JPH07295651A - Acceleration and deceleration controller for robot - Google Patents

Acceleration and deceleration controller for robot

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Publication number
JPH07295651A
JPH07295651A JP8466194A JP8466194A JPH07295651A JP H07295651 A JPH07295651 A JP H07295651A JP 8466194 A JP8466194 A JP 8466194A JP 8466194 A JP8466194 A JP 8466194A JP H07295651 A JPH07295651 A JP H07295651A
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JP
Japan
Prior art keywords
acceleration
deceleration
arm
robot
correction ratio
Prior art date
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Pending
Application number
JP8466194A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tomonori Kuratomi
智規 倉富
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.)
Citizen Watch Co Ltd
Original Assignee
Citizen Watch Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Citizen Watch Co Ltd filed Critical Citizen Watch Co Ltd
Priority to JP8466194A priority Critical patent/JPH07295651A/en
Publication of JPH07295651A publication Critical patent/JPH07295651A/en
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Abstract

PURPOSE:To provide the acceleration and deceleration controller which takes the influence of the relation between the operation directions of respective arms upon the torque applied to actuators into consideration. CONSTITUTION:This acceleration and deceleration controller for the robot which has two horizontal rotary arms is provided with a track generation part and an acceleration/deceleration correction rate determination part in a control part; and the acceleration/deceleration correction rate determination part is provided with a correction rate calculation part 28 which calculates a correction rate (r) a turning direction relation judgement part 32 which corrects acceleration by using a correction rate (r) calculated as to the angle theta2 between the two arms at a start point and deceleration by using a correction rate (r) calculated as to the angle theta2 at an end point when the two arms are in the same rotating direction, but corrects the acceleration and deceleration by using a correction rate previously set above the correction rate (r) without exceeding the output limit of the actuators.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、ロボットの制御装置に
関し、さらに詳しくは、ロボット動作の加減速度を制御
する加減速制御装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a robot controller, and more particularly to an acceleration / deceleration controller for controlling the acceleration / deceleration of robot operation.

【0002】[0002]

【従来の技術】産業用ロボットにおいて、ロボットのエ
ンドエフェクタをできるだけ短時間に空間中の目標とす
る点まで移動させることは、ロボットを用いた生産シス
テムのサイクルタイム短縮のために必要である。すなわ
ち、ロボットの動作を高速にすることが必要である。
2. Description of the Related Art In an industrial robot, it is necessary to move an end effector of the robot to a target point in space in the shortest possible time in order to shorten the cycle time of a production system using the robot. That is, it is necessary to speed up the operation of the robot.

【0003】ロボットのエンドエフェクタの移動速度、
加速度は、関節を駆動するアクチュエータの最大出力
と、負荷となるロボットアーム、エンドエフェクタおよ
びワークの慣性モーメントや質量との兼ね合いにより決
まる。すなわち、ロボットアーム等をより軽量にし、ア
クチュエータもできるだけ大出力のものにすることがロ
ボットをより高速に動作させ、エンドエフェクタをより
高速に移動させることにつながるが、ロボットの強度や
精度の面からの制約で限界がある。そこで、アクチュエ
ータの出力を最大限に利用するようにロボットを動作さ
せること、特に回転関節型のロボットにおいては、ロボ
ットのとる姿勢によって前記慣性モーメントや関節間の
干渉トルクが変化するので、その変化に対応した制御方
法をとることがロボットをより高速に動作させるための
一手段となり、従来よりいくつかの手段が公知である。
The speed of movement of the end effector of the robot,
Acceleration is determined by the balance between the maximum output of the actuator that drives the joint and the inertial moment and mass of the robot arm, end effector, and work that are loads. That is, making the robot arm, etc., lighter and making the actuator as powerful as possible will cause the robot to operate faster and move the end effector faster, but from the standpoint of strength and accuracy of the robot. There is a limit due to. Therefore, it is necessary to operate the robot so as to make maximum use of the output of the actuator. Particularly, in the case of a rotary joint type robot, the inertia moment and the interference torque between joints change depending on the posture of the robot. Adopting a corresponding control method is one means for operating the robot at a higher speed, and several means are conventionally known.

【0004】(第1の方法)特開昭62−61104号
公報によれば、水平方向に回動する複数の腕を有する水
平関節型ロボットの加減速制御方法において、ロボット
のアーム先端の基準点の位置から水平に回動するアーム
の回転中心までの距離に応じてロボットのアーム先端の
基準点の動作加減速度を変化させ、駆動源の能力を有効
に利用している。
(First Method) According to Japanese Unexamined Patent Publication No. 62-61104, in a method of controlling acceleration / deceleration of a horizontal joint type robot having a plurality of horizontally rotating arms, a reference point at the tip of the arm of the robot is used. The motion acceleration / deceleration of the reference point at the tip of the arm of the robot is changed according to the distance from the position of to the center of rotation of the horizontally rotating arm to effectively utilize the capability of the drive source.

【0005】(第2の方法)特開平4−315205号
公報には、2本のアームが軸によって回動可能に連結さ
れ、第1のアームが別の軸で固定部に回動可能に連結さ
れている構成によって2本のアームが水平面内で可動で
あり、固定部から遠い方の第2のアームの先端に鉛直方
向に移動軸が設けられ、この移動軸の先端にハンドを備
え、制御部が付属しているロボットであって、制御部に
加減速度修正比率決定部と軌道発生部を設け、アームの
動特性から決まる係数a、b、c、dを制御系に記憶
し、減速度修正比率決定部がロボットの搬送する質量m
と前記2本のアームのなす角度θ2 とに関する計算式 r=(a+b×m)+(c+d×m)×θ2 2 によって修正比率rを算出し、軌道発生部が、予め制御
系に設定されている加減速曲線を前記修正比率rを用い
て修正することにより適正な加減速度に基づく位置指令
を出力するロボットの加減速制御方法が開示してある。
(Second Method) In Japanese Patent Laid-Open No. 4-315205, two arms are rotatably connected by a shaft, and a first arm is rotatably connected to a fixed portion by another shaft. The two arms are movable in a horizontal plane according to the configuration described above, the moving shaft is provided in the vertical direction at the tip of the second arm that is far from the fixed portion, and the hand is provided at the tip of this moving shaft for control. A robot with an attached part, the acceleration / deceleration correction ratio determination part and the trajectory generation part are provided in the control part, and the coefficients a, b, c, d determined by the dynamic characteristics of the arm are stored in the control system, and the deceleration Mass transferred by the robot by the correction ratio determination unit m
And the angle θ 2 formed by the two arms, the correction ratio r is calculated by the following equation: r = (a + b × m) + (c + d × m) × θ 2 2 , and the trajectory generator sets it in advance in the control system. There is disclosed an acceleration / deceleration control method for a robot, which outputs a position command based on an appropriate acceleration / deceleration by correcting the existing acceleration / deceleration curve using the correction ratio r.

【0006】(第3の方法)特公平2−55803号公
報には、所望の与えられたパラメータから演算生成され
る指令速度曲線に基づいて、アクチュエータであるサー
ボモータを駆動し、作業用ロボットハンドの姿勢及び位
置を制御する関節型ロボットの制御方法において、ロボ
ットハンドの全作業領域を複数の領域に小分割し、ロボ
ットハンドの始点が属する領域と終点が属する領域との
組合せ毎に指令速度曲線の演算パラメータをサーボモー
タの負荷慣性変動の情報を加味して予め設定しておき、
このパラメータを用いサーボ系への入力となる速度指令
曲線を演算する。これにより、ロボットアームの姿勢に
かかわりなくロボットハンドの姿勢及び位置を高速に制
御することを可能にする方法が開示してある。
(Third Method) Japanese Patent Publication No. 2-55803 discloses a work robot hand in which a servomotor, which is an actuator, is driven based on a command speed curve calculated and generated from desired parameters. In the control method of the articulated robot that controls the posture and position of the robot, the entire work area of the robot hand is subdivided into a plurality of areas, and the command speed curve is set for each combination of the area to which the start point and the end point of the robot hand belong The calculation parameter of is set in advance in consideration of the load inertia fluctuation information of the servo motor,
Using this parameter, the speed command curve that is the input to the servo system is calculated. This discloses a method that enables high-speed control of the posture and position of the robot hand regardless of the posture of the robot arm.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】第1および第2の方法
では、動作の始点、終点におけるアーム先端の基準点の
位置から一意的に決定できる量に基づき、ロボット動作
の加減速度を決定するしくみとなっている。これにより
慣性モーメントの変化や干渉トルクの姿勢に依存した変
化を考慮した加減速度の修正によって、駆動源の能力を
有効に利用できる。しかし、ロボットを動作させるとき
に必要なモータトルクは、動作の始点、終点におけるア
ーム先端の基準点の位置から決定できる量のみに関連し
ているだけではない。非干渉アーム構造を採用していな
い限り、ロボットのアクチュエータは、他の関節の動作
が引き起こす干渉トルクに抗するトルクをアクチュエー
タが直接に回転させる関節を加減速させるに必要な加減
速トルクに加えて出力しなければならない。干渉トルク
は、他の関節の加減速する方向に依存して、アクチュエ
ータが直接に回転させる関節を加減速する方向と同じ方
向(つまり、加減速を支援する方向)のトルクであった
り、そうでなかったりする。これは、複数のアームの回
転方向の関係によって決まり、回転方向が同じ場合に
は、加減速を妨げる方向のトルクになり、回転方向が異
なる場合には、加減速を支援する方向のトルクになる。
前者の方法は、複数のアームの回転方向の関係がアクチ
ュエータにかかる負荷トルクに影響を与えることを考慮
しておらず、したがって必要なトルクを見積るときに最
悪条件を考えなければならないので、最悪条件ではない
動作に関してはさらに有効にアクチュエータの出力を利
用する余地があるという課題があった。
In the first and second methods, a mechanism for determining the acceleration / deceleration of the robot operation based on the amount that can be uniquely determined from the position of the reference point of the arm tip at the start point and the end point of the operation. Has become. As a result, the ability of the drive source can be effectively utilized by modifying the acceleration / deceleration in consideration of the change in the inertia moment and the change in the interference torque depending on the posture. However, the motor torque required when operating the robot is not only related to the amount that can be determined from the position of the reference point of the arm tip at the start and end points of the operation. Unless a non-interfering arm structure is adopted, the robot's actuator adds torque that resists the interference torque caused by the motion of other joints to the acceleration / deceleration torque required to accelerate / decelerate the joint that the actuator directly rotates. Must output. The interference torque may be a torque in the same direction (that is, a direction that supports acceleration / deceleration) as a direction in which the actuator directly rotates the actuator depending on the acceleration / deceleration direction of other joints. There are none. This is determined by the relationship of the rotation directions of the plurality of arms. When the rotation directions are the same, the torque is in the direction of hindering acceleration / deceleration, and when the rotation directions are different, the torque is in the direction of assisting acceleration / deceleration. .
The former method does not consider that the relationship of the rotational directions of multiple arms affects the load torque applied to the actuator, and therefore the worst condition must be considered when estimating the required torque. There is a problem that there is room for more effectively using the output of the actuator for the non-operation.

