JP2003145461A - アーム制御方法およびアーム制御装置 - Google Patents
アーム制御方法およびアーム制御装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 アームにワーク収納作業などの所望の動作を
行わせる際に合理的な動作計画を設定して全体としての
機構の単純化および作業の効率化を図ることができるア
ーム制御方法およびアーム制御装置を提供する。 【解決手段】 前後軸および回転軸を有するアーム２を
制御するものであって、前後軸の動作計画を始めに設定
し、該動作計画が設定された前後軸の動作パラメータθ
に基づいて、アーム２先端が所望の動作を行うよう回転
軸の動作計画を設定する手順を有するものである。
行わせる際に合理的な動作計画を設定して全体としての
機構の単純化および作業の効率化を図ることができるア
ーム制御方法およびアーム制御装置を提供する。 【解決手段】 前後軸および回転軸を有するアーム２を
制御するものであって、前後軸の動作計画を始めに設定
し、該動作計画が設定された前後軸の動作パラメータθ
に基づいて、アーム２先端が所望の動作を行うよう回転
軸の動作計画を設定する手順を有するものである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、アーム制御方法お
よびアーム制御装置に関する。さらに詳しくは、半導体
ウェハなどのワークを搬送するようにアームを制御する
アーム制御方法およびアーム制御装置に関する。
よびアーム制御装置に関する。さらに詳しくは、半導体
ウェハなどのワークを搬送するようにアームを制御する
アーム制御方法およびアーム制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、半導体ウェハなどのワークの搬送
作業を行うロボットは、アームを２自由度または３自由
度の単純な構成とすることによって動作の高速化および
機構の単純化が図られることが多い。
作業を行うロボットは、アームを２自由度または３自由
度の単純な構成とすることによって動作の高速化および
機構の単純化が図られることが多い。
【０００３】図７に、従来の半導体ウェハ搬送用ロボッ
トを斜視図で示す。このロボットＲ´は，Ｚ軸（上下
軸）、Ｘ軸（前後軸）およびΦ軸（回転軸）という３自
由度のアームを備え、ウェハ収納容器であるカセットＣ
´（図８参照）に円形薄板状のワークＷ´を収納する作
業を行うものとされる。ここで、前後軸は、等長の第１
リンクとこの第１リンクの先端に旋回自在に接合されて
いる第２リンクとからなり、第１リンクを所定角度旋回
させると、第２リンクがその２倍の角度旋回して第２リ
ンクが基端に対して前後方向、つまりＸ軸方向に移動す
るようにされてなる軸とされる。
トを斜視図で示す。このロボットＲ´は，Ｚ軸（上下
軸）、Ｘ軸（前後軸）およびΦ軸（回転軸）という３自
由度のアームを備え、ウェハ収納容器であるカセットＣ
´（図８参照）に円形薄板状のワークＷ´を収納する作
業を行うものとされる。ここで、前後軸は、等長の第１
リンクとこの第１リンクの先端に旋回自在に接合されて
いる第２リンクとからなり、第１リンクを所定角度旋回
させると、第２リンクがその２倍の角度旋回して第２リ
ンクが基端に対して前後方向、つまりＸ軸方向に移動す
るようにされてなる軸とされる。
【０００４】かかる構成のロボットＲ´により、図８
（ａ）に示すように、１つのカセットＣ´にワークＷ´
を収納する収納作業を行う場合は、カセットＣ´を開口
部１０１がロボットＲ´と正対するよう配置すること
で、Ｘ軸方向の単独動作のみにより収納作業を行うこと
が可能である。ところが、同図（ｂ）に示すように２つ
以上のカセットＣ1´、Ｃ2´に対してワークＷ´の収納
作業を行うような場合は、各カセットＣ1´、Ｃ2´をロ
ボットＲ´に対して単純に並置するだけでは各カセット
Ｃ1´、Ｃ2´の開口部１０２、１０３とロボットＲ´と
がオフセットの関係となる。
（ａ）に示すように、１つのカセットＣ´にワークＷ´
を収納する収納作業を行う場合は、カセットＣ´を開口
部１０１がロボットＲ´と正対するよう配置すること
で、Ｘ軸方向の単独動作のみにより収納作業を行うこと
が可能である。ところが、同図（ｂ）に示すように２つ
以上のカセットＣ1´、Ｃ2´に対してワークＷ´の収納
作業を行うような場合は、各カセットＣ1´、Ｃ2´をロ
ボットＲ´に対して単純に並置するだけでは各カセット
Ｃ1´、Ｃ2´の開口部１０２、１０３とロボットＲ´と
がオフセットの関係となる。
【０００５】この状態で、ロボットＲ´の原点Ｏから各
カセットＣ1´、Ｃ2´内部にワークＷ´を直線的に移動
しようとすると、ワークＷ´が開口部１０２，１０３周
壁と干渉することになる。そこで、同図（ｃ）に示すよ
うに、走行機構Ｙにより各開口部１０２、１０３と正対
する位置にロボットＲ´を移動して作業させるようにし
たり、同図（ｄ）に示すように、各カセットＣ1´、Ｃ2
´の設置後、回転機構（不図示である）により各開口部
１０２、１０３がロボットＲ´と正対するよう各カセッ
トＣ1´、Ｃ2´を回転させるなどの必要があり、全体と
して機構が複雑化したり、作業効率が悪化するなどの問
題がある。
カセットＣ1´、Ｃ2´内部にワークＷ´を直線的に移動
しようとすると、ワークＷ´が開口部１０２，１０３周
壁と干渉することになる。そこで、同図（ｃ）に示すよ
うに、走行機構Ｙにより各開口部１０２、１０３と正対
する位置にロボットＲ´を移動して作業させるようにし
たり、同図（ｄ）に示すように、各カセットＣ1´、Ｃ2
´の設置後、回転機構（不図示である）により各開口部
１０２、１０３がロボットＲ´と正対するよう各カセッ
トＣ1´、Ｃ2´を回転させるなどの必要があり、全体と
して機構が複雑化したり、作業効率が悪化するなどの問
題がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる従来技
術の課題に鑑みなされたものであって、前後軸および回
転軸を有するアームに、ワーク収納作業などの所望の動
作を行わせる際に合理的な動作計画を設定して、全体と
しての機構の単純化および作業の効率化を図ることがで
きるアーム制御方法およびアーム制御装置を提供するこ
とを目的としている。
術の課題に鑑みなされたものであって、前後軸および回
転軸を有するアームに、ワーク収納作業などの所望の動
作を行わせる際に合理的な動作計画を設定して、全体と
しての機構の単純化および作業の効率化を図ることがで
きるアーム制御方法およびアーム制御装置を提供するこ
とを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明のアーム制御方法
は、前後軸および回転軸を有するアームを制御するアー
ム制御方法であって、前後軸の動作計画を始めに設定
し、該動作計画が設定された前後軸の動作パラメータに
基づいて、アーム先端が所望の動作を行うよう回転軸の
動作計画を設定する手順を有することを特徴とする。
は、前後軸および回転軸を有するアームを制御するアー
ム制御方法であって、前後軸の動作計画を始めに設定
し、該動作計画が設定された前後軸の動作パラメータに
基づいて、アーム先端が所望の動作を行うよう回転軸の
動作計画を設定する手順を有することを特徴とする。
【０００８】本発明のアーム制御方法においては、前後
軸とオフセットに開口部が配置される容器にワークを収
納するときに、ワークを初期位置から前記開口部正面前
方の所定位置に移動した後、前記所定位置から前記容器
内部にワークを直線的に移動するようアームを動作させ
るのが好ましい。
軸とオフセットに開口部が配置される容器にワークを収
納するときに、ワークを初期位置から前記開口部正面前
方の所定位置に移動した後、前記所定位置から前記容器
内部にワークを直線的に移動するようアームを動作させ
るのが好ましい。
【０００９】また、本発明のアーム制御方法において
は、容器内部にワークを収納した後、該ワークを把持し
ていたハンドを前記容器内部から初期位置に直線的に戻
すようアームを動作させるようにするのが好ましい。
は、容器内部にワークを収納した後、該ワークを把持し
ていたハンドを前記容器内部から初期位置に直線的に戻
すようアームを動作させるようにするのが好ましい。
【００１０】さらに、本発明のアーム制御方法において
は、ワークを収納するときに、開口部正面前方の所定位
置への移動と、その後の前記所定位置から容器内部への
所定位置への移動とを、内回りするようにアームを制御
するのが好ましい。
は、ワークを収納するときに、開口部正面前方の所定位
置への移動と、その後の前記所定位置から容器内部への
所定位置への移動とを、内回りするようにアームを制御
するのが好ましい。
【００１１】一方、本発明のアーム制御装置は、前後軸
および回転軸を有するアームを制御するアーム制御装置
であって、前記制御装置が、動作計画設定部と駆動信号
生成部とを備え、前記動作計画設定部により、前記アー
ムに所望の動作をなさしめる動作計画が設定されるとと
もに、その動作計画に対応した動作指令が生成され、前
記駆動信号生成により、前記動作指令に対応したを駆動
信号が生成されることを特徴とする。
および回転軸を有するアームを制御するアーム制御装置
であって、前記制御装置が、動作計画設定部と駆動信号
生成部とを備え、前記動作計画設定部により、前記アー
ムに所望の動作をなさしめる動作計画が設定されるとと
もに、その動作計画に対応した動作指令が生成され、前
記駆動信号生成により、前記動作指令に対応したを駆動
信号が生成されることを特徴とする。
【００１２】本発明のアーム制御装置においては、前後
軸の動作計画を始めに設定し、ついで該動作計画が設定
された前後軸の動作パラメータに基づいて、アーム先端
が所望の動作を行うよう回転軸の動作計画を設定するよ
う構成されてなるのが好ましい。
軸の動作計画を始めに設定し、ついで該動作計画が設定
された前後軸の動作パラメータに基づいて、アーム先端
が所望の動作を行うよう回転軸の動作計画を設定するよ
う構成されてなるのが好ましい。
【００１３】また、本発明のアーム制御装置において
は、前後軸とオフセットに開口部が配置される容器にワ
ークを収納するときに、ワークを初期位置から前記開口
部正面前方の所定位置に移動した後、前記所定位置から
前記容器内部にワークを直線的に移動するようアームを
動作させるように構成されてなるのが好ましい。
は、前後軸とオフセットに開口部が配置される容器にワ
ークを収納するときに、ワークを初期位置から前記開口
部正面前方の所定位置に移動した後、前記所定位置から
前記容器内部にワークを直線的に移動するようアームを
動作させるように構成されてなるのが好ましい。
【００１４】さらに、本発明のアーム制御装置おいて
は、容器内部にワークを収納した後、該ワークを把持し
ていたハンドを前記容器内部から初期位置に直線的に戻
すようアームを動作させるように構成されてなるのが好
ましい。
は、容器内部にワークを収納した後、該ワークを把持し
ていたハンドを前記容器内部から初期位置に直線的に戻
すようアームを動作させるように構成されてなるのが好
ましい。
【００１５】さらに、本発明のアーム制御装置おいて
は、アーム先端が内回りするようにアームを制御するよ
う構成されてなるのが好ましい。
は、アーム先端が内回りするようにアームを制御するよ
う構成されてなるのが好ましい。
【００１６】しかして、本発明のアーム制御装置はロボ
ット制御装置に備えられる。また、そのロボット制御装
置はロボットに装着される。
ット制御装置に備えられる。また、そのロボット制御装
置はロボットに装着される。
【００１７】
【作用】本発明は前記の如く構成されているので、アー
