JPH02148111A - ロボットの制御方法及びその装置 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、特にサーボ制御演算で用いる速度目標値およ
び位置目標値を滑らかに補間するようにしたロボットの
制御方法及びその装置に関する。

（従来の技術） サーボ系がソフトウェアを介して構成されているロボッ
トの制御装置において、従来では与えられた位置指令に
従って一定の計算周期△Ｔ毎に各関節軸の目標軌道を求
め、その軌道から上記周期△Ｔに係る区間毎の位置目標
値あるいは速度目標値を算出して、これら目標値に基く
サーボ演算を行い算出した指令値でモータ制御を行って
いた。

（発明が解決しようとする課題） このため、ロボットが高速で動作するような場合、上記
周期△Ｔ区間前後での速度目標値の変化量が大きくなり
、目標値への追従応答性が悪化するという問題点があっ
た。

そこで、本発明は、追従応答性が良好でロボット手先を
滑らかに動作させることができるロボットの制御方法及
びその装置を提供することを目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 上記課題を解決する本発明のロボットの制御方法は、ソ
フトウェアサーボ制御系を備えロボット手先を指定され
た目標軌道上の任意の位置に位置決め可能なロボットの
制御方法において、フィードバック系のサンプリング周
期△ｔで定まるサーボ制御周期△ｔより十分大きな計算
周期△Ｔで前記目標軌道より各軸毎の位置目標値を演算
し、次いで各軸毎に算出された速度目標値から前記サー
ボ制御周期△ｔでの速度目標値及び位置目標値を補間し
て求め、これら補間値によってサーボ制御周期△ｔでの
サーボ演算を行うことによりロボットを制御することを
特徴とする。

又、本発明のロボットの制御装置は、ソフトウェアサー
ボ制御系を備えロボット手先を指定された目標軌道上の
任意の位置に位置決め可能なロボットの制御装置におい
て、フィードバック系のサンプリング周期△ｔで定まる
サーボ制御周期△Ｌより十分大きな４等周期△Ｔで前記
１１標軌道より各軸毎の位置目標値を演算する第１演算
部と、該演算部の演算結果に基いて前記サーボ制御周期
△ｔでの速度目標値及び位置目標値の補間値を演算して
、これら補間値に基きサーボ制御系を行う第２演算部と
、該演算部の演算結果に基いてロボット手先をサーボ制
御するドライバを備えたことを特徴とする。

（作用） 本発明のロボットの制御方法及びその装置ては、一定間
隔△Ｔ毎に算出される位置目標値およびその速度目標値
を、サーボ制御周期△ｔで補間し、その補間した値をサ
ーボ計算に適用するのでロボットが高速動作する場合な
と△Ｔ区間毎の目標値の変化量が大きくなるときにも、
追従応答性か十分で滑らかにロボットを動作させること
ができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。

第１図は、本発明の１実施例に係るサーボ制御系のブロ
ック図である。同図において第１演算装置１は、周期△
Ｔ毎に求めたロボットの目標軌道から適宜座標変換を含
めて逆行列を解くなどの手段により計算周期△Ｔで定ま
る区間毎の位置目標値およびそれに基づいた速度目標値
を計算する。

各軸毎に設けられた第２演算装置２では、周期ΔＴで位
置目標値と速度目標値を人力し、またサンプリング間隔
が△Ｔに比べて十分速い△ｔである検出装置３で検出し
たモータの現在位置を示すパルスカウンタ値θ、及びそ
の微分値θ（速度）をフィードバックして、周期△［毎
にサーホ旧算を行い、モータへの指令値を算出した後Ｄ
／Ａ変換して出力し、ドライバ４を介してロボットアー
ムを駆動させる。この際に演算装置２では、計算周期△
Ｔで入力した位置目標値と速度［１標値をそれぞれサー
ボ制御周期△ｔて補間した値を用いてサーボ計算を行う
。

第２図は、周期△Ｔで算出した位置目標値と速度目標値
を周期△を毎に補間する１算方法を示したものである。

ここで、△Ｔを第１図の演算装置１の計算周期、△ｔを
演算装置２のサーボ制御周期（サーボ５１算周期）とし
、△Ｔは△ｔの２ｎ倍の周期（△Ｔ−２ｎ　・△ｔ　：
ｎは整数）であるものとする。

