JPH02218571A - 機械の位置再生制御方法 - 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】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、ロボット、マニピュレータ、工作機械、輸送
機械等の４！１１城に適用する位置再生制御方法に関す
る。

〈従来の技術〉 プレイパックロボットがこの種の機械の代表例である。

従来の１コボノトの位置再生機構の一例を第８ｒＡに示
す。第８図の位置再生機構は、ロボν１・（図示省略）
の動作をｉｔ、ＩＪ御するＣＰＵ（中央演算処理装置）
１４と、ロボットの教示位置等の制御情報を記憶するメ
モリ１５と、ＣＰＵ１４の！指令によりロボット軸１７
を駆動するアクチュエータ１６とを備丸でいる。

メモリ１５に記憶される教示位置は、例えば塗装ロボッ
ト等においては、教示者がロボット軸１７を直接動がし
、その経路を一定または可変時間間隔でサンプリングし
、その位置を教示位置としてメモリ１５に記憶させる方
法が採られている。

ロボットが教示位置を再生する場合、メモリ１５に既に
記憶されている教示位置、及びロボット軸１７からの位
置情報により、ＣＰＵ１４がアクチュエータ１６に対す
る制御信号を演算し、その結果を指令としてアクチュエ
ータ１６に出力する。これにより、ロボット軸１７はメ
モリ１５に教示されている位置に正確に移動する。

〈発明が解決しようとずろ３！！題〉 上述したロボットの位置教示方法においては、教示者の
技能をそのまま教示させることができろ利点がある反面
、教示者の意図しない微妙な手振れ等の動きもそのまま
教示されてしまう。

そのため再生時には、第９図に示すようｋ、教示位置Ｐ
（ｉ＝１，２．　　・・）を結ぶ実際の経路１１は手振
れ等により、破線で示す動作希望経路１８に対してずれ
を生じる。この結果、ロボット軸１７は教示位置に対し
て正確な動作はするが、動作希望経＠１８に対して不自
然な動きとなるという使用上の問題点がある。

以上の問題点に鑑みて、本発明は教示位置から再生位置
を演算してロボット軸等の移動軸を再生する際、教示者
の意図する滑らかな経路を近似することができる機械の
位置再生制御方法を提供することを目的とする。

く課題を解決するための手段〉 本発明の位置再生制御方法は、ロボット等機械の移動軸
を教示位置Ｐに向かって再生する機械の位置再生制御方
法において、 教示位置Ｐ及びその前方のに個の教示位置Ｐ　　（ｊ　
＝　ｉ　＋　１　、−　、　　ｉ　＋　ｋ　）　、後方
のｍ個の教示位置Ｐ３　（Ｊ　＝ｌ−ｍｐ・・・、１−
１）のそれぞれに対し、重み関数ＫＪ　（Ｊ　＝ｌ−ｍ
Ｊ・・・　１．・・・、ｉ＋ｋ）を付加して平均Ｐ１″
を算出し、この平均Ｐ１を教示位置Ｐｉに対する補正し
た再生位置として移動軸を再生すること、 並びｋ、平均Ｐ１の算出に際し、前方の経路変化を算出
し、経路変化の度合に応じて前後の教示位置の点数ｋ、
ｍ及び重み関数ｋ、自身を変化させることを特徴とする
。

く作　　　用〉 教示位１ｉ１Ｐ　に対応する再生位１ｉＰｉ”を演算す
る際ｋ、その前方に個と後方ｍ個の教示位置を参照し、
ｍ＋に＋１個の教示位置虜−０，・Ｐｌ−１”　ｌ”　
ｌ＋１’・Ｉ　Ｐｌ＋ｌｌにそれぞれ遁み関数Ｋ　ｌ−
ｓ’・・ｊ　Ｋ　（−１ｆｉ　Ｋ　：　ｐ　Ｋ　ｌ＋　
＋　ｐ・・、ｋ、−を付加して平均化することにより、
手振れ等による誤差を補正した再生位置Ｐｉ＊が得られ
る。従い、この再生位置Ｐ″に向かって移動軸を再生す
ることにより、教示者の意図する動作希望経絡に近い滑
らかな経路での再生が可能となる。

但し、動作希望経絡に折り返しや、急変部がある場合は
、平均化により補正しすぎとなり、返って再生経路が動
作希望経路からはずれる可能性がある。

そこで、現在移動中の経路に対する前方の経路変化を算
出し、経路変化の度合に応じて、参照点数ｍ、にと重み
関数ｋ、自身を変化させろことにより、自動的に補正量
が調整され、ａ格変化を十分に加味した位置再生制御が
可能となる。

く実　施　例〉 第１図〜第８図を参照して本発明の一実施例を説明する
。第１図は一実施例に係る位置再生制御方法の概略説明
図、第２図は制御位置の関係例を示す図、第３図はθが
大のメンバーシップ関数ｆ（θ）の例を示す図、第４図
は参照点微小のメンバーシップ関数ｇＭｆ面ｐ　ｇＫ（
すの例を示す図、第５図は重み小のメンバーシップ関数
Ｋ　（ｋｌの例を示す図、第６図は前後の教示位置を参
照した補正の動作例を示す図、第７図はそれによる再生
軌跡の例を示す図、第８図はハードウェアの構成例を示
すブロック図である。

本発明をロボットに適用した場合を、実施例として説明
する。

ロボットの位置再生機構の八−ドウエア構成は、従来と
同じで、第８図に示す通りである。但し、ＣＰＵ１４は
、前後の教示位置を参照し、重み関数を付加した平均化
による補正演算と、これに先立つ、経路変化の度合に応
じた参照点数と重り関数を変化させる補正演算とを行う
。

まず、第６図を参照して、平均化による補正演算を説明
する。第６図に示すようｋ、ＣＰＵ１４はメモリー５に
記憶されている教示位置Ｐｉ（ｉ＝１．２．−　　ｎ）
に対し、特定の重み関数Ｋ　　（ｊ＝ｉ−ｍ、−ｆ、−
ｉ十ｋ）を用い、教示点Ｐに対する再生位置Ｐｉ＊″を
次式（１）の平均化により算出する。

Σ　　ＫＰ。

Ｐｉ＊″；　　　　　　　　　・・・式（１）％式％ 上式（１）で、添字ｉは最初の教示位置から何番目の教
示位置であるかを示す番号、ＰＪは１番目の教示位置、
Ｋは教示位置Ｐｉに対する重み、ｍは第ｉ番目の教示位
置Ｐの後方参照点数、ｋは第ｉ番目の教示位［Ｐｉの前
方参照点数である。

具体的にはＣＰＵ１４は９、再生すべき第ｉ番目の教示
位［Ｐｉをメモリ１４から入力し、また、後述の演算で
決まるに個の前方教示位置ｐ　＋＋１’　、、、、　ｐ
、、、とｍ個の後方教示位’ｔｉ１ｐ、−。

・・・Ｐ　Ｐｌ−１をメモリ１５から入力し、更ｋ、同
じく後述の演算で決まるｍ　＋　ｋ　＋１個の重みＫ　
、・・・、　Ｋ、、、　Ｋ、、　Ｋ、＋、、・・・、に
＋や、を入力し、式（１）の演算を行う。

なお、ｍ、ｋ、ｋ、を固定したまま式（１）による平均
化補正を実施すると、第７図に示すようｋ、教示位［Ｐ
を結ぶ実際のａ路１１に折や返しがある場合、平均化に
よる補正経路１２は折り返し点でストローク減少１３が
生じることがある。

