JPH0693209B2 - ロボツトの円弧補間姿勢制御装置 - Google Patents

ロボツトの円弧補間姿勢制御装置

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JPH0693209B2
JPH0693209B2 JP3676086A JP3676086A JPH0693209B2 JP H0693209 B2 JPH0693209 B2 JP H0693209B2 JP 3676086 A JP3676086 A JP 3676086A JP 3676086 A JP3676086 A JP 3676086A JP H0693209 B2 JPH0693209 B2 JP H0693209B2
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松男 野瀬
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Komatsu Ltd
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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は多関節ロボットの姿勢制御装置に関し、特に
少なくとも3つのティーチング点にもとづく円弧補間制
御において円弧平面に対するツールの姿勢角を一定また
は連続性をもって制御できるようにしたロボットの円弧
補間姿勢制御装置に関する。
〔従来の技術〕
ロボットの軌跡制御の方法の1つに円弧補間といわれる
ものがある。この円弧補間は少なくとも3つのティーチ
ング点におけるティーチングデータにもとづき円弧軌跡
上の各点の制御データをもとめ、ロボットの各種制御要
素を制御するもので、かかる制御において、例えば溶接
やガス切断等の作業に通用する場合には上記円弧軌跡に
よって形成される円弧平面に対するロボットのツールの
姿勢角を一定または連続性をもって制御する必要があ
る。
ところで、従来のロボットの姿勢制御装置としては、 1)ロボットの各軸の角度変化量をそれぞれ分割するこ
とによりツールの姿勢制御データを得る。
2)ツールの姿勢をロボットの原点に固定したロボット
座標系におけるオイラー角で表わし、このオイラー角の
変化量をそれぞれ分割することによりツールの姿勢制御
データを得る。
3)ツールの姿勢をロボット座標系におけるベクトル
(姿勢ベクトル)で表わし、この姿勢ベクトルの変化量
を分割することによりツールの姿勢制御データを得る。
等の装置がある。
しかしながら1)の装置においては円弧軌跡上の各点に
おいてツールの姿勢を一定に保つことはできない。また
2)の装置においては円弧軌跡がロボット座標系に関し
て2次元平面で表わされる場合にはツールの姿勢一定制
御が可能であるが、上記円弧軌跡が3次元の任意平面に
形成されたものであるとツールの姿勢一定制御は不可能
となる。更にまた3)の目標位置は直線補間の姿勢制御
には適しているが、円弧補間の場合は1)の目標位置と
同様にツールの好しい姿勢補償はできない。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上述したように、従来のロボットの姿勢制御装置におい
ては直線補間を行なう場合または円弧補間を行なう円弧
軌跡がロボット座標系に関して2次元平面で表わされる
場合においては満足すべき結果が得られるが、円弧補間
を行なう円弧軌跡がロボット座標系に関して任意の3次
元平面で表わされるような場合にはツールの姿勢を一定
または連続性をもって制御することはできなかった。
そこで、この発明は任意の円弧平面に対してツールの姿
勢を一定または連続性をもって制御することができるロ
ボットの円弧補間姿勢制御装置を提供することを目的と
する。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明によれば、ティーチング手段によってティーチ
ングされた少なくとも3つのティーチング点によって規
定される円弧軌跡上の各ティーチング点において姿勢制
御用座標系をそれぞれ設定し、ロボットの原点に固定さ
