JPH04118706A - 産業用ロボットの補間制御方法 - Google Patents
産業用ロボットの補間制御方法Info
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- JPH04118706A JPH04118706A JP2237017A JP23701790A JPH04118706A JP H04118706 A JPH04118706 A JP H04118706A JP 2237017 A JP2237017 A JP 2237017A JP 23701790 A JP23701790 A JP 23701790A JP H04118706 A JPH04118706 A JP H04118706A
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- 210000000707 wrist Anatomy 0.000 claims abstract description 4
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
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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〕
産業用ロボットの手首先端に研削加工（例えば、ハリ取
り）を行う作業工具を取付けて研削作業（例えば、パリ
取り）を産業用ロボットで実施する場合の作業工具を移
動する産業用ロボットの補間制御方法に関する。
り）を行う作業工具を取付けて研削作業（例えば、パリ
取り）を産業用ロボットで実施する場合の作業工具を移
動する産業用ロボットの補間制御方法に関する。
従来、産業用ロボットの補間制御方法には、作業対象点
（通常、作業工具の先端）の軌跡を問題とせず、ロボッ
トの各動作軸を等速で動作させる場合と、作業対象点を
直線で動かす場合と、円弧で動かす場合と、の３通りが
ある。又、移動速度の指定方法には、移動時間で指定す
る場合と、作業対象点の移動速度で指定する場合と、作
業工具の姿勢角速度で指定する場合と、の３通りがある
。
（通常、作業工具の先端）の軌跡を問題とせず、ロボッ
トの各動作軸を等速で動作させる場合と、作業対象点を
直線で動かす場合と、円弧で動かす場合と、の３通りが
ある。又、移動速度の指定方法には、移動時間で指定す
る場合と、作業対象点の移動速度で指定する場合と、作
業工具の姿勢角速度で指定する場合と、の３通りがある
。
例えば、丸穴周辺部を作業工具に円錐形を描かせて研削
するといった作業では、前記従来の補間制御方法には著
しくロボットの教示作業が困難であるか、あるいは作業
工具の姿勢が正確でないという問題点が有った。
するといった作業では、前記従来の補間制御方法には著
しくロボットの教示作業が困難であるか、あるいは作業
工具の姿勢が正確でないという問題点が有った。
例えば、丸棒形あるいは円錐形研削砥石を回転させて丸
穴部を面取りするか、あるいはパリ取りを行うという場
合、作業工具を円錐形に移動して実施することが多い。
穴部を面取りするか、あるいはパリ取りを行うという場
合、作業工具を円錐形に移動して実施することが多い。
作業工具の外径に比べて丸穴部の内径がそれ程大きくな
い場合は作業対象点とみなされる作業工具の先端点を円
弧で補間しようとしても先端点の移動量を大きくするこ
とができないので、その場合、作業工具の先端移動速度
に従って作業工具の移動速度を制御したとすると、各異
なる教示点間の作業工具の移動速度にバラツキが生じて
しまう。その上、その作業工具の先端速度から作業工具
の移動速度を予想することは著しく困難なことである。
い場合は作業対象点とみなされる作業工具の先端点を円
弧で補間しようとしても先端点の移動量を大きくするこ
とができないので、その場合、作業工具の先端移動速度
に従って作業工具の移動速度を制御したとすると、各異
なる教示点間の作業工具の移動速度にバラツキが生じて
しまう。その上、その作業工具の先端速度から作業工具
の移動速度を予想することは著しく困難なことである。
これらの欠点を避けるため、作業工具の姿勢角速度（即
ち、作業工具の向きが変化する速度）を指定する方法が
提案された。
ち、作業工具の向きが変化する速度）を指定する方法が
提案された。
しかし、それは−見妥当に思われるが、例えば、作業工
具が円錐形に移動するべき場合、その円錐形の底辺の向
かい合う２点を指定してその間を移動させようとした場
合について考えるとわかるように、作業工具の向きは半
径方向に横切ってしまい、円錐形を描くようには移動し
ない。一般には、円弧の方向ではなく、円弧をつなぐ弦
の動きとなってしまう。即ち、上記２点以外の作業工具
の向きは正しくないということを示している。
具が円錐形に移動するべき場合、その円錐形の底辺の向
かい合う２点を指定してその間を移動させようとした場
合について考えるとわかるように、作業工具の向きは半
径方向に横切ってしまい、円錐形を描くようには移動し
ない。一般には、円弧の方向ではなく、円弧をつなぐ弦
の動きとなってしまう。即ち、上記２点以外の作業工具
の向きは正しくないということを示している。
本願発明は、これらの問題点を解決して、より簡便且つ
正確な作業工具の補間制御方法を提供することを目的と
する。
正確な作業工具の補間制御方法を提供することを目的と
する。
本願発明は、上記の欠点に鑑みてなされたもので、作業
工具の一端とそこから離れた前記作業工具の向きを決定
する作業工具の一点を取り、その各々が円弧を描くよう
に制御するようにして、前記一端と一点を通る作業工具
の回転中心軸線に円錐形を描かせ、その結果、作業工具
自体にも円錐形を描かせるようにして上記の目的を達成
した。
工具の一端とそこから離れた前記作業工具の向きを決定
する作業工具の一点を取り、その各々が円弧を描くよう
に制御するようにして、前記一端と一点を通る作業工具
の回転中心軸線に円錐形を描かせ、その結果、作業工具
自体にも円錐形を描かせるようにして上記の目的を達成
した。
又、作業工具の移動速度は前記一端及び一点のうちどち
らか大きい円弧を描く方をとり、その角速度を作業工具
の移動速度の基準とすることにより、正確な作業工具の
移動速度を得ることができる。
らか大きい円弧を描く方をとり、その角速度を作業工具
の移動速度の基準とすることにより、正確な作業工具の
移動速度を得ることができる。
以下、添付図面に従いこの発明の一実施例を詳細に説明
する。第１図に本願発明の一実施例を示す。図中、ｌは
産業用ロボットであり、その手首先端に作業工具２が取
付けられている。作業工具の先端点が３であり、後端が
４である。今、作業工具２が作業工具の先端点３と後端
点４とを通る回転中心軸のまわりに回転しながら作業軌
跡７を描く。このとき、作業工具の先端点３は５の軌跡
、後端点４は６の軌跡を描く。第２図は本願発明を実現
する装置の構成である。それはマイクロコンピュータ８
と、本願発明の補間計算プログラム格納部９と、ロボッ
ト１を駆動するアクチュエータ制御部１０と、作業工具
の取付関係を規定する部分と動作プログラムの格納部と
から成る記憶装置１１とで構成される。補間計算プログ
ラムの計算内容は第４図に示す。
する。第１図に本願発明の一実施例を示す。図中、ｌは
産業用ロボットであり、その手首先端に作業工具２が取
付けられている。作業工具の先端点が３であり、後端が
４である。今、作業工具２が作業工具の先端点３と後端
点４とを通る回転中心軸のまわりに回転しながら作業軌
跡７を描く。このとき、作業工具の先端点３は５の軌跡
、後端点４は６の軌跡を描く。第２図は本願発明を実現
する装置の構成である。それはマイクロコンピュータ８
と、本願発明の補間計算プログラム格納部９と、ロボッ
ト１を駆動するアクチュエータ制御部１０と、作業工具
の取付関係を規定する部分と動作プログラムの格納部と
から成る記憶装置１１とで構成される。補間計算プログ
ラムの計算内容は第４図に示す。
第３図は第１図の作業工具まわりを示す。作業工具２の
先端は５の円弧を描き、作業工具２の姿勢を決める一点
である後端４は６０円弧を描（。
先端は５の円弧を描き、作業工具２の姿勢を決める一点
である後端４は６０円弧を描（。
一般に、空間に異なる３点が与えられれば、その３点を
通る円が一意に定まり、その円の方程式が３点の座標値
から求められることは広く知られている。第２図の記憶
装置１１に格納された位置Ｐ＋ 、Ｐｇ 、Ｐ３で実現
される作業工具の先端の位置がそれぞれＰ＋ 、Ｐｚ
、Ｐｓであり、作業工具の後端の位置がそれぞれＱ、、
Ｑｚ 、Ｑ３である。Ｐ、、Ｐ２．Ｐ３及びＱｏ、Ｑｚ
、Ｑ、を通る円弧の軌跡は一意に定まり、それが第３
図の５及び６で示すものであり、作業工具の先端及び後
端をそれぞれ円弧５及び円弧６上を移動させる。
通る円が一意に定まり、その円の方程式が３点の座標値
から求められることは広く知られている。第２図の記憶
装置１１に格納された位置Ｐ＋ 、Ｐｇ 、Ｐ３で実現
される作業工具の先端の位置がそれぞれＰ＋ 、Ｐｚ
、Ｐｓであり、作業工具の後端の位置がそれぞれＱ、、
Ｑｚ 、Ｑ３である。Ｐ、、Ｐ２．Ｐ３及びＱｏ、Ｑｚ
、Ｑ、を通る円弧の軌跡は一意に定まり、それが第３
図の５及び６で示すものであり、作業工具の先端及び後
端をそれぞれ円弧５及び円弧６上を移動させる。
第４図において、ブロック１２では、ロボットの手首の
作業工具取付面上に定義したＸＹＺ座標系で見た作業工
具先端３の座標（！ （ｘｔ＋’ 、 ｖｗ″Ｚ、’
）と作業工具後端４の座標値（Ｘ、Ｑ 、 ＹｗＱｚ、
Ｑ ）を記憶装Ｍ１１から取出す。ブロック１３では、
記憶装置１１から動作プログラムのうち円弧を決定する
プログラムの演算に必要な３点分の位置情報ＰＩ（Ｑ’
、〜Ｑ’、）、Ｐｇ（Ｑ２＋〜Ｑ”６） 。
作業工具取付面上に定義したＸＹＺ座標系で見た作業工
具先端３の座標（！ （ｘｔ＋’ 、 ｖｗ″Ｚ、’
）と作業工具後端４の座標値（Ｘ、Ｑ 、 ＹｗＱｚ、
Ｑ ）を記憶装Ｍ１１から取出す。ブロック１３では、
記憶装置１１から動作プログラムのうち円弧を決定する
プログラムの演算に必要な３点分の位置情報ＰＩ（Ｑ’
、〜Ｑ’、）、Ｐｇ（Ｑ２＋〜Ｑ”６） 。
Ｐｓ（Ｑ’＋〜Ｑ３６）を取り出す。６軸ロボツトの各
軸の角度（Ｑ、〜Ｑ、）で格納されている場合は、その
位置情報はブロック１４に示すように直交座標値に変換
しなければならない。動作プログラムが作業工具の先端
３のＸＹｚ座標値と作業工具の向きとを用いて演算する
ように格納されている場合には、ブロック１４において
作業工具後端４の座標のみを求めればよい。すなわち、
ロボット各軸の角度から作業工具取付部の向きと座標と
を求め、ブロック１２の作業工具の取付関係規定部の座
標からそれぞれ作業工具先端３の各位置Ｐ Ｉ。
軸の角度（Ｑ、〜Ｑ、）で格納されている場合は、その
位置情報はブロック１４に示すように直交座標値に変換
しなければならない。動作プログラムが作業工具の先端
３のＸＹｚ座標値と作業工具の向きとを用いて演算する
ように格納されている場合には、ブロック１４において
作業工具後端４の座標のみを求めればよい。すなわち、
ロボット各軸の角度から作業工具取付部の向きと座標と
を求め、ブロック１２の作業工具の取付関係規定部の座
標からそれぞれ作業工具先端３の各位置Ｐ Ｉ。
ＰＫ、Ｐ、に対応する作業工具の先端座標値と後端座標
値とが求められる。ブロック１５では、ブロック１４で
求められた作業工具先端の座標値（Ｐｌ、ＰＫ 、Ｐ３
に関する）及び作業工具後端の座標値（Ｑ、、Ｑ２．Ｑ
、に関する）のそれぞれを通る円の方程式〇’（Ｐｌ、
Ｐｚ、Ｐ３）。
値とが求められる。ブロック１５では、ブロック１４で
求められた作業工具先端の座標値（Ｐｌ、ＰＫ 、Ｐ３
に関する）及び作業工具後端の座標値（Ｑ、、Ｑ２．Ｑ
、に関する）のそれぞれを通る円の方程式〇’（Ｐｌ、
Ｐｚ、Ｐ３）。
ＣＱ（Ｑ、、（ｈ、Ｑ３）を求める。ブロック１７では
、ブロック１５で求めた円弧上の各点Ｐ７（Ｘ’、 、
Ｙ’、 、 Ｚ’、）及びＱ、 （ＸＱ、 、 Ｙ”
、 。
、ブロック１５で求めた円弧上の各点Ｐ７（Ｘ’、 、
Ｙ’、 、 Ｚ’、）及びＱ、 （ＸＱ、 、 Ｙ”
、 。
ｚＱ、 ）の座標値を求める。次に、ブロック１８では
、この作業工具の先＠３の座標Ｐ、 （Ｘ’、、。
、この作業工具の先＠３の座標Ｐ、 （Ｘ’、、。
Ｙ□ ｚＰ、、）と、その後端４の座標Ｑ、、からＰｌ
に向かうベクトルとから、それらを作業工具の位置及び
向きとして実現するためのロボ７）各軸の角度を公知の
解析的手法を用いて求める。こうして求められたロボッ
ト各軸の角度を第２図のアクチュエータ制御部１０に指
令することによりロボットを作動して作業工具の先端３
を位置Ｐ７に、及び作業工具の後＠４を位置Ｑ、、に位
置付けすることができる。各ブロック１７及び１８を繰
返し、円弧上の点を連続的に取っていくことにより、ロ
ボットを第３図の円弧Ｐ、からＰＫへ、ＱｌからＱ２へ
と連続的にその円弧上を移動させることができる。
に向かうベクトルとから、それらを作業工具の位置及び
向きとして実現するためのロボ７）各軸の角度を公知の
解析的手法を用いて求める。こうして求められたロボッ
ト各軸の角度を第２図のアクチュエータ制御部１０に指
令することによりロボットを作動して作業工具の先端３
を位置Ｐ７に、及び作業工具の後＠４を位置Ｑ、、に位
置付けすることができる。各ブロック１７及び１８を繰
返し、円弧上の点を連続的に取っていくことにより、ロ
ボットを第３図の円弧Ｐ、からＰＫへ、ＱｌからＱ２へ
と連続的にその円弧上を移動させることができる。
又、作業工具の動作の始点から終点までの間において、
作業工具の先端３をＰＩ［、ＰＫ、□＋ＰＫ＋２＋後端
４をにｂ ＋ ＱＩ＋４１１ ＱＫ＊！とそれぞれ３点
で決定する円弧を順次接続していけば、作業工具は多数
の点で指定された任意な曲線上を移動することができる
ことになる。円を描くときはＰ、とＰ４が一致し、Ｑ、
とＱ４が一致する４点を指定すれば実現することができ
る。以上のようにして、要求された作業工具の作業軌跡
７に必要な作業工具の先端３及び後端４の正確な曲線運
動を求めることができる。
作業工具の先端３をＰＩ［、ＰＫ、□＋ＰＫ＋２＋後端
４をにｂ ＋ ＱＩ＋４１１ ＱＫ＊！とそれぞれ３点
で決定する円弧を順次接続していけば、作業工具は多数
の点で指定された任意な曲線上を移動することができる
ことになる。円を描くときはＰ、とＰ４が一致し、Ｑ、
とＱ４が一致する４点を指定すれば実現することができ
る。以上のようにして、要求された作業工具の作業軌跡
７に必要な作業工具の先端３及び後端４の正確な曲線運
動を求めることができる。
第１図の作業軌跡７の円周上で作業工具２が作業軌跡７
に対し同じ傾きで当るように移動すると作業工具の中心
軸線の描く軌跡は円錐となる。作業工具の移動速度が先
端又は後端どちらかが描く円弧の半径の大きい方の角速
度で与えられた場合は、第４図のブロック１６が追加さ
れる。その円弧の角度をＶ度、角速度をＶ度／秒とし、
計算のサイクルをｉ回／秒とすれば、その円弧をｍ＝■
・ｉ ／ ｖ分割してその各々について、ブロック１７
及び１８を繰返せば、作業工具を角速度ｖ度／秒で移動
することができる。作業工具の先端３又は後端４の描く
円弧のうち半径の大きい方を速度計算価の基準として選
ぶのは、゛半径が大きい方が位置教示の際に設定誤差が
少いことが予想されるということと、先端３又は後端４
のどちらかが一点で静止して動かないという特異な場合
があるということのためである。
に対し同じ傾きで当るように移動すると作業工具の中心
軸線の描く軌跡は円錐となる。作業工具の移動速度が先
端又は後端どちらかが描く円弧の半径の大きい方の角速
度で与えられた場合は、第４図のブロック１６が追加さ
れる。その円弧の角度をＶ度、角速度をＶ度／秒とし、
計算のサイクルをｉ回／秒とすれば、その円弧をｍ＝■
・ｉ ／ ｖ分割してその各々について、ブロック１７
及び１８を繰返せば、作業工具を角速度ｖ度／秒で移動
することができる。作業工具の先端３又は後端４の描く
円弧のうち半径の大きい方を速度計算価の基準として選
ぶのは、゛半径が大きい方が位置教示の際に設定誤差が
少いことが予想されるということと、先端３又は後端４
のどちらかが一点で静止して動かないという特異な場合
があるということのためである。
〔発明の効果］
以上の説明かられかるように、本発明によれば、作業工
具の先端点と作業工具の向きとを決定する１点（通常は
作業工具の回転中心軸線上の後端点）の各々が円弧を描
くように補間制御することにより作業工具の円錐形の正
確な動きを実現することができるので、教示する位置の
数が少くてよいことにより教示作業が楽になったという
ことと相俟って、作業工具の移動が正確になったことに
よりその作業精度が非常に向上したという著しい効果を
発揮することができた。
具の先端点と作業工具の向きとを決定する１点（通常は
作業工具の回転中心軸線上の後端点）の各々が円弧を描
くように補間制御することにより作業工具の円錐形の正
確な動きを実現することができるので、教示する位置の
数が少くてよいことにより教示作業が楽になったという
ことと相俟って、作業工具の移動が正確になったことに
よりその作業精度が非常に向上したという著しい効果を
発揮することができた。
第１図は本発明の一実施例を説明するためのロボットの
略図、第２図は本発明の一実施例を実現する装置の構成
を示す図、第３図は第１図の実施例の作業工具まわりを
示す略図、第４回は第１図の実施例に使用する補間計算
プログラムの内容を示す流れ図である。 ■・・・産業用ロボット、２・・・作業工具、３・・・
作業工具の先端（一端）、４・・・作業工具の後端（一
点）５・・・先端３の移動軌跡、６・・・後端４の移動
軌跡、７・・・作業工具の作業軌跡、８・・・マイクロ
コンピュータ、９・・・補間計算プログラム格納部、１
ｏ・・・アクチュエータ制御部、１１・・・記憶装置。
略図、第２図は本発明の一実施例を実現する装置の構成
を示す図、第３図は第１図の実施例の作業工具まわりを
示す略図、第４回は第１図の実施例に使用する補間計算
プログラムの内容を示す流れ図である。 ■・・・産業用ロボット、２・・・作業工具、３・・・
作業工具の先端（一端）、４・・・作業工具の後端（一
点）５・・・先端３の移動軌跡、６・・・後端４の移動
軌跡、７・・・作業工具の作業軌跡、８・・・マイクロ
コンピュータ、９・・・補間計算プログラム格納部、１
ｏ・・・アクチュエータ制御部、１１・・・記憶装置。
Claims (2)
- （１）少くとも３点で定義される円弧上を動作させる産
業用ロボットのプログラム制御による円弧補間制御方法
において、前記ロボットの手首先端に取付けた作業工具
の一端が描くべき円弧上の３点に関する位置情報を記憶
装置から読出し、前記位置情報に基づき前記作業工具の
一端とそこから離れた前記作業工具の向きを決定する作
業工具の一点とが描く２つの円弧を求め、前記作業工具
の前記一端及び一点を夫々の前記円弧に沿って移動させ
ることにより前記作業工具を円錐形状に移動させるよう
にした産業用ロボットの補間制御方法。 - （２）前記作業工具の前記一端及び一点が描く各円弧の
半径のいずれか大きい方を描く前記一端又は一点の角速
度を前記作業工具の移動速度の基準とすることを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載の産業用ロボット補間制
御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2237017A JPH04118706A (ja) | 1990-09-10 | 1990-09-10 | 産業用ロボットの補間制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2237017A JPH04118706A (ja) | 1990-09-10 | 1990-09-10 | 産業用ロボットの補間制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04118706A true JPH04118706A (ja) | 1992-04-20 |
Family
ID=17009156
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2237017A Pending JPH04118706A (ja) | 1990-09-10 | 1990-09-10 | 産業用ロボットの補間制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04118706A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2960739A2 (en) | 2014-06-27 | 2015-12-30 | Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki | Teaching system, robot system, and teaching method |
-
1990
- 1990-09-10 JP JP2237017A patent/JPH04118706A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2960739A2 (en) | 2014-06-27 | 2015-12-30 | Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki | Teaching system, robot system, and teaching method |
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