Ｒ（ｋ）、ｍ（ｋ）は、それぞれ周期△Ｔで計算された
位置目標値、速度目標値であり、Ｒｅ（ｋ、　ｉ　）　
、　ｍｅ（ｋ、　ｉ　）は、それぞれ△Ｌ毎に補間され
た第に区間内の第１番ｒ−７（ｆ　−０〜２ｎ−１）の
位置目標値、速度ｌ」標値を表わす。

まず、周期Δτ毎の位置目標値Ｒ（ｋ）が求まると、周
期△Ｔでの速度目標値ｍ（ｋ）は次式で計算される。

ｍ　　（ｋ）＝（Ｒ（ｋ）−Ｒ（ｋ−１））／（２ｎ　
・△ｔ　）・・・（１） そこで、第に区間につき（ｋ−１）区間に対する速度ト
１標値の変化量の総和の半分の大きさｄＲ（ｋ）を求め
ると、 ｄ　Ｒ（ｋ）　−（ｍ（ｋ）−ｍ（ｋ　−１））・（ｎ
　・△ｔ）・・・（２） である。このｄ　Ｒ（ｋ　）の値を第（ｋ−１）区間の
第ｎ番目から第に区間の第ｎ−１番目までの間で次のよ
うに配分することによって、速度目標値をサーボ制御周
期△を毎に補間することができる。

今あらためて、サーボ制御周期△ｔを単位として（△ｔ
　−１）　、第に区間の第ｎ番目から第に千１区間の第
（ｎ−１）番目までの補間値をｍｅ（ｋ。

ｊ）、Ｒｃ　　（ｋ、ｊ）（ｊ−０〜２０−１）とおき
、ｊ−０から２ｎ−１までの総和をｐとすると、てあり
、このｐでｄ　Ｒ（ｋ　）を割ったときの商をａｋ、余
りをｂｋとすると、 ａ　Ｒ（ｋ）／ｐ −（ｍ（ｋ）−ｍ（ｋ　−１））／　（２ｎ　−１）−
ａｋあまりｂｋ　　　　　　　　　　　　・・・（４）
ｂｋ：０≦ｂｋ＜２ｎ　−１の整数 となる。したがってこのａｋ、　ｂｋの値を求め、αを
ｊ＜ｂｋのときα−１，ｊ≧ｂｋのときα−〇とし、第
に区間での位置補正用の値「ｋを、 ｒｋ＝　（α）　＋　（ａｋｉｎ）　＋　（２ａｋ＋α
）　＋・・・・・・＋（（ｎ　−１，）　ａｋｉｎ）−
ｎ　　Ｃｎ　−１）　　−ａｋｉｎ　―ａ　　　　　　
・−（５））とすれば、例えば第に区間の第ｊ番目の速
度目標値ｍｅ（ｋ、ｊ）および位置目標値Ｒｅ（ｋ、ｊ
）はそれぞれ次式のようにして順次求める。

く最初のｎ個につき〉 ｊ−０のとき ｍｃ（ｋ、ｏ）＝ｍ（ｋ）＋　（ａ　）Ｒｅ（ｋ、０）
−１？ｅ（ｋ−１，２ｎ−１）＋ｍｃ（ｋ、０）ｊ−１
のとき ｍｅ（ｋ、ｌ）＝ｍ（ｋ）＋（ａｋ＋　　ａ）Ｒｅ（ｋ
、１）−Ｒｅ（ｋ、Ｏ）＋ｍｃ（ｋ、１）ｊ−２のとき ｍｅ（ｋ、２）　−ｍ（ｋ）＋（２ａｋ＋ａ　）Ｒｅ（
ｋ、２）−Ｒｅ（ｋ、１）＋ｍｃ（ｋ、２）ｊ−ｎ−１
のとき ｍｅ（ｋ、ｎ−１）ｎ−１）−＋（（ｎ−１）ａｋ＋α
）Ｒｅ（ｋ、　ｎ−１）−Ｒｅ（ｋ、　ｎ−２）＋ｍｃ
（ｋ、　ｎ−１）く次のｎ個につき〉 ｊ−ｎのとき ｍｃ　（ｋ、ｎ）＝ｍ（ｋ）＋（ｎａｋ＋ａ　）Ｒｅ（
ｋ、ｎ）＝（Ｒ（ｋ）＋ｒｋ）＋ｍｃ（ｋ、ｎ）ｊ　−
２ｎ−１のとき ｍｅ（ｋ、２ｎ−１）−ｍ（ｋ）＋（２ｎ−１）ａｋｉ
ｎ　）Ｒｅ（ｋ、２ｎ−１）＝Ｒｃ（ｋ、２ｎ−２）＋
ｌｌ１ｃ（ｋ、２ｎ−１）第３図は、上記の計算手順を
示したフローチャートである。

