JPH0677205B2 - Robot control method - Google Patents

Robot control method

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JPH0677205B2
JPH0677205B2 JP60118972A JP11897285A JPH0677205B2 JP H0677205 B2 JPH0677205 B2 JP H0677205B2 JP 60118972 A JP60118972 A JP 60118972A JP 11897285 A JP11897285 A JP 11897285A JP H0677205 B2 JPH0677205 B2 JP H0677205B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は産業用ロボツト等の制御方法に係り、特に6自
由度ロボツトの特異点近傍で制御不能となる状態を回避
するのに好適なロボツトの制御方法に関する。
Description: FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a method for controlling an industrial robot or the like, and more particularly to a robot suitable for avoiding an uncontrollable state near a singular point of a 6-DOF robot. Regarding control method.

〔発明の背景〕[Background of the Invention]

従来の産業用ロボツト等の特異点近傍で制御不能となる
状態を回避する方法としては、たとえば特開昭58−1148
88号公報に示されるように特異点近傍で目標関節角度に
所定量を加える方法が提案されている。しかしこの従来
方法ではロボツトが特異点近傍を通過するだけで関節角
度のモードが変化した場合のロボツトの制御には対応で
きず、ロボツトを特異点近傍において所定の速度で駆動
することができないという課題を有していた。
As a method for avoiding a state of being uncontrollable in the vicinity of a singular point of a conventional industrial robot or the like, there is, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 58-1148.
As shown in Japanese Patent Laid-Open No. 88, a method has been proposed in which a predetermined amount is added to a target joint angle near a singular point. However, this conventional method cannot handle the robot control when the mode of the joint angle changes only by passing the robot near the singular point, and the robot cannot be driven at a predetermined speed near the singular point. Had.

〔発明の目的〕[Object of the Invention]

本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決すべく、6
つの対偶の先にハンドを有して6自由度で構成されたロ
ボツト機構の制御において、ロボツト機構の姿勢が特異
点およびその近傍になったとしても、ハンドの基準点を
指定された経路通りに並進運動させて特異点近傍を通過
させて円滑な駆動制御が可とされたロボツトの制御方法
を供するにある。
The object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art.
In the control of a robot mechanism that has a hand at the end of one pair and is configured with 6 degrees of freedom, even if the posture of the robot mechanism becomes a singular point or its vicinity, the reference point of the hand will follow the specified route. This is to provide a robot control method in which a smooth drive control is possible by making a translational motion and passing near a singular point.

〔発明の概要〕[Outline of Invention]

本発明は上記目的を達成するために、6つの対偶の先に
ハンドを有して6自由度で構成されたロボツト機構の制
御方法において、軸が前記ハンドの基準点を通る仮想の
対偶1つを加えた7自由度のロボツトの制御モデルを用
いて通常は該仮想の対偶を固定したものとみなして前記
ロボツト機構を制御し、該ロボツト機構の姿勢が特異点
に近付いたとき、特異点近傍においてその運動が大きく
変化する、予め定められた2以上の対偶(後述の実施例
では対偶4,6がこれに該当)のうち、何れか1つの対偶
(例えだ対偶6)の運動(回転速度)を最終目標値
(Θ6f)に到達するように後述する(8)式により定め
てハンドの運動を各サンプリング時に前記仮想の対偶を
含めた残りの6個の対偶について座標変換する(後述す
る(3),(4),(5),(6)式に基づいて(9)
式を解く)ことにより前記残りの6個の対偶の各サンプ
リング時の制御指令値(回転速度1,2,3,4,
)を決定して該決定された各サンプリング時の制御
指令値および前記定められた1つの対偶の運動指令値
(回転速度)に基づいてロボツト機構の6つの対偶
を制御することにより前記ハンドの基準点を指定された
経路に沿って前記特異点近傍を通過させることを特徴と
するロボツトの制御方法である。
In order to achieve the above object, the present invention provides a method for controlling a robot mechanism having a hand at the end of six kinematic pairs and having six degrees of freedom, in which one virtual kinematic pair whose axis passes through a reference point of the hand. When the robot mechanism is controlled by using the robot control model with 7 degrees of freedom and the virtual kinematic pair is fixed, and the posture of the robot mechanism approaches the singular point, In the two or more predetermined kinematic pairs (corresponding to the kinematic pairs 4 and 6 in the embodiment described later) whose movements greatly change in (1), the movement (rotational speed) of any one kinematic pair (eg kinematic pair 6) 6 ) is determined by equation (8) described below so as to reach the final target value (Θ 6f ), and the hand motion is subjected to coordinate conversion for the remaining six pairs including the virtual pair at each sampling (described later). Do (3), (4), ( Based on equations (5) and (6), (9)
By solving the equation), the control command values (rotational speeds 1 , 2 , 3 , 4 , 4 ,
5 ) and by controlling the six pairs of the robot mechanism based on the determined control command value at each sampling and the determined one motion command value (rotation speed 6 ) of the robot mechanism. The robot control method is characterized in that the reference point is passed through the vicinity of the singular point along a designated path.

