JPH01257583A

JPH01257583A - ロボットの制御装置

Info

Publication number: JPH01257583A
Application number: JP8133488A
Authority: JP
Inventors: Yuji Sakaguchi; 坂口　裕二
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1988-04-04
Filing date: 1988-04-04
Publication date: 1989-10-13
Anticipated expiration: 2012-02-19
Also published as: JP2583272B2

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）この発明は、周辺ｌｉ器との信号のやりとりが少なく、
予め定められた手順に従って作又を行う多関節ロボット
、特にはアクチュエータの一つに弾性収縮体を具える多
関節ロボットに好適な制ｊｎ”Ａ置に関するものである
。

（従来の技術及びその問題点）加圧流体の供給により膨径変形し軸線方向に収縮力を生
起する、所謂エアーバッグの弾性収縮体は、他のアクチ
ュエータに比べて究めて軽量であり、加圧流体の有する
エネルギーを有効に利用できる、またスパークを発生す
ることがないので爆発生雰囲気においても使用できる等
数多くの利点を有しており、種々の作業用ロボットに適
用されつつある。

ところで、この弾性収縮体を少なくとも二個で一対とし
たアクチュエータを具えるロボットを含め、通常の作業
用ロポ７）にあっては第５図に示したように、演算装置
１には、空間座標系において指定された始点及び終点間
の軌道Ｘに基づいて、各アームの空間座標系における一
定時間毎の七宝位置が記憶されており、運転モードにあ
っては、演算装７Ｉ■に記憶されている空間座標系にお
ける位置座標を補間し、この補間された空間座標を関節
座標系に逆圧４５変換し、各アー１、に関連して設けら
れた各サーボ制ｊ１装置２ａ、２ｂ、２ｃ、に移動信号
、例えば（ＯＩ、θｚ、０３＞を１える。一方、サーボ
制御装置には、各アームに設けたセンサーからの現実の
位置情￥μも人力され、そごで移動信号と位置９報とが
比較され、アームの現実の位置が指令位置に近づくよう
関連するアクチュエータに駆動信号を与えている。

その駆動信号は、第６図（ａ）に示したように、アクチ
エエータとしてサーボモータ３を用いたものにあっては
、サーボｉＪｌ！御装置２から速度制御装置４に送られ
る速度制′４ｉｌ信号Ｖが、また第６図（ｂ）に示した
ように、一対の弾性収縮体６を用いたものにあっては圧
力制御装置７に送られる圧力ｆｉｌｌ　？Ｒ信信号炉相
当する。なお、図示例にあって符号８は、アームの現実
の位置を検知する位置センサーとしてのロータリエンコ
ーダを示している。

この様なロボットの制御装置にあっては、サーボ制御装
置２が、演算装置ｌからの送られた移動信号を取り込み
、関連するアームを直ちに駆動するものであったため、
各アームの応答が一様に行われることがなかった。この
為、それらアームの運動が合成される空間座標にあって
は［１ボア）・ツールが描く実際の軌道が所望の軌道に
一致せず、遅れることとなるという問題があった。

例えば、あるアクチュエータが一対の弾性収縮体で構成
されているサーボ系にあって、その伝達関数Ｇ（ｓ）は
、次のように示される。

Ｒ（ｓ）は、圧力制御装置に４えられる目標圧力Ｇ　（ｓ）は、サーボ系の伝達関数 ′ｒ１は、圧力制御装置の時定数 ω７は、弾性収縮体の固有振動数 ξは、等価粘性係数である。

この式によれば、弾性収縮体は、０型３次系でありこの
系に、比例補償要素、積分補償要素等の補償要素を付加
すると、ｌ型３次系、又はｌ型４次系になることが分か
る。そしてこれら補償要素を付加したサーボ系にランプ
人力を加えると第７図のようになり、必ず遅れが生じる
こととなる。

この遅れは、特に、作動媒体として空気を用いた弾性収
縮体にあっては、作動媒体の圧縮性に起因して応答の遅
れが顕著に表出すると言う問題があった。また、この遅
れは、多関節ロボットの各アームに対して一様なもので
はなく、しかもアームの運動速度が大きい程太き（なる
と言う問題があった。

本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、
各アーム、ひいてはロボット・ツールが所望の軌道をえ
かくことができる制御装置を擾供することをその課題と
する。

（課題を達成するための手段）この課題を達成するため、本発明装置にあっては、加圧
流体の供給により膨径変形し軸線方向に収縮する一対の
弾性収縮体を具えるアームを少なくとも一個有し並進及
び／又は回転運動可能な多関節ロボットのｆ＋ＩＩ？１
装置であって、始点及び終点間を結ぶ経路に基づいて各
アームのそれぞれの移動Ｖを求める演算装置と、演算装
置からのそれら移動量に対応する各々の移動信号に基づ
いて関連する各アームの運動量を制御するサーボ制御装
置とを具え、サーボ制御装置は、それら移動信号にに対
応して各アームを所定時間経過後に駆動する遅延回路を
具備してなる。

（作用）演算装置からの移動信号を取り込んだサーボ制御Ｂ装置
は、遅延回路により所定時間経過後に、移動信号に対応
して各アームを駆動することとなる。

従って、各アームが一様に応答することとなり、ロボッ
トに取りつけられたツールが、所期した通りの軌跡を描
くこととなる。

（実施例）以下図面を参照し八から本発明装置について詳述する。

第１図は、本発明の好適な実施例を示す図であリ、演算
装置ｌは、作業プログラムに基づいてロボ７・ト・ツー
ルの始点及び終点を結ぶ経路を、その経路」−に中間点
を加えて小区間に分割する。そして運転モートにあって
は、演算装置ｌは、各点における情報を逆変換し、ある
時間間隔毎の移動指令信号をサーボ制御ｎ装置２出力す
る。

演算装７１１からの移動指令信号を受けるこのサーボ制
御装置２は遅延回路９を具える一方、そのサーボ制？１
装置２には、ロータリエンコーダ、レゾルバまたはボタ
ンシラメータ等の既知のセンサーからの位置情報も入力
される。そこで制御装置２は、目標位置と実際の位置と
の間の差を考慮し、その差を無くすべく所定時間経過後
に駆動信号をアクチュエータ、例えば、弾性収縮体６に
あっては圧力制御装置７に、また液圧シリンダ１１にあ
ってはその作動媒体供給装置１０に出力して各アクチュ
エータを駆動する。

この様に、アクチュエータとして弾性収縮体を用いたサ
ーボ系のｆｉｌ［ｌブロック線図を第２図に示す。ここ
で、「（ｋ）は離散化された目標位置を、Ｃ（ｋ）はア
クチュエータの出力端の現在位置を、［Ｊ（ｋ）は″ｊ
該弾性収縮体に関連させて配設した圧力制御装７ｊ、７
に与える掻作２ｉｔであり、またに、は比例ゲインを、
Ｋ、は微分ゲインを、Ｋ、は積分ゲインを、Ｋｓはオー
ブンループゲインを、そしてに□は遅れ補償のための係
数をボしている。

この様な装置により制御を行えば、演算装置の目標位置
に対して成る一定の遅れを持ってサーボ制御装置がアク
チュエータを駆動することになり、第３図に点線で示し
たような応答曲線を示すこととなる。つまり、サーボ制
御装置２から見れば、演算装置ｌの位置情報をある一定
時間先に知ることとなる。また、各アームを同等の時間
だけ遅らせることにより、それらアームの運動が合成さ
れたロボット・ツールの描く空間座標系における軌跡は
、所期したものとなり、精度が向上するこ々となる。因
みに、実際に遅らせる時間は、０．２乃至０．４秒程度
であり、この遅れ時間は応答が最も遅いアームのそれに
合わせれば良い。

このことは、アクチュエータして応答遅れが問題となる
弾性収縮体を用い、外部周辺機器との信号のやりとりが
少ない、ある決められた作業を繰り返して行う、例えば
学装ロボントにあっては特に有利となる。

勿論、遅延回路としてバッファ記憶装置を用いても良く
、例えばバッファ記憶装置は、第４図に示したように、
演算装置ｌからサーボ制御装置に漸次出力された離散化
された位置信号ｒ（ｎ）、　ｎ　＝に、に＋１．に＋２
．に＋３．、、を、一定時間間隔でそのメモリに読み込
む。従って、それら信号は漸次シフトされて門（１）、
Ｍ（２）、Ｍ（３）、Ｍ（４）、そして旧５）に記憶さ
れる。一方、サーボ制御装置は、メモリ旧５）に読み込
まれた信号「（ｋ）を現在の目標値とし、またメモリＭ
（１）に読み込まれた信号ｒ（ｋ１４）をこれから移動
させるべき目標値として演算を行い、その演算結果に基
づいた！Ｗｃ動信号をアクチュエータに与える。

また、必要に応じてメモリＭ（２）乃至ｎ（４）の信号
も合わせて演算を行うことにより、−層滑らかな補間を
行うことができることは勿論である。

（発明の効果）以上詳述したように本発明装置によれば、各アームに関
連するサーボ制御装置が、演算装置がらの移動信号に基
づいて、アーム駆動装置を一定時間経過後にそれぞれ関
連するアーノ、を駆動する構成としたので、ロボット・
ツールの描く軌道の精度を向」ニさせる事ができるばか
りでなく、演算装置は軌道プランニング及びそれに基づ
（軌道発生のための逆変換を行えば良いので、演算装置
として容量の小さなものを使用することができ、又高速
の演算を行う必要がなく、演算装置として種々のものを
適用することができ、コスト的に有利となる。加えて、
応苓遅れが問題となる弾性収縮体をアクチュエータとし
て用いたロボットにあっては、その応答性を実質的に考
慮しなくて良いので、設計の自由度も広がる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明制御装置を適用したロボットの全体的
な構成を示す模式図、第２図は、本発明装置を適用したアクチュエータの作動
を示すブロック線図、第：３図は、第２図に示しまたアクチュエータの応答の
様−トを示す図、第４図は、本発明装置の遅延回路の一例を示すブしＪン
ク線図、第５図は、ｔｒｉ東の制御装置を示す概念図、第６図は
、胃なるアクチエエータを用いた制御Ｊｊ、：置の一部
を示す線図、そして第７図は、第６図に示す従来の制御装置の応答の様子を
示す図である。１　演算装置２．２ａ、２ｂ、２ｃ　　サーボ制御２！
装置：（サーボモータ　　　４　速度制御装置６　弾性
収縮体　　　　７　圧力制′４２Ｎ装置８　ロークリエ
ンコーダ９−遅延回路１０　　作動媒体イバ給装置　１１−液圧シリンダ第　
１（ヅゴ第２弓１第３四Ａ　　　　　　（Ａ＋党）　　　　　　ｌ余４津１

Claims

【特許請求の範囲】

１、加圧流体の供給により膨径変形し軸線方向に収縮す
る一対の弾性収縮体を具えるアームを少なくとも一個有
し並進及び／又は回転運動可能な多関節ロボットの制御
装置であって、始点及び終点間を結ぶ経路に基づいて各
アームのそれぞれの移動量を求める演算装置と、演算装
置からのそれら移動量に対応する各々の移動信号に基づ
いて関連する各アームの運動量を制御するサーボ制御装
置とを具え、サーボ制御装置は、それら移動信号に対応
して各アームを所定時間経過後に駆動する遅延回路を具
備してなることを特徴とするロボットの制御装置。