JPS63141110A - ロボットのデジタル制御装置 - 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】 序説： 本発明はロボットに係わり、特に、改良されたプログラ
ム運動制御及び／または弯曲パス動作、ロボットの可変
加速及び減速のプロフィル形成、及びロボットのプログ
ラムされた複数運動実行時間のコンパチブルな制御に係
わる。

ロボット利用に際して、ユーザは多くの場合、ロボット
が工具を一連の点へ移動させ、及び／または一連のパス
・セグメントを通過させ、前記点またはパスにおいて所
与のタスクを実行させるようにロボットに命令するプロ
グラムを書込む。各パス・セグメントに、規定時間に亘
る旋回（一定）速度への加速、規定時間に亘る旋回速度
での動作、及び規定時間にわたるリセットへの減速を含
む各ジヨイントの運動を伴なう可能性がある。ジヨイン
トの運動を整合させることによって所要の工具先端運動
が得られる。

ロボット制御装置はロボット・プログラムが速度変化を
要求するとロボットを加速または減速させるための単一
機構を具えるのが普通である。即ち、ユーザは加速／減
速率をプログラムすればよいが、加速または減速の特徴
（即ち、プロフィル）を規定する自由がほとんどまたは
全く与えられない。

従って、加速／減速プロフィルがロボット制御装置に組
込まれる。即ち、ユーザはいつ、いかなる率で加速／減
速が行われるべきかを規定するのが普通であり、典型的
な従来型ロボット制御装置は固定の加速／減速プロフィ
ルで運動を実行する。例えば、加速プロフィルが方形波
プロフィルなら、速度プロフィルは台形となる。、ほか
に考えられる加速プロフィルとして正弦波プロフィルも
文献に提案されており、これが採用されると速度プロフ
ィルは正弦波形になる。

一般に公知の方式でも充分満足な結果が得られているが
、ロボット・アーム運動のセグメントにおける加速／減
速の特徴が工具先端運動の円滑さ、精度及び速度に影響
するから、ロボットの運動の再現性には限界があった。

例えば、旋回速度に達するように規定されたプロフィル
がたちまち減速時オーバーシュートするおそれがある。

他の例として、１つの運動セグメントによって円滑に運
動させるプロフィルは他の運動セグメントでの運動を不
当に低速にするおそれがある。

ロボットの動作、エンドエフェクタの運動はロボット・
パラメータに制約される、プログラムされた加速、旋回
及び減速に従って行われるのが普通である。従って、各
パス・セグメントまたは全パスに亘ってロボット・アー
ムが運動するのに要する時間はプログラムされたパラメ
ータに基づく運動に要する時間である。

ロボット動作を設備の他の部分の動作と時間整合しなけ
ればならない場合が多く、この条件を満たすためには、
プログラムされているロボット動作が規定のまたは所要
のサイクル時間で、または所定の限界値以下の時間で行
われなければならない。

ロボット動作が行われる時間を設定するにはロボット・
プログラム作成中に加速、旋回及び減速値を設定すれば
よいが、特にロボット・プログラムに必要な時定動作数
が多い場合にはこれはかなり煩雑なタイミング制御プロ
セスである。

点間ロボット・プログラミングの場合、ロボット制御装
置に連続的なパス・ポイントが規定され、各点から次の
点へロボット工具先端を移動させる際に制御装置が加速
プロフィルを実施する。多くの場合、加速プロフィルの
実施に伴なって、リセットからの加速フィードバック、
一定速度または旋回フィードバック、及びリセットへの
減速フィードバックから成る工具先端運動が起こる。プ
ログラム指令の補間に際しては、ロボット制御装置がパ
スを連続する点間のセグメントに再分割し、各セグメン
トにロボット・アームの加速、旋回速度または減速が伴
なう。

ロボット動作の能率及び円滑性を高めるためには、ロボ
ットのユーザが点間プログラムされているパスを任意に
連続パス補間するのが普通である。連続パス動作に際し
ては、ロボット制御装置が全体的なパスを構成するそれ
ぞれの点間セグメントの旋回速度を比較し、１つの旋回
速度から次の旋回速度への円滑な移行を算出しかつ実行
することにより不要の減速及び再加速を回避する。一般
に連続パス動作は期待されるほど円滑ではなかった。

また、公知技術では、弯曲パスに沿ったロボット運動を
点間プログラミングを利用して制御して一連の直線セグ
メントで弯曲に近づけ、次いで連続パス制御によってセ
グメント間を円滑化することが多かった。従って、連続
パス制御には、旋回速度の異なるパスセグメント間の円
滑移行を実施しなければならない。

連続パス制御で弯曲パスをできるだけ正確に辿るために
は、パスに沿って多数の点を決定しなければならない。

即ち、膨大なプログラミング作業が必要となる。また、
パスに沿って多数の点を決定することにより、円滑化に
よる影響のため、ロボット工具先端が全速に到達できな
いことが多い。さらにまた、ロボット速度が異なれば、
その結果として工具先端パスも異なる。工具先端パスは
速度に依存するからである。

■： 本発明の目的はロボット・アーム及びエンドエフェクタ
の運動制御動作、好ましくは連続パス動作が改善される
ように多軸デジタル・ロボット制御装置を構成すること
にある。

本発明で、ロボット運動の加速／減速プロフィルを規定
する、多軸デジタル・ロボット制御装置の自由度が高め
られる。

本発明では、さらに、ロボット制御システムのプログラ
ムにあらかじめ時間規定が組込まれている自動時定運動
を実現するように多軸デジタル・ロボット制御装置が構
成されている。

本発明の他の目的は公知技術の不連続現象を伴なうこと
なく弯曲パスを正確に限定する数学的曲線を直接辿るよ
うにロボット・アームの工具先端の運動を整合制御する
ロボット・パス制御のための数学的曲線調整技術に従っ
て多軸デジタル・ロボット制御装置を構成することにあ
る。

え豆亘Ｉ上： 複数アーム・ジョイントを有するロボットの制御装置は
各アーム・ジョイントを駆動するモータ及び各モータに
駆動電流を供給する電力増幅器を含む。各ジヨイントモ
ータのフィードバック制御ループ手段は位置及び速度制
御ループのほかに、好ましくは連携の電力増幅器を制御
するトルク制御ループをも含む。

ロボット・プログラムにあらかじめ定められている運動
に従って、フィードバック制御ループ手段に対する１位
置指令を発生するデジタル制御手段を設ける。プランニ
ング・プログラム手段は好ましくは加速、旋回及び減速
の規定時間に従って各ロボット・プログラム運動を実現
するための、加速、旋回及び減速時間セグメントを含む
時間プロフィルを形成する。前記プランニング・プログ
ラム手段は旋回速度から旋回時間を、複数の加速プロフ
ィルのうちの所定の１つに関する方程式から加速時間を
、複数の減速プロフィルのうちの所定の１つに関する方
程式から減速時間をそれぞれ算出する。位置指令発生手
段は現時運動セグメントに適用される時間プロフィルに
従い、所定タイプのパス運動に従い、かつ弯曲パス軌道
に従ってフィードバックループ制御手段に対する軌道位
置指令を発゛生ずる軌道プログラム手段をも含む。軌道
プログラム手段は加速中には所定の加速プロフィル方程
式から、減速中には所定の減速方程式からそれぞれ位置
指令を算出する。

軌道プログラム発生手段はそれぞれが各方程式を指令さ
れた弯曲パス・セグメントに一致させる所定の可変パラ
メータを有する曲線決定方程式を記憶している。軌道プ
ログラム発生手段はロボット・プログラムによって規定
されるパラメータに応答し、規定パラメータに対応する
記憶方程式を実施することにより、位置指令を発生し、
ロボット・プログラムによって決定される弯曲パスに対
応する工具先端軌道を決定する。

プランニング・プログラム手段は配向についても位置に
ついても、１つのパス・セグメントの旋回部分の終りに
おける初期転移点から次のパス・セグメントの旋回部分
の始まりにおける最終転移点へロボット工具を円滑に８
勅させる工具配向及び工具位置指令としてジヨイント及
びデカルト座標運動に位置指令が発生することを可能に
する記憶多項方程式の係数を算出する連続パス手段をも
含む。軌道プログラム手段は各フィードバックループ手
段の動作に位置、速度及び加速の不連続性が現われない
ようにパス・セグメント間で工具を円滑に位置ぎめ及び
配向穆勅させる補間位置指令を多項方程式係数から算出
する手段をも含む。

一以　下　余　白− ［好ましい実施例の説明］ 三！Ｊ」ニニ咀１　　。

ロボットの性能は、簡単な点間の反復動作から、コンピ
ュータ制御され、−法的な製造システムの一部としてシ
ーケンスされる複雑な動作まで多様である。工場用の場
合、ロボットはダイカスト、スポット溶接、アーク溶接
、インベストメント鋳造、鍛造、プレス加工、吹付は塗
装、プラスチック成形、工作機械装填、熱処理、金属粗
面削り、パレット積み、れんが製造、ガラス製造など、
種々の製造部門における多様な仕事を行うことができる
。ロボット及びその利用法の詳細については、１９８０
年に出版されたＪｏｓｅｐｈ　Ｆ、　Ｅｎｇｅｌｂｅｒ
ｇｅｒ　”ｆｉ″Ｒｏｂｏｔｉｃｓ　Ｉｎ　Ｐｒａｃｔ
ｉｃｅ″を参照されたい。

作用域内で作業を行うため、ロボットはアーム、リスト
小集合体及びエンドエフェクタを具えているのが普通で
ある。ロボット・アームに使用される座標系は多くの場
合、デカルト、円柱、極または回転座標である。一般的
には３つの運動軸を利用することにより、リスト小集合
体を作用域内の任意の場所へ移動させ、別に３つの運動
軸を使用することによりエンドエフェクタを自在に方向
づける。

各運動軸ごとに駆動系を連携させるが、この駆動系は電
動式でも液圧式でも空気圧式でもよい。

ＰＵＭＡロボット 本発明の原理に従って作動することができる多様なロボ
ットのうちの１例として６軸の産業用電動ロボット２０
を第１図に示した。

このロボット２０は本願出願人であるＬｌｎｉｍｓ−ｔ
ｉｏｎ社から商品名ＵＮＩＭＡＴＥ　ＰＵＭＡシリーズ
７００で販売されている比較的強力な電動ロボットであ
る。Ｍｏｄｅｌ　７６１　ＰＵＭＡは有効荷重が２２ボ
ンド、リーチが５９．１インチ、Ｍｏｄｅｌ　７６２　
ＰＵＭＡは有効荷重が４４ボンド、リーチが４９．２イ
ンチである。

ＰＵＭＡ７００シリーズロボツトは最も苛酷な、最も条
件のきびしい製造環境にあっても長い耐用寿命と最適の
性能が確保されるように、融通性と堅牢さを重視して設
計されている。特定の仕事にどのモデルが好適であるか
を決定するのは顧客が有効荷重を重視するかリーチを重
視するかにかかつている。

リーチの長いＰＵＭＡ７６１はアーク溶接やシーラント
注入などのような正確かつ反復的な仕事に好適であり、
他方、ＰＵＭＡ７６２は高精度の材料取扱い、機械装填
、検査、試験、媒体中の接合及び組立や、重い対象物を
扱う部門に好適である。ＰＵＭＡロボットが占めるフロ
ア・スペースは極めて狭いにも拘らず、作業範囲が広い
からロボットは複数の機械や加工面に作用することがで
きる。

各軸の運動は増分エンコーダから発生する軸位置フィー
ドバック信号に従ってブラシ付き直流モータによって行
われる。図示のように、リストは３つの関節を具備する
。即ち、矢印２１によって示す上／下回転、矢印２２に
よって示す左／右回転及び矢印２３によって示す第３の
アーム運動をそれぞれ行う。エルボ及びシ町ルダの上／
下方向回転を矢印２４．２５でそれぞれ示した。最後に
、台座２７上での左／右方向アーム回転を矢印２６で示
した。

ロボット制御装置 本発明は第１図のロボット２０や、ブラシなし直流軸モ
ータ及び絶対位置フィードバックを利用する大型のｔ］
ｎｉｍａｔｉｏｎ　８６０ロボツトを含むその他のロボ
ットを作動することができるロボット制御装置３０（第
２図）に係わる。ただし、一般的に、は、ロボット制御
装置３０は単独の、またはネットワーク動作する種類及
びサイズの異なるロボットに汎用的に応用することがで
きる。

汎用性であるから、制御装置３０は１つのロボット・シ
リーズを作動するように構成することができる。即ち、
本願の出願人であるＵｎｉｍａｔｉｏｎ社の製造にかか
るすべての液圧駆動または電動ロボット・アームを制御
装置３０によって作動することができる。制御装置３０
をシリーズのすべてのロボットに使用できるということ
、もっと一般的に言えばその汎用性の決め手はモジュー
ル化すると共にアーム従属ハードウェアの使用を極力少
なくし、モジュール制御構造にアーム従属ハードウェア
が使用されることをできるだけ避けることにある。

制御ループ 第２図にはＵＮＩＶＡＬロボット制御装置に利用できる
普遍的な制御ループ構成１００の実施例を示した。各ロ
ボット・アーム・ジョイントモータ１０２はトルク制御
ループ１０４によって作動される。外側位置制御ループ
１０６が速度制御ループ１０８と直列に接続し、速度制
御ループ１０８はトルク制御ループ１０４を駆動する。

フィードフォワード加速制御ループ１１０は加速指令１
１２に応答し、トルク制御ループ１０４の入力にはアー
ム及び負荷慣性１１４も直接供給される。ロボット・ア
ームは位置制御ループに供給される一連のプログラム位
置指令１１６を介してロボット・プログラムに従い、制
御ループ１ｏ。

によって作動される。

第３図はＵＮＩＶＡＬロボット制御装置に使用できる好
ましい普遍的制°御ループ構成１１８を示す。この構成
は全デジタル式制御装置として実施するのが好ましい。

本願発明または上記した他の特許出願に開示されている
ような階層構造、多重プロセッサ構造及び浮動小数点ハ
ードウェアを組込めば、採用するモジュール構成に応じ
て３２乃至８ミリ秒のサイクル時間で起動サイクルを特
徴づけることができる。

好ましい制御ループ構成１１８では、位置及び速度制御
ループ１２０．１２２がトルク制御ループ１２４の入力
と並列に接続する。

速度指令はブロック１２８が受信する位置指令に基づき
ブロック１２６によって形成される。フィードフォワー
ド加速指令は速度指令に基づきブロック１３０によって
形成される。フィードフォワード加速制御ループ１３６
において、参照番号１３４で示すように慣性計算値（負
荷及びアーム）１３２が加速指令に乗算される。

速度ループ１２０においては、この実施例の場合、ロボ
ット制御装置のモジュール構成に応じて８乃至３２ミリ
秒ごとに速度指令が発生する。後述する基本的なロボッ
ト制御装置の軌道サイクル時間は３２ミリ秒であり、改
良型の軌道サイクル時間は８ミリ秒である。

いずれの場合にも、速度指令発生器１３８は速度フィー
ドバックパス１４０における速度フィードバックサンプ
リング速度に対応する１ミリ秒に１回の速度で速度指令
を補間する。図示のように、ｌｌｎｉｍａｔｉｏｎ８６
０ロボツトのための速度フィードバックはタコメータ信
号をコンバータ１４２によりＡ／Ｄ変換することによっ
て形成される。スケーラ１４４及びフィルタ１４６が組
込まれて速度フィードバック回路が完全なものになる。

同様に、位置制御ループ１２２においてもフィードバッ
クパス１５０における位置フィードバックサンプリング
速度に対応して１ミリ秒毎に１回ずつ、補間回路１４８
が位置指令を発生する。Ｕｎｉｍａｔｉｏｎ　８８０ロ
ボツト制御装置の場合、位置フィードバックは絶対量で
あり、速度及び位置フィードバックパス１４０．１５０
は（スイッチ１５１が図示位置を占める状態で）動作す
る。ｌｌｎｉｍａｔｉｏｎ　ＰＵＭＡロボットに対して
は、タコメータを使用せず、（スイッチ１５１が他方の
位置へ移行した状態で）ブロック１５２で示すように増
分位置フィードバックから速度フィードバックが算出さ
れる。

