JPS62154006A - ロボツト制御装置 - Google Patents
ロボツト制御装置Info
- Publication number
- JPS62154006A JPS62154006A JP29590185A JP29590185A JPS62154006A JP S62154006 A JPS62154006 A JP S62154006A JP 29590185 A JP29590185 A JP 29590185A JP 29590185 A JP29590185 A JP 29590185A JP S62154006 A JPS62154006 A JP S62154006A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- interpolation
- tip
- tool
- tool tip
- angle
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
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
本発明は、ロボットの制御装置、特に直交座標型ロボッ
トの動作経路の補間を行う装置に関する。
トの動作経路の補間を行う装置に関する。
従来、多関節６軸ロボツトに於ける動作経路の補間方法
には、回転主軸法が採用されている。この回転主軸法は
、次に述べるような方法である。 先ず、工具先端の動作経路上における教示点の位置デー
タとして、工具先端の位置ベクトルと工具の姿勢を表し
た姿勢行列とで構成される４行４列の位置行列が与えら
れる。次に、工具先端が教示点間を移動する時に、空間
の動作経路上の位置の補間と、工具の姿勢変化による姿
勢の補間が行われる。この時、工具先端での工具姿勢の
変化は、ある回転主軸を中心とする回転運動として表さ
れることが知られている。したがって、教示点間を移動
する間の工具姿勢の変化を示す回転主軸の周りの回転角
を分割し、その分割された各角度だけ教示点での工具姿
勢を回転させることにより、順次、補間姿勢を得ること
が出来る。結局、姿勢の回転を行うための３行３列の回
転行列と、位置の補間のための工具先端に固定された座
標系で表された位置の変移列ベクトルとを併せて、姿勢
と位置の補間を行う演算子である４行４列の姿勢変換行
列が存在する。したがって、教示点の位置行列に、この
姿勢変換行列を掛けて補間点での工具先端の位置行列を
求めることが出来る。そして、この補間点での位置行列
からロボットの各駆動軸の回転角を逆変換して求め、求
められた回転角になる様に各駆動軸が回転され、動作経
路上の補間点に、姿勢及び位置が決定される。 回転主軸法は、以上のように、姿勢の補間を回転主軸の
周りの回転運動で行うものであり、したがって、補間姿
勢は、１変数の回転主軸の周りの回転角だけで決定され
ると言う特徴がある。このため、最小動作の滑らかな姿
勢の変化が実現出来る。
には、回転主軸法が採用されている。この回転主軸法は
、次に述べるような方法である。 先ず、工具先端の動作経路上における教示点の位置デー
タとして、工具先端の位置ベクトルと工具の姿勢を表し
た姿勢行列とで構成される４行４列の位置行列が与えら
れる。次に、工具先端が教示点間を移動する時に、空間
の動作経路上の位置の補間と、工具の姿勢変化による姿
勢の補間が行われる。この時、工具先端での工具姿勢の
変化は、ある回転主軸を中心とする回転運動として表さ
れることが知られている。したがって、教示点間を移動
する間の工具姿勢の変化を示す回転主軸の周りの回転角
を分割し、その分割された各角度だけ教示点での工具姿
勢を回転させることにより、順次、補間姿勢を得ること
が出来る。結局、姿勢の回転を行うための３行３列の回
転行列と、位置の補間のための工具先端に固定された座
標系で表された位置の変移列ベクトルとを併せて、姿勢
と位置の補間を行う演算子である４行４列の姿勢変換行
列が存在する。したがって、教示点の位置行列に、この
姿勢変換行列を掛けて補間点での工具先端の位置行列を
求めることが出来る。そして、この補間点での位置行列
からロボットの各駆動軸の回転角を逆変換して求め、求
められた回転角になる様に各駆動軸が回転され、動作経
路上の補間点に、姿勢及び位置が決定される。 回転主軸法は、以上のように、姿勢の補間を回転主軸の
周りの回転運動で行うものであり、したがって、補間姿
勢は、１変数の回転主軸の周りの回転角だけで決定され
ると言う特徴がある。このため、最小動作の滑らかな姿
勢の変化が実現出来る。
ところが、回転主軸法は、３次元的に任意の方向を採り
得る回転主軸の周りの姿勢の回転、したがって、最短経
路により姿勢の変化を行うものであるので、回転主軸の
周りの全ての回転姿勢を工具が現実に採れることを前提
としている。即ち、工具は空間位置に関係なく任意の姿
勢を採れることを必要とし、工具の姿勢制御に関し全て
の空間位置で３自由度を有するロボットを前提としてい
る。 この為、工具の姿勢制御が２自由度以下のロボット、例
えば、直交座標型５軸ロボツトに於いては、上記の回転
主軸法を用いることが出来ない。 又、回転主軸法は、補間点での工具先端の位置行列から
、各駆動軸の回転角に、補間演算の度に逆変換をする必
要があるため、処理時間が長くなること、補間点が特異
点である時は、逆変換により、各駆動軸の回転角が一意
的に求まらないと言う欠点が存在する。そのため、特異
