JPH02122305A - ロボットの制御方法 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明はロボットの制御方法に係り、特に教示点近傍通
過動作の制御方法に関する。

（従来の技術） 作業のタクトタイムを短縮するために、ダミーの目標位
置を設けてその目標位置に向っている途中から次の目標
位置への移動を開始する。いわゆる教示点近傍通過動作
という方法が知られている。

教示点近傍通過動作は、一般には＊軸の速度パターンを
示してその原理が説明される。

第４図は、従来の方式を用いたときの２軸分の動作（速
度）パターンの例を表している。　θ、は任意の一軸、
θ２は任意の他の一軸で、横軸は時間、縦軸は速度を示
し、　４１．４２は一つ目の動作パターン、５１．５２
は二つ目の動作パターンを示す。

Ｔｌ１ａｘ４．５は、　それぞれの動作パターンで最も
時間を要する軸の移動時間である。他の軸については、
移動時間がＴｌ１ａｘ４，５になるように速度と加速度
を補正する。このとき、従来は速度パターン４１と５１
．速度パターン４２と５２をそれぞれ単純に足し合わせ
て一つの速度指令にしているため、動作４１および４２
において全軸が減速動作を開始してから次の動作５１お
よび５２を重ね合わせなければ重ね合わせの部分で最高
速度を超えてしまう軸がでてくる、したがって、移動に
最も時間を要する軸以外の軸はできるだけ加減速時間を
長くして動作５１．５２を重ね合わせられる時間を早め
ている。

そのため、各軸の加減速時間は統一されていない。

第５図は、従来の方式を用いたときの処理の流れを表し
ている。まず、現在進行中の動作の次の動作に関する情
報を上位から受取る（ステップ２１）０次に、その情報
を元にして次の動作で最も時間のかかる軸を探し、その
軸の移動時間を求める（ステップ２２）０次に、求めた
移動時間に合せて全軸同時に移動を開始し、全軸同時に
移動を終了するように各軸の速度を補正する。このとき
。

加減速時間が最も長くなるように補正する（ステップ２
３）。次に、動作制御に必要な変数（パラメータ）を求
める（ステップ２４）　、　最後に、これらの変数から
速度指令値が計算されるが、教示点近傍通渦動作中は現
在進行中の動作の速度指令値と次の動作の速度指令値を
同時に計算しくステップ２５）、これらの加算を行って
最終的な指令値として出力する（ステップ２６）　、　
Ｌ、たがって、ここでは動作の速度指令を計算するとい
う同一の処理を現在の動作と次の動作に対して合せて２
回行っており、例えば６軸のロボットであれば１２軸分
計算しなければならない。

（発明が解決しようとする課題） 経路の精度を要求される補間動作では教示点近傍通過動
作を行ったとき、速度が変化してもその経路は保証され
るが、ＰＴＰ動作ではもともと２点間の経路は保証して
いないため経路を予ｌ１ｌｌｌし雉いことに加えて、上
記従来の方法では、速度が変化したときに経路が変化す
るという問題がある。

また、教示点近傍通過動作を行うときと行わないときで
は、制御アルゴリズムが異なっていたり。

あるいは教示点近傍通渦動作中は現在進行中の動作と次
の動作に対して同一の処理を合せて２回行うことにより
、位置、あるいは速度、あるいは加速度を求めていた。

本発明は、ＰＴＰ動作においても低速で教示した時に確
認する経路と最高速度で運転する時の経路が変らないよ
うにし、さらに、教示点近傍通過動作を行う時と行わな
い時の制御方式を同一にして、制御処理を簡素化するこ
とを目的とする。

〔発明の構成〕

（ｍｉｌｌを解決するための手段） 速度が変化しても経路が変化しないようにするために、
各軸の加速時間を統一する。また１次の教示点へ到達し
た時点に教示点通過動作を開始するように指定できるよ
うにして、教示点近傍通過動作を行う時と行わない時の
制御方式を同一にする。

（作　用） 各軸の加速時間を統一することにより、速度の変化に伴
って加速時間が変化しても単位時間の各軸の移動距離の
割合は等しいため、経路は速度に依存しない、また、教
示点に到達した時点で教示点近傍通過動作を開始するよ
うに指定すれば、教示点近傍通過動作を行わない場合と
同一の動作となる。

