JPS582908A - ２腕多軸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、２腕多軸ロボツトの制御方法に関する。

近年、特に製造加工業分野では、溶接、塗装。

組立、加工、検査、測定工程等の自動化の強い要請に応
えて各種の産業用ロボットの”開発が盛んである。

この産業用ロボットとしては、例えば人間の上肢の動作
機能に類似した様々な動作機能や認識機能及び感覚機能
等を治して、自律的に行動し得る所謂知能（インテリジ
ェント）ロボットが主に、　ニなりつつある。

そして、このようなインテリジェントロボットにあって
は、人間の上肢の動作機能に類似した動作機能を持たせ
るために、例えば人間に真似て左右対称に軸構成した複
数の回動軸を有する２本の腕を備えた２腕多軸（多関節
）ロボットの形態を採ることがある。

そこで、この発明においては、そのような２腕多軸ロボ
ツトに適した制御方法を提供することを目的とする。

以下、この発明の実施例を添付図面を参照しながら説明
する。

先ず、第１図乃至第６図を参照して、この発明の実施例
に用いる数値制御用関数発生ＩＣの基本動作の概要及び
この実施例における使用法に就て概説する。

第１図に示す数値制御用関数発生ＩＣ（以下、単にｒＩ
ｃＪと呼ぶ）は、外部より設定された座標値及び関数・
形に応じて内部演算処理を行なって、設定された座標値
までその関数の軌跡を正確に辿るＸ、Ｙ軸の補間パルス
を発生するものである。

すなわち、このＩＣのデータ入力端子り、〜Ｄ７から目
標座標データ（Ｘｔ、Ｙ＝　）を入力して、演算指令パ
ルス入力端子ＦＰに所定の周期の演算指令パルスｆｐを
入力すると、例えば設定された関数形が直線なら、第２
図に示すように演算指令パルスｆｐに同期してＸ軸出力
端子ＤｘからはＸ。

座標値に応じたパルス数の補間パルスＰｘ力瓢Ｙ軸出力
端子ＤｙからはＹ、座標値に応じたパルス・数の補間パ
ルスＰｙが美々出力される。

したがって、これらの補間パルスＰｘ、Ｐｙ（パルス数
が移動量を示す）を用いることによって、例えばＸ−Ｙ
ブロックの駆動部を第２図の原点０から座標（Ｘｔ、”
ｓ）まで一点鎖線で示す直線軌跡で動かすことができる
。

ところで、このＩＣから出力される補間パルスＰｘ、Ｐ
ｙの周期は、演算指令パルスｆｐの周期によって決定さ
れるので、この演算指令パルスｆｐの周期を可変してや
れば、補間パルスＰｘ、Ｐｙの周期も変化する。

例えば、演算指令パルスｆｐの周期を第３図に示すよう
に可変すると、補間パルスＰ、の周期は図示のように変
化する（補間パルスＰｘに就ても同様）。

したがって、演算指令パルスｆｐの周期を制御すること
によって周期が可変される補間パルスＰｘ。

Ｐｙを用いれば、モータの速度制御を行なうことが・で
きる。

そこで、以下に述べるこの発明の実施例においては、速
度制御手段としてこのＩＣを使用する。

但し、この発明の前提である２腕多軸ロボツトの一各軸
は、夫々１個の駆動モータによって駆動されるため、補
間パルスＰｙのみを使用するものとする。

なお、ＩＣに与える座標データ（Ｘｓ、Ｙｔ）によって
補間パルスＰ、のパルス数は一義的に定まるので、この
補間パルスＰ、のみを用いても軸の移動量を制御できる
ため、速度制御と共に位置制御も行ない得る。

また、上記のような作用をなすＩＣとしては、例えば東
光社製のｒＫＭ３７０１Ｊがある。

次に、第４図を参照してこの発明における速度モードの
種類に就て説明する。

（イ）速度モード■ 第４図（イ）に示すように、速度ゼロから速度νまで加
速した後、この速度νを一定時間保持してから速度ゼロ
まで減速する。

（ロ）速度モード■ 第４図（ロ）に示すように、速度ゼロから速度νまで加
速した後、この速度ψを保持する。

（ハ）速度モード■ 第４図（ハ）に示すように、速度ヤな保持する。

に）速度モード■ 第４図に）に示すように、一定時間速度曹を保持した後
、速度ゼロまで減速する。

なお、上記の各速度モード■〜■は、ロボットの２本の
腕における各軸を夫々駆動する駆動モータの速度モード
であり、前述の駆動モータを駆動制御するＩＣに入力す
る演・算指令パルスの可変周期パターン（速度パターン
）の種類を示す。

第５図は、この発明の一実施例を示すブロック構成図で
ある。

同図において、コンピュータ等によって構成した中央制
御装置１は、ロボットの２本の腕における各軸を駆動制
御する軸駆動専用制御部２へ移動データと前述のような
速度モード及びその速度モードに対応する速度パターン
データを転送したり、図示しないロボットの各部に設け
たセンサ類の信号処理及びロボットの作業に応じたシー
ケンス制御等を行なったりする。

そして、特に軸駆動専用制御部２へ転送する各データは
、次のような態様を採るものとする。

すなわち、この発明における２腕多軸ロボツトにおいて
は、２腕における各軸の移動開始位置から目標位置まで
の間に複数の中間点（移動距離が長い程多くなる）を設
定しているので、各軸の移動データは夫々各中間点及び
目標位置を示し、又速度モード及びその速度パターンデ
ータは、移動開始位置、各中間点及び目標位置を夫々順
次結ぶ各移動経路毎に一種類ずつ決めである。

軸駆動専用制御部２は、図示のように中央処理装置（Ｃ
ＰＵ）３．プログラムメモリ（ＲＯＭ）４、データメモ
リ（ＲＡＭ）５．及び入出力装置（Ｉ１０’）６等から
なるマイクロコンピュータによって構成され、ＲＯＭ４
に格納したプログラムに従って、中央制御装置１から転
送されたデータのチェック及び°速度定数設定回路７，
８とＩＣＦＬ！〜ＩＣ煽、ＩＣＬ工〜ＩＣＬ、へのデー
タ転送等を行なう（詳細は後述する）。

ＩＣＲ１〜■ＣＲｎ、及びＩＣＬ、〜ＩＣＬ。

は、夫々第１図において説明した数値制御関数発生１．
Ｃであり、夫々ロボットの２本の腕における各軸を夫々
駆動する駆動モータの回転量及び速度を制御する駆動制
御手段として用いる。

すなわち、■ＣＦＬ１〜■ＣＲｎ、及びＩＣＬｌ〜ＩＣ
Ｌ、の各データ入力端子Ｄｏ−Ｄ７には、夫々軸駆動専
用制御部２から前記各中間点及び目標位置を示す座標デ
ータ（ｘ、ｙ、）の形の移動データｘ１〜Ｚ　Ｊｌが所
定のタイミングで順次入力されるようになっており、速
度定数設定回路７，８かも各演算指令パルス入力端子Ｆ
Ｐに入力される演算指令パルスｆｐＲｔ　ｆｐＬによっ
て、前述したようなパルス数及び周期により各駆動モー
タの回転量及び回転速度を制御し得る補間パルスＰ　Ｙ
Ｒｔ〜ＰＹＲｒＩ、及びＰ　ＹＬｔ〜ｐｙｔｎが夫々出
力される。

右腕及び左腕用の速度定数設定回路７，８は、軸駆動専
用制御部２がら転送されてくる第４図（イ）〜に）に示
す速度モード■〜■の何れかに対応する速度パターンデ
ータ５ＤＲ２ＳＤＬに基づいて、夫々内部のクロックパ
ルス発振器の一定周期のクロックパルスを分周する分周
器の分周率を制御して、その速度パターンデータ８ＤＲ
ｊＳＤＬを夫々クロックパルスの周期に反映した演算指
令パルスｆｐＲ。

