JPH0760339B2 - 制御装置 - Google Patents
制御装置Info
- Publication number
- JPH0760339B2 JPH0760339B2 JP62299994A JP29999487A JPH0760339B2 JP H0760339 B2 JPH0760339 B2 JP H0760339B2 JP 62299994 A JP62299994 A JP 62299994A JP 29999487 A JP29999487 A JP 29999487A JP H0760339 B2 JPH0760339 B2 JP H0760339B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- control unit
- target
- arithmetic
- reference point
- arms
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、複数の腕の先端のハンドで把持した１つの
物体を移動する動作を行うことが可能であるような、複
数の腕を有する産業用ロボットの制御装置に関するもの
である。
物体を移動する動作を行うことが可能であるような、複
数の腕を有する産業用ロボットの制御装置に関するもの
である。
従来の技術 複数の腕の先端のハンドで１つの物体を把持して移動を
行う場合の、従来の制御装置の構成と動作は次のような
ものであった。
行う場合の、従来の制御装置の構成と動作は次のような
ものであった。
即ち、制御装置は、１本の腕に対して１個の演算制御ユ
ニットを有し、中央制御ユニットの指令によって演算制
御ユニットは対応する腕の制御を行うように構成されて
いた。
ニットを有し、中央制御ユニットの指令によって演算制
御ユニットは対応する腕の制御を行うように構成されて
いた。
第６図と第７図は従来の動作における中央制御ユニット
および演算制御ユニットの処理のフローチャートであ
る。まず、物体の位置と姿勢を表わすためのデータとし
て物体上の代表点を選び、その物体の参照点とする。中
央制御ユニットは、物体を把持した各腕の先端のハンド
位置姿勢の、物体の参照点に対する相対位置を求める。
次に中央制御ユニットは、物体の所望移動経路にしたが
って、その物体の参照点の移動経路の補間計算を行い、
補間制御のために時間的に細分割された各時刻の参照点
の目標位置を計算し、参照点の目標位置から前に求めた
相対位置の位置を各腕の先端のハンドの目標位置として
算出し、これを各時刻に各腕に対応する演算制御ユニッ
トに指令目標位置として送る。演算制御ユニットは、対
応する腕の先端のハンドの目標位置を中央制御ユニット
より受け、これをもとに逆変換演算を行い各関節の目標
角度を算出し、各関節を駆動するモータの回転角度の目
標値に変換して、各モータの制御ユニットに送る。各制
御ユニットは対応するモータを与えられた目標値に従っ
て駆動制御することにより、各腕の関節が駆動され、複
数の腕が協調動作して１つの物体を移動させることがで
きるというものであった。
および演算制御ユニットの処理のフローチャートであ
る。まず、物体の位置と姿勢を表わすためのデータとし
て物体上の代表点を選び、その物体の参照点とする。中
央制御ユニットは、物体を把持した各腕の先端のハンド
位置姿勢の、物体の参照点に対する相対位置を求める。
次に中央制御ユニットは、物体の所望移動経路にしたが
って、その物体の参照点の移動経路の補間計算を行い、
補間制御のために時間的に細分割された各時刻の参照点
の目標位置を計算し、参照点の目標位置から前に求めた
相対位置の位置を各腕の先端のハンドの目標位置として
算出し、これを各時刻に各腕に対応する演算制御ユニッ
トに指令目標位置として送る。演算制御ユニットは、対
応する腕の先端のハンドの目標位置を中央制御ユニット
より受け、これをもとに逆変換演算を行い各関節の目標
角度を算出し、各関節を駆動するモータの回転角度の目
標値に変換して、各モータの制御ユニットに送る。各制
御ユニットは対応するモータを与えられた目標値に従っ
て駆動制御することにより、各腕の関節が駆動され、複
数の腕が協調動作して１つの物体を移動させることがで
きるというものであった。
発明が解決しようとする問題点 しかしながら上記構成では、中央制御ユニットにおける
計算処理の負荷が大きく、腕の数が例えば２本から３本
に増すと、中央制御ユニットにおける計算量が増し、こ
のための計算時間だけ、各腕に対応する演算制御ユニッ
トに目標位置を送る時間間隔を大きくしなければならな
い。すなわち、腕の本数により制御単位時間が異なるも
のになるという問題点がある。
計算処理の負荷が大きく、腕の数が例えば２本から３本
に増すと、中央制御ユニットにおける計算量が増し、こ
のための計算時間だけ、各腕に対応する演算制御ユニッ
トに目標位置を送る時間間隔を大きくしなければならな
い。すなわち、腕の本数により制御単位時間が異なるも
のになるという問題点がある。
第８図（ａ）、（ｂ）に腕が２本の場合と３本の場合の
中央制御ユニットおよび演算制御ユニットの処理の時間
に関する説明図を示す。
中央制御ユニットおよび演算制御ユニットの処理の時間
に関する説明図を示す。
本発明は、上記従来の問題点に鑑み、同時に動作すべき
腕の本数が変わっても異なる制御単位時間を設定する必
要のない制御装置を提供するものである。
腕の本数が変わっても異なる制御単位時間を設定する必
要のない制御装置を提供するものである。
問題点を解決するための手段 上記目的を達成するために本発明では、中央制御ユニッ
トは目標参照点のデータと参照点から各腕先端の目標ハ
ンド位置姿勢までの相対位置のデータを演算制御ユニッ
トに送る手段を有し、演算制御ユニットは目標参照点の
データと相対位置のデータを受けて対応する腕の先端の
目標ハンド位置姿勢を算出する手段を有している。
トは目標参照点のデータと参照点から各腕先端の目標ハ
ンド位置姿勢までの相対位置のデータを演算制御ユニッ
トに送る手段を有し、演算制御ユニットは目標参照点の
データと相対位置のデータを受けて対応する腕の先端の
目標ハンド位置姿勢を算出する手段を有している。
作用 中央制御ユニットは、物体の所望移動経路にもとづいて
参照点についての補間計算を行い、補間制御のために時
間的に細分割された各時刻の物体の目標位置に対する参
照点データを計算し、各腕に対応する演算制御ユニット
に参照点データおよび相対位置データを指令目標位置と
して送る。各演算制御ユニットは、中央制御ユニットか
ら受けた指令目標位置の参照点データと相対位置データ
から腕先端の目標ハンド位置姿勢を算出し、これをもと
に逆変換演算を行い各関節の目標角度を算出して各関節
を駆動するモータの回転角度に変換し、モータの制御ユ
ニットに指令目標値として送る。
参照点についての補間計算を行い、補間制御のために時
間的に細分割された各時刻の物体の目標位置に対する参
照点データを計算し、各腕に対応する演算制御ユニット
に参照点データおよび相対位置データを指令目標位置と
して送る。各演算制御ユニットは、中央制御ユニットか
ら受けた指令目標位置の参照点データと相対位置データ
から腕先端の目標ハンド位置姿勢を算出し、これをもと
に逆変換演算を行い各関節の目標角度を算出して各関節
を駆動するモータの回転角度に変換し、モータの制御ユ
ニットに指令目標値として送る。
実施例 以下、本発明の実施例について説明する。
本実施例における腕は、第３図のような軸構成で７自由
度の動作が可能な７関節を有するマニピュレータであ
る。このマニピュレータでは先端のハンドの位置姿勢お
よび肘回転角を指定するとこれに対応する各関節角度を
求めることができ、各関節を駆動するモータを制御して
前記各関節角度に動作させることにより、所望の位置姿
勢に先端のハンドを移動することができる。
度の動作が可能な７関節を有するマニピュレータであ
る。このマニピュレータでは先端のハンドの位置姿勢お
よび肘回転角を指定するとこれに対応する各関節角度を
求めることができ、各関節を駆動するモータを制御して
前記各関節角度に動作させることにより、所望の位置姿
勢に先端のハンドを移動することができる。
第４図において各関節を駆動するモータ61〜6n、71〜7n
は、制御装置のモータの制御ユニット41〜4n、51〜5nに
より制御される。各モータの制御ユニット41〜4n、51〜
5nは演算制御ユニット２、３からの指令により、モータ
の現在位置読み出しおよび目標位置までの動作制御を行
う。
は、制御装置のモータの制御ユニット41〜4n、51〜5nに
より制御される。各モータの制御ユニット41〜4n、51〜
5nは演算制御ユニット２、３からの指令により、モータ
の現在位置読み出しおよび目標位置までの動作制御を行
う。
演算制御ユニット２、３は、プログラムされたマイクロ
コンピュータを内蔵し、２ポートRAMを介した中央制御
ユニット１との通信と各種演算およびI/Oユニットを介
したモータの制御ユニット41〜4n、51〜5nとの通信を行
うことができ、各モータ61〜6n、71〜7nの現在位置をモ
ータの制御ユニット41〜4n、51〜5nから受けて正変換演
算を行って現在位置における腕の先端のハンドの位置姿
勢を算出する機能や、目標ハンド位置姿勢を中央制御ユ
ニット１から受けて逆変換演算を行って各関節を駆動す
るモータ61〜6n、71〜7nの目標位置を算出してモータの
制御ユニット41〜4n、51〜5nに指令を出してハンドを所
望の位置姿勢に移動させる機能を有している。ハンド等
の位置姿勢のデータは、次のような４×４行列で表され
る。
コンピュータを内蔵し、２ポートRAMを介した中央制御
ユニット１との通信と各種演算およびI/Oユニットを介
したモータの制御ユニット41〜4n、51〜5nとの通信を行
うことができ、各モータ61〜6n、71〜7nの現在位置をモ
ータの制御ユニット41〜4n、51〜5nから受けて正変換演
算を行って現在位置における腕の先端のハンドの位置姿
勢を算出する機能や、目標ハンド位置姿勢を中央制御ユ
ニット１から受けて逆変換演算を行って各関節を駆動す
るモータ61〜6n、71〜7nの目標位置を算出してモータの
制御ユニット41〜4n、51〜5nに指令を出してハンドを所
望の位置姿勢に移動させる機能を有している。ハンド等
の位置姿勢のデータは、次のような４×４行列で表され
る。
ただしN,O,Aはそれぞれハンド等の向きを表わすために
仮想的にハンド等に固定した直交座標系のX,Y,Z方向の
単位ベクトル（３次元）であり、Ｐはハンド等の位置を
表わすベクトル（３次元）である。
仮想的にハンド等に固定した直交座標系のX,Y,Z方向の
単位ベクトル（３次元）であり、Ｐはハンド等の位置を
表わすベクトル（３次元）である。
以下、２本の腕で１つの物体を移動する場合について説
明する。第１図と第２図にそれぞれ中央制御ユニット１
と演算制御ユニット２、３の処理のフローチャートを示
す。
明する。第１図と第２図にそれぞれ中央制御ユニット１
と演算制御ユニット２、３の処理のフローチャートを示
す。
まず、物体の位置姿勢を表わすためのデータとして物体
上に仮想的に固定した座標系を設け、これを参照点とす
る。参照点のデータは、上記ハンドの位置姿勢と同様に
４×４行列で表わされる。中央制御ユニット１は、物体
を把持した各腕の先端のハンド位置姿勢の、物体の参照
点に対する相対位置を求める。参照点データの４×４行
列をRef、ハンド位置姿勢のデータの４×４行列をＨと
すると、相対位置のデータＲは、ハンドの位置姿勢と同
様に４×４行列で表わされ、次の計算により算出され
る。
上に仮想的に固定した座標系を設け、これを参照点とす
る。参照点のデータは、上記ハンドの位置姿勢と同様に
４×４行列で表わされる。中央制御ユニット１は、物体
を把持した各腕の先端のハンド位置姿勢の、物体の参照
点に対する相対位置を求める。参照点データの４×４行
列をRef、ハンド位置姿勢のデータの４×４行列をＨと
すると、相対位置のデータＲは、ハンドの位置姿勢と同
様に４×４行列で表わされ、次の計算により算出され
る。
Ｒ＝Ref-1・Ｈ 中央制御ユニット１は、物体の移動開始位置の参照点か
ら移動最終位置の参照点までを補間し、一定時間毎の参
照点の目標位置を求める。参照点と第ｉ番目の腕の先端
のハンド位置姿勢の、相対位置Riと、時刻ｔの参照点の
目標位置Ref（ｔ）を、中央制御ユニット１は第ｉ番目
の演算制御ユニットに送る。演算制御ユニット２、３は
相対位置Riと参照点の目標位置Ref（ｔ）を受けて、時
刻ｔの腕の先端の目標ハンド位置姿勢Hi（ｔ）を次のよ
うに算出する。
ら移動最終位置の参照点までを補間し、一定時間毎の参
照点の目標位置を求める。参照点と第ｉ番目の腕の先端
のハンド位置姿勢の、相対位置Riと、時刻ｔの参照点の
目標位置Ref（ｔ）を、中央制御ユニット１は第ｉ番目
の演算制御ユニットに送る。演算制御ユニット２、３は
相対位置Riと参照点の目標位置Ref（ｔ）を受けて、時
刻ｔの腕の先端の目標ハンド位置姿勢Hi（ｔ）を次のよ
うに算出する。
Hi（ｔ）＝Ref（ｔ）・Ri 演算制御ユニット２、３はHi（ｔ）をもとに逆変換演算
を行い、各関節の目標角度を算出し、各関節を駆動する
モータ61〜6n、71〜7nの回転角度の目標値に変換して、
各モータの制御ユニット41〜4n、51〜5nに送る。
を行い、各関節の目標角度を算出し、各関節を駆動する
モータ61〜6n、71〜7nの回転角度の目標値に変換して、
各モータの制御ユニット41〜4n、51〜5nに送る。
第５図（ａ）、（ｂ）に腕が２本の場合と３本の場合の
本発明における中央制御ユニットおよび演算制御ユニッ
トの処理時間の説明図を示す。参照点データと相対位置
データから腕先端の目標ハンド位置姿勢を算出する処理
が各演算制御ユニットで行われるようになっているた
め、腕の本数が変わってもほぼ一定時間で補間制御が行
える。
本発明における中央制御ユニットおよび演算制御ユニッ
トの処理時間の説明図を示す。参照点データと相対位置
データから腕先端の目標ハンド位置姿勢を算出する処理
が各演算制御ユニットで行われるようになっているた
め、腕の本数が変わってもほぼ一定時間で補間制御が行
える。
以上のように、物体を把持している腕すべてに対して、
移動最終位置の参照点まで上記の補間以降の処理を繰り
返すことにより、複数の腕で１つの物体をスムーズに移
動することができる。
移動最終位置の参照点まで上記の補間以降の処理を繰り
返すことにより、複数の腕で１つの物体をスムーズに移
動することができる。
発明の効果 以上のように本発明では、中央制御ユニットは目標参照
点のデータと各腕先端の目標ハンド位置姿勢までの相対
位置のデータを各演算制御ユニットに送るようにし、各
演算制御ユニットで目標参照点と相対位置から目標ハン
ド位置姿勢を算出するようにしているため、中央制御ユ
ニットの計算処理の負荷が小さくなり、腕の本数が変化
しても補間制御の時間間隔をほとんど変える必要がな
い。このことは、腕１本毎の制御装置のモジュール化が
容易となるというメリットでもある。
点のデータと各腕先端の目標ハンド位置姿勢までの相対
位置のデータを各演算制御ユニットに送るようにし、各
演算制御ユニットで目標参照点と相対位置から目標ハン
ド位置姿勢を算出するようにしているため、中央制御ユ
ニットの計算処理の負荷が小さくなり、腕の本数が変化
しても補間制御の時間間隔をほとんど変える必要がな
い。このことは、腕１本毎の制御装置のモジュール化が
容易となるというメリットでもある。
第１図は本発明の一実施例における複腕動作における中
央制御ユニットの処理のフローチャート、第２図は同複
腕動作における演算制御ユニットの処理のフローチャー
ト、第３図は本発明の一実施例におけるマニピュレータ
の軸構成の説明図、第４図は制御装置の構成図、第５図
（ａ）、（ｂ）は本発明の複腕動作における各ユニット
の処理時間に関する説明図、第６図は従来の複腕動作に
おける中央制御ユニットの処理のフローチャート、第７
図は従来の複腕動作における演算制御ユニットの処理の
フローチャート、第８図（ａ）、（ｂ）は従来の複腕動
作における各ユニットの処理時間に関する説明図であ
る。 １……中央制御ユニット、2,3……演算制御ユニット、4
1，42，……4n，51，52，……5n……モータの制御ユニ
ット、61，62，……6n，71，72，……7n……モータ。
央制御ユニットの処理のフローチャート、第２図は同複
腕動作における演算制御ユニットの処理のフローチャー
ト、第３図は本発明の一実施例におけるマニピュレータ
の軸構成の説明図、第４図は制御装置の構成図、第５図
（ａ）、（ｂ）は本発明の複腕動作における各ユニット
の処理時間に関する説明図、第６図は従来の複腕動作に
おける中央制御ユニットの処理のフローチャート、第７
図は従来の複腕動作における演算制御ユニットの処理の
フローチャート、第８図（ａ）、（ｂ）は従来の複腕動
作における各ユニットの処理時間に関する説明図であ
る。 １……中央制御ユニット、2,3……演算制御ユニット、4
1，42，……4n，51，52，……5n……モータの制御ユニ
ット、61，62，……6n，71，72，……7n……モータ。
Claims (1)
- 【請求項１】複数の腕の動作を制御する制御装置であっ
て、中央制御ユニットと、前記腕に対応する複数の演算
制御ユニットと、前記演算制御ユニットに接続されて腕
の各関節を駆動するモータの制御ユニットとから構成さ
れ、前記中央制御ユニットは、複数の腕の先端のハンド
で把持された物体の位置姿勢を代表する参照点の移動経
路を補間する手段と、補間により得られた目標参照点の
データと参照点から各腕先端の目標ハンド位置姿勢まで
の相対位置のデータを演算制御ユニットに送る手段とを
有し、前記演算制御ユニットは、目標参照点のデータと
相対位置のデータを受けて対応する腕の先端の目標ハン
ド位置姿勢を算出する手段と、前記目標ハンド位置姿勢
から腕の各関節角度目標値を算出し各関節を駆動するモ
ータの目標位置に変換してモータの制御ユニットに送る
手段とを有していることを特徴とする制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62299994A JPH0760339B2 (ja) | 1987-11-30 | 1987-11-30 | 制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62299994A JPH0760339B2 (ja) | 1987-11-30 | 1987-11-30 | 制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01142808A JPH01142808A (ja) | 1989-06-05 |
| JPH0760339B2 true JPH0760339B2 (ja) | 1995-06-28 |
Family
ID=17879459
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62299994A Expired - Lifetime JPH0760339B2 (ja) | 1987-11-30 | 1987-11-30 | 制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0760339B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106737671B (zh) * | 2016-12-21 | 2019-04-19 | 西安科技大学 | 七自由度仿人机械臂的双层拟人运动规划方法 |
| JP7060540B2 (ja) | 2019-04-03 | 2022-04-26 | ファナック株式会社 | 加工制御システム及び加工システム |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0666043B2 (ja) * | 1981-12-30 | 1994-08-24 | 富士通株式会社 | 多軸制御システム |
| JPS6085885A (ja) * | 1983-10-17 | 1985-05-15 | 株式会社日立製作所 | 多関節機構の制御装置 |
| JPS62139006A (ja) * | 1985-12-13 | 1987-06-22 | Toyoda Mach Works Ltd | ロボツト制御装置 |
| JPH0766285B2 (ja) * | 1986-03-14 | 1995-07-19 | フアナツク株式会社 | ロボツトア−ムの制御装置 |
-
1987
- 1987-11-30 JP JP62299994A patent/JPH0760339B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01142808A (ja) | 1989-06-05 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |