JPS61120207A - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、ロボットを移動体に対して容易に追従動作
させ得る制御技術に関する。

〔従来の技術〕

従来、ロボットを移動するワークに対して追従動作させ
る場合、ワークの移動速度を検出すると共に、その検出
結果に応じてロボットのプレイバック動作を逐次補正す
るようなことをしていた。

〔発明が解決しようとするＩ？＋ｆｆ題点〕し照点なが
ら、従来のような補正を行なうには、ティーチ子−夕の
座標変換や直線補間などの高度な技術が必要なばかりか
、ワークが滑らかに移動しないような場合は更にその微
妙な動きに追従するような複雑な機能を設けなければな
らないなどの多くの問題があった。

この発明は、このような問題の解決を図ろうとするもの
である。

〔間°照点を解決するための手段〕

そこで、この発明によるロボットの制御装置は。

複数の動作軸を有するロボットの先端部に、移動体に係
合可能で複数の方向に可動な変位検知桿とこの変位検知
桿の複数の方向への動きを夫々検出する複数の変位検出
器とを備えた移動検出装置を取り付けると共に、その取
り付けた移動検出装置の変位検知枠を移動体に係合させ
てその移動体を移動させた時の複数の変位検出器の各検
出値に基づいて、移動体に対する追従移動に必要な複数
の動作軸を夫々駆動制御する追従制御手段を設けて構成
する。

〔作　用〕

このように構成すれば、ロボットを移動体に対して非常
に容易にしかもスムーズに追従動作させることが可能に
なる。

〔実　施　例〕

以下、この発明の実施例を添付図面を参照しながら説明
する。

第１図は、この発明の一実施例を示す全体構成図である
。

同図において、１は５つの動作軸を有する多軸（多量部
）形で４節平行リンク機構のモータ駆動のロボットであ
り、フロア面２に固定した基部３と、この基部３に対し
て矢示θ１方向に旋回する第１軸４と、この第１軸４に
対して矢示θ２方向に回動する第２軸５と、この第２軸
５に対して矢示θ３方向に回動する第３軸６と、この第
３軸６に対して矢示θ４方向に回動する第４軸７と、こ
の第４軸７に対して矢示θＳ方向に回転する第５軸８等
からなる。

日はロボット１の先端部である第５軸８に取り付けた移
動検出装置であり、第２図に拡大して示すように後述す
る移動体１３の係合ピン１５ａに係合可能な係合孔１０
ａを有し、基体１１に対して矢示Ｏｘ方向に揺動可能に
取り付けた軸部材１２に対して矢示Ｙ方向に摺動すると
共に、基体１１に対して軸部材１２と共に矢示θＸ方向
に揺動する変位検知枠１０と、この変位検知枠１０と軸
部材１２との間に設けられ、変位検知枠１０の矢示Ｙ方
向への摺動変位を検出する図に現われない変位検出器と
してのリニアポテンショメータと。

基体１１内に設けられ変位検知枠１０の矢示θＸ方向へ
の揺動変位を検出するやはり図に現われない変位検出器
としてのロータリポテンショメータ等とを備えている。

なお、この移動検出装置Ｓの変位検知枠１０は。

例えば矢示Ｙ方向の摺動範囲及び矢示θＸ方向の揺動範
囲の各中間位置に復帰する復帰習性を備えているものと
する。

また、この移動検出装置９としては、所謂ジョイスティ
ック（操作桿）と呼称されている機器のうちの上記のよ
うな可動機能を有する機器を利用することができる。

第１図に戻って、１！１は係合ピン１′５ａを備えた移
動体であり１例えば図示のように固定部１４゜１５間に
架設した軌道１６を矢示Ｚ方向に直線的に移動する。

但し１本実施例ではこの移動体１３が移動する矢示Ｚ方
向は、三次元空間における一座標軸方向（例えば文字ど
おりＺ座標軸方向）と平行で、且つロボット１における
第２軸５及び第３軸６によって形成される面のフロア面
２に対する方向とも平行になっているものとする。

そして５例えばこの移動体１３が所要位置に停止してい
る時に、ロボット１をプレイバックさせることによって
、第５軸８に取り付けた移動検出袋［９における変位検
知枠１０の係合孔１０ａを移動体１３の係合ピン１！１
ａに相対回転自在に係合させるものとする。

すなわち、後述する駆動制御装置によってロボット１を
予め教示して得たティーチングデータに基づいてプレイ
バックすることによって、変位検知枠１０の係合孔１０
．ａを第３図に示すように矢示方向から係合ピン１！１
ａに近づけていって両者を係合する。

なお、係合孔１０ａと係合ピン１３ａとの係合時の変位
検知枠１０の揺動平面と、移動体１３の移動方向である
矢示Ｚ方向とは平行になっている。

第１図に戻って、１７は追従制御装置であり。

ロボット１の第５軸８に取り付けた移動検出装置Ｓの変
位検知枠１０を移動体１３に係合させた後。

移動体１３の移動を開始させて変位検知枠１０を動かす
ようにした状態での移動検出装置日における前述の２つ
のポテンショメータの各検出値に基づいて、それ等の各
検出値の変化を零にするように移動体１！１に対する追
従移動に必要な第２軸５及び第３軸６を各々駆動する図
示しないモータを夫々逐次駆動制御するようにしである
。

すなわち、上記の状態で移動体１３が例えば第４図に示
すように２１からＺ２に移動すると、移動検出袋［９の
２つのポテンショメータの検出値は、（ａｏ＋ｂｏＪか
ら（ａ＋＋ｂ＋）に変化する。

ここで、ａｕｒａｌの方が変位検知枠１０の矢示Ｙ方向
（第２図参照）の摺動変位を検出するリニアポテンショ
メータの検出値で、ｂ□、ｂｌの方が変位検知枠１０の
矢示θＸ方向（第２図参照）の揺動変位を検出するロー
タリポテンショメータの検出値である。

したがって、この変位量（ａｒ　　　ａＯ＋１）Ｉ−ｂ
ｏ）を（０，Ｏ）に打ち消すようにロボット１における
第２軸５及び第３軸６を動かせば、移動体１３の移動に
追従したことになり、追従制御装置１７は第２軸５及び
第３軸６の各駆動用モータを（ａｔ　　ａＱ　＋　ｂ、
　　ｂｏ）→（０，０）となるように駆動制御する。

次に、第５図を参照して追従制御装置１７゛を含めて制
御系の構成を説明する。

１８はマイクロコンピュータであり、第１図のロボット
１における第１軸４乃至第５軸８を夫々駆動制御する駆
動（サーボ）制御装置を各々制御する。

ＩＳはロボット１における第２軸５用の駆動（サーボ）
制御装置であり、目標値レジスタ２０゜減算器２１’、
Ｄ／Ａ変換器２２．ゲイン調整器２３、アナログスイッ
チ２４．駆動回路（サーボアンプ）２５．Ａ／Ｄ変換器
２６．現在値レジスタ２７．及び比較器２８等によって
構成されている。

そして、この駆動制御装置１日は第２軸５を駆動するた
めのモータ２Ｓを、その回転軸２９ａに取り付けたタコ
ジェネレータ３０からの速度フィードバック信号及び回
転軸２９ａに減速機′５１を介して取り付けたポテンシ
ョメータ３２からの位置フィードバック信号を利用して
駆動制御するようになっている。

目標値しジスタフ０には、マイクコロンピユータ１８か
らの第２軸５用の移動目標値が所要のタイミングで書き
込まれ、この書き込まれた移動目標値は減算器２１と比
較器２８とに出力される。

減算器２１は、目標値レジスタ２０から出力される移動
目標値と、ポテンショメータ３２からの位置フィードバ
ック信号をＡ／Ｄ変換器２６によって逐次Ａ／Ｄ変換す
ることによって得られ、現在値レジスタ２７に逐次更新
しながら書き込まれている第２軸５の現在値との偏差を
演算する。

Ｄ／Ａ変換器２２は、減算器２１で演算された第２軸５
に関する移動目標値と現在値との偏差をＤ／Ａ変換して
、アナログの偏差信号として出力する。

ゲイン調整器２６は、Ｄ／Ａ変換器２２からの偏差信号
を所要の信号レベルにゲイン調整する。

アナログスイッチ２４は、後述する第２軸５用の追礎制
御部１７Ａにおける制御切替スイッチ３３が「切」にな
っている時にのみオンしてゲイン調整器２３でゲイン調
整した偏差信号を通過させる。