れたロボット座標系で表わした前記各ティーチング点に
おけるロボットのツールの姿勢を表わす姿勢ベクトルを
前記姿勢制御用座標系における姿勢ベクトルに変換し、
該変換された各ティーチング点の前記姿勢制御用座標系
における姿勢ベクトルにもとづき前記円弧軌跡上の各点
における前記ツールの姿勢を表わす姿勢ベクトルを計算
した後、該計算された姿勢ベクトルを前記ロボット座標
系における姿勢ベクトルに更に変換し、該変換された姿
勢ベクトルにもとづき前記ロボットのツールの姿勢を制
御するようにしている。
〔作用〕
したがって、この発明によれば円弧補間の姿勢演算は円
弧軌跡上の姿勢制御用座標系によって行なわれ、これに
よりロボットのツールの姿勢は円弧軌跡によって規定さ
れる円弧平面に対して一定または連続性をもって制御さ
れる。
〔実施例〕
以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明す
る。
第1図は本発明のロボットの円弧補間姿勢制御装置の一
実施例の概要を示したものであり、第2図はこの実施例
の制御対象となるロボットの一例を示したものである。
第2図において、この実施例の制御対象となるロボット
はロボット本体1に下腕2が取付けられ、この下腕2は
上腕3が取付けられ、この上腕3に更に手首4が取付け
られ、手首4の先端にツール5が取付けられて構成され
ている。下腕2はロボット本体1に対して旋回自在かつ
回動自在(ψ方向およびψ方向)にされ、上腕3は
下腕2に対して回動自在かつ回転自在(ψ方向および
ψ方向)にされ、手首4は上腕3に対して回動自在か
つ回転自在(ψ方向およびψ方向)にされている。
すなわち、このロボットは腕に関してψ方向の旋回、
ψ方向の回動、ψ方向の回動、ψ方向の回転の4
軸、手首に関してψ方向の回動、ψ方向の回転の2
軸の計6軸の自由度をもって構成されている。
第1図において、ロボット制御部10は上記6軸に対する
駆動系、すなわち、ψ方向の旋回を駆動する旋回駆動
系11、ψ方向の曲げ回動を駆動する下腕曲げ駆動系1
2、ψ方向の曲げ回動を駆動する上腕曲げ駆動系13、
ψ方向の回転を駆動する上腕回転駆動系14、ψ方向
の曲げ回動を駆動する手首曲げ駆動系15およびψ方向
への回転を駆動する手首回転駆動系16に対してそれぞれ
所要の駆動制御信号を与え、旋回駆動系11による旋回角
ψは旋回角検出器21で検出され、下腕曲げ駆動系12に
よる下腕曲げ角ψは下腕曲げ角検出器22で検出され、
上腕曲げ駆動系13による上腕曲げ角ψは上腕曲げ角検
出器23で検出され、上腕回転駆動系14による上腕回転角
ψは上腕回転角検出器24で検出され、手首曲げ駆動系
15による手首曲げ角ψは手首曲げ角検出器25で検出さ
れ、手首回転駆動系16による手首回転角ψは手首回転
角検出器26で検出され、それぞれロボット制御装置10に
加えられる。ロボット制御装置10はティーチングボック
ス30からのティーチング指定に対応してティーチングさ
れたティーチング点におけるツール5の姿勢データにも
とづき各軸、すなわち各駆動系11〜16に対する所要の駆
動信号を形成する。
ところでこの実施例にかかわるロボットは溶接ロボット
を想定しており、手首4の先端に取付けられたツール5
は溶接トーチである。以下このロボットが各軸の制御に
より、第3図に示すようにロボット本体1に対して固定
されたロボット座標系X0Y0Z0に対して任意の傾きをもっ
た円弧平面6上に丸棒7を溶接する動作を行なう場合に
ついて説明する。ここで溶接を均一に行なうためにツー
ル5、すなわち溶接トーチは円弧平面6に対して一定の
姿勢角αを保持するかもしくは姿勢角が連続的に変化す
る必要がある。そこでロボット制御部10ではこのツール
5の姿勢角αを一定もしくは連続的に変化させるための
制御を行なう。
ツール5の姿勢角αを一定もしくは連続的に変化させる
ためにこの発明では以下に示す制御方式が採用されてい
る。
この方式によればまず第4図に示すように円弧補間のた
めの円弧軌跡上に3点P1,P2,P3がティーチングされたと
し、各ティーチング点P1,P2,P3において、円弧軌跡の法
線方向にXj′(j=1,2,3)軸、接線方向にYj′軸、X
