JPH08234824A - ロボット制御装置及び方法 - Google Patents

ロボット制御装置及び方法

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JPH08234824A
JPH08234824A JP29657395A JP29657395A JPH08234824A JP H08234824 A JPH08234824 A JP H08234824A JP 29657395 A JP29657395 A JP 29657395A JP 29657395 A JP29657395 A JP 29657395A JP H08234824 A JPH08234824 A JP H08234824A
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幸一 舩矢
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 指定された軌道をロボットに追従させるため
のロボット制御装置において、軌道追従誤差許容値と移
動スピードの均一性を、そのトレードオフを考慮した上
で連続的且つ定量的に設定することを可能とする。 【解決手段】 指定される通過指定点を基にロボット軌
道を軌道生成装置で生成し、生成された軌道上の点のう
ちロボット動作軸の少なくとも一つが最高許容加速度を
越える加速度を発生するような点を加減速処理前通過点
と指定し、加減速処理前通過点付近での移動速度を指定
するか、若しくはその移動速度の算出法を指定する通過
速度パラメータ指定装置と、通過パラメータ指定装置の
出力に応じて加減速処理前通過点付近の軌道を修正して
ロボット全軸が最高許容加速度以内の加速度に納まるよ
うにする加減速処理装置と、加減速処理装置で算出され
た指令値を基にロボットを駆動するサーボ処理装置とか
ら構成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、組立・加工工程等
に利用される産業用ロボット、その他のロボットの制御
装置及び制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】ロボット制御装置では、ロボット先端が
通過すべき通過点を与えることによってロボットが追従
すべき軌道を指定し、ロボットがこれに追従するように
制御する。しかし、場合によっては、指定された通過点
においてロボットの関節の駆動能力を越えた加速度が要
求されることとなり、指定された軌道が追従不可能とな
ることがある。このため、指定された軌道を修正するこ
とによってロボットによる追従を可能とする、いわゆる
加減速処理が必要となる。従来より加減速処理法として
幾つかの手法が提案されてきた。
【0003】その一つとして、通過点において指定軌道
に忠実に追従させるよう加減速処理を実施する、軸間協
調加減速処理によるロボット制御装置が提案されている
(例えば青木、etc.,「入力の平滑化と複数軸間の
協調による高精度軌道制御」、第35回自動制御連合講
演会予稿集、1992年10月、pp353−35
6)。このようなロボット制御装置は、図2に示すよう
に、各軸目標速度発生部11で各軸に与えられた通過点
をもとに各軸の目標速度を算出した後、まず予め設定さ
れた最高許容加速度を越える軸を加速度検出部12で検
出する。そして、最高許容加速度を越える軸のうち最高
許容加速度に対する発生加速度の比が最も大きい軸、す
なわち最も追従の難しい軸が、最高許容加速度に納まる
ような減速率を軸間協調部13で算出する。算出された
減速率を全ての軸に適用し、各々の軸の目標速度変換部
14で目標速度を算出する。同装置により、図3のロボ
ット先端軌道が示すように、加減速処理後の軌道がi番
目の通過点p(i)を通過するときに発生する指定され
た軌道に対する追従誤差が最小限に抑えられる。なお、
p(i)は、通過点の座標を示すベクトルで、通常は座
標系を関節座標にとる。V(i)* は、加減速処理後の
速度である。
【0004】また、通過点での追従誤差許容値を予め指
定した上で、軌道全体の通過に要する時間を最小とする
ような速度プロファイルを生成する、最小時間制御によ
るロボット制御装置も提案されている(例えば、J.
Y.S.Luh,M.W.Walker,“Minim
um−Time Along the Path fo
r a Mechanical Arm”,Proc.
16th Conf.Decision Cont
r.,Dec.1977,pp755−759)。図4
は同装置によるロボットの一つの関節の動きを示し、細
線からなる折れ線は、指定された動きを示し、太線は加
減速処理後の動きを示す。時刻t(i)に通過するよう
指定されたi番目の通過点p(i)を通過する際の追従
誤差d(i)が予め与えられた誤差許容値e(i)以内
に納まり、且つ通過点を通過するのに要する時間2s
(i)が最小となるように、加減速処理開始時刻t
(i)−s(i)及び終了時刻t(i)+s(i)を探
索する。ただし、iはサンプル時刻を、p(i)、d
(i)、e(i)は座標値を示すベクトルを表す。同装
置によると、ロボット先端は図5に示すような軌道を描
き、設定された誤差許容値の範囲で通過点を最短時間で
通過するロボット動作が実現される。
【0005】指定軌道上の最大許容加速度を越える点で
の加減速処理法として、図6に示すような、各軸の制御
装置に複数の線形フィルタを接続する各軸線形フィルタ
型のロボット制御装置も提案されている(例えば、特開
昭63−273107、あるいは、Sai−Kai C
heng,Chi−Keng Tsai,Ryuich
i Hara,“IntelliTrak−A Met
hod of Cartesian Path Con
trol”,Proceeding,24thInte
rnational Symposium on In
dustrial Robot,Nov.1993,T
okyo,Japan,pp415−420)。図6
(a)はロボットの軸1,2に指定された移動速度を示
し、この移動速度を指令する信号を図6(b)に示す線
形フィルタを通した後の信号で動作させた軸1,2の移
動速度を図6(c)に示す。図7(a)は図6(a)の
速度で軸1,2を移動させた時のロボット先端軌道を示
し、図7(b)は図6(b)と同じ線形フィルタ、図7
(c)はフィルタ通過後の信号によるロボット先端軌道
を示す。図6(a)と(c)のフィルタを通す前と通し
た後の各軸の移動速度を比べると分かるように、線形フ
ィルタによって各軸の加速度が許容値内に納まるように
調整される。この結果、得られるロボット先端軌道は、
例えば図7のようになる。同装置では、線形フィルタの
時間長を指定することによって通過点での誤差量を調整
可能とする。
【0006】通過点で厳密な位置決めを必要としない場
合に、変位量の平滑化補正によるロボット制御装置も提
案されている(例えば特開昭63−10207号)。同
装置では、図8に示すように、指定された軌道である加
減速処理前の軌道のi−1番目の通過点p(i−1)か
らi番目の通過点p(i)までの変位量dp(i)と、
i番目の通過点p(i)からi+1番目の通過点p(i
+1)までの変位量dp(i+1)とを算出し、通過点
でのロボット先端軌道が滑らかになるようにある比率α
を求めて、 dp′(i)=dp(i)+α(dp(i+1)−dp
(i)) dp′(i+1)=dp(i)+(1−α)(dp(i
+1)−dp(i)) と補正し、新たにdp′(i)とdp′(i+1)をも
とにi番目の加減速処理後通過点P′(i)を、以下の
式により求める。
【0007】p′(i)=p(i−1)+dp′(i)
=p(i+1)−dp′(i+1) そして、加減速処理後通過点p′(i)を通過するよう
に加減速制御する。簡易なアルゴリズムにより加減速処
理が実現される。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】従来のロボット制御装
置では、加減速処理に際して、通過点でのロボット先端
の移動スピードを数値として明確に指定できなかった。
このため、塗装やシーリングといったロボット先端を一
定の速さで移動させる必要のある工程に適用する際に、
塗布にムラが発生するという問題があった。また、通過
点での誤差許容値を連続的に調節することもできなかっ
た。
【0009】例えば、軸間協調制御型のロボット制御装
置によると、各通過点での追従誤差は最小となるもの
の、追従誤差を抑えるために通過点で減速しているた
め、ロボット先端のスピードを一定とするような制御が
出来ない。
【0010】最小時間制御型のロボット制御装置では、
通過点で指定された誤差許容値の範囲内で最短時間で通
過点を通過する。通過点を通過するときのロボット先端
のスピードを指定したい場合、各通過点で指定されるス
ピードから同通過点での誤差を算出し、間接的にスピー
ド指定することが可能であるが、実際はあらゆる通過点
で複雑な指定をしなければならないため実用的でない。
すなわち同制御装置は、ロボット先端をなるべく速く移
