JP2518183B2 - Robot controller - Google Patents

Robot controller

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JP2518183B2
JP2518183B2 JP63158877A JP15887788A JP2518183B2 JP 2518183 B2 JP2518183 B2 JP 2518183B2 JP 63158877 A JP63158877 A JP 63158877A JP 15887788 A JP15887788 A JP 15887788A JP 2518183 B2 JP2518183 B2 JP 2518183B2
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和寛 原
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Yokogawa Electric Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、ロボットアームを目標点へ移動させたり、
指定された複数の経由点を経て目標点まで移動させるロ
ボット制御装置にかかるもので、特に動作速度を向上さ
せるための改良に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial field of application] The present invention is to move a robot arm to a target point,
The present invention relates to a robot control device that moves to a target point via a plurality of designated via points, and particularly relates to an improvement for improving the operation speed.

[従来の技術] 本出願人は、特願昭62−87552号でロボット制御装置
を出願している。
[Prior Art] The present applicant has applied for a robot control device in Japanese Patent Application No. 62-87552.

この発明は、ロボットアームが複数の位置を経由する
場合、各関節ごとに最大速度の指定を可能とし、最も長
い移動時間を必要とする関節をその関節の最大速度で移
動させるとともに、指定された経由点の近傍では速度を
滑らかに変化させて移動させるロボット制御装置であ
る。
This invention makes it possible to specify the maximum speed for each joint when the robot arm passes through a plurality of positions, and moves the joint that requires the longest movement time at the maximum speed of the joint and specifies the maximum speed. It is a robot control device that moves by smoothly changing the speed near the waypoint.

[発明が解決しようとする課題] しかし、このロボット制御装置では、加速時間と減速
時間を独立に指定できず、また経由点の前後で代表関節
が換わる場合は、代表関節を入れ換えるために、経由点
の前後で低速の等速区間が存在するという問題点があっ
た。
[Problems to be Solved by the Invention] However, in this robot control device, when the acceleration time and the deceleration time cannot be specified independently, and when the representative joint is changed before and after the waypoint, the representative joint is replaced in order to replace the representative joint. There was a problem that there was a low-speed constant velocity section before and after the point.

本発明はこのような問題点を解決するためになされた
ものであり、加速時間と減速時間を独立に設定でき、経
由点の前後で代表関節が換わる場合でも、経由点で速度
を滑らかに変化させ、移動時間が短いロボット制御装置
を実現することを目的とする。
The present invention has been made to solve such a problem, and the acceleration time and the deceleration time can be set independently, and even if the representative joint is changed before and after the via point, the speed is smoothly changed at the via point. Therefore, it is an object of the present invention to realize a robot controller having a short moving time.

[課題を解決するための手段] 本発明は、 ロボットアームを、外部から指定された経由点を円滑
に通過させ、外部から指定された目標点まで到達させる
ロボット制御装置において、 ロボットアームの現在位置を記憶する現状認識部と、 外部よりロボットアームの目標位置と経由点の位置情
報を受信し記憶する指令認識部と、 ロボットアームの各関節について、現在位置または経
由点から経由点または目標位置までの移動時間を算出
し、最も長い移動時間を必要とする関節を当該区間の代
表関節として選択する代表関節選択手段と、 ロボットアームを現在速度から最大速度まで加速動作
する軌道を発生する加速パターン発生手段と、ロボット
アームが最大速度で等速動作する軌道を発生する等速パ
ターン発生手段と、当該最大速度から経由動作に入る速
度までまたは目標位置で停止するまで減速動作する軌道
を発生する減速パターン発生手段と、経由点近傍におけ
る所定の曲線に基づく軌道を発生する経由点パターン発
生手段と、からなる軌道発生部と、 動作開始後の経過時間、代表関節の移動距離及び移動
速度から前記4つのパターン発生手段のいずれかを選択
する発生パターン選択手段と、 代表関節の移動距離から各関節の軌道を発生する軌道
発生手段とを具備し、 前記発生パターン選択手段は、 経由前の移動速度から停止するまでの減速停止距離
と、停止状態から経由後の速度に加速されるまでの加速
距離を比較して短い方を経由動作距離に対する比較手段
と、 前記減速停止距離が経由距離よりも長い場合は、経由
動作開始点に達するまで等速パターンの軌道を選択し、
その後経由点パターンの軌道を選択する選択手段、 を有することを特徴とするロボット制御装置である。
[Means for Solving the Problems] The present invention provides a robot controller that allows a robot arm to smoothly pass through an externally specified waypoint and reach an externally specified target point. The current state recognition unit that stores the information, the command recognition unit that receives and stores the position information of the robot arm target position and the waypoint from the outside, and the current position or waypoint to the waypoint or the target position for each joint of the robot arm. Representative joint selection means that calculates the movement time of the robot and selects the joint that requires the longest movement time as the representative joint of the section, and the acceleration pattern generation that generates the trajectory that accelerates the robot arm from the current speed to the maximum speed. Means and a constant velocity pattern generation means for generating a trajectory in which the robot arm operates at a constant velocity at the maximum speed, A trajectory generating unit comprising a deceleration pattern generating means for generating a trajectory that decelerates until a speed at which a work is started or a stop at a target position, and a waypoint pattern generating means for generating a trajectory based on a predetermined curve near the waypoint. Generation pattern selection means for selecting one of the four pattern generation means from the elapsed time after the start of movement, the moving distance and moving speed of the representative joint, and the trajectory for generating the trajectory of each joint from the moving distance of the representative joint The generation pattern selecting means compares the deceleration stop distance from the moving speed before passing to the stop to the acceleration distance from the stopped state to the speed after passing, whichever is shorter. Comparing means to the via operation distance, if the deceleration stop distance is longer than the via distance, select the trajectory of the constant velocity pattern until reaching the via operation start point,
After that, there is provided a selection means for selecting the trajectory of the waypoint pattern, and the robot control device.