ムが前後軸と回転軸との協働により所定の動作を行うよ
うな場合に、各軸が能力を最大限に発揮しかつ無理なく
動作する動作計画の設定が容易となる。
ムが前後軸と回転軸との協働により所定の動作を行うよ
うな場合に、各軸が能力を最大限に発揮しかつ無理なく
動作する動作計画の設定が容易となる。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しながら本
発明を実施形態に基づいて説明するが、本発明はかかる
実施形態のみに限定されるものではない。
発明を実施形態に基づいて説明するが、本発明はかかる
実施形態のみに限定されるものではない。
【００１９】本発明のアームの制御方法が適用されてい
るロボットの一実施形態を図１に概略図で示す。このロ
ボットＲは、Ｘ軸（前後軸）およびΦ軸（回転軸）の少
なくとも２自由度を有するアーム２を備え、例えば半導
体ウェハなどのワークＷをカセットＣ（図２参照）に収
納する収納作業を行うものとされる。
るロボットの一実施形態を図１に概略図で示す。このロ
ボットＲは、Ｘ軸（前後軸）およびΦ軸（回転軸）の少
なくとも２自由度を有するアーム２を備え、例えば半導
体ウェハなどのワークＷをカセットＣ（図２参照）に収
納する収納作業を行うものとされる。
【００２０】すなわち、ロボットＲは、基台１と、この
基台１の上部に設けられる関節型のアーム２と、アーム
２駆動端に設けられワークＷを把持するハンド３と、ア
ーム２およびハンド３を制御するコントローラ１０とを
備えてなるものとされる。
基台１の上部に設けられる関節型のアーム２と、アーム
２駆動端に設けられワークＷを把持するハンド３と、ア
ーム２およびハンド３を制御するコントローラ１０とを
備えてなるものとされる。
【００２１】コントローラ１０は、アーム２先端に所望
の動作を行わせるときの動作計画を設定し、この動作計
画による動作指令を出力する動作計画設定部１１と、動
作計画設定部１１からの動作指令に従って、アーム２を
駆動するための駆動信号を生成して各軸Ｘ、Φのアクチ
ュエータ部（不図示である）に出力する駆動信号生成部
１２とを有するものとされる。
の動作を行わせるときの動作計画を設定し、この動作計
画による動作指令を出力する動作計画設定部１１と、動
作計画設定部１１からの動作指令に従って、アーム２を
駆動するための駆動信号を生成して各軸Ｘ、Φのアクチ
ュエータ部（不図示である）に出力する駆動信号生成部
１２とを有するものとされる。
【００２２】Ｘ軸は、Φ軸の回転中心軸Ｉに直交する１
つの直線Ｌに沿ってアーム２先端を移動するように動作
する。また、Φ軸は、アーム２およびハンド３をその姿
勢を保持したまま軸Ｉの回りに全体として回転するよう
動作する。つまり、Ｘ軸を軸Ｉの回りに旋回させるよう
動作する。
つの直線Ｌに沿ってアーム２先端を移動するように動作
する。また、Φ軸は、アーム２およびハンド３をその姿
勢を保持したまま軸Ｉの回りに全体として回転するよう
動作する。つまり、Ｘ軸を軸Ｉの回りに旋回させるよう
動作する。
【００２３】アーム２は等長の２つのリンク４、５を有
し、Φ軸が固定された状態で第１リンク４が軸Ｉの回り
に旋回し、これに連動して第２リンク５が第１リンク４
の先端部４ａの軸Ｉ1を中心に旋回し、これによって第
２リンク５の先端部５ａが直線Ｌに沿って移動するよう
に伸縮するものとされる。このとき、ハンド３はその姿
勢を保持したまま直線Ｌに沿って前後動する。
し、Φ軸が固定された状態で第１リンク４が軸Ｉの回り
に旋回し、これに連動して第２リンク５が第１リンク４
の先端部４ａの軸Ｉ1を中心に旋回し、これによって第
２リンク５の先端部５ａが直線Ｌに沿って移動するよう
に伸縮するものとされる。このとき、ハンド３はその姿
勢を保持したまま直線Ｌに沿って前後動する。
【００２４】以下、ハンド３の位置Ｐを、直線Ｌと中心
軸Ｉとの交点を原点Ｐ0とし、初期状態における直線Ｌ
（Ｘ軸）をｑ軸、これに直交する水平面内の直線をｐ軸
とする座標系により表して説明する。
軸Ｉとの交点を原点Ｐ0とし、初期状態における直線Ｌ
（Ｘ軸）をｑ軸、これに直交する水平面内の直線をｐ軸
とする座標系により表して説明する。
【００２５】直線Ｌと第１リンク４とがなす角θをＸ軸
の動作パラメータと定義し、直線Ｌとｐ軸とがなす角φ
をΦ軸の動作パラメータと定義する。このとき、ハンド
３の位置Ｐ（ｐ，ｑ）は、 （ｐ，ｑ）＝（２ａcosθ・cosφ，２Ｌcosθ・sinφ） （１） と表せる。但し、係数ａは原点Ｐ0とハンド３の位置Ｐ
との距離である。
の動作パラメータと定義し、直線Ｌとｐ軸とがなす角φ
をΦ軸の動作パラメータと定義する。このとき、ハンド
３の位置Ｐ（ｐ，ｑ）は、 （ｐ，ｑ）＝（２ａcosθ・cosφ，２Ｌcosθ・sinφ） （１） と表せる。但し、係数ａは原点Ｐ0とハンド３の位置Ｐ
との距離である。
【００２６】前記式（１）の関係は、３角関数の逆変換
により、 φ＝arctan（ｑ／ｐ） （ｑ＜ｐ） （２） φ＝arccot（ｐ／ｑ） （ｐ＞ｑ） （３） θ＝arccos（ｐ／（２ａcosφ）） （φ＜π／４） （４） θ＝arccos（ｑ／（２ａsinφ）） （φ＞π／４） （５） と表せる。
により、 φ＝arctan（ｑ／ｐ） （ｑ＜ｐ） （２） φ＝arccot（ｐ／ｑ） （ｐ＞ｑ） （３） θ＝arccos（ｐ／（２ａcosφ）） （φ＜π／４） （４） θ＝arccos（ｑ／（２ａsinφ）） （φ＞π／４） （５） と表せる。
【００２７】以下、このように各軸Ｘ、Φの動作パラメ
ータθおよびφが定義されるアーム２先端に所望の動作
を行わせるための動作計画の設定方法について説明す
る。
ータθおよびφが定義されるアーム２先端に所望の動作
を行わせるための動作計画の設定方法について説明す
る。
【００２８】例えば、図２に示すように、ロボットＲに
対して単純に並置され開口部２１、２２がロボットＲと
