JP3771110B2 - メカニカルシステムの制御装置及び制御方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、モータ等の駆動手段を用いてメカニカルシステムを駆動するメカニカルシステムの制御装置及び制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
モータ等を用いて駆動するメカニカルシステムには、ロボット、工作機械、包装機械等がある。その中でもロボットは、危険な作業や負荷の大きい作業を人間に代わって行う産業用のメカニカルシステムとして、その開発に大きな期待が寄せられている。
図１５は特開平７−２０００３３号公報に記載された従来のロボットの制御装置を示すブロック図であり、図において、２１はロボットの動作開始地点及び動作終了地点の座標が教示点として記憶され、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点の座標すなわちＡ点からＢ点への変位（のデータ）を出力する教示点記憶手段、２２は各動作における各軸もしくは各方向の最高速度を算出する最高速度演算手段、２３は各動作毎に最適な加減速時間を決定する加減速時間決定手段、２４は最高速度演算手段２２及び加減速時間決定手段２３で用いるパラメータをあらかじめ記憶しているパラメータ記憶手段、２５は最高速度演算手段２２で算出された最高速度と加減速時間決定手段２３で算出された加減速時間に基づいて指令曲線を生成する指令曲線生成手段、２６はその指令曲線に基づいてロボット駆動用モータを制御するモータ制御手段、２７は制御対象のロボットである。
【０００３】
次に動作について説明する。
まず、教示点記憶手段２１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２７を移動させるか判断する。例えば、その移動命令がＡ点からＢ点への関節補間命令である場合、Ａ点及びＢ点の各関節変位を出力する。次に最高速度演算手段２２で、Ａ点及びＢ点の各関節変位とパラメータ記憶手段２４に記憶されている各軸の最高速度パラメータ値から、その動作における各関節の最高速度を算出する。加減速時間決定手段２３では、Ａ点及びＢ点の関節変位と、パラメータ記憶手段２４に記憶されているトルクもしくは力の許容値等のパラメータと、最高速度演算手段２２で算出された最高速度に基づいて、その動作における加減速時間を決定する。加減速時間決定手段２３における加減速時間決定の動作を以下に示す。
【０００４】
加減速時間決定手段２３では、まず、加速時間と減速時間の初期値を算出する。次に、加速終了地点及び減速開始地点での位置と速度を求め、加速開始地点及び加速終了地点で加速時間を算出し直す。そして、加速開始地点で算出した加速時間と加速終了地点で算出した加速時間を比較し、大きい方を加速時間とする。減速時間に関しても同様に、減速開始地点及び減速終了地点で減速時間を算出し直す。そして、減速開始地点で算出した減速時間と減速終了地点で算出した減速時間を比較し、大きい方を減速時間とする。上記一連の処理の繰り返し回数が指定した回数に達したときは、現在の算出結果を加速時間及び減速時間として出力する。繰り返し回数が指定した回数に達していなければ、上記一連の処理を繰り返し、現在の加速時間及び減速時間に基づいて加速終了地点及び減速開始地点の位置と速度を求めて、再度加減速時間の算出を行う。加速開始地点及び加速終了地点では以下のようにして加速時間を算出する。
【０００５】
ロボットの運動方程式は、各関節の駆動トルクから構成される駆動トルクベクトルをτ、慣性行列をＭ、各関節の遠心・コリオリ力、重力、摩擦力の和から構成されるベクトルをｈ、各関節の加速度から構成されるベクトルをａとすると、
τ＝Ｍａ＋ｈ （１）
となる。ここで、各軸の速度指令が図３に示す台形速度指令の場合、各軸の最高速度から構成されるベクトルをｖ，加速時間をｔk とすると、加速区間におけるロボットの運動方程式は
τ＝Ｍｖ／ｔk ＋ｈ （２）
となる。（２）式のＭ，ｈを加速開始地点の位置と速度に基づいて算出した結果が、いずれの軸においてもそれぞれの軸の許容最大トルク以下となる制約を満たす範囲で最短となる加速時間ｔk1を算出するとともに、（２）式のＭ，ｈを加速終了地点の位置と速度に基づいて算出した結果が、いずれの軸においてもそれぞれの軸の許容最大トルク以下となる制約を満たす範囲で最短となる加速時間ｔk2を算出する。ｔk1とｔk2を比較し、大きい方を加速時間ｔk とする。
【０００６】
減速区間の運動方程式は減速時間をｔg とすると
τ＝−Ｍｖ／ｔg ＋ｈ （３）
となるので、（３）式に基づいて減速開始地点及び減速終了地点の位置と速度から、加速時間の算出と同様の方法で減速時間を算出する。
【０００７】
指令曲線生成手段２５では、速度指令曲線が速度台形指令曲線になるように位置指令を生成し、生成した位置指令に対して移動平均フィルタ及び１次遅れフィルタなどによるスムージング処理が行われる。モータ制御手段２６では、生成された指令曲線にロボット２７が追従するようにロボット２７を駆動するモータの制御を行う。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来のロボットの制御装置は以上のように構成されているので、指令曲線生成手段２５で移動平均フィルタを用いる場合に、移動平均フィルタの窓長が加減速時間よりも短い場合は、加速度指令の最大値は移動平均フィルタがない場合の加速度指令の最大値と一致するが、移動平均フィルタの窓長が加減速時間よりも長い場合は、加速度指令の最大値は移動平均フィルタがない場合の加速度指令の最大値よりも小さくなる。従って、指令曲線生成手段２５において移動平均フィルタを用いる場合には、必ずしも最適な加減速時間が算出できないという課題があった。
また、従来のロボットの制御装置は以上のように構成されているので、指令曲線生成手段２５において速度台形曲線に基づく位置指令に移動平均フィルタを組み合わせて指令曲線を生成する場合、加速度の立ち上がりが遅いため動作時間が長くなるという課題があった。
【０００９】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、移動平均フィルタを用いた場合でも、最適な加減速時間を算出できるメカニカルシステムの制御装置及び制御方法を得ることを目的とする。
【００１０】
また、この発明は速度台形曲線に基づく位置指令に移動平均フィルタを組み合わせて指令曲線を生成する場合でも、加速度の立ち上がりが遅くならないようにできるメカニカルシステムの制御装置及び制御方法を得ることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るメカニカルシステムの制御装置は、動作毎にメカニカルシステムのいずれの軸においてもそれぞれの軸の許容最大トルク以下となる制約を満たす範囲で最短となる加減速パラメータを算出する動特性考慮最適加減速パラメータ演算手段（加減速時間決定手段）と、上記動特性考慮最適加減速パラメータ演算手段によって算出された加減速パラメータを移動平均フィルタの窓長と比較し、上記加減速パラメータが上記移動平均フィルタの窓長より短い場合に当該加減速パラメータを修正する移動平均フィルタ考慮修正手段と、上記移動平均フィルタ考慮修正手段によって修正された加減速パラメータに基づいて上記移動平均フィルタを用いて制御用の指令曲線を生成する指令曲線生成手段とを備えたものである。
【００１２】
この発明に係るメカニカルシステムの制御装置は、動作毎にメカニカルシステムのいずれの軸においてもそれぞれの軸の許容最大トルク以下となる制約を満たす範囲で最短となる加減速パラメータを算出する動特性考慮最適加減速パラメータ演算手段（加減速時間決定手段）と、上記動特性考慮最適加減速パラメータ演算手段によって算出された加減速パラメータを移動平均フィルタの窓長と比較し、上記加減速パラメータが上記移動平均フィルタの窓長より短い場合に当該加減速パラメータを修正する移動平均フィルタ考慮修正手段と、メカニカルシステムの負荷に応じた加減速パラメータ制限値を記憶しているパラメータ記憶手段と、上記パラメータ記憶手段に記憶されている加減速パラメータ制限値と上記移動平均フィルタ考慮修正手段で修正された加減速パラメータとを比較して上記修正された加減速パラメータが上記加減速パラメータ制限値を超えている場合には上記修正された加減速パラメータを上記加減速パラメータ制限値に変更する加減速パラメータ制限手段と、当該変更がされない場合の上記修正された加減速パラメータ又は当該変更がされた場合の上記加減速パラメータ制限値に基づいて上記移動平均フィルタを用いて制御用の指令曲線を生成する指令曲線生成手段とを備えたものである。
【００１３】
この発明に係るメカニカルシステムの制御装置は、パラメータ記憶手段が、メカニカルシステムの負荷及びメカニカルシステムの姿勢に応じた加減速パラメータ制限値を記憶しているようにしたものである。
【００１４】
この発明に係るメカニカルシステムの制御装置は、動作毎にメカニカルシステムのいずれの軸においてもそれぞれの軸の許容最大トルク以下となる制約を満たす範囲で最短となる加減速パラメータを算出する動特性考慮最適加減速パラメータ演算手段（加減速時間決定手段）と、加減速開始からの経過時間及び移動平均フィルタのパラメータ並びに上記動特性考慮最適加減速パラメータ演算手段で算出された加減速パラメータに基づいて加減速パラメータを切り替える加減速パラメータ切替手段と、上記加減速パラメータ切替手段で切り替えられた加減速パラメータに基づいて上記移動平均フィルタを用いて制御用の指令曲線を生成する指令曲線生成手段とを備えたものである。
【００１５】
この発明に係るメカニカルシステムの制御装置は、動作毎にメカニカルシステムのいずれの軸においてもそれぞれの軸の許容最大トルク以下となる制約を満たす範囲で最短となる加減速パラメータを算出する動特性考慮最適加減速パラメータ演算手段（加減速時間決定手段）と、上記動特性考慮最適加減速パラメータ演算手段によって算出された加減速パラメータを移動平均フィルタの窓長と比較し、上記加減速パラメータが上記移動平均フィルタの窓長より短い場合に当該加減速パラメータを修正する移動平均フィルタ考慮修正手段と、メカニカルシステムの負荷に応じた加減速パラメータ制限値を記憶しているパラメータ記憶手段と、上記パラメータ記憶手段に記憶されている加減速パラメータ制限値と上記移動平均フィルタ考慮修正手段で修正された加減速パラメータとを比較して上記修正された加減速パラメータが上記加減速パラメータ制限値を超えている場合には上記修正された加減速パラメータを上記加減速パラメータ制限値に変更する加減速パラメータ制限手段と、当該変更がされない場合の上記修正された加減速パラメータ又は当該変更がされた場合の上記加減速パラメータ制限値並びに加減速開始からの経過時間及び上記移動平均フィルタのパラメータに基づいて加減速パラメータを切り替える加減速パラメータ切替手段と、上記加減速パラメータ切替手段で切り替えられた加減速パラメータに基づいて上記移動平均フィルタを用いて制御用の指令曲線を生成する指令曲線生成手段とを備えたものである。
【００１６】
この発明に係るメカニカルシステムの制御装置は、パラメータ記憶手段が、メカニカルシステムの負荷及びメカニカルシステムの姿勢に応じた加減速パラメータ制限値を記憶しているようにしたものである。
【００１７】
この発明に係るメカニカルシステムの制御方法は、動作毎にメカニカルシステムのいずれの軸においてもそれぞれの軸の許容最大トルク以下となる制約を満たす範囲で最短となる加減速パラメータを算出する第１のステップと、上記第１のステップによって算出された加減速パラメータを移動平均フィルタの特性を考慮して修正する第２のステップと、上記第２のステップで修正された加減速パラメータに基づいて上記移動平均フィルタを用いて制御用の指令曲線を生成する第３のステップとを実行するようにしたものである。
【００１８】
この発明に係るメカニカルシステムの制御方法は、動作毎にメカニカルシステムのいずれの軸においてもそれぞれの軸の許容最大トルク以下となる制約を満たす範囲で最短となる加減速パラメータを算出する第１のステップと、上記第１のステップによって算出された加減速パラメータを移動平均フィルタの窓長と比較し、上記加減速パラメータが上記移動平均フィルタの窓長より短い場合に当該加減速パラメータを修正する第２のステップと、パラメータ記憶手段に記憶されているメカニカルシステムの負荷に応じた加減速パラメータ制限値と上記第２のステップで修正された加減速パラメータとを比較して上記修正された加減速パラメータが上記加減速パラメータ制限値を超えている場合には上記修正された加減速パラメータを上記加減速パラメータ制限値に変更する第３のステップと、当該変更がされない場合の上記修正された加減速パラメータ又は当該変更がされた場合の上記加減速パラメータ制限値に基づいて上記移動平均フィルタを用いて制御用の指令曲線を生成する第４のステップとを実行するようにしたものである。
