JPS59169778A - ロボツトの動作制御装置 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、点から点への移動を行なう制御方式のロボッ
トに係り、複雑な演算を行なうことなく、あらかじめ教
示した任意の点を任意の順序で通過可能とさせることを
特徴としたロボットの制御装置に関する。

〔従来技術〕

従来の点移動制御方式ロボットにおいては、ロボットの
各関節角に対して、制御系と駆動系との間で閉ループ制
御を用いており、サンプリングタイム毎に次の予測角を
演算している。かかる方法によれば、非常に短いサンプ
リングタイムに合わせて、あらかじめ設定された加減速
曲線に従って多数の予測角の算出が必要となり、制御装
置として高速、高機能のマイクロプロセッサが必要とな
ってしまい、その制御ソフトウェアも複雑で規模も大き
くなるというような欠点があった。また、アーム駆動用
アクチュエータとしてはサーボモータを用いており位置
決め精度を」二げるために高分解能のパルス発生器を用
いたり、大きな減速比の取れる減速器を用いながらモー
タの高速回転を行なうかをしなければならず、そのため
に制御装置も高価になるという欠点があった。

〔発明の目的〕

本発明は、」二記欠点を解決する為になされたもので点
移動制御方式のロボットにおいて、複雑な演算を行なわ
ずに、あらかじめ教示した任意の点を任意の順序で通過
可能であるロボットの動作制御を行なわんとするもので
ある。

〔発明の概要〕

ロボットの各関節角に対して、制御系と駆動系との間を
開ループ制御とし、加減速の制御を各関節駆動部ごとに
独立した回路に行なわせることにより、制御部は目標点
の絶対角に比例した数（原点からのパルス数）から、現
在位置の絶対角に比例した数を、減算して、その差と正
・負（右廻り、左廻り）を上記の加減速制御部に伝送し
、ロボ・ｙトの動作制御を行なうものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明を第１図〜第４図に示す一実施例により説
明する。まず、第１図〜第２図により機構部分を説明す
る鉄板製制御部ベース１上に、金属製の制御部ギヤビネ
ット２を載置している。ギヤビネット２は内部空間を制
御室３と電源室４とに区画する金属製仕切板５を有して
いる。制御室３はベーストキャビネット 閉している。制御室３内にはマイコン６を有する基板８
が配置されている。キャビネット２の放熱室４部分には
通風口２ａを有し、電源室４内にトランス等の電源部】
０およびファン１１を有している。ファン１１は電源部
１０を強制的に冷却するためのものであるが、金属製仕
切板５も同時に冷却しているので、制御室３を密閉して
もその室内を十分に冷却することができる。従って、制
御室３内を密閉して、塵埃が侵入するのを防ぎ、制御室
３内のマイコン６の信頼性を高めることができる。

前記制御部キャビネット２上に鉄板製の第１駆動室用キ
ャビネット１　２　ｔｒｉ固着して取付けられ、第１駆
動室］３を構成する。このキャビネット１２の上には第
１アーム１４が水平に回動自在に載置されている。第１
駆動室１３内には第１アーム１４を駆動するための第１
駆動装置１５が設けられている。第１駆動モータ１６・
第１下部ベルト１７・第１伝達装置１８・第１上部ベル
ト１９より成っている。第１駆動モータ１６はステッピ
ングモータを使用し、支持板２０を介してキャビネット
１２に回転軸１６ａが上方へ突出するように固定されて
いる。６０は第１の回転形のパルス発生器であって，第
１駆動モータ１６の回転軸に接続される。第１伝達装置
１８は、その中心の回転軸１８ａがコ字状支持板２１の
上下軸受部２１ａ・２１ｂに回動自在に支持され、下部
に大きな第の第１下部円板１８ｂが固着され，」一部に
小さな第１上部円板１．８Ｃが固着されている。第１下
部ベルト１７は第１駆動モータ回転軸１６ａと第１下部
円板１８ｂとにまたがって設けられている。

第］上部ベルト］９は第１」二部円板１８Ｃと第１アー
ム回転軸円板２２ａとにまたがって設けられている。第
１アーム１４は第１下部アーム１４ａと第１」二部アー
ム１，４ｂとをねじ１．４Ｇにて固定して構成されてい
る。この第１下部アーム１４ａと第１」一部アーム１４
１〕とはプラスチ・ツク射出成形にて軽量に製作されて
いるので、第１駆動モータ１６の容量を小さくするのに
大いに役立っている。又、第１下部アーム１４ａと第１
上部アーム１４１〕は断面略コ字状に製作されているの
で、強度的に強いと共に、第１上部アーム１４ｂを取外
すことにより、その内部機器の修理等を容易に行うこと
ができる。第１アーム１４の一端側下面には回転軸２２
が固着されている。この回転軸２２は、キャビネット１
２内に突出しており、キャビネット１２の上面の上部軸
受２３とキャビネ・ソト１２内の下部軸受２４とによっ
て回転自在に支持されている。下部軸受２４は支持板２
５を介してキャビネット１２に固定されている。第１ア
ーム回転軸２２の中央部には大きな円板２２ａが固着さ
れている。而して、第１駆動モータ１６を駆動すれば、
その回転軸１６ａの回転は第１下部ベルト］７を介して
伝達装置］８に伝えられ、更に第１」二部ベルト１９を
介して回転軸２２に伝えられ、これにより第１アーム１
４が第１駆動モータ１６の回転より減速して回転する。

尚、第１駆動モータ１６は第１アーム回転軸２２の直下
に配置され、これらと並んで第１伝達装置１５が配置さ
れ、キャビネット１２内にコンパクトに纒めて収納され
ている。第１アーム］４内には第２アーム２６を駆動す
るための第２駆動装置２７が設けられている。第２駆動
装置２７は第２駆動モータ２８・第２下部ベルト２９・
第２伝達装置３０・第２上部ベルト３１より成っている
。第２駆動七−タ２８はステッピングモータを使用し、
支持板３２を介して第１下部アーム１４ａ上に載置され
ている。

６１は第２の回転形パルス発生器であって、第２駆動モ
ータ２８の回転軸に接続される。第２駆動モータ２８の
回転軸２８ａは下方へ突出している。

第２伝達装置３０は第１下部アーム１４ａに固定された
軸３０ａとこれに回動自在に支持された第１下部円板３
０ｂと第２上部円板３０Ｃとよりなっている。第２下部
円板３０ｂは大径とし、第２」二部円板３０ｃは小径と
なっている。第２下部ベルト２９は第２駆動モータ回転
軸２８ａと第２下部円板３０ｂとにまたがって設けられ
ている。第２上部ベルト３１は第２」二部円板３０ｃと
第２アーム回転軸円板３３ａとにまたがって設けられて
いる。第２アーム２６は第２下部アーム２６ａと第２」
一部アーム２６ｂとより構成されている。この第２下部
アーム２６ａと第２上部アーム２６ｂとはプラスチック
射出成形にて軽量に製作されているので、第２駆動モー
タ２８の容量を小さくすることに大いに役立っている。

又、第２下部アーム２６ａと第２」二部アーム２６ｂは
断面略コ字状に製作されているので、強度的に強いと共
に、第２上部アーム２６ｂを取外すことにより、その内
部機器の修理等を容易に行うことができる。第２アーム
２６はその一端部が第１アーム１４の他端側開口１４ｄ
内に挿入されている。この第２アーム２６の一端部には
上下に貫通する回転軸３３が取付けられており、この回
転軸３３は第１アームの」−下軸受部］、４ｅ　・］、
４．ｆに支持されており、その中央部に大径の円板３３
ａを有している。而して、第２駆動モータ２８を駆動す
れば、その回転軸２８ａの回転は第２下部ベルト２９を
介して第２伝達装置３０に伝えられ、更に、第２上部ベ
ルト３１を介して回転軸３３に伝えられ、これにより第
２アーム２６が第２駆動モータ２８の回転より減速して
回転する。第２駆動モータ２８の回転を第２伝達装置３
０を介して第２アームに伝えるようにしたので、第２ア
ーム回転軸３３の円板３３ａの大きさを小さくすること
ができ、第１アーム１４および第２アーム２６の外径を
小さくすることができる。

第２アーム２６内には第３上下動軸３４を駆動するため
の第３駆動装置３５が設けられている。

第３駆動装置３５は第３駆動モータ３６・第３ギヤ３７
よりなっている。第３駆動モータ３６はステッピングモ
ータを使用し、第２下部アーム２６ａのリブ２６Ｇに固
定されている。６２は第３の回転形パルス発生器であっ
て、第３駆動モータ３６の回転軸に接続される。第３駆
動モータ３６の回転軸３６ａは横方向に突出している。

第３ギヤ３７は第２下部アーム２６ａの一端部２６ｄと
リラ゛２６ｅとに両端が回動自在に支持され、第３上下
動軸３４の凹凸にかみ合うようになっている。

第３ギヤ３７は第３駆動モータ３６に連結されている。

第３上下動軸３４は第２アーム２６を貫通して支持装置
３９・４０を介して上下動自在に支持されている。この
第３上下動軸３４は蛇腹部材４３にて覆われている。第
４駆動モータ４１は、第３上下動軸３４の下端に固定さ
れ、その回転軸４１ａは下方へ突出している。この回転
軸４１　ａ　ニゲリッパ−４２等を取付けて部品等を移
動させる。

次に制御部分を第４図〜第６図により説明する。

順序制御部５１は教示された順序に従って、次の目標点
を指示する。動作制御部５２は教示された点の各軸の絶
対パルス数を記憶する。また順序制御部５１より指示さ
れた目標点にアームを移動させる場合には、目標点と現
在点との絶対パルス数の差を演算し、それを出力する。

その後、目標点パルス数を現在点パルス数とする。駆動
制御部５３で、各軸ごとに独立に設けられており、動作
制御部５２より送られてきたパルス数を、加減速制御を
行ないながら回転するように、相出力する。

励磁ドライバ５４で、駆動制御部５３からの相出力をモ
ータを回転させるに足る電力に変換する。

５５はステッピングモータのようなアクチュエータで、
各軸を指定の角度だけ回転させる。また該アクチュエー
タの出力軸に接続される回転形のパルス発生器７０は通
常多相形のパルスを発生するようになっており、アクチ
ュエータの出力軸の回転角度と回転方向によって決定さ
れるパルスをパルス検出回路７１に対して出力する。

本動作制御装置によれば、ロボットに作業動作の位置を
教示しようとする時、アームを手で直接移動することに
より、逆にアクチュエータが回転を起こす結果、該アク
チュエータに接続されている。パルス発生器から方向と
回転角度によって決まるパルスが発生し、該パルスを検
出することによって教示位置に相当するパルス量を自動
的に決定できる。またロボットの手先が点６２から６３
１ へ移動する場合には、順序制御部５１が順序の記憶より
、動作制御部５２に点６３という信号を送る。動作制御
部５２は、記憶より現在点６２と目標点６３の各軸の絶
対パルス数を引き出し、各軸筋に何パルス何方向に回転
すればよいかを、減算により算出し、その結果を各軸筋
に駆動制御部５３に出力する。

第４図の場合には、■軸の駆動制御部５３に５＋１００
０　（右回転）、、２軸の駆動制御部３に、−５００（
左回転）が送られる。これを受けた各軸の駆動制御部３
は、サンプルタイムごとにあらかじめ設定されたパルス
数をドライバ５４に出力してゆき、最終的にドライバ５
４に出力したパルス数が合計で一致するようにする。こ
れによりロボットの手先が点６２より点６３へ移動する
ように制御し、また、モータに出力されたパルス数とパ
ルス発生器から出力されるパルスを検出したパルス数と
を比較することにより、モータの回転に異常がないかを
監視するものである。

またステッピングモータはそれ自体で高い角度前　２ 規性を有しており、所定パルス数モータを駆動した後の
位置再現性は非常に高い。

また本実施例ではモータに与えられたパルス数とパルス
発生器からのパルス数を比較しモータの回転が正常かを
監視させることが容易にできるので、万一ステッピング
モータに脱調にもとずくような異常が起った場合にその
誤差量に従ってロボットを停止させる。あるいは原点位
置出し後作業続行等をロボット使用者が自由にプログラ
ムできるようになり、廉価で信頼性の高いロボットの制
御が行なえる利点がある。

〔発明の効果〕

本発明によれば、位置の教示をする場合にはアームの移
動量をパルス発生器からのパルス数によって自動的に記
憶させることができる。また制御部は、目標点の絶対パ
ルス数から現在点の絶対パルス数を減算するだけでよく
、加減速制御部は、あらかじめ設定されたように、パル
スを出力して、必要なパルス数が合計で出力されるよう
に、比較演算するだけでよいので、４ピット程度の低速
度マイクロコンピュータによる分散制御でロボットの動
作制御を行なえる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本制御装置を用いたスカラー形ロボットの外観
図、第２図は同ロボットの縦断面図、第３図は本動作制
御装置の概略構成図、第４図はスカラー形ロボットの１
．２軸による本制御方式の説明図である。 ５１・・・本制御装置内の順序制御部、５２・・・動作
制御部、５３・・・駆動制御部、５４・・・ドライバ、
５５・・・アクチュエータ、６２・・・第２図のロボッ
トの水平面座標での現在点、６３・・・目標点。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、点から点へ移動を行なう制御方式のロボットにおい
   て、複雑な演算を行なうことなく、あらかじめ教示した
   任意の点を任意の順序で通過可能とすることを特徴とす
   るロボットの動作制御装置。 ２、制御部と駆動部との間を、開ループ制御とすること
   により、サンプリングタイムごとの各関節角の算出を不
   要にしたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   ロボットの動作制御装置。 ３、　複雑な演算を不用にすることにより、４　ｂｉｔ
   程度の低機能／Ｚコンによる分散制御を可能としたこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１．２項記載のロボット
   の動作制御装置。