速度誤差はループ１５６によって供給されるゲインに基
づいて加算器１５４が形成する。同様に、位置誤差はボ
ックス１６０によって供給されるゲインに基づいて加算
器１５８が形成する。速度及び位置の誤差とフィードフ
ォワード加速指令が加算器１６２において加算される。

ゲインがボックス１６６に供給されてトルク指令を形成
し、このトルク指令は１ミリ秒毎に１回ずつトルク制御
ループ１６４の入力に供給される。加算器１６８はトル
ク指令（モータ電流指令）をフィードバックパス１７０
からの電流フィードバックと加算することによってトル
ク誤差を形成する。ボックス１７２がトルク・ループ・
ゲインをトルク誤差に印加し、パルス幅変調（ＰＷＭ）
出力指令（モータ電圧指令）が電力増幅器１７４に供給
され、電力増幅器１７４がロボット・シミインドを動作
させるためのモータ駆動電流を供給する。２５０マイク
ロ秒ごとに抵抗１７５から電流フィードバックが発生し
く第７Ｂｉ図の詳細なブロックダイヤグラムを参照され
たい）、ボックス１７８によって供給されるスケーリン
グに基づき、ボックス３７６によってデジタル信号に変
換される。

一以　下　余　白− ヱ：」」と１塔 ロボット制御装置３０の制御ルーピングは複数の電子ボ
ードゝに設けたデジタル制御回路を利用することによっ
て実現する。ボード別に回路を組織し、種々のマイクロ
プロセッサにプログラミングを分担させることにより、
モジュール制御構成を利用してロボット制御能力を高め
ると共に、製造コストを軽減し、汎用を可能にする構成
の可変性及び制御性能レベル選択の融通性を高めること
ができる。

第４図に示すように、制御ボード構成は制御されるロボ
ット・アームのタイプに応じて異なるが、好ましくはす
べての回路を収容するアーム・インターフェース・ボー
ド８００を含む。例えば、位置フィードバック回路は制
御されるロボット・アームが絶対位置フィードバックを
採用するか増分位置フィードバックを採用するかに従っ
て異なったものとなる。従って、サイズまたはタイプの
異なる種々のロボット・アームに対応できるデジタル制
御システムを得るには、２種類以上のアーム・インター
フェース・ボード８００を使用すればよい。特定のロボ
ット・アームはこのロボット・アームと協働するように
構成されたアーム・インターフェース・ボードの使用を
必要とする。

アーム・インターフェース（ＡＩＦ）ボード８００はま
た、２つ以上のボードと連携するが特に１つのボードと
は連携しない例えばＶＭＥパス制御回路のような包括的
な回路をも収容する。

（パルス幅変調された）制御信号がＡＩＦボード８００
から発生して、ロボット・ジョイント・モータにモータ
電流を供給する電力増幅器ブロック１５０を制御する。

ＡＩＦボード８００はロボット制御装置３０を作業セル
１５２内の他のロボット制御装置、エリア・ネットワー
ク中のプログラム可能制御装置及びその他の入／出力装
置１５３、及び統括制御用の高レベル・コンピュータ１
５４に外部接続するチャンネルをも兼ねる。

トルク・プロセッサ（ＴＰ）ボード６００及びサーボ制
御ボード４００はあらゆる種類のロボットを対象とする
あらゆるロボット制御システムにおいてＡＩＦボード８
００及び電力増幅器ブロック１５０と併用される包括的
な回路ボードである。３つの回路ボード４００．６００
及び８００はロボット・アームに対する完全６軸制御を
可能にするから、ｔｌＮＩＶＡＬタイプ及びその他のロ
ボット制御装置の基本的な制御装置構造を形成する。

トルク・プロセッサ・ボード６００はサーボ制御ボード
４００からの指令に応答してモータトルクを制御する。

サーボ制御ボード４００はロボット制御プログラムに従
ってアームの解を求めると共に、位置及び速度制御を行
う。

追加の電子ボードま°たは装置を基本制御装置４００．
６００．８００と接続することによって制御能力及び／
またはシステム機能をさらに充実することができる。例
えば、システム制御ボード５００を追加し、サーボ制御
ボード４００からアームの解を求めるなどの所定プログ
ラム機能をこのシステム制御ボード５００に割当てると
、ＵＮＩＶＡＬ制御装置はロボット２０やその他のロボ
ットを、はるかに迅速な制御作用で、即ち、軌道サイク
ル時間を３２ミリ秒から８ミリ秒に短縮して作動するこ
とができる。

制御などを目的とするボード間データ通信はＶＭＥパス
１５５の多重信号パスを介して行われる。また、トルク
・プロセッサ・ボード６００とＡＩＦボード８００を接
続する１ＭＸパス１５６をも設けた。

ＡＩＦ、ＴＰ及びＳＣＭボード及びその他の接続可能な
ユニットに（第３Ａ図には示さない）多重ビン・インタ
ーコネクタを設けることにより、ＶＭＥ及びＶＭＸボー
ド間接続を容易にすると共に、ロボット制御装置３０を
構成するためモジュール方式でボードを組立てる作業を
容易にする。外部人／出力接続用として別のコネクタを
ＡＩＦボード８００に設ける。

ボード回路構造の詳細は後述する。

−以　下　余　白− 多軸ロボットにおける選択可能な加速／減速プロフィル
を　　するためのシステム第５Ａ及び６Ａ図に示すよう
に、ロボット制御装置が実施するロボット・プログラム
２００Ｂを作成するのにプログラム・エディタ２０１Ｂ
が使用される。編集プロセスにおいて、ロボット運動、
パラメータ、タスクなどがブロック２０２Ｂで示すよう
に規定される。第６Ａ図に示すように、パス・プランニ
ング２０３Ｂがロボット・プログラム２００Ｂを実行す
る時に該ロボット制御装置２００Ｂによって行われる。

プログラム・エディタ２０１Ｂはブロック２０４Ｂ及び
２０６Ｂで示すように、利用可能な加速プロフィル・リ
スト２０８及び利用可能な減速プロフィル・リスト２１
０Ｂから加速及び減速プロフィルを選択する。

ロボット制御装置はロボット・プログラムが実行される
過程で、選択された加速／減速プロフィルを実現するシ
ステム２１２Ｂを含む。システム２１２Ｂは電子ＳＣま
たはＳＣＭ、ＴＰ及びＡＩＦ制御ボードの各種素子を含
むロボット制御装置の種々の素子を含む。

基本的なロボット制御装置では、ロボット・プログラム
が５０Ｍボード４００の、メモリにロードされる。パス
・プランニング・プログラム２０３Ｂ及び軌道補間プロ
グラム２０５Ｂを含むシステム運動ソフトウェア４００
Ａも５０Ｍボード４００に記憶され、ロボット・プログ
ラムに応答し、ロボット・プログラムにおいて選択され
る加速及び減速プロフィルを実現するように実際のロボ
ット運動をプランニングしかつ補間する。

第５Ａ図には破線で示すように性能を拡充されたロボッ
ト制御装置構成の場合、システム制御ボードＺＯＯはロ
ボット・プログラムを受信し、該ボード２００はシステ
ム運動ソフトウェアを実行するマイクロプロセッサ回路
を含む。システム制御ボード２００は５０Ｍボード４０
０における位置／速度制御装置に供給するための位置指
令を発生する。

基本的制御装置構成では、５０Ｍボード４００は一般に
サーボ制御管理プロセッサと呼ばれるマイクロプロセッ
サを含み、このマイクロプロセッサは演算コプロセッサ
と協働してシステム運動ソフトウェアを実行し、すべて
のロボット軸に関する位置指令を発生する。サーボ制御
管理プロセッサ及びサーボ演算回路を含むＳ０Ｍボード
の位置及び速度制御ルーピングは位置指令に基づいて動
作してＴＰボード６００に対するトルク指令を発生する
。

ＴＰボード６００のトルク制御回路はＡＩＦボード８０
０のパルス幅変調器（ＰＷＭ）に供給される電圧指令を
発生する。ＰＷＭは種々のジヨイントモータのパワース
イッチを操作することにより、ロボット工具先端が選択
された加速／減速プロフィルに従って指令された運動を
行うように整合的に”ジヨイントを運動させる。図示の
ように、制御ルーピングのためのフィードバックはＡＩ
Ｆボード８００を介して供給される。

ロボット　乍タイミング制御システム 第５Ｂ図に示す実施例では、プログラム・エディタを利
用してロボット制御プログラム２０２丁を作成し、参照
符号２０４Ｔで示すようにロボットを作動するロボット
・コントローラに前記プログラムを記憶させる。プログ
ラム・エディタはロボット動作、パラメータ、タスクな
どを規定するロボッ）・・プログラムをロボット・ユー
ザが書込めるように構成されている。実施例の関連する
Ｕｎｉｍａｔｌｏｎロボットを使用してロボット・プロ
グラムを書込む。本発明を利用するには、ユーザがボッ
クス２０３Ｔで示すようにロボット・プログラム２０２
Ｔにロボット動作の時間指定を記入する。ロボット動作
の制御が完了しなければならない時間としては動作が完
了すべき具体的な時間、即ち、タイムリミツト、例えば
動作完了において超過してはならない最長時間をプログ
ラムに記入すればよい。

第５Ｂ図に示したのはロボット制御装置の基本構成であ
り、５０Ｍボード４００が最高レベル電子制御ボードで
あり、ロボット・プログラム２０２Ｔを記憶し、ロボッ
ト制御装置によって実行されるアーム解をロボット・プ
ログラム２０２Ｔから求めるシステム動作ソフトウェア
２０６Ｔを実行する。図示のように、ロボット制御装置
はロボット動作タイミング制御を行うシステム２０５Ｔ
を含む。

システム２０５Ｔは電子ＳＣＭ、ＴＰ及びＡＩＦボード
の各種素子を含むロボット制御装置の種々の素子を含む
。

システム動作ソフトウェア２０６Ｔは基本的ロボット制
御装置の場合には５０Ｍボード４００に記憶されるパス
・プランニング・プログラム２０７Ｔ及び軌道補間プロ
グラム２０９Ｔを含むのが普通である。これらのプログ
ラムはロボット・プログラムに記入されているロボット
動作時間指定２０３Ｔを実現するように実際のロボット
動作をプランニングし、補間する。

性能を拡充されたロボット制御装置構成の場合、ロボッ
ト制御装置に（図示しない）システム制御ボード２００
Ｔが含まれる。一般に、このような高性能制御装置にあ
ってはシステム制御ボードにロボット・プログラム２０
２Ｔが記憶され、このボードのマイクロプロセッサ回路
が動作ソフトウェアを実行する。その結果、アーム解が
求められ、すべての軸に関する位置指令がＳＣＭボード
に転送され、実行される。

基本制御装置におけるアーム解の実行に際しては、３０
Ｍボード４００の動作ソフトウェア２０６Ｔが各軸につ
いて形成する位置指令に基づき、各軸に対応する３０Ｍ
ボード４００の位置及び速度制御装置がトルク指令を形
成し、このトルク指令がトルク・プロセッサ・ボード６
００に供給される。各軸と対応するＴＰボード６００の
トルク制御装置がＳ１Ｆボード８００のパルス幅変調器
（ｐｗＭ）２０８Ｔを作動する電圧指令を発生する。多
軸ロボットに対する連続パス制御を　　“するシステム 第５Ｃ図に示す実施例の場合、プログラム・エディタを
利用してロボット制御装置が実施するロボット・プログ
ラム２００Ｂを編集する。編集のプロセスにおいて、ブ
ロック２０２Ｂで示すようにロボット動作、パラメータ
、タスクなどが規定される。全移動パスを構成する各セ
グメントはロボット工具先端の運動範囲の両端位置、こ
の運動の速度及び加速プロフィルに関して規定される。

第６Ｂ図には１つのパス・セグメントの典型的な速度プ
ロフィルを示した。

ロボット制御装置は点間プログラムを連続パス制御下に
実現するシステム２１２Ｃ（第５Ｃ図）を含む。システ
ム２１２ｃは電子ＳＣまたはＳＣＭ、ＴＰ及びＡＩＦ制
御ボードの各種素子を含むロボット制御装置の種々の素
子を含む。

基本的なロボット制御装置構成では、ロボット・プログ
ラムは３０Ｍボード４００のメモリにロードされる。パ
ス・プランニング・プログラム４１０Ａ及び軌道補間プ
ログラム４１２Ａを含むシステム動作ソフトウェア４０
０Ａも３０Ｍボード４００に記憶され、ロボット・プロ
グラムに応答し、実際のロボット動作を、本発明の連続
パス制御下にロボット動作を円滑化するようにプランニ
ングし、補間する。

プログラムされているパス・セグメント間の動作を円滑
化する際に、システム動作ソフトウェアは連続パス（ｃ
ｐ）円滑化方程式２１４Ｃを利用する。好ましくは、方
程式２１４Ｃは連続する旋回速度間に円滑度の高いパス
（即ち、位置、速度または加速度に不連続性の高いパス
）を規定する３次以上の方程式を含む。即ち、パス・セ
グメント間の移行に１．２及び３次方程式を使用するこ
とにより、２１６Ｃ及び２１８Ｃ（第６Ｂ図）のような
加速不連続性が回避され、円滑化が達成される。

公知の円滑化方法では連続パス移行中、位置及び配向を
補間するのに双曲線関数（２次関数）が利用される。こ
れにより位置及び速度の連続性は得られるが、加速度の
不連続性はそのまま残る。この不連続性はＣＰ移行の始
まりと終りに円滑を欠いたロボット動作となって現われ
る。

本発明は最初と最後の移行点間連続パス・セグメントの
補間に３次方程式を利用する。

この３次方程式は位置、速度及び加速度の連続性を保証
して著しく円滑なロボット動作を可能にする。ジヨイン
ト領域において連続パス穆勤が行われる時、３次方程式
が直接実行される。デカルト領域において３次方程式を
実行しようとすると特殊な困難に遭遇する。

デカルト空間における補間に際しては位置だけでなく配
向も補間しなければならない。位置部分をベクトルとし
て扱い、（３次方程式の係数算出に使用される境界条件
である）移行点における位置及び配向を計算することは
できるが、これと同じことを配向に関して行うことはで
きない。配向はベクトル量として扱うことができず、非
加算的であるのがその理由である。

即ち、ＸをＸ方向の移動量、ｙをＸ方向の移動量とすれ
ば、 ｘ＋ｙ＝ｙ＋ｘ　（デカルト領域） となるが、Ｏｘをｙ軸を中心とする回転角度；Ｏｙをｙ
軸を中心とする回転角度とすれば、 Ｏｘ＋０ｙｆ−Ｏｙ＋Ｏｘ （公知の物理法則） である。

本発明は（単なる回転ではなく）ＯＤＡ基準フレームと
呼ぶ共通基準フレームにおける回転速度を限定すること
によってこの問題を解決する（計算の詳細は後述する）
。ＯＤＡフレームは最初と最後の移行点に基づいて算出
される。回転速度はベクトルであるから加算性である。

即ち、Ｏｘをｙ軸、を中心とする回転角度；Ｏｙをｙ軸
を中心とする回転角度とすれば、Ｏｘ＋０ｙ＝Ｏｙ＋Ｏ
ｘ 従って、共通のＯＤＡ基準フレームとの関連における回
転速度の形で境界条件を決定することができ、３次方程
式の係数を算出するためのプランニング・プログラム実
行にこの境界条件を使用することができる。