【００１９】
この発明に係るメカニカルシステムの制御方法は、動作毎にメカニカルシステムのいずれの軸においてもそれぞれの軸の許容最大トルク以下となる制約を満たす範囲で最短となる加減速パラメータを算出する第１のステップと、加減速開始からの経過時間及び移動平均フィルタのパラメータ並びに上記第１のステップで算出された加減速パラメータに基づいて加減速パラメータを切り替える第２のステップと、上記第２のステップで切り替えられた加減速パラメータに基づいて上記移動平均フィルタを用いて制御用の指令曲線を生成する第３のステップとを実行するようにしたものである。
【００２０】
この発明に係るメカニカルシステムの制御方法は、動作毎にメカニカルシステムのいずれの軸においてもそれぞれの軸の許容最大トルク以下となる制約を満たす範囲で最短となる加減速パラメータを算出する第１のステップと、上記第１のステップによって算出された加減速パラメータを移動平均フィルタの窓長と比較し、上記加減速パラメータが上記移動平均フィルタの窓長より短い場合に当該加減速パラメータを修正する第２のステップと、パラメータ記憶手段に記憶されているメカニカルシステムの負荷に応じた加減速パラメータ制限値と上記第２のステップで修正された加減速パラメータとを比較して上記修正された加減速パラメータが上記加減速パラメータ制限値を超えている場合には上記修正された加減速パラメータを上記加減速パラメータ制限値に変更する第３のステップと、当該変更がされない場合の上記修正された加減速パラメータ又は当該変更がされた場合の上記加減速パラメータ制限値並びに加減速開始からの経過時間及び上記移動平均フィルタのパラメータに基づいて加減速パラメータを切り替える第４のステップと、上記第４のステップで切り替えられた加減速パラメータに基づいて上記移動平均フィルタを用いて制御用の指令曲線を生成する第５のステップとを実行するようにしたものである。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１におけるロボットの制御装置の構成を示すブロック図であり、図において、１はロボットの動作開始地点及び動作終了地点の座標が教示点として記憶され、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点の座標すなわちＡ点からＢ点までの変位（のデータ）を出力する教示点記憶手段、２は各動作における最高速度を算出する最高速度演算手段、３は各動作毎に最適な加減速時間を決定する加減速時間決定手段、４は最高速度演算手段２及び加減速時間決定手段３で用いるパラメータをあらかじめ記憶しているパラメータ記憶手段、５は最高速度演算手段２で算出された最高速度と加減速時間決定手段３で算出され、後述する移動平均フィルタ考慮修正手段で修正された加減速時間に基づいて指令曲線を生成する指令曲線生成手段、６は指令に基づいてロボット駆動用モータを制御するモータ制御手段、７は制御対象のロボット、８は移動平均フィルタを考慮して、上記加減速時間決定手段３で決定された加減速時間を修正する移動平均フィルタ考慮修正手段である。
【００２２】
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７を移動させるか判断する。例えば、その移動命令がＡ点からＢ点への関節補間命令である場合、Ａ点及びＢ点の各関節変位を最高速度演算手段２に出力する。次に、最高速度演算手段２では、入力されたＡ点及びＢ点の関節変位とパラメータ記憶手段４で記憶されている各軸の最高速度パラメータ値から、ロボット７の動作における各関節の最高速度を算出する。加減速時間決定手段３では、Ａ点及びＢ点の関節変位、パラメータ記憶手段４に記憶されている各軸のトルクもしくは力の許容値等のパラメータ、及び最高速度演算手段２で算出された最高速度に基づいて、ロボット７の動作における加減速時間を決定する。加減速時間決定手段３における加減速時間決定のフローチャートを図２に示す。
【００２３】
図２において、加減速時間決定手段３ではまず、加速時間及び減速時間の初期値を算出する（ステップＳＴ１）。次に、以下に記述する処理ループの繰り返し回数を示すポインタｎを１（第１回目）にセットして（ステップＳＴ２）、加速終了地点及び減速開始地点での位置と速度を算出し（ステップＳＴ３）、加速開始地点及び加速終了地点での加速時間ｔk1及びｔk2を算出し直す（ステップＳＴ４）。次に、加速開始地点で算出した加速時間と加速終了地点で算出した加速時間を比較して、大きい方を加速時間ｔk として決定する（ステップＳＴ５）。減速時間も同様に、減速開始地点及び減速終了地点での減速時間ｔg1及びｔg2を算出し直す（ステップＳＴ６）。次に、減速開始地点で算出した減速時間と減速終了地点で算出した減速時間を比較して、大きい方を減速時間ｔg として決定する（ステップＳＴ８）。
【００２４】
次に、ステップＳＴ３からＳＴ８までの一連の処理ループの繰り返し回数ｎが指定した回数ｋに達したか否かを判別し（ステップＳＴ１０）、指定した回数ｋに達したときは、現在の算出結果を加速時間及び減速時間として出力する。繰り返し回数ｎが指定した回数ｋに達していなければ、ｎをインクリメントして（ステップＳＴ１１）、ステップＳＴ３に移行して、上記一連の処理ループを繰り返し、現在の加速時間及び減速時間に基づいて、加速終了地点及び減速開始地点の位置と速度を算出し、再度加減速時間の算出を行う。すなわち、この加減速時間決定手段３は、動作毎にロボット７の動特性を考慮して最適な加減速パラメータを算出する動特性考慮最適加減速パラメータ演算手段を構成する。加速開始地点及び加速終了地点では、以下に記述する方法で加速時間を算出する。
【００２５】
ロボットの運動方程式は、各関節の駆動トルクから構成される駆動トルクベクトルをτ、慣性行列をＭ、各関節の遠心・コリオリ力、重力、摩擦力の和から構成されるベクトルをｈ、各関節の加速度から構成されるベクトルをａとすると従来の技術の場合と同様に、
τ＝Ｍａ＋ｈ （１）
となる。ここで、各軸の速度指令が図３に示す台形速度指令曲線の場合、各軸の最高速度から構成されるベクトルをｖ、加速時間をｔk とすると、加速区間におけるロボットの運動方程式は
τ＝Ｍｖ／ｔk ＋ｈ （２）
となる。（２）式のＭ，ｈを加速開始地点の位置と速度に基づいて算出した結果が、いずれの軸においてもそれぞれの軸の許容最大トルク以下となる制約を満たす範囲で、最短となる加速時間ｔk1を算出するとともに、（２）式のＭ，ｈを加速終了地点の位置と速度に基づいて算出した結果が、いずれの軸においてもそれぞれの軸の許容最大トルク以下となる制約を満たす範囲で、最短となる加速時間ｔk2を算出する。次にｔk1とｔk2とを比較して、大きい方を加速時間ｔk とする。
減速区間の運動方程式は減速時間をｔg とすると従来の技術の場合と同様に、
τ＝−Ｍｖ／ｔg ＋ｈ （３）
となるので、（３）式に基づいて減速開始地点及び減速終了地点の位置と速度から、加速時間の算出と同様な方法で、減速時間を算出する。
【００２６】
次に、移動平均フィルタ考慮修正手段８の動作について説明する。
指令曲線生成手段５で用いられる移動平均フィルタが、図４に示すような重み一定の移動平均フィルタである場合の加速度指令曲線を図５，６に示す。図５は加減速時間が移動平均フィルタの窓長よりも長い場合である。図５において、移動平均フィルタを用いているときの加速度指令の最大値は、移動平均フィルタを用いない場合の加速度指令の最大値と同一である。一方、図６は加減速時間が移動平均フィルタの窓長よりも短い場合である。図６において、移動平均フィルタを用いているときの加速度指令の最大値は、移動平均フィルタを用いない場合の加速度指令の最大値よりも小さくなっている。これは移動平均フィルタ自身が加減速特性を持っていることに起因する。
【００２７】
例えば、加減速時間が０秒の速度矩形指令曲線を窓長ｔf 秒の移動平均フィルタに通すと、加減速時間ｔf 秒の速度台形指令曲線が得られる。したがって、加減速時間決定手段３で決定された加減速時間が移動平均フィルタの窓長よりも短い場合には、加減速時間をどれだけ短くしても、モータ及び減速機などの伝達要素に作用するトルクがその許容値を超えることはない。そこでこの実施の形態１では、移動平均フィルタ考慮修正手段８において、加減速時間決定手段３で決定された加減速時間が指令曲線生成手段５で用いられる移動平均フィルタの窓長よりも長い場合には、加減速時間決定手段３で算出された加減速時間を修正せずに出力する。一方、加減速時間決定手段３で算出された加減速時間が指令曲線生成手段５で用いられる移動平均フィルタの窓長よりも短い場合には、加減速時間をパラメータ記憶手段４に記憶されている加減速時間に置き換える。
指令曲線生成手段５では、移動平均フィルタ考慮修正手段８で修正された加減速時間及び最高速度演算手段２で算出された最高速度を用いて、速度指令曲線が速度台形指令曲線になる位置指令を生成した後、移動平均フィルタを通過させて指令曲線を生成する。
【００２８】
以上のように、この実施の形態１によれば、移動平均フィルタの特性を考慮して算出された加減速パラメータを必要に応じて修正し、その修正された加減速パラメータに基づいて移動平均フィルタを用いてロボット制御用の指令曲線を生成するので、移動平均フィルタを用いた場合でも、最適な加減速時間を算出できる。したがって、最短の動作を行う加減速パラメータを常に用いてロボット７を動作させることができる。
【００２９】
実施の形態２．
図７は実施の形態２におけるロボットの制御装置の構成を示すブロック図であり、図において、９は加減速パラメータが制限値を超えている場合に、その加減速パラメータをパラメータ記憶手段４に記憶されている加減速パラメータ制限値に置き換える加減速パラメータ制限手段である。他の構成は図１に示した実施の形態１の構成と同じであり、同一の符号で示すとともにその説明は省略する。
【００３０】
次に、加減速パラメータ制限手段９の動作について説明する。まず、パラメータ記憶手段４の内部に、図８に示すような、ロボット７の手先負荷の質量と加速時間及び減速時間の制限値のテーブルをあらかじめ作成しておく。加減速パラメータ制限手段９では、ロボット７の動作の手先負荷の設定値に応じてパラメータ記憶手段４から加速時間制限値ｔlkと減速時間制限値ｔlgを読み込む。移動平均フィルタ考慮修正手段で修正された加速時間ｔk がｔlkより小さい場合は加速時間ｔk をｔlkに置き換える。ｔk がｔlkより大きい場合はｔk をそのまま加速時間として出力する。移動平均フィルタ考慮修正手段８で修正された減速時間ｔg がｔlgより小さい場合は減速時間ｔg をｔlgに置き換える。ｔg がｔlgより大きい場合はｔg を減速時間としてそのまま出力する。
【００３１】
以上のように、この実施の形態２によれば、移動平均フィルタの特性を考慮して算出された加減速パラメータを、ロボット７の動作の手先負荷の設定値である質量に応じて修正するとともに、修正された加減速パラメータが加減速パラメータ制限値を超えた場合には、その修正された加減速パラメータに代えて加減速パラメータ制限値を用いて、その加減速パラメータ制限値に基づいて移動平均フィルタを用いてロボット制御用の指令曲線を生成するので、移動平均フィルタを用いた場合でも、最適な加減速時間を算出でき、ロボット７の手先負荷（例えば、モータ及び減速機やベルト等の伝達要素）の許容トルクの制約を満たす範囲で、最短の動作を行う加減速パラメータを常に用いてロボット７を動作させることができる。
【００３２】
実施の形態３．
図９は実施の形態３におけるロボットの制御装置の構成を示すブロック図であり、図において、各構成は図７に示した実施の形態２の構成と基本的に同じであり、同一の符号で示すとともにその説明は省略する。ただし、教示点記憶手段１は、受信した移動命令を解析してどの点からどの点までロボット７を移動させるかを判断するが、その場合の各関節変位をパラメータ記憶手段４にも出力する。また、加減速パラメータ制限手段９の動作が実施の形態２と異なっている。
【００３３】
