JPH0580002B2 - - Google Patents
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- JPH0580002B2 JPH0580002B2 JP10293190A JP10293190A JPH0580002B2 JP H0580002 B2 JPH0580002 B2 JP H0580002B2 JP 10293190 A JP10293190 A JP 10293190A JP 10293190 A JP10293190 A JP 10293190A JP H0580002 B2 JPH0580002 B2 JP H0580002B2
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- vector
- path
- time
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Links
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- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 11
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- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 5
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- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 7
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- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Numerical Control (AREA)
- Manipulator (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、折線をロボツトハンドの経路とする
場合、ロボツトハンドの速度を連続的とし折点近
傍でロボツトハンドの経路が曲線状となるように
経路補間するロボツトハンドの経路補間方法に関
する。
場合、ロボツトハンドの速度を連続的とし折点近
傍でロボツトハンドの経路が曲線状となるように
経路補間するロボツトハンドの経路補間方法に関
する。
ロボツトの移動経路の操作方法の1つに、
PTP(point to point)動作がある。PTP動作
は、経路上の有限個の通過点を指定し、この指定
通過点に従つて経路移動をさせる動作である。
PTP(point to point)動作がある。PTP動作
は、経路上の有限個の通過点を指定し、この指定
通過点に従つて経路移動をさせる動作である。
従来、PTP動作を連続して行う場合に、各ポ
イント(位置)毎に停止しないで通過するやり方
がとられる。その際、ポイントからポイントへの
折線部分は円弧で補間させる。例えば、2本の相
隣り合う折線との間では、該2本の折線を指定さ
れた半径を持つ円弧で連続化させる。
イント(位置)毎に停止しないで通過するやり方
がとられる。その際、ポイントからポイントへの
折線部分は円弧で補間させる。例えば、2本の相
隣り合う折線との間では、該2本の折線を指定さ
れた半径を持つ円弧で連続化させる。
かかる従来例では、折線をもとにした円弧の計
算が複雑であること、その結果、ロボツトの経路
移動前の計算時間に多大の時間を要し、ロボツト
の経路移動を実時間で行い得ないとの欠点を持
つ。更に、関節形ロボツトの各関節の動きを座標
にとつた関節角動作でのPTP動作高速化への応
用ができにくい欠点を持つ。
算が複雑であること、その結果、ロボツトの経路
移動前の計算時間に多大の時間を要し、ロボツト
の経路移動を実時間で行い得ないとの欠点を持
つ。更に、関節形ロボツトの各関節の動きを座標
にとつた関節角動作でのPTP動作高速化への応
用ができにくい欠点を持つ。
本発明の目的は、PTP動作の高速化を達成し
てなる経路補間方法を提供するものである。
てなる経路補間方法を提供するものである。
上記目的を達成するために、ロボツトハンドの
折線経路の補間方法であつて、前記折線経路上の
点Aから折点Bの方向へ進み前記折点Bにおいて
速度が零となる方向の第1の速度ベクトルと、前
記折点Bから折線経路上の点Cの方向へ進む速度
を零から単調増加させる第2の速度ベクトルとの
合成速度ベクトルを単位時間毎に求め、前記単位
時間毎に求めた合成ベクトルをその時点における
ロボツトハンドの位置ベクトルに加えたものを位
置指令量としてロボツトハンドを制御し、前記ロ
ボツトハンドの経路が曲線状となるように経路を
補間するようにしたものである。
折線経路の補間方法であつて、前記折線経路上の
点Aから折点Bの方向へ進み前記折点Bにおいて
速度が零となる方向の第1の速度ベクトルと、前
記折点Bから折線経路上の点Cの方向へ進む速度
を零から単調増加させる第2の速度ベクトルとの
合成速度ベクトルを単位時間毎に求め、前記単位
時間毎に求めた合成ベクトルをその時点における
ロボツトハンドの位置ベクトルに加えたものを位
置指令量としてロボツトハンドを制御し、前記ロ
ボツトハンドの経路が曲線状となるように経路を
補間するようにしたものである。
また、前記第1の速度ベクトルを、折点Bにお
いて零となるように単調減少させる速度ベクトル
