JPH0677205B2 - ロボツトの制御方法 - Google Patents
ロボツトの制御方法Info
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- JPH0677205B2 JPH0677205B2 JP60118972A JP11897285A JPH0677205B2 JP H0677205 B2 JPH0677205 B2 JP H0677205B2 JP 60118972 A JP60118972 A JP 60118972A JP 11897285 A JP11897285 A JP 11897285A JP H0677205 B2 JPH0677205 B2 JP H0677205B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は産業用ロボツト等の制御方法に係り、特に６自
由度ロボツトの特異点近傍で制御不能となる状態を回避
するのに好適なロボツトの制御方法に関する。
由度ロボツトの特異点近傍で制御不能となる状態を回避
するのに好適なロボツトの制御方法に関する。
従来の産業用ロボツト等の特異点近傍で制御不能となる
状態を回避する方法としては、たとえば特開昭58−1148
88号公報に示されるように特異点近傍で目標関節角度に
所定量を加える方法が提案されている。しかしこの従来
方法ではロボツトが特異点近傍を通過するだけで関節角
度のモードが変化した場合のロボツトの制御には対応で
きず、ロボツトを特異点近傍において所定の速度で駆動
することができないという課題を有していた。
状態を回避する方法としては、たとえば特開昭58−1148
88号公報に示されるように特異点近傍で目標関節角度に
所定量を加える方法が提案されている。しかしこの従来
方法ではロボツトが特異点近傍を通過するだけで関節角
度のモードが変化した場合のロボツトの制御には対応で
きず、ロボツトを特異点近傍において所定の速度で駆動
することができないという課題を有していた。
本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決すべく、６
つの対偶の先にハンドを有して６自由度で構成されたロ
ボツト機構の制御において、ロボツト機構の姿勢が特異
点およびその近傍になったとしても、ハンドの基準点を
指定された経路通りに並進運動させて特異点近傍を通過
させて円滑な駆動制御が可とされたロボツトの制御方法
を供するにある。
つの対偶の先にハンドを有して６自由度で構成されたロ
ボツト機構の制御において、ロボツト機構の姿勢が特異
点およびその近傍になったとしても、ハンドの基準点を
指定された経路通りに並進運動させて特異点近傍を通過
させて円滑な駆動制御が可とされたロボツトの制御方法
を供するにある。
本発明は上記目的を達成するために、６つの対偶の先に
ハンドを有して６自由度で構成されたロボツト機構の制
御方法において、軸が前記ハンドの基準点を通る仮想の
対偶１つを加えた７自由度のロボツトの制御モデルを用
いて通常は該仮想の対偶を固定したものとみなして前記
ロボツト機構を制御し、該ロボツト機構の姿勢が特異点
に近付いたとき、特異点近傍においてその運動が大きく
変化する、予め定められた２以上の対偶（後述の実施例
では対偶4,6がこれに該当）のうち、何れか１つの対偶
（例えだ対偶６）の運動（回転速度６）を最終目標値
（Θ6f）に到達するように後述する（８）式により定め
てハンドの運動を各サンプリング時に前記仮想の対偶を
含めた残りの６個の対偶について座標変換する（後述す
る（３），（４），（５），（６）式に基づいて（９）
式を解く）ことにより前記残りの６個の対偶の各サンプ
リング時の制御指令値（回転速度1,2,3,4,
５）を決定して該決定された各サンプリング時の制御
指令値および前記定められた１つの対偶の運動指令値