次に加減速パラメータ制限手段９の動作について説明する。まず、パラメータ記憶手段４の内部に図１０のような、手先負荷の質量及びロボット姿勢（Ｊ２軸姿勢、Ｊ３軸姿勢）と加速時間及び減速時間の制限値のテーブルをあらかじめ作成しておく。図１０において、例えば制御対象のロボット７が図１１に示すような４軸自由度ロボットの場合、手首部（Ｊ４軸）の水平回転軸の影響を無視し、Ｊ２軸及びＪ３軸の変位で姿勢を分類する。
【００３４】
加減速パラメータ制限手段９では、ロボット７の動作の手先負荷の設定値と動作開始点のロボット７の姿勢に応じて、パラメータ記憶手段４から加速時間制限値ｔlkを読み出し、当該動作の手先負荷の設定値と動作終了点のロボット７の姿勢に応じて、パラメータ記憶手段４から減速時間制限値ｔlgを読み出す。移動平均フィルタ考慮修正手段８で修正された加速時間ｔk がｔlkより小さい場合には、加速時間ｔk をｔlkに置き換える。一方、ｔk がｔlkより大きい場合にはｔk をそのまま加速時間として出力する。また、移動平均フィルタ考慮修正手段８で修正された減速時間ｔg がｔlgより小さい場合には、減速時間ｔg をｔlgに置き換える。一方、ｔg がｔlgより大きい場合はｔg を減速時間としてそのまま指令曲線生成手段５に出力する。
【００３５】
以上のように、この実施の形態３によれば、移動平均フィルタの特性を考慮して算出された加減速パラメータを、ロボット７の動作の手先負荷の設定値及びロボット７の姿勢（Ｊ２軸姿勢、Ｊ３軸姿勢）に応じて修正するとともに、修正された加減速パラメータが加減速パラメータ制限値を超えた場合には、その修正された加減速パラメータに代えて加減速パラメータ制限値を用いて、その加減速パラメータ制限値に基づいて移動平均フィルタを用いてロボット制御用の指令曲線を生成するので、移動平均フィルタを用いた場合でも、最適な加減速時間を算出でき、ロボット７の手先負荷（例えば、モータ及び減速機やベルト等の伝達要素）の許容トルクの制約及びロボット７の姿勢の制約を満たす範囲で、最短の動作を行う加減速パラメータを常に用いてロボット７を動作させることができる。
【００３６】
実施の形態４．
図１２は実施の形態４におけるロボットの制御装置の構成を示すブロック図であり、図において、１０は加減速パラメータ切替手段である。この実施の形態４の構成は、図１に示した実施の形態１における移動平均フィルタ考慮修正手段８が加減速パラメータ切替手段１０に置き換えられた構成になっている。他の構成については実施の形態１の構成と同じであり、同一の符号で示すとともにその説明は省略する。
【００３７】
次に、加減速パラメータ切替手段１０の動作について説明する。まず、加速度増加エリア率ｒau、加速度増加率ｒu 、指令曲線生成手段５で用いる移動平均フィルタの窓長ｔf をパラメータ記憶手段４からあらかじめ読み込んでおく。次に、各動作毎に加減速時間決定手段３で算出した加速時間ｔk 、減速時間ｔg を読み込む。動作開始後からｒau×ｔf 時間経過するまで、加速時間に基づいて算出した加速度をｒu 倍し、動作開始後ｒau×ｔf 時間経過してからｔf 時間経過するまでの間、加速度を（１−ｒau×ｒu ）／（１−ｒau）倍して指令曲線生成手段５に出力する。動作開始からｔf 時間経過後は、加速度を修正せずに出力する。また、減速度も修正せずに指令曲線生成手段５に出力する。
指令曲線生成手段５では、加減速パラメータ切替手段１０から逐次送付される加速度及び減速度に基づいて位置指令を生成し、生成した位置指令を移動平均フィルタに通すことにより、指令曲線を生成する。
【００３８】
以上のように、この実施の形態４によれば、加減速開始からの経過時間、移動平均フィルタのパラメータ（指令曲線生成手段５で用いる移動平均フィルタの窓長の時間）、及び算出された加減速パラメータに基づいて加減速パラメータを切り替え、その切り替えられた加減速パラメータに基づいて位置指令を生成し、その位置指令に基づいて移動平均フィルタを用いてロボット制御用の指令曲線を生成するので、速度台形曲線に基づく位置指令に移動平均フィルタを組み合わせて指令曲線を生成する場合でも、加速度の立ち上がりが遅くならないようにできる。
【００３９】
実施の形態５．
実施の形態５におけるロボットの制御装置のブロック図も図１２に示した実施の形態４と同じであるが、実施の形態４とは加減速パラメータ切替手段１０の動作が異なる。この実施の形態５の加減速パラメータ切替手段１０では、まず、加速度増加エリア率ｒau、加速度増加率ｒu 、指令曲線生成手段５で用いる移動平均フィルタの窓長ｔf をパラメータ記憶手段４からあらかじめ読み込んでおく。次に、各動作毎に加減速時間決定手段３で算出した加速時間ｔk 、減速時間ｔg を読み込む。動作開始後からｒau×ｔf 時間経過するまで、加速時間に基づいて算出した加速度をｒｕ倍し、動作開始後ｒau×ｔf 時間経過してからｔf 時間経過するまでの間、加速度を（１−ｒau×ｒu ）／（１−ｒau）倍して指令曲線生成手段５に出力する。ここまでは、上記実施の形態４と同じである。
【００４０】
次に、動作開始後ｔf 時間経過してからｔf ＋ｒau×ｔf 時間経過するまで加速時間に基づいて算出した加速度をｒu 倍し、動作開始後ｔf ＋ｒau×ｔf 時間経過してから２×ｔf 時間経過するまでの間、加速度を（１−ｒau×ｒu ）／（１−ｒau）倍して出力する。上記の加速度の修正を指令曲線生成手段５から入力される加減速状態が等速区間、もしくは減速区間に入るまで繰り返す。減速度に関しては、減速時間に基づいて算出した減速度をそのまま指令曲線生成手段５に出力する。
指令曲線生成手段５では、加減速パラメータ切替手段１０から逐次出力される加速度及び減速度と、最高速度演算手段２で算出された最高速度に基づき位置指令を生成する。また、生成した位置指令曲線が加速中であるか、等速中であるか、減速中であるかを加減速状態信号として加減速パラメータ切替手段１０に出力する。指令曲線生成手段５では、生成した位置指令を移動平均フィルタに通してモータ制御手段６に出力する指令曲線を生成する。
【００４１】
以上のように、この実施の形態５によれば、加減速開始からの経過時間、移動平均フィルタのパラメータ（指令曲線生成手段５で用いる移動平均フィルタの窓長の時間）、及び算出された加減速パラメータに基づいて加減速パラメータを切り替え、切り替えられた加減速パラメータに基づいて速度台形曲線に基づく位置指令を生成し、生成した位置指令が加速区間を過ぎて、等速区間、又は減速区間に入るまで加速度の修正を繰り返して位置指令を生成し、その位置指令に基づいて移動平均フィルタを用いてロボット制御用の指令曲線を生成するので、速度台形曲線に基づく位置指令に移動平均フィルタを組み合わせて指令曲線を生成する場合でも、加速度の立ち上がりが遅くならないようにできる。
【００４２】
実施の形態６．
図１３は実施の形態６における制御装置の構成を示すブロック図であり、図において、１１は移動平均フィルタを考慮して加減速時間を修正する移動平均フィルタ考慮修正手段であり、図１２の構成にこの移動平均フィルタ考慮修正手段１１が追加された構成になっている。他の構成については、図１２の構成と同じであり、同一の符号で示すとともに、その説明は省略する。
【００４３】
次に、移動平均フィルタ考慮修正手段１１の動作について説明する。
移動平均フィルタ考慮修正手段１１では、加速時間の修正は行わず減速時間のみ修正する。すなわち、減速時間ｔg が指令曲線生成手段５内部で用いられる移動平均フィルタの窓長ｔf より短い場合は、パラメータ記憶手段４に記憶されているパラメータｔg に修正され、減速時間ｔg がｔf より長い場合は、修正されずそのまま出力される。
【００４４】
以上のように、この実施の形態６によれば、移動平均フィルタの特性を考慮して算出された加減速パラメータを必要に応じて修正し、その修正された加減速パラメータ、加減速開始からの経過時間、及び移動平均フィルタのパラメータ（指令曲線生成手段５で用いる移動平均フィルタの窓長の時間）に基づいて加減速パラメータを切り替え、その切り替えられた加減速パラメータに基づいて位置指令を生成し、その位置指令に基づいて移動平均フィルタを用いてロボット制御用の指令曲線を生成するので、移動平均フィルタを用いた場合でも、最適な加減速時間を算出できるとともに、速度台形曲線に基づく位置指令に移動平均フィルタを組み合わせて指令曲線を生成する場合でも、加速度の立ち上がりが遅くならないようにできる。したがって、最短の動作を行う加減速パラメータを常に用いて、加速度の立ち上がりが遅くならないようにロボット７を動作させることができる。
【００４５】
実施の形態７．
図１４は実施の形態７におけるロボットの制御装置の構成を示すブロック図であり、図において、１２は加減速パラメータが制限値を超えている場合には、その加減速パラメータをパラメータ記憶手段４に記憶されている加減速パラメータ制限値に置き換える加減速パラメータ制限手段であり、図１３の構成にこの加減速パラメータ制限手段１２が追加された構成になっている。他の構成については、図１３における実施の形態６の構成と基本的に同じであり、同一の符号で示すとともに、その説明は省略する。ただしこの実施の形態７では、加減速パラメータ切替手段１０の動作については実施の形態６と異なっている。
【００４６】
次に、加減速パラメータ制限手段１２及び加減速パラメータ切替手段１０の動作について説明する。加減速パラメータ制限手段１２は、まず、加速時間に関しては、移動平均フィルタ考慮修正手段１１で修正された加速時間ｔk とパラメータ記憶手段４に記憶されている加速度増加率ｒu から
ｔkf＝ｔk ／ｒu （４）
の算出を行うとともに、加速時間ｔk をそのまま加減速パラメータ切替手段１０に出力する。次に、パラメータ記憶手段４からロボット７の動作の手先負荷に対する加速時間の制限値ｔ1kを読み込む。ｔkfがｔ1kより小さい場合には、加速度増加率ｒu をｔk ／ｔ1kに書き換えて加減速パラメータ切替手段１０に出力する。ｔkfがｔ1kより大きい場合には、パラメータ記憶手段４に記憶されている加速度増加率ｒu をそのまま加減速パラメータ切替手段１０に出力する。
【００４７】
減速時間に関しては、移動平均フィルタ考慮修正手段１１で修正された減速時間ｔg とパラメータ記憶手段４から読み出されたロボット７の動作の手先負荷に対する減速時間の制限値ｔ1gを比較する。ｔg がｔ1gよりも小さい場合には、減速時間ｔg をｔ1gに書き換えて加減速パラメータ切替手段１０に出力する。減速時間ｔg がｔ1gよりも大きい場合には、減速時間ｔg をそのまま加減速パラメータ切替手段１０に出力する。加減速パラメータ切替手段１０では、加減速パラメータ制限手段から出力される加速時間ｔk 、減速時間ｔg 、加速度増加率ｒu とパラメータ記憶手段４に記憶されている加速度増加エリア率ｒau、移動平均フィルタの窓長ｔf に基づいて、実施の形態６と全く同様の動作を行う。なお、パラメータ記憶手段４には、実施の形態２と全く同一の手先負荷と加速時間及び減速時間の制限値のテーブルをあらかじめ作成しておく。
【００４８】
以上のように、この実施の形態７によれば、移動平均フィルタの特性を考慮して算出された加減速パラメータを動作の手先負荷の設定値に応じて修正するとともに、修正された加減速パラメータが加減速パラメータ制限値を超えた場合には、その修正された加減速パラメータに代えて加減速パラメータ制限値を用いて、加減速パラメータ制限値、加減速開始からの経過時間、及び移動平均フィルタのパラメータ（指令曲線生成手段５で用いる移動平均フィルタの窓長の時間）に基づいて加減速パラメータを切り替え、その切り替えられた加減速パラメータに基づいて位置指令を生成し、その位置指令に基づいて移動平均フィルタを用いてロボット制御用の指令曲線を生成するので、移動平均フィルタを用いた場合でも、最適な加減速時間を算出できるとともに、速度台形に基づく位置指令に移動平均フィルタを組み合わせて指令曲線を生成する場合でも、加速度の立ち上がりが遅くならないようにできる。したがって、ロボットの手先負荷（例えば、モータ及び減速機やベルト等の伝達要素）の許容トルクの制約を満たす範囲で、最短の動作を行う加減速パラメータを常に用いて、加速度の立ち上がりが遅くならないようにロボット７を動作させることができる。
【００４９】
実施の形態８．
実施の形態８におけるロボットの制御装置のブロック図も実施の形態７と同じく図１４であるが、実施の形態７と比べるとパラメータ記憶手段４の構成のみが異なっている。具体的には、手先負荷と加速時間及び減速時間の制限値とともに、ロボット７の姿勢を含むテーブルをパラメータ記憶手段４にあらかじめ作成しておく。
【００５０】
