JP2000094371A - ロボットの最短時間制御装置 - Google Patents
ロボットの最短時間制御装置Info
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- JP2000094371A JP2000094371A JP10264703A JP26470398A JP2000094371A JP 2000094371 A JP2000094371 A JP 2000094371A JP 10264703 A JP10264703 A JP 10264703A JP 26470398 A JP26470398 A JP 26470398A JP 2000094371 A JP2000094371 A JP 2000094371A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】ワークを把持した時は、加減速時間が長くな
り、ワークを把持していないときは、加減速時間を短く
する。 【解決手段】サーボモータを使用し多軸のロボットを駆
動する装置において、該サーボモータを制御するための
制御手段１と、無負荷時の値を基準とした制御量と負荷
重量の関係を記憶しておく対応関係記憶手段４と、ロボ
ットの先端に付加したハンド等で把持したワークの重量
もしくはイナーシャ等のワーク情報を実時間で推定する
負荷推定計算手段３と、該負荷推定計算手段で計算され
たワーク情報を基に加減速定数を決定する加減速定数決
定手段５と該決定された加減速定数を使用して前記サー
ボ制御手段に払い出す指令を作成する指令作成手段１と
を備える。
り、ワークを把持していないときは、加減速時間を短く
する。 【解決手段】サーボモータを使用し多軸のロボットを駆
動する装置において、該サーボモータを制御するための
制御手段１と、無負荷時の値を基準とした制御量と負荷
重量の関係を記憶しておく対応関係記憶手段４と、ロボ
ットの先端に付加したハンド等で把持したワークの重量
もしくはイナーシャ等のワーク情報を実時間で推定する
負荷推定計算手段３と、該負荷推定計算手段で計算され
たワーク情報を基に加減速定数を決定する加減速定数決
定手段５と該決定された加減速定数を使用して前記サー
ボ制御手段に払い出す指令を作成する指令作成手段１と
を備える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、サーボモータを使
用して多軸のロボットを駆動する装置の制御に関し、特
に、ハンドリング用途などでロボット先端のハンドが把
持したワークの重量もしくはイナーシャを推定し、作業
時間短縮のために加減速等を変更するロボットの制御に
関する。
用して多軸のロボットを駆動する装置の制御に関し、特
に、ハンドリング用途などでロボット先端のハンドが把
持したワークの重量もしくはイナーシャを推定し、作業
時間短縮のために加減速等を変更するロボットの制御に
関する。
【０００２】
【従来の技術】ロボットを最短時間で動作させる時、加
減速定数を負荷に応じて変更する方法が良く用いられ
る。以下に特開平４−３０２０３号公報「ロボットの加
減速時定数制御方式」をもとに従来の技術を説明する。
まず、ブロックの移動量から、到達速度を求める。次に
到達速度よりサーボモータの速度−トルク曲線から出力
トルクＴout を求める。この速度−トルク曲線は予め、
速度に比例する粘性損失が引かれているものとする。そ
の出力トルクＴｏｕｔから予め計算及び測定で求めた摩
擦トルクと重力トルクからなる静負荷トルクＴw を減じ
る（式（１））ことにより、負荷を加速するために必要
な加速トルクＴａが得られる。この加速トルクを、その
時のサーボモータにかかるイナーシャＩで除算（式
（２））する事によって、加減速定数ａを決定する。 Ｔａ＝Ｔout −Ｔｗ …（１） ａ ＝Ｔａ／Ｉ …（２） ところが、（従来Ａ）従来の技術では、予め計算や測定
でロボット自身およびハンド等のイナーシャＩ１は求め
ることができるが、ハンドが把持するワーク分のイナー
シャＩ２が分からないため、ワークを把持したときの全
体のイナーシャＩ（＝Ｉ１＋Ｉ２）は正確に分からず、
Ｉ２を最大負荷のイナーシャに設定してＩを求め、その
イナーシャから加減速を決定する方法が用いられてい
た。そのため、ハンドがワークを把持したときも、把持
していないときも、同じ加減速であり、また、複数のワ
ークが流れてくるときも、ワークの重量に関わらず、常
に加減速一定（最大負荷が付いたと考えて計算したも
の）で動作し、軽いワークを把持したときや、無負荷
（ワークを把持していない）時は、使用可能なトルクを
最大限有効に使用しておらず、結果として作業時間が短
縮できないという問題があった。この問題を解決するた
めに、（従来Ｂ）トルクを有効に使い作業時間を短縮し
たい場合は、複数のワークを一台のロボットでハンドリ
