JPH08132369A - ロボット制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 外部信号に基づいて任意の位置にロボットを
停止させる場合にあって、その停止位置を常に一定の位
置とする。 【構成】 演算部８は目標となる位置に基づいて各サン
プリング時刻毎の各軸の移動量を求め位置指令信号Ｓｐ
を出力し、位置制御部９は位置指令信号Ｓｐと位置フィ
ードバック信号Ｐfbとに基づいて速度指令信号Ｓｖを出
力する。速度制御部１０は速度指令信号Ｓｖと速度フィ
ードバック信号Ｖfbとによりトルク指令信号Ｓｔを出力
し、電流制御部１１はトルク指令信号Ｓｔと検出電流値
Ｉとにより電流指令信号Ｓｉを出力し、電力制御部１２
は電流指令信号Ｓｉに応じた電流をモータ１に流す。ロ
ボットが任意の停止位置に来たときに停止信号Ｐstを出
力する停止位置検出器１４を設置する。停止位置検出器
１４から停止信号Ｐstが入力されると、その時点におけ
る各軸の現在位置のデータを記憶部７に停止位置のデー
タとして記憶し、その後の目標位置をその停止位置に変
更する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば組立て作業やパ
レタイズ作業を行う産業用ロボット等のロボット制御装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば産業用ロボットにあっては、その
手先を複数軸によって現在位置から目標位置へ移動させ
ることを、マイコン等からなる制御装置により自動的に
繰返すようになっている。このとき、各軸のモータを制
御する制御装置は、予め目標位置や各軸に関するパラメ
ータが記憶される記憶部や、演算部、位置制御部等を備
えて構成されている。

【０００３】前記演算部は、現在位置から目標位置まで
の各軸の移動量を求め、その移動量と設定された加減速
時間、設定速度とから、各軸の速度パターンを決定し、
その速度パターンに従って各サンプリング時刻毎の目標
位置を位置指令信号として出力する。そして、前記位置
制御部においては、前記各軸の位置指令信号と各軸の位
置フィードバック信号とから位置偏差を求め、これに位
置ループゲインを乗じて速度指令信号を生成し、この速
度指令信号をサーボドライバに出力してモータを駆動す
るようになっている。

【０００４】ところで、この種のロボットにおいて、予
め教示された目標位置への移動中に、事前に目標位置と
して教示することができない任意の位置にロボットを停
止させたいような場合がある。このような場合、従来で
は、ロボットがその任意の位置近傍に来たことを検出す
るリミットスイッチやフォトセンサなどの検出器を設
け、制御装置は、その検出器の検出信号を入力すると、
ある所定の減速時間で各軸を停止させるような速度パタ
ーンを生成し、その速度パターンに従った位置指令信号
によって各軸を減速停止させるように構成されていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように、検出器の検出に基づいて所定の減速時間で各軸
を停止させるものでは、検出信号を受取った際の速度の
相違や、ロボットの姿勢の相違、予め設定する減速時間
の相違などにより、ロボットの停止位置が変化してしま
うことになり、常に一定の位置に停止させることができ
ない不具合があった。このような不具合を解決するため
に、ロボットの移動速度を低速に設定することも考えら
れるが、これでは作業時間が長くなってしまうことにな
る。また、ロボットを所定の位置に停止させるための前
記検出器の設置位置の調整が面倒となる欠点もあった。

【０００６】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、外部信号に基づいて任意の位置にロボ
ットを停止させる場合にあって、その停止位置を常に一
定の位置とすることができるロボット制御装置を提供す
るにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１のロボ
ット制御装置は、ロボットの各軸のモータを駆動する駆
動手段に対して、前記各軸の目標位置とそれら各軸の位
置フィードバック信号とに基づいて速度指令信号を出力
するものであって、任意の時刻に外部信号が入力される
ことに基づいてその時点での前記各軸の位置を停止位置
として記憶する停止位置記憶手段と、この停止位置記憶
手段に記憶されている停止位置に前記目標位置を変更す
る目標位置変更手段とを具備するところに特徴を有する
ものである。

