JPH04260102A - ロボットの動作時間予測方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ロボットを利用した工
程の設計支援に係り、工程のサイクルタイムを予測する
上で必要なロボットの動作時間予測方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ロボットの動作時間の予測は、ロ
ボットの加減速時間を無視して、動作距離を動作速度で
除することにより得られる動作時間を基に手計算で行っ
ていた。しかし、異なる動作距離や動作速度の各動作に
対して一々動作時間を計算するのが煩わしいため、ロボ
ットシミュレータを用いてロボットの動作をシミュレー
ションし自動的に動作時間を予測する方法が行われるよ
うになった（３次元シミュレーション技術／工業調査会
　　発行／１９８８年　　川辺真嗣　　著／Ｐ１６５〜
１６６）。しかし、実際のロボットには加減速時間があ
るため精度に問題があった。そこでロボットの加速度、
減速度をある一定の値に指定した上で、加減速を含めた
動作をシミュレーションして自動的に動作時間を予測す
る方法が行われるようになった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし上記従来方法で
は、ロボットの加速度と減速度とを一定の値に指定して
動作速度の計算を行っているため、動作速度等のパラメ
ータに応じて加速度、減速度を変化させて動作するロボ
ットに対して誤差が生じるという問題があった。また、
動作終了時に停止のための特別な停止制御を行うロボッ
トや、動作終了点で停止せずに速度を変化させて次の動
作に移るような制御法を持つロボットに対する考慮が為
されていないので、このようなロボットに対して従来方
法によって動作時間を予測すると実際のロボットの動作
時間との間に大きな誤差が生じるという問題があった。

【０００４】本発明は上述の問題点に鑑みて為されたも
ので、その目的とするところは、動作速度等のパラメー
タに応じて加速度、減速度を変化させて動作するロボッ
トや、動作終了時に停止のための特別な停止制御を行う
ロボットや、動作終了点で停止せずに速度を変化させて
次の動作に移るような制御法を持つロボットの動作時間
を高精度で予測できるロボットの動作時間予測方法を提
供するにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、請求項１記載の発明は、ロボットの手先に配した
加速度計により、ロボットの実加速度を測定し、この実
加速度からロボットの加速度を変えるパラメータの関数
として表した第１の加速度を得、この第１の加速度にお
いてパラメータの値を指定して得られた第２の加速度と
、この第２の加速度に−１を乗じて得られる減速度を用
いて動作時間を予測することを特徴とする。

【０００６】また請求項２記載の発明は、動作終了後に
ロボットが停止する場合に、ロボットの動作の実動作時
間と、ロボットの手先に配した加速度計により、ロボッ
トの実加速度を測定し、この実加速度からロボットの加
速度を変えるパラメータの関数として表した第１の加速
度を得、この第１の加速度においてパラメータの値を指
定して得られた第２の加速度と、この第２の加速度に−
１を乗じて得られる減速度を用いて予測した動作時間と
の差を、停止制御のための追加時間とみなし、この追加
時間を変えるパラメータの関数として表した第１の追加
時間を予め得、この第１の追加時間において、パラメー
タの値を指定して得られた第２の追加時間を予測した上
記動作時間に加えて第２の動作時間を予測することを特
徴とする。

【０００７】更に請求項３記載の発明は、第１の動作か
ら第２の動作に停止することなく連続動作する場合に、
ロボットの手先に配した加速度計により、ロボットの実
加速度を測定し、この実加速度からロボットの加速度を
変えるパラメータの関数として表した第１の加速度を得
、この第１の加速度においてパラメータの値を指定して
得られた第２の加速度と、この第２の加速度に−１を乗
じて得られる減速度を用いて第１の動作、第２の動作に
夫々対応する動作時間を予測し、これらの予測した動作
時間から第１の動作の動作速度に対応する第１の減速時
間と、第１の動作の動作速度に対応する第２の動作の加
速時間とを減じて動作時間を予測することを特徴とする
。

【０００８】

【作用】而して、請求項１記載の発明によれば、ロボッ
トの手先に配した加速度計により、ロボットの実加速度
を測定し、この実加速度からロボットの加速度を変える
パラメータの関数として表した第１の加速度を得、この
第１の加速度においてパラメータの値を指定して得られ
た第２の加速度と、この第２の加速度に−１を乗じて得
られる減速度を用いて動作時間を予測するため、動作速
度等のパラメータに応じて加速度、減速度を変化させて
動作するロボットに対応した動作時間を小さい誤差で予
測することができるのである。

【０００９】また請求項２記載の発明によれば、動作終
了後にロボットが停止する場合に、ロボットの動作の実
動作時間と、上記請求項１記載の発明の方法によって予
測した動作時間との差を、停止制御のための追加時間と
みなし、この追加時間を変えるパラメータの関数として
表した第１の追加時間を予め得、この第１の追加時間に
おいて、パラメータの値を指定して得られた第２の追加
時間を予測した上記動作時間に加えて第２の動作時間を
予測するため、動作終了時に停止のための特別な停止制
御を行うロボットに対応した動作時間を小さな誤差で予
測することができる。

【００１０】更に請求項３記載の発明によれば、第１の
動作から第２の動作に停止することなしに他の動作へと
連続して動作する場合に、夫々の動作において上記請求
項１記載の発明方法よる動作時間を予測し、第１の動作
からは減速時間を、第２の動作からは加速時間を夫々の
動作の動作速度に応じた時間だけ減じるため、動作終了
点で停止せずに速度を変化させて次の動作に移るような
制御法を持つロボットに対応した誤差の小さい動作時間
を予測することができる。

【００１１】

【実施例】以下本発明を実施例により説明する。 （実施例１）図１は多関節型のロボット１の手先１Ａに
加速度計２を配し、実加速度の測定を実施する場合の構
成例を示しており、この場合ロボット１を動作させて加
速度計２からのデータをオシロスコープ３に取り込むこ
とにより、ロボット１の実加速度を測定する。

【００１２】図２はロボット１の実加速度を測定した結
果の一例を示し、この例ではロボット１の加速度ａは加
速度を変える動作速度ｖをパラメータとする関数となっ
ており、加速度ａ＝Ｋ１ｖ＋Ｋ２の形で与えられる。但
しＫ１、Ｋ２は定数である。このパラメータの関数とし
て表した加速度ａを第１の加速度とする。図３は図２で
加速度を測定したロボット１の速度曲線の比較であり、
この速度曲線は二回の動作を表しており、一回の動作は
加速、一定速度の動作、減速のパターンで行われる。加
速度は速度曲線の傾きとして与えられ、図３（ａ）で示
すロボット１の場合は、図２のように加速度が動作速度
に応じて変わるので、動作速度ｖ１の場合の加速度が、
動作速度ｖ２の場合の加速度よりも小さくなっている。

【００１３】図３（ｂ）に示す従来方法によって動作時
間Ｔ１を予測した場合には、動作速度が変わっても同じ
加速度、減速度で動作時間Ｔ１を計算するため、図３（
ａ）に示すロボットの動作時間Ｔ０との間に誤差が生じ
ている。これに対して本発明方法によれば、上記の予め
得た加速度の式ａ＝Ｋ１ｖ＋Ｋ２から、各動作毎にパラ
メータである動作速度ｖの値を指定代入して第２の加速
度を計算する。このため図３（ｃ）に示すロボット１の
速度曲線に近い速度曲線が得られるので、ロボットの動
作時間Ｔ０と予測した動作時間Ｔとの誤差は小さい。こ
こで動作時間Ｔの計算は動作距離ｄに対して次のように
行う。

【００１４】

【数１】

【００１５】尚、加速度、減速度を変えるパラメータと
して動作速度ｖの他に動作距離、動作角度、ロボット１
の手先１Ａのハンドやワークなどの負荷重量、ロボット
１の動作方向などが考えられるのは勿論のことである。 （実施例２）図４はロボット１の動作終了時に、停止の
ための特別な停止制御を行う場合の速度曲線の比較を示
しており、この場合ロボット１の実動作では図４（ａ）
に示すように減速のある時点から緩やかに減速している
。従来方法によって計算した動作時間Ｔ１では、図４（
ｂ）に示すように減速度は一定に指定されているので、
動作時間Ｔ１とロボット１の動作時間Ｔ０との間には誤
差が生じている。これに対して、本発明方法では予めロ
ボット１の動作時間Ｔ０と上述の動作時間Ｔを予測する
手法で得られる動作時間Ｔとの差を追加時間Ｔ２とし、
この追加時間Ｔ２を関数の形で求めておく。

【００１６】図５は追加時間の関数を求めた一例を示し
ており、この例では、追加時間ＴＤは動作速度ｖと動作
距離ｄの関数となっており、追加時間Ｔ２＝Ｃ１ｖ＋Ｃ
２ｄ＋Ｃ３の形で与えられる。但しＣ１、Ｃ２、Ｃ３は
定数である。停止制御にかかる時間はパラメータの動作
速度ｖと動作距離ｄの値を代入して計算した追加時間Ｔ
２を加えることにより補償できることになり、そのため
ロボット１の実際の動作時間Ｔ０と、追加時間Ｔ２を加
えて予測した動作時間Ｔ’の誤差は小さい。

【００１７】図５において線イ乃至ニは動作距離ｄを、
Ｒ１乃至Ｒ４とした場合を夫々示す。尚追加時間ＴＤを
変えるパラメータとしては、動作速度、動作距離の他に
動作角度、ロボットの手先のハンドやワーク等の負荷重
量、ロボットの動作方向などが考えられるのは勿論のこ
とである。

【００１８】（実施例３）図６はロボット１が動作終了
点で停止せずに速度を変化させて次の動作に移るような
制御の速度曲線の比較を示しており、この速度曲線は二
回の動作を表している。図６（ｂ）に示す従来方法によ
って計算した動作時間Ｔ０には、最初の動作終了後に減
速して速度０から次の動作のための加速している時間が
入っているので、この分の時間だけ図６（ａ）に示すロ
ボット１の動作時間Ｔ０との間に誤差を生じている。

【００１９】これに対して、本発明方法は、実施例１で
示した手順で二回分の予測した動作時間から、図６（ｃ
）に示すように最初の動作の減速時間と、次の動作の加
速時間のうち速度０から最初の動作の動作速度ｖ１に達
するまでの時間を削除して、動作時間Ｔ’’を予測する
ため実際のロボット１の動作時間Ｔ０との誤差は小さい
。

【００２０】尚上記各実施例１乃至実施例３に示して各
方法は一つ一つ単独で用いても、互いに組み合わせて用
いても良く、いずれの場合も本発明の効果が期待できる
のは勿論である。図７は上記実施例１乃至実施例３を組
み合わせた場合におけるコンピュータによって動作時間
を予測する際のコンピュータの動作のフローチャートの
一例を示し、図示するステップＳ１乃至Ｓ４は、ロボッ
ト１の動作速度ｖに応じた加速度ａを基に動作時間Ｔを
予測する計算過程を示しており、ステップＳ５では停止
制御の判別を行い、停止制御の場合にはステップＳ６で
追加時間Ｔ２を計算し、ステップＳ７で追加時間Ｔ２を
動作時間Ｔに加えて動作時間Ｔ’を求める。

【００２１】次にステップＳ８では連続動作の判別を行
い、連続動作の場合はステップＳ９で前回の動作の減速
時間を計算し、ステップＳ１０で今回の動作の加速時間
の計算を行い、ステップＳ１１で動作時間Ｔから前回の
動作の減速時間と今回の動作の加速時間とを減算して動
作時間Ｔ’’を求める。以上のようにして求めた動作時
間Ｔ或いはＴ’又はＴ’’をステップＳ１２で保存し、
ステップＳ１３で次の動作命令の有無の判定を行い有れ
ばステップＳ１に戻って上記の動作を行い、無ければ動
作を終了する。

【００２２】

【発明の効果】請求項１記載の発明は、ロボットの手先
に配した加速度計により、ロボットの実加速度を測定し
、この実加速度からロボットの加速度を変えるパラメー
タの関数として表した第１の加速度を得、この第１の加
速度においてパラメータの値を指定して得られた第２の
加速度と、この第２の加速度に−１を乗じて得られる減
速度を用いて動作時間を予測するため、動作速度等のパ
ラメータに応じて加速度、減速度を変化させて動作する
ロボットに対応した動作時間を小さい誤差で予測するこ
とができるという効果があり、ロボットを利用した工程
のサイクルタイムが精度良く予測できるので、工程の設
計に役に立つという効果がある。

【００２３】また請求項２記載の発明は、動作終了後に
ロボットが停止する場合に、ロボットの動作の実動作時
間と、上記請求項１記載の発明の方法によって予測した
動作時間との差を、停止制御のための追加時間とみなし
、この追加時間を変えるパラメータの関数として表した
第１の追加時間を予め得、この第１の追加時間において
パラメータの値を指定して得られた第２の追加時間を、
上記請求項１記載の方法によって予測した動作時間に加
えて第２の動作時間を予測するため、動作終了時に停止
のための特別な停止制御を行うロボットに対応した動作
時間を小さな誤差で予測することができるという効果が
ある。

【００２４】更に請求項３記載の発明によれば、第１の
動作から第２の動作に停止することなしに他の動作へと
連続して動作する場合に、夫々の動作において上記請求
項１記載の発明方法よって動作時間を予測し、第１の動
作からは減速時間を、第２の動作からは加速時間を夫々
の動作の動作速度に応じた時間だけ減じるため、動作終
了点で停止せずに速度を変化させて次の動作に移るよう
な制御法を持つロボットに対応した誤差の小さい動作時
間を予測することができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】ロボットの手先に加速度計を取り付けて加速度
の測定を実施する場合の構成図である。

【図２】図１の構成でロボットの加速度を測定した結果
を示す動作速度−加速度の関係図である。

【図３】本発明の実施例１によって予測した動作時間と
、ロボットの実動作時間と、従来例の計算によって求め
た動作時間の比較説明図である。

【図４】本発明の実施例２によって予測した動作時間と
、ロボットの実動作時間と、従来例の計算によって求め
た動作時間の比較説明図である。

【図５】本発明の実施例２の追加時間の関数を求めた動
作速度−追加時間の関係図

【図６】本発明の実施例３によって予測した動作時間と
、ロボットの実動作時間と、従来例の計算によって求め
た動作時間の比較説明図である。

【図７】本発明の実施例１〜３を全て組み合わせた場合
のコンピュータの動作のフローチャートである。

【符号の説明】

１　　　　ロボット １Ａ　　手先 ２　　　　加速度計 ３　　　　オシロスコープ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ロボットの手先に配した加速度計により、
   ロボットの実加速度を測定し、この実加速度からロボッ
   トの加速度を変えるパラメータの関数として表した第１
   の加速度を得、この第１の加速度においてパラメータの
   値を指定して得られた第２の加速度と、この第２の加速
   度に−１を乗じて得られる減速度を用いて動作時間を予
   測することを特徴とするロボットの動作時間予測方法。
2. 【請求項２】動作終了後にロボットが停止する場合に、
   ロボットの動作の実動作時間と、ロボットの手先に配し
   た加速度計により、ロボットの実加速度を測定し、この
   実加速度からロボットの加速度を変えるパラメータの関
   数として表した第１の加速度を得、この第１の加速度に
   おいてパラメータの値を指定して得られた第２の加速度
   と、この第２の加速度に−１を乗じて得られる減速度を
   用いて予測した動作時間との差を、停止制御のための追
   加時間とみなし、この追加時間を変えるパラメータの関
   数として表した第１の追加時間を予め得、この第１の追
   加時間において、パラメータの値を指定して得られた第
   ２の追加時間を予測した上記動作時間に加えて第２の動
   作時間を予測することを特徴とするロボットの動作時間
   予測方法。
3. 【請求項３】第１の動作から第２の動作に停止すること
   なく連続動作する場合に、ロボットの手先に配した加速
   度計により、ロボットの実加速度を測定し、この実加速
   度からロボットの加速度を変えるパラメータの関数とし
   て表した第１の加速度を得、この第１の加速度において
   パラメータの値を指定して得られた第２の加速度と、こ
   の第２の加速度に−１を乗じて得られる減速度を用いて
   第１の動作、第２の動作に夫々対応する動作時間を予測
   し、これらの予測した動作時間から第１の動作の動作速
   度に対応する第１の減速時間と、第１の動作の動作速度
   に対応する第２の動作の加速時間とを減じて動作時間を
   予測することを特徴とするロボットの動作時間予測方法
   。