[実施例] 以下、図面を用いて本発明を説明する。[Examples] The present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図は本発明の一実施例を示す構成ブロック図であ
る。
FIG. 1 is a configuration block diagram showing an embodiment of the present invention.

図で、10はホストコンピュータ等外部からの通信を受
信するデータ受信手段、20は多関節のロボットアーム
で、例えば6関節のものでは肩、肘、手首及びハンドの
上下回転、左右回転、捩りの6動作をするものである。
In the figure, 10 is a data receiving means for receiving communication from the outside such as a host computer, 20 is a multi-joint robot arm, for example, in the case of 6 joints, the shoulder, elbow, wrist and hand can be rotated up and down, left and right, and twisted. 6 operations are performed.

30はロボットアームの各関節に取付けられた位置検出
手段で、例えば関節の回転角を設定するエンコーダや各
関節に付されたマークの読取り装置が用いられる。
Reference numeral 30 denotes a position detecting means attached to each joint of the robot arm, and for example, an encoder for setting a rotation angle of the joint or a mark reading device attached to each joint is used.

40はロボットアームの現在位置を記憶する現状認識
部、50はデータ受信手段10を介して外部から指令された
経由点及び目標位置に記憶する指令認識部、60は各区間
における関節の移動時間を算出して、移動時間の最も長
い関節(以下、代表関節とする)を求める代表関節選択
部である。前述した区間は、現在位置から経由点まで、
経由点から経由点まで(経由点が複数個指定された場
合)、経由点から目標位置まで等からなる。
40 is a current state recognizing unit that stores the current position of the robot arm, 50 is a command recognizing unit that stores the via point and the target position externally commanded via the data receiving means 10, and 60 is the movement time of the joint in each section. It is a representative joint selection unit that calculates and finds a joint having the longest movement time (hereinafter referred to as a representative joint). The above-mentioned section, from the current position to the waypoint,
From waypoint to waypoint (when multiple waypoints are specified), from waypoint to target position, etc.

70は現在位置、目標位置、経由点の各区間の移動に必
要な加速、等速、減速及び経由動作の軌道パターンを演
算する軌道発生部、80は軌道発生部70の軌道パターンを
各区間に適するように選択するパターン選択部、90はパ
ターン選択に必要な各種のデータを記憶する各種データ
記憶手段である。
70 is a trajectory generation unit that calculates the trajectory pattern of acceleration, constant velocity, deceleration, and transit operation required for movement of each section of the current position, target position, and waypoint, and 80 is the trajectory pattern of the trajectory generation unit 70 for each section. A pattern selection unit 90 that selects appropriately is a data storage unit that stores various data necessary for pattern selection.

100は軌道発生部70の出力に対応して代表関節を含め
た各関節の軌道パターンを発生する関節軌道発生手段、
110は関節軌道発生手段100からの信号をもとにロボット
アーム20を駆動する駆動回路である。
100 is a joint trajectory generating means for generating a trajectory pattern of each joint including a representative joint in response to the output of the trajectory generating unit 70,
110 is a drive circuit for driving the robot arm 20 based on a signal from the joint trajectory generating means 100.

次に、各部の詳細な構成を説明する。 Next, a detailed configuration of each unit will be described.

現状認識部40で、41は位置検出手段30の信号から現在
のロボットアーム20の位置を記憶する現在位置レジスタ
で、例えば各関節の回転角を記憶している。42は前回の
目標位置の値を記憶する前回目標位置レジスタである。
In the current state recognition unit 40, 41 is a current position register that stores the current position of the robot arm 20 from the signal of the position detection means 30, and stores, for example, the rotation angle of each joint. Reference numeral 42 is a previous target position register that stores the value of the previous target position.