動させることを目的としているので、ロボット先端を一
定の速さで動かす用途には向かない。
【0011】各軸線形フィルタ型のロボット制御装置で
は、やはり間接的に通過点でのロボット手先の移動の速
さを調整することになり、ロボット先端を一定の速さで
動かすのが困難である。さらに、同装置では軌道追従誤
差をゼロとすることが不可能であるため、ロボット先端
の移動スピードに対する要求が厳しくないときに追従誤
差を小さく設定するといった使い方が出来ない。
【0012】変位量の平滑化補正によるロボット制御装
置では、移動スピードの条件を指定することも、誤差の
条件を指定することも不可能である。
【0013】本発明の目的は、従来技術のこのような欠
点を解消し、通過点での軌道追従誤差許容値と移動スピ
ードを、そのトレードオフを考慮した上で連続的且つ定
量的に設定することが可能なロボット制御装置を提供す
ることにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明のロボット制御装
置は、ロボット先端軌道及びロボット先端速度である加
減速処理前軌道及び加減速処理前速度を生成する軌道生
成装置と、通過速度パラメータを用いて前記加減速処理
前軌道及び前記加減速処理前速度について加減速処理を
行ってロボットの各軸が最高許容速度を越える加速度を
発生しないロボット先端軌道及びロボット先端速度であ
る加減速処理後軌道及び加減速処理後速度を生成する加
減速処理装置と、前記加減速処理後軌道及び前記加減速
処理後速度に従ってロボットを駆動するサーボ処理装置
とを含み、前記加減速処理装置は、前記加減速処理前軌
道上のロボットのいずれかの軸の加速度が最高許容加速
度を越える加減速処理前通過点及びロボット先端がこの
加減速処理前通過点を通過する時刻である加減速処理前
通過点通過時刻を算定する通過点算定手段と、前記加減
速処理前通過点通過時刻の前後に加減速処理前加減速開
始時刻及び加減速処理前加減速終了時刻並びにこれらに
対応する加減速開始位置及び加減速終了位置の初期値を
設定する初期値設定手段と、前記加減速処理前加減速開
始時刻,前記加減速処理前加減速終了時刻,前記加減速
開始位置及び前記加減速終了位置から加減速処理前前半
平均速度及び加減速処理前後半平均速度を算出する平均
速度算出手段と、前記通過速度パラメータ並びに前記加
減速処理前前半平均速度及び前記加減速処理前後半平均
速度を線形結合したものから加減速処理後通過速度を算
出する通過速度算出手段と、ロボットの各軸の最高許容
速度並びに前記加減速処理前前半平均速度、前記加減速
処理前後半平均速度及び前記加減速処理後通過速度並び
に前記通過速度パラメータから加減速処理後前半所要時
間及び加減速処理後後半所要時間並びに加減速処理前加
減速開始時刻及び加減速処理前加減速終了時刻の再計算
値を算出する再計算手段と、前記加減速処理前加減速開
始時刻及び前記加減速処理前加減速終了時刻の前記平均
速度算出手段で用いたものと前記再計算値との差が許容
誤差を越える時は許容誤差以内になるまで前記加減速処
理前加減速開始時刻及び前記加減速処理前加減速終了時
刻として前記再計算値のものを用い対応する前記加減速
開始位置及び前記加減速終了位置を算出して前記平均速
度算出手段、前記通過速度算出手段及び前記再計算手段
を実行させることを繰り返し前記加減速処理前加減速開
始時刻及び前記加減速処理前加減速終了時刻の前記平均
速度算出手段で用いたものと前記再計算値との差が許容
誤差以内になった時は、その時に用いた前記加減速処理
後前半所要時間,前記加減速処理後後半所要時間,加減
速開始時速度,加減速終了時速度により加減速処理後前
半加速度及び加減速処理後後半加速度を算出して前記加
減速処理後軌道及び前記加減速処理後速度を求める軌道
算出手段とを有する。
【0015】本発明のロボット制御装置は、ロボット先
端軌道及びロボット先端速度である加減速処理前軌道及
び加減速処理前速度を生成する軌道生成装置と、通過速
度パラメータを用いて前記加減速処理前軌道及び前記加
減速処理前速度について加減速処理を行ってロボットの
各軸が最高許容速度を越える加速度を発生しないロボッ
ト先端軌道及びロボット先端速度である加減速処理後軌
道及び加減速処理後速度を生成する加減速処理装置と、
前記加減速処理後軌道及び前記加減速処理後速度に従っ
てロボットを駆動するサーボ処理装置とを含み、前記加
減速処理装置は、前記加減速処理前軌道上のロボットの
いずれかの軸の加速度が最高許容加速度を越える加減速
処理前通過点及びロボット先端がこの加減速処理前通過
点を通過する時刻である加減速処理前通過点通過時刻を
算定する通過点算定手段と、前記加減速処理前通過点通
過時刻の前後に加減速処理前加減速開始時刻及び加減速
処理前加減速終了時刻並びにこれらに対応する加減速開
始位置及び加減速終了位置の初期値を設定する初期値設
定手段と、加減速開始位置及び前記加減速終了位置にお
ける前記加減速処理前速度である加減速処理前開始時速
度及び加減速処理前終了時速度を線形結合したもの並び
に前記通過速度パラメータから加減速処理後通過速度を
算出する通過速度算出手段と、ロボットの各軸の最高許
容速度並びに前記加減速処理開始時速度、前記加減速処
理終了時速度及び前記加減速処理後通過速度並びに前記
通過速度パラメータから加減速処理後前半所要時間及び
加減速処理後後半所要時間並びに加減速処理前加減速開
始時刻及び加減速処理前加減速終了時刻の再計算値を算
出する再計算手段と、前記加減速処理前加減速開始時刻
及び前記加減速処理前加減速終了時刻の前記通過速度算
出手段で用いた加減速処理前開始時速度及び加減速処理
前終了時速度に対応するものと前記再計算値との差が許
容誤差を越える時は許容誤差以内になるまで前記加減速
処理前加減速開始時刻及び前記加減速処理前加減速終了
時刻として前記再計算値のものを用い対応する前記加減
速開始位置及び前記加減速終了位置並びに前記加減速処
理前開始時速度及び前記加減速処理前終了時速度を算出
して前記通過速度算出手段及び前記再計算手段を実行さ
せることを繰り返し前記加減速処理前加減速開始時刻及
び前記加減速処理前加減速終了時刻の前記通過速度算出
手段で用いた加減速処理前開始時速度及び加減速処理前
終了時速度に対応するものと前記再計算値との差が許容
誤差以内になった時は、その時に用いた前記加減速処理
後前半所要時間,前記加減速処理後後半所要時間,加減
速開始時速度,加減速終了時速度により加減速処理後前
半加速度及び加減速処理後後半加速度を算出して前記加
減速処理後軌道及び前記加減速処理後速度を求める軌道
算出手段とを有する。
【0016】本発明のロボット制御装置は、ロボット先
端軌道及びロボット先端速度である加減速処理前軌道及
び加減速処理前速度を生成する軌道生成装置と、通過速
度パラメータを用いて前記加減速処理前軌道及び前記加
減速処理前速度について加減速処理を行ってロボットの
各軸が最高許容速度を越える加速度を発生しないロボッ
ト先端軌道及びロボット先端速度である加減速処理後軌
道及び加減速処理後速度を生成する加減速処理装置と、
前記加減速処理後軌道及び前記加減速処理後速度に従っ
てロボットを駆動するサーボ処理装置とを含み、前記加
減速処理装置は、前記加減速処理前軌道上のロボットの
いずれかの軸の加速度が最高許容加速度を越える加減速
処理前通過点及びロボット先端がこの加減速処理前通過
点を通過する時刻である加減速処理前通過点通過時刻を
算定する通過点算定手段と、ロボット先端の前記加減速
処理前通過点の直前及び直後の速度である加減速処理前
通過点直前速度及び加減速処理前通過点直後速度並びに
前記通過速度パラメータから加減速処理後通過速度を算
出する通過速度算出手段と、前記加減速処理前通過点直
前速度,前記加減速処理前通過点直後速度,前記加減速
処理後通過速度及び前記通過速度パラメータから加減速
処理後前半所要時間及び加減速処理後後半所要時間を算
出する所要時間算出手段と、前記加減速処理後前半所要
時間,前記加減速処理後後半所要時間及び前記通過速度
パラメータから加減速処理前加減速開始時刻及び加減速
処理前加減速終了時刻を算出する時刻算出手段と、前記
加減速処理前加減速開始時刻及び加減速処理前加減速終
了時刻における前記加減速処理前速度である加減速開始
時速度及び加減速終了時速度並びに前記加減速処理後前
半所要時間,前記加減速処理後後半所要時間及び前記加
減速処理後通過速度から加減速処理後前半加速度及び加
減速処理後後半加速度を算出して前記加減速処理後軌道
及び前記加減速処理後速度を求める軌道算出手段とを有
する。
【0017】本発明のロボット制御方法は、加減速処理
前速度で移動するロボット先端の軌道として生成された
加減速処理前軌道上のロボットのいずれかの軸の加速度
が最高許容加速度を越える加減速処理前通過点を通過す
る時刻である加減速処理前通過点通過時刻の前後に加減
速処理前加減速開始時刻及び加減速処理前加減速終了時
刻並びにこれらに対応する加減速開始位置及び加減速終
了位置の初期値を設定し、前記加減速処理前加減速開始
時刻,前記加減速処理前加減速終了時刻,前記加減速開
