WO2012070572A2 - ロボットの制御装置および制御方法 - Google Patents

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    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Program-controlled manipulators
    • B25J9/10—Program-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Program-controlled manipulators
    • B25J9/16—Program controls
    • B25J9/1656—Program controls characterised by programming, planning systems for manipulators
    • B25J9/1664—Program controls characterised by programming, planning systems for manipulators characterised by motion, path, trajectory planning
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • 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
    • G05B2219/34—Director, elements to supervisory
    • G05B2219/34175—Overlap, between two blocks, continuous, smooth speed change, movement
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • 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
    • G05B2219/40—Robotics, robotics mapping to robotics vision
    • G05B2219/40449—Continuous, smooth robot motion

Definitions

  • the present invention relates to a robot control device, and more particularly to a control device and a control method for moving a tool along a combined movement locus obtained by synthesizing a plurality of movement loci.
  • Patent Document 1 listed below describes an invention related to control of a workpiece transfer robot that is configured as a vertical articulated robot and transfers a workpiece to a press device. That is, as shown in FIG. 1, when the hand of the work transfer robot is moved from the movement start position R1 to the movement end position R3, before the first operation of moving from the movement start position R1 to the intermediate position R2 is completed, By starting the second operation of moving from the position R2 to the movement end position R3, control is performed to move the robot hand along the smooth correction movement path 310 in the vicinity of the intermediate position R2 (see FIG. 1). 9).
  • the sequential movement position for each control time interval on the correction movement path 310 is calculated, and the target of each axis of the robot is calculated by performing the inverse transformation operation on the calculated movement position.
  • the robot hand moves along the correction movement path 310 by determining the position and controlling each axis of the robot so that the obtained target position of each axis of the robot is obtained (paragraph of Patent Document 1). 0063 and paragraphs 0077-0079 and FIG. 3).
  • Patent Document 2 listed below describes an invention related to control of a workpiece transfer robot 300 configured as a horizontal articulated robot, which carries out and carries in a semiconductor wafer W, as shown in FIG. That is, in FIG. 2, the arms 301 and 302 of the workpiece transfer robot 300 configured as a horizontal articulated robot are expanded and contracted, and the hand 303 on which the semiconductor wafer W is placed is linearly moved from the point Q1 to the point Q2. Next, the point Q2 is moved from the point Q5 before the point Q2 to the point Q6 so as to shortcut the point Q2 along the shortcut locus obtained by combining the arm expansion and contraction motion and the turning motion, and then the arm is moved from the point Q6 to the point Q3.
  • a desired movement locus for example, the point Q1 to the point Q4 in FIG. 2
  • the combined movement locus shortcut locus obtained by combining two movements (linear movement and turning movement).
  • the speed of the tool is controlled only by the combined speed pattern that combines the speed patterns, and each axis of the robot (actuator that drives each axis) is controlled. In order to do so, a calculation process for obtaining a combined movement locus is indispensable.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and does not require a calculation process for obtaining a combined movement locus when moving a tool along a combined movement locus in which at least two operations are combined in the middle of a desired movement locus.
  • the problem to be solved is to drastically reduce the processing time required for the pre-processing of robot control.
  • the first invention is In a robot control apparatus that has an actuator and changes a robot tool from a movement start point to a movement end point along a desired movement trajectory by changing a control value of the actuator for each predetermined control cycle.
  • a virtual motion start / end point search means for searching for a virtual motion start / end point;
  • the preceding operation ends at the virtual operation start / end point, and the subsequent operation starts from the virtual operation start / end point in time before the preceding operation ends.
  • Value calculation means The target control of this time in the section in which the tool moves along the combined movement trajectory after adding a condition for matching the initial value of the post-action action control value with the end value of the control value for the preceding action Actuator target control value that is calculated based on a value obtained by adding a difference value between the current value and the previous value of the preceding action control value and a difference value between the current value and the previous value of the rear action action control value.
  • Computing means Control means for controlling the actuator so as to obtain the calculated target control value and moving the tool along the combined movement locus is provided.
  • the second invention is the first invention
  • the robot is a work transfer robot provided with a hand for transferring a work as the tool.
  • the third invention is the first invention or the second invention,
  • the actuator is a plurality of motors,
  • the preceding action control value and the rear action action control value are respectively calculated as control positions of a plurality of motors corresponding to the position of the tool.
