JP2993708B2 - 工業用ロボット及びその軌道修正方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、短時間で容易に所望の軌道修正が行える工
業用ロッボット及びその軌道修正方法に関する。

「従来の技術」 従来、塗装や溶接等の作業を人間に代わって行う自動
機として、動作プログラムを変更することにより多様な
ワークにフレキシブルに対応可能な教示・再生型の工業
用ロボットが用いられている。

このような工業用ロボットの動作プログラムは、通
常、番付されたポイントデータ群（点列）としてロボッ
ト本体の動作軌道の情報を備えたもので、CP（continuo
us path）教示方式あるいはPTP（point to point）教示
方式によって教示される。

ここで、ポイントデータとは、主にロボット本体の姿
勢を決定するデータのことで、ロボット本体の動作軌道
上の一つの点に対応するものであるが、その姿勢におけ
る作業用治具の動作状態等を表すデータも含む。

CP教示方式とは、作業者が直接ロボット本体を所望の
動作軌道で動かし、その際サンプリングタイム（通常数
msecオーダの一定時間）毎にポイントデータを逐次コン
トローラのメモリへ記憶して前記点列を構成するもの
で、教示作業が作業者の操作によるロボット本体の動作
とともに開始されそして終了するため、教示時間は、実
際の作業時間と同程度の短時間で終了するという特長を
有するものである。

また、PTP教示方式とは、ロボット本体の軌道を決定
するために要所となる姿勢にロボット本体を順次位置さ
せ、各位置のポイントデータを記憶させて前記点列を構
成する方式である。

そして、従来、これらの教示方式により作成された動
作プログラムに基づくロボット本体の軌道の修正は、す
べてのポイントデータについて教示し直すか、あるいは
変更を必要とする姿勢（ポイント）からロボット本体を
動かして、その場所から教示し直す等の方法をとってい
た。

「発明が解決しようとする課題」 上記従来技術であると、特にポイントデータ間の間隔
が狭いCP教示方式では、大量のポイントデータについて
その数値を変更して教示し直さなければならないため、
前記軌道の修正を正確かつ短時間に行うことができなか
った。

通常、所望の動作を正確に再現させるためには、複数
回にわたる軌道の修正が必要であり、このように軌道の
修正が容易に行えない従来技術では、品質の高い動作プ
ログラムが短時間で作成できず、なんとか妥協できる動
作プログラムを得られるまでには多大の時間を要してい
た。

本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであ
って、短時間で容易に軌道修正が行える工業用ロボット
及びその軌道修正方法を提供することを目的としてい
る。

「課題を解決するための手段」 請求項１記載の工業用ロボットはロボット本体の動作
軌道を点列データとしてメモリに記憶する工業用ロボッ
トであって、前記動作軌道の修正区間を設定する修正区
間設定手段と、前記メモリ内の点列データに基づいて前
記修正区間設定手段により設定された修正区間の軌道を
表す軌道方程式を求める方程式演算手段と、該方程式演
算手段により求められた軌道方程式に対して所望の修正
内容に基づく該軌道方程式の係数の修正値を入力する入
力手段と、該入力手段により入力された修正値に基づき
前記軌道方程式を変更する方程式変更手段と、該方程式
変更手段により変更された軌道方程式に基づき前記修正
区間の点列データを生成して前記メモリの点列データを
書き換える制御演算手段とを備えることを特徴としてい
る。

請求項２記載の工業用ロボットの軌道修正方法はロボ
ット本体の動作軌道を点列データとしてメモリに記憶す
る工業用ロボットの軌道修正方法であって、前記動作軌
道の修正区間を設定する第１の工程と、該設定された修
正区間の点列データに基づき該修正区間の軌道を表す軌
道方程式を求める第２の工程と、前記軌道方程式に対し
て所望の修正内容に基づき入力される該軌道方程式の係
数の修正値に基づき該軌道方程式を変更する第３の工程
と、該変更された軌道方程式に基づき前記修正区間の点
列データを生成して前記メモリ内の点列データを書き換
える第４の工程とを備えることを特徴としている。

