ゼロからのロボットアーム入門

~ ロボットの基本操作 ~

大阪大学中島優作

← シリーズ一覧に戻る

このスライドの担当範囲

こちらのスライドでロボットが動く状態になった前提で、ロボットをどう動かしていくのかを扱います。
コードなどはUniversalRobotの例を扱います(他のメーカーでも概ね同じ機能があるはずです)。

オススメ参考資料

このスライドと教科書の併用をおススメします

産業用ロボットtheビギニング - 産業用ロボットの基礎的な情報を網羅

イラストで学ぶロボット工学 - ロボットアームの初歩を網羅しつつも、数式もでくるので本格的

ロボット動作の方法

ティーチングペンダント

各種設定や動作を記録、再生
最近はLANを介してソフトウェアで行うものも多い

プログラミング

Python等で動作コードを作成
TPでは対応していない機能が使える

動作作成の手順

TCPの設定
座標系の指定
モーション種類の決定
実行・テスト

アプリを開いてください

→ 全画面表示

この後の説明はアプリを見ながら行います

ステップ①TCP(アームの手先)

TCP = Tool Center Point
複数登録して使うのが便利

TCPは先端

TCPはグリッパの中央

ステップ②ロボットの座標系

関節座標系

関節それぞれの角度を指定

ベース座標系

ロボットの根本を基準にTCPの座標を指定

ツール座標系

現在のTCPの座標系を基準に次のTCPの座標系を指定

座標系による動きの違いを確認↓

ジョグ動作

関節や手先を少しずつ動かす動作をジョグ動作という
アプリのジョグ機能を使うと、関節座標系、ベース座標系、ツール座標系での動きの違いが確認できる

座標系の表現↓

TCPの姿勢表現

姿勢(pose) = 位置 + 向きで表すことが多い

基本はXYZの座標系に対する位置と向きを考える

→ 全画面表示

ステップ③ロボットモーションは3種類

PTP:最短, 高速

LIN:直線, 動作制限

CIRC:円弧, 障害物回避

詳細は以下↓

PTPの詳細

関節空間での最短経路
各関節が最も速く目標に到達するように動く(グラフ)
手先の軌道は予測できない
障害物がない環境で使用する動作モード

LINの詳細

直線動作
手先が直線的に移動
関節の可動範囲や特異点により動きに制限
部品挿入や溶接で使用
PTPよりも時間がかかる

CIRCの詳細

円弧動作
中間点を指定して円弧を描く
障害物回避や滑らかな動作で使用
角を持つ物体の加工などに有効
3点（始点・中間点・終点）が必要

連続的なロボットモーション

複数の姿勢(waypoints)を指定して動かしたときに動きがガタつく

ガタツキの少ないモーションを作るには↓

滑らかなモーションの作り方

→ 全画面表示

waypointsをショートカットし滑らかな動作を実現
メーカーごとにこの機能の呼び方は異なりますが、ここではURに合わせてブレンド半径と呼びます

ブレンド半径の良し悪し↓

ブレンド半径の良し悪し

→ 全画面表示

二等分線を中心とした円が新しい経路です
点を正確に通過しないので細かい動きはできません
動作精度と動きの滑らかさのトレードオフで調整が必要です

プログラムから動かす(URの例)


import rtde_control
import rtde_receive
import time
robot_ip = "URロボットのIPアドレス" 
rtde_c = rtde_control.RTDEControlInterface(robot_ip)
rtde_r = rtde_receive.RTDEReceiveInterface(robot_ip)
try:
    # PTP動作 (関節空間)
    # 関節角度をラジアンで指定
    target_joints = [0.1, -1.2, 2.3, -1.5, 0.5, 0.0] #ラジアン表記
    rtde_c.moveJ(target_joints, 1.0, 0.5) # 速度1.0rad/s, 加速度0.5rad/s^2
    time.sleep(5)

    # LIN動作 (ベース座標系)
    # ベース座標系での目標TCP位置を指定,  [x, y, z, rx, ry, rz] (単位: [m, rad])
    target_pose_base = [0.3, 0.4, 0.5, 0.0, 0.0, 0.0]
    rtde_c.moveL(target_pose_base, 0.5, 0.3) # 速度0.5m/s, 加速度0.3m/s^2
    time.sleep(5)

    # CIRC動作 (ツール座標系)
    # ツール座標系での中間点と目標点のTCP位置を指定,  [x, y, z, rx, ry, rz] (単位: [m, rad])
    via_pose_tool = [0.1, 0.1, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0]
    to_pose_tool = [0.2, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0]
    rtde_c.moveC(via_pose_tool, to_pose_tool, 0.5, 0.3, pose_tool=True) # 速度0.5m/s, 加速度0.3m/s^2
    time.sleep(5)

finally:
    rtde_r.disconnect()