〔発明の実施例〕Example of Invention

以下に本発明の一実施例を第1図ないし第6図により説
明する。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.

まず第2図は本発明によるロボツトの制御方法の一実施
例の対象とする6自由度多関節形ロボツト機構の外観斜
視図である。第2図において、ロボツト機構9の手首の
部分にはワーク等を把持するハンド8が接続されてい
る。
First, FIG. 2 is an external perspective view of a 6-degree-of-freedom articulated robot mechanism as an object of an embodiment of the robot control method according to the present invention. In FIG. 2, a hand 8 for gripping a work or the like is connected to the wrist portion of the robot mechanism 9.

第3図は第2図のロボツト機構9の骨格を示す説明図で
ある。第3図において、第2図のハンド8を接続するロ
ボツト機構9は1ないし6の6個の回り対偶1〜6で構
成され、かつ回り対偶1と2の軸は軸に平行
な単位ベクトル)とは直角(ねじれ角)、対偶2と
3と4の軸は平行、対偶4と5の軸
は直角、対偶5と6の軸は直角にな
るように設定される。なおO1−X1Y1Z1は対偶1の直交座
標系(Z1は対偶2のZ軸)、Θ〜Θは対偶1〜6の
軸回りの回転角である。
FIG. 3 is an explanatory view showing the skeleton of the robot mechanism 9 of FIG. In FIG. 3, the robot mechanism 9 for connecting the hand 8 of FIG. 2 is composed of six rotating pairs 1 to 6 of 1 to 6, and the axis 1 ( 1 is parallel to the axis) of the rotating pairs 1 and 2. Unit vector) and 2 are right angles (twist angles), axes of pairs 2 and 3 and 4 are parallel, axes of 3 and 4 are parallel, and axes of pairs 4 and 5 are
4 and 5 are set at right angles, and axes 5 and 6 of the pair 5 and 6 are set at right angles. Note that O 1 -X 1 Y 1 Z 1 is the orthogonal coordinate system of the kinematic pair 1 (Z 1 is the Z axis of the kinematic pair 2), and Θ 1 to Θ 6 are the rotation angles around the axes of the kinematic pairs 1 to 6 .

このロボツトでは対偶5が回転すると対偶6が対偶2と
3と4と平行になる位置があり、このときにこのロボツ
ト機構9は特異姿勢をとる。かつこのときの対偶5の回
転角Θの値をγとすると、このロボツト機構ではΘ
=γのときに特異姿勢をとるなら、Θ=γ+πでも特
異姿勢をとる。
In this robot, there is a position where the pair 6 becomes parallel to the pairs 2, 3 and 4 when the pair 5 rotates, and at this time, the robot mechanism 9 takes a peculiar posture. Further, when the value of the rotation angle Θ 5 of the even number 5 at this time is γ, Θ 5 is obtained by this robot mechanism.
If a peculiar posture is taken when = γ, a peculiar posture is taken even with Θ 5 = γ + π.

