JPS6336915B2 - - Google Patents
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- JPS6336915B2 JPS6336915B2 JP3087781A JP3087781A JPS6336915B2 JP S6336915 B2 JPS6336915 B2 JP S6336915B2 JP 3087781 A JP3087781 A JP 3087781A JP 3087781 A JP3087781 A JP 3087781A JP S6336915 B2 JPS6336915 B2 JP S6336915B2
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- JP
- Japan
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- rotation
- arm
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- robot
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- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 9
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 2
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 2
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 2
- 229910002056 binary alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Control Of Position Or Direction (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、操作要素を支持したアームを有する
産業用ロボツトに関する。
産業用ロボツトに関する。
一般に、産業用ロボツトは、実作業に先立つて
作動位置や作業手順を処理データに基いて記憶さ
せるいわゆるテーチング作業が行なわれている。
そして記憶装置の指令信号の再生により操作要素
の位置決め作業、即ちプレイバツク作業が行なわ
れている。上記テーチングを行なわせるためにコ
ンピユータが導入されているが、産業用ロボツト
としては、経済的理由から比較的低廉な、いわゆ
るマイコンと称されるマイクロコンピユータが多
用されている。この種のマイクロコンピユータは
低価格ではあるが、一般的に演算時間が長くなる
傾向がある。しかし上記経済的抑制にも拘わら
ず、迅速に作業し得ることが産業用ロボツトに果
せられた宿命である。
作動位置や作業手順を処理データに基いて記憶さ
せるいわゆるテーチング作業が行なわれている。
そして記憶装置の指令信号の再生により操作要素
の位置決め作業、即ちプレイバツク作業が行なわ
れている。上記テーチングを行なわせるためにコ
ンピユータが導入されているが、産業用ロボツト
としては、経済的理由から比較的低廉な、いわゆ
るマイコンと称されるマイクロコンピユータが多
用されている。この種のマイクロコンピユータは
低価格ではあるが、一般的に演算時間が長くなる
傾向がある。しかし上記経済的抑制にも拘わら
ず、迅速に作業し得ることが産業用ロボツトに果
せられた宿命である。
従来産業用ロボツトとしては第１図に示される
ものが多用されている。即ち、第１図はブロツク
構成図で、１はアーム２に支持された操作要素、
例えば、溶接用トーチ、３は回転駆動機、４は減
速機、５′は回転駆動機３の回転量を検出するた
めの回転用検出器、６は指令発生回路、７は可逆
カウンタ、８はＤ／Ａ変換器、９はサーボアンプ
である。
ものが多用されている。即ち、第１図はブロツク
構成図で、１はアーム２に支持された操作要素、
例えば、溶接用トーチ、３は回転駆動機、４は減
