JPS6048514A - ロボットの動作制御装置 - 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、アームの振
動を押えたモータ回転の加減速制御を可能とさせること
を特徴としたロボットの制御装置に関する。

〔発明の背景〕

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。かがる方法によれば、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→ノ°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す〜ボモー
タを用いており位置決めｆｉ’ｉ度を上げるために高分
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、上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ζこおいて、複雑な演算を行なわ
ずｔこ、各軸モータ回転の加減速制御を、任意の加減速
曲線で行なえるようにし、アームの振動を抑えたロボッ
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
独立したシングルチップマイコンに行なわせることによ
り、各関節駆動部は、駆動−させる必要のある回転角度
に相等するパルス数を各シングルチップマイフンごとに
もっている加減速データテーブルに従った時ａｆＪ間隔
でパルス出力して、ロボットの加減速動作制御を？ｊな
うものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明を第１図〜第２図図に示ず一実施例により
説明する。まず、第１図〜第２図により機構部分を説明
する鉄板製制御部ペースノ」二に、金属製の制御部キャ
ビネット２を載置している。キャビネット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２・仕１．
ＩＪ板５とで密閉している。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・ノド２の
放熱室４部分には通風口２ａをイＴし一電源室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２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」二に鉄板製の第１駆動室用
キヤビネツト１２が固着して取（−Ｊけられ、第１駆動
室１３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］５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］８・第１−Ｊ一部ベ
ル）１９より成っている。第１駆動モータ】６はステッ
ピングモータを使用し、支持板２０を介してギヤビネッ
ト１２に回転軸１６ａが」１方へ突出するように固定さ
れている。第１伝達装置１８は、その中心の回転軸１８
ａがコ字状支持板２１の」−下軸受部２］、ａ　・２］
、ｂに回動自在に支持され、下部に大きな第１下部円板
１８ｂが固着され、上部に小さな第１」二部円板１８Ｃ
が固着されている。第１下一部ベル）・１７は第１駆動
モータ回転’１ｉｌｌｌ　１６　ａと第１下部円板１８
ｂとにまたがって設けられている。

第１上部ベルトＩ９は第１−Ｊ：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１４ｂとをねじＪ／Ｉｃにて固定して構成されてい
る。この第゛１下部つ′−ム］４ａと第１」二部アーム
１４ｂとはプラスチック’Ａ４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」二部アーム１４ｂ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」一部アーム１４１
〕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Ｊ４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、ギヤビ
ネット１２内に突出しており、キャビネット１２の上面
の上部軸受２３にキャビネット１２内の下部軸受２４と
によって回転自在に支持きれている。下部軸受２４は支
持板２５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１８に伝えられ、更に第１」一部ベル
）・１９を介して回転＋１ｉｌｌｌ　２２に伝えられ、
これにより第１アーム１４が第１駆動モータ１Ｇ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Ｊ２内にコンパクトに纒めて収納されている。第１
アーム１４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駆動モ
ータ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１．４ａ上に載置されている。

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ｌこ支持された第１下部
円板３０ｂと第２１一部円板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３０１〕とにまたがって設けられている。第
２」二部ベルト３］冒ま第２−１一部円板３０Ｃと第２
アーム回転軸円板３３ａとにまたが９で設けられている
。第２アーム２６は第２下部アーム２’６ａと第２」二
部アーム２６ｂとより構成されている。この第２下部ア
ーム２６２１と第２上部アーム２６ｂとはプラスチック
４・１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に部アーノ、２６
ｂ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」二部アーム２６１〕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アームの上下軸受部１４ｅ　
・１４ｆに支持されており、その中央部に大径の円板３
３ａ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」二
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３０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」１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２６−ａのリブ２６Ｃに
固定されている。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２６２Ｉの一端部２６ｄ
とリブ２６ｅとに両端が回動自在に支持され、第３」１
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駆動七−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」１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４］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４１ａにグリッパ−４２等を取付けて部品等を移動
させる。

次に制御部分を第３図により説明する。′順序制御部５
］は教示された順序に従１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、相出ノＪする。励磁１・゛フィバ５４
で、駆動制御部５３が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。

本動作制御装置によれば、ロボットの動作時における各
軸の加減速の制御を、５３の各軸ごとに独立のシングル
チップマイコン（マイコン５３）が、各軸のモータを単
独に制御することができる。

また各軸のシングルチップマイコンは、中ｃ７）　加減
速データテーブルを変える事で、１〜４の各軸に適した
加減速を行なうようにすることが可能である。

次に、加減速制御の方法と加減速テーブルｔこついて第
５図、第６図により説明する。６１は、アームの振動を
抑えるモータ回転加速曲線を示す。

γの曲線にそったモータ回転加速をｐ）る為に、マイコ
ン５３は、例えば回転開始から１秒後の回転速度をＰｔ
　（パルス７秒）とするとＴ＝１／ＰｔでめられるＴ時
間間隔をあけて次のパルスを出方すればよいことになる
。そこでマイコン５３の中に。

次のパルス出力をするまでの時間を定めるタイマ６４を
設け、このタイマの値゛が６］の加減速＋Ｉｆｒ線を得
られるように変化させるデータテーブルを用いればよい
。このデータチルプルは容１７ｉを小さくする必要があ
るので、６５に示すように、タイマ６４の初期値から、
６６の減算値を減算し、その結果を次のタイマ値とする
。同じ減算値で、対応するパルス回数出力するまで゛こ
れをくり返す方式を用いている。又この方式によるとク
イマロ４の初期値を少し大きくするだＵの事で、６２．
６３で示す様な、さらにゅるやがな加速曲線が得られる
。減速時には、このテーブル値を加算してゆく事で、加
速曲線と対象な減速曲線を？４７ることができる。さら
に、加速時に、テーブルの途中から始めることで第６図
に示す様に、立」ニリ加速を早く一シ、加速に要する時
間を短縮でき、アームの振動も抑えられる。

又、１０〜１００００までの広い範囲で速度制御が行な
えるように、１３ｂｉｔのマイコン内ハードタイマに３
ｂｉｔのソフトタイマを設け、タイマ６４としている。

〔発明の効果〕

本発明によれば、ロボット動作時の各軸モータ回転の加
減速制御を、マイコン６３の加減速データテーブルを変
えることにより任、０：に設定でき、その為に必要なデ
ータ量も小さくできる。

同じ加減速テーブルを用いて、容易に、低速でなめらか
な加減速を得ることができる。

加速時のみの立」ニリを早くして、アーム振動を押えな
がら、動作速度アップを計れる。

等の機能をシングルチップマイコンを用いて実現するこ
とができ、低機能、低価格なマイコンによる分散制御で
、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ホットの外観
図、第２図は同ロボットの縦断面図５第３図は本動作制
御装置の概略イＩＩｌ成図、第４図は、モータ回転加速
曲線、第５図は、加減速データテーブルとその使用法、
第６図は、立上り時急加速制御時の加減速曲線の説明図
である。 ５１・・・本体制御装置内の順゛序制ｆａｌ１部、５２
・・・動作制御部、５３・・・駆動制御マイコン、５４
・・何パライバ、５５・・・アクチュエータ５　Ｇ４・
・・駆動制御マイコン内のパルス出力用タイマ、６７・
・不動作Ｆｌｒ制御装置による各軸のモーフ回転加減速
曲線。 第　４　図 第５図 加減速デュタテク゛ル 第　６　図

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、各軸ごとに設けたパルスモータコントロール）Ｔ）
   　ｔｔコンに、加減速制御用データのテーブルを持だぜ
   、アームの振動を抑えた各軸モータ回転の加減速制御を
   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。 ４、加減速制御用データテーブルの途中のデータより、
   モータ回転の加速制御を行うことにより、急加速回転立
   上りを可能にしたことを特徴とする特許請求の範囲第１
   ．２．３項記載のロボットの動作制御装置。