JPH04294990A

JPH04294990A - ロボットの制御方法

Info

Publication number: JPH04294990A
Application number: JP3057215A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Komoriya; 均小森谷; Yasuyuki Nakada; 康之中田; Yasuki Yamamoto; 山本　泰機; Koichi Oikawa; 浩一及川
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1991-03-20
Filing date: 1991-03-20
Publication date: 1992-10-19

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はスカラ型ロボットの動作
を制御するロボットの制御方法に関し、特に負荷時の作
業動作を負荷の重量に適合して動作制御を行なうロボッ
トの制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のスカラ型ロボットとして
図３、図７に示すものがあり、工場等の組立作業では稼
動範囲が広く比較的安価であることから広く用いられて
いる。前記図３に示すスカラ型ロボットはロボット先端
に６軸方向に対する付勢力を検知する力覚センサ４が設
けられ、この力覚センサ４の検知結果に基づいて衝突時
にロボット先端に加わる過大な力を検出すると共にロボ
ットの動作を停止させている。

【０００３】また、図７に示すスカラ型ロボットは、前
記力覚センサを設けない簡略な構成のものがある。前記
各スカラ型ロボットにおいては、ハンド５とこのハンド
５の把持物６の重量により１軸、２軸、Ｚ軸等のモータ
軸１１，２１、３１に対するイナーシャが変化し、イナ
ーシャと角加速度の間には、　　　　　　Ｔ＝（ｄ２　θ／ｄｔ２　）・Ｉ　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　…（１）Ｔ：モータの最大トルク、（ｄ２　θ／
ｄｔ２　）：最大角加速度、Ｉ：イナーシャの関係があ
る。（１）式においてモータ１，２，３のトルクＴは一
定でありイナーシャと角加速度は反比例の関係がある。一方、今までのロボットは最大角加速度が各軸に対して
最もイナーシャが大きい場合に相当した値に設定してい
る事が一般的であった。その理由は指示加速度がロボッ
トの可能な加速度より大きい場合はロボットが目標値に
追従できずにダウンしてしまうからである。例として、
ハンド５と把持物６の重量の合計が最大可搬重量に等し
い時の角加速度に設定している事が多かった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の各スカラ型ロボ
ットの制御方法は以上のように構成されていたことから
、重量が小さくイナーシャが最大値より小さい場合にお
いても予め設定された大きなイナーシャに対応する小さ
な角加速度で制御しなければならないという課題を有し
ていた。また、１軸のモータ１に対しては２軸の角度θ
２　により負荷時のイナーシャの値が大きく変化して、
制御可能な角加速度を指示していない場合が多かった。

【０００５】一方、工場の作業では１つの製品当たりの
製造コストを下げるためロボットの組立作業時間を短縮
したいとの要求がある。また、ロボット先端の空間移動
動作は加速時・一定速度時・減速時の３つで構成されて
おり、組立作業でよく用いられる距離の短い空間移動で
は、３つの区分の内で加速時・減速時の割合が大きい。そのため角加速度を大きくすることは作業時間の短縮に
対し効果が有るが、角加速度が一定でありイナーシャに
あった最大値をとれないと作業時間を短縮出来ないとの
悪影響があった。

【０００６】本発明は前記課題を解消するためになされ
たもので、負荷時における各種重量に最適な角加速度で
制御することができるロボットの制御方法を提案するこ
とを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理説明
図を示す。同図において本発明に係るロボット制御方法
は、ロボットアームの先端とハンドとの間に力覚センサ
を備えるスカラ型ロボットの動作を制御するロボットの
制御方法において、前記ハンド及び当該ハンドで把持さ
れた対象物が無い無負荷時における最大角加速度を測定
し、当該測定された最大角加速度と前記ロボットアーム
を駆動するモータの最大トルクとから無負荷時における
イナーシャを演算する無負荷イナーシャ演算工程と、前
記力覚センサの検出質量に基づいて負荷時におけるイナ
ーシャを演算する負荷イナーシャ演算工程と、前記負荷
時のイナーシャに基づいて負荷時の質量に対応する前記
ロボットアームの最大角加速度を演算する最大角加速度
演算工程とを備え、前記最大角加速度に基づいてロボッ
トアームのアーム軸を駆動制御するものである。

【０００８】図２は他の本発明の原理説明図を示す。同
図において他の本発明に係るロボット制御方法は、ロボ
ットアームの先端に設けられるＺ軸アームを備えるスカ
ラ型ロボットであって、前記Ｚ軸アームをＺ軸方向に動
作させるモータを比例・積分・微分制御のサーボ制御系
に基づいて制御するロボット制御方法において、前記Ｚ
軸アーム先端に設けられたハンド及び当該ハンドで把持
された対象物が無い無負荷時における最大角加速度を測
定し、当該測定された最大角加速度と前記ロボットアー
ムを駆動するモータの最大トルクとから無負荷時におけ
るイナーシャを演算する無負荷イナーシャ演算工程と、
前記Ｚ軸アームを比例・微分制御のサーボ制御系で目標
位置へ動作させ、当該動作後の位置と目標位置との位置
偏差から前記ハンドに把持された対象物の質量を推定す
る質量推定工程と、前記質量推定工程の推定質量に基づ
いて負荷時におけるイナーシャを演算する負荷イナーシ
ャ演算工程と、前記負荷時のイナーシャに基づいて負荷
時の質量に対応する前記ロボットアームの最大角加速度
を演算する最大角加速度演算工程とを備え、前記最大角
加速度に基づいてロボットアームのアーム軸を駆動制御
するものである。

【０００９】

【作用】本発明においては、無負荷時のイナーシャ及び
力覚センサの検出重量に基づく負荷時のイナーシャを演
算し、この負荷時のイナーシャに基づいて負荷時におけ
るロボットアームの最大角加速度を演算することにより
、力覚センサの検出重量に適合した最適な最大角加速度
でロボットアーム又はＺ軸アームを動作できることとな
り、ロボットの空間移動時間を最短にする。特に、ツー
ルチェンジャを用いて種々のハンドを取替える場合、又
はハンドの把持物が種々異なる重量の場合には全体の作
業時間を短縮する。

【００１０】また、他の本発明においては、積分制御の
フィードバック定数を零として比例・微分制御でＺ軸ア
ームを動作させ、この現在位置と目標位置との位置偏差
からＺ軸アームの先端に設けられたハンドで把持された
対象物の質量を推定し、この推定質量に基づいて負荷時
のイナーシャを演算し、この負荷時のイナーシャから負
荷時における各種負荷に適合する最大角加速度を演算す
る。この最大角加速度に基づいてロボットアームのアー
ム軸を駆動制御することにより、高価格な力覚センサを
設けることなくロボットの空間移動時間を短縮化する。また、Ｚ軸アーム先端に力覚センサを設ける必要がなく
なり、スカラ型ロボットの構成、特にＺ軸アームの構成
を簡略化すると共にアーム自体の重量を軽量化する。

【００１１】

【実施例】（ａ）本発明の第１の実施例以下、本実施例
に係るロボットの制御方法を図３〜図７に基づいて１軸
、２軸及びＺ軸に分けて説明する。この図３は本実施例
方法が適用されるスカラ型ロボットの概略構成図、図４
はロボットアームの支点と重心とのイナーシャ説明図、
図５は各ロボットアームのイナーシャ説明図である。

【００１２】前記各図において１軸、２軸、Ｚ軸から見
た各イナーシャを、（ａ）ロボットアームの支点・重心
におけるイナーシャ（ｂ）２軸の角加速度調整（ｃ）Ｚ
軸の加速度調整（ｄ）１軸の角加速度調整に分けて分説
する。（ａ）ロボットアームの支点・重心におけるイナーシャ
前記図４に示すようにロボットアーム１２（又は２２）
が１軸１１（又は２軸２１）により支持される支点Ａか
らみたイナーシャＩは、物体の重心をＢとしたときに次
式のようになる。

【００１３】　　　　Ｉ＝Ｉ１　＋Ｒ２　・Ｍ　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　…（２）ここで、Ｉ１　は重心Ｂ回りの
イナーシャ、Ｒは支点Ａと重心Ｂとの距離、Ｍは質量で
ある。（ｂ）２軸の角加速度調整前記（２）式を基本として２軸２１のモータ２に減速器
（図示を省略）が設けられている場合に２軸のモータ２
から見たイナーシャＩ２　は、　　　　Ｉ２　＝Ｉ′２　＋（１／Ｄ２　）２　｛（Ｒ
２　）２　・Ｍ２　＋（Ｒ３　）２　　　　　　　　　
　　・（Ｍ３　＋ＭＳ　＋ＭＬ　）＋Ａ′２　＋（Ａ′
３　＋Ａ′Ｓ　＋Ａ′Ｌ　）｝　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　…（３）となる。ここで、Ｉ′２　は２軸のモー
タ軸のイナーシャ、Ａ′２は２軸の重心回りのイナーシ
ャ、Ａ′３　はＺ軸の重心回りのイナーシャ、Ａ′Ｓ　
は力覚センサ４の重心回りのイナーシャ、Ａ′Ｌはハン
ド５と把持物６との重心回りのイナーシャ、Ｄ２　は２
軸の減速比、Ｍ２　は２軸２１の質量、Ｍ３　はＺ軸３
１の質量、ＭＳ　は力覚センサ４の質量、ＭＬ　はハン
ド５と把持物６との質量、Ｒ２　は２軸２１のモータ軸
から２軸２１の重心までの距離、Ｒ３　は２軸２１のモ
ータ軸からＺ軸３１の重心までの距離である。

【００１４】この（３）式において、ロボットの形状が
一定の場合に変化する項はＡ′Ｌ　，ＭＬ　であり、ロ
ボットが大きく（Ｒ３　）２　・（Ｍ３　＋ＭＳ　＋Ｍ
Ｌ　）の値に対しＡ′Ｌ　の変化が無視できる場合には
ＭＬ　だけがイナーシャに影響がある。このＭＬ　はロ
ボット先端の力覚センサ４により測定することが可能で
ある。以上の関係を用いて、負荷時における負荷イナー
シャにあわせた最大角加速度を制御コントローラ９（図
６を参照）が求める手順を図１の原理説明図に基づいて
説明する。

【００１５】まず、ハンド５・把持物６の無い状態（Ｍ
Ｌ　＝０）でその軸の最大角加速度を測定する（ステッ
プ１１）。このステップ１１の値と定格で特定されるモ
ータの最大トルクとから無負荷時のイナーシャを求める
（ステップ１２）。前記（３）式においてＡＬ　′＝０
と仮定し、ロボットのハンド５が取付け対象物である把
持物６を把持した状態で力覚センサ４によりハンド５と
把持物６の合計重量ＭＳ　を測定し（ステップ１３）、
前記ステップ１２の無負荷時のイナーシャの値とともに
（３）式に代入して負荷時におけるイナーシャを求める
（ステップ１４）。この負荷時のイナーシャの値から負
荷のある時の最大角加速度をもとめ（ステップ１５）、
その値を制御回路１０（図６を参照）に指示する。