【0008】第3の方法においても、複数の関節間の動
作方向の関係が明示されていないので、前者と同様の課
題があった。だが後者の場合では、ロボットハンドの始
点、終点が属する領域の意味をロボットの関節座標系に
おいて分割された領域であると拡大解釈すれば、複数の
関節間の動作方向の関係が明らかになる。しかし、これ
を実現するには、同じハンドの位置であってもロボット
の姿勢が異なれば異なる領域として区別しなければなら
ない。したがって膨大な量の領域分割およびそれらの組
み合わせに対応した膨大な量の速度曲線の演算パラメー
タを記憶しておかねばならないという課題が発生する。
The third method also has the same problem as the former, because the relationship of the motion directions among a plurality of joints is not specified. However, in the latter case, if the meaning of the area to which the start point and the end point of the robot hand belong is expandedly interpreted as a divided area in the joint coordinate system of the robot, the relationship between the motion directions of the plurality of joints becomes clear. However, in order to realize this, even if the position of the same hand is different, if the posture of the robot is different, it must be distinguished as different regions. Therefore, there arises a problem that a huge amount of calculation parameters of the velocity curve corresponding to a huge amount of area divisions and combinations thereof must be stored.

【0009】以上2つの課題を解決するため、本発明の
目的は、ロボットの姿勢によって慣性モーメントや干渉
トルクが変化することに対応した加減速制御法であっ
て、膨大な量の演算パラメータを記憶する必要がなく、
複数のアームの回転方向の関係がアクチュエータにかか
るトルクに影響を与えることを考慮した加減速制御装置
を提供することにある。
In order to solve the above two problems, an object of the present invention is an acceleration / deceleration control method corresponding to the change of the moment of inertia and the interference torque depending on the posture of the robot, and stores a huge amount of calculation parameters. You do n’t have to
An object of the present invention is to provide an acceleration / deceleration control device in consideration of the fact that the relationship of the rotation directions of a plurality of arms affects the torque applied to the actuator.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明のロボットの加減
速制御装置は、2本のアームが軸によって回動可能に連
結され、第1のアームが別の軸で固定部に回動可能に連
結されている構成によって2本のアームが水平面内で可
動であり、固定部から遠い方の第2のアームの先端に鉛
直方向に移動軸が設けられ、この移動軸の先端にハンド
を備え、制御部が付属しているロボットであって、制御
部に加減速度修正比率決定部と軌道発生部を設け、アー
ムの動特性から決まる係数a、b、c、dを制御系に記
憶し、減速度修正比率決定部がロボットの搬送する質量
mと前記2本のアームのなす角度θ2 とに関する計算式 r=(a+b×m)+(c+d×m)×θ2 2 によって修正比率rを算出し、軌道発生部が、予め制御
系に設定されている加減速曲線を前記修正比率rを用い
て修正することにより適正な加減速度に基づく位置指令
を出力するロボットの加減速制御装置において、前記加
減速度修正比率決定部に、第1のアームの回転方向と第
2のアームの回転方向とが同じ場合には始点における角
度θ2 に関して計算した修正比率rを用いて加速度を修
正し、終点における角度θ2 に関して計算した修正比率
rを用いて減速度を修正し、第1のアームの回転方向と
第2のアームの回転方向とが異なる場合には、前記修正
比率r以上の大きさで、アクチュエータの出力限界を越
えないように予め設定してある修正比率を用いて加速度
および減速度を修正するように判断する回転方向関係判
断部を設けたものである。
In a robot acceleration / deceleration control apparatus according to the present invention, two arms are rotatably connected by a shaft, and a first arm is rotatably connected to a fixed portion by another shaft. Two arms are movable in a horizontal plane due to the connected structure, and a moving shaft is provided in the vertical direction at the tip of the second arm farther from the fixed portion, and a hand is provided at the tip of this moving shaft. A robot with a control unit attached, wherein the control unit is provided with an acceleration / deceleration correction ratio determination unit and a trajectory generation unit, and the coefficients a, b, c, and d determined by the dynamic characteristics of the arm are stored in the control system and reduced. The speed correction ratio determination unit calculates the correction ratio r by the calculation formula r = (a + b × m) + (c + d × m) × θ 2 2 regarding the mass m carried by the robot and the angle θ 2 formed by the two arms. However, the trajectory generation unit has an acceleration / deceleration curve preset in the