JPH04167006A - ロボットの制御方法 - Google Patents
ロボットの制御方法Info
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- JPH04167006A JPH04167006A JP29184090A JP29184090A JPH04167006A JP H04167006 A JPH04167006 A JP H04167006A JP 29184090 A JP29184090 A JP 29184090A JP 29184090 A JP29184090 A JP 29184090A JP H04167006 A JPH04167006 A JP H04167006A
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- 239000013598 vector Substances 0.000 claims abstract description 60
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims abstract description 8
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims description 10
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 210000000707 wrist Anatomy 0.000 description 6
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 4
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
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- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 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〕
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。
法に関するものである。
従来のロボットの姿勢制御の方法は、例えば、特公平１
−４４４７８号公報に開示されているように、ハンドの
姿勢を表わすには２つの直交するベクトルｉ、了が必要
であるが、２点間を移動する場合、始点から終点までの
姿勢ベクトルを変換するベクトルｅを定め、このｅまわ
りに姿勢ベクトルを回転することにより、姿勢制御を行
なっている。
−４４４７８号公報に開示されているように、ハンドの
姿勢を表わすには２つの直交するベクトルｉ、了が必要
であるが、２点間を移動する場合、始点から終点までの
姿勢ベクトルを変換するベクトルｅを定め、このｅまわ
りに姿勢ベクトルを回転することにより、姿勢制御を行
なっている。
上記方法では、比較的演算が簡単という長所はある・が
、２つの姿勢ベクトルは均等に制御されてしまっていた
。溶接やシーリングといった作業はトーチ等の先端工具
の先端方向の姿勢ベクトルａは第４図に示すように、ベ
クトルＣまわりに回転させて制御されるので、第３図に
おいて、Ｐ、からＰ２へ先端工具の先端が移動する際に
、ベクトルａは円すい運動をしてしまう。
、２つの姿勢ベクトルは均等に制御されてしまっていた
。溶接やシーリングといった作業はトーチ等の先端工具
の先端方向の姿勢ベクトルａは第４図に示すように、ベ
クトルＣまわりに回転させて制御されるので、第３図に
おいて、Ｐ、からＰ２へ先端工具の先端が移動する際に
、ベクトルａは円すい運動をしてしまう。
溶接作業を例にとると、第３図のようにＰ。
からＰ２への移動を教示された場合、トーチ方向の姿勢
ベクトルａは第５図に示すように、ベクトルａ ｆ ＋
’ ２で定められた平面上を扇状に運動する必要が
ある。
ベクトルａは第５図に示すように、ベクトルａ ｆ ＋
’ ２で定められた平面上を扇状に運動する必要が
ある。
しかしながら上記したように、従来の方法ではトーチ姿
勢が円すい状に変化して教示したときのイメージ通りに
制御されないため、作業品質の劣化をまねき、特にプラ
ズマ溶断の場合に問題となる。
勢が円すい状に変化して教示したときのイメージ通りに
制御されないため、作業品質の劣化をまねき、特にプラ
ズマ溶断の場合に問題となる。
本発明は上記のことにかんがみなされたもので、ねらい
姿勢ベクトルのうち、先端工具の先端方向の姿勢ベクト
ルを優先的に制御することにより、溶接、シーリング等
の作業では、トーチ等の先端工具がオペレータが教示に
よりイメージした通りに動作され、作業品質が向上し、
