JPH0256608A - ロボットの速度プログラム決定方法 - 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〕 本発明は産業用ロボットの動作制御方法に係り、特に加
減速動作の省略方法を工夫することによりサイクルタイ
ムの短縮を図る速度プログラム決定方法に関する。

〔従来の技術〕

一般にロボットの加減速制御を行う場合は、選択された
速度プログラムにもとづいて演算された単位時間当りの
移動量を表す位置指令信号を、ソフトウェアフィルタで
処理した後、位置制御ループの位置指令信号としてロボ
ットアーム各軸のサーボコントロール部に入力している
。

このため、速度プログラムにおける速度に急激な変化が
あっても、ロボットの加減速時の振動はソフトウェアフ
ィルタの作用によりある程度緩和される。したがって、
速度がある程度低い場合は、加減速付きの速度プログラ
ムを使用しなくても実用上支障となる振動は発生しない
。

このため従来オペレータが設定した指定速度が予め設定
された所定の速度より低い場合は、速度一定のプログラ
ムを選択し、加減速を省略することによりサイクルタイ
ムの短縮を図っていた。すなわち、定速度プログラムの
ときの許容最大速度として予め設定された基準速度（以
下単に基準速度と言う）より指定速度が低い場合は、指
定速度を速度指令とする定速度プログラムを選択し、逆
に指定速度が基準速度より高い場合は指定速度を速度の
上限とする加減速付きの速度プログラムを選択していた
。

〔発明が解決しようとする問題点〕 このように、従来技術では単に指定速度の基準速度に対
する大小判定のみで定速度プログラムか加減速付きの速
度プログラムかを選択していた。

すなわち、基準速度に対する指定速度の大きさの程度や
、ロボットが移動しようとする２点間の移動量は全く考
慮されていなかった。

たとえば、オペレータが設定する指定速度が基準速度よ
り大きいが基準速度に近い場合は、加減速を行うためか
えって基準速度による定速度プログラムより移動時間が
長くなる。また、指定速度が基準速度より十分大きいと
きは、移動する２点間の移動量が小さい区間では、指定
速度で移動するほうがかえって移動時間が長くなるとい
う不具合があった。

前者の不具合は、指定速度が基準速度に近似する場合を
考えると、加減速付き速度プログラムのほうが基準速度
による定速度プログラムより減速期量分だけ時間が長く
なることから理解される。

後者の不具合については第３図、第４図を参照ながら更
に詳述する。

第３図は、移動時間Ｔとロボットアームの先端が移動す
る２点間の距離りとの関係を表す図で、直線Ａおよび曲
線Ｂは、それぞれ定速度プログラムおよび加減速付速度
プログラムの場合を表している。

この図で、点Ｃｈは距離Ｌ２のとき定速度プログラムに
よる移動時間と加減速付速度プログラムの移動時間が等
しいＴ３になる点である。また、距離り、では点Ｑ、　
、Ｑｓに対応する時間Ｔ４、Ｔ、が表すように加減速付
速度プログラムの移動時間のほうが短い。ところが、距
離がＬ２より短い場合、例えば距離Ｌ１では点Ｑ、　、
Ｑ、に対応する時間Ｔ、　、Ｔ、が表すように加減速付
速度プログラムの移動時間のほうが長くなっている。

以上の関係を時間と速度にづいて図示したのが第４図で
、■、は基準速度、■、は指定速度、ａは加速度、ｂは
減速度である。第４図（ａ）は、定速度プログラムと加
減速付速度プログラムの移動時間が等しくなる場合で、
第３図の距離Ｌｘに対応している。第４図（ｂ）は、加
減速付速度プログラムの移動時間のほうが短くなる場合
で、第３図の距離り、に対応している。逆に第４図（Ｃ
）は、加減速付速度プログラムの移動時間のほうが長く
なる場合で、第３図の距ｊ！ｌｌ　Ｌ＋に対応している
。

第４図（ｃ）の例としてロボットの作業点間距離の短い
スポット溶接を挙げると、作業点間を出来るだけ短時間
で移動させたいため、指定速度Ｖ。は高速に設定される
が、オペレータのねらいとは逆にサイクルタイムが長く
なってしまう場合があった。

例えば、第５図のように、ロボットのアームの先端がプ
ログラムされた点（プログラム点）Ｐ＋から順次Ｐ、Ｐ
、　　・・・Ｐ、Ｐ、の各点を移動しながらスポット溶
接作業をする場合を考える。

Ｐ、からＰ、までの各点間距離が長いところは第４図（
ｂ）のケースとなるので指定速度■ｃを基準速度ｖ３よ
り高く設定しても問題ないが、Ｐ４からＰ、までのよう
に各点間距離が短い区間では、指定速度■、を高くする
と第４図（ｃ）のケースとなり、ねらいどうりに移動時
間は短縮されない。

そこで本発明は、オペレータが指定速度を基準速度より
高い値に設定すれば、指定速度が基準速度に近い値であ
る場合や、プログラム点間の移動量が短い場合でも、必
ず最短の移動時間を実現するロボットの速度プログラム
決定方法を提供することである。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点を解決するために、本発明では以下に述べる
特徴を有する速度プログラム決定方法を用いる。

すなわち、本発明における速度プログラム決定方法は、
アームの先端を予め設定された複数の点列からなるプロ
グラム点に移動して作業を行う多軸ロボットの各軸の回
転速度またはアームの先端の移動速度についての速度プ
ログラムを制御する装置であって、定速度プログラムと
して許容される最大速度を基準速度として予め設定し、
移動速度として設定された指定速度と前記基準速度との
大小判別に基づいて定速度プログラムか加減速付速度プ
ログラムかを選択するようにしたものにおいて、前記指
定速度が前記基準速度より大なる場合、前記指定速度）
速度の上限として予め設定された加減速度で前記２つの
プログラム点間を移動させる時の分割数ＮＡ（後出）と
、加減速を行わず前記基準速度で前記２つのプログラム
点間を移動させる時の分割数ＮＷＡ（後出）とを予め計
算して比較し、分割数ＮＷＡが小さい場合は基準速度を
指令値として前記２つのプログラム点間を移動させ、分
割数ＮＡが小さい場合は前記指定速度を速度の上限とす
る加減速付速度プログラムで前記２つのプログラム点間
を移動させることを特徴とする。

〔作用〕

上記手段により、オペレータが指、定速度を判定基準速
度より高い値に設定すれば、指定速度が基準速度に近い
値である場合や、プログラム点間の移動量が小さい場合
でも、つねに最短時間となる速度プログラムを自動的に
選択することになるので、オペレータの意図に反するこ
となくロボットの移動時間が短くなり、サイクルタイム
が短縮される。

（実施例） 以下具体的実施例を参照しながら本発明について詳述す
る。

第１図は、本発明によるロボットの速度プログラム決定
方法の具体的実施例を示す制御系のブロック図で、ロボ
ット軸は代表として一軸のみを図示している。第２図は
速度プログラム決定部の処理フローである。

第１図において、１はロボットの軸を駆動するサーボモ
ータ、２は人力信号である位置指令に応してサーボモー
タを制御するサーボコントロール部、３はロボットの制
御装置、４〜ｌＯは制御装置内部のソフトウェア機能の
一部を表している。

４は予めプログラムされた位置データを格納するユーザ
プログラム格納部、５はインタープリタ部、６は動作制
御演算部、７は速度プログラム決定部、８は補間演算部
、９は位置指令演算部、ｌＯはソフトウェアフィルタ部
である。１１．１２はロボット制御装置の制御クロック
（例えば１２ｍ５のクロック）周期間の移動量を表す位
置指令信号である。

以上の構成のロボット制御装置において、アームの先端
を第５図に示すプログラム点Ｐ１からＰ２まで移動させ
るに際し、移動開始前に第１図の速度プログラム決定部
で行う演算処理について、第２図（ａ）、（ｂ）のフロ
ーチャート、第６図（ａ）、（ｂ）、第７図（ａ）、（
ｂ）、（Ｃ）を参照しながら説明する。Ｐ２以降の移動
についても以下の説明は同様である。

ここで、演算処理の各ステップの説明に入る前に前提条
件を挙げておく。

第１図にはロボットの代表軸として１軸のみを図示して
いるが、以下の説明では６軸のロボットを例に挙げてい
る。

また、「発明が解決しようとする問題点」では、アーム
先端が２点間を直線補間して移動するときの先端の移動
速度プログラムについて説明したので、移動量は距離し
、移動速度は速度■で表した。以下の実施例ではジヨイ
ント動作に於ける各軸の回転速度プログラムについて説
明する。

直線補間動作がアームの先端の動きを規制する動作であ
るのに対し、ジヨイント動作はロボットの各軸の動きを
規制する動作である。

したがって、ジヨイント動作では、２点間の移動量は各
軸の回転量、移動速度は回転速度（例えば角速度）で表
わされるが、以下の実施例では、回転動作に関する移動
量、速度、加速度、減速度は単に移動量、速度、加速度
、減速度と表現している。すなはち、点Ｐ、　、Ｐ、の
位置をそれぞれロボットアーム各軸の基準角度からの回
転角度θ１（ｉ＝１〜６）、θ２ｉ　（ｉ　＝　　１〜
６）とすると、２点間の移動量はθ２１−θ、ｉ　（ｔ
　＝　ｌ〜６）となり、これをｄθｉで表し、基準速度
、指定速度、加速度、減速度はそれぞれＷｓ、Ｗ（、α
、βで表すことにする。

さらに、時間はロボット制御装置の制御クロックを基準
として制御クロック数（以下分割数という）で表し、移
動量ｄθｉの単位はパルス数、速度の単位は１制御クロ
ック当りのパルス数、加速度の単位は１制御クロック当
りの速度変化のパルス数で表す。

前記速度プログラム決定部における演算処理は、以下の
ステップ番号（１）〜（３，６）に従って行われる。各
ステップ番号（１）〜（３，６）は、第２図のフローチ
ャートに於ける各ステップ番号（１）〜（３，６）に対
応している。

（１）２点Ｐ＋、Ｐｇ間の各軸の移動量（回転量）ｄθ
１（ｉ＝１〜６）を求める。

ｄθｉ−θ、ｉ−θ−（＋＝１〜６） （２）加減速動作を行わず基準速度Ｗ、で移動する場合
の２点Ｐ、　、Ｐ、間の分割数ＮＮＡ（最大値）を求め
る。

ＮＡ、ａ−ｍａ　ｘ　（ｄθｉ／Ｗｓ）Ｎ＝１〜６）（
３）指定速度Ｗｃを速度の上限として加減速動作して移
動する場合の２点Ｐ、、Ｐ、間の分割数ＮＡを以下のス
テップ（３，１）〜（３，３）により求める。

（３，１）加減速動作を行わず指定速度Ｗｃで移動する
場合の２点Ｐ１．２２間の分割数ＮＡ４（最大値）を求
める。

ＮＡ＝ｍａ　ｘ　　［ｄθｉ’／Ｗ（）　　（ｉ　−１
〜６）（３，２）加減速のみで定速度区間がない速度プ
ログラムの場合について、ピーク速度Ｗ７、加速区間及
び減速区間の分割数Ｎ　＋　、Ｎ　ｓを求めるＷｃ　・
Ｎｓ　＝α・Ｎ＋”／　２　＋Ｂ　’Ｎｘ”／　２Ｗｐ
−α・Ｎ α・ＮＡ＝β・Ｎ３ 以上により Ｎｓ＝α・Ｎｌ／β Ｗ、＝α・Ｎ。

となる。

（３，３）指定速度Ｗ、とピーク速度Ｗ、を比較し、Ｗ
ｃの方が大きれば、指定速度Ｗ、を速度の上限として加
減速動作をしながら２点間を移動する場合の全分割数Ｎ
Ａは、 ＮＡ　−Ｎ＋　＋　　Ｎ３ とする。

第６図（ａ）は、前記ステップ（３，１）（３゜２）に
おける速度と分割数の関係を図示したものである。

（’３．４）指定速度Ｗ、とピーク速度Ｗ、を比較し、
ＷｃＯ方が小さければ、加速区間、定速度区間、減速区
間それぞれの分割数Ｎ＋　、Ｎｚ　、ＮＡを次のように
して求め、その結果から全分割数ＮＡを求める。

α・ＮＡ＝Ｗｃ −’、Ｎ　ｌ　＝Ｗｅ／α β・ＮＡ＝Ｗ。

・°・Ｎ５＝Ｗｃ／β ＷＣ・Ｎ）ｌ　＝ｃｒ−ＮＡ”／２＋Ｂ　’Ｎ２ｚ／２
＋Ｗ、・Ｎ２ 一’−Ｎｔ　−（Ｗｃ・Ｎニー（α・Ｎ−＋β・Ｎ３”
）　／２　）　／Ｗｅ Ｎａ　＝Ｎ＋　＋Ｎｔ　＋Ｎｓ 第６図（ｂ）は、前記ステップ（３，４）の関係を図示
したものである。

（３，５）分割数ＮＡＩＡと分割数ＮＡを比べてＮＡが
大きければ、基準速度Ｗ、により加減速なしの動作を行
う。

（３，６）分割数ＮＮＡと分割数ＮＡを比べてＮＡが小
さければ指定速度Ｗ、を上限とする加減速動作を伴った
速度プログラムを実行する。

第７図は、前記ステップ（３，５）、（３，６）の具体
例を図示したものである。

第７図において、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）いずれも指定
速度Ｗ、が基準速度Ｗ５より大きい場合を示している。

（ａ）は２点間の移動量が大きい場合で、加減速付動作
を行うほうが一定速度Ｗ。

による動作より分υ１数が少ない。（ｂ）は２点間の移
動量が小さい場合、（ｃ）は指定速度Ｗｃと基準速度Ｗ
、とが近い場合で、いずれのばあいも加減速動作を行う
とかえって分割数が大きくなることを示している。

なお、実施例はジヨイント動作で説明したが、各軸の速
度プログラムをアームの先端の速度プログラムに置き換
えれば、直線補間動作にも同様な事が当てはまる。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明のロボットの速度プログラム
決定方法では、オペレータがロボットのアーム先端の移
動速度または各軸の回転速度として設定する指定速度が
、定速度プログラムおける許容最大速度として設定され
た基準速度より大きい場合でも、移動開始前に指定速度
を上限とする加減速付速度プログラムにより２点間を移
動させる場合の分割数ＮＡを求め、これと基準速度によ
る定速度プログラムにより２点間を移動させる場合の分
割数ＮＡとを比較し、分割数の少なくなるほうの速度プ
ログラムを選択するようにしているこれにより、従来、
単に指定速度と基準速度とを比較して、指定速度が基準
速度より大きければ機械的に加減速付速度プログラムが
選択されていた場合でも、第７図（ｂ）、（ｃ）に示す
ごとく加減速付速度プログラムを取らず、基準速度によ
る定速度プログラムを選択することにより、Ｎ。

−ＮＮＡの分割数に相当する時間だけ移動時間を短縮で
きるようになった。

このように本発明によれば、ロボットの作業点間をでき
るだけ短時間で移動させるために、オペレータが高速の
指定速度を設定すれば、必ず移動時間は最短となるので
、サイクルタイムを短縮することができる。とくに１９
点間距離の短かい作業点が多い用途（自動車の車体組立
におけるスポット溶接など）において有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す制御系のブロック図、第
２図は実施例における速度プログラム決定部の処理フロ
ー、第３図は速度プログラムの違いにより移動時間と２
点間の距離との関係が異なることを示す図、第４図は第
３図の具体例を示す図、第５図はロボットの動作経路図
、第６図は分割数説明図、第７図は実施例における発明
の効果を示す図である。 第１図 特許出願人　株式会社安川電機製作所 速度Ｖ 速度Ｖ 第４図 （ａ） 移動時間 第４凶 第２図（ｂ） 第５図 速度Ｗ 第６図（ａ） 第６図 （ｂ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 アームの先端を予め設定された複数の点列からなるプロ
   グラム点に移動して作業を行う多軸ロボットの各軸の回
   転速度またはアーム先端の移動速度に関する速度プログ
   ラムを制御する装置であって、 定速度プログラムとして許容される最大速度を基準速度
   として予め設定し、移動速度として設定された指定速度
   と前記基準速度との大小判別に基づいて定速度プログラ
   ムか加減速付速度プログラムかを選択するようにしたも
   のにおいて、 前記指定速度が前記基準速度より大なる場合、前記指定
   速度を速度の上限として予め設定された加減速度で前記
   ２つのプログラム点間を移動させる時の分割数Ｎ＿Ａと
   、加減速を行わず前記基準速度で前記２つのプログラム
   点間を移動させる時の分割数Ｎ＿Ｎ＿Ａとを予め計算し
   て比較し、分割数Ｎ＿Ｎ＿Ａが小さい場合は前記基準速
   度を指令値として前記２つのプログラム点間を移動させ
   、分割数Ｎ＿Ａが小さい場合は前記指定速度を速度の上
   限とする加減速付速度プログラムで前記２つのプログラ
   ム点間を移動させることを特徴とするロボットの速度プ
   ログラム決定方法。