WO1989002624A1 - Method of controlling robot depending upon load conditions - Google Patents

Description

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明 細 書 負荷条件に応じた ロポ ッ 卜制御方法 技 術 分 野 本発明は、 最適な制御条件で ロ ポッ 卜 の各種動作を行 える ロポッ 卜制御方法に関する。 背 景 技 術

ロポッ 卜の各軸を駆動するためのサーポモータ とこれ らサーボモー タ を駆動するためのサーポ系とを備えた 口 ポ ッ 卜 において 、 従来、 各サーボ系の、 該サーポ系への 入力 に対する応答特性ひいて はロボ ッ 卜制御条件を決定 0

するサーポゲイ ン、 例えぱ各該サーポ系に含ま れる比例， 積分及び微分'要素'の'夫々のゲイ ンは、 サ' -ポモータ に最 大負荷が加わ っ た場合にサーポ系の応答特性が最適にな るよ う に設定されている。 すなわち 、 従来は.変更不能に 設定された制御条件下で ロポッ 卜を制御 している。

その一方で、 口ポヅ 卜 は各種動作を行う もので、 ロ ポ ッ 卜 の夫々のサーポモー タ に加わる負荷は ロ ポ ッ 卜の動 作内容に応じて変化する。 したが っ て、 上述のよ う に、 最大負荷時に合せて制御条件が設定されている と、 通常 は （最大負荷がロポッ 卜 に負荷されない場合） 、 夫々の サ ーポモー タ に過大な駆動力が与えられるこ と とな り 、 特に 、 ダイ レク 卜 ドライ ブ式ロボ ッ 卜 の場合にその傾向 が顕著になる。 このよう に 、 従来は、 最大負荷時以外で のサーポ系の応答特性ひいては ロ ポ ッ 卜制御条件が負荷 に対 して整合せず、 例えば、 サーポ系への入力 に対して サーポ系出力がオーバーシユ ー 卜 して発振し、 ロポ、グ 卜 に振動が発生する不具合があった。

発 明 の 開 示

本発明の目的は、 負荷条件をそれぞれ異にするロポッ 卜の各種動作を最適な制御条件で行えるロポッ 卜制御方 法を提供することにある。 —

上述の目的を達成するため、 本発明の口ポッ ト制御方 法は、 ロボッ トの各種動作についての夫々の負荷条件を 予め設定記億させる工程 （ a )と、 —前記ロポッ 卜が実行す べき一連の動作を指令するための動作指令と、 各々が前 記一連の動作の対応するものについての負荷条件を表し か ό各該対応する動作に関連付けて記述された負荷条件 指令とを含むプログラムを読み出す工程 （ b )と、 前記ェ 程 （ b )において前記プ ΰグラムから各前記負.荷条件指令 が読み出されたとき前記工程 （ a )において記憶した負荷 条件のうちの、 前記読み出された負荷条件指令に対応す るものを読み出し、 かつ、 斯く読み出した負荷条件に基 づいて所望の制御条件を決定する工程 （ c )と、 前記工程 ( c )で決定した所望の制御条件で前記ロポッ 卜を駆動制 御する工程 （ d )とを備える。

本発明は、 ロポッ 卜の各動作時に、 各該動作毎に設定 した負荷条件に応じた最適な制御条件下でロポッ 卜を駆 動制御するようにしたので、 各軸のサーポモータに過大 な駆動力が与えられることなく 、 そのため振動が生じる こともなく、 最適なロポッ 卜制御を行える。 図 面 の 簡 単 な 説 明

第 1 図は本発明の一実施例によるロ ボッ 卜制御方法が 適用される ロポッ 卜及びその周辺要素を示す概略ブロ ッ ク図、 第 2図は周実施例の方法を実施するために用い ら れる負荷条件テーブルを示す説明'図、 及び、 第 3図は第 1 図のサーポ回路の内部構成を伝達関数を用いて示すプ ロ ッ ク図である。

発明を実施するための最良の形態

第 1 図において、 参照符号 1 はロポッ 卜 を制御する制 御装置と しての数値制御装置、 2は口ポッ 卜本体、 3は ロポ ッ 卜本体 2による作業が行われる作業部、 4は作業 部 3の動作を駆動制御するための リ ーュニッ 卜である。

数値'制御装置 1 は中央処理装置 （ 以下、 C P Uという ） 1 1 を有 し、 該 C P U 1 Ί に は、 R 0 Mからなるメ モ リ 1 2. R A Mからなるメ モ リ 1 3 , 教示操作盤 1 4 , C R T表示装置を有する操作盤 （以下、 C R TZM D I と いう ） 1 5およびテープリ ーダ 1 6が接続さ れている。

メ モ リ 1 2には C P U 1 1 が実行すべき各種の制御プ ログラムが格納されている。 メ モ リ 1 3に は、 教示操作 盤 1 4 , C R T/M D I 5 , テープ リ ーダ 1 6等から 入力された教示プロ グラム， G R T/M D I 1 5から入 力 した後述する負荷条件デー タおよび C P U Ί 1 が行 つ た演算の結果やデータが格納される。 教示操作盤 1 4は ロボッ 卜の操作に必要な数値表示器， ランプ及び操作ポ タ ンを有する。 C R Tノ M D I 1 5は C R Tを有する表 示装置のほか、 テンキーやファ ンクションキーなど各種 のキーを有し、 この C R TZM D I 1 5を介して才ペレ ータが負荷条件や各種のデータを数値制御装置 1 に入力 するようになつている。 符号 1 8は複数軸の軸制御行う ための補間器を含む軸制御器、 1 9は口ポッ 卜本体 2の 駆動源を制御するサーポ回路、 2 1 は入出力回路で、 リ レーュニッ 卜 4を介して作業部 3との園の信号の入出力 動作を行う 。 符号 1 7は入出力回路で、 この回路 1 7を 介してサーポ回路 1 9の各種ゲイ ンの設定を行う。 .符号 20は作業部 3とのイ ンターフ ェイスを取るインターフ ェイス、 2 2はパスである。 一部図示を省培するが、 サ ーポ回路 1 9は C P Uおよび R AMを備え ソフ トゥ ェ アサーポタイプであって、 -メモリ 1 3の一部より成る共 有 R AMおよび入出力回路 1 7を介して C P U 1 1 とデ ータ授受自在に接続されている。 そして、 後述のように C P U 1 により設定される各軸のサーポゲインがこの 供給 R AMに書き込まれ、 斯く書き込まれたサ一ポゲイ ンをサ ボ回路 1 9の C P Uが該回路の R AMに転送す るようになっている。

次に本実施例のロポッ 卜の動作について述べる。

まず、 オペレータは、 口ポッ トの動作を教示するため の教示プログラム作成前に、 C R TZM D I 5を操作 して数値制御装置 Ίを負荷条件セッティ ングモー ドにし 次いで、 □ポッ 卜の各種動作の夫々に応じた負荷条件を 設定すべく第 2図に示す負荷条件テーブル Tをメモリ 1 3内に作成する。

すなわち、 本実施例において は、 一連の、 かつ、 4つ のシーケンス番号に対応する 1組の設定項目 によ り 、 一 ロポッ 卜動作実行時の負荷条件を設定するよう になっ て いる。 例えば、 グループ番号 1 のシーケンス番号 0〜 2 に対応するメ モ リ 領域に、 ハン ド重量とワーク重量の合 計重量 W , ロポッ 卜のハン ド取付中心点 （ ハン ド回転中 心 ） からハン ドと ワ ー クの重量中心点間の距離を表す才 フセッ 卜値 Lおよびハン ド とワ ー クの合成イ ナーシャ J を夫々入力設定し、 もっ て第 1 の負荷条件を設定記憶さ せる。

なお、 シーケンス番号 3に対応するメ モ リ 領域は予備 に設けられたもので、 重量 W , オフセッ 卜値 L及びイ ナ ーシャ J以外の項目 を設定すべき場合に利用されるもの である。

以下、 同様に、 シーケンス番号 4〜 7 , 8〜 1 1 , 1 2〜 1 5 , 1 6〜 1 9 , 20〜 23 , ··· ··· と云う よ う に、 一連のかつ 4つのシーケンス番号に対応する夫々の メ モ リ 領域群に、 各種口ポッ ト動作実行時における夫々 の負荷条件を設定する。 操返 し述べれば、 口ポッ トの各 種動作におけるハン ドの有無， ワ ー クの有無， ハン ド及 ぴワークの種類等に応じて 、 負荷条件 （ W, し ， J ) を 各ロポッ 卜動作毎に設定する。

こう して 、 負荷条件を設定 した後、 C R TZM D I 1 5 操作して当該 C R T ZM D I を負荷条件設定メ ニ ユー表示モー ドにすると、 各口ポッ ト動作毎の負荷条件

( W , L , J ) が表示される。 オペレータは口ポッ トが 実行すべき一連の動作を指令するための動作指令をプロ グラム （教示） する際に、 上述のように表示された各種 負荷条件を参照しながら夫々のロポッ 卜動作についての 負荷条件を表す指令をプログラム （教示） する。 負荷条 件指令の各々は、 負荷条件に係る指令 （命令文） である ことを表す制御コー ド、 例えば S 63のコー ドと、 該負 荷条件に係る レジスタ番号 （オペラン ド） 例えば 29と - 当該指令に対応するロポッ 卜動作について選択すべき負 荷条件を表すグループ番号とより成り、 これら負荷条件 指令によっ て各種口ポッ.卜動作についての負荷条件をプ ログラムする。 '

例えば、

S 63 29 , 1 …… （ 1 )

とプログラムすれば、 該第 （ 1)式の指令が含まれている プロッ クに係るロポッ 卜の動作においては、 グループ番 号 「 1 J に設定された負荷条件が選択され、 C P U 1 はこの選択された負荷条件 （W, L , J ) に基づいて、 かつ、 予め実験的に求めておいた負荷条件とこれに適合 する制御条件との関係を用いて、 各軸のサーポゲイ ン等 の制御条件を決定し、 斯く決定した制御条件をメモリ 1 3の共有 R AMに書き込む。 サーポ回路 Ί 9の G P U は、 斯ぐ書き込まれた制御条件を入出力回路 1 7を介し てサーポ回路 1 9の R AMに耘送する。 このように して 第 3 図に示すサ ーポ回路 1 9 の比例ゲイ ン K 1 , K 2 お よび積分ゲイ ン K 3 が負荷条件に応じて変更'される。 す なわち、 負荷の増大に伴いゲイ ンが増大される。 なお、 1 度、 ある ί負荷条件に対応する制御条件が算出 されると、 これを記億しておき、 再度同一負荷条件が選

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択された とき、 記憶している制御条件を出力 し 、 再度制 御条件を算出 しないよう に してもよい。

Claims

請 求 の 範 &…

ロポ、グ 卜の各種動作についての夫々の負荷条件を 予め設定記億させる工程 （ a)と、

前記口ポッ トが実行すべき、 一連の動作を指令す るための動作指令と、 各々が前記一連の動作の対応 するちのについての負荷条件を表しかつ各該対応す る動作に関連付けて記述された負荷条件指令とを含 むプログラムを読み出す工程 （ b)と、

前記工程 （ b)において前記プログラムから各前記 負荷条件指令が読み出されたとき前記工程 （ a)にお

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いて記憶した負荷条件のうちの、 前記読み出された 負荷'条件指令に対応するものを読み出し、 かつ、 斯 ぐ読み出しす ς負荷条件に基づいて所望の制御条件を 決定する工程 （ c)と、

前記工程 （ c)で決定した所望の制御条件下で前記

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ロポッ 卜を駆動制御する工程 （ d)とを備える、 負荷 条件に応じた口ポッ ト制御方法。

2 前記ロポッ 卜は該ロボッ 卜の各軸を駆動するため のサーポモータを含み、 各前記サーポモータ はサー ポ系により駆動される請求の範囲第 1 項記載の負荷 0

条件に応じたロポッ 卜制御方法。

3 前記制御条件は、 各前記サーポ系の応答特性であ る請求の範囲第 2項記載の負荷条件に応じたロポッ 卜制御方法。

4 前記制御条件は、 各前記サーポ系の比例， ¾分及 5 び微分ゲイ ンの少なく ともひとつである請求の範囲 第 2項記載の負荷条件に応じた ロポッ 卜制御方法。

各前記負荷条件はロポッ 卜ハン ドとワ ーク との合 計重量 . 前記口ポッ 卜ハン ドの取付中心点から該ロ ポッ トハン ドと前記ワ ークの重量中.心点園距離及び 前記ロポ ッ 卜ハン ドと前記ワー クの合成イ ナーシ ャ を含む請求の範囲第 1 項記載の負荷条件に応じた 口 ポッ 卜制御方法。

各前記 荷条件を、 各該負荷条件を表す番号 と共 に記憶させ、 各前記負荷条件指令は、 負荷条件に係 る指令であるこ とを表す制御コ ー ド と前記負荷条件 表示番号の対応するものとを含む請 の範通第 1 項 ない し第 5項のいずれか（；記載の負荷条件に応じた 口ポッ 卜制御方法。