JPH0689112A - 産業用ロボットにおける外部軸の速度制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明の目的は、作業対象物に対するロボット
の相対速度が容易にオペレータの意図した速度とするこ
とができる産業用ロボットにおけるロボット外部軸の速
度制御方法を提供することにある。 【構成】ロボット本体とロボット外部軸の移動時間ｔＲ
が指定されたときに、ロボット本体の動作速度ＶＲと各
ロボット外部軸の速度ＶＡｉを算出して夫々の速度で動
作させる。 【効果】移動時間ｔＲはオペレータが容易に算出できる
ため、これを用いてロボット本体やロボット外部軸の速
度を制御すれば所定の動作速度を得ることが容易とな
り、操作性の向上が図れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は産業用ロボットの制御方
法に係り、特にロボット本体とその外部に設けられた複
数のロボット外部軸とを有し、ロボット本体が動作した
とき、夫々のロボット外部軸をロボット本体の動作に夫
々連動させるようにしたロボットおよびロボット外部軸
の速度制御方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】産業用ロボットにあっては、ロボット本
体が動作したとき、複数のロボット外部軸（ロボット本
体の外部に設けられるものであって、例えばターンテー
ブルのような回転軸、走行台車のような横行軸などから
なっている）の各々をロボット本体の動作に連動させる
ようにしたものがある。

【０００３】このような従来技術の産業用ロボットは、
まずロボット本体について考えてみると、ロボット本体
の手先および該手先に装着されたツールなどのとるべき
速度をロボット動作プログラム中に指定することがで
き、この指定により予め教示された動作点間をロボット
本体の手先やツールなどが指定された速度で動くように
ロボット本体の各軸のモータを制御している。その場
合、ロボット本体各軸のモータの制御に関しては座標変
換することによって行うようにしている。次にロボット
外部軸について考えてみると、ロボット外部軸は、ロボ
ット本体の外部に設けられるものであって、例えばター
ンテーブルのような回転軸、走行台車のような横行軸な
どからなっている。そしてロボット外部軸駆動用のモー
タから出力軸への減速比もさまざまな値がとられること
から、ロボット本体と同様の座標変換方式を予めロボッ
ト制御装置内に組み込んでおくことができない。そのた
め、ロボット本体のモータの制御に関する座標変換系と
は別のロボット外部軸を制御するための速度指定により
速度制御を行っていた。

【０００４】例えばロボット本体および各々のロボット
外部軸１〜Ｎが点Ａから点Ｂへの移動動作を教示された
場合、この時のロボット本体の移動距離をＬＲ（ｍ
ｍ）、ロボット外部軸１〜Ｎの移動距離を夫々ＬＡ１〜
ＬＡＮ（ｍｍ）、またその時の点Ａ，Ｂ間の指定速度を
ＶＲＣ（ｍｍ／ｓ）、ロボット本体の最高速度をＶＲＭ
ＡＸ、各々のロボット外部軸の最高速度をＶＡＭＡＸｉ
とすると、ロボット外部軸の速度制御は、ロボット本体
の動作速度指定を利用し、下記に示す条件で速度制御を
行っていた。

【０００５】（１） ロボット外部軸の速度（ＶＡｉ）
はその最大速度（ＶＡＭＡＸ）に対し、ロボット本体の
最大速度（ＶＲＭＡＸ）における指定速度（ＶＲＣ）の
比と同一の比率の速度とする。

【０００６】（２） 上記（１）の条件で求められた各
速度で各動作点間を移動したと仮定したときのロボット
本体の動作時間（ｔＲ）及び各ロボット外部軸の動作時
間（ｔＡｉ）の中で、最も長い動作時間をロボット本体
またはロボット外部軸の動作時間（ｔＭＡＸ＝ＭＡＸ
（ｔＲ、ｔＡｉ））となるようにする。

【０００７】（３） ロボット本体、各ロボット外部軸
とも予め教示された各動作点間を同時に出発して同時に
到達し、かつ一定速度で動作しなければならない。条件
（１）で求められた速度に対する各動作時間は必ずしも
一致していない。したがって条件（２）で求められた最
も長い動作時間ｔＭＡＸでロボット本体及び各ロボット
外部軸の速度を再計算（ＶＲ＝ＬＲ／ｔＭＡＸ、ＶＡｉ
＝ＬＡｉ／ｔＭＡＸ）して、これをロボット本体の速度
またはロボット外部軸速度となるようにする。

