JPS63134183A - ロボット動作制御方法 - 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、その動作領域内に障害物があったり。

あるいはその動作領域が他のロボットの動作領域と干渉
する場合でも１回避経路を容易に設定しつつ、しかも高
速動作が可とされたロボット動作制御方式に関するもの
である。

〔従来の技術〕

これまでのロボットの動作制御においては動作単位とし
てのその全動作経路は１命令で設定されており、１命令
で動作経路が設定される場合は経路が１つの軌道補間法
によって演算されるものとなっている。

より具体的に説明すれば、ロボットを１点から他の１点
に動作させる場合に各軸関節の全経路動作量をそれぞれ
演算し、各軸毎に動作量を等配分してロボットの動作を
制御する方式を採るとすれば、サーボモーターが追従し
得る許容制御値の範囲内で、最も高速にロボットを動作
させることが可能となっている。即ち、動作の始点から
終点までの経路においては、各軸の動作量（関節角速度
）はそれぞれ一定加速度で増速された後は一定速度（許
容最高速度）で動かされ、しかる後一定加速度で減速さ
れて終点に至らしめられるものとなっている。このよう
に動作経路を演算する方法は関節補間法と称されるが、
一般のロボットの言語の動作命令ではその補間法が任意
に選択指定される。

なお、これまでのロボット言語に関する公知文献として
は、例えばアイ・イー・イー・イーコンピュータ　ボリ
ューム１４ナンバー１２　（１９８２，１２）（ＩＥＥ
Ｅ　　ＣＯＭＰＵＴＥＲＶＯＬ、１４　Ｎｏ、１２（１
９８２，１２）における論文″アコンパラテイブスタデ
イオブロボット　ラングエージズ（ＡＣｏｍｐａｒａｔ
ｉｖｅ　５ｔｕｄｙ　ｏｆ　Ｒｏｂｏｔ　Ｌａｎｇｕａ
ｇｅｓ）が挙げられる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、関節補間法による場合はロボットの動作
経路が如何ようになるかをロボット使用者が正確に予測
することは建しく、そのために。

例えば障害物が在ったり、複数のロボットの動作経路が
干渉するような場合には、従来にあっては細かく中間点
を設定して動作を細分して記述するか、あるいは予測が
容易な直線経路を演算す直線補間法を指定して回避経路
を採る必要があるものとなっている。このような場合に
は、動作を高速化するという要請は多少犠牲にせざるを
得なかったものである。

本発明の目的は、その動作領域内に障害物があったり、
あるいはその動作領域が他のロボットのそれと干渉する
場合に、回避経路を設定しつつも高速動作が可能とされ
たロボット動作制御方式を供するにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、障害物が存在する領域、あるいは他のロボ
ットとの干渉領域は予め知られていることから、それら
領域を回避すべく途中で軌道補間方法を他のものに変更
することで達成される。

〔作用〕

例えば２台のロボットのそのハンド部をほぼ同一位置に
移動させるのに関節補間方法によって移動させるとすれ
ば、その位置直前でハンド部が接触する虞れがあるとい
うものである。したがって、途中より関節補間方法を例
えば直線補間方法に変更するようにすれば、容易にその
接触を回避し得るというものである。全動作経路に占め
る比重大にして関節補間方法を採り入れつつ軌道補間を
行なう場合は、動作の高速化もまた図れることになるも
のである。

〔実施例〕

以下、本発明を第１図から第４図により説明する。

先ず本発明の目的を明らかにする意味で、２台のロボッ
トにより同時並行して部品組付を行なう場合について説
明する。第２図はその場合での組付現場の平面を概略的
に示したものである０図示の如くベルトコンベア１によ
って半製品２が所定位置に搬送される度に、２台のロボ
ット３，４がそれぞれマガジン５．６より部品（マガジ
ン５内のものは図示省略）７を把持したうえ、それら部
品７を半製品２における所定位置に組付けるようになっ
ている。部品７の組付けは具体的には、マガジン５，６
内に整列されている部品７をロボット３，４がそのハン
ドで把持した状態で上部方向に持ち上げた後は水平方向
に組付は位置まで搬送し、しかる後に下降せしめて組付
けるものとなっている。この場合マガジン５．６内での
部品７はロボット３，４がより高速に組付は動作を行な
い得るべく配列されたものとなっている。また、ロボッ
ト３，４は水平多関節型（スカラー）のものであって同
一構成とされ、そのハンド３４はハンドオフセット３７
、第３軸３３、第２アーム３６、第２軸３２、第１アー
ム３５、第１軸３１を介しロボット３゜４本体にその空
間内での位置可変として支持されるようになっている。

