JPH06105412B2

JPH06105412B2 - 関節形ロボツトの動作制御方法

Info

Publication number: JPH06105412B2
Application number: JP62240725A
Authority: JP
Inventors: 稔加納; 明伸竹本; 弘直釜谷; 弘篠崎; 良一久富
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1987-09-28
Filing date: 1987-09-28
Publication date: 1994-12-21
Anticipated expiration: 2009-12-21
Also published as: JPS6484309A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、関節形ロボツトの動作制御方法に係り、特
に、あらかじめ教示された直交空間の各点を停止するこ
となく滑らかに連続的に移動させるのに好適な関節形ロ
ボツトの動作制御方法に関するものである。

〔従来の技術〕

関節形ロボツトは、そのロボツトアーム先端部を、あら
かじめ教示された直交空間の各点を移動させる場合、一
般にロボツト固有の関節角を基準として動作させるのが
最も動作特性が良い。しかし、関節角で動作させると、
ロボツトアーム先端は、直交座標系とは異なつた軌跡を
描き、その状況をあらかじめ予測し想定することはでき
ない。そのため、ロボツトアーム先端部が障害物に当つ
たりする事故が起る。そのような事態を回避するため、
例えば特公昭61−2964号公報記載のように、２点間を直
線で結び、ロボツトアーム先端部をこの直線路に沿つて
動作させる方法が知られている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術によれば、ロボツトアーム先端部が１個の
直線上を移動する際に、動作開始時に加速し、等速で移
動したあと、減速して終端に停止させるように構成され
ている。したがつて、複数の点を移動する際には、各直
線ごとに加速−等速−減速−停止を繰り返すことにな
り、移動に時間がかかるという問題があつた。これを逆
に、各教示点で停止することなく次の直線上へ軌道変更
して連続的に移動させるようにすると、各教示点で動作
速度方向が急変し、このため、ロボツトアームに過大な
負荷がかかるようになり、運動性能面に支障が生じるだ
けでなく、ロボツトアームおよびその駆動系に体しても
過大な負荷がかかり好ましいものとは言えなくなる恐れ
があつた。

本発明は、上記従来技術の問題点を解決するためになさ
れたもので、ロボツトアーム先端部を、各教示点ごと
に、加速−等速−減速−停止を繰り返すことなく連続的
に移動できるようにするとともに、教示点を通過する際
にロボツトアームに過大な負荷がかからない適正な速度
特性を付与しうる関節形ロボツトの動作制御方法を提供
することを、その目的とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明に係る関節形ロボッ
トの動作制御方法は、関節形ロボットのロボットアーム
先端部を、あらかじめ教示された直交空間の各点を移動
させ、特に定めた教示点近傍で、その移動方向を変えて
移動させる関節形ロボットの動作制御方法において、上
記ロボツトアーム先端を、特に定めた教示点とその前後
の教示点とを結ぶ直線路に沿つて指定の速度で移動さ
せ、前記特に定めた教示点近傍では、あらかじめ指定さ
れた半径をもち当該特に定めた教示点を交点とする２直
線の内接円の中心と一定速度で直線上を移動する仮想し
た複数の仮想動作点とを結ぶ仮想線と、前記内接円との
複数の交点を、それぞれ上記ロボツトアーム先端部の複
数の動作点として指令し、指定の速度で移動させるよう
にした方法である。

〔作用〕

上記の動作制御方法を関発した原理と作用を、第１図お
よび第２図を参照して説明する。

第１図は、本発明の関節形ロボツトの動作制御の原理を
説明する動作線図、第２図は、その速度特性図である。

第１図において、Piは、特に定めた教示点に係る教示さ
れた位置を表わす位置ベクトル（以下教示点という）で
ある。第１図では、教示点Piは、Pi_-1→Pi→Pi₊₁の順に
動作するように与えられている。

教示点Piを交点とする２直線（方向単位ベクトルei）および（方向単位ベクトルei₊₁）に対して、指定された半径ri
の内接円が定義でき、Oiは、この内接円の中心（位置ベ
クトル）である。SiおよびSi₊₁は、この内接円との接点
である。