として経路を補間するようにしたものである。
いて零となるように単調減少させる速度ベクトル
として経路を補間するようにしたものである。
折点方向の速度を折点で零になるように単調減
少させる方向のベクトルと、折点から次の点の方
向成分として速度零から速度を単調増加させる方
向のベクトルとの合成ベクトルを折点の手前でロ
ボツトハンドに与えることにより、ロボツトハン
ドの速度が連続的となり、2つのベクトルを合成
するだけで曲線状の経路が得られるため、2直線
を円弧で結ぶ従来のものに比べ、計算が容易なた
め処理時間が短くて済むものである。しかも、得
られた経路は、折点を通過しない連続的なもので
あるため、ロボツトハンドの移動にかかる時間を
短縮することができるものである。
少させる方向のベクトルと、折点から次の点の方
向成分として速度零から速度を単調増加させる方
向のベクトルとの合成ベクトルを折点の手前でロ
ボツトハンドに与えることにより、ロボツトハン
ドの速度が連続的となり、2つのベクトルを合成
するだけで曲線状の経路が得られるため、2直線
を円弧で結ぶ従来のものに比べ、計算が容易なた
め処理時間が短くて済むものである。しかも、得
られた経路は、折点を通過しない連続的なもので
あるため、ロボツトハンドの移動にかかる時間を
短縮することができるものである。
以下、図面により本発明を詳述する。
第1図は3点A,B,Cを与えて、A→B→C
なる経路に従つてロボツトのハンドを移動させる
事例の説明図である。この3点A,B,Cはテイ
ーチングによつて教示された値であり、メモリに
テイーチングデータとして格納されている。
なる経路に従つてロボツトのハンドを移動させる
事例の説明図である。この3点A,B,Cはテイ
ーチングによつて教示された値であり、メモリに
テイーチングデータとして格納されている。
今、間を速度νa、間を速度νbとで移動さ
せ、且つこの移動はサンプリング時間T単位に行
うものとする。従つて、間のサンプリング点
数をna、間のサンプリング点数をnbとすると、
na=〔AB/νaT〕 ……(1) nb=〔BC/νbT〕 ……(2) の関係となる。ここに〔 〕なるカツコの意味
は、例えば(1)式では、naは、 AB/νaT≦na<AB/νaT+1 ……(3) の範囲の自然数であることを示す。従つて、各々
のサンプリング点における目標点は、それぞれ
ABをna等分、をnb等分する点となる。
せ、且つこの移動はサンプリング時間T単位に行
うものとする。従つて、間のサンプリング点
数をna、間のサンプリング点数をnbとすると、
na=〔AB/νaT〕 ……(1) nb=〔BC/νbT〕 ……(2) の関係となる。ここに〔 〕なるカツコの意味
は、例えば(1)式では、naは、 AB/νaT≦na<AB/νaT+1 ……(3) の範囲の自然数であることを示す。従つて、各々
のサンプリング点における目標点は、それぞれ
ABをna等分、をnb等分する点となる。
しかし、この方法でロボツトのハンドを駆動す
ると、点Bで速度が不連続となり、駆動不能とな
る。
ると、点Bで速度が不連続となり、駆動不能とな
る。
そこで、本発明では、点Bに到達する前に点A
から点Bに到達する前に、点Aから点B方向へは
点Bに到達した時に速度ゼロになるように速度を
単調減少し、点Bから点C方向へは速度をゼロか
ら単調増加するように経路を補間する。
から点Bに到達する前に、点Aから点B方向へは
点Bに到達した時に速度ゼロになるように速度を
単調減少し、点Bから点C方向へは速度をゼロか
ら単調増加するように経路を補間する。
第2図と第3図で本発明の基本的な考え方を説
明する。
明する。
第2図に示すように、点Aから点Bへの方向を
単位ベクトルea、点Bから点Cへの方向を単位ベ
クトルebとし、線分間の定速域の速度をνa、
線分間の定速域の速度をνbとする。更にベク
トルea方向の減速時間とベクトルeb方向の加速時
間を同一とし、その値をtoとする。更に、ベクト
ルea方向の速度単調減少を等減速度a、ベクトル
eb方向の速度単調増加を等加速度bとする。かか
る関係のもとでは、a、bは、 a=νa/to ……(4) b=νb/to ……(5) となる。
単位ベクトルea、点Bから点Cへの方向を単位ベ
クトルebとし、線分間の定速域の速度をνa、
線分間の定速域の速度をνbとする。更にベク
トルea方向の減速時間とベクトルeb方向の加速時
間を同一とし、その値をtoとする。更に、ベクト
ルea方向の速度単調減少を等減速度a、ベクトル
eb方向の速度単調増加を等加速度bとする。かか
る関係のもとでは、a、bは、 a=νa/to ……(4) b=νb/to ……(5) となる。
点Bを位置ベクトル〓b、線分上の減速開始
点を点D、その位置ベクトルを〓d、線分上の
加速終了点を点E、その位置ベクトルを〓cとす
ると、位置ベクトル〓d、〓cはそれぞれ以下とな
る。
点を点D、その位置ベクトルを〓d、線分上の
加速終了点を点E、その位置ベクトルを〓cとす
ると、位置ベクトル〓d、〓cはそれぞれ以下とな
る。
〓d=〓b−1/2at2 o〓a=〓b−1/2νato〓a……
(6) 〓c=〓b+1/2bt2 o〓b=〓b+1/2νbto〓b……
(7) 以上の如き経録補間によれば、A→Dの経路で
は定速度νaの移動を行い、D→Bの経路では定減
速度aに従つて減速し、点Bでは速度ゼロとな
る。次いで、B→Eの経路では定加速度bに従つ
て速度ゼロから連続的に速度を増してゆき、点E
では定速度νbとなる。次いで、E→Cの経路で
は、定速度νbに従つて移動する。
(6) 〓c=〓b+1/2bt2 o〓b=〓b+1/2νbto〓b……
(7) 以上の如き経録補間によれば、A→Dの経路で
は定速度νaの移動を行い、D→Bの経路では定減
速度aに従つて減速し、点Bでは速度ゼロとな
る。次いで、B→Eの経路では定加速度bに従つ
て速度ゼロから連続的に速度を増してゆき、点E
では定速度νbとなる。次いで、E→Cの経路で
は、定速度νbに従つて移動する。
以上のA→D→B→E→Cの経路移動では、速
度は連続的であり、且つ補間域前後の速度も連続
することとなり、円滑な補間を達成できる。
度は連続的であり、且つ補間域前後の速度も連続
することとなり、円滑な補間を達成できる。
以上はD→B、B→Eの間で速度補間を行う事
例であるが、速度補間と共に位置補間を行う場合
を次に説明する。
例であるが、速度補間と共に位置補間を行う場合
を次に説明する。
第3図は速度補間と位置補間とを実現させてる
PTP動作の説明図である。横軸に時間、縦軸に
速度をとつている。特性l1はB→E→Cでの速度
特性を示し、特性l2はA→D→Bでの速度特性を
示す。然るに、特性l1とl2とを同一時間軸でとら
え、図の時間軸でPTP動作を行わせる。即ち、
ハンドに対して、間は定速度νaで移動させる。
点Dで2つの方向DB→、BE→へのベクトル〓a、〓b
を与える。このベクトルは時間toの間与える。こ
の2つのベクトル〓a、〓bによつて、移動経路は
D→B→E→Cとはならず、Bを介さずに、Dか
らE方向にむけて、ベクトル〓a、〓bとの合成ベ
クトルに従つた曲線を描きながら移動する。to時
間後、位置Eに到達し、間は定速度νbで移動
させる。
PTP動作の説明図である。横軸に時間、縦軸に
速度をとつている。特性l1はB→E→Cでの速度
特性を示し、特性l2はA→D→Bでの速度特性を
示す。然るに、特性l1とl2とを同一時間軸でとら
え、図の時間軸でPTP動作を行わせる。即ち、
ハンドに対して、間は定速度νaで移動させる。
点Dで2つの方向DB→、BE→へのベクトル〓a、〓b
を与える。このベクトルは時間toの間与える。こ
の2つのベクトル〓a、〓bによつて、移動経路は
D→B→E→Cとはならず、Bを介さずに、Dか
らE方向にむけて、ベクトル〓a、〓bとの合成ベ
クトルに従つた曲線を描きながら移動する。to時
間後、位置Eに到達し、間は定速度νbで移動
させる。
第4図に、点Dで2方向DB→、BE→のベクトル〓
a、〓bを与えた場合の点Dから点Eへの移動経路
を示す。点Dから点Eへの移動経路は本来連続的
であるが、サンプリング点に従つて移動させてい
るため、その経路は不連続となつている。サンプ
リング点の考え方は、間を例えば6点D1,
D2,D3,D4,D5,Bサンプルし、間を6点
E1;E2,E3,E4,E5,Eサンプルし、各サンプ
ル点の合成点毎にベクトルea、ebを与えて合成ベ
クトルし得る。この合成ベクトルで形成される経
路D→P1→P2→P3→P4→P5→Eが各サンプル点
の合成点対応位置となる 。以上でのD→Eの経
路が位置補間された経路を示す。
a、〓bを与えた場合の点Dから点Eへの移動経路
を示す。点Dから点Eへの移動経路は本来連続的
であるが、サンプリング点に従つて移動させてい
るため、その経路は不連続となつている。サンプ
リング点の考え方は、間を例えば6点D1,
D2,D3,D4,D5,Bサンプルし、間を6点
E1;E2,E3,E4,E5,Eサンプルし、各サンプ
ル点の合成点毎にベクトルea、ebを与えて合成ベ
クトルし得る。この合成ベクトルで形成される経
路D→P1→P2→P3→P4→P5→Eが各サンプル点
の合成点対応位置となる 。以上でのD→Eの経
路が位置補間された経路を示す。
以上の位置補間での位置ベクトルは以下とな
る。今、点Dでの時間をt=0とする。ベクトル
〓a方向速度成分はa(to−t)、ベクトル〓b方向
速度成分はbtである。従つて、t時間後の移動成
分は、ベクトル〓aに関しては−1/2a(to−t)2、 ベクトル〓bに関しては1/2bt2となる。これによ り、点DE間の位置ベクトルP(t)は、 〓(t)=〓b−1/2a(to−t)2〓a+1/2bt2〓b ……(8) となる。これより、速度を求めると、 d〓(t)/dt=a(to−t)〓a+bt〓b=ato〓a+(b
〓b−a〓a)t=νa〓a+(νb〓b−νa〓a)t/to…
…(9) となる。加速度は d2〓(t)/dt2=b〓b−a〓a=νb〓b−νa〓a/to=一
定 ……(10) となる。かかる(9)、(10)式より、DE間では速度は
連続であり、且つ補間域前後の速度は連続であ
る。
る。今、点Dでの時間をt=0とする。ベクトル
〓a方向速度成分はa(to−t)、ベクトル〓b方向
速度成分はbtである。従つて、t時間後の移動成
分は、ベクトル〓aに関しては−1/2a(to−t)2、 ベクトル〓bに関しては1/2bt2となる。これによ り、点DE間の位置ベクトルP(t)は、 〓(t)=〓b−1/2a(to−t)2〓a+1/2bt2〓b ……(8) となる。これより、速度を求めると、 d〓(t)/dt=a(to−t)〓a+bt〓b=ato〓a+(b
〓b−a〓a)t=νa〓a+(νb〓b−νa〓a)t/to…
…(9) となる。加速度は d2〓(t)/dt2=b〓b−a〓a=νb〓b−νa〓a/to=一
定 ……(10) となる。かかる(9)、(10)式より、DE間では速度は
連続であり、且つ補間域前後の速度は連続であ
る。
次に、位置補間の他の例を第5図で説明する。
第5図は、3個の経路1、2、3を示す。経路1
はなる経路を持つ事例であり、経路2はな
