JP3955217B2

JP3955217B2 - Industrial robot control method and control apparatus

Info

Publication number: JP3955217B2
Application number: JP2002038022A
Authority: JP
Inventors: 章丸山
Original assignee: Nachi Fujikoshi Corp; Daihen Corp
Current assignee: Nachi Fujikoshi Corp; Daihen Corp
Priority date: 2002-02-15
Filing date: 2002-02-15
Publication date: 2007-08-08
Anticipated expiration: 2022-02-15
Also published as: JP2003241811A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、産業用ロボットの制御に関し、特に、ロボットの動作経路を生成するための制御方法及び制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
産業用ロボットの動作を制御する場合には、動作経路が高精度に維持され、直線や曲線が混在する動作経路上を円滑に動作させることが重要である。このため、最近では、平滑な加速及び減速を通じて、ロボットの動作経路を計画することが可能な制御装置が採用されている。
【０００３】
平滑な加速及び減速を実現する方法として一般的によく用いられている方法は、加加速度を指定して線速度プロファイルを計算するＳ字カーブ指定法である。図１は、このＳ字カーブ指定法により動作経路を計画することが可能な制御装置の一例を示すブロック図である。また、図２は、図１の装置における、線速度プロファイル１２、線加速度プロファイル１３、線加加速度プロファイル１４、を示すグラフである。図１において、１は、図２に示した線速度プロファイル１２を加加速区間５、定加速区間６、加減速区間７、定速度区間８、減加速区間９、定減速区間１０、減減速区間１１に分け、それら各区間の時間などの諸元を計算するプロファイル計算部である。２は、プロファイル計算部１の線速度プロファイル１２、線加速度プロファイル１３、及び線加加速度プロファイル１４の諸元に基づいて補間点の３次元位置を計算する補間処理部である。３は、補間処理部２の出力である補間点に対して逆キネマティクス演算を施すことによりロボット各関節軸の指令位置に変換する逆キネマティクス演算部である。４は、逆キネマティクス演算部３の出力であるロボット各関節軸の指令位置に基づいてロボット各関節軸を動作させるサーボアンプである。
【０００４】
しかし、前述したＳ字カーブ指定法では、図２に示したように、線速度プロファイル１２を加加速区間５、定加速区間６、加減速区間７、定速度区間８、減加速区間９、定減速区間１０、減減速区間１１の７つの区間に分け、これに区間の切り換わり目の境界条件を加えた８つの連立方程式を解くことにより、それぞれの区間の時間を計算する必要があるが、係る計算は複雑なので、この方法を実際に適用することは困難である。
【０００５】
そこで、特開平１１−２４９７２４号公報に開示されているものにおいては、図３に示すように、逆キネマティクス演算部３の出力であるロボット各関節軸の指令位置に対してローパスフィルタ処理を施すローパスフィルタ１８を設けるようにしている。これによれば、図４に示すように、線速度プロファイル２３は加速部２０、定速部２１、及び減速部２２からなるものとして、それぞれの区間の時間を計算すればよいので、前述したＳ字カーブ指定法を利用したものに比して計算も容易になるとされ、さらに、滑らかな起動・停止を行わせ、ロボットに振動が生じないようにすることが可能であるとされている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この特開平１１−２４９７２４号公報に開示されているものでは、逆キネマティクス演算部３においてロボット各関節軸のそれぞれの指令位置を生成し、これら各関節軸の指令位置のそれぞれに対して個々にローパスフィルタ処理を行っているので、この場合、ロボット各関節軸が個々に平滑化されることになり、その結果、ロボット各関節軸の動きにアンバランスが生じ、ロボットアーム先端の直線軌跡にずれが生じるという問題がある。
【０００７】
本発明は、係る従来技術の問題点を解決するためのものであり、滑らかな起動・停止を行わせることによりロボットの動きを円滑化するとともに、サーボアンプに入力するロボット各関節軸の指令位置に直線軌跡ずれが生じないような、産業用ロボットの制御方法及び制御装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
係る目的を達成するために、本発明では、予め指定された直線軌跡開始点と終了点とから加速度一定としたときの３次元空間中の線速度プロファイル、線速度プロファイルの１階微分値としての線加速度プロファイル、及び線速度プロファイルの２階微分値としての線加加速度プロファイルを生成し、これら線速度プロファイル、線加速度プロファイル、及び線加加速度プロファイルに対してフィルタ処理を施すことにより、平滑化された線速度プロファイル、平滑化された線加速度プロファイル、及び平滑化された線加加速度プロファイルをそれぞれ生成し、これら平滑化された線速度プロファイル、平滑化された線加速度プロファイル、及び平滑化された線加加速度プロファイルに基づいて補間周期毎の補間点の３次元位置を生成し、この補間周期毎の補間点の３次元位置に対して逆キネマティクス演算を実施することによりロボット各関節軸の指令位置を生成し、このロボット各関節軸の指令位置に基づいてロボット各関節軸を動作させるようにしたことを特徴とする産業用ロボットの制御方法を提供した。
