JPS60221805A - ロボツトのトラツキング制御方式 - 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】 技術分野 、本発明は工業用ロボットの制御方式に関し、特にコン
ベア等の移動体に対してロボットハンドのつかみ点、そ
の他の作業点を追従移動させて、移動体とロボットハン
ドとの間で所望のロボット作業を実行できるように制御
するロボットのトラッキング制御方式に関する。

従来技術 ］ンベアによって移送されるワークに対してロボットハ
ンドにより所望のロボット作業、例えば該ワークに対し
て外部からロボットハンドが別のワークを組立てる作業
の場合等にはロボットハンドをコンベアの移動に同期し
て移動させ、その同期移動と重畳して所望のロボット作
業を実行させることが必要とされ、このためにロボット
ハンドをコンベアの移動に追従させる制御方式、つまり
トラッキング方式が種々提供されている。然しなから、
従来のトラッキング方式は主に直線移動を行うコンベア
等の移動体に対してロボットハンドの作業点を追従移動
させるいわゆるリニアートランキングに限られるものが
多く、曲線路に沿って移動するコンベア等に対して追従
制御することが回能である等の不都合を有している。

発明の目的 依って本発明の目的はリニアトラッキングと共に三次元
空間における移動体の移動にロボットのハンド作業点を
追従させることを可能にするフレキシブルなトラッキン
グ制御方式を提供せんとするものである。

発明の構成９作用 上述の目的に鑑みて、本発明によれば、ロボットの動作
範囲を通過する移動体に対してロボットハンドの作業点
を追従移動させることにより、所望のロボット作業を移
動体に対して実行するロボ□ットのトラッキング制御方
式において、前記移動体の移動情報パルスを加算する加
算レジスタを設け、前記加算レジスタの内容に応じてフ
ィードバックされる補正パルスをロボットの現在値レジ
スタに入力して目標値に書き替え、トラッキング開始信
号に応じて前記現在値レジスタの目標値へ前記ロボット
ハンドの作業点を移動させることにより、前記ロボット
ハンドの作°業点を前記移動体に対して追従させ−るよ
うに制御したことを特徴とするロボットのトラッキング
制御方式が提供され、このように構成すれば、移動体の
移動情報パルスを三次元空間における３軸方向のそれぞ
れの軸方向においてとりだし、これをそれぞれ対応の加
算レジスタに入力することにより、直線状のトラッキン
グのみならず平面状のトラッキング、立体空間のトラッ
キング、円周方向トラッキング、直交二方向のトラッキ
ングを制御することができる。

なお、移動情報パルスは移動速度パルス又は移動方向に
おける位置表示パルスの形態でとりだせばよい、以下・
、本発明によるロボットのトラッキング制御方式を添付
図面に基いて詳細する。

第１図は本発明によるロボットのトラッキング制・御方
式を実施するためにロボット制御装置に設けられる基本
的構成を示すブロック図であり、第２図は移動体がコン
ベアである場合の信号経路を示す全体機構を示す略示機
構図、第３Ｅはロボットハンドの作業点と移動体の関係
を示す部分斜視図である。

先ず、第２図を参照すると、移動体がコンベアで形成さ
れている場合の信号経路が示されており、同第２図にお
いて、工業用ロボットｌＯは同図の紙面に対して垂直方
向に移動するコンベア３０の移動路に沿う一位置に設け
られている。つまりコンベア３０は工業用ロボット１０
の動作範囲内を通過するように設けられている。工業用
ロボット１０はまた通常は数値制御装置を基本構成要素
として構成されるロボット制御装置４０によって動作制
御を受ける構成が設けられている。上記工業用ロボット
（以下、単にロボットという）１０は基台１２を有し、
この基台１２に対して矢印“θ”方向に水平旋回する胴
部１４を有し、この胴部１４に対して上腕１６が補助リ
ンク１６ごと共に水平軸まわりに矢印“Ｗ”方向に旋回
可能に構成されている。またロボット前腕１８は上記上
腕１６の頂点に枢着されて矢印“Ｕ”で示す方向に水平
旋回可能に形成され、この前腕１８の先端に手首２０が
設けられ、この手首２０は、前腕１８の軸線まわりの矢
印“ｒ”で示す方向、該軸線と直交する軸線まわりの矢
印“β”で示す方向に旋回可能に形成され、また手首２
０の先端のロボットハンド取付部２２は矢印“α”方向
に回転可能に設けられている。そしてこのロボットハン
ド取付部２２にロボット作業を行うロボットハンド２４
が取付けられている。このロボットハンド２４はワーク
をつかむ中心点、その他溶接作業を行う溶接動作点等の
作業点Ｐ（第３図）を有し、この作業点Ｐをコンベア３
０上のワーク（図示なし）又はハンガ３２（第３図）と
して形成された移動体上のワークＷに対して追従動作さ
せ、同時にワーク組立、溶接等の所望のロボット動作を
行うのである。

他方、第２図に示すように、移動体であるコンベア３０
（又は第３図のハンガ３２）はその移動速度又は位置の
変位を周知の速度検出器又は位置検出器を介してパルス
発生器３４から移動情報パルスとして常時送出している
。また予め定めたコンベア３０上の所定の点が該コンベ
ア３０の移動路における一定点を通過したときロボット
１０がトラッキング動作を開始するように指令するトラ
ッキング開始信号発生装置３６が設けられている。

このトラッキング開始信号発生装置３６はコンベア３０
の移動路に沿う一定の位置に設けた例えばリミットスイ
ッチをコンベア３０上の定位置に取付けたドグが係合し
たときトラッキング開始信号を発生するように構成すれ
ばよく、多数回に亘って繰り返しトラッキング開始信号
が一定時間おきに発生されるようにする場合にはコンベ
ア３０上の定位置は一定の間隔を距てた複数のドグ取付
位置によって構成される。また、リミットスイッチとド
グとによる構成に替えてコンベア３０の移動路に沿う一
定位置に設は光電スイッチとこの光電スイッチの光路を
よぎるようにコンベア３０上の定位置に設けた光遮断部
、例えば遮光板とによって構成するようにしてもよい。

このようにして移動体であるコンベア３０側から発生さ
れた移動情報パルス信号（以下、トラッキングパルス信
号と言う。）とトラッキング開始信号とはロボット制御
装置４０に入力され、これらの両信号に基いて、ロボッ
ト制御装置４０は工業用ロボット１０を作動し、究極的
にロボットハンド２４の作業点Ｐを上述の如くトラッキ
ング動作させるのである。なお、第２図において、パル
ス発生器３４からは２つのパルス列信号が発生されてい
る状態を示しているが、このように２つのパルス列信号
を９０°だけ位相を定方向にずらせて発生させるように
しておけば、周知の如く、コンベア３０の移動方向が正
逆両方向に変化した場合にも、その方向変化をロボット
制御装置４０が知覚すｉることができるのである。

次に第１図は上述したトラッキングパルス信号に基いて
ロボット制御袋ｆ４０において行われる本発明のトラッ
キング制御方式を実行するための基本的構成を示してお
り、コンベア３０（第２図）、ハンガ３２（第３図）等
の移動体から送入されたトラッキングパルス信号を加算
する加算レジスタ４２が設けられている。この加算レジ
スタ４２がトラッキングパルス信号を加算すると、その
加算内容は加算レジスタ４２の出力端から出力される。

このとき、出力された加算レジスタ４２の内容はフィー
ドバック回路４４を介して補正パルスとして加算レジス
タ４２に送入され、加算内容を減算スル、また、補正パ
ルスは同時にロボットの直交座標系における現在値レジ
スタ５０に印加される・この現在値レジスタ５０はロボ
ットハンド２４（第３図）のｘ、ｙ、ｚ軸系における現
在値を記憶するレジスタとして設けられており、従ワて
Ｘ軸現在値レジスタ５２．７輪現在値レジスタ５４、Ｚ
軸現在値レジスタ５６を具備している。第１図は上述し
た補正パルスがＹ軸現在値レジスタ５４に印加されてい
る場合を例示しているが、これは移動体（コンベア３０
）がＹ軸方向にのみ移動している場合を仮定して図示し
たものであり、移動体がＹ軸方向と共にＸ軸方向にも移
動する場合には加算レジスタ４２と同様の加算レジスタ
を介して発生されたＸ軸方向の補正パルスが現在値レジ
スタ５０におけるＸ軸現在値レジスタ５２に印加される
。また移動体が三次元空間において移動する場合には同
様に２軸系に関して設けられた加算レジスタを介してＺ
軸方向の補正パルスが２軸現在値レジスタ５６に印加さ
れる。そしてこれらの現在値レジスタ５０に印加される
補正パルスはトラッキング制御における目標値として該
現在値レジスタ５０に常時印加されており、つまり、移
動体に対するロボットハンド２４の作業点Ｐが同期又は
追従動作する場合の設定目標値とされるのである。従っ
て、移動体（コンベア３０）からトラッキング開始信号
が印加されたとき、これらの直交座標系におけるそれぞ
れのトラッキング目標値を座標変換部５Ｂにおいて直交
座標系からロボットハンド２４の動作制御用の関節座標
系（既述した旋回動作θ、　Ｗ、　Ｕ、α、β、Ｔを実
行する座標系）に変換し、増幅器６０を介してロボット
１ｏの各駆動系の駆動モータ６２に印加すれば、ロボッ
トハンド２４の作業点Ｐはトラッキング目標値、つまり
移動体に追従する位置へ移動するのである。

この場合に現在値レジスタ５０におけるＸ軸。

Ｙ軸、Ｚ軸の各現在値レジスタ５２　、５４　、５６に
は予めプログラムされたロボット作業を遂行するための
直交座標系における１ステツプの移動増分量ΔＸ、△ｙ
、△２がそれぞれ補正パルスと加算されて印加されるの
で、ロボットハンド２４はトラッキング動作と共に移動
体に対して予めプログラムされた所望のロボット作業も
遂行し得るのである。

第１図において、加算レジスタ４２のフィードバック回
路４４に設けられたフィートノイック定数回路４６は、
加算レジスタ４２の加算内容にフィードバック定数に＋
を乗算する回路として設けられており、このフィードバ
ック定数ＫＩを１以外の値に設定すれば、加算レジスタ
４２の加算内容を減算する補正パルスの発生量を適宜に
加減設定することが可能であり、例えば移動体の移動速
度が低速である場合にフィードバック定数に１を１より
大きな値に設定すれば、ロボットノ１７ド２４の作業点
Ｐを迅速にトラッキング目標値に到達させることができ
る。またフィードバック定数ＫＩを加算レジスタ４２の
内容に比例して変化するように制御できるように構成し
ておけば、トラッキング目標値にロボットハンド２４の
作業点Ｐが接近する動作の特性を制御し、例えば遠くに
離れた位置から目標値に接近する際に初期動作を高速に
し、目標値に近づくにつれて減速された動作で接近する
滑らかなトラッキング動作を遂行させることがきできる
。また、その場合に加算レジスタ４２の内容が一定値以
上大きい場合にはフィートノ（ツク定数Ｋｌの可変値は
一定値に飽和するように構成すればロボットハンド２４
のトラッキング動作開始時点における初期動作速度が一
定の高速値以上大きくならないようにしてロボットに加
わる急加速による衝撃を緩和することができる。　、ま
た、加算レジスタ４２と直交座標系の現在値レジスタ５
０との間には補正パルスに対する重み係数に３を乗算す
る重み付は回路４Ｂが設けられる。このように重み付は
回路４８を設けて、現在値レジスタ５０に入力される補
正パルスに重み係数に８を乗算すれば、移動体（例えば
コンベア３０）側のパルス発生器３４（第２図）から送
出されるトラッキングパルス信号とロボット制御装置４
０において用いられる補正パルスとの１パルス当りの重
みを均等化したり、或いは積極的に増加させたりするこ
とができる。つまり、重み係数Ｋｓによってトラッキン
グパルス信号と補正パルスとの重みを均等化実れば、ト
ラッキングパルス信号の１パルスが示す移動量の値と補
正パルスの１バルスが示す移動量とを均等にすることが
可能となる。

この結果、ロボット１０を任意の移動体に対して追従制
御させることが可能となり、つまりロボッ）１０と移動
体、例えばコンベア３０との間の互換性を確保すること
ができるのである。

他方、積極的に重みを増加したり減少させたりすれば、
トラッキングパルスの１パルス当りの移ｒＪｈＭに対し
て補正パルスの１パルスによるロボット１０の移動量を
適正に増減調節することが可能となり、このようにすれ
ば、例えば円周方向に移動する移動体が半径方向に一定
の１１を有するような場合に外周部と内周部とにおける
移動速度の差異に順応することが可能となる。すなわち
、移動体の外周部に追従動作する場合と内周部に追従動
作する場合との両者が共存するトラッキング制御の場合
に重み係数に２を変化させる調節設定を行うことにより
該トラッキング制御を巧みに達成することができるので
ある。

なお、第１図における駆動モータ６２から増巾器６０へ
のフィードバック回路は駆動モータ６２の動作制御を行
うために設けられているものである。

発明の効果 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、移動
体が一つの直線方向に定速走行する場合に、これに工業
用ロボットの作業点をトラッキンしてロボットをトラッ
キングさせるフレキシビリティが得られ、従って高速の
トラッキング制御方式を遂行することができるのである
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるロボットのトラッキング制御方式
を実行するロボット制御装置に設けられる基本的構成の
ブロック図、第２図は同トラッキング制御方式を遂行す
る信号経路を示した全体構図、第３図はロボットハンド
の作業点を説明する部分斜視図。 １０・・・工業用ロボット、２４・・・ロボットハンド
、３０・・・コンベア、３２・・・ハンガ、３４・・・
パルス発生器、３６・・・トラッキング開始信号発生装
置、４０・・・ロボット制御装置、４２・・・加算レジ
スタ、４４・・・フィードバック回路、４６・・・フィ
ードバラ、り定数回路、４８・・・重み付は回路、５０
・・・直交座標系の現在値レジスタ。 特許出願人 ファナック株式会社 特許出願代理人 弁理士　青　木　朗 弁理士西舘和之 弁理土中山恭介 弁理士　山　口　昭　之 弁理士西山雅也

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　ロボットの動作範囲を通過する移動体に対してロ
   ボットハンドの作業点を追従移動させることにより、所
   望のロボット作業を移動体に対して実行するロボットの
   トラッキング制御方式において、前記移動体の移動情報
   パルスを加算する加算レジスタを設け、前記加算レジス
   タの内容に応じてフィードバックされる補正パルスをロ
   ボットの現在値レジスタに人力して目標値に書き替え、
   トラッキング開始信号に応じて前記現在値レジスタの目
   標値へ前記ロボットハンドの作業点を移動させることに
   より、前記ロボットハンドの作業点を前記移動体に対し
   て追従させるように制御したことを特徴とするロボット
   のトラッキング制御方式。 ２、特許請求の範囲第１項に記載のロボットのトラッキ
   ング制御方式において、前記補正パルスはフィードバッ
   ク定数を乗算して前記加算レジスタにフィードバックさ
   れるように形成したロボットのトラッキング制御方式。 ３、特許請求の範囲第２項に記載のロボットのトラッキ
   ング制御方式において、前記フィードバック定数は前記
   加算レジスタの内容に無関係に一定値に設定されるロボ
   ットのトラッキング制御方式。 ４、特許請求の範囲第２項に記載のロボットのトラッキ
   ング制御方式において、前記フィードバック定数は前記
   加算レジスタの内容に比例した可変数であるロボットの
   トラッキング制御方式。 ５、特許請求の範囲第４項に記載のロボットのトラッキ
   ング制御方式において、前記フィードバック定数の可変
   数は飽和特性を有するように形成されているロボットの
   トラッキング制御方式。 ６、特許請求の範囲第１項に記載のロボットのトラッキ
   ング制御方式において、前記ロボットの現在値レジスタ
   に入力される補正パルスは重み係数が乗算されているロ
   ボットのトランキング制御方式。 ７、特許請求の範囲第１項に記載のロボットのトラッキ
   ング制御方式において、前記移動体の移動軸方向に応じ
   て設定されるパラメータによって前記補正パルスが入力
   される現在値レジスタを何れか１つの軸方向の現在値レ
   ジスタに設定するようにしたロボットのトラッキング制
   御方式。 ８、特許請求の範囲第１項に記載のロボットのトラッキ
   ング制御方式において、前記移動体の移動軸が２軸以上
   のときにそれぞれの軸方向に関する移動情報パルスに従
   って前記ロボットハンドの作業点をそれぞれの軸方向に
   追従動作させるロボットのトラッキング制御方式。