JPH0820896B2

JPH0820896B2 - ロボットの軌跡制御方法

Info

Publication number: JPH0820896B2
Application number: JP62286368A
Authority: JP
Inventors: 晃福田
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 1987-11-12
Filing date: 1987-11-12
Publication date: 1996-03-04
Anticipated expiration: 2011-03-04
Also published as: JPH01128102A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、速度計画に基づいたロボットの軌跡制御方
法に係り、特に軌跡制御中の外部からの速度変更指令に
応じた速度変更の円滑化対策に関する。

（従来の技術）従来より、ロボットの一般的な動作制御方法として、
アーム手先の移動指令信号が入力されると、その移動指
令信号に基づきアーム手先の移動のための最適な速度計
画を予め立案し、その基本的な速度計画に基づいた軌跡
上の内挿点を算出しながらその内挿点間をアーム手先が
移動するように制御する方法が知られている。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、上記従来の方法による場合、既に作成
を完了した基本速度計画に基づく軌跡上をロボットのア
ームが移動中に外部から速度の変更指令信号が入力され
ても、極めて短時間に速度計画を作成し直すことは非常
に困難であり、実際上、速度を変更することは不可能に
近かった。

本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、その
目的は、ロボットのアーム手先が移動中に速度変更指令
がなされた場合、内挿点の到達時間のみを変更すること
により、速度計画を変更することなくアーム手先の軌跡
上の速度変更を行うことにある。

（問題点を解決するための手段）上記目的を達成するため本発明の解決手段は、速度計
画部（2a）で基本的な速度計画を立案し、該速度計画に
基づき移動すべき軌跡上の各内挿点を所定の周期で逐次
算出した後上記各内挿点に対応する目標位置指令信号を
出力し、その指令信号に応じて制御部（６）でロボット
（Ｒ）のアーム手先（Ａ）の移動を制御するようにした
ロボットの軌跡制御方法を前提とする。

そして、上記目標位置指令信号と同時に前内挿点から
現内挿点までの移動に要する所要時間信号を予め制御部
（６）に入力しておき、外部から速度変更指令信号が入
力されたときには、上記各内挿点の算出周期は一定のま
まで、その速度変更指令信号に応じて予め入力された各
内挿点における上記所要時間のみを変更して内挿処理を
行うことにある。

（作用）以上の方法により、本発明では、速度計画部（2a）で
立案された基本的な速度計画に基づき移動すべき軌跡上
の各内挿点が所定の周期で逐次算出され、該各内挿点に
対応する目標位置指令信号が出力される。そして、目標
位置指令信号に応じて、制御部（６）により、ロボット
（Ｒ）のアーム手先（Ａ）が軌跡上を移動するように制
御される。

その場合、上記目標位置指令信号と同時に前内挿点か
ら現内挿点までの移動に要する所要時間信号が予め制御
部（６）に入力されており、外部からの速度変更指令信
号が出力されたときには、上記各内挿点の算出周期は一
定のままで予め入力された所要時間のみが変更される。
したがって、ロボット（Ｒ）の作動中で速度計画の立案
が既に完了しているときの変更指令であっても、各内挿
点における速度が所要時間の変更割合に応じた比率で変
更されることになる。よって、上記基本的な速度計画を
再立案することなく速度を容易に変更することができ
る。

（実施例）以下、本発明の実施例について、図面に基づき説明す
る。

第１図は、本発明を適用したロボット制御装置の概略
を示し、（Ｒ）は先端のアーム手先（Ａ）で自動組立作
業等を行うロボット、（Ｃ）は該ロボット（Ｒ）の動作
を制御するコントローラ、（Ｄ）は該コントローラ
（Ｃ）によるロボット（Ｒ）の移動中の速度変更指令等
を行うための入力装置である。