以上のように、この実施の形態８によれば、移動平均フィルタの特性を考慮して算出された加減速パラメータを動作の手先負荷の設定値及びロボットの姿勢に応じて修正するとともに、修正された加減速パラメータが加減速パラメータ制限値を超えた場合には、その修正された加減速パラメータに代えて加減速パラメータ制限値を用いて、加減速パラメータ制限値、加減速開始からの経過時間、及び移動平均フィルタのパラメータ（指令曲線生成手段５で用いる移動平均フィルタの窓長の時間）に基づいて加減速パラメータを切り替え、その切り替えられた加減速パラメータに基づいて位置指令を生成し、その位置指令に基づいて移動平均フィルタを用いてロボット制御用の指令曲線を生成するので、移動平均フィルタを用いた場合でも、最適な加減速時間を算出できるとともに、速度台形に基づく位置指令に移動平均フィルタを組み合わせて指令曲線を生成する場合でも、加速度の立ち上がりが遅くならないようにできる。したがって、ロボットの手先負荷（例えば、モータ及び減速機やベルト等の伝達要素）の許容トルクの制約及びロボット７の姿勢の制約を満たす範囲で、最短の動作を行う加減速パラメータを常に用いて、加速度の立ち上がりが遅くならないようにロボット７を動作させることができる。
【００５１】
なお、上記各実施の形態においては、ロボット７の制御装置について説明したが、上記各実施の形態における制御処理アルゴリズムのプログラムを内部又は外部のメモリに格納して、そのプログラムを制御装置内のＣＰＵ等の演算処理装置によって実行させる点に着目すると、ロボットの制御方法の発明を提供することにもなる。
【００５２】
また、上記各実施の形態においては、ロボットの制御について説明したが、この発明の適用範囲はロボットの制御に限定されるものではない。ロボット以外に、例えば、金属や樹脂等の物を加工する工作機械、物流関係等の物を包装する包装機械、倉庫等で物を運ぶ搬送機械、電子部品を基板に装着するチップマウンタのように、様々なメカニカルシステムにもこの発明を適用することができる。
【００５３】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、メカニカルシステムのいずれの軸においてもそれぞれの軸の許容最大トルク以下となる制約を満たす範囲で最短となる加減速パラメータを移動平均フィルタの窓長と比較し、加減速パラメータが移動平均フィルタの窓長より短い場合に当該加減速パラメータを修正し、その修正した加減速パラメータに基づいて移動平均フィルタを用いて制御用の指令曲線を生成するように構成したので、移動平均フィルタを用いた場合でも、最適な加減速時間を算出でき、最短の動作を行う加減速パラメータを常に用いてメカニカルシステムを動作させることができるという効果がある。
【００５４】
この発明によれば、移動平均フィルタの窓長と比較してこの窓長より短い場合に修正された加減速パラメータが、メカニカルシステムの負荷に応じて設定された加減速パラメータ制限値を超えた場合には、その修正した加減速パラメータに代えて加減速パラメータ制限値を用いて、その加減速パラメータ制限値に基づいて移動平均フィルタを用いて制御用の指令曲線を生成するように構成したので、移動平均フィルタを用いた場合でも、メカニカルシステムの負荷の制約を満たす範囲で、最適な加減速時間を算出できるという効果がある。
【００５５】
この発明によれば、移動平均フィルタの窓長と比較してこの窓長より短い場合に修正された加減速パラメータが、メカニカルシステムの負荷及びメカニカルシステムの姿勢に応じて記憶された加減速パラメータ制限値を超えた場合には、その修正した加減速パラメータに代えて加減速パラメータ制限値を用いて、その加減速パラメータ制限値に基づいて移動平均フィルタを用いて制御用の指令曲線を生成するように構成したので、移動平均フィルタを用いた場合でも、メカニカルシステムの負荷の制約及びメカニカルシステムの姿勢の制約を満たす範囲で、最適な加減速時間を算出できるという効果がある。
【００５６】
この発明によれば、加減速開始からの経過時間、移動平均フィルタのパラメータ、及び算出した加減速パラメータに基づいて加減速パラメータを切り替え、その切り替えた加減速パラメータに基づいて位置指令を生成し、その位置指令に基づいて移動平均フィルタを用いて制御用の指令曲線を生成する構成にしたので、速度台形曲線に基づく位置指令に移動平均フィルタを組み合わせて指令曲線を生成する場合でも、加速度の立ち上がりが遅くならないようにできるという効果がある。
【００５７】
この発明によれば、移動平均フィルタの窓長と比較してこの窓長より短い場合に修正された加減速パラメータがメカニカルシステムの負荷に応じて設定された加減速パラメータ制限値を超えた場合には、その修正した加減速パラメータに代えて加減速パラメータ制限値を用いて、加減速パラメータ制限値、加減速開始からの経過時間、及び移動平均フィルタのパラメータに基づいて加減速パラメータを切り替え、その切り替えた加減速パラメータに基づいて位置指令を生成し、その位置指令に基づいて移動平均フィルタを用いて制御用の指令曲線を生成するように構成したので、移動平均フィルタを用いた場合でも、メカニカルシステムの負荷の制約を満たす範囲で、最適な加減速時間を算出できるという効果があるとともに、速度台形に基づく位置指令に移動平均フィルタを組み合わせて指令曲線を生成する場合でも、加速度の立ち上がりが遅くならないようにできるという効果がある。
【００５８】
この発明によれば、移動平均フィルタの窓長と比較してその窓長より短い場合に修正された加減速パラメータが、メカニカルシステムの負荷及びメカニカルシステムの姿勢に応じて記憶された加減速パラメータ制限値を超えた場合には、その修正した加減速パラメータに代えて加減速パラメータ制限値を用いて、加減速パラメータ制限値、加減速開始からの経過時間、及び移動平均フィルタのパラメータに基づいて加減速パラメータを切り替え、その切り替えた加減速パラメータに基づいて位置指令を生成し、その位置指令に基づいて移動平均フィルタを用いて制御用の指令曲線を生成するように構成したので、移動平均フィルタを用いた場合でも、メカニカルシステムの負荷の制約及びメカニカルシステムの姿勢の制約を満たす範囲で、最適な加減速時間を算出できるという効果があるとともに、速度台形に基づく位置指令に移動平均フィルタを組み合わせて指令曲線を生成する場合でも、加速度の立ち上がりが遅くならないようにできるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１によるロボットの制御装置を示すブロック図である。
【図２】 この発明の実施の形態１における加減速時間決定のフローチャートである。
【図３】 この発明の実施の形態１における台形速度指令曲線を示す図である。
【図４】 この発明の実施の形態１における重み一定の移動平均フィルタの構成を示す図である。
【図５】 この発明の実施の形態１において加減速時間が移動平均フィルタの窓長より長い場合の加速指令曲線をフィルタの有無で比較する図である。
【図６】 この発明の実施の形態１において加減速時間が移動平均フィルタの窓長より短い場合の加速指令曲線をフィルタの有無で比較する図である。
【図７】 この発明の実施の形態２によるロボットの制御装置を示すブロック図である。
【図８】 この発明の実施の形態２における手先負荷と加速時間及び減速時間制限値のテーブルを示す図である。
【図９】 この発明の実施の形態３によるロボットの制御装置を示すブロック図である。
【図１０】 この発明の実施の形態３における手先負荷と加速時間、減速時間制限値のテーブルを示す図である。
【図１１】 ４軸自由度ロボットの構成を示す概略図である。
【図１２】 この発明の実施の形態４及び５によるロボットの制御装置を示すブロック図である。
【図１３】 この発明の実施の形態６によるロボットの制御装置を示すブロック図である。
【図１４】 この発明の実施の形態７及び８によるロボットの制御装置を示すブロック図である。
【図１５】 従来のロボットの制御装置を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ 教示点記憶手段、２ 最高速度演算手段、３ 加減速時間決定手段（動特性考慮最適加減速パラメータ演算手段）、４ パラメータ記憶手段、５ 指令曲線生成手段、６ モータ制御手段、７ ロボット、８，１１ 移動平均フィルタ考慮修正手段、９，１２ 加減速パラメータ制限手段、１０ 加減速パラメータ切替手段、２１ 教示点記憶手段、２２ 最高速度演算手段、２３加減速時間決定手段、２４ パラメータ記憶手段、２５ 指令曲線生成手段、２６ モータ制御手段、２７ ロボット。
【発明の属する技術分野】
この発明は、モータ等の駆動手段を用いてメカニカルシステムを駆動するメカニカルシステムの制御装置及び制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
モータ等を用いて駆動するメカニカルシステムには、ロボット、工作機械、包装機械等がある。その中でもロボットは、危険な作業や負荷の大きい作業を人間に代わって行う産業用のメカニカルシステムとして、その開発に大きな期待が寄せられている。
図１５は特開平７−２０００３３号公報に記載された従来のロボットの制御装置を示すブロック図であり、図において、２１はロボットの動作開始地点及び動作終了地点の座標が教示点として記憶され、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点の座標すなわちＡ点からＢ点への変位（のデータ）を出力する教示点記憶手段、２２は各動作における各軸もしくは各方向の最高速度を算出する最高速度演算手段、２３は各動作毎に最適な加減速時間を決定する加減速時間決定手段、２４は最高速度演算手段２２及び加減速時間決定手段２３で用いるパラメータをあらかじめ記憶しているパラメータ記憶手段、２５は最高速度演算手段２２で算出された最高速度と加減速時間決定手段２３で算出された加減速時間に基づいて指令曲線を生成する指令曲線生成手段、２６はその指令曲線に基づいてロボット駆動用モータを制御するモータ制御手段、２７は制御対象のロボットである。
【０００３】
次に動作について説明する。
まず、教示点記憶手段２１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２７を移動させるか判断する。例えば、その移動命令がＡ点からＢ点への関節補間命令である場合、Ａ点及びＢ点の各関節変位を出力する。次に最高速度演算手段２２で、Ａ点及びＢ点の各関節変位とパラメータ記憶手段２４に記憶されている各軸の最高速度パラメータ値から、その動作における各関節の最高速度を算出する。加減速時間決定手段２３では、Ａ点及びＢ点の関節変位と、パラメータ記憶手段２４に記憶されているトルクもしくは力の許容値等のパラメータと、最高速度演算手段２２で算出された最高速度に基づいて、その動作における加減速時間を決定する。加減速時間決定手段２３における加減速時間決定の動作を以下に示す。
【０００４】
加減速時間決定手段２３では、まず、加速時間と減速時間の初期値を算出する。次に、加速終了地点及び減速開始地点での位置と速度を求め、加速開始地点及び加速終了地点で加速時間を算出し直す。そして、加速開始地点で算出した加速時間と加速終了地点で算出した加速時間を比較し、大きい方を加速時間とする。減速時間に関しても同様に、減速開始地点及び減速終了地点で減速時間を算出し直す。そして、減速開始地点で算出した減速時間と減速終了地点で算出した減速時間を比較し、大きい方を減速時間とする。上記一連の処理の繰り返し回数が指定した回数に達したときは、現在の算出結果を加速時間及び減速時間として出力する。繰り返し回数が指定した回数に達していなければ、上記一連の処理を繰り返し、現在の加速時間及び減速時間に基づいて加速終了地点及び減速開始地点の位置と速度を求めて、再度加減速時間の算出を行う。加速開始地点及び加速終了地点では以下のようにして加速時間を算出する。
【０００５】
ロボットの運動方程式は、各関節の駆動トルクから構成される駆動トルクベクトルをτ、慣性行列をＭ、各関節の遠心・コリオリ力、重力、摩擦力の和から構成されるベクトルをｈ、各関節の加速度から構成されるベクトルをａとすると、
τ＝Ｍａ＋ｈ （１）
となる。ここで、各軸の速度指令が図３に示す台形速度指令の場合、各軸の最高速度から構成されるベクトルをｖ，加速時間をｔk とすると、加速区間におけるロボットの運動方程式は
τ＝Ｍｖ／ｔk ＋ｈ （２）
