(57)【要約】  本発明は、産業用ロボットの５軸６軸混合制御方法及びそのシステムを提供する。前記混合制御方法は以下の手順を含む：５軸ロボット及び前記６軸ロボットのチャンネルをそれぞれ配置し、第一関節軸、第二関節軸、第三関節軸、第四関節軸、第五関節軸及びそれらにより直列接続される複数のロッドにより５軸ロボットを構成し、第一関節軸、第二関節軸、第三関節軸、第四関節軸、第五関節軸、第六関節軸及びそれらにより直列接続される複数のロッドにより６軸ロボットを構成する手順と、５軸ロボットが第１チャンネルに対応し、６軸ロボットが第２チャンネルに対応するように配置し、５軸ロボット及び６軸ロボットの各関節軸の運動目標位置をそれぞれ取得し、得られた５軸ロボット及び６軸ロボットの各関節軸の運動目標位置に従って、第１チャンネルが５軸ロボットの各関節軸への運動制御を実現し、第２チャンネルが６軸ロボットの各関節軸への運動制御を実現する手順とを含む。本発明により、５軸ロボットを利用して材料を加工し、その時、機械の可撓性接続を減少されて、材料加工過程における振動を抑制することができ、６軸ロボットを利用して工作物を運搬し、その時、操作の柔軟性を確保することができる。【選択図】図１
2017521275.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一関節軸、第二関節軸、第三関節軸、第四関節軸、第五関節軸、第六関節軸及び複数のロッドを含み、前記複数のロッド同士が第一関節軸、第二関節軸、第三関節軸、第四関節軸、第五関節軸及び第六関節軸により相互に直列接続される産業用ロボットの５軸６軸混合制御方法であって、前記混合制御方法は、
前記第五関節軸及び前記第六関節軸の末端にそれぞれ末端アクチュエータが取り付けられ、第一関節軸、第二関節軸、第三関節軸、第四関節軸、第五関節軸及びそれらにより直列接続される複数のロッドにより５軸ロボットを構成するように設定するとともに、第一関節軸、第二関節軸、第三関節軸、第四関節軸、第五関節軸、第六関節軸及びそれらにより直列接続される複数のロッドにより６軸ロボットを構成するように設定する手順１と、
前記５軸ロボット及び前記６軸ロボットのチャンネルをそれぞれ配置し、その中、前記５軸ロボットに第１チャンネルが対応し、前記６軸ロボットに第２チャンネルが対応する手順２と、
前記５軸ロボット及び前記６軸ロボットの関節軸の運動目標位置をそれぞれ取得する手順３と、
得られた５軸ロボット及び６軸ロボットの各関節軸の運動目標位置に従って、第１チャンネルにより５軸ロボットの各関節軸への運動制御を実現し、第２チャンネルにより６軸ロボットの各関節軸への運動制御を実現する手順４とを、含むことを特徴とする産業用ロボットの５軸６軸混合制御方法。
【請求項２】
前記手順３は、
前記産業用ロボットの各ロッドのサイズ及び各関節軸の現行の運動状態により、Ｄ−Ｈパラメータ表を生成し、該Ｄ−Ｈパラメータ表は、第ｉ番関節軸の回転角θi、第ｉ番関節軸からそれに隣接する第ｉ−１番関節軸までの軸線距離aｉ、第ｉ番関節軸から第ｉ−１番関節軸までの軸線方向距離ｄｉ、第ｉ番関節軸の軸線とそれに隣接する第ｉ−１番関節軸の軸線との夾角αｉを含み、その中、ｉ値は１、２、…、６である手順３１と、
前記Ｄ−Ｈパラメータ表により第ｉ番関節軸変換マトリックス
【数１】
2017521275.tif 000010
を生成し、その中、θiは第ｉ番関節軸の回転角であり、aｉは第ｉ番関節軸からそれに隣接する第ｉ−１番関節軸までの軸線距離であり、ｄｉは第ｉ番関節軸から第ｉ−１番関節軸までの軸線方向距離であり、αｉは第ｉ番関節軸の軸線とそれに隣接する第ｉ−１番関節軸の軸線との夾角であり、ｉ値は１、２、…、６である手順３２と、
末端アクチュエータのサイズに基づき、対応の末端アクチュエータ変換マトリックスＡtを生成する手順３３と、
第ｉ番関節軸変換マトリックスＡｉ及び末端アクチュエータ変換マトリックスＡtによりそれぞれ５軸ロボット及び６軸ロボットの運動学正解を取得し、ｉ値は１、２、…、６であり、その中、５軸ロボットの運動学正解Ｐ５はＡ１×Ａ２×Ａ３×Ａ４×Ａ５×Ａｔと等しく、６軸ロボットの運動学正解Ｐ６はＡ１×Ａ２×Ａ３×Ａ４×Ａ５×Ａ６×Ａｔと等しい、手順３４と、
５軸ロボット及び６軸ロボットの運動学正解により、それぞれ５軸ロボット及び６軸ロボットの運動学逆解方程式を取得し、且つ５軸ロボット及び６軸ロボットの運動学逆解方程式により各自の運動学逆解を取得し、
その中、５軸ロボットの運動学逆解方程式は、
Ａ１−１×Ｐ５×Ａｔ−１=Ａ２×Ａ３×Ａ４×Ａ５
Ａ３−１×Ａ２−１×Ａ１−１×Ｐ５×Ａｔ−１=Ａ４×Ａ５であり、
６軸ロボットの運動学逆解方程式は、
Ａ１−１×Ｐ６×Ａｔ−１×Ａ６−１=Ａ２×Ａ３×Ａ４×Ａ５
Ａ３−１×Ａ２−１×Ａ１−１×Ｐ６×Ａｔ−１×Ａ６−１=Ａ４×Ａ５である手順３５と、
５軸ロボット及び６軸ロボットの複数の運動学逆解からそれぞれ唯一の解を確定し、その中、５軸ロボットに対応する唯一の解は５軸ロボットの各関節軸の運動目標位置であり、６軸ロボットに対応する唯一解は６軸ロボット各関節軸の運動目標位置である手順３６とを、含むことを特徴とする請求項１に記載の産業用ロボットの５軸６軸混合制御方法。
【請求項３】
前記手順３の前には、エンコーダ及びデータバス・インターフェースをそれぞれ前記産業用ロボットの各関節軸に配置し、前記エンコーダは各関節軸の現行の運動状態を検出し、且つデータバス・インターフェースにより伝送する手順を更に含むことを特徴とする請求項２に記載の産業用ロボットの５軸６軸混合制御方法。
【請求項４】
前記５軸ロボットの各関節軸と６軸ロボットの各関節軸が、異なる時間帯に、それぞれ第１チャンネル及び第２チャンネルの制御に基づき、独立運動を実現することを特徴とする請求項１に記載の産業用ロボットの５軸６軸混合制御方法。
【請求項５】
最短経路法を利用して、５軸ロボット及び６軸ロボットの複数の運動学逆解からそれぞれ各自の唯一解を確定することを特徴とする請求項２に記載の産業用ロボットの５軸６軸混合制御方法。
【請求項６】
産業用ロボットは、第一関節軸、第二関節軸、第三関節軸、第四関節軸、第五関節軸、第六関節軸及び複数のロッドを含み、複数の前記ロッドは、第一関節軸、第二関節軸、第三関節軸、第四関節軸、第五関節軸及び第六関節軸により相互に直列接続される産業用ロボットの５軸６軸混合制御システムであって、
前記第五関節軸及び第六関節軸の末端にそれぞれ末端アクチュエータが取り付けられ、前記制御システムは、相互に通信する第１チャンネル及び第２チャンネルを含み、
前記第１チャンネル及び第２チャンネルはそれぞれ、
５軸ロボット及び６軸ロボットの各チャンネルとして用いるものであって、その中、前記５軸ロボットが第１チャンネルに対応し、前記６軸ロボットが第２チャンネルに対応し、第一関節軸、第二関節軸、第三関節軸、第四関節軸、第五関節軸及びそれらにより直列接続される複数のロッドにより５軸ロボットを構成するように設定するとともに、第一関節軸、第二関節軸、第三関節軸、第四関節軸、第五関節軸、第六関節軸及びそれらにより直列接続される複数のロッドにより６軸ロボットを構成するように設定するチャンネル配置ユニットと、
前記５軸ロボット及び前記６軸ロボットの各関節軸の運動目標位置をそれぞれ取得することに用いる目標位置取得ユニットと、
得られた５軸ロボット及び６軸ロボットの各関節軸の運動目標位置に基づき、５軸ロボットの各関節軸への運動制御又は６軸ロボットの各関節軸への運動制御を実現することに用いる制御ユニットとを、含むことを特徴とする産業用ロボットの５軸６軸混合制御システム。
【請求項７】
前記目標位置取得ユニットは、
前記産業用ロボットの各ロッドサイズに基づき、且つ各関節軸の現行の運動状態により、Ｄ−Ｈパラメータ表を生成することに用いるものであって、該Ｄ−Ｈパラメータ表は第ｉ番関節軸の回転角θｉ、第ｉ番関節軸からそれに隣接する第ｉ−１番関節軸までの軸線距離aｉ、第ｉ番関節軸から第ｉ−１番関節軸までの軸線方向距離ｄｉ、第ｉ番関節軸の軸線とそれに隣接する第ｉ−１番関節軸の軸線との夾角αｉを含み、その中、ｉ値は１、２、…、６であるＤ−Ｈパラメータ表生成モジュールと、
前記Ｄ−Ｈパラメータ表に基づき第ｉ番関節軸変換マトリックス
【数２】
2017521275.tif 000011
を生成することに用いるものであって、その中、θｉは第ｉ番関節軸の回転角であり、aｉは第ｉ番関節軸からそれに隣接する第ｉ−１番関節軸までの軸線距離であり、ｄｉは第ｉ番関節軸から第ｉ−１番関節軸までの軸線方向距離であり、αｉは第ｉ番関節軸の軸線とそれに隣接する第ｉ−１番関節軸の軸線との夾角であり、ｉ値は１、２、…、６である関節軸変換マトリックス生成モジュールと、
末端アクチュエータのサイズに基づき、対応の末端アクチュエータ変換マトリックスＡtを生成することに用いる末端アクチュエータ変換マトリックス生成モジュールと、
第ｉ番関節軸変換マトリックスＡｉ及び末端アクチュエータ変換マトリックスＡtによりそれぞれ５軸ロボット及び６軸ロボットの運動学正解を得ることに用いるもので、ｉ値は１、２、…、６であり、その中、５軸ロボットの運動学正解Ｐ５はＡ１×Ａ２×Ａ３×Ａ４×Ａ５×Ａｔと等しく、６軸ロボットの運動学正解Ｐ６はＡ１×Ａ２×Ａ３×Ａ４×Ａ５×Ａ６×Ａｔと等しい、運動学正解取得モジュールと、
それぞれ５軸ロボット及び６軸ロボットの運動学正解により、５軸ロボット及び６軸ロボットの運動学逆解方程式を取得し、且つ５軸ロボット及び６軸ロボットの運動学逆解方程式により運動学逆解を取得することに用いるものであって、その中、５軸ロボットの運動学逆解方程式は、
Ａ１−１×Ｐ５×Ａｔ−１=Ａ２×Ａ３×Ａ４×Ａ５
Ａ３−１×Ａ２−１×Ａ１−１×Ｐ５×Ａｔ−１=Ａ４×Ａ５であり、
６軸ロボットの運動学逆解方程式は、
Ａ１−１×Ｐ６×Ａｔ−１×Ａ６−１=Ａ２×Ａ３×Ａ４×Ａ５
Ａ３−１×Ａ２−１×Ａ１−１×Ｐ６×Ａｔ−１×Ａ６−１=Ａ４×Ａ５である運動学逆解取得モジュールと、
５軸ロボット及び６軸ロボットの複数の運動学逆解からそれぞれ各自の唯一解を確定することに用いるものであって、その中、５軸ロボットに対応する唯一解は５軸ロボットの各関節軸の運動目標位置であり、６軸ロボットに対応する唯一解は６軸ロボット各関節軸の運動目標位置である唯一解確定モジュールとを、含むことを特徴とする請求項６に記載の産業用ロボットの５軸６軸混合制御システム。
【請求項８】
前記第五関節軸に取り付けられる末端アクチュエータは電気スピンドル及び圧縮クランプ装置であり、前記第六関節軸に取り付けられる末端アクチュエータは空圧チャックであることを特徴とする請求項６に記載の産業用ロボットの５軸６軸混合制御システム。
【請求項９】
前記ロボットは更に、各関節軸の現行の運動状態を検出するためのエンコーダ及び前記エンコーダに接続されるデータバス・インターフェースを複数含むことを特徴とする請求項６に記載の産業用ロボットの５軸６軸混合制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は産業用ロボットの技術分野に属し、具体的に産業用ロボットの５軸６軸混合制御方法及びそのシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
産業用ロボットは産業分野向けの多関節機械手或いは多自由度のロボットであり、自動的に作動する機器装置であって、自身動力及び制御能力により様々な機能を実現し、人の指揮を受け取ることができ、予め編集されたプログラムによりを実行することもできる。デジタル制御システムのマルチチャネル制御技術は相対的に簡単な方式で一つのコントローラーから複数の設備或いは一つの設備の異なる部分に対して独立制御を実現し、且つ一系列の手段及び機構を提供し、制御対象間の運動ロジック関係を保障する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来技術による産業用ロボットは通常、６関節軸６自由度の直列接続機構を採用し、アクチュエータは第６軸の末端に取り付けられ、制御システムが第６軸の末端アクチュエータに対して運動制御を行う。しかし、ロボットは直列接続機構であるため、剛性が直列接続軸数の増加に従って低下し、第６軸末端の剛性が最も低くなる。このような産業用ロボットを材料加工分野に応用する場合、切削力及びアクチュエータ重力の作用で、加工精度が非常に低くなり、直列接続の産業用ロボットが材料加工分野に応用されることを制約する主な原因となる。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、上記問題点に鑑み、産業用ロボットの５軸６軸混合制御方法及びそのシステムを開発する。
本発明の技術的手段は次の通りである。
本発明に係る産業用ロボットの５軸６軸混合制御方法は、第一関節軸、第二関節軸、第三関節軸、第四関節軸、第五関節軸、第六関節軸及び複数のロッドを含み、前記複数のロッド同士が第一関節軸、第二関節軸、第三関節軸、第四関節軸、第五関節軸及び第六関節軸により相互に直列接続される産業用ロボットの５軸６軸混合制御方法であって、前記混合制御方法は、下記の手順を含む。
