JPH11245184A - 多関節ロボットの制御装置および制御方法 - Google Patents
多関節ロボットの制御装置および制御方法Info
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- JPH11245184A JPH11245184A JP4716898A JP4716898A JPH11245184A JP H11245184 A JPH11245184 A JP H11245184A JP 4716898 A JP4716898 A JP 4716898A JP 4716898 A JP4716898 A JP 4716898A JP H11245184 A JPH11245184 A JP H11245184A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ロボット先端の速度と軌跡を補償して特異点
を通過させること。 【解決手段】 特異点を通過させるための専用の補間動
作の命令が与えられた場合に動作開始位置と動作目的位
置を特異点の影響を受けない座標系での位置に変換する
特異点用座標系変換手段１０と、特異点用座標系変換手
段１０より特異点の影響を受けない座標系での動作開始
位置と動作目的位置の座標位置情報を入力し、位置指令
値を生成する特異点影響回避座標系用補間動作制御部２
２と、特異点影響回避座標系用補間動作制御部２２より
位置指令値を入力し、その位置指令値を各関節の角度に
変換する特異点影響回避座標系用逆変換部３２とを設け
る。
を通過させること。 【解決手段】 特異点を通過させるための専用の補間動
作の命令が与えられた場合に動作開始位置と動作目的位
置を特異点の影響を受けない座標系での位置に変換する
特異点用座標系変換手段１０と、特異点用座標系変換手
段１０より特異点の影響を受けない座標系での動作開始
位置と動作目的位置の座標位置情報を入力し、位置指令
値を生成する特異点影響回避座標系用補間動作制御部２
２と、特異点影響回避座標系用補間動作制御部２２より
位置指令値を入力し、その位置指令値を各関節の角度に
変換する特異点影響回避座標系用逆変換部３２とを設け
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、多自由度の垂直
多関節ロボットの制御装置および制御方法に関するもの
である。
多関節ロボットの制御装置および制御方法に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】垂直多関節ロボットの動作制御は、図５
に示されているように、位置指令生成部１００で生成さ
れた直交座標系における位置指令値を逆変換部１０１に
より目標とするロボットの各関節の角度に変換し、関節
角度制御部１０２によってロボット５０の各関節に取り
付けられたエンコーダなどによって検出された関節の角
度（実関節角度）と目標とする関節の角度（制御目標関
節角度）とが一致するようにフィードバック制御を行
う。
に示されているように、位置指令生成部１００で生成さ
れた直交座標系における位置指令値を逆変換部１０１に
より目標とするロボットの各関節の角度に変換し、関節
角度制御部１０２によってロボット５０の各関節に取り
付けられたエンコーダなどによって検出された関節の角
度（実関節角度）と目標とする関節の角度（制御目標関
節角度）とが一致するようにフィードバック制御を行
う。
【０００３】つぎに、図６に示されているような５自由
度の垂直多関節ロボットを例にとって、これの具体的な
動作制御を説明する。図６に示されている５自由度の垂
直多関節ロボットの各関節５１、５２、５３、５４、５
５の関節角度をθ1 〜θ5 とすると、原点位置Ｏから見
たロボット先端ｒの座標値はつぎのようになる。
度の垂直多関節ロボットを例にとって、これの具体的な
動作制御を説明する。図６に示されている５自由度の垂
直多関節ロボットの各関節５１、５２、５３、５４、５
５の関節角度をθ1 〜θ5 とすると、原点位置Ｏから見
たロボット先端ｒの座標値はつぎのようになる。
【０００４】 Ｘ＝ｃｏｓθ1 ｛Ｌ2 ・ ｓｉｎθ2 ＋Ｌ3 ・ｓｉｎ（θ2 ＋θ3 ） ＋Ｌ4 ・ ｓｉｎ（θ2 ＋θ3 ＋θ4 ）｝ …（１） Ｙ＝ｓｉｎθ1 ｛Ｌ2 ・ ｓｉｎθ2 ＋Ｌ3 ・ ｓｉｎ（θ2 ＋θ3 ） ＋Ｌ4 ・ ｓｉｎ（θ2 ＋θ3 ＋θ4 ）｝ …（２） Ｚ＝Ｌ1 ＋Ｌ2 ・ ｃｏｓθ2 ＋Ｌ3 ・ ｃｏｓ（θ2 ＋θ3 ） ＋Ｌ4 ・ ｃｏｓ（θ2 ＋θ3 ＋θ4 ） …（３） Ａ＝θ5 …（４） Ｂ＝θ2 ＋θ3 ＋θ4 …（５） 但し、Ａ，Ｂはロボット先端ｒの姿勢角を表す。
【０００５】５自由度の垂直多関節ロボットは、与えら
れた一組の位置指令値（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）から、図７
（ａ）〜（ｄ）に示されているように、構造上、４通り
の関節の角度を取り得る。そこで、（１）〜（５）式に
よって直交座標系でのロボット先端ｒの座標値を生成す
る際、４通りの関節の角度の中から、所望の関節の角度
を選択するためのフラグ（図７におけるフラグ１、フラ
グ２）を付加しておき、位置指令値から各関節の角度を
求める時には、そのフラグの情報をもとに所望の関節の
角度を算出している。ところが、ロボットの構造上、位
置指令値によっては、関節の角度を一意に求めることの
できない点が存在する。この点のことを特異点と呼ぶ。
れた一組の位置指令値（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）から、図７
（ａ）〜（ｄ）に示されているように、構造上、４通り
の関節の角度を取り得る。そこで、（１）〜（５）式に
よって直交座標系でのロボット先端ｒの座標値を生成す
る際、４通りの関節の角度の中から、所望の関節の角度
を選択するためのフラグ（図７におけるフラグ１、フラ
グ２）を付加しておき、位置指令値から各関節の角度を
求める時には、そのフラグの情報をもとに所望の関節の
角度を算出している。ところが、ロボットの構造上、位
置指令値によっては、関節の角度を一意に求めることの
できない点が存在する。この点のことを特異点と呼ぶ。
【０００６】図６に示されている５自由度の垂直多関節
ロボットでは、図８に示されているように、ロボット先
端ｒが原点位置Ｏ上に存在する場合には、第１軸の関節
５１の角度θ1 が定まらず、これは特異点の１つとして
挙げられる。この特異点を通過させる場合には、図９に
示されているように、特異点の通過前後ではフラグ１の
値（１，０）が異なるため、フラグ１の値を保持した状
態で、位置指令値を生成すると、各関節の角度へ変換し
たときに特異点近傍で、第１軸の関節角度θ1の値が急
激に変化し、動作が不安定となる。
ロボットでは、図８に示されているように、ロボット先
端ｒが原点位置Ｏ上に存在する場合には、第１軸の関節
５１の角度θ1 が定まらず、これは特異点の１つとして
挙げられる。この特異点を通過させる場合には、図９に
示されているように、特異点の通過前後ではフラグ１の
値（１，０）が異なるため、フラグ１の値を保持した状
態で、位置指令値を生成すると、各関節の角度へ変換し
たときに特異点近傍で、第１軸の関節角度θ1の値が急
激に変化し、動作が不安定となる。
【０００７】このような場合、動作限界を超えないよう
に第１軸の関節角度θ1 の値を調整し、特異点を通過さ
せる方法が考えられる。しかし、この場合には、特異点
通過の調整が完了するまでは他の関節も所望の速度で動
作できないため、図１０に示されているように、ロボッ
ト先端ｒの移動速度が低下してしまうと云う問題が生じ
る。
に第１軸の関節角度θ1 の値を調整し、特異点を通過さ
せる方法が考えられる。しかし、この場合には、特異点
通過の調整が完了するまでは他の関節も所望の速度で動
作できないため、図１０に示されているように、ロボッ
ト先端ｒの移動速度が低下してしまうと云う問題が生じ
る。
【０００８】このため、従来にあっては、補間動作を行
う際に、動作開始位置と動作目的位置とでフラグの値が
異なる時にはロボットを動作させなかったり、特異点に
入った時には関節の角度が求まらないため、ロボットの
動作を停止させる方法をとっていた。また、従来にあっ
ては、直交座標系での補間動作において特異点を通過す
ることができないため、図１１に示されているように、
特異点近傍まで直交座標系での補間動作を行った後、一
旦関節座標系での補間動作に切り替え、特異点を通過し
た後、再び直交座標系での補間動作に戻して動作させる
ことが行われている。
う際に、動作開始位置と動作目的位置とでフラグの値が
異なる時にはロボットを動作させなかったり、特異点に
入った時には関節の角度が求まらないため、ロボットの
動作を停止させる方法をとっていた。また、従来にあっ
ては、直交座標系での補間動作において特異点を通過す
ることができないため、図１１に示されているように、
特異点近傍まで直交座標系での補間動作を行った後、一
旦関節座標系での補間動作に切り替え、特異点を通過し