（実施例） 以下本発明の一実施例を図面によって説明する。

第２図は、本方式を実現する一制御装置の機能ブロック
図である。本実施例ではデジタル制御方式を採用し、サ
ンプリング時間ごとにロボットの位置、速度、加速度を
演算により求めて、ロボットの動作を制御している。こ
れらのうち、ロボットの位置は、あらかじめ記憶されて
いる経路演算方程式から求める。

まず、統括制御部１で経路演算方程式の係数および関連
変数（パラメータ）を求め、運動制御部２へ渡す、運動
制御部２には、経路演算方程式が記憶されており、統括
制御部１から渡された係数および関連変数から、次のサ
ンプリング時の位置。

速度、加速度を求める。そして、運動制御部２で求めら
れた位置、速度、加速度の値は、サーボに対する指命値
としてサーボ制御部３へ渡され、最終的にサーボ制御部
からの指令によりロボット４を動作させる。

第３図は、本実施例の処理の流れを示した図であり、以
下にその内容を説明する６ まず、第２図に示した統括制御部１で以下の■〜０の処
理を行う。

■　現在進行中の動作の次の動作に関する情報を上位か
ら受取る。ここでは主に以下の情報を受取る。

次の動作の動作種別　　　　教示点近傍慕−昨力着か次
の動作の各軸の目標位置　　　　ＣＧ［ｉｌただし、ｉ
は軸番号＜１＝１１２１３＋・・・）教示点近傍通過動
作開始タイミング　　　　ＰＡＳＳ次の動作の速度オー
バーライド　　ＳＰＤ次の動作の加速度オーバーライド
　ＡＣＬ■　上記の情報を元にして、まず、各軸の移動
量Ｄｅｃ［ｉｌを（ト）式で求め、　次に速度オーバー
ライドＳＰＤを加味した後の最高速度Ｆ　１ｌａＸｃ［
ｉｌで加減速を付けずに（加減速度無限大で）移動した
ときに、移動に要するセグメント時間Ｔｓｅｇ　Ｃｉ　
］を■式で求め、各軸中で最も長いセグメント時間をＴ
　ｓａｇ□いとする。

Ｄｅｃ　［ｉｌ　＝　Ｃｃ　［ｉｌ　　Ｃｏ　［ｉｌ　
　　　・・・■ただし、Ｃｏ［ｉｌは現在の動作の各軸
の目標位置Ｔｓｅｇ　［Ｌ　］　］＝−匹ｄマ１　　　
　　　、・、（２）Ｆ　ｍａｘｃ［ｉ　］ ただし−Ｔｓｅｒ、［ｉ　］は各軸のセグメント時間Ｔ
ＳｅｇｆｆｉａＸ　＝　Ｔｓｅｇ　［ｉｌの最大値　　
　　　・−（３）■　セグメント時間ＴＳｅｇｍａｘ　
と各軸の移動量Ｄ　ｅｃ　［ｉ　］からＦｃ［ｉｌをに
）式で求め、各軸の最高速度を補正する。

Ｆｃ［ｉｌ＝士−套上　　　　　・・・０）Ｔｓｅ細ａ
× （イ）加速度オーバーライドＡＣＬを加味した後の各軸
の加速時間を比較し、最も長い時間をＴ３□つとして全
軸の加速時間をこのＴａ１ｌａＸに統一する。前述の補
正後の各軸の最高速度ＦＣ［ｌ］と加速時間ＴａｍａＸ
から各軸の加速度Ａ　ＣＣｃ　［ｘコを求める。

ＡＣＣｃ　［ｉｌ　＝−ム」迎−・０ 　ａｍａｘ ■　第１図は、本発明を用いた時の２軸分（０，。

０□）の速度パターンの一例を示した図で、０□は任意
の一軸、θ２は他の一軸、横軸は時間、縦軸は速度、６
１．６２は一つ目の動作パターン、７１、４２は二つ目
の動作パターンを示す。

本発明は第１図に示したＴ１〜Ｔ５の時間管理変数を以
下に説明する手順によって求め、これを用いることによ
って行われる。

まず、Ｔ□を０式によって決定する。

Ｔ１：ＴＳｅにＩＩＩａｘ ・・・０ Ｔ２は以下の式で表される。

（ａ）　　Ｐｉの時点（動作を開始するとき）Ｔ２＝Ｊ
膓■ ・・・■ ただし、　Ｔａｍａｘは動作パターン６１．６２の加速
時間（ｂ）Ｐ２の時点（教示点近傍通過動作を開始する
とき） （Ｃ） Ｐ、の時点（減速停止動作を開始するとき）Ｔ２＝ｊ並
几 ２　　　　　　　　　　　・・・０ ただし、Ｔａ、、ａＸは動作パターン７１．７２の加速
時間なお、本実施例では、加速を開始してから加速時間
の１７２の時間になった時点Ａ、あるいは、教示点近傍
通過動作を開始してから終了するまでの１／２の時間に
なった時点Ｂ、あるいは、減速を開始してから停止する
までの１７２の時間になった時点Ｃを運動制御部２の処
理における時刻０（基準時刻）としている。時刻の切替
は、運動制御部２で行っている。

Ｔ、は、時刻Ｏから減速を開始するまでの時間を表す時
間管理変数で、以下の式で表される。

Ｔ、　＝　Ｔ、−］坦Ｌ２Ｌ　十Ｔ５　　　　・・・（
１０）Ｔ４は、教示点近傍通過動作を開始するタイミン
グを示す時間管理変数で、教示点近傍通過動作開始タイ
ミングＰＡＳＳから２通りに分類され、以下の式で表さ
れる。

（ａ）等速領域から教示点近傍通過動作を開始するとき Ｔ４＝　Ｔ。

・・・（１１） （ｂ）減速領域から教示点近傍通過動作を開始するとき Ｔ４＝２×Ｔよ−］膓Ｉ　　　　・・・（１２）ま ただし、Ｔａ１ａＸは動作パターン６１．６２の加速時
間Ｔ、は、時刻０の時点と次の動作パターンの加速時間
の１／２の時点との時間のズレを表す時間管理変数で、
以下の式で表される。

（ａ）　Ｐ工の時点（動作を開始するとき）Ｔ５＝０　
　　　　　　　　　　　　　・・・（１３）（ｂ）　ｐ
２の時点（教示点近傍通過動作を開始するとき） ０　　　　　　　　　　　・・・（１４）Ｔ、　＝−７
ｉ２Ｌ−Ｔま ただし、Ｔａ１ｌｌａＸは動作パターン７１．７２の加
速時間（ｃ） Ｐ３の時点（減速停止動作を開始するとき）Ｔ、＝０　
　　　　　　　　　　　　　　　・・・（１５）Ｔ６は
、 時刻Ｏから次の動作の加速が終了す るまでの時間を表す時間管理変数で、以下の式％式％ ただし、Ｔａエウは動作パターン７１．７２の加速時間
動作はすべて上記のＴ１からＴ、までの時間管理変数に
より管理されている。

■　経路演算方程式の係数Ｎ、［ｉ］〜ＮｌＴ１［１，
］、および関連変数Ａ［ｉコ、Ｂ［ｉｌ、Ｃ［ｉコを求
める。

以上が統括制御部１の処理である。これらの処理は、動
作を開始するとき（Ｐ、の時点）は起動指令によって処
理を行い、教示点近傍通過動作を開始するとき（Ｐ、の
時点）はＰ工時点からＴ２＋（Ｔ、＋Ｔ、）／２までの
間に処理を行い、減速停止動作を開始するとき（Ｐ　３
の時点）は２２時点からＴ２＋（”ｒ、＋”ｒ、）／２
の間に処理を行い、運動制御部２で時刻Ｏを切替えなが
ら制御が行なわれる。

第２図の運動制御部２には以下の■〜■に示す経路演算
方程式が記憶されており、後述の■〜（１４）の順で次
のサンプリング時刻における位置を求めている。

動作開始から等速に移行するまでの加速領域の位置Ｑ　
［ｉｌを表す方程式 ％式％ 等速領域の位置Ｑ　［ｉｌを表す方程式Ｑ［ｉｌ　＝　
ＮＪｉ］　Ｘ　（ｔ　−Ｔｓ）　＋　Ｂ［ｉｌ　　　　
　・・・■教示点近傍通過動作開始前の減速領域の位置
Ｑ　［ｉｌを表す方程式 ％式％ 教示点近傍通過動作領域の位置Ｑ　［ｉｌを表す方程式 ％式％［］ 教示点近傍通過動作終了後の加速領域の位置Ｑ　［ｉｌ
を表す方程式 ％式％ 動作終了前の減速領域の位置Ｑ　［ｉｌを表す方程式 ％式％ ■　時刻を−Ｔ２にし、時刻Ｔ２になるまで加速を行う
。　このとき、方程式■を使用する。（Ｐ。

時点の起動） （８）時刻Ｔ２になったら時刻Ｔ３になるまで等速動作
を行う。このとき、方程式■を使用する。

■　時刻Ｔ３になったら減速を開始する。　このとき、
方程式■を使用する。

（１０）時刻Ｔ、−Ｔ、になったら時刻を−Ｔ２に変え
、時刻Ｔ２まで教示点近傍通過動作を行う。

このとき、方程式■を使用する。（Ｐ　２時点の動作） （１１）時刻Ｔ２になったら次の動作の加速に入り、時
刻Ｔ、まで加速を行う。　このとき、方程式■を使用す
る。

（１２）時刻Ｔ６になったら時刻Ｔ、になるまで等速動
作を行う。このとき、方程式■を使用する。

（１３）時刻Ｔ３になったら再び時刻を−Ｔ２に変え。

減速を開始する。このとき、方程式■を使用する。（Ｐ
、時点の動作） （１４）時刻がＴ２になったら動作を終了する。

なお、各軸の速度指令値および加速度指令値は。

それぞれサンプリング毎の位置の差分、速度の差分より
求めている。

本実施例では、各軸の加減速時間を２×Ｔ２に統一シて
速度の変化によって経路が変化しないようにしている。

また、 Ｔ、＝」旦匹 ま ただし、Ｔａｌｌ１ａＸは動作パターン６１．６２の加
速時間を行わない時と同じ動作とすることができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、各軸の加速時間を統一しているため、
補間動作だけでなくＰＴＰ動作において速度が変化して
も経路が変化しない。また１時間管理変数を変更するだ
けで簡単に教示点近傍通過動作をしない時の動作と同じ
にできるため、教示点近傍通過動作を行う時と行わない
時の処理を一つに簡素化できる合理的なロボットの制御
方法が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による速度パターンの一例を表す図、第
２図は本発明を実現するための制御装置の一例を表す機
能ブロック図、第３図は本発明を実現するための処理の
流れの一例を表す図、第４図は従来の方式による速度パ
ターンの一例を示す図、第５図は従来の方式の処理の流
れを表す図である。 １・・・統括制御部 ２・・・運動制御部 ３・・・サーボ制御部 ４・・ロボット Ｐ、・・動作開始点 Ｐ２・・・教示点近傍通過動作開始点 Ｐ３・・・減速停止動作開始点 ４１、４２・・・従来の方式の第１動作の速度パターン
５１、５２・・・従来の方式の第２動作の速度パターン
６１、６２・・・本発明の第１動作の速度パターン７］
、７２・・・本発明の第２動作の速度パターンＴ□〜Ｔ
６・・・本発明の時間管理変数０、〜θ２・・・ロボッ
トの移動軸 代理人　弁理士　　則　近　憲　佑 同　　　　　第子丸　　　健 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 少なくとも２軸を調節してＰＴＰ動作や補間動作等の位
   置制御を行う多軸ロボットの制御方法において、現在の
   位置情報と次の位置情報から教示点通渦動作に関する時
   間管理変数を求め、この時間管理変数により加速時間、
   減速時間、加速率等を調節し、補間動作およびＰＴＰ動
   作において速度オーバーライドが変化しても経路が変ら
   ず、しかも教示点通渦動作の有無にかゝわらず同一の制
   御手順を用いるようにしたことを特徴とするロボットの
   制御方法。