前記第五関節軸及び前記第六関節軸の末端にそれぞれ末端アクチュエータが取付けられ、第一関節軸、第二関節軸、第三関節軸、第四関節軸、第五関節軸及びそれらにより直列接続される複数のロッドにより５軸ロボットを構成するように設定するとともに、第一関節軸、第二関節軸、第三関節軸、第四関節軸、第五関節軸、第六関節軸及びそれらにより直列接続される複数のロッドにより６軸ロボットを構成するように設定する手順１と、前記５軸ロボット及び前記６軸ロボットのチャンネルをそれぞれ配置し、その中、前記５軸ロボットに第１チャンネルが対応し、前記６軸ロボットに第２チャンネルが対応する手順２と、前記５軸ロボット及び前記６軸ロボットの関節軸の運動目標位置をそれぞれ取得する手順３と、得られた５軸ロボット及び６軸ロボットの各関節軸の運動目標位置に従って、第１チャンネルにより５軸ロボットの各関節軸への運動制御を実現し、第２チャンネルにより６軸ロボットの各関節軸への運動制御を実現する手順４とを、含む。
【０００５】
好ましくは、前記産業用ロボットの５軸６軸混合制御方法は、前記手順３が具体的に、前記産業用ロボットの各ロッドのサイズ及び各関節軸の現行の運動状態により、Ｄ−Ｈパラメータ表を生成し、該Ｄ−Ｈパラメータ表には、第ｉ番関節軸の回転角θｉ、第ｉ番関節軸からそれに隣接する第ｉ−１番関節軸までの軸線距離aｉ、第ｉ番関節軸から第ｉ−１番関節軸までの軸線方向距離ｄｉ、第ｉ番関節軸の軸線とそれに隣接する第ｉ−１番関節軸の軸線との夾角αｉを含み、その中、ｉ値は１、２、…、６である手順３１と、
前記Ｄ−Ｈパラメータ表により第ｉ番関節軸変換マトリックス
【数１】
2017521275.tif 000003
を生成し、その中、θｉは第ｉ番関節軸の回転角であり、aｉは第ｉ番関節軸からそれに隣接する第ｉ−１番関節軸までの軸線距離であり、ｄｉは第ｉ番関節軸から第ｉ−１番関節軸までの軸線方向距離であり、αｉは第ｉ番関節軸の軸線とそれに隣接する第ｉ−１番関節軸の軸線との夾角であり、ｉ値は１、２、…、６である手順３２と、
末端アクチュエータのサイズにより、対応の末端アクチュエータ変換マトリックスＡtを生成する手順３３と、
第ｉ番関節軸変換マトリックスＡｉ及び末端アクチュエータ変換マトリックスＡtによりそれぞれ５軸ロボット及び６軸ロボットの運動学正解を取得し、ｉ値は１、２、…、６であり、その中、５軸ロボットの運動学正解Ｐ５はＡ１×Ａ２×Ａ３×Ａ４×Ａ５×Ａｔと等しく、６軸ロボットの運動学正解Ｐ６はＡ１×Ａ２×Ａ３×Ａ４×Ａ５×Ａ６×Ａｔと等しい、手順３４と、
５軸ロボット及び６軸ロボットの運動学正解により、それぞれ５軸ロボット及び６軸ロボットの運動学逆解方程式を取得し、且つ５軸ロボット及び６軸ロボットの運動学逆解方程式により各自の運動学逆解を取得し、
その中、５軸ロボットの運動学逆解方程式は、
・Ａ１−１×Ｐ５×Ａｔ−１=Ａ２×Ａ３×Ａ４×Ａ５
・Ａ３−１×Ａ２−１×Ａ１−１×Ｐ５×Ａｔ−１=Ａ４×Ａ５であり、
６軸ロボットの運動学逆解方程式は、
・Ａ１−１×Ｐ６×Ａｔ−１×Ａ６−１=Ａ２×Ａ３×Ａ４×Ａ５
・Ａ３−１×Ａ２−１×Ａ１−１×Ｐ６×Ａｔ−１×Ａ６−１=Ａ４×Ａ５である手順３５と、
５軸ロボット及び６軸ロボットの複数の運動学逆解からそれぞれ唯一の解を確定し、その中、５軸ロボットに対応する唯一の解は５軸ロボットの各関節軸の運動目標位置であり、６軸ロボットに対応する唯一解は６軸ロボット各関節軸の運動目標位置である手順３６とを、含むとよい。
【０００６】
好ましくは、前記産業用ロボットの５軸６軸混合制御方法は、手順３の前に更に、エンコーダ及びデータバス・インターフェースをそれぞれ前記産業用ロボットの各関節軸に配置し、前記エンコーダが各関節軸の現行の運動状態を検出し、且つデータバス・インターフェースにより伝送するという手順を含むとよい。
【０００７】
好ましくは、前記産業用ロボットの５軸６軸混合制御方法は、５軸ロボットの各関節軸と６軸ロボットの各関節軸が、異なる時間帯に、それぞれ第１チャンネル及び第２チャンネルの制御に基づき独立運動を実現するとよい。
【０００８】
好ましくは、前記産業用ロボットの５軸６軸混合制御方法は、最短経路法を利用して、５軸ロボット及び６軸ロボットの複数の運動学逆解からそれぞれ各自の唯一解を確定するとよい。
【０００９】
本発明に係る産業用ロボットの５軸６軸混合制御システムは、第一関節軸、第二関節軸、第三関節軸、第四関節軸、第五関節軸、第六関節軸及び複数のロッドを含み、複数の前記ロッドが、第一関節軸、第二関節軸、第三関節軸、第四関節軸、第五関節軸及び第六関節軸により相互に直列接続される産業用ロボットの５軸６軸混合制御システムであって、
前記第五関節軸及び第六関節軸の末端にそれぞれ末端アクチュエータが取り付けられ、前記制御システムは、相互に通信する第１チャンネル及び第２チャンネルを含み、
前記第１チャンネル及び第２チャンネルはそれぞれ、５軸ロボット及び６軸ロボットの各チャンネルとして用いるものであって、その中、前記５軸ロボットが第１チャンネルに対応し、前記６軸ロボットが第２チャンネルに対応し、第一関節軸、第二関節軸、第三関節軸、第四関節軸、第五関節軸及びそれらにより直列接続される複数のロッドにより５軸ロボットを構成するように設定するとともに、第一関節軸、第二関節軸、第三関節軸、第四関節軸、第五関節軸、第六関節軸及びそれらにより直列接続される複数のロッドにより６軸ロボットを構成するように設定するチャンネル配置ユニットと、
前記５軸ロボット及び前記６軸ロボット各関節軸の運動目標位置をそれぞれ取得することに用いる目標位置取得ユニットと、
得られた５軸ロボット及び６軸ロボットの各関節軸の運動目標位置に基づき、５軸ロボットの各関節軸への運動制御又は６軸ロボットの各関節軸への運動制御を実現することに用いる制御ユニットとを、含む。
【００１０】
好ましくは、前記産業ロボットの５軸６軸混合制御システムは、前記目標位置取得ユニットは、
前記産業用ロボットの各ロッドサイズに基づき、且つ各関節軸の現行の運動状態により、Ｄ−Ｈパラメータ表を生成することに用いるものであって、該Ｄ−Ｈパラメータ表は第ｉ番関節軸の回転角θｉ、第ｉ番関節軸からそれに隣接する第ｉ−１番関節軸までの軸線距離aｉ、第ｉ番関節軸から第ｉ−１番関節軸までの軸線方向距離ｄｉ、第ｉ番関節軸の軸線とそれに隣接する第ｉ−１番関節軸の軸線との夾角αｉを含み、その中、ｉ値は１、２、…、６であるＤ−Ｈパラメータ表生成モジュールと、
前記Ｄ−Ｈパラメータ表に基づき第ｉ番関節軸変換マトリックス
【数２】
2017521275.tif 000004
を生成することに用いるものであって、その中、θiは第ｉ番関節軸の回転角であり、aｉは第ｉ番関節軸からそれに隣接する第ｉ−１番関節軸までの軸線距離であり、ｄｉは第ｉ番関節軸から第ｉ−１番関節軸までの軸線方向距離であり、αｉは第ｉ番関節軸の軸線とそれに隣接する第ｉ−１番関節軸の軸線との夾角であり、ｉ値は１、２、…、６である関節軸変換マトリックス生成モジュールと、
