JPH0366576A - Control device for locus of robot - Google Patents

Control device for locus of robot

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JPH0366576A
JPH0366576A JP20300389A JP20300389A JPH0366576A JP H0366576 A JPH0366576 A JP H0366576A JP 20300389 A JP20300389 A JP 20300389A JP 20300389 A JP20300389 A JP 20300389A JP H0366576 A JPH0366576 A JP H0366576A
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speed
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Mitsuo Kamimura
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Abstract

PURPOSE:To smoothly move a robot by correcting the output of a joint angle speed calculating means based on the joint angle speed prior to one sampling period and the joint angle speed of the next sampling period at the time when a robot exists close to a specific point and providing a means outputting a joint angle speed which operates a robot smoothly near a specific point. CONSTITUTION:A robot present position calculating part 23 calculating the terminal position of a present robot 1 from the number of the encoder counter of each joint output from a control part 14 is provided. The joint angle speed of the robot 1 is then calculated based on the output results of a linear interpolation part 22 and robot present position calculation part 23 and a joint angle speed smoothly operating the robot 1 near a specific point is calculated by a speed calculation part 24. The joint angle speed calculated by this speed calculation part 24 is output from a speed output part 26 to the control part 14.

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 多関節ロボットの軌跡制御装置に関し、特異点近傍でロ
ボットをスムーズに動作させることができるロボットの
軌跡制御装置を提供することを目的とし、 指定された目標位置まで所定のサンプリング周期毎にロ
ボットの位置を計算する目標位置計算手段と、ロボット
の現在位置を計算する現在位置計算手段と、目標位置計
算手段の出力および現在位置計算手段の出力に基づいて
ロボットの関節角速度を計算する関節角速度計算手段と
、前記関節角速度の変化に基づいてロボットが関節角度
が不連続に変化する特異点に近づいたことを判別する特
異点近傍判別手段と、ロボットが特異点近傍にあるとき
、1サンプリング周期前の関節角速度および次のサンプ
リング周期の関節角速度に基づいて前記関節角速度計算
手段の出力を補正し、特異点近傍でロボ7)を円滑に動
作させる関節角速度を出力する関節角速度補正手段とを
備えたことを特徴とするように構成する。
[Detailed Description of the Invention] [Summary] The present invention relates to a trajectory control device for an articulated robot, and aims to provide a trajectory control device for a robot that can smoothly operate the robot in the vicinity of a singular point. target position calculation means for calculating the robot's position at every predetermined sampling period; current position calculation means for calculating the robot's current position; a joint angular velocity calculation means for calculating a joint angular velocity; a singularity proximity determination means for determining based on the change in the joint angular velocity that the robot approaches a singularity point where the joint angle changes discontinuously; , the output of the joint angular velocity calculation means is corrected based on the joint angular velocity of one sampling cycle before and the joint angular velocity of the next sampling cycle, and a joint angular velocity that allows the robot 7) to operate smoothly in the vicinity of the singularity is output. Joint angular velocity correction means.

〔産業上の利用分野〕[Industrial application field]

本発明は、ロボットの軌跡制御装置に係り、詳しくは、
ロボットの機構(関節の構e、)に固有の特異点の近傍
をスムーズに通過させるための多関節ロボットの軌跡制
御装置に関する。
The present invention relates to a robot trajectory control device, and more specifically,
The present invention relates to a trajectory control device for an articulated robot that allows the robot to smoothly pass through the vicinity of singular points specific to the robot's mechanism (joint configuration).

