JPH01128102A - ロボットの軌跡制御方法 - 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、速度計画に基づいたロボットの軌跡制御方法
に係り、特に軌跡制御中の外部からの速度変更指令に応
じた速度変更の円滑化対策に関する。

（従来の技術） 従来より、ロボットの一般的な動作制御方法として、ア
ーム手先の移動指令信号が入力されると、その移動指令
信号に基づきアーム手先の移動のための最適な速度計画
を予め立案し、その基本的な速度計画に基づいた軌跡上
の内挿点を算出しながらその内挿点間をアーム手先が移
動するように制御する方法が知られている。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上記従来の方法による場合、既に作成を
完了した基本速度計画に基づく軌跡上をロボットのアー
ムが移動中に外部から速度の変更指令信号が入力されて
も、極めて短時間に速度計画を作成し直すことは非常に
困難であり、実際上、速度を変更することは不可能に近
かった。

本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目
的は、ロボットのアーム手先が移動中に速度変更指令が
なされた場合、内挿点の到達時間のみを変更することに
より、速度計画を変更することなくアーム手先の軌跡上
の速度変更を行うことにある。

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するため本発明の解決手段は、速度計画
部（２ａ）で基本的な速度計画を立案し、該速度計画に
基づき移動すべき軌跡上の各内挿点を所定の周期で逐次
算出した後上記各内挿点に対応する目標位置指令信号を
出力し、その指令信号に応じて制御部（６）でロボット
（Ｒ）のアーム手先（Ａ）の移動を制御するようにした
ロボットの軌跡制御方法を前提とする。

そして、上記目標位置指令信号と同時に各内挿点におけ
る所要時間信号を予め制御部（６）に入力しておき、外
部から速度変更指令信号が入力されたときには、上記各
内挿点の算出周期は一定のままで、その速度変更指令信
号に応じて予め入力された所要時間のみを変更して内挿
処理を行うことにある。

（作用） 以上の方法により、本発明では、速度計画部（２ａ）で
立案された基本的な速度計画に基づき移動すべき軌跡上
の各内挿点が所定の周期で逐次算出され、該各内挿点に
対応する目標位置指令信号が出力される。そして、目標
位置指令信号に応じて、制御部（６）により、ロボット
（Ｒ）のアーム手先（Ａ）が軌跡上を移動するように制
御される。

その場合、上記目標位置指令信号と同時に各内挿点にお
ける所要時間信号を予め制御部（６）に入力しておき、
外部からの速度変更指令信号が出力されたときには、上
記各内挿点の算出周期は一定のままで予め入力された所
要時間のみを変更するようにしているので、ロボット（
Ｒ）の作動中で速度計画の立案が既に完了しているとき
の変更指令であっても、各内挿点における速度が所要時
間の変更割合に応じた比率で変更されることになる。よ
って、上記基本的な速度計画を再立案することなく速度
を容易に変更することができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例について、図面に基づき説明する
。

第１図は、本発明を適用したロボット制御装置の概略を
示し、（Ｒ）は先端のアーム手先（Ａ）で自動組立作業
等を行うロボット、（Ｃ）は該ロボット（Ｒ）の動作を
制御するコントローラ、（Ｄ）は該コントローラ（Ｃ）
によるロボット（Ｒ）の移動中の速度変更指令等を行う
ための入力装置である。

第２図は、上記コントローラ（Ｃ）の信号系を示し、（
１）は上記入力装置（Ｄ）からの命令を翻訳してその解
釈どおりに実行するインタプリタ、（２）は該インタプ
リタ（１）からの命令に応じて最適なロボット（Ｒ）の
運動の計画としての速度計画を立案するプランナ、（３
）は、該プランナ（２）で立案された速度計画による位
置指令信号とロボット（Ｒ）のアーム手先（Ａ）の実際
の位置とを比較してその運動をフィードバック制御する
ためのフィードバックループ部、（４）は該フィードバ
ックループ部（３）からの制御信号を受けてロボット（
Ｒ）のアーム手先（Ａ）を駆動するためのパルス信号を
出力するドライバ部、（５）は該ドライバ部（４）の出
力に応じて運動する機構部である。

そして、上記フィードバックループ部（３）において、
（ア）は上記プランナ（２）からの速度計画に基づく目
標位置指令信号と後述の補償器（１５）からのアーム手
先（Ａ）の位置信号との代数差を演算してアーム手先（
Ａ）の位置偏差を検出する第１加え合せ点、（８）は該
第１加え合せ点（７）の演算結果に位置ゲインに１を乗
じる第１ループゲイン器、（９）は該第１ループゲイン
器（８）の乗算結果と補償器（１５）からのアーム手先
（Ａ）の速度信号との代数差を演算する第２加え合せ点
、（１０）は該第２加え合せ点（９）の演算結果に速度
ゲインに２を乗じてアーム手先（Ａ）を駆動するための
トルク信号を出力する第２ループゲイン器である。また
、（１２）はアーム手先（Ａ）の位置信号を受けて実際
の速度を演算する第１微分要素、（１３）は該第１微分
要素で演算されたアーム手先（Ａ）の速度をさらに微分
して加速度を演算する第２微分要素、（１４）は上記ア
ーム手先（Ａ）の位置信号と、第１微分要素（１２）で
演算された速度と、第２微分要素（１３）で演算された
加速度とを加算していわゆる速度のＰＩＤ成分を演算す
る第４加え合せ点、（１５）は該第４加え合せ点（１４
）からのＰＩＤ信号のゲインを補償するための補償器で
ある。

次に、上記ドライバ部（４）において、（１７）は上記
第２加え合せ点（１０）からのトルク信号と、上記機構
部（５）を駆動するための電流のフィードバック信号と
の代数差を演算して位相遅れを補償する第３加え合せ点
、（１８）は該第３加え合せ点（１７）からのトルク信
号をパルス信号に変換していわゆるＰＷＭ信号を出力す
る信号変換器である。上記フィードバックループ部（３
）およびドライバ部（４）により、ロボット（Ｒ）のア
ーム手先（Ａ）を制御する制御部（６）が構成されてい
る。

そして、上記機構部（５）において、（１９）は上記信
号変換器（１８）からのＰＷＭ信号を増幅するためのパ
ワーアンプ、（２０）は該パワーアンプ（１９）で増幅
されたＰＷＭ信号に応じて回転することによりロボット
（Ｒ）のアーム手先（Ａ）を駆動するサーボモータ、（
２１）は該サーボモータ（２０）により駆動される関節
ダイナミクスとしての積分要素である。

第３図は上記制御系における信号の流れを示し、ロボッ
）　（Ｒ）のアーム手先（Ａ）の移動経路等の指令は上
記インタプリタ（１）で翻訳され、その翻訳された指令
に基づいて、上記プランナ（２）の速度計画部としての
軌道計画部（２ａ）で、例えば第４図に示すような加速
部■、定速部■、減速部■からなる台形状の基本的な速
度計画が立案されると、その速度計画に応じてプランナ
（２）の内挿処理部（２ｂ）で、第５図に示すように、
アーム手先（Ａ）の移動すべき軌跡上の各点つまり補間
点（内挿点）をいわゆる媒介変数ｐｅｔ（％）（その移
動途中に進んだ距離を全体の距離で除したもの）の各時
刻における値として求める内挿処理が行われる。そのと
き、算出する周期は一定時間Ｔｏである。そして、上記
内挿処理で求められた各内挿点のデータに基づいて、内
挿処理部（２ｂ）から上記制御部（６）に、ロボット（
Ｒ）のアーム手先（Ａ）が移動すべき軌跡、つまり一定
周期ＴＯ毎の媒介変数ｐｃｔの値が目標位置指令信号と
して出力される。さらに、制御部（６）内では、」１記
目標位置指令信号と実際のアーム手先（Ａ）の位置との
偏差に応じてフィードバックループ部（３）で制御信号
が出力され、次に、ドライバ部（４）で制御信号がＰＷ
Ｍ信号に変換されて機構部（５）が駆動され、ロボット
（Ｒ）のアーム手先（Ａ）の運動が制御されるようにな
されている。

また、上記入力装置（Ｄ）から速度変更指令信号が入力
されると、その指令信号は上記インタプリタ（１）の速
度変更信号読取部（１ａ）で読み取られた後、所要時間
の変更信号として制御部（６）に入力されるようになさ
れている。

そして、本発明の特徴として、上記内挿処理部（２ｂ）
から制御部（６）に目標位置指令信号を出力する際に、
その位置に達するまでの時間、つまり第５図の横軸で示
される各内挿点の時間Ｔ′についての信号も同時に制御
部（６）に入力されるようになされていて、上記速度変
更信号読取部（１ａ）から制御部（６）に速度変更指令
信号（所要時間の変更信号）が出力されると、その信号
に応じて、上記内挿処理部（２ｂ）から先に入力されて
いる各内挿点の所要時間Ｔ′を新しく変更するようにし
ている。

したがって、上記実施例では、ロボット（Ｒ）のアーム
手先（Ａ）が移動中に速度を変更する必要が生じた場合
、入力装置（Ｄ）から速度変更信号が出力されると、そ
れが速度変更信号読取部（１ａ）で各内挿点における所
要時間Ｔ′の変更信号に変換される。例えば、算出周期
Ｔｏか一定のままで、所要時間Ｔ′をＴ’＋ｎに変更す
べく変換される。すなわち、制御部（６）において、ロ
ボット（Ｒ）のアーム手先（Ａ）の実際の移動速度が当
初の設定に対してＴ’　／Ｔ’　十ｎになるように変更
され、速度変更指令信号が出力された時刻ｔ○以後は、
移動速度が第５図破線■に示すごとく変更されることに
なる。

よって、ロボット（Ｒ）の作動中であって既に速度計画
かの立案が完了しているときであっても、外部からの速
度変更指令に対して速度計画を再立案することなく容易
に速度変更を行うことができるのである。

また、そのことにより、ロボット（Ｒ）のアーム手先（
Ａ）の移動途中における速度変更を加味したアプリケー
ションプログラムの作成を効率よく行うことができる。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、ロボットの軌跡
制御方法として、アーム手先の軌跡に対応する各内挿点
の位置指令信号を制御部に指令するときに、各内挿点に
おける所要時間をも同時に指令しておき、外部からの速
度変更指令がなされたときには、その指令信号に応じて
各内挿点における所要時間を変更するようにしたので、
速度計画を再立案することなく容易に速度変更を行うこ
とができる。また、アプリケーションプログラムの作成
を効率よく行うことができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第１図はコントローラ内
における制御信号の流れを示すブロック図、第２図は装
置全体の概略を示す斜視図、第３図はコントローラの構
成を示すブロック線図、第４図は速度計画に基づく速度
線図、第５図は第４図の速度線図に対応する媒介変数の
変化特性図である。 （２ａ）・・・軌道計画部（速度計画部）、（２ｂ）・
・・内挿処理部、（６）・・・制御部、（Ａ）・・・ア
ーム手先、（Ｒ）・・・ロボット、（Ｄ）・・・入力装
置。 代　　理　　人　　　　弁理士　前　１）　弘　　　１
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Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）速度計画部（２ａ）で基本的な速度計画を立案し
   、該速度計画に基づき移動すべき軌跡上の各内挿点を所
   定の周期で逐次算出した後上記各内挿点に対応する目標
   位置指令信号を出力し、その指令信号に応じて制御部（
   ６）でロボット（Ｒ）のアーム手先（Ａ）の移動を制御
   するようにしたロボットの軌跡制御方法において、上記
   目標位置指令信号と同時に各内挿点における所要時間信
   号を予め制御部（６）に入力しておき、外部から速度変
   更指令信号が入力されたときには、上記各内挿点の算出
   周期は一定のままで、その速度変更指令信号に応じて予
   め入力された所要時間のみを変更して内挿処理を行うこ
   とを特徴とするロボットの軌跡制御方法。