JPH04318610A - ロボット制御装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はロボットマニピュレ―タ
がとる軌道を制御するロボット制御装置に関するもので
あり、特に、ある軌道上で動作中のロボットを任意の時
点で停止させたり、その軌道上で再開動作させたりする
場合における動作性能及び安全性の向上に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ロボット制御装置におけるロボ
ットの動作は、現在位置から目標位置まである軌道パタ
―ンに従って軌道を算出し動作させている。そのために
、ロボットが動作中に任意の時点で減速停止させるため
には、減速動作パタ―ンに対応する各種の処理が必要に
なる。これは停止したロボットを再開動作するときも同
様である。例えば、本出願人による特願平１−８４３６
６号，特願平２−９９２７号，特願平２−１６７４２８
号の出願明細書に記載されたロボット制御装置では、加
速区間や減速区間の軌道上で減速停止および再開動作を
行なうためには、各区間における減速停止および再開動
作に対してそれぞれ新たな動作パタ―ンを発生する手段
が必要となり、装置が複雑かつ高価になるという問題点
があった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような問
題点を解決するためになされたものであり、減速停止お
よび再開動作のパタ―ンを新たに作ることなく、現在使
っている軌道パタ―ンに従った関数式の変数を制御する
だけで動作中のロボットを任意の時点で減速停止し再開
動作させることができるロボット制御装置を実現するこ
とを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、ロボットマニ
ピュレ―タがとる軌道を制御するロボット制御装置にお
いて、ロボットマニピュレ―タの目標位置の情報を受信
し記憶する目標情報記憶手段と、ロボットマニピュレ―
タの現在位置を検出する位置検出器と、検出した現在位
置の情報を記憶する現在位置記憶手段と、記憶した目標
位置の情報と現在位置の情報をもとに動作パラメ―タを
算出する動作パラメ―タ算出手段と、算出した動作パラ
メ―タの情報と軌道発生のための時間ｔをもとに、ｔを
変数として含む関数式から動作目標位置を定周期毎に算
出するとともに、時間ｔは、 ｔ＝ｔ′＋Δｔ ｔ′：前回の周期で算出した軌道発生のための時間Δｔ
：サンプリング時間 なる演算により更新する軌道パタ―ン発生手段と、ロボ
ットの減速停止指令または再開動作指令を受ける動作指
令受信器と、この動作指令受信器が減速動作指令を受け
たときはサンプリング時間Δｔを０まで単調減少させて
いって時間ｔを一定値に収束し、前記動作指令受信器が
再開動作指令を受けたときはサンプリング時間Δｔを０
から単調増加させて通常動作時におけるサンプリング時
間までもどすサンプリング時間算出手段と、を具備した
ことを特徴とするロボット制御装置である。

【０００５】

【作用】このような本発明では、通常のロボット動作中
はサンプリング時間Δｔを一定値にして軌道発生のため
の時間ｔを実際の時間に追従して変化させ、ロボットを
本来の軌道パタ―ンに沿って移動させる。減速停止指令
が入ったときは、サンプリング時間Δｔを単調減少させ
て時間ｔの増加分を減らしていき、動作目標値を一定値
に収束させてロボットを停止させる。再開動作指令が入
ったときは、サンプリング時間Δｔを通常のロボット動
作中におけるサンプリング時間まで単調増加させ、ロボ
ットに本来の軌道パタ―ンに沿った移動を再開させる。

【０００６】

【実施例】以下、図面を用いて本発明を説明する。図１
は本発明の一実施例の構成図である。図１において、１
は多関節のロボットマニピュレ―タで、例えば６関節の
ものでは肩，肘，手首，ア―ムの上下回転および捩りの
６動作を行なう。２はロボットマニピュレ―タ１の各関
節に取り付けられた位置検出器で、例えば関節の回転角
を検出するエンコ―ダや各関節に付けられたマ―クを読
みとるマ―ク読取装置が用いられる。３は現在位置記憶
手段であり、位置検出器２により検出したロボットマニ
ピュレ―タの現在位置情報が記憶される。４は外部から
の通信により目標位置，設定速度等の目標情報を受信す
るデ―タ受信器、５は受信した目標情報を記憶する目標
情報記憶手段、６は記憶手段３と４に記憶された目標情
報と現在位置情報をもとに動作パラメ―タを算出し記憶
する動作パラメ―タ算出記憶手段である。７は外部から
の通信により減速停止指令または再開動作指令を受信す
る動作指令受信器である。８は軌道発生手段であり、定
周期タイマ９により一定周期ごとに起動され、ある軌道
パタ―ンに従ってロボットの動作目標位置を算出する。 軌道発生手段８において、８１は軌道パタ―ン発生手段
であり、動作パラメ―タ算出記憶手段６から与えられる
動作パラメ―タと、サンプリング時間算出手段８２から
与えられるサンプリング時間をもとに動作目標位置を一
定周期毎に算出する。サンプリング時間算出手段８２は
、一定周期毎にサンプリング時間を算出して軌道パタ―
ン発生手段８１へ与える。ここで、ロボットが軌道パタ
―ンに従って通常の動作をしているときは、サンプリン
グ時間算出手段８２は一定値のサンプリング時間を算出
する。動作指令受信器７から減速停止指令を受けたこと
を通知されたときは、サンプリング時間算出手段８２は
一定周期毎に算出するサンプリング時間を０になるまで
単調減少させていく。また、再開動作指令を受けたこと
を通知されたときは、サンプリング時間算出手段８２は
一定周期毎に算出するサンプリング時間を０から通常の
動作時におけるサンプリング時間まで単調増加させる。 １０は軌道パタ―ン発生手段８１から与えられる動作目
標位置の信号をもとにロボットマニピュレ―タ１を駆動
する駆動回路である。

【０００７】このように構成したロボット制御装置の動
作を説明する。図２に示すように現在位置Ｐｓ　から目
標位置ＰＥ　へある軌道パタ―ン上を動作中のロボット
を任意の時点で減速停止し再開動作させる場合の動作を
説明する。

【０００８】まず、軌道パタ―ン発生手段８１の動作を
説明する。ロボットを現在位置Ｐｓ　から目標位置ＰＥ
　へ移動させる場合、一般に以下に示す軌道発生のため
の時間ｔを変数として含んだ関数により動作目標位置Ｐ
を定周期タイマ９の周期毎に算出する。 　　Ｐ＝ｆ（ｔ，ＰＳ　，ＰＥ　，ｖ，ｔｕｐ，ｔｄｎ
，…）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（１
）　　ｔ＝ｔ′＋Δｔ　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　（２）ｖ：移動速度、ｔｕｐ：加
速時間、ｔｄｎ：減速時間ｔ′：前回の周期で求めた軌
道発生のための時間Δｔ：サンプリング時間 通常のロボット動作時には、軌道発生のための時間ｔは
、ロボットの動作を開始してから実際に経過した時間（
以下、実時間とする）Ｔと一致し、サンプリング時間Δ
ｔは、定周期タイマ９の周期Δｔｄｅｆ　と一致する。 本発明では、サンプリング時間Δｔを単調減少または単
調増加させることにより本来の軌道上で減速停止または
再開動作を行なわせる。

【０００９】次に、サンプリング時間算出手段８２の動
作を説明する。通常のロボット動作時には、サンプリン
グ時間算出手段８２は、 Δｔ＝Δｔｄｅｆ Δｔｄｅｆ　：通常のロボット動作時におけるサンプリ
ング周期なるサンプリング時間を算出する。減速停止指
令が入ったときには、サンプリング時間算出手段８２は
、サンプリング時間をΔｔｄｅｆ　から単調減少させて
いき０にする。単調減少させるための関数は例えば実時
間Ｔの多項式等によって与えられる。再開動作指令が入
ったときは、サンプリング時間算出手段８２は、サンプ
リング時間を０から単調増加させていきΔｔｄｅｆ　に
する。単調増加させるための関数も例えば実時間Ｔの多
項式等によって与えられる。このように、サンプリング
時間を単調減少させることにより軌道発生のための時間
ｔの増加量が減少して減速停止が行なわれ、単調増加さ
せることにより時間ｔの増加量が増加して再開動作が行
なわれる。サンプリング時間を単調減少または単調増加
させると、軌道発生のための時間ｔが実時間Ｔに対して
ずれていく。

【００１０】次に、減速停止時の動作例を説明する。本
来は図３に示す軌道パタ―ンで動作中のロボットを任意
の時点Ｔ　１で減速停止させる場合について説明する。 Ｔ　１の時点において減速停止指令がサンプリング時間
算出手段８２に通知されると、サンプリング時間算出手
段８２は図４に示すように時間Ｔの経過とともに単調減
少するサンプリング時間Δｔを算出する。算出されたサ
ンプリング時間Δｔによって軌道パタ―ン発生手段８１
は（２）式から軌道発生のための時間ｔを算出し、算出
した時間ｔをもとに（１）式から動作目標位置Ｐを求め
る。これらの処理が定周期で実行されるため、減速停止
時にロボットがとる軌道は図５に示すとおりになる。

