JPH08323664A - ロボットの制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 手先駆動速度および位置決め精度の向上。外
部コントロ−ラの設計および調整を容易にする。手先を
走査駆動しつつ倣い駆動する。 【構成】 ロボット(RBT＋RBC)の手先(H)が存在する領
域を判定する手段(5のRDT)；複数領域(〜)のそれぞ
れのフィ−ドバック制御に適した、原目標位置(Xo,Yo)
に対する手先(H)の位置(xs,ys)の偏差(Xo-xs,Yo-ys)を
零にするための制御量、を算出する複数のフィ−ドバッ
ク演算手段(5のPII-x1〜4,ACX/PII-y1〜4,ACY)；およ
び、判定された領域に割り当てられている演算手段(PII
-x1〜4,ACX/PII-y1〜4,ACY)が算出した制御量と手先(H)
の位置(xs,ys)より、原目標位置(Xo,Yo)に対する手先
(H)の位置(xs,ys)の偏差(Xo-xs,Yo-ys)を零にするため
の手先(H)の目標位置(xo,yo)を算出してロボットに与え
る目標位置演算手段(5)；を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、手先（作業端；ハン
ド）を３次元空間で位置決めするために３軸以上の手先
支持機構および駆動源と手先位置を認識するための位置
追跡手段、ならびに、手先を与えられた目標位置に駆動
するために前記駆動源を介して手先支持機構を駆動する
コントロ−ラを備えるロボットの、該手先に所要の運動
を行なわせる制御装置に関し、特に、これに限定する意
図ではないが、ロボットの手先を、物体表面と設定ギャ
ップを置いて物体表面に沿って倣い駆動するための目標
位置情報を、ロボットのコントロ−ラに与える制御装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】上述のロボットは、与えられた目標位置
に手先を駆動するが、例えば鋼板表面疵の検出のために
手先で表面探傷装置（例えばフォトセンサ，渦流式セン
サ，超音波センサ）を支持して、鋼板表面を隈無く走査
（例えばｘ，ｙ走査）する場合、探傷が良好に行なわれ
る範囲内で走査速度は極力高いのが、作業性が高いので
好ましい。一方、表面探傷装置と鋼板表面のギャップが
変動すると探傷精度が低下するが、鋼板には大，小のう
ねり（曲り）があるので、鋼板表面と表面探傷装置又は
手先との距離をセンサで検出し、検出距離が一定となる
ように手先を駆動（例えばｚ方向）するフィ−ドバック
制御すなわち倣い制御の併用が好ましい。これらの要望
を満すロボットの設計および製造には、大変な労力と時
間および費用がかかる。一方、３次元の手先位置決めを
行なう３軸以上のいわゆる汎用ロボットと称されるロボ
ットはすでに各種のものが市販されており、最近は比較
的に安価なものも出廻わっている。このような市販ロボ
ットを使用することにより、ロボット設置の労力と時間
および費用が節減となる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら市販ロボ
ット（汎用ロボット）を使用する場合、比較的に広い面
積の鋼板面を走査する場合、高走査速度と高位置精度の
両者を同時に満すことが難かしい。手先がロボットア−
ムの支持基点に対して近い位置ではロボットア−ムの運
動モ−メントが小さいので位置決め精度が高い高速移動
が可能であるが、手先が支持基点から離れる（ロボット
ア−ムが伸びる）に従って運動モ−メントが大きくなり
高速移動では位置決め精度が出ない。したがって、手先
が支持基点から離れた位置で所要の位置決め精度が出る
走査速度すなわち低速度を定めることになる。特に、鋼
板表面と表面探傷装置又は手先との距離を一定とするよ
うに手先を駆動する倣い制御（ｚ方向）の場合、その応
答速度が遅いと表面探傷精度が低下するので、倣い制御
の応答速度に対応して、手先の走査速度（ｘ，ｙ方向）
は低く設定せざるを得ない。

【０００４】ロボット専門分野では、ロボットの動力学
モデルを用いて、ロボットの手先軌道の位置，速度，加
速度指令より各関節（手先支持機構）の加速度指令を演
算し、これに対応した電流を関節駆動モ−タ（手先支持
機構駆動モ−タ）に通電する高度な研究が知られてい
る。しかし、手先駆動範囲が広くしかも緻密な走査駆動
を行なう場合には、動力学モデルが複雑なものとなり、
特に、倣い制御をも実現する動力学モデルはきわめて複
雑なものとなる。各関節の加速度指令の算出に、膨大な
演算が必要となる。

【０００５】ロボットを、従来の機械の駆動設計で最も
簡易に用いられている線形モデルと見なしてフィ−ドバ
ック制御装置を構成すると、その設計および調整が容易
である。しかしロボットの運動特性は非線形特性である
ので、予定した線形モデルに適合する線形領域との解離
が大きい動作領域では、制御精度が劣化する。特に設計
および調整が容易な簡易線形モデルを用いた場合、なら
びに、手先の移動範囲が広い場合に、この傾向が顕著と
なる。

【０００６】本発明は、ロボットの手先駆動速度および
位置決め精度を高くすることを第１の目的とし、手先に
所望の軌跡の運動を行なわせる制御装置の設計および調
整を容易にすることを第２の目的とし、手先を走査駆動
しつつ倣い駆動するための制御装置を提供することを第
３の目的とし、倣い駆動および走査駆動の速度および精
度を高くすることを第４の目的とし、そのための制御装
置の設計および調整を容易にすることを第５の目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】手先(H)を３次元(x,y,z)
空間で駆動するための３軸以上の手先支持機構および駆
動源(J1〜J6)と手先(H)の位置(xs,ys,zs)を認識するた
めの位置追跡手段(RBC)ならびに手先(H)を与えられた目
標位置に駆動するために前記駆動源を介して手先支持機
構を駆動するコントロ−ラ(RBC)を備えるロボット(RBT+
RBC)は、該コントロ−ラ(RBC)に目標位置(xo,yo,zo)を
与えると、手先(H)を目標位置(xo,yo,zo)に駆動する
が、これは非線形モデルで表される。そこで本発明で
は、このロボット(RBT+RBC)を、複数のモデル（好まし
くは簡易線形モデル）の組合せと見なし、各モデルに、
該モデルに最も適合するフィ−ドバック演算手段を割り
当てる。すなわち複数のフィ−ドバック演算手段(5のPI
I-x1〜4,ACX/PII-y1〜4,ACY)を備える。

【０００８】そして、手先(H)の位置(xs,ys,zs)が複数
のモデルのそれぞれが適合する領域(〜)のいずれに
あるかを判定手段(5のRDT)で判定し、判定した領域(に
対応するモデル)に割り当てられたフィ−ドバック演算
手段の算出制御量と目標値に基づいて、ロボットのコン
トロ−ラ(RBC)に対する目標位置(xo,yo,zo)を算出す
る。

【０００９】すなわち、本発明の制御装置は、ロボット
(RBT＋RBC)の手先(H)の位置(xs,ys,zs)が予め設定した
複数領域(〜)のいずれにあるかを判定する領域判定
手段(5のRDT)；それぞれが前記複数領域(〜)のそれ
ぞれに割り当てられ、割り当てられた領域でのフィ−ド
バック制御に適した、原目標位置(Xo,Yo)に対する手先
(H)の位置(xs,ys)の偏差(Xo-xs,Yo-ys)を零にするため
の制御量、を算出する複数のフィ−ドバック演算手段(5
のPII-x1〜4,ACX/PII-y1〜4,ACY)；および、判定された
領域に割り当てられているフィ−ドバック演算手段(PII
-x1〜4,ACX/PII-y1〜4,ACY)が算出した制御量と手先(H)
の位置(xs,ys)より、原目標位置(Xo,Yo)に対する手先
(H)の位置(xs,ys)の偏差(Xo-xs,Yo-ys)を零にするため
の手先(H)の目標位置(xo,yo)を算出して前記コントロ−
ラ(RBC)に与える目標位置演算手段(5)；を備える。

【００１０】倣い制御を行なうための本発明の制御装置
は、ロボット(RBT+RBC)の手先(H)に結合され対向物(1)
との距離(Gs)を検出する距離計測器(2〜4)；手先(H)の
位置(xs,ys,zs)が予め設定した複数領域のいずれにある
かを判定する領域判定手段(5)；それぞれが前記複数領
域のそれぞれに割り当てられ、割り当てられた領域での
フィ−ドバック制御に適した、目標距離(Go)に対する検
出距離(Gs)の偏差(Go-Gs)を零にするための制御量、を
算出する複数のフィ−ドバック演算手段(PII-G1〜4,AC
G)；および、判定された領域に割り当てられているフィ
−ドバック演算手段(PII-G1〜4,ACG)が算出した制御量
と手先(H)の位置(xs,ys,zs)より、検出距離(Gs)の偏差
(Go-Gs)を零にするための手先(H)の目標位置(xo,yo,zo)
を算出して前記コントロ−ラ(RBC)に与える目標位置演
算手段(5)；を備える。

【００１１】本発明の一実施例は、ロボット(RBT+RBC)
の手先(H)に結合され対向物(1)との距離(Gs)を検出する
距離計測器(2〜4)；前記手先(H)の位置(xs,ys,zs)が予
め設定した複数領域(〜)のいずれにあるかを判定す
る領域判定手段(5のRDT)；それぞれが前記複数領域(
〜)のそれぞれに割り当てられ、割り当てられた領域
でのフィ−ドバック制御に適した、原目標位置(Xo,Yo)
に対する手先(H)の位置(xs,ys)の偏差(Xo-xs,Yo-ys)を
零にするための制御量、および、目標距離(Go)に対する
検出距離(Gs)の偏差(Go-Gs)を零にするための制御量、
を算出する複数のフィ−ドバック演算手段(5のPII-x1〜
4,ACX/PII-y1〜4,ACY/PII-G1〜4,ACG)；および、判定さ
れた領域に割り当てられているフィ−ドバック演算手段
(PII-x1〜4,ACX/PII-y1〜4,ACY/PII-G1〜4,ACG)が算出
した制御量と手先(H)の位置(xs,ys,zs)より、原目標位
置(Xo,Yo)に対する手先(H)の位置(xs,ys)の偏差(Xo-xs,
Yo-ys)、および、検出距離(Gs)の偏差(Go-Gs)を零にす
るための手先(H)の目標位置(xo,yo,zo)を算出して前記
コントロ−ラ(RBC)に与える目標位置演算手段(5)；を備
える。

【００１２】この実施例において、目標位置演算手段
(5)は、手先(H)を所定軌跡で移動させるために、原目標
位置(Xo,Yo)を遂次設定ピッチで変更する。また、フィ
−ドバック演算手段(PII-x1〜4,ACX/PII-y1〜4,ACY/PII
-G1〜4,ACG)は、前記複数の領域の数より少い数の、複
数の第１演算手段(PII-x1〜4,PII-y1〜4,PII-G1〜4)、
および、判定された領域が、第１演算手段が１対１に対
応しない領域のときには、それに隣接する複数領域のそ
れぞれに１対１に対応する第１演算手段の算出制御量か
ら該隣接領域に対する手先(H)の距離に逆対応する分抽
出して加算した和を制御量として演算する第２演算手段
(ACX/ACY/ACG)、を含む。加えて、第１演算手段(PII-x1
〜4,PII-y1〜4,PII-G1〜4)の演算は、比例項演算，第１
積分項演算，第２積分項演算およびこれらの演算結果の
加算を含む。

【００１３】なお、理解を容易にするためにカッコ内に
は、図面に示す対応要素の記号を、参考までに付記し
た。

【００１４】

【作用および効果】本発明の制御装置によれば、ロボッ
ト(RBT+RBC)の手先(H)の位置空間を複数領域（〜）
に区分し、それぞれの領域における手先(H)の運動を、
簡易な線形モデルで表わし、これに適合するフィ−ドバ
ック演算手段を、比較的に設計および調整が容易な簡易
なものとしても、各領域において手先(H)を比較的に高
速かつ高精度に駆動し位置決めしうる。しかして、手先
(H)の動作領域の全体は各領域の集合であり、全体に渡
っての比較的に高速かつ高精度の駆動および位置決めが
実現する。多軸ア−ムの非線形特性に簡単に対処でき、
市販の比較的に安価な汎用ロボット(RBT+RBC)をそのま
ま使用しうるので、ロボットの設置が容易である。

【００１５】倣い制御を行なうための本発明の制御装置
によれば、手先(H)を対向物(1)に対して所定距離(Go)と
する倣い制御において上述の作用および効果が同様に得
られる。加えて、例えば、市販の比較的に安価な汎用ロ
ボット(RBT+RBC)の手先(H)に距離検出器(2〜4)の検出端
(2)を装着した場合、目標位置演算手段(5)が、検出距離
(Gs)を目標距離(Go)とするための目標位置(xo,yo,zo)を
算出してロボットのコントロ−ラ(RBC)に与えるので、
ロボット(RBT+RBC)の内部機構あるいは制御アルゴリズ
ムに変更あるいは付加を加えることなく、そのまま汎用
ロボット(RBT+RBC)を使用して手先(H)の倣い駆動を実現
しうる。

【００１６】本発明の実施例によれば、手先(H)の原目
標位置(Xo,Yo)への駆動と、手先(H)を対向物(1)に対し
て所定距離(Go)とする倣い制御とが同時に実現し、かつ
両者において上述の作用および効果が同様に得られる。
目標位置演算手段(5)が、手先(H)を所定軌跡で移動させ
るために、原目標位置(Xo,Yo)を遂次設定ピッチで変更
すると、手先(H)は対向物(1)に対して距離(Gs)を目標距
離(Go)に維持して倣い移動する。原目標位置(Xo,Yo)を
走査パタ−ンを描くように変更することにより、手先
(H)が対向物(1)の表面に沿って走査移動する。目標距離
(Go)を一定に維持することにより、対向物(1)に対する
手先(H)の倣い走査が実現する。

【００１７】本発明の実施例によれば、フィ−ドバック
演算手段を複数の第１演算手段と第２演算手段(ACX/ACY
/ACG)で構成しているので、領域に１対１に対応するフ
ィ−ドバック演算の設定および調整は第１演算手段のみ
に行なえばよく、制御装置の設計および調整が容易であ
る。また、第１演算手段(PII-x1〜4,PII-y1〜4,PII-G1
〜4)の演算は、比例項演算，第１積分項演算，第２積分
項演算およびこれらの演算結果の加算を含むものである
ので、すなわちＰＩＩ制御であるので、従来の機械駆動
制御のフィ−ドバック制御技術で簡単に設計および調整
しうる。

【００１８】本発明の他の目的および特徴は、図面を参
照した以下の実施例の説明より明らかになろう。

【００１９】

【実施例】図１に本発明の一実施例を示す。この実施例
では、ロボット（ＲＢＴ＋ＲＢＣ）は、６関節Ｊ１〜Ｊ
６および手先Ｈを含む６軸のロボット機構ＲＢＴ，モ−
タドライバ（関節Ｊ１〜Ｊ６の運動動力源である電気モ
−タに通電する回路）ＭＤ１〜ＭＤ６，コントロ−ラＲ
ＢＣおよび操作ボ−ドＯＰＢで構成される市販の比較的
に安価な汎用ロボットである。なお各関節（各軸）に
は、それが関節位置（ｊ１ｓ〜ｊｓ６）の原点にあるか
を検知するためのホ−ムポジションスイッチや、その他
機構保護や外部部体の保護のためのセンサおよびスイッ
チ等が備わっている。

【００２０】ロボット基台で水平回転関節Ｊ１が支持さ
れ、水平回転関節Ｊ１が支持する垂直軸Ｌｚ１が水平直
動関節Ｊ２を支持する。水平直動関節Ｊ２が水平方向に
進退可能に支持する水平ア−ムＬｘｙは垂直直動関節Ｊ
３を支持し、この関節Ｊ３によって垂直方向に昇降可能
に支持された垂直ア−ムＬｚ２に、手首部の回転関節Ｊ
４が支持されている。回転関節Ｊ４は、図１上では紙面
と平行な軸を中心に回転する上下回転関節Ｊ５を支持
し、この関節Ｊ５は図１上では紙面と垂直な軸を中心に
回転する前後回転関節Ｊ６を支持し、この関節Ｊ６が手
先（Ｈ）を支持している。関節Ｊ１〜Ｊ６のそれぞれに
は、図示しない電気モ−タおよびロ−タリエンコ−ダが
備わっており、各関節の電気モ−タおよびロ−タリエン
コ−ダは、各関節の機構に結合され、かつモ−タドライ
バＭＤ１〜ＭＤ６のそれぞれに電気的に接続されてい
る。ロボット基台の基準点が存在する水平面が、基準面
ＳＳ（水平面）であり、該基準点が、ロボット機構ＲＢ
Ｔのｘ，ｙ，ｚ座標および極座標の原点である。

【００２１】ロボットコントロ−ラＲＢＣには、外部コ
ントロ−ラ接続端子があり、操作ボ−ドＯＰＢと外部コ
ントロ−ラ接続端子の両者から、動作指令を入力するこ
とができる。動作指令の中の手先Ｈの位置指令はｘ，
ｙ，ｚ３次元座標入力モ−ド又はｒ，θ極座標入力モ−
ドのいずれかを指定して入力する。コントロ−ラＲＢＣ
は、３次元座標入力モ−ドが指定されているときには、
入力目標位置（ｘ，ｙ，ｚ）を６関節Ｊ１〜Ｊ６の目標
位置（ｊ１〜ｊ６）に変換してモ−タドライバＭＤ１〜
ＭＤ６に与える。各モ−タドライバは、目標位置と現在
位置からモ−タの所要回転方向を判定してモ−タを起動
する。各関節のロ−タリエンコ−ダが発生する２組の指
速パルスはモ−タドライバおよびロボットコントロ−ラ
ＲＢＣに与えられる。モ−タドライバは、位置偏差（目
標位置−現在位置），電気モ−タの通電電流値および回
転速度に対応して電気モ−タの通電を制御（例えばＰＷ
Ｍ制御）する。ロボットコントロ−ラＲＢＣおよびモ−
タドライバは、２組の指速パルスで関節の運動の方向
（正，逆）を判定して、正方向運動のときには指速パル
スをカウントアップし、逆方向のときにはカウントダウ
ンして関節の現在位置を常時把握する。モ−タドライバ
は、現在位置（ｊ１ｓ〜ｊ６ｓ）が目標位置（ｊ１〜ｊ
６）に合致しているときには、モ−タへの通電を停止す
る。ｒ，θ極座標入力モ−ドが指定されているときに
は、ロボットコントロ−ラＲＢＣは与えられる目標位置
（ｒｏ，θｏ）を６関節Ｊ１〜Ｊ６の目標位置（ｊ１〜
ｊ６）に変換する。変換後の動作は上述と同様である。

【００２２】したがって、ロボットコントロ−ラＲＢＣ
に、３次元座標値（ｘｏ，ｙｏ，ｚｏ）又は極座標値
（ｒｏ，θｏ）を目標位置として与えることにより、手
Ｈが目標位置に駆動される。ロボットコントロ−ラＲＢ
Ｃに与える目標位置を順次変更することにより、手Ｈが
運動する。なお、この実施例では、手Ｈの目標位置を３
次元座標値（ｘｏ，ｙｏ，ｚｏ）で指定するようにして
いるので、以下においては３次元座標を用いる態様のみ
を説明する。

【００２３】上述のロボット（ＲＢＴ＋ＲＢＣ）の手Ｈ
に距離計測器の検出端２が固着されており、距離検出回
路３が、検出端２とそれに対向する物体（鋼板１）との
距離Ｇｓを表わすアナログ信号を発生する。ロボットコ
ントロ−ラＲＢＣの外部コントロ−ラ接続端子にはパ−
ソナルコンピュ−タ５が接続されている。パ−ソナルコ
ンピュ−タ５には外付のデジタルインタ−フェ−スが接
続されており、この実施例では、このデジタルインタ−
フェ−スに、Ａ／Ｄコンバ−タ４、および、方向判定回
路を内蔵したアップダウンカウンタ１１〜１６が組込ま
れている。Ａ／Ｄコンバ−タ４には距離検出回路３の、
検出距離Ｇｓを表わすアナログ信号が与えられる。カウ
ンタ１１〜１６には、関節Ｊ１〜Ｊ６のロ−タリエンコ
−ダの各２組の指速パルスが与えられる。コンピュ−タ
５は、その操作ボ−ドよりロボット初期化の入力があっ
たときにロボットコントロ−ラＲＢＣに基点姿勢（ホ−
ムポジション位置）を指示し、これに応答してロボット
コントロ−ラＲＢＣは各関節をホ−ムポジション（関節
原点；軸位置原点）に駆動し、これを完了するとレディ
をコンピュ−タ５に報知する。コンピュ−タ５はこのレ
ディに応答して、カウンタ１１〜１６をクリアする。な
お、ロボットコントロ−ラＲＢＣも、ホ−ムポジション
駆動が完了したときに、各関節位置（ｊ１ｓ〜ｊ６ｓ）
を把握するための位置レジスタ（内部メモリの１領域）
をクリアする。なお、この軸位置原点での手（Ｈ）の
ｘ，ｙ，ｚ３次元座標上の位置（ｘｈｓ，ｙｈｓ，ｚｈ
ｓ）が、基点位置である。

【００２４】その後コンピュ−タ５が、軸位置原点を外
れる軸位置を指定する目標位置(ｘｏ，ｙｏ，ｚｏ）を
ロボットコントロ−ラＲＢＣに与え、この目標位置(ｘ
ｏ，ｙｏ，ｚｏ）を順次変更すると、手Ｈが基点位置か
ら移動し、各関節のロ−タリエンコ−ダが指速パルスを
発生し、これらのパルスに応答してカウンタ１１〜１６
がアップカウント又はダウンカウントして、またロボッ
トコントロ−ラＲＢＣは位置レジスタのデ−タをインク
レメント又はディクレメントして、カウンタ１１〜１６
のカウントデ−タならびにコントロ−ラＲＢＣの位置レ
ジスタのデ−タは、各関節の現在位置（ｊ１ｓ〜ｊ６
ｓ；軸位置）を示す。軸位置から３次元座標への逆変換
により、手Ｈの現在位置（ｘｓ，ｙｓ，ｚｓ）が分か
る。コンピュ−タ５は、カウンタ１１〜１６のデ−タ
（ｊ１ｓ〜ｊ６ｓ）を逆変換により手（Ｈ）の現在位置
デ−タ（ｘｓ，ｙｓ，ｚｓ）に変換して、手（Ｈ）の現
在位置を把握し、かつ、Ａ／Ｄコンバ−タ４にデ−タ変
換を指示して検出距離Ｇｓを表わすデジタルデ−タを得
て、現在のギャップＧｓ（検出端２と鋼板１表面との距
離）を把握する。

【００２５】図２に、コンピュ−タ５の、本発明者が装
荷したプログラムによって実現する機能をブロック区分
で示す。ここでブロック区分を説明する。

【００２６】スキャンスケジュ−ルＳＣＳでは、オペレ
−タが入力したスキャンスケジュ−ルに従って原目標位
置Ｘｏ，Ｙｏおよび目標ギャップＧｏを、前者は時系列
でｘ，ｙ２次元走査となるように出力する。

【００２７】ここでスキャンスケジュ−ルの一例を図６
を参照して説明する。スキャンスケジュ−ルは、大略で
ｘ，ｙ２次元面走査の始点，終点，ｘ方向走査ピッチＰ
ｘ，ｙ方向走査ピッチＰｙ，ギャップＧおよびピッチ周
期Ｔｓで規定するものであり、始点／終点間で、ｘ走査
始点Ｘｓ，ｘ走査終点ｘｅ，ｘ方向走査ピッチＰｘ，ｙ
方向走査ピッチＰｙ，ギャップＧおよびピッチ間移動時
間Ｔｓ（ピッチ周期）の少くとも１つを変更する場合
の、変更する位置Ｘｃ，Ｙｃを含む。これらのデ−タを
格納する領域（テ−ブルＳＣＴ：図６）がコンピュ−タ
５の内部メモリの一領域に割り当てられている。オペレ
−タは、手Ｈを走査駆動するのに先立って、テ−ブルＳ
ＣＴのアドレス１の位置情報Ｘｃ，Ｙｃに、ｘ，ｙ２次
元面走査の始点座標値を入力し、制御情報のＸｓには、
該始点座標のｘ座標値を入力し、制御情報のＸｅには、
ｘ方向走査幅対応のｘ走査終点座標値を入力し、制御情
報のＰｘには、ｘ走査ピッチＰｘを、Ｐｙにはｙ走査ピ
ッチを、Ｇには倣い走査開始点での対象物体の上表面の
高さに目標ギャップを加えた値を、Ｔｓにはピッチ周期
を入力する。

【００２８】次に、テ−ブルＳＣＴのアドレス２に、ア
ドレス１のデ−タを複写して、アドレス２のＧを、目標
ギャップ（アドレス１のＧから対象物体の上表面の高さ
を減算した値）に変更する。

【００２９】そして、ｘ，ｙ２次元面走査の終点まで、
ｘ走査始点Ｘｓ，ｘ走査終点ｘｅ，ｘ方向走査ピッチＰ
ｘ，ｙ方向走査ピッチＰｙ，ギャップＧおよびピッチ間
移動時間Ｔｓのいずれも変更しない場合には、テ−ブル
ＳＣＴのアドレス２の位置情報Ｘｃ，Ｙｃに、ｘ，ｙ２
次元面走査の終点座標値を入力し、制御情報欄には、エ
ンドデ−タを入力する。ｘ，ｙ２次元面走査の終点まで
に、ｘ走査始点Ｘｓ，ｘ走査終点ｘｅ，ｘ方向走査ピッ
チＰｘ，ｙ方向走査ピッチＰｙ，ギャップＧおよびピッ
チ間移動時間Ｔｓのいずれかを変更する場合には、テ−
ブルＳＣＴのアドレス２の位置情報のＸｃ，Ｙｃに第１
番目の変更点の座標値を入力し、ｘ走査始点Ｘｓ，ｘ走
査終点ｘｅ，ｘ方向走査ピッチＰｘ，ｙ方向走査ピッチ
Ｐｙ，ギャップＧおよびピッチ間移動時間Ｔｓを変更後
のものとする。すなわち、アドレス２のデ−タをアドレ
ス３に複写し、複写したＸｃ，Ｙｃを第１番目の変更点
の座標値に変更し、かつ、制御情報を同様に変更する。
同様にして、アドレス２又は３のデ−タをアドレス４に
複写して、上述と同様にしてアドレス４のデ−タを第２
番目の変更点のものに変更する。このようにして変更点
すべてについてのデ−タ入力を終えると、例えば最後の
変更点のデ−タをアドレスｍ−１に書込むと、次のアド
レスｍに、ｘ，ｙ２次元面走査の終点座標値とエンドデ
−タを書込む（図６）。

【００３０】オペレ−タが手駆動スタ−トを入力する
と、コンピュ−タ５は、スキャンスケジュ−ルテ−ブル
ＳＣＴ（図６）のデ−タに従って、原目標位置デ−タＸ
ｏ，Ｙｏおよび目標ギャップＧｏを生成し、この生成を
時系列で繰返しつつ原目標位置デ−タＸｏ，Ｙｏを順次
変更する。これが図２のスキャンスケジュ−ルＳＣＳの
概要である。その内容の詳細は、図３〜図５に示すフロ
−チャ−トを参照して後述する。

【００３１】図２に示す逆変換ＲＣＮでは、ロボット機
構ＲＢＴの６軸の現在位置ｊ１〜ｊ６（カウンタ１１〜
１６のカウントデ−タ）を、手Ｈのｘ，ｙ，ｚ座標上の
現在位置ｘｓ，ｙｓ，ｚｓに逆変換する。この逆変換
は、ロボットコントロ−ラＲＢＣも行なうものであり、
ロボットコントロ−ラＲＢＣが有する逆変換プログラム
を複写（移植）したものである。

【００３２】原目標位置Ｘｏに対する現位置ｘｓの偏差
（Ｘｏ−ｘｓ）が、ｘ軸系の４個のＰＩＩ（比例，積分
１，積分２）演算器ＰＩＩ−ｘ１，ＰＩＩ−ｘ２，ＰＩ
Ｉ−ｘ３およびＰＩＩ−ｘ４に与えられ、原目標位置Ｙ
ｏに対する現位置ｙｓの偏差（Ｙｏ−ｙｓ）が、ｙ軸系
の４個のＰＩＩ演算器ＰＩＩ−ｙ１，ＰＩＩ−ｙ２，Ｐ
ＩＩ−ｙ３およびＰＩＩ−ｙ４に与えられ、目標ギャッ
プＧｏに対する検出ギャップＧｓ（Ａ／Ｄコンバ−タ４
のデジタルデ−タ）の偏差（Ｇｏ−Ｇｓ）がｚ軸系の４
個のＰＩＩ演算器ＰＩＩ−Ｇ１，ＰＩＩ−Ｇ２，ＰＩＩ
−Ｇ３およびＰＩＩ−Ｇ４に与えられる。

【００３３】一方、領域判定ＲＤＴが、手Ｈの現在位置
ｘｓ，ｙｓ，ｚｓが、手Ｈの移動空間全体を区分した９
領域〜のいずれにあるかを判定し、判定した領域を
示すデ−タを重み付け加算器ＡＣＸ，ＡＣＹ，ＡＣＧに
与える。この９領域〜の区分を図７を参照して説明
する。手Ｈの移動空間全体は、図７の（ａ）に示すよう
にロボット機構ＲＢＴの基準軸であるｚ軸Ｌｚ１に一辺
が合致した垂直断面ＶＳを、ｚ軸Ｌｚ１を中心に３６０
度回転したときに垂直断面ＶＳが横切る円柱状空間であ
る。この空間内の、比較的に低い（ｚ座標値が小さい）
位置に、ｚ軸Ｌｚ１を中心とする小半径の第１円と大半
径の第４円を基準として定め、比較的に高い（ｚ座標値
が大きい）位置に、ｚ軸Ｌｚ１を中心とする第１円と同
径の第２円と第４円と同径の第３円を定めて、第１円を
中心とし高さ方向に±ｃ１／２かつ半径方向に±ｃ２／
２のリング状の領域を第領域とし、第２円を中心とし
高さ方向に±ｃ１／２かつ半径方向に±ｃ２／２のリン
グ状の領域を第領域とし、第３円を中心とし高さ方向
に±ｃ１／２かつ半径方向に±ｃ２／２のリング状の領
域を第領域とし、第４円を中心とし高さ方向に±ｃ１
／２かつ半径方向に±ｃ２／２のリング状の領域を第
領域とした。そして、これらのリング状の領域の内，外
のリング状の領域を領域〜とした。図７の（ｂ）
に、図７の（ａ）に示す垂直面ＶＳ上での各領域の分布
を示す。領域判定ＲＤＴは、手Ｈの現在位置√（ｘｓ²
＋ｙｓ²），ｚｓを、第１円〜第４円それぞれの半径お
よび高さ、ならびに高さ幅ｃ１および半径幅ｃ２（これ
らはいずれも設計上定めた固定値）と対比して、手Ｈの
現在位置（ｘｓ，ｙｓ，ｚｓ）が領域〜のいずれに
あるか判定し、判定した領域を示すデ−タを重み付け加
算器ＡＣＸ，ＡＣＹおよびＡＣＧに与える。

【００３４】ｘ，ｙ，ｚ軸系それぞれの第１のＰＩＩ演
算器ＰＩＩ−ｘ１，ＰＩＩ−ｙ１およびＰＩＩ−Ｇ１
は、第１領域に線形特性を合せたＰＩＩフィ−ドバッ
ク演算器であり、第２のＰＩＩ演算器ＰＩＩ−ｘ２，Ｐ
ＩＩ−ｙ２およびＰＩＩ−Ｇ２は、第２領域に線形特
性を合せたＰＩＩフィ−ドバック演算器であり、第３の
ＰＩＩ演算器ＰＩＩ−ｘ３，ＰＩＩ−ｙ３およびＰＩＩ
−Ｇ３は、第３領域に線形特性を合せたＰＩＩフィ−
ドバック演算器であり、また、第４のＰＩＩ演算器ＰＩ
Ｉ−ｘ４，ＰＩＩ−ｙ４およびＰＩＩ−Ｇ４は、第４領
域に線形特性を合せたＰＩＩフィ−ドバック演算器で
ある。

【００３５】これらのＰＩＩ演算器は、与えられる偏差
を、比例項＋第１積分項＋第２積分項と演算して、得た
値を重み付け加算器ＡＣＸ，ＡＣＹ，ＡＣＧに出力する
が、第１のＰＩＩ演算器ＰＩＩ−ｘ１，ＰＩＩ−ｙ１お
よびＰＩＩ−Ｇ１は、比例項の係数（比例ゲイン），第
１積分項の係数（積分ゲイン）および積分時定数（１サ
ンプリング周期毎の、直前の積分値に加算する最新の偏
差に乗算する係数）ならびに第２積分項の係数（積分ゲ
イン）および積分時定数が、ロボットＲＢＴ＋ＲＢＣの
第１領域の簡易線形モデルに最適に設定されている。
すなわち、第１領域の簡易線形モデルに最適なコント
ロ−ラに設定されている。同様に、第２のＰＩＩ演算器
ＰＩＩ−ｘ２，ＰＩＩ−ｙ２およびＰＩＩ−Ｇ２は、第
２領域の簡易線形モデルに最適なコントロ−ラに設定
され、第３のＰＩＩ演算器ＰＩＩ−ｘ３，ＰＩＩ−ｙ３
およびＰＩＩ−Ｇ３は、第３領域の簡易線形モデルに
最適なコントロ−ラに設定され、第４のＰＩＩ演算器Ｐ
ＩＩ−ｘ４，ＰＩＩ−ｙ４およびＰＩＩ−Ｇ４は、第４
領域の簡易線形モデルに最適なコントロ−ラに設定さ
れている。

【００３６】ｘ軸重み付け加算器ＡＣＸ，ｙ軸ＡＣＹお
よびｚ軸ＡＣＧの演算処理は同一である。そこでｘ軸重
み付け加算器ＡＣＸの演算処理を説明し、他のものの説
明は省略する。

【００３７】ｘ軸重み付け加算器ＡＣＸは、領域判定Ｒ
ＤＴが与えるデ−タが領域を表わすものであると、第
１のＰＩＩ演算器ＰＩＩ−ｘ１のＰＩＩ演算デ−タ（偏
差Ｘｏ−ｘｓを、比例項＋第１積分項＋第２積分項と演
算して、得た値）を出力する。ｘ軸重み付け加算器ＡＣ
Ｘは、領域判定ＲＤＴが与えるデ−タが領域を表わす
ものであると、第２のＰＩＩ演算器ＰＩＩ−ｘ２のＰＩ
Ｉ演算デ−タを出力する。同様に、領域を表わすもの
であると、第３のＰＩＩ演算器ＰＩＩ−ｘ３のＰＩＩ演
算デ−タを、領域を表わすものであったときには第４
のＰＩＩ演算器ＰＩＩ−ｘ４のＰＩＩ演算デ−タを出力
する。この出力に現在位置ｘｓを加えたデ−タが、目標
位置ｘｏとしてロボットコントロ−ラＲＢＣに与えられ
る。

【００３８】ｘ軸重み付け加算器ＡＣＸは、領域判定Ｒ
ＤＴが与えるデ−タが領域を表わすものであると、第
１および第２のＰＩＩ演算器ＰＩＩ−ｘ１，ｘ２のＰＩ
Ｉ演算デ−タの、現在位置（ｚｓ）と第１円および第２
円とのｚ方向距離ｚ１およびｚ２による逆比例和ｘ＝ｘ
１・ｚ２／（ｚ１＋ｚ２）＋ｘ２・ｚ１／（ｚ１＋ｚ
２）を算出して出力する。ｘ１およびｘ２は、それぞれ
第１のＰＩＩ演算器ＰＩＩ−ｘ１および第２のＰＩＩ演
算器ＰＩＩ−ｘ２のＰＩＩ演算デ−タである。

【００３９】ｘ軸重み付け加算器ＡＣＸは、領域判定Ｒ
ＤＴが与えるデ−タが領域を表わすものであると、第
３および第４のＰＩＩ演算器ＰＩＩ−ｘ３，ｘ４のＰＩ
Ｉ演算デ−タの、現在位置（ｚｓ）と第３円および第４
円とのｚ方向距離ｚ３およびｚ４による逆比例和ｘ＝ｘ
３・ｚ４／（ｚ３＋ｚ４）＋ｘ４・ｚ３／（ｚ３＋ｚ
４）を算出して出力する。ｘ３およびｘ４は、それぞれ
第３のＰＩＩ演算器ＰＩＩ−ｘ３および第４のＰＩＩ演
算器ＰＩＩ−ｘ４のＰＩＩ演算デ−タである。

【００４０】ｘ軸重み付け加算器ＡＣＸは、領域判定Ｒ
ＤＴが与えるデ−タが領域を表わすものであると、第
２および第３のＰＩＩ演算器ＰＩＩ−ｘ２，ｘ３のＰＩ
Ｉ演算デ−タの、現在位置√（ｘｓ²＋ｙｓ²）と第２円
および第３円との半径方向距離Ｄｒ２およびＤｒ３によ
る逆比例和ｘ＝ｘ２・Ｄｒ３／（Ｄｒ２＋Ｄｒ３）＋ｘ
３・Ｄｒ２／（Ｄｒ２＋Ｄｒ３）を算出して出力する。
ｘ２およびｘ３は、それぞれ第２のＰＩＩ演算器ＰＩＩ
−ｘ２および第３のＰＩＩ演算器ＰＩＩ−ｘ３のＰＩＩ
演算デ−タである。

【００４１】ｘ軸重み付け加算器ＡＣＸは、領域判定Ｒ
ＤＴが与えるデ−タが領域を表わすものであると、第
１および第４のＰＩＩ演算器ＰＩＩ−ｘ１，ｘ４のＰＩ
Ｉ演算デ−タの、現在位置√（ｘｓ²＋ｙｓ²）と第１円
および第４円との半径方向距離Ｄｒ１およびＤｒ４によ
る逆比例和ｘ＝ｘ１・Ｄｒ４／（Ｄｒ１＋Ｄｒ４）＋ｘ
４・Ｄｒ１／（Ｄｒ１＋Ｄｒ４）を算出して出力する。
ｘ１およびｘ４は、それぞれ第１のＰＩＩ演算器ＰＩＩ
−ｘ１および第４のＰＩＩ演算器ＰＩＩ−ｘ４のＰＩＩ
演算デ−タである。

【００４２】ｘ軸重み付け加算器ＡＣＸは、領域判定Ｒ
ＤＴが与えるデ−タが領域を表わすものであると、第
１〜第４のＰＩＩ演算器ＰＩＩ−ｘ１〜ｘ４のＰＩＩ演
算デ−タの、現在位置ｚｓ，√（ｘｓ²＋ｙｓ²）と第
１，４円および第２，３円との高さ方向の距離ｚ１およ
びｚ２、ならびに、第１，２円および第３，４円との半
径方向距離Ｄｒ１およびＤｒ２による逆比例和 ｘ＝ｘ₁・Ｄｒ２／（Ｄｒ１＋Ｄｒ２）＋ｘ₂・Ｄｒ１／（Ｄｒ１＋Ｄｒ２） ｘ₁＝ｘ１・ｚ２／（ｚ１＋ｚ２）＋ｘ２・ｚ１／（ｚ１＋ｚ２） ｘ₂＝ｘ３・ｚ２／（ｚ１＋ｚ２）＋ｘ４・ｚ１／（ｚ１＋ｚ２） を算出して出力する。

【００４３】領域〜と判定された場合と同様に、領
域〜と判定した場合にも、上述のように算出した出
力に現在位置ｘｓを加えたデ−タが、目標位置ｘｏとし
てロボットコントロ−ラＲＢＣに与えられる。

【００４４】ＰＩＩ演算器ＰＩＩ−ｘ１〜ｘ４，ＰＩＩ
−ｙ１〜ｙ４およびＰＩＩ−Ｇ１〜Ｇ４それぞれの比例
ゲイン，第１積分ゲインおよび第１積分時定数ならびに
第２積分ゲインおよび第２積分時定数は、ロボットＲＢ
Ｔ＋ＲＢＣの簡易線形モデルを導出してそれに基づいて
設定した。

【００４５】すなわち、ｘ軸系の第１のＰＩＩ演算器Ｐ
ＩＩ−ｘ１に関しては、手Ｈを第１円（領域の中心）
に置いて、振幅が±１ｍｍに相当するサイン波を目標位
置ｘｏ信号としてロボットコントロ−ラＲＢＣに与え、
このサイン波を１Ｈｚから３０Ｈｚまで上げて行き、こ
のときの入出力（入力周波数，手Ｈの関節Ｊ１の回転振
動）を採取して、入出力デ−タに基づいてボ−ド線図を
求めて、モデルパラメ−タを算出した。算出したモデル
パラメ−タを設定した線形モデルに対して、ｘ軸系の第
１のＰＩＩ演算器ＰＩＩ−ｘ１を最適コントロ−ラに設
定した。すなわち図８の（ａ）に示すように、ｘ軸系の
第１のＰＩＩ演算器ＰＩＩ−ｘ１と設定した線形モデル
（ＲＢＣ＋ＲＢＴ）の組合せであるフィ−ドバックシス
テムにおいて、線形モデル（ＲＢＣ＋ＲＢＴ）の（手Ｈ
の）応答遅れとオ−バシュ−トを最小とする、比例ゲイ
ン，第１積分ゲインおよび第１積分時定数ならびに第２
積分ゲインおよび第２積分時定数を、第１のＰＩＩ演算
器ＰＩＩ−ｘ１に設定した。

【００４６】ｘ軸系の第２，第３および第４のＰＩＩ演
算器ＰＩＩ−ｘ２〜ｘ４のＰＩＩ特性も同様にして設定
した。ただし、手Ｈは、それぞれ第２円（領域の中
心），第３円（領域の中心）および第４円（領域の
中心）に置いてロボットＲＢＴ＋ＲＢＣの伝達関数を求
めた。すなわち線形モデルを確定した。

【００４７】ｙ軸系のＰＩＩ演算器ＰＩＩ−ｙ１〜ｙ４
のＰＩＩ特性も、上述のｘ軸系のＰＩＩ演算器の設定と
同様にして設定した。ただし、ロボットＲＢＴ＋ＲＢＣ
の伝達関数を求めるための振幅が±１ｍｍに相当するサ
イン波（入力）は、目標位置ｙｏ信号としてロボットコ
ントロ−ラＲＢＣに与えた。ロボットＲＢＴ＋ＲＢＣの
関節Ｊ２の水平振動を、ロボットの出力として採取し、
これらの入，出力よりボ−ド線図を求めた。図８の
（ｂ）に、ｙ軸系のＰＩＩ演算器（ＰＩＩ−ｙ１〜ｙ
４）とロボットＲＢＴ＋ＲＢＣの組合せであるフィ−ド
バックシステム構成を示す。

【００４８】ｚ軸系（ギャップＧ制御系）のＰＩＩ演算
器ＰＩＩ−Ｇ１〜Ｇ４のＰＩＩ特性も、上述のｘ軸系の
ＰＩＩ演算器の設定と同様にして設定した。ただし、ロ
ボットＲＢＴ＋ＲＢＣの伝達関数を求めるための振幅が
±１ｍｍに相当するサイン波（入力）は、目標位置ｚｏ
信号としてロボットコントロ−ラＲＢＣに与えた。ロボ
ットＲＢＴ＋ＲＢＣの関節Ｊ３の垂直振動を、ロボット
の出力として採取し、これらの入，出力よりボ−ド線図
を求めた。図８の（ｃ）に、ｚ軸系のＰＩＩ演算器（Ｐ
ＩＩ−Ｇ１〜Ｇ４）とロボットＲＢＴ＋ＲＢＣの組合せ
であるフィ−ドバックシステム構成を示す。倣い制御を
設定しない場合には、ｚ軸系のフィ−ドバックシステム
も、上述のｘ軸系およびｙ軸系と同様となるが、この実
施例では倣い制御を行なうために、ＰＩＩ演算器ＰＩＩ
−Ｇ１〜Ｇ４は、目標ギャップＧｏに対する検出ギャッ
プＧｓの偏差Ｇｏ−Ｇｓに対してＰＩＩ演算を施して制
御量を算出し、これに現在位置ｚｓを加えて目標位置ｚ
ｏとしてロボットコントロ−ラＲＢＣに与える。

【００４９】コンピュ−タ５の、「倣い駆動」制御の内
容を図３〜図５に示す。なお、この「倣い駆動」制御
は、オペレ−タがスキャンスケジュ−ルテ−ブＳＣＴに
前述のようにデ−タを入力した後、「ロボット初期化」
を入力し、そして駆動指示をコンピュ−タ５に入力した
ときに、コンピュ−タ５が開始するものである。すでに
説明したが、コンピュ−タ５は、「ロボット初期化」が
入力されるとロボットコントロ−ラＲＢＣに基点姿勢
（ホ−ムポジション）を指示し、これに応答してロボッ
トコントロ−ラＲＢＣが各関節をホ−ムポジションに駆
動し、これを完了するとレディをコンピュ−タ５に報知
する。コンピュ−タ５は、このレディを受信するとカウ
ンタ１１〜１６をクリアして、操作ボ−ドに駆動可を表
示して駆動指示が入力されるのを待つ。オペレ−タは、
この駆動可が表示された後に、コンピュ−タ５に駆動指
示を入力する。

【００５０】まず図３を参照する。駆動指示が与えられ
るとコンピュ−タ５は、テ−ブルＳＣＴの読出しアドレ
スを指定するためのレジスタ（内部メモリ）Ｒｎに１を
書込む（ステップ１）。なお、以下においては、カッコ
内にはステップという語を省略してその番号記号のみを
記す。次にテ−ブルＳＣＴのアドレスＲｎ（レジスタＲ
ｎのデ−タ）のデ−タを読出して（２）、読出しデ−タ
がエンド（駆動終了）を指示するものであるかをチェッ
クして（３）、エンドでないと、読出しデ−タの中の各
デ−タＸｃ，Ｙｃ，Ｘｓ，Ｘｅ，Ｐｘ，Ｐｙ，Ｇおよび
Ｔｓを、それぞれレジスタＲＸｏ，ＲＹｏ，ＲＸｓ，Ｒ
Ｘｅ，ＲＰｘ，ＲＰｙ，ＲＧおよびＲＴｓに書込む
（４）。

【００５１】なお、すでに説明したが、Ｘｃ，Ｙｃはア
ドレス１のときには駆動スタ−ト位置のｘ，ｙ座標位
置、Ｘｓ，Ｘｅはｘ走査の始点座標および終点座標、Ｐ
ｘ，Ｐｙはｘ走査方向およびｙ走査方向の目標位置ｘ
ｏ，ｙｏの変更ピッチ、Ｇは指定ギャップ、および、Ｔ
ｓは目標位置（ｘｏ，ｙｏ，ｚｏ）変更周期すなわちピ
ッチ周期である。アドレスが２以上（ｎ，Ｒｎ≧２）で
は、Ｘｃ，Ｙｃは、制御情報（Ｘｓ，Ｘｅ，Ｐｘ，Ｐ
ｙ，Ｇ，Ｔｓ）を変更する位置である。

【００５２】読出しデ−タをレジスタに書込む（４）
と、コンピュ−タ５は、レジスタＲＸｏ，ＲＹｏおよび
ＲＧｏのデ−タを、それぞれ目標位置ｘｏ，ｙｏ，ｚｏ
としてロボットコントロ−ラＲＢＣに与える（５）。ロ
ボットの手Ｈは、これによりスタ−ト位置に駆動され
る。スタ−ト位置に手Ｈが到達するまで、コンピュ−タ
５は、関節位置ｊ１ｓ〜ｊ６ｓ（カウンタ１１〜１６の
カウントデ−タ）および検出ギャップＧｓを読込んで、
ｊ１ｓ〜ｊ６ｓをｘ，ｙ，ｚ座標値ｘｓ，ｙｓ，ｚｓに
変換して（６）、手Ｈがスタ−ト位置に到達したかをチ
ェックする（７）。手Ｈがスタ−ト位置に到達するとコ
ンピュ−タ５は、ｘ走査方向を表わすレジスタＲＤＦに
１（往方向）を書込み（８）、ＲＴｓ時限のタイマＲＴ
ｓをスタ−トする（９）。この時限値はテ−ブルＳＣＴ
に入力されているＴｓである。以上で、手Ｈがスタ−ト
位置に位置決めされたことになる。

【００５３】コンピュ−タ５は次に、テ−ブルＳＣＴの
アドレス２を指定して（１０，２９）、アドレス２のデ
−タを読出してレジスタに書込む（２９〜３２）。ここ
で（アドレス２のデ−タ読出しで）目標ギャップＧが設
定されたことになる。すなわちアドレス１では、Ｇは倣
い対象物１の上表面の高さに目標ギャップ値を加えたも
のであるが、アドレス２では目標ギャップ値のみとな
る。

【００５４】次にコンピュ−タ５は、レジスタＲＤＦの
デ−タをチェックして、それが往方向を表わす１である
と、原目標座標値Ｘｏを、ｘ方向１ピッチＰｘ分大きく
更新し（１２，１３）、タイマＲＴｓがタイムオ−バす
ると、タイマＲＴｓを再スタ−トして（１４，１５）、
関節位置ｊ１ｓ〜ｊ６ｓを読込み（１６）、これをｘ，
ｙ，ｚ座標上の手Ｈの位置ｘｓ，ｙｓ，ｚｓに変換し
（１７）、得た位置ｘｓ，ｙｓ，ｚｓが領域〜のい
ずれにあるかを判定する（１８）。そして、すでに説明
した領域対応のＰＩＩ演算（図２のＰＩＩ−ｘ１〜ｘ
４，ＡＣＸ，ＰＩＩ−ｙ１〜ｙ４，ＡＣＹおよびＰＩＩ
−Ｇ１〜Ｇ４，ＡＣＧによる前述の演算）を行なって制
御量を算出し、制御量に現在位置ｘｓ，ｙｓ，ｚｓを加
算して目標値ｘｏ，ｙｏ，ｚｏとして（１９）、ロボッ
トコントロ−ラＲＢＣに与える（２０）。この処理（１
０〜２０）を、ｘ走査の終点Ｘｅまで行なう。

【００５５】ｘ走査の終点Ｘｅになると、原目標座標値
Ｙｏを、１ピッチＰｙ分大きい値に更新して（図４の２
１）、レジスタＲＤＦには復方向を示す０を書込み（２
２）、原目標座標値Ｘｏを１ピッチＰｘ分小さい値に更
新して（２３）、タイマＲＴｓがタイムオ−バすると、
タイマＲＴｓを再スタ−トして（１４，１５）、関節位
置ｊ１ｓ〜ｊ６ｓを読込み（１６）、これをｘ，ｙ，ｚ
座標上の手Ｈの位置ｘｓ，ｙｓ，ｚｓに変換し（１
７）、得た位置ｘｓ，ｙｓ，ｚｓが領域〜のいずれ
にあるかを判定して（１８）、領域対応のＰＩＩ演算を
行なって制御量を算出し、制御量に現在位置ｘｓ，ｙ
ｓ，ｚｓを加算して目標値ｘｏ，ｙｏ，ｚｏとして（１
９）、ロボットコントロ−ラＲＢＣに与える（２０）。
この処理（１０，１１−２４，２５−１４〜２０）を、
ｘ走査の始点Ｘｓまで行なう。

【００５６】ｘ走査の始点Ｘｓになると、原目標座標値
Ｙｏを、１ピッチＰｙ分大きい値に更新して（図５の２
６）、レジスタＲＤＦには往方向を示す１を書込み（２
７）、上述の往方向の処理と同様な処理（１０〜２０）
を、ｘ走査の終点Ｘｓまで行なう。

【００５７】このようにしてコンピュ−タ５は、ｘ方向
の往走査，その終点での１ピッチ分のｙ位置更新（ｙ走
査），ｘ方向の復走査およびその終点での１ピッチ分の
ｙ位置更新（ｙ走査）をこの順に繰返す。制御情報の変
更点（テ−ブルＳＣＴのアドレスｉの制御情報に基づい
て走査しているとき、アドレスｉ＋１のＸｃ，Ｙｃ）に
到達したときには、これをステップ１０で検知して、ア
ドレスＲｎを１インクレメントして（２９）、テ−ブル
ＳＣＴのアドレスＲｎ＋１の制御デ−タを読出して（３
０）、それがエンドデ−タであるとそこで目標位置ｘ
ｏ，ｙｏ，ｚｏの更新を停止する。エンドデ−タでない
と、読出した制御情報Ｘｓ，Ｘｅ，Ｐｘ，Ｐｙ，Ｇおよ
びＴｓをレジスタＲＸｓ，ＲＸｅ，ＲＰｘ，ＲＰｙ，Ｒ
ＧおよびＲＴｓに書込み、そしてレジスタＲＸｏおよび
ＲＹｏには、今回読出したアドレスの次のアドレスの位
置情報Ｘｃ，Ｙｃを読出して書込む（３１，３２）。こ
の、（次のアドレスの位置Ｘｃ，Ｙｃ）への到達を、ス
テップ１０が検知する。このようにレジスタＲＸｏおよ
びＲＹｏならびにＲＸｓ，ＲＸｅ，ＲＰｘ，ＲＰｙ，Ｒ
ＧおよびＲＴｓのデ−タを書替えた後、上述のｘ方向の
往走査，その終点での１ピッチ分のｙ位置更新（ｙ走
査），ｘ方向の復走査およびその終点での１ピッチ分の
ｙ位置更新（ｙ走査）を、レジスタのデ−タを更新する
直前と連続する形で、この順に繰返す。

【００５８】ステップ１０で制御情報変更位置への到達
を検知し、テ−ブルＳＣＴの読出しアドレスを１インク
レメントして（２９）テ−ブルＳＣＴのデ−タを読出し
たとき、制御情報がエンドデ−タであると、そこで倣い
駆動を終了する。すなわちロボットコントロ−ラＲＢＣ
に対する、目標位置ｘｏ，ｙｏ，ｚｏの更新を停止す
る。手Ｈはそこで移動を停止する。

【００５９】以上に説明した「倣い制御」により、手Ｈ
は、図１に示す基準面ＳＳ上に載置された鋼板１に対し
てｚ方向に指定ギャップＧを維持して、ｘ方向にＰｘ／
Ｔｓの速度で２次元走査駆動される。走査領域は、テ−
ブルＳＣＴのアドレス１のＸｃ，Ｙｃを始点とし、アド
レスｍのＸｃ＝Ｘｍ，Ｙｃ＝Ｙｍを終点とする、大略で
矩形の領域であるが、２次元走査の始点と終点の間でｘ
走査始点Ｘｓ又は終点Ｘｅの変更があった場合には、矩
形からずれた領域となる。指定ギャップＧに変更がない
場合には、鋼板１の上表面に対して一定ギャップが維持
される。

【００６０】以上のように、多軸ア−ムロボットの非線
形特性に簡単に対処でき、市販の比較的に安価な汎用ロ
ボット（ＲＢＴ＋ＲＢＣ）をそのまま使用しうるので、
ロボットの設置が容易である。上述の実施例では、ロボ
ットＲＢＴ＋ＲＢＣの手先Ｈの動作空間を複数領域〜
に区分し、その中の領域〜を基準領域に定めて、
各基準領域における手先Ｈの運動を簡易な線形モデル
（伝達関数）で表わし、これに適合するフィ−ドバック
演算ＰＩＩ−ｘ１〜ｘ４，ＰＩＩ−ｙ１〜ｙ４，ＰＩＩ
−Ｇ１〜Ｇ５を、比較的に設計および調整が容易な簡易
なものとしているので、これらの設定および調整が容易
であると共に、ロボットの各基準領域の伝達特性に最も
適合した高速かつ高精度の位置決めを実現することがで
きる。

【００６１】基準領域〜の外の領域〜では、重
み付け加算ＡＣＸ，ＡＣＹ，ＡＣＧが、手Ｈが存在する
領域（〜）に接する複数の基準領域のフィ−ドバッ
ク演算値に、基準領域に対する手Ｈの位置差に逆対応す
る重みを付して加算した和を制御量とするので、基準領
域の外の領域〜でも、各領域の伝達特性に適合した
高速かつ高精度の位置決めが実現する。たとえば手Ｈが
基準領域〜の１つから別の１つに移動するとき、重
み付け加算ＡＣＸ，ＡＣＹ，ＡＣＧが出力する制御量
が、１つの基準領域対応のものから別の基準領域対応の
ものに連続的に推移し、基準領域の外の領域でも高精度
の位置決めが実現する。手先Ｈは滑らかに移動し、不連
続な動きをしない。手先Ｈの運動空間の区分数は９個と
多くても、設定，調整するフィ−ドバック演算は基準領
域に宛てた４個であり、領域分割数に対してフィ−ドバ
ック演算の個数が少く、フィ−ドバック演算の設定，調
整が少くて済む。多軸ア−ムの非線形特性に簡単に対処
でき、市販の比較的に安価な汎用ロボット（ＲＢＴ＋Ｒ
ＢＣ）をそのまま使用しうるので、ロボットの設置が容
易である。

【００６２】市販の比較的に安価な汎用ロボットＲＢＴ
＋ＲＢＣの手先（Ｈ）に距離検出器（２〜４）の検出端
２を装着して、ロボットＲＢＴ＋ＲＢＣの内部機構ある
いは制御アルゴリズムに変更あるいは付加を加えること
なく、そのまま汎用ロボットＲＢＴ＋ＲＢＣを使用して
手先（Ｈ）の倣い駆動を実現しうる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例の構成概要を示すブロック
図である。

【図２】 図１に示すコンピュ−タ５の機能を示すブロ
ック図である。

【図３】 図１に示すコンピュ−タ５の、「倣い駆動」
制御の内容の一部を示すフロ−チャ−トである。

【図４】 図１に示すコンピュ−タ５の、「倣い駆動」
制御の内容の一部を示すフロ−チャ−トである。

【図５】 図１に示すコンピュ−タ５の、「倣い駆動」
制御の内容の残部を示すフロ−チャ−トである。

【図６】 「倣い駆動」のために、オペレ−タがコンピ
ュ−タ５に予め入力するデ−タ項目を示す平面図であ
る。

【図７】 （ａ）は図１に示すロボットの手先Ｈの動作
空間の一部分の断面ＶＳを示す斜視図であり、（ｂ）は
該断面ＶＳ上の領域区分を示す平面図である。

【図８】 図１に示すロボットＲＢＴ＋ＲＢＣの伝達関
数と、該ロボットに作用するコンピュ−タ５の機能との
関係を示すブロック図である。 １：鋼板（対向物） ２：距離検
出端 ３：距離検出回路 ４：Ａ／Ｄ
コンバ−タ ５：コンピュ−タ ＲＢＴ：ロ
ボット機構 Ｊ１：水平回転関節 Ｊ２：水平
直動関節 Ｊ３：垂直直動関節 Ｊ４：回転
関節 Ｊ５：上下回転関節 Ｊ６：前後
回転関節 Ｌｚ１：第１垂直軸 Ｌｘｙ：水
平軸 Ｌｚ２：第２垂直軸 ＳＳ：基準
水平面 ＭＤ１〜ＭＤ６：モ−タドライバ ＲＢＣ：ロ
ボットコントロ−ラ ＯＰＢ：操作ボ−ド １１〜１
６：アップダウンカウンタ PII-x1〜x4,PII-y1〜y4,PII-G1〜G4：フィ−ドバック演
算器 ＡＣＸ，ＡＣＹ，ＡＣＧ：重み付け加算器

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】手先を３次元空間で駆動するための３軸以
   上の手先支持機構および駆動源と手先の位置を認識する
   ための位置追跡手段ならびに手先を与えられた目標位置
   に駆動するために前記駆動源を介して手先支持機構を駆
   動するコントロ−ラを備えるロボットの、前記手先の位
   置が予め設定した複数領域のいずれにあるかを判定する
   領域判定手段；それぞれが前記複数領域のそれぞれに割
   り当てられ、割り当てられた領域でのフィ−ドバック制
   御に適した、原目標位置に対する手先の位置の偏差を零
   にするための制御量、を算出する複数のフィ−ドバック
   演算手段；および、 判定された領域に割り当てられているフィ−ドバック演
   算手段が算出した制御量と手先の位置より、原目標位置
   に対する手先の位置の偏差を零にするための手先の目標
   位置を算出して前記コントロ−ラに与える目標位置演算
   手段；を備える、ロボットの制御装置。
2. 【請求項２】手先を３次元空間で駆動するための３軸以
   上の手先支持機構および駆動源と手先の位置を認識する
   ための位置追跡手段ならびに手先を与えられた目標位置
   に駆動するために前記駆動源を介して手先支持機構を駆
   動するコントロ−ラを備えるロボットの、前記手先に結
   合され対向物との距離を検出する距離計測器；手先の位
   置が予め設定した複数領域のいずれにあるかを判定する
   領域判定手段；それぞれが前記複数領域のそれぞれに割
   り当てられ、割り当てられた領域でのフィ−ドバック制
   御に適した、目標距離に対する検出距離の偏差を零にす
   るための制御量、を算出する複数のフィ−ドバック演算
   手段；および、 判定された領域に割り当てられているフィ−ドバック演
   算手段が算出した制御量と手先の位置より、検出距離の
   偏差を零にするための手先の目標位置を算出して前記コ
   ントロ−ラに与える目標位置演算手段；を備える、倣い
   のためのロボットの制御装置。
3. 【請求項３】手先を３次元空間で駆動するための３軸以
   上の手先支持機構および駆動源と手先の位置を認識する
   ための位置追跡手段ならびに手先を与えられた目標位置
   に駆動するために前記駆動源を介して手先支持機構を駆
   動するコントロ−ラを備えるロボットの、前記手先に結
   合され対向物との距離を検出する距離計測器；前記手先
   の位置が予め設定した複数領域のいずれにあるかを判定
   する領域判定手段；それぞれが前記複数領域のそれぞれ
   に割り当てられ、割り当てられた領域でのフィ−ドバッ
   ク制御に適した、原目標位置に対する手先の位置の偏差
   を零にするための制御量、および、目標距離に対する検
   出距離の偏差を零にするための制御量、を算出する複数
   のフィ−ドバック演算手段；および、 判定された領域に割り当てられているフィ−ドバック演
   算手段が算出した制御量と手先の位置より、原目標位置
   に対する手先の位置の偏差、および、検出距離の偏差を
   零にするための手先の目標位置を算出して前記コントロ
   −ラに与える目標位置演算手段；を備える、ロボットの
   制御装置。
4. 【請求項４】目標位置演算手段は、手先を所定軌跡で移
   動させるために、原目標位置を遂次設定ピッチで変更す
   る、請求項１又は請求項３記載のロボットの制御装置。
5. 【請求項５】フィ−ドバック演算手段は、前記複数の領
   域の数より少い数の、複数の第１演算手段、および、判
   定された領域が、第１演算手段が１対１に対応しない領
   域のときには、それに隣接する複数領域のそれぞれに１
   対１に対応する第１演算手段の算出制御量から該隣接領
   域に対する手先の距離に逆対応する分抽出して加算した
   和を制御量として演算する第２演算手段、を含む、請求
   項１，請求項２，請求項３又は請求項４記載のロボット
   の制御装置。
6. 【請求項６】第１演算手段の演算は、比例項演算，第１
   積分項演算，第２積分項演算およびこれらの演算結果の
   加算を含む、請求項５記載のロボットの制御装置。