JP2705367B2 - ロボットの制御装置 - Google Patents

ロボットの制御装置

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JP2705367B2
JP2705367B2 JP15212991A JP15212991A JP2705367B2 JP 2705367 B2 JP2705367 B2 JP 2705367B2 JP 15212991 A JP15212991 A JP 15212991A JP 15212991 A JP15212991 A JP 15212991A JP 2705367 B2 JP2705367 B2 JP 2705367B2
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deceleration
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雅信 伊藤
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Mitsubishi Electric Corp
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は垂直関節形ロボットの
各軸の移動動作を制御する装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図6〜図8は、例えば特開平1−295
778号公報に示されたロボットを制御する装置を示す
図で、図6は垂直関節形ロボットの斜視図、図7は制御
ブロック図、図8は速度指令値曲線図である。
【0003】図6において、1〜6はロボットの各駆動
軸を示し、それぞれ以後J1軸〜J6軸と記すことにす
る。7はロボットの旋回台である。すなわち、J1軸1
はロボット本体を旋回台7上に旋回させる軸であり、J
2軸2及びJ3軸3はそれぞれロボットの腕を鉛直面に
沿って、前後・上下の動作をさせる軸である。また、J
4軸4〜J6軸6は手首軸である。
【0004】図7において、11はロボットのユーザが
ロボットに所望の作業をさせるためのプログラムと位置
データが格納されているプログラムメモリ、12はプロ
グラム中の移動命令の実行が開始されるごとに閉成し、
移動目的位置がバッファ13に格納されると開放するス
イッチ、14はロボットの現在位置が格納されるバッフ
ァ、15A、15Bはそれぞれ加速度及び減速度が格納
されているバッファ、16はロボットに許容される動作
最高速度が格納されているバッファ、17はバッファ1
3〜16の目的位置、現在位置、加速度、減速度及び許
容最高速度に基づいて移動動作中の各時点における速度
を決定する速度指令手段、18は速度指令値によって示
される位置と現在位置を加算する加算器、19は速度指
令値が書き込まれるバッファである。
【0005】従来のロボットの制御装置は上記のように
構成され、ロボットのプログラムの実行が開始される
と、移動命令の実行ごとにスイッチ12が閉成し、プロ
グラムメモリ11から移動目的位置が目的位置バッファ
13に格納される。目的位置がバッファ13に格納され
ると、スイッチ12は開放する。速度指令手段17は、
各時点ごとに前時点の速度、バッファ15A、15Bの
加速度及び減速度、バッファ13、14の目的位置及び
現在位置に基づいて、バッファ16の許容最高速度を越
えないように速度指令値を算出し、これをバッファ19
に書き込むと同時に、加算器18により現在位置を更新
する。
【0006】この際、図8に示すように、移動中の最高
速度Vmに達するまでの加速時T1にはバッファ15A
の加速度が用いられ、最高速度Vmから目的位置に達す
るまでの減速時T2には、バッファ15Bの減速度が用
いられ、目的位置までの速度制御が行われる。
【0007】なお、移動動作において使用される加速度
及び減速度は、あらかじめ一定値が指定されており、各
動作で同一であり、各軸同時に移動動作が完了するよう
に速度制御される。ここで、移動動作の場合、動作姿
勢、ハンドリング対象のワーク形状、重量等により、ロ
ボットに加わる負荷状態は種々多様である。このため、
上記加速度及び減速度は、ロボットに最大の負荷が加わ
る状態でも支障が生じることなく動作できるように決定
されている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来のロ
ボットの制御装置では、移動動作時の加速度及び減速度
は、最大負荷を対象として決定されているため、ロボッ
トの持つ最大能力を移動動作時に発揮できず、かつロボ
ットが目的とする時間内で作業を完了できないという問
題点がある。
【0009】この発明は上記問題点を解決するためにな
されたもので、負荷状態に応じて、目的とする時間内で
作業を完了できるようにしたロボットの制御装置を提供
することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】この発明に係るロボット
の制御装置は、基点と各軸の移動始点及び移動終点間の
水平面距離又は移動始点及び移動終点の座標を演算し、
上記距離又は座標に対応する加減速度を読み出し、これ
らの中からそれぞれ最小のものを選択し、これを加速度
指令値及び減速度指令値とするものである。
【0011】
【作用】この発明においては、移動始点と移動終点の位
置から加減速度を読み出し、これらの中からそれぞれ最
小のものを選択して加速度指令値及び減速度指令値とし
たため、ロボットの負荷状態に合わせて加速度及び減速
度が決定できる。
【0012】
【実施例】図1〜図5はこの発明の一実施例を示す図
で、図1は制御ブロック図、図2は負荷情報テーブルの
内容図、図3は垂直関節形ロボットの水平面距離説明
図、図4は動作を示すフローチャート、図5は移動始点
及び移動終点の説明図であり、従来装置と同様の部分は
同一符号で示す。
【0013】図1において、21は図2に示すように移
動距離及び座標に対応して加減速度情報が書き込まれた
負荷情報テーブル、22A〜22Dはそれぞれ負荷情報
テーブル21から負荷情報を読み込んで加速度指令値及
び減速度指令値を決定する第1軸(J1軸)加減速度指
令手段、第2軸(J2軸)加減速度指令手段、第3軸
J3軸)加減速度指令手段及び手首軸加減速度指令手
段、23A〜23Dはそれぞれ各加減速度指令手段22
A〜22Dにより決定された加速度を格納するバッフ
ァ、24A〜24Dは同じく減速度を格納するバッフ
ァ、25はバッファ23A〜23D、24A〜24Dに
格納された加速度及び減速度の中から最適な加速度及び
減速度を決定する加減速度決定手段、26A、26Bは
移動動作の開始時に閉成し、決定された加速度及び減速
度がバッファ15A、15Bに書き込まれると開放する
スイッチである。
【0014】図2において、Ro・・・Ri・・・Rnは図3に
示すように、ロボットの任意の位置において、旋回台7
からJ6軸6の先端までの水平面での距離R、αo・・・α
i・・・αnは距離Rのそれぞれに対応するJ1軸1の加速
度及び減速度、(J2)o・・・(J2)i・・・(J2)mはJ2軸
2の座標、βo・・・βi・・・βnはJ2軸座標に対応するJ
2軸2の加速度及び減速度、(J3)o・・・(J3)i・・・(J
3)lはJ3軸3の座標、γo・・・γi・・・γlはJ3軸座標
に対応するJ3軸3の加速度及び減速度である。
【0015】次に、この実施例の動作を、図2に基づい
て図5に示す移動始点30から移動終点31への移動に
ついて説明する。
【0016】図5において、移動始点30におけるX軸
〜Z軸の座標をXs〜Zs、J1軸1〜J6軸6の座標を
J1s〜J6s、移動終点31におけるX軸〜Z軸の座標
をXe〜Ze、J1軸1〜J6軸6の座標をJ1e〜J6e
とする。また、移動始点30と移動終点31における旋
回台7から第6軸6の先端までの水平面での距離Rをそ
れぞれRs、Reと記す。このとき距離Rs、Reは次式で
与えられる。
【0017】
【数1】
【0018】まず、ステップ41で第1軸加減速度指令
手段22Aは移動開始前に、バッファ14の現在位置か
ら移動始点30を決定し、ステップ42でバッファ13
の目的位置から移動終点31を決定する。そして、ステ
ップ43で上式によって距離Rs、Reを算出する。次い
で、ステップ44で負荷情報テーブル21を探索し、距
離Rsに対応する加速度及び減速度を本移動におけるJ
1軸1の加速度として算出し、バッファ23Aに書き込
む。ステップ45で同様に距離Reに対応する減速度を
算出してバッファ24Aに書き込む。ここで、バッファ
23A、24Aの値は加速度指令値及び減速度指令値の
候補となる。
【0019】第2軸加減速度指令手段22Bも第1軸加
減速度指令手段22Aと同様に動作するが、距離Rでは
なくJ2軸2の座標値により加減速度を決定する。ま
ず、移動動作開始時の現在位置から移動始点30のJ2
軸2の座標J2s、目的位置から移動終点31のJ2軸
2の座標J2eを算出する。ついで、負荷情報テーブル
21中のJ2座標ごとの加減速度を探索し、座標J2s
に対応する加減速度を本移動におけるJ2軸2の加速
度、座標J2eに対応する加減速度を本移動における減
速度として算出し、それぞれバッファ23B、24Bに
書き込む。
【0020】第3軸加減速度指令手段22Cは第2軸加
減速度指令手段22Bと同様に動作し、それぞれJ3軸
3の加速度及び減速度を算出して、それぞれバッファ2
3C、24Cに書き込む。
【0021】手首軸加減速度指令部22Dは、各移動動
作に対してすべて同一の加速度及び減速度を、それぞれ
バッファ23D、24Dに書き込む。
【0022】次に、加減速度決定手段25は、これらの
バッファ23A〜23Dの加速度指令値候補と、バッフ
ァ24A〜24Dの減速度指令値候補の中から最小のも
のを本移動における加速度指令値及び減速度指令値に決
定し、それぞれバッファ15A、15Bに書き込む。こ
のようにして決定された加速度指令値及び減速度指令値
と、バッファ13、14、16の目的位置、現在位置及
び許容最高速度を用いて速度指令値が決定されて、バッ
ファ19に書き込まれる。
【0023】上記実施例では、図3に示す垂直関節形ロ
ボットについて説明したが、これに限るものではなく、
他の軸構成を持つ垂直関節形ロボットにも適用可能であ
り、同様の効果を奏することができる。
【0024】
【発明の効果】以上説明したとおりこの発明では、基点
と各軸の移動始点及び移動終点間の水平面距離又は移動
始点及び移動終点の座標を演算し、上記距離又は座標に
対応する加速度及び減速度を読み出し、これらの中から
それぞれ最小のものを選択し、これを加速度指令値及び
減速度指令値として各軸を移動するようにしたので、ロ
ボットの負荷状態に合わせて加速度及び減速度が決定で
き、移動動作におけるロボットの能力を最大限に発揮さ
せ、目的とする時間内でロボットに作業を完了させ、ロ
ボットのタクト・タイムの短縮を図ることができる効果
がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例を示す制御ブロック図。
【図2】図1の負荷情報テーブルの内容図。
【図3】図1により制御される垂直関節形ロボットの水
平面距離説明図。
【図4】図1の動作を示すフローチャート。
【図5】図4の移動始点及び移動終点の説明図。
【図6】従来の垂直関節形ロボットの斜視図。
【図7】図6の制御ブロック図。
【図8】図7の速度指令値曲線図。
【符号の説明】
1〜6 J1軸〜J6軸 13 目的位置バッファ 14 現在位置バッファ 17 速度指令手段 19 速度指令バッファ 21 負荷情報記憶手段(負荷情報テーブ
ル) 22A〜22D 第1軸〜第3軸及び手首軸加減速度指
令手段 23A〜23D 加速度バッファ 24A〜24D 減速度バッファ 25 加減速度決定手段 30 移動始点 31 移動終点 0 基点

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 加速度指令値及び減速度指令値によりロ
    ボットの各軸を移動させ、上記各軸の移動動作の際上記
    各軸が同時に移動を完了するように速度制御される装置
    において、上記各軸の位置に対する加速度及び減速度が
    書き込まれた負荷情報記憶手段と、基点と上記各軸の移
    動始点及び移動終点間の水平面距離又は上記移動始点及
    び移動終点の座標を演算し、上記負荷情報記憶手段から
    上記距離又は座標に対応する加速度及び減速度を読み出
    す加減速度指令手段と、上記読み出された加速度及び減
    速度の中からそれぞれ最小のものを選択しこれを上記移
    動動作の加速度指令値及び減速度指令値として決定する
    加減速度決定手段とを備えたことを特徴とするロボット
    の制御装置。
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