「作用」 上記のように工業用ロボットが構成されていると、軌
道修正のための作業者の操作は、修正区間設定手段によ
り修正区間を設定し、入力手段により所望の修正内容に
基づく軌道方程式の係数の修正値等を入力する操作のみ
となり、前記修正内容に応じたメモリの点列データの変
更処理は方程式演算手段、方程式変更手段、制御演算手
段で行われる。しかも、これらによる、メモリの点列デ
ータの変更、修正が必要な最小限の区間に限って行わ
れ、かつ、この区間内の複数の点列データに相当する一
つの方程式を変形することにより一括して行われること
になるので、短時間で処理することができる。

また、同様に、上記のような工程から修正方法が構成
されていると、軌道修正のための作業者の操作は、第一
の工程あるいは第三の工程において修正区間あるいは修
正内容に基づく軌道方程式の係数の修正値等を指令する
操作のみとなり、前記修正内容に応じたメモリの点列デ
ータの変更処理は方程式演算手段、方程式変更手段、制
御演算手段で行われる。しかも、これらによる、メモリ
の点列データの変更、修正が必要な最小限の区間に限っ
て行われ、かつ、この区間内の複数の点列データに相当
する一つの方程式を変更することにより一括して行われ
ることになるので、短時間で処理することができる。

したがって、本発明の工業用ロボット及びその軌道修
正方法によると、軌道修正作業は、前記作業者の操作
と、方程式演算手段、方程式変更手段、制御演算手段に
おける処理とにより、全体として短時間で容易に行うこ
とができる。

「実施例」 以下、本発明の一実施例を第１図〜第10図により説明
する。

第１図及び第２図はそれぞれ塗装用ロボットを示す図
であって、第１図は全体構成図、第２図はロボットコン
トローラの構成を示すブロック図である。

第１図において、符号１で示すものは、ロボット本体
である。ロボット本体１は、主軸において３軸、手首部
1aにおいて３軸を有する、６自由度の多関節型ロボット
で、ロボットコントローラ２により制御され、手首部1a
の先端に取り付けられた作業用治具1b（この場合、塗装
ガン）を、その動作範囲において、任意の方向に向ける
とともに任意の位置に移動させることができる。また、
第１図において符号４で示すものは板状のワークであ
り、符号５は、前記ワーク４の前面を塗装する際の作業
用治具1bの狙い位置の移動径路を示している。

そして、この工業用ロボットにおいては、教示作業は
CP方式による直接教示方法で行われるようになってい
る。すなわち、作業者３に作業用治具1bを持たせワーク
４に対して実際の塗装作業時と同様の動作を行わせて、
この際のロボット本体１の姿勢データを一定時間毎にロ
ボットコントローラ２に記憶することにより、教示作業
が行われるようになっている。

ここで、姿勢データとは、具体的にロボット本体１の
各関節角θ₁,θ₂,θ₃,θ₄,θ₅,θ_６の値である。ロボッ
ト本体１は６軸の多関節型ロボットであるので、手首1a
に搭載されている塗装ガンの位置姿勢はこの六つの関節
角によって決まる。

なお、以下、これら関節角を６軸分をまとめて次のよ
うにベクトルで表す。

ロボットコントローラ２は、第２図に示すように、キ
ースイッチ2a（修正区間設定手段、入力手段），サーボ
コントローラ7,メモリ8,及び動作制御コントローラ（方
程式演算手段、方程式変更手段、制御演算手段）６と座
標変換コントローラ９とよりなる制御演算部2bを備える
ものである。

動作制御コントローラ６はロボットコントローラ２内
の信号の流れを制御するもので、この動作制御コントロ
ーラ６にはキースイッチ2aによって軌道修正の修正区間
あるいは修正内容が指令されるようになっている。

サーボコントローラ７は６軸分のサーボ系の位置制御
を行うものである。メモリ８は教示されたプログラムを
記憶するものである。

そして、座標変換コントローラ９はロボットの関節角 からロボット本体１のベース部1cに固定された直角座標
系（ロボットベース座標系）から見た作業用治具1bの位
置姿勢 を求める変換を行うものである。以下、この座標変換コ
ントローラ９において行われる変換を、 と表す。また、この逆変換を と定義する。

