JP2632864B2 - ロボットにおける方向ベクトルの決定方法 - Google Patents
ロボットにおける方向ベクトルの決定方法Info
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- JP2632864B2 JP2632864B2 JP62219331A JP21933187A JP2632864B2 JP 2632864 B2 JP2632864 B2 JP 2632864B2 JP 62219331 A JP62219331 A JP 62219331A JP 21933187 A JP21933187 A JP 21933187A JP 2632864 B2 JP2632864 B2 JP 2632864B2
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Description
【発明の詳細な説明】 ［概要］ 本発明はティーチング・プレイバックによりロボット
の作業教示を行うためのロボット手先の方向ベクトリ決
定方法に関し、 演算結果の解について、解の取り得る範囲を限定せず
に演算して解を求め、プレイバック時に動作不可能にな
らないように動作する方向ベクトルを得るような方向ベ
クトル決定方法を提供することを目的とし、 多関節ロボットの手先を関節の回転移動によって目的
位置に到達させるように、座標変換マトリックスを用い
た演算を行うとき、関節角度より得られるマトリックス
の要素の条件から、オイラー角α，β，γの取り得る範
囲を限定し、その解を得てロボット手先運動の方向ベク
トル（オイラー角）を決定する方法において、α，β，
γの取り得る範囲を限定せず関節角度より演算して解を
求め、次にそれらの解について優先順位を付け、優先度
の高い解に対して最終段軸の回転方向をチェックしてロ
ボット手先運動の方向ベクトルを決定することを、構成
要件とする。
の作業教示を行うためのロボット手先の方向ベクトリ決
定方法に関し、 演算結果の解について、解の取り得る範囲を限定せず
に演算して解を求め、プレイバック時に動作不可能にな
らないように動作する方向ベクトルを得るような方向ベ
クトル決定方法を提供することを目的とし、 多関節ロボットの手先を関節の回転移動によって目的
位置に到達させるように、座標変換マトリックスを用い
た演算を行うとき、関節角度より得られるマトリックス
の要素の条件から、オイラー角α，β，γの取り得る範
囲を限定し、その解を得てロボット手先運動の方向ベク
トル（オイラー角）を決定する方法において、α，β，
γの取り得る範囲を限定せず関節角度より演算して解を
求め、次にそれらの解について優先順位を付け、優先度
の高い解に対して最終段軸の回転方向をチェックしてロ
ボット手先運動の方向ベクトルを決定することを、構成
要件とする。
［産業上の利用分野］ 本発明はティーチングプレイバックによりロボットの
作業教示を行うためのロボット手先の方向ベクトル決定
方法に関する。
作業教示を行うためのロボット手先の方向ベクトル決定
方法に関する。
従来の多関節ロボットの作業教示したデータをプレイ
バックするとき、最終段関節（θ６軸）の回転が教示し
た方向とはとは逆方向となる場合が起こった。そのため
逆方向回転を起こさない処理手段を開発することが要望
された。
バックするとき、最終段関節（θ６軸）の回転が教示し
た方向とはとは逆方向となる場合が起こった。そのため
逆方向回転を起こさない処理手段を開発することが要望
された。
［従来の技術］ 多関節ロボットにより作業を行うとき作業教示をして
からプレイバック方式で制御することが多い。この作業
教示にはオペレータがロボットの手先を直接持ったり、
ティーチングボックス或いはコンソールを使って、実際
にロボットを動かして行う。
からプレイバック方式で制御することが多い。この作業
教示にはオペレータがロボットの手先を直接持ったり、
ティーチングボックス或いはコンソールを使って、実際
にロボットを動かして行う。
教示内容は記憶装置にディジタル値として記憶される
が、例えば移動する目標位置での関節角度及び直線軌道
をとるか関節動作軌道をとるか、またハンドの開閉状態
などである。関節動作軌道をとると教示されたとき、所
定の関節角度が得られるまで関節動作する。また直線動
作軌道をとるときは、まず現在位置（XS,YS,ZS,αS,
βS,γＳ）を得られている現在の関節角度から計算す
る。次に教示された目標位置での関節角度より目標位置
（XE,YE,ZE,αE,βE,γＥ）を計算する。そして現在位
置から目標位置までをサンプリングタイム及び指定され
た速度に従って移動させる。ここで現在位置を示すオイ
ラー角（αS,βS,γＳ）から、目標位置を示すオイラー
角（αE,βE,γＥ）までを直線動作で移動するとき、軌
道の違う８種類のαE,βE,γＥが算出される。これは、
エンコーダなどより得られる関節角度から計算される３
×３マトリックス〔Ｈ〕が下式（１）により演算される
ためである。
が、例えば移動する目標位置での関節角度及び直線軌道
をとるか関節動作軌道をとるか、またハンドの開閉状態
などである。関節動作軌道をとると教示されたとき、所
定の関節角度が得られるまで関節動作する。また直線動
作軌道をとるときは、まず現在位置（XS,YS,ZS,αS,
βS,γＳ）を得られている現在の関節角度から計算す
る。次に教示された目標位置での関節角度より目標位置
（XE,YE,ZE,αE,βE,γＥ）を計算する。そして現在位
