JPH02172685A - ロボットの制御方法及びその制御装置 - 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、ロボット言語で記されたプログラムに従って
例えばロボットアーム等の軌道を制御するためのロボッ
ト制御方法及びその装置に関し、より詳しくは、異なる
方向の移動動作を連続して行なうときのロボット制御の
高速化と安全な軌道の両立を目指したものである。

［従来の技術］ ロボットの連続動作制御の高速化に関する従来技術とし
て、例えば、特開昭５８−１７７２８９号、特開昭６０
−１３２２０７号、特開昭６１−１４６４８７号等があ
る。

特開昭５８−１７７２８９は、アーム位置を検出する手
段と、検出されたアーム位置を前もって記憶された所定
位置と比較する手段を有し、アームがこの所定位置を通
過したことをもって、アーム動作途中でも、プログラム
ステップを進行させることにより、制御の高速化を図っ
ている。更に詳しくいえば、この特開昭では、水平方向
の移動はＤＣサーボモータで行なわれ、垂直方向の移動
はエアシリンダにより行なわれる。エアシリンダの先端
にはチャック等が接続されている。水平方向の目的位置
がＤ点であれば、このＤ点の前方の点Ｄ′を通過して時
点でエアシリンダを駆動して降下運動を開始する。この
Ｄ°点はエアシリンダが最下位位置に到達するのにかか
る時間から推定して決める。

また、特開昭６０−１３２２０７の制御装置は３軸にＤ
Ｃサーボモータを用いている。そして、アーム位置を検
出する手段と、現在のアーム動作中に次の動作を開始し
てもよいオーバラップ領域を入力する手段と、アームが
このオーバラップ領域内にあるかを判断する手段を備え
、オーバラップ領域にあるときは、現在の移動命令と次
の移動命令をオーバラップさせることにより、制御の高
速化を図っている。このオーバラップ領域の入力は操作
者により操作入力される。このオーバラップ領域は移動
方向の変化点の近傍として定義されている。

また、特開昭６１−１４６４８７は、互いに独立した垂
直移動制御回路と水平移動制御回路とを持ち、水平移動
は垂直移動からのタイミング信号で、又、垂直移動は水
平移動回路からのタイミング信号で移動を開始する。そ
して、このタイミング信号は、下降移動が水平移動より
も後に終了するように、水平移動の速度を検出して出力
される。換言すれば、水平移動と下降移動が重なる場合
に、水平移動を先に終了させて、下降移動の終期には下
降移動のみを行なうようにして、制御の高速化とアーム
の破損事故等の防止を図っている。

［発明が解決しようとしている課題］ ところで、ロボット制御においては、現在位置から目標
位置まで高速に移動すればよいというわけでなく、障害
物をクリアして目標位置に到達しなければならない。換
言すれば、障害物を回避できなければ、高速化には何の
意味もない。そもそも、上昇φ水平移動中下降という動
作も、本来なら水平移動だけで目標地点に到達できるも
のの、その間に障害物があるために、このような動作を
強いられるのである。この事情は、特に産業用ロボット
において、例えば複数の部品から完成品に組立てる場合
において、部品を把持したロボットフィンガーがその部
品の収容ケースを回避するように、さらに、フィンガー
及び把持部品とが組立て途中の半完成品と衝突しないよ
うに制御しなければならないという点を考慮すれば了解
されるであろう。

上記３つの従来例は、ある期間水平移動と垂直移動が並
行して行なわれる点に特徴がある。この２つの方向の並
行運動による軌跡は、その各々の方向の運動の速度の合
成により規定される。

例えば、第１４図は特開昭６１−１４６４８７で説明さ
れる２方向の運動の軌跡である。垂直（２軸）方向で、
移動を開始してから目標位置に到達するまでにかかる時
間をａとし、水平（Ｘ）方向で速度Ｖｏから停止するま
でにかかる時間をｂとする。そして、降下運動の開始時
点を、水平方向の速度がＶ ■≦　（−−ｃ　）　　ｖ。

になった時点とすると、水平移動が終了した後に、アー
ムはＣだけ下降してから垂直移動が終了するようになる
。ところで、上式は水平方向の減速運動が直線運動と近
似できると仮定して始めて成立する式であり、しかもＣ
が小さな量であることが大前提となっている。ところが
、第１４図に示すように、もし障害物１００が前記並行
運動の軌跡途中に存在すればロボットアームは破壊され
てしまう。そこで、従来では、オペレータが上記並行運
動の軌跡が障害物を回避できるようなものとなるように
、垂直方向の仮の目標位置を試行錯誤を繰返して公定し
て、その後、最終の垂直方向目標位置までの垂直移動（
のみ）を行なうようにしていた。ところが、この試行錯
誤の過程で、下降時の直線部が確保出来ない為に、ロボ
ットを治具やワークに衝突させる等の重大事故にもつな
がっていた。事故を避けるための一番安易な手法は、上
記並行運動の期間を短くすればよいのであるが、これで
は高速性に欠ける。これも、そもそも特開昭６１−１４
６４８７では並行運動期間を水平方向の減速速度と垂直
方向の運動にかかる時間とから定義するという点に主眼
があるのであり、障害物を回避して安全性を確保しつつ
高速制御を図るという観点が欠落しているからである。

特開昭５８−１７７２８９の従来例では、前述したよう
に、垂直方向の移動はエアシリンダにより行なわれるの
であるから、特開昭６１−１４６４８７よりも安全性に
ついてはさらに不安定となる。

また、特開昭６０−１３２２０７では、オーバラップ領
域は操作者の勘により入力しなければならないから、安
全性も高速性も高いとはいえない。

そこで本発明は上記従来技術の欠点を解消するために提
案されたもので、その目的は異なる方向にロボットを連
続動作制御するときに、短時間に目標位置に到達し、且
つ、ロボットの破壊の潜在的可能性をなくしたロボット
制御装置を提案するものである。

［課題を解決するための手段］ 上記課題を達成するための本発明の構成は、第１の方向
の移動から第２の方向の移動にロボットを連続的に制御
させるときに、第１の方向の移動中に、所定の位置から
第１の方向と第２の方向の移動とを並列的に行なうよう
に制御するロボットの制御方法において、第１の方向の
目標位置入力と、第２の方向における最終目標位置入力
と、第２の方向でのみ移動運動が行なわれる必要のある
第１の距離入力とに少なくとも基づいて、前記所定位置
を決定することを特徴とする。

また、本発明の他の構成は、第１の方向の移動から第２
の方向の移動にロボットを連続的に移動制御するときに
、第１の方向の移動中に、所定の位置から第１の方向と
第２の方向の移動とを並列的に行なうように制御するロ
ボットの制御装置において、第１の方向の位置決め制御
部と、第１の方向とは独立して制御する第２の方向の位
置決め制御部と、第１の方向の移動における目標位置と
、第２の方向の移動における最終目標位置と、第２の方
向で移動運動のみが行なわれる必要のある第１の距離と
に基づいて、第２の方向の移動の開始から前記第１の距
離の先頭位置に到達するまでの期間を演算し、さらに、
この期間内の第１の方向の移動距離だけ、第１の方向の
移動における目標位置からさかのぼった位置を演算する
演算手段とを備え、前記第２の移動制御部は、前記さか
のぼった位置を前記所定の位置とし、この所定の位置を
通過すると、第２の方向の制御を開始することを特徴と
する。

［実施例］ 以下添付図面を参照して、本発明を、ＸＹＺ。

軸の４軸制御のロボット制御装置に適用した実施例を説
明する。

〈実施例の概略〉 第１図は、実施例のロボットが使用される環境及びその
アームの動作を説明するものである。アームの構成を第
２図に示す、第１図中、４は部品２を複数個収納してい
るマガジンである。また、３は治具５に保持されたワー
クであり、ロボットはマガジン４から１つの部品２を取
出して、このワーク３に取付けるものである。ワーク３
は、その内部にキャビティ６が設けられており、部品２
はこのキャビティ６の奥の凹所７内に挿入される。

第１図では、説明を簡略化するために、水平移動はＸ方
向で、垂直移動はＺ軸方向で行なうものとする。上記の
ような組み付は動作を行なうためには、アームは、Ｐ、
から上昇を開始し、ｐ４ｅ＝＞ｐＧ＋＝３ｐ８を通過し
、Ｐ、で停止する必要がある。このような動作を実現す
るためのプログラムを第３図に示す、第３図において、
ＰＩＣＫ命令はフィンガー１３が部品２を把持する命令
である。５ＰＥＥＤはアームの移動速度を定義する命令
、ＯＵＴは特定のソレノイド（第１図には不図示）等を
オン／オフする命令、ＩＮＦはセンサ（第１図には不図
示）等のステータスを入力する命令である。また、ＡＲ
ＣＨｔＪＰは上昇命令、ＡＲＣＨは水平移動命令、ＡＲ
ＣＨＤＯＷＮは下降命令である。

第３図プログラムにおいて、移動命令は、ＡＲＣＨＵＰ
　　Ｐ、：ＨＩ ＡＲＣＨＰ２　：　Ｐ３　　：　Ｖｓ　　；Ｈ２Ａ　Ｒ
ＣＨＤ　ＯＷＮ　　Ｐ　ｓ　；　Ｖｓという形式をもっ
ている。これらの命令は本実施例に特有の命令であり、
障害物を定義し、その障害物を回避するような軌跡の運
動をアームに行なわせるようなものである。

これらの命令を理解するために、第１図に戻って説明を
続ける。

マガジン４は同図に示すようにフランジ８を有するから
、Ｐａから垂直移動を開始するときは、このフランジに
衝突しないようにしなければならない。そこで、Ｐｏか
らＰ４までは垂直移動のみを行ない、その間、水平移動
を禁止する必要がある。

ＡＲＣＨＵＰ　　Ｐ＋　　：　ＨＩ という命令は、点Ｐ１に向けて上昇し、距離Ｈ１の間は
上昇のみを行ない、ＨＩの上昇を行なったらその後は次
の命令を並行に実行してもよいという命令である。この
次の命令とは、第３図プログラムの例では、ライン４以
下の命令であり、実質的にはＡＲＣＨ命令である。点Ｐ
４は点Ｐ０から距離Ｈ＋上方の点と定義される。

一方、ワーク３は前述のような形状を持っているから、
アームは、第１図に示すように、最終目標位置Ｐ、から
上方に距離Ｈ２の間は少なくとも垂直移動のみを行なわ
なければ、ワークのフランジに衝突してしまう。そこで
、 ＡＲＣＨＰｇ　　；　　Ｐｓ　　；　　Ｖｓ　　：　　
Ｈｚは点Ｐ２に向けて水平移動を行なう命令であり、最
終目標位置Ｐ、と降下速度Ｖ、と上記距離Ｈ２で規定さ
れる点Ｐａを経過した時点で、次のプログラム命令を並
行に実行してもよいという命令である。第３図の例では
、次のプログラム命令はライン８以下の命令であり、実
質的には Ａ　ＲＣＨＤ　ＯＷＮ　　Ｐ　ｓ　　；　Ｖ３である。

尚、点Ｐｓは点Ｐ３の上方Ｈ２の点と定義される。

第４図は、第１図実施例のロボットが第３図プログラム
に従って動作した場合の、アームの運動の動きを図示し
たものである。

さて、上記Ｐａは次のような観点から決められなければ
ならない。

■：水平移動運動と降下運動とは、Ｐ０以降は並行して
行なわれる。

■：水平移動運動は、Ｐａで降下が開始しても継続し、
点Ｐ２で終了する。

■：水平移動運動は、降下運動が点Ｐ８を通過した時点
で終了する。

■：降下運動は点Ｐ、で終了する。

この観点から決定された点Ｐ０は、点Ｐ２からＸ方向に
ΔＸだけ前方の点であり、この△Ｘは、Ｚ方向の運動が
点Ｐ２からＰｓに移動するのに要する時間７２８間に、
水平方向に移動する距離である。ところで、Ｘ方向も２
方向の運動も、一般的には、単純な等速度運動ではなく
、この実施例でも、 等加速度運動φ等速度運動φ等減速度運動を行なってい
る。そして、上記Ｔ２８は、点Ｐ、が等加速度運動区間
に入るのか、等速度運動区間に入るのか、等減速度運動
区間に入るのかで、即ち、距離Ｐ２　Ｐ３と距離Ｈ２と
の値により異なるものとなる。△Ｘをどのように決定す
るかは後述する。

〈制御装置の構成〉 第５図は実施例のロボット制御装置の構成を示す。図中
、２０は第３図に示したようなプログラムを入力する入
力装置である。２１は入力されたプログラムを解釈する
部分であり、マイクロコンピュータ制御である。２２は
ｘＹｚ軸とθ軸を独立に制御する位置決め制御部であり
、具体的には、サーボモータ（第６図のＭ）を、そのモ
ータに直結されたエンコーダ（第６図のＥ）の出力（位
置情報）によりサーボ制御するものである。

Ｉ１０制御２３はフィンガー１３のソレノイド（第６図
の２５）を駆動したり、このフィンガーが部品を把持し
たか否かをチエツクするためのセンサ（第６図の２６）
の出力を入力する部分である。

第５図のプログラム解釈部２１と位置決め制御部２２と
Ｉ１０制御部２３との関係を第６図に示す、解釈部２１
のプログラム構成は、第３図の如きアプリケーションプ
ログラムと、ＯＳ（オペレーティングシステム）と、ア
プリケーションプログラムを解釈するインタプリタから
なる。インタープリタの手順の一部を第７図に示す、プ
ログラム解釈部２１と位置決め制御部２２とＩ１０制御
部２３とはシステムバス２４により接続される。

インタプリタは位置決め制御部２２に対し、第８図に示
したようなＩ１０コマンドを送る。この■１０コマンド
は、前述の３つの命令、ＡＲＣＨＵＰ、ＡＲＣＨ，ＡＲ
ＣＨＤＯＷＮに対応して、コマンドコードとパラメータ
とからなる。位置決め制御部２２はＩ１０コマンドを受
けると、その実行を行なう。移動動作は第９図に示すよ
うに、周知の台形制御、即ち、 等加速度運動中等速度運動φ等減速度運動を行なう。本
実施例に用いられている台形制御では、等速度運動にお
ける速度をＶ、このＶに至るまでの加速期間をＴＡＣ１
速度■から停止までの減速期間もＴＡＣとすると、加減
速時の加速度はで与えられる。また、速度“Ｏ”から速
度Ｖまで加速するまでに移動する距離、若しくは、速度
■から速度“Ｏ”まで減速するまでに移動する距離は、 局Ｖ　Ｔ　Ａ　Ｃ・・・・・・（２） で与えられる。第９Ｂ図は速度Ｖまで加速され、直ちに
“Ｏ”まで減速された状態を示す、第９Ｂ図の場合の総
移動距離は（２）式から、■ＴＡｃ である。第９Ｃ図は加速度αで期間Ｔ　（＜　Ｔ　ＡＣ
）だけ加速され、その後“０“まで減速された状態を示
す。このときの移動距離は、 ■ ２　・％・□・Ｔ２　　　　　　　　・・・・・・　（
３）ＡＣ である。上記（１）〜（３）式は点Ｐ０を求める上でし
ばしば参照される。

く命令のフェッチ実行シーケンス〉 第７図に示したインタプリタプログラムの制御手順、及
び第１０Ａ図〜第１０Ｃ図に示した位置決め制御部にお
けるＩ１０コマンド実行プログラムの制御手順を説明す
ることにより、実施例の制御装置において、ＡＲＣＨ等
の命令が完全に終了しない時点で、次の命令が命令が実
行され得る様子（所謂バイブライン実行制御）を説明す
る。こうすることにより、プログラマが、ＡＲＣ）Ｉ命
令等が実行されている最中に、他のＡＲＣＨ命令のみな
らず、ＯＵＴ命令、ＩＮＦ命令等を並列的に実行される
ようにプログラムを記すことが可能となる。

第７図〜第１０図を用いて、インタプリタプログラムと
Ｉ１０制御部におけるサーボ制御プログラムの動作につ
いて説明する。ここで、第１図の各点の座標を定義する
。前述したように、Ｘｚ系のみで考えているから、 Ｐ　ｏ　＝（Ｘ　６１　Ｚ　６　） Ｐｌ　＝　　（ｘａ　　、２１　　） Ｐ　ａ　　＝　　（ｘｏ　　、　　Ｚｏ　　＋Ｈ１）Ｐ
ａ　　”　　（Ｘａ　　＋　　Ｚｌ　　）Ｐ２　　＝　
　（Ｘｉ　　、　　Ｚｌ　　）Ｐｓ　　”　　（Ｘｚ　
　、　　Ｚｓ　　＋Ｈ２）Ｐ３　　”　　（Ｘｚ　　、
　　Ｚ３　　）である。

第７図のステップＳ１においては、プログラムカウンタ
ＰＣをインクリメントし、ステップＳ２でこのＰＣでポ
イントされた命令をフェッチする。ステップＳ４では、
フェッチされた命令が、ＡＲＣＨ関連の命令（ステップ
Ｓ８へ）か、Ｉ１０関連の命令（ステップＳ３０へ）か
、その他の命令かを判断する。ＡＲＣＨ関連の命令であ
れば、ステップ８８〜ステツプＳ１４で命令コードを設
定（ＡＲＣＨ＝Ｏ；　ＡＲＣＨＵＰ＝　１　；　ＡＲＣ
ＨＤＯＷＮ＝２）Ｌ／、ステップＳ１６では、命令毎に
第８図のようなパラメータを付加してＩ１０コマンドを
作成する。そして、このＩ１０コマンドを位置決め制御
部２２に送る。ステップＳ２０では、位置決め制御部２
２からのＡＣＫ信号を待つ、このＡＣＫ信号は、第４図
及び後述のサーボ制御手順の説明から分るように、ロボ
ットが点Ｐ４やＰｓ等の中間点を通過したときに位置決
め制御部２２から返される。このＡＣＫを受けると、制
御はメインルーチン（不図示）にリターンし、再び、ス
テップＳ１から前述の手順を実行する。即ち、ＡＲＣＨ
関連命令では、ＡＣＫが位置決め制御部２２から返って
くれば、解釈部２１はプログラム中の次の命令をフェッ
チして実行するので、ＡＲＣＨ関連命令の並列処理若し
くは、ＡＲＣＨ関連命令と他の命令の並列処理が可能に
なる。特に、本実施例では、第３図のような高級言語レ
ベルでの命令の並列処理が可能となっており、プログラ
マはＡＲＣＨ関連命令から別のＡＲＣＨ関連命令に進む
前に、例えば、第３図に示したように、ＩＮＦ命令等を
挿入することにより、フィンガー１３が正常に動作して
いることを確認してから後のＡＲＣＨ命令に進むように
することができる。

一方、命令がＩ１０デバイスのチエツク命令（ＩＮＰ）
であれば、ステップ５３０−ｔ’、Ｉ１０制御部２３に
対しステータス情報を要求し、ステップＳ３２で、その
ステータスをチエツクする。

もしステータス情報が正常であれば、メインルーチンに
リターンして次の命令をフェッチする。

命令が例えばソレノイド等を駆動する命令（例えば、命
令０ＵＴ）であれば、ステップＳ６に進み、当該命令を
実行する。即ち、Ｉ１０制御部２３に対し、所定のソレ
ノイドを駆動するための■１０コマンドを送る。

位置決め制御部２２側では、解釈部２１から送られてき
たＩ１０コマンドのコードにより、ＡＲＣ）（ＵＰ命令
か、ＡＲＣＨ命令か、ＡＲＣＨＤＯＷＮ命令かを区別す
る。

（ＡＲＣＨＵＰ命令実行の詳細〉 ＡＲＣＨＵＰ　　Ｐ＋　　；　Ｈ。

とプログラムしたときの動作を説明する。ＡＲＣＨＵＰ
命令は第１０Ａ図に示される。ステップＳ５０では軌道
計画を策定する。この軌道計画は、点Ｐ０から点ＰＩに
向って進む際に第９図に示した台形制御により制御した
場合に、どこまでが等加速度運動で、どこまでが等速度
運動で、どこからが減速運動かを決定するものである。

次に、ステップＳ５２〜ステツプＳ５６のループと、ス
テップ３５８〜ステツプＳ６０のループを並列実行処理
する。

ステップＳ５２〜ステツプＳ５６のループでは、２方向
のサーボモータの駆動（ステップ５５２）と、エンコー
ダ出力（２，）の読み込み（ステップ５５４）と、２方
向でＰ＋を超えた（ｚ＋〉Ｚ、）かを判定（ステップ８
６６）する、ステップＳ５８〜ステツプＳ６０のループ
では、エンコーダ出力（ＺＩ）の読み込み（ステップ８
５８）と、２方向に２４を超えた（Ｚｌ＞ＺＯ十Ｈ１）
かを判定（ステップ５６０）する。第１図で上方向にＺ
軸をとった場合、ステップＳ５６でＹＥＳと判断される
よりも、ステップｓ６０でＹＥＳと判断される方が早い
ので、ステップＳ６２が実行され、解釈部２１に対しＡ
ＣＫが返される。このＡＣＫにより、解釈部２１は次の
命令をフェッチすることが可能となるのは前述した通り
である。

（ＡＲＣＨ命令実行の詳細〉 インタプリタがＡＲＣＨ命令をフェッチすると、コード
“０”のＩ１０コマンドが制御部２２に送られる。位置
決め制御部２２では、ステップＳ７２で点Ｐａの算出を
行なう。この点が算出されると、ステップＳ７４〜ステ
ツプＳ７８のループと、ステップ８８０〜ステツプＳ８
２のループを並列実行処理する。

ステップ５７４〜ステツプＳ７８のループでは、Ｘ方向
のサーボモータに駆動（ステップ５７４）と、エンコー
ダ出力（Ｘ、）の読み込み（ステップ８７６）と、Ｘ方
向にＰ２を超えた（ｘ。

〉ｘ２）かを判定（ステップ５７８）する。ステツブ３
８０〜ステツプ８８２のループでは、エンコーダ出力（
ｘＩ　）の読み込み（ステップ５８０）と、Ｘ方向にＰ
ａを超えた（ｘＩ＞ｘ、３）かを判定（ステップ５８２
）する。第１図で左方向にＸ軸をとった場合、Ｘ（＋＜
Ｘ２であるから、ステップ３７８でＹＥＳと判断される
よりも、ステップＳ８２でＹＥＳと判断される方が早い
ので、ステップＳ８４が実行され、解釈部２１に対しＡ
ＣＫが返される。このＡＣＫにより、解釈部２１は次の
命令をフェッチする。

第１１図のフローチャートを用いて、ステップＳ７２の
点Ｐａの算出制御の詳細を説明する。この第１１図の制
御は、前述したように、Ｚ方向の運動が点Ｐ２からＰ、
に移動するのに要する時間Ｔ２．内に、水平方向に移動
する距離△Ｘを求めることに等価である。ステップ５１
００では、軌道計画、Ｉ１０コマンドのパラメータ等か
ら次の諸量を定義する。即ち、 ＴＡＸ＋下降時の加速時間（＝減速時間）■、：下降時
の最大速度（等速運動時の速度）Ｚ：垂直方向移動距離
（＝ｌｐｉ　　ｐｉｔ）である。ステップ５１０２では
、ＺとＶｊＴＡＺの大小を調べて、ステップＳ７０で策
定された軌道計画中において、Ｐ２からＰ、までの下降
中に等速度運動があるか否かを調べる。

のある上Ａ 第９図に関連して説明したように、 ｚ　＞　Ｖ　ｓ・Ｔ’Ａｚ であれば、等速下降運動が存在する場合である。

このときは、ステップ５ｉｌｏ、ステップ５ｌ１２によ
り、点Ｐ、が等加速度運動区間に入るのか、等速度運動
区間に入るのか、等減速度運動区間に入るのかを判断し
て場合分けをする。

坏Ｖ、・ＴＡ□は減速期間ＴＡＺ中に２方向に移動する
距離であるから、 Ｈ２≦坏Ｖ５・ＴＡ□ （ステップＳｌ　１０でＮｏ）とは、減速がＰ６よりも
上方で開始されることを意味し、 Ｈ２＞　’ｄ　Ｖ　３　・Ｔ　Ａ　２ （ステップＳｌ　１０でＹＥＳ）とは減速がＰ、よりも
下方で開始されることを意味する。ステップＳｔ　１０
でＮＯの場合は、ＴＡ□間加速φ■３で等速運動中減速
開始＝＞Ｐ６通過中Ｐ、到着となる。

Ｐ　ｚ　”’＞　Ｐ　３に要する時間は、であるから、
Ｔ２％は、ステップ５１１４にあるように、 となる。

減速がｐｓより下で行なわれる場合（ステップＳｌ　１
０でＹＥＳ）は、Ｐ５が加速運動区間に入るかまたは等
速運動区間に入るかを、Ｈ２と（Ｚ−％■、・ＴＡＺ）
との大小から判断する。

Ｈ２＞ｚ−坏Ｖｓ・ＴＡＺ であれば（ステップＳｌ　１２でＹ　Ｅ　Ｓ　）　、Ｔ
ｚｓの期間は、等加速度Ｖ３／ＴＡ□で運動が行なわれ
るから、Ｔ２Ｓはステップ５１１８のように、また、Ｐ
、φＰ、に要する時間は となる。逆に、Ｐ、が等速度運動区間にある場合には、
加速時間はＴＡＺ、等速度運動期間は、であるから、 であるから、ステップＳｌ　１６のように、となる。

゛　　年運動が無い場Ａ 等速下降運動が無い場合はｚ　＜　Ｖ　ｓ・ＴＡ２とな
りステップ５１０４に進む。この場合、減速がＰｇ前に
行なわれるか（Ｈ２≦坏ｚ）、Ｐｇの後で行なわれる（
Ｈ２＞ｎｚ）かという２つの場合があり得る。前者の場
合であれば、Ｐ、ｗｐ、に要する時間は であり、Ｐｓ＝＝ｂＰ３に要する時間はである。

こうして、各場合についてＴ２８が得られた。次に、Ｔ
ｔｓの間にＸ方向に移動する距離△Ｘを第１１Ｂ図のフ
ローチャートに従って計算する。ステップ５Ｌ２０では
、容量の定義を行なう。即ち、ＴＡＸ：Ｘ方向加速時間
（＝減速時間）ｖ２　：最大速度（等速運動時の速度）
Ｘ：水平方向移動距離（＝　　ＩＰ、　−ｐＨ）である
。ステップ５１２２では、ＸとＶ２・Ｔ−とを比較して
、水平移動に等速運動区間が存在するか否かを調べる。

速７　′手動がある場合 この場合は、ステップ５１２２でＹＥＳと判断され、ス
テップ５１４０に進む。加速と減速に要する期間は２Ｔ
Ａｘ、等速運動の期間は（ｘ−Ｖ、・ＴＡＸ）／Ｖ２で
あるから、水平移動でＰ、からＰ２に要する時間Ｔｔは
、 となる。ステップ５１４１では、７２ＢとこのＴｔとの
大小を比較する。もし、 Ｔ２５＞ＴＴ であれば、下降開始がＰｌよりも左で行なわれることを
意味し、これはあり得ないので、プログラムミスとして
エラーとする。

ステップ５１４２ではＴ’ｚｓとＴＡＸとの大小を比較
する。下降開始点Ｐ、が水平移動の減速開始前にあれば
、 Ｔ２１１＞ＴＴ であり、開始後であれば、 Ｔ’ｓ≦Ｔｔ である。そして、第１２Ａ図に示すように、下降開始が
等速運動区間で行なわれれば、 Ｔ２ｓ≦ＴＴ　　ＴＡＸ である（ステップ５１４４でＹＥＳ）から、Ｐ１φＰａ
までの距離△Ｘは、ステップ８１４８のように、 Δｘ＝ｘ　−ＩＰｚ　−Ｐａｌ ”Ｘ　　（Ｖｚ（Ｔａａ　　ＴＡＸ）　＋ＨＶｚＴ＾ｘ
）＝ｘ−Ｖ、・（Ｔ　２８　＋　’Ａ　Ｔ　ＡＸ）と得
られる。

下降開始が第１２Ｂ図に示されるように、加速期間中に
行なわるものであれば、 Ｔｚｓ＞ＴＴ−ＴＡＸ である（ステップ５１４４でＮＯ）から、ステツブ５１
５０に進む。この場合、 Δｘ＝　　　Ｐａ　　−Ｐ＋ であるから、 となる。

一方、ステップ５１４２で、Ｔ’ｚｓ≦Ｔ’Ａｘと判断
されたときはステップ８１４６に進む、このときは、降
下開始が第１２Ｃ図に示すように減速期間に行なわれる
から、 △ｘ＝ｌＰ、−Ｐロ＝ＩＰＩ　　Ｐ！ ｇ　　Ｐａ であるから、 となる。

゛第７゛　　がｔい　Ａ この場合は、Ｘ≦■２・Ｔ＾×であるから、ステップ５
１２４に進む。第１２Ｄ図から明らかなように、Ｔｔは
、加速してＨｘ移動するのに要する期間の２倍であるか
ら、ステップ５１２４のように、 とする。ステップ５１２５はステップ５１４１と同じ意
味である。’Ａ　Ｔ　ｒは減速に要する時間であるから
、 Ｔ　２　Ｂ　＞騒Ｔｔ とは第１２Ｄ図に示すように下降が減速開始前に行なわ
れることを意味する。このときの△ＸはＰ、とＰａ間の
距離、即ち、期間（Ｔ　Ｔ　　Ｔ　２　Ｓ　）の間に加
速して移動した距離であるから、である。また、降下が
水平方向の減速が開始されてから始まる場合は、第１２
Ｅ図に示すように、△Ｘ＝ｘ　　　１Ｐａ−Ｐ２１であ
るから、ステップ８１２８のように、 となる。こうして各場合においてΔＸが求めることがで
きた。次に、ステップ５１５２で、Ｐ、のＸ座標位置Ｘ
Ｇが計算される。即ち、 Ｘ　６　＝　Ｘ　Ｈ＋　”　”　　”“Δ８である。こ
こで（Ｘ＝−Ｘｌ）／Ｘは水平移動の方向を考慮した。

このようにして定められたＰ。において、下降を開始す
れば、上述の■〜■の条件は満足される。即ち、点Ｐａ
は、点Ｐ３に向けて下降開始を行なった場合に障害物を
回避して最短時間で点Ｐ、に到達し得る通過点である。

従って、この点Ｐａを通過した時点で、位置決め制御部
２２が解釈部に対しＡＣＫを返し、解釈部が次のＡＲＣ
ＨＤＯＷＮ命令を解釈してＩ１０コマンドを位置決め制
御部２２に送ると、ロボットアームは障害物を回避して
最短時間で点Ｐ、に到達する。

（ＡＲＣＨＤＯＷＮ命令実行の詳細〉 第３図のプログラムによれば、ＡＲＣＨ命令によりＰａ
を通過した時点でＡＣＫが解釈部に返されると、ＯＵＴ
命令、ＩＦ　　ＩＮＦ命令、ソシテＡ　ＲＣＨＤ　ＯＷ
Ｎ命令が実行される。このＡＲＣＨＤＯＷＮ命令に対す
る位置決め制御部２２の制御手順は第１０Ｃ図に示す通
りである。

〈実施例の効果〉 以上説明した実施例によれば、 Ｉ：高級ロボット言語により、障害物を回避しつつ、異
なる方向の動作を並行して行なうようなロボット制御プ
ログラムの記述が可能となる。従って、プログラマによ
るプログラミング及びティーチングは容易になるととも
に、並行移動のためにロボット移動が高速化する。

ＩＩ：特に、ＡＲＣＨ命令において、障害物高さＨ２、
降下時の最大速度Ｖ３、目標降下位置Ｐ３等を記述でき
るので、障害物を回避し得るのみでなく、そのうちの最
短時間で目標Ｐ、に到達するような通過点Ｐ。を制御装
置自体がオペレータに替って計算してくれるので、従来
のように試行錯誤を繰返してしか得られなかった通過点
Ｐ０は容易に得られることとなった。

ＩＩＩ　：　ＡＲＣＨＵＰ、ＡＲＣＨ系統の命令では、
異なる方向への移動を開始する時点で、先の移動命令は
疑似的に終了となるので、この先の移動命令の最中にプ
ログラマは所望の手順プログラムを挿入することができ
、制御プログラムの自由度が増す。

く変形例〉 本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能で
ある。

例えば、前述の第１図実施例では、方向としてｘＺの２
方向としたが、他の方向であってもよい。

また、前述の第１図実施例では工業用ロボットを例にし
て説明した。工業用ロボットでは、障害物は高さ方向で
発生することが多い。ところが、第１３図に示したよう
に、軌跡が回避しなければならない点として２つの点Ｓ
＋、Ｓｉがある場合があるが、この、ような場合にも、
本発明を適用したＡＲＣＨ命令は、 ＡＲＣＨＦ’２　；　Ｐ３　；　Ｖ３　：　Ｈ２；　Ｈ
ｓ　；　Ｈ４となる。この命令において、Ｐ３．Ｈ２で
規定される点Ｓ２は第１図で説明した通りの回避点であ
る。点Ｓ１は、点Ｐ３から高さＨ３の位置にあり、Ｓｌ
から水平方向に距離Ｈ４の位置にある点である。かかる
命令において軌道制御は次のようにして行なう、先ず点
ＳＬについて前記実施例と同じ要領で軌道を生成し通過
点Ｐ、’を計算する。また、点Ｓ、についても軌道を生
成し通過点Ｐ、”を計算する。もし、Ｓｌ　、Ｓｌの一
方について夫々独立して計算された２つの軌道が両方と
も他方の点と干渉しないのであれば、点Ｐ、により近い
方のＰａ’またはＰａ”をＰａとして採用する。もし、
Ｓｌ、Ｓｌの一方について夫々独立して計算された２つ
の軌道のうちの１つが他方の点と干渉するのであれば、
干渉のない方の軌道を採用する。このようにして、２つ
の干渉点が存在するようなモデルに対しても、本発明を
拡張適用できる。

また、前述の第１図実施例では、ＡＲＣＨＵＰ命令及び
ＡＲＣＨ命令に付加する直線部高さ情報としてＨｌ、Ｈ
２としていたが、その替りに、ポイントＰ４．Ｐｓによ
り表記してもよい。

また、前述の第１図実施例では解釈部はインタプリタタ
イプのものであったが、プログラム解釈部があらかじめ
すべての命令を実行形式にしておく、いわゆるコンパイ
ラタイプのプログラム方式では、水平移動命令に付加し
ている下降命令の目標値、速度は先読みしてコンパイル
した後に付加出来るので、水平移動命令中になくても同
様の効果が得られる。

また、下降開始可能な水平位置計算は水平移動軸で、移
動量がＯでなければ、どの軸で行っても同様の効果が得
られる。

また、下降開始可能な水平位置計算のかわりに、サーボ
サイクル毎に位置計算を行う位置決め制御部２２であれ
ば、時間を用いても同様の効果が得られる。

また、軌道計画は台形制御に限られず、他の制御であっ
てもよい。

また、下降開始可能な水平位置計算は位置決め制御部２
２でなく、プログラム解釈部で行っても同様の効果が得
られる。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明のロボットの制御方法及び制
御装置によれば、ロボットを高速に動作し得る機能はそ
のままで、オペレータが容易に障害物の干渉を避けるプ
ログラミング及びティーチングが出来る効果がある。

また、本発明の好適な実施態様によれば、各々の動作命
令は、独立に動作・記述出来るので、各々の命令の間で
停止させたり、各々の命令の間にロボットの移動以外の
命令を記述することが出来るという今までの高速動作方
式では難しいとされていた事も容易に出来るようになる
効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は１実施例に係るロボット制御装置による軌道の
側面図、 第２図は制御装置のアーム部分のブロック図、第３図は
実施例装置に用いられるプログラムを記した図、 第４図は第１図実施例における軌道の変化な示したタイ
ミング図、 第５図、第６図は実施例装置の構成を説明する図、 第７図は実施例装置におけるインタプリタの手順を示す
フローチャート、 第８図は位置決め制御部に用いられるＩ１０コマンドの
フォーマット例を示す図、 第９Ａ図〜第９Ｃ図は夫々実施例の軌道計画に用いられ
る軌道の一例を示す図、 第１０Ａ図〜第１０Ｃ図は夫々、位置決め制御部におけ
る制御手順を示すフローチャート、第１１Ａ図、第１１
Ｂ図は点Ｐ。を計算するためのフローチャート、 第１２Ａ図〜第１２Ｅ図は点Ｐ。を計算する手法を説明
する図、 第１３図は変形例を説明する図、 第１４図は従来例を説明する図である。 図中、１・・・ロボット軌道、２・・・部品、３・・・
ワーク、４・・・マガジン、５・・・治具、６・・・キ
ャビティ、７・・・凹所、８・・・フランジ、１０〜１
２・・・アーム、１３・・・フィンガー　２０・・・プ
ログラム入力装置、２１・・・プログラム解釈部、２２
・・・位置決め制御部、２３・・・Ｉ１０制御部、２４
・・・システムバスである。 特許出願人　　　キャノン株式会社 イ立τ−二Ｉト膏ＩＰ反 Ｉｌｏ 第５図 第２図 第１０８図 第１０Ｃ図 第１２Ｄ図 第１２Ｅ図 Ｒ−＋　−−−−−−−−−］Ｐ’ｚ 第１３図 第１４図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）第１の方向の移動から第２の方向の移動にロボッ
   トを連続的に制御させるときに、第１の方向の移動中に
   、所定の位置から第１の方向と第２の方向の移動とを並
   列的に行なうように制御するロボットの制御方法におい
   て、 第１の方向の目標位置入力と、第２の方向における最終
   目標位置入力と、第２の方向でのみ移動運動が行なわれ
   る必要のある第１の距離入力とに少なくとも基づいて、 前記所定位置を決定することを特徴とするロボットの制
   御方法。
2. （２）第１の方向は水平方向であり、第２の方向は垂直
   方向であり、更に、水平移動の開始位置入はと終了位置
   入力と、垂直移動の開始と最終目標位置とを入力し、 水平移動の開始位置入力と終了位置入力に基づいて、第
   １の方向における第１の軌道計画を設定し、 垂直移動の開始と最終目標位置に基づいて第２の方向に
   おける第２の軌道計画を設定し、 この第２の軌道計画に従つて垂直移動の開始から前記第
   １の距離の先頭位置に到達するまでの期間に、前記第１
   の軌道計画に従つて水平方向に移動する第２の距離だけ
   水平移動の終了位置からさかのぼつた位置を、前記所定
   位置とする事を特徴とする請求項の第１項に記載のロボ
   ットの制御方法。
3. （３）第１の方向の移動から第２の方向の移動にロボッ
   トを連続的に移動制御するときに、第１の方向の移動中
   に、所定の位置から第１の方向と第２の方向の移動とを
   並列的に行なうように制御するロボットの制御装置にお
   いて、 第１の方向の位置決め制御部と、 第１の方向とは独立して制御する第２の方向の位置決め
   制御部と、 第１の方向の移動における目標位置と、第２の方向の移
   動における最終目標位置と、第２の方向で移動運動のみ
   が行なわれる必要のある第１の距離とに基づいて、第２
   の方向の移動の開始から前記第１の距離の先頭位置に到
   達するまでの期間を演算し、さらに、この期間内の第１
   の方向の移動距離だけ、第１の方向の移動における目標
   位置からさかのぼつた位置を演算する演算手段とを備え
   、 前記第２の移動制御部は、前記さかのぼつた位置を前記
   所定の位置とし、この所定の位置を通過すると、第２の
   方向の制御を開始することを特徴とするロボットの制御
   装置。
4. （４）前記演算手段は、第１の方向の移動における目標
   位置と、第２の方向の移動における最終目標位置と、第
   ２の方向で移動運動のみが行なわれる必要のある第１の
   距離とを記述する命令を解釈する解釈手段を含む事を特
   徴とする請求項の第３項に記載のロボットの制御装置。