第１図において、関節形ロボツトのロボツトアーム先端
部は次のように動く。

（１）Pi_-1→Siの区間指定された速度で、ロボツトアーム先端部はPi_-1→Siへ
移動する。

（２）Si→Pi→Si₊₁の区間指定された速度で、Si→Pi→Si₊₁の区間を破線のように
移動すると仮想する。このとき、仮想動作点は、l₁→l₂
→…→ljのように移動する。

このとき、この複数の仮想動作点l₁,l₂,…ljの内接円の
中心Oiとを結ぶ直線（１点鎖線）と内接円との複数の交
点c₁,c₂,…cjを求めることができる。

この求められた交点を、ロボツトアーム先端部の複数の
動作点として指令し、ロボツトアーム先端部を、c₁→c₂
→…→cjの順に動作させる。

（３）Si₊₁→Pi₊₁の区間指定された速度で、ロボツトアーム先端部はSi₊₁→Pi₊₁
へ移動する。

このように、教示点Piのコーナ部以外では、ロボツトア
ームは２個の教示点で構成される直線上を一定速度で動
き、特に定めた教示点Piの近傍では、仮想的に前記と同
様、直線上を動作するとして取扱うが、実際の経路は、
内接円上に写像され、内接円上を動くように指令され
る。

したがつて、本発明の第１の特徴は、ロボツトアーム先
端部は、特に定めた教示点近傍で停止することなく、滑
らかな軌跡を描いて移動していくものである。

本発明の第２の特徴は、２直線の夾角の大小によつて、
第２図に示すように、円弧上を移動する速度が変化する
ことにある。すなわち、夾角が大なるときは速度変化が
少なく、したがつて、ほぼ等速で円弧上を移動してゆ
く。これは、夾角が大なるときは、２直線で示される経
路の切り換わり点においては、動作の方向変化が小さ
く、したがつて高速のままロボツトアームが動作して
も、動作経路、アーム負荷およびアクチユエータ負荷の
変化は少ないので、その面に関する悪影響はなく、むし
ろ好ましい特性を与えることになる。夾角が小さい場合
には、十分減速したのち再び加速するような形で円弧上
を移動してゆく。これは、夾角が大なる場合と逆で、何
ら衝激力を発生することなく滑らかに移動してゆくこと
を示しており、さらに好ましい特性を与えていることに
なる。

本発明の第３の特徴は、第２の特徴の場合と同様、円弧
上を移動する速度が変化することから生じている。すな
わち、夾角が大で高速で移動する場合は、円弧部分の曲
率が小さいから、高速移動しても円弧がゆがんだりする
ことがない。このため、動作経路を指定する点が粗くと
も滑らかな円弧を描いて移動する。逆に、夾角が小さく
十分な減速と加速を伴なつて円弧上を移動するときは、
動作経路を指定する点の間隔が自動的に密になり、した
がつて、その場合も滑らかな円弧を描いて移動する。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を、第１図に加えて第３図ない
し第６図を参照して説明する。

関節形ロボツトにおいては、複数の特に定めた教示点Pi
があらかじめ与えられ、その教示点近傍で、ロボツトア
ーム先端部は、第１図に示したように移動方向を変えて
動作するものとし、その特性の解析式を導びく。

解析式を導びくに当つての前提条件は次のとおりであ
る。

〔前提条件Ｉ〕：複数の教示点（位置ベクトル）Piと、
その動作経路順が与えられていること。

〔前提条件II〕：複数の教示点間を直接移動するための
動作速度ｖが与えられていること。

〔前提条件III〕：教示点近傍で２直線に内接する内接
円を一意に決定できるための内接円半径もしくはそれと
等価な量が与えられていること。

ロボツトアームがPi_-1→Pi,Pi→Pi₊₁へ直線移動すると
きの直線距離を、それぞれLpi,Lp₊₁とすると、これらは
下式のように求められる。

Lpi＝|Pi−Pi_-1| …（１） Lpi₊₁＝|Pi₊₁−Pi| …（２）同様に、方向単位ベクトルを、それぞれei,ei₊₁とする
と、これらは、下式のように求められる。

ei＝（Pi−Pi_-1）/Lpi …（３） ei₊₁＝（Pi₊₁−Pi）/Lpi₊₁ …（４）２直線の夾角をθｉとすれば、θｉは次のように求められる。

θｉ＝cos^-1（−ei・ei₊₁） …（５）２直線と円弧の接点をそれぞれSi,Si₊₁としたとき、線
分との長さは等しく、第１図のLiで示され、その値は、内
接円の半径をriとすれば、次のように求められる。

内接円を決定できるriと等価な量として、線分をとり、その長さをri′とすれば、Liは次のように求め
ることもできる。

この場合は、内接円の半径riは、次式で与えられる。

以上により、接点SiおよびSi₊₁が、次のように求められ
る。

Si＝Pi_-1＋（Lpi−Li）ei …（９） Si₊₁＝Pi＋（Lpi₊₁−Li）ei₊₁ …（10）接点Siから内接円の中心Oiに向う方向単位ベクトルvi
は、次の関係をみたす解として、 vi・ei＝０ …（11） vi・（ei×ei₊₁）＝０ …（12） |vi|＝１ …（13）のように求められ、下式となる。

vi＝（ei₊₁＋cosθｉ・ei）/|sinθi| …（14）これより内接円の中心Oiが次のように得られる。

Oi＝Si＋ri・vi …（12）以上の値がわかつたとき、本発明の主眼である内接円上
の交点Cjは、教示点Piの近傍の仮想動作点ljが与えられ
ると、次のように求めることができる。

したがつて、教示点の近傍では、仮想動作点ljが与えら
れたとき、ロボツトアームに交点Cjへ動作するように制
御指令を与えると、ロボツトアーム先端部は内接円上を
滑らかに動いてゆくことになる。

次に、第３図は、本発明の一実施例に係る関節形ロボツ
トの動作制御方法を実現するロボツトシステムのブロツ
ク図、第４図は、その動作を説明する動作線図である。

第３図に示すロボツトシステムは、ロボツト本体におけ
るサーボモータ２と、制御装置１とで構成される。制御
装置１は、ロボツトを手動で動作させたり、動作した位
置を位置記憶手段18に記憶指令をしたり、ロボツトの動
作手順を入力し、動作手順記憶手段17に記憶指令をした
り、動作手順記憶手順17に記憶された動作手順に従つて
ロボツトに動作するように指令したりするための複数の
操作スイツチおよび動作状況他を表示するための表示装
置類を含む教示手段14と、演算手段15の出力するPWM
（パルス幅変調）指令を受けてPWM信号を発生するPWM信
号発生回路11と、そのPWM信号によつて動作し、ロボツ
ト本体におけるサーボモータ２に運転電流を供給するパ
ワー回路12と、サーボモータの回転位置を測定するため
にサーボモータ２に取りつけられたエンコーダのエンコ
ーダパルスを計数するパルスカウンタ13と、ロボツトア
ーム先端部の経由する複数の位置を記憶する位置記憶手
段18と、前記位置記憶手段18に記憶された複数の位置の
動作手順を記憶する動作手順記憶手段17と、演算手段15
の演算手順を記憶する演算手段記憶手段16と、教示手段
14の入力信号に応じて定められた演算手順記憶手段16内
に格納されている適切な演算手順を読み出し、必要に応
じて動作手順記憶手段17および位置記憶手段18に格納さ
れている情報を用いて演算を行ない、ロボツトを動作制
御する演算手段15（例えばマイクロコンピユータ等）か
ら成つている。

上記のような構成において、本発明は、演算手段15の動
作手順記憶手段17に格納されている動作手順に従い、適
宜位置記憶手段18に格納されている位置情報を参照しな
がら、演算手順記憶手段16に格納された演算手順通りに
演算を実行し、ロボツトを動作制御する信号を発生し、
PWM信号発生回路に出力することにより動作制御が実現
される。