始位置及び前記加減速終了位置から加減速処理前前半平
均速度及び加減速処理前後半平均速度を算出し、通過速
度パラメータ並びに前記加減速処理前前半平均速度及び
前記加減速処理前後半平均速度を線形結合したものから
加減速処理後通過速度を算出し、ロボットの各軸の最高
許容速度並びに前記加減速処理前前半平均速度,前記加
減速処理前後半平均速度及び前記加減速処理後通過速度
並びに前記通過速度パラメータから加減速処理後前半所
要時間及び加減速処理後後半所要時間並びに加減速処理
前加減速開始時刻及び加減速処理前加減速終了時刻の再
計算値を算出し、前記加減速処理前加減速開始時刻及び
前記加減速処理前加減速終了時刻の前記加減速処理前前
半平均速度及び前記加減速処理前後半平均速度の算出で
用いたものと前記再計算値との差が許容誤差を越える時
は許容誤差以内になるまで前記加減速処理前加減速開始
時刻及び前記加減速処理前加減速終了時刻として前記再
計算値のものを用い対応する前記加減速開始位置及び前
記加減速終了位置を算出して前記加減速処理前前半平均
速度及び加減速処理前後半平均速度の算出,前記加減速
処理後の通過速度の算出及び前記再計算値の算出を繰り
返し前記加減速処理前加減速開始時刻及び前記加減速処
理前加減速終了時刻の前記加減速処理前前半平均速度及
び加減速処理前後半平均速度の算出で用いたものと前記
再計算値との差が許容誤差以内になった時は、その時に
用いた前記加減速処理後前半所要時間,前記加減速処理
後後半所要時間,加減速開始時速度,加減速終了時速度
により加減速処理後前半加速度及び加減速処理後後半加
速度を算出して前記加減速処理後軌道及び前記加減速処
理後速度を求めることを特徴とする。
【0018】本発明のロボット制御方法は、加減速処理
前速度で移動するロボット先端の軌道として生成された
前記加減速処理前軌道上のロボットのいずれかの軸の加
速度が最高許容加速度を越える加減速処理前通過点を通
過する時刻である加減速処理前通過点通過時刻の前後に
加減速処理前加減速開始時刻及び加減速処理前加減速終
了時刻並びにこれらに対応する加減速開始位置及び加減
速終了位置の初期値を設定し、前記加減速開始位置及び
前記加減速終了位置における前記加減速処理速度である
加減速処理前開始時速度及び加減速処理前終了時速度を
線形結合したもの並びに前記通過速度パラメータから加
減速処理後通過速度を算出し、ロボットの各軸の最高許
容速度並びに前記加減速処理開始時速度、前記加減速処
理終了時速度及び前記加減速処理後通過速度並びに前記
通過速度パラメータから加減速処理後前半所要時間及び
加減速処理後後半所要時間並びに加減速処理前加減速開
始時刻及び加減速処理前加減速終了時刻の再計算値を算
出し、前記加減速処理前加減速開始時刻及び前記加減速
処理前加減速終了時刻の前記加減速処理後通過速度の算
出で用いたものと前記再計算値との差が許容誤差を越え
る時は許容誤差以内になるまで前記加減速処理前加減速
開始時刻及び前記加減速処理前加減速終了時刻として前
記再計算値のものを用い対応する前記加減速開始位置及
び前記加減速終了位置並びに前記加減速処理前開始時速
度及び前記加減速処理前終了時速度を算出して前記加減
速処理後通過速度の算出及び前記再計算値の算出を繰り
返し前記加減速処理前加減速開始時刻及び前記加減速処
理前加減速終了時刻の前記加減速処理後通過速度の算出
で用いたものと前記再計算値との差が許容誤差以内にな
った時は、その時に用いた前記加減速処理後前半所要時
間,前記加減速処理後後半所要時間,加減速開始時速
度,加減速終了時速度により加減速処理後前半加速度及
び加減速処理後後半加速度を算出して前記加減速処理後
軌道及び前記加減速処理後速度を求めることを特徴とす
る。
【0019】本発明のロボット制御方法は、加減速処理
前速度で移動するロボット先端の軌道として生成された
加減速処理前軌道上のロボットのいずれかの軸の加速度
が最高許容加速度を越える加減速処理前通過点を通過す
る時刻である加減速処理前通過点通過時刻を算定し、ロ
ボット先端の前記加減速処理前通過点の直前及び直後の
速度である加減速処理前通過点直前速度及び加減速処理
前通過点直後速度並びに通過速度パラメータから加減速
処理後通過速度を算出し、前記加減速処理前通過点直前
速度,前記加減速処理前通過点直後速度,前記加減速処
理後通過速度及び前記通過速度パラメータから加減速処
理後前半所要時間及び加減速処理後後半所要時間を算出
し、前記加減速処理後前半所要時間,前記加減速処理後
後半所要時間及び前記通過速度パラメータから加減速処
理前加減速開始時刻及び加減速処理前加減速終了時刻を
算出し、前記加減速処理前加減速開始時刻及び加減速処
理前加減速終了時刻における前記加減速処理前速度であ
る加減速開始時速度及び加減速終了時速度並びに前記加
減速処理後前半所要時間,前記加減速処理後後半所要時
間及び前記加減速処理後通過速度から加減速処理後前半
加速度及び加減速処理後後半加速度を算出して前記加減
速処理後軌道及び前記加減速処理後速度を求めることを
特徴とする。
【0020】
【作用】本発明によるロボット制御装置では、軌道生成
装置の出力である加減速処理前軌道を加減速処理するこ
とにより、ロボット各軸の加速度が予め設定された最高
許容加速度以下に納まり、且つ軌道上でのロボット移動
スピードを指定することができる。
【0021】加減速処理後通過速度をゼロとすることに
よって、軌道生成装置で指定された軌道が正確に踏襲さ
れるロボット動作が実現される。また、加減速処理後通
過速度を加減速開始位置での速度と加減速終了位置での
速度の平均値とすることにより、加減速処理前軌道に対
してはある程度の軌道誤差が発生するものの、移動スピ
ードの変動が最小となるロボット動作が可能となる。後
者は、例えばロボット先端を一定のスピードで移動させ
たい塗装等の作業で有効となる。また、これらの中間の
移動スピードを設定することにより、移動スピードの正
確さと移動軌道の正確さという二つの矛盾する要求を、
作業の種類に応じて調整することが可能となる。
【0022】
【発明の実施の形態】まず、本発明の具体的な説明に先
立って、用語及び記号の定義をする。
【0023】ロボットは複数のリンクを複数の軸によっ
て直列、あるいは並列に接続することによって構成され
る。各軸はモータによって駆動されるため、各軸で許さ
れる加速度の絶対値は、モータや制御装置の物理的・電
気的な特性によって制限される。このとき、各軸で許容
される最大の加速度の絶対値を最大許容加速度と称す
る。接続された複数のリンクの先端の軌道をロボット先
端軌道と称し、ロボット先端軌道として予め指定された
ものが加減速処理前軌道であり、これを加減速処理した
軌道が加減速処理後軌道である。
【0024】また、以下の説明で、k、km、kp、k
n等、kで始まる記号によって加減速処理前軌道を指定
するサンプル時刻、あるいは同サンプル時刻の増分値を
表すこととする。また、j、jm、jp、jn等、jで
始まる記号によって加減速処理後軌道を指定するサンプ
ル時刻、あるいは同サンプル時刻の増分値を表すことと
する。
【0025】特に、kは加減速処理前軌道を指定するサ
ンプル時刻を、jは加減速処理後軌道を指定するサンプ
ル時刻を表す。
【0026】加減速処理に際して使用するmaxl (x
(l))で表される関数は、ベクトルxの要素であるx
(l)、(ただし、l=1,2,…,lmax )のうち
で、最大の値を表す。
【0027】以下、本発明を図を使って説明する。
【0028】図1は本発明の一実施例を示すブロック図
である。同図によると、まず、教示点やCADデータ等
を基に軌道生成装置1でロボットの加減速処理前軌道q
(k)及び加減速処理前速度w(k)を生成する。ただ
し、kは加減速処理前軌道を指定するサンプル時刻を表
す。生成された軌道上の点のうち、ロボット動作軸の少
なくとも一つが最高許容加速度を越える加速度を発生す
るような点を加減速処理前通過点と称する。加減速処理
前軌道に対して加減速処理装置2で加減速処理をするこ
とによって最高許容加速度を超える軸が一つもないよう
な軌道である加減速処理後軌道q′(j)及びその軌道
上の点での速度である加減速処理後速度w′(j)を算
出する。このとき、加減速処理前通過点は加減速処理後
通過点に修正される。
【0029】図1における通過速度パラメータ指定装置
5では、加減速処理によって得られる加減速処理後通過
点での速度である加減速処理後通過速度を指定するため
のパラメータである通過速度パラメータrを出力する。
そして、加減速処理装置2では通過速度パラメータrを
使って加減速処理後通過速度を算出し、この加減速処理
後通過速度を実現し、かつロボット全軸の加速度が最高
許容加速度以下となるような軌道を探索することによっ
て加減速処理後軌道を得る。
【0030】図1の加減速処理装置2の出力である加減
速処理後軌道q′(j)及び加減速処理後速度w′
(j)をサーボ処理装置3に転送し、ロボットアームの
移動速度plsとの比較を基に電流指令値icを発生、
同電流指令値によってロボットアーム4を駆動する。
【0031】以下、図1の実施例の詳細を説明する。
