[go: nahoru, domu]

JP2012192518A - Device and method for controlling redundant robot having redundant joint - Google Patents

Device and method for controlling redundant robot having redundant joint Download PDF

Info

Publication number
JP2012192518A
JP2012192518A JP2012156985A JP2012156985A JP2012192518A JP 2012192518 A JP2012192518 A JP 2012192518A JP 2012156985 A JP2012156985 A JP 2012156985A JP 2012156985 A JP2012156985 A JP 2012156985A JP 2012192518 A JP2012192518 A JP 2012192518A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
joint
redundant
angle
joints
angles
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2012156985A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2012192518A5 (en
Inventor
Masayuki Kamon
雅幸 掃部
Mitsuru Ohige
充 大髭
Asami Sasao
朝美 笹尾
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kawasaki Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Kawasaki Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kawasaki Heavy Industries Ltd filed Critical Kawasaki Heavy Industries Ltd
Priority to JP2012156985A priority Critical patent/JP2012192518A/en
Publication of JP2012192518A publication Critical patent/JP2012192518A/en
Publication of JP2012192518A5 publication Critical patent/JP2012192518A5/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Manipulator (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for controlling a redundant robot in which a set portion is kept correctly at an objective fixed position and then an angle of each joint is changed.SOLUTION: The number of the residual joints excepting for a redundant joint among first to fourth joints 9-12 is three, and a subject point Ph is fixed at a three-dimensional position. Each of angles q1-q4 of the first to fourth joints 9-12 is calculated on the basis of: the three-dimensional position (phx, phy, phz) of the subjective point Ph; forward conversion relational expressions for calculating the three-dimensional position of the subjective point Ph by using each of angles q1-q4 of the first, second, third and fourth joints 9-12 as a variable; and the redundant angle of the redundant joint, so that the subjective point is fixed at the three-dimensional position. As a result, ternary simultaneous equations having three unknown values can be solved analytically and the angles q1-q4 of the first to fourth joints 9-12 can correctly be calculated when the subject point Ph is disposed at the predetermined three-dimensional position.

Description

本発明は、冗長関節部を含む複数の関節部を有する多関節ロボットを制御する制御装置および多関節ロボットを制御する制御方法に関する。   The present invention relates to a control device for controlling an articulated robot having a plurality of joint parts including redundant joint parts, and a control method for controlling the articulated robot.

7つ以上の複数の関節部を有する多関節ロボットの制御方法に関する従来技術として、たとえば特許文献1に開示されている。この従来技術では、冗長性を有する多関節ロボットに設定される設定部分が予め設定される固定位置に維持した状態で、ロボットを構成する複数の軸のうち、任意の1つの冗長関節部の微小移動が可能に設定される。操作者が冗長関節部を微小移動させた場合、ロボット制御装置は、設定部分が固定位置に維持されるように冗長関節部以外の残余の各関節部を微小移動させる。   For example, Patent Document 1 discloses a conventional technique related to a control method for an articulated robot having seven or more joint portions. In this conventional technique, the setting portion set for the multi-joint robot having redundancy is maintained at a fixed position set in advance, and a small one of the redundant joint portions of any one of the plurality of axes constituting the robot. It can be moved. When the operator slightly moves the redundant joint part, the robot control apparatus minutely moves the remaining joint parts other than the redundant joint part so that the setting portion is maintained at the fixed position.

特許文献1に開示される従来技術では、ヤコビ行列に基づいて、冗長関節部以外の残余の各関節部の移動量を決定する。ここで、ヤコビ行列は、設定部分の微小変化と、ロボット各関節部の微小変化との関係を示す関数である。従来技術のロボット制御装置は、設定部分の微小変化をゼロとし、ロボットの各関節部の微小変化を示す行列のうちで冗長設定関節部の微小変化を既知として、残余の各関節部の微小変化の解を求めることによって、設定部分を固定位置範囲に維持すべき、残余の各関節部の微小移動量を求める。   In the prior art disclosed in Patent Document 1, the amount of movement of each remaining joint other than the redundant joint is determined based on the Jacobian matrix. Here, the Jacobian matrix is a function indicating the relationship between the minute change of the set portion and the minute change of each joint portion of the robot. The prior art robot control device sets the minute change of the set part to zero, and the minute change of the redundant set joint part is known in the matrix indicating the minute change of each joint part of the robot, and the minute change of each remaining joint part is known. Is obtained to determine the amount of minute movement of each remaining joint that should maintain the set portion within the fixed position range.

特許3379540号公報Japanese Patent No. 3379540

従来技術では、複数の関節部のうちで任意の関節部を冗長関節部として選択可能に設定され、ヤコビ行列に基づいて、冗長関節部以外の残余の各関節部の微小移動量を求める。任意の関節部を冗長関節部として選択可能とすると、各関節部の移動量について、厳密解を求めることが困難であり、近似解を求めることになる。近似解を基に各関節部を決定すると、冗長設定関節部を変位移動させた場合に、目的とする固定位置に設定部分を正確に維持することができないという問題がある。   In the related art, an arbitrary joint part is set to be selectable as a redundant joint part among a plurality of joint parts, and the minute movement amount of each remaining joint part other than the redundant joint part is obtained based on the Jacobian matrix. If any joint part can be selected as a redundant joint part, it is difficult to obtain an exact solution for the movement amount of each joint part, and an approximate solution is obtained. If each joint portion is determined based on the approximate solution, there is a problem that the set portion cannot be accurately maintained at the target fixed position when the redundant setting joint portion is displaced.

設定部分のずれ量は、冗長関節部を高速移動または長距離移動する場合に顕著となる。設定部分がずれてしまうと、ロボット動作に不具合が生じる場合がある。また設定部分の位置ずれを防ぐために収束演算の回数を増やした場合には、各関節部の移動量を短時間で求めることができない。   The amount of deviation of the set part becomes conspicuous when the redundant joint part moves at a high speed or a long distance. If the setting part is shifted, a problem may occur in the robot operation. Further, when the number of times of convergence calculation is increased in order to prevent the position shift of the set portion, the movement amount of each joint portion cannot be obtained in a short time.

たとえば冗長性ロボットによって搬送対象物を搬送する場合、ロボットアームが障害物に衝突しないように位置教示を行う。位置教示時に、搬送対象物の位置姿勢を正確に維持したうえで、障害物近傍のアームを冗長関節部として微小移動させることができず、搬送不良が生じてしまうおそれがある。またたとえば冗長性を有するロボットについて、複数の関節部のうちから冗長関節部として選択する関節部を順次変更して、各冗長関節部について微小移動を繰返すと、設定部分のずれ方が複雑となり、設定部分の位置を前の状態に戻すことが困難となる。   For example, when a transport object is transported by a redundant robot, position teaching is performed so that the robot arm does not collide with an obstacle. At the time of position teaching, the position and orientation of the object to be transported can be accurately maintained, and the arm near the obstacle cannot be finely moved as a redundant joint, which may cause a transport failure. In addition, for example, for a robot having redundancy, if the joint part to be selected as the redundant joint part is sequentially changed from among a plurality of joint parts, and the minute movement is repeated for each redundant joint part, the setting part shift method becomes complicated, It becomes difficult to return the position of the setting portion to the previous state.

したがって本発明の目的は、設定部分を目的とする固定位置に正確に維持したうえで、ロボットの各関節部の角度を変更可能に、冗長ロボットを制御する制御方法および制御装置を提供することである。   Therefore, an object of the present invention is to provide a control method and a control apparatus for controlling a redundant robot so that the angle of each joint portion of the robot can be changed while accurately maintaining the setting portion at a target fixed position. is there.

本発明は、アーム体を介して互いに角変位可能に連結されて直列に並ぶ複数の関節部を含み、複数の関節部のうちで、直列方向一端部の関節部に設定される設定部分を、予め定める位置および姿勢の少なくともいずれかを示す固定条件で固定した状態で、前記複数の関節部の取り得る角度の組合せが複数通り存在する多関節ロボットの制御装置であって、
前記設定部分を固定すべき固定条件が入力される固定条件入力手段と、
冗長関節部が入力される冗長関節部入力手段であって、前記複数の関節部のうちで冗長関節部を除く残余の関節部の数が、固定条件に従って設定部分が拘束される自由度の数と一致するように、複数の関節部の少なくとも1つが冗長関節部として入力される冗長関節部入力手段と、
冗長関節部の角度が冗長角度として入力される冗長角度入力手段と、
固定条件入力手段によって入力される固定条件と、冗長角度入力手段によって入力される冗長角度とに基づいて、複数の関節部の各角度を変数として設定部分の位置または姿勢を求めるための関係式を解いて、設定部分が固定条件で固定されるべき複数の関節部の角度をそれぞれ演算する角度演算手段と、
前記角度演算手段で演算された演算結果を多関節ロボットに与える出力手段とを備えることを特徴とする多関節ロボットの制御装置である。
The present invention includes a plurality of joint portions that are connected to each other via an arm body so as to be angularly displaceable and arranged in series, and among the plurality of joint portions, a setting portion that is set to a joint portion at one end portion in the series direction, A controller for an articulated robot in which there are a plurality of combinations of angles that can be taken by the plurality of joints in a fixed state that indicates at least one of a predetermined position and posture,
A fixed condition input means for inputting a fixed condition for fixing the setting portion;
A redundant joint input means for inputting redundant joints, wherein the number of remaining joints excluding the redundant joints among the plurality of joints is the number of degrees of freedom in which the set part is constrained according to a fixed condition Redundant joint portion input means in which at least one of the plurality of joint portions is input as a redundant joint portion so as to match
Redundant angle input means for inputting the angle of the redundant joint as a redundant angle;
Based on the fixed condition input by the fixed condition input means and the redundant angle input by the redundant angle input means, a relational expression for obtaining the position or posture of the set portion using each angle of the plurality of joints as a variable is Unraveling, angle calculation means for calculating the angles of a plurality of joints, each of which should be fixed under fixed conditions,
An articulated robot control apparatus comprising: output means for giving a result of computation calculated by the angle computing means to the articulated robot.

また本発明は、固定条件として、直列方向他端部の関節部に対する設定部分の3つの自由度が拘束される条件が入力され、
冗長関節部入力手段は、前記複数の関節部のうちで、直列方向一端部から直列方向他端部に向かって並ぶ2つの関節部のうちの1つの関節部と、直列方向他端部から直列方向一端部に向かって並ぶ2つの関節部のうちの1つの関節部とを冗長関節部として選択可能に構成されることを特徴とする。
In the present invention, as a fixed condition, a condition in which the three degrees of freedom of the setting portion with respect to the joint portion at the other end in the series direction is input,
The redundant joint portion input means includes one joint portion of two joint portions arranged from one end portion in the series direction toward the other end portion in the series direction, and a series portion from the other end portion in the series direction. One of the two joints arranged toward one end in the direction is configured to be selectable as a redundant joint.

また本発明は、角度演算手段は、入力前の状態から冗長角度入力手段に入力された冗長角度に冗長関節部を角変位させる間に、冗長関節部が可動限界に到達することを判断した場合、その可動限界に到達した状態の関節部の角度を演算することを特徴とする。   Further, in the present invention, when the angle calculation means determines that the redundant joint portion reaches the movable limit while angularly displacing the redundant joint portion from the state before the input to the redundant angle input to the redundant angle input means. The angle of the joint part in a state where the movable limit is reached is calculated.

また本発明は、角度演算手段は、冗長角度入力手段に入力された冗長角度に冗長関節部が角変位する間に、冗長関節部が可動限界に到達した状態から脱出することを判断した場合、冗長関節部以外の関節部の角度が取り得る2つの組合せのうち、可動限界に到達する前に取り得た角度の組合せと異なる角度の組合せを演算することを特徴とする。   Further, in the present invention, when the angle calculation means determines that the redundant joint portion escapes from the movable limit while the redundant joint portion is angularly displaced to the redundant angle input to the redundant angle input means, Of the two combinations that can be taken by the angles of the joints other than the redundant joint, a combination of angles different from the combination of angles obtained before reaching the movable limit is calculated.

また本発明は、前記複数の関節部の角度変化を設定部分の位置変化に変換するヤコビ行列と、冗長角度入力手段に入力される冗長角度とに基づいて、設定部分を固定条件で拘束して、冗長関節部を冗長角度に角変位するときに、複数の関節部の角変位する方向を予測し、予測結果を報知する予測報知手段をさらに備えることを特徴とする。   The present invention also constrains the set part under a fixed condition based on a Jacobian matrix that converts the angle change of the plurality of joints into a position change of the set part and the redundant angle input to the redundant angle input means. Further, when the redundant joint portion is angularly displaced to a redundant angle, a prediction notification unit that predicts the angular displacement direction of the plurality of joint portions and notifies the prediction result is further provided.

また本発明は、前記複数の関節部のいずれかが可動限界近傍に設定される警告範囲に到達したことを判断すると、判断結果を報知する警告報知手段をさらに備えることを特徴とする。   The present invention is further characterized by further comprising a warning notification means for notifying a determination result when it is determined that any one of the plurality of joints has reached a warning range set in the vicinity of the movable limit.

また本発明は、警告報知手段は、警告範囲に到達した関節部が、可動限界から遠ざかるような角変位方向を報知することを特徴とする。   Further, the present invention is characterized in that the warning notification means notifies the angular displacement direction in which the joint portion that has reached the warning range moves away from the movable limit.

また本発明は、隣接する2つのアーム体を、各アーム体の軸線と同軸の回転軸線まわりに回転自在に連結する同軸関節部と、各アーム体の軸線に対して所定の角度を成して傾斜する回転軸線まわりに回転自在に連結する傾斜関節部とを含む多関節ロボットを制御することを特徴とする。   The present invention also provides a coaxial joint portion that connects two adjacent arm bodies so as to be rotatable about a rotation axis that is coaxial with the axis of each arm body, and a predetermined angle with respect to the axis of each arm body. An articulated robot including an inclined joint unit rotatably connected around an inclined rotation axis is controlled.

また本発明は、アーム体を介して互いに角変位可能に連結されて直列に並ぶ7つの関節部を含み、7つの関節部のうちで直列方向一端部から直列方向他端部に向かって並ぶ3つの関節部の回転軸線が一点で交差する3軸交点を形成する3つの交点形成関節部を有する7自由度の多関節ロボットの制御装置であって、
7つの関節部のうちで直列方向一端部の関節部に設定される設定部分を固定すべき位置および姿勢が固定条件として入力される固定条件入力手段と、
3つの交点形成関節部以外となる4つの基本関節部のうち1つが、冗長関節部として入力される冗長関節部入力手段と、
冗長関節部の角度が冗長角度として入力される冗長角度入力手段と、
設定部分が固定すべき位置および姿勢となる状態での3軸交点の固定位置を演算する3軸交点位置演算手段と、
3軸交点位置演算手段によって演算される3軸交点の位置と、冗長関節部入力手段によって入力される冗長角度とに基づいて、4つの基本関節部の各角度を変数として3軸交点の位置を求めるための関係式を解いて、3軸交点が固定位置に位置するような、4つの基本関節部の角度をそれぞれ演算する基本関節部角度演算手段と、
注目関節部角度演算手段によって演算された演算結果と、固定条件入力手段によって入力される設定部分の位置および姿勢とに基づいて、3つの交点形成関節部の角度をそれぞれ演算する交点形成関節部角度演算手段と、
前記各角度演算手段で演算された演算結果とを多関節ロボットに与える出力手段とを備えることを特徴とする多関節ロボットの制御装置である。
In addition, the present invention includes seven joint portions that are connected to each other via an arm body so as to be angularly displaceable and are arranged in series, and among the seven joint portions, the three joint portions are arranged from one end in the series direction toward the other end in the series direction. A control device for a multi-joint robot with 7 degrees of freedom having three intersection-forming joints that form a three-axis intersection where the rotation axes of two joints intersect at one point,
A fixed condition input means for inputting a position and a posture to be fixed as a fixed condition among the seven joint parts to be set to the joint part at one end in the series direction;
Redundant joint input means in which one of the four basic joints other than the three intersection forming joints is input as a redundant joint;
Redundant angle input means for inputting the angle of the redundant joint as a redundant angle;
3-axis intersection position calculating means for calculating a fixed position of the 3-axis intersection in a state where the setting portion is to be fixed and in a posture;
Based on the position of the three-axis intersection calculated by the three-axis intersection position calculation means and the redundant angle input by the redundant joint input means, the position of the three-axis intersection is determined using each angle of the four basic joints as a variable. A basic joint angle calculating means for calculating the angles of the four basic joint parts so that the three-axis intersection is located at a fixed position by solving the relational expression for obtaining;
Intersection formation joint angle for calculating the angles of the three intersection formation joint sections based on the calculation result calculated by the target joint section angle calculation means and the position and orientation of the set portion input by the fixed condition input means Computing means;
An articulated robot control apparatus comprising: output means for giving a calculation result calculated by each angle calculating means to the articulated robot.

また本発明は、アーム体を介して互いに角変位可能に連結されて直列に並ぶ複数の関節部を含み、複数の関節部のうちで、直列方向一端部の関節部に設定される設定部分を、予め定める位置および姿勢の少なくともいずれかを示す固定条件で固定した状態で、前記注目する複数の関節部の取り得る角度の組合せが複数通り存在する多関節ロボットを制御する制御方法であって、
前記設定部分を固定すべき固定条件を決定する固定条件決定工程と、
冗長関節部を決定する冗長関節部決定工程であって、複数の関節部のうちで冗長関節部を除く残余の関節部の数が、固定条件に従って設定部分が拘束される自由度の数と一致するように、複数の関節部の少なくとも1つを冗長関節部として決定する冗長関節部決定工程と、
冗長関節部の角度を冗長角度として決定する冗長角度決定工程と、
固定条件決定工程によって決定した固定条件と、冗長角度決定工程によって決定した冗長角度とに基づいて、複数の関節部の各角度を変数として設定部分の位置または姿勢を求めるための関係式を解いて、設定部分が固定条件で固定されるべき、複数の関節部の角度をそれぞれ演算する角度演算工程と、
角度演算工程に従ってロボットを制御する制御工程とを備えることを特徴とする多関節ロボットの制御方法である。
The present invention also includes a plurality of joint portions that are connected to each other via an arm body so as to be angularly displaceable and arranged in series, and among the plurality of joint portions, a setting portion that is set to a joint portion at one end portion in the series direction is provided. A control method for controlling an articulated robot in which a plurality of combinations of angles that can be taken by the plurality of joints of interest are present in a fixed state indicating at least one of a predetermined position and posture,
A fixing condition determining step for determining a fixing condition for fixing the setting portion;
A redundant joint part determining step for determining a redundant joint part, wherein the number of remaining joint parts excluding the redundant joint part among a plurality of joint parts matches the number of degrees of freedom in which the set part is constrained according to a fixed condition A redundant joint determination step for determining at least one of the plurality of joints as a redundant joint; and
A redundant angle determining step of determining the angle of the redundant joint as a redundant angle;
Based on the fixed condition determined by the fixed condition determining step and the redundant angle determined by the redundant angle determining step, solving the relational expression for obtaining the position or posture of the set part using each angle of the plurality of joints as a variable , An angle calculation step for calculating the angles of a plurality of joints, each of which should be fixed under a fixed condition;
And a control step of controlling the robot according to an angle calculation step.

また本発明は、アーム体を介して互いに角変位可能に連結されて直列に並ぶ複数の関節部を含み、複数の関節部のうちで、直列方向一端部の関節部に設定される設定部分を、予め定める位置および姿勢の少なくともいずれかを示す固定条件で固定した状態で、前記注目する複数の関節部の取り得る角度の組合せが複数通り存在する多関節ロボットにおける各関節部の角度を演算する演算方法であって、
前記設定部分を固定すべき固定条件を決定する固定条件決定工程と、
冗長関節部を決定する冗長関節部決定工程であって、複数の関節部のうちで冗長関節部を除く残余の関節部の数が、固定条件に従って設定部分が拘束される自由度の数と一致するように、複数の関節部の少なくとも1つを冗長関節部として決定する冗長関節部決定工程と、
冗長関節部の角度を冗長角度として決定する冗長角度決定工程と、
固定条件決定工程によって決定した固定条件と、冗長角度決定工程によって決定した冗長角度とに基づいて、複数の関節部の各角度を変数として設定部分の位置または姿勢を求めるための関係式を解いて、設定部分が固定条件で固定されるべき、複数の関節部の角度をそれぞれ演算する角度演算工程と備えることを特徴とする多関節ロボットの各関節部の角度の演算方法である。
The present invention also includes a plurality of joint portions that are connected to each other via an arm body so as to be angularly displaceable and arranged in series, and among the plurality of joint portions, a setting portion that is set to a joint portion at one end portion in the series direction is provided. Calculating the angle of each joint in an articulated robot in which there are a plurality of combinations of angles that can be taken by a plurality of the joints of interest in a fixed state that indicates at least one of a predetermined position and posture. An arithmetic method,
A fixing condition determining step for determining a fixing condition for fixing the setting portion;
A redundant joint part determining step for determining a redundant joint part, wherein the number of remaining joint parts excluding the redundant joint part among a plurality of joint parts matches the number of degrees of freedom in which the set part is constrained according to a fixed condition A redundant joint determination step for determining at least one of the plurality of joints as a redundant joint; and
A redundant angle determining step of determining the angle of the redundant joint as a redundant angle;
Based on the fixed condition determined by the fixed condition determining step and the redundant angle determined by the redundant angle determining step, solving the relational expression for obtaining the position or posture of the set part using each angle of the plurality of joints as a variable An angle calculation step for calculating the angles of a plurality of joint portions, each of which should be fixed under a fixed condition, and an angle calculation method for each joint portion of the articulated robot.

請求項1記載の本発明に従えば、多関節ロボットは、冗長性を有し、設定部分を予め定める固定条件で固定した状態で、各関節部の取り得る角度の組合せが複数通り存在する。本発明では、冗長関節部入力手段によって、冗長関節部が入力される。これによって複数の関節部のうちで冗長関節部を除く残余の関節部の数が、固定条件に従って設定部分が拘束される自由度の数と一致する。また固定条件入力手段によって、設定部分を固定すべき固定条件が既知となるとともに、冗長角度入力手段によって、冗長関節部の冗長角度が既知となる。   According to the first aspect of the present invention, the articulated robot has redundancy, and there are a plurality of combinations of angles that each joint portion can take in a state where the setting portion is fixed under a predetermined fixing condition. In the present invention, the redundant joint portion is input by the redundant joint portion input means. As a result, the number of remaining joint portions excluding the redundant joint portion among the plurality of joint portions matches the number of degrees of freedom in which the set portion is constrained according to the fixed condition. Further, the fixing condition input means makes known the fixing condition for fixing the set portion, and the redundant angle input means makes the redundant angle of the redundant joint part known.

このように入力手段に各種情報が入力された場合、冗長関節部の冗長角度と、固定条件とを代入することで、複数の関節部のうちで、冗長関節部以外の各関節部の角度を解析的に求めることが可能な計算式が存在する。角度演算手段は、前記計算式を表わす計算プログラムを記憶し、その計算プログラムに従うことで、各入力手段に与えられた各種情報を前記計算式に代入することで、設定部分が固定条件で拘束される場合における、注目する関節部の角度を解析的にそれぞれ求めることができる。   When various types of information are input to the input means in this way, the angle of each joint portion other than the redundant joint portion among the plurality of joint portions is substituted by substituting the redundant angle of the redundant joint portion and the fixed condition. There are calculation formulas that can be obtained analytically. The angle calculation means stores a calculation program representing the calculation formula, and by following the calculation program, by substituting various information given to each input means into the calculation formula, the set part is constrained under a fixed condition. In this case, it is possible to analytically determine the angle of the joint part of interest.

出力手段は、冗長角度入力手段によって入力された冗長角度と、角度演算手段によって演算された残余の関節部の各角度との情報を多関節ロボットに与える。多関節ロボットは、出力手段から与えられた情報に基づいて、複数の関節部を角変位駆動する。これによって設定部分を予め定める固定条件で拘束するとともに、冗長関節部を冗長角度に保つように、多関節ロボットの各関節部を変位駆動することができる。ここで、残余の関節部の各角度は解析解、すなわち厳密解として求められるので、設定部分を予め定める固定条件に正確に維持した状態で、冗長関節部を冗長角度に角変位することができる。   The output means gives information about the redundant angle input by the redundant angle input means and each angle of the remaining joint calculated by the angle calculating means to the articulated robot. The multi-joint robot drives angular displacement of a plurality of joints based on information given from the output means. As a result, the set portion is constrained under a predetermined fixing condition, and each joint portion of the articulated robot can be driven to be displaced so as to keep the redundant joint portion at a redundant angle. Here, since each angle of the remaining joint portion is obtained as an analytical solution, that is, an exact solution, the redundant joint portion can be angularly displaced to the redundant angle while the set portion is accurately maintained under a predetermined fixed condition. .

このように本発明によれば、各関節部の角度の解析解をそれぞれ演算することができるので、近似解に基づいて各関節部の角度をそれぞれ演算する場合に比べて、設定部分を予め定める固定状態に正確に保ち、冗長関節部を冗長角度にすることができる。すなわち設定部分がずれることを防ぐことができる。たとえば入力前の状態から冗長関節部の角度を高速移動または長距離移動する場合であっても、設定部分の固定状態を正確に維持することができる。また解析解を求めることに付随して、各関節部の特異点について正確に判断することができ、利便性を向上することができる。   As described above, according to the present invention, the analytical solution for the angle of each joint can be calculated, so that the setting portion is determined in advance compared to the case of calculating the angle of each joint based on the approximate solution. It is possible to accurately maintain the fixed state and to make the redundant joint portion have a redundant angle. That is, it is possible to prevent the setting portion from being shifted. For example, even when the angle of the redundant joint portion is moved at a high speed or moved a long distance from the state before the input, the fixed state of the setting portion can be accurately maintained. Further, accompanying the determination of the analytical solution, it is possible to accurately determine the singular point of each joint, and the convenience can be improved.

また、たとえば冗長関節部および冗長関節部に連なるアーム体が障害物に衝突することを回避するために、設定部分の位置を固定した状態で冗長関節部を角変位させることができる。この場合、設定部分の位置を正確に保ちつつ、障害物とアーム体との干渉を回避することができるので、設定部分の位置ずれに起因するロボットの動作不良を防ぐことができる。   Further, for example, in order to avoid the redundant joint portion and the arm body connected to the redundant joint portion from colliding with an obstacle, the redundant joint portion can be angularly displaced while the position of the setting portion is fixed. In this case, since the interference between the obstacle and the arm body can be avoided while accurately maintaining the position of the setting portion, it is possible to prevent a malfunction of the robot due to the positional deviation of the setting portion.

請求項2記載の本発明に従えば、固定条件として、設定部分の3つの自由度が拘束される。3自由度の拘束として、たとえば直列方向他端部の関節部に対する、設定部分のx座標、y座標、z座標が決定される。またたとえば直列方向他端部の関節部に対する、x座標、y座標および他端部の関節部に設定されるY軸まわりの姿勢が決定される。   According to the second aspect of the present invention, the three degrees of freedom of the setting portion are constrained as a fixed condition. As a constraint with three degrees of freedom, for example, the x-coordinate, y-coordinate, and z-coordinate of the set portion with respect to the joint at the other end in the series direction are determined. Further, for example, the x-coordinate and y-coordinate and the posture around the Y axis set at the joint at the other end with respect to the joint at the other end in the series direction are determined.

直列方向一端部側の2つの関節部のうちの1つの関節部と、直列方向他端部側の2つの関節部のうちの1つの関節部とを冗長関節部として選択可能とすることで、それら2つの冗長関節部の冗長角度を調整することで、設定部分を固定状態に維持したうえで、注目する複数の関節部が取り得ることが可能な全ての角度の組合せを演算可能となる。   By making one joint part of the two joint parts on the one end side in the series direction and one joint part of the two joint parts on the other end side in the series direction selectable as the redundant joint part, By adjusting the redundant angles of the two redundant joint portions, it is possible to calculate all combinations of angles that can be taken by the plurality of joint portions of interest while maintaining the setting portion in a fixed state.

このように本発明によれば、4つの関節部のうちの2つを冗長関節部として選択可能とすることで、各関節部が取り得ることが可能な全ての角度の組合せを求めることができるので、4つの関節部の全て冗長関節部として選択可能とする必要がなく、利便性を向上することができる。たとえば操作者に対する操作性を向上することができるとともに、角度演算手段が記憶する計算プログラムの数を減らすことができる。   As described above, according to the present invention, two of the four joint portions can be selected as redundant joint portions, so that combinations of all angles that can be taken by each joint portion can be obtained. Therefore, it is not necessary to make all four joint portions selectable as redundant joint portions, and convenience can be improved. For example, the operability for the operator can be improved and the number of calculation programs stored in the angle calculation means can be reduced.