次に、演算手順記憶手段16に格納するべき演算手順につ
いて、さらに詳細に説明する。

説明を簡単にするために、第４図に示すように、ロボツ
トアーム先端部は、位置P₀を始点として位置P₁,P₂,P₃を
順次経由して、位置P₄へ移動するものとする。

また、ロボツトアーム先端は、初期位置P₀にあるものと
し、位置P₁,P₂,P₃の近傍では、本発明に係る内接円の円
弧上を移動するものとする。

上記動作を実現するために、位置記憶手段18には表１に
例示するような位置データが格納されている。

表１の位置データを記憶するロボツトは、４軸構成の関
節形ロボツトであり、各軸について、第３図に示したパ
ルスカウンタ13の計数値を記憶するようにしている。こ
のパルスカウンタ値は、ロボツト機構によつて定められ
るある一定の関係により、静止座標系を基準とするロボ
ツトの関節角に容易に変換することができる。また、こ
のパルスカウンタ値は、静止座標系の位置に変換するこ
とができる。以下、パルスカウンタ値を静止座標系の位
置に変換する演算を正座標変換と呼ぶ。逆に、静止座標
系の位置をパルスカウンタ値に変換する演算を逆座標変
換と呼ぶ。

実際のロボツトシステムの場合は、ロボツトアーム先端
の作業具の姿勢もしくは姿勢制御に言及する必要があ
り、そのように動作を制御しなければ、妥当な動作制御
結果が得られないが、本実施例の方法を説明する上で
は、これは本質ではないので、以下では、位置について
のみ言及することにする。また、表１に記憶する位置デ
ータの記憶形態は前記した関係があるので、ロボツトの
関節角を記憶するようになつていても、静止座標系の位
置を記憶するようになつていても良い。

第４図の動作を実現するために、動作手順記憶手段16に
は、表２に例示するように動作手順が格納されている。

表２は、ロボツトアームの動作手順記憶手段の一構成例
で、実用のロボツトでは、もつとも高級な、そして複雑
に動作手順が与えられるものである。ここでは、表２の
内容が順次実行されるものとし、表２の内容は下記の意
味をもつているものとする。

（１）vel＝v:動作速度ｖとする。

（２）Move to P₁ with r₁:現在位置（ここではP₀）よ
りP₁へ向つて動作せよ。ただし、P₁の近傍では、半径r₁
の内接円上を動作せよ。

（３）Move to P₂ with r₂:現在位置（ここではP₁）よ
り、P₂へ向かつて動作せよ。ただし、P₂の近傍では、半
径r₂の内接円上を動作せよ。

（４）Move to P₃ with r₃:現在位置（ここではP₂）よ
りP₃へ向かつて動作せよ。ただし、P₃の近傍では、半径
r₃の内接円上を動作せよ。

（５）Move to P₄ and Hold:現在位置（ここではP₃）よ
り、P₄へ向かつて動作せよ。P₄へ到達すれば、その位置
を保持せよ。

上記の表1,表２が、それぞれ位置記憶手段18および動作
手順記憶手段17に準備されたとき、演算手段15が、ロボ
ツトアームを第４図に示す経路に沿つて動作させる演算
制御を実行するために、演算手順記憶手段16に格納すべ
き演算手順を以下に説明する。

第５図は、第３図の演算手順記憶手段16に格納される演
算手順の主ループ構成の例である。

まず、主ループの開始ブロツク100において、ロボツト
の動作速度velに、システムであらかじめ定めた速度v₀
を設定する。これは、動作手順記憶手段17で速度指定が
されなかつた場合の安全対策であり、実際のロボツトの
場合には演算手順記憶手段16には、これ以外に種々の前
準備がなされている。結合点101は帰還ループを構成し
ており、以下の演算手順が無限ループになつていること
を示している。

ブロツク102において、動作手順記憶手段17から次の動
作手順をとり出し、次のブロツク103において取り出し
た動作手順の内容を解読し、所望の処理を実行する。

ブロツク104は、動作手順が表２の速度指定であつた場
合の処理、すなわち、指定された速度ｖを動作速度vel
に設定する処理を実行する。

ブロツク105は、動作手順が通常の直線動作指定（表２
にはない）であつた場合に、ロボツトを現在位置Pi_-1か
ら指定位置Piへ動作させる演算および制御を実行する。

ブロツク106は、動作手順が、本実施例の円弧動作指定
であつた場合の演算および制御を実行する。破線で示し
たその他のブロツクは、また別の動作等についての演算
および制御を実行することを示している。

次に、円弧動作に係るブロツク106の内容を、第６図を
用いて詳細に説明する。第６図は、本実施例の円弧動作
についての実行手順のフローチヤートである。ただし、
以下の説明では、現在位置に関連するものを添字ｉ−
１、動作目標位置に関連するものを添字ｉ、次の動作目
標位置に関連するものを添字ｉ＋１をつけて表現する。

