JPS6174005A - 多関節形ロボツトの動作制御装置 - Google Patents

多関節形ロボツトの動作制御装置

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JPS6174005A
JPS6174005A JP19462584A JP19462584A JPS6174005A JP S6174005 A JPS6174005 A JP S6174005A JP 19462584 A JP19462584 A JP 19462584A JP 19462584 A JP19462584 A JP 19462584A JP S6174005 A JPS6174005 A JP S6174005A
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Minoru Kano
加納 稔
Masamichi Tomita
正道 富田
Fusaaki Ozawa
小沢 房明
Masayasu Akaiwa
正康 赤岩
Mitsuo Sato
光男 佐藤
Kyozo Tachibana
立花 恭三
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    • 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
    • G05B19/42Recording and playback systems, i.e. in which the programme is recorded from a cycle of operations, e.g. the cycle of operations being manually controlled, after which this record is played back on the same machine

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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、多関節形ロボットの簡易動作制御方法及び装
置に関する。
〔発明の背景〕
従来の産業用ロボットは、ティーチングプレイバックに
より動作する形式が大部分である。このような産業用ロ
ボットは、それ自身の動作を記述するための座標系を制
御装置内部に持っている。
直交形ロボットの場合は、この内部座標は、我々人間の
認識する静止座標系とフ(りに一致しているとみなすこ
とができるので、直交形ロボットの操作は比較的容易で
ある。これに対し、多関節形ロボットの場合は、その多
関節桔造故に、静止Pl標系基僧で操作することは難し
く、通常の多C!j節形ロボットでは、静止PJ!、標
系と一致するように充分な情度で調整された内部座標系
をもとに、手先先端を直進動作させたり、手首軸を回転
させたりする制御機能を保有している。ロボットの動作
教示の際には、このa能を利用して実際にロボットを作
業点まで動作させて、作業点における位置及び姿つ)を
教示するという方法をとっている。(特開昭5l−25
273) しかしながら、このような方法では1.ロボット内部座
標における正確な座標系の軸方向を知ることができない
ので、ロボットをある特定の方向に−$7密に向ける必
要がある場合とか1手首軸方向を精密に水平に向ける必
要がある場合にはその要求条件をみたすことが難しいと
いう問題があった。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、従来の手動では難しい多関節ロボット
の精密な位置及び姿勢の制御を容易に実現する方法およ
び装置を提供することにある。
〔発明の概要〕
本発明は、上記の目的を達成するために、多関節形ロボ
ットの動作を制御するものにおいて、現在の各動作軸の
動作関節角および手先位置、姿勢を記憶する現在状態記
憶手段と、多関節形ロボットのある特定の姿勢パターン
を記憶させた姿勢パターン記憶手段と、この操作手段の
操作により指定された姿勢パターンと現在状態記憶手段
におけるロボットの現在の姿勢とにより多関節形ロボッ
トの姿勢を指定された姿勢パターンに一致させる多関節
形ロボットの動作信号を生成し、この動作信号を多[1
41節形0ボットの各動作軸を駆動制御する駆動制御手
段に出力する姿勢パターン制御手段と31えたものであ
る。
〔発明の実施例〕
以下本発明の実施例を図面を参照して説明する。
第1図は、本発明の装置の一例を備えた多関節形ロボッ
トを示す。2は、ロボットの動作制御装置1によって駆
動される多関節形ロボットである。
この多関節形ロボットは基台3、旋回台4、第1アーム
5、第2アーム6、手首軸7,8で構成されている。手
首軸7,8の先端にはワークをハンドリングするための
グリッパ9が設けられている。
このロボットの動作は旋回台4の基台3に対する軸S1
まわりの回転、第1アーム5の旋回台4に対する軸S2
まわりの回転、第2アーム6の第1アーム5に対する@
S3まわりの回転1手首軸7の第2アーム6に対する軸
S4まわりの回転、手首軸8の手首軸7に対するMS5
まわりの回転およびグリッパ9の開閉を適宜組み合せる
ことにより得られる7 動作制御装@1は、ロボットに種々の動作信号を与える
ための、キースイッチなどよりなる操作手段10と、操
作手段10の信号を受けて、ロボットに要求される動作
の実行手段を起動する操作制御手段11と、ロボットの
現在の各動作軸のfj+作関節角および手先位置、姿勢
を記憶する現在状態記憶手段15と、姿勢パターン記憶
手段19と、操作制御手段11により起動される姿勢パ
ターン制御手段18と1手動制御手段12と、教示制御
手段13及びプレイバック制御手段14と、入力手段2
0と、入力制御手段21と、表示手段22と、表示制御
手段23とロボットの各関節を実際に駆動制御する駆動
制御手段17とより構成されている。
次に、本発明の動作制御装置1の動作について説明する
。説明の便宜上1駆動作制御装置1の各動作部は、図示
していない動作制御装置の内蔵するタイマにより、一定
のサンプリング時間例えば20m5ec毎に起動され、
定められた動作を実行するように構成されている。
最初に、図示していない、電源投入時の動作制御装置1
の初期化動作について説明する。電源が投入されると、
動作制御装置1は、操作手段10の操作により、多関節
ロボットに原点合せ動作を行なわせる。この原点合せ動
作により、多関節形ロボットの機械原点と電気原点の同
期化が行なわれロボットは、機械的に定められた一定の
姿勢状態を取る。この結果、動作制御装置内部に、多関
節形ロボットの動作制御のための内部座標点を確立し、
現在状態記憶手段15に現在の動作関節角及び手先位置
、姿勢・状態を記憶する。また、多関節形ロボットの実
際の動作関節角を与える。関節部を駆動する例えばサー
ボモータの回転角を測定するための増分式エンコーダの
回転角と動作制御装置内部のロボットの動作関節角との
同期が得られる。それによって、多関節形ロボットを、
内部座標系で記憶している動作関節角を制御する信号に
よって、駆動制御手段17を介して任意の動きに制御す
ることができるようになる。この原点合せ動作が完了す
ると、次に多関節形ロボットを手動で動作させて、実際
に実行すべき作業を教示することになる。このとき、本
発明の対象である、多関節形ロボットに特定の精確な姿
勢状態をとらせる必要のある場合が生じる。
以下、その方法について説明する。先ず、第1図の多関
節形ロボットの動作角の定義を第2図に示す。第2図の
SL、S2.・・・、S5はそれぞれ第1図の動作軸に
対応させ、ここでは動作角を表わすものとした。このよ
うに定義したとき、姿勢パターン記憶手段19に記憶さ
せる多関節形ロボットの姿勢パターンは、種々の方法で
定義することができる。例えば、次のパターン (81,S2.S3.S4.S5)    ・・・(1
)で記憶するように定めたときは、これは多関節形ロボ
ットの動作角にそのものを姿勢パターンとして定めたこ
とになる。また次のパターン(S2.S2+S3.S2
+S3+S4)・・・(2)で記憶させるように定めた
ときは、それぞれ、多関節形ロボットの第1アーム5、
第2アーム6、手首゛7の水平面とのなす姿勢角、すな
わち、静止座標系における絶対姿勢パターンを定義する
ことになる。ここでは、上記(2)の場合として、その
f直が下11己 (45°、0°、−90°)      ・・・(3)
すなわち、第1アームは、水平面に対し45°、第2ア
ームは水平面に対し0°、手首曲げMS4は鉛直下向き
のパターンで姿勢パターン記憶手段19に記憶されてい
るとして本発明の動作を第1図に基づき説明する。
先ず、操作手段10を操作して、手首曲げ軸S4の動作
が指定されたとする6操作制御手段11は、操作手段1
0の操作内容をM読して、姿り・パターン制御手段18
を起動し、手首曲げ軸S4の操作を指示する。姿勢パタ
ーン制御手段18は、現在状態記憶手段12よりS2.
