JPH081561A - 産業ロボットの制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 作動部材の保持位置への移動方向の相違によ
る保持電流増大のために、駆動装置の電動機が大形化し
ない産業ロボットの制御方法を得る。 【構成】 駆動装置(6)を制御し作動部材(5)の所要動作
後に作動部材(5)を保持所定位置よりも上昇移動駆動し
た後、作動部材(5)を下降移動駆動して保持所定位置に
保持する。このように作動部材(5)を所定位置に保持す
ることにより、作動部材(5)が反重力方向に移動して保
持所定位置へ到達する場合の保持電流値が少なくなる。 【効果】産業ロボットの作業性能とは直接的に関係のな
い作動部材の所定位置保持のために、一回り容量が大き
い高価な電動機の使用を解消し電動機の小形化が可能に
なって産業ロボットの製作費、運転費を低減する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、動作後の作動部材を
所定位置に保持する産業ロボットの制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】図５及び図６は、従来の産業ロボットの
制御方法を説明する図で、図５は１自由度の垂直関節型
産業ロボットの模式図、図６は図５の産業ロボットにお
ける保持電流線図である。図において、(1)は床(2)に設
置された産業ロボットで、基体(3)、基体(3)に設けられ
た関節(4)、関節(4)により枢持されたアームからなる作
動部材(5)及び作動部材(5)を駆動する駆動装置(6)によ
って構成されている。

【０００３】(7)は作動部材(5)の回動端における負荷、
(8)は重力方向に移動した作動部材(5)を所定位置に保持
するときの第１保持電流曲線、(9)は反重力方向に移動
した作動部材(5)を所定位置に保持するときの第２保持
電流曲線である。なお、駆動装置(6)は図示が省略して
あるが電動機及び減速機によって構成されている。

【０００４】上記のような従来の産業ロボットの制御方
法において、作動部材(5)は関節(4)によって基体(3)に
枢持されて駆動装置(6)によって駆動されて回動動作
し、所要のロボット作業に関わる動作後に所定位置に保
持される。このときに図６に示すように作動部材(5)に
作用する重力と釣り合うようにするために作動部材(5)
の関節(4)角度がマイナスの場合はプラスの保持電流
が、また作動部材(5)の関節(4)角度がプラスの場合はマ
イナスの保持電流がそれぞれ流される。

【０００５】この保持電流値（Ｉ₊、Ｉ_-）は図５におい
て、 負荷(7)（作動部材(5)を含めた質量）：ｍ〔ｋｇ〕 駆動装置(6)軸から質点までの距離 ：ｌ〔ｍ〕 関節(4)角度 ：θ〔°〕 駆動装置(6)減速機の減速比 ：Ｒ 駆動装置(6)減速機の効率 ：η 駆動装置(6)電動機のトルク定数 ：Ｋ_T〔Ｎ／Ａ〕 重力加速度 ：ｇ〔ｍ／ｓ²〕

【０００６】とすると、次の(1)、(2)式のようになる。 作動部材(5)の重力方向からの移動： Ｉ₊＝−ηｍｇｌsin θ／ Ｋ_TＲ (1) 作動部材(5)の反重力方向からの移動： Ｉ_-＝− ｍｇｌsin θ／ηＫ_TＲ （２） となって、図６に示すような電流曲線となる。

【０００７】すなわち、第２保持電流曲線（９）すなわ
ち作動部材(5)を反重力方向から移動して所定位置に保
持するときの保持電流値は、第１保持電流曲線(8)すな
わち作動部材(5)を重力方向から移動して所定位置に保
持するときの保持電流値の１／η²倍必要となる。そし
て、η＝０．８とすると約１．６倍もの保持電流が必要
となる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】産業ロボットでは、作
動部材(5)が停止している場合であっても重力の影響を
受ける軸はその姿勢を保持するために、駆動装置(6)に
おける保持トルクが必要である。この保持トルクを発生
させるために駆動装置(6)の電動機に保持電流が流し続
けられる。

【０００９】しかし、作動部材(5)の保持姿勢が同じで
あっても保持位置への作動部材(5)の移動方向により保
持電流値は大きく相違する。すなわち、作動部材(5)を
反重力方向に移動して所定位置に保持するときの保持電
流値は、作動部材(5)を重力方向に移動して所定位置に
保持するときの保持電流値よりも大きくなる。

