JPH0667720A

JPH0667720A - 産業用ロボットの制御装置

Info

Publication number: JPH0667720A
Application number: JP14800192A
Authority: JP
Inventors: Hirofumi Sagawa; 浩文佐川; Sukenori Itou; 資則伊藤; Tomoji Mizutani; 朋治水谷
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1992-05-15
Filing date: 1992-05-15
Publication date: 1994-03-11

Abstract

(57)【要約】【目的】ロボットアームの移動動作を、アームの姿勢
及び動作方向に応じて最適に制御して、タクトタイムを
短縮する。【構成】アームの姿勢及び動作方向に応じて関節が負
荷変動することを加味して、姿勢及び動作方向の組み合
わせごとに関節トルクが最大限に発生するような加減速
度をあらかじめ計算しておき、これをキーボード(9)か
ら加減速度設定手段(31)に設定させる。アームの姿勢及
び動作方向に応じて、上記設定した加減速度を選択し、
加減速パターン生成手段(32)で加減速パターンを生成し
て速度指令値*ωを発生する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は産業用ロボットのアー
ム等の移動を加減速パターンに従って制御する装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】図５〜図８は、従来の産業用ロボットの
制御装置を示す図で、図５はブロック線図、図６は速度
制御ブロック線図、図７は動作フローチャート、図８は
加減速パターン曲線図である。

【０００３】図５において、(1)は制御部であり、ＣＰ
Ｕ(2)、ＲＯＭ(3)、ＲＡＭ(4)、インタフェース（以下
Ｉ／Ｆという）(5)及びロボットに対して制御信号を出
力するサーボＩ／Ｆ(6)を有している。サーボＩ／Ｆ(6)
にはロボットを操作するためのティーチングボックス
(7)、データ等を表示する表示器（ＣＲＴ）(8)及びデー
タ等を入力するためのキーボード(9)が接続されてい
る。(10)はサーボＩ／Ｆ(6)に接続され制御信号を増幅
するアンプ、(11)はアンプ(10)に接続されたロボット
で、アーム(12)とこのアーム(12)を駆動する関節(13)を
有している。

【０００４】図６は図５のサーボＩ／Ｆ(6)に相当する
もので、*ωは速度指令値、ωは関節(13)に内蔵された
モータ(15)の速度信号、(16)は速度指令値*ωと速度信
号ωを加算する加算器、(17)は加算器(16)の出力を入力
して電流指令値を出力する速度制御部、(18)はモータ(1
5)の電流を検出して電流信号を出力する電流検出器、(1
9)は電流指令値と電流信号を加算する加算器、(20)は加
算器(19)の出力を入力して電圧指令値を出力する電流制
御部であり、この電圧指令値はアンプ(10)を介してモー
タ(15)に供給される。

【０００５】従来の産業用ロボットの制御装置は上記の
ように構成され、キーボード(9)を操作してプログラム
を指定することにより、制御部(1)が動作し、ロボット
(11)の関節(13)が駆動されて、アーム(12)が移動動作す
る。その制御動作を図７及び図８に示す。

【０００６】まず、ステップ(25)で図８に示す台形加減
速パターンに従って速度指令値*ωが作成される。次い
で、ステップ(26)でサーボＩ／Ｆ(6)に対する出力が実
行される。すなわち、図６に示すように、速度指令値*
ωと速度信号ωは加算器(16)でその偏差が演算される。
速度制御部(17)は上記偏差が零となるようなトルク指令
値を電流指令値として出力する。加算器(19)は電流指令
値と電流信号の偏差を出力し、電流制御部(20)は上記偏
差が零となるような電圧指令値を出力する。この電圧指
令値はアンプ(10)により増幅され、モータ(15)を駆動し
てアーム(12)が移動動作する。

【０００７】ステップ(27)でアーム(12)の移動動作が完
了したかを判断し、完了すれば処理は終了する。未完了
の場合はステップ(25)へ戻り、上述のステップを繰り返
す。