近年の産業用ロボットの高精度化に伴ない、従来は人間
しか行うことができなかった精密組立作業へのロボット
の適用が要求されている。このためには、ロボットが可
動できる範囲内では軌跡を保障しながらかつスムーズに
動作させる必要がある。
As industrial robots have become more precise in recent years, there has been a demand for robots to be used in precision assembly work that could only be performed by humans in the past. To achieve this, it is necessary to ensure the trajectory of the robot within its movable range and to operate it smoothly.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来のこの種のロボットの軌跡制御装置としては、例え
ば第7図に示す6自由度多関節型ロボソトがある。第7
図において、1は6自由度多関節型ロボットであり、6
自由度多関節型ロボット1はアーム部2〜5と、回転関
節6〜8と、旋回関節9〜11と、により構成され、ア
ーム部5の先端には手先12が取り付けられている。6
自由度多関節型ロボット1は実際に作業を行うためのも
のであり、6自由度多関節型ロボットlには6自由度多
関節型ロボットlを制御するためのコンピュータ13お
よびコンピュータ13からのデータに基づいて6自由度
多関節型ロボソト1を動かすための制御値を演算し、6
自由度多関節型ロボソト1のサーボ系に動作指令を出力
する制御部14が接続されている。
As a conventional robot trajectory control device of this type, there is, for example, a 6-degree-of-freedom multi-jointed robot robot shown in FIG. 7th
In the figure, 1 is a six-degree-of-freedom articulated robot;
The multi-jointed robot 1 includes arm sections 2 to 5, rotary joints 6 to 8, and swivel joints 9 to 11, and a hand 12 is attached to the tip of the arm section 5. 6
The articulated robot 1 with degrees of freedom is for actually performing work, and the articulated robot 1 with 6 degrees of freedom has a computer 13 for controlling the articulated robot 1 with 6 degrees of freedom and data from the computer 13. Based on 6 degrees of freedom, calculate the control value for moving the articulated robot
A control unit 14 is connected to the servo system of the multi-joint robot robot 1 with degrees of freedom and outputs operation commands.

ところが、従来の6自由度多関節型ロボット1の軌跡制
御方式では、特異点近傍を直線的に動作させるとある関
節(6自由度多関節型ロボッI−1にあっては第4回転
量節7と第6回転量節8)が急激に動作し、作業の安全
性を保障できなかった。
However, in the conventional trajectory control method of the 6-degree-of-freedom articulated robot 1, when the vicinity of the singularity is linearly moved, a certain joint (in the case of the 6-degree-of-freedom articulated robot I-1, the fourth rotation amount node) 7 and the sixth rotation amount node 8) moved suddenly, and work safety could not be guaranteed.

第8図(a)は特異点近傍通過時の第6回転量節80角
度変位θ6を示す図であり、第8図(b)はその特異点
近傍通過時の速度変位66を示している。第8図(b)
に示すように第6関節回転関節8がある角度関係になる
と関節角度が不連続に変化する特異点が発生するため、
特異点近傍での作業は不可能である。6自由度多関節型
ロボソト1に固有の特異点をチエツクしてロボットの軌
跡制御を行うものとして、例えば特開昭58−1148
88号公報に記載されたものがある。このものは、計算
したロボットの目標関節角度と現在関節角度との差から
、計算値の解の種類が変更したかどうかをチエツクし、
解の種類が変更して、特異点が近くなった場合には、移
動時間(サンプリングタイム)を補正する(延ばす)こ
とにより特異点をスムーズに通過できる角速度を求める
ようにしている。
FIG. 8(a) is a diagram showing the angular displacement θ6 of the sixth rotation amount node 80 when passing near the singular point, and FIG. 8(b) shows the velocity displacement 66 when passing near the singular point. Figure 8(b)
As shown in the figure, when the sixth rotary joint 8 reaches a certain angular relationship, a singular point occurs where the joint angle changes discontinuously.
It is impossible to work near the singularity. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-1148 is an example of a device that controls the robot's trajectory by checking the singularity specific to the 6-degree-of-freedom articulated robot robot 1.
There is one described in Publication No. 88. This method checks whether the type of solution for the calculated value has changed based on the difference between the robot's calculated target joint angle and the current joint angle.
When the type of solution changes and the singularity becomes closer, the moving time (sampling time) is corrected (extended) to obtain an angular velocity that allows the singularity to be passed smoothly.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

