JPH11179685A - 産業用ロボットの制御方法 - Google Patents

産業用ロボットの制御方法

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JPH11179685A
JPH11179685A JP36496897A JP36496897A JPH11179685A JP H11179685 A JPH11179685 A JP H11179685A JP 36496897 A JP36496897 A JP 36496897A JP 36496897 A JP36496897 A JP 36496897A JP H11179685 A JPH11179685 A JP H11179685A
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JP
Japan
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section
distance
operation command
axis
servo controller
Prior art date
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Application number
JP36496897A
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English (en)
Inventor
Koji Tomita
浩治 冨田
Nobuhiro Umeda
信弘 梅田
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Yaskawa Electric Corp
Original Assignee
Yaskawa Electric Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 連続した複数の教示区間のうち、第n区間か
ら第n+1区間への動作する場合について、第n区間の
動作中に正確な作業座標系での残り距離に応じてn+1
区間の指令を開始できるようにすることを目的とする。 【解決手段】 作業空間内の動作目標位置を逆変換して
得られた各軸動作指令を各軸サーボコントローラに指令
することにより、連続した第n区間から第n+1区間へ
継続動作を行う産業用ロボットの制御方法において、第
n区間の残り距離があらかじめ設定された距離になった
ら(S108)、第n+1区間の動作指令を開始することを特
徴とする。そのため、動作速度や姿勢によらない距離L
cで第n+1区間の動作の開始(S109)ができるようにな
り、結果として高度な軌跡制御が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、産業用ロボットの
複数教示区間の動作継続時の制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、産業用ロボットの動作に関する
部分は、図2示すような構成をしている(ここでは、6
軸ロボットの例を示す)。動作指令作成部21では、あ
らかじめ教示され教示データ記憶部20に記憶された教
示データである教示点位置と教示速度をもとに、サンプ
リング時間Ts(一般に、Tsは、作業要求精度および
ロボット制御装置の能力で決められる。)ごとの中間点
(補間点)を求め、その点を逆変換することにより、各
駆動軸のサンプリング時間ごとの指令を求める。その指
令を各軸動作指令として、各駆動軸を制御するサーボコ
ントローラ部22に送る。サーボコントローラ部は、各
駆動軸ごとに、そのアクチュエータ(たとえばモータ)
が指令位置になるように、サーボコントロールされる。
その結果マニピュレータ23は教示された位置まで教示
された軌跡を動作する。ここで、図3に示すような連続
した複数の教示区間のうち、第n区間から第n+1 区間へ
動作する場合について述べる。教示点Xn付近での軌跡精
度は、使用目的に応じてさまざまな要求がある。例え
ば、シーリング用途のように、厳密なXnへの位置決めは
必要なく、ある決まったある程度大きい距離Lcの範囲に
入ればよいような場合もある。このような場合には、従
来では、第n区間の動作指令中に指令段階でのXnまでの
残り距離を計算し、その距離が距離Lc以下になったら、
第n+1 区間の各軸動作指令をサーボコントローラ部へ出
力する。また、スポット溶接であれば、Xnはスポットの
打点なので、かなり狭い範囲にスポットガンの先端が入
る、いわゆる正確な位置決めが必要である。このような
場合に、従来では、各軸位置誤差△Pi (i=1〜6)
(教示点Xnを逆変換して各軸位置とした各軸位置Pi(i=
1〜6)とサーボコントローラの現在値Pi(t) (i=1〜
6)の差)があらかじめパラメータ等で決められた値Pc
i (i=1〜6)に入ったかどうかをサーボコントローラ
部で判断し、もし入ったら、サーボコントローラ部から
動作指令作成部へ位置決め信号を出し、動作指令作成部
では、すべての軸(この例では6軸)から位置決め信号
を受け取ったら位置決めが完了されたと判断し、第n+1
区間の各軸動作指令をサーボコントローラ部へ出力す
る。このようにすることにより、動作使用目的に応じて
連続した複数の教示区間をうまく継続するようにしてい
た。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の方法
のうち、ある程度大きい距離Lcの範囲に入ればよいよう
な場合では、ある決まった距離Lcの範囲に入るかどうか
の判断を、サーボコントローラの応答を考慮せず、動作
指令作成の段階で行っていた。そのため、Xnからマニピ
ュレータ先端位置までの距離がLcであるかどうかの正確
な判断にはなっていなかった。つまり、Lcよりもサーボ
遅れ分だけ大きいLsを残したまま次のn+1区間の指令が
出されることとなっていた。そのため、教示速度が違う
と、サーボ遅れの影響の違いから、速度によりコーナで
の軌跡が違うという現象も起こっていた。この様子を図
示したのが、図4であり、図4(a) は、このときの第n
区間、n+1 区間の速度(指令が点線、サーボ込みの応答
が実線)、図4(b) が作業空間内の軌跡の様子(指令が
点線、サーボ込みの応答が実線)である。図4(c) は、
速度が違った場合の軌跡のずれの様子である。このよう
に指令段階で同じLcと判断しても、サーボを含めた軌跡
は違ってくる。また、正確な位置決めの場合には、各軸
毎に位置決めの判断を行っていたので、ロボットの位置
や姿勢により、その3次元的な作業座標系での位置決め
レベル(距離)が違っていた。例えば、図5において、
X0からX1までの位置決めすることを考える(X0か
らX1までは第1軸しか動作しない)。第1軸の残り角
度は(a) ,(b) とも同じ角度θc であるが、作業座標で
の残り距離は、明らかに(b) の方が大きい。以上のよう
に、従来の方法では、正確な作業座標系での残り距離の
判断ができていなかった。そこで、本発明では、連続し
た複数の教示区間のうち、第n区間から第n+1 区間への
動作する場合について、第n区間の動作中に正確な作業
座標系での残り距離に応じてn+1 区間の指令を開始でき
るようにすることを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記問題を解決するた
め、請求項1に記載の発明においては、作業空間内の動
作目標位置を逆変換して得られた各軸動作指令を各軸サ
ーボコントローラに指令することにより、連続した第n
区間から第n+1区間へ継続動作を行う産業用ロボット
の制御方法において、第n区間の残り距離があらかじめ
設定された距離になったら、第n+1区間の動作指令を
開始することを特徴とするものである。
【0005】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図に基づ
いて説明する。図1は、請求項1及び2に記載の発明を
実施するための、動作の流れを書いたフローチャートで
ある。ここでは、従来例を説明するために用いた図3の
複数区間のうち第n区間と第n+1区間の動作の開始ま
での動作指令作成とサーボコントローラへの払い出し
(指令の受け渡し)時に本発明を適用する場合について
説明する。S100はn区間の動作指令の開始である。
ここでは、教示データ記憶部から2点Xn-1、Xnの位置、
補間方法(例えば、直線補間や円補間)及び第n区間の
動作速度を読み込んでおく。また、それらより、第n区
間の全動作時間をサンプリング時間Tsで離散化し、その
数をMax として計算しておく。S101では、第n区間
の何番めの補間点であるかを表すmを初期化する。S1
02では、mをインクリメントする。その結果をS10
3で第n区間の指令クロック数Max と比較し、もし、Ma
x より大きければ、指令が終了しているとして、S10
7へ、Max より小さければ、S104へ分岐する。S1
04では、S100で読み込んだ補間方法にしたがっ
て、m番目の補間点の3次元的作業座標上の位置Xref,m
(通常の6軸ロボットでは姿勢も含む)を計算する。S
105では、S104で求められた補間点Xref,mを逆変
換することによって、各駆動軸の動作指令を作成する。
S106では、作成された動作指令をサーボコントロー
ラ部へ出力する(払い出す)。ここまで説明したS10
0からS106までは、従来のコントローラと同等な部
分である。S107、S108を設けているところが、
本発明の特徴であり、S107では、サーボ部を考慮し
た残り距離Lの計算をする部分である。S108は、S
107で計算された残り距離Lをあらかじめ動作プログ
ラム中に設定されている距離Lcと比較し、Lcが大きけれ
ば、S109の第n+1 の指令を開始する。S107の詳
細を描いたのが図6である。ここでは、残り距離L の計
算方法につて説明する。まず、S601で、各サーボコ
ントローラ部から各軸の現在値θi m(i=1 〜6)を読
み込む。S602では、S601で読み込んだθi mを
順変換し、作業座標空間での位置Xm を求める。S60
3では、Xmと教示点位置Xnより、残り距離L=√{(X
nx−Xmx)2 +(Xny−Xmy)2 +(Xnz−Xmz)2
(ただし、XniはXn のi 方向成分(i=x,y,z) 、Xmiは
Xm のi 方向成分(i=x,y,z) )を求める。これでLが求
まり、処理は終了する。このようにした結果を表したの
が、図7である。サーボも含めた実際の動作結果で距離
Lを求めているので、速度が変っても、第n+1区間の
開始は、XnからLc離れた地点で始まる。
【0006】次に、請求項3について実施例を述べる。
請求項3は、請求項1および2の実施例を示した図1の
うち残り距離の計算を示したS107が違うだけであと
は図1と同じである。従って、請求項3の実施例を説明
する図8では、S107に対応するところのみを示し
た。図8では、残り距離を求めるのに、制御装置内にあ
らかじめ用意しているサーボコントローラ部シミュレー
タ(図10参照)を使う。ここには、サーボコントロー
ラ部の応答をシミュレートするためのモデル持ち、指令
作成部で作成された位置指令Xref,mを元に応答Xm を出
力する。これを読み込むのがS801である。この応答
Xmを元に、S802で、L=√{(Xnx−Xmx)2
(Xny−Xmy)2 +(Xnz−Xmz)2 }(ただし、Xni
はXn のi 方向成分(i=x,y,z) 、XmiはXm のi 方向成
分(i=x,y,z) )にて距離Lを求める。
【0007】次に、請求項4について実施例を述べる。
請求項4の実施例のフローチャートを示したのが図9で
ある。図9中で番号が図1と同じものは図1と同じもの
を意味する。したがって、ここでは、図1と違うところ
のみ詳細に説明する。S900では、教示位置Xnからの
距離があらかじめ決められているLcである補間直線上の
点Xcを求め(図11参照)、その点を逆変換し、各駆動
軸の位置Pcを求める。その求められたPcをS901で各
駆動軸のサーボコントローラへセットする。セットされ
たサーボコントローラでは、このPcと現在値P を比べ、
もし、PとPcとの差があらかじめ決められている値以下
であれば、同じになったと判断して、動作指令作成部へ
各軸の位置決め完了情報(この例では、割り込み信号)
を与える。S903では、サーボコントローラ部からの
割り込みがあったかどうかを判断し、全駆動軸とも位置
決め終了した割り込みがあれば、YES と判定し、S10
9へ進む。一軸でもまだ割り込みがなければ、S902
へもどる。請求項3と請求項4でも結果としての軌跡
は、請求項1および2の説明で使った図7と同等にな
る。
【0008】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、動
作継続時にある決まった距離Lcの範囲に入るかどうかの
判断において、サーボコントローラの応答を考慮できる
ようにしたので、速度や姿勢によらず、同じ位置で次の
区間が開始できるようになり、その結果、高度な軌跡制
御ができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の請求項1の実施例を示す図
【図2】産業用ロボットの動作に関する部分の構成図
【図3】従来例を説明するための図
【図4】残り距離を指令で判断する従来例を説明するた
めの図
【図5】位置決めを各軸の残り角度で判断する従来例を
説明するための図
【図6】本発明の請求項1及び2の実施例を示す図(図
1のS107の詳細)
【図7】本発明の効果を説明するための図
【図8】本発明の請求項3の実施例を示す図
【図9】本発明の請求項4の実施例を示す図
【図10】本発明の請求項3の実施例を説明するための
【図11】本発明の請求項4の実施例を説明するための
【符号の説明】
20…教示データ記憶部 21…動作指令作成部 22…サーボコントローラ部 23…マニピュレータ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 作業空間内の動作目標位置を逆変換して
    得られた各軸動作指令を各軸サーボコントローラに指令
    することにより、連続した第n区間から第n+1区間へ
    継続動作を行う産業用ロボットの制御方法において、 第n区間の残り距離があらかじめ設定された距離になっ
    たら、第n+1区間の動作指令を開始することを特徴と
    する産業用ロボットの制御方法。
  2. 【請求項2】 前記第n区間の残り距離を各軸の現在値
    を順変換することにより求めることを特徴とする請求項
    1記載の産業用ロボットの制御方法。
  3. 【請求項3】 前記第n区間の残り距離を制御装置内に
    持つ動作モデルを使ってシミュレーションすることによ
    り求めることを特徴とする請求項1記載の産業用ロボッ
    トの制御方法。
  4. 【請求項4】 前記第n区間の終点からの距離があらか
    じめ設定された距離である点の逆変換をしておき、前記
    逆変換で求められた各軸位置を各サーボコントローラに
    セットしておき、前記サーボコントローラは、前記セッ
    トされた位置に到達したかどうか判断し、もし到達した
    ら、動作指令作成部にその情報を与え、前記動作指令作
    成部は、前記情報をもらったら、第n+1区間の動作指
    令を開始することを特徴とする請求項1、2または3記
    載の産業用ロボットの制御方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2012049866A1 (ja) * 2010-10-13 2012-04-19 オムロン株式会社 制御装置、制御システムおよび制御方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2012049866A1 (ja) * 2010-10-13 2012-04-19 オムロン株式会社 制御装置、制御システムおよび制御方法
JP2012083982A (ja) * 2010-10-13 2012-04-26 Omron Corp 制御装置、制御システムおよび制御方法
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