JPS6142008A - ロボツトの経路制御装置 - Google Patents
ロボツトの経路制御装置Info
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- JPS6142008A JPS6142008A JP16413384A JP16413384A JPS6142008A JP S6142008 A JPS6142008 A JP S6142008A JP 16413384 A JP16413384 A JP 16413384A JP 16413384 A JP16413384 A JP 16413384A JP S6142008 A JPS6142008 A JP S6142008A
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- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B19/00—Program-control systems
- G05B19/02—Program-control systems electric
- G05B19/418—Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS] or computer integrated manufacturing [CIM]
- G05B19/4181—Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS] or computer integrated manufacturing [CIM] characterised by direct numerical control [DNC]
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- G—PHYSICS
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- G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of program data in numerical form
- G05B19/416—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of program data in numerical form characterised by control of velocity, acceleration or deceleration
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- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/43—Speed, acceleration, deceleration control ADC
- G05B2219/43048—Step change in reference, soft start, smoothing reference
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
発明の技術分野
本発明は、ロボットの運動経路を制御するための装置に
関する。
関する。
従来技術
ポイントッーポイント方式の運動経路制御では、原則と
して通過点の途中の経路は問題とされない。
して通過点の途中の経路は問題とされない。
しかし、実際の動作時において、あるポイントの近くを
通過したいという場合がある０例えば、第１図に示すよ
うに、速度を落とすことなく、障害物をよけて、ポイン
トＰ１からポイントＰ３へ移動させるとき、その途中の
ポイントＰ２の近くを経由してポイントＰ３へ移動させ
る必要がある。
通過したいという場合がある０例えば、第１図に示すよ
うに、速度を落とすことなく、障害物をよけて、ポイン
トＰ１からポイントＰ３へ移動させるとき、その途中の
ポイントＰ２の近くを経由してポイントＰ３へ移動させ
る必要がある。
この場合、ポイントＰ２では位置決めの必要はないが、
完全な経路（点線）に対してどれだけずれるかを明確に
定義できる必要がある。
完全な経路（点線）に対してどれだけずれるかを明確に
定義できる必要がある。
従来の制御方式では、ポイントＰ２の位置決め終了範囲
（ボジシッンゾーン）を広く採ることにより、指令値が
ポイントＰ２に到達した時点で、動作点が２点鎖線で示
す円のポジシランゾーンの範囲に入っておれば、動作点
がポイントＰ２に到達したものとみなし、次のポイント
Ｐ３への指令を与え始めることによって、ある範囲内で
滑らかな軌跡が得られる。
（ボジシッンゾーン）を広く採ることにより、指令値が
ポイントＰ２に到達した時点で、動作点が２点鎖線で示
す円のポジシランゾーンの範囲に入っておれば、動作点
がポイントＰ２に到達したものとみなし、次のポイント
Ｐ３への指令を与え始めることによって、ある範囲内で
滑らかな軌跡が得られる。
しかし、上記の制御方法では、指令値がポイン）Ｐ２に
到達した時点で、実際の動作点がポイントＰ２１より内
側にあると、動作点がポジションゾーンの円弧を描き始
めるのはボジシッンゾーンの設定値より内側に入ってし
まうため、ポジションゾーンが大きく採れないことにな
る。また、ボジシッンゾーンがどの大きさまで採れるか
は、口、ポットのサーボ系の特性に依存するため、スピ
ードや負荷などによって、曲がり始める点が変化してし
まう、さらに、速度変化が起こりやすいため、滑らかな
運動が困難となる。
到達した時点で、実際の動作点がポイントＰ２１より内
側にあると、動作点がポジションゾーンの円弧を描き始
めるのはボジシッンゾーンの設定値より内側に入ってし
まうため、ポジションゾーンが大きく採れないことにな
る。また、ボジシッンゾーンがどの大きさまで採れるか
は、口、ポットのサーボ系の特性に依存するため、スピ
ードや負荷などによって、曲がり始める点が変化してし
まう、さらに、速度変化が起こりやすいため、滑らかな
運動が困難となる。
また、他の制御方法として、第２図に示すように、動作
点がある範囲に入った時点で、新たな運動方向を演算に
より求める方法や、目標のポイントからある距離に近づ
いたときに、動作点の方向を変える方法などが採用され
ている。
点がある範囲に入った時点で、新たな運動方向を演算に
より求める方法や、目標のポイントからある距離に近づ
いたときに、動作点の方向を変える方法などが採用され
ている。
しかし、これらの方法では、実際の軌跡を演算するため
、円弧方程式を解かな（てはならず、また位置検出や指
令方向の変更などが必要とされるため、制御方式、しい
ては制御回路が複雑となる。
、円弧方程式を解かな（てはならず、また位置検出や指
令方向の変更などが必要とされるため、制御方式、しい
ては制御回路が複雑となる。
このような実情から、ロボットの動作点を簡単な手段に
よって、滑らかな曲線で補間できる手段が望まれている
。
よって、滑らかな曲線で補間できる手段が望まれている
。
発明の目的およびその解決手段
したがって、本発明の目的は、複雑な演算を必要とせず
、ロボットの動作経路を滑らかな曲線に設定できるよう
にし、かつ速度および加速度の急変を抑えながら、運動
軌跡のずれを予め明確に定義できるようにすることであ
る。
、ロボットの動作経路を滑らかな曲線に設定できるよう
にし、かつ速度および加速度の急変を抑えながら、運動
軌跡のずれを予め明確に定義できるようにすることであ
る。
上記目的のもとに、本発明は、ロボットの運動指令部と
ロボット駆動部との間に各座標系の成分毎にディジタル
フィルタを介在させ、このディジタルフィルタの立ち上
がりおよび立ち下がりの遅れ特性を利用して、ロボット
の動作点の経路に滑らかな曲線の軌跡を実現するように
している。
ロボット駆動部との間に各座標系の成分毎にディジタル
フィルタを介在させ、このディジタルフィルタの立ち上
がりおよび立ち下がりの遅れ特性を利用して、ロボット
の動作点の経路に滑らかな曲線の軌跡を実現するように
している。
発明の構成
次に、第３図および第４図に基づいて本発明の詳細な説
明する。
明する。
このロボットの経路制御装置１は、従来のものと同様に
、運動指令部２、座標変換器５および各座標出力Ｘ、Ｙ
毎に設けられたサーボ制御系のロボット駆動部６．７を
備えており、特にその運動指令部２と座標変換ｓ５との
間に座標出力ｘ、 ｙ毎にディジタルフィルタ３．４を
備えている。
、運動指令部２、座標変換器５および各座標出力Ｘ、Ｙ
毎に設けられたサーボ制御系のロボット駆動部６．７を
備えており、特にその運動指令部２と座標変換ｓ５との
間に座標出力ｘ、 ｙ毎にディジタルフィルタ３．４を
備えている。
第４図は、このディジタルフィルタ３．４の構成を示し
ている。このディジタルフィルタ３．４の入力端は、内
部の減算器８、乗算器９および加算器ｌＯを経て、出力
端に接続されており、またこの加算ｌ１１１０の出力端
は、減算器８および加算器１０の他の入力端にも接続さ
れている。このディジタルフィルタ３．４は、例えばコ
ンピュータ制御下にあって、サンプリング周期で演算を
行い、座標出力Ｘ、Ｙを入力とし、座標出力Ｘ’ 、Ｙ
’を発生する。このディジタルフィルタ３．４は、遅れ
要素として働き、積分回路のアナログフィルタの伝達関
数１／（１＋ｓＴ）に近い特性を持っている。したがっ
て、そのステップ応答は、第５図に示すように、時間軸
を上で、指数関数的に立ち上がり、また立ち下がること
になる。
ている。このディジタルフィルタ３．４の入力端は、内
部の減算器８、乗算器９および加算器ｌＯを経て、出力
端に接続されており、またこの加算ｌ１１１０の出力端
は、減算器８および加算器１０の他の入力端にも接続さ
れている。このディジタルフィルタ３．４は、例えばコ
ンピュータ制御下にあって、サンプリング周期で演算を
行い、座標出力Ｘ、Ｙを入力とし、座標出力Ｘ’ 、Ｙ
’を発生する。このディジタルフィルタ３．４は、遅れ
要素として働き、積分回路のアナログフィルタの伝達関
数１／（１＋ｓＴ）に近い特性を持っている。したがっ
て、そのステップ応答は、第５図に示すように、時間軸
を上で、指数関数的に立ち上がり、また立ち下がること
になる。
発明の作用
次に、上記経路制御装置１の作用を説明する。
今、第６図Ａに示すように、ロボットの移動経路がポイ
ントＰ１−ポイントＰ２→ポイントＰ３の順に移動する
ものとすれば、各ポイントＰ１、Ｐ２では、運動指令部
２が座標出力ｘ、ｙの各成分の出力信号を発生し、これ
をそれぞれのディジタルフィルタ３．４．に送り込んで
いる。これらのディジタルフィルタ３．４は、所定のサ
ンプリング周期でポイントＰｉからポイントＰ２に至る
間で、座標出力Ｘ、Ｙの各成分を細分割し、時ｌ１１１
遅れの座標出力ｘ’ 、ｙ’を発生し、これを座標変換
器５に送り込む、この１回のサンプリング周期（一定の
単位時間）の位置の変化量が速度と対応しており、した
がって座標出力ｘ’ 、ｙ’ は、速度に対応した出力
となっている。また、補間ビ。
ントＰ１−ポイントＰ２→ポイントＰ３の順に移動する
ものとすれば、各ポイントＰ１、Ｐ２では、運動指令部
２が座標出力ｘ、ｙの各成分の出力信号を発生し、これ
をそれぞれのディジタルフィルタ３．４．に送り込んで
いる。これらのディジタルフィルタ３．４は、所定のサ
ンプリング周期でポイントＰｉからポイントＰ２に至る
間で、座標出力Ｘ、Ｙの各成分を細分割し、時ｌ１１１
遅れの座標出力ｘ’ 、ｙ’を発生し、これを座標変換
器５に送り込む、この１回のサンプリング周期（一定の
単位時間）の位置の変化量が速度と対応しており、した
がって座標出力ｘ’ 、ｙ’ は、速度に対応した出力
となっている。また、補間ビ。
チは、１回のサンプリング毎の変化量（距Ｍ）を指すこ
とになる。
とになる。
このようにして、座標出力Ｘ、Ｙは、第６図Ｂ１Ｃのよ
うにディジタルフィルタ３．４を通過する過程で、時間
軸を上で遅れた座標出力Ｘ’ 、Ｙ’に変化する。この
結果、ロボット動作点の軌跡は、第６図りに示すように
、直線に内接する指数関数的な滑らかな曲線となってい
る。
うにディジタルフィルタ３．４を通過する過程で、時間
軸を上で遅れた座標出力Ｘ’ 、Ｙ’に変化する。この
結果、ロボット動作点の軌跡は、第６図りに示すように
、直線に内接する指数関数的な滑らかな曲線となってい
る。
これらのディジタルフィルタ３．４の遅れ時間（時定数
）は、乗算器９の係数１ ／ ａの値およびサンプリン
グ周期（一定の単位時間）を変化させることによって、
自由に調整できる。しかもその軌跡は、ディジタルフィ
ルタ３．４の時定数によって一義的に決定されるため、
指数関数的な曲線の軌跡も、その時定数によって設定で
きる。実際の運動経路が直線から外れる位置またはそれ
に接する位置は、サンプリング周期をＴ３とし、ディジ
タルフィルタ３．４の時定数をＴとしたとき、下記の式
によって求められる。
）は、乗算器９の係数１ ／ ａの値およびサンプリン
グ周期（一定の単位時間）を変化させることによって、
自由に調整できる。しかもその軌跡は、ディジタルフィ
ルタ３．４の時定数によって一義的に決定されるため、
指数関数的な曲線の軌跡も、その時定数によって設定で
きる。実際の運動経路が直線から外れる位置またはそれ
に接する位置は、サンプリング周期をＴ３とし、ディジ
タルフィルタ３．４の時定数をＴとしたとき、下記の式
によって求められる。
Ｔ／ＴｓＸ（補間ピッチ）
発明の変形例
なお、これらのディジタルフィルタ３．４の係数１ ／
ａは、座標出力Ｘまたは座標出力Ｙ毎に独立に設定す
ることもできる。また、この発明は、Ｘ−Ｙ平面座標系
に限らず、ｘ−ｙ−ｚ立体座標系にも応用できる。さら
にディジタルフィルタ３．４の具体的な構成は、所定の
遅れ特性によって、その都度変化するから、実施例のも
のに当然限定されない。
ａは、座標出力Ｘまたは座標出力Ｙ毎に独立に設定す
ることもできる。また、この発明は、Ｘ−Ｙ平面座標系
に限らず、ｘ−ｙ−ｚ立体座標系にも応用できる。さら
にディジタルフィルタ３．４の具体的な構成は、所定の
遅れ特性によって、その都度変化するから、実施例のも
のに当然限定されない。
発明の効果
本発明では、下記の特有の効果が得られる。
ロボットの動作指令位置が連続的に変化するため、ロボ
ット駆動部（サーボモータ）に過大な電流が流れず、滑
らかな運動特性が得られる０曲がり始める点が所定の指
令値のもとでは常に一定であり、しかもその時定数を変
えることによって、所定の位置に設定できるから、動作
経路が予め確定できる。また、その時定数が動作中にも
変更可能であるから、自由な運動補間が可能となる。
ット駆動部（サーボモータ）に過大な電流が流れず、滑
らかな運動特性が得られる０曲がり始める点が所定の指
令値のもとでは常に一定であり、しかもその時定数を変
えることによって、所定の位置に設定できるから、動作
経路が予め確定できる。また、その時定数が動作中にも
変更可能であるから、自由な運動補間が可能となる。
ロボットの起動時または停止にディジタルフィルタの時
定数によって、可変速制御が自動的に行われるため、指
令値の側で可変速制御が必要とされず、アナログ的な遅
れ要素による制御動作の乱れが少ない、複雑な計算や位
置決め終了範囲を可変とするためのハードウエーアなど
が必要とされないため、制御部分が簡略化できる。この
ような機能がディジタルフィルタによって得られるから
、ノイズ、温度変化や精度についての問題がなくなり、
またマイクロコンピュータによる制御が可能となる。
定数によって、可変速制御が自動的に行われるため、指
令値の側で可変速制御が必要とされず、アナログ的な遅
れ要素による制御動作の乱れが少ない、複雑な計算や位
置決め終了範囲を可変とするためのハードウエーアなど
が必要とされないため、制御部分が簡略化できる。この
ような機能がディジタルフィルタによって得られるから
、ノイズ、温度変化や精度についての問題がなくなり、
またマイクロコンピュータによる制御が可能となる。
第１図および第２図は従来の連動経路制御方式の説明図
、第３図は本発明のロボットの経路制御装置のブロック
線図、第４図はディジタルフィルタのブロック線図、第
５図はディジタルフィルタのステップ応答の特性図、第
６図Ａ、Ｂ、ＣＪＤは動作時の特性を示すグラフである
。 ｌ・・ロボットの経路制御装置、２・・運動指令部、３
．４・・ディジタルフィルタ、５・・座標変換器、６．
７・・ロボット駆動部、８・・減算器、９・・乗算器、
１ｏ・・加算器。 特 許 出 願 人 株式会社三協精機製作所第１図
第２図 第６図 Ａ −ｔ−
、第３図は本発明のロボットの経路制御装置のブロック
線図、第４図はディジタルフィルタのブロック線図、第
５図はディジタルフィルタのステップ応答の特性図、第
６図Ａ、Ｂ、ＣＪＤは動作時の特性を示すグラフである
。 ｌ・・ロボットの経路制御装置、２・・運動指令部、３
．４・・ディジタルフィルタ、５・・座標変換器、６．
７・・ロボット駆動部、８・・減算器、９・・乗算器、
１ｏ・・加算器。 特 許 出 願 人 株式会社三協精機製作所第１図
第２図 第６図 Ａ −ｔ−
Claims (1)
- 座標系の各成分毎の出力をディジタルフィルタに入力し
、このディジタルフィルタの出力をロボット駆動部に入
力してロボットを動作させるロボットの経路制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16413384A JPS6142008A (ja) | 1984-08-03 | 1984-08-03 | ロボツトの経路制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16413384A JPS6142008A (ja) | 1984-08-03 | 1984-08-03 | ロボツトの経路制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6142008A true JPS6142008A (ja) | 1986-02-28 |
Family
ID=15787368
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16413384A Pending JPS6142008A (ja) | 1984-08-03 | 1984-08-03 | ロボツトの経路制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6142008A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05204420A (ja) * | 1992-01-29 | 1993-08-13 | Mitsubishi Electric Corp | ２つの主軸を有する工作機械の制御装置 |
| JP2020097083A (ja) * | 2018-12-18 | 2020-06-25 | 日本電産サンキョー株式会社 | ロボットの制御装置及び制御方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5354679A (en) * | 1976-10-27 | 1978-05-18 | Hitachi Seiko Ltd | Acceleration and deceleration speed cotrol system |
| JPS554462A (en) * | 1978-06-26 | 1980-01-12 | Toshihiro Sekido | Door |
| JPS5990107A (ja) * | 1982-11-13 | 1984-05-24 | Fanuc Ltd | 加減速回路 |
| JPS59114604A (ja) * | 1982-12-22 | 1984-07-02 | Yaskawa Electric Mfg Co Ltd | 産業用ロボツトの加減速制御方式 |
| JPS59168513A (ja) * | 1983-03-16 | 1984-09-22 | Fanuc Ltd | 加減速制御方式 |
-
1984
- 1984-08-03 JP JP16413384A patent/JPS6142008A/ja active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5354679A (en) * | 1976-10-27 | 1978-05-18 | Hitachi Seiko Ltd | Acceleration and deceleration speed cotrol system |
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|---|---|---|---|---|
| JPH05204420A (ja) * | 1992-01-29 | 1993-08-13 | Mitsubishi Electric Corp | ２つの主軸を有する工作機械の制御装置 |
| JP2020097083A (ja) * | 2018-12-18 | 2020-06-25 | 日本電産サンキョー株式会社 | ロボットの制御装置及び制御方法 |
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