ングする際に、ワーク重量のデータを外部装置からロボ
ット制御装置に送り、その値から動作軸にかかる負荷イ
ナーシャを計算し、加減速を決定する方法が取られてい
た。図８に（従来Ｂ）の方法の構成図を示す。図８中８
７はワークの重量情報を８００のロボットの制御装置に
送る外部装置であり、８５は８７からの信号を受けて、
加減速定数を決定する最適動作定数決定手段であり、８
１は８５で決定した加減速定数に応じて８２への指令を
作る指令作成手段であり、８２は８１からの指令に従っ
て８６のサーボモータを制御する制御手段である。
減速定数を負荷に応じて変更する方法が良く用いられ
る。以下に特開平４−３０２０３号公報「ロボットの加
減速時定数制御方式」をもとに従来の技術を説明する。
まず、ブロックの移動量から、到達速度を求める。次に
到達速度よりサーボモータの速度−トルク曲線から出力
トルクＴout を求める。この速度−トルク曲線は予め、
速度に比例する粘性損失が引かれているものとする。そ
の出力トルクＴｏｕｔから予め計算及び測定で求めた摩
擦トルクと重力トルクからなる静負荷トルクＴw を減じ
る（式（１））ことにより、負荷を加速するために必要
な加速トルクＴａが得られる。この加速トルクを、その
時のサーボモータにかかるイナーシャＩで除算（式
（２））する事によって、加減速定数ａを決定する。 Ｔａ＝Ｔout −Ｔｗ …（１） ａ ＝Ｔａ／Ｉ …（２） ところが、（従来Ａ）従来の技術では、予め計算や測定
でロボット自身およびハンド等のイナーシャＩ１は求め
ることができるが、ハンドが把持するワーク分のイナー
シャＩ２が分からないため、ワークを把持したときの全
体のイナーシャＩ（＝Ｉ１＋Ｉ２）は正確に分からず、
Ｉ２を最大負荷のイナーシャに設定してＩを求め、その
イナーシャから加減速を決定する方法が用いられてい
た。そのため、ハンドがワークを把持したときも、把持
していないときも、同じ加減速であり、また、複数のワ
ークが流れてくるときも、ワークの重量に関わらず、常
に加減速一定（最大負荷が付いたと考えて計算したも
の）で動作し、軽いワークを把持したときや、無負荷
（ワークを把持していない）時は、使用可能なトルクを
最大限有効に使用しておらず、結果として作業時間が短
縮できないという問題があった。この問題を解決するた
めに、（従来Ｂ）トルクを有効に使い作業時間を短縮し
たい場合は、複数のワークを一台のロボットでハンドリ
ングする際に、ワーク重量のデータを外部装置からロボ
ット制御装置に送り、その値から動作軸にかかる負荷イ
ナーシャを計算し、加減速を決定する方法が取られてい
た。図８に（従来Ｂ）の方法の構成図を示す。図８中８
７はワークの重量情報を８００のロボットの制御装置に
送る外部装置であり、８５は８７からの信号を受けて、
加減速定数を決定する最適動作定数決定手段であり、８
１は８５で決定した加減速定数に応じて８２への指令を
作る指令作成手段であり、８２は８１からの指令に従っ
て８６のサーボモータを制御する制御手段である。
【０００３】
【発明が解決するための課題】ところが、（従来Ａ）の
技術では、軽いワークを把持したときや、無負荷（ワー
クを把持していない）時は、使用可能なトルクを最大限
有効に使用しておらず、結果として作業時間が短縮でき
ないという問題があり、（従来Ｂ）の技術では、ロボッ
トの制御装置以外に、ワーク情報をロボットの制御装置
に出力する外部装置を用意する必要があり、また、ロボ
ットの制御装置側にもＩ／Ｏ信号を受け取る手段が必要
になる。そのため、システムのコストが高くなるという
問題があった。かつ、システムが複雑かつ煩雑になると
いう問題があった。そこで、本発明は、これらの課題を
解決することを目的とする。
技術では、軽いワークを把持したときや、無負荷（ワー
クを把持していない）時は、使用可能なトルクを最大限
有効に使用しておらず、結果として作業時間が短縮でき
ないという問題があり、（従来Ｂ）の技術では、ロボッ
トの制御装置以外に、ワーク情報をロボットの制御装置
に出力する外部装置を用意する必要があり、また、ロボ
ットの制御装置側にもＩ／Ｏ信号を受け取る手段が必要
になる。そのため、システムのコストが高くなるという
問題があった。かつ、システムが複雑かつ煩雑になると
いう問題があった。そこで、本発明は、これらの課題を
解決することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
に、サーボモータを使用し多軸のロボットを駆動する装
置において、該サーボモータを制御するための制御手段
と、無負荷時の値を基準とした制御量と負荷重量の関係
を記憶しておく対応関係記憶手段と、ロボットの先端に
付加したハンド等で把持したワークの重量もしくはイナ
ーシャ等のワーク情報を実時間で推定する負荷推定計算
手段と、該負荷推定計算手段で計算されたワーク情報を
基に加減速定数を決定する加減速定数決定手段と該決定
