JPH04233602A - ロボットのたわみ補正方法及びたわみ認識方法 - Google Patents

ロボットのたわみ補正方法及びたわみ認識方法

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JPH04233602A
JPH04233602A JP2416777A JP41677790A JPH04233602A JP H04233602 A JPH04233602 A JP H04233602A JP 2416777 A JP2416777 A JP 2416777A JP 41677790 A JP41677790 A JP 41677790A JP H04233602 A JPH04233602 A JP H04233602A
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robot
axis
deflection
deflection angle
joint torque
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JP2416777A
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Yoshihisa Furukawa
善久 古川
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Fanuc Corp
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Fanuc Corp
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00Program-controlled manipulators
    • B25J9/16Program controls
    • B25J9/1628Program controls characterised by the control loop
    • B25J9/1641Program controls characterised by the control loop compensation for backlash, friction, compliance, elasticity in the joints

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Numerical Control (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はロボットのたわみ補正に
使用されるロボットのたわみ補正方式に関し、特にロボ
ットの各軸のたわみ角を求めて、ロボットの手先位置を
補正するロボットのたわみ補正方式に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、ロボットは産業上の様々の分野で
利用されており、より一層の高精度化が要求されている
。ところで、ロボットは、その自重及び手先負荷による
たわみ、減速機のバックラッシュ等により、手先位置が
変位する。手先位置が変位するとロボットは正確な手先
位置を認識できず、ロボットの位置精度が低下する。 このため、ロボットの手先位置の変位を補正する必要が
ある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】この補正方法として、
例えば、手先にかかる負荷に応じて補正する方法がある
。しかし、この方法では、ロボットの姿勢に関係なく、
全ての姿勢に対して一定量を補正するため、ロボットの
姿勢によっては、補正量の誤差が大きく、正確な補正を
することができない。また、材料力学的解析手法や有限
要素法を用いてリンクの変位を計算し、手先変位を補正
する方法がある。しかし、この方法では、計算量が多く
時間を要するとともに、コストも高く付く。従来の補正
方法は、このような問題点を有しているため、ロボット
自身に、実際にたわんだ状態にある手先の正確な位置を
認識させることも困難であった。
【0004】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、ロボットのたわみ等による手先変位を各軸の
たわみ角から簡単に求めるとともに、ロボットの各姿勢
に対応して正確な補正を行うことができるロボットのた
わみ補正方式を提供することを目的とする。また、本発
明の他の目的は、ロボットにたわんだ状態にある手先の
正確な位置を簡単に認識させることができるロボットの
たわみ認識方式を提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明では上記課題を解
決するために、ロボットのたわみを補正するロボットの
たわみ補正方式において、ロボットの各軸にかかる関節
トルクを求め、前記関節トルクより前記各軸のたわみ角
を求め、前記各軸のたわみ角により前記各軸に対する指
令値を補正し、前記指令値の補正により前記ロボットの
手先位置の変位を補正することを特徴とするロボットの
たわみ補正方式が、提供される。
【0006】また、たわみを考慮してロボットに実際の
手先位置を認識させるロボットのたわみ認識方式におい
て、ロボットの各軸にかかる関節トルクを求め、前記関
節トルクより前記各軸のたわみ角を求め、前記たわみ角
により前記ロボットに実際の手先位置を認識させること
を特徴とするロボットのたわみ認識方式が、提供される
【0007】
【作用】先ず、ロボットの各軸にかかる関節トルクを求
め、次に、その関節トルクより各軸のたわみ角を求める
。その各軸のたわみ角により各軸に対する指令値を補正
する。この指令値は、各軸の姿勢を設定するものである
。指令値の補正により、ロボットの姿勢がそのたわみ分
だけ微小に補正される。すなわち、ロボットの手先位置
の変位が補正される。また、各軸にかかる関節トルクか
ら各軸のたわみ角が求められ、そのたわみ角をロボット
に認識させる。したがって、ロボットはたわんだ状態に
ある手先の実際の位置を認識することができる。
