JPH06138920A - モーションコントローラ - Google Patents

モーションコントローラ

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JPH06138920A
JPH06138920A JP28903992A JP28903992A JPH06138920A JP H06138920 A JPH06138920 A JP H06138920A JP 28903992 A JP28903992 A JP 28903992A JP 28903992 A JP28903992 A JP 28903992A JP H06138920 A JPH06138920 A JP H06138920A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
synchronization
synchronous
time
circuit
robot
Prior art date
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Pending
Application number
JP28903992A
Other languages
English (en)
Inventor
Akimasa Fujimoto
晃正 藤本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yokogawa Electric Corp
Original Assignee
Yokogawa Electric Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Yokogawa Electric Corp filed Critical Yokogawa Electric Corp
Priority to JP28903992A priority Critical patent/JPH06138920A/ja
Publication of JPH06138920A publication Critical patent/JPH06138920A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 協調基準体(コンベヤ)に追従して制御対象
体(ロボット)を制御する装置であって、同期動作開始
時の追従動作が円滑に行えるモーションコントローラを
提供すること。 【構成】 制御対象体の位置指令値を演算する軌道生成
回路10と、この位置指令値を入力して制御対象体のモ
ータに動作命令信号を出力するサーボ演算回路20とを
有する装置であって、加速時間Trに従って滑らかに同
期動作を開始して収束する加速曲線用の係数列ktを与
える加速曲線用係数生成部50と、同期動作開始時の協
調基準体の移動位置PHを記憶する当初同期データメモ
リ60と、現在の協調基準体の移動位置を基に追従用の
加速曲線を求める補正軌道生成部70とを有し、位置指
令値を加速曲線で補正してサーボ演算回路に供給してい
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はロボットやマニピュレー
タ等の制御に用いられるモーションコントローラに係
り、特に他の装置との協調動作を行う場合の制御性の改
良に関する。
【0002】
【従来の技術】本出願人は特開昭64−59507号公
報で、離散的に与えられる軌道データを滑らかに補間す
るロボット制御装置を提案している。他方、ロボットを
単体で使用・制御する場合の他、実開昭63−1842
2号公報に開示されているような搬送システムと協調し
て動作する場合もあり、また特開昭63−288681
号公報に開示されているように他のロボットと協調して
制御される場合もある。このような協調動作が行われる
場合に、協調動作は搬送システム側の制御装置やメイン
ロボット側の制御装置からのパルス信号に依拠してスレ
ーブ側のロボット制御装置により実行されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ここで、動作開始時を
考察すると、同期開始時にスレーブ側のロボットを駆動
するモータは急激に動作を開始する。するとロボットに
振動等を発生させて位置決め精度を低下させてしまうと
いう課題があった。位置決め精度の低下は、例えば溶接
等を実行している場合には溶接位置のズレをもたらすな
ど好ましくない現象である。本発明はこのような課題を
解決したもので、コンベヤ等の協調基準体に追従してロ
ボット等の制御対象体を制御する装置であって、同期動
作開始時の追従動作が円滑に行えるモーションコントロ
ーラを提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
る本発明は、外部から与えられる動作指令に従って、こ
の動作命令に対応する各時刻での制御対象体の位置指令
値を演算する軌道生成回路(10)と、この位置指令値
を入力して接続された当該制御対象体のモータに動作命
令信号を出力するサーボ演算回路(20)とを有するモ
ーションコントローラにおいて、次の構成としたもので
ある。
【0005】即ち、外部から供給される現在の協調基準
体の移動位置を表す同期信号を受信して、同期データと
して出力する同期信号受信回路(30)と、当該協調基
準体を基準に制御対象体の同期開始を命令する信号を出
力する同期動作開始指令部(40)と、予め定められた
加速時間(Tr)に従って、同期動作を開始する時刻(T
0)には前記制御対象体が滑らかに同期動作を開始し、加
速時間経過時の時刻には前記制御対象体が前記協調基準
体の移動位置に滑らかに収束する加速曲線用の係数列
(kt)を与える加速曲線用係数生成部(50)と、当該
同期動作開始指令部の出力する同期開始信号が有効とな
った時刻の当該同期信号受信回路の出力する同期データ
(PH)を記憶する当初同期データメモリ(60)と、こ
の同期信号受信回路の出力する同期データを入力して、
加速曲線用係数生成部から同期開始信号が有効となった
時刻からの経過時間(t)に対応する当該加速曲線用係
数を参照し、前記当初同期データメモリの記憶値と入力
した同期データ(Pt)との偏差を乗じて補正同期データ
を求める補正軌道生成部(70)と、前記軌道生成回路
の出力する位置指令値に、補正軌道生成部の出力する補
正同期データを加算して前記サーボ演算回路に供給する
加算回路(80)とを具備することを特徴としている。
【0006】
【作用】制御対象体が単独で動作する場合は、軌道生成
回路で演算した外部からの動作命令に対応する位置指令
値をそのままサーボ演算回路に送る。制御対象体が特段
の動作をせず単に協調基準体に追従する場合は、同期開
始時から加速時間だけ加速曲線用係数生成部で修正した
ところにより、補正軌道生成部で補正同期データを演算
し、その後は同期信号受信回路の同期データをそのまま
用いて補正軌道生成部で補正同期データを演算し、これ
らの補正同期データがサーボ演算回路に送られる。制御
対象体が協調基準体に追従して動作をする場合は、軌道
生成回路で演算した外部からの動作命令に対応する位置
指令値に、補正軌道生成部で演算した補正同期データを
加算して、サーボ演算回路に送る。これにより追従開始
時に制御対象体は協調基準体に円滑に追従するので、加
速時間を適切に設定することで円滑な追従と速やかな追
従を両立できる。
【0007】
【実施例】以下、図面を用いて本発明を詳細に説明す
る。図1は本発明の一実施例を示す構成ブロック図であ
る。図において、制御対象体はモーションコントローラ
の制御対象となるロボットで、各関節毎に駆動用のモー
タが設けられている。協調基準体はベルトコンベヤ等の
搬送機器やマスタとなるロボットで、制御対象体が追従
動作をする仕掛品等を搬送する。
【0008】軌道生成回路10は、通信回線やオペレー
タの手入力等の外部から与えられる動作命令に従って、
この動作命令に対応する各時刻でのロボットの位置指令
値を演算するもので、動作命令では目標位置、経由点、
直線軌道か曲線軌道かの指定等が含まれている。サーボ
演算回路20は位置指令値を入力して、接続されたロボ
ットの各関節のモータに動作命令を送る。例えばモータ
にパルスモータを用いている場合には、この位置指令値
を実現するのに必要な回転角に対応するパルスが出力さ
れる。
【0009】同期信号受信回路30は外部から供給され
る現在のコンベヤのある基準位置の移動位置を表す同期
信号を受信して、同期データとして出力するもので、例
えばコンベヤに取り付けられたエンコーダのパルス信号
を同期信号に用いている場合には、このパルス数を予め
定められたサンプリング周期毎に積算すれば同期データ
は実質的なコンベヤの送り量となる。コンベヤの送り量
がそのまま同期信号となっているときは、同期信号受信
回路30は単なるバッファとして動作し、この同期信号
をそのまま同期データとして出力する。同期動作開始指
令部40は、コンベヤを基準にロボットの同期開始を命
令する信号を出力するもので、例えば押しボタンが利用
される。加速曲線用係数生成部50は、予め定められた
加速時間Trに従ってロボットを滑らかに起動してコン
ベヤの送り位置に滑らかに収束させる加速曲線用の係数
kを起動からの経過時間tに応じて与えるもので、例え
ば4次曲線を用いる場合には次の式とする。
【0010】 kt=3(t/Tr)4−8(t/Tr)3+6(t/Tr)2 (1) ここで、滑らかとは位置、速度が当該時刻において連続
していることをいう。また加速時間は、コンベヤやロボ
ットの動作をする時定数とは独立して設定されるもの
で、迅速な追従を望む場合には小さな値とし、残留振動
の少ない円滑な追従を望むときは大きな値とする。当初
同期データメモリ60は、同期動作開始指令部40の出
力する同期開始信号が有効となった時刻の同期信号受信
回路30の出力する同期データPHを記憶するものであ
る。補正起動生成部70は同期信号受信回路30の出力
する同期データを入力して、同期開始信号が有効となっ
た時刻Toからの経過時間tに従って加速曲線用係数生
成部50を参照して加速曲線用の対応する係数ktを参
照し、当初同期データメモリ60の記憶値PHと入力し
た現在の位置データPtとの偏差を乗じて補正同期デー
タαtを求めている。
【0011】 αt=kt(Pt−PH) (2) ここで、当初同期データメモリ60の記憶する同期デー
タは、補正起動生成部70に入力される同期データとす
るとよく、同期開始信号が与えられていないときは逐次
記憶データをリセットするとよい。尚、加速時間経過後
のコンベアに対するロボットの追従動作に関しては、同
期信号受信回路30の出力する同期データをそのまま補
正起動生成部70から出力する。加算回路80は、起動
生成回路10の出力する位置指令値に、補正起動生成部
70の出力する補正同期データを加算してサーボ演算回
路に供給する。
【0012】このように構成された装置の動作を次に説
明する。図2はコンベヤが等速運動をしている場合の同
期動作開始時の説明図で、(A)は同期データの推移、
(B)は同期データ速度の推移図である。同期動作開始
指令部40から同期開始信号が出力されると、同期デー
タは移動位置を表すものなので同期信号受信回路30の
出力値は直線的に増大する。これをそのまま与えると、
ロボットの追従動作に振動が生じて好ましくない。そこ
で、加速時間経過後にロボットがコンベヤに追従すると
共に円滑に追従動作を行うため、当初同期データメモリ
60の記憶値P Hと現在の位置データPtとの偏差を加速
曲線用係数生成部50を参照して徐々に少なくする補正
同期データを補正起動生成部70で出力する。この補正
同期データを起動生成回路10の出力する位置指令値に
加算して、ロボットのサーボ演算回路20に供給してい
る。同期データを微分した同期データ速度で比較する
と、同期データ速度はコンベヤが等速運動をしている関
係で一定である。他方、補正同期データ速度は(1)式
で表す4次曲線なので、同期開始時は同期データ速度に
比較して小さいが、徐々に増速して同期データ速度に追
いつき追い越して最大速度に達し、その後減速して同期
データ速度に収束している。補正同期データ速度を同期
データ速度を基準に面積比較すると、遅い側と早い側で
等しい面積となっており、加減速度のパターンを最適化
している。
【0013】また、ロボットのモータが停止状態で有れ
ば軌道生成回路10からの位置指令値は実質的に不変で
あるから、補正軌道生成部70の出力する補正同期デー
タがそのままサーボ演算回路20に送られる。
【0014】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば予
め定められた加速時間に対応する加速曲線となるパター
ンを加速曲線用係数生成部50で用意し、ロボットとコ
ンベヤの状況に応じて調整した補正同期データを補正に
使用しているので、コンベヤに対するロボットの追従動
作が円滑・迅速に行えるという効果がある。また、従来
より使用している位置指令値に補正同期データを加算し
ているだけなので、演算が容易で構成が比較的単純です
むという効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す構成ブロック図であ
る。
【図2】コンベヤが等速運動をしている場合の同期動作
開始時の説明図である。
【符号の説明】
10 軌道生成回路 20 サーボ演算回路 30 同期信号受信回路 40 同期動作開始指令部 50 加速曲線用係数生成部 60 当初同期データメモリ 70 補正軌道生成部 80 加算回路

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】外部から与えられる動作指令に従って、こ
    の動作命令に対応する各時刻での制御対象体の位置指令
    値を演算する軌道生成回路(10)と、 この位置指令値を入力して接続された当該制御対象体の
    モータに動作命令信号を出力するサーボ演算回路(2
    0)と、 を有するモーションコントローラにおいて、 外部から供給される現在の協調基準体の移動位置を表す
    同期信号を受信して、同期データとして出力する同期信
    号受信回路(30)と、 当該協調基準体を基準に制御対象体の同期開始を命令す
    る信号を出力する同期動作開始指令部(40)と、 予め定められた加速時間(Tr)に従って、同期動作を開
    始する時刻(T0)には前記制御対象体が滑らかに同期動
    作を開始し、加速時間経過時の時刻には前記制御対象体
    が前記協調基準体の移動位置に滑らかに収束する加速曲
    線用の係数列(kt)を与える加速曲線用係数生成部(5
    0)と、 当該同期動作開始指令部の出力する同期開始信号が有効
    となった時刻の当該同期信号受信回路の出力する同期デ
    ータ(PH)を記憶する当初同期データメモリ(60)
    と、 この同期信号受信回路の出力する同期データを入力し
    て、加速曲線用係数生成部から同期開始信号が有効とな
    った時刻からの経過時間(t)に対応する当該加速曲線
    用係数を参照し、前記当初同期データメモリの記憶値と
    入力した同期データ(Pt)との偏差を乗じて補正同期デ
    ータを求める補正軌道生成部(70)と、 前記軌道生成回路の出力する位置指令値に、補正軌道生
    成部の出力する補正同期データを加算して前記サーボ演
    算回路に供給する加算回路(80)と、 を具備することを特徴とするモーションコントローラ。
JP28903992A 1992-10-27 1992-10-27 モーションコントローラ Pending JPH06138920A (ja)

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JP28903992A JPH06138920A (ja) 1992-10-27 1992-10-27 モーションコントローラ

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ID=17738039

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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP3540537A1 (en) 2018-03-12 2019-09-18 OMRON Corporation Control device, control method, and program
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