KR100235191B1 - Method for minimum time velocity control of industrial robot - Google Patents
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Abstract
본 발명은 산업용 로보트의 최단 시간 속도 제어 방법에 관한 것으로, 산업용 로보트가 최단 시간에 목표 지점에 이동할 수 있도록 제어하는 방법에 관한 것으로, 산업용 로보트가 최단 시간에 목표 지점에 이동할 수 있도록 로보트의 이동방향에 따라 미리 정해진 비율로 속도를 변경하는 속도 오버라이드 방식을 이용하여, 감속시간(또는 가속)이 T1인 속도 V1에서 속도V2로 변경될 때(즉, V1＜V2, 또는 V1＜V2)의 천이 시간 Tt=T1×[2V1/V1+V2]로 결정되어, 가감속 시간이 최소화된다.The present invention relates to a method for controlling the shortest speed of an industrial robot, and a method for controlling the industrial robot to move to a target point in the shortest time. The moving direction of the robot so that the industrial robot can move to the target point in the shortest time. When the deceleration time (or acceleration) is changed from the speed V 1 of the speed T 1 to the speed V 2 (that is, V 1 <V 2 , or V 1 ) by using the speed override method of changing the speed at a predetermined rate according to The transition time Tt = T 1 × [2V 1 / V 1 + V 2 ] of <V 2 ) is determined to minimize the acceleration and deceleration time.
Description
본 발명은 산업용 로보트의 최단 시간 속도 제어 방법에 관한 것으로, 산업용 로보트가 최단 시간에 목표 지점에 이동할 수 있도록 속도를 제어하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for controlling the shortest time speed of an industrial robot, and more particularly, to a method for controlling the speed so that an industrial robot can move to a target point in the shortest time.
일반적으로 로보트나 MC에서 목표점까지 이동동작을 부드럽게 하기 위해 가감속에 의해 원하는 속도를 만들어 내며, 이때의 이동 속도는 프로그램에 의해 정해진다.In general, in order to smooth the movement from the robot or MC to the target point, acceleration and deceleration produce the desired speed, and the movement speed is determined by the program.
따라서, 한번 제어 프로그램을 정하면 이동 경로 및 속도는 항상 같은 상태로 유지된다.Therefore, once the control program is defined, the movement path and the speed always remain the same.
하지만, 종래의 다축 교시형 로보트(Multiple Axis teaching-type Robot)를 프로그램하여 시험 가동할 때 속도 오버라이드(over-ride)작용에 의해 이동 속도가 프로그램된 것과는 달리 설정될 수가 있다(이때, 가속시 이동되거나 감속시 이동거리가 다를 수 있다.).However, when the conventional multi-axis teaching-type robot is programmed and tested, the speed may be set differently from the programmed speed by the speed override action. Or the speed may be different when decelerating).
도면 제4도는 NC로 어떤 물체의 구석 부분을 가공할 때의 문제점을 보여주기 위한 것으로 점 P1-Q-P2를 통과하는 경로에서 속도 오버라이드에 의해 변화된 속도 크기에 따른 실제 경로의 변화를 나타낸다.4 shows the problem when machining corner portions of an object with NC, and shows the actual path change according to the speed magnitude changed by the speed override in the path passing through the points P1-Q-P2.
여기에서, 종래의 속도 제어방식은 속도 오버라이드에 의해 변화된 속도 크기에 따라 경로가 변하지 않도록 하기 위해서 오버라이드에 의해 설정된 속도 크기에 반비례하도록 가감속 구간을 설정한다.Here, in the conventional speed control method, the acceleration / deceleration section is set to be inversely proportional to the speed size set by the override so that the path does not change according to the speed size changed by the speed override.
즉, 제5도와 같은 속도 명령에 의해 속도 V1이 설정되고 속도 오버라이드에 의해 속도 V2(=0.5 V1)가 결정되면, 속도 V2의 가속 시간은 속도 V1의 2배인 2T로 설정한다.That is, when the fifth help speed V 1 is set by such a speed command and the speed V 2 (= 0.5 V 1) is determined by the speed override, the acceleration time of the speed V 2 is set to 2 times the 2T of the speed V 1 .
일반적으로 오버라이드에 의해 속도 비율이 X%에서 Y%로 변화했을 때 속도 Y%에 해당하는 가감속시간 Ty는 다음과 같이 정해진다.In general, when the speed ratio is changed from X% to Y% by the override, the acceleration / deceleration time Ty corresponding to the speed Y% is determined as follows.