しかしながら、このような従来のロボットの軌跡制御装
置にあっては、第8図(b)に示すように特異点近傍を
通過する場合は、ある関節が最大角速度で動作し、スム
ーズとは言えないまでも目標位置にたどり着くものの、
第9図(a)に特異点近傍停止時の角度変位θ、を示す
ように特異点近傍で停止させる場合には、停止させる直
前まで最大速度で動作しているため、第9図(b)に特
異点近傍停止時の速度変位δ、を示すように少し行きす
ぎてから戻るという軌跡を描いてしまう。
However, in such a conventional robot trajectory control device, when passing near a singularity as shown in Figure 8(b), a certain joint moves at the maximum angular velocity, which cannot be said to be smooth. Although it reaches the target position,
When stopping near the singularity, as shown in Fig. 9(a), the angular displacement θ when stopping near the singularity, the operation is at maximum speed until immediately before stopping, so Fig. 9(b) As shown by the velocity displacement δ when stopped near the singularity, it draws a trajectory that goes a little too far and then returns.

このようにある軸が行きすぎてしまうため軌跡がズして
しまい精密な組立作業のような場合には部品の破壊等を
惹き起こす場合がある。また、特異点近傍での制御が必
ずしも十分でないために特異点近傍には作業のできない
領域が依然として存在し、作業可能領域が限定されたも
のとならざるを得なかった。
In this way, if a certain axis goes too far, the trajectory will be off, which may cause parts to break, etc. in cases such as precision assembly work. Furthermore, since control in the vicinity of the singularity is not necessarily sufficient, there still exists an area in the vicinity of the singularity in which work cannot be performed, and the workable area is inevitably limited.

そこで本発明は、特異点近傍でロボットをスムーズに動
作させることができるロボットの軌跡制iTJ装置を提
供することを目的としている。
Therefore, an object of the present invention is to provide a trajectory-based iTJ device for a robot that can smoothly operate a robot near a singularity.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

本発明によるロボットの軌跡制御l装置は上記目的達成
のため、指定された目標位置まで所定のサンプリング周
期毎にロボットの位置を計算する目標位置計算手段と、
ロボットの現在位置を計算する現在位置計算手段と、目
標位置計算手段の出力および現在位置計算手段の出力に
基づいてロボットの関節角速度を計算する関節角速度計
算手段と、前記関節角速度の変化に基づいてロボットが
関節角度が不連続に変化する特異点に近づいたことを判
別する特異点近傍判別手段と、ロボットが特異点近傍に
あるとき、lサンプリング周期前の関節角速度および次
のサンプリング周期の関節角速度に基づいて前記関節角
速度計算手段の出力を補正し、特異点近傍でロボットを
円滑に動作させる関節角速度を出力する関節角速度補正
手段とを備えている。
In order to achieve the above object, the robot trajectory control device according to the present invention includes a target position calculation means for calculating the position of the robot at each predetermined sampling period up to a specified target position;
current position calculation means for calculating the current position of the robot; joint angular velocity calculation means for calculating the joint angular velocity of the robot based on the output of the target position calculation means and the output of the current position calculation means; Singular point proximity determination means for determining whether the robot approaches a singular point where the joint angle changes discontinuously; and when the robot is near the singular point, the joint angular velocity one sampling period before and the joint angular velocity in the next sampling period. and joint angular velocity correction means for correcting the output of the joint angular velocity calculation means based on the above, and outputting a joint angular velocity that allows the robot to smoothly operate in the vicinity of the singular point.

〔作用〕[Effect]

本実施例では、ロボットが特異点近傍に入ると、lサン
プリング周期前の角速度および次のサンプリング周期の
角速度に基づいてロボットの角速度が特異点近傍で通過
、停止がスムーズに行われるように補正される。
In this embodiment, when the robot enters the vicinity of the singularity, the angular velocity of the robot is corrected based on the angular velocity one sampling cycle before and the angular velocity of the next sampling cycle so that the robot passes and stops smoothly in the vicinity of the singularity. Ru.