要約すると、本発明は（加算性の）回転速度を利用して
回転の非加算性という問題を克服することにより、円滑
なロボットＣＰ移行動作を可能にし、特にデカルト領域
における円滑な動作を可能にする。回転速度を特別に計
算されたＣＤＡ基準フレーム内において規定し、加算的
に使用することにより実際の回転を演鐸する。次いで３
次方程式・を利用することによって位置及び配向の双方
を算出することができる。

第５Ｃ図に破線で示す性能を拡充されたロボット制御装
置構成では、システム制御ボード２００がシステム運動
ソフトウェアを実行するためのマイクロプロセッサを含
み、ロボット・プログラムを受信する。システム制御ボ
ード２００はＳＣＭボード４００の位置／速度制御装置
に供給される位置指令を発生する。

軸ロボット用曲線合　パス制御システム第５Ｄ図に示す
他の実施例では、プログラム・エディタ２０２Ｂを利用
して、ロボット制御装置によって実行されるロボット・
プログラム２００Ｂを編集する。編集プロセスにおいて
、ブロック２０２Ｂに示すように、ロボット運動、パラ
メータ、タスクなどが規定される。

プログラム・エディタ２０２Ｂは曲線あてはめ技術を利
用して弯曲パスを規定する能力をも含む。一般に、円弧
方程式及びスプライン方程式を組合わせることにより、
いかなるパスをも数学的に規定することができる。即ち
、ブロック２０４Ｓ及び２０６Ｓで示すように、プログ
ラマは先ず、所期の弯曲パスに沿ってロボット工具先端
を移動させるのに必要な円弧及びスプライン方程式の組
合わせを求める。好ましい実施例では、ロボット制御装
置が３次までの多項式関数を含むスプライン関数に基づ
く指令を実行する。

用途によっては、ロボット・ユーザが必要とする円滑度
を得るために３次以上の多項式関数を使用しなければな
らない場合もある。

本発明の他の実施例では演算速度が許す限り、高次の多
項式関数を使用することができる。

方程式を規定したのち、プログラマは各アーク方程式ご
とに係数をそれぞれに求める。

これらの方程式パラメータがプログラム・エディタ２０
２Ｂに記入され、編集されるロボット・プログラム２０
０Ｂに反映される。

ロボット制御装置はロボット・プログラムが実行される
過程でパス制御を行うシステム２１２Ｂを含む。システ
ム２１２Ｂはロボット制御装置の種々の素子、特に電子
ＳＣまたはＳＣＭ、ＴＰ及びＡＩＦ制御ボードの種々の
素子を含む。

基本的なロボット制御装置構成の場合、ロボット・プロ
グラムがＳＣＭボード４００のメモリにロードされる。

パス・プランニング・プログラム４１０Ａ及び軌道補間
プログラム４１２Ａを含むシステム運動ソフトウェア４
００ＡもＳＣＭボード４ｏｏに記憶されてロボット・プ
ログラムに応答し、実際のロボット動作をプランニング
し、かつ補間することにより、ロボット・プログラムに
設定さレテイるパス決定方程式パラメータを実施する際
にパス制御を行う。

一以　　下　　余　　白− Ｚムニ互Ｉ動ソフトウェア ロボット位置指令はシステム・レベルにおける運動ソフ
トウェアによって形成される。

具体的なロボット制御装置の場合、システム運動ソフト
ウェアはＳＣＭボード４００に組込まれている。

ｉａＡ図に示すように、システム運動ソフトウェアはパ
ス・プランニング・プログラム２０３Ｂ及び軌道補間プ
ログラム２０５Ｂを含む。この実施例の場合、好ましく
は本願出願人のプログラミング言語ＶＡＬによるプログ
ラム・エディタを使用してユーザが編集したロボット・
プログラム２００Ｂがプログラムされているパスに沿っ
たロボットの行先点、及びロボット動作に関するその他
のリクエスト及び規定を決定する。即ち、プランニング
及び軌道プログラムがシステム・レベルで動作すること
により、ロボット・コントローラによるロボット・プロ
グラム実行を可能にするようにロボット・プログラム出
力処理する。

従って、複雑なパスがプログラムされている場合、ロボ
ット・ダラムは補足的な中間パス・ポイントを含むのが
普通である。さらにまた、ロボット・プログラムは工具
先端の速度、加速度及び減速度の最大％を規定すると共
に、パス制御のタイプ、即ち、連続か点間かを規定する
。

プランニング及び軌道プログラムは内部ボード・メモリ
、好ましくはＥＦＲＯＭに設けるか、あるいは使用の際
にフロッピ・ディスクなどの記憶手段から包括ボード・
メモリヘロードすればよい。ユーザ・ロボット・プログ
ラムは使用時にボード・メモリにロードされる基本的な
ロボット制御装置の場合、システム運動ソフトウェアは
ＳＣＭボード４００に組込まれ、性能を拡充されたロボ
ット制御装置の場合にはシステム制御ボードに組込まれ
る。その他の方式を採用してもよいことはいうまでもな
い。

プランニング・プログラム２０３Ｂは需要に応じて、即
ち、ロボット・プログラムから新しい行先点が受信され
るごとに作動される軌道プログラム２０５Ｂはシステム
・サイクル速度、即ち、好ましい実施例では引用特許出
願などにも記載されているようなロボット制御システム
の構成に応じて３２．１６または８ミリ秒に１回の速度
で周期的に作用する１、プランニング・プログラム 基本的には、ロボット工具先端が現在位置から指令行先
まで移動する態様を規定するためにロボット制御装置が
実行するのがプランニングである。従って、プランニン
グ・プログラムはロボット・プログラムによって規定さ
れる運動の各セグメントについて、加速、流向及び減速
の時間プロフィルを形成する。

ＭＴＡ図に示すように、プランニング・プログラム２０
０３Ｂはブロック４１０Ａで記入され、各セグメントに
おける運動タイプを判定し、この運動タイプに従ってセ
グメントの時間プロフィルを算出する。

従って、ブロック４１４Ａは湾曲パスの形のデカルト運
動が規定されているかどうかを判定する。もし規定され
ているなら、ボックス４１６Ａは（この実施例の場合な
ら３次までの多項方程式である）スプラインあてはめ方
程式及び／または円弧方程式を利用してパス沿いの移動
距離を算出する。次いでブロック４１８Ａが選択された
加速及び減速プロフィル（この実施例では方形波、正弦
波、他の実施ではその他の値またはプロフィル）を利用
してデカルト空間における加速、旋回及び減速時間を算
出する。

一般に、この実施例のソフトウェア構成はユーザ需要に
応じた広範囲の加速／減速プロフィルに対応できる融通
性を持っている。

下記方程式を利用して時間Ｔ、、Ｔ、及びＴｄを計算す
る。

正常なデカルト運動のｔａ、ｔ、、ｔ、計算： ＵＮＩＶＡＬを利用してユーザが乍記要素を規定する： 速度係数＝最大速度に対する０−１正規化スケーリング
； 加速係数＝最大加速度に対する。−ｉ正規化スケーリン
グ； 減速係数＝最大減速度に対する。−ｉ正規化スケーリン
グ。

”短”運動か”長”運動かの試験： ｄｔａｔａ　ｒ＜（ｄａ”ｄｄ）なら”短”運動、さも
な番すれば”長”運動。

短運動： ｔ、　　−ｔａ・［ｄｔｏｔａ１／（ｄａ　　＋　　ｄ
ｄ）］””１、−　１ｄ・［ｄｔｏｔａ＋／（ｄａ　　
”　　ｄａ）］”］２ｔ、− 長連９： ｔｌ　　・　　（ｄｔｏｔａ　五−ｄｌｌ　　＋　　ｄ
ｄ）　／（速度係数Ｘ最大速度） １、　　　＝　　加速時間 １ｄ＝　　減速時間 ｄ、　　　＝　　加速中のＢ勤距離 ｄｄ＝　　減速中の移動距離 ｄｔｏｔａｌ　　　”　　総移動距離 １、　　　＝　　旋回時間（定速度） 湾曲パス運動が指令されていなければ、ブロック４２０
Ａは直線上のデカルト運動が規定されているかどうかを
検出する。直線運動の場合、工具先端はデカルト空間内
を直線に沿って移動し、現在位置と旋回位置との間の最
短距離を移動する。直線運動はジヨイント移動の方が速
いため２点間の最も速い運動でない場合があり得る。直
線運動が必要かどうか、いつ必要かは用途に応じて異な
る。

湾曲パス移動の場合と同様に、直線移動が指令されてい
る場合、デカルト空間における移動距離が計算され、ブ
ロック４２２Ａが上記式を利用して直線距離を算出する
。

最短時間で工具先端を点から点へ８勅させたい時にはジ
ヨイント移動が利用される。ただし、想定される移動域
に障害物が存在するならジヨイント移動は回避する。ジ
ヨイント移動においてはすべてのジヨイントを整合移動
させることによって、工具先端のパスに関係なく最高速
の工具先端移動を達成する。

ボックス４２４Ａはジヨイント移動を実行すべきかどう
かを判断する。もし実行すべきなら、ブロック４２５Ａ
がこのジヨイント移動に関連してすべての軸の終点ジヨ
イント角度を計算する。次に、それぞれの軸ごとに行先
ジヨイント角度と現在ジヨイント角度の差を求めること
によってジヨイント空間におけるジヨイント距離を計算
する。こうして各ジョインドのジヨイント移動が達成さ
れる。

同様に、ブロック４２６Ａは湾曲パス及び直線６勤に際
してのジヨイント空間におけるジヨイント距離を計算す
る。次いでブロック４２８Ａが選択された加速／減速プ
ロフィルを利用してジヨイント距離からジヨイント空間
における加速、旋回及び減速時間を計算する。即ち、各
ジヨイント移動の時間プロフィルを求める。この計算は
（湾曲または直線）デカルト運動の場合、ブロック４１
８Ａにおけるチェックとして行なわれる。なぜなら、た
とえプランニングされた工具先端の移動が所定の限界以
内であっても個々のジヨイント移動が所定限界からはみ
出すことがあり得るからである。

従って、ボックス４３０Ａは必要に応じてジヨイント限
界に従って時間プロフィルを修正するためにジヨイント
の加速、旋回及び減速時間にいかなる制限を課すべきか
を判断する。特定ジヨイントに対する最長制限時間をす
べてのジヨイントに対する、即ち、全体としての運動に
対する制限時間として設定する。時間制限の設定に際し
ては、制御されるロボットの加速／減速（トルク）及び
速度能力を利用する。

移動時間がユーザによって規定されるというロボット制
御装置の特徴（即ち、プログラム時間移動）、及びプロ
グラム時間移動がジヨイント時間プロフィル演算に組込
まれる（ブロック４３０Ａ）態様については後述するユ
ーザによって連続パス制御が指令されていることをボッ
クス４３２Ａが確認すると、ボックル４３４Ａは現時移
動セグメントに次の移動セグメントを円滑に連続させる
ために使用すべき連続パス係数を計算する。連続する移
動セグメントの旋回間の移動を円滑化する際に、ボック
ス４３４Ａは速度変化における不要な減速／加速をほと
んど解消する。

肌臣１１ 空間内の位置及び配向はすべて同時変換Ｔで表わすこと
ができる。

「　＝　法線ベクトル Ｏ；　配向ベクトル ｒ　＋　アプローチ・ベクトル ベクトル五、８及び盲は配向を表わす。同時変換の詳細
については、Ｐａｕｌ著“Ｒｏｂｏｔ　Ｍａｎｉｐｕｌ
ａｔｏｒｓ、Ｍａｔｈｅｍａｔｉｃｓ　Ｐｒｏｇｒａｍ
ｍｉｎｇ　ａｎｄ　Ｃ。

ｎｔｒｏｌ”を参照されたい。

配向補間： 配向補間は直線パス、円弧パス、スプライン・パスの相
違に関係なく、デカルト空間運動に広く利用される。

位置補間は所定の直線または曲線をたどるように起点か
ら終点までのＸ　ｓ　：Ｊ　ｓ　Ｚ位置を補間するだけ
である。４角法を利用する配向補間は下記のように行な
われる： Ｔ１は６動開始における同時変換を表わしＴ２移動終了
における変換を表わす。

Ｔ＋　＝ｎ＋　＋　Ｏ＋　＊　　ａｔ　＊　Ｐ＋Ｔ２＝
π２．υ２．盲２．シ２ 配向をＴ１からＴ２に変えるため、ベクトルｏ１及びａ
ｌに垂直な単位ベクトルであるベクトルＴを規定する。

第１ベクトル８．をベクトルＴを中心に回転させてベク
トル−０２と合致させ、次いで貰、を盲２を中心に回転
させてベクトルＷ２と合致させる。これらの回転を加速
させるのに必要な２つの角度はＴベクトルを中心とする
θ、及び終点ａ（またはａ２）ベクトルを中心とするθ
、である。起点及び終点においてファン角度が規定され
る。（θ１→θ４）起点及び（θ１−θ４）終点。

θ、起点　＝　θ、終点 θ２起点　＝　０２終点 θ２；　θ、終点−〇、起点 θ１−　θ４終点−θ４起点 ｒＸ θ、　ｍ　ｔａｎ−’　　− ｙ ｒま ただしＣ，＝Ｃｏ、θ１ ｓｌ＝ｓｉｎθ ２つのデカルト・パス・セグメントを融合するには３次
多項関数を使用する。下記変数に対応する６つの多項関
数がある。

−位置 １、ｘ ２、ｙ ３、　　ｚ −配向 ４、ベクトルＣを中心とする回転角度 ５、ベクトルａｆを中心とする回転角度６、ベクトルｄ
を中心とする回転角度 これらのベクトル変数がすべての配向速度ベクトルをマ
ツプすることのできる配向基準フレームの基礎を形成す
る。基準フレームを第６Ｃ図に示した。

各多項方程式の４つの係数を計算するには、４つの境界
条件十移動時間を計算しなければならない。境界または
移行点は第１セグメントの減速起点及び第２セグメント
の加速終点である。

ｘ、ｙ、ｚ位置に対応する４つの境界条件は下記の通り
ニ ーｘ　（０）　、　ｙ　（０）　、　Ｚ　（０）は移行
起点において計算され； −ｘ　（１）、　ｙ　（１）、　ｚ　（１）は移行終点
において計算され； −ｘ　（０）、　ｙ　（０）、　ｚ　（０）は第１セグ
メントに関するパス単位ｊａｎベクトル　＊“Ｓ”速度
パス長の成分として計算され；−ｘ　（１）、　ｙ　（
１）、　ｚ　（１）は第２セグメントに関するパス単位
ｔａｎベク）・ル　＊″Ｓ′速度パス長の成分として計
算される。

θ１、θ。、θ、配向角度に関する４つの境界条件は下
記の通り； 一〇ａ　　（０）＝０．θｃ　（０）＝０゜θｄ　（０
）＝０゜ 一θａ（ｉ）”ｏ、θＣ（ｔ）＝Ｏ１ θｄ　（ｉ）−０゜ 一〇、（１）、θ、（ｆｌ）、θｄ（Ｉｔ）は［ｃ、ｄ
、ａ］フレームにマツプされ るｗ、（０）、ｗａ　（０） 一″”ｅ−（ｆｌ　）、　’ｆ９ｃ（ｕ　）、　”Ｅ３
ｄ（旦）は［ｃ、ｄ、ａ］フレームにマツプされ るｗ−（ｆｌ　）、　Ｗａ　　（１） 一般に係数の解は下記の通りである； ａ０＝ｒ　（０） Ａ１・ｒ（０）＋タイムインターバル ａ２−−３ｒ　（０）＋３ｒ　（１）−ｒ　（１）傘タ
イムインターバ１しａ３−２ｒ（０）−２ｒ（１）＋ｒ
（０）＊タイムインターバル◆ｒ（１）傘インターバル −”−ｒ（Ｓ）’ａＱ＋ａｌｓ＋ａ２ｓ２＋ａ３ｓ’　
　ｆｏｒ　　ｓｍｏ　　＋４　１連続パス円滑化演算が
完了するか、または連続パス円滑化が不要なら、ブロッ
ク４３２６Ａがプランニング・プログラムの実行を終了
させる。

２、軌道プログラム 軌道プログラム４１２Ａは次のシステム・サイクルのジ
ヨイント位置を形成するため各システム・サイクル中に
実行される。一般に、軌道プログラム４１２Ａはそれぞ
れの後続システム・サイクルに関して、この後続サイク
ル完了時における各ジヨイントの合計移動距離を計算す
る。後続”Ｓ”は距離計算に際して算出される。従って
、Ｓは正規化パス長（ｏ−Ｈにおける総移動距離の％で
表わされる合計圧＊＜Ｓ＞である。

次のシステム・サイクル中に実行されるロボット軸位置
指令を提供するため、新しい１組の補間終点が形成され
る。即ち、ユーザが規定するセグメント６動全体が（こ
の実施例では３２．１６または８ミリ秒の長さを有する
）各システム・サイクルにおいて順次実行されるサイク
ル６動に細分される。

新しい位置指令はＳ演算及び運動のタイプに基づいて形
成される。位置指令の実行に際しては、サーボ制御装置
が各システム・サイクルを、ジヨイントごとに等距離Ｗ
３動が行われるミリ秒・インターバルに分割することに
よってリアルタイム補間をも行う。

第７Ｂ１図のフローチャートに示すように、ブロック４
４０Ａは先ず次のシステム・サイクルみ関して距離計算
を行なう。即ち、Ｓが計算される。ボックス４４２Ａに
おいて、運動のタイプが判定され、このタイプに対応す
る補間演算が実行される。

具体的には、所定のパス移動が指令されているかどうか
をブロック４４４Ａが判定し、もし指令されているなら
、ボックル４４６ＡがＳ距離係数、スプラインあてはめ
方程式（３次までの多項方程式）及び円弧方程式を利用
してデカルトＸ、Ｙ、Ｚ、Ｏ，Ａ及びＴ補間を演算する
。Ｏ，Ａ及びＴ座標は工具先端の配向を角度で表わす。

一般に、種々のタイプのパス移動に関する補間演算にお
いて、Ｓ係数は次のシステム・サイクルで達成される総
指令移動量に占める部分を各軸について計算する際の％
乗数として作用する。

ボックス４４８Ａは連続パス移動が指令されているかど
うかを判断し、もし指令されているなら、ボックス４５
０ＡがＳ距離係数及び記憶連続パス係数を利用してＸ、
Ｙ、Ｚ。

０、Ａ及びＴ補間を演算する。記憶連続パス係数は連続
するパス・セグメントにおける異なる旋回値開の円滑移
行を達成するのに利用される方程式において使用される
。

軌道制御中に、位置／配向設定点が下記のように演算さ
れる。

ｒ（ｓ）＋＋＋ａｏ＋ａｌｓ＋ａ２ｓ’＋ａ３ｓ３次い
でデカルト位置／配向が他のデカルト・パス・セグメン
トの場合と同様にジヨイント角度に変換される。

ブロック４５２Ａにおいて、直線移動が指令されている
かどうかが判断される。もし指令されているなら、ボッ
クス４５４ＡはＳ距離係数及び直線方程式を利用してＸ
、Ｙ。

Ｚ、Ｏ，Ａ及びＴの補間演算を行う。

ボックス４５６Ａにおいてジヨイント運動が検出される
と、ブロック４５８ＡはＳ距離係数を利用してすべての
ジヨイント角度について補間演算を行う。連続パス移動
か直接移動かに関係なく、ボックス４６０Ａは規定され
ているパス移動に応じてデカルト補間をジヨイント角度
に変換する。ジヨイント角度への変換はアーム解を表わ
し、ロボット・アームの運動学的要素、具体的には種々
のリンクの長さや回転軸間の角度に基づいて行われる。

ブロック４６２Ａは補間されたジヨイント角度指令を、
サーボ制御装置４６４Ａによって種々のロボット軸に供
給される１組の位置指令として作用するエンコーダ・カ
ウントに変換する。エンコーダ・カウント変換はエンコ
ーダの分解能、ギヤ比、及びジヨイント間の機械的カプ
リング（リスト・ジヨイントだけがカプリングされるの
が普通である）を反映する。

Ｓ演算を第７Ｂ２図のフローチャートに詳細に示した。

ブロック４４１Ａは先ずシステム・サイクル・カウンタ
を増分する。次いでブロック４４３Ａが現時サイクル・
カウントを、現時パス・セグメントに関してプランニン
グ・プログラムで計算された時間プロフィルと比較する
。このようにすれば、工具先端が現時点において位置す
るセグメント部分（加速、旋回、減速）が求められ、従
って、Ｓ演算のための適用可能な加速度、旋回または減
速値が得られる。

サイクル・カウントがセグメント時間以上であることを
ボックス４４５Ａが検出すると、ブロック４４７Ａによ
ってＳが１にセットされる。ボックス４４９Ａによって
加速セグメント部分が検出されると、ブロック４５１Ａ
が加速度方程式を利用することによってＳを算出する。

同様に、ブロック４５３Ａが旋回セグメント部分を検出
すると、ボックス４５５Ａが旋回方程式を利用してＳを
算出する。

加速、旋回及びセグメント終端ブロック４４５Ａ、４４
９Ａ及び４５３Ａが否定されると、ブロック４５７Ａが
減速度方程式を利用してＳを算出する。次いでＳ演算ル
ーチンが完了し、軌道プログラム実行がブロック４４４
Ａに戻る。

一以　下　余　白− ロ　ロ゛　減速プロフィル構成 既に指摘したように、ロボット・アーム動作に適用され
る加速及び減速プロフィルをロボット・ユーザが変化さ
せることができるように構成することによって種々の利
点が得られる。ロボット制御装置はロボット・プログラ
ムの書込みにロボット・ユーザが利用できる加速及び減
速プロフィル・ライブラリーを含むように構成されてい
る。本発明のこの実施例では、２つの加速／減速プロフ
ィル、即ち、方形波プロフィル及び正弦波プロフィルが
含まれる。

可変加速／減速プロフィル形成は第７Ａ図のプランニン
グ・プログラムに関連して述べたパス・プランニングに
組込まれる。第８Ａ図のフローチャートは可変加速／減
速プロフィル形成を実行するロボット制御装置を構成す
るために軌道プログラムを編成、実行する態様を詳細に
示す。

従って、軌道補間中に移動するパス長の百分率Ｓを演算
する際に、加速及び減速分岐ブロック４４９Ａ、４５３
Ａは、現時パス・セグメントのプロフィル、即ち、選択
された加速または減速方程式を求めるブロック４４９Ｐ
、４５３Ｐにそれぞれ到達する。この実施例では、ロボ
ット・プログラムに方形波プロフィルが選択されている
なら、加速中のＳ演算にボックス４５１Ｐが方形波加速
方程式を利用する。ブロック４５２Ｐはもしロボット・
プログラムに正弦波方程式が選択されておれば、正弦波
方程式を利用する。

減速中にＳを演算するには、もし減速に方形波方程式が
選択されているならブロック４５４Ｐが方形波方程式を
利用し、もし減速に正弦波方程式が選択されているなら
ブロック４５５Ｐが正弦波方程式を利用する。

利用される方程式は下記の通り： 就１１旦羞 一方形波プロフィル Ｓ　＝　ｔ　／（ｔａ＊（２傘ｔｓｌａ＋ｔｄ）−正弦
波プロフィル 一方形波プロフィル Ｓ　　＝　　（（２中ｔｓ＋ｔａ＋ｔｄ）−（（ｔｔ−
ｔ）　＊＊２／ｌｄ）　）／　（２＊ｔｓ＋ｔａ＋ｔｄ
）−正弦波プロフィル ただし：　ｙ−（ｔ−ｔｔ＋ｔｄ） １亘立旦羞 Ｓ　　＝　　（２＊ｔ−ｔａ）／（２１ｔＳ＋ｔａ＋ｔ
ｄ）ただし： ｔａ−加速時間 ｔｄ−減速時間 ｔｓ＝旋回時間（定速） ｔ＝現在時間 ｔｔ＝　　（ｔａ＋ｔｓ＋ｔｄ−ｔ） ｐｉ＝　３．１４１７ 第９Ａ及び９Ｂ図のグラフはそれぞれ方形波プロフィル
及び正弦波プロフィルを示す。

下方の符号“ａ′″は加速時間、′Ｓ″は旋回時間、“
ｄ”は減速時間を表わす。図示のように、正弦波プロフ
ィルは連続性を有し、方形波プロフィルは不連続性を有
する。ただし、正弦波プロフィルの導関数もまた不連続
性を有する。比較的複雑なプロフィルを使用すれば、高
次導関数でも不連続性を解消できる。従ってロボット・
ユーザは利用できる種々のプロフィルの種々のプロフィ
ル導間ａ次元の不連続性がロボット性能にどの程度影響
するかを判断し、ロボット動作に望まれる円滑度を実現
するプロフィルを選択すればよい。

方形波プロフィルが正弦波プロフィルたを選択する際に
、ロボット・ユーザは下記の要因を考慮すればよい。

方形波プロフィル− 長所−ビーク加速／減速が極めて低いから極めて高速度
の運動を可能にする。

短所−８第２導関数が不連続であるため、サーボのパス
追従を困難にし、その結果、ロボットに強い力が作用す
る。

正弦波プロフィル− 長所−８が連続的であるから、サーボが追従し易いパス
を提供し、ロボットにかかる応力を小さくする。

短所−ピーク加速／減速が比較的高いため、移動時間が
比較的長くなる。

パス・タイミング制御 パス移動のタイミングをプランニングするため、プラン
ニング・プログラムはその詳細を第８Ｂ図に示すように
構成されている。

プログラム記入後、ブロック４１１Ｔは時定動作がロボ
ット・プログラムによって規定されているかどうかを判
定する。もし規定されていなければ、また、もしブロッ
ク４１２Ｔがデカルト運動を指示すれば、ブロック４１
３Ｔにおいて弯曲パス６動及び直線移動についてデカル
ト・パス長が計算され、ブロック４１４Ａ、４２０Ａな
どに関連して既に述べたように、加速時間Ｔａ、減速時
間Ｔｄ及び旋回時間Ｔｓがブロック４１５Ｔにおいて計
算される。もし運動がブロック４２４Ａで示すようにジ
ヨイント運動なら、前記ブロックに関連して既に述べた
ように、ブロック４２６Ａにおいてジヨイント距離が計
算される。

ブロック４１１Ｔによって時定動作が検出されると、ブ
ロック４１７Ｔｈ（Ｔａ％Ｔｄ及びＴｓのユーザ規定値
から速度、加速及び減速を計算する。

時定デカルト運動に関する加速、減速、旋回速度の計算
は下記の通りである。

この運動に関するユーザ規定ｔａ、　ｔｄ、　ｔｓ；【
α 旋回速度−Ｖｓ ジヨイントモータの既知の物理的限界を超過しないかど
うかについて加速、減速、旋回速度をチェックする。

ｔａ＝加速時間 ｔｄ＝減速時間 ｔｓ＝定速度時間（旋回時間） Ｖｓ＝“Ｓ″　（パス長）領域に おける速度 次イで、ブロック４２６Ａがジヨイント距離を計算し、
既に述べたようにプログラム実行が続く、プランニング
されたパスが実行されると、ロボット・アームが規定パ
ス時間でパスを通過する。ロボットの物理的限界を超え
るであろうとプランニング・ブ・ロックが判断すれば、
移動時間が修正されてロボット限界以内の運動プロフィ
ル（加速、旋回、減速）が得られる。

弯曲パス移動のプログラミングの詳細を第８０及び８Ｄ
図に示した。工具先端配向及び速度のために入力及びス
プライン及び円弧運動のためのロボット・プログラムへ
の入力は下記の通りであるニ スプライン−多項係数、スプライン・パス・セグメント
長： 円弧−３−ポイント、現在位置くシステムから）。

プランニング・プログラム（第８Ｃ図）においては、ブ
ロック４１６Ａはスプライン・パスカ七規定されている
かどうかを判定するデシジョン・ブロック４３１Ｓを含
む。もし規定されているなら。ブロック４３３Ｓが図示
のように多項式からパス長を計算する。もし規定されて
いないなら、ブロック４３５Ｓが図示のように円弧パス
長計算を行う。

軌道アルゴリズム（第８Ｄ図）においては５ブロツク４
４６Ａがスプライン・パス６動が規定されているかどう
かを判断するためのデシジョン・ブロック４４１Ｓを含
む。もし規定されているなら、図示のように、計算され
た△Ｓから増分距離ΔＵが算出される。

利用される方程式が適正なのは限界△ｓ−Ｏの場合に限
り１、繰返えし利用することによって所要の増分距離Δ
Ｕに収斂する。

次いでＵｗＵ＋ΔＵに基づいてデカルト位置ｘ、ｙ、ｚ
を計算する。

円弧移動が規定されている場合には％パス長“Ｓ”を利
用して新しい角度を計算する。

次いで新しいサイクルに基づいてデカルト位置ｘ、ｙ、
ｚを計算する。

ＣＩＲＣｌｌＬＡＲＰＡＴＩ（機内 Ｃ１ｒｃｕｌａｒ　ＰａｔｈはＬＩＮＩＶＡＬユーザが
ロボット工具先端が辿る円弧パスを規定することを可能
にする。その上、工具先端の配向を規定し、実際の円形
パスに関連させることができる。“円形パス”は下記の
形で表わされる連続曲線の（正しい、または正しくない
）連続サブセットを意味する。

（Ｘ＋Ｙ）＊　（Ｘ−Ｘｃ）＋　（Ｙ−Ｙｃ）＊　（Ｙ
−Ｙｃ）　−Ｒａｄｉｕｓ＊Ｒａｄｆｕｓこの方程式に
おいて、Ｘ及びＹは基準フレームにおける日子面内のデ
カルト位置を表わす。

工具先端位置は規定されている円形パスに沿って補間さ
れるだけであるが、円形パスに沿って工具先端は多様な
配向を有する可能性があり、その１つがユーザによって
規定される。想定される配向は下記選択の組合わせによ
って決定される： １、配向補間か定配向か。前者の場合、２つの規定配向
間で配向が線形補間され、後者の場合、全円形パスに亘
って配向が一定に維持される。

２、全域（Ｗｏｒｌｄ）フレーム配向か局部（Ｌｏｃａ
ｌ）フレーム配向か。前者の場合、Ｗ。

ｒｌｄ基準フレームに基づく配向となり、後者の場合、
Ｌｏｃａｌ基準フレームに基づく配向をなる。

３、ラップ（ｗｒａｐ）配向か非ラツプ（Ｎｏ　Ｗｒａ
ｐ）配向か。前者の場合、休止中、配向がａベクトルを
中心に回転可能であり、後者の場合、ａベクトルを中心
に回転不能で ある。

円形パスの長さは計算することができ、デカルト直線運
動の場合と全く同様に“Ｓ”プロフィルをこの長さにあ
てはめる。従って、工具先端はパスに沿って定速まで加
速し、次いで終点で停止するまで減速することができる
。円形パスとの間で連続パス（ＣｏｎｔｉｎｕｏｕｓＰ
ａｔｈ）’を実施すればよい。境界条件はデカルト直線
運動の場合と全く同様に８行点において計算すればよく
、同じＣＰアルゴリズムが使用される。　。