た後、再び直交座標系での補間動作に戻して動作させる
ことが行われている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかし、ロボット先端
の移動の一部の動作が関節座標系での補間動作となるた
め、ロボット先端の軌跡と姿勢が補償できず、ロボット
先端の移動速度が一定でないと云う問題が生じる。
の移動の一部の動作が関節座標系での補間動作となるた
め、ロボット先端の軌跡と姿勢が補償できず、ロボット
先端の移動速度が一定でないと云う問題が生じる。
【００１０】上述のように、直交座標系での補間動作で
は特異点に入ると、ロボットの動作が安定しないため、
特異点に入らないように動作パターンを決定する必要が
生じ、このためにロボットの有効作業スペースが制約さ
れると云う問題が生じる。
は特異点に入ると、ロボットの動作が安定しないため、
特異点に入らないように動作パターンを決定する必要が
生じ、このためにロボットの有効作業スペースが制約さ
れると云う問題が生じる。
【００１１】この発明は、上述の如き問題点を解消する
ためになされたもので、ロボット先端の速度と軌跡を補
償して特異点を通過させることができ、特異点に入らな
いように動作パターンを決定する必要がなく、有効作業
スペースを制約することがない多関節ロボットの制御装
置および制御方法を得ることを目的としている。
ためになされたもので、ロボット先端の速度と軌跡を補
償して特異点を通過させることができ、特異点に入らな
いように動作パターンを決定する必要がなく、有効作業
スペースを制約することがない多関節ロボットの制御装
置および制御方法を得ることを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、この発明による垂直多関節ロボットの制御装置
は、直交座標系におけるロボット先端の位置および姿勢
の指令を生成する位置指令生成部と、位置指令生成部に
より生成された位置指令値をロボットの各関節の角度に
変換する逆変換部を有する多自由度の垂直多関節ロボッ
トの制御装置において、特異点を通過させるための専用
の補間動作の命令が与えられた場合に、動作開始位置と
動作目的位置を特異点の影響を受けない座標系での位置
に変換する特異点用座標系変換手段と、前記特異点用座
標系変換手段より特異点の影響を受けない座標系での動
作開始位置と動作目的位置の座標位置情報を入力し、位
置指令値を生成する特異点影響回避座標系用位置指令生
成部と、前記特異点影響回避座標系用位置指令生成部よ
り位置指令値を入力し、その位置指令値を各関節の角度
に変換する特異点影響回避座標系用逆変換部とを有して
いるものである。
めに、この発明による垂直多関節ロボットの制御装置
は、直交座標系におけるロボット先端の位置および姿勢
の指令を生成する位置指令生成部と、位置指令生成部に
より生成された位置指令値をロボットの各関節の角度に
変換する逆変換部を有する多自由度の垂直多関節ロボッ
トの制御装置において、特異点を通過させるための専用
の補間動作の命令が与えられた場合に、動作開始位置と
動作目的位置を特異点の影響を受けない座標系での位置
に変換する特異点用座標系変換手段と、前記特異点用座
標系変換手段より特異点の影響を受けない座標系での動
作開始位置と動作目的位置の座標位置情報を入力し、位
置指令値を生成する特異点影響回避座標系用位置指令生
成部と、前記特異点影響回避座標系用位置指令生成部よ
り位置指令値を入力し、その位置指令値を各関節の角度
に変換する特異点影響回避座標系用逆変換部とを有して
いるものである。
【００１３】つぎの発明による垂直多関節ロボットの制
御装置は、前記特異点用座標系変換手段は、ロボット先
端が原点位置上に存在することにより旋回軸である第１
軸の関節の角度が定まらない特異点の場合、第１軸の関
節の角度を固定し、１軸少ない多関節ロボットとしての
座標系を設定するものである。
御装置は、前記特異点用座標系変換手段は、ロボット先
端が原点位置上に存在することにより旋回軸である第１
軸の関節の角度が定まらない特異点の場合、第１軸の関
節の角度を固定し、１軸少ない多関節ロボットとしての
座標系を設定するものである。
【００１４】また、上述の目的を達成するために、この
発明による垂直多関節ロボットの制御方法は、直交座標
系におけるロボット先端の位置および姿勢の指令を生成
する位置指令生成部と、位置指令生成部により生成され
た位置指令値をロボットの各関節の角度に変換する逆変
換部を有する多自由度の垂直多関節ロボットの制御方法
において、特異点を通過させるための専用の補間動作の
命令が与えられた場合に、動作開始位置と動作目的位置
を特異点の影響を受けない座標系での位置に変換し、特
異点の影響を受けない座標系での動作開始位置と動作目
的位置によって位置指令値を生成し、この位置指令値を
各関節の角度に変換するものである。
発明による垂直多関節ロボットの制御方法は、直交座標
系におけるロボット先端の位置および姿勢の指令を生成
する位置指令生成部と、位置指令生成部により生成され
た位置指令値をロボットの各関節の角度に変換する逆変
換部を有する多自由度の垂直多関節ロボットの制御方法
において、特異点を通過させるための専用の補間動作の
命令が与えられた場合に、動作開始位置と動作目的位置
を特異点の影響を受けない座標系での位置に変換し、特
異点の影響を受けない座標系での動作開始位置と動作目
的位置によって位置指令値を生成し、この位置指令値を
各関節の角度に変換するものである。
【００１５】つぎの発明による垂直多関節ロボットの制
御方法は、ロボット先端が原点位置上に存在することに
より旋回軸である第１軸の関節の角度が定まらない特異
点の場合、第１軸の関節の角度を固定し、１軸少ない多
関節ロボットとしての座標系を設定するものである。
御方法は、ロボット先端が原点位置上に存在することに
より旋回軸である第１軸の関節の角度が定まらない特異
点の場合、第１軸の関節の角度を固定し、１軸少ない多
関節ロボットとしての座標系を設定するものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下に添付の図を参照して、この
発明に係る多関節ロボットの制御装置および制御方法の
実施の形態を詳細に説明する。
発明に係る多関節ロボットの制御装置および制御方法の
実施の形態を詳細に説明する。
【００１７】図１は、この発明による多関節ロボットの
制御装置を示している。この制御装置は、命令解釈部１
と、特異点用座標系変換手段１０と、位置指令生成部２
０と、逆変換部３０と、関節角度制御部４０とを有して
いる。
制御装置を示している。この制御装置は、命令解釈部１
と、特異点用座標系変換手段１０と、位置指令生成部２
０と、逆変換部３０と、関節角度制御部４０とを有して
いる。
【００１８】命令解釈部１は、特異点を通過させるため
の専用の補間命令が操作者より与えられたことを解釈
し、この補間命令が与えられた場合には信号スイッチ２
により動作開始位置と動作目的位置の情報を特異点用座
標系変換手段１０に与え、そうでない場合には動作開始
位置と動作目的位置の情報を位置指令生成部２０の通常
座標系用補間動作制御部２１に与える。通常座標系用補
間動作制御部２１は従来のものと同様に、通常の直交座
標系での補間動作制御を行うものである。
の専用の補間命令が操作者より与えられたことを解釈
し、この補間命令が与えられた場合には信号スイッチ２
により動作開始位置と動作目的位置の情報を特異点用座
標系変換手段１０に与え、そうでない場合には動作開始
位置と動作目的位置の情報を位置指令生成部２０の通常
座標系用補間動作制御部２１に与える。通常座標系用補
間動作制御部２１は従来のものと同様に、通常の直交座
標系での補間動作制御を行うものである。
【００１９】特異点用座標系変換手段１０は動作開始位
置と動作目的位置を特異点の影響を受けない座標系での
位置に変換するものである。
置と動作目的位置を特異点の影響を受けない座標系での
位置に変換するものである。
【００２０】位置指令生成部２０は、通常座標系用補間
動作制御部２１とは別に、特異点の影響を受けない座標
系での補間動作制御を行う特異点影響回避座標系用補間
動作制御部（特異点影響回避座標系用位置指令生成部）
２２を有している。特異点影響回避座標系用補間動作制
御部２２は、特異点用座標系変換手段１０より特異点の
影響を受けない座標系での動作開始位置と動作目的位置
の座標位置情報を入力し、位置指令値を生成する。
動作制御部２１とは別に、特異点の影響を受けない座標
系での補間動作制御を行う特異点影響回避座標系用補間
動作制御部（特異点影響回避座標系用位置指令生成部）
２２を有している。特異点影響回避座標系用補間動作制
御部２２は、特異点用座標系変換手段１０より特異点の
影響を受けない座標系での動作開始位置と動作目的位置
の座標位置情報を入力し、位置指令値を生成する。
【００２１】逆変換部３０は、通常座標系用補間動作制
御部２１よりの通常座標系での位置指令値を各関節の角
度に変換する通常座標系用逆変換部３１と、特異点影響
回避座標系用補間動作制御部２２よりの特異点影響回避
座標系での位置指令値を各関節の角度に変換する特異点
影響回避座標系用逆変換部３２とを有している。
御部２１よりの通常座標系での位置指令値を各関節の角
度に変換する通常座標系用逆変換部３１と、特異点影響
回避座標系用補間動作制御部２２よりの特異点影響回避
座標系での位置指令値を各関節の角度に変換する特異点
影響回避座標系用逆変換部３２とを有している。
【００２２】逆変換部３０が関節角度制御部４０へ出力
する関節角度信号（指令信号）は、命令解釈部１により
信号スイッチ２と同期動作する信号スイッチ３によっ
て、通常座標系用逆変換部３１のものと、特異点影響回
避座標系用逆変換部３２のものの何れか一方のものを選
択される。
する関節角度信号（指令信号）は、命令解釈部１により
信号スイッチ２と同期動作する信号スイッチ３によっ
て、通常座標系用逆変換部３１のものと、特異点影響回
避座標系用逆変換部３２のものの何れか一方のものを選
択される。
【００２３】上述の構成により、図８に示されているよ
うな特異点（ロボット先端ｒが原点位置上に存在するこ
とにより、旋回軸である第１軸の関節５１の角度θ1 が
定まらない特異点）の場合を通過させるための専用の補
間動作の命令が与えられると、命令解釈部１によって特
異点の影響を受けない座標系における制御に切り換える
ことが行われる。
うな特異点（ロボット先端ｒが原点位置上に存在するこ
とにより、旋回軸である第１軸の関節５１の角度θ1 が
定まらない特異点）の場合を通過させるための専用の補
間動作の命令が与えられると、命令解釈部１によって特
異点の影響を受けない座標系における制御に切り換える
ことが行われる。
【００２４】ここで、５自由度の垂直多関節ロボットに
おいて、図８に示されているような特異点を通過させる
には、旋回軸である第１軸の角度を変化させずに第２か
ら第４軸の垂直回転軸を制御して４自由度のロボットと
して動作させればよく、これにより、図８に示されてい
る位置は特異点ではなくなり、安定した動作で通過する
ことが可能となる。
おいて、図８に示されているような特異点を通過させる
には、旋回軸である第１軸の角度を変化させずに第２か
ら第４軸の垂直回転軸を制御して４自由度のロボットと
して動作させればよく、これにより、図８に示されてい
る位置は特異点ではなくなり、安定した動作で通過する
ことが可能となる。
【００２５】従って、特異点用座標系変換手段１０は、
ロボット先端ｒが原点位置Ｏ上に存在することにより旋
回軸である第１軸の関節５１の角度θ1 が定まらない特
異点の場合、第１軸の関節５１の角度θ1 を固定し、特
異点の影響を受けない座標系として、１軸少ない多関節
ロボット（４自由度のロボット）としての座標系（ＲＺ
座標系）を設定する。そこで、動作開始位置と動作目的
位置の第１軸の関節５１の角度を同じ値に固定し、直交
座標系（ＸＹＺ座標系）での座標値から特異点の影響を
受けないＲＺ座標系（特異点影響回避座標系）へ、以下
の式により変換する。
ロボット先端ｒが原点位置Ｏ上に存在することにより旋
回軸である第１軸の関節５１の角度θ1 が定まらない特
異点の場合、第１軸の関節５１の角度θ1 を固定し、特
異点の影響を受けない座標系として、１軸少ない多関節
ロボット（４自由度のロボット）としての座標系（ＲＺ
座標系）を設定する。そこで、動作開始位置と動作目的
位置の第１軸の関節５１の角度を同じ値に固定し、直交
座標系（ＸＹＺ座標系）での座標値から特異点の影響を
受けないＲＺ座標系（特異点影響回避座標系）へ、以下
の式により変換する。
【００２６】 Ｒ＝√Ｘ2 ＋Ｙ2 ・（＋１：フラグ１が１，−１：フラグ１が０） …（６） Ｚ＝Ｚ−Ｌ1 …（７）
【００２７】つぎに、図２に示されているように、ＲＺ
座標系における動作開始位置（Ｒ1,Ｚ1 ）と動作目的位
置（Ｒ2,Ｚ2 ）とを結ぶ直線Ｎ上を、ロボット先端ｒが
指定された速度で動作するように、特異点の影響を受け
ない座標系での位置指令値（Ｒｃ，Ｚｃ）を生成する。
座標系における動作開始位置（Ｒ1,Ｚ1 ）と動作目的位
置（Ｒ2,Ｚ2 ）とを結ぶ直線Ｎ上を、ロボット先端ｒが
指定された速度で動作するように、特異点の影響を受け
ない座標系での位置指令値（Ｒｃ，Ｚｃ）を生成する。
【００２８】最後に、位置指令値（Ｒｃ，Ｚｃ）から各
関節の角度を以下の式により直接算出する。なお、第１
軸の関節５１の角度θ1 は、固定値であるため既知であ
り、計算する必要がない。
関節の角度を以下の式により直接算出する。なお、第１
軸の関節５１の角度θ1 は、固定値であるため既知であ
り、計算する必要がない。
