JPH0144476B2 - - Google Patents

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JPH0144476B2
JPH0144476B2 JP57024361A JP2436182A JPH0144476B2 JP H0144476 B2 JPH0144476 B2 JP H0144476B2 JP 57024361 A JP57024361 A JP 57024361A JP 2436182 A JP2436182 A JP 2436182A JP H0144476 B2 JPH0144476 B2 JP H0144476B2
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robot
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Kyohide Koizumi
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    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Program-control systems
    • G05B19/02—Program-control systems electric
    • G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of program data in numerical form
    • G05B19/416—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of program data in numerical form characterised by control of velocity, acceleration or deceleration
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/43—Speed, acceleration, deceleration control ADC
    • G05B2219/43188—Vector speed with feedback
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/43—Speed, acceleration, deceleration control ADC
    • G05B2219/43203—Limitation of speed, permissible, allowable, maximum speed

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  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明はロボツトを駆動するための制御装置に
関する。
従来のロボツトの制御では、特開昭49−50376
号に開示されている如く、教示された点間を指定
された速度になるよう等間隔に補間し、この結果
から補間点に対応するロボツトアクチユエータの
変位を計算し、実際のアクチユエータの変位から
偏差を決定し、これによりアクチユエータを制御
していた。しかしこの方法では直線に沿つての速
度からアクチユエータの速度を決定しているた
め、ロボツトの姿勢によつてはアクチユエータの
速度がその能力を起え、制御不能となる場合があ
つた。
本発明の目的はハンドを指定された経路に沿つ
て駆動する際、アクチユエータへの速度指令がそ
の性能を越えた場合、経路に沿つての速度を修正
し、ハンドを円滑に駆動できるようにした産業用
ロボツトの制御方法を提供するにある。
即ち本発明は、指定された経路に沿つてのハン
ドの速度から、ロボツトのアクチユエータの速度
を計算し、もしアクチユエータの速度がその性能
を越えた場合、各アクチユエータの速度をすべて
がその性能内に入るように比例的に減小させ、ハ
ンドの経路に沿つての速度を修正することを特徴
とするものである。
以下本発明を図に示す実施例にもとづいて具体
的に説明する。第１図に本発明の産業用ロボツト
の制御装置の一実施例を示す図である。１は産業
用ロボツトの一実施例を示すものである。即ち第
１図に示した産業用ロボツトは６自由度を有する
関節形産業用ロボツトである。１２は基台１７に
対し垂直軸を中心に旋回可能に設けられた旋回台
で、モータ（アクチユエータ）１０ｅに減速機を
介して連結されている。１３は旋回台１２に水平
軸を中心に回動可能に支持された上腕で旋回台１
２上に取付けられたモータ（アクチユエータ）１
０ｂに減速機を介して連結されている。１４は上
腕１３の先端に水平軸を中心に回動可能に支持さ
れた前腕で、旋回台１２上に取付けられたモータ
（アクチユエータ）１０ａから減速機を介して出
力された出力軸と平行リンク機構で連結されてい
る。１５は前腕１４の先端に２自由度をもつて連
結された第１の手首部材で、旋回台１２上に取付
けられたモータ（アクチユエータ）１０ｃ，１０
ｄから減速機を介して出力された出力軸に平行リ
ンク機構で連結されている。１６は第１の手首部
材の先に１自由度を有するように連結された第２
の手首部材で前腕１４上に設けられたモータ（ア
クチユエータ）１０ｆから減速機を介して出力さ
れた出力軸に軸、歯車等で連結されている。２は
この第２の手首部材１６の先に取付けられた物体
をつかむハンドである。なお本発明においては産
業用ロボツトは第１図に示す産業用ロボツトに限
定されるものでなく、通常の産業用ロボツトに適
用できるものである。ところでロボツトハンド２
の運動を教示するにはテイーチングコンソール４
からハンド２の位置および速度を入力するかある
いは操作ボツクス５によりロボツトを操作し、所
定の位置にハンド２を位置決めし、そのときの各
アクチユエータ１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０