control system. In an acceleration / deceleration control device for a robot that outputs a position command based on an appropriate acceleration / deceleration by correcting using the correction ratio r, the acceleration / deceleration correction ratio determination unit includes a rotation direction of the first arm and a second arm. When the rotation direction of the arm is the same, the acceleration is corrected using the correction ratio r calculated for the angle θ 2 at the start point, and the deceleration is corrected using the correction ratio r calculated for the angle θ 2 at the end point. If the rotation direction of the first arm and the rotation direction of the second arm are different, use a correction ratio that is set to a value equal to or larger than the correction ratio r and that is preset so as not to exceed the output limit of the actuator. A rotational direction relationship determination unit that determines to correct the acceleration and deceleration is provided.

【0011】[0011]

【作用】本発明によるときは、加減速度修正比率決定部
に、第1のアームの回転方向と第2のアームの回転方向
とが同じ場合には始点における角度θ2 に関して計算し
た修正比率rを用いて加速度を修正し、終点における角
度θ2 に関して計算した修正比率rを用いて減速度を修
正し、第1のアームの回転方向と第2のアームの回転方
向とが異なる場合には、前記修正比率r以上の大きさ
で、アクチュエータの出力限界を越えないように予め設
定してある修正比率を用いて加速度および減速度を修正
するように判断する回転方向関係判断部を設けたことに
より、第1のアームの回転方向と第2のアームの回転方
向とが異なる場合には、前記修正比率r以上の大きさ
で、アクチュエータの出力限界を越えないように予め設
定してある修正比率で修正された加減速度で動作するこ
とになるが、干渉トルクは、各アームの加減速に必要な
トルクと同じ方向のトルクとなり、アクチュエータの出
力(トルク)は、少なくて済むのでアクチュエータの能
力を有効に利用できる。第1のアームの回転方向と第2
のアームの回転方向とが同じである場合、干渉トルク
は、各アームの加減速に必要なトルクと逆の方向のトル
クとなり、この干渉トルクに抗するトルクもアクチュエ
ータは出力しなければならず、始点、終点における角度
θ2 に関して計算した修正比率rを用いて最大加速度、
最大減速度を修正することでアクチュエータの能力の限
界を越えないような最大の加速度と最大の減速度で動作
する。
According to the present invention, when the rotation direction of the first arm and the rotation direction of the second arm are the same, the correction ratio r calculated for the angle θ 2 at the starting point is applied to the acceleration / deceleration correction ratio determination unit. If the acceleration direction is corrected by using the correction ratio r calculated with respect to the angle θ 2 at the end point and the rotation direction of the first arm and the rotation direction of the second arm are different, By providing a rotation direction relation determination unit that determines that the acceleration and deceleration are corrected using a correction ratio that is set in advance so as not to exceed the output limit of the actuator and that is greater than or equal to the correction ratio r, When the rotation direction of the first arm and the rotation direction of the second arm are different, the correction ratio r is set to a value equal to or larger than the correction ratio and the correction ratio is set in advance so as not to exceed the output limit of the actuator. However, the interference torque becomes the torque in the same direction as the torque required for acceleration / deceleration of each arm, and the actuator output (torque) is small, so the actuator capacity is effectively Available. The rotation direction of the first arm and the second
When the rotation direction of the arm of is the same, the interference torque becomes a torque in the direction opposite to the torque required for acceleration / deceleration of each arm, and the actuator must also output the torque against this interference torque. Maximum acceleration using the correction ratio r calculated for the angle θ 2 at the start point and end point,
By modifying the maximum deceleration, the actuator operates at the maximum acceleration and maximum deceleration so that the limit of the actuator capacity is not exceeded.

