JPH02308311A - 多関節ロボットの補間速度指令方法 - 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） 本発明は多関節型ロボットの直線運動指令値の作成方法
の改良に関する。

（従来の技術） 従来の多関節型ロボットでアームの先端をプログラム制
御する場合、第１４図に示すごとく、動作起点Ａと動作
目標点Ｂの間の直線上に複数個の点（’ａｏ、ａｔ・・
・ａｎ）を等間隔に補間点としてとり、アームの先端は
、各補間点を通過し、各補間点の間でのアームの動きは
ロボットが動き易い任意のものとしていた。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら上記方法では、アーム先端の動くカーテシ
アン（ｃａｒｔｅｓｉａｎ）空間での等間隔性がロボッ
トの関節角空間での等間隔性に対応せず、第１５図に示
すようにアームの固定される特異点の近くを通る動作で
は最大許容角速度を越えるような角速度が要求される。

ロボットは当然このような動作指令に追従できず、振動
、暴走の原因ともなる。このような振動を防ぐため補間
点間の動作速度をかなり低くすることなどが行なわれて
いる。

なお、第１５図で、Ａは動作起点、Ｂは動作目標点、０
はアームの固定点、Ａ２とＡ２はアームの第１リンク及
び第２リンクである。

本発明の目的は、ロボットの振動や暴走を防止すると共
に補間点間の動作速度を向上させる多関節ロボットの運
動指令値作成方法を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明の特徴は、多関節ロボットのアームの先端をプロ
グラムされた軸跡及び速度に従って動作起点から動作目
標点まで移動させる指令方法において、動作起点と動作
目標点の間にアーム先端が通過する複数の補間点を設定
し、いずれかひとつの関節かはゾ最大許容角速度で動作
して、アーム先端か補間点で定義される軸跡を通過し、
他の関節が当該角速度以下で動作するように、各サンプ
リング時刻における速度指令値を設定する多関節ロボッ
トの補間速度指令方法にある。

（作用） 本発明によると、いずれかひとつの関節が最大許容角速
度で動作し、他の関節は当該角速度以下で動作する。ア
ーム先端の移動速度は、関節の最大許容角速度で決定さ
れる値となる。

従って、アーム先端が補間点で定義される軌跡を動作起
点から動作目標点まで移動するに際し、各関節の角速度
は許容値以下であり、かつ、アーム先端の移動速度は関
節の許容角速度の範囲内で最大である。

従って、振動や暴走が防止されると共に、アーム先端の
動作速度も大きくは低下せず、本発明の目的が達成され
る。

（実施例） 第１図は本発明による直線補間の最速角速度指令値の作
成フローチャートである。以下にこのフローチャートに
そって最速角速度指令を作成する方法を説明する。

ｎ軸の多関節ロボットを仮定し、各間接の変位、角速度
をそれぞれ（θ１．θ３．・・・、Ｏｎ）、（θ１．θ
２．・・・、Ｏｎ）で表す。関節の最大許容角速度をω
、８とする。

（イ）与えられた動作開始点から終了点までの直線補間
角速度指令（δ８．θ２．・・・、し）を作成する。方
法は関節座標系（θ１．θ２．・・・、Ｏｎ）とカーテ
シアン系（ｘ、ｙ）との間の座標変換θ、　＝ｆ　にｃ
、Ω、θ１．θ２．・・・、θ。）による。例えばスカ
ラ型ロボットの場合次式で与えられる。

以下余白 これらの角速度指令値は、サンプリング時刻毎、例えば
２０ｖａｓａｃ毎に計算してテーブルとして保持する。

（ロ）各サンプリング時刻での最大角速度δ、：。ａｘ
（δ２．δ２．＋＠Ｉｔ、　ｅ、　）を求める。　゛ （ハ）各軸θｉ（ｉ・１，２．・・・、ｎ）の速度指令
値を次式により修正する。

以下余白 １　θｊ１ この式の意味は、最大角速度軸の角速度指令値の絶対値
をωカ、Ｘとし、他の軸の角速度は軸間の角速度比を変
えないようにして修正することである。

（ニ）すべてのサンプリング時刻での修正が終われば作
成終了である。

サンプリング時刻の間隔は次式により変換される。

ここに、Δｔはもとのサンプリング間隔、Δｔは新卒 ｏｎ）を指令値として直線補間を実行する。

以下にスカラ型（２軸水平型）ロボットアームに対して
本方法を適用し、最速直線補間した例を２つ示す。ロボ
ットのアーム長は、第１アームが２００ｍｍ、第２アー
ムが１５０ｍｍとする。

１番目の例は、カーテシアン座標で点Ａ　（３００゜０
）から点Ｂ　（５０，２００）まで直線補間する場合で
ある。

第２図は５秒でＡからＢまで直線補間した時のアームの
動きで０．１秒毎の姿勢を示している。

第３図は第２図の補間時のＸ、ｙの時間変化である。

第４図は第２図の補間時の０１．θ２の時間変化である
。

角速度指令である。５秒で補間していたものが１秒強で
終了していることがわかる。ただし、最大角速度ω□８
＝π／２としている。

第７図は最速角速度指令を用いた時のアームの動きを第
２図と同じ＜０．１秒毎に描いたものである。線の数が
１１本なので所要時間は１．１秒程度である。

２番目の例は、カーテシアン座標で点Ａ（５０゜−２０
０）から点Ｂ　（５０，２００）まで直線補間する場合
である。

第８図は５秒で補間するときのアームの姿勢な０．１秒
毎に描いたものである。

第９図はＸ＋Ｖの時間変化、第１０図はθ１．θ２の時
間変化を示している。

秒で最大角速度π／２を越えていることが分かる。すな
わち、現実のロボットはこの指令に追従できないことに
なる。

第１２図は本方法を適用して得た最速角速度指令／＞　
　ｌ＼ θ□、θ２を示している。速度指令値が最大速度π／２
以下に抑えられ、なおかつ動作は２．５秒程度で終了し
ていることがわかる。

第１３図は第１２図に示した最速角度指令を用いた時の
アームの動きを第８図と同じ＜０．１秒ごとに描いたも
のである。第８図のように間隔が大きく広がっていると
ころがなく、一様な動きが得られていることが確認でき
る。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように、この発明によれば補間動作
中つねに１つの軸が最大許容角速度で動作し、残りの軸
速度は最大許容角速度を越えることがないので、特異点
近傍でもなめらかな、しかも実現可能な最大速度で多軸
ロボットを動作させることができる。

なお、実施例では直線補間について述べたが、他の補間
法に対しても本発明の考えは適用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による最速角速度指令値を作成するため
の動作フロー、 第２図は本発明による直線補間時のアームの動きを示す
図、 第３図は第２図におけるＸ＋Ｖの時間変化を示す図、 第４図は第２図におけるθ１．θ２の時間変化を示す図
、 第５図は第２図におけるθ１．θ２の時間変化を示す図
、 第６図は第２図における最速角速度指令値の時間変化を
示す図、 第７図は最速角速度指令時のアームの動きを示す図、 第８図は本発明の別の動作例におけるアームの動きを示
す図、 第９図は第８図におけるＸ＋Ｖの時間変化を示す図、 第１０図は第８図におけるθ１．θ２の時間変化を示す
図、 第１１図は第８図におけるθ１．θ２の時間変化を示す
図、 第１２図は第８図における最速角速度指令の時間変化を
示す図、 第１３図は第８図における最速角速度指令時のアームの
動きを示す図、 第１４図は従来の直線補間動作を示す図、第１５図は従
来の２関節ロボットの特異点近傍の動きを示す図である
。 Ａ；動作起点、　　　Ｂ；動作目標点、ＡＨ，Ａ２　　
；アーム、 ａｏ、ａｔ、・・・ａｎ；補間点。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）多関節ロボットのアームの先端をプログラムされ
   た軸跡及び速度に従って動作起点から動作目標点まで移
   動させる指令方法において、 動作起点と動作目標点の間にアーム先端が通過する複数
   の補間点を設定し、 いずれかひとつの関節がほゞ最大許容角速度で動作して
   、アーム先端が補間点で定義される軸跡を通過し、他の
   関節が当該角速度以下で動作するように、各サンプリン
   グ時刻における速度指令値を設定することを特徴とする
   多関節ロボットの補間速度指令方法。
2. （２）他の関節の角速度■が、 ■＿ｉ＝（■＿ｉ／｜■＿ｊ｜）ω＿ｍ＿ａ＿ｘ■＿ｉ
   はｉ軸の補間角速度指令値 ■＿ｊは角サンプリング時刻での最大角速度ω＿ｍ＿ａ
   ＿ｘは最大角速度軸の角速度指令値の絶対値で与えられ
   ることを特徴とする請求項１記載の多関節ロボットの補
   間速度指令方法。