JPH0335986A - 多関節ロボットの動作方法 - 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） 本発明は多関節ロボットに於て各アームの動作方法に関
する。

（従来波＃Ｉ） 互いに平行な軸により旋回する基部アームと。

該基部アーム先端に軸支された先端アーム及び先端アー
ム先端に設けられた作業工具よりなり、前記それぞれの
軸に回転アクチュエーターを連結し、これを制御するこ
とにより作業工具を任意の平面内で位置決め可能とした
多関節ロボットが知られている。

このロボットは先端アームが基部アームに関して左右対
称に旋回角の範囲を有しているため。

ある特定の作業工具位置に関して第１図に示す如く２種
類のアーム姿勢を生ずることになる。

従来は２種類のアーム姿勢のうちどちらの方をとるかを
比較することなく、何れか一方を選んで多関節ロボット
の基部アームと先端アームの回動角度を直角座標により
教示する場合があった・ （発明が解決すべき課Ｍ） ２種類のアーム姿勢のどちらかを選択するかによって移
動時間に差が生ずるので、多関節ロボットの生産性を向
上するためには移動時間の短い方を選択する必要がある
が、従来はそのような考慮は全くなされていなかった。

（課題を解決するための手段） 本発明はロボットの作業工具をなるべく短い時間で指定
位置に移動させることを目的とし、互いに平行な軸によ
り軸支され、連結した複数のアーム及び先端アームの先
端に設けられた作業工具よりなり、前記それぞれの軸に
回転アクチュエータを連結した多関節ロボットにおいて
、先端アームに設けられた作業工具が指定された位置に
移動する際、複数優生ずるアーム姿勢のうち各アーム旋
回に要する時間を比較演算し、前記作業工具移動時間が
最小となるアーム姿勢を選択するようにしたことを特徴
とするものである。

（実施例） 本発明の一実施例を以下に示す図面に基づいて説明する
。第２図で支柱１に第１のサーボモータ２及びサーボモ
ータ２に連結した減速４ｉ３が設けられている。減速機
３の出力軸３ａに基部アーム４の基部４ａが結合してお
り、基部アーム４の先端部４ｂでは第２のサーボモータ
５及びこれに連結した減速機６がその出力軸６ａを前記
出力軸３ａと平行になるように設けられている。該出力
軸６ａには先端アーム７の基部７ａが連結しており、先
端アーム７の先端部７ｂには前記出力軸６ａと平行な軸
によってｔＳ動する摺動軸８、及び該摺動軸先端に作業
工具９が設けられている。

ところで減速機３と減速機６の速比をそれぞ数をそれぞ
れＶ、、　Ｖ、とすると、基部アーム４と先端アーム７
の旋回角速度はそれぞれロボットがポイントＰＬよりＰ
２へ移動する際の基部アーム４と先端アーム７の旋回角
をそれぞれθ８．θ２とすると、旋回に要する時間はＴ
工、Ｔ２はそれぞれ 通常ロボットはＦ　Ｔ　Ｐ　（Ｐｏｉｎｔ　ｔｏ　Ｐｏ
１ｎｔ）制御がなされるので、ロボットの動作としては
遅い方の旋回軸の動作時間に合わせて早い方の旋回軸の
動作を遅らせるので、ロボットの動作時間としては（Ｔ
□、Ｔ２）のうち長い方の時間となる。

一方、第１図に示した如く、ある特定のポイントＰ２に
おいては第１と第２の２種類の姿勢が生ずる作業工具が
ＰｌからＰ２へ移動する時、第１の姿勢の場合の旋回時
間を（Ｔ、、Ｔ□）、第２の姿勢の場合の旋回時間を（
ｒｔ’　＝Ｔ３’　）とすると、このうち最も長い時間
Ｔを含まない旋回時間になる姿勢を選択する。

更に第２図に従って詳細に説明する。

■　第１図に示す水平多関節マニピュレータの場合、先
端の位置が与えられた場合、マニピュレータのとること
ができる姿勢は第３図実線部（Ｐ、〔θ１．θ、〕）と
破線部（Ｐ、〔θ１．θ、〕）の２つの場合がある。

あらかじめ、実線部の姿勢が与えられている場合、破線
部の姿勢は θ、＝−θ、（１） と求めることができる。（２） ■　ロボットがポイントルｔ（θ、、θヨ〕からポイン
トルａ（θ１．θ、〕に移動量は Ｓ　ｌ−４３＝θ、−〇、（３） Ｓ　２　ｏ４　＝θ、−０２（４） Ｓ：移動量 で表すことができる。

ここで、この水平多関節マニピュレータが下図の如く１
台形速度曲線で動くものとすると移動量と移動終了時間
の関係は次式で表される（第４図参照）。

５＝（２−τｅｎｄ−Ｔａｃｃ−Ｔｄｓｃ）　Ｘ　Ｖｍ
ａｘ／　２　（５）上式より移動終了時間は。

ｆｔ　（Ｓ　、　Ｖｍａｘｔ　Ｔａｃｃ＋　Ｔｄｅｃ）
　　　　　　（６）■　ここで、マニピュレータの各関
節の移動を同時発着とすると移動終了時間は。

Ｔｅｎｄ＝Ｍａｘ（ｆｔ　（ＳｌＴＶｍａｘ１．　Ｔａ
ｃｃ、、　Ｔｅｎｄ、）。

ｆｔ　（Ｓ、、　Ｖ＋＊ａｘ２．Ｔａｃｃ、、　Ｔｄｅ
ｃ、））　　（７）となる。

■　（７）式を利用し、ポイントＰＬ（θ０．θよ）か
らポイントルａ（θ１．θ４）への移動終了時間を計算
する。

Ｔｅｎｄ、＝Ｍａｘ（ｆｔ（Ｓ、→３．　　Ｖ＋＋＋ａ
ｘ、、　　ＴａｃｃＬ、　　Ｔｄｅｃ、）。

ｆｔ　（Ｓ、、、、　Ｖｍａｘ、、　Ｔａｃｃｌ、　Ｔ
ｄｅｃ、）　）■　同様に（１）、　（２）式で求めた
ｐ、　（θ６．θ、〕への移動終了時間を計算する。

Ｔｅｎｄ、＝Ｍａｘ（ｆｔ（Ｓ、、、　　Ｖｍａｘ、、
　　Ｔａｃｃｌ、　　Ｔｄｅｃ、）。

ｆｔ　　（Ｓ、、、、　　Ｖｍａｘ２．　　Ｔａｃｃ２
．　　Ｔａｃｃ２）　　）■　２つの移動終了時間を比
較し、移動終了時間の短いものを採用する。

なお、本発明の駆動部にダイレクトドライブモータを用
いれば、駆動系にガタがないため、同一座標位置におけ
るアームの右位置と左位置（第を図）の誤差が無いので
、より効果が得られる。

また１本実施例では２関節を有するロボットについて説
明したが、２関節以上有するロボットにも適用できる。

（効　果） 本発明によると、互いに平行な軸により軸支され、連結
した複数のアーム及び先端アームの先端に設けられた作
業工具よりなり、前記それぞれの軸に回転アクチュエー
タを連結した多関節ロボットにおいて、先端アームに設
けられた作業工具が指定された位置に移動する際、複数
個型ずるアーム姿勢のうち各アーム旋回に要する時間を
比較演算し、前記作業工具移動時間が最小となるアーム
姿勢を選択するようにしているので、直交座標系を用い
て多関節ロボットの作業工具を最も短時間に指定位置へ
移動でき多関節ロボットの生産性を向上できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理説明図、第２図は本発明に用いる
２ｒｊＩ１節ロボットの正断面図、第３図は本発明方法
の詳細説明図、第４図は水平多関節マニピュレータの移
動量と移動終了時間の関係を示す図である。 １・・支柱 ２．５・・・サーボモータ ４・・・基部アーム ７・・・先端アーム ９・・・作業工具 Ｐ、・移動開始点 Ｐよ・・移動終了点

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　互いに平行な軸により軸支され、連結した複数のアー
   ム及び先端アームの先端に設けられた作業工具よりなり
   、前記それぞれの軸に回転アクチュエータを連結した多
   関節ロボットにおいて、先端アームに設けられた作業工
   具が指定された位置に移動する際、複数個生ずるアーム
   姿勢のうち各アーム旋回に要する時間を比較演算し、前
   記作業工具移動時間が最小となるアーム姿勢を選択する
   ことを特徴とした多関節ロボットの動作方法。