JPH0557644A - ロボツトの制御方法 - Google Patents

ロボツトの制御方法

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 あらかじめ定められたトーク軌跡に入力変位
量をコンボルーションすることにより、計算の仕方が簡
単であるとともに、コンピューター数値制御工作機械又
はロボット等のごときに多軸システムの同期動作を容易
に実現しうるコンボルーションを用いたロボット制御方
法を提供する。 【構成】 コンボルーションを利用したロボットの制御
方法が、コントロールシステムに最適なフィルタ特性関
数を求める第1のステップと、上記第1のステップで求
められたフィルタ特性関数を記憶装置に記憶させる第2
のステップと、ロボットの駆動しようとする変位量に対
する入力信号を生成する第3のステップと、上記第1の
ステップ及び第3のステップで求められた変位量に対す
る入力信号及びフィルタ特性関数をコンボルーションを
行い、ロボット駆動用速度軌跡を求める第4のステップ
と、上記第4のステップで得た速度軌跡を求める第5の
ステップと、上記第4のステップ及び第5のステップで
求めた速度軌跡及び位置軌跡によりロボットを駆動させ
る第6のステップとから構成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、コンピューター数値
制御用工作機械又はロボット等に適用される制御方法に
関し、特にフィルタにおける特性関数と入力される電圧
波形をコンボルーションし、その結果を表わす出力電圧
波形を利用してロボットを制御するようにされたロボッ
トの制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来におけるロボットの制御方法は、正
(+)ランプ関数からなる加速区間と速度一定の等速区
間及び負(−)ランプ関数をなす減速区間とからなる台
形の速度軌跡を利用するか、多項式を利用してそれを実
現してきた。すなわち、日本国特許公開公報平2−14
8111号に掲載された従来技術によれば、図1に示す
ごとく、直線区間を有する台形速度軌跡を用いてロボッ
トを制御してきたし、ここで用いた速度軌跡は印加され
る電圧波形と等価のものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来技術の制御方法は、速度V対時間tの関係にお
いて図示のごとく、点A,B,C,Dで速度が不連続的
に急に変化されるため、ロボットの駆動時振動を発生さ
せる原因となり、さらにロボットの絶対位置への制御が
困難であるという問題があった。すなわち、上記図1に
示す速度関数の微分を行うと、図2に示すような加速度
関数が求められるようになり、この加速関数は電流に比
例するため、電流波形と等価であると言いことができ
る。したがって、図2の加速度のような波形電流が印加
される際ロボットが無理なしに動作するが、実際におい
ては図2の加速軌跡と同一波形の電流を印加し難いとい
う問題点があった。つまり図1の加速される区間におい
ては、図2の加速度と該当される電流が印加されるべき
であるが、慣性力によりai1に該当するオーバシュー
トされた電流が印加され、等速度区間においては加速度
はゼロになるが、慣性力により電流はゼロ点にとどまら
ず、ai2に該 当するオーバシュートされた電流が印加
される。また、減速区間においては加速度-arに該当す
る電流が印加されるべきであるが、上記と同様慣性力に
より-ai3に該当されるオーバシュートされた電流が印
加されるのを分りうるが、このようにオーバシュートさ
れた電流が生じる区間においては、ロボットが慣性力に
より目標地点から外れるオーバシュートが生ずるように
なり、その結果、ロボットが振動されるという問題が生
じた。さらに、従来においてはこのような問題点だけで
なく、任意のサンプリング時間における目標位置を求め
るために、直線加減速曲線を積分すべきであるが、この
場合、直線軌跡の下部分の図1に示すE部分のみを計算
し、残余のP部分はされないようになり、ロボットの絶
対位置を制御し難いという問題があった。
【0004】
【発明の目的】したがって、この発明は上記種々の問題
点を解決するためになされたものであって、あらかじめ
定められた位置とロボット駆動手段の出力を勘案して算
出された最大速度価と、この数値にかかわるデジダルフ
ィルタの特性関数とをコンボルーションした後、その結