る経路を持つ事例であり、経路3はHIなる経路
を持つ事例である。ここで、F点は、点DからA
よりに、等速度νaで時間taだけ移動した点とす
る。更に、H点は、点BからDよりに加速度aで
時間(to−tb)だけ移動した点とする。点Dは第
4図で示した点Dと同一点を示す。
第5図は、3個の経路1、2、3を示す。経路1
はなる経路を持つ事例であり、経路2はな
る経路を持つ事例であり、経路3はHIなる経路
を持つ事例である。ここで、F点は、点DからA
よりに、等速度νaで時間taだけ移動した点とす
る。更に、H点は、点BからDよりに加速度aで
時間(to−tb)だけ移動した点とする。点Dは第
4図で示した点Dと同一点を示す。
(1) 先ず、A→F→G→Cなる経路1では、各区
間、、毎に次の如き制御を行う。
間、、毎に次の如き制御を行う。
(1‐) 区間の時、即ちt<0時。
t<0としたのは、F点を時間t=0とし
ているためによる。この区間では、ベクトル
ea方向へは定速度移動、ベクトルeb方向へは
移動ベクトルを与えない。この結果、移動は
AF→の方向となる。この区間での位置ベクト
ル〓(t)は、 〓(t)=〓b−{a/2t2 o+νa(ta−t)}〓a ……(11) となる。速度は、 d〓(t)/dt=νa〓a ……(12) となる。
ているためによる。この区間では、ベクトル
ea方向へは定速度移動、ベクトルeb方向へは
移動ベクトルを与えない。この結果、移動は
AF→の方向となる。この区間での位置ベクト
ル〓(t)は、 〓(t)=〓b−{a/2t2 o+νa(ta−t)}〓a ……(11) となる。速度は、 d〓(t)/dt=νa〓a ……(12) となる。
(1‐) 区間に相当するFG→での相当区間、即
ち、0≦t<taの時。
ち、0≦t<taの時。
この区間では、ベクトルea方向へは定速度
νa移動、ベクトル〓b方向へは定加速度運動
を与える。この結果、FG→の方向にむけて移
動点は曲線変化を起す。この区間での位置ベ
クトル〓(t)は、 〓(t)=〓b−{a/2t2 o+νa(ta−t)}〓a……(13
) 又は 〓(t)=〓∫+νat〓a+b/2t2〓b……(14) となる。速度は、 d〓/dt=νa〓a+νbt/to〓b ……(15) となる。
νa移動、ベクトル〓b方向へは定加速度運動
を与える。この結果、FG→の方向にむけて移
動点は曲線変化を起す。この区間での位置ベ
クトル〓(t)は、 〓(t)=〓b−{a/2t2 o+νa(ta−t)}〓a……(13
) 又は 〓(t)=〓∫+νat〓a+b/2t2〓b……(14) となる。速度は、 d〓/dt=νa〓a+νbt/to〓b ……(15) となる。
(1‐) 区間に相当するFG→での相当区間、即
ち、ta≦t<toの時。
ち、ta≦t<toの時。
この区間では、ベクトル〓a方向へは定減
速度移動、ベクトル〓b方向へは定加速度移
動運動を与える。この結果、(1−)で形
成された経路に引き続く経路として経路1上
にベクトル〓aと〓bとで合成された合成ベク
トルを得る。
速度移動、ベクトル〓b方向へは定加速度移
動運動を与える。この結果、(1−)で形
成された経路に引き続く経路として経路1上
にベクトル〓aと〓bとで合成された合成ベク
トルを得る。
この区間での位置ベクトル〓(t)は、
〓(t)=〓b−a/2{to−(t−ta)}2〓a
+b/2t2〓b ……(16)
又は
〓(t)=〓∫−νata〓a+a/2(t−ta)2〓a
+b/2t2〓b=〓d+a/2(t−ta)2〓a
+b/2t2〓b ……(17)
となる。速度は、
d〓(t)/dt=νa〓a+νa(ta/to)〓a
+(νb〓b−νa〓a)t/to ……(18)
となる。
(1‐) to≦t<to+taの時。
この区間では、ベクトル〓a方向へは定減
速度移動、ベクトル〓b方向へは定速度移動
の運動を与える。位置ベクトル〓(t)は、 (t)=〓b−a/2(to−(t−ta)}2〓a +{b/2t2 o+νb(t−to)}〓b ……(19) 又は、 〓(t)=〓d−a/2(t−ta)2〓a+b/2t2 o〓b ……(20) となる。速度は、 d〓(t)/dt=νa〓a+νb〓b−vbt−ta/to〓a ……(21) となる。
速度移動、ベクトル〓b方向へは定速度移動
の運動を与える。位置ベクトル〓(t)は、 (t)=〓b−a/2(to−(t−ta)}2〓a +{b/2t2 o+νb(t−to)}〓b ……(19) 又は、 〓(t)=〓d−a/2(t−ta)2〓a+b/2t2 o〓b ……(20) となる。速度は、 d〓(t)/dt=νa〓a+νb〓b−vbt−ta/to〓a ……(21) となる。
(1<) t≧to+taの時。
この区間では、ベクトル〓a方向へは移動
なしで、ベクヘルeb方向へは定速度移動を行
わせる。この時の位置ベクトル〓(t)は、 〓(t)=〓b+{b/2t2 o+νb(t−to)}〓b ……(22) 又は、 〓(t)=〓d+a/2(to+ta−ta)〓2 ab/2t2 o〓b +νb(t−to}〓b ……(23) となる。速度は、 d〓(t)/dt=νb〓b ……(24) となる。
なしで、ベクヘルeb方向へは定速度移動を行
わせる。この時の位置ベクトル〓(t)は、 〓(t)=〓b+{b/2t2 o+νb(t−to)}〓b ……(22) 又は、 〓(t)=〓d+a/2(to+ta−ta)〓2 ab/2t2 o〓b +νb(t−to}〓b ……(23) となる。速度は、 d〓(t)/dt=νb〓b ……(24) となる。
以上の(1−)〜(1‐)で、各区間内
