JPH0265982A - 多回転軸を有するロボットの制御方法及び装置 - Google Patents
多回転軸を有するロボットの制御方法及び装置Info
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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、例えば６軸を持つ多軸関節形ロボットシステ
ムにおいて、任意軸を多回転動作させる動作を含むロボ
ットの制御方法及び装置に関する。
ムにおいて、任意軸を多回転動作させる動作を含むロボ
ットの制御方法及び装置に関する。
基本３軸と手首３軸とからなる６軸間節形ロボットは、
第３図に示すように、次の６軸から構成される。
第３図に示すように、次の６軸から構成される。
（１）地面に固定された脚１の上部に設けられ、垂線（
Ｚｏ 軸）回りに自由度を有する第１軸２゜（２）第１
軸２の先端部に設けられ、Ｚｏ軸に垂直なＺＩ 軸回り
に自由度を有する第２軸３゜（３）第２軸３の先端部に
設けられ、Ｚｌ 軸と平行なＺ２ 軸回りに自由度を有
する第３軸４゜（４）第３軸４の先端部に設けられ、Ｚ
２ 軸に垂直なＺ、軸回りに自由度を有する第４軸５゜
（５）第４軸５の先端部に設けられ、Ｚ３ 軸に垂直な
Ｚ、軸回りに自由度を有する第５軸６゜（６）第５軸６
の先端部に設けられ、Ｚ、軸に垂直なＺ、軸回りに自由
度を有する第６軸７゜前記の第１軸２〜第３軸４が基本
３軸であり、第４軸５〜第６軸７が手首３軸である。
Ｚｏ 軸）回りに自由度を有する第１軸２゜（２）第１
軸２の先端部に設けられ、Ｚｏ軸に垂直なＺＩ 軸回り
に自由度を有する第２軸３゜（３）第２軸３の先端部に
設けられ、Ｚｌ 軸と平行なＺ２ 軸回りに自由度を有
する第３軸４゜（４）第３軸４の先端部に設けられ、Ｚ
２ 軸に垂直なＺ、軸回りに自由度を有する第４軸５゜
（５）第４軸５の先端部に設けられ、Ｚ３ 軸に垂直な
Ｚ、軸回りに自由度を有する第５軸６゜（６）第５軸６
の先端部に設けられ、Ｚ、軸に垂直なＺ、軸回りに自由
度を有する第６軸７゜前記の第１軸２〜第３軸４が基本
３軸であり、第４軸５〜第６軸７が手首３軸である。
以上のように、各関節は１自由度ずつ有し、このロボッ
トは全体で６自由度を有している。
トは全体で６自由度を有している。
このような６軸間節形ロボットにおいて、以前はロボッ
トの構造上、動作範囲は、全軸について±１８０度以内
に限定されていた。
トの構造上、動作範囲は、全軸について±１８０度以内
に限定されていた。
最近になって、ロボットの動作範囲の拡張が要求される
ようになり、これに応えるものとして、ロボットの構造
を±１８０度以上回転できる軸を備えるものとし、かつ
制御方法を改善することにより、動作範囲を±３６０度
未満の範囲まで拡張することができるようになった。
ようになり、これに応えるものとして、ロボットの構造
を±１８０度以上回転できる軸を備えるものとし、かつ
制御方法を改善することにより、動作範囲を±３６０度
未満の範囲まで拡張することができるようになった。
この改善された制御方法を、手首部（第３図第６軸７）
のリンク角度（関節座標系における各軸の角度）の算出
を例にとって第４図に示すフローチャートに沿って説明
する。
のリンク角度（関節座標系における各軸の角度）の算出
を例にとって第４図に示すフローチャートに沿って説明
する。
第３図のような６軸間節形ロボットで直線補間動作を行
う場合、１単位クロック（１サンプリング周期）毎に直
交座標系データ（位置データ及び姿勢データ）を各関節
座標系データに変換（逆変換という〉 し、この各関節
座標下での各軸の指令値を求め、この指令値を各軸駆動
座標系に与えることによりロボットは動作する。
う場合、１単位クロック（１サンプリング周期）毎に直
交座標系データ（位置データ及び姿勢データ）を各関節
座標系データに変換（逆変換という〉 し、この各関節
座標下での各軸の指令値を求め、この指令値を各軸駆動
座標系に与えることによりロボットは動作する。
この逆変換の一例として、特開昭６２−１９３７８６号
公報に記載されたものがある。すなわちその逆変換は、
位置データｐ、、 ｐ、、 ｐｚから基本３軸のリンク
角θ１．θ２．θ３を演算する第１ステツプと、姿勢デ
ータＡＸ、 Ａｙ、 Ａｚ（ロボット・ハンドが対象物
に接近する方向のベクトル） 、ＯＸ、 Ｏｙ、 ｏ
ｚ（ロボット・ハンドの方向を指定するベクトル）、Ｎ
Ｘ。
公報に記載されたものがある。すなわちその逆変換は、
位置データｐ、、 ｐ、、 ｐｚから基本３軸のリンク
角θ１．θ２．θ３を演算する第１ステツプと、姿勢デ
ータＡＸ、 Ａｙ、 Ａｚ（ロボット・ハンドが対象物
に接近する方向のベクトル） 、ＯＸ、 Ｏｙ、 ｏ
ｚ（ロボット・ハンドの方向を指定するベクトル）、Ｎ
Ｘ。
Ｎ、、 ＮＺ（３本のベクトルで右手系をとりなおすよ
うに指定する法線方向のベクトル）と第１ステツプで求
めた基本３軸のリンク角θ１．θ２．θ、とから、手首
部のリンク角θ１．θ５．θ８を演算する第２ステツプ
