JPH04193490A - 産業用ロボットの制御方法 - 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〕 本発明は産業用ロボットの制御方式に関し、特にロボッ
ト先端の振動を低減する制御方法に関する。

〔従来の技術〕

従来の産業用ロボットの制御方法に於いて特にロボット
先端の振動を低減する制御方法としては、特開昭５９−
６９２８０号公報及び特公平１−４９９６２号公報に記
載されている方法が知られている。

特開昭５９−６９２８０号公報に記載されている方法は
、モータの回転により生ずる運動の接線方向と平行な方
向に加速度検出器をもうけ加速度を検出しこの加速度値
をサーボ系にフィードバックし振動を低減しようとする
ものである。

特公平１−４９９６２号公報に記載されている方法は、
モータの回転により生ずる運動の接線方向と平行な方向
に２個の加速度検出器を配置しこの加速度信号の出力信
号を減算することにより加速度を検出しこの減算結果を
サーボ系にフィードバックし振動を低減しようとするも
のである。

〔発明が解決しようとする課題〕

産業用ロボット、特に多関節型ロボットの場合小型・軽
量化するため剛性が低い。この為、固有振動数が低く、
動作開始時の過渡振動及び定速動作時の定常振動がロボ
ット先端に発生する。通常の産業用ロボットの用途は、
組立及び溶接でありこのような振動は問題にならない。

しかし、半導体のウェハを収納したカセットケースをロ
ボットが搬送する場合、ロボット先端の振動によりカセ
ットケース内のウェハが振動し、ウェハとカセットケー
スとのこすれにより塵埃が発生し異物がウェハ表面に付
着し半導体の歩留まりが低下する可能性がある。このた
め、半導体のウェハを収納したカセットケースをロボッ
トが搬送する場合、ロボット先端の振動を極力低減する
必要がある。

特開昭５９−８９２８０号公報に記載されている方法は
、ロボットの各動作軸の加速度が干渉しない３自由度直
交型ロボットには適した方法であるが多自由度の関節型
ロボットでは各動作軸の加速度が干渉するため実現が難
しい。

特公平１−４９９６２号公報に記載されている方法は、
関節型ロボットに対する一方法であるが、加速度検出器
を多数必要とするため加速度検出器の取付が機構上困難
な場合があり、また高価な加速度検出器を多数必要とす
る。

本発明の１的は、多自由度の関節型ロボットに適したロ
ボット先端の振動を低減する制御方法を提供することに
ある。

〔課題を解決するための手段〕

産業用ロボットの制御方法は概略を第３図に示す。時々
刻々の目標位置座標１を座標変換器１０で座標変換し各
関節の目標角度２に変換し、この各関節の目標角度２と
現在の関節角度３との差にゲインＫｐを掛けたものをモ
ータを駆動するサーボアンプ１１に入力しモータ１２を
制御している。この制御系の基本は位置制御系であり、
一般的に位置制御系の振動を低減するには、現在位置の
微分値の現在速度をネガティブフィードバックしてダン
ピングをかけるのが効果がある。

この原理をロボットに応用するには、ロボット先端の速
度を検出し、第３図のロボット制御系にネガティブフィ
ードバックすれば良い。しかし、産業用ロボットの場合
、検出できる速度はアームの付は根に取り付けられたモ
ータの回転角速度であるので、アーム先端の速度ではな
い。

そこで、ロボットの先端に加速度検出器を設け、この検
出値を積分してロボット先端の速度を求め、このロボッ
ト先端の速度をロボット制御系にフィードバックするこ
とによりロボット先端の振動を低減できる。

〔作用、〕

ロボットの先端に加速度検出器を設けこの出力を積分し
ロボット先端の速度を求め、この速度値をロボット制御
系にネガティブフィードバックしダンピングをかけるこ
とによりロボット先端の振動を低減する。

