JPS6286413A - 移動体の経路教示方法 - 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 本発明は移動体を動かし、この移動体が移動した経路上
の点を順次記憶し、次にはこの記憶を順次読み出して、
この記憶に基いて移動体を動かす」：うにした移動体の
経路教示方法に関するものである。

本発明は移動体として工業用ロボットやある種の工作機
械などが考えられるが、以下の説明では移動体は工業用
ロボットとして説明する。

従来の技術 従来用いられていた工業用ロボットの教示方法は、工業
用ロボットの経路制御対象部が一定距離以上動く毎に、
その点を記憶するかあるいは、一定時間毎に経路制御対
象部の位置を記憶し、再生時はそれらの記憶された点の
間を直線で再生する。

このため、教示点間の間隔は相当却１かくしないと再生
精度が劣化する。したがって、再生精度の劣化を防ぐた
めには多数の経路位置データを必要とし、大容量の記憶
装置が必要となる。

丑だ、操作者が直接工業川口ボットの経路制御対象部を
措持して経路を教示する場合、上記の方法では操作者の
手先のびびり等が経路データに必ず含捷れる。仁の経路
データからロボットのプレイバック時の位置指令を？ｒ
Ｊるので教示操作者の腕あるいけ手先のびびりによって
目標経路が滑らかであってもロボットアームの動作に経
路のぶれあるいはロボットアームの振動が生じる。

一方、記憶容量の問題を解消する試みとして、特開昭５
８−１７６７０５号公報のものがある。

この開示技術では、仮記憶手段に記憶した！Ｊｊ、在の
最も新しい点Ｐｎ−１から工業用ロボットの現在位置Ｐ
−４での距離ｅを演算し、該距離ｌが予め定めたピッチ
ｌ。Ｋ達した時その点Ｐｎを前記仮記憶手段に記憶する
とともに、前記点Ｐｎ−１の１つ前に記憶しだ点Ｐｎ−
２と点Ｐｎ−１を結んだ線と点６ベー、・ Ｐｎ−１と前記点Ｐｎとを結んだ線とのなす角ａｎを前
記点Ｐｎと対をなすデータとして前記仮記憶手段に記憶
し、順次仮記憶された前記角ａｎのうち最も古い角ａ１
　と前記角ａｎとの差が予め定めた許容差Δａよりも大
きくなった時に、最も古い点Ｐ１と最新の点Ｐｎとこの
２点の中間の他の１点Ｐｍとの合計３点の位置データを
本記憶手段に転送し、再生時に円弧補間する位置データ
として記憶する一方、前記仮記憶手段には前記最新の点
Ｐｎおよび角ａｎのデータを初期値Ｐ４．　ａｌとして
残し他のデータは全て消却するようにして、教示を進め
てゆくもので、経路をある範囲内の曲率をもった部分に
分割し、この分割したそれぞれの経路を円弧補間するこ
とによって、曲線部の多い複雑な形状でも少ない記憶容
量を実現しようとするものである。

しかしながら、この開示技術では、仮記憶手段に記憶し
た最も古い点Ｐ１から現在の最も新しい点Ｐｎ、　さら
には前記Ｐｎ点までのｎ点とそれらと対をなす角ａ、か
らａｎを仮記憶手段に記憶し６ベー ておく必要があり、経路中に相当距離の円弧あるいけ曲
率の変化の少々い経路部分が存在した場合にはこの仮記
憶手段自体が太き々記憶容量を持つ必要が生じ、総記憶
容団を著しく減少させるには到らないと考えられる。丑
だ、この開示技術では経路をいくつかの円弧で近似して
いくことになるが、隣り合った円弧どうしが滑らかにつ
々がる可能性は々いといってよく、この経路の方向の不
連続点でロボットの動特性」二、経路制御対象部に振動
等が生じる可能性が出てくる。

発明が解決しようとする問題点 上記の如〈従来の技術で１、実質的に記憶容量の節約を
飛躍的に向上させるには到らない。捷だ、経路をいくつ
かの部分に一定の方法で分割ｌ〜、それらの′部分を円
弧補間するが、隣り合った補間円弧同士は接続点で方向
が不連続であり、ロボットの動特性上、振動等の発生す
る要因と々る。

本発明は上記問題点に鑑み、教示経路データの記憶容量
の減少を図り、再生経路の方向が滑らかである移動体の
経路教示方法を提供するものであ７ベー。

る。

問題点を解決するだめの手段 上記問題点を解決するために本発明の移動体の経路教示
方法は、仮記憶手段に順次記憶した教示経路上の３点り
１．Ｐｎ−１．Ｐｎについて、∠Ｐ１Ｐｎ−１Ｐｎと初
期位置２１点から現在位置Ｐｎ点までの経路の長さＳと
２１点からＰｎ点捷での直線距離ｌを演算し、 ａ∠Ｐ１Ｐｎ−１Ｐｎが予め定めた判定角αより大きい
場合には、２１点からＰｎ点までの前記経路の長さＳと
この２点間の前記直線距離ｌの差を求め、 ａ−１経路の長さＳと直線距離ｌの差が予め定めた判定
長さｄより大きい場合に は、２１点を本記憶手段に記憶し、仮 記憶手段には、”ｎ−１点のデータを初期位置２１点の
データとして残し、現 在位置Ｐ　点のデータをＰｎ−１点のデータとして残し
、 ａ−２前記経路の長さＳと前記直線距離ｌの差が予め定
めた判定長さｄより小さ い場合には、仮記憶手段において現在 位置Ｐｎ点のデータをＰｎ−１点のデータとして残し、 ｂ∠Ｐ１Ｐｎ−１Ｐｎが予め定めた判定角αより小さい
場合にｄ゛、仮記憶手段において一一−１点のデータを
初回位置Ｐ１点のデ〜りとして残し、現在位置一点のデ
ータをＰｎ−１点のデータと次に新しく経路データＰｎ
点をサンプリングし、３点り１．Ｐｎ＋１．Ｐｎにつｂ
ての判定を繰り返して経路データを本記憶手段に記憶し
ていく。ロボットのプレイバック時に１１本記憶手段に
記憶した経路データを高次の補間法で補間する荀装置デ
ータとするものである。

作　　　用 本発明は上記した方法に３１：す、教示経路に屈曲部が
なく∠Ｐ１Ｐｎ−１Ｐｎ〉αとなる場合は２１点からＰ
ｎ−１点の直前にサンプリングした”ｎ−２点ま９ベー
ン での（ｎ−２）個の点の記憶が２１点の１点と々す、教
示経路に屈曲部がありｌ　Ｐｌ　”ｎ−１ｐｎ＜αとな
る場合は２１点からＰｎ−４点までの（ｎ−１）個の点
の記憶を全く行なわないので、経路教示で最大の欠点で
ある記憶容量の問題が解消できる。

さらに、教示操作者の腕あるいけ手先のびびり等に」：
って教示経路が急激に屈曲する場合には、∠Ｐ１Ｐｎ−
１Ｐｎの判定によりその屈曲部付近の経路データを本記
憶手段に記憶しな−ので、ロボットのプレイバック時に
高次の補間法で補間された再生経路は滑らかになる。

実施例 以ド本発明の一実施例を添付図面にもとづいて説明する
。

第２図において、Ｒは工業用ロボットの本体であり、１
はベース、２１回転テーブルである。回転テーブル２の
囲りに歯３が設けられる。一方、ベース１に電動機４を
固定し、これにピニオンギヤ６を直結する。そしてピニ
オンギヤ６と歯３とを噛合させ、回転テーブル２が垂直
旋回軸を中心ＩＣ）Ａ：、−。

として矢印で示すθ方向へ旋回可能とする。同転テーブ
ル２に第１アーム６をピン（図示せず）で枢着する。油
圧アクチュエータ７のヘッド８をピン９で回転テーブル
２に枢着し、ロッド１ｏをピン１１で第１アーム６に枢
着する。そして油圧アクチュエータ７で第１７−ム６を
矢印で示すφ方向へ旋回できるようにする。第１アーム
６に第２アーム１２をピン（図示せず）で枢着する。油
圧アクチュエータ１３のヘッド１４をピン１６により第
１アーム６に枢着し、ロッド１６をピン１７により第２
アーム１２に枢着する。そして油圧アクチュエータ１３
で第２アーム１２を矢印ψ方向へ旋回可能とする。第２
７−ム１２の先端に水平旋回軸を有し矢印γ方向に旋回
可能な第１揺動モータ１８を設ける。第１揺動モータ１
８に第２揺動モータ１ｅを取りつける。この第２揺動モ
ータ１９は第１揺動モータ１８の揺動軸に対して直角を
なす揺動軸を有し、矢印β方向に揺動できるようにする
。第２揺動モータ１９に一対のフィンガ２０を設け、こ
のフィンガ２０でシール剤の塗布１１ペー。

ガン２１を保持する。

第３図にも示す、位置検出手段２２　、２３　。

２４．２５および２６を設け、ベース１に対する回転テ
ーブル２の姿勢θ、回転テーブル２に対する第１アーム
６の姿勢φ、第１アーム６に対する第２アーム１２の姿
勢ψ、第２アーム１２に対する第１揺動モータ１８の姿
勢γ、第１揺動モータ１８に対する第２揺動モータ１９
の姿勢βを夫々検出するようにする。

第３図において、２７は判定角度値設定手段、２８は判
定長さ値設定手段、２９は本記憶手段、３０は仮記憶手
段、３１はマイクロコンピュータ等の演算処理手段であ
る。本記憶手段２９は、再生時に本実施例ではアキマの
方法で補間するだめの位置デ〜りとして、後述する経路
上の特定の点を記憶する。演算処理手段３１けその処理
内容を第１図に示すが位置検出手段２２〜２６の出力を
受けて塗布ガン２１の現在位置Ｐｎを演算する。

寸だ、仮記憶手段３０から該記憶手段が記憶している初
期位置Ｐ１の位置データを読み出し、この点Ｐ１と現在
位置Ｐｎ点との間の直線距離ｌを演算する。ここで現在
位置Ｐｎ点は点Ｐ１から数えて第ｎ番目のサンプリング
点であり、経路データのサンプリングは塗布ガン２１が
一定距離以上動く毎に行う。現在位置Ｐｎ点の１つ前に
サンプリングしたＰｎ−１点の位置データを仮記憶手段
３゜から読み出し、この点”ｎ−１点と現在位置Ｐｎ点
との間の経路の長さＳ′を演算し、仮記憶手段３ｏが記
憶している２１点とＰｎ−１点の間の経路の長さＳを読
み出し、この経路の長さＳ　Ｋ　Ｐｎ。

点とＰｎ点との経路の長さＳ′を加えたものを２１点と
Ｐｎ点との間の経路の長さとして仮記憶手段３０に書き
込んで経路長さＳを更新する。捷た、仮記憶手段３０　
Ｋ　Ｎ［？、憶さｉｌている”１　”ｎ−１”ｎ点の位
置データから∠Ｐ１Ｐｎ−１Ｐｎを演算し、∠Ｐ１Ｐｎ
−１Ｐｎが判定角度値設定手段２７から得た判定角度α
の値より大きい場合には、次の（１）の処理を行う。

（１）先に求めた２１点からＰｎ点捷での経路の長さＳ
と直線距離ｌの差を求め、判定長さ値設置３ベー、・ 定手段２８から得られる判定長さｄの値と比較する。経
路の長さＳと直線距離ｌの差が判定長さｄより大きい場
合には、仮記憶手段３ｏから判定フラグを読み出し、判
定フラグがＯであれば２１点の経路データを本記憶手段
２９に書き込み、判定フラグが１であれば仮記憶手段３
゜の判定フラグを０にリセットする。そして、仮記憶手
段３ｏの記憶している経路の長さＳをＰｎ−１点とＰｎ
点の距離Ｓ′に書き換え、Ｐｎ−１点のデータを初期位
置２４点のデータとして残し、現在位置Ｐｎ点のデータ
をＰｎ−１点のデータとして残す。

経路の長さＳと直線距離ｌの基が判定長さｄより小さい
場合には現在位置Ｐｎ点のデータをＰｎ−１点のデータ
として残す。

∠Ｐ１Ｐｎ−１Ｐｎが判定角度αの値より小さい場合に
は、次の（１１）の処理を行う。

（１１）仮記憶手段３ｏに記憶している経路の長さＳを
Ｐｎ−１点とＰｎ点との距離Ｓ′に書き換え、Ｐｎ−１
点のデータを初期位置２４点のデータと１４よ、− して残し、現在位置Ｐｎ点のデータをＰｎ、、、１点の
データとして残し、仮記憶手段３００判定フラグを１に
する。

さらに、演算処理手段３１は位置検出手段２２〜２６の
出力を受けて新たに塗布ガン２１の現在位置Ｐｎを演算
する。以下同様に本記憶手段２９への経路データの格納
を繰り返していく。

さて、位置検出手段２２〜２６の出力θ、φ。

ψ、γ、βの値から、塗布ガン２１の先端の直交座標上
での値ｘｎ、Ｙｎ、Ｚｎ（なお、Ｐｎ（Ｘｎ、　Ｙｎ。

Ｚｎ）である）ｄｌ で求めることができる。逆に直交座標上での値Ｘｎ、Ｙ
ｎ、Ｚｎからθ、φ、ψ、γ、βの値は、１５４−ジ で求めるととができる。なお、Ａは工業用ロボットの構
成で決まる行列であり、Ａ−１はＡの逆行列である。１
だ−１点Ｐ１と点Ｐｎ−１を結ぶ直線と点Ｐｎ−１と点
Ｐｎを結ぶ直線のなす角θは、３点り１．Ｐｎ−１．・
Ｐｎの各ｘ、ｙ、ｚの値から求まる。

なお−１点Ｐ１の記憶には（Ｘ、Ｙ、Ｚ）または、（θ
、φ、ψ、γ、β）の値で記憶する。本記憶手４に記憶
した経路データは再生時アキマの方法で補間されるが、
アキマの方法では補間節点が少くとも４点必要であり、
教示された点が始点と終点の２点のときは直線補間、教
示された点が３点のときは、円弧補間を用いる。

次に、この方法で行なった教示の具体例を示す。

第４図は実線で示した直角部をもつ教示経路において本
発明の経路教示方法を適用したものである。

判定角αを用いた判定によって急激に曲がった直角部付
近では教示点が採用されない。し７たがってアキマの方
法で採用点を補間すれば、破線で示すように滑らかに再
生することが可能となる。

発明の効果 本発明は以上により、２１点からＰｎ’−２点までの（
ｎ−２）個の点の記憶が２１点の１点となるか、あるい
は２１点からＰｎ−１点までの（ｎ−１）個の点の記憶
を全く行なわ々いので、経路教示で最大の欠点である記
憶容量の問題が解消できるとともに、教示操作者の腕あ
るいは手先のびびり等によって教示経路が急激に屈曲す
る場合、その屈曲部付近の経路データを本記憶手段に記
憶しないので、再生時に高次の補間法で補間された再生
経路は滑らかになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における経路教示方法を示す
フローチャート、第２図は本発明の一実施例を適用する
工業用ロボットの斜視図、第３図は本発明の一実施例に
おける教示装置を示すプロ１７ページ ノク図、第４図は本発明の教示方法により得られた再生
経路を教示経路と比較して示す線図である。 ２２．２３，２４，２５．２６・旧・・位置検出手段、
２７・・・・・・判定角度値設定手段、２８・・・Ｍ判
定長さ値設定手段、２９・・・・・・本記憶手段、３ｏ
・・山・仮記憶手段、３１・・・・・・演算処理手段。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第　
１　図 １ターＬ ｐ、、Ｐｒ１−イ、ρ。丘 予刃ＩＩ乙 Ｐ＋−五＝Ｓ。 ＡＭＡ’ＪＲ麹Ｐ＋Ｐｎ　＝ｉ− １Ｐ＋Ｐｎ−＋ｐｎ 律 第２図 第　４　図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）移動体を動かし、該移動体が移動した経路上の点
   を順次記憶する方法において、仮記憶手段に順次記憶し
   た教示経路上の３点Ｐ＿１、Ｐ＿ｎ＿−＿１、Ｐ＿ｎに
   ついて、∠Ｐ＿１Ｐ＿ｎ＿−＿１Ｐ＿ｎと初期位置Ｐ＿
   １点から現在位置Ｐ＿ｎ点までの経路の長さＳとＰ＿１
   点からＰ＿ｎ点までの直線距離ｌを演算し、 ａ　∠Ｐ＿１Ｐ＿ｎ＿−＿１Ｐ＿ｎが予め定めた判定角
   αより大きい場合には、Ｐ＿１点からＰ＿ｎ点までの前
   記経路の長さＳとこの２点間の前記直線距離ｌの差を求
   め、 ａ−１　経路の長さＳと直線距離ｌの差が予め定めた判
   定長さｄより大きい場合に は、Ｐ＿１点を本記憶手段に記憶し、仮 記憶手段には、Ｐ＿ｎ＿−＿１点のデータを初期位置Ｐ
   ＿１点のデータとして残し、現 在位置Ｐ＿ｎ点のデータをＰ＿ｎ＿−＿１点のデータと
   して残し、 ａ−２　前記経路の長さＳと前記直線距離ｌの差が予め
   定めた判定長さｄより小さ い場合には、仮記憶手段において現在 位置Ｐ＿ｎ点のデータをＰ＿ｎ＿−＿１点のデータとし
   て残し、 ｂ　∠Ｐ＿１Ｐ＿ｎ＿−＿１Ｐ＿ｎが予め定めた判定角
   αより小さい場合には、仮記憶手段においてＰ＿ｎ＿−
   ＿１点のデータを初期位置Ｐ＿１点のデータとして残し
   、現在位置Ｐ＿ｎ点のデータをＰ＿ｎ＿−＿１点のデー
   タとして残し、このｂ項でＰ＿１点のデータとして残さ
   れたデータは、ａ−１項で本記憶手段に記憶せず、 次に新しく経路データＰ＿ｎ点をサンプリングし、３点
   Ｐ＿１、Ｐ＿ｎ＿−＿１、Ｐ＿ｎについて上記の判定を
   繰り返して経路データを本記憶手段に記憶していき、記
   憶した経路データを高次の補間法で補間する位置データ
   とすることを特徴とする移動体の経路教示方法。
2. （２）前記経路の長さＳと直線距離ｌの差と、前記判定
   長さｄの比較を、経路の長さＳのｎ乗と直線距離ｌのｎ
   乗の差に対して、判定長さｄのｎ乗を比較することによ
   って行う特許請求の範囲第１項記載の移動体の経路教示
   方法。