と、前記位置データと第２ステツプで求めたリンク角か
ら基本３軸のリンク角を再演算する第３ステツプとによ
り、各リンク角θ砿〜θ６の指令値を得る。
うに指定する法線方向のベクトル）と第１ステツプで求
めた基本３軸のリンク角θ１．θ２．θ、とから、手首
部のリンク角θ１．θ５．θ８を演算する第２ステツプ
と、前記位置データと第２ステツプで求めたリンク角か
ら基本３軸のリンク角を再演算する第３ステツプとによ
り、各リンク角θ砿〜θ６の指令値を得る。
第４図のステップ４０は、以上のような手順による逆変
換により第６軸リンク角（目標値リンク角度）を求める
ステップを示している。このとき、求まった目標値リン
ク角度をＡＮＳとする。第４図のステップ４０中、χは
逆変換によりＡＮＳを求める計算式で、ｘ ＝ｓｉｎθ
６／ＣＯ９θ６から計算される。
換により第６軸リンク角（目標値リンク角度）を求める
ステップを示している。このとき、求まった目標値リン
ク角度をＡＮＳとする。第４図のステップ４０中、χは
逆変換によりＡＮＳを求める計算式で、ｘ ＝ｓｉｎθ
６／ＣＯ９θ６から計算される。
ここで目標値リンク角度ＡＮＳは、前記の逆変換の方法
によれば、前記位置データ及び姿勢データから求まり、
ｓｉｎθ６． ＣＯ８θ６の両者の符号を考慮してｊａ
ｎ−’ ｘを求めると、一意的に一１８０度〜＋１８０
度の範囲で定まる。゛但し、位置を表す角度の符号は、
基準位置（０°）から時計方向を＋、反時計方向を−と
する。
によれば、前記位置データ及び姿勢データから求まり、
ｓｉｎθ６． ＣＯ８θ６の両者の符号を考慮してｊａ
ｎ−’ ｘを求めると、一意的に一１８０度〜＋１８０
度の範囲で定まる。゛但し、位置を表す角度の符号は、
基準位置（０°）から時計方向を＋、反時計方向を−と
する。
目標値リンク角度ＡＮＳを求めた後、ステップ４１で現
在値リンク角度ＬＡＳＴとの差を求め、その絶対値ＡＢ
Ｓ （ＡＮＳ−ＬＡＳＴ）が１８０度を超えないかをチ
エ’７りする。これは、移動量（回転角度）が最小とな
るように移動方向を決定するために行うものである。
在値リンク角度ＬＡＳＴとの差を求め、その絶対値ＡＢ
Ｓ （ＡＮＳ−ＬＡＳＴ）が１８０度を超えないかをチ
エ’７りする。これは、移動量（回転角度）が最小とな
るように移動方向を決定するために行うものである。
ここでＡ Ｂ Ｓ （Ａ Ｎ Ｓ −Ｌ Ａ Ｓ Ｔ
）≦１８０＠の場合は、目標値リンク角度の補正を行う
必要がないため、ステップ４２で、最終目標値リンク角
度ＡＮＳ’を、ΔＮ Ｓ ’ ＝ Ａ Ｎ Ｓとする。
）≦１８０＠の場合は、目標値リンク角度の補正を行う
必要がないため、ステップ４２で、最終目標値リンク角
度ＡＮＳ’を、ΔＮ Ｓ ’ ＝ Ａ Ｎ Ｓとする。
ＡＢＳ （ＡＭＳ−ＬＡＳＴ）＞ １８０°の場合には
、ステップ４３で目標値リンク角度ＡＮＳについて（Ａ
ＮＳ＞０°） のチエツクを行う。
、ステップ４３で目標値リンク角度ＡＮＳについて（Ａ
ＮＳ＞０°） のチエツクを行う。
この結果を受けて、ステップ４４．４５では、目標値リ
ンク角度ＡＮＳについて補正を行う。このとき補正され
た目標値リンク角度ＡＮＳ’ は、ステップ４４では
Ａ Ｎ Ｓ’ ＝ Ａ Ｍ Ｓ −３６０°、ステップ
４５ではＡ Ｎ Ｓ’ ＝ Ａ Ｎ Ｓ ＋３６０°と
なる。
ンク角度ＡＮＳについて補正を行う。このとき補正され
た目標値リンク角度ＡＮＳ’ は、ステップ４４では
Ａ Ｎ Ｓ’ ＝ Ａ Ｍ Ｓ −３６０°、ステップ
４５ではＡ Ｎ Ｓ’ ＝ Ａ Ｎ Ｓ ＋３６０°と
なる。
この方法において、第５Ａ図のように教示点（Ｓ、Ｅ）
があり、この２点間を直線補間動作する場合を想定して
考える。いま、補間動作中の点（Ｐ）から１単位クロッ
ク先の目標点をＰ′ とすると、それぞれの位置、姿勢
データは、 ただし、 となり、この位置、姿勢データから逆変換を行うと、Ｐ
′点での第６軸のリンク角度が計算される。
があり、この２点間を直線補間動作する場合を想定して
考える。いま、補間動作中の点（Ｐ）から１単位クロッ
ク先の目標点をＰ′ とすると、それぞれの位置、姿勢
データは、 ただし、 となり、この位置、姿勢データから逆変換を行うと、Ｐ
′点での第６軸のリンク角度が計算される。
このとき、Ｐ点での第６軸の現在位置が例えば＋１７８
度で、Ｐ′点での計算結果が一１７８度であった場合（
第５Ｂ図）、その差−１７８°−１７８°＝−３５８゜
が第６軸の動作指令となる。このような、１単位クロッ
ク当たりの補間動作量としては大き過ぎる動作指令は、
第６軸の動作に無理が生じ、第６軸の最高速度をもって
しても追従できない場合には、保護機能であるアラーム
機能が作動し、動作不能の状態となる。目標値ＡＮＳが
＋１８０°を超過する場合に、このような状態が発生す
る。
度で、Ｐ′点での計算結果が一１７８度であった場合（
第５Ｂ図）、その差−１７８°−１７８°＝−３５８゜
が第６軸の動作指令となる。このような、１単位クロッ
ク当たりの補間動作量としては大き過ぎる動作指令は、
第６軸の動作に無理が生じ、第６軸の最高速度をもって