（回転速度６）に基づいてロボツト機構の６つの対偶
を制御することにより前記ハンドの基準点を指定された
経路に沿って前記特異点近傍を通過させることを特徴と
するロボツトの制御方法である。
ハンドを有して６自由度で構成されたロボツト機構の制
御方法において、軸が前記ハンドの基準点を通る仮想の
対偶１つを加えた７自由度のロボツトの制御モデルを用
いて通常は該仮想の対偶を固定したものとみなして前記
ロボツト機構を制御し、該ロボツト機構の姿勢が特異点
に近付いたとき、特異点近傍においてその運動が大きく
変化する、予め定められた２以上の対偶（後述の実施例
では対偶4,6がこれに該当）のうち、何れか１つの対偶
（例えだ対偶６）の運動（回転速度６）を最終目標値
（Θ6f）に到達するように後述する（８）式により定め
てハンドの運動を各サンプリング時に前記仮想の対偶を
含めた残りの６個の対偶について座標変換する（後述す
る（３），（４），（５），（６）式に基づいて（９）
式を解く）ことにより前記残りの６個の対偶の各サンプ
リング時の制御指令値（回転速度1,2,3,4,
５）を決定して該決定された各サンプリング時の制御
指令値および前記定められた１つの対偶の運動指令値
（回転速度６）に基づいてロボツト機構の６つの対偶
を制御することにより前記ハンドの基準点を指定された
経路に沿って前記特異点近傍を通過させることを特徴と
するロボツトの制御方法である。
以下に本発明の一実施例を第１図ないし第６図により説
明する。
明する。
まず第２図は本発明によるロボツトの制御方法の一実施
例の対象とする６自由度多関節形ロボツト機構の外観斜
視図である。第２図において、ロボツト機構９の手首の
部分にはワーク等を把持するハンド８が接続されてい
る。
例の対象とする６自由度多関節形ロボツト機構の外観斜
視図である。第２図において、ロボツト機構９の手首の
部分にはワーク等を把持するハンド８が接続されてい
る。
第３図は第２図のロボツト機構９の骨格を示す説明図で
ある。第３図において、第２図のハンド８を接続するロ
ボツト機構９は１ないし６の６個の回り対偶１〜６で構
成され、かつ回り対偶１と２の軸１（１は軸に平行
な単位ベクトル）と２は直角（ねじれ角）、対偶２と
３と４の軸２と３と４は平行、対偶４と５の軸
４と５は直角、対偶５と６の軸５と６は直角にな
るように設定される。なおO1−X1Y1Z1は対偶１の直交座
標系（Z1は対偶２のＺ軸）、Θ１〜Θ６は対偶１〜６の
軸回りの回転角である。
ある。第３図において、第２図のハンド８を接続するロ
ボツト機構９は１ないし６の６個の回り対偶１〜６で構
成され、かつ回り対偶１と２の軸１（１は軸に平行
な単位ベクトル）と２は直角（ねじれ角）、対偶２と
３と４の軸２と３と４は平行、対偶４と５の軸
４と５は直角、対偶５と６の軸５と６は直角にな
るように設定される。なおO1−X1Y1Z1は対偶１の直交座
標系（Z1は対偶２のＺ軸）、Θ１〜Θ６は対偶１〜６の
軸回りの回転角である。
このロボツトでは対偶５が回転すると対偶６が対偶２と
３と４と平行になる位置があり、このときにこのロボツ
ト機構９は特異姿勢をとる。かつこのときの対偶５の回
転角Θ５の値をγとすると、このロボツト機構ではΘ５
＝γのときに特異姿勢をとるなら、Θ５＝γ＋πでも特
異姿勢をとる。
３と４と平行になる位置があり、このときにこのロボツ
ト機構９は特異姿勢をとる。かつこのときの対偶５の回
転角Θ５の値をγとすると、このロボツト機構ではΘ５
＝γのときに特異姿勢をとるなら、Θ５＝γ＋πでも特
異姿勢をとる。
いまこのロボツトが対偶５の回転価Θ５＝γで特異姿勢
をとると、対偶２と３と４と６で着面４節リンク機構を
構成し、この位置でハンド８の位置・姿勢が空間内で固
定されていても、対偶２と３と４と６は軸回りの回転が
可能である。この意味は４個の対偶２と３と４と６の自
由度が機構の内部で重複し、外部に対しては３自由度の
