JPS60205610A - ロボツト制御装置 - Google Patents

ロボツト制御装置

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JPS60205610A
JPS60205610A JP5956384A JP5956384A JPS60205610A JP S60205610 A JPS60205610 A JP S60205610A JP 5956384 A JP5956384 A JP 5956384A JP 5956384 A JP5956384 A JP 5956384A JP S60205610 A JPS60205610 A JP S60205610A
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JP
Japan
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robot
rotating shaft
data
angle
value
Prior art date
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Pending
Application number
JP5956384A
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English (en)
Inventor
Takeshi Hashimoto
武志 橋本
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Hitachi Ltd
Hitachi Keiyo Engineering Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Hitachi Keiyo Engineering Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS60205610A publication Critical patent/JPS60205610A/ja
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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00Programme-control systems
    • G05B19/02Programme-control systems electric
    • G05B19/18Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/19Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by positioning or contouring control systems, e.g. to control position from one programmed point to another or to control movement along a programmed continuous path
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00Program-control systems
    • G05B2219/30Nc systems
    • G05B2219/39Robotics, robotics to robotics hand
    • G05B2219/39002Move tip of arm on straight line
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00Program-control systems
    • G05B2219/30Nc systems
    • G05B2219/41Servomotor, servo controller till figures
    • G05B2219/41363Excess in error, error too large, follow up error

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  • Numerical Control (AREA)
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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、産業用ロボットの制御装置に係り、特に、関
節ロボット、極座標ロボット、或いは円筒座標ロボット
など腕の自由度に少くとも1つの回転軸の角度設定制御
を要するロボットの制御装置に関する。
〔発明の背景〕
産業用ロボットとしては、その腕の自由度が少くとも2
以上のものが主として使用され、腕の駆動に際してはこ
れら2以上の自由度を同時に働かせる場合がほとんどと
なっている。
そのため、関節形ロボットや極座標ロボット、或いは円
筒座標ロボットなど腕の自由度の少くとも1つが回転角
度で与えられるようになっているロボットにおいては、
実際の腕の移動速度と回転角速度とは一定の比例関係に
はならず、ロボットの姿勢によって大きく変化する。
例えば、第1図は多関節形ロボットの1例を示したもの
で、ロボット本体(マニプレータ)1は、ベース2に設
けられた旋回支柱3と、2の支柱3に関節4で結合した
後腕5、この後腕5に対して関節6で結合した前腕7、
この前腕7の先端に取付けられている手首8などからな
り、支柱3の回転軸3R,関Wi4の回転軸4R1それ
に関節6の回転軸6Rのそれぞれによって自由度が与え
られており、ケーブル9を介して制御部MIOから各回
転軸3R,4R,6Rのそれぞれに設けられているアク
チュエータ(図示してない)に、それぞれ所定の角度指
令を与えることにより手首8を所定の範囲内の任意の位
置に移動させることができるようになっているが、この
ロボット本体1の手首8を第2@のX点から矢印Aで示
すように直線 −Lに沿ってY点まで移動させようとし
た場合には、旋回支柱3を矢印Bで示すように回動させ
ると共に関節4と6を同時に回動させ、手首8と支柱3
の中心との開の長さを11から!、にまで順次縮めるよ
うに制御することになるが、この結果、手首8を矢印入
方向に等速移動させたにもかかわらず支柱3の矢印B方
向の回転角速度は一定にならず゛手首8がX点からY点
に近ずくにつれて大きくなる。すなわち、支柱3の回転
角速度をω、手首8の矢印A方向の速度なVとすれば、
X点での回転角速度ωXは ωX −’V / 61 となり、Y点での回転角速度ωYは ωY = V / Aft となり、ll>llの関係からωxくωYとなり、速度
Vと回転角速度ωとの比はロボット本体1の姿勢によっ
て大きく変化することが判る。
ところで、このようなロボットの動作経路制御方式とし
ては、いわゆるFTP制御とCP制御の2種が知られて
おり、このうちFTP制御(これはPOINT−To・
POINT制御の略)では上記した腕の移動速度と回転
角速度との比の変化はあまり問題にならないが、CP制
御(これは0ONTINUOUS・PATH制御の略)
を適用した場合には、上記のことにより経路制御の直線
性が低下する虞れを生じ、このため、従来のロボット制
御装置では、ロボットの動作範囲或いは最大移動速度に
制限を受けてしまうという欠点があった。
これは次の理由による。すなわち、ロボット本体の各自
由度で許される速度や回転角速度には、当然のこととし
て一定の限度があり、それを超えた指令が入力されたと
きには、その指令に追従できなくなる。
一方、上記したように、自由度に回転軸を含んでいた場
合には、腕の速度とその回転軸の回転角速度の比が一定
にならないから、腕の速度だけを指令すると日ポットの
姿勢によっては回転軸の回転角速度が上記した制限を超
えてしまうことがあり、このときには指令したとおりの
経路が得られなくなってしまう上、アクチュエータを含
む駆動系にも無理が掛るよう′になる。
このため、従来の制御装置ではどのような場合でも、上
記した回転角速度が限度を超えないようにするため、予
じめ腕の速度を低く抑えておいたり一ロボットの姿勢に
制限を与えたりしておかなくてはならず、従って、上記
した欠点を生じていたのである。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、上記した従来技術の欠点を除き、腕の
移動速度やロボットの姿勢に予じめ1liII限を与え
ておかなくてもCP制御の精度を充分に高く保つことが
でき、かつアクチュエータを含む駆動系に無理が掛った
りする虞れのない産業用ロボットの制御装置を提供する
にある。
〔発明の概要〕
この目的な達成するため、本発明は、ロボットの自由度
が回転軸で与えられるものを含んでいた場合、その回転
軸に対する指令値ごとに、それによってその回転軸に与
えられる回転角速度を検出し、それが所定値を超えたと
きだけ、それを所定値に制限するようにした点を特徴と
する。
〔発明の実施例〕
以下、本発明による産業用ロボットの制御装置を図示の
実施例によって説明する。
第3図は本発明の一実施例を大まかなブロックで示した
もので、第1図のロボット装置における制御装置10に
本発明を適用した場合を示し、図において、11は位置
計算部、12は角速度制御部、13はサーボ制御部であ
る。
位置計算部11はロボット操作指令αを入力し、それに
応じて多関節形ロボットの本体1を直線動作させるため
に必要な、直交座標系で表わした直゛線上の位置を計算
し、それを四ボット本体1の各回転軸3R,4R,6H
の角度に変換する働きをする。そして、このとき、この
位置計算部11は、上記した変換動作を周期的に行ない
、各回転軸に対する角度データbを周期的に出力する。
そこで、このときの角度データbが出力される周期をT
1とし、成るときに出力された角度データを(θU〜θ
瓜)1 とする。なお、nはロボット本体lの回転軸の数を表わ
す。従って、上記実施例で手首8の制御を行なわないと
きには、n−3となる。また、iは成るときを表わす。
従って、成るときの1回前のときは(i−1)で表わさ
れ、1回後のときは(1+1)で表わされる。
角速度制御部12は上εした角度データ6を入力とし、
この角度データで表わされるロボットの位置に到るまで
の直線経路を所定の数Kに分割し、この分割した経路の
各終点位置へロボットを移動させるための分割角度デー
タCを出方する働きをする0従って、このデータCは、
データbが1回。
周期T1ごとに与えられるごとに、それに続いてに回出
力され、その周期なT!とすれば、Tt−Tt/にとな
る。なお、成るときに角速度制御部12から出力される
各回転軸の角度データCを(θ12〜θH2)j とする。なお、jは上記した土と同様に成るときを表わ
す。
サーボ制御部13は角度データCが入力されると、それ
に応じてロボット本体1の各回転軸に1設けられている
アクチュエータを動作させ、それぞれの回転軸を(θ1
2〜θHa)jで表わされる角度に制御し、ロボットを
所定の位置に誘導制御する働きをする。
ところで、この実施例では、角速度制御部12に対して
以下に説明する機能が設番1られている。
すなわち、この角速度制御m12は、上記した角度デー
タ(012〜θn2)jを計算するごとに、このデータ
によってロボット本体lの各回転軸に与えられることに
なるであろうところの角速度を、それぞれの回転軸ごと
に計算し、それが所定の制限値を超えたときには各回転
軸に与えられる次の角度位置を小さな値に制限する働き
をもするのである0そして、この実施例では、上記した
角度位置を小さな値に制限するために、前に述べた分割
数Kを制御するように構成したものである。
次に、第4図の7p−チャートを用い、角度制御部12
による制御動作について説明する。なお、特に説明しな
かったが、この実施例では、制御装置1llOの主要な
機能はコンピュータによって遂行されるように構成され
ており、従って、上記した位置計算部11、角速度制御
部12の機能、それにサーボ制御部13の一部の機能或
いは全ての機能をも含めてコンピュータのソフトによっ
て制御されるようになっており、かつ、以下に説明する
角速度制御部12の動作もコンピュータによるソフトで
処理されるように構成されている。
さて、第4図において、この70−チャー1にしたがっ
た処理が開始すると、まず、ステップS1(以下、ステ
ップは省略し、単にSl、S2と配す)で新たな角度デ
ータ(θ11〜θn1)1を位置計算部11かう取り込
む。
S2では、新たに取り込んだデータ(θ11〜晩)1と
前回に取り込んだデータ(011〜θm)i−1との比
較により、以下のようにして角速度を計算するO 今回のデータ(011〜θm)iによって各回転軸に与
えられるようになるであろう角速度を(Veu −Ve
rLL) i とすると、 となる。
ただし1 Δθ1li−θユ■−θxx(4−1)Δ6
h11−〇nu −、、a m (i −z)S3では
、予じめ設定しである角速度の制限値VmaXを用い、
S2でめた角速度(Veu”vemt iのそれぞれが
制限値−を超えたか否かを判断するO 83での結果がNo1つまり、新たなデータによっても
ロボット本体1の各回転軸に与えられることになる筈の
角速度が制限値に達してl、Aなし1と判断されたとき
には、S4の処理を行なし1、以下の処理に必要な係数
Kを予しめ設定されてし)る値に、のままに保って次の
86の処理に進む。
この係数Klは、前述したように、データbが1回入力
されるごとにデータCが何回出力されるかを決めるもの
で、データb、つまり (011〜θn1)iの取り込
み周期T、とデータC1つまり(θ12〜on、’>j
の出力周期T、に対して下式のように定められている。
Kl −Ts / T鵞 ただし、Ts>’I’mであり、これら’11− Tt
 、Ktはいずれも自然数とする。
一方、83での結果がYES、つまり、新たなデータ(
011〜θ瓜)1 によればロボット本体1のいずれか
の回転軸の角速度が制限値を超えると判断されたときに
は、SRの処理を行ない、係数にとして予じめ設定され
ている係数に1に対して次式で定まる係数に、を掛けた
ものな設定し、次の86の処理に進む。
タタシ、vθimaxは、(1)式で計算した角速度(
Vθ1l=Vθn1)iの中で最大の値をとったもので
ある。
そこで、S5を通ったときには、係数には[−に1#K
となる。
S6の処理は、新たなデータ(θ11〜θn1)土が入
力されるごとに、ロボット本体1の位置がその前のデー
タ(011〜0m)i−1で決められる位置から新たな
データ(θn〜θru)iで決められる位置まで、K回
のデータ(θ譲〜θn21 jによって誘導されるよう
にするためのもので、1回ごとにデータ(012〜θn
23 i を計算して出力し、それを87で判断するこ
とによりに回繰り返して行なわれるようにする。
S6でのデータ(θ12〜θn2)jの計算は次式によ
って行なわれる〇 ム 従って、この実施例によれば、与えられた角度データ(
θU〜θn1)1によってはロボット本体lのいずれの
回転軸に対しても所定値v4を超える角速度が与えられ
てしまう虞れがない間は、そのままの速度でロボット本
体1の移動が行なわれ、充分な速度を保って動作を行な
わせることができる。そして、与えられた角度データに
よっては、ロボット本体1のいずれかの回転軸の角速度
が所定の制限値VmaXを超えてしまうことになったと
きだけ、各回転軸に対する角速度(Vθn−VθrIL
)i・ K1 か□倍されることになり、いずれの回転軸Kl @ K
l の角速度もVmLIC以下にされるようになるため、制
御の直線性が失われたり、駆動系にダメージな与えたり
する虞れをなくすことができる。
なお、このときには、ロボット本体lの移動速度は17
に1倍に低下され、かつ、位置計算部11からの角度デ
ータbの取り込み周期TIはに1倍に延びることになる
。しかして、位置計算部11での演算回数は変化しない
ところで、以上の実施例では、位置計算部11からの角
度データ(θn〜θn1)iをに分割し、それをデータ
(011〜on)土の取り込み周期の1/に倍の周期で
順次サーボ制御部13に出力してロボット本体lを動か
すようにしたロボット制御装置におい【、係数Kを制御
することによりロボット本体1の各回転軸の角速度な制
限するようにしており、この結果、コンピュータを用い
たソフト的な制御を容易にしているが、本発明はこれに
限らず実施可能なことはいうまでもない。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本光明によれは、新たなデータが
与えられ、それによってはロボット本体の回転軸に所定
値以上の角速度が指令されてしまう虞れを生じたときだ
け、ロボット本体の移動速度に制限を加えるようにした
ため、従来技術の欠点を除き、ロボット本体の移動速度
や姿勢に制限を与え、そのロボット装置本来の性能を低
めることなく、常に制御の直線性やロボット移動経路が
保障でき、しかもロボット本体の駆動系に無理を生じさ
せたりすることのない産業用ロボットの制御装置を容易
に提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は多関節形四ボット装置の一例を示す概念図、第
2図はその問題点を明らかにするための説朋図、第3図
は本発明の一実施例を示すブロック因、第4図は動作説
明用の70−チヤーtである。 1・・・・・・多関節形ロボットの本体、2・・・・・
・ベース、3・・・・・・旋回支柱、4.6・・・・・
・関節、5・・・・・・後腕、7・・・・・・前腕、8
・・・・・・手首、9・・・・・・ケーブル、10・・
・・・・制御装置、11・・・・・・位置計算部、12
・・“°・・角笛1図 第2図 第3図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、 少くともサーボ制御部と、経路補間のための位置
    計算部とを含み、腕の自由度に少くとも1つの回転軸の
    角度設定制御を必要とするマニプレータを制御するため
    のロボット制御装置において、上記マニプレータに対す
    る駆動指令が発生するごとに該指令によって上記回転軸
    に与えられるようになる角速度を検出する手段を設け、
    上記マニプレータ駆動時に上記回転軸に現われる角速度
    指令が所定値を超えないように構成したことを特徴とす
    るロボット制御装置。
JP5956384A 1984-03-29 1984-03-29 ロボツト制御装置 Pending JPS60205610A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5956384A JPS60205610A (ja) 1984-03-29 1984-03-29 ロボツト制御装置

Applications Claiming Priority (1)

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JP5956384A JPS60205610A (ja) 1984-03-29 1984-03-29 ロボツト制御装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS60205610A true JPS60205610A (ja) 1985-10-17

Family

ID=13116829

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP5956384A Pending JPS60205610A (ja) 1984-03-29 1984-03-29 ロボツト制御装置

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JP (1) JPS60205610A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6228810A (ja) * 1985-07-31 1987-02-06 Matsushita Electric Ind Co Ltd ロボツトの制御装置
CN105751203A (zh) * 2016-03-28 2016-07-13 东北石油大学 一种机械臂及运动控制卡

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6228810A (ja) * 1985-07-31 1987-02-06 Matsushita Electric Ind Co Ltd ロボツトの制御装置
CN105751203A (zh) * 2016-03-28 2016-07-13 东北石油大学 一种机械臂及运动控制卡

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