JPH0782380B2 - 位置制御装置 - Google Patents
位置制御装置Info
- Publication number
- JPH0782380B2 JPH0782380B2 JP61136962A JP13696286A JPH0782380B2 JP H0782380 B2 JPH0782380 B2 JP H0782380B2 JP 61136962 A JP61136962 A JP 61136962A JP 13696286 A JP13696286 A JP 13696286A JP H0782380 B2 JPH0782380 B2 JP H0782380B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- target position
- updated
- current position
- controlled object
- virtual waypoint
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- Control Of Position Or Direction (AREA)
- Numerical Control (AREA)
- Manipulator (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はロボットマニピュレータを制御する装置に係
り、特に動作時間を実時間で変更する場合の動作性能を
向上させた制御装置に関する。
り、特に動作時間を実時間で変更する場合の動作性能を
向上させた制御装置に関する。
（従来の技術） 第６図は移動途中に目標位置を に変更する場合の説明図である。従来の方法では一旦停
止し、その後再び更新された目標位置 に移動する。一般にマニピュレータの慣性は小さくない
から、マニピュレータを静止状態から加速して所定の最
高移動速度 までに達するのに加速距離la、最高移動速度 から静止するまで静止距離lbを必要とする。移動距離が
加速距離と静止距離を加えたものより長ければ、定速で
移動する区間を有する。加速減速の特性の決め方は種々
あるが、例えば時間に関する３次式の速度パターンを用
い、加速距離laと静止距離lbは等しくするなどの方法が
用いられる。
止し、その後再び更新された目標位置 に移動する。一般にマニピュレータの慣性は小さくない
から、マニピュレータを静止状態から加速して所定の最
高移動速度 までに達するのに加速距離la、最高移動速度 から静止するまで静止距離lbを必要とする。移動距離が
加速距離と静止距離を加えたものより長ければ、定速で
移動する区間を有する。加速減速の特性の決め方は種々
あるが、例えば時間に関する３次式の速度パターンを用
い、加速距離laと静止距離lbは等しくするなどの方法が
用いられる。
（発明が解決しようとする問題点） しかしながら更新前の目標位置 で停止すると、加速減速動作のため動作時間が長くかか
る問題点がある。
る問題点がある。
シームトラッキング（溶接時の溶接線追跡）では、例え
ば第14回 International symposium of Industrial Ro
bots（1984）の会議録“A visual seam tracking syste
m for arc welding Robots"で公知の、実時間で外部セ
ンサからの入力により動作経由にオフセットを加えるこ
とのできる制御装置も存在するが、あくまでも一時的な
オフセットを目的としており、動作目標位置を変更させ
大きく経路を変えることはできない。
ば第14回 International symposium of Industrial Ro
bots（1984）の会議録“A visual seam tracking syste
m for arc welding Robots"で公知の、実時間で外部セ
ンサからの入力により動作経由にオフセットを加えるこ
とのできる制御装置も存在するが、あくまでも一時的な
オフセットを目的としており、動作目標位置を変更させ
大きく経路を変えることはできない。
本発明はこのような問題点を解決したもので、ロボット
マニピュレータが動作中であっても外部からの指令によ
りマニピュレータを停止させることなく、実時間で目標
位置を変更すると共に円滑に動作経路を変更する位置制
御装置を実現することを目的とする。
マニピュレータが動作中であっても外部からの指令によ
りマニピュレータを停止させることなく、実時間で目標
位置を変更すると共に円滑に動作経路を変更する位置制
御装置を実現することを目的とする。
（問題点を解決するための手段） このような目的を達成する本発明は、外部からの指令に
より被制御体の動作をリアルタイムで制御すると共に、
この外部から送られる目標位置の指令によって目標位置
を随時変更可能な位置制御装置において、次の構成とし
たものである。
より被制御体の動作をリアルタイムで制御すると共に、
この外部から送られる目標位置の指令によって目標位置
を随時変更可能な位置制御装置において、次の構成とし
たものである。
即ち、前記外部から当初の目標位置に代えて更新された
目標位置 を記憶する目標位置記憶手段（１）と、この更新される
目標位置を受信した時の前記被制御体の現在位置 と速度（Vs）及び前記当初の目標位置 を記憶する現在位置記憶手段（2,3）と、この現在位置
から減速して前記当初の目標位置方向に停止する位置 を、被制御体の移動の際発生する最大加速度（Amax）を
用いて、 により演算する仮想経由点演算手段（４）と、前記更新
された目標位置とこの仮想経由点 から変更動作終了点 を演算する手段（５）と、前記現在位置から前記仮想経
由点までの直線部と、この仮想経由点から前記更新され
た目標位置までの直線部を円滑に接続する曲線軌道を演
算すると共に、この曲線軌道の前記両直線部との接続点
は前記現在位置と前記変更動作終了点である軌道演算手
段（6,7）とを備えている。
目標位置 を記憶する目標位置記憶手段（１）と、この更新される
目標位置を受信した時の前記被制御体の現在位置 と速度（Vs）及び前記当初の目標位置 を記憶する現在位置記憶手段（2,3）と、この現在位置
から減速して前記当初の目標位置方向に停止する位置 を、被制御体の移動の際発生する最大加速度（Amax）を
用いて、 により演算する仮想経由点演算手段（４）と、前記更新
された目標位置とこの仮想経由点 から変更動作終了点 を演算する手段（５）と、前記現在位置から前記仮想経
由点までの直線部と、この仮想経由点から前記更新され
た目標位置までの直線部を円滑に接続する曲線軌道を演
算すると共に、この曲線軌道の前記両直線部との接続点
は前記現在位置と前記変更動作終了点である軌道演算手
段（6,7）とを備えている。
そして、前記現在位置から前記曲線軌道をへて前記更新
された目標位置まで前記被制御体を移動させることを特
徴としている。
された目標位置まで前記被制御体を移動させることを特
徴としている。
（作用） 仮想経由点演算手段は更新された目標位置に軌道を修正
する基準となる仮想経由点を演算により定める。変更動
作終了点演算手段は、前記更新された目標位置とこの仮
想経由点から変更動作終了点を演算して、曲線軌道の演
算を簡略にする。軌道演算手段は、現在位置と変更動作
終了点から曲線軌道を求め、これにより当初の目標位置
へ移動途中に目標位置が更新されても、迅速かつ円滑に
軌道修正が行われる。
する基準となる仮想経由点を演算により定める。変更動
作終了点演算手段は、前記更新された目標位置とこの仮
想経由点から変更動作終了点を演算して、曲線軌道の演
算を簡略にする。軌道演算手段は、現在位置と変更動作
終了点から曲線軌道を求め、これにより当初の目標位置
へ移動途中に目標位置が更新されても、迅速かつ円滑に
軌道修正が行われる。
（実施例） 以下図面に基づいて本発明を説明する。
第１図は本発明の一実施例を示す構成ブロック図であ
る。図において、１は通信等によりホストコンピュータ
等の外部から指令された目標位置 を記憶する目標位置受付器、２は目標位置受付器１が当
初の目標位置 を記憶している場合に目標位置が更新されると当初の目
標位置を記憶する当初目標位置レジスタ、３は更新され
る目標位置を目標位置受付器１が受信した時にロボット
アームの位置情報を記憶する現在位置記憶手段で、現在
位置 と移動方向と速度（Vs）を保存する。４はこの現在位置
から減速して当初の目標位置方向に停止する位置（以下
「仮想経由点」という）を演算する仮想経由点演算手段
で、次式により仮想経由点 を求める。
る。図において、１は通信等によりホストコンピュータ
等の外部から指令された目標位置 を記憶する目標位置受付器、２は目標位置受付器１が当
初の目標位置 を記憶している場合に目標位置が更新されると当初の目
標位置を記憶する当初目標位置レジスタ、３は更新され
る目標位置を目標位置受付器１が受信した時にロボット
アームの位置情報を記憶する現在位置記憶手段で、現在
位置 と移動方向と速度（Vs）を保存する。４はこの現在位置
から減速して当初の目標位置方向に停止する位置（以下
「仮想経由点」という）を演算する仮想経由点演算手段
で、次式により仮想経由点 を求める。
ここに、Ddは減速して停止するまでに必要な距離、Amax
はロボットアームの移動の際発生する最大加速度であ
る。
はロボットアームの移動の際発生する最大加速度であ
る。
５は更新された目標位置と仮想経由点から変更動作終了
点 を演算する変更動作終了点演算器で、ここに変更動作終
了点とは仮想経由点と更新された目標位置とを結ぶ直線
軌道に円滑に接続される位置をいい、次式により求め
る。
点 を演算する変更動作終了点演算器で、ここに変更動作終
了点とは仮想経由点と更新された目標位置とを結ぶ直線
軌道に円滑に接続される位置をいい、次式により求め
る。
６は現在位置から変更動作終了点までを円滑に接続する
曲線軌道を演算する変更動作パラメータ演算器で、例え
ば４次のスプライン曲線である次式を求めている。
曲線軌道を演算する変更動作パラメータ演算器で、例え
ば４次のスプライン曲線である次式を求めている。
７は現在位置から（３）式の曲線軌道上を経て更新され
た目標位置にロボットアームを移動させる位置を演算す
る目標変更軌道発生器で、曲線上にロボットアームが存
在する場合を演算する、８は直線運動を行う通常軌道に
ついてロボットアームの位置を演算する通常軌道発生
器、９は目標変更軌道発生器７と通常軌道発生器８を切
換えてロボットアームを制御する制御部である。
た目標位置にロボットアームを移動させる位置を演算す
る目標変更軌道発生器で、曲線上にロボットアームが存
在する場合を演算する、８は直線運動を行う通常軌道に
ついてロボットアームの位置を演算する通常軌道発生
器、９は目標変更軌道発生器７と通常軌道発生器８を切
換えてロボットアームを制御する制御部である。
このように構成された装置の動作を次に説明する。第２
図はロボットアームが移動する軌道の平面図、第３図は
ロボットアームの移動速度の説明図である。
図はロボットアームが移動する軌道の平面図、第３図は
ロボットアームの移動速度の説明図である。
当初ロボットアームは始点 から当初の目標位置 に移動を開始し、所定の最大速度Vmaxに達する。途中で
目標位置が更新されると 、仮想変更点 を演算してこれを基準にして最初の移動と更新された移
動とを円滑に接続する４次のスプライン曲線を求める。
この曲線軌道上をロボットアームは速度を最初低下させ
後に加速して接続点の前後（ｔ＝0,Tp）で同一になるよ
うに移動する。その後、ロボットアームは更新された目
標位置で停止する。
目標位置が更新されると 、仮想変更点 を演算してこれを基準にして最初の移動と更新された移
動とを円滑に接続する４次のスプライン曲線を求める。
この曲線軌道上をロボットアームは速度を最初低下させ
後に加速して接続点の前後（ｔ＝0,Tp）で同一になるよ
うに移動する。その後、ロボットアームは更新された目
標位置で停止する。
第４図，第５図は更新指令が最初の目標位置に近い場所
でなされた場合の説明図である。更新された目標位置は
仮想経由点から近いので、更新指令と共に減速し、その
後現在位置 と仮想経由点 の間の位置 から曲線軌道に移動する。曲線軌道上は（３）式に従っ
て移動するが、速度は最高速度vmaxより小さくなってい
る。その後変更動作終了点 により直線運動をし、減速して更新された目標位置で停
止する。
でなされた場合の説明図である。更新された目標位置は
仮想経由点から近いので、更新指令と共に減速し、その
後現在位置 と仮想経由点 の間の位置 から曲線軌道に移動する。曲線軌道上は（３）式に従っ
て移動するが、速度は最高速度vmaxより小さくなってい
る。その後変更動作終了点 により直線運動をし、減速して更新された目標位置で停
止する。
尚、上記実施例ではロボットアームを例に説明したが、
本発明はこれに限定されるものではなく、数値制御装
置、Ｘ−Ｙステージやプロッタ等位置を少なくとも２軸
について制御するものであればよい。
本発明はこれに限定されるものではなく、数値制御装
置、Ｘ−Ｙステージやプロッタ等位置を少なくとも２軸
について制御するものであればよい。
また、平面上の位置関係で示したが、３次元の空間にお
いても同様である。
いても同様である。
（発明の効果） 以上説明したように本発明によれば次の効果がある。
（Ａ）センサ入力や割込み処理プログラムからの指令に
よりリアルタイムで目標位置や経路を変更できるので、
外部状態の変化に柔軟に対応するロボット動作を実現で
きる。
よりリアルタイムで目標位置や経路を変更できるので、
外部状態の変化に柔軟に対応するロボット動作を実現で
きる。
（Ｂ）リアルタイムで目標位置を変更できることは、ロ
ボットに適用すると、ロボットの広範囲での応用に役立
つ。
ボットに適用すると、ロボットの広範囲での応用に役立
つ。
第１図は本発明の一実施例を示す構成ブロック図、第２
図は移動する軌道の平面図、第３図は移動速度の説明
図、第４図及び第５図は本発明の他の使用状態の説明
図、第６図は目標位置を途中で変更する場合の説明図で
ある。 １……目標位置記憶手段、2,3……現在位置記憶手段、
４……仮想経由点演算手段、5,6……軌道演算手段、7,
8,9……制御手段。
図は移動する軌道の平面図、第３図は移動速度の説明
図、第４図及び第５図は本発明の他の使用状態の説明
図、第６図は目標位置を途中で変更する場合の説明図で
ある。 １……目標位置記憶手段、2,3……現在位置記憶手段、
４……仮想経由点演算手段、5,6……軌道演算手段、7,
8,9……制御手段。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−97708（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−38811（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−51305（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−211211（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−45506（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−211602（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】外部からの指令により被制御体の動作をリ
アルタイムで制御すると共に、この外部から送られる目
標位置の指令によって目標位置を随時変更可能な位置制
御装置において、 前記外部から当初の目標位置に代えて更新された目標位
置 を記憶する目標位置記憶手段（１）と、 この更新される目標位置を受信した時の前記被制御体の
現在位置 と速度（Vs）及び前記当初の目標位置 を記憶する現在位置記憶手段（2,3）と、 この現在位置から減速して前記当初の目標位置方向に停
止する位置 を、被制御体の移動の際発生する最大加速度（Amax）を
用いて、 により演算する仮想経由点演算手段（４）と、 前記更新された目標位置とこの仮想経由点 から変更動作終了点 を演算する手段（５）と、 前記現在位置から前記仮想経由点までの直線部と、この
仮想経由点から前記更新された目標位置までの直線部を
円滑に接続する曲線軌道を演算すると共に、この曲線軌
道の前記両直線部との接続点は前記現在位置と前記変更
動作終了点である軌道演算手段（6,7）と、 を備え、前記現在位置から前記曲線軌道をへて前記更新
された目標位置まで前記被制御体を移動させることを特
徴とする位置制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61136962A JPH0782380B2 (ja) | 1986-06-12 | 1986-06-12 | 位置制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61136962A JPH0782380B2 (ja) | 1986-06-12 | 1986-06-12 | 位置制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62293406A JPS62293406A (ja) | 1987-12-21 |
| JPH0782380B2 true JPH0782380B2 (ja) | 1995-09-06 |
Family
ID=15187558
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61136962A Expired - Lifetime JPH0782380B2 (ja) | 1986-06-12 | 1986-06-12 | 位置制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0782380B2 (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5851305A (ja) * | 1981-09-24 | 1983-03-26 | Hitachi Ltd | ロボツトハンドの経路補間方式 |
| JPS5938811A (ja) * | 1982-08-30 | 1984-03-02 | Toshiba Corp | 走行制御システム |
-
1986
- 1986-06-12 JP JP61136962A patent/JPH0782380B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62293406A (ja) | 1987-12-21 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |