JPH07210233A - ロボットの軌道の補間方法と補間装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ２つの教示点間を直線補間するとき、教示点
の前後で速度が変化しないようにする目的で、始点教示
点の始点速度と終点教示点の終点速度とを所定の値に設
定して補間する。 【構成】 教示点データは、始点における速度Ｖs 、終
点における速度Ｖe 、教示点間を移動するときの最大速
度Ｖmax 、最大加速度ａmax を指定している。始点を速
度Ｖs で出発し、最大加速度ａmax により最大速度Ｖma
x を限度に加速する補間演算を移動ごとに演算する。つ
ぎの補間点における速度と終点までの残り距離が、最大
速度以下の可能な限り大きい加速度で減速して終点速度
Ｖe で終点に到達できるか否かを補間演算ごとに判定
し、可能なときはその補間点に移動してつぎの加速補間
点を演算し、不可能になったとき、現補間点の速度を初
速度として残り距離の区間を減速加速して終点速度Ｖe
で終点に到達するように補間演算と移動を繰り返す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、入力された教示点の間
を補間して目標軌道を生成するロボットの軌道の補間方
法と補間装置とに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ロボットが産業分野で広く活用さ
れているが、その動作の円滑さが重要である。

【０００３】以下、従来のロボット軌道補間装置につい
て説明する。ロボットの手先先端部が通過するべき点を
複数個の教示点として操作者があらかじめ登録してお
き、その教示点の間の通過点を直線や曲線で補間するこ
とによりロボットの軌道が決定される。この教示点の情
報を与える教示点データは、教示点の位置座標と、その
教示点間を通過する速度などを指定している。この教示
点データに従って２教示点間を補間する場合、ロボット
手先先端部が２教示点間を１動作で移動するように補間
するのでなく、複数個の移動を連結して移動するように
補間する方法がある。この補間方法においては、上記１
つの移動に費やす時間、すなわち補間周期ｔc が所定値
ｔu 以下の一定値になるように設定して処理している。
前記ｔu を基本補間単位周期と称す。たとえば、２教示
点間を直線で補間する場合、始点となる教示点に登録さ
れた指定速度Ｖと補間周期ｔc との積が１つの補間移動
距離であり、それに補間回数Ｎを乗じた値が２教示点間
の距離Ｌとなる。

【０００４】この補間周期ｔc は基本補間単位周期ｔu
に基づいて下記の演算により求める。２教示点間を移動
に要する時間、すなわち移動時間Ｔは、 Ｔ＝Ｌ／Ｖ ・・・（１） である。このとき、２教示点間の移動を区分する数、す
なわち補間回数Ｎを（２）式で求める。

【０００５】 Ｎ＝［Ｔ／ｔu］ ・・・（２） ここで［ｘ］は、実数ｘが１以上であれば小数点以下を
切り捨て、１未満であれば１となる関数である。この移
動時間Ｔと補間回数Ｎとにより、補間周期ｔc を（３）
式により求める。

【０００６】 ｔc＝Ｔ／Ｎ ・・・（３） また、直線軌道上を指定速度Ｖと補間周期ｔc とでｋ番
目まで移動したときの始点からの距離をＬkとすると、 Ｌk＝Ｖ・ｔc・ｋ （ただし、ｋ＝１〜Ｎ） ・・・（４） したがって、２教示点間における個々の補間点の位置座
標Ｐk は、個々の移動のベクトル合成により、 Ｐk＝Ｐs＋Ｌk・ｎ ・・・（５） として求められる。ただし、Ｐs 始点の位置座標、ｎは
２教示点間の方向ベクトルであり、終点の位置座標をＰ
e とすると方向ベクトルｎは（６）式で表される。

【０００７】 ｎ＝（Ｐe−Ｐs）／Ｌ ・・・（６） なお、２教示点間の距離が短いときなどにおいては、そ
の間を１動作で移動させる場合もあり、このときはＮ＝
１、ｔc＝ｔu に設定する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】このような従来のロボ
ット軌道補間装置では、ロボットの手先先端部の速度を
教示点間で一定速度としているため、教示点の前後で指
定速度が異なる場合には教示点における不連続な速度変
化が振動発生の原因となる。また、折れ線軌道の屈折部
を、内周りする円弧や放物線などの曲線軌道で補間する
とき、ロボットの構造上の問題からその曲線軌道上を移
動する速度に許容速度制限を設ける場合には、前記曲線
軌道に接続する直線部分を前記従来の一定速度の補間方
法で補間演算すると、その接続部分の前後で速度が不連
続に変化して振動の原因となる。

【０００９】また、移動速度を一定としているので、ロ
ボットが動作可能な速度や加速度が活用されず、タクト
タイムを短縮しようとする動作にはなっていない。

【００１０】本発明は上記課題を解決するもので、教示
点や接続部分で速度を連続にでき、振動を発生させない
ロボットの軌道の補間方法と補間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】請求項１に係わる本発明
は、教示点を通過する速度と、教示点間を通過するとき
に許容される最大速度および最大加速度とを有する教示
点データを用い、隣接する２つの教示点の一方を始点、
他方を終点として、前記始点から前記終点に至る間を前
記教示点データに従って直線軌道で補間するとき、前記
教示点データが与える始点速度で前記始点を出発し、前
記最大加速度で前記最大速度を限度に加速移動する加速
区間と、前記最大加速度に基づく減速時加速度で減速し
て前記教示点データが与える終点速度で前記終点に到達
する減速区間とを連結するとともに、加速区間および減
速区間を１つ以上の補間区間で構成し、前記始点を出発
し、つぎの移動先の教示点を補間演算して移動する動作
を順次に実行するとき、つぎの教示点の終速度および前
記終点までの残り距離とが前記減速区間を実現できる点
まで教示演算と加速移動とを順次に実行して減速区間に
移行し、前記加速区間の終速度を初速度とし、つぎの移
動先の教示点を補間演算して減速移動を順次実行するこ
とにより前記終点速度で前記終点に到達するように補間
および移動し、加速区間において前記最大速度に達した
ときは前記最大速度により補間および移動するようにし
たロボットの軌道の補間方法である。また、請求項３に
係わる本発明は、連続した２つの教示点データを入力
し、補間演算の開始点である始点の位置座標と始点速度
と、終了点である終点の位置座標と終点速度と、前記教
示点間を移動するときの最大速度および最大加速度を読
み取り、つぎの教示点データを入力するまで保存する教
示点データ読み取り手段と、前記始点を前記始点速度で
出発して、前記最大加速度により前記最大速度を限度に
直線加速移動するように補間点を移動ごとに演算する加
速区間演算手段と、前記加速区間の終速度を初速度と
し、終点までの残り区間を前記最大加速度に基づく加速
度で減速移動して前記終点速度で前記終点に到達するよ
うに補間点を移動ごとに演算する減速区間演算手段と、
前記加速区間演算手段および減速区間演算手段が演算し
た補間点データを入力してロボットをその教示点まで移
動させる関節角度を演算する関節角演算手段とを備え、
前記加速区間演算手段は、つぎの移動先の補間点を演算
し、その点における速度と終点までの残り距離とが前記
最大加速度以下で減速して前記終点速度で前記終点に到
達できる条件を満たすか否かを判断し、満たす場合はそ
の補間点のデータを前記関節角演算手段に出力し、満た
さないときは現在の補間点の位置および速度を前記減速
区間演算手段に出力して演算を終了する手段であり、ま
た、前記減速区間演算手段は、前記加速区間演算手段か
ら入力した速度を初速度とし、終点までの距離と終点速
度で決まる加速度で減速移動して終点速度で終点に到達
するように移動ごとに補間点を演算する手段であるロボ
ットの軌道の補間装置である。

【００１２】

【作用】請求項１に係わる発明において、１教示点を始
点、つぎの教示点を終点とする直線軌道を移動させると
き、つぎの移動先の補間点を演算して移動する動作を順
次に繰り返して移動するようにし、始点を所定の始点速
度で出発して最大速度を限度に演算と加速移動とを繰り
返し、つぎの補間点の終速度と終点までの残り距離が、
最大加速度に基づく加速度で減速しながら所定の終点速
度で終点に到達できるか否かを演算チェックしながら加
速移動する。加速移動が前記チェックで不可能になった
補間点から減速補間と減速移動との繰り返しで終点まで
移動する。なお、加速により最大速度に達したときには
最大速度で移動したのち減速移動に移行する。始点速度
と終点速度を所定値としながら、その間は加速移動と減
速移動とを連結してタクトタイムを短縮する。また、請
求項３に係わる発明において、教示点データ読み取り手
段は補間演算したい２つの教示点のデータを読み取り、
加速区間演算手段は始点を始点速度で出発して最大速度
を限度に最大速度で加速する補間演算を移動ごとに実行
するとともに、終点に終点速度になるように減速して到
達できるか否かを判断し、可能なときはつぎの補間点を
求めて関節角演算手段に出力し、不可能なときは現補間
点の速度と残り移動距離を減速区間演算手段に出力す
る。減速区間演算手段は加速区間演算手段の終速度と残
り距離と終点速度とにより減速して、終点速度で終点に
到達するように移動ごとに補間演算する。

