JP2014065096A - 開始時点特定装置、制御装置、及び開始時点特定方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】開始時点特定部23は、教示点を示す教示情報が記憶される教示情報記憶部21と、教示情報が示す第1の軌道に応じた速度の時間変化である第1の速度波形に対して、第1の軌道に続く第2の軌道に応じた速度の時間変化である第2の速度波形の開始時点を特定する開始時点特定部23とを備える。その特定された開始時点を用いて接続された第1及び第2の速度波形に有限インパルス応答フィルタ処理を行って新たな速度波形を得る。この速度波形を用いてマニピュレータ3を制御すると、マニピュレータ3が、第1の軌道の終点や内回り開始位置等を通過する。すなわち、滑らかな動作を実現しながらも指定位置を通過することにより精度も確保することができる。
【選択図】図1
Description
一般的に言えば、移動平均処理等のフィルタ処理を行う場合であっても、マニピュレータが軌道のあらかじめ決められた位置を通過するようにしたいと言う要望があった。
このような構成により、第1の軌道のあらかじめ決められた位置をマニピュレータが通過するための制御で用いられる、第2の速度波形の開始時点を特定できる。その結果、例えば、干渉を防止したり、所定の位置への正確な移動を実現したりすることができる。
このような構成により、第1の軌道の終点をマニピュレータが通過するための制御で用いられる、第2の速度波形の開始時点を特定することができる。
このような構成により、第1の軌道の内回り開始位置をマニピュレータが通過するための制御で用いられる、第2の速度波形の開始時点を特定することができる。
このような構成により、第1の速度波形に対して実際に有限インパルス応答フィルタ処理を行わなくても、第2の速度波形の開始時点を特定できる。その結果、例えば、第2の速度波形の開始時点を特定するための処理を軽くすることができる。
このような構成により、第1の軌道のあらかじめ決められた位置をマニピュレータが通過するように制御できる。
本発明の実施の形態1によるマニピュレータの制御装置について、図面を参照しながら説明する。本実施の形態によるマニピュレータの制御装置は、ある軌道におけるあらかじめ決められた位置をマニピュレータが通過するように制御するため、その軌道に続く軌道に応じた速度波形の開始時点を特定するものである。
第1の速度波形に1回以上の有限インパルス応答フィルタ処理を実行すると、図3で示されるように、第1の軌道の終点に対応する時点は、終点遅延時間EDTだけ遅れることになる。その終点遅延時間EDTは、有限インパルス応答フィルタ処理の1回の実行に応じた遅延時間を、有限インパルス応答フィルタ処理の実行回数に応じて加算した時間である。なお、有限インパルス応答フィルタ処理の1回の実行に応じた遅延時間は、有限インパルス応答フィルタの1段あたりの遅延時間「T」にi回目の有限インパルス応答フィルタ処理に応じた段数「Ni」を掛けた時間「T×Ni」となる。なお、各Niは、2以上の整数である。その時間「T×Ni」を、有限インパルス応答フィルタ処理の実行回数分だけ加算することによって、終点遅延時間EDTが算出される。したがって、EDTは、次のようになる。ここで、Mは、有限インパルス応答フィルタ処理の実行回数を示す1以上の整数である。
内回りを行う場合には、従来、図5で示されるように、内回り開始距離と面積S1とが等しくなる内回り開始時点STから第2の速度波形が重ね合わされる。ここで、内回り開始距離は、第1の軌道の終点から内回り開始位置までの距離である。一方、第1の速度波形に1回以上の有限インパルス応答フィルタ処理を実行すると、図5で示されるように、第1の軌道の終点に対応する終点時点は、ETからMETになる。したがって、面積S1=面積S2となるように、遅延した内回り開始時点MSTを特定すると、そのMSTが、開始時点特定部23が特定する第2の速度波形の開始時点となる。この場合には、第2の速度波形の開始時点は、有限インパルス応答フィルタ処理を行わない場合と比較して、内回り遅延時間SDTだけ遅延することになる。
有限インパルス応答フィルタ処理を1回行う場合について、図7Aを用いて説明する。図7A(a)は、第1の速度波形を示す図である。通常、第1の速度波形は、図7A(a)で示されるように、加速区間、等速区間、減速区間を有する台形状のグラフである。その第1の速度波形を時間で微分した加速度波形は、図7A(b)で示されるようになる。ここで、ある波形に移動平均処理を行ってから微分することは、その波形を微分してから移動平均処理を行うことと同じである。また、図7A(b)で示されるような階段状の時間変化に対して移動平均処理を行うと、図7A(c)で示されるように、台形状の時間変化になる。例えば、時刻T101からT102までの期間が加速度A101であり、それ以外が0である加速度波形に移動平均処理を行うと、移動平均処理後の加速度は、時刻T101で0となり、そこから等加加速度で変化して時刻T101+T1でA101となって時刻T102まではA101であり、その後、等加加速度で変化して時刻T102+T1で0となるように変化する。図7A(c)で示されるように、A101が正である場合には、移動平均処理後の加速度は、上底の方が短い台形状となり、A101が負である場合には、移動平均処理後の加速度は、下底の方が短い台形状となる。ここで、T1は、移動平均処理における1段あたりの遅延時間「T」に段数「N1」を掛けた値である。すなわち、T1=T×N1である。したがって、図7A(a)の第1の速度波形に移動平均処理を行った後の加速度波形は、図7A(c)で示されるようになる。この図7A(c)の加速度波形を積分すると速度波形が得られ、その速度波形を積分すると、位置の時間変化が得られる。すなわち、図7A(c)の時間変化のグラフを2回積分すると、位置の時間変化が得られる。なお、その位置の時間変化は、時間について1次の関数である加速度波形を時間で2回積分しているため、時間について3次の関数となる。その加速度、速度、位置のそれぞれの時間変化は、図7Bで示されるようになる。したがって、開始時点特定部23は、上述のようにして位置の時間変化を算出し、その算出した位置の時間変化を用いることによって、第2の速度波形の開始時点MSTを特定することができる。その処理については後述する。
有限インパルス応答フィルタ処理を2回行う場合について、図8Aを用いて説明する。図8A(a)は、第1の速度波形を示す図である。その第1の速度波形を時間で微分した加速度波形は、図8A(b)で示されるようになる。また、その加速度波形に移動平均処理を行うと、図8A(c)で示されるようになる。また、その移動平均後の加速度波形を時間で微分した加加速度波形は、図8A(d)で示されるようになる。さらに、その加加速度波形に移動平均処理を行うと、図8A(e)で示されるようになる。なお、T1=T×N1であり、T2=T×N2である。したがって、この図8A(e)の時間変化のグラフを1回積分すると加速度波形が得られ、2回積分すると速度波形が得られ、3回積分すると位置の時間変化が得られる。なお、その位置の時間変化は、時間について1次の関数である加加速度波形を時間で3回積分しているため、時間について4次の関数となる。その加速度、速度、位置のそれぞれの時間変化は、図8Bで示されるようになる。したがって、開始時点特定部23は、上述のようにして位置の時間変化を算出し、その算出した位置の時間変化を用いることによって、第2の速度波形の開始時点MSTを特定することができる。その処理については後述する。
有限インパルス応答フィルタ処理をM回行う場合には、波形を微分して移動平均処理を行うことを、速度波形からはじめてM回繰り返す。そして、その処理後の波形をM+1回積分することによって、位置の時間変化を取得することができる。
位置の時間変化の関数は、次のようになる。
(ii)αT12/6≦D<αT12/6−αT1T3/2+αT32/2である場合
位置の時間変化の関数は、次のようになる。
(iii)αT12/6−αT1T3/2+αT32/2≦D≦αT3(T1+T3)/2である場合
位置の時間変化の関数は、次のようになる。
(ステップS101)速度波形生成部22は、速度波形をまだ生成していない軌道のうち、時間的に最も前の軌道の情報を教示情報記憶部21で記憶されている教示情報から読み出す。
(ステップS201)開始時点特定部23は、第1の軌道に応じた位置の時間変化を、前述のようにして取得する。なお、その位置の時間変化は、例えば、位置の時間変化の式に加速度等を代入することによって取得してもよく、または、速度波形に対して、微分と、その微分後の波形に対する有限インパルス応答フィルタ処理に応じた変形とを、有限インパルス応答フィルタ処理の実行回数に応じて繰り返して行った結果の波形に積分を繰り返すことによって取得してもよい。その算出された位置の時間変化は、図示しない記録媒体で記憶されてもよい。なお、図11のフローチャートでは、前述のように、第1の軌道の減速開始位置から終点までの範囲に応じた位置の時間変化が取得されるものとする。
Position(1)、Dist(1)
Position(2)、Dist(2)
Position(3)、Dist(3)
Position(4)、Dist(4)
:
:
Position(1)、Dist(1)
Position(2)、Dist(2)、Speed(2)
Position(3)、Dist(3)
:
:
Position(1)、Dist(1)
Position(2)、Dist(2)、Speed(2)、Delay(2)
Position(3)、Dist(3)
:
:
Position(1)、Dist(1)
Position(2)、Dist(2)、Speed(2)、Delay(2)
Position(3)、Dist(3)、Speed(3)
:
:
Position(1)、Dist(1)
Position(2)、Dist(2)、Speed(2)、Delay(2)
Position(3)、Dist(3)、Speed(3)、Delay(3)
Position(4)、Dist(4)
:
:
2 サーボコントローラ
3 マニピュレータ
11 開始時点特定装置
12 FIRフィルタ処理部
13 軌道制御部
21 教示情報記憶部
22 速度波形生成部
23 開始時点特定部
31−1〜31−N 遅延器
32−0〜32−N 乗算器
33−1〜33−N 加算器
Claims (6)
- モータによって駆動される関節によって連結された複数のアームを有するマニピュレータの3個以上の教示点を示す教示情報が記憶される教示情報記憶部と、
前記教示情報によって示される連続する2個の教示点間の第1の軌道に応じた速度の時間変化である第1の速度波形に対して、当該第1の軌道に続く第2の軌道に応じた速度の時間変化である第2の速度波形の開始時点を特定する開始時点特定部と、を備え、
前記開始時点特定部は、特定した開始時点を用いて接続された前記第1及び第2の速度波形に対して有限インパルス応答フィルタ処理を1回以上実行した場合でも、前記マニピュレータが前記第1の軌道におけるあらかじめ決められた位置を通過するように、当該あらかじめ決められた位置に対応する時点より後の時点である前記第2の速度波形の開始時点を特定する、開始時点特定装置。 - 前記あらかじめ決められた位置は、前記第1の軌道の終点の教示点であり、
前記開始時点特定部は、前記第1の速度波形において終点に到達する時点である終点時点から、前記有限インパルス応答フィルタの1段あたりの遅延時間に段数を掛けた時間を当該有限インパルス応答フィルタ処理の実行回数に応じて加算した時間だけ後の時点である前記第2の速度波形の開始時点を特定する、請求項1記載の開始時点特定装置。 - 前記あらかじめ決められた位置は、前記第1の軌道における内回り開始位置であり、
前記開始時点特定部は、前記有限インパルス応答フィルタ処理を実行回数だけ実行した前記第1の速度波形における前記第2の速度波形の開始時点に応じた前記第1の軌道の位置から、前記第1の軌道の終点までの距離が、前記第1の軌道の終点から前記内回り開始位置までの距離である内回り開始距離と等しくなるように、前記第2の速度波形の開始時点を特定する、請求項1記載の開始時点特定装置。 - 前記開始時点特定部は、前記有限インパルス応答フィルタ処理を実行回数だけ実行した前記第1の速度波形を積分した位置の時間変化を用いて、前記第1の軌道の終点から前記内回り開始距離だけ始点側の位置に応じた時点である前記第2の速度波形の開始時点を特定する、請求項3記載の開始時点特定装置。
- 請求項1から請求項4のいずれか記載の開始時点特定装置と、
前記開始時点特定装置が特定した前記第2の速度波形の開始時点を用いて前記第1及び第2の速度波形が接続された速度波形に対して前記有限インパルス応答フィルタ処理を1回以上実行するFIRフィルタ処理部と、
前記FIRフィルタ処理部によって有限インパルス応答フィルタ処理の実行された速度波形を用いて、前記マニピュレータの各モータの制御を行うサーボコントローラを制御する軌道制御部と、を備えた制御装置。 - モータによって駆動される関節によって連結された複数のアームを有するマニピュレータの3個以上の教示点を示す教示情報が記憶される教示情報記憶部で記憶されている教示情報によって示される連続する2個の教示点間の第1の軌道に応じた速度の時間変化である第1の速度波形に対して、当該第1の軌道に続く第2の軌道に応じた速度の時間変化である第2の速度波形の開始時点を特定する開始時点特定ステップを備え、
前記開始時点特定ステップでは、特定した開始時点を用いて接続された前記第1及び第2の速度波形に対して有限インパルス応答フィルタ処理を1回以上実行した場合でも、前記マニピュレータが前記第1の軌道におけるあらかじめ決められた位置を通過するように、当該あらかじめ決められた位置に対応する時点より後の時点である前記第2の速度波形の開始時点を特定する、開始時点特定方法。
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