第３図は、上記コントローラ（Ｃ）の信号系を示し、
（１）は上記入力装置（Ｄ）からの命令を翻訳してその
解釈どおりに実行するインタプリタ、（２）は該インタ
プリタ（１）からの命令に応じて最適なロボット（Ｒ）
の運動の計画としての速度計画を立案するプランナ、
（３）は、該プランナ（２）で立案された速度計画によ
る位置指令信号とロボット（Ｒ）のアーム手先（Ａ）の
実際の位置とを比較してその運動をフィードバック制御
するためのフィードバックループ部、（４）は該フィー
ドバックループ部（３）からの制御信号を受けてロボッ
ト（Ｒ）のアーム手先（Ａ）を駆動するためのパルス信
号を出力するドライバ部、（５）は該ドライバ部（４）
の出力に応じて運動する機構部である。

そして、上記フィードバックループ部（３）におい
て、（７）は上記プランナ（２）からの速度計画に基づ
く目標位置指令信号と後述の補償器（15）からのアーム
手先（Ａ）の位置信号との代数差を演算してアーム手先
（Ａ）の位置偏差を検出する第１加え合せ点、（８）は
該第１加え合せ点（７）の演算結果に位置ゲインk₁を乗
じる第１ループゲイン器、（９）は該第１ループゲイン
器（８）の乗算結果と補償器（15）からのアーム手先
（Ａ）の速度信号との代数差を演算する第２加え合せ
点、（10）は該第２加え合せ点（９）の演算結果に速度
ゲインk₂を乗じてアーム手先（Ａ）を駆動するためのト
ルク信号を出力する第２ループゲイン器である。また、
（12）はアーム手先（Ａ）の位置信号を受けて実際の速
度を演算する第１微分要素、（13）は該第１微分要素で
演算されたアーム手先（Ａ）の速度をさらに微分して加
速度を演算する第２微分要素、（14）は上記アーム手先
（Ａ）の位置信号と、第１微分要素（12）で演算された
速度と、第２微分要素（13）で演算された加速度とを加
算していわゆる速度のPID成分を演算する第４加え合せ
点、（15）は該第４加え合せ点（14）からのPID信号の
ゲインを補償するための補償器である。

次に、上記ドライバ部（４）において、（17）は上記
第２加え合せ点（10）からのトルク信号と、上記機構部
（５）を駆動するための電源のフィードバック信号との
代数差を演算して位相遅れを補償する第３加え合せ点、
（18）は該第３加え合せ点（17）からのトルク信号をパ
ルス信号に変換していわゆるPWM信号を出力する信号変
換器である。上記フィードバックループ部（３）および
ドライバ部（４）により、ロボット（Ｒ）のアーム手先
（Ａ）を制御する制御部（６）が構成されている。

そして、上記機構部（５）において、（19）は上記信
号変換器（18）からのPWM信号を増幅するためのパワー
アンプ、（20）は該パワーアンプ（19）で増幅されたPW
M信号に応じて回転することによりロボット（Ｒ）のア
ーム手先（Ａ）を駆動するサーボモータ、（21）は該サ
ーボモータ（20）により駆動される関節ダイナミクスと
しての積分要素である。

第１図は上記制御系における信号の流れを示し、ロボ
ット（Ｒ）のアーム手先（Ａ）の移動経路等の指令は上
記インタプリタ（１）で翻訳され、その翻訳された指令
に基づいて、上記プランナ（２）の速度計画部としての
軌道計画部（2a）で、例えば第４図に示すような加速部
、定速部、減速部からなる台形状の基本的な速度
計画が立案されると、その速度計画に応じてプランナ
（２）の内挿処理部（2b）で、第５図に示すように、ア
ーム手先（Ａ）の移動すべき軌跡上の各点つまり補間点
（内挿点）をいわゆる媒介変数pct（％）（その移動途
中に進んだ距離を全体の距離で除したもの）の各時刻に
おける値から求める内挿処理が行われる。そのとき、算
出する周期は一定時間Toである。そして、上記内挿処理
で求められた各内挿点のデータに基づいて、内挿処理部
（2b）から上記制御部（６）に、ロボット（Ｒ）のアー
ム手先（Ａ）が移動すべき軌跡、つまり一定周期To毎の
媒介変数pctの値が目標位置指令信号として出力され
る。さらに、制御部（６）内では、上記目標位置指令信
号と実際のアーム手先（Ａ）の位置との偏差に応じてフ
ィードバックループ部（３）で制御信号が出力され、次
に、ドライバ部（４）で制御信号がPWM信号に変換され
て機構部（５）が駆動され、ロボット（Ｒ）のアーム手
先（Ａ）の運動が制御されるようになされている。