点特有の処理を必要とする。 本発明は上記の問題点を解決するために成されたもので
あり直交座標型のロボットにおける新たな補間方法を実
現する装置を提供することを目的とする。
得る回転主軸の周りの姿勢の回転、したがって、最短経
路により姿勢の変化を行うものであるので、回転主軸の
周りの全ての回転姿勢を工具が現実に採れることを前提
としている。即ち、工具は空間位置に関係なく任意の姿
勢を採れることを必要とし、工具の姿勢制御に関し全て
の空間位置で３自由度を有するロボットを前提としてい
る。 この為、工具の姿勢制御が２自由度以下のロボット、例
えば、直交座標型５軸ロボツトに於いては、上記の回転
主軸法を用いることが出来ない。 又、回転主軸法は、補間点での工具先端の位置行列から
、各駆動軸の回転角に、補間演算の度に逆変換をする必
要があるため、処理時間が長くなること、補間点が特異
点である時は、逆変換により、各駆動軸の回転角が一意
的に求まらないと言う欠点が存在する。そのため、特異
点特有の処理を必要とする。 本発明は上記の問題点を解決するために成されたもので
あり直交座標型のロボットにおける新たな補間方法を実
現する装置を提供することを目的とする。
上記問題点を解決するための発明の構成は次の通りであ
り、その概念が第１図に示されている。 本発明は、工具先端の動作軌跡上の教示点毎にその位置
と姿勢に関連する教示点データを記憶したデータ記憶装
置７と、 前記データ記憶装置７に記憶されている教示点データか
ら隣接する教示点間の動作軌跡上の補間点における前記
工具先端の位置と姿勢に関連する補間点データを演算し
、該補間点データに基づき、ロボットの各駆動軸を制御
する補間制御装置１と、を具備した直交座標型ロボット
の制御装置において、 前記補間制御装置１は、 隣接する前記教示点間の動作軌跡を分割する補間点に於
ける工具先端の位ばに関連する直角座標を求める位置補
間Ｒ２と、 隣接する前記教示点間の動作軌跡上を前記工具先端が移
動する間の、前記工具先端の姿勢を制御する各駆動軸の
回転量を、前記位置の補間点に応じて分割して、角度の
補間値を求める軸角度補間部３と、 前記軸角度補間部３によって求められた前記補間点での
前記工具先端の姿勢を制御する駆動軸の回転角から、前
記工具先端の姿勢に関連する姿勢行列を演算する姿勢行
列演算部４と、 前記姿勢行列演算部４で求められた前記姿勢行−列と、
前記位置補間部２で求められた位置の直角座標とから、
前記補間点に於ける、工具先端の姿勢に関与しない駆動
軸の回転角を求める軸角変波□ 算部５と、 前記軸角度補間部３と前記軸角度演算部５によって求め
られ角度に各駆動軸を制御する軸制御部６と、 を有することを特徴とするロボット制御装置である。 ここで、教示点データは、工具先端の姿勢行列と位置ベ
クトルで表現した４行４列の位置行列の他、作業ヘッド
先端の位置行列、ロボットの各駆動軸の回転角でも良い
。また、工具先端の位置行列と作業ヘッド先端の位置行
列は、工具固有の４行４列の工具行列で、相互に関連づ
けられており、相互に変換が可能である。したがって、
上記した工具先端の位置に関連した直角座標とは、工具
先端の位置の直角座標又は作業ヘッド先端の位置の直角
座標を意味し、工具先端の姿勢に関連した姿勢行列とは
、工具先端の姿勢行列又は作業ヘッド先端の姿勢行列を
意味する。
り、その概念が第１図に示されている。 本発明は、工具先端の動作軌跡上の教示点毎にその位置
と姿勢に関連する教示点データを記憶したデータ記憶装
置７と、 前記データ記憶装置７に記憶されている教示点データか
ら隣接する教示点間の動作軌跡上の補間点における前記
工具先端の位置と姿勢に関連する補間点データを演算し
、該補間点データに基づき、ロボットの各駆動軸を制御
する補間制御装置１と、を具備した直交座標型ロボット
の制御装置において、 前記補間制御装置１は、 隣接する前記教示点間の動作軌跡を分割する補間点に於
ける工具先端の位ばに関連する直角座標を求める位置補
間Ｒ２と、 隣接する前記教示点間の動作軌跡上を前記工具先端が移
動する間の、前記工具先端の姿勢を制御する各駆動軸の
回転量を、前記位置の補間点に応じて分割して、角度の
補間値を求める軸角度補間部３と、 前記軸角度補間部３によって求められた前記補間点での
前記工具先端の姿勢を制御する駆動軸の回転角から、前
記工具先端の姿勢に関連する姿勢行列を演算する姿勢行
列演算部４と、 前記姿勢行列演算部４で求められた前記姿勢行−列と、
前記位置補間部２で求められた位置の直角座標とから、
前記補間点に於ける、工具先端の姿勢に関与しない駆動
軸の回転角を求める軸角変波□ 算部５と、 前記軸角度補間部３と前記軸角度演算部５によって求め
られ角度に各駆動軸を制御する軸制御部６と、 を有することを特徴とするロボット制御装置である。 ここで、教示点データは、工具先端の姿勢行列と位置ベ
クトルで表現した４行４列の位置行列の他、作業ヘッド
先端の位置行列、ロボットの各駆動軸の回転角でも良い
。また、工具先端の位置行列と作業ヘッド先端の位置行
列は、工具固有の４行４列の工具行列で、相互に関連づ
けられており、相互に変換が可能である。したがって、
上記した工具先端の位置に関連した直角座標とは、工具
先端の位置の直角座標又は作業ヘッド先端の位置の直角
座標を意味し、工具先端の姿勢に関連した姿勢行列とは
、工具先端の姿勢行列又は作業ヘッド先端の姿勢行列を
意味する。
