JPH01200414A

JPH01200414A - 産業用ロボットの速度制御方法

Info

Publication number: JPH01200414A
Application number: JP2373388A
Authority: JP
Inventors: Kazunobu Kojo; 古城　和伸; Takahide Nagahama; 恭秀永浜; Manabu Nagata; 永田　学
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1988-02-05
Filing date: 1988-02-05
Publication date: 1989-08-11

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野コ本発明は、教示（ティーチング）点間をプレイバック動
作する溶接ロボット等の産業用ロボットにおける速度制
御方法に関するものである。

［従来の技術］第６図は、産業用ロボット、例えばアーク溶接ロボット
による溶接工程を示した模式図である。

この第６図において、ギザギザで表わしたＰ２−Ｐ３問
およびＰ５−Ｐ６間は、アーク溶接する区間であり、こ
れらの区間では指定溶接脚長等により許容速度は予め決
まる。これに対して、Ｐｌ−Ｐ２．Ｐ３−Ｐ４−Ｐ５．
Ｐ６−Ｐ７間は溶接区間Ｐ２−Ｐ３．Ｐ５−Ｐ６にロボ
ットを移動させる目的で動かす区間〔従って、これらの
区間Ｐ１−Ｐ２．Ｐ３−Ｐ４−Ｐ５．Ｐ６−Ｐ７を空送
区間（エアカット区間）と呼ぶ〕であるから、この空送
区間での速度は溶接施工上の制限はなく、ロボットの各
軸のモータ等の性能、即ち、ロボット自身がもつ性能に
より速度は決定されるものである。

この空送区間におけるロボットのアーム先端の移動速度
を設定した場合、通常、第７図に鎖線で示すような速度
パターンを描いて速度制御され、指令速度Ｖ。までの加
速区間および停止するまでの減速区間に、所定の時間を
かけている。

また、従来、許容速度（最高速度；例えば、多関節型ロ
ボットの下腕については、下腕軸Ｓ２駆動用モータの最
高回転速度により制限され、約８０ｍ／ｍｉｎ程度であ
る。）ｖｍａｘを予め設定しておき、指令速度Ｖ。がこ
の許容速度Ｖ　ｗａｘを超えている場合には、そのまま
ではエラーが発生してしまうので、第７図に実線で示す
ように、加速中に許容速度Ｖ　ｍａｘに達した時点で、
指令速度Ｖ。と許容速度Ｖｍａｘとに基づいて制御周期
を引き伸ばして（例えば、（Ｖｏ　／　Ｖｍａｘ）　Ｘ
　（通常の制御周期）〕、指令速度Ｖ。まで加速するこ
となく許容速度Ｖｍａｘを保持し、この許容速度Ｖｍａ
ｘから減速するようにしている（最高速度自動設定機能
）。つまり、鎖線で示す通常の速度パターンを許容速度
Ｖｍａｘで切り取ったほぼ台形の速度パターンを描くよ
うに速度制御されることになる。

このように速度制御することで、指令速度Ｖ。

をティーチングした際に、テストモードにおいて指令速
度■。が許容速度Ｖｍａｘを超えてエラーが発生するか
否かをチエツクする必要がなくなり、ティーチングを迅
速に行なえるようになる。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら、上述のような従来の速度制御手段では、
緩加減速の機能を考慮していないため、指令速度Ｖ。が
許容速度Ｖｍａｘを超えている場合には、第７図に実線
で示すような速度パターンで制御され、加速区間から許
容速度Ｖｍａｘへ移る時点と、許容速度Ｖｍａｘから減
速区間へ移る時点との２箇所でエツジＥが生じ、これら
のエツジＥにより、ロボットのアーム等に大きな振動が
発生して制御精度に悪影響を及ぼすことになる。

本発明は、このような課題を解決しようとするもので、
指令速度が許容速度を超えた場合にエツジを発生させる
ことなく速度制御できるようにして、エツジによる振動
発生を確実に防止し制御精度の向上をはかった産業用ロ
ボットの速度制御方法を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］このため、請求項１に記載された本発明の産業用ロボッ
トの速度制御方法は、教示点間をプレイバック動作する
産業用ロボットであって、上記教示点間を複数の区間に
分割する分割点を目標位置として位置制御するためのタ
イミングを決めるトリガ信号を所要の制御周期で出力す
るように構成したものにおいて、加速区間もしくは減速
区間の最初のステップにおける許容速度を上記産業用ロ
ボットの各軸毎に予め設定し、上記最初のステップに際
して上記各軸への指令速度と上記許容速度とを比較し、
上記指令速度が上記許容速度よりも大きい場合には、次
のトリガ信号を出力すべき制御周期を上記の許容速度お
よび指令速度の各値を用いて変更するとともに、変更さ
れた制御周期を上記の加速区間もしくは減速区間の間に
亘って保持することを特徴としている。

また、請求項２に記載された本発明の産業用ロボットの
速度制御方法は、教示点間をプレイバック動作する産業
用ロボットであって、上記教示点間を複数の区間に分割
する分割点を目標位置として位置制御するためのタイミ
ングを決めるトリガ信号を所要の制御周期で出力するよ
うに構成したものにおいて、加速区間もしくは減速区間
の各スチップにおける許容速度を上記産業用ロボットの
各軸毎に予め設定し、上記の各ステップ毎に、上記各軸
への指令速度と上記許容速度とを比較し、上記指令速度
が上記許容速度よりも大きい場合には、次のトリガ信号
を出力すべき制御周期を上記の許容速度および指令速度
の各値を用いて変更することを特徴としている。

［作　　　用］上述した本発明に係る前者（請求項１）の産業用ロボッ
トの速度制御方法では、加速区間もしくは減速区間の最
初のステップに際して、各軸への指令速度と各軸の許容
速度とが比較され、上記指令速度が上記許容速度よりも
大きい場合には、次のトリガ信号を出力すべき制御周期
が上記の許容速度および指令速度の各値を用いて変更さ
れ、変更された制御周期が上記の加速区間もしくは減速
区間の間に亘って保持されて、緩加減速機能が得られる
。

また、後者（請求項２）の産業用ロボットの速度制御方
法では、加速区間もしくは減速区間の各ステップ毎に、
各軸への指令速度と各軸の許容速度とが比較され、上記
指令速度が上記許容速度よりも大きい場合には、次のト
リガ信号を出力すべき制御周期が上記の許容速度および
指令速度の各値を用いて変更されて、緩加減速機能が得
られる。

［発明の実施例コ以下、図面により本発明の産業用ロボットの速度制御方
法の実施例について説明する。第１図はであり、ここで
は、本発明の方法を例えば２軸の関節型溶接ロボットの
速度制御に適用した場合を考える。第１図において、１
は各軸に接続されたロボット関節駆動用のモータ２のた
めの指令速度信号（この信号は教示点間の複数の目標位
置に対応するロボット位置指令信号である）を後述のト
リガ信号を受けるたびに出力する演算装置、３は各モー
タ２（各軸）の実速度を検出するエンコーダ、４は演算
装置１からの指令速度とエンコーダ３からの実速度との
偏差を計数する偏差カウンタ、５はＤ／Ａ変換器、６は
ドライバ、７は各軸ごとの許容速度を予め設定する許容
速度設定器、８は演算装置１からの指令速度と許容速度
設定器７からの許容速度とを比較して指令速度が許容速
度よりも大きい場合に制御周期変更信号を出力しそれ以
外で制御周期不変更信号を出力する比較器、９は所要の
タイミング（制御周期）でロボット位置制御のためのト
リガ信号を演算装置１へ出力する制御周期演算装置であ
るが、この制御周期演算装置９は比較器８からの制御周
期変更信号あるいは制御周期不変更信号および演算装置
１．許容速度設定器７からの信号を受けるようになって
いる。

次に、上述の装置を用いて実施される本発明の第１実施
例（請求項１による実施例）としての産業用ロボットの
速度制御方法について詳細に説明するが、本実施例では
、指令速度への加速制御もしくは減速制御を、３２ユニ
ツト（３２ステツプ）。

０．３２ｓｅｃで行なうものとする。

まず、第２図により、ゼロから指令速度への加速区間に
おける制御手順を説明すると、各許容速度設定器７には
、加速区間の第１ステツプにおける許容速度（各軸の許
容速度Ｖ　ｍａｘの１／３２）を予め設定しておく。

そして、演算装置１から出力された各軸への指令速度ｖ
０に基づき座標変換により求まった制御周期当たりの各
軸のモータ移動量ΔＬと、各許容速度設定器７に設定さ
れた第１ステツプの許容速度Ｖｍａｘ／３２とを比較器
８により比較し、モータ移動量ΔＬが許容速度Ｖｍａｘ
／３２よりも大きい場合には、その大きさに比例して、
通常、２０ｍ５ｅｃの制御周期を引き伸ばす。例えば、
指令速度■。

に関連するモータ移動量ΔＬと、許容速度Ｖｍａｘに関
連する第１ステツプの許容速度Ｖｍａｘ／　３２とから
、制御周期演算装置９において、（ΔＬ　／　（Ｖｍａ
ｘ／　３２　））　・２０＝（３２・ΔＬ　／　Ｖ　ｍ
ａｘ）　・２０　（ｍｓｅｃ）を演算して、次のトリガ
信号の出力時を、２０ｍ５ｅｃから例えば３０ｍ５ｅｃ
に引き伸ばす。

その後、第２ステツプ以降は、上式により求まった第１
ステツプの制御周期（例えば３Ｑｍｓｅｃ）を維持し、
３２ステツプ後には、通常の最高速度自動設定機能に移
行して許容速度Ｖｎ＋ａｘでの駆動制御を行なう。

また、第３図により、前述の指令速度からゼロへの減速
区間における制御手順を説明すると、減速区間の第１ス
テツプにおいて、減速区間直前（３２ユニツト）の制御
周期での各軸のモータ移動量ΔＬ（演算装置１からの出
力）と、許容速度設定器８に設定された各軸の許容速度
Ｖｍａｘとを比較器８により比較し、モータ移動量ΔＬ
が許容速度Ｖ　ｍａｘよりも大きい場合には、加速区間
の場合と同様に、その大きさに比例して、通常、２０ｍ
５ｅｃの制御周期を引き伸ばし、例えば３０ｍ５ｅｃと
する。

そして、第２ステツプ以降は、この第１ステツプの制御
周期３０ｍ５ｅｃを維持して制御を行なう。ただし、同
時に通常の最高速度自動設定機能も作動させ、これによ
り求まった制御周期が３０ｍ５ｅｃを上回った場合（例
えば３２ｍ５ｅｃ）には、それを優先的に使用する。

ついで、上述の装置を用いて実施される本発明の第２実
施例（請求項２による実施例）としての産業用ロボット
の速度制御方法について詳細に説明する。まず、ゼロか
ら指令速度への加速区間においては、各許容速度設定器
７に、加速区間の第１ステツプ〜第３２ステツプまでの
各ステップにおける許容速度を予め設定しておく。つま
り、第２図に示すように、第１ステツプでは１ユニツト
、第２ステツプでは２ユニツト等のように、速度ユニッ
トの全速３２ユニツトに占める割合で、第１ステツプか
ら順に、Ｖｍａｘ／３２．２・Ｖ　ｗａｘ／３２　、・
・・。

Ｖ　ｍａｘと許容速度を設定する。

そして、各ステップ毎に、演算装置１から出力された各
軸への指令速度Ｖ。に基づき座標変換により求まった制
御周期当たりの各軸のモータ移動量ΔＬと、各許容速度
設定器７に設定された各ステップの許容速度（Ｖｍａｘ
／３２．２・Ｖｍａｘ／３２．・・・。

Ｖｍａｘ）とを比較器８により比較し、モータ移動量Δ
Ｌが許容速度よりも大きい場合には、制御周期演算装置
９により、指令速度Ｖ。に関連するモータ移動量ΔＬと
、許容速度Ｖｍａｘに関連する各ステップの許容速度と
を用いて、通常の制御周期を引き伸ばす。