  • the 4th invention is 1st invention or 2nd invention,
  • the actuator is a plurality of virtual motors,
  • a virtual motor is defined corresponding to the at least two operations,
  • the preceding action control value and the rear action control value are calculated as a virtual motor control value corresponding to the preceding action and a virtual motor control value corresponding to the following action, respectively.
  • a fifth invention is the first invention to the fourth invention, Each of the preceding action control value and the after-behavior action control value is calculated as a function value for each successive control period.
  • the sixth invention In a robot control method of changing a robot tool from a movement start point to a movement end point along a desired movement trajectory by changing a control value of the actuator of the robot having an actuator for each predetermined control cycle.
  • control value for the preceding motion for realizing the preceding motion is calculated from the initial value to the terminal value
  • post-action action control value for realizing the following motion is calculated from the initial value to the terminal value
  • a seventh invention is the first invention, A pre-action conversion function for calculating the pre-action control value from the initial value to the end value is prepared in advance, and a post-action action conversion function for calculating the post-action action control value from the initial value to the end value is prepared in advance. Prepare A predecessor action control value is calculated using a preceding action conversion function and a rear action action control value is calculated using a rear action action conversion function every predetermined control period.
  • a pre-action conversion function for calculating the pre-action control value from the initial value to the end value is prepared in advance, and a post-action action conversion function for calculating the post-action action control value from the initial value to the end value is prepared in advance.
  • Prepare A predecessor action control value is calculated using a preceding action conversion function and a rear action action control value is calculated using a rear action action conversion function every predetermined control period.
  • the preceding operation control values (A1nA, A2nA, A3nA) for realizing the preceding operation are set to the initial values (A1sA).
  • the preceding action conversion function FA for calculating the preceding action control value from the initial value to the end value is prepared in advance, and the after action for calculating the after action action control value from the initial value to the end value.
  • the action conversion function FB is prepared in advance, and for each predetermined control period, the preceding action control value is calculated using the preceding action conversion function FA, and the rear action action control value is calculated using the rear action action conversion function FB. Is calculated (seventh invention, eighth invention).
  • the current target control values (M1n, M2n, M3n) of the actuator in the moving section are the difference values (A1nA-A1nA-1, A2nA-A2nA-1, A3nA) between the current values of the preceding operation control values and the previous values.
  • the tool can be moved along the combined movement trajectory.
  • control value on the combined movement trajectory (substantially circular arc trajectory AB of P4 to P5) is obtained from the preceding action control value and the rear action action control value, and it is not necessary to obtain the combined movement locus in advance.
  • pre-operation control value and the post-action action control value are obtained for each predetermined control cycle during the control operation, and these control values are obtained in advance and stored in a predetermined memory. Is unnecessary.
  • the present invention when moving a tool along a combined movement locus obtained by combining at least two operations in the middle of a desired movement locus, preprocessing or combined movement in which a combined movement locus is obtained in advance. Since a special function for obtaining the control value on the trajectory is not required, the processing time required for the robot control preprocessing can be dramatically reduced. As a result, the calculation processing load is reduced, and the robot control system can be simplified.
  • the robot is configured as a horizontal articulated robot and transports a semiconductor wafer, a liquid crystal substrate, or the like.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of the robot control system according to the embodiment.
  • the robot control system mainly includes an instruction PC (personal computer) 30, a robot controller 40, motor drivers 51, 52 and 53, and a robot 10.
  • PC personal computer
  • the robot 10 is a horizontal articulated robot having a first axis 1, a second axis 2, and a third axis 3 as shown in a perspective view in FIG.
  • the robot 10 includes a base 29, a first link 21, a second link 22, a hand 23, a motor 11, a motor 12, and a motor 13.
  • the motors 11, 12, and 13 constitute actuators that drive the axes 1, 2, and 3 of the robot 10, respectively.
  • the motors 11, 12, and 13 are rotationally driven actuators, and are driven with a “control position (rotation position)” given as a “control value”.
  • the motor 11 is an actuator that rotates the first shaft 1
  • the motor 12 is an actuator that rotates the second shaft 2
  • the motor 13 is an actuator that rotates the third shaft 3.
  • the hand 23 constitutes a tool on which a workpiece W is placed, and in some cases includes a mechanism for gripping the workpiece W, and is rotatably connected to the other end of the second link 22.
  • the third shaft 3 rotates, the third shaft 3 rotates relative to the second link 22 in the horizontal direction.
  • the illustration of a mechanism for a motor or the like that moves the base 29 in the vertical direction is omitted.
  • the motor 11 is provided, for example, at a position where its rotation axis coincides with the first axis 1.