いまこのロボツトが対偶5の回転価Θ=γで特異姿勢
をとると、対偶2と3と4と6で着面4節リンク機構を
構成し、この位置でハンド8の位置・姿勢が空間内で固
定されていても、対偶2と3と4と6は軸回りの回転が
可能である。この意味は4個の対偶2と3と4と6の自
由度が機構の内部で重複し、外部に対しては3自由度の
働きしかしないことであり、このときにロボツトの自由
度は1自由度低下し、6自由度ロボツトが5自由度ロボ
ツトの機能しかもたないことになる。したがつてこのよ
うな特異点およびその近傍においてハンド8に対する自
由な速度指令を与え、これに追従するようにロボツト機
構9を制御しようとしても、6自由度ロボツトでは特異
点において5自由度ロボツトと同等になるため制御不能
となる。しかしロボツトが7自由度であるならば特異点
でも6自由度をもつことになり、制御不能となることは
ない。そこで本発明によればこの6自由度ロボツトに7
番目の仮想の対偶を加えた仮想の7自由度ロボツトをも
とに特異点近傍でのロボツトの制御を可能にする。
Now, when this robot takes a singular posture with a rotation value Θ 5 = γ of the even number 5 , a paired surface 4-joint link mechanism is constituted by the even numbers 2, 3 and 4 and 6, and the position / orientation of the hand 8 is at this position. Even if they are fixed inside, the pairs 2, 3 and 4 and 6 can rotate about the axis. This means that the four kinematic pairs 2 and 3 and 4 and 6 have the same degree of freedom inside the mechanism, and the outside has only three degrees of freedom. At this time, the robot has one degree of freedom. The degree of freedom is reduced, and the 6-DOF robot has only the function of the 5-DOF robot. Therefore, even if a free speed command is given to the hand 8 at such a singular point and its vicinity and the robot mechanism 9 is controlled so as to follow the free speed command, in the 6-DOF robot, the 5-DOF robot is set at the singular point. Since it becomes the same, it becomes impossible to control. However, if the robot has 7 degrees of freedom, it will have 6 degrees of freedom even at the singular point, and it will not be out of control. Therefore, according to the present invention, this 6-DOF robot has 7
The robot can be controlled in the vicinity of the singular point based on the virtual 7-degree-of-freedom robot with the second virtual kinematic pair added.

第1図は本発明によるロボツトの制御方法の一実施例の
#7の仮想対偶の設定方法を示す説明図である。第1図
において、第2,3図の実際のロボツト機構9かあるいは
それに類似した6自由度ロボツト機構に新たな1自由度
を加えた7自由度ロボツトを仮想し、第2,3図のロボツ
ト機構9に対しては#7の仮想の回り対偶7の軸
は軸方向の単位ベクトル)が静止直交座標系O
−XYZの位置(は原点Oを始点とする位置ベクト
ル)にあるハンド8の基準点Oを通過し、かつ#6の
対偶6の軸は軸方向の単位ベクトル)と直角
になるように設定する。なおロボツトを駆動するとき
に、通常は仮想の#7の対偶7の回転角Θは特定の値
をとりたとえばΘ=0とし、またその回転速度
=0であるとする。
FIG. 1 is an explanatory view showing a virtual pair number setting method of # 7 of an embodiment of a robot control method according to the present invention. In FIG. 1, a 7-degree-of-freedom robot having a new one-degree-of-freedom added to the actual robot mechanism 9 of FIGS. 2 and 3 or a similar 6-degree-of-freedom robot mechanism is hypothesized, and the robots of FIGS. For mechanism 9, the axis of virtual turn pair 7 of # 7
7 ( 7 is a unit vector in the axial direction) is a stationary Cartesian coordinate system O
Position of -xyz (position vectors starting at the origin O) passes through the reference point O h of the hand 8 in, and the axis 6 of the kinematic pair 6 of # 6 (6-axis unit vector in the direction) at right angles and To set. When the robot is driven, the rotation angle Θ 7 of the kinematic pair 7 of the virtual # 7 usually takes a specific value, for example, Θ 7 = 0, and the rotation speed 7 is
It is assumed that 7 = 0.

第4図は第2,3図のロボツト機構9のハンド8の位置・
姿勢の表示方法を示す説明図である。いまロボツト機構
9のハンド8の位置と姿勢を第4図に示すようにハンド
8の基準点Oの静止直交座標系O−XYZの原点0から
の位置ベクトルと基準点Oを原点とするハンド8の
直交座標系の3本の軸に平行な単位ベクトル,,
で表示する。ここでハンド8の目標位置・姿勢を
とし、その現在位置・姿勢を,,
,とすると、ハンド8を現在位置・姿勢から目標位
置・姿勢に到達させるためには、ハンド8の並進速度
と回転速度を次のように定めればよい。
FIG. 4 shows the position of the hand 8 of the robot mechanism 9 shown in FIGS.
It is explanatory drawing which shows the display method of a posture. Now, as shown in FIG. 4, the position and posture of the hand 8 of the robot mechanism 9 is set to the origin of the position vector from the origin 0 of the stationary rectangular coordinate system O-XYZ of the reference point O h of the hand 8 and the origin O h. A unit vector parallel to the three axes of the Cartesian coordinate system of the hand 8,
Display with. Here, the target position / orientation of the hand 8 is f 1 ,
Let f 1 , f 2 , and f be their current position and orientation,
, In order to make the hand 8 reach the target position / posture from the current position / posture, the translation speed and the rotation speed of the hand 8 may be set as follows.

ただし、 またi番目(i=1,2,…7)の対偶の位置とその対
偶の軸に平行な単位ベクトルは6個の対偶の回転角
Θ12,…Θから求まり、ハンド8の現在位置およ
び姿勢,,は同じくΘ12,…,Θ6(ただ
し通常はΘ=0)から計算できる。ここで、 =(−)× (3) (4) とし、6次元ベクトルを次式とする。
However, The i-th (i = 1,2, ... 7) parallel to the unit vector in the position i with the axis of the kinematic pair of even number i is six kinematic rotation angle theta 1 of, theta 2, obtained in decreasing ... theta 6, Hand The current position and attitude of 8 can be calculated from Θ 1 , Θ 2 , ..., Θ 6 , Θ 7 (normally Θ 7 = 0). Here, i = ( i− ) × i (3) i = i (4), and the six-dimensional vector i is represented by the following equation.

=(1, (5) ここにTは転置行列を示す。またハンド8の速度を、 S=(,) (6) とすると、次の関係が成立する。= ( 1 , i ) T (5) Here, T represents a transposed matrix. Further, if the speed of the hand 8 is S = (,) T (6), the following relationship holds.

ただし、 ここで、通常は=0とするから、(1),(2)式
から計算された(6)式のに対して(7)式を解くこ
とにより すなわちが求まり、この値を目標速度として
各対偶1〜6のアクチユエータを制御すればおよそハン
ド8は最終目標位置・姿勢に到
達する。
However, Here, since it is normally assumed that 7 = 0, by solving the equation (7) for the equation (6) calculated from the equations (1) and (2), That is, 1 to 6 are obtained, and if the actuators of the pairs 1 to 6 are controlled with this value as the target speed, the hand 8 reaches the final target positions / postures f 1 , f 2 , f 3 , and f 2 .

しかし実際の6自由度ロボツトが特異姿勢に近付くと行
列|1,2,…,6|の値が零に近付き、 の要素のどれかの値が急激に大きくなり、上
記の方法では制御不能となる。そこで上記の6自由度ロ
ボツトが特異点の近傍にあるかどうかをΘの値がγあ
るいはγ+πの値に近いかどうかで判定する。すなわち
適当な微小値εを定め、 γ−ε<Θ<γ+ε または γ+π−ε<Θ<γ+π+ε を満たすかどうかで判定し、Θがこの条件を満たした
ときに制御の方法を以下のように変更する。
However, when the actual 6-DOF robot approaches the singular pose, the values of the matrix | 1 , 2 , 2 ,…, 6 | approach zero, The value of any of the elements 1 to 6 of the above suddenly becomes large, and cannot be controlled by the above method. Therefore, it is determined whether or not the above 6-degree-of-freedom robot is in the vicinity of the singular point by whether or not the value of Θ 5 is close to the value of γ or γ + π. That is, an appropriate minute value ε is determined, and it is determined whether or not γ−ε <Θ 5 <γ + ε or γ + π−ε <Θ 5 <γ + π + ε is satisfied. When Θ 5 satisfies this condition, the control method is as follows. To change.