すなわち、ステップ３０１でｊ−０を判断し、ステップ
３０２で（４）式を解き、ステップ３０３でメモリＳｋ
、ｒｋをクリアする。

ステップ３０４では余りの処理のためｊの値に応じてα
の値を設定し、ステップ３０５で速度目標値の補間値ｍ
ｅ（ｋ、ｊ）を、 ｍｃ（ｋ　、　ｊ　）　−ｍ　　（ｋ　）　＋Ｓｋ　＋
ａ　　　　−（６）により求める。

ステップ３０７では、ｊ≠ｎのとき、位置目標値の補間
値Ｒｅ（ｋ、ｊ）を、 Ｒｅ　　（ｋ、ｊ）−Ｒｅ　　（ｋ、ｊ−１）＋ｍｃ（
ｋ、ｊ）　　・・・（７） で求め、ｊ−ｎのとき、ステップ３０８で、位置目標値
の補間値Ｒｅ（ｋ、ｊ）を、 Ｒｅ　　（ｋ、ｊ）−Ｒ（ｋ）＋ｒｋ＋ｍｃ（ｋ、ｊ）
・・・（８） で求める。

ステップ３０９では位置補正用の値「ｋをｒｋ　−ｒｋ
＋　Ｓ　ｋ　＋　ａ　　　　　　　　　　　　−（９）
で積算し、ステップ３１０でメモリＳｋの値を累積する
。

次いでステップ３１１ではｊ−ｊ＋１とし、ステップ３
１２でｊ　−２ｎ−１の単位区間の終了を判断するまで
、ステップ３０１〜３１２を繰り返す。

以上の処理で区間あたり必要となる計算は、割り算１回
と数回の足し算の繰返しであり、本手順によって容易に
補間値が求まる。第１図の第２演算装置２では、サーボ
制御時間△を毎にこのプログラムに従って求めた位置目
標値と速度目標値の補間値を用いて予定の位置に予定の
速度で移動するようモータ指令値を出力する。

本例では、特に計算周期△Ｔで定まる区間毎に速度目標
値の補間値が位置目標値の補間値の第１階差数列であり
かつ等差数列の関係にあるよう求め、除算の余りもいち
ょうに配分して、また位置目標値の計算切りすて誤差を
△Ｔ毎に補償して、それぞれ補間値を算出するので、容
易な補間演算で適切な補間値を求めることができる。

本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、適宜
の設計的変更を行うことにより、適宜の態様で実施し得
るものである。

［発明の効果］ 以上のように本発明によれば、周期△Ｔで算出した位置
目標値から簡単な計算方法でサーボ制御周期△を毎の速
度目標値、位置［１標値の補間値を求めることができ、
この補間目標値でサーボ計算を行うことにより追従性よ
くロボットを滑らかに動作させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係るロボット制御装置のブロ
ック図、第２図は補間計算方法の説明図、第３図は補間
計算手順を示すフローチャートである。 １・・・第１演算装置　　　　　２・・・第２ｅＬ算装
置３・・・モータの現在位置検出器

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ソフトウェアサーボ制御系を備えロボット手先を
   指定された目標軌道上の任意の位置に位置決め可能なロ
   ボットの制御方法において、フィードバック系のサンプ
   リング周期△ｔで定まるサーボ制御周期△ｔより十分大
   きな計算周期△Ｔで前記目標軌道より各軸毎の位置目標
   値を演算し、次いで各軸毎に算出された速度目標値から
   前記サーボ制御周期△ｔでの速度目標値及び位置目標値
   を補間して求め、これら補間値によってサーボ制御周期
   △ｔでのサーボ演算を行うことによりロボットを制御す
   ることを特徴とするロボットの制御方法。
2. （２）ソフトウェアサーボ制御系を備えロボット手先を
   指定された目標軌道上の任意の位置に位置決め可能なロ
   ボットの制御装置において、フィードバック系のサンプ
   リング周期△ｔで定まるサーボ制御周期△ｔより十分大
   きな計算周期△Ｔで前記目標軌道より各軸毎の位置目標
   値を演算する第１演算部と、該演算部の演算結果に基い
   て前記サーボ制御周期△ｔでの速度目標値及び位置目標
   値の補間値を演算して、これら補間値に基きサーボ演算
   を行う第２演算部と、該演算部の演算結果に基いてロボ
   ット手先をサーボ制御するドライバを備えたことを特徴
   とするロボットの制御装置。