  • the motor 12 is provided, for example, at a position where the rotation axis thereof coincides with the second axis 2.
  • the motor 13 is provided, for example, at a position where the rotation axis thereof coincides with the third axis 3.
  • FIG. 4 is a diagram conceptually showing the movement of the robot 10 in a horizontal plane. Before the rotation of the axes 1, 2, and 3 (FIG. 4A), the rotation of the axes 1, 2, and 3 is shown. An example of the position / posture change of the robot 10 after (FIG. 4B) is shown.
  • the motors 11, 12, and 13 are driven and controlled, and the shafts 1, 2, and 3 are rotated counterclockwise or clockwise as indicated by the arrows in the figure, whereby the reference point 23a of the hand 23 (for example, the center of the hand 23)
  • the workpiece W can be transported from the movement start point P1 to the movement start point P3 by moving the point (hereinafter referred to as the hand position 23a) along a desired movement trajectory in the horizontal direction.
  • FIGS. 5 (a) and 5 (b) show the relationship between the movement trajectory when the hand position 23a is moved linearly and when the hand position 23a is turned, and the drive control commands of the motors 11, 12, and 13, respectively. Yes.
  • the hand position 23a can be linearly operated by controlling the motor 11, the motor 12 and the motor 13 at a speed ratio of 1: -2: 1.
  • the direction in which the hand position 23a moves linearly can be reversed in the forward and reverse directions (extension direction, contraction direction) by reversing the rotation directions of the motor 11, motor 12, and motor 13.
  • the hand position 23a can be turned by stopping the rotation of the motors 12 and 13 and controlling only the motor 11.
  • the direction in which the hand position 23a performs the turning operation can be opposite to the forward and reverse directions (left turn and right turn).
  • FIG. 6 shows an example of the movement locus of the embodiment.
  • the movement is made along the movement locus C from the movement start point P1 to the movement end point P3.
  • the movement trajectory C includes a combined movement trajectory AB obtained by synthesizing the linear motion A and the linear motion B in the middle of the movement trajectory C.
  • the instruction PC 30, the robot controller 40, and the motor drivers 51, 52, and 53 constitute an apparatus that drives and controls the motors 11, 12, and 13.
  • the command PC 30 outputs a movement command for instructing movement to the movement end point P3 of the movement track C and is input to the robot controller 40.
  • the robot controller 40 includes a virtual operation start / end point search means 41, a control value calculation means 42, an actuator target control value calculation means 43, a driver communication unit 45 constituting the control means 44, and a memory 46. ing.
  • the virtual operation start / end point search means 41, the control value calculation means 42, and the actuator target control value calculation means 43 are constituted by a CPU, and the memory 46 according to the control program shown in FIG. 7 and in detail FIG.
  • the arithmetic processing is sequentially executed using the data stored in the.
  • the actuator target control value calculation means 43 finally obtains a target control position for each control cycle of the motors 11, 12, 13.
  • the target control position for each control cycle of each motor 11, 12, 13 is given to the driver communication unit 45.
  • the driver communication unit 45 gives a position command for positioning to the target control position to the motor drivers 51, 52, and 53 via the interface.
  • the motor drivers 51, 52, and 53 constitute the control unit 44.
  • the motor drivers 51, 52, and 53 output drive signals corresponding to the position commands to the motors 11, 12, and 13, respectively.
  • the motors 11, 12, and 13 are driven and controlled, and are positioned at the target control position for each control cycle.
  • the hand position 23a is moved from the movement start point P1 to the movement end point P3 along the movement locus C.
  • FIG. 7 schematically shows the flow of processing performed by the robot controller 40.
  • step 101 it is determined whether or not a movement command is input from the command PC 30 (step 101).
  • each operation A and B for realizing the input movement command is obtained (step 102).
  • control position is calculated for each of operations A and B (steps 103 and 104).
  • a difference value between the control positions for the operations A and B is added to obtain a target control position for movement along the movement trajectory C (step 105).
  • step 106 the motors 11, 12, and 13 are controlled so as to be positioned at the target control position.
  • FIG. 8 shows the processing of steps 102 to 105 in FIG. 7 in detail.
  • Step 102 of FIG. 7 the motion A and motion B are obtained, and the virtual motion end point of the motion A and the virtual motion start / end point P2 that is the virtual motion start point of the motion B are searched. .
  • the memory 46 stores restriction data for restricting the movement of the hand 23 including the current position P1 of the hand position 23a.
