JPH1069310A - ロボットの軌道生成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ロボットのツール先端が直線移動もしくは教示
点で内回り移動を行う際に、発生する加速度を予め定め
た最大加速度以下に抑え、滑らかに動作させる。 【解決手段】ロボット先端部が移動する基準を与える教
示点に基づき軌道形状を指定する移動命令と、軌道上の
先端部移動速度を指定する移動速度命令と、教示点と軌
道との間の誤差最大値を指定する許容経路誤差とを備え
た教示点データより、ロボットの先端部の直線軌道上の
移動時に実現可能な移動速度を求め、教示点データの記
録移動速度に対して減速率を計算し、ロボット先端部が
教示点の内側を通過する際に実現可能な移動速度を求
め、教示点データに記録された移動速度に対する減速率
を計算し、それらの値を教示点データ内に保存し、ロボ
ットの動作時に、教示点データ内に保存した直線部減速
率と内回り部減速率に従い、ロボット直線部、内回り部
の移動速度を再設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、入力された教示点
の間を補間して目標軌道を生成するロボットの軌道生成
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ロボットがいろいろな作業現場で
活用されているが、その動作の円滑さと高速性が重要で
ある。

【０００３】以下、従来のロボットの軌道の生成装置に
ついて説明する。ロボットが指定された作業を実行する
ために通過する軌道は、通過するべき複教個の教示点が
操作者によってあらかじめ登録され、その教示点の間の
通過点を直線や円弧、放物線で補間することにより決定
される。この教示点の情報を与える教示点データは、教
示点の位置、姿勢の座標と、その教示点間を通過する速
度などが指定される。

【０００４】１つの教示点から次の教示点までの間を単
純に直線運動をさせる場合には、教示点を結ぶ直線軌道
を教示点間の補間演算により求める。３つの教示点間を
直線で移動する場合には、折れ線の折れ角が大きい場合
に折れ線の節点で先端部の速度が大きく変化するため、
先端振動発生の原因となる。また、折れ点を通過する時
のロボットの関節軸に大きな加速度が作用するため、減
速機などロボットの構成部品の寿命の短縮や破壊などの
原因となる。

【０００５】このような問題を回避するために、特開平
１−２７４４３号公報や特開平４−１１１００６号公報
に、折れ線の折れ点を経由せず、折れ線を構成する２つ
の線分を滑らかな曲線で接続して節点を内回りする軌道
を生成する手段を設けたものが開示されている。また、
教示点での各軸の角度の変化を円滑にし、動作時間を短
縮するとともに、教示点での経路誤差をあらかじめ定め
た許容経路誤差値以下に抑えるロボットの軌道生成方法
を提案することもできる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、折れ線
の折れ点を内回りする軌道で動作させる上記の手段で
も、教示点にはさまれた補間区間毎に移動速度が定めら
れているため、教示点の前後で指定速度が異なる場合に
は、速度に不連続変化が発生し振動発生の原因となる。

【０００７】またロボットの機構部の保護の目的や、ロ
ボットに行わせる作業の内容によっては、動作時に発生
する加速度値に制限が課されている場合がある。この場
合、ロボットの教示点データ内に記録されたロボットの
ツール先端の移動速度を忠実に実現する事はできず、教
示者により速度の再設定を行う必要が生じる事がある。

【０００８】本発明は、上記の課題を解決するもので、
ロボットのツール先端を直接移動させるとき、もしくは
直線移動と内回り移動が混在するときに、発生する加速
度をあらかじめ定めた最大加速度以下に抑え、振動を発
生させる事なく滑らかに動作させること、ならびにそれ
らの設定を自動的に行う事のできるロボットの軌道生成
装置を提供する事を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１にかかわる本発明は、ロボットの先端部が
移動する軌道の基準を与える教示点と、その教示点に基
づいて軌道形状を指定する移動命令と、軌道上を先端部
が移動する速度を指定する移動速度指定値と、教示点と
軌道との間の誤差の最大値を指定する許容経路誤差とを
備えた教示点データを入力とし、ロボットの先端部が直
線軌道上を移動する際に実現可能な移動速度を求め、教
示点データに記録された移動速度指定値に対しての減速
率を、ロボットの教示時や既に存在する教示点データの
編集時などロボットを実際に動作させる前に計算する直
線部減速率設定手段を有し、ロボットの先端部が教示点
の内側を通過する際に実現可能な移動速度を求め、教示
点データに記録された移動速度指定値に対しての減速率
を、ロボットの教示時や既に存在する教示点データの編
集時などロボットを実際に動作させる前に計算する内回
り部減速率設定手段を有し、それら直線部と内回り部の
減速率設定手段で設定した直線部減速率と内回り部減速
率を、ロボットの教示時や既に存在する教示点データの
編集時などロボットを実際に動作させる前に教示点デー
タ内へ保存する減速率保存手段を有し、ロボットの動作
時には、それら教示点データ内に保存した直線部減速率
と内回り部減速率にしたがって、ロボットの直線部、内
回り部の移動速度を再設定する移動速度再設定手段を有
し、教示点データによって指定された経路を、前記指定
された軌道形状と再設定された移動速度にしたがってロ
ボットを動作させるための各関節軸の角度変化波形を出
力する補間演算手段を有し、教示点を通過する際のロボ
ット各関節軸の角度変化を円滑化し、前記許容経路誤差
にしたがって教示点の内側を通過する連続的な曲線軌道
を生成する連続化手段を有するようにしたロボットの軌
道生成装置である。