ｆｐＬとして形成して出力する。

例えば、速度モード■の場合、予め定めたイニシャル周
期を所定の変化率で速度υに対応する周期Ｔ！まで短か
（していき、その周期がＴυになったらその周期を一定
時間保持する。そして、一定時間経過後周期Ｔｔを所定
の変化率で長くしていき、その周期がイニシャル周期に
なったら出力を停止する。

そして、これ等の速度定数設定回路７，８がら夫々出力
される演算指令パルスｆｐＲｚｆｐＬは、夫々■ＣＲ１
〜■ＣＲｎ及び■ｃＬ、〜■ｃＬｎに分配される。この
ように、各腕毎に演算指令パルスを等しくすれば、各腕
毎の各軸の速度モードが全て統一され、それによって腕
の円滑な動作を実現出来る。

次に、第６図を参照して軸駆動専用制御部２を構成する
マイクロコンピュータが実行する制御の概要を説明する
。

５ＴＥＰ　　１　　　中央制御装置１がら転送される全
ての軸の移動データｘ１〜”２ｎ　ｓ速度モードデータ
、及びその速度モードに対応 する速度パターンデータを取込んでＲ ＡＭ５に格納する取込処理を行なう。

但し、これ等の各データは、前述の複 数の中間点及び目標位置のうちの１つ に対応し、移動開始位置から近い順に 取り込まれる。

５ＴＥＰ２　５ＴＢＰＩにおけるデータ取込み処理にお
いて、データの有無をチェック し、データが無ければ５ＴＥＰ３へ、 有れば５ＴＢＰ４へ夫々進む。

５ＴＥＰ　　３　　取込データ（次サイクルデータ）が
無いので、実行サイクルの速度モード が■又は■なら速度をゼロにする停止 処理を行なって制御を終了する。なお、実行サイクルの
速度モードが■又は■ ならそのまま制御を終了する。

５ＴＥＰ　４　　取込データ（次サイクルデータ）が有
るので、実行サイクルにおける速度 モードをＲＡＭ５から読み出す０ ８ＴＥＰ５〜７　５ＴＥＰ４で読み出した実行サイクル
の速度モードが■〜■の何れかを夫 々チェックし、■なら８ＴＥＰ８へ、 ■なら５ＴＥＰ９へ、■なら５ＴＥＰ ｌＯへ、■なら５ＴＢＰＩＩへ夫々進 む。

８ＴＥＰ８〜１１８ＴＥＰ１で取り込んだ速度モードデ
ータ（次サイクルデータ）と実行サ イクルの速度モードデータとの合理性 を夫々チェックする。すなわち、５Ｔ ＥＰ８では速度モード■に対して■又 は■ならＳ’ｒＥＰ１３へ、そうでなければ５ＴＥＰ１
２へ進む。５ＴＥＰ９ では速度モード■に対して■又は■な らＳ’ｌ”ＥＰ１３へ、そうでなければ５ＴＥＰ１２へ
進む。５ＴＥＰ１ｏでは 速度モード■に対して■又は■なら５ ＴＥＰ１３へ、そうでなければ５ＴＥ Ｐ１２へ進む。８ＴＥＰ１１では速度 モード■に対して■又は■なら５ＴＥ Ｐ１３へ、そうでなければＳ　Ｔ　ＥＰ１２へ進む。

なお、このようなチェックをするのは、中央制御装置１
に速度モードをプログラムした時の間違いがあった場合
や、中央制御装置１と軸駆動専用制御部２との間におけ
るデータ転送時のエラー発生に対する安全対策のためで
ある。なお、自明な事ながら、上記の組み合せ以外では
駆動モータを速度モードどおり駆動し得ない。

５ＴＥＰ　１２　　次サイクルの速度モードが不合理で
あるので、例えばその速度モードが■ なら■に、■なら■に、■なら■に、 ■なら■に夫々強制的に変更する。な お、■を■に、■を■に、■を■に、 ■を■に夫々変更しても良い。そして、その変更処理が
終了するとＳ　Ｔ　Ｂ　ＰＩ３べ進む。

５ＴＥＰ　１３　　実行サイクルが終了した時点で、合
理性のある次サイクルの速度モードに 対応する速度パターンデータ５ＤＲ２ＳＤＬを夫々速度
定数設定回路７，８に転送 すると共に、移動データｘ１〜２ｎを ＩＣＲ，１〜ＩＣＲ，、、及びＩＣＬ、〜ＩＣＬ。

に転送して、８ＴＥＰ１に戻り、上記 の各ステップ処理を繰返す。なお、実 行サイクルの終了時点は、ＩＣＲ１〜ＩＣＲｎ及びＩＣ
Ｌ□〜■ＣＬｎが夫々補間パルスＰＹＲ１″ＰＹＲｎｊ
ＰＹＬｌゝＰＹＩ、ｎ　を出し終った時点で出力するパ
ルス発生終 了信号によって検知できる。

ところで、最初の中間点に対応する速度モードに就ては
、■又は■は不合理であるから、それの対策としてｓ’
ｒＥｐｔと８ＴＥＰ２との間に、取込んだ速度モードが
最初のものであるか否かをチェックし、それが最初のも
のでなければ５ＴＥＰ２へ、最初のものならその速度モ
ード■又は■の時５ＴＥＰ１２へ■又は０時５ＴＥＰ２
へ夫々進ませる・ステップ群を追加すれば良い。

また、第６図のフロー図では５ＴＥＰ１で１つの位置に
対応する各データを取り込むようにしたが、１度に金工
の位置に対応する各データを取り込んでおいてから、上
記の各サイクル相互の速度モードの合理性を判定するよ
うにしても良い。

以上述べたように、この発明による制御方法は、２腕多
軸ロボツトの制御方法として好適である。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第６図は、この発明の実施例に用いる数値制
御用関数発生ＩＣの基本動作の概要及びこの発明の実施
例における使用法な説明するための図、 第４図（イ）〜に）は、夫々この発明における速度モー
ドの種類を説明するための線図、 第５図は、この発明の一実施例を示す制御装置のブロッ
ク構成図、 第６図は、第５図の軸駆動専用制御部を構成するマイク
ロコンピュータが実行するプログラムの一例を示すフロ
ー図である。 １・・・・・・中央制御装置　２・・・・・・軸駆動専
用制御部７．８・・・・・・速度定数設定回路 Ｒ□〜Ｒｎ、Ｌｔ〜Ｌ、・曲・数値制御用関数発生ＩＣ
第１図 第４図 時間 時間 時間

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １２腕多軸ロボツトにおいて、２腕における各軸の移動
   開始位置から目標位置までの間に複数の中間点を設定し
   て、その移動開始位置、各中間点及び目標位置を夫々順
   次結ぶ各移動経路毎の前記各腕における各軸の速度モー
   ドを全て下記（イ）〜に）の４種類の何れかに統一し、
   その各速度モード情報をロボットの中央制御部から軸駆
   動専用制御部に伝送すると共に、この軸駆動専用制御部
   において、実行サイクル中の速度モードに対する次サイ
   クルの速度モードが、下記（イ）に対して（イ）又は（
   ロ）、下記（ロ）に対して（ハ）又はに）、下記Ｃ→に
   対して（ハ）又はに）。 下記に）に対して（イ）又は（ロ）の時にのみその次サ
   イクルの速度モードを有効にし、その他の場合には不合
   理として強制的に合理性のある速度モードに変更するよ
   うにした２腕多軸ロボツトの制御方法。 （イ）速度ゼロから一定速度まで加速した後、該一定′
   速度を一定時間保持してから速度ゼロまで減速する。 （ロ）速度ゼロから一定速度まで加速した後、該一定速
   度を保持する。 ←→　一定速度を保持する。 に）一定時間一定速度を保持した後、速度ゼロまで減速
   する。