  • the restriction data is stored and stored in advance in consideration of the current position and posture of the robot 10, known dimensions of the robot 10 operating environment (for example, a semiconductor manufacturing apparatus), the robot 10 operating range, and the like.
  • the movement end point given as the movement command is P3. If the movement end point P3 is, for example, a position in the gate 90 of the process chamber, the workpiece W is loaded in a direction perpendicular to the gate 90.
  • the movement direction V3 at the movement end point P3 is uniquely determined as a direction perpendicular to the gate 90 due to the restriction that it must be.
  • the current position P1 of the hand position 23a is given, for example, as the movement end position of the movement locus by the previous movement command or as the measurement position of the hand position 23a.
  • the movement direction V1 at the current position P1 of the hand position 23a is given as the movement direction at the movement end position of the movement locus by the previous movement command. If the current movement command is an initial movement command and the movement direction at the movement start point P1 is not limited by the previous movement command, the movement direction V1 is determined in consideration of the operating environment. Further, it is assumed that there is a restriction that only a linear motion can be performed in a movement section near the movement start point P1.
  • the linear motion B is a linear motion that follows the linear motion A.
  • the intersection point P2 between the preceding straight line motion A and the following straight line motion B is a virtual operation end point of the preceding straight line motion A, and is a virtual motion start point of the following straight line motion B.
  • the definition of “virtual” is that the hand position 23a is not actually located at the point P2.
  • a combined movement trajectory AB in which the preceding linear motion A and the preceding linear motion B are synthesized in the middle of the preceding linear motion A and the following linear motion B is generated, and a virtual motion start on the way of the hand position 23a is started. / It is made to move at high speed and smoothly along the combined movement trajectory AB without stopping at the end point P2.
  • the virtual operation start / end point P2 is calculated so that the operation start point matches the current operation start point. This calculation is performed by the virtual operation start / end point search means 41.
  • the virtual operation start / end point P2 is searched by calculation, but the virtual operation start / end point P2 may be searched by teaching.
  • the robot 10 can be actually operated, and the hand position 23a can be moved along the preceding linear motion A and the following linear motion B to teach the virtual motion start / end point P2.
  • step 202 “calculation of control positions of the motors 11, 12, 13 for each of the linear motions A and B” processing and “motor 11 for moving the hand position 23a along the movement locus C,” in step 203,
  • the “12, 13 target control position calculation” processing is performed at predetermined intervals during the control operation.
  • the control positions of the motors 11, 12, and 13 corresponding to the linear motion A are obtained based on the conversion function FA for the preceding motion described later, and the control positions of the motors 11, 12, and 13 corresponding to the linear motion B are described later.
  • Conversion functions FA and FB that are obtained based on the conversion function FB of the post-action action are prepared in advance.
  • A3EA, and the following linear motion control positions B1nB, B2nB, B3nB for realizing the linear motion B are changed from the initial positions B1sB, B2sB, B3sB to the end positions B1EB, Calculation is performed up to B2EB and B3EB. This calculation is performed by the control value calculation means 42.
  • control period is determined in consideration of the cycle time of the arithmetic processing of the controller 40 and the like.
  • nA nth control cycle from the start of movement in the preceding linear motion
  • nB nth control cycle from the start of movement in the following linear motion
  • A1sA initial control position A2sA of the motor 11 for realizing the preceding linear motion
  • A1EA of motor 13 for realizing preceding linear motion
  • NA-1, nA,..., EA) and trailing linear motion control positions B1nB, B2nB, B3nB (nB sB,... NB-1, nB,. It can be calculated as the control position of the motor 11, 12, 12 corresponding to the position 23a.
  • the sequential position of the hand position 23a (definition axis position) of the robot 10 and the control position of the motors 11, 12, and 13, and the sequential position of the hand position 23a is calculated.
  • the sequential control positions of the motors 11, 12, and 13 corresponding to the sequential hand positions 23 a can be determined as unambiguous numerical values by determining by teaching and performing inverse conversion based on the inverse kinematics of the robot 10.
  • A1nA FA (1, nA)
  • A2nA FA (2, nA)
  • A3nA FA (3, nA)
  • B1nB FB (1, nB)
  • B2nB FB (2, nB)
  • B3nB FB (3, nB)
  • B1sB A1EA
  • B2sB A2EA
  • B3sB A3EA
  • the preceding linear motion control positions A1n, A2n, A3n for realizing the preceding linear motion A from the point P1 to the point P2 are calculated from the initial positions A1s, A2s, A3s to the end positions A1E, A2E, A3E.
