JPS63241603A - ロボツトの位置偏差信号の処理方法及び装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はロボットの制御方法及び装置に係り、特に目標
位置検出器を備えたロボットの適応制御に好適な位置偏
差信号の処理を行う制御方法及び装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、教示・記憶・再生機能を持つ産業用ロボットの先
端部に、視覚・超音波・触π等による目標位置検出器を
設け、先端動作点の目標位置からの偏差を検出して帰還
することにより、ロボットに径路を倣わせることが広く
行われている。前述の如く位置検出器をロボットの先端
部に設ける場合、上記検出偏差の帰還を行う処理過程に
おいて。

検出器座標系からロボット座標系への座標変換が含まれ
る。即ち、検出器により測定された位置偏差信号にロボ
ット姿勢から定まる座標変換行列を掛けてロボット座標
系での位置偏差量を算出する。

前述した検出器の誤検出または被溶接材の異常等のため
に大きな位置偏差信号が検出された場合には、誤動作を
防止するために上記偏差信号にリミッタを施して異常処
理を行うという方法が例えば特開昭６１−６３３７０号
公報および特開昭６１−８８９７８号公報に提案されて
いる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術では異常検出信号を検出した場合、作業を
取り止めるか、もしくは中断するという処理が行われて
いる。このため、オンライン連続検出を行う場合に上述
の如く中断処理を行うと、わずか１回の誤検出が原因で
倣い作業を失敗させることになり、不都合であった。

本発明は上述の事柄にもとづいてなされたもので、外乱
等による誤検出が発生した際にも指令位置の変動を抑え
て倣い精度及び安全性を向上させることができるロボッ
トの制御方法及び装置を提供することを目的とするもの
である。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の上記目的は、上記検出器座標系での目標位置信
号または動作点の位置偏差信号に対してリミッタ処理を
行う第１のリミッタ処理と、ロボット座標系に変換され
た目標位置の時間的変動に対してリミッタ処理を行う第
２のリミッタを備えることにより達成される。

〔作用〕

第１のリミッタは、ロボットの可動部に固定された検出
器座標系での目標位置の変位（ベクトル）の絶対値に制
限を加えるものである。即ち、検出器からの直接の出力
信号に対して施すリミッタである。これにより、検出器
の誤検出により生じる極度に大きな偏差データが修正さ
れる。

次に、第２のリミッタは、ロボットの基部に固定された
ロボット座標系での検出された目標位置の前時点の位置
からの変動距離に対して、通常の飽和処理又は、入力が
予め定められた限界値を超えた場合に位置修正の出力を
Ｏとする処理を施すものである。次回に検出された目標
位置の前々時点の位置からの変動距離が上記限界値以下
であれば後者の検出位置を用いて位置補正量を計算する
。

これにより、第１のリミッタでは除去できなかった、組
立誤差やヒステリシス等のロボット機構部誤差に基づく
検出器の位置・姿勢誤差に起因する位置検出誤差を解消
ないしは低減することができる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面により説明する。

第１図は本発明の装置の一例を備えたロボットシステム
の構成の模式図である。この図において、ロボット１の
各関節部には、モータ２が伝動装置３を介して接続され
ている。モータ２は動力線４によりロボット制御装置５
と接続されている。モ−タ２にはパルスジェネレータ６
が連結され、信号線７により、パルスジェネレータ６と
ロボット制御装置５とが接続されている。ロボットの先
端部８には先端装置９と目標位置検出器１０とが装着さ
れている。先端装置９の近辺にロボット動作点１１が設
定されている。検出器１０は通信線１２により検出器制
御装置１３と連結されている。

上記２つの制御装置５及び１３は通信線１４により連結
されている。なお、上記制御装置５及び１３の機能が単
一の制御装置に内蔵されていてもよい。

ロボットの先端部８はロボット制御装置５の指令に基づ
いて教示・再生動作を行い、通常検出器１０が作動して
いないときはこれによりロボット動作点１１が指令され
た径路を移動する。

次に、本発明の装置の一実施例の動作を第２図のデータ
フローダイヤグラムにより順次説明する。

本図では、処理を０印でデータの流れを矢印で表記する
。再生動作中にロボット動作点１１が位置修正を要する
特定の径路区間を移動する際１口ポット制御装置５は目
標位置検出器１０に検出指令１５を出し、これを受けて
目標位置検出器１０はロボット動作点１１の位置を原点
とする検出器座標系に関しての目標系路上の目標点Ｓ位
置を検出する。検出された目標位置座標値の符号を反転
したものがロボット動作点１１の位置偏差信号１９’に
相当する。検出動作１６とほぼ同時に、ロボット制御装
置５はロボット動作点１１の検出動作時位置・姿勢１７
を関節角度のモニタリング動作１８により記憶する。

上記信号１９に第１のリミッタ処理２０を施す。

上記リミッタ処理２０は、変位ベクトルの絶対値が予め
定められた限界値を超えた場合に出力を０とするか、或
いは検出を無効扱いとする処理である。上記リミッタ処
理２０を施された位置偏差信号２１は、通信線１４によ
りロボット制御装置５へと送信された後、上記検出動作
時姿勢情報１７に基づき、ロボット座標系に関する位置
偏差信号２３へと座標変換２４を施される６上記座標変
換２４は１回転変換成分のみから成り、変換２４の前後
で偏差の絶対値は不変である。

上記モニタリング動作１８により求めた検出時動作点位
置２５と、上記位置偏差信号２３とのベクトル的な減算
２６を行う。これにより、上記ロボット座標系での目標
位置２７を求める。

上記目標位置２７はバッファ（前回位置の記憶手段）２
８に記憶される。このため、ロボット制御装置５は少な
くとも現時点の目標位置２７及び前時点の目標位置２９
の２つのデータを比較することが可能となる。現時点の
目標位置２７がら前時点の目標位置２９をベクトル的に
減算する操作３０により位置変動量３１を求める。

上記位置変動量３１の絶対値即ち変動距離を求め、これ
に第２のリミッタ処理３２に施して位置補正量増分値３
３を算出する。上記第２のリミッタ処理３２は、通常の
飽和処理３２Ａ又は入力が予め定められた限界値を超え
た場合に出力を０とする処理３２Ｂ等の処理の中から、
径路倣い精度と円滑性との作業上の要求の優先度に応じ
て適宜選択して設定する。

上記リミッタ処理３２Ｂを施す場合、上記位置変動量３
１を教示径路に直交する平面上に正射影した像を新たな
変動量としてリミッタ３２Ｂに入力することも可能であ
る。

また、上記リミッタ処理３２Ｂにおいて、単一の作業対
象物に関して上記検出器１０により最初に検出された１
個又は数個の値についてだけは例外的に飽和処理を施す
ようにすることができる。

上記最初に検出された１個又は数個の値についてだけは
例外的にリミッタ処理を免れるようにすることもできる
。

上述の処理によって得られた位置補正量増分値３３を積
算して次の時点のロボット動作点１１の指令位置３４に
ベクトル的に加算する操作３５を繰返し行って、修正指
令位置３６を刻々と算出し、径路倣い動作３７を実行す
る。

次に、本発明の装置の一実施例を第３図に示すブロック
線図によりさらに詳しく述べる。この図において第１図
と同符号のものは同一部分である。

ロボット制御装置５の教示情報記憶手段３８か（ＩＩ） ら動作点の教示位置（Ｘｔ　）　３９が読み出され、上
記教示位置３９から指令位置補間演算手段４０により指
令位置（Ｘ、）３４が算出される。後述の方法により計
算される位置補正量増分値（Δ５ｎ）３３を積算手段４
１により積算した値（Ｓｎ）４２と上記指令位置３４と
を加算操作３５により加算して修正指令位置（Ｘ、）３
６を求める。修正指令位置３６に座標逆変換手段４３を
施して指令関節角（θｃ）４４を計算する。減算操作４
５により指令関節角４４から、パルスジェネレータ６で
検出した現在関節角（Ｏヨ）４６を減算して指令回転角
（八〇）４７を求めて、サーボアンプ４８に入力する。

サーボアンプ４８により増幅された信号は動力線４によ
りロボット１のモータ２に伝えられる。モータ２は伝動
装置３を介してアーム４９を回転させ、これによりロボ
ツシトの先端部８が位置決めされる。

一方、ロボット制御装置５からの検出指令１５により、
目標位置検出器１ｏは検出動作１６を行い、検出器１０
の出力である信号１９を検出器例御装置１３内の信号処
理手段５０により処理して位置偏差信号（Ｙｅ）１９’
　とする。信号１９′に対して第１のリミッタ２０はリ
ミッタ処理を施して位置偏差信号（Ｙｅ’）２１とする
。上記位置偏差信号２１に対し、パルスジェネレータ６
により得たロボット動作点の検出動作時位置・姿勢（０
ｍ）１７に基づく回転座標変換２４を施して、ロボット
座標系に関する位置偏差信号（ｘｏ）２３とする。上記
検出動作時姿勢１７に座標正変換手段５１を施して、ロ
ボット動作点の検出時位置（Ｘ、）２５を求める。

上記位置偏差信号２３に、検出器１０の構造及び信号処
理５０の所要時間等により必要に応じて遅延処理５２を
施す。減算操作２６によって、検出時動作点位置から遅
延を経た位置偏差信号（ｘｅ’）５３を減じて、ロボッ
ト座標系での目標位置（Ｘ５．）２７を求める。上記目
標位置２７から前回に既に求めてバッファ２８に記憶し
ておいた目標位置（ＸＳｎ−１）　２９を、減算操作３
０により減算し、位置変動量（ΔＸ、ｓｎ）　３１を求
める。

絶対値計算手段５４により位置変動量１１ｉ（ＩΔｘｓ
ｎｌ）５５を求め、上記位置変動距離５５が一定値以上
になった場合に、第２のリミッタ３２を作動させる。

第２のリミッタ３２は、位置偏差信号５３の入力値に対
して、上記の条件のときに作動して、その出力信号であ
る位置補正量増分値（Ｘｓｎ）　３３をＯとする。リミ
ッタの動作に関わらず位置補正量増分値３３は積算手段
４〕により積算され、位置補正量積算値（Ｓｎ）４２が
計算される。

一方、教示情報記憶手段３８から現在再生中の教示点が
作業開始点か否かのデータ５６を出し、判断部５７が第
２のリミッタ３２の作動をロックするか否かの判断を行
い、切換部５８に切換指令５９を送信する。

上記判断部５７及び切換部の動作をマイクロプロセッサ
のソフトウェアにより実現する場合の処理のフローチャ
ートを第４図に示す。

本発明の実施例によれば、２段階のリミッタ処理を効果
的に配置して、作業上の要求に応じた適切な信号処理を
行うことができる。教示径路と直交する平面上に位置変
動量３１を正射影して第２のリミッタ３２に入力する方
法によると、教示径路に直交する誤差成分だけにリミッ
タ処理３２Ｂを施すことができる。また、上記例外処理
によって、大きな偏差の存在が予想される最初の検出点
で追従機能を損うことなくロボット１が径路倣い動作３
７を実行できるという効果がある。

さらに、上記例外処理を大きな位置偏差の発生が予想さ
れる。単一の作業対象物に動作点が初めて接近する点に
関してのみ適用させることによって、より適正な処理を
行うことができる。

また、径路始点において適正にロボット動作点位置を制
御することもできる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、第１のリミッタで誤検出データを除き
、第２のリミッタで検出器駆動系の追従遅れ等に起因す
る検出誤差を補正できるので、ロボットの指令位置の振
動を解消ないし軽減して径路倣い精度を向上させ、また
システムの安全性を向上させるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用するロボットシステムの機器構成
の模式図、第２図は本発明の一実施例の処理方法を表わ
すデータフローダイヤグラム、第３図は本発明の一実施
例を詳述するブロック線図。 第４図は本発明の実施例中で最初の検出点に対する判断
・切換部をソフトウェアにより構成した場合のフローチ
ャートである。 １・・・ロボット、５・・・ロボット制御装置、１０・
・・目標位置検出器、１１・・・ロボット動作点、１３
・・・検出器制御装置、１５・・・検出指令、１６・・
・検出動作、１７・・・ロボット動作点の検出動作時位
置・姿勢、１８・・・モニタリング動作、１９・・・検
出器の出力信号、２０・・・第１のリミッタ処理、２１
・・・リミッタ処理２０を施された位置偏差信号、２３
・・・ロボット座標系に関する位置偏差信号、２４・・
・座標変換、２５・・・検出時のロボット動作点位置、
２６・・・加算、２７・・・ロボット座標系での目標位
置、２８・・・バッファ、２９・・・前時点の目標位置
、３０・・・減算、３１・・・位置変動量、３２・・・
第２のリミッタ処理、３３・・・位置補正量増分値、３
４・・・ロボット動作点１１の指令位置、３５・・・加
算、３６・・・修正指令位置、３７・・・径路倣い動作
、３８・・・教示情報記憶手段、３９・・・教示位置、
４０・・・指令位置補間演算手段、４１・・・積算手段
、４２・・・積算値、４３・・・座標逆変換手段、４４
・・・指令関節角、４５・・・減算操作、４６・・・現
在関節角、４７・・・指令回転角、４８・・・サーボア
ンプ、４９・・・アーム、５ｏ・・・信号処理手段、５
１・・・座標正変換手段、５２・・・遅延処理、５３・
・・遅延を経た位置偏差信号、５４・・・絶対値計算手
段、５５・・・位置、変動距離、５６・・・作業開始点
データ、５７・・・判断部、５８・・・切換部、５９・
・・切換指令。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ロボットと、ロボット制御装置と、ロボットの先端
   部に設けられた目標位置検出器と、この検出器の制御装
   置とから成るロボットシステムにおいて、前記検出器に
   より検出されて第１のリミッタ処理を施された検出器座
   標系での作業対象物に対するロボット動作点の位置偏差
   信号値を、ロボットの基部に対して方向が固定されたロ
   ボット座標系での位置偏差信号値に変換し、上記変換さ
   れたロボット座標値をロボット動作点の検出時の座標位
   置の値から差引しいてロボット座標系での目標位置を生
   成し、前記目標位置の前時点の目標位置からの変動距離
   が予め定められた限界値を超えた場合に位置補正量の出
   力を０とする第２のリミッタ処理を施すことを特徴とす
   るロボットの制御方法。 ２、特許請求の範囲第１項記載の制御方法において、前
   記ロボット制御装置は教示径路を記憶し、前記変動距離
   は前記２つの目標位置を結ぶ線分を教示径路と直交する
   平面上に正射影した像の距離であることを特徴とするロ
   ボットの制御方法。 ３、特許請求の範囲第１項または第２項記載の制御方法
   において、単一の作業対象物に関して前記検出器により
   最初に検出された１個又は数個の値についてだけは、前
   記第２のリミッタ処理が、飽和処理であることを特徴と
   するロボットの制御方法。 ４、特許請求の範囲第１項または第２項記載の制御方法
   において、単一の作業対象物に関して前記検出器により
   最初に検出された１個又は数個の値についてだけは前記
   第２のリミッタ処理を非処理とすることを特徴とするロ
   ボットの位置偏差信号の処理方法。 ５、ロボットと、ロボット制御装置と、ロボットの先端
   部に設けられた目標位置検出器と、この検出器の制御装
   置とから成るロボットシステムにおいて、前記検出器に
   より検出された検出器座標系での作業対象物位置偏差信
   号値に対する第１のリミッタ処理手段と、前記リミッタ
   の出力信号をロボットの基部に対して方向が固定された
   ロボット座標系での位置偏差信号値に変換する変換手段
   と、前記変換されたロボット座標値にロボット動作点の
   検出時の座標位置の値を加えてロボット座標系での目標
   位置を生成する演算手段と、前記目標位置の前時点の目
   標位置からの変動距離が予め定められた限界値を超えた
   場合に位置補正量の出力を０とする第２のリミッタ処理
   手段とを備えたことを特徴とするロボットの制御装置。 ６、特許請求の範囲第５項記載の制御装置において、前
   記ロボット制御装置は教示径路を記憶し、前記変動距離
   は前記２つの目標位置を結ぶ線分を教示径路の法面上に
   正射影した像の距離であることを特徴とするロボットの
   制御装置。 ７、特許請求の範囲第５項または第６項記載の制御装置
   において、単一の作業対象物に関して前記検出器により
   最初に検出された１個又は数個の値についてだけは、前
   記第２のリミッタ処理として飽和処理を施すことを特徴
   とするロボットの制御装置。 ８、特許請求の範囲第５項または第６項記載の制御装置
   において、単一の作業対象物に関して前記検出器により
   最初に検出された１個又は数個の値についてだけは前記
   第２のリミッタ処理を非処理とすることを特徴とするロ
   ボットの制御装置。