請求項3記載の本発明に従えば、設定部分を固定状態に維持するための各関節部の角度を解析的に求めることができるので、冗長関節部が可動限界に到達したか否かを正確に判断することができる。角度演算手段は、冗長関節部が可動限界に到達することを判断すると、冗長関節部が可動限界に到達した状態の関節部の角度を演算する。また可動限界を超えるような冗長角度が入力されても、可動限界に到達した状態の関節部の角度を演算する。   According to the third aspect of the present invention, since the angle of each joint for maintaining the set portion in a fixed state can be analytically determined, it is possible to accurately determine whether the redundant joint has reached the movable limit. Can be judged. When it is determined that the redundant joint portion reaches the movable limit, the angle calculating means calculates the angle of the joint portion in a state where the redundant joint portion has reached the movable limit. Even if a redundant angle exceeding the movable limit is input, the angle of the joint portion in a state where the movable limit is reached is calculated.

このように本発明によれば、冗長関節部の可動範囲内となる状態の関節部の角度を演算する。これによって機構的に移動不可能な移動指令値を、多関節ロボットに与えることを防ぐことができ、関節部の損傷を防ぐことができる。また解析的に求められる特異点に基づくことによって、可動限界を正確に求めることができる。したがって角度演算手段は、冗長関節部が可動限界に到達したか否かを精度よく判断することができ、可動限界に近い領域まで冗長関節部を角変位させることができる。   As described above, according to the present invention, the angle of the joint portion in a state that is within the movable range of the redundant joint portion is calculated. As a result, it is possible to prevent the movement command value that cannot be moved mechanically from being given to the articulated robot and to prevent damage to the joint portion. Further, the movable limit can be accurately obtained based on analytically obtained singular points. Therefore, the angle calculation means can accurately determine whether or not the redundant joint has reached the movable limit, and can angularly displace the redundant joint to a region close to the movable limit.

請求項4記載の本発明に従えば、冗長角度入力手段化からの冗長角度の入力によって、冗長関節部が可動限界に到達した状態から脱出して、可動範囲内に移動する場合、角度演算手段は、可動限界に到達する前に取り得た角度の組合せと異なる角度の組合せを演算する。これによって、設定部分を固定した状態で、多関節ロボットが回転揺動状態となる場合に、冗長関節部として選択した関節部が揺動角変位する場合、冗長関節部が可動限界に到達する前と、可動限界から脱出した後とで、ロボットの形態を変更することができ、複数の関節部が取り得ることが可能な全ての角度の組合せを演算可能となる。したがって複数の関節部の全てを冗長関節部として選択する必要がなく、利便性を向上することができる。   According to the fourth aspect of the present invention, when the redundant joint portion escapes from the movable limit and moves into the movable range by the input of the redundant angle from the redundant angle input means, the angle calculating means Calculates a combination of angles different from the combination of angles obtained before reaching the movable limit. As a result, when the articulated robot is in a rotational swing state with the setting portion fixed, if the joint portion selected as the redundant joint portion is displaced by the swing angle, before the redundant joint portion reaches the movable limit. Then, after the escape from the movable limit, the form of the robot can be changed, and all combinations of angles that can be taken by a plurality of joints can be calculated. Therefore, it is not necessary to select all of the plurality of joint portions as redundant joint portions, and convenience can be improved.

このように本発明によれば、冗長関節部を1つ選択するだけで、複数の関節部が取り得ることが可能な全ての角度の組合せを演算可能となる。したがって複数の関節部の全てを冗長関節部として選択可能とする必要がなく、利便性を向上することができる。たとえば操作者に対する操作性を向上することができるとともに、角度演算手段が記憶する計算プログラムの数を減らすことができる。   As described above, according to the present invention, it is possible to calculate all combinations of angles that can be taken by a plurality of joint portions by selecting only one redundant joint portion. Therefore, it is not necessary to select all of the plurality of joint portions as redundant joint portions, and convenience can be improved. For example, the operability for the operator can be improved and the number of calculation programs stored in the angle calculation means can be reduced.

請求項5記載の本発明に従えば、予測報知手段によって各関節部の角変位に関する予測結果を報知する。これによって操作者は、各関節部の予測情報、たとえば角変位方向および角度を知ることができ、利便性を向上することができる。たとえばロボットが障害物に衝突するか否かについて、操作者が確認しながら冗長関節部の冗長角度を指定する場合に、各関節部の動きを予測報知する。これによって操作者は、冗長角度を指定した場合に障害物に関節部が衝突するか否かを把握しやすく、利便性を向上することができる。また予測結果として示される情報は、実際に各関節部の角度を決定する場合に比べて、精度が要求されない。したがってヤコビ行列に基づく近似式で十分であり、ヤコビ行列に基づくことで、簡単にかつ短時間に予測結果を演算することができる。   According to this invention of Claim 5, the prediction result regarding the angular displacement of each joint part is alert | reported by a prediction alerting | reporting means. Thereby, the operator can know the prediction information of each joint part, for example, the angular displacement direction and the angle, and the convenience can be improved. For example, when the operator specifies the redundant angle of the redundant joint part while confirming whether or not the robot collides with an obstacle, the motion of each joint part is predicted and notified. This makes it easy for the operator to grasp whether or not the joint portion collides with the obstacle when the redundant angle is designated, and convenience can be improved. Further, the information shown as the prediction result is not required to be more accurate than the case where the angle of each joint is actually determined. Therefore, an approximate expression based on the Jacobian matrix is sufficient, and based on the Jacobian matrix, the prediction result can be calculated easily and in a short time.

請求項6記載の本発明に従えば、注目する複数の関節部のいずれかが警告範囲に到達したことを判断すると、警告報知手段によって関節部が警告範囲に到達したことを報知する。これによって操作者は、関節部が警告限界に近づいたことを判断することができ、利便性を向上することができる。たとえば操作者は、設定部分が固定状態に維持された状態で、注目する関節部が可動限界から遠ざかるように、冗長角度を設定することによって、設定部分を固定状態に維持した状態で、関節部を可動限界から遠ざけることができ、可動限界に対する余裕を、ロボットに与えることができる。   According to the sixth aspect of the present invention, when it is determined that any of the plurality of target joints has reached the warning range, the warning notification means notifies that the joint has reached the warning range. Accordingly, the operator can determine that the joint portion has approached the warning limit, and can improve convenience. For example, the operator can set the redundant angle so that the focused joint part moves away from the movable limit while the set part is maintained in the fixed state, and the joint part is maintained in the fixed state. Can be moved away from the movable limit, and a margin for the movable limit can be given to the robot.

請求項7記載の本発明に従えば、注目する複数の関節部のいずれかが警告範囲に到達したことを判断すると、関節部が可動限界から遠ざかるような角変位方向を報知する。これによって操作者は、関節部が可動限界から遠ざかる方向を判断して、関節部が可動限界に到達することを容易に回避することができ、利便性を向上することができる。   According to the seventh aspect of the present invention, when it is determined that any of the plurality of joints of interest has reached the warning range, an angular displacement direction in which the joint part moves away from the movable limit is notified. Thus, the operator can easily avoid the joint portion from reaching the movable limit by determining the direction in which the joint portion moves away from the movable limit, and the convenience can be improved.

請求項8記載の本発明に従えば、多関節ロボットは、傾斜関節部と同軸関節部とを有する。このような多関節ロボットの場合には、多関節ロボットの動きが複雑であり、設定部分を固定状態に維持したうえで、各関節部を角変位させる指令を手動で与えるのは困難である。これに対して、上述したように本発明の制御装置を用いれば、冗長関節部の選択指令と、冗長関節部の冗長角度を与えることによって、設定部分の固定状態を正確に維持したうえで、各関節部を角変位させることができ、利便性を向上することができる。   According to the eighth aspect of the present invention, the articulated robot has an inclined joint and a coaxial joint. In the case of such an articulated robot, the movement of the articulated robot is complicated, and it is difficult to manually give a command for angularly displacing each joint portion while maintaining the setting portion in a fixed state. On the other hand, if the control device of the present invention is used as described above, the fixed state of the setting portion is accurately maintained by giving the redundant joint portion selection command and the redundant angle of the redundant joint portion, Each joint part can be angularly displaced, and convenience can be improved.

請求項9記載の本発明に従えば、多関節ロボットは、7つの関節部を含んで7自由度の多関節ロボットであり、設定部分を予め定める位置および姿勢に固定した状態で、各関節部の取り得る角度の組合せが複数通り存在する。本発明では、固定条件入力手段によって、設定部分を固定すべき位置および姿勢が入力される。設定部分の位置および姿勢が決定される場合、3軸交点位置演算手段によって、3軸交点の3次元位置を一意的に求めることができる。   According to the ninth aspect of the present invention, the articulated robot is a 7-degree-of-freedom articulated robot including seven joint parts, and each joint part is fixed to a predetermined position and posture. There are several combinations of angles that can be taken. In the present invention, the position and orientation at which the setting portion is to be fixed is input by the fixed condition input means. When the position and orientation of the set part are determined, the three-dimensional intersection position calculation means can uniquely determine the three-dimensional position of the three-axis intersection point.

また冗長関節部入力手段によって、3つの交点形成関節部以外となる4つの注目する関節部のうち1つが、冗長関節部として入力される。これによって4つの注目する関節部のうちで冗長関節部を除く残余の関節部の数が3つとなり、3軸交点の拘束される自由度の数、すなわち3軸交点の拘束される座標の数と一致する。また冗長角度入力手段によって、冗長関節部の冗長角度が既知となる。   Further, one of the four joints to be noted other than the three intersection forming joints is input as a redundant joint by the redundant joint input means. As a result, the number of the remaining joint parts excluding the redundant joint part among the four target joint parts is three, and the number of degrees of freedom restrained at the three-axis intersection, that is, the number of coordinates restricted at the three-axis intersection. Matches. Further, the redundant angle of the redundant joint portion is known by the redundant angle input means.

この場合、冗長関節部の冗長角度と、3軸交点の3次元位置とを代入することで、注目する4つの関節部のうちで、冗長関節部以外の各関節部の角度を解析的に求めることが可能な計算式が存在する。注目関節部角度演算手段は、前記計算式を表わす計算プログラムを記憶し、その計算プログラムに従うことで、各入力手段に入力された各種情報に基づいて、3軸交点が3次元位置に位置する場合における、注目する4つの関節部の角度を解析的にそれぞれ求めることができる。   In this case, the angle of each joint part other than the redundant joint part is analytically obtained by substituting the redundant angle of the redundant joint part and the three-dimensional position of the three-axis intersection. There are formulas that can do this. The target joint angle calculation means stores a calculation program representing the calculation formula, and the three-axis intersection is located at a three-dimensional position based on various information input to each input means by following the calculation program The angles of the four joints of interest can be determined analytically.

また注目する4つの関節部の角度と、設定部分の位置および姿勢とを代入することで、3軸交点形成関節部の角度を解析的に求めることが可能な計算式が存在する。交点関節部角度演算手段は、前記計算式を表わす計算プログラムを記憶し、その計算プログラムに従うことで、注目関節部角度演算手段の演算結果と、固定条件入力手段に入力された情報に基づいて、設定部分が予め定める位置および姿勢に位置する場合における、3軸交点形成関節部の角度を解析的にそれぞれ求めることができる。   Also, there are calculation formulas that can analytically determine the angles of the three-axis intersection forming joints by substituting the angles of the four joints of interest and the positions and orientations of the set parts. The intersection joint angle calculation means stores a calculation program representing the calculation formula, and according to the calculation program, based on the calculation result of the target joint angle calculation means and the information input to the fixed condition input means, When the setting portion is located at a predetermined position and posture, the angles of the three-axis intersection forming joint portions can be obtained analytically.

出力手段は、冗長角度入力手段によって入力された冗長角度と、各角度演算手段によって演算された関節部の各角度とを多関節ロボットに与える。これによって多関節ロボットは、設定部分を予め定める位置および姿勢で固定するとともに、冗長関節部を冗長角度に保つように、各関節部を変位駆動することができる。ここで、各関節部の角度は解析解、すなわち厳密解に基づいてそれぞれ求められるので、設定部分を予め定める固定条件に正確に維持した状態で、冗長関節部を冗長角度に角変位することができる。   The output unit gives the articulated robot the redundant angle input by the redundant angle input unit and each angle of the joint calculated by each angle calculating unit. As a result, the articulated robot can fix the set portion at a predetermined position and posture, and can drive each joint portion so as to keep the redundant joint portion at a redundant angle. Here, the angle of each joint is obtained based on an analytical solution, that is, an exact solution, so that the redundant joint can be angularly displaced to a redundant angle while the set portion is accurately maintained under a predetermined fixed condition. it can.

このように本発明によれば、冗長関節部を冗長角度にしたうえで、設定部分を予め定める固定状態に正確に保つことができる。たとえば設定部分の位置および姿勢を固定した状態で、冗長関節部および冗長関節部に連なるアーム体が障害物に衝突することを回避するために、冗長関節部を角変位させる場合、設定部分の位置および姿勢を正確に保ちつつ、障害物とアーム体との干渉を回避することができる。   As described above, according to the present invention, the setting portion can be accurately maintained in a predetermined fixed state after the redundant joint portion has a redundant angle. For example, when the redundant joint portion is angularly displaced in order to prevent the redundant joint portion and the arm body connected to the redundant joint portion from colliding with an obstacle while the position and posture of the setting portion are fixed, the position of the setting portion In addition, it is possible to avoid interference between the obstacle and the arm body while maintaining the posture accurately.

請求項10記載の本発明に従えば、設定部分を固定すべき固定条件を決定するとともに、複数の関節部のうちから冗長関節部と、冗長角度を決定する。この場合、複数の関節部のうちで冗長関節部を除く残余の関節部の数が、固定条件に従って設定部分が拘束される自由度の数と一致する。次に、複数の関節部の各角度を変数として設定部分の位置または姿勢を求めるための関係式に、各入力工程によって決定した固定条件と冗長角度とを代入することで、設定部分が固定条件で固定されるべき、複数の関節部の角度をそれぞれ演算する。これによって複数の関節部の角度を解析的に求めることができる。このようにして求められた演算結果にしたがって、複数の関節部をそれぞれ角変位させることによって、設定部分を固定条件で固定した状態で、冗長関節部を冗長角度とすることができる。   According to the tenth aspect of the present invention, the fixing condition for fixing the setting portion is determined, and the redundant joint portion and the redundant angle are determined from the plurality of joint portions. In this case, the number of remaining joint portions excluding the redundant joint portion among the plurality of joint portions matches the number of degrees of freedom in which the set portion is constrained according to the fixed condition. Next, by substituting the fixed condition and redundant angle determined by each input step into the relational expression for obtaining the position or orientation of the set part using each angle of the plurality of joints as a variable, the set part becomes the fixed condition The angles of a plurality of joints that should be fixed by are calculated respectively. Thus, the angles of the plurality of joint portions can be analytically obtained. In accordance with the calculation result thus obtained, the plurality of joint portions are angularly displaced, whereby the redundant joint portions can be made to have a redundant angle while the set portion is fixed under a fixed condition.

本発明によれば、冗長関節部以外の残余の関節部の各角度は解析解、すなわち厳密解に基づいて求められるので、設定部分を予め定める固定条件に正確に維持した状態で、冗長関節部を冗長角度に角変位することができる。したがって残余の関節部の各角度を近似解に基づいて決定する場合に比べて、固定すべき固定条件から設定部分がずれることを防ぐことができる。また解析解を求めることに起因して、各関節部の特異点を正確に判断することができ、利便性を向上することができる。   According to the present invention, since the angles of the remaining joint portions other than the redundant joint portion are obtained based on the analytical solution, that is, the exact solution, the redundant joint portion is maintained in a state where the set portion is accurately maintained under a predetermined fixed condition. Can be angularly displaced to a redundant angle. Therefore, it is possible to prevent the set portion from deviating from the fixed condition to be fixed, as compared with the case where the angles of the remaining joint portions are determined based on the approximate solution. In addition, the singular point of each joint portion can be accurately determined due to obtaining the analytical solution, and convenience can be improved.

請求項11記載の本発明に従えば、設定部分を固定すべき固定条件を決定するとともに、複数の関節部のうちから冗長関節部と、冗長角度を決定する。この場合、複数の関節部のうちで冗長関節部を除く残余の関節部の数が、固定条件に従って設定部分が拘束される自由度の数と一致する。次に、複数の関節部の各角度を変数として設定部分の位置または姿勢を求めるための関係式に、各入力工程によって決定した固定条件と冗長角度とを代入することで、設定部分が固定条件で固定されるべき、注目する複数の関節部の角度をそれぞれ演算する。これによって注目する複数の関節部の角度を解析的に求めることができる。   According to the present invention, the fixing condition for fixing the setting portion is determined, and the redundant joint portion and the redundant angle are determined from the plurality of joint portions. In this case, the number of remaining joint portions excluding the redundant joint portion among the plurality of joint portions matches the number of degrees of freedom in which the set portion is constrained according to the fixed condition. Next, by substituting the fixed condition and redundant angle determined by each input step into the relational expression for obtaining the position or orientation of the set part using each angle of the plurality of joints as a variable, the set part becomes the fixed condition The angles of a plurality of joints to be focused on are calculated respectively. This makes it possible to analytically determine the angles of a plurality of joints of interest.

本発明によれば、冗長関節部以外の残余の関節部の各角度は解析解、すなわち厳密解に基づいて求められるので、設定部分を予め定める固定条件に正確に維持した状態で、冗長関節部を冗長角度に角変位することができる。したがって残余の関節部の各角度を近似解に基づいて決定する場合に比べて、固定すべき固定条件から設定部分がずれることを防ぐことができる。また解析解を求めることに起因して、各関節部の特異点を正確に判断することができ、利便性を向上することができる。   According to the present invention, since the angles of the remaining joint portions other than the redundant joint portion are obtained based on the analytical solution, that is, the exact solution, the redundant joint portion is maintained in a state where the set portion is accurately maintained under a predetermined fixed condition. Can be angularly displaced to a redundant angle. Therefore, it is possible to prevent the set portion from deviating from the fixed condition to be fixed, as compared with the case where the angles of the remaining joint portions are determined based on the approximate solution. In addition, the singular point of each joint portion can be accurately determined due to obtaining the analytical solution, and convenience can be improved.

本発明の第1実施形態である多関節ロボット30の制御装置2を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the control apparatus 2 of the articulated robot 30 which is 1st Embodiment of this invention. 入力部20を示す正面図である。3 is a front view showing an input unit 20. FIG. 中央演算処理部19の形態変更動作の手順を説明するためのフローチャートである。7 is a flowchart for explaining a procedure of a form changing operation of the central processing unit 19; 対象点Phの位置を予め定める位置に固定した状態で、第1関節部9を角変位させた多関節ロボット30の状態を示す正面図である。It is a front view which shows the state of the articulated robot 30 which carried out the angular displacement of the 1st joint part 9 in the state which fixed the position of the target point Ph to the predetermined position. 第1関節部9の角度q1を冗長角度として設定した場合における第2〜第4関節部10〜12の角度q2〜q4を示すグラフである。It is a graph which shows angle q2-q4 of the 2nd-4th joint parts 10-12 in case the angle q1 of the 1st joint part 9 is set as a redundant angle. 対象点Phを固定した場合に多関節ロボット30が取り得る状態の種類を説明するための1軸冗長ロボット60を示す正面図である。It is a front view which shows the 1 axis redundant robot 60 for demonstrating the kind of state which the articulated robot 30 can take when the target point Ph is fixed. 1軸冗長ロボット60が回転揺動状態となる場合において、各関節部が取り得る角度の組合せを示す図である。It is a figure which shows the combination of the angle which each joint part can take when the 1 axis redundant robot 60 will be in a rotation rocking | fluctuation state. 図1に示す多関節ロボット30において、第1関節部9を冗長関節部として、その角度q1を順次角変位させた状態を示す正面図である。In the multi-joint robot 30 shown in FIG. 1, the first joint portion 9 is a redundant joint portion, and the angle q1 is sequentially angularly displaced. 図8において各関節部9〜12の角度q1〜q4の時間変化を示すグラフである。It is a graph which shows the time change of the angles q1-q4 of each joint part 9-12 in FIG. 図1に示す多関節ロボット30において、第4関節部12を冗長関節部として、その角度q4を順次角変位させた状態を示す正面図である。In the multi-joint robot 30 shown in FIG. 1, it is a front view which shows the state which made the 4th joint part 12 the redundant joint part, and the angle q4 was sequentially angularly displaced. 図10において各関節部9〜12の角度q1〜q4の時間変化を示すグラフである。It is a graph which shows the time change of the angles q1-q4 of each joint part 9-12 in FIG. 中央演算処理部19の他の形態変更動作の手順を説明するためのフローチャートである。10 is a flowchart for explaining a procedure of another form changing operation of the central processing unit 19. 中央演算処理部19が図12に示す形態動作の手順を行った場合における第1〜第4関節部9〜12の角度q1〜q4を示すグラフである。It is a graph which shows the angles q1-q4 of the 1st-4th joint parts 9-12 in case the central processing part 19 performs the procedure of the form operation | movement shown in FIG. 形態変更動作における中央演算処理部19の予測報知動作の手順を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the procedure of the prediction alerting | reporting operation | movement of the central processing part 19 in form change operation | movement. 本発明の第2実施形態である多関節ロボット1の制御装置2を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the control apparatus 2 of the articulated robot 1 which is 2nd Embodiment of this invention. 図12に示す多関節ロボットを制御する制御装置2の入力部20を示す正面図である。It is a front view which shows the input part 20 of the control apparatus 2 which controls the articulated robot shown in FIG. 第2実施形態における中央演算処理部19の形態変更動作の手順を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the procedure of the form change operation | movement of the central processing part 19 in 2nd Embodiment. 移動予測動作と、形態変更動作と、移動教示動作とを行う場合における中央演算処理部19の動作手順を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the operation | movement procedure of the central processing part 19 in the case of performing movement prediction operation | movement, form change operation | movement, and movement teaching operation | movement. 入力部20の表示部42に表示される表示画面を示す図である。4 is a diagram showing a display screen displayed on the display unit 42 of the input unit 20. FIG.

図1は、本発明の第1実施形態である多関節ロボット30の制御装置2を示すブロック図である。制御装置2によって制御される多関節ロボット30は、4自由度を有する1軸冗長ロボットであり、4つのアーム体3〜6と、隣接する2つのアーム体を回転自在に連結する4つの関節部9〜12と、基台17とを有する。各アーム体3〜6は、それぞれ連結されて直列状に延びるアーム構成体16を構成する。また基台17は、アーム構成体16の基端部に連結され、壁面または床面などの固定位置に予め固定される。   FIG. 1 is a block diagram showing the control device 2 of the articulated robot 30 according to the first embodiment of the present invention. The multi-joint robot 30 controlled by the control device 2 is a single-axis redundant robot having four degrees of freedom, and four joint parts that rotatably connect four arm bodies 3 to 6 and two adjacent arm bodies. 9 to 12 and a base 17. Each arm body 3-6 is connected, respectively, and comprises the arm structure 16 extended in series. The base 17 is connected to the base end portion of the arm structure 16 and is fixed in advance to a fixed position such as a wall surface or a floor surface.

各関節部9〜12は、同軸関節部と傾斜関節部とのうちのいずれかである。同軸関節部は、隣接する2つのアーム体を、その各アーム体の軸線と同軸の回転軸線まわりに回転自在に連結する。傾斜関節部は、隣接する2つのアーム体のうちの一方を、各アーム体の軸線に対して傾斜する回転軸線まわりに円錐回転自在に連結する。   Each joint part 9-12 is either a coaxial joint part or an inclined joint part. The coaxial joint portion connects two adjacent arm bodies so as to be rotatable around a rotation axis coaxial with the axis of each arm body. The inclined joint portion connects one of two adjacent arm bodies so as to be conically rotatable about a rotation axis inclined with respect to the axis of each arm body.

各関節部9〜12は、基台17から第1〜第4関節部9〜12の順で並ぶ。第1関節部9は、同軸関節部である。また第2関節部10、第3関節部11および第4関節部12は、傾斜関節部である。また本発明において、用語「回転」とは、回転軸線まわりの360度以上の回転だけでなく、軸線まわりに360度以下の角度で角変位する状態も含むものとする。   The joint portions 9 to 12 are arranged in the order of the first to fourth joint portions 9 to 12 from the base 17. The first joint portion 9 is a coaxial joint portion. Moreover, the 2nd joint part 10, the 3rd joint part 11, and the 4th joint part 12 are inclination joint parts. In the present invention, the term “rotation” includes not only a rotation of 360 degrees or more around the rotation axis but also a state of angular displacement around the axis by an angle of 360 degrees or less.

第1アーム体3の一端部は、第1関節部9によって、第1アーム体3の軸線A3と同軸の第1回転軸線A9まわりに回転自在に基台17に連結されている。また第2アーム体4の一端部は、第2関節部10によって、第1アーム体3の軸線A3および第2アーム体4の軸線A4に対して所定の角度、本実施の形態では45度で傾斜する第2回転軸線A10まわりに回転自在に、第1アーム体3の他端部に連結される。また第3アーム体5の一端部は、第3関節部11によって、第2アーム体4の軸線A4および第3アーム体5の軸線A5に対して所定の角度、本実施の形態では45度で傾斜する第3回転軸線A11まわりに回転自在に、第2アーム体4の他端部に連結される。   One end portion of the first arm body 3 is connected to the base 17 by the first joint portion 9 so as to be rotatable around a first rotation axis A9 coaxial with the axis A3 of the first arm body 3. Also, one end of the second arm body 4 is at a predetermined angle with respect to the axis A3 of the first arm body 3 and the axis A4 of the second arm body 4 by the second joint section 10, and 45 degrees in this embodiment. The second arm 3 is connected to the other end of the first arm body 3 so as to be rotatable around the inclined second rotation axis A10. Also, one end of the third arm body 5 is at a predetermined angle with respect to the axis A4 of the second arm body 4 and the axis A5 of the third arm body 5 by the third joint portion 11, 45 degrees in the present embodiment. The second arm body 4 is coupled to the other end of the second arm body 4 so as to be rotatable around the inclined third rotation axis A11.

第4アーム体6の一端部は、第4関節部12によって、第3アーム体5の軸線A5および第4アーム体6の軸線A6に対して所定の角度、本実施の形態では45度で傾斜する第4回転軸線A12まわりに回転自在に、第3アーム体5の他端部に連結される。第4アーム体6の他端部には、設定部分となる対象点Phが予め設定される。したがって対象点Phは、アーム構成体16の先端部に配置され、基台17は、アーム構成体16の基端部に配置される。   One end portion of the fourth arm body 6 is inclined by the fourth joint portion 12 at a predetermined angle with respect to the axis A5 of the third arm body 5 and the axis A6 of the fourth arm body 6, 45 degrees in the present embodiment. The third arm body 5 is coupled to the other end of the third arm body 5 so as to be rotatable around the fourth rotation axis A12. A target point Ph serving as a setting portion is set in advance at the other end of the fourth arm body 6. Therefore, the target point Ph is disposed at the distal end portion of the arm structure 16, and the base 17 is disposed at the proximal end portion of the arm structure 16.

このように各関節部9〜12は、隣接するアーム体を互いに回転可能に連結する。また各関節部9〜12が角変位することで、アーム構成体16は、図1に示すように、アーム体3〜6のそれぞれの軸線A3〜A6が同軸に配置されて一直線状に延びる状態に変形可能に構成される。各アーム体3〜6の軸線A3〜A6が一直線状に延びた状態では、第2回転軸線A10と第3回転軸線A11とは平行となり、第3回転軸線A11と第4回転軸線A12とは垂直となる。   Thus, each joint part 9-12 connects adjacent arm bodies so that rotation is mutually possible. Further, as the joint portions 9 to 12 are angularly displaced, as shown in FIG. 1, the arm structure 16 is in a state in which the respective axes A <b> 3 to A <b> 6 of the arm bodies 3 to 6 are arranged coaxially and extend in a straight line. It is configured to be deformable. In a state where the axes A3 to A6 of the arm bodies 3 to 6 extend in a straight line, the second rotation axis A10 and the third rotation axis A11 are parallel, and the third rotation axis A11 and the fourth rotation axis A12 are vertical. It becomes.