【0008】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図1は本発明のロボットのたわみ補正方式を説
明するための図である。図において、ロボット1は、θ
軸、W軸、U軸及びβ軸から構成される。ロボット1は
、ロボット制御装置2からのロボット手先位置指令値に
よって、その手先(β軸に相当)が指令された手先位置
ベクトルXd0になるように制御される。その際、W軸
、U軸の各姿勢は、θ1及びθ2だけ変位する。この変
位は、リンク3、4の自重、手先にかかる負荷、各軸の
減速機の持つバックラッシュ等による。その結果、手先
位置ベクトルはXd0からXd1に変位する。このとき
の変位を次のようにして求める。
【0009】先ず、各軸にかかる関節トルク(i番目の
軸の関節トルク)τを、そのロボット手先位置指令値に
対応するロボットの姿勢(i番目の軸の角度)θdから
求める。すなわち、関節トルクτは、各軸の姿勢に対応
して各軸毎に求められる。次に、その関節トルクτによ
り各軸のたわみ角(i番目の軸のたわみ角)Δθdを求
める。図2は関節トルクとたわみ角との関係を示す変位
モデル図である。この変位モデル図は各軸毎に設けられ
る。たわみ角Δθdは、関節トルクτの正方向では傾き
Apで、負方向では傾きAmで変化する。関節トルクτ
が小さいときは、バックラッシュを想定して、(τp,
Δθp)、(τm,Δθm)に変曲点を有するようにす
る。
【0010】図3は関節トルクτの正負方向に異方性が
ない場合の変位モデル図である。たわみ角Δθdは、関
節トルクτの正負両方向ともに傾きApで変位し、バッ
クラッシュ想定による変曲点は(τp,Δθp)、(−
τp,−Δθp)になる。図4は関節トルクτの正負方
向に異方性がなく、かつ変位点のトルクτp=τm=0
の場合の変位モデル図である。図3及び図4は、図2の
特殊な場合であるが、実際は関節トルクτとたわみ角Δ
θdとの間には異方性がない場合が多いので、実用的で
ある。各軸のたわみ角Δθdは、図2〜図4のいずれか
を用いて求められる。このようにして、各軸の変位が求
められ、手先の変位(Xd0→Xd1)が求められる。
【0011】このたわみ角Δθdを用いて各軸の姿勢θ
dを補正し、次式(1)によりたわみ角補正後の姿勢(
i番目の軸のたわみ角補正後の角度)θd1を求める。 θd1=θd−Δθd─────(1)このたわみ角補
正後の姿勢θd1を、各軸に指令することによってロボ
ット1の姿勢が補正され、ロボット1の手先が、ロボッ
ト手先位置指令値によって指令された位置(手先位置ベ
クトル)Xd0に制御される。また、ロボット1(ロボ
ット制御装置2)に、たわみ補正を行う前のたわんだ状
態にある手先位置を認識させる場合は、次式(2)で求
めた各軸の姿勢θd2を教示すればよい。 θd2=θd+Δθd─────(2)この姿勢θd2
により、ロボット1はたわんだ状態にある実際の手先位
置を認識することができる。このたわみを考慮した手先
位置は、主にロボット制御装置2内での計算に使用され
、ロボットの位置制御等における精度を向上させている
【0012】図5は本発明を実施するためのフローチャ
ートである。図において、Sに続く数値はステップ番号
を示す。〔S1〕ロボット手先位置指令値xd0より各
軸値(各軸の姿勢)θdを求める。これは、次式(3)
により求められる。 θd=F−1(xd0)─────(3)ここで、関数
Fは各軸値θdから指令された手先位置ベクトルを与え
る。 〔S2〕各軸の姿勢θdにおいて各軸の関節トルクτを
求める。 〔S3〕変位モデル図(図2〜図4)を用いて、関節ト
ルクτより各軸のたわみ角Δθdを求める。〔S4〕各
軸値θdを式(1)を用いて補正し、たわみ角補正後の
各軸値θd1を求める。 〔S5〕たわみ角補正後の各軸値θd1にロボット1の
姿勢を移動させる。
【0013】以上述べたように、ロボット1の各軸にか
かる関節トルクτから各軸のたわみ角Δθdを求め、そ
のたわみ角Δθdによりロボット1の姿勢を補正するよ
うにした。このため、各軸のたわみ角Δθdをロボット
1の各姿勢毎に簡単に求めることができ、そのたわみ角
Δθdを用いて、ロボット1の手先変位をロボット1の
姿勢に対応して正確に補正することができる。さらに、
たわみ角Δθdを用いて、たわみ補正を行う前のたわん
だ状態にある手先位置を認識させることができる。この
たわみを考慮した手先位置は、主にロボット制御装置2
内での計算に使用され、それにより、ロボットの位置制
御における精度が向上する。上記の説明ではロボットを
4軸ロボットとしたが、一般に何軸でも本発明を適用で
きる。また、θ軸は変位しないとしたが、鉛直方向の変
位を考慮して本発明を適用することもできる。
【0014】
【発明の効果】以上説明したように本発明では、ロボッ
トの各軸にかかる関節トルクから各軸のたわみ角を求め
、そのたわみ角によりロボットの姿勢を補正するように
した。このため、各軸のたわみ角をロボットの各姿勢毎
に簡単に求めることができ、そのたわみ角を用いて、ロ
ボットの手先変位をロボットの姿勢に対応して正確に求
め、補正することができる。さらに、たわみ角を用いて
、たわみ補正を行う前のたわんだ状態にある手先位置を
認識させることができる。このたわみを考慮した手先位
置は、主にロボット制御装置内での計算に使用され、そ
れにより、ロボットの位置制御等の精度を向上させるこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のロボットのたわみ補正方式を説明する
ための図である。
【図2】関節トルクとたわみ角との関係を示す変位モデ
ル図である。
【図3】関節トルクτの正負方向に異方性がない場合の
変位モデル図である。
【図4】関節トルクτの正負方向に異方性がなく、かつ
変位点のたわみ角Δθp=0の場合の変位モデル図であ
る。
【図5】本発明を実施するためのフローチャートである
【符号の説明】
1  ロボット 2  ロボット制御装置 U,W,β,θ    ロボットの各軸Xd0  指令
された手先位置ベクトルXd1  変位した手先位置ベ
クトル xd0  ロボット手先位置指令値 Δθd  たわみ角 τ  関節トルク