【０００８】また、この場合、前記目標位置変更手段に
より目標位置が停止位置に変更されたときには、所定の
加減速時間において各軸が前記停止位置に停止するよう
に速度指令信号を出力するように構成しても良い（請求
項２の発明）。

【０００９】さらには、目標位置を停止位置に変更する
かどうかを選択する選択手段を設けるようにすれば、よ
り効果的である（請求項３の発明）。このとき、前記選
択手段を、ロボットの動作プログラム中の記述に基づい
て選択を行うように構成したり（請求項４の発明）、前
記選択手段を、外部からの選択信号の入力に基づいて選
択を行うように構成することができる（請求項５の発
明）。

【００１０】

【作用】本発明の請求項１のロボット制御装置によれ
ば、ロボットの各軸の動作中において、任意の時刻に外
部信号が入力されると、停止位置記憶手段によりその時
点での前記各軸の位置が停止位置として記憶される。そ
して、目標位置変更手段により、停止位置記憶手段に記
憶されている停止位置に目標位置が変更されるようにな
る。従って、外部信号に基づいて任意の位置にロボット
を停止させる場合にあって、外部信号入力時のロボット
の速度や姿勢の相違などに関係なく、停止位置記憶手段
に記憶されている停止位置に、各軸を確実に停止させる
ことが可能となる。また、外部信号を出力する検出器を
設ける場合、ロボットを停止させるべき位置そのままの
位置に検出器を設置すれば良い。

【００１１】また、この場合、前記目標位置変更手段に
より目標位置が停止位置に変更されたときには、所定の
加減速時間において各軸が前記停止位置に停止するよう
に速度指令信号を出力する構成とすれば（請求項２のロ
ボット制御装置）、外部信号が入力されたときには、入
力時点から常に所定の加減速時間にてロボットを停止さ
せることができ、停止動作をより滑らかとすることがで
きる。

【００１２】さらには、目標位置を停止位置に変更する
かどうかを選択する選択手段を設けるようにすれば（請
求項３のロボット制御装置）、ロボットを停止位置に停
止させるか否かを必要に応じて選択することができる。
このとき、前記選択手段を、ロボットの動作プログラム
中の記述に基づいて選択を行うように構成したり（請求
項４のロボット制御装置）、外部からの選択信号の入力
に基づいて選択を行うように構成することができ（請求
項５のロボット制御装置）、いずれも、ロボットを停止
位置に停止させるか否かの指定を簡単に行うことができ
る。

【００１３】

【実施例】以下、本発明をパレタイズ作業を行う産業用
ロボットに適用した一実施例について、図１ないし図３
を参照して説明する。図１は全体構成を示しており、こ
こで、ロボットの各軸（アーム）を駆動するモータ（サ
ーボモータ）１は、本実施例に係る制御装置２により制
御されるようになっている。また、前記モータ１の速度
及び位置が、速度検出器３及び位置検出器４により夫々
検出されるようになっている。

【００１４】前記制御装置２は、例えば前記モータ１を
駆動する駆動手段としてのサーボドライバ５や、このサ
ーボドライバ５に対して速度指令信号Ｓｖを出力するマ
イコン等からなる位置制御装置６を備えて構成されてい
る。より詳細には、前記位置制御装置６は、記憶部７、
演算部８、位置制御部９から構成される。前記記憶部７
には、ティーチング位置データ（ワークの取出位置や搬
送位置のデータ）や、例えばロボット言語で記述された
動作プログラム、各軸に関する加減速時間や設定速度等
のパラメータなどが記憶されている。

【００１５】前記演算部８は、前記動作プログラムを解
析し、各サンプリング時刻毎の各軸の移動量を求め、位
置指令信号Ｓｐを出力する。そして、前記位置制御部９
では、前記位置指令信号Ｓｐと、前記位置検出器４から
入力される位置フィードバック信号Ｐfbとを比較して位
置偏差を求め、この位置偏差に応じた速度指令信号Ｓｖ
を生成し、前記サーボドライバ５に出力するようになっ
ている。

【００１６】前記サーボドライバ５は、詳細には、速度
制御部１０、電流制御部１１、電力制御部１２及び電流
検出器１３を備えて構成されている。このうち速度制御
部１０は、前記位置制御部９からの速度指令信号Ｓｖ
と、前記速度検出器３からの速度フィードバック信号Ｖ
fbとの偏差を求め、その偏差に応じたトルク指令信号Ｓ
ｔを生成し、前記電流制御部１１に出力するようになっ
ている。さらに、電流制御部１１は、そのトルク指令信
号Ｓｔと、前記電流検出器１３により検出されたモータ
１に実際に流れる電流値Ｉとの偏差を求め、その偏差に
応じた電流指令信号Ｓｉを前記電力制御部１２に出力
し、電力制御部１２はその電流指令信号Ｓｉに応じた電
流をモータ１に流すようになっている。

【００１７】これにて、各軸のモータ１は、演算部８に
より求められた移動量だけ回転されるようになり、もっ
てロボットが現在位置から目標となる位置へ移動される
のである。この場合、演算部８は、ロボットを例えばワ
ークの取出位置（速度０）からワークの搬送位置（速度
０）へ移動させるにあたっては、図２に示すように、各
軸の時間経過に伴う速度変化のパターンを設定し、その
速度パターンに基づいて各サンプリング時刻における位
置指令信号Ｓｐを求めるようになっている。

【００１８】ここで、各軸の速度パターンは、例えば図
２（ａ）に示すように、現在位置（速度０）から、設定
された加速時間ｔａで設定速度Ｖまで加速し、設定速度
Ｖで等速移動させた後、設定された減速時間ｔｄで速度
０まで減速するといった台形のパターンに設定される。
そして、各軸の時間経過に伴う位置は、前記速度を積分
したものであるから、図２（ｂ）に示すようになり、こ
れにより、各サンプリング時刻における目標位置（位置
指令信号Ｓｐ）が求められるのである。この位置指令信
号Ｓｐに従って位置制御を行うことにより、ロボット
は、所定の加減速をもった滑らかな移動動作で目標とす
る位置へ移動されるのである。

【００１９】さて、このようなロボットの移動中に、事
前に教示することができない任意の位置にロボットを停
止させたいような場合がある。そこで、本実施例では、
ロボットがその任意の位置（停止位置）に来たことを検
出し、検出信号（外部信号）Ｐstを前記位置制御装置６
へ出力するリミットスイッチやフォトセンサ等の停止位
置検出器１４が設置されている。

【００２０】これと共に、前記位置制御装置６は、その
ソフトウエア構成により、前記停止位置検出器１４から
外部信号Ｐstが入力されたときに、その時点における各
軸の現在位置のデータが、前記位置制御部９から記憶部
７に入力され、停止位置のデータとして記憶されるよう
になっている。そして、目標位置がその停止位置に変更
され、前記演算部８から出力される位置指令信号Ｓｐ
が、その停止位置に固定されるようになるのである。従
って、前記記憶部７が、本発明にいう停止位置記憶手段
として機能し、位置制御装置６が、本発明にいう目標位
置変更手段としての機能を果たすのである。

【００２１】次に、上記構成の作用について述べる。通
常の動作時には、ロボットの各軸のモータ１は、制御装
置２によって、上述のように台形の速度パターンとなる
ように設定される目標位置（位置指令信号Ｓｐ）に基づ
いてフィードバック制御がなされ、もって、所定の取出
位置にてワークを取出し、そのワークを所定の搬送位置
へ搬送するパレタイズ作業が自動的に実行される。