オフセットになっている２つのカセットＣ1、Ｃ2にワー
クＷを収納する収納作業を行う場合を考える。この場
合、ワークＷを原点Ｐ0から例えばカセットＣ2内の収納
位置Ｐ2（ｐ2，ｑ2）まで直線的に移動させると、開口
部２１周壁にワークＷが干渉することになる。このた
め、ハンド３を開口部２１正面前方の所定位置Ｐ
1（ｐ1，ｑ1）まで移動し、その位置から収納位置Ｐ2ま
でハンド３を直線的に移動するようアーム２を動作させ
る必要がある。ここで、ハンド３が点Ｐ1、Ｐ2にあると
きの各軸Ｘ、Φの動作パラメータθ、φをそれぞれ（θ
1，φ1）、（θ2，φ2）、つまり、 Ｐ1（ｐ1，ｑ1）：（θ1，φ1） （６） Ｐ2（ｐ2，ｑ2）：（θ2，φ2） （７） と表すものとする。
対して単純に並置され開口部２１、２２がロボットＲと
オフセットになっている２つのカセットＣ1、Ｃ2にワー
クＷを収納する収納作業を行う場合を考える。この場
合、ワークＷを原点Ｐ0から例えばカセットＣ2内の収納
位置Ｐ2（ｐ2，ｑ2）まで直線的に移動させると、開口
部２１周壁にワークＷが干渉することになる。このた
め、ハンド３を開口部２１正面前方の所定位置Ｐ
1（ｐ1，ｑ1）まで移動し、その位置から収納位置Ｐ2ま
でハンド３を直線的に移動するようアーム２を動作させ
る必要がある。ここで、ハンド３が点Ｐ1、Ｐ2にあると
きの各軸Ｘ、Φの動作パラメータθ、φをそれぞれ（θ
1，φ1）、（θ2，φ2）、つまり、 Ｐ1（ｐ1，ｑ1）：（θ1，φ1） （６） Ｐ2（ｐ2，ｑ2）：（θ2，φ2） （７） と表すものとする。
【００２９】前述した例のように、ハンド３をロボット
Ｒとオフセットの直線Ｐ1−Ｐ2に沿って移動するような
アーム２の動作は、Ｘ軸またはΦ軸の単独動作では実現
されず、Ｘ軸とΦ軸との協働による複合的動作により実
現される。そして、アーム２にこのような複合的動作を
行わせる場合、一般的に、ハンド３、つまりアーム２先
端の運動に着目してハンド３がスムースに運動するよう
にアーム２の各軸Ｘ、Φの動作計画が設定されるのが通
常である。
Ｒとオフセットの直線Ｐ1−Ｐ2に沿って移動するような
アーム２の動作は、Ｘ軸またはΦ軸の単独動作では実現
されず、Ｘ軸とΦ軸との協働による複合的動作により実
現される。そして、アーム２にこのような複合的動作を
行わせる場合、一般的に、ハンド３、つまりアーム２先
端の運動に着目してハンド３がスムースに運動するよう
にアーム２の各軸Ｘ、Φの動作計画が設定されるのが通
常である。
【００３０】すなわち、図３（ａ）に示すように、動作
開始時刻ｔ0から時刻ｔ1までハンド３をスムースに加速
し（ｐ1＝ｐ2であるため、ｑの変化のみ図示してい
る）、時刻ｔ1から所定速度Ｖｓでの等速運動に移行
し、時刻ｔ2から減速運動を開始し、時刻ｔ3に点Ｐ2で
ハンド３が停止するような動作計画である。このよう
に、ハンド３の運動に着目してハンド３がスムースに運
動するようにアーム２の動作計画を設定する場合、各軸
Ｘ、Φの動作パラメータθ、φの変化は、同図（ｂ）お
よび同図（ｄ）に示すようになる。
開始時刻ｔ0から時刻ｔ1までハンド３をスムースに加速
し（ｐ1＝ｐ2であるため、ｑの変化のみ図示してい
る）、時刻ｔ1から所定速度Ｖｓでの等速運動に移行
し、時刻ｔ2から減速運動を開始し、時刻ｔ3に点Ｐ2で
ハンド３が停止するような動作計画である。このよう
に、ハンド３の運動に着目してハンド３がスムースに運
動するようにアーム２の動作計画を設定する場合、各軸
Ｘ、Φの動作パラメータθ、φの変化は、同図（ｂ）お
よび同図（ｄ）に示すようになる。
【００３１】すなわち、Ｘ軸は、動作開始時点ｔ0直後
にはその変位がかなりゆるやかなものとなり、したがっ
て同図（ｄ）に示すように、動作パラメータθの速度ｄ
θ／ｄｔも小さなものとなっている。このことは、Ｘ軸
の加速度が小さいこと、すなわちＸ軸の能力が必要以上
に抑えられることを示している。
にはその変位がかなりゆるやかなものとなり、したがっ
て同図（ｄ）に示すように、動作パラメータθの速度ｄ
θ／ｄｔも小さなものとなっている。このことは、Ｘ軸
の加速度が小さいこと、すなわちＸ軸の能力が必要以上
に抑えられることを示している。
【００３２】また、ハンド３が点Ｐ2まで移動して停止
する時刻ｔ3には、同図（ｄ）に示すように、速度ｄθ
／ｄｔが階段状に変化している。このことはＸ軸に非常
に大きな加速度、つまり衝撃が発生することを示してい
る。つまり、ハンド３の運動に着目してハンド３がスム
ースに運動するようにアーム２の動作計画を設定して
も、必ずしも各軸Ｘ、Φの動作がスムースなものとはな
らず、また各軸Ｘ、Φの能力を十分に発揮させるものと
ならないのが通常である。
する時刻ｔ3には、同図（ｄ）に示すように、速度ｄθ
／ｄｔが階段状に変化している。このことはＸ軸に非常
に大きな加速度、つまり衝撃が発生することを示してい
る。つまり、ハンド３の運動に着目してハンド３がスム
ースに運動するようにアーム２の動作計画を設定して
も、必ずしも各軸Ｘ、Φの動作がスムースなものとはな
らず、また各軸Ｘ、Φの能力を十分に発揮させるものと
ならないのが通常である。
【００３３】そこで、実施形態１では、ハンド３の運動
ではなく各軸Ｘ、Φの動作、特にＸ軸の動作に着目して
アーム２に所望の動作を行わせるよう動作計画を設定す
ることによって、作業効率およびアーム２の耐久性の向
上を図ろうとしている。
ではなく各軸Ｘ、Φの動作、特にＸ軸の動作に着目して
アーム２に所望の動作を行わせるよう動作計画を設定す
ることによって、作業効率およびアーム２の耐久性の向
上を図ろうとしている。
【００３４】すなわち、図４（ｄ）に示すように、時刻
ｔ0の動作開始とともにＸ軸を適当な加速度で加速し、
時刻ｔ4に速度ｄθ／ｄｔが所定速度Ｖｓに達すると、
この所定速度Ｖｓによる等速運動を開始し、時刻ｔ5か
ら減速運動を開始し、ハンド３が点Ｐ2に到達する時刻