【００１０】また、請求項２にかかわる本発明は、ロボ
ットの先端部が移動する軌道の基準を与える教示点と、
その教示点に基づいて軌道形状を指定する移動命令と、
軌道上を先端部が移動する速度を指定する移動速度指定
値と、教示点と軌道との間の誤差の最大値を指定する許
容経路誤差とを備えた教示点データを入力とし、ロボッ
トの動作時に、ロボットの先端部が直接軌道上を移動す
る際に実現可能な移動速度を求め、教示点データに記録
された移動速度指定値に対しての減速率を計算する直線
部減速率設定手段を有し、ロボットの動作時に、ロボッ
トの先端部が教示点の内側を通過する際に実現可能な移
動速度を求め、教示点データに記録された移動速度指定
値に対しての減速率を計算する内回り部減速率設定手段
を有し、ロボットの動作時に、計算した前記直線部減速
率と内回り部減速率にしたがって、ロボットの直線部、
内回り部の移動速度を再設定する移動速度再設定手段を
有し、教示点データによって指定された経路を、前記指
定された軌道形状と再設定された移動速度にしたがって
ロボットを動作させるための各関節軸の角度変化波形を
出力する補間演算手段を有し、教示点を通過する際のロ
ボット各関節軸の角度変化を円滑化し、前記許容経路誤
差にしたがって教示点の内側を通過する連続的な曲線軌
道を生成する連続化手段を有するようにしたロボットの
軌道生成装置である。

【００１１】また、請求項３にかかわる本発明は、ロボ
ットの先端部が移動する軌道の基準を与える教示点と、
その教示点に基づいて軌道形状を指定する移動命令と、
軌道上を先部が移動する速度を指定する移動速度指定値
と、教示点と軌道との間の誤差の最大値を指定する許容
経路誤差とを備えた教示点データを入力とし、入力され
た教示点データが、ロボットが一度動作したことにより
改変されたかどうか判断する改変判断手段を有し、ロボ
ットの先端部が直線軌道上を移動する際に実現可能な移
動速度を求め、教示点データに記録された移動速度指定
値に対しての減速率を、ロボットの動作時に計算する直
線部減速率設定手段を有し、ロボットの先端部が教示点
の内側を通過する際に実現可能な移動速度を求め、教示
点データに記録された移動速度指定値に対しての減速率
を、ロボットの動作時に計算する内回り部減速率設定手
段を有し、前記直線部減速率設定手段と内回り部減速率
設定手段で設定した直線部減速率と内回り部減速率を、
ロボットの動作時に教示点データ内へ保存する減速率保
存手段を有し、ロボットの動作時には、それら教示点デ
ータ内に保存した直線部減速率と内回り部減速率にした
がって、ロボットの直線部、内回り部の移動速度を再設
定し、改変判断手段により入力された教示点データが一
度動作させ前記直線部減速率と内回り部減速率を計算し
て教示点データが改変されたものである場合には、動作
時に新たに直線部減速率と内回り部減速率を計算する事
をせず、教示点データに保存された直線部減速率と内回
り部減速率にしたがって、速度を再設定する移動速度再
設定手段を有し、教示点データによって指定された経路
を、前記指定された軌道形状と再設定された移動速度に
したがってロボットを動作させるための各関節軸の角度
変化波形を出力する補間演算手段を有し、教示点を通過
する際のロボット各関節軸の角度変化を円滑化し、前記
許容経路誤差にしたがって教示点の内側を通過する連続
的な曲線軌道を生成する連続化手段を有するようにした
ロボットの軌道生成装置である。

【００１２】各請求項にかかる発明により、ロボットの
ツール先端を直接移動させるとき、もしくは直線移動と
内回り移動が混在するときに、発生する加速度をあらか
じめ定めた最大加速度以下に抑え、振動を発生させる事
なく滑らかに動作させること、ならびにそれらの設定を
自動的に行う事ができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１にかかわる発明
は、ロボットの先端部が移動する軌道の基準を与える教
示点と、その教示点に基づいて軌道形状を指定する移動
命令と、軌道上を先端部が移動する速度を指定する移動
速度指定値と、教示点と軌道との間の誤差の最大値を指
定する許容経路誤差とを備えた教示点データを入力と
し、ロボットの先端部が直線軌道上を移動する際に実現
可能な移動速度を求め、教示点データに記録された移動
速度指定値に対しての減速率を、ロボットの教示時や既
に存在する教示点データの編集時などロボットを実際に
動作させる前に計算する直線部減速率設定手段を有し、
ロボットの先端部が教示点の内側を通過する際に実現可
能な移動速度を求め、教示点データに記録された移動速
度指定値に対しての減速率を、ロボットの教示時や既に
存在する教示点データの編集時などロボットを実際に動
作させる前に計算する内回り部減速率設定手段を有し、
それら直線部と内回り部の減速率設定手段で設定した直
線部減速率と内回り部減速率を、ロボットの教示時や既
に存在する教示点データの編集時などロボットを実際に
動作させる前に教示点データ内へ保存する減速率保存手
段を有し、ロボットの動作時には、それら教示点データ
内に保存した直線部減速率と内回り部減速率にしたがっ
て、ロボットの直線部、内回り部の移動速度を再設定す
る移動速度再設定手段を有し、教示点データによって指
定された経路を、前記指定された軌道形状と再設定され
た移動速度にしたがってロボットを動作させるための各
関節軸の角度変化波形を出力する補間演算手段を有し、
教示点を通過する際のロボット各関節軸の角度変化を円
滑化し、前記許容経路誤差にしたがって教示点の内側を
通過する連続的な曲線軌道を生成する連続化手段を有す
るようにしたものである。

【００１４】この請求項１にかかわる発明において、ロ
ボットの動作前に、ロボットの先端部が直線軌道上を移
動する際に実現可能な移動速度を求め、教示点データに
記録された移動速度指定値に対しての減速率を計算し、
ロボットの先端部が教示点の内側を通過する際に実現可
能な移動速度を求め、教示点データに記録された移動速
度指定値に対しての減速率を計算し、それら直線部と内
回り部の減速率設定手段で設定した直線部減速率と内回
り部減速率を教示点データ内に保存し、ロボットの動作
時に、それら教示点データ内に保存した直線部減速率と
内回り部減速率にしたがって、ロボットの直線部、内回
り部の移動速度を再設定することで、ロボットのツール
先端を直線移動させるとき、もしくは直線移動と内回り
移動が混在するときに、発生する加速度をあらかじめ定
めた最大加速度以下に抑え、振動を発生させる事なく滑
らかに動作させることができる。