【００１６】（ｃ）Ｚ軸の加速度調整Ｚ軸３１は直線運動を行いボールネジを用いているので
、Ｚ軸のモータ３から見た等価イナーシャは　　　　Ｉ
Ｚ　＝Ｉ′Ｚ　＋（Ｍ４　＋ＭＳ　＋ＭＬ　）・（Ｐ／
２π）２　　　　　　　　　　　…（４）Ｉ′ｚ　：Ｚ
軸３１のモータ軸のイナーシャ、Ｍ４　：Ｚ軸３１のボ
ールネジの先の質量、Ｐ：ボールネジのピッチで求めら
れる。２軸の場合と同様にＭＬ　の値は力覚センサ４で
測定可能であり、ＭＬ　だけがイナーシャに影響がある
。手順も前記２軸の角加速度調整と同様であり、ただ直
線運動のため加速度を指示することになる。また直線角
加速度（ｄ２　θ／ｄｔ２　）とモータの角加速度（ｄ
２　ｘ／ｄｔ２　）との関係は、　　　　（ｄ２　ｘ／ｄｔ２　）＝（Ｐ／２π）（ｄ２
　θ／ｄｔ２　）　　　　　　　　　　…（５）である
。

【００１７】（ｄ）１軸の角加速度調整１軸のモータ１
に減速器（図示を省略）が設けられている場合に１軸か
ら見たイナーシャＩ１　について図５を参照して説明す
る。この１軸のモータ１から見たイナーシャＩ１　は、　　　　Ｉ１　＝Ｉ′１　＋（１／Ｄ１　）２　｛（Ｒ
１　）２　・Ｍ１　　　　　　　　　　　＋（Ｒ４　）
２　・Ｍ２　＋（Ｒ５　）２　・（Ｍ３　＋ＭＳ　＋Ｍ
Ｌ　）　　　　　　　　　　＋Ａ′１　＋Ａ′２　＋（
Ａ′３　＋Ａ′Ｓ　＋Ａ′Ｌ　）｝　　　　　　　　…
（６）である。ここで、Ｉ′１　は１軸のモータ１のイ
ナーシャ、Ｄ１　は１軸１１の減速比、Ｍ１　は１軸１
１の質量、Ｒ１　は１軸１１のモータ軸から重心までの
距離、Ｒ４　は１軸のモータ１から２軸の重心までの距
離、Ｒ５　は１軸のモータ１から３軸と４軸の重心まで
の距離、Ａ′１　は１軸１１の重心まわりのイナーシャ
である。

【００１８】前記（６）式は、｛（Ｒ１　）２　・Ｍ１
＋Ａ′１　）が１軸１１から見た１軸の１１のイナーシ
ャ、｛（Ｒ４　）２　・Ｍ２　＋Ａ′２　｝が１軸１１
から見た２軸２１のイナーシャ、｛（Ｒ５　）２　・（
Ｍ３　＋ＭＳ　＋ＭＬ　）＋（Ａ′３　＋Ａ′Ｓ　＋Ａ
′Ｌ　）｝が１軸１１から見たＺ軸（３軸）３１のイナ
ーシャであり、これら各イナーシャの合計が１軸１１か
ら見た全体のイナーシャとなる。

【００１９】なお、１軸１１の長さをＬ１　、２軸のロ
ボットアーム２２が１軸のロボットアーム１２に対して
なす角度をθ２　とすると、　　　　Ｒ４　＝｛（Ｌ１　）２　＋（Ｒ２　）２　−
２ｃｏｓ　（π−θ２　）・Ｌ１　・Ｒ２　｝　０．５
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　…（７）　　　　Ｒ５　
＝｛（Ｌ１　）２　＋（Ｒ３　）２　−２ｃｏｓ　（π
−θ２　）・Ｌ１　・Ｒ３　｝　０．５　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　…（８）となる。このＲ４　，Ｒ５　は
角度θ２　だけより変化する。前記（６）式において２軸の角加速度調整と同様にＡ′
Ｌ　の変化が無視出来ると仮定すれば、力覚センサ４に
より測定したＭＬ　とθ２　によりイナーシャが計算可
能である。この結果と（１）式を用いることにより最大
加速度を求めることが出来る。手順は前記（ｂ）の２軸
の角加速度調整と同様である。