S3.S4の現在値をとり出し、(S2+33+34)
の値を演算し、姿勢パターン記憶手段19より取り出し
た値−90’ との差Δを求める。
、d=(−90)−(S 2+S 3+S4ン    
・・(4)次にも多関節形ロボットが急激な動作をしな
いよう予め定められた微少角度δとAを比較する。
もし、δく111の場合は、 S 4 +sgn(/j
)・δを新しいS4の動作角に更新する。δ>l/II
の場合は、8.4+1を新しいS4の動作角に更新する
7このようにして4現在状態記憶手段15の動作角を更
新し1次に、rJJ作角と手先(J2置及び姿勢との間
に成立する多15g節形ロボットの41により定まる関
係式より、新しい動作関節角SL、S2゜・・・、S5
より、新しい手先位置姿勢を求め、FM、、(f−状態
記憶手段15の手先位置、姿勢データを更新する。最後
に、現在状態記憶手段15の動作角を多関節形ロボット
の関節軸を駆動するアグチュエータの駆動信号に変換し
て、駆動制御手段17に出力する。駆動制御手段17は
、荷記駆動信号に従ってロボットを動作させる。ここで
、姿勢パターン制御手段18は、上記からもわかるよう
に。
その1回の作用では、ロボットの動作関節角を微少量動
作させる駆動信号を生成するのみである。
従って、多関節ロボットの指定された関節部の姿勢を、
姿勢パターン記憶手段19に記憶された値に一致させる
ためには、姿勢パターン制御手段18の前記した作用を
多数回繰り返さなければならない。 。
多数繰り返す方法としては、操作手段10の操作により
姿勢パターン制御手段18が起動されると姿勢パターン
制御手段18が自動的に多数回の繰り返しを実行し、指
定された姿勢が得られると姿勢パターン制御手段18の
動作が終了し1次の操作手段1oの操作を持つ形式であ
っても、姿勢パターン制御手段18の作用は1回の動作
で完了し、操作手段1oの操作が継続している限り、多
数回の動作が繰り返される形式であっても良い。
後者の場合は、操作手段1oの操作が打ち切られると、
指定された姿勢パターンに多関節ロボットの姿勢が一致
していなくても、その動作制御が打ち切られることにな
る。この場合、操作手段10の操作を再開すると、前記
動作制御は継続されるのはもちろんである。
次に、例えば、操作手段10を操作して第1アームの動
作角S2を制御するように指令すると、前記したと同様
の手順により、第1アームの動作−82が水平面から4
5°上向きの姿勢に制御される。
ここでは、操作手段10の操作によって、多関節形ロボ
ットの動作角の個々を指定された姿勢パターンに一致さ
せる方法を説明したが、操作手段10に前記姿勢パター
ン全体を指定する操作キーを設け、多関節形ロボットの
姿勢を前記姿勢パターンとすべて一致させるように動作
させるようにしても良い。また、前記のような姿勢パタ
ーンを複数個準備して、その一つの姿勢パターンを選択
制御するようにしても良い。
なお、上記説明では、ロボットの動作角を制御した場合
には、新しい動作角から、新しい位置及び姿勢を演算に
よって求め、現在状態を更新するとしたが、ロボットの
手首動作角、この場合は(S4.S5)、 を制御した
場合は、現在状態の位埴を不変として、すなわち、現在
位置及び新しい姿勢(S4.S5)を満足する動作関節
角(SL、S2.S3)を演算によって求め、現在状態
記憶手段の(SL、S2.S3)を更新するようにして
も良い。この場合は1手首動作角を目標姿勢パターンに
一致させるよう動作させながら。
ロボットの手先位置が不変に保たれることになる。
次に、上述の説明では、姿勢パターン記憶手段19に記
憶させた姿勢パターンは一定値であるようにして説明し
たが、入力手段29により必要に応じて更新指令を形成
し、入力制御手段21の作用により、姿勢パターン記憶
手段19の記憶パターンを更新できるようにすると本発
明の効果は更に大きくなる。ここで、入力手段2oには
、テンキーなどの数字入力装置またはキーボード入力装
置、音声入力装置を用いることができる。また、入力手
段20を操作し、入力制御手段21を経由して表示制御
手段23の作用により1表示手段22に、姿勢パターン
記憶手段19に記憶させた姿勢パターンを表示させるよ
うにすると、記憶パターンの確認及び更新が容易になり
、本発明の効果は更に大きくなる。ここで、表示手段2
2には。
液晶の文字表示装置または液晶のグラフィック表示装置
、CRTディスプレイ、グラフィックディスプレイ、7
セグメント表示装置を用いることができる。
以上述べたように、本発明によれば、操作手段10を有
し、多関節形ロボットの動作軸を指定し。
姿勢パターン制御手段を起動することにより、指定され
た動作軸の姿勢を、姿勢パターン記憶手段19に記憶さ
せた対応姿勢に正確に、容易に一致させることができる
。従って、操作手段1oを操作し、操作制御手段11を
経由して手動制御手段12を起動し、多関節形ロボット
を手動動作させ多関節形ロボットに動作教示を行なう手
動制御手段12の作用と組み合せて本発明を実施すれば
、本発明の作用により多関節形ロボットの動作教示が非
常に容易になるという大きな効果が得られることがわか
る。ちなみに、前記姿勢パターン制御手段18および手
動制御手段12の作用により得られた多関節ロボットの
動作点の位巴、姿勢は。
現在状態記憶手段15に記憶され、これは、操作手段1
0の操作により操作制御手段11を経由した教示制御手
段13の作用により、順次教示状態記憶手段16に記憶
される。このようにして、多関節形ロボットの動作教場