【００１３】

【実施例】

（実施例１）以下、本発明のロボットの軌道の補間方法
の一実施例について図面を参照しながら説明する。図１
は本実施例の補間方法により２つの教示点間を直線軌道
で補間したときにロボットの手先先端部が通過する速度
Ｖと移動距離Ｌとを時間経過で示す。図において、横軸
ｔはロボット手先先端部が、ある教示点（以下、始点と
称す）からつぎの教示点（以下、終点と称す）に向かっ
て移動を開始してからの経過時間を与え、縦軸Ｖはその
時間ｔにおけるロボット手先先端部の移動速度、縦軸Ｌ
は始点から移動した距離を与える。また、Ｖs は始点を
出発するときの速度（以下、始点速度と称す）、Ｖe は
終点に到達したときの速度（以下、終点速度と称す）、
Ｖmax は２教示点間を移動するときに許容する最大の速
度（以下、最大速度と称す）、ａc は始点を出発した時
点から与える一定の加速度、ａdは終点に到達する前か
ら減速するために与える一定の加速度であって、これら
は操作者があらかじめ教示点データとして記憶手段（図
示せず）に記憶させてある。なお、加速度ａc およびａ
d の許容最大値ａmax も教示点データに記憶しておく。
また、Ｔa は加速度ａc で始点速度Ｖs から最大速度Ｖ
max まで加速するのに要する加速時間、Ｔd は加速度ａ
d で最大速度Ｖmax から終点速度Ｖe まで減速するのに
要する減速時間である。

【００１４】本発明のロボットの軌道の補間方法の骨子
を説明すると、図１（ａ）に示したように、本実施例の
補間処理は、始点を始点速度Ｖs で出発し、加速度ａc
で最大速度Ｖmax に向かって加速しながら移動し、最大
速度Ｖmax に達するとその速度で移動し、終点に到達す
る手前から加速度ａd で減速しながら移動し、終点での
速度が所定の終点速度Ｖe になるようにする。この場
合、加速度ａc で直線移動している期間において、ロボ
ット手先先端部は複数回の移動を連結して移動するよう
にし、１回の補間演算でロボット手先先端部が移動する
時間、すなわち補間周期ｔa は、従来例と同様に、加速
時間Ｔa 、基本補間単位周期ｔu 、補間回数Ｎ＝［Ｔa
／ｔu］によりｔa≦ｔuとなるように決定する。図１
（ａ）の加速時間Ｔa では４回の移動例を示している。
加速度ａd で減速しながら移動している期間の補間周期
ｔd についても同様である。また、補間処理を１回行う
ごとにカウンタで数え、そのカウント値をｋとする。

【００１５】また、図１（ｂ）に示したように、２つの
教示点間の距離が短いなどの場合、始点を始点速度Ｖs
で出発してから加速するが、最大速度Ｖmax に到達する
までに減速を開始しなければ所定の終点速度Ｖe を実現
できない場合がある。したがって、最大速度Ｖmax に到
達するまで単純に加速を続けるのでなく、加速補間演算
によりつぎの移動先の位置と速度とを求めるごとに、そ
の位置から終点までの残りの距離の間で最大加速度ａma
x 以下の加速度で減速移動して所定の終点速度Ｖe を実
現できるか否かを減速補間演算により確かめる処理を行
う。減速できる余地が残っているときは加速補間演算の
結果に従って加速移動を実行するとともにつぎの加速補
間演算を行う動作を繰り返し、残っていないときは直ち
に現在位置から減速処理に移行する。

【００１６】以下、本実施例の具体的な補間演算処理に
ついて図面を参照しながら説明する。図２は本実施例の
補間演算処理の動作を示すフローチャートである。図に
おいて、まず、ステップ１で隣接した２つの教示点の教
示点データｐj、ｐj+1から始点位置座標Ｐs と始点速度
Ｖs と終点位置座標Ｐe と教示点間を移動するときに許
容される最大速度Ｖmax と最大加速度ａmax とを読み取
る。

【００１７】ステップ２からステップ１５までは、加速
補間の演算を１回実行するごとに移動先の位置と速度を
見積り、その位置からの減速補間の演算を行って、残り
の距離の区間で加速度ａd で減速すれば所定の終点速度
Ｖe を実現できるか否かをチェックし、実現できる限り
移動を実行するとともにつぎの加速演算と移動を繰り返
し、実現できないときは減速移動に移行する動作を与え
る。なお、この過程で最大速度に達すれば、残りの距離
で減速できる位置まで最大速度Ｖmax で移動すればよい
ことは言うまでもない。

