WO1991010945A1 - Method of controlling articulated robot - Google Patents

Description

明 細 書

多関節形口ボ ッ 卜 の制御方法

技 術 分 野

本発明は冗長度を有する多関節形ロボッ 卜の制御方 法に関する。 '

背 景 技 術

近年、 産業用ロボッ 卜 は複雑な作業に対応するため に、 よ り柔軟な動きが要求され、 同時に制御できる軸 数が增加する傾向にある。 一般にロボッ 卜 の手先に関 し、 任意の手先位置と手先姿勢をロボッ トがと る ため には、 6軸ある こ とが必要かつ +分な条件であるが、 最近は、 冗長度を有する 6軸を超える産業用ロボッ 卜 も求められるよ う になつてきた。

しかしながら、 ロボッ 卜 の手先を補間動作させる に は、 ある軸跡上の手先位置 · 手先姿勢をロボッ トの各 関節の回転角で制御しなければならない。 この際、 冗 長度を有する 6軸を超えるロボッ 卜では演算量が膨大 である ため、 動作中の実時間で処理する こ と は困難で ほ とんど実用に供されていなかっ た。

そこで、 この問題を解決するため、 従来技術と して は特閧昭 6 4 - 4 2 7 0 4号公報に示すよ う に、 7軸ロ ボ 卜 の第 2 軸の回転角の余弦と第 6 軸の回転角の余弦 と の和ま たは差が極値を と る よ う に第 4軸の回転角 を決定する制御方法が提案されている。 また、 特閧昭 6 4 - 1 6 3 8 9号公報では冗長度分の軸を固定して仮想の 6 軸ロボ、ン 卜を再構成してロボッ 卜の手先位置 · 姿勢を 制御するものが提案されている。

しかし、 上述した従来の制御方法は、 7軸口ボ 卜 に限定されるか、 もしくは仮想の 6軸ロボッ ト と して 制御しなければならないので、 冗長軸は一時的に停止 した状態となり、 全軸同時制御とは言えず、 柔軟な動 きを制御するこ とができないという欠点がある。

発 明 の 開 示

本発明の目的は、 上記欠点に鑑み、 全軸同時制御で きる多関節形ロボッ 卜の制御方法を提供するこ と であ る。

すなわち、 本発明の多関節形ロボッ 卜の制御方法 は、 多関節形ロボッ 卜の軸を 6軸以下の 2区分と し、 区分点に対し基準点側を冗長軸、 手先側を基本軸とす る第 1 のステップと、 区分点を第 1 の制御点、 手先を 第 2の制御点と して、 第 1 の制御点を補間制御し、 補 間制御された第 1 の制御点を新たな基準点とみなして 第 2の制御点をさ らに補間制御する第 2のステップと を有する。

したがって、 基準点から第 1 の制御点までと、 第 1 の制御点から第 2の制御点まではいずれも 6軸以下で あるから、 従来の制御方法により、 第 1 の制御点を補 間制御し、 補間制御された第 1 の制御点を基準に第 2 一

の制御点を補間制御する。

図面の簡単な説明

第 1 図は本発明の多関節形ロボッ 卜の制御方法の一 実施例を示すブロ ッ ク図、 第 2図は第 1 , 第 2の制御 点を示す図、 第 3図は第 2図を詳細に示す図、 第 4図 は制御方法を示す図である。

発明を実施するための最良の形態

本実施例においては、 第 2 図， 第 3 図に示すよう に、 全 1 2軸を 6軸ずつに区分し、 第 1 の制御点であ る冗長軸 1 1 の制御点 P と第 2 の制御点である基本 車由 1 2の制御点 Q (ロボッ 卜手先） がそれぞれ P i , Q i と P ₂ , Q ₂ と数示されたと仮定し、 ロボッ ト手 先の制御点 Qが直線補間動作するものと して、 第 1 図 を参照しつつ説明する。

記憶部 1 から第 2の制御点 Q i , Q ₂ を数示する口 ポツ 卜の各軸のパルスデータを取り出し、 順変換器 2 で順変換を行い P i . Q 1 , P 2 , Q 2 の位置 · 姿勢 データを計算する。 この計算はロボッ 卜の軸構成及 び各軸の回転角が与え られる と可能である こ とは既 知の技術なので説明を省略する。 なお、 前記既知の技 ίポ ί ίこつレヽて（ま、 ROBOT MANIPULATORS Mathematics, Programming, and Control by Richard P. Paul the MIT Press (訳本、 ロボッ 卜 マニピュレータ コロ ナ社） に詳しく記載されている。 次にロボッ 卜手先の制御点 Qに関し、 Q！ から Q ₂ へ直線補間を行う計算を補間計算器 4で行う 。 その 際、 第 4図に示すよ う に分割数 n に対する i 番目の 制御点 Q i の位置 · 姿勢を表わすマ ト リ ックスを T i ( i = 1 … n ) とする。 さ もに冗長軸の制御点 Pが P 1 から P ₂ へ補間動作を行う計算を補間計算器 3で 行う。 この補間動作は、 直線補間と限定する必要はな く 、 状況に応じてジョイ ト動作、 直線補間、 円弧補間 と使い分ける こ とが可能である。 分割数 nに対する i 番目の制御点 P i の位置 ♦ 姿勢を表わすマ 卜 リ ッ ク スを S i ( i = l '" n ) とする。 S i を逆変換器 5 へ入力するこ と によ り冗長軸の各軸回転角 0 , 〜 θ ₆ は算出される。 この算出方法としては、 例えば特開昭 62 - 193786 号公報に記載された方法を用いるこ とがで き る 。

一方、 基本軸は下記のマ 卜 リ ツクス計算の結果得ら れる U i を逆変換器 6へ入力することにより各軸の回 転角 Θ 7 〜 Θ i ₂が算出される。

T i = S i - U I

U i = S i"¹ · T i ( i = 1 ··· n ) この算出方法に対しても前記公報に記載された方法を 用いることができる。

以上、 算出された各軸回転角 S i 〜 θ ₁₂を位置指令 器 7へ入力し、 その出力が各軸サ一ボアンプへ入力さ れ、 多関節形ロボッ トの全軸が制御される。

以上説明 したよ う に本発明は、 多関節形口ボッ 卜 の 軸を 6軸以下に区分して、 第 1 , 第 2 の制御点を設定 し、 第 1 の制御点を基準に第 2 の制御点を制御する。 したがって、 7軸ロボッ ト に限定されるこ と もなく 、 冗長軸を一時的に停止して仮想の 6軸ロボッ 卜 と して 制御する必要もなく 、 1 2軸同時制御を行いながら、 各種補間動作が可能と な り柔軟な動きを制御する こ と ができる。

Claims

請求の範囲

6軸を超え 1 2軸以下の多関節形ロボッ 卜の制御方 法において、

前記軸を 6軸以下の 2区分とし、 区分点に対し基準 点側を冗長軸、 手先側を基本軸とする第 1 のステ、ソプ と、 区分点を第 1 の制御点、 手先を第 2の制御点と して、 第 1 の制御点を補間制御し、 補間制御された第 1 の制御点を新たな基準点とみなして第 2の制御点を さ らに補間制御する第 2のステップとを有することを 特徴とする多関節形ロボッ 卜の制御方法。