【００２０】次に、図６を参照して本実施例方法の具体
的動作を説明する。まず、６軸方向に対して検知する力
覚センサ４の出力はセンサ処理回路７及びＡＤコンバー
タ８を介して制御コントローラ９に入力される。力覚セ
ンサ４の２軸方向の値である質量ＭＬ　を、無負荷時の
値である質量ＦＺＯと所定の負荷を装着した時の値であ
る質量ＦＺＬより　　　　ＭＬ　＝ＦＺＬ−ＦＺＯ　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　…（９）を用いてＭＬ　を算出する
。次に、２軸２１について実際に動作させることにより
、無負荷時の最大角加速度θ２ＭＡＸを測定しモータ２
１の定格表から最大トルクを読み出して、前記（１）式
により無負荷時のイナーシャＩ２０を計算する。

【００２１】　　　　Ｉ２０＝Ｔ２ＭＡＸ／θ２ＭＡＸ　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　…（１０）質量ＭＬ　の負荷時のイナー
シャＩ２　は　　　　Ｉ２　＝Ｉ２０＋ＭＬ　・（Ｌ２
　）２　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　…（１１）ここでＬ２　は２軸２１
のモータ軸の中心から負荷の重心までの距離である。こ
れから質量ＭＬ　の負荷時における角加速度の最大値は　　　　Ｉ２　・θ２　＝Ｉ２０・θＺＭＡＸ　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　…（１２）となる。この値を最大角加速度と
して制御装置に指示することにより、負荷に応じた最大
角加速度を実現することができる。Ｚ軸３１も同様の手
段で実現できる。

【００２２】また、１軸１１の場合は無負荷でθ２　＝
０のときのイナーシャＩ１００　と無負荷でθ２　＝９
０°の時のを前記（６）式に各々代入して求める。この
求められた各イナーシャの差（Ｉ１００　−Ｉ１０９０
）は、　　　　Ｉ１００　−Ｉ１０９０＝（Ｌ１　・Ｒ
２　・Ｍ２　）＋｛Ｌ１　・Ｒ３　・（Ｍ３　＋ＭＳ　
）｝　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　…（１３）となり、未知
数がＲ２　，Ｒ３　，Ｍ２　，Ｍ３＋ＭＳ　の４つにな
る。そこで、２軸２１と同様に無負荷での最大角速度を
θ２　を変化させ５つのポイントで測定し、最大トルク
（定格表）から計算してイナーシャをθ２　に対応して
５つ求める。これらの値から４つの差を求めそれらから
Ｒ２　，Ｒ３　，Ｍ２　，Ｍ３　＋ＭＳ　の値を求める
。またその値から残りの変化しないイナーシャ分も計算
する。このような計算によりθ２　の角度に対応したイ
ナーシャの値が求まり、最大角速度を算出する。負荷の
変動にたいしては、２軸と同様の手法を用いる。

【００２３】（ｂ）本発明の他の実施例前記実施例にお
いては、複数軸で連結動作する複数のロボットアームを
備える構成としが、単一のロボットアームで形成し、こ
の単一のロボットアームについて最大の角加速度で作業
を行なわせることもできる。また、前記実施例において
は、複数のロボットアームにおける先端にＺ軸アームを
備える構成としたが、Ｚ軸アームを備えることなくロボ
ットアームの先端に力覚センサを介して直接ハンドを備
える構成とすることもできる。

【００２４】（ｃ）他の本発明の一実施例本実施例に係
るロボットの制御方法を図７ないし図９に基づいて説明
する。この図７は本実施例方法が適用されるスカラ型ロ
ボットの概略構成図、図８は本実施方法の前提となるＰ
ＩＤ（比例・積分・微分）制御のブロック構成図、図９
は本実施例方法の動作フローチャートを示す。

【００２５】前記各図において本実施例方法は、前記図
３〜図７に記載の実施例と同様に１軸、２軸、Ｚ軸から
各々イナーシャを求めることについて共通するが、前記
各イナーシャを求める際のＺ軸にかかる質量ＭＬ　の測
定方法を異にする。即ち、前記質量ＭＬ　は、サーボ制
御系により動作するＺ軸３１の目標位置と現在位置の位
置偏差により推定する。一般的にスカラ型ロボットの制
御系は位置偏差を基準としたＰＩＤ制御で構成されてい
る（図８を参照）。また、Ｚ軸３１は稼動方向が重力と
一致しているので、モータ３に重力を補正するための一
定電流を流している。この様なＰＩＤ制御系において、
Ｚ軸３１のサーボ系を一時的にＰＤ制御とし、重力を補
償するための一定電流を「０」とする。こうして、Ｚ軸
３１が静定したときの位置偏差Δは、速度が「０」のた
めＤ（微分）制御の影響は無くなり、Ｐ（比例）フィー
ドバックだけが関係する。フィードバックゲインは普通
一定なので、比例定数をＫＰ　としてＺ軸３１にかかる
負荷（ハンドとハンドの把持物との総質量）の重量をＭ
Ｌ　とすると、　　　　ＭＬ　＝Δ×ＫＰ　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　…（１４）の関係があり、負荷重量Ｗと
位置偏差Δは比例関係にある。

【００２６】この比例関係を用いて位置偏差Δから先端
の質量ＭＬ　を推定することができる。そして質量ＭＬ
　を推定した後には、この質量ＭＬ　を補償する一定電
流をモータ３に流し、制御系をＰＩＤ制御に戻す。なお
、質量ＭＬ　を補償する電流とＩ（積分）制御のフィー
ドバックがあるときには、静定時の位置偏差Δと負荷重
量は比例しない。前記推定された質量ＭＬ　を（３）式
、（４）式、（６）式に代入して前記図３〜図７に記載
の実施例と同様に２軸の角加速度調整、Ｚ軸の加速度調
整、１軸の角加速度調整を演算することとなる。

【００２７】次に、前記実施例の動作を図９を参照して
説明する。まず、Ｚ軸３１の先端に設けられたハンド５
を閉結（クローズ）することにより、部品等の対象物で
ある把持物６の把持を検知する（ステップ２００）。Ｐ
ＩＤ制御系におけるＺ軸３１のサーボ系のうちＩ（積分
）制御のフィードバック定数を「０」にしてＰＤ制御系
とする（ステップ２０１）。このＰＤ制御系とすること
により質量補正用の電流Ｉを「０」とし（ステップ２０
２）、このとき、Ｚ軸３１の先端が静止した状態で、こ
の静止した現在位置と目的位置との位置偏差Δを読出す
（ステップ２０３）。この位置偏差Δから負荷質量ＭＬ
　を前記（１４）式に基づいて推定する（ステップ２０
４）。

【００２８】前記質量補正電流Ｉを「０」とした状態で
Ｚ軸３１の先端の負荷を変動させて質量ＭＬ　とＺ軸３
１の位置偏差Δとの関係から比例定数Ｋｉ　を求める。また、前記質量ＭＬ　と質量補正電流Ｉとの間には　　
　　ＭＬ　＝Ｋｉ　・Ｉ　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　…（１５）の関係があり、この関係から負荷
を変動した際に位置変動Δが「０」となるような質量補
正用電流Ｉを測定し比例定数Ｋｉ　を求めておく。この
ようにして前記（１５）式に基づき質量ＭＬ　から質量
補正電流Ｉを計算する（ステップ２０５）。この質量補
正電流ＩをＺ軸３１のモータ３に出力して位置偏差Δを
「０」に近くする（ステップ２０６）。

【００２９】ここで、前記図３ないし図７に記載と同様
にして、２軸２１についての無負荷時における最大角加
速度θ２ＭＡＸを測定し、またモータ２の定格表から最
大トルクＴ２ＭＡＸを読出して前記（１０）式に基づい
て無負荷時のイナーシャＩ２０を算出する。次に、Ｚ軸
３１のＰＩＤ制御系におけるＩ（積分）制御のフィード
バックゲインを元の値に戻す（ステップ２０７）。前記
ステップ２０４で推定した質量ＭＬ　の負荷時における
イナーシャＩ２　は　　　　Ｉ２　＝Ｉ２０＋ＭＬ　（Ｌ２　）２　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　…（１６）として算出する（ステップ２０８）
。ここで、Ｌ２　は２軸２１のモータ軸の中心から負荷
の重心までの距離である。これから質量ＭＬ　の負荷時
の角加速度の最大値θ２ＭＡＸを次式により求める（ス
テップ２０９）。

【００３０】　　　　Ｉ２　・θ２　＝Ｉ２０・θ２ＭＡＸ　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　…（１７）この値を最大角加速度として制御
コントローラに指示することにより、負荷に応じた最大
角加速度を実現することができる。Ｚ軸も同様の手段で
実現できる。また１軸の場合は無負荷でθ２　＝０のと
きのイナーシャＩ１００　と、無負荷でθ２　＝９０°
の時のイナーシャＩ１０９０の差が前記（１２）式のよ
うな関係の場合にも前記図３ないし図７に記載の実施例
と同様にして最大角速度を算出する。

【００３１】なお、本実施例においてはロボットアーム
を２つとして構成したが、２以上のロボットアーム又は
単一のロボットアームの場合においてもロボットアーム
の先端にＺ軸アームを有する構成であればいずれにも適
用することができる。

【００３２】

【発明の効果】以上のように本発明においては、無負荷
時のイナーシャ及び力覚センサの検出重量に基づく負荷
時のイナーシャを演算し、この負荷時のイナーシャに基
づいて負荷時におけるロボットアームの最大角加速度を
演算することにより、力覚センサの検出重量に適合した
最適な最大角加速度でロボットアーム又はＺ軸アームを
動作できることとなり、ロボットの空間移動時間を最短
にする。特に、ツールチェンジャを用いて種々のハンド
を取替える場合、又はハンドの把持物が種々異なる重量
の場合には全体の作業時間を短縮する効果を有する。

【００３３】また、他の本発明においては、積分制御の
フィードバック定数を零として比例・微分制御でＺ軸ア
ームを動作させ、この現在位置と目標位置との位置偏差
からＺ軸アームの先端に設けられたハンドで把持された
対象物の質量を推定し、この推定質量に負荷時のイナー
シャを演算し、この負荷時のイナーシャから負荷時にお
ける各種負荷に適合する最大角加速度を演算する。この
最大角加速度に基づいてロボットアームのアーム軸を駆
動制御することにより、高価格な力覚センサを設けるこ
となくロボットの空間移動時間を短縮化する。また、Ｚ
軸アーム先端に力覚センサを設ける必要がなくなり、ス
カラ型ロボットの構成、特にＺ軸アームの構成を簡略化
すると共にアーム自体の重量を軽量化する効果を有する
。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理説明図である。

【図２】他の本発明の原理説明図である。

【図３】図１記載の発明の一実施例に適用されるスカラ
型ロボットの概略構成図である。

【図４】図３記載実施例のロボットアームの支点と重心
とのイナーシャ説明図である。

【図５】図３記載実施例の各ロボットアームのイナーシ
ャ説明図である。

【図６】図３記載実施例が適用される具体的ブロック図
である。

【図７】図２記載の発明の一実施例に適用されるスカラ
型ロボットの概略構成図である。

【図８】図７記載の実施例におけるＰＩＤ制御系ブロッ
ク図である。

【図９】図７記載の実施例における動作フローチャート
である。

【符号の説明】

１…１軸のモータ２…２軸のモータ３…Ｚ軸のモータ４…力覚センサ５…ハンド６…把持物７…センサ処理回路８…ＡＤコンバータ９…制御コントローラ１０…制御回路１１…１軸１２…１軸アーム２１…２軸２２…２軸アーム３１…Ｚ軸３２…Ｚ軸アーム

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　ロボットアームの先端とハンドとの間
に力覚センサを備えるスカラ型ロボットの動作を制御す
るロボットの制御方法において、前記ハンド及び当該ハ
ンドで把持された対象物が無い無負荷時における最大角
加速度を測定し、当該測定された最大角加速度と前記ロ
ボットアームを駆動するモータの最大トルクとから無負
荷時におけるイナーシャを演算する無負荷イナーシャ演
算工程と、前記無負荷イナーシャ演算工程の無負荷時に
おけるイナーシャ及び力覚センサの検出質量に基づいて
負荷時におけるイナーシャを演算する負荷イナーシャ演
算工程と、前記負荷時のイナーシャに基づいて負荷時の
質量に対応する前記ロボットアームの最大角加速度を演
算する最大角加速度演算工程とを備え、前記最大角加速
度に基づいてロボットアームのアーム軸を駆動制御する
ことを特徴とするロボット制御方法。
【請求項２】　　前記請求項１記載のロボットの制御方
法において、前記無負荷イナーシャ演算工程及び負荷イ
ナーシャ演算工程で前記ロボットアームのＺ軸動作にお
ける無負荷時及び負荷時の各等価イナーシャを演算し、
当該負荷時のイナーシャに基づいて最大角加速度演算工
程で負荷時における最大加速度を演算することを特徴と
するロボットの制御方法。
【請求項３】　　前記請求項１又は２記載のロボットの
制御方法において、複数のロボットアームを各々連結支
持する複数軸における各々に対するモータの各イナーシ
ャを、前記無負荷イナーシャ演算工程、負荷イナーシャ
演算工程で各々演算し、各イナーシャに基づいて前記ロ
ボットアームの最大角加速度を最大角加速度演算工程で
演算することを特徴とするロボット制御方法。
【請求項４】　　ロボットアームの先端に設けられるＺ
軸アームを備えるスカラ型ロボットであって、前記Ｚ軸
アームをＺ軸方向に動作させるモータを比例・積分・微
分制御のサーボ制御系に基づいて制御するロボット制御
方法において、前記Ｚ軸アーム先端に設けられたハンド
及び当該ハンドで把持された対象物が無い無負荷時にお
ける最大角加速度を測定し、当該測定された最大角加速
度と前記ロボットアームを駆動するモータの最大トルク
とから無負荷時におけるイナーシャを演算する無負荷イ
ナーシャ演算工程と、前記Ｚ軸アームを比例・微分制御
のサーボ制御系で目標位置へ動作させ、当該動作後の位
置と目標位置との位置偏差から前記ハンドに把持された
対象物の質量を推定する質量推定工程と、前記無負荷イ
ナーシャ演算工程の無負荷時におけるイナーシャ及び質
量推定工程の推定質量に基づいて負荷時におけるイナー
シャを演算する負荷イナーシャ演算工程と、前記負荷時
のイナーシャに基づいて負荷時の質量に対応する前記ロ
ボットアームの最大角加速度を演算する最大角加速度演
算工程とを備え、前記最大角加速度に基づいてロボット
アームのアーム軸を駆動制御することを特徴とするロボ
ット制御方法。
【請求項５】　　前記請求項４記載のロボットの制御方
法において、複数のロボットアームを各々連結支持する
複数軸における各々のモータに対する各イナーシャを、
前記無負荷イナーシャ演算工程、負荷イナーシャ工程で
各々演算し、各イナーシャに基づいて前記ロボットアー
ムの最大角加速度を最大角加速度演算工程で演算するこ
とを特徴とするロボット制御方法。