JPH0772910A - 多関節ロボットの制御方法 - Google Patents
多関節ロボットの制御方法Info
- Publication number
- JPH0772910A JPH0772910A JP24205593A JP24205593A JPH0772910A JP H0772910 A JPH0772910 A JP H0772910A JP 24205593 A JP24205593 A JP 24205593A JP 24205593 A JP24205593 A JP 24205593A JP H0772910 A JPH0772910 A JP H0772910A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- joint angle
- value
- theta
- robot
- joint
- Prior art date
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Abstract
(57)【要約】
【目的】特異点近傍でロボットの制御を停止することを
なくし、特異点近傍におけるロボットの動作をなめらか
に安定化する制御方法を提供する。 【構成】与えられた位置または姿勢指令から前記Ｗ2 の
関節角度θ2 を求めて前記Ｗ2 の特異点での関節角度と
の絶対値差分から特異点からの距離を計算する。特異点
からの距離が所定値以下になった場合は、前記Ｗ1 の関
節角度θ1 の前回計算値と今回計算値の加重平均を修正
関節角度θ1 とするとともに、関節角度θ3 を前記θ1
の今回計算値とθ3 の今回計算値の合計値から前記修正
関節角度θ1 を減じた値を修正関節角度θ3 とする。
なくし、特異点近傍におけるロボットの動作をなめらか
に安定化する制御方法を提供する。 【構成】与えられた位置または姿勢指令から前記Ｗ2 の
関節角度θ2 を求めて前記Ｗ2 の特異点での関節角度と
の絶対値差分から特異点からの距離を計算する。特異点
からの距離が所定値以下になった場合は、前記Ｗ1 の関
節角度θ1 の前回計算値と今回計算値の加重平均を修正
関節角度θ1 とするとともに、関節角度θ3 を前記θ1
の今回計算値とθ3 の今回計算値の合計値から前記修正
関節角度θ1 を減じた値を修正関節角度θ3 とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】特異点付近におけるロボットの動
作を安定化させることができる多関節ロボットの制御方
法に関する。
作を安定化させることができる多関節ロボットの制御方
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ロボットの手首部３自由度の構成を図３
に示す。２つの旋回軸Ｗ1 ，Ｗ3 と、Ｗ1 ，Ｗ3 の間に
Ｗ1 ，Ｗ3 の回転軸と垂直に交わる回転軸をもつ関節Ｗ
2 により構成される。一般には、このような手首部が３
自由度を持つ腕部の先端にとりつけられ、６自由度の多
関節ロボットを構成するが、ここでは手首部のみを示し
ている。以下図３に示すロボット手首部の制御について
説明する。ロボットの姿勢の制御は、一般に図２に示す
ような方法で行なわれる。すなわち、位置指令生成部
（図示せず）から生成された姿勢の指令値（姿勢指令）
から逆運動学変換部１により逆運動学計算を行ないロボ
ットの目標とする関節角（θ1 ，θ2 ，θ3 ）に変換
し、関節角度制御部２によってロボットの関節を目標と
する関節角度になるように制御を行なう。
に示す。２つの旋回軸Ｗ1 ，Ｗ3 と、Ｗ1 ，Ｗ3 の間に
Ｗ1 ，Ｗ3 の回転軸と垂直に交わる回転軸をもつ関節Ｗ
2 により構成される。一般には、このような手首部が３
自由度を持つ腕部の先端にとりつけられ、６自由度の多
関節ロボットを構成するが、ここでは手首部のみを示し
ている。以下図３に示すロボット手首部の制御について
説明する。ロボットの姿勢の制御は、一般に図２に示す
ような方法で行なわれる。すなわち、位置指令生成部
（図示せず）から生成された姿勢の指令値（姿勢指令）
から逆運動学変換部１により逆運動学計算を行ないロボ
ットの目標とする関節角（θ1 ，θ2 ，θ3 ）に変換
し、関節角度制御部２によってロボットの関節を目標と
する関節角度になるように制御を行なう。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の方法では、特異
点（すなわちＷ2 の関節角度が０になる点）の近傍で姿
勢を変化させた時にＷ1 、Ｗ3 の変化量が非常に大きく
なり、角度の変化量が制御範囲を越えてしまった場合に
は制御を停止するという方法をとっていた。このため、
特異点近傍で作業を行なう場合、Ｗ1 、Ｗ3 の関節移動
量が大きくなりすぎて制御不安定となったり、頻繁に制
御が停止するという問題点があった。特に、ジョイステ
ィック等の指令機器を用いて遠隔操作すると、姿勢指令
値のノイズによって特異点近傍でのロボットの動作が非
常に不安定になる。一方、本出願人は、根元の方の関節
（この例ではＷ1 ）を固定して、他の関節の動作によっ
て特異点を通過する技術を特開昭６２−１８９５０４号
公報で開示しているが、ひとつの関節の動作を固定して
しまうので動作がいびつになるという短所がある。そこ
で、本発明は、特異点近傍でロボットの制御を停止する
ことをなくし、特異点近傍におけるロボットの動作をな
めらかに安定化する制御方法を提供することを目的とす
るものである。
点（すなわちＷ2 の関節角度が０になる点）の近傍で姿
勢を変化させた時にＷ1 、Ｗ3 の変化量が非常に大きく
なり、角度の変化量が制御範囲を越えてしまった場合に
は制御を停止するという方法をとっていた。このため、
特異点近傍で作業を行なう場合、Ｗ1 、Ｗ3 の関節移動
量が大きくなりすぎて制御不安定となったり、頻繁に制
御が停止するという問題点があった。特に、ジョイステ
ィック等の指令機器を用いて遠隔操作すると、姿勢指令
値のノイズによって特異点近傍でのロボットの動作が非
常に不安定になる。一方、本出願人は、根元の方の関節
（この例ではＷ1 ）を固定して、他の関節の動作によっ
て特異点を通過する技術を特開昭６２−１８９５０４号
公報で開示しているが、ひとつの関節の動作を固定して
しまうので動作がいびつになるという短所がある。そこ
で、本発明は、特異点近傍でロボットの制御を停止する
ことをなくし、特異点近傍におけるロボットの動作をな
めらかに安定化する制御方法を提供することを目的とす
るものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、２つの旋回軸Ｗ1 ，Ｗ3 の間に前記２つ
の旋回軸の回転軸と垂直に交わる回転軸Ｗ2 をもつよう
に関節を配置した関節部を持つロボットを、与えられた
位置または姿勢指令を各関節の角度（θ1 ，θ2，
θ3 ）に逆運動学変換して制御する多関節ロボットの制
御方法において、与えられた位置または姿勢指令から前
記Ｗ2 の関節角度θ2 を求めて前記Ｗ2の特異点での関
節角度との絶対値差分から特異点からの距離を計算し、
特異点からの距離が所定値以下になった場合は、前記Ｗ
1 の関節角度θ1 の前回計算値と今回計算値の加重平均
を修正関節角度θ1 とするとともに、関節角度θ3 を前
記θ1 の今回計算値とθ3 の今回計算値の合計値から前
記修正関節角度θ1 を減じた値を修正関節角度θ3 と
し、（修正関節角度θ1 ，関節角度θ2 ，修正関節角度
θ3 ）で前記ロボットを制御することをを特徴とするも
のである。
め、本発明は、２つの旋回軸Ｗ1 ，Ｗ3 の間に前記２つ
の旋回軸の回転軸と垂直に交わる回転軸Ｗ2 をもつよう
に関節を配置した関節部を持つロボットを、与えられた
位置または姿勢指令を各関節の角度（θ1 ，θ2，
θ3 ）に逆運動学変換して制御する多関節ロボットの制
御方法において、与えられた位置または姿勢指令から前
記Ｗ2 の関節角度θ2 を求めて前記Ｗ2の特異点での関
節角度との絶対値差分から特異点からの距離を計算し、
特異点からの距離が所定値以下になった場合は、前記Ｗ
1 の関節角度θ1 の前回計算値と今回計算値の加重平均
を修正関節角度θ1 とするとともに、関節角度θ3 を前
記θ1 の今回計算値とθ3 の今回計算値の合計値から前
記修正関節角度θ1 を減じた値を修正関節角度θ3 と
し、（修正関節角度θ1 ，関節角度θ2 ，修正関節角度
θ3 ）で前記ロボットを制御することをを特徴とするも
のである。
【０００５】
【作用】前記手段により、特異点近傍において姿勢を変
化させる場合に、Ｗ1 の関節角度変化が前回計算値と加
重平均をとることによって制限されるため、特異点付近
におけるＷ1 とＷ3 の急激な変化が抑制され、ロボット
の動作を安定化させることができる。
化させる場合に、Ｗ1 の関節角度変化が前回計算値と加
重平均をとることによって制限されるため、特異点付近
におけるＷ1 とＷ3 の急激な変化が抑制され、ロボット
の動作を安定化させることができる。
【０００６】
【実施例】以下、図３のロボットに本発明を適用した実
施例について説明する。図１に本発明の方法を実施する
装置例を示す。図１は位置指令生成部より生成された姿
勢の指令値から逆運動学変換を行ない目標とする関節角
度を求めて制御を行なう図２の従来例に本発明を適用し
た例である。１，２は図に同じであり、３は特異点距離
計算手段、４は荷重係数計算手段、５は荷重係数部、６
はθ1 前回値記憶手段、７，８は加算手段、９は減算手
段である。特異点距離計算手段３は、Ｗ2 の関節角度θ
2 により、Ｗ2 の特異点での関節角度との絶対値差分か
ら特異点からの距離を計算し、所定値以下になれば、後
段の荷重係数計算手段４にその値を伝達する。荷重係数
計算手段４は、図４に示すように、特異点までの距離が
０の時に０、設定した特異点近傍の加重変動領域を越え
た場合に１となるような単純な増加関数である加重係数
αを定義しておき、前記特異点からの距離からその値を
計算する。以上のような構成なので、特異点からの距離
が所定値以下になった場合は、前記Ｗ1 の関節角度θ1
の前回計算値と今回計算値の加重平均を修正関節角度θ
1とするとともに、関節角度θ3 を前記θ1 の今回計算
値とθ3 の今回計算値の合計値から前記修正関節角度θ
1 を減じた値を修正関節角度θ3 とし、（修正関節角度
θ1 ，関節角度θ2 ，修正関節角度θ3 ）でロボットを
制御することになる。
施例について説明する。図１に本発明の方法を実施する
装置例を示す。図１は位置指令生成部より生成された姿
勢の指令値から逆運動学変換を行ない目標とする関節角
度を求めて制御を行なう図２の従来例に本発明を適用し
た例である。１，２は図に同じであり、３は特異点距離
計算手段、４は荷重係数計算手段、５は荷重係数部、６
はθ1 前回値記憶手段、７，８は加算手段、９は減算手
段である。特異点距離計算手段３は、Ｗ2 の関節角度θ
2 により、Ｗ2 の特異点での関節角度との絶対値差分か
ら特異点からの距離を計算し、所定値以下になれば、後
段の荷重係数計算手段４にその値を伝達する。荷重係数
計算手段４は、図４に示すように、特異点までの距離が
０の時に０、設定した特異点近傍の加重変動領域を越え
た場合に１となるような単純な増加関数である加重係数
αを定義しておき、前記特異点からの距離からその値を
計算する。以上のような構成なので、特異点からの距離
が所定値以下になった場合は、前記Ｗ1 の関節角度θ1
の前回計算値と今回計算値の加重平均を修正関節角度θ
1とするとともに、関節角度θ3 を前記θ1 の今回計算
値とθ3 の今回計算値の合計値から前記修正関節角度θ
1 を減じた値を修正関節角度θ3 とし、（修正関節角度
θ1 ，関節角度θ2 ，修正関節角度θ3 ）でロボットを
制御することになる。
【０００７】これにより特異点近傍で姿勢を変化させる
ような場合に、Ｗ1 、Ｗ3 の関節角度の変化量が制限さ
れるため、姿勢の指令値にノイズが入ったような場合で
も、安定した動作をさせることができる。以上、手首部
について説明したが、位置決めの基本軸部についても同
様である。
ような場合に、Ｗ1 、Ｗ3 の関節角度の変化量が制限さ
れるため、姿勢の指令値にノイズが入ったような場合で
も、安定した動作をさせることができる。以上、手首部
について説明したが、位置決めの基本軸部についても同
様である。
【０００８】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、ロボ
ットが特異点近傍で姿勢を変化させる場合に、関節Ｗ2
の値からもとめられる特異点からの距離によってＷ1 の
関節角度を前回値を用いて修正し、この値を用いてＷ3
を決定することで、Ｗ1 、Ｗ3の関節角度変化量が制限
され特異点近傍でのロボットの動作をなめらかに安定化
することができる。
ットが特異点近傍で姿勢を変化させる場合に、関節Ｗ2
の値からもとめられる特異点からの距離によってＷ1 の
関節角度を前回値を用いて修正し、この値を用いてＷ3
を決定することで、Ｗ1 、Ｗ3の関節角度変化量が制限
され特異点近傍でのロボットの動作をなめらかに安定化
することができる。
【図１】本発明の実施例を示す図
【図２】従来の方法における制御ブロック図
【図３】ロボットの姿勢３自由度の手首部分を示す図
【図４】加重係数αの例を示す図
１ 逆運動学変換部 ２ 関節角度制御部 ３ 特異点距離計算手段 ４ 荷重係数計算手段 ５ 荷重係数部 ６ θ1 前回値記憶手段 ７，８は 加算手段 ９ 減算手段
Claims (2)
- 【請求項１】 ２つの旋回軸Ｗ1 ，Ｗ3 の間に前記２つ
の旋回軸の回転軸と垂直に交わる回転軸Ｗ2 をもつよう
に関節を配置した関節部を持つロボットを、与えられた
位置または姿勢指令を各関節の角度（θ1 ，θ2 ，
θ3 ）に逆運動学変換して制御する多関節ロボットの制
御方法において、 与えられた位置または姿勢指令から前記Ｗ2 の関節角度
θ2 を求めて前記Ｗ2の特異点での関節角度との絶対値
差分から特異点からの距離を計算し、 特異点からの距離が所定値以下になった場合は、前記Ｗ
1 の関節角度θ1 の前回計算値と今回計算値の加重平均
を修正関節角度θ1 とするとともに、 関節角度θ3 を前記θ1 の今回計算値とθ3 の今回計算
値の合計値から前記修正関節角度θ1 を減じた値を修正
関節角度θ3 とし、 （修正関節角度θ1 ，関節角度θ2 ，修正関節角度
θ3 ）で前記ロボットを制御することをを特徴とする多
関節ロボットの制御方法。 - 【請求項２】 前記修正関節角度θ1 を求める加重平均
は、加重係数αを特異点までの距離が０の時に０、設定
した特異点近傍の加重変動領域を越えた場合に１となる
ような増加関数により定義し、前記Ｗ1 の関節角度θ1
の前回計算値をα倍し、今回計算値の加重平均を（１−
α）倍して加算するものであることを特徴とする請求項
１記載の多関節ロボットの制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24205593A JPH0772910A (ja) | 1993-09-01 | 1993-09-01 | 多関節ロボットの制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24205593A JPH0772910A (ja) | 1993-09-01 | 1993-09-01 | 多関節ロボットの制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0772910A true JPH0772910A (ja) | 1995-03-17 |
Family
ID=17083613
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24205593A Pending JPH0772910A (ja) | 1993-09-01 | 1993-09-01 | 多関節ロボットの制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0772910A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6092004A (en) * | 1996-01-24 | 2000-07-18 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Robot speed computing apparatus and method |
-
1993
- 1993-09-01 JP JP24205593A patent/JPH0772910A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6092004A (en) * | 1996-01-24 | 2000-07-18 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Robot speed computing apparatus and method |
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