11 の最も有用なロボットプログラミングの基本

ロボットプログラミングを始めるときに知っておくと最も役立つ基本的なプロパティはどれですか?

ロボット工学の世界に不慣れな方も、プログラミングスキルの向上を目指しているだけの方も、知っておくと便利なロボットプログラミングの基本をご紹介します。

ロボットのプログラミングを始めるには、ロボット工学の学位が必要だと感じることがあります。産業用ロボットプログラミングへの従来のアプローチは、新しいロボットプログラマーにとって理解しにくいように見えます。

ただし、ロボット工学の基本と優れたロボットプログラミングソフトウェアがあれば、簡単かつ迅速に始めることができます。

以下は、最も役立つ 11 のロボットプログラミングの基本です。

1.ロボットの基本パーツ

ロボットのプログラミング方法を学習する前に、産業用ロボットの基本的な部分を理解しておくと役に立ちます。そうすれば、プログラミングする物理マシンに少なくとも慣れることができます。

たとえば、6 DoF 産業用ロボットの最も基本的な部分は次のとおりです。

マニピュレーターの腕
エンドエフェクター
コントローラー
電源
センサー (ある場合)

コンポーネントは、ロボットの種類によって若干異なります。

2.自由度

ロボット工学の重要な概念である自由度 (DoF) を紹介しました。

ロボットの自由度は、ロボットが移動できる独立した軸の数を指定します。たとえば、6 DoF のマニピュレーターアームには、独立して制御可能な 6 つの軸があります。一部の DoF は「回転」(つまり、点を中心に回転) で、一部は「線形」(つまり、線に沿って移動) です。プログラムを作成する前に、ロボットの自由度を理解しておくと役に立ちます。

3.ジョイントとエンドエフェクター

ロボットの「ビジネスエンド」（つまり、タスクで動作する部分）は「エンドエフェクタ」として知られています。プログラミングをしているとき、通常、ロボットのエンドエフェクタを特定の場所に向けることに最も関心があります。

ロボットを動かすには、ロボットの各 DoF の希望する位置を含む命令を送信する必要があります。 RoboDK などのソフトウェアを使用している場合は、特定のジョイント位置を送信する代わりに、目的のエンドエフェクタ位置を直接プログラムするだけで済みます。

4.ポーズ:位置と向き

エンドエフェクタにどこへ行くかを指示するようにどのようにプログラムしますか?

ロボットのエンドエフェクタ (またはプログラムしたその他の場所) の位置と向きを組み合わせて、「ポーズ」を形成します。プログラムでロボットが移動する場所のポーズを指定する必要があります。プログラミングでポーズを指定する最も一般的な方法は、オイラー角を使用する方法です。

詳細については、記事「ロボットのオイラー角:基本入門書」を参照してください。

5.ツールセンターポイント (TCP)

ロボットをプログラミングする際にエンドエフェクターのポーズに最も関心があるため、ツールセンターポイントという用語を使用して、ツールの操作中心を指すことがよくあります。

さまざまなエンドエフェクターの例を次に示します。

グルーガン — TCP を銃の先端に設定することもできます。
グリッパー — TCP は、グリッパーの指の中央にある可能性があります。
溶接ガン — TCP は、炎が最も熱くなる銃の先端から数ミリ離れている場合があります。

プログラマは、ロボットの TCP を配置するのに最も適した場所を選択します。

6.運動学

ロボット工学のより困難な側面の 1 つは運動学です。これは、ロボットの幾何学的な配置を意味します。運動学は、かなり大きな方程式またはアルゴリズムとして表されます。

フォワードキネマティック方程式は、「ロボットのジョイントを特定の位置に設定すると、TCP はどこに到達するか?」という質問に答えます。

インバースキネマティックアルゴリズムは、反対の質問 「TCP をこのポーズにしたい場合、ジョイントをどの位置に設定する必要があるか?」 に答えます。

優れたロボットプログラミングソフトウェアがあれば、おそらく独自の運動学を定式化する必要はありませんが、基本概念を理解しておくと役立ちます。

7.関節制限

運動方程式は、純粋な幾何学と数学を使用してロボットを記述します。しかし、ロボットは物理的な機械です。多くの場合、物理的なロボットは、ジオメトリが示すすべての位置に到達できるとは限りません。

プログラミングに関節制限を導入して、ロボットの関節の動きを物理的に可能な位置にのみ制限します。プログラムに「この関節はこの特定の角度を超えて動くことはできません」と伝えるだけです。

8.移動の種類

ロボットをプログラミングするとき、ロボットに実行させるさまざまなタイプの動きがあります。

基本的な 3 つの動きは次のとおりです。

<オール>

共同移動 — これは、すべての関節ができるだけ早く目標位置に到達しようとする、高速で大まかな動きです。衝突を避けるため、関節の動きは、ロボットが自由空間を移動しているときにのみプログラムする必要があります。

線形移動 — これは、2 つのポーズの間の線に沿った制御された動きです。ロボットは必然的に直線的な動きでゆっくりと動きますが、役に立たない衝突を引き起こすこともありません。

循環移動 — 直線的な動きのように、ロボットは制御された線で、今度は円形の経路に沿って動きます。

9.シミュレーションとオフラインプログラミング

ロボットのプログラミングには、ロボットメーカーが提供する (通常は複雑な) プログラミング言語を使用した「手を汚す」など、さまざまな方法があります。

シミュレーションとオフラインプログラミングにより、より簡単なプログラミング方法が提供されます。物理的なロボットを直接プログラミングする代わりに、直感的なコマンドを使用してロボットのシミュレーションモデルをプログラミングします。その後、ソフトウェアはプログラムを物理ロボットが理解できるコードに変換します。