JPS592108A - ロボツト加速時における振動防止法 - 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】 本発明は、教示再生形ロボットの動特性を考慮したロボ
ット加速時における振動防止法に関するものである。

従来、上記ロボットの運転は、目標信号をそのままの形
で駆動系に伝えることにより行うか、さらに位置制御の
精度を上げる場合には、上記目標信号に静的な補正を加
えることにより行われている。この補正を加える方法は
、再生応答信号と目標信号との偏差を求め、符号を変え
て偏差を目標信号に足し合わせて、この信号をロボット
の駆動系に入力するものである。

しかしながらこの方法によれば、周波数の低い経時変化
の緩やかな偏差あるいは機械のガタ等によるオフセット
分の補正についてはある程度有効であるが、周波数の高
い変効については追従できない。このため、ロボットの
再生運動の高速化につれてその油圧系、機械系を含む動
特性より目標信号と応答信号との偏差は増大する傾向に
ある。

ところが、近年生産性向上のため、工業ロボットがます
ます広く普及しつつある状況下においてその高速再生運
動を求める声は強く、高周波数変動に対するロボット制
御の追従性の改善が望まれていた。

本発明は、上記従来の要望に鑑みてなされたもので、規
範軌道上の加速点において、加速開始後ロボットの駆動
系の代表的な固有周期と等しい時間だけ略定加速度で速
度を増して定常速度に達するように指令信号を作成し、
この指令信号でロボットを再生させて、その時の応答信
号と目標信号との偏差が許容範囲外の場合、上記定常速
度に達する直前の加速度を適宜調整して新たな指令信号
を作成することにより、ロボット加速時における振動成
分を打消して高精度位置決めを可能としたロボット加速
時における振動防止法を提供しようとするものである。

次に、本発明を図面にしたがって説明する。

まず、ステップ１で、規範軌道上において、急激な加速
を行う加速点Ｐ　ｉ　（ｉ　＝　１・・・・・・Ｎ）を
選択する。

ステップ２で、Ｎ個の加速点Ｐｉの内の一加速点Ｐ　ｉ
　（ｉ　＝　ｌ　）を選択する。

ステップ３で、ロボットを目標信号ｇ（【）で再生（プ
レイバック）シ、この時の応答信号ｍｏ（ｔｌを測定し
て、目標信号ｇ（【）と斤答信号ｍ。（１）との偏差Ｚ
。（【）を次式より計算する。

ｖｏ　（１＝　ｇ　（ｔ）−ｍ。（（）　　　　・・・
・・・　　　は）第１図は、横軸に時間ｔ１縦軸に変位
量Ｘをとり、目標信号ｇ　（ｔ）と応答信号ｍ。（りの
関係を例示したものである。

ステップ４で、偏差１．８（０より、ロボットの駆動系
の代表的な固有周期【　を求める（第２図参照）。

ステップ５で、加速後、上記固有周期【　と等しい時間
だけ略定加速度で速度を増し、定常速度■ｏに達するよ
うに指令信号Ｃ／　（１（ｔ＝ｘ　）を作成する。第３
１ｇｌ　（縦軸：変位ＮＸ、横軸；時間【）は指令信号
ｃ、（ｔ）すなわちロボットの変位状態を示し、第４図
（縦軸：速度ｖ１横軸；時間（）は指令信号ＣＺ（ｔ）
を時間微分して得られる速度曲線Ｃ’Ｉ！（ｔ）を示す
図で、第５図（縦軸：加速度ａ、横軸：時間【）は上記
速度曲線Ｃ’／　（ｔ）を微分して得られる加速度曲線
Ｃ“、（【）を示す図である。

なお、第５図に示すように、加速度曲線Ｃ″、（（）の
立上り部、立下り部の時間をｔａ　、ｊｂとすると、こ
の時間ｊａ　、１ｂは固有周期【。と比べて十分短くす
るのがロボットの位置決め制御上好ましい。

ステップ６で、指令信号ＣＺ（ｔ）でロボットを再生し
、その時の応答信号ｒｎｔ　（Ｌ）を測定、記憶する（
第６図参照）。

ステップ７で、応答信号Ｉｎ、　（ｌと目標信号ｇ（【
）との偏差ｚ　ｉ　（ｔ）を次式、 Ｚ／　（ｔ）＝ｍ、　（ｔ）−ｇ（ｔ）　　　・・−−
−−＋２１／ より計算し、時間ｔ　＞　ｔ　□なる部分において偏差
Ｚｚ　（ｔ）が許容範囲内にあるか否かを判定する。許
容範囲内にない場合は、次のステップ８に進む。

ステップ８で、応答信号ｒｎ、　（ｔ）を時間微分して
速度ｒｎ’ｔ　（ｔ）の形として、速度ｍｐ　（ｔ）と
ｃ’ｓ　（ｔ）の値を比較する（第７図参照）。

すなわち、固有周期ｔ。を若干過ぎた時点（【。

＜ｔ＜３　ｔｏ／２　）、例えば時間１　＝　１ｏ＋（
１゜／４）なる時点で、速度Ｉｎ′ｌ（ｌとＣン（ｔ）
（一定常速度Ｏ）とを比較して、ｍ’、　ｔｔ）＜　ｖ
。の場合は、上記加速度曲線の立下り時間【ｂを長くな
るように逆にｍ’、　（ｔｌ　）　ｖ　ｏの場合は、立
下り時間ｔｂが短くなるように指令信号ｃｚ　ｐ）を修
正して新たな指令信号Ｃ，＋□（【）を作成し、添字／
＋１を新たにｊと置き、再度上記ステップ６に戻り、以
下上記同様の操作を適宜回数繰返す。

こ、こて、速度ｍ’ｓ　（ｃｌ、Ｖ□の大小により、立
下り時間【ｂを変化させる根拠について説明する。

第５図の加速度曲線Ｃ’／　（ｔｌの立上り部あるいは
立下り部によりロボットに生じる振動成分は、立上り、
立下りの時間Ｌａ　、【ｂが等しい場合には、第８図、
第９図の振動曲線Ｉ、ＩＩに示すように、固有周期【。

に略等しい時間（正確には加速度曲線の立上り、立下り
の時間間隔が関係するが、第８図、第９図では固有周期
【。と等しいと見なしている。）だけずれて、かつ逆符
号の変化を示す。

しかし、実際に測定されるロボットの振動成分は、第１
Ｏ図の振動曲線■に示すように、第８図、第９図の振動
曲線１．ＩＩを合成したものである。

そして、振動に減衰がなければ、時間【。以降の振動成
分はＯになるが、現実には減衰があるので、時間【。以
降は第９図より第８図の振動成分の方が小さくなり、第
１０図に示すように振動成分が残る。

一方、振動の振幅は加速度の変化が急激な程、すなわち
所定値（第５図中ａ。）に達するまでの加速度の変化時
間が短い程、大となる。

そこで、第５図に示す加速度の立下り時間【ｂを増減さ
せることにより第９図に示す振動成分の振幅を調整し、
時間ｊ＝ｌ。以後の振動成分が０となるようにしたので
ある。ここで、加速度曲線の立上り部、立下り部の変化
は、直線でも、バーサインでも、サイクロイドでも、統
一して用いられるならばいずれでもよい。

上記ステップ７で、偏差ｌｔ　（Ｅｌが許容範囲内に入
っている場合は、その時の指令信号Ｃ，＋□（１）を本
運転用とする。

上記操作により一加速点ｐ　ｉ　（ｉ　＝’ｌ　）での
指令信号の作成が完了すると、順次他の加速点Ｐｉ（ｉ
−２〜Ｎ）についても上記同様の操作を行えばよい。

以上の説明より、本発明によれば規範軌道上の加速点に
おいて、加速開始後、ロボットの駆動系の代表的な固有
周期と等しい時間だけ、略定加速度で速度を増して、定
常速度に達するように指令信号を作成し、この指令信号
で、ロボットを占生させて、その時の応答信号と目標信
号との偏差が許容範囲外の場合、上記定常速度に達する
直前の加速度を適宜調整して新たな指令信号を作成して
いる。このため、特に新たな装置を必要とせず、通常の
教示再生形ロボットで用いられる既存のコンピュータに
演算プログラムを追加するだけで、ロボットの加速時に
生じる振動成分を打消すことができ、ロボットの高速性
を犠牲にすることなく、その位置決め精度を向上させる
ことができる。

また、指令信号を適宜繰返して修正することにより、目
標信号により近い応答信号を出力する指令信号を得るこ
とができる等の効果を有している。

なお、本発明は、加速時に生じる振動成分に含まれる周
波数の種類が少ない程効果的である。

【図面の簡単な説明】 第１図は目標信号とその応答信号との関係を示す説明図
、第２図は目標信号と応答信号との偏差を示す説明図、
第３図、第４図、第５図は指令信号、指令信号より得ら
れる速度曲線、加速度曲線、第６図は指令信号とその応
答信号との関係を示す説明図、第７図は第６図の応答信
号より得られる速度曲線と第４図の速度曲線との比較用
説明図、第８図、第９図、第１０図は加速度の立上り部
、立下り部による振動成分の関係を示す説明図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）規範軌道上の加速点において、加速開始後、ロボ
   ットの駆動系の代表的な固有周期と等しい時間だけ、略
   定加速度でロボットの速度を増して定常速度に達するよ
   うに指定信号を作成し、この指令信号でロボットを再生
   させて、その時の応答信号と目標信号との偏差が許容範
   囲内にあるか否かを判定し、許容範囲内にない場合は、
   加速開始後、上記固有周期より長く、固有周期より約３
   ／２倍より短い時間経過した時点での上記再生時の速度
   と上記定常速度とを比較して、いずれがより大きいかに
   より定常速度に達する直前の速度変化が急激かあるいは
   緩慢になるように上記指令信号を修正して新たな指令信
   号を作成し、上記偏差が許容範囲内に入るまで、繰返し
   上記偏差の判定につづく操作を行うことを特徴とするロ
   ボット加速時における振動防止法。