JPH02162402A - ロボット軌道制御のスムージング処理方法 - Google Patents
ロボット軌道制御のスムージング処理方法Info
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- JPH02162402A JPH02162402A JP31515688A JP31515688A JPH02162402A JP H02162402 A JPH02162402 A JP H02162402A JP 31515688 A JP31515688 A JP 31515688A JP 31515688 A JP31515688 A JP 31515688A JP H02162402 A JPH02162402 A JP H02162402A
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- 238000009499 grossing Methods 0.000 title claims abstract description 40
- 238000000034 method Methods 0.000 title abstract description 25
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 19
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 12
- 238000003672 processing method Methods 0.000 claims description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
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- Numerical Control (AREA)
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。
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、ロボット軌道制御において、軌道生成時のサ
ンプリング周期のあらさによる速度不連続のために起こ
る振動をおさえるためのスムージング処理方法に関する
ものである。
ンプリング周期のあらさによる速度不連続のために起こ
る振動をおさえるためのスムージング処理方法に関する
ものである。
ロボットの軌道制御、例えば直線補間、円弧補間には、
一般にＣＰ （Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｐａｔｈ）制御
方式が用いられる。このＣＰ制御方式の機能を有するｎ
自由度ロボットの制御装置の一例を第６図に示す。
一般にＣＰ （Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｐａｔｈ）制御
方式が用いられる。このＣＰ制御方式の機能を有するｎ
自由度ロボットの制御装置の一例を第６図に示す。
ＣＰ制御方式とは、まず手先目標軌道演算部１で直交座
標系での手先目標軌道１ｒを生成し、次に関節目標軌道
演算部２で１ｒから各軸目標軌道ｅを求める。ここまで
の演算量は膨大なため、低いサンプリング周期ΔＴで演
算が行なわれる。
標系での手先目標軌道１ｒを生成し、次に関節目標軌道
演算部２で１ｒから各軸目標軌道ｅを求める。ここまで
の演算量は膨大なため、低いサンプリング周期ΔＴで演
算が行なわれる。
各軸目標軌道ｅを用いて各軸ごとのフィードバック制御
が可能であるが、ロボットの自由度が大きくなると飛躍
的にサンプリング周期ΔＴも大きくなり、各軸の速度パ
ターンがアナログ的には本来スムーズなパターンである
のに、上記理由により、第７図に示すように、速度不連
続が著しいパターンとなり、振動の原因となる。
が可能であるが、ロボットの自由度が大きくなると飛躍
的にサンプリング周期ΔＴも大きくなり、各軸の速度パ
