JPS61271501A - Ｐｔｐ教示型ロボツトの加減速制御方式 - Google Patents
Ｐｔｐ教示型ロボツトの加減速制御方式Info
- Publication number
- JPS61271501A JPS61271501A JP11355885A JP11355885A JPS61271501A JP S61271501 A JPS61271501 A JP S61271501A JP 11355885 A JP11355885 A JP 11355885A JP 11355885 A JP11355885 A JP 11355885A JP S61271501 A JPS61271501 A JP S61271501A
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- Japan
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- deceleration
- robot
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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。
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ＦＴＰ教示型ロボットの加減速制御方式に係り
、特に直線的作業軌跡の始端部及び／又は終端部にサイ
クロイド曲線を通用して加減速時の急激な速度、加速度
の変化を防止して、軌跡精度の向上を図るものである。
、特に直線的作業軌跡の始端部及び／又は終端部にサイ
クロイド曲線を通用して加減速時の急激な速度、加速度
の変化を防止して、軌跡精度の向上を図るものである。
「従来技術及びその問題点」
ロボットの動きをコントロールする際、その制御系にど
んな補償を施すかが重要であると共に、ロボットの制御
系にどんな目標値を作り与えるかも、また重要である。
んな補償を施すかが重要であると共に、ロボットの制御
系にどんな目標値を作り与えるかも、また重要である。
つまりいくら性能の良い制御系を構成したとしても物理
法則に反する様な制御指令を与えたのではロボットを滑
らかに、精度良く動かすことは不可能である。
法則に反する様な制御指令を与えたのではロボットを滑
らかに、精度良く動かすことは不可能である。
ロボット手先先端を第３図の様にｐ、、ｐｉヤ１゜Ｐｉ
ｔ２と等速で運動させようとすると、その関節角目標値
は一般に第４図の様にＡＩ 、 ＡＬ＋＋こＡＬ＋４
゜Ａｉ＋ｚの２つの曲線（破線）をつないだものとなる
。
ｔ２と等速で運動させようとすると、その関節角目標値
は一般に第４図の様にＡＩ 、 ＡＬ＋＋こＡＬ＋４
゜Ａｉ＋ｚの２つの曲線（破線）をつないだものとなる
。
しかし、この関節角目標値の曲線は、第５図（ａ）、
（ｂ）の破線が示す様に、角速度が不連線、角加速度
が無限大となり、この目標値通りロボットを写生運動さ
せることは不可能である。
（ｂ）の破線が示す様に、角速度が不連線、角加速度
が無限大となり、この目標値通りロボットを写生運動さ
せることは不可能である。
また、この目標値通り運動させようとすると、無理な目
標値を与えるがため、これがアーム先端の再生運動軌跡
悪化の原因となる。
標値を与えるがため、これがアーム先端の再生運動軌跡
悪化の原因となる。
そこで例えば、従来の塗装ロボットでは、第６図の様に
作業空間内で一定加速度αに従ってアーム先端の速度パ
ターンを設定し、この速度パターンから一定周期（Ｔ＋
）毎の作業空間内の該当位置ｐ、、ｐ２．ｐ、を計算し
て座標逆変換を施して空間内の加速時の位置目標値を求
めている。
作業空間内で一定加速度αに従ってアーム先端の速度パ
ターンを設定し、この速度パターンから一定周期（Ｔ＋
）毎の作業空間内の該当位置ｐ、、ｐ２．ｐ、を計算し
て座標逆変換を施して空間内の加速時の位置目標値を求
めている。
ところが、一般に座標逆変換には、逆三角関数を含む多
くの複雑な演算を必要とするため、マイクロコンピュー
タで、リアタイムで処理するには、サンプリング制御周
期（Ｔ、）に比べてはるかに時間を要するのが現状であ
る。そこで第７図に示す様に、作業空間内の位置目標値
（Ｐｏ、Ｐ＋、ｐ、、ｐ、、・・・）に該当する関節角
位置目標値（０゜（ｐｏ ） 、 θ＋（Ｐ＋）、
θ２（Ｐ２）・・・）をさらにサンプリング制御周期
（Ｔ、）毎に直線補間して制御目標値を作り出している
。
くの複雑な演算を必要とするため、マイクロコンピュー
タで、リアタイムで処理するには、サンプリング制御周
期（Ｔ、）に比べてはるかに時間を要するのが現状であ
る。そこで第７図に示す様に、作業空間内の位置目標値
（Ｐｏ、Ｐ＋、ｐ、、ｐ、、・・・）に該当する関節角
位置目標値（０゜（ｐｏ ） 、 θ＋（Ｐ＋）、
θ２（Ｐ２）・・・）をさらにサンプリング制御周期
（Ｔ、）毎に直線補間して制御目標値を作り出している
。
従って関節位置目標値の変化は、直線の組み合わせによ
る加減速となり、速度はステップ状になる。特に速度に
対して設定加速度が大きくなればなる程それは著しくな
り、ロボットを清らかに加減速することが難しい。
る加減速となり、速度はステップ状になる。特に速度に
対して設定加速度が大きくなればなる程それは著しくな
り、ロボットを清らかに加減速することが難しい。
「発明の目的」
従って本発明の目的はロボットの作業軌跡に対応する目
標値を作成する際、その始端部と終端部にサイクロイド
カム曲線を適用し、ロボットに急激な加速度が作用しな
い様にして清らかに精度よくロボットが動くよう制御す
ることである６「発明の構成」 上記目的を達成するために本発明が採用する主たる手段
は、断続的な教示点を結んだ直線的作業軌跡に従って再
生されるＦＴＰ教示型ロボットの加速時又は減速時の制
御方式において、上記直線的作業軌跡の始端部及び／又
は終端部における目標軌跡をサイクロイド曲線に従って
補正する如くなした点である。
標値を作成する際、その始端部と終端部にサイクロイド
カム曲線を適用し、ロボットに急激な加速度が作用しな
い様にして清らかに精度よくロボットが動くよう制御す
ることである６「発明の構成」 上記目的を達成するために本発明が採用する主たる手段
は、断続的な教示点を結んだ直線的作業軌跡に従って再
生されるＦＴＰ教示型ロボットの加速時又は減速時の制
御方式において、上記直線的作業軌跡の始端部及び／又
は終端部における目標軌跡をサイクロイド曲線に従って
補正する如くなした点である。
「実施例」
続いて本発明を具体化した実施例につき第１図及び第２
図を参照して説明し、本発明の理解に供する。ここに第
１図は本発明の一実施例に係る制御方式の処理手順を示
すフロー図、第２図はサイクロイド曲線の変位（Ｓ）、
速度（Ｖ）、加速度（Ａ）、ｆｌ動（Ｊ）の時間的変化
を示すグラフである。
図を参照して説明し、本発明の理解に供する。ここに第
１図は本発明の一実施例に係る制御方式の処理手順を示
すフロー図、第２図はサイクロイド曲線の変位（Ｓ）、
速度（Ｖ）、加速度（Ａ）、ｆｌ動（Ｊ）の時間的変化
を示すグラフである。
尚以下の実施例は本発明の具体的−例にすぎず、本発明
の技術的範囲を限定するものではない。
の技術的範囲を限定するものではない。
サイクロイド曲線は第２図に示す様に加速度（Ａ）曲線
が１周期の正弦曲線で表される曲線である。
が１周期の正弦曲線で表される曲線である。
サイクロイド曲線は連続条件を満足するカム曲線として
高速に通し、振動に対しても優れた性質をもっている。
高速に通し、振動に対しても優れた性質をもっている。
また数学的にも次式の通り簡明である。
Ｓ−Ｔ （１／２）・ｔｔ −５ｉｎ ２ｙｒＴロボ
ツトの関節角目標値作成への通用に際して加速時にこの
曲線の前半分（Ｋｌ）、減速時に後半分（Ｋ、）を利用
するものとする（第２図参照）。
ツトの関節角目標値作成への通用に際して加速時にこの
曲線の前半分（Ｋｌ）、減速時に後半分（Ｋ、）を利用
するものとする（第２図参照）。
本発明は上記のようなサイクロイド曲線に従った作業位
置の変化を教示によって得られた直線的作業軌跡の始端
部（加速部）と終端部（減速部）に与えて加減速時の急
激な動きを和らげようとするものであり、例えば第１図
に示したフロー図のような手順で処理される。
置の変化を教示によって得られた直線的作業軌跡の始端
部（加速部）と終端部（減速部）に与えて加減速時の急
激な動きを和らげようとするものであり、例えば第１図
に示したフロー図のような手順で処理される。
第３図に示すように空間上のＰ□＋ Ｐｉｅ１＋
Ｐｉ＋２、・・・の断続的作業点が教示されているとし
て、オペレータが再生開始ボタンを押すと、第１図に示
す手順でＰ工、ｐＬｎｔ間の作業軌跡の計算−アクチェ
エータの駆動−ＰＬ４Ｌ ＰＬ・２間の作業軌跡の計
算−アクチェエータの駆動−のように処理が進行する。
Ｐｉ＋２、・・・の断続的作業点が教示されているとし
て、オペレータが再生開始ボタンを押すと、第１図に示
す手順でＰ工、ｐＬｎｔ間の作業軌跡の計算−アクチェ
エータの駆動−ＰＬ４Ｌ ＰＬ・２間の作業軌跡の計
算−アクチェエータの駆動−のように処理が進行する。
まず教示点Ｐ’ｇ Ｉ ＰＬ？１間の距ＭＬ、を次式
に従って計算する（３１）。
に従って計算する（３１）。
ただしｘ、ｙ、ｚ座標系での作業空間ロボットアーム先
端位置は Ｐ、”” （Ｐｔ、ｘ ＋ ｉ、ｙ ＋ Ｐ １，
２ ）次に次式（ｉｉ−１〜４）に従ってロボットアー
ム先端点の速度の方向余弦ｄを計算する（３２）。
端位置は Ｐ、”” （Ｐｔ、ｘ ＋ ｉ、ｙ ＋ Ｐ １，
２ ）次に次式（ｉｉ−１〜４）に従ってロボットアー
ム先端点の速度の方向余弦ｄを計算する（３２）。
ｄ ｘ”（Ｐ４，１． Ｘ −ＰＬ 、 Ｘ）／Ｌ１
”’ Ｈ＋ −１）ｄ ｙ −（Ｐ ｊ＋ ＋ 、ｙ−
Ｐ工、ｙ）／Ｌｔ・・・（ｉｉ −２）ｄ ２−（Ｐｊ
ｏ、ｚ 、 Ｐ １．２）／ Ｌ＋ ’・ （ｉｉ−
３）ｄ−（ｄＸ、ｄｙ、ｄｔ ） ・・・ （
ｉｉ−４）次いでＳ３において教示点ＰＬからｒ’Ｌｔ
４までロボットアーム先端が移動する間の座標変換の回
数Ｎを計算する。
”’ Ｈ＋ −１）ｄ ｙ −（Ｐ ｊ＋ ＋ 、ｙ−
Ｐ工、ｙ）／Ｌｔ・・・（ｉｉ −２）ｄ ２−（Ｐｊ
ｏ、ｚ 、 Ｐ １．２）／ Ｌ＋ ’・ （ｉｉ−
３）ｄ−（ｄＸ、ｄｙ、ｄｔ ） ・・・ （
ｉｉ−４）次いでＳ３において教示点ＰＬからｒ’Ｌｔ
４までロボットアーム先端が移動する間の座標変換の回
数Ｎを計算する。
ただし
■ｌにロボットアーム先端速度
Ｔ、：座標逆変換周期
（ｉｎｔは整数化処理の意味）
通常Ｔ、は前記のように座標変換に時間がかかるため制
御周期Ｔ、よりかなり長くかかる。
御周期Ｔ、よりかなり長くかかる。
そこで本実施例においては１回目の座標変換周期に対応
する作業軌跡（作業軌跡の始端部）にサイクロイド曲線
化処理（サイクロイド曲線の前半部通用）を施して緩加
速制御を行い、またＮ回目の座標変換周期に対応する作
業軌跡（作業軌跡の終端部）にサイクロイド曲線化処理
（サイクロイド曲線の後半部通用）を施して緩減速制御
を行い、その中間については通常の等速制御を行うよう
にしている。
する作業軌跡（作業軌跡の始端部）にサイクロイド曲線
化処理（サイクロイド曲線の前半部通用）を施して緩加
速制御を行い、またＮ回目の座標変換周期に対応する作
業軌跡（作業軌跡の終端部）にサイクロイド曲線化処理
（サイクロイド曲線の後半部通用）を施して緩減速制御
を行い、その中間については通常の等速制御を行うよう
にしている。
即ち上記座標変換回数Ｎを用いて直角座標位置ＰＬ（１
）Ｉ Ｐ五（２）・ ”＜３）・ °゛Ｐム（Ｎ−１）
”五（−戸 Ｐ、。１，１汝ら各補間点に対応する関節
角制御位置目標値を座標逆変換により求める（Ｓ４）、
これらの逆座標変換手順は周知であるので説明を省略す
る。
）Ｉ Ｐ五（２）・ ”＜３）・ °゛Ｐム（Ｎ−１）
”五（−戸 Ｐ、。１，１汝ら各補間点に対応する関節
角制御位置目標値を座標逆変換により求める（Ｓ４）、
これらの逆座標変換手順は周知であるので説明を省略す
る。
次いでＳ５において現在の制御周期番号ｊが１か否かを
判定する。ｊ＝１の場合には次の（ｉｖ −１〜３）式
により制御周期により細かく補間された関節角制御位置
目標値θＩを算出する。
判定する。ｊ＝１の場合には次の（ｉｖ −１〜３）式
により制御周期により細かく補間された関節角制御位置
目標値θＩを算出する。
ただしｆ ：座標逆変換
Ｔｓ Ｉ Ｔｓ
× ！１４’Ｔｔ ” ２Ｖｓｉ’（２”４４ｓ’
リ１−（ｉｖ −３）ただしｌ−１〜２ （”／
ｒｓ ） こうして得られた関節角制御目標値が次々に出力されて
サイクロイド曲線状に変化する作業軌跡に沿って緩加速
制御によるロボットアーム先端の駆動が行われる（ＳＩ
Ｏ）。
リ１−（ｉｖ −３）ただしｌ−１〜２ （”／
ｒｓ ） こうして得られた関節角制御目標値が次々に出力されて
サイクロイド曲線状に変化する作業軌跡に沿って緩加速
制御によるロボットアーム先端の駆動が行われる（ＳＩ
Ｏ）。
またｊ＝２〜Ｎ−１の場合には（Ｓ７）、次の式に従っ
て等速制御される（３Ｂ）。
て等速制御される（３Ｂ）。
Ｑ（ｊ電Ｄ−θ（ｊ−ｊ−リ
θｌ −〇（ｊ−」−〇＋ □、／Ｔ、１ −＝
（ｉｖ −６）ただし１畷１〜１／Ｔ５ 更にｊ−Ｎ、即ちＰ□〜Ｐ田の作業軌跡の終端部では、 →−→− θＩ １θ（」叩−１片（今ｒ−Ｎ） θＯ−Ｍ−リ
）ｆ 。
（ｉｖ −６）ただし１畷１〜１／Ｔ５ 更にｊ−Ｎ、即ちＰ□〜Ｐ田の作業軌跡の終端部では、 →−→− θＩ １θ（」叩−１片（今ｒ−Ｎ） θＯ−Ｍ−リ
）ｆ 。
−ｍ！ｌＩｎ （２π （Ｏ，ｓ十ｊ］τ４ｒ）Ｊ
−Ｇｖ−Ｂ）りｔ、Ｌｔｔ −１〜２ （ｒ＋７．５）
に従って関節制御目標値θｌが算出され（Ｓ９）、サイ
クロイド曲線の後半部に沿って緩減速制御が行われる（
３１０） 。
−Ｇｖ−Ｂ）りｔ、Ｌｔｔ −１〜２ （ｒ＋７．５）
に従って関節制御目標値θｌが算出され（Ｓ９）、サイ
クロイド曲線の後半部に沿って緩減速制御が行われる（
３１０） 。
上記実施例では１つの直線軌跡の最初と最後の座標変換
周期区間にサイクロイド曲線化処理を施しているが、こ
れは−例であって、より長い区間或いは短い区間につい
てサイクロイド曲線化処理を施してもよい。
周期区間にサイクロイド曲線化処理を施しているが、こ
れは−例であって、より長い区間或いは短い区間につい
てサイクロイド曲線化処理を施してもよい。
「発明の効果」
本発明は以上述べた如く、断続的な教示点を結んだ直線
的作業軌跡に従って再生されるＦＴＰ教示型ロボットの
加速時又は減速時の制御方式において、上記直線的作業
軌跡の始端部及び／又は終端部における目標軌跡をサイ
クロイド曲線に従って補正することを特徴とするＦＴＰ
教示型ロボットの加減速制御方式であるから、加減速の
ない制御と較べてはもとより、また直線的な加減速を行
った場合と較べても軌跡精度、速度変動２等のいずれの
点においても著しい向上が得られる。またサイクロイド
曲線は数式的にも簡単で演算も容易であるので、マイク
ロコンピュータによる高速演算にも通し、比較的低価格
