JPH04100114A - ロボットの円弧補間姿勢制御方法 - Google Patents
ロボットの円弧補間姿勢制御方法Info
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- JPH04100114A JPH04100114A JP15592390A JP15592390A JPH04100114A JP H04100114 A JPH04100114 A JP H04100114A JP 15592390 A JP15592390 A JP 15592390A JP 15592390 A JP15592390 A JP 15592390A JP H04100114 A JPH04100114 A JP H04100114A
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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。
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〕
この発明は多関節ロボットの姿勢制御方法に関し、特に
少なくとも３つのティーチング点に基づ（円弧補間制御
において円弧平面に対するツールの姿勢角を一定または
連続性をもって制御できるようにしたロボットの円弧補
間姿勢制御方法に関する。
少なくとも３つのティーチング点に基づ（円弧補間制御
において円弧平面に対するツールの姿勢角を一定または
連続性をもって制御できるようにしたロボットの円弧補
間姿勢制御方法に関する。
ロボットの軌跡制御の方法の１つに円弧補間といわれる
ものがある。この円弧補間は少なくとも３つのティーチ
ング点におけるティーヂングデ−夕に基づき円弧軌跡上
の各点の制御データをもとめ、ロボットの各種制御要素
を制御するもので、かかる制御において、例えば溶接や
ガス切断等の作業に通用する場合には上記円弧軌跡によ
って形成される円弧平面に対するロボットのツールの姿
勢角を一定または連続性をもって制御する必要がある。
ものがある。この円弧補間は少なくとも３つのティーチ
ング点におけるティーヂングデ−夕に基づき円弧軌跡上
の各点の制御データをもとめ、ロボットの各種制御要素
を制御するもので、かかる制御において、例えば溶接や
ガス切断等の作業に通用する場合には上記円弧軌跡によ
って形成される円弧平面に対するロボットのツールの姿
勢角を一定または連続性をもって制御する必要がある。
ところで、従来のロボットの姿勢制御装置としては、
■ロボットの各軸の角度変化量をそれぞれ分割すること
によりツールの姿勢制御データを得る。
によりツールの姿勢制御データを得る。
■ツールの姿勢をロボットの原点に固定したロボット座
標系におけるオイラー角で表し、このオイラー角の変化
量をそれぞれ分割することによりツールの姿勢制御デー
タを得る。
標系におけるオイラー角で表し、このオイラー角の変化
量をそれぞれ分割することによりツールの姿勢制御デー
タを得る。
■ツールの姿勢をロボット座標系におけるベクトル（姿
勢ベクトル）で表し７、この姿勢ベクトルの変化量を分
割することによりツールの姿勢制御データを得る。
勢ベクトル）で表し７、この姿勢ベクトルの変化量を分
割することによりツールの姿勢制御データを得る。
■円弧軌跡上のティーチング点において姿勢制御用の座
標系を設定し、ツールの姿勢ベクトルを前記姿勢制御用
座標系におけるベクトルで表し、このベクトルに基づき
、姿勢制御することにより、ツールの姿勢制御データを
得る（例えば、特開昭６２−１９４５１３参照）。
標系を設定し、ツールの姿勢ベクトルを前記姿勢制御用
座標系におけるベクトルで表し、このベクトルに基づき
、姿勢制御することにより、ツールの姿勢制御データを
得る（例えば、特開昭６２−１９４５１３参照）。
等の方法がある。
しかしながら■の方法においては円弧軌跡−Ｌの各点に
おいてツールの姿勢を一定に保つことはできない。
おいてツールの姿勢を一定に保つことはできない。
また■の方法においては円弧軌跡がロボット座標系に関
して２次元子面で表される場合にはツールの姿勢一定制
御が可能であるが、−１−記円弧軌跡が３次元の任意平
面に形成されたものであるとツールの姿勢一定制御は不
可能となる。
して２次元子面で表される場合にはツールの姿勢一定制
御が可能であるが、−１−記円弧軌跡が３次元の任意平
面に形成されたものであるとツールの姿勢一定制御は不
可能となる。
更にまた■の方法は直線補間の姿勢制御には適している
が、円弧補間の場合は■の装置と同様にツールの好まし
い姿勢補償はできない。例えば、第５図に示すように、
ツールを作業面に対しである角度を保ち、円錐状にガス
カットを行う場合、従来制御では第６図に示すように、
円錐状にならなかった。
が、円弧補間の場合は■の装置と同様にツールの好まし
い姿勢補償はできない。例えば、第５図に示すように、
ツールを作業面に対しである角度を保ち、円錐状にガス
カットを行う場合、従来制御では第６図に示すように、
円錐状にならなかった。
■の方法においては、■も同じように、ロボットの姿勢
を定義するのに、１つのベクトルでは不可能である。
を定義するのに、１つのベクトルでは不可能である。
１一連したように、従来のロボットの姿勢制御方法にお
いては直線補間を行う場合、または円弧補則を行う円弧
軌跡がロボット座標系に関して２次元子面で表される場
合においては、満足すべき結果が得られるが、円弧補間
を行う円弧軌跡がロボット座標系に関して任意の３次元
子面で表されるような場合にはツールの姿勢を一定また
は連続性をもって制御することはできなかった。
いては直線補間を行う場合、または円弧補則を行う円弧
軌跡がロボット座標系に関して２次元子面で表される場
合においては、満足すべき結果が得られるが、円弧補間
を行う円弧軌跡がロボット座標系に関して任意の３次元
子面で表されるような場合にはツールの姿勢を一定また
は連続性をもって制御することはできなかった。
また、ロボットの姿勢制御においては、ツールの姿勢は
第４図に示すように一般に３つの単位ベクトルで表し の３行３列の行列で表す。
第４図に示すように一般に３つの単位ベクトルで表し の３行３列の行列で表す。
しかしながら、上述の■、■の従来のロボットの姿勢制
御方法においては、１つのベクトルの制御であり、１つ
のベクトルからロボットの姿勢を表すのは不可能であり
、ティーチングされた姿勢に基づいた姿勢制御は不可能
であった。
御方法においては、１つのベクトルの制御であり、１つ
のベクトルからロボットの姿勢を表すのは不可能であり
、ティーチングされた姿勢に基づいた姿勢制御は不可能
であった。
そこで、この発明は、任意の円弧平面に対して、ツール
の姿勢を３行３列の行列で制御する４目こより、ツール
の姿勢を連続性をもって制御する事ができるロボットの
円弧補則姿勢制御方法を提供することを目的とする。
の姿勢を３行３列の行列で制御する４目こより、ツール
の姿勢を連続性をもって制御する事ができるロボットの
円弧補則姿勢制御方法を提供することを目的とする。
本発明は、姿勢制御できるロボットにおいて、ロボット
のツールの位置と姿勢を教示する装置により教示された
少なくとも３点のティーチング点によって規定される各
ティーチング点毎に姿勢制御用座標系を算出し、 ロボットの原点に固定されたロボット座標系における各
ティーチング点のロボットのツールの姿勢を表す３行３
列の行列（以下この３行３列の行列を姿勢フレームとい
う）を前記姿勢制御用座標系における姿勢フレームに変
換し、 前記各ティーチング点間の、前記姿勢制御用座標系にお
ける姿勢フレームの変移量を求める計算し、 前記円弧軌跡上の各点における前記姿勢制御用座標系に
おけるツールの姿勢フレームを求め、直配円弧軌跡上の
各点における前記姿勢制御用座標系を求め、 求められた前記円弧軌跡トの姿勢フ１ノームと姿勢制御
用座標系より計算して求まるロボット座標系におｌ−す
る姿勢フレームを求め、 求められたロボット座標系における姿勢フレームに基づ
き前記ロボットのツールの位置と姿勢を制御することを
特徴とするロボットの円弧補間姿勢制御方法。
のツールの位置と姿勢を教示する装置により教示された
少なくとも３点のティーチング点によって規定される各
ティーチング点毎に姿勢制御用座標系を算出し、 ロボットの原点に固定されたロボット座標系における各
ティーチング点のロボットのツールの姿勢を表す３行３
列の行列（以下この３行３列の行列を姿勢フレームとい
