JPS6245562B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6245562B2 JPS6245562B2 JP54028016A JP2801679A JPS6245562B2 JP S6245562 B2 JPS6245562 B2 JP S6245562B2 JP 54028016 A JP54028016 A JP 54028016A JP 2801679 A JP2801679 A JP 2801679A JP S6245562 B2 JPS6245562 B2 JP S6245562B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- trajectory
- target
- command value
- value
- robot
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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- Control Of Position Or Direction (AREA)
- Numerical Control (AREA)
Description
本発明は、連続軌跡速度制御方式をとる産業用
ロボツトの指令値を設定する方法に関するもので
ある。 周知のように産業用ロボツトの制御方式の一つ
に、指令値を所定の時間間隔で次々に指示し、操
作部を作業すべき目標軌跡に沿つて連続的に制御
していく連続軌跡速度制御方式がある。近年、こ
の種の制御方式の高速度化の要求が高まつている
が、その制御形態は一般にフイードバツク制御を
とつているため、軌跡が急変する部分の過渡特性
が、高速になればなるほどオーバーシユートの大
きな速応性の悪い制御系になり、高速化かつ高軌
跡精度の維持には限界があつた。 本発明の目的は、このような従来の問題点を解
決した産業用ロボツトの指令値設定方法を提供す
ることにある。 即ち、本発明は記憶再生方式の産業用ロボツト
の場合、予め目標軌跡が既知であると云う点に着
目し、未来時刻における目標値を記憶装置から前
以つて読み出して、その値を指令値として利用す
ることによつて、目標軌跡が急変する部分のオー
バーシユートを改善し、以つて産業用ロボツトの
連続軌跡速度制御における目標軌跡に対する追従
性能の向上を図ることにある。 以下、本発明による指令値設定方法について、
未来時刻を現在時刻から等時間間隔でとつた場合
を例にして説明する。こゝで、目標軌跡は位置の
時間関数で与えられているとする。 現在時刻t0から未来時刻(t0+tf)までの目標
値を採用して、現在時刻t0における指令値
r′(t0)を作成するにあたり、t0〜tf時間をn等
分(nは正整数)した(n+1)個の時刻、即
ち、t0、t0+Δt、t0+2Δt、………t0+nΔt
(但し、Δt=tf/n)における各目標値r0(t)、
r (t0+Δt)、r(t0+2Δt)、………r(t0+n
Δt)にそれぞれ産業用ロボツトの動特性に応じ
た固有の係数W0、W1、W2、………Woを掛け
る。このようにして、現在時刻t0における指令値
r′(t0)として、次式 で算出した値を設定する。但し、
ロボツトの指令値を設定する方法に関するもので
ある。 周知のように産業用ロボツトの制御方式の一つ
に、指令値を所定の時間間隔で次々に指示し、操
作部を作業すべき目標軌跡に沿つて連続的に制御
していく連続軌跡速度制御方式がある。近年、こ
の種の制御方式の高速度化の要求が高まつている
が、その制御形態は一般にフイードバツク制御を
とつているため、軌跡が急変する部分の過渡特性
が、高速になればなるほどオーバーシユートの大
きな速応性の悪い制御系になり、高速化かつ高軌
跡精度の維持には限界があつた。 本発明の目的は、このような従来の問題点を解
決した産業用ロボツトの指令値設定方法を提供す
ることにある。 即ち、本発明は記憶再生方式の産業用ロボツト
の場合、予め目標軌跡が既知であると云う点に着
目し、未来時刻における目標値を記憶装置から前
以つて読み出して、その値を指令値として利用す