例えば、各軸のモータが最高３０００ｒｐｍ、　８００
０パルス７１回転とすると、最高速度は、（３０００／
６０）　Ｘ１１１０００　＝　４０００００パルス／ｓ
ｅｃであり、制御周期２０ｍ５ｅｃ当たりでは、４００
０００　ｘ　（２０／１．０００）　＝　８００ｏパル
スとなる。通常の最高速度自動設定機能では、座標演算
から求まった各軸の移動量が、この８０００パルスを上
回り、例えば、１００００パルスとなった場合には、１
００００／８０００の比率で制御周期を引き伸ばして、
２０　Ｘ　（１００００／８０００）　＝　２５ｍ５ｅ
ｃの周期で制御するが、加速区間では、全速度ユニット
が３２ユニツトで、今その加速ステップでの速度が１６
ユニツトであるとすれば、各軸の制御周期内の最高移動
量（許容速度設定器７に設定される第１６ステツプの許
容速度）を８０００　Ｘ　（１６／３２）　＝　４００
０パルスとして同様の制御を行なう。即ち、１００００
パルスに対しては、２０　Ｘ　（１００００／４０００
）　＝　５０ｍ５ｅｃの周期で制御を行なう。

このとき、演算装置１は、次のステップが全ユニット（
例えば３２ユニツト）に対して何ユニットであるかの（
そのステップでのユニット／全ユニット）の比を出力す
るか、または、全ユニット数と第何ステップであるかを
出力する。

以上のようにして、制御周期演算装置９が制御周期を引
き伸ばしてトリガ信号を出力し、加速区間を終了した後
には、通常の最高速度自動設定機能に移行して許容速度
Ｖｍａｘでの駆動制御を行なう。

また、前述の指令速度からゼロへの減速区間においては
、上述した加速区間の場合と同様に、各ステップにおけ
る速度ユニット数と全ユニット数との比で、その減速ス
テップにおける適正な最高速度を求め、この値を用いて
座標演算から求まるモータ移動量がこの値を上回る場合
には、制御周期演算装置９において、その比により制御
周期を引き伸ばす。

なお、演算装置１は、次の点までの移動パルスを出力し
、このパルスに従って偏差カウンタ４がゼロになる方向
にモータ２を制御する構成になっている。そして、指令
速度に相当するパルス数の出力（上記モータ移動量に対
応する）が通常は予め定められた制御周期（例えば２０
　ｍ５ｅｃ）毎に行なわれるが、このパルスが加減速区
間の第１ステツプもしくは各ステップにおける各軸毎の
許容速度に相当するパルスを上回る場合、制御周期演算
装置９により、前記式等に基づく演算を行ない、適正周
期（例えば３０ｍ５ｅｃ）を得て、上記適正周期毎にト
リガ信号を出力し、演算装置１から次の指令パルスを出
力する構成となっている。

また、第１図に示すものは、ロボットが２軸の場合であ
るが、その他多軸のロボットにも、また、極座標ロボッ
ト、円筒座標ロボット、直交座標ロボット、多関節ロボ
ットにも同様にして、本方法の適用が可能である。また
、本方法は、ＰＴＰ制御、ｃｐ制御等を問わず同様に適
用される。

このようにして、本実施例の方法によれば、第１、第２
いずれの実施例によっても緩加減速機能が得られ、第４
図に示すように、指令速度ｖ０が許容速度Ｖ　ｗａｘを
超えた場合に、従来のようなエツジを発生させることな
く速度制御が行なわれ、エツジによる振動発生が確実に
防止されるので、ロボットの制御精度が大幅に向上する
。

なお、偏差カウンタ４に入るパルス列を等間隔にした方
がサーボ制御上有利であるので、第１図の装置に代えて
第５図に示すような構成の装置を用いてもよい。この第
５図に示すものでは、次の補間点までの移動パルス数を
主演算装置ＩＡから出力し、これを比較器８Ａにより許
容速度を上回っていないかチエツクし、もし上回ってい
る場合は制御周期演算装置９にて適正な制御周期を演算
し、これにより主演算装置ＩＡに対しては次の１−リガ
信号を遅らせる一方、サーボ演算装置１ｏに対しては制
御周期演算装置９から等間隔のパルス列を作り出すデー
タとして制御周期を出力させるようにする。このように
すれば、偏差カウンタ４に入るパルス列を等間隔にしな
がら、本方法を実施することが可能である。また、第５
図の装置では、許容速度設定器７Ａに設定される許容速
度は一定値でなく、状態に応じて主演算装置ＩＡからの
信号により変更できるようになっている。

