JPS58191010A - 産業用ロボツトの制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、コンピュータによって制御され、あらかじ
め選定された点位置情報に基いて、これらの点間を直線
補間または円弧補間を行いながら、被制御体を移動させ
るべくした産業用ロボットの制御方法に関するものであ
る。

このような産業用ロボットの制御方法において、あらか
じめ選定された点位置情報に基いて、それらの点間を結
ぶ直線または円弧が順次、決定される。そして、それぞ
れについて直線または円弧が幾等分かに粗分割され、そ
れらの等分点の位置情報が計算される。更に、これらの
点間を順次、結ぶ一辺の直線に沿って被制御体を移動さ
せるよう指令される。ところが、例えば多関節ロボット
においては、前述の一辺の直線に沿って被制御体を直線
移動させるためには、これらの−辺の直線を、更に幾等
分かに細分割し、それぞれに対する各関節軸の回動角度
を指令すると、とになる。すなわち。

例えば図示しないワークの加工線を示す第１図において
Ｌｌｔ　Ｌ２１　Ｌ３（ＣＩ）　＋　Ｃ２！　Ｃ３１０
４（Ｌ４）　＋　Ｌｓの各点があらかじめ選定されてお
シ、Ｌ１〜Ｌ２間、Ｌ２〜Ｌ３間、Ｌ４〜Ｌ５間を直線
補間で、Ｃ１〜Ｃ２間、０２〜Ｃ３間、Ｃ３〜Ｃ４間を
円弧補間で、補間しながら被制御体を移動させるものと
する。この場合、Ｌｌ〜Ｌ２間、Ｌ２〜Ｌ３間、Ｌ３〜
Ｌ４間、Ｌ４〜Ｌ５間などの直線部分について、コンピ
ュータは、これ、、ちの点の直角座標による位置情報を
用いて、直線の決定、等分による各等分点の位置情報の
計算、これらの情報の角度系への変換（以上、前処理計
算）、等分された一辺についての細等分とそれらの点間
を被制御体に移動させるよう各関節軸を回動させる指令
値を求める、角度系による補間計算（移動位置指令値を
求める計算）を行う。

また、Ｃ１〜Ｃ２間、０２〜０３間、Ｃ３〜Ｃ４間など
の円弧部分について、コンピュータは、これらの点の直
角座標による位置情報を用いての円の中心、半径の決定
からなる円の決定、円を決定する点位置の、図示しない
ワークに固定された局、新座標系への変換、局所座標系
から円筒座標への変換、この円筒座標系における円弧の
等分とその等分点位置の計算、この等分点位置の直角座
標への変換、直角座標におけるこれら等分点間を結ぶ直
線の計算、これらの等分点位置情報の角度系への変換（
以上、前処理計算）、等分された各辺についての細等分
とそれらの点間を被制御体に移動させるよう各関節軸を
回動させる指令値を求める、角度系による補間計算（移
動位置指令値を求める計算）を行う。

このように、特に円弧補間においては、多量の前処理計
算を必要とする。また、直線補間においてもウィービン
グを行うならば、前処理計算は増加する。更に、円弧補
間においてウィービングを行うならば、一層、前処理計
算は増加する。

ところで、これら一連の作業を、一つのタスクとしてコ
ンピュータが順次、行うものとし、ｔｐを前処理計算時
間、ｔｉを角度系による補間計算時間、ｔｍを被制御体
移動時間として、その時間関係をタイムチャートで表す
と第２図のとおりとなる。すなわち、まず、点し１〜Ｌ
２間について前処理計算がｔｐ’＋　Ｌ１〜Ｌ２中に、
点Ｌｌ−Ｌｉ２間についての補間計算がｔｉ　、　Ｌｌ
〜Ｌｌｌ中に行われ、Ｌｌ〜Ｌ１１間の移動についての
各関節軸回動の指令値が出力されると、ｔｍ。

