JPH03154103A - ロボットの制御装置 - 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、コンベヤ同期運転中の追従遅れ補償を改善し
たロボットの制御装置に関する。

〔従来の技術〕

コンベヤ同期運転機能とは、コンベヤが静止した状態で
教示した軌跡を、コンベヤの移動を考慮した軌跡演算を
行うことによって、動作中のコンベヤ上において再現す
る機能である。

コンベヤ同期運転機能の基本的なシステム構成を第３図
に示す。同図において、ロボット２１はコンベヤ２２に
取り付けられたエンコーダ２３によってコンベヤ２２の
移動量を検出して、教示軌跡をコンベヤ進行方向に修正
する。また、コンベヤ２２とロボット２１の間の同期は
、同期開始リミットスイッチ２４がオンになることによ
って開始する。

このような従来のシステムにおいては、エンコーダ２３
がコンベヤ移動量を検出してロボット２１の動作に反映
されるまでに例えば約０．２秒（条件によって異なる場
合がある。）必要とする。したがって、ロボット２１は
約０．２秒の遅れ時間をもってコンベヤ２２に対する追
従動作を行っている。

この追従遅れ時間は、コンベヤ２２が定速で動作してい
る場合は問題ないが、コンベヤ速度が変動した場合には
追従ずれとなり、速度変動が生じた位置以降の同期動作
区間が追従ずれを生じる。

例えば、同期動作中にコンベヤ速度が５ｍ／分から６ｍ
／分に変動した場合、ロボットの動作軌跡は教示軌跡に
対してコンベヤ進行方向とは逆方向に３鮒程度ずれる。

このずれは、コンベヤ速度が再び５ｍ／分に戻ったとき
に無くなる。

例えば、第４図は教示点Ａ点から教示点Ｂ点にコンベヤ
同期動作中に、Ｐ点でコンベヤが急停止した場合の軌跡
ずれの様子を図示したものである。

図において、ずれ量ｌは次の式で表される。

！＝追従遅れ時間×コンベヤ速度 ＝０．２（ｓ）　　Ｘ　Ｖ　　（ｍ７分）　　Ｘ１００
Ｏ／６０＝３．３　ＸＶ　（關） コンベヤ速度が８ｍ／分から急停止した場合には、ずれ
量ｌは約２６ｍｍ程度となる。

以上に述べた追従遅れ時間は、同期開始の信号が入って
、同期待ちで停止していたロボットが追従動作を開始す
るまでの間にも存在する。追従遅れ時間中に移動したコ
ンベヤ移動量はロボットが認識できないから、このコン
ベヤ移動積分が追従ずれ量となる。その様子を第５図（
ａ）〜（ｅ）に示す。

同期開始時の追従遅れ時間は約０．２秒であるから、追
従遅れ時間中のコンベヤ空走量Ｄ（ｗ）　　は、コンベ
ヤ速度をＶ　（ｍ７分）とすると、となる。

このような追従遅れを解消する方法として、特開昭６１
−１１８０８号公報に記載されたものがある。これは、
ロボットがコンベヤの速度変化に追従遅れを生じさせな
いように、コンベヤの速度をサンプリング監視し、コン
ベヤの加減速に応じて、正方向、逆方向の補正パルスを
サーボ回路に与えて追従遅れを補正しようとするもので
ある。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、この特開昭６１’−１１８０８号公報におい
て提案された方法では、次のような問題があった。

■　追従動作中にコンベヤ速度が急変した場合にロボッ
トは急加速、あるいは急減速してコンベヤ゛に追従しよ
うとするが、この加減速動作を１制御サイクルで行おう
とすると、コンベヤ進行方向のロボット動作速度がコン
ベヤ速度の数倍になるので、ロボットの教示動作とコン
ベヤ追従動作の合成速度がロボットの許容最大速度を超
えるため動作できない場合がある。

■　ハンガコンベヤ等においてコンベヤ動作にノッキン
グが伴い、ノッキングの周期がロボットの追従遅れ時間
以下あるいは同程度の場合、ロボットがこのノッキング
動作によるコンベヤの速度変動に追従して加速、あるい
は減速を行うと、第５図のようにコンベヤの減速を検出
してロボットが追従遅れ時間後に減速動作を開始したと
きには、コンベヤは加速動作を行う。結果としてコンベ
ヤの７ツキング動作に対してロボットの動作が振動的に
なり、特に塗装用途、シーリング用途のように動作に滑
らかさが要求される場合には望ましくない。

また、特開昭６２−５４６８８号公報には、追従遅れの
補償に関して、ロボットの作業対象物を移送するコンベ
ヤの速度を検出し、この検出値を累積してコンベヤ上の
作業対象物の刻々と変化する位置を演算し、コンベヤの
移送速度の予測を行うとともに、ロボット座標系基準で
設定されたマニピュレータ手先の目標位置を移動中の作
業対象物の基準座標系に変換してから、マニピュレータ
手先の軌跡計画を行って、予測されたコンベヤ移送速度
を補償するという制御を行うことが記載されているが、
前記特開昭６１−１１３０’３号公報において提案され
た方法と同じく、前記■、■の問題点がある。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであ
り、ロボットがあまり高速で移動できない場合でも無理
なく追従動作が行え、またコンベヤ移動量が振動的に変
化するような場合でもロボットの動作を滑らかに行うこ
とのできるロボット制御装置を提供することを目的とす
る。

〔課題を解決するための手段〕

この目的を達成するため、本発明のロボットの制御装置
は、コンベヤ上を移動するワークに追従してロボットを
動作させ、移動するワークに対して作業を行うロボット
の制御装置において、コンベヤ速度の変動を検出してロ
ボットとコンベヤの相対位置に変化がないようにロボッ
トの加速量、減速量を計算する手段と、計算した加速量
、減速量による追従加速動作を平滑に行うための追従遅
れ補正手段とを備えたことを特徴とする。

〔作用〕

本発明においては、コンベヤ追従運転における追従ずれ
に対して、速度の変動を検出した場合には、追従遅れ時
間後の追従ずれ量を予測してコンベヤ方向にロボットの
動作を加速し、追従ずれが無くなるように補正すること
を行い、コンベヤ速度の変動による追従ずれを一時的な
ものにする。

さらに加速をロボットの動作能力に応じてなだらかにす
る。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。

第１図は、本発明の実施例を示すブロック図である。

１はロボット１８の動作プログラム（以下「ジョブ」と
いう）を実行し、制御サイクルの管理を行い、モータ動
作払い出しパルスの管理を行う動作制御部である。

動作軌跡作成部２は教示始点から教示終点までを補間し
動作軌跡を生成する。制御サイクル周期機到達位置作成
部３は、教示始点から制御サイクル周期毎に動作軌跡上
を動作する際に制御サイクル周期毎の目標点Ｐ　、　（
Ｃ）を生成する。

制御サイクル周期後到達位置修正部４は、制御サイクル
周期機到達位置作成部３で生成した制御サイクル周期後
の目標点をコンベヤの移動量によって修正する。修正演
算は、制御サイクル周期機到達位置作成部３で生成した
制御サイクル周期後の目標点Ｐ　、、（Ｃ）と、後述す
る位置修正量演算部１５で生成されるコンベヤ移動量に
よる位置修正量ΔＬ　、　（Ｃ）のベクトル和により行
われる。したがって、制御サイクル周期後の目標点及び
コンベヤの移動による位置修正量は共にベクトル量であ
る。逆変換部５は、ロボット座標で表現された制御サイ
クル周期後の目標位置Ｐｈ２（Ｃ）をロボット１８の各
関節軸の動作角度（パルス数）に変換する。制御サイク
ル周期機指令パルス作成部６は、逆変換部５で作成した
制御サイクル周期後の目標位置Ｐ、（α）に達するには
サーボ制御部７に指令パルスを何パルス払い出したらよ
いかを計算する。制御サイクル周期指令パルスΔＰ１（
α）は、−旦動作制御部１に送られ、払い出しの許可が
あるときサーボ制御部７に送られる。サーボ制御Ｂ７は
指令パルスに対してロボット１８の各軸モータを動作さ
せる。

８はワークが同期開始位置に達したことを検出する同期
開始リミットスイッチであり、このスイッチ８がオンに
なると経路１６によって動作制御部に割込処理を行い、
ワークの同期開始点到達を知らせると共に、経路１７に
よってカウンタ１０をリセットするようになっている。

９はコンベヤの移動量をパルスに変換するコンベヤエン
コーダ、１０はコンベヤエンコーダ９からのコンベヤ移
動パルスを累積する積算カウンタである。

１１は制御サイクル周期毎に積算カウンタ１０の数値を
読み、今回読み取り値Ｃ６と前回読み取り値Ｃ＋＋−１
の差ΔＣ，，をとり制御サイクル周期内のコンベヤ移動
パルスを求める制御サイクル周期内コンベヤ移動パルス
計測部、１２は同計測部１１で求めた制御サイクル周期
内コンベヤ移動パルスΔＣイにコンベヤエンコーダ１パ
ルス当すのコンベヤ移動量に、を乗じて制御サイクル周
期内のコンベヤ移動量ΔＬ、を算出する制御サイクル周
期内コンベヤ移動パルス部、１３はコンベヤ移動量の変
化から追従遅れに対する加速量（Ｋ（ΔＬ、−ΔＬ、、
−，）　］を算出し、追従遅れ加速補正量を加えた制御
サイクル周期内コンベヤ移動量ΔＬ１　を算出する追従
遅れ量加速補正処理部、１４は同処理部１３で求めた追
従遅れ加速補正量を含んだコンベヤ移動量をｍ回前まで
遡っての平均値ΔＬ、を取るコンベヤ移動量平均部であ
る。

位置修正量演算部１５は、スカラ量である平均化コンベ
ヤ移動量ΔＬ１　をオペレータが３点で指定したユーザ
座標のＸ軸方向で定義したコンベヤ方向によって分解し
てベクトル量のコンベヤ移動量による位置修正量ΔＬ　
、　（Ｃ）とする。

同期開始リミットスイッチ８が入ると、ロボット１８は
制御サイクル周期内コンベヤ移動量の認識、すなわちコ
ンベヤ速度の認識を開始する。同期開始前のコンベヤ速
度は「０」と認識しているので、ロボッ目８は同期開始
と共にコンベヤ速度が「０」から急変したと認識する。

すると、先に説明した加速追従補正機能によって、コン
ベヤ速度の変動による追従ずれに対して、１制御サイク
ルの間、コンベヤ進行方向にコンベヤ速度の数倍の速度
でロボット１８を加速追従させ、追従遅れによるコンベ
ヤ空走１１Ｄ（ｃｍ）　　を取り戻し、ワークに追いつ
かせる。この補正動作はコンベヤの速度に応じて行われ
、教示等によりコンベヤ速度を計測する必要がないので
、教示構成が簡単になる。

第２図は本発明によるコンベヤ移動量の時間的変化を示
すものである。

同図において、任意の制御サイクルｎで検出したコンベ
ヤ速度変化によるずれΔＬ　、　（ｎ）は、この制御サ
イクルの修正動作指令が反映されるｎ＋５回では、ΔＬ
ｏＸ６のずれに拡大する。

このずれの拡大は、制御サイクルｎで線形的に予測でき
るので、この制御サイクルｎでずれ分ΔＬ　、　（ｎ）
を予測する。ここで定数「６」は例とじて挙げたもので
あり、追従遅れ時間と制御サイクル周期から次式で表す
。

この制御サイクルｎでのずれ分ΔＬ　ｔ　（ｎ）から制
御サイクルｎでの修正量ΔＬｌ、は次式で表される。

ΔＬ、−ΔＬ０−１＋ΔＬ　ｔ　（ｎ）さらに、このｍ
回前の制御サイクルでの修正量ΔＬ　ｈ　−ａからΔＬ
７までの移動平均をとり、修正量の変化を平滑し、平均
化修正量ΔＬ４を求める。

前記第２図の例では、平均化の回数をｎ＝５としている
がコントローラ、マニピユレータの種類によってｎの値
が決定される。

〔発明の効果〕

以上に述べたように、本発明によれば、同期開始法を含
むコンベヤ移動速度の急変時の制御系の制御遅れによる
追従ずれに対してロボットを必要以上に高速で移動させ
ることなく目標物に追いつくことができる。したがって
、小容量のモータを使用しロボットがあまり高速で移動
できない場合でも無理なく追従ずれのない追従動作がで
きる。

マタ、ハンガコンベヤ等、コンベヤのノッキングが大き
く、コンベヤ移動量が振動的に変化するような場合でも
、コンベヤ移動による位置修正量を平滑化することによ
り、ロボットの動作が振動的にならず、安定した作業が
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示すブロック図、第２図は本
発明による効果を示すタイムチャート、第３図はコンベ
ヤ同期運転機能の基本的なシステム構成を示すブロック
図、第４図はコンベヤ停止時の軌跡ずれの説明図、第５
図は同期運転開始時の追従遅れによる追従ずれの説明図
で゛ある。 １：動作制御１１部 ２：動作軌跡作成部 ３：制御サイクル周期後到達位置作成部４：制御サイク
ル周期後到達位置修正部５：逆変換部 ６：制御サイクル周期機指令パルス作成部７：サーボ制
御部 ８：同期開始リミットスイッチ ９：コンベヤエンコーダ １０：積算カウンタ １１：制御サイクル周期内コンベヤ移動パルス計測部 １２：制御サイクル周期内コンベヤ移動量作成部１３；
追従遅れ量加速補正処理部 １４：コンベヤ移動量平均部 １５：位置修正量演算部 １６．１７：経路 １８：ロボット

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、コンベヤ上を移動するワークに追従してロボットを
   動作させ、移動するワークに対して作業を行うロボット
   の制御装置において、コンベヤ速度の変動を検出してロ
   ボットとコンベヤの相対位置に変化がないようにロボッ
   トの加速量、減速量を計算する手段と、計算した加速量
   、減速量による追従加速動作を平滑に行うための追従遅
   れ補正手段とを備えたことを特徴とするロボットの制御
   装置。