指令認識部50で、51はデータ受信手段10で指令された
目標位置を記憶する目標位置レジスタ、52はデータ受信
手段10で指定された経由点を記憶する経由点レジスタ
で、経由点は複数個指定されることがある。
In the command recognition unit 50, 51 is a target position register that stores the target position commanded by the data receiving means 10, 52 is a waypoint register that stores the waypoints specified by the data receiving means 10, and there are a plurality of waypoints. May be specified.

代表関節選択部60で、61はロボットアーム20の各関節
について各区間における移動所要時間を演算する移動時
間演算手段で、例えば移動量を予め各関節毎に定められ
ている最大速度で除算して求めている。62は代表関節選
択手段で、移動時間演算手段61の値から最大値を呈示し
た関節を代表関節として選択する。
In the representative joint selection unit 60, 61 is a movement time calculating means for calculating the movement required time in each section for each joint of the robot arm 20, for example, by dividing the movement amount by the maximum speed predetermined for each joint. Looking for. Reference numeral 62 denotes a representative joint selecting means, which selects the joint having the maximum value from the values of the movement time calculating means 61 as the representative joint.

軌道発生部70で、71は現在速度から代表関節の最大速
度まで加速動作する軌道を発生する加速パターン発生手
段、72は最大速度で等速動作する軌道を発生する等速パ
ターン発生手段、73は最大速度から経由速度に至るまで
もしくは目標点で滑らかに停止するための軌道を発生す
る減速パターン発生手段、74は経由点近傍で所定の曲線
例えば4次スプライン曲線に基づく経由動作をするため
の軌道を発生する経由点パターン発生手段である。
In the trajectory generation unit 70, 71 is an acceleration pattern generation means for generating a trajectory that accelerates from the current speed to the maximum speed of the representative joint, 72 is a constant velocity pattern generation means for generating a trajectory that operates at a constant speed at the maximum speed, and 73 is A deceleration pattern generating means for generating a trajectory for stopping smoothly from the maximum speed to the transit speed or at a target point, and 74 is a trajectory for performing a transit operation based on a predetermined curve, for example, a quartic spline curve, near the transit point Is a waypoint pattern generating means for generating.

このように構成された装置の動作を説明する。 The operation of the apparatus thus configured will be described.

第2図は経由点を1つ指定した場合の軌道を示した図
である。図中、予め与えられている位置は、 である。これら以外の最大速度到達点 減速開始点 及び経由動作終了点 は演算により求められたものである。区間I〜VIIはこ
れらの点を境界としている。また、Pa1,Pb1,Pc1,Pd1,P
a2,Pb2,Pc2,Pd2は、それぞれ の位置に到達するまでにロボットアームが移動する距離
である。
FIG. 2 is a diagram showing a trajectory when one waypoint is designated. In the figure, the positions given in advance are Is. Maximum speed other than these Deceleration start point And end point of via operation Is calculated. Sections I to VII have these points as boundaries. Also, P a1,, P b1,, P c1,, P d1 , P
a2 , P b2 , P c2 , P d2 are respectively This is the distance the robot arm moves before reaching the position.

以下、 が与えられたとき、この装置が移動経路の途中の点をど
のように演算しているかを説明する。
Less than, The following describes how this device calculates a point in the middle of the movement route when is given.

(1)移動時間演算手段の動作 移動時間演算手段61は各関節iが所定の最大速度で等
速運動するか否かを判別するための判別基準距離Disti
を次の式から求める。
(1) Operation of the moving time calculating means The moving time calculating means 61 judges the reference distance D isti for judging whether or not each joint i moves at a constant maximum speed.
Is calculated from the following formula.

DiSti=(1/2)×(TUP+TDN)×Vmaxi 続いて、 で定まる各区間の距離Diと判別基準距離DiStiとを比較
して、DiSti<Diの場合は等速駆動を含む駆動(以下、
台形駆動とする)を行い、DiSti≧Diの場合は等速駆動
を含まない駆動(以下、三角駆動とする)を行う。
D iSti = (1/2) x (T UP + T DN ) x V maxi Then , The distance D i of each section determined by is compared with the discrimination reference distance D iSti, and when D iSti <D i , driving including constant speed driving (hereinafter,
Trapezoidal driving) is performed, and when D iSti ≧ D i , driving that does not include constant speed driving (hereinafter, triangular driving) is performed.

移動時間演算手段61は、それぞれの場合に次式から移
動時間Tiを求める。なお、ここでは現在位置 との間のみ説明する。
The travel time calculation means 61 determines the travel time T i from the following equation in each case. The current position here Only between

(i)台形駆動の場合 (ii)三角駆動の場合 ここで、各式の各符号は次に定めるものである。(I) In case of trapezoidal drive (Ii) Triangular drive Here, each sign of each equation is defined as follows.

