JPH01211102A - ロボットの制御装置 - Google Patents

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」 本発明は工業用ロボットの制御装置に係り、特に、塗装
ロボットやシーリングロボットのような高速で繰り返し
再生動作を行うロボ’ｙ　）に用いて好適なロボット制
御装置に関するものである。

「従来の技術」 従来、上記ロボットの制御装置にあっては、ロボットの
目標軌道と、再生時の実軌道（実際の軌道の測定値）と
を常時監視し、−室以上の誤差が一定時間以上継続した
場合に、これを異常とみなしてロボットを停止させるよ
うにしていた。また、学習制御演算については、最初の
数回の再生においのみ、実軌道のデータを制御装置にフ
ィードバックして再生データを修正し、その後誤差がほ
ぼ一定になると学習制御演算を中止して通常の再生動作
を行うようにしていた。

「発明が解決しようとする課題」 しかしながら、上記制御装置は、ワークとロボットとが
干渉する場合のように極端な誤差が生じた場合には、こ
れを有効に検知してロボットを停止させることができる
が、再生を繰り返すことによって徐々に誤差が蓄積され
て行くような経時的変化が生じた場合には、有効に誤差
を検出することができなかった。

また、常時学習制御を行う方式を採用すると、上記経時
的変化の補正も含めた補正が可能であるが、例えば、誤
差の検出中にノイズ等が含まれていたり、ロボットの特
性変化などにより誤差がある一定値以下になると一様に
収束せず、誤差の大きさが振動的になったり発散したり
することがあるなどの問題があった。

本発明は上記事情に鑑みて提案されたもので、経時的変
化を有効に補正することができ、かつ、発散的な誤差の
増加、あるいは、誤差補正に伴う振動を防止したロボッ
ト制御装置を得ることを目的とするものである。

「課題を解決するための手段」 上記目的を達成するため、本発明は、真の目標軌道と再
生時の実際の軌道との誤差に基づいて、前記目標軌道を
修正して仮想目標軌道を生成し、この仮想目標軌道に従
って再生動作を行う学習制御機能を有するロボットの制
御装置において、１回の再生毎に目標軌道と実際の軌道
との誤差の平均値を算出する誤差算出手段と、算出され
た誤差の平均値が基準範囲内にあるか否かを判断する判
断手段と、該判断手段により誤差が基準範囲内にあるこ
とが判断された場合に前記の学習制御機能を停止させる
切替手段とを設けた構成としてなるものである。

１作用」 上記構成であると、再生時の実際の軌道が目標軌道より
大きく外れた場合にのみデータの修正が行われ、誤差が
小さい場合には修正が行われず、学習機能の過剰な修正
動作に起因する誤差の発生が防止される。

「実施例」 以下、図面を参照して本発明の一実施例を説明する。

第１図は本発明を適用してなるロボット制御系を示すも
のである。

符号１は教示データ記憶装置であって、この教示データ
記憶装置ｌに記憶された教示点のデータは、捕間演算装
置２において直線補間、円弧補間などの補間演算処理を
受けて目標軌道を表すベクトルの信号ｅ　ｄ（ｔ）とさ
れ、さらに、加算演算器３にて補正データｅ　（ｔ）（
補正データの発生源については後述する）が加算された
後、ロボット駆動手段４に供給されるようになっている
。また、ロボット５は、ロボット駆動手段４に人力され
た目標軌道信号に基づいて、θ（１）なるベクトルで表
されるところの変位を実際に行う。また、前記加算演算
器３に供給される補正データｆ（ｔ）は、補正データ記
憶装置６から読み出されて補間演算装置７におけるＷＲ
＃１処理を受けた後、前記加算演算器３に供給される。

一方、ロボット５の変位ｅ　（ｔ）は、減算演算器８に
おいて、前記捕間演算装置２がら出力された目標軌道デ
ータθｄ（ｔ）との差が演算される。

上記減算演算器８で得られた偏差データｅ　（ｔ）は、
サンプリング手段９（図面にはスイッチとして示す）に
よって、一定時間毎に学習制御演算装置１０および平均
誤差演算装置１１に供給される。

そして、前記学習制御演算装置１０の演算結果は次回再
生用補正データ記憶装置１２に供給され、また、平均誤
差演算装置１１の演算結果は、前記次回再生用補正デー
タ記憶装置１２に記憶されるとともに、表示装置１３に
表示されるよう°になっている。これらの演算結果は次
回再生用補正データ記憶装置１２に供給され、必要に応
じて前記補正データ記憶装置６に供給されるようになっ
ている。そして、これら減算演算器８、サンプリング手
段９、学習制御演算装置１０、平均誤差演算装置１１、
次回再生用補正データ記憶装置１２、表示装置１３によ
り、補正データ生成部１４が構成されている。

次いで上記制御装置の動作を説明する。

捕間演算装置２は、教示データ記憶装置１に記憶されて
いる教示データを読み出し、教示点間を捕間して連続的
な目標軌道データを生成する（これを真の目標軌道と称
す）。

この信号を と表すと、このｆ３　ｄ（ｔ）は、再生回数によること
なく、教示データ（教示プログラム）毎に一定である。

また、補正データ記憶装置６には学習制御演算によって
得られた目標軌道θｄ（ｔ）に加算する補正データが記
憶されている。

補間演算装置７は補正データを補正データ記憶装置６か
ら読み出し、補正データ間を補間して連続な信号とする
。

この信号を そして、両信号は加算演算器３で加算されてロボット駆
動手段４に供給され、ロボットの各関節が　・θｄ（ｔ
）＋　ｆ　（ｔ）　　なる仮想目標軌道に近付くようサ
ーボ制御される。

また、ロボット５の実軌道をθ（１）と表すと、である
から、減算演算器８で真の目標軌道θｄ（ｔ）と実軌道
θ（１）の誤差を取ると、 ｅ　（ｔ）＝θｄ（ｔ）−ｅ　（ｔ） ただし となる。

この誤差信号ｅ　（ｔ）は、サンプリング手段９によっ
て所定のサンプリング周期Ｔｓの離散的なデータに変換
される。このデータをｅ（ｉ）と表せば、ｅ（ｉ）＝ｅ
（Ｔｓ　−ｉ） となる。

学習演算装置１０には、Ｊｅ回以前までの誤差データ　
ｅ（ｉ−Ｊｅ）、・・・・・・・・・・・・、ｅ（ｉ−
１）。

ｅ（ｉ）　　が記憶されており、下記の学習制御アルゴ
リズムによって次回再生用の補正信号が生成される。

このアルゴリズムを４番目の軸について示せば、ざｔ（
ｉ’−Ｊｅ） ＝ざｆｆ１（ｉ−Ｊｅ）＋Σに−ｅ（ｉ−ｊ）Ｊ　ｓＱ
　　　　Ｊ （ｔ　＝　Ｉ＋　・・・・・・ｎ） となる。

上記式の右辺のｇｔ（ｉ−Ｊｅ）は補正データ記憶装置
６より読み出された値であり、左辺のｇｔ（ｉ−Ｊｅ）
は次回再生用補正データ記憶装置１２へ書き込まれる値
である。また、Ｊｅ、Ｋｌ、。

は、ロボット毎に決められた定数であり（各ロボット駆
動系の固有振動数、あるいはサーボ制御系の動特性によ
り定まる）、あらかじめ学習演算装置ＩＯに記憶されて
いる。

以上の演算を各輪環に行い、演算結果τ（ｉ）が次回再
生用記憶装置１２に格納される。

平均誤差演算装置１１は、平均誤差Ｃをた信号の総数、
ｅＴ（ｉ）はｅの転置行列を表す。

上記Ｃは１回の再生毎に求めることができ、このＣの大
きさによってそれぞれ下記のように処理される。

■　ｉＺ＜Ｅ、の場合 誤差が許容値以下なので同等補正は行わない。

したがって、過剰な補正に起因する誤差の拡大あるいは
、外乱ノイズの影響による誤差の拡大が生じることはな
い。

■　Ｅ１≦Ｒ＜　Ｅ　＊の場合 誤差が許容値を超えるため、補正データを修正すべく、
次回再生用データ記憶装置１２の内容を補正データ記憶
装置へ転送する。

■　Ｅ、≦Ｌの場合 補正データによって修正し得ない誤差が生じたと判断し
て表示装置１３に異常状態を表示し、ロボットの再生を
中止する。

なお、上記Ｅ、、Ｅ、は、予め定められた誤差の基準値
であってＥ　、、’＜　Ｅ　、が成立する関係にあり、
平均誤差演算装置１１に予め入力、記憶されている。

次いで、上記補正データ生成部１４における処理内容を
、第２図のフローチャートにしたがって説明する。

ロボットの再生開始によって以下のステップが開始され
る。

５ｔｅｐｌ：　　ＩＥ＝Ｏ１ｉ＝Ｏ Ｓｔｅｐ２°　サンプリングすべき時刻に達したことを
条件として次のステップへ進む。

５ｔｅｐ３：　　誤差データｅ（ｉ）をサンプリングす
る。

５ｔｅｐ４：　　学習演算を実行し、得られた誤差ｅ（
ｉ−Ｊｅ）を次回再生用補正データ記憶部１２へ格納す
る。

５ｔｅｐ５：　　ＪＩＥ＝ＪＩＥ＋ｅ”（ｉ）・ｅ（＋
）によって平均誤差を求める。

５ｔｅｐ５：　　　ｉをインクリメントする。

５ｔｅｐ７：　　繰り返し回数ｉを基準回数Ｉｅと比較
し、ＹＥＳの場合には次の５ｔｅｐ８へ進み、ＮＯの場
合には前記５ｔａｐｌへ戻る。

５ｔｅｐ３：　　所定回数水められた平均誤差口の総和
をサンプリング回数ｒｅで除して平均誤差の算術平均を
求める。

５ｔｅｐ９：　　平均誤差りが第２の比較値Ｅ２を上回
るか否かを判断し、ＹＥＳの場合には５１ｅｐ１０へ、
ＮＯの場合には５ｔｅｐＨへ進む。

５ｔｅｐｌＯ：　　表示装置１３に異常である旨を表示
した後、制御を終了する。

５ｔｅｐＨ：　　平均誤差Ｅが第１の比較値Ｅ。

を上回るか否かを判断し、下回る場合にはそのまま制御
を終了し、上回る場合には５ｔｅｐ１２へ進んで、次回
再生用補正データ記憶装置１２の内容を補正データ記憶
装置６へ転送して補正データを入れ替える。したがって
、このステップにおいてＹＥＳと判断された場合には、
それ以降の再生に新たな補正データが使用され、ＮＯと
判断された場合には、修正することなく、もとの補正デ
ータのまま以後の再生が行われる。

１回の再生の終了により上記処理が終了し、以下、再生
の度に上記判断に基づいて、必要に応じてデータ入れ替
えながら制御を行う。

上記制御の結果、Ｃ番目の軸について２回目以降の再生
動作で得られた目標軌道θ１ｄ（１）、補正軌道ｇ　（
ｔ）、実軌道θｆｆｉ、ｔ（ｔ）の実測値の例を第３図
に示す。すなわち、第３図中０印で示した教示点の間を
補間することにより得られた目標軌道のデータθｔｄ（
ｔ）を補正軌道のデータざで修正することにより、図示
のように目標軌道θｔｄ（ｔ）に極めて近似する実軌道
θ１（ｔ）を得ることができた。

また、各再生時の平均誤差Ｂを基準値Ｅ、およびＥ、と
比較しつつ再生を繰り返した結果は第４図に示す通りで
あり、Ｘ印の点は各回の平均誤差を示し、さらに、補正
が行われた回については○印を付して示した。

すなわち、第１回の再生において平均誤差ＣがＥ、＜＝
＜Ｅ、の範囲の値となると、第２回目の再生で再生デー
タが修正され、さらに、第２回目、第３回目の再生にお
いてもＤが前記範囲に入っているから、第３回目、第４
回目のいずれ再生においてもデータが修正される。そし
て、第４回目の再生に至って平均誤差ｒ＞＜Ｅ、となる
と、修正を行わないまま第５回目の再生が行われ、以後
第８回目まで修正を行うことなく再生が継続される。

さらに、第８回目の再生において、平均誤差ＣがＥｌを
越えるため、データを修正して第９回目の再生が行われ
る。

なお、上記実施例では平均誤差すを算出するために二乗
平均値を用いたが、絶対値の平均を求めるようにしても
よい。

「発明の効果」 以上の説明で明らかなように、本発明によれば、再生動
作毎に、ロボットの動作遅れ、ギア部のバックラッシュ
の増加、ベアリング部のがたの増加等に起因する目標軌
道に対する実際のロボットの軌道の誤差を知ることがで
きるのはもちろんのこと、誤差が所定範囲にある場合に
限って軌道を修正するから、ノイズ等の原因によって行
われた無用な修正による誤差の増大を防止し、かつ、再
生毎に微小に誤差が増加した場合であっても、誤差が所
定以上となったときに確実にこれを修正することができ
る。したがって、誤差が最小限に抑制されることとなっ
て、 ａ、ロボットの作業効率の向上 す１品質の向上 Ｃ，メンテナンス回数の減少 ｄ、ロボットの誤動作の防止 を図ることができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示すもので、第１図は制御系
全体の構成を示すブロック図、第２図は補正データ生成
部で実行される処理のフローチャート、第３図は２回目
以降の再生時の４番目の軸における目標軌道、実軌道、
補正軌道の関係を示した図表、第４図は再生回数と平均
誤差の関係を示す図表である。 １・・・・・教示データ記憶装置、２・・・・・・補間
演算装置、３・・・・・・加算演算器、４・・・・・・
ロボット駆動手段、５・・・・・・ロボット、６・・・
・・・補正データ記憶装置、７・・・・・・補間演算装
置、８・・・・・減算演算器、９・・・・・・サンプリ
ング手段（スイッチ）、１０・・・・・・学習制御演算
装置、１１・・・・・・平均誤差演算装置、１２・・・
・・次回再生用補正データ記憶装置、１３・・・・・・
表示装置、１４・・・・・・補正データ生成部。 出願人　　ト　キ　コ　株　式　会　社第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 真の目標軌道と再生時の実際の軌道との誤差に基づいて
   前記目標軌道を修正して仮想目標軌道を生成し、この仮
   想目標軌道に従って再生動作を行う学習制御機能を有す
   るロボットの制御装置において、１回の再生毎に目標軌
   道と実際の軌道との誤差の平均値を算出する誤差算出手
   段と、算出された誤差の平均値が基準範囲内にあるか否
   かを判断する判断手段と、該判断手段により誤差が基準
   範囲内にあることが判断された場合に前記の学習制御機
   能を停止させる切替手段とを設けてなることを特徴とす
   るロボットの制御装置。