【0032】図9は、軌道生成装置1において生成され
た加減速処理前軌道q(k)及び加減速処理前速度w
(k)、及び加減速処理装置2で得られる加減速処理後
軌道q′(j)及び加減速処理後速度w′(j)の内容
の例を示す。加減速処理前軌道q(k)ではロボットの
少なくとも一つの軸が最高許容加速度を越えるような屈
曲点が存在するが、加減速処理後軌道q′(j)ではこ
のような屈曲点が解消している。
【0033】図10は、加減速処理前通過点、及び加減
速処理後通過速度の意味を表す。図に示す加減速処理前
通過点q(km)とは、軌道生成装置1で生成される加
減速処理前軌道において、ロボット各軸のうち少なくと
も一つの軸の加速度が最高許容加速度を越えるような点
である。また、加減速処理前軌道を加減速処理装置2で
修正して加減速処理後軌道とした結果、加減速前通過点
q(km)は加減速処理後通過点q′(jm)に移動す
る。加減速処理装置2では、加減速処理後軌道を算出す
る前に加減速処理後通過速度wcbを算出し、加減速処
理後通過速度wcbを使って加減速処理を実施すること
により加減速処理後軌道及び加減速処理後通過点q′
(jm)を得る。
【0034】図11は、加減速処理装置2の作用を説明
するため、加減速処理装置2の入力と出力を更に詳細に
示したものである。加減速処理装置2には図11(a)
に示す加減速処理前軌道が入力され、その内部処理によ
って図11(b)に示す加減速処理後軌道が出力され
る。加減速処理装置2内で加減速処理を実施して加減速
処理前軌道を修正する際、加減速処理を開始する位置を
加減速開始位置q(km−kp)同加減速処理を終了す
る位置を加減速終了位置q(km+kn)と称する。加
減速開始位置q(km−kp)及び加減速終了位置q
(km+kn)は加減速処理前軌道におけるそれと加減
速処理後軌道におけるそれとを共通に定義できるので、
加減速処理前と加減速処理後の区別をしない。すなわ
ち、q′(jm−jp)=q(km−kp)及びq′
(jm+jn)=p(km+kn)である。さらに、加
減速処理に際して通過速度パラメータ指定装置5で指定
された通過速度パラメータrによって算出された加減速
処理後通過速度wcbが指定されることとなる点を加減
速処理後通過点q′(jm)と称する。加減速処理前軌
道において、加減速開始位置q(km−kp)から加減
速処理前通過点q(km)までの平均速度を加減速処理
前前半平均速度wpと称し、加減速処理前通過点q(k
m)から加減速終了位置q(km+kn)までの平均速
度を加減速処理前後半平均速度wnと称する。
【0035】図12では加減速処理前軌道におけるサン
プル時刻の定義と速度の定義を示す。図12(a)は加
減速処理前軌道を示し、図12(b)及び(c)はそれ
ぞれ図12(a)の加減速処理前軌道に対応するロボッ
トの一つの軸のx方向速度及びx方向加速度を示す。加
減速開始位置q(km−kp)及び加減速終了位置q
(km+kn)及び加減速処理前通過点q(km)を通
過するサンプル時刻をそれぞれ、加減速処理前加減速開
始時刻km−kp、加減速処理前加減速終了時刻km+
kn、加減速処理前通過点通過時刻kmと称する。ここ
で、加減速処理前加減速開始時刻から加減速処理前通過
点通過時刻までの所要時間を加減速処理前前半所要時間
kp、加減速処理前通過点通過時刻から加減速処理前加
減速終了時刻までの所要時間を加減速処理前後半所要時
間knとし、km、kp、及びknを用いて各々の時刻
を記述することとした。さらに、加減速開始位置での速
度を加減速開始時速度w(km−kp)、加減速終了位
置での速度を加減速終了時速度w(km+kn)と称す
る。なお、図12(c)では加減速処理前通過点通過時
刻kmにおいて、x方向の加速度が最高許容加速度を越
えていることを示している。
【0036】図13は、図12で示した加減速処理前軌
道を加減速処理した結果得られる加減速処理後軌道を例
として、加減速処理後軌道におけるサンプル時刻の定義
を示す。図13(a),(b)及び(c)はそれぞれ加
減速処理後軌道、加減速処理後のx方向速度及び加減速
処理後のx方向加速度を示す。同図において加減速開始
位置q′(jm−jp)及び加減速終了位置q′(jm
+jn)及び加減速処理後通過点q′(jm)を通過す
るサンプル時刻をそれぞれ、加減速処理後加減速開始時
刻jm−jp、加減速処理後加減速終了時刻jm+j
n、加減速処理後通過点通過時刻jmと称する。ここ
で、加減速処理後加減速開始時刻から加減速処理後通過
点通過時刻までの所要時間を加減速処理後前半所要時間
jp、加減速処理後通過点通過時刻から加減速処理後加
減速処理終了時刻までの所要時間を加減速処理後後半所
要時間jnとし、jm、jp、及びjnを用いて各々の
時刻を記述することとした。なお、図13(c)に示す
ように、加減速処理をした結果、x方向の加速度は最高
許容加速度内に収まっている。
【0037】図14及び15は加減速処理装置2におけ
る処理手順を示すフローチャートである。同図に従い加
減速処理装置2では、まず、軌道生成装置1の出力であ
る加減速処理前軌道の各点についてロボット各軸の加速
度が算出される(ステップ201)。その結果をもと
に、過加速度検出ステップ202において、どれか一つ
の軸でも予め設定された最高許容加速度を越える場合に
は、その点を加減速処理前通過点q(km)であると判
断する。最高許容加速度を越えると判断される場合、ま
ず、加減速処理前通過点通過時刻kmを算定し(ステッ
プ203)、加減速処理前通過点q(km)を算定し
(ステップ204)、これらを記憶しておく。次に、加
減速処理前通過点通過時刻kmの前後に加減速処理前加
減速開始時刻km−kp及び加減速処理前加減速終了時
刻km+knを設定する(ステップ205)。また、加
減速処理前加減速開始時刻km−kpと加減速処理後加
減速終了時刻km+knより加減速開始位置q(km−
kn)及び加減速終了位置q(km+kn)を算出する
(ステップ206)。次に、加減速処理前加減速開始時
刻km−kp、加減速処理前加減速終了時刻km+k
n、加減速処理前通過点通過時刻km、加減速開始位置
q(km−kp)、加減速終了位置q(km+kn)及
び加減速処理前通過点位置q(km)をもとに、加減速
処理前前半平均速度wp及び加減速処理前後半平均速度
wnを算出する(ステップ207)。これら二つの平均
速度と通過速度パラメータ指定装置3で指定された通過
速度パラメータrをもとに加減速処理後通過速度wcb
を算出する(ステップ208)。
【0038】この後、加減速処理前前半平均速度wpと
加減速処理後通過速度wcbとロボットの各軸の最高許
容加速度amaxをもとに加減速処理後前半所要時間j
pを、また、加減速処理前後半平均速度wnと加減速処
理後通過速度wcbと各軸の最高許容加速度amaxを
もとに加減速処理後後半所要時間jnを、各々算出する
(ステップ209)。最後に加減速処理後前半所要時間
jp、加減速処理後後半所要時間jn、及び通過速度パ
ラメータrにより、加減速処理前加減速開始時刻及び加
減速処理前加減速終了時刻を再計算する(ステップ21
0)。そして、誤差を算出するステップ211におい
て、ステップ210で最後に算出された加減速処理前加
減速開始時刻の再計算値km−kp′及び加減速処理前
加減速終了時刻の再計算値km+kn′と、ステップ2
07で加減速処理前前半平均速度wp及び加減速処理前
後半平均速度wnを算出する時に用いられた加減速処理
前加減速開始時刻km−kp及び加減速処理後加減速終
了時刻km+knとの各々の差を取り、各々を誤差とす
る。収束判定ステップ212において、ステップ211
で求めた誤差のどちらかが予め設定された許容誤差より
大きいと判断される場合は、加減速処理前加減速開始時
刻km−kp及び加減速処理前加減速終了時刻km+k
nをステップ210で算出された加減速処理前加減速開
始時刻の計算値km−kp′及び加減速処理前加減速終
了時刻の再計算値km+kn′で置き換え(ステップ2
13)、再び加減速処理をする(ステップ206−21
2)。以上を繰り返し、ステップ207で計算に用いた
加減速処理前加減速開始時刻km−kp及び加減速処理
前加減速終了時刻km+knとステップ210で算出し
た再計算値km−kp′及び再計算値km+kn′との
差が設定された誤差以下となったら、加減速処理前加減
速開始時刻km−kp及び加減速処理前加減速終了時刻
km+knを用い加減速開始時速度w(km−kp)、
加減速終了時速度w(km+kn)、加減速処理後前半
所要時間jp、加減速処理後後半所要時間jn及び加減
速処理後通過速度wcbをもとに加減速処理後軌道及び
加減速処理後速度を算出し(ステップ214)、演算を
終了する。
【0039】図16は、加減速処理前前半平均速度wp
及び加減速処理前後半平均速度wnを算出するステップ
207の処理内容を説明する図である。加減速開始位置
q(km−kp)、加減速処理前通過点q(km)及び
加減速開始前前半処理時間kpより、図16に示す式に
よって加減速処理前前半平均速度wpを算出する。ま
た、加減速開始前通過点q(km)及び加減速終了位置
q(km+kn)及び加減速処理前後半処理時間knよ
り、図16に示す式によって加減速処理前後半平均速度
wnを算出する。
【0040】図17は、加減速処理後通過速度wcbを
算出するステップ208を説明する図である。加減速処
理前前半平均速度wp、加減速処理前後半平均速度wn
及び通過速度パラメータ指定装置3で指定された通過速
度パラメータrを用いて、図17で示す式により加減速
処理後通過速度wcbが算出される。
【0041】図18は加減速処理後前半所要時間jp及
び加減速処理後後半所要時間jnを算出するステップ2
09を説明する図である。同図に示す式によりベクトル
である加減速処理前前半平均速度wp、加減速処理前後
半平均速度wn、加減速処理後通過速度wcbそれぞれ
のロボットの各軸の成分wp(l)、wn(l)及びw
cb(l)並びに各軸の最大許容加速度amax(l)
から加減速処理後前半所要時間jp及び加減速処理後後
半所要時間jnが得られる。ただし、lはロボットの各
軸を示す1から始まる整数を示し、例えばwp(2)は
加減速処理前前半平均速度wpの2番目の軸の成分を表
し、maxl はすべてのlについての最大値を示す。
【0042】図19は加減速処理前加減速開始時刻、及
び加減速処理前加減速終了時刻を再計算するステップ2
10を説明する図である。同図に示す式により、加減速
処理後前半所要時間jp、加減速処理後後半所要時間j
n及び通過速度パラメータ指定装置2の出力である通過
速度パラメータrによって加減速処理前加減速開始時刻
の再計算値km−kp′及び加減速処理前加減速終了時
刻の再計算値km+kn′が得られる。
【0043】図20は加減速処理後軌道を算出するステ
ップ214を説明する図である。同図に示す式により、
加減速処理後前半所要時間jp、加減速処理後後半所要
時間jn、加減速処理後通過速度wcb、加減速開始時
速度w(km−kp)、加減速終了時速度w(km+k
n)、加減速開始位置q(km−kp)及び加減速終了
位置q(km+kn)によって、加減速処理後軌道q′
(j)及び加減速処理後速度w′(j)が得られる。具
体的には、まず、加速の前半、すなわちjm−jp<j
<jmにおける加減速処理後前半加速度ap′をwc
b、w(km−kp)、及びjpを基に、図20内に示
された式にしたがって算出し、加減速処理後前半加速度
ap′を用いて加速の前半における加減速処理後軌道
q′(j)及び加減速処理後速度w′(j)を算出す
る。同様に加速の後半、すなわちjm≦j<jm+jn
における加減速処理後後半加速度an′をwcb、w
(km+kn)、及びjnを基に図19内に示された式
にしたがって算出し、加減速処理後後半加速度an′を
用いて加速の後半における加減速処理後軌道q′(j)
及び加減速処理後速度w′(j)を算出する。このよう
な演算により加減速開始位置q(km−kp)及び加減
速終了位置q(km+kn)において滑らかに接続し、
且つ加減速処理前通過点q(km)付近で加減速処理後
通過速度wcbを達成するような加減速処理後軌道q′
(j)及び加減速処理後速度w′(j)を得る。
【0044】以上が本発明の実施例である。同実施例に
よると、通過速度パラメータrを0≦r≦1の範囲でユ
ーザーが指定することで、用途に合わせた加減速プロフ
ァイルが実現される。より具体的には、 ・r=0のときは、加減速処理終了位置の通過時刻が、
加減速処理を行わない場合、すなわち許容加速度が無限
大の場合の同位置の通過時刻に近くなるように制御さ
れ、 ・r=1のときは、加減速処理を行わない場合と同じ、
すなわち当初の指定通りの軌道を通るように制御され
る。
【0045】また、本実施例軌道生成装置1と加減速処
理装置2の両方について、関節座標空間で処理しても、
直交座標空間で処理しても、その他任意の座標系で処理
しても、同様の効果が得られることは、加減速処理の仕
方がより明らかである。従って、各々の装置間に適当な
座標変換装置を挿入しても所期の効果が得られる。
【0046】なお、ここまで説明した実施例では、加減
速処理後通過速度を加減速処理前軌道における加減速開
始位置から加減速処理前通過点までの平均速度と加減速
処理前通過点から加減速終了位置までの平均値の定数倍
によって指定したが、以下による方法によって加減速処
理後通過速度を指定しても同様の効果が得られる。すな
わち、加減速開始位置から加減速処理前通過点までの平
均速度と加減速処理前通過点から加減速終了位置までの
平均速度の一般的な線形結合によって指定する方法、加
減速開始位置での速度と加減速終了位置での速度の線形
結合によって指定する方法、加減速処理前通過点直前の
移動速度と加減速処理前通過点直後の移動速度の線形結
合によって指定する方法によっても同様の効果が得られ
る。これらを次の本発明の他の実施例で示す。なお、次
に示す本発明の他の実施例においても図1に示す構成は
同じで、加減速処理装置2における処理手順が図14及
び図15に示すものと異なる。
【0047】本発明の他の実施例は、加減速処理後通過
速度を、加減速開始位置から加減速処理前通過点までの
平均速度と加減速処理前通過点から加減速終了位置まで
の平均速度の一般的な線形結合によって指定する場合
で、図14及び15に示すフローチャート内のステップ
208で図21に示す処理を行い、また同フローチャー
ト内のステップ210で図22に示す処理を行うように
すればよい。すなわち、加減速処理後通過速度wcb
は、加減速処理前前半平均速度wp及び加減速処理前後
半平均速度wn及び通過速度パラメータ指定装置3で指
定された通過速度パラメータr及び予め定められた定数
rp及びrnを用いて、図21で示す手順によって算出
する。また、図22に示す手順にしたがって、加減速処
理後前半所要時間jpと加減速処理後後半所要時間jn
と通過速度パラメータ指定装置2の出力である通過速度
パラメータr及び予め定められた定数rp及びrnによ
って加減速処理前加減速開始時刻の再計算値km−k
p′及び加減速処理前加減速終了時刻の再計算値km+
kn′が得られる。
【0048】同実施例においてrp=rn=1/2とす
ると、最初に説明した実施例と等しくなる。加減速処理
後通過速度を図17で示すようにwcb=(1−r)・
(wp+wn)/2によって算出する代わりに、図21
で示すように(1−r)・(rp・wp+rn・wn)
によって算出することで、加減速の前半における誤差と
加減速の後半における誤差の量を任意に変更できる、と
いう効果が得られる。あるいは、加減速処理通過点の位
置、または加減速処理通過速度を任意に調整できる、と
いう効果が得られる。例えば、rp=rn=1/2のと
き、r=0として加減速処理すると図29のような軌跡
が得られるとすると、rp=1/2、rn<1/2とし
て加減速処理すると図30のように加減速処理後通過点
の位置が加減速前軌道の前半の部分に近づき、rp<1
/2、rn=1/2として加減速すると、図31のよう
に加減速処理後通過点の位置が加減速処理前軌道の後半
の部分に近づく。
【0049】本発明のさらに他の実施例は、加減速処理
後通過速度を、加減速開始位置での速度である加減速処
理前開始時速度と加減速終了位置での速度である加減速
処理前終了時速度の線形結合によって指定する場合で、
図1の加減速処理装置2は図23及び24で示すフロー
チャートで加減速処理を実施する。図23及び24のフ
ローチャートは図14及び15のフローチャートと比較
するとステップ201〜206、211〜214は同じ
処理を行い、図23及び24のフローチャートではステ
ップ207がなくステップ208の代わりにステップ2
17を、ステップ209の代わりにステップ219をス
テップ210の代わりにステップ216を行う。ステッ
プ217では図25に示すように加減速処理後通過速度
wcbを加減速処理前開始時速度wp′及び加減速処理
前終了時速度wn′及び通過速度パラメータ指定装置3
で指定された通過速度パラメータr及び予め定められた
定数rp及びrnを用いて算出する。ステップ219で
は加減速処理後前半所要時間jp及び加減速処理後後半
所要時間jnを図15のステップ209とほぼ同様にj
p=maxl (|wcb(l)−wp′(l)|/am
ax(l)),jn=maxl (|wn′(l)−wc
b(l)|/amax(l))より求める。ここでw
p′(l)はベクトルである加減速処理前開始時速度w
p′のl番目の要素であり、wn′(l)はベクトルで
ある加減速処理前終了時速度wn′のl番目の要素であ
る。また、ステップ216では図22に示すように加減
速処理後前半所要時間jpと加減速処理後後半所要時間
jnと通過速度パラメータ指定装置2の出力である通過
速度パラメータr及び予め定められた定数rp及びrn
によって加減速処理前加減速開始時刻の再計算値km−
kp′及び加減速処理前加減速終了時刻の再計算値km
+kn′を得る。
【0050】本発明のさらに他の実施例は、加減速処理
後通過速度を、加減速処理前通過点直前の移動速度であ
る加減速処理前通過点直前速度と加減速前通過点直後の
移動速度である加減速処理前通過点直前速度の線形結合