ターンがアナログ的には本来スムーズなパターンである
のに、上記理由により、第７図に示すように、速度不連
続が著しいパターンとなり、振動の原因となる。
第７図でＡはアナログ指令値を、またＢは離散指示値を
示す。
示す。
そこで第６図に示すように、各軸目標軌道演算部２の後
にスムージング演算部３を追加する。
にスムージング演算部３を追加する。
そしてこのスムージング演算部３の出力θ１ｄ＋θ２ｄ
、・・・、θｎｄを第１、第２、・・・第ｎの軸制御装
置４１ ＋ ４２ ＋ ・・・４ｎに入力し、この各軸
制御装置４ 、＋ ４２．４ ｎからの制御値にてロボ
ット５の各軸の操作角θ１．θ２．・・・θｎが制御さ
れるようになっている。一方上記ロボット５の各軸の操
作角θ１．θ２．・・・、θｎは第１、第２、・・・第
ｎの軸検出器６１＋６２＋・・・６ｎにて検出されて、
それぞれの検出値が各軸の制御装置４ ＋ ＋ ４２＋
・・・４ｎに入力されてフィードバック制御されるよ
うになっている。
、・・・、θｎｄを第１、第２、・・・第ｎの軸制御装
置４１ ＋ ４２ ＋ ・・・４ｎに入力し、この各軸
制御装置４ 、＋ ４２．４ ｎからの制御値にてロボ
ット５の各軸の操作角θ１．θ２．・・・θｎが制御さ
れるようになっている。一方上記ロボット５の各軸の操
作角θ１．θ２．・・・、θｎは第１、第２、・・・第
ｎの軸検出器６１＋６２＋・・・６ｎにて検出されて、
それぞれの検出値が各軸の制御装置４ ＋ ＋ ４２＋
・・・４ｎに入力されてフィードバック制御されるよ
うになっている。
一般に各軸のフィードバック制御演算の演算量は少なく
、そのサンプリング周期Δｔは目標軌道演算のサンプリ
ング周期ΔＴと比べるとはるかに小さい（ΔＴ＞＞Δｔ
）。そこで、スムージング演算部３でなんらかの手法に
よりΔを毎の速度パターンを生成し、速度不連続を少な
くすることにより振動をおさえることができる。
、そのサンプリング周期Δｔは目標軌道演算のサンプリ
ング周期ΔＴと比べるとはるかに小さい（ΔＴ＞＞Δｔ
）。そこで、スムージング演算部３でなんらかの手法に
よりΔを毎の速度パターンを生成し、速度不連続を少な
くすることにより振動をおさえることができる。
すなわち、第８図に示すように、スムージング処理前の
サンプリング周期ΔＴごとの離散指令値Ｂ′をΔｔごと
に１次遅れパターンを作ることによりスムージングを行
なうことにより、Δｔごとに変化するスムージング処理
後のパターンＣを得る。このパターンＣはスムージング
処理前の離散指令値Ｂ′と比べてスムーズな変化となり
、第７図に示すアナログ指令値Ａに近づく。
サンプリング周期ΔＴごとの離散指令値Ｂ′をΔｔごと
に１次遅れパターンを作ることによりスムージングを行
なうことにより、Δｔごとに変化するスムージング処理
後のパターンＣを得る。このパターンＣはスムージング
処理前の離散指令値Ｂ′と比べてスムーズな変化となり
、第７図に示すアナログ指令値Ａに近づく。
ところが、上記スムージング処理では、Δｆごとの速度
パターンと、ΔＴごとの速度パターンとのずれにより位
置誤差が生じ、軌道精度が低下するという問題があった
。
パターンと、ΔＴごとの速度パターンとのずれにより位
置誤差が生じ、軌道精度が低下するという問題があった
。
すなわち、第８図に示すようになスムージング処理を行
なうと、スムージング処理前の速度パターンの時間積分
とスムージング処理後の時間積分とは一致しないので、
スムージング処理の前と後の目標軌道に位置ずれが生じ
、本来の軌道に対する精度が低下してしまう。
なうと、スムージング処理前の速度パターンの時間積分
とスムージング処理後の時間積分とは一致しないので、
スムージング処理の前と後の目標軌道に位置ずれが生じ
、本来の軌道に対する精度が低下してしまう。
本発明は上記のことにがんがみなされたもので、スムー
ジング処理の前と後の速度パターンの積分値が変わらず
、しかも簡単な演算で実行でき、これによりロボットの
振動が低減できると共に、スムージング処理の前後にお