Ｌ１〜Ｌｌｌ中に被制御体は点Ｌ１〜Ｌ１１間を移動す
る。そして、被制御体がＬｌｔ点に到達すると、次の点
ＬＬｌ〜Ｌ１２間についての角度系による補間計算が行
われるので、ｔｔ　ｓ　Ｌｌｌ〜Ｌ１２時間の間、小停
止する。ＬＬｌ〜Ｌ１２間の移動について指令値が出力
されると、被制御体は点Ｌｌｌ〜Ｌ１２間の移動にはい
る０このようにして順次、等分点において小停止を繰９
返しながら被制御体は移動し、点Ｌ２に到達すると、コ
ンピュータは、点し２〜Ｌ３間についての前処理計算を
行うのでＣ被制御体の移動はｔｐ、Ｌ２〜Ｌ３およびｔ
ｉ、Ｌ２〜Ｌ２１の間、停止してしまう。同様にして、
このようなタスク構成では、点Ｌ３（Ｃ１）、Ｃ２＋Ｃ
３゜Ｃ４（Ｌ４）において被制御体の移動は停止してし
まう。殊に、円弧補間においては前処理計算が多量であ
るため、ＣＩ＋　Ｃ２＋　Ｃ３点での停止時間は長くな
る。そして、このように被制御体の移動が停止して作業
待ちとなることは、作業時間が長くなるばかりでなく、
例えば溶接ロボットの場合、溶接速度が一様でなくなり
、均一な溶接ができないことになる。また、プラズマ溶
断ロボットの場合、プラズマが消弧するため次の移動時
に再点弧することが必要になる。

一方、被制御体の移動時間ｔｍは、角度系による補間計
算時間ｔｉより一般には、長く設定されており、コンピ
ュータは、ｔｍ−ｔｉ待時間間は、待状態にあり、無駄
時間を消費していることになる。

ここで、あらかじめ選定された各点およびそれらの補間
点ごとの被制御体の移動位置指令値を求めるための各計
算とその前処理計算またはそれらの前処理計算だけを、
被制御体の移動開始に先行して、すべて行なっておくこ
とも可能である。このようにすると、被制御体の移動時
間が、被制御体の移動位置指令値を求める計算の計算時
間より短い場合には、極めて有効である。しかしながら
、先行して計算した結果を記憶するメモリが大容量のも
のになる、ティーチングした点と実際の被施工物上の位
置が異なるため修゛正を必要とする場合に再計算が必要
になるなどの欠点がある０また、被制御体の移動時間に
比べて被制御体の移動位置を求める計算の計算時間が短
い場合には、移動中にこの計算を行うことが可能であり
、移動中にこの計算を行わないときは、移動中にこの計
算を行なう場合に比べてこの計算時間の累積分だけ、移
動開始が遅れることになる。

この発明は、前述のような点に着目・シて行われたもの
であり、コンピュータによって制御され、あらかじめ選
定された点位置情報に基いて、これらの点間を直線補間
または円弧補間を行いながら被制御体を移動させるべく
した産業用ロボットの制御方法において、メモリを大き
くすることなどのない比較的簡素な構成で、前記直線補
間または円弧補間のための計算に比較的長い前処理計算
を含む場合においても、被制御体の移動停止による作業
待ちおよびコンピュータの待状態による無駄時間消費の
ないようにすることを目的とする０この発明は、前述の
ような産業用ロボットの制御方法において、直線補間ま
たは円弧補間に関する計算を一つの直線補間または円弧
補間ごとに、一連のタスクとして行うことなく、幾つか
のタスクに分け、被制御体の移動位置指令値を求める計
算を最優先タスクとして、被制御体の移動と同期させて
先行して処理し、オペレーティングシステムのプログラ
ムによシ、他の前処理計算のタスクを、被制御体の移動
時間中、被制御体の移動位置指令値を求める計算が行わ
れていない合間に、先行処理させることを特徴とする。

以下、この発明を、自動溶接を行うプレイバック方式の
５軸の多関節ロボットに適用した実施例について、図面
を参照して説明する。

第３図は、前記ロボットの構成の概念図である。

ロボノ）Ｒは基台ｌに旅回α１自在に軸支Ｊｌされた垂
直回転軸２を備える。軸２端部には水平方向の軸Ｊ２に
よって第一め□腕３を俯仰α２自在に関着する。さらに
腕３端部には軸Ｊ２と平行な軸Ｊ３によって第二の腕４
を俯仰α３自在に関着する。腕４先端は手首として構成
され、すなわち回転機構Ｊ４を介して、軸Ｊ３と直角方
向の回転軸５が回転角勾自在に支承される。さらにこの
軸５先端にはこの軸５と直角方向の軸Ｊ５によって、振
り角α５自在に被制御体６を支承する。被制御体６はこ
の実施例では溶接トーチであり、その先端Ｐはその溶接
点である。かくして溶接点Ｐの位置、およびトーチ６の
垂直軸まわりの旋回角φおよび垂直軸に対する姿勢角Ｖ
が制御されうる。なお腕８、腕４、およびトーチ６は、
その支承軸まわりの動力モーメントは公知の手段によっ
て平衡が保たれているものとする。

また、以上の垂直回転軸２の旋回角α１、第１の腕３の
俯仰角α２、第２の腕４の俯仰角α３、回転軸５の回転
角α４および溶接トーチの振り角α５を得るような、各
関節軸Ｊ１、Ｊ２、Ｊ３、Ｊ４およびＪ５の回動角もま
たＣ１、Ｃ２、α、３、Ｃ４および何である０第４図は
、ロボン）Ｈの制御装置７をブロック的に示した概念図
である。

Ｃｏ１ｄコンピユータであり、公知のＣＰＵ、ＲｏＭお
よびＲＡＭを含む。また、公知のオペレーティングシス
テム（Ｏ８）のプログラムを持っている。

Ｓ　Ｅｌは軸２の旋回角α１を制御するサーボ手段であ
る。手段Ｓ　Ｅｌは旋回角αｌを強制する電動モータＭ
ｈ　このモータＭ１の回転軸に連接されるタコゼネレー
タＧ１、オよヒインクレメンタルシャフトエ／コーダＥ
１を含む。またＤｌはＤ／Ａコンバータであり、コンピ
ュータＣＯからのディジタル指令値を入力してアナログ
化して出力する。Ａ１はこのアナログ出力値とタコゼネ
レータＧ１の出力値との差を入力するべくした、サーボ
アンプである。そしてアンプＡＩは電流制限手段を含ま
ないものであるとし、かつその出力でモータＭ１の回転
が制御されるべく接続されている。Ｃ１はカウンタであ
り、工／コーダＥ１からの出力をカウントし、出力する
べく接続される。

Ｓ　Ｅ２は角α２を、Ｓ　Ｅ３は角α３を、Ｓ　Ｅ４は
角α４を、Ｓ　Ｅ５は角α５をそれぞれ制御するサーボ
手段であり、その内容はいずれもサーボ手段Ｓ　Ｅ、と
同様である。

また、１００は操作パネルであシ、次のとおりのスイッ
チおよび表示器が取°シ付けられている。

１０１は、第１のモード切替スイッチであり、ロポッ）
Ｈの動作モードをマニュアルモード（財）、テストモー
ド（１）およびオートモード囚のいずれかから選択的に
設定できる。１０３は、押しボタンスイッチであシ、オ
ートモードのスタート指令およびティーチング指令を与
えることができる。１０５は第２のモード切替スイッチ
であり、直線補間υ、円弧補間（Ｏまたはウィービング
動作Ｗのいずれかを選択的に設定できる。１１１は速度
設定器であり、溶接トーチ６の移動速度を指令できる。

１１７は、座標系の切替スイッチである。１１９．１２
１．１２８．１２５および１２７は、ロボットＲを直角
座標系すなわちｘｙｚ系で位置制御するために操作する
ためのスイッチである。スイッチ１２９．１８１．１８
８．１８５および１３７は、ロボッ）Ｒをα系すなわち
角度系で操作するためのスイッチであり、各関節軸の回
動角α１〜α５を直接に制御できる。１８９は、コンピ
ュータＣる表示器である。

また、Ｂはパスラインである。

第５図は、ロボットＲについて溶接トーチ６を第１図に
示す経路に沿ってティーチングされた点Ｌ１からＬｓｔ
でをプレイバックして移動させるための補間計算を行う
ときのタスク構成図である。

第５図のタスク構成を説明するにあたり、特に円弧補間
については複雑な前処理計算が必要であるため、その計
算全体について第６図を参照して詳述する。

第６図において、ｘｙｚはロボノ）Ｒの絶対座標系であ
り、直角座標系である。ξηζは図示しないワークに固
定された局所座標系であり直角座標系である。第１図の
Ｃ１＋　０２＋　Ｃ３点は、第６図において、図示のよ
うに位置しているものとする。