置から目標位置までをサンプリングタイム及び指定され
た速度に従って移動させる。ここで現在位置を示すオイ
ラー角（αS,βS,γＳ）から、目標位置を示すオイラー
角（αE,βE,γＥ）までを直線動作で移動するとき、軌
道の違う８種類のαE,βE,γＥが算出される。これは、
エンコーダなどより得られる関節角度から計算される３
×３マトリックス〔Ｈ〕が下式（１）により演算される
ためである。
ここで、Ｓαはsinα,Cαはcosαなどを示す。
そしてcosβ＝±１のとき β＝ｎπ （ｎ＝0,±1,±2,…） （２） cosβ≠±１のとき ここでα，β，γにつき ０≦β≦π，−π≦α，γ≦πのようにに限定し上記
の場合は、α＝０としてγを算出することにより、α、
β、γは１つの解に限定できる。
の場合は、α＝０としてγを算出することにより、α、
β、γは１つの解に限定できる。
オイラー角α，β，γを要素とするベクトルを方向ベ
クトルという。前記１つの限定した値を得てから、その
値で駆動することにより、関節を回転させて最終の目標
位置に移動できる。
クトルという。前記１つの限定した値を得てから、その
値で駆動することにより、関節を回転させて最終の目標
位置に移動できる。
［発明が解決しようとする問題点］ 前述の従来技術において、最終の軸（例えばθ６軸）
の回転方向が予定していた方向とは逆方向に回転を始め
ることがある。その場合θ６軸の動作許容範囲を定める
制限部を超えてしまうので、動作継続が不可能となるこ
とがあった。これは、解を限定しているために、主にθ
６軸の回転方向が逆方向となるγの解が得られたためで
ある。
の回転方向が予定していた方向とは逆方向に回転を始め
ることがある。その場合θ６軸の動作許容範囲を定める
制限部を超えてしまうので、動作継続が不可能となるこ
とがあった。これは、解を限定しているために、主にθ
６軸の回転方向が逆方向となるγの解が得られたためで
ある。
本発明の目的は前述の欠点を改善し、解の取り得る範
囲を限定せずに演算して解を求め、プレイバック時に動
作不可能にならないように動作する方向ベクトルを得る
ような方ベクトルの決定方法を提供することにある。
囲を限定せずに演算して解を求め、プレイバック時に動
作不可能にならないように動作する方向ベクトルを得る
ような方ベクトルの決定方法を提供することにある。
［問題点を解決するための手段］ ティーチングプレイバック方式により多関節ロボット
の手先を関節の回転移動によって目的位置に到達させる
ように、座標変換マトリックスを用いた演算を行うと
き、関節角度より得られるマトリックス要素の条件か
ら、オイラー角α，β，γの取り得る範囲を限定しその
解を得て、ロボット手先運動の方向ベクトル（オイラー
角）を決定する方法において、本発明は下記の構成とし
ている。即ち、 α，β，γの取り得る範囲を限定せず関節角度より演
算して解を求め、次にそれらの解について優先順位を付
け、優先度の高い解に対して最終段軸の回転方向をチェ
ックしてロボット手先運動の方向ベクトルを決定するこ
とである。
の手先を関節の回転移動によって目的位置に到達させる
ように、座標変換マトリックスを用いた演算を行うと
き、関節角度より得られるマトリックス要素の条件か
ら、オイラー角α，β，γの取り得る範囲を限定しその
解を得て、ロボット手先運動の方向ベクトル（オイラー
角）を決定する方法において、本発明は下記の構成とし
ている。即ち、 α，β，γの取り得る範囲を限定せず関節角度より演
算して解を求め、次にそれらの解について優先順位を付
け、優先度の高い解に対して最終段軸の回転方向をチェ
ックしてロボット手先運動の方向ベクトルを決定するこ
とである。
［作用］ 現在位置での姿勢αE,βE,γＥを前記cosβ≠±１の
各式（４）（５）（６）と、α，γについて正弦波形が
所定量進んだとき、同値となる式 を演算する。そして解は無限に存在するから、まず８種
類に限定する。それはその位置に移動する前の姿勢値α
S,βS,γＳに最も近い解を優先順位の高いものとして２
種類計算することにより得られる。
各式（４）（５）（６）と、α，γについて正弦波形が
所定量進んだとき、同値となる式 を演算する。そして解は無限に存在するから、まず８種
類に限定する。それはその位置に移動する前の姿勢値α
S,βS,γＳに最も近い解を優先順位の高いものとして２
種類計算することにより得られる。
次にそれらの値で駆動するとき、最終段軸（θ６軸）
の回転方向をチェックする。例えば目標位置までの50％
だけ移動した点でのθ６軸の関節角度が、ティーチング
時のθ６軸の回転方向と一致するか否かでチェックす
る。チェックが良であれば変位量の少ない方の解を選択
する。若しチェックが不良のときは次の解を持って来て
チェックする。（例えばチェックが良で変位量が小さい
順に優先順位を付ける。） ［実施例］ 目標位置へ移動するための解を８種類に限定して求め
ることを追加説明する。前述の（５）〜（８）式で求め
られるα，γは無限に存在するが、現在位置のγＳから
−方向に移動してγE,αＥへ移動する場合のβに関する
２種類の解と、＋方向に移動してγE,αＥへ移動する場
合のβに関する２種類の解により（５）〜（８）式で求
められる４種類の解がある。
の回転方向をチェックする。例えば目標位置までの50％
だけ移動した点でのθ６軸の関節角度が、ティーチング
時のθ６軸の回転方向と一致するか否かでチェックす
る。チェックが良であれば変位量の少ない方の解を選択
する。若しチェックが不良のときは次の解を持って来て
チェックする。（例えばチェックが良で変位量が小さい
順に優先順位を付ける。） ［実施例］ 目標位置へ移動するための解を８種類に限定して求め
ることを追加説明する。前述の（５）〜（８）式で求め
られるα，γは無限に存在するが、現在位置のγＳから
−方向に移動してγE,αＥへ移動する場合のβに関する
２種類の解と、＋方向に移動してγE,αＥへ移動する場
合のβに関する２種類の解により（５）〜（８）式で求
められる４種類の解がある。
以上の説明ではθ６軸の動作にのみ着目しているが、
他の軸θ１〜５θについて、θ６の動作中に動作許容範
囲を超えることが起こり得る。そのときは前記８種類の
解について優先順位の高いものから順に処理して行く。
他の軸θ１〜５θについて、θ６の動作中に動作許容範
囲を超えることが起こり得る。そのときは前記８種類の
解について優先順位の高いものから順に処理して行く。
［発明の効果］ このようにして本発明によると、ロボットに対しティ
ーチングした後プレイバックする前に、最終段関節の回
転移動が動作許容範囲を超えるかどうか、逆回転をする
かどうかを調べておくことが出来るので、動作途中で停
止したり、予定外の方向へ移動することが起こらない。
そして正常動作が唯１回だけプレイバックして置くのみ
で可能となる。
ーチングした後プレイバックする前に、最終段関節の回
転移動が動作許容範囲を超えるかどうか、逆回転をする
かどうかを調べておくことが出来るので、動作途中で停
止したり、予定外の方向へ移動することが起こらない。
そして正常動作が唯１回だけプレイバックして置くのみ
で可能となる。
Claims (1)
- 【請求項１】多関節ロボットの手先を関節の回転移動に
よって目的位置に到達させるように、座標変換マトリッ
クスを用いた演算を行うとき、関節角度より得られるマ
トリックス要素の条件から、オイラー角α，β，γの取
り得る範囲を限定しその解を得て、ロボット手先運動の
方向ベクトル（オイラー角）を決定する方法において、 α，β，γの取り得る範囲を限定せず関節角度より演算
して解を求め、次にそれらの解について優先順序を付
け、優先度の高い解に対して最終段軸の回転方向をチェ
ックしてロボット手先運動の方向ベクトルを決定するこ
と、 を特徴とするロボットにおける方向ベクトルの決定方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62219331A JP2632864B2 (ja) | 1987-09-02 | 1987-09-02 | ロボットにおける方向ベクトルの決定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62219331A JP2632864B2 (ja) | 1987-09-02 | 1987-09-02 | ロボットにおける方向ベクトルの決定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6461804A JPS6461804A (en) | 1989-03-08 |
| JP2632864B2 true JP2632864B2 (ja) | 1997-07-23 |
Family
ID=16733789
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62219331A Expired - Fee Related JP2632864B2 (ja) | 1987-09-02 | 1987-09-02 | ロボットにおける方向ベクトルの決定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2632864B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014124735A (ja) * | 2012-12-27 | 2014-07-07 | Seiko Epson Corp | ロボット制御方法、ロボット制御装置、プログラム、及びロボット |
| JP6252273B2 (ja) * | 2014-03-19 | 2017-12-27 | 株式会社デンソーウェーブ | ロボットの制御方法、ロボットの制御装置 |
| JP6281351B2 (ja) * | 2014-03-19 | 2018-02-21 | 株式会社デンソーウェーブ | ロボットの制御方法、ロボットの制御装置 |
| JP6252278B2 (ja) * | 2014-03-20 | 2017-12-27 | 株式会社デンソーウェーブ | ロボットの制御方法、ロボットの制御装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61134807A (ja) * | 1984-12-06 | 1986-06-21 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | ロボツトア−ム制御方法 |
-
1987
- 1987-09-02 JP JP62219331A patent/JP2632864B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6461804A (en) | 1989-03-08 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |