JP2674120B2 - ロボットの制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、いわゆる走行軸付ロボットの制御装置に係
り、特に、前記ロボットの走行軸方向におけるマニピュ
レータ先端の移動速度を、ティーチデータを変更するこ
となしに任意に設定することができるロボットの制御装
置に関する。

（従来の技術） 最近、例えばロボットによって車体の溶接を行なう場
合に、搬送固定された車体に沿ってロボットを移動さ
せ、予めティーチングされたポイントに溶接を施すよう
にした、いわゆる走行軸付ロボットが使用されている。

この走行軸付ロボットは、例えば第６図に示されるよ
うな制御装置によって制御されており、この制御装置１
は、ロボット10全体の制御を行なうCPU2と、ロボット10
の溶接ポイント，停止位置及び移動時間などを内容とす
るティーチデータを記憶するメモリ３と、CPU2から出力
されるロボットの各関節軸に関するデータ，走行軸に関
するデータを夫々D/A変換するロボット関節軸D/A変換器
4,走行軸D/A変換器５と、これらの変換器4,5に夫々接続
されたアンプ6,7と、ロボット10の走行軸と関節軸とに
おける各部の現在位置と目標位置との偏差を算出すると
ともに、前記それぞれの偏差量をCPU2へフィードバック
する偏差算出回路８とを有してなる。

前記CPU2は、メモリ３に記憶されているティーチデー
タに基づいて、ロボット10の各関節軸及び走行軸の移動
量及び移動方向などを演算し、この演算結果をロボット
関節軸D/A変換器4,走行軸D/A変換器５に出力する。これ
を受けてロボット関節軸D/A変換器４及び走行軸D/A変換
器５は、前記演算結果をアナログ量に変換してアンプ6,
7へ出力している。

なお、ロボット関節軸D/A変換器４及びアンプ６は、
各関節軸毎に個々に設けられており、したがって、例え
ば関節軸が４軸であれば、ロボット関節軸D/A変換器４
及びアンプ６はそれぞれ４台づつ設けられるものであ
る。

このように構成された従来のロボットの制御装置は、
第７図に示すフローチャート通りの動作を行なう。

まず、CPU2は、ロボット10のマニピュレータ先端に設
けられた図示しない溶接ガンが次に移動すべき目標位置
及び移動時間等を内容とするティーチデータをメモリ３
から読取り（ステップ１）、現在位置と前記目標位置と
を参照することで溶接ガンの移動量を算出し（ステップ
２）、この移動量と前記移動時間等とに基づいて、ロボ
ット10の各関節軸及び走行軸における速度指令をそれぞ
れ別々に算出する（ステップ３）。

次に、CPU2は、前記別々に算出した各関節軸及び走行
軸の速度指令値を、ロボット関節軸D/A変換器４及び走
行軸D/A変換器５のそれぞれへ出力する。これにより、
前記D/A変換器4,5のそれぞれにおいてD/A変換された後
の速度指令値がアンプ6,7へ出力され、ロボット10の各
関節軸に設けられている夫々のモータが駆動されるとと
もに、ロボット10の走行軸に設けられているモータ20が
駆動される。

前記夫々のモータの回転量は、前述したエンコーダを
介して偏差算出回路８へ入力され、ここにおいて、前記
溶接ガンの目標位置と現在位置との偏差が算出され（ス
テップ４）、この偏差量がCPU2へフィードバックされ
る。これを受けてCPU2は、偏差量が０か否かの判断を行
ない、０でなければ偏差量が０になるまでステップ３以
下の処理を繰り返し行なう。

すなわち、例えば前記溶接ガンをＡ地点からＢ地点へ
移動させる場合には、まず、Ａ地点からＢ地点までの移
動量及び移動時間等を読込み、前記溶接ガンをＢ地点ま
で動かす際の速度指令値を算出し、アンプ6,7は各関節
軸及び走行軸に設けられているモータへ前記速度指令値
に応じた電流電圧を供給する。この速度指令値は、前記
各部のモータの移動量をフィードバックしつつ目標位置
と現在値との偏差量に応じて与えられている。

