JPH09292908A - ロボットの制御方法 - Google Patents
ロボットの制御方法Info
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- JPH09292908A JPH09292908A JP10654496A JP10654496A JPH09292908A JP H09292908 A JPH09292908 A JP H09292908A JP 10654496 A JP10654496 A JP 10654496A JP 10654496 A JP10654496 A JP 10654496A JP H09292908 A JPH09292908 A JP H09292908A
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- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 6
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims abstract description 55
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000012636 effector Substances 0.000 description 5
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 4
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Numerical Control (AREA)
- Manipulator (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 力制御可能なロボットでワークに倣いながら
動作軌道を獲得する場合、サンプリングによる位置デー
タを削減しプログラムサイズを小さくするロボットの制
御方法を提供する。 【解決手段】 サンプリング周期Ｔ、手先効果器でのバ
ネ係数ｋやダンパ係数ｄ、方向余弦 cosθth、移動方向
変化平均値dirth を設定変更可能とし、サンプリング周
期Ｔを動作速度に対応させ、バネ係数ｋやダンパ係数に
て位置補正をし、方向余弦 cosθthや平均値dirth にて
直線性を判断するようにした。
動作軌道を獲得する場合、サンプリングによる位置デー
タを削減しプログラムサイズを小さくするロボットの制
御方法を提供する。 【解決手段】 サンプリング周期Ｔ、手先効果器でのバ
ネ係数ｋやダンパ係数ｄ、方向余弦 cosθth、移動方向
変化平均値dirth を設定変更可能とし、サンプリング周
期Ｔを動作速度に対応させ、バネ係数ｋやダンパ係数に
て位置補正をし、方向余弦 cosθthや平均値dirth にて
直線性を判断するようにした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、力制御可能なロボ
ットにて、ワークを倣いながら動作軌道を獲得すること
ができるロボットのサンプリングデータを間引き、補正
可能とした制御方法に関する。
ットにて、ワークを倣いながら動作軌道を獲得すること
ができるロボットのサンプリングデータを間引き、補正
可能とした制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】力制御可能なロボットによりワークを倣
いつつ動作軌道を獲得する場合があり、かかる制御で
は、サンプリングした全てのデータを用いて再生運転を
しているのが現状である。
いつつ動作軌道を獲得する場合があり、かかる制御で
は、サンプリングした全てのデータを用いて再生運転を
しているのが現状である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、サンプ
リングデータの全てを用いるについては、サンプリング
データ数が多くなるのでプログラムサイズが大きくな
り、このサンプリングデータのロードやセーブに時間が
かかるという問題を有する。また、このサンプリングデ
ータの大きさに起因して、一つのプログラムサイズが大
きくなるためにロボットの制御装置内に記憶できるプロ
グラムの数が大幅に制限されるという問題も有する。
リングデータの全てを用いるについては、サンプリング
データ数が多くなるのでプログラムサイズが大きくな
り、このサンプリングデータのロードやセーブに時間が
かかるという問題を有する。また、このサンプリングデ
ータの大きさに起因して、一つのプログラムサイズが大
きくなるためにロボットの制御装置内に記憶できるプロ
グラムの数が大幅に制限されるという問題も有する。
【０００４】本発明は、上述の問題に鑑み、サンプリン
グの位置データ数を削減し、プログラムサイズを小さく
してプログラムのロードやセーブに要する時間を短時間
としまた制御装置内への格納プログラム数を多くするロ
ボットの制御方法の提供を目的とする。
グの位置データ数を削減し、プログラムサイズを小さく
してプログラムのロードやセーブに要する時間を短時間
としまた制御装置内への格納プログラム数を多くするロ
ボットの制御方法の提供を目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成する本
発明は、次の発明特定事項を特徴とする。 （１）制御可能なロボットでワークに倣いながら動作軌
道を獲得するロボットの制御方法において、速度を求め
るに当り設定変更可能なサンプリング周期を定め、この
速度と設定変更可能なバネ係数やダンパ係数に基づきモ
デルに従って現在サンプリング位置を補正し、この位置
にて方向余弦を求めた後倣いの直線性を設定変更可能な
パラメータによってプログラムに登録するか否か判断す
る、ことを特徴とする。
発明は、次の発明特定事項を特徴とする。 （１）制御可能なロボットでワークに倣いながら動作軌
道を獲得するロボットの制御方法において、速度を求め
るに当り設定変更可能なサンプリング周期を定め、この
速度と設定変更可能なバネ係数やダンパ係数に基づきモ
デルに従って現在サンプリング位置を補正し、この位置
にて方向余弦を求めた後倣いの直線性を設定変更可能な
パラメータによってプログラムに登録するか否か判断す
る、ことを特徴とする。
【０００６】ロボットの位置決め精度に応じてサンプリ
ング周期を変え、また、直線性を有する部分については
サンプリングポイントとして記憶しないので、サンプリ
ングデータ数を削減することができる。
ング周期を変え、また、直線性を有する部分については
サンプリングポイントとして記憶しないので、サンプリ
ングデータ数を削減することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】ここで、発明の実施の形態の一例
について説明する。今、現在サンプリング位置を
Ｐ(n) 、前回サンプリング位置をＰ(n-1) 、前々回サン
プリング位置をＰ(n-2) とする。また、現在サンプリン
グ位置での目標力Ｆref 、検出力Ｆとした場合の力偏差
をΔＦ(n) とする。この後者の関係は次式（１）とな
る。 ΔＦ＝Ｆref −Ｆ ……（１） 他方、ロボットの手先効果器とワークとの接触状態を次
式（２）の如くモデル化する。すなわち、ｆを力、ｋを
手先効果器とワークとを含めたバネ係数、ｘは変位、ｖ
＝dx／dtは速度、ｄはダンパ係数とした場合、接触状態
を力ｆにて表わすと次式（２）となる。 ｆ＝ｋ・ｘ＋ｄ・ｖ ……（２） この力ｆの式（２）は、目標力Ｆref に対して検出力Ｆ
とした前掲（１）式のΔＦである偏差すなわち現在位置
での接触状態に外ならない。
について説明する。今、現在サンプリング位置を
Ｐ(n) 、前回サンプリング位置をＰ(n-1) 、前々回サン
プリング位置をＰ(n-2) とする。また、現在サンプリン
グ位置での目標力Ｆref 、検出力Ｆとした場合の力偏差
をΔＦ(n) とする。この後者の関係は次式（１）とな
る。 ΔＦ＝Ｆref −Ｆ ……（１） 他方、ロボットの手先効果器とワークとの接触状態を次
式（２）の如くモデル化する。すなわち、ｆを力、ｋを
手先効果器とワークとを含めたバネ係数、ｘは変位、ｖ
＝dx／dtは速度、ｄはダンパ係数とした場合、接触状態
を力ｆにて表わすと次式（２）となる。 ｆ＝ｋ・ｘ＋ｄ・ｖ ……（２） この力ｆの式（２）は、目標力Ｆref に対して検出力Ｆ
とした前掲（１）式のΔＦである偏差すなわち現在位置
での接触状態に外ならない。
【０００８】前式（２）を変位ｘについて解くと、次式
（３）を得る。 ｘ＝（ｆ−ｄ・ｖ）／ｋ ……（３） ここで、Ｔをサンプリング周期とした場合、速度ｖは、
現在位置Ｐ(n) と前回サンプリング位置Ｐ(n-1) との距
離をサンプリング周期Ｔにて除算した商である。すなわ
ち、次式（４）にて速度ｖを得ることができる。 ｖ＝（Ｐ(n) −Ｐ(n-1) ）／Ｔ ……（４） こうして、式（４）によって速度ｖが得られ、式（３）
によって変位ｘが得られる。
（３）を得る。 ｘ＝（ｆ−ｄ・ｖ）／ｋ ……（３） ここで、Ｔをサンプリング周期とした場合、速度ｖは、
現在位置Ｐ(n) と前回サンプリング位置Ｐ(n-1) との距
離をサンプリング周期Ｔにて除算した商である。すなわ
ち、次式（４）にて速度ｖを得ることができる。 ｖ＝（Ｐ(n) −Ｐ(n-1) ）／Ｔ ……（４） こうして、式（４）によって速度ｖが得られ、式（３）
によって変位ｘが得られる。
【０００９】ここにおいて、サンプリング周期Ｔは設定
変更可能なパラメータである。すなわち、サンプリング
周期は制御周期又は例えばその整数倍に設定することが
でき、変更することもできる。ロボットを制御するため
に行なわれる位置データのサンプリング（実際上エンコ
ーダのデータ読み込み）周期は常に一定であり、本発明
の軌道獲得のためのサンプリングは、この制御周期もし
くはその整数倍に設定変更可能である。具体的には、仮
にロボットの動作速度が遅い時にはサンプリングしたそ
れぞれの位置の間隔は短くなり、この間隔がロボットの
位置決め精度より極端に細くなるような場合、全てのサ
ンプリングデータの記憶は不要となる。したがって、ロ
ボットの動作速度が遅い時には、サンプリング周期を長
くし、ロボットの動作速度が速い時にはサンプリング周
期を短くすれば、サンプリング位置間隔がおおむね揃う
こととなり、ロボットの位置決め精度に対応させること
ができる。もっとも、サンプリング周期によりサンプリ
ング位置間隔が短過ぎる場合には誤差に敏感になるの
で、サンプリング位置間隔の決定はこの点の注意が必要
である。
変更可能なパラメータである。すなわち、サンプリング
周期は制御周期又は例えばその整数倍に設定することが
でき、変更することもできる。ロボットを制御するため
に行なわれる位置データのサンプリング（実際上エンコ
ーダのデータ読み込み）周期は常に一定であり、本発明
の軌道獲得のためのサンプリングは、この制御周期もし
くはその整数倍に設定変更可能である。具体的には、仮
にロボットの動作速度が遅い時にはサンプリングしたそ
れぞれの位置の間隔は短くなり、この間隔がロボットの
位置決め精度より極端に細くなるような場合、全てのサ
ンプリングデータの記憶は不要となる。したがって、ロ
ボットの動作速度が遅い時には、サンプリング周期を長
くし、ロボットの動作速度が速い時にはサンプリング周
期を短くすれば、サンプリング位置間隔がおおむね揃う
こととなり、ロボットの位置決め精度に対応させること
ができる。もっとも、サンプリング周期によりサンプリ
ング位置間隔が短過ぎる場合には誤差に敏感になるの
で、サンプリング位置間隔の決定はこの点の注意が必要
である。
【００１０】また、前述の（２）式又は（３）式におけ
る如く、手先効果器とワークとの接触状態のモデル化を
表すに当り、手先効果器とワークとを含めたバネ係数
ｋ、及びダンパ係数ｄを設定変更可能としている。例え
ば図２にて簡略して示すようにロボットのアームが縮ん
でいる場合Ａと伸ばしている場合Ｂとでは伸ばしている
場合の方が剛性が低くなり、姿勢によってロボット全体
としての剛性が変化するためこの変化に合わせて、上述
のｋ，ｄを変化させた方が正確な制御を行なえることに
よる。
る如く、手先効果器とワークとの接触状態のモデル化を
表すに当り、手先効果器とワークとを含めたバネ係数
ｋ、及びダンパ係数ｄを設定変更可能としている。例え
ば図２にて簡略して示すようにロボットのアームが縮ん
でいる場合Ａと伸ばしている場合Ｂとでは伸ばしている
場合の方が剛性が低くなり、姿勢によってロボット全体
としての剛性が変化するためこの変化に合わせて、上述
のｋ，ｄを変化させた方が正確な制御を行なえることに
よる。
【００１１】このようにして、サンプリング周期Ｔを設
定変更可能として（４）式より速度ｖが得られ、更にバ
ネ係数ｋ、及びダンパ係数ｄを設定変更可能として
（３）式より変位ｘを求める。ついで、得られたｘに基
づき現在サンプリング位置Ｐ(n) を次式（５）にて補正
する。 Ｐ(n) ＝Ｐ(n) −ｘ ……（５） この現在サンプリング位置Ｐ(n) の補正は、倣いの場合
の如くロボットとワークとが接触している場合、図３の
如くロボットアームがわずかにたわむことになり、位置
Ｐi のはずがＰe となる。このことは、位置検出器（エ
ンコーダ）は、モータに取り付けられており、実際の手
先効果器の位置を検出しているわけでなく、関節を駆動
するモータの回転位置を検出していることによる。すな
わち、アームのたわみはエンコーダのデータには反映さ
れていない。前述の如くロボットとワークとの接触状態
をバネ係数、ダンパ係数のモデルとして得ているので、
このモデルによってたわみ量を補正することができる。
つまり、前掲の（５）式によるＰ(n) の補正にて実際の
位置に置き換えることができる。
定変更可能として（４）式より速度ｖが得られ、更にバ
ネ係数ｋ、及びダンパ係数ｄを設定変更可能として
（３）式より変位ｘを求める。ついで、得られたｘに基
づき現在サンプリング位置Ｐ(n) を次式（５）にて補正
する。 Ｐ(n) ＝Ｐ(n) −ｘ ……（５） この現在サンプリング位置Ｐ(n) の補正は、倣いの場合
の如くロボットとワークとが接触している場合、図３の
如くロボットアームがわずかにたわむことになり、位置
Ｐi のはずがＰe となる。このことは、位置検出器（エ
ンコーダ）は、モータに取り付けられており、実際の手
先効果器の位置を検出しているわけでなく、関節を駆動
するモータの回転位置を検出していることによる。すな
わち、アームのたわみはエンコーダのデータには反映さ
れていない。前述の如くロボットとワークとの接触状態
をバネ係数、ダンパ係数のモデルとして得ているので、
このモデルによってたわみ量を補正することができる。
つまり、前掲の（５）式によるＰ(n) の補正にて実際の
位置に置き換えることができる。
【００１２】こうして、実際上のサンプリング位置Ｐ
(n) を得たうえで、次に前回のサンプリング位置Ｐ
(n-1) と今回のサンプリング位置Ｐ(n) との移動方向
（Ｐ(n) −Ｐ (n-1) ）と、前々回のサンプリング位置Ｐ
(n-2) と前回のサンプリング位置Ｐ(n -1) との移動方向
（Ｐ(n-1) −Ｐ(n-2) ）との方向余弦dir(n)、換言すれ
ば直線度合を次式［数１］にて算出する。すなわち、図
４に示すように×印にてサンプリングしたと仮定すると
き、位置データとしては（×）位置のデータがあれば充
分である。したがって、移動方向が略直線の場合にはあ
えてサンプリングデータを得る必要がなく、移動方向の
変化量としてdir(n)を求めることで済む。
(n) を得たうえで、次に前回のサンプリング位置Ｐ
(n-1) と今回のサンプリング位置Ｐ(n) との移動方向
（Ｐ(n) −Ｐ (n-1) ）と、前々回のサンプリング位置Ｐ
(n-2) と前回のサンプリング位置Ｐ(n -1) との移動方向
（Ｐ(n-1) −Ｐ(n-2) ）との方向余弦dir(n)、換言すれ
ば直線度合を次式［数１］にて算出する。すなわち、図
４に示すように×印にてサンプリングしたと仮定すると
き、位置データとしては（×）位置のデータがあれば充
分である。したがって、移動方向が略直線の場合にはあ
えてサンプリングデータを得る必要がなく、移動方向の
変化量としてdir(n)を求めることで済む。
【数１】
【００１３】この方向余弦についてｍ回前から今回ｎま
での移動方向変化の和dirsumを次式［数２］にて採る。
での移動方向変化の和dirsumを次式［数２］にて採る。
【数２】
【００１４】更にまた、ｍ回前から今回までの移動方向
変化の和dirsumの平均dirave（direction average ）を
次式（５）にて得る。 dirave＝dirsum／ｍ ……（５） この結果、前掲［数１］のdir(n)＝ cosθn とこの
（５）式に示すdiraveの双方について、方向余弦が閾値
cosθth内にあるか、平均値diraveが閾値dirth （dire
ction threshold ）内にあるかを次式（６）（７）にて
判定する。 dir(n)＞ cosθth ……（６） dirave＞dirth ……（７） すなわち、方向余弦が閾値内に収まっていれば直線と見
て良く、また移動方向変化の和の平均が閾値内に収まっ
ていることにより全体として直線と見ることができる。
この場合、 cosθth，dirth は設計変更可能なパラメー
タである。したがって、式（６）又は（７）が少なくと
も一方成立するとき、Ｐ(n) ＝Ｑ (j) として位置データ
Ｑ(j) を更新し、このＱ(j) を目標位置データとしてプ
ログラムに付加する。この場合、メモリに格納されるの
は、Ｑ(j) であり、サンプリングデータが直線上にある
とき、この直線の始点と終点とのみを記憶し、この間の
データは記憶する必要がない。
変化の和dirsumの平均dirave（direction average ）を
次式（５）にて得る。 dirave＝dirsum／ｍ ……（５） この結果、前掲［数１］のdir(n)＝ cosθn とこの
（５）式に示すdiraveの双方について、方向余弦が閾値
cosθth内にあるか、平均値diraveが閾値dirth （dire
ction threshold ）内にあるかを次式（６）（７）にて
判定する。 dir(n)＞ cosθth ……（６） dirave＞dirth ……（７） すなわち、方向余弦が閾値内に収まっていれば直線と見
て良く、また移動方向変化の和の平均が閾値内に収まっ
ていることにより全体として直線と見ることができる。
この場合、 cosθth，dirth は設計変更可能なパラメー
タである。したがって、式（６）又は（７）が少なくと
も一方成立するとき、Ｐ(n) ＝Ｑ (j) として位置データ
Ｑ(j) を更新し、このＱ(j) を目標位置データとしてプ
ログラムに付加する。この場合、メモリに格納されるの
は、Ｑ(j) であり、サンプリングデータが直線上にある
とき、この直線の始点と終点とのみを記憶し、この間の
データは記憶する必要がない。
【００１５】図１は、本実施の形態の全体を示すフロー
チャートであり、各々の処理と判断をすることにより記
憶データの削減が図れる。なお、ｎ＝ｎ＋１、ｊ＝ｊ＋
１はそれぞれカウンタの値を一つ進める意味である。
チャートであり、各々の処理と判断をすることにより記
憶データの削減が図れる。なお、ｎ＝ｎ＋１、ｊ＝ｊ＋
１はそれぞれカウンタの値を一つ進める意味である。
【００１６】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、倣
いを行ないながら位置データをサンプリングする際に設
定変更可能なサンプリング周期やモデルを用いて得るこ
とができ、効率良くしかも精度良くサンプリングするこ
とができ、また、位置データの記憶を削減して、プログ
ラムサイズを小さくできるので、プログラムのロードや
セーブに要する時間が比較的短くなり、プログラムサイ
ズが小さくなってロボット制御装置内に格納できるプロ
グラム数が多くなる。
いを行ないながら位置データをサンプリングする際に設
定変更可能なサンプリング周期やモデルを用いて得るこ
とができ、効率良くしかも精度良くサンプリングするこ
とができ、また、位置データの記憶を削減して、プログ
ラムサイズを小さくできるので、プログラムのロードや
セーブに要する時間が比較的短くなり、プログラムサイ
ズが小さくなってロボット制御装置内に格納できるプロ
グラム数が多くなる。
【図１】本発明の実施の形態の一例のフローチャート。
【図２】アームの剛性の説明図。
【図３】たわみの説明図。
【図４】サンプリング点と記憶点との説明図。
Ｔ サンプリング周期 ｄ ダンパ係数 ｋ バネ係数 dir(n)， cosθn 方向余弦 dirave 平均値
Claims (1)
- 【請求項１】 力制御可能なロボットでワークに倣いな
がら動作軌道を獲得するロボットの制御方法において、 速度を求めるに当り設定変更可能なサンプリング周期を
定め、 この速度と設定変更可能なバネ係数やダンパ係数に基づ
きモデルに従って現在サンプリング位置を補正し、 この位置にて方向余弦を求めた後倣いの直線性を設定変
更可能なパラメータによってプログラムに登録するか否
か判断する、 ことを特徴とするロボットの制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10654496A JPH09292908A (ja) | 1996-04-26 | 1996-04-26 | ロボットの制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10654496A JPH09292908A (ja) | 1996-04-26 | 1996-04-26 | ロボットの制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09292908A true JPH09292908A (ja) | 1997-11-11 |
Family
ID=14436319
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10654496A Withdrawn JPH09292908A (ja) | 1996-04-26 | 1996-04-26 | ロボットの制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09292908A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009233764A (ja) * | 2008-03-26 | 2009-10-15 | Toyota Motor Corp | 動作生成装置、ロボット及び動作生成方法 |
| JP2011224696A (ja) * | 2010-04-19 | 2011-11-10 | Yaskawa Electric Corp | ロボットの教示再生装置および教示再生方法 |
| JP2020116509A (ja) * | 2019-01-23 | 2020-08-06 | 旭サナック株式会社 | 塗装用プログラム作成装置、塗装用プログラムの作成方法 |
-
1996
- 1996-04-26 JP JP10654496A patent/JPH09292908A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009233764A (ja) * | 2008-03-26 | 2009-10-15 | Toyota Motor Corp | 動作生成装置、ロボット及び動作生成方法 |
| JP2011224696A (ja) * | 2010-04-19 | 2011-11-10 | Yaskawa Electric Corp | ロボットの教示再生装置および教示再生方法 |
| JP2020116509A (ja) * | 2019-01-23 | 2020-08-06 | 旭サナック株式会社 | 塗装用プログラム作成装置、塗装用プログラムの作成方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20030701 |