したがって、次のサンプリング周期をみることにより特
異点のチエツクは次の一歩先をみながら行われ、ロボッ
トが次に動く距離を判断しながら通過、停止が最適とな
る速度が決定される。これにより、特異点近傍の通過、
停止がスムーズに行われ、精密な組立作業が可能になる
とともに、特異点近傍での作業が可能となり作業可能領
域が大幅に拡大する。
Therefore, by looking at the next sampling period, the singular point is checked while looking ahead to the next step, and the optimal speed for passing and stopping is determined while determining the distance the robot will move next. As a result, passing near the singularity,
Stopping is performed smoothly, making precise assembly work possible, and work near singularities is possible, greatly expanding the workable area.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, the present invention will be explained based on the drawings.

第1〜6図は本発明に係るロボットの軌跡制御装置の一
実施例を示す図であり、本実施例は本発明を6自由度多
関節型ロボットに適用した例である。
1 to 6 are diagrams showing one embodiment of a robot trajectory control device according to the present invention, and this embodiment is an example in which the present invention is applied to a six-degree-of-freedom articulated robot.

まず、構成を説明する。実際に作業を行うための6自由
度多関節型ロボット1の構成自体は第7図で示した従来
例と同−構成であるためその説明は省略する。
First, the configuration will be explained. The configuration itself of the 6-degree-of-freedom articulated robot 1 for actually carrying out work is the same as the conventional example shown in FIG. 7, so a description thereof will be omitted.

本発明は6自由度多関節型ロボットlを制御する制御方
法が従来例と異なる。第1図において、21はロボット
の軌跡を制御するための制御装置(ロボットの軌跡制御
装置〉であり、制御装置21は指定された目標位置まで
所定のサンプリング周期で6自由度多関節型ロボソト1
の手先位置、姿勢を計算する直線補間部(目標位置計算
手段)22と、制御部(ロボット制御装置)14から出
力される各関節のエンコーダカウンタ数から現在のロボ
ット1の手先位置を計算するロボット現在位置計算部(
ロボット現在位置計算手段)23と、直線補間部22お
よびロボット現在位置計算部23の出力結果に基づいて
ロボ7)1の関節角速度を計算し、特異点近傍でロボッ
トiをスムーズに動作させる関節角速度を計算する速度
計算部(関節角速度計算手段、関節角速度補正手段)2
4と、各関節の速度の変化から特異点近傍か否かを判定
する特異点近傍判定部(特異点近傍判別手段)25と、
速度計算部24で計算した関節角速度を制御部(ロボッ
ト制御装置)14に対して出力する速度出力部26と、
により構成されている。
The present invention differs from the conventional example in the control method for controlling the 6-degree-of-freedom articulated robot l. In FIG. 1, reference numeral 21 denotes a control device (robot trajectory control device) for controlling the trajectory of the robot.
A robot that calculates the current hand position of the robot 1 from the linear interpolation unit (target position calculation means) 22 that calculates the hand position and posture of the robot 1, and the encoder counter number of each joint output from the control unit (robot control device) 14. Current position calculation section (
The joint angular velocity of the robot 7) 1 is calculated based on the output results of the robot current position calculation means) 23, the linear interpolation unit 22, and the robot current position calculation unit 23, and the joint angular velocity is used to smoothly move the robot i in the vicinity of the singularity. Velocity calculation unit (joint angular velocity calculation means, joint angular velocity correction means) 2 that calculates
4, a singularity vicinity determination unit (singularity vicinity determination means) 25 that determines whether or not it is in the vicinity of a singularity based on changes in the velocity of each joint;
a speed output unit 26 that outputs the joint angular velocity calculated by the speed calculation unit 24 to the control unit (robot control device) 14;
It is made up of.

次に、作用を説明する。Next, the effect will be explained.

第2図は特異点近傍でのロボット軌跡制御方法のプログ
ラムを示すフローチャートであり、本プログラムは所定
期間(例えば、3QmS)毎に一度実行される。同図中
Pn (n=t、2、・・・・・・)はプログラムの各
ステップを示す。
FIG. 2 is a flowchart showing a program for a robot trajectory control method near a singular point, and this program is executed once every predetermined period (for example, 3QmS). In the figure, Pn (n=t, 2, . . . ) indicates each step of the program.