まずロボツトのハンド8の最終目標位置・姿勢
に対応する各対偶1〜7の回転角Θ1f
Θ2f,…,Θ6f(ただしΘ=0とする)を定める。な
おこれらの回転角の値はテイーチングにより与えられて
いるのが普通であるが、そうでないときには座標変換の
演算により適切な値に定める。このとき(6自由度のロ
ボツトが特異姿勢に近付いたとき)対偶6の1つの運動
(回転速度)を最終目標値(Θ6f)に到達するよう
に並進速度uを与えることによって対偶6の回転速度
を次式で定める。
First, the final target position / posture f of the robot hand 8,
rotation angles Θ 1f of pairs 1 to 7 corresponding to f 1 , f 2 , and f 3 ,
Θ 2f , ..., Θ 6f (where Θ 7 = 0) are defined. The values of these rotation angles are usually given by teaching, but if not, they are set to appropriate values by calculation of coordinate conversion. At this time (when the robot with 6 degrees of freedom approaches the singular posture), one movement of the kinematic pair 6 (rotational speed 6 ) is given a translational velocity u so as to reach the final target value (Θ 6f ). Rotational speed
6 is defined by the following equation.

ここでΘの値は、回転速度の値を制御装置内で積
分計算することによって求まる。
Here, the value of Θ 7 is obtained by integrating the value of the rotation speed 7 in the control device.

また回転角Θ〜Θの値によりハンド8の現在位置・
姿勢,,,を計算し、これより(1)〜(6)
式を用いて,1,2,…,を計算する。ここで
の値は(8)式で定めているから、(7)式を次式に
変形する。なお、− は、ロボツトが特異姿勢に
なってもハンド8の基準点Oの位置を所定の経路に沿
って最終目標位置に動かすためである。
Also, depending on the values of the rotation angles Θ 1 to Θ 7 , the current position of the hand 8
Calculate the posture ,,, and from this, (1) to (6)
Calculate 1 , 2 , ..., 7 using the formula. here
Since the value of 6 is determined by the equation (8), the equation (7) is transformed into the following equation. Incidentally, - 6 6, because the robot is moved to the final target position along the position of a predetermined path reference point O h of the hand 8 is also turned singular.

ただし、 そこでロボツトが特異点近傍にあつても(9)式を解く
ことができ、回転速度1,2,3,4,5,が定ま
る。ここで(8)式と合せて対偶1〜6の回転速度
の指令値でロボツトの6つの対偶を制御すること
により、ロボツトが特異姿勢になっても仮想対偶7によ
ってハンド8の姿勢は変動するが、ハンド8の基準点O
の位置を所定の経路に沿って最終目標位置へ動かすこ
とができる。なお、の値は制御装置内部で回転角Θ
を定めるための積分演算にのみ用いる。またここでこ
の動作モードへの切換え時にの値が急激に変化する
場合には、前回のの指令値6lと(8)式で求めた
6dから実際の指令値を次式のように定めればよい。6d+α(6d6l) ただしαは0〜1の範囲の任意の値とする。以上説明し
たように、ロボツトが特異姿勢に近付いても、ロボツト
の各対偶1〜6は対偶1〜6の回転速度の指令値
で駆動制御されるため、実際のハンド8の運動は仮
想の#7の対偶7の軸回りの運動のみを無視して特異点
近傍を通過することになり、たとえばアーク溶接のよう
にトーチの軸回りに回転対称のツールを扱うときには仮
想の回り対偶7をトーチ軸と同軸としておけば作業に何
ら悪影響を及ぼさず、トーチの先は所定の経路に沿って
並進運動され、溶接を円滑に行うことができる。
However, Therefore, even if the robot is near the singular point, the equation (9) can be solved, and the rotation speeds 1 , 2 , 3 , 4 , 5 and 7 are determined. Here, in combination with the equation (8), the rotational speed 1 of pairs 1 to 6
By controlling the six kinematic pairs of the robot with the command values of ~ 6 , the posture of the hand 8 is changed by the virtual kinematic pair 7 even if the robot takes a singular posture, but the reference point O of the hand 8 is changed.
The position of h can be moved to a final target position along a predetermined path. The value of 7 is the rotation angle Θ inside the controller.
It is used only in the integral operation to determine 7 . If the value of 6 changes abruptly when switching to this operation mode, the actual command value is calculated from the previous command value 6l of 6 and the value 6d obtained by equation (8) as follows. You can set it. 6 = 6d + α ( 6d6l ) However, α is an arbitrary value in the range of 0 to 1. As described above, even if the robot approaches the peculiar posture, each pair 1 to 6 of the robot has the rotation speed command values 1 to 6 of the pair 1 to 6.
Since it is driven and controlled by 6 , the actual movement of the hand 8 neglects only the movement around the axis of the kinematic pair 7 of the virtual # 7 and passes in the vicinity of the singular point. When handling a rotationally symmetrical tool around the axis, if the virtual rotating pair 7 is made coaxial with the torch axis, it does not have any adverse effect on the work, and the tip of the torch is translated along a predetermined path to perform welding smoothly. be able to.

このような制御を行えば最終的には対偶6の回転角Θ
は目標値Θ6fに到達し、回転角Θ12345
も目標値Θ1f,Θ2f,Θ3f,Θ4f,Θ5f,Θ7fに到達
するため、対偶1〜6の回転角Θ〜Θは目標ΑΘ1f
〜Θ6fとなり、すなわちハンド8の位置・姿勢は目標位
置・姿勢となる。以上の制御に
おいて無視しているのは仮想の7の対偶7軸回りの回転
運動であり、またこの対偶軸はハンド8の基準点O
を通るため、ハンド8の並進速度については指令値
通りとなり、ハンドの基準点Oは所定の経路にそつて
移動する。
If such control is performed, finally the rotation angle Θ 6 of the even number 6
Reaches the target value Θ 6f and the rotation angles Θ 1 , Θ 2 , Θ 3 , Θ 4 , Θ 5 , Θ
Since 7 also reaches the target values Θ 1f , Θ 2f , Θ 3f , Θ 4f , Θ 5f , Θ 7f , the rotation angles Θ 1 to Θ 6 of the even pairs 1 to 6 are the target ΑΘ 1f.
6f next, that is, the position and orientation of the hand 8 is the target position and posture f, f, f, and f. What is neglected in the above control is the rotational movement of the virtual 7 around the even 7 axis, and the even axis 7 is the reference point O of the hand 8.
Since it passes h , the translation speed of the hand 8 is as instructed, and the reference point O h of the hand moves along a predetermined path.

第5図は本発明によるロボツトの制御方法の一実施例の
ロボツト機構と制御装置を含むロボツトシステム構成図
である。第5図において、ロボツト機構9にはロボツト
を駆動するアクチユエータとその変位検出器(図示しな
い)が内蔵され、変位検出器から信号が制御装置10に送
られる。制御装置10には種々の演算を実行する演算装置
と、演算装置11により演算処理したデータを記憶する記
憶装置12が内蔵される。ロボツト機構9は制御装置10の
指令によりサーボアンプ13を介してアクチユエータによ
り駆動され、ロボツトのハンド8は所定の経路にそつて
所定の姿勢で移動し、把持したワーク等の作業を行う。
FIG. 5 is a block diagram of a robot system including a robot mechanism and a controller of an embodiment of a robot control method according to the present invention. In FIG. 5, an actuator for driving the robot and its displacement detector (not shown) are built in the robot mechanism 9, and a signal is sent from the displacement detector to the controller 10. The control device 10 has a built-in computing device that executes various computations and a storage device 12 that stores the data that is computed by the computing device 11. The robot mechanism 9 is driven by an actuator via a servo amplifier 13 in response to a command from the control device 10, and the robot hand 8 moves in a predetermined posture along a predetermined path to perform work on a grasped work or the like.

第6図は第5図のフローチヤートである。第6図におい
て、制御装置10はまずアクチユエータの変位検出器(エ
ンココーダ)の値を読み取り、これより対偶1〜6,7の
回転角Θ〜Θ6(ただし通常はΘ=0)の値か
らハンド8の現在位置・姿勢,,,を計算し、
これと目標位置・姿勢との偏差
がほぼ零にならなければ(1)〜(6)式により,
を計算する。ここで通常は|Θ5|<εまたは|Θ
−π|<ε(ただしγ=0)でなければ、=0と
して、を(7)式のヤコビアン行列から計算
し、の値を目標速度としてサーボアンプ13に
出力し各対偶1〜6のアクチユエータを制御し、偏差が
ほぼ零になりハンド8が目標位置・姿勢
に到達した時点で終了する。しかし特異点近傍
で|Θ5|<εまたは|Θ−π|<εであれば、
Θの目標値Θ6fから(8)式より決定し、5,
を(9)式のヤコビアン行列から計算し、なお
7T(Tはサンプリング周期)をΘの更新値とし、
の値を目標速度としてサーボアンプ13に出力
し各対偶1〜6のアクチユエータを制御する。このとき
アクチユエータの変位検出器の値を再び読み取り、これ
によりハンド8の位置・姿勢を計算し、これと目標位置
姿勢との偏差を計算し、その偏差がほぼ零でなければ再
び,〜を計算して上記動作を繰返し偏差がほぼ
零になつた時点で終了する。
FIG. 6 is the flow chart of FIG. In FIG. 6, the control device 10 first reads the value of the displacement detector (encoder) of the actuator, and from this, the rotation angles Θ 1 to Θ 6 , Θ 7 (but usually Θ 7 = 0) of the pairs 1 to 6,7. ) Value, the current position / posture of the hand 8 is calculated,
If the deviations between this and the target positions / postures f 1 , f 2 , f 3 , and f 2 do not become substantially zero, the following equations (1) to (6)
Calculate ~ 7 . Where usually | Θ 5 | <ε or | Θ
5 - [pi] | <unless epsilon (but gamma = 0), as 7 = 0, 1-6 (7) calculated from the Jacobian matrix of the equation, the output value of 1-6 to the servo amplifier 13 as a target speed Then, the actuators of each pair 1 to 6 are controlled so that the deviation becomes substantially zero, and the hand 8 moves to the target position / posture f 1 , f 2 ,
It ends when it reaches f 1 , f 2 . However, if | Θ 5 | <ε or | Θ 5 −π | <ε near the singular point, 6 is determined from the target value Θ 6f of Θ 6 by the equation (8), and 1 to 5 ,
7 (9) calculated from the Jacobian matrix of the equation Note 7
+ 7 T (T is a sampling period) as the updated value of the theta 7,
The values 1 to 6 are output to the servo amplifier 13 as target speeds to control the actuators of the pairs 1 to 6. In this case again reads the value of the displacement detector of the actuator, thereby the position and orientation of the hand 8 is calculated, a deviation between this and the target position and orientation is calculated, the deviation is again unless substantially zero, the 1-7 The calculation is repeated and the above operation is repeated, and the operation is ended when the deviation becomes almost zero.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明によれば、6つの対偶の先にハンドを有して6自
由度で構成されたロボツト機構の制御において、ロボツ
ト機構の姿勢や特異点に近付いたときでも停止させるこ
となく、追加された仮想モデルの1つの対偶によってハ
ンドの姿勢が変化するだけで、ハンドの基準点を指定さ
れた経路に沿って所望に並進運動させて前記特異点近傍
を円滑に通過させて駆動することができ、例えば溶接作
業を支障なく行わせることができる効果を奏する。
According to the present invention, in the control of a robot mechanism which has a hand at the end of six kinematic pairs and has six degrees of freedom, the robot mechanism is added without stopping even when the robot mechanism approaches or has a singular point. Only by changing the posture of the hand by one kinematic pair of the virtual model, the reference point of the hand can be moved in a desired manner along the designated path to smoothly pass the vicinity of the singular point and be driven, For example, there is an effect that welding work can be performed without any trouble.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明によるロボツトの制御方法の一実施例の
#7の仮想対偶の設定方法を示す説明図、第2図は同じ
くロボツト機構を示す外観図、第3図は同じく第2図の
骨格を示す説明図、第4図は同じく第1,3図のハンドの
位置・姿勢の表示方法を示す説明図、第5図は同じくロ
ボツトシステムを示す構成図、第6図は同じく第4図の
フローチヤートである。 1〜6……各#1〜#6回り対偶、7……#7仮想回り
対偶、8……ハンド、9……ロボツト機構、10……制御
装置、11……演算装置、12……記憶装置、13……サーボ
アンプ。
FIG. 1 is an explanatory view showing a virtual pair setting method of # 7 of an embodiment of a robot control method according to the present invention, FIG. 2 is an external view showing the same robot mechanism, and FIG. 3 is the same as FIG. FIG. 4 is an explanatory view showing the skeleton, FIG. 4 is an explanatory view showing the display method of the position and posture of the hand of FIG. 1, 3 similarly, FIG. 5 is a configuration diagram showing the robot system, and FIG. 6 is also FIG. It is a flow chart. 1 to 6 ... # 1 to # 6 rotating pair, 7 ... # 7 virtual rotating pair, 8 ... hand, 9 ... robot mechanism, 10 ... control unit, 11 ... arithmetic unit, 12 ... memory Device, 13 ... Servo amplifier.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】6つの対偶の先にハンドを有して6自由度
で構成されたロボツト機構の制御方法において、軸が前
記ハンドの基準点を通る仮想の対偶1つを加えた7自由
度のロボツトの制御モデルを用いて通常は該仮想の対偶
を固定したものとみなして前記ロボツト機構を制御し、
該ロボツト機構の姿勢が特異点に近づいたとき、特異点
近傍においてその運動が大きく変化する、予め定められ
た2以上の対偶のうち、何れかの1つの指令値を該対偶
の回転角度が最終目標値に到達する方向へ駆動する値に
定めて、ハンドの運動を各サンプリング時に前記仮想の
対偶を含めた残りの6個の対偶について座標変換するこ
とにより前記残りの6個の対偶の各サンプリング時の制
御指令値を決定して該決定された各サンプリング時の制
御指令値および前記定められた1つの対偶の運動指令値
に基づいてロボツト機構の6つの対偶を制御することに
より、前記ハンドの基準点を指定された経路に沿って前
記特異点近傍を通過させることを特徴とするロボツトの
制御方法。
1. A method of controlling a robot mechanism having a hand at the end of six pairs and having six degrees of freedom, and seven degrees of freedom including one virtual pair whose axis passes through a reference point of the hand. Using the control model of the robot, the robot mechanism is usually controlled by regarding the virtual kinematic pair as a fixed one,
When the posture of the robot mechanism approaches a singular point, its movement changes greatly in the vicinity of the singular point, and one of command values out of two or more predetermined kinematic pairs is the final rotation angle of the kinematic pair. Each of the remaining six pairs is sampled by performing a coordinate transformation on the remaining six pairs including the virtual pair at each sampling by setting the value to drive in the direction to reach the target value. Of the hand of the robot mechanism by determining the control command value at time and controlling the six pairs of the robot mechanism based on the determined control command value at each sampling and the determined one motion command value of the kinematic pair. A method for controlling a robot, characterized in that a reference point is passed along a designated path in the vicinity of the singular point.
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