JP3359720B2

JP3359720B2 - ロボット制御装置

Info

Publication number: JP3359720B2
Application number: JP33826293A
Authority: JP
Inventors: 清石前川; 友宏宮崎; 正弘藤田; 峰夫樋口
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1993-12-28
Filing date: 1993-12-28
Publication date: 2002-12-24
Anticipated expiration: 2017-12-24
Also published as: JPH07200033A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、モータを用いてロボ
ットを駆動するロボット制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１１は従来のロボット制御装置を示す
構成図であり、図において、１はロボット５の加速開始
地点及び減速終了地点の座標が記憶され、例えば、ａ点
からｂ点に移動する移動命令を受信すると、ａ点及びｂ
点の座標を出力する教示点記憶手段、２は教示点記憶手
段１より出力されたａ点及びｂ点の座標をロボット５の
関節座標に座標変換する座標変換手段、３は予めロボッ
ト５の全作業領域を複数の小領域に分割して、ロボット
５がある領域の点からある領域の点まで移動する際の速
度指令曲線の演算パラメータを各領域間の組み合わせご
とに記憶しておき、座標変換手段２からａ点及びｂ点の
関節座標を出力されると、ａ点及びｂ点がそれぞれ属す
る領域間特有の演算パラメータに基づいて速度指令曲線
を演算する速度指令曲線演算手段、４は速度指令曲線演
算手段３により演算された速度指令曲線にしたがってロ
ボット５の各軸を駆動するモータを制御するモータ制御
手段である。因に、図１３は速度指令曲線演算手段の動
作を示すフローチャートである。

【０００３】次に動作について説明する。まず、教示点
記憶手段１は移動命令を受信すると、その移動命令を解
析してどの点からどの点までロボット５を移動させるの
かを判断する。例えば、その移動命令がａ点からｂ点ま
で移動する命令である場合、ａ点及びｂ点の座標を出力
する。そして、教示点記憶手段１からａ点及びｂ点の座
標を出力された座標変換手段２は、ａ点及びｂ点の座標
をロボット５の関節座標に変換する。

【０００４】次に、速度指令曲線演算手段３は、座標変
換手段２からａ点及びｂ点の関節座標を出力されると、
ａ点及びｂ点がそれぞれ属する領域を検出し（ステップ
ＳＴ１）、そのａ点及びｂ点が属する領域間特有の演算
パラメータ（最大慣性モーメントＩ_max ，最高速度Ｖ
_max ，許容最大トルクＴ_max ）を選択して（ステップＳ
Ｔ２）、速度指令曲線を演算するが（ステップＳＴ
３）、速度指令曲線の演算パラメータは下記のように速
度指令曲線演算手段３に記憶されている。即ち、速度指
令曲線演算手段３は、ロボット５の全作業領域を複数の
小領域に分割し、ロボット５がある領域の点からある領
域の点まで移動する際の速度指令曲線の演算パラメータ
を各領域間の組み合わせごとに記憶しておく。例えば、
５つの領域に分割した場合、２５通り（５×５＝２５）
の演算パラメータを記憶しておく。ただし、この例で
は、３種類の演算パラメータ（最大慣性モーメントＩ
_max ，最高速度Ｖ_max ，許容最大トルクＴ_max ）を記憶
しているので、パラメータの数としては７５個（２５通
り×３種類＝７５個）となる。

【０００５】ここで、速度指令曲線は、図１２に示すよ
うに、時間と速度の関係で示され、一般に台形状になる
が、各種演算パラメータ間には、下記の関係が成立す
る。Ｔ_max ＝Ｉ_max ×Ｖ_max ／ｔ１・・・（１）Ｔ_max ＝Ｉ_max ×Ｖ_max ／ｔ２・・・（２）ただし、同一の小領域であっても座標が異なれば、ロボ
ット５の姿勢は若干変化するので、各座標における慣性
モーメントＩ等が異なり、本来、加速開始地点及び減速
終了地点が少しでも異なれば演算パラメータの値が変わ
るが、この例では、加速開始地点が属する領域と減速終
了地点が属する領域間の演算パラメータをある値で代表
させているので、モータの能力を越えることがないよう
にその代表値が設定される。つまり、各領域間ごとにモ
ータの負荷が一番大きい地点を基準にして演算パラメー
タが設定される。従って、他の地点では、負荷が一番大
きい地点に比べてモータの負荷が小さくなるので、当該
演算パラメータによればモータの能力に余裕が残ること
になる。

【０００６】因に、速度指令曲線は、上記のようにし
て、演算パラメータが選択されると、式（１）、式
（２）からそれぞれ加速時間ｔ１、減速時間ｔ２を求め
ることができるので、これら加速時間ｔ１等から求める
ことができる（図１２参照）。

【０００７】このようにして、速度指令曲線が演算され
ると、モータ制御手段４がその速度指令曲線にしたがっ
てロボット５の各軸を駆動するモータを制御し、ロボッ
ト５を移動命令通りに移動させ、一連の処理を終了させ
るが、図１４を用いてモータ制御手段４についてもう少
し詳細に説明する。因に、図１４において、１１は速度
指令曲線に基づく速度指令値Ｖ＊を積分してロボット５
の位置指令値θ_r を発生する積分器、１２はロボット５
の位置指令値θ_r からロボット５の実位置θ_a を減算す
る減算器、１３は減算器１２の減算結果に比例定数を乗
算して速度指令値ω_r を発生する比例制御器、１４は速
度指令値ω_r からロボットの実速度ω_a を減算する減算
器、１５は減算器１４の減算結果に比例定数を乗算して
電流指令値ｉ_r1を発生する比例制御器、１６は減算器１
４の減算結果の積分値に比例した電流指令値ｉ_r2を発生
する積分制御器、１７は電流指令値ｉ_r1と電流指令値ｉ
_r2を加算して電流指令値ｉ_r を出力する加算器である。

【０００８】また、１８は電流指令値ｉ_r の絶対値がモ
ータの最大電流の絶対値を越えた場合、モータの最大電
流に制限する電流指令リミッタ、１９は電流指令リミッ
タ１８の出力である電流指令値ｉ_r ^*にモータの実電流ｉ
_a が一致するようにモータの電流を制御する電流制御
系、２０はモータの実電流ｉ_a に比例したトルクＴ_e を
発生するモータ、２１はトルクＴ_e に重力トルクＴ_g と
摩擦トルクＴ_f が加算される加算器である。

【０００９】モータ制御手段４は、上記のように構成さ
れているので、速度指令曲線に基づく速度指令値Ｖ＊か
らロボット５の位置指令値θ_r を求め、ロボット５の実
位置θ_a がその位置指令値θ_r に一致するようにモータ
２０の実電流ｉ_a を制御することになるが、例えば、ロ
ボット５が鉛直に固定されたベース２２（図１５参照）
に対して、図１６に示すように、ロボット５が実線の位
置から上方に移動（＋Ｚ方向）して点線の位置に停止し
た場合と、ロボット５が点線の位置から下方に移動（−
Ｚ方向）して実線の位置に停止した場合とでは、停止中
のモータ２０の実電流ｉ_a が相違する。