まず、Plで指示された直線動作に対し、所定のサンプ
リング周期でロボットlの手先位置を計算する。多関節
型ロボット1では、空間上でのXYZαβγの6つのパ
ラメータが必要である。次いで、P□でロボ・ノド1の
現在位置をエンコーダから読み取り、次の目標位置に移
動する位置までの速度を計算する。次のサンプリング周
期後に移動すべきロボットの位置での関節角を(θ8、
θ2、θ3、・・・・・・、θ、)、現在位置での6自
由度多関節型ロボソト1の関節角を(θ1′、θ1、θ
First, the hand position of the robot l is calculated at a predetermined sampling period for the linear motion instructed by Pl. The articulated robot 1 requires six parameters: XYZαβγ in space. Next, at P□, the current position of the robot throat 1 is read from the encoder, and the speed to move to the next target position is calculated. The joint angle at the position of the robot to be moved after the next sampling period is (θ8,
θ2, θ3, ......, θ,), the joint angles of the 6-degree-of-freedom articulated robot soto 1 at the current position are (θ1', θ1, θ
.

・・・・・・、θ6 ′)とすると、各関節を次の位置
に移動させる目標速度θ、は次式ので計算される。
..., θ6'), the target speed θ for moving each joint to the next position is calculated using the following equation.

但し、DT:サンプリングタイム P4ではP、で計算した速度d支が急激に変化(上昇)
しているか否かを判別し、変化しているときは特異点近
傍と判断してP、に進み、変化していないどきはそのま
まP、に進む。すなわち、P4では1サンプリングタイ
ム前に出力した速度を6.′とすると、次式〇を満足し
たとき特異点近傍と判断し、次式■が成立しないときは
第0式で計算された速度を出力する。
However, DT: At sampling time P4, the speed d branch calculated by P suddenly changes (increases).
If it is changing, it is determined that it is near the singularity and the process proceeds to P. If it is not changing, the process directly proceeds to P. That is, in P4, the speed output one sampling time ago is set to 6. ′, when the following formula 〇 is satisfied, it is determined that the singularity is near, and when the following formula 〇 is not satisfied, the speed calculated using the 0th formula is output.

σ。σ.

〉α  (i=1〜6) ・・・・・・06表 但し、α:定数 特異点近傍と判断したときはP、で先の目標位置の速度
、すなわち、1サンプリング周期後の速度t)i  (
i=1〜6)を計算する(第3図参照)。すなわち、目
標位置の速度は第0式により直線補間で計算されること
が判っているから、現時点で1つ先のロボッ)1の手先
位置の関節角がどの程度変位するかは計算により求める
ことができる。
〉α (i=1 to 6) ・・・・・・Table 06 However, α: constant When it is determined that it is near the singular point, P is the velocity of the previous target position, that is, the velocity after one sampling period t) i (
i=1 to 6) (see Figure 3). In other words, since we know that the velocity at the target position is calculated by linear interpolation using the 0th equation, we can calculate how much the joint angle at the hand position of robot 1, which is currently one robot ahead, will be displaced. I can do it.

次いで、P、で速度61が急激に減少したか否かを判別
し、速度が急激に減少したときはロボットlを適切に目
標位置で停止させるために速度を落とさなければならな
いと判断して以下に述べる方法によってP、で速度を落
とし、速度が急激に減少していないときはP8である比
率で速度を上げる。すなわち、目標位置ではロボットl
を角速度=Oとして停止させなければならないため、む
やみに速度を上げてはならないという規則を設定する。
Next, it is determined whether the speed 61 has suddenly decreased at P, and if the speed has suddenly decreased, it is determined that the speed must be reduced in order to properly stop the robot l at the target position, and the following steps are performed. The speed is reduced by P by the method described in , and if the speed is not rapidly decreasing, the speed is increased by a ratio of P8. In other words, at the target position, the robot l
must be stopped with the angular velocity = O, so a rule is set that the speed must not be increased unnecessarily.

したがって、特異点近傍の第6関節の角度変位θ、を第
4図に示し、第4図中槽円Aで囲んだ部分の速度変位σ
、を第5図に示すと、第5図に示されるように1サンプ
リングタイム前に出力した速度d 、  /が現在の速
度δiに増え、更に1つ先のサンプリングタイム後の速
度6i “に増大している場合、すなわち、次式■を満
足する場合は次式■により速度/j%にある比率βを掛
けて速度を抑える。速度制御後の速度は66)Iで示さ
れ、第5図に示すように速度が落とされる。
Therefore, the angular displacement θ of the sixth joint near the singularity is shown in FIG. 4, and the velocity displacement σ of the part surrounded by the tank circle A in the middle of FIG.
, is shown in Fig. 5. As shown in Fig. 5, the speed d, / output one sampling time ago increases to the current speed δi, and further increases to the speed 6i'' after one sampling time. In other words, when the following formula (■) is satisfied, the speed is suppressed by multiplying the speed/j% by a certain ratio β according to the following formula (■).The speed after speed control is shown by 66) I, and as shown in Fig. 5 The speed is reduced as shown in .

/ji J 、/θiくδi“ ・・・・・・■θ、□
=6.×β (0くβ<1)  ・・・・・・■但し、
β:定数 また、第4図中槽円Bで囲んだ部分の速度変位σ、を第
6図に示すと、第6図に示すように1つ先のサンプリン
グタイム後の速度1jl “が現在の速度d、よりも小
さい場合、すなわち、第4図中槽円Bあるいは前述した
第9図(a)に示すように特異点近傍停止時でロボット
1を速やかに止めなければならないような場合は次式■
により事前に強力に速度を落とすようにする。このとき
の速度はσ6Hで示され、6.′、11616 ′とσ
6Hとの関係は第6図で示される。
/ji J , /θikuδi“ ・・・・・・■θ,□
=6. × β (0 × β < 1) ・・・・・・■ However,
β: constant Also, when the velocity displacement σ of the part surrounded by the tank circle B in Figure 4 is shown in Figure 6, as shown in Figure 6, the velocity 1jl'' after the next sampling time is the current If the speed is smaller than d, that is, if the robot 1 must be stopped immediately when stopped near the singularity as shown in the tank circle B in Fig. 4 or in Fig. 9 (a) mentioned above, the following Expression■
to reduce the speed strongly in advance. The speed at this time is indicated by σ6H, and 6. ′, 11616 ′ and σ
The relationship with 6H is shown in FIG.

δ、′−6N δ、8=          ・・・・・・■一方、P
6で速度が急激に減少していないときはロボ・ント1が
特異点近傍にあり速度を上げる必要があると判断してP
[lである比率で速度を上げP、に進む。P、では前記
ステソプP3 、P、あるいはpHで計算された速度を
速度出力部26から制御部(ロボット制御装置)14に
出力し、PIOで最終的な目標値である終点となったか
否かを判別し、終点となったときは今回の処理を終え、
終点となっていないときはPlに戻る。
δ, ′-6N δ, 8= ...... ■On the other hand, P
If the speed does not decrease rapidly at step 6, it is determined that Robot 1 is near the singularity and it is necessary to increase the speed, and P
[Increase the speed by a certain ratio of l and proceed to P. At P, the speed calculated using the stethoscope P3, P, or pH is output from the speed output section 26 to the control section (robot control device) 14, and PIO determines whether or not the end point, which is the final target value, has been reached. It is determined, and when the end point is reached, the current processing is finished,
If it is not the end point, return to Pl.

以上述べたように、本実施例では速度を常に監視し、傾
き(速度変化)がある値を超えたら特異点近傍に入った
と判別し、1サンプリング周期後の速度σ、#に基づい
て速度σ、が目標位置でスムーズに停止、1ffl遇す
るように補正される。したがって、特異点近傍の通過、
停止をスムーズに行なうことができるため、従来では特
異点近傍での作業は不可能だったものが、特異点近傍で
も作業可能になり、ロボットの作業可能領域が大幅に拡
がる。また、制御精度の向上から特異点近傍での部品田
傷等を気にしなくても済むことになる。さらに、特異点
近傍での作業を極力避けるように事前にロボット、組立
部品等の設置位置を十分考慮する必要がなくなった。
As described above, in this embodiment, the speed is constantly monitored, and when the slope (velocity change) exceeds a certain value, it is determined that it has entered the vicinity of the singularity, and the speed σ is determined based on the speeds σ and # after one sampling period. , is corrected so that it stops smoothly at the target position and reaches 1ffl. Therefore, passing near the singularity,
Because the robot can stop smoothly, it is now possible to work near a singularity, whereas previously it was impossible to do so near a singularity, greatly expanding the workable range of the robot. Furthermore, since the control accuracy is improved, there is no need to worry about damage to parts near the singularity. Furthermore, it is no longer necessary to carefully consider the installation positions of robots, assembly parts, etc. in advance to avoid work near singularities as much as possible.

なお、本実施例では本発明を6自由度多関節型ロボット
1の軌跡制御に適用した例であるが、これに限らず、機
構的に特異点が存在する全てのロボットの軌跡制御に本
制御装置を適用可能である。
Although this embodiment is an example in which the present invention is applied to trajectory control of a 6-degree-of-freedom articulated robot 1, this control is not limited to this and can be applied to trajectory control of any robot that has a mechanical singularity. equipment is applicable.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、特異点近傍であっても、ロボットをス
ムーズに動作させるこができ、作業可能領域を大幅に拡
げることが可能になるとともに、特異点近傍でロボット
を停止させる場合でも軌跡のズレを防止することができ
、精密な組立作業に適用可能になる。
According to the present invention, even when the robot is near a singularity, it is possible to operate the robot smoothly, the workable area can be greatly expanded, and even when the robot is stopped near the singularity, the trajectory can be changed. It can prevent misalignment and can be applied to precision assembly work.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1〜6図は本発明に係るロボットの軌跡制御装置の一
実施例を示す図であり、 第1図はそのロボットの軌跡制御装置を示すブロック構
成図、 第2図はその特異点近傍でのロボット軌跡制御方法のプ
ログラムを示すフローチャート、第3図はその特異点近
傍での第6関節の角度変位と角速度との関係を示す図、 第4図はその特異点近傍での第6関節の角度変位図、 第5図はその特異点近傍通過時の第6関節の角速度変位
図、 第6図はその特異点近傍停止時の第6関節の角速度変位
図、 第7〜9図は従来のロボットの軌跡制御装置を示す図で
あり、 第7図はその6自由度多関節型ロボソトを示す全体構成
図、 第8図(a)はその特異点近傍iJ1過時の第6関節の
角度変位図、 第8図(b)はその特異点近傍通過時の第6関節の角速
度変位図、 第9図(a)はその特異点近傍停止時の第6閏節の角度
変位図、 第9図(b)はその特異点近傍停止時の第6関節の角速
度変位図である。 〆21.制御ml置 1・・・・・・6自由度多関節型ロボット (ロボット
)、2〜5・・・・・・アーム部、 6〜8・・・・・・回転関節、 9〜11・・・・・・旋回関節、 12・・・・・・手先、 14・・・・・・制御部、 21・・・・・・制御装置(ロボットの軌跡制御装置)
、22・・・・・・直線補間部(目標位置計算手段)、
23・・・・・・ロボット現在位置計算部(ロボット現
在位置計算手段)、 24・・・・・・速度計算部(関節角速度計算手段、関
節角速度補正手段)、 25・・・・・・特異点近傍判定部 (特異点近傍判別手段〉、 26・・・・・・速度出力部。 一実施例のロボットの軌跡制御装置を示すブロック構威
図第1図 一実施例の特異点近傍での第6関節の 角度変位と角速度との関係を示す間 第3図 一実施例の特異点近傍でのs6関節の角度変位間第4図 第 図 一実施例の特異点近傍停止時の第6関節の角速度変位図
第6図
1 to 6 are diagrams showing one embodiment of a robot trajectory control device according to the present invention. FIG. 1 is a block diagram showing the robot trajectory control device, and FIG. Figure 3 is a flowchart showing the program for the robot trajectory control method, Figure 3 is a diagram showing the relationship between the angular displacement and angular velocity of the sixth joint near the singularity, and Figure 4 is a diagram showing the relationship between the angular displacement and angular velocity of the sixth joint near the singularity. Figure 5 is the angular velocity displacement diagram of the 6th joint when passing near the singularity, Figure 6 is the angular velocity displacement diagram of the 6th joint when stopped near the singularity, and Figures 7 to 9 are the conventional FIG. 7 is a diagram illustrating the robot's trajectory control device, and FIG. 7 is an overall configuration diagram showing the 6-degree-of-freedom multi-joint robot robot, and FIG. 8 (a) is a diagram of the angular displacement of the 6th joint when iJ1 passes near the singularity. , Figure 8(b) is the angular velocity displacement diagram of the sixth joint when passing near the singularity, Figure 9(a) is the angular displacement diagram of the sixth joint when stopped near the singularity, Figure 9( b) is an angular velocity displacement diagram of the sixth joint when stopped near the singularity. 〆21. Control ml position 1...6 degrees of freedom multi-joint robot (robot), 2-5...arm section, 6-8...rotating joint, 9-11... ... Rotating joint, 12 ... Hand, 14 ... Control unit, 21 ... Control device (robot trajectory control device)
, 22... linear interpolation section (target position calculation means),
23...Robot current position calculation section (robot current position calculation means), 24...Velocity calculation section (joint angular velocity calculation means, joint angular velocity correction means), 25...Singularity Point vicinity determination unit (singularity vicinity determination means), 26... Speed output unit. Fig. 3 shows the relationship between the angular displacement and angular velocity of the 6th joint. Fig. 3 shows the angular displacement of the s6 joint near the singular point of the first embodiment. Fig. 4 shows the relationship between the angular displacement of the 6th joint and the angular velocity. Figure 6: Angular velocity displacement diagram of

Claims (1)

【特許請求の範囲】  指定された目標位置まで所定のサンプリング周期毎に
ロボットの手先位置を計算する目標位置計算手段と、 ロボットの現在位置を計算する現在位置計算手段と、 目標位置計算手段の出力および現在位置計算手段の出力
に基づいてロボットの関節角速度を計算する関節角速度
計算手段と、 前記関節角速度の変化に基づいてロボットが関節角度が
不連続に変化する特異点に近づいたことを判別する特異
点近傍判別手段と、 ロボットが特異点近傍にあるとき、1サンプリング周期
前の関節角速度および次のサンプリング周期の関節角速
度に基づいて前記関節角速度計算手段の出力を補正し、
特異点近傍でロボットを円滑に動作させる関節角速度を
出力する関節角速度補正手段と、 を備えたことを特徴とするロボットの軌跡制御装置。
[Claims] Target position calculation means for calculating the hand position of the robot at every predetermined sampling period up to a specified target position; current position calculation means for calculating the current position of the robot; and output of the target position calculation means. and a joint angular velocity calculation means for calculating the joint angular velocity of the robot based on the output of the current position calculation means, and determining based on the change in the joint angular velocity that the robot has approached a singular point where the joint angle changes discontinuously. a singular point vicinity determination means; when the robot is in the vicinity of the singular point, correcting the output of the joint angular velocity calculation means based on the joint angular velocity one sampling period before and the joint angular velocity of the next sampling period;
A robot trajectory control device comprising: joint angular velocity correction means for outputting a joint angular velocity that allows the robot to smoothly operate in the vicinity of a singular point.
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