における速度の連続性は明らかであるから、次
に各区間の境界点での連続性を示す。今、速度
ベクトルν(t)を与えると、 ν(t)=d〓(t)/dt ……(25) となる。微小時間を0とすると、 ν(−0)=ν(+0)=νa〓a ……(26) ν(ta−0)=ν(to+0)=νb〓b+νata/to〓a ……(27) ν(to+ta−0)=ν(to+ta+0)=νb〓b
……(28) となる。これにより、速度は全区間の境界点で
も連続性を示す。
における速度の連続性は明らかであるから、次
に各区間の境界点での連続性を示す。今、速度
ベクトルν(t)を与えると、 ν(t)=d〓(t)/dt ……(25) となる。微小時間を0とすると、 ν(−0)=ν(+0)=νa〓a ……(26) ν(ta−0)=ν(to+0)=νb〓b+νata/to〓a ……(27) ν(to+ta−0)=ν(to+ta+0)=νb〓b
……(28) となる。これにより、速度は全区間の境界点で
も連続性を示す。
(2) 次に、A→H→I→E→G→Cなる経路3で
は、以下となる。但し、点Hは、点Dから点B
の方向へ時間tbだけ寄つた時間での位置であ
る。今、点Hでの時間をt=0とする。この
時、点Hの位置ベクトル〓h及び位置Iの位置
ベクトル〓iは、 〓h=〓b−a/2(to−tb)2〓a……(29) 〓i=〓b−b/2(to−tb)2〓b……(30) となる。経路3上での位置ベクトルP(t)は、各
区間で次のようになる。
は、以下となる。但し、点Hは、点Dから点B
の方向へ時間tbだけ寄つた時間での位置であ
る。今、点Hでの時間をt=0とする。この
時、点Hの位置ベクトル〓h及び位置Iの位置
ベクトル〓iは、 〓h=〓b−a/2(to−tb)2〓a……(29) 〓i=〓b−b/2(to−tb)2〓b……(30) となる。経路3上での位置ベクトルP(t)は、各
区間で次のようになる。
(2‐) −tb≦t<0の時。
〓(t)=Pb−a/2(to−tb−t)2〓a ……(31)
〓d〓(t)/dt=νato−tb−t/to〓a ……(32)
(2‐) 0≦t<to−tbの時。
P(t)=〓b−a/2(to−tb−t)2〓a+b/2t2〓
b ……(33) d〓 (t)/dt=νato−tb/to〓a+(νb〓b−νa〓
a)t/to ……(34) (2‐) to−tb≦t<toの時。
b ……(33) d〓 (t)/dt=νato−tb/to〓a+(νb〓b−νa〓
a)t/to ……(34) (2‐) to−tb≦t<toの時。
(t)=〓b+b/2t2〓b ……(35)
d〓 (t)/dt=νbt/to〓b ……(36)
以上の各区間内における速度の連続性は明らか
である。各区間の境界点でも連続性を有する。即
ち、 ν(−0)=ν(+0)=νato−tb/toea ……(37) ν(to−tb−0)=ν(to−tb+0) =νato−tb/to〓b ……(38) となるためによる。
である。各区間の境界点でも連続性を有する。即
ち、 ν(−0)=ν(+0)=νato−tb/toea ……(37) ν(to−tb−0)=ν(to−tb+0) =νato−tb/to〓b ……(38) となるためによる。
以上の説明から次のことが明らかとなる。A→
B→Cなる経路の他に、の経路上のどの時点
からでも曲線(上記実施例では、サンプルしてい
る故に、折点による曲線となる。但しサンプル区
間を小さくしてゆけば連続的な曲線を同じとな
る)に従つた補間が可能となる。且つの経路
上のどの時点からによる補間であつても、経路上
のすべての点に沿つて速度の連続性を持つことが
できる。これにより、ロボツトハンドの駆動が容
易となる。
B→Cなる経路の他に、の経路上のどの時点
からでも曲線(上記実施例では、サンプルしてい
る故に、折点による曲線となる。但しサンプル区
間を小さくしてゆけば連続的な曲線を同じとな
る)に従つた補間が可能となる。且つの経路
上のどの時点からによる補間であつても、経路上
のすべての点に沿つて速度の連続性を持つことが
できる。これにより、ロボツトハンドの駆動が容
易となる。
次に、各経路1、2、3、4での点Fから点G
までの移動時間を比較する。
までの移動時間を比較する。
(1) 経路1での移動時間。
ベクトル〓a方向成分では最初の時間taの間
は定速度移動、次の時間toの間は等減速速度移
動である。ベクトル〓b方向成分では、最初の
時間toの間は、等加速度移動、次の時間taの間
は定速度移動である。従つて、移動時間はtl
は、 tl=ta+to ……(39) となる。
は定速度移動、次の時間toの間は等減速速度移
動である。ベクトル〓b方向成分では、最初の
時間toの間は、等加速度移動、次の時間taの間
は定速度移動である。従つて、移動時間はtl
は、 tl=ta+to ……(39) となる。
(2) 経路2での移動時間。
経路を、、と3分割して考えると、
区間では、時間taの間、ベクトル〓a方向成
分のみ定速度で移動し、区間では、toの間
は、ベクトル〓a方向成分では等減速度移動で
あり、同時にベクトル〓b方向成分では等加速
度移動である。区間では、時間taの間は、
ベクトル〓b方向成分のみ定速度移動であるか
ら、全区間の移動時間は、区間とと
での総移動時間となる。従つて、移動時間tl
は、 tl=ta+to+ta=2ta+to ……(40) (3) 経路3での移動時間。
区間では、時間taの間、ベクトル〓a方向成
分のみ定速度で移動し、区間では、toの間
は、ベクトル〓a方向成分では等減速度移動で
あり、同時にベクトル〓b方向成分では等加速
度移動である。区間では、時間taの間は、
ベクトル〓b方向成分のみ定速度移動であるか
ら、全区間の移動時間は、区間とと
での総移動時間となる。従つて、移動時間tl
は、 tl=ta+to+ta=2ta+to ……(40) (3) 経路3での移動時間。
経路3を、区間、、、、と5
分割してそれぞれの区間での移動時間は、 区間の移動時間=ta 区間の移動時間=tb 区間の移動時間=to−tb 区間の移動時間=tb 区間の移動時間=ta 従つて、経路3での移動時間tlは、 tl=to+2ta+tb ……(41) となる。
分割してそれぞれの区間での移動時間は、 区間の移動時間=ta 区間の移動時間=tb 区間の移動時間=to−tb 区間の移動時間=tb 区間の移動時間=ta 従つて、経路3での移動時間tlは、 tl=to+2ta+tb ……(41) となる。
(4) 経路4での移動時間。
経路を区間と区間と2分割する。区間
FBでは、ベクトルea方向成分のみの定速度移
動であり、区間の距離は、1/2νato+νataで あるから、この距離を定速度νaで移動すると、
移動時間は、1/2to+taとなる。同様に区間 では、距離は1/2νbto+νltaであり、定速度で移 動してかかる時間は、1/2to+taとなる。従つ て、経路4の移動時間tlは、 tl=to+2ta ……(42) となる。
FBでは、ベクトルea方向成分のみの定速度移
動であり、区間の距離は、1/2νato+νataで あるから、この距離を定速度νaで移動すると、
移動時間は、1/2to+taとなる。同様に区間 では、距離は1/2νbto+νltaであり、定速度で移 動してかかる時間は、1/2to+taとなる。従つ て、経路4の移動時間tlは、 tl=to+2ta ……(42) となる。
以上の4つの経路の比較をすると、線分ABか
ら線分BCへの移行をA→B→Cなる経路ではな
く、減速開始点Dより点Aの方向へ寄つたFで開
始すると、A→B→Cなる経路4の場合よりも移
動時間を短縮することができる。
ら線分BCへの移行をA→B→Cなる経路ではな
く、減速開始点Dより点Aの方向へ寄つたFで開
始すると、A→B→Cなる経路4の場合よりも移
動時間を短縮することができる。
第6図は、本発明の処理システムの実施例図を
示す。プロセツサ1はバス2を介してメモリ3、
テーブル4、乗除算器5、出力ポート6、入力ポ
ート7、テイーチングボツクス8とインターフエ
ースする。出力ポート6、入力ポート7はロボツ
ト本体9とバス2との間の入出力部を形成する。
示す。プロセツサ1はバス2を介してメモリ3、
テーブル4、乗除算器5、出力ポート6、入力ポ
ート7、テイーチングボツクス8とインターフエ
ースする。出力ポート6、入力ポート7はロボツ
ト本体9とバス2との間の入出力部を形成する。
プロセツサ1は各種の演算制御、及びバスを介
したメモリ3、テーブル4、乗除算器5、出力ポ
ート6、入力ポート7、テイーチングボツクス8
の管理を行う。メモリ3は、演算制御用のプログ
ラム及び各種のデータを格納する。テーブル4
は、三角関数、逆三角関数等を格納するデータテ
ーブルである。
したメモリ3、テーブル4、乗除算器5、出力ポ
ート6、入力ポート7、テイーチングボツクス8
の管理を行う。メモリ3は、演算制御用のプログ
ラム及び各種のデータを格納する。テーブル4
は、三角関数、逆三角関数等を格納するデータテ
ーブルである。
乗除算器5は乗除算専用のハードウエアであ
る。テイーチングボツクス8は、テイーチング時
のマン−マシンインターフエイス用のコンソール
である。このテイーチングボツクス8によつて指
示されてロボツトの駆動系或いはセンサから得ら
れるテイーチングデータはメモリ3に格納され
る。
る。テイーチングボツクス8は、テイーチング時
のマン−マシンインターフエイス用のコンソール
である。このテイーチングボツクス8によつて指
示されてロボツトの駆動系或いはセンサから得ら
れるテイーチングデータはメモリ3に格納され
る。
第5図に示した経路の中のどれを補間用として
選択するかは、動作モード及び各テイーチングデ
ータによつて事前に設定しておく。この選択の指
示はプロセツサ1が行う。
選択するかは、動作モード及び各テイーチングデ
ータによつて事前に設定しておく。この選択の指
示はプロセツサ1が行う。
動作を説明する。
先ず、テイーチングボツクス8からの指示によ
りロボツト本体9の所定の部位を所定の位置まで
駆動し、この位置におけるアクチユエータの変位
検出器(図示せず)の値を読み取り、この値から
ハンドの空間内における位置を計算しテイーチン
グデータとしてメモリ3に格納する。実際の操作
時には、先ずメモリ3から動作モードに従つてテ
イーチングデータを読出す。次にテイーチングボ
ツクス8による指示(例えば速度の指示)に従つ
て、テイーチングデータの点間の補間処理を行
う。
りロボツト本体9の所定の部位を所定の位置まで
駆動し、この位置におけるアクチユエータの変位
検出器(図示せず)の値を読み取り、この値から
ハンドの空間内における位置を計算しテイーチン
グデータとしてメモリ3に格納する。実際の操作
時には、先ずメモリ3から動作モードに従つてテ
イーチングデータを読出す。次にテイーチングボ
ツクス8による指示(例えば速度の指示)に従つ
て、テイーチングデータの点間の補間処理を行
う。
点間の補間処理を第5図の事例で説明する。先
ず、定速度νa、νb及び加速度a、b、選択経路を
指定する。この指定はプロセツサ1が行う。プロ
セツサ1は上記各指定値に基づき選択経路に従つ
た補間処理を行う。この補間処理とは、上記選択
経路の細分化、細分化した区間内での方向ベクト
ル及びその速度等の指定を云う。乗除算器5は各
区間毎に補間演算を行う。補間演算は前述した各
種の演算式であり、乗算、除算、加算、減算の組
合せより成る単純な演算に係る。乗除算器5の出
力は、テーブル4の内容を利用してハンドの対偶
変位に座標変換を受け、出力ポート6を通じてロ
ボツト本体7に送られアクチユエータの作動で行
う。
ず、定速度νa、νb及び加速度a、b、選択経路を
指定する。この指定はプロセツサ1が行う。プロ
セツサ1は上記各指定値に基づき選択経路に従つ
た補間処理を行う。この補間処理とは、上記選択
経路の細分化、細分化した区間内での方向ベクト
ル及びその速度等の指定を云う。乗除算器5は各
区間毎に補間演算を行う。補間演算は前述した各
種の演算式であり、乗算、除算、加算、減算の組
合せより成る単純な演算に係る。乗除算器5の出
力は、テーブル4の内容を利用してハンドの対偶
変位に座標変換を受け、出力ポート6を通じてロ
ボツト本体7に送られアクチユエータの作動で行
う。
この際の座標変換の意味は以下となる。テイー
チングデータはアクチユエータの変位検出器の検
出位置でのデータであり、実際のアクチユエータ
の位置とは異なる。また、ハンドは対偶変位とし
て操作入力を受けて作動する。かかる対偶変位を
出力するに必要な処理が座標変換処理である。こ
の処理はプロセツサ1が行う。かかる実施例によ
れば演算内容は簡単であり且つ速度の連続性を保
持できる。実時間でハンド補間制御が可能となつ
た。2本の線分、が第9図に示す如く一
直線上にある場合の経路補間を説明する。第7
図、第9図に示すごとく、まず線分AB上を定速
度νaで移動中時刻T1で等減速度aで減速し時刻
T2で速度ゼロとなるとともに点Bに達するよう
に等減速度a及び減速開始点G1を決定する。こ
の減速に要した時間と同じ時間点Bから点C方向
へ加速し時刻T3で速度νbとなるように等加速度
b及び加速終了点G2を決定する。
チングデータはアクチユエータの変位検出器の検
出位置でのデータであり、実際のアクチユエータ
の位置とは異なる。また、ハンドは対偶変位とし
て操作入力を受けて作動する。かかる対偶変位を
出力するに必要な処理が座標変換処理である。こ
の処理はプロセツサ1が行う。かかる実施例によ
れば演算内容は簡単であり且つ速度の連続性を保
持できる。実時間でハンド補間制御が可能となつ
た。2本の線分、が第9図に示す如く一
直線上にある場合の経路補間を説明する。第7
図、第9図に示すごとく、まず線分AB上を定速
度νaで移動中時刻T1で等減速度aで減速し時刻
T2で速度ゼロとなるとともに点Bに達するよう
に等減速度a及び減速開始点G1を決定する。こ
の減速に要した時間と同じ時間点Bから点C方向
へ加速し時刻T3で速度νbとなるように等加速度
b及び加速終了点G2を決定する。
次に第9図点G1と点G2の区間を点G1、時刻T1
に等減速度aで減速を開始すると同時に等加速度
bで加速を開始すると、第8図に示す速度曲線と
なり、時刻T′3において第9図に示す点G2に達す
る。
に等減速度aで減速を開始すると同時に等加速度
bで加速を開始すると、第8図に示す速度曲線と
なり、時刻T′3において第9図に示す点G2に達す
る。
次に移動時間について示す。
減速に要する時間をtoとすると、等減速度a=
−νa/to、等加速度b=νb/toであり、区間G1B
の距離は1/2νato、区間G2Bの距離は1/2νbtoで
あ る。従つて 〔区間G1Bを等速度νaで移動するに要する時間〕 +〔区間G2Bを等速度νbで移動するに要する時
間〕 =1/2to+1/2to=to また、〔区間G1G2を等加速度(b −a)で移動するに要する時間〕 =〔区間G1G2の距離〕/{1/2〔等加速度(b −a)〕×〔移動時間〕} 故に 〔移動時間〕= √1/2(νa+νb)to/{1/2(νa/to+νb/
to)}=to となる。
−νa/to、等加速度b=νb/toであり、区間G1B
の距離は1/2νato、区間G2Bの距離は1/2νbtoで
あ る。従つて 〔区間G1Bを等速度νaで移動するに要する時間〕 +〔区間G2Bを等速度νbで移動するに要する時
間〕 =1/2to+1/2to=to また、〔区間G1G2を等加速度(b −a)で移動するに要する時間〕 =〔区間G1G2の距離〕/{1/2〔等加速度(b −a)〕×〔移動時間〕} 故に 〔移動時間〕= √1/2(νa+νb)to/{1/2(νa/to+νb/
to)}=to となる。
従つて本発明の経路補間方法を用いると、移動
時間は線分上を一定速度νa、線分上を一定
速度νbで移動させた場合と等しくすることができ
る。
時間は線分上を一定速度νa、線分上を一定
速度νbで移動させた場合と等しくすることができ
る。
2本の平行な直線、があつて、両者の
中継経路を補間する場合にあつても本発明は適用
できる。更に、PTP動作としてはデカルト座標
系における直線だけでなく、ロポツトのアクチユ
エータの変位を座標軸にとつた座標系での直線駆
動の場合にも適用できる。
中継経路を補間する場合にあつても本発明は適用
できる。更に、PTP動作としてはデカルト座標
系における直線だけでなく、ロポツトのアクチユ
エータの変位を座標軸にとつた座標系での直線駆
動の場合にも適用できる。
本発明によれば、速度の連続性を維持したまま
の補間制御を達成できた。且つその補間処理内容
は簡単であるため、補間処理時間が短縮でき、補
間制御を実時間で行なえる。
の補間制御を達成できた。且つその補間処理内容
は簡単であるため、補間処理時間が短縮でき、補
間制御を実時間で行なえる。
また、本発明によれば、折線を形成する2つの
直線を経路とし、折点方向への直線上では、折点
で速度が零となるように単調減少させるベクトル
と折点からの直線上ではロボツトハンドの速度が
ある速度になるまで単調増加させるベクトルが与
えるように補間する直線補間のソフトを用いた場
合、ロボツトハンドが折線からの直線上で速度が
単調増加させるベクトルを折点の手前で与えるよ
うにすることにより、直線補間だけをするソフト
を容易に使用できる。
直線を経路とし、折点方向への直線上では、折点
で速度が零となるように単調減少させるベクトル
と折点からの直線上ではロボツトハンドの速度が
ある速度になるまで単調増加させるベクトルが与
えるように補間する直線補間のソフトを用いた場
合、ロボツトハンドが折線からの直線上で速度が
単調増加させるベクトルを折点の手前で与えるよ
うにすることにより、直線補間だけをするソフト
を容易に使用できる。
第1図はPTP動作説明図、第2図は本発明の
原理説明図、第3図は経路説明図、第4図は経路
の補間の説明図、第5図は多数の経路補間の説明
図、第6図は本発明の実施例図、第7図、第8
図、第9図は一直線上のPTP動作における補間
の説明図である。 1……プロセツサ、2……バス、3……メモ
リ、4……テーブル、5……乗除算器、6……出
力ポート、7……入力ポート、8……テイーチン
グボツクス、9……ロボツト本体。
原理説明図、第3図は経路説明図、第4図は経路
の補間の説明図、第5図は多数の経路補間の説明
図、第6図は本発明の実施例図、第7図、第8
図、第9図は一直線上のPTP動作における補間
の説明図である。 1……プロセツサ、2……バス、3……メモ
リ、4……テーブル、5……乗除算器、6……出
力ポート、7……入力ポート、8……テイーチン
グボツクス、9……ロボツト本体。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 ロボツトハンドの折線経路の補間方法であつ
て、 前記折線経路上の点Aから折点Bの方向へ進み
前記折点Bにおいて速度が零となる第1の速度ベ
クトルと、前記折点Bから折線経路上の点Cの方
向へ進む速度を零から単調増加させる第2の速度
ベクトルとの合成速度ベクトルを単位時間毎に求
め、前記単位時間毎に求めた合成ベクトルをその
時点におけるロボツトハンドの位置ベクトルに加
えたものを位置指令量としてロボツトハンドを制
御し、前記ロボツトハンドの経路が曲線状となる
ように経路を補間することを特徴とするロボツト
ハンドの経路補間方法。 2 前記第1の速度ベクトルを、折点Bにおいて
零となるように単調減少させる速度ベクトルとし
たことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
ロボツトハンドの経路補間方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10293190A JPH02288903A (ja) | 1990-04-20 | 1990-04-20 | ロボットハンドの経路補間方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10293190A JPH02288903A (ja) | 1990-04-20 | 1990-04-20 | ロボットハンドの経路補間方法 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14615182A Division JPS5936811A (ja) | 1982-08-25 | 1982-08-25 | ロボツトハンドの経路補間方法 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5091053A Division JPH0756605B2 (ja) | 1993-04-19 | 1993-04-19 | 折線経路補間機能を有するロボット |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02288903A JPH02288903A (ja) | 1990-11-28 |
| JPH0580002B2 true JPH0580002B2 (ja) | 1993-11-05 |
Family
ID=14340588
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10293190A Granted JPH02288903A (ja) | 1990-04-20 | 1990-04-20 | ロボットハンドの経路補間方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02288903A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0756605B2 (ja) * | 1993-04-19 | 1995-06-14 | 株式会社日立製作所 | 折線経路補間機能を有するロボット |
-
1990
- 1990-04-20 JP JP10293190A patent/JPH02288903A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02288903A (ja) | 1990-11-28 |
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