ることによつて、目標軌跡が急変する部分のオー
バーシユートを改善し、以つて産業用ロボツトの
連続軌跡速度制御における目標軌跡に対する追従
性能の向上を図ることにある。 以下、本発明による指令値設定方法について、
未来時刻を現在時刻から等時間間隔でとつた場合
を例にして説明する。こゝで、目標軌跡は位置の
時間関数で与えられているとする。 現在時刻t0から未来時刻(t0+tf)までの目標
値を採用して、現在時刻t0における指令値
r′(t0)を作成するにあたり、t0〜tf時間をn等
分(nは正整数)した(n+1)個の時刻、即
ち、t0、t0+Δt、t0+2Δt、………t0+nΔt
(但し、Δt=tf/n)における各目標値r0(t)、
r (t0+Δt)、r(t0+2Δt)、………r(t0+n
Δt)にそれぞれ産業用ロボツトの動特性に応じ
た固有の係数W0、W1、W2、………Woを掛け
る。このようにして、現在時刻t0における指令値
r′(t0)として、次式 で算出した値を設定する。但し、
【式】と
する。上記(1)式の演算を時間の推移と共に時々
刻々行うことにより、目標軌跡が急変することを
予見でき、高速時の目標軌跡に対する追従性能が
向上する。即ち、ロボツトの指令値として現在時
刻における目標値のみでなく未来時刻における目
標値も利用することにより、目標軌跡が急変する
場合、指令r′(t0)は、それを見越して急変する
手前から徐々に変化していくため、オーバーシユ
ートの発生が防止でき、ロボツトの追従性能が向
上する。 第1図は本発明の一実施例のブロツク図で、上
記(1)式でn=5としたときの例である。第1図に
おいて、メモリ3には産業用ロボツトの操作部の
目標値が作業軌跡の順に予め記憶されている。パ
ルス発生回路1は上記Δtに等しい周期でタイミ
ングパルスを発生する回路で、該タイミングパル
スはメモリ制御回路2、シフトレジスタ4、カウ
ンタ回路18に供給される。メモリ制御回路2は
前記タイミングパルスの到来により、該パルスに
同期してメモリ3から目標値を作業軌跡の順に
次々と読み出す回路である。一方、シフトレジス
タ4は6個のレジスタa,b,,c,d,e,f
から構成されており、パルス発生回路1のタイミ
ングパルスに同期して、前記メモリから読み出さ
れた目標値を次々と記憶するとゝもに、前段のレ
ジスタの内容を次段のレジスタへ順次シフトせし
める。従つて、タイミングパルスが6歩進して、
レジスタaに現在時刻t0の目標値r(t0)がシフト
されてきたとき、レジスタb,c,d,eには未
来時刻(t0+Δt)、(t0+2Δt)、(t0+3Δ
t)、(t0+4Δt)の目標値r(t0+Δt)、r
(t0+2Δt)、r(t0+3Δt)、r(t0+4Δ
t)がそれぞれシフトして来、又、レジスタfに
は未来時刻(t0+5Δt)の目標値r(t0+5Δ
t)がメモリ3から読み出されて格納される。該
シフトレジスタ4の各レジスタa,b,c,d,
e,fの内容はそれぞれ掛算回路5,6,7,
8,9,10に入力され、それぞれ定数設定回路
11,12,13,14,15,16の設定値
W0、W1、W2、W3、W4、W5と掛算される。各掛
算回路5,6,7,8,9,10の出力は加算回
路17に入力されて加算され、その加算結果がセ
レクタ回路19を通り現在時刻t0の指令値
r′(t0)として出力される。以下、パルス発生回
路1のタイミングパルスに同期して同様の動作を
繰り返し、Δtの周期で指令値r′(t0)が時々
刻々出力される。 一方、初期位置設定回路20には初期状態での
操作部の位置が予め設定されている。カウンタ1
8はパルス発生回路1のタイミングパルスを入力
してその数をカウントする回路であるが、該カウ
ンタは初期状態ではカウント数を零に設定してお
き、カウント数が“6”未満のときは“L”を、
カウント数が“6”以上のときは“H”をセレク
タ回路19に出力する。該カウンタ18の出力が
“L”の時、セレクタ回路19は前記初期位置設
定回路20の出力を選択し、“H”の時、先の加
算回路17の出力を選択する。 以上の説明は、パルス発生回路1のタイミング
パルスの周期(ts)とΔtを等しくした場合で
あるが、指令値を時間的に密に与えるため、タイ
ミングパルスの周期を短かくする場合、即ち、Δ