多関節ロボット30は、各関節部9〜12を回転させることで、アーム構成体16を蛇のように変形させ、対象点Phを任意の3次元位置に位置決め可能である。たとえば多関節ロボット30は、設備等が複雑に入り組んで作業経路が複雑な場合や、他のロボットと近接して並列に配置されて動作範囲を大きくすることができない場合に好適に用いられる。   The multi-joint robot 30 can rotate the joint portions 9 to 12 to deform the arm structure 16 like a snake and position the target point Ph at an arbitrary three-dimensional position. For example, the multi-joint robot 30 is preferably used when the facilities and the like are complicated and the work route is complicated, or when the operation range cannot be increased by being arranged in parallel with other robots.

このような4つの関節部9〜12を有する多関節ロボット30は、4自由度を有するので、可動範囲内で対象点Phを予め定める3次元位置に位置合わせした状態で、第4アーム体6の取り得る姿勢が複数通り存在する。言換えると、多関節ロボット30は、対象点Phを予め定める3次元位置に位置合わせした状態で、4つの関節部9〜12のそれぞれの取り得る角度の組合せが複数通り存在する。   Since the articulated robot 30 having such four joint portions 9 to 12 has four degrees of freedom, the fourth arm body 6 is in a state where the target point Ph is aligned with a predetermined three-dimensional position within the movable range. There are several possible postures. In other words, the articulated robot 30 has a plurality of combinations of angles that each of the four joint portions 9 to 12 can take in a state where the target point Ph is aligned with a predetermined three-dimensional position.

各アーム体3〜6は、各アーム体3〜6をそれぞれ個別に回転駆動するモータを内蔵する。モータは、各アーム体3〜6を予め定める任意の角度に変位可能に構成される。   Each arm body 3-6 incorporates a motor that individually rotates and drives each arm body 3-6. The motor is configured to be able to displace each of the arm bodies 3 to 6 at a predetermined arbitrary angle.

各アーム体3〜6を対応する回転軸線A9〜A12まわりに回転可能に連結するための、各関節部9〜12の回転機構は、入力側部材と出力側部材とを備え、それらが相対的に回転可能に設けられる。入力側部材は、各関節部9〜12によって連結する2つの部材の一方に連結され、出力側部材は、前記2つの部材のうち他方に連結される。モータからの回転力が入力側部材に与えられると、入力側部材と出力側部材とが相対的に回転する。これによって一方の部材と他方の部材とを相対的に回転させることができる。同軸関節部9では、その回転軸線A9が、入力側部材および出力側部材に連結されるアーム体と一致する。傾斜関節部10〜12では、その回転軸線A10〜A12が、入力側部材および出力側部材にそれぞれ連結されるアーム体の軸線に対してそれぞれ傾斜する。   The rotation mechanism of each joint portion 9-12 for rotatably connecting each arm body 3-6 around the corresponding rotation axis A9-A12 includes an input side member and an output side member, which are relative to each other. Is rotatably provided. The input side member is connected to one of the two members connected by the joint portions 9 to 12, and the output side member is connected to the other of the two members. When the rotational force from the motor is applied to the input side member, the input side member and the output side member rotate relatively. Thereby, one member and the other member can be rotated relatively. In the coaxial joint portion 9, the rotation axis A9 coincides with the arm body connected to the input side member and the output side member. In the inclined joint portions 10 to 12, the rotation axes A <b> 10 to A <b> 12 are inclined with respect to the axis of the arm body connected to the input side member and the output side member, respectively.

このような回転機構が設けられることによって、隣接する2つの部材を相対的に回転させることができる。ここで、本発明における「関節部の角度」とは、関節部における入力側部材に対する出力側部材の角度を意味する。言い換えると、関節部によって連結される2つの部材のうち、入力側部材に連結される一方の部材に対する、出力側部材に連結される他方の部材の関節部の回転軸線まわりの角度を意味する。また本発明において「関節部の移動」とは、関節部の角度の角変位移動を示す。   By providing such a rotation mechanism, two adjacent members can be relatively rotated. Here, the “angle of the joint part” in the present invention means an angle of the output side member with respect to the input side member in the joint part. In other words, it means an angle around the rotation axis of the joint portion of the other member connected to the output side member with respect to one member connected to the input side member of the two members connected by the joint portion. Further, in the present invention, “movement of the joint portion” indicates angular displacement movement of the angle of the joint portion.

制御装置2は、入力部20と、中央演算処理部19と、出力部22とを含んで構成される。入力部20および出力部22は、中央演算処理部19に電気的に接続される。入力部20は、操作者からの各種指令情報が入力され、入力された各種情報を中央演算処理部19に与える。本実施の形態では、中央演算処理部19と出力部22とは、制御装置本体21に設けられ、入力部20は、制御装置本体21とは別体に設けられる。具体的には、入力部20は、操作者が多関節ロボットを直接制御するためのティーチペンダントによって実現され、制御装置本体21であるロボットコントローラに対して、ケーブルによって電気的に接続される。   The control device 2 includes an input unit 20, a central processing unit 19, and an output unit 22. The input unit 20 and the output unit 22 are electrically connected to the central processing unit 19. The input unit 20 receives various command information from the operator and gives the input various information to the central processing unit 19. In the present embodiment, the central processing unit 19 and the output unit 22 are provided in the control device main body 21, and the input unit 20 is provided separately from the control device main body 21. Specifically, the input unit 20 is realized by a teach pendant for an operator to directly control the articulated robot, and is electrically connected to the robot controller which is the control device main body 21 by a cable.

中央演算処理部19は、予め記憶される動作プログラムに従って、入力部20から与えられる各種情報に応答して、多関節ロボット30を制御するために必要な演算を行う。本実施の形態では、中央演算処理部19は、第4アーム体6に設定される対象点Phを予め定める目標位置に移動させるのに必要な、各関節部9〜12の角度q1〜q4をそれぞれ演算する。中央演算処理部19は、CPUなどの処理回路と、メモリなどの記憶回路とを含んで実現される。記憶回路には、動作プログラムとともに、演算に必要な計算式、アーム体の長さ、関節部の種類などを記憶する。   The central processing unit 19 performs calculations necessary for controlling the articulated robot 30 in response to various information given from the input unit 20 according to an operation program stored in advance. In the present embodiment, the central processing unit 19 determines the angles q1 to q4 of the joints 9 to 12 necessary to move the target point Ph set on the fourth arm body 6 to a predetermined target position. Calculate each. The central processing unit 19 is realized including a processing circuit such as a CPU and a storage circuit such as a memory. The storage circuit stores, together with the operation program, a calculation formula necessary for the calculation, the length of the arm body, the type of joint portion, and the like.

出力部22は、中央演算処理部19の演算結果を多関節ロボット30に与える出力手段となる。本実施の形態では、出力部22は、中央演算処理部19の演算結果を多関節ロボット30に設けられる電源回路に与える。電源回路は、中央演算処理部19の演算結果に応じた動力を、関節部9〜12毎に設けられるモータにそれぞれ個別に与える。動力が与えられた各モータは、中央演算処理部19の演算結果に従って、対応する関節部を所定の角度に角変位させる。   The output unit 22 serves as an output unit that gives the calculation result of the central processing unit 19 to the articulated robot 30. In the present embodiment, the output unit 22 gives the calculation result of the central processing unit 19 to the power supply circuit provided in the articulated robot 30. The power supply circuit individually gives power corresponding to the calculation result of the central processing unit 19 to each motor provided for each joint portion 9 to 12. Each motor to which power is applied causes the corresponding joint to be angularly displaced by a predetermined angle according to the calculation result of the central processing unit 19.

また制御装置2は、第4アーム体6の対象点Phを予め指定される移動経路に沿って移動させるにあたって、回転すべき各関節部9〜12の角度を演算する。この移動経路は、ロボット動作前に、操作者によって入力部20から中央演算処理部19に入力される。また多関節ロボット30は、4つの関節部9〜12を有することで、基台17に対して、対象点Phを予め定める位置で固定した状態で、各関節部の取り得る角度の組合せが複数通り存在する。   Further, the control device 2 calculates the angles of the joint portions 9 to 12 to be rotated when the target point Ph of the fourth arm body 6 is moved along the movement path designated in advance. This movement path is input from the input unit 20 to the central processing unit 19 by the operator before the robot moves. Further, the multi-joint robot 30 has four joint portions 9 to 12, so that a plurality of combinations of angles that can be taken by each joint portion can be obtained with the target point Ph fixed at a predetermined position with respect to the base 17. Exist.

本実施形態の制御装置2は、ロボットの動作を教示するための教示動作を行うために用いられ、教示動作のための形態変更動作を行う。形態変更動作とは、対象点Phを予め定める固定条件で固定した状態で、第1〜第4関節部9〜12の角度を変化させて、ロボットの形状および姿勢などの外形的形態を変更する動作である。本実施の形態では形態変更動作は、基台17に設定されるベース座標に対する対象点Phの3次元位置を固定した状態で、第1〜第4関節部9〜12の角度を変化させる動作となる。言換えると、形態変更動作では、アーム構成体16のうちで直列方向一端部に設定される対象点Phが、アーム構成体16の他端部に設定される座標系に従って求められる拘束条件で固定される。   The control device 2 of the present embodiment is used to perform a teaching operation for teaching the operation of the robot, and performs a form changing operation for the teaching operation. The form change operation is a state in which the target point Ph is fixed under a predetermined fixing condition, and the external form such as the shape and posture of the robot is changed by changing the angles of the first to fourth joint parts 9 to 12. Is the action. In the present embodiment, the form changing operation is an operation of changing the angles of the first to fourth joint portions 9 to 12 in a state where the three-dimensional position of the target point Ph with respect to the base coordinates set on the base 17 is fixed. Become. In other words, in the form changing operation, the target point Ph set at one end in the series direction in the arm structure 16 is fixed under the constraint condition obtained according to the coordinate system set at the other end of the arm structure 16. Is done.

形態変更動作を行うにあたって、制御装置2は、第1〜第4関節部9〜12のうちから選択された1つの冗長関節部と、その冗長関節部の角度である冗長角度と、対象点Phを固定すべき3次元位置とが入力部20を介して与えられる。中央演算処理部19は、対象点Phを固定すべき固定状態に固定したうえで、冗長関節部が冗長角度となる場合の、残余の関節部の角度を演算する。出力部22は、中央演算処理部19の演算結果を多関節ロボット30に与える。演算結果が与えられた多関節ロボット30は、冗長関節部を冗長角度とするとともに、残余の関節部の角度を演算結果に応じて位置合わせして、対象点Phを指定された固定状態とする。   In performing the shape changing operation, the control device 2 includes one redundant joint portion selected from the first to fourth joint portions 9 to 12, a redundant angle that is an angle of the redundant joint portion, and the target point Ph. Is given via the input unit 20. The central processing unit 19 calculates the angles of the remaining joint portions when the redundant joint portion has a redundant angle after fixing the target point Ph in a fixed state to be fixed. The output unit 22 gives the calculation result of the central processing unit 19 to the articulated robot 30. The articulated robot 30 given the calculation result sets the redundant joint part to the redundant angle and aligns the angles of the remaining joint parts according to the calculation result to set the target point Ph to the specified fixed state. .

形態変更動作を行うことによって、操作者は、入力部20を介して冗長関節部を選択するとともに、その冗長角度を入力することで、対象点Phを固定した状態で、アーム構成体16の形態を変更させることができる。この場合、操作者は、中央演算処理部19に形態変更動作を行わせて、多関節ロボット30の形態を確認することによって、対象点Phを固定した状態で、障害物との衝突を回避するアーム構成体16の形態を実現する各関節部9〜12の角度を容易に決定することができる。操作者は、障害物との衝突を回避する各関節部9〜12の角度q1〜q4を決定すると、その各関節部9〜12の角度q1〜q4をロボットの移動動作を行う場合の情報として用いる。   By performing the form changing operation, the operator selects the redundant joint part via the input unit 20 and inputs the redundant angle, thereby fixing the target point Ph and the form of the arm structure 16. Can be changed. In this case, the operator avoids a collision with an obstacle in a state where the target point Ph is fixed by causing the central processing unit 19 to perform a shape changing operation and confirming the shape of the articulated robot 30. The angle of each joint part 9-12 which implement | achieves the form of the arm structure 16 can be determined easily. When the operator determines the angles q1 to q4 of the joints 9 to 12 that avoid the collision with the obstacle, the angles q1 to q4 of the joints 9 to 12 are used as information when the robot moves. Use.

図2は、入力部20を示す正面図である。入力部20には、ロボット教示のための情報および指令が入力される操作部41と、操作画面を表示する表示部42とを含む。操作部41には、各関節部操作スイッチ43と、ツール移動スイッチ44と、形態変更スイッチ45とを含む。また操作部41は、ロボットの動作プログラムを入力するための命令キー、カーソルキーおよびテンキーなどをさらに含む。   FIG. 2 is a front view showing the input unit 20. The input unit 20 includes an operation unit 41 to which information and instructions for robot teaching are input, and a display unit 42 that displays an operation screen. The operation unit 41 includes each joint operation switch 43, a tool movement switch 44, and a form change switch 45. The operation unit 41 further includes a command key for inputting a robot operation program, a cursor key, a numeric keypad, and the like.

関節部操作スイッチ43は、各関節部9〜12の角度q1〜q4を入力するためのスイッチであって、各関節部9〜12について、プラス方向およびマイナス方向への予め定める角変位量の角変位指令が与えられる。ツール移動スイッチ44は、ベース座標軸またはツール座標軸に従う対象点Phの移動指令が与えられる。ここで、ベース座標軸とは、基台17に設定される座標であって、ツール座標軸とは、第4アーム体6に設定される座標である。また形態変更スイッチ45は、対象点Phを予め定める位置に固定したまま、アーム構成体16の形態を変化させるための形態変更指令が与えられる。   The joint part operation switch 43 is a switch for inputting the angles q1 to q4 of the joint parts 9 to 12, and the angle of a predetermined angular displacement amount in each of the joint parts 9 to 12 in the plus direction and the minus direction. A displacement command is given. The tool movement switch 44 is given a movement command of the target point Ph according to the base coordinate axis or the tool coordinate axis. Here, the base coordinate axis is a coordinate set on the base 17, and the tool coordinate axis is a coordinate set on the fourth arm body 6. The form change switch 45 is given a form change command for changing the form of the arm structure 16 while the target point Ph is fixed at a predetermined position.

形態変更動作を行う場合、ツール移動スイッチ44は、対象点Phを固定すべき位置の情報が入力される固定条件入力手段となる。また形態変更スイッチ45が押下された状態で、関節部操作スイッチ43によって1つの関節部の角変位量が指定されると、指定された関節部が冗長関節部として入力される。また、その角変位量に対応する角度が冗長関節部の角度として入力される。したがって形態変更スイッチ45と関節部操作スイッチ43とによって、冗長関節部が入力される冗長関節部入力手段と、冗長関節部の角度である冗長角度が入力される冗長角度入力手段とが構成される。   When performing the form changing operation, the tool movement switch 44 serves as a fixed condition input means for inputting information on a position where the target point Ph should be fixed. Further, when the angular displacement amount of one joint portion is designated by the joint portion operation switch 43 in a state where the form change switch 45 is pressed, the designated joint portion is input as a redundant joint portion. In addition, an angle corresponding to the angular displacement is input as the angle of the redundant joint portion. Therefore, the form change switch 45 and the joint operation switch 43 constitute a redundant joint input means for inputting a redundant joint and a redundant angle input for inputting a redundant angle that is an angle of the redundant joint. .

図3は、中央演算処理部19の形態変更動作の手順を説明するためのフローチャートである。まずステップa0で、中央演算処理部19は、多関節ロボット30を制御可能な状態で、形態変更スイッチ45が押下されたことを判断すると、ステップa1に進み、形態変更動作を開始する。   FIG. 3 is a flowchart for explaining the procedure of the form changing operation of the central processing unit 19. First, in step a0, when the central processing unit 19 determines that the form change switch 45 has been pressed in a state where the articulated robot 30 can be controlled, the process proceeds to step a1 and starts the form change operation.

ステップa1では、中央演算処理部19は、ツール移動スイッチ44によって対象点Phの移動指令が与えられると、対象点Phを指定された位置に移動するための演算結果を出力部22に与える。またツール移動スイッチ44による移動指令がなければ、現時点の対象点Phの位置を維持させる。中央演算処理部19は、関節部操作スイッチ43が押下されたと判断すると、その時点の対象点Phの位置を固定すべき固定条件として決定し、ステップa2に進む。   In step a <b> 1, when the movement command for the target point Ph is given by the tool movement switch 44, the central processing unit 19 gives a calculation result for moving the target point Ph to the designated position to the output unit 22. If there is no movement command by the tool movement switch 44, the current position of the target point Ph is maintained. When determining that the joint operation switch 43 has been pressed, the central processing unit 19 determines the position of the target point Ph at that time as a fixed condition to be fixed, and proceeds to step a2.

ステップa2では、中央演算処理部19は、関節部操作スイッチ43によって指定された関節部を、冗長関節部として決定する。冗長関節部は、第1〜第4関節部9〜12のいずれか1つとなる。また関節部操作スイッチ43によって指定された角度を、冗長角度として決定する。本実施の形態では、関節部操作スイッチ43のうち、プラス方向移動スイッチが押圧されると、関節部操作スイッチ43が押下される前の状態から、予め定める角変位量で冗長関節部がプラス方向に軸線まわりに角変位した角度を冗長角度として決定する。またマイナス方向移動スイッチが押圧されると、関節部操作スイッチ43が押下される前の状態から、予め定める角変位量で冗長関節部がマイナス方向に軸線まわりに角変位した角度を冗長角度として決定する。このように冗長関節部および冗長角度を決定するとステップa3に進む。   In step a2, the central processing unit 19 determines the joint part designated by the joint part operation switch 43 as a redundant joint part. The redundant joint portion is any one of the first to fourth joint portions 9 to 12. Further, the angle designated by the joint operation switch 43 is determined as the redundant angle. In the present embodiment, when the plus direction movement switch is pressed among the joint portion operation switches 43, the redundant joint portion is in the plus direction with a predetermined angular displacement from the state before the joint portion operation switch 43 is pressed. The angle that is angularly displaced around the axis is determined as the redundant angle. When the minus direction movement switch is pressed, the angle at which the redundant joint portion is angularly displaced about the axis in the minus direction by a predetermined angular displacement amount from the state before the joint operation switch 43 is pressed is determined as the redundant angle. To do. When the redundant joint portion and the redundant angle are thus determined, the process proceeds to step a3.

ステップa3では、中央演算処理部19は、ステップa1で決定した対象点Phの3次元位置に、対象点Phが位置する場合における、第1〜第4関節部9〜12の角度q1〜q4を求める。具体的には、第1〜第4関節部9〜12のそれぞれの角度q1〜q4を変数として、対象点Phの3次元位置を求めるための順変換関係式と、ステップa2で決定した冗長関節部の冗長角度と、ステップa1で決定した対象点Phの3次元位置とに基づくことによって、第1〜第4関節部9〜12の角度q1〜q4を解析的に求めることができる。   In step a3, the central processing unit 19 determines the angles q1 to q4 of the first to fourth joint portions 9 to 12 when the target point Ph is located at the three-dimensional position of the target point Ph determined in step a1. Ask. Specifically, the forward conversion relational expression for obtaining the three-dimensional position of the target point Ph using the angles q1 to q4 of the first to fourth joint portions 9 to 12 as variables, and the redundant joint determined in step a2 The angles q1 to q4 of the first to fourth joint portions 9 to 12 can be analytically determined based on the redundant angle of the portion and the three-dimensional position of the target point Ph determined in step a1.

順変換問題を解くことによって、対象点Phのx座標位置を表わすx座標式、対象点Phのy座標位置を表わすy座標式、対象点Phのz座標位置を表わすz座標式は、第1〜第4関節部9〜12の各角度q1〜q4を変数とする関数で表わされる。順変換問題によるx座標式、y座標式およびz座標式に、ステップa1で求めた対象点Phの3次元位置を代入することで、それらの座標式は、第1〜第4関節部9〜12の角度q1〜q4の数、すなわち4つの未知数を有する三元連立方程式となる。   By solving the forward conversion problem, the x coordinate expression representing the x coordinate position of the target point Ph, the y coordinate expression representing the y coordinate position of the target point Ph, and the z coordinate expression representing the z coordinate position of the target point Ph are the first -It represents with the function which makes each angle q1-q4 of the 4th joint parts 9-12 a variable. By substituting the three-dimensional position of the target point Ph obtained in step a1 into the x-coordinate expression, the y-coordinate expression, and the z-coordinate expression based on the forward conversion problem, these coordinate expressions are obtained from the first to fourth joint parts 9 to The number of twelve angles q1 to q4, that is, a ternary simultaneous equation having four unknowns.

また第1〜第4関節部9〜12の各角度q1〜q4のうちの1つは、冗長角度としてステップa2で決定しているので、冗長角度を上述した3元連立方程式に代入することによって、3つの未知数を有する三元連立方程式となる。この3元連立方程式を変形することで、3つの未知数をそれぞれ求める方程式を表わす計算式を導出することができる。この方程式に、対象点Phの座標、冗長関節部および冗長関節部の角度を代入することで、第1〜第4関節部9〜12のうちで、冗長関節部以外の関節部の各角度をそれぞれ解析的に求めることができる。   In addition, since one of the angles q1 to q4 of the first to fourth joint portions 9 to 12 is determined as the redundant angle in step a2, by substituting the redundant angle into the ternary simultaneous equation described above, It becomes a ternary simultaneous equation having three unknowns. By modifying this ternary simultaneous equation, it is possible to derive a calculation expression representing an equation for obtaining each of the three unknowns. By substituting the coordinates of the target point Ph and the angles of the redundant joint portion and the redundant joint portion into this equation, the angles of the joint portions other than the redundant joint portion among the first to fourth joint portions 9 to 12 are determined. Each can be determined analytically.

中央演算処理部19は、冗長関節部の冗長角度と、対象点Phのx座標、y座標、z座標を代入することで、第1〜第4関節部9〜12のうちで冗長関節部以外の各関節部の角度を解析的に求めることが可能な方程式を表わす計算プログラムを記憶している。中央演算処理部19は、第1〜第4関節部9〜12の計算プログラムにしたがって、第1〜第4関節部9〜12のうちで、冗長関節部以外の各関節部の角度を解析的に演算し、ステップa4に進む。冗長関節部の角度は、ステップa2で既に決定しているので、演算することなく求めることができる。このように中央演算処理部19は、第1〜第4関節部9〜12の角度q1〜q4をそれぞれ演算する角度演算手段となる。   The central processing unit 19 substitutes the redundant angle of the redundant joint part and the x coordinate, y coordinate, and z coordinate of the target point Ph, so that the first joint part 9 to 12 other than the redundant joint part. A calculation program representing an equation capable of analytically obtaining the angle of each joint is stored. The central processing unit 19 analyzes the angle of each joint part other than the redundant joint part among the first to fourth joint parts 9 to 12 according to the calculation program of the first to fourth joint parts 9 to 12. To step a4. Since the angle of the redundant joint has already been determined in step a2, it can be obtained without calculation. As described above, the central processing unit 19 serves as angle calculation means for calculating the angles q1 to q4 of the first to fourth joint portions 9 to 12, respectively.

ステップa4では、中央演算処理部19は、求めた各関節部9〜12の各角度q1〜q4が可動限界に到達していないことを判断するとステップa5に進み、各角度q1〜q4のいずれかが可動限界に到達していること、または可動限界を超えていることを判断すると、ステップa6に進む。たとえば中央演算処理部19は、ステップa3で求めた各関節部の角度が、解析的に求められる最大値または最小値となると、可動限界に到達したことを判断する。また各関節部の角度を求められない場合に可動限界を超えていると判断する。   In step a4, when the central processing unit 19 determines that the obtained angles q1 to q4 of the joints 9 to 12 have not reached the movable limit, the central processing unit 19 proceeds to step a5 and selects one of the angles q1 to q4. When it is determined that has reached the movable limit or exceeds the movable limit, the process proceeds to step a6. For example, the central processing unit 19 determines that the movable limit has been reached when the angle of each joint determined in step a3 reaches the analytically determined maximum value or minimum value. If the angle of each joint cannot be obtained, it is determined that the movable limit is exceeded.

ステップa5では、ステップa3で解析的に求めた第1〜第4関節部9〜12の角度q1〜q4を演算結果として、出力部22に与える。出力部22は、与えられた演算結果を多関節ロボット30に与える。これによって多関節ロボット30は、各関節部9〜12が角変位し、対象点Phを固定位置に維持した状態で、冗長関節部を冗長角度とする。このとき、第1〜第4関節部9〜12の角度q1〜q4は、収束演算などの近似法とは異なり、解析的な演算方法によって求められるので、冗長関節部の移動前と移動後とで、固定位置から対象点Phがずれることがない。このように演算結果を出力部22に与えて、多関節ロボット30を動作させると、ステップa6に進む。   In step a5, the angles q1 to q4 of the first to fourth joint portions 9 to 12 analytically obtained in step a3 are given to the output unit 22 as calculation results. The output unit 22 gives the given calculation result to the articulated robot 30. As a result, the articulated robot 30 sets the redundant joint portion to the redundant angle in a state where the joint portions 9 to 12 are angularly displaced and the target point Ph is maintained at the fixed position. At this time, the angles q1 to q4 of the first to fourth joint portions 9 to 12 are obtained by an analytical calculation method, unlike an approximation method such as a convergence calculation. Therefore, before and after the movement of the redundant joint portion, Thus, the target point Ph does not deviate from the fixed position. As described above, when the operation result is given to the output unit 22 to operate the articulated robot 30, the process proceeds to step a6.

ステップa6では、中央演算処理部19は、形態変更動作を終了する終了条件を満足するか否かを判断する。たとえば形態変更解除スイッチが押下されることで、終了条件を満足することを判断してもよい。中央演算処理部19は、形態変更動作の終了条件を満足していないと判断すると、ステップa1に戻り、関節部操作スイッチ43が再び押下されるのを待機する。この状態で、関節部操作スイッチ43が再度押下されると、その指示に従ってステップa1〜a5を順に行う。またステップa6で終了条件を満足することを判断すると、ステップa7に進み、ステップa7で形態変更動作を終了する。   In step a6, the central processing unit 19 determines whether or not an end condition for ending the form changing operation is satisfied. For example, it may be determined that the end condition is satisfied by pressing the form change release switch. If the central processing unit 19 determines that the end condition of the shape change operation is not satisfied, the central processing unit 19 returns to step a1 and waits for the joint operation switch 43 to be pressed again. In this state, when the joint operation switch 43 is pressed again, steps a1 to a5 are sequentially performed according to the instruction. If it is determined in step a6 that the end condition is satisfied, the process proceeds to step a7, and the form change operation is ended in step a7.

このようにして、中央演算処理部19が形態変更動作を行うことによって、操作者が、対象点Phの固定位置と、冗長関節部と、その冗長角度とを指定することによって、対象点Phの位置を確実に固定したまま、各関節部9〜12を角変位させて、多関節ロボット30の形態を変更させることができる。このとき各関節部9〜12の角度q1〜q4を解析解として求めることができるので、収束演算を用いて解を求める場合に比べて短時間で各関節部9〜12の角度を求めることができ、対象点Phの位置を固定したままロボットの形態を滑らかに変更することができる。   In this way, when the central processing unit 19 performs the form changing operation, the operator designates the fixed position of the target point Ph, the redundant joint portion, and the redundant angle thereof, whereby the target point Ph is set. It is possible to change the form of the articulated robot 30 by angularly displacing the joints 9 to 12 while the position is securely fixed. At this time, since the angles q1 to q4 of the joint portions 9 to 12 can be obtained as analytical solutions, the angles of the joint portions 9 to 12 can be obtained in a shorter time compared to the case of obtaining the solution using the convergence calculation. The shape of the robot can be changed smoothly while the position of the target point Ph is fixed.

また操作者は、多関節ロボット30の形態を確認しながら、中央演算処理部19に形態変更動作を行わせることができる。これによって、操作者は、対象点Phを固定位置に位置させることができる各関節部9〜12の角度q1〜q4の複数の組合せのうちから、1つを容易に選択することができる。これによって操作者は、障害物に衝突することを回避した多関節ロボット30の形態で、対象点Phを固定位置に配置させることができ、各関節部9〜12の角度q1〜q4を求めることができる。   In addition, the operator can cause the central processing unit 19 to perform a form changing operation while confirming the form of the articulated robot 30. Thus, the operator can easily select one from a plurality of combinations of the angles q1 to q4 of the joint portions 9 to 12 that can position the target point Ph at the fixed position. Thus, the operator can place the target point Ph at a fixed position in the form of the articulated robot 30 that avoids collision with an obstacle, and obtains the angles q1 to q4 of the joint portions 9 to 12. Can do.