ｄ，１０ｅに連結された変位検出器１１ａ，１１
ｂ，１１ｃ，１１ｄ，１１ｅからハンド２の位置
を求める。ロボツト１を制御するときはこのよう
にして与えられた位置間を指定された速度になる
ように補間し、各サンプリング時間毎にハンド２
が占める位置を求め、これからアクチユエータ１
０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅへの制御
量を決定する。
以下本発明の実施例を６自由度ロボツトを例に
して示す。
いま目標とするハンド２の位置および姿勢が、
ハンド２の基準点の静止座標に対する位置ベクト
ルｐf→とハンド２の２個の基準軸の方向余弦ｆf→，
ｇf→で与えられているとする（第２図）。またハン
ド２の並進速度の大きさｖが指定されているもの
とする。時刻ｔにおけるロボツトハンド２の位置
および姿勢ｐ→，ｆ→，ｇ→はそのときのアクチユエー
タ１０ａ〜１０ｆの変位θ1、θ2…θ6により決定さ
れ ｐ→＝ｐ→（θ1、θ2…θ6） (1) ｆ→＝ｆ→（θ1、θ2…θ6） (2) ｇ＝ｇ（θ1、θ2…θ6） (3) である。このときハンド２が目標点ｐf→に向かつ
て並進速度ｖで移動すると、サンプリング時間Ｔ
の間に移動する量は、線形補間では であり一方姿勢の変化はベクトルｅ回りの回転で
与えられ、 (i) ｆ→ｆ→＝ｆ→、gf＝ｇのとき ｅ→＝０ (4) (ii) ｆf→＝ｆ→、ｇf→≠ｇのとき ｅ→＝ｆ→ (5) (iii) ｆf→≠ｆ→、ｇf→＝ｇ→のとき ｅ→＝ｇ→ (6) (iv) （ｆf→−ｆ→）×（ｇf→−ｇ→）＝０のとき ｅ→＝（ｆf→×ｇf→）×（ｆ→×ｇ→）／ ｜（ｆf→×ｇf→）×（ｇ→×ｆ→）｜ (7) (v) その他のとき ｅ＝（ｆf→−ｆ→）×（ｇf→−ｇ→）／ （ｆ→ｆ→−ｆ→）×（ｇf→−ｇ→）｜(8) である。またｆ、ｇからff、gfまでの回転角θは で与えられるため、時間Ｔの間の回転角△θは である。したがつてハンド２の並進速度ｖと回転
速度ｗは となる。
ところでアクチユエータの速度θ(ク)1、θ(ク)2、
…、θ(ク)6とｖ→、ｗ→の関係は線形関係となり、６
×6′のヤコビアン行列Ｊにより となり、これから によりアクチユエータの速度が定まり、これを指
令値としてアクチユエータを制御すれば良い。と
ころでこのようにして求めたアクチユエータの速
度θ(ク)1、θ(ク)2、…、θ(ク)6の幾つかがその性能
を越える場合がある。このとき１より小さい定数
ａを式（14）にかけ とし、aθ(ク)ｉ ｉ＝１〜６がその性能を越えな
いようにすることが可能である。このとき、ｖ→、
ｗ→はｖに比例であるから、式（15）の操作は指令
速度ｖをａに修正したことになる。このようにし
てアクチユエータの速度がaθ(ク)ｉ（ｉ＝１〜６）
となるようにすればロボツトのハンドが指定され
た経路に沿つて移動するように制御することが可
能である。
以上の演算は第１図に示す演算回路により実行
される。即ちテイーチングコンソール４あるいは
操作ボツクス５により与えられた目標値とロボツ
ト１の対偶の変位から演算装置３により計算した
ハンドの現在位置から、演算装置３で本発明によ
る手法によりロボツトの対偶速度を計算し、これ
を速度指令としてサーボ回路９に出力する。サー
ボ回路９は対偶に取り付けられたアクチユエータ
１０が指令された速度となるように制御する。
なおこの実施例ではヤコビアン行列を用いた計
算の例を示したが、ハンドの目標位置から対偶変
位を計算し、実際の対偶変位との差からロボツト
を制御する場合においても全く同様に行なうこと
ができる。さらに５自由度以下のロボツトについ
ても同様である。
以上説明したように本発明によれば、従来、指
定速度に応じてハンドを駆動しようとしたとき、
それがアクチユエータの性能を越えた場合エラー
で停止し、駆動できなかつたのに比較して、アク
チユエータの性能に応じてハンドの速度を修正す
ることが可能となる効果を奏する。
また現在位置から目標点に向かう補間方式とし
て円弧補間等の任意の曲線を用いることができる
が、この円弧補間等で式(3)のように目標点の関数
としてハンドの経路に沿つての速度が計算できる
場合には、本発明の方式をそのまま用いることが
できる効果を有する。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の産業用ロボツトの制御方法を
実施する装置の一実施例を示す概略構成図、第２
図は静止空間内におけるハンドの位置と姿勢とを
示した図である。 １……ロボツト腕、２……ロボツトハンド、３
……演算装置、４……テイーチングコンソール、
５……操作ボツクス、６……制御装置、７……プ
ロセツサ、８……入出力インタフエース、９……
サーボ回路、１０……アクチユエータ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １ ロボツトハンドを所定の経路に沿つて駆動す
    るための産業用ロボツトの制御方法において、指
    定された経路に沿つて指定された速度でハンドを
    駆動する際、指定された経路に沿つてのハンドの
    速度から、ロボツトのアクチユエータの速度を計
    算し、アクチユエータの速度がその性能を越える
    場合、各アクチユエータの速度をすべてがその性
    能内に入るように比例的に減少させ、ハンドの移
    動する経路に沿つてのハンドの速度を自動的に修
    正することを特徴とする産業用ロボツトの制御方
    法。
JP57024361A 1982-02-19 1982-02-19 産業用ロボツトの制御方法 Granted JPS58143981A (ja)

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EP83100395A EP0086950B1 (en) 1982-02-19 1983-01-18 Method of controlling an industrial robot
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