働きしかしないことであり、このときにロボツトの自由
度は１自由度低下し、６自由度ロボツトが５自由度ロボ
ツトの機能しかもたないことになる。したがつてこのよ
うな特異点およびその近傍においてハンド８に対する自
由な速度指令を与え、これに追従するようにロボツト機
構９を制御しようとしても、６自由度ロボツトでは特異
点において５自由度ロボツトと同等になるため制御不能
となる。しかしロボツトが７自由度であるならば特異点
でも６自由度をもつことになり、制御不能となることは
ない。そこで本発明によればこの６自由度ロボツトに７
番目の仮想の対偶を加えた仮想の７自由度ロボツトをも
とに特異点近傍でのロボツトの制御を可能にする。
をとると、対偶２と３と４と６で着面４節リンク機構を
構成し、この位置でハンド８の位置・姿勢が空間内で固
定されていても、対偶２と３と４と６は軸回りの回転が
可能である。この意味は４個の対偶２と３と４と６の自
由度が機構の内部で重複し、外部に対しては３自由度の
働きしかしないことであり、このときにロボツトの自由
度は１自由度低下し、６自由度ロボツトが５自由度ロボ
ツトの機能しかもたないことになる。したがつてこのよ
うな特異点およびその近傍においてハンド８に対する自
由な速度指令を与え、これに追従するようにロボツト機
構９を制御しようとしても、６自由度ロボツトでは特異
点において５自由度ロボツトと同等になるため制御不能
となる。しかしロボツトが７自由度であるならば特異点
でも６自由度をもつことになり、制御不能となることは
ない。そこで本発明によればこの６自由度ロボツトに７
番目の仮想の対偶を加えた仮想の７自由度ロボツトをも
とに特異点近傍でのロボツトの制御を可能にする。
第１図は本発明によるロボツトの制御方法の一実施例の
＃７の仮想対偶の設定方法を示す説明図である。第１図
において、第2,3図の実際のロボツト機構９かあるいは
それに類似した６自由度ロボツト機構に新たな１自由度
を加えた７自由度ロボツトを仮想し、第2,3図のロボツ
ト機構９に対しては＃７の仮想の回り対偶７の軸
７（７は軸方向の単位ベクトル）が静止直交座標系Ｏ
−XYZの位置（は原点Ｏを始点とする位置ベクト
ル）にあるハンド８の基準点Ｏｈを通過し、かつ＃６の
対偶６の軸６（６は軸方向の単位ベクトル）と直角
になるように設定する。なおロボツトを駆動するとき
に、通常は仮想の＃７の対偶７の回転角Θ７は特定の値
をとりたとえばΘ７＝０とし、またその回転速度７は
７＝０であるとする。
＃７の仮想対偶の設定方法を示す説明図である。第１図
において、第2,3図の実際のロボツト機構９かあるいは
それに類似した６自由度ロボツト機構に新たな１自由度
を加えた７自由度ロボツトを仮想し、第2,3図のロボツ
ト機構９に対しては＃７の仮想の回り対偶７の軸
７（７は軸方向の単位ベクトル）が静止直交座標系Ｏ
−XYZの位置（は原点Ｏを始点とする位置ベクト
ル）にあるハンド８の基準点Ｏｈを通過し、かつ＃６の
対偶６の軸６（６は軸方向の単位ベクトル）と直角
になるように設定する。なおロボツトを駆動するとき
に、通常は仮想の＃７の対偶７の回転角Θ７は特定の値
をとりたとえばΘ７＝０とし、またその回転速度７は
７＝０であるとする。
第４図は第2,3図のロボツト機構９のハンド８の位置・
姿勢の表示方法を示す説明図である。いまロボツト機構
９のハンド８の位置と姿勢を第４図に示すようにハンド
８の基準点Ｏｈの静止直交座標系Ｏ−XYZの原点０から
の位置ベクトルと基準点Ｏｈを原点とするハンド８の
直交座標系の３本の軸に平行な単位ベクトル，，
で表示する。ここでハンド８の目標位置・姿勢をｆ，
ｆ，ｆ，ｆとし、その現在位置・姿勢を，，
，とすると、ハンド８を現在位置・姿勢から目標位
置・姿勢に到達させるためには、ハンド８の並進速度
と回転速度を次のように定めればよい。
姿勢の表示方法を示す説明図である。いまロボツト機構
