JPS61156406A - 工業用ロボツトの制御方法 - Google Patents

工業用ロボツトの制御方法

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Publication number
JPS61156406A
JPS61156406A JP27622084A JP27622084A JPS61156406A JP S61156406 A JPS61156406 A JP S61156406A JP 27622084 A JP27622084 A JP 27622084A JP 27622084 A JP27622084 A JP 27622084A JP S61156406 A JPS61156406 A JP S61156406A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
acceleration
deceleration
axis
motor
posture
Prior art date
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Pending
Application number
JP27622084A
Other languages
English (en)
Inventor
Akiyoshi Itagaki
板垣 昭芳
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP27622084A priority Critical patent/JPS61156406A/ja
Publication of JPS61156406A publication Critical patent/JPS61156406A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • G05B19/414Structure of the control system, e.g. common controller or multiprocessor systems, interface to servo, programmable interface controller

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Numerical Control (AREA)
  • Manipulator (AREA)

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] 本発明は工業用ロボットの腕輪の駆動制御に係わり、特
にそれぞれのモータの加減速を負荷の慣性モーメント或
いは減速比の変化に対応し、可変としたプログラム制御
の工業用ロボットの制御方法に関するものである。
[発明の技術的背景ととその問題点] 一般に、工業用ロボットは旋回軸ベース上に取付けられ
た腕部とこの腕部先端に取付けられた手首部とから構成
されており、各腕部0手首部のモータ用動力線及び位置
検出用信@線は工業用ロボットの制御を司るコントロー
ラに接続されている。
コントローラには位置及び速度のフィードバック様能を
有する駆動開戸用のドライバが各軸毎に設けられており
、ドライバを制御するマイクロプロセッサ及びメモリも
合せて設けられている。
第6図はこのような工業用ロボットの構成を示す斜視図
であり、図中1は工業用ロボットを支持する固定ベース
である。この固定ベース1上には軸受及び減速機を介し
旋回ベース2が設けられており、旋回ベース2上に取付
けられたモータ3aにより旋回ベース2が旋回駆動され
る。モータ3aには位置検出器4aが取付けられている
旋回ベース2上には腕2軸を構成するリンク5゜、〜リ
ンク8が平行四辺形状に設けられ、これらリンク5.〜
8は旋回ベース2上の他のポイントに支点を持つボール
スクリュー9,1oにより駆動される。ボールスクリュ
ー9.10は減速機を介しモータ3b、3cにより駆動
される。リンク8の先端には2乃至3の自由度を持つ手
首機構11が設けられている。尚、上記モータ3a、〜
3G及び位置検出器4aの動力、信号ケーブルは固定ベ
ース1を介しコントローラ12に接続されている。 こ
のような構成において、図示しないマイクロプロセッサ
によりメモリ内の位置情報を取出し、この位置情報をも
とに各軸のドライバに速度指令値を与え、モータ3a、
〜3Cを駆動し、腕。
手首の各軸を動作させる。
ところで、最近の工業用ロボットは高可搬重量化及び高
速化、高加減速化が要求され、そのために駆動用のモー
タ及び駆動伝達系が大型化し、装置全体が大型化する傾
向にある。
特に高速化と高加減速化は相反する事項であり、高速化
を図るためには減速比(Z2/Z1 :Zl、は元の回
転数、Z2は減速後の回転数)を小さくする必要がある
が高加減速化は負荷の慣性モーメントのモータ軸換算値
を小さくするために、減速比を大きくする必要が生じる
。また、高加減速化に対しては各軸の最悪条件において
も無理なく制御できる加減速値とする必要があるために
動作条件によっては必要以上の定格のモータ及び減速機
を用いなければならず無駄が多かった。また、高加減速
性能を維持するためにはロボットの動作範囲を小さく抑
える必要があった。
[発明の目的] 本発明は上記の事情に鑑みて成されたものであり、その
目的とするところは高速化及びa加減速化を図ることが
でき、常時モータの性能を十分に活用できて必要以上の
定格のモータを必要としないで済み且つ、動作範囲の広
い小形化可能な工業用ロボットを得ることのできる工業
用ロボットの制御方法を提供することにある。
[発明の概要] すなわち、上記目的を達成するため本発明は、メモリに
記憶してある次の動作位置の情報をもとにコントローラ
からの指令により、腕をモータにより駆動させる工業用
ロボットにおいて、軸姿勢に対する負荷慣性モーメント
の変化特性に合せて最適な複数レベルの加減速度値を設
定するとともに、メモリに記憶してある次の動作位置の
情報と現在位置の情報とをもとに軸姿勢を知り、この軸
姿勢に対応する加減速度値を前記設定レベルの加減速度
値より求めてこの求めた加減速度値に基いてモータを制
御することにより、現在の軸姿勢から次の軸姿勢に移る
場合の負荷慣性モーメントに応じた最適な加減速度値を
求めるようにし、これにより、制御に必要な最適な加減
速値を簡単な演算で求めることができるようにするとと
もに、軸姿勢に対する負荷慣性モーメントの変化特性゛
を勘案して設定した所定の加減速度値のうちの最適な加
減速度値を利用することでロボットに設けられたモータ
の能力を十分に活用することができ、適正な容量のモー
タで済むようにして経済的で、しかも、ロボットの小形
化を図ることが可能であり、・且つ、ロボットの動作教
示に負担をかけることなく、高加減速性能を得ることが
できるようにする。
[発明の実施例] 以下、本発明の一実施例について図面を参照しながら説
明する。
第2図は第6図における腕の旋回軸であるθ2軸の姿勢
と旋回のモータ軸換算値負荷慣性モーメントの関係を示
したものである。工業用ロボットの加減速は高速化、高
加減速化に伴い、加減速時に必要なトルクのうち走行ト
ルクに対し、加速トルクの割合いが大きくなってきてお
り、慣性モーメントの変化は重要な要因になってきた。
第2図に示すように旋回のモータ軸換算の負荷慣性モー
メントJはθ2軸の姿勢により大きな変化をしている。
本発明の工業用ロボットではこの慣性モーメントJの変
化に対応して第3図の示すように、加減速度を02軸の
姿勢により、3段階にAa。
Ab、Acと変化させて制御するようにしている。
また、第4図は第6図におけるθヨ、θ4軸を形成して
いるボールスクリュー駆動リンクにより仔々の腕の姿勢
におけるモータ軸と関節軸の減速比(Z2/Zl)の変
化を示したものである。
減速比の変化はモータ軸換算の慣性モーメントの値に大
きな影響を与える。その計算式はJm−J/12   
   ・・・(1)で与えられる。但し、Jmはモータ
軸換算慣性モーメント、Jは関節軸回りの慣性モーメン
ト、1は減速比(Z2/Z1)である。
本発明では第4図に示すようにこの減速比の変化に対応
して各々の関節軸により3段階にAa。
Ab、ACと変化させて制御するようにしている。
これらの加減速値の制御はコントローラに内蔵されてい
るマイクロプロセッサにより計算し、選択されて行われ
る。第1図は旋回軸のモータ角加減速の計算手順を示す
フローチャートであり、ステップSt1にて現在のポイ
ントP1と次の動作ポイントP2より02軸の角度TH
1,TH2を求め、次にステップst2.st3に移り
一この求めた02軸の角度TH1,TH2における加減
速IA1.A2をそれぞれ第3図の関係から求める。す
なわら、第3図における旋回軸モータ角加速度−軸姿勢
の関係からAaの区間であるθ2!からθzx、Abの
区間であるθ21がらθ23、Acの区間であるθ23
からθ24のいずれの角度範囲にあるか、判定して加減
速値A1.A2をAa、〜Acのうちの対応するものに
置換える。
そして、ステップSt4にてこの求めた加減速値AI 
、A2の大小関係により、At 、A2のうちの小さい
方の加減速値をもって加減速値Aを決定する。
すなわち、コントローラに内蔵されているマイクロプロ
セッサによりメモリから位置情報を取出し、この位置情
報をもとに各軸の加減速値を第1図の手順で決定し、各
モータのドライバに速度指令として与える。ドライバは
この速度指令により。
各モータを回転させ、ロボットの各関節を動作させる。
このようにメモリに記憶してある次の動作位置の情報と
現在位置の情報とをもとに軸姿勢を知り。
軸姿勢に対する負荷慣性モーメントの変化特性を勘案し
た3段階のレベルの異なる加減速度値より次の軸姿勢に
おける最適な加減速度値を求めるようにしたので、制御
に必要な最適な加減速値を簡単な演算で求めることがで
き、しがも、軸姿勢に対する負荷慣性モーメントの変化
特性を勘案した3段階のレベルの異なる加減速度値を利
用するのでロボットに設けられたモータの能力を十分に
活用することができ、適正な容量のモータで済むように
なるので経済的であり、しかも、ロボットの小形化を図
ることが可能になり、ロボットの動作教示に負担をかけ
ることなく、高加減速性能を得ることができるようにな
る。一般の工業用ロボットは同期補間による動作制御が
一般的であり、各軸の単独動作時間を比較し、その最大
動作時間に合せて各軸の動作速度を決めている。従って
、腕3軸(旋回軸、腕θ2.θ3軸)の高速化、高加減
速化はそのままロボットの高速化、i!iIi加減速化
に繋がり、各軸の動作はその軸の動作範囲一杯に動作す
ることは希であることから、上述の本発明の段階的加減
速変化において、十分なロボット動作時間の短縮を可能
とすることになる。また、従来、加減速性能を維持する
ためにロボットの動作範囲を小さくしていたのを段階的
加減速値を用いてロボットを制御することで動作範囲を
大きくすることができるようになる。
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実施し得るこ
とはもちろんであり、例えば上記実施例では最適加減速
度値は軸姿勢に対する負荷慣性モーメントの変化特性を
勘案した3段階のレベルの異なる加減速度値のひとつを
選択して与えるようにしたが、これは3段階以上または
以下のレベルに分けて最適な一つを選択するようしても
良い他、適用するロボットの軸数も上記の例に限定され
るものでは無い。
[発明の効果コ 以上、詳述したように本発明によれば高速化及び高加減
速化を図ることができ、常時モータの性能を十分に活用
できて必要以上の容量のモータを必要としないで済み且
つ、動作範囲の広い小形化可能な工業用ロボットを得る
ことのできる工業用ロボットの制御方法を提供すること
が出来る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の演算手順を示すフローチャート、第2
図は62軸の姿勢と旋回軸のモータ軸換算の負荷慣性モ
ーメントの関係を示す特性図、第3図は本発明の一実施
例を示すθ2軸の姿勢と旋回軸モータ各速度の関係を示
す図、第4図はθ2゜θ3軸の姿勢とボールスクリュー
のリンクによるθ2.θ3軸の減速比の関係を示す図、
第5図はθ2.θ3軸の姿勢とモータ角加速度の関係を
示す図、第6図は一般的な工業用ロボットの構成を示す
図である。 /−IN?へ−x、   z・−’etmへ′ス   
34−、、i6−−L −7゜4p、A−4t−(t:
INRRx、  、q〜j−qi7.  f、tO−−
tt、−7t−A7’A−/ハ ブ・方線5tλ、・、
コ声1−a−り。 出願人代理人 弁理士 鈴圧式彦 ”     e2@^姿勢(dec+)02釉の姿勢 
(deg) e2%の姿勢 (deg) ω軸の卒j腎 (de(])

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. メモリに記憶してある次の動作位置の情報をもとにコン
    トローラからの指令により、腕をモータにより駆動させ
    る工業用ロボットにおいて、軸姿勢に対する負荷慣性モ
    ーメントの変化特性に合せて最適な複数レベルの加減速
    度値を設定するとともに、メモリに記憶してある次の動
    作位置の情報と現在位置の情報とをもとに軸姿勢を知り
    、この軸姿勢に対応する加減速度値を前記設定レベルの
    加減速度値より求めてこの求めた加減速度値に基いてモ
    ータを制御することを特徴とする工業用ロボットの制御
    方法。
JP27622084A 1984-12-28 1984-12-28 工業用ロボツトの制御方法 Pending JPS61156406A (ja)

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JP27622084A JPS61156406A (ja) 1984-12-28 1984-12-28 工業用ロボツトの制御方法

Applications Claiming Priority (1)

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JP27622084A JPS61156406A (ja) 1984-12-28 1984-12-28 工業用ロボツトの制御方法

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JPS61156406A true JPS61156406A (ja) 1986-07-16

Family

ID=17566359

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JP27622084A Pending JPS61156406A (ja) 1984-12-28 1984-12-28 工業用ロボツトの制御方法

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JP (1) JPS61156406A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1994028473A1 (fr) * 1993-05-27 1994-12-08 Ryo Nihei Procede de regulation des constantes de temps d'acceleration et de deceleration d'un robot
US5708342A (en) * 1993-05-27 1998-01-13 Fanuc Ltd. Method of controlling acceleration/deceleration time constants for robot
CN112720455A (zh) * 2020-12-01 2021-04-30 深圳众为兴技术股份有限公司 最优关节加速度与减速度计算方法、装置及其应用

Cited By (4)

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