された加減速定数を使用して前記サーボ制御手段に払い
出す指令を作成する指令作成手段とを備えることによっ
て前記、目的を達成するものである。また、前記最適動
作定数は加減速定数であることを特徴とする。また、前
記負荷推定計算手段では、モータへのトルク指令値もし
くは電流値を監視し、ワーク情報を推定計算することを
特徴とする。また、前記負荷推定計算手段では、速度ル
ープの積分項を監視し、ワーク情報を推定計算すること
を特徴とする。また、前記負荷推定計算手段では、オブ
ザーバの外乱推定値を監視し、ワーク情報を推定計算す
ることを特徴とする。また、ロボットの作業プログラム
中に、推定計算を行わせるための命令を記述することを
特徴とする。また、ロボットの作業プログラム中に、最
適動作定数を変更するための命令を記述することを特徴
とする。
に、サーボモータを使用し多軸のロボットを駆動する装
置において、該サーボモータを制御するための制御手段
と、無負荷時の値を基準とした制御量と負荷重量の関係
を記憶しておく対応関係記憶手段と、ロボットの先端に
付加したハンド等で把持したワークの重量もしくはイナ
ーシャ等のワーク情報を実時間で推定する負荷推定計算
手段と、該負荷推定計算手段で計算されたワーク情報を
基に加減速定数を決定する加減速定数決定手段と該決定
された加減速定数を使用して前記サーボ制御手段に払い
出す指令を作成する指令作成手段とを備えることによっ
て前記、目的を達成するものである。また、前記最適動
作定数は加減速定数であることを特徴とする。また、前
記負荷推定計算手段では、モータへのトルク指令値もし
くは電流値を監視し、ワーク情報を推定計算することを
特徴とする。また、前記負荷推定計算手段では、速度ル
ープの積分項を監視し、ワーク情報を推定計算すること
を特徴とする。また、前記負荷推定計算手段では、オブ
ザーバの外乱推定値を監視し、ワーク情報を推定計算す
ることを特徴とする。また、ロボットの作業プログラム
中に、推定計算を行わせるための命令を記述することを
特徴とする。また、ロボットの作業プログラム中に、最
適動作定数を変更するための命令を記述することを特徴
とする。
【０００５】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施例を図に基
づいて説明する。図１は、本発明の構成を説明するブロ
ック図である。図１中、６はロボットアームを駆動する
サーボモータであり、２は６のサーボモータを制御する
制御手段である。４は無負荷時の制御量の値を基準とし
た制御量と負荷重量の対応関係を予め、実測または、計
算したものを記憶しておく対応関係記憶手段であり、３
は２の制御手段の内部の制御量と４の対応関係からワー
クの重量を推定する負荷推定計算手段である。５は３の
負荷推定計算手段で推定された、ワークの重量をもとに
最適動作定数（本実施例では加減速定数）を決定する最
適動作定数決定手段である。１は予め設定してある加減
速定数の値を、５の最適動作定数決定手段で決定された
加減速定数の値に変更し、指令を作成し直す指令作成手
段である。また、１００はロボットの制御装置であり、
本方式の処理は、この制御装置のみで達成できる。一般
に、ロボットアームを駆動するサーボモータ６の制御手
段２には位置の比例制御と速度の比例、積分制御がよく
使われる。
づいて説明する。図１は、本発明の構成を説明するブロ
ック図である。図１中、６はロボットアームを駆動する
サーボモータであり、２は６のサーボモータを制御する
制御手段である。４は無負荷時の制御量の値を基準とし
た制御量と負荷重量の対応関係を予め、実測または、計
算したものを記憶しておく対応関係記憶手段であり、３
は２の制御手段の内部の制御量と４の対応関係からワー
クの重量を推定する負荷推定計算手段である。５は３の
負荷推定計算手段で推定された、ワークの重量をもとに
最適動作定数（本実施例では加減速定数）を決定する最
適動作定数決定手段である。１は予め設定してある加減
速定数の値を、５の最適動作定数決定手段で決定された
加減速定数の値に変更し、指令を作成し直す指令作成手
段である。また、１００はロボットの制御装置であり、
本方式の処理は、この制御装置のみで達成できる。一般
に、ロボットアームを駆動するサーボモータ６の制御手
段２には位置の比例制御と速度の比例、積分制御がよく
使われる。
【０００６】図２に一般的にハンドリングを行う際の作
業動作フローチャートの一実施例を示す。以下の説明で
は、ロボットの作業は単なる、 上げ動作→旋回動作→下げ動作 に単純化して説明する。また、図６は各ＳＴＥＰに対応
する動作を説明する図である。 ＳＴＥＰ１：作業プログラムを開始する。 ＳＴＥＰ２：水平方向の旋回軸が動作しワークの上方の
位置にハンドを持っていく。 ＳＴＥＰ３：ワークを把持できる位置までハンドを下げ
