JPH07121227A

JPH07121227A - 非対称型加減速フィルタ

Info

Publication number: JPH07121227A
Application number: JP26216393A
Authority: JP
Inventors: Ryuichi Hara; 龍一原; Hidekazu Kobayashi; 英一小林
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 1993-10-20
Filing date: 1993-10-20
Publication date: 1995-05-12

Abstract

(57)【要約】【目的】加速時及び減速時の時定数を別々に設定する
ことができる非対称型加減速フィルタを提供することを
目的とする。【構成】動作指令の矩形の速度プロファイルから加速
時のプロファイルを減速度を考慮して変更する入力指令
変換手段１１と、それぞれ動作指令の移動速度が入る複
数の箱から構成される第１速度レジスタ１２及び第２速
度レジスタ１３と、入力指令変換手段１１の出力と移動
速度との偏差を積算して移動速度の大きさになる毎に第
２速度レジスタ１３に出力していくカウンタ手段１４
と、第１速度レジスタ１２及び第２速度レジスタ１３の
値を個々に合計する第１加算手段１５及び第２加算手段
１６と、第１加算手段１５及び第２加算手段１６又は第
１加算手段１５の値を第１速度レジスタ１２及び第２速
度レジスタ１３の箱の総数又は第１速度レジスタ１２の
箱の数で除算してモータへの指令とする除算手段１７
と、除算手段１７の出力と第１速度レジスタ１２の入力
との偏差を受けて加速度から減速度への構成に切り換え
るエラーレジスタ手段１８とで構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は非対称型加減速フィルタ
に関し、特にロボットを動作させるときのモータへの指
令を加速するときと減速するときとで異なる時定数を持
った速度指令に変換する、産業用ロボットに適用して好
適な、非対称型加減速フィルタに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ロボットを動作させるとき、動作
指令をフィルタに通すことによって加減速の制御を行っ
ている。すなわち、補間手段からの動作指令は移動量を
表す値及び移動速度を表す値だけであり、これを直接モ
ータの制御信号とすると、起動停止時の衝撃が大きく、
機械系を損傷したりすることがあるため、モータの起動
停止を滑らかに行う必要がある。

【０００３】図７はモータの起動停止時の加減速制御を
行うフィルタの構成例を示す図である。図において、１
は動作指令の移動速度ｖを受けてそれぞれ速度データが
入る複数の箱から成る速度レジスタであり、２は速度計
算手段である。

【０００４】速度レジスタ１はある時間周期、たとえば
補間周期で左から順にデータが入力され、同時に各箱に
入っていた各データは１つずつ右に移動し、一番右にあ
る古いデータは捨てられる。また、この速度レジスタ１
はｎ個の箱で構成されている。速度計算手段２は速度レ
ジスタ１のｎ個の箱に入っているデータの平均値を計算
し、モータへの速度データｖ_outを出力する。すなわ
ち、速度計算手段２は速度レジスタ１に入っているデー
タを合計し、この合計値をｎで割る計算をする。

【０００５】図８は加減速フィルタの入出力特性を示す
図である。図において、（Ａ）は加減速フィルタに入力
される動作指令、（Ｂ）は加減速フィルタより出力され
る動作指令を表す。図示しない補間手段から加減速フィ
ルタに入力される動作指令は移動量ｄ及び移動速度ｖで
指示される。ここで、縦軸を速度Ｖ、横軸を時間ｔとす
ると、移動量ｄは高さｖとする矩形の速度プロファイル
の面積に相当する。一方、加減速フィルタを通った動作
指令は加速期間ｔ_aで速度ｖに達して定常状態になり、
入力がなくなったときから減速期間ｔ_dが始まる加減速
プロファイルとなる。なお、この加減速プロファイルの
面積もｄであり、矩形の速度プロファイルの面積と同じ
であって、移動量は変化しない。

【０００６】ここで、図８（Ｂ）の加減速プロファイル
が得られる機構について説明する。まず、速度レジスタ
１の箱の数ｎを加減速期間によって決める。すなわち、
Ｔを加速期間ｔ_a又は減速期間ｔ_dとし、Δｔを補間周
期とすると、数ｎは、ｎ＝Ｔ／Δｔで求められる。ｎ個
の箱が用意された速度レジスタ１にｖが入力されると、
速度計算手段２はｖ_out＝ｖ／ｎを計算し、出力する。
続いて、速度レジスタ１にｖが入力されると、速度計算
手段２は２ｖ／ｎを出力する。このようにして、速度レ
ジスタ１がｖを入力する度に速度計算手段２の出力はｖ
／ｎずつ増加していき、速度レジスタ１のすべての箱が
データで埋まると、速度計算手段２はｎ×ｖ／ｎ＝ｖを
出力し、加速期間ｔ_aが終了し、定常状態に入る。逆
に、速度レジスタ１への入力がなくなると、速度レジス
タ１に入っているデータは順次１つの箱単位で空になっ
ていくので、速度計算手段２の出力はｖ／ｎずつ減少し
ていき、速度レジスタ１のすべての箱のデータが空にな
ると、速度計算手段２は０を出力し、減速期間ｔ_dは終
了する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ロボットを
ある２点間でできるだけ速く動作させたいという要求が
ある。たとえば、加速時には、振動発生の有無は問わず
にモータをその出し得る最大トルクで動かし、つまり最
大加速度で加速し、減速時には、ロボットアームの先端
が振動しないように、つまりアーム先端の位置決めに支
障の出ない程度の振動に抑えられるような減速度で減速
して停止させたい場合がある。また、ロボットの部位に
よってはその逆の場合もある。

【０００８】しかし、従来の加減速フィルタでは、加速
時と減速時とで同じ時定数を持った対称型の特性を有し
ているので、加速時に時定数を短くして加速度を大きく
し、減速時に時定数を長くして減速度を小さくするとい
うようなこと、あるいはその逆の場合で、加速時に時定
数を長く、減速時に時定数を短くするというようなこと
はできない、という問題点があった。

【０００９】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、加速時及び減速時の時定数を別々に設定する
ことができる非対称型加減速フィルタを提供することを
目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明では上記課題を解
決するために、モータへの動作指令に対して加速度と減
速度とが異なる速度指令に変換する非対称型加減速フィ
ルタにおいて、矩形の速度プロファイルの動作指令を受
け加速時のプロファイルを動作指令の移動速度の値より
大きいプロファイルに減速度を考慮して変更する入力指
令変換手段と、それぞれ動作指令の移動速度の値が入る
大きさを持った複数の箱から構成される第１速度レジス
タ及び第２速度レジスタと、前記入力指令変換手段の出
力と移動速度との偏差を積算して積算値が前記移動速度
の大きさになると前記第２速度レジスタに前記移動速度
の値を出力するカウンタ手段と、前記第１速度レジスタ
及び第２速度レジスタの各箱に入っている値を個々に合
計する第１加算手段及び第２加算手段と、前記第１加算
手段及び第２加算手段又は前記第１加算手段の値を前記
第１速度レジスタ及び第２速度レジスタの箱の総数又は
前記第１速度レジスタの箱の数で除算してモータへの指
令とする除算手段と、前記除算手段の出力と前記第１速
度レジスタの入力との偏差を受けて加速度から減速度へ
の構成に切り換え制御するエラーレジスタ手段とによっ
て構成されていることを特徴とする非対称型加減速フィ
ルタが提供される。

【００１１】

【作用】上述の手段によれば、短時定数から長時定数に
切り換わるパターンを持つときには、加速時において、
第１速度レジスタは移動速度を補間周期毎に入力し、除
算手段は第１加算手段の出力を第１速度レジスタの箱の
数で割り算して非対称型加減速フィルタの出力とし、そ
の間、第２速度レジスタには入力指令変換手段で変換さ
れた移動速度との偏差がカウンタ手段によって移動速度
の大きさに整えられてから順次入力され、エラーレジス
タ手段が加速期間の終了を検出した時点で、第１速度レ
ジスタと第２速度レジスタとを直列接続した構成にする
とともに、除算手段は第１加算手段と第２加算手段との
出力の合計値を第１速度レジスタと第２速度レジスタと
の箱の総数で割り算して非対称型加減速フィルタの出力
とする。

【００１２】逆に、長時定数から短時定数に切り換わる
パターンを持つときには、加速時において、第１速度レ
ジスタと第２速度レジスタとを直列接続した構成にして
第１速度レジスタに移動速度を補間周期毎に入力し、除
算手段は第１加算手段と第２加算手段との出力の合計値
を第１速度レジスタと第２速度レジスタとの箱の総数で
割り算して非対称型加減速フィルタの出力とし、エラー
レジスタ手段が移動指令の終了を検出した時点で、第１
速度レジスタの入力に第２速度レジスタの出力を直列に
接続する構成にするとともに、除算手段は第１加算手段
の出力の値を第１速度レジスタの箱の数で割り算して非
対称型加減速フィルタの出力とする。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図１は本発明の非対称型加減速フィルタの構成
を示す図である。この図において、非対称型加減速フィ
ルタは、矩形の速度プロファイルの動作指令を受けて加
速時のプロファイルを減速度を考慮したプロファイルに
変更する入力指令変換手段１１と、それぞれ動作指令の
移動速度ｖが入る大きさを持った複数の箱から構成され
る第１速度レジスタ１２及び第２速度レジスタ１３と、
速度偏差を積算していって積算値がｖの大きさになると
ｖを出力するカウンタ手段１４と、第１速度レジスタ１
２及び第２速度レジスタ１３の各箱に入っている値を合
計する加算手段１５、１６と、加算手段１５及び１６又
は加算手段１５の値を第１速度レジスタ１２及び第２速
度レジスタ１３の箱の総数又は第１速度レジスタ１２の
箱の数で除算して加減速フィルタ出力信号ｖ_outを出力
する除算手段１７と、第１速度レジスタ１２及び第２速
度レジスタ１３の組合せ方や除算手段１７の除数を変更
してこの非対称型加減速フィルタを短時定数から長時定
数の構成にするか長時定数から短時定数の構成にするか
を切り換えるエラーレジスタ手段１８とによって構成さ
れている。加算手段１５、１６及び除算手段１７は対称
型加減速フィルタの速度計算手段に相当する。

【００１４】入力指令変換手段１１は、特に、非対称型
加減速フィルタが加速時の時定数が短く、減速時の時定
数が長いパターンのフィルタとして作用する場合に動作
する。この入力指令変換手段１１の入力と出力との関係
を図を用いて説明する。

【００１５】図２は入力指令変換手段の変換特性を示す
図である。図において、（Ａ）は入力指令変換手段１１
に入力される矩形の速度プロファイルを示し、（Ｂ）は
入力指令変換手段１１より出力される速度プロファイル
を実線で、非対称型加減速フィルタの出力する加減速プ
ロファイルを一点鎖線で示している。なお、縦軸は速度
Ｖ、横軸は時間ｔである。

【００１６】入力指令変換手段１１では、加速期間ｔ_a
が減速期間ｔ_dより短いとき、移動速度ｖ、加速期間ｔ
_a、減速期間ｔ_dから加速期間ｔ_aにおける高さｖ_max
の速度プロファイルが求められる。入出力の速度プロフ
ァイルはそれぞれ移動量に相当するそれらの面積が同じ
であるので、高さｖ_maxは面積の計算から求めることが
できる。すなわち、加速期間ｔ_aにおける高さｖ_maxの
面積から加速時の移動量を差し引いた面積が減速時の移
動量に等しいので、

【００１７】

【数１】

【００１８】で表すことができる。この式（１）から加
速時の高さｖ_maxは

【００１９】

【数２】

【００２０】で求めることができる。なお、入力指令変
換手段１１で生成される加速時の高さｖ_maxのプロファ
イルは、ｖ以上を長方形の形にしてあるが、これは面積
が同じであれば他の形のプロファイルでもよい。

【００２１】次に、矩形の速度プロファイルから加速時
の時定数が短く、減速時の時定数が長い加速度プロファ
イルを作る場合の非対称型加減速フィルタについて説明
する。

【００２２】この場合の非対称型加減速フィルタの動作
前の構成では、図１において、第１速度レジスタ１２は
ｎ１個の箱が準備され、第２速度レジスタ１３はｎ２個
の箱が準備される。また、スイッチ手段１９は第２速度
レジスタ１３がカウンタ手段１４からの出力を入力する
よう切り換えられ、スイッチ手段２０は第２速度レジス
タ１３の出力がオープンになるよう切り換えられ、スイ
ッチ手段２１は除算手段１７が加算手段１５の出力のみ
を受けるよう切り換えられ、そしてスイッチ手段２２は
動作指令が入力されるよう切り換えられる。つまり、各
スイッチ手段１９、２０、２１及び２２は図１に示した
スイッチ位置の状態にある。さらに、除算手段１７は除
数がｎ１に切り換えられている。また、エラーレジスタ
手段１８の内容はクリアされている。

【００２３】ここで、加速期間ｔ_a及び減速期間ｔ_dが
最初に決められ、これから第１速度レジスタ１２の箱の
数ｎ１及び第２速度レジスタ１３の箱の数ｎ２が決めら
れる。第１速度レジスタ１２の箱の数ｎ１は加速期間ｔ
_aを補間周期Δｔで割った数で表され、第２速度レジス
タ１３の箱の数ｎ２は減速期間ｔ_dを補間周期Δｔで割
った数から第１速度レジスタ１２の箱の数ｎ１を差し引
いた数で表される。すなわち、

【００２４】

【数３】ｎ１＝ｔ_a／Δｔ・・・（３）ｎ２＝ｔ_d／Δｔ−ｎ１・・・（４）入力指令変換手段１１では、移動速度ｖ、加速期間ｔ_a
及び減速期間ｔ_dに応じて図２（Ｂ）に示すような速度
プロファイルが作られる。このときの速度プロファイル
の最大値ｖ_maxは式（２）によって求められる。

【００２５】図３は短時定数から長時定数に切り換わる
パターンを持った非対称型加減速フィルタの特性を示す
図である。図において、（Ａ）は非対称型加減速フィル
タの入力の速度プロファイルを示し、（Ｂ）は入力指令
変換手段１１の出力の速度プロファイルを示し、（Ｃ）
は非対称型加減速フィルタの出力の加減速プロファイル
を示している。

【００２６】加速期間ｔ_aにおいて、第１速度レジスタ
１２には、補間周期Δｔ毎に左側から順に移動速度ｖが
入力されていく。一方、第２速度レジスタ１３には、カ
ウンタ手段１４においてこれに入力されたｖ_maxとｖと
の差分が積算され、ｖに達する度にそのｖが入力されて
いく。加算手段１５は第１速度レジスタ１２に入力され
た値の合計が計算され、その出力値は除算手段１７にて
１／ｎ１される。エラーレジスタ手段１８には第１速度
レジスタ１２の入力と除算手段１７の出力との差が入力
され、この非対称型加減速フィルタに入力された移動量
と出力された移動量との差を監視している。

【００２７】加速期間ｔ_aが終了すると、第１速度レジ
スタ１２のすべての箱はすべてｖで埋まり、第２速度レ
ジスタ１３のすべての箱もすべてｖで埋まる。このと
き、第２速度レジスタ１３に入っている値は図３（Ｂ）
の速度プロファイルの加速期間ｔ_aにおけるｖ以上、ｖ
_max以下の長方形の面積に相当する移動量に等しい。ま
た、エラーレジスタ手段１８の値は第１速度レジスタ１
２のすべての箱が一杯になった時のｖの合計値の半分、
すなわち、（ｖ×ｎ１）／２になっている。このエラー
レジスタ手段１８の値が（ｖ×ｎ１）／２に達すると、
加速期間ｔ_aが終了し、定常状態に入ることになる。

【００２８】このとき、非対称型加減速フィルタの構成
は、短時定数モードから長時定数モードに切り換えられ
る。すなわち、スイッチ手段１９を切り換えて第１速度
レジスタ１２と第２速度レジスタ１３とを直列接続の構
成にし、スイッチ手段２１は加算手段１５の出力と加算
手段１６の出力との合計が除算手段１７に入力される構
成にし、さらに、除算手段１７の除数を１／ｎ１から１
／（ｎ１＋ｎ２）に切り換えるようにする。したがっ
て、定常状態の間は、除算手段１７の出力ｖ_outは、第
１速度レジスタ１２及び第２速度レジスタ１３に入って
いる（ｎ１＋ｎ２）個のｖを（ｎ１＋ｎ２）で割った
値、すなわちｖが出力されることになる。

【００２９】定常状態が過ぎて、入力指令変換手段１１
を通した後の出力が０になったら、スイッチ手段２２が
切られ、第１速度レジスタ１２への入力が中止される。
これは、この時点で全移動量が非対称型加減速フィルタ
に入力されたことによる。

【００３０】定常状態が過ぎて減速期間ｔ_dに入ると、
除算手段１７の出力ｖ_outは補間周期Δｔ毎にｖ／（ｎ
１＋ｎ２）ずつ減少していく。そして、第１速度レジス
タ１２及び第２速度レジスタ１３のすべての箱が空にな
ると、非対称型加減速フィルタの出力ｖ_outが０にな
り、減速期間ｔ_dは終了する。

【００３１】次に、矩形の速度プロファイルから加速期
間ｔ_aが長く、減速期間ｔ_dの短い加速度プロファイル
が作られる、すなわち長時定数−短時定数パターンの加
速度プロファイルを出力する非対称型加減速フィルタに
ついて説明する。

【００３２】非対称型加減速フィルタが長時定数の加速
期間にある構成では、図１において、第１速度レジスタ
１２はｎ１個の箱が準備され、第２速度レジスタ１３は
ｎ２個の箱が準備される。また、スイッチ手段１９は第
２速度レジスタ１３が第１速度レジスタ１２の出力を入
力するよう切り換えられ、スイッチ手段２０は第２速度
レジスタ１３の出力がオープンになるよう切り換えら
れ、スイッチ手段２１は除算手段１７が加算手段１５及
び加算手段１６の出力の合計を受けるよう切り換えら
れ、そしてスイッチ手段２２は動作指令を受けるように
切り換えられる。さらに、除算手段１７は除数が（ｎ１
＋ｎ２）に切り換えられ、エラーレジスタ手段１８はそ
の内容がクリアされる。

【００３３】ここで、最初に加速期間ｔ_a及び減速期間
ｔ_dが決められ、これから第１速度レジスタ１２の箱の
数ｎ１及び第２速度レジスタ１３の箱の数ｎ２が決めら
れる。まず、第１速度レジスタ１２及び第２速度レジス
タ１３の箱の数の合計（ｎ１＋ｎ２）が加速期間ｔ_aを
補間周期Δｔで割った数で表され、また、ｎ１が減速期
間ｔ_dを補間周期Δｔで割った数で表されるので、ｎ２
は最初に求めた（ｎ１＋ｎ２）からｎ１を差し引いた数
で表される。すなわち、

【００３４】

【数４】ｎ１＋ｎ２＝ｔ_a／Δｔ・・・（５）ｎ１＝ｔ_d／Δｔ・・・（６）ｎ２＝ｔ_a／Δｔ−ｎ１・・・（７）長時定数−短時定数パターンの非対称型加減速フィルタ
では、入力指令変換手段１１及びカウンタ手段１４は使
用されない。

【００３５】図４は長時定数から短時定数に切り換わる
パターンを持った非対称型加減速フィルタの特性を示す
図である。図において、（Ａ）は非対称型加減速フィル
タの入力の速度プロファイルを示し、（Ｂ）は非対称型
加減速フィルタの出力の加減速プロファイルを示してい
る。

【００３６】加速期間ｔ_aにおいて、第１速度レジスタ
１２と第２速度レジスタ１３とが直列に接続された箱の
列に、補間周期Δｔ毎に左側から順に移動速度ｖが入力
されていく。加算手段１５は第１速度レジスタ１２に入
力された値の合計を、加算手段１６は第２速度レジスタ
１３に入力された値の合計をそれぞれ計算し、これらの
出力の合計値は除算手段１７にて１／（ｎ１＋ｎ２）さ
れる。エラーレジスタ手段１８には第１速度レジスタ１
２及び第２速度レジスタ１３への入力と除算手段１７の
出力との差が入力されていく。

【００３７】加速期間ｔ_aが終了すると、第１速度レジ
スタ１２及び第２速度レジスタ１３のすべての箱はすべ
てｖで埋まる。このとき、エラーレジスタ手段１８の値
は第１速度レジスタ１２及び第２速度レジスタ１３のす
べての箱が一杯になった時のｖの合計値の半分、すなわ
ち、ｖ×（ｎ１＋ｎ２）／２になっている。

【００３８】この時点で、加速期間ｔ_aが終了し、定常
速度に入ることになる。すなわち、非対称型加減速フィ
ルタの出力ｖ_outが一定の値ｖを出し続ける。さて、非
対称型加減速フィルタへの入力が終了した時点、すなわ
ち図４（Ｂ）の時刻ｔ１になると、非対称型加減速フィ
ルタは、長時定数の構成から短時定数の構成に切り換え
られる。この時刻ｔ１は、エラーレジスタ手段１８の値
がｖ×（ｎ１＋ｎ２）／２を下回ったことによって検出
される。このとき、スイッチ手段１９を切り換えて第１
速度レジスタ１２と第２速度レジスタ１３とを切り離
し、スイッチ手段２０は第２速度レジスタ１３の出力を
第１速度レジスタ１２の入力に供給する構成にし、スイ
ッチ手段２１は加算手段１５の出力のみが除算手段１７
に入力される構成にし、さらに、除算手段１７の除数を
１／（ｎ１＋ｎ２）から１／ｎ１に切り換えるようにす
る。したがって、定常状態を過ぎても、第２速度レジス
タ１３に格納されていた各箱のｖがすべて第１速度レジ
スタ１２にシフトされていって空になるまでは、除算手
段１７の出力ｖ_outは、第１速度レジスタ１２に入って
いるｎ１個のｖを除算手段１７の除数ｎ１で割った値、
すなわちｖが出力されるので、定常状態が続くことにな
る。

【００３９】第２速度レジスタ１３の各箱がすべて空に
なると、減速期間ｔ_dに入る。この減速期間ｔ_dでは、
除算手段１７の出力ｖ_outは、ｖから補間周期Δｔ毎に
ｖ／ｎ１ずつ減少していく。そして、第１速度レジスタ
１２のすべての箱が空になると、非対称型加減速フィル
タの出力ｖ_outが０になり、減速期間ｔ_dは終了する。

【００４０】図５は長時定数−短時定数パターン専用の
非対称型加減速フィルタの構成を示す図である。この図
において、図１に示したものと同一の要素については同
一の符号を付してある。図示のフィルタは長時定数から
短時定数への切り換えパターン専用の非対称型加減速フ
ィルタで、第１速度レジスタ１２及び第２速度レジスタ
１３が直列に接続されているが、第２速度レジスタ１３
が入力側に設置され、この第２速度レジスタ１３にて移
動指令ｖを受けるようにしている。第１速度レジスタ１
２及び第２速度レジスタ１３にはこれらの中に格納され
ている値を合計する加算手段１５及び１６がそれぞれ設
けられている。加算手段１６の出力はスイッチ手段２１
を介して加算手段１６の出力に加算された後、除算手段
１７に入力される。エラーレジスタ手段１８には第２速
度レジスタ１３の入力と除算手段１７の出力との差が入
力されている。

【００４１】第１速度レジスタ１２は、上記の式（６）
に示したように、短時定数の減速期間ｔ_dを補間周期Δ
ｔで除した数ｎ１の箱で構成される。また、第２速度レ
ジスタ１３は、上記の式（７）に示したように、長時定
数の加速期間ｔ_aを補間周期Δｔで除した数から第１速
度レジスタ１２の箱の数を差し引いた数ｎ２の箱で構成
される。

【００４２】加速期間ｔ_aのときは、第２速度レジスタ
１３に移動指令ｖを補間周期Δｔ毎に受ける。スイッチ
手段２１は最初クローズしているので、除算手段１７は
加算手段１５及び１６の出力の総和を受け、これを第１
速度レジスタ１２及び第２速度レジスタ１３の箱の数
（ｎ１＋ｎ２）で割り算し、非対称型加減速フィルタの
出力ｖ_outとする。移動指令が終了すると（図４の時刻
ｔ１）、エラーレジスタ手段１８はその内容がｖ（ｎ１
＋ｎ２）／２未満になるので、これを検出してスイッチ
手段２１をオープンにするとともに、除算手段１７の除
数を（ｎ１＋ｎ２）からｎ１に切り換える。

【００４３】第１速度レジスタ１２は、第２速度レジス
タ１３の内容がすべて第１速度レジスタ１２にシフトさ
れるまではすべての箱が満たされているので、非対称型
加減速フィルタの出力ｖ_outは定常状態を持続し、第２
速度レジスタ１３が空になった時点から減速期間ｔ_dが
開始される。

【００４４】図６は非対称型加減速フィルタを適用した
ロボットの例を示すブロック図である。図において、３
１はティーチングプログラム、３２は前処理演算手段、
３３は補間手段、３４は加減速制御手段、３５は軸制御
回路、３６はサーボアンプ、３７はサーボモータであ
る。ここで、加減速制御手段３４に非対称型加減速フィ
ルタが適用されている。

【００４５】ティーチングプログラム３１にはロボット
の先端の移動すべき位置が指示されている。前処理演算
手段３２ではそのティーチングプログラム３１によって
指示された動きを各関節の動きに分解し、各軸の移動指
令を作成して補間手段３３に送る。補間手段３３は補間
を行なって分配パルスを加減速制御手段３４に送る。分
配パルスは加減速制御手段３４の非対称型加減速フィル
タにより加減速変換され、軸制御回路３５に送られる。
軸制御回路３５は分配パルスを速度制御信号に変換し、
サーボアンプ３６に送る。サーボアンプ３６は速度制御
信号を増幅し、サーボモータ３７を駆動する。サーボモ
ータ３７には位置検出用のパルスコーダが内蔵されてお
り、軸制御回路３５に位置帰還パルスを帰還する。

【００４６】なお、図６では、加減速制御手段３４、軸
制御回路３５、サーボアンプ３６及びサーボモータ３７
は１軸分のみしか表していない。実際には、ロボットが
有している軸の数だけ必要であるが、他の軸の要素も図
６に示した要素と同じであるので図示を省略している。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように本発明では、モータ
への動作指令を、加速時と減速時とで別々の時定数を設
定することができるので、短い動作でのサイクルタイム
が向上し、動作時の振動の抑制に効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の非対称型加減速フィルタの構成を示す
図である。

【図２】入力指令変換手段の変換特性を示す図である。

【図３】短時定数から長時定数に切り換わるパターンを
持った非対称型加減速フィルタの特性を示す図である。

【図４】長時定数から短時定数に切り換わるパターンを
持った非対称型加減速フィルタの特性を示す図である。

【図５】長時定数−短時定数パターン専用の非対称型加
減速フィルタの構成を示す図である。

【図６】非対称型加減速フィルタを適用したロボットの
例を示すブロック図である。

【図７】モータの起動停止時の加減速制御を行うフィル
タの構成例を示す図である。

【図８】加減速フィルタの入出力特性を示す図である。

【符号の説明】

１１入力指令変換手段１２第１速度レジスタ１３第２速度レジスタ１４カウンタ手段１５加算手段１６加算手段１７除算手段１８エラーレジスタ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】モータへの動作指令に対して加速度と減
速度とが異なる速度指令に変換する非対称型加減速フィ
ルタにおいて、矩形の速度プロファイルの動作指令を受け加速時のプロ
ファイルを動作指令の移動速度の値より大きいプロファ
イルに減速度を考慮して変更する入力指令変換手段と、それぞれ動作指令の移動速度の値が入る大きさを持った
複数の箱から構成される第１速度レジスタ及び第２速度
レジスタと、前記入力指令変換手段の出力と移動速度との偏差を積算
して積算値が前記移動速度の大きさになると前記第２速
度レジスタに前記移動速度の値を出力するカウンタ手段
と、前記第１速度レジスタ及び第２速度レジスタの各箱に入
っている値を個々に合計する第１加算手段及び第２加算
手段と、前記第１加算手段及び第２加算手段又は前記第１加算手
段の値を前記第１速度レジスタ及び第２速度レジスタの
箱の総数又は前記第１速度レジスタの箱の数で除算して
モータへの指令とする除算手段と、前記除算手段の出力と前記第１速度レジスタの入力との
偏差を受けて加速度から減速度への構成に切り換え制御
するエラーレジスタ手段と、によって構成されていることを特徴とする非対称型加減
速フィルタ。
【請求項２】前記入力指令変換手段は、モータへ出力
する速度プロファイルが加速時に短時定数、減速時に長
時定数を持つパターンとするとき、加速期間の速度プロ
ファイルを移動速度の値より大きな矩形のプロファイル
に変換し、前記加速期間の矩形のプロファイルの最大値
を、ｖを移動速度、ｔ_aを加速期間、ｔ_dを減速期間と
するとき、ｖ（１＋ｔ_d／ｔ_a）／２とすることを特徴
とする請求項１記載の非対称型加減速フィルタ。
【請求項３】前記エラーレジスタ手段は、モータへ出
力する速度プロファイルが加速時に短時定数、減速時に
長時定数を持つパターンとするとき、加速期間が終了し
た時点で、前記第２速度レジスタの入力と前記第１速度
レジスタの出力とを直列に接続し、前記除算手段の入力
を前記第１加算手段の出力から前記第１加算手段及び第
２加算手段の出力の合計を受ける構成に切り換えるとと
もに、前記除算手段の除数を前記第１速度レジスタの箱
の数から前記第１速度レジスタ及び第２速度レジスタの
箱の総数に切り換えることを特徴とする請求項１記載の
非対称型加減速フィルタ。
【請求項４】前記エラーレジスタ手段は、モータへ出
力する速度プロファイルが加速時に長時定数、減速時に
短時定数を持つパターンとするとき、移動指令の入力が
終了した時点で、前記第１速度レジスタの出力と前記第
２速度レジスタの入力とを直列に接続した構成から前記
第２速度レジスタの出力と前記第１速度レジスタの入力
とを直列に接続した構成にし、前記除算手段の入力を前
記第１加算手段及び第２加算手段の出力の合計から前記
第１加算手段の出力のみを受ける構成に切り換えるとと
もに、前記除算手段の除数を前記第１速度レジスタ及び
第２速度レジスタの箱の総数から前記第１速度レジスタ
の箱の数に切り換えることを特徴とする請求項１記載の
非対称型加減速フィルタ。
【請求項５】前記第１速度レジスタの箱の数は、短時
定数の加速期間又は減速期間を補間周期で除した値であ
り、前記第２速度レジスタの箱の数は、長時定数の加速
期間又は減速期間を補間周期で除した値から前記第１速
度レジスタの箱の数を差し引いた値であることを特徴と
する請求項１記載の非対称型加減速フィルタ。
【請求項６】モータへの動作指令に対して加速時に長
時定数、減速時に短時定数を持つパターンの速度指令に
変換する非対称型加減速フィルタにおいて、動作指令の移動速度の値が入る大きさを持った複数の箱
から構成される第１速度レジスタと、動作指令の移動速度の値が入る大きさを持った複数の箱
から構成され入力に矩形の速度プロファイルの動作指令
を受け出力には前記第１速度レジスタの入力が接続され
ている第２速度レジスタと、前記第１速度レジスタ及び第２速度レジスタの各箱に入
っている値を個々に合計する第１加算手段及び第２加算
手段と、前記第１加算手段及び第２加算手段又は前記第１加算手
段の値を前記第１速度レジスタ及び第２速度レジスタの
箱の総数又は前記第１速度レジスタの箱の数で除算して
モータへの指令とする除算手段と、前記除算手段の出力と前記第１速度レジスタの入力との
偏差を受けて加速時の構成から減速時の構成へ切り換え
制御するエラーレジスタ手段と、によって構成されていることを特徴とする非対称型加減
速フィルタ。
【請求項７】前記エラーレジスタ手段は、移動指令の
入力が終了した時点で、前記除算手段の入力を前記第１
加算手段及び第２加算手段の出力の合計から前記第１加
算手段の出力のみを受ける構成に切り換えるとともに、
前記除算手段の除数を前記第１速度レジスタ及び第２速
度レジスタの箱の総数から前記第１速度レジスタの箱の
数に切り換えることを特徴とする請求項６記載の非対称
型加減速フィルタ。
【請求項８】前記第１速度レジスタの箱の数は、短時
定数の減速期間を補間周期で除した値であり、前記第２
速度レジスタの箱の数は、長時定数の加速期間を補間周
期で除した値から前記第１速度レジスタの箱の数を差し
引いた値であることを特徴とする請求項６記載の非対称
型加減速フィルタ。