t=m・ts(但し、mは正整数)とする場合
は、第1図のレジスタa,b,c,d,e,fの
それぞれの間に(m−1)個のレジスタを増設す
ればよい。第2図はこの場合のレジスタ構成を示
したもので、レジスタa1,a2,………an-1が第
1図のレジスタa,b、の間に増設したレジスタ
である。第1図の他のレジスタ間も同様である。 なお、実施例では指令値r′(t0)を出力するの
に専用のハードウエアを使用するとしたが、これ
は汎用のコンピユータによりソフトウエア的に処
理して得ることも可能である。 次に、第3図aに示すように回転軸111と直
動軸112の2軸からなるロボツトについて、本
発明を適用した場合のシミユレーシヨン結果を説
明する。 第3図aにおける回転軸111と直動軸112
の関係をX−Y座標系で示すと第3図bのように
なる。こゝで、
刻々行うことにより、目標軌跡が急変することを
予見でき、高速時の目標軌跡に対する追従性能が
向上する。即ち、ロボツトの指令値として現在時
刻における目標値のみでなく未来時刻における目
標値も利用することにより、目標軌跡が急変する
場合、指令r′(t0)は、それを見越して急変する
手前から徐々に変化していくため、オーバーシユ
ートの発生が防止でき、ロボツトの追従性能が向
上する。 第1図は本発明の一実施例のブロツク図で、上
記(1)式でn=5としたときの例である。第1図に
おいて、メモリ3には産業用ロボツトの操作部の
目標値が作業軌跡の順に予め記憶されている。パ
ルス発生回路1は上記Δtに等しい周期でタイミ
ングパルスを発生する回路で、該タイミングパル
スはメモリ制御回路2、シフトレジスタ4、カウ
ンタ回路18に供給される。メモリ制御回路2は
前記タイミングパルスの到来により、該パルスに
同期してメモリ3から目標値を作業軌跡の順に
次々と読み出す回路である。一方、シフトレジス
タ4は6個のレジスタa,b,,c,d,e,f
から構成されており、パルス発生回路1のタイミ
ングパルスに同期して、前記メモリから読み出さ
れた目標値を次々と記憶するとゝもに、前段のレ
ジスタの内容を次段のレジスタへ順次シフトせし
める。従つて、タイミングパルスが6歩進して、
レジスタaに現在時刻t0の目標値r(t0)がシフト
されてきたとき、レジスタb,c,d,eには未
来時刻(t0+Δt)、(t0+2Δt)、(t0+3Δ
t)、(t0+4Δt)の目標値r(t0+Δt)、r
(t0+2Δt)、r(t0+3Δt)、r(t0+4Δ
t)がそれぞれシフトして来、又、レジスタfに
は未来時刻(t0+5Δt)の目標値r(t0+5Δ
t)がメモリ3から読み出されて格納される。該
シフトレジスタ4の各レジスタa,b,c,d,
e,fの内容はそれぞれ掛算回路5,6,7,
8,9,10に入力され、それぞれ定数設定回路
11,12,13,14,15,16の設定値
W0、W1、W2、W3、W4、W5と掛算される。各掛
算回路5,6,7,8,9,10の出力は加算回
路17に入力されて加算され、その加算結果がセ
レクタ回路19を通り現在時刻t0の指令値
r′(t0)として出力される。以下、パルス発生回
路1のタイミングパルスに同期して同様の動作を
繰り返し、Δtの周期で指令値r′(t0)が時々
刻々出力される。 一方、初期位置設定回路20には初期状態での
操作部の位置が予め設定されている。カウンタ1
8はパルス発生回路1のタイミングパルスを入力
してその数をカウントする回路であるが、該カウ
ンタは初期状態ではカウント数を零に設定してお
き、カウント数が“6”未満のときは“L”を、
カウント数が“6”以上のときは“H”をセレク
タ回路19に出力する。該カウンタ18の出力が
“L”の時、セレクタ回路19は前記初期位置設
定回路20の出力を選択し、“H”の時、先の加
算回路17の出力を選択する。 以上の説明は、パルス発生回路1のタイミング
パルスの周期(ts)とΔtを等しくした場合で
あるが、指令値を時間的に密に与えるため、タイ
ミングパルスの周期を短かくする場合、即ち、Δ
t=m・ts(但し、mは正整数)とする場合
は、第1図のレジスタa,b,c,d,e,fの
それぞれの間に(m−1)個のレジスタを増設す
ればよい。第2図はこの場合のレジスタ構成を示
したもので、レジスタa1,a2,………an-1が第
1図のレジスタa,b、の間に増設したレジスタ
である。第1図の他のレジスタ間も同様である。 なお、実施例では指令値r′(t0)を出力するの
に専用のハードウエアを使用するとしたが、これ
は汎用のコンピユータによりソフトウエア的に処
理して得ることも可能である。 次に、第3図aに示すように回転軸111と直
動軸112の2軸からなるロボツトについて、本
発明を適用した場合のシミユレーシヨン結果を説
明する。 第3図aにおける回転軸111と直動軸112
の関係をX−Y座標系で示すと第3図bのように
なる。こゝで、
【式】とすれば、
ロボツトの手先の位置(x、y)は、次式で示さ
れる。 いま、シミユレーシヨンの条件として、ロボツ
トの速度は25cm/sec、目標軌跡の一辺の長さを
5cmとするコーナー軌跡であり、ロボツトの初期
値は、θ=π/4(rad)、L=92.93(cm)とする。 この軌跡上をロボツトが一定速度で移動するため
に、(1)式のように目標値の未来値を用いて指令値
を算出すると以下のようになる。なお、現在時刻
t0から未来時刻(t0+tf)までを5等分(n=
5)するとし、ロボツトの回転軸111と直動軸
112のtfとWi(i=0〜5)は表1で示され
るとする。
れる。 いま、シミユレーシヨンの条件として、ロボツ
トの速度は25cm/sec、目標軌跡の一辺の長さを
5cmとするコーナー軌跡であり、ロボツトの初期
値は、θ=π/4(rad)、L=92.93(cm)とする。 この軌跡上をロボツトが一定速度で移動するため
に、(1)式のように目標値の未来値を用いて指令値
を算出すると以下のようになる。なお、現在時刻
t0から未来時刻(t0+tf)までを5等分(n=
5)するとし、ロボツトの回転軸111と直動軸
112のtfとWi(i=0〜5)は表1で示され
るとする。
【表】
例えば、コーナーに到る直前の時刻t=0.3
(sec)における指令値は次のようにして算出され
る。表2は回転軸111の時刻0.3〜0.4secの目
標値、表3は直動軸112の時刻0.3〜0.35secの
目標値である。
(sec)における指令値は次のようにして算出され
る。表2は回転軸111の時刻0.3〜0.4secの目
標値、表3は直動軸112の時刻0.3〜0.35secの
目標値である。
【表】
【表】
(1)式と表1〜3により、時刻t=0.3secにおけ
る回転軸111の指令値θfと直動軸112の指
令値Lfは次のように算出される。 θf=0×0.820+0.12×0.815+0.29×0.812+0.31×0.808 +0.11×0.804+0.17×0.801=0.818 Lf=0×96.35+0.47×96.53+0.49×96.70+0.12×96.88−0.07×97.05 −0.01×97.22=96.61 上記θfとLfより、(2)式を用いて、t=0.3
(sec)におけるxfとyfが次のように求められ
る。 xf=Lf×sinθf=96.61×sin(0.818)=70.5 yf=Lf×cosθf=96.61×sin(0.818)=66.0 表2と表3はt=0.3secにおける指令値xfと
yfを求めるのに必要な目標値の未来値しか示さ
れていないが、同様にして、目標値の未来値を用
いて各時刻の指令値の算出結果を示すと表4の如
くなる。また、この指令値にもとづくロボツトの
追従軌跡の座標値を示すと表5の如くなる。
る回転軸111の指令値θfと直動軸112の指
令値Lfは次のように算出される。 θf=0×0.820+0.12×0.815+0.29×0.812+0.31×0.808 +0.11×0.804+0.17×0.801=0.818 Lf=0×96.35+0.47×96.53+0.49×96.70+0.12×96.88−0.07×97.05 −0.01×97.22=96.61 上記θfとLfより、(2)式を用いて、t=0.3
(sec)におけるxfとyfが次のように求められ
る。 xf=Lf×sinθf=96.61×sin(0.818)=70.5 yf=Lf×cosθf=96.61×sin(0.818)=66.0 表2と表3はt=0.3secにおける指令値xfと