第６図において、ブロツク200〜203は、教示点Piの近傍
で円弧動作をさせる演算処理の初期設定ブロツクを構成
している。

ブロツク200は、既に第５図のブロツク102において取り
出され解読された動作手順、この場合は、第２における
Move to P₁ with r₁につき、r₁をriとして記憶するとと
もに、指定された位置P₁をPiとして、位置記憶手段18か
ら取り出す。本説明の場合は、位置はパルスカウン値と
して、表１に示すように格納されているから、これを正
座標変換して静止座標系の位置に変換する。これを以下
では同じ記号Piで表わす。また、正座標変換についての
説明も省く。

ブロツク201では、現在位置Pi_-1とPiとから第（１）お
よび（３）式の関係を使つて、動作距離Lpiおよび方向
ベクトルeiを求める。

ブロツク202では、またロボツトはPi_-1に位置している
から、演算上の直線動作距離Ｌをクリアして動作距離を
０とする。また、この場合Pi_-1の近傍では円弧動作を行
なわないので、円弧動作距離Li_-1をクリアする。

ブロツク203では、End Flagをクリアする。

ブロツク300〜506は、ロボツトアームの動作を繰り返し
実行するためのループを構成している。

この中で、ブロツク300〜305は、ある特定の教示点近傍
で円弧動作をさせるための初期設定ブロツクを構成して
いる。

すなわち、すでに動作点Pi_-1,Piは定まつているので、
もう一つの動作点Pi₊₁を得るために、ブロツク300では
動作手順記憶手段17から次の動作命令を取り出す。この
場合は、表２のMove to p₂ with r₂が得られる。この命
令は、ロボツの停止位置を示すものではないから、ブロ
ツク301の判定結果はNoとなりブロツク302のEnd Flagセ
ツトは実行されない。

ブロツク303は、ブロツク200に説明したと同様の処理を
行なう。すなわち、r₂をr₊₁として記憶するとともに、
指定された位置p₂を位置記憶手段18から取り出し、Pi₊₁
とする。ブロツク304も、ブロツク201と同様の処理を行
ない、ロボツトが位置PiからPi₊₁へ動作するときの動作
距離Lpi₊₁および方向ベクトルθi₊₁を求める。

このようにして、本実施例の円弧動作をさせるに必要な
データがそろつたので、ブロツク305において第（５）
〜（12）式を用いて、円弧動作距離Liおよび内接円の中
心Oiを求める。これにより、円弧動作を実行するパラメ
ータがすべて揃つたことになる。

ブロツク400〜406は、ロボツトアームを点Pi_-1からPiへ
動作させるための繰り返しループを構成している。

ブロツク400では、ロボツトの動作距離Ｌに速度velを加
え、新しい動作距離Ｌを得る。Ｌは、初期時は０に設定
されているので、この繰り返しループでブロツク400を
実行する毎にＬの値が速度velづつ増加する。したがつ
て、このＬをベースにしてロボツトを動作させれば、ロ
ボツトは指定された速度で動くことになる。

ブロツク401は、ロボツトが点Pi_-1からPiへ動作し、Pi
に到達したか否かをチエツクしている。もし、到達した
場合は、で示されるブロツク500以降を実行する。到
達していない場合は、ブロツク402においてPi_-1からPi
の間にある次の動作目標位置ｌをブロツク402に示す演
算式により求める。

ブロツク403では、動作距離Ｌの大小関係を判断し、次
の処理を行なう。すなわち、Ｌ＜Li_-1である場合には、
第１図に示したPiからPi₊₁に動作させる場合の円弧動作
をさせる必要があることを示し、ブロツク404におい
て、位置ｌと位置Oi_-1とを結ぶ直線と中心がOi_-1で半径
がri_-1の円との交点を、第（13）式に示す演算式によつ
て求め、これを位置ｌとする。このような場合が起るの
は、第４図に示す動作の場合は、p₁からp₂,p₂からp₃,p₃
からp₄に動作させるときのp₁,p₂,p₃近傍位置においてで
あり、P₀からP₁へ移動するときのp₀の近傍では起らな
い。これは、最初の初期設定ブロツクのブロツク202に
おいてLi_-1がクリアされていることで保証されている。