【０００８】これらの手順を図５に示す。ロボット制御
装置は、前記の条件（１）からまず５１の処理を実行
し、各々のロボット外部軸の速度ＶＡｉを求める。次い
で５２，５３の処理を実行し、ロボット本体の動作時間
ｔＲ、ロボット外部軸の動作時間ｔＡｉを夫々求める。
ここで、上記処理５２，５３で求めたロボット本体の動
作時間と各々のロボット外部軸の動作時間ｔＡ１〜ｔＡ
Ｎは一致しているとは限らないから条件（２）の理由に
より、動作時間の最も長いものに他の軸の動作時間を合
わせる必要がある。このため動作時間の最も長いものを
選び、それを処理５４でｔＭＡＸとする。そして最も長
い時間ｔＭＡＸで移動距離ＬＲおよびＬＡｉを移動する
ときのロボット本体およびロボット外部軸の夫々の速度
ＶＲ、ＶＡｉを処理５５で求め、該求めた速度に応じて
ロボット本体、ロボット外部軸を動作させるようにして
いる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記に示す
従来技術は、ロボット本体の移動速度のみを指定するだ
けであり、ロボット外部軸の速度を指定したい場合に
は、各々のロボット外部軸の最大動作速度と指定したい
動作速度の比から各軸の指定速度をいちいち計算してや
らねばならず、非常に煩わしい。また、溶接作業やシー
リング作業を行う場合には作業対象物に対するロボット
の手先に取り付けたトーチなどの治具の速度すなわち相
対速度を所定の速度としなければならないが、ロボット
本体、各ロボット外部軸を同時に動作させる場合には予
め指定速度を計算して与えることは困難であり、そのた
め、ある速度を指定して実際に動作させ、試行錯誤して
所定の相対速度を得ているのが実情であり、それだけオ
ペレータの操作が煩わしくなるという問題がある。

【００１０】本発明の目的は、上記の事情に鑑み、作業
対象物に対するロボットの相対速度が容易にオペレータ
の意図した速度とすることができる産業用ロボットにお
けるロボット外部軸の速度制御方法を提供することにあ
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】ロボットおよびロボット
外部軸の動作プログラミング手段の中で、教示された２
点間の移動時間を設定する手段を設けておく。そして、
その２点間の動作時にはロボット本体およびロボット外
部軸の移動距離と動作プログラミングによって指定され
た移動時間からロボット本体およびロボット外部軸の速
度を夫々計算し、該速度でロボット本体や各ロボット外
部軸を動作させる。

【００１２】

【作用】ロボット本体およびロボット外部軸の２点間の
移動時間を動作プログラミング手段の中で設定されるた
め、ロボット本体およびロボット外部軸の対応する移動
距離と動作プログラミングによって設定された移動時間
からロボット本体およびロボット外部軸の各速度が夫々
計算され、該速度でロボット本体や各ロボット外部軸が
動作する。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１乃至図４によ
り説明する。

【００１４】実施例の産業用ロボットは、図１に示すよ
うに、ロボット本体１と、該ロボット本体１の外部に設
けられた各々のロボット外部軸２〜４と、これらの動作
を制御するための制御装置５と、ロボット操作パネル６
と、ロボット動作プログラミング装置７とを有してい
る。ロボット外部軸２〜４のうち、軸２は矢印のように
垂直周りに回転するターンテーブルであり、軸３は水平
軸周りに回転する回転体であり、軸５は軸４と直交する
よう水平軸周りに回転する回転体であり、これらはいず
れもモータ、減速機などからなる駆動部によって動作す
る。

【００１５】さて、上記装置を用いて２のターンテーブ
ル上に置いた物体をロボット本体およびロボット外部軸
を同時に動作させながら、ロボット本体の手先に取り付
けたトーチで溶接する場合を考え、これを図２により説
明する。物体上の点Ａと点Ｂの間（距離ＬＷ）を溶接す
る場合、ロボットの手先の動作は静止座標に対してベク
トルＡＣ（長さＬＲ）の動作となり、ターンテーブル上
の物体の動作は静止座標に対してベクトルＤＡ（長さＬ
Ａ）の動作となる。ここで溶接速度（Ａ，Ｂ間の速度）
を所定の値とするには従来図２のようなベクトル図を用
いてロボット本体およびロボット外部軸の指定速度を決
定しなければならないが実際には非常に困難であり、指
定速度を変えながら実際に動作させて試行錯誤により指
定速度を決定していた。これに対し本方法では点Ａ，Ｂ
間の移動速度を移動時間で指定できるようにするもので
ある。この移動時間を求めるには、点Ａ，Ｂ間の距離が
必要であるが、これは予めわかっているか、あるいは容
易に測定可能であり、従って移動時間も容易に算出でき
る。