る。 ＳＴＥＰ４：ハンドでワークを把持する。 ＳＴＥＰ５：ワークを把持したままハンドを上方に持ち
上げる。 ＳＴＥＰ６：ワークを置く位置の上方まで旋回軸が動作
する。 ＳＴＥＰ７：ワークを置く位置までハンドを下げる。 ＳＴＥＰ８：ワークを離す。 ＳＴＥＰ９：ハンドのみ上方に持ち上げる。 以上が一連のハンドリングの作業動作である。以後、Ｓ
ＴＥＰ１からＳＴＥＰ９の動作を繰り返すものとする。
業動作フローチャートの一実施例を示す。以下の説明で
は、ロボットの作業は単なる、 上げ動作→旋回動作→下げ動作 に単純化して説明する。また、図６は各ＳＴＥＰに対応
する動作を説明する図である。 ＳＴＥＰ１：作業プログラムを開始する。 ＳＴＥＰ２：水平方向の旋回軸が動作しワークの上方の
位置にハンドを持っていく。 ＳＴＥＰ３：ワークを把持できる位置までハンドを下げ
る。 ＳＴＥＰ４：ハンドでワークを把持する。 ＳＴＥＰ５：ワークを把持したままハンドを上方に持ち
上げる。 ＳＴＥＰ６：ワークを置く位置の上方まで旋回軸が動作
する。 ＳＴＥＰ７：ワークを置く位置までハンドを下げる。 ＳＴＥＰ８：ワークを離す。 ＳＴＥＰ９：ハンドのみ上方に持ち上げる。 以上が一連のハンドリングの作業動作である。以後、Ｓ
ＴＥＰ１からＳＴＥＰ９の動作を繰り返すものとする。
【０００７】次に、図３に本発明の実施例の作業動作を
説明するフローチャートを示す。ＳＴＥＰ１からＳＴＥ
Ｐ５までは従来の方法と同じである。ＳＴＥＰ５実行時
に以下のＳＴＥＰ５−１からＳＴＥＰ５−３の処理を実
行する。 ＳＴＥＰ５−１：ワークの重量を推定する。 ＳＴＥＰ５−２：ワークの重量の推定値をもとにＳＴＥ
Ｐ６の旋回軸動作の加減速定数を決定する。 ＳＴＥＰ５−３：決定された加減速定数をもとにＳＴＥ
Ｐ６の旋回軸の加減速を変更し、指令を作成し直す。 その後、ＳＴＥＰ６からＳＴＥＰ９まで従来通り動作さ
せる。ＳＴＥＰ９実行中にＳＴＥＰ５−１からＳＴＥＰ
５−３と同様に、ＳＴＥＰ９−１からＳＴＥＰ９−３の
処理を実行し、ＳＴＥＰ２の動作の加減速を変更する。
これにより、ワークを把持した時は、それに合わせて加
減速時間が長くなり、ワークを把持していないときは、
加減速時間を短くすることができる。また、一台のロボ
ットで複数の種類のワークのハンドリングを行うような
場合、各ワークによりワークの重量が異なるが、この場
合も、把持したワークの重量により加減速時間が変わる
ことによって、ロボットの性能を常に最大限有効に使用
し、最短時間で作業を行うことが可能になる。以下に、
ＳＴＥＰ５−１およびＳＴＥＰ９−１で実際に負荷推定
計算を行う方法を説明する。
説明するフローチャートを示す。ＳＴＥＰ１からＳＴＥ
Ｐ５までは従来の方法と同じである。ＳＴＥＰ５実行時
に以下のＳＴＥＰ５−１からＳＴＥＰ５−３の処理を実
行する。 ＳＴＥＰ５−１：ワークの重量を推定する。 ＳＴＥＰ５−２：ワークの重量の推定値をもとにＳＴＥ
Ｐ６の旋回軸動作の加減速定数を決定する。 ＳＴＥＰ５−３：決定された加減速定数をもとにＳＴＥ
Ｐ６の旋回軸の加減速を変更し、指令を作成し直す。 その後、ＳＴＥＰ６からＳＴＥＰ９まで従来通り動作さ
せる。ＳＴＥＰ９実行中にＳＴＥＰ５−１からＳＴＥＰ
５−３と同様に、ＳＴＥＰ９−１からＳＴＥＰ９−３の
処理を実行し、ＳＴＥＰ２の動作の加減速を変更する。
これにより、ワークを把持した時は、それに合わせて加
減速時間が長くなり、ワークを把持していないときは、
加減速時間を短くすることができる。また、一台のロボ
ットで複数の種類のワークのハンドリングを行うような
場合、各ワークによりワークの重量が異なるが、この場
合も、把持したワークの重量により加減速時間が変わる
ことによって、ロボットの性能を常に最大限有効に使用
し、最短時間で作業を行うことが可能になる。以下に、
ＳＴＥＰ５−１およびＳＴＥＰ９−１で実際に負荷推定
計算を行う方法を説明する。
【０００８】図４に鉛直動作軸の上方向動作時（ＳＴＥ
Ｐ５、ＳＴＥＰ９）のトルク指令値の波形を示す。上か
ら、ワーク重量大、ワーク重量中、ワーク無し時のトル
ク波形である。図中、点線で囲った区間のトルク指令値
を積算したＴｉｎｔをワークを把持していないときのト
ルク指令の同区間の積算値Ｔｎｏｎで減じると、ワーク
の重量分のトルク指令積算値Ｔｕｐが得られる。 Ｔｕｐ＝Ｔｉｎｔ−Ｔｎｏｎ …（３） このＴｕｐの大きさにより、重量Ｍｇを計算するための
表（図９）もしくは例えば式（４）のような関数を持っ
ておきＭｇの値を算出する。図９の表では、Ｔｕｐ１に
対応する重量がＭｇ１、Ｔｕｐ２に対応する重量がＭｇ
２ということになる。 Ｍｇ＝β＊Ｔｕｐ＋γ …（４） （β、γは定数） 上記は請求項３に記載した方法であるが、請求項４およ
び請求項５の場合も、速度ループの積分項と負荷重量の
関係、または、オブザーバの外乱推定値と負荷重量の関
係の対応した表または関数を対応関係記憶手段に記憶し
ておくことにより、同様にＭｇを求めることができる。
Ｐ５、ＳＴＥＰ９）のトルク指令値の波形を示す。上か
ら、ワーク重量大、ワーク重量中、ワーク無し時のトル
ク波形である。図中、点線で囲った区間のトルク指令値
を積算したＴｉｎｔをワークを把持していないときのト
ルク指令の同区間の積算値Ｔｎｏｎで減じると、ワーク
の重量分のトルク指令積算値Ｔｕｐが得られる。 Ｔｕｐ＝Ｔｉｎｔ−Ｔｎｏｎ …（３） このＴｕｐの大きさにより、重量Ｍｇを計算するための
表（図９）もしくは例えば式（４）のような関数を持っ
ておきＭｇの値を算出する。図９の表では、Ｔｕｐ１に
対応する重量がＭｇ１、Ｔｕｐ２に対応する重量がＭｇ
２ということになる。 Ｍｇ＝β＊Ｔｕｐ＋γ …（４） （β、γは定数） 上記は請求項３に記載した方法であるが、請求項４およ
び請求項５の場合も、速度ループの積分項と負荷重量の
関係、または、オブザーバの外乱推定値と負荷重量の関
係の対応した表または関数を対応関係記憶手段に記憶し
ておくことにより、同様にＭｇを求めることができる。
【０００９】次に、ＳＴＥＰ５−２とＳＴＥＰ９−２で
加減速定数αを決定する方法を説明する。ロボット自身
のイナーシャをＩｒ、ハンドのイナーシャをＩｈとす
る。ここで、上で求めたワーク重量の推定値Ｍｇと、加
減速を変更する軸（ここでは旋回軸）の回転中心からハ
ンドで把持したワークの重心までの距離Ｌを使って、ワ
ーク分のイナーシャＩｗを求める。 Ｉｗ＝Ｍｇ＊Ｌ2 …（５） 旋回軸にかかるイナーシャの総和Ｉは式（６）で表され
る。 Ｉ＝Ｉｒ＋Ｉｈ＋Ｉｗ …（６） このＩと、速度−トルク曲線から求めた加減速に使用で
きる最大のトルクＴａｃを使用すると、最大加減速定数
αは α＝Ｔａｃ／Ｉ …（７） で求まる。
加減速定数αを決定する方法を説明する。ロボット自身
のイナーシャをＩｒ、ハンドのイナーシャをＩｈとす
る。ここで、上で求めたワーク重量の推定値Ｍｇと、加
減速を変更する軸（ここでは旋回軸）の回転中心からハ
ンドで把持したワークの重心までの距離Ｌを使って、ワ
ーク分のイナーシャＩｗを求める。 Ｉｗ＝Ｍｇ＊Ｌ2 …（５） 旋回軸にかかるイナーシャの総和Ｉは式（６）で表され
る。 Ｉ＝Ｉｒ＋Ｉｈ＋Ｉｗ …（６） このＩと、速度−トルク曲線から求めた加減速に使用で
きる最大のトルクＴａｃを使用すると、最大加減速定数
αは α＝Ｔａｃ／Ｉ …（７） で求まる。
【００１０】次に、ＳＴＥＰ５−３とＳＴＥＰ９−３で
サーボモータへの速度指令を作成する方法を説明する。
加減速定数αと移動距離Ｄと教示速度Ｖから速度指令Ｖ
ｒｅｆ（ｔ）を作成する。速度の指令は図５に示すよう
な台形指令として考える。横軸が時間で縦軸が速度であ
るので、移動距離は台形の面積で表される。速度０から
速度Ｖまで立ち上がる時間をｔαとすると ｔα＝Ｖ／α …（８） で求めることができる。加速後一定速度Ｖで動作する時
間をｔｃとすると、これらの変数の関係は Ｄ＝Ｖ＊（ｔα＋ｔｃ） …（９） ｔｃ＝Ｄ／Ｖ−ｔα …（１０） となる。よって、各時間毎の指令速度Ｖｒｅｆ（ｔ）
は、以下のように求まる。 （１）０＜ｔ＜ｔαの時 Ｖｒｅｆ（ｔ）＝ｔ＊α …（１１） （２）ｔα＜ｔ＜ｔα＋ｔｃの時 Ｖｒｅｆ（ｔ）＝Ｖ …（１２） （３）ｔα＋ｔｃ＜ｔ＜２＊ｔα＋ｔｃの時 Ｖｒｅｆ（ｔ） ＝ Ｖ−（ｔ− ｔα−ｔｃ）＊α …（１３） このように、ＳＴＥＰ５−２とＳＴＥＰ９−２で決定さ
れた加減速定数αを使うことによって、速度指令Ｖｒｅ
ｆ（ｔ）を作成することができる。以上が、本発明を実
現する方法である。なお、ここでは、ハンドリング動作
として、ロボットの作業を単なる、上げ動作→旋回動作
→下げ動作に単純化して説明したが、実際には、上げ動
作と旋回動作は合成された運動になる場合がある。この
場合も本実施例の方式をそのまま適用することによりワ
ーク情報の推定が可能である。
サーボモータへの速度指令を作成する方法を説明する。
加減速定数αと移動距離Ｄと教示速度Ｖから速度指令Ｖ
ｒｅｆ（ｔ）を作成する。速度の指令は図５に示すよう
な台形指令として考える。横軸が時間で縦軸が速度であ
るので、移動距離は台形の面積で表される。速度０から
速度Ｖまで立ち上がる時間をｔαとすると ｔα＝Ｖ／α …（８） で求めることができる。加速後一定速度Ｖで動作する時
間をｔｃとすると、これらの変数の関係は Ｄ＝Ｖ＊（ｔα＋ｔｃ） …（９） ｔｃ＝Ｄ／Ｖ−ｔα …（１０） となる。よって、各時間毎の指令速度Ｖｒｅｆ（ｔ）
は、以下のように求まる。 （１）０＜ｔ＜ｔαの時 Ｖｒｅｆ（ｔ）＝ｔ＊α …（１１） （２）ｔα＜ｔ＜ｔα＋ｔｃの時 Ｖｒｅｆ（ｔ）＝Ｖ …（１２） （３）ｔα＋ｔｃ＜ｔ＜２＊ｔα＋ｔｃの時 Ｖｒｅｆ（ｔ） ＝ Ｖ−（ｔ− ｔα−ｔｃ）＊α …（１３） このように、ＳＴＥＰ５−２とＳＴＥＰ９−２で決定さ
れた加減速定数αを使うことによって、速度指令Ｖｒｅ
ｆ（ｔ）を作成することができる。以上が、本発明を実