【００１５】本発明の請求項２にかかわる発明は、ロボ
ットの先端部が移動する軌道の基準を与える教示点と、
その教示点に基づいて軌道形状を指定する移動命令と、
軌道上を先端部が移動する速度を指定する移動速度指定
値と、教示点と軌道との間の誤差の最大値を指定する許
容経路誤差とを備えた教示点データを入力とし、ロボッ
トの動作時に、ロボットの先端部が直接軌道上を移動す
る際に実現可能な移動速度を求め、教示点データに記録
された移動速度指定値に対しての減速率を計算する直線
部減速率設定手段を有し、ロボットの動作時に、ロボッ
トの先端部が教示点の内側を通過する際に実現可能な移
動速度を求め、教示点データに記録された移動速度指定
値に対しての減速率を計算する内回り部減速率設定手段
を有し、ロボットの動作時に、計算した前記直線部減速
率と内回り部減速率にしたがって、ロボットの直線部、
内回り部の移動速度を再設定する移動速度再設定手段を
有し、教示点データによって指定された経路を、前記指
定された軌道形状と再設定された移動速度にしたがって
ロボットを動作させるための各関節軸の角度変化波形を
出力する補間演算手段を有し、教示点を通過する際のロ
ボット各関節軸の角度変化を円滑化し、前記許容経路誤
差にしたがって教示点の内側を通過する連続的な曲線軌
道を生成する連続化手段を有するようにしたものであ
る。

【００１６】請求項２にかかわる発明において、ロボッ
トの動作時に、ロボットの先端部が直線軌道上を移動す
る際に実現可能な移動速度を求め、教示点データに記録
された移動速度に対しての減速率を計算し、ロボットの
先端部が教示点の内側を通過する際に実現可能な移動速
度を求め、教示点データに記録された移動速度指定値に
対しての減速率を計算し、それら直線部減速率と内回り
部減速率にしたがって、ロボットの直線部、内回り部の
移動速度を再設定することで、ロボットのツール先端を
直線移動させるとき、もしくは直線移動と内回り移動が
混在するときに、発生する加速度をあらかじめ定めた最
大加速度以下に抑え、振動を発生させる事なく滑らかに
動作させることができる。

【００１７】本発明の請求項３にかかわる発明は、ロボ
ットの先端部が移動する軌道の基準を与える教示点と、
その教示点に基づいて軌道形状を指定する移動命令と、
軌道上を先部が移動する速度を指定する移動速度指定値
と、教示点と軌道との間の誤差の最大値を指定する許容
経路誤差とを備えた教示点データを入力とし、入力され
た教示点データが、ロボットが一度動作したことにより
改変されたかどうか判断する改変判断手段を有し、ロボ
ットの先端部が直線軌道上を移動する際に実現可能な移
動速度を求め、教示点データに記録された移動速度指定
値に対しての減速率を、ロボットの動作時に計算する直
線部減速率設定手段を有し、ロボットの先端部が教示点
の内側を通過する際に実現可能な移動速度を求め、教示
点データに記録された移動速度指定値に対しての減速率
を、ロボットの動作時に計算する内回り部減速率設定手
段を有し、前記直線部減速率設定手段と内回り部減速率
設定手段で設定した直線部減速率と内回り部減速率を、
ロボットの動作時に教示点データ内へ保存する減速率保
存手段を有し、ロボットの動作時には、それら教示点デ
ータ内に保存した直線部減速率と内回り部減速率にした
がって、ロボットの直線部、内回り部の移動速度を再設
定し、改変判断手段により入力された教示点データが一
度動作させ前記直線部減速率と内回り部減速率を計算し
て教示点データが改変されたものである場合には、動作
時に新たに直線部減速率と内回り部減速率を計算する事
をせず、教示点データに保存された直線部減速率と内回
り部減速率にしたがって、速度を再設定する移動速度再
設定手段を有し、教示点データによって指定された経路
を、前記指定された軌道形状と再設定された移動速度に
したがってロボットを動作させるための各関節軸の角度
変化波形を出力する補間演算手段を有し、教示点を通過
する際のロボット各関節軸の角度変化を円滑化し、前記
許容経路誤差にしたがって教示点の内側を通過する連続
的な曲線軌道を生成する連続化手段を有するようにした
ものである。

【００１８】請求項３にかかわる発明において、ロボッ
トの動作時に、ロボットの先端部が直線軌道上を移動す
る際に実現可能な移動速度を求め、教示点データに記録
された移動速度指定値に対しての減速率を計算し、ロボ
ットの先端部が教示点の内側を通過する際に実現可能な
移動速度を求め、教示点データに記録された移動速度指
定値に対しての減速率を計算し、それら直線部と内回り
部の減速率設定手段で設定した直線部減速率と内回り部
減速率を教示点データ内に保存し、次回以降の動作時に
は、それら教示点データ内に保存した直線部減速率と内
回り部減速率にしたがって、ロボットの直線部、内回り
部の移動速度を再設定することで、ロボットのツール先
端を直線移動させるとき、もしくは直線移動と内回り移
動が混在するときに、発生する加速度をあらかじめ定め
た最大加速度以下に抑え、振動を発生させる事なく滑ら
かに動作させることができる。

【００１９】また、請求項４にかかわる本発明は、請求
項１記載のロボットの軌道生成装置において、ロボット
の先端部が移動する軌道の基準を与える教示点と、その
教示点に基づいて軌道形状を指定する移動命令と、軌道
上を先端部が移動する速度を指定する移動速度指定値
と、教示点と軌道との間の誤差の最大値を指定する許容
経路誤差とを備えた２つの連続した教示点データを入力
とし、ロボットの先端部が教示点間を教示点データ内に
記憶された移動速度指定値で直線軌道にそって移動する
際に発生する各関節軸の加速度をロボットを実際に動作
させる前に計算し、発生加速度を各関節軸の最大加速度
と比較し、発生加速度が前記最大加速度以上である場合
は、発生加速度が最大加速度を超えない動作可能速度を
計算し、動作可能速度を教示点データ内の移動速度指定
値で除することにより、直線部減速率を設定する直線部
減速率設定手段を有するようにしたものである。