TUP:加速時間 TDN:減速時間 Vmaxi:i番目の関節を指定された最大速度 Ti:i番目の関節の移動時間 i=1,2,3… が与えられた場合も、 が与えられた場合と同様にして経由後も各関節の移動時
間を算出する。
T UP : Acceleration time T DN : Deceleration time V maxi : Maximum speed for i-th joint T i : i-th joint movement time i = 1,2,3 ... Is also given, Similarly to the case where is given, the moving time of each joint is calculated after passing.

(2)代表関節選択手段の動作 代表関節選択手段62は、各関節の移動時間Tiを比較
し、これらの中の最大値Tkを選択する。すなわち、 TK=max{T1,T2,…Tn} の演算を行って代表関数kを選択し、 D=Dk DiSt=DiStk Vmax=Vmaxk および、 KUP=(1/2)・(Vmax/TUP):加速時の係数 KDN=(1/2)・(Vmax/TDN):減速時の係数 Slanti=Di/D:他関節への配分係数 を算出して記憶する。
(2) Operation of Representative Joint Selection Means The representative joint selection means 62 compares the movement time T i of each joint and selects the maximum value T k among these. That is, the calculation of T K = max {T 1 , T 2 , ... T n } is performed to select the representative function k, and D = D k D iSt = D iStk V max = V maxk and K UP = (1 / 2) ・ (V max / T UP ): Coefficient during acceleration K DN = (1/2) ・ (V max / T DN ): Coefficient during deceleration S lanti = D i / D: Allocation to other joints Calculate and store the coefficient.

(3)加速パターン発生手段の動作 加速パターン発生手段71は、発生パターン選択手段80
から、現在までの代表関節の移動距離Pa、現在の代表関
節の速度Voおよび加速終了時間TUが与えられると、次の
式に従って代表関節の移動距離P(t)を算出する。
(3) Operation of Acceleration Pattern Generation Means The acceleration pattern generation means 71 is the generation pattern selection means 80.
From the above, given the moving distance Pa of the representative joint up to the present, the current speed V o of the representative joint, and the acceleration end time T U , the moving distance P (t) of the representative joint is calculated according to the following equation.

(4)等速パターン発生手段の動作 等速パターン発生手段72は、発生パターン選択手段80
から、現在までの代表関節の移動距離Pb、現在の代表関
節の速度Voおよび等速終了時間TEが与えられると、次の
式に従って代表関節の移動距離P(t)を算出する。
(4) Operation of constant velocity pattern generating means The constant velocity pattern generating means 72 is the generation pattern selecting means 80.
From the above, given the moving distance P b of the representative joint up to the present, the current speed V o of the representative joint, and the constant velocity end time T E , the moving distance P (t) of the representative joint is calculated according to the following equation.

P(t)=Pb+Vo・t 0≦t≦TE (5)減速パターン発生手段の動作 減速パターン発生手段73は、発生パターン選択手段80
から、現在までの代表関節の移動距離Pc、現在の代表関
節の速度Voおよび減速終了時間TDが与えられると、次の
式に従って代表関節の移動距離P(t)を算出する。
P (t) = P b + V o · t 0 ≦ t ≦ T E (5) Operation of deceleration pattern generating means The deceleration pattern generating means 73 is the generation pattern selecting means 80.
From the above, given the moving distance Pc of the representative joint up to the present, the current speed V o of the representative joint, and the deceleration end time T D , the moving distance P (t) of the representative joint is calculated according to the following equation.

P(t)=PC+KDN(t/TD 2)=2・KDN(t/T)+VO・t 0≦t≦TD (6)経由点パターン発生手段の動作 経由点パターン発生手段74は、発生パターン選択手段
80から、現在の関節位置 経由位置 および経由終了時間TBが与えられると、次の式に従って
関節位置 を算出する。
P (t) = P C + K DN (t 4 / T D 2 ) = 2 · K DN (t 3 / T D ) + V O · t 0 ≦ t ≦ T D (6) Via point pattern generation means operation The dot pattern generation means 74 is a generation pattern selection means.
Current joint position from 80 Via position And the via end time T B is given, the joint position according to the following formula Is calculated.

(7)関節軌道発生手段の動作 関節軌道発生手段100は、経由点パターン発生手段74
以外の各パターン発生手段から代表関節の移動距離P
(t)が与えられると、次の式に従って代表関節を含む
各関節の位置Pi(t)を算出する。
(7) Operation of joint trajectory generation means The joint trajectory generation means 100 is the waypoint pattern generation means 74
Other than the pattern generation means other than the moving distance P of the representative joint
Given (t), the position P i (t) of each joint including the representative joint is calculated according to the following equation.