現する方法である。なお、ここでは、ハンドリング動作
として、ロボットの作業を単なる、上げ動作→旋回動作
→下げ動作に単純化して説明したが、実際には、上げ動
作と旋回動作は合成された運動になる場合がある。この
場合も本実施例の方式をそのまま適用することによりワ
ーク情報の推定が可能である。
【００１１】次に請求項６記載の方法について説明す
る。ロボットに動作を教示し、実行するためには作業プ
ログラムが作成される。作業プログラムは、特定のプロ
グラム言語によって記述されている。請求項６記載の方
法は、そのプログラム言語の命令の一つとして、前記Ｓ
ＴＥＰ５−１、９−１からＳＴＥＰ５−３、９−３まで
の処理を実行させる命令を持っておき、その命令の入っ
た作業プログラムを実行するだけで、上記、各ＳＴＥＰ
での一連の処理を自動的に実行するものである。
る。ロボットに動作を教示し、実行するためには作業プ
ログラムが作成される。作業プログラムは、特定のプロ
グラム言語によって記述されている。請求項６記載の方
法は、そのプログラム言語の命令の一つとして、前記Ｓ
ＴＥＰ５−１、９−１からＳＴＥＰ５−３、９−３まで
の処理を実行させる命令を持っておき、その命令の入っ
た作業プログラムを実行するだけで、上記、各ＳＴＥＰ
での一連の処理を自動的に実行するものである。
【００１２】また、請求項７では、作業プログラム中に
加減速を変えるための処理を実行させる命令を持ってお
き、前記ＳＴＥＰ６およびＳＴＥＰ２に、その命令を書
き込んだ作業プログラムを実行するだけで、自動的に、
計算された加減速に変更してＳＴＥＰ２およびＳＴＥＰ
６を動作させるものである。図７は本発明を実行するロ
ボット制御装置の概略のブロック図である。ロボット制
御装置７００にはプロセッサボード７０１があり、プロ
セッサボード７０１にはプロセッサ７０１ａ、ＲＯＭ７
０１ｂ、ＲＡＭ７０１ｃ及び不揮発性メモリ７０１ｄ、
７０１ｅがある。プロセッサ７０１ａはＲＯＭ７０１ｂ
に従って、ロボット制御装置７００全体を制御する。Ｒ
ＡＭ７０１ｃには各種のデータが格納されている。不揮
発性メモリ７０１ｄ、７０１ｅには、ロボット７０４の
動作プログラムや本発明に係わる最短時間制御のための
プログラムがＲＯＭ７０１ｂからロードされている。Ｓ
ＴＥＰ５−１から５−３とＳＴＥＰ９−１から９−３に
示した、ワーク情報推定から加減速変更のための各計算
は、プロセッサ７０１ａが不揮発性メモリ７０１ｄ内の
プログラムを読みとって実行するソフトウェアによる機
能である。プロセッサボード７０１はバス７０５に結合
されている。ディジタルサーボ制御回路７０２はバス７
０５に結合され、プロセッサボード７０１からの指令に
よって、サーボアンプ７０３を経由して、サーボモータ
７１１、７１２、７１３、７１４、７１５及び７１６を
駆動する。これらのサーボモータはロボット７０４に内
蔵され、ロボット７０４の各軸を動作させる。シリアル
ポート７０６はバス７０５に結合され、教示操作盤７０
８やその他のＲＳ２３２Ｃ機器７０９と接続されてい
る。教示操作盤７０８はロボットへの教示点入力に使用
される。また、Ｉ／Ｏ７０７をへて外部機器７１０との
データ及び信号等の入出力が行われる。
加減速を変えるための処理を実行させる命令を持ってお
き、前記ＳＴＥＰ６およびＳＴＥＰ２に、その命令を書
き込んだ作業プログラムを実行するだけで、自動的に、
計算された加減速に変更してＳＴＥＰ２およびＳＴＥＰ
６を動作させるものである。図７は本発明を実行するロ
ボット制御装置の概略のブロック図である。ロボット制
御装置７００にはプロセッサボード７０１があり、プロ
セッサボード７０１にはプロセッサ７０１ａ、ＲＯＭ７
０１ｂ、ＲＡＭ７０１ｃ及び不揮発性メモリ７０１ｄ、
７０１ｅがある。プロセッサ７０１ａはＲＯＭ７０１ｂ
に従って、ロボット制御装置７００全体を制御する。Ｒ
ＡＭ７０１ｃには各種のデータが格納されている。不揮
発性メモリ７０１ｄ、７０１ｅには、ロボット７０４の
動作プログラムや本発明に係わる最短時間制御のための
プログラムがＲＯＭ７０１ｂからロードされている。Ｓ
ＴＥＰ５−１から５−３とＳＴＥＰ９−１から９−３に
示した、ワーク情報推定から加減速変更のための各計算
は、プロセッサ７０１ａが不揮発性メモリ７０１ｄ内の
プログラムを読みとって実行するソフトウェアによる機
能である。プロセッサボード７０１はバス７０５に結合
されている。ディジタルサーボ制御回路７０２はバス７
０５に結合され、プロセッサボード７０１からの指令に
よって、サーボアンプ７０３を経由して、サーボモータ
７１１、７１２、７１３、７１４、７１５及び７１６を
駆動する。これらのサーボモータはロボット７０４に内
蔵され、ロボット７０４の各軸を動作させる。シリアル
ポート７０６はバス７０５に結合され、教示操作盤７０
８やその他のＲＳ２３２Ｃ機器７０９と接続されてい
