JPH0194403A - ロボットのサーボ制御方法 - 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、ロボットにおけるアーム部のごとき動作部位
を駆動制御するためのサーボ制御方式に関し、特に、定
速度で駆動され位置決め時点でオン／オフ制御されるス
プレーガンを有するコーティング用ロボット（例えば塗
装ロボット）のごとき産業用ロボットに用いて好適のサ
ーボ制御方式に関するものである。

［従来の技術］ 一般に、産業用ロボット、例えばコーティング用ロボッ
トの動作部位（アーム部、スプレーガンなど）を制御す
る装置としては、第５図（ブロック構成図）に示すよう
なものがある。この第５図において、１は制御周期の設
定、各種演算処理。

制御指令の作成などを行なうＣＰＵ、２はコーティング
用ロボット７のスプレーガン７ｂの経路。

同スプレーガン７ｂの位置決め時点およびその時点で行
なうべきオン／オフ制御動作などを記憶するメモリ、３
はサーボ制御部で、ＣＰＵＩからの制御指令を所定の制
御周期毎に受けて、ロボット７の動作部位としてのアー
ム部７ａ、スプレーガン７ｂ等を駆動するための図示し
ないサーボモータ（駆動部）を制御するものである。

また、４はスプレーガン７ｂのオン／オフ制御を行なう
入出力インターフェイス部、５はロボット７の教示時に
使用する教示盤６用の操作スイッチインターフェイス部
である。

なお、第６図は、メモリ２に記憶される具体的な内容（
教示盤６から教示されたロボット７に対する動作命令の
一例）を示す図で、この内容は。

ロボット７（スプレーガン７ｂ）が１位置ＩＩ　Ｏ７１
から位置″８３”（位置決め指令位置）へ移動し、この
位置で動作指令信号ｔｌＩＪｊｃ例えばスプレーガン７
ｂからの噴射のオン／オフ指令）を出力した後、位置”
　１２５　”に移動するように制御することを示してい
る。

また、コーティング用ロボット７では、スプレーガン７
ｂによる塗装に際し、むらが生じないように常時一定速
度で駆動されるようになっている。

上述のような構成の制御装置により、ロボット７に対す
る従来のサーボ制御方式は次のように実行される。ここ
で、説明を簡単にする目的で、ロボット７の動作は、１
次元のみとする（例えばスプレーガン７ｂの移動方向を
第５図中の矢印方向のみとする）。

ＣＰＵＩからは、メモリ２に記憶された第６図のような
内容に従って、所定の制御周期毎に位置補正のための制
御指令がサーボ制御部３へ出力される。今、制御周期を
１０ｍ５ｅｃ、一定の駆動速度を１　ａｍ／ｍ５ｅｃ　
（＝　１　ｍ／５ｅｅ）とすると、第６図の記憶内容に
よる動作、即ち、制御開始後の時間ｔ（ｍｓｅｃ）とス
プレーガン７ｂの位置Ｐ　（ｍｍ）との関係は第７図に
実線８で示すようになる。

つまり、制御開始後８０ｍ５ｅｃの時点で出力される制
御指令によって位置８３ｎ＋ｍの点に到達して。

所定の動作指令（前述した１”）を出力するが、制御周
期がＩＱｍｓｅｃであるので、この位置決め時点８３ｍ
５ｅｃは制御指令出力時点（１０ｉｓｅｃの倍数）と異
なっており１次に制御指令が出力されるのは９０ｍ５ｅ
ｃの時点である。従って、第７図に示すように、ロボッ
ト７は、８３ｍ５ｅｃから９０＋ｓｅｃまでの７　ｎ５
ｅｃの開停止し、９０ｍ５ｅｃの時点から、再び。

一定の速度Ｉ　ＩＩＩｍ／ｍ５ｅｃで移動する。

このとき、停止時間が極めて短い（７ｎ＋５ｅｃ）ので
、実際のロボット７の動きは、サーボ系や機構系の歪等
により、停止しない場合もあり得るし、また見た目にも
速度が変わったようには見えない場合もある。

なお、ここでは、起動時の緩加速処理時間は本論と無関
係であるので無視している。

［発明が解決しようとする問題点コ しかしながら、上述した従来のサーボ制御方式では、比
較的短い間隔で、オン／オフ動作指令（例えばスプレー
ガン７ｂからの塗料噴射のオン／オフ指令）などのため
に位置決め時点を教示すると、この点を通過する毎に、
第７図で示したような停止部分が生じて速度が変わり、
特に移動速度が高速である場合には、異常振動が発生す
るおそれがあった。

そこで、異常振動が発生しないように低速度で駆動する
と、今度は速度むらが顕著となってコーティング等にむ
らが生じ、作業効率および作業品質の低下を招くことに
なる。

本発明は、これらの問題点を解決しようとするもので、
動作指令を出力するための位置決め時点を短い間隔で教
示した場合でも、その位置決め時点で動作部位を停止さ
せることなく高速かつ一定速度で駆動制御できるように
して、作業効率および作業品質の向上をはかったロボッ
トのサーボ制御方式を提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ このため、本発明の第１番目のロボットのサーボ制御方
式（特許請求の範囲第１項に記載）は、予め教示された
動作部位の位置決め時点と所定の制御周期毎の制御指令
出力時点との間に差を生じているか否かを判定し、差を
生じている場合、上記動作部位が所定速度で移動し続け
た場合に次回の制御指令出力時点で到達する位置を演算
し、同位置へ上記動作部位を上記所定速度で移動させる
ための位置決め補正制御指令を、駆動部へ出力すること
を特徴と゛している。

また、本発明の第２番目のロボットのサーボ制御方式（
特許請求の範囲第２項に記載）は、予め教示された動作
部位の位置決め時点と所定の制御周期毎の制御指令出力
時点との間に差を生じているか否かを判定し、差を生じ
ている場合、上記位置決め時点を制御指令出力時点に変
更し、それ以降。

同位置決め時点を起算点として上記所定の制御周期毎の
制御指令出力時点を設定してゆくことを特徴としている
。

［作　　　用］ 上述の本発明の第１番目のロボットのサーボ制御方式で
は、ロボットへの動作指令等を出力すべく教示された位
置決め時点が、制御指令出力時点と異なっていても、上
記動作部位を所定速度で移動させるように位置決め補正
制御指令が駆動部へ出力されるので、上記動作部位は、
上記位置決め時点において従来のように停止することな
く、−定速度で移動し続ける。

上述の本発明の第２番目のロボットのサーボ制御方式で
は、ロボットへの動作指令等を出力すべく教示さ九た位
置決め時点が、制御指令出力時点と異なっていても、そ
の時点から所定の制御周期毎に制御指令が出力されてゆ
くことになるので、上記動作部位は、上記位置決め時点
において従来のように停止することなく、一定速度で移
動し続ける。

［発明の実施例］ 以下、図面により本発明の実施例について説明すると、
第１．２図は本発明の第１実施例としてのロボットのサ
ーボ制御方式を示すもので、第１図はそのフローチャー
ト、第２図はその動作を説明するためのグラフである。

この第１実施例でも、使用されるハードウェアは第５図
に示したものと同じで、ロボットとしてはコーティング
用ロボット７が用いられ、動作部位をスプレーガン７ｂ
とするが１本実施例では、ＣＰＵＩによる制御が第１図
に示すフローチャートに沿って実行される。

制御指令出力時には、まず、その制御指令が。

予め教示された位置決めを行なうべき位置決め時点であ
るか否かを判定する（ステップＡ１）、このとき１位置
決め時点であると判定された場合には、スプレーガン７
ｂの速度は常に一定のＶであるので、この速度Ｖと１位
置決め時点までの移動距離りとから、現位置決め時点（
移動を開始してから現位置決め時点に到達するまでの所
要時間）ＴをＬ　／　ｖにより求める（ステップＡ２）
。

次に、求められた位置決め時点Ｔを制御周期でで除算し
て余りｔｒを求めてから（ステップＡ３）、との余りｔ
ｒがＯか否かを判定する（ステップＡ４）、ここで、゛
余りｔｒが０であれば、位置決め時点Ｔが、制御周期τ
の倍数であり、この制御周期τ毎の制御指令出力時点と
一致していると判断でき、ステップＡ１に戻る一方、余
りｔｒがＯでなければ、位置決め時点Ｔが、制御指令出
力時点（制御周期での倍数）との間に差を生じていると
判断して、次のステップＡ５に進む。

ステップＡ５では、位置決め時点Ｔから次の制御指令出
力時点までに要する時間ｔ１をτ−ｔｒとして求め、次
の制御指令出力時点ＴｉをＴ＋ｔｉとして求める（第２
図参照）。

ところで、従来の制御方式では、位置決め時点Ｔと次の
制御指令出力時点Ｔ□どの時間ｔ１の間、スプレーガン
７ｂは停止することになるが１本実施例の制御方式では
、スプレーガン７ｂを所定速度Ｖで移動させ続けるため
に、スプレーガン７ｂが、停止することなく速度Ｖで移
動し続けた場合に時間ｔ工の間に移動する距離Ｑ１をｖ
−七〇により求め、時間ｔ□経過後に到達する位置Ｌ１
をＬ＋Ｑ□として求める（ステップＡ６）。

そして、次の制御指令出力時点’ｒｚ（制御周期τの倍
数）にスプレーガン７ｂが位＠Ｌ工に到達するように、
ＣＰＵＩから駆動部としてのサーボ制御部３へ位置決め
補正制御指令が出力される（ステップＡ７）。

以降１位置決め時点が到来する毎に上述と同様の処理を
行なう。

次に１本実施例の制御方式を、第６，７図により示した
具体的な従来例に適用した場合について。

具体的な数値を当てはめながら説明する。ここで。

Ｌ　＝　８３ｍｍ、　ｖ　＝　ｌｎｕｗ／ｍ５ｅｃ、　
　τ＝　１０ｍ５ｅｃであるので、まず９位置決め時点
Ｔが８３　（ｍｎ＋）　／　１（ｎ＋ｍ／ｍ５ｅｃ）　
＝　８３　（ｍｓａｃ）として求められ（ステップＡ２
）、８３　（＋１ｓｅｃ）　／　１０　（ｍｓｅｃ）　
＝　８余り３　（ｍｓｅｃ）が得られる（ステップＡ３
）。また、位置決め時点８３　（ｍｓｅｃ）から次の制
御指令出力時点までに要する時間１□は、１０　（ｍｓ
ｅｃ）　−３（ｍｓｅｃ）　＝　７　（ｍｓｅｃ）とな
り、次の制御指令出力時点Ｔ１は、８３　（ａ＋５ｅｃ
）＋　７　（ｍｓｅｃ）　＝　９０　（＋＊５ｅｃ）と
なる（ステップＡ５）。

そして、スプレーガン７ｂが、停止することなく速度１
　（ａｍ／＋５ｅｃ）で移動し続けた場合に時間７（ｍ
ｓｅｃ）の間に移動する距離Ｑ１は、１　（ｎｕｎ／ｍ
５ｅｃ）　Ｘ７　（＋５ｅｃ）　＝　７　（＋ｍ）であ
り、７　（ｍｓｅｃ）経過後に到達する位［ｒ−１は、
８３　（ａｍ）＋　７　（ｎ＋ｍ）＝　９０　（ｏ＋ｍ
）となる（ステップＡ６）。従って、この例では、次の
制御指令出力時点９０　（ｗｓａｃ）には、スプレーガ
ン７ｂが位置９０　（ｉ＋ｍ）に到達するように、ＣＰ
ＵＩからサーボ制御部３へ位置決め補正制御指令を出力
する。

このように１本発明の第１実施例によれば、ロボット７
（スプレーガン７ｂ）への動作指令等を出力すべく予め
教示された位置決め時点Ｔが、制御指令出力時点（制御
周期τの倍数）との間に時間差を有していても、位置決
め時点Ｔの次の制御指令出力時点Ｔ１では所定の位置Ｌ
ｉに到達するように。

位置決め補正制御指令がＣＰＵＩからサーボ制御部３へ
出力され上記時間差分の補正が行なわれるので、スプレ
ーガン７ｂは、位置決め時点Ｔにおいて一切停止するこ
となく一定速度で移動し続ける。従って、動作指令を出
力するための位置決め時点を短い間隔で教示した場合で
あっても、その位置決め時点でスプレーガン７ｂを停止
させることなく、また、異常振動が発生することなく、
高速かつ一定速度で駆動制御できるので、作業効率およ
び作業品質が大幅に向上するのである。

特に、コーティング用ロボット７の場合、ロボット７を
高速で動作させながら任意の点で位置決め時点を設定し
てオン／オフ動作指令を出力して制御を行なうことがで
き、動作速度に変化が生じないので、精度良くオン／オ
フ動作指令を出力でき１位置決めが可能従来行なわれて
いたスプレー塗布する位置以外のマスキング作業が不要
となる。

即ち、塗布不要部分の開始点でスプレーガン７ｂをオフ
し、塗布必要部分でスプレーガン７ｂをオンすることに
より、自在に塗布箇所を制御できる。

また、動作速度が一定であるから、塗布開始点でむらを
生じることがなく、均一な作業を行なえる。

次に、第３，４図により本発明の第２実施例としてのロ
ボットのサーボ制御方式について説明すると、第３，４
図は本発明の第２実施例としてのロボットのサーボ制御
方式を示すもので、第３図はそのフローチャート、第４
図はその動作を説明するためのグラフである。この第２
実施例も、第１実施例と同様のハードウェアを適用対象
としているが、本実施例では、ＣＰＵＩによる制御が第
３図に示すフローチャートに沿って実行される。

なお、第３図において、ステップＢ１〜Ｂ４は第１図に
示した第１実施例におけるステップＡ１〜Ａ４と全く同
様であるので、その説明は省略する。

この第２実施例では、第３図に示すように、ステップＢ
４において、余りｔｒがＯでなく位置決め時点Ｔが制御
指令出力時点（制御周期τの倍数）との間に差を生じて
いると判断された場合に、ステップＢ５において、位置
決め時点Ｔを制御指令出力時点に変更し、それ以降、こ
の位置決め時点Ｔを起算点として制御周期τ毎の制御指
令出力時点を設定する。つまり、位置決め時点Ｔが制御
指令出力時点とずれた場合には、制御指令出力時点の設
定基準を位置決め時点Ｔに変えてしまうのである。

以降、位置決め時点が到来する毎に上述と同様の処理を
行なう。

本実施例の制御方式を、第１実施例と同様の具体例（第
２図参照）に適用した場合について第３図により説明す
ると、この第２実施例では、位置決め時点Ｔが、制御指
令出力時点と異なる８３ｍ５ｅｃであると判定されると
、直ちにこの８３■ｓｅｔの時点が制御指令出力時点と
なり、それ以降、制御周期τで９３ａ＋ｓｅｃ、　１０
３ｍ５ｅｃ、　１１３ｍ５ｅｃ、　−が制御指令出力時
点となる。つまり、８０＋ｍ５ｅｃの次の制御指令出力
時点については、制御周期τを１０ｍ５ｅｃから“時的
に３　ｍ５ｅｃに短縮して８３ｍ５ｅｃとし、それ以降
は通常通り制御周期ＩＱｍｓｅｃで制御指令を出力する
ものと考えることができる。