末端アクチュエータのサイズに基づき、対応の末端アクチュエータ変換マトリックスＡtを生成することに用いる末端アクチュエータ変換マトリックス生成モジュールと、
第ｉ番関節軸変換マトリックスＡｉ及び末端アクチュエータ変換マトリックスＡtによりそれぞれ５軸ロボット及び６軸ロボットの運動学正解を得ることに用いるものであって、ｉ値は１、２、…、６であり、その中、５軸ロボットの運動学正解Ｐ５はＡ１ ×Ａ２×Ａ３×Ａ４×Ａ５×Ａｔと等しく、６軸ロボットの運動学正解Ｐ６はＡ１×Ａ２×Ａ３×Ａ４×Ａ５×Ａ６×Ａｔと等しい運動学正解取得モジュールと、
５軸ロボット及び６軸ロボットの運動学正解により、５軸ロボット及び６軸ロボットの運動学逆解方程式をそれぞれ取得し、且つ５軸ロボット及び６軸ロボットの運動学逆解方程式により運動学逆解を取得することに用いるものであって、
その中、５軸ロボットの運動学逆解方程式は、
・Ａ１−１×Ｐ５×Ａｔ−１=Ａ２×Ａ３×Ａ４×Ａ５
・Ａ３−１×Ａ２−１×Ａ１−１×Ｐ５×Ａｔ−１=Ａ４×Ａ５であり、
６軸ロボットの運動学逆解方程式は、
・Ａ１−１×Ｐ６×Ａｔ−１×Ａ６−１=Ａ２×Ａ３×Ａ４×Ａ５
・Ａ３−１×Ａ２−１×Ａ１−１×Ｐ６×Ａｔ−１×Ａ６−１=Ａ４×Ａ５である運動学逆解取得モジュールと、
５軸ロボット及び６軸ロボットの複数の運動学逆解からそれぞれ各自の唯一解を確定することに用いるものであって、その中、５軸ロボットに対応する唯一解が５軸ロボットの各関節軸の運動目標位置であり、６軸ロボットに対応する唯一解が６軸ロボット各関節軸の運動目標位置である唯一解確定モジュールとを、含むとよい。
【００１１】
好ましくは、前記産業用ロボットの５軸６軸混合制御システムは、前記第五関節軸に取り付けられる末端アクチュエータは電気スピンドル及び圧縮クランプ装置であり、前記第六関節軸に取り付けられる末端アクチュエータは空圧チャックであるとよい。
【００１２】
好ましくは、前記産業用ロボットの５軸６軸混合制御システムは、前記ロボットは更に、各関節軸の現行の運動状態を検出するためのエンコーダ、及び前記エンコーダに接続されるデータバス・インターフェースを複数含むとよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明における技術手段を採用することで、本発明の産業用ロボットの５軸６軸混合制御方法及びそのシステムは、５軸及び６軸混合制御により、すなわち、５軸ロボットを利用して材料を加工し、その時、機械接続の可撓性が減少され、材料加工過程にある振動を抑制することができ、６軸ロボットを利用して工作物を運搬をし、その時、操作の機動性を確保することができる。このように本発明は、効率的に５軸及び６軸制御を結合して、産業用ロボットの全体的剛性及び加工精度を向上させることを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の混合制御方法のフローチャート。
【図２】本発明に係る手順３のフローチャート。
【図３】本発明の制御システムの構造ボックス図。
【図４】本発明の産業用ロボットの構造見取図。
【図５】本発明の混合制御方法におけるデジタル制御システム位置及びデータ移動の見取図。
【図６】本発明に係るロボット各ロッドサイズの見取図。
【図７】本発明に係る各関節軸の座標系見取図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１に示すように、本発明の産業用ロボットの５軸６軸混合制御方法は、第一関節軸、第二関節軸、第三関節軸、第四関節軸、第五関節軸、第六関節軸及び複数のロッドを含み、複数の前記ロッドは第一関節軸、第二関節軸、第三関節軸、第四関節軸、第五関節軸及び第六関節軸により相互に直列接続され、前記混合制御方法は、下記の手順１〜４を含む。
【００１６】
手順１：前記第五関節軸及び第六関節軸の末端にそれぞれ末端アクチュエータが取り付けられ、第一関節軸、第二関節軸、第三関節軸、第四関節軸、第五関節軸、及びそれら第一関節軸、第二関節軸、第三関節軸、第四関節軸、第五関節軸を通じて直列接続される複数のロッドにより５軸ロボットを構成するように設定するとともに、第一関節軸、第二関節軸、第三関節軸、第四関節軸、第五関節軸、第六関節軸及びそれら第一関節軸、第二関節軸、第三関節軸、第四関節軸、第五関節軸、第六関節軸を通じて直列接続される複数のロッドにより６軸ロボットを構成するように設定する。
【００１７】
手順２：それぞれ前記５軸ロボット及び前記６軸ロボットの各チャンネルを配置し、その中、前記５軸ロボットに第１チャンネルが対応し、前記６軸ロボットに第２チャンネルが対応する。
【００１８】
手順３：前記５軸ロボット及び前記６軸ロボットの各関節軸の運動目標位置をそれぞれ取得する。
【００１９】
手順４：得られた５軸ロボット及び６軸ロボットの各関節軸の運動目標位置に従って、第１チャンネルにより５軸ロボットの各関節軸への運動制御を実現し、第２チャンネルにより６軸ロボットの各関節軸への運動制御を実現する。
【００２０】
図２に示すように、前記手順３は具体的に下記のような手順を含む。
【００２１】
手順３１：前記産業用ロボットの各ロッドのサイズ及び各関節軸の現行の運動状態により、Ｄ−Ｈパラメータ表を生成し、該Ｄ−Ｈパラメータ表は、第ｉ番関節軸の回転角θｉ、第ｉ番関節軸からそれに隣接する第ｉ−１番関節軸までの軸線距離aｉ、第ｉ番関節軸から第ｉ−１番関節軸までの軸線方向距離ｄｉ、第ｉ番関節軸の軸線とそれに隣接する第ｉ−１番関節軸の軸線との夾角αｉを含み、その中、ｉ値は１、２、…、６である。
【００２２】
手順３２：前記Ｄ−Ｈパラメータ表により第ｉ番関節軸変換マトリックス
【数３】
2017521275.tif 000005
を生成し、その中、θｉは第ｉ番関節軸の回転角であり、aｉは第ｉ番関節軸からそれに隣接する第ｉ−１番関節軸までの軸線距離であり、ｄｉは第ｉ番関節軸から第ｉ−１番関節軸までの軸線方向距離であり、αｉは第ｉ番関節軸の軸線とそれに隣接する第ｉ−１番関節軸の軸線との夾角であり、ｉ値は１、２、…、６である。
【００２３】
手順３３：末端アクチュエータのサイズにより、対応の末端アクチュエータ変換マトリックスＡtを生成する。
【００２４】
手順３４：第ｉ番関節軸変換マトリックスＡｉ及び末端アクチュエータ変換マトリックスＡtによりそれぞれ５軸ロボット及び６軸ロボットの運動学正解を取得し、ｉ値は１、２、…、６であり、その中、５軸ロボットの運動学正解Ｐ５はＡ１×Ａ２×Ａ３×Ａ４×Ａ５×Ａｔと等しく、６軸ロボットの運動学正解Ｐ６はＡ１×Ａ２×Ａ３×Ａ４×Ａ５×Ａ６×Ａｔと等しい。
【００２５】
手順３５：５軸ロボット及び６軸ロボットの運動学正解により、それぞれに対応する５軸ロボット及び６軸ロボットの運動学逆解方程式を取得し、且つ５軸ロボット及び６軸ロボットの運動学逆解方程式によりそれぞれの運動学逆解を取得し、
その中、５軸ロボットの運動学逆解方程式は、
・Ａ１−１×Ｐ５×Ａｔ−１=Ａ２×Ａ３×Ａ４×Ａ５
・Ａ３−１×Ａ２−１×Ａ１−１×Ｐ５×Ａｔ−１=Ａ４×Ａ５であり、
６軸ロボットの運動学逆解方程式は、
・Ａ１−１×Ｐ６×Ａｔ−１×Ａ６−１=Ａ２×Ａ３×Ａ４×Ａ５
・Ａ３−１×Ａ２−１×Ａ１−１×Ｐ６×Ａｔ−１×Ａ６−１=Ａ４×Ａ５である。
【００２６】
手順３６：５軸ロボット及び６軸ロボットの複数の運動学逆解からそれぞれ唯一の解を確定し、その中、５軸ロボットに対応する唯一の解は５軸ロボットの各関節軸の運動目標位置であり、６軸ロボットに対応する唯一解は６軸ロボット各関節軸の運動目標位置である。
【００２７】
また、手順３の前に更に、エンコーダ及びデータバス・インターフェースをそれぞれ前記産業用ロボットの各関節軸に配置し、前記エンコーダは各関節軸の現行の運動状態を検出し、且つデータバス・インターフェースにより伝送するという手順を含む。
また、５軸ロボットの各関節軸と６軸ロボットの各関節軸は、異なる時間帯に、それぞれ第１チャンネル及び第２チャンネルの制御に基づき独立運動を実現する。
また、最短経路法を利用して、５軸ロボット及び６軸ロボットの複数の運動学逆解からそれぞれ唯一解を確定する。
【００２８】
図３に示すように、本発明の産業用ロボットの５軸６軸混合制御システムは、第一関節軸、第二関節軸、第三関節軸、第四関節軸、第五関節軸、第六関節軸及び複数のロッドを含み、複数の前記ロッドは第一関節軸、第二関節軸、第三関節軸、第四関節軸、第五関節軸及び第六関節軸により相互に直列接続され、前記第五関節軸及び第六関節軸の末端のそれぞれに末端アクチュエータが取り付けられ、前記制御システムは、相互に通信する第１チャンネル及び第２チャンネルを含み、
前記第１チャンネル及び第２チャンネルは、前記５軸ロボット及び前記６軸ロボットのチャンネルとして配置されるものであって、その中、前記５軸ロボットに第１チャンネルが対応し、前記６軸ロボットに第２チャンネルが対応し、第一関節軸、第二関節軸、第三関節軸、第四関節軸、第五関節軸及びそれら第一関節軸、第二関節軸、第三関節軸、第四関節軸、第五関節軸を通じて直列接続される複数のロッドにより５軸ロボットを構成するように設定するとともに、第一関節軸、第二関節軸、第三関節軸、第四関節軸、第五関節軸、第六関節軸及びそれら第一関節軸、第二関節軸、第三関節軸、第四関節軸、第五関節軸、第六関節軸を通じて直列接続される複数のロッドにより６軸ロボットを構成するように設定するチャンネル配置ユニットと、
前記５軸ロボット及び前記６軸ロボットの各関節軸の運動目標位置をそれぞれ取得することに用いられる目標位置取得ユニットと、
得られた５軸ロボット及び６軸ロボットの各関節軸の運動目標位置に基づき、５軸ロボットの各関節軸への運動制御、或いは６軸ロボットの各関節軸への運動制御を実現することに用いられる制御ユニットとを、含む。
【００２９】
また、前記目標位置取得ユニットは、
前記産業用ロボットの各ロッドサイズに基づき、且つ各関節軸の現行の運動状態により、Ｄ−Ｈパラメータ表を生成することに用いるものであって、該Ｄ−Ｈパラメータ表は第ｉ番関節軸の回転角θi、第ｉ番関節軸からそれに隣接する第ｉ−１番関節軸までの軸線距離aｉ、第ｉ番関節軸から第ｉ−１番関節軸までの軸線方向距離ｄｉ、第ｉ番関節軸の軸線とそれに隣接する第ｉ−１番関節軸の軸線との夾角αｉを含み、その中、ｉ値は１、２、…、６であるＤ−Ｈパラメータ表生成モジュールと、
前記Ｄ−Ｈパラメータ表に基づき第ｉ番関節軸変換マトリックス
【数４】
2017521275.tif 000006
を生成することに用いるものであって、その中、θｉは第ｉ番関節軸の回転角であり、aｉは第ｉ番関節軸からそれに隣接する第ｉ−１番関節軸までの軸線距離であり、ｄｉは第ｉ番関節軸から第ｉ−１番関節軸までの軸線方向距離であり、αｉは第ｉ番関節軸の軸線とそれに隣接する第ｉ−１番関節軸の軸線との夾角であり、ｉ値は１、２、…、６である関節軸変換マトリックス生成モジュールと、
末端アクチュエータのサイズに基づき、対応の末端アクチュエータ変換マトリックスＡtを生成することに用いられる末端アクチュエータ変換マトリックス生成モジュールと、
第ｉ番関節軸変換マトリックスＡｉ及び末端アクチュエータ変換マトリックスＡtにより５軸ロボット及び６軸ロボットの運動学正解を得ることに用いるものであって、ｉ値は１、２、…、６であり、その中、５軸ロボットの運動学正解Ｐ５はＡ１×Ａ２×Ａ３×Ａ４×Ａ５×Ａｔと等しく、６軸ロボットの運動学正解Ｐ６はＡ１×Ａ２×Ａ３×Ａ４×Ａ５×Ａ６×Ａｔと等しい運動学正解取得モジュールと、
それぞれ５軸ロボット及び６軸ロボットの運動学正解により、５軸ロボット及び６軸ロボットの運動学逆解方程式をそれぞれ取得し、且つ５軸ロボット及び６軸ロボットの運動学逆解方程式によりそれぞれの運動学逆解を取得することに用いられるものであって、
その中、５軸ロボットの運動学逆解方程式は、
・Ａ１−１×Ｐ５×Ａｔ−１=Ａ２×Ａ３×Ａ４×Ａ５
・Ａ３−１×Ａ２−１×Ａ１−１×Ｐ５×Ａｔ−１=Ａ４×Ａ５であり、
６軸ロボットの運動学逆解方程式は、
・Ａ１−１×Ｐ６×Ａｔ−１×Ａ６−１=Ａ２×Ａ３×Ａ４×Ａ５
・Ａ３−１×Ａ２−１×Ａ１−１×Ｐ６×Ａｔ−１×Ａ６−１=Ａ４×Ａ５である運動学逆解取得モジュールと、及び、
５軸ロボット及び６軸ロボットの複数の運動学逆解からそれぞれ唯一解を確定することに用いられるものであって、その中、５軸ロボットに対応する唯一解が５軸ロボットの各関節軸の運動目標位置であり、６軸ロボットに対応する唯一解が６軸ロボット各関節軸の運動目標位置である唯一解確定モジュールとを、含む。
【００３０】
また、前記第五関節軸に取付けられる末端アクチュエータは電気スピンドル及び圧縮クランプ装置であり、前記第六関節軸に取付けられる末端アクチュエータは空圧チャックである。
【００３１】
また、前記ロボットは更に、各関節軸の現行の運動状態を検出するためのエンコーダ及び前記エンコーダに接続されるデータバス・インターフェースを複数含む。
【００３２】
本発明における前記手順２は具体的に、第１チャンネルのデカルト座標系ロジック軸（Ｘ、Ｙ、Ｚ、Ａ、Ｂ、Ｃ）と５軸ロボットの各関節軸との間の対応関係を確立し、前記第五関節軸に取り付けられた末端アクチュエータが電気スピンドル１及び圧縮クランプ装置である場合には、更にロジックスピンドルＳ及びマガジン軸ＭＡＧと電気スピンドル及びマガジン軸との対応関係を確立する、第２チャンネルのデカルト座標系ロジック軸（Ｘ、Ｙ、Ｚ、Ａ、Ｂ、Ｃ）と６軸ロボットの各関節軸の間との対応関係を確立することを含む。また、更にエンコーダ及びデータバス・インターフェースを前記産業用ロボットの各関節軸に配置させることを含み、前記第五関節軸に取り付けられた末端アクチュエータは電気スピンドル１及び圧縮クランプ装置である場合には、更にエンコーダ及びデータバス・インターフェースを電気スピンドル及びマガジン軸に同時に配置し、各関節軸にエンコーダが配置されており、且つエンコーダの配置項には映射アドレスをデータバス・インターフェースとしてバインディングする。第１チャンネルにおける各軸の定義は以下の通りである。即ち、Ｓ：電気スピンドルを、ＭＡＧ：マガジン軸、Ｘ、Ｙ、Ｚ、Ａ、Ｂ、Ｃ：それぞれロボットのロジック軸である。第２チャンネルにおける各軸の定義は以下の通りである。即ち、Ｘ、Ｙ、Ｚ、Ａ、Ｂ、Ｃはそれぞれロボットのロジック軸である。
【００３３】
図４は本発明における前記産業用ロボットの構造見取図を示す。本発明が材料加工分野に応用される場合、図４に示すように、前記第五関節軸に取り付けられる末端アクチュエータは電気スピンドル１及び圧縮クランプ装置でよく、材料加工に用いられる。前記第六関節軸に取り付けられる末端アクチュエータは空圧チャック２でよく、補助材料の運搬に用いられる。
【００３４】
本発明は、第一関節軸、第二関節軸、第三関節軸、第四関節軸、第五関節軸及びそれら第一関節軸、第二関節軸、第三関節軸、第四関節軸、第五関節軸を通じて直列接続される複数のロッドにより５軸ロボットを構成すると共に、第一関節軸、第二関節軸、第三関節軸、第四関節軸、第五関節軸、第六関節軸及びそれら、第一関節軸、第二関節軸、第三関節軸、第四関節軸、第五関節軸、第六関節軸を通じて直列接続される複数のロッドにより６軸ロボットを構成し、さらにマルチチャンネル制御技術を採用し、５軸ロボット制御及び６軸ロボット制御に対してそれぞれチャンネル対象を配置することで、さらにデュアルチャンネル制御方式を形成し、第１チャンネルと第２チャンネルをロジック的に相対的に独立させるが、物理的には同一の産業用ロボットで制御し、デュアルチャンネルの間は相互に通信できて、デュアルチャンネルの制御任務を完了する。
【００３５】
第１チャンネル及び第２チャンネルの作動過程は次の通りである。
１．第１チャンネル及び第２チャンネルが準備済み状態となる。
２．第１チャンネルは、末端アクチュエータを制御し、例えば、チャックで加工待ちの工作物を加工位置に運搬するように制御する等、且つ工作物到着信号を第２チャンネルに発するとともに、回答信号を待つ。
３．第２チャンネルは工作物到着信号を取得した後、バイトを選択して工作物加工プログラムに従って工作物を加工し、工作物の加工が終了した後、加工終了信号を第１チャンネルに発するとともに、回答信号を待つ。
４．第１チャンネルは加工終了信号を受け取った後、工作物を加工位置から取り外して成品位置に据える。
５．手順２に戻って循環実行し、この過程は全ての加工待ちの工作物の加工が終了するまで続く。
【００３６】
また、５軸ロボットの各関節軸と６軸ロボットの各関節軸は異なる時間帯に、それぞれ第１チャンネル及び第２チャンネルの制御により独立して動作する。手順１．の前に、それぞれ５軸ロボット及び６軸ロボットにおいてユーザプログラムを作成し、該ユーザプログラムは５軸ロボット及び６軸ロボットの各関節軸の運動軌跡の設定及び第１チャンネルと第２チャンネルとの同期信号を包含する。
【００３７】
また、本発明の前記第１チャンネル及び第２チャンネルは、５軸ロボット制御、或いは６軸ロボット制御を選択することができ、図５は本発明にかかる前記混合制御方法におけるデジタル制御システム位置及びデータ移動の見取図を示す。図５に示すように、各チャンネル対象はそれぞれ、同時に５軸制御方法及び６軸制御方法を統合する。
【００３８】
図６は本発明に係る前記ロボットの各ロッドサイズの見取図を示し、図７は本発明に係る各関節軸の座標系見取図を示し、前記Ｄ−Ｈパラメータ表は表１に示す。該Ｄ−Ｈパラメータ表は、第ｉ番関節軸の回転角θｉ、即ち、第ｉ番関節軸座標系が第ｉ−１番関節座標系に対して、Ｚ軸を回って回転する角度、第ｉ番関節軸からそれに隣接する次の関節軸までの軸線距離 aｉ、第ｉ番関節軸とそれぞれ末端アクチュエータの間との距離ｄｉ、即ち、第ｉ番関節軸座標系原点が第ｉ−１番関節軸座標系Ｚ軸方向へ沿っての距離数値、第ｉ番関節軸の軸線とそれに隣接する次の関節軸の軸線との夾角αｉ、即ち、第ｉ番関節軸座標系が第ｉ−１番関節軸座標系に対して、Ｘ軸を回って回転する角度を含み、
その中、ｉ値は１、２、…、６であり、ｄ２、ｄ３、ｄ５値は０であり、a４〜a６値は０であり、α２、α６値は０であり、ｄ１はロッドサイズ５６５に対応し、ｄ４はロッドサイズ１０１６に対応し、その値は−１０１６（第六関節軸座標系原点が第五関節軸座標系においてＺ軸に沿って負方向にあるから）であり、ｄ６はロッドサイズ１７５に対応し、その値は−１７５（第六関節軸座標系原点が第五節軸座標系においてＺ軸に沿って負方向にあるから）であり、
a１〜a３はそれぞれロッドサイズ１５０、８７０、１７０と対応する。前記産業用ロボットの各ロッドサイズは産業用ロボットの既知設計パラメータであり、第ｉ番関節軸の回転角θｉは各関節軸の現行の運動状態により取得され、エンコーダにより測定される。α１＝−９０°、α３＝９０°、α４＝ −９０°、α５＝ ９０°であり、末端アクチュエータのサイズは産業用ロボット末端関節軸に対する末端アクチュエータの偏位サイズであり、パラメータの表示式は６個の実数数値により構成される。
【表１】
2017521275.tif 000007
【００３９】
本発明は最短経路法を採用して、それぞれ５軸ロボット及び６軸ロボットの複数の運動学逆解から各自の唯一解を確定し、さらに前記５軸ロボット及び前記６軸ロボット各関節軸の運動目標位置を取得する。該運動目標位置は、産業用ロボット末端が指定位置と姿態に到達する時に対応する位置であり、毎個ロボット末端が到達しようとする位置・姿態に対して、多くて八つの運動学逆解を取得することができ、各逆解は産業用ロボットの六つの関節値により構成されるベクトルＶｎ（θｎ１、θｎ２、θｎ３、θｎ４、θｎ５、θｎ６）に対応し、ｎ値は１、２、…、８であり、成分θｎｉは第ｉ関節軸の運動目標位置に対応し、ｉ値は１、２、…、６である。例えば、産業用ロボットの現時点の六つの関節ベクトルがＶｃであるとした時、Ｖｃの構成は（θｃ１、θｃ２、θｃ３、θｃ４、θｃ５、θｃ６）であり、その中、成分θｃｉは第ｉ番関節軸の現在位置に対応し、ｉ値は１、２、…、６である。
【００４０】
各関節軸の目標位置と現在位置の増量値の大きさに基づき、即ち、
ΔＶ＝Ｖｎ−Ｖｃ＝（θｎ１−θｃ１，θｎ２−θｃ２，θｎ３−θｃ３，θｎ４−θｃ４，θｎ５−θｃ５，θｎ６−θｃ６）、そしてそれぞれＲｎ＝｜θｎ１−θｃ１｜＋｜θｎ２−θｃ２｜＋｜θｎ３−θｃ３｜＋｜θｎ４−θｃ４｜＋｜θｎ５−θｃ５｜＋｜θｎ６−θｃ６｜を算出し、即ち、Ｒｎは前記増量値の絶対値の和であり、ｎ値は１、２、…、８であり、さらにＲ＝ｍｉｎ（Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６，Ｒ７，Ｒ８）が対応する運動学逆解を唯一解とし、Ｒ１〜Ｒ８中に複数の最小値がある場合、Ｖｎは配列序数が小さい値を選定する。
【００４１】
また、更に各関節軸のウェイト値を結合して最短経路法の計算を行うことができ、各関節軸毎にウェイト値ｗｉを配分し、０＜ｗｉ≦１である場合、Ｒｎ＝ｗ１×｜θｎ１−θｃ１｜＋ｗ２×｜θｎ２−θｃ２｜＋ｗ３×｜θｎ３−θｃ３｜＋ｗ４×｜θｎ４−θｃ４｜＋ｗ５×｜θｎ５−θｃ５｜＋ｗ６×｜θｎ６−θｃ６｜である。第１チャンネル及び第２チャンネルはそれぞれ唯一解確定モジュールを含み、該唯一解確定モジュールはそれぞれ最短経路法を利用して、５軸ロボット及び６軸ロボットの複数の運動学逆解中から各自の唯一解を確定する。
【００４２】
本発明の産業用ロボットの５軸６軸混合制御方法及びそのシステムは、５軸及び６軸混合制御により、すなわち、５軸ロボットを利用して材料を加工し、その時の機械の可撓性接続を減少し、材料加工過程において生じる振動を抑制することができ、６軸ロボットを利用して工作物の運搬を行い、その時の操作の機動性を確保することができる。このように本発明は、効率的に５軸及び６軸制御を結合して、産業用ロボットの全体的剛性及び加工精度を向上させることを実現できる。マルチチャンネル制御技術を採用してユーザからのより複雑な任務を完遂することができる。また、本発明は、各チャンネル毎に複数の軸を配置することができる。例えば、一つのチャンネルに電気スピンドル及びサーボマガジン軸等の複数の補助軸を配置しても良く、さらに、産業用ロボット、電気スピンドル、バイト圧縮クランプ装置、サーボマガジン及び空圧チャックにより一つの完備な材料加工システムを組み合せる。
【００４３】
以上の記載は、本発明の好適な実施形態に過ぎず、本発明の保護範囲はこれに限定されない。如何なる当業者が本発明の開示された技術範囲内で、本発明の技術方案とその発明構想に基づく等同の取替、或いは変更は、何れも本発明の保護範囲に包含されるべきである。
【００４４】
（付記）
（付記１）
第一関節軸、第二関節軸、第三関節軸、第四関節軸、第五関節軸、第六関節軸及び複数のロッドを含み、前記複数のロッド同士が第一関節軸、第二関節軸、第三関節軸、第四関節軸、第五関節軸及び第六関節軸により相互に直列接続される産業用ロボットの５軸６軸混合制御方法であって、前記混合制御方法は、
前記第五関節軸及び前記第六関節軸の末端にそれぞれ末端アクチュエータが取り付けられ、第一関節軸、第二関節軸、第三関節軸、第四関節軸、第五関節軸及びそれらにより直列接続される複数のロッドにより５軸ロボットを構成するように設定するとともに、第一関節軸、第二関節軸、第三関節軸、第四関節軸、第五関節軸、第六関節軸及びそれらにより直列接続される複数のロッドにより６軸ロボットを構成するように設定する手順１と、
前記５軸ロボット及び前記６軸ロボットのチャンネルをそれぞれ配置し、その中、前記５軸ロボットに第１チャンネルが対応し、前記６軸ロボットに第２チャンネルが対応する手順２と、
前記５軸ロボット及び前記６軸ロボットの関節軸の運動目標位置をそれぞれ取得する手順３と、
得られた５軸ロボット及び６軸ロボットの各関節軸の運動目標位置に従って、第１チャンネルにより５軸ロボットの各関節軸への運動制御を実現し、第２チャンネルにより６軸ロボットの各関節軸への運動制御を実現する手順４とを、含むことを特徴とする産業用ロボットの５軸６軸混合制御方法。
【００４５】
（付記２）
前記手順３は、
前記産業用ロボットの各ロッドのサイズ及び各関節軸の現行の運動状態により、Ｄ−Ｈパラメータ表を生成し、該Ｄ−Ｈパラメータ表は、第ｉ番関節軸の回転角θi、第ｉ番関節軸からそれに隣接する第ｉ−１番関節軸までの軸線距離aｉ、第ｉ番関節軸から第ｉ−１番関節軸までの軸線方向距離ｄｉ、第ｉ番関節軸の軸線とそれに隣接する第ｉ−１番関節軸の軸線との夾角αｉを含み、その中、ｉ値は１、２、…、６である手順３１と、
前記Ｄ−Ｈパラメータ表により第ｉ番関節軸変換マトリックス
【数５】
2017521275.tif 000008
を生成し、その中、θiは第ｉ番関節軸の回転角であり、aｉは第ｉ番関節軸からそれに隣接する第ｉ−１番関節軸までの軸線距離であり、ｄｉは第ｉ番関節軸から第ｉ−１番関節軸までの軸線方向距離であり、αｉは第ｉ番関節軸の軸線とそれに隣接する第ｉ−１番関節軸の軸線との夾角であり、ｉ値は１、２、…、６である手順３２と、
末端アクチュエータのサイズに基づき、対応の末端アクチュエータ変換マトリックスＡtを生成する手順３３と、
第ｉ番関節軸変換マトリックスＡｉ及び末端アクチュエータ変換マトリックスＡtによりそれぞれ５軸ロボット及び６軸ロボットの運動学正解を取得し、ｉ値は１、２、…、６であり、その中、５軸ロボットの運動学正解Ｐ５はＡ１×Ａ２×Ａ３×Ａ４×Ａ５×Ａｔと等しく、６軸ロボットの運動学正解Ｐ６はＡ１×Ａ２×Ａ３×Ａ４×Ａ５×Ａ６×Ａｔと等しい、手順３４と、
５軸ロボット及び６軸ロボットの運動学正解により、それぞれ５軸ロボット及び６軸ロボットの運動学逆解方程式を取得し、且つ５軸ロボット及び６軸ロボットの運動学逆解方程式により各自の運動学逆解を取得し、
その中、５軸ロボットの運動学逆解方程式は、
Ａ１−１×Ｐ５×Ａｔ−１=Ａ２×Ａ３×Ａ４×Ａ５
Ａ３−１×Ａ２−１×Ａ１−１×Ｐ５×Ａｔ−１=Ａ４×Ａ５であり、
６軸ロボットの運動学逆解方程式は、
Ａ１−１×Ｐ６×Ａｔ−１×Ａ６−１=Ａ２×Ａ３×Ａ４×Ａ５
Ａ３−１×Ａ２−１×Ａ１−１×Ｐ６×Ａｔ−１×Ａ６−１=Ａ４×Ａ５である手順３５と、
５軸ロボット及び６軸ロボットの複数の運動学逆解からそれぞれ唯一の解を確定し、その中、５軸ロボットに対応する唯一の解は５軸ロボットの各関節軸の運動目標位置であり、６軸ロボットに対応する唯一解は６軸ロボット各関節軸の運動目標位置である手順３６とを、含むことを特徴とする付記１に記載の産業用ロボットの５軸６軸混合制御方法。
【００４６】
（付記３）
前記手順３の前には、エンコーダ及びデータバス・インターフェースをそれぞれ前記産業用ロボットの各関節軸に配置し、前記エンコーダは各関節軸の現行の運動状態を検出し、且つデータバス・インターフェースにより伝送する手順を更に含むことを特徴とする付記２に記載の産業用ロボットの５軸６軸混合制御方法。
【００４７】
（付記４）
前記５軸ロボットの各関節軸と６軸ロボットの各関節軸が、異なる時間帯に、それぞれ第１チャンネル及び第２チャンネルの制御に基づき、独立運動を実現することを特徴とする付記１に記載の産業用ロボットの５軸６軸混合制御方法。
【００４８】
（付記５）
最短経路法を利用して、５軸ロボット及び６軸ロボットの複数の運動学逆解からそれぞれ各自の唯一解を確定することを特徴とする付記２に記載の産業用ロボットの５軸６軸混合制御方法。
【００４９】
（付記６）
産業用ロボットは、第一関節軸、第二関節軸、第三関節軸、第四関節軸、第五関節軸、第六関節軸及び複数のロッドを含み、複数の前記ロッドは、第一関節軸、第二関節軸、第三関節軸、第四関節軸、第五関節軸及び第六関節軸により相互に直列接続される産業用ロボットの５軸６軸混合制御システムであって、
前記第五関節軸及び第六関節軸の末端にそれぞれ末端アクチュエータが取り付けられ、前記制御システムは、相互に通信する第１チャンネル及び第２チャンネルを含み、
前記第１チャンネル及び第２チャンネルはそれぞれ、
５軸ロボット及び６軸ロボットの各チャンネルとして用いるものであって、その中、前記５軸ロボットが第１チャンネルに対応し、前記６軸ロボットが第２チャンネルに対応し、第一関節軸、第二関節軸、第三関節軸、第四関節軸、第五関節軸及びそれらにより直列接続される複数のロッドにより５軸ロボットを構成するように設定するとともに、第一関節軸、第二関節軸、第三関節軸、第四関節軸、第五関節軸、第六関節軸及びそれらにより直列接続される複数のロッドにより６軸ロボットを構成するように設定するチャンネル配置ユニットと、
前記５軸ロボット及び前記６軸ロボットの各関節軸の運動目標位置をそれぞれ取得することに用いる目標位置取得ユニットと、
得られた５軸ロボット及び６軸ロボットの各関節軸の運動目標位置に基づき、５軸ロボットの各関節軸への運動制御又は６軸ロボットの各関節軸への運動制御を実現することに用いる制御ユニットとを、含むことを特徴とする産業用ロボットの５軸６軸混合制御システム。
【００５０】
（付記７）
前記目標位置取得ユニットは、
前記産業用ロボットの各ロッドサイズに基づき、且つ各関節軸の現行の運動状態により、Ｄ−Ｈパラメータ表を生成することに用いるものであって、該Ｄ−Ｈパラメータ表は第ｉ番関節軸の回転角θｉ、第ｉ番関節軸からそれに隣接する第ｉ−１番関節軸までの軸線距離aｉ、第ｉ番関節軸から第ｉ−１番関節軸までの軸線方向距離ｄｉ、第ｉ番関節軸の軸線とそれに隣接する第ｉ−１番関節軸の軸線との夾角αｉを含み、その中、ｉ値は１、２、…、６であるＤ−Ｈパラメータ表生成モジュールと、
前記Ｄ−Ｈパラメータ表に基づき第ｉ番関節軸変換マトリックス
【数６】
2017521275.tif 000009
を生成することに用いるものであって、その中、θｉは第ｉ番関節軸の回転角であり、aｉは第ｉ番関節軸からそれに隣接する第ｉ−１番関節軸までの軸線距離であり、ｄｉは第ｉ番関節軸から第ｉ−１番関節軸までの軸線方向距離であり、αｉは第ｉ番関節軸の軸線とそれに隣接する第ｉ−１番関節軸の軸線との夾角であり、ｉ値は１、２、…、６である関節軸変換マトリックス生成モジュールと、
末端アクチュエータのサイズに基づき、対応の末端アクチュエータ変換マトリックスＡtを生成することに用いる末端アクチュエータ変換マトリックス生成モジュールと、
第ｉ番関節軸変換マトリックスＡｉ及び末端アクチュエータ変換マトリックスＡtによりそれぞれ５軸ロボット及び６軸ロボットの運動学正解を得ることに用いるもので、ｉ値は１、２、…、６であり、その中、５軸ロボットの運動学正解Ｐ５はＡ１×Ａ２×Ａ３×Ａ４×Ａ５×Ａｔと等しく、６軸ロボットの運動学正解Ｐ６はＡ１×Ａ２×Ａ３×Ａ４×Ａ５×Ａ６×Ａｔと等しい、運動学正解取得モジュールと、
それぞれ５軸ロボット及び６軸ロボットの運動学正解により、５軸ロボット及び６軸ロボットの運動学逆解方程式を取得し、且つ５軸ロボット及び６軸ロボットの運動学逆解方程式により運動学逆解を取得することに用いるものであって、その中、５軸ロボットの運動学逆解方程式は、
Ａ１−１×Ｐ５×Ａｔ−１=Ａ２×Ａ３×Ａ４×Ａ５
Ａ３−１×Ａ２−１×Ａ１−１×Ｐ５×Ａｔ−１=Ａ４×Ａ５であり、
６軸ロボットの運動学逆解方程式は、
Ａ１−１×Ｐ６×Ａｔ−１×Ａ６−１=Ａ２×Ａ３×Ａ４×Ａ５
Ａ３−１×Ａ２−１×Ａ１−１×Ｐ６×Ａｔ−１×Ａ６−１=Ａ４×Ａ５である運動学逆解取得モジュールと、
５軸ロボット及び６軸ロボットの複数の運動学逆解からそれぞれ各自の唯一解を確定することに用いるものであって、その中、５軸ロボットに対応する唯一解は５軸ロボットの各関節軸の運動目標位置であり、６軸ロボットに対応する唯一解は６軸ロボット各関節軸の運動目標位置である唯一解確定モジュールとを、含むことを特徴とする付記６に記載の産業用ロボットの５軸６軸混合制御システム。
【００５１】
（付記８）
前記第五関節軸に取り付けられる末端アクチュエータは電気スピンドル及び圧縮クランプ装置であり、前記第六関節軸に取り付けられる末端アクチュエータは空圧チャックであることを特徴とする付記６に記載の産業用ロボットの５軸６軸混合制御システム。
【００５２】
（付記９）
前記ロボットは更に、各関節軸の現行の運動状態を検出するためのエンコーダ及び前記エンコーダに接続されるデータバス・インターフェースを複数含むことを特徴とする付記６に記載の産業用ロボットの５軸６軸混合制御システム。
【符号の説明】
【００５３】
１…電気スピンドル、２…空圧チャック。
【図１】
2017521275.tif 000012
【図２】
2017521275.tif 000013
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2017521275.tif 000017
【図７】
2017521275.tif 000018
【国際調査報告】
2017521275.tif 000019
2017521275.tif 000020
2017521275.tif 000021
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