【００２９】 θ2 ＝ｔａｎ-1（Ｒｄ／Ｚｄ）−ｃｏｓ-1［（Ｌ2 2＋Ｒｄ2 ＋Ｚｄ2 −Ｌ3 2） ／（２Ｌ2 √Ｒｄ2 ＋Ｚｄ2 ）］ …（８） θ3 ＝ｃｏｓ-1｛（Ｒｄ2 ＋Ｚｄ2 −Ｌ2 2−Ｌ3 2）／（２Ｌ2 ・ Ｌ3 ）｝ …（９） θ4 ＝Ｂ−θ2 −θ3 …（１０） θ5 ＝Ａ …（１１） ただし、（Ｒｄ，Ｚｄ）は図３に示されているように第
４軸の関節５４の座標位置であり、Ｒｄ＝Ｒｃ−Ｌ4 ・
ｓｉｎＢ、Ｚｄ＝Ｚｃ−Ｌ4 ・ ｃｏｓＢ、Ｂ＝θ2 ＋θ
3 ＋θ4 である。
４軸の関節５４の座標位置であり、Ｒｄ＝Ｒｃ−Ｌ4 ・
ｓｉｎＢ、Ｚｄ＝Ｚｃ−Ｌ4 ・ ｃｏｓＢ、Ｂ＝θ2 ＋θ
3 ＋θ4 である。
【００３０】上述の制御方法により、図４に示されてい
るように、途中で補間方式を切り換えることなく、動作
目的位置までロボット先端ｒの速度と軌跡を補償して図
８に示されているような特異点を通過することが可能と
なる。
るように、途中で補間方式を切り換えることなく、動作
目的位置までロボット先端ｒの速度と軌跡を補償して図
８に示されているような特異点を通過することが可能と
なる。
【００３１】なお、上述の制御方法をロボットのジョグ
動作にも応用すれば、ジョグ動作においても、図８に示
されているような特異点をロボット先端の速度と軌跡を
補償して通過することが可能となり、この制御方法によ
る補間動作のための位置教示も容易となる。
動作にも応用すれば、ジョグ動作においても、図８に示
されているような特異点をロボット先端の速度と軌跡を
補償して通過することが可能となり、この制御方法によ
る補間動作のための位置教示も容易となる。
【００３２】
【発明の効果】以上の説明から理解される如く、この発
明による垂直多関節ロボットの制御装置によれば、特異
点を通過させるための専用の補間動作の命令が与えられ
た場合に、特異点用座標系変換手段が動作開始位置と動
作目的位置を特異点の影響を受けない座標系での位置に
変換し、特異点影響回避座標系用位置指令生成部が特異
点の影響を受けない座標系での動作開始位置と動作目的
位置の座標位置に基づいて位置指令値を生成し、それを
特異点影響回避座標系用逆変換部が各関節の角度に変換
するから、ロボット先端の速度と軌跡を補償して特異点
を通過させることができ、特異点に入らないように動作
パターンを決定する必要がなく、有効作業スペースを制
約することがない。
明による垂直多関節ロボットの制御装置によれば、特異
点を通過させるための専用の補間動作の命令が与えられ
た場合に、特異点用座標系変換手段が動作開始位置と動
作目的位置を特異点の影響を受けない座標系での位置に
変換し、特異点影響回避座標系用位置指令生成部が特異
点の影響を受けない座標系での動作開始位置と動作目的
位置の座標位置に基づいて位置指令値を生成し、それを
特異点影響回避座標系用逆変換部が各関節の角度に変換
するから、ロボット先端の速度と軌跡を補償して特異点
を通過させることができ、特異点に入らないように動作
パターンを決定する必要がなく、有効作業スペースを制
約することがない。
【００３３】つぎの発明による垂直多関節ロボットの制
御装置によれば、ロボット先端が原点位置上に存在する
ことにより旋回軸である第１軸の関節の角度が定まらな
い特異点の場合、特異点用座標系変換手段は、第１軸の
関節の角度を固定し、１軸少ない多関節ロボットとして
の座標系を設定するから、ロボット先端の速度と軌跡を
補償して第１軸の関節の角度が定まらない特異点を通過
させることができ、特異点に入らないように動作パター
ンを決定する必要がなく、有効作業スペースを制約する
ことがない。
御装置によれば、ロボット先端が原点位置上に存在する
ことにより旋回軸である第１軸の関節の角度が定まらな
い特異点の場合、特異点用座標系変換手段は、第１軸の
関節の角度を固定し、１軸少ない多関節ロボットとして
の座標系を設定するから、ロボット先端の速度と軌跡を
補償して第１軸の関節の角度が定まらない特異点を通過
させることができ、特異点に入らないように動作パター
ンを決定する必要がなく、有効作業スペースを制約する
ことがない。
【００３４】つぎの発明による垂直多関節ロボットの制
御方法によれば、特異点を通過させるための専用の補間
動作の命令が与えられた場合に、動作開始位置と動作目
的位置を特異点の影響を受けない座標系での位置に変換
し、特異点の影響を受けない座標系での動作開始位置と
動作目的位置によって位置指令値を生成し、この位置指
令値を各関節の角度に変換するから、ロボット先端の速
度と軌跡を補償して特異点を通過させることができ、特
異点に入らないように動作パターンを決定する必要がな
く、有効作業スペースを制約することがない。
御方法によれば、特異点を通過させるための専用の補間
動作の命令が与えられた場合に、動作開始位置と動作目
的位置を特異点の影響を受けない座標系での位置に変換
し、特異点の影響を受けない座標系での動作開始位置と
動作目的位置によって位置指令値を生成し、この位置指
令値を各関節の角度に変換するから、ロボット先端の速
度と軌跡を補償して特異点を通過させることができ、特
異点に入らないように動作パターンを決定する必要がな
く、有効作業スペースを制約することがない。
【００３５】つぎの発明による垂直多関節ロボットの制
御方法によれば、ロボット先端が原点位置上に存在する
ことにより旋回軸である第１軸の関節の角度が定まらな
い特異点の場合、特異点用座標系変換手段は、第１軸の
関節の角度を固定し、１軸少ない多関節ロボットとして
の座標系を設定するから、ロボット先端の速度と軌跡を
補償して第１軸の関節の角度が定まらない特異点を通過
させることができ、特異点に入らないように動作パター
ンを決定する必要がなく、有効作業スペースを制約する
ことがない。
御方法によれば、ロボット先端が原点位置上に存在する
ことにより旋回軸である第１軸の関節の角度が定まらな
い特異点の場合、特異点用座標系変換手段は、第１軸の
関節の角度を固定し、１軸少ない多関節ロボットとして
の座標系を設定するから、ロボット先端の速度と軌跡を
補償して第１軸の関節の角度が定まらない特異点を通過
させることができ、特異点に入らないように動作パター
ンを決定する必要がなく、有効作業スペースを制約する
ことがない。
【図１】 この発明による垂直多関節ロボットの制御装
置の一つの実施の形態を示すブロック線図である。
置の一つの実施の形態を示すブロック線図である。
【図２】 この発明による垂直多関節ロボットの制御方
法におけるロボットの動作例を示すロボット動作スケル
トン図である。
法におけるロボットの動作例を示すロボット動作スケル
トン図である。
【図３】 この発明による垂直多関節ロボットの制御方
法におけるロボットの動作例の要部を示すロボット動作
スケルトン図である。
法におけるロボットの動作例の要部を示すロボット動作
スケルトン図である。
【図４】 この発明による垂直多関節ロボットの制御方
法において特異点を通過させる例を示すロボット動作ス
ケルトン図である。
法において特異点を通過させる例を示すロボット動作ス
ケルトン図である。
【図５】 従来における垂直多関節ロボットの制御装置
を示すブロック線図である。
を示すブロック線図である。
【図６】 ５自由度の垂直多関節ロボットを示すスケル
トン図である。
トン図である。
【図７】 （ａ）〜（ｄ）は５自由度の垂直多関節ロボ
ットにおいて同一位置でとり得る角度を示すスケルトン
図である。
ットにおいて同一位置でとり得る角度を示すスケルトン
図である。
【図８】 ５自由度の垂直多関節ロボットにおける特異
点を示すスケルトン図である。
点を示すスケルトン図である。
【図９】 ５自由度の垂直多関節ロボットにおける特異
点の通過動作を示すスケルトン図である。
点の通過動作を示すスケルトン図である。
【図１０】 第１軸の関節角度を調整して特異点を通過
させた場合のロボット先端の移動速度特性を示すグラフ
図である。
させた場合のロボット先端の移動速度特性を示すグラフ
図である。
【図１１】 従来における垂直多関節ロボットの制御方
法におけるロボットの動作例を示すロボット動作スケル
トン図である。
法におけるロボットの動作例を示すロボット動作スケル
トン図である。
１ 命令解釈部、１０ 特異点用座標系変換手段、２０
位置指令生成部、２１ 通常座標系用補間動作制御
部、２２ 特異点影響回避座標系用補間動作制御部、３
０ 逆変換部、３１ 通常座標系用逆変換部、３２ 特
異点影響回避座標系用逆変換部、４０ 関節角度制御
部。
位置指令生成部、２１ 通常座標系用補間動作制御
部、２２ 特異点影響回避座標系用補間動作制御部、３
０ 逆変換部、３１ 通常座標系用逆変換部、３２ 特
異点影響回避座標系用逆変換部、４０ 関節角度制御
部。
Claims (4)
- 【請求項１】 直交座標系におけるロボット先端の位置
および姿勢の指令を生成する位置指令生成部と、位置指
令生成部により生成された位置指令値をロボットの各関
節の角度に変換する逆変換部を有する多自由度の垂直多
関節ロボットの制御装置において、 特異点を通過させるための専用の補間動作の命令が与え
られた場合に、動作開始位置と動作目的位置を特異点の
影響を受けない座標系での位置に変換する特異点用座標
系変換手段と、 前記特異点用座標系変換手段より特異点の影響を受けな
い座標系での動作開始位置と動作目的位置の座標位置情
報を入力し、位置指令値を生成する特異点影響回避座標
系用位置指令生成部と、 前記特異点影響回避座標系用位置指令生成部より位置指
令値を入力し、その位置指令値を各関節の角度に変換す
る特異点影響回避座標系用逆変換部と、 を有していることを特徴とする多関節ロボットの制御装
置。 - 【請求項２】 前記特異点用座標系変換手段は、ロボッ
ト先端が原点位置上に存在することにより旋回軸である
第１軸の関節の角度が定まらない特異点の場合、第１軸
の関節の角度を固定し、１軸少ない多関節ロボットとし
ての座標系を設定することを特徴する請求項１に記載の
多関節ロボットの制御装置。 - 【請求項３】 直交座標系におけるロボット先端の位置
および姿勢の指令を生成する位置指令生成部と、位置指
令生成部により生成された位置指令値をロボットの各関
節の角度に変換する逆変換部とを有する多自由度の垂直
多関節ロボットの制御方法において、 特異点を通過させるための専用の補間動作の命令が与え
られた場合に、動作開始位置と動作目的位置を特異点の
影響を受けない座標系での位置に変換し、特異点の影響
を受けない座標系での動作開始位置と動作目的位置によ
って位置指令値を生成し、この位置指令値を各関節の角
度に変換することを特徴とする多関節ロボットの制御方
法。 - 【請求項４】 ロボット先端が原点位置上に存在するこ
とにより旋回軸である第１軸の関節の角度が定まらない
特異点の場合、第１軸の関節の角度を固定し、１軸少な
い多関節ロボットとしての座標系を設定することを特徴
する請求項３に記載の多関節ロボットの制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4716898A JPH11245184A (ja) | 1998-02-27 | 1998-02-27 | 多関節ロボットの制御装置および制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4716898A JPH11245184A (ja) | 1998-02-27 | 1998-02-27 | 多関節ロボットの制御装置および制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11245184A true JPH11245184A (ja) | 1999-09-14 |
Family
ID=12767548
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4716898A Pending JPH11245184A (ja) | 1998-02-27 | 1998-02-27 | 多関節ロボットの制御装置および制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11245184A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10052757B2 (en) | 2014-04-24 | 2018-08-21 | Mitsubishi Electric Corporation | Robot control device and robot control method |
| WO2023162225A1 (ja) * | 2022-02-28 | 2023-08-31 | ファナック株式会社 | ロボット制御装置および多関節ロボット |
-
1998
- 1998-02-27 JP JP4716898A patent/JPH11245184A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10052757B2 (en) | 2014-04-24 | 2018-08-21 | Mitsubishi Electric Corporation | Robot control device and robot control method |
| WO2023162225A1 (ja) * | 2022-02-28 | 2023-08-31 | ファナック株式会社 | ロボット制御装置および多関節ロボット |
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