また、上記入力装置（Ｄ）から速度変更指令信号が入
力されると、その指令信号は上記インタプリタ（１）の
速度変更信号読取部（1a）で読み取られた後、所要時間
の変更信号として制御部（６）に入力されるようになさ
れている。

そして、本発明の特徴として、上記内挿処理部（2b）
から制御部（６）に目標位置指令信号を出力する際に、
その位置に達するまでの時間、つまり第５図の横軸で示
される前内挿点から現内挿点までの移動に要する所要時
間Ｔ′についての信号も同時に制御部（６）に入力され
るようになされていて、上記速度変更信号読取部（1a）
から制御部（６）に速度変更指令信号（所要時間の変更
信号）が出力されると、その信号に応じて、上記内挿処
理部（2b）から先に入力されている各内挿点の所要時間
Ｔ′を新しく変更するようにしている。

したがって、上記実施例では、ロボット（Ｒ）のアー
ム手先（Ａ）が移動中に速度を変更する必要が生じた場
合、入力装置（Ｄ）から速度変更信号が出力されると、
それが速度変更信号読取部（1a）で各内挿点における所
要時間Ｔ′の変更信号に変換される。例えば、算出周期
Toが一定のままで、所要時間Ｔ′をＴ′＋ｎに変更すべ
く変換される。すなわち、制御部（６）において、ロボ
ット（Ｒ）のアーム手先（Ａ）の実際の移動速度が当初
の設定に対してＴ′／（Ｔ′＋ｎ）になるように変更さ
れ、速度変更指令信号が出力された時刻to以後は、移動
速度が第４図破線に示すごとく変更されることにな
る。

よって、ロボット（Ｒ）の作動中であって既に速度計
画の立案が完了しているときであっても、外部からの速
度変更指令に対して速度計画を再立案することなく容易
に速度変更を行うことができるのである。

また、そのことにより、ロボット（Ｒ）のアーム手先
（Ａ）の移動途中における速度変更を加味したアプリケ
ーションプログラムの作成を効率よく行うことができ
る。

（発明の効果）以上説明したように、本発明によれば、ロボットの軌
跡制御方法として、アーム手先の軌跡に対応する各内挿
点の位置指令信号を制御部に指令するときに、前内挿点
から現内挿点までの移動に要する所要時間をも同時に指
令しておき、外部からの速度変更指令がなされたときに
は、その指令信号に応じて上記所要時間を変更するよう
にしたので、速度計画を再立案することなく容易に速度
変更を行うことができる。また、アプリケーションプロ
グラムの作成を効率よく行うことができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第１図はコントローラ内
における制御信号の流れを示すブロック図、第２図は装
置全体の概略を示す斜視図、第３図はコントローラの構
成を示すブロック線図、第４図は速度計画に基づく速度
線図、第５図は第４図の速度線図に対応する媒介変数の
変化特性図である。（2a）……軌道計画部（速度計画部）、（2b）……内挿
処理部、（６）……制御部、（Ａ）……アーム手先、
（Ｒ）……ロボット、（Ｄ）……入力装置。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】速度計画部（2a）で基本的な速度計画を立
案し、該速度計画に基づき移動すべき軌跡上の各内挿点
を所定の周期で逐次算出した後上記各内挿点に対応する
目標位置指令信号を出力し、その指令信号に応じて制御
部（６）でロボット（Ｒ）のアーム手先（Ａ）の移動を
制御するようにしたロボットの軌跡制御方法において、上記目標位置指令信号と同時に前内挿点から現内挿点ま
での移動に要する所要時間信号を予め制御部（６）に入
力しておき、外部から速度変更指令信号が入力されたときには、上記
各内挿点の算出周期は一定のままで、その速度変更指令
信号に応じて予め入力された各内挿点における上記所要
時間のみを変更して内挿処理を行うことを特徴とするロ
ボットの軌跡制御方法。