yfを求めるのに必要な目標値の未来値しか示さ
れていないが、同様にして、目標値の未来値を用
いて各時刻の指令値の算出結果を示すと表4の如
くなる。また、この指令値にもとづくロボツトの
追従軌跡の座標値を示すと表5の如くなる。
【表】
【表】
第4図は上記表4の指令値と表5の追従軌跡を
元の目標軌跡と共にグラフで表わしたもので、a
が目標値の軌跡、bが目標値の未来値を用いた指
令値の軌跡(表4)、cが該指令値による追従軌
跡(表5)を示している。第4図から明らかな如
く、指令値は目標軌跡aの未来値も利用して作成
されるため、該指令値の軌跡bはコーナAに達す
る以前に曲がり始める。ロボツトは、この指令値
に追従するため、実線cのように、同じくコーナ
Aの手前から曲り始め、オーバシユートが発生す
ることなく、目標軌跡aに対して良好な追従性能
を示す。なお、ロボツトの各動作軸は、一般に連
続軌跡制御のような一定速度で変化する入力に対
しては定常速度偏差を生じる。これを零にして目
標軌跡に一致させるには、ロボツトの指令値に予
めこの定常速度偏差を打ち消すだけの操作量を加
えておく必要がある。目標軌跡aと指令値軌跡b
が軌跡の変化する部分以外でもずれている理由
は、この定常速度偏差を打ち消すための操作量が
予め含まれているためであり、係数Wiは、この
ようなロボツトの動特性を考慮して、あくまでも
指令値に対するロボツトの追従軌跡cが目標軌跡
aにできるだけ近づくように設定すればよい。 第5図は第4図における目標軌跡aをそのまゝ
指令値とした場合のロボツトの追従軌跡を示した
もので、コーナーAで目標軌跡aが急変すると、
ロボツトはオーバシユートして大きく該目標軌跡
aからはずれてしまうことを示している。 以上詳細に説明したように、本発明にかゝる産
業用ロボツトの連続軌跡速度制御における指令値
設定方法によれば、操作部の指令値として現在時
刻における目標値のみでなく未来時刻における目
標値も利用することにより、高速時、目標軌跡が
急変する個所においても、従来のようにオーバー
シユートにより大きく目標軌跡からはずれること
がなく、追従性能の向上がもたらされる。
元の目標軌跡と共にグラフで表わしたもので、a
が目標値の軌跡、bが目標値の未来値を用いた指
令値の軌跡(表4)、cが該指令値による追従軌
跡(表5)を示している。第4図から明らかな如
く、指令値は目標軌跡aの未来値も利用して作成
されるため、該指令値の軌跡bはコーナAに達す
る以前に曲がり始める。ロボツトは、この指令値
に追従するため、実線cのように、同じくコーナ
Aの手前から曲り始め、オーバシユートが発生す
ることなく、目標軌跡aに対して良好な追従性能
を示す。なお、ロボツトの各動作軸は、一般に連
続軌跡制御のような一定速度で変化する入力に対
しては定常速度偏差を生じる。これを零にして目
標軌跡に一致させるには、ロボツトの指令値に予
めこの定常速度偏差を打ち消すだけの操作量を加
えておく必要がある。目標軌跡aと指令値軌跡b
が軌跡の変化する部分以外でもずれている理由
は、この定常速度偏差を打ち消すための操作量が
予め含まれているためであり、係数Wiは、この
ようなロボツトの動特性を考慮して、あくまでも
指令値に対するロボツトの追従軌跡cが目標軌跡
aにできるだけ近づくように設定すればよい。 第5図は第4図における目標軌跡aをそのまゝ
指令値とした場合のロボツトの追従軌跡を示した
もので、コーナーAで目標軌跡aが急変すると、
ロボツトはオーバシユートして大きく該目標軌跡
aからはずれてしまうことを示している。 以上詳細に説明したように、本発明にかゝる産
業用ロボツトの連続軌跡速度制御における指令値
設定方法によれば、操作部の指令値として現在時
刻における目標値のみでなく未来時刻における目
標値も利用することにより、高速時、目標軌跡が
急変する個所においても、従来のようにオーバー
シユートにより大きく目標軌跡からはずれること
がなく、追従性能の向上がもたらされる。
第1図は本発明の一実施例を示すブロツク図、
第2図はレジスタを増設した本発明のその他の実
施例のブロツク図、第3図は本発明を適用する2
軸ロボツトの概略図、第4図は本発明によるシミ
ユレーシヨン結果の一例を示す図、第5図は従来