【0012】[0012]

【実施例】以下、本発明による一実施例を図面を基に説
明する。図2は、本発明を実施したロボットを横から見
た図である。ロボットはいわゆるスカラ型で、第1アー
ム6の一端が固定部2に垂直な軸によって回動可能に連
結され、固定部2には、第1アーム6を駆動するサーボ
モータ4が内蔵してある。第1アーム6の他端には第2
アーム10の一端が垂直な軸によって回動可能に連結さ
れ、第1アーム6には、第2アーム10を駆動するサー
ボモータ8が取り付けられている。第2アーム10の他
端には、図示しない駆動系によって垂直に上下させるこ
とができるようにボールネジ14が取り付けてある。ボ
ールネジ14の下端にはハンド18が取り付けてある。
ハンド18は、搬送するワーク20を把持する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment according to the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 2 is a side view of a robot embodying the present invention. The robot is a so-called scalar type, and one end of the first arm 6 is rotatably connected to the fixed portion 2 by an axis perpendicular to the fixed portion 2, and the fixed portion 2 has a servo motor 4 for driving the first arm 6 built therein. . The other end of the first arm 6 has a second
One end of the arm 10 is rotatably connected by a vertical axis, and a servo motor 8 that drives the second arm 10 is attached to the first arm 6. A ball screw 14 is attached to the other end of the second arm 10 so that it can be vertically moved up and down by a drive system (not shown). A hand 18 is attached to the lower end of the ball screw 14.
The hand 18 holds the work 20 to be conveyed.

【0013】図1は、制御部の構成図である。ロボット
に付属するコントローラ内の記憶部に格納された動作プ
ログラム30に従って、移動指令34が軌道発生部に送
られる。移動指令34には、目標位置Xr と、最大加速
度αa 、最大減速度αd が含まれる。Xr 、αa 、αd
は、第1アーム6、第2アーム10についての値を要素
とする2次元ベクトル量である。一方、搬送質量mがオ
ペレータにより設定され、加減速度修正比率決定部26
に送られる。さらに始点(現在の位置)における第1ア
ーム6の角度θ1a、第2アーム10の角度θ2a、終点
(目標位置Xr )における第1アーム6の角度θ1d、第
2アーム10の角度θ2dが軌道発生部24から加減速度
修正比率決定部26に送られる。アームの角度は、第1
アーム6と第2アーム10が一直線になって、ロボット
の前方を向いている状態を0ラジアンとして、第1アー
ム6は固定部2のまわりに角度を計り、第2アーム10
は、第2アームの回転中心である第1アームとの連結部
のまわりに角度を計る。いづれも上からみて反時計回り
に計る。
FIG. 1 is a block diagram of the control unit. A movement command 34 is sent to the trajectory generation unit according to the operation program 30 stored in the storage unit in the controller attached to the robot. The movement command 34 includes the target position X r , the maximum acceleration α a , and the maximum deceleration α d . X r , α a , α d
Is a two-dimensional vector quantity whose elements are values for the first arm 6 and the second arm 10. On the other hand, the transport mass m is set by the operator, and the acceleration / deceleration correction ratio determination unit 26
Sent to. Further, the angle θ 1a of the first arm 6 at the start point (current position), the angle θ 2a of the second arm 10, the angle θ 1d of the first arm 6 at the end point (target position X r ), the angle θ of the second arm 10 2d is sent from the trajectory generation unit 24 to the acceleration / deceleration correction ratio determination unit 26. The angle of the arm is the first
When the arm 6 and the second arm 10 are aligned and the front of the robot is 0 radian, the first arm 6 measures the angle around the fixed portion 2 and the second arm 10
Measures an angle around the connection with the first arm, which is the center of rotation of the second arm. Each is measured counterclockwise when viewed from above.