となる。（２）式のＭ，ｈを加速開始地点の位置と速度に基づいて算出した結果が、いずれの軸においてもそれぞれの軸の許容最大トルク以下となる制約を満たす範囲で最短となる加速時間ｔk1を算出するとともに、（２）式のＭ，ｈを加速終了地点の位置と速度に基づいて算出した結果が、いずれの軸においてもそれぞれの軸の許容最大トルク以下となる制約を満たす範囲で最短となる加速時間ｔk2を算出する。ｔk1とｔk2を比較し、大きい方を加速時間ｔk とする。
【０００６】
減速区間の運動方程式は減速時間をｔg とすると
τ＝−Ｍｖ／ｔg ＋ｈ （３）
となるので、（３）式に基づいて減速開始地点及び減速終了地点の位置と速度から、加速時間の算出と同様の方法で減速時間を算出する。
【０００７】
指令曲線生成手段２５では、速度指令曲線が速度台形指令曲線になるように位置指令を生成し、生成した位置指令に対して移動平均フィルタ及び１次遅れフィルタなどによるスムージング処理が行われる。モータ制御手段２６では、生成された指令曲線にロボット２７が追従するようにロボット２７を駆動するモータの制御を行う。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来のロボットの制御装置は以上のように構成されているので、指令曲線生成手段２５で移動平均フィルタを用いる場合に、移動平均フィルタの窓長が加減速時間よりも短い場合は、加速度指令の最大値は移動平均フィルタがない場合の加速度指令の最大値と一致するが、移動平均フィルタの窓長が加減速時間よりも長い場合は、加速度指令の最大値は移動平均フィルタがない場合の加速度指令の最大値よりも小さくなる。従って、指令曲線生成手段２５において移動平均フィルタを用いる場合には、必ずしも最適な加減速時間が算出できないという課題があった。
また、従来のロボットの制御装置は以上のように構成されているので、指令曲線生成手段２５において速度台形曲線に基づく位置指令に移動平均フィルタを組み合わせて指令曲線を生成する場合、加速度の立ち上がりが遅いため動作時間が長くなるという課題があった。
【０００９】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、移動平均フィルタを用いた場合でも、最適な加減速時間を算出できるメカニカルシステムの制御装置及び制御方法を得ることを目的とする。
【００１０】
また、この発明は速度台形曲線に基づく位置指令に移動平均フィルタを組み合わせて指令曲線を生成する場合でも、加速度の立ち上がりが遅くならないようにできるメカニカルシステムの制御装置及び制御方法を得ることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るメカニカルシステムの制御装置は、動作毎にメカニカルシステムのいずれの軸においてもそれぞれの軸の許容最大トルク以下となる制約を満たす範囲で最短となる加減速パラメータを算出する動特性考慮最適加減速パラメータ演算手段（加減速時間決定手段）と、上記動特性考慮最適加減速パラメータ演算手段によって算出された加減速パラメータを移動平均フィルタの窓長と比較し、上記加減速パラメータが上記移動平均フィルタの窓長より短い場合に当該加減速パラメータを修正する移動平均フィルタ考慮修正手段と、上記移動平均フィルタ考慮修正手段によって修正された加減速パラメータに基づいて上記移動平均フィルタを用いて制御用の指令曲線を生成する指令曲線生成手段とを備えたものである。
【００１２】
この発明に係るメカニカルシステムの制御装置は、動作毎にメカニカルシステムのいずれの軸においてもそれぞれの軸の許容最大トルク以下となる制約を満たす範囲で最短となる加減速パラメータを算出する動特性考慮最適加減速パラメータ演算手段（加減速時間決定手段）と、上記動特性考慮最適加減速パラメータ演算手段によって算出された加減速パラメータを移動平均フィルタの窓長と比較し、上記加減速パラメータが上記移動平均フィルタの窓長より短い場合に当該加減速パラメータを修正する移動平均フィルタ考慮修正手段と、メカニカルシステムの負荷に応じた加減速パラメータ制限値を記憶しているパラメータ記憶手段と、上記パラメータ記憶手段に記憶されている加減速パラメータ制限値と上記移動平均フィルタ考慮修正手段で修正された加減速パラメータとを比較して上記修正された加減速パラメータが上記加減速パラメータ制限値を超えている場合には上記修正された加減速パラメータを上記加減速パラメータ制限値に変更する加減速パラメータ制限手段と、当該変更がされない場合の上記修正された加減速パラメータ又は当該変更がされた場合の上記加減速パラメータ制限値に基づいて上記移動平均フィルタを用いて制御用の指令曲線を生成する指令曲線生成手段とを備えたものである。
【００１３】
この発明に係るメカニカルシステムの制御装置は、パラメータ記憶手段が、メカニカルシステムの負荷及びメカニカルシステムの姿勢に応じた加減速パラメータ制限値を記憶しているようにしたものである。
【００１４】
この発明に係るメカニカルシステムの制御装置は、動作毎にメカニカルシステムのいずれの軸においてもそれぞれの軸の許容最大トルク以下となる制約を満たす範囲で最短となる加減速パラメータを算出する動特性考慮最適加減速パラメータ演算手段（加減速時間決定手段）と、加減速開始からの経過時間及び移動平均フィルタのパラメータ並びに上記動特性考慮最適加減速パラメータ演算手段で算出された加減速パラメータに基づいて加減速パラメータを切り替える加減速パラメータ切替手段と、上記加減速パラメータ切替手段で切り替えられた加減速パラメータに基づいて上記移動平均フィルタを用いて制御用の指令曲線を生成する指令曲線生成手段とを備えたものである。
【００１５】
この発明に係るメカニカルシステムの制御装置は、動作毎にメカニカルシステムのいずれの軸においてもそれぞれの軸の許容最大トルク以下となる制約を満たす範囲で最短となる加減速パラメータを算出する動特性考慮最適加減速パラメータ演算手段（加減速時間決定手段）と、上記動特性考慮最適加減速パラメータ演算手段によって算出された加減速パラメータを移動平均フィルタの窓長と比較し、上記加減速パラメータが上記移動平均フィルタの窓長より短い場合に当該加減速パラメータを修正する移動平均フィルタ考慮修正手段と、メカニカルシステムの負荷に応じた加減速パラメータ制限値を記憶しているパラメータ記憶手段と、上記パラメータ記憶手段に記憶されている加減速パラメータ制限値と上記移動平均フィルタ考慮修正手段で修正された加減速パラメータとを比較して上記修正された加減速パラメータが上記加減速パラメータ制限値を超えている場合には上記修正された加減速パラメータを上記加減速パラメータ制限値に変更する加減速パラメータ制限手段と、当該変更がされない場合の上記修正された加減速パラメータ又は当該変更がされた場合の上記加減速パラメータ制限値並びに加減速開始からの経過時間及び上記移動平均フィルタのパラメータに基づいて加減速パラメータを切り替える加減速パラメータ切替手段と、上記加減速パラメータ切替手段で切り替えられた加減速パラメータに基づいて上記移動平均フィルタを用いて制御用の指令曲線を生成する指令曲線生成手段とを備えたものである。
【００１６】
この発明に係るメカニカルシステムの制御装置は、パラメータ記憶手段が、メカニカルシステムの負荷及びメカニカルシステムの姿勢に応じた加減速パラメータ制限値を記憶しているようにしたものである。
【００１７】
この発明に係るメカニカルシステムの制御方法は、動作毎にメカニカルシステムのいずれの軸においてもそれぞれの軸の許容最大トルク以下となる制約を満たす範囲で最短となる加減速パラメータを算出する第１のステップと、上記第１のステップによって算出された加減速パラメータを移動平均フィルタの特性を考慮して修正する第２のステップと、上記第２のステップで修正された加減速パラメータに基づいて上記移動平均フィルタを用いて制御用の指令曲線を生成する第３のステップとを実行するようにしたものである。
【００１８】
この発明に係るメカニカルシステムの制御方法は、動作毎にメカニカルシステムのいずれの軸においてもそれぞれの軸の許容最大トルク以下となる制約を満たす範囲で最短となる加減速パラメータを算出する第１のステップと、上記第１のステップによって算出された加減速パラメータを移動平均フィルタの窓長と比較し、上記加減速パラメータが上記移動平均フィルタの窓長より短い場合に当該加減速パラメータを修正する第２のステップと、パラメータ記憶手段に記憶されているメカニカルシステムの負荷に応じた加減速パラメータ制限値と上記第２のステップで修正された加減速パラメータとを比較して上記修正された加減速パラメータが上記加減速パラメータ制限値を超えている場合には上記修正された加減速パラメータを上記加減速パラメータ制限値に変更する第３のステップと、当該変更がされない場合の上記修正された加減速パラメータ又は当該変更がされた場合の上記加減速パラメータ制限値に基づいて上記移動平均フィルタを用いて制御用の指令曲線を生成する第４のステップとを実行するようにしたものである。
【００１９】
この発明に係るメカニカルシステムの制御方法は、動作毎にメカニカルシステムのいずれの軸においてもそれぞれの軸の許容最大トルク以下となる制約を満たす範囲で最短となる加減速パラメータを算出する第１のステップと、加減速開始からの経過時間及び移動平均フィルタのパラメータ並びに上記第１のステップで算出された加減速パラメータに基づいて加減速パラメータを切り替える第２のステップと、上記第２のステップで切り替えられた加減速パラメータに基づいて上記移動平均フィルタを用いて制御用の指令曲線を生成する第３のステップとを実行するようにしたものである。
【００２０】
この発明に係るメカニカルシステムの制御方法は、動作毎にメカニカルシステムのいずれの軸においてもそれぞれの軸の許容最大トルク以下となる制約を満たす範囲で最短となる加減速パラメータを算出する第１のステップと、上記第１のステップによって算出された加減速パラメータを移動平均フィルタの窓長と比較し、上記加減速パラメータが上記移動平均フィルタの窓長より短い場合に当該加減速パラメータを修正する第２のステップと、パラメータ記憶手段に記憶されているメカニカルシステムの負荷に応じた加減速パラメータ制限値と上記第２のステップで修正された加減速パラメータとを比較して上記修正された加減速パラメータが上記加減速パラメータ制限値を超えている場合には上記修正された加減速パラメータを上記加減速パラメータ制限値に変更する第３のステップと、当該変更がされない場合の上記修正された加減速パラメータ又は当該変更がされた場合の上記加減速パラメータ制限値並びに加減速開始からの経過時間及び上記移動平均フィルタのパラメータに基づいて加減速パラメータを切り替える第４のステップと、上記第４のステップで切り替えられた加減速パラメータに基づいて上記移動平均フィルタを用いて制御用の指令曲線を生成する第５のステップとを実行するようにしたものである。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１におけるロボットの制御装置の構成を示すブロック図であり、図において、１はロボットの動作開始地点及び動作終了地点の座標が教示点として記憶され、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点の座標すなわちＡ点からＢ点までの変位（のデータ）を出力する教示点記憶手段、２は各動作における最高速度を算出する最高速度演算手段、３は各動作毎に最適な加減速時間を決定する加減速時間決定手段、４は最高速度演算手段２及び加減速時間決定手段３で用いるパラメータをあらかじめ記憶しているパラメータ記憶手段、５は最高速度演算手段２で算出された最高速度と加減速時間決定手段３で算出され、後述する移動平均フィルタ考慮修正手段で修正された加減速時間に基づいて指令曲線を生成する指令曲線生成手段、６は指令に基づいてロボット駆動用モータを制御するモータ制御手段、７は制御対象のロボット、８は移動平均フィルタを考慮して、上記加減速時間決定手段３で決定された加減速時間を修正する移動平均フィルタ考慮修正手段である。
【００２２】
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７を移動させるか判断する。例えば、その移動命令がＡ点からＢ点への関節補間命令である場合、Ａ点及びＢ点の各関節変位を最高速度演算手段２に出力する。次に、最高速度演算手段２では、入力されたＡ点及びＢ点の関節変位とパラメータ記憶手段４で記憶されている各軸の最高速度パラメータ値から、ロボット７の動作における各関節の最高速度を算出する。加減速時間決定手段３では、Ａ点及びＢ点の関節変位、パラメータ記憶手段４に記憶されている各軸のトルクもしくは力の許容値等のパラメータ、及び最高速度演算手段２で算出された最高速度に基づいて、ロボット７の動作における加減速時間を決定する。加減速時間決定手段３における加減速時間決定のフローチャートを図２に示す。