【００２２】そして、このようなロボットの移動動作中
において、任意の時刻に停止位置検出器１４からの停止
信号Ｐstが制御装置２に入力されると、その時点での各
軸の位置が停止位置として記憶部７に記憶され、図３に
示すように、目標位置がその停止位置に変更されて位置
指令信号Ｓｐがその停止位置に固定される。これによ
り、ロボット（各軸）は、記憶部７に記憶された停止位
置つまり停止信号Ｐstが入力された時点における位置に
確実且つ速やかに停止されるようになるのである。尚、
図３（ａ）では、停止信号Ｐstの入力時点（時刻Ｔ0 ）
で、即座に速度が０となるように図示しているが、実際
には、停止信号Ｐstが入力された時点で存在する位置偏
差に応じて、速度指令信号Ｓｖは変動することになる。
いずれにしても、極く短時間で停止位置に停止されるこ
とは明らかである。

【００２３】このような本実施例によれば、停止位置検
出器１４からの停止信号Ｐstに基づいて任意の位置にロ
ボットを停止させる場合にあって、従来のような停止位
置が変動する虞のあるものと異なり、停止信号入力時の
ロボットの速度や姿勢の相違などに関係なく、記憶部７
に記憶されている停止位置に、各軸を確実に停止させる
ことができ、その停止位置を常に一定の位置とすること
ができるものである。また、停止信号を出力する停止位
置検出器１４を設ける場合においても、検出器の設置位
置の調整が面倒であった従来のものと異なり、ロボット
を停止させるべき位置そのままの位置に停止位置検出器
１４を設置すれば良く、簡単且つ確実に設置することが
できるものである。

【００２４】図４は本発明の他の実施例（請求項２に対
応）を示すものである。この実施例が上記実施例と異な
る点は、目標位置が停止位置に変更されたときに、停止
信号入力時点Ｔ0 から所定の加減速時間において各軸が
停止位置に停止するように速度指令信号Ｓｖを出力する
構成としたところにある。

【００２５】即ち、停止位置検出器１４から停止信号Ｐ
stが入力（時刻Ｔ0 ）されると、その時点での各軸の位
置が停止位置として記憶部７に記憶され、目標位置がそ
の停止位置に変更されるのであるが、停止させる際の速
度指令信号Ｓｖを、時刻Ｔ0における速度から、一定の
加速度で減速して、所定の減速時間ｔd1（時刻Ｔ1 ）で
速度０となるように設定する。これにて、ロボットは、
時刻Ｔ１にて各軸の速度が０となり一旦停止する。

【００２６】ところが、この時点では、実際に停止した
位置は、前記減速時間ｔd1の間に移動した分だけ、目標
位置とされた停止位置からずれているため、そのずれを
なくすべく、さらにその後、所定の加速時間ｔa2及び減
速時間ｔd2で各軸を逆方向に駆動するように速度指令信
号Ｓｖを設定する。これにて、時刻Ｔ1 から時間（ｔa2
＋ｔd2）が経過した時刻Ｔ2 において、ロボットは記憶
された停止位置に、確実に停止するようになるのであ
る。

【００２７】かかる本実施例においても、上記実施例と
同様に、停止位置検出器１４からの停止信号Ｐstに基づ
いて任意の位置にロボットを停止させる場合にあって、
停止信号入力時のロボットの速度や姿勢の相違などに関
係なく、記憶部７に記憶されている停止位置に、各軸を
確実に停止させることができ、その停止位置を常に一定
の位置とすることができる。また、停止信号を出力する
停止位置検出器１４を設ける場合においても、ロボット
を停止させるべき位置そのままの位置に停止位置検出器
１４を設置すれば良く、簡単且つ確実に設置することが
できる。

【００２８】そして、これに加えて、所定の加減速時間
において各軸が停止位置に停止するように速度指令信号
Ｓｖを出力する構成としたので、停止信号Ｐstが入力さ
れたときには、入力時点から常に所定の加減速時間にて
ロボットを停止させることができ、停止動作をより滑ら
かとすることができるものである。

【００２９】尚、上記各実施例では、停止信号Ｐstの入
力によって、無条件で目標位置を停止位置に変更するよ
うにしたが、目標位置を停止位置に変更するかどうかを
選択する選択手段を設けるようにしても良く、これによ
れば、ロボットを停止位置に停止させるか否かを必要に
応じて選択することができる。また、このとき、前記選
択手段を、ロボットの動作プログラム中の記述に基づい
て選択を行うように構成したり、外部からの選択信号の
入力に基づいて選択を行うように構成することができ、
いずれも、ロボットを停止位置に停止させるか否かの指
定を簡単に行うことができるものである。

【００３０】

【発明の効果】以上の説明にて明らかなように、本発明
の請求項１のロボット制御装置によれば、任意の時刻に
外部信号が入力されることに基づいてその時点での各軸
の位置を停止位置として記憶する停止位置記憶手段と、
この停止位置記憶手段に記憶されている停止位置に目標
位置を変更する目標位置変更手段とを具備するので、外
部信号に基づいて任意の位置にロボットを停止させる場
合にあって、その停止位置を常に一定の位置とすること
ができるという優れた実用的効果を奏するものである。

【００３１】また、この場合、前記目標位置変更手段に
より目標位置が停止位置に変更されたときには、所定の
加減速時間において各軸が前記停止位置に停止するよう
に速度指令信号を出力する構成とすれば（請求項２のロ
ボット制御装置）、外部信号が入力されたときには、入
力時点から常に所定の加減速時間にてロボットを停止さ
せることができ、停止動作をより滑らかとすることがで
きる。

【００３２】さらには、目標位置を停止位置に変更する
かどうかを選択する選択手段を設けるようにすれば（請
求項３のロボット制御装置）、ロボットを停止位置に停
止させるか否かを必要に応じて選択することができる。
このとき、前記選択手段を、ロボットの動作プログラム
中の記述に基づいて選択を行うように構成したり（請求
項４のロボット制御装置）、外部からの選択信号の入力
に基づいて選択を行うように構成することができ（請求
項５のロボット制御装置）、いずれも、ロボットを停止
位置に停止させるか否かの指定を簡単に行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すもので、全体構成を示
す機能ブロック図

【図２】通常動作時における各軸の時間経過に伴う速度
（ａ）と目標位置（ｂ）との関係を示す図

【図３】移動動作中に停止信号が入力された場合の各軸
の時間経過に伴う速度（ａ）と目標位置（ｂ）との関係
を示す図

【図４】本発明の他の実施例を示す図３相当図

【符号の説明】

図面中、１はモータ、２は制御装置、３は速度検出器、
４は位置検出器、５はサーボドライバ（駆動手段）、６
は位置制御装置（目標位置変更手段）、７は記憶部（記
憶手段）、８は演算部、９は位置制御部、１０は速度制
御部、１１は電流制御部、１４は停止位置検出器を示
す。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ロボットの各軸のモータを駆動する駆動
   手段に対して、前記各軸の目標位置とそれら各軸の位置
   フィードバック信号とに基づいて速度指令信号を出力す
   るものであって、 任意の時刻に外部信号が入力されることに基づいてその
   時点での前記各軸の位置を停止位置として記憶する停止
   位置記憶手段と、 この停止位置記憶手段に記憶されている停止位置に前記
   目標位置を変更する目標位置変更手段とを具備すること
   を特徴とするロボット制御装置。
2. 【請求項２】 前記目標位置変更手段により前記目標位
   置が前記停止位置に変更されたときには、所定の加減速
   時間において前記各軸が前記停止位置に停止するように
   速度指令信号を出力するように構成されていることを特
   徴とする請求項１記載のロボット制御装置。
3. 【請求項３】 前記目標位置を停止位置に変更するかど
   うかを選択する選択手段を具備することを特徴とする請
   求項１又は２記載のロボット制御装置。
4. 【請求項４】 前記選択手段は、ロボットの動作プログ
   ラム中の記述に基づいて選択を行うように構成されてい
   ることを特徴とする請求項３記載のロボット制御装置。
5. 【請求項５】 前記選択手段は、外部からの選択信号の
   入力に基づいて選択を行うように構成されていることを
   特徴とする請求項３記載のロボット制御装置。