j′Yj′平面と垂直方向にZj′軸を定めた姿勢制御用座
標系Xj′Yj′Zj′を設定する。ロボット本体1に固定さ
れたロボット座標系X0Y0Z0で表わされた各ティーチング
点P1,P2,P3におけるツール5の姿勢ベクトルを とし、この姿勢ベクトル を姿勢制御座標系Xj′ 分割し、任意の時刻tでのツールの姿勢ベクトル ロボット座標系X0Y0Z0での姿勢ベクトル もとづきロボットの各軸を制御する。このようにするこ
とにより、任意の円弧平面に対するツールの姿勢を一定
または連続性をもって制御することが可能となる。
第5図は上述した制御方式を実行するための制御フロー
を示したものである。第5図において、まずステップ51
においてロボット座標系X0 ロボット座標系X0Y0Z0におけるティーチング点Pj(j=
1,2,3)の座標を(x,y,z)とし、円弧軌跡の中
心の座標を(x0,y0,z0)とすると、Xj′軸上の単位ベク
トル となり、Zj′軸上の (ただし、θは軸X1′とX2′とのなす角)となる。した
がって となる。また、Yj′軸上の単位ベクトル となり、したがって となる。
よって、ステップ51においては上述した(1)式、
(2)式、(3)式の演算を実行する。
次にステップ52において姿勢ベクトル の計算を行なう。ここで の計算は以下のようにして行なわれる。
すなわち、ロボット座標系X0Y0Z0で表わした各ティーチ
ング点Pj(j=1,2,3)での姿勢ベクトルを とすると姿勢制御用座標系Xj′Yj′Zj′での は、その成分ajx′ajy′ajz′で と表わされる。ここでθjxは第7図に示すよう となる。
よって、ステップ52では(4)式の演算が行なわれる。
ステップ51,52の処理は円弧補間実行前に行なわれる初
期処理である。
次に、ステップ53において の計算が実行される。
第8図に示すようにティーチング点P1における姿勢制御
用座標系X1′,Y1′,Z1′とティーチング点P2における姿
勢制御用座標系X2′,Y2′,Z2′とティーチング点P3にお
ける姿勢制御用座標系X3′,Y3′,Z3′を一致させると、
ティーチング点P1,P2,P3での は同一座標系でおのおの と表わされる。また とのなす角をθa1とのなす角をθa2とする。
ここで、 で定まる扇形平面上での姿勢ベクトルの分割を行ない、
更に で定まる扇形平面上での姿勢ベクトルの分割を行なう。
まず、 で定まる扇形平面上での分割 において、姿勢制御用座標系での任意時刻tの (ただしθ(t)は のなす角) で表わされる。
また、 で定まる扇形平面での分割 において、姿勢制御用座標系での任意時刻tの姿勢ベク
トル (ただしθ(t)は のなす角) で表わされる。
したがって、ステップ53では の演算処理を実行する。
続いて、第9図に示すようにステップ54において円弧軌
跡上での任意の点P(t)における姿勢制御用座標系X
i′Yi′Zi′の各軸のロボット座標系における単位ベク
トル、すなわち法線 すなわち、点P(t)での法線方向単位ベクト となる。ここでx(t),y(t),z(t)は点P(t)
のロボット座標系における座標である。
また、点P(t)での接線方向の で与えられる。
なお は前述した式(2)によって求めることができる。
したがってステップ54では の演算処理を実行する。
続いて、ステップ55においてはステップ54 すなわち姿勢制御用座標系で求めた はロボット座標系で で表わされる。
したがって、ステップ55においては の演算処理を実行する。
これにより、任意時刻tにおける円弧軌跡上のロボット
座標系でのツールの を求めることができる。
以上のステップ53から55までの演算処理は円弧補間を実
行している間繰り返される。
第1図に示したロボット制御装置10では上述した演算処
理を実行し、任意時刻tにおける円弧軌跡上のロボット
座標系でのツールの を求めるとの を実現すべく各軸、すなわち旋回駆動系11、下腕曲げ駆
動系12、上腕曲げ駆動系13、上腕回転駆動系14、手首曲
げ駆動系15および手首回転駆動系16に対して所望の駆動
信号を与える。これにより円弧補間時円弧平面とツール
姿勢との傾き角を一定または連続性をもって制御するこ
とが可能となる。
なお、上記実施例では本発明を腕4軸手首2軸の6軸溶
接ロボットに適用した場合を示したが、他の形式、用途
のロボットに対しても同様に適用できるのは勿論であ
る。
〔発明の効果〕
以上説明したように、この発明によれば円弧補間の演算
を円弧軌跡上の姿勢制御座標系によって行なうようにし
たので、円弧平面に対するツールの姿勢を一定または連
続性をもって制御することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明のロボットの円弧補間姿勢制御装置の
一実施例を示すブロック図、第2図はこの実施例が適用
されるロボットの一例を示す略図、第3図はこの実施例
のロボットによる制御例を示す略図、第4図はこの発明
による円弧補間の原理を説明する図、第5図はこの実施
例の動作を示すフローチャート、第6図から第9図は同
実施例における演算処理を説明する図である。 1……本体、2……下腕、3……上腕、4……手首、5
……ツール、6……円弧平面、7……丸棒、10……ロボ
ット制御装置、30……ティーチングボックス。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】制御空間内の少なくとも3つのティーチン
    グ点においてロボットのツールの姿勢をティーチングす
    るティーチング手段と、 前記ティーチング点によって規定される円弧軌跡上の各
    ティーチング点において姿勢制御用座標系をそれぞれ設
    定し、ロボットの原点に固定されたロボット座標系にお
    ける各ティーチング点の前記ロボットのツールの姿勢を
    表わす姿勢ベクトルを前記姿勢制御用座標系における姿
    勢ベクトルに変換する第1の変換手段と、 該変換手段によって変換された各ティーチング点の前記
    姿勢制御用座標系における姿勢ベクトルにもとづき前記
    円弧軌跡上の各点におけるツールの姿勢ベクトルを計算
    する計算手段と、 該計算手段によって計算された姿勢ベクトルを前記ロボ
    ット座標系における姿勢ベクトルに変換する第2の変換
    手段と、 該第2の変換手段によって変換された姿勢ベクトルにも
    とづき前記ロボットのツールの姿勢を制御する制御手段
    と を具えたロボットの円弧補間姿勢制御装置。
JP3676086A 1986-02-21 1986-02-21 ロボツトの円弧補間姿勢制御装置 Expired - Lifetime JPH0693209B2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0671715B2 (ja) * 1987-11-02 1994-09-14 新明和工業株式会社 自動工作機器の制御方法
JPH01146679A (ja) * 1987-11-30 1989-06-08 Daihatsu Motor Co Ltd ロボットの運動面設定装置
JPH04352202A (ja) * 1991-05-30 1992-12-07 Mitsubishi Electric Corp 数値制御装置
WO1993022107A1 (en) * 1992-04-23 1993-11-11 Kabushiki Kaisha Komatsu Seisakusho Method of controlling industrial robot
JP6281351B2 (ja) * 2014-03-19 2018-02-21 株式会社デンソーウェーブ ロボットの制御方法、ロボットの制御装置
JP6252273B2 (ja) * 2014-03-19 2017-12-27 株式会社デンソーウェーブ ロボットの制御方法、ロボットの制御装置
JP6252278B2 (ja) * 2014-03-20 2017-12-27 株式会社デンソーウェーブ ロボットの制御方法、ロボットの制御装置
CN113199475B (zh) * 2021-04-28 2023-10-31 广西大学 一种适用于非标准圆弧的圆形摆弧路径的规划算法

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