速機、５′は回転駆動機３の回転量を検出するた
めの回転用検出器、６は指令発生回路、７は可逆
カウンタ、８はＤ／Ａ変換器、９はサーボアンプ
である。
上記において、例えば減速機４の減速比をγ1、
回転用検出器、例えばロータリエンコーダ５′の
回転量分解能をＰパルス／１回転、アーム２の回
転中心から操作要素１までの距離をＬ（ｘ）、アー
ム２を点Baから点Bbまで回動させるときの角度
をα（rad）、Ba点からBb点までの円弧の長さを
Ａ、およびアーム２を角度：α（rad）回動した
ときの検出器５′の検出量をＮパルスとしたとき
下記の式が成立する。
回転用検出器、例えばロータリエンコーダ５′の
回転量分解能をＰパルス／１回転、アーム２の回
転中心から操作要素１までの距離をＬ（ｘ）、アー
ム２を点Baから点Bbまで回動させるときの角度
をα（rad）、Ba点からBb点までの円弧の長さを
Ａ、およびアーム２を角度：α（rad）回動した
ときの検出器５′の検出量をＮパルスとしたとき
下記の式が成立する。
α＝2π／Ｐ・Ｎ・γ1（rad） ………(1)
Ａ＝Ｌ（ｘ）・α＝Ｌ（ｘ）・2π・γ1／Ｐ
・ Ｎ ………(2) すなわち(2)式を変形して Ｎ＝Ａ・Ｐ／2πγ1・Ｌ（ｘ） ………(3) が成り立つ。
・ Ｎ ………(2) すなわち(2)式を変形して Ｎ＝Ａ・Ｐ／2πγ1・Ｌ（ｘ） ………(3) が成り立つ。
今仮に指令発生回路６の単位指令信号、例えば
１パルスでロータリエンコーダ５′が１パルスの
検出信号を発生するように回転駆動機３が駆動す
るものと仮定した場合、例えば、指令発生回路６
に入力するパルス数；Ｎが教示データとして記憶
装置に記憶される。この場合、回転駆動機３の回
転量に対応して出力される回転用検出器５′の出
力パルス数；Niを上記(1)式または(2)式に代入し
て、上記αiまたはAiが演算されている。ところ
で、この演算時間が長くなるため、アーム２を微
細に制御したり、あるいはアーム２の回動に伴つ
て時々刻々変位させなければならない溶接用トー
チ１や付属機器を微細に制御したりすることがで
きない場合があつた。一方、上記円弧ＢａＢｂ⌒間
で適宜の作業さすべく、時々刻々アーム２の回動
状態を制御しなければならないことが多いため、
例えば第２図に示されるごとくＢａＢ１⌒、
Ｂ１Ｂ２⌒およびＢ２Ｂｂ⌒の各領域における各速度
をV1、V2およびV3とするためには Ai＝Vi・Ti（ただしTi；時間） ………(4) で表わされる式として(2)式とより得られる次式を
マイクロコンピユータで演算させる必要がある。
この場合、 Ni＝Ｐ・Vi・Ti／2πγ1・Ｌ（ｘ）………(5
) 即ちVi、TiおよびＬ（ｘ）の教示データを基に(5)
式で得られる値Niを演算してこれらの値、N1、
N2、N3が指令信号として指令発生回路６より出
力される。
１パルスでロータリエンコーダ５′が１パルスの
検出信号を発生するように回転駆動機３が駆動す
るものと仮定した場合、例えば、指令発生回路６
に入力するパルス数；Ｎが教示データとして記憶
装置に記憶される。この場合、回転駆動機３の回
転量に対応して出力される回転用検出器５′の出
力パルス数；Niを上記(1)式または(2)式に代入し
て、上記αiまたはAiが演算されている。ところ
で、この演算時間が長くなるため、アーム２を微
細に制御したり、あるいはアーム２の回動に伴つ
て時々刻々変位させなければならない溶接用トー
チ１や付属機器を微細に制御したりすることがで
きない場合があつた。一方、上記円弧ＢａＢｂ⌒間
で適宜の作業さすべく、時々刻々アーム２の回動
状態を制御しなければならないことが多いため、
例えば第２図に示されるごとくＢａＢ１⌒、
Ｂ１Ｂ２⌒およびＢ２Ｂｂ⌒の各領域における各速度
をV1、V2およびV3とするためには Ai＝Vi・Ti（ただしTi；時間） ………(4) で表わされる式として(2)式とより得られる次式を
マイクロコンピユータで演算させる必要がある。
この場合、 Ni＝Ｐ・Vi・Ti／2πγ1・Ｌ（ｘ）………(5
) 即ちVi、TiおよびＬ（ｘ）の教示データを基に(5)
式で得られる値Niを演算してこれらの値、N1、
N2、N3が指令信号として指令発生回路６より出