ｔ6にＸ軸の動作を停止させるようＸ軸の動作計画を設
定する。
ｔ0の動作開始とともにＸ軸を適当な加速度で加速し、
時刻ｔ4に速度ｄθ／ｄｔが所定速度Ｖｓに達すると、
この所定速度Ｖｓによる等速運動を開始し、時刻ｔ5か
ら減速運動を開始し、ハンド３が点Ｐ2に到達する時刻
ｔ6にＸ軸の動作を停止させるようＸ軸の動作計画を設
定する。
【００３５】このようにしてＸ軸の動作計画が設定さ
れ、この動作計画により各時刻ｔのＸ軸の動作パラメー
タθtが演算され、この動作パラメータθtに基づいてハ
ンド３が、直線Ｐ1−Ｐ2に沿って移動するようにΦ軸の
動作パラメータφtが所定時間毎に幾何学的に演算され
る。すなわち、下記式（８）により、各時刻ｔのΦ軸の
動作パラメータφtが設定される。
れ、この動作計画により各時刻ｔのＸ軸の動作パラメー
タθtが演算され、この動作パラメータθtに基づいてハ
ンド３が、直線Ｐ1−Ｐ2に沿って移動するようにΦ軸の
動作パラメータφtが所定時間毎に幾何学的に演算され
る。すなわち、下記式（８）により、各時刻ｔのΦ軸の
動作パラメータφtが設定される。
【００３６】
φt＝arccos（ｐ／（２ａcosθt）） （８）
【００３７】このようにして、時刻ｔにおけるＸ軸の動
作パラメータθtおよびΦ軸の動作パラメータφtが演算
されると、その組み合わせ（θt，φt）が動作指令とし
て動作計画設定部１１から駆動信号生成部１２に出力さ
れる。
作パラメータθtおよびΦ軸の動作パラメータφtが演算
されると、その組み合わせ（θt，φt）が動作指令とし
て動作計画設定部１１から駆動信号生成部１２に出力さ
れる。
【００３８】以下、ワークＷを原点Ｐ0からカセットＣ2
内の収納位置Ｐ2まで搬送し、ワークＷ収納後にハンド
３を原点Ｐ0まで復帰させる場合の手順を説明する。
内の収納位置Ｐ2まで搬送し、ワークＷ収納後にハンド
３を原点Ｐ0まで復帰させる場合の手順を説明する。
【００３９】手順（１）：ワークＷを原点Ｐ0からカセ
ットＣ2の開口部の正面前方の所定位置Ｐ1まで移動させ
る。このとき、各軸Ｘ、Φの動作は以下のようになる。
ットＣ2の開口部の正面前方の所定位置Ｐ1まで移動させ
る。このとき、各軸Ｘ、Φの動作は以下のようになる。
【００４０】Ｘ軸は、ハンド３を点Ｐ0−点Ｐ1間に相当
する距離だけ移動させるよう動作する。すなわち、図４
（ｄ）に示したような加速、等速および減速の各運動に
よりＸ軸の最大限の能力で動作パラメータθをθ0から
θ1にスムースに変化させるような動作計画が動作計画
設定部１１により設定され、設定された動作計画による
時刻ｔの動作パラメータθtが演算され、このθt値がＸ
軸の動作指令として駆動信号生成部１２に出力される。
する距離だけ移動させるよう動作する。すなわち、図４
（ｄ）に示したような加速、等速および減速の各運動に
よりＸ軸の最大限の能力で動作パラメータθをθ0から
θ1にスムースに変化させるような動作計画が動作計画
設定部１１により設定され、設定された動作計画による
時刻ｔの動作パラメータθtが演算され、このθt値がＸ
軸の動作指令として駆動信号生成部１２に出力される。
【００４１】手順（２）：ワークＷを点Ｐ1から点Ｐ2ま
で直線的に移動させる。このとき、各軸Ｘ、Φの動作は
以下のようになる。
で直線的に移動させる。このとき、各軸Ｘ、Φの動作は
以下のようになる。
【００４２】手順（２−１）：Ｘ軸の動作
【００４３】 点Ｐ1−点Ｐ2間の距離との差に相当する距
離だけワークＷを移動するよう動作する。すなわち、図
４（ｄ）に示したような加速、等速および減速の各運動
によりＸ軸の最大限の能力で、動作パラメータθをθ1
からθ2までスムースに変化させるような動作計画が動
作計画設定部１１により設定され、設定された動作計画
による時刻ｔの動作パラメータθtが演算される。
離だけワークＷを移動するよう動作する。すなわち、図
４（ｄ）に示したような加速、等速および減速の各運動
によりＸ軸の最大限の能力で、動作パラメータθをθ1
からθ2までスムースに変化させるような動作計画が動
作計画設定部１１により設定され、設定された動作計画
による時刻ｔの動作パラメータθtが演算される。
【００４４】手順（２−２）：Φ軸の動作
【００４５】ここでは手順（２−１）で設定されたＸ軸
の動作計画に従属してΦ軸の動作計画が設定される。す
なわち、手順（２−１）の動作計画による各時刻ｔのＸ
軸の動作パラメータθtに基づいて、動作開始時刻ｔ0か
ら所定時間毎に前記式（８）を用いて時刻ｔのΦ軸の動
作パラメータφtが演算される。
の動作計画に従属してΦ軸の動作計画が設定される。す
なわち、手順（２−１）の動作計画による各時刻ｔのＸ
軸の動作パラメータθtに基づいて、動作開始時刻ｔ0か
ら所定時間毎に前記式（８）を用いて時刻ｔのΦ軸の動
作パラメータφtが演算される。
【００４６】このように、ハンド３をロボットＲとオフ
セットな直線Ｐ1−Ｐ2に沿って移動するような場合にＸ
軸の動作計画を先に設定し、この動作計画にΦ軸の動作
を従属させるのは、前述したようなアーム２の動作では
Φ軸に能力的な余裕が生じるのが通常であり、したがっ
て、Ｘ軸の能力を最大限に発揮させるよう動作計画を設
定し、これに基づいてΦ軸の動作計画を設定することに
よって、アーム２の能力を最大限に発揮させるよう制御
することが可能となるからである。
セットな直線Ｐ1−Ｐ2に沿って移動するような場合にＸ
軸の動作計画を先に設定し、この動作計画にΦ軸の動作
を従属させるのは、前述したようなアーム２の動作では
Φ軸に能力的な余裕が生じるのが通常であり、したがっ
て、Ｘ軸の能力を最大限に発揮させるよう動作計画を設
定し、これに基づいてΦ軸の動作計画を設定することに
よって、アーム２の能力を最大限に発揮させるよう制御
することが可能となるからである。
【００４７】手順（３）：カセットＣ2にワークＷを収
