JPS60138611A - ア−ムロボツトの制御装置 - 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】 ［発明の技術分野］ 本発明は、多関節型のアーム（！１５ｉ１）を２本有す
るロボッＩ−のアーム運動に関するもので、相互のアー
ムの連動運動、相互のアームの干渉チェック、相互のア
ームの補間運動の制御を行う計算は制御方式に関する。

［発明の技術的背景とその問題点コ 従来、多関節型のロボットに関して多種多様な種類のも
のが発表され、実用に供されている。

そして、今日では、自動組立、自動段取りに対する要求
が多くなり、現存の多関節型ロボットを複数用いること
により作業が行われている。

しかしながら、人間の腕の機能を見れば分かるように片
腕しか利用できない場合、大変な不便さを感じるはずで
あり、両腕が無いと出来ない作業、両腕の方が作業が速
い場合、両腕のほうがより複雑で正確な仕事が出来る場
合等、左右の腕の果たす役割は大きく、従って、１本腕
のロボットに比ぺ両腕を有するロボットの有利な点は数
多く上げられる。

ところで、ロボットの制御には電子計算機を利用するが
、従来の計算様を使用した場合、両腕を有するロボット
の制御には計算様の処理スピード、メモリ客間等の関係
からミニコンピユータ以上の高価な計算機が必要となり
、従って、コス］・パフォーマンスが低く、普及の障害
となっていた。

現在、良く見かける多関節型ロボットの複数導入による
運動は、一種の両腕運転にも見えるが、相互のアームの
連動運動、相互のアームの干渉チェック、相互のアーム
の補間運動等を実施しようとすると次に示すような多く
の問題がある。

第一に相互の計算機間のデータを高速で通信りることが
困り「である。

第二に相互の連動運転用データは外部より供給せねばな
らず、別な計算機が必要となる。

第三に相互の制御装置に重複する償能が有りロストパフ
ォーマンスが低い。

第四に教示操作が複雑となり使用するにも使いにくくな
る。

と云った点である。

［発明の目的〕 本発明は上記事情に鑑みて成されたもので、両腕を有す
るアームロボッ１−の制御を安価なマイクロコンピュー
タで実施できるようにすると共に教示操作が容易なコス
トパフォーマンスの高い多関節の複数腕を有するアーム
ロボットの制御ｉＡ置を提供することを目的とする。

［発明の概要］ 本発明は上記の事情に鑑みて成されたもので、多関節の
複数の腕を有するアームロボッｉ〜の制御装置として、
アームロボットの操作、運動データなどの入力を行う入
力手段と、この入力と前記台腕の現在位置の情報に基づ
いて台腕の先端がとるべき時々刻々の位置及び方向を演
算させる機能、この演算結果をもとに前記台腕の干渉の
有無をチェックする機能、このチェックにより干渉があ
ると判断したとき干渉のある腕がこれを回避できる位置
に来るべく補間点を得る殴能、この補間点または前記演
算により１９た時々刻々の位置、方向のデータと現在位
置の情報に基づき、台腕の先端の目的位置までの距離を
それぞれめ、この距離に応じ加減速定数をもとに台腕の
速度カーブを計算して台腕の速度制御情報を（ｑる機能
を有し、数値計算は計算専用の演算プロセッサにて行う
マイクロコンビコータによる電子計算椴ユニツ］〜とよ
り構成し、多関節、複数腕のアームロボットの制御装置
として数値演算を高速で行える数値計算専用の演算プロ
セッサを設けたマイクロコンピュータシステムを用い、
演算の高速化を図って複数腕のアームロボッ１−の制御
を行うことを可能とすると共にシステムを安価に構成で
きるようにし、また、台腕の移動には時々刻々の腕の移
動位置に対し相互の干渉の有無をチェックして干渉があ
るときは移動位置を補正しつつ台腕の制御を行うように
して教示操作の簡易化を図るようにする。

［発明の実施例］ 第１図は本発明の一実施例を示すシステム構成図である
。

図中１は全体の制御を司るマイクロコンピュータによる
電子計ｎＩ！ユニットであり、中央演算処理装置１ａと
メ・モリ１１１より成る。中央演算処理装置１ａは例え
ば１６ヒツト以上のマイクロプロセッサを用い、割算用
には計算専用の高速演算プロセッサを用いて演算の高速
化を計るようにしである。上記メモリ１ｂはシステムプ
ログラム、ワーキングエリア、テーブルエリア、ロボッ
トプログラムエリアを有している。