Pi(t)=PSi+P(t)・Slanti 上式で、代表関節の位置を求める場合は Slanti=1とする。P i (t) = P Si + P (t) · S lanti In the above equation, S lanti = 1 when the position of the representative joint is obtained .

(8)発生パターン選択手段の動作 第2図の位置 が指定された場合、 までの動作を順に追って説明する。(8) Operation of generation pattern selection means Position in FIG. Is specified, The operation up to is described in order.

移動時間演算手段61および代表関節選択手段62から次
のデータが与えられる。
The following data are given from the moving time calculating means 61 and the representative joint selecting means 62.

までの区間において DN,DiStN,VmaxN,KUPN,KDNN,SlantN までの区間において DP,DiStP,VmaxP,KUPP,KDNP,SlantP Vmax□:代表関節の指定された最大速度 D□:代表関節の移動距離 DiSt□:Vmax□に到達するための移動距離 KUP□:加速時の係数 KDN□:減速時の係数 □はまたは 以下、各区間の動作について説明する。 D N , D iStN , V maxN , K UPN , K DNN , S lantN D P , D iStP , V maxP , K UPP , K DNP , SlantP V max □: Designated maximum speed of representative joint D □: Representative joint movement distance D iSt □: V max □ Moving distance K UP □: Coefficient during acceleration K DN □: Coefficient during deceleration □ is N or P or less. The operation in each section will be described.

(i)区間I 上記データが与えられると、発生パターン選択手段80
では、 Pa=0 Pb=Pa+(1/2)(V1+Vo)TU Vo=0 TU=(V1−Vo)(TUP/VmaxN) ここで、 として、加速パターン発生手段71を選択する。加速パタ
ーンの発生が終了すると、区間IIへ移る。
(I) Section I Given the above data, the generation pattern selection means 80
Then, P a = 0 P b = P a + (1/2) (V 1 + V o ) T U V o = 0 T U = (V 1 −V o ) (T UP / V maxN ) where: As the acceleration pattern generating means 71 is selected. When the generation of the acceleration pattern is completed, it moves to section II.

(ii)区間II まず、等速区間が存在するかどうかを調べる。(Ii) Section II First, it is checked whether or not there is a constant velocity section.

DN−Pa>(1/4)×(V1 2/KDNN) のときは、等速区間が存在し、 Pc=Pb+V1・TE として等速パターン発生手段72を選択する。等速パター
ンの発生が終了すると、区間IIIへ移る。
D N -P a> (1/4) when × of (V 1 2 / K DNN), it constant speed section exists, The constant velocity pattern generating means 72 is selected as P c = P b + V 1 · T E. When the generation of the constant velocity pattern ends, the process moves to section III.

DN−Pa≦(1/4)×(V1 2/KDNN) のときは、等速区間が存在せず、 Pc=Pb として、区間IIIへ移る。D N -P a ≦ (1/4) when × of (V 1 2 / K DNN) is not present constant speed section, as P c = P b, moves to zone III.

(iii)区間III に至る区間と、 に至る区間では、代表関節が異なることは十分にあり得
る。また、 に至る区間において速度V1から停止するまでの減速停止
距離と、 に至る区間において停止状態から速度V3まで加速するま
での加速距離が異なる(V3は次の等速区間における速
度)。従って、関節の入れ換えをスムーズに行うため
に、 V2=min{V1,V3} の関係をもたせ、さらに、 とする。ここで、請求範囲という経由動作距離は、上式
の|P0−P1|と|P1−P2|である。また、減速停止距離及び
加速距離は、それぞれ(1/4)・(V2 2/KDNN)及び(1/
4)・(V2 2/KUPP)である。上式は、減速停止距離と加
速距離の小さい方を経由動作距離にしている。従って、
上式の演算を行う部分が請求範囲の比較手段である。上
記の関係を満足するために以下の処理を行う。
(Iii) Section III Section leading to It is quite possible that the representative joints are different in the section up to. Also, The deceleration stop distance from the speed V 1 to the stop in the section up to In the section up to, the acceleration distance from the stopped state to accelerating to the speed V 3 is different (V 3 is the speed in the next constant speed section). Therefore, in order to smoothly replace the joints, the relationship of V 2 = min {V 1 , V 3 } is given, and further, And Here, the via operation distances called the claims are | P 0 −P 1 | and | P 1 −P 2 | in the above equation. The deceleration stop distance and the acceleration distance are (1/4) ・ (V 2 2 / K DNN ) and (1 /
4) · (V 2 2 / K UPP ). In the above formula, the smaller of the deceleration stop distance and the acceleration distance is the via operation distance. Therefore,
The part that performs the above equation is the comparison means in the claims. The following processing is performed to satisfy the above relationship.