円形パスのプランニングに利用できるデータは下記のよ
うな４つのｔｌＮＩＶＡＬ場所と３つの配向スイッチで
ある。

１．場所１−先行パス・セグメントのプランニングされ
ている最終場所として得られる円形パスの開始場所。

２、場所２−円を規定するのに利用され、円形パスに沿
って比較的遠い位置を占める点。

３、場所３−円を規定するのに利用され、円形パスに沿
って比較的近い位置を占める点。

４、場所４−円形パス終点を規定する点。

必ずしも円周状に位置しなくてもよい。円と、この点を
円の中心と結ぶ線との交差点がパス終点である。

５、　　”ＩＮＴ　　ＣＯＮ”配向スイッチ−補間され
た配向または一定初期配向を規定する。

６、“ＷＯＲＬＯＧ”配向スイッチ−Ｗｏｒｌｄフレー
ム配向またはＬｏｃａｌフレーム配向を規定する。

７、“ＷＯＲＮＷＲＰ”配向スイッチ−Ｗｒａｐまたは
Ｎｏ　ｗｒａｐ配向を規定する。

指定場所を有する円形パスを第９ｃ図に示した。

規定された円形パス沿いの位置発生は２次元空間中に円
形パスを規定し、次いで２−Ｄ形をＷｏｒｌｄ座標で表
わされる３次元空間に変換することによって達成される
。このような２−Ｄ系Ａ第９Ｄ図に示すように規定され
る。

従って、軌道は下記のように円形パス沿いに点を発生さ
せる。

Ｘ　ｓｒａ　Ｒａｄｅｕｓ＊ｆｌ：ｏｓ　（ＡＮＧＬＥ
）＋Ｙ　（：ｅｎｔｅｒＹ　＝　Ｒａｄｅｕｓ＊Ｓｉｎ
　（ＡＮＧＬＥ）＋Ｙ　ＣｅｎｔｅｒＡＮＧＬＥを（Ｉ
ｎｉｔｉａｌ　　Ａｎｇｌｅ）から（Ｉｎｉｔｉａｌ−
Ａｎｇｌｅ＋Ｔｏｔａｌ−八ｎｇｌｅ）まで変化させ、
次いでＣＢＡＳＥ変換によって２−ＤＸ、Ｙ点をＷｏｒ
ｌｄ内ヘマップすればよい。

従って、プランニングにおいて下記の２−０間特性が算
出される。

１、初期円弧角 ２、総角変位 ３、円の中心 ４、円の半径 ５、　（：ＢＡＳＥ変換 配向 配向け“４角”法によって補間される。即ち、配向を補
間しなければならない場合、初期及び最終配向を求める
ことによって“４角”法に必要なデータを算出する。

Ｌｏｃａｌフレーム配向はＷｏｒｌｄフレーム配向を２
つの成分に分ける分かれ目である。

１　、　Ｗｏｒｌｄ／Ｌｏｃａｌ　フレーム（Ｌｏｃａ
ｌフレーム）２　、　Ｌｏｃａｌ／Ｔｏｏｌ配向 ただし、Ｗｏｒｌｄ配向は Ｗｏｒｌｄ　＝Ｗｏｒｌｄ／Ｌｏｃａｌ　＊　Ｌｏｃａ
ｌ／Ｔｏｏ１局部フレームはパスの幾何的条件によフて
規定されるから、円形パスに沿って変化する（第９Ｃ図
の矢印は移動方向を示す）。瞬時局部フレーム“０”ベ
クトル（配向ベクトル）はパス接線の方向である。“ｎ
″ベクトル法線ベクトル）は０”ベクトルと直交するパ
ス法線の方向に向くベクトルである。

“ａ”ベクトル（アプローチベクトル）は“Ｏ″′及び
“ｎ″ベクトルＯｘｎ）のベクトル積として規定される
。

Ｎｏ　Ｗｒａｐ配向オプションはベクトルを中心とする
回転をなくするように配向を変える。

これは円の現時角度に比例する角度だけベクトルを中心
に回転させることによって達成される。この角度に先ず
正、負またはＯｄの“　・符号“因数を乗算する。

一以　下　余　白− ≦パスのプランニング 鳳−１ 円形パスのプランニングは下記ステップを踏んで行われ
る。

Ｗｏｒｌｄから日子面Ｚ−０（第９Ｄ図）への変換は下
記のように計算される。

ＣＢＡＳＥ−ＦＲＡＭＥ（Ｐｉ、Ｐｌ、Ｐ３．Ｐｉ）円
を限定する点を２−Ｄヘマッピング する。

Ｐ−２０−（：ＢＡＳＥ　　ｒＮＶＥＲ５ＥＩＰ−３Ｄ
ただし、（：ＢＡＳＥ　ＩＮＶＥＲ５ＥはＣＢＡＳＥ変
換の逆光である。即ち、［ＣＢＡＳＥ］　［５ｂａｓｅ
　　ＩＮＶＥＲ５ＥＩ　・［１１一単位行列。

ＣＢＡＳＥ　　ＩＮＶＥＲ５Ｅは下記のように計算され
る。

ｙ＝す＝盲＝貰＝ （注：ｘｃ、ｙｃ規定） 円中心の位置は下記の通り： １、円中心がＸ−Ｐｌ、Ｘ／２線上に位置する。

２、円中心がＰｌ及びＰ３を通る線と直交し、かつ点（
Ｐ３．Ｘ／２．Ｐ３．Ｙ／２）を通る線上に位置する（
第９Ｄ図） この線を表わす方程式は Ｙ−−（Ｐ３．Ｘ／Ｐ３．Ｙ）ＩＸ＋ （Ｐ３．Ｙ＊Ｐ３．Ｙ＋Ｐ３．Ｘ＊Ｐ、３．Ｘ）／（２
＊Ｐ３．Ｙ）３、円中心がこの２つの直の交差点上に位
置する。

即ち、中心Ｘ−Ｐ２．Ｘ／２ 中心　Ｙ−（Ｐ３　、Ｘ−Ｐｌ　、Ｘ）　＊Ｐ３　、ｘ
／　（２＊ｐ＃＞ｙ！ｌ＋Ｐ３　、°Ｙ円の半径は 半径−５ＱＲＴ　（中心Ｘ申中心Ｘ◆中心Ｙ＊中心Ｙ）
初期角度は ＩＮＴＩＡＬ−＾ＮＧＬＥ＝ｔａｎ−１（中心、Ｙ、中
心、ｘ）最終角度はＰ４から ＦＩＮＡＬ　　　　ＡＮＧＬＥ− ｔａｎ　（Ｐ４　、Ｙ中心、Ｙ）　（Ｐ４．Ｘ−中心、
Ｘ）総移動角は ＴＯＴＡＬ　　ＡＮＧＬＥ− ＦＩＮＡＬ　　　　ＡＮＧＬＥ−ＩＮＩＴＩＡＬ　　　
　ＡＮＧＬＥ配　　向 Ｗｏｒｌｄフレーム配向が規定されている場合には初期
配向及びＰｌの配向を利用して配向補間データを算出す
る。Ｌｏｃａｌフレーム配向が規定されている場合には
パスの起点及び終点におけるＬｏｃａｌフレームが計算
される。初期及び最終Ｌｏｃａｌ／Ｔｏｏｌ配向を計算
し、これに基づいて配向補間データを算出する。一定初
期配向が規定されているなら、補間データは使用されな
い。Ｎｏ　ＷＲＡＰ配向が規定されている場合には、゛
初期ａベクトルを検討することにより、上向きか、下向
きか、または日子面Ｚ−０に沿っているかを確認する。

匹胆益区工」 位　　置 軌道プログラムが下記ステップを踏んで円形パス沿いの
点を計算する。

パスに沿った角度は下、記のように計算される： ＡＮＧＬＥ−ＩＮＩＴＩＡＬ　　　　ＡＮＧＬＥ＋　″
Ｓ’＊ＴＯＴ八Ｌ　　　ＡへＧＬＥただし、“Ｓ”は発
生器によって算出されるパス沿いの正規化距離。

次いで２−Ｄ位置を計算する： Ｘ−半径＊Ｃｏｓ　（ＡＮＧＬＥ）十中心、ＸＹ−半径
申５ｉｎ（ＡＮＧＬＥ）十中心、Ｙ２−Ｄ位置をＣＢＡ
ＳＨによってＷｏｒｌｄに変換する： 配向 軌道プログラムが下記ステップを踏んで円形パス沿いの
配向を計算する。

Ｗｏｒｌｄフレームが規定されているなら、配向補間デ
ータを評価することによりＲｔｏｏｌｏｒｌｄ 配向を求める。Ｌｏｃａｌ　フレーム配向が規定されて
いるなら、配向補間データを評価するこｔｏｏｌ とによってＲ配向を求める。

Ｗｏｒｌｄ Ｌｏｃａｌフレーム配向が規定されているなら、Ｗｏｒ
ｌｄ／Ｌｏｃａｌフレームを計算し、１ｌｔｏｒｌｄ／
ｌｏｏ　ｌ配向を求める。

Ｒｔｏｏｌ　　　　Ｌｏｃａｌ　　　　　ｔｏｏｌ＝　
Ｒ Ｗｏｒｌｄ　　　　Ｗｏｒｌｄ　”　　ＲＬｏｃａｌた
だし、 Ｒ”ｃａｌ＝　　Ｗｏｒｌｄ基準フレームに基づくＷｏ
ｒｌｄ Ｌｏｃａｌフレームの配向 Ｒｔｏ”　　＝　　Ｌｏｃａｌ基準フレームに基づくＬ
ｏｃａｌ 工具先端の配向 ”０１−　　Ｗｏｒｌｄ基準フレームに基づくＲＷｏｒ
ｌｄ　− 工具先端の配向 ｎｏ　ｗｒａｐ配向が規定されているなら、新配向ａベ
クトルを中心に円弧角度だけ回転させる。

巴」紅へ２Ｃ旦 デカルト運動はそのタイプに関係なく同じＣアルゴリズ
ム、即ち、多項方程式を利用して移行点におけるパス・
セグメント境界条件に合致する。従フて、円形パスにつ
いては、境界条件だけを計算、すればよい。境界条件は
下記の通り： １　、　Ｘ、Ｙ、Ｚ位置−規定された８行点において円
形パスを評価することによって位置を計算する。

２、　Ｘ、Ｙ、Ｚ速度−速度は下記のように計算する： 速度；１パス接線１申旋回速度 ３、配向−規定されている８行点における配向を評価す
ることによって配向を計算する。

４、配向速度−配向オプションに基づいて適用されるな
ら第９Ｅ図に示すベクトルを加算することにより配向速
度を計算する。

弯曲バズ−スプラインあてはめ 機能 スプライン・パスの場合、ＵＮＩＶＡＬ↓−ザが、ロボ
ット工具先端によって追従されるスプライン・パスを規
定することができる。さらに、工具先端の配向を規定し
、これらの実施例の“スプライン・パス”とは境界条件
が一致する一連の３次多項式である。

規定されたスプライン・パスに沿って工具先端位置を補
間するだけであるが、スプライン・パス沿いの工具先端
配向には多様の可能性があり、その１つがユーザにより
て規定される。工具先端配向の可能性は下記選択の組合
わせの数だけ考えられる。

１、配向補間か一定配向か。前者の場合には２つの特定
配向間で配向を線形補間し、後者の場合には全円形パス
に亘って配向を一定に維持する。

ｘ　（ｕ）　、ｙ　（ｕ）　、　Ｚ　（ｕ）。第９Ｆ図
との関連で適用できる方程式は ｒ　（ｕ）　−ａＯ＋ａｌ傘ｕ＋ａ２傘ｕ＊ｕ＋ａ３＊
ｕ＊ｕ２、パス・セグメント長は下記のような積分に相
当する。

（ｘ鴇＊ｘｘ（ｕ）＋ｙ（ｕ）＊ｙ（ｕ）＋ｚ（ｕＤｚ
（ｕ））’ｄｕそれぞれのスプライン・セクションごと
に１つの長さがある。

３　、　Ｌｏｃａｌフレーム“ｎ”ベクトルを利用して
Ｌｏｃａｌ　フレームを限定する。

４、ＩＮＴ　　ＣＯＮ”配向スイッチ−補間配向または
一定初期配向を規定する。

５、“ＮＯＲＬＯじ配向スイッチ−Ｗｏｒｌｄ　　フレ
ーム配向またはＬｏｃａｌフレーム配向を規定する。

位　　置 パス全長は個々のセクション長を加算することによって
計算される。パスの１次空間導関数はプランニングにお
いては計算されない。

“Ｓ″プロフイルパス全てにはめる。

軌道プログラムの過程では、Ｕ＝Ｓとセットしてｘ　（
ｕ）　、ｙ　（ｕ）　、ｚ　（ｕ）を演算するために“
Ｓ”値を利用することはできない。一般的な多項式では
、Ｕは正規化パス長に比例しない。従って、特定のＳに
対応するＵを求めるためのアルゴリズムを利用しなけれ
ばならない。簡略な形で表わすと、このアルゴリズムは
ｄｕ＝　ｌ　ｄ／ｄｕｙ　（ｕ）　　ｌ　＊ｄｓただし
、“１１″は包括されているベクトルの大きさの標記符
号である。この方程式は即時方程式の有限近似式である
。即ち、ｄｓ→Ｏの限界内で方程式は正確である。ｄｓ
は０がなることはないから、方程式を反復使用すること
で所要の増分距離（パス長ではない）に近づく。

配　　向 “４角”法により配向を補間する。即ち、配向を補間し
たければ、初期及び最終配向を求めることによって“４
角”法に必要なデータを算出する。

Ｌｏｃａｌフレーム配向はＷｏｒｌｄ配向を下記２つの
成分に分離する分かれ目である。

Ｌ０ｃａｌ＝ＷＯ「１ｄ基準フレームニ基ツ＜１°ＲＷ
ｏｒｌｄ Ｌｏｃａｌフレームの配向 ｔｏｏｌ ２−　　ＲＬ　ＯＣａ　１　＝Ｌ　ｏ　ｃ　ａ　ｌ基準
フレームに基づく工具先端の配向 ただし、Ｗｏｒｌｄ基準フレームに基づく工具先端の配
向は、 ｔｏｏｌ　　　　Ｌｏｃａ　ｌ　　　　ｔｏｏｌ”Ｒ＊
ＲＬｏｃａｌ ＲＷｏｒｌｄ　　　　Ｗｏｒｌｄ Ｌｏｃａｌフレームはパスの幾何的条件によって規定さ
れるからスプライン・パスに沿フて変化する。Ｌｏｃａ
ｌフレーム″０″ベクトルとはパス接線の方向である。

ｎベクトルはユーザによって規定される。“ａ”ベクト
スは（ｎＸＯ）から規定される。次いで“ｎ”ベクトル
が（Ｏｘａ）によって再規定される。

スプライン・パスのプランニング 位−二車 スプライン・パスのプランニングは下記ステップを踏ん
で行われる。

個々のパス・セクション長を加算することによってパス
全長を計算する。ユーザによって規定された最大速度、
加速度及び減速度に基づい“Ｓ”プロフィルをパスにあ
てはめる。

配　　向 規定に従い、初期及び最終１ｏｃａｌ／１ｏｏｌ配向を
計算する。“４角”補間法に必要なデータを算出する。

スプライン・パス季゛アルゴリズム 位　　置 一般的な３次龜項方程式では“ｕ”がパスに比例しない
から、パス長の所要の変化を達成するためＵ″を変化さ
せる新しい方法を利用する。即ち、次のような演算が利
用される。

“°ｕ°増分“＝ “＝　Ｓｌ増分”、１市２Ｔ罰−］− 従って、軌道アルゴリズムを続けることによって所要の
百分率パス長゛Ｓ°値を求めることができる。反復方式
を利用することにより、この実施例の場合なら好ましく
は直線距離として近似値計算された所期の“パス長差”
に収斂する。実際のパス長に収斂する方法を採用しても
よいが、計算コストが著しく増大する。軌道プログラミ
ングの過程でパス長が直線によってその近似値が与えら
れるから、ＶＡＬチイックにおけるデカルト速度は正確
であり、パスは常に追従される。この近似値計算は曲率
が増大しかつステップ長がセクション長に対して増大す
るに従ってその有効性が低下する。

軌道アルゴリズムにより下記ステップを辿ってスプライ
ン・パス沿いの点を計算する。

１、“パスｉ１分”＝“Ｓ°増分”傘パス長 ２、下記の演算を繰返す ａ、“Ｕ増分” ＝“パス増分”／“ｌ　ｄ／ｄｕｙ　（ｕ）　　Ｉ”ｂ
、“パス増分“ ＝“パス増分”− “１γ（ｕ＋ｕ）増分）−γ（ｕ）１”３．ｕ−ｕ＋ｕ
増分 配向 軌道アルゴリズムにより下記のステップを踏んでスプラ
イン・パス沿いの配向を計算する。

Ｗｏｒｌｄ　　フレーム配向が規定されているなら、配
向補間データを評価することによってｏｏｌ ＲＷｏｒｌｄを求め、Ｌｏｃａｌフレーム配向が規定さ
れているなら、配向補間データを評価するｏｏｌ ことによってＲを求める。

ｏｃａｌ Ｌｏｃａｌフレーム配向が規定されているならｏｏｌ ｔｏｃａｔフレームを計算してＲ配向 ’　ＲＷｏｒｌｄ　　　　　　　　　　　Ｗｏｒｌｄを
求める。

ｏｏ　１ Ｒｔｏｏｌ　　＝　ＲＬｏｃａｌ　＊ＲＬｏｃａｌＷｏ
ｒｌｄ　　　Ｗｏｒｌｄ スプライン・パスＣＰ スプライン・パスにＣＰ（連続パス）は不要であるが、
使用してもよい。あらゆるタイプのデラルト運動が同じ
ＣＰアルゴリズム、即ち、移行点におけるパス・セグメ
ント境界条件を満たす多項方程式を利用する。即ち、ス
プライン・パスについては境界条件だけを計算すればよ
い。境界条件は ｔ　、　ｘ、ｙ、ｚ位置−は特定移行点における円形パ
スを評価することによって算出する。

２、　ｘ、ｙ、ｚ速度−速度は下記のように計算する。

速度＝１パス接線１４１旋回速度 ３、配向・配向は特定８行点における配向を評価するこ
とによって計算する。

４、配向速度−配向速度は配向オプションに基づく該当
ベクトルを加算することによって算出する。

□以下余白□ サーボ制御ボ゛−ピ サーボ制御モジュール（ＳＣＭ）またはボード４００（
第１−２図）はロボット制御システムのモジュール構成
に従い、基本的ロボット制御全般に対応するコア・ボー
ドとして動作し、記憶されているロボット・プログラム
指令からアームの解を形成するか、または広範囲のロボ
ット制御装置の一部として動作し、高レベル・システム
制御ボード３５０によりロボット・プログラム指令から
形成されるアームの解を受信してこれを実行するように
構成する。アームの解の形成には、ロボット・プログラ
ム・ランゲージの解読、パス・プランニング、軌道演算
（中間位置指令及び軸整合）、デカルト座標系とロボッ
ト・ジヨイント及びロボット工具座標系との間の位置情
報変換などのようなロボット制御機能の実行が伴なう。

ＳＣ，Ｍボード４００は関連周辺装置及び、もし設置さ
れるなら、ホスト・コントローラとインターフェースす
る通信をも可能にする。

ＳＣＭボード４００はロボット制御系のアーム・モーシ
ョン制御ループを実行するためのプログラム制御される
デジタル回路を含む。モーション制御は好ましくは相関
位置、速度及び加速制御ループを含む制御ループ構造に
より軸ごとに行なわれ、前記ループからトルク指令が形
成され、トルク・プロセッサ・モジュール６００によっ
て実行される。

デジタル・サーボ制御装置は協調されたマルチプロセッ
サ・サーボ制御装置であり、（１）アームの解によって
各軸について与えられる位置及び速度指令と、（２）ア
ーム・インターフェース・モジュール８００を介して位
置エンコーダ及びタコメータから得られる位置及び速度
フィードバック信号に基づいて出力トルク指令を形成す
る。

ＳＣＭ制御ループ動作において、供給される軸位置指令
及び軸位置フィードバックから各軸について位置誤差が
算出される。また、連続する位置指令、及び軸速度フィ
ードバックから、各軸について速度誤差が算出される。

好ましくは位置及び速度制御ループを並列に操作する。

即ち、位置及び速度誤差を加算することにより、トルク
制御モジュール６００におけるトルク制御ループのため
のトルク指令を形成する。さらにまた、加速指令を好ま
しくは連続する速度指令から求め、これをフィードフォ
ワード加速制御ループに供給し、該制御ループが加速に
基づくトルク指令を発生し、ＳＣＭ出力トルク指令形成
の際に前記加速に基づくトルク指令が位置及び速度誤差
と加算されるようにする。

ループ演算が行なわれる頻度は迅速、正確、円滑かつ安
定なロボット・アーム・モーションが得られるように選
択する。例えば、ここに述べる実施例のように軌道サイ
クルが３２ミリ秒となるような頻度を選択する。必要な
ら、もっと速い軌道サイクル、即ち、８ミリ秒という短
いサイクルも可能である。

ＳＣＭデジタル回路 １ｔｏ−ｔ、２図から明らかなように、８０Ｍボード４
００は一般にｉつのセクション、即ち、局部プロセッサ
・セクション４゜１とシステム演算セクション４０３と
から成り、システム資源セクション４０３はパス４０５
を使用し、ロボット制御システム全般に関連し、位置お
よび速度制御ループの実行には特に関連しない機能を提
供する。

システム資源セクション４０３が提供する機能としては
、ロボット・アームの解を記憶するＥＰＲＯＭ４０Ｂ、
持久データを記憶するバッテリ・バックアップＲＡＭ４
１０．静的ＲＡＭ４１２、リアルタイム・クロック４１
５、ＤＭＡコントローラ４１４、及び２つのマルチプロ
トコル・デュアル・チャンネル通信コントローラ４１６
．４１８などがある。

システム資源セクションはデュアル・ボート・メモリと
して構成する。従って、局部プロセッサ４０１からでも
ＶＭＥパス４２０からでも同様にシステム資源セクショ
ンにアクセスできる。システム資源機能はＶＭＥパスに
従属するパスの様相を呈する。従って、これらの関連機
能をＳＣＭ局部プロセッサからでも、システム・パスに
接続した任意プロセッサからでも制御することができる
。

局部プロセッサ・セクション４０１において、ＳＣＭデ
ジタル回路は特定の性能を得るのに必要な、即ち、すべ
ての軸を正確かつ能率的に制御するのに必要な制御演算
及び制御データ管理を可能にすると共に、ホスト・コン
トローラ、周辺装置及びその他のロボット・コントロー
ラとのインターフェース通信を可能にする整合コプロセ
ッサ・インターフェース及び資源回路を含む。好ましく
は、サーボ制御管理プロセッサ４０２が、位置及び速度
制御ループ演算を主要目的とする従属プロセッサとして
機能するサーボ演算回路４０４と協働するように構成す
る（即ち、フィードバックフィルタ・ループ・ゲイン、
位置及び速度誤差など）。

サーボ制御管理プロセッサ４０２は８０Ｍボード４００
との間で、また、サーボ位置／速度制御演算回路４０４
との間で制御、状態及びプログラム・データを送受信す
る。サーボ制御管理プロセッサ４０２としては、データ
処理能力の高いＭｏｔｏｒｏｌａ　６８０００と利用で
きる。プロセッサ４０２．４０４のそれぞれの能力に従
ってデータ管理及び制御演算タスクを分離することによ
り、製造及び使用コストを軽減しながら著しく改善され
た制御性能を達成する基礎となる基本回路編成が得られ
る。

図示の実施例では、８０Ｍボード４００の局部プロセッ
サ・セクシ１ンを、サーボ制御管理プロセッサ及び２つ
のコプロセッサとして６８００Ｇプロセツサを使用して
実施した。コプロセッサはいずれも６８０００の周辺装
置として作用する。コプロセッサの４０６の１つ（好ま
しくはＮａｔｉｏｎａｌ　Ｓｅｍ１−ｃｏｎｄｕｃｔｏ
ｒ３２０８１）は３０Ｍボード４００によってアームの
解を供給すべき時に浮動少数点演算能力を提供する。他
方のコプロセッサ、即ち、従属プロセッサは位置／速度
サーボ演算回路４０４であり、これにはＴｅｘａｓ　Ｉ
ｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ　ＴＭＳ−３２０１０Ｄｉｇｉｔ
ａｌ　Ｓｉｇｎａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒと採用した。

位置／速度プロセッサは高速固定少数点演算能力を提供
する。

局部プロセッサ・セクションの一部であるその他の機能
としては、局部メモリ、ＥＰＲＯＭ４２２及びＲＡＭ４
２４ミ周辺タイマ／カウンタ装置、割込み制御装置４３
０、及びシステム・エラー・モニター装置４２８がある
。局部プロセッサ４０２はＴＰＭまたはその他の関連タ
イプの機能にアクセスするためのＶＭＥパスに対するマ
スターとして作用することができる。ただし、３０Ｍボ
ード４００はシステム・リセット発生、パスにアクセス
するためのパス選択及びシステム・パス・クロック発生
などのようなＶＭＥパス・システム・コントローラ・タ
イプの機能は提供しない。なぜなら、これらの機能はア
ーム・インターフェース・ボード８００において行なわ
れるからである。

３０Ｍボード４００はできる限り多くのシステムに融通
性を与えると共に、市販の大規模集積（ＬＳＩ）回路か
ら最大限の性能を引出せるように構成する。局部プロセ
ッサ・パスに直接接続せずに、システム資源セクション
にＤＭＡ及び通信手段を組込む理由の１つもここにある
。このように構成すれば、サーボ制御管理プロセッサｊ
００が通信データの移動に直接干、渉しなくてすみ、局
部プロセッサ・パス通信に伴なうオーバヘッド無駄時間
がなくなるから、サーボ制御管理プロセッサ４００にお
けるプログラム実行時間に大きい影響を与えることなく
高速逐次通信を行なうことができる。また、これらの機
能をシステム資源セクションに組込むことにより、ＶＭ
Ｅパス・マスターとして作用できる他の任意のプロセッ
サによりてこれらの手段を操作することができる。その
結果、サーボ制御管理プロセッサ４００を通信に関連す
る処理から完全に解放することになる。この構成を採用
すれば、ロボット制御システムに必要なすべての機能を
コストの点で能率的に、かつ最小セットのボードで実現
でき、しかも全体的なシステム設計に影響を及ぼすこと
なく制御装置の性能を高めることができる。

他の重要なセクションはサーボ制御管理プロセッサ４０
２とサーボ演算回路４０４との間のインターフェースで
ある。ここでは”ビンボン”または”バンクスイッチ“
メモリと呼ばれる特殊なデュアルポート・メモリ編成に
より、どちらのプロセサの処理性能にも影響を及ぼすこ
となく、一方のプロセッサが他方のプロセッサと通信す
ることができる。

サーボ制′■ボードのプログラムされた動作第１１Ｂ図
に略示するように、サーボ制御データ管理プロセッサ４
０２のためのプログラム・システムはＭＡＩＮと呼ぶバ
ックグラウンドプログラム４５０及び周期的に作動され
る５ＥＲＶＯと呼ぶフォアグラウンド割込みルーチン４
５２から成る。図示のようにシステムがＲＥＳＥＴから
スタートすると、ＭＡＩＮプログラム４５０の連続実行
の前に初期設定ルーチン４５３が実行される。周期的に
実行される５ＥＲＶＯ割込みルーチン４５２のほかに、
必要に応じてフォアグラウンドにおいてＧ＄ＵＮＥＸと
呼ぶ割込みルーチン４５４が動作して予定外の割込みを
処理する。さらに、ウォッチ・ドッグ・タイマー割込み
と、呼ばれる特殊な最高優先順位ルーチン４５７が外部
ウォッチ・ドッグ・ハードウェアの動作に応答して機能
する。

ロボット制御システムが演算能力を高めることによって
性能を高めるためのシステム制御ボード３５０を含む場
合、ＭＡＩＮプログラムがシステム制御ボード３５０か
ら位置指令を受信し、分配する。最小限の、即ち、基礎
的なロボット制御システム構成にはシステム制御ボード
３５０が含まれず、ＭＡＩＮプログラム４５０はサーボ
制御ボード４００において局部的に位置指令を発生させ
るためアームの解を求める機能をも行なう。基礎ロボッ
ト制御についてはさらに後述する。

５ＥＲＶＯルーチン４５２を周期的に実行するためにＭ
ＡＩＮプログラム４５０が割込まれる頻度はアーム・イ
ンターフェース・ボード８００からのＶＭＥパス１５５
に１ミリ秒毎に１回ずつ発生する信号ＶＴｒＣＫによっ
て制御される。５ＥＲＶＯルーチン４５２の基本的機能
は下記の通り。

１）サーボ演算回路４０４との間で制御データを転送す
る； ２）トルク・プロセッサ・ボード６００との間で制御デ
ータを転送する； ３）アーム・インターフェース・ボード８００からψＭ
Ｅパス１５５を介してセンサフィードバックデータを受
信する； ４）補助バックグラウンドタスクＲＤＭＡＳＣとインタ
ーフェースする； ５）同期データ記録を行なう； ６）ワン・ショット・データ記録を行なう；７）同報デ
ータをブラックボード記憶部に記憶させる； ８）重大なエラー状態が発生するとシステムを停止させ
る。

一以　　下　　余　　白− サーボ演算回路では２つの基本的は機能が行われる。先
ず、ＶＡＬＣＹＣＬＥの長いチック間の３１チツクのそ
れぞれについて、ダウンロードされた位置指が補間され
、チックごとに位置指令データから速度及び加速度指令
データが算出される。次いで各チックに続いて軸ごとに
位置、速度及び加速度指令のサーボ演算が行われ、さら
に、適用可能な、同時受信される位置及び速度機関につ
いてサーボ演算が行われる。その結果、トルク・プロセ
ッサ・ボードによって実行されるトルク指令が各チック
に続いて軸ごとに算出される □以下余白□ トルク・プロセッサ・ボード トルク・プロセッサ（ＴＰ）ボード６００はロボット・
ジヨイント駆動モータとの機能的インターフェースを可
能にする。機能的には、ＴＰボード６００は階層制御シ
ステムにおける最も低いレベルの制御を実施してロボッ
トの６軸を閉ループ°・サーボ・トルク制御するや物理
的には、ＴＰボード６００はロボット・パス・ブラニン
グ制御システム及びサーボ制御（ＳＣＭ）ボードをアー
ム・インターフェース（ＡＩＦ）ボード８００と電気的
にインターフェースさせ、前記アーム・インターフェー
ス（ＡＩＦ）ボード８００はロボット・ジヨイント駆動
モータとインターフェースする。ＴＰボード６００の主
な機能はＡＩＦボードにおいてパルス幅変調方式で実行
されるモータ巻線電圧指令を形成することにより、ロボ
ット・ジョイント・モータ電流を指令値に調定すること
にある。

ＴＰボード６００は１つのレベルにおいて３０Ｍボード
とインターフェースし、６軸に関して３０Ｍボードから
トルク指令及びサーボ・パラメータを受信し、状態デー
タを返送する。ＴＰボード６００は２番目に低いレベル
においてＡＩＦボード８００とインターフェースし、ロ
ボット６軸に関するサーボ電圧指令を供給する。ＡＩＦ
ボード８００はＳＣＭ及びＴＰボードにおける閉ループ
制御のための駆動モータ電流、位置及び速度帰還を受信
する。

ＴＰボード６００は対のマイクロプロセッサを利用する
ことにより、以下に列挙するような多くの機能を果たす
。

１、ブラシ付き及びブラシなしモータに対する６軸トル
ク・ループ制御（６軸ごとに２５０マイクロ秒）； ２、ソフトウェア調節可能な電流オフセット−電位差計
を不要にする； ３、ダウンロード可能なゲイン−５ＣＭボードからアー
ム関連パラメータをダウンロードできる； ４、ＰＷＭ補償；。

５、演算補償； ６、データ記録などのための電流平均；７、限流チェッ
ク ８、安全性チェックのための速度モニタリン（逆起電力
） ９、自己診断の強化；及び １０、ダウンロード可能な診断システム。

トルク・プロセッサ・ボード アームが運動状態にある時、アームの作用点に加わるト
ルクをデジタル制御して指令軌道に従いアーム作用点の
位置を制御することによってロボットの性能をさらに高
める。実際の工作物ローディングに従って軸駆動力を調
節することによって、一段と高い速度、精度及び能率で
位置及び軌道指令を満たす。

トルク制御はトルク・プロセッサ（ＴＰ）ボードと呼ば
れる包括的な制御回路ボード６００（第４及び６図）、
即ち、負荷能力、駆動方式、軸数などの異なる多様なロ
ボットのトルク制御に利用できる電子ボードにおいて行
われる。

トルク・プロセッサ・ボード６００は高制御レベル（３
０Ｍボード）から得られるトルク指令及びアーム・イン
ターフェース（ＡＩＦ）ボード８００を介して軸駆動手
段から得られるフィードバック電流に基づいて各ジョイ
ント・モータまたは各軸駆動手段ごとに、デジタル回路
を利用して電圧指令を形成する。従って、すべてのジョ
イント・モータと連携するトルク制御ループはＴＰボー
ド回路を介して閉成される。

電動駆動手段の場合、フィードバック電流は実際のモー
タトルクに比例するモータ巻線電流である。液圧式駆動
手段の場合、フィードバック信号も実際のモータトルク
に比例する。

好ましくは、デジタル・トルク制御回路を多重デジタル
・プロセッサで構成することにより、サンプリング周波
数条件の範囲内で、必要な制御演算及び制御補助機能を
すべての軸について正確かつ能率的に達成できるように
する。

具体的には、トルク制御管理プロセッサ６０２がデュア
ル・ボー８３０Ｍインターフェース・メモリ６０４とイ
ンターフェースして、ＳＣＭ（サーボ制御モジュール）
とＴＰ（トルク・プロセッサ）制御レベル間で記憶され
ているトルク制御データの交換が行われるようにする。

軸トルク指令及び制御ループ・パラメータがＳＣＭから
ＴＰインターフェース・メモリ６０４へ、好ましくはＶ
ＭＥタイプのデータ・パス６０６を介してダウンロード
される。逆に、状態データがサーボ制御レベ（ＳＣＭ）
ヘアツブロードされる。ＴＰ及びＳＣＭＣ−ボード間モ
リ・インターフェース６０４はＶＭＥバ、Ｉ、６０６（
ＤスＬ’−ブ、すなわち従属手段として作用するデュア
ル・ボート共用メモリ形である。その他のボ−ド・メモ
リとしては、ビンボン・メモリ６０８、プログラムＥＦ
ＲＯＭ　、ローカルＲＡＭ　、及びＴＰ演算メモリなど
がある。

トルク制御管理プロセッサ６０２はまた、次に低い制御
レベルのＡＩＦボード６００へ電流フィードバックの流
れを向けることによってトルク制御ループを動作させる
。トルク制御演算から得られた駆動電圧指令がトルク制
御管理プロセッサ６０２によってアーム・インターフェ
ース（ＡＩＦ）ボード６００に伝送される。ビンボン（
バンク・スイッチ）メモリ６０８は初期手順フラッグの
制御下に指令、フィードバック、及び状態データを記憶
することにより、トルク制御演算、高制御レベル・リポ
ートまたは軸駆動制御に必要な時、利用できるようにす
る。

デジタル信号プロセッサの形態で設けられるプロセッサ
６１０はビンボン・メモリ６０８を介してトルク制御管
理プロセッサ６０２からトルク指令及びフィードバック
電流な受信し、トルク指令及びフィードバック電流から
算出されるトルク誤差に基づいてそれぞれのロボット軸
に関して駆動電圧指令を演算し、トルク制御管理プロセ
ッサ６０２からの指令に基づきビンボン・メモリ６０８
を介してアーム・インターフェース回路へ駆動電圧指令
を転送するトルク・ループ演算回路として動作する。

以上に述べたデジタル回路構造を採用すれば、必要なす
べてのトルク制御機能を周波数応答条件の範囲内で迅速
に（２５０マイクロ秒以上のサンプリング速度）かつ正
確に行うことができる。具体的には、トルク制御管理プ
ロセッサ６０２のデータ編成及び指示転送能力を他の大
部分の機能に利用しながら、デジタル信号プロセッサ６
１０の迅速な演算能力をトルク制御演算に利用すること
により、著しく改善された制御性能を能率的かつ経済的
に達成することができる。

トルク制御管理プロセッサ６０２はデータ管理プログラ
ムに関する上記タスクには好適な構造を具えているが、
その演算速度（即ち、１６ｘ１６ビツト乗算に４マイク
ロ秒以上の時間を要する演算速度）はトルク制御帯域幅
条件を満たすには低過ぎる。デジタル信号プロセッサ６
１０はＺ変換演算に適合させた（即ち、１６ｘｌ　６ビ
ツト乗算の演算速度が２００ナノ秒の）構造を具えてい
るものの、その他の点ではデータ管理プロセッサ６０２
に割当られた各種タスクには概して不適当である。この
２つのマイクロプロセッサが１つのユニットとして、還
元すれば、サーボ・エンジンとして機能する。

トルク制御プログラミング トルク・プロセッサ・ボード６００はボード・プロセッ
サ６０２．６１０において実行されるプログラムの制御
下に動作して高ＳＣＭ制御レベルからのトルク指令を実
行する。

トルク・プロセッサ・ソフトウェアはそれぞれに割当ら
れた下記タスクを行うのが普通である。

トルク制御管理プロセッサ６０２ ＳＣＭとの通信 指令処理 電流サンプリング、変換及びオフセット調節コミュテー
ション・スイッチ・フラッグ（状態読取） ＰＷＭチップ管理 診断 誤差リポート トルク・ループ演　回路６１０ （プログラム・サイクルは２５０マイクロ秒割込み） 過電流チェック−絶対量及び平均量 トルク・ループ演算 電流平均 ＰＷＭ補償 コミュテーション補償 逆起電力チェック−安全性のための速度モニタリング エネルギー・チェック−停動状態の試験−以　下　余　
白− アーム駆動制御装置 既に述べたように、高レベル制御ルーピングは、ユーザ
のロボット・プログラムに従って速度；加速度及びトル
クを制御されながらアーム作動体が指令位置へ８勅する
ように第１２図に示すＡＩＦボード８００を介して実行
されるアーム軸に対°する電圧指令信号を発生する。軸
駆動信号を発生させるため、ＡＩＦボードにパルス軸変
調回路８０１及び駆動回路８０２を設ける。軸駆動信号
はこの実施例では電力増幅器に供給され、電力増幅器は
アームの６つの運動軸とそれぞれ連携するＤＣブラシレ
スモータに駆動電流を供給する。

ＡＩＦボード回路（第１２図）は電圧指令データを処理
することにより、軸モータに駆動電流を供給する電力増
幅器のベースまたはゲート駆動回路を制御するためのデ
ジタルＴＴＬ論理レベル信号を形成する。既に指摘した
ように、モータ電流及び軸位置／速度データは閉ループ
位置、速度及びトルク制御するための高レベル制御ルー
プへＡＩＦボード８００を介して帰還する。

ＡＩＦボード−パルス幅　調構゛ ＡＩＦボード８００のパルス幅変調回路８０１は軸モー
タ駆動回路を介してＴＰシルクたは電流制御ループを閉
じるためのデジタル・インターフェースを提供する。パ
ルス幅変調はジヨイントモータのパワースイッチの導通
時間を制御してモータ電圧及びトルク指令を満足させる
のがその目的である。

第１５図の包括的なブロックダイヤグラムに示すように
、デジタルＰＷＭ発生器８２５Ａはトルク・マイクロプ
ロセッサＰＳパスから９ビツト・データ指令及び３つの
レジスタ・アドレス・ビットを受信する。Ｐ２パスから
はほかに、装置選択ロジック、読取／書込、リセット（
初期化）′ＥＬびデータ・ストローブ信号も受信される
。トルク・プロセッサ・ボードのトルク演算回路から受
信するごとに、ＰＷＭ発生器８２５ＡからパスへＤＴＡ
ＣＫ（確認）信号が返送される。

デジタルＰＷＭ発生器８２５Ａは軸駆動手段として例え
ばブラシなしまたはブラシ　きＤＣモータが使用される
場合、３軸に作用するように構成することが好ましい。

従って、モータがブラシなしかブラシ付きであるかに関
係なく各軸モータと連携する増幅器ベースまたはゲート
駆動回路を制御するために１組のデジタル信号（この実
施例では４つのデジタル信号Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２、
）が形成される。

４つのデジタルＰＷＭ制御信号はオン／オフ・パワース
イッチ制御下にモータ巻線を流れる電流の方向及び大き
さを制御するのに利用される。第１３Ａ図に示すブラシ
なしＤＣモータ使用実施例の場合、ブラシなしＤＣモー
タの３相巻線はモータ駆動電流が常に１対の巻線を流れ
、モータ導通パスが連続する巻線ベアを通って回転また
は方向転換させられることによってモータ駆動トルクを
発生するようにブリッジ回路（第１３Ｂ図）の形で互い
に接続している。この構成では、ＰＷＭパルスがモータ
電流の流動時間を決定し、ＰＷＭパルスに基づくコミュ
テーション・スイッチング・ロジック及びホール効果セ
ンサ帰還信号が駆動電流が流れる巻線及び方向を決定す
る。

Ｈ形電力増幅ブリッジ回路が使用されるＤＣＣブラシ台
モータ利用実施例の場合、ｐｗＭ出力信号Ａ１及びＢ２
の制御下に電力増幅器スイッチ８２７Ａ及び８２８Ａが
開くとＤＣブラシ付縫子−タ８２６Ａ　（第１４図）が
１つの方向に作動し、ＰＷＭ出力信号Ｂ１及びＡ２の制
御下に電力増幅器スイッチ８２９Ａ及び８３０Ａが開く
と逆方向に作動する。

パルス幅変調回路は１対の大規模集積パルス幅変調回路
（ＰＷＭ）チップの形に実施するのが好ましい。一般に
、各ＰＷＭチップはマイクロプロセッサ周辺装置として
（即ち、制御ループ構成中の高位、マイクロイプロセッ
サの制御下に）動作して、ＤＣＣブラシ台モータ駆動手
段を有する３軸を制御するデジタル・パルス幅変調信号
を発生する。

□以下余白□

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を利用するシステムによる制御下に従来
よりも進歩した、かつ正確な性能を発揮するロボットの
斜視図；　第２図は本発明を組込むことのできる位置、
速度及びトルク制御ループを使用する制御ループ構成を
略伝するブロックダイヤグラム；　第３図は本発明を組
込むことが好ましい位置、速度及びトルク制御ループを
使用する制御ループ構成の詳細なブロックダイヤグラム
；　第４図は本発明の可変加速／減速プロフィル形成を
含むロボット制御システムを実現するように回路が配置
されている電子ボード構成の概観図；　第５Ａ図は本発
明の加速／減速プロフィル選択を行うロボット制御シス
テムのブロックダイヤグラム；第５Ｂ図は本発明の運動
時間規定を行うロボット運動タイミング制御システムの
ブロックダイヤグラム；　第５Ｃ図は本発明の連続パス
操作を行うロボット制御システムのブロックダイヤグラ
ム；　第５Ｄ図は本発明の弯曲パス制御を行うロボット
制御システムのブロックダイヤグラム；第６Ａ図はロボ
ット・プログラムの形成を示すブロックダイヤグ、ラム
：　第６Ｂ図はプログラムされる運動のセグメントに対
応する典型的速度プロフィルを示すグラフ：　第６Ｃ及
び６Ｂ図はそれぞれ工具先端の運動に適用される速度ベ
クトルのためのベクトル基準フレーム；　第７Ａ、７Ｂ
−１及び７Ｂ−２図は本発明を実施するため第５Ａ−５
Ｄ図のシステムに使用されるシステム運動ソフトウェア
の包括的なフローチャート；　第８Ａ図は可変加速／減
速プロフィル形成を行う機能を第７Ｂ−２図よりも詳細
に示すフローチャート；　第８Ｂ図は運動ソフトウェア
、即ち、パス・プランニング・プログラムを、パス・タ
イミング規定を行うように構成する態様を示すフローチ
ャート：　第８Ｃ及び８Ｂ図は本発明の弯曲パス運動を
発生させ°る詳細なプログラミング；　第９Ａ及び９Ｂ
図はそれぞれ、本発明の図示実施例に使用される方形波
及び正弦波加速／減速プロフィル；　第９Ｏ−９Ｆ図は
ロボット制御装置の弯曲パス操作を示すグラフ；　第１
０−１、−２．１１−１−２及び１２図はそれぞれ第５
Ａ−５Ｄ図のシステムに使用されるサーボ制御ボード、
トルク・プロセッサ・ボード及びアーム・インターフェ
ース・ボードのブロックダイヤグラム；　第１３Ａ、１
３Ｂ及び１４図はＤＣブラシなし及びブラシ付きＤＣジ
ヨイントモータのブリッジ構成を示す回路図；　第１５
図はジヨイントモータ制御信号を形成するためＡＩＦボ
ードに使用されるＰＷＭ回路のブロックダイヤグラムで
ある。 Ｆ　Ｉ　Ｇ、　４ ＦＩＧ、５Ｂ ＦＩＧ、５Ｃ Ｃ０ＮＴＩＩＩＯＬ 丁１１１１ε　−一一− ＴＯ４４４Ａ ↓ ＦＩＧ、８△ 旦鈷 叩 ＦＩＧ、９Ｂ ＦＩＧ、９Ｃ ＦＩＧ、９Ｄ ＦＩＧ、９Ｅ ＦＩＧ、ＩＯ−２ ＦＩＧ、＋３Ａ Ｉ−ン ＦＩＧ、１３Ｂ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ロボットの各アーム・ジョイントを駆動するモータ
   と； 各モータに駆動電流を供給する電力増幅器と； 連携の電力増幅器を制御するため所定のサンプリング速
   度で作動可能な少なくともデジタル位置及び速度制御ル
   ープを含む各ジョイント・モータのためのフィードバッ
   ク制御ループ を含む複数アーム・ジョイントを有するロボットのデジ
   タル制御装置であって、 ロボット・プログラムにあらかじめ規定されている運動
   に従って前記フィードバック制御ループ手段に対する位
   置指令を発生するデジタル制御手段を含み； 前記位置指令発生手段が各ロボット・プログラム指令を
   実行するための、加速、旋回及び減速セグメントを含む
   プロフィルを形成するプランニング・プログラム手段を
   含み； さらに、現時運動セグメントに適用されるプロフィルに
   従って前記フィードバックループ制御手段に対する軌道
   位置指令を発生する軌道プログラム手段を含むことを特
   徴とするデジタル制御装置。 ２、プランニング・プログラム手段が加速、旋回及び減
   速時間セグメントを含む時間プロフィルを形成し、軌道
   プログラム手段が現時運動セグメントに適用される前記
   時間プロフィルに従って軌道位置指令を発生し； 前記ロボット制御装置が 旋回速度から旋回時間を算出する手段と； 複数の加速プロフィルのうちの特定プロフィルに対応の
   方程式から加速時間を算出する手段と； 複数の減速プロフィルのうちの特定プロフィルに対応の
   方程式から減速時間を算出する手段を含むことと； 前記軌道位置指令発生手段が加速中には特定の加速プロ
   フィル方程式から、減速中には特定の減速方程式から位
   置指令を算出することを特徴とする特許請求の範囲第１
   項に記載のロボット制御装置。 ３、加速プロフィルの１つとして、及び速度プロフィル
   の１つとして正弦波プロフィルが含まれることを特徴と
   する特許請求の範囲第２項に記載のロボット制御装置。 ４、正弦波プロフィル及び方形波プロフィルが加速プロ
   フィル及び減速プロフィルに含まれることを特徴とする
   特許請求の範囲第２項に記載のロボット制御装置。 ５、正弦波加速中には方程式 −正弦波プロフィル Ｓ＝｛ｔａ＊［（ｔ／ｔａ）−（ｓｉｎ（１８０＊（ｔ
   ａ／ｔ）））］／ｐｉ｝／［ｔａ＋２＊ｔｓ＋ｔｄ］ を利用して軌道位置指令を算出し、正弦波減速中には方
   程式 −正弦波プロフィル Ｓ＝｛ｔ＋ｔｓ＋（ｔｄ／ｐｉ）＊［ｓｉｎ（１８０＊
   ｙ／ｔｄ）］｝／［ｔａ＋２＊ｔｓ＋ｔｄ］ ただし、ｙ＝（ｔ−ｔｔ＋ｔｄ） を利用して軌道位置指令を算出することを特徴とする特
   許請求の範囲第３項に記載のロボット制御装置。 ６、加速及び減速プロフィルに方形波プロフィルも含ま
   れ、方形波加速中には方程式 −方形波　Ｓ＝ｔ２／（ｔａ＊（２＊ｔｓ＋ｔａ＋ｔｄ
   ） を利用して軌道位置指令を算出し、方形波減速中には方
   程式 Ｓ＝（（２＊ｔｓ＋ｔａ＋ｔｄ）−（（ｔｔ−ｔ）＊＊
   ｄ／ｔｄ））／（２＊ｔｓ＋ｔａ＋ｔｄ） を利用して軌道位置指令を算出することを特徴とする特
   許請求の範囲第５項に記載のロボット制御装置。 ７、プランニング・プログラム手段が規定の加速、旋回
   及び減速時間に従って各ロボット・プログラム運動指令
   を実行するための、加速、旋回及び減速セグメントを含
   む運動プロフィルを形成し、前記ロボット制御装置が 規定の旋回時間から運動プロフィルのための旋回速度を
   算出する手段と； 規定の加速時間から運動プロフィルのための加速度を算
   出する手段と； 規定の減速時間から運動プロフィルのための減速度を算
   出する手段とを含むことと； 軌道プログラム手段が現時運動セグメントに適用される
   運動プロフィルとして算出された加速度、速度及び減速
   度値に従って前記フィードバックループ制御手段に対す
   る軌道位置指令を発生することを特徴とする特許請求の
   範囲第１項に記載のロボット制御装置。 ８、前記プランニング・プログラム手段がセグメント時
   間規定を調整し、記憶ロボット限界値を満足させる加速
   度、旋回速度及び減速度値を供給する手段を含むことを
   特徴とする特許請求の範囲第７項に記載のロボット制御
   装置。 ９、プランニング・プログラム手段が指令されたそれぞ
   れのロボット・プログラム運動を実行するための、加速
   、旋回及び減速時間セグメントを含む時間プロフィルを
   形成し； 軌道プログラム手段があらかじめ規定された移動パス及
   び現時パス・セグメントに適用される時間プロフィルに
   従い、現時パス・セグメントに沿って前記フィードバッ
   ク制御ループ手段のそれぞれについて補間位置指令を発
   生することと； 前記ロボット制御装置が少なくとも３次までの多項方程
   式を記憶する手段を含むことと； プランニング・プログラム手段が工具の配向についても
   位置についても、１つのパス・セグメントの旋回部分の
   終りにおける初期転移点から次のパス・セグメントの旋
   回部分の始まりにおける最終転移点へロボット工具を円
   滑に移動させる工具配向及び工具位置指令として前記位
   置指令が発生することを可能にする前記多項方程式の係
   数を算出する連続パス手段をも含み； 軌道プログラム手段が前記フィードバックループ手段の
   それぞれの動作に位置、速度及び加速の不連続性が現わ
   れないようにパス・セグメント間で工具を円滑に位置ぎ
   め及び配向運動させる補間位置指令を前記多項方程式係
   数から算出する手段をも含むこと を特徴とする特許請求範囲第１項に記載のロボット制御
   装置。 １０、前記連続パス手段がデカルト座標移動リクエスト
   に応答して、工具位置については位置ベクトルに基づい
   て、工具配向については所定フレームを基準とする回転
   速度に基づいて前記多項方程式係数を算出する手段を含
   むことを特徴とする特許請求の範囲第９項に記載のロボ
   ット制御装置。 １１、プランニング・プログラム手段がそれぞれの指令
   されたロボット・プログラム運動について、加速、旋回
   及び減速時間セグメントを含む時間プロフィルを形成し
   ； 軌道プログラム手段が弯曲パス軌道に従い、かつ現時運
   動セグメントに適用される時間プロフィルに従って、前
   記フィードバック制御ループ手段のそれぞれについて、
   位置指令を発生し；軌道プログラム発生手段がそれぞれ
   が各方程式を指令された弯曲パス・セグメントに対して
   特定する所定の可変パラメータを有する弯曲パス・セグ
   メント決定方程式を記憶しており； 軌道プログラム発生手段がロボット・プログラムによっ
   て規定されるパラメータに応答し、かつこの規定パラメ
   ータに対応する記憶されている方程式を実行することに
   より、前記位置指令を形成し、ロボット・プログラムに
   よって決定された弯曲パスに対応する工具先端軌道を決
   定する手段をも含む ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載のロボッ
   ト制御装置。 １２、前記方程式が２次以上の多項方程式を含み、規定
   パラメータが多項方程式が指定された弯曲パスと対応で
   きるように規定された係数を含むことを特徴とする特許
   請求の範囲第１１項に記載のロボット制御装置。 １３、前記多項方程式が３次以上であることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１２項のロボット制御装置。 １４、前記多項方程式が４次以上であることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１２項のロボット制御装置。 １５、前記方程式がアーク方程式を含み、規定パラメー
   タが指令されたアーク・パス上にアーク方程式をこれと
   対応させる少なくとも２つの点を含むことを特徴とする
   特許請求の範囲第１２項に記載のロボット制御装置。 １６、前記多項方程式が３次以上であることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１５項に記載のロボット制御装置。 １７、工具がその弯曲パス軌道を通過する過程で、ロボ
   ット・プログラムからの工具配向指令に応答して工具配
   向を制御する手段を設けたことを特徴とする特許請求の
   範囲第１２項に記載のロボット制御装置。 １８、位置／速度制御ループを作動し、前記プランニン
   グ及び軌道プログラム手段を実行することにより、位置
   ／速度制御ループのための前記位置指令を形成する位置
   ／速度マイクロプロセッサ・サーボ手段を設けたことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項に記載のロボット制御
   装置。 １９、前記マイクロプロセッサ・サーボ手段が演算マイ
   クロプロセッサ手段及びデータ処理マイクロプロセッサ
   、及び前記データ処理マイクロプロセッサと前記演算マ
   イクロプロセッサ手段とを、前記データ処理マイクロプ
   ロセッサが前記プランニング及び軌道プログラミングの
   実行中に前記演算マイクロプロセッサ手段との間の入／
   出力データ流れを管理できるように接続する手段を含む
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１８項に記載のロボ
   ット制御装置。 ２０、トルク制御ループを作動するトルク・マイクロプ
   ロセッサ・サーボ手段を設けたことを特徴とする特許請
   求の範囲第１９項に記載のロボット制御装置。 ２１、前記プランニング及び軌道手段が弯曲パス・セグ
   メント間の指令軌道を平滑化する連続パス・プログラム
   手段を含むことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記
   載のロボット制御装置。 ２２、位置及び速度制御ループを作動する位置／速度マ
   イクロプロセッサ・サーボ手段を設け、前記プランニン
   グ及び軌道プログラム手段を実行するシステム・マイク
   ロプロセッサ手段を設け、前記マイクロプロセッサ・サ
   ーボ手段が位置／速度制御演算を実行する演算マイクロ
   プロセッサを含むと共に、データ処理マイクロプロセッ
   サ、及び前記データ処理マイクロプロセッサと前記演算
   マイクロプロセッサとを、前記データ処理マイクロプロ
   セッサが前記演算マイクロプロセッサとの間の入／出力
   データ流れを管理できるように接続する手段をも含むこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載のロボット
   制御装置。 ２３、それぞれの前記フィードバック制御ループ手段に
   おける前記制御手段が 前記位置指令及び位置／速度フィードバックに応答して
   トルク指令を発生する位置／速度マイクロプロセッサ制
   御手段と； 前記トルク指令及びモータ電流フィードバックに応答し
   て電圧指令を発生するトルク・マイクロプロセッサ制御
   手段と； 前記電圧指令に応答して連携の電力増幅器に対する制御
   信号を発生するパルス幅変調手段を含むことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項に記載のロボット制御装置。 ２４、複数のジョイントを有するアームと； ロボット・アーム・ジョイントのそれぞれを駆動するモ
   ータと； 各モータに駆動電流を供給する電力増幅器と； 所定のサンプリング速度で動作して連携の電力増幅器を
   制御する少なくともデジタル位置及び速度制御ループを
   含む各ジョイントモータと連携するフィードバック制御
   ループ手段と を含むロボットであって、 ロボット・プログラムに定められている所定の運動に従
   って前記フィードバック制御ループ手段に対する位置指
   令を発生するデジタル制御手段を含み； 前記位置指令発生手段が各ロボット・プログラム指令を
   実行するための加速、旋回及び減速セグメントを含むプ
   ロフィルを形成するプランニング・プログラム手段を含
   み； 現時運動セグメントに適用されるプロフィルに従って前
   記フィードバックループ制御手段に対する軌道位置指令
   とすることを特徴とするロボット。 ２５、プランニング・プログラム手段が加速、旋回及び
   減速時間セグメントを含む時間プロフィルを発生し、軌
   道プログラム手段が現時運動セグメントに適用される前
   記時間プロフィルに従って軌道位置指令を発生すること
   と；前記ロボットが 旋回速度から旋回時間を算出する手段と； 複数の加速プロフィルのうち所定の１つのプロフィルに
   ついての方程式から加速時間を算出する手段と； 複数の減速プロフィルのうち所定の１つのプロフィルに
   ついて方程式から減速時間を算出する手段とを含むこと
   と； 前記軌道位置指令発生手段が加速中には所定の加速プロ
   フィル方程式から、減速中には所定の減速方程式からそ
   れぞれ位置指令を算出することを特徴とする特許請求の
   範囲第２４項に記載のロボット。 ２６、加速プロフィルの１つとして、かつ減速プロフィ
   ルの１つとして正弦波プロフィルが含まれることを特徴
   とする特許請求の範囲第２５項に記載のロボット。 ２７、加速プロフィル及び減速プロフィルに正弦波プロ
   フィル及び方形波プロフィルが含まれることを特徴とす
   る特許請求の範囲第２６項に記載のロボット。 ２８、プランニング・プログラム手段が規定の加速、旋
   回及び減速時間に従って各ロボット・プログラム運動指
   令を実行するための、加速、旋回及び減速セグメントを
   含む運動プロフィルを形成することと；前記ロボットが 規定の旋回時間から運動プロフィルのための旋回速度を
   算出する手段と； 規定の加速時間から運動プロフィルのための加速度を算
   出する手段と； 規定の減速時間から運動プロフィルのための減速度を算
   出する手段と を含むことと； 軌道プログラム手段が現時運動セグメントに適用される
   運動プロフィルとして算出された加速度、速度及び減速
   度値に従って前記フィードバックループ制御手段に対す
   る軌道位置指令を発生することを特徴とする特許請求の
   範囲第２４項に記載のロボット。 ２９、プランニング・プログラム手段が指令されるそれ
   ぞれのロボット・プログラム運動について加速、旋回及
   び減速時間セグメントを含む時間プロフィルを形成し； 軌道プログラム手段が弯曲パス軌道に従い、かつ現時運
   動セグメントに適用される時間プロフィルに従い、前記
   フィードバック制御ループ手段のそれぞれについて位置
   指令を発生し； 軌道プログラム発生手段がそれぞれが各方程式を、指令
   された弯曲パス・セグメントに対して特定する所定の可
   変パラメータを有する弯曲パス・セグメント決定方程式
   を記憶しており； 軌道プログラム発生手段がロボット・プログラムによっ
   て規定されるパラメータに応答し、かつこの規定パラメ
   ータに対応する記憶されている方程式を実行することに
   より、前記位置指令を形成し、ロボット・プログラムに
   よって決定された弯曲パスに対応する工具先端軌道を決
   定する手段をも含むことを特徴とする特許請求の範囲第
   ２４項に記載のロボット。 ３０、前記方程式が２次以上の多項方程式を含み、規定
   パラメータが多項方程式が指令された弯曲パスと対応で
   きるように規定された係数を含むことを特徴とする特許
   請求の範囲第２９項に記載のロボット。 ３１、前記方程式がアーク方程式を含み、規定パラメー
   タが指定されたアーク・パス上 に、アーク方程式をこれを対応させる少なくとも２つの
   点を含むことを特徴とする特許請求の範囲第３０項に記
   載のロボット。 ３２、前記多項方程式が３次以上であることを特徴とす
   る特許請求の範囲第３１項に記載のロボット。 ３３、位置／速度制御ループを作動し、前記プランニン
   グ及び軌道プログラム手段を実行することにより、位置
   ／速度制御ループにための前記位置指定を形成する位置
   ／速度マイクロプロセッサ・サーボ手段を設けたことを
   特徴とする特許請求の範囲第３１項に記載のロボット。 ３４、プランニング・プログラム手段がそれぞれの指定
   されたロボット・プログラム運動を実行するため加速、
   旋回及び減速時間セグメントを含む時間プロフィルを形
   成し； 軌道プログラム手段が所定タイプのパス運動に従い、か
   つ現時パス・セグメントに適用される時間プロフィルに
   従い現時パス・セグメントに沿って前記フィードバック
   制御ループ手段のそれぞれについて補間位置指定を発生
   し；前記ロボットが 少なくとも３項までの多項方程式を記憶する手段を含む
   ことと； プランニング・プログラム手段が配向についても位置に
   ついても、１つのパス・セグメントの旋回部分の終りに
   おける初期転移点から次のパス・セグメントの旋回部分
   の始まりにおける最終転移点へロボット工具を円滑に移
   動させる工具配向及び工具位置指定として前記位置指定
   が発生することを可能にする前記多項方程式の係数を算
   出する連続パス手段をも含み； 軌道プログラム手段が前記フィードバックループ手段の
   それぞれの動作に位置、速度及び加速の不連続性が現わ
   れないようにパス・セグメント間で工具を円滑に位置ぎ
   め及び配向移動させる補間位置指定を前記多項方程式係
   数から算出する手段をも含むこと を特徴とする特許請求の範囲第２４項に記載のロボット
   。 ３５、前記連続パス手段がデカルト座標移動リクエスト
   に応答して、工具位置については位置ベクトルに基づき
   、工具配向所定クレームを基準とする回転速度に基づき
   、前記多項方程式係数を算出する手段を含むことを特徴
   とする特許請求の範囲第３４項に記載のロボット。 ３６、それぞれの前記フィードバック制御ループ手段に
   おける前記制御手段が すべてのロボット軸について、前記制御ループ手段に対
   するデジタルモータ位置、速度及び駆動電流フィードバ
   ック信号を発生する手段と； 前記位置指令及び位置／速度フィードバックに応答して
   トルク指令を発生する位置／速度マイクロプロセッサ制
   御手段と； 前記トルク指令及びモータ電流フィードバックに応答し
   て電圧指令を発生するトルク・マイクロプロセッサ制御
   手段と； 前記電圧指令に応答して連携の電力増幅器に対する制御
   信号を発生するパルス幅変調手段と を含むことを特徴とする特許請求の範囲第２４項に記載
   のロボット。