本発明の作用を理解し易くするため、教示点データを工
具先端の位置行列に、位置補間部の演算する位置の補間
を工具先端の位置の補間に、軸角度補間部の演算する工
具先端の姿勢に関連する姿勢行列を作業ヘッド先端の姿
勢行列に、それぞれ限定して説明する。 先ず、第２図の配置構成について説明する。０−ｘｙｚ
座標系は、空間に固定された直交座標系である。Ｐ点は
工具先端を表し、Ｑ点は工具を取り付けるロボットの作
業ヘッド先端を表す。工具先端Ｐには、工具先端での工
具姿勢を表すために単位ベクトルｅｌ、ｅ２．ｅ３が工
具に固定されて図示するように採られている。また作業
ヘッド先端Ｑにおける姿勢を表すために作業ヘッドに固
定された単位ベクトルａ１．ａ２．ａ３が図示するよう
に採られている。これらの単位ベクトルの成分を次式で
定義する。 ｅ１＝（Ｔ８．ＴＩ２．ＴＩ、） ・・・・・・−（１
）ｅ ２ ＝ （Ｔ ２１． Ｔ ２２． Ｔ ｉ−）
−−−−（２）１１３ ＝ （Ｔ ｓｌ、 Ｔ ｉｌ
ｌ、 Ｔ ３３） ’−”””””（３）ａ １ ＝（
Ｓ ｚ、 Ｓ ＋ｔ、 Ｓ ＋ｓ） ”””−””’
（４）ａ ２ ＝ （Ｓ ２１． Ｓ ２２． Ｓ
２ｓ） −−（ｓ）ａ ３ ＝ （Ｓ ａ＋、 Ｓ ３
２． Ｓ ３３） −−・−・’（６）また、Ｐ点及
びＱ点の位置ベクトル（成分は直交座標を意味する）を
次式で定義する。 ＯＰ工（Ｐイ、Ｐ、、Ｐ、）・・・・・・・・・・・・
・・・−・・・・（７）ｏｑ冨（Ｑ、、Ｑ、、Ｑ、）・
・・・・・−・・・・・・・・・・・（８）従って、工
具先端の位置行列Ｔ及び作業ヘッド先端の位置行列Ｓは
、次式で定義される。 ここで、左上の３行３列の行列が姿勢行列と言われるも
のである。また工具固有の工具行列Ｍが次式で定義され
る。 この工具行列Ｍは、作業ヘッド先端の位置行列Ｓと工具
先端の位置行列Ｔとを関連づけるものである。工具先端
の姿勢及び位置を、作業ヘッド先端に固定した座標系Ｑ
−ａｌａ２ａ３で表現した行列と言える。即ち、ｅ１ベ
クトルのａｌ、ａ２、ａ３ベクトルに対する方向余弦が
（Ｍ、９Ｍ１２゜Ｍｌ、）であり、ｅ２ベクトルのそれ
らが、（Ｍ２．。 Ｍ２．、 Ｍ２．）であり、ｅ２ベクトルのそれらが
、（Ｍ＝１． Ｍ−、Ｍ３３）である。又、ＧＬＰベ
クトルの座標系Ｑ−ａｌａ２ａ３での座標成分が、（Ｒ
１゜Ｒ２，Ｒ３）である。従って、行列Ｔ、Ｓ、Ｍの間
には次式の関係がある。 Ｔ＝Ｓ−Ｍ・・・・・・・−・・・・・・・・・・・・
・・・・ αのまた、ロボットの各駆動軸の回転角（６
軸の場合）を （θ１．θ７．θ２．θ４．θ３．θ６．）−０１とす
ると、回転角Ｑ３と、作業ヘッド先端の位置行列Ｓとの
間には、ロボット固有の一定の関係が存在し、相互に変
換することが出来る。又、工具先端の位置行列Ｔと作業
ヘッド先端の位置行列Ｓとは、０２１式の関係があるか
ら、結局、駆動軸の回転角０と、Ｔ、Ｓとは、相互に関
連し、相互に変換することが出来る。 係る配置構成に於いて、各教示点の教示点データは、位
置行列Ｔとして、データ記憶袋Ｕｔ７に記憶されている
。 位置補間部２は、データ記憶装置から教示点データの内
、工具先端の直交座標（Ｐ、、Ｐ、、Ｐ、）を読み取り
、隣接した教示点間の動作軌跡上の補間点の座標（Ｐ、
（ｉ） 、 Ｐ、 （ｉ） 、 Ｐ、 （ｉ） ）
を算出する。 軸角度補間部３は、データ記憶装置７から教示点データ
を読み取り、工具の姿勢制御に関係する駆動軸（ここで
は、４，５．６軸）の回転角を、逆変換して求める。そ
して、隣接教示点間の各駆動軸の回転量を分割して、各
軸独立に角度補間を行う。 その後、姿勢行列演算部４は、補間して求められた、姿
勢制御に関与する駆動軸の回転角から、作業ヘッド先端
の３行３列の姿勢行列を求める。 次に、軸角度演算部５は、作業ヘッド先端の姿勢行列と
、工具先端の位置の直交座標から、０２１式の関係式に
より、作業ヘッド先端の位置の直交塵！ （Ｑ、 （ｉ
）、Ｑ、 （ｉ）、Ｑ、 （ｉ＞ ）を求め、補間点で
の作業ヘッド先端の位置行列Ｓを求める。そして、この
位置行列から、工具姿勢に関与しない各駆動軸（ここで
は、１．２．３軸）の回転角を求める。 次に、軸制御部６は、軸角度補間部３で求められた、姿
勢制御に関連する駆動軸の回転角と、軸角度演算部５で
求められた、姿勢制御に関与しない駆動軸の回転角とか
ら、その角に各駆動軸を回転して、位置と姿勢の補間を
完了する。 上記したように、工具先端の位置行列Ｔと作業ヘッド先
端の位置行列Ｓとは、０２１式に示す関係式で関連づけ
られているので、何れの位置行列を用いても、上記の処
理は可能である。たとえば、位置の補間を、工具先端の
位置行列から作業ヘッド先端の位置行列に変換し、作業
ヘッド先端の位置で補間しても良い。 上記したように、本発明では、姿勢に関与する軸の回転
角補間に関しては、従来のように、位置行列から、補間
演算の処理の毎に、逆変換して、駆動軸の回転角を求め
る必要がない。即ち、直接的に各駆動軸の回転角を補間
しているから、補間点が特異点となり、一意的に逆変換
出来ないと言う問題点が解決される。
具先端の位置行列に、位置補間部の演算する位置の補間
を工具先端の位置の補間に、軸角度補間部の演算する工
具先端の姿勢に関連する姿勢行列を作業ヘッド先端の姿
勢行列に、それぞれ限定して説明する。 先ず、第２図の配置構成について説明する。０−ｘｙｚ
座標系は、空間に固定された直交座標系である。Ｐ点は
工具先端を表し、Ｑ点は工具を取り付けるロボットの作