納した後、ハンド３を点Ｐ2から原点Ｐ 0とハンド先端と
しては同じ値に当たるＰ0’に直線的に復帰させる。す
なわち、ワークＷ外形がハンド３外形よりも大きく、ワ
ークＷの把持を解除した状態でハンド３を点Ｐ0’まで
直線的に移動させても開口部２１，２２周壁と干渉しな
いような場合は、ハンド３を迂回させることなく点Ｐ2
から原点Ｐ0’まで直接的に復帰させるよう制御する。
これにより、ワーク収納作業のサイクルタイムを短縮す
ることが可能となる。このとき、各軸Ｘ、Φの動作は以
下のようになる。
納した後、ハンド３を点Ｐ2から原点Ｐ 0とハンド先端と
しては同じ値に当たるＰ0’に直線的に復帰させる。す
なわち、ワークＷ外形がハンド３外形よりも大きく、ワ
ークＷの把持を解除した状態でハンド３を点Ｐ0’まで
直線的に移動させても開口部２１，２２周壁と干渉しな
いような場合は、ハンド３を迂回させることなく点Ｐ2
から原点Ｐ0’まで直接的に復帰させるよう制御する。
これにより、ワーク収納作業のサイクルタイムを短縮す
ることが可能となる。このとき、各軸Ｘ、Φの動作は以
下のようになる。
【００４８】Ｘ軸は、点Ｐ2−点Ｐ0’間に相当する距離
だけハンド３を移動するよう動作する。すなわち、図４
（ｄ）に示したような加速、等速および減速の各運動に
よりＸ軸の最大限の能力で動作パラメータθをθ2から
θ0までスムースに変化させるよう動作計画を設定す
る。
だけハンド３を移動するよう動作する。すなわち、図４
（ｄ）に示したような加速、等速および減速の各運動に
よりＸ軸の最大限の能力で動作パラメータθをθ2から
θ0までスムースに変化させるよう動作計画を設定す
る。
【００４９】このように、実施形態１のアーム制御方法
は、ロボットＲとオフセットにある直線Ｐ1−Ｐ2に沿っ
てハンド３を移動するようにアーム２を動作させる場合
に、ハンド３の運動に着目するのではなく、各軸Ｘ、Φ
の動作、特にＸ軸の動作に着目して動作計画を設定する
ようにしているので、アーム２の能力を最大限に発揮す
るような動作計画の設定が容易であり、サイクルタイム
を短縮することができるとともに、各軸Ｘ、Φの動作を
スムースなものとしてアーム２の耐久性を向上すること
も可能となる。
は、ロボットＲとオフセットにある直線Ｐ1−Ｐ2に沿っ
てハンド３を移動するようにアーム２を動作させる場合
に、ハンド３の運動に着目するのではなく、各軸Ｘ、Φ
の動作、特にＸ軸の動作に着目して動作計画を設定する
ようにしているので、アーム２の能力を最大限に発揮す
るような動作計画の設定が容易であり、サイクルタイム
を短縮することができるとともに、各軸Ｘ、Φの動作を
スムースなものとしてアーム２の耐久性を向上すること
も可能となる。
【００５０】また、ワーク収納後にハンド３を収納位置
Ｐ2から初期位置Ｐ0’まで直接的に復帰させるよう制御
することによって、さらにサイクルタイムを短縮するこ
とも可能となる。
Ｐ2から初期位置Ｐ0’まで直接的に復帰させるよう制御
することによって、さらにサイクルタイムを短縮するこ
とも可能となる。
【００５１】実施形態２
実施形態２のアーム制御方法は、実施形態１のアーム制
御方法を改変してなるものであり、サイクルタイムの短
縮を図るために、ハンド３を原点Ｐ0から点Ｐ1を経由し
て収納位置Ｐ2まで移動するときにＰ0−Ｐ1間の動作と
Ｐ1−Ｐ2間の動作とを重ね合わせて実行するよう制御す
るものである。
御方法を改変してなるものであり、サイクルタイムの短
縮を図るために、ハンド３を原点Ｐ0から点Ｐ1を経由し
て収納位置Ｐ2まで移動するときにＰ0−Ｐ1間の動作と
Ｐ1−Ｐ2間の動作とを重ね合わせて実行するよう制御す
るものである。
【００５２】すなわち、実施形態１では、図５（ａ）に
示すようにハンド３を原点Ｐ0から点Ｐ1を経由して収納
位置Ｐ2まで移動するときに、同図（ｂ）に示すよう
に、点Ｐ1で各軸Ｘ、Φ（図はＸ軸の動作を示す）の動
作を完了してから点Ｐ2まで移動するようにしている。
示すようにハンド３を原点Ｐ0から点Ｐ1を経由して収納
位置Ｐ2まで移動するときに、同図（ｂ）に示すよう
に、点Ｐ1で各軸Ｘ、Φ（図はＸ軸の動作を示す）の動
作を完了してから点Ｐ2まで移動するようにしている。
【００５３】実施形態２では、図６（ａ）に示すよう
に、各軸Ｘ、Φ、特にＸ軸を点Ｐ1で停止させないよう
に、ハンド３が点Ｐ1近傍の設定精度範囲Ｄ（同図
（ｂ）参照）に入ったときに、点Ｐ1から点Ｐ2へのアー
ム２の動作を開始させるようにして、サイクルタイムの
短縮を図るようにしている。
に、各軸Ｘ、Φ、特にＸ軸を点Ｐ1で停止させないよう
に、ハンド３が点Ｐ1近傍の設定精度範囲Ｄ（同図
（ｂ）参照）に入ったときに、点Ｐ1から点Ｐ2へのアー
ム２の動作を開始させるようにして、サイクルタイムの
短縮を図るようにしている。
【００５４】以下、各手順を具体的に説明する。
【００５５】手順（４）：実施形態１の手順（１）と同
様にしてハンド３を点Ｐ0から点Ｐ1まで移動させる動作
を開始する。
様にしてハンド３を点Ｐ0から点Ｐ1まで移動させる動作
を開始する。
【００５６】手順（５）：ハンド３が図６（ｂ）に示す
点Ｐ1近傍の設定精度範囲Ｄに入る時刻ｔ0´（ｔ0´＜
ｔ0）に、実施形態１の手順（２）による処理を重ね合
わせて開始する。このとき、各軸Ｘ、Φの動作は以下の
ようになる。
点Ｐ1近傍の設定精度範囲Ｄに入る時刻ｔ0´（ｔ0´＜
ｔ0）に、実施形態１の手順（２）による処理を重ね合
わせて開始する。このとき、各軸Ｘ、Φの動作は以下の
ようになる。
【００５７】手順（５−１）：Ｘ軸の動作
【００５８】手順（１）の動作指令におけるθt値に手
順（２）の動作指令におけるθt値のθ1からの増分を加
算して、新たなθt値として設定する。
順（２）の動作指令におけるθt値のθ1からの増分を加
算して、新たなθt値として設定する。
【００５９】手順（５−２）：Φ軸の動作
【００６０】手順（２）の動作指令におけるφt値をそ
のまま新たな動作指令におけるφt値として設定する。
のまま新たな動作指令におけるφt値として設定する。
【００６１】このように、実施形態２のアーム制御方法
では、ハンド３が中継点Ｐ1近傍の設定精度範囲Ｄに入
った時点ｔ0´に、点Ｐ1−点Ｐ2間の動作が点Ｐ0−点Ｐ
1間の動作と重ね合わせて開始されるので、Ｘ軸の動作
を停止させることなくハンド３を点Ｐ0から点Ｐ1近傍の
設定精度範囲Ｄ内のショートカットＥを経由して点Ｐ 2
まで移動することが可能となり、つまりアーム２先端を
いわゆる内回りさせてサイクルタイムをさらに短縮する
ことができる。
では、ハンド３が中継点Ｐ1近傍の設定精度範囲Ｄに入
った時点ｔ0´に、点Ｐ1−点Ｐ2間の動作が点Ｐ0−点Ｐ
1間の動作と重ね合わせて開始されるので、Ｘ軸の動作
を停止させることなくハンド３を点Ｐ0から点Ｐ1近傍の
設定精度範囲Ｄ内のショートカットＥを経由して点Ｐ 2
まで移動することが可能となり、つまりアーム２先端を
いわゆる内回りさせてサイクルタイムをさらに短縮する
ことができる。
【００６２】以上、本発明を実施形態に基づいて説明し
てきたが、本発明はかかる実施形態に限定されるもので
はなく、種々改変が可能である。例えば、実施形態にお
いては、アーム２がＸ軸およびΦ軸の２自由度を有する
ものとしたが、例えば上下軸（Ｚ軸）を加えた３自由度
以上の構成としてもよい。
てきたが、本発明はかかる実施形態に限定されるもので
はなく、種々改変が可能である。例えば、実施形態にお
いては、アーム２がＸ軸およびΦ軸の２自由度を有する
ものとしたが、例えば上下軸（Ｚ軸）を加えた３自由度
以上の構成としてもよい。
【００６３】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明は、前後軸
および回転軸を有するアームを制御するときに、前後軸
の動作計画を始めに設定し、該動作計画が設定された前
後軸の動作パラメータを用いてアームが所望の動作を行
うよう回転軸の動作計画を設定するので、アームの能力
を最大限に発揮させる動作計画を容易に設定することが
できるという優れた効果を奏する。
および回転軸を有するアームを制御するときに、前後軸
の動作計画を始めに設定し、該動作計画が設定された前
後軸の動作パラメータを用いてアームが所望の動作を行
うよう回転軸の動作計画を設定するので、アームの能力
を最大限に発揮させる動作計画を容易に設定することが
できるという優れた効果を奏する。
【図１】本発明のアーム制御方法が適用されるロボット
の概略構成を示す概略図であって、同（ａ）は上面図、
同（ｂ）は側面図である。
の概略構成を示す概略図であって、同（ａ）は上面図、
同（ｂ）は側面図である。
【図２】前記ロボットの動作例を示す模式図である。
【図３】一般的な動作計画によるアーム各部の動作をシ
ミュレートした結果を示すグラフ図である。
ミュレートした結果を示すグラフ図である。
【図４】本発明の動作計画によるアーム各部の動作をシ
ミュレートした結果を示すグラフ図である。
ミュレートした結果を示すグラフ図である。
【図５】本発明の実施形態２に係るアーム制御方法を説
明するための模式図である。
明するための模式図である。
【図６】本発明の実施形態２に係るアーム制御方法を説
明するための模式図である。
明するための模式図である。
【図７】従来のアーム制御方法が適用されるロボットの
概略構成を示す斜視図である。
概略構成を示す斜視図である。
【図８】同ロボットの動作例を示す模式図である。
１ 基台
２ アーム
３ ハンド
１０ コントローラ
１１ 動作計画設定部
Ｃ カセット
Ｒ ロボット
Ｗ ワーク
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 橋本 康彦
明石市川崎町１番１号 川崎重工業株式会
社明石工場内
(72)発明者 宇野 和之
明石市川崎町１番１号 川崎重工業株式会
社明石工場内
Ｆターム(参考） 3C007 AS03 AS24 BS15 BT11 CT04
CV07 CW07 LT01 LU03 LV05
NS09 NS13
5F031 CA02 FA01 FA07 FA11 GA02
GA43
Claims (11)
- 【請求項１】 前後軸および回転軸を有するアームを制
御するアーム制御方法であって、前後軸の動作計画を初
めに設定し、該動作計画が設定された前後軸の動作パラ
メータに基づいて、アーム先端が所望の動作を行うよう
回転軸の動作計画を設定する手順を有することを特徴と
するアーム制御方法。 - 【請求項２】 前後軸とオフセットに開口部が配置され
る容器にワークを収納するときに、ワークを初期位置か
ら前記開口部正面前方の所定位置に移動した後、前記所
定位置から前記容器内部にワークを直線的に移動するよ
うアームを動作させることを特徴とする請求項１記載の
アーム制御方法。 - 【請求項３】 容器内部にワークを収納した後、該ワー
クを把持していたハンドを前記容器内部から前記初期位
置に直線的に戻すようアームを動作させることを特徴と
する請求項２記載のアーム制御方法。 - 【請求項４】 ワークを収納するときに、開口部正面前
方の所定位置への移動と、その後の前記所定位置から容
器内部への所定位置への移動とを、内回りするようにア
ームを制御することを特徴とする請求項２または請求項
３記載のアーム制御方法。 - 【請求項５】 前後軸および回転軸を有するアームを制
御するアーム制御装置であって、 前記制御装置が、動作計画設定部と駆動信号生成部とを
備え、 前記動作計画設定部により、前記アームに所望の動作を
なさしめる動作計画が設定されるとともに、その動作計
画に対応した動作指令が生成され、 前記駆動信号生成により、前記動作指令に対応したを駆
動信号が生成されることを特徴とするアーム制御装置。 - 【請求項６】 前後軸の動作計画を始めに設定し、つい
で該動作計画が設定された前後軸の動作パラメータに基
づいて、アーム先端が所望の動作を行うよう回転軸の動
作計画を設定するよう構成されてなることを特徴とする
請求項５記載のアーム制御装置。 - 【請求項７】 前後軸とオフセットに開口部が配置され
る容器にワークを収納するときに、ワークを初期位置か
ら前記開口部正面前方の所定位置に移動した後、前記所
定位置から前記容器内部にワークを直線的に移動するよ
うアームを動作させるように構成されてなることを特徴
とする請求項５または６記載のアーム制御装置。 - 【請求項８】 容器内部にワークを収納した後、該ワー
クを把持していたハンドを前記容器内部から初期位置に
直線的に戻すようアームを動作させるように構成されて
なることを特徴とする請求項５、６または７記載のアー
ム制御装置。 - 【請求項９】 アーム先端が内回りするようにアームを
制御するよう構成されてなることを特徴とする請求項
５、６、７または８記載のアーム制御装置。 - 【請求項１０】 請求項５ないし請求項９のいずれかに
記載のアーム制御装置を備えてなることを特徴とするロ
ボット制御装置。 - 【請求項１１】 請求項１０記載のロボット制御装置を
備えてなることを特徴とするロボット。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001344740A JP2003145461A (ja) | 2001-11-09 | 2001-11-09 | アーム制御方法およびアーム制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001344740A JP2003145461A (ja) | 2001-11-09 | 2001-11-09 | アーム制御方法およびアーム制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003145461A true JP2003145461A (ja) | 2003-05-20 |
Family
ID=19158214
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001344740A Pending JP2003145461A (ja) | 2001-11-09 | 2001-11-09 | アーム制御方法およびアーム制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003145461A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011167827A (ja) * | 2010-02-22 | 2011-09-01 | Sinfonia Technology Co Ltd | 移動装置の軌道情報生成装置 |
| JP2012045641A (ja) * | 2010-08-24 | 2012-03-08 | Sinfonia Technology Co Ltd | 移動装置の軌道情報生成装置 |
| JP2014050902A (ja) * | 2012-09-06 | 2014-03-20 | Daihen Corp | 算出装置、制御装置、及び算出方法 |
| WO2020138017A1 (ja) * | 2018-12-28 | 2020-07-02 | 川崎重工業株式会社 | ロボット制御装置、ロボットシステム及びロボット制御方法 |
-
2001
- 2001-11-09 JP JP2001344740A patent/JP2003145461A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011167827A (ja) * | 2010-02-22 | 2011-09-01 | Sinfonia Technology Co Ltd | 移動装置の軌道情報生成装置 |
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| JP2014050902A (ja) * | 2012-09-06 | 2014-03-20 | Daihen Corp | 算出装置、制御装置、及び算出方法 |
| WO2020138017A1 (ja) * | 2018-12-28 | 2020-07-02 | 川崎重工業株式会社 | ロボット制御装置、ロボットシステム及びロボット制御方法 |
| TWI719782B (zh) * | 2018-12-28 | 2021-02-21 | 日商川崎重工業股份有限公司 | 機器人控制裝置、機器人系統及機器人控制方法 |
| CN113226662A (zh) * | 2018-12-28 | 2021-08-06 | 川崎重工业株式会社 | 机器人控制装置、机器人系统以及机器人控制方法 |
| KR20210100705A (ko) * | 2018-12-28 | 2021-08-17 | 카와사키 주코교 카부시키 카이샤 | 로봇 제어 장치, 로봇 시스템 및 로봇 제어 방법 |
| JPWO2020138017A1 (ja) * | 2018-12-28 | 2021-10-14 | 川崎重工業株式会社 | ロボット制御装置、ロボットシステム及びロボット制御方法 |
| JP7169370B2 (ja) | 2018-12-28 | 2022-11-10 | 川崎重工業株式会社 | ロボット制御装置、ロボットシステム及びロボット制御方法 |
| KR102597204B1 (ko) * | 2018-12-28 | 2023-11-02 | 카와사키 주코교 카부시키 카이샤 | 로봇 제어 장치, 로봇 시스템 및 로봇 제어 방법 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040713 |