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  ロボットのたわみを補正するロボット
    のたわみ補正方式において、ロボットの各軸にかかる関
    節トルクを求め、前記関節トルクより前記各軸のたわみ
    角を求め、前記各軸のたわみ角により前記各軸に対する
    指令値を補正し、前記指令値の補正により前記ロボット
    の手先位置の変位を補正することを特徴とするロボット
    のたわみ補正方式。
  2. 【請求項2】  前記各軸にかかる関節トルクは、ロボ
    ットの姿勢に対応して求められることを特徴とする請求
    項1記載のロボットのたわみ補正方式。
  3. 【請求項3】  前記各軸のたわみ角は、前記各軸毎に
    設けられた、関節トルクとたわみ角との関係を表す変位
    モデルにより求められることを特徴とする請求項1記載
    のロボットのたわみ補正方式。
  4. 【請求項4】  たわみを考慮してロボットに実際の手
    先位置を認識させるロボットのたわみ認識方式において
    、ロボットの各軸にかかる関節トルクを求め、前記関節
    トルクより前記各軸のたわみ角を求め、前記たわみ角に
    より前記ロボットに実際の手先位置を認識させることを
    特徴とするロボットのたわみ認識方式。
JP2416777A 1990-12-28 1990-12-28 ロボットのたわみ補正方法及びたわみ認識方法 Pending JPH04233602A (ja)

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