２は電子計算機ユニット１のシステムバスであり、３ａ
　、　３ｂ　、・・・、３０はそれぞれ入カニニットで
あって、外部からの情報や指令をシステムバス２を介し
て電子計算機ユニット１に与えるためのものである。

４は押ボタン、５はリミットスイッチ、６はティーチン
グボックスであり、各々対応する入カニニット３ａ　、
　３ｂ　、　３ｃ　、・・・を介してシステムバス２に
接続されている。これらのうち、押ボタン４は各種指令
を与えるためのものであり、リミットスイッチ５はアー
ムロボットの左右の腕関節や手首、指先等に設けられた
例えば原点検出やオーバーラン等の極限位置検出を含む
位置検出や接触検出等のためのスイッチである。また、
ティーチングボックス６はアームロボットの操作、運動
プログラム入力等、　３Ｉのロボット操作入力を行うた
めのものである。

７ａ、７ｂ、・・・、７ｎは出カニニットであり、シス
テムバス２を介して与えられる制御情報にしたがって制
御対象を駆動制御するものであって、アナログ出力用、
ディジタル出力用、リレー出力用等がある。

また８はアームロボットの左右の腕における油圧あるい
は空気による駆動系等の制御を行う電磁弁であり、９は
例えば表示系等に設けられたランプ、１０はアームロボ
ットの左右アームの駆動源となるサーボモータであり、
これらは対応する出カニニット７ａ、・・・、７ｎ・・
・に接続されている。

サーボモータ１０は両アームにそれぞれ必要数設けられ
ていて、各サーボモータには位置制御を行うために必要
なエンコーダが付属している。そして、各エンコーダの
出力は入カニニット３ｎを介してステムバス２に入力さ
れる構成としである。

尚、本装置は安価にシステムの組めるマイクロコンピュ
ータを用いており、マイクロコンピュータの欠点となる
数値演紳速度は高速で数値演算のできる専用の高速演算
プロセッサを用いて、これに肩代りさせ、高速化を図っ
ている。

次に上記構成の本装置の作用について第２図のフローチ
ャーＩ−を参照しながら説明する。

本装置は電子計算法ユニット１が第２図に示す如きフロ
ーチャートに従ったサーボモータの制御を実行する他、
各種入力、検出出力により各種出力系の制御も合わせて
実行する。本装置は使用にあたり、まずはじめにティー
チングボックス６により、一連のロボット操作のための
入力を行う。

これは初期状態においては教示モードに設定したうえで
行うが、このモードが設定されると電子計算はユニット
１は運動データをメモリ１ｂに格納してゆく状態となる
。従って、オペレータがティーチングボックス６により
運動データの入力を開始すると、該データは順次、メモ
リ１ｂの所定のエリアに記憶されてゆく。そして、この
入力された運動データに基づいてロボッ１−の制御が成
されることになる。

但し、手動運動で各軸を移動させる場合は第２図のステ
ップＳ１で示される運動データの入力となる。

この入力された運動データは次のステップＳ２で入力さ
れる現在位置の情報とともに補間点の計算に利用されて
次の移動点がまる。教示モードにてメモリ１ｂに記憶さ
れた運動データは再生の際に順次読み出されてステップ
Ｓ１の運動データの入力となる。

次に第２図のステップＳ３に移り、補間点の計算に入る
が、このＳ３において行う補間点計算は、ロボッ１−の
腕の先端が次に動くストップ位置に、直線、又は円弧補
間にて停止されるべく刻々の移動貞の計算と、ワークが
ロボットに対しての相対角度を維持するように運動する
補正も含めた計算を行わせるものとする。

これが終るとステップ＄４に移り、干渉域の計算が成さ
れるが、これは前記ステップＳ３での計算結果に基づき
、腕の形状に若干の余裕を加味した数値にて、両腕の干
渉がないかチェックを行う。

次にステップＳ５に移り、ここではステップＳ４でのチ
ェック結果に基づいて補間点に補正腕が干渉しない位置
への補間点設定）を加える必要があるか否かを判断する
。この判断の結果、補正を加える必要があると判断した
ときはステップＳ６に移り、補正不要のどきはステップ
Ｓ７に移る。

ステップＳ６では、両腕アームが干渉しない位置へ補間
点を設定したうえでステップＳ７に移る。

またステップＳ７では、ステップＳ４又は、ステップＳ
６では計算された補間点がストップ点からいくら距離が
あるかを計算し、この距離に応じ加減速定数を基に計算
し、速度カーブを計算する。

ステップＳ７を終了すると次にステップＳ８に移る。ス
テップＳ８においてはこの計算した速度カーブをサーボ
・ドライバー（サーボモータの駆動回路）へのアナログ
量設定データに変換し、出力した後、スター１−（ＳＴ
ＡＲＴ）へ戻る。

電子計ｎはユニット１により以上の俤なアルゴリズムに
てサーボ・モータの制御が行われるが、同時に軸オーバ
ーラン、非常停止指令等の監視そしてサービス・コード
によるハンド、外部入出力等の制御が行われてロボッ１
−とじての一連の作業が実施される。

この例においては、左右両アームの干渉が全くなくなる
ように補間点へ補正を自動的に行い、オペレータが運動
教示に際してアームの干渉を気遣う必要がないようにな
っている。これにより両腕を生かした運動をトレースす
ることが容易になる。

しかも本装置では電子割算機ユニット１に数１ｌｌＩ演
算専用の高速演算プロセッサを設けて、汎用のマイクロ
プロセッサによる数値演算を肩代りさせるようにしてお
り、数値演算を高速処理できるので、ミニコンピユータ
以上の高価なコンピュータを用いずとも十分な速度で制
御を行うことができ、しかも単一の電子計棹礪ユニット
で両腕の制御ができるので、システムに無駄が生じない
。

従って、オペレータの操作の負担が少なく、両腕の相互
干渉による事故防止を図ることができ、また、両腕を使
用した高速で複雑な作業ができる。

又、ロストパフォーマンスが大きい。

尚、本発明は上記し且つ図面に示す実施例に限定するこ
となく、その要旨を変更しない範囲内で適宜変形して実
施しｉｔ？るものであり、例えば上記実施例では２本腕
のアームロボットについて説明したが、２本以上の腕を
持つアームロボットについても適用可能である。

［発明の効果］ 以上詳述したように本発明は多関節、複数腕のアームロ
ボットの制御装置として数値演算を高速で行える数値計
算専用の演算プロセッサを設けたマイクロコンピュータ
システムを用いるようにしたので、演算の高速化を図る
ことができ、複数腕のアームロボットの制御を行うこと
が可能となるのでシステムを安価に構成できるようにな
り、また、台腕の移動には時々刻々の腕の移動位置に対
し相互の干渉の有無をチェックして干渉があるときは移
動位置を補正しつつ台腕の制御を行うようにしたので教
示操作の簡易化を図ることができ、しかも複数の腕の相
互干渉による事故を防止できると共に複数の腕を利用し
た高速で複雑な作業が容易に実施できるようになり、し
かも一つのマイクロコンピュータシステムで実施できる
のでコストパフォーマンスが高いなどの特徴を有する多
関節、複数腕のアームロボットの制御装置を提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
電子計算機ユニットのサーボコン１−ロールのアルゴリ
ズムの一例を示すフローチャー１〜である。 １・・・電子計算機ユニット、１ａ・・・中央演算処理
装置、１ｂ・・・メモリ、２・・・システムバス、３ａ
。 ３ｂ、〜、３１）・・・入カニニット、４・・・押ボタ
ン、５・・・リミッ１−スイッチ、６・・・ティーチン
グボックス、７ａ、〜、７ｎ・・・出カニニット、８・
・・電磁弁、９・・・ランプ、１０・・・サーボモータ
。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第１図 １ 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 多関節の複数の腕を有するアームロボットの制ｒｎ装置
   として、アームロボットの操作、運動データなどの入力
   を行う入力手段と、この入力と前記８腕の現在位置の情
   報に基づいて８腕の先端がとるべき時々刻々の位置及び
   方向を演算させる機能、この演算結果をもとに前記８腕
   の干渉の有無をチェックする機能、このチェックにより
   干渉があると判断したとき干渉のある腕がこれを回避で
   きる位置に来るべく補間点を得る機能、この補間点また
   は前記演算により得た時々朗々の位置、方向のデータと
   現在位置の情報に基づき、８腕の先端の目的位置までの
   距離をそれぞれめ、この距離に応じ加減速定数をもとに
   ８腕の速度カーブを計算して８腕の速度制御情報を得る
   機能を有し、数値計算は計算専用の演算プロセッサにて
   行うマイクロコンピュータによる電子計篩機ユニットと
   を備えてなるアームロボットの制御装置。