Ｌ＞Lpi_-Liである場合には、第１図に示したPi_-1からPi
に動作させる場合の円弧動作をさせる必要があることを
示し、ブロツク405において、ｌと位置Oiを結ぶ直線と
中心がOiで半径がriの円との交点を第（13）式に示す演
算式によつて求め、これを位置ｌとする。

以上のブロツク402〜405の演算によつて得られるｌは、
上述のように直線動作をするか円弧動作をするかに関ら
ず、ロボツトアームの次の目標位置を与えている。

したがつて、ブロツク406で位置ｌを動作目標点とする
サーボ制御指令を発生し、第３図のPWM信号発生回路に
与えてやれば、ロボツトアームは、位置ｌへ向かつて動
くことになる。しかし、位置ｌは、直交空間上の位置を
示すものであるから、ブロツク406では示していない
が、前述の逆座標変換を施こして、実際にロボツトが動
作する際の基準信号となるパルスカウンタ値に変換し、
このパルスカウンタ値に対して、所定の制御論理を適用
して前記PWM信号を発生するものである。また、このブ
ロツク406は、一定のサンプリングレートで動作してい
るので、ブロツク400〜405までの演算処理が終つたとき
すぐ実行されるものではない。すなわち、サーボ制御の
タイミングでのみ動作しているものである。

このようにして、ブロツク400〜406の繰り返しループを
実行する間に、ロボツトアームは点Pi_-1から点Piへ向か
つて動作してゆき、動作距離Ｌは、点Piを通過した値を
示すようになる。このとき、ブロツク401の作用によ
り、ブロツク500を実行することになる。

ブロツク500〜504は、点Pi_-1から点Piへの動作の最終処
理を実行する部分である。この場合は、連続して点Piか
ら点Pi₊₁への動作が継続するから、この継続を考慮に入
れた処理を実行する。ブロツク500において、Ｌ−Lpiを
求めＬに設定する。この値は、点Piを通過して点Piから
点Pi₊₁へ動作する場合の点Piからの動作距離を表わして
いる。したがつて、ブロツク501において、ｌ＝Pi＋Ｌ
・ei₊₁により求められる位置ｌは、Pi→Pi₊₁洗浄に位置
する動作目標位置を与えている。

次に、ブロツク502において動作距離Ｌの大小関係を判
断し、Ｌ＜Liである場合には、ブロツク503に示される
処理を行なう。これは、前記のブロツク403および404の
処理と同一である。

このようにして得られた位置ｌについて、ブロツク504
において、前述のブロツク406において説明したと同様
の処理を行なう。これによつて、点Pi_-1から点Piへの動
作制御が終了する。

次に、ブロツク505において、既知のパラメータ類を置
換する操作を行なう。すなわち、今までの動作パラメー
タの状態を１つ前の動作パラメータのインデツクスに置
きかえるのである。これによつて、次の動作命令によつ
て次の位置Pi₊₁が指定されれば、上記した処理を継続す
ることができる。すなわち、ブロツク506の処理によ
り、この場合はまだEnd Flagがセツトされていないか
ら、再度ブロツク300からの処理を再開することにな
る。

このようにして、表２に示す動作命令が順次実行されて
ゆく。ブロツク300において表２の最後の命令Move to p
₄ and Holdを読み出した時点で、ブロツク301の判断がY
esとなり、ブロツク302の作用によりEnd Flagがセツト
される。その後のブロツク303〜505までの処理は前述し
たものと同様であり、ロボツトアームは点P₂から点P₃へ
移動する。

今度は、ブロツク506の判定はEnd Flagがセツトされて
いるとなり、ブロツク600以降を処理することになる。

ブロツク600以降は、第４図の点P₃から点P₄へロボツト
アームを動作させ、点P₄に位置を保つ処理を実行する。

ブロツク600〜605の処理内容は、点Pi、すなわち第４図
の場合は点P₄の近傍で円弧動作をさせない以外は前述の
ブロツク400〜406の処理内容と同一である。ブロツク60
1の判断がYesの場合は、ブロツク700の処理、すなわち
最終到着点Pi、第４図の場合はP₄の位置を動作目標点と
してサーボ制御指令を発生する。

以上述べたようにして、ロボツトの動作、第４図の場合
は点P₀→P₁→P₂→P₃→P₄の動作が完了する。もちろん、
以上の説明を応用すれば動作点が閉レープを描くように
動作させることも可能であり、種々の応用変形も存在す
る。

以上の説明では、演算手段15の演算所要時間について省
略していた。上記説明の処理または、本説明では省略し
ている正座標変換および逆座標変換処理の演算時間が多
大であり、サーボ処理のサンプリングレートを越えるよ
うな場合は、第６図の演算ブロツクは多少変形すること
が要求され、演算ブロツクの分割処理、並列処理、時分
割処理等を用いなければならない場合があるが、本発明
を実施する基本は、第６図に示されたものと本質におい
て同じものとなる。

上記のように、本実施例によれば、複数の教示点間を直
線で結んで関節形ロボツトを動作させる場合、教示点の
近傍では滑らかな円弧に沿つて移動させるようにしたの
で、下記のように、ロボツトアームの駆動制御特性上、
好ましい特性を付与することができる。

（１）各教示点毎にロボツトアームの動作を停止させる
必要がなくなり、各教示点近傍をロボツトアームが滑ら
かに通過してゆくことができるという好ましい特性が得
られる。

（２）途中で停止することがないので、実質上の動作時
間が短絡する。

（３）教示点近傍でロボツトアームの動作方向変化率が
大きい場合は、十分な減速→加速がなされるとともに、
変化率が小さい場合はほとんど減速なく通過するように
動作するので、ロボツトアームおよびアクチユエータに
過大な負荷をかけることがなくなる。

（４）さらに、この方向転換にともにうロボツトアーム
先端部に振動が発生することを防止できる。

これにより、実際に関節形ロボツトに作業させる場合の
作業性および作業品質の向上が得られ、多大な効果を奏
するようになつた。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明は２直線の夾角の大小に応じ
て、２直線の内接円で得られる円弧上を移動するロボツ
トアームの移動速度を変化させることができる。すなわ
ち、夾角が大きいときにはその移動速度変化が小さいの
で、ロボツトアームを高速で移動させることができ、ま
た夾角が小さいときには動作点の感覚が密になるので、
滑らかな円弧動作が可能になるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の関節形ロボツトの動作制御の原理を
説明する動作線図、第２図は、その速度特性図、第３図
は、本発明の一実施例に係る関節形ロボツトの動作制御
方法を実現するロボツトシステムのブロツク図、第４図
は、その動作を説明する動作線図、第５図は、第３図の
演算手順記憶手段に格納される演算手段の主ループ構成
を示すブロツク図、第６図は、本実施例の円弧動作につ
いての実行手順のフローチヤートである。１……制御装置、２……サーボモータ、11……PWM信号
発生回路、13……パルスカウンタ、14……教示手段、15
……演算手段、16……演算手順記憶手段、17……動作手
順記憶手段、18……位置記憶手段、Pi……教示点、p₀,p
₁,p₂,p₃,p₄……位置、Oi……内接円の中心、Si,Si₊₁…
…接点、l₁,l₂,lj……仮想動作点、c₁,c₂,cj……交点。

フロントページの続き (72)発明者篠崎弘栃木県下都賀郡大平町富田800番地株式会社日立製作所栃木工場内 (72)発明者久富良一栃木県下都賀郡大平町富田800番地株式会社日立製作所栃木工場内 (56)参考文献特開昭62−164114（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】関節形ロボットのロボットアーム先端を、
第１の教示点から第２の教示点に向って直線移動させ、
この第２の教示点で移動方向を変えて第３の教示点に向
って直線移動させるものにおいて、前記ロボットアーム
の先端を前記直線上を一定速度で移動するときの各仮想
動作点と前記直線の内接円の中心とを結ぶ直線と、前記
内接円との交点を求め、この交点を第１の教示点から第
３の教示点間における前記ロボットアーム先端部の動作
点として、この動作点に向ってロボットアーム先端部が
動作するように関節形ロボットに制御指令を出力するこ
とを特徴とする関節形ロボットの動作制御方法。