力される。
ところで、従来例えばγ1＝1/128、Ｐ＝300パル
ス／１回転のものが用いられているが、この場合
上記(5)式は Ni＝128×300／2π・Vi・Ti／Ｌ（ｘ）＝19200／
π・ViTi／Ｌ（ｘ）＝Ｋ／π・ViTi／Ｌ（ｘ）（ただし
Ｋは定数）………(6) で示される。
ス／１回転のものが用いられているが、この場合
上記(5)式は Ni＝128×300／2π・Vi・Ti／Ｌ（ｘ）＝19200／
π・ViTi／Ｌ（ｘ）＝Ｋ／π・ViTi／Ｌ（ｘ）（ただし
Ｋは定数）………(6) で示される。
通常マイクロコンピユータを用いた産業用ロボ
ツトにおいては、入力データに基いた適宜の演算
を行ないつつ、その演算値に伴なう信号により作
動している。例えば上記においては、ロボツトの
作動前に上記(6)式の値Niを予め演算しておいて、
これを指令信号として再生することはまずない。
即ち、ロボツト作動時に上記(6)式の値を演算させ
つつ、この演算値Niに基いて、例えばアーム２
の回動状態を制御している。ところで、ロボツト
作動時に上記(6)式の値Niを演算させる場合や回
転用検出器５′の出力パルス数を基にαiまたはAi
を演算させる場合には、比較的演算時間が長くな
り、このためアーム２の作動状態を微細に制御す
ることができなかつた。従つて、演算時間を短縮
して円滑に作動させる必要のある、いわゆる性能
の良いロボツトを実現することができなかつた。
ツトにおいては、入力データに基いた適宜の演算
を行ないつつ、その演算値に伴なう信号により作
動している。例えば上記においては、ロボツトの
作動前に上記(6)式の値Niを予め演算しておいて、
これを指令信号として再生することはまずない。
即ち、ロボツト作動時に上記(6)式の値を演算させ
つつ、この演算値Niに基いて、例えばアーム２
の回動状態を制御している。ところで、ロボツト
作動時に上記(6)式の値Niを演算させる場合や回
転用検出器５′の出力パルス数を基にαiまたはAi
を演算させる場合には、比較的演算時間が長くな
り、このためアーム２の作動状態を微細に制御す
ることができなかつた。従つて、演算時間を短縮
して円滑に作動させる必要のある、いわゆる性能
の良いロボツトを実現することができなかつた。
本発明の目的は、前記従来の欠点を解消した産
業用ロボツトを提供することにある。
業用ロボツトを提供することにある。
以下、図示の実施例を参照して本発明を詳細に
説明する。第３図において、操作要素１乃至サー
ボアンプ９は第１図に示されるものと略同等であ
つて、図示の場合、検出器５は、例えば回転量分
解能がＰパルス／１回転のロータリエンコーダ
で、この検出器５は変速比がγ2の変速機１０を介
して回転駆動機３に連結されている即ち回転駆動
機３がｎ回転したとき、検出器５の検出軸はnγ2
だけ回転する。
説明する。第３図において、操作要素１乃至サー
ボアンプ９は第１図に示されるものと略同等であ
つて、図示の場合、検出器５は、例えば回転量分
解能がＰパルス／１回転のロータリエンコーダ
で、この検出器５は変速比がγ2の変速機１０を介
して回転駆動機３に連結されている即ち回転駆動
機３がｎ回転したとき、検出器５の検出軸はnγ2
だけ回転する。
上記において、第１図の場合の関係式(1)、およ
び(2)式は下記のごとく表わされる。
び(2)式は下記のごとく表わされる。
α＝2π／Ｐ・γ1／γ2・Ｎ（rad） ………(7)
Ａ＝Ｌ（ｘ）・α＝2π／Ｐ・γ1／γ2・Ｌ（
ｘ）・Ｎ ………(8) したがつて距離Ａを移動させたときのエンコー
ダの出力パルス数は Ｎ＝Ｐ／2π・γ2／γ1・Ａ／Ｌ（ｘ）………(9) となる。ここで減速比γ1、変速比γ2、および分解
能Ｐが Ｐ／2π・γ2／γ1＝2m（ただしｍは任意の整数） ………(10) となる値に選定すると、上記(9)式は下記のごとく
表わされる。
ｘ）・Ｎ ………(8) したがつて距離Ａを移動させたときのエンコー
ダの出力パルス数は Ｎ＝Ｐ／2π・γ2／γ1・Ａ／Ｌ（ｘ）………(9) となる。ここで減速比γ1、変速比γ2、および分解
能Ｐが Ｐ／2π・γ2／γ1＝2m（ただしｍは任意の整数） ………(10) となる値に選定すると、上記(9)式は下記のごとく
表わされる。
Ｎ＝2m・Ａ／Ｌ（ｘ） ………(11)
さて、第１図で示されると同様に、第３図にお
いて指令発生回路６の単位信号；例えば１パルス
でロータリエンコーダ５が１パルスの検出信号を
発生するように回転駆動機３が駆動するものと仮
定した場合、(11)式で示される値；Ｎが教示データ
として記憶装置に記憶される。一方、前述したご
とく円弧ＢａＢｂ⌒間で適宜の作業をさすべく、ア
ームの回動状態を制御する場合、例えば第２図に
示されるごとく操作させるためには、(4)式と(11)式
とより得られる次式をマイクロコンピユータで演
算させればよい。
いて指令発生回路６の単位信号；例えば１パルス
でロータリエンコーダ５が１パルスの検出信号を
発生するように回転駆動機３が駆動するものと仮
定した場合、(11)式で示される値；Ｎが教示データ
として記憶装置に記憶される。一方、前述したご
とく円弧ＢａＢｂ⌒間で適宜の作業をさすべく、ア
ームの回動状態を制御する場合、例えば第２図に
示されるごとく操作させるためには、(4)式と(11)式
とより得られる次式をマイクロコンピユータで演
算させればよい。
Ni＝2m・Vi・Ti／Ｌ（ｘ）………(12)
上記(5)式と(12)式とを比較するにVi・Ti／Ｌ（ｘ）
という 演算要素は共通であるが、従来のものではＰ／2πγ1 の演算要素を夫々の演算に含めなければならな
い。一方、本発明の産業用ロボツトにおいては2m
の演算要素を含めて演算すればよく、しかもマイ
クロコンピユータの演算で多用される２進法のも
のでは、例えばある数値に2mを乗ずる演算はシフ
トロジツク回路において、ある数値をｍ回シフト
させるだけでよいから、あたかも単純な加算をｍ
回行なうのと同じ演算時間ですむ。ところで、こ
の種のマイクロコンピユータにおいては、一般に
乗算は加算の50〜100倍位の演算時間が必要であ
り、かつ除算は乗算の数倍もの演算時間が必要で
ある。従つて(12)式よりも乗算および除算を余分に
含む上記(5)式の演算を行なう場合に比べて、(12)式
の演算に必要な演算時間は極端に短縮される。こ
のように本発明に係る産業用ロボツトにおいて
は、演算が迅速に行なわれるため、必要な動作速
度が速い場合でもロボツトは何ら支障なく作動す
ることができ、いわゆる性能の良いロボツトを実
現することができる。
という 演算要素は共通であるが、従来のものではＰ／2πγ1 の演算要素を夫々の演算に含めなければならな
い。一方、本発明の産業用ロボツトにおいては2m
の演算要素を含めて演算すればよく、しかもマイ
クロコンピユータの演算で多用される２進法のも
のでは、例えばある数値に2mを乗ずる演算はシフ
トロジツク回路において、ある数値をｍ回シフト
させるだけでよいから、あたかも単純な加算をｍ
回行なうのと同じ演算時間ですむ。ところで、こ
の種のマイクロコンピユータにおいては、一般に
乗算は加算の50〜100倍位の演算時間が必要であ
り、かつ除算は乗算の数倍もの演算時間が必要で
ある。従つて(12)式よりも乗算および除算を余分に
含む上記(5)式の演算を行なう場合に比べて、(12)式
の演算に必要な演算時間は極端に短縮される。こ
のように本発明に係る産業用ロボツトにおいて
は、演算が迅速に行なわれるため、必要な動作速
度が速い場合でもロボツトは何ら支障なく作動す
ることができ、いわゆる性能の良いロボツトを実
現することができる。
ところで(10)式において、πの項を含むため、正
確に(9)式が成り立つよう、γ1、γ2およびＰを選定
することは殆んど困難であるが、例えば実際の装
置においては Ｐ／2π・γ2／γ1≒2m ………(10)′ として設計する。上記(10)′式の左右各辺の差は要
求されるロボツトの位置の再現精度によつて定め
る。例えば γ1＝１／128、γ2＝73／93、Ｐ＝1024パルス／１回転 とすると Ｐ／2π・γ2／γ1＝1024／2π×73×128／93＝16374.5
33 であり、例えばｍ＝14としたとき214＝16384 となりその誤差は1/1600程度であるから実用上ほ
とんど問題にはならない。
確に(9)式が成り立つよう、γ1、γ2およびＰを選定
することは殆んど困難であるが、例えば実際の装
置においては Ｐ／2π・γ2／γ1≒2m ………(10)′ として設計する。上記(10)′式の左右各辺の差は要
求されるロボツトの位置の再現精度によつて定め
る。例えば γ1＝１／128、γ2＝73／93、Ｐ＝1024パルス／１回転 とすると Ｐ／2π・γ2／γ1＝1024／2π×73×128／93＝16374.5
33 であり、例えばｍ＝14としたとき214＝16384 となりその誤差は1/1600程度であるから実用上ほ
とんど問題にはならない。
上記において操作要素としては切削工具、つか
み工具、塗装用スプレーガンあるいは組立工具な
どが適用される。
み工具、塗装用スプレーガンあるいは組立工具な
どが適用される。
また、上記において一方向の動作について説明
したが、２あるいは３方向の作動を同時に行なつ
て、操作要素を直線、曲線あるいは３次元の線に
沿つた任意の状態に位置設定することができる。
例えばアームの回転中心から操作要素までの距
離；Ｌ（ｘ）が可変となるよう適宜に構成して、
アームの回動状態に伴なつて上記距離；Ｌ（ｘ）
の長さが適宜の値となるよう選定することにより
実施することができる。さらに回転用検出器とし
てはレゾルバー、トランスジユーサあるいはタコ
メータゼネレータの出力を積分してアナログ出力
を得るものなど適宜のものを用いることができ
る。もちろんこれら回転用検出器にアナログ出力
のものを用いるときは、これらの出力をＡ／Ｄ変
換器により適宜デイジイタル量に変換する回路を
含む回転用検出回路とすることが必要である。こ
の場合の分解能ＰとしてはこれらＡ／Ｄ変換器を
含む回路全体の分解能を指すことはいうまでもな
い。さらにまた産業用ロボツトの動作時に回転用
検出器の検出信号を指令回路にフイードバツクさ
せれば、操作要素を確実に所定の位置に設定する
ことのできる、いわゆるフイードバツク制御の産
業用ロボツトとすることができるが、ロボツトの
動作時に回転用検出器の検出信号を時々刻々変位
する操作要素の制御や付属機器の制御に使用す
る、いわゆるオープンループ制御の産業用ロボツ
トとすることができる。さらにまた回転駆動機を
駆動させるための指令発生回路の指令信号と回転
検出器の検出信号とを一対一で対応させれば制御
が簡単であるが、これにも拘わらず指令信号ｆ
（Ni）パルス数と検出信号Niパルス数とがｆ
（Ni）＝ｋ・Ni（ただしｋは任意の整数）となるよ
うに増幅させることもできる。また回転用検出器
は回転駆動機構の適宜の位置に、例えば出力回転
側に設けたり、あるいは回転駆動機の回転を別位
置に伝達する回転伝達機構に設けたりすることが
できる。
したが、２あるいは３方向の作動を同時に行なつ
て、操作要素を直線、曲線あるいは３次元の線に
沿つた任意の状態に位置設定することができる。
例えばアームの回転中心から操作要素までの距
離；Ｌ（ｘ）が可変となるよう適宜に構成して、
アームの回動状態に伴なつて上記距離；Ｌ（ｘ）
の長さが適宜の値となるよう選定することにより
実施することができる。さらに回転用検出器とし
てはレゾルバー、トランスジユーサあるいはタコ
メータゼネレータの出力を積分してアナログ出力
を得るものなど適宜のものを用いることができ
る。もちろんこれら回転用検出器にアナログ出力
のものを用いるときは、これらの出力をＡ／Ｄ変
換器により適宜デイジイタル量に変換する回路を
含む回転用検出回路とすることが必要である。こ
の場合の分解能ＰとしてはこれらＡ／Ｄ変換器を
含む回路全体の分解能を指すことはいうまでもな
い。さらにまた産業用ロボツトの動作時に回転用
検出器の検出信号を指令回路にフイードバツクさ
せれば、操作要素を確実に所定の位置に設定する
ことのできる、いわゆるフイードバツク制御の産
業用ロボツトとすることができるが、ロボツトの
動作時に回転用検出器の検出信号を時々刻々変位
する操作要素の制御や付属機器の制御に使用す
る、いわゆるオープンループ制御の産業用ロボツ
トとすることができる。さらにまた回転駆動機を
駆動させるための指令発生回路の指令信号と回転
検出器の検出信号とを一対一で対応させれば制御
が簡単であるが、これにも拘わらず指令信号ｆ
（Ni）パルス数と検出信号Niパルス数とがｆ
（Ni）＝ｋ・Ni（ただしｋは任意の整数）となるよ
うに増幅させることもできる。また回転用検出器
は回転駆動機構の適宜の位置に、例えば出力回転
側に設けたり、あるいは回転駆動機の回転を別位
置に伝達する回転伝達機構に設けたりすることが
できる。
以上のごとく、本発明によれば汎用されている
安価なマイクロコンピユータを用いて迅速に演算
することができるため、データ処理時間が短かく
てすみ、高速でかつ円滑に作動し得る産業用ロボ
ツトを実現することができる。
安価なマイクロコンピユータを用いて迅速に演算
することができるため、データ処理時間が短かく
てすみ、高速でかつ円滑に作動し得る産業用ロボ
ツトを実現することができる。
第１図は従来例を示すブロツク構成図、第３図
は本発明の実施例を示すブロツク構成図、第２図
は第１図および第３図における操作要素の位置制
御を説明するための図である。 １……操作要素、２……アーム、３……回転駆
動機、４……減速機、５，５′……回転駆動機、
６……指令発生回路、７……可逆カウンタ、８…
…Ｄ／Ａ変換器、９……サーボアンプ、１０……
変速機。
は本発明の実施例を示すブロツク構成図、第２図
は第１図および第３図における操作要素の位置制
御を説明するための図である。 １……操作要素、２……アーム、３……回転駆
動機、４……減速機、５，５′……回転駆動機、
６……指令発生回路、７……可逆カウンタ、８…
…Ｄ／Ａ変換器、９……サーボアンプ、１０……
変速機。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 操作要素を支持したアームの回動状態を検出
する回転用検出器を備えた産業用ロボツトにおい
て、Ｐ／（2πγ）≒2m（ただし、Ｐは回転用検出
器の１回転当たりの発生パルス数、γは回転用検
出器から見たアームの回転減速比、ｍは任意の正
の整数） が成立するようにＰおよびγが選定されてなる産
業用ロボツト。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3087781A JPS57144682A (en) | 1981-03-03 | 1981-03-03 | Industrial robot |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3087781A JPS57144682A (en) | 1981-03-03 | 1981-03-03 | Industrial robot |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57144682A JPS57144682A (en) | 1982-09-07 |
| JPS6336915B2 true JPS6336915B2 (ja) | 1988-07-22 |
Family
ID=12315958
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3087781A Granted JPS57144682A (en) | 1981-03-03 | 1981-03-03 | Industrial robot |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57144682A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59163613A (ja) * | 1983-03-07 | 1984-09-14 | Shinko Electric Co Ltd | エンコ−ダの原点合せ用検知機構 |
-
1981
- 1981-03-03 JP JP3087781A patent/JPS57144682A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57144682A (en) | 1982-09-07 |
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