【００２０】また、請求項５にかかわる本発明は、請求
項２または３に記載のロボットの軌道生成装置におい
て、ロボットの先端部が移動する軌道の基準を与える教
示点と、その教示点に基づいて軌道形状を指定する移動
命令と、軌道上を先端部が移動する速度を指定する移動
速度指定値と、教示点と軌道との間の誤差の最大値を指
定する許容経路誤差とを備えた２つの連続した教示点デ
ータを入力とし、ロボットの先端部が教示点間を教示点
データ内に記憶された移動速度指定値で直線軌道にそっ
て移動する際に発生する各関節軸の加速度をロボットを
実際に動作させた時に計算し、発生加速度を各関節軸の
最大加速度と比較し、発生加速度が前記最大加速度以上
である場合は、発生加速度が最大加速度を超えない動作
可能速度を計算し、動作可能速度を教示点データ内の移
動速度指定値で除することにより、直線部減速率を設定
する直線部減速率設定手段を有するようにしたものであ
る。

【００２１】また、請求項６にかかわる本発明は、請求
項１に記載のロボットの軌道生成装置において、ロボッ
トの先端部が移動する軌道の基準を与える教示点と、そ
の教示点に基づいて軌道形状を指定する移動命令と、軌
道上を先端部が移動する速度を指定する移動速度指定値
と、教示点と軌道との間の誤差の最大値を指定する許容
経路誤差とを備えた３つの連続した教示点データを入力
とし、ロボットの先端部が教示点間を教示点データ内に
記憶された移動速度指定値で許容経路誤差の範囲内で教
示点の内側を通過する曲線軌道にそって移動する際に発
生する各関節軸の加速度を、ロボットを実際に動作させ
る前に計算し、発生加速度を各関節軸の最大加速度と比
較し、発生加速度が最大加速度以上である場合は、発生
加速度が最大加速度を超えない動作可能速度を計算し、
動作可能速度を教示点データ内の移動速度指定値で除す
ることにより、内回り部減速率を設定する内回り部減速
率設定手段を有するようにしたものでである。

【００２２】また、請求項７にかかわる本発明は、請求
項２または３に記載のロボットの軌道生成装置におい
て、ロボットの先端部が移動する軌道の基準を与える教
示点と、その教示点に基づいて軌道形状を指定する移動
命令と、軌道上を先端部が移動する速度を指定する移動
速度指定値と、教示点と軌道との間の誤差の最大値を指
定する許容経路誤差とを備えた３つの連続した教示点デ
ータを入力とし、ロボットの先端部が教示点間を教示点
データ内に記憶された移動速度指定値で許容経路誤差の
範囲内で教示点の内側を通過する曲線軌道にそって移動
する際に発生する各関節軸の加速度を、ロボットを実際
に動作させる時に計算し、発生加速度を各関節軸の最大
加速度と比較し、発生加速度が最大加速度以上である場
合は、発生加速度が最大加速度を超えない動作可能速度
を計算し、動作可能速度を教示点データ内の移動速度指
定値で除することにより、内回り部減速率を設定する内
回り部減速率設定手段を有するようにしたものである。

【００２３】また、請求項８にかかわる本発明は、請求
項１から３のいずれかに記載のロボットの軌道生成装置
において、減速率保存手段は、それら直線部減速率設定
手段と内回り部減速率設定手段で設定した直線部減速率
との内回り部減速率を、移動速度のデータは書き換える
ことなく、教示点データ内に保存する減速率保存手段を
有するようにしたものである。

【００２４】また、請求項９にかかわる本発明は、請求
項１に記載のロボットの軌道生成装置において、ロボッ
トの動作時に、教示点データ内に保存されている直線部
減速率と内回り部減速率を、教示点データ内の移動速度
指定値に乗じることで直線部、内回り部の移動速度を再
設定する移動速度再設定手段を有するようにしたもので
ある。 （実施例１）以下、本発明のロボットの軌道生成装置の
一実施例について図面を参照しながら説明する。

【００２５】図１は本実施例の構成を示すブロック図で
ある。図１（ａ）において、１は直線部減速率設定手
段、２は内回り部減速率設定手段、３は減速率保存手段
である。

【００２６】上記構成要素の相互関係と動作について説
明する。直線部減速率設定手段１は、教示点データを入
力とし、ロボットの先端部が直線軌道上を移動する際に
実現可能な移動速度を求め、教示点データに記録された
移動速度指定値に対しての減速率を計算し、内回り部減
速率設定手段２と減速率保存手段３に出力する。

【００２７】内回り部減速率設定手段２は、教示点デー
タと直線部減速率を入力とし、ロボットの先端部が教示
点の内側を通過する際に実現可能な移動速度を求め、教
示点データに記録された移動速度指定値に対しての減速
率を計算し、減速率保存手段３に出力する。

【００２８】減速率保存手段３は、教示点データと直線
部減速率と内回り部減速率を入力とし、教示点データに
直線部減速率と内回り部減速率を追加して改変された教
示点データを構成する。

【００２９】図１（ｂ）において、４は移動速度再設定
手段、５は補間演算手段、６は連続化手段である。移動
速度再設定手段４は改変された教示点データを入力と
し、直線部減速率と内回り部減速率と移動速度にしたが
って、ロボットの直線部、内回り部の移動速度を再設定
し、補間演算手段５に出力する。

【００３０】補間演算手段５は教示点データによって指
定された経路を、指定された軌道形状と直線部と内回り
部の移動速度にしたがって補間演算し、ロボットの各関
節軸の角度変化波形を連続化手段６に出力する。

【００３１】連続化手段６は教示点近傍のロボット各関
節軸の角度変化を円滑化し、教示点データ内に記憶され
た許容経路誤差にしたがって教示点の内側を通過する連
続的な曲線軌道を生成する。