【００１１】さらに、再開動作時の動作例を説明する。 図５の軌道パタ―ンに示すように減速停止中のロボット
を任意の時点Ｔ　２から再開動作させる場合について説
明する。Ｔ　２の時点において再開動作指令がサンプリ
ング時間算出手段８２に通知されると、サンプリング時
間算出手段８２は図６に示すように時間Ｔの経過ととも
に単調増加するサンプリング時間Δｔを算出する。この
ように算出されたサンプリング時間Δｔによって減速停
止動作の場合と同様にして軌道発生のための時間ｔを算
出し、さらに動作目標位置Ｐを求める。これらの処理が
定周期で実行されるために再開動作時にロボットがとる
軌道は図７に示すようになる。このようにしてサンプリ
ング時間Δｔを変えることにより、ロボットを軌道上の
任意の点で減速停止と再開動作を行なう。

【００１２】なお、実施例では図４及び図６に示すよう
に実時間Ｔの１次式でサンプリング時間Δｔを単調減少
または単調増加させているが、これに限らず例えば図８
に示すように実時間Ｔの高次式でサンプリング時間Δｔ
を単調減少または単調増加させてもよい。これによって
、より滑かな減速停止と再開動作が可能になる。

【００１３】

【発明の効果】本発明によれば、減速停止指令または再
開動作指令が入ったときに、サンプリング時間Δｔを単
調減少または単調増加させることにより動作目標位置Ｐ
の変動量を減少または増加させてロボットを減速停止ま
たは再開動作させている。これによって、減速停止およ
び再開動作のパタ―ンを新たに作ることなく、動作中の
ロボットを任意の時点で減速停止し再開動作させること
ができる。任意の時点で停止させることができることか
ら、減速停止の遅れがなくなり、ロボットの安全性を向
上できる。また、本来の軌道上で減速停止と再開動作が
行なわれるため、ロボット制御装置としての動作性能が
向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の構成図である。

【図２】図１のロボット制御装置の動作説明図である。

【図３】図１のロボット制御装置の動作説明図である。

【図４】図１のロボット制御装置の動作説明図である。

【図５】図１のロボット制御装置の動作説明図である。

【図６】図１のロボット制御装置の動作説明図である。

【図７】図１のロボット制御装置の動作説明図である。

【図８】サンプリング時間と実時間の特性グラフの他の
例を示した図である。

【符号の説明】

１　　ロボットマニピュレ―タ ２　　位置検出器 ３　　現在位置記憶手段 ４　　デ―タ受信器 ５　　目標情報記憶手段 ６　　動作パラメ―タ算出記憶手段 ７　　動作指令受信器 ８　　軌道発生手段 ８１　　軌道パタ―ン発生手段 ８２　　サンプリング時間算出手段 ９　　定周期タイマ １０　　駆動回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　ロボットマニピュレ―タがとる軌道を
   制御するロボット制御装置において、ロボットマニピュ
   レ―タの目標位置の情報を受信し記憶する目標情報記憶
   手段と、ロボットマニピュレ―タの現在位置を検出する
   位置検出器と、検出した現在位置の情報を記憶する現在
   位置記憶手段と、記憶した目標位置の情報と現在位置の
   情報をもとに動作パラメ―タを算出する動作パラメ―タ
   算出手段と、算出した動作パラメ―タの情報と軌道発生
   のための時間ｔをもとに、ｔを変数として含む関数式か
   ら動作目標位置を定周期毎に算出するとともに、時間ｔ
   は、 ｔ＝ｔ′＋Δｔ ｔ′：前回の周期で算出した軌道発生のための時間Δｔ
   ：サンプリング時間 なる演算により更新する軌道パタ―ン発生手段と、ロボ
   ットの減速停止指令または再開動作指令を受ける動作指
   令受信器と、この動作指令受信器が減速動作指令を受け
   たときはサンプリング時間Δｔを０まで単調減少させて
   いって時間ｔを一定値に収束し、前記動作指令受信器が
   再開動作指令を受けたときはサンプリング時間Δｔを０
   から単調増加させて通常動作時におけるサンプリング時
   間までもどすサンプリング時間算出手段と、を具備した
   ことを特徴とするロボット制御装置。