【００１０】その理由は、まず、＋Ｚ方向に移動して目
標地点に到達する場合、ロボット５は重力ｍｇと摩擦力
Ｆに逆らって移動することになるので、外乱は下記のよ
うになる。外乱＝−ｍｇ−Ｆ（ｍｇ，Ｆ＞０）・・・（３）一方、−Ｚ方向に移動して目標地点に到達する場合、ロ
ボット５は摩擦力Ｆに逆らって移動する（重力ｍｇは移
動を援助する方向に働く）ことになるので、外乱は下記
のようになる。外乱＝−ｍｇ＋Ｆ（ｍｇ，Ｆ＞０）・・・（４）

【００１１】従って、外乱は、下記に示すように、ロボ
ット５が下降するときより上昇するときの方が大きくな
るので、当然、電流指令値ｉ_r はロボットが下降すると
きより上昇するときの方が大きくなる。｜−ｍｇ−Ｆ｜＞｜−ｍｇ＋Ｆ｜・・・（５）ところが、積分制御器１６は、ロボット５が停止して
も、即ち、減算器１４の出力が零になっても、過去の来
歴を出力するので、積分制御器１６はロボット５が下降
して停止した場合より上昇して停止した場合の方が大き
い電流指令値ｉ_r2を出力する。これにより、モータの実
電流ｉ_a は、ロボット５が下降して停止した場合より上
昇して停止した場合の方が大きくなる。

【００１２】なお、上記従来例では、モータの全作業領
域を複数の小領域に分割し、小領域間の組み合わせごと
に演算パラメータを設定するものについて示したが、同
様の技術が特公平２−５５８０３号公報に開示されてい
る。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】従来のロボット制御装
置は以上のように構成されているので、各領域間ごとに
モータの負荷が一番大きい地点を基準にして演算パラメ
ータを設定しなければならず、そのため他の地点では負
荷が一番大きい地点に比べてモータの負荷が小さくなる
ことから、当該演算パラメータではモータの能力に余裕
が生じてしまい、その結果、モータの能力を十分に発揮
させることができず、動作時間を十分に短縮することが
できない問題点があった。また、ロボットが停止するに
至るまでの移動方向にかからわず、ロボットが停止して
いる間は重力を支えるトルクさえあればその位置を保持
することができるが、ロボットが下降して停止したとき
よりロボットが上昇して停止したときの方が、停止中の
電流指令値が大きくなってしなうため、必要以上に大き
な定格電流を有するモータを選定しなければならず、コ
ストが増大する問題点があった。

【００１４】請求項１の発明は上記のような問題点を解
消するためになされたもので、ロボットの加速開始地点
及び減速終了地点がいかなる地点であっても常にモータ
の能力を最大限に発揮させ、動作時間を短縮できるロボ
ット制御装置を得ることを目的とする。

【００１５】請求項２の発明は、請求項１の発明より更
に動作時間を短縮できるロボット制御装置を得ることを
目的とする。

【００１６】請求項３及び請求項４の発明は、上記請求
項１の発明の目的に加え、モータの実効トルクが定格ト
ルクを越えることのないようモータを保護することがで
きるロボット制御装置を得ることを目的とする。

【００１７】請求項５及び請求項６の発明は、ロボット
の動作が頻繁になることによって実効トルクが大きくな
るのを防止して、ロボットの実効電流が定格電流を越え
ない範囲内でモータの能力を最大限に発揮させ、動作時
間を短縮できるロボット制御装置を得ることを目的とす
る。

【００１８】請求項７及び請求項８の発明は、ロボット
が停止している間の電流指令値を低減し、定格電流の小
さいモータを選定できるロボット制御装置を得ることを
目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係るロ
ボット制御装置は、ロボットが中点に到達したときの速
度が最高速度演算手段により演算された最高速度である
とした場合の中点及び加速開始地点での各軸の駆動トル
クが許容最大トルクを越えない範囲内で最小の加速時間
を決定し、そのロボットが中点に到達したときの速度が
最高速度演算手段により演算された最高速度であるとし
た場合の中点及び減速終了地点での各軸の駆動トルクが
許容最大トルクを越えない範囲内で最小の減速時間を決
定するようにしたものである。

【００２０】請求項２の発明に係るロボット制御装置
は、加速時間及び減速時間を決定した後、最高速度演算
手段により演算された最高速度に基づいて加速区間及び
減速区間における何れかの地点において再度加速時間及
び減速時間を決定するようにしたものである。

【００２１】請求項３の発明に係るロボット制御装置
は、比較手段によりモータの負荷量が許容負荷量を越え
ていると判定された場合にはロボットの各軸の許容最大
トルクの値を下方修正し、越えていないと判定された場
合にはその許容最大トルクの値を上方修正するようにし
たものである。

【００２２】請求項４の発明に係るロボット制御装置
は、比較手段によりモータの負荷量が許容負荷量を越え
ていると判定された場合にはロボットの各軸の最高速度
の値を下方修正し、越えていないと判定された場合には
その最高速度の値を上方修正するようにしたものであ
る。

【００２３】請求項５の発明に係るロボット制御装置
は、動作角度演算手段により演算された動作角度の平方
根に比例するようにロボットの各区間における動作時間
を演算し、その動作時間によって、速度指令曲線生成手
段により生成された速度指令曲線の動作時間を修正する
ようにしたものである。

【００２４】請求項６の発明に係るロボット制御装置
は、動作角度演算手段により演算された動作角度の平方
根とロボットの各区間における慣性モーメントの平方根
の積に比例するようにロボットの各区間における動作時
間を演算し、その動作時間によって、速度指令曲線生成
手段により生成された速度指令曲線の動作時間を修正す
るようにしたものである。

【００２５】請求項７の発明に係るロボット制御装置
は、速度指令値発生手段により発生された速度指令値が
零である場合、モータの出力トルクが重力トルクより大
きくなる範囲内で電流指令値発生手段が発生する電流指
令値を制限するようにしたものである。

【００２６】請求項８の発明に係るロボット制御装置
は、速度指令値発生手段により発生された速度指令値が
零である場合、モータの出力トルクが重力トルクと摩擦
トルクとの差分より大きくなる範囲内で電流指令値発生
手段が発生する電流指令値を制限するようにしたもので
ある。

【００２７】

【作用】請求項１の発明におけるロボット制御装置は、
ロボットが中点に到達したときの速度が最高速度演算手
段により演算された最高速度であるとした場合の中点及
び加速開始地点での各軸の駆動トルクが許容最大トルク
を越えない範囲内で最小の加速時間を決定し、そのロボ
ットが中点に到達したときの速度が最高速度演算手段に
より演算された最高速度であるとした場合の中点及び減
速終了地点での各軸の駆動トルクが許容最大トルクを越
えない範囲内で最小の減速時間を決定する加減速時間決
定手段を設けたことにより、ロボットの加速開始地点及
び減速終了地点がいかなる地点であっても常にモータの
能力を最大限に発揮できる速度指令曲線を生成できるよ
うになる。

【００２８】請求項２の発明におけるロボット制御装置
は、加速時間及び減速時間を決定した後、最高速度演算
手段により演算された最高速度に基づいて加速区間及び
減速区間における何れかの地点において再度加速時間及
び減速時間を決定するようにしたことにより、モータの
能力を発揮させるのにより最適な速度指令曲線が得られ
るようになる。