が完了すると、操作手段10の操作により、操作制御手
段11を経由してプレイバック制御手段14が起動され
、該手段14が教示状態記憶手段16に記憶された多関
節ロボットの位口、姿勢状態を一定の規則に従って補間
しながら多関節形ロボットを動作させる、すなわち教示
された作業を多関接ロボットに実行させることになる。
〔発明の効果〕 以上述べたように、本発明によれば、操作スイッチを操
作するだけで、簡便に多関節形ロボットを所望の動作方
向、姿勢に正確に制御できるので。
ロボットの動作教示に要する労力を大幅に軽減できると
共に、正確な動作教示が可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の多関節形ロボットの動作制御装置の一
実施例を示す図、第2図はロボットの動作関節角の定義
を説明する線図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、多関節形ロボットの動作を制御するものにおいて、
    現在の各動作軸の動作関節角および手先位置、姿勢を記
    憶する現在状態記憶手段と、多関節形ロボットのある特
    定の姿勢パターンを記憶した姿勢パターン記憶手段と、
    この手段に記憶した姿勢パターンを指定する操作手段と
    、この操作手段の操作により指定された姿勢パターンと
    現在状態記憶手段におけるロボットの現在の姿勢とによ
    り多関節形ロボットの姿勢を指定された姿勢パターンに
    一致させる多関節ロボットの動作信号を生成し、この動
    作信号を多関節形ロボットの駆動制御手段に出力する姿
    勢パターン制御手段とを備えたことを特徴とする多関節
    形ロボットの動作制御装置。 2、姿勢パターン制御手段は、多関節ロボットの手先位
    置を一定に保ちながら多関節ロボットの姿勢を指定パタ
    ーンに一致させる動作信号を生成することを特徴とする
    特許請求の範囲第1項記載の多関節形ロボットの動作制
    御装置。 3、姿勢パターン制御手段は、微少サンプリング時間毎
    に動作し、一サンプリング時間当りの多関節ロボットの
    動作量は予め定められた微少量以下であることを特徴と
    する特許請求の範囲第1項記載の多関節ロボットの動作
    制御装置。 4、姿勢パターン制御手段は、操作手段の操作により起
    動されると、多関節形ロボットの姿勢が指定された姿勢
    パターンに一致するまで動作を継続することを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項記載の多関節ロボットの動作制
    御装置。 5、姿勢パターン制御手段は、操作手段の操作により起
    動され、多関節形ロボットの姿勢が指定パターンに一致
    していなくても、操作手段の操作が解除されると動作を
    停止することを特徴とする特許請求の第1項記載の多関
    節形ロボットの動作制御方法及び装置。 6、姿勢パターン記憶手段の内容を更新するための入力
    手段を設けたことを特徴とする特許請求の範囲第2項な
    いし第5項のいずれかに記載の多関節形ロボットの動作
    制御装置。 7、入力手段は、テンキー入力装置であることを特徴と
    する特許請求の範囲第6項記載の多関節形ロボットの動
    作制御装置。 8、入力手段は、キーボード入力装置であることを特徴
    とする特許請求の範囲第6項記載の多関節形ロボットの
    動作制御装置。 9、入力手段は、音声入力装置であることを特徴とする
    特許請求の範囲第6項記載の多関節形ロボットの動作制
    御方法及び装置。 10、姿勢パターン記憶手段の内容を表示するための表
    示手段を設けたことを特徴とする特許請求の範囲第7項
    ないし第9項のいずれかに記載の多関節形ロボットの動
    作制御装置。 11、姿勢パターン記憶手段の内容を表示するための表
    示手段に動作指示をするための入力手段を設けたことを
    特徴とする特許請求の範囲第10項記載の多関節形ロボ
    ットの動作制御装置。 12、表示手段は、液晶文字表示装置であることを特徴
    とする特許請求の範囲第10項または第11項記載の多
    関節形ロボットの動作制御装置。 13、表示手段は、液量グラフィック表示装置であるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第10項または第11項
    記載の多関節形ロボットの動作制御装置。 14、表示手段は、CRTディスプレイであることを特
    徴とする特許請求の範囲第10項または第11項記載の
    多関節ロボットの動作制御装置。 15、表示手段は、グラフィックディスプレイであるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第10項または第11項
    記載の多関節ロボットの動作制御装置。 16、表示手段は、7セグメント表示装置であることを
    特徴とする特許請求の範囲第10項または第11項記載
    の多関節形ロボットの動作制御装置。
JP59194625A 1984-09-19 1984-09-19 多関節形ロボツトの動作制御装置 Expired - Lifetime JPH07104710B2 (ja)

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