JP2874238B2 - 多関節形ロボットの制御方法 - Google Patents

多関節形ロボットの制御方法

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Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は冗長度を有する多関節形ロボットの制御方法
に関する。
［従来の技術］ 近年、産業用ロボットは複雑な作業に対応するため
に、より柔軟な動きが要求され、同時に制御できる軸数
が増加する傾向にある。一般に任意の手先位置と手先姿
勢をロボットがとるためには、６軸あることが必要かつ
十分な条件であるが、最近は、冗長度を有する６軸を超
える産業用ロボットも求められるようになってきた。
しかしながら、ロボットの手先を補間動作させるに
は、ある軸跡上の手先の位置・姿勢をロボットの各関節
の回転角で制御しなければならない。この際、冗長度を
有する６軸を超えるロボットでは演算量が膨大であるた
め、動作中の実時間で処理することは困難でほとんど実
用に供されていなかった。
そこで、この問題を解決するため、従来技術としては
特開昭64-42704号公報に示すように、７軸ロボットの第
２軸の回転角の余弦と第６軸の回転角の余弦との和また
は差が極値をとるように第４軸の回転角を決定する制御
方法が提案されている。また、特開昭64-16389号公報で
は冗長度分の軸を固定して仮想の６軸ロボットを再構成
してロボットの手先位置・姿勢を制御するものが提案さ
れている。
［発明が解決しようとする課題］ 上述した従来の制御方法は、７軸ロボットに限定され
るか、もしくは仮想の６軸ロボットとして制御しなけれ
ばならないので、冗長軸は一時的に停止した状態とな
り、全軸同時制御とは言えず、柔軟な動きを制御するこ
とができないという欠点がある。
本発明は上記欠点に鑑み、全軸同時制御できる多関節
形ロボットの制御方法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］ 本発明の多関節形ロボットの制御方法は、多関節形ロ
ボットの軸を６軸以下の、固定されない２区分とし、区
分点に対し基準点側を冗長軸、手先側を基本軸とする第
１のステップと、区分点を第１の制御点、手先を第２の
制御点として、第１の制御点を補間制御し、補間制御さ
れた第１の制御点を新たな基準点とみなして第２の制御
点をさらに補間制御する第２のステップとを有する。
［作用］ 基準点から第１の制御点までと、第１の制御点から第
２の制御点まではいずれも６軸以下であるから、従来の
制御方法により、第１の制御点を補間制御し、補間制御
された第１の制御点を基準に第２の制御点を補間制御す
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１図は本発明の多関節形ロボットの制御方法の一実
施例を示すブロック図、第２図は第1,第２の制御点を示
す図、第３図は第２図を詳細に示す図、第４図は制御方
法を示す図である。
本実施例においては、第２図，第３図に示すように、
全12軸を６軸ずつに区分し、第１の制御点である冗長軸
の制御点Ｐと第２の制御点であるロボット手先の制御点
ＱがそれぞれP1，Q1とP2，Q2と数示されたと仮定し、ロ
ボット手先の制御点Ｑが直線補間動作するものとして説
明する。
記憶部１から第２の制御点Q1，Q2を数示するロボット
の各軸のパルスデータを取り出し、順変換器２で順変換
を行いP1，Q1，P2，Q2の位置・姿勢データを計算する。
この計算はロボットの軸構成及び各軸の回転角が与えら
れると可能であることは既知の技術なので説明を省略す
る。
次にロボット手先の制御点Ｑに関し、Q1からQ2へ直線
補間を行う計算を補間計算器４で行う。その際、第４図
に示すように分割数ｎに対するｉ番目の制御点Qiの位置
・姿勢を表わすマトリックスをTi（ｉ＝１…ｎ）とす
る。さらに冗長軸の制御点ＰがP1からP2へ補間動作を行
う計算を補間計算器３で行う。この補間動作は、直線補
間と限定する必要はなく、状況に応じてジョイント動作
（各軸が始点から終点へ同時スタート、同時停止で動く
動作:PTP制御ともいう）、直線補間、円弧補間と使い分
けることが可能である。分割数ｎに対するｉ番目の制御
点Piの位置・姿勢を表わすマトリックスをSi（ｉ＝１…
ｎ）とする。Siを逆変換器５へ入力することにより冗長
軸の各軸回転角θ1〜θ6は算出される。この算出方法と
しては、例えば特開昭62-193786号公報に記載された方
法を用いることができる。
一方、基本軸は下記のマトリックス計算の結果得られ
るiを逆変換器６へ入力することにより各軸の回転角θ7
〜θ12が算出される。
Ti＝Si・Ui Ui＝Si -1・Ti（ｉ＝１…ｎ） この算出方法も前記公報に記載された方法を用いるこ
とができる。
以上、算出された各軸回転角θ1〜θ12を位置指令器
７へ入力し、その出力が各軸サーボアンプヘ入力され
る。
［発明の効果］ 以上説明したように本発明は、多関節形ロボットの軸
を６軸以下に区分して、第１、第２の制御点を設定し、
第１の制御点を基準に第２の制御点を制御することによ
り、７軸ロボットに限定されることもなく、冗長軸を一
時的に停止して仮想の６軸ロボットとして制御する必要
もなく、12軸同時制御を行いながら、各種補間動作が可
能となり柔軟な動きを制御することができるという効果
がある。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の多関節形ロボットの制御方法の一実施
例を示すブロック図、第２図は制御点を示す図、第３図
は第２図を詳細に示す図、第４図は制御方法を示す図で
ある。 １……記憶部、２……順変換器、3,4……補間計算器、
5,6……逆変換器、７……位置指令器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G05B 19/18 G05B 19/4103 B25J 9/10

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】６軸を超え12軸以下の多関節形ロボットの
    制御方法において、 前記軸を６軸以下の、固定されない２区分とし、区分点
    に対し基準点側を冗長軸、手先側を基本軸とする第１の
    ステップと、区分点を第１の制御点、手先を第２の制御
    点として、第１の制御点を補間制御し、補間制御された
    第１の制御点を新たな基準点とみなして第２の制御点を
    さらに補間制御する第２のステップとを有することを特
    徴とする多関節形ロボットの制御方法。
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