う）を前記姿勢制御用座標系における姿勢フレームに変
換し、 前記各ティーチング点間の、前記姿勢制御用座標系にお
ける姿勢フレームの変移量を求める計算し、 前記円弧軌跡上の各点における前記姿勢制御用座標系に
おけるツールの姿勢フレームを求め、直配円弧軌跡上の
各点における前記姿勢制御用座標系を求め、 求められた前記円弧軌跡トの姿勢フ１ノームと姿勢制御
用座標系より計算して求まるロボット座標系におｌ−す
る姿勢フレームを求め、 求められたロボット座標系における姿勢フレームに基づ
き前記ロボットのツールの位置と姿勢を制御することを
特徴とするロボットの円弧補間姿勢制御方法。
したがって、この発明によれば円弧補間の演算は、ロボ
ットの姿勢である３行３列の行列を円弧軌跡上の姿勢制
御用座標系によって姿勢制御行われ、これによりロボッ
トのツールの姿勢はティーチングの姿勢に基づき円弧軌
跡によって規定される円弧平面に対して一定または、連
続性をもって制御される。
ットの姿勢である３行３列の行列を円弧軌跡上の姿勢制
御用座標系によって姿勢制御行われ、これによりロボッ
トのツールの姿勢はティーチングの姿勢に基づき円弧軌
跡によって規定される円弧平面に対して一定または、連
続性をもって制御される。
以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。
。
第１図は、本発明の実施例の構成を示すブロック図であ
る。
る。
ロボットのティーチング手段１０１により教示されたロ
ボットの位置、姿勢及び速度は、ティーチングデータ記
憶部１０２に記憶され、円弧補間演算部１０３において
、位置、姿勢を求め、ロボット動作指令作成部１０４で
ロボット動作指令を作成し、ロボット制御装置に出力す
る。
ボットの位置、姿勢及び速度は、ティーチングデータ記
憶部１０２に記憶され、円弧補間演算部１０３において
、位置、姿勢を求め、ロボット動作指令作成部１０４で
ロボット動作指令を作成し、ロボット制御装置に出力す
る。
第２図は、本発明の実施のフローチャートであり、円弧
補間姿勢制御部の制御フローチャートである。
補間姿勢制御部の制御フローチャートである。
例えば、第３図に示すある円弧軌跡上にティーチングさ
れたＰ、〜Ｐ、のＰ、→Ｐ、の円弧補間する場合を考え
る。
れたＰ、〜Ｐ、のＰ、→Ｐ、の円弧補間する場合を考え
る。
なお、第４図は６自由度の関節型ロボットを示すスケル
トン図であり、本体４０１に下腕４０２が取り付けられ
、下腕４０２にはＬ腕４０３が取り付けられ、上腕４０
３には手首４０４が取り付けられた構成を示す。
トン図であり、本体４０１に下腕４０２が取り付けられ
、下腕４０２にはＬ腕４０３が取り付けられ、上腕４０
３には手首４０４が取り付けられた構成を示す。
そして、下腕４０２ではロボット本体４０１に対して旋
回自在（θ方向）、かつ回動自在（θ２方向）にされ、
上腕４０３は下腕４０２に対して回動自在（θ、力方向
、かっ回動自在（θ、力方向にされ、手首４０４は上腕
４０３に対して回動自在（θ、力方向、かっ回動自在（
θ８方向）にされている。
回自在（θ方向）、かつ回動自在（θ２方向）にされ、
上腕４０３は下腕４０２に対して回動自在（θ、力方向
、かっ回動自在（θ、力方向にされ、手首４０４は上腕
４０３に対して回動自在（θ、力方向、かっ回動自在（
θ８方向）にされている。
この６自由度のロボットの手首先端の位置がＰであり、
Ｎ、Ｏ，Ａの３ベクトルは姿勢に関するベクトルを示す
。
Ｎ、Ｏ，Ａの３ベクトルは姿勢に関するベクトルを示す
。
さて、第３図のｘ、、ｙ、、ｚ、はロボットの原点に固
定されたロボット座標系であり、Ｔ、、Ｔ２はロボット
座標系からのＰ、 、Ｐ、点での位置姿勢を表す４行４
列の行列式で一般にで表し、 以後、Ｔｉ＝［ｎｉ ｏｉ ａｔ ｐｉ］とする
＠ここで、ｎ、ｏ、ａのベクトルが姿勢を示し、ｐが位
置を示す。
定されたロボット座標系であり、Ｔ、、Ｔ２はロボット
座標系からのＰ、 、Ｐ、点での位置姿勢を表す４行４
列の行列式で一般にで表し、 以後、Ｔｉ＝［ｎｉ ｏｉ ａｔ ｐｉ］とする
＠ここで、ｎ、ｏ、ａのベクトルが姿勢を示し、ｐが位
置を示す。
’ｒｏｌｌ Ｔ１２は円弧中心点における円弧フレーム
と称し、円弧中心点をＥとすると、Ｅ→Ｐ、恵方向の単
位ベクトルをＮ、１、Ｐ 、、 Ｐ 、、 Ｐ 、によ
り形成される円弧面に垂直な単位ベクトルを八０、Ｎ、
＋とＡ、により形成される面に垂直な単位ベクトルをＯ
，ｌとし、 Ｔ、ｌ＝［Ｎ、Ｉ Ｏ，、Ａ、 Ｐ、］とする。
と称し、円弧中心点をＥとすると、Ｅ→Ｐ、恵方向の単
位ベクトルをＮ、１、Ｐ 、、 Ｐ 、、 Ｐ 、によ
り形成される円弧面に垂直な単位ベクトルを八０、Ｎ、
＋とＡ、により形成される面に垂直な単位ベクトルをＯ
，ｌとし、 Ｔ、ｌ＝［Ｎ、Ｉ Ｏ，、Ａ、 Ｐ、］とする。
同様に２７点における円弧フレームは
Ｔ＝＝”’ ［Ｎ−２０，２Ａ、 Ｐ、コとなる。
そしてこの円弧フレームは、前記姿勢制御用座標系であ
る。
る。
θはＮ、、とＮ、２のはさむ角、ＴＣＩ、 Ｔｃｔは
、Ｔ１をＴ、ｌから見たフレーム同様にＴｃｔはＴ、を
Ｔｕｔから見たフレームである。
、Ｔ１をＴ、ｌから見たフレーム同様にＴｃｔはＴ、を
Ｔｕｔから見たフレームである。
次に第２図のフローチャートで、ステップ２０１でＴ□
、Ｔ１．を求める。
、Ｔ１．を求める。
ステップ２０２では、Ｎ ＊ｌ＋ Ｎｅｔではさまれる
角θを求める。
角θを求める。
次にステップ２０３では、ロボット座標から見たＴ１を
円弧始点フレームＴｌｌから見たフレームに変換し、Ｔ
ゎ、とする。
円弧始点フレームＴｌｌから見たフレームに変換し、Ｔ
ゎ、とする。
またＴ、についても同様にしてＴｅ２を求める。
ステップ２０４ではＴ ｅｌとＴｅ２の差分を求め、△
ＴＣを求める。但しここでは、姿勢データのみの差分を
求める。
ＴＣを求める。但しここでは、姿勢データのみの差分を
求める。
ステップ２０５では、Ｐ、Ｐ、の弧の長さと速度からト
ータルの時間Ｔｉｍｅが求められる。
ータルの時間Ｔｉｍｅが求められる。
ステップ２０６では、円弧フレームでのｔ時間経過した
目標点Ｔ ｃ 、ｔ 、を求める。
目標点Ｔ ｃ 、ｔ 、を求める。
姿勢フレームは、△Ｔｃと経過時間ｔより求め、位置Ｐ
ｃ＋＋＋はＰｅ１をＡ８まわりにθｆ＋１回転する事
より求め、 Ｔ ｃ、、＝ ［Ｎｃ＋ｔ＋ Ｏｃ＋＋＋ Ａｃｔ
ｏｒ Ｐ ｃ＋＋＋］を求める。
ｃ＋＋＋はＰｅ１をＡ８まわりにθｆ＋１回転する事
より求め、 Ｔ ｃ、、＝ ［Ｎｃ＋ｔ＋ Ｏｃ＋＋＋ Ａｃｔ
ｏｒ Ｐ ｃ＋＋＋］を求める。
ステップ２０７ではｔ時間後の円弧フレームＴ ｌ ＋
ｌ ｌをＴ ｔ １をＡ、まわりにθｆｉｌ まわ
すことにより求められる。
ｌ ｌをＴ ｔ １をＡ、まわりにθｆｉｌ まわ
すことにより求められる。
ステップ２０８では、ロボット座標系における目標点フ
レームＴ ＋＋１ を求める。
レームＴ ＋＋１ を求める。
これは、Ｔ ｃ＋＋＋＝Ｔｍ＋＋＋ ・ＴＣＩＩの行列
の掛は算で求まる。
の掛は算で求まる。
ステップ２０８では、Ｔ Ｃ（＋ １を指令作成部へ送
り、ステップ２０９でｔがＴｉｍｅになるまで繰り返す
為の判別を行う。
り、ステップ２０９でｔがＴｉｍｅになるまで繰り返す
為の判別を行う。
以上に説明したように、本発明によれば円弧補間の演算
をロボットの姿勢データの３行３列の行列式と円弧フレ
ームによって行うようにしたのて、ティーチングした姿
勢に基ついて補間中の姿勢を円弧の平面に対して一定に
かつ連続性をもって制御することができる。
をロボットの姿勢データの３行３列の行列式と円弧フレ
ームによって行うようにしたのて、ティーチングした姿
勢に基ついて補間中の姿勢を円弧の平面に対して一定に
かつ連続性をもって制御することができる。
第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
本発明の実施例のフローチャート、第３図は円弧軌跡の
例を示す説明図、第４図はロボットとロボットの姿勢を
示す図である、第５図は円錐状にガスカットを行うよう
すを示す図、第６図は第５図の作業を従来制御で行なっ
た場合の軌跡を示す図である。 ロボッ１−動作指令 第１図 第 文 第 図 部 図
本発明の実施例のフローチャート、第３図は円弧軌跡の
例を示す説明図、第４図はロボットとロボットの姿勢を
示す図である、第５図は円錐状にガスカットを行うよう
すを示す図、第６図は第５図の作業を従来制御で行なっ
た場合の軌跡を示す図である。 ロボッ１−動作指令 第１図 第 文 第 図 部 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 ロボットの円弧補間姿勢制御方法において、ロボット
のツールの位置と姿勢を教示する装置により教示された
少なくとも３点のティーチング点によって規定される各
ティーチング点毎に姿勢制御用座標系を算出し、 ロボットの原点に固定されたロボット座標系における各
ティーチング点のロボットのツールの姿勢を表す３行３
列の行列（以下この３行３列の行列を姿勢フレームとい
う）を前記姿勢制御用座標系における姿勢フレームに変
換し、 前記各ティーチング点間の、前記姿勢制御用座標系にお
ける姿勢フレームの変移量を求める計算し、 前記円弧軌跡上の各点における前記姿勢制御用座標系に
おけるツールの姿勢フレームを求め、前記円弧軌跡上の
各点における前記姿勢制御用座標系を求め、 求められた前記円弧軌跡上の姿勢フレームと姿勢制御用
座標系より計算して求まるロボット座標系における姿勢
フレームを求め、 求められたロボット座標系における姿勢フレームに基づ
き前記ロボットのツールの位置と姿勢を制御することを
特徴とするロボットの円弧補間姿勢制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15592390A JP2932443B2 (ja) | 1990-06-13 | 1990-06-13 | ロボットの円弧補間姿勢制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15592390A JP2932443B2 (ja) | 1990-06-13 | 1990-06-13 | ロボットの円弧補間姿勢制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04100114A true JPH04100114A (ja) | 1992-04-02 |
| JP2932443B2 JP2932443B2 (ja) | 1999-08-09 |
Family
ID=15616465
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15592390A Expired - Fee Related JP2932443B2 (ja) | 1990-06-13 | 1990-06-13 | ロボットの円弧補間姿勢制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2932443B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104070523A (zh) * | 2013-03-27 | 2014-10-01 | 深圳市生命之泉科技发展有限公司 | 基于空间坐标转换的工业机器人实时圆弧插补实现方法 |
| CN115937162A (zh) * | 2022-12-19 | 2023-04-07 | 无锡图创智能科技有限公司 | 机器人焊接圆环轨迹方法及装置 |
-
1990
- 1990-06-13 JP JP15592390A patent/JP2932443B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104070523A (zh) * | 2013-03-27 | 2014-10-01 | 深圳市生命之泉科技发展有限公司 | 基于空间坐标转换的工业机器人实时圆弧插补实现方法 |
| CN104070523B (zh) * | 2013-03-27 | 2015-11-25 | 深圳市博锐捷数控技术有限公司 | 基于空间坐标转换的工业机器人实时圆弧插补实现方法 |
| CN115937162A (zh) * | 2022-12-19 | 2023-04-07 | 无锡图创智能科技有限公司 | 机器人焊接圆环轨迹方法及装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2932443B2 (ja) | 1999-08-09 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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