【００２３】
図２において、加減速時間決定手段３ではまず、加速時間及び減速時間の初期値を算出する（ステップＳＴ１）。次に、以下に記述する処理ループの繰り返し回数を示すポインタｎを１（第１回目）にセットして（ステップＳＴ２）、加速終了地点及び減速開始地点での位置と速度を算出し（ステップＳＴ３）、加速開始地点及び加速終了地点での加速時間ｔk1及びｔk2を算出し直す（ステップＳＴ４）。次に、加速開始地点で算出した加速時間と加速終了地点で算出した加速時間を比較して、大きい方を加速時間ｔk として決定する（ステップＳＴ５）。減速時間も同様に、減速開始地点及び減速終了地点での減速時間ｔg1及びｔg2を算出し直す（ステップＳＴ６）。次に、減速開始地点で算出した減速時間と減速終了地点で算出した減速時間を比較して、大きい方を減速時間ｔg として決定する（ステップＳＴ８）。
【００２４】
次に、ステップＳＴ３からＳＴ８までの一連の処理ループの繰り返し回数ｎが指定した回数ｋに達したか否かを判別し（ステップＳＴ１０）、指定した回数ｋに達したときは、現在の算出結果を加速時間及び減速時間として出力する。繰り返し回数ｎが指定した回数ｋに達していなければ、ｎをインクリメントして（ステップＳＴ１１）、ステップＳＴ３に移行して、上記一連の処理ループを繰り返し、現在の加速時間及び減速時間に基づいて、加速終了地点及び減速開始地点の位置と速度を算出し、再度加減速時間の算出を行う。すなわち、この加減速時間決定手段３は、動作毎にロボット７の動特性を考慮して最適な加減速パラメータを算出する動特性考慮最適加減速パラメータ演算手段を構成する。加速開始地点及び加速終了地点では、以下に記述する方法で加速時間を算出する。
【００２５】
ロボットの運動方程式は、各関節の駆動トルクから構成される駆動トルクベクトルをτ、慣性行列をＭ、各関節の遠心・コリオリ力、重力、摩擦力の和から構成されるベクトルをｈ、各関節の加速度から構成されるベクトルをａとすると従来の技術の場合と同様に、
τ＝Ｍａ＋ｈ （１）
となる。ここで、各軸の速度指令が図３に示す台形速度指令曲線の場合、各軸の最高速度から構成されるベクトルをｖ、加速時間をｔk とすると、加速区間におけるロボットの運動方程式は
τ＝Ｍｖ／ｔk ＋ｈ （２）
となる。（２）式のＭ，ｈを加速開始地点の位置と速度に基づいて算出した結果が、いずれの軸においてもそれぞれの軸の許容最大トルク以下となる制約を満たす範囲で、最短となる加速時間ｔk1を算出するとともに、（２）式のＭ，ｈを加速終了地点の位置と速度に基づいて算出した結果が、いずれの軸においてもそれぞれの軸の許容最大トルク以下となる制約を満たす範囲で、最短となる加速時間ｔk2を算出する。次にｔk1とｔk2とを比較して、大きい方を加速時間ｔk とする。
減速区間の運動方程式は減速時間をｔg とすると従来の技術の場合と同様に、
τ＝−Ｍｖ／ｔg ＋ｈ （３）
となるので、（３）式に基づいて減速開始地点及び減速終了地点の位置と速度から、加速時間の算出と同様な方法で、減速時間を算出する。
【００２６】
次に、移動平均フィルタ考慮修正手段８の動作について説明する。
指令曲線生成手段５で用いられる移動平均フィルタが、図４に示すような重み一定の移動平均フィルタである場合の加速度指令曲線を図５，６に示す。図５は加減速時間が移動平均フィルタの窓長よりも長い場合である。図５において、移動平均フィルタを用いているときの加速度指令の最大値は、移動平均フィルタを用いない場合の加速度指令の最大値と同一である。一方、図６は加減速時間が移動平均フィルタの窓長よりも短い場合である。図６において、移動平均フィルタを用いているときの加速度指令の最大値は、移動平均フィルタを用いない場合の加速度指令の最大値よりも小さくなっている。これは移動平均フィルタ自身が加減速特性を持っていることに起因する。
【００２７】
例えば、加減速時間が０秒の速度矩形指令曲線を窓長ｔf 秒の移動平均フィルタに通すと、加減速時間ｔf 秒の速度台形指令曲線が得られる。したがって、加減速時間決定手段３で決定された加減速時間が移動平均フィルタの窓長よりも短い場合には、加減速時間をどれだけ短くしても、モータ及び減速機などの伝達要素に作用するトルクがその許容値を超えることはない。そこでこの実施の形態１では、移動平均フィルタ考慮修正手段８において、加減速時間決定手段３で決定された加減速時間が指令曲線生成手段５で用いられる移動平均フィルタの窓長よりも長い場合には、加減速時間決定手段３で算出された加減速時間を修正せずに出力する。一方、加減速時間決定手段３で算出された加減速時間が指令曲線生成手段５で用いられる移動平均フィルタの窓長よりも短い場合には、加減速時間をパラメータ記憶手段４に記憶されている加減速時間に置き換える。
指令曲線生成手段５では、移動平均フィルタ考慮修正手段８で修正された加減速時間及び最高速度演算手段２で算出された最高速度を用いて、速度指令曲線が速度台形指令曲線になる位置指令を生成した後、移動平均フィルタを通過させて指令曲線を生成する。
【００２８】
以上のように、この実施の形態１によれば、移動平均フィルタの特性を考慮して算出された加減速パラメータを必要に応じて修正し、その修正された加減速パラメータに基づいて移動平均フィルタを用いてロボット制御用の指令曲線を生成するので、移動平均フィルタを用いた場合でも、最適な加減速時間を算出できる。したがって、最短の動作を行う加減速パラメータを常に用いてロボット７を動作させることができる。
【００２９】
実施の形態２．
図７は実施の形態２におけるロボットの制御装置の構成を示すブロック図であり、図において、９は加減速パラメータが制限値を超えている場合に、その加減速パラメータをパラメータ記憶手段４に記憶されている加減速パラメータ制限値に置き換える加減速パラメータ制限手段である。他の構成は図１に示した実施の形態１の構成と同じであり、同一の符号で示すとともにその説明は省略する。
【００３０】
次に、加減速パラメータ制限手段９の動作について説明する。まず、パラメータ記憶手段４の内部に、図８に示すような、ロボット７の手先負荷の質量と加速時間及び減速時間の制限値のテーブルをあらかじめ作成しておく。加減速パラメータ制限手段９では、ロボット７の動作の手先負荷の設定値に応じてパラメータ記憶手段４から加速時間制限値ｔlkと減速時間制限値ｔlgを読み込む。移動平均フィルタ考慮修正手段で修正された加速時間ｔk がｔlkより小さい場合は加速時間ｔk をｔlkに置き換える。ｔk がｔlkより大きい場合はｔk をそのまま加速時間として出力する。移動平均フィルタ考慮修正手段８で修正された減速時間ｔg がｔlgより小さい場合は減速時間ｔg をｔlgに置き換える。ｔg がｔlgより大きい場合はｔg を減速時間としてそのまま出力する。
【００３１】
以上のように、この実施の形態２によれば、移動平均フィルタの特性を考慮して算出された加減速パラメータを、ロボット７の動作の手先負荷の設定値である質量に応じて修正するとともに、修正された加減速パラメータが加減速パラメータ制限値を超えた場合には、その修正された加減速パラメータに代えて加減速パラメータ制限値を用いて、その加減速パラメータ制限値に基づいて移動平均フィルタを用いてロボット制御用の指令曲線を生成するので、移動平均フィルタを用いた場合でも、最適な加減速時間を算出でき、ロボット７の手先負荷（例えば、モータ及び減速機やベルト等の伝達要素）の許容トルクの制約を満たす範囲で、最短の動作を行う加減速パラメータを常に用いてロボット７を動作させることができる。
【００３２】
実施の形態３．
図９は実施の形態３におけるロボットの制御装置の構成を示すブロック図であり、図において、各構成は図７に示した実施の形態２の構成と基本的に同じであり、同一の符号で示すとともにその説明は省略する。ただし、教示点記憶手段１は、受信した移動命令を解析してどの点からどの点までロボット７を移動させるかを判断するが、その場合の各関節変位をパラメータ記憶手段４にも出力する。また、加減速パラメータ制限手段９の動作が実施の形態２と異なっている。
【００３３】
次に加減速パラメータ制限手段９の動作について説明する。まず、パラメータ記憶手段４の内部に図１０のような、手先負荷の質量及びロボット姿勢（Ｊ２軸姿勢、Ｊ３軸姿勢）と加速時間及び減速時間の制限値のテーブルをあらかじめ作成しておく。図１０において、例えば制御対象のロボット７が図１１に示すような４軸自由度ロボットの場合、手首部（Ｊ４軸）の水平回転軸の影響を無視し、Ｊ２軸及びＪ３軸の変位で姿勢を分類する。
【００３４】
加減速パラメータ制限手段９では、ロボット７の動作の手先負荷の設定値と動作開始点のロボット７の姿勢に応じて、パラメータ記憶手段４から加速時間制限値ｔlkを読み出し、当該動作の手先負荷の設定値と動作終了点のロボット７の姿勢に応じて、パラメータ記憶手段４から減速時間制限値ｔlgを読み出す。移動平均フィルタ考慮修正手段８で修正された加速時間ｔk がｔlkより小さい場合には、加速時間ｔk をｔlkに置き換える。一方、ｔk がｔlkより大きい場合にはｔk をそのまま加速時間として出力する。また、移動平均フィルタ考慮修正手段８で修正された減速時間ｔg がｔlgより小さい場合には、減速時間ｔg をｔlgに置き換える。一方、ｔg がｔlgより大きい場合はｔg を減速時間としてそのまま指令曲線生成手段５に出力する。
【００３５】
以上のように、この実施の形態３によれば、移動平均フィルタの特性を考慮して算出された加減速パラメータを、ロボット７の動作の手先負荷の設定値及びロボット７の姿勢（Ｊ２軸姿勢、Ｊ３軸姿勢）に応じて修正するとともに、修正された加減速パラメータが加減速パラメータ制限値を超えた場合には、その修正された加減速パラメータに代えて加減速パラメータ制限値を用いて、その加減速パラメータ制限値に基づいて移動平均フィルタを用いてロボット制御用の指令曲線を生成するので、移動平均フィルタを用いた場合でも、最適な加減速時間を算出でき、ロボット７の手先負荷（例えば、モータ及び減速機やベルト等の伝達要素）の許容トルクの制約及びロボット７の姿勢の制約を満たす範囲で、最短の動作を行う加減速パラメータを常に用いてロボット７を動作させることができる。
【００３６】
実施の形態４．
図１２は実施の形態４におけるロボットの制御装置の構成を示すブロック図であり、図において、１０は加減速パラメータ切替手段である。この実施の形態４の構成は、図１に示した実施の形態１における移動平均フィルタ考慮修正手段８が加減速パラメータ切替手段１０に置き換えられた構成になっている。他の構成については実施の形態１の構成と同じであり、同一の符号で示すとともにその説明は省略する。
【００３７】
次に、加減速パラメータ切替手段１０の動作について説明する。まず、加速度増加エリア率ｒau、加速度増加率ｒu 、指令曲線生成手段５で用いる移動平均フィルタの窓長ｔf をパラメータ記憶手段４からあらかじめ読み込んでおく。次に、各動作毎に加減速時間決定手段３で算出した加速時間ｔk 、減速時間ｔg を読み込む。動作開始後からｒau×ｔf 時間経過するまで、加速時間に基づいて算出した加速度をｒu 倍し、動作開始後ｒau×ｔf 時間経過してからｔf 時間経過するまでの間、加速度を（１−ｒau×ｒu ）／（１−ｒau）倍して指令曲線生成手段５に出力する。動作開始からｔf 時間経過後は、加速度を修正せずに出力する。また、減速度も修正せずに指令曲線生成手段５に出力する。
指令曲線生成手段５では、加減速パラメータ切替手段１０から逐次送付される加速度及び減速度に基づいて位置指令を生成し、生成した位置指令を移動平均フィルタに通すことにより、指令曲線を生成する。
【００３８】
以上のように、この実施の形態４によれば、加減速開始からの経過時間、移動平均フィルタのパラメータ（指令曲線生成手段５で用いる移動平均フィルタの窓長の時間）、及び算出された加減速パラメータに基づいて加減速パラメータを切り替え、その切り替えられた加減速パラメータに基づいて位置指令を生成し、その位置指令に基づいて移動平均フィルタを用いてロボット制御用の指令曲線を生成するので、速度台形曲線に基づく位置指令に移動平均フィルタを組み合わせて指令曲線を生成する場合でも、加速度の立ち上がりが遅くならないようにできる。