マガジン５，６やロボット３．４の相互配置関係はタク
トタイムを小さくすべく配慮されているものである。

さて、部品７を把持して半製品２上の組付は位置９まで
搬送する経路を関節補間法によって演算するとすれば、
その経路は破線表示の如くになる。

傘印は部品７の把持された位置を示すが、このような経
路を採る場合には、場合によっては組付は位置９に達す
る経路途中でロボット３，４のハンドが接触する虞れが
あるというものである。この接触を回避するためには組
付は位置９の手前で例えば直線の迂回経路を採ればよい
というものである。

第１図に示すように部品把持点Ｐ１から組付は位置Ｐ２
に至る動作経路の途中である点Ｐ３で補間法を切り換え
１点Ｐ３から組付は位置Ｐ２までは点Ｐ３で一旦停止せ
しめることなく直線補間による経路で部品を搬送しよう
というものである。

このように部品を搬送する場合は、高速動作が可とされ
た関節補間法を活かしつつも、ハンドの接触を回避する
ことが可能となるわけである。なお。

点Ｐ３の位置は部品の把持位置によって異なることから
、一般的にその位置を把持位置に応じて外部より指示す
ることは困難となっており１点Ｐ３は具体的には補間演
算上で決定されるものとなっている。障害物領域あるい
は他ロボット動作領域との境界線を余裕を以て外部より
設定してやる場合は、補間演算上で動作経路がその境界
線を越えたか否かを判定することによって、点Ｐ３を求
め得るものである。

ここで、そのような動作をさせる場合でのロボット言語
の動作命令の例を示せば以下のようである。

ＭＯＶＥ　　Ｉ、ＰＬ ＭＯＶＥ　　Ｃ，Ｐ２．Ｐ４ 本例では２つの動作命令を示すが、命令中に含まれる点
Ｐ１は部品を把持して真上に持ち上げた位置を、また１
点Ｐ２は部品の組付は位置の真上を表わす、第１のＭＯ
ＶＥ命令は部品を把持した位置から真上に点Ｐ１まで持
ち上げる動作を表わすが、第１パラメータのＩは直線補
間法で動かすことを指定する。更に、第２のＭＯＶＥ命
令では第１パラメータのＣが複合補間法を、第２パラメ
ータのＰ２は動作の終点を、第３パラメータのＰ４は補
間法切換え点を指定するための境界線を設定するものと
なっている。この境界線は点Ｐ２゜Ｐ４を通る直線を表
わす。即ち、このＭＯｖＥ命令は点Ｐ１から点Ｐ２への
動作を定義し、その動作経路は全経路を関節補間法にて
演算するものとして点Ｐ１より補間演算を行なうが、そ
の演算の途中の補間点が命令のパラメータ（Ｐ２．Ｐ４
）によって指定された境界線を越えた時点で補間法を切
り換え、以降の経路は直線補間法によって演算されるよ
うになっているものである。

以上の機能を実現するハードウェア構成について説明す
れば、第３図はロボット制御装置の概要構成を示したも
のである。これによるとロボット言語命令はオペレーシ
ョンパネル３０１より前もってロボット制御装置３００
に入力され、ＣＰ　Ｕ３０２により格納形式に変換され
たうえメモリ３０３に記憶されるようになっている。さ
て、実際に動作を行なう場合には、オペレーションパネ
ル３０１より起動指令が入力されることでＣＰ　Ｕ３０
２はメモリ３０３に記憶されている言語命令を順次読み
出し、読み出された命令の解釈、前処理、命令実行の分
岐等を行なうが、後処理を要する命令は共通メモリ３０
４に必要なデータとともに順次格納されるようになって
いる。ＣＰＵ３０５は共通メモリ３０４に命令が格納さ
れると、それを順次読み出して後処理を実行するところ
となるものである。例えば既述のＭＯＶＥ命令はＣＰＵ
３０２において解釈されるが。

パラメータで示した点の位置情報はメモリ３０３より読
み出されて共通メモリ３０４にその命令とともに格納さ
れるものである。この位置情報は場合によっては教示デ
ータにもとづく演算によって算出されるものとなってい
る。ＣＰＵ３０５ではＭＯＶＥ命令および位置情報を共
通メモリ３０４より読み出し実際の動作を実行するが、
その処理としては軌道補間処理タスクにて動作経路を演
算して規定サンプリング時間（例えば４０　ｍ　５ｅｃ
）毎の経路上での目標点の位置を求め、この位置にロボ
ットを位置決めするための各関節の角度値およびモータ
のエンコーダ値を算出したうえ、共通メモリ３０４上に
格納するものとなっている。この目標点データをサーボ
処理タスクが規定サンプリング時間毎に１つずつ読み出
し、この目標位置にロボットを動かすための制御値をし
てサーボアンプ３０７．パワーアンプ３０８を介しサー
ボモータ３０９を駆動するところとなるものである。な
お、ＣＰ　Ｕ３０２．３０５は単一のものとして構成さ
れてもよい、また１図中での符号３０６．３１０．３１
１はそれぞれフィードバック制御用のカウンタ、タコジ
ェネレータ、パルスエンコーダを示す。

さて、ＣＰ　Ｕ３０５では軌道補間処理として複合補間
処理が行なわれるが、第４図はその処理の概略フローを
示したものである。

これによると処理４０１ではＭＯＶＥ動作始点（前動作
終点）とパラメータで与えられた終点間の距離が経路に
沿って求められる。即ち、全経路を関節補間した場合で
の移動量が演算されるものである。この場合には併せて
各関節軸の動作角が算出されるようになっている。この
後処理４０２によっては第２パラメータの終点と、第３
パラメータの中間点とを結ぶ境界直線の方程式が求めら
れるが、この直線はロボット座標系のｘ−Ｙ平面上での
直線を表わす。従ってＺ方向（鉛直方向）には平面を形
成するものとなっている。更に処理４０３では規定サン
プリング時間（例えば４０ｍ５ｅｃ）毎のロボット（ハ
ンドの代表位ｌ？りの速度目標値が算出された後は、処
理４０４によっては経路上での次目標点の関節座標値が
算出されるようになっている。処理４０５では目標点の
関節座標値（角度値）がサーボモータのエンコーダ値お
よび直交座標系座標値に変換されるものとなっている。

処理４０６では目標点の直交座標値が境界線を越えたか
否かが判定されるが、もしも境界線を越えていなければ
目標点データ（目標点における各関節（軸）のエンコー
ダ値）がメモリに記憶された後は、処理４０３〜４０６
が行なわれるようになっている。また。

もしも境界線を越えている場合は、処理４０８によって
前の目標点を補間切換点として、その目標点と終点間の
直線距離を最大移動量として直線補間が行なわれること
になるものである。処理４０９で、の直線動作上の速度
目標値の算出、処理４１０での次目標点の直交座標系座
標値の算出、処理４１１での目標点の直交系座標値の関
節系座標値、サーボモータエンコーダ値への変換、処理
４１２での目標点データのメモリへの記憶が順次行なわ
れた後は、処理４１３によって直線補間処理の終了が判
定されるようになっている。終了と判定された場合には
一連の処理は終了となるが、未終了の場合には処理４０
９〜４１３が再び行なわれるようになっているものであ
る。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明による場合は、その動作領域
内に障害物があったり、あるいはその動作領域が他のロ
ボットのそれに干渉する場合に、回避経路を動作中に設
定しつつもロボットを高速に動作させ得るという効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明によるロボット動作制御の原理を説明
するための図、第２図は、本発明が適用可とされた２台
のロボットによる部品組付は現場の平面を概略的に示す
図、第３図は、本発明に係るロボット制御装置のハード
ウェア構成の概要を示す図、第４図は、本発明に係る複
合補間処理のフローを示す図である。 Ｐｌ・・・部品把持点、Ｐ２・・・部品組付は点、Ｐ３
・・・補間法切換点、Ｐ４・・・境界設定点、２・・・
半製品、５・・・マガジン（部品配列用）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、動作終了目標点までの動作経路途中に障害物あるい
   は他ロボット動作領域が存在する場合でのロボット動作
   制御方式であって、障害物あるいは他ロボット動作領域
   を回避すべく設定された境界線にロボットの動作が達し
   た時点で、ロボット動作を停止せしめることなく軌道補
   間法を他のものに切換することを特徴とするロボット動
   作制御方式。 ２、境界線はロボット言語命令で設定され、軌道補間法
   の切換点は軌道補間法の演算途中で境界線と交叉した点
   とされる特許請求の範囲第１項記載のロボット動作制御
   方式。