JPH04167004A - ロボットの制御方法 - 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、ロボットを駆動するための制御装置の制御方
法に関するものである。

〔従来の技術〕

従来の制御方法では、例えば、特公平１−４４４７６号
公報に開示されているように、サンプリング周期毎に、
指定された経路に沿ってのハンドの速度から、ロボット
のアクチュエータの速度を計算し、アクチュエータの速
度がその性能を越える場合、各アクチュエータの速度を
、すべてがその性能範囲内に入るように比例的に減少さ
せ、ハンドの移動する経路に沿ってのハンドの速度を自
動的に修正している。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来の制御方法では、サンプリング周期毎にアクチ
ュエータの速度チエツクを行なっているので、決してア
クチュエータの最高速度を越えることはないが、サンプ
リング周期毎に速度チエツクの演算を行なうので、サン
プリング周期毎の演算量が増えて、演算装置にも負担か
かかり、また、ハンドの移動中に、常にハンド速度が変
化する可能性があり、姿勢によっては、極端に速度が低
下し、溶接、シーリング等の作業では品質の低下を招く
という問題かあった。

また、アクチュエータの性能を越えた場合に速度を低下
させるため、最大速度で動作すると振動が発生し、軌跡
精度が低下する場合がある。

本発明は上記のことにかんがみなされたもので、関節の
各軸の制限速度を考慮して、教示された移動速度を制限
することにより、ロボットの振動、ハンドにて把持した
トーチ等の先端工具の軌跡ずれを防止でき、しがち、上
記従来の制御方法の各問題点を解決しようとすることが
できるようにしたロボットの制御方法を提供することを
目的とするものである。

〔課題を解決するための手段及び作用〕すなわち、本発
明は、サンプリング周期毎の速度チエツク演算をなくす
ために、また、移動中のハンド速度を一定に保つために
、移動命令を実行する前の先行処理で、教示された２点
間を、教示された速度で移動した場合の移動時間と、教
示された２点間の各軸の移動量と各軸の制限速度とから
求めた各軸の移動時間とを比較し、その最大値を用いて
教示速度を計算しなおし、この速度を用いて移動命令を
実行するようにした。

上記先行処理は命令を先読みして処理を行なうことで、
これはＣＰＵが簡単な命令を実行中、例えば、移動を伴
わない人出力の関係の命令を実行しているとき、ＣＰＵ
に余裕があるときに行なわれ、従って実際に移動命令を
実行するときの実行処理には何ら影響（負担）を与えな
い。

〔実　施　例〕

本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第２図は本発明を適用しようとする産業用ロボットの一
例である６自由度多関節ロボットを示すもので、図中１
は基台２に対し垂直軸を中心に旋回可能にした旋回台で
、３はその第１旋回関節である。４は旋回台１に第１回
動量節５を介して水平軸を中心に回動可能に支持された
第１アーム、６はこの第１アーム４に第２回動量節７を
介して水平軸を中心に回動可能に支持された第２アーム
、８は第２アーム６に第２旋回関節９を介してこの第２
アーム６の軸心を中心に旋回可能に支持された第１手首
、１０はこの第１手首８に第３回動量節１１を介して水
平軸を中心にして回動可能に支持された第２手首、１２
は第２手首１０に設けた第３旋回関節１３に取付けられ
るプラズマトーチ等の先端工具１４を把持するハンドで
ある。

第２図における座標は、左右、前後をＸｏ。

Ｙｏ上下をＺｏとし、旋回台１の旋回角をθ１、第１ア
ーム４の回動角をθ２、第２アーム６の回動角をθ３、
第１手首８の旋回角をθ４、第２手首１０の回動角をθ
５、先端工具１２の旋回角を０６とする。

上記関節にはそれぞれを駆動するアクチュエータが備え
られている。

上記のようなロボットにおいて、第３図に示すように、
第１点Ｐ１から第２点Ｐ２への直線補間移動命令が教示
されたとする。このとき、移動速度■１も同時に教示さ
れる。

教示された移動速度１丁で、教示された移動ＩＬ。（＝
Ｐ、＝Ｐ２）だけ移動した場合の移動時間Ｔｍは次式で
得られる。

Ｔ　ｍ　＝　Ｌ　７　／　Ｖ　Ｔ　　　　−−−−−−
−−−（１）一方、教示された２点間での各軸の移動量
と各軸の制限速度とから各軸の移動時間を求め、その最
大値をＴ１とし、これを次式より求める。

Ｔ１＝ｉａｘｉ△θ＋／Ｕｔ、△θ２　／　Ｕ　２　。

△θ３　／Ｕａ　、△θ４／Ｕ４゜ △θｓ／Ｕｓ、△θｓ　／　Ｕ　ｓ　１△θｉ−θ１２
−θｉ　１　　　（ｉ　＝　１〜６　）ここでΔθｉ：
ｉ軸の２点間の移動量 Ｕｉ　：　ｉ軸の制限速度 次に、ＴｍとＴ１の大小関係によって下式により教示速
度を計算しなおす。

■は計算しなおした教示速度を示す。

ここで、Ｕは一般には各軸のアクチュエータの性能によ
って決まる最大速度に設定する方法が考えられるが、本
発明では、各アーム及び手首の姿勢変化によって変動す
る負荷イナーシャ、あるいはハンド１２の重量によって
変動する負荷イナーシャに応じてＵの値を設定した。

例えば、第４図のように、負荷イナーシャが大きいとき
（Ｊ　厘ａＸ）は速度制限は小さく　（Ｕｓｉｎ）　、
小さいとき（Ｊ　■ｉｎ）は速度制限を太きく　（Ｊ　
　５ｉｎ）設定する。なおこの設定は各軸毎に行なう。

そして負荷イナーシャは移動開始時のアームの姿勢から
、テーブルルックアップ等の方法で求め、第４図からＵ
を求め、上記（１）〜（３）式より速度制限を行なう。

以上の処理は第１図に示すように、実行処理の移動開始
前における先行処理として行なう。

制限処理を行なった後の実行処理は、これの先行処理裡
後の移動速度Ｖを使って行なわれる。

この実行処理の一例は第１図に示すようになり、ハンド
１２のねらい速度１５は移動開始から終端ニわたってサ
ンプリング毎に加減速処理１６がなされ、その各速度は
積分器１７にて積分されてハンド１２のねらい位置ＸＹ
Ｚが得られる。

そしてこのねらい位置ＸＹＺと、このねらい位置ＸＹｚ
から得られるねらい姿勢１８とが逆変換１９されたサー
ボ演算２０され、各軸のアクチュエータが、この各軸が
目標位置となるように制御される。

〔発明の効果〕

本発明によれば、関節の各軸の制限速度を考慮して、教
示された移動速度を制限することにより、ロボットの振
動、ノ１ンドにて把持したプラスマトーチ等の先端工具
の軌跡ずれを防止できる。また速度チエツクの演算を先
行処理で行なって、サンプリング周期毎に行なわれない
ことにより、サンプリング周期毎の演算量が少なくなり
、演算装置の負担を軽減できると共に、ハンドの移動中
での速度変動を小さくすることができ、プラズマ溶接、
シーリング等の作業においての品質低下をなくすことが
できる。さらに、各軸の制限速度をアームの姿勢、／Ｘ
Ｘトド重量等によって変動する負荷に応じて設定される
ので、振動発生や軌跡精度低減を防止するために最適な
制限速度を設定できる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施態様を示すもので、第１図は演算処
理動作を示すブロック図、第２図は６自由度多関節ロボ
ットを模式的に示す構成説明図、第３図は直線補間移動
の説明図、第４図は負荷イナーシャと制限速度の関′係
を示す線図である。 １は旋回台、３，９．１３は第１、第２、第３の旋回関
節、４．６は第１、第２のアーム、５．７．１１は第１
、第２、第３の回動関節、８．１０は第１、第２の手首
、１２はハンド。 （制限速度）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ロボットの先端をあらかじめ教示された直線ある
   いは円弧等の経路に沿って動作させるロボットの制御方
   法において、移動命令を実行する前に、教示された２点
   間を教示された速度で移動した場合の移動時間と、教示
   された２点間の各軸の移動量と、各軸の制限速度とから
   求めた各軸の移動時間とを比較し、その最大値を用いて
   教示速度を計算しなおし、この速度を用いて移動命令を
   実行することにより、ロボット先端の移動速度を制限す
   ることを特徴とするロボットの制御方法。
2. （２）各軸の制限速度を駆動源の性能によって決まる最
   大速度ではなく、アームの姿勢、ハンド重量等によって
   変動する負荷に応じて設定することを特徴とする請求項
   （１）記載のロボットの制御方法。