【００３９】
実施の形態５．
実施の形態５におけるロボットの制御装置のブロック図も図１２に示した実施の形態４と同じであるが、実施の形態４とは加減速パラメータ切替手段１０の動作が異なる。この実施の形態５の加減速パラメータ切替手段１０では、まず、加速度増加エリア率ｒau、加速度増加率ｒu 、指令曲線生成手段５で用いる移動平均フィルタの窓長ｔf をパラメータ記憶手段４からあらかじめ読み込んでおく。次に、各動作毎に加減速時間決定手段３で算出した加速時間ｔk 、減速時間ｔg を読み込む。動作開始後からｒau×ｔf 時間経過するまで、加速時間に基づいて算出した加速度をｒｕ倍し、動作開始後ｒau×ｔf 時間経過してからｔf 時間経過するまでの間、加速度を（１−ｒau×ｒu ）／（１−ｒau）倍して指令曲線生成手段５に出力する。ここまでは、上記実施の形態４と同じである。
【００４０】
次に、動作開始後ｔf 時間経過してからｔf ＋ｒau×ｔf 時間経過するまで加速時間に基づいて算出した加速度をｒu 倍し、動作開始後ｔf ＋ｒau×ｔf 時間経過してから２×ｔf 時間経過するまでの間、加速度を（１−ｒau×ｒu ）／（１−ｒau）倍して出力する。上記の加速度の修正を指令曲線生成手段５から入力される加減速状態が等速区間、もしくは減速区間に入るまで繰り返す。減速度に関しては、減速時間に基づいて算出した減速度をそのまま指令曲線生成手段５に出力する。
指令曲線生成手段５では、加減速パラメータ切替手段１０から逐次出力される加速度及び減速度と、最高速度演算手段２で算出された最高速度に基づき位置指令を生成する。また、生成した位置指令曲線が加速中であるか、等速中であるか、減速中であるかを加減速状態信号として加減速パラメータ切替手段１０に出力する。指令曲線生成手段５では、生成した位置指令を移動平均フィルタに通してモータ制御手段６に出力する指令曲線を生成する。
【００４１】
以上のように、この実施の形態５によれば、加減速開始からの経過時間、移動平均フィルタのパラメータ（指令曲線生成手段５で用いる移動平均フィルタの窓長の時間）、及び算出された加減速パラメータに基づいて加減速パラメータを切り替え、切り替えられた加減速パラメータに基づいて速度台形曲線に基づく位置指令を生成し、生成した位置指令が加速区間を過ぎて、等速区間、又は減速区間に入るまで加速度の修正を繰り返して位置指令を生成し、その位置指令に基づいて移動平均フィルタを用いてロボット制御用の指令曲線を生成するので、速度台形曲線に基づく位置指令に移動平均フィルタを組み合わせて指令曲線を生成する場合でも、加速度の立ち上がりが遅くならないようにできる。
【００４２】
実施の形態６．
図１３は実施の形態６における制御装置の構成を示すブロック図であり、図において、１１は移動平均フィルタを考慮して加減速時間を修正する移動平均フィルタ考慮修正手段であり、図１２の構成にこの移動平均フィルタ考慮修正手段１１が追加された構成になっている。他の構成については、図１２の構成と同じであり、同一の符号で示すとともに、その説明は省略する。
【００４３】
次に、移動平均フィルタ考慮修正手段１１の動作について説明する。
移動平均フィルタ考慮修正手段１１では、加速時間の修正は行わず減速時間のみ修正する。すなわち、減速時間ｔg が指令曲線生成手段５内部で用いられる移動平均フィルタの窓長ｔf より短い場合は、パラメータ記憶手段４に記憶されているパラメータｔg に修正され、減速時間ｔg がｔf より長い場合は、修正されずそのまま出力される。
【００４４】
以上のように、この実施の形態６によれば、移動平均フィルタの特性を考慮して算出された加減速パラメータを必要に応じて修正し、その修正された加減速パラメータ、加減速開始からの経過時間、及び移動平均フィルタのパラメータ（指令曲線生成手段５で用いる移動平均フィルタの窓長の時間）に基づいて加減速パラメータを切り替え、その切り替えられた加減速パラメータに基づいて位置指令を生成し、その位置指令に基づいて移動平均フィルタを用いてロボット制御用の指令曲線を生成するので、移動平均フィルタを用いた場合でも、最適な加減速時間を算出できるとともに、速度台形曲線に基づく位置指令に移動平均フィルタを組み合わせて指令曲線を生成する場合でも、加速度の立ち上がりが遅くならないようにできる。したがって、最短の動作を行う加減速パラメータを常に用いて、加速度の立ち上がりが遅くならないようにロボット７を動作させることができる。
【００４５】
実施の形態７．
図１４は実施の形態７におけるロボットの制御装置の構成を示すブロック図であり、図において、１２は加減速パラメータが制限値を超えている場合には、その加減速パラメータをパラメータ記憶手段４に記憶されている加減速パラメータ制限値に置き換える加減速パラメータ制限手段であり、図１３の構成にこの加減速パラメータ制限手段１２が追加された構成になっている。他の構成については、図１３における実施の形態６の構成と基本的に同じであり、同一の符号で示すとともに、その説明は省略する。ただしこの実施の形態７では、加減速パラメータ切替手段１０の動作については実施の形態６と異なっている。
【００４６】
次に、加減速パラメータ制限手段１２及び加減速パラメータ切替手段１０の動作について説明する。加減速パラメータ制限手段１２は、まず、加速時間に関しては、移動平均フィルタ考慮修正手段１１で修正された加速時間ｔk とパラメータ記憶手段４に記憶されている加速度増加率ｒu から
ｔkf＝ｔk ／ｒu （４）
の算出を行うとともに、加速時間ｔk をそのまま加減速パラメータ切替手段１０に出力する。次に、パラメータ記憶手段４からロボット７の動作の手先負荷に対する加速時間の制限値ｔ1kを読み込む。ｔkfがｔ1kより小さい場合には、加速度増加率ｒu をｔk ／ｔ1kに書き換えて加減速パラメータ切替手段１０に出力する。ｔkfがｔ1kより大きい場合には、パラメータ記憶手段４に記憶されている加速度増加率ｒu をそのまま加減速パラメータ切替手段１０に出力する。
【００４７】
減速時間に関しては、移動平均フィルタ考慮修正手段１１で修正された減速時間ｔg とパラメータ記憶手段４から読み出されたロボット７の動作の手先負荷に対する減速時間の制限値ｔ1gを比較する。ｔg がｔ1gよりも小さい場合には、減速時間ｔg をｔ1gに書き換えて加減速パラメータ切替手段１０に出力する。減速時間ｔg がｔ1gよりも大きい場合には、減速時間ｔg をそのまま加減速パラメータ切替手段１０に出力する。加減速パラメータ切替手段１０では、加減速パラメータ制限手段から出力される加速時間ｔk 、減速時間ｔg 、加速度増加率ｒu とパラメータ記憶手段４に記憶されている加速度増加エリア率ｒau、移動平均フィルタの窓長ｔf に基づいて、実施の形態６と全く同様の動作を行う。なお、パラメータ記憶手段４には、実施の形態２と全く同一の手先負荷と加速時間及び減速時間の制限値のテーブルをあらかじめ作成しておく。
【００４８】
以上のように、この実施の形態７によれば、移動平均フィルタの特性を考慮して算出された加減速パラメータを動作の手先負荷の設定値に応じて修正するとともに、修正された加減速パラメータが加減速パラメータ制限値を超えた場合には、その修正された加減速パラメータに代えて加減速パラメータ制限値を用いて、加減速パラメータ制限値、加減速開始からの経過時間、及び移動平均フィルタのパラメータ（指令曲線生成手段５で用いる移動平均フィルタの窓長の時間）に基づいて加減速パラメータを切り替え、その切り替えられた加減速パラメータに基づいて位置指令を生成し、その位置指令に基づいて移動平均フィルタを用いてロボット制御用の指令曲線を生成するので、移動平均フィルタを用いた場合でも、最適な加減速時間を算出できるとともに、速度台形に基づく位置指令に移動平均フィルタを組み合わせて指令曲線を生成する場合でも、加速度の立ち上がりが遅くならないようにできる。したがって、ロボットの手先負荷（例えば、モータ及び減速機やベルト等の伝達要素）の許容トルクの制約を満たす範囲で、最短の動作を行う加減速パラメータを常に用いて、加速度の立ち上がりが遅くならないようにロボット７を動作させることができる。
【００４９】
実施の形態８．
実施の形態８におけるロボットの制御装置のブロック図も実施の形態７と同じく図１４であるが、実施の形態７と比べるとパラメータ記憶手段４の構成のみが異なっている。具体的には、手先負荷と加速時間及び減速時間の制限値とともに、ロボット７の姿勢を含むテーブルをパラメータ記憶手段４にあらかじめ作成しておく。
【００５０】
以上のように、この実施の形態８によれば、移動平均フィルタの特性を考慮して算出された加減速パラメータを動作の手先負荷の設定値及びロボットの姿勢に応じて修正するとともに、修正された加減速パラメータが加減速パラメータ制限値を超えた場合には、その修正された加減速パラメータに代えて加減速パラメータ制限値を用いて、加減速パラメータ制限値、加減速開始からの経過時間、及び移動平均フィルタのパラメータ（指令曲線生成手段５で用いる移動平均フィルタの窓長の時間）に基づいて加減速パラメータを切り替え、その切り替えられた加減速パラメータに基づいて位置指令を生成し、その位置指令に基づいて移動平均フィルタを用いてロボット制御用の指令曲線を生成するので、移動平均フィルタを用いた場合でも、最適な加減速時間を算出できるとともに、速度台形に基づく位置指令に移動平均フィルタを組み合わせて指令曲線を生成する場合でも、加速度の立ち上がりが遅くならないようにできる。したがって、ロボットの手先負荷（例えば、モータ及び減速機やベルト等の伝達要素）の許容トルクの制約及びロボット７の姿勢の制約を満たす範囲で、最短の動作を行う加減速パラメータを常に用いて、加速度の立ち上がりが遅くならないようにロボット７を動作させることができる。
【００５１】
なお、上記各実施の形態においては、ロボット７の制御装置について説明したが、上記各実施の形態における制御処理アルゴリズムのプログラムを内部又は外部のメモリに格納して、そのプログラムを制御装置内のＣＰＵ等の演算処理装置によって実行させる点に着目すると、ロボットの制御方法の発明を提供することにもなる。
【００５２】
また、上記各実施の形態においては、ロボットの制御について説明したが、この発明の適用範囲はロボットの制御に限定されるものではない。ロボット以外に、例えば、金属や樹脂等の物を加工する工作機械、物流関係等の物を包装する包装機械、倉庫等で物を運ぶ搬送機械、電子部品を基板に装着するチップマウンタのように、様々なメカニカルシステムにもこの発明を適用することができる。
【００５３】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、メカニカルシステムのいずれの軸においてもそれぞれの軸の許容最大トルク以下となる制約を満たす範囲で最短となる加減速パラメータを移動平均フィルタの窓長と比較し、加減速パラメータが移動平均フィルタの窓長より短い場合に当該加減速パラメータを修正し、その修正した加減速パラメータに基づいて移動平均フィルタを用いて制御用の指令曲線を生成するように構成したので、移動平均フィルタを用いた場合でも、最適な加減速時間を算出でき、最短の動作を行う加減速パラメータを常に用いてメカニカルシステムを動作させることができるという効果がある。
【００５４】
この発明によれば、移動平均フィルタの窓長と比較してこの窓長より短い場合に修正された加減速パラメータが、メカニカルシステムの負荷に応じて設定された加減速パラメータ制限値を超えた場合には、その修正した加減速パラメータに代えて加減速パラメータ制限値を用いて、その加減速パラメータ制限値に基づいて移動平均フィルタを用いて制御用の指令曲線を生成するように構成したので、移動平均フィルタを用いた場合でも、メカニカルシステムの負荷の制約を満たす範囲で、最適な加減速時間を算出できるという効果がある。
【００５５】
この発明によれば、移動平均フィルタの窓長と比較してこの窓長より短い場合に修正された加減速パラメータが、メカニカルシステムの負荷及びメカニカルシステムの姿勢に応じて記憶された加減速パラメータ制限値を超えた場合には、その修正した加減速パラメータに代えて加減速パラメータ制限値を用いて、その加減速パラメータ制限値に基づいて移動平均フィルタを用いて制御用の指令曲線を生成するように構成したので、移動平均フィルタを用いた場合でも、メカニカルシステムの負荷の制約及びメカニカルシステムの姿勢の制約を満たす範囲で、最適な加減速時間を算出できるという効果がある。
【００５６】