９のハンド８の位置と姿勢を第４図に示すようにハンド
８の基準点Ｏｈの静止直交座標系Ｏ−XYZの原点０から
の位置ベクトルと基準点Ｏｈを原点とするハンド８の
直交座標系の３本の軸に平行な単位ベクトル，，
で表示する。ここでハンド８の目標位置・姿勢をｆ，
ｆ，ｆ，ｆとし、その現在位置・姿勢を，，
，とすると、ハンド８を現在位置・姿勢から目標位
置・姿勢に到達させるためには、ハンド８の並進速度
と回転速度を次のように定めればよい。
ただし、 またｉ番目（ｉ＝1,2,…７）の対偶の位置ｉとその対
偶の軸に平行な単位ベクトルｉは６個の対偶の回転角
Θ1,Θ2,…Θ６から求まり、ハンド８の現在位置およ
び姿勢，，は同じくΘ1,Θ2,…，Θ6,Θ７（ただ
し通常はΘ７＝０）から計算できる。ここで、ｉ ＝（ｉ−）×ｉ （３）ｉ ＝ｉ （４） とし、６次元ベクトルｉを次式とする。
偶の軸に平行な単位ベクトルｉは６個の対偶の回転角
Θ1,Θ2,…Θ６から求まり、ハンド８の現在位置およ
び姿勢，，は同じくΘ1,Θ2,…，Θ6,Θ７（ただ
し通常はΘ７＝０）から計算できる。ここで、ｉ ＝（ｉ−）×ｉ （３）ｉ ＝ｉ （４） とし、６次元ベクトルｉを次式とする。
＝（1,ｉ）Ｔ （５） ここにＴは転置行列を示す。またハンド８の速度を、 Ｓ＝（，）Ｔ （６） とすると、次の関係が成立する。
ただし、 ここで、通常は７＝０とするから、（１），（２）式
から計算された（６）式のに対して（７）式を解くこ
とにより すなわち１〜６が求まり、この値を目標速度として
各対偶１〜６のアクチユエータを制御すればおよそハン
ド８は最終目標位置・姿勢ｆ，ｆ，ｆ，ｆに到
達する。
から計算された（６）式のに対して（７）式を解くこ
とにより すなわち１〜６が求まり、この値を目標速度として
各対偶１〜６のアクチユエータを制御すればおよそハン
ド８は最終目標位置・姿勢ｆ，ｆ，ｆ，ｆに到
達する。
しかし実際の６自由度ロボツトが特異姿勢に近付くと行
列｜1,2,…，6|の値が零に近付き、 の要素１〜６のどれかの値が急激に大きくなり、上
記の方法では制御不能となる。そこで上記の６自由度ロ
ボツトが特異点の近傍にあるかどうかをΘ５の値がγあ
るいはγ＋πの値に近いかどうかで判定する。すなわち
適当な微小値εを定め、 γ−ε＜Θ５＜γ＋ε または γ＋π−ε＜Θ５＜γ＋π＋ε を満たすかどうかで判定し、Θ５がこの条件を満たした
ときに制御の方法を以下のように変更する。
列｜1,2,…，6|の値が零に近付き、 の要素１〜６のどれかの値が急激に大きくなり、上
記の方法では制御不能となる。そこで上記の６自由度ロ
ボツトが特異点の近傍にあるかどうかをΘ５の値がγあ
るいはγ＋πの値に近いかどうかで判定する。すなわち
適当な微小値εを定め、 γ−ε＜Θ５＜γ＋ε または γ＋π−ε＜Θ５＜γ＋π＋ε を満たすかどうかで判定し、Θ５がこの条件を満たした
ときに制御の方法を以下のように変更する。
まずロボツトのハンド８の最終目標位置・姿勢ｆ，
ｆ，ｆ，ｆに対応する各対偶１〜７の回転角Θ1f，
Θ2f，…，Θ6f（ただしΘ７＝０とする）を定める。な
おこれらの回転角の値はテイーチングにより与えられて
いるのが普通であるが、そうでないときには座標変換の
演算により適切な値に定める。このとき（６自由度のロ
ボツトが特異姿勢に近付いたとき）対偶６の１つの運動
（回転速度６）を最終目標値（Θ6f）に到達するよう
に並進速度ｕを与えることによって対偶６の回転速度
６を次式で定める。
ｆ，ｆ，ｆに対応する各対偶１〜７の回転角Θ1f，
Θ2f，…，Θ6f（ただしΘ７＝０とする）を定める。な
おこれらの回転角の値はテイーチングにより与えられて
いるのが普通であるが、そうでないときには座標変換の
演算により適切な値に定める。このとき（６自由度のロ
ボツトが特異姿勢に近付いたとき）対偶６の１つの運動
（回転速度６）を最終目標値（Θ6f）に到達するよう
に並進速度ｕを与えることによって対偶６の回転速度
６を次式で定める。
ここでΘ７の値は、回転速度７の値を制御装置内で積
分計算することによって求まる。
分計算することによって求まる。
また回転角Θ１〜Θ７の値によりハンド８の現在位置・
姿勢，，，を計算し、これより（１）〜（６）
式を用いて，1,2,…，７を計算する。ここで
６の値は（８）式で定めているから、（７）式を次式に
変形する。なお、−６ ６は、ロボツトが特異姿勢に
なってもハンド８の基準点Ｏｈの位置を所定の経路に沿
って最終目標位置に動かすためである。
姿勢，，，を計算し、これより（１）〜（６）
式を用いて，1,2,…，７を計算する。ここで
６の値は（８）式で定めているから、（７）式を次式に
変形する。なお、−６ ６は、ロボツトが特異姿勢に
なってもハンド８の基準点Ｏｈの位置を所定の経路に沿
って最終目標位置に動かすためである。
ただし、 そこでロボツトが特異点近傍にあつても（９）式を解く
ことができ、回転速度1,2,3,4,5,７が定ま
る。ここで（８）式と合せて対偶１〜６の回転速度１
〜６の指令値でロボツトの６つの対偶を制御すること
により、ロボツトが特異姿勢になっても仮想対偶７によ
ってハンド８の姿勢は変動するが、ハンド８の基準点Ｏ
ｈの位置を所定の経路に沿って最終目標位置へ動かすこ
とができる。なお、７の値は制御装置内部で回転角Θ
７を定めるための積分演算にのみ用いる。またここでこ
の動作モードへの切換え時に６の値が急激に変化する
場合には、前回の６の指令値6lと（８）式で求めた
値6dから実際の指令値を次式のように定めればよい。６ ＝6d＋α（6d−6l） ただしαは０〜１の範囲の任意の値とする。以上説明し
たように、ロボツトが特異姿勢に近付いても、ロボツト
の各対偶１〜６は対偶１〜６の回転速度の指令値１〜
６で駆動制御されるため、実際のハンド８の運動は仮
想の＃７の対偶７の軸回りの運動のみを無視して特異点
近傍を通過することになり、たとえばアーク溶接のよう
にトーチの軸回りに回転対称のツールを扱うときには仮
想の回り対偶７をトーチ軸と同軸としておけば作業に何
ら悪影響を及ぼさず、トーチの先は所定の経路に沿って
並進運動され、溶接を円滑に行うことができる。
ことができ、回転速度1,2,3,4,5,７が定ま
る。ここで（８）式と合せて対偶１〜６の回転速度１
〜６の指令値でロボツトの６つの対偶を制御すること
により、ロボツトが特異姿勢になっても仮想対偶７によ
ってハンド８の姿勢は変動するが、ハンド８の基準点Ｏ
ｈの位置を所定の経路に沿って最終目標位置へ動かすこ
とができる。なお、７の値は制御装置内部で回転角Θ
７を定めるための積分演算にのみ用いる。またここでこ
の動作モードへの切換え時に６の値が急激に変化する
場合には、前回の６の指令値6lと（８）式で求めた
値6dから実際の指令値を次式のように定めればよい。６ ＝6d＋α（6d−6l） ただしαは０〜１の範囲の任意の値とする。以上説明し
たように、ロボツトが特異姿勢に近付いても、ロボツト
の各対偶１〜６は対偶１〜６の回転速度の指令値１〜
６で駆動制御されるため、実際のハンド８の運動は仮
想の＃７の対偶７の軸回りの運動のみを無視して特異点
近傍を通過することになり、たとえばアーク溶接のよう
にトーチの軸回りに回転対称のツールを扱うときには仮
想の回り対偶７をトーチ軸と同軸としておけば作業に何
ら悪影響を及ぼさず、トーチの先は所定の経路に沿って
並進運動され、溶接を円滑に行うことができる。
このような制御を行えば最終的には対偶６の回転角Θ６
は目標値Θ6fに到達し、回転角Θ1,Θ2,Θ3,Θ4,Θ5,Θ
７も目標値Θ1f，Θ2f，Θ3f，Θ4f，Θ5f，Θ7fに到達
するため、対偶１〜６の回転角Θ１〜Θ６は目標ΑΘ1f
〜Θ6fとなり、すなわちハンド８の位置・姿勢は目標位
置・姿勢ｆ，ｆ，ｆ，ｆとなる。以上の制御に
おいて無視しているのは仮想の７の対偶７軸回りの回転
運動であり、またこの対偶軸７はハンド８の基準点Ｏ
ｈを通るため、ハンド８の並進速度については指令値
通りとなり、ハンドの基準点Ｏｈは所定の経路にそつて
移動する。
は目標値Θ6fに到達し、回転角Θ1,Θ2,Θ3,Θ4,Θ5,Θ
７も目標値Θ1f，Θ2f，Θ3f，Θ4f，Θ5f，Θ7fに到達
するため、対偶１〜６の回転角Θ１〜Θ６は目標ΑΘ1f
〜Θ6fとなり、すなわちハンド８の位置・姿勢は目標位
置・姿勢ｆ，ｆ，ｆ，ｆとなる。以上の制御に
おいて無視しているのは仮想の７の対偶７軸回りの回転
運動であり、またこの対偶軸７はハンド８の基準点Ｏ
ｈを通るため、ハンド８の並進速度については指令値
通りとなり、ハンドの基準点Ｏｈは所定の経路にそつて
移動する。
第５図は本発明によるロボツトの制御方法の一実施例の
ロボツト機構と制御装置を含むロボツトシステム構成図
である。第５図において、ロボツト機構９にはロボツト
を駆動するアクチユエータとその変位検出器（図示しな
い）が内蔵され、変位検出器から信号が制御装置10に送
られる。制御装置10には種々の演算を実行する演算装置
と、演算装置11により演算処理したデータを記憶する記
憶装置12が内蔵される。ロボツト機構９は制御装置10の
指令によりサーボアンプ13を介してアクチユエータによ
り駆動され、ロボツトのハンド８は所定の経路にそつて
所定の姿勢で移動し、把持したワーク等の作業を行う。
ロボツト機構と制御装置を含むロボツトシステム構成図
である。第５図において、ロボツト機構９にはロボツト
を駆動するアクチユエータとその変位検出器（図示しな
い）が内蔵され、変位検出器から信号が制御装置10に送
られる。制御装置10には種々の演算を実行する演算装置
と、演算装置11により演算処理したデータを記憶する記
憶装置12が内蔵される。ロボツト機構９は制御装置10の
指令によりサーボアンプ13を介してアクチユエータによ
り駆動され、ロボツトのハンド８は所定の経路にそつて
所定の姿勢で移動し、把持したワーク等の作業を行う。
第６図は第５図のフローチヤートである。第６図におい
て、制御装置10はまずアクチユエータの変位検出器（エ
ンココーダ）の値を読み取り、これより対偶１〜6,7の
回転角Θ１〜Θ6,Θ７（ただし通常はΘ７＝０）の値か
らハンド８の現在位置・姿勢，，，を計算し、
これと目標位置・姿勢ｆ，ｆ，ｆ，ｆとの偏差
がほぼ零にならなければ（１）〜（６）式により，
〜７を計算する。ここで通常は｜Θ5|＜εまたは｜Θ
５−π｜＜ε（ただしγ＝０）でなければ、７＝０と
して、１〜６を（７）式のヤコビアン行列から計算
し、１〜６の値を目標速度としてサーボアンプ13に
出力し各対偶１〜６のアクチユエータを制御し、偏差が
ほぼ零になりハンド８が目標位置・姿勢ｆ，ｆ，
ｆ，ｆに到達した時点で終了する。しかし特異点近傍
で｜Θ5|＜εまたは｜Θ５−π｜＜εであれば、６を
Θ６の目標値Θ6fから（８）式より決定し、１〜5,
７を（９）式のヤコビアン行列から計算し、なお７
＋7T（Ｔはサンプリング周期）をΘ７の更新値とし、
１〜６の値を目標速度としてサーボアンプ13に出力
し各対偶１〜６のアクチユエータを制御する。このとき
アクチユエータの変位検出器の値を再び読み取り、これ
によりハンド８の位置・姿勢を計算し、これと目標位置
姿勢との偏差を計算し、その偏差がほぼ零でなければ再
び，〜７を計算して上記動作を繰返し偏差がほぼ
零になつた時点で終了する。
て、制御装置10はまずアクチユエータの変位検出器（エ
ンココーダ）の値を読み取り、これより対偶１〜6,7の
回転角Θ１〜Θ6,Θ７（ただし通常はΘ７＝０）の値か
らハンド８の現在位置・姿勢，，，を計算し、
これと目標位置・姿勢ｆ，ｆ，ｆ，ｆとの偏差
がほぼ零にならなければ（１）〜（６）式により，
〜７を計算する。ここで通常は｜Θ5|＜εまたは｜Θ
５−π｜＜ε（ただしγ＝０）でなければ、７＝０と
して、１〜６を（７）式のヤコビアン行列から計算
し、１〜６の値を目標速度としてサーボアンプ13に
出力し各対偶１〜６のアクチユエータを制御し、偏差が
ほぼ零になりハンド８が目標位置・姿勢ｆ，ｆ，
ｆ，ｆに到達した時点で終了する。しかし特異点近傍
で｜Θ5|＜εまたは｜Θ５−π｜＜εであれば、６を
Θ６の目標値Θ6fから（８）式より決定し、１〜5,
７を（９）式のヤコビアン行列から計算し、なお７
＋7T（Ｔはサンプリング周期）をΘ７の更新値とし、
１〜６の値を目標速度としてサーボアンプ13に出力
し各対偶１〜６のアクチユエータを制御する。このとき
アクチユエータの変位検出器の値を再び読み取り、これ
によりハンド８の位置・姿勢を計算し、これと目標位置
姿勢との偏差を計算し、その偏差がほぼ零でなければ再
び，〜７を計算して上記動作を繰返し偏差がほぼ
零になつた時点で終了する。
本発明によれば、６つの対偶の先にハンドを有して６自
由度で構成されたロボツト機構の制御において、ロボツ
ト機構の姿勢や特異点に近付いたときでも停止させるこ
となく、追加された仮想モデルの１つの対偶によってハ
ンドの姿勢が変化するだけで、ハンドの基準点を指定さ
れた経路に沿って所望に並進運動させて前記特異点近傍
を円滑に通過させて駆動することができ、例えば溶接作
業を支障なく行わせることができる効果を奏する。
由度で構成されたロボツト機構の制御において、ロボツ
ト機構の姿勢や特異点に近付いたときでも停止させるこ
となく、追加された仮想モデルの１つの対偶によってハ
ンドの姿勢が変化するだけで、ハンドの基準点を指定さ
れた経路に沿って所望に並進運動させて前記特異点近傍
を円滑に通過させて駆動することができ、例えば溶接作
業を支障なく行わせることができる効果を奏する。
第１図は本発明によるロボツトの制御方法の一実施例の
＃７の仮想対偶の設定方法を示す説明図、第２図は同じ
くロボツト機構を示す外観図、第３図は同じく第２図の
骨格を示す説明図、第４図は同じく第1,3図のハンドの
位置・姿勢の表示方法を示す説明図、第５図は同じくロ
ボツトシステムを示す構成図、第６図は同じく第４図の
フローチヤートである。 １〜６……各＃１〜＃６回り対偶、７……＃７仮想回り
対偶、８……ハンド、９……ロボツト機構、10……制御
装置、11……演算装置、12……記憶装置、13……サーボ
アンプ。
＃７の仮想対偶の設定方法を示す説明図、第２図は同じ
くロボツト機構を示す外観図、第３図は同じく第２図の
骨格を示す説明図、第４図は同じく第1,3図のハンドの
位置・姿勢の表示方法を示す説明図、第５図は同じくロ
ボツトシステムを示す構成図、第６図は同じく第４図の
フローチヤートである。 １〜６……各＃１〜＃６回り対偶、７……＃７仮想回り
対偶、８……ハンド、９……ロボツト機構、10……制御
装置、11……演算装置、12……記憶装置、13……サーボ
アンプ。
Claims (1)
- 【請求項１】６つの対偶の先にハンドを有して６自由度
で構成されたロボツト機構の制御方法において、軸が前
記ハンドの基準点を通る仮想の対偶１つを加えた７自由
度のロボツトの制御モデルを用いて通常は該仮想の対偶
を固定したものとみなして前記ロボツト機構を制御し、
該ロボツト機構の姿勢が特異点に近づいたとき、特異点
近傍においてその運動が大きく変化する、予め定められ
た２以上の対偶のうち、何れかの１つの指令値を該対偶
の回転角度が最終目標値に到達する方向へ駆動する値に
定めて、ハンドの運動を各サンプリング時に前記仮想の
対偶を含めた残りの６個の対偶について座標変換するこ
とにより前記残りの６個の対偶の各サンプリング時の制
御指令値を決定して該決定された各サンプリング時の制
御指令値および前記定められた１つの対偶の運動指令値
に基づいてロボツト機構の６つの対偶を制御することに
より、前記ハンドの基準点を指定された経路に沿って前
記特異点近傍を通過させることを特徴とするロボツトの
制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60118972A JPH0677205B2 (ja) | 1985-06-03 | 1985-06-03 | ロボツトの制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60118972A JPH0677205B2 (ja) | 1985-06-03 | 1985-06-03 | ロボツトの制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61278906A JPS61278906A (ja) | 1986-12-09 |
| JPH0677205B2 true JPH0677205B2 (ja) | 1994-09-28 |
Family
ID=14749837
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60118972A Expired - Lifetime JPH0677205B2 (ja) | 1985-06-03 | 1985-06-03 | ロボツトの制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0677205B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102837322B (zh) * | 2012-09-26 | 2015-04-15 | 黄刚 | 一种仿人型七自由度机械臂 |
| CN105881503A (zh) * | 2015-01-13 | 2016-08-24 | 上海奉业机械设备有限公司 | 工业六轴机器人 |
| CN107598921B (zh) * | 2017-08-25 | 2018-07-03 | 深圳星河智能科技有限公司 | 一种应用于六轴机械手臂的空间平滑停止控制方法 |
| CN109807909B (zh) * | 2019-03-04 | 2020-12-11 | 清研同创机器人（天津）有限公司 | 七自由度喷涂机器人 |
| CN110850807B (zh) * | 2019-12-04 | 2021-04-27 | 广东博智林机器人有限公司 | 一种奇异点规避方法、装置、设备及介质 |
| JP7462437B2 (ja) * | 2020-03-09 | 2024-04-05 | 株式会社東芝 | ロボットシステム、パラレルリンク機構、制御方法、制御装置、プログラム、及び記憶媒体 |
| CN113681570B (zh) * | 2021-10-26 | 2022-01-04 | 季华实验室 | 一种六轴机械臂过奇异点的控制方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS591181A (ja) * | 1982-06-23 | 1984-01-06 | 富士通株式会社 | ロボツトの軌跡制御方式 |
| JPS5930690A (ja) * | 1982-08-09 | 1984-02-18 | 株式会社日立製作所 | 冗長度を持つ多関節形ロボツトの制御方法 |
| JPS6057408A (ja) * | 1983-09-08 | 1985-04-03 | Fujitsu Ltd | ロボツトの軌跡制御装置 |
-
1985
- 1985-06-03 JP JP60118972A patent/JPH0677205B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61278906A (ja) | 1986-12-09 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |