JPH07200018A - ロボットの制御装置 - Google Patents
ロボットの制御装置Info
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- JPH07200018A JPH07200018A JP35457893A JP35457893A JPH07200018A JP H07200018 A JPH07200018 A JP H07200018A JP 35457893 A JP35457893 A JP 35457893A JP 35457893 A JP35457893 A JP 35457893A JP H07200018 A JPH07200018 A JP H07200018A
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- Japan
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- target position
- axis
- torque
- gravity torque
- gravity
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Abstract
(57)【要約】
【目的】多関節ロボットにおいてバックラッシュ補正を
正確に行うこと。 【構成】目標位置の重力トルクの絶対値の大きさが所定
のしきい値以上である場合には、現在位置の重力トルク
と目標位置の重力トルクの符号が反対である時。目標位
置の重力トルクの絶対値の大きさが所定のしきい値より
も小さい場合には、重力トルクが所定のしきい値により
も小さい間に、回転方向が反転する場合。この時に、バ
ックラッシュ補正が実行される。重力トルクの絶対値が
大きい場合にはその符号には誤りはないと考えられるの
で、移動命令語による移動過程において重力トルクの向
きが反転するか否かが正確に判定できる。又、重力トル
クの絶対値が小さい間での回転角の向きの反転はバック
ラッシュ誤差を発生する可能性が大きい。この場合に
は、移動命令語による移動過程において、その軸の回転
角をバックラッシュ分だけ補正する。
正確に行うこと。 【構成】目標位置の重力トルクの絶対値の大きさが所定
のしきい値以上である場合には、現在位置の重力トルク
と目標位置の重力トルクの符号が反対である時。目標位
置の重力トルクの絶対値の大きさが所定のしきい値より
も小さい場合には、重力トルクが所定のしきい値により
も小さい間に、回転方向が反転する場合。この時に、バ
ックラッシュ補正が実行される。重力トルクの絶対値が
大きい場合にはその符号には誤りはないと考えられるの
で、移動命令語による移動過程において重力トルクの向
きが反転するか否かが正確に判定できる。又、重力トル
クの絶対値が小さい間での回転角の向きの反転はバック
ラッシュ誤差を発生する可能性が大きい。この場合に
は、移動命令語による移動過程において、その軸の回転
角をバックラッシュ分だけ補正する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ロボットの軸のバック
ラッシュによる位置決め誤差を防止したロボットの制御
装置に関する。
ラッシュによる位置決め誤差を防止したロボットの制御
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】多関節ロボットにおいては、モータとア
ーム回転軸との間に減速機が配設されており、この減速
機は、バックラッシュを有している。このバックラッシ
ュによる位置決め精度を向上させるために、特開平４−
２３３６０２号公報に記載の技術が知られている。この
技術では、各軸にかかる関節トルクを演算し、その関節
トルクから各軸の撓み角を求め、その撓み角だけ制御目
標位置を補正するということが行われている。このよう
に関節トルクを用いてバックラッシュの補正を行うこと
は、ロボットのようにア−ムの移動方向が反転しても、
ア−ムの重量によってバックラッシュが生じない場合が
あるものには有効な手段である。
ーム回転軸との間に減速機が配設されており、この減速
機は、バックラッシュを有している。このバックラッシ
ュによる位置決め精度を向上させるために、特開平４−
２３３６０２号公報に記載の技術が知られている。この
技術では、各軸にかかる関節トルクを演算し、その関節
トルクから各軸の撓み角を求め、その撓み角だけ制御目
標位置を補正するということが行われている。このよう
に関節トルクを用いてバックラッシュの補正を行うこと
は、ロボットのようにア−ムの移動方向が反転しても、
ア−ムの重量によってバックラッシュが生じない場合が
あるものには有効な手段である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の方法で
は、撓み角と関節トルクとの関係は、関節トルクが零に
近い領域では撓み角の関節トルクに対する変化率は極め
て大きくなる。よって、撓み角を正確に求めるには、関
節トルクの零付近において、関節トルクの値の精度が問
題となる。しかしながら、目標位置が重力トルクが０付
近に存在すると、重力トルクが鉛直軸とロボットアーム
との成す角の正弦に比例することから、アームが鉛直軸
を横切ることを重力トルクの符号から正確に判定するこ
とは困難となる。又、関節トルクはハンドが保持する物
体に依存しても変化するために、精度の高い演算値を求
めることは困難である。又、重力トルクが大きい間で、
回転角の向きが変化してもその時にはバックラッシュ誤
差は発生しない。しかし、重力トルクが０付近である間
に回転方向が反転する場合には、実際に重力トルクの向
きが反転してバックラッシュ誤差が発生する。よって、
従来の方式では、多関節ロボットの位置決め精度が良く
ないという問題がある。
は、撓み角と関節トルクとの関係は、関節トルクが零に
近い領域では撓み角の関節トルクに対する変化率は極め
て大きくなる。よって、撓み角を正確に求めるには、関
節トルクの零付近において、関節トルクの値の精度が問
題となる。しかしながら、目標位置が重力トルクが０付
近に存在すると、重力トルクが鉛直軸とロボットアーム
との成す角の正弦に比例することから、アームが鉛直軸
を横切ることを重力トルクの符号から正確に判定するこ
とは困難となる。又、関節トルクはハンドが保持する物