【００１０】従来の上記のような産業ロボットの制御方
法においては、作動部材(5)を反重力方向に移動して所
定位置に保持するときの大きい保持電流値を満足する駆
動装置(6)の電動機が設けられる。このため、作動部材
(5)のロボット作業時における加減速に必要なピーク電
流を十分満足している電動機であっても、産業ロボット
の作業性能とは直接的に関係のない作動部材(5)の所定
位置保持のために、一回り容量が大きい高価な電動機を
使用することになり製作費、運転費が嵩むという問題点
があった。

【００１１】この発明は、かかる問題点を解消するため
になされたものであり、作動部材の保持位置への移動方
向の相違による保持電流値増大のために、駆動装置の電
動機が大形化しない産業ロボットの制御方法を得ること
を目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この発明に係る産業ロボ
ットの制御方法においては、作動部材を駆動して移動さ
せる駆動装置が設けられ、この駆動装置を制御し作動部
材の所要動作後に作動部材を保持所定位置よりも上昇移
動駆動した後、作動部材が下降移動駆動されて保持所定
位置に保持される。

【００１３】また、この発明に係る産業ロボットの制御
方法においては、作動部材を駆動して移動させる駆動装
置が設けられ、この駆動装置を制御し保持所定位置に停
止中の作動部材が不時動作したときに作動部材を保持所
定位置よりも上昇移動駆動した後、作動部材が下降移動
駆動されて保持所定位置に保持される。

【００１４】また、この発明に係る産業ロボットの制御
方法においては、第１作動部材の姿勢によって作用する
重力方向が変化する第２作動部材及びこの第２作動部材
を駆動して移動させる駆動装置が設けられ、この駆動装
置を制御し第２作動部材の所要動作後に第２作動部材の
上記重力方向を第２作動部材の保持電流値の正負によっ
て判定し、第２作動部材が反重力方向から保持所定位置
に到達したときに第２作動部材を保持所定位置よりも上
昇移動駆動した後、第２作動部材が下降移動駆動されて
保持所定位置に保持される。

【００１５】

【作用】上記のような制御によって作動部材を所定位置
に保持することにより、作動部材が反重力方向に移動し
て保持所定位置へ到達する場合の保持電流値が少なくな
る。

【００１６】また、上記のような制御によって不時動作
した作動部材を所定位置に保持することにより、作動部
材が反重力方向に移動して保持所定位置へ到達する場合
の保持電流値が少なくなる。

【００１７】また、上記のような制御によって第１作動
部材の姿勢によって作用する重力方向が変化する第２作
動部材であって、反重力方向から保持所定位置に到達し
た第２作動部材を所定位置に保持することにより、作動
部材が反重力方向に移動して保持所定位置へ到達する場
合の保持電流値が少なくなる。

【００１８】

【実施例】

実施例１．図１は、この発明の一実施例を説明する位置
指令パターン及び電流値を示す線図である。図におい
て、(10)は作動部材(5)の位置座標値線、(11)は位置座
標値(10)に対応した電流値線である。なお、前述の図５
と同様な産業ロボットが設けられている。

【００１９】図１の線図において、駆動装置(6)が付勢
されて作動部材(5)が位置座標値線(10)のように移動
し、反重力方向から保持位置に到達して停止する。この
ときに図１に示す電流値Ａにより作動部材(5)が仮保持
され、次いで反重力方向への微移動が指令されてその後
に保持位置へ復帰させる重力方向への微移動が指令され
る。そして、重力方向への微移動により図１に示す電流
値Ｂにより作動部材(5)が保持される。

【００２０】これにより、反重力方向から保持位置に到
達した作動部材(5)の停止後の仮保持時の電流値Ａが保
持時の電流値Ｂに減少する。したがって、産業ロボット
の作業性能とは直接的に関係のない作動部材(5)の所定
位置保持のために、一回り容量が大きい高価な電動機を
使用することが解消される。このため、作動部材(5)の
ロボット作業における加減速に必要なピーク電流を満足
する電動機の使用が可能になって産業ロボットの製作
費、運転費を低減することができる。

【００２１】実施例２．図２は、この発明の他の実施例
を説明する位置指令パターン及び電流値を示す線図、図
３は前述の図１の実施例の産業ロボットの制御方法にお
いて作動部材の保持中に外乱が入った状況を説明する線
図である。図において、(10)は作動部材(5)の位置座標
値線、(11)は位置座標値(10)に対応した電流値線であ
る。なお、前述の図５と同様な産業ロボットが設けられ
ている。