果により表われる出力を用いロボットを振動なくして制
御しうるようにし、さらにロボットを構成する多軸が同
時に動作されて同一時間に停止する、いわゆる同期動作
を具現できるようされたロボットの制御方法を提供する
ことを目的としている。また、この発明の他の目的は、
モータ加速度,トークレベルで制御することにより速度
及び位置制御の連続ができ、かつ精度を向上させること
ができるコンボルーションを用いたロボット制御方法を
提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】この発明のコンボルーシ
ョンのロボット制御方法は、コントロールシステムに最
適なフィルタ特性関数を求める第1のステップと、上記
第1のステップで求められたフィルタ特性関数を記憶装
置に記憶させる第2のステップと、ロボットの駆動しよ
うとする変位量に対する入力信号を生成する第3のステ
ップと、上記第1のステップ及び第3のステップで求め
られた変位量に対する入力信号及びフィルタ特性関数を
コンボルーションを行い、ロボット駆動用速度軌跡を求
める第4のステップと、上記第4のステップで得た速度
軌跡を求める第5のステップと、上記第4のステップ及
び第5のステップで求めた速度軌跡及び位置軌跡により
ロボットを駆動させる第6のステップとからなることを
特徴とする。
【0006】
【実施例】以下、この発明の一実施例を添付図面にそっ
て詳述する。図3は、最大速度の所定周期をもつデジタ
ル化されたインパルス列によりサンプリングし表わした
グラフ、図4は図3においてサンプリングした周期と同
一の周期であって、フィルタの特性関数をデジタル化さ
れた大きさをもつインパルス列でサンプリングし表わし
たグラフ、図5はこの発明のコンボルーションにより求
めた速度軌跡を表わすものであり、図6は図5に示す速
度軌跡を時間で微分して示す加速度軌跡、図7はこの発
明の動作順を示すフローチャートである。
【0007】まず、この発明に適用されるコンボルーシ
ョンについて説明する。駆動電圧と同期であってデジタ
ル化された大きさをもつ速度のインパルス列をx〔n〕
とし、この速度のインパルス列に関わるフィルタの特性
関数をデジタル化された大きさをもつインパルス列を表
わす関数をh〔n〕とするとき、あたえられた2つの関
数x〔n〕,h〔n〕のコンボルーションにより得られ
る速度軌跡y〔n〕はつぎのように定義される。 y[n]=x[o]h[n]+x[l]h[n−1]+‥‥+x[k]h[n− k]+‥‥+[x]h[o]…(1) また、上記式(1)を二進演算子で表わすとつぎの通り
である。 y[n]=x[n]*h[n]‥‥(2) この発明においてはデジタル信号をその対象とするた
め、これをディスクリトコンボルーションという。
【0008】一方、上記式(1)と(2)のディスクリ
トコンボルーションをサーメーションで表わすとつぎの
通りである。
【0009】次に、上記のようなインパルス列に対する
コンボルーションを参考にしてこの実施例につきて説明
する。まず、与えられた入力条件のロボットアームの位
置変位量をθfとし、ロボット容量による最大速度をV
maxするとき、上記位置変位量θfを最大速度で割っ
た後、その値を所定周期でサンプリングしたインパルス
列で示すと、図3に示すような速度Vmaxのインパル
ス列x[n]を生成させることができる。
【0010】上記速度インパルス列x[n]を整数値で
表わしうる時間区間、つまり、位置変位量θf最大速度
をVmaxで割った値をQ(θf,Vmax)で表わ
し、速度インパルス列x[n]を小数点で表わした値を
R(θf,Vmax)で表わすと残りの値と最大速度と
の関係はつぎの通りである。 すなわち、 0≦R(θf,Vmax)<Vmax……(5) よって、インパルス列x[n]で(θf,Vmax)時
間の残りの値R(θf,Vmax)を除くn=0からn
=θ(θf,Vmax)までのインパルス列を単位記号
μ[n]で表わすとつぎの通りである。 x[n]=Vmax(μ[n]−μ[n−Q(θf,θmax)]‥‥(6)
【0011】一方、フィルタの特性関数をデジタル化さ
れた大きさをもつインパルス列で表わす関数h[n]は
コントロールシステムに最適なトーク波形を実験的又は
理論的に定められるものであって、この特性関数はマイ
クロプロセッサのロム(ROM)又はラム(RAM)に
貯えられるようになる。このように、ロム又はラムに貯
えられたフィルタの特性関数h[n]をロボットの駆動
しようとする変位量θfに対する速度関数x[n]とコ
ンボルーションすれば、図5に示すような速度軌跡が得
られる。すなわち、 n =Σx[k]h[n−k] k=0 n =ΣVmax(μ[K]−μ[k−Q(θf,Vmax)])h[n−k] k=0 n =Σ Vmax(h[n−K]−h[n−k−Q(θf,Vmax)]) k=0 ‥‥(7)
【0012】上記式(7)と同様に得られた速度制御値
を積分すると、位置変位量を求めることができ、さらに
これを微分すると図6に示すような加速度軌跡を求める
ことができる。上記図6に示す加速度波形は図2は示す
従来の加速度波形とは異り連続される特性を有するた
め、ロボットを線形的に制御でき、特にオーバシュート
の発生を制御できるため、ロボットが振動されずに運転
することができる。
【0013】次に、この発明によるロボット制御方法を
以下に説明する。図7に示すように、この発明のコンボ
ルーションを用いたロボット制御方法が開始されると、
先ず第1の段階S1でコントロールシステムに最適な フ
ィルタの特性関数h[n]を求め、第2段階S2で上記
第1の段階S1で求められた特性関数h[n]をマイク
ロプロセッサの記憶装置であるロム又はラムに記憶させ
る。次に、第3の段階S3でロボットが駆動しようとす
る位置変位量θfに対す る最大速度インパルス列x
[n]を生成した後、第4の段階S4で上記マイクロ プ
ロセッサに記憶されたフィルタの特性関数h[n]とロ
ボットが駆動しようとする変位量θf1に対する速度イ
ンパルス列x[n]をコンボルーションし、ロボット駆
動に対する速度軌跡を得、第5のS5で上記ロボット速
度軌跡データ値を積分し ロボットの位置軌跡を求める
と、第6の段階S6で上記第4の段階S4と第5の段階S
5で得たロボットの速度軌跡及び位置軌跡によりロボッ
トが正常駆動する。
【0014】
【発明の効果】以上説明したようにこの発明のコンボル
ーションを用いたロボット制御方法によれば、多軸シス
テムの同期動作を容易に実現することができ、速度及び
位置軌跡がなめらかになることより、制御精度の向上を
図り、作業効率向上の極大化を図ることができる等の効
果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来ロボットの制御のための速度軌跡図であ
る。
【図2】図1に関連の加速度軌跡図である。
【図3】この発明による単位時間別に表わした最大速度
グラフである。
【図4】フィルタにおける特性関数を表わすグラフであ
る。
【図5】この発明のコンボルーションにより求められた
速度軌跡図である。
【図6】図5に関連の加速度軌跡図である。
【図7】この発明の動作順を示すフローチャートであ
る。
【符号の説明】
1 第1の段階(第1のステップ) S2 第2の段階(第2のステップ) S3 第3の段階(第3のステップ) S4 第4の段階(第4のステップ) S5 第5の段階(第5のステップ) S6 第6の段階(第6のステップ)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 コントロールシステムに最適なフィルタ
    特性関数を求める第1のステップと、上記第1のステッ
    プで求められたフィルタ特性関数を記憶装置に記憶させ
    る第2のステップと、ロボットの駆動しようとする変位
    量に対する入力信号を生成する第3のステップと、上記
    第1のステップ及び第3のステップで求められた変位量
    に対する入力信号及びフィルタ特性関数をコンボルーシ
    ョンを行い、ロボット駆動用速度軌跡を求める第4のス
    テップと、上記第4のステップで得た速度軌跡を求める
    第5のステップと、上記第4のステップ及び第5のステ
    ップで求めた速度軌跡及び位置軌跡によりロボットを駆
    動させる第6のステップとからなることを特徴とするロ
    ボットの制御方法。
  2. 【請求項2】 上記記憶装置はマイクロプロセッサのロ
    ム又はラムであ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。
JP4012408A 1991-01-26 1992-01-27 ロボットの制御方法 Expired - Fee Related JPH0818264B2 (ja)

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