またそのねらい姿勢もねらい位置と同様に加減速処理を
行なうことにより、姿勢の急激な変化により発生する振
動を防止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。
姿勢ベクトルのうち、先端工具の先端方向の姿勢ベクト
ルを優先的に制御することにより、溶接、シーリング等
の作業では、トーチ等の先端工具がオペレータが教示に
よりイメージした通りに動作され、作業品質が向上し、
またそのねらい姿勢もねらい位置と同様に加減速処理を
行なうことにより、姿勢の急激な変化により発生する振
動を防止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、溶接、シーリング作業に適した姿勢制御を行なう
ために、まず先端工具の先端方向姿勢ベクトルａを制御
し、次に姿勢ベクトルのを制御するというように、先端
方向姿勢ベクトルａを優先的に制御することにより、先
端工具の先端方向姿勢ベクトルの不自然な動きがないよ
うにし、また姿勢の急激な変化により発生するロボット
本体の振動を防止するために、ねらい位置加減速と同期
させてねらい姿勢の加減速制御を行なう。
明は、溶接、シーリング作業に適した姿勢制御を行なう
ために、まず先端工具の先端方向姿勢ベクトルａを制御
し、次に姿勢ベクトルのを制御するというように、先端
方向姿勢ベクトルａを優先的に制御することにより、先
端工具の先端方向姿勢ベクトルの不自然な動きがないよ
うにし、また姿勢の急激な変化により発生するロボット
本体の振動を防止するために、ねらい位置加減速と同期
させてねらい姿勢の加減速制御を行なう。
上記演算処理は、ねらい姿勢演算部で姿勢ベクトルの制
御演算を行なう。姿勢ベクトルの回転角はねらい位置Ｘ
ＹＺの移動量に比例させて制御するので、ねらい位置が
加減速制御されていれば、自動的にねらい姿勢も加減速
制御されることになる。
御演算を行なう。姿勢ベクトルの回転角はねらい位置Ｘ
ＹＺの移動量に比例させて制御するので、ねらい位置が
加減速制御されていれば、自動的にねらい姿勢も加減速
制御されることになる。
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。
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、ａ、の、ｎはプラズマトーチ等の
先端工具１４に固定された座標系ＸＴ。
先端工具１４に固定された座標系ＸＴ。
ＹＴ、ＺＴの単位ベクトルで、これを姿勢ベクトルと呼
ぶ。先端工具１４の工具先端のねらい位置ｘ、ｙ、ｚは
、ロボットの根元に固定された基台２の座標系ｘｏ、ｙ
ｏ、ｚｏで表わされる。ねらい姿勢を表わすベクトルは
、実際は、先端工具を表わすベクトルａと、ベクトルの
またはｎのいずれか１つの計２個あればよく、以下の説
明ではベクトルａとのを用いる。なおここでａを先端方
向姿勢ベクトル、のを先端法線方向姿勢ベクトルと呼ぶ
。
ぶ。先端工具１４の工具先端のねらい位置ｘ、ｙ、ｚは
、ロボットの根元に固定された基台２の座標系ｘｏ、ｙ
ｏ、ｚｏで表わされる。ねらい姿勢を表わすベクトルは
、実際は、先端工具を表わすベクトルａと、ベクトルの
またはｎのいずれか１つの計２個あればよく、以下の説
明ではベクトルａとのを用いる。なおここでａを先端方
向姿勢ベクトル、のを先端法線方向姿勢ベクトルと呼ぶ
。
第３図に示すように、第１点Ｐ、から第２点Ｐ２への直
線移動を教示された場合、姿勢の制御は、先端工具１４
の先端方向の制御に重点をおくために、第６図に示すよ
うに、まず先端方向姿勢ベクトルａを回転させ、次にみ
まわりに先端法線方向姿勢ベクトルのを回転させる。
線移動を教示された場合、姿勢の制御は、先端工具１４
の先端方向の制御に重点をおくために、第６図に示すよ
うに、まず先端方向姿勢ベクトルａを回転させ、次にみ
まわりに先端法線方向姿勢ベクトルのを回転させる。
第７図に示すように、あるサンプリング時刻ｔでの姿勢
ベクトルを次式より求める。
ベクトルを次式より求める。
（ｎ （ｔ）” ｏ （ｔ）７ａ （ｔ）” ）＝
Ｒ０，（Ｌθ”（ｔ）） ・Ｒ，、（ａ （ｔ）、６
） °（ｔ））・ 〔ｎ閂 のＴ１ ａ閂〕 ただし、上記（１）式において、Ｔは運転行列、Ｒ，、
（）は姿勢ベクトルの回転行列で（）内の第１項は回転
ベクトル、第２項は回転角を示す。またＸは先端方向姿
勢ベクトルａの回転角ベクトルで、これは次式にて求め
る。
Ｒ０，（Ｌθ”（ｔ）） ・Ｒ，、（ａ （ｔ）、６
） °（ｔ））・ 〔ｎ閂 のＴ１ ａ閂〕 ただし、上記（１）式において、Ｔは運転行列、Ｒ，、
（）は姿勢ベクトルの回転行列で（）内の第１項は回転
ベクトル、第２項は回転角を示す。またＸは先端方向姿
勢ベクトルａの回転角ベクトルで、これは次式にて求め
る。
先端性先端方向姿勢ベクトルのの回転軸はサンプリング