【0014】加減速度修正比率決定部26は、修正比率
計算部28と回転方向関係判断部32から構成される。
修正比率計算部28は、搬送質量mと角度θ2aの関数f
(m,θ2a)として修正比率ra0を計算し、搬送質量m
と角度θ2dの関数f(m,θ2d)として修正比率rd0
計算する。関数fの具体例としては、本出願人による特
開平4−315205号公報記載のものがある。 f(m,θ2 )=(a+b×m)+(c+d×m)×θ
2 2 関数fは必要トルクが各アームのサーボモータの最大ト
ルクを越えないように決めてある。干渉トルクは最悪条
件の方(第1のアームと第2のアームの回転方向が同じ
場合)で考慮してあり、上式においてa、b、c、d
は、ロボットの動特性に関係して決定される数値(定
数)である。関数fの値は搬送質量mが大きくなるほど
小さな値となり、θ2 が大きくなるほど大きな値とな
る。
The acceleration / deceleration correction ratio determination unit 26 is composed of a correction ratio calculation unit 28 and a rotational direction relation determination unit 32.
The correction ratio calculation unit 28 calculates the function f of the transport mass m and the angle θ 2a .
The correction ratio r a0 is calculated as (m, θ 2a ), and the transport mass m
And the correction ratio r d0 is calculated as a function f (m, θ 2d ) of the angle θ 2d . A specific example of the function f is described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-315205 by the present applicant. f (m, θ 2 ) = (a + b × m) + (c + d × m) × θ
2 2 Function f is determined so that the required torque does not exceed the maximum torque of the servo motor of each arm. The interference torque is taken into consideration under the worst condition (when the rotation directions of the first arm and the second arm are the same), and a, b, c, d in the above equation are considered.
Is a numerical value (constant) determined in relation to the dynamic characteristics of the robot. The value of the function f becomes smaller as the transport mass m becomes larger, and becomes larger as θ 2 becomes larger.

【0015】回転方向関係判断部32は、角度θ1a、θ
2a、θ1d、θ2dを用いて以下の手順により軌道発生部2
4へ送るデータとして修正比率ra 、rd を求める。 ステップ1:もし、(θ1d−θ1a)×(θ2d−θ2a)≦
0 ならば ステップ3を実行 ステップ2:ra =ra0 ,rd =rd0 おわり。 ステップ3:ra =rmax (m) ,rd =rmax
(m) おわり。ここで搬送質量mの関数であるrmax (m)
は、例えば以下の式で設定する。 rmax (m)=f(m,第2アーム10がとりうる最大
の角度) 関数f(m,θ2 )は、θ2 が大きいほど大きくなるの
で、rmax (m)は、搬送質量mの場合における最大の
値をとることになる。
The rotation direction relation judging section 32 determines the angles θ 1a and θ.
2a , θ 1d , and θ 2d are used for the trajectory generation unit 2 by the following procedure.
Fixed ratio r a as data to be transmitted to 4, obtaining a r d. Step 1: If (θ 1d −θ 1a ) × (θ 2d −θ 2a ) ≦
If 0, execute step 3. Step 2: r a = r a0 , r d = r d0 End. Step 3: r a = r max (m), r d = r max
(M) The end. Where r max (m), which is a function of the transport mass m
Is set by the following formula, for example. r max (m) = f (m, maximum angle that the second arm 10 can take) The function f (m, θ 2 ) increases as θ 2 increases, so r max (m) is the transport mass m. Will take the maximum value in the case of.

【0016】軌道発生部24は、予め設定してある加減
速曲線を修正比率ra 、rd により修正して、例えば5
msecといった一定周期でサーボドライバ21、22
に位置指令35、36を逐次送る。サーボドライバ2
1、22は、それぞれサーボモータ4、8を回転させ、
第1アーム6及び第2アーム10を位置指令35、36
に従って移動させる。修正された加減速曲線における最
大加速度αam、最大減速度αdmは、次式によって表され
る。 αam = αa × ra αdm = αd × rd αam、αdmは、αa 、αd と同様のベクトル量、ra
d は、スカラ量である。加減速曲線として台形曲線
(速度が台形状に時間変化する)を用いると、一定加速
度で加速し、一定速度で減速するがこの一定加速度がα
amとなり、一定減速度がαdmとなる。
The trajectory generating unit 24 modifies the acceleration and deceleration curve set in advance corrected ratios r a, the r d, e.g. 5
Servo drivers 21, 22 at a fixed cycle such as msec
The position commands 35 and 36 are sequentially sent to. Servo driver 2
1, 22 rotate the servomotors 4, 8 respectively,
The first arm 6 and the second arm 10 are moved to position commands 35, 36.
Move according to. The maximum acceleration α am and the maximum deceleration α dm in the corrected acceleration / deceleration curve are represented by the following equations. α am = α a × r a α dm = α d × r d α am , α dm is a vector amount similar to α a , α d , r a ,
r d is a scalar quantity. If a trapezoidal curve (the velocity changes into a trapezoidal shape over time) is used as the acceleration / deceleration curve, the acceleration is accelerated at a constant acceleration and decelerated at a constant speed.
It becomes am and the constant deceleration becomes α dm .