【００３２】図２は直線部減速率設定手段１の処理内容
を示している。図２において、ＴＰs は直線補間演算の
開始点（教示点）であり、ＴＰe は直線補間演算の終了
点（教示点）である。θs は前記開始点での関節角度ベ
クトルであり、θe は前記終了点での関節角度ベクトル
を表している。Ｌは教示点間の距離、Ｖは教示点データ
に指示された移動速度指定値である。また、ｐk は求め
た補間点間の移動量ベクトルであり、ωmax はロボット
の各関節軸の速度上限値ベクトル、ａmax はロボットの
各関節軸の加速度上限値ベクトルである。また、図２〜
図５ならびに本文中の添え字ｊはベクトルの一要素を表
すものとする。

【００３３】まず、教示点間を直線で補間演算する場合
の移動時間Ｔを（１）式で求める。 Ｔ＝Ｌ／Ｖ ・・・（１） 求めた移動時間Ｔを１０分割する事で、仮想的な補間時
間ｔc を（２）式で設定する。

【００３４】 ｔc ＝Ｔ／１０ ・・・（２） 図２（ａ）に示すように、教示点間を１０分割し、各分
割点での関節角度を求めて仮想補間時間ｔc での補間点
とする。

【００３５】次に、図２（ｂ）に示すように、求めた各
軸の関節角度から各軸の速度ωk,jを（３）式で求め、
２補間点間の加速度ａk,j を（４）式で求める。 ωk,j ＝ｐk,j ／ｔc ・・・（３） ａk,j ＝（ωk+1,j −ωk,j ）／ｔc ＝（ｐk+1,j −ｐk,j ）／ｔc² ・・・（４） （４）式で求めた加速度が加速度上限値よりも大であれ
ば、加速度オーバとならないように補間時間ｔc を式
（５）にしたがって拡張する。

【００３６】 ｔc ＝｛（ｐk+1,j −ｐk,j ）／ａmax,j ｝^0.5 ・・・（５） 上記の演算を１０個の補間点間全て対して行い、補間時
間ｔc の最大値ｔmax を求め、実現可能な速度Ｖａを
（６）式によって決定する。

【００３７】 Ｖａ＝Ｌ／（１０・ｔmax ） ・・・（６） 直線部減速率εＬは元の移動速度指定値Ｖと実現可能速
度Ｖａの比を、（７）式で計算することにより計算す
る。

【００３８】 εＬ＝Ｖａ／Ｖ ・・・（７） 実際に動作させる場合には、上で求めた直線部減速率ε
Ｌを教示点データ内の移動速度指定値Ｖに乗じる事で、
速度Ｖａを生成し、教示点ＴＰs 、ＴＰe 間を直線補間
演算すれば、加速度上限値以上の加速度が発生すること
はない。

【００３９】以上の処理をロボットの教示時や既に存在
する教示点データの編集時などロボットを実際に動作さ
せる前もしくは、ロボットの実際の動作時に計算する。
図３は内回り部減速率設定手段２の処理内容を示してい
る。

【００４０】対象となるロボットの軌道生成装置は、既
に本出願人が特願平７−３２２２０１号において提案し
ているように、３つの連続した教示点データが与えられ
たとき、２点目の教示点データに記録された許容経路誤
差の値にしたがって、前記２点目の教示点の近傍を直線
補間した場合のロボット各関節軸の角度変化を円滑化
し、教示点の内側を通過する連続的な曲線軌道を生成す
る連続化手段６を有するものとする。

【００４１】図３において、ＴＰs は内回り部の補間演
算の開始点（教示点）であり、ＴＰi は内回りの対象と
なる教示点であり、ＴＰe は内回り部の補間演算の終了
点（教示点）である。

【００４２】内回り部の補間演算を行う速度は、直線部
減速率と教示点データより定まる速度、すなわち前記の
（６）式で定まったＶａを用いる。この場合、教示点Ｔ
Ｐsと教示点ＴＰi 間の移動速度をＶａs 、ＴＰi とＴ
Ｐe 間の移動速度をＶａe とする。

【００４３】図３（ａ）に示すように、内回り部の各補
間点を求め、補間点間の各関節軸の移動量ベクトルをｐ
k とする。次に、図３（ｂ）に示すように、求めた各軸
の関節角度から各軸の速度ωk,jを直線部減速率を求め
たときと同様に（３）式で求め、２補間点間の加速度ａ
k,j を（４）式で求める。

【００４４】（４）式で求めた加速度が加速度上限値よ
りも大であれば、発生加速度が加速度上限値と同じ値に
なるように、補間時間ｔc を式（５）にしたがって拡張
する。

【００４５】上記の演算を補間点間全てもしくは、教示
点ＴＰi 近傍の補間点に対して行い、補間時間ｔc の最
大値ｔmax を求める。内回り部減速率εｒは、移動速度
Ｖａs 、Ｖａe で補間演算した際に決定した補間時間ｔ
c と上の処理で求めた最大値ｔmax より、（８）式で求
める。

【００４６】 εｒ＝ｔc ／ｔmax ・・・（８） 実際に動作させる場合には、上で求めた内回り部減速率
εｒを、内回りたい章句間での速度Ｖａに乗じる事で、
教示点ＴＰs 、ＴＰi 、ＴＰe 間を内回り演算すれば、
加速度上限値以上の加速度が発生することはない。

【００４７】以上の処理をロボットの教示時や既に存在
する教示点データの編集時などロボットを実際に動作さ
せる前もしくは、ロボットの実際の動作時に計算する。
図４は減速率保存手段３の処理内容を示している。

【００４８】直線部減速率設定手段１と内回り部減速率
設定手段２で設定した直線部減速率εＬと内回り部減速
率εｒは、本来ユーザの設定した移動速度指定値Ｖのデ
ータを書き換えることなく、各教示点のデータ内に追加
される形で、改変された教示点データとして保存する。
図４において、教示点ＴＰk に対応する教示点データが
ＴＰdkであり、この例の動作プログラムではＮ個の教示
点データを有している。

【００４９】図１の処理に従って、それぞれの教示点間
毎に設定された直線部減速率εＬkが教示点ＴＰ1 から
教示点ＴＰN-1 までの教示点データに追加され、内回り
対象点毎に設定された内回り部減速率εｒが教示点ＴＰ
2 から教示点ＴＰN-1 までの教示点データに追加され、
改変された教示点データを構成する。

【００５０】図５は移動速度再設定手段４の処理内容を
示している。ロボットの動作時には、改変された教示点
データ内に保存されている直線部減速率εＬと内回り部
減速率εｒを、教示点データ内の移動速度に乗じること
で直線部、内回り部の移動速度を再設定する。

【００５１】図５において、教示点ＴＰ1 から教示点Ｔ
Ｐ2 への直線部は、速度εＬ1 Ｖ1で直線補間演算を行
う。教示点ＴＰ2 近傍の内回り部前半は、速度εｒ2 ε
Ｌ1Ｖ1 で補間演算を行い、教示点ＴＰ2 近傍の内回り
部後半は速度εｒ2 εＬ2 Ｖ2 で補間演算を行う。教示
点ＴＰ2 近傍の内回り部後半と教示点ＴＰ3 近傍の内回
り部前半の間に直線での移動距離が存在する場合は、移
動速度εＬ2 Ｖ2 で直線補間を行い、教示点ＴＰ3 近傍
の内回り部前半の移動速度は、教示点ＴＰ2 の場合と同
様に、速度εｒ3 εＬ2 Ｖ2 で補間を行う。以下それぞ
れεＬk 、εｒk にしたがって速度を決定する。直線部
から内回り部のつなぎ合わせ部で発生する移動速度の差
は加減速演算を行う事で、滑らかな速度変化を行う。

【００５２】この構成により、ロボットのツール先端を
直線移動させるとき、もしくは直線移動と内回り移動が
混在するときに、発生する加速度をあらかじめ定めた最
大加速度以下に抑え、振動を発生させる事なく滑らかに
動作させることができる。 （実施例２）以下、本発明のロボットの軌道生成装置の
他の実施例について図面を参照しながら説明する。

【００５３】図６は本実施例の構成を示すブロック図で
ある。図６において、１は直線部減速率設定手段、２は
内回り部減速率設定手段、４は移動速度再設定手段、５
は補間演算手段、６は連続化手段である。

【００５４】上記構成要素の相互関係と動作について説
明する。直線部減速率設定手段１は、ロボットが動作す
るときに、教示点データを入力とし、ロボットの先端部
が直線軌道上を移動する際に実現可能な移動速度を求
め、教示点データに記録された移動速度に対しての減速
率を計算し、内回り部減速率設定手段２と移動速度再設
定手段４に出力する。

【００５５】内回り部減速率設定手段２は、教示点デー
タと直線部減速率を入力とし、ロボットの先端部が教示
点の内側を通過する際に実現可能な移動速度を求め、教
示点データに記録された移動速度指定値に対しての減速
率を計算し、移動速度再設定手段４に出力する。

【００５６】移動速度再設定手段４は直線部減速率と内
回り部減速率と教示点データを入力とし、直線部減速率
と内回り部減速率と移動速度にしたがって、ロボットの
直線部、内回り部の移動速度を再設定し、補間演算手段
５に出力する。

【００５７】補間演算手段５は教示点データによって指
定された経路を、指定された軌道形状と直線部と内回り
部の移動速度にしたがって補間演算し、ロボットの各関
節軸の角度変化波形を連続化手段６に出力する。

【００５８】連続化手段６は教示点を通過する際のロボ
ット各関節軸の角度変化を円滑化し、教示点データ内に
記憶された許容経路誤差にしたがって、教示点の内側を
通過する連続的な曲線軌道を生成する。

【００５９】この構成によっても、ロボットのツール先
端を直線移動させるとき、もしくは直線移動と内回り移
動が混在するときに、発生する加速度をあらかじめ定め
た最大加速度以下に抑え、振動を発生させる事なく滑ら
かに動作させることができる。 （実施例３）以下、本発明のロボットの軌道生成装置の
その他の実施例について図面を参照しながら説明する。

【００６０】図７は本実施例の構成を示すブロック図で
ある。図７において、７は改変判断手段、１は直線部減
速率設定手段、２は内回り部減速率設定手段、３は減速
率保存手段、４は移動速度再設定手段、５は補間演算手
段、６は連続化手段である。

【００６１】上記構成要素の相互関係と動作について説
明する。改変判断手段７は、教示点データを入力とし、
該教示点データにしたがって、ロボットを動作させ、直
線部および内回り部減速率が教示点データに保存、改変
されているかどうかを判断し、教示点データが改変され
ていれば、教示点データを移動速度再設定手段４に出力
し、改変されていなければ、教示点データを直線部減速
率設定手段１と内回り部減速率設定手段２に出力する。
直線部減速率設定手段１は、教示点データを入力とし、
ロボットの先端部が直線軌道上を移動する際に実現可能
な移動速度を求め、教示点データに記録された移動速度
指定値に対しての減速率を計算し、内回り部減速率設定
手段２と減速率保存手段３に出力する。

【００６２】内回り部減速率設定手段２は、教示点デー
タと直線部減速率を入力とし、ロボットの先端部が教示
点の内側を通過する際に実現可能な移動速度を求め、教
示点データに記録された移動速度指定値に対しての減速
率を計算し、減速率保存手段３に出力する。

【００６３】減速率保存手段３は、教示点データと直線
部減速率と内回り部減速率を入力とし、教示点データに
直線部減速率と内回り部減速率を追加して改変された教
示点データを構成する。

【００６４】移動速度再設定手段４は教示点データを入
力とし、直線部減速率と内回り部減速率と移動速度指定
値にしたがって、ロボットの直線部、内回り部の移動速
度を再設定し、補間演算手段５に出力する。

【００６５】補間演算手段５は教示点データによって指
定された経路を、指定された軌道形状と直線部と内回り
部の移動速度にしたがって補間演算し、ロボットの各関
節軸の角度変化波形を連続化手段６に出力する。

【００６６】連続化手段６は教示点近傍のロボット各関
節軸の角度変化を円滑化し、教示点データ内に記憶され
た許容経路誤差にしたがって教示点の内側を通過する連
続的な曲線軌道を生成する。

【００６７】この構成によっても、ロボットのツール先
端を直線移動させるとき、もしくは直線移動と内回り移
動が混在するときに、発生する加速度をあらかじめ定め
た最大加速度以下に抑え、振動を発生させる事なく滑ら
かに動作させることができる。

【００６８】なお、以上の実施例の各構成要素と動作は
マイクロコンピュータのプログラムにより実現できる事
はいうまでもない。

【００６９】

【発明の効果】以上の実施例から明らかなように、本発
明は、ロボットのツール先端を直線移動させるとき、も
しくは直線移動と内回り移動が混在するときに、発生す
る加速度をあらかじめ定めた最大加速度以下に抑え、振
動を発生させる事なく滑らかに動作させること、ならび
にそれらの設定を自動的に行う事のできるロボットの軌
道生成装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のロボットの軌道生成装置の一実施例の
構成を示すブロック図。

【図２】本発明のロボットの軌道生成装置内の直線部減
速率の設定方法の説明図。

【図３】本発明のロボットの軌道生成装置内の内回り部
減速率の設定方法を説明する図。

【図４】本発明のロボットの軌道生成装置内の減速率保
存手段を説明する図。

【図５】本発明のロボットの軌道生成装置内の移動速度
再設定手段を説明する図。

【図６】本発明のロボットの軌道生成装置の一実施例の
構成を示すブロック図。

【図７】本発明のロボットの軌道生成装置の一実施例の
構成を示すブロック図。

【符号の説明】

１ 直線部減速率設定手段 ２ 内回り部減速率設定手段 ３ 減速率保存手段 ４ 移動速度再設定手段 ５ 補間演算手段 ６ 連続化手段 ７ 改変判断手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西田 順紀 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ロボットの先端部が移動する軌道の基準
   を与える教示点と、その教示点に基づいて軌道形状を指
   定する移動命令と、軌道上を先端部が移動する速度を指
   定する移動速度指定値と、教示点と軌道との間の誤差の
   最大値を指定する許容経路誤差とを備えた教示点データ
   を入力とし、 ロボットの先端部が直線軌道上を移動する際に実現可能
   な移動速度を求め、教示点データに記録された移動速度
   指定値に対しての減速率を、ロボットの教示時や既に存
   在する教示点データの編集時などロボットを実際に動作
   させる前に計算する直線部減速率設定手段を有し、 ロボットの先端部が教示点の内側を通過する際に実現可
   能な移動速度を求め、教示点データに記録された移動速
   度指定値に対しての減速率を、ロボットの教示時や既に
   存在する教示点データの編集時などロボットを実際に動
   作させる前に計算する内回り部減速率設定手段を有し、 それら直線部と内回り部の減速率設定手段で設定した直
   線部減速率と内回り部減速率を、ロボットの教示時や既
   に存在する教示点データの編集時などロボットを実際に
   動作させる前に教示点データ内へ保存する減速率保存手
   段を有し、 ロボットの動作時には、それら教示点データ内に保存し
   た直線部減速率と内回り部減速率にしたがって、ロボッ
   トの直線部、内回り部の移動速度を再設定する移動速度
   再設定手段を有し、 教示点データによって指定された経路を、前記指定され
   た軌道形状と再設定された移動速度にしたがってロボッ
   トを動作させるための各関節軸の角度変化波形を出力す
   る補間演算手段を有し、 教示点を通過する際のロボット各関節軸の角度変化を円
   滑化し、前記許容経路誤差にしたがって教示点の内側を
   通過する連続的な曲線軌道を生成する連続化手段を有す
   る事を特徴とするロボットの軌道生成装置。
2. 【請求項２】 ロボットの先端部が移動する軌道の基準
   を与える教示点と、その教示点に基づいて軌道形状を指
   定する移動命令と、軌道上を先端部が移動する速度を指
   定する移動速度指定値と、教示点と軌道との間の誤差の
   最大値を指定する許容経路誤差とを備えた教示点データ
   を入力とし、 ロボットの動作時に、ロボットの先端部が直線軌道上を
   移動する際に実現可能な移動速度を求め、教示点データ
   に記録された移動速度に対しての減速率を計算する直線
   部減速率設定手段を有し、 ロボットの動作時に、ロボットの先端部が教示点の内側
   を通過する際に実現可能な移動速度を求め、教示点デー
   タに記録された移動速度指定値に対しての減速率を計算
   する内回り部減速率設定手段を有し、 ロボットの動作時に、計算した前記直線部減速率と内回
   り部減速率にしたがって、ロボットの直線部、内回り部
   の移動速度を再設定する移動速度再設定手段を有し、 教示点データによって指定された経路を、前記指定され
   た軌道形状と再設定された移動速度にしたがってロボッ
   トを動作させるための各関節軸の角度変化波形を出力す
   る補間演算手段を有し、 教示点を通過する際のロボット各関節軸の角度変化を円
   滑化し、前記許容経路誤差にしたがって教示点の内側を
   通過する連続的な曲線軌道を生成する連続化手段を有す
   ることを特徴とするロボットの軌道生成装置。
3. 【請求項３】 ロボットの先端部が移動する軌道の基準
   を与える教示点と、その教示点に基づいて軌道形状を指
   定する移動命令と、軌道上を先端部が移動する速度を指
   定する移動速度指定値と、教示点と軌道との間の誤差の
   最大値を指定する許容経路誤差とを備えた教示点データ
   を入力とし、 入力された教示点データが、ロボットが一度動作したこ
   とにより改変されたかどうか判断する改変判断手段を有
   し、 ロボットの先端部が直線軌道上を移動する際に実現可能
   な移動速度を求め、教示点データに記録された移動速度
   指定値に対しての減速率を、ロボットの動作時に計算す
   る直線部減速率設定手段を有し、 ロボットの先端部が教示点の内側を通過する際に実現可
   能な移動速度を求め、教示点データに記録された移動速
   度指定値に対しての減速率を、ロボットの動作時に計算
   する内回り部減速率設定手段を有し、 前記直線部減速率設定手段と内回り部減速率設定手段で
   設定した直線部減速率と内回り部減速率を、ロボットの
   動作時に教示点データ内へ保存する減速率保存手段を有
   し、 ロボットの動作時には、それら教示点データ内に保存し
   た直線部減速率と内回り部減速率にしたがって、ロボッ
   トの直線部、内回り部の移動速度を再設定し、 改変判断手段により入力された教示点データが一度動作
   させ前記直線部減速率と内回り部減速率を計算して教示
   点データが改変されたものである場合には、動作時に新
   たに直線部減速率と内回り部減速率を計算する事をせ
   ず、教示点データに保存された直線部減速率と内回り部
   減速率にしたがって、速度を再設定する移動速度再設定
   手段を有し、 教示点データによって指定された経路を、前記指定され
   た軌道形状と再設定された移動速度にしたがってロボッ
   トを動作させるための各関節軸の再度変化波形を出力す
   る補間演算手段を有し、 教示点を通過する際のロボット各関節軸の角度変化を円
   滑化し、前記許容経路誤差にしたがって教示点の内側を
   通過する連続的な曲線軌道を生成する連続化手段を有す
   る事を特徴とするロボットの軌道生成装置。
4. 【請求項４】 直線部減速率設定手段は、ロボットの先
   端部が移動する軌道の基準を与える教示点と、その教示
   点に基づいて軌道形状を指定する移動命令と、軌道上を
   先端部が移動する速度を指定する移動速度指定値と、教
   示点と軌道との間の誤差の最大値を指定する許容経路誤
   差とを備えた２つの連続した教示点データを入力とし、
   ロボットの先端部が教示点間を教示点データ内に記憶さ
   れた移動速度指定値で直線軌道にそって移動する際に発
   生する各関節軸の加速度をロボットを実際に動作させる
   前に計算し、発生加速度を各関節軸の最大加速度と比較
   し、発生加速度が前記最大加速度以上である場合は、発
   生加速度が最大加速度を超えない動作可能速度を計算
   し、動作可能速度を教示点データ内の移動速度指定値で
   除することにより、直線部減速率を設定する事を特徴と
   する請求項１記載のロボットの軌道生成装置。
5. 【請求項５】 直線部減速率設定手段は、ロボットの先
   端部が移動する軌道の基準を与える教示点と、その教示
   点に基づいて軌道形状を指定する移動命令と、軌道上を
   先端部が移動する速度を指定する移動速度指定値と、教
   示点と軌道との間の誤差の最大値を指定する許容経路誤
   差とを備えた２つの連続した教示点データを入力とし、
   ロボットの先端部が教示点間を教示点データ内に記憶さ
   れた移動速度指定値で直線軌道にそって移動する際に発
   生する各関節軸の加速度をロボットを実際に動作させた
   時に計算し、発生加速度を各関節軸の最大加速度と比較
   し、発生加速度が前記最大加速度以上である場合は、発
   生加速度が最大加速度を超えない動作可能速度を計算
   し、動作可能速度を教示点データ内の移動速度指定値で
   除することにより、直線部減速率を設定することを特徴
   とする請求項２または請求項３記載のロボットの軌道生
   成装置。
6. 【請求項６】 内回り部減速率設定手段は、ロボットの
   先端部が移動する軌道の基準を与える教示点と、その教
   示点に基づいて軌道形状を指定する移動命令と、軌道上
   を先端部が移動する速度を指定する移動速度指定値と、
   教示点と軌道との間の誤差の最大値を指定する許容経路
   誤差とを備えた３つの連続した教示点データを入力と
   し、ロボットの先端部が教示点間を教示点データ内に記
   憶された移動速度指定値で許容経路誤差の範囲内で教示
   点の内側を通過する曲線軌道にそって移動する際に発生
   する各関節軸の加速度を、ロボットを実際に動作させる
   前に計算し、発生加速度を各関節軸の最大加速度と比較
   し、発生加速度が最大加速度以上である場合は、発生加
   速度が最大加速度を超えない動作可能速度を計算し、動
   作可能速度を教示点データ内の移動速度指定値で除する
   ことにより、内回り部減速率を設定する事を特徴とする
   請求項１記載のロボットの軌道生成装置。
7. 【請求項７】 内回り部減速率設定手段は、ロボットの
   先端部が移動する軌道の基準を与える教示点と、その教
   示点に基づいて軌道形状を指定する移動命令と、軌道上
   を先端部が移動する速度を指定する移動速度指定値と、
   教示点と軌道との間の誤差の最大値を指定する許容経路
   誤差とを備えた３つの連続した教示点データを入力と
   し、ロボットの先端部が教示点間を教示点データ内に記
   憶された移動速度指定値で許容経路誤差の範囲内で教示
   点の内側を通過する曲線軌道にそって移動する際に発生
   する各関節軸の加速度を、ロボットを実際に動作させる
   ときに計算し、発生加速度を各関節軸の最大加速度と比
   較し、発生加速度が最大加速度以上である場合は、発生
   加速度が最大加速度を超えない動作可能速度を計算し、
   動作可能速度を教示点データ内の移動速度指定値で除す
   ることにより、内回り部減速率を設定する事を特徴とす
   る請求項２または請求項３記載のロボットの軌道生成装
   置。
8. 【請求項８】 減速率保存手段は、それら直線部減速率
   設定手段と内回り部減速率設定手段で設定した直線部減
   速率と内回り部減速部を、移動速度のデータは書き換え
   ることなく、教示点データ内に保存することを特徴とす
   る、請求項１から請求項３の何れかに記載のロボットの
   軌道生成装置。
9. 【請求項９】 移動速度再設定手段は、ロボットの動作
   時に、教示点データ内に保存されている直線部減速率と
   内回り部減速率を、教示点データ内の移動速度指定値に
   乗じることで直線部、内回り部の移動速度を再設定する
   ことを特徴とする請求項１記載のロボットの軌道生成装
   置。