JPH04333105A - Robot locus control method - Google Patents

Robot locus control method

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JPH04333105A
JPH04333105A JP10251991A JP10251991A JPH04333105A JP H04333105 A JPH04333105 A JP H04333105A JP 10251991 A JP10251991 A JP 10251991A JP 10251991 A JP10251991 A JP 10251991A JP H04333105 A JPH04333105 A JP H04333105A
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JP
Japan
Prior art keywords
servo
interpolating
robot
positions
interpolation
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP10251991A
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Japanese (ja)
Inventor
Takashi Miyata
隆 宮田
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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Publication of JPH04333105A publication Critical patent/JPH04333105A/en
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Abstract

PURPOSE:To improve both the stability and the follow-up properties of the servo control by calculating a real servo interpolating position from a primray equation. CONSTITUTION:The interpolating position is calculated in two steps between the teaching positions of a robot axis, and the robot axis is reproduced and controlled based on this calculated interpolating position. The interpolating position of the 2nd step is equal to a real servo interpolating position Pi' set at the present time point by averaging the past real servo interpolating positions Pi-1, P1-2... and the present logical servo interpolating position Pi by a simple equation including a specific weight function ai defined as a coefficient as shown in an equation I. The position Pi is set by dividing the interpolating position of the 1st step by a servo interpolating cycle on a segment connecting linearly both interpolating positions. Thus the position Pi' can be calculated in a simple equation without using a high degree curve. Then the calculating time is shortened owing to reduction of the degree of an arithmetic formula and the interpolating frequency is increased. As a result, the control performance is improved for the locus of a robot.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明はロボットの軌跡制御方法
に関し、マニピュレータ、工作機械、輸送機械等にも適
用されるものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for controlling the trajectory of a robot, and is also applicable to manipulators, machine tools, transportation machines, etc.

【0002】0002

【従来の技術】図3に従来のロボットの軌跡制御方法に
使用される装置構成の一例を示す。同図に示す装置は、
CPU1、メモリ2、アクチュエータ3及びロボット軸
4で構成されている。ここで、CPU1は、メモリ2に
蓄わえられたロボットの教示位置pN 及びロボット軸
4からの位置情報によりアクチュエータ3を経由しロボ
ット軸4を制御するものである。
2. Description of the Related Art FIG. 3 shows an example of a device configuration used in a conventional robot trajectory control method. The device shown in the figure is
It is composed of a CPU 1, a memory 2, an actuator 3, and a robot axis 4. Here, the CPU 1 controls the robot axis 4 via the actuator 3 based on the taught position pN of the robot stored in the memory 2 and position information from the robot axis 4.

【0003】また、メモリ2は、ロボット軸の動作すべ
き教示位置の情報を保持するものであり、更に、アクチ
ュエータ3は、CPU1からの指令によりロボット軸4
を駆動するものである。従って、ロボットの教示位置p
N−1 ,pN ,pN+1 …をメモリ2に予め記憶
させておき、その後、ロボットを再生動作する場合には
、CPU1はメモリ2より教示位置pN 及びロボット
軸4からのロボットの位置情報よりアクチュエータ3に
対する制御信号を演算し、その結果をアクチュエータ3
に出力する。
Further, the memory 2 holds information on the teaching position at which the robot axis should operate, and furthermore, the actuator 3 controls the robot axis 4 according to a command from the CPU 1.
It is what drives the. Therefore, the robot's teaching position p
N-1, pN, pN+1... are stored in the memory 2 in advance, and then, when the robot is to be regenerated, the CPU 1 determines the taught position pN from the memory 2 and the robot position information from the robot axis 4 from the actuator 3. calculate the control signal for the actuator 3 and send the result to the actuator 3.
Output to.

【0004】その結果、ロボット軸4はメモリ2に教示
されている位置pN−1 ,pN ,pN+1 …で規
定される軌跡上を正確に再生される。
As a result, the robot axis 4 is accurately reproduced on the trajectory defined by the positions pN-1, pN, pN+1, . . . taught in the memory 2.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】従来のロボット制御方
法においては教示位置pN は、位置的及び時間的にも
離散的に記憶されているため、再生時において、その経
路を軌跡誤差が機能上無視しうるまでの微少直線にまで
細分化する必要がある。もし、そうしないのであれば、
高速で高価格なCPUを使用せざるを得ない。
[Problem to be Solved by the Invention] In the conventional robot control method, the taught position pN is stored discretely both in position and time, so when reproducing the path, trajectory errors are functionally ignored. It is necessary to subdivide the line into minute straight lines. If you don't do that,
It is necessary to use a high-speed and expensive CPU.

【0006】この為、従来では、教示位置pN を直接
使用して制御するのではなく、図4に示すように教示位
置pN から、軌跡補間位置pj を計算し、更にサー
ボ補間位置pi を2段階に計算していた。ここで、軌
跡補間位置pj とは、教示位置を2次又は3次の曲線
で結び、その上に軌跡誤差が無視できる程度の時間間隔
で決定された補間点であり、通常数10msec間隔を
有する。
For this reason, conventionally, the teaching position pN is not directly used for control, but the trajectory interpolation position pj is calculated from the teaching position pN as shown in FIG. I was calculating. Here, the trajectory interpolation position pj is an interpolation point that connects the teaching position with a quadratic or cubic curve and is determined at a time interval such that the trajectory error can be ignored, and usually has an interval of several tens of milliseconds. .

【0007】また、サーボ補間位置pi とは、軌跡補
間点…pj−1 ,pj ,pj+1 …内をさらにサ
ーボ周期で、滑らかに且つ精度良くなるように決定され
た補間点であり、通常数10msec以下の間隔を有す
る。しかし、軌跡補間位置pj の演算方式は、従来か
ら種々の方式が提案され演算時間的にも余裕があるのに
対し、サーボ補間位置pi の演算方式はサーボ制御の
安定性、追従性の兼ね合いから、充分には満足できない
ものであった。
[0007] Furthermore, the servo interpolation position pi is an interpolation point determined to be smooth and accurate within the locus interpolation points pj-1, pj, pj+1, etc. within the servo period, and usually several tens of milliseconds. It has the following spacing: However, while various methods have been proposed for calculating the trajectory interpolation position pj and there is plenty of time for calculation, the calculation method for the servo interpolation position pi is based on the balance between stability of servo control and followability. , was not completely satisfactory.

【0008】これは、サーボ補間位置pi はサーボ制
御の安定性の制約から短周期で決定する必要がある反面
、滑らかに追従性良く動作させるためには、高次の曲線
補間をせざるを得ない為である。本発明は、上記従来技
術に鑑みてなされたものであり、サーボ制御の安定性と
追従性を両立させることができるロボットの軌跡制御方
法を提供すること目的とする。
This is because the servo interpolation position pi needs to be determined in a short period due to constraints on the stability of servo control, but in order to operate smoothly and with good followability, it is necessary to perform high-order curve interpolation. This is because there is no The present invention has been made in view of the above-mentioned prior art, and an object of the present invention is to provide a robot trajectory control method that can achieve both stability and followability of servo control.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、ロボッ
ト軸の軌跡制御を行う際にサーボ補間点演算をある時間
点における理論サーボ補間位置及び過去の時間点におけ
る実サーボ補間位置の双方に対し、特定重み関数を付加
、平均化することにより高次数曲線を使用することなく
一次式で演算で行えるようにしたことにある。
[Means for Solving the Problems] A feature of the present invention is that when controlling the trajectory of a robot axis, servo interpolation point calculation is performed on both the theoretical servo interpolation position at a certain time point and the actual servo interpolation position at a past time point. On the other hand, by adding and averaging a specific weighting function, calculations can be performed using linear equations without using high-order curves.

【0010】従って、再生時は上記結果のサーボ補間点
に向って再生するようにできるのである。このように、
演算式の低次数化により減少した演算時間と補間回数の
向上に振り向けることができる。
[0010] Therefore, during reproduction, it is possible to perform reproduction toward the servo interpolation point resulting from the above. in this way,
By lowering the order of the calculation formula, the calculation time can be reduced and the number of interpolations can be increased.

【0011】[0011]

【実施例】以下、本発明について、図面に示す実施例を
参照して詳細に説明する。本発明の一実施例に使用する
装置構成は、基本的には従来と同様のもので良く、例え
ば、図3に示すものが使用できる。従って、この装置は
、CPU1、メモリ2、アクチュエータ3及びロボット
軸4で構成され、CPU1は、メモリ2に蓄わえられた
ロボットの教示位置pN 及びロボット軸4からの位置
情報によりアクチュエータ3を経由しロボット軸4を制
御し、また、メモリ2は、ロボット軸の動作すべき教示
位置の情報を保持し、更に、アクチュエータ3は、CP
U1からの指令によりロボット軸4を駆動するものであ
る。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described in detail below with reference to embodiments shown in the drawings. The device configuration used in one embodiment of the present invention may basically be the same as the conventional one, and for example, the one shown in FIG. 3 can be used. Therefore, this device is composed of a CPU 1, a memory 2, an actuator 3, and a robot axis 4. The actuator 3 controls the robot axis 4, the memory 2 holds information on the teaching position where the robot axis should operate, and the actuator 3 controls the robot axis 4.
The robot axis 4 is driven by a command from U1.