【0017】さて、本実施例の動作について図3を基に
説明する。図3は、スカラ型ロボットの4つの姿勢をと
る状態を上から見た簡略図である。固定部2のまわりに
4つの姿勢を示している。姿勢4は、第1アーム6と第
2アーム10が一直線に近い姿勢であり、第1アーム6
の角度が−0.24ラジアン、第2アームの角度が−
0.34ラジアンである。この姿勢4までのロボット動
作をさせることを考える。姿勢1は、第1アーム6の角
度が−1.33ラジアン、第2アーム10の角度が−
0.83ラジアンであるので、姿勢1から姿勢4への動
作においては、両アームの回転方向は同じであり、回転
方向関係判断部32において前記ステップ2が実行さ
れ、関数fにより求まる修正比率が選択される。姿勢3
は、ハンドの位置は、姿勢1と同じであるが、姿勢が異
なり、第1アーム6の角度が−2.1ラジアン、第2ア
ーム10の角度が0.83ラジアンであるので、姿勢3
から姿勢4への動作においては、両アームの回転方向は
異なり、回転方向関係判断部32において前記ステップ
3が実行され、最大の修正比率が選択され、サーボモー
タの能力を有効に利用する。
Now, the operation of this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a simplified view of the state in which the SCARA robot has four postures, as viewed from above. Four postures are shown around the fixed portion 2. The posture 4 is a posture in which the first arm 6 and the second arm 10 are close to a straight line.
Angle is -0.24 radians and the angle of the second arm is-
It is 0.34 radians. Consider that the robot operates up to this posture 4. In posture 1, the angle of the first arm 6 is −1.33 radians and the angle of the second arm 10 is −.
Since it is 0.83 radians, in the movement from the posture 1 to the posture 4, the rotation directions of both arms are the same, the step 2 is executed in the rotation direction relation determining unit 32, and the correction ratio obtained by the function f is To be selected. Posture 3
The position of the hand is the same as the posture 1, but the postures are different and the angle of the first arm 6 is −2.1 radians and the angle of the second arm 10 is 0.83 radians.
In the movement from the posture to the posture 4, the rotation directions of the both arms are different, the step 3 is executed in the rotation direction relation judging section 32, the maximum correction ratio is selected, and the ability of the servo motor is effectively utilized.

【0018】第1アーム6の角度が1.33ラジアン、
第2アーム10の角度が−2.31ラジアンである姿勢
2から姿勢4への動作に於いても、両アームの回転方向
は異なり、回転方向関係判断部32において前記ステッ
プ3が実行され、最大の修正比率が選択され、サーボモ
ータの能力を有効に利用する。
The angle of the first arm 6 is 1.33 radians,
Even in the movement from the posture 2 to the posture 4 in which the angle of the second arm 10 is −2.31 radians, the rotation directions of both arms are different, and the rotation direction relationship determination unit 32 executes the above step 3 and The correction ratio is selected to effectively utilize the servo motor's ability.

【0019】[0019]

【発明の効果】本発明によれば、加減速度修正比率決定
部に、第1のアームの回転方向と第2のアームの回転方
向とが同じ場合には始点における角度θ2 に関して計算
した修正比率rを用いて加速度を修正し、終点における
角度θ2 に関して計算した修正比率rを用いて減速度を
修正し、第1のアームの回転方向と第2のアームの回転
方向とが異なる場合には、前記修正比率r以上の大きさ
で、アクチュエータの出力限界を越えないように予め設
定してある修正比率を用いて加速度および減速度を修正
するように判断する回転方向関係判断部を設けたことに
より、回転方向が逆の場合のサーボモータにかかる負荷
トルクの低下を考慮して加減速度を修正する修正比率を
変更でき、最大の加減速度にて動作する。従って、テー
ブルによる方法と異なり膨大な量の演算パラメータを記
憶する必要がなく、複数のアームの回転方向の関係がア
クチュエータにかかるトルクに影響を与えることを考慮
した加減速制御が可能となる。さらに、ロボットを用い
た生産システムのサイクルタイム短縮が実現できる。
According to the present invention, in the acceleration / deceleration correction ratio determining unit, when the rotation direction of the first arm and the rotation direction of the second arm are the same, the correction ratio calculated with respect to the angle θ 2 at the starting point. If the acceleration is corrected using r, the deceleration is corrected using the correction ratio r calculated with respect to the angle θ 2 at the end point, and if the rotation direction of the first arm and the rotation direction of the second arm are different, A rotation direction relationship determination unit that determines whether to correct the acceleration and deceleration using a correction ratio that is preset so as not to exceed the output limit of the actuator and that is larger than the correction ratio r. As a result, the correction ratio for correcting the acceleration / deceleration can be changed in consideration of the decrease in the load torque applied to the servo motor when the rotation direction is opposite, and operation is performed at the maximum acceleration / deceleration. Therefore, unlike the method using a table, it is not necessary to store a huge amount of calculation parameters, and it is possible to perform acceleration / deceleration control in consideration of the fact that the relationship between the rotation directions of a plurality of arms affects the torque applied to the actuator. Furthermore, the cycle time of the production system using the robot can be shortened.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の制御部の構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of a control unit of the present invention.

【図2】本発明を適用したスカラ型ロボットの概略図で
ある。
FIG. 2 is a schematic view of a SCARA type robot to which the present invention is applied.

【図3】図1のスカラ型ロボットの4つの姿勢をとる状
態を上から見た簡略図である。
FIG. 3 is a simplified diagram of the state in which the SCARA robot of FIG. 1 has four postures as viewed from above.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 固定部 4 サーボモータ 6 第1アーム 8 サーボモータ 10 第2アーム 14 ボールネジ 18 ハンド 20 ワーク 21 サーボドライバ 22 サーボドライバ 24 軌道発生部 26 加減速度修正比率決定部 28 修正比率計算部 30 動作プログラム 32 回転方向関係判断部 34 移動指令 35 位置指令 36 位置指令 2 Fixed part 4 Servo motor 6 1st arm 8 Servo motor 10 2nd arm 14 Ball screw 18 Hand 20 Work 21 Servo driver 22 Servo driver 24 Orbit generation part 26 Acceleration / deceleration correction ratio determination part 28 Correction ratio calculation part 30 Operation program 32 rotation Directional relationship determination unit 34 Movement command 35 Position command 36 Position command

───────────────────────────────────────────────────── 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 9/10 A 19/06 G05B 19/416 G05D 3/00 A ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI technical display location B25J 9/10 A 19/06 G05B 19/416 G05D 3/00 A

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 2本のアームが軸によって回動可能に連
結され、第1のアームが別の軸で固定部に回動可能に連
結されている構成によって2本のアームが水平面内で可
動であり、固定部から遠い方の第2のアームの先端に鉛
直方向に移動軸が設けられ、この移動軸の先端にハンド
を備え、制御部が付属しているロボットであって、 制御部に加減速度修正比率決定部と軌道発生部を設け、
アームの動特性から決まる係数a、b、c、dを制御系
に記憶し、減速度修正比率決定部がロボットの搬送する
質量mと前記2本のアームのなす角度θ2 とに関する計
算式 r=(a+b×m)+(c+d×m)×θ2 2 によって修正比率rを算出し、軌道発生部が、予め制御
系に設定されている加減速曲線を前記修正比率rを用い
て修正することにより適正な加減速度に基づく位置指令
を出力するロボットの加減速制御装置において、 前記加減速度修正比率決定部に、第1のアームの回転方
向と第2のアームの回転方向とが同じ場合には始点にお
ける角度θ2 に関して計算した修正比率rを用いて加速
度を修正し、終点における角度θ2 に関して計算した修
正比率rを用いて減速度を修正し、第1のアームの回転
方向と第2のアームの回転方向とが異なる場合には、前
記修正比率r以上の大きさで、アクチュエータの出力限
界を越えないように予め設定してある修正比率を用いて
加速度および減速度を修正するように判断する回転方向
関係判断部を設けたことを特徴とするロボットの加減速
制御装置。
1. A structure in which two arms are rotatably connected by a shaft and a first arm is rotatably connected to a fixed portion by another shaft, so that the two arms are movable in a horizontal plane. A robot in which a moving shaft is provided in the vertical direction at the tip of the second arm farther from the fixed portion, and a hand is provided at the tip of this moving axis, and a controller is attached to the robot. An acceleration / deceleration correction ratio determination unit and a trajectory generation unit are provided,
Coefficients a, b, c, and d determined from the dynamic characteristics of the arm are stored in the control system, and the deceleration correction ratio determining unit calculates the mass m carried by the robot and the angle θ 2 formed by the two arms. = (A + b × m) + (c + d × m) × θ 2 2 to calculate the correction ratio r, and the trajectory generator corrects the acceleration / deceleration curve preset in the control system using the correction ratio r. Thus, in the robot acceleration / deceleration control device that outputs a position command based on an appropriate acceleration / deceleration, when the rotation direction of the first arm and the rotation direction of the second arm are the same in the acceleration / deceleration correction ratio determination unit. Corrects the acceleration using the correction ratio r calculated for the angle θ 2 at the start point, and corrects the deceleration for the correction ratio r calculated for the angle θ 2 at the end point. The direction of rotation of the arm In this case, the rotation direction relation determining unit determines that the acceleration and deceleration are corrected by using a correction ratio that is set in advance so as not to exceed the output limit of the actuator and that is larger than the correction ratio r. An acceleration / deceleration control device for a robot, characterized by being provided with.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9678500B2 (en) 2011-09-15 2017-06-13 Mitsubishi Electric Corporation Machining program creating device numerical control device, machining system, machining program creating method, numerical control method, and machining program

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US9678500B2 (en) 2011-09-15 2017-06-13 Mitsubishi Electric Corporation Machining program creating device numerical control device, machining system, machining program creating method, numerical control method, and machining program

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