これから、経由速度V2を算出する。 From this, the transit speed V 2 is calculated.

そして、次式からdを算出する。 Then, d is calculated from the following equation.

V2≧V1の場合 V2<V1 その後、次の処理を行う。When V 2 ≧ V 1 V 2 <V 1 Then, the following process is performed.

DN−PC−d>0の場合 この場合は、V2≧V1のときと、V2<V1のときに分けて
説明する。
Case of D N −P C −d> 0 In this case, description will be given separately for the case of V 2 ≧ V 1 and the case of V 2 <V 1 .

(a)V2≧V1のとき このときは、経由前の速度は経由後の速度以下であ
る。
(A) When V 2 ≧ V 1 At this time, the speed before passing is less than or equal to the speed after passing.

このとき、d=(1/4)・(V2 2/KUPP)であることか
ら、 DN−PC>(1/4)・(V2 2/KUPP) (1) となる。(1)式のDN−PCは減速停止距離、(1/4)・
(V2 2/KUPP)は加速距離である。(1)式では、(減速
停止距離)>(加速距離)になっている。
At this time, since d = (1/4) · (V 2 2 / K UPP ), D N −P C > (1/4) · (V 2 2 / K UPP ) (1). D N −P C in equation (1) is the deceleration stop distance, (1/4) ・
(V 2 2 / K UPP ) is the acceleration distance. In the formula (1), (deceleration stop distance)> (acceleration distance).

ここで、前述したように、減速停止距離と加速距離の
短い方を経由動作距離にしている。このため、(減速停
止距離)>(加速距離)のときは、加速距離が経由動作
距離になる。従って、(減速停止距離)>(経由動作距
離)になる。
Here, as described above, the shorter of the deceleration stop distance and the acceleration distance is set as the via operation distance. Therefore, when (deceleration stop distance)> (acceleration distance), the acceleration distance becomes the transit operation distance. Therefore, (deceleration stop distance)> (passage operation distance).

(b)V2<V1のとき このときは、経由前の速度が経由後の速度よりも高
い。
(B) When V 2 <V 1 At this time, the speed before passing is higher than the speed after passing.

このとき、 d=(1/4)・(V2 2/KUPP) +(1/2)・[(V1 2+V2 2)/VmaxN]・TDN であることから、 DN−PC−(1/2)・[(V1 2+V2 2)/VmaxN]・TDN >(1/4)・(V2 2/KUPP) (2) となる。At this time, d = (1/4) · (V 2 2 / K UPP ) + (1/2) · [(V 1 2 + V 2 2 ) / V maxN ] · T DN , so D N − P C − (1/2) ・ [(V 1 2 + V 2 2 ) / V maxN ] ・ T DN > (1/4) ・ (V 2 2 / K UPP ) (2)

(2)式の(1/2)・[(V1 2+V2 2)/VmaxN]・TDN
経由前の速度を所定の速度に落とすまでに要する減速距
離である。(b)のときは経由前の速度が経由後の速度
よりも高いため、このような減速距離が設けられてい
る。
(1/2) · [(V 1 2 + V 2 2 ) / V maxN ] · T DN in equation (2) is the deceleration distance required to reduce the speed before passing to the specified speed. In the case of (b), since the speed before passing is higher than the speed after passing, such a deceleration distance is provided.

(2)式は、(減速後の速度からの減速停止距離)>
(加速距離)になっている。(a)のときと同様に、
(減速後の速度からの減速停止距離)>(経由動作距
離)になる。
Formula (2) is (deceleration stop distance from the speed after deceleration)>
(Acceleration distance). As in (a),
(Deceleration stop distance from the speed after deceleration)> (via operation distance).

以上のことから、(a)のときも(b)のときも減速
停止距離が経由動作距離よりも長くなる。
From the above, in both (a) and (b), the deceleration stop distance becomes longer than the via operation distance.

これらのときは、 Pb=PC V0=V1 TE=(DN−PC−d)/V1 PC=Pb+V1・TE として等速パターン発生手段72を選択する。等速パター
ンの発生が終了すると、区間IVに移る。
In these cases, the constant velocity pattern generating means 72 is selected as P b = P C V 0 = V 1 T E = (D N −P C −d) / V 1 P C = P b + V 1 · T E . When the generation of the constant velocity pattern ends, the process moves to section IV.

請求範囲でいう選択手段は、DN−PC−d>0の場合
に、等速パターン発生手段72を選択する処理を行う部分
に相当する。
The selecting means in the scope of claims corresponds to a portion that performs the process of selecting the constant velocity pattern generating means 72 when D N -P C -d> 0.

DN−PC−d≦0の場合 V1≦V2のとき、Pd=PCとして区間IVへ移る。D N −P C −d ≦ 0 When V 1 ≦ V 2 , set to P d = P C and move to section IV.

