JPH0724757A - ロボット制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】少ない労力で容易にアームを移動させることが
できる。 【構成】アームの位置と速度とを検出し（Ｓ１００）、
指令位置Ｐs と検出位置の位置偏差に基づいた指令速度
Ｖs を算出する（Ｓ１３０）。また、指令速度Ｖs と検
出速度との速度偏差ｅv に応じた比例項Ｖp を算出する
と共に（Ｓ１５０）、速度偏差ｅv の積分値に応じた積
分項Ｖi を算出して（Ｓ１６０）、比例項Ｖp 及び積分
項Ｖi に基づいた指令値Ｉs によりサーボモータをフィ
ードバック制御する。手動操作スイッチが操作されたと
きには、指令位置Ｐs を現在の検出位置に置き換えると
共に、速度偏差ｅv を０とし、スイッチ操作時の積分項
Ｖiによりサーボモータを制御して、アームを軽い力で
移動させることができるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ロボットのアームを操
作者が押して動かすことができるロボット制御装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ロボットにある作業を行わせ
ようとする場合、ロボット・アームの動きを命令する必
要がある。例えば、ある位置に存在する物体をつかんで
別の場所に置くといった作業を行わせる場合、その物体
をつかむ位置と置く位置とを正確に教示する必要があ
る。その場合には、アームを実際にその位置にまで移動
させて、その位置を教示することが行われている。この
ロボットの動作位置を教示する場合には、ティーチング
ボックスと呼ばれる遠隔操作末端装置でのジョグ操作に
よってロボットを動かす場合と、動力源を切って操作者
が直接ロボットのアームを手でもって動かす場合とがあ
った。

【０００３】また、作業中にロボットのアームが邪魔に
なって、アームを他の位置に退避させる必要がある場合
がある。この場合にも、同様にティーチングボックスで
のジョグ操作によって動かす場合と、操作者が直接アー
ムを動かす場合とがあった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、こうし
た従来のものでは、チィーチングボックスのキー操作に
よって位置を教示する場合、微妙な位置決め動作を行わ
せるには膨大な時間がかかり、しかも正確な位置決め動
作をさせることが困難である。

【０００５】例えば、図７に示すような、位置決め用の
穴４０が空けられたワーク４２を、図６に示すように、
多関節型ロボットにより、治具３２の位置決めピン３４
に挿入させる場合、ティーチングボックス６６のジョグ
指令キー６７によって目視で穴４０が位置決めピン３４
の真上になるように移動させる。そして、ジョグ指令キ
ー６７によって鉛直方向に移動させて位置決めピン３４
にはめる。

【０００６】もし、位置決めピン３４が穴４０の縁に当
たって入らない場合には、ジョグ指令キー６７を操作し
て、ずれを修正する。ジョグ指令キー６７を繰り返し操
作してワーク４２を前後左右に繰り返し動かし位置を割
り出すが、穴４０に位置決めピン３４を挿入できる許容
範囲は小さく、ジョグ指令キー６７の操作により許容範
囲内にワーク４２を動かすには膨大な時間がかかった。
また、僅かなずれがある状態でも、位置決めピン３４に
ワーク４２を挿入してしまうと、位置決めピン３４と穴
４０とがこじれたり、位置決めピン３４が曲がったり、
あるいは、穴４０が変形してしまう場合があるという問
題があった。

【０００７】また、アームを他の位置に一時的に退避さ
せる場合、ジョグ指令キー６７を操作して移動させる
が、ジョグ指令キー６７は、サーボモータの数に応じて
複数個有り、それらを操作してアームを動かさなければ
ならず、操作が煩わしいという問題があった。

【０００８】これに対し、操作者が、直接アームを動か
す場合には、微妙な位置決め動作をさせることや他の位
置に退避させることは容易であるが、動力源を切ってし
まうと、操作者はアームの自重を支えながら、アームを
手で動かして位置決め動作をさせたり、距離が離れた位
置に移動させなければならず、アームの移動に大きな労
力を必要とするという問題があった。

【０００９】そこで本発明は上記の課題を解決すること
を目的とし、少ない労力で容易にアームを移動させるこ
とができるロボット制御装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成すべ
く、本発明は課題を解決するための手段として次の構成
を取った。即ち、図１に例示する如く、サーボモータＭ
１により駆動されるアームの位置と速度とを検出する検
出手段Ｍ２を有すると共に、指令位置及び前記検出位置
の位置偏差に基づいた指令速度と前記検出速度との速度
偏差に応じた比例項を算出すると共に、前記速度偏差の
積分値に応じた積分項を算出して、前記比例項及び前記
積分項に基づいた指令値により前記サーボモータＭ１を
フィードバック制御する制御手段Ｍ３を備えたロボット
制御装置において、手動操作スイッチＭ４を備えると共
に、前記手動操作スイッチＭ４が操作されたときには、
前記制御手段Ｍ３を制御して、該スイッチ操作時の前記
積分項により前記サーボモータＭ１を制御させる手動操
作制御手段Ｍ５を備えたことを特徴とするロボット制御
装置の構成がそれである。

【００１１】

【作用】前記構成を有するロボット制御装置は、手動操
作スイッチＭ４が操作されると、手動操作制御手段Ｍ５
が、制御手段Ｍ３を制御して、手動操作スイッチＭ４を
操作したときの積分項によりサーボモータＭ１を制御さ
せる。よって、積分項によりサーボモータＭ１が制御さ
れるので、操作者は容易にアームを動かすことができ
る。

【００１２】

【実施例】以下本発明の実施例を図面に基づいて詳細に
説明する。図２は本発明の一実施例であるロボット制御
装置の概略構成図である。多関節型のロボット本体１
は、水平に移動可能に支承された移動台２を備え、移動
台２はサーボモータ４（図３参照）により水平方向に往
復動されるように構成されている。サーボモータ４には
ロータリエンコーダからなる検出器６が設けられてお
り、検出器６は、サーボモータ４の回転に応じたパルス
信号を出力するように構成されている。

【００１３】移動台２上には、第１アーム８の一端が揺
動可能に支承されており、サーボモータ１０の回転によ
り旋回駆動されるように構成されている。また、第１ア
ーム８の先端には、第２アーム１２の一端が揺動可能に
支承されており、サーボモータ１４の回転により旋回駆
動されるように構成されている。そして、第２アーム１
２の先端には、ハンド１６が揺動可能に支承されてお
り、サーボモータ１８の回転により旋回駆動されるよう
に構成されている。

【００１４】前記各サーボモータ１０，１４，１８に
は、それぞれロータリエンコーダからなる検出器２０，
２２，２４が設けられており、検出器２０，２２，２４
は、それぞれサーボモータ１０，１４，１８の回転に応
じたパルス信号を出力するように構成されている。

【００１５】ハンド１６には、前述した図７に示すワー
ク４２の外周を把持可能なチャック２６，２８が、２個
互いに直交するようにして取り付けられている。また、
移動台２に近接して配置された作業台３０上には、治具
３２が載置されており、治具３２には、ワーク４２の穴
４０に嵌合可能な位置決めピン３４が立設されている。

【００１６】前記各サーボモータ４，１０，１４，１８
や各検出器６，２０，２２，２４は電子制御回路５０に
接続されており、電子制御回路５０は、周知のＣＰＵ５
２、ＲＯＭ５４、ＲＡＭ５６を論理演算回路の中心とし
て構成され、外部と入出力を行う入出力回路、ここでは
入力回路５８及び出力回路６０をコモンバス６２を介し
て相互に接続されている。

【００１７】ＣＰＵ５２は、各検出器６，２０，２２，
２４からの信号を入力回路５８を介して入力すると共
に、第２アーム１２上に操作者に面して設けられた手動
操作スイッチ６４からの信号やティーチングボックス６
６からの信号を入力回路５８を介して入力する。一方、
これらの信号及びＲＯＭ５４、ＲＡＭ５６内のデータや
予め記憶された制御プログラムに基づいてＣＰＵ５２
は、出力回路６０を介して各サーボアンプ６８，７０，
７２，７４に信号を出力し、各サーボモータ４，１０，
１４，１８を制御して、ロボット本体１の動作を制御し
ている。

【００１８】この電子制御回路５０で行われる制御処理
を、ブロック線図で示すと図４のようになる。指令位置
Ｐs に検出器２０により検出される現在の位置Ｐfbを減
算して位置偏差ｅp （＝Ｐs −Ｐfb）を求める減算器７
６と、位置偏差ｅp に位置比例ゲインＫp を乗算して指
令速度Ｖs （＝Ｋp ×（Ｐs −Ｐfb））を算出する乗算
部７８とを備えている。

【００１９】また、指令速度Ｖs に、検出器２０からの
信号に基づく速度検出器８０からの現在の速度Ｖfbを減
算して速度偏差ｅv （＝Ｖs −Ｖfb）を求める減算器８
２と、手動操作スイッチ６４の操作に基づく制御中断部
８４と、制御中断部８４を介して入力される速度偏差ｅ
v に速度比例ゲインＫvpを乗算して比例項Ｖp を算出す
る比例演算部８６とを備えている。

【００２０】更に、制御中断部８４を介して入力される
速度偏差ｅv を時間積分する積分器８８と、この積分値
に速度積分ゲインＫviを乗算して積分項Ｖi を算出する
積分演算部９０と、比例項Ｖp と積分項Ｖi とを加算し
て指令値Ｉs を算出しサーボアンプ７０に出力する加算
器９２とを備えている。尚、前記ブロック線図は、第１
アーム８のサーボモータ１０を例としているが、他の各
サーボモータ４，１４，１８についても同様に構成され
ている。

【００２１】次に、前述した電子制御回路５０において
行われる制御処理について、図５のフローチャートと共
に説明する。尚、以下第１アーム８のサーボモータ１０
を例として説明するが、他の各サーボモータ４，１４，
１８についても同様である。まず、検出器２０からのパ
ルス信号を加算して第１アーム８の現在の位置Ｐfbを、
また、単位時間当りのパルス数等から現在の速度Ｖfbを
検出する（ステップ１００。以下Ｓ１００という。以下
同様。）。次に、どのモードが選択されているか否か
を、ティーチングボックス６６のモード選択キー６６ａ
のいずれが選択されているか否かにより判断する（Ｓ１
１０）。

【００２２】メモリキー６６ｂが選択されていると、メ
モリモードと判断して、予め設定されているプログラム
を読み込んで、第１アーム８が移動する次の指令位置Ｐ
s を算出する（Ｓ１２０）。この算出した指令位置Ｐs
から、Ｓ１００の処理により検出された現在の位置Ｐfb
を減算して、位置偏差ｅp （＝Ｐs −Ｐfb）を算出し、
この位置偏差ｅp に位置比例ゲインＫp を乗算して指令
速度Ｖs （＝Ｋp ×（Ｐs −Ｐfb））を算出する（Ｓ１
３０）。

【００２３】次に、指令速度Ｖs から、Ｓ１００の処理
により検出された現在の速度Ｖfbを減算して、速度偏差
ｅv （＝Ｖs −Ｖfb）を求める（Ｓ１４０）。続いて、
この速度偏差ｅv に速度比例ゲインＫvpを乗算して比例
項Ｖp を算出すると共に（Ｓ１５０）、速度偏差ｅv を
時間積分し、その積分値に速度積分ゲインＫviを乗算し
て積分項Ｖi を算出する（Ｓ１６０）。

【００２４】この比例項Ｖp と積分項Ｖi とを加算して
指令値Ｉs を算出し（Ｓ１７０）、サーボアンプ７０に
出力する（Ｓ１８０）。サーボアンプ７０は、この指令
値Ｉs に基づいてサーボモータ１０を駆動制御して、第
１アーム８を指令位置Ｐs に移動する。

【００２５】一方、Ｓ１１０の処理の実行により、ティ
ーチングボックス６６の教示キー６６ｃが押され、教示
モードが選択されていると判断すると、ジョグ指令があ
るか否かを判断する（Ｓ１９０）。ジョグ指令か否か
は、ティーチングボツクス６６の複数のジョグ指令キー
６７が押されているか否かにより判断し、ジョグ指令キ
ー６７が押されているときには、押されているジョグ指
令キー６７に応じて、指令位置Ｐs に所定値を加算、減
算等して、新たな指令位置Ｐs を算出し（Ｓ２００）、
その新たな指令位置Ｐs に基づいて、Ｓ１３０以下の処
理を実行して、ジョグ指令キー６６ｂの指示に従って、
第１アーム８を旋回させる。

【００２６】教示モードは、例えば、図２に示すよう
に、チャック２６で把持したワーク４２の穴４０を位置
決めピン３４に挿入するために、挿入する位置を教示す
る際に、選択される。そして、ジョグ指令キー６６ｂを
操作して、チャック２６で把持したワーク４２を位置決
めピン３４の近傍にまで移動させ、その後、手動操作ス
イッチ６４を操作者が操作すると、手動操作スイッチ６
４がオンになったと判断し（Ｓ２１０）、指令位置Ｐs
をＳ１００の処理により検出される現在の位置Ｐfbに置
き換える（Ｓ２２０）。そして、速度偏差ｅv をクリア
（ｅv ＝０）する（Ｓ２３０）。尚、この処理の実行
が、図４の制御手段部８４として働く。

【００２７】続いて、Ｓ１５０以下の処理を実行して、
Ｓ１５０では、速度偏差ｅv が０であることから、比例
項Ｖp は０となり、続く処理で、積分項Ｖi のみが算出
される（Ｓ１６０）。速度偏差ｅv が０であることか
ら、積分項Ｖi の値は、手動操作スイッチ６４が操作さ
れたときの値がそのまま保持されることになる。

【００２８】従って、指令値Ｉs は積分項Ｖi と等しく
なり（Ｓ１７０）、その指令値Ｉsがサーボアンプ７０
に出力され（Ｓ１８０）、これにより、そのときのハン
ド１６や各アーム８，１２等の自重による回転力とサー
ボモータ１０の回転力とが釣合、その状態では、各アー
ム１０，１２やハンド１６は動かない。

【００２９】操作者がハンド１６や第２アーム１２等を
持ってワーク４２を移動させると、その移動中の位置Ｐ
fbが指令位置Ｐs に置き換えられ（Ｓ２２０）、サーボ
モータ１０の駆動力と自重との釣合により（Ｓ１６０〜
Ｓ１８０）、軽く移動することができる。手動操作スイ
ッチ６４を操作した近傍では、サーボモータ１０の駆動
力と自重との釣合により、容易に移動させることができ
るので、ワーク４２の穴４０に位置決めピン３４を容易
にはめることができる。あるいは、ハンド１６や各アー
ム８，１２を他の位置に退避させたい場合にも、軽く移
動させることができる。

【００３０】その後、手動操作スイッチ６４が離され
て、オフにされたと判断すると（Ｓ２１０）、Ｓ１３０
以下の処理を実行する。その際、Ｓ２２０の処理によ
り、指令位置Ｐs が検出される現在の位置Ｐfbと等しい
ので、指令値Ｉs は積分項Ｖi と等しく、この積分項Ｖ
i の値に応じてサーボモータ１０が駆動されるので、第
１アーム１０が急速に動き出すことはない。

【００３１】そして、ワーク４２の穴４０に位置決めピ
ン３４をはめた位置を教示する場合には、編集キー６６
ｅが押され、編集モードを選択したと判断すると（Ｓ１
１０）、Ｓ２２０の処理により指令位置Ｐs に記憶され
ている現在の位置を教示位置として、プログラムを修正
する（ステップ２４０）。

【００３２】再び、メモリスイッチ６６ｂが押されて、
メモリモードが選択されると（Ｓ１１０）、Ｓ１２０以
下の処理を実行して、教示された位置にワーク４２を運
んで、位置決めピン３４に穴４０をはめるので、位置決
めピン３４と穴４０とがこじれたり、位置決めピン３４
が曲がったりすることがない。

【００３３】尚、Ｓ１３０〜Ｓ１８０の処理の実行が、
制御手段Ｍ３として働き、Ｓ２１０〜Ｓ２３０の処理の
実行が、手動操作制御手段Ｍ５として働く。また、手動
操作スイッチ６４が押された後の、Ｓ２１０〜Ｓ２３０
の処理は、教示モード時に限らず、他のモード、例え
ば、メモリモード中に実行できるようにすることも可能
である。

【００３４】以上本発明はこの様な実施例に何等限定さ
れるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲にお
いて種々なる態様で実施し得る。

【００３５】

【発明の効果】以上詳述したように本発明のロボット制
御装置は、手動操作スイッチが操作されると、スイッチ
操作時の積分項によりモータを制御するので、操作者が
軽い力でアームを押して移動させることができるという
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のロボット制御装置の基本的構成を例示
したブロック図である。

【図２】本発明の一実施例としてのロボット制御装置の
概略構成図である。

【図３】本実施例の電気系統の構成を示すブロック図で
ある。

【図４】本実施例の制御系統の構成を示すブロック線図
である。

【図５】本実施例の電子制御回路で行われる動作制御処
理の一例を示すフローチャートである。

【図６】従来のロボットによる挿入位置の教示を説明す
る説明図である。

【図７】ロボットにより搬送されるワークの説明図であ
る。

【符号の説明】

Ｍ１，４，１０，１４，１８…サーボモータ Ｍ２…
検出手段 Ｍ３…制御手段 Ｍ４，６４…手動操作スイッ
チ Ｍ５…手動操作手段 １…ロボット本体 ６，２
０，２２，２４…検出器 ８…第１アーム １２…第２アーム ３４…
位置決めピン ４０…穴 ４２…ワーク ５０…
電子制御回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 サーボモータにより駆動されるアームの
   位置と速度とを検出する検出手段を有すると共に、 指令位置及び前記検出位置の位置偏差に基づいた指令速
   度と前記検出速度との速度偏差に応じた比例項を算出す
   ると共に、前記速度偏差の積分値に応じた積分項を算出
   して、前記比例項及び前記積分項に基づいた指令値によ
   り前記サーボモータをフィードバック制御する制御手段
   を備えたロボット制御装置において、 手動操作スイッチを備えると共に、前記手動操作スイッ
   チが操作されたときには、前記制御手段を制御して、該
   スイッチ操作時の前記積分項により前記サーボモータを
   制御させる手動操作制御手段を備えたことを特徴とする
   ロボット制御装置。