体に依存しても変化するために、精度の高い演算値を求
めることは困難である。又、重力トルクが大きい間で、
回転角の向きが変化してもその時にはバックラッシュ誤
差は発生しない。しかし、重力トルクが０付近である間
に回転方向が反転する場合には、実際に重力トルクの向
きが反転してバックラッシュ誤差が発生する。よって、
従来の方式では、多関節ロボットの位置決め精度が良く
ないという問題がある。
【０００４】本発明は上記の課題を解決するために成さ
れたものであり、その目的は、多関節ロボットにおい
て、バックラッシュ補正を正確に行うことで、位置決め
精度を向上させることである。
れたものであり、その目的は、多関節ロボットにおい
て、バックラッシュ補正を正確に行うことで、位置決め
精度を向上させることである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の発明の構成は、多関節ロボットのハンド先端の位置及
び姿勢を制御する制御装置において、複数の教示点にお
ける位置及び姿勢を規定した教示データと、ハンド先端
の移動を指令する移動命令語を含む動作プログラムを記
憶したデータ記憶手段と、ハンド先端の現在位置と移動
命令語で規定される目標位置における各軸の重力トルク
を演算する重力トルク演算手段と、目標位置における各
軸の重力トルクの絶対値が所定のしきい値以上の第１状
態に存在するか所定のしきい値より小さい第２状態に存
在するかを判定する大きさ判定手段と、各軸の回転角の
向きが反転するか否かを判定する回転方向判定手段と、
現在位置の重力トルクと目標位置の重力トルクとの向き
とが、相互に反対である反転状態にあるか重力トルクの
向きが同一である非反転状態にあるかを判定するトルク
方向判定手段と、大きさ判定手段により目標位置の重力
トルクの絶対値が第１状態であると判定され、かつトル
ク方向判定手段により目標位置の重力トルクが反転状態
と判定された場合、又は、大きさ判定手段により目標位
置の重力トルクの絶対値が第２状態であると判定され、
かつその第２状態にある間に回転方向反転手段により回
転方向が反転すると判定された場合に、目標位置に対す
る位置決めに関し、各軸の回転角をその軸のバックラッ
シュ分だけ補正するバックラッシュ補正手段とを設けた
ことである。
の発明の構成は、多関節ロボットのハンド先端の位置及
び姿勢を制御する制御装置において、複数の教示点にお
ける位置及び姿勢を規定した教示データと、ハンド先端
の移動を指令する移動命令語を含む動作プログラムを記
憶したデータ記憶手段と、ハンド先端の現在位置と移動
命令語で規定される目標位置における各軸の重力トルク
を演算する重力トルク演算手段と、目標位置における各
軸の重力トルクの絶対値が所定のしきい値以上の第１状
態に存在するか所定のしきい値より小さい第２状態に存
在するかを判定する大きさ判定手段と、各軸の回転角の
向きが反転するか否かを判定する回転方向判定手段と、
現在位置の重力トルクと目標位置の重力トルクとの向き
とが、相互に反対である反転状態にあるか重力トルクの
向きが同一である非反転状態にあるかを判定するトルク
方向判定手段と、大きさ判定手段により目標位置の重力
トルクの絶対値が第１状態であると判定され、かつトル
ク方向判定手段により目標位置の重力トルクが反転状態
と判定された場合、又は、大きさ判定手段により目標位
置の重力トルクの絶対値が第２状態であると判定され、
かつその第２状態にある間に回転方向反転手段により回
転方向が反転すると判定された場合に、目標位置に対す
る位置決めに関し、各軸の回転角をその軸のバックラッ
シュ分だけ補正するバックラッシュ補正手段とを設けた
ことである。
【０００６】
【発明の作用および効果】ロボットのハンド先端が現在
位置から移動命令語で規定される目標位置に位置決めさ
れる場合、現在位置及び目標位置におけるハンド先端の
位置及び姿勢から両位置での重力トルクが演算される。
本発明はこの重力トルク及び各軸の回転方向との関係か
ら目標位置の位置決めに関しバックラッシュ補正が行わ
れる。
位置から移動命令語で規定される目標位置に位置決めさ
れる場合、現在位置及び目標位置におけるハンド先端の
位置及び姿勢から両位置での重力トルクが演算される。
本発明はこの重力トルク及び各軸の回転方向との関係か
ら目標位置の位置決めに関しバックラッシュ補正が行わ
れる。
【０００７】バックラッシュ補正が行われる場合は次の
通りである。 （１）目標位置の重力トルクの絶対値の大きさが所定の
しきい値以上である場合には、現在位置の重力トルクと
目標位置の重力トルクの符号が反対である時。 （２）目標位置の重力トルクの絶対値の大きさが所定の
しきい値よりも小さい場合には、重力トルクが所定のし
きい値によりも小さい間に、回転方向が反転する場合。
通りである。 （１）目標位置の重力トルクの絶対値の大きさが所定の
しきい値以上である場合には、現在位置の重力トルクと
目標位置の重力トルクの符号が反対である時。 （２）目標位置の重力トルクの絶対値の大きさが所定の
しきい値よりも小さい場合には、重力トルクが所定のし
きい値によりも小さい間に、回転方向が反転する場合。
【０００８】このように、目標位置の重力トルクの絶対
値が大きい場合には、その符号には誤りはないと考えら
れるので、移動命令語による移動過程において重力トル
クの向きが反転するか否かが正確に判定できる。よっ
て、この場合には重力トルクの符号が変化するか否かで
目標位置の回転角をバックラッシュ分だけ補正するかし
ないかが決定できる。
値が大きい場合には、その符号には誤りはないと考えら
れるので、移動命令語による移動過程において重力トル
クの向きが反転するか否かが正確に判定できる。よっ
て、この場合には重力トルクの符号が変化するか否かで
目標位置の回転角をバックラッシュ分だけ補正するかし
ないかが決定できる。
【０００９】又、目標位置の重力トルクの絶対値が小さ
い場合、即ち、目標位置の回転角が重力トルクの向きを
反転させる軸の付近に存在する場合には、重力トルクの
符号が正確に判定できない。また、重力トルクが小さい
間での回転角の向きの反転はバックラッシュ誤差を発生
する可能性が大きい。よって、この場合には、移動命令
語による移動過程において、その軸の回転角をバックラ
ッシュ分だけ補正する。尚、目標位置に対してバックラ
ッシュ補正をするか否かは移動経路に沿って順次実行さ
れる。よって、経路の始点、例えば、原点における重力
トルクの符号が正確に判明できていさえすれば、バック
ラッシュ補正をしない場合には前の教示点の重力トルク
と同符号、バックラッシュ補正をする場合には前の教示
点の重力トルクと異符号というようにして、順次、目標
位置の重力トルクの符号を正確に決定することができ
る。
い場合、即ち、目標位置の回転角が重力トルクの向きを
反転させる軸の付近に存在する場合には、重力トルクの
符号が正確に判定できない。また、重力トルクが小さい
間での回転角の向きの反転はバックラッシュ誤差を発生
する可能性が大きい。よって、この場合には、移動命令
語による移動過程において、その軸の回転角をバックラ
ッシュ分だけ補正する。尚、目標位置に対してバックラ
ッシュ補正をするか否かは移動経路に沿って順次実行さ
れる。よって、経路の始点、例えば、原点における重力
トルクの符号が正確に判明できていさえすれば、バック
ラッシュ補正をしない場合には前の教示点の重力トルク
と同符号、バックラッシュ補正をする場合には前の教示
点の重力トルクと異符号というようにして、順次、目標
位置の重力トルクの符号を正確に決定することができ
る。
【００１０】本発明は、上記のように、重力トルクの反
転を正確に決定することができるため、バックラッシュ
補正が正確となり、多関節ロボットの位置決め精度が向
上する。
転を正確に決定することができるため、バックラッシュ
補正が正確となり、多関節ロボットの位置決め精度が向
上する。
【００１１】
【実施例】以下本発明を具体的な実施例に基づいて説明
する。図１は６軸多関節ロボットの機構を示した機構図
である。１０がロボット本体であり、フロアに本体１０
を固定するベース１３が配設され、ベース１３上にはコ
ラム１２が固設されており、コラム１２はボディ１４を
回転自在に配設している。ボディ１４はアッパーアーム
１５を回動自在に軸支し、アッパーアーム１５は、フォ
アアーム１６を回動自在に軸支している。ボディ１４、
アッパーアーム１５、フォアアーム１６は、それぞれ、
サーボモータSm１，Sm２，Sm３（図２参照）によって、
軸ａ，ｂ，ｃの回りに回転駆動される。この回転角はエ
ンコーダＥ１，Ｅ２，Ｅ３によって検出される。フォア
アーム１６の先端部にはツイストリスト１７がｄ軸の周
りに回転可能に軸支され、ツイストリスト１７にはベン
ドリスト９がｅ軸の周りに回動自在に軸支されている。
ベンドリスト９には先端にフランジ１８ａを有するスイ
ベルリスト１８がｆ軸の回りに回転可能に軸支されてい
る。また、フランジ１８ａにはハンド１９が取り付けら
れている。ｄ軸、ｅ軸、ｆ軸はサーボモータSm４、Sm
５、Sm６によって駆動され、その回転角はエンコーダＥ
４，Ｅ５，Ｅ６によって検出される。ハンド１９の開閉
動作は工具駆動回路２３により制御される。
する。図１は６軸多関節ロボットの機構を示した機構図
である。１０がロボット本体であり、フロアに本体１０
を固定するベース１３が配設され、ベース１３上にはコ
ラム１２が固設されており、コラム１２はボディ１４を
回転自在に配設している。ボディ１４はアッパーアーム
１５を回動自在に軸支し、アッパーアーム１５は、フォ
アアーム１６を回動自在に軸支している。ボディ１４、
アッパーアーム１５、フォアアーム１６は、それぞれ、
サーボモータSm１，Sm２，Sm３（図２参照）によって、
軸ａ，ｂ，ｃの回りに回転駆動される。この回転角はエ
ンコーダＥ１，Ｅ２，Ｅ３によって検出される。フォア
アーム１６の先端部にはツイストリスト１７がｄ軸の周
りに回転可能に軸支され、ツイストリスト１７にはベン
ドリスト９がｅ軸の周りに回動自在に軸支されている。
ベンドリスト９には先端にフランジ１８ａを有するスイ
ベルリスト１８がｆ軸の回りに回転可能に軸支されてい
る。また、フランジ１８ａにはハンド１９が取り付けら
れている。ｄ軸、ｅ軸、ｆ軸はサーボモータSm４、Sm
５、Sm６によって駆動され、その回転角はエンコーダＥ
４，Ｅ５，Ｅ６によって検出される。ハンド１９の開閉
動作は工具駆動回路２３により制御される。
【００１２】図２は、本発明のロボットの制御装置の電
気的構成を示したブロックダイヤグラムである。ＣＰＵ
２０には、メモリ２５、サーボモータを駆動するための
サーボＣＰＵ２２ａ〜２２ｆ、動作開始指令、ジョグ運
転の指令、教示点の指示等を行う操作盤２６が接続され
ている。ロボットに取付けられた各軸ａ〜ｆ駆動用のサ
ーボモータSm１〜Sm６は、それぞれサーボＣＰＵ２２ａ
〜２２ｆによって駆動される。
気的構成を示したブロックダイヤグラムである。ＣＰＵ
２０には、メモリ２５、サーボモータを駆動するための
サーボＣＰＵ２２ａ〜２２ｆ、動作開始指令、ジョグ運
転の指令、教示点の指示等を行う操作盤２６が接続され
ている。ロボットに取付けられた各軸ａ〜ｆ駆動用のサ
ーボモータSm１〜Sm６は、それぞれサーボＣＰＵ２２ａ
〜２２ｆによって駆動される。
【００１３】サーボＣＰＵ２２ａ〜２２ｆのそれぞれ
は、ＣＰＵ２０から出力される各軸の角度指令値θ1 〜
θ6 、慣性モーメントＤi 、重力トルクＴi に基づい
て、サーボモータSm１〜Sm６の出力トルクを制御する。
各駆動軸に連結されたエンコーダＥ１〜Ｅ６の出力する
検出角度α1 〜α6 はＣＰＵ２０及びサーボＣＰＵ２２
ａ〜２２ｆに入力しており、ＣＰＵ２０による各軸の慣
性モーメント及び重力トルクの演算及びサーボＣＰＵ２
２ａ〜２２ｆによる位置フィードバック制御、速度フィ
ードバック制御、電流フィードバック制御に用いられ
る。
は、ＣＰＵ２０から出力される各軸の角度指令値θ1 〜
θ6 、慣性モーメントＤi 、重力トルクＴi に基づい
て、サーボモータSm１〜Sm６の出力トルクを制御する。
各駆動軸に連結されたエンコーダＥ１〜Ｅ６の出力する
検出角度α1 〜α6 はＣＰＵ２０及びサーボＣＰＵ２２
ａ〜２２ｆに入力しており、ＣＰＵ２０による各軸の慣
性モーメント及び重力トルクの演算及びサーボＣＰＵ２
２ａ〜２２ｆによる位置フィードバック制御、速度フィ
ードバック制御、電流フィードバック制御に用いられ
る。
【００１４】メモリ２５にはロボットを教示点データに
従って動作させるためのプログラムが記憶されたＰＡ領
域とハンド１９の位置と姿勢を表す教示点データを記憶
するＰＤＡ領域とフランジ１８ａから先の重量物、即
ち、ハンド１９、又は、ハンド１９とそれにより握持さ
れた物体を総合した物体の重心座標（ａ，ｂ，ｃ）とそ
の質量ｍL を記憶するＳＤＡ領域とサーボパラメータを
記憶するＩＴＡ領域と補間演算により求められた補間点
における各軸の角度指令値θ1 〜θ6 を記憶するＩＮＡ
領域とエンコーダＥ１〜Ｅ６から出力された検出角度α
1 〜α6 を記憶するＡＮＧ領域とが形成されている。
従って動作させるためのプログラムが記憶されたＰＡ領
域とハンド１９の位置と姿勢を表す教示点データを記憶
するＰＤＡ領域とフランジ１８ａから先の重量物、即
ち、ハンド１９、又は、ハンド１９とそれにより握持さ
れた物体を総合した物体の重心座標（ａ，ｂ，ｃ）とそ
の質量ｍL を記憶するＳＤＡ領域とサーボパラメータを
記憶するＩＴＡ領域と補間演算により求められた補間点
における各軸の角度指令値θ1 〜θ6 を記憶するＩＮＡ
領域とエンコーダＥ１〜Ｅ６から出力された検出角度α
1 〜α6 を記憶するＡＮＧ領域とが形成されている。
【００１５】各軸のサーボＣＰＵ２２ａ〜２２ｆは、図
３に示す回路の機能をシーケンシャルなディジタル制御
により達成するものである。即ち、各回転角の位置のフ
ィードバックループと速度のフィードバックループとで
電流のフィードバックループと速度のフィードフォワー
ドループと加速度のフィードフォワードループとを有し
ている。
３に示す回路の機能をシーケンシャルなディジタル制御
により達成するものである。即ち、各回転角の位置のフ
ィードバックループと速度のフィードバックループとで
電流のフィードバックループと速度のフィードフォワー
ドループと加速度のフィードフォワードループとを有し
ている。
【００１６】次に、本装置の作動について説明する。図
５はＲＡＭ２５のＰＡ領域に記憶されている動作プログ
ラムである。行番号１０、５０、９０がデータ設定手段
を構成する重量物の重心座標（ａ，ｂ，ｃ）とその質量
ｍL とを設定するための命令語である。この命令語の実
行により重心座標（ａ，ｂ，ｃ）と質量ｍL のデータが
ＲＡＭ２５のＳＤＡ領域に記憶される。命令語の領域Ａ
が重心座標ｒを表し、領域Ｂが質量ｍL を表す。重心座
標（ａ，ｂ，ｃ）はスイベルリスト１８のフランジ１８
ａの中心に固定されたリンク座標系から見た座標、即
ち、ノーマル、オリエント、アプローチの各座標（mm単
位) で与えられる。又、質量はkg単位で表記される。行
番号１０、９０は、フランジ１８ａから先の重量物がハ
ンド１９だけの場合のデータ設定に関する命令語であ
り、行番号９０はハンド１９により物体が握持された場
合のデータ設定に関する命令語である。又、行番号２０
及び８０のＨＡＮＤ ＯＦＦ命令語は、ハンド１９を開
く命令語であり、行番号４０のＨＡＮＤ ＯＮ命令語は
ハンド１９を閉じる命令語である。さらに、行番号３
０、６０、７０、１００、１１０のＭＯＶＥ命令語は指
定された教示点Ｐｎに移動させるための命令語である。
５はＲＡＭ２５のＰＡ領域に記憶されている動作プログ
ラムである。行番号１０、５０、９０がデータ設定手段
を構成する重量物の重心座標（ａ，ｂ，ｃ）とその質量
ｍL とを設定するための命令語である。この命令語の実
行により重心座標（ａ，ｂ，ｃ）と質量ｍL のデータが
ＲＡＭ２５のＳＤＡ領域に記憶される。命令語の領域Ａ
が重心座標ｒを表し、領域Ｂが質量ｍL を表す。重心座
標（ａ，ｂ，ｃ）はスイベルリスト１８のフランジ１８
ａの中心に固定されたリンク座標系から見た座標、即
ち、ノーマル、オリエント、アプローチの各座標（mm単
位) で与えられる。又、質量はkg単位で表記される。行
番号１０、９０は、フランジ１８ａから先の重量物がハ
ンド１９だけの場合のデータ設定に関する命令語であ
り、行番号９０はハンド１９により物体が握持された場
合のデータ設定に関する命令語である。又、行番号２０
及び８０のＨＡＮＤ ＯＦＦ命令語は、ハンド１９を開
く命令語であり、行番号４０のＨＡＮＤ ＯＮ命令語は
ハンド１９を閉じる命令語である。さらに、行番号３
０、６０、７０、１００、１１０のＭＯＶＥ命令語は指
定された教示点Ｐｎに移動させるための命令語である。
【００１７】図５の動作プログラムにより、ロボット
は、ハンド１９を開いて、Ｐ１点に移動し、その後、ハ
ンド１９を閉じて物体を握持し、Ｐ２点を経由してＰ３
点に移動して、ハンド１９を開いて、物体を放置し、Ｐ
４点を経由してＰ５点に移動することが可能である。
は、ハンド１９を開いて、Ｐ１点に移動し、その後、ハ
ンド１９を閉じて物体を握持し、Ｐ２点を経由してＰ３
点に移動して、ハンド１９を開いて、物体を放置し、Ｐ
４点を経由してＰ５点に移動することが可能である。
【００１８】図４は、ＣＰＵ２０による動作プログラム
を解読するための主プログラムのフローチャートであ
る。ステップ１００において、ＭＯＶＥ命令語が解読さ
れると、ステップ１０２において、現在位置から指定さ
れた教示点までハンド１９を移動させるための補間演算
が実行される。そして、補間演算により求められた各軸
の角度指令値θ1 〜θ6 はサーボＣＰＵ２２ａ〜２２ｆ
に出力される。又、ステップ１０４において、ＬＯＡＤ
命令語が解読されると、ステップ１０６において、その
命令語に表記されているハンドから先の重量物の重心座
標と質量のデータがＲＡＭ２５のＳＤＡ領域に記憶され
る。又、ステップ１０８でＨＡＮＤ ＯＦＦ命令語が解
読されると、ステップ１１０において、工具駆動回路２
３にハンド１９を開く指令を与える。又、ステップ１１
２でＨＡＮＤ ＯＮ命令語が解読されると、ステップ１
１４において、工具駆動回路２３にハンド１９を閉じる
指令を与える。
を解読するための主プログラムのフローチャートであ
る。ステップ１００において、ＭＯＶＥ命令語が解読さ
れると、ステップ１０２において、現在位置から指定さ
れた教示点までハンド１９を移動させるための補間演算
が実行される。そして、補間演算により求められた各軸
の角度指令値θ1 〜θ6 はサーボＣＰＵ２２ａ〜２２ｆ
に出力される。又、ステップ１０４において、ＬＯＡＤ
命令語が解読されると、ステップ１０６において、その
命令語に表記されているハンドから先の重量物の重心座
標と質量のデータがＲＡＭ２５のＳＤＡ領域に記憶され
る。又、ステップ１０８でＨＡＮＤ ＯＦＦ命令語が解
読されると、ステップ１１０において、工具駆動回路２
３にハンド１９を開く指令を与える。又、ステップ１１
２でＨＡＮＤ ＯＮ命令語が解読されると、ステップ１
１４において、工具駆動回路２３にハンド１９を閉じる
指令を与える。
【００１９】ステップ１０２における教示点間の補間演
算は、図６に示すフローチャートに従って実行される。
補間演算は、良く知られたように、回転主軸法等を用い
て行うことができる（例えば、特開昭６２−１５４００
６号）。ステップ２００において、図７に示すバックラ
ッシュ補正量演算プログラムが起動される。
算は、図６に示すフローチャートに従って実行される。
補間演算は、良く知られたように、回転主軸法等を用い
て行うことができる（例えば、特開昭６２−１５４００
６号）。ステップ２００において、図７に示すバックラ
ッシュ補正量演算プログラムが起動される。
【００２０】図７のステップ３００において、現在位置
及び目標位置のワールド座標（床に固定されたＯ−ｘｙ
ｚ系座標）がジョイント座標（ロボットの各軸の回転角
の座標）に変換される。次に、ステップ３０２におい
て、ロボットの軸を特定する軸変数ｉが１に初期設定さ
れる。
及び目標位置のワールド座標（床に固定されたＯ−ｘｙ
ｚ系座標）がジョイント座標（ロボットの各軸の回転角
の座標）に変換される。次に、ステップ３０２におい
て、ロボットの軸を特定する軸変数ｉが１に初期設定さ
れる。
【００２１】次に、ステップ３０４において、現在位置
及び目標位置におけるｉ軸の回りの重力トルクＴc i ,
Ｔo i が演算される。尚、ｉ軸の回りのトルクτi は、
次式で良く知られたように、ロボットアームに関するラ
グランジュ関数の微分から求めることができる。
及び目標位置におけるｉ軸の回りの重力トルクＴc i ,
Ｔo i が演算される。尚、ｉ軸の回りのトルクτi は、
次式で良く知られたように、ロボットアームに関するラ
グランジュ関数の微分から求めることができる。
【００２２】
【数１】τi ＝Σj=i nΣk=i jTr(ＵjkＪjＵji T)D2θk -
ΣｍjｇＵji jｒj 但し、コリオリ力と遠心力の成分は小さいとして上式で
は除外した。Ｊj はｊ軸を構成する部材だけによるリン
ク慣性行列、Trは行列式の対角成分の和、ｍj はｊ軸リ
ンクの質量、ｇは重力加速度、 jｒj はｊ軸リンク座標
系で表されたｊ軸リンクの重心のベクトルであり、D2θ
k は角度の時間に関する２次微分、即ち、角加速度であ
る。又、上式の第１項の展開式において、D2θi の係数
が慣性行列Ｄi となり、第２項がｉ軸の回りの重力トル
クＴi となる。又、Ｕjkは、
ΣｍjｇＵji jｒj 但し、コリオリ力と遠心力の成分は小さいとして上式で
は除外した。Ｊj はｊ軸を構成する部材だけによるリン
ク慣性行列、Trは行列式の対角成分の和、ｍj はｊ軸リ
ンクの質量、ｇは重力加速度、 jｒj はｊ軸リンク座標
系で表されたｊ軸リンクの重心のベクトルであり、D2θ
k は角度の時間に関する２次微分、即ち、角加速度であ
る。又、上式の第１項の展開式において、D2θi の係数
が慣性行列Ｄi となり、第２項がｉ軸の回りの重力トル
クＴi となる。又、Ｕjkは、
【００２３】
【数２】０ （ｊ＜ｉの時）
【数３】δ（0A1 1A2…j-1Aj )/δθi ＝Πs=1 j s-1A s
・δi-1Ai / δθi （ｊ≧ｉの時） 但し、ｓ≠ｉである。又、j-1Aj はｊ軸リンク座標をｊ
−１軸リンク座標へ変換する同次座標変換行列であり、
0A1 は１軸リンク座標をワールド座標に変換する同次座
標変換行列である。
・δi-1Ai / δθi （ｊ≧ｉの時） 但し、ｓ≠ｉである。又、j-1Aj はｊ軸リンク座標をｊ
−１軸リンク座標へ変換する同次座標変換行列であり、
0A1 は１軸リンク座標をワールド座標に変換する同次座
標変換行列である。
【００２４】Ｊj は慣性テンソルＩijを用いて次の様に
表現することができる。
表現することができる。
【数４】
【００２５】但し、ｒix、ｒiy、ｒizはｊ軸リンク座標
から見たｊ軸リンクの重心の座標であり、ｍiはその質
量である。又、
から見たｊ軸リンクの重心の座標であり、ｍiはその質
量である。又、
【数５】Ｉij＝∫〔δij〔Σｘk 2 〕−ｘiｙi 〕dｍ である。
【００２６】尚、ＬＯＡＤ命令語によって設定される重
心座標（ａ，ｂ，ｃ）及び質量ｍLにより、Ｊ6 が変化
する。Ｊ6 は、数４において、（ｒix，ｒiy，ｒiz）＝
（ａ，ｂ，ｃ）、ｍi ＝ｍL とおくことにより求めるこ
とができる。
心座標（ａ，ｂ，ｃ）及び質量ｍLにより、Ｊ6 が変化
する。Ｊ6 は、数４において、（ｒix，ｒiy，ｒiz）＝
（ａ，ｂ，ｃ）、ｍi ＝ｍL とおくことにより求めるこ
とができる。
【００２７】数１から、現在位置及び目標位置における
各軸の回りの重力トルクＴi が演算される。本実施例で
は、演算時間を短縮するために、他軸との相互作用は小
さいとして、(i,i) 対角成分のみを考慮している。
各軸の回りの重力トルクＴi が演算される。本実施例で
は、演算時間を短縮するために、他軸との相互作用は小
さいとして、(i,i) 対角成分のみを考慮している。
【００２８】重力トルクが演算されると、ステップ３０
６において、目標位置の重力トルクＴo i の絶対値が所
定のしきい値Ｔh より小さいか否かが判定される。Ｔo
i の絶対値が所定のしきい値Ｔh 以上であれば、ステッ
プ３０８において、現在位置の重力トルクＴc i と目標
位置の重力トルクＴo i の積が０以下か否かが判定され
る。即ち、現在位置の重力トルクＴc i と目標位置の重
力トルクＴo i の符号が異符号か否かが判定される。異
符号であれば、ステップ３１０において、１補間周期当
たりのバックラッシュ補正量Δθi がＡi ／ｎで演算さ
れる。但し、Ａi はｉ軸のバックラッシュ量、ｎは補間
回数である。
６において、目標位置の重力トルクＴo i の絶対値が所
定のしきい値Ｔh より小さいか否かが判定される。Ｔo
i の絶対値が所定のしきい値Ｔh 以上であれば、ステッ
プ３０８において、現在位置の重力トルクＴc i と目標
位置の重力トルクＴo i の積が０以下か否かが判定され
る。即ち、現在位置の重力トルクＴc i と目標位置の重
力トルクＴo i の符号が異符号か否かが判定される。異
符号であれば、ステップ３１０において、１補間周期当
たりのバックラッシュ補正量Δθi がＡi ／ｎで演算さ
れる。但し、Ａi はｉ軸のバックラッシュ量、ｎは補間
回数である。
【００２９】一方、ステップ３０８で、現在位置の重力
トルクＴc i と目標位置の重力トルクＴo i の符号が同
符号であると判定されるた場合には、バックラッシュ補
正は不要であるので、ステップ３１２において、１補間
周期当たりのバックラッシュ補正量Δθi を０とする。
トルクＴc i と目標位置の重力トルクＴo i の符号が同
符号であると判定されるた場合には、バックラッシュ補
正は不要であるので、ステップ３１２において、１補間
周期当たりのバックラッシュ補正量Δθi を０とする。
【００３０】一方、ステップ３０６において、目標位置
の重力トルクＴo i の絶対値が所定のしきい値より小さ
いと判定された場合には、ステップ３１４において、そ
のことを記憶するためにフラグＦi が「１」に設定さ
れ、この場合には１補間当たりのバックラッシュ補正は
行わないので、１補間当たりのバックラッシュ補正量Δ
θi が０に設定される。そして、ステップ３１６に移行
する。
の重力トルクＴo i の絶対値が所定のしきい値より小さ
いと判定された場合には、ステップ３１４において、そ
のことを記憶するためにフラグＦi が「１」に設定さ
れ、この場合には１補間当たりのバックラッシュ補正は
行わないので、１補間当たりのバックラッシュ補正量Δ
θi が０に設定される。そして、ステップ３１６に移行
する。
【００３１】次に、ステップ３１６において、軸変数ｉ
が最大値６に達したか否かが判定され、その値に達して
いない場合には、ステップ３１８において、軸変数ｉが
１だけ加算されて、ステップ３０４に戻り、次の軸に関
する重力トルクの演算が繰り返し実行される。又、軸変
数ｉが最大値６になれば、本プログラムを終了する。
が最大値６に達したか否かが判定され、その値に達して
いない場合には、ステップ３１８において、軸変数ｉが
１だけ加算されて、ステップ３０４に戻り、次の軸に関
する重力トルクの演算が繰り返し実行される。又、軸変
数ｉが最大値６になれば、本プログラムを終了する。
【００３２】以上の演算が終了すると、図６のステップ
２０２に戻る。ステップ２０２において、ワールド座標
系で表記された教示データとして与えられた開始点の位
置及び姿勢と次の位置決め目標点の位置及び姿勢から回
転主軸の方向ベクトルが演算され、ステップ２０４にお
いて、その回転主軸回りの回転角Θが演算される。次
に、ステップ２０６において、開始点の位置及び姿勢を
基準とした補間角ΔΘが演算され、次のステップ２０８
において、その補間角ΔΘを用いて開始点の位置及び姿
勢を補間点における位置及び姿勢に変換するための姿勢
変換行列Ｒが演算される。
２０２に戻る。ステップ２０２において、ワールド座標
系で表記された教示データとして与えられた開始点の位
置及び姿勢と次の位置決め目標点の位置及び姿勢から回
転主軸の方向ベクトルが演算され、ステップ２０４にお
いて、その回転主軸回りの回転角Θが演算される。次
に、ステップ２０６において、開始点の位置及び姿勢を
基準とした補間角ΔΘが演算され、次のステップ２０８
において、その補間角ΔΘを用いて開始点の位置及び姿
勢を補間点における位置及び姿勢に変換するための姿勢
変換行列Ｒが演算される。
【００３３】そして、ステップ２１０において、開始点
の位置及び姿勢を表す同次座標行列に姿勢変換行列を作
用させて、補間点における位置及び姿勢を表す同次座標
行列が演算される。次に、ステップ２１２において、そ
の補間点におけるワールド座標系で表記された位置及び
姿勢の同次座標変換行列からジョイント座標系での値、
即ち、各軸の回転角θi が演算される。
の位置及び姿勢を表す同次座標行列に姿勢変換行列を作
用させて、補間点における位置及び姿勢を表す同次座標
行列が演算される。次に、ステップ２１２において、そ
の補間点におけるワールド座標系で表記された位置及び
姿勢の同次座標変換行列からジョイント座標系での値、
即ち、各軸の回転角θi が演算される。
【００３４】次に、ステップ２１４において、フラグＦ
i が１か否かが判定され、Ｆi が１でなければ、ステッ
プ２１６に移行して、その補間点での回転角θi からス
テップ３１０で演算された１補間当たりのバックラッシ
ュ補正量Δθi が減算補正される。即ち、補正後の回転
角θi ＝θi −Δθi である。これらの補間点の補正後
の角度指令値θi は、ＲＡＭ２５のＩＮＡ領域に記憶さ
れる。
i が１か否かが判定され、Ｆi が１でなければ、ステッ
プ２１６に移行して、その補間点での回転角θi からス
テップ３１０で演算された１補間当たりのバックラッシ
ュ補正量Δθi が減算補正される。即ち、補正後の回転
角θi ＝θi −Δθi である。これらの補間点の補正後
の角度指令値θi は、ＲＡＭ２５のＩＮＡ領域に記憶さ
れる。
【００３５】一方、ステップ２１４において、フラグＦ
i が１であると判定された場合には、ステップ２１８に
おいて、回転方向反転によるバックラッシュ補正演算が
完了しているか否かが判定され、バックラッシュ補正演
算が完了していない場合には、ステップ２２０におい
て、目標位置に対応するジョイント座標に対してその軸
の重力トルクが所定のしきい値より小さくなる角度範囲
内の補間点のジョイント座標において、回転方向が反転
しているか否かが判定される。その間の補間点におい
て、回転方向が反転している場合には、ステップ２２２
において、目標位置の回転角θo i に関して、バックラ
ッシュ補正量Ａi が減算補正される。即ち、補正後の回
転角θo i ＝θo i −Ａi である。これらの補間点の補
正後の角度指令値θo i は、ＲＡＭ２５のＩＮＡ領域に
記憶される。又、この場合には、単位補間毎に補正は行
わないために、１補間当たりの補正量Δθi が０とされ
る。
i が１であると判定された場合には、ステップ２１８に
おいて、回転方向反転によるバックラッシュ補正演算が
完了しているか否かが判定され、バックラッシュ補正演
算が完了していない場合には、ステップ２２０におい
て、目標位置に対応するジョイント座標に対してその軸
の重力トルクが所定のしきい値より小さくなる角度範囲
内の補間点のジョイント座標において、回転方向が反転
しているか否かが判定される。その間の補間点におい
て、回転方向が反転している場合には、ステップ２２２
において、目標位置の回転角θo i に関して、バックラ
ッシュ補正量Ａi が減算補正される。即ち、補正後の回
転角θo i ＝θo i −Ａi である。これらの補間点の補
正後の角度指令値θo i は、ＲＡＭ２５のＩＮＡ領域に
記憶される。又、この場合には、単位補間毎に補正は行
わないために、１補間当たりの補正量Δθi が０とされ
る。
【００３６】一方、ステップ２１８において、回転方向
反転によるバックラッシュ補正演算が完了していると判
定された場合には、ステップ２２４において、目標位置
の角度補正を重複して行なわないようにするために、フ
ラグＦi が０に設定される。
反転によるバックラッシュ補正演算が完了していると判
定された場合には、ステップ２２４において、目標位置
の角度補正を重複して行なわないようにするために、フ
ラグＦi が０に設定される。
【００３７】次に、ステップ２２６、ステップ２２８に
おいて、ＲＡＭ２５のＩＮＡ領域に記憶された補間点の
角度指令値θ1 〜θ6 、慣性モーメント及び重力トルク
に応じてＲＡＭ２５のＩＴＡ領域に設定されているサー
ボパラメータＤi,Ｔi がサーボＣＰＵ２２ａ〜２２ｆに
出力される。この結果、各軸はバックラッシュ補正が行
われることになり、正確の位置決め制御が可能となる。
おいて、ＲＡＭ２５のＩＮＡ領域に記憶された補間点の
角度指令値θ1 〜θ6 、慣性モーメント及び重力トルク
に応じてＲＡＭ２５のＩＴＡ領域に設定されているサー
ボパラメータＤi,Ｔi がサーボＣＰＵ２２ａ〜２２ｆに
出力される。この結果、各軸はバックラッシュ補正が行
われることになり、正確の位置決め制御が可能となる。
【００３８】そして、ステップ２３０において、補間点
が教示データとして与えられた目標位置に達したか否か
が判定され、補間が終了していない場合に、次の補間点
の位置及び姿勢の演算のために、ステップ２０８以下が
実行される。一方、補間が終了した場合には、ステップ
２３２において、全てのフラグＦi を０の初期値に戻し
て、次の命令語を解読するために図４のメインプログラ
ムに戻る。
が教示データとして与えられた目標位置に達したか否か
が判定され、補間が終了していない場合に、次の補間点
の位置及び姿勢の演算のために、ステップ２０８以下が
実行される。一方、補間が終了した場合には、ステップ
２３２において、全てのフラグＦi を０の初期値に戻し
て、次の命令語を解読するために図４のメインプログラ
ムに戻る。
【００３９】以上述べた実施例では、重力トルクの大き
さを直接求めて、重力トルクによってバックラッシュ補
正を行う場合と移動方向によってバックラッシュ補正を
行う場合を判別している。しかし、ロボットのア−ムの
角度によって重力トルクの大きさを判別できる場合は角
度によって判別しても良い。
さを直接求めて、重力トルクによってバックラッシュ補
正を行う場合と移動方向によってバックラッシュ補正を
行う場合を判別している。しかし、ロボットのア−ムの
角度によって重力トルクの大きさを判別できる場合は角
度によって判別しても良い。
【００４０】
【図１】本発明の具体的な実施例装置で使用されるロボ
ットを示した構成図。
ットを示した構成図。
【図２】ロボットの制御装置の構成を示したブロック
図。
図。
【図３】図２におけるサーボＣＰＵの処理を示したブロ
ック図。
ック図。
【図４】ロボットの位置及び姿勢制御のための主プログ
ラムを示したフローチャート。
ラムを示したフローチャート。
【図５】ロボットの位置及び姿勢制御のための動作プロ
グラムを示した説明図。
グラムを示した説明図。
【図６】補間演算の手順を示したフローチャート。
【図７】バックラッシュ補正量の演算手順を示したフロ
ーチャート。
ーチャート。
１０…ロボット １８…スイベルリスト １８ａ…フランジ １９…ハンド ２０…ＣＰＵ（重力トルク演算手段、大きさ判定手段、
回転方向反転手段、トルク方向判定手段、バックラッシ
ュ補正手段） ２２ａ〜２２ｆ…サーボＣＰＵ ２５…ＲＡＭ（データ記憶手段） Ｅ１〜Ｅ６…エンコーダ ステップ３０４…重力トルク演算手段 ステップ３０６…大きさ判定手段 ステップ２２２…回転方向反転手段 ステップ３０８…トルク方向判定手段 ステップ３１０，２１６，２２２…バックラッシュ補正
手段
回転方向反転手段、トルク方向判定手段、バックラッシ
ュ補正手段） ２２ａ〜２２ｆ…サーボＣＰＵ ２５…ＲＡＭ（データ記憶手段） Ｅ１〜Ｅ６…エンコーダ ステップ３０４…重力トルク演算手段 ステップ３０６…大きさ判定手段 ステップ２２２…回転方向反転手段 ステップ３０８…トルク方向判定手段 ステップ３１０，２１６，２２２…バックラッシュ補正
手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ２５Ｊ 13/08 Ｇ０５Ｂ 19/18 Ｇ０５Ｄ 17/02
Claims (1)
- 【請求項１】多関節ロボットのハンド先端の位置及び姿
勢を制御する制御装置において、 複数の教示点における位置及び姿勢を規定した教示デー
タと、ハンド先端の移動を指令する移動命令語を含む動
作プログラムを記憶したデータ記憶手段と、 前記ハンド先端の現在位置と前記移動命令語で規定され
る目標位置における各軸の重力トルクを演算する重力ト
ルク演算手段と、 前記目標位置における各軸の重力トルクの絶対値が所定
のしきい値以上の第１状態に存在するか所定のしきい値
より小さい第２状態に存在するかを判定する大きさ判定
手段と、 各軸の回転角の向きが反転するか否かを判定する回転方
向判定手段と、 前記現在位置の重力トルクと前記目標位置の重力トルク
との向きとが、相互に反対である反転状態にあるか重力
トルクの向きが同一である非反転状態にあるかを判定す
るトルク方向判定手段と、 前記大きさ判定手段により前記目標位置の前記重力トル
クの絶対値が前記第１状態であると判定された、かつ前
記トルク方向判定手段により前記目標位置の前記重力ト
ルクが前記反転状態と判定された場合、又は、前記大き
さ判定手段により前記目標位置の前記重力トルクの絶対
値が前記第２状態であると判定され、かつその第２状態
である間に前記回転方向判定手段により回転角の向きが
反転すると判定された場合に、前記目標位置に対する位
置決めに関し、各軸の回転角をその軸のバックラッシュ
分だけ補正するバックラッシュ補正手段とを設けたこと
を特徴とするロボットの制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35457893A JPH07200018A (ja) | 1993-12-27 | 1993-12-27 | ロボットの制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35457893A JPH07200018A (ja) | 1993-12-27 | 1993-12-27 | ロボットの制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07200018A true JPH07200018A (ja) | 1995-08-04 |
Family
ID=18438503
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35457893A Pending JPH07200018A (ja) | 1993-12-27 | 1993-12-27 | ロボットの制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07200018A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004103649A1 (ja) * | 2003-05-20 | 2004-12-02 | Fujitsu Limited | バックラッシュ補償制御方法、バックラッシュ補償制御装置およびバックラッシュ補償制御プログラム |
| JP2009301081A (ja) * | 2008-06-10 | 2009-12-24 | Okuma Corp | 位置制御装置 |
| JP2010269421A (ja) * | 2009-05-22 | 2010-12-02 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | ロボット制御装置及び方法 |
| EP3260244A1 (en) | 2016-06-20 | 2017-12-27 | Canon Kabushiki Kaisha | Method of controlling robot apparatus, robot apparatus, and method of manufacturing article |
| WO2020008751A1 (ja) * | 2018-07-02 | 2020-01-09 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | ロボット制御方法及びロボット制御装置 |
| WO2020200413A1 (en) * | 2019-04-01 | 2020-10-08 | Robert Bosch Gmbh | Camera system and method for positioning an optical unit of the camera system |
-
1993
- 1993-12-27 JP JP35457893A patent/JPH07200018A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004103649A1 (ja) * | 2003-05-20 | 2004-12-02 | Fujitsu Limited | バックラッシュ補償制御方法、バックラッシュ補償制御装置およびバックラッシュ補償制御プログラム |
| US7363109B2 (en) | 2003-05-20 | 2008-04-22 | Fujitsu Limited | Backlash compensation control method, backlash compensation controller and backlash compensation control program |
| JP2009301081A (ja) * | 2008-06-10 | 2009-12-24 | Okuma Corp | 位置制御装置 |
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| EP3260244A1 (en) | 2016-06-20 | 2017-12-27 | Canon Kabushiki Kaisha | Method of controlling robot apparatus, robot apparatus, and method of manufacturing article |
| US10702989B2 (en) | 2016-06-20 | 2020-07-07 | Canon Kabushiki Kaisha | Method of controlling robot apparatus, robot apparatus, and method of manufacturing article |
| WO2020008751A1 (ja) * | 2018-07-02 | 2020-01-09 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | ロボット制御方法及びロボット制御装置 |
| JPWO2020008751A1 (ja) * | 2018-07-02 | 2021-07-08 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | ロボット制御方法及びロボット制御装置 |
| WO2020200413A1 (en) * | 2019-04-01 | 2020-10-08 | Robert Bosch Gmbh | Camera system and method for positioning an optical unit of the camera system |
| US10979642B2 (en) | 2019-04-01 | 2021-04-13 | Robert Bosch Gmbh | Camera system for positioning an optical unit of the camera system |
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