【０００９】
また、係る制御方法を実現する制御装置として、本発明では、予め指定された直線軌跡開始点と終了点とから加速度一定としたときの３次元空間中の線速度プロファイル、線速度プロファイルの１階微分値としての線加速度プロファイル、及び線速度プロファイルの２階微分値としての線加加速度プロファイルを生成するプロファイル計算部と、これら線速度プロファイル、線加速度プロファイル、及び線加加速度プロファイルに対してフィルタ処理を施すことにより、平滑化された線速度プロファイル、平滑化された線加速度プロファイル、及び平滑化された線加加速度プロファイルをそれぞれ生成するローパスフィルタと、これら平滑化された線速度プロファイル、平滑化された線加速度プロファイル、及び平滑化された線加加速度プロファイルに基づいて補間周期毎の補間点の３次元位置を生成する補間処理部と、この補間周期毎の補間点の３次元位置に対して逆キネマティクス演算を実施することによりロボット各関節軸の指令位置を生成する逆キネマティクス演算部と、このロボット各関節軸の指令位置に基づいてロボット各関節軸を動作させるサーボアンプと、を有することを特徴とする産業用ロボットの制御装置を提供した。
【００１０】
係る構成としたことにより、本発明では、教示等により予め指定された直線軌跡開始点と直線軌跡終了点とから、その２点間の３次元ベクトルと加速度一定としたときの線速度プロファイル、線加速度プロファイル、及び線加加速度プロファイル（以下「線速度プロファイル等」と記す）を計算し、低域通過の特性をもつローパスフィルタを利用して線速度プロファイル等を平滑化し、直線軌跡の補間点を平滑化された線速度プロファイル等から計算し、これを逆キネマティクス演算によりロボット各関節軸の指令位置に変換するようにしている。すなわち、本発明では、逆キネマティクス演算においてロボット各関節軸の指令位置を生成する前の段階、具体的には２点間の直線軌跡上の線速度に対してローパスフィルタ処理を行っている。そのため、逆キネマティクス演算部で生成されたロボット各関節軸の指令位置のそれぞれに対して個々にローパスフィルタ処理を行うようにしている従来技術のように、各関節軸の動きにアンバランスが生じることはなく、その結果、ロボットアーム先端の直線軌跡にずれが生じるという問題はなくなる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。図５は、本発明の一実施形態における、制御装置を示すブロック図である。図５において、２４は、予め教示などにより指定された直線軌跡開始点と終了点から、加速度一定としたときの３次元空間中の線速度プロファイル、線速度プロファイルの１階微分値としての線加速度プロファイル、及び線速度プロファイルの２階微分値としての線加加速度プロファイルを生成し、これらを出力するプロファイル計算部である。２５は、プロファイル計算部２４から線速度プロファイル、線加速度プロファイル、及び線加加速度プロファイルを入力し、これら各プロファイルに対してローパスフィルタ処理を施すことにより、平滑化された線速度プロファイル、平滑化された線加速度プロファイル、及び平滑化された線加加速度プロファイルを生成し、これらを出力するローパスフィルタである。
【００１２】
２６は、ローパスフィルタ２５から平滑化された線速度プロファイル、平滑化された線加速度プロファイル、及び平滑化された線加加速度プロファイルを入力し、これら平滑化された各プロファイルに基づいて補間周期毎の補間点の３次元位置を生成し、これらを出力する補間処理部である。２７は、補間処理部２６から補間周期毎の補間点の３次元位置を入力し、この補間周期毎の補間点の３次元位置に対して逆キネマティクス演算を実施することにより、ロボット各関節軸の指令位置を生成し、これを出力する逆キネマティクス演算部である。なお、逆キネマティクス演算とは、指定された３次元位置にロボットアーム先端を移動させるための、ロボット各関節軸の指令位置を算出する演算のことである。２８は、逆キネマティクス演算部２７からロボット各関節軸の指令位置を入力し、このロボット各関節軸の指令位置に基づいてロボット各関節軸を動作させるサーボアンプである。
【００１３】
すなわち、本発明の実施形態では３次元空間中の線速度プロファイル、線加速度プロファイル、及び線加加速度プロファイルを計算するプロファイル計算部２４と、補間点を計算する補間処理部２６との間に、線速度プロファイル等を平滑化するローパスフィルタ２５を挿入することにより、直線軌跡上で加速度を滑らかにするようにしており、係る構成において補間処理部２の後にフィルタ処理を施している図３に示した従来技術のものと相違している。
【００１４】
図６は、ローパスフィルタ２５の構成を示すブロック図である。図６において、２９（四角形のブロック）は１補間周期の遅延演算子、３０及び３２（三角形のブロック）は乗算演算子、３１（円形のブロック）は加算演算子である。遅延演算子２９は直列接続され、それぞれの出力に乗算演算子３０により各ゲインｋ₁、ｋ₂、・・・、ｋ_Nをかけて、その出力をすべて加算演算子３１にて加算する。この結果に乗算演算子３０の各ゲインｋ₁、ｋ₂、・・・、ｋ_Nの和の逆数を乗算演算子３２で乗ずる。なお、Ｎは適切に設計されたフィルタの時定数である。
【００１５】