業ヘッド先端を表す。工具先端Ｐには、工具先端での工
具姿勢を表すために単位ベクトルｅｌ、ｅ２．ｅ３が工
具に固定されて図示するように採られている。また作業
ヘッド先端Ｑにおける姿勢を表すために作業ヘッドに固
定された単位ベクトルａ１．ａ２．ａ３が図示するよう
に採られている。これらの単位ベクトルの成分を次式で
定義する。 ｅ１＝（Ｔ８．ＴＩ２．ＴＩ、） ・・・・・・−（１
）ｅ ２ ＝ （Ｔ ２１． Ｔ ２２． Ｔ ｉ−）
−−−−（２）１１３ ＝ （Ｔ ｓｌ、 Ｔ ｉｌ
ｌ、 Ｔ ３３） ’−”””””（３）ａ １ ＝（
Ｓ ｚ、 Ｓ ＋ｔ、 Ｓ ＋ｓ） ”””−””’
（４）ａ ２ ＝ （Ｓ ２１． Ｓ ２２． Ｓ
２ｓ） −−（ｓ）ａ ３ ＝ （Ｓ ａ＋、 Ｓ ３
２． Ｓ ３３） −−・−・’（６）また、Ｐ点及
びＱ点の位置ベクトル（成分は直交座標を意味する）を
次式で定義する。 ＯＰ工（Ｐイ、Ｐ、、Ｐ、）・・・・・・・・・・・・
・・・−・・・・（７）ｏｑ冨（Ｑ、、Ｑ、、Ｑ、）・
・・・・・−・・・・・・・・・・・（８）従って、工
具先端の位置行列Ｔ及び作業ヘッド先端の位置行列Ｓは
、次式で定義される。 ここで、左上の３行３列の行列が姿勢行列と言われるも
のである。また工具固有の工具行列Ｍが次式で定義され
る。 この工具行列Ｍは、作業ヘッド先端の位置行列Ｓと工具
先端の位置行列Ｔとを関連づけるものである。工具先端
の姿勢及び位置を、作業ヘッド先端に固定した座標系Ｑ
−ａｌａ２ａ３で表現した行列と言える。即ち、ｅ１ベ
クトルのａｌ、ａ２、ａ３ベクトルに対する方向余弦が
（Ｍ、９Ｍ１２゜Ｍｌ、）であり、ｅ２ベクトルのそれ
らが、（Ｍ２．。 Ｍ２．、 Ｍ２．）であり、ｅ２ベクトルのそれらが
、（Ｍ＝１． Ｍ−、Ｍ３３）である。又、ＧＬＰベ
クトルの座標系Ｑ−ａｌａ２ａ３での座標成分が、（Ｒ
１゜Ｒ２，Ｒ３）である。従って、行列Ｔ、Ｓ、Ｍの間
には次式の関係がある。 Ｔ＝Ｓ−Ｍ・・・・・・・−・・・・・・・・・・・・
・・・・ αのまた、ロボットの各駆動軸の回転角（６
軸の場合）を （θ１．θ７．θ２．θ４．θ３．θ６．）−０１とす
ると、回転角Ｑ３と、作業ヘッド先端の位置行列Ｓとの
間には、ロボット固有の一定の関係が存在し、相互に変
換することが出来る。又、工具先端の位置行列Ｔと作業
ヘッド先端の位置行列Ｓとは、０２１式の関係があるか
ら、結局、駆動軸の回転角０と、Ｔ、Ｓとは、相互に関
連し、相互に変換することが出来る。 係る配置構成に於いて、各教示点の教示点データは、位
置行列Ｔとして、データ記憶袋Ｕｔ７に記憶されている
。 位置補間部２は、データ記憶装置から教示点データの内
、工具先端の直交座標（Ｐ、、Ｐ、、Ｐ、）を読み取り
、隣接した教示点間の動作軌跡上の補間点の座標（Ｐ、
（ｉ） 、 Ｐ、 （ｉ） 、 Ｐ、 （ｉ） ）
を算出する。 軸角度補間部３は、データ記憶装置７から教示点データ
を読み取り、工具の姿勢制御に関係する駆動軸（ここで
は、４，５．６軸）の回転角を、逆変換して求める。そ
して、隣接教示点間の各駆動軸の回転量を分割して、各
軸独立に角度補間を行う。 その後、姿勢行列演算部４は、補間して求められた、姿
勢制御に関与する駆動軸の回転角から、作業ヘッド先端
の３行３列の姿勢行列を求める。 次に、軸角度演算部５は、作業ヘッド先端の姿勢行列と
、工具先端の位置の直交座標から、０２１式の関係式に
より、作業ヘッド先端の位置の直交塵！ （Ｑ、 （ｉ
）、Ｑ、 （ｉ）、Ｑ、 （ｉ＞ ）を求め、補間点で
の作業ヘッド先端の位置行列Ｓを求める。そして、この
位置行列から、工具姿勢に関与しない各駆動軸（ここで
は、１．２．３軸）の回転角を求める。 次に、軸制御部６は、軸角度補間部３で求められた、姿
勢制御に関連する駆動軸の回転角と、軸角度演算部５で
求められた、姿勢制御に関与しない駆動軸の回転角とか
ら、その角に各駆動軸を回転して、位置と姿勢の補間を
完了する。 上記したように、工具先端の位置行列Ｔと作業ヘッド先
端の位置行列Ｓとは、０２１式に示す関係式で関連づけ
られているので、何れの位置行列を用いても、上記の処
理は可能である。たとえば、位置の補間を、工具先端の
位置行列から作業ヘッド先端の位置行列に変換し、作業
ヘッド先端の位置で補間しても良い。 上記したように、本発明では、姿勢に関与する軸の回転
角補間に関しては、従来のように、位置行列から、補間
演算の処理の毎に、逆変換して、駆動軸の回転角を求め
る必要がない。即ち、直接的に各駆動軸の回転角を補間
しているから、補間点が特異点となり、一意的に逆変換
出来ないと言う問題点が解決される。
以下本発明を具体的な実施例に基づいて説明する。本実
施例は、直交座標型５軸ロボツトの制御装置に関するも
である。本ロボットのも°り戊は第３図に示されている
。本ロボットは、レーザ加工ロボットである。レール１
２は、レール１０．１１に案内されて、サーボモータＭ
ｌ（ｍ４図）により、駆動されて、第１軸（Ｘ軸）方向
に移動する。 キャリア１３は、レール１２上に摺動自在に配設されて
おり、サーボモータＭ２の回転により回転する送り螺子
１４により、第２軸（Ｙ軸）方向に移動する。キャリア
１３の先端部には、それぞれ第４軸、第５軸の回りに旋
回する作業ヘッド１５が配設されている。その作業ヘッ
ド１５は、キャリア１３に回転自在に配設されており、
図示しない送り螺子機構により第３軸方向に移動するよ
うになっている。作業ヘッド１５には、レーザ光を照射
するレーザビームヘッド（工具）１６が設けられている
。３１は、レーザ発振装置であり、それにより発振され
たレーザ光は、ミラー３２．３３．３４、導光路３５．
３６によってキャリア１３に導かれ、レーザビームヘッ
ド１６から加工物に対して放射される。 第４図は、実施例装置の構成を示したものである。第４
図において、２０はマイクロコンピュータ等から成る中
央処理装置である。この中央処理装置２０には、メモリ
２５、サーボモータを駆動するためのサーボＣＰＵ２２
ａ〜２２ｅ１ジヨグ運転の指令、教示点の指示等１を行
う操作盤２６が接続されている。レーザ加工ロボットの
各軸第１〜第５軸を駆動するためのサーボモータＭ１〜
Ｍ５は、それぞれサーボＣＰＵ２２ａ〜２２ｅによって
駆動される。 前記サーボＣＰＵ２２ａ〜２２ｅのそれぞれは、中央処
理装置２０から出力される回転角指令データθｌ〜θ５
に基づいて２次補開して得られた目標回転角と、サーボ
モータＭ１〜Ｍ５に連結されたエンコーダＥ１〜Ｅ５の
出力α１〜α５との間の偏差を演算し、この演算された
偏差の大きさに応じた速度で各サーボモータＭ１〜Ｍ５
を回転させるように作動する。 前記メモリ２５には、教示点データとして、レーザビー
ムヘッド１６の先端Ｐの位置と姿勢を表した位置行列Ｔ
が記憶されている。その他、ヘッドの定常移動速度を記
憶する記憶エリア、本装置の動作を規定したプログラム
を記憶する記ｔαエリアが設けられている。 第５図は同装置において使用されているＣＰＵ２０の処
理手順を示したフローチャートである。 先ず、ステップ１００で教示点データをメモリ２５から
読み取り、工具先端の位置行列Ｔから逆変換により、第
４軸、第５軸のジヨイント座標（θ、。 θ、）が求められる。次にステップ１０２で、隣接する
教示点データから、教示点間の空間におけるヘッド先端
Ｐの移動経路上の距離ΔＬと第４．第５軸の回転量Δθ
４．Δθ５が演算される。次にステップ１０４に移行し
、それらの移動量の内、最大移動量を決定し、その最大
移動量と軸指令速度ω。と経路指令速度■。とから、教
示点間の移動に要する所要時間へと経路速度■、第４．
第５軸の軸速度ω４．ω３、補間点数ｎが算出される。 次に、ステップ１０６に移行して補間点番号ｉを０に初
期セットし、ステップ１０８へ移行し補間点データが作
成される。この補間点の発生方法は、第６図に示されて
いる。最大移動量を基準に、各定常速度が設定され、図
示するように、徐加速、徐減速の処理が行われ、それぞ
れの、補間変移角Δθ、（ｉ）、 Δθ、（ｉ）と、位
置補間変移ベクトルＰ （０） Ｐ （ｉ）が求められ
る。そしてステップ１１０へ移行して第４．第５軸の補
間角θ４．θ、から作業ヘッド先端の姿勢行列Ｈが次式
により、算出される。 そしてステップ１１２へ移行して工具行列Ｍと、作業ヘ
ッド先端の姿勢行列Ｈとから、作業ヘッド先端の補間点
の位置ベクトルＯＱ （ｉ）が算出される。これは、（
１）式と０４）式とから求める事ができる。 次に、ステップ１１４へ移行して、補間して得られた作
業ヘッド先端の位貿座榎と第４、第５軸の角度から、姿
勢に関与しない各駆動軸の回転角が演算される。 この時の逆変換式は、作業ヘッドの原点０１の座標を（
Ｘ、Ｙ、Ｚ）とし、０１を中心とする４軸の回転半径を
ｃ、５軸の回転半径をｄとして、次式で定義される。 Ｘ＝ＱＮ＋ＣＣＯ！Ｉθ４−ｄ ｓｉｎθ４ Ｓ！ｎθ
ｓ−ａ！１ｌＹ＝Ｑ、 ＋ ｃ ｓｉｎθ４＋ｄｃｏ
ｓθ、 ｓｉｎθ５゛ＱＯＺ＝Ｑｚ＋ｄｃｏｓθ、
−Ｑ’ｌ）又（Ｘ、Ｙ、Ｚ）と第１
〜第３軸の回転角（θ１゜θ２．θ、）は比例し容易に
回転角が求められる。 このようにして、それぞれの補間値から各駆動軸の回転
角が求められ、その値に従って各軸が駆動される。そし
てステップ１１６へ移行して全ての補間点が終了したか
が判定されて、補間点が全て終了していない場合にはス
テップ１０８へ移行して次の補間点の処理が行われる。 このように一定時間毎に補間処理が行われて動作経路の
補間が完了する。
施例は、直交座標型５軸ロボツトの制御装置に関するも
である。本ロボットのも°り戊は第３図に示されている
。本ロボットは、レーザ加工ロボットである。レール１
２は、レール１０．１１に案内されて、サーボモータＭ
ｌ（ｍ４図）により、駆動されて、第１軸（Ｘ軸）方向
に移動する。 キャリア１３は、レール１２上に摺動自在に配設されて
おり、サーボモータＭ２の回転により回転する送り螺子
１４により、第２軸（Ｙ軸）方向に移動する。キャリア
１３の先端部には、それぞれ第４軸、第５軸の回りに旋
回する作業ヘッド１５が配設されている。その作業ヘッ
ド１５は、キャリア１３に回転自在に配設されており、
図示しない送り螺子機構により第３軸方向に移動するよ
うになっている。作業ヘッド１５には、レーザ光を照射
するレーザビームヘッド（工具）１６が設けられている
。３１は、レーザ発振装置であり、それにより発振され
たレーザ光は、ミラー３２．３３．３４、導光路３５．
３６によってキャリア１３に導かれ、レーザビームヘッ
ド１６から加工物に対して放射される。 第４図は、実施例装置の構成を示したものである。第４
図において、２０はマイクロコンピュータ等から成る中
央処理装置である。この中央処理装置２０には、メモリ
２５、サーボモータを駆動するためのサーボＣＰＵ２２
ａ〜２２ｅ１ジヨグ運転の指令、教示点の指示等１を行
う操作盤２６が接続されている。レーザ加工ロボットの
各軸第１〜第５軸を駆動するためのサーボモータＭ１〜
Ｍ５は、それぞれサーボＣＰＵ２２ａ〜２２ｅによって
駆動される。 前記サーボＣＰＵ２２ａ〜２２ｅのそれぞれは、中央処
理装置２０から出力される回転角指令データθｌ〜θ５
に基づいて２次補開して得られた目標回転角と、サーボ
モータＭ１〜Ｍ５に連結されたエンコーダＥ１〜Ｅ５の
出力α１〜α５との間の偏差を演算し、この演算された
偏差の大きさに応じた速度で各サーボモータＭ１〜Ｍ５
を回転させるように作動する。 前記メモリ２５には、教示点データとして、レーザビー
ムヘッド１６の先端Ｐの位置と姿勢を表した位置行列Ｔ
が記憶されている。その他、ヘッドの定常移動速度を記
憶する記憶エリア、本装置の動作を規定したプログラム
を記憶する記ｔαエリアが設けられている。 第５図は同装置において使用されているＣＰＵ２０の処
理手順を示したフローチャートである。 先ず、ステップ１００で教示点データをメモリ２５から
読み取り、工具先端の位置行列Ｔから逆変換により、第
４軸、第５軸のジヨイント座標（θ、。 θ、）が求められる。次にステップ１０２で、隣接する
教示点データから、教示点間の空間におけるヘッド先端
Ｐの移動経路上の距離ΔＬと第４．第５軸の回転量Δθ
４．Δθ５が演算される。次にステップ１０４に移行し
、それらの移動量の内、最大移動量を決定し、その最大
移動量と軸指令速度ω。と経路指令速度■。とから、教
示点間の移動に要する所要時間へと経路速度■、第４．
第５軸の軸速度ω４．ω３、補間点数ｎが算出される。 次に、ステップ１０６に移行して補間点番号ｉを０に初
期セットし、ステップ１０８へ移行し補間点データが作
成される。この補間点の発生方法は、第６図に示されて
いる。最大移動量を基準に、各定常速度が設定され、図
示するように、徐加速、徐減速の処理が行われ、それぞ
れの、補間変移角Δθ、（ｉ）、 Δθ、（ｉ）と、位
置補間変移ベクトルＰ （０） Ｐ （ｉ）が求められ
る。そしてステップ１１０へ移行して第４．第５軸の補
間角θ４．θ、から作業ヘッド先端の姿勢行列Ｈが次式
により、算出される。 そしてステップ１１２へ移行して工具行列Ｍと、作業ヘ
ッド先端の姿勢行列Ｈとから、作業ヘッド先端の補間点
の位置ベクトルＯＱ （ｉ）が算出される。これは、（
１）式と０４）式とから求める事ができる。 次に、ステップ１１４へ移行して、補間して得られた作
業ヘッド先端の位貿座榎と第４、第５軸の角度から、姿
勢に関与しない各駆動軸の回転角が演算される。 この時の逆変換式は、作業ヘッドの原点０１の座標を（
Ｘ、Ｙ、Ｚ）とし、０１を中心とする４軸の回転半径を
ｃ、５軸の回転半径をｄとして、次式で定義される。 Ｘ＝ＱＮ＋ＣＣＯ！Ｉθ４−ｄ ｓｉｎθ４ Ｓ！ｎθ
ｓ−ａ！１ｌＹ＝Ｑ、 ＋ ｃ ｓｉｎθ４＋ｄｃｏ
ｓθ、 ｓｉｎθ５゛ＱＯＺ＝Ｑｚ＋ｄｃｏｓθ、
−Ｑ’ｌ）又（Ｘ、Ｙ、Ｚ）と第１
〜第３軸の回転角（θ１゜θ２．θ、）は比例し容易に
回転角が求められる。 このようにして、それぞれの補間値から各駆動軸の回転
角が求められ、その値に従って各軸が駆動される。そし
てステップ１１６へ移行して全ての補間点が終了したか
が判定されて、補間点が全て終了していない場合にはス
テップ１０８へ移行して次の補間点の処理が行われる。 このように一定時間毎に補間処理が行われて動作経路の
補間が完了する。
本発明は工具先端の姿勢を制御する各軸をそれぞれ独立
に補間して補間回転角を求め、その値と動作経路上の空
間座標での補間値とから全軸の補間回転角を求めて、そ
の値に応じて各軸を駆動するようにした装装置である。 従って直交座標型５軸ロボツトのように従来の主軸回転
法による補間が使えないロボットにおいても、本発明の
補間制御装置を用いる事が出来る。 また直交座標型の６軸ロボツトに適用した場合には、本
発明は、補間点の算出毎に逆変換して姿勢制御に関係す
る駆動軸の補間角を求めていないため、特異点を通過す
るだめの特別な処理を必要としない。
に補間して補間回転角を求め、その値と動作経路上の空
間座標での補間値とから全軸の補間回転角を求めて、そ
の値に応じて各軸を駆動するようにした装装置である。 従って直交座標型５軸ロボツトのように従来の主軸回転
法による補間が使えないロボットにおいても、本発明の
補間制御装置を用いる事が出来る。 また直交座標型の６軸ロボツトに適用した場合には、本
発明は、補間点の算出毎に逆変換して姿勢制御に関係す
る駆動軸の補間角を求めていないため、特異点を通過す
るだめの特別な処理を必要としない。
第１図は、本発明の構成を概念的に示したブロックダイ
ヤグラム、第２図は、工具先端、作業ヘッド先端の位置
関係を示した説明図、第３図は、実施例装置で駆動され
るロボットの構成を示した斜視図、第４図は、実施例装
置の構成を示したブロックダイヤグラム、第５図は、同
実施例装置で使用されたＣＰＵの処理手順を示したフロ
ーチャート、第６図は、補間点の発生手順を図式的に示
した説明図である。 ３１・・・レーザ発擾装置 ３５．３６・導光路３２、
３３． ３４ ・・ミ ラー１０．１１．１２ ・
・レール １３・・・キャリア １４°°°・送り螺子１５バリス
ト １６−′・レーザビームヘッド特許出願人 豊田
工機株式会社 代 理 人 弁理士 藤谷 修 第３図
ヤグラム、第２図は、工具先端、作業ヘッド先端の位置
関係を示した説明図、第３図は、実施例装置で駆動され
るロボットの構成を示した斜視図、第４図は、実施例装
置の構成を示したブロックダイヤグラム、第５図は、同
実施例装置で使用されたＣＰＵの処理手順を示したフロ
ーチャート、第６図は、補間点の発生手順を図式的に示
した説明図である。 ３１・・・レーザ発擾装置 ３５．３６・導光路３２、
３３． ３４ ・・ミ ラー１０．１１．１２ ・
・レール １３・・・キャリア １４°°°・送り螺子１５バリス
ト １６−′・レーザビームヘッド特許出願人 豊田
工機株式会社 代 理 人 弁理士 藤谷 修 第３図
Claims (3)
- （１）工具先端の動作軌跡上の教示点毎にその位置と姿
勢に関連する教示点データを記憶したデータ記憶装置と
、 前記データ記憶装置に記憶されている教示点データから
隣接する教示点間の動作軌跡上の補間点における前記工
具先端の位置と姿勢に関連する補間点データを演算し、
該補間点データに基づき、ロボットの各駆動軸を制御す
る補間制御装置と、を具備した直交座標型ロボットの制
御装置において、 前記補間制御装置は、 隣接する前記教示点間の動作軌跡を分割する補間点に於
ける工具先端の位置に関連する直角座標を求める位置補
間部と、 隣接する前記教示点間の動作軌跡上を前記工具先端が移
動する間の、前記工具先端の姿勢を制御する各駆動軸の
回転量を、前記位置の補間点に応じて分割して、角度の
補間値を求める軸角度補間部と、 前記軸角度補間部によって求められた前記補間点での前
記工具先端の姿勢を制御する駆動軸の回転角から、前記
工具先端の姿勢に関連する姿勢行列を演算する姿勢行列
演算部と、 前記姿勢行列演算部で求められ前記姿勢行列と、前記位
置補間部で求められた位置の直角座標とから、前記補間
点に於ける、工具先端の姿勢に関与しない駆動軸の回転
角を求める軸角度演算部と、前記軸角度補間部と前記軸
角度演算部によって求められた角度に各駆動軸を制御す
る軸制御部と、を有することを特徴とするロボット制御
装置。 - （２）前記姿勢行列演算部の演算する前記工具先端の姿
勢に関連する姿勢行列は、前記工具先端の姿勢を表した
姿勢行列、又は、工具を取り付ける作業ヘッドの先端の
姿勢行列であることをことを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載のロボット制御装置。 - （３）前記位置補間部の求める工具先端の位置に関連し
た直角座標は、工具先端の位置の直角座標、又は、工具
を取り付ける作業ヘッドの先端の位置の直角座標である
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
制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29590185A JPS62154006A (ja) | 1985-12-26 | 1985-12-26 | ロボツト制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29590185A JPS62154006A (ja) | 1985-12-26 | 1985-12-26 | ロボツト制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62154006A true JPS62154006A (ja) | 1987-07-09 |
Family
ID=17826620
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29590185A Pending JPS62154006A (ja) | 1985-12-26 | 1985-12-26 | ロボツト制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62154006A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63254504A (ja) * | 1987-04-13 | 1988-10-21 | Mitsubishi Electric Corp | 数値制御装置 |
| JPH033751A (ja) * | 1989-05-30 | 1991-01-09 | Okuma Mach Works Ltd | 数値制御装置の工具長補正方法 |
| JPH03186902A (ja) * | 1989-11-24 | 1991-08-14 | Samsung Electron Co Ltd | ロボットシステムにおけるエンド・エフェクター移動経路のアーチ化運動方法 |
| JPH04167006A (ja) * | 1990-10-31 | 1992-06-15 | Komatsu Ltd | ロボットの制御方法 |
| JPH04167005A (ja) * | 1990-10-31 | 1992-06-15 | Komatsu Ltd | ロボットの制御方法 |
| JPH04169905A (ja) * | 1990-11-01 | 1992-06-17 | Fanuc Ltd | ３次元レーザの座標変換方式 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS50124357A (ja) * | 1974-03-18 | 1975-09-30 | ||