時刻ｔでの回転した後の姿勢ベクトルａ （ｔ）である
。
時刻ｔでの回転した後の姿勢ベクトルａ （ｔ）である
。
またベクトルａ、のの回転角θ、（１）、 θ。（１
）は次式より求める。
）は次式より求める。
θバｔ）−θ、ＴＸ Ｌ （ｔ）／Ｌ 丁（３）θ、（
１）−θ。ＴＸ Ｌ （ｔ）／Ｌ Ｔ （
４）θａＴ＋ θ。Ｔは第１点Ｐから第２点Ｐ２まで
の姿勢ヘクトルａ、のの回転角、ＬＴはねらい位置のト
ータル移動量、Ｌ （ｔ）はサンプリング時刻ｔでのね
らい位置の移動量を表わす。
１）−θ。ＴＸ Ｌ （ｔ）／Ｌ Ｔ （
４）θａＴ＋ θ。Ｔは第１点Ｐから第２点Ｐ２まで
の姿勢ヘクトルａ、のの回転角、ＬＴはねらい位置のト
ータル移動量、Ｌ （ｔ）はサンプリング時刻ｔでのね
らい位置の移動量を表わす。
上記各演算は第１図に沿って行なわれる。
すなわち、ねらい位置Ｘ（ｔ） 、 Ｙ（ｔ） 。
Ｚ （ｔ） 、 Ｌ （ｔ）は加減速制御１５、ねら
い速度演算１６、積分１７の各演算を経て算出され、こ
の値は直接及び、ねらい姿勢演算１８によりねらい姿勢
ａ（ｔ）、 の（ｔ） 、 Ｉｔ）として逆変換１
９に入力され、その後サーボ演算２０される。
い速度演算１６、積分１７の各演算を経て算出され、こ
の値は直接及び、ねらい姿勢演算１８によりねらい姿勢
ａ（ｔ）、 の（ｔ） 、 Ｉｔ）として逆変換１
９に入力され、その後サーボ演算２０される。
上記のように演算されたねらい位置は加減速制御が行な
われているので、（３） 、 （４）式のようにねらい
位置に同期させた姿勢も加減速制御が行なわれたことに
なる。
われているので、（３） 、 （４）式のようにねらい
位置に同期させた姿勢も加減速制御が行なわれたことに
なる。
以上は直線補間の場合について説明したが、円弧補間の
場合は、第８図に示すように、円弧座標系を定義し、こ
の円弧座標系上で姿勢ベクトルを第９図のように表わし
、この座標系上で（１）式と同様にして姿勢を制御した
後、基台座標系に変換する。
場合は、第８図に示すように、円弧座標系を定義し、こ
の円弧座標系上で姿勢ベクトルを第９図のように表わし
、この座標系上で（１）式と同様にして姿勢を制御した
後、基台座標系に変換する。
なおこの両図において、Ｘ’ ｊ、Ｙ’ ｊ。
Ｚ′ ｊは円弧座標系、Ｘ’ ｊ （ｊ−１〜３）
は点Ｐｊでの法線方向軸、Ｙ’ ｊ （ｊ−１〜３
）は点Ｐｊでの接線方向軸、Ｚ’ ｊ （ｊ＝１〜
３）はｘ′ ｊとＮ′ ｊベクトルの外積方向軸である
。
は点Ｐｊでの法線方向軸、Ｙ’ ｊ （ｊ−１〜３
）は点Ｐｊでの接線方向軸、Ｚ’ ｊ （ｊ＝１〜
３）はｘ′ ｊとＮ′ ｊベクトルの外積方向軸である
。
また第８図において２重矢印は姿勢ベクトルａを、第９
図においてａ’ ｊ （ｊ＝１〜３）。
図においてａ’ ｊ （ｊ＝１〜３）。
の’ ｊ （ｊ−１〜３）は円弧座標系から見たＰ
ｊ ｒ Ｐ ２− Ｐ ３での姿勢ベクトルである
。
ｊ ｒ Ｐ ２− Ｐ ３での姿勢ベクトルである
。
本発明によれば、ねらい姿勢ベクトルのうち、先端工具
の先端方向の姿勢ベクトルを優先的に制御することによ
り、溶接、シーリング等の作業では、トーチ等の先端工
具がオペレータが教示によりイメージした通りに動作さ
れ、作業品質が向上し、またそのねらい姿勢もねらい位
置と同様に加減速処理を行なうことにより、姿勢の急激
な変化により発生する振動を防止できる。
の先端方向の姿勢ベクトルを優先的に制御することによ
り、溶接、シーリング等の作業では、トーチ等の先端工
具がオペレータが教示によりイメージした通りに動作さ
れ、作業品質が向上し、またそのねらい姿勢もねらい位
置と同様に加減速処理を行なうことにより、姿勢の急激
な変化により発生する振動を防止できる。
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図は直線移動の教
示例を示す線図、第４図、第５図は先端工具の姿勢ベク
トルの変化を示すもので、第４図は従来例であり、第５
図は本発明例を示す。第６図は姿勢制御の作用を示す説
明図、第７図は直線補間の場合のサンプリング時刻での
姿勢ベクトルを示す線図、第８図は円弧補間の場合の座
標系を示す説明図、第９図は円弧座標系上での姿勢ベク
トルを示す説明図である。 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
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。 第２図 第３図 第４図 第６図 第７図 第８図 Ｏ ２第９図 ↑
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図は直線移動の教
示例を示す線図、第４図、第５図は先端工具の姿勢ベク
トルの変化を示すもので、第４図は従来例であり、第５
図は本発明例を示す。第６図は姿勢制御の作用を示す説
明図、第７図は直線補間の場合のサンプリング時刻での
姿勢ベクトルを示す線図、第８図は円弧補間の場合の座
標系を示す説明図、第９図は円弧座標系上での姿勢ベク
トルを示す説明図である。 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
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。 第２図 第３図 第４図 第６図 第７図 第８図 Ｏ ２第９図 ↑
Claims (2)
- （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、ねらい姿勢を制御する場合で、かつ先端工
具の先端方向の姿勢ベクトルの制御が重要となる溶接、
シーリング等の作業の場合、まず、先端方向姿勢ベクト
ルを、始点と終点での先端方向姿勢ベクトルの外積によ
って求まるベクトルを回転軸として、その回りに回転し
、次に先端法線方向姿勢ベクトルを、回転後の先端方向
姿勢ベクトル回わりに回転して姿勢を制御するようにし
たことを特徴とするロボットの制御方法。 - （２）姿勢ベクトルの制御を加減速を考慮したねらい位
置の制御と同期させることにより、姿勢の加減速を行な
い、姿勢の急激な変化による振動の発生を防止すること
を特徴とするロボットの制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29184090A JPH04167006A (ja) | 1990-10-31 | 1990-10-31 | ロボットの制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29184090A JPH04167006A (ja) | 1990-10-31 | 1990-10-31 | ロボットの制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04167006A true JPH04167006A (ja) | 1992-06-15 |
Family
ID=17774102
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29184090A Pending JPH04167006A (ja) | 1990-10-31 | 1990-10-31 | ロボットの制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04167006A (ja) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS50124357A (ja) * | 1974-03-18 | 1975-09-30 | ||
| JPS5225365A (en) * | 1975-08-20 | 1977-02-25 | Hitachi Ltd | System of controlling industrial robot |
| JPS584377A (ja) * | 1981-03-18 | 1983-01-11 | 株式会社安川電機 | 関節形産業用ロボツトの制御装置 |
| JPS60262214A (ja) * | 1984-06-06 | 1985-12-25 | Nippei Toyama Corp | 加工中心経路の補正方法 |
| JPS62154006A (ja) * | 1985-12-26 | 1987-07-09 | Toyoda Mach Works Ltd | ロボツト制御装置 |
-
1990
- 1990-10-31 JP JP29184090A patent/JPH04167006A/ja active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS50124357A (ja) * | 1974-03-18 | 1975-09-30 | ||
| JPS5225365A (en) * | 1975-08-20 | 1977-02-25 | Hitachi Ltd | System of controlling industrial robot |
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| JPS60262214A (ja) * | 1984-06-06 | 1985-12-25 | Nippei Toyama Corp | 加工中心経路の補正方法 |
| JPS62154006A (ja) * | 1985-12-26 | 1987-07-09 | Toyoda Mach Works Ltd | ロボツト制御装置 |
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