【００１６】次に動作プログラミングであるが、これは
図１の７に示すロボット動作プログラミング装置を用い
て行う。図３にプログラムの例を示し、以下に説明す
る。３１では通常のロボット本体の動作速度を指定する
命令である。３２，３３はロボット本体およびロボット
外部軸に対する動作命令であり、Ｐ００１，Ｐ００２は
予め教示されたロボット本体およびロボット外部軸の動
作点を示すものである。この動作においては前記動作速
度条件（１）〜（３）によってロボット本体とロボット
外部軸が動作する。３４の命令は本方式による命令であ
り、これは予め教示された点Ｐ００３への移動を５秒間
で行うというものである。これと同様に３５もＰ００４
への移動を２０秒間で行うことを指示している。３６は
３２，３３と同様に３１の指定速度での動作指示であ
る。以上のような動作プログラムに従って５の制御装置
はロボット本体およびロボット外部軸各々の速度を算出
し、動作制御するがこれを図４を用いて説明する。

【００１７】まず４１ではプログラムに移動時間指定が
あるか否かを判定する。移動時間指定があった場合には
４２の処理に進むが、なかった場合には図５に示すよう
な通常の動作速度制御処理に進む。４２ではロボット本
体の移動距離ＬＲとプログラムで与えられた移動時間ｔ
Ｒからロボット本体の動作速度ＶＲを算出し、各ロボッ
ト外部軸の移動距離ＬＡｉと移動時間ｔＲから各ロボッ
ト外部軸の動作速度ＶＡｉを算出する。次に４３では４
２で求めた動作速度が夫々ロボット本体の最大速度ＶＲ
ＭＡＸや各ロボット外部軸の最大速度ＶＡＭＡＸｉをこ
えていないかを判定する。各軸速度が最大速度をこえて
いなければ４４で各軸を動作させるが、最大速度をこえ
ていれば４５で速度エラーとし、４６でロボット本体お
よび各ロボット外部軸を停止させる。また移動時間指定
の有無を判断する処理４１があるので、プログラムの動
作命令が移動時間を指定する本命令形式でなく、従来形
式の命令も混在させることができる。

【００１８】以上の実施例によれば、予め教示されたロ
ボット本体およびロボット外部軸の２つの動作点間のす
ることができ、ロボット本体およびロボット外部軸夫々
の教示された２点間の距離と動作プログラム内で指定さ
れた移動時間とから夫々の軸の動作速度を求め、該求め
た速度で動作させるようにしているため、ロボット外部
軸の速度や、ロボット本体とロボット外部軸との相対速
度を所望の速度に指定することが容易にでき、それだけ
オペレータの操作性が良好となる結果、使い勝手の大幅
な向上を図ることができる。

【００１９】

【発明の効果】本発明によれば、ロボット外部軸の速度
や、ロボット本体とロボット外部軸との相対速度を所望
の速度に指定することが容易にでき、それだけオペレー
タの操作性の大幅な向上を図ることができる効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の速度制御方法を適用する対象の一実施
例である産業用ロボットおよびロボット外部軸の全体図
である。

【図２】ロボット本体の動作およびロボット外部軸によ
る作業対象物の動作と、作業対象物に対するロボット手
先の動作との関係を説明するベクトル図である。

【図３】本発明によるロボット動作プログラムの一実施
例を示す図である。

【図４】本発明によるロボット本体およびロボット外部
軸の動作速度を算出するアルゴリズムの一実施例を示す
フローチャートである。

【図５】従来方式によるロボット本体およびロボット外
部軸の動作速度を算出するアルゴリズムを示すフローチ
ャートである。

【符号の説明】

１・・・ロボット本体、 ２〜４・・・ロボット外部軸、 ５
・・・制御装置、 ６・・・ロボット操作パネル、 ７・・・ロ
ボット動作プログラミング装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数のロボット外部軸の動作とロボット本
   体の動作が連動するように構成された産業用ロボットに
   おける外部軸の速度制御方法において、ロボット本体お
   よびロボット外部軸における２つの教示点間の移動時間
   を指定する工程と、前記ロボット本体および前記ロボッ
   ト外部軸の夫々の移動距離と前記指定された移動時間に
   基づいて前記ロボット本体および前記ロボット外部軸各
   々の動作速度を求める工程と、該求められた動作速度で
   前記ロボット本体および前記ロボット外部軸を動作させ
   る工程を有することを特徴とする産業用ロボットにおけ
   る外部軸の速度制御方法。