しても追従できない場合には、保護機能であるアラーム
機能が作動し、動作不能の状態となる。目標値ＡＮＳが
＋１８０°を超過する場合に、このような状態が発生す
る。
これに対し、第４図の方法によれば、上記の例の場合、
ステップ４０により、Ｐ′ 点の第６軸の計算結果の目
標位置ＡＮＳとして一１７８度が求まった後、ステップ
４１により現在位置＋１７８度と次の目標位置−１７８
度との間の偏差の絶対値を求める。
ステップ４０により、Ｐ′ 点の第６軸の計算結果の目
標位置ＡＮＳとして一１７８度が求まった後、ステップ
４１により現在位置＋１７８度と次の目標位置−１７８
度との間の偏差の絶対値を求める。
すなわち、角度の偏差の絶対値は、
ＡＢＳ （ＡＮＳ−ＬＡＳＴ）
＝ Ａ Ｂ Ｓ （−１７８°−１７８°） −３５６
°〉１８０゜となる。ここでＡＮＳ＜Ｏ’であるので、
ステップ４５で、ＡＮＳ’ −一１７８°＋３６０°
＝＋１８２°が求まる。したがって、第６軸の動作指令
は１８２°−１７８゜＋４°となる。
°〉１８０゜となる。ここでＡＮＳ＜Ｏ’であるので、
ステップ４５で、ＡＮＳ’ −一１７８°＋３６０°
＝＋１８２°が求まる。したがって、第６軸の動作指令
は１８２°−１７８゜＋４°となる。
これによって、ＬＡＳＴの現在位置から、補正された目
標値Ａ Ｎ Ｓ’ ＝＋１８２°（目標位置としてはＡ
ＮＳの一１７８°と同じ）の目標へ向かって時計方向に
ロボットは動作することが可能となる。この制御方式を
行うことにより、ロボットが無理なく動作する範囲が、
＋１８０度を越え、±３６０度未満までに拡張すること
が可能となった。
標値Ａ Ｎ Ｓ’ ＝＋１８２°（目標位置としてはＡ
ＮＳの一１７８°と同じ）の目標へ向かって時計方向に
ロボットは動作することが可能となる。この制御方式を
行うことにより、ロボットが無理なく動作する範囲が、
＋１８０度を越え、±３６０度未満までに拡張すること
が可能となった。
ところが、ある軸を３６０度以上回転させ、続いて補間
動作を行わせる場合に問題があることが判明した。
動作を行わせる場合に問題があることが判明した。
すなわち、第６Ａ図のように教示点（Ｓ、Ｅ）があり、
この２点間を直線補間動作する場合で、補間開始点Ｓに
おいて第６軸が１回転以上回転し、その現在位置が＋５
３８度の位置にあるとする。このとき、１単位クロック
先の目標位置Ｐ′点での逆変換の結果、第６軸が一１７
８度と算出されたとき、この目標値リンク角度ΔＮ Ｓ
＝−１７８°について、第４図の補正処理を行うと、
ステップ４１の判断で、ＡＢＳ （ΔＮ５−ＬＡＳＴ） ＝ＡＢＳ（−１７８°−５３８°） ＝７１６゜とな
る。この場合、ステップ４３．４５の処理が適用され、 Ａ Ｎ Ｓ’ ＝−１７８°＋３６０°＝＋１８２゜が
求まる。このとき、ＬＡＳＴからＡＮＳへ向かって動作
する場合、 ＋１８２°−５３８＠＝−３５６゜ 動作しなげればならないことになる。
この２点間を直線補間動作する場合で、補間開始点Ｓに
おいて第６軸が１回転以上回転し、その現在位置が＋５
３８度の位置にあるとする。このとき、１単位クロック
先の目標位置Ｐ′点での逆変換の結果、第６軸が一１７
８度と算出されたとき、この目標値リンク角度ΔＮ Ｓ
＝−１７８°について、第４図の補正処理を行うと、
ステップ４１の判断で、ＡＢＳ （ΔＮ５−ＬＡＳＴ） ＝ＡＢＳ（−１７８°−５３８°） ＝７１６゜とな
る。この場合、ステップ４３．４５の処理が適用され、 Ａ Ｎ Ｓ’ ＝−１７８°＋３６０°＝＋１８２゜が
求まる。このとき、ＬＡＳＴからＡＮＳへ向かって動作
する場合、 ＋１８２°−５３８＠＝−３５６゜ 動作しなげればならないことになる。
ところが、理想的には、１単位クロック後の目標として
＋４度分だけ動作すればよいのに対し、実際には、−３
５６度という動作データがロボットに対して与えられる
ことになる。このような、１単位クロック当たりの補間
動作量としては大き過ぎる動作指令は、第６軸の動作に
無理が生じ、第６軸の最高速度をもってしても追従でき
ない場合には、保護機能であるアラーム機能が作動し、
動作不能の状態となる。
＋４度分だけ動作すればよいのに対し、実際には、−３
５６度という動作データがロボットに対して与えられる
ことになる。このような、１単位クロック当たりの補間
動作量としては大き過ぎる動作指令は、第６軸の動作に
無理が生じ、第６軸の最高速度をもってしても追従でき
ない場合には、保護機能であるアラーム機能が作動し、
動作不能の状態となる。
以上は、第３図の第６軸７についての説明であるが、±
３６０度の動作範囲を有する全てのロボット軸に関して
は、同じことが言える。
３６０度の動作範囲を有する全てのロボット軸に関して
は、同じことが言える。
このように±３６０度以上の動作範囲を有するロボット
軸が多回転（±３６０度以上の回転）を行う場合には、
±３６０度未満である場合においてのみ適用が可能であ
った従来の方法を用いては、正しい補間動作をすること
ができない。
軸が多回転（±３６０度以上の回転）を行う場合には、
±３６０度未満である場合においてのみ適用が可能であ