駆動回路２５は、アナログスイッチ２４からの偏差信号
又は後述する第２軸５用の追従制御部１７Ａからの追従
信号とタコジェネレータ３０からの速度フィードバック
信号との偏差に応じた駆動電流をモータ２日に供給して
、モータ２Ｓを回転させる。

そして、比較器２８は、目標値レジスタ２０からの移動
目標値と現在値レジスタ２７からの現在値とが一致した
時に位置決め完了信号をマイクロコンピュータ１８に出
力し、マイクロコンピュータ１８はその位置決め完了信
号を受ける毎に、ティーチングにより予め内部メモリに
記憶した位置データを順次移動目標値として目標値レジ
スタ２０に書き込む。

したがって、後述する第２軸５用の追従制御部１７Ａの
制御切替スイッチ３３が「切」になっていれば、マイク
ロコンピュータ１８がプレイバックモードになっている
ことを条件に、この第２軸５用の駆動制御装置１日は、
上記各部の働きによリ第２軸５をマイクロコンピュータ
１８からの各移動目標値どおりにＦＴＰ制御仕様でプレ
イバック動作させるべくそのモータ２日の回転を制御す
る。

第３軸６用の追従制御部１７Ｂと共に第１図に示す追従
制御装置１７を構成する第２軸５用の追従制御部１７Ａ
は、制御切替スイッチ３３．基準値レジスタ３４．減算
器３５．Ｄ／Ａ変換器３６゜ゲイン調整器３７．アナロ
グスイッチ！１８．及びＡ／Ｄ変換器３９等によって構
成されている。

但し、第２軸５用の駆動制御装置１日における駆動回路
２５は、追従制御時には追従制御部１７Ａを機能させる
上で重要な働きをするので、この駆動制御装置ＩＳと兼
用の駆動回路２５も追従制御部１−７Ａの構成要素であ
る。

制御切替スイッチ３３は、第３軸６用の追従制御部１７
Ｂにおける制御切替スイッチと連動しており、第２軸５
及び第３軸６を夫々ＦＴＰ制御仕様でプレイバック動作
させたい時には「切」にし。

又両軸を移動体１３に対して追従動作させたい時には「
入」に切り替える。

基準値レジスタ３４は、制御切替スイッチ３３か「切Ｊ
になっている時はイネーブル状態となって、第１図乃至
第３図に示す移動検出装置日における変位検知桿１０の
揺動変位を検出するロータリポテンショメータ４０から
の検出信号をＡ／Ｄ変換器３日によって逐次Ａ／Ｄ変換
することによって得られる揺動変位検出値を常に更新記
憶し。

制御切替スイッチ′５３が「入Ｊに切り替わった時にデ
ィスエーブル状態となって、制御切替スイッチ３３が「
入」となった時点の揺動変位検出値を基準検出値として
記憶し続ける。

減算器！１５は、基準値レジスタ６４の記憶値とＡ／Ｄ
変換器３Ｓからの揺動変位検出値との偏差を演算して、
その偏差値を追従値として出力する。

したがって、制御切替スイッチ３３が「切」で基準値レ
ジスタ３４がイネーブル状態以下にある時には、基準値
レジスタ３４の記憶値は逐次更新されるため偏差値であ
る追従値は常に零であり。

制御切替スイッチ３３が１人」で基準値レジスタ６４が
ナイスニープル状態下しこある時には、基準値レジスタ
３４の記憶値は基準検出値として固定されるため、揺動
変位検出値が変化すれば追従値はその変化量を示す値と
なる。

Ｄ／Ａ変換器３６は、減算器３５からの追従値をＤ／Ａ
変換して、アナログの追従信号として出力する。

ゲイン調整器！１７は、Ｄ／Ａ変換器３６からの追従信
号を所要の信号レベルにゲイン調整する。

アナログスイッチ３８は、制御切替スイッチ３３がｒ入
」に切り替わっている時にのみオンしてゲイン調整器３
７でゲイン調整した追従信号を通過させて第２軸５用の
駆動制御装置１日における駆動回路２５に出力する。

なお、この駆動回路２５に出力される追従信号の正、負
の符号と第２軸５用のモータ２Ｓの回転方向との関係は
、常にモータ２９が追従信号を零にする方向に回転する
ように定めであるものとする。

そして、追従制御装置１７を構成するもう一方の第３軸
６用の追従制御部１７’Ｂも、追従制御装置ＥＩ　７Ａ
と全く同様に構成され、第１図乃至第３図に示す移動検
出装置Ｓにおける変位検知桿１０の摺動変位を検出する
リニアポテンショメータ４１からの検出信号が入力され
る。

また、第２軸５用の駆動制御装置１日と全く同様に構成
した第３軸６用の駆動制御装置４２は。

追従制御部１７Ｂの制御切替スイッチが「切」となって
いる時は、第３軸６を駆動するためのモータ４３の回転
軸４Ｂ、に取り付けたタコジェネレータ４４からの速度
フィードバック信号及び回転軸４３．に減速機４５を介
して取り付けたポテンショメータ４６からの位置フィー
ドバック信号を利用して、第３軸６がマイクロコンピュ
ータ１８からの各移動目標値どおりにＦＴＰ制御仕様で
プレイバック動作するようにモータ４３の回転を制御し
、追従制御部１７Ｂの制御切替スイッチがｒ入」に切り
替わった時には、追従制御部１７Ｂの構成要素としての
駆動回路が追従制御部１７Ｂからの追従信号とタコジェ
ネレータ４４からの速度フィードバック信号との偏差に
応じてモータ４３を回転駆動する。

そして、移動体１３に対する追従移動に必要な第２軸Ｓ
及び第３軸６以外の第１軸４．第４軸７゜及び第５軸８
の各動作軸に関しては、夫々第２軸５用の駆動制御装置
１日と同様に構成した駆動制御装置がマイクロコンピュ
ータ１８に１続され。

各々の駆動用モータの回転制御を行なうようになってい
る。

なお、以下説明の都合上、追従制御部１７Ｂ及び駆動制
御装置４２における各部位には、追従制御部１７Ａ及び
駆動制御装置１日の各部位に夫々対応して同一符号を付
して呼称する。

次に、上記のように構成した実施例の作用を説明する。

先ず、追従制御部１７Ａ、１７Ｂの制御切替スイッチ！
＋３が「切」となっている場合は、追従制御部゛１７Ａ
、１７Ｂのアナログスイッチ３８がオフで、Ｎ動制御装
置１１９．４２のアナログスイッチ２４がオンしている
ので、第２軸５及び第３軸６の駆動制御装置１９．４２
を含む第１軸４乃至第５軸８の各駆動制御装置は、マイ
クロコンピュータ１８からの各移動目標値に基づく各動
作軸のモータ（モータ２９，４３を含む）の回転制御を
行なうことができ、それによってロボット１は従来どお
りプレイバック動作する。

次に、移動体１３に対してロボット１を追従動作させた
い時には、先ずは第５ｎ８に移動検出装置Ｅ９を取り付
けてから、移動体１５を所要位置に停止させた状態でロ
ボット１をプレイバックするか、あるいはロボット１を
図示しないティーチングペンダントなどを使ってマニュ
アル操作することにより、第５軸８に取り付けた移動検
出装置Ｓにおける変位検知枠１０の係合孔１０ａを移動
体１３の係合ピン１３ａ、に第３図に示す状態を経て第
１図に示すように係合させる。

そして、その後追従制御部１７Ａ、１７Ｂの制御切替ス
イッチ３３をｒ入」に切り替えてから移動体１３の矢示
Ｚ方向への移動を開始させる。但し、第１輔４．第４軸
７．及び第５軸８の各駆動制御装置は、変位検知枠１０
の移動体１３への係合時の姿勢を保つように位置決め制
御を目標値＝現在値の状態で継続するものとする。

制御切替スイッチ３３がｒ入」に切り替わると。

追従制御部１’７Ａ、１７Ｂのアナログスイッチ３８が
オンすると共に、駆動制御装置１９．４２のアナログス
イッチ２４がオフし、又追従制御部１７Ａ、１７Ｂの基
準値レジスタ３４に夫々制御切替スイッチ６！１がｃ入
」に切り替わった時の揺動変位検出値及び摺動変位検出
値が各々基準検出値として固定的に記憶される。

そのため、移動体１３が矢示Ｚ方向に動くと、移動検出
装置Ｓの変位検知枠１０が揺動及び摺動変位して９追従
制御部１７Ａ、１７Ｂのｉ算器３５から各検出値の変化
に応じた追従値がニカされるようになり、それによって
それ等の追　値に応した追従信号が駆動制御装置１９．
４２の駆動回路゛２５に入力されるようになって各モー
タ２９゜４３が回転する。

そして、モータ２９，４Ｂが回転すると、第２軸５及び
第３軸６が上記各追従値を零にするように、換言すると
変位検知枠１０の揺動及び摺動変位を打ち消すように動
くため、ロボット１の先端である移動検出装置６の基体
１１は移動体１３に対して追従移動するようになる。

このようにして、移動体１３が矢示２方向に連続的に移
動しても、ロボット１の先端は移動体１３に対してスム
ーズに追従移動するようになる。

なお、上記実施例では、移動体１３が移動する矢示Ｚ方
向を、三次元空間における一座標軸方向と平行で、且つ
ロボット１における第２軸５及び第３軸６によって形成
される面のフロア面２に対する方向とも平行となってい
る場合に就で述べたが、このような条件は必ずしも付け
る必要はない。

但し、上記条件を付けずに三次元空間の任意の方向に移
動する移動体に対してロボット１を追従移動させる場合
、移動検出装置日における変位検知枠１０を第２図の矢
示Ｏｘ方向と直交する方向にも揺動可能にすると共に、
その揺動変位を検出するロータリポテンショメータを設
ける一方、口ボット１の第１軸４の駆動制御装置にも追
従制御部１７Ａ、１７Ｂと同様に構成した追従制御部を
設けて、この追従制御部に上記のロータリポテンショメ
ータの検出信号を入力する必要がある。

また、上記実施例では、５つの動作軸を有する４節平行
リンク機構のロボット１を例に採って説明したが、これ
に限るものではなくどのような型の多軸ロボットにもこ
の発明は適用できる。

〔発明の効果〕

以上説明してきたように、この発明によれば。

複数の動作軸を有するロボットの先端部に、移動体に係
合可能で複数の方向に可動な変位検知枠の複数の方向へ
の動きを夫々検出する複数の変位検出器を備えた移動検
出装置を取り付けると共に。

その取り付けた移動検出装置の変位検知枠を移動体に係
合させてその移動体を移動させた時の複数の変位検出器
の各検出値に基づいて、移動体に対する“追従移動に必
要な複数の動作軸を夫々駆動制御するようにしたので、
ロボットを移動体に対して非常に容易にしかもスムーズ
に追従動作させることができ、又ＰＴＰ制御方式を基本
的に何ら変更しなくとも追従制御ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例を示す全体構成図。 第２図は、移動検出装置９の構造を示す拡大図、第３図
は、移動検出装置日の変位検知枠１０と移動体１３との
係合態様の説明に供する図、。 第４図は、この発明の追従原理の説明に供する図。 第５図は、この発明の制御系の一実施例を示すブロック
図である。 １・・・ロボット　　　　　３・・・基部４・・・第１
輔　　　　　　５・・・第２軸６・・・第３輔　　　　
　　７・・・第４軸８・・第５１１１１　　　　　　９
・・・移動検出装置１０・・・変位検知枠　　　１０ａ
・・・係合孔１３・・・移動体　　　　　１３ａ・・・
係合ピン１７・・・追従制御装置 １７Ａ、１７Ｂ・・・追従制御部 １９．４２・・・駆動制御装置 ２９．４３・・・モータ 第１図　　　、１゜５，１ 第２図 ｘ 第３図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　複数の動作軸を有するロボットにおいて、移動体に
   係合可能で複数の方向に可動な変位検知桿と該変位検知
   桿の前記複数の方向への動きを夫々検出する複数の変位
   検出器とを備えた移動検出装置を前記ロボットの先端部
   に取り付けると共に、この移動検出装置の変位検知桿を
   前記移動体に係合させて前記移動体を移動させた時の前
   記複数の変位検出器の各検出値に基づいて、前記移動体
   に対する追従移動に必要な複数の動作軸を夫々逐次駆動
   制御する追従制御手段を設けて構成したことを特徴とす
   るロボットの制御装置。