【００２２】図３に示すように作動部材(5)が所定位置
に保持されている状態で、外乱が発生して駆動装置(6)
が動作し作動部材(5)が一時下降後上昇して所定位置に
復帰することがある。この場合の作動部材(5)の復帰動
作が反重力方向から保持位置に到達することになり、外
乱が発生前の保持時の電流値Ｂが外乱が発生後の保持時
の電流値Ａに増大する。

【００２３】これに対して、図２に示すように作動部材
(5)が所定位置に保持されている状態で、外乱が発生し
て駆動装置(6)が動作し作動部材(5)が一時下降後上昇し
て所定位置に復帰したときに次に述べるような再保持動
作制御が行われる。すなわち、外乱により作動部材(5)
が一時下降後上昇して所定位置に復帰した状態で、駆動
装置(6)に作動部材(5)の反重力方向への微移動が指令さ
れてその後に保持位置へ復帰させる重力方向への微移動
が指令される。そして、重力方向への微移動により図２
に示す電流値Ｂにより作動部材(5)が保持される。

【００２４】これにより、外乱により作動部材(5)が一
時下降後上昇して所定保持位置に復帰したときの保持電
流値Ａが保持時の電流値Ｂに減少する。したがって、産
業ロボットの作業性能とは直接的に関係のない作動部材
(5)の所定位置保持のために、一回り容量が大きい高価
な電動機を使用することが解消される。このため、作動
部材(5)のロボット作業における加減速に必要なピーク
電流を満足する電動機の使用が可能になり産業ロボット
の製作費、運転費を低減することができる。

【００２５】実施例３．図４も、この発明の他の実施例
を説明する垂直関節型産業ロボットの模式図である。図
において、(1)は床(2)に設置された産業ロボットで、基
体(3)、基体（３）に設けられた第１関節（４）、第１
関節(4)により枢持された第１アームからなる第１作動
部材(5)、第１作動部材(5)を駆動する第１駆動装置
(6)、第１作動部材(5)の回動端に設けられた第２関節(1
2)、第２関節(12)により枢持された第２アームからなる
第２作動部材(13)及び第２作動部材(13)を駆動する第２
駆動装置(14)によって構成されている。

【００２６】なお、第１駆動装置(6)及び第２駆動装置
(14)は図示が省略してあるがそれぞれ電動機及び減速機
によって構成されている。

【００２７】上記のような産業ロボットにおいて、図４
(a)に示すように第１作動部材(5)の角度が０°、第２作
動部材(13)の角度が３０°の場合に、第２駆動装置(14)
の電動機の保持電流値はマイナスになり、このときの重
力方向は図４(a)に示す矢印Ｃで示す時計方向になる。
また、図４(b)において第１作動部材(5)の角度が６０
°、第２作動部材(13)の角度が３０°の場合に、第２駆
動装置(14)の電動機の保持電流値はプラスになり、この
ときの重力方向は図４(b)に示す矢印Ｄで示す反時計方
向になる。

【００２８】このように、図４に示す産業ロボットの場
合は、第２作動部材(13)の重力方向は次に述べるように
対応するので、保持電流値によって重力方向を判定する
ことができる。すなわち、保持電流値がプラスのとき重
力方向は反時計方向 保持電流値がマイナスのとき重力方向は時計方向とな
る。

【００２９】これによって、作動部材に作用する重力方
向が他の作動部材の姿勢によって変化する産業ロボット
において、それぞれの作動部材における独立した重力方
向が判定できる。これによって、各作動部材において反
重力方向から保持位置に到達して停止した後の仮保持時
の電流値Ａを保持時の電流値Ｂに減少することができ
る。

【００３０】そして、産業ロボットの作業性能とは直接
的に関係のない作動部材の所定位置保持のために、一回
り容量が大きい高価な電動機を使用することが解消され
る。このため、作動部材(5)のロボット作業の加減速に
必要なピーク電流を満足する電動機の使用が可能になっ
て産業ロボットの製作費、運転費を低減することができ
る。

【００３１】

【発明の効果】この発明は以上説明したように、作動部
材を駆動して移動させる駆動装置が設けられ、この駆動
装置を制御し作動部材の所要動作後に作動部材を保持所
定位置よりも上昇移動駆動した後、作動部材が下降移動
駆動されて保持所定位置に保持される。

【００３２】このようにして作動部材を所定位置に保持
することにより、作動部材が反重力方向に移動して保持
所定位置へ到達する場合の保持電流値が少なくなる。し
たがって、産業ロボットの作業性能とは直接的に関係の
ない作動部材の所定位置保持のために、一回り容量が大
きい高価な電動機を使用することが解消される。このた
め、作動部材のロボット作業の加減速に必要なピーク電
流を満足する電動機の使用が可能になって産業ロボット
の製作費、運転費を低減する効果がある。

【００３３】また、この発明は以上説明したように、作
動部材を駆動して移動させる駆動装置が設けられ、この
駆動装置を制御し保持所定位置に停止中の作動部材が不
時動作したときに作動部材を保持所定位置よりも上昇移
動駆動した後、作動部材が下降移動駆動されて保持所定
位置に保持される。

【００３４】このようにして不時動作した作動部材を所
定位置に保持することにより、作動部材が反重力方向に
移動して保持所定位置へ到達する場合の保持電流値が少
なくなる。したがって、産業ロボットの作業性能とは直
接的に関係のない作動部材の所定位置保持のために、一
回り容量が大きい高価な電動機を使用することが解消さ
れる。このため、作動部材のロボット作業の加減速に必
要なピーク電流を満足する電動機の使用が可能になって
産業ロボットの製作費、運転費を低減する効果がある。

【００３５】また、この発明は以上説明したように、第
１作動部材の姿勢によって作用する重力方向が変化する
第２作動部材及びこの第２作動部材を駆動して移動させ
る駆動装置が設けられ、この駆動装置を制御し第２作動
部材の所要動作後に第２作動部材の上記重力方向を第２
作動部材の保持電流値の正負によって判定し、第２作動
部材が反重力方向から保持所定位置に到達したときに第
２作動部材を保持所定位置よりも上昇移動駆動した後、
第２作動部材が下降移動駆動されて保持所定位置に保持
される。

【００３６】このようにして第１作動部材の姿勢によっ
て作用する重力方向が変化する第２作動部材であって、
反重力方向から保持所定位置に到達した第２作動部材を
所定位置に保持することにより、作動部材が反重力方向
に移動して保持所定位置へ到達する場合の保持電流値が
少なくなる。したがって、産業ロボットの作業性能とは
直接的に関係のない作動部材の所定位置保持のために、
一回り容量が大きい高価な電動機を使用することが解消
される。このため、作動部材のロボット作業の加減速に
必要なピーク電流を満足する電動機の使用が可能になっ
て産業ロボットの製作費、運転費を低減する効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例１を説明する位置指令パター
ン及び電流値を示す線図。

【図２】この発明の実施例２を説明する位置指令パター
ン及び電流値を示す線図。

【図３】前述の図１の実施例の産業ロボットの制御方法
において作動部材の保持中に外乱が入った状況を説明す
る線図。

【図４】この発明の実施例３を説明する垂直関節型産業
ロボットの模式図。

【図５】従来の産業ロボットの制御方法を説明する１自
由度の垂直関節型産業ロボットの模式図。

【図６】図５の産業ロボットにおける保持電流線図。

【符号の説明】

５ 作動部材、第１作動部材、６ 駆動装置、１３ 第
２作動部材、１４ 第２駆動装置（駆動装置）。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 作動部材を駆動して移動させる駆動装
   置、この駆動装置を制御し上記作動部材の所要動作後に
   上記作動部材を保持所定位置よりも上昇移動駆動した
   後、上記作動部材を下降移動駆動して上記保持所定位置
   に保持する産業ロボットの制御方法。
2. 【請求項２】 作動部材を駆動して移動させる駆動装
   置、この駆動装置を制御し保持所定位置に停止中の上記
   作動部材が不時動作したときに上記作動部材を上記保持
   所定位置よりも上昇移動駆動した後、上記作動部材を下
   降移動駆動して上記保持所定位置に保持する産業ロボッ
   トの制御方法。
3. 【請求項３】 第１作動部材の姿勢によって作用する重
   力方向が変化する第２作動部材及びこの第２作動部材を
   駆動して移動させる駆動装置、この駆動装置を制御し上
   記第２作動部材の所要動作後に上記第２作動部材の上記
   重力方向を上記第２作動部材の保持電流値の正負によっ
   て判定し、上記第２作動部材が反重力方向から保持所定
   位置に到達したときに上記第２作動部材を上記保持所定
   位置よりも上昇移動駆動した後、上記第２作動部材を下
   降移動駆動して上記保持所定位置に保持する産業ロボッ
   トの制御方法。