【００１８】まず、ステップ２において、（７）式によ
り加速度を最大加速度ａmax に設定し、（８）式により
始点速度Ｖs から最大速度Ｖmax まで最大加速度ａmax
で加速するのに必要な時間である加速時間Ｔa を求め、
（９）式によって加速区間の加速時補間回数Ｎa を求め
る。

【００１９】 ａc＝ａmax ・・・（７） Ｔa＝（Ｖmax−Ｖs）／ａc ・・・（８） Ｎa＝［Ｔa／ｔu］ ・・・（９） なお、加速時補間回数Ｎa は（９）式で与えられるが、
前述のように、この回数Ｎa まで加速移動を実行してよ
いか否かは残り距離で減速して所定の終点速度を実現で
きるか否かで決まるのであって、ここでは単に最大速度
まで加速するに必要な補間回数を示しているだけであ
る。

【００２０】ステップ３において加速時補間回数Ｎa の
値が１であるか否かをチェックする。Ｎa が１となる場
合は、最大加速度ａmax で加速したときに速度がＶmax
に達するまでの時間が１基本補間単位周期ｔu 未満であ
る場合である。この場合は加速度ａc が最大速度Ｖmax
に対して相対的に大きいために、１基本補間単位周期ｔ
u の期間に一気に最大速度Ｖmax を越える加速となる場
合であり、ステップ４へ移行して、１基本補間単位周期
ｔu で丁度最大速度Ｖmax まで加速するように、最大加
速度ａmax より小さい加速度ａc を（１０）式で設定
し、ステップ５に移行する。

【００２１】 ａc＝（Ｖmax−Ｖs）／ｔu ・・・（１０） このときの加速時間Ｔa は当然ながら Ｔa＝ｔu ・・・（１１） である。また、ステップ３において加速時補間回数Ｎa
が１でなければ１回の加速補間処理と移動とで最大速度
Ｖmax に達しない場合であって、ステップ５に移行し
て、（１２）式により加速時補間周期ｔa を求める。こ
のｔa は前述の決め方により ｔa＝Ｔa／Ｎa ・・・（１２） である。

【００２２】つぎに、ステップ６に移行して、ｋ回目の
加速補間時における補間点の位置座標Ｐa(k)、その補間
点における速度Ｖ(k)、始点からの距離Ｌ(k)とし、加速
演算を開始する初期値を始点の教示点データと（１３）
式、（１４）式、（１５）式により設定する。

【００２３】 Ｐa(0)＝Ｐs ・・・（１３） Ｖ(0)＝Ｖs ・・・（１４） Ｌ(0)＝０ ・・・（１５） また、１回目の加速補間をいまから行うので補間回数の
カウント値ｋを ｋ＝１ ・・・（１６） に設定する。ステップ７においては、補間回数をカウン
ト値ｋによりチェックし、加速時補間演算と移動を最後
まで完了したか否かを判断する。補間回数のカウント値
ｋがＮa 以下である場合は、補間処理が完結していない
としてステップ８へ移行し、（１７）式に従って補間回
数がｋ時点の現在速度Ｖ(k) を求める。

【００２４】 Ｖ(k)＝Ｖ(k-1)＋ａc・ｔa ・・・（１７） また、ステップ７においてカウント値ｋが加速時補間回
数Ｎa より大きい場合は、加速補間処理が終了したとし
て、ステップ９に移行して補間回数がｋ時点の現在速度
Ｖ(k) として前回の現在速度をそのまま出力する。

【００２５】 Ｖ(k)＝Ｖ(k-1) ・・・（１８） ステップ１０においては、ｋ回目の補間演算結果に従っ
て移動したときに占める補間点の位置座標Ｐa(k)、始点
からの距離Ｌ(k) を（１９）式、（２０）式、および、
（２１）式に従って見積もる。ここで、ｎは（６）式で
表される２点間の方向ベクトル、△Ｐ(k) は位置座標の
変化量である。

【００２６】 △Ｐ(k)＝（Ｖ(k)＋Ｖ(k-1)）・ｔa／２ ・・・（１９） Ｐa(k)＝Ｐa(k-1)＋△Ｐ(k)・ｎ ・・・（２０） Ｌ(k)＝Ｌ(k-1)＋△Ｐ(k) ・・・（２１） つぎに、ステップ１１に移行して、上記補間点に移動し
たと仮定した場合、その補間点から終点までの残りの距
離で減速して所定の終点速度Ｖe を実現できるか否かを
チェックするため、その位置と速度とに基づいて減速演
算を実行する。すなわち、（２２）式と（２３）式によ
り速度Ｖ(k) から終点速度Ｖe まで最大加速度ａmax で
減速するに要する減速時間Ｔd と、減速に要する距離ｄ
(k) とを求めるとともに、（２４）式により残り移動距
離dＬ(k)を求める。ここで、Ｌは始点Ｐj から終点Ｐj+
1 に至る距離とする。

