JPS6045806A - 産業用ロボツトの動作軌跡の点検方式 - Google Patents

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】 ＋′発明は、いわゆる記憶再生方式の産業用ロボットに
おける動作軌跡全点検するための方式に関する。

周知のように、ロボツトヲ直線軌跡に沿って制御する方
法として、補間や座標変換などの演算手段を用いて、ロ
ボットの動作軌跡上に時々刻々の目標点金求め、この目
標点にロボッ）ｋ位置決めするための各駆動軸毎の位置
を、各軸の制御系の指令値として与える方式がある。こ
の方式において、ロボットの動作速度の制御は、前記目
標点ケ移動させる速度ベクトルの大きさを制御すること
によっておこ力われる。この速度ベクトルの大きさは、
目標点をめる周期全十分小さくすれば、連続的に変化さ
せることが出来るが、速度ベクトルの方向は、直線の継
目において不連続になる。

このため、前記各軸の制御系の指令値の変化量、即ち、
速度指令値も不連続になり、この不連続な速度指令値に
追従させるために何１、各、駆動１１ζ１１に＋１、無
限大の加速度が要求される。しかし寿から、各駆動軸の
発生できる加速度は有限であるため、直線の継目におい
ては、速度指令値の不運ｈ′ｒ、ｈＩｌの大きさに応じ
た軌跡追従誤差が生ずる。

以上述べたような原因によって生ずる軌跡誤差は、教示
者にとって予測することが困難であるため、従来は、教
示したデータ全実際に再生動作させろことによって、軌
跡課差全確認し、それが大きい場合に（性、教示点や、
教示速度に修正する方法がおこなわれてきた。しかし、
この確認のためのｍ生動作詩に、ロボットとワークとの
衝突また、％−、Ｙ、９’＜、　’！＋・す軸のストロ
ークエンドへの衝突力との事故か５６生ずる場イヤがあ
り、実際にロボットを動作させることなく、軌跡訪差を
確認する方法が望１れてきた。

不発明は、上述のような問題点全解決し、ロボットて（
°μ（Ｈ４作させることなく軌跡誤差を推定し、こわに
よって教示データを修正することができるようにした並
業用ロボットの動作軌跡の点検方式全４］、１供するこ
とを目的とする。

第１図は、本実施例で使用するロボット全示し７ｊもの
であり、各動作＄ｌ　ｌ〜６がそれぞれ独立に１′ｊ関
節角θ１〜θ６を矢印のように変化させることによって
、軸６の先端に取付けられた作業具７の位１面と姿勢が
制御されること全示している。直膨の端Ｐ工、Ｐ２．・
・・Ｐｉ、Ｐｉ＋７．・・・における各関節角か教示操
作によＱ記１．ホされる。これらの点Ｐ１゜Ｐ　・・・
Ｐ・、・・・を順番に直線で結んでできるのか２９　ｊ
　１ 教示された軌跡８である。このロボットにおいて、各関
節角 ■＝（θ１．θ２・、・９、θ６）　−・・・ｉ＋）と
直交座標Ｘ、Ｙ、Ｚｆ表わされる作業具７の位置および
姿勢 メー（ｘ　、　ｙ　、　ｚ　、α、β、γ）Ｔ・・・（
２） とは、適当な座標交換によって相互に１り」係づけられ
る。この座標交換式は、ロボットの軸構成や姿勢（α、
β、γ）のとり方などによって異なるが、その式の導き
方は周知であるので詳細は省略し、次のような記法を用
いる。

ｔ＝チ（０）　“−＋３１ ０＝＆Ｉ（Ｘ）　・・・（４） 第２図は、本実施例における教示点Ｐ、　、１）、。

、　ｉ　−１１ Ｐｉ＋１　、Ｐｉ＋２’実線で結んだ教示軌跡９と、各
教示点と教示された位置から指定精度範囲Ａｃｃだけず
れた距離にちる点”ｉ−１’　Ｐ’　ｉ　’　”ｉ　＋
□。

Ｐ’ｉ＋２　’に破線で結んで再生時の指令軌跡１０全
ンｊ＜シている。

第３図は、第２図に示した教示軌跡に対する再生時の加
減法制イ山ｊの例ケ示したものである。本例−Ｃｊｌ、
最大加速１ｉａｍａｘ、最大減速度ｄ　ｍａｘが定数と
して与えられ、また最大速度ｖ　ｍａｘが回線毎に教示
されており、）亘線Ｐ′ｉ−□Ｐｉの　、に　う　（ｌ
こ　、 ｖ　ｍａｘ　＞ｖ　ｍａＸｉ−１−（５）のとき点１）
′１咬で一定運度のま井で減速せず、直晶！１−１１Ｐ
１＋１のように、 ｖｍａＸ１＋１　（ｖｍａＸ４　−’−（６）の々き点
Ｐｉ＋１で速度がＶ　ｆ’ｌ’ｌ　ａ　Ｘ　１　＋　１
となるように滅ｉ・ｉＺ　Ｌ、外たｉｆｆ、　ｋ髪Ｐｉ
＋Ｉ　Ｐｉ＋２のよりに、点１〕ｉ＋２において、タイ
マや外部信号待ちなどの停止１−１止ヂ１がある場合に
は、速度零捷で減速するよう７ｃ制？１Ｌ１１−ＩＪ：
　ｆ（、されることを示している。

このような軌跡制御と加減速制御は、たとえば点Ｌ”Ｖ
Ｃおいてオーバーシュートが生じ、障害物１１にロボッ
トが１曲突するなどのおそれがある場合には （１）指定精度範囲Ａｃｅ−全太きくしてＰ′１から第
−バーシュートしても１障害吻１１に側突しないように
する。

（２）ｖｍａｘ・　全小さくしてＰｉへの突入速度−１ 全小さくする。あるいは （：３）ｖｒｎａｘ・ｉ小さくして直ｍＡ　Ｌ”１１　
Ｐ　ｉｋ移動中に十分減速させる。

などの方式によって軌跡國差を小さくすることができる
。

以上述べたような軌跡制御と加減速制御を行なう産業用
ロボット金側にとって本発明の実ＩｉＱ例を説明するけ
れども、本発明は、このような制御方式のロボットに限
定するとと全意図するものではなく、本発明の精神は前
掲の特許請求の範囲に基づいて解釈されるべきである。

壕ず第２図および第３図の直線Ｐ１Ｐ、や□に関する教
示データの検査方式について説明する。第４図において
記号を次のように定義する。

ｖＳ　・・・点Ｐ′　における速度 】−１・・・（７） ｖＭ・・・直”　Ｐ’ｉ　Ｐｉ　＋２の最大移動速度Ｖ
Ｍ　＝　Ｖ　ｍａｘ　１＝１８） ｖＥ、−３点Ｐ１＋１における目標速度１＋１　・・・
（９） ａ・・・加速時の加速度 ａ　＝　ａ　ｍａ　ｘ　）　Ｏ−１１０）ｄ・・冒λに
速時の力［、速度 ｄ　＝　ｄ　ｍａ　ｘ　（０−・・（Ｉｔ）ｔ　】　・
・・勾［１１国４　時　（【１１ｔ２・・定速１１．１
ｒ１１１ Ｌ３・・・減ｊ・利時間 ■Ｓ・・点Ｐ′１における各関節角 ■ｓ＝（θ１ｓ、θ２Ｓ、・・・、θ６ｓ）　・・（１
２）■Ｅ・・・点”　ｉ　＋　１の教示データ■Ｅ−（
θＩＥ、・・・、θ６Ｅ）Ｔ　・・・（１３）Ｏ５・・
・点Ｐ′、の位置、姿勢 χＳ＝＝　（ｘｓ、ｙＳ、ｚＳ、αＳ、βＳ、θ５）１
＝９１（Ｏ８）・・・（１４）ＸＥ・・・点Ｐ１＋１の
位置、姿勢 ％、Ｅ＝（ｘＥ、ｙＥ、ｚＥ、αＥ、βＥ、Ｅ）”＝ｆ
ｆ）（（Ｅ）Ｅ）　＝ｌ＋５）Ｉ・・・点Ｐ′・とＰ１
＋、の距離 １　＝　（ｘｓ−ｘ＋：）２＋（ｙｓ−ｙＥ）２＋（Ｚ
Ｓ−ＺＥ）・２−＋１６＋このとき谷パラメータの間に
は、次の２つの関係式が成立する。

ｖｓ＋ａｔｌ＝ｖＭ＝ＶＥ−ｄｔ３　−’（ｌｌ＋）第
１７式と第１８式ケ解くことにより となる。以上は第４図のように加速、定速、減速、のそ
れぞれの区間を有する場合についてｔｌ、ｔ２、ｔ３を
めたが、例えば第１９式に丸・いてｔ２≦　０　・・・
い となる場合には定速区間を持たない。し、がし、この場
合にも、第１７式およびりＳ１８式でｔ２−０とするこ
とにより同様にｔｌ　、ｔ３がめられる。

次に指定精度範囲Ａｃ　ｃ　ｉ　’ｒｉｌＬ／ｃｆ　点
ｐ／・　のｌ＋１ 位１・ｉ−１姿勢 Ｖ、、Ｅ−（ｘ’　Ｅ　、・・、γ′Ｆ）Ｔ　・・・（
イ）ど点Ｐ′　からＰ′　への移動時間Ｔおよび点”ｌ
＋１１　ｌ＋１ （ｌこおける速度Ｖ’Ｅ全求める。点Ｐ′　はＰＰ１＋
１　１　１＋１ の内分点であるから ／（バー　し。

Ａｃｃ　・　〉　！　・・・　０［有］の鳴合には ソＥ−ソＳ　・・・（ハ） である。寸た、］゛、Ｖ’Ｅは、点Ｐ′ｉ＋１が加速、
定・・）ハ減速のいづれの区間にあるかによって異々す
、次のようになる。

ｉ）　Ａｃｃｌ　）／　・・・（イ） のとき Ｔ−０・・・翰 ｖＥ＝ｖＳ　・・・い刃 のとき １−ゴ雫−−−斤−ｊをμ−ＡＣ°ｉ）、、、　、。

ｖ　Ｅ　＝　ｖＳ　十ａＴ　・・；（３ｔ！ｉ）　１２
３≧Ａｃ　ｃ　］≧ｖ　Ｍ　ｔ３＋−ｄｊ３２＝１３　
＝−’、３’ｊのとき ＶＥ＝ＶＭ　・・・Ｇ■ １Ｖ）１３≧Ａｃｃ　≧０・・（Ｖ１１以上により９点
Ｐ′１＋□の位置、姿勢×Ｅと速１０：ｖ’ｐ：が得ら
れた。次に、点Ｐ′　における各動作ｉｉｉ由毎＋＋１ の分速度の変化量全求める。点Ｐ′　へ到達直前１＋１ の分速度 ［有］ＩＮ−（２１１１Ｎ、・・・、δ６１Ｎ）Ｔ　・
・・Ｃ）））け適当な微小距離Δｌ（本実施例では５　
ｒｎｍ　である）を用いて、 ただし ’ｙ、　１Ｎ−ｉＥ−Δｌ　（Ｘ　Ｅ−Ｙｓ）／Ｌ　・
・・（４］）である。捷た、点Ｐ’ｉ＋１へ到達直後の
分速度の指令値 介ｏｕｒ＝（シー　ＯＵＴ　、・・・、ｈ’６０ＵＴ）
Ｔ　・・彌は ／こたし点Ｐ、＋２の位置、姿勢をＸｉや。とじてＸ０
ＵＴ＝Ｘ’Ｅ＋Δｌ！（ｌＩ＋２’Ｘ’Ｅ）／Ｌ’・・
・（財）・・・卵 である。したがって、点Ｐ′ｉ＋□における各動作軸の
分速ＩＷの素化ｌ−け、 となる。この変化量の２乗（Δ０）２は、点Ｐ′１＋□
におけるオーバーシュート量にほぼ比例し、各動作軸の
づへ生できる最大加速度や各アーム長によって（シ土る
適尚な係数Ｋｊ（ｊ−＝１．６）を用いて、第ｊ　！Ｉ
ｌ＋の影響で（Δシｊ）２Ｋｊのオーバーシュートが生
ずる。教示点はＰ・　であるから、Ｐｉ＋□に対ｌ＋１ するオーバーシュート量Ａ・はＡｅｃｉ刊達減じた値す
々わち Ａｉ−（Δミｊ）２Ｋｊ−Ａｃｃｉ＋□・・・−１であ
る。本実施例では、適当な蘭イ的εを設ポし、（Δｌｊ
　ｊ）２Ｋ　ｊ　−Ａｃ　ｃ・　〉ε　・・・０す。

１＋１ の場合に、オーバーシュートが発生すると判断し、教示
者にオーバーシュートの発生する教示点番号とオーバー
シュート全発生する原因と々るωノ作軸ゲ替報として知
らせ、教示者が教示点の位置全変更したり、あるいけ減
速の処置を行なうための判断材料を与える方式全とって
いる。Ｔｉ＠線の移動時間Ｔ−ｉ加算することによって
、再生動作のザイクルタイム全事前に予測することがで
きる。々お上述の実施例では、産業用ロボット全動作さ
せずに事前にチェックする方式をとったが、ロボソｌ動
作させつつ、チェックする方式も容易に考えられうる。

以上、詳述したように、本発明によれば教示されたデー
タの再生動作時のオーバーシュート等の不具合を、産業
用ロボットの各袖ケ実際に操作させることなく、短時間
で推定することができ、再生動作時の爾突等の事故全未
然に防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

第■１ノ１は本発明の一実施例の作動軸１〜６の構成ｋ
　７エ＜す１図、第２図は教示軌跡９と再生時の指令１
Ｉ１１１跡１０全示す図、第３図は加速度制御全説明す
るためのグラフ、第４図は加速度制御全行なうときにお
けるパラメータ全説明するた郷のグラフである。 １〜６・・・作動１ｉ１１、Ｐ、　Ｐ・、ｐ−ｐ・１−
１’ｌｌ＋１ツ　ｌ＋２ 代理人　弁理士　西教圭一部 第１図 第　２因 第３図 ネ多重力了巨富登

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 作業端の一連の動作軌跡全複数の直線に分割し、直線の
   端点における位置と動作速度全教示データとして記憶し
   、記憶された直線上全記憶された動作速度で作業端が動
   作するように、各駆動軸の位置と速度全制御する産業用
   ロボットにおいて、直・陣の継目における各駆動軸の分
   速度の変化量全前記教示データより算出し、各駆動軸を
   動作させるととｈ　＜　＝ｔ＋もって＠線継目における
   教示された動作軌跡に対して再生時に再生しうる実際の
   動作軌１、’、）１・との誤差全推定すること全特徴と
   する産業用ロボットの動作軌跡の点検方式。