このように１本発明の第２実施例によれば、ロボット７
（スプレーガン７ｂ）への動作指令等を出力すべく予め
教示された位置決め時点Ｔが、制御指令出力時点（制御
周期τの倍数）との間に時間差を有していても、その位
置決め時点Ｔから所定の制御周期τ毎に制御指令が出力
されてゆくことになるので、スプレーガン７ｂは、位置
決め時点Ｔにおいて一切停止することなく一定速度で移
動し続ける。従って、本実施例によっても、第１実施例
と全く同様の効果を得ることができる。

なお、上述した第１および第２実施例は、いずれもロボ
ットとしてコーティング用ロボットを対象としているが
、本発明の制御方式は、これに限定されるものではなく
、他の種々のロボットにも適用される。

［発明の効果］ 以上詳述したように、本発明の第１および第２のいずれ
のロボットのサーボ制御方式によっても。

ロボットの動作部位が、位置決め時点において一切停止
することなく一定速度で移動し続けるように駆動制御す
ることができるので、動作指令を出力するための位置決
め時点を短い間隔で教示した場合であっても、その位置
決め時点°で動作部位を停止させることなく、また、異
常振動が発生することなく、高速かつ一定速度で駆動制
御でき、作業効率および作業品質が大幅に向上する効果
がある。

【図面の簡単な説明】

第１，２図は本発明の第１実施例としてのロボットのサ
ーボ制御方式を示すもので、第１図はそのフローチャー
ト、第２図はその動作を説明するためのグラフ、第３，
４図は本発明の第１実施例としてのロボットのサーボ制
御方式を示すもので。 第３図はそのフローチャート、第４図はその動作を説明
するためのグラフであり、第５図は一般的なコーティン
グ用ロボットの制御装置を模式的に示すブロック構成図
、第６図は上記制御装置のメモリに記憶される具体的な
内容を示す図、第７図は従来のロボットのサーボ制御方
式を説明するためのグラフである。 図において、１−ＣＰＵ、２−メモリ、３−サーボ制御
部、４−人出力インターフェイス部、５−操作スイッチ
インターフェイス部、６−・・教示盤、７−コーティン
グ用ロボット、７ａ−アーム、７ｂ−動作部位としての
スプレーガン。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ロボットの動作部位の駆動部へ所定の制御周期毎
   に制御指令を出力し、上記動作部位の位置決め制御およ
   び所定速度での定速駆動制御を行なうロボットのサーボ
   制御方式において、予め教示された上記動作部位の位置
   決め時点で、同位置決め時点が上記所定の制御周期毎の
   制御指令出力時点との間に差を生じるか否かを判定し、
   差を生じていると判定した場合、上記動作部位を上記所
   定速度で移動させ続けるべく、上記動作部位が上記所定
   速度で移動し続けた場合に次回の制御指令出力時点で到
   達する位置を演算し、演算された位置へ上記動作部位を
   上記所定速度で移動させるための位置決め補正制御指令
   を、上記駆動部へ出力することを特徴とするロボットの
   サーボ制御方式。
2. （２）ロボットの動作部位の駆動部へ所定の制御周期毎
   に制御指令を出力し、上記動作部位の位置決め制御およ
   び所定速度での定速駆動制御を行なうロボットのサーボ
   制御方式において、予め教示された上記動作部位の位置
   決め時点で、同位置決め時点が上記所定の制御周期毎の
   制御指令出力時点との間に差を生じるか否かを判定し、
   差を生じていると判定した場合、上記動作部位を上記所
   定速度で移動させ続けるべく、上記位置決め時点を制御
   指令出力時点に変更し、それ以降、同位置決め時点を起
   算点として上記所定の制御周期毎の制御指令出力時点を
   設定してゆくことを特徴とするロボットのサーボ制御方
   式。