る。教示操作盤７０８はロボットへの教示点入力に使用
される。また、Ｉ／Ｏ７０７をへて外部機器７１０との
データ及び信号等の入出力が行われる。
【００１３】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、ワ
ークを把持した時は、加減速時間が長くなり、ワークを
把持していないときは、加減速時間を短くすることがで
きる。また、一台のロボットで複数の種類のワークのハ
ンドリングを行うような場合、各ワークによりワークの
重量が異なるが、この場合も、把持したワークの重量に
より加減速時間を変更することができる。これらによ
り、トルクを最大限有効に使用することが可能になり、
ロボットの性能を最大限有効に使用し、最短時間で作業
を行うことができるという効果がある。また、従来のよ
うに、ワークの重量情報を外部装置からＩ／Ｏ信号とし
て与えられることなく先端負荷の情報を自動的にロボッ
ト自身が推定するため、外部装置やＩ／Ｏ入出力手段と
いった周辺装置を構築する必要が無く、システムのコス
トダウンを行うことが可能になるだけでなく、システム
が複雑かつ煩雑になるという問題を解決できるという効
果がある。
ークを把持した時は、加減速時間が長くなり、ワークを
把持していないときは、加減速時間を短くすることがで
きる。また、一台のロボットで複数の種類のワークのハ
ンドリングを行うような場合、各ワークによりワークの
重量が異なるが、この場合も、把持したワークの重量に
より加減速時間を変更することができる。これらによ
り、トルクを最大限有効に使用することが可能になり、
ロボットの性能を最大限有効に使用し、最短時間で作業
を行うことができるという効果がある。また、従来のよ
うに、ワークの重量情報を外部装置からＩ／Ｏ信号とし
て与えられることなく先端負荷の情報を自動的にロボッ
ト自身が推定するため、外部装置やＩ／Ｏ入出力手段と
いった周辺装置を構築する必要が無く、システムのコス
トダウンを行うことが可能になるだけでなく、システム
が複雑かつ煩雑になるという問題を解決できるという効
果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の構成を示す構成図
【図２】従来のハンドリング動作を示すフローチャート
【図３】本発明の方法を示すフローチャート
【図４】本発明の推定計算に使われるトルク波形
【図５】指令作成手段で作成される速度指令の波形
【図６】本発明の動作を説明する図
【図７】本発明を実現するためのハード構成図
【図８】従来の構成を示す構成図
【図９】トルク積算値とワーク重量の表
１ 指令作成手段 ２ 制御手段 ３ 負荷推定計算手段 ４ 対応関係記憶手段 ５ 最適動作定数決定手段 ６ サーボモータ １００ ロボットの制御装置
Claims (7)
- 【請求項１】 サーボモータを使用して多軸のロボット
を駆動する装置において、 該サーボモータを制御するための制御手段と、 無負荷時の値を基準とした制御量と負荷重量の関係を記
憶しておく対応関係記憶手段と、 ロボットの先端に付加したハンド等で把持したワークの
重量もしくはイナーシャ等のワーク情報を実時間で推定
する負荷推定計算手段と、 該負荷推定計算手段で計算されたワーク情報を基に動作
に最適な条件を決定する最適動作定数決定手段と、 該決定された最適動作定数を使用して前記サーボ制御手
段に払い出す指令を作成する指令作成手段と、を有する
ことを特徴とするロボットの最短時間制御装置。 - 【請求項２】 前記最適動作定数は加減速定数であるこ
とを特徴とする請求項１記載のロボットの最短時間制御
装置。 - 【請求項３】 前記負荷推定計算手段では、モータへの
トルク指令値もしくは電流値を監視し、ワーク情報を推
定計算することを特徴とする請求項１記載のロボットの
最短時間制御装置。 - 【請求項４】 前記負荷推定計算手段では、速度ループ
の積分項を監視し、ワーク情報を推定計算することを特
徴とする請求項１記載のロボットの最短時間制御装置。 - 【請求項５】 前記負荷推定計算手段では、オブザーバ
の外乱推定値を監視し、ワーク情報を推定計算すること
を特徴とする請求項１記載のロボットの最短時間制御装
置。 - 【請求項６】 ロボットの作業プログラム中に、推定計
算を行わせるための命令を記述することを特徴とする請
求項２から５記載のロボットの最短時間制御装置。 - 【請求項７】 ロボットの作業プログラム中に、最適動
作定数を変更するための命令を記述することを特徴とす
る請求項２から６記載のロボットの最短時間制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26470398A JP4016305B2 (ja) | 1998-09-18 | 1998-09-18 | ロボットの制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP26470398A JP4016305B2 (ja) | 1998-09-18 | 1998-09-18 | ロボットの制御装置 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000094371A true JP2000094371A (ja) | 2000-04-04 |
