JPS6029288A

JPS6029288A - ロボツト装置

Info

Publication number: JPS6029288A
Application number: JP13586583A
Authority: JP
Inventors: 岡田　拓史
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1983-07-27
Filing date: 1983-07-27
Publication date: 1985-02-14

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の利用分野〕本発明は、ロボット装置に係り、ロボットの姿勢ＭＯＤ
Ｅの変更を自動的に行うことにより、姿勢ＭＯＤＥの異
なる領域に跨がるロボットの作業をスムーズに行わせる
のに好適な、ロボット装置に関するものである。

〔発明の背景〕

従来、ロボットを用いて作業を行う際、主にティーチン
グによって教示データを作成し、それに基づいて制御を
している。

ティーチングには、関節ＭＯＤＢ、直交ＭＯＤ　Ｅ。

手先ＭＯＤＥ等があるが、直交ＭＯＤＥ、手先ＭＯＤＥ
でティーチングを行う際には、ティーチングによって得
られた各軸の回転角の値を直交座標における位置・姿勢
に変換したうえで制御している。

また、ティーチングを用いずに、オフラインで作った数
値データを用いてロボットを制御する際にも、直交座標
における位置・姿勢データを用いるようにしている。

このように、位置・姿勢データを用いてロボットを制菌
する際、例えば直線上を動かすときには、直線上を適当
に分割して補間し、各分割点における関節の回転角を計
算し、それをエンコーダ値に換算して制御している。

ところで、この位置・姿勢からめた回転角の解には、解
の符号の取り方によって何通りか生じる。

符号が異なる解は、Δ４０ＤＥが異なると呼ばれ、異な
るＭＯＤＥへ移る際には、当然、符号が違う解を用いな
ければならない。異なるＭＯＤＥへ移る際に、符号が違
う解を用いなければ、回転角に大きな跳びを生じ、ロボ
ットの制御が不可能になるものである。

従来の制御方法では、モードの変更を行うことができず
、したがってＭＯＤＥが一定の領域のみでしか動作させ
ることができないもので、ロボットを用いた作業が大き
く制限されていたものでおる。

〔発明の目的〕

本発明は、位置・姿勢データを用いてロボットを制御す
るとき、ＭＯＤＥ変更を必要とする動作を行わせる際に
、ＭＯＤＥの自動的な変更を行うことにより、従来では
できなかった、Ｍｏ１）Ｅが異なる領域に跨がる動作を
可能とすることにより、ロボットの動作領域の拡大を図
るようにしたロボット装置の提供を、その目的とするも
のである。

〔発明の概要〕

本発明に係るロボット装置の構成は、ロボット本体と、
このロボット本体を制御するロボット制御部と、このロ
ボット制御部へロボット軌道を計算して入力するロボッ
ト軌道計算部と、このロボット軌道計算部へ位置・姿勢
データに係る作業データを入力する作業データ記憶部と
から構成されるとともに、予め入力された姿勢ＭＯＤＥ
を記憶し、これを上記ロボット軌道計算部へ人力する姿
勢ＭＯＤＥ記憶部と、上記ロボット軌道計算部からの、
前後のステップにおけるロボット本体の関節の軸の回転
データを比較して、ロボット制御部に入力するとともに
、その比較における大きな跳びを判断し、これに基づき
、変更したＭＯＤＥを上記ロボット制御部に入力する姿
勢ＭＯＤＥ変更部変更具備せしめたものである。

〔発明の実施例〕

本発明に係るロボット装置の一実施例を説明する前に、
第１図ないし第３図により、その基本的技術思想につい
て説明する。

ここで、第１，２図は、ロボットのＭＯＤＥの違いを示
す説明図、第３図は、ＭＯＤＥ変更を要する動作の一例
を示す説明図である。

直交座標における位置・姿勢を指令してロボットを制御
する際、ロボットの機構によってはハンドの位置・姿勢
が全く同じでも、ロボット全体の姿勢は異なる場合があ
る。

例えば、第１図の（−（）　、←）に示すよ−うな六軸
ロボットの二通りの位置・姿勢は、ノ１ンドに対しては
同一であるがロボット全体としては異なっている。

この場合、一つの位置・姿勢に対してロボットの各関節
の回転角が二通りあることになり、ハンドの位置・姿勢
を指定しただけでは区別が付かないので、別にＭＯＤＥ
という変数を設けて両者を区別している。

第１図において、（／Ｉ）をＭＯＤＥ＝１．←）をＭＯ
ＤＥ＝２とすると、ＭＯＤＥが異なる場合には、それぞ
れのＭＯＤＥに対応する回転角の解を用いなければなら
ない。

すなわち、ＭＯＤＥによってロボットが動作できる領域
が分れてしまう。

例えば、第２図の（イ）をＭＯＤＥ＝１．（ロ）をＭＯ
ＤＥ＝２とする。この場合に、（イ）から（ロ）のよう
に動かす際に、ＭＯＤＥを変更せずにＭＯＤＥ＝１　に
対応する解を、そのまま用いたりすると、回転角が、例
えば、第６軸の回転角が１８０’　跳ぶというように、
犬きく跳ぶことになり、制御が不可能となる。

従来は、ＭＯＤＥを変更する機能がなかったもので、こ
のため、ＭＯＤＥが異なる領域忙跨がる動作、例えば第
２図の（イ）の姿勢から（ロ）の姿勢に移るような動作
をさせることができなかったものである。

本発明は、そこで、上述したように、ＭＯＤＥを変更し
ないと、回転角に大きな跳びを生ずることを逆に利用し
て、ＭＯＤＥを自動的に変更し、回転角の跳びをなくす
ことができるようにしたものである。

すなわち、ロボットの制御は、サンプリング制御であり
、数十ｍ５ｅｃ毎に指令値を送っている。

そこで、いま、あるステップにおける回転角と、その次
のステップにおける回転角とを比較する。

すなわち、ＭＯＤＥを一定にしたままロボットを制御す
ると、ＭＯＤＥ変更を要する点の前後で回転角が大きく
跳ぶので、との跳びを検出したらＭＯＤＥを切替え、そ
のステップ以後は、切替わったＭＯＤＥに対応する解を
用いて制御を続けるものである。

例えば、第３図の印〜（ハ）に示すように、（イ）のＭ
ＯＤ　Ｅ＝　１の領域から、（ハ）のＭＯＤＥ＝２の領
域にロボットを動作させる場合、Δ４０ＤＥ＝１に対応
する解を用いて制御して行けば、（ロ）のような姿勢を
通過すると、回転角の解に大きな跳びが生ずるので、（
ロ）の状態を通過した以後は、ＭＯＤＥ＝２に対応する
解を用いて制御するように構成したものである。

次に、本発明に係るロボット装置の一実施例を、さきの
第１図ないし第３図をもあわせ、第４図ないし第７図に
より説明する。

ここで、第４図は、本発明の一実施例に係るロボット装
置の略示構成図、第５図は、ＭＯＤＥ変更を要する動作
中の回転角の跳びの一例を示す例示図、第６図は、ＭＯ
ＤＥ変更の際に行われる計算の流れの例示図、第７図は
、その姿勢ＭＯＤＥ変更部変色部れる計算の流れの詳細
説明図である。

すなわち、本発明の一実施例に係るロボット装置は、第
４図に示すように、ロボットに係るロボット本体１と、
このロボット本体１を制御するロボット制御部２と、ロ
ボット制御部２ヘロボツト軌道を計算して入力するロボ
ット軌道計算部３と、このロボット軌道計算部３へ位置
・姿勢データに係る作業データを入力する作条デ〜り記
憶部４及び、予め入力された姿勢ＭＯＤＥ、すなわち当
初の予定された姿勢ＭＯＩ）Ｅを記憶して、これを上記
ロボット軌道計算部３へ入力する姿勢ＭＯＤ　Ｅ記憶部
５と、姿勢ＭＯＤＥ変更部変色部ら成るものである。

しかして、まず、さきの第１図に示したよりな左軸ロボ
ットを、第３図のように動かす場合を考える。

第１図のような構造の左軸ロボットの場合、第３図のよ
うに、ＭＯＤＥが変る場合には、第６軸の回転する回転
角θ６が１８０’跳び、これに関連して、例えば、第２
．３．４軸の回転角の和が１８０°跳ぶことが、座標変
換式から分っている。

すなわち、第３図の（イ）から（ハ）のようにロボット
本体ｌをサンプリング制御した際の回転角θ６の変化の
一例を示すと、第５図のようにＭＯＤＥ変更を要すると
ころで、図示のイから口へというように、回転角θ６が
１８０°跳ぶものである。

よって、ロボット本体ｌをスムーズに制御するためには
、ＭＯＤｌｉ更して、ＭＯＤＥ＝１の解からＭＯＤＥ＝
２の解へ乗り移らなければならない。

その手順としては、次に述べるとおりである。

（１）姿勢ＭＯＤＥ記憶部５１Ｃ’ＭＯＤＥ＝１　ｅ　
記憶させる。

（２）　ロボット軌道計算部３は、姿勢ＭＯＤＥ記憶部
５内のＭＯＤＥを読み込み、そのＭＯＤＥに対応した回
転角の解を選択し、作業データ記憶部４内にある１、ｇ
３図に示す、作業データで与えられる作業点である点Ｐ
Ｉ、Ｐ２の位置・姿勢データを取り込んで、選択した回
転角の解を用いて各回目のサンプリング点にかける回転
角を計算し、姿。

勢ＭＯＤＥ変更部６へ、その結果を転送するようにする
。

（３）姿勢ＭＯＤＥ変更部変色部例えば、上記の点Ｐｉ
、Ｐ２間をｎ回のサンプリングで移動させると−すると
〜ｎ番目のサンプリング点の回転角を記憶しておき、ｎ
＋１番目のサンプリング点の回転角が送られてきたとき
、ｎ番目のサンプリング点の回転角と比較し、両者の間
に大きな跳びがないかどうか調べる。

もし、大きな跳びがあれば姿勢ＭＯＤＥ記憶部手順を繰
返すものであり、大きな跳びがなければ、回転角のデー
タをロボット制御部２へ転送し、ロボット本体１を制御
する。

第６図及び第７図は、以上の処理におけるデータの流れ
を示すものであり、データの流れは共通エリア１０中の
変数ＦＬＡＧを常に参照しながら行われるものである。

ＦＬＡＧは、各サンプリング点における回転角の計算値
を送るタイミングを管理するものである。

作業データ記憶部４内の記憶手段１１に予め入力されて
いる位置・姿勢データ及び、姿勢ＭＯＤＦＪ記憶部５内
の記憶手段１２に予め入力されているＭＯＤＥ値は、ロ
ボット軌道計算部３内の記憶手段１３に転送、記憶され
る。

計算手段１４は、記憶手段１３内の位置・姿勢データ及
びＭＯＤＥ値を用いてロボット本体１の軌道のｎ番目の
サンプリング点における回転角を計算し、共通エリア１
０内の変ｉＦ’ＬＡＧの値が′ｌ＃のときに姿勢ＭＯＤ
Ｅ変更部６内の記憶手段１５に転送し、転送後、直ちに
ＦＬＡＧＯ値を＠　２　Ｎとする。

記憶手段１５は、ＦＬＡＧの値が、後述の′０″のとき
に、記憶手段１６に回転角データを転送し、転送後ＦＬ
ＡＧＯ値を′１′″とする。

判断手段１７は、ＦＬＡＧの値が上記の２＃のとき、記
憶手段１５と同１６との回転角データを比較し、大きな
跳びがあるか否かを判断し、大きな跳びがあればＭＯＤ
Ｅ値を変更し、ロボット軌道計算部３内の計算手段１４
へ転送後、ＦＬＡＧＯ値を′１″とし、サンプリング計
゛算をやり直すものである。

また、大きな跳びがなければλ４０ＤＢを変更せず、記
憶手段１５中の回転角データをロボット制御部２へ転送
し、転送後ＦＬＡＧの値を“０“とする。

以上により、ＭＯＤＥを変更する必要がおるときに、Ｍ
ＯＤＥを自動的に変更して回転角の跳びをなくシ、異な
るへ４０ＤＥ領域に跨がるロボットの動作が可能となる
。

本実施例によれば、異なるＭＯＤＥ領域に跨がるロボッ
トの動作が可能になるので、以下のような効果がある。

（１）　Ｍ　ＯＤ　Ｅが異なった領域に跨がる作業が可
能となるので、従来に比べてロボットの作動領域が広が
り、ロボットの効率的利用や複雑な作業が可能となる。

（２１ＭＯＤＥの変更が自動的に行われるので、作業デ
ータを作成する際にＭＯＤＥの違いによって回転角の解
を使い分ける必要がなく、作業データの作成が容易とな
る。

しかして、上記実施例に係るものにおいては、ロボット
本体の関節の軸の回転角を回転データとする構成のもの
であるが、これは、サンプリング時間が一定なので、関
節の軸の回転速度を比較するようにした構成のものとす
ることができるものである。

〔発明の効果〕

本発明によるときは、ロボットの姿勢モードの変更を自
動的に行うことにより、姿勢Ｍ　ＯＤ　Ｅの異なる領域
に跨がるロボットの作業をスムーズに行わせるに好適な
ロボット装置を提供することができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は、ロボットのＭＯＤＥの違いを示す
説明図、第３図は、ＭＯＤＥ変更を要する動作の一例を
示す説明図、第４図は、本発明の一実施例に係るロボッ
ト装置の略示構成図、第５図は、ＭＯＤＥ変更を要する
動作中の回転角の跳びの一例を示す例示図、第６図は、
ＭＯＤＥ変更の際に行われる計算の流れの例示図、第７
図は、その姿勢ＭＯＤＥ変更部で行われる計算の流れの
詳細説明図である。ｌ・・・ロボット本体、２・・・ロボット制御部、３・
・・ロボット軌道計算部、４・・・作業データ記憶部、
５・・・姿勢ＭＯＤＥ記憶部、６・・・姿勢ＭＯＤＥ変
更部。茅Ｉ目ハ〉ド第　２　目６＃茅　、ｆ　目 θＡ第６　目　／１／７　−４−

Claims

【特許請求の範囲】１、ロボット本体と、このロボット本体を制御するロボ
ット制御部と、このロボット制御部へロボット軌道を計
算して入力するロボット軌道計算部と、このロボット軌
道計算部へ位置・姿勢データに係る作業データを入力す
る作業データ記憶部とから構成されるとともに、予め入
力された姿勢ＭＯＤＥを記憶し、これを上記ロボット軌
道計算部へ入力する姿勢ＭＯＤＥ記憶部と、上記ロボッ
ト軌道計算部からの、前後のステップにおけるロボット
本体の関節の軸の回転データを比較して、ロボット制御
部に入力するとともに、その比較における大きな跳びを
判断し、これに基づき、変更したＭＯＤＥを上記ロボッ
ト制御部に入力する姿勢ＭＯＤＥ変更部とを具備せしめ
たことを特徴とするロボット装置。２、特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、ロボッ
ト本体の関節の軸の回転データを、関節の軸の回転角と
したものであるロボット装置。