〔実施例〕

以下本発明の実施例を第１図乃至第２図により説明する
。

加速度検出器２１は、ロボット２０の先端に設置され、
加速度検出器２１を取り付けた部材に固定された直交座
標系（以下加速度検圧座標系と略す）における、ロボッ
ト先端の振動加速度４の３成分を検出する。速度変換器
２２はこの振動加速度の三成分を積分し振動速度５の三
成分に変換する。この振動速度５は、加速度検出座標系
の値であり、−方ロボットの制御は、ロボットの基準座
標系（通常、ロボット固定面に固定された座標系）に基
づくものであるので、振動速度５をロボット制御に用い
るには、振動速度５の三成分を基準座標系の三成分に変
換する必要がある。加速度検出座標系の基準座標系に対
するオイラー角をθ、φ、ψとすれば、この座標変換は
次式で現される。

ここで、ｖｘ、ｖｙ、ｖｚ　： ロボットの基準系の速度三成分 ｖｘ’　、ｖｙ’　、ｖｚ’　　： 加速度検出座標系の速度三成分　− ｔｌｌ＝ｃｏｓθｃｏｓφｃｏｓψ−５ｉｎφｓｉｎψ
ｔ１２＝−ｃｏｓθｃｏｓφｓｉｎψ−５ｉｎφｓｉｎ
ψｔ１３＝ｓｉｎθｃｏｓφ ｔ２１：ＣＯ８θｓｉｎφＣＯ８ψ＋ｃｏｓφｓｉｎψ
ｔ２２＝−ｃｏｓθｓｉｎφｓｉｎψ＋ｃｏｓφｃｏｓ
ψｔ２３＝ｓｉｎθｓｉｎφ ｔ３１＝−ｓｉｎθｃｏｓφ ｔ３２＝ｓｉｎ　ｅ　ｓｉｎφ ｔ３３＝ｃｏｓθ 座標変換器２３は、この式（１）の計算を行うものであ
る。この座標変換器２３でもとまった値にゲインＫｖ　
（ｋｘ、ｋｙ、ｋｚ）をがけたものを時々刻々の目標位
置１にネガティブフィードバックする。すなわち、時々
刻々の目標位置１をｘｏ、’ｙＯ，ｚｏとすれば、新た
な目標位置ｘｌ、ｙｌ。

Ｚｌは、次式のようになる。

ｘｌ＝ｘＯ−ｋｘ　−ｖｘ ｙ　１　＝　ｙ　Ｏ−ｋ　ｙ　−ｖ　ｙｚｌ＝ｚｏ−ｋ
ｚ−ｖｚ □なお、このゲインＫｖが大きいほどダンピングがかか
るが、応答が悪くなる。この新たな目標位置を従来の制
御のように各関節角度２に座標変換器１０で座標変換し
て、この値と現在の各関節角度値３との差にゲインＫｐ
を掛けてサーボアンプ１１に出力しモータ１２を制御す
る。

〔発明の効果〕

本発明によれば、ロボット先端の振動加速度を加速度検
出器により検出しこれを積分して振動速度を求めロボッ
ト位置制御系にフィードバックすることによりロボット
先端の振動を低減できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はロボットと加速度検出器を取り付けたロボット
の一実施例を示す図、第２図は本発明によるロボット制
御のブロック線区、第３図は従来のロボット制御の基本
的なブロック線図である。 １・・・位置目標値　　　　４・・・振動加速度５・・
・振動速度　　　　　２１・・・加速度検出器２２・・
・速度変換器　　　　２３・・・座標変換器凭１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、複数の自由度をもつロボットと、このロボットに動
   作を教示する教示装置と、この教示されたデータに基づ
   いてロボットを駆動するコントローラとからなるロボッ
   トシステムにおいて、このロボット先端に三方向の加速
   度を検出できる加速度検出器を設置し、この加速度検出
   器の三個の出力値をそれぞれ積分し速度に変換する速度
   変換器と、この三方向の速度をロボットの動作基準の直
   交座標系の三方向の成分に変換する座標変換器とを設け
   、ロボットの位置制御系にこの座標変換された速度値を
   フィードバックすることによりロボット先端の振動を低
   減することを特徴とする産業用ロボットの制御方法。