ける目標軌道に位置ずれが生じるのが防止され、本来の
軌道に対する。誤差が生じることがないようにしたロボ
ット軌道制御のスムージング処理方法を提供することを
目的とするものである。
ジング処理の前と後の速度パターンの積分値が変わらず
、しかも簡単な演算で実行でき、これによりロボットの
振動が低減できると共に、スムージング処理の前後にお
ける目標軌道に位置ずれが生じるのが防止され、本来の
軌道に対する。誤差が生じることがないようにしたロボ
ット軌道制御のスムージング処理方法を提供することを
目的とするものである。
上記目的を達成するために、本発明に係るロボット軌道
制御のスムージング方法は、軌道生成時のサンプリング
周期のあらさによる速度不連続を、サーボ演算時にスム
ージング処理を行なうようにしたロボット軌道制御にお
いて、軌道生成の各サンプリング周期ΔＴにおける離散
指令値のうち、現在時刻をにおける目標速度をωとした
ときに、先行演算でサンプリング周期ΔＴ後の速度ω＋
、を求め、また現状時刻をにおける目標速度ωと前回の
スムージングによって得られた最終速度との速度の差Δ
ωと、上記現在時刻ｔの目標速度ωと次回の目標速度と
の差Δω＋１との大小を比較し、Δω≧Δω＋１のとき
には、離散指令値の中間点と１／２Δω＋１の点を結ぶ
直線に沿って補間し、△ωくΔω＋１のときには離散指
令値の中間点と１／２Δωの点を結ぶ直線にそって補間
する。
制御のスムージング方法は、軌道生成時のサンプリング
周期のあらさによる速度不連続を、サーボ演算時にスム
ージング処理を行なうようにしたロボット軌道制御にお
いて、軌道生成の各サンプリング周期ΔＴにおける離散
指令値のうち、現在時刻をにおける目標速度をωとした
ときに、先行演算でサンプリング周期ΔＴ後の速度ω＋
、を求め、また現状時刻をにおける目標速度ωと前回の
スムージングによって得られた最終速度との速度の差Δ
ωと、上記現在時刻ｔの目標速度ωと次回の目標速度と
の差Δω＋１との大小を比較し、Δω≧Δω＋１のとき
には、離散指令値の中間点と１／２Δω＋１の点を結ぶ
直線に沿って補間し、△ωくΔω＋１のときには離散指
令値の中間点と１／２Δωの点を結ぶ直線にそって補間
する。
各離散指令値間のスムージングがその処理前と後の速度
パターンの積分値が変らないスムージング処理がなされ
る。
パターンの積分値が変らないスムージング処理がなされ
る。
本発明の実施例をｔＢ１図から第５図に基づいて説明す
る。
る。
第１図、第２図において、現在時刻がｔｌこのときの目
標速度がωとしたときに、先行演算でΔＴ後の速度ω＋
１を求めておく。次に前回のスムージングにおけける最
終速度を示すＡ′点と今回の目標速度ωとの差Δωと、
次回の目標速度ω＋１と今回の目標速度ωとの差△ω＋
１との大小比較をし、第３図で示すアルゴリズムで直線
補間する。第１図はΔωくΔω＋１の場合、第２図はΔ
ω≧Δω＋１の場合を示す。また、この両図は加速の場
合を示したが、減速の場合も同様である。なお、この両
図において、０点は現在時刻ｔとｔ＋八への中間であり
、またＡＡ’−１／２Δω、ＢＢ’ −１／２Δω＋
１である。
標速度がωとしたときに、先行演算でΔＴ後の速度ω＋
１を求めておく。次に前回のスムージングにおけける最
終速度を示すＡ′点と今回の目標速度ωとの差Δωと、
次回の目標速度ω＋１と今回の目標速度ωとの差△ω＋
１との大小比較をし、第３図で示すアルゴリズムで直線
補間する。第１図はΔωくΔω＋１の場合、第２図はΔ
ω≧Δω＋１の場合を示す。また、この両図は加速の場
合を示したが、減速の場合も同様である。なお、この両
図において、０点は現在時刻ｔとｔ＋八への中間であり
、またＡＡ’−１／２Δω、ＢＢ’ −１／２Δω＋
１である。
すなわち、第１図に示すように、ΔωくΔω１の場合に
は、（１）−（１＋ΔＴ）の中間点０と１／２Δωの点
Ａを結ぶ線ＯＡで直線補間し、また第２図に示すように
、Δω≧△ω＋、の場合には、上記中間点０と１／２Δ
ωヤ、の点Ｂを結ぶ線ＯＢで直線補間する。
は、（１）−（１＋ΔＴ）の中間点０と１／２Δωの点