のマイクロコンピュータによる正確な制御が可能となる
。
的作業軌跡に従って再生されるＦＴＰ教示型ロボットの
加速時又は減速時の制御方式において、上記直線的作業
軌跡の始端部及び／又は終端部における目標軌跡をサイ
クロイド曲線に従って補正することを特徴とするＦＴＰ
教示型ロボットの加減速制御方式であるから、加減速の
ない制御と較べてはもとより、また直線的な加減速を行
った場合と較べても軌跡精度、速度変動２等のいずれの
点においても著しい向上が得られる。またサイクロイド
曲線は数式的にも簡単で演算も容易であるので、マイク
ロコンピュータによる高速演算にも通し、比較的低価格
のマイクロコンピュータによる正確な制御が可能となる
。
第１図は本発明の一実施例に係る方式を実行させるため
のフロー図、第２図はサイクロイド曲線の変位（Ｓ）、
速度（Ｖ）、加速度（Ａ）、躍動（Ｊ）を示すグラフ、
第３図はロボットアーム先端の教示点の位置を示す斜視
図、第４図は第３図の位置変化に対応するある関節角θ
、の変化を示すグラフ、第５図（ａ）、 （ｂ）は第
４図の位置変化に対応する角速度、角加速度の変化を示
すグラフ、第６図、第７図はそれぞれ従来の緩加減速制
ｉＨを説明するためのグラフである。 （符号の説明） Ｐ、Ｐ ・・・教示点 Ｎ：座標逆変換回数Ｊ：
座橿逆変換の番号 ８１〜５１０・・・ステップ ｖ、：移動速度。 第６図 Ｏ 第７図 第２図 Ｖ−２，００ 第１図 し ■ じ 手続ネｉｆｆ正書（方式、自発） 昭和６１年 ５月１２日 ２、発明の名称 ＦＴＰ教示型ロボットの加減速制御方式３、補正をする
者 事件との関係 特許出願人 住所 〒６５１ 神戸市中央区脇浜町１丁目３番１８号
名称 （１１９）株式会社 ン巾戸３ｍ多岡所代表者
！吹 冬 彦 ４、代理人 〒５３０ 住所 大服市北区南森町２丁目３番３６号富永ビル５、
補正命令の日付 自発 ６、補正の対象 ７、補正の内容 ！１発明の詳細な説明の欄の補正 明細書に次の補正を行う ｆｉｌ 第２ページ第１３行目に「不連線」とあるの
を「不連続」に訂正する。 （２）第３ページ第７行目に「リアタイム」とあるのを
「リアルタイム」に訂正する。 （３） 第５ページ第１１行目に ｒＳ＝Ｔ−（１／２） ・ｔｃ ・ ５ｉｎ２ πＴ
Ｊとあるのを ｒｓ＝７ １／ （２・π）・ｓｉｎ （２πＴ） Ｊ
に訂正する。 ■１図面の補正 第５図ｔａｒを別紙のように訂正する。 ８、添付書類の目録
のフロー図、第２図はサイクロイド曲線の変位（Ｓ）、
速度（Ｖ）、加速度（Ａ）、躍動（Ｊ）を示すグラフ、
第３図はロボットアーム先端の教示点の位置を示す斜視
図、第４図は第３図の位置変化に対応するある関節角θ
、の変化を示すグラフ、第５図（ａ）、 （ｂ）は第
４図の位置変化に対応する角速度、角加速度の変化を示
すグラフ、第６図、第７図はそれぞれ従来の緩加減速制
ｉＨを説明するためのグラフである。 （符号の説明） Ｐ、Ｐ ・・・教示点 Ｎ：座標逆変換回数Ｊ：
座橿逆変換の番号 ８１〜５１０・・・ステップ ｖ、：移動速度。 第６図 Ｏ 第７図 第２図 Ｖ−２，００ 第１図 し ■ じ 手続ネｉｆｆ正書（方式、自発） 昭和６１年 ５月１２日 ２、発明の名称 ＦＴＰ教示型ロボットの加減速制御方式３、補正をする
者 事件との関係 特許出願人 住所 〒６５１ 神戸市中央区脇浜町１丁目３番１８号
名称 （１１９）株式会社 ン巾戸３ｍ多岡所代表者
！吹 冬 彦 ４、代理人 〒５３０ 住所 大服市北区南森町２丁目３番３６号富永ビル５、
補正命令の日付 自発 ６、補正の対象 ７、補正の内容 ！１発明の詳細な説明の欄の補正 明細書に次の補正を行う ｆｉｌ 第２ページ第１３行目に「不連線」とあるの
を「不連続」に訂正する。 （２）第３ページ第７行目に「リアタイム」とあるのを
「リアルタイム」に訂正する。 （３） 第５ページ第１１行目に ｒＳ＝Ｔ−（１／２） ・ｔｃ ・ ５ｉｎ２ πＴ
Ｊとあるのを ｒｓ＝７ １／ （２・π）・ｓｉｎ （２πＴ） Ｊ
に訂正する。 ■１図面の補正 第５図ｔａｒを別紙のように訂正する。 ８、添付書類の目録
Claims (1)
- （１）断続的な教示点を結んだ直線的作業軌跡に従って
再生されるＰＴＰ教示型ロボットの加速時又は減速時の
制御方式において、 上記直線的作業軌跡の始端部及び／又は終端部における
目標軌跡をサイクロイド曲線に従って補正することを特
徴とするＰＴＰ教示型ロボットの加減速制御方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11355885A JPS61271501A (ja) | 1985-05-27 | 1985-05-27 | Ｐｔｐ教示型ロボツトの加減速制御方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11355885A JPS61271501A (ja) | 1985-05-27 | 1985-05-27 | Ｐｔｐ教示型ロボツトの加減速制御方式 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61271501A true JPS61271501A (ja) | 1986-12-01 |
Family
ID=14615328
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11355885A Pending JPS61271501A (ja) | 1985-05-27 | 1985-05-27 | Ｐｔｐ教示型ロボツトの加減速制御方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61271501A (ja) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54114686A (en) * | 1978-02-28 | 1979-09-06 | Toyo Electric Mfg Co Ltd | Positional controller |
| JPS5856785A (ja) * | 1981-09-30 | 1983-04-04 | 株式会社三協精機製作所 | 工業用ロボツトの動作制御装置 |
| JPS5913046A (ja) * | 1982-07-13 | 1984-01-23 | Daihatsu Motor Co Ltd | ロツカ−ア−ムのパツド部材 |
| JPS59168508A (ja) * | 1983-03-15 | 1984-09-22 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 高速位置決め制御装置 |
| JPS59175947A (ja) * | 1983-03-22 | 1984-10-05 | Toshiba Mach Co Ltd | トランスフア装置 |
| JPS6083386A (ja) * | 1983-10-14 | 1985-05-11 | Hitachi Ltd | ピエゾ素子の駆動制御方法およびその装置 |
| JPS61196804A (ja) * | 1985-02-25 | 1986-09-01 | Sumitomo Rubber Ind Ltd | 航空機用タイヤ |
-
1985
- 1985-05-27 JP JP11355885A patent/JPS61271501A/ja active Pending
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