JPH0732279A - ロボット位置教示方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ロボットに動作位置を教示するロボット位置
教示方式に関し、ロボットに教示点通りの軌跡に沿って
動作させるようにする。 【構成】 教示点等読み取り手段１は、不揮発性メモリ
３１ｄにＣをコーナ点としてコーナ部分５ａを形成する
教示点Ａ、Ｃ及びＥ、並びに加減速時定数Ｔ及び教示速
度Ｖｐを読み取る。見込み点等演算手段２は、その教示
点Ａ、Ｃ及びＥ、加減速時定数Ｔ及び教示速度Ｖｐを用
いて、コーナ部分５ａでの加減速開始点Ｂと加減速終了
点Ｅ、及びロボットの実際の動作軌跡がコーナ部分５ａ
に沿ったものとなるようにコーナ点Ｃに代えて内部的に
教示する見込み点Ｃ₁ を演算する。教示点再記憶手段３
は、その加減速開始点Ｂ、加減速終了点Ｅ及び見込み点
Ｃ₁を教示点として再記憶し、不揮発性メモリ３１ｄに
格納する。ロボットは最終的な教示点Ａ、Ｂ、Ｃ₁ 、Ｄ
及びＥを読み取り、コーナ部分５ｂを加減速時定数Ｔ、
教示速度Ｖｐで移動する。そのときのロボットの実際の
軌跡は、予め教示されていた教示点Ａ、Ｃ及びＥから成
る軌跡となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はロボットに動作位置を教
示するロボット位置教示方式に関し、特にロボットにコ
ーナ部分での動作位置を教示するロボット位置教示方式
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、産業用ロボットにおいて、例えば
シール剤塗布の作業を行わせるような場合は、直線と直
線のつなぎ目であるコーナ部分でもその動作速度を直線
部分と同じ速度に保持して作業効率が低下しないように
している。その場合、ロボットの実際の軌跡は以下に述
べるように予め教示しておいた軌跡とは異なってくる。

【０００３】図６はコーナ部分でのロボットの軌跡の説
明図である。図において、ロボット（正確にはロボット
のハンドまたはツールの先端）が、教示点Ａ、Ｃ及びＥ
から成るコーナ部分を一定速度で通過する場合を想定す
る。この場合、ロボットの軌跡は、図７に示すような２
つ速度特性に基づく動作の足し合わせになり、その結果
ロボットは、図６に示す曲線ＢＤの軌跡を描いて動作す
ることになる。

【０００４】図７において、横軸ｔは時間を、縦軸Ｖは
速度をそれぞれ表す。Ｂ点はＡ→Ｃの動作の減速開始と
Ｃ→Ｅの動作の加速開始の点である。また、Ｄ点はＡ→
Ｃの動作の減速終了とＣ→Ｅの動作の加速終了の点であ
る。さらに、Ｔは予め設定されている加減速時定数、Ｖ
ｐは教示速度（線速度）である。２つの速度特性を示す
直線の交点Ｐは、図６に示すロボットの実際の軌跡ＢＤ
間の中間点Ｍに相当する。ここで、教示点Ｃと実際の軌
跡ＢＤ間の距離ｄ、すなわちＣＭ間の距離ｄを求める場
合について説明する。

【０００５】先ず、図６と図７からＢＣ間及びＣＤ間の
距離Ｌを求めると、距離Ｌは次式（１）で表される。

【０００６】

【数１】 Ｌ＝（１／２）・Ｖｐ・Ｔ ・・・・・（１） Ｍ点は、ロボットの軌跡の対称性からロボットがＢ点を
通過してから時間Ｔ／２経過後の位置であり、Ａ→Ｃの
動作を考えるとＣ点よりＬ／４だけ手前に位置するＦ点
に相当し、Ｃ→Ｅの動作を考えるとＣ点よりＥ点方向へ
Ｌ／４だけ進んだＧ点に相当する。したがって、次式
（２）のベクトル式が成立する。

【０００７】

【数２】 ＣＭ^* ＝ＣＦ^* ＋ＣＧ^* ・・・・・・（２） 但し、□^* はベクトルを表すものとする。

【０００８】ここで、直線ＡＣと直線ＣＥのなす角度
（外角）をβとすると、ＣＭ間の距離ｄは次式（３）で
表される。

【０００９】

【数３】 ｄ＝２・（Ｌ／４）・ｃｏｓ｛（π−β）／２｝ ＝（Ｌ／２）・ｓｉｎ（β／２） ・・・・・（３） 式（１）を代入して

【００１０】

【数４】 ｄ＝（１／４）・Ｖｐ・Ｔ・ｓｉｎ（β／２） ・・・（４） このように、ロボットが教示点Ａ、Ｃ及びＥから成るコ
ーナ部分を一定の教示速度Ｖｐで通過しようとすると、
実際はコーナ点であるＣ点から距離ｄだけ内側の軌跡Ｂ
Ｄを通過することになる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】かかるロボットの軌跡
のずれが発生すると、上記のシール剤塗布用のロボット
の場合では、必要な部分にシール剤を塗布できず、逆に
必要でない部分にシール剤を塗布することになる。

【００１２】また、軌跡のずれの発生を避けたい場合、
教示速度を減速することも考えられるが、その場合は、
シール剤の塗布量まで制御する必要が生じ、塗布を指令
する作業が煩雑化してしまう。教示速度の減速は作業効
率の悪化にもつながる。

【００１３】さらに、オペレータが予め軌跡のずれを見
込んで、わざと違う点を教示することもあるが、その教
示点はオペレータの感覚で決められるので、軌跡のずれ
を的確に解消することはできない。その教示そのものも
ワークやツールの干渉があるときは、行うことができな
い。

【００１４】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、ロボットに教示点通りの軌跡に沿って動作さ
せることができるロボット位置教示方式を提供すること
を目的とする。

【００１５】

【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、ロボットに動作位置を教示するロボット
位置教示方式において、予め教示された、コーナ部分を
形成するコーナ点とその前後の２点、前記コーナ点前後
での加減速時定数及び前記コーナ部分での教示速度を読
み取る教示点等読み取り手段と、前記教示点等読み取り
手段が読み取った前記コーナ点とその前後の２点、前記
加減速時定数及び前記教示速度を用いて、前記コーナ部
分での加減速開始点と加減速終了点、及び前記ロボット
の実際の動作軌跡が前記コーナ部分に沿ったものとなる
ように前記コーナ点に代えて内部的に教示する見込み点
を演算する見込み点等演算手段と、前記見込み点等演算
手段が求めた前記加減速開始点、前記加減速終了点及び
前記見込み点を教示点として再記憶する教示点再記憶手
段と、を有することを特徴とするロボット位置教示方式
が、提供される。

【００１６】

【作用】教示点等読み取り手段は、予め教示された、コ
ーナ部分を形成するコーナ点とその前後の２点、そのコ
ーナ点前後での加減速時定数及びコーナ部分での教示速
度を読み取る。見込み点等演算手段は、教示点等読み取
り手段が読み取ったコーナ点とその前後の２点、加減速
時定数及び教示速度を用いて、コーナ部分での加減速開
始点と加減速終了点、及びロボットの実際の動作軌跡が
コーナ部分に沿ったものとなるようにコーナ点に代えて
内部的に教示する見込み点を演算する。教示点再記憶手
段は、見込み点等演算手段が求めた加減速開始点、加減
速終了点及び見込み点を教示点として再記憶する。

【００１７】

【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は本発明の原理を示すブロック図である。
図において、教示点等読み取り手段１は、不揮発性メモ
リ３１ｄに予め格納された教示点Ａ、Ｃ及びＥを読み取
る。この教示点Ａ、Ｃ及びＥはＣをコーナ点としてコー
ナ部分５ａを形成している。また、教示等読み取り手段
１は、不揮発性メモリ３１ｄに同様に格納されている加
減速時定数Ｔと教示速度Ｖｐを読み取る。

【００１８】見込み点等演算手段２は、教示点等読み取
り手段１が読み取った教示点Ａ、Ｃ及びＥ、加減速時定
数Ｔ及び教示速度Ｖｐを用いて、コーナ部分５ａでの加
減速開始点Ｂと加減速終了点Ｅ、及びロボットの実際の
動作軌跡がコーナ部分５ａに沿ったものとなるようにコ
ーナ点Ｃに代えて内部的に教示する見込み点Ｃ₁ を演算
する。

【００１９】教示点再記憶手段３は、見込み点等演算手
段２が求めた加減速開始点Ｂ、加減速終了点Ｅ及び見込
み点Ｃ₁ を教示点として再記憶し、不揮発性メモリ３１
ｄに格納する。

【００２０】ロボットは不揮発性メモリ３１ｄに最終的
に格納された教示点Ａ、Ｂ、Ｃ₁ 、Ｄ及びＥを読み取
り、その教示点Ａ、Ｂ、Ｃ₁ 、Ｄ及びＥから成るコーナ
部分５ｂを加減速時定数Ｔ、教示速度Ｖｐで移動する。
そのときのロボットの実際の軌跡は、予め教示されてい
た教示点Ａ、Ｃ及びＥから成る軌跡となる。

【００２１】次に、見込み点Ｃ₁ の求め方について図２
を用いて説明する。図２において、予め教示点Ａ、Ｃ及
びＥが教示されているとする。Ｂ点はＡ→Ｃの動作の減
速開始とＣ→Ｅの動作の加速開始の点である。また、Ｄ
点はＡ→Ｃの動作の減速終了とＣ→Ｅの動作の加速終了
の点である。先ず、ＢＣ間及びＣＤ間の距離Ｌを求める
が、この距離Ｌは上述した式（１）から得られ、Ｌ＝
（１／２）・Ｖｐ・Ｔである。なお、Ｂ点、Ｄ点の位置
をこの距離Ｌに限定する必要はなく、場合によってはＬ
を適当な長さに調整することも可能である。次に、見込
み点Ｃ₁ の角度γを求める。

【００２２】ΔＢＣＣ₁ において、∠Ｃ＝（π＋β）／
２、∠Ｃ₁ ＝（π−γ）／２、∠Ｂ＝（γ−β）／２が
成立する。また、正弦定理より次式（５）が成立する。

【００２３】

【数５】 ｄ₁ ／ｓｉｎ｛（γ−β）／２｝＝Ｌ／ｓｉｎ｛（π−γ）／２｝・・（５） 一方、Ｃ₁ Ｃ間の距離ｄ₁ は、上述した式（４）から次
式（６）で表すことができる。

【００２４】

【数６】 ｄ₁ ＝（１／４）・Ｖｐ・Ｔ・ｓｉｎ（γ／２） ・・・・（６） また、上述したように、Ｌ＝（１／２）・Ｖｐ・Ｔであ
るから、上記式（６）のｄ₁ は、次式（７）にように変
形することができる。

【００２５】

【数７】 ｄ₁ ＝（Ｌ／２）・ｓｉｎ（γ／２） ・・・・・（７） 式（７）と上記式（５）から次式（８）が得られる。

【００２６】

【数８】 （Ｌ／２）・ｓｉｎ（γ／２）・ｓｉｎ｛（π−γ）／２｝＝Ｌ・ｓｉｎ｛（γ −β）／２｝・・・・・・（８） したがって、次式（９）が得られる。

【００２７】

【数９】 ｓｉｎγ＝４・ｓｉｎ｛（γ−β）／２｝・・・・・（９） 式（９）より、γはβにより決まることが分かる。一般
的には、ｔａｎ（γ／２）＝ｔとおくと、ｔに関する３
次方程式を解くことにより求まる。因みに、教示点Ａ、
Ｃ、Ｅは与えられており、βはＡＣ^* ／ＡＣとＣＥ^* ／
ＣＥとの内積がｃｏｓβとなるので、簡単に求まる。

【００２８】γが求まると、見込み点Ｃ₁ の位置を∠Ｃ
を二分割する線上に決定することができる。図３は本発
明の処理手順を示す図である。図において、Ｓに続く数
値はステップ番号を示す。 〔Ｓ１〕Ａ点の教示データを読み取る。 〔Ｓ２〕Ｂ点の教示データを読み取る。 〔Ｓ３〕Ｃ点の教示データを読み取る。 〔Ｓ４〕上記３点と、加減速時定数Ｔ及び教示速度Ｖｐ
から、β及びＬを計算する。 〔Ｓ５〕Ｂ点及びＤ点を計算する。 〔Ｓ６〕式（９）よりγを計算する。 〔Ｓ７〕Ｃ₁ 点を計算する。 〔Ｓ８〕点Ａ、Ｂ、Ｃ₁ 、Ｄ及びＥを教示点として再記
憶する。

【００２９】次に本発明によって教示された点に基づく
ロボットの軌跡について説明する。図４は本発明による
ロボットの軌跡についての説明図であり、（Ａ）は従来
の軌跡を、（Ｂ）は本発明による軌跡を示している。従
来は点Ａ、Ｃ及びＥが教示されたとき、ロボットは、図
４（Ａ）に破線で示すように点Ａ→Ｂ→Ｍ→Ｄ→Ｅの順
に移動し、オペレータが期待する軌跡Ａ→Ｂ→Ｃ→Ｄ→
Ｅを描いて移動することはできなかった。これに対し、
本発明では、点Ａ、Ｃ及びＥが教示されたとき、内部的
にＣ₁ 点を生成してＣ点に代わる新たな教示点として記
憶するので、その結果としてロボットは図４（Ｂ）に破
線で示すように、点Ａ→Ｂ→Ｃ→Ｄ→Ｅの順に移動す
る。すなわち、ロボットは、オペレータが期待する軌跡
とほぼ同じ軌跡を描いて移動する。

【００３０】オペレータは期待する軌跡通りにコーナを
教示すればよいので、教示作業が簡単になり、教示時の
時間的、人的コストを低減することができる。また、見
込み点にツールを持ってきて実際に教示する従来方法で
は、そのツールやワークの干渉等で教示できない場合が
あるが、本発明では、見込み点Ｃ₁ は内部的に生成され
るので、そのような物理的制約を受けることもない。

【００３１】さらに、見込み点Ｃ₁ の位置は演算によっ
て定量的に的確に求まるので、ロボットの軌跡をより教
示点に沿った正確なものとすることができる。図５はロ
ボット制御装置の概略のブロック図である。ロボット制
御装置にはプロセッサボード３１があり、プロセッサボ
ード３１にはプロセッサ３１ａ、ＲＯＭ３１ｂ、ＲＡＭ
３１ｃ及び不揮発性メモリ３１ｄがある。プロセッサ３
１ａはＲＯＭ３１ｂに格納されたシステムプログラムに
従って、ロボット制御装置３０全体を制御する。ＲＡＭ
３１ｃには各種のデータが格納されている。不揮発性メ
モリ３１ｄには、ロボット１の動作プログラムや本発明
に係るロボット位置教示のためのプログラムが格納され
ている。図１で示した教示点等読み取り手段１、見込み
点等演算手段２及び教示点再記憶手段３は、プロセッサ
３１ａが不揮発性メモリに格納されたプログラムを読み
取って実行するソフトウェアによる機能である。プロセ
ッサボード３１はバス３９に結合されている。

【００３２】ディジタルサーボ制御回路３２はバス３９
に結合され、プロセッサボード３１からの指令によっ
て、サーボアンプ３３を経由して、サーボモータ５１、
５２、５３、５４、５５及び５６を駆動する。これらの
サーボモータはロボット１０に内蔵され、ロボット１０
の各軸を動作させる。

【００３３】シリアルポート３４はバス３９に結合さ
れ、教示操作盤５７やその他のＲＳ２３２Ｃ機器５８と
接続されている。教示操作盤５７はロボットへの教示点
入力に使用される。また、シリアルポート３４にはＣＲ
Ｔ３６ａが接続されている。

【００３４】ディジタルＩ／Ｏ３５には操作パネル３６
ｂが接続されている。また、ディジタルＩ／Ｏ３５及び
アナログＩ／Ｏ３７を経由してシール剤塗布量制御に関
するデータ等の入出力が行われる。大容量メモリ３８に
はティーチングデータ等が格納される。

【００３５】本実施例ではロボットの動作加減速方式は
一次遅れ系（リニア加減速）を取り扱っている。ロボッ
トの動作加減速方式はこの他にもリニア加減速処理を２
回施したり、指数加減速を採用したもの等様々存在す
る。本発明はこれら全ての加減速方式について有効であ
り、一次遅れ系方式のみに限定されるものではない。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように本発明では、コーナ
部分を形成する各点が教示されたとき、内部的に見込み
点をを生成してコーナ点に代わる新たな教示点として記
憶するように構成した。ロボットは、その見込み点に基
づいてオペレータが期待する軌跡とほぼ同じ軌跡を描い
て移動する。

【００３７】オペレータは期待する軌跡通りにコーナを
教示すればよいので、教示作業が簡単になり、教示時の
時間的、人的コストを低減することができる。また、見
込み点にツールを持ってきて実際に教示する従来方法で
は、そのツールやワークの干渉等で教示できない場合が
あるが、見込み点が内部的に生成されるので、そのよう
な物理的制約を受けることもない。

【００３８】さらに、見込み点の位置は演算によって定
量的に的確に求まるので、ロボットの軌跡をより教示点
に沿った正確なものとすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理を示すブロック図である。

【図２】見込み点の求め方の説明図である。

【図３】本発明の処理手順を示す図である。

【図４】本発明によるロボットの軌跡についての説明図
であり、（Ａ）は従来の軌跡を、（Ｂ）は本発明による
軌跡を示している。

【図５】ロボット制御装置の概略のブロック図である。

【図６】コーナ部分でのロボットの軌跡の説明である。

【図７】コーナ部分での２つの速度特性を示す図であ
る。

【符号の説明】

１ 教示点等読み取り手段 ２ 見込み点等演算手段 ３ 教示点再記憶手段 ５ａ、５ｂ コーナ部分 １０ ロボット ３０ ロボット制御装置 ３１ａ ＣＰＵ ３１ｂ ＲＯＭ ３１ｃ ＲＡＭ ３１ｄ 不揮発性メモリ ５７ 教示操作盤 Ｂ 加減速開始点 Ｃ コーナ点 Ｃ₁ 見込み点 Ｄ 加減速終了点

───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｇ０５Ｂ 19/42

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ロボットに動作位置を教示するロボット
   位置教示方式において、 予め教示された、コーナ部分を形成するコーナ点とその
   前後の２点、前記コーナ点前後での加減速時定数及び前
   記コーナ部分での教示速度を読み取る教示点等読み取り
   手段と、 前記教示点等読み取り手段が読み取った前記コーナ点と
   その前後の２点、前記加減速時定数及び前記教示速度を
   用いて前記コーナ部分での加減速開始点と加減速終了
   点、及び前記ロボットの実際の動作軌跡が前記コーナ部
   分に沿ったものとなるように前記コーナ点に代えて内部
   的に教示する見込み点を演算する見込み点等演算手段
   と、 前記見込み点等演算手段が求めた前記加減速開始点、前
   記加減速終了点及び前記見込み点を教示点として再記憶
   する教示点再記憶手段と、 を有することを特徴とするロボット位置教示方式。
2. 【請求項２】 前記見込み点の位置は、前記コーナ部分
   での前記コーナ点のなす角度に応じて決まることを特徴
   とする請求項１記載のロボット位置教示方式。