図4は、対象点Phの位置を予め定める位置に固定した状態で、第1関節部9を角変位させた多関節ロボット30の状態を示す正面図である。第1関節部9の角度q1をプラス方向に角変位するに伴って、多関節ロボット30は、図4(1)〜図4(8)の順で変形する。また図5は、第1関節部9の角度q1を冗長角度として設定した場合における第2〜第4関節部10〜12の角度q2〜q4を示すグラフである。図5(1)は、横軸に第1関節部9の角度q1を示し、縦軸に第2関節部10の角度q2を示す。また図5(2)は、横軸に第1関節部9の角度q1を示し、縦軸に第3関節部11の角度q3を示す。図5(3)は、横軸に第1関節部9の角度q1を示し、縦軸に第4関節部12の角度q4を示す。   FIG. 4 is a front view showing a state of the articulated robot 30 in which the first joint portion 9 is angularly displaced in a state where the position of the target point Ph is fixed at a predetermined position. As the angle q1 of the first joint portion 9 is angularly displaced in the plus direction, the articulated robot 30 is deformed in the order of FIGS. 4 (1) to 4 (8). FIG. 5 is a graph showing the angles q2 to q4 of the second to fourth joint portions 10 to 12 when the angle q1 of the first joint portion 9 is set as a redundant angle. FIG. 5A shows the angle q1 of the first joint portion 9 on the horizontal axis and the angle q2 of the second joint portion 10 on the vertical axis. FIG. 5B shows the angle q1 of the first joint portion 9 on the horizontal axis and the angle q3 of the third joint portion 11 on the vertical axis. FIG. 5 (3) shows the angle q1 of the first joint part 9 on the horizontal axis and the angle q4 of the fourth joint part 12 on the vertical axis.

詳細については後述するが、本実施の形態では、対象点Phを予め定める3次元位置に固定した状態に維持する、各関節部9〜12の角度q1〜q4の解析解を決定することができる。これによって各関節部9〜12の角度q1〜q4の近似解を決定する場合に比べて、対象点Phが固定位置からずれることを防ぐことができる。たとえばステップa2において、関節部操作スイッチ43のうち、プラス方向またはマイナス方向移動スイッチが1回押圧された場合に、冗長関節部が角変位する角変位量が大きく設定される場合であっても、対象点Phの固定状態を正確に維持することができる。同様に、ステップa2において、冗長関節部が高速で移動する場合であっても、対象点Phの固定状態を正確に維持することができる。   Although details will be described later, in the present embodiment, it is possible to determine an analytical solution for the angles q1 to q4 of the joint portions 9 to 12 that keeps the target point Ph fixed at a predetermined three-dimensional position. . As a result, it is possible to prevent the target point Ph from deviating from the fixed position as compared with the case where the approximate solutions of the angles q1 to q4 of the joint portions 9 to 12 are determined. For example, in step a2, when the plus or minus direction movement switch of the joint part operation switch 43 is pressed once, even if the angular displacement amount at which the redundant joint part is angularly displaced is set large, The fixed state of the target point Ph can be accurately maintained. Similarly, in step a2, even when the redundant joint portion moves at a high speed, the fixed state of the target point Ph can be accurately maintained.

これによって形態変更動作によって、多関節ロボット30の障害物回避形態の探索を行った場合、対象点Phの位置を正確に固定した状態で、各関節部9〜12を角変位させることができる。また対象点Phを固定位置に正確に保ちつつ、障害物と各アーム体3〜6との干渉を回避することができるので、対象点Phの位置ずれに起因する多関節ロボットの動作不良を防ぐことができる。   As a result, when the obstacle avoidance form of the multi-joint robot 30 is searched by the form changing operation, the joint portions 9 to 12 can be angularly displaced while the position of the target point Ph is accurately fixed. In addition, since the interference between the obstacle and each of the arm bodies 3 to 6 can be avoided while accurately keeping the target point Ph at the fixed position, it is possible to prevent malfunction of the articulated robot due to the positional deviation of the target point Ph. be able to.

また中央演算処理部19は、各関節部9〜12の角度q1〜q4の解析解を求めることに付随して、冗長関節部が可動限界に到達したか否かを判断することができる。ステップa4に示すように、中央演算処理部19は、冗長関節部が可動限界に到達することを判断すると、冗長関節部が可動限界に到達した状態の関節部の角度を演算する。また可動限界を超えるような冗長角度が入力されても、可動限界に到達した状態の関節部の角度を演算する。   In addition, the central processing unit 19 can determine whether or not the redundant joint portion has reached the movable limit in association with obtaining the analytical solution of the angles q1 to q4 of the joint portions 9 to 12. As shown in step a4, when determining that the redundant joint portion reaches the movable limit, the central processing unit 19 calculates the angle of the joint portion in a state where the redundant joint portion has reached the movable limit. Even if a redundant angle exceeding the movable limit is input, the angle of the joint portion in a state where the movable limit is reached is calculated.

これによって中央演算処理部19が、機構的に移動不可能な移動指令値を、多関節ロボットに与えることを防ぐことができ、関節部の損傷を防ぐことができる。また中央演算処理部19は、冗長関節部が可動限界に到達したか否かを精度よく判断することができるので、可動限界に近い領域まで冗長関節部を角変位させることができ、ロボットの可動範囲を広くすることができる。   As a result, the central processing unit 19 can be prevented from giving a movement command value that is mechanically incapable of movement to the articulated robot, and damage to the joint can be prevented. Further, since the central processing unit 19 can accurately determine whether or not the redundant joint has reached the movable limit, the redundant joint can be angularly displaced to an area close to the movable limit, and the robot can move freely. The range can be widened.

また中央演算処理部19は、冗長関節部が可動限界に到達する前に、冗長関節部が可動限界近傍の警告領域に到達したことを判断すると、その判断結果を入力部20の表示部42を介して報知してもよい。たとえば中央演算処理部19は、演算によって決定される冗長関節部の可動限界角度よりも予め定める所定角度分手前の角度に、冗長角度が達した場合に、警告領域に到達したことを判断する。この場合、中央演算処理部19は、警告範囲に到達したことを判断して報知する警告報知手段となる。   When the central processing unit 19 determines that the redundant joint has reached the warning area near the movable limit before the redundant joint reaches the movable limit, the central processing unit 19 displays the determination result on the display unit 42 of the input unit 20. You may notify via. For example, the central processing unit 19 determines that the warning area has been reached when the redundant angle has reached a predetermined angle before the movable limit angle of the redundant joint determined by the calculation. In this case, the central processing unit 19 serves as warning notification means for determining and notifying that the warning range has been reached.

たとえば図5の場合では、冗長関節部が第1関節部9であって、第3関節部11の角度q3が180度となった場合に可動限界に達する。この場合、中央演算処理部19は、第3関節部11の角度q3が175度に達すると、警告領域に到達したことを判断し、判断結果を表示部42に表示させる。これによって入力部20を操作する操作者は、冗長関節部が可動限界に近づいていることを判断することができ、利便性を向上することができる。さらに中央演算処理部19は、冗長関節部が警告範囲に入った場合、その関節部の角度が警告範囲を脱出する角変位方向を入力部20の表示部42に表示することが好ましい。   For example, in the case of FIG. 5, the movable limit is reached when the redundant joint is the first joint 9 and the angle q3 of the third joint 11 is 180 degrees. In this case, when the angle q3 of the third joint unit 11 reaches 175 degrees, the central processing unit 19 determines that the warning area has been reached, and causes the display unit 42 to display the determination result. Thus, the operator who operates the input unit 20 can determine that the redundant joint portion is approaching the movable limit, and can improve convenience. Furthermore, when the redundant joint part enters the warning range, the central processing unit 19 preferably displays the angular displacement direction in which the angle of the joint part escapes the warning range on the display unit 42 of the input unit 20.

本実施形態の制御装置2が制御する多関節ロボット30は、傾斜関節部を含むので、形態変更動作における多関節ロボット30の変形形態は変則的となる。この場合、操作者は、各関節部9〜12の変形を直感的に予測することが困難である。本実施の形態では、中央演算処理部19は、警告範囲および警告範囲を脱出するための角変位方向を報知するで、操作者は、警告範囲および脱出方向を容易に判断することができ、利便性を向上することができる。   Since the articulated robot 30 controlled by the control device 2 of the present embodiment includes an inclined joint part, the deformed form of the articulated robot 30 in the form changing operation is irregular. In this case, it is difficult for the operator to intuitively predict the deformation of the joint portions 9 to 12. In the present embodiment, the central processing unit 19 notifies the warning range and the angular displacement direction for exiting the warning range, so that the operator can easily determine the warning range and the escape direction. Can be improved.

次に、ステップa3における第1〜第4角度q1〜q4の演算工程の詳細について説明する。順変換問題に基づくことによって、第1〜第4関節部9〜12のそれぞれの角度q1〜q4が決定されると、対象点Phのx座標位置phx、y座標位置phy、z座標位置phzが一義的に決定される。すなわち対象点Phのx座標、y座標、z座標を求めるための式は、第1〜第4関節部9〜12のそれぞれの角度q1〜q4を変数とする関数によって表わされ、本実施の形態では、以下に示す(1)式の関係を有する。   Next, details of the calculation process of the first to fourth angles q1 to q4 in step a3 will be described. When the respective angles q1 to q4 of the first to fourth joint portions 9 to 12 are determined based on the forward conversion problem, the x coordinate position phx, the y coordinate position phy, and the z coordinate position phz of the target point Ph are determined. It is determined uniquely. That is, the equations for obtaining the x-coordinate, y-coordinate, and z-coordinate of the target point Ph are expressed by functions having the respective angles q1 to q4 of the first to fourth joint portions 9 to 12 as variables. In the form, the following relationship (1) is satisfied.

Figure 2012192518
Figure 2012192518

(1)式において第1関節部9の角度をq1とし、第2関節部10の角度をq2とし、第3関節部11の角度をq3とし、第4関節部12の角度をq4とする。また第1関節部9から第2関節部10までの第1アーム体3の距離をL1とし、第2関節部10から第3関節部11までの第2アーム体4の距離をL2とし、第3関節部11から第4関節部12までの第3アーム体5の距離をL3とし、第4関節部12から対象点Phまでの距離をL4とする。またsin(θ)はθの正弦関数(サイン関数)を示し、cos(θ)は、θの余弦関数(コサイン関数)を示す。   In the equation (1), the angle of the first joint portion 9 is q1, the angle of the second joint portion 10 is q2, the angle of the third joint portion 11 is q3, and the angle of the fourth joint portion 12 is q4. The distance of the first arm body 3 from the first joint portion 9 to the second joint portion 10 is L1, the distance of the second arm body 4 from the second joint portion 10 to the third joint portion 11 is L2, and the first The distance of the 3rd arm body 5 from the 3 joint part 11 to the 4th joint part 12 is set to L3, and the distance from the 4th joint part 12 to the object point Ph is set to L4. Further, sin (θ) represents a sine function (sine function) of θ, and cos (θ) represents a cosine function (cosine function) of θ.

また(1)式において、対象点Phの座標phx,phy,phzは、基台17に設定されるベース座標軸に従って、第1アーム体3の代表点p1を原点とした場合の座標である。ここでベース座標軸は、各アーム体の軸線が一直線状に配置された状態で、その直線と同軸に延びる軸をz軸とし、z軸に垂直な平面に沿って延びてz軸を通過する軸をx軸およびy軸とする。x軸およびy軸は、互いに直交する。また各関節部9〜12の角度q1〜q4は、各アーム体3〜6の軸線が一直線状に延びた状態から関節部が角変位した角度とする。また第1アーム体3の代表点p1は、第1アーム体の軸線A1と、第2関節部10の回転軸線A10との交点に設定される。   In the equation (1), the coordinates phx, phy, phz of the target point Ph are coordinates when the representative point p1 of the first arm body 3 is set as the origin according to the base coordinate axis set on the base 17. Here, the base coordinate axis is an axis that extends along a plane perpendicular to the z-axis and passes through the z-axis with the axis extending coaxially with the straight line in a state where the axes of the arm bodies are arranged in a straight line. Are the x-axis and the y-axis. The x axis and the y axis are orthogonal to each other. Further, the angles q1 to q4 of the joint portions 9 to 12 are angles at which the joint portions are angularly displaced from a state in which the axes of the arm bodies 3 to 6 extend in a straight line. The representative point p1 of the first arm body 3 is set at the intersection of the axis A1 of the first arm body and the rotation axis A10 of the second joint portion 10.

対象点Phを固定すべき位置のx座標phx、y座標phy、z座標phzの数値を(1)式に代入することによって、第1〜第4関節部9〜12の4つの角度q1〜q4が未知数となる3元連立方程式となる。第1〜第4関節部9〜12のうちの1つを冗長関節部として決定し、冗長関節部の冗長角度を(1)式に代入することによって、第1〜第4関節部9〜12の4つの角度q1〜q4のうちの1つが既知となり、未知数が3つの3元連立方程式となる。これによって(1)式を連立して解くことによって、対象点Phを固定位置に位置すべき、各関節部9〜12の角度q1〜q4を解析的に求めることができる。   By substituting numerical values of the x-coordinate phx, y-coordinate phy, and z-coordinate phz of the position where the target point Ph should be fixed into the equation (1), the four angles q1 to q4 of the first to fourth joint portions 9 to 12 are obtained. Becomes a three-way simultaneous equation that becomes an unknown. By determining one of the first to fourth joint portions 9 to 12 as a redundant joint portion and substituting the redundant angle of the redundant joint portion into the equation (1), the first to fourth joint portions 9 to 12 are determined. One of the four angles q1 to q4 is known, and the unknown becomes three ternary simultaneous equations. Thus, by simultaneously solving the equation (1), the angles q1 to q4 of the joint portions 9 to 12 where the target point Ph should be located at the fixed position can be analytically obtained.

たとえば第1関節部9を冗長関節部として決定し、第1関節部9を角変位すべき角度q1を冗長角度として決定する。この場合、(1)式を変形することによって、以下の(2)式に示すような、第1関節部9と第4関節部12の角度q1,q4とが未知数となる方程式に変形することができる。(2)式に、対象点Phのz座標phz、冗長関節部となる第1関節部9の角度q1を代入することによって、第4関節部12の角度q4を求めることができる。得られた第4関節部12の角度q4は、対象点Phを固定位置に位置させ、かつ第1関節部9を冗長角度である第1角度q1に角変位した場合における第4関節部12の角度q4を意味する。   For example, the first joint portion 9 is determined as the redundant joint portion, and the angle q1 at which the first joint portion 9 should be angularly displaced is determined as the redundant angle. In this case, by transforming equation (1), the angle q1, q4 of the first joint portion 9 and the fourth joint portion 12 is transformed into an unknown equation as shown in the following equation (2). Can do. By substituting the z-coordinate phz of the target point Ph and the angle q1 of the first joint 9 serving as the redundant joint into the equation (2), the angle q4 of the fourth joint 12 can be obtained. The obtained angle q4 of the fourth joint portion 12 is that of the fourth joint portion 12 when the target point Ph is positioned at a fixed position and the first joint portion 9 is angularly displaced to the first angle q1 which is a redundant angle. It means the angle q4.

Figure 2012192518
Figure 2012192518

(2)式を、以下の(3)式に変形し、第1関節部9の角度q1を代入することによって、第4関節部12の角度q4を求めることができる。   The angle q4 of the fourth joint portion 12 can be obtained by transforming the equation (2) into the following equation (3) and substituting the angle q1 of the first joint portion 9.

Figure 2012192518
Figure 2012192518

ここで、arccosは、逆余弦関数(アークコサイン関数)を意味する。また(3)式におけるプラスマイナスの2つの符号を離散形態符号と称する。予め定める条件、たとえば計算前に設定されている第4関節部12の角度q4などに基づいて、2つの離散形態符号のいずれかを決定することで、対象点Phを固定位置に固定する場合における、第4関節部12の角度q4を演算することができる。   Here, arccos means an inverse cosine function (arc cosine function). In addition, two plus and minus codes in the expression (3) are referred to as discrete form codes. In the case where the target point Ph is fixed at a fixed position by determining one of the two discrete form codes based on a predetermined condition, for example, the angle q4 of the fourth joint portion 12 set before the calculation. The angle q4 of the fourth joint portion 12 can be calculated.

また(3)式において解が1つしかない場合、すなわちアークコサインの変数が、1または−1となる場合、第4関節部12は特異点に位置する。具体的には、第4関節部12の角度q4が、0度または180度となると、特異点となる。またアークコサインの変数の絶対値が1を超えると、解が存在しない。このような判定を行うことで、中央演算処理部19は、特異点でない解が存在するか、解が特異点となるか、解が存在しないかを判断することができる。   Further, when there is only one solution in the equation (3), that is, when the arc cosine variable is 1 or −1, the fourth joint portion 12 is located at a singular point. Specifically, when the angle q4 of the fourth joint portion 12 is 0 degree or 180 degrees, a singular point is obtained. When the absolute value of the arc cosine variable exceeds 1, no solution exists. By making such a determination, the central processing unit 19 can determine whether there is a solution that is not a singular point, whether the solution is a singular point, or whether there is no solution.

次に、(1)式を変形することによって、以下の(4)式に示すような、第3関節部11と第4関節部12との角度q3,q4が未知数となる方程式に変形することができる。(4)式に、(3)式に基づいて決定した第4関節部12の角度q4を代入することによって、第3関節部11の角度q3を求めることができる。得られた第3関節部11の角度q3は、対象点Phを固定位置に保ち、かつ第1関節部9を冗長角度である第1角度q1に角変位した場合における第3関節部11の角度q3を意味する。   Next, by transforming equation (1), it is transformed into an equation in which the angles q3 and q4 between the third joint portion 11 and the fourth joint portion 12 are unknown as shown in the following equation (4). Can do. By substituting the angle q4 of the fourth joint part 12 determined based on the expression (3) into the expression (4), the angle q3 of the third joint part 11 can be obtained. The obtained angle q3 of the third joint part 11 is the angle of the third joint part 11 when the target point Ph is kept at a fixed position and the first joint part 9 is angularly displaced to the first angle q1 which is a redundant angle. q3 is meant.

Figure 2012192518
Figure 2012192518

次に、(1)式のうちのphx、phy、phzを求めるそれぞれの式のいずれか2つを連立させた式に、冗長関節部として設定される第1関節部9の角度q1と、(3)式に基づいて求めた第4関節部12の角度q4と、(4)式に基づいて求めた第3関節部11の角度q3とを代入することによって、第2関節部10の角度q2における、cos(q2)と、sin(q2)を求めることができ、これらから第2関節部10の角度q2を求めることができる。   Next, an angle q1 of the first joint portion 9 set as a redundant joint portion is obtained by combining any two of the respective equations for obtaining phx, phy, and phz among the equations (1), and ( By substituting the angle q4 of the fourth joint portion 12 obtained based on the equation 3) and the angle q3 of the third joint portion 11 obtained based on the equation (4), the angle q2 of the second joint portion 10 is obtained. Cos (q2) and sin (q2) can be obtained, and the angle q2 of the second joint portion 10 can be obtained from these.

このようにして、第1〜第4関節部9〜12の角度q1〜q4をそれぞれ求めることができる。この場合、中央演算処理部19は、上述した(3)式、(4)式、第2関節部10の角度q2を求める式をそれぞれ示す計算プログラムを記憶することで、第1関節部9の第1角度q1が決定されることで、解が存在する場合、対象点Phを固定位置に保った場合における第2〜第4関節部10〜12の角度q2〜q4をそれぞれ求めることができる。   In this way, the angles q1 to q4 of the first to fourth joint portions 9 to 12 can be obtained, respectively. In this case, the central processing unit 19 stores calculation programs indicating the above-described equations (3), (4), and the equation for obtaining the angle q2 of the second joint unit 10, so that the first joint unit 9 By determining the first angle q1, when there is a solution, the angles q2 to q4 of the second to fourth joint portions 10 to 12 when the target point Ph is maintained at the fixed position can be obtained.

また中央演算処理部19は、冗長関節部の冗長角度を正または負の方向に徐々に角変位させた場合に、冗長関節部の角度が取り得ることが可能な極大値または極小値となった場合、その角度を可動限界として判断することができる。たとえば冗長角度を大きくしていくと、冗長関節部以外の残余の関節部の角度の解を求めることができなくなる場合が生じる。この場合、中央演算処理部19は、各関節部の角度の解を求めることができる冗長角度のうちで、最大値を可動限界として判断する。同様に冗長角度を小さくしていくと、冗長関節部以外の残余の関節部の角度の解を求めることができなくなる場合が生じる。この場合、中央演算処理部19は、各関節部の角度の解を求めることができる冗長角度のうちで、最小値を可動限界として判断する。   Further, when the redundant angle of the redundant joint portion is gradually angularly displaced in the positive or negative direction, the central processing unit 19 has a maximum or minimum value that can be taken by the redundant joint portion. In this case, the angle can be determined as the movable limit. For example, when the redundant angle is increased, it may be impossible to obtain the solution of the angles of the remaining joint portions other than the redundant joint portion. In this case, the central processing unit 19 determines the maximum value as the movable limit among the redundant angles that can obtain the solution of the angle of each joint. Similarly, when the redundant angle is reduced, it may become impossible to obtain the solution of the angles of the remaining joint portions other than the redundant joint portion. In this case, the central processing unit 19 determines the minimum value as the movable limit among the redundant angles that can obtain the solution of the angle of each joint.

中央演算処理部19は、上述するステップa1およびステップa2を終えた状態で、冗長関節部の可動限界を演算することができる。そして指定された冗長角度と、可動限界角度との偏差を求めることができる。この場合、その偏差が予め定める値以下となる場合に、可動限界近傍に設定される警告領域に、冗長関節部が到達したことを判断することができる。   The central processing unit 19 can calculate the movable limit of the redundant joint portion in a state where the above-described step a1 and step a2 are completed. Then, the deviation between the designated redundant angle and the movable limit angle can be obtained. In this case, when the deviation is equal to or less than a predetermined value, it can be determined that the redundant joint has reached the warning area set near the movable limit.

また中央演算処理部19は、現時点での冗長角度に対して、プラス方向に冗長角度を増加させた場合と、マイナス方向に冗長角度を増加させた場合とで、前記偏差の変化量を調べることで、偏差が大きくなる冗長角度の角変位方向を求めることができる。中央演算処理部19は、偏差が大きくなる冗長角度の角変位方向を、冗長角度が可動限界から遠ざかって、警告領域から脱出する方向として判断することができる。   Further, the central processing unit 19 checks the amount of change in the deviation when the redundant angle is increased in the positive direction and when the redundant angle is increased in the negative direction with respect to the current redundant angle. Thus, the angular displacement direction of the redundant angle where the deviation becomes large can be obtained. The central processing unit 19 can determine the angular displacement direction of the redundant angle where the deviation increases as the direction in which the redundant angle moves away from the movable limit and escapes from the warning area.

また冗長関節部として、第1関節部以外の関節部が選択される場合には、同様にして(1)式を変形して連立方程式を解くことによって、解が存在する場合、冗長関節部以外の各関節部の角度をそれぞれ求めることができる。したがって中央演算処理部19は、冗長関節部として選択された関節部に応じて、残余の関節部を求める計算プログラムをそれぞれ記憶することで、第1〜第4関節部9〜12のいずれが冗長関節部として選択されたとしても、対象点Phを固定位置に維持しかつ、冗長関節部が冗長角度となる場合の、残余の関節部の角度をそれぞれ演算することができる。   If a joint other than the first joint is selected as the redundant joint, the equation (1) is similarly modified to solve the simultaneous equations. The angle of each joint part can be obtained. Therefore, the central processing unit 19 stores a calculation program for obtaining the remaining joints according to the joints selected as the redundant joints, so that any of the first to fourth joints 9 to 12 is redundant. Even if the joint portion is selected, the angles of the remaining joint portions can be calculated when the target point Ph is maintained at a fixed position and the redundant joint portion has a redundant angle.

図6は、対象点Phを固定した場合に多関節ロボット30が取り得る状態の種類を説明するための1軸冗長ロボット60を示す正面図である。図6に示す1軸冗長ロボットは、第1〜第4アーム体50〜53と、隣接するアーム体を連結する複数の関節部54〜57とを有する。各アーム体50〜53は、予め定めるx軸とy軸とを含むxy平面上に配置される。第1アーム体50の基端部50aは、固定部58に第1関節部54によって連結され、第1関節部54によって固定部58に対して、xy平面に垂直なz軸まわりに角変位可能となる。   FIG. 6 is a front view showing a single-axis redundant robot 60 for explaining the types of states that can be taken by the articulated robot 30 when the target point Ph is fixed. The single-axis redundant robot shown in FIG. 6 includes first to fourth arm bodies 50 to 53 and a plurality of joint portions 54 to 57 that connect adjacent arm bodies. Each arm body 50-53 is arrange | positioned on xy plane containing a predetermined x-axis and y-axis. The base end portion 50a of the first arm body 50 is connected to the fixing portion 58 by the first joint portion 54, and can be angularly displaced about the z axis perpendicular to the xy plane with respect to the fixing portion 58 by the first joint portion 54. It becomes.

また第2アーム体51の基端部51aは、第2関節部55によって第1アーム体50の先端部50bに連結され、第2関節部55によって第1アーム体50の先端部50bに対して、z軸まわりに角変位可能となる。また第3アーム体52の基端部52aは、第3関節部56によって第2アーム体51の先端部51bに連結され、第3関節部56によって第2アーム体51の先端部51bに対して、z軸まわりに角変位可能となる。また第4アーム体53の基端部53aは、第4関節部57によって第3アーム体52の先端部52bに連結され、第4関節部57によって第3アーム体52の先端部52bに対して、z軸まわりに角変位可能となる。   The proximal end portion 51 a of the second arm body 51 is connected to the distal end portion 50 b of the first arm body 50 by the second joint portion 55, and is connected to the distal end portion 50 b of the first arm body 50 by the second joint portion 55. , Angular displacement about the z-axis becomes possible. The proximal end portion 52 a of the third arm body 52 is connected to the distal end portion 51 b of the second arm body 51 by the third joint portion 56, and is connected to the distal end portion 51 b of the second arm body 51 by the third joint portion 56. , Angular displacement about the z-axis becomes possible. The proximal end portion 53 a of the fourth arm body 53 is connected to the distal end portion 52 b of the third arm body 52 by the fourth joint portion 57, and is connected to the distal end portion 52 b of the third arm body 52 by the fourth joint portion 57. , Angular displacement about the z-axis becomes possible.

したがって図6に示す1軸冗長ロボット60は、第4アーム体53をxy平面内で移動可能であるとともに、第4アーム体53をz軸まわりに回転可能な4関節平面ロボットとなる。   Therefore, the single-axis redundant robot 60 shown in FIG. 6 is a four-joint planar robot that can move the fourth arm body 53 in the xy plane and can rotate the fourth arm body 53 about the z-axis.

このような1軸冗長ロボット60に関して、第4アーム体53の先端部53bのx座標およびy座標と、第4アーム体53のz軸まわりの姿勢とを固定する固定条件、すなわち3つの自由度を拘束する固定条件を設定する。この固定条件で第4アーム53を固定した場合における第1〜第4関節部54〜57の角度を考える。   With respect to such a one-axis redundant robot 60, a fixing condition for fixing the x-coordinate and y-coordinate of the tip 53b of the fourth arm body 53 and the posture of the fourth arm body 53 around the z-axis, that is, three degrees of freedom. Set a fixed condition to constrain Consider the angles of the first to fourth joint portions 54 to 57 when the fourth arm 53 is fixed under this fixing condition.

1軸冗長ロボット60は、上述した固定条件で第4アーム体53を固定した状態で、第1〜第4関節部54〜57の取り得る組合せが複数存在する。ここで、4つの関節部54〜57のうちの1つの角度を設定すれば、固定条件を満足する各関節部の角度を、逆変換により求めることができる。   The single-axis redundant robot 60 has a plurality of combinations that the first to fourth joint portions 54 to 57 can take in the state where the fourth arm body 53 is fixed under the above-described fixing conditions. Here, if one angle of the four joint portions 54 to 57 is set, the angle of each joint portion that satisfies the fixed condition can be obtained by inverse transformation.