【００２９】請求項３の発明におけるロボット制御装置
は、比較手段によりモータの負荷量が許容負荷量を越え
ていると判定された場合にはロボットの各軸の許容最大
トルクの値を下方修正し、越えていないと判定された場
合にはその許容最大トルクの値を上方修正する許容最大
トルク修正手段を設けたことにより、モータの実効トル
クが定格トルクを越えることのないようモータが保護さ
れる。

【００３０】請求項４の発明におけるロボット制御装置
は、比較手段によりモータの負荷量が許容負荷量を越え
ていると判定された場合にはロボットの各軸の最高速度
の値を下方修正し、越えていないと判定された場合には
その最高速度の値を上方修正する最高速度修正手段を設
けたことにより、モータの実効トルクが定格トルクを越
えることのないようモータが保護される。

【００３１】請求項５の発明におけるロボット制御装置
は、動作角度演算手段により演算された動作角度の平方
根に比例するようにロボットの各区間における動作時間
を演算し、その動作時間によって、速度指令曲線生成手
段により生成された速度指令曲線の動作時間を修正する
動作時間修正手段を設けたことにより、ロボットが頻繁
に動作しても、ロボットの実効電流が定格電流を越えな
い範囲内でモータの能力を最大限に発揮できるようにな
る。

【００３２】請求項６の発明におけるロボット制御装置
は、動作角度演算手段により演算された動作角度の平方
根とロボットの各区間における慣性モーメントの平方根
の積に比例するようにロボットの各区間における動作時
間を演算し、その動作時間によって、速度指令曲線生成
手段により生成された速度指令曲線の動作時間を修正す
る動作時間修正手段を設けたことにより、ロボットが頻
繁に動作しても、ロボットの実効電流が定格電流を越え
ない範囲内でモータの能力を最大限に発揮できるように
なる。

【００３３】請求項７の発明におけるロボット制御装置
は、速度指令値発生手段により発生された速度指令値が
零である場合、モータの出力トルクが重力トルクより大
きくなる範囲内で電流指令値発生手段が発生する電流指
令値を制限する電流制限手段を設けたことにより、ロボ
ット停止時のモータの実電流が低減される。

【００３４】請求項８の発明におけるロボット制御装置
は、速度指令値発生手段により発生された速度指令値が
零である場合、モータの出力トルクが重力トルクと摩擦
トルクとの差分より大きくなる範囲内で電流指令値発生
手段が発生する電流指令値を制限する電流制限手段を設
けたことにより、ロボット停止時のモータの実電流が低
減される。

【００３５】

【実施例】実施例１．以下、この発明の一実施例を図について説明する。図１
はこの発明の実施例１によるロボット制御装置を示す構
成図であり、図において、従来のものと同一符号は同一
または相当部分を示すので説明を省略する。３１はロボ
ット５の各軸の最高速度Ｖ_maxiと許容最大トルクＴ_maxi
を記憶する記憶手段、３２は記憶手段３１により記憶さ
れた最高速度Ｖ_maxiでロボット５が加速開始地点から減
速終了地点まで移動した場合の移動時間ｔｔ_i をロボッ
ト５の各軸ごとに演算するとともに、その演算した移動
時間ｔｔ_i のなかで最大の移動時間ｔｔ_max を要してロ
ボット５が加速開始地点から加速終了地点まで移動した
場合の最高速度Ｖ_i をロボット５の各軸ごとに演算する
最高速度演算手段である。

【００３６】また、３３はロボット５が中点に到達した
ときの速度が最高速度演算手段３２により演算された最
高速度Ｖ_i であるとした場合の各軸の駆動トルクＴ_i が
許容最大トルクＴ_maxiを越えない範囲内で最小の加速時
間ｔ１及び減速時間ｔ２を決定する加減速時間決定手
段、３４は加減速時間決定手段３３の決定結果（加速時
間ｔ１、減速時間ｔ２）及び最高速度演算手段３２によ
り演算された最高速度Ｖ_i に基づいて速度指令曲線を生
成する速度指令曲線生成手段である。因に、図２は加減
速時間決定手段の動作を示すフローチャートである。

【００３７】次に動作について説明する。まず、従来の
ものと同様に、教示点記憶手段１は移動命令を受信する
と、その移動命令を解析してどの点からどの点までロボ
ット５を移動させるのかを判断する。例えば、その移動
命令がａ点からｂ点まで移動する命令である場合、ａ点
及びｂ点の座標を出力する。そして、教示点記憶手段１
からａ点及びｂ点の座標を出力された座標変換手段２
は、ａ点及びｂ点の座標をロボット５の関節座標ｓ_i ，
ｅ_i に変換する。

【００３８】これにより、最高速度演算手段３２は、下
記に示すように、ロボット５の関節座標ｓ_i ，ｅ_i と、
記憶手段３１に記憶されている各軸の最高速度Ｖ_maxiに
基づいて、各軸ごとの移動時間ｔｔ_i を演算する。ｔｔ_i ＝｜ｅ_i −ｓ_i ｜／Ｖ_maxi ・・・（６）さらに、最高速度演算手段３２は、下記に示すように、
演算した各軸ごとの移動時間ｔｔ_i のなかで最大の移動
時間ｔｔ_max （移動に最も時間の要する軸の移動時間）
を要してロボット５が加速開始地点から減速終了地点ま
で移動した場合の最高速度Ｖ_i を各軸ごとに演算する。Ｖ_i ＝（ｅ_i −ｓ_i ）／ｔｔ_max ・・・（７）

【００３９】次に、加減速時間決定手段３３は、ロボッ
ト５が中点（加速開始地点と減速終了地点の中間点）に
到達したときの各軸の速度が図３に示すように最高速度
Ｖ_iであるとした場合の各軸の駆動トルクＴ_i が許容最
大トルクＴ_maxiを越えない範囲内で最小の加速時間ｔ１
及び減速時間ｔ２をｎ自由度ロボットの運動方程式に基
づいて決定する。ｎ自由度ロボットの運動方程式Ｔ＝Ｍ・ｄ ² ｑ／ｄｔ ² ＋ｈ・・・（８）ここで、Ｍはロボットの位置から特定される慣性行列、
ｑは各軸の変位、ｈはロボットの位置と速度から特定さ
れるコリオリ力、重力及び摩擦力のベクトルである。な
お、慣性行列Ｍ及びベクトルｈは、ロボットの位置等か
ら計算されるが、かかる計算は周知の事項であるので、
説明を省略する。

【００４０】加速時間ｔ１及び減速時間ｔ２の決定につ
いてもう少し具体的に説明すると、加速時及び減速時の
第ｉ軸の駆動トルクＴ_1i，Ｔ_2iは、スムージングフィル
タの影響を無視し、図３の台形パターンを速度指令曲線
と考えると、下記のようになる。Ｔ_1i＝Σ（Ｍ _ij ・Ｖ _j ／ｔ ₁ ）＋ｈ _i ＝（Ｍ_i1・Ｖ₁ ＋・・・＋Ｍ_in・Ｖ_n ）／ｔ１＋ｈ_i ・・・（９）Ｔ_2i＝−Σ（Ｍ _ij ・Ｖ _j ／ｔ ₂ ）＋ｈ _i ＝−（Ｍ_i1・Ｖ₁ ＋・・・＋Ｍ_in・Ｖ_n ）／ｔ２＋ｈ_i ・・・（１０）ただし、ｊ＝１，２，・・・，ｎまた、加速時及び減速時の駆動トルクＴ_1i，Ｔ_2iがそれ
ぞれ許容最大トルクＴ_maxiを越えないという条件から、
下記に示すように、それぞれｎ個の不等式が得られる。 −Ｔ_maxi≦Ｔ_1i≦Ｔ_maxi（ただし、ｉ＝０，１，・・・ｎ）・・・（１１） −Ｔ_maxi≦Ｔ_2i≦Ｔ_maxi（ただし、ｉ＝０，１，・・・ｎ）・・・（１２）

【００４１】そこで、加速開始地点における慣性行列Ｍ
及びベクトルｈを式（９）に代入した場合に、駆動トル
クＴ_1iが式（１１）のｎ個の不等式を全て満足する範囲
内で最小の加速時間ｔ１（ただし、ｔ１は正の値であ
る。）を演算する（ステップＳＴ１１）。説明の便宜
上、当該加速時間ｔ１をｔ_1aとする。また、中点おける
慣性行列Ｍ及びベクトルｈを式（９）に代入した場合
に、駆動トルクＴ_1iが式（１１）のｎ個の不等式を全て
満足する範囲内で最小の加速時間ｔ１（ただし、ｔ１は
正の値である。）を演算する（ステップＳＴ１１）。説
明の便宜上、当該加速時間ｔ１をｔ_1cとする。そして、
加速開始地点を基準にして演算した加速時間ｔ_1aと、中
点を基準にして演算した加速時間ｔ_1cのうちの大きい方
の値を加速時間ｔ１として決定する（ステップＳＴ１
２）。このように、加速開始地点と中点を基準にしてそ
れぞれ加速時間ｔ_1a，ｔ_1cを演算し、大きい方の値を加
速時間ｔ１として決定する理由は、ロボットの移動によ
ってロボットの姿勢が変化するので、負荷の大きい方の
地点を基準にして演算した加速時間ｔ１を選択しなけれ
ば、モータに過負荷が発生するからである。

【００４２】減速時間ｔ２についても、上記と同様にし
て、減速終了地点及び中点における慣性行列Ｍとベクト
ルｈをそれぞれ式（１０）に代入した場合に、駆動トル
クＴ_2iが式（１２）のｎ個の不等式を全て満足する範囲
内で最小の減速時間ｔ２（ただし、ｔ２は正の値であ
る）を演算し（ステップＳＴ１３）、大きい方の値を減
速時間ｔ２として決定する（ステップＳＴ１４）。

【００４３】そして、速度指令曲線生成手段３４が、加
減速時間決定手段３３により決定された加速時間ｔ１と
減速時間ｔ２及び最高速度演算手段３２により演算され
た最高速度Ｖ_i に基づいて速度指令曲線を生成し（図３
参照）、モータ制御手段４がその速度指令曲線したがっ
てロボット５の各軸を駆動するモータを制御する。

【００４４】以上のように、実施例１によれば、ロボッ
ト５は移動命令通りに加速開始地点から減速終了地点ま
で移動することになるが、上記のようにして、加速時間
ｔ１及び減速時間ｔ２が決定されるので、全ての軸の駆
動トルクは許容最大トルクＴ_maxiを越えることがなく、
しかも少なくとも１つの軸の駆動トルクの最大値が許容
最大トルクＴ_maxiとなるような加減速時間が得られる。

【００４５】実施例２．上記実施例１では、速度指令曲線が台形パターンから生
成される場合について示したが、カム曲線等の他の曲線
から速度指令曲線が生成される場合でもよく、同様の効
果を奏する。

【００４６】実施例３．上記実施例１では、加速時間ｔ１と減速時間ｔ２を一度
だけ決定するものについて示したが、スムージングの影
響を考慮すべく、図４に示すように、実施例１の方法を
用いて、加速時間ｔ１と減速時間ｔ２を初期決定した後
（ただし、加速時間ｔ１と減速時間ｔ２は初期的に決定
されればよく、実施例２の本質的な部分ではないので、
必ずしも実施例１の方法を用いることなく、例えば上記
従来例のように決定してもよい）、加速区間及び減速区
間における何れかの地点において最高速度演算手段３２
により演算された最高速度Ｖ_i に基づいて再度加速時間
ｔ１及び減速時間ｔ２を決定するようにしてもよい。

【００４７】即ち、実施例１の方法で加速時間ｔ１と減
速時間ｔ２を初期決定することにより、加速終了地点及
び減速開始地点を特定する。そして、加速開始地点と加
速終了地点を基準にし、上記実施例１と同様にして加速
時間ｔ１を決定する（ステップＳＴ１６〜１８）。一
方、減速時間ｔ２については、減速開始地点と減速終了
地点を基準にし、上記実施例１と同様にして決定する
（ステップＳＴ１９〜２０）。なお、速度指令曲線の生
成は上記実施例１と同様であるため説明を省略する。

【００４８】以上のように、実施例３によれば、加速時
間ｔ１と減速時間ｔ２を繰り返し設定し直すので、実施
例１よりもきめ細かく設定することができ、その結果、
実施例１よりも更に動作時間を短縮することができる。

【００４９】実施例４．上記実施例３では、加速時間ｔ１と減速時間ｔ２を初期
設定した後、一度だけ加速時間ｔ１と減速時間ｔ２を設
定し直したものについて示したが、２回以上設定し直し
てもよい。

【００５０】実施例５．上記実施例３，４では、加速時間ｔ１と減速時間ｔ２を
繰り返し設定するものについて示したが、スムージング
の影響を考慮した慣性行列Ｍ及びベクトルｈ等を用いて
加速時間ｔ１と減速時間ｔ２を決定するようにしてもよ
い。

【００５１】実施例６．図５はこの発明の実施例６によるロボット制御装置を示
す構成図であり、図において、３５はモータの実効電流
（負荷量）を検出する負荷量検出手段、３６は負荷量検
出手段３５により検出された実効電流がモータの許容実
効電流値（許容負荷量）を越えているか否かを判定する
比較手段、３７は比較手段３６によりモータの実効電流
が許容実効電流値を越えていると判定された場合には記
憶手段３１に記憶されている各軸の許容最大トルクＴ
_maxiの値を下方修正し、越えていないと判定された場合
にはその許容最大トルクＴ_maxiの値を上方修正する許容
最大トルク修正手段である。

【００５２】次に動作について説明する。まず、負荷量
検出手段３５がモータの実効電流を検出すると、比較手
段３６は、下記に示すように、その実効電流とモータの
許容実効電流値を比較してその偏差を出力する。比較手段３６の出力＝モータの許容実効電流値−実効電流・・・（１３）

【００５３】そして、許容最大トルク修正手段３７は、
下記に示すように、比較手段３６の出力に基づいて各軸
の許容最大トルクＴ_maxiの値を修正する。許容最大トルクＴ_maxi＝現在の許容最大トルクＴ_maxi ＋係数×比較手段３６の出力・・・（１４）ただし、式（１４）を計算した結果、許容最大トルクＴ
_maxiがモータの実現可能な最大トルクを越えてしまう場
合には、許容最大トルクＴ_maxiを実現可能な最大トルク
とする。

【００５４】従って、モータの実効電流が許容実効電流
値を越える場合には、モータの許容最大トルクＴ_maxiが
小さくなるように変更され、逆に、実効電流が許容実効
電流値より小さい場合にはモータの許容最大トルクＴ
_maxiが大きくなるように変更される。このため、モータ
の実効電流が許容実効電流値を越える場合、即ち、モー
タの負荷が大きいときはモータの許容最大トルクＴ_maxi
が小さく設定され、速度指令曲線生成手段３４は大きな
駆動トルクを必要としない速度指令曲線を生成すること
になり、その結果、モータの実効電流を許容実効電流値
以下に抑えることができる。なお、一般にモータの実効
電流と実効トルクは比例関係にあるので、実効電流を許
容実効電流値以下に抑えることにより、モータの実効ト
ルクも許容値以下に抑えることができる。

【００５５】一方、モータの実効電流が許容実効電流値
を越えない場合、即ち、モータの負荷が小さいときはモ
ータの許容最大トルクＴ_maxiが大きく設定される。従っ
て、速度指令曲線生成手段３４は大きな駆動トルクを必
要とする速度指令曲線を生成することになり、その結
果、モータが高速に回転してロボット５の移動が速くな
る。

【００５６】実施例７．上記実施例６では、比較手段３６の出力に基づいて許容
最大トルクＴ _maxiを修正するものについて示したが、図
６に示すように、比較手段３６の出力に基づいて最高速
度修正手段３８が記憶手段３１に記憶されている各軸の
最高速度Ｖ_maxiを下記のように修正してもよく、実施例
６と同様の効果を奏する。最高速度Ｖ_maxi＝現在の最高速度Ｖ_maxi＋係数×比較手段３６の出力・・・（１５）ただし、式（１５）を計算した結果、最高速度Ｖ _maxi が
モータの実現可能な最高速度を越えてしまう場合には、
最高速度Ｖ _maxi を実現可能な最高速度とする。

【００５７】実施例８．上記実施例６及び実施例７では、許容最大トルクＴ_maxi
又は最高速度Ｖ_maxiの何れか一方を修正するものについ
て示したが、双方とも修正するようにしてもよい。

【００５８】実施例９．上記実施例６〜８では、負荷量検出手段３５がモータの
実効電流を検出し、比較手段３６がその実効電流と許容
実効電流値を比較するものについて示したが、負荷量検
出手段３５がモータの温度を検出し、比較手段３６がそ
の温度とモータの許容温度値を比較するようにしてもよ
く、同様の効果を奏する。

【００５９】実施例１０．図７はこの発明の実施例１０によるロボット制御装置を
示す構成図であり、図において、３９はロボット５の移
動命令に基づいて少なくとも当該ロボット５の２区間分
の動作角度θ_i を演算する動作角度演算手段、４０は動
作角度演算手段３９により演算された動作角度θ_i の平
方根に比例するようにロボット５の各区間における動作
時間ｔ_piを演算する動作時間演算手段、４１は速度指令
曲線生成手段３４により生成された速度指令曲線の動作
時間を動作時間演算手段４０により演算された動作時間
ｔ_piに修正する動作時間修正手段である。

【００６０】次に動作について説明する。まず、動作角
度演算手段３９は、座標変換手段２から例えばロボット
５の３区間先までの関節座標を入力し、その関節座標に
基づいて３区間分の動作角度θ_i（ｉ＝ａ，ｂ，ｃとす
る）を演算する。そして、動作時間演算手段４０は、そ
の動作角度θ_i の平方根に比例するようにロボット５の
３区間分の動作時間ｔ_piを演算することになるが、動作
時間ｔ_piを演算する理由は下記の通りである。

【００６１】一般に産業用ロボットで用いられるモータ
の性能は、許容最大トルクＴ_max と定格トルクＴ_rated
で表され、定格トルクＴ_rated に対する許容最大トルク
Ｔ_max の比をＫ（ロボットに使用されるモータではＫ＝
３程度であることが多い）とすると、許容最大トルクＴ
_max と定格トルクＴ_rated の間には、下記の関係が成立
するが、ロボットのモータは、許容最大トルクＴ_max と
定格トルクＴ_rated に関して、以下に示す条件を満足す
る必要がある。Ｔ_max ＝Ｋ×Ｔ_rated ・・・（１６） τ≦Ｔ_max ・・・（１７）（２ｔ１×τ ² ／ｔ _total ） ^1/2 ≦Ｔ _rated ・・・（１８）ここで、τは図９の加速時間及び減速時間の間のトルク
を示し、加速時間と減速時間は等しくｔ１とし、ｔ
_total は動作開始から終了までの時間である（以下、タ
クトタイムという）。因に、式（１８）の左辺は、トル
クの２乗平均値である。

【００６２】ここで、式（１７）と式（１８）の等号が
成立するとして、式（１６）を式（１７）に代入し、整
理すると下記のようになる。２ｔ１／ｔ_total ＝１／Ｋ² ・・・（１９）そして、式（１９）は加速時間及び減速時間の間にモー
タが許容最大トルクＴ_max を発生した場合、定格トルク
Ｔ_rated の条件式（１８）を満足するためには、加速時
間及び減速時間の合計２ｔ１が、区間全体の時間である
タクトタイムｔ_total の１／Ｋ² 以下でなければならな
いことを示している。Ｋ＝３の場合には、この割合は１
／９である。以下、この割合のことをデューティと呼
ぶ。

【００６３】換言すると、ロボットのモータは、動作が
頻繁になるとデューティが大きくなるが、かかる場合で
もデューティが１／Ｋ² 以下にならなければならないこ
とを示しており、デューティが１／Ｋ² を越えた場合、
最高速度Ｖ_max を下げるかあるいは加速時間及び減速時
間を長くすれば対応できるが、この方法では、モータの
性能を最大限に引き出すことができない問題点がある。
そこで、モータの性能を最大限に引き出しつつデューテ
ィが１／Ｋ² 以下になるようにすべく、動作角度θ_i の
平方根に比例するようにロボット５の３区間分の動作時
間ｔ_piを演算するようにしている。

【００６４】以下、動作時間ｔ_piの演算について詳述す
る。まず、タクトタイムｔ_total を３区間分の動作時間
ｔ_pi（ｉ＝ａ，ｂ，ｃ）を用いて表すと下記のようにな
る。ｔ_total ＝ｔ_pa＋ｔ_pb＋ｔ_pc ・・・（２０）また、区間ｉの角加速度をβとすると、区間ｉの加速時
間ｔ_1iは下記のようになる。ｔ_1i＝ｔ_pi／２−（ｔ_pi ² ／４−θ_i ／β）^1/2 ・・（２１）

【００６５】さらに、加減速時のトルクと許容最大トル
クＴ_max が等しいとすれば、この動作周期中の実効トル
クτ_rms は下記のようになる。 τ_rms ＝｛２Ｔ_max ² （ｔ_1a＋ｔ_1b＋ｔ_1c）／ｔ_total ｝^1/2 ・・・（２２）ここで、実効トルクτ_rms とモータの定格トルクＴ
_rated との関係を下記の通りであるとする。 τ_rms ＝Ｓ^1/2 Ｔ_rated ・・・（２３）ただし、Ｓは（０＜Ｓ≦１）の係数であり、計算の都合
で平方根をとっている。

【００６６】式（２３）に式（１６）、式（２１）、式
（２２）を代入して係数Ｓについて整理すると下記のよ
うになる。Ｓ＝Ｋ² ／（ｔ _pa ＋ｔ _pb ＋ｔ _pc ）｛ｔ_pa−（ｔ_pa ² −４θ_a ／β）^1/2 ＋ｔ_pb−（ｔ_pb ² −４θ_b ／β）^1/2 ＋ｔ_pc−（ｔ_pc ² −４θ_c ／β）^1/2 ｝・・・（２４）

【００６７】また、タクトタイムｔ_total に対する区間
ａ，ｂ，ｃの動作時間ｔ_pa，ｔ_pb，ｔ_pcの比である時間
配分率ｒ_a ，ｒ_b ，ｒ_c （０≦ｒ_a ，ｒ_b ，ｒ_c ≦１）
を用いて各区間の動作時間を表すと下記のようになる。ｔ_pa＝ｒ_a ｔ_total ・・・（２５）ｔ_pb＝ｒ_b ｔ_total ・・・（２６）ｔ_pc＝ｒ_c ｔ_total ＝（１−ｒ _a −ｒ _b ）ｔ _total ・・（２７）ここで、式（２４）に、式（２０）、式（２５）〜（２
７）を代入したものを時間配分率ｒ_a ，ｒ_b に関するス
ラック関数Ｆ_S とすると、関数Ｆ_S は下記のようにな
る。Ｆ_S （ｒ_a ，ｒ_b ）＝Ｋ² ／ｔ_c ｛ｔ_total −（ｒ_a ² ｔ_total ² −４θ_a ／β）^1/2 −（ｒ_b ² ｔ_total ² −４θ_b ／β）^1/2 −（（１−ｒ_a −ｒ_b ）² ｔ_total ² −４θ_c ／β）^1/2 ｝・・・（２８）

【００６８】極小値を求めるため、スラック関数Ｆ_S を
時間配分率ｒ_a ，ｒ_b について偏微分して０とおき、時
間配分率ｒ_a ，ｒ_b について解くと下記のようになる。 ∂Ｆ_S ／ ∂ｒ_a ＝０・・・（２９） ∂Ｆ_S ／ ∂ｒ_b ＝０・・・（３０）ｒ_a ＝θ_a ^1/2／Ｈ・・・（３１）ｒ_b ＝θ_b ^1/2／Ｈ・・・（３２）ｒ_c ＝１−ｒ_a −ｒ_b ＝θ_c ^1/2／Ｈ・・・（３３）ただし、Ｈ＝θ_a ^1/2＋θ_b ^1/2＋θ_c ^1/2

【００６９】従って、式（３１）〜（３３）から各軸の
時間配分率ｒ_a ，ｒ_b ，ｒ_c を求めることができるの
で、式（３１）〜（３３）から各軸の時間配分率ｒ_a ，
ｒ_b ，ｒ_c を求めたのちその平均をとると全軸のスラッ
ク関数Ｆ_S を小さくできる。即ち、モータの定格トルク
Ｔ_rated に対する実効トルクτ_rms の比率（余裕）を小
さくできる。そこで、かかる時間配分率ｒ_a ，ｒ_b ，ｒ
_c の平均値を式（２５）〜（２７）を代入し、モータの
定格トルクＴ_rated に対する実効トルクτ_rms の比率
（余裕）を小さくできる動作時間ｔ_pa，ｔ_pb，ｔ_pcを算
出する。

【００７０】以上より動作時間ｔ_piを求めることができ
るが、上記計算手順を簡単にまとめると下記のようにな
る。１．３区間分の動作角度θ_i を用いて、式（３１）〜式
（３３）に従い時間配分率ｒ_a ，ｒ_b ，ｒ_c を求める。
これをロボットの各軸について行う。２．それぞれの区間における、各軸の時間配分率ｒ_a ，
ｒ_b ，ｒ_c の平均を求める。３．式（２８）を１とおいて、各軸の動作角度θ_i と時
間配分率の平均を代入し、各軸ごとの区間全体の動作時
間について解く。４．各軸ごとの区間全体の動作時間のうち、最大のもの
を区間全体の動作時間とする。５．区間全体の動作時間に時間配分率の平均をかけたも
のを、各区間の動作時間とする。

【００７１】最後に、動作時間修正手段４１が、速度指
令曲線生成手段３４により生成された速度指令曲線の動
作時間を、上記のように演算された動作時間ｔ_piに修正
し、処理を終了する。以上のように、実施例１０によれ
ば、動作時間を修正するので、ロボットの動作が頻繁に
なることによってモータの実効トルクが大きくなるのを
防止できるとともに、ロボットの実効電流がモータの定
格電流を越えない範囲内でモータの能力を最大限に発揮
させることができる。

【００７２】実施例１１．上記実施例１０では、動作角度θ_i の平方根に比例する
ようにロボット５の各区間における動作時間ｔ_piを演算
するものについて示したが、図８に示すように、ロボッ
ト５の関節座標と動作角度θ_i からロボットの慣性モー
メントＩ_i を計算する慣性モーメント演算手段４２を設
け、当該慣性モーメントＩ_i を考慮して動作時間ｔ_piを
演算するようにしてもよく、慣性モーメントＩ_i を考慮
した分、実施例１０よりも更に動作時間の短縮が可能に
なる。この場合、式（３１）〜（３３）は下記のように
改められる。ｒ_a ＝（Ｉ_a θ_a ）^1/2 ／Ｈ・・・（３４）ｒ_b ＝（Ｉ_b θ_b ）^1/2 ／Ｈ・・・（３５）ｒ_c ＝１−ｒ_a −ｒ_b ＝（Ｉ_c θ_c ）^1/2 ／Ｈ・・・（３６）ただし、Ｈ＝（Ｉ_a θ_a ）^1/2 ＋（Ｉ_b θ_b ）^1/2 ＋（Ｉ_c θ_c ）^1/2

【００７３】実施例１２．図１０はこの発明の実施例１２によるロボット制御装置
を示す構成図であり、図において、４３は比例制御器１
３により発生された速度指令値ωｒが零である場合、モ
ータ５の出力トルクが重力トルクＴ_g より大きくなる範
囲内で電流指令リミッタ１８が発生する電流指令値ｉ_r ^*
を制限する電流制限手段である。なお、減算器１２と比
例制御器１３から速度指令値発生手段、減算器１４と比
例制御器１５と積分制御器１６と加算器１７と電流指令
リミッタ１８から電流指令値発生手段、電流制御系１９
から電流制御手段が構成されている。

【００７４】次に動作について説明する。従来の場合、
上述したように、過去の来歴を出力する積分制御器１６
があるので、ロボット５が下降して停止した場合より上
昇して停止した場合の方が大きい電流指定値ｉ_r2を出力
し、その結果、モータの実電流ｉ_a は、ロボット５が下
降して停止した場合より上昇して停止した場合の方が大
きくなっていたが、ロボット５が停止するに至るまでの
移動方向にかかわらず、ロボット５が停止している間は
重力トルクＴ_g を支えるトルクさえあればその位置を保
持することができる。

【００７５】そこで、この実施例１２では、比例制御器
１３が零の速度指令値ω_r を発生すると、電流制限手段
４３は、ロボット５が目標地点に到達して停止している
と判断し、ロボット５が停止するに至るまでの移動方向
にかかわらず一律に電流指令リミッタ１８の電流制限値
を、重力トルクＴ_g を支えるために必要な電流指定値ｉ
_r2を出力できる範囲内で小さい値に変更する。因に、電
流指令リミッタ１８の電流制限値は、速度指令値ω_r が
零でないときは、モータの最大電流に設定され、速度指
令値ω_r が零であるときは、モータの定格電流に設定さ
れる。これにより、ロボット５が上昇して停止した場合
でも、モータの定格電流以下に制御される。

【００７６】実施例１３．上記実施例１２では、モータ５の出力トルクが重力トル
クＴ_g より大きくなる範囲内で電流指令リミッタ１８が
発生する電流指令値ｉｒ^* を制限するものについて示し
たが、モータ５の出力トルクが重力トルクＴ_g と摩擦ト
ルクＴ_f との差分より大きくなる範囲内で電流指令リミ
ッタ１８が発生する電流指令値ｉ_r ^* を制限するように
してもよい。つまり、停止時の摩擦トルクＴ_f が大きい
場合、重力トルクＴ_g から摩擦トルクＴ_f を差し引いた
分の出力トルクがあれば、その位置を保持できることに
着目したものである。従って、実施例１３によれば、実
施例１２よりも停止時のモータの実電流を小さくするこ
とができるので、更に容量の小さいモータを選定するこ
とができる。

【００７７】実施例１４．上記実施例１２，１３では、比例制御器１３が発生する
速度指令値ω_r が零であるか否かによって電流指令値ｉ
_r ^* を制限するものについて示したが、ロボット５の実
速度ω_a が零であるか否かによって電流指令値ｉ_r ^* を
制限するようにしてもよい。

【００７８】

【発明の効果】以上のように、請求項１の発明によれ
ば、ロボットが中点に到達したときの速度が最高速度演
算手段により演算された最高速度であるとした場合の中
点及び加速開始地点での各軸の駆動トルクが許容最大ト
ルクを越えない範囲内で最小の加速時間を決定し、その
ロボットが中点に到達したときの速度が最高速度演算手
段により演算された最高速度であるとした場合の中点及
び減速終了地点での各軸の駆動トルクが許容最大トルク
を越えない範囲内で最小の減速時間を決定し、その加速
時間及び減速時間と最高速度に基づいて速度指令曲線を
生成するように構成したので、ロボットの加速開始地点
及び減速終了地点がいかなる地点であっても常にモータ
の能力を最大限に発揮できる速度指令曲線を生成できる
ようになり、その結果、ロボットの動作時間を短縮でき
る効果がある。

【００７９】請求項２の発明によれば、加速時間及び減
速時間を決定した後、最高速度演算手段により演算され
た最高速度に基づいて加速区間及び減速区間における何
れかの地点において再度加速時間及び減速時間を決定す
るように構成したので、モータの能力を発揮させるのに
より最適な速度指令曲線が得られるようになり、その結
果、請求項１の発明より更に動作時間を短縮できる効果
がある。

【００８０】請求項３の発明によれば、比較手段により
モータの負荷量が許容負荷量を越えていると判定された
場合にはロボットの各軸の許容最大トルクの値を下方修
正し、越えていないと判定された場合にはその許容最大
トルクの値を上方修正するように構成したので、モータ
の実効トルクが定格トルクを越えることがないようにモ
ータを保護できる効果がある。

【００８１】請求項４の発明によれば、比較手段により
モータの負荷量が許容負荷量を越えていると判定された
場合にはロボットの各軸の最高速度の値を下方修正し、
越えていないと判定された場合にはその最高速度の値を
上方修正するように構成したので、モータの実効トルク
が定格トルクを越えることがないようにモータを保護で
きる効果がある。

【００８２】請求項５の発明によれば、動作角度演算手
段により演算された動作角度の平方根に比例するように
ロボットの各区間における動作時間を演算し、その動作
時間によって、速度指令曲線生成手段により生成された
速度指令曲線の動作時間を修正するように構成したの
で、ロボットが頻繁に動作しても、ロボットの実効電流
が定格電流を越えない範囲内でモータの能力を最大限に
発揮できるようになり、その結果、ロボットの動作時間
を短縮できる効果がある。

【００８３】請求項６の発明によれば、動作角度演算手
段により演算された動作角度の平方根とロボットの各区
間における慣性モーメントの平方根の積に比例するよう
にロボットの各区間における動作時間を演算し、その動
作時間によって、速度指令曲線生成手段により生成され
た速度指令曲線の動作時間を修正するように構成したの
で、ロボットが頻繁に動作しても、ロボットの実効電流
が定格電流を越えない範囲内でモータの能力を最大限に
発揮できるようになり、その結果、ロボットの動作時間
を短縮できる効果がある。

【００８４】請求項７の発明によれば、速度指令値発生
手段により発生された速度指令値が零である場合、モー
タの出力トルクが重力トルクより大きくなる範囲内で電
流指令値発生手段が発生する電流指令値を制限するよう
に構成したので、ロボット停止時のモータの実電流が低
減され、容量の小さいモータを選定することができる効
果がある。

【００８５】請求項８の発明によれば、速度指令値発生
手段により発生された速度指令値が零である場合、モー
タの出力トルクが重力トルクと摩擦トルクとの差分より
大きくなる範囲内で電流指令値発生手段が発生する電流
指令値を制限するように構成したので、請求項７の発明
より更にロボット停止時のモータの実電流が低減され、
更に容量の小さいモータを選定することができる効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例１によるロボット制御装置を
示す構成図である。

【図２】加減速時間決定手段の動作を示すフローチャー
トである。

【図３】速度指令曲線を示すグラフ図である。

【図４】加減速時間決定手段の動作を示すフローチャー
トである。

【図５】この発明の実施例６によるロボット制御装置を
示す構成図である。

【図６】この発明の実施例７によるロボット制御装置を
示す構成図である。

【図７】この発明の実施例１０によるロボット制御装置
を示す構成図である。

【図８】この発明の実施例１１によるロボット制御装置
を示す構成図である。

【図９】３区間分の速度指令曲線を示すグラフ図であ
る。

【図１０】この発明の実施例１２によるロボット制御装
置を示す構成図である。

【図１１】従来のロボット制御装置を示す構成図であ
る。

【図１２】速度指令曲線を示すグラフ図である。

【図１３】従来の速度指令曲線演算手段の動作を示すフ
ローチャートである。

【図１４】従来のモータ制御手段を示す構成図である。

【図１５】ロボットの動作を説明する説明図である。

【図１６】ロボットの動作を説明する説明図である。

【符号の説明】

４モータ制御手段５ロボット１２減算器（速度指令値発生手段）１３比例制御器（速度指令値発生手段）１４減算器（電流指令値発生手段）１５比例制御器（電流指令値発生手段）１６積分制御器（電流指令値発生手段）１７加算器（電流指令値発生手段）１８電流指令リミッタ（電流指令値発生手段）１９電流制御系（電流制御手段）３１記憶手段３２最高速度演算手段３３加減速時間決定手段３４速度指令曲線生成手段３５負荷量検出手段３６比較手段３７許容最大トルク修正手段３８最高速度修正手段３９動作角度演算手段４０動作時間演算手段４１動作時間修正手段４３電流制限手段

フロントページの続き (72)発明者樋口峰夫尼崎市塚口本町８丁目１番１号三菱電機株式会社産業システム研究所内 (56)参考文献特開平４−167004（ＪＰ，Ａ) 特開平５−19863（ＪＰ，Ａ) 特開平６−51823（ＪＰ，Ａ) 特開平４−163603（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−3714（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G05B 19/18 - 19/46 B25J 3/00 - 3/04 B25J 9/10 - 9/22 B25J 13/00 - 13/08 B25J 19/02 - 19/06 G05D 3/00 - 3/12

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ロボットの各軸の最高速度と許容最大ト
ルクを記憶する記憶手段と、上記記憶手段により記憶さ
れた最高速度で上記ロボットが加速開始地点から減速終
了地点まで移動した場合の移動時間を該ロボットの各軸
ごとに演算するとともに、その演算した移動時間のなか
で最大の移動時間を要して該ロボットが加速開始地点か
ら減速終了地点まで移動した場合の最高速度を該ロボッ
トの各軸ごとに演算する最高速度演算手段と、上記ロボ
ットが中点に到達したときの速度が上記最高速度演算手
段により演算された最高速度であるとした場合の中点及
び加速開始地点での各軸の駆動トルクが上記許容最大ト
ルクを越えない範囲内で最小の加速時間を決定し、上記
ロボットが中点に到達したときの速度が上記最高速度演
算手段により演算された最高速度であるとした場合の中
点及び減速終了地点での各軸の駆動トルクが上記許容最
大トルクを越えない範囲内で最小の減速時間を決定する
加減速時間決定手段と、上記加減速時間決定手段の決定
結果及び上記最高速度演算手段により演算された最高速
度に基づいて速度指令曲線を生成する速度指令曲線生成
手段と、上記速度指令曲線生成手段により生成された速
度指令曲線にしたがって上記ロボットの各軸を駆動する
モータを制御するモータ制御手段とを備えたロボット制
御装置。
【請求項２】ロボットの各軸の最高速度と許容最大ト
ルクを記憶する記憶手段と、上記記憶手段により記憶さ
れた最高速度で上記ロボットが加速開始地点から減速終
了地点まで移動した場合の移動時間を該ロボットの各軸
ごとに演算するとともに、その演算した移動時間のなか
で最大の移動時間を要して該ロボットが加速開始地点か
ら減速終了地点まで移動した場合の最高速度を該ロボッ
トの各軸ごとに演算する最高速度演算手段と、上記ロボ
ットが中点に到達したときの速度が上記最高速度演算手
段により演算された最高速度であるとした場合の各軸の
駆動トルクが上記許容最大トルクを越えない範囲内で最
小の加速時間及び減速時間を決定する加減速時間決定手
段と、上記加減速時間決定手段の決定結果及び上記最高
速度演算手段により演算された最高速度に基づいて速度
指令曲線を生成する速度指令曲線生成手段と、上記速度
指令曲線生成手段により生成された速度指令曲線にした
がって上記ロボットの各軸を駆動するモータを制御する
モータ制御手段とを備えたロボット制御装置において、
上記加減速時間決定手段は、加速時間及び減速時間を決
定した後、加速区間及び減速区間における何れかの地点
において上記最高速度演算手段により演算された最高速
度に基づいて再度加速時間及び減速時間を決定し、上記
速度指令曲線生成手段が、その決定結果及び最高速度に
したがって速度指令曲線を生成することを特徴とするロ
ボット制御装置。
【請求項３】上記モータの負荷量を検出する負荷量検
出手段と、上記負荷量検出手段により検出された負荷量
がモータの許容負荷量を越えているか否かを判定する比
較手段と、上記比較手段によりモータの負荷量が許容負
荷量を越えていると判定された場合には上記ロボットの
各軸の許容最大トルクの値を下方修正し、越えていない
と判定された場合にはその許容最大トルクの値を上方修
正する許容最大トルク修正手段とを設けたことを特徴と
する請求項１または請求項２記載のロボット制御装置。
【請求項４】上記モータの負荷量を検出する負荷量検
出手段と、上記負荷量検出手段により検出された負荷量
がモータの許容負荷量を越えているか否かを判定する比
較手段と、上記比較手段によりモータの負荷量が許容負
荷量を越えていると判定された場合には上記ロボットの
各軸の最高速度の値を下方修正し、越えていないと判定
された場合にはその最高速度の値を上方修正する最高速
度修正手段とを設けたことを特徴とする請求項１または
請求項２記載のロボット制御装置。
【請求項５】上記ロボットの移動命令に基づいて少な
くとも当該ロボットの２区間分の動作角度を演算する動
作角度演算手段と、上記動作角度演算手段により演算さ
れた動作角度の平方根に比例するように上記ロボットの
各区間における動作時間を演算する動作時間演算手段
と、上記速度指令曲線生成手段により生成された速度指
令曲線の動作時間を上記動作時間演算手段により演算さ
れた動作時間に修正する動作時間修正手段とを設けたこ
とを特徴とする請求項１または請求項２記載のロボット
制御装置。
【請求項６】上記ロボットの移動命令に基づいて少な
くとも当該ロボットの２区間分の動作角度を演算する動
作角度演算手段と、上記動作角度演算手段により演算さ
れた動作角度の平方根と上記ロボットの各区間における
慣性モーメントの平方根の積に比例するように上記ロボ
ットの各区間における動作時間を演算する動作時間演算
手段と、上記速度指令曲線生成手段により生成された速
度指令曲線の動作時間を上記動作時間演算手段により演
算された動作時間に修正する動作時間修正手段とを設け
たことを特徴とする請求項１または請求項２記載のロボ
ット制御装置。
【請求項７】ロボットの位置指令値と実位置の偏差に
応じて速度指令値を発生する速度指令値発生手段と、上
記速度指令値発生手段により発生された速度指令値と実
速度の偏差を演算し、その偏差に応じて電流指令値を発
生する電流指令値発生手段と、上記電流指令値発生手段
により発生された電流指令値に基づいて上記モータの出
力電流を制御する電流制御手段とを備えたロボット制御
装置において、上記速度指令値発生手段により発生され
た速度指令値が零である場合、上記モータの出力トルク
が重力トルクより大きくなる範囲内で上記電流指令値発
生手段が発生する電流指令値を制限する電流制限手段を
設けたことを特徴とするロボット制御装置。
【請求項８】ロボットの位置指令値と実位置の偏差に
応じて速度指令値を発生する速度指令値発生手段と、上
記速度指令値発生手段により発生された速度指令値と実
速度の偏差を演算し、その偏差に応じて電流指令値を発
生する電流指令値発生手段と、上記電流指令値発生手段
により発生された電流指令値に基づいて上記モータの出
力電流を制御する電流制御手段とを備えたロボット制御
装置において、上記速度指令値発生手段により発生され
た速度指令値が零である場合、上記モータの出力トルク
が重力トルクと摩擦トルクとの差分より大きくなる範囲
内で上記電流指令値発生手段が発生する電流指令値を制
限する電流制限手段を設けたことを特徴とするロボット
制御装置。