によって指定する場合で、加減速処理装置2は、図26
で示すフローチャートに従って処理する。同実施例の具
体的な適用は、直線軌道で構成される軌道を追跡する処
理の場合である。図26において、軌道生成装置1の出
力である加減速処理前軌道の各点についてロボット各軸
の加速度が算出される(ステップ201)。その結果を
もとに、過加速度検出ステップ202において、どれか
一つの軸でも予め設定された最高許容加速度を越える場
合には、その点を加減速処理前通過点q(km)である
と判断する。最高許容加速度を越えると判断される場
合、まず、加減速処理前通過点通過時刻kmを算定し
(ステップ203)、加減速処理前通過点q(km)を
算定する(ステップ204)。次に加減速処理後通過速
度wcbを、加減速処理前通過点直前速度wp″及び加
減速処理前通過点直後速度wn″及び通過速度パラメー
タ指定装置3で指定された通過速度パラメータr及び予
め定められた定数rp及びrnを用いて、図28に示す
手順によって算出する(ステップ218)。
【0051】次に、加減速処理後前半所要時間jp及び
加減速処理後後半所要時間jnは、加減速処理前通過点
直前速度wp″及び加減速処理前通過点直後速度wn″
及び加減速処理後通過速度wcb及び最大許容加速度a
maxを用いて、図27に示す手順にしたがって算出す
る(ステップ220)。次に加減速処理後前半所要時間
jpと加減速処理後後半所要時間jnと通過速度パラメ
ータ指定装置2の出力である通過速度パラメータr及び
予め定められた定数rp及びrnによって加減速処理前
加減速開始時刻km−kp′及び加減速処理前加減速終
了時刻km+kn′を算出する(ステップ216)。最
後に、加減速開始時速度w(km−kp)、加減速終了
時速度w(km+kn)、加減速処理後前半所要時間j
p、加減速処理後後半所要時間jn及び加減速処理後通
過速度wcbをもとに加減速処理後軌道及び加減速処理
後速度を算出し(ステップ214)。演算を終了する。
【0052】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、ロボット
の動作軸のうち少なくとも一つの軸において最高許容加
速度を越える加速度を発生するロボット先端軌道上の加
減速処理前通過点について、ロボット先端の同点の付近
を通過する際の速度を通過速度パラメータを使って指定
した上で加減速処理することによって、軌道追従の際の
移動スピードを指定可能なロボット制御装置及び方法が
得られる。すなわち、加減速処理前通過点付近での通過
速度が速くなるように通過速度パラメータを指定する
と、軌道生成装置で生成された軌道に対する追従精度は
下がるが、ロボットの先端の移動速度の均一性が保持さ
れる。反対に、加減速処理前通過点付近での通過速度が
遅くなるように通過速度パラメータを指定すると、移動
スピードの均一性は犠牲になるが、軌道追従精度が向上
する。また、通過速度パラメータを上記の二つの場合の
中間の任意の値に設定することにより、速度の均一性と
軌道追従精度のトレードオフを定量的かつ連続的に指定
することが可能となる。従って、ロボット作業の内容に
よって速度の均一性や軌道追従精度を適当に設定するこ
とが可能な、作業性の高いロボット制御装置が得られ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例のロボット制御装置のブロッ
ク図である。
【図2】従来のロボット制御装置のブロック図である。
【図3】図2に示す従来のロボット制御装置のロボット
先端軌道を示す図である。
【図4】従来の他のロボット制御装置のロボットの関節
の動きを示す図である。
【図5】図4にロボットの関節の動きを示した従来のロ
ボット制御装置のロボット先端軌道を示す図である。
【図6】従来の他のロボット制御装置の加減速処理を説
明する図である。
【図7】図6で示した加減速処理によるロボット先端軌
道を示す図である。
【図8】従来の他のロボット制御装置のロボットの関節
の動きを示す図である。
【図9】図1に示す実施例による加減速処理前軌道と加
減速処理後軌道とを示す図である。
【図10】図1に示す実施例における加減速処理前通過
点q(km)、加減速処理後通過点q′(jm)及び加
減速処理後通過速度(wcb)を示す図である。
【図11】図1に示す実施例における加減速開始位置q
(km−kp)、加減速終了位置q(km+kp)、加
減速処理前前半平均速度wp及び加減速処理前後半平均
速度wnを示す図である。
【図12】図1に示す実施例における加減速処理前軌道
とロボットの一つの軸のX方向速度及びX方向加速度と
の関係を示す図である。
【図13】図1に示す実施例における加減速処理後軌道
とロボットの一つの軸のX方向速度及びX方向加速度と
の関係を示す図である。
【図14】図1の加減速処理装置2の処理手順の前半部
分を示すフローチャートである。
【図15】図1の加減速処理装置2の処理手順の後半部
分を示すフローチャートである。
【図16】図15中のステップ207での加減速処理前
前半平均速度wp及び加減速処理前後半平均速度wnの
算出を説明する図である。
【図17】図15中のステップ208での加減速処理通
過速度wcpの算出を説明する図である。
【図18】図15中のステップ209での加減速処理後
前半所要時間jp及び加減速処理後後半所要時間jnの
算出を説明する図である。
【図19】図15中のステップ210での加減速処理前
加減速開始時刻km−kp′及び加減速処理前加減速終
了時刻km+kn′の再計算を説明する図である。
【図20】図15中のステップ214での加減速処理後
軌道q′(j)及び加減速処理後速度w′(j)の算出
を説明する図である。
【図21】本発明の他の実施例での加減速処理後通過速
度wcbの算出を説明する図である。
【図22】図21で説明した実施例の加減速処理前加減
速開始時刻km−kp′及び加減速処理前加減速終了時
刻km+kn′の再計算を説明する図である。
【図23】本発明のさらに他の実施例での加減速処理装
置2の処理手順の前半部分を示すフローチャートであ
る。
【図24】図23に前半部分を示す処理手順の後半部分
を示すフローチャートである。
【図25】図24中のステップ217での加減速処理後
通過速度wcbの算出を説明する図である。
【図26】本発明のさらに他の実施例での加減速処理装
置2の処理手順を示す図である。
【図27】図26中のステップ220での加減速処理後
前半所要時間jp及び加減速処理後後半所要時間jnの
算出を説明する図である。
【図28】図26中のステップ218での加減速処理後
通過速度wcbの算出を説明する図である。
【図29】最初の実施例による、加減速処理結果の一例
を示す図である。
【図30】第2の実施例において、rp=1/2、rn
<1/2とした場合の加減速処理結果を示す図である。
【図31】第2の実施例において、rp>1/2、rn
=1/2とした場合の加減速処理結果を示す図である。
【符号の説明】
1 軌道生成装置 2 加減速処理指定装置 3 サーボ処理装置 4 ロボットアーム 5 通過速度パラメータ指定装置 11 各軸目標速度発生部 12 加速度検出部 13 軸間協調部 14 目標速度変換部 amax 最高許容加速度 r 通過速度パラメータ rp 加減速処理後通過速度を算出するための定数 rn 加減速処理後通過速度を算出するための定数 k 加減速処理前軌道を指定するサンプル時刻 j 加減速処理後軌道を指定するサンプル時刻 km 加減速処理前通過点を通過するサンプル時刻 jm 加減速処理後通過点を通過するサンプル時刻 kp 加減速処理前軌道における加減速開始位置から加
減速処理前通過点までの移動に要するサンプル時間 kn 加減速処理前軌道における加減速処理前通過点か
ら加減速終了位置までの移動に要するサンプル時間 jp 加減速処理後軌道における加減速開始位置から加
減速処理後通過点までの移動に要するサンプル時間 jn 加減速処理後軌道における加減速処理前通過点か
ら加減速終了位置までの移動に要するサンプル時間 q(k) 加減速処理前軌道 w(k) 加減速処理前速度 q′(j) 加減速処理後軌道 w′(j) 加減速処理後速度 q(km) 加減速処理前通過点 q(km−kp) 加減速開始位置 q(km+kn) 加減速終了位置 q′(jm) 加減速処理後通過点 wcb 加減速処理後通過速度 wp 加減速処理前前半平均速度 wn 加減速処理前後半平均速度 wp′ 加減速処理前開始時速度 wn′ 加減速処理前終了時速度 wp″ 加減速処理前通過点直前速度 wn″ 加減速処理前通過点直後速度 w(km−kp) 加減速開始時速度 w(km+kn) 加減速終了時速度 km−kp′ 加減速処理前加減速開始時刻の再計算値 km+kn′ 加減速処理前加減速終了時刻の再計算値 ap′ 加減速処理後前半加速度 an′ 加減速処理後後半加速度

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ロボット先端軌道及びロボット先端速度で
    ある加減速処理前軌道及び加減速処理前速度を生成する
    軌道生成装置と、通過速度パラメータを用いて前記加減
    速処理前軌道及び前記加減速処理前速度について加減速
    処理を行ってロボットの各軸が最高許容速度を越える加
    速度を発生しないロボット先端軌道及びロボット先端速
    度である加減速処理後軌道及び加減速処理後速度を生成
    する加減速処理装置と、前記加減速処理後軌道及び前記
    加減速処理後速度に従ってロボットを駆動するサーボ処
    理装置とを含み、 前記加減速処理装置は、前記加減速処理前軌道上のロボ
    ットのいずれかの軸の加速度が最高許容加速度を越える
    加減速処理前通過点及びロボット先端がこの加減速処理
    前通過点を通過する時刻である加減速処理前通過点通過
    時刻を算定する通過点算定手段と、前記加減速処理前通
    過点通過時刻の前後に加減速処理前加減速開始時刻及び
    加減速処理前加減速終了時刻並びにこれらに対応する加
    減速開始位置及び加減速終了位置の初期値を設定する初
    期値設定手段と、前記加減速処理前加減速開始時刻,前
    記加減速処理前加減速終了時刻,前記加減速開始位置及
    び前記加減速終了位置から加減速処理前前半平均速度及
    び加減速処理前後半平均速度を算出する平均速度算出手
    段と、前記通過速度パラメータ並びに前記加減速処理前
    前半平均速度及び前記加減速処理前後半平均速度を線形
    結合したものから加減速処理後通過速度を算出する通過
    速度算出手段と、ロボットの各軸の最高許容速度並びに
    前記加減速処理前前半平均速度、前記加減速処理前後半
    平均速度及び前記加減速処理後通過速度並びに前記通過
    速度パラメータから加減速処理後前半所要時間及び加減
    速処理後後半所要時間並びに加減速処理前加減速開始時
    刻及び加減速処理前加減速終了時刻の再計算値を算出す
    る再計算手段と、前記加減速処理前加減速開始時刻及び
    前記加減速処理前加減速終了時刻の前記平均速度算出手
    段で用いたものと前記再計算値との差が許容誤差を越え
    る時は許容誤差以内になるまで前記加減速処理前加減速
    開始時刻及び前記加減速処理前加減速終了時刻として前
    記再計算値のものを用い対応する前記加減速開始位置及
    び前記加減速終了位置を算出して前記平均速度算出手
    段、前記通過速度算出手段及び前記再計算手段を実行さ
    せることを繰り返し前記加減速処理前加減速開始時刻及
    び前記加減速処理前加減速終了時刻の前記平均速度算出
    手段で用いたものと前記再計算値との差が許容誤差以内
    になった時は、その時に用いた前記加減速処理後前半所
    要時間,前記加減速処理後後半所要時間,加減速開始時
    速度,加減速終了時速度により加減速処理後前半加速度
    及び加減速処理後後半加速度を算出して前記加減速処理
    後軌道及び前記加減速処理後速度を求める軌道算出手段
    とを有することを特徴とするロボット制御装置。
  2. 【請求項2】ロボット先端軌道及びロボット先端速度で
    ある加減速処理前軌道及び加減速処理前速度を生成する
    軌道生成装置と、通過速度パラメータを用いて前記加減
    速処理前軌道及び前記加減速処理前速度について加減速
    処理を行ってロボットの各軸が最高許容速度を越える加
    速度を発生しないロボット先端軌道及びロボット先端速
    度である加減速処理後軌道及び加減速処理後速度を生成
    する加減速処理装置と、前記加減速処理後軌道及び前記
    加減速処理後速度に従ってロボットを駆動するサーボ処
    理装置とを含み、 前記加減速処理装置は、前記加減速処理前軌道上のロボ
    ットのいずれかの軸の加速度が最高許容加速度を越える
    加減速処理前通過点及びロボット先端がこの加減速処理
    前通過点を通過する時刻である加減速処理前通過点通過
    時刻を算定する通過点算定手段と、前記加減速処理前通
    過点通過時刻の前後に加減速処理前加減速開始時刻及び
    加減速処理前加減速終了時刻並びにこれらに対応する加
    減速開始位置及び加減速終了位置の初期値を設定する初
    期値設定手段と、加減速開始位置及び前記加減速終了位
    置における前記加減速処理前速度である加減速処理前開
    始時速度及び加減速処理前終了時速度を線形結合したも
    の並びに前記通過速度パラメータから加減速処理後通過
    速度を算出する通過速度算出手段と、ロボットの各軸の
    最高許容速度並びに前記加減速処理開始時速度、前記加
    減速処理終了時速度及び前記加減速処理後通過速度並び
    に前記通過速度パラメータから加減速処理後前半所要時
    間及び加減速処理後後半所要時間並びに加減速処理前加
    減速開始時刻及び加減速処理前加減速終了時刻の再計算
    値を算出する再計算手段と、前記加減速処理前加減速開
    始時刻及び前記加減速処理前加減速終了時刻の前記通過
    速度算出手段で用いた加減速処理前開始時速度及び加減
    速処理前終了時速度に対応するものと前記再計算値との
    差が許容誤差を越える時は許容誤差以内になるまで前記
    加減速処理前加減速開始時刻及び前記加減速処理前加減
    速終了時刻として前記再計算値のものを用い対応する前
    記加減速開始位置及び前記加減速終了位置並びに前記加
    減速処理前開始時速度及び前記加減速処理前終了時速度
    を算出して前記通過速度算出手段及び前記再計算手段を
    実行させることを繰り返し前記加減速処理前加減速開始
    時刻及び前記加減速処理前加減速終了時刻の前記通過速
    度算出手段で用いた加減速処理前開始時速度及び加減速
    処理前終了時速度に対応するものと前記再計算値との差
    が許容誤差以内になった時は、その時に用いた前記加減
    速処理後前半所要時間,前記加減速処理後後半所要時
    間,加減速開始時速度,加減速終了時速度により加減速
    処理後前半加速度及び加減速処理後後半加速度を算出し
    て前記加減速処理後軌道及び前記加減速処理後速度を求
    める軌道算出手段とを有することを特徴とするロボット
    制御装置。
  3. 【請求項3】ロボット先端軌道及びロボット先端速度で
    ある加減速処理前軌道及び加減速処理前速度を生成する
    軌道生成装置と、通過速度パラメータを用いて前記加減
    速処理前軌道及び前記加減速処理前速度について加減速
    処理を行ってロボットの各軸が最高許容速度を越える加
    速度を発生しないロボット先端軌道及びロボット先端速
    度である加減速処理後軌道及び加減速処理後速度を生成
    する加減速処理装置と、前記加減速処理後軌道及び前記
    加減速処理後速度に従ってロボットを駆動するサーボ処
    理装置とを含み、 前記加減速処理装置は、前記加減速処理前軌道上のロボ
    ットのいずれかの軸の加速度が最高許容加速度を越える
    加減速処理前通過点及びロボット先端がこの加減速処理
    前通過点を通過する時刻である加減速処理前通過点通過
    時刻を算定する通過点算定手段と、ロボット先端の前記
    加減速処理前通過点の直前及び直後の速度である加減速
    処理前通過点直前速度及び加減速処理前通過点直後速度
    並びに前記通過速度パラメータから加減速処理後通過速
    度を算出する通過速度算出手段と、前記加減速処理前通
    過点直前速度,前記加減速処理前通過点直後速度,前記
    加減速処理後通過速度及び前記通過速度パラメータから
    加減速処理後前半所要時間及び加減速処理後後半所要時
    間を算出する所要時間算出手段と、前記加減速処理後前
    半所要時間,前記加減速処理後後半所要時間及び前記通
    過速度パラメータから加減速処理前加減速開始時刻及び
    加減速処理前加減速終了時刻を算出する時刻算出手段
    と、前記加減速処理前加減速開始時刻及び加減速処理前
    加減速終了時刻における前記加減速処理前速度である加
    減速開始時速度及び加減速終了時速度並びに前記加減速
    処理後前半所要時間,前記加減速処理後後半所要時間及
    び前記加減速処理後通過速度から加減速処理後前半加速
    度及び加減速処理後後半加速度を算出して前記加減速処
    理後軌道及び前記加減速処理後速度を求める軌道算出手
    段とを有することを特徴とするロボット制御装置。
  4. 【請求項4】加減速処理前速度で移動するロボット先端
    の軌道として生成された加減速処理前軌道上のロボット
    のいずれかの軸の加速度が最高許容加速度を越える加減
    速処理前通過点を通過する時刻である加減速処理前通過
    点通過時刻の前後に加減速処理前加減速開始時刻及び加
    減速処理前加減速終了時刻並びにこれらに対応する加減
    速開始位置及び加減速終了位置の初期値を設定し、前記
    加減速処理前加減速開始時刻,前記加減速処理前加減速
    終了時刻,前記加減速開始位置及び前記加減速終了位置
    から加減速処理前前半平均速度及び加減速処理前後半平
    均速度を算出し、通過速度パラメータ並びに前記加減速
    処理前前半平均速度及び前記加減速処理前後半平均速度
    を線形結合したものから加減速処理後通過速度を算出
    し、ロボットの各軸の最高許容速度並びに前記加減速処
    理前前半平均速度,前記加減速処理前後半平均速度及び
    前記加減速処理後通過速度並びに前記通過速度パラメー
    タから加減速処理後前半所要時間及び加減速処理後後半
    所要時間並びに加減速処理前加減速開始時刻及び加減速
    処理前加減速終了時刻の再計算値を算出し、前記加減速
    処理前加減速開始時刻及び前記加減速処理前加減速終了
    時刻の前記加減速処理前前半平均速度及び前記加減速処
    理前後半平均速度の算出で用いたものと前記再計算値と
    の差が許容誤差を越える時は許容誤差以内になるまで前
    記加減速処理前加減速開始時刻及び前記加減速処理前加
    減速終了時刻として前記再計算値のものを用い対応する
    前記加減速開始位置及び前記加減速終了位置を算出して
    前記加減速処理前前半平均速度及び加減速処理前後半平
    均速度の算出,前記加減速処理後の通過速度の算出及び
    前記再計算値の算出を繰り返し前記加減速処理前加減速
    開始時刻及び前記加減速処理前加減速終了時刻の前記加
    減速処理前前半平均速度及び加減速処理前後半平均速度
    の算出で用いたものと前記再計算値との差が許容誤差以
    内になった時は、その時に用いた前記加減速処理後前半
    所要時間,前記加減速処理後後半所要時間,加減速開始
    時速度,加減速終了時速度により加減速処理後前半加速
    度及び加減速処理後後半加速度を算出して前記加減速処
    理後軌道及び前記加減速処理後速度を求めることを特徴
    とするロボット制御方法。
  5. 【請求項5】加減速処理前速度で移動するロボット先端
    の軌道として生成された前記加減速処理前軌道上のロボ
    ットのいずれかの軸の加速度が最高許容加速度を越える
    加減速処理前通過点を通過する時刻である加減速処理前
    通過点通過時刻の前後に加減速処理前加減速開始時刻及
    び加減速処理前加減速終了時刻並びにこれらに対応する
    加減速開始位置及び加減速終了位置の初期値を設定し、
    前記加減速開始位置及び前記加減速終了位置における前
    記加減速処理速度である加減速処理前開始時速度及び前
    記加減速処理前終了時速度を線形結合したもの並びに前
    記通過速度パラメータから加減速処理後通過速度を算出
    し、ロボットの各軸の最高許容速度並びに前記加減速処
    理開始時速度、前記加減速処理終了時速度及び前記加減
    速処理後通過速度並びに前記通過速度パラメータから加
    減速処理後前半所要時間及び加減速処理後後半所要時間
    並びに加減速処理前加減速開始時刻及び加減速処理前加
    減速終了時刻の再計算値を算出し、前記加減速処理前加
    減速開始時刻及び前記加減速処理前加減速終了時刻の前
    記加減速処理後通過速度の算出で用いたものと前記再計
    算値との差が許容誤差を越える時は許容誤差以内になる
    まで前記加減速処理前加減速開始時刻及び前記加減速処
    理前加減速終了時刻として前記再計算値のものを用い対
    応する前記加減速開始位置及び前記加減速終了位置並び
    に前記加減速処理前開始速度及び前記加減速処理前終了
    時速度を算出して前記加減速処理後通過速度の算出及び
    前記再計算値の算出を繰り返し前記加減速処理前加減速
    開始時刻及び前記加減速処理前加減速終了時刻の前記加
    減速処理後通過速度の算出で用いたものと前記再計算値
    との差が許容誤差以内になった時は、その時に用いた前
    記加減速処理後前半所要時間,前記加減速処理後後半所
    要時間,加減速開始時速度,加減速終了時速度により加
    減速処理後前半加速度及び加減速処理後後半加速度を算
    出して前記加減速処理後軌道及び前記加減速処理後速度
    を求めることを特徴とするロボット制御方法。
  6. 【請求項6】加減速処理前速度で移動するロボット先端
    の軌道として生成された加減速処理前軌道上のロボット
    のいずれかの軸の加速度が最高許容加速度を越える加減
    速処理前通過点を通過する時刻である加減速処理前通過
    点通過時刻を算定し、ロボット先端の前記加減速処理前
    通過点の直前及び直後の速度である加減速処理前通過点
    直前速度及び加減速処理前通過点直後速度並びに通過速
    度パラメータから加減速処理後通過速度を算出し、前記
    加減速処理前通過点直前速度,前記加減速処理前通過点
    直後速度,前記加減速処理後通過速度及び前記通過速度
    パラメータから加減速処理後前半所要時間及び加減速処
    理後後半所要時間を算出し、前記加減速処理後前半所要
    時間,前記加減速処理後後半所要時間及び前記通過速度
    パラメータから加減速処理前加減速開始時刻及び加減速
    処理前加減速終了時刻を算出し、前記加減速処理前加減
    速開始時刻及び加減速処理前加減速終了時刻における前
    記加減速処理前速度である加減速開始時速度及び加減速
    終了時速度並びに前記加減速処理後前半所要時間,前記
    加減速処理後後半所要時間及び前記加減速処理後通過速
    度から加減速処理後前半加速度及び加減速処理後後半加
    速度を算出して前記加減速処理後軌道及び前記加減速処
    理後速度を求めることを特徴とするロボット制御方法。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999028798A2 (en) * 1997-12-02 1999-06-10 Lacent Technologies Inc. Gantry-mounted laser nozzle and method for controlling laser positioning
JP2015054393A (ja) * 2013-09-10 2015-03-23 シーメンス アクチエンゲゼルシヤフトSiemens Aktiengesellschaft 冗長軸を有する加工機械およびリアルタイムの冗長性解消
JP2019209444A (ja) * 2018-06-06 2019-12-12 株式会社Ihi ロボット制御装置及びロボット制御方法
US11400594B2 (en) 2018-09-10 2022-08-02 Fanuc America Corporation Zero teach for robotic continuous path

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100836240B1 (ko) * 2001-11-01 2008-06-09 현대중공업 주식회사 로봇의 최적 가감속 제어방법

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999028798A2 (en) * 1997-12-02 1999-06-10 Lacent Technologies Inc. Gantry-mounted laser nozzle and method for controlling laser positioning
WO1999028798A3 (en) * 1997-12-02 1999-10-14 Lacent Technologies Inc Gantry-mounted laser nozzle and method for controlling laser positioning
JP2015054393A (ja) * 2013-09-10 2015-03-23 シーメンス アクチエンゲゼルシヤフトSiemens Aktiengesellschaft 冗長軸を有する加工機械およびリアルタイムの冗長性解消
US9555546B2 (en) 2013-09-10 2017-01-31 Siemens Aktiengesellschaft Operating machine with redundant axes and resolution of the redundancy in real time
JP2019209444A (ja) * 2018-06-06 2019-12-12 株式会社Ihi ロボット制御装置及びロボット制御方法
US11400594B2 (en) 2018-09-10 2022-08-02 Fanuc America Corporation Zero teach for robotic continuous path

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