った従来の方法を用いては、正しい補間動作をすること
ができない。
したがって本発明は、このような問題点を解消し、動作
範囲が±３６０度以上となっても、ロボットが補間動作
を行うことを可能にすることを目的とする。
範囲が±３６０度以上となっても、ロボットが補間動作
を行うことを可能にすることを目的とする。
この目的を達成するため、本発明の多回転軸を有するロ
ボットの制御方法は・、ティーチング・プレイバック方
式の多軸関節形ロボット・システムにおいて、リンク動
作により±３６０度以上の動作範囲を有する軸を多回転
させた後に引き続いて補間動作を行う場合、前記軸の回
転後の回転位置信号が前記軸の基準位置に対して±３６
０度未満の角度範囲に相当する信号となるように、前記
軸の回転後の回転位置信号より前記軸の前記基準位置か
らの整数で表される回転数に相当する回転量の信号を減
算したものを前記補間動作開始時の回転位置として与え
た後に補間動作を開始することを特徴とする。
ボットの制御方法は・、ティーチング・プレイバック方
式の多軸関節形ロボット・システムにおいて、リンク動
作により±３６０度以上の動作範囲を有する軸を多回転
させた後に引き続いて補間動作を行う場合、前記軸の回
転後の回転位置信号が前記軸の基準位置に対して±３６
０度未満の角度範囲に相当する信号となるように、前記
軸の回転後の回転位置信号より前記軸の前記基準位置か
らの整数で表される回転数に相当する回転量の信号を減
算したものを前記補間動作開始時の回転位置として与え
た後に補間動作を開始することを特徴とする。
また、本発明の多回転軸を有するロボットの制御装置は
、±３６０度以上の動作範囲を有する軸を有するティー
チング・プレイバック方式の多軸関節形ロボット・シス
テムにおいて、前記軸の基準位置からの回転位置を検出
する手段と、前記検出された回転位置信号から前記軸の
前記基準位置からの整数で表される回転数に相当する回
転量の信号を演算する回転数演算手段と、補間動作に移
行する前に、前記回転位置信号から前記演算された回転
数を減算する回転位置補正手段と、この回転位置補正手
段により演算された補正後の回転位置信号とティーチン
グデータに基づいて求められた位置データとに基づいて
補間データを求める補間制御演算手段とを備えたことを
特徴とする。
、±３６０度以上の動作範囲を有する軸を有するティー
チング・プレイバック方式の多軸関節形ロボット・シス
テムにおいて、前記軸の基準位置からの回転位置を検出
する手段と、前記検出された回転位置信号から前記軸の
前記基準位置からの整数で表される回転数に相当する回
転量の信号を演算する回転数演算手段と、補間動作に移
行する前に、前記回転位置信号から前記演算された回転
数を減算する回転位置補正手段と、この回転位置補正手
段により演算された補正後の回転位置信号とティーチン
グデータに基づいて求められた位置データとに基づいて
補間データを求める補間制御演算手段とを備えたことを
特徴とする。
本発明においては、多回転軸、すなわち±３６０度以上
の動作範囲を有する軸を有するロボットにおいて、補間
制御を可能とすることを目的としている。この軸が多回
転し、リンク角が±３６０度以上となった状態で補間動
作を行う際に、前記軸の現在の回転位置信号より整数倍
の回転数に相当する回転角度を回転位置信号の正負の符
号に応じて加減算したものを補間動作開始時の新しい位
置信号として与えるようにした。このとき、補正された
リンク角は、±３６０度未満の値となり、その後の補間
動作を前述の第４図の演算方法を用いて制御することが
できるようになる。
の動作範囲を有する軸を有するロボットにおいて、補間
制御を可能とすることを目的としている。この軸が多回
転し、リンク角が±３６０度以上となった状態で補間動
作を行う際に、前記軸の現在の回転位置信号より整数倍
の回転数に相当する回転角度を回転位置信号の正負の符
号に応じて加減算したものを補間動作開始時の新しい位
置信号として与えるようにした。このとき、補正された
リンク角は、±３６０度未満の値となり、その後の補間
動作を前述の第４図の演算方法を用いて制御することが
できるようになる。
例えば、±３６０度以上の動作範囲を有する軸で５回転
と＋６０度回転し、現在値が ３６０度×５回転＋６０
度＝１８６０度 になったとする。この状態で直線補間
動作を行おうとした場合、逆変換によって得られる目標
値リンク角（±１８０度以内）との差である動作指令が
、１単位クロック当たりの補間動作量としては大き過ぎ
ることになるため、第６軸の動作に無理が生じ、第６軸
の最高速度をもってしても追従できない場合には、保護
機能であるアラーム機能が作動し、動作不能の状態とな
る。
と＋６０度回転し、現在値が ３６０度×５回転＋６０
度＝１８６０度 になったとする。この状態で直線補間
動作を行おうとした場合、逆変換によって得られる目標
値リンク角（±１８０度以内）との差である動作指令が
、１単位クロック当たりの補間動作量としては大き過ぎ
ることになるため、第６軸の動作に無理が生じ、第６軸
の最高速度をもってしても追従できない場合には、保護