Ty=Tx×(X/Y)Ty = Tx × (X / Y)
여기서, Tx는 속도 비율이 X%일 때의 가감속시간이다.Here, Tx is the acceleration / deceleration time when the speed ratio is X%.
이러한 방법에 의해서 가감속 시간이 정해지면 제6도의 빗금친 삼각형 S1의 면적이 제8도의 빗금친 삼각형 S2와 같아지므로 구석에서의 경로가 속도 변화에 관계없이 일정하게 유지된다.When the acceleration / deceleration time is determined by this method, since the area of the hatched triangle S1 in FIG. 6 is equal to the hatched triangle S 2 in FIG. 8, the path in the corner remains constant regardless of the speed change.
여기에서 각축이 정지하고 있을 때 가감속 시간의 변경은 제6도와 제8도에서 보는 바와 같이 행해지나, 때때로 한 축이 움직이고 있을 때 오버라이드가 변하는 경우는 두 가감속 방법에 의하여 가감속 시간을 변경할 필요가 있다.Here, the change of acceleration / deceleration time when each axis is stopped is performed as shown in FIG. 6 and FIG. 8, but sometimes when the override changes when one axis is moving, the acceleration / deceleration time is changed by two acceleration / deceleration methods. There is a need.
제2도는 오버라이드 변화에 의하여 이러한 가감속 시간의 변경을 나타낸다.2 shows this change in acceleration / deceleration time due to an override change.
모터는 오버라이드 V1특성에 의하여 처음에 가속되기 시작하여 등속에 도달한 후 ta-tb 구간에서 감속된다.The motor is initially accelerated by the override V 1 characteristic, reaches constant velocity, and then decelerates in the ta-tb section.
또한 오버라이드 V2특성에 의하여 가속이 tb-to 구간에서 이루어진다.In addition, acceleration is performed in the tb-to period by the override V 2 characteristic.
따라서, 모터는 가속특성 ①-②와 감속특성 ③-④에 의하여 ①-④로 구성된 속도 프로파일(profile)을 따르게 된다.Therefore, the motor follows the speed profile composed of ①-④ by the acceleration characteristics ①-② and the deceleration characteristics ③-④.
도면 제3도에서 가감속 회로 A는 오버라이드 V1특성에 맞게 이루어져 있고, 가감속회로 B는 오버라이드 V2특성에 맞게 이루어져 있으므로, 0-tb구간 동안은 가감속 회로 A를 이용하기 위해 스위치 S1이 닫히고, ta-to구간 동안은 가감속 회로 B를 이용하기 위해 스위치 S2가 닫힌다.In FIG. 3, since the acceleration / deceleration circuit A is made according to the override V 1 characteristic and the acceleration and deceleration circuit B is made according to the override V 2 characteristic, the switch S 1 is used to use the acceleration and deceleration circuit A during the 0-tb section. Is closed and the switch S 2 is closed to use the acceleration / deceleration circuit B during the ta-to section.
그래서, ta-tb 구간 동안은 스위치 S1, S2가 동시에 닫히게 되어 가감속 회로 A, B를 동시에 이용한다.Thus, during the ta-tb period, the switches S 1 and S 2 are simultaneously closed to use the acceleration and deceleration circuits A and B simultaneously.
그러나, 상기 종래의 속도 제어 방법은 한 축이 동작 중일 때도 모든 축이 정지했을 때와 마찬가지로 가감속 시간을 설정함으로써 오버라이드에 의해 큰 속도에서 작은 속도로 변경될 때 불필요하게 많이 소요되는 문제점이 있었다.However, the conventional speed control method has a problem in that it takes much unnecessary when changing from a large speed to a small speed by an override by setting the acceleration / deceleration time similarly to when all axes stop even when one axis is in operation.
즉, 오버라이드에 의해 감속 시간이 T1인 속도 V1에서 V2로 변환될 때의 천이 시간은 V2의 가속시간 T2=T1×(V1/V2)로 결정된다.In other words, the transition time at which the deceleration time by overriding be converted to V 2 at the speed V 1 T 1 is determined as the acceleration time T 2 = T 1 × (V 1 / V 2) of V 2.
이때, V2=0.01 V1이면 천이 시간은 100 T1으로 결정되어 많은 시간이 소요되는 문제점이 있었던 것이다.In this case, when V 2 = 0.01 V 1, the transition time is determined to be 100 T 1, which causes a lot of time.
본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위하여, 산업용 로보트가 최단 시간에 목표 지점에 이동할 수 있도록 로보트의 이동 속도를 제어해 주는 산업용 로보트의 최단 시간 속도 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.In order to achieve the above object, it is an object of the present invention to provide a method for controlling the speed of an industrial robot for controlling the moving speed of the robot so that the industrial robot can move to a target point in the shortest time.
본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위하여, 산업용 로보트의 최단 시간 속도제어 방법에 있어서, 산업용 로보트가 최단 시간에 목표 지점에 이동할 수 있도록 로보트의 이동 방향에 따라 미리 정해진 비율로 속도를 변경하는 속도 오버라이드 방식을 이용하여, 감속시간(또는 가속)이 T1인 속도 V1에서 속도 V2로 변경될 때(즉, V1＜V2, 또는 V1＜V2)의 천이 시간 Tt=T1×[2V1/V1+V2]로 결정되어, 가감속 시간이 최소화되는 것을 특징으로 하는 산업용 로보트의 최단 시간 속도 제어 방법을 제공한다.The present invention, in order to achieve the above object, in the shortest speed control method of the industrial robot, speed override for changing the speed at a predetermined rate according to the moving direction of the robot so that the industrial robot can move to the target point in the shortest time by using the method, the deceleration time (or acceleration) is T 1 of time in the speed V 1 changes at a rate V 2 (i.e., V 1 <V 2, or V 1 <V 2) cheonyi time Tt = T 1 × a It is determined by [2V 1 / V 1 + V 2 ] to provide the shortest time speed control method of the industrial robot, characterized in that the acceleration and deceleration time is minimized.
제1도는 본 발명에 따른 속도 변화 프로파일.1 is a velocity change profile according to the present invention.
제2도는 종래의 속도 제어 방식에 의한 장치의 블록도.2 is a block diagram of a device by a conventional speed control method.
제3도는 종래의 속도 제어 방식에 의한 장치의 블록도.3 is a block diagram of a device by a conventional speed control scheme.
제4도는 속도 크기에 따른 경로 변화를 보여 주기 위한 예시도.4 is an exemplary diagram for showing a path change according to a velocity magnitude.
제5, 6도는 속도 명령에 의해 설정된 속도 프로파일.5, 6 degrees the speed profile set by the speed command.
제7, 8도는 속도 오버라이드와 가감속 구간에 대해 설명하기 위한 속도 프로파일.7 and 8 are speed profiles for explaining the speed override and the acceleration / deceleration section.
본 발명에 따른 산업용 로보트의 최단 시간 속도 제어방법에 대하여 본 발명의 일 실시예를 통하여 상세하게 설명한다.The shortest time speed control method for an industrial robot according to the present invention will be described in detail through an embodiment of the present invention.
첨부한 도면, 제1도는 본 발명에 따른 속도 변화 프로파일, 제4도는 속도 크기에 따른 경로 변화를 주기 위한 예시도, 제5, 6도는 속도 명령에 의해 설정된 속도 프로파일, 제7, 8도는 속도 오버라이드와 가감속 구간에 대해 설명하기 위한 속도 프로파일이다.1 is a speed change profile according to the present invention, FIG. 4 is an exemplary view for giving a path change according to a speed magnitude, 5 and 6 are speed profiles set by a speed command, and 7 and 8 are speed overrides. And a velocity profile to explain the acceleration and deceleration intervals.
본 발명에 따른 산업용 로보트의 최단 시간 속도 제어 방법은 산업용 로보트가 최단 시간에 목표 지점에 이동할 수 있도록 로보트의 이동 방향에 따라 미리 정해진 비율로 속도를 변경하는 속도 오버라이드 방식을 이용하여, 감속시간(또는 가속)이 T1인 속도 V1에서 속도 V2로 변경될 때(즉, V1＜V2, 또는 V1＜V2)의 천이 시간 Tt=T1×[2V1/V1+V2]로 결정되어, 가감속 시간을 최소화하도록 되어 있다.The shortest time speed control method of the industrial robot according to the present invention uses a speed override method that changes the speed at a predetermined rate according to the moving direction of the robot so that the industrial robot can move to the target point in the shortest time, acceleration), the T 1 of time there is a change in the speed V 1 at the speed V 2 (i.e., the transition time of V 1 <V 2, or V 1 <V 2) Tt = T 1 × [2V 1 / V 1 + V 2 ] To minimize the acceleration and deceleration time.
이를 보다 자세하게 설명하면 다음과 같다.This will be described in more detail as follows.
본 발명에서는 동작중인 축이 오버라이드에 의해 큰 속도에서 작은 속도로 변경될 때는 종래의 방법과는 다른 방법으로 가감속 시간을 설정함으로써, 속도 변경시 천이(遷移)시간을 최소로 하고 있다.In the present invention, when the moving axis is changed from a large speed to a small speed by an override, the acceleration / deceleration time is set by a method different from the conventional method, thereby minimizing the transition time at the speed change.
이에 대한 설명은 제1도에서 보는 바와 같이, 속도 오버라이드에 의해 감속시간이 T1인 속도 V1에서 속도 V2로 변경될 때(즉, V1＞V2) 천이 사간 Tt는 다음과 같이 결정된다.This is described, when the deceleration time is changed to T 1, the speed V 1, the speed V 2 in by the speed override (i.e., V 1> V 2) shifted Sagan Tt as shown in FIG. 1 is determined as follows: do.
Tt=T1×[2V1/V1+V2]Tt = T 1 × [2V 1 / V 1 + V 2 ]
이때, 빗금친 사다리꼴 도형의 St는 다음과 같다.At this time, St of the hatched trapezoidal figure is as follows.
St=0.5 ×Tt*[V1+V2]=2T1V1 St = 0.5 × Tt * [V 1 + V 2 ] = 2T 1 V 1
따라서, 속도 V1에서 속도 V2로 변경되는 동안의 거리는 종전의 방법과 같으므로, 속도 오버라이드에 의해 속도 크기가 변하더라도 경로의 변화는 일어나지 않는다.Therefore, since the distance during the change from the speed V 1 to the speed V 2 is the same as the conventional method, the path does not change even if the speed is changed by the speed override.
그리고, 속도 V1에서 속도 V2로 변경시 천이 시간은 종전의 천이 시간에 비해 짧다.In addition, the transition time when changing from the speed V 1 to the speed V 2 is shorter than the previous transition time.
이에 대한 증명은 아래 식과 같다.Proof of this is as follows.
T2-Tt=T1×(V1/V2)-T1×[2V1/V1+V2]T2-Tt = T 1 × (V 1 / V 2 ) -T 1 × [2V 1 / V 1 + V 2 ]
=T1×V1(V1+V2)-2V1V2/V2×(V1+V2)= T 1 × V 1 (V 1 + V 2 ) -2V 1 V 2 / V 2 × (V 1 + V 2 )
=T1×V1(V1+V2)/V2×(V2+V2)＞0= T 1 × V 1 (V 1 + V 2 ) / V 2 × (V 2 + V 2 )> 0
또한 V2는 양수이므로Also, V 2 is positive
Tt=T1×[2V1/V1+V2]＜T1×[V1+V1/V2]=2T1 Tt = T 1 × [2V 1 / V 1 + V 2 ] <T 1 × [V 1 + V 1 / V 2 ] = 2T 1
따라서, Tt＜2T1이다.Thus, Tt <a 2T 1.
결과적으로, 천이 시간 Tt는 속도 V1과 속도 V2의 크기에 관계없이 2T1보다 작다.As a result, the transition time Tt is less than 2T 1 regardless of the magnitude of the velocity V 1 and the velocity V 2 .
반면에, 종래의 방법은 천이 시간이 속도에 반비례하게 결정되므로 속도 크기 차이가 클 때는 천이하는데 많은 시간이 소요된다.On the other hand, the conventional method takes a lot of time to transition when the speed magnitude difference is large because the transition time is determined in inverse proportion to the speed.
또한, 속도 V1에서 속도 V2로 변환할 때 종래의 방법에서 생기는 속도 변화점(제2도에서 Pd 점)도 없어지므로 더욱 부드러운 천이 동작을 행할 수 있는 이점이 있다.In addition, since the speed change point (Pd point in FIG. 2) caused by the conventional method is also eliminated when converting from the speed V 1 to the speed V 2 , there is an advantage that a smoother transition operation can be performed.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명에 따른 산업용 로보트의 최단 시간 속도제어 방법은 산업용 로보트가 최단 시간에 목표 지점에 이동할 수 있도록 로보트의 이동 속도를 제어해 주는 효과를 제공한다.The shortest time speed control method of the industrial robot according to the present invention made as described above provides an effect of controlling the moving speed of the robot so that the industrial robot can move to the target point in the shortest time.
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