ここでｋ₁＝ｋ₂＝・・・＝ｋ_N＝１としたとき、ローパスフィルタ２５は時定数Ｎの移動平均操作となり、ｋ₁、ｋ₂、・・・、ｋ_Nを一般的によく知られたＦＩＲフィルタ設計法で計算し与えると、所謂ＦＩＲフィルタとなる。ＦＩＲ（ＦｉｎｉｔｅＩｍｐｕｌｓｅＲｅｓｐｏｎｓｅ）とは、有限インパルス応答のことであり、ＦＩＲフィルタとは、離散化された入力信号に対して、その出力応答が有限時間長で表されるデジタルフィルタのことである。このＦＩＲフィルタには、直線位相特性を正確に実現できること、帰還回路がないので常に安定したフィルタ機能を実現できること、フーリエ級数展開等により容易に設計ができること等の利点がある。
【００１６】
図７は、ローパスフィルタ２５への入力である線速度プロファイル３３、その１階微分値（線加速度プロファイル３４）及び２階微分値（線加加速度プロファイル３５）を示すグラフである。図８は、ローパスフィルタ２５の出力である線速度プロファイル３６、その１階微分値（線加速度プロファイル３７）及び２階微分値（線加加速度プロファイル３８）を示すグラフである。このように、図８に示したローパスフィルタ２５の各出力３６、３７、３８は、図７に示したローパスフィルタ２５の各入力３３、３４、３５に対して平滑化されたものとなる。
【００１７】
これら平滑化された各プロファイル３６、３７、３８に対して補間処理部２６は補間周期毎の補間点の３次元位置を生成し、この補間周期毎の補間点の３次元位置に基づいて逆キネマティクス演算部２７はロボット各関節軸の指令位置を生成することになる。そして、このロボット各関節軸の指令位置に基づいてサーボアンプ２８はロボット各関節軸を動作させることになる。このとき、サーボアンプ２８に入力されるロボット各関節軸の指令位置は、ローパスフィルタ２５において平滑化されたデータが基になっているので、ロボットの動きは円滑なものとなる。さらに、サーボアンプ２８に入力されるロボット各関節軸の指令位置は、ロボット各関節軸の指令位置の個々に対して平滑化されたものではなく、直線軌跡開始点と直線軌跡終了点の２点間の直線軌跡上の線速度に対して平滑化されたデータが基になっているので、サーボアンプ２８の出力に基づいて動作するロボット各関節軸の動きにアンバランスが生じることはなく、よってロボットアーム先端の直線軌跡の精度が向上することになる。
【００１８】
【発明の効果】
本発明によれば、逆キネマティクス演算によりロボット各関節軸の指令位置を生成する前の段階、具体的には２点間の直線軌跡上の線速度に対してローパスフィルタ処理を行っているので、逆キネマティクス演算部で生成されたロボット各関節軸の指令位置のそれぞれに対して個々にローパスフィルタ処理を行うようにしている従来技術のように、ロボット各関節軸の動きにアンバランスが生じることはなくなった。そのため、滑らかな起動・停止を行わせることによりロボットの動きを円滑化するというフィルタ処理による効果を損なうことなく、サーボアンプに入力するロボット各関節軸の指令位置に直線軌跡ずれが生じないような産業用ロボットの制御方法及び制御装置を実現できるものとなった。その結果、本発明においては、ロボットの動きが円滑化されることによる、ロボット各関節軸に用いられている減速機や軸受などの破壊の防止と、ロボット各関節軸の指令位置に直線軌跡ずれが生じないことによる、ロボットアーム先端の直線軌跡の精度向上を両立させることが可能になった。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術としてのＳ字カーブ指定法により動作経路を計画することが可能な制御装置の一例を示すブロック図である。
【図２】従来技術としての図１の制御装置における、線速度プロファイル１２、線加速度プロファイル１３、線加加速度プロファイル１４、を示すグラフである。
【図３】従来技術としての特開平１１−２４９７２４号公報に開示されている制御装置を示すブロック図である。
【図４】従来技術としての図１の制御装置における、線速度プロファイル２３を示すグラフである。
【図５】本発明の一実施形態における、制御装置を示すブロック図である。
【図６】図５で示した本発明の制御装置における、ローパスフィルタ２５の構成を示すブロック図である。
【図７】図５で示した本発明の制御装置における、ローパスフィルタ２５への入力である線速度プロファイル３３、線加速度プロファイル３４及び線加加速度プロファイル３５を示すグラフである。
【図８】図５で示した本発明の制御装置における、ローパスフィルタ２５の出力である線速度プロファイル３６、線加速度プロファイル３７及び線加加速度プロファイル３８を示すグラフである。
【符号の説明】
２４プロファイル計算部
２５ローパスフィルタ
２６逆キネマティクス演算部
２７補間処理部
２８サーボアンプ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to control of an industrial robot, and more particularly to a control method and a control apparatus for generating an operation path of a robot.
[0002]
[Prior art]
When controlling the operation of an industrial robot, it is important that the operation path is maintained with high accuracy, and the operation path including a straight line and a curve is smoothly operated. For this reason, recently, a control device that can plan an operation path of a robot through smooth acceleration and deceleration has been adopted.
[0003]
A method that is generally used as a method for realizing smooth acceleration and deceleration is an S-curve specifying method for calculating a linear velocity profile by specifying jerk. FIG. 1 is a block diagram showing an example of a control device capable of planning an operation path by this S-curve specification method. FIG. 2 is a graph showing a linear velocity profile 12, a linear acceleration profile 13, and a linear jerk profile 14 in the apparatus of FIG. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an acceleration / deceleration section 5, a constant acceleration section 6, an acceleration / deceleration section 7, a constant speed section 8, a deceleration section 9, a constant deceleration section 10, and a deceleration section. 11 is a profile calculation unit that calculates specifications such as time of each section. An interpolation processing unit 2 calculates the three-dimensional position of the interpolation point based on the specifications of the linear velocity profile 12, the linear acceleration profile 13, and the linear jerk profile 14 of the profile calculation unit 1. Reference numeral 3 denotes an inverse kinematics arithmetic unit that converts the command point of each joint axis of the robot by performing an inverse kinematics operation on the interpolation point that is the output of the interpolation processing unit 2. A servo amplifier 4 operates each joint axis of the robot based on the command position of each joint axis of the robot, which is an output of the inverse kinematics calculation unit 3.
[0004]
However, in the S-curve design method described above, as shown in FIG. 2, the linear velocity profile 12 is obtained by adding the acceleration / deceleration section 5, the constant acceleration section 6, the acceleration / deceleration section 7, the constant speed section 8, the decelerating section 9, the constant acceleration section. It is necessary to calculate the time of each section by solving eight simultaneous equations, which are divided into seven sections, a deceleration section 10 and a deceleration section 11, and adding a boundary condition at the section switching. Such a calculation is complicated and it is difficult to actually apply this method.
[0005]
Therefore, in what is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-249724, as shown in FIG. 3, low-pass filter processing is applied to the command position of each joint axis that is the output of the inverse kinematics calculation unit 3. A low-pass filter 18 is provided. According to this, as shown in FIG. 4, the linear velocity profile 23 is composed of the acceleration unit 20, the constant speed unit 21, and the deceleration unit 22, and the time of each section may be calculated. It is said that the calculation is easier than that using the character curve designation method, and further, it is possible to make the robot start and stop smoothly so that the robot does not vibrate.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the one disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-249724, the inverse kinematics calculation unit 3 generates each command position of each joint axis of the robot, and for each of the command positions of each joint axis. Since the low-pass filter processing is performed individually, each joint axis of the robot is smoothed in this case. As a result, the movement of each joint axis of the robot is unbalanced, and the linear locus of the tip of the robot arm There is a problem that deviation occurs.
[0007]
The present invention is for solving the problems of the related art, and smoothes the movement of the robot by performing smooth start-up and stop, and command positions of each joint axis input to the servo amplifier. It is an object of the present invention to provide an industrial robot control method and control apparatus that does not cause a linear locus deviation.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve such an object, in the present invention, the linear velocity profile in the three-dimensional space when the acceleration is constant from the linear trajectory start point and the end point specified in advance, as the first-order differential value of the linear velocity profile. A linear acceleration profile as a second-order differential value of the linear acceleration profile and the linear velocity profile is generated, and the linear velocity profile, the linear acceleration profile, and the linear jerk profile are subjected to filter processing to be smoothed. Generated linear velocity profile, smoothed linear acceleration profile, and smoothed linear jerk profile, respectively, and the smoothed linear velocity profile, smoothed linear acceleration profile, and smoothed line Based on the jerk profile, a 3D position of the interpolation point for each interpolation cycle is generated. By performing inverse kinematics operation on the three-dimensional position of the interpolation point for each interpolation period, the command position of each robot joint axis is generated, and each robot joint axis is operated based on the command position of each robot joint axis. An industrial robot control method characterized in that it is made to be provided is provided.
[0009]
As a control device for realizing such a control method, in the present invention, the linear velocity profile in the three-dimensional space and the first floor of the linear velocity profile when the acceleration is constant from the linear locus start point and end point specified in advance. A profile calculation unit that generates a linear acceleration profile as a differential value and a linear jerk profile as a second-order differential value of the linear velocity profile, and filter processing for these linear velocity profile, linear acceleration profile, and linear jerk profile The low-pass filter that generates a smoothed linear velocity profile, a smoothed linear acceleration profile, and a smoothed linear jerk profile, and these smoothed linear velocity profiles, Linear acceleration profile and smoothed linear jerk profile An interpolation processing unit that generates a three-dimensional position of an interpolation point for each interpolation period based on a file, and an inverse kinematics operation on the three-dimensional position of the interpolation point for each interpolation period, thereby performing the operation of each joint axis of the robot. An industrial robot control device comprising: an inverse kinematics calculation unit that generates a command position; and a servo amplifier that operates each joint axis of the robot based on the command position of each joint axis of the robot. .
[0010]
By adopting such a configuration, in the present invention, the linear velocity profile and the line when the acceleration is constant from the linear trajectory start point and the linear trajectory end point specified in advance by teaching or the like are set. Acceleration profile and linear jerk profile (hereinafter referred to as “linear velocity profile etc.”) are calculated, the low-pass filter with low-pass characteristics is used to smooth the linear velocity profile, etc. It is calculated from a smoothed linear velocity profile or the like, and converted to a command position of each joint axis of the robot by inverse kinematics calculation. That is, in the present invention, the low-pass filter process is performed on the linear velocity on the linear locus between two points before the generation of the command position of each joint axis of the robot in the inverse kinematics calculation. For this reason, the movement of each joint axis is unbalanced as in the conventional technique in which the low-pass filter processing is individually performed for each of the command positions of each joint axis generated by the inverse kinematics calculation unit. As a result, the problem that the linear locus at the tip of the robot arm is displaced is eliminated.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 5 is a block diagram showing a control device in one embodiment of the present invention. In FIG. 5, reference numeral 24 denotes a linear velocity profile in a three-dimensional space when the acceleration is constant from a linear locus start point and an end point designated in advance by teaching or the like, and a linear acceleration as a first-order differential value of the linear velocity profile. The profile calculation unit generates a linear jerk profile as a second-order differential value of the profile and the linear velocity profile, and outputs these. 25, a linear velocity profile, a linear acceleration profile, and a linear jerk profile are input from the profile calculation unit 24, and a smoothed linear velocity profile is smoothed by applying a low-pass filter process to each of these profiles. This is a low-pass filter that generates a linear acceleration profile and a smoothed linear jerk profile and outputs them.
[0012]
26 receives a smoothed linear velocity profile, a smoothed linear acceleration profile, and a smoothed linear jerk profile from the low-pass filter 25, and for each interpolation period based on these smoothed profiles. An interpolation processing unit that generates a three-dimensional position of the interpolation point and outputs these. 27 receives the three-dimensional position of the interpolation point for each interpolation period from the interpolation processing unit 26, and performs inverse kinematics operation on the three-dimensional position of the interpolation point for each interpolation period, whereby each joint axis of the robot Is a reverse kinematics calculation unit that generates a command position and outputs the command position. Note that the inverse kinematics calculation is a calculation for calculating a command position of each joint axis for moving the robot arm tip to a designated three-dimensional position. Reference numeral 28 denotes a servo amplifier that receives the command position of each joint axis of the robot from the inverse kinematics calculation unit 27 and operates each joint axis of the robot based on the command position of each joint axis of the robot.
[0013]
That is, in the embodiment of the present invention, a line between a profile calculation unit 24 that calculates a linear velocity profile, a linear acceleration profile, and a linear jerk profile in a three-dimensional space and an interpolation processing unit 26 that calculates an interpolation point are provided. By inserting a low-pass filter 25 for smoothing the velocity profile and the like, the acceleration is smoothed on the straight locus, and the filter processing is performed after the interpolation processing unit 2 in such a configuration as shown in FIG. It is different from the prior art.
[0014]
FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of the low-pass filter 25. In FIG. 6, 29 (rectangular block) is a delay operator of one interpolation period, 30 and 32 (triangular blocks) are multiplication operators, and 31 (circular block) is an addition operator. The delay operator 29 is connected in series, the respective outputs are multiplied by the gains k ₁ , k ₂ ,..., K _N by the multiplication operator 30, and all the outputs are added by the addition operator 31. This result is multiplied by the multiplication operator 32 by the inverse of the sum of the gains k ₁ , k ₂ ,..., K _N of the multiplication operator 30. N is a time constant of an appropriately designed filter.
[0015]
Here when the _{_{k 1 = k 2 = ··· =}} k N = 1, the low-pass filter 25 becomes the moving average operation time constant _{_{N, k 1, k 2,}} ···, well k _N generally When calculated and given by a known FIR filter design method, a so-called FIR filter is obtained. The FIR (Finite Impulse Response) is a finite impulse response, and the FIR filter is a digital filter whose output response is expressed by a finite time length with respect to a discretized input signal. This FIR filter has the advantages that the linear phase characteristic can be accurately realized, a stable filter function can always be realized since there is no feedback circuit, and the design can be easily performed by Fourier series expansion or the like.
[0016]
FIG. 7 is a graph showing a linear velocity profile 33 that is an input to the low-pass filter 25, a first-order differential value (linear acceleration profile 34), and a second-order differential value (linear jerk profile 35). FIG. 8 is a graph showing the linear velocity profile 36, the first-order differential value (linear acceleration profile 37) and the second-order differential value (linear jerk profile 38), which are the outputs of the low-pass filter 25. As described above, the outputs 36, 37, and 38 of the low-pass filter 25 shown in FIG. 8 are smoothed with respect to the inputs 33, 34, and 35 of the low-pass filter 25 shown in FIG.
[0017]
For each of the smoothed profiles 36, 37, and 38, the interpolation processing unit 26 generates a three-dimensional position of the interpolation point for each interpolation period, and based on the three-dimensional position of the interpolation point for each interpolation period, the inverse kinema is generated. The tics calculation unit 27 generates a command position for each joint axis of the robot. The servo amplifier 28 operates each joint axis of the robot based on the command position of each joint axis of the robot. At this time, since the command position of each joint axis of the robot input to the servo amplifier 28 is based on the data smoothed by the low-pass filter 25, the robot moves smoothly. Further, the command positions of the robot joint axes input to the servo amplifier 28 are not smoothed with respect to each of the robot joint axis command positions, but two points, a linear locus start point and a linear locus end point. Since the data smoothed with respect to the linear velocity on the linear trajectory between them is based, the movement of each joint axis of the robot that operates based on the output of the servo amplifier 28 is not unbalanced. The accuracy of the linear trajectory at the tip of the robot arm is improved.
[0018]
【The invention's effect】
According to the present invention, the low-pass filter processing is performed on the linear velocity on the linear locus between two points before the command position of each joint axis of the robot is generated by the inverse kinematics calculation. As in the prior art in which low-pass filter processing is individually performed for each of the robot joint axis command positions generated by the inverse kinematics calculation unit, an unbalance occurs in the movement of each robot joint axis. That was gone. Therefore, linear trajectory deviation does not occur in the command position of each joint axis input to the servo amplifier without impairing the effect of the filter processing of smoothing the robot movement by performing smooth start / stop. An industrial robot control method and control apparatus can be realized. As a result, according to the present invention, the movement of the robot is smoothed to prevent the reduction gears and bearings used for each joint axis of the robot from being broken, and the linear locus shifts to the command position of each robot joint axis. It has become possible to improve both the accuracy of the linear trajectory at the tip of the robot arm due to the fact that no occurrence occurs.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing an example of a control device capable of planning an operation path by a conventional S-curve specifying method.
2 is a graph showing a linear velocity profile 12, a linear acceleration profile 13, and a linear jerk profile 14 in the control device of FIG. 1 as a conventional technology.
FIG. 3 is a block diagram showing a control device disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 11-249724 as a prior art.
4 is a graph showing a linear velocity profile 23 in the control device of FIG. 1 as a prior art.
FIG. 5 is a block diagram showing a control device in one embodiment of the present invention.
6 is a block diagram showing a configuration of a low-pass filter 25 in the control device of the present invention shown in FIG.
7 is a graph showing a linear velocity profile 33, a linear acceleration profile 34, and a linear jerk profile 35 which are inputs to the low-pass filter 25 in the control device of the present invention shown in FIG.
8 is a graph showing a linear velocity profile 36, a linear acceleration profile 37, and a linear jerk profile 38, which are outputs of the low-pass filter 25, in the control device of the present invention shown in FIG.
[Explanation of symbols]
24 Profile Calculation Unit 25 Low Pass Filter 26 Inverse Kinematics Operation Unit 27 Interpolation Processing Unit 28 Servo Amplifier

Claims

A linear velocity profile in a three-dimensional space when the acceleration is constant from a linear locus start point and an end point designated in advance, a linear acceleration profile as a first-order differential value of the linear velocity profile, and 2 of the linear velocity profile Generate a linear jerk profile as a first derivative,
By performing filtering on the linear velocity profile, the linear acceleration profile, and the linear jerk profile, a smoothed linear velocity profile, a smoothed linear acceleration profile, and a smoothed linear jerk Generate each profile,
Generating a three-dimensional position of an interpolation point for each interpolation cycle based on the smoothed linear velocity profile, the smoothed linear acceleration profile, and the smoothed linear jerk profile;
Generating a command position for each joint axis of the robot by performing inverse kinematics operation on the three-dimensional position of the interpolation point for each interpolation cycle;
A control method for an industrial robot, characterized in that each joint axis of a robot is operated based on a command position of each joint axis of the robot.

A linear velocity profile in a three-dimensional space when the acceleration is constant from a linear locus start point and an end point designated in advance, a linear acceleration profile as a first-order differential value of the linear velocity profile, and 2 of the linear velocity profile A profile calculator that generates a linear jerk profile as a differential value;
By performing filtering on the linear velocity profile, the linear acceleration profile, and the linear jerk profile, a smoothed linear velocity profile, a smoothed linear acceleration profile, and a smoothed linear jerk A low-pass filter that generates each profile;
An interpolation processing unit that generates a three-dimensional position of an interpolation point for each interpolation period based on the smoothed linear velocity profile, the smoothed linear acceleration profile, and the smoothed linear jerk profile;
An inverse kinematics calculation unit that generates a command position of each joint axis of the robot by performing an inverse kinematics calculation on the three-dimensional position of the interpolation point for each interpolation period;
A servo amplifier that operates each joint axis of the robot based on a command position of each joint axis of the robot;
An industrial robot control apparatus comprising: