JPH07295651A - ロボットの加減速制御装置 - Google Patents
ロボットの加減速制御装置Info
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- JPH07295651A JPH07295651A JP8466194A JP8466194A JPH07295651A JP H07295651 A JPH07295651 A JP H07295651A JP 8466194 A JP8466194 A JP 8466194A JP 8466194 A JP8466194 A JP 8466194A JP H07295651 A JPH07295651 A JP H07295651A
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- deceleration
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 複数のアーム間の動作方向の関係がアクチュ
エータにかかるトルクに影響を与えることを考慮した加
減速制御装置を提供すること。 【構成】 ２本の水平回動アームをもつロボットの加減
速制御装置であって、制御部に軌道発生部と加減速度修
正比率決定部を備え、前記加減速度修正比率決定部に
は、修正比率ｒを計算する修正比率計算部と、前記２本
のアームの回転方向が同じ場合には始点における前記２
本のアームのなす角度θ2 に関して計算した修正比率ｒ
を用いて加速度を修正し、終点における角度θ2 に関し
て計算した修正比率ｒを用いて減速度を修正し、前記回
転方向が異なる場合には、前記修正比率ｒ以上の大きさ
で、アクチュエータの出力限界を越えないように予め設
定してある修正比率を用いて加減速度を修正するように
判断する回転方向関係判断部を設けた。
エータにかかるトルクに影響を与えることを考慮した加
減速制御装置を提供すること。 【構成】 ２本の水平回動アームをもつロボットの加減
速制御装置であって、制御部に軌道発生部と加減速度修
正比率決定部を備え、前記加減速度修正比率決定部に
は、修正比率ｒを計算する修正比率計算部と、前記２本
のアームの回転方向が同じ場合には始点における前記２
本のアームのなす角度θ2 に関して計算した修正比率ｒ
を用いて加速度を修正し、終点における角度θ2 に関し
て計算した修正比率ｒを用いて減速度を修正し、前記回
転方向が異なる場合には、前記修正比率ｒ以上の大きさ
で、アクチュエータの出力限界を越えないように予め設
定してある修正比率を用いて加減速度を修正するように
判断する回転方向関係判断部を設けた。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ロボットの制御装置に
関し、さらに詳しくは、ロボット動作の加減速度を制御
する加減速制御装置に関する。
関し、さらに詳しくは、ロボット動作の加減速度を制御
する加減速制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】産業用ロボットにおいて、ロボットのエ
ンドエフェクタをできるだけ短時間に空間中の目標とす
る点まで移動させることは、ロボットを用いた生産シス
テムのサイクルタイム短縮のために必要である。すなわ
ち、ロボットの動作を高速にすることが必要である。
ンドエフェクタをできるだけ短時間に空間中の目標とす
る点まで移動させることは、ロボットを用いた生産シス
テムのサイクルタイム短縮のために必要である。すなわ
ち、ロボットの動作を高速にすることが必要である。
【０００３】ロボットのエンドエフェクタの移動速度、
加速度は、関節を駆動するアクチュエータの最大出力
と、負荷となるロボットアーム、エンドエフェクタおよ
びワークの慣性モーメントや質量との兼ね合いにより決
まる。すなわち、ロボットアーム等をより軽量にし、ア
クチュエータもできるだけ大出力のものにすることがロ
ボットをより高速に動作させ、エンドエフェクタをより
高速に移動させることにつながるが、ロボットの強度や
精度の面からの制約で限界がある。そこで、アクチュエ
ータの出力を最大限に利用するようにロボットを動作さ
せること、特に回転関節型のロボットにおいては、ロボ
ットのとる姿勢によって前記慣性モーメントや関節間の
干渉トルクが変化するので、その変化に対応した制御方
法をとることがロボットをより高速に動作させるための
一手段となり、従来よりいくつかの手段が公知である。
加速度は、関節を駆動するアクチュエータの最大出力
と、負荷となるロボットアーム、エンドエフェクタおよ
びワークの慣性モーメントや質量との兼ね合いにより決
まる。すなわち、ロボットアーム等をより軽量にし、ア
クチュエータもできるだけ大出力のものにすることがロ
ボットをより高速に動作させ、エンドエフェクタをより
高速に移動させることにつながるが、ロボットの強度や
精度の面からの制約で限界がある。そこで、アクチュエ
ータの出力を最大限に利用するようにロボットを動作さ
せること、特に回転関節型のロボットにおいては、ロボ
ットのとる姿勢によって前記慣性モーメントや関節間の
干渉トルクが変化するので、その変化に対応した制御方
法をとることがロボットをより高速に動作させるための
一手段となり、従来よりいくつかの手段が公知である。
【０００４】（第１の方法）特開昭６２−６１１０４号
公報によれば、水平方向に回動する複数の腕を有する水
平関節型ロボットの加減速制御方法において、ロボット
のアーム先端の基準点の位置から水平に回動するアーム
の回転中心までの距離に応じてロボットのアーム先端の
基準点の動作加減速度を変化させ、駆動源の能力を有効
に利用している。
公報によれば、水平方向に回動する複数の腕を有する水
平関節型ロボットの加減速制御方法において、ロボット
のアーム先端の基準点の位置から水平に回動するアーム
の回転中心までの距離に応じてロボットのアーム先端の
基準点の動作加減速度を変化させ、駆動源の能力を有効
に利用している。
【０００５】（第２の方法）特開平４−３１５２０５号
公報には、２本のアームが軸によって回動可能に連結さ
れ、第１のアームが別の軸で固定部に回動可能に連結さ
れている構成によって２本のアームが水平面内で可動で
あり、固定部から遠い方の第２のアームの先端に鉛直方
向に移動軸が設けられ、この移動軸の先端にハンドを備
え、制御部が付属しているロボットであって、制御部に
加減速度修正比率決定部と軌道発生部を設け、アームの
動特性から決まる係数ａ、ｂ、ｃ、ｄを制御系に記憶
し、減速度修正比率決定部がロボットの搬送する質量ｍ
と前記２本のアームのなす角度θ2 とに関する計算式 ｒ＝（ａ＋ｂ×ｍ）＋（ｃ＋ｄ×ｍ）×θ2 2 によって修正比率ｒを算出し、軌道発生部が、予め制御
系に設定されている加減速曲線を前記修正比率ｒを用い
て修正することにより適正な加減速度に基づく位置指令
を出力するロボットの加減速制御方法が開示してある。
公報には、２本のアームが軸によって回動可能に連結さ
れ、第１のアームが別の軸で固定部に回動可能に連結さ
れている構成によって２本のアームが水平面内で可動で
あり、固定部から遠い方の第２のアームの先端に鉛直方
向に移動軸が設けられ、この移動軸の先端にハンドを備
え、制御部が付属しているロボットであって、制御部に
加減速度修正比率決定部と軌道発生部を設け、アームの
動特性から決まる係数ａ、ｂ、ｃ、ｄを制御系に記憶
し、減速度修正比率決定部がロボットの搬送する質量ｍ
と前記２本のアームのなす角度θ2 とに関する計算式 ｒ＝（ａ＋ｂ×ｍ）＋（ｃ＋ｄ×ｍ）×θ2 2 によって修正比率ｒを算出し、軌道発生部が、予め制御
系に設定されている加減速曲線を前記修正比率ｒを用い
て修正することにより適正な加減速度に基づく位置指令
を出力するロボットの加減速制御方法が開示してある。
【０００６】（第３の方法）特公平２−５５８０３号公
報には、所望の与えられたパラメータから演算生成され
る指令速度曲線に基づいて、アクチュエータであるサー
ボモータを駆動し、作業用ロボットハンドの姿勢及び位
置を制御する関節型ロボットの制御方法において、ロボ
ットハンドの全作業領域を複数の領域に小分割し、ロボ
ットハンドの始点が属する領域と終点が属する領域との
組合せ毎に指令速度曲線の演算パラメータをサーボモー
タの負荷慣性変動の情報を加味して予め設定しておき、
このパラメータを用いサーボ系への入力となる速度指令
曲線を演算する。これにより、ロボットアームの姿勢に
かかわりなくロボットハンドの姿勢及び位置を高速に制
御することを可能にする方法が開示してある。
報には、所望の与えられたパラメータから演算生成され
る指令速度曲線に基づいて、アクチュエータであるサー
ボモータを駆動し、作業用ロボットハンドの姿勢及び位
置を制御する関節型ロボットの制御方法において、ロボ
ットハンドの全作業領域を複数の領域に小分割し、ロボ
ットハンドの始点が属する領域と終点が属する領域との
組合せ毎に指令速度曲線の演算パラメータをサーボモー
タの負荷慣性変動の情報を加味して予め設定しておき、
このパラメータを用いサーボ系への入力となる速度指令
曲線を演算する。これにより、ロボットアームの姿勢に
かかわりなくロボットハンドの姿勢及び位置を高速に制
御することを可能にする方法が開示してある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】第１および第２の方法
では、動作の始点、終点におけるアーム先端の基準点の
位置から一意的に決定できる量に基づき、ロボット動作
の加減速度を決定するしくみとなっている。これにより
慣性モーメントの変化や干渉トルクの姿勢に依存した変
化を考慮した加減速度の修正によって、駆動源の能力を
有効に利用できる。しかし、ロボットを動作させるとき
に必要なモータトルクは、動作の始点、終点におけるア
ーム先端の基準点の位置から決定できる量のみに関連し
ているだけではない。非干渉アーム構造を採用していな
い限り、ロボットのアクチュエータは、他の関節の動作
が引き起こす干渉トルクに抗するトルクをアクチュエー
タが直接に回転させる関節を加減速させるに必要な加減
速トルクに加えて出力しなければならない。干渉トルク
は、他の関節の加減速する方向に依存して、アクチュエ
ータが直接に回転させる関節を加減速する方向と同じ方
向（つまり、加減速を支援する方向）のトルクであった
り、そうでなかったりする。これは、複数のアームの回
転方向の関係によって決まり、回転方向が同じ場合に
は、加減速を妨げる方向のトルクになり、回転方向が異
なる場合には、加減速を支援する方向のトルクになる。
前者の方法は、複数のアームの回転方向の関係がアクチ
ュエータにかかる負荷トルクに影響を与えることを考慮
しておらず、したがって必要なトルクを見積るときに最
悪条件を考えなければならないので、最悪条件ではない
動作に関してはさらに有効にアクチュエータの出力を利
用する余地があるという課題があった。
では、動作の始点、終点におけるアーム先端の基準点の
位置から一意的に決定できる量に基づき、ロボット動作
の加減速度を決定するしくみとなっている。これにより
慣性モーメントの変化や干渉トルクの姿勢に依存した変
化を考慮した加減速度の修正によって、駆動源の能力を
有効に利用できる。しかし、ロボットを動作させるとき
に必要なモータトルクは、動作の始点、終点におけるア
ーム先端の基準点の位置から決定できる量のみに関連し
ているだけではない。非干渉アーム構造を採用していな
い限り、ロボットのアクチュエータは、他の関節の動作
が引き起こす干渉トルクに抗するトルクをアクチュエー
タが直接に回転させる関節を加減速させるに必要な加減
速トルクに加えて出力しなければならない。干渉トルク
は、他の関節の加減速する方向に依存して、アクチュエ
ータが直接に回転させる関節を加減速する方向と同じ方
向（つまり、加減速を支援する方向）のトルクであった
り、そうでなかったりする。これは、複数のアームの回
転方向の関係によって決まり、回転方向が同じ場合に
は、加減速を妨げる方向のトルクになり、回転方向が異
なる場合には、加減速を支援する方向のトルクになる。
前者の方法は、複数のアームの回転方向の関係がアクチ
ュエータにかかる負荷トルクに影響を与えることを考慮
しておらず、したがって必要なトルクを見積るときに最
悪条件を考えなければならないので、最悪条件ではない
動作に関してはさらに有効にアクチュエータの出力を利
用する余地があるという課題があった。
【０００８】第３の方法においても、複数の関節間の動
作方向の関係が明示されていないので、前者と同様の課
題があった。だが後者の場合では、ロボットハンドの始
点、終点が属する領域の意味をロボットの関節座標系に
おいて分割された領域であると拡大解釈すれば、複数の
関節間の動作方向の関係が明らかになる。しかし、これ
を実現するには、同じハンドの位置であってもロボット
の姿勢が異なれば異なる領域として区別しなければなら
ない。したがって膨大な量の領域分割およびそれらの組
み合わせに対応した膨大な量の速度曲線の演算パラメー
タを記憶しておかねばならないという課題が発生する。
作方向の関係が明示されていないので、前者と同様の課
題があった。だが後者の場合では、ロボットハンドの始
点、終点が属する領域の意味をロボットの関節座標系に
おいて分割された領域であると拡大解釈すれば、複数の
関節間の動作方向の関係が明らかになる。しかし、これ
を実現するには、同じハンドの位置であってもロボット
の姿勢が異なれば異なる領域として区別しなければなら
ない。したがって膨大な量の領域分割およびそれらの組
み合わせに対応した膨大な量の速度曲線の演算パラメー
タを記憶しておかねばならないという課題が発生する。
【０００９】以上２つの課題を解決するため、本発明の
目的は、ロボットの姿勢によって慣性モーメントや干渉
トルクが変化することに対応した加減速制御法であっ
て、膨大な量の演算パラメータを記憶する必要がなく、
複数のアームの回転方向の関係がアクチュエータにかか
るトルクに影響を与えることを考慮した加減速制御装置
を提供することにある。
目的は、ロボットの姿勢によって慣性モーメントや干渉
トルクが変化することに対応した加減速制御法であっ
て、膨大な量の演算パラメータを記憶する必要がなく、
複数のアームの回転方向の関係がアクチュエータにかか
るトルクに影響を与えることを考慮した加減速制御装置
を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明のロボットの加減
速制御装置は、２本のアームが軸によって回動可能に連
結され、第１のアームが別の軸で固定部に回動可能に連
結されている構成によって２本のアームが水平面内で可
動であり、固定部から遠い方の第２のアームの先端に鉛
直方向に移動軸が設けられ、この移動軸の先端にハンド
を備え、制御部が付属しているロボットであって、制御
部に加減速度修正比率決定部と軌道発生部を設け、アー
ムの動特性から決まる係数ａ、ｂ、ｃ、ｄを制御系に記
憶し、減速度修正比率決定部がロボットの搬送する質量
ｍと前記２本のアームのなす角度θ2 とに関する計算式 ｒ＝（ａ＋ｂ×ｍ）＋（ｃ＋ｄ×ｍ）×θ2 2 によって修正比率ｒを算出し、軌道発生部が、予め制御
系に設定されている加減速曲線を前記修正比率ｒを用い
て修正することにより適正な加減速度に基づく位置指令
を出力するロボットの加減速制御装置において、前記加
減速度修正比率決定部に、第１のアームの回転方向と第
２のアームの回転方向とが同じ場合には始点における角
度θ2 に関して計算した修正比率ｒを用いて加速度を修
正し、終点における角度θ2 に関して計算した修正比率
ｒを用いて減速度を修正し、第１のアームの回転方向と
第２のアームの回転方向とが異なる場合には、前記修正
比率ｒ以上の大きさで、アクチュエータの出力限界を越
えないように予め設定してある修正比率を用いて加速度
および減速度を修正するように判断する回転方向関係判
断部を設けたものである。
速制御装置は、２本のアームが軸によって回動可能に連
結され、第１のアームが別の軸で固定部に回動可能に連
結されている構成によって２本のアームが水平面内で可
動であり、固定部から遠い方の第２のアームの先端に鉛
直方向に移動軸が設けられ、この移動軸の先端にハンド
を備え、制御部が付属しているロボットであって、制御
部に加減速度修正比率決定部と軌道発生部を設け、アー
ムの動特性から決まる係数ａ、ｂ、ｃ、ｄを制御系に記
憶し、減速度修正比率決定部がロボットの搬送する質量
ｍと前記２本のアームのなす角度θ2 とに関する計算式 ｒ＝（ａ＋ｂ×ｍ）＋（ｃ＋ｄ×ｍ）×θ2 2 によって修正比率ｒを算出し、軌道発生部が、予め制御
系に設定されている加減速曲線を前記修正比率ｒを用い
て修正することにより適正な加減速度に基づく位置指令
を出力するロボットの加減速制御装置において、前記加
減速度修正比率決定部に、第１のアームの回転方向と第
２のアームの回転方向とが同じ場合には始点における角
度θ2 に関して計算した修正比率ｒを用いて加速度を修
正し、終点における角度θ2 に関して計算した修正比率
ｒを用いて減速度を修正し、第１のアームの回転方向と
第２のアームの回転方向とが異なる場合には、前記修正
比率ｒ以上の大きさで、アクチュエータの出力限界を越
えないように予め設定してある修正比率を用いて加速度
および減速度を修正するように判断する回転方向関係判
断部を設けたものである。
【００１１】
【作用】本発明によるときは、加減速度修正比率決定部
に、第１のアームの回転方向と第２のアームの回転方向
とが同じ場合には始点における角度θ2 に関して計算し
た修正比率ｒを用いて加速度を修正し、終点における角
度θ2 に関して計算した修正比率ｒを用いて減速度を修
正し、第１のアームの回転方向と第２のアームの回転方
向とが異なる場合には、前記修正比率ｒ以上の大きさ
で、アクチュエータの出力限界を越えないように予め設
定してある修正比率を用いて加速度および減速度を修正
するように判断する回転方向関係判断部を設けたことに
より、第１のアームの回転方向と第２のアームの回転方
向とが異なる場合には、前記修正比率ｒ以上の大きさ
で、アクチュエータの出力限界を越えないように予め設
定してある修正比率で修正された加減速度で動作するこ
とになるが、干渉トルクは、各アームの加減速に必要な
トルクと同じ方向のトルクとなり、アクチュエータの出
力（トルク）は、少なくて済むのでアクチュエータの能
力を有効に利用できる。第１のアームの回転方向と第２
のアームの回転方向とが同じである場合、干渉トルク
は、各アームの加減速に必要なトルクと逆の方向のトル
クとなり、この干渉トルクに抗するトルクもアクチュエ
ータは出力しなければならず、始点、終点における角度
θ2 に関して計算した修正比率ｒを用いて最大加速度、
最大減速度を修正することでアクチュエータの能力の限
界を越えないような最大の加速度と最大の減速度で動作
する。
に、第１のアームの回転方向と第２のアームの回転方向
とが同じ場合には始点における角度θ2 に関して計算し
た修正比率ｒを用いて加速度を修正し、終点における角
度θ2 に関して計算した修正比率ｒを用いて減速度を修
正し、第１のアームの回転方向と第２のアームの回転方
向とが異なる場合には、前記修正比率ｒ以上の大きさ
で、アクチュエータの出力限界を越えないように予め設
定してある修正比率を用いて加速度および減速度を修正
するように判断する回転方向関係判断部を設けたことに
より、第１のアームの回転方向と第２のアームの回転方
向とが異なる場合には、前記修正比率ｒ以上の大きさ
で、アクチュエータの出力限界を越えないように予め設
定してある修正比率で修正された加減速度で動作するこ
とになるが、干渉トルクは、各アームの加減速に必要な
トルクと同じ方向のトルクとなり、アクチュエータの出
力（トルク）は、少なくて済むのでアクチュエータの能
力を有効に利用できる。第１のアームの回転方向と第２
のアームの回転方向とが同じである場合、干渉トルク
は、各アームの加減速に必要なトルクと逆の方向のトル
クとなり、この干渉トルクに抗するトルクもアクチュエ
ータは出力しなければならず、始点、終点における角度
θ2 に関して計算した修正比率ｒを用いて最大加速度、
最大減速度を修正することでアクチュエータの能力の限
界を越えないような最大の加速度と最大の減速度で動作
する。
【００１２】
【実施例】以下、本発明による一実施例を図面を基に説
明する。図２は、本発明を実施したロボットを横から見
た図である。ロボットはいわゆるスカラ型で、第１アー
ム６の一端が固定部２に垂直な軸によって回動可能に連
結され、固定部２には、第１アーム６を駆動するサーボ
モータ４が内蔵してある。第１アーム６の他端には第２
アーム１０の一端が垂直な軸によって回動可能に連結さ
れ、第１アーム６には、第２アーム１０を駆動するサー
ボモータ８が取り付けられている。第２アーム１０の他
端には、図示しない駆動系によって垂直に上下させるこ
とができるようにボールネジ１４が取り付けてある。ボ
ールネジ１４の下端にはハンド１８が取り付けてある。
ハンド１８は、搬送するワーク２０を把持する。
明する。図２は、本発明を実施したロボットを横から見
た図である。ロボットはいわゆるスカラ型で、第１アー
ム６の一端が固定部２に垂直な軸によって回動可能に連
結され、固定部２には、第１アーム６を駆動するサーボ
モータ４が内蔵してある。第１アーム６の他端には第２
アーム１０の一端が垂直な軸によって回動可能に連結さ
れ、第１アーム６には、第２アーム１０を駆動するサー
ボモータ８が取り付けられている。第２アーム１０の他
端には、図示しない駆動系によって垂直に上下させるこ
とができるようにボールネジ１４が取り付けてある。ボ
ールネジ１４の下端にはハンド１８が取り付けてある。
ハンド１８は、搬送するワーク２０を把持する。
【００１３】図１は、制御部の構成図である。ロボット
に付属するコントローラ内の記憶部に格納された動作プ
ログラム３０に従って、移動指令３４が軌道発生部に送
られる。移動指令３４には、目標位置Ｘr と、最大加速
度αa 、最大減速度αd が含まれる。Ｘr 、αa 、αd
は、第１アーム６、第２アーム１０についての値を要素
とする２次元ベクトル量である。一方、搬送質量ｍがオ
ペレータにより設定され、加減速度修正比率決定部２６
に送られる。さらに始点（現在の位置）における第１ア
ーム６の角度θ1a、第２アーム１０の角度θ2a、終点
（目標位置Ｘr ）における第１アーム６の角度θ1d、第
２アーム１０の角度θ2dが軌道発生部２４から加減速度
修正比率決定部２６に送られる。アームの角度は、第１
アーム６と第２アーム１０が一直線になって、ロボット
の前方を向いている状態を０ラジアンとして、第１アー
ム６は固定部２のまわりに角度を計り、第２アーム１０
は、第２アームの回転中心である第１アームとの連結部
のまわりに角度を計る。いづれも上からみて反時計回り
に計る。
に付属するコントローラ内の記憶部に格納された動作プ
ログラム３０に従って、移動指令３４が軌道発生部に送
られる。移動指令３４には、目標位置Ｘr と、最大加速
度αa 、最大減速度αd が含まれる。Ｘr 、αa 、αd
は、第１アーム６、第２アーム１０についての値を要素
とする２次元ベクトル量である。一方、搬送質量ｍがオ
ペレータにより設定され、加減速度修正比率決定部２６
に送られる。さらに始点（現在の位置）における第１ア
ーム６の角度θ1a、第２アーム１０の角度θ2a、終点
（目標位置Ｘr ）における第１アーム６の角度θ1d、第
２アーム１０の角度θ2dが軌道発生部２４から加減速度
修正比率決定部２６に送られる。アームの角度は、第１
アーム６と第２アーム１０が一直線になって、ロボット
の前方を向いている状態を０ラジアンとして、第１アー
ム６は固定部２のまわりに角度を計り、第２アーム１０
は、第２アームの回転中心である第１アームとの連結部
のまわりに角度を計る。いづれも上からみて反時計回り
に計る。
【００１４】加減速度修正比率決定部２６は、修正比率
計算部２８と回転方向関係判断部３２から構成される。
修正比率計算部２８は、搬送質量ｍと角度θ2aの関数ｆ
（ｍ，θ2a）として修正比率ｒa0を計算し、搬送質量ｍ
と角度θ2dの関数ｆ（ｍ，θ2d）として修正比率ｒd0を
計算する。関数ｆの具体例としては、本出願人による特
開平４−３１５２０５号公報記載のものがある。 ｆ（ｍ，θ2 ）＝（ａ＋ｂ×ｍ）＋（ｃ＋ｄ×ｍ）×θ
2 2 関数ｆは必要トルクが各アームのサーボモータの最大ト
ルクを越えないように決めてある。干渉トルクは最悪条
件の方（第１のアームと第２のアームの回転方向が同じ
場合）で考慮してあり、上式においてａ、ｂ、ｃ、ｄ
は、ロボットの動特性に関係して決定される数値（定
数）である。関数ｆの値は搬送質量ｍが大きくなるほど
小さな値となり、θ2 が大きくなるほど大きな値とな
る。
計算部２８と回転方向関係判断部３２から構成される。
修正比率計算部２８は、搬送質量ｍと角度θ2aの関数ｆ
（ｍ，θ2a）として修正比率ｒa0を計算し、搬送質量ｍ
と角度θ2dの関数ｆ（ｍ，θ2d）として修正比率ｒd0を
計算する。関数ｆの具体例としては、本出願人による特
開平４−３１５２０５号公報記載のものがある。 ｆ（ｍ，θ2 ）＝（ａ＋ｂ×ｍ）＋（ｃ＋ｄ×ｍ）×θ
2 2 関数ｆは必要トルクが各アームのサーボモータの最大ト
ルクを越えないように決めてある。干渉トルクは最悪条
件の方（第１のアームと第２のアームの回転方向が同じ
場合）で考慮してあり、上式においてａ、ｂ、ｃ、ｄ
は、ロボットの動特性に関係して決定される数値（定
数）である。関数ｆの値は搬送質量ｍが大きくなるほど
小さな値となり、θ2 が大きくなるほど大きな値とな
る。
【００１５】回転方向関係判断部３２は、角度θ1a、θ
2a、θ1d、θ2dを用いて以下の手順により軌道発生部２
４へ送るデータとして修正比率ｒa 、ｒd を求める。 ステップ１：もし、（θ1d−θ1a）×（θ2d−θ2a）≦
０ ならば ステップ３を実行 ステップ２：ｒa ＝ｒa0 ，ｒd ＝ｒd0 おわり。 ステップ３：ｒa ＝ｒmax （ｍ） ，ｒd ＝ｒmax
（ｍ） おわり。ここで搬送質量ｍの関数であるｒmax （ｍ）
は、例えば以下の式で設定する。 ｒmax （ｍ）＝ｆ（ｍ，第２アーム１０がとりうる最大
の角度） 関数ｆ（ｍ，θ2 ）は、θ2 が大きいほど大きくなるの
で、ｒmax （ｍ）は、搬送質量ｍの場合における最大の
値をとることになる。
2a、θ1d、θ2dを用いて以下の手順により軌道発生部２
４へ送るデータとして修正比率ｒa 、ｒd を求める。 ステップ１：もし、（θ1d−θ1a）×（θ2d−θ2a）≦
０ ならば ステップ３を実行 ステップ２：ｒa ＝ｒa0 ，ｒd ＝ｒd0 おわり。 ステップ３：ｒa ＝ｒmax （ｍ） ，ｒd ＝ｒmax
（ｍ） おわり。ここで搬送質量ｍの関数であるｒmax （ｍ）
は、例えば以下の式で設定する。 ｒmax （ｍ）＝ｆ（ｍ，第２アーム１０がとりうる最大
の角度） 関数ｆ（ｍ，θ2 ）は、θ2 が大きいほど大きくなるの
で、ｒmax （ｍ）は、搬送質量ｍの場合における最大の
値をとることになる。
【００１６】軌道発生部２４は、予め設定してある加減
速曲線を修正比率ｒa 、ｒd により修正して、例えば５
ｍｓｅｃといった一定周期でサーボドライバ２１、２２
に位置指令３５、３６を逐次送る。サーボドライバ２
１、２２は、それぞれサーボモータ４、８を回転させ、
第１アーム６及び第２アーム１０を位置指令３５、３６
に従って移動させる。修正された加減速曲線における最
大加速度αam、最大減速度αdmは、次式によって表され
る。 αam ＝ αa × ｒa αdm ＝ αd × ｒd αam、αdmは、αa 、αd と同様のベクトル量、ｒa 、
ｒd は、スカラ量である。加減速曲線として台形曲線
（速度が台形状に時間変化する）を用いると、一定加速
度で加速し、一定速度で減速するがこの一定加速度がα
amとなり、一定減速度がαdmとなる。
速曲線を修正比率ｒa 、ｒd により修正して、例えば５
ｍｓｅｃといった一定周期でサーボドライバ２１、２２
に位置指令３５、３６を逐次送る。サーボドライバ２
１、２２は、それぞれサーボモータ４、８を回転させ、
第１アーム６及び第２アーム１０を位置指令３５、３６
に従って移動させる。修正された加減速曲線における最
大加速度αam、最大減速度αdmは、次式によって表され
る。 αam ＝ αa × ｒa αdm ＝ αd × ｒd αam、αdmは、αa 、αd と同様のベクトル量、ｒa 、
ｒd は、スカラ量である。加減速曲線として台形曲線
（速度が台形状に時間変化する）を用いると、一定加速
度で加速し、一定速度で減速するがこの一定加速度がα
amとなり、一定減速度がαdmとなる。
【００１７】さて、本実施例の動作について図３を基に
説明する。図３は、スカラ型ロボットの４つの姿勢をと
る状態を上から見た簡略図である。固定部２のまわりに
４つの姿勢を示している。姿勢４は、第１アーム６と第
２アーム１０が一直線に近い姿勢であり、第１アーム６
の角度が−０．２４ラジアン、第２アームの角度が−
０．３４ラジアンである。この姿勢４までのロボット動
作をさせることを考える。姿勢１は、第１アーム６の角
度が−１．３３ラジアン、第２アーム１０の角度が−
０．８３ラジアンであるので、姿勢１から姿勢４への動
作においては、両アームの回転方向は同じであり、回転
方向関係判断部３２において前記ステップ２が実行さ
れ、関数ｆにより求まる修正比率が選択される。姿勢３
は、ハンドの位置は、姿勢１と同じであるが、姿勢が異
なり、第１アーム６の角度が−２．１ラジアン、第２ア
ーム１０の角度が０．８３ラジアンであるので、姿勢３
から姿勢４への動作においては、両アームの回転方向は
異なり、回転方向関係判断部３２において前記ステップ
３が実行され、最大の修正比率が選択され、サーボモー
タの能力を有効に利用する。
説明する。図３は、スカラ型ロボットの４つの姿勢をと
る状態を上から見た簡略図である。固定部２のまわりに
４つの姿勢を示している。姿勢４は、第１アーム６と第
２アーム１０が一直線に近い姿勢であり、第１アーム６
の角度が−０．２４ラジアン、第２アームの角度が−
０．３４ラジアンである。この姿勢４までのロボット動
作をさせることを考える。姿勢１は、第１アーム６の角
度が−１．３３ラジアン、第２アーム１０の角度が−
０．８３ラジアンであるので、姿勢１から姿勢４への動
作においては、両アームの回転方向は同じであり、回転
方向関係判断部３２において前記ステップ２が実行さ
れ、関数ｆにより求まる修正比率が選択される。姿勢３
は、ハンドの位置は、姿勢１と同じであるが、姿勢が異
なり、第１アーム６の角度が−２．１ラジアン、第２ア
ーム１０の角度が０．８３ラジアンであるので、姿勢３
から姿勢４への動作においては、両アームの回転方向は
異なり、回転方向関係判断部３２において前記ステップ
３が実行され、最大の修正比率が選択され、サーボモー
タの能力を有効に利用する。
【００１８】第１アーム６の角度が１．３３ラジアン、
第２アーム１０の角度が−２．３１ラジアンである姿勢
２から姿勢４への動作に於いても、両アームの回転方向
は異なり、回転方向関係判断部３２において前記ステッ
プ３が実行され、最大の修正比率が選択され、サーボモ
ータの能力を有効に利用する。
第２アーム１０の角度が−２．３１ラジアンである姿勢
２から姿勢４への動作に於いても、両アームの回転方向
は異なり、回転方向関係判断部３２において前記ステッ
プ３が実行され、最大の修正比率が選択され、サーボモ
ータの能力を有効に利用する。
【００１９】
【発明の効果】本発明によれば、加減速度修正比率決定
部に、第１のアームの回転方向と第２のアームの回転方
向とが同じ場合には始点における角度θ2 に関して計算
した修正比率ｒを用いて加速度を修正し、終点における
角度θ2 に関して計算した修正比率ｒを用いて減速度を
修正し、第１のアームの回転方向と第２のアームの回転
方向とが異なる場合には、前記修正比率ｒ以上の大きさ
で、アクチュエータの出力限界を越えないように予め設
定してある修正比率を用いて加速度および減速度を修正
するように判断する回転方向関係判断部を設けたことに
より、回転方向が逆の場合のサーボモータにかかる負荷
トルクの低下を考慮して加減速度を修正する修正比率を
変更でき、最大の加減速度にて動作する。従って、テー
ブルによる方法と異なり膨大な量の演算パラメータを記
憶する必要がなく、複数のアームの回転方向の関係がア
クチュエータにかかるトルクに影響を与えることを考慮
した加減速制御が可能となる。さらに、ロボットを用い
た生産システムのサイクルタイム短縮が実現できる。
部に、第１のアームの回転方向と第２のアームの回転方
向とが同じ場合には始点における角度θ2 に関して計算
した修正比率ｒを用いて加速度を修正し、終点における
角度θ2 に関して計算した修正比率ｒを用いて減速度を
修正し、第１のアームの回転方向と第２のアームの回転
方向とが異なる場合には、前記修正比率ｒ以上の大きさ
で、アクチュエータの出力限界を越えないように予め設
定してある修正比率を用いて加速度および減速度を修正
するように判断する回転方向関係判断部を設けたことに
より、回転方向が逆の場合のサーボモータにかかる負荷
トルクの低下を考慮して加減速度を修正する修正比率を
変更でき、最大の加減速度にて動作する。従って、テー
ブルによる方法と異なり膨大な量の演算パラメータを記
憶する必要がなく、複数のアームの回転方向の関係がア
クチュエータにかかるトルクに影響を与えることを考慮
した加減速制御が可能となる。さらに、ロボットを用い
た生産システムのサイクルタイム短縮が実現できる。
【図１】本発明の制御部の構成図である。
【図２】本発明を適用したスカラ型ロボットの概略図で
ある。
ある。
【図３】図１のスカラ型ロボットの４つの姿勢をとる状
態を上から見た簡略図である。
態を上から見た簡略図である。
２ 固定部 ４ サーボモータ ６ 第１アーム ８ サーボモータ １０ 第２アーム １４ ボールネジ １８ ハンド ２０ ワーク ２１ サーボドライバ ２２ サーボドライバ ２４ 軌道発生部 ２６ 加減速度修正比率決定部 ２８ 修正比率計算部 ３０ 動作プログラム ３２ 回転方向関係判断部 ３４ 移動指令 ３５ 位置指令 ３６ 位置指令
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ２５Ｊ 9/10 Ａ 19/06 Ｇ０５Ｂ 19/416 Ｇ０５Ｄ 3/00 Ａ
Claims (1)
- 【請求項１】 ２本のアームが軸によって回動可能に連
結され、第１のアームが別の軸で固定部に回動可能に連
結されている構成によって２本のアームが水平面内で可
動であり、固定部から遠い方の第２のアームの先端に鉛
直方向に移動軸が設けられ、この移動軸の先端にハンド
を備え、制御部が付属しているロボットであって、 制御部に加減速度修正比率決定部と軌道発生部を設け、
アームの動特性から決まる係数ａ、ｂ、ｃ、ｄを制御系
に記憶し、減速度修正比率決定部がロボットの搬送する
質量ｍと前記２本のアームのなす角度θ2 とに関する計
算式 ｒ＝（ａ＋ｂ×ｍ）＋（ｃ＋ｄ×ｍ）×θ2 2 によって修正比率ｒを算出し、軌道発生部が、予め制御
系に設定されている加減速曲線を前記修正比率ｒを用い
て修正することにより適正な加減速度に基づく位置指令
を出力するロボットの加減速制御装置において、 前記加減速度修正比率決定部に、第１のアームの回転方
向と第２のアームの回転方向とが同じ場合には始点にお
ける角度θ2 に関して計算した修正比率ｒを用いて加速
度を修正し、終点における角度θ2 に関して計算した修
正比率ｒを用いて減速度を修正し、第１のアームの回転
方向と第２のアームの回転方向とが異なる場合には、前
記修正比率ｒ以上の大きさで、アクチュエータの出力限
界を越えないように予め設定してある修正比率を用いて
加速度および減速度を修正するように判断する回転方向
関係判断部を設けたことを特徴とするロボットの加減速
制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8466194A JPH07295651A (ja) | 1994-04-22 | 1994-04-22 | ロボットの加減速制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8466194A JPH07295651A (ja) | 1994-04-22 | 1994-04-22 | ロボットの加減速制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07295651A true JPH07295651A (ja) | 1995-11-10 |
Family
ID=13836915
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8466194A Pending JPH07295651A (ja) | 1994-04-22 | 1994-04-22 | ロボットの加減速制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07295651A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9678500B2 (en) | 2011-09-15 | 2017-06-13 | Mitsubishi Electric Corporation | Machining program creating device numerical control device, machining system, machining program creating method, numerical control method, and machining program |
| CN115008457A (zh) * | 2022-06-14 | 2022-09-06 | 中原动力智能机器人有限公司 | 运动速度曲线的规划方法、装置、设备及存储介质 |
-
1994
- 1994-04-22 JP JP8466194A patent/JPH07295651A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9678500B2 (en) | 2011-09-15 | 2017-06-13 | Mitsubishi Electric Corporation | Machining program creating device numerical control device, machining system, machining program creating method, numerical control method, and machining program |
| CN115008457A (zh) * | 2022-06-14 | 2022-09-06 | 中原动力智能机器人有限公司 | 运动速度曲线的规划方法、装置、设备及存储介质 |
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