【0012】但し、上記CPU1は、従来と同様の機能
、作用を有するだけではなく、次式(1),(2)の演
算を実施する機能を有している。即ち、CPU1は、下
式(1)に示すように軌跡補間位置間pj ,pj+1
 を直線で結び、かつ、サーボ補間周期で分割した理論
サーボ補間位置piを演算する機能を有している。 Pi =Pj +i・(Pj+1 −Pj )/n  
    …(1)但し  n=T/Δt Δt:サーボ補間周期 T:軌跡補間演算周期 更に、CPU1は、理論サーボ補間位置pi 及びあら
かじめ保持しておいた過去の時間点における実サーボ補
間位置p′i−1 ,p′i−2 …に基づき、下式(
2)により実サーボ補間位置p′i を算出する機能を
有している。 Pi ′=(ai ・ki +ai−1 ・p′i−1
 +ai−2 ・p′i−2 …+ao )/N   
                         
                         
         …(2)但し  N=ai +ai
−1 +…+ao ai :重み係数 上記構成を有する装置において、ロボット再生時には、
図1に示すように制御される。
However, the CPU 1 not only has the same functions and operations as conventional ones, but also has the function of executing the calculations of the following equations (1) and (2). That is, the CPU 1 calculates the distance between the trajectory interpolation positions pj and pj+1 as shown in equation (1) below.
It has a function of calculating the theoretical servo interpolation position pi which is connected by a straight line and divided by the servo interpolation period. Pi = Pj +i・(Pj+1 −Pj)/n
...(1) However, n=T/Δt Δt: Servo interpolation period T: Trajectory interpolation calculation period Furthermore, the CPU 1 calculates the theoretical servo interpolation position pi and the actual servo interpolation position p'i at a past time point held in advance. −1 , p′i−2 … Based on the following formula (
2) has a function of calculating the actual servo interpolation position p'i. Pi ′=(ai ・ki +ai−1 ・p′i−1
+ai−2 ・p′i−2 …+ao )/N


...(2) However, N=ai +ai
-1 +...+ao ai: Weighting coefficient In the device having the above configuration, when reproducing the robot,
It is controlled as shown in FIG.

【0013】即ち、CPU1は、ロボットの再生時にお
いて、先ず教示位置…pN−1 ,pN ,pN+1 
…をメモリ2より読み出し、軌跡補間演算周期Tで三つ
の教示位置pN−1 ,pN ,pN+1 を通過する
曲線を演算し、更に、二つの教示位置pN ,pN−1
 間をさらに直線で結ぶ軌跡上に問題が無いことを条件
として軌跡補間位置…pj−1 ,pj ,pj+1 
…を演算する。
That is, when reproducing the robot, the CPU 1 first determines the taught positions...pN-1, pN, pN+1.
... is read from the memory 2, a curve passing through the three taught positions pN-1, pN, pN+1 is calculated in the trajectory interpolation calculation cycle T, and further, a curve passing through the two taught positions pN, pN-1 is calculated.
Locus interpolation position...pj-1, pj, pj+1 on the condition that there is no problem on the trajectory connecting the distance with a straight line.
... is calculated.

【0014】次に、CPU1は、式(1)に示すように
軌跡補間位置pj ,pj+1 間を直線で結び、サー
ボ補間周期Δtで分割した理論サーボ補間位置pi を
演算する。更に、CPU1は、理論サーボ補間位置pi
 及びあらかじめ保持しておいた過去の時間点における
実サーボ補間位置p′i−1 ,p′i−2 …に基づ
き、式(2)により実サーボ補間位置p′i を算出す
る。
Next, the CPU 1 connects the locus interpolation positions pj and pj+1 with a straight line, as shown in equation (1), and calculates the theoretical servo interpolation position pi divided by the servo interpolation period Δt. Furthermore, the CPU 1 determines the theoretical servo interpolation position pi
Based on the actual servo interpolation positions p'i-1, p'i-2, .

【0015】その後、CPU1は実サーボ補間位置pi
 ′をアクチュエータ3に出力した後、メモリ2に記憶
する。ロボット軸4は、アクチュエータ3の制御により
、実サーボ補間位置pi ′に向って再生動作を実施す
る。このように、実サーボ補間位置p′i−1 ,pi
 ′を使用してロボット軸4を制御すると、図2に示す
ように、軌跡補間位置pj,pj+1 の間における直
線的に補完された理論サーボ補間位置pi−1 ,pi
 に対して、ロボット軌跡が滑らかな曲線を描いゆくこ
とがわかる。
After that, the CPU 1 determines the actual servo interpolation position pi.
' is output to the actuator 3 and then stored in the memory 2. The robot axis 4 performs a regeneration operation toward the actual servo interpolation position pi' under the control of the actuator 3. In this way, the actual servo interpolation positions p'i-1, pi
' is used to control the robot axis 4, as shown in FIG.
In contrast, it can be seen that the robot trajectory draws a smooth curve.

【0016】従って、本発明では、実サーボ補間位置を
一次式で簡略化して算出するので、従来のように高次の
曲線補間を行う場合に比較し、CPU1の演算時間を減
少させることができる為、単位時間あたりのサーボ補間
回数を増加させることにより、一次式でも高次数曲線で
の補間と同等以上の制御性能を実現可能である。尚、上
記実施例において、CPU1は、式(2)の参照点数i
及び重み関数の初期値を外部に接続可能なプリセットス
イッチ等の設定器(図示せず)から読み取り可能となっ
ている。
Therefore, in the present invention, since the actual servo interpolation position is calculated by simplifying it using a linear equation, the calculation time of the CPU 1 can be reduced compared to the case of performing high-order curve interpolation as in the past. Therefore, by increasing the number of servo interpolations per unit time, it is possible to achieve control performance equivalent to or better than interpolation with a high-order curve even with a linear equation. In the above embodiment, the CPU 1 uses the reference point i in equation (2).
And the initial value of the weighting function can be read from a setting device (not shown) such as a preset switch that can be connected to the outside.

【0017】[0017]

【発明の効果】以上、実施例に基づいて具体的に説明し
たように、本発明は、再生時に実サーボ補間点を一次式
で簡略化した演算をすることによりCPUの演算時間を
減少させることができる。更に、単位時間あたりのサー
ボ補間回数を増加させることができ一次式でも高次数曲
線での補間と同等以上の制御性能が実現可能である。特
に、過去の時間点の出力を積極的に使用することにより
自動的に加減速制御を行い機体寿命の向上がはかられた
。また、実サーボ補間位置を平均化することにより外乱
に対しても系が安定性を向上した。
[Effects of the Invention] As described above in detail based on the embodiments, the present invention reduces the calculation time of the CPU by performing a simplified calculation of the actual servo interpolation point using a linear formula during playback. Can be done. Furthermore, the number of servo interpolations per unit time can be increased, and even with a linear equation, it is possible to achieve control performance equivalent to or better than interpolation with a high-order curve. In particular, by proactively using outputs from past time points, acceleration and deceleration control was automatically performed to improve the lifespan of the aircraft. Furthermore, by averaging the actual servo interpolated positions, the stability of the system against disturbances has been improved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

【図1】本発明の一実施例に係るロボット軌跡制御方法
のフローチャートである。
FIG. 1 is a flowchart of a robot trajectory control method according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の原理を示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing the principle of the present invention.

【図3】従来のロボット位置再生機構を示す構成図であ
る。
FIG. 3 is a configuration diagram showing a conventional robot position reproduction mechanism.

【図4】従来の制御方法の原理を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing the principle of a conventional control method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1  CPU 2  メモリ 3  アクチュエータ 4  ロボット軸 1 CPU 2 Memory 3 Actuator 4 Robot axis

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  ロボット軸の教示位置の間に2段階に
補間位置を算出し、算出された補間位置に沿って前記ロ
ボット軸を再生制御するロボットの軌跡制御方法におい
て、前記補間位置のうち2段目のものは、下式で示すよ
うに過去の実サーボ補間位置p′i−1 ,p′i−2
 …及び現時点における理論サーボ補間位置pi に対
し、特定の重み関数ai を係数として積算し、一次式
として平均化した現時点における実サーボ補間位置p′
i であり、ここで、理論サーボ補間位置pi は前記
補間位置のうち1段目のものの間を直線的に結ぶ線分上
にサーボ補間周期で複数に分割したものであることを特
徴とするロボットの軌跡制御方法。 Pi ′=(ai ・pi +ai−1 ・p′i−1
 +ai−2 ・p′i−2 …+ao )/N   
       但し、N=ai +ai−1 +…+a
o ai :重み係数
1. A robot trajectory control method in which interpolated positions are calculated in two stages between taught positions of robot axes, and the robot axis is regenerated and controlled along the calculated interpolated positions. The ones in the tier are the past actual servo interpolation positions p'i-1, p'i-2 as shown in the formula below.
...and the current actual servo interpolation position p', which is obtained by integrating a specific weighting function ai as a coefficient for the current theoretical servo interpolation position pi and averaging it as a linear equation.
i, where the theoretical servo interpolation position pi is divided into a plurality of parts at the servo interpolation period on a line segment that linearly connects the first stage of the interpolation positions. trajectory control method. Pi ′=(ai ・pi +ai−1 ・p′i−1
+ai−2 ・p′i−2 …+ao )/N
However, N=ai +ai-1 +...+a
o ai: weighting coefficient
JP10251991A 1991-05-08 1991-05-08 Robot locus control method Withdrawn JPH04333105A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011096077A (en) * 2009-10-30 2011-05-12 Makino Milling Mach Co Ltd Method and device for generating tool path
CN103257614A (en) * 2012-02-20 2013-08-21 发那科株式会社 Numerical controller with machining curve creating function

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