【０００８】ところで、上記のような従来のロボットの
制御は、一定の加減速時間からなる加減速パターンに従
って行なわれている。ロボットはそのアーム(12)の姿勢
及び動作によって、関節(13)の発生するトルクが変化す
るため、加減速時間は、アーム(12)のあらゆる姿勢及び
動作の中で、関節(13)が発生するトルクの最大値が、関
節(13)の許容トルク以下となる加減速度により決定して
いる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の産
業用ロボットの制御装置では、アーム(12)の加減速時間
を、関節が発生するトルクの最大限が、関節の許容トル
ク以下となる加減速度により決定しているが、アーム(1
2)の姿勢及び動作によっては関節(13)の発生トルクが小
さい場合がある。この場合、更に大きな加減速度の加減
速パターンに従って制御が可能であるにもかかわらず、
関節(13)が発生するトルクの最大値が関節(13)の許容ト
ルク以下となる小さい加減速度の加減速パターンに従っ
ているため、アーム(12)の移動に要する時間（以下タク
トタイムという）が必要以上に長くなるという問題点が
ある。

【００１０】この発明は上記問題点を解消するためにな
されたもので、アームの移動動作を、常に適切な加減速
度の加減速パターンに従って制御することができ、タク
トタイムを短縮することができる産業用ロボットの制御
装置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明に係る産業用ロ
ボットの制御装置は、全作業領域において複数に分割さ
れたアームの姿勢及び動作方向との組み合わせごとに、
関節が最大限のトルクを発生する加速度及び減速度を記
憶する加減速度記憶手段と、この記憶された加速度及び
減速度により加減速パターンを生成する加減速パターン
生成手段とを設けたものである。

【００１２】

【作用】この発明においては、アームの姿勢及び動作方
向により、関節のトルクを最大限に発生するような加減
速パターンを生成してアームを制御するようにしたた
め、関節の負荷の大小に応じて、加減速度を変化させて
制御できる。

【００１３】

【実施例】図１〜図４はこの発明の一実施例を示す図
で、図１は要部構成図、図２はロボットモデル平面図、
図３はＲＯＭの内容説明図、図４は動作フローチャート
であり、従来装置と同様の部分は同一符号で示す。な
お、図５及び図６はこの実施例にも共用される。

【００１４】図１において、(31)はキーボード(9)から
の入力に応じて、後述する図３に示すように、アーム(1
2)の姿勢と動作方向の組み合わせに対応して加速度α及
び減速度βを記憶する加減速度記憶手段、(32)はこの記
憶された加速度α及び減速度βにより加減速パターンを
生成して速度指令値*ωをサーボＩ／Ｆ(6)に出力する加
減速パターン生成手段である。

【００１５】図２において、(12A)は第１アーム、(12B)
は第２アーム、(13A)は第１アーム(12A)から先を施回さ
せる第１関節Ｊ₁、(13B)は第２アーム(12B)を施回させ
る第２関節Ｊ₂、θ₁は第１アーム(12A)の施回角度、θ₂
は第２アーム(12B)の施回角度である。

【００１６】図３において、アーム(12)の動作方向とし
て、第１関節Ｊ₁及び第２関節Ｊ₂についてそれぞれ方向
＋及び方向−の４個の組み合わせとしている。アーム姿
勢としては、第２関節Ｊ₂の動作開始角度を表するもの
とし、アーム全領域にわたり姿勢１〜姿勢ｎに分割され
ている。各アーム姿勢において、アーム動作方向の組み
合わせごとに、第２関節Ｊ₂が最大限のトルクを発生す
るような、加速度α₁₁〜α_1n，α₂₁〜α_2n，α₃₁〜
α_3n，α₄₁〜α_4n，及び減速度β₁₁〜β_1n，β₂₁〜
β_2n，β₃₁〜β_3n，β₄₁〜β_4nがあらかじめ計算されて
ＲＯＭ(3)に格納されている。

【００１７】次に、この実施例の動作を図４を参照して
説明する。まず、ステップ(35)（加減速度記憶手段(31)
に相当）で動作開始前のアーム姿勢及び動作方向によ
り、ＲＯＭ(3)に格納された図３に示す加減速度を設定
する。次に、設定された加減速度で上述と同様のステッ
プ(25)〜(27)を実行して各アーム(12A)(12B)を制御す
る。なお、ステップ(25)は加減速パターン生成手段(32)
に相当する。