4自由度を有する1軸冗長ロボット60は、対象点Phの3つの自由度を拘束した固定状態では、各アーム体の長さと、第1関節部と第4関節部との間の距離とに応じて、3つの形態を取り得ることになる。   In the fixed state in which the three degrees of freedom of the target point Ph are constrained, the single-axis redundant robot 60 having four degrees of freedom has a length of each arm body and a distance between the first joint portion and the fourth joint portion. Accordingly, three forms can be taken.

第1の形態では回転揺動状態となる。この場合、1軸冗長ロボット60は、図6(1)に示すように、第4アーム体53を固定した状態で、第1アーム体50が固定部58に対して360度以上回転可能でかつ、第3アーム体52が第4アーム体53に対して360度以下揺動角変位可能となる。また第2アーム体51は、第1アーム体50に対して360度以上回転可能となり、第3アーム体52は、第2アーム体51に対して360度未満揺動角変位可能となる。   In the first form, a rotational swing state is established. In this case, as shown in FIG. 6A, the single-axis redundant robot 60 can rotate the first arm body 50 with respect to the fixed portion 58 by 360 degrees or more with the fourth arm body 53 fixed. The third arm body 52 can be displaced by a swing angle of 360 degrees or less with respect to the fourth arm body 53. The second arm body 51 can rotate 360 degrees or more with respect to the first arm body 50, and the third arm body 52 can be displaced by a swing angle of less than 360 degrees with respect to the second arm body 51.

第1関節部54と第2関節部55との間の距離をL1とし、第2関節部55と第3関節部56との間の距離をL2とし、第3関節部56と第4関節部57との間の距離をL3とし、第1関節部54と第4関節部57との間の距離をLwとすると、Lw+L2>L1+L3、Lw>L2、L1>L3、Lw−L2<L3−L1である場合に、回転揺動状態となる。   The distance between the first joint part 54 and the second joint part 55 is L1, the distance between the second joint part 55 and the third joint part 56 is L2, and the third joint part 56 and the fourth joint part If the distance between the first joint portion 54 and the fourth joint portion 57 is Lw, Lw + L2> L1 + L3, Lw> L2, L1> L3, Lw−L2 <L3-L1 In this case, the rotating and swinging state is established.

また第2の形態では、2重揺動状態となる。この場合、1軸冗長ロボット60は、図6(2)に示すように、第4アーム体53を固定した状態で、第1アーム体50が固定部58に対して360度未満揺動角変位可能となり、第3アーム体52が第4アーム体53に対して360度未満揺動角変位可能となる。また第2アーム体51は、第1アーム体50に対して360度未満揺動角変位可能となり、第3アーム体52は、第2アーム体51に対して360度未満揺動角変位可能となる。   In the second embodiment, a double swing state is established. In this case, as shown in FIG. 6B, the single-axis redundant robot 60 has the fourth arm body 53 fixed, and the first arm body 50 swings less than 360 degrees with respect to the fixed portion 58. The third arm body 52 can be displaced by a swing angle of less than 360 degrees with respect to the fourth arm body 53. Further, the second arm body 51 can be displaced by less than 360 degrees with respect to the first arm body 50, and the third arm body 52 can be displaced by less than 360 degrees with respect to the second arm body 51. Become.

また第3の形態では、2重回転状態となる。この場合、1軸冗長ロボット60は、図6(3)に示すように、第4アーム体53を固定した状態で、第1アーム体50が固定部58に対して360度以上回転可能となり、第3アーム体52が第4アーム体53に対して360度以上回転可能となる。また第2アーム体51は、第1アーム体50に対して360度以上回転可能となり、第3アーム体52は、第2アーム体51に対して360度以上回転可能となる。   Moreover, in the 3rd form, it will be in a double rotation state. In this case, as shown in FIG. 6 (3), the single-axis redundant robot 60 can rotate the first arm body 50 with respect to the fixed portion 58 by 360 degrees or more with the fourth arm body 53 fixed. The third arm body 52 can rotate 360 degrees or more with respect to the fourth arm body 53. Further, the second arm body 51 can rotate 360 degrees or more with respect to the first arm body 50, and the third arm body 52 can rotate with respect to the second arm body 51 by 360 degrees or more.

2重揺動状態および2重回転状態では、第1〜第4関節部54〜57のいずれか1つの角度を設定すれば、第4アーム体53が固定状態となる場合に第1〜第4関節部54〜57が取り得る角度の組合せは、1つとなる。したがって第1〜第4関節部54〜57のうちから、1つの冗長関節部を設定し、その角度を指定することで、1軸冗長ロボットが取り得る範囲を全て計算することができる。これに対して回転揺動状態では、第1〜第4関節部54〜57のうちから1つの冗長関節部を設定しただけでは、1軸冗長ロボット60が取り得る範囲を全て計算することができない。   In the double rocking state and the double rotation state, if any one angle of the first to fourth joint portions 54 to 57 is set, the first arm 4th when the fourth arm body 53 is in a fixed state. There is one combination of angles that the joint portions 54 to 57 can take. Therefore, by setting one redundant joint portion among the first to fourth joint portions 54 to 57 and designating the angle thereof, it is possible to calculate all the ranges that the single-axis redundant robot can take. On the other hand, in the rotation and swing state, it is not possible to calculate the entire range that the single-axis redundant robot 60 can take only by setting one redundant joint portion from the first to fourth joint portions 54 to 57. .

図7は、1軸冗長ロボット60が回転揺動状態となる場合において、各関節部が取り得る角度の組合せを示す図である。図7(1)は、1軸冗長ロボット60が初期状態である場合を示し、第1アーム体50が固定部58に対して角変位する状態を、図7(2)〜図7(5)に順に示す。   FIG. 7 is a diagram illustrating combinations of angles that can be taken by the joints when the single-axis redundant robot 60 is in a rotationally swinging state. FIG. 7A shows a case where the single-axis redundant robot 60 is in an initial state, and shows a state in which the first arm body 50 is angularly displaced with respect to the fixed portion 58 as shown in FIGS. In order.

第4関節部57を冗長関節部として選択する場合、図7(3)に示すように、第3アーム体52を第4アーム体53に対して一方向(図7では反時計方向)に角変位して、揺動限界角度に到達すると、それ以上、第3アーム体52を第4アーム体53に対して、一方向に角変位させることができなくなる。この場合、第1アーム体50も、固定部58に対して一方向にそれ以上角変位することができなくなる。揺動限界角度に到達した状態から、第3アーム体52を第4アーム体53に対して他方向(図7では時計方向)に角変位すると、第1アーム体50も、固定部58に対して他方向に角変位する。このように第4関節部を冗長関節部として選択すると、第1アーム体50を固定部58に対して360度回転させることができず、1軸冗長ロボット60が取り得る範囲を全て計算することができない。これに対して、第1関節部54を冗長関節部として選択する場合、図7(1)〜図7(5)に示すように、第1アーム体50を固定部58に対して一回転させることができ、1軸冗長ロボット60が取り得る範囲を全て計算することができる。   When the fourth joint portion 57 is selected as the redundant joint portion, as shown in FIG. 7 (3), the third arm body 52 is angled with respect to the fourth arm body 53 in one direction (counterclockwise in FIG. 7). When the displacement reaches the swing limit angle, the third arm body 52 cannot be angularly displaced in one direction with respect to the fourth arm body 53 any more. In this case, the first arm body 50 can no longer be angularly displaced in one direction with respect to the fixed portion 58. When the third arm body 52 is angularly displaced in the other direction (clockwise in FIG. 7) with respect to the fourth arm body 53 from the state where the swing limit angle has been reached, the first arm body 50 is also moved relative to the fixing portion 58. Angular displacement in the other direction. When the fourth joint portion is selected as the redundant joint portion in this way, the first arm body 50 cannot be rotated 360 degrees with respect to the fixed portion 58, and all possible ranges of the single-axis redundant robot 60 are calculated. I can't. On the other hand, when selecting the 1st joint part 54 as a redundant joint part, as shown to FIG. 7 (1)-FIG. 7 (5), the 1st arm body 50 is rotated with respect to the fixing | fixed part 58 once. It is possible to calculate all possible ranges of the single-axis redundant robot 60.

したがって1軸冗長ロボット60が、回転揺動状態となる場合、第1関節部54と第2関節部55とのうちのいずれか一方と、第3関節部56と第4関節部57とのいずれか一方との2つを冗長関節部として選択可能とすることによって、2つのうちいずれかが、回転揺動状態のうちで360度以上アーム体が回転する関節部を冗長関節部として選択可能となり、1軸冗長ロボット60が取り得る範囲を全て計算することができる。   Therefore, when the single-axis redundant robot 60 is in the rotational swing state, any one of the first joint portion 54 and the second joint portion 55, and any one of the third joint portion 56 and the fourth joint portion 57. By making two of them selectable as redundant joints, one of the two can be selected as redundant joints where the arm rotates 360 degrees or more in the rotating and swinging state. All possible ranges of the single-axis redundant robot 60 can be calculated.

1軸冗長ロボット60の各アーム体50〜53の長さが決定しているとしても、第1関節部54と第4関節部57との間の距離Lwの長さが変化することによって、回転揺動状態となるか、2重揺動状態および2重回転状態となるかが変化する。上述したように、第1関節部54と第2関節部55とのうちのいずれか一方と、第3関節部56と第4関節部57とのいずれか一方との2つを、冗長関節部として選択可能とすることによって、仮に回転揺動状態となったとしても、1軸冗長ロボット60が取り得る範囲を全て計算することができる。このことは、4つの関節部を有する1軸冗長ロボットに共通することである。したがって図1に示す多関節ロボット30であっても同様となる。   Even if the lengths of the arm bodies 50 to 53 of the single-axis redundant robot 60 are determined, the length Lw between the first joint portion 54 and the fourth joint portion 57 changes to change the length. It changes whether it becomes a rocking | fluctuation state, a double rocking | fluctuation state, and a double rotation state. As described above, one of the first joint portion 54 and the second joint portion 55 and one of the third joint portion 56 and the fourth joint portion 57 are replaced with the redundant joint portion. As a result, it is possible to calculate the entire range that the single-axis redundant robot 60 can take even if it is in a rotational swing state. This is common to uniaxial redundant robots having four joints. Accordingly, the same applies to the multi-joint robot 30 shown in FIG.

図8は、図1に示す多関節ロボット30において、第1関節部9を冗長関節部として、その角度q1を順次角変位させた状態を示す正面図であり、図8(1)〜図8(3)の順に変化する。また図9は、図8において各関節部9〜12の角度q1〜q4の時間変化を示すグラフである。図9(1)は、第1関節部9の角度q1の時間変化を示し、図9(2)は、第2関節部10の角度q2の時間変化を示し、図9(3)は、第3関節部11の角度q3の時間変化を示し、図9(4)は、第4関節部12の角度q4の時間変化を示す。   FIG. 8 is a front view showing a state where the first joint portion 9 is a redundant joint portion and the angle q1 thereof is sequentially angularly displaced in the multi-joint robot 30 shown in FIG. It changes in the order of (3). Moreover, FIG. 9 is a graph which shows the time change of the angles q1-q4 of each joint part 9-12 in FIG. 9 (1) shows the time change of the angle q1 of the first joint part 9, FIG. 9 (2) shows the time change of the angle q2 of the second joint part 10, and FIG. 9 (3) shows the first change. The time change of the angle q3 of the 3 joint part 11 is shown, and FIG. 9 (4) shows the time change of the angle q4 of the 4th joint part 12. FIG.

図8および図9には、対象点Phを固定位置に位置させた場合に、多関節ロボット30が回転揺動状態となり、第1関節部9および第2関節部10が揺動可能であって、第3関節部11および第4関節部12が回転可能である場合を示す。この場合、第1関節部9の角度q1を予め定める時間毎に予め定める角変位量、順次変化させると、対象点Phを所定位置に位置させた状態で、第1関節部9の角変位とともに、第2〜第4関節部10〜12が角変位する。   8 and 9, when the target point Ph is located at a fixed position, the multi-joint robot 30 is in a rotational swing state, and the first joint portion 9 and the second joint portion 10 can swing. The case where the 3rd joint part 11 and the 4th joint part 12 are rotatable is shown. In this case, when the angle q1 of the first joint portion 9 is sequentially changed by a predetermined amount of angular displacement every predetermined time, with the angular displacement of the first joint portion 9 in a state where the target point Ph is located at a predetermined position. The second to fourth joint portions 10 to 12 are angularly displaced.

図8(1)に示す初期状態から、第1関節部9の角度q1を、たとえばマイナス方向に角変位すると、図8(2)〜図8(3)に順に示すように、多関節ロボット30の形態が変化する。第1関節部9の角度q1をマイナス方向に角変位させた場合に、図8(3)に示すように、第1関節部9が0度となることで極小値の可動限界となる。この場合、第4関節部12の角度q4が180度の状態で、第1アーム体3と第2アーム体4とが突っ張ってしまい、さらなる角変位が不可能な状態となる。   When the angle q1 of the first joint portion 9 is angularly displaced, for example, in the minus direction from the initial state shown in FIG. 8 (1), the articulated robot 30 is sequentially shown in FIGS. 8 (2) to 8 (3). The form of changes. When the angle q1 of the first joint portion 9 is angularly displaced in the minus direction, the first joint portion 9 becomes 0 degrees as shown in FIG. In this case, when the angle q4 of the fourth joint portion 12 is 180 degrees, the first arm body 3 and the second arm body 4 are stretched, and further angular displacement is impossible.

図10は、図1に示す多関節ロボット30において、第4関節部12を冗長関節部として、その角度q4を順次角変位させた状態を示す正面図であり、図10(1)〜図10(5)の順に変化する。また図11は、図10において各関節部9〜12の角度q1〜q4の時間変化を示すグラフである。図11(1)は、第1関節部9の角度q1の時間変化を示し、図11(2)は、第2関節部10の角度q2の時間変化を示し、図11(3)は、第3関節部11の角度q3の時間変化を示し、図11(4)は、第4関節部12の角度q4の時間変化を示す。   FIG. 10 is a front view showing a state where the fourth joint portion 12 is a redundant joint portion and the angle q4 is sequentially angularly displaced in the articulated robot 30 shown in FIG. It changes in the order of (5). Moreover, FIG. 11 is a graph which shows the time change of the angles q1-q4 of each joint part 9-12 in FIG. FIG. 11 (1) shows the time change of the angle q1 of the first joint part 9, FIG. 11 (2) shows the time change of the angle q2 of the second joint part 10, and FIG. The time change of the angle q3 of the three joint portions 11 is shown, and FIG. 11 (4) shows the time change of the angle q4 of the fourth joint portion 12.

図10および図11には、対象点Phを固定位置に位置させた場合に、多関節ロボットが回転揺動状態となり、第1関節部9および第2関節部10が揺動可能であって、第3関節部11および第4関節部12が回転可能である場合を示す。この場合、第4関節部12を予め定める時間毎に予め定める角変位量、順次変化させると、対象点Phを所定位置に位置させた状態で、第4関節部12の角変位とともに、第1〜第3関節部9〜11が角変位する。   10 and 11, when the target point Ph is positioned at a fixed position, the articulated robot is in a rotational swinging state, and the first joint unit 9 and the second joint unit 10 can swing, The case where the 3rd joint part 11 and the 4th joint part 12 can rotate is shown. In this case, when the fourth joint portion 12 is sequentially changed by a predetermined angular displacement amount at predetermined time intervals, the first joint portion 12 is moved together with the angular displacement of the fourth joint portion 12 in a state where the target point Ph is located at a predetermined position. The third joint portions 9 to 11 are angularly displaced.

図11(1)に示す初期状態から、第4関節部12の角度q4を、たとえばプラス方向に角変位すると、図11(2)〜図11(5)に順に示すように、多関節ロボット30の形態が変化する。第4関節部12の角度q4を指定してプラス方向に角変位させた場合には、第4関節部12の角度q4が180度以上となっても、第1アーム体3と第2アーム体4とが突っ張ることがなく、第1関節部9を冗長関節部として選択した場合に比べて、第4関節部12のさらなる角変位が可能となる。   When the angle q4 of the fourth joint portion 12 is angularly displaced, for example, in the plus direction from the initial state shown in FIG. 11 (1), the multi-joint robot 30 is sequentially shown in FIGS. 11 (2) to 11 (5). The form of changes. When the angle q4 of the fourth joint portion 12 is designated and angularly displaced in the plus direction, even if the angle q4 of the fourth joint portion 12 is 180 degrees or more, the first arm body 3 and the second arm body As compared with the case where the first joint portion 9 is selected as the redundant joint portion, further angular displacement of the fourth joint portion 12 is possible.

このように、第4関節部12を冗長関節部として選択することで、対象点Phを固定状態に維持したうえで、第1〜第4関節部9〜12が取り得ることが可能な全ての角度の組合せを演算可能となる。実際には、対象点Phの固定位置によっては、第1または第2関節部を冗長関節部として選択したほうが、第1〜第4関節部9〜12が取り得ることが可能な全ての角度の組合せを演算可能となる場合がある。   In this way, by selecting the fourth joint portion 12 as the redundant joint portion, all the possible points that the first to fourth joint portions 9 to 12 can take after maintaining the target point Ph in a fixed state. A combination of angles can be calculated. Actually, depending on the fixed position of the target point Ph, it is possible to select all the angles that the first to fourth joint portions 9 to 12 can take when the first or second joint portion is selected as the redundant joint portion. In some cases, combinations can be calculated.

したがって第1関節部9と第2関節部10との2つのうちの1つと、第3関節部11と第4関節部12との2つのうちの1つとを冗長関節部として選択することで、対象点Phを固定状態に維持したうえで、第1〜第4関節部9〜12が取り得ることが可能な全ての角度の組合せを演算可能となる。   Therefore, by selecting one of the two of the first joint part 9 and the second joint part 10 and one of the two of the third joint part 11 and the fourth joint part 12 as redundant joint parts, It is possible to calculate all combinations of angles that can be taken by the first to fourth joint portions 9 to 12 while maintaining the target point Ph in a fixed state.

このことから本発明の第2実施形態として、図2に示す関節部操作スイッチ43は、第1関節部9と第2関節部10のいずれかと、第3関節部11と第4関節部12のいずれかとの2つが選択可能に配置される。このように4つではなく2つのスイッチが設けられるだけでも、第1〜第4関節部9〜12が取り得ることが可能な全ての角度の組合せを演算可能となる。これによって操作者は、4つの関節部9〜12の全てを冗長関節部として選択可能とする必要がなく、形態変更動作における入力部20の操作性を向上することができる。また関節部操作スイッチ43を、4つから2つのスイッチとすることで、形態変更動作に必要なスイッチを減らすことができ、操作性を向上するとともに、スイッチとして必要な部品点数を減らすことができる。   Therefore, as a second embodiment of the present invention, the joint part operation switch 43 shown in FIG. 2 includes one of the first joint part 9 and the second joint part 10, and the third joint part 11 and the fourth joint part 12. Two of them are arranged to be selectable. Thus, even if only two switches are provided instead of four, all combinations of angles that can be taken by the first to fourth joint portions 9 to 12 can be calculated. Accordingly, the operator does not need to be able to select all of the four joint portions 9 to 12 as redundant joint portions, and can improve the operability of the input unit 20 in the form changing operation. Further, by changing the joint operation switch 43 from four to two switches, it is possible to reduce the number of switches necessary for the shape change operation, improve the operability, and reduce the number of parts necessary for the switch. .

また中央演算処理部19は、第1および第2関節部9,10のいずれかが冗長関節部として選択された場合と、第3および第4関節部11,12のいずれかが冗長関節部として選択された場合とにおいてのみ各関節部を演算するだけでよく、各関節部の角度を演算するのに必要な計算プログラムを2つにすることができ、計算プログラムを4つ用意する場合に比べて、中央演算処理部19に必要な記憶容量を小さくすることができる。また本実施の形態では、第1関節部9と、第4関節部12とが冗長関節部として選択可能に設定される。このように第1関節部9と第4関節部12とを冗長関節部として選択可能とすることによって、他の関節部を冗長関節部として選択する場合に比べて、各関節部の角度を演算するための計算プログラムを簡単化することができ、短時間に各関節部の角度を求めることができる。   Further, the central processing unit 19 is configured so that one of the first and second joints 9 and 10 is selected as the redundant joint, and one of the third and fourth joints 11 and 12 is the redundant joint. It is only necessary to calculate each joint part in the case where it is selected, and it is possible to make two calculation programs necessary to calculate the angle of each joint part, compared with the case where four calculation programs are prepared. Thus, the storage capacity required for the central processing unit 19 can be reduced. In the present embodiment, the first joint portion 9 and the fourth joint portion 12 are set to be selectable as redundant joint portions. By making the first joint portion 9 and the fourth joint portion 12 selectable as redundant joint portions in this way, the angle of each joint portion is calculated as compared to selecting other joint portions as redundant joint portions. The calculation program for doing so can be simplified, and the angle of each joint can be obtained in a short time.

図12は、中央演算処理部19の他の形態変更動作の手順を説明するためのフローチャートである。まずステップb0で、中央演算処理部19は、多関節ロボット30を制御可能な状態で、形態変更スイッチ45が押下されたことを判断すると、ステップb1に進み、形態変更動作を開始する。   FIG. 12 is a flowchart for explaining the procedure of another form changing operation of the central processing unit 19. First, in step b0, when the central processing unit 19 determines that the form change switch 45 has been pressed in a state where the articulated robot 30 can be controlled, the process proceeds to step b1 to start the form change operation.

中央演算処理部19は、ステップb1〜b2で、上述したステップa1〜a2と同様の同様の手順を順に行い、ステップb3に進む。ステップb3では、中央演算処理部19は、上述するステップa3と同様にして、第1〜第4関節部9〜12の角度を求めるための計算プログラムにしたがって、第1〜第4関節部9〜12のうちで、冗長関節部以外の各関節部の角度を解析的に求める。また冗長関節部の角度は、ステップb2で既に決定しているので、演算することなく求めることができる。このようにして第1〜第4関節部9〜12の各角度q1〜q4を求めるとステップb4に進む。   The central processing unit 19 sequentially performs the same procedure as steps a1 to a2 described above in steps b1 and b2, and proceeds to step b3. In step b3, the central processing unit 19 performs the first to fourth joint portions 9 to 9 according to the calculation program for obtaining the angles of the first to fourth joint portions 9 to 12, in the same manner as in step a3 described above. 12, the angles of the joint portions other than the redundant joint portion are analytically obtained. Moreover, since the angle of the redundant joint has already been determined in step b2, it can be obtained without calculation. When the angles q1 to q4 of the first to fourth joint portions 9 to 12 are obtained in this way, the process proceeds to step b4.

ステップb4では、中央演算処理部19は、ステップa4と同様にして、ステップb3の演算結果に基づいて、ステップb2で決定された冗長関節部の角度が可動限界に到達していないことを判断すると、ステップb5に進む。またステップb2で決定された冗長関節部の角度が可動限界に到達または超えていることを判断するとステップb9に進む。   In step b4, when the central processing unit 19 determines that the angle of the redundant joint determined in step b2 has not reached the movable limit, based on the calculation result in step b3, as in step a4. The process proceeds to step b5. If it is determined that the angle of the redundant joint determined in step b2 has reached or exceeded the movable limit, the process proceeds to step b9.

ステップb5では、現時点での冗長関節部の角度が可動限界に到達しているか否かを判断する。現時点での冗長関節部が可動限界に到達していないと判断するとステップb6に進み、現時点での冗長関節部が可動限界に到達していると判断するとステップb7に進む。   In step b5, it is determined whether or not the current angle of the redundant joint portion has reached the movable limit. If it is determined that the current redundant joint has not reached the movable limit, the process proceeds to step b6. If it is determined that the current redundant joint has reached the movable limit, the process proceeds to step b7.

ステップb6では、各関節部9〜12において演算した角度が2とおり求められた場合、以前に、冗長関節部以外の各関節部の角度を求めるために用いた離散形態符号を用いて、2つの角度のうちから1つの角度を選択する。たとえば前回角度がプラスの離散形態符号を用いて決定される場合には、ステップb6では、プラスの離散形態符号を用いた場合に得られる角度を関節部が移動すべき角度として選択する。このように関節部が取り得る2とおりの角度のうちから1つの角度を選択するとステップb8に進む。   In step b6, when two angles calculated in each joint part 9-12 are obtained, two discrete form codes previously used for obtaining the angles of the joint parts other than the redundant joint part are used. One angle is selected from the angles. For example, when the previous angle is determined using a positive discrete form code, in step b6, the angle obtained when the positive discrete form code is used is selected as the angle at which the joint portion should move. When one angle is selected from the two angles that can be taken by the joint, the process proceeds to step b8.

ステップb7では、各関節部9〜12において演算した角度が2とおり求められた場合、以前に、冗長関節部以外の各関節部の角度を求めるために用いた離散形態符号を反転した離散形態符号を用いて、2つの角度のうちから1つの角度を選択する。たとえば前回角度がプラスの離散形態符号を用いて決定される場合には、ステップb7では、マイナスの離散形態符号を用いた場合に得られる角度を関節部が移動すべき角度として選択する。このように関節部が取り得る2とおりの角度のうちから1つの角度を選択するとステップb8に進む。   In step b7, when two angles calculated in each joint part 9-12 are obtained, a discrete form code obtained by inverting the discrete form code used to obtain the angles of the joint parts other than the redundant joint part previously. Is used to select one angle from two angles. For example, when the previous angle is determined using a positive discrete form code, in step b7, the angle obtained when the negative discrete form code is used is selected as the angle at which the joint portion should move. When one angle is selected from the two angles that can be taken by the joint, the process proceeds to step b8.

ステップb8では、ステップb6またはステップb7で求めた第1〜第4関節部9〜12の角度q1〜q4を演算結果として、出力部22に与え、ステップb9に進む。出力部22は、与えられた演算結果を多関節ロボット30に与える。これによって多関節ロボット30は、対象点Phの位置を維持した状態で、指定された冗長関節部が冗長角度となるように、各関節部9〜12を角変位する。   In step b8, the angles q1 to q4 of the first to fourth joint portions 9 to 12 obtained in step b6 or step b7 are given to the output unit 22 as calculation results, and the process proceeds to step b9. The output unit 22 gives the given calculation result to the articulated robot 30. As a result, the articulated robot 30 angularly displaces each of the joints 9 to 12 so that the designated redundant joint has a redundant angle while maintaining the position of the target point Ph.

ステップb9では、中央演算処理部19は、形態変更動作を終了する終了指令が与えられた否かを判断する。たとえば再び形態変更スイッチ45が押下されることで、終了指令が与えられたことを判断してもよい。中央演算処理部19は、形態変更動作を終了する指令が与えられていないと判断すると、ステップb1に戻り、関節部操作スイッチ43が再び押下されるのを待機する。またステップb9で形態変更動作を終了する指令が与えられたことを判断すると、ステップb10に進み、ステップb10で形態変更動作を終了する。   In step b9, the central processing unit 19 determines whether or not an end command for ending the form changing operation is given. For example, it may be determined that the end command is given by pressing the form change switch 45 again. If the central processing unit 19 determines that a command to end the form changing operation is not given, the central processing unit 19 returns to step b1 and waits for the joint operation switch 43 to be pressed again. If it is determined in step b9 that a command to end the form changing operation is given, the process proceeds to step b10, and the form changing operation is ended in step b10.

図13は、中央演算処理部19が図12に示す形態動作の手順を行った場合における第1〜第4関節部9〜12の角度q1〜q4を示すグラフである。図13(1)は、第1関節部9の角度q1の時間変化を示し、図13(2)は、第2関節部10の角度q2の時間変化を示し、図13(3)は、第3関節部11の角度q3の時間変化を示し、図13(4)は、第4関節部12の角度q4の時間変化を示す。   FIG. 13 is a graph showing the angles q1 to q4 of the first to fourth joint portions 9 to 12 when the central processing unit 19 performs the procedure of the morphological operation shown in FIG. FIG. 13 (1) shows the time change of the angle q1 of the first joint part 9, FIG. 13 (2) shows the time change of the angle q2 of the second joint part 10, and FIG. The time change of the angle q3 of the three joint portions 11 is shown, and FIG. 13 (4) shows the time change of the angle q4 of the fourth joint portion 12.

対象点Phの位置を決定した状態で、操作者が入力部20を操作して、第1関節部9に対応するマイナス方向移動スイッチを一度押下する。この場合、中央演算処理部19は、第1関節部9を冗長関節部として決定する。また中央演算処理部19は、第1関節部9について、マイナス方向移動スイッチ押下前の角度から予め定める角変位量で、マイナス方向に角変位した位置を冗長角度として決定する。   With the position of the target point Ph determined, the operator operates the input unit 20 and once presses the minus direction movement switch corresponding to the first joint unit 9. In this case, the central processing unit 19 determines the first joint portion 9 as a redundant joint portion. Further, the central processing unit 19 determines a position where the first joint unit 9 is angularly displaced in the minus direction with a predetermined angular displacement amount from the angle before the minus direction movement switch is pressed as a redundant angle.

図12に示す形態動作の手順を行う場合、マイナス方向移動スイッチが順次押下されると、中央演算処理部19は、ステップb1からステップb6、ステップb8を経由してステップb9に達する動作を行う。これによって中央演算処理部19は、対象点Phの位置を保ちつつ、図13(1)に示すように、第1関節部9の角度q1を時間経過とともに小さくさせるとともに、図13(2)〜(4)に示すように、第2関節部10〜第4関節部12の角度q2〜q4をそれぞれ変化させる。   When the procedure of the morphological operation shown in FIG. 12 is performed, when the minus direction movement switch is sequentially pressed, the central processing unit 19 performs the operation from step b1 to step b6 through step b6 and step b8. As a result, the central processing unit 19 keeps the position of the target point Ph and decreases the angle q1 of the first joint portion 9 over time as shown in FIG. 13 (1). As shown in (4), the angles q2 to q4 of the second joint part 10 to the fourth joint part 12 are changed.

マイナス方向移動スイッチが押下され続けると、第1関節部9の角度q1が可動限界となる角度(図13では0度)に達する。この場合、中央演算処理部19は、ステップb5〜b8を経由せずに、ステップb9に達する動作を行う。これによって中央演算処理部19は、関節部の角変位指令を演算せず、各関節部9〜12の角変位を停止した状態で維持させる。可動限界に達した第1時期t1を経過後、さらにマイナス方向移動スイッチが押下されても、各関節部9〜12の角度は、可動限界に達した位置を維持する。   If the minus direction movement switch is continuously pressed, the angle q1 of the first joint portion 9 reaches an angle at which the movable limit is reached (0 degrees in FIG. 13). In this case, the central processing unit 19 performs an operation reaching step b9 without going through steps b5 to b8. As a result, the central processing unit 19 does not calculate the angular displacement command of the joints, and maintains the angular displacements of the joints 9 to 12 in a stopped state. Even after the first time t1 when the movable limit is reached, even if the minus direction movement switch is further pressed, the angles of the joint portions 9 to 12 maintain the position where the movable limit is reached.

また第1時期t1より後となる第2時期t2で、第1関節部9に対応するプラス方向移動スイッチが押下されると、中央演算処理部19は、第1関節部9について、プラス方向移動スイッチ押下前の角度から予め定める角変位量で、プラス方向に角変位した位置を冗長角度として決定する。これによって第1関節部9の角度q1が可動限界から脱出する。第2時期t2では、中央演算処理部19は、ステップb1からステップb7、ステップb8を経由してステップb9に達する動作を行う。この場合、中央演算処理部19は、第1時期t1以前に、第4関節部12の角度q4を求めるために用いた離散形態符号を反転して、第4関節部12の角度q4を求める。   When the plus direction movement switch corresponding to the first joint unit 9 is pressed at the second time t2 after the first time t1, the central processing unit 19 moves the first joint unit 9 in the plus direction. A position that is angularly displaced in the positive direction with a predetermined angular displacement amount from the angle before the switch is pressed is determined as a redundant angle. As a result, the angle q1 of the first joint portion 9 escapes from the movable limit. At the second time t2, the central processing unit 19 performs an operation from step b1 to step b9 via steps b7 and b8. In this case, the central processing unit 19 obtains the angle q4 of the fourth joint portion 12 by inverting the discrete form code used for obtaining the angle q4 of the fourth joint portion 12 before the first time t1.

第2時期t2より後で、プラス方向移動スイッチが押下されつづけると、中央演算処理部19は、ステップb1からステップb6、ステップb8を経由してステップb9に達する動作を行う。この場合、中央演算処理部19は、第2時期t2で用いた離散形態符号を用いて、第4関節部12の角度q4を求める。これによって中央演算処理部19は、対象点Phの位置を保ちつつ、図13(1)に示すように、第1関節部9の角度q1を時間経過とともに大きくさせるとともに、図13(2)〜(4)に示すように、第2関節部10〜第4関節部12の角度q2〜q4をそれぞれ変化させる。   If the plus direction movement switch is continuously pressed after the second time t2, the central processing unit 19 performs an operation from step b1 to step b9 via step b6 and step b8. In this case, the central processing unit 19 obtains the angle q4 of the fourth joint unit 12 using the discrete form code used at the second time t2. As a result, the central processing unit 19 keeps the position of the target point Ph and increases the angle q1 of the first joint portion 9 over time as shown in FIG. 13 (1). As shown in (4), the angles q2 to q4 of the second joint part 10 to the fourth joint part 12 are changed.

このように第1時期t1より前と、第2時期より後とでは、各関節部9〜12の角度q1〜q4を求めるのに用いた離散形態符号が異なる。したがって1つの冗長関節部を選択するだけで、対象点Phを固定状態に維持したうえで、第1〜第4関節部9〜12が取り得ることが可能な全ての角度の組合せを演算可能となる。言換えると、多関節ロボット30が回転揺動状態であって、揺動角変位する関節部が選択された場合であっても、第1〜第4関節部9〜12が取り得ることが可能な全ての角度の組合せを演算可能となる。したがって操作者は、4つの関節部9〜12のうちの1つを選択するだけでよく、全てを冗長関節部として選択可能とする必要がなく、形態変更動作における入力部20の操作性を向上することができる。   As described above, the discrete form codes used for obtaining the angles q1 to q4 of the joint portions 9 to 12 are different between before the first time t1 and after the second time. Therefore, by selecting only one redundant joint part, it is possible to calculate all combinations of angles that the first to fourth joint parts 9 to 12 can take while maintaining the target point Ph in a fixed state. Become. In other words, even when the multi-joint robot 30 is in a rotationally oscillating state and a joint part whose oscillating angle is displaced is selected, the first to fourth joint parts 9 to 12 can take. All combinations of angles can be calculated. Therefore, the operator only needs to select one of the four joint portions 9 to 12, and does not need to be able to select all as redundant joint portions, improving the operability of the input unit 20 in the form changing operation. can do.

また上述する形態変更動作を中央演算処理部19が行う場合には、関節部操作スイッチ43を、1つのスイッチとすることができる。この場合、形態変更動作に必要なスイッチを減らすことができ、スイッチとして必要な部品点数を減らすことができる。また各関節部の角度を演算するのに必要な計算プログラムを1つにすることができる。また第1関節部を冗長関節部として選択可能とすることによって、計算プログラムをより簡単化することができる。   When the central processing unit 19 performs the above-described form changing operation, the joint operation switch 43 can be a single switch. In this case, it is possible to reduce the number of switches necessary for the form changing operation, and it is possible to reduce the number of parts necessary as a switch. In addition, it is possible to make one calculation program necessary for calculating the angle of each joint. Further, the calculation program can be simplified by making the first joint portion selectable as the redundant joint portion.

図14は、形態変更動作における中央演算処理部19の予測報知動作の手順を説明するためのフローチャートである。本実施の形態では、形態変更動作にあたって、中央演算処理部19は、冗長関節部を決定した場合に、残余の関節部が角変位する方向を報知するとともに、各アーム体の移動量および移動方向を報知する予測報知動作を行うことができる。予測報知動作は、図3および図12に示す形態変更動作のいずれにも併用して行うことができる。したがって中央演算処理部19は、複数の関節部の角変位する方向を予測して報知する予測報知手段となる。   FIG. 14 is a flowchart for explaining the procedure of the prediction notification operation of the central processing unit 19 in the form changing operation. In the present embodiment, in the form changing operation, the central processing unit 19 notifies the direction in which the remaining joint part is angularly displaced when the redundant joint part is determined, and the movement amount and movement direction of each arm body. It is possible to perform a predictive notification operation for informing the user. The prediction notification operation can be performed in combination with any of the form change operations shown in FIGS. Therefore, the central processing unit 19 serves as a prediction notification unit that predicts and notifies the direction of angular displacement of the plurality of joints.

まずステップc0で、中央演算処理部19は、対象点Phの位置が決定された状態で、予測報知動作の動作指令が与えられたことを判断すると、ステップc1に進み、予測報知動作を開始する。ステップc1では、中央演算処理部19は、移動すべき冗長角度の移動量を決定し、ステップc2に進む。以下、移動量は、移動方向も含むものとする。たとえば、たとえば関節部操作スイッチ43のうち、プラス方向移動スイッチまたはマイナス方向移動スイッチが直前に押下されていると、同じ移動スイッチが次に押下された場合に冗長関節部が角変位する移動量と移動方向とを決定する。   First, in step c0, when the central processing unit 19 determines that the operation command for the prediction notification operation is given in a state where the position of the target point Ph is determined, the process proceeds to step c1 and starts the prediction notification operation. . In step c1, the central processing unit 19 determines the movement amount of the redundant angle to be moved, and proceeds to step c2. Hereinafter, the movement amount includes the movement direction. For example, for example, if the plus direction movement switch or the minus direction movement switch of the joint part operation switch 43 is pressed immediately before, the amount of movement by which the redundant joint part is angularly displaced when the same movement switch is pressed next time. Determine the direction of movement.

ステップc2では、中央演算処理部19は、対象点Phの移動量と、各関節部9〜12の角度q1〜q4との関係を示す第1ヤコビ行列Jhに基づいて、対象点Phが固定位置となる場合の各関節部9〜12の角度q1〜q4の移動方向を決定する。具体的には、中央演算処理部19は、第1ヤコビ行列Jhを変形した行列式に、ステップc1で求めた移動量とを代入することによって、残余の角度の移動量を求めることができる。このようにして冗長関節部の移動量を決定した場合において、残余の角度の移動量を演算すると、ステップc3に進む。   In step c2, the central processing unit 19 determines that the target point Ph is a fixed position based on the first Jacobian matrix Jh indicating the relationship between the movement amount of the target point Ph and the angles q1 to q4 of the joints 9 to 12. The movement directions of the angles q1 to q4 of the joint portions 9 to 12 are determined. Specifically, the central processing unit 19 can determine the amount of movement of the remaining angle by substituting the amount of movement obtained in step c1 into the determinant obtained by modifying the first Jacobian matrix Jh. When the movement amount of the redundant joint portion is determined in this way, when the movement amount of the remaining angle is calculated, the process proceeds to step c3.

ステップc3では、中央演算処理部19は、設定されるアーム体の移動量と、各関節部9〜12の角度q1〜q4との関係を示す第2ヤコビ行列Jeに基づいて、対象点Phが固定位置となる場合の各関節部9〜12の角度q1〜q4の移動量とを決定する。具体的には、中央演算処理部19は、第2ヤコビ行列Jeに基づく行列式に、ステップc1およびc2で求めた各関節部9〜12の角度q1〜q4を代入することによって、設定されるアーム体の移動量を求めることができる。このようにして冗長関節部の移動量を決定した場合において、設定されるアーム体の移動量を演算すると、ステップc4に進む。   In step c3, the central processing unit 19 determines that the target point Ph is based on the second Jacobian matrix Je indicating the relationship between the set amount of movement of the arm body and the angles q1 to q4 of the joints 9 to 12. The movement amounts of the angles q1 to q4 of the joint portions 9 to 12 in the case of the fixed position are determined. Specifically, the central processing unit 19 is set by substituting the angles q1 to q4 of the joints 9 to 12 obtained in steps c1 and c2 into the determinant based on the second Jacobian matrix Je. The amount of movement of the arm body can be obtained. When the movement amount of the redundant joint portion is determined in this way, when the movement amount of the arm body to be set is calculated, the process proceeds to step c4.

ステップc4では、中央演算処理部19は、ステップc2およびステップc3で演算した演算結果を入力部20の表示部42によって報知し、ステップc1に戻る。中央演算処理部19は、予め定める終了条件を満足するまで、ステップc1〜c4を繰返し、終了条件を満足すると、予測報知動作を終了する。たとえば中央演算処理部19は、形態変更動作を終了するとともに予測報知動作を終了する。   In step c4, the central processing unit 19 notifies the calculation result calculated in steps c2 and c3 by the display unit 42 of the input unit 20, and returns to step c1. The central processing unit 19 repeats steps c1 to c4 until a predetermined end condition is satisfied. When the end condition is satisfied, the predictive notification operation is ended. For example, the central processing unit 19 ends the predictive notification operation while ending the form changing operation.

このように予測報知動作を行うことによって、形態変更動作において、冗長関節部をプラスまたはマイナス方向に角変位した場合に、残余の関節部がプラスまたはマイナス方向のいずれに角変位するかを報知することができ、操作性を向上することができる。   By performing the prediction notification operation in this way, in the form change operation, when the redundant joint is angularly displaced in the plus or minus direction, the remaining joint is informed in the plus or minus direction. And operability can be improved.

同様に設定されるアーム体が、プラスまたはマイナス方向のいずれに角変位するかを報知することができ、操作性を向上することができる。たとえば設定されるアーム体は、第1〜第4アーム体3〜6の全てであってもよく、また操作者が注目したい任意のアーム体であってもよい。本実施の形態では、第3アーム体5と第4アーム体6との間の部分となる肘位置p2の移動量を報知することによって、中央演算処理部19は、多関節ロボット30のおおよその形態を把握させることができる。   Similarly, it can be notified whether the arm body set in the same way is angularly displaced in the plus or minus direction, and the operability can be improved. For example, the arm bodies to be set may be all of the first to fourth arm bodies 3 to 6 or may be any arm body that the operator wants to pay attention to. In the present embodiment, the central processing unit 19 notifies the approximate amount of the articulated robot 30 by notifying the movement amount of the elbow position p2 that is a portion between the third arm body 5 and the fourth arm body 6. The form can be grasped.

操作者は、報知された情報を確認することで、各関節部および設定されるアーム体が動くであろう方向を容易に把握することができ、利便性を向上することができる。たとえば、形態変更動作を行って、障害物に衝突することを回避する形態に多関節ロボットを変形させる場合、ロボットの形態変化を予測することができるので、操作者は、ロボットが障害物に衝突することをより確実に防ぐことができる。   By checking the notified information, the operator can easily grasp the direction in which each joint part and the arm body to be set will move, and the convenience can be improved. For example, when deforming an articulated robot to a form that avoids colliding with an obstacle by performing a form changing operation, the robot can predict a change in the form of the robot, so that the operator can collide with the obstacle. Can be prevented more reliably.

また上述した予測報知動作における演算は、ヤコビ行列Jh,Jeに基づいて行われる。したがって演算結果で有る各関節部9〜12の移動量および設定されるアーム体の移動量は、解析解でなく近似解となる。しかしながら報知情報は、厳密な情報が要求されず、短時間および容易に演算されることが望まれる。本実施の形態に示すように、ヤコビ行列に基づいて、予測報知に用いる演算結果を求めることで、短時間でかつ容易に演算することができる。   Further, the calculation in the above-described prediction notification operation is performed based on the Jacobian matrices Jh and Je. Therefore, the amount of movement of each joint part 9 to 12 and the amount of movement of the arm body to be set, which are calculation results, are approximate solutions rather than analytical solutions. However, the broadcast information is desired to be calculated easily in a short time without requiring strict information. As shown in the present embodiment, the calculation result used for the prediction notification is obtained based on the Jacobian matrix, so that the calculation can be easily performed in a short time.

次に、ステップc2における各関節部9〜12の移動量演算工程の詳細について説明する。上述した(1)式に基づいて、対象点Phの移動量を求める第1ヤコビ行列Jhは、次の(5)式によって表わされる。   Next, the detail of the movement amount calculation process of each joint part 9-12 in step c2 is demonstrated. The first Jacobian matrix Jh for obtaining the movement amount of the target point Ph based on the above-described equation (1) is represented by the following equation (5).

Figure 2012192518
Figure 2012192518

ここで、phx、phyおよびphzは、(1)式で定義した関数であり、Jhは、第1ヤコビ行列を示す。   Here, phx, phy, and phz are functions defined by equation (1), and Jh indicates the first Jacobian matrix.

また第4アーム体5と第3アーム体6との間の肘位置p2を求める第2ヤコビ行列Jeは、(5)式に示す第1ヤコビ行列Jhのphx、phyおよびphzの関数に、L4=ゼロを代入した行列によって表わされる。   Further, the second Jacobian matrix Je for obtaining the elbow position p2 between the fourth arm body 5 and the third arm body 6 is expressed as L4 in the function of phx, phy and phz of the first Jacobian matrix Jh shown in the equation (5). = Represented by a matrix substituted with zero.

対象点Phの微小移動量Δphと、各関節部の微小移動量Δqとの間には、次の(6)式の関係を有する。   Between the minute movement amount Δph of the target point Ph and the minute movement amount Δq of each joint part, there is a relationship of the following equation (6).

Figure 2012192518
Figure 2012192518

形態変更動作では、対象点Phの位置が固定されるので、(6)式の左辺は、ゼロである。これによって(6)式は、次の(7)式となる。   In the form changing operation, the position of the target point Ph is fixed, so the left side of the equation (6) is zero. As a result, the expression (6) becomes the following expression (7).

Figure 2012192518
Figure 2012192518

ここで、Δq1は、第1関節部9の微小移動量Δq1である。この微小移動量Δq1は、ステップc1で決定される。たとえば関節部を移動する速度が予め決定されている場合、その速度に制御周期をかけた値となる。第1関節部9をプラス方向に移動させる場合にはΔq1が正となり、マイナス方向に移動させる場合には、Δq1が負となる。   Here, Δq1 is the minute movement amount Δq1 of the first joint portion 9. This minute movement amount Δq1 is determined in step c1. For example, when the speed of moving the joint is determined in advance, the speed is a value obtained by multiplying the speed by the control period. When the first joint portion 9 is moved in the plus direction, Δq1 is positive, and when it is moved in the minus direction, Δq1 is negative.

(7)式に、第1関節部9の微小移動量Δq1を代入することによって、第2〜第4関節部10〜12の微小移動量Δq2〜q4を求めることができる。中央演算処理部19は、(7)式を記憶する。ステップc2において、(7)式に冗長関節部の移動量Δq1を代入することによって、冗長関節部である第1関節部以外の各関節部10〜12の微小移動量Δq2〜Δq4を求めることができる。求めた各関節部の移動方向の正負を表示部42に表示させることによって、操作者は、冗長関節部の移動方向を選択した場合に残余の関節部が移動する移動方向を把握することができる。   By substituting the minute movement amount Δq1 of the first joint portion 9 into the equation (7), the minute movement amounts Δq2 to q4 of the second to fourth joint portions 10 to 12 can be obtained. The central processing unit 19 stores equation (7). In step c2, by substituting the movement amount Δq1 of the redundant joint portion into the equation (7), the minute movement amounts Δq2 to Δq4 of the joint portions 10 to 12 other than the first joint portion which is the redundant joint portion are obtained. it can. By displaying on the display unit 42 the sign of the obtained movement direction of each joint part, the operator can grasp the movement direction in which the remaining joint parts move when the movement direction of the redundant joint part is selected. .

次に、ステップc3における各関節部9〜12の移動量演算工程の詳細について説明する。肘位置p2の微小移動量Δpeと、各関節部の微小移動量Δqとには、次の(8)式に示す関係がある。   Next, details of the movement amount calculation step of each joint 9 to 12 in step c3 will be described. The minute movement amount Δpe at the elbow position p2 and the minute movement amount Δq of each joint have the relationship shown in the following equation (8).

Figure 2012192518
Figure 2012192518

ここで、ΔPeは肘位置p2の微小移動量ΔPeであり、Jeは、上述した第2ヤコビ行列Jeである。(8)式に、(7)式で求めた各関節部10〜12の微小移動量Δq2〜q4と、冗長関節部である第1関節部9の微小移動量Δq1を代入することによって、肘位置p2の微小移動量ΔPeを求めることができる。   Here, ΔPe is the minute movement amount ΔPe at the elbow position p2, and Je is the above-described second Jacobian matrix Je. By substituting into the equation (8) the minute movement amounts Δq2 to q4 of the joint portions 10 to 12 determined by the equation (7) and the minute movement amount Δq1 of the first joint portion 9 that is the redundant joint portion, The minute movement amount ΔPe at the position p2 can be obtained.

中央演算処理部19は、(8)式を記憶する。ステップc3において、(8)式に冗長関節部の移動量Δq1、ステップc1およびステップc2で求めた各関節部9〜12の微小移動量Δp1〜Δp4を代入することによって、肘位置p2の微小移動量ΔPeを求めることができる。求めた肘位置p2の移動方向の正負を表示部42に表示させることによって、操作者は、冗長関節部の移動方向を選択した場合に肘位置p2が移動する移動方向たとえば基台17を基準として、上下左右に移動する方向を把握することができる。   The central processing unit 19 stores equation (8). In step c3, the movement amount Δq1 of the redundant joint portion and the minute movement amounts Δp1 to Δp4 of the joint portions 9 to 12 obtained in step c1 and step c2 are substituted into the equation (8), thereby moving the elbow position p2 slightly. The quantity ΔPe can be determined. By displaying the obtained moving direction of the elbow position p2 on the display unit 42, when the operator selects the moving direction of the redundant joint, the moving direction in which the elbow position p2 moves, for example, the base 17 is used as a reference. The direction of movement up, down, left and right can be grasped.

図15は、本発明の第2実施形態である多関節ロボット1の制御装置2を示すブロック図である。図15に示す多関節ロボット1および制御装置2は、図1に示す多関節ロボット30および制御装置2と類似した構成を示し、類似した構成については同様の参照符号を付して、説明を省略する。   FIG. 15 is a block diagram showing the control device 2 of the articulated robot 1 according to the second embodiment of the present invention. The multi-joint robot 1 and the control device 2 shown in FIG. 15 have a configuration similar to that of the multi-joint robot 30 and the control device 2 shown in FIG. 1, and the similar configurations are denoted by the same reference numerals and the description thereof is omitted. To do.

図15に示す多関節ロボット1は、7自由度を有する冗長ロボットであり、6つのアーム体3〜8と、隣接する2つのアーム体を回転自在に連結する7つの関節部9〜15とを有する。各アーム体3〜8は、それぞれ連結されて直列状に延びるアーム構成体16を構成する。また多関節ロボット1は、アーム構成体16の基端部に連結される基台17と、アーム構成体16の先端部に連結されるエンドエフェクタ18とを有する。   The multi-joint robot 1 shown in FIG. 15 is a redundant robot having seven degrees of freedom, and includes six arm bodies 3 to 8 and seven joint portions 9 to 15 that rotatably connect two adjacent arm bodies. Have. Each arm body 3-8 is connected, respectively, and comprises the arm structure 16 extended in series. The articulated robot 1 includes a base 17 connected to the base end of the arm component 16 and an end effector 18 connected to the tip of the arm component 16.

各関節部9〜15は、同軸関節部と傾斜関節部とのうちのいずれかである。具体的には、第1関節部9、第5関節部13および第7関節部15は、同軸関節部であり、第2関節部10、第3関節部11、第4関節部12および第6関節部14は、傾斜関節部である。したがって第1〜第4アーム体3〜6および、第1〜第4関節部9〜12は、図1に示す多関節ロボット30と同様の構成を有する。   Each joint part 9-15 is either a coaxial joint part or an inclined joint part. Specifically, the first joint part 9, the fifth joint part 13 and the seventh joint part 15 are coaxial joint parts, and the second joint part 10, the third joint part 11, the fourth joint part 12 and the sixth joint part. The joint part 14 is an inclined joint part. Therefore, the 1st-4th arm bodies 3-6 and the 1st-4th joint parts 9-12 have the structure similar to the articulated robot 30 shown in FIG.

第4アーム体6の一端部は、第4関節部12によって、第3アーム体5の軸線A5および第4アーム体6の軸線A6に対して所定の角度、本実施の形態では45度で傾斜する第4回転軸線A12まわりに回転自在に、第3アーム体5の他端部に連結される。第5アーム体7の一端部は、第5関節部13によって、第4アーム体6の軸線A6および第5アーム体7の軸線A7と同軸の第5回転軸線A13まわりに回転自在に、第4アーム体6の他端部に連結される。   One end portion of the fourth arm body 6 is inclined by the fourth joint portion 12 at a predetermined angle with respect to the axis A5 of the third arm body 5 and the axis A6 of the fourth arm body 6, 45 degrees in the present embodiment. The third arm body 5 is coupled to the other end of the third arm body 5 so as to be rotatable around the fourth rotation axis A12. One end portion of the fifth arm body 7 is rotatable by the fifth joint portion 13 about a fifth rotation axis A13 coaxial with the axis A6 of the fourth arm body 6 and the axis A7 of the fifth arm body 7, It is connected to the other end of the arm body 6.

アーム構成体16の他端部である第6アーム体8の一端部は、第6関節部14によって、第5アーム体7の軸線A7および第6アーム体8の軸線A8に対して所定の角度、本実施の形態では45度で傾斜する第6回転軸線A14まわりに回転自在に、第5アーム体7の他端部に連結される。多関節ロボット1の先端部となるエンドエフェクタ18は、第6アーム体8の他端部に、第7関節部15によって、第6アーム体8の軸線A8と同軸の第7回転軸線A15まわりに回転自在に連結されている。エンドエフェクタ18は、多関節ロボット1のうちで、位置および姿勢を制御すべき設定部分となる。   One end portion of the sixth arm body 8, which is the other end portion of the arm structure 16, has a predetermined angle with respect to the axis A 7 of the fifth arm body 7 and the axis A 8 of the sixth arm body 8 by the sixth joint portion 14. In this embodiment, it is connected to the other end portion of the fifth arm body 7 so as to be rotatable around the sixth rotation axis A14 inclined at 45 degrees. The end effector 18 serving as the tip of the articulated robot 1 is moved around the seventh rotational axis A15 coaxial with the axis A8 of the sixth arm body 8 by the seventh joint 15 at the other end of the sixth arm body 8. It is connected rotatably. The end effector 18 is a setting portion in the articulated robot 1 whose position and posture should be controlled.

このように各関節部9〜15は、アーム体を介して互いに角変位可能に連結される。また各関節部9〜15が角変位することで、アーム構成体16は、図15に示すように、アーム体のそれぞれの軸線が同軸に配置されて一直線状に延びる状態に変形可能に構成される。各アーム体3〜6の軸線A3〜A6が一直線状に延びた状態では、第2回転軸線A10と第3回転軸線A11とは平行となり、第3回転軸線A11と第4回転軸線A12とは垂直となる。また第4アーム体6に設定される対象点Phは、アーム構成体16の先端部に配置され、基台17は、アーム構成体16の他端部に配置される。   Thus, each joint part 9-15 is connected via an arm body so that angular displacement is mutually possible. Further, as the joint portions 9 to 15 are angularly displaced, the arm structure 16 is configured to be deformable into a state in which the respective axes of the arm bodies are arranged coaxially and extend in a straight line as shown in FIG. The In a state where the axes A3 to A6 of the arm bodies 3 to 6 extend in a straight line, the second rotation axis A10 and the third rotation axis A11 are parallel, and the third rotation axis A11 and the fourth rotation axis A12 are vertical. It becomes. In addition, the target point Ph set in the fourth arm body 6 is disposed at the distal end portion of the arm constituent body 16, and the base 17 is disposed at the other end portion of the arm constituent body 16.

また直列方向一端部から直列方向他端部に向かって並ぶ3つの関節部のそれぞれの回転軸線、すなわち第5関節部13の回転軸線A6と、第6関節部14の回転軸線A7と、第7関節部15の回転軸線A8とは、予め定められる一点となる3軸交点Pで交差する。このように第5〜第7関節部13〜15は、3軸交点Pを構成する3つの3軸交点形成関節部となる。   The rotation axes of the three joints arranged from one end in the series direction toward the other end in the series direction, that is, the rotation axis A6 of the fifth joint 13, the rotation axis A7 of the sixth joint 14, and the seventh It intersects with the rotation axis A8 of the joint portion 15 at a three-axis intersection P that is a predetermined point. As described above, the fifth to seventh joint portions 13 to 15 become three three-axis intersection forming joint portions constituting the three-axis intersection point P.

多関節ロボット1は7自由度を有し、各関節部9〜15を回転させることで、エンドエフェクタ18を任意の位置および姿勢に位置決め可能である。多関節ロボット1は、設備等が複雑に入り組んで作業経路が複雑な場合や、他のロボットと近接して並列に配置されて動作範囲を大きくすることができない場合に好適に用いられる。エンドエフェクタ18は、たとえば溶接トーチおよびハンドリング装置などの手先装置であってもよい。各アーム体3〜8を回転させる回転機構などは、図1に示す多関節ロボット30と同様の構成を有する。また制御装置2についても、その構成は、図1に示す制御装置2と同様の構成を有する。   The articulated robot 1 has seven degrees of freedom, and the end effector 18 can be positioned at an arbitrary position and posture by rotating the joint portions 9 to 15. The multi-joint robot 1 is suitably used when the equipment and the like are complicated and the work route is complicated, or when the operation range cannot be increased by being arranged in parallel with other robots. The end effector 18 may be a hand device such as a welding torch and a handling device. A rotation mechanism for rotating the arm bodies 3 to 8 has the same configuration as the articulated robot 30 shown in FIG. The configuration of the control device 2 is the same as that of the control device 2 shown in FIG.

中央演算処理部19は、予め記憶される動作プログラムに従って、入力部20から与えられる各種情報に応答して、多関節ロボット1を制御するために必要な演算を行う。本実施の形態では、中央演算処理部19は、エンドエフェクタ18を予め定める目標位置および目標姿勢に移動させるのに必要な、各関節部9〜15の角度q1〜q7をそれぞれ演算する。   The central processing unit 19 performs calculations necessary for controlling the articulated robot 1 in response to various information provided from the input unit 20 according to an operation program stored in advance. In the present embodiment, the central processing unit 19 calculates angles q1 to q7 of the joints 9 to 15 necessary for moving the end effector 18 to a predetermined target position and target posture, respectively.

制御装置2は、エンドエフェクタ18を予め指定される移動経路に沿って移動させるにあたって、回転すべき各関節部9〜15の角度q1〜q7を演算する。この移動経路は、ロボット動作前に、操作者によって入力部20から中央演算処理部19に入力される。本発明の制御装置2に制御される多関節ロボット1は、7つの関節部9〜15を有することで、冗長性を有する。すなわち、基台17に対して、エンドエフェクタ18を予め定める位置および姿勢で固定した状態で、各関節部9〜15の取り得る角度q1〜q7の組合せが複数通り存在する。   The control device 2 calculates angles q1 to q7 of the joint portions 9 to 15 to be rotated when the end effector 18 is moved along a movement path designated in advance. This movement path is input from the input unit 20 to the central processing unit 19 by the operator before the robot moves. The articulated robot 1 controlled by the control device 2 according to the present invention has seven joint portions 9 to 15 and thus has redundancy. That is, there are a plurality of combinations of angles q1 to q7 that can be taken by the joint portions 9 to 15 with the end effector 18 fixed to the base 17 at a predetermined position and posture.

本実施形態の制御装置2は、上述した形態変更動作を行うことができる。形態変更動作を行うにあたって、制御装置2は、複数の関節部9〜15のうちから選択された冗長関節部と、その冗長関節部の冗長角度と、エンドエフェクタ18を固定すべき位置および姿勢とが入力部20を介して与えられる。中央演算処理部19は、エンドエフェクタ18を固定すべき固定状態に固定したうえで、冗長関節部が冗長角度となる場合の、残余の関節部の角度を演算する演算手段となる。出力部22は、中央演算処理部19の演算結果を多関節ロボットに与える。演算結果が与えられた多関節ロボットは、冗長関節部を冗長角度とするとともに、残余の関節部の角度を演算結果に応じて位置合わせして、エンドエフェクタ18を指定された固定状態とする。   The control device 2 of the present embodiment can perform the above-described form changing operation. In performing the shape changing operation, the control device 2 determines the redundant joint portion selected from the plurality of joint portions 9 to 15, the redundant angle of the redundant joint portion, and the position and posture where the end effector 18 is to be fixed. Is given via the input unit 20. The central processing unit 19 is a calculation unit that calculates the angle of the remaining joint part when the redundant joint part has a redundant angle after the end effector 18 is fixed in a fixed state. The output unit 22 gives the calculation result of the central processing unit 19 to the articulated robot. The articulated robot to which the calculation result is given sets the redundant joint portion to the redundant angle, and aligns the angles of the remaining joint portions according to the calculation result, thereby setting the end effector 18 in the designated fixed state.

このように形態変更動作を行うことによって、エンドエフェクタ18を固定した状態で、アーム構成体16の形状および姿勢などの形態を変更させることができる。操作者は、ロボットを動作させながらロボットの形態を確認することによって、エンドエフェクタ18を固定した状態で、障害物との衝突を回避するアーム構成体16の形態を実現する各関節部9〜15の角度を容易に決定することができる。   By performing the form changing operation in this manner, the form such as the shape and posture of the arm structure 16 can be changed while the end effector 18 is fixed. The operator confirms the form of the robot while operating the robot, and thereby the joint portions 9 to 15 that realize the form of the arm structure 16 that avoids the collision with the obstacle while the end effector 18 is fixed. Can be easily determined.

図16は、図12に示す多関節ロボットを制御する制御装置2の入力部20を示す正面図である。入力部20の構成は、図2と同様の構成を有する。具体的には、入力部20は、操作部41と、表示部42とを含む。操作部41には、各関節部操作スイッチ43と、ツール移動スイッチ44と、形態変更スイッチ45とを含む。また操作部41は、ロボットの動作プログラムを入力するための命令キー、カーソルキーおよびテンキーなどをさらに含む。   FIG. 16 is a front view showing the input unit 20 of the control device 2 that controls the articulated robot shown in FIG. The configuration of the input unit 20 has the same configuration as that in FIG. Specifically, the input unit 20 includes an operation unit 41 and a display unit 42. The operation unit 41 includes each joint operation switch 43, a tool movement switch 44, and a form change switch 45. The operation unit 41 further includes a command key for inputting a robot operation program, a cursor key, a numeric keypad, and the like.

関節部操作スイッチ43は、各関節部9〜15の角度q1〜q7を入力するためのスイッチであって、各関節部9〜15について、プラス方向およびマイナス方向への予め定める角変位量の角変位指令が与えられる。ツール移動スイッチ44は、ベース座標軸またはツール座標軸に従ってエンドエフェクタ18の移動指令が与えられる。また形態変更スイッチ45は、対象点Phを予め定める位置に固定したまま、アーム構成体16の形態を変化させるための形態変更指令が与えられる。   The joint part operation switch 43 is a switch for inputting the angles q1 to q7 of the joint parts 9 to 15, and for each joint part 9 to 15, the angle of a predetermined angular displacement amount in the plus direction and the minus direction. A displacement command is given. The tool movement switch 44 is given a movement command for the end effector 18 in accordance with the base coordinate axis or the tool coordinate axis. The form change switch 45 is given a form change command for changing the form of the arm structure 16 while the target point Ph is fixed at a predetermined position.

形態変更動作を行う場合、ツール移動スイッチ44は、エンドエフェクタ18を固定すべき位置および姿勢が入力される固定条件入力手段となる。また形態変更スイッチ45と関節部操作スイッチ43とによって、冗長関節部が入力される冗長関節部入力手段と、冗長関節部の角度である冗長角度が入力される冗長角度入力手段とが構成される。   When performing the form changing operation, the tool movement switch 44 serves as a fixed condition input means for inputting the position and posture to which the end effector 18 should be fixed. The form change switch 45 and the joint operation switch 43 constitute a redundant joint input means for inputting a redundant joint part and a redundant angle input means for inputting a redundant angle that is an angle of the redundant joint part. .

図17は、第2実施形態における中央演算処理部19の形態変更動作の手順を説明するためのフローチャートである。まずステップd0で、中央演算処理部19は、多関節ロボット1を制御可能な状態で、形態変更スイッチ45が押下されたことを判断すると、ステップd1に進み、形態変更動作を開始する。   FIG. 17 is a flowchart for explaining the procedure of the form changing operation of the central processing unit 19 in the second embodiment. First, in step d0, when the central processing unit 19 determines that the form change switch 45 is pressed in a state where the articulated robot 1 can be controlled, the process proceeds to step d1 and starts the form change operation.

ステップd1では、中央演算処理部19は、ツール移動スイッチ44によってエンドエフェクタ18の移動指令が与えられると、エンドエフェクタ18を指定された位置および姿勢に移動するための演算結果を出力部22に与える。またツール移動スイッチ44による移動指令がなければ、現時点のエンドエフェクタ18の位置および姿勢を維持させる。中央演算処理部19は、関節部操作スイッチ43が押下されたと判断すると、その時点のエンドエフェクタ18の位置および姿勢を固定すべき固定条件として決定し、ステップd2に進む。   In step d1, when the movement command of the end effector 18 is given by the tool movement switch 44, the central processing unit 19 gives the output unit 22 a calculation result for moving the end effector 18 to the designated position and posture. . If there is no movement command by the tool movement switch 44, the current position and posture of the end effector 18 are maintained. When the central processing unit 19 determines that the joint operation switch 43 has been pressed, the central processing unit 19 determines the position and posture of the end effector 18 at that time as fixing conditions, and proceeds to step d2.

ステップd2では、中央演算処理部19は、関節部操作スイッチ43によって指定された関節部を、冗長関節部として決定する。冗長関節部は、第1〜第4関節部9〜12のいずれか1つとなる。また関節部操作スイッチ43によって指定された角度を、冗長角度として決定する。このように冗長関節部および冗長角度を決定するとステップd3に進む。   In step d2, the central processing unit 19 determines the joint designated by the joint operation switch 43 as a redundant joint. The redundant joint portion is any one of the first to fourth joint portions 9 to 12. Further, the angle designated by the joint operation switch 43 is determined as the redundant angle. When the redundant joint portion and the redundant angle are thus determined, the process proceeds to step d3.

ステップd3では、中央演算処理部19は、ステップd1で決定したエンドエフェクタ18の位置および姿勢に基づいて、3軸交点Pの座標を演算する。3軸交点Pは、第5関節部13、第6関節部14、第7関節部15の各回転軸線A13,A14,A15が一点で交わる点であるので、エンドエフェクタ18の位置および姿勢が決定されると、一意的に求めることができる。このように中央演算処理部19は、3軸交点Pを演算する3軸交点演算手段となり、3軸交点Pを求めるとステップd4に進む。   In step d3, the central processing unit 19 calculates the coordinates of the three-axis intersection P based on the position and orientation of the end effector 18 determined in step d1. Since the triaxial intersection point P is a point where the rotation axes A13, A14, A15 of the fifth joint part 13, the sixth joint part 14, and the seventh joint part 15 intersect at one point, the position and posture of the end effector 18 are determined. Then, it can be determined uniquely. Thus, the central processing unit 19 becomes a three-axis intersection calculation means for calculating the three-axis intersection P, and when the three-axis intersection P is obtained, the process proceeds to step d4.

ステップd4では、中央演算処理部19は、ステップd3で演算した3軸交点Pの3次元位置に、3軸交点Pが位置する場合における、第1〜第4関節部9〜12の角度q1〜q4を求める。具体的には、第1〜第4関節部9〜12のそれぞれの角度q1〜q4を変数として、3軸交点Pの座標を表わす順変換関係式と、ステップd2で決定した冗長関節部の冗長角度と、ステップd3で演算した3軸交点Pの座標とに基づくことによって、第1〜第4関節部9〜12の角度q1〜q4を解析的に求めることができる。第1〜第4関節部9〜12の角度q1〜q4を解析的に求める場合、対象点Phの座標を3軸交点Pの座標に置き変えることで、上述するステップa3と同様の方法を用いて求めることができる。   In step d4, the central processing unit 19 determines the angles q1 to q1 of the first to fourth joint portions 9 to 12 when the three-axis intersection P is located at the three-dimensional position of the three-axis intersection P calculated in step d3. q4 is obtained. Specifically, the forward conversion relational expression representing the coordinates of the three-axis intersection P with the angles q1 to q4 of the first to fourth joint parts 9 to 12 as variables, and the redundancy of the redundant joint part determined in step d2 Based on the angle and the coordinates of the triaxial intersection P calculated in step d3, the angles q1 to q4 of the first to fourth joint portions 9 to 12 can be obtained analytically. When analytically obtaining the angles q1 to q4 of the first to fourth joint portions 9 to 12, the same method as in step a3 described above is used by replacing the coordinates of the target point Ph with the coordinates of the triaxial intersection P. Can be obtained.

したがって中央演算処理部19は、冗長関節部の冗長角度と、3軸交点Pのx座標、y座標、z座標を代入することで、第1〜第4関節部9〜12のうちで冗長関節部以外の各関節部の角度を解析的に求めることが可能な方程式を表わす計算プログラムを記憶している。中央演算処理部19は、第1〜第4関節部9〜12の計算プログラムにしたがって、第1〜第4関節部9〜12のうちで、冗長関節部以外の各関節部の角度を解析的に演算し、ステップd5に進む。このように中央演算処理部19は、注目する第1〜第4関節部9〜12の角度q1〜q4をそれぞれ演算する注目関節部角度演算手段となる。   Therefore, the central processing unit 19 substitutes the redundant angle of the redundant joint portion and the x coordinate, y coordinate, and z coordinate of the three-axis intersection point P, so that the redundant joint among the first to fourth joint portions 9 to 12 is used. A calculation program representing an equation capable of analytically obtaining the angles of the joint portions other than the portion is stored. The central processing unit 19 analyzes the angle of each joint part other than the redundant joint part among the first to fourth joint parts 9 to 12 according to the calculation program of the first to fourth joint parts 9 to 12. To step d5. As described above, the central processing unit 19 serves as a target joint angle calculation unit that calculates the angles q1 to q4 of the first to fourth joints 9 to 12 to which attention is paid.

ステップd5では、中央演算処理部19は、ステップd2で決定された冗長関節部の冗長角度が可動限界に到達していないことを判断するとステップd6に進み、可動限界に到達しているか、または可動限界を超えているかを判断すると、ステップd8に進む。   In step d5, when the central processing unit 19 determines that the redundant angle of the redundant joint portion determined in step d2 has not reached the movable limit, the central processing unit 19 proceeds to step d6 and has reached the movable limit or is movable. If it is determined whether the limit is exceeded, the process proceeds to step d8.

ステップd6では、中央演算処理部19は、エンドエフェクタ18が固定位置および固定姿勢となる、第5〜第7関節部13〜15の角度q5〜q7を求める。ステップd4で求めた第1〜第4関節部9〜12の角度q1〜q4から、第4アーム体6の姿勢を求めることができる。第4アーム体6の姿勢が決定された状態では、エンドエフェクタ18が予め定める位置および姿勢となる場合の第5〜第7関節部13〜15の角度q5〜q7は、一意に決定することができる。   In step d6, the central processing unit 19 obtains angles q5 to q7 of the fifth to seventh joint portions 13 to 15 at which the end effector 18 is in the fixed position and the fixed posture. The posture of the fourth arm body 6 can be obtained from the angles q1 to q4 of the first to fourth joint portions 9 to 12 obtained in step d4. In a state where the posture of the fourth arm body 6 is determined, the angles q5 to q7 of the fifth to seventh joint portions 13 to 15 when the end effector 18 assumes a predetermined position and posture can be uniquely determined. it can.

具体的には、中央演算処理部19は、第1〜第4関節部9〜12の角度q1〜q4の角度と、エンドエフェクタ18の位置および姿勢と用いて、第5〜第7関節部13〜15の角度を解析的に求めることが可能な逆変換方程式を表わす第5〜第7関節部計算プログラムを記憶している。   Specifically, the central processing unit 19 uses the angles q1 to q4 of the first to fourth joint portions 9 to 12 and the position and orientation of the end effector 18 to use the fifth to seventh joint portions 13. The fifth to seventh joint calculation programs representing inverse transformation equations capable of analytically obtaining the angles of ˜15 are stored.

中央演算処理部19は、第5〜第7関節部計算プログラムにしたがって、第5〜第7関節部13〜15の角度q5〜q7をそれぞれ求める。このように中央演算処理部19は、第5〜第7関節部13〜15の角度q5〜q7をそれぞれ演算する交点形成関節部角度演算手段となり、各角度を求めるとステップd7に進む。   The central processing unit 19 obtains angles q5 to q7 of the fifth to seventh joint portions 13 to 15 according to the fifth to seventh joint portion calculation programs, respectively. As described above, the central processing unit 19 serves as intersection forming joint portion angle calculating means for calculating the angles q5 to q7 of the fifth to seventh joint portions 13 to 15, and proceeds to step d7 when each angle is obtained.

ステップd7では、ステップd4およびステップd6で得られた第1〜第7関節部9〜15の角度q1〜q7を演算結果として、出力部22に与える。出力部22は、与えられた演算結果を多関節ロボット1に与える。これによって多関節ロボット1は、各関節部9〜15が角変位し、エンドエフェクタ18を固定位置および固定姿勢に維持した状態で、冗長関節部が冗長角度となる。このとき、第1〜第7関節部9〜15の角度q1〜q7は、収束演算などの近似法とは異なり、解析的な演算方法によって求められるので、冗長関節部の移動前と移動後とで、固定位置および固定姿勢からエンドエフェクタ18がずれることがない。このように演算結果を出力部22に与えて、多関節ロボット1を動作させると、ステップd8に進む。   In step d7, the angles q1 to q7 of the first to seventh joint portions 9 to 15 obtained in step d4 and step d6 are given to the output unit 22 as calculation results. The output unit 22 gives the given calculation result to the articulated robot 1. As a result, in the articulated robot 1, the joint portions 9 to 15 are angularly displaced, and the redundant joint portion has a redundant angle in a state where the end effector 18 is maintained at the fixed position and the fixed posture. At this time, the angles q1 to q7 of the first to seventh joint portions 9 to 15 are obtained by an analytical calculation method, unlike an approximation method such as a convergence calculation. Therefore, before and after the movement of the redundant joint portion, Thus, the end effector 18 is not displaced from the fixed position and the fixed posture. When the calculation result is given to the output unit 22 and the articulated robot 1 is operated in this way, the process proceeds to step d8.

ステップd8では、中央演算処理部19は、形態変更動作を終了する終了条件を満足するか否かを判断する。たとえば形態変更解除スイッチが押下されることで、終了条件を満足することを判断してもよい。中央演算処理部19は、終了条件を満足していないと判断すると、ステップd1に戻り、関節部操作スイッチ43が押下されるのを待機する。この状態で、関節部操作スイッチ43が再度押下されると、その指示に従ってステップd1〜d8を繰返す。そしてステップa7で形態変更動作を終了する指令が与えられたことを判断すると、ステップa8に進み形態変更動作を終了する。   In step d8, the central processing unit 19 determines whether or not an end condition for ending the form changing operation is satisfied. For example, it may be determined that the end condition is satisfied by pressing the form change release switch. When determining that the end condition is not satisfied, the central processing unit 19 returns to step d1 and waits for the joint unit operation switch 43 to be pressed. When the joint operation switch 43 is pressed again in this state, steps d1 to d8 are repeated according to the instruction. When it is determined in step a7 that a command to end the form changing operation is given, the process proceeds to step a8 and the form changing operation is ended.

このようにして、中央演算処理部19が形態変更動作を行うことによって、エンドエフェクタ18の位置および姿勢を固定したまま、各関節部9〜15を角変位させて、多関節ロボット1の形態を変更させることができる。したがって第1実施形態と同様の効果を得ることができる。   In this way, the central processing unit 19 performs the form changing operation, so that the joint parts 9 to 15 are angularly displaced while the position and posture of the end effector 18 are fixed, and the form of the articulated robot 1 is changed. It can be changed. Therefore, the same effect as the first embodiment can be obtained.

また図15に示す多関節ロボット1は、第5〜第7関節部13〜15のうちの1つが冗長関節部として選択されてしまうと、解析的に求めることができない。これに対して、本実施の形態では、第1〜第4関節部9〜12のいずれかを冗長関節部として選択することによって、解析解を得ることができる。また7つの関節部9〜15から1つを選択するよりも、4つの関節部9〜12から1つを選択するほうが、操作性を向上することができる。   Further, the multi-joint robot 1 shown in FIG. 15 cannot be obtained analytically if one of the fifth to seventh joint portions 13 to 15 is selected as the redundant joint portion. On the other hand, in this Embodiment, an analytical solution can be obtained by selecting any one of the 1st-4th joint parts 9-12 as a redundant joint part. In addition, operability can be improved by selecting one of the four joint portions 9 to 12 rather than selecting one of the seven joint portions 9 to 15.

また図16に示すように、各関節部操作スイッチ43を用いて、冗長関節部を決定する場合、形態変更スイッチ45が押下された状態では、第1関節部〜第4関節部9〜12の選択スイッチを有効とし、第5〜第7関節部13〜15の選択スイッチが無効とする。これによって冗長関節部としては、第1〜第4関節部9〜12のいずれかについて選択可能となり、誤動作を防ぐことができる。   As shown in FIG. 16, when the redundant joint portion is determined using each joint portion operation switch 43, the first joint portion to the fourth joint portions 9 to 12 are in a state where the form change switch 45 is pressed. The selection switch is enabled and the selection switches of the fifth to seventh joint portions 13 to 15 are disabled. As a result, the redundant joint portion can be selected from any of the first to fourth joint portions 9 to 12, and malfunctions can be prevented.

また本実施の形態では、第5〜第7関節部13〜15で三軸交点を構成したが、これに限らない。たとえば第1〜第3関節部9〜11で3軸交点を構成した場合であっても、同様に解析解を求めることができる。この場合には、第4〜第7関節部12〜15のうちから1つの冗長関節部が選択される。そしてエンドエフェクタ18に設定される座標系から、第1関節部を見た座標系に反転した座標系に変換することによって、同様に解析的に求めることができる。   Moreover, in this Embodiment, although the triaxial intersection was comprised by the 5th-7th joint parts 13-15, it is not restricted to this. For example, even if the first to third joint portions 9 to 11 constitute a three-axis intersection, an analytical solution can be similarly obtained. In this case, one redundant joint portion is selected from the fourth to seventh joint portions 12 to 15. Then, by converting from the coordinate system set in the end effector 18 to a coordinate system inverted to the coordinate system in which the first joint portion is viewed, it can be similarly obtained analytically.

すなわち、アーム体を介して互いに角変位可能に連結されて直列に並ぶ7つの関節部を含み、7つの関節部9〜15のうちで直列方向一端部から直列方向他端部に向かって並ぶ3つの関節部の回転軸線が一点で交差する3軸交点を形成する3つの交点形成関節部を有する7自由度の多関節ロボットにおいて、アーム構成体の一端部に対する他端部の位置および姿勢が固定条件として入力される場合に、3つの交点形成関節部以外となる4つの注目する関節部のうち1つが、冗長関節部として入力されることで、形態変更動作において各関節部9〜15の角度を解析的に求めることができる。   That is, it includes seven joint portions that are connected to each other via an arm body so as to be angularly displaceable and are arranged in series, and among the seven joint portions 9 to 15, the three joint portions are arranged from one end portion in the series direction toward the other end portion in the series direction. In a 7-DOF multi-joint robot having three intersection forming joints that form a three-axis intersection where the rotation axes of the two joints intersect at one point, the position and posture of the other end relative to one end of the arm structure are fixed When input as a condition, one of the four target joints other than the three intersection forming joints is input as a redundant joint, so that the angles of the joints 9 to 15 in the shape change operation Can be obtained analytically.

また上述したように、第2実施形態であっても第1および第2関節部9,10のいずれか1つと、第3および第4関節部11,12のいずれか1つを冗長関節部として選択させるようにしてもよい。また図12に示す形態変更動作を行わせてもよく、移動予測動作を行わせてもよい。移動予測動作と、形態変更動作とは、エンドエフェクタ18を移動経路に沿って移動させて移動経路を教示する移動教示動作と併用して行ってもよい。   As described above, even in the second embodiment, any one of the first and second joint portions 9 and 10 and any one of the third and fourth joint portions 11 and 12 are used as redundant joint portions. You may make it select. Moreover, the form change operation | movement shown in FIG. 12 may be performed, and a movement prediction operation | movement may be performed. The movement prediction operation and the shape change operation may be performed in combination with a movement teaching operation for teaching the movement path by moving the end effector 18 along the movement path.

図18は、移動予測動作と、形態変更動作と、移動教示動作とを行う場合における中央演算処理部19の動作手順を説明するためのフローチャートである。まずステップe0で、中央演算処理部19は、多関節ロボット1を制御可能な状態で、入力部20のツール移動スイッチ44によって、エンドエフェクタ18の移動指令が与えられると、ステップe1に進む。   FIG. 18 is a flowchart for explaining the operation procedure of the central processing unit 19 when performing the movement prediction operation, the form change operation, and the movement teaching operation. First, at step e0, the central processing unit 19 proceeds to step e1 when the movement command of the end effector 18 is given by the tool movement switch 44 of the input unit 20 in a state where the articulated robot 1 can be controlled.

ステップe1では、中央演算処理部19は、ツール移動スイッチ44に与えられた情報に従って、エンドエフェクタ18を移動させる移動経路を演算する。エンドエフェクタ18が指定された移動経路に従って移動するにあたって、各関節部の角度の組合せは、複数存在する場合がある。この場合、中央演算処理部19は、予め定める規則にしたがって複数の角度の組合せから1つを選択する。たとえばエンドエフェクタ18側の関節部の角変位が少なくなるような角度の組合せを選択する。中央演算処理部19は、演算結果を出力部22を介して多関節ロボット1に与え、ステップe2に進む。これによって多関節ロボット1は、エンドエフェクタ18を指定された移動経路に沿って移動させる。   In step e1, the central processing unit 19 calculates a movement path for moving the end effector 18 in accordance with the information given to the tool movement switch 44. When the end effector 18 moves according to the designated movement path, there may be a plurality of combinations of angles of the joint portions. In this case, the central processing unit 19 selects one from a combination of a plurality of angles according to a predetermined rule. For example, the combination of angles is selected so that the angular displacement of the joint portion on the end effector 18 side is reduced. The central processing unit 19 gives the calculation result to the articulated robot 1 via the output unit 22, and proceeds to step e2. Thereby, the articulated robot 1 moves the end effector 18 along the designated movement path.

ステップe2では、第1〜第4関節部9〜12のいずれかが特異点近傍の警告範囲に到達するか否かを判断する。たとえば中央演算処理部19は、第1〜第4関節部9〜12の角度q1〜q4を、3軸交点位置に変換するヤコビ行列の行列式の絶対値が、予め定める設定値以下であると判定されると、第1〜第4関節部9〜12の角度q1〜q4のいずれかが、特異点近傍の警告領域に到達したことを判断する。   In step e2, it is determined whether any of the first to fourth joint portions 9 to 12 reaches the warning range near the singular point. For example, the central processing unit 19 has the absolute value of the determinant of the Jacobian matrix that converts the angles q1 to q4 of the first to fourth joint portions 9 to 12 into the three-axis intersection position is equal to or less than a predetermined set value. When the determination is made, it is determined that any one of the angles q1 to q4 of the first to fourth joint portions 9 to 12 has reached the warning area near the singular point.

ステップe2において、第1〜第4関節部9〜12のいずれかが警告範囲に到達したことを判断するとステップe3に進み、そうでないとステップe6に進む。ステップe3では、図14に示す予測報知動作を行う。図19は、入力部20の表示部42に表示される表示画面を示す図である。たとえば図19に示すように、中央演算処理部19は、可動限界に近づいている冗長関節部を表示させる。また中央演算処理部19は、可動限界に近づいている関節部が、特異点から脱出する角変位方向と、脱出する方向に移動したときの肘位置p2が動く方向を表示させる。このように予測情報を表示させると、ステップe4に進む。   If it is determined in step e2 that any of the first to fourth joint portions 9 to 12 has reached the warning range, the process proceeds to step e3, and if not, the process proceeds to step e6. In step e3, the prediction notification operation shown in FIG. 14 is performed. FIG. 19 is a diagram showing a display screen displayed on the display unit 42 of the input unit 20. For example, as shown in FIG. 19, the central processing unit 19 displays the redundant joint portion that is approaching the movable limit. Further, the central processing unit 19 displays the angular displacement direction in which the joint portion approaching the movable limit escapes from the singular point and the direction in which the elbow position p2 moves when moving in the escape direction. When the prediction information is displayed in this way, the process proceeds to step e4.

ステップe4では、中央演算処理部19は、形態変更指令が与えられたか否かを判断する。形態変更が与えられたと判断するとステップe5に進み、そうでないとステップe6に進む。ステップe5では、エンドエフェクタ18の移動を停止して、図3または図12に示す形態変更動作を開始し、形態変形動作が終了したことを判断するとステップe6に進む。   In step e4, the central processing unit 19 determines whether or not a form change command has been given. If it is determined that a form change has been given, the process proceeds to step e5, and if not, the process proceeds to step e6. In step e5, the movement of the end effector 18 is stopped, the form change operation shown in FIG. 3 or FIG. 12 is started, and if it is determined that the form deformation operation has ended, the process proceeds to step e6.

ステップe6では、中央演算処理部19は、移動動作を終了する終了条件を満足するか否かを判断する。中央演算処理部19は、移動動作の終了条件を満足していないと判断すると、ステップe1に戻り、ツール移動スイッチ44が再び押下されるのを待機する。この状態で、ツール移動スイッチ44が再度押下されると、その指示に従ってステップe11〜e6を順に行う。またステップe6で終了条件を満足することを判断すると、ステップe7に進み、ステップe7で移動動作を終了する。   In step e6, the central processing unit 19 determines whether or not an end condition for ending the moving operation is satisfied. If the central processing unit 19 determines that the moving operation end condition is not satisfied, the central processing unit 19 returns to step e1 and waits for the tool movement switch 44 to be pressed again. When the tool movement switch 44 is pressed again in this state, steps e11 to e6 are sequentially performed according to the instruction. If it is determined in step e6 that the end condition is satisfied, the process proceeds to step e7, and the moving operation is ended in step e7.

これによって操作者は、移動動作を行う途中に、エンドエフェクタ18の位置を固定したまま、ロボットの形態を変更して、冗長関節部を可動限界から離して、再び、移動指令を与えた方向にエンドエフェクタ18を移動させることができる。このように移動動作に、中央演算処理部19による予測動作と形態変更動作とを行わせることによって、利便性を向上することができる。   In this way, the operator changes the robot configuration while fixing the position of the end effector 18 during the movement operation, moves the redundant joint part away from the movable limit, and again in the direction in which the movement command is given. The end effector 18 can be moved. Thus, the convenience can be improved by causing the movement operation to perform the prediction operation and the form change operation by the central processing unit 19.

上述した本実施の形態は、発明の例示に過ぎず、発明の範囲内において構成を変更することができる。たとえば本実施の形態では、オンラインティーチング、すなわちロボットを動作させながら各関節部の角度を求めて、ロボットの動作計画の教示に用いたが、これに限らない。したがって中央演算処理部19のうち、各関節部の角度を求めるプログラムを実行するコンピュータも本発明に属する。コンピュータに、ロボットの関節の種類、アーム体の長さなどの条件を入力した状態で、対象点Phおよびエンドエフェクタ18を予め定める固定状態に保って、冗長関節部が冗長角度となる各関節部の角度を解析的に求めることができ、この解析結果をロボットに与えてもよい。すなわち本発明の方法をオフラインティーチングやロボットの動作シミュレーションに用いることも可能である。また本実施の形態では、(1)式に示す対象点の位置を求めるための関係式を変形して、連立方程式を解いた計算式に基づいて、各関節部の角度を求めたが、対象点の姿勢を求めるための関係式、対象点の位置の一部および姿勢の一部を求めるための関係式を変形して、連立方程式を解いた計算式に基づいて、各関節部の角度を求めてもよい。   The above-described embodiment is merely an example of the invention, and the configuration can be changed within the scope of the invention. For example, in the present embodiment, online teaching, that is, the angle of each joint portion is obtained while operating the robot, and is used for teaching the robot operation plan. However, the present invention is not limited to this. Therefore, the computer which executes the program which calculates | requires the angle of each joint part among the central processing parts 19 belongs to this invention. Each joint part in which the redundant joint part has a redundant angle by keeping the target point Ph and the end effector 18 in a predetermined fixed state with the computer input conditions such as the type of joint of the robot and the length of the arm body. The angle may be obtained analytically, and the analysis result may be given to the robot. That is, the method of the present invention can also be used for off-line teaching and robot motion simulation. In the present embodiment, the relational expression for obtaining the position of the target point shown in the equation (1) is modified, and the angle of each joint is obtained based on the calculation formula obtained by solving the simultaneous equations. The relational expression for finding the posture of the point, the relational expression for finding a part of the position of the target point and a part of the posture are modified, and the angle of each joint is calculated based on the calculation formula that solves the simultaneous equations. You may ask for it.

また本実施の形態では、傾斜関節部と同軸関節部とを有する多関節ロボットを用いて説明したが、冗長性を有する他のロボットであっても同様に各関節部の角度を解析的に求めることができる。たとえば図6に示す4関節ロボットであっても同様に各関節部の角度を求めることができ、設定部分の固定についても、位置のほか姿勢が固定されてもよい。   In the present embodiment, the multi-joint robot having the tilt joint portion and the coaxial joint portion has been described. However, even in the case of another robot having redundancy, the angle of each joint portion is obtained analytically in the same manner. be able to. For example, even in the case of a four-joint robot shown in FIG. 6, the angles of the joint portions can be obtained in the same manner, and the posture of the setting portion may be fixed in addition to the position.

また本実施の形態では、1軸冗長ロボットについて説明したが、2軸以上の冗長性を有するロボットであっても同様に求めることができる。この場合、2つ以上の冗長関節部が選択されることで、解析的に各関節部の解を求めることができる。すなわち、注目する複数の関節部のうちで冗長関節部を除く残余の関節部の数が、設定部分を予め定める固定条件に従って拘束される自由度の数と一致するように、注目する複数の関節部の少なくとも1つが冗長関節部として入力されることで、連立方程式を解くことができ、解析的に各関節部の角度を求めることができる。   In the present embodiment, the description has been given of the single-axis redundant robot. However, even a robot having two or more axes of redundancy can be obtained similarly. In this case, the solution of each joint part can be analytically obtained by selecting two or more redundant joint parts. That is, the plurality of joints of interest so that the number of remaining joint portions excluding the redundant joint portion among the plurality of joints of interest matches the number of degrees of freedom in which the setting portion is constrained according to a predetermined fixed condition. By inputting at least one of the parts as a redundant joint part, simultaneous equations can be solved, and the angle of each joint part can be obtained analytically.

すなわち注目する複数(N)の関節部のうちで、入力された冗長関節部の数(n)を除いた数(N−n)が、設定部分が拘束される自由度の数(M)と一致する必要がある。この場合、順変換関係式に含まれる変数を未知数とすると、設定部分が拘束される自由度の成分をそれぞれ解とする順変換関係式の数(M)と、順変換関係式に含まれる未知数の数(N−n)とが等しくなる。これらの複数の順変換関係式を連立して解くことによって、各変数の値、すなわち残余の関節部の各角度を解析的に求めることができる。たとえば2軸冗長ロボットにおいて、オンラインティーチングを行う場合、2つの関節部を冗長関節部として決定し、そのうち第1冗長関節部を任意の角度に固定し、第2冗長関節部を変化させる。これによって、上述した演算方法と同様の演算方法を適用することができ、第2冗長角度を変化した場合に各関節部が取り得る角度の組合せの解析解を順次求めることができる。   That is, among a plurality of (N) joints of interest, the number (N−n) excluding the input number (n) of redundant joints is the number of degrees of freedom (M) in which the set part is constrained. Must match. In this case, if a variable included in the forward conversion relational expression is an unknown, the number of forward conversion relational expressions (M) each having a degree of freedom component to which the set part is constrained as a solution, and an unknown number included in the forward conversion relational expression Is equal to the number of (N−n). By solving these plurality of forward conversion relational expressions simultaneously, the value of each variable, that is, each angle of the remaining joint portion can be analytically determined. For example, when performing online teaching in a two-axis redundant robot, two joint portions are determined as redundant joint portions, of which the first redundant joint portion is fixed at an arbitrary angle, and the second redundant joint portion is changed. Accordingly, a calculation method similar to the calculation method described above can be applied, and analytical solutions of combinations of angles that can be taken by each joint portion when the second redundant angle is changed can be sequentially obtained.

1 多関節ロボット
2 制御装置
3 第1アーム体
4 第2アーム体
5 第3アーム体
6 第4アーム体
9 第1関節部
10 第2関節部
11 第3関節部
12 第4関節部
19 中央演算処理部
20 入力部
22 出力部
ph 対象点
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Articulated robot 2 Control apparatus 3 1st arm body 4 2nd arm body 5 3rd arm body 6 4th arm body 9 1st joint part 10 2nd joint part 11 3rd joint part 12 4th joint part 19 Central calculation Processing unit 20 Input unit 22 Output unit ph Target point

Claims (11)

アーム体を介して互いに角変位可能に連結されて直列に並ぶ複数の関節部を含み、複数の関節部のうちで、直列方向一端部の関節部に設定される設定部分を、予め定める位置および姿勢の少なくともいずれかを示す固定条件で固定した状態で、前記複数の関節部の取り得る角度の組合せが複数通り存在する多関節ロボットの制御装置であって、
前記設定部分を固定すべき固定条件が入力される固定条件入力手段と、
冗長関節部が入力される冗長関節部入力手段であって、前記複数の関節部のうちで冗長関節部を除く残余の関節部の数が、固定条件に従って設定部分が拘束される自由度の数と一致するように、複数の関節部の少なくとも1つが冗長関節部として入力される冗長関節部入力手段と、
冗長関節部の角度が冗長角度として入力される冗長角度入力手段と、
固定条件入力手段によって入力される固定条件と、冗長角度入力手段によって入力される冗長角度とに基づいて、複数の関節部の各角度を変数として設定部分の位置または姿勢を求めるための関係式を解いて、設定部分が固定条件で固定されるべき複数の関節部の角度をそれぞれ演算する角度演算手段と、
前記角度演算手段で演算された演算結果を多関節ロボットに与える出力手段とを備えることを特徴とする多関節ロボットの制御装置。
A plurality of joint portions that are connected to each other through an arm body so as to be angularly displaceable and arranged in series, and among the plurality of joint portions, a setting portion that is set to a joint portion at one end portion in the series direction is determined in advance and A controller for an articulated robot in which there are a plurality of combinations of angles that can be taken by the plurality of joint portions in a fixed state that indicates at least one of postures,
A fixed condition input means for inputting a fixed condition for fixing the setting portion;
A redundant joint input means for inputting redundant joints, wherein the number of remaining joints excluding the redundant joints among the plurality of joints is the number of degrees of freedom in which the set part is constrained according to a fixed condition Redundant joint portion input means in which at least one of the plurality of joint portions is input as a redundant joint portion so as to match
Redundant angle input means for inputting the angle of the redundant joint as a redundant angle;
Based on the fixed condition input by the fixed condition input means and the redundant angle input by the redundant angle input means, a relational expression for obtaining the position or posture of the set portion using each angle of the plurality of joints as a variable is Unraveling, angle calculation means for calculating the angles of a plurality of joints, each of which should be fixed under fixed conditions,
A control apparatus for an articulated robot, comprising: output means for giving the result of calculation calculated by the angle calculating means to the articulated robot.
固定条件として、直列方向他端部の関節部に対する設定部分の3つの自由度が拘束される条件が入力され、
冗長関節部入力手段は、前記複数の関節部のうちで、直列方向一端部から直列方向他端部に向かって並ぶ2つの関節部のうちの1つの関節部と、直列方向他端部から直列方向一端部に向かって並ぶ2つの関節部のうちの1つの関節部とを冗長関節部として選択可能に構成されることを特徴とする請求項1記載の多関節ロボットの制御装置。
As a fixed condition, a condition in which the three degrees of freedom of the setting portion with respect to the joint portion at the other end in the series direction is constrained,
The redundant joint portion input means includes one joint portion of two joint portions arranged from one end portion in the series direction toward the other end portion in the series direction, and a series portion from the other end portion in the series direction. 2. The control apparatus for an articulated robot according to claim 1, wherein one of the two joints arranged toward one end in the direction can be selected as a redundant joint.
角度演算手段は、入力前の状態から冗長角度入力手段に入力された冗長角度に冗長関節部を角変位させる間に、冗長関節部が可動限界に到達することを判断した場合、その可動限界に到達した状態の関節部の角度を演算することを特徴とする請求項1または2記載の多関節ロボット。   When the angle calculation means determines that the redundant joint portion reaches the movable limit while angularly displacing the redundant joint portion from the state before the input to the redundant angle input to the redundant angle input means, the angle calculating means reaches the movable limit. The multi-joint robot according to claim 1 or 2, wherein the angle of the joint part in the reached state is calculated. 角度演算手段は、冗長角度入力手段に入力された冗長角度に冗長関節部が角変位する間に、冗長関節部が可動限界に到達した状態から脱出することを判断した場合、冗長関節部以外の関節部の角度が取り得る2つの組合せのうち、可動限界に到達する前に取り得た角度の組合せと異なる角度の組合せを演算することを特徴とする請求項3記載の多関節ロボットの制御装置。   If the angle calculating means determines that the redundant joint portion escapes from the state where the movable joint has reached the movable limit while the redundant joint portion is angularly displaced to the redundant angle input to the redundant angle input means, 4. The control apparatus for an articulated robot according to claim 3, wherein a combination of angles different from the combination of angles obtained before reaching the movable limit is calculated from the two combinations of angles of the joint portion. 前記複数の関節部の角度変化を設定部分の位置変化に変換するヤコビ行列と、冗長角度入力手段に入力される冗長角度とに基づいて、設定部分を固定条件で拘束して、冗長関節部を冗長角度に角変位するときに、複数の関節部の角変位する方向を予測し、予測結果を報知する予測報知手段をさらに備えることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1つに記載の多関節ロボットの制御装置。   Based on the Jacobian matrix that converts the angle change of the plurality of joint portions into the position change of the setting portion and the redundant angle input to the redundant angle input means, the setting portion is constrained under a fixed condition, and the redundant joint portion is 5. The apparatus according to claim 1, further comprising a prediction notifying unit that predicts a direction of angular displacement of the plurality of joints and notifies a prediction result when angularly changing to a redundant angle. Multi-joint robot control device. 前記複数の関節部のいずれかが可動限界近傍に設定される警告範囲に到達したことを判断すると、判断結果を報知する警告報知手段をさらに備えることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1つに記載の多関節ロボットの制御装置。   6. The apparatus according to claim 1, further comprising: a warning notification unit that notifies a determination result when it is determined that any one of the plurality of joints has reached a warning range set near a movable limit. The control apparatus of the articulated robot as described in one. 警告報知手段は、警告範囲に到達した関節部が、可動限界から遠ざかるような角変位方向を報知することを特徴とする請求項6記載の多関節ロボットの制御装置。   7. The articulated robot control device according to claim 6, wherein the warning notifying means notifies the angular displacement direction in which the joint portion reaching the warning range moves away from the movable limit. 隣接する2つのアーム体を、各アーム体の軸線と同軸の回転軸線まわりに回転自在に連結する同軸関節部と、各アーム体の軸線に対して所定の角度を成して傾斜する回転軸線まわりに回転自在に連結する傾斜関節部とを含む多関節ロボットを制御することを特徴とする請求項1〜7のいずれか1つに記載の多関節ロボットの制御装置。 A coaxial joint that rotatably connects two adjacent arm bodies around a rotation axis that is coaxial with the axis of each arm body, and a rotation axis that is inclined at a predetermined angle with respect to the axis of each arm body The articulated robot control apparatus according to claim 1, wherein the articulated robot includes an inclined joint unit rotatably connected to the articulated robot. アーム体を介して互いに角変位可能に連結されて直列に並ぶ7つの関節部を含み、7つの関節部のうちで直列方向一端部から直列方向他端部に向かって並ぶ3つの関節部の回転軸線が一点で交差する3軸交点を形成する3つの交点形成関節部を有する7自由度の多関節ロボットの制御装置であって、
7つの関節部のうちで直列方向一端部の関節部に設定される設定部分を固定すべき位置および姿勢が固定条件として入力される固定条件入力手段と、
3つの交点形成関節部以外となる4つの基本関節部のうち1つが、冗長関節部として入力される冗長関節部入力手段と、
冗長関節部の角度が冗長角度として入力される冗長角度入力手段と、
設定部分が固定すべき位置および姿勢となる状態での3軸交点の固定位置を演算する3軸交点位置演算手段と、
3軸交点位置演算手段によって演算される3軸交点の位置と、冗長関節部入力手段によって入力される冗長角度とに基づいて、4つの基本関節部の各角度を変数として3軸交点の位置を求めるための関係式を解いて、3軸交点が固定位置に位置するような、4つの基本関節部の角度をそれぞれ演算する基本関節部角度演算手段と、
注目関節部角度演算手段によって演算された演算結果と、固定条件入力手段によって入力される設定部分の位置および姿勢とに基づいて、3つの交点形成関節部の角度をそれぞれ演算する交点形成関節部角度演算手段と、
前記各角度演算手段で演算された演算結果とを多関節ロボットに与える出力手段とを備えることを特徴とする多関節ロボットの制御装置。
Rotation of three joint portions arranged in series from one end in the series direction to the other end in the series direction, including seven joint portions that are connected to each other via an arm body so as to be angularly displaceable and arranged in series A control device for a multi-joint robot with 7 degrees of freedom having three intersection-forming joints that form three-axis intersections whose axes intersect at one point,
A fixed condition input means for inputting a position and a posture to be fixed as a fixed condition among the seven joint parts to be set to the joint part at one end in the series direction;
Redundant joint input means in which one of the four basic joints other than the three intersection forming joints is input as a redundant joint;
Redundant angle input means for inputting the angle of the redundant joint as a redundant angle;
3-axis intersection position calculating means for calculating a fixed position of the 3-axis intersection in a state where the setting portion is to be fixed and in a posture;
Based on the position of the three-axis intersection calculated by the three-axis intersection position calculation means and the redundant angle input by the redundant joint input means, the position of the three-axis intersection is determined using each angle of the four basic joints as a variable. A basic joint angle calculating means for calculating the angles of the four basic joint parts so that the three-axis intersection is located at a fixed position by solving the relational expression for obtaining;
Intersection formation joint angle for calculating the angles of the three intersection formation joint sections based on the calculation result calculated by the target joint section angle calculation means and the position and orientation of the set portion input by the fixed condition input means Computing means;
An apparatus for controlling an articulated robot, comprising: output means for giving the result of computation calculated by each angle computing means to the articulated robot.
アーム体を介して互いに角変位可能に連結されて直列に並ぶ複数の関節部を含み、複数の関節部のうちで、直列方向一端部の関節部に設定される設定部分を、予め定める位置および姿勢の少なくともいずれかを示す固定条件で固定した状態で、前記注目する複数の関節部の取り得る角度の組合せが複数通り存在する多関節ロボットを制御する制御方法であって、
前記設定部分を固定すべき固定条件を決定する固定条件決定工程と、
冗長関節部を決定する冗長関節部決定工程であって、複数の関節部のうちで冗長関節部を除く残余の関節部の数が、固定条件に従って設定部分が拘束される自由度の数と一致するように、複数の関節部の少なくとも1つを冗長関節部として決定する冗長関節部決定工程と、
冗長関節部の角度を冗長角度として決定する冗長角度決定工程と、
固定条件決定工程によって決定した固定条件と、冗長角度決定工程によって決定した冗長角度とに基づいて、複数の関節部の各角度を変数として設定部分の位置または姿勢を求めるための関係式を解いて、設定部分が固定条件で固定されるべき、複数の関節部の角度をそれぞれ演算する角度演算工程と、
角度演算工程に従ってロボットを制御する制御工程とを備えることを特徴とする多関節ロボットの制御方法。
A plurality of joint portions that are connected to each other through an arm body so as to be angularly displaceable and arranged in series, and among the plurality of joint portions, a setting portion that is set to a joint portion at one end portion in the series direction is determined in advance and A control method for controlling an articulated robot in which a plurality of combinations of angles that can be taken by the plurality of joints of interest exist in a fixed state that indicates at least one of postures,
A fixing condition determining step for determining a fixing condition for fixing the setting portion;
A redundant joint part determining step for determining a redundant joint part, wherein the number of remaining joint parts excluding the redundant joint part among a plurality of joint parts matches the number of degrees of freedom in which the set part is constrained according to a fixed condition A redundant joint determination step for determining at least one of the plurality of joints as a redundant joint; and
A redundant angle determining step of determining the angle of the redundant joint as a redundant angle;
Based on the fixed condition determined by the fixed condition determining step and the redundant angle determined by the redundant angle determining step, solving the relational expression for obtaining the position or posture of the set part using each angle of the plurality of joints as a variable , An angle calculation step for calculating the angles of a plurality of joints, each of which should be fixed under a fixed condition;
And a control step of controlling the robot according to an angle calculation step.
アーム体を介して互いに角変位可能に連結されて直列に並ぶ複数の関節部を含み、複数の関節部のうちで、直列方向一端部の関節部に設定される設定部分を、予め定める位置および姿勢の少なくともいずれかを示す固定条件で固定した状態で、前記注目する複数の関節部の取り得る角度の組合せが複数通り存在する多関節ロボットにおける各関節部の角度を演算する演算方法であって、
前記設定部分を固定すべき固定条件を決定する固定条件決定工程と、
冗長関節部を決定する冗長関節部決定工程であって、複数の関節部のうちで冗長関節部を除く残余の関節部の数が、固定条件に従って設定部分が拘束される自由度の数と一致するように、複数の関節部の少なくとも1つを冗長関節部として決定する冗長関節部決定工程と、
冗長関節部の角度を冗長角度として決定する冗長角度決定工程と、
固定条件決定工程によって決定した固定条件と、冗長角度決定工程によって決定した冗長角度とに基づいて、複数の関節部の各角度を変数として設定部分の位置または姿勢を求めるための関係式を解いて、設定部分が固定条件で固定されるべき、複数の関節部の角度をそれぞれ演算する角度演算工程と備えることを特徴とする多関節ロボットの各関節部の角度の演算方法。
A plurality of joint portions that are connected to each other through an arm body so as to be angularly displaceable and arranged in series, and among the plurality of joint portions, a setting portion that is set to a joint portion at one end portion in the series direction is determined in advance and A calculation method for calculating an angle of each joint part in a multi-joint robot in which a plurality of combinations of angles that can be taken by the plurality of joint parts of interest exist in a fixed state that indicates at least one of postures. ,
A fixing condition determining step for determining a fixing condition for fixing the setting portion;
A redundant joint part determining step for determining a redundant joint part, wherein the number of remaining joint parts excluding the redundant joint part among a plurality of joint parts matches the number of degrees of freedom in which the set part is constrained according to a fixed condition A redundant joint determination step for determining at least one of the plurality of joints as a redundant joint; and
A redundant angle determining step of determining the angle of the redundant joint as a redundant angle;
Based on the fixed condition determined by the fixed condition determining step and the redundant angle determined by the redundant angle determining step, solving the relational expression for obtaining the position or posture of the set part using each angle of the plurality of joints as a variable An angle calculation step of calculating the angles of a plurality of joint portions, each of which should be fixed under a fixed condition, and an angle calculation method for each joint portion of the articulated robot.
JP2012156985A 2012-07-12 2012-07-12 Device and method for controlling redundant robot having redundant joint Pending JP2012192518A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012156985A JP2012192518A (en) 2012-07-12 2012-07-12 Device and method for controlling redundant robot having redundant joint

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012156985A JP2012192518A (en) 2012-07-12 2012-07-12 Device and method for controlling redundant robot having redundant joint

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005332021A Division JP2007136590A (en) 2005-11-16 2005-11-16 Control device and control method for redundant robot having redundant joint

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013260562A Division JP5755715B2 (en) 2013-12-17 2013-12-17 Robot control method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2012192518A true JP2012192518A (en) 2012-10-11
JP2012192518A5 JP2012192518A5 (en) 2012-11-29

Family

ID=47084919

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012156985A Pending JP2012192518A (en) 2012-07-12 2012-07-12 Device and method for controlling redundant robot having redundant joint

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2012192518A (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015137167A1 (en) * 2014-03-14 2015-09-17 三菱重工業株式会社 Robot simulator and method, control device, and robot system
JP2016522465A (en) * 2013-03-15 2016-07-28 ジボ インコーポレイテッド Apparatus and method for providing a persistent companion device
US10343884B2 (en) 2015-07-10 2019-07-09 E. & J. Gallo Winery System and method for dispensing a beverage
US10357881B2 (en) 2013-03-15 2019-07-23 Sqn Venture Income Fund, L.P. Multi-segment social robot
JP2020028941A (en) * 2018-08-22 2020-02-27 日産自動車株式会社 Abnormality determination method and abnormality determination device
CN113664837A (en) * 2021-09-18 2021-11-19 武汉联影智融医疗科技有限公司 Robot evaluation index calculation method and robot configuration parameter optimization method

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62251901A (en) * 1986-04-25 1987-11-02 Fanuc Ltd Course controller for multiaxis robot

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62251901A (en) * 1986-04-25 1987-11-02 Fanuc Ltd Course controller for multiaxis robot

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016522465A (en) * 2013-03-15 2016-07-28 ジボ インコーポレイテッド Apparatus and method for providing a persistent companion device
US10357881B2 (en) 2013-03-15 2019-07-23 Sqn Venture Income Fund, L.P. Multi-segment social robot
US10391636B2 (en) 2013-03-15 2019-08-27 Sqn Venture Income Fund, L.P. Apparatus and methods for providing a persistent companion device
US11148296B2 (en) 2013-03-15 2021-10-19 Ntt Disruption Us, Inc. Engaging in human-based social interaction for performing tasks using a persistent companion device
WO2015137167A1 (en) * 2014-03-14 2015-09-17 三菱重工業株式会社 Robot simulator and method, control device, and robot system
JP2015174185A (en) * 2014-03-14 2015-10-05 三菱重工業株式会社 Robot simulation device and method, control device, and robot system
US10343884B2 (en) 2015-07-10 2019-07-09 E. & J. Gallo Winery System and method for dispensing a beverage
JP2020028941A (en) * 2018-08-22 2020-02-27 日産自動車株式会社 Abnormality determination method and abnormality determination device
JP7024661B2 (en) 2018-08-22 2022-02-24 日産自動車株式会社 Abnormality judgment method and abnormality judgment device
CN113664837A (en) * 2021-09-18 2021-11-19 武汉联影智融医疗科技有限公司 Robot evaluation index calculation method and robot configuration parameter optimization method
CN113664837B (en) * 2021-09-18 2023-01-31 武汉联影智融医疗科技有限公司 Robot evaluation index calculation method and robot configuration parameter optimization method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2007136590A (en) Control device and control method for redundant robot having redundant joint
EP3342561B1 (en) Remote control robot system
US9149931B2 (en) Robot system, robot control device and method for controlling robot
JP6683671B2 (en) Robot controller for setting the jog coordinate system
US9073211B2 (en) Control system and teaching method for seven-axis articulated robot
JP2012192518A (en) Device and method for controlling redundant robot having redundant joint
US8977392B2 (en) Robot control device, robot control method, robot control program, and robot system
EP2660013B1 (en) Method of controlling seven-shaft multi-joint robot, control program, and robot control device
JP5458769B2 (en) Robot control device
JP5228783B2 (en) Robot origin return device
WO2015137162A1 (en) Control device, robot system, and method for generating control data
JP5755715B2 (en) Robot control method
KR101787865B1 (en) Inverse kinematic solution for multi-joint link mechanism, and device for creating instructional data by using inverse kinematic solution
JP2016013607A (en) Operation instruction system and operation instruction method for robot
JP3565763B2 (en) Master arm link position detection method
JP2011224745A (en) Robot teaching device and controller for the same, and program
Chu et al. Experimental analysis of augmented reality interfaces for robot programming by demonstration in manufacturing
JP2019093487A (en) Robot control device and robot reverse conversion processing method
JP2009050949A (en) Method and apparatus for teaching track of robot arm
KR102681939B1 (en) robot system
JP7352267B1 (en) Articulated robot, control method for an articulated robot, robot system, and article manufacturing method
JP7232704B2 (en) ROBOT PROGRAM EVALUATION DEVICE, ROBOT PROGRAM EVALUATION METHOD AND ROBOT PROGRAM EVALUATION PROGRAM
US20240123607A1 (en) Robot system comprising robot equipped with display unit
WO2023162225A1 (en) Robot control device and multijoint robot
JPH09297611A (en) Method and device for teaching robot

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20120712

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20121015

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130618

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130806

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20131119

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20131217

A911 Transfer of reconsideration by examiner before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20140122

A912 Removal of reconsideration by examiner before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912

Effective date: 20140314