このように、従来の走行軸付ロボット10の制御装置１
は、第８図に示すように、現在位置から目標位置までの
移動時間及び距離等を参照することでロボット10の各関
節軸と走行軸との速度指令値をそれぞれ別個に算出する
とともに、この速度指令値を前記各関節軸と走行軸とへ
別々のフィードバック系を介して供給することにより、
ロボット全体の動作を制御するようにしている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上述したロボットの制御装置にあって
は、ロボット作業のサイクルタイムを変更する際に、テ
ィーチデータを書換えなければ対応できないという不具
合が指摘されていた。

これは、ティーチデータとしてティーチポイントの間
の移動時間が教示されているからであるが、ところがこ
のティーチデータを書換える作業は、ロボット10の作業
精度を維持する必要性から、この書換え後に、ロボット
10をプレイバックさせて細部の位置ズレを補正する作業
を伴い、この補正作業は非常に煩雑であるとともに長時
間を要するという欠点があった。

本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされた
ものであり、ロボットの走行軸方向におけるマニピュレ
ータ先端の移動速度を、ティーチデータを変更すること
なしに任意に設定することができるロボットの制御装置
を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） 前記目的を達成するための本発明は、作業対象に沿っ
て設けられた走行軸上を走行し、前記作業対象に対して
あらかじめ定められたティーチデータ通りの作業を行な
うロボットにおいて、前記ティーチデータに基づいて、
前記ロボットのマニピュレータ先端における移動量を算
出する移動量算出手段と、前記算出されたロボットのマ
ニピュレータ先端の移動量を、前記ロボットの走行軸方
向における関節軸の移動量と、前記ロボットの走行軸の
移動量とに分配する比率を設定する分配比設定手段と、
前記設定された分配比に基づいて前記ロボットのマニピ
ュレータ先端の移動量を分配する演算を行なうととも
に、前記分配されたそれぞれの移動量等に基づいて前記
関節軸及び前記走行軸の駆動をそれぞれ制御する駆動制
御手段とを備えてなることを特徴とするロボットの制御
装置である。

また、好ましくは、前記ロボットの制御装置は、作業
対象に沿って所定の走行速度で走行する走行軸と、当該
走行軸上に配置され前記所定の走行速度とは異なった所
定の移動速度で移動しうる関節軸とを有するとともに、
前記作業対象に対してあらかじめ定められたティーチデ
ータ通りの作業を行なうロボットにおいて、分配比設定
手段によって設定された分配比を、前記ロボットのマニ
ピュレータ先端の移動に遅れが生じたときに、当該遅れ
が生じた時の前記マニピュレータ先端の位置から作業ポ
イントまでの間における前記走行軸と関節軸との移動量
について、前記走行軸と関節軸の移動能力差に基づい
て、前記遅れが是正される比率に修正する分配比修正手
段をさらに備えることを特徴とする。

（作用） 上記手段を採用すれば、まず、移動量算出手段におい
て、ティーチデータに基づいてロボットのマニピュレー
タ先端における移動量が算出される。その後、分配比設
定手段によって設定された分配比は駆動制御手段へ入力
され、ここにおいて、前記算出されたロボットのマニピ
ュレータ先端における移動量を分配する演算が行なわ
れ、前記分配されたそれぞれの移動量等に基づいて前記
関節軸及び前記走行軸の駆動が制御される。

つまり、任意に設定された後の分配比をもって、ロボ
ットのマニピュレータ先端における移動量が分配され、
この分配されたそれぞれの移動量等に基づいてロボット
の関節軸及び走行軸の駆動がそれぞれ制御されることか
ら、これら関節軸と走行軸との速度差の変更を通じてロ
ボット全体の移動速度が適宜調節できることとなり、こ
の結果、ロボットの走行軸方向におけるマニピュレータ
先端の移動速度を、ティーチデータを変更することなし
に任意に設定することができる。

また、分配比修正手段を設けた場合には、分配比設定
手段によって設定された分配比はその分配比修正手段へ
入力され、ここにおいて、この設定された分配比に、ロ
ボットのマニピュレータ先端の移動に遅れが生じたとき
にその遅れを是正することができる比率にするよう修正
が加えられ、この修正された分配比が駆動制御手段へ入
力される。これにより、何らかの原因で移動に遅れが生
じた場合には、その遅れが是正されるようにロボットの
走行軸方向における関節軸の移動速度とロボットの走行
軸の移動速度との間の速度差が調節されるので、ロボッ
トのマニピュレータは常に目標の移動時間を達成するこ
とができる。

（実施例） 以下に、本発明に係るロボットの制御装置について、
図面に基づいて詳細に説明する。

第１図には、本発明に係るロボットの制御装置の概略
構成図が示されており、第１図と第６図とに共通する部
材間には同一符号を付し、その説明を一部省略する。

同図に示すように、制御装置１は、ロボット10全体の
制御（速度指令，移動量指令，移動方向指令等）を行な
う移動量算出手段及び駆動制御手段としてのCPU2と、ロ
ボット10の溶接ポイント，停止位置及び移動時間などを
内容とするティーチデータを記憶するメモリ３と、CPU2
から出力されるロボット10の各関節軸に関するデータ及
び走行軸に関するデータをそれぞれD/A変換するロボッ
ト関節軸D/A変換器４及び走行軸D/A変換器５と、これら
の変換器4,5に夫々接続されたアンプ6,7と、ロボット10
の走行軸と関節軸とにおける各部の現在位置と目標位置
との偏差を算出するとともに、前記それぞれの偏差量を
CPU2へフィードバックする偏差算出回路８と、CPU2にお
いて算出された溶接ガンの走行軸方向における移動量
を、ロボット10の関節軸の走行軸方向成分の移動量と、
走行軸の移動量とに分配するための比率を設定する分配
比設定手段としての分配モードスイッチ30と、この分配
モードスイッチ30よりの分配比率を入力し、前記メモリ
３よりのティーチデータに基づいて分配比率の修正を行
なう分配比修正手段としての分配リミット回路31とを有
してなる。

前記CPU2は、メモリ３に記憶されているティーチデー
タに基づいて、ロボット10の各関節軸及び走行軸の移動
量及び移動方向などを演算し、この演算結果をロボット
関節軸D/A変換器４及び走行軸D/A変換器５に出力する。
これを受けてロボット関節軸D/A変換器４及び走行軸D/A
変換器５は、前記演算結果をアナログ量に変換してアン
プ6,7に出力している。

前記アンプ６よりの電流電圧は、ロボット10の各関節
軸を駆動するモータ32a,32b…に入力されてこれら各関
節部を駆動し、この各関節部における回転位置が前記モ
ータ32a,32b…に設けられたエンコーダ33a,33b…により
検出されて偏差算出回路８へ入力される。

また、前記アンプ７よりの電流電圧は、ロボット10の
走行軸を駆動するモータ20に入力されて走行軸を駆動
し、この走行軸の移動位置が前記モータ20に設けられた
エンコーダ21により検出されて偏差算出回路８へ入力さ
れる。

前記偏差算出回路８は、前記入力された各部の回転位
置及び移動位置と、メモリ３より読出した目標位置とに
基づいて各々の偏差量を算出してCPU2へフィードバック
し、これを受けてCPU2は、前記偏差量が０になるまで、
ロボット10の関節軸を駆動するモータ32a,32b…及び走
行軸を駆動するモータ20へ駆動信号を送出するようにな
っている。

次に、第２図に動作フローチャートに基づいて本発明
のロボットの制御装置をさらに詳細に説明する。

まず、CPU2は、ロボット10のマニピュレータ先端に設
けられた図示しない溶接ガンが次に移動すべき目標位置
及び移動時間等を内容とするティーチデータをメモリ３
より読取る（ステップ10）一方、分配リミット回路31へ
分配モードスイッチ30によって設定された分配比を入力
する指令を行なう（ステップ11）。これを受けて分配リ
ミット回路31は、ティーチデータに記憶されているロボ
ット10の関節軸の最高速度及び走行軸の最高速度等を読
出し、それらの範囲内において前記設定された分配比に
修正を加える（ステップ12）。

すなわち、ロボット10の関節軸及び走行軸はそれぞれ
の最高速度の範囲内において適正な速度で移動するよう
に制御されるようになっているが、ステップ12は、ステ
ップ11において設定された分配比が、現在位置のデータ
からみて走行軸方向における溶接ガンの目標とする移動
時間を達成することができないものである場合、つまり
遅れが生じている場合に、関節軸及び走行軸の作業ポイ
ントへの接近しやすさを考慮して、例えば第３図に示さ
れるように、前記設定された分配比を前記目標とする移
動時間を達成できる比率、つまり前記遅れを補償できる
ような関節軸と走行軸間の速度差を作り出せるような分
配比へと自動修正するものである。これにより、分配モ
ードスイッチ30によって分配比に誤設定した場合であっ
ても、この誤りは自動的に修正され、この結果、溶接ガ
ンは所望の移動時間を常に達成することができる。

ステップ12において修正後の分配比はCPU2へ入力され
る一方、CPU2は、現在位置と前記目標位置とを参照する
ことで溶接ガンの移動量を算出し、この移動量と前記分
配比とに基づいて、ロボット10の各関節軸及び走行軸に
おける速度指令をそれぞれ別々に算出する（ステップ1
3,14）。この結果、ロボット10の関節軸及び走行軸にお
ける速度指令値は、例えば第４図に示されるように変更
される。

次に、CPU2は、前記別々に算出した各関節軸及び走行
軸の速度指令値を、ロボット関節軸D/A変換器４及び走
行軸D/A変換器５のそれぞれへ出力する。これにより、
前記D/A変換器4,5のそれぞれにおいてD/A変換された後
の速度指令値がアンプ6,7へ出力され、ロボット10の各
関節軸に設けられている夫々のモータ32a,32b…が駆動
されるとともに、ロボット10の走行軸に設けられている
モータ20が駆動される。

前記夫々のモータの回転量は、前述したエンコーダを
介して偏差算出回路８へ入力され、ここにおいて、前記
溶接ガンの目標位置と現在位置との偏差が算出され（ス
テップ15）、この偏差量がCPU2へフィードバックされ
る。これを受けてCPU2は、偏差量が０か否かの判断を行
ない、０でなければ偏差量が０になるまでステップ３以
下の処理を繰り返し行なう。

さらに、この他の実施例として、例えば第５図に示す
ように、分配比設定手段として、分配モードスイッチ30
に代替してロボット言語解読器32を接続することができ
る。

ここで、ロボット言語及びその内容を例示すれば次表
に示す通りである。

上述のように、ロボット言語解読器32を介してロボッ
ト言語により分配比を入力するようにすれば、ハード的
な構成部材を減少させることができる。

なお、以上の実施例においては、走行軸がＸ軸方向に
移動可能となっているものを例示したが、Ｙ方向に移動
可能な走行軸を有するロボットにおいても適用可能であ
るのはもちろんである。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように、本発明によれば、任意に
設定された後の分配比をもって、ロボットのマニピュレ
ータ先端における移動量が分配され、この分配されたそ
れぞれの移動量等に基づいてロボットの関節軸及び走行
軸の駆動がそれぞれ制御されることから、これら関節軸
と走行軸との速度差の変更を通じてロボット全体の移動
速度が適宜調節できることとなり、この結果、ロボット
の走行軸方向におけるマニピュレータ先端の移動速度
を、ティーチデータを変更することなしに任意に設定す
ることができるという特有の効果を奏する。

また、ロボットのマニピュレータ先端の移動に遅れが
生じた場合には、その遅れを是正するように前記設定さ
れた分配比を修正するようにしたので、何らかの原因で
移動に遅れが生じたときには、その遅れが是正されるよ
うにロボットの走行軸方向における関節軸の移動速度と
ロボットの走行軸の移動速度との間の速度差が適宜調節
されるようになり、その結果ロボットのマニピュレータ
は常に目標の移動時間を達成することができるという特
有の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係るロボットの制御装置のブロック
構成図、 第２図は、本発明に係るロボットの制御装置の動作フロ
ーチャート、 第３図及び第４図は、本発明に係るロボットの制御装置
の動作説明に供する図、 第５図は、本発明の別の実施例に係るロボットの制御装
置のブロック構成図、 第６図は、従来のロボットの制御装置のブロック構成
図、 第７図は、従来のロボットの制御装置の動作フローチャ
ート、 第８図は、従来のロボットの制御装置の動作説明に供す
る図である。 １……制御装置、 ２……CPU（移動量算出手段，駆動制御手段）、 10……ロボット、 30……分配モードスイッチ（分配比設定手段）、 31……分配リミット回路（分配比修正手段）、 32……ロボット言語解読器（分配比設定手段）。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】作業対象に沿って設けられた走行軸上を走
   行し、前記作業対象に対してあらかじめ定められたティ
   ーチデータ通りの作業を行なうロボットにおいて、 前記ティーチデータに基づいて、前記ロボットのマニピ
   ュレータ先端における移動量を算出する移動量算出手段
   と、 前記算出されたロボットのマニピュレータ先端の移動量
   を、前記ロボットの走行軸方向における関節軸の移動量
   と、前記ロボットの走行軸の移動量とに分配する比率を
   設定する分配比設定手段と、 前記設定された分配比に基づいて前記ロボットのマニピ
   ュレータ先端の移動量を分配する演算を行なうととも
   に、前記分配されたそれぞれの移動量等に基づいて前記
   関節軸及び前記走行軸の駆動をそれぞれ制御する駆動制
   御手段と、 を備えてなることを特徴とするロボットの制御装置。
2. 【請求項２】作業対象に沿って所定の走行速度で走行す
   る走行軸と、当該走行軸上に配置され前記所定の走行速
   度とは異なった所定の移動速度で移動しうる関節軸とを
   有するとともに、前記作業対象に対してあらかじめ定め
   られたティーチデータ通りの作業を行なうロボットにお
   いて、 前記ティーチデータに基づいて、前記ロボットのマニピ
   ュレータ先端における移動量を算出する移動量算出手段
   と、 前記算出されたロボットのマニピュレータ先端の移動量
   を、前記ロボットの走行軸方向における関節軸の移動量
   と、前記ロボットの走行軸の移動量とに分配する比率を
   設定する分配比設定手段と、 前記設定された分配比を、前記ロボットのマニピュレー
   タ先端の移動に遅れが生じたときに、当該遅れが生じた
   時の前記マニピュレータ先端の位置から作業ポイントま
   での間における前記走行軸と関節軸との移動量につい
   て、前記走行軸と関節軸の移動能力差に基づいて、前記
   遅れが是正される比率に修正する分配比修正手段と、 前記修正された分配比に基づいて前記ロボットのマニピ
   ュレータ先端の移動量を分配する演算を行なうととも
   に、前記分配されたそれぞれの移動量等に基づいて前記
   関節軸及び前記走行軸の速度をそれぞれ制御する駆動制
   御手段と、 を備えてなることを特徴とするロボットの制御装置。