JPH0760327B2 - 走行軸付ロボツトの追従制御方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、ロボツト本体とそれを所定方向へ走行（移
動）させる走行軸とを備えた走行軸付ロボツトをコンテ
イニユアスラインに追従動作させるための追従制御方式
に関する。

〔従来の技術〕

走行軸付ロボツトは、例えば第３図に示すように、腰軸
31,アーム軸32,33,手首軸34等の多数の関節軸を有する
ロボツト本体30と、このロボツト本体30を所定方向（こ
の例では矢示Ｘ方向）へ走行させる走行軸35とによつて
構成されている。

このような走行軸付ロボツトをコンテイニユアスライン
（以下単に「ライン」という）に追従動作させて作業を
行なわせるための従来の追従制御方式によるロボツト制
御装置は、例えば第４図に示すように構成されていた。

このロボツト制御装置は、プログラムの解釈及び実行命
令出力を行なつて走行軸付ロボツトの制御を管理するCP
U1と、ロボツト本体の各関節軸の移動角（動作量）の算
出，偏差処理，指令計算をするロボツト演算部２と、そ
の指令に従つてロボツト本体駆動部Ａの各関節軸駆動用
モータ４（１〜ｉ）をドライブするモータドライバ３
（１〜ｉ）と、ロボツト本体駆動部Ａの各モータ４に取
付けられ、ロボツト本体の各軸の動作位置を検出するエ
ンコーダ等の位置検出器５（１〜ｉ）及び各軸の移動速
度を検出するタコジエネレータ等の速度検出器６（１〜
ｉ）と、位置検出器５によつて検出される各軸の動作位
置検出信号をCPU1が解釈できるように変換してCPU1に入
力するロボツト位置検出変換器７と、ライン駆動部Ｃの
ライン駆動用モータ15と、このモータによつて駆動され
るコンベアの例えばチエーン，あるいはワークの位置を
検出するライン位置検出器16による検出信号をCPU1が解
釈できるように変換するライン位置検出変換器14と、そ
れによつて検出されたライン位置とCPU1から与えられる
走行軸移動量から偏差を計算する加算器17と、走行軸の
移動角（移動量）の算出，偏差処理，指令計算をする走
行軸演算部８と、走行軸駆動部Ｂの走行軸駆動用モータ
10をドライブするモータドライバ９と、走行軸駆動部Ｂ
のモータ10に取付けられ、走行軸の動作位置を検出する
位置検出器11及び走行軸の移動速度を検出する速度検出
器12と、位置検出器11による検出信号をCPU1が解釈でき
るように変換してCPU1に入力する走行軸位置検出変換器
13とから構成されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、このような従来のロボツト制御装置によ
る走行軸付ロボツトの追従制御方式にあつては、ロボツ
ト本体がラインに追従するのではなくて、ライン位置と
走行軸位置の偏差から走行軸がラインに追従する方式と
なつていた。

そのため、ラインが脈動しながら動作する場合に、走行
軸のみが追従制御を行なつているのでロボツト先端の追
従精度が低下したり、追従精度を上げようとして走行軸
追従ゲインを上げると、制御系が不安定になつてライン
の脈動振動に走行軸が共振してしまい、ロボツト本体が
ガタガタ振られて作業ができなくなるという問題点があ
つた。

この発明は、このような従来の走行軸付ロボツトのライ
ン追従制御における問題点を解決することを目的とす
る。

〔問題点を解決するための手段〕

そのため、この発明による走行軸付ロボツトの追従制御
方式は、走行軸を、ラインの走行速度を単位時間ごとに
区切って、単位時間当たりの平均速度を計算し、該単位
時間当たりの平均速度で追従走行させ、それによる走行
軸とラインの追従偏差を走行軸方向成分のロボツト偏差
として、ロボツト本体側で各間接軸の制御により補正す
ることにより、ラインに正確に追従動作させるようにし
て上記の問題点を解決したものである。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は、この発明による制御方式を実施した走行軸付
ロボツト制御装置の一例を示すブロツク図であり、第４
図と同様な部分には同一符号を付してある。

まず構成を説明すると、プログラム解釈及び実行命令出
力を行なつて、走行軸付ロボツトの各関節軸の制御及び
走行軸の制御を同時管理する手段であるCPU1と、第１の
偏差算出手段である加算器17からのラインと走行軸の追
従偏差とCPU1から与えられるロボツト移動量から、ロボ
ツト追従偏差を算出する第２の偏差算出手段である加算
器18と、第４図の従来例と同様にロボツト軸の移動角
（動作量）の算出，偏差処理，指令計算をするロボツト
演算部２と、ロボツト本体の各関節軸（１〜ｉ）を駆動
するロボツト本体駆動部Ａの各モータ４（１〜ｉ）をド
ライブするモータドライバ３（１〜ｉ）と、ロボツト本
体の各関節軸の動作位置を検出する位置検出器５（１〜
ｉ）と、各関節軸の動作速度を検出する速度検出器６
（１〜ｉ）と、各位置検出器５からの位置検出信号をCP
U1が解釈できるように変換するロボツト位置検出変換器
７と、ライン駆動部Ｃのモータ15に取付けられて、ライ
ン又はライン上のワークの位置を検出するライン位置検
出器16と、その検出信号をCPU1が解釈できるように変換
するライン位置検出変換器14と、そのライン位置とCPU1
から与えられる走行軸移動量から追従偏差を算出する第
１の偏差算出手段である加算器17と、走行軸の移動角
（移動量）の算出，偏差処理，指令計算をする走行軸演
算部８と、走行軸駆動部Ｂのモータ10をドライブするモ
ータドライバ９と、走行軸の動作位置を検出する位置検
出器11及び走行軸の移動速度を検出する速度検出器12
と、位置検出器11による位置検出信号をCPU1が解釈でき
るように変換する走行軸位置検出変換器13とから構成さ
れている。

次に、この実施例の作用を説明する。

CPU1は、プログラム及び各位置検出器変換13,14からの
動作位置データを解釈し、追従制御においてロボツト本
体の各軸と走行軸に対する実行命令を与える。

この時、走行軸に対しては、予めCPU1が持つている内部
データから、ライン平均速度の実行命令が走行軸演算部
８に与えられる。

なお、CPU1から走行軸演算部８に与えられるライン平均
速度の実行命令としては、ライン全体が常に均一な速度
で走行している場合にはライン全体を通しての平均速度
でもよいが、ラインが速くなったり遅くなったり低周波
的に速度を変えて走行させているような場合には、単位
時間に区切った間の平均速度を求め、この単位時間当た
りの平均速度をライン平均速度とした実行命令が走行軸
演算部８に与えられる。

また、ロボツト本体の各軸に対しては、ライン位置検出
変換器14によつて検出されるライン実速度に対応する位
置と上述のCPU1から走行軸演算部８に与えたライン平均
速度による位置とを加算器17によつて逆極性で加算して
得た誤差（つまり追従偏差）と、CPU1から与えられてい
るロボツト移動量とを加算器18によつて逆極性で加算し
て得たロボツト追従偏差がロボツト演算部２に与えられ
る。

そのロボツト演算部２では、ロボツト追従偏差からロボ
ツト本体の各軸の移動角の算出，偏差処理及び指令計算
を行なう。つまり、追従偏差を見込んだロボツト本体の
各軸動作指令が出力される。

この各軸動作指令に従つて、各軸用のモータドライバ３
がロボツト本体駆動部Ａの各モータ４をドライブする。

さらに、走行軸に対しては、CPU1から与えられるライン
平均速度により、走行軸演算部８が走行軸の移動量算
出，偏差処理及び指令計算を行なう。この指令に従つ
て、モータドライバ９が走行軸駆動部Ｂのモータ10をド
ライブする。

したがつて、このロボツト制御装置による追従方式では
走行軸はライン平均速度に合せた粗い追従走行を実行
し、その結果による走行軸とラインの追従偏差は、ロボ
ツト本体側にフイードバツクして、走行軸方向成分のロ
ボツト偏差としてロボツト本体の各軸の制御によつて補
正する。

例えば、第２図（イ）に示すように、ライン実速度Vrが
脈動しているがライン平均速度Vaが略一定な場合、この
一定のライン平均速度に走行軸速度を一致させ、斜線部
分の偏差はロボツト走行軸方向成分の偏差としてロボツ
ト本体側で補正する。

また、第２図（ロ）に示すようにライン実速度Vrが低周
波で変動し、かつ高周波の脈動分をもつて動作する場合
は、その低周波変動する速度をライン平均速度Vaと見な
して走行軸をそれに追従走行させ、高周波分すなわち斜
線部分の偏差はロボツト本体側で補正して追従精度を上
げる。

この場合、単位時間毎に区切って平均速度を計算し、次
の単位時間の平均速度とみなすか、予測した平均速度と
する。

〔発明の効果〕 以上説明してきたように、この発明による走行軸付ロボ
ットの追従制御方式は、走行軸を、ラインの走行速度を
単位時間ごとに区切って、単位時間当たりの平均速度を
計算し、該単位時間当たりの平均速度で追従走行させ、
その結果による走行軸とラインの追従偏差を走行軸方向
成分のロボット偏差として、ロボット本体側で各関節軸
の制御により補正して正確に追従制御するようにしたた
め、ラインが低周波的な大きな速度変化をして走行して
いる場合には、走行軸がその大きな変化に追従し、ライ
ンが脈動しながら動作していてもロボット本体の各関節
軸を追従制御しているためロボット先端での追従精度が
悪くなることがなく、また追従精度は走行軸とロボット
本体に対する両方のゲイン調整により、制御系を安定さ
せたまま向上できるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す走行軸付ロボツト制
御装置のブロツク図、 第２図（イ）（ロ）は第１図の実施例の作用説明に供す
る速度線図、 第３図は走行軸付ロボツトの一例を示す斜視図、 第４図は従来の追従制御方式による走行軸付ロボツト制
御装置のブロツク図である。 １…CPU、２…ロボツト演算部 ３…モータドライバ ４…ロボツト本体の関節軸駆動用モータ 5,11,16…位置検出器 6,12…速度検出器 ７…ロボツト位置検出変換器 ８…走行軸演算部、９…モータドライバ 10…走行軸駆動用モータ 13…走行軸位置検出変換器 14…ライン位置検出変換器 15…ライン駆動用モータ 17…加算器（第１の偏差検出手段） 18…加算器（第２の偏差検出手段） Ａ…ロボツト本体駆動部、Ｂ…走行軸駆動部 Ｃ…ライン駆動部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ロボット本体と該ロボット本体を所定方向
   に走行させる走行軸とを備えた走行軸付ロボットをコン
   ティニュアスラインに追従動作させる追従制御方式にお
   いて、 上記走行軸付ロボットの走行軸を、上記ラインの走行速
   度を単位時間ごとに区切って、単位時間当たりの平均速
   度を計算し、該単位時間当たりの平均速度で追従走行す
   るように制御し、その結果によるが走行軸とラインの追
   従偏差を走行軸方向のロボット偏差として上記ロボット
   本体の関節軸を制御して補正することを特徴とする走行
   軸付ロボットの追従制御方式。