方式によるシミユレーシヨン結果の一例を示す図
である。 1……パルス発生回路、2……メモリ制御回
路、3……メモリ、4……シフトレジスタ、5〜
10……掛算回路、11〜16……定数設定回
路、17……加算回路、18……カウンタ、19
……セレクタ回路、20……初期位置設定回路。
第2図はレジスタを増設した本発明のその他の実
施例のブロツク図、第3図は本発明を適用する2
軸ロボツトの概略図、第4図は本発明によるシミ
ユレーシヨン結果の一例を示す図、第5図は従来
方式によるシミユレーシヨン結果の一例を示す図
である。 1……パルス発生回路、2……メモリ制御回
路、3……メモリ、4……シフトレジスタ、5〜
10……掛算回路、11〜16……定数設定回
路、17……加算回路、18……カウンタ、19
……セレクタ回路、20……初期位置設定回路。
Claims (1)
- 1 作業すべき目標軌跡が位置の時間関数r
(t)として与えられる連続軌跡速度制御を行う
産業用ロボツトにおいて、目標軌跡上の各点に対
して、現在時刻t0における目標位置r(t0)と、一
つ又は複数の未来時刻t1、t2、………toにおける
目標位置r(t1)、r(t2)、………r(to)に
各々産業用ロボツトの動特性に応じた固有の係数
W0、W1、W2、………Woを掛けて加算した値
{W0r(t0)+W1r(t1)+W2r(t2)+………Wor
(to)}を現在時刻t0における指令値として設定
することを特徴とする指令値設定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2801679A JPS55119705A (en) | 1979-03-09 | 1979-03-09 | Set method of instruction value for industrial robot |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2801679A JPS55119705A (en) | 1979-03-09 | 1979-03-09 | Set method of instruction value for industrial robot |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS55119705A JPS55119705A (en) | 1980-09-13 |
| JPS6245562B2 true JPS6245562B2 (ja) | 1987-09-28 |
Family
ID=12236959
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2801679A Granted JPS55119705A (en) | 1979-03-09 | 1979-03-09 | Set method of instruction value for industrial robot |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS55119705A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58120482A (ja) * | 1981-12-29 | 1983-07-18 | 富士通株式会社 | ロボットの軌道制御方法 |
| JPH07113848B2 (ja) * | 1986-04-11 | 1995-12-06 | 日立建機株式会社 | 多関節作業機の軌跡制御装置 |
| JP2505546B2 (ja) * | 1988-08-12 | 1996-06-12 | 三菱重工業株式会社 | 直接教示式ロボットの位置再生制御方法 |
-
1979
- 1979-03-09 JP JP2801679A patent/JPS55119705A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS55119705A (en) | 1980-09-13 |
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