| JPS5225365A (en) * | 1975-08-20 | 1977-02-25 | Hitachi Ltd | System of controlling industrial robot |
| JPS56159709A (en) * | 1980-05-10 | 1981-12-09 | Daihen Corp | Controller of industrial robot |
| JPS60262214A (ja) * | 1984-06-06 | 1985-12-25 | Nippei Toyama Corp | 加工中心経路の補正方法 |
-
1985
- 1985-12-26 JP JP29590185A patent/JPS62154006A/ja active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS50124357A (ja) * | 1974-03-18 | 1975-09-30 | ||
| JPS5225365A (en) * | 1975-08-20 | 1977-02-25 | Hitachi Ltd | System of controlling industrial robot |
| JPS56159709A (en) * | 1980-05-10 | 1981-12-09 | Daihen Corp | Controller of industrial robot |
| JPS60262214A (ja) * | 1984-06-06 | 1985-12-25 | Nippei Toyama Corp | 加工中心経路の補正方法 |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63254504A (ja) * | 1987-04-13 | 1988-10-21 | Mitsubishi Electric Corp | 数値制御装置 |
| JPH033751A (ja) * | 1989-05-30 | 1991-01-09 | Okuma Mach Works Ltd | 数値制御装置の工具長補正方法 |
| JPH03186902A (ja) * | 1989-11-24 | 1991-08-14 | Samsung Electron Co Ltd | ロボットシステムにおけるエンド・エフェクター移動経路のアーチ化運動方法 |
| JPH04167006A (ja) * | 1990-10-31 | 1992-06-15 | Komatsu Ltd | ロボットの制御方法 |
| JPH04167005A (ja) * | 1990-10-31 | 1992-06-15 | Komatsu Ltd | ロボットの制御方法 |
| JPH04169905A (ja) * | 1990-11-01 | 1992-06-17 | Fanuc Ltd | ３次元レーザの座標変換方式 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5020001A (en) | Robot controller | |
| JP4922584B2 (ja) | ロボットシステム | |
| EP2660013B1 (en) | Method of controlling seven-shaft multi-joint robot, control program, and robot control device | |
| JPH0527125B2 (ja) | ||
| JP3207409B2 (ja) | ロボットのツール姿勢制御方法 | |
| JPH0310782A (ja) | ロボットの動作制御方法 | |
| JPWO2002066210A1 (ja) | ロボット制御装置 | |
| JPS5815801B2 (ja) | 工業用ロボツトの軌跡制御方式 | |
| JP6057284B2 (ja) | 多関節ロボット及び半導体ウェハ搬送装置 | |
| JPS62154006A (ja) | ロボツト制御装置 | |
| JPH1158014A (ja) | 溶接ロボットのウィービング制御装置 | |
| JPS62251901A (ja) | 多軸ロボツトの経路制御装置 | |
| JPH0535327A (ja) | レーザ加工機 | |
| JPH08155647A (ja) | 溶接ロボットのウィービング制御装置 | |
| JPH0756127Y2 (ja) | ウィービング動作をするアーク溶接ロボット | |
| JP2610996B2 (ja) | 多関節ロボット制御装置 | |
| JP4647919B2 (ja) | 制御方法および制御装置 | |
| JPH05505893A (ja) | ロボット・セルの経路の制御方法 | |
| JP3444313B2 (ja) | 工業用ロボットの制御装置 | |
| JPH0425905A (ja) | 産業用ロボットの教示・再生方法 | |
| JPH0820893B2 (ja) | 産業用多関節ロボットの最適移動制御方式 | |
| JPH01121188A (ja) | 自動工作機器の制御方法 | |
| JPH0957671A (ja) | 多関節型移動体の制御装置及びその制御方法 | |
| JPH07295651A (ja) | ロボットの加減速制御装置 | |
| JP2516993B2 (ja) | マニピュレ−タの制御装置 |