| JP2000094371A5 JP2000094371A5 (ja) | 2005-10-27 |
| JP4016305B2 JP4016305B2 (ja) | 2007-12-05 |
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ID=17407017
Family Applications (1)
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| JP2006272529A (ja) * | 2005-03-30 | 2006-10-12 | Daihen Corp | 産業用ロボット制御装置 |
| JP2009531184A (ja) * | 2006-03-27 | 2009-09-03 | コミッサリア タ レネルジー アトミーク | 操作ロボットにより物体を把持するための知的インターフェース装置及びこの装置の操作方法 |
| WO2013008602A1 (ja) | 2011-07-12 | 2013-01-17 | いすゞ自動車株式会社 | アクチュエータの制御方法及びアクチュエータの制御装置 |
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| WO2013038856A1 (ja) | 2011-09-16 | 2013-03-21 | いすゞ自動車株式会社 | アクチュエータの制御方法及びアクチュエータの制御装置 |
| DE102014104226A1 (de) | 2013-03-28 | 2014-10-02 | Denso Wave Incorporated | Verfahren zur Erzeugung eines Pfades eines mehrachsigen Roboters und Steuervorrichtung für den mehrachsigen Roboter |
| DE102014104220A1 (de) | 2013-03-28 | 2014-10-02 | Denso Wave Incorporated | Verfahren zur Erzeugung eines Pfades eines mehrachsigen Roboters und Steuervorrichtung für den mehrachsigen Roboter |
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| EP3859353A4 (en) * | 2018-09-26 | 2022-06-29 | IHI Corporation | Acceleration-deriving device and method |
-
1998
- 1998-09-18 JP JP26470398A patent/JP4016305B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| WO2013031521A1 (ja) | 2011-08-29 | 2013-03-07 | いすゞ自動車株式会社 | アクチュエータの制御方法及びアクチュエータの制御装置 |
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| US9519275B2 (en) | 2011-09-16 | 2016-12-13 | Isuzu Motors Limited | Actuator control method and actuator control device |
| WO2013038856A1 (ja) | 2011-09-16 | 2013-03-21 | いすゞ自動車株式会社 | アクチュエータの制御方法及びアクチュエータの制御装置 |
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| US9242376B2 (en) | 2013-03-28 | 2016-01-26 | Denso Wave Incorporated | Method of generating path of multiaxial robot and control apparatus for the multiaxial robot |
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