［発明の効果］以上詳述したように、請求項１の発明では、加速区間も
しくは減速区間の最初のステップにおける許容速度を各
軸毎に予め設定し、上記最初のステップに際して上記各
軸への指令速度と上記許容速度とを比較し、上記指令速
度が上記許容速度よりも大きい場合には、制御周期を上
記の許容速度および指令速度の各値を用いて変更して、
変更された制御周期を上記の加速区間もしくは減速区間
の間に亘って保持することが行なわれるので、これによ
り緩加減速機能が得られ、エツジによる振動発生が確実
に防止されて、ロボットの制御精度が大幅に向上する効
果がある。

また、請求項２の発明では、加速区間もしくは減速区間
の各ステップにおける許容速度を各軸毎に予め設定し、
上記の各ステップ毎に、上記各軸への指令速度と上記許
容速度とを比較し、上記指令速度が上記許容速度よりも
大きい場合には、制御周期を上記の許容速度および指令
速度の各値を用いて変更することが行なわれるので、請
求項１の方法と同様に、緩加減速機能が得られ、エツジ
による振動発生が確実に防止されて、ロボットの制御精
度が大幅に向上する効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１〜５図は本発明の産業用ロボットの速度制御方法の
実施例を示すもので、第１図は本発明の産業用ロボット
の速度制御方法を実施するための装置を示すブロック図
、第２，３図はいずれも本実施例の動作を説明するため
のグラフ、第４図は本実施例の効果を説明するためのグ
ラフ、第５図は本方法を実施するための装置の変形例を
示すブロック図であり、第６図はアーク溶接ロボットに
よる溶接工程を示した模式図、第７図は従来の産業用ロ
ボットの速度制御手段による動作を説明するためのグラ
フである。１・・−演算装置、ＩＡ−・主演算装置、２・・−モー
タ、３・−・・・エンコーダ、４・−・偏差カウンタ、
５　・−Ｄ　／　Ａ変換器、６−ドライバ、７．７Ａ・
−許容速度設定器、８，８Ａ・・・比較器、９・・−制
御周期演算装置、１０−・サーボ演算装置。なお、図中、同一の符号は同一、又は相当部分を示して
いる。第２図第３図Ｂ１間第４図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）教示点間をプレイバック動作する産業用ロボット
であって、上記教示点間を複数の区間に分割する分割点
を目標位置として位置制御するためのタイミングを決め
るトリガ信号を所要の制御周期で出力するように構成し
たものにおいて、加速区間もしくは減速区間の最初のス
テップにおける許容速度を上記産業用ロボットの各軸毎
に予め設定し、上記最初のステップに際して上記各軸へ
の指令速度と上記許容速度とを比較し、上記指令速度が
上記許容速度よりも大きい場合には、次のトリガ信号を
出力すべき制御周期を上記の許容速度および指令速度の
各値を用いて変更するとともに、変更された制御周期を
上記の加速区間もしくは減速区間の間に亘って保持する
ことを特徴とする産業用ロボットの速度制御方法。
（２）教示点間をプレイバック動作する産業用ロボット
であって、上記教示点間を複数の区間に分割する分割点
を目標位置として位置制御するためのタイミングを決め
るトリガ信号を所要の制御周期で出力するように構成し
たものにおいて、加速区間もしくは減速区間の各ステッ
プにおける許容速度を上記産業用ロボットの各軸毎に予
め設定し、上記の各ステップ毎に、上記各軸への指令速
度と上記許容速度とを比較し、上記指令速度が上記許容
速度よりも大きい場合には、次のトリガ信号を出力すべ
き制御周期を上記の許容速度および指令速度の各値を用
いて変更することを特徴とする産業用ロボットの速度制
御方法。