そして、前述したCP方式の直接教示で教示作業が行わ
れる際には、動作制御コントローラ６はモータ電流出力
回路に設けられた開閉器Swを開きロボット本体１に設置
されているモータに電流が流れないようにする。そし
て、作業者３の操作によりロボット本体１が動き関節角 が変化すると、この関節角は前記モータの位置制御用に
設けられた位置検出器（角度検出器）で各軸毎に検出さ
れ位置フィードバック信号 としてサーボコントローラ７に入力されるようになって
いる。

また、この際、動作制御コントローラ６がサンプリン
グ周期Ts毎に位置フィードバック信号 とステータス信号 とを読み込み、メモリ８に番付して記憶させるようにな
っており、これによって、番付されたポイントデータ群
よりなる動作プログラムがメモリ８内に構成されるよう
になっている。

ここで、ステータス信号 とは、ロボット本体１の手首1aあるいは作業用治具1b等
に設けられ作業者により操作されるスイッチ等から出力
される２値信号で、例えば作業用治具1bのオンオフ信号
（この場合、塗装ガンから塗料を噴き出すか否かのデー
タ）などである。

以下、このステータス信号 のうち再生に必要なものだけを集めたものを記号 で表して、教示を開始してｊ回目のサンプリング時点で
動作制御コントローラ６に読み込まれた とはｊ番目のポイントデータとしてそれぞれ と表現する。このように表現すれば、前記教示作業にお
いて、メモリ８には、複数の あるいは が、番付けされたポイントデータ群（すなわち、点列）
として記憶され動作プログラムを構成することになる。

なお、メモリ８に記憶されている関節角 は一定のサンプリング周期T_s毎の値であるので、これを
座標変換して得られる前記作業治具の位置姿勢 も時間の関数となる。すなわち、この は、前記狙い位置の移動経路５を一義的に決定するもの
で、以下、通常空間に描かれる経路と区別して“軌道”
と呼ぶ。

そして、このロボットシステムにおいては、前述のよ
うに教示された動作プログラムすなわち に基づいて、再生動作がなされ、作業治具1bが軌道 をたどって移動するようにロボット本体１が動作する。

すなわち、再生時には、動作制御コントローラ６がメ
モリ８から のデータをポイント番号ｊに従って順次読み出し、 に対応した出力信号 （位置指令）をサーボコントローラ７に、また に対応した出力信号 （オンオフ出力）をロボット本体１に出力する。そし
て、前記開閉器S_wが閉じられて、前記位置指令 に基づいてサーボコントローラ７からロボット本体１の
モータに電流が供給されロボット本体１がフィードバッ
ク制御されるようになっている。

つぎに、以上のように構成されたロボットシステムに
おいて実施する軌道及び移動時間の修正方法を、動作制
御コントローラ６の機能とともに、第３図〜第８図のPA
D図により説明する。

第３図はこの軌道の修正方法の全工程を示すPAD図で
ある。

この修正方法は、第３図に示すように、以下のステッ
プ３−１（第一の工程），ステップ３−２（第二の工
程），ステップ３−3,ステップ３−４（第三の工程）及
びステップ３−５（第四の工程）より構成される。

［ステップ３−１］ 作業者のキースイッチ（修正区間設定手段）2aの操作
によって、修正したい軌道の開始点と終了点（すなわ
ち、修正区間）を設定しステップ３−２に進む。

［ステップ３−２］ ステップ３−１で設定した修正区間の点列データに対
応する軌道を表す方程式（以下、これを軌道方程式と呼
ぶ）を制御演算部2bにおいて求めステップ３−３に進
む。

［ステップ３−３］ 制御演算部2bによって、軌道を修正する指令がキース
イッチ（入力手段）2aにより入力されているかどうか判
断し、入力されていればステップ３−４へ進み、入力さ
れていなければステップ３−５へ進む。

［ステップ３−４］ 作業者のキースイッチ2aの操作によって指令された修
正内容に応じて、制御演算部2bにおいてステップ３−２
で求めた軌道方程式を変更し、ステップ３−５に進む。

［ステップ３−５］ 制御演算部2bにおいて、ステップ３−４で変更された
軌道方程式から逆に点列データを生成する。

以下、ステップ３−1,3−2,3−4,3−５について、そ
れぞれ詳細に説明する。

第４図は、ステップ３−１（第一の工程）の処理にお
ける動作制御コントローラ６の動作を示すPAD図であ
る。すなわち、ステップ３−１の処理は、以下のステッ
プ４−１〜４−10の動作を動作制御コントローラ６に行
わせ、この動作の途中でキースイッチ2aにより修正開始
点あるいは終了点を指令する信号を動作制御コントロー
ラ６に入力することにより行う。

［ステップ４−１］ サーボコントローラ７の出力回路における開閉器S_wを
閉じ、再生可能な状態にし、ステップ４−２に進む。

［ステップ４−２］ 修正の開始点あるいは終了点のポイント番号をそれぞ
れ表す変数j_sとj_eの値を“1"にして初期化し、ステップ
４−３に進む。

［ステップ４−３］ ポイント番号ｊを“1"からj_endまで１づつ増加させて
ステップ４−４〜４−８を繰り返し実行し、処理を終了
する。ここで、j_endはポイントデータ（点列データ）の
最終番号を表す。

［ステップ４−４］ メモリ８よりポイントデータ を読み出し、ステップ４−５に進む。

［ステップ４−５］ 位置指令 とし、オンオフ出力 として、サーボコントローラ７あるいはロボット本体１
へ出力し、ステップ４−６に進む。

［ステップ４−６］ 修正開始点であることの信号がキースイッチ2aの操作
によって入力されているかどうか判断し、入力されてい
ればステップ４−７に進み、そうでなければステップ４
−８に進む。

［ステップ４−７］ この時点のポイント番号ｊの値を開始点j_sの値として
設定し、ステップ４−８に進む。

［ステップ４−８］ キースイッチ2aの操作によって、修正終了点の指令が
入力されているかどうか判断し、入力されていればステ
ップ４−９に進み、そうでなければステップ４−３に戻
る。

［ステップ４−９］ ポイント番号ｊの値が開始点の番号j_sより大きいか判
断し大きいときはステップ４−10に進み、そうでないと
きはステップ４−３に戻る。

［ステップ４−10］ この時点のポイント番号ｊの値をj_eの値として説明す
る。

これらステップ４−１〜４−10の処理により、ロボッ
ト本体１はメモリ８に記憶されたポイントデータに基づ
いて教示された動作を一通り行い、この動作の途中にお
いて修正開始点の指令がなされると、この指令がなされ
た時点でサーボコントローラ７に出力されているポイン
トデータ に対応する教示点番号ｊが修正開始点j_sとして登録され
る。また、前記動作の途中であって前記修正開始点の指
令がなされた後において、修正終了点の指令がなされる
と、この指令がなされた時点で出力されているポイント
データ に対応する教示点番号ｊが修正終了点j_eとして登録され
る。

すなわち、このような処理によって、作業者がロボッ
ト本体１（作業用治具1b）の動きを見ながら、修正した
い区間の始まりの位置にロボット本体１が移動した時に
キースイッチ2aにより修正開始点を指令し、修正したい
区間の終わりに移動した時に修正終了点を指令すれば、
動作制御コントローラ６に対して修正区間が入力され
る。そして、修正終了点の指令が修正開始点の指令より
も先に入力されてもこの入力は無視され、必ず修正開始
点そして終了点という順序で登録される。

つぎに、ステップ３−２（第二の工程）の処理につい
て説明する。

軌道方程式は、下式のように、修正区間において
“0"から始まるポイントデータの番号ｉに関する整関数
で表す。

このように軌道方程式を定義すれば、次数ｍを設定
し、式における各係数 を求めることにより軌道方程式が確定する。

ステップ３−２の処理は、キースイッチ2aにより前記
軌道方程式の次数を設定しておき、第５図のPAD図に示
すように、動作制御コントローラ（方程式演算手段）６
によって以下のステップ５−１〜５−14を実行すること
により行う。

［ステップ５−１］ 終了点j_eと開始点j_sとの差ｎを求め、ステップ５−２
に進む。

［ステップ５−２］ ポイント番号ｉを“0"からｎまで１づつ増やしてステ
ップ５−３〜５−６の処理を繰り返し、ステップ５−７
に進む。ここで、修正するポイントデータに付された番
号であるｉは、修正開始点で“0"、修正終了点で“n"と
なる。

［ステップ５−３］ 番号ｉに対応したポイント番号ｊ＝ｉ＋j_sを求め、ス
テップ５−４に進む。

［ステップ５−４］ ｊ番目のポイントデータ をメモリ８より読み出し、ステップ５−５に進む。

［ステップ５−５］ ステップ５−４で読出した を座標変換コントローラ９に入力し、 をロボットベース座標系から見た作業用治具1bの位置姿
勢 に変換し、ステップ５−６に進む。

［ステップ５−６］ ステップ５−５で求めた位置姿勢 をメモリ８に記憶させる。

［ステップ５−７］ 設定された軌道方程式の次数を変数ｍに読み込み、ス
テップ５−８に進む。

［ステップ５−８］ 次数ｍとｎの値の大きさを比較し、ｍの方が大きいと
きはステップ５−９に進み、そうでないときはステップ
５−10に進む。

［ステップ５−９］ 次数ｍの値をｎの値に等しく設定し直し、ステップ５
−10に進む。

［ステップ５−10］ 次数ｍの値が“1"かどうか判断し、“1"のときはステ
ップ５−11に進み、そうでなければステップ５−12に進
む。

［ステップ５−11］ 下式に従って前記式における係数 を求め、軌道方程式 を求める。

すなわち、この場合軌道は直線に近似され軌道方程式
は下記式のようになる。

［ステップ５−12］ 次数ｍの値がｎに等しいかどうか判断し、等しければ
ステップ５−13に進み、そうでなければステップ５−14
に進む。

［ステップ５−13］ 軌道 が教示した総てのポイントデータ に対応する位置姿勢 を通過するように、前記式における係数 を決定して、軌道方程式を求め処理を終了する。すなわ
ち、この場合、下記連立方程式を解くことにより係数 を求める。

［ステップ５−14］ このステップに処理が進む場合には、次数ｍの値がｎ
よりも小さく、前記式の連立方程式の数ｎ＋１のほう
が、係数 の数ｍ＋１よりも大きくなるので、ステップ５−13と同
様な条件で軌道方程式を得ることができない。そこで、
下記式で示すような、軌道 と位置姿勢データ との差の２乗の和Ｉが最小になるように係数 を決定して、軌道方程式を確定し処理を終了する。

以上のステップ５−１〜５−14の処理によって、修正
区間のポイントデータ がメモリ８から読み出され、次数ｍの設定値に応じた精
度で、これらポイントデータに対応する作業用治具1bの
位置姿勢 に対応する軌道 を表す方程式が求められる。

すなわち、次数ｍが修正区間におけるポイントデータ
の最高番号ｎの値以上の値に設定されれば、前記式は
ポイントデータに対応する作業用治具の位置姿勢 を通過する軌道を表す方程式となる。

また、次数ｍがポイントデータの数によって決まるｎ
の値より小さい値に設定されれば、前記式はポイント
データに対応する作業用治具の位置姿勢 付近を通過する近似的な軌道を表す方程式となる。ま
た、次数ｍの値が“1"に設定されれば、前記式は開始
点の位置姿勢 と終了点の位置姿勢 とを直線的に結ぶ軌道を表す方程式となる。

つぎに、ステップ３−４（第三の工程）の処理手順に
ついて説明する。

まず、キースイッチ2aにより修正の内容を指示する信
号を動作制御コントローラに入力する。具体的には、移
動時間（移動速度）の変更が軌道の変形か、さらに、軌
道の変形である場合にはその変形が回転か拡大縮小かを
指示する。

また、それぞれの内容に応じて修正の程度（修正値）
を設定する。具体的には、時間変更の場合にはその変更
割合ｆ、回転の軌道変形である場合にはその回転角ψ、
拡大縮小の軌道変形である場合にはその拡大縮小率α_y,
α_ｚを設定する。

そして、第６図に示すように、動作制御コントローラ
（方程式演算手段）６によって下記ステップ６−１〜６
−25を行う。

［ステップ６−１］ 修正の内容の指示が移動時間の変更かどうか判断し、
移動時間変更の場合はステップ６−２からステップ６−
９を実行する。そうでなければ、ステップ６−10に進
む。

［ステップ６−２］ 設定された変更割合ｆを読み込み、ステップ６−３に
進む。

［ステップ６−３］ 番号ｉの最高値ｎに変更割合ｆを乗算し、この結果を
新たにｎ′として、ステップ６−４に進む。

［ステップ６−４］ ステップ６−３で求めたｎ′とｍの値の大きさを比較
し、ｍの方が大きい場合はステップ６−５に進み、そう
でなければステップ６−６に進む。

［ステップ６−５］ ステップ６−３で求めたｎ′の値をｍと等しく設定
し、ステップ６−６に進む。

［ステップ６−６］ 下式で定義される軌道 が、ステップ３−２で求めた軌道方程式による軌道 とほぼ同一になるように式における係数 を求め、ステップ６−７に進む。

［ステップ６−７］ ｋの値を“0"からｍまで１づつ増加させてステップ６
−８を繰り返し実行し、ステップ６−９に進む。

［ステップ６−８］ ステップ６−６で求めた の値を軌道方程式における係数 に代入する。

［ステップ６−９］ ステップ６−３で求めたｎ′の値をｎに代入し、ステ
ップ６−10に進む。

［ステップ６−10］ 軌道を変形する修正の指令があるか判断し、指令があ
ればステップ６−11〜６−25を実行し、指令がなければ
処理を終了する。

［ステップ６−11］ ロボットベース座標系（x,y,z）で定義された軌道 を経路座標系（x_T,y_T,z_T）における軌道 に変換し、ステップ６−12に進む。ここで、経路座標系
とは、第９図に示すように、原点が修正したい軌道の開
始点 にあり、ｘ軸方向が軌道の開始点 と終了点 を結ぶ方向となっている座標系である。また、変換され
た は、下式で表す。

［ステップ６−12］ 回転の軌道修正の指令が入力されているかどうか判断
し、入力されていればステップ６−13〜６−16を実行
し、入力されていなければステップ６−17に進む。

［ステップ６−13］ 設定された回転角ψを読み込み、ステップ６−14に進
む。

［ステップ６−14］ 軌道 を経路座標系のX_T軸回りに角度ψ回転させて得られる軌
道 を求める。この演算は回転行列を用いると簡単に求ま
る。演算の結果得られた軌道方程式は下式で表す。

［ステップ６−15］ 軌道方程式の係数の番号ｋを“0"からｍまで１づつ増
加させてステップ６−16を実行し、ステップ６−17に進
む。

［ステップ６−16］ ステップ６−14で求めた係数 の値を新たに軌道方程式の係数 に代入する。

［ステップ６−17］ 拡大縮小の軌道修正の指令が入力されているか判断
し、入力されていればステップ６−18からステップ６−
22を実行する。そうでなければステップ６−23へ進む。

［ステップ６−18］ 設定されたY_T軸方向の拡大・縮小率α_Ｙを読み込み、
ステップ６−19に進む。

［ステップ６−19］ 設定されたZ_T軸方向の拡大縮小率α_Ｚを読み込み、ス
テップ６−20に進む。

［ステップ６−20］ 下記式の演算によって前記式における係数 を求め、ステップ６−21に進む。

［ステップ６−21］ 係数の番号ｋを“0"からｍまで１づつ増加させてステ
ップ６−22の処理を実行し、ステップ６−23に進む。

［ステップ６−22］ ステップ６−20で求めた の値を新たに係数 に代入する。

［ステップ６−23］ 経路座標系における軌道方程式をもとのロボットベ
ース座標系へ変換し、ステップ６−24に進む。ここで、
変換後の方程式は下式で表す。

［ステップ６−24］ 係数の番号ｋを“0"からｍまで１づつ増加させてステ
ップ６−25の処理を繰り返し実行し、処理を終了する。

［ステップ６−25］ ステップ６−23で求めた軌道方程式における係数 の値を新たに軌道方程式における係数 に代入する。

以上のステップ６−１〜ステップ６−25によれば、ま
ず、移動時間変更の指令があると、ステップ６−１〜ス
テップ６−９において、ポイントデータの番号ｉの最高
値ｎが変更割合ｆによって乗算され、その乗算結果が新
たに前記ｎの値として代入されるので、修正区間におけ
るポイントデータの数が、設定された次数ｍの値を越え
ない範囲で変更割合ｆの値に応じて増減する。このこと
は、サンプリング周期T_s毎に各ポイントデータの姿勢を
順次経由するように制御されるロボット本体の移動時間
が、修正区間において変更されることを意味する。

また、軌道変形の指令があると、ステップ６−10〜ス
テップ６−25において、変形の内容に応じて軌道方程式
を決定する係数 の値が変更される。

すなわち、軌道の変形が回転の場合、第10図に示すよ
うに、変更後の軌道方程式が表す軌道Ｐ_ψは、変更前
の軌道Ｐに対して経路座標系のX_T軸の回りに角度ψだけ
回転したものとなる。

また、変形が縮小拡大の場合は、第10図に示すよう
に、変更後の軌道方程式が表す軌道Ｐ_αは、変更前の
軌道Ｐに対して経路座標系のX_y軸,X_z軸の方向にそれぞ
れα_ｙあるいはα_ｚの割合だけ縮小拡大したものとな
る。（α_ｙあるいはα_ｚが“1"より大きな場合は拡大で
あり、“0"より大きく“1"より小さい場合は縮小であ
る。） つぎに、ステップ３−５（第四の工程）について説明
する。ステップ３−５の処理は、第８図のPAD図に示す
ように、動作制御コントローラ（制御演算手段）６が以
下のステップ７−１〜７−６を実行することにより行わ
れる。

［ステップ７−１］ 番号ｉを“0"からｎまで１づつ増加させて、ステップ
７−２〜ステップ７−６の動作を繰り返し実行し、処理
を終了する。

［ステップ７−２］ ステップ３−４により変更された係数 に基づいて、軌道上のｉ番目の点の位置姿勢 を軌道方程式から算出し、ステップ７−３に進む。

［ステップ７−３］ ステップ７−２で求められた位置姿勢 を として座標変換コントローラ９に入力して対応するロボ
ットの関節角 を算出させ、ステップ７−４に進む。

［ステップ７−４］ 番号ｉに修正開始点のポイント番号i_sの値を加算して
結果をポイント番号を示す変数ｊに代入し、ステップ７
−５に進む。

［ステップ７−５］ ステップ７−３で得られた関節角 をロボットの動作プログラムにおけるｊ番目のロボット
関節角データを表す変数 に代入し、ステップ７−６に進む。

［ステップ７−６］ ステップ７−５で設定された をメモリ８に更新登録する。なお、ここで、前記ステッ
プ６−９においてポイントデータの最高番号ｎが更新さ
れその値が増減している場合には、更新登録する前に、
必要な分だけポイントデータ 以下のデータをメモリ８上で移動（シフト）させてお
く。

以上のステップ７−１〜７−６によれば、メモリ８内
にステップ３−４において変更された軌道方程式に対
応した点列データが修正前のデータに代わって新たに記
憶され、修正作業が完了する。

そして、このように修正作業を行った後に再生動作を
させると、ロボット本体１は更新されたメモリ８のポイ
ントデータに基づいて制御され、作業用治具1aはステッ
プ３−４において変更された軌道方程式に対応する軌
道で動作することになるので、作業用治具1aはキースイ
ッチ2aにより指令された修正内容に応じて修正前と異な
る軌道で移動することにより、第１図に示す狙い位置の
経路５が修正されることになる。

以上説明したように、本実施例によれば、軌道あるい
は移動速度を修正するための作業者の操作は、修正区間
の指令及び修正内容の設定のためのキースイッチ2aの操
作のみとなり、前記修正内容に応じたプログラムデータ
の変更処理はすべてロボットコントローラ２内の制御演
算部2bによって行われる。

しかも、制御演算部2bにおけるデータの変更は、修正
が必要な最小限の区間に限って行われ、かつ、この区間
内の複数のポイントデータに相当する一つの軌道方程式
を変形することにより一括して行うようにしているの
で、短時間で処理することができる。

したがって、修正作業は、前記作業者の操作と、ロボ
ットコントローラ２における処理とにより、全体として
短時間で行われる。このため、作業者は短時間で前記修
正と確認（修正したプログラムによりロボット本体を動
作させて修正後の動作を確認する作業）を繰り返して、
所望の作業を実現するプログラムを効率良く作成するこ
とができるという効果が奏される。

また、本実施例の場合、軌道方程式の次数ｍを設定す
るようにしており、この次数ｍを適当に設定することに
より各種効果がある。すなわち、例えば軌道方程式でｍ
を“1"とすれば、軌道方程式は時間に対して一次関数
になるので、修正部分における作業用治具を等速直線運
動させることができ、平板の塗装等が容易になる。ま
た、ｍを“2"とすれば、軌道方程式は時間に対して二
次関数となるので、修正部分における作業用治具の移動
を等加速度運動にでき、修正部分が下り返し点等である
場合無理のない動作となり経路精度等を向上させること
ができる。

また、本実施例の場合、前述したように経路座標系に
おけるX_T軸回りの回転と、Y_T,Z_T軸方向の拡大縮小とに
より、軌道方程式を変更して軌道を修正しているの
で、修正区間の両端における連続性が確実に維持される
という効果もある。

なお、本実施例では軌道方程式を前記式に示すよう
なポイント番号ｉのｍ次の整関数として表したが他の関
数形で定義してもよい。また、軌道をロボットベース座
標系などの直角座標系で表しているが、もちろん下式
のようにロボット関節座標系で表しても修正は同様に可
能である。

「発明の効果」 本発明によれば、軌道修正のための作業者の操作は、
修正区間あるいは修正内容に基づく軌道方程式の係数の
修正値等を指令する操作のみとなり、前記修正内容に応
じた点列のデータの変更処理はすべて制御演算部で行わ
れる。しかも、この制御演算部におけるデータの変更
は、修正が必要な最小限の区間に限って行われ、かつ、
この区間内の複数のポイントデータに相当する一つの方
程式を変形することにより一括して行われることになる
ので、点列データの数値をいちいち直接変更する必要が
なく、容易に且つ短時間で動作軌道の修正処理をするこ
とができる。

したがって、軌道修正作業は、前記作業者の操作と、
ロボットコントローラにおける処理とにより、全体とし
て短時間で行うことができる。

このため、作業者は短時間で前記修正と確認（修正し
たプログラムによりロボット本体を動作させて修正後の
動作を確認する作業）を繰り返して、所望の作業を実現
するプログラムを効率良く作成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〜第10図は本発明の一実施例を示す図であって、
第１図は工業用ロボットの全体構成図、第２図はロボッ
トコントローラの構成図、第３図は軌道修正方法の全工
程を示すPAD図、第４図は第一の工程における制御演算
部の動作を示すPAD図、第５図は第二の工程における制
御演算部の動作を示すPAD図、第６図及び第７図は第三
の工程における制御演算部の動作を示すPAD図、第８図
は第四の工程における制御演算部の動作を示すPAD図、
第９図は座標系の概念図、第10図は本発明の作用を示す
概念図である。 １……ロボット本体、 ２……ロボットコントローラ、 2a……キースイッチ（修正区間設定手段、入力手段）、
６……動作制御コントローラ（方程式演算手段、方程式
変更手段、制御演算手段） 2b……制御演算部。

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G05B 19/4093,19/42

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ロボット本体の動作軌道を点列データとし
   てメモリに記憶する工業用ロボットであって、 前記動作軌道の修正区間を設定する修正区間設定手段
   と、 前記メモリ内の点列データに基づいて前記修正区間設定
   手段により設定された修正区間の軌道を表す軌道方程式
   を求める方程式演算手段と、 該方程式演算手段により求められた軌道方程式に対して
   所望の修正内容に基づく該軌道方程式の係数の修正値を
   入力する入力手段と、 該入力手段により入力された修正値に基づき前記軌道方
   程式を変更する方程式変更手段と、 該方程式変更手段により変更された軌道方程式に基づき
   前記修正区間の点列データを生成して前記メモリの点列
   データを書き換える制御演算手段と を備えることを特徴とする工業用ロボット。
2. 【請求項２】ロボット本体の動作軌道を点列データとし
   てメモリに記憶する工業用ロボットの軌道修正方法であ
   って、 前記動作軌道の修正区間を設定する第１の工程と、 該設定された修正区間の点列データに基づき該修正区間
   の軌道を表す軌道方程式を求める第２の工程と、 前記軌道方程式に対して所望の修正内容に基づき入力さ
   れる該軌道方程式の係数の修正値に基づき該軌道方程式
   を変更する第３の工程と、 該変更された軌道方程式に基づき前記修正区間の点列デ
   ータを生成して前記メモリ内の点列データを書き換える
   第４の工程と を備えることを特徴とする工業用ロボットの軌道修正方
   法。