【００１８】

【発明の効果】以上説明したとおりこの発明では、アー
ムの姿勢及び動作方向により、関節のトルクを最大限に
発生するような加減速パターンを生成してアームを制御
するようにしたので、アームの負荷が小さくてすむ場合
は加減速度を大きくし、逆に負荷が大きくなる場合は加
減速度を小さくして、タクトタイムの短縮を図ることが
できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示す要部構成図。

【図２】この発明の一実施例を示すロボットモデルの平
面図。

【図３】この発明の一実施例を示すＲＯＭの内容説明
図。

【図４】この発明の一実施例を示す動作フローチャー
ト。

【図５】この発明及び従来の産業用ロボットの制御装置
を示すブロック線図。

【図６】図５のサーボＩ／Ｆの速度制御ブロック線図。

【図７】従来の産業用ロボットの制御装置を示す動作フ
ローチャート。

【図８】図６の制御に用いる加減速パターン曲線図。

【符号の説明】

３ＲＯＭ１１ロボット１２，１２Ａ，１２Ｂアーム１３，１３Ａ，１３Ｂ関節３１加減速度記憶手段３２加減速パターン生成手段

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【手続補正書】

【提出日】平成５年５月１２日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００３

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００３】図５において、(1)は制御部であり、ＣＰ
Ｕ(2)、ＲＯＭ(3)、ＲＡＭ(4)、インタフェース（以下
Ｉ／Ｆという）(5)及びロボットに対して制御信号を出
力するサーボＩ／Ｆ(6)を有している。Ｉ／Ｆ(5)にはロ
ボットを操作するためのティーチングボックス(7)、デ
ータ等を表示する表示器（ＣＲＴ）(8)及びデータ等を
入力するためのキーボード(9)が接続されている。(10)
はサーボＩ／Ｆ(6)に接続され制御信号を増幅するアン
プ、(11)はアンプ(10)に接続されたロボットで、アーム
(12)とこのアーム(12)を駆動する関節(13)を有してい
る。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明に係る産業用ロ
ボットの制御装置は、全作業領域において複数に分割さ
れたアームの姿勢及び動作方向との組み合わせごとに、
関節が最大限のトルクを発生する加速度及び減速度を設
定する加減速度設定手段と、この設定された加速度及び
減速度により加減速パターンを生成する加減速パターン
生成手段とを設けたものである。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１４】図１において、(31)はキーボード(9)の入
力によって指定されたロボットの動作プログラムに応じ
て、後述する図３に示すように、アーム(12)の姿勢と動
作方向の組み合わせに対応して加速度α及び減速度βを
設定する加減速度設定手段、(32)はこの設定された加速
度α及び減速度βにより加減速パターンを生成して速度
指令値*ωをサーボＩ／Ｆ(6)に出力する加減速パターン
生成手段である。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１７】次に、この実施例の動作を図４を参照して
説明する。まず、ステップ(35)（加減速度設定手段(31)
に相当）で動作開始前のアーム姿勢及び動作方向によ
り、ＲＯＭ(3)に格納された図３に示す加減速度を設定
する。次に、設定された加減速度で上述と同様のステッ
プ(25)〜(27)を実行して各アーム(12A)(12B)を制御す
る。なお、ステップ(25)は加減速パターン生成手段(32)
に相当する。

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】符号の説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【符号の説明】３ＲＯＭ１１ロボット１２，１２Ａ，１２Ｂアーム１３，１３Ａ，１３Ｂ関節３１加減速度設定手段３２加減速パターン生成手段

【手続補正７】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】 ─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成５年１０月１８日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項１

【補正方法】変更

【補正内容】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アームとこれを駆動する関節を有し、こ
れらの移動動作が加減速パターンに従って速度制御され
るロボットにおいて、全作業領域において複数に分割さ
れた上記アームの姿勢と上記アームの動作方向との組み
合わせごとに上記関節が最大限のトルクを発生する加速
度及び減速度を記憶する加減速度記憶手段と、この記憶
手段に記憶された加速度及び減速度により上記加減速パ
ターンを生成する加減速パターン生成手段とを備えたこ
とを特徴とする産業用ロボットの制御装置。