JP2831350B2 - 産業用ロボツトの補間演算方法 - Google Patents

産業用ロボツトの補間演算方法

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JP2831350B2
JP2831350B2 JP62028091A JP2809187A JP2831350B2 JP 2831350 B2 JP2831350 B2 JP 2831350B2 JP 62028091 A JP62028091 A JP 62028091A JP 2809187 A JP2809187 A JP 2809187A JP 2831350 B2 JP2831350 B2 JP 2831350B2
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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、プログラムされた座標点間の補間点の座標
を演算する補間演算プロセッサを複数個有する産業用ロ
ボット制御装置に関する。 〔従来の技術〕 産業用ロボットの補間演算に関しては、単一プロセッ
サを使用する場合、プロセッサの性能により基本制御ク
ロックが決定されていた(第3図(1))。また、制御
クロック短縮のために複数のプロセッサを用いる場合、
座標変換演算式等を分解して、スケジューリングして各
プロセッサに処理を割り当て、それぞれを同期させて並
列処理していた(第3図(2))。 〔発明が解決しようとする問題点〕 上述した従来のマルチプロセッサ方式の産業用ロボッ
ト制御装置は、演算式の分割およびスケジューリングを
行なった後、各プロセッサのプログラミングを行なわね
ばならず、ロボットの構造の変化等の演算式の変更があ
れば、再度分割とスケジューリングを行なう必要があ
り、ソフトウェアのメンテナンスが大変であり、また、
プロセッサ間のデータの授受のため、単一プロセッサ方
式に比べて外部メモリのアクセス回数が増大し、演算速
度の向上効果が少ないという欠点がある。 本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、
ソフトウェアメンテナンスに優れ、かつマルチプロセッ
サによる補間演算の高速化を図った産業用ロボットの補
間演算方法を提供することを目的とする。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明の産業用ロボットの補間演算方法は、補間点の
直交座標値を演算する第1のプロセッサと、前記直交座
標値をロボット固有の座標値に変換する第2のプロセッ
サと、ロボットの動作中に、制御クロック毎に演算ブロ
ックに対して現在モータ位置の作成要求を出す第3のプ
ロセッサを有する産業用ロボット制御装置における、産
業用ロボットの補間演算方法であって、 第3のプロッセサが第1のプロセッサに対し最初の制
御クロックでの目標直交座標値の演算指令を出す第1の
段階と、 第1のプロセッサが前記演算指令に応じて目標直交座
標値の演算処理を行なう第2の段階と、 第3のプロセッサが前記演算処理の完了を待ち、セン
サからの補正量を第1のプロセッサへ送り、制御クロッ
クに同期してモータ位置演算要求を行なう第3の段階
と、 第1のプロセッサが、前記モータ位置演算要求を受け
て第2の段階で求めた目標値を前記補正量だけ修正し、
その値を第2のプロセッサに送り、モータ位置へ変換す
る変換指令を出し、その後次の制御クロックでの直交座
標値を求める第4の段階と、 第2のプロセッサが前記変換指令により、目標値をモ
ータ位置に変換する処理を、第4の段階での、直交座標
値を求める処理と並行して行なう第5の段階と、 第3のプロセッサが、次の制御クロックにて第5の段
階で得られたモータ位置を受け取り、制御クロックに同
期して次のモータ位置の演算要求を行なう第6の段階
と、 第4の段階から第6の段階の処理を目標点へ到達する
まで繰り返す第7の段階を有する。 〔作用〕 第1図(1)は本発明の産業用ロボットの補間演算方
法の原理図、第1図(2)はその処理タイミング図であ
る。 補間演算は、補間点の直交座標値を求める処理と
直交座標値を変換してロボット固有の座標値を求める処
理の2つに大別できるが、の処理をプロセッサa,の
処理をプロセッサbに割り当てる。また、この他に、ロ
ボット動作中に、制御クロック毎に演算ブロックに対し
て現在モータ位置の作成要求をするプロセッサcがあ
る。これらは共有RAMによりデータの授受が行なえる。P
S点からPE点へ動作する場合は次のような処理となる。 1) プロセッサcはプロセッサaに対し最初の制御ク
ロックでの目標直交座標値の演算指令を出す。 2) プロセッサaは1)に対応して目標直交座標値の
演算(“S1"処理)を行なう。 3) プロセッサcは“S1"処理の完了を待ち、センサ
からの補正量をプロセッサaへ送り、制御クロックに同
期してモータ位置演算要求を行なう。 4) プロセッサaは、3)を受けて2)で求めた目標
値を3)の補正量だけ修正し、その値をプロセッサbへ
送りモータ位置への変換指令を出す。その後、次の制御
クロックでの直交座標値を求める。 5) プロセッサbは4)の指令により目標値をモータ
位置に変換する(“S4"処理)。このとき“S3"と“S4"
の処理は並行して実行される。 6) プロセッサcは、次の制御クロック処理にて5)
での答を受け取り、制御クロックに同期して次のモータ
位置の演算要求を行なう。 7) 4)〜6)の処理をPE点へ到達するまで繰り返
す。 前記5)の処理の“S3"と“S4"処理に並行して実行し
ている時間Tだけ単一プロセッサ処理に比べて処理時間
が短縮される。また、センサからの補正量の入力処理
を、目標値をモータ位置に変換する処理の直前で行なう
ことにより、センサ出力処理時間が短縮され、応答性が
向上する 〔実施例〕 次に、本発明の実施例について図面を参照して説明す
る。 第2図は本発明の産業用ロボットの補間演算方法が適
用された産業用ロボット制御装置の一実施例のブロック
図である。 この産業用ロボット制御装置は、システムコントロー
ル部1と、演算処理ブロックを構成する演算部4(プロ
セッサa)、演算部5(プロセッサb)、2ポートRAM6
と、システムコントロール部1によってアクセスされる
RAM2と、共有RAM3と、モータ18を駆動するサーボアンプ
17を制御するサーボコントロール部8と、センサ16と、
センサ16を制御するセンサコントロール部7で構成され
る。 RAM2にはユーザプログラム9が含まれ、始点PS,終点P
Eのデータが書込まれている。共有RAM3には始点データ
エリア10、終点データエリア11、セグメントデータエリ
ア12が含まれている。2ポートRAM6には現在値エリア1
3、目標値エリア14、セグメントデータエリア15が含ま
れている。 今、始点Psから終点PEに向ってセンサ信号による修正
を行ない最終点にPE′に動作する場合の処理を説明す
る。 1)システムコントロール部1はRAM2から共有RAM3へ始
点PS,終点PEのデータを送り、演算部4へ単位制御クロ
ック後の目標値直交座標データの作成要求を行なう。 2)演算部4は上記演算を行なった後2ポートRAM6の現
在値エリア13へモータ位置PSを送る(“S1"処理)。 3)システムコントロール部1は2)の完了後、制御ク
ロック毎に次の処理を行なう。 3.1)演算部4に対しロボットのモータの次の制御クロ
ックでの移動量(以下、セグメントデータと呼ぶ)を求
める演算要求を行なう。 3.2)演算部4は3.1)の指令により次の処理を行なう。 3.2.1)共用RAM3を通じてデータ授受を行なうセンサコ
ントロール部7からの修正指令があれば、2)で求めた
目標値を修正し、そのデータを2ポートRAM6の目標値エ
リア14へ転送する(“S2"処理)。 3.2.2)演算部5に対して目標値エリア14の直交座標値
をモータ位置に変換(以下、逆変換と呼ぶ)する演算要
求を行なう。 3.2.3)続けて次の制御クロックでの目標直交座標値を
求める(“S3"処理)。 3.3)演算部5は3.2.2)に対応して次の処理を行なう。 3.3.1)2ポートRAM6の目標値直交データを逆変換して
モータ位置を求め、2ポートRAM6のモータ位置の現在値
との差をセグメントデータとし、2ポートRAM6のセグメ
ントデータエリア15へその値を返す。 3.3.2)新しいモータ位置を2ポートRAM6の現在値エリ
ア13へ転送する。 3.3.3)演算終了を演算部4へ伝える。 (3.3.1〜3.3.3…“S4"処理) 3.4)演算部4は2ポートRAM6上の答を共有RAM3へ転送
する。 3.5)システムコントロール部1はサーボコントロール
部8に対してセグメントデータ量各モータを回転させる
指令を出す。 4)3.1)〜3.5)の処理をPE′点に到達まで繰り返す。 本実施例も、前述したように“S3"と“S4"の並列処理
時間分全体の処理時間が短縮されるが、短縮効果につい
て次の特徴がある。システムコントロール部1からのセ
グメント要求以降に行なう必要がある処理は“S2"のセ
ンサ信号による目標値修正と“S4"の逆変換である。“S
3"の次の目標値を求める処理時間(TS3)は“S4"の処理
時間(TS4)より短い必要があるが、一般のアプリケー
ションでは、“TS4"の方が充分時間がかかる。このこと
からシステム制御クロックは“S2"処理時間TS2+TS4
αとなる。つまり、複雑なアプリケーションになりTS3
のが長くなる程、単一プロセッサで実行する時間に対す
る時間T1に対する2つのプロセッサで実行する時間T2
短くなる。演算速度向上率をEとすると、E=T1/T2
(TS2+TS3+TS4)/(TS2+TS4)となる。TS2が充分小
さいとし、TS3≒TS4となる場合、E≒2となり、2つの
プロセッサを使うことで1つの場合の最大2倍の速度が
得られる。また、演算式の分解とスケジューリング等の
必要がなくプログラムは見易く、メンテナンス性に優れ
ている。 〔発明の効果〕 以上説明したように本発明は、補間演算プロセッサ
を、補間点の直交座標値を演算する第1のプロセッサ
と、前記直交座標値をロボット固有の座標値に変換する
第2のプロセッサに分け、第1、第2のプロセッサによ
る演算を並列に行なわせ位置エンコーダ以外のセンサか
ら軌道補正量が入力された場合には、第1のプロセッサ
は求めた直交座標値を前記軌道補正量だけ修正し、その
修正後の直交座標値を第2のプロセッサへ送り、ロボッ
ト固有の座標値への変換指令することにより、以下に示
す効果がある。 1)補間点の座標値演算を担当する第1のプロセッサ側
は、ロボットの機種に関わらず同じ内容でよく、逆変換
処理を担当する第2のプロセッサ側でロボットの機種の
違いによるソフトウエアの違いを吸収することができ、
ソフトウエアの管理が容易になる。 2)演算処理において、一般に逆変換処理のほうが補間
点の座標計算より処理時間を要する反面、保管の種類に
関わらず一定の処理時間で終了するため、第2のプロセ
ッサ側の処理時間で基本制御クロックを決定できる。 実際に座標変換を2つのプロセッサを用いて実験した
結果、処理速度の向上は2〜4割程度であった。この方
法では補間点の座標値演算と逆変換処理時間が同等にな
る円弧補間+ウィービング+アークセンシング処理等で
は、補間点演算10msec+逆変換10msecでは、逆変換が4
割効率アップして6msecになっても、トータルで16msec
かかり、基本制御クロックは16msec以上にしておく必要
があるが、本方法ではパイプライン的に処理するため、
逆変換時間+αの基本制御クロックが実現できる。つま
り20msec必要なところが、10msecで処理でき、2つのプ
ロセッサの利点が最大限有効になる。 3)センサ処理入力を、逆変換処理の直前で行なうこと
で、センサ出力の処理時間が短縮され、応答性が向上す
る。 4)ソフトウエアのスケジュール等が不要でメンテナン
ス性が高い。 5)動作リミットや干渉チェック等を逆変換処理終了後
に2つのプロセッサで分担できる。
【図面の簡単な説明】 第1図は本発明の産業用ロボット制御装置の補間演算方
法の原理図、第2図は本発明の産業用ロボットの補間演
算方法が適用された産業用ロボット制御装置の一実施例
の構成図、第3図(1)、(2)は従来技術を示す図で
ある。 1……システムコントロール部、 2……RAM、3……共有RAM、 4、5……演算部、6……2ポートRAM、 7……センサコントロール部、 8……サーボコントロール部、 9……ユーザプログラム、 10……始点データエリア、 11……終点データエリア、 12,15……セグメントデータエリア、 13……現在値エリア、14……目標値エリア、 16……センサ、17……サーボアンプ、 18……モータ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 道春 北九州市小倉北区大手町12番1号 株式 会社安川電機製作所小倉工場内 (56)参考文献 特開 昭59−229614(JP,A) 特開 昭61−100804(JP,A) 特開 昭59−142617(JP,A) 特開 昭59−231607(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G05B 19/00 B25J 9/00

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 1.補間点の直交座標値を演算する第1のプロセッサ
    と、前記直交座標値をロボット固有の座標値に変換する
    第2のプロセッサと、ロボットの動作中に、制御クロッ
    ク毎に演算ブロックに対して現在モータ位置の作成要求
    を出す第3のプロセッサを有する産業用ロボット制御装
    置における、産業用ロボットの補間演算方法であって、 第3のプロッセサが第1のプロセッサに対し最初の制御
    クロックでの目標直交座標値の演算指令を出す第1の段
    階と、 第1のプロセッサが前記演算指令に応じて目標直交座標
    値の演算処理を行なう第2の段階と、 第3のプロセッサが前記演算処理の完了を待ち、センサ
    からの補正量を第1のプロセッサへ送り、制御クロック
    に同期してモータ位置演算要求を行なう第3の段階と、 第1のプロセッサが、前記モータ位置演算要求を受けて
    第2の段階で求めた目標値を前記補正量だけ修正し、そ
    の値を第2のプロセッサに送りモータ位置へ変換する変
    換指令を出し、その後次の制御クロックでの直交座標値
    を求める第4の段階と、 第2のプロセッサが前記変換指令により、目標値をモー
    タ位置に変換する処理を、第4の段階での、直交座標値
    を求める処理と並行して行なう第5の段階と、 第3のプロセッサが、次の制御クロックにて第5の段階
    で得られたモータ位置を受け取り、制御クロックに同期
    して次のモータ位置の演算要求を行なう第6の段階と、 第4の段階から第6の段階の処理を目標点へ到達するま
    で繰り返す第7の段階を有する、産業用ロボットの補間
    演算方法。
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