機能であるアラーム機能が作動し、動作不能の状態とな
る。
このときに「現在値−３６０度Ｘ回転数」という演算を
行うと、この例では １８６０度−３６０度×５回転；
＋６０度 となり、「＋６０度」を現在値として書き直
すことによって、補間動作を制御することが可能となる
。
行うと、この例では １８６０度−３６０度×５回転；
＋６０度 となり、「＋６０度」を現在値として書き直
すことによって、補間動作を制御することが可能となる
。
以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて具体的に説
明する。
明する。
第１図は、本発明に基づく処理を示すフローチャートで
ある。
ある。
第１図に示されているよ・うに、まず、第６軸が多回転
することによって、この軸の現在値として、±３６０度
以上のデータが与えられる（ステップ５０）。
することによって、この軸の現在値として、±３６０度
以上のデータが与えられる（ステップ５０）。
このとき、次の動作が補間動作であるかどうかによって
、第６軸の現在値を補正するか、補正せずそのまま終了
するかを判断する（ステップ５１）。ここで、次の動作
が補間動作の場合には、第６軸の現在値データを±３６
０度未満に補正する処理を実行する（ステップ５２）。
、第６軸の現在値を補正するか、補正せずそのまま終了
するかを判断する（ステップ５１）。ここで、次の動作
が補間動作の場合には、第６軸の現在値データを±３６
０度未満に補正する処理を実行する（ステップ５２）。
このとき、第６軸の現在値角度データをＱ′、回転数を
示す整数値をＮとし、第６軸の補正された現在値角度デ
ータをＱとすると、 Ｑ ＝ Ｑ’ −３６０Ｘ Ｎ となる。この補正された第６軸の現在値角度データＱは
±３６０度未満の値となる。
示す整数値をＮとし、第６軸の補正された現在値角度デ
ータをＱとすると、 Ｑ ＝ Ｑ’ −３６０Ｘ Ｎ となる。この補正された第６軸の現在値角度データＱは
±３６０度未満の値となる。
次に、補正された第６軸の現在値角度データＱを用いて
、全６軸による補間制御演算（第１図の破線枠内）を行
う。すなわち、１単位クロック毎に次の補間点に対応す
る位置データＰイ、 Ｐ、、 Ｐ。
、全６軸による補間制御演算（第１図の破線枠内）を行
う。すなわち、１単位クロック毎に次の補間点に対応す
る位置データＰイ、 Ｐ、、 Ｐ。
及び姿勢データＮ１．ｌ、 Ｎ、、 Ｎ、、 Ｏ，、Ｏ
，、Ｏ□、 Ａ、、 Ａ、。
，、Ｏ□、 Ａ、、 Ａ、。
Ａ８を求める（ステップ５３）。次に、前記の補正され
た第６軸の現在値角度データＱ（θ６）と位置データＰ
、、 Ｐ、、 Ｐ、と姿勢データＮＸ、 ＮＹ、 Ｎｔ
、 ０１１０ｙ、 Ｏ，、Ａ、、 Ａ、、 Ａ、を使っ
て、例えば第４図のステップ４０で表される逆変換を行
う（ステップ５４）。
た第６軸の現在値角度データＱ（θ６）と位置データＰ
、、 Ｐ、、 Ｐ、と姿勢データＮＸ、 ＮＹ、 Ｎｔ
、 ０１１０ｙ、 Ｏ，、Ａ、、 Ａ、、 Ａ、を使っ
て、例えば第４図のステップ４０で表される逆変換を行
う（ステップ５４）。
次に、ステップ５５では、第４図のステップ４１〜４５
の処理に基づいて回転位置補正制御演算を行う。
の処理に基づいて回転位置補正制御演算を行う。
ここで得られた目標値ＡＮＳ’ を用いて、サーボ系へ
の動作指令を出力する（ステップ５６）。動作が終了し
たら、次の補間点を与え、ステップ５３〜５６の処理を
補間動作が終了するまで繰り返す（ステップ５７）。
の動作指令を出力する（ステップ５６）。動作が終了し
たら、次の補間点を与え、ステップ５３〜５６の処理を
補間動作が終了するまで繰り返す（ステップ５７）。
具体的には、以上の演算は第２図に示す制御部によって
行われる。
行われる。
第２図において、軸ドライブ用モータ１０の回転位置を
検出するＰＧ（パルス発生器）１１からのパルスデータ
は、ＣＰＵ （中央制御部）２０に取り込まれた際、２
つのカウンタ１２，１３によってカウントされる。
検出するＰＧ（パルス発生器）１１からのパルスデータ
は、ＣＰＵ （中央制御部）２０に取り込まれた際、２
つのカウンタ１２，１３によってカウントされる。
ここでカウンタ１２はＰＧＩＩからのパルスデータをそ
のままカウントするもので、カウンタ１３は、軸が何回
転したかをカウントするものである。
のままカウントするもので、カウンタ１３は、軸が何回
転したかをカウントするものである。
プログラムを解読するＣＰＵ （命令解読部）２３から
位置補正命令ＴＲＩＥＳＩＥＴが実行されると、回転位
置補正部１４が起動し、 現在値（カウンタ１２のデータ）−分解能Ｘ回転量（カ
ンウタ１３のデータ） という位置補正演算を行い、補正された現在値をカウン
タ１２にセットし、カウンタ１３の回転量データをリセ
ット （クリア）する処理を行う。ここで分解能とは、
軸の１回転に要する駆動モータ１０の出力パルス数（パ
ルス発生器ＰＧＩＩの出力）のことである。
位置補正命令ＴＲＩＥＳＩＥＴが実行されると、回転位
置補正部１４が起動し、 現在値（カウンタ１２のデータ）−分解能Ｘ回転量（カ
ンウタ１３のデータ） という位置補正演算を行い、補正された現在値をカウン
タ１２にセットし、カウンタ１３の回転量データをリセ
ット （クリア）する処理を行う。ここで分解能とは、
軸の１回転に要する駆動モータ１０の出力パルス数（パ
ルス発生器ＰＧＩＩの出力）のことである。
この位置補正部１４で補正された現在値パルスデータを
パルス／角度変換器１５で角度データに変換し、メモリ
１６に記憶する。
パルス／角度変換器１５で角度データに変換し、メモリ
１６に記憶する。
次にプレイバック動作を行う際に、ティーチングデータ
１７から構成される装置データ１８と補正された角度デ
ータを取り込み、補間制御演算部１９において補間演算
を行い、各軸の角度θ１〜θ６を算出し、プレイバック
データ２１としてモータドライブ装置２２に出力し、ロ
ボットを動作させる。
１７から構成される装置データ１８と補正された角度デ
ータを取り込み、補間制御演算部１９において補間演算
を行い、各軸の角度θ１〜θ６を算出し、プレイバック
データ２１としてモータドライブ装置２２に出力し、ロ
ボットを動作させる。
前記の回転位置補正部１４における演算の例を挙げると
、例えば第６軸の分解能を仮に１００．０００とする。
、例えば第６軸の分解能を仮に１００．０００とする。
このとき、第６釉が５回転し、第６軸の現在値がｒ５４
０，０ＯＯＪ になったとする。この状態で従来の方
法で直線補間動作を行おうとした場合、前記の理由でロ
ボット制御装置からアラームが発生し、ロボットは動作
不能となる。このときに、第２図の回転位置補正部１４
において「現在値−分解能Ｘ回転数」という演算を実行
すると、この例では５４０．０００−１００．０００
Ｘ ５ ＝ ４０．０００となり、ｒ４０．０ＯＯＪを
現在値として書き直すことにより、第４図の方法で補間
制御動作を行うことが可能となる。
０，０ＯＯＪ になったとする。この状態で従来の方
法で直線補間動作を行おうとした場合、前記の理由でロ
ボット制御装置からアラームが発生し、ロボットは動作
不能となる。このときに、第２図の回転位置補正部１４
において「現在値−分解能Ｘ回転数」という演算を実行
すると、この例では５４０．０００−１００．０００
Ｘ ５ ＝ ４０．０００となり、ｒ４０．０ＯＯＪを
現在値として書き直すことにより、第４図の方法で補間
制御動作を行うことが可能となる。
本発明を、部品の塗装を行うロボットシステムに適用し
た場合の簡単なプログラムを例示して説明する。
た場合の簡単なプログラムを例示して説明する。
この例では、次の工程の作業を行うものとする。
１）搬出入用ハンガコンベヤに吊るされて搬入された部
品の軸をロボットハンドでつかむ。
品の軸をロボットハンドでつかむ。
２） 部品をつかんだまま、軸を垂直にしてゆっくり回
転させながら塗料容器に浸漬し、数回転させる。
転させながら塗料容器に浸漬し、数回転させる。
３） 回転させたまま部品を塗料容器より引き上げ、軸
を垂直に保ったまま前記搬出入用ハンガコンベヤに吊る
し、次の乾燥工程に搬出する。
を垂直に保ったまま前記搬出入用ハンガコンベヤに吊る
し、次の乾燥工程に搬出する。
以下のプログラムはこの部品塗装工程の一部を記述した
ものである。
ものである。
ライン ステップ 命令
注００００ ０００
Ｎ０Ｐ０００１ ００１ １、ｌ０ＶＪ
ＶＪ＝２０．００ （１）
０００２ ００２ ＭＯＶＬ Ｖ
＝３７５．０ （２）０００３
００３ ＭＯＶＬ Ｖ ＝５０．
０ （３）０００４ ００
４ ＭＯＶＪ ＶＪ＝５０．ＯＯＷＴ＝３
（４）０００５ ００５ ＭＯＶ
Ｊ ＶＪ＝４０．００ ＷＴ＝５ （
５）０００６ ００６ ＭＯＶＪ ＶＪ＝
４０．ＯＯＷＴ＝５ （６）０００７ ００７
ＭＯＶＪ ＶＪ＝５０．００
（７）０００８ ＴＲεＳ Ｅ Ｔ
（８）０００９ ０
０８ ＭＯＶＬ Ｖ ＝５００ ０
（９）００１０ ００９ ＭＯＶＬ
Ｖ＝８００．０ ０［）００１１
ＥＮＤ 上記のプログラムの言語のうち、命令語のｒＭＯＶＪＪ
はリンク動作、ｒＭＯＶＬ Ｊは直線補間動作、「Ｖ」
は直線速度、ｒＶＪ Ｊはリンク動作時の速度指定（最
高速度の百分率） ｒＷＴＪは回転量指定、ｒＴＲ
εＳＥＴ Ｊは、第６軸の駆動モータの位置信号を「現
在値−分解能×回転数」という演算によって置き換える
指令をそれぞれ表している。
注００００ ０００
Ｎ０Ｐ０００１ ００１ １、ｌ０ＶＪ
ＶＪ＝２０．００ （１）
０００２ ００２ ＭＯＶＬ Ｖ
＝３７５．０ （２）０００３
００３ ＭＯＶＬ Ｖ ＝５０．
０ （３）０００４ ００
４ ＭＯＶＪ ＶＪ＝５０．ＯＯＷＴ＝３
（４）０００５ ００５ ＭＯＶ
Ｊ ＶＪ＝４０．００ ＷＴ＝５ （
５）０００６ ００６ ＭＯＶＪ ＶＪ＝
４０．ＯＯＷＴ＝５ （６）０００７ ００７
ＭＯＶＪ ＶＪ＝５０．００
（７）０００８ ＴＲεＳ Ｅ Ｔ
（８）０００９ ０
０８ ＭＯＶＬ Ｖ ＝５００ ０
（９）００１０ ００９ ＭＯＶＬ
Ｖ＝８００．０ ０［）００１１
ＥＮＤ 上記のプログラムの言語のうち、命令語のｒＭＯＶＪＪ
はリンク動作、ｒＭＯＶＬ Ｊは直線補間動作、「Ｖ」
は直線速度、ｒＶＪ Ｊはリンク動作時の速度指定（最
高速度の百分率） ｒＷＴＪは回転量指定、ｒＴＲ
εＳＥＴ Ｊは、第６軸の駆動モータの位置信号を「現
在値−分解能×回転数」という演算によって置き換える
指令をそれぞれ表している。
上記の各ステップの動作内容は次の通りである。
（１）：ロボットの待避位置に動作。
（２）、 （３） ：搬出入用ハンガコンベヤに吊り
下げられている部品の軸をロボットの手首先端に取りつ
けられているハンドでクランプする動作。
下げられている部品の軸をロボットの手首先端に取りつ
けられているハンドでクランプする動作。
（４）：部品軸をクランプした後、第６軸を３回転させ
る。
る。
（５）：第６軸を５回転させながらワークを塗料容器に
浸漬させる。
浸漬させる。
（６）；第６軸を５回転させながらワークを塗料容器か
ら引き上げる。
ら引き上げる。
（７）：第６軸の回転を行わずに、ロボットを待避位置
へ移動させる。
へ移動させる。
（８）：第６軸の現在値パルスをリセットする。
（９）、α０：次のステップの位置へ直線補間で動作さ
せる。
せる。
上記の（８）によるＴＲＥＳＥＴ命令実行により、第６
軸の現在値が±１１回転内のデータにリセットされるの
で、直線補間動作によってロボットは動作を行うことが
できる。
軸の現在値が±１１回転内のデータにリセットされるの
で、直線補間動作によってロボットは動作を行うことが
できる。
なお、この実施例においては、補間動作の種類として直
線補間を例に挙げたが、その他の補間方法、例えば円弧
補間、放物線補間、スプライン曲線補間等の曲線補間を
用いることができることは勿論である。
線補間を例に挙げたが、その他の補間方法、例えば円弧
補間、放物線補間、スプライン曲線補間等の曲線補間を
用いることができることは勿論である。
また、以上の説明においては、直線補間動作を行う際に
直交座標系データを各関節座標系データに変換する逆変
換の手法として、特開昭６２−１９３７８６号公報に記
載された方法を用いて説明したが、この方法に限定され
ることなく、他の逆変換方法を用いることができること
は言う寸でもない。
直交座標系データを各関節座標系データに変換する逆変
換の手法として、特開昭６２−１９３７８６号公報に記
載された方法を用いて説明したが、この方法に限定され
ることなく、他の逆変換方法を用いることができること
は言う寸でもない。
以上に説明したように、本発明においては、軸の回転後
の回転位置を表す信号が前記軸の基準位置に対して±３
６０度の範囲となるように、前記軸の回転後の回転位置
信号より前記軸の整数倍の回転数に相当する信号を回転
位置信号の正負の符号に応じて加減算したものを前記姿
勢制御動作開始時の回転位置として与える方法を採って
いる。これにより、従来技術ではロボットの補間動作に
難があった±３６０度以上の領域が、本発明により円滑
に補間動作できるようになり、多軸関節形ロボットの動
作領域を広げることができる。また、ロボットの用途に
おいても今まで使用することのできなかった分野でロボ
ットを使用することが可能となる。
の回転位置を表す信号が前記軸の基準位置に対して±３
６０度の範囲となるように、前記軸の回転後の回転位置
信号より前記軸の整数倍の回転数に相当する信号を回転
位置信号の正負の符号に応じて加減算したものを前記姿
勢制御動作開始時の回転位置として与える方法を採って
いる。これにより、従来技術ではロボットの補間動作に
難があった±３６０度以上の領域が、本発明により円滑
に補間動作できるようになり、多軸関節形ロボットの動
作領域を広げることができる。また、ロボットの用途に
おいても今まで使用することのできなかった分野でロボ
ットを使用することが可能となる。
第１図は本発明のロボットの制御方法の一実施例を示す
フローチャート、第２図は本発明を実施するための制御
部の構成例を示すブロック図、第３図は６軸間節形ロボ
ットの外観図、第４図は従来のロボット制御方法におけ
る回転位置の演算方法を示すフローチャート、第５Ａ図
、第５Ｂ図。 第６Ａ図及び第６Ｂ図はそれぞれ従来方法の問題点を説
明するための説明図である。 １：脚 ２；第１軸 ３：第２軸 ４：第３軸 ５：第４軸 ６：第５軸 ７：第６軸 １０：軸ドライブ用モータ １１：パルス発生器（ＰＧ） １２．１３：カウンタ １４；回転位置補正部 １５：パルス／角度変換器 １６：メモリ ビニティーチングデータ １８ ； １９ ： ２０ ： ２１ ： ２３ ＝ 位置データ 補間制御演算部 ＣＰＵ （中央制御部） プレイバンクデータ モータドライブ装置 ＣＰＵ （命令解読部）
フローチャート、第２図は本発明を実施するための制御
部の構成例を示すブロック図、第３図は６軸間節形ロボ
ットの外観図、第４図は従来のロボット制御方法におけ
る回転位置の演算方法を示すフローチャート、第５Ａ図
、第５Ｂ図。 第６Ａ図及び第６Ｂ図はそれぞれ従来方法の問題点を説
明するための説明図である。 １：脚 ２；第１軸 ３：第２軸 ４：第３軸 ５：第４軸 ６：第５軸 ７：第６軸 １０：軸ドライブ用モータ １１：パルス発生器（ＰＧ） １２．１３：カウンタ １４；回転位置補正部 １５：パルス／角度変換器 １６：メモリ ビニティーチングデータ １８ ； １９ ： ２０ ： ２１ ： ２３ ＝ 位置データ 補間制御演算部 ＣＰＵ （中央制御部） プレイバンクデータ モータドライブ装置 ＣＰＵ （命令解読部）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、ティーチング・プレイバック方式の多軸関節形ロボ
ット・システムにおいて、リンク動作により±３６０度
以上の動作範囲を有する軸を多回転させた後に引き続い
て補間動作を行う場合、前記軸の回転後の回転位置信号
が前記軸の基準位置に対して±３６０度未満の角度範囲
に相当する信号となるように、前記軸の回転後の回転位
置信号より前記軸の前記基準位置からの整数で表される
回転数に相当する回転量の信号を減算したものを前記補
間動作開始時の回転位置として与えた後に補間動作を開
始することを特徴とする多回転軸を有するロボットの制
御方法。 ２、請求項１記載の方法において、前記軸の回転後の回
転位置信号が負の量であるときは、前記軸の前記基準位
置からの整数で表される回転数に相当する回転量の信号
を加算したものを前記補間動作開始時の回転位置として
与えることを特徴とする多回転軸を有するロボットの制
御方法。 ３、±３６０度以上の動作範囲を有する軸を有するティ
ーチング・プレイバック方式の多軸関節形ロボット・シ
ステムにおいて、前記軸の基準位置からの回転位置を検
出する手段と、前記検出された回転位置信号から前記軸
の前記基準位置からの整数で表される回転数に相当する
回転量の信号を演算する回転数演算手段と、補間動作に
移行する前に、前記回転位置信号から前記演算された回
転数を減算する回転位置補正手段と、この回転位置補正
手段により演算された補正後の回転位置信号とティーチ
ングデータに基づいて求められた位置データとに基づい
て補間データを求める補間制御演算手段とを備えたこと
を特徴とする多回転軸を有するロボットの制御装置。 ４、請求項３記載の制御装置において、回転位置補正手
段は、前記軸の回転後の回転位置信号が負の量であると
きは、前記回転位置信号から前記演算された回転数を加
算するものである多回転軸を有するロボットの制御装置
。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11079788 | 1988-05-06 | ||
| JP63-110797 | 1988-05-06 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0265982A true JPH0265982A (ja) | 1990-03-06 |
Family
ID=14544886
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1109882A Pending JPH0265982A (ja) | 1988-05-06 | 1989-04-27 | 多回転軸を有するロボットの制御方法及び装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0369028A4 (ja) |
| JP (1) | JPH0265982A (ja) |
| WO (1) | WO1989010822A1 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108115689B (zh) * | 2017-12-31 | 2021-05-11 | 芜湖哈特机器人产业技术研究院有限公司 | 一种机器人灵活性分析方法 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS52102059A (en) * | 1976-02-20 | 1977-08-26 | Okuma Machinery Works Ltd | Positionndetecting system |
| JPS6043261B2 (ja) * | 1980-10-30 | 1985-09-27 | ファナック株式会社 | 主軸回転位置制御方式 |
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- 1989-05-01 EP EP19890905178 patent/EP0369028A4/en not_active Withdrawn
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO1989010822A1 (en) | 1989-11-16 |
| EP0369028A4 (en) | 1993-05-12 |
| EP0369028A1 (en) | 1990-05-23 |
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