Ａを結ぶ線ＯＡで直線補間し、また第２図に示すように
、Δω≧△ω＋、の場合には、上記中間点０と１／２Δ
ωヤ、の点Ｂを結ぶ線ＯＢで直線補間する。
第１図、第２図ではスムージング処理を連続時間系で説
明しているが、実際はスムージング処理も離散時間で行
われ、第４図に示すようになる。
明しているが、実際はスムージング処理も離散時間で行
われ、第４図に示すようになる。
こり第４図において、Δｔごとの速度スムージングパタ
ーンは以下のようにして求める。
ーンは以下のようにして求める。
Δω −ω−ω＾
Δω＋１″ ω＋ドω
、°、ωｌ−ω、−８＋Δω′・・・（ｉ−１〜β）た
だし、ｉ−１のとき、 ＋１） となる。なお上記式中において、 ω；時時刻での目標速度 ω＋１＝時刻ｔ＋ΔＴでの目標速度 ω八′ ：前回スムージングパターンの最終速度 β：ΔＴ／△ｔ（整数） ωＬ：速Ｗスムージングパターン である。
だし、ｉ−１のとき、 ＋１） となる。なお上記式中において、 ω；時時刻での目標速度 ω＋１＝時刻ｔ＋ΔＴでの目標速度 ω八′ ：前回スムージングパターンの最終速度 β：ΔＴ／△ｔ（整数） ωＬ：速Ｗスムージングパターン である。
上記説明において、幅Δωの中間点Ａ１または幅△ω＋
、の中間点Ｂと０点を結ぶ線分で補間することにより、
単にある時刻ｔからｔ＋ΔＴ間のスムージングだけでな
く、前後のへＴ区間とのスムージングも考慮することが
できる。
、の中間点Ｂと０点を結ぶ線分で補間することにより、
単にある時刻ｔからｔ＋ΔＴ間のスムージングだけでな
く、前後のへＴ区間とのスムージングも考慮することが
できる。
第５図は本発明方法のフローチャートを示すもので、ス
テップ（１）の手先目標軌道演算で手先位置姿勢ベクト
ルｌｒ＋１が演算され、ステップ（２）の各軸目標軌道
演算で上記Ｆ＋１より各軸位置ベクトルｅ＋１が演算さ
れ、ステップ（３）にて各軸目標速度ω＋１が演算され
、ステップ（４）では上記１ω＋１より、Δゆ、Δか＋
１が演算され、ステップ（５）にて上記ΔωとΔω＋１
とが比較され、△廟≧Δω＋１の場合にはステップ（６
）でΔゆ′−Δゆや、／βが、またΔゆくΔゆ。１の場
合にはステップ（６）でΔ１ω′−Δゆ／βの演算が行
なわれ、これらの結果からステップ（７）にてｗ ｉ
−＋ωし、＋Δ１ωが演算され、その結果からｉ≧βが
ステップ（８）にて比較され、ｉくβではステップ７．
８が繰返され、ｉ≧βではΔＴとなってステップ（１）
へ戻る。なお、９Ｓｍ等のベクトル表示は軸数分を表わ
している。
テップ（１）の手先目標軌道演算で手先位置姿勢ベクト
ルｌｒ＋１が演算され、ステップ（２）の各軸目標軌道
演算で上記Ｆ＋１より各軸位置ベクトルｅ＋１が演算さ
れ、ステップ（３）にて各軸目標速度ω＋１が演算され
、ステップ（４）では上記１ω＋１より、Δゆ、Δか＋
１が演算され、ステップ（５）にて上記ΔωとΔω＋１
とが比較され、△廟≧Δω＋１の場合にはステップ（６
）でΔゆ′−Δゆや、／βが、またΔゆくΔゆ。１の場
合にはステップ（６）でΔ１ω′−Δゆ／βの演算が行
なわれ、これらの結果からステップ（７）にてｗ ｉ
−＋ωし、＋Δ１ωが演算され、その結果からｉ≧βが
ステップ（８）にて比較され、ｉくβではステップ７．
８が繰返され、ｉ≧βではΔＴとなってステップ（１）
へ戻る。なお、９Ｓｍ等のベクトル表示は軸数分を表わ
している。
なお上記各説明での速度は角速度と置きかえてもよい。
本発明によれば、スムージング処理の前と後の速度パタ
ーンの積分値が変わらず、しかも簡単な演算で実行でき
、これによりロボットの振動が低減できると共に、スム
ージング処理の前後における目標軌道に位置ずれが生じ
るのが防止され、本来の軌道に対する誤差が生じること
がない。
ーンの積分値が変わらず、しかも簡単な演算で実行でき
、これによりロボットの振動が低減できると共に、スム
ージング処理の前後における目標軌道に位置ずれが生じ
るのが防止され、本来の軌道に対する誤差が生じること
がない。
第１図から第５図は本発明の実施例を示すもので、第１
図はΔωくΔω＋１の場合、第２図はΔω≧Δω＋、の
場合のスムージング処理を示す線図、第３図は補間のア
ルゴリズム図、第４図は上記スムージング処理が離散時
間で示される線図、第５図はフローチャートであり、第
６図から第８図は従来例を示すもので、第６図は従来の
ＣＰ制御方式を示すブロック図、第７図、第８図はスム
ージング処理を示す線図である。
図はΔωくΔω＋１の場合、第２図はΔω≧Δω＋、の
場合のスムージング処理を示す線図、第３図は補間のア
ルゴリズム図、第４図は上記スムージング処理が離散時
間で示される線図、第５図はフローチャートであり、第
６図から第８図は従来例を示すもので、第６図は従来の
ＣＰ制御方式を示すブロック図、第７図、第８図はスム
ージング処理を示す線図である。
Claims (1)
- 軌道生成時のサンプリング周期のあらさによる速度不連
続を、サーボ演算時にスムージング処理を行なうように
したロボット軌道制御において、軌道生成の各サンプリ
ング周期ΔＴにおける離散指令値のうち、現在時刻ｔに
おける目標速度をωとしたときに、先行演算でサンプリ
ング周期ΔＴ後の速度ω＿＋＿１を求め、また現在時刻
をにおける目標速度ωと前回のスムージングによって得
られた最終速度との速度の差Δωと、上記現在時刻ｔの
目標速度ωと次回の目標速度との差ω＿＋＿１との大小
を比較し、Δω≧Δω＿＋＿１のときには、離散指令値
の中間点と１／２Δω＿＋＿１の点を結ぶ直線に沿って
補間し、Δω＜Δω＿＋＿１のときには離散指令値の中
間点と１／２Δωの点を結ぶ直線にそって補間するよう
にしたことを特徴とするロボット軌道制御のスムージン
グ処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31515688A JPH02162402A (ja) | 1988-12-15 | 1988-12-15 | ロボット軌道制御のスムージング処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31515688A JPH02162402A (ja) | 1988-12-15 | 1988-12-15 | ロボット軌道制御のスムージング処理方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02162402A true JPH02162402A (ja) | 1990-06-22 |
Family
ID=18062093
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31515688A Pending JPH02162402A (ja) | 1988-12-15 | 1988-12-15 | ロボット軌道制御のスムージング処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02162402A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11149306A (ja) * | 1997-11-14 | 1999-06-02 | Fanuc Ltd | 加工機の制御装置 |
-
1988
- 1988-12-15 JP JP31515688A patent/JPH02162402A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11149306A (ja) * | 1997-11-14 | 1999-06-02 | Fanuc Ltd | 加工機の制御装置 |
| US6401006B1 (en) | 1997-11-14 | 2002-06-04 | Fanuc Ltd. | Machine controller with primary and secondary interpolation |
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