【００２７】 Ｔd＝（Ｖ(k)−Ｖe）／ａmax ・・・（２２） ｄ(k)＝（Ｖ(k)＋Ｖe）・Ｔd／２ ・・・（２３） ｄＬ(k)＝Ｌ−Ｌ(k) ・・・（２４） ステップ１２において、減速に必要な距離ｄ(k) と、残
り移動距離ｄＬ(K) とを比較し、演算結果に従って実際
に加速移動したとき、減速に必要な距離が残っているか
否かをチェックする。減速に必要な距離ｄ(k) が残り移
動距離ｄＬ(K)以上である場合は、その教示点に実際に
移動すると終点速度Ｖe を実現できないとしてステップ
１６に移行する。また、距離ｄ(k) が距離ｄＬ(K) より
小さい場合は、まだ加速移動する余地があるとしてステ
ップ１３に移行する。ステップ１３においては、減速に
要する減速時間Ｔd と基本補間単位周期ｔu を比較し、
充分に加速したか否かをチェックする。Ｔd がｔu 以上
である場合は、充分に加速したとしてステップ１６に移
行するが、Ｔd がｔu 未満である場合は、まだ加速でき
るとしてステップ１４に移行し、演算結果が与える補間
点へ実際に移動するために、座標位置Ｐa(k)と加速時補
間周期ｔa から関節角の変化量を計算し、関節角を制御
するサーボ制御部へ出力する。つぎに、ステップ１５に
おいては１回の補間演算と移動とが完了したので、補間
回数カウント値ｋに１を加算し、ステップ７へ戻ってつ
ぎの加速補間演算処理に移る。以上の処理を終点速度を
得るための減速処理の余地があってまだ加速処理が可能
な限り繰り返す。

【００２８】ステップ１６からステップ２２までが終点
速度Ｖe を実現するための減速補間演算処理の内容とな
る。ステップ１６において、（２７）式、（２８）式に
より減速時補間回数Ｎd と減速時補間周期ｔd を求め
る。さらに、ステップ１７において（２９）式から減速
時の加速度ａd を求める。なお、減速を開始するときの
残り移動距離と減速に必要な時間はそれぞれ（２５）式
と（２６）式により与えられる。

【００２９】 ｄＬ(k-1)＝Ｌ−Ｌ(K-1) ・・・（２５） Ｔd＝２ｄＬ／（Ｖ(k-1)＋Ｖe） ・・・（２６） Ｎd＝［Ｔd／ｔu］ ・・・（２７） ｔd＝Ｔd／Ｎd ・・・（２８） ａd＝（Ｖe−Ｖ(k-1)）／Ｔd ・・・（２９） ここで、補間回数（ｋ−１）の時点の現在速度Ｖ(k-1)
と移動距離Ｌ(k-1)を用いているのは、ステップ１２、
ステップ１３において補間回数ｋ回の時点の移動を実行
すると現在速度から終点加速度へ変換するために必要な
距離が不足すると判断され、その前回の位置と速度から
減速を開始するためである。

【００３０】ステップ１８において、減速補間開始時の
位置座標Ｐd(k)と、速度Ｖ(k) の初期値をそれぞれ（３
０）式と（３１）式とで設定し、また補間回数のカウン
ト値ｋを（３２）式により１に設定する。

【００３１】 Ｐd(0)＝Ｐa(k-1) ・・・（３０） Ｖ(0)＝Ｖ(k-1) ・・・（３１） ｋ＝１ ・・・（３２） ステップ１９において、補間回数のカウント値ｋが減速
時補間回数Ｎd より大となった場合は演算を終了する
が、そうでないときはステップ２０に移行し、（３３）
式に従って補間回数ｋ時点の現在速度を求める。

【００３２】 Ｖ(K)＝Ｖ(K-1)＋ａd・ｔd ・・・（３３） つぎに、ステップ２１に移行して、（３４）式、（３
５）式に従って減速時の補間点位置座標Ｐa(k)を求め
る。

【００３３】 ｄＰ(k)＝（Ｖ(k)＋Ｖ(k-1)）・ｔa／２ ・・・（３４） Ｐd(k)＝Ｐd(k-1)＋ｄＰ(k)・ｎ ・・・（３５） つぎに、ステップ２２において、補間点座標位置Ｐd(k)
と減速時補間周期ｔd から補間周期ごとの関節角の変化
量を計算し、関節角を制御するサーボ制御部へ出力す
る。つぎに、ステップ２３において補間回数のカウント
値ｋを１増加させたのち、ステップ１９に戻ってつぎの
補間演算に移行する。

【００３４】図３は本発明の補間方法を、折れ線上の教
示経路の屈折部を内周りする曲線と接続する直線経路部
に用いた場合のロボットの手先先端速度と移行時間の関
係を表している。図３（ａ）に示したように、折れ線の
屈折部を構成する２本の線分と内周りを行う円弧や放物
線などの曲線部分は、接線の方向が同一となるように接
続する。図３（ｂ）に示したように前記線分上の補間軌
道生成に本発明の軌道補間方法を用いることにより、ロ
ボットの手先先端速度が接続点で連続して変化している
ことがわかる。

【００３５】以上のように本実施例のロボットの軌道の
補間方法によれば、隣接する２つの教示点の間を加速動
作と減速動作とを連結して直線補間演算することによ
り、所定の始点速度と終点速度とを実現して教示点の前
後で速度差を発生させず、かつ教示点間を速やかに移動
させることができる。また、各補間点の演算のすべてを
あらかじめの前演算処理で行うのでなく、ロボットの移
動とともに実行できる。

【００３６】（実施例２）以下、本発明のロボットの軌
道の補間装置の一実施例について説明する。図４は本実
施例の構成を示すブロック図である。本実施例の補間装
置は実施例１に示した補間方法に従って補間処理を実行
する。図において、１は教示点データ読み取り手段、２
は加速補間回数決定手段、３は加速演算処理手段４と減
速判断手段５とで構成される加速補間演算手段、６は減
速補間回数決定手段、７は減速補間演算手段、８は関節
角演算手段、９は加速区間演算手段、１０は減速区間演
算手段である。

【００３７】上記構成要素の相互関係と動作について説
明する。教示点データ読み取り手段１は、連続した２つ
の教示点データｐj、ｐj+1を入力して、補間演算の基本
設定値となる始点位置座標Ｐs と始点通過速度Ｖs と終
点位置座標Ｐe と終点速度Ｖe と指定教示点間を移動す
るときの最大速度Ｖmax と最大加速度ａmax とを読み取
り、つぎの教示点データが入力されるまで保存する。加
速補間回数決定手段２と加速補間演算手段３と減速補間
回数決定手段６と減速補間演算手段７とは、これらの基
本設定値を教示点データ読み取り手段１から自由に読み
取ることができる。

【００３８】加速補間回数決定手段２は、教示点データ
読み取り手段１から最大速度Ｖmaxと始点通過速度Ｖs
と最大加速度ａmax とを入力し、それらに基づいて加速
時の補間周期ｔa と補間回数Ｎa と加速時の加速度ａc
を求め、加速補間演算手段３に出力する。このとき、加
速補間回数決定手段２は図２に示したフローチャートの
ステップ２からステップ５までの処理動作を実行する。
加速演算処理手段４は、教示点データ読み取り手段１か
ら開始点位置座標Ｐs と始点通過速度Ｖs と最大速度Ｖ
max と最大加速度ａmax とを入力するとともに、加速補
間回数決定手段２から補間周期ｔa と補間回数Ｎa と加
速時の加速度ａc を入力し、補間回数のカウント値がｋ
であるときの移動速度Ｖ(k) と加速時補間点位置座標Ｐ
a(k)と移動距離Ｌ(k) を演算により求め、減速判断手段
５に出力する。減速判断手段５は、入力した移動速度Ｖ
(k) と加速時補間点位置座標Ｐa(k)と移動距離Ｌ(k)
と、教示点データ読み取り手段１から入力した終点速度
Ｖe と最大加速度ａmax とに基づいて、終点速度Ｖe を
実現するために減速を開始しなければならないか否かを
判断する。減速を開始する必要ありと判断した場合、補
間回数のカウント値が（ｋ−１）であるときの移動速度
Ｖ(k-1) と残り移動距離ｄＬ(k-1) を減速補間回数決定
手段６に出力し、移動速度Ｖ(k-1) と加速時補間点位置
座標Ｐa(k-1)とを減速補間演算手段７に出力する。ま
た、減速を開始する必要なしと判断した場合は、加速時
補間点位置座標Ｐa(k)と加速時補間周期ｔa を関節角演
算手段８に出力するとともに、補間回数のカウント値ｋ
に１を加えて更新し、加速演算処理手段４に出力する。
上記の処理において、加速演算処理手段４の動作は図２
に示したフローチャートのステップ６からステップ１０
までの処理動作と同一であり、また、減速判断手段５の
動作は図２に示したフローチャートのステップ１１から
ステップ１３までの処理動作およびステップ１５の処理
内容と同一である。減速補間回数決定手段６は減速判断
手段５から前記加速時補間点位置座標Ｐa(k-1)と前記速
度Ｖ(k-1) と前記減速時補間周期ｔd と前記減速補間回
数Ｎd と前記減速加速度ａd を入力して減速時補間点位
置座標Ｐd(k)を演算により求め、前記減速時補間周期ｔ
d とともに関節角演算手段８に出力する。このときの減
速補間演算手段７の動作は図２に示したフローチャート
のステップ１８からステップ１９までの処理動作および
ステップ２３の処理動作と同一である。関節角演算手段
８は前記加速時補間点位置座標Ｐa(k) または前記減速
時補間点位置座標Ｐd(k) を入力し、各補間周期ごとの
関節角の変化量Ｊを演算により求め、外部に出力する。

【００３９】以上のように本実施例のロボットの軌道の
補間装置によれば、実施例１に記載した補間方法により
教示点間を補間して直線移動させることにより、実施例
１同要の効果を得ることができる。

【００４０】なお、本実施例の各構成要素と動作はマイ
クロコンピュータのプログラム制御により実現できるこ
とはいうまでもない。

【００４１】

【発明の効果】以上の実施例から明らかなように、本発
明は、教示点を通過する速度と、教示点間を通過すると
きに許容される最大速度および最大加速度とを有する教
示点データを用い、隣接する２つの教示点の一方を始
点、他方を終点として、前記始点から前記終点に至る間
を前記教示点データに従って直線軌道で補間するとき、
前記教示点データが与える始点速度で前記始点を出発
し、前記最大加速度で前記最大速度を限度に加速移動す
る加速区間と、前記最大加速度以下の可能な限り大きい
減速時加速度で減速して前記教示点データが与える終点
速度で前記終点に到達する減速区間とを連結するととも
に、加速区間および減速区間を１つ以上の補間区間で構
成し、前記始点を出発し、つぎの移動先の教示点を補間
演算して移動する動作を順次に実行するとき、つぎの補
間点における速度および前記終点までの残り距離とが前
記減速区間を実現できる点まで教示演算と加速移動とを
順次に実行して減速区間演算に移行し、前記加速区間の
終速度を初速度とし、終点までの距離と終点速度から決
まる加速度で減速して終点速度で終点に到達するように
補間点を移動ごとに演算し、また、前記加速区間演算に
おいて前記最大速度に達したときは前記最大速度により
補間および移動したのち減速区間演算に移行するように
した軌道補間方法および、上記の補間演算を実行する軌
道補間装置により、教示点の速度を所定の速度に設定し
て直線補間でき、教示点の前後で速度変化をなくし、振
動を発生させないようにできるとともに、加速移動と減
速移動とを用いることにより教示点間を移動する時間を
短縮することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のロボットの軌道の補間方法を説明する
ためのロボットの手首先端速度と経過時間との関係を示
す特性図

【図２】本発明のロボットの軌道の補間方法の動作を示
すフローチャート

【図３】折れ線の屈折部の曲線軌道に接続した直線軌道
の補間に本発明のロボットの軌道の補間方法を用いたと
きの、直線軌道と曲線軌道における速度を時間経過で示
す特性図

【図４】本発明のロボットの軌道の補間装置の一実施例
の構成を示すブロック図

【符号の説明】

Ｖmax 最大速度 ａc 加速度 ａmax 最大加速度 ａd 最大加速度に基づく減速時加速度 Ｖs 始点速度 Ｖe 終点速度 ｔ 経過時間

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 教示点を通過する速度と、教示点間を通
   過するときに許容される最大速度および最大加速度とを
   有する教示点データを用い、隣接する２つの教示点の一
   方を始点、他方を終点として、前記始点から前記終点に
   至る間を前記教示点データに従って直線軌道で補間する
   とき、前記教示点データが与える始点速度で前記始点を
   出発し、前記最大加速度で前記最大速度を限度に加速移
   動する加速区間と、前記最大加速度以下の可能な限り大
   きい減速時加速度で減速して前記教示点データが与える
   終点速度で前記終点に到達する減速区間とを連結すると
   ともに、加速区間および減速区間を１つ以上の補間区間
   で構成し、前記始点を出発し、つぎの移動先の教示点を
   補間演算して移動する動作を順次に実行するとき、つぎ
   の補間点における速度および前記終点までの残り距離と
   が前記減速区間を実現できる点まで教示演算と加速移動
   とを順次に実行して減速区間演算に移行し、前記加速区
   間の終速度を初速度とし、終点までの距離と終点速度か
   ら決まる加速度で減速して終点速度で終点に到達するよ
   うに補間点を移動ごとに演算し、また、前記加速区間演
   算において前記最大速度に達したときは前記最大速度に
   より補間および移動したのち減速区間演算に移行するよ
   うにしたロボットの軌道の補間方法。
2. 【請求項２】 折れ線状の教示経路の屈折部の軌道を、
   前記折れ線に接して内周りする曲線軌道と直線軌道との
   接続で構成し、前記直線軌道を補間するとき、前記曲線
   軌道との接続点を始点または終点とし、始点速度または
   終点速度を前記曲線軌道の速度に設定するようにした請
   求項１記載のロボットの軌道の補間方法。
3. 【請求項３】 連続した２つの教示点データを入力し、
   補間演算の開始点である始点の位置座標と始点速度と、
   終了点である終点の位置座標と終点速度と、前記教示点
   間を移動するときの最大速度および最大加速度を読み取
   り、つぎの教示点データを入力するまで保存する教示点
   データ読み取り手段と、前記始点を前記始点速度で出発
   して、前記最大加速度により前記最大速度を限度に直線
   加速移動するように補間点を移動ごとに演算する加速区
   間演算手段と、前記加速区間の終速度を初速度とし、終
   点までの残り区間を前記最大加速度に基づく加速度で減
   速移動して前記終点速度で前記終点に到達するように補
   間点を移動ごとに演算する減速区間演算手段と、前記加
   速区間演算手段および減速区間演算手段が演算した補間
   点データを入力してロボットをその教示点まで移動させ
   る関節角度を演算する関節角演算手段とを備え、前記加
   速区間演算手段は、つぎの移動先の補間点を演算し、そ
   の点における速度と終点までの残り距離とが前記最大加
   速度以下で減速して前記終点速度で前記終点に到達でき
   る条件を満たすか否かを判断し、満たす場合はその補間
   点のデータを前記関節角演算手段に出力し、満たさない
   ときは現在の補間点の位置および速度を前記減速区間演
   算手段に出力して演算を終了する手段であり、また、前
   記減速区間演算手段は、前記加速区間演算手段から入力
   した速度を初速度とし、終点までの距離と終点速度で決
   まる加速度で減速移動して終点速度で終点に到達するよ
   うに移動ごとに補間点を演算する手段であるロボットの
   軌道の補間装置。
4. 【請求項４】 加速区間演算手段は、始点速度から最大
   加速度により最大速度まで加速するのに必要な時間を所
   定の基本補間単位周期で除した値を基本にして加速時補
   間回数を決定し、前記加速時補間回数と前記加速時間と
   により加速時補間周期を決定する加速時補間回数決定手
   段を備え、前記加速時補間周期と加速時補間回数とによ
   り加速区間の補間演算を行うようにした請求項３記載の
   ロボットの軌道の補間装置。
5. 【請求項５】 加速区間演算手段は、加速時補間回数を
   カウントし、そのカウント数が加速時補間回数に達する
   までは加速補間演算処理を行い、前記カウント数が前記
   補間回数に達した場合には最大速度で直線補間を行う加
   速演算処理手段と、つぎの補間点における速度と終点ま
   での残り移動距離とが最大加速度以下の可能なかぎり大
   きい加速度で減速して終点速度で終点に到達できるか否
   かを判定し、減速補間演算に移行するタイミングを決定
   する減速判断手段とを備えた加速補間演算手段を備え、
   加速区間の補間演算と終了とを処理するようにした請求
   項３記載のロボットの軌道の補間装置。
6. 【請求項６】 減速区間演算手段は、終点までの残り距
   離において加速区間の終速度から減速して終点速度で終
   点に減速して到達するに要する到達時間を所定の基本補
   間単位周期で除した値を基本に減速時補間回数を決定
   し、前記減速時補間回数と前記到達時間とにより減速時
   補間周期を決定し、前記終速度と終点速度とで減速時加
   速度を決定する減速時補間回数決定手段を備え、前記減
   速時補間周期と、前記減速時補間回数と、前記減速時加
   速度により減速補間点を演算するようにした請求項３記
   載のロボットの軌道の補間装置。
7. 【請求項７】 減速区間演算手段は、減速時補間回数を
   カウントし、前記カウント数が減速時補間回数となるま
   で減速補間演算処理を行う減速補間演算手段を備えた請
   求項３記載のロボットの軌道の補間装置。