次ｋ、ｍ　ｐ　ｋ　ｐ　ＫＪの補正演算を、第２図〜第
５図を参照して説明する。この例ではファジー制御の概
念を導入してｍ、ｋ、ＫＪを求めろ。

まず、動作ルールとして、第２図において、もし“θ□
が大”且つ“θ２が大”なら、補正は小とする　　　　
　　　　　　　　　・・・式（２）というルールを用い
、補正経路が大きく変化するときは式（１）の平均化に
よる補正程度を減少して教示に忠実に動作させ、そうで
ないときζよθ１、θ２の程度に応じて補正程度を調整
する。なお、第２図において　ｐ　＝、ｍは前々回の補
正再生位置、Ｐｉ−１′は前回の補正再生位置、Ｐｉは
今回の教示位置、Ｐｉや、は次回の教示位置、θ１はＰ
ｉ−２ｍ−ｐ、、１１の方向８に対するｐ＝、”　−ｍ
　ｐ　、の方向９がなす角度、θ２は同じ方向８　（Ｐ
ｉ−、’→Ｐｌ−１”　’に対するＰｉ→Ｐ１＋１の方
向１０がなす角度である。

次ｋ、メンパージ璽ツー／関数ｆ　（θｌ、　ｇ−（ロ
）。

ｇえ（ｋ）＃ｋ、（ｋ）について説明する。これらの関
数はメモリ１５に記憶されている。

第３図はメンバーシップ関数ｆ（θ）の例を示し、ｆ（
θ）は式（２）の条件部における“θ、が大”“θ２が
大”に対し、角度に応じた“大”というルールへの適合
度を表わす関数である。そして、θ４．θ２に対応した
適合度α１．ａ２をｆ（のから算出した後、条件部全体
（“θ、が大”且つ“θ２が大″）に対する合成適合度
α。を例えば次式（３）により算出する。

α　＝α　×ａ　　　　　・・・式（３）式（２）にお
ける“補正”とは、式（１）中のｍ。

ｋ、ｋ、を変化させることである。

ｇ−（ｙ屯ｇＫ（ｋＪ＃　Ｋ、　（ｋＪはそれぞれ式（
２）中の“補正は小”というルールへの適合度を示すメ
ンバーシップ関数であり、第４図、第５図に一例を示す
。

ｇ、−は後方参照点数ｍに対するメンバーシップ関数で
あり、ｇＫ（ｋ）は前方参照点数ｋに対するメンバーシ
ップ関数であり、本例では第４図に示すようｋ、同じ関
数としである。また、Ｋ　（ｋ）は重みｋ、に対するメ
ンバーシップ関数である。

これらのメンバーシップ関数を用い、式（３）で算出し
た合成適合度ａ０よゆ、式（１）の補正演算に用いるｍ
、ｋ、ｋ、を求める。また、求めたｍ、ｋ、Ｋ　　を用
いて式（１）の演算を行いその結果、補正再生位［Ｐｉ
＊に向かってロボット軸を再生させる。

以上の全動作を、第１図を参照して説明するｂ ステップ１：　　四ポットの再生時、ＣＰＵ１４は再生
中の点Ｐｌ−１（前回補正済）と前再生点Ｐｌ−１１（
前々回補正済）とを、その都度メモリー５に保存する。

（退避）ステップ２：　　ＣＰｔＪ１４は、次の補正に
用いる今回の目標教示位置Ｐ　と次回の目標教示位置Ｐ
ｉ＋１とを、メモリー５から読み出す。

ステップ３：　　ＣＰＵ１４は、以上の４点Ｐｉ−２Ｐ
ｌ−，Ｐ　　Ｐ　　から、第２図の角度θ、Ｃ方向Ｐｌ
−２’″→ｐ、、＊に対する方向ｐ＝、ｍ、ｐ、の角度
）と、角度θ２（方向ｐ１−２′″−一−１′に対する
方向Ｐ１→Ｐｌ　＋　１の角度）とを計算する。

ステップ４：　　ＣＰＵ１４は、式（２）のルールに基
づき、第３図のメンバーシップ関数ｆ（θ）から０１．
θ２のＥ（θ）に対する適合度（１１，ａ、を算出し、
更ｋ、式（３）により合成適合度α。を算出する。

ステップ５：　　ＣＰＵ１４は、式（２）のルールに基
づき、合成適合度ａ０を用い、第４図のメンバーシップ
関数ｇや−ｐｇｋ（ｋＪから後方参照点数ｍと前方参照
点数ｋを算出し、また、第５図のメンバーシップ関数ｋ
、（ｋｌから重り関数Ｋｊを算出する。

ステップ６：　　ＣＰＵ１４は、算出したパラメータｍ
、ｋ、Ｋ　　と、今回目標教示位置Ｐ　とから、式（１
）の演算を行って今回の再生位置Ｐどを算出する。

ステップ７：　　ＣＰＵ１４は、補正した再生位置Ｐｉ
廁をアクチュエータ１６に出力し、ロボット軸１７をこ
の再生位置２１′″に向けて再生する。これにより、ロ
ボット軸１７が円滑な且つ希望動作経路に近い再生動作
を実施することになる。

〈発明の効果〉 実施例と共に本発明を説明したようｋ、本発明よれば、
次のような効果がある。

（１）　　従来方法に比較し、教示位１ｉ１Ｐ　に対す
る再生位置Ｐｉ＊を、その教示位ＭＰの前後の教示位置
を参照し、且つ重みを付加して平均化するという補正演
算で算出するので、再生動作経路が滑らかになる。

（２）更ｋ、教示位［Ｐに対する再生位置Ｐ゛の補正量
をその後の経路変化に対応して変化させるので、経路変
化のない所では再生動作経路が極めて円滑になり、経路
変化のある所では教示者の意図に極めて近似した動作経
路を推測して再生することができる。

（３）　　従って、ロボット等の機械のＷｊｂきが円滑
且つ自然になり、塗装等の品質向上が可能となる。

（４）　　また、再生位置、速度等の平均化も清らかに
変化するようになるから、８１城寿命も向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第８図は本発明の一実施例に関し、第１図は一
実施例に係る位置再生制御方法の概略説明図、第２図は
制御位置の関係例を示す図、第３図はθが大のメンバー
シップ関数ｆ（θ）の例を示す図、第４図は参照点微小
のメンバーシップ関数１．（（ロ）、ｇ、（ｋｌの例を
示す図、第５図は重み小のメンバーシップ関数Ｋ　、　
Ｔｋ）の例を示す図、第６図は前後の教示位置を参照し
た補正の動作例を示す図、第７図はそれによる再生軌跡
の例を示す図、第８図はハードウェアの構成例を示すブ
ロック図である。第９図は従来技術を示す図である。 図面中、１４はＣＰＵ、１５はメモリ、１６はアクチュ
エータ、１７はロボット軸、Ｐは教示位置、ｐ、−＝〜
Ｐｌ−１は参照用後方教示位置、Ｐｉや、〜Ｐｌ＋には
参照用前方教示位置、Ｐｉ−２Ｐｉ、″ば補正済みの再
生位置、θ、２θ２は角度、ａ、、　＋７．、　α。は
適合度、ｇ　ｌ＠　（ｍ）　ｐ　ｇ　ｋ（ｋ）　ｐ　Ｋ
　Ｊ　（ｋ）はメンバーシップ関数である。 三菱重工業株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ロボット等機械の移動軸を教示位置Ｐ＿ｉに向かって再
   生する機械の位置再生制御方法において、教示位置Ｐ＿
   ｉ及びその前方のｋ個の教示位置Ｐ＿ｊ（ｊ＝ｉ＋１、
   …、ｉ＋ｋ）、後方のｍ個の教示位置Ｐ＿ｊ（ｊ＝ｉ−
   ｍ、…、ｉ−１）のそれぞれに対し、重み関数Ｋ＿ｊ（
   ｊ＝ｉ−ｍ、…、ｉ、…、ｉ＋ｋ）を付加して平均Ｐ＿
   ｉ＾＊を算出し、この平均Ｐ＿ｉ＾＊を教示位置Ｐ＿ｉ
   に対する補正した再生位置として移動軸を再生すること
   、 並びに、平均Ｐ＿ｉ＾＊の算出に際し、前方の経路変化
   を算出し、経路変化の度合に応じて前後の教示位置の点
   数ｋ、ｍ及び重み関数Ｋ＿ｊ自身を変化させることを特
   徴とする機械の位置再生制御方法。