ＣＩｌ　Ｃ２１Ｃ３の各点位置がティーチングされたと
き、次のように局所座標系ξηζにおける位置に変換さ
れる。

すなわち、円弧上の８点Ｃ１＋０２＋およびＣ３が与見
られたとき、 Ｃ１；別（Ｘｌｌ　ｙ１→ＩＩ八ｌｔｆ引）Ｃ２；　ｓ
２（Ｘ２１　ｙ２弓ｚ、）’１２，５＃ｗｚ）Ｃ３：　
＄３（Ｘ３＋　３’３−３３＋Ｊ”３ｔ’ｌ’９Ｐ３）
とすると、まずこれら８点を含む平面を決定する。平面
の方程式 ％式％（１） にＸ１＋！／１４１（１＝　１〜３）を代入して、平面
系数ａ、ｂ、ｃを求める。

次に円の方程式 ％式％（２） にｘｉ＋　ｙｉ、　ｉを代入し、（１）　（２）式を連
立させることによシ、中心の座標ｘｏ（ＸＱｓ　３’０
＋　Ｊｏ）を求める。

半径γは、 γ二ｌ　）ｔｌ−）ｔｏｌ となる。

次に円の中心ＣＯを原点とするような局所座標（ξηζ
）を考える。捷ずｃＯｃ、の向きの単位ベクトルをξと
し％　Ｃ０ＣＩＸ　ＣＱＣ２の向きの単位ベクトルをこ
とすると、 帯＝（耳１−イｏ）／１　第１−ゎ１ （＝（狛−スｏ）×（わ−茸ｏ）／ｌ（第１−ｓｏ）×
（イ２−オｏ）　　ｌ η＝ζ×こ とあられすことができる。ただしζくＯならば、ζニー
ことなる。つまりこれは円弧上の補間の進行方向を決定
する。このとき位置変換マトリクスＭは、 葡＝（ｌ、賛、ζ）Ｔ となる。よって（ｆ、９．ζ）の局所座標系でのＣｉ点
の位置は、 ス＝Ｍ・（寞−イ０） で与えられる。これをさらに円筒座標系（Ｒ，θ。

２）に変換するには次式による。

Ｒ＝ｆｖ；ν θ＝ｉ１（η／ξ） ２＝ζ トーチ姿勢に関しては、オイラー角（’ｉ＋φｉ）の代
りに単位ベクトル オＴ（ＸＴＩ　ｙＴＩ　）Ｔ） ここでＸＴ＝　ｄｎ　Ｆ　ａｙｓφ ｙＴ＝ｓｈＩＦ　癲φ ＩＴ＝帽Ｖ で表現することにし、さらに位置の場合と同様に局所座
標に変換する。今 イＴ′：ＪＩＩ−）＃Ｔ として、このｉＴを円筒座標（ＲＴ＊θＴ、ＺＴ）に変
換する。

以上で円弧補間に必要な８点についての円筒座標系への
変換ができたこととなり、こあ円筒座標上において、円
弧Ｃ１〜Ｃ２の６等分および円弧０２〜Ｃ３の５等分が
行われ、各等分点の座標が求められる。そして、これら
の等分点の座標は、前述とは逆の計算過程を経て、直角
座標系ｘｙ、ｚに変換される。

第５図において、１０は円の決定と補間パラメータの計
算タスクであシ、次の計算を行う。

（１）あらかじめ選定された８点例えばＣＩ＋Ｃ２＋０
３からなる円Ｃｏの中心の座標ＫＯおよび半径γの計算
（円の決定）。

（２）変換マトリックスｙの計算およびＭ　の計算。

（８）補間パラメータの計算。すなわち、位置に関して
Δγ、ΔＦ、Δｚ、トーチ姿勢に関してΔＲ９Δθ、Δ
２の計算。

１１は、円筒系での補間、直角座標系への変換タスクで
あり、円筒座標系における円弧の等分。

これらの等分点位置の局所座標への変換を介しての直角
座標への変換を行う。

１２は、直角座標系における直線補間計算タスクであり
、あらかじめ与えられた２点の位置情報から直線を決定
してその直線を等分し、各等分点の位置情報を計算する
。また、円筒座標系で円弧を等分して得た等分点の位置
情報を直角座標に変換した位置情報からこれらの等分点
を結ぶ直線を計算する。

１３は、操作パネル１００への表示タスクであり、操作
パネル１００上の直線補間表示器１８９に与える情報を
計算する。

１４は、直角座標系から角度系への変換タスクであり、
前述の直角座標系における補間計算タスク１２の結果得
られた等分点の位置情報が角度系に変換される。

１５は、直角座標系における直線補間タスク１２および
操作パネル１００への表示タスク１８および直角座標系
から角度系への変換タスク１４からなる直線補間計算の
前処理計算である。

１６は、円の決定と補間パラメータ計算タスク１０、円
筒系での補間、直角座標系への変換タスク１１、直角座
標系における直線補間計算タスク１２および操作パネル
１００への表示タスク１８および直角座標系から角度系
への変換タスク１４からなる円弧補間計算の前処理計算
である。

１７は、角度系における補間計算タスクでアリ、被制御
体の移動位置指令値を求める計算を行う。

すなわち、角度系に変換された２点例えばＬｌとＬｌｌ
の位置情報から、これらの点間を更に１０等分し、それ
ぞれの等分点間を被制御体に移動させるよう各関節軸を
回動（α１．α２．α３．α４およびα５）させる指令
値を求める。このタスクは最優先のタスクである。

１８は各軸の回動角度指令の出力タスクであり、角度系
における補間計算タスク１７が求めた指令値をそれぞれ
、各サーボ手段Ｓ　Ｅｔ＋　Ｓ　Ｅ２．　Ｓ　Ｅ３＋Ｓ
＆およびＳＥい出力する。このタスクは特に時間を必要
としない。

第７図は、第５図に示すタスク構成により補間計算を行
なって、ロボットＲの溶接トーチ６を、第１図に示すテ
ィーチングされた点Ｌ°１〜Ｌ５間をティーチングされ
た補間方法によって移動させた場合の、タスク実行のタ
イムチャートである。第７図において、ｔｐｌｄ前処理
計算時間、ｔｍはトーチ６の移動時間である。Ｌ１〜Ｌ
２などは、タスク、計算時間などについてそれぞれ、相
当する点間のものであることを表示する。

以上の構成に基き、以下にその作用を説明する。

操作パネルｌＯＯ上の第１のモード切替スイッチ１０１
でマニュアルモードＭを選択し、切替スイッチ１１７に
よって座標系を選択する。ｘｙｚを選択した七きは位置
制御するためのスイッチｌ１９．１２１，１２８，１２
５，１２７を操作し。

αを選択したときは位置制御゛するためのスイッチ１２
９．１８，１．１３８．１８５，１８７を操作して溶接
トーチ６を図示しないワークの加工線たる第１図の経路
上ノ点Ｌｔ＋　Ｌ２１　Ｌ３（ＣＩ）　＋　Ｃ２ｔ　ｃ
３＋　Ｃ４（Ｌ４）およびＬ５に順次、移動し、Ｌｌｓ
　Ｌ２１　Ｌａ＋　Ｌ４　＋　Ｌ５点では第２のモード
切替スイッチ１０５で、■モートを、Ｃ１ｌ　Ｃ２１Ｃ
３１Ｃ４点では（Ｃ）モー）’を選択して、各点上で押
しボタンスイッチ１０８を押してティーチングする。

この結果、切替スイッチ１１７でｘｙｚを選択していて
もまたはαを選択していても、前述各点の位置情報は、
直角座標系でコンピュータｃｏに取り込まれる。

この実施例では、第１図の点Ｌ１〜Ｌ５間の経路上を自
動溶接するため、トーチ６は点り、がら移動を始めるも
のとする。そして、点Ｌ１〜Ｌｌｌ　＋　Ｌｌｌ〜Ｌ１
２等の等分点間をトーチ６は２０’Ｏｍｓで直線に走る
ものとし、更にこれらの間を２０ｍ５ごとに等分して補
間し、各関節軸の回動角度αｌ、α２．α３．α４およ
びＣ５を計算して指令すれば、適切な経路を描いて溶接
が行われるものとする。従って、前述の各関節軸を回動
（Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４およびＣ５）させるための指
令値を計算する、角度系における補間計算タスク１７は
、タイマー割込みにより２０ｍ５ごとのクロックパルス
によってタイミングをとって実行される。そして、第７
図に示すように、角度系における補間計算タスク１７の
合間に、他のタスクを優先順に配分して実行させるのは
、図示していない、よく知られたオペレーティングシス
テム（Ｏ８）のプログラムである。

オートモード囚の動作が開始すると、まず、点し１〜Ｌ
２について、直角座標系における直線補間計算タスク１
２が実行され、この間を１０等分した点Ｌｎ　＋　Ｌ１
膚の位置が計算され、操作パネル１００への表示タスク
１３が実行された後、直角座標系から角度系への変換タ
スク１４が実行されることにより、点Ｌｌ　＋　Ｌｌｌ
の位置情報が角度系に変換される。ここで、角度系にお
ける補間計算タスク１７が実行され、点Ｌ１＋　Ｌｌｌ
の角度系における位置情報からこの間を更に１０等分し
た点Ｌ１〜Ｌ川の間をトーチ６が移動するように各関節
軸を回動（αｈα２．α３．α４およびＣ５）させるた
めの指令値が計算される。そして、これらの指令値が、
各軸の回動角度指令出力タスク１８により出力され、ト
ーチ６は、点Ｌ１〜Ｌ１１１をｔｍ　、　Ｌ１〜ＬｔＨ
（２０ｍｓ　）間に移動して行く。一方、Ｌ１〜Ｌｌｌ
１点についての角度系における補間計算タスク１７が終
ると、オペレーティングシステムに報告され、オペレー
ティングシステムは、次の最優先タスクである点Ｌ】１
１〜Ｌ１１２間○角度系における補間計算タスク１７の
タイマー割込みがかかるまで、次の点Ｌｌｌ〜Ｌ１２間
についての直角座標系における直線補間計算タスク１２
を行わせる。このタスク１２の実行中に角度系における
補間計算タスク１７が割込むときは、このタスク１２の
データは待避させられるが、第７図のようにタスク１２
が終っておれば、点Ｌ１１１〜ＬＩ１２の移動について
の角度系による補間計算タスク１７が終った時点で表示
パネル１００への表示タスク１８が実行される。このタ
スク１８が終った時点で、更に次の角度系による補間計
算タスク１７のタイマー割込みが、かからないならば、
点Ｌｌｉついての位置情報の、直角座標系から角度系へ
の変換タスク１４が行われる。この変換タスク１４の実
行中、点し１１２〜Ｌ＋１３　＋　Ｌ１１３〜Ｌ１１４
・・・の角度系における補間計算タスクのタイマ割込み
が順次ががってくるが、その都度、変換タスク１４のデ
ータは待避させられる。この変換タスク１４が終った時
点で１次の点ＬＬ２〜Ｌ１３間についての直角座標系に
おける直線補間計算タスク１２が開始されるまでの間、
角度系による補間計算タスク１７が終るごとにコンピュ
ータＣＯに待時間ができるようであれば、点Ｃ１＝Ｃ２
間についての円の決定と補間パラメータ計算タスクＩＯ
が行われる。このようにして１点し１〜Ｌｌｌｌ　＋　
Ｌ１１１〜Ｌ１１２°・・点Ｌ１１９〜Ｌ１２について
、角度系における補間計算タスク１７およびこれらの点
間の移動が順次、行われて行き、トーチ６の移動開始か
ら２００ｍ５後トーチ６が点Ｌｌｌに到達したときには
、点Ｌ１２〜Ｌ１２１間の移動についての角度系による
補間計算は行われており、ここで点Ｌ１２〜Ｌ１２１間
の移動についての各関節軸の回動角（Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３
，Ｃ４，Ｃ５）についての指令値が出力される。そして
、トーチ６は点Ｌ１２〜Ｌ１２１間を移動して行き、以
下、前述同様、順次、Ｌ１２２　＋　Ｌ１２３・・・・
・・Ｌ２＋　Ｌ２１１・・・・・・と移動して溶接を行
う。そして、またコンピュータＣＯは前処理計算を先行
して行う。

このように・して、２０ｍ５ごとに、各関節軸を回動さ
せるための指令値の計算が行われ出力され、この指令と
同期して、２０ｍ５の間にトーチ６は指令された点間を
移動していくのであるが、前述のように、トーチ６の移
動時間２０ｍ５よ多角度系による補間計算１７の実行時
間が短がい。そこで、分割点Ｌｌｌ　＋　Ｌ１２・・・
にトーチ６が到達するごとに次の分割点Ｌ１２　＋　Ｌ
１３”’からの角度系による補間計算を行うための前処
理として直角座標系における直線、・４間計算タスク１
２、操作パネルへの表示タスク１８、直角座標系から角
度系への変換タスク１４は、これらの角度系における補
間計算タスクの合間に行われる。そして、これらの計算
結果はコンピュータＣＯ中のＲＡＭに記憶されており、
トーチ６が点Ｌｌｌ　＋　Ｌ１２・・・・・・へ来るご
とに、それに先立って読み出され、角度系による補間計
算タスク１７が実行されるので、計算待ちのため停止す
ることはない。

また、同様に、点Ｌ２にトーチ６が来たときにおいても
停止することはない。更に、トーチ６がＣ１点に近付い
たときにおいてもｓ　Ｃ１〜Ｃ２の円弧についての円の
決定と補間パラメータの計算タスク１０、円筒系での補
間、直角座標系への変換タスク１１、直角座標系におけ
る直線補間計算タスク１２、操作パネル１００への表示
タスク１８、直角座標系から角度系への変換タスク１４
（いずれも第７図中、Ｃ１〜Ｃ２と表示しである。）は
、既に実行され、コンピュータＣＯ中のＲＡＭに記憶さ
れている。

したがって、Ｃ１点に達する直前に角度系における補間
計算タスク１７を実行することができるので、Ｃ１点に
おいてトーチ６が計算待ちのため停止することはない。

以下、Ｃ２＋　Ｃ３＋　Ｃ４についても同様である。

以上のとおり、この発明によれば、自動溶接を行うプレ
イバック方式の５軸の多関節ロポッ）Ｒにおいて、あら
かじめ選定された点Ｌ２１　Ｌ３（Ｃ１）ＩＣ２ｔ　、
Ｃ’３１　Ｃ４（Ｌ５）へトーチ６が到達したとき、前
述のタスク１２，１０，１１，１８．１４などの前処理
計算は先行して行われているので、これらの点において
トーチ６は大きく停止することはない。また、Ｌ１１＋
　Ｌ１２・・・Ｃ１１１Ｃ１２・・・などの分割点へ）
−チロが到達したときにおいても、前述のタスク１２゜
１８．１４などの前処理計算が先行して行われているの
で、これらの点においてトーチ６が小停止することなく
、移動しながら溶接作業を行うことができる。この結果
、ロボッ）Ｒは、制御装置７中のコンピュータＣＯの待
状態およびトーチ６の停止による作業待ちによる無駄時
間消費がなくなり、能率的に作動するという顕著な効果
を発揮できる。殊に、このロボッ）Ｒは、自動溶接を行
うので、経路上のティーチング位置などでトーチ６が停
止することがあれば溶接の溶込みが深くなり過ぎる、肉
盛りが多過ぎるなど溶接の不均質を生じると言う不利益
がある。また、そのため、トーチ６が停止したときに溶
接を停止させるようにするならば、移動再開時に溶接も
再開する必要があり、そのような停止、再開のため制御
が複雑になってしまう。したがって、この発明は、前述
のような不利益を排除できるので、溶接の均質化と装置
の簡素化を図るという顕著な効果を発揮できる。

また、前処理計算は、先行処理さながら、順次その計算
結果を角度系による補間計算タスク１７で使用するので
、その計算結果を記憶するメモリは比較的小容量でよく
、装置の簡素化を図れるという特有の効果がある。

他の実施例として、前述実施例と同様の自動溶接を行う
多関節ロボットにおいて、溶接トーチ６を直線および円
弧の経路上で、ウィービングしながら移動させる場合に
も適用できる。その場合のタスク構成は、第８図におい
て、直線ウィービングパラメータ作成タスク１９、直線
ウィービング作成の前処理タスク２０、直線ウィービン
グ点の発生タスク２１および円の決定とウィービングパ
ラメータの計算タスク２２を付加したタスク構成２８と
なる。また、この場合、直線のウィーピングについてワ
ークに固定の局所座標系ξηζへの変換が行われる。

また、個々のワークの個別差により、その加工線上の点
がティーチングされた点からずれているのをセンサを使
用して検出して実際にトーチ６が移動する経路を補正す
る場合にも適用できる。この場合のタスク構成は、第８
図において、センサ実行のコントロールと補正座標決定
タスク２４およびセンサメニューの実行と位置検出タス
ク２５を付加したタスク構成２６となる。

また、操作パネル１００における位置制御スイッチ１１
９〜１２７または１２９〜１３７を操作してマニュアル
Ｍモードでトーチ６を移動させる場合においても適用で
きる。この場合のタスク構成は第８図において、操作パ
ネル１００の切替スイッチ１１７の読込みタスク２７が
付加されたタスク構成２８となる。

更に、他の実施例として、前述実施例のような多関節ロ
ボットに限らず、直交型のロボットの制御においても、
次のような場合に適用できる。被制御体の移動速度が大
きく、被制御体の次の移動−位置指令値を求める計算お
よびその前処理計算を。

移動位置指令点ごとに行なっていたのでは、被制御体の
移動上問題となる場合、コンピュータの計算速度が早く
なく、前述同様、被制御体の移動子問題となる場合にお
いて、前記前処理計算を、被制御体の移動時間中に分割
して行うようにすることにも適用できる。そして、これ
らの実施例においても、最初の実施例と同様、被制御体
の移動停止による作業待ちおよびコンピュータの待状態
による無駄時間消費がないようにできる、メモリを小容
量なものにして装置を簡素化できる、溶接ロボットにお
いては溶接を均質化できるなどの顕著な効果を発揮でき
る。

なお、この発明の実施は、前述実施例に限るものではな
く、各構成の均等物との置換えは可能であり、その場合
もまた、この発明の技術的範囲に属するものとする。

以上、詳述したとおシ、この発明によれば、コンピュー
タによって制御され、あらかじめ選定された点位置情報
に基いて、これらの点間を直線補間または円弧補間を行
いなが゛ら被制御体を移動させることができる産業用ロ
ボットの制御方法において、被制御体の移動停止による
作業待ちおよびコンピュータの痔状態による無駄時間消
費のない制御方法とすることができるという顕著な効果
を発揮できる。

【図面の簡単な説明】

図面は、この発明の従来技術および実施例を示すもので
ある。 第１図は、従来技術および実施例説明のための加工線を
示す経路図である。 第２図は、従来技術における補間計算および作業のタイ
ムチャートである。 第３図は、実施例のロボッ）Ｈの概念図である。 第４図は、実施例のロボッ）Ｒの制御装置をブロックで
表わした概念図である。 第５図は、最初の実施例のタスク構成図である。 第６図は、円弧補間の説明図である。 第７図は、最初の実施例のタイムチャートである。 第８図は、他の実施例のタスク構成図である。 出願人　新明和工業株式会社 代理人　弁上　正　（ほか１名）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. コンピュータによって制御され、あらかじめ選定された
   点位置情報に基いで、これらの点間を直線補間または円
   弧補間を行いながら被制御体を移動させるべくした産業
   用ロボットの制御方法において、前記直線補間または円
   弧補間を行うための計算を、前記あらかじめ選定された
   点゛およびこれらの補間点を移動位置指令点として、こ
   れらの指令点ごとに被制御体の移動位置指令値を求める
   計算およびこの計算を行うための前処理計算に分割し、
   この前処理計算は更に適宜数のタスクに分割し、前記被
   制御体が前記あらかじめ選定された点と前記補間点間お
   よび前記各補間点間を移動する時間は、前記移動位置指
   令値を求める計算より短かく設定して前記移動位置指令
   値を求める計算は前記被制御体の移動に同期し、かつ、
   先行して行い、オペレーティングシステムにより、前記
   被制御体が移動する前記時間中の前記移動位置指令値を
   求める計算を行なっていない間に、前記前処理計算の各
   タスクを分割して行わせるべくした産業用ロボットの制
   御方法。