V1>V2のとき、 V0=V1 として減速パターン発生手段73を選択する。減速パター
ンの発生が終了すると、区間IVへ移る。
When V 1 > V 2 , V 0 = V 1 The deceleration pattern generating means 73 is selected as. When the generation of the deceleration pattern ends, the process moves to section IV.

(iv)区間IV この区間では、 TB=2(DN−Pd)/V2 Pa=経由後の代表関節の移動距離P2 として経由点パターン発生手段74を選択する。(Iv) Section IV In this section, T B = 2 (D N −P d ) / V 2 P a = The via point pattern generating means 74 is selected as the moving distance P 2 of the representative joint after the via.

経由点パターンの発生が終了すると、区間Vへ移る。 When the generation of the waypoint pattern is completed, the process moves to the section V.

(v)区間V 経由後の動作を行うために、位置 に、位置 にそれぞれコピーする。さらに、各種の係数□を□
にコピーする(□は係数を表わす部分)。
(V) Position to perform the operation after passing through section V At the position To each. In addition, various coefficients □ P are □ N
To (the part that represents the coefficient).

そして、次の処理を行う。 Then, the following processing is performed.

V2=V3の場合、 Pb=Pa,V0=V3 として区間VIへ移る。When V 2 = V 3 , P b = P a and V 0 = V 3 are set, and the process moves to section VI.

V2<V3の場合、 V0=V2,V1=V3 として加速パターン発生手段71を選択する。加速パター
ンの発生が終了すると、区間VIへ移る。
When V 2 <V 3 , V 0 = V 2 , V 1 = V 3 The acceleration pattern generating means 71 is selected as. When the generation of the acceleration pattern ends, the section moves to section VI.

(vi)区間VI 区間IIと同様な処理を行い、区間VIIへ移る。(Vi) Section VI Perform the same processing as Section II and move to Section VII.

(vii)区間VII 区間IIIと同様な処理を行うのが停止するため、V2=V
3=0となり、減速パターン発生手段73を選択する。パ
ターンの発生終了後に停止となる。
(Vii) Section VII Since the same processing as section III stops, V 2 = V
3 = 0, and the deceleration pattern generating means 73 is selected. It stops after the pattern is generated.

なお、 の位置関係、各関節の最高速度および加減速時間の関係
により、必ずしも第2図の順番でパターン発生手段が選
択されるとは限らない。例えば、 の位置が接近している場合は、IIの等速パターンが選択
されずに加速区間Iからすぐに減速区間IIIに移る。ま
た、位置 でV1<V3の場合は、減速パターンは選択されずに、すぐ
に経由点パターンを選択して区間IVに入る。
In addition, The pattern generating means is not always selected in the order shown in FIG. 2 depending on the positional relationship of 1), the maximum speed of each joint, and the relationship of acceleration / deceleration time. For example, When the position is approaching, the constant velocity pattern of II is not selected and the acceleration section I is immediately moved to the deceleration section III. Also the position When V 1 <V 3 , the deceleration pattern is not selected and the waypoint pattern is immediately selected to enter section IV.

また、第2図で、 はn次元の関節位置ベクトルであり、V1,V2,V3は代表関
節の速度、Pa,Pb,Pc,Pdは代表関節の移動距離を示して
いる。
Also, in FIG. Is a joint position vector of the n-dimensional, V 1, V 2, V 3 is the velocity of representative joints, P a, P b, P c, is P d indicates the moving distance of the representative joints.

また、実施例ではn個の関節を有するロボットの関節
位置を補間する場合について説明したが、直交座標系で
表わされる位置を補間する場合に適用してもよい。
Further, in the embodiment, the case of interpolating the joint position of the robot having n joints has been described, but it may be applied to the case of interpolating the position represented by the orthogonal coordinate system.

また、実施例では経由点が1個である場合について説
明したが、経由点は複数個指定することも可能である。
Further, in the embodiment, the case where there is one waypoint has been described, but it is possible to specify a plurality of waypoints.

[効果] 本発明によれば、加速パターン発生手段と減速パター
ン発生手段は、それぞれ独立に加速パターンと減速パタ
ーンを発生するものであるため、加速時間と減速時間を
独立に設定でき、よりロボットアームとそのアプリケー
ションに適した軌道制御が可能になる。
[Effect] According to the present invention, the acceleration pattern generation means and the deceleration pattern generation means independently generate the acceleration pattern and the deceleration pattern, respectively. And the orbit control suitable for the application becomes possible.

また、経由前の移動速度から停止するまでの減速停止
距離と、停止状態から経由後の速度に加速されるまでの
加速距離を比較して短い方を経由動作距離にし、減速停
止距離が経由動作距離よりも長い場合は、経由動作開始
点に達するまで等速パターンの軌道を選択した後、経由
動作に移っているため、経由動作における速度がより滑
らかに変化し、移動時間が短くなる。
Also, compare the deceleration stop distance from the moving speed before transit to the stop with the acceleration distance from the stopped state to accelerate to the speed after transit, and set the shorter one as the transit operation distance, and the deceleration stop distance is the transit operation. If the distance is longer than the distance, the trajectory of the constant velocity pattern is selected until the start point of the via operation is selected, and then the transit operation is performed, so that the speed in the via operation changes more smoothly and the traveling time is shortened.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明の一実施例の構成を示した図、第2図は
第1図の装置の動作説明図である。 10……指令位置データ受信手段、20……ロボットアー
ム、30……位置検出手段、40……現状認識部、50……指
令認識部、60……代表関節選択部、70……軌道発生部、
71……加速パターン発生手段、72……等速パターン発生
手段、73……減速パターン発生手段、74……経由点パタ
ーン発生手段、80……発生パターン選択手段、100……
関節軌道発生手段、110……駆動回路。
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an operation explanatory diagram of the apparatus of FIG. 10 ... Command position data receiving means, 20 ... Robot arm, 30 ... Position detecting means, 40 ... Current situation recognition section, 50 ... Command recognition section, 60 ... Representative joint selection section, 70 ... Orbit generation section ,
71 ... Acceleration pattern generation means, 72 ... Constant velocity pattern generation means, 73 ... Deceleration pattern generation means, 74 ... Waypoint pattern generation means, 80 ... Generation pattern selection means, 100 ...
Joint trajectory generating means, 110 ... Drive circuit.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】ロボットアームを、外部から指定された経
由点を円滑に通過させ、外部から指定された目標点まで
到達させるロボット制御装置において、 ロボットアームの現在位置を記憶する現状認識部と、 外部よりロボットアームの目標位置と経由点の位置情報
を受信し記憶する指令認識部と、 ロボットアームの各関節について、現在位置または経由
点から経由点または目標位置までの移動時間を算出し、
最も長い移動時間を必要とする関節を当該区間の代表関
節として選択する代表関節選択手段と、 ロボットアームを現在速度から最大速度まで加速動作す
る軌道を発生する加速パターン発生手段と、ロボットア
ームが最大速度で等速動作する軌道を発生する等速パタ
ーン発生手段と、当該最大速度から経由動作に入る速度
までまたは目標位置で停止するまで減速動作する軌道を
発生する減速パターン発生手段と、経由点近傍における
所定の曲線に基づく軌道を発生する経由点パターン発生
手段と、からなる軌道発生部と、 動作開始後の経過時間は、代表関節の移動距離及び移動
速度から前記4つのパターン発生手段のいずれかを選択
する発生パターン選択手段と、 代表関節の移動距離から各関節の軌道を発生する軌道発
生手段とを具備し、前記発生パターン選択手段は、 経由前の移動速度から停止するまでの減速停止距離と、
停止状態から経由後の速度に加速されるまでの加速距離
を比較して短い方を経由動作距離にする比較手段と、 前記減速停止距離が経由動作距離よりも長い場合は、経
由動作開始点に達するまで等速パターンの軌道を選択
し、その後経由点パターンの軌道を選択する選択手段、 を有することを特徴とするロボット制御装置。
1. A robot control device for smoothly passing a robot arm through a via point designated from the outside to reach a target point designated from the outside, and a current state recognizing unit for storing a current position of the robot arm, A command recognition unit that receives and stores the position information of the robot arm's target position and waypoint from the outside, and calculates the travel time from the current position or waypoint to the waypoint or target position for each joint of the robot arm,
The representative joint selection means that selects the joint that requires the longest movement time as the representative joint of the section, the acceleration pattern generation means that generates the trajectory that accelerates the robot arm from the current speed to the maximum speed, and the robot arm Constant velocity pattern generating means for generating a trajectory that operates at a constant speed at a speed, deceleration pattern generating means for generating a trajectory that decelerates from the maximum speed to a speed at which a via operation is started, or until a stop at a target position, and the vicinity of a waypoint , A waypoint pattern generating means for generating a trajectory based on a predetermined curve in, and an elapsed time after the start of operation is determined by the moving distance and the moving speed of the representative joint. And a trajectory generating means for generating a trajectory of each joint from the moving distance of the representative joint. Generating pattern selecting means, a deceleration stop distance to stop the movement speed before via,
A comparison means that compares the acceleration distance from the stopped state until the vehicle is accelerated to the speed after passing, and uses the shorter one as the via working distance, and if the deceleration stop distance is longer than the via working distance, A robot controller, comprising: a selecting unit that selects a constant-velocity pattern trajectory until reaching, and then selects a waypoint pattern trajectory.
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