この発明によれば、加減速開始からの経過時間、移動平均フィルタのパラメータ、及び算出した加減速パラメータに基づいて加減速パラメータを切り替え、その切り替えた加減速パラメータに基づいて位置指令を生成し、その位置指令に基づいて移動平均フィルタを用いて制御用の指令曲線を生成する構成にしたので、速度台形曲線に基づく位置指令に移動平均フィルタを組み合わせて指令曲線を生成する場合でも、加速度の立ち上がりが遅くならないようにできるという効果がある。
【００５７】
この発明によれば、移動平均フィルタの窓長と比較してこの窓長より短い場合に修正された加減速パラメータがメカニカルシステムの負荷に応じて設定された加減速パラメータ制限値を超えた場合には、その修正した加減速パラメータに代えて加減速パラメータ制限値を用いて、加減速パラメータ制限値、加減速開始からの経過時間、及び移動平均フィルタのパラメータに基づいて加減速パラメータを切り替え、その切り替えた加減速パラメータに基づいて位置指令を生成し、その位置指令に基づいて移動平均フィルタを用いて制御用の指令曲線を生成するように構成したので、移動平均フィルタを用いた場合でも、メカニカルシステムの負荷の制約を満たす範囲で、最適な加減速時間を算出できるという効果があるとともに、速度台形に基づく位置指令に移動平均フィルタを組み合わせて指令曲線を生成する場合でも、加速度の立ち上がりが遅くならないようにできるという効果がある。
【００５８】
この発明によれば、移動平均フィルタの窓長と比較してその窓長より短い場合に修正された加減速パラメータが、メカニカルシステムの負荷及びメカニカルシステムの姿勢に応じて記憶された加減速パラメータ制限値を超えた場合には、その修正した加減速パラメータに代えて加減速パラメータ制限値を用いて、加減速パラメータ制限値、加減速開始からの経過時間、及び移動平均フィルタのパラメータに基づいて加減速パラメータを切り替え、その切り替えた加減速パラメータに基づいて位置指令を生成し、その位置指令に基づいて移動平均フィルタを用いて制御用の指令曲線を生成するように構成したので、移動平均フィルタを用いた場合でも、メカニカルシステムの負荷の制約及びメカニカルシステムの姿勢の制約を満たす範囲で、最適な加減速時間を算出できるという効果があるとともに、速度台形に基づく位置指令に移動平均フィルタを組み合わせて指令曲線を生成する場合でも、加速度の立ち上がりが遅くならないようにできるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１によるロボットの制御装置を示すブロック図である。
【図２】 この発明の実施の形態１における加減速時間決定のフローチャートである。
【図３】 この発明の実施の形態１における台形速度指令曲線を示す図である。
【図４】 この発明の実施の形態１における重み一定の移動平均フィルタの構成を示す図である。
【図５】 この発明の実施の形態１において加減速時間が移動平均フィルタの窓長より長い場合の加速指令曲線をフィルタの有無で比較する図である。
【図６】 この発明の実施の形態１において加減速時間が移動平均フィルタの窓長より短い場合の加速指令曲線をフィルタの有無で比較する図である。
【図７】 この発明の実施の形態２によるロボットの制御装置を示すブロック図である。
【図８】 この発明の実施の形態２における手先負荷と加速時間及び減速時間制限値のテーブルを示す図である。
【図９】 この発明の実施の形態３によるロボットの制御装置を示すブロック図である。
【図１０】 この発明の実施の形態３における手先負荷と加速時間、減速時間制限値のテーブルを示す図である。
【図１１】 ４軸自由度ロボットの構成を示す概略図である。
【図１２】 この発明の実施の形態４及び５によるロボットの制御装置を示すブロック図である。
【図１３】 この発明の実施の形態６によるロボットの制御装置を示すブロック図である。
【図１４】 この発明の実施の形態７及び８によるロボットの制御装置を示すブロック図である。
【図１５】 従来のロボットの制御装置を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ 教示点記憶手段、２ 最高速度演算手段、３ 加減速時間決定手段（動特性考慮最適加減速パラメータ演算手段）、４ パラメータ記憶手段、５ 指令曲線生成手段、６ モータ制御手段、７ ロボット、８，１１ 移動平均フィルタ考慮修正手段、９，１２ 加減速パラメータ制限手段、１０ 加減速パラメータ切替手段、２１ 教示点記憶手段、２２ 最高速度演算手段、２３加減速時間決定手段、２４ パラメータ記憶手段、２５ 指令曲線生成手段、２６ モータ制御手段、２７ ロボット。
Claims (10)
- 動作毎にメカニカルシステムのいずれの軸においてもそれぞれの軸の許容最大トルク以下となる制約を満たす範囲で最短となる加減速パラメータを算出する動特性考慮最適加減速パラメータ演算手段と、
上記動特性考慮最適加減速パラメータ演算手段によって算出された加減速パラメータを移動平均フィルタの窓長と比較し、上記加減速パラメータが上記移動平均フィルタの窓長より短い場合に当該加減速パラメータを修正する移動平均フィルタ考慮修正手段と、
上記移動平均フィルタ考慮修正手段によって修正された加減速パラメータに基づいて上記移動平均フィルタを用いて制御用の指令曲線を生成する指令曲線生成手段とを備えたメカニカルシステムの制御装置。 - 動作毎にメカニカルシステムのいずれの軸においてもそれぞれの軸の許容最大トルク以下となる制約を満たす範囲で最短となる加減速パラメータを算出する動特性考慮最適加減速パラメータ演算手段と、
上記動特性考慮最適加減速パラメータ演算手段によって算出された加減速パラメータを移動平均フィルタの窓長と比較し、上記加減速パラメータが上記移動平均フィルタの窓長より短い場合に当該加減速パラメータを修正する移動平均フィルタ考慮修正手段と、
メカニカルシステムの負荷に応じた加減速パラメータ制限値を記憶しているパラメータ記憶手段と、
上記パラメータ記憶手段に記憶されている加減速パラメータ制限値と上記移動平均フィルタ考慮修正手段で修正された加減速パラメータとを比較して上記修正された加減速パラメータが上記加減速パラメータ制限値を超えている場合には上記修正された加減速パラメータを上記加減速パラメータ制限値に変更する加減速パラメータ制限手段と、
当該変更がされない場合の上記修正された加減速パラメータ又は当該変更がされた場合の上記加減速パラメータ制限値に基づいて上記移動平均フィルタを用いて制御用の指令曲線を生成する指令曲線生成手段とを備えたメカニカルシステムの制御装置。 - パラメータ記憶手段は、メカニカルシステムの負荷及びメカニカルシステムの姿勢に応じた加減速パラメータ制限値を記憶していることを特徴とする請求項２記載のメカニカルシステムの制御装置。
- 動作毎にメカニカルシステムのいずれの軸においてもそれぞれの軸の許容最大トルク以下となる制約を満たす範囲で最短となる加減速パラメータを算出する動特性考慮最適加減速パラメータ演算手段と、
加減速開始からの経過時間及び移動平均フィルタのパラメータ並びに上記動特性考慮最適加減速パラメータ演算手段で算出された加減速パラメータに基づいて加減速パラメータを切り替える加減速パラメータ切替手段と、
上記加減速パラメータ切替手段で切り替えられた加減速パラメータに基づいて上記移動平均フィルタを用いて制御用の指令曲線を生成する指令曲線生成手段とを備えたメカニカルシステムの制御装置。 - 動作毎にメカニカルシステムのいずれの軸においてもそれぞれの軸の許容最大トルク以下となる制約を満たす範囲で最短となる加減速パラメータを算出する動特性考慮最適加減速パラメータ演算手段と、
上記動特性考慮最適加減速パラメータ演算手段によって算出された加減速パラメータを移動平均フィルタの窓長と比較し、上記加減速パラメータが上記移動平均フィルタの窓長より短い場合に当該加減速パラメータを修正する移動平均フィルタ考慮修正手段と、
メカニカルシステムの負荷に応じた加減速パラメータ制限値を記憶しているパラメータ記憶手段と、
上記パラメータ記憶手段に記憶されている加減速パラメータ制限値と上記移動平均フィルタ考慮修正手段で修正された加減速パラメータとを比較して上記修正された加減速パラメータが上記加減速パラメータ制限値を超えている場合には上記修正された加減速パラメータを上記加減速パラメータ制限値に変更する加減速パラメータ制限手段と、
当該変更がされない場合の上記修正された加減速パラメータ又は当該変更がされた場合の上記加減速パラメータ制限値並びに加減速開始からの経過時間及び上記移動平均フィルタのパラメータに基づいて加減速パラメータを切り替える加減速パラメータ切替手段と、
上記加減速パラメータ切替手段で切り替えられた加減速パラメータに基づいて上記移動平均フィルタを用いて制御用の指令曲線を生成する指令曲線生成手段とを備えたメカニカルシステムの制御装置。 - パラメータ記憶手段は、メカニカルシステムの負荷及びメカニカルシステムの姿勢に応じた加減速パラメータ制限値を記憶していることを特徴とする請求項５記載のメカニカルシステムの制御装置。
- 動作毎にメカニカルシステムのいずれの軸においてもそれぞれの軸の許容最大トルク以下となる制約を満たす範囲で最短となる加減速パラメータを算出する第１のステップと、
上記第１のステップによって算出された加減速パラメータを移動平均フィルタの窓長と比較し、上記加減速パラメータが上記移動平均フィルタの窓長より短い場合に当該加減速パラメータを修正する第２のステップと、
上記第２のステップで修正された加減速パラメータに基づいて上記移動平均フィルタを用いて制御用の指令曲線を生成する第３のステップとを実行するメカニカルシステムの制御方法。 - 動作毎にメカニカルシステムのいずれの軸においてもそれぞれの軸の許容最大トルク以下となる制約を満たす範囲で最短となる加減速パラメータを算出する第１のステップと、
上記第１のステップによって算出された加減速パラメータを移動平均フィルタの窓長と比較し、上記加減速パラメータが上記移動平均フィルタの窓長より短い場合に当該加減速パラメータを修正する第２のステップと、
パラメータ記憶手段に記憶されているメカニカルシステムの負荷に応じた加減速パラメータ制限値と上記第２のステップで修正された加減速パラメータとを比較して上記修正された加減速パラメータが上記加減速パラメータ制限値を超えている場合には上記修正された加減速パラメータを上記加減速パラメータ制限値に変更する第３のステップと、
当該変更がされない場合の上記修正された加減速パラメータ又は当該変更がされた場合の上記加減速パラメータ制限値に基づいて上記移動平均フィルタを用いて制御用の指令曲線を生成する第４のステップとを実行するメカニカルシステムの制御方法。 - 動作毎にメカニカルシステムのいずれの軸においてもそれぞれの軸の許容最大トルク以下となる制約を満たす範囲で最短となる加減速パラメータを算出する第１のステップと、
加減速開始からの経過時間及び移動平均フィルタのパラメータ並びに上記第１のステップで算出された加減速パラメータに基づいて加減速パラメータを切り替える第２のステップと、
上記第２のステップで切り替えられた加減速パラメータに基づいて上記移動平均フィルタを用いて制御用の指令曲線を生成する第３のステップとを実行するメカニカルシステムの制御方法。 - 動作毎にメカニカルシステムのいずれの軸においてもそれぞれの軸の許容最大トルク以下となる制約を満たす範囲で最短となる加減速パラメータを算出する第１のステップと、
上記第１のステップによって算出された加減速パラメータを移動平均フィルタの窓長と比較し、上記加減速パラメータが上記移動平均フィルタの窓長より短い場合に当該加減速パラメータを修正する第２のステップと、
パラメータ記憶手段に記憶されているメカニカルシステムの負荷に応じた加減速パラメータ制限値と上記第２のステップで修正された加減速パラメータとを比較して上記修正された加減速パラメータが上記加減速パラメータ制限値を超えている場合には上記修正された加減速パラメータを上記加減速パラメータ制限値に変更する第３のステップと、
当該変更がされない場合の上記修正された加減速パラメータ又は当該変更がされた場合の上記加減速パラメータ制限値並びに加減速開始からの経過時間及び上記移動平均フィルタのパラメータに基づいて加減速パラメータを切り替える第４のステップと、
上記第４のステップで切り替えられた加減速パラメータに基づいて上記移動平均フィルタを用いて制御用の指令曲線を生成する第５のステップとを実行するメカニカルシステムの制御方法。
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