  • control positions B1n, B2n, and B3n for the subsequent linear motion for realizing the backward linear motion B from the point P2 to the point P3 are calculated from the initial positions B1s, B2s, and B3s to the end positions A1E, A2E, and A3E. Is done.
  • a substantially arc-shaped combined movement locus AB from the point P4 to the point P5 can be generated, and the hand position 23a can be moved along the combined movement locus AB. It becomes possible.
  • FIG. 9 shows an example of the speed change pattern of the preceding linear motion A and the following linear motion B.
  • the preceding straight line operation A is performed from time ⁇ 1 to time ⁇ 3.
  • the speed change pattern of the preceding linear motion A is uniquely determined by the control positions A1nA, A2nA, A3nA and the control cycle.
  • the trailing linear motion B is performed from time ⁇ 2 to time ⁇ 4.
  • the speed change pattern of the following linear motion B is uniquely determined by the control positions B1nB, B2nB, B3nB and the control cycle.
  • a period from time ⁇ 2 to time ⁇ 3 is a period in which the combined movement locus AB is generated by superimposing the preceding linear motion A and the trailing linear motion B.
  • the speed change pattern of the combined movement trajectory AB is a pattern obtained by synthesizing the speed change pattern of the preceding linear motion A and the speed change pattern of the subsequent linear motion B, that is, a speed obtained by adding the respective speeds (for example, constant in the period ⁇ 2 to ⁇ 3) Speed).
  • the arc-shaped movement trajectory AB is obtained, and the motor 11 corresponding to the arc-shaped movement trajectory AB, Since it is not necessary to calculate the control positions 12 and 13 in advance, the calculation process can be performed easily, the load on the CPU is reduced, and the time required for control pre-processing can be drastically shortened ( Step 202).
  • Target control of the current n of each motor 11, 12, 13 in the section P4 to P5 in which the preceding linear motion A and the following linear motion B are simultaneously executed that is, the section P4 to P5 in which the hand position 23a moves along the combined movement trajectory AB.
  • the positions M1n, M2n, and M3n are respectively the difference values (A1nA ⁇ A1nA-1), (A1nA ⁇ A1nA ⁇ 1), (A1nA ⁇ A1nA ⁇ 1), A2nA-A2nA-1), (A3nA-A3nA-1) and the difference value (B1nB-B1nB-1), (B2nB-B2nB-1), (B2nB-B2nB-1), B3nB-B3nB-1) plus (A1nA-A1nA-1) + (B1nB-B1nB-1), (A2nA-A2nA-1) + (B2nB-B2nB-1), (A3nA-A3nA-1) The calculation is performed based on + (B3nB-B3nB-1).
  • M3n is the difference value (A1nA-A1nA-1), (A2nA-A2nA-1) between the current position and the previous position of the preceding linear motion control position in the above equations (3), (4), (5), respectively.
  • the target control positions M1n, M2n, and M3n of the motors 11, 12, and 13 are calculated using the control position for the preceding linear motion without using the control position dedicated to the arcuate movement trajectory AB and using it. Since only the control position for the trailing linear motion can be obtained as a composite value thereof, the arithmetic processing can be easily performed, the load on the CPU is reduced, and the time required for the control preprocessing is drastically reduced. (Step 203).
  • the motors 11, 11 are sequentially controlled at each control cycle from the control cycle in which the preceding linear motion A ends and the subsequent linear motion B starts.
  • the motors 11, 12, and 13 are driven and controlled so that the positions of 12 and 13 are the target control positions M1n, M2n, and M3n, respectively. This control is performed until the control cycle in which the following linear motion B is completed.
  • the hand position 23a moves linearly from the point P5 to the movement end point P3.
  • the hand position 23a is moved from the movement start point P1 to the movement end point P3 along the movement locus C including the composite movement locus AB, so that the workpiece W can be transported at high speed and smoothly (step). 204).
  • the hand position 23a when the hand position 23a is moved along the combined movement track AB obtained by combining the two linear motions A and B in the middle of the desired movement track C, the combined movement track AB.
  • the upper control position is obtained from the preceding action control value and the rear action action control value, and it is not necessary to obtain the combined movement locus in advance.
  • the pre-operation control position and the post-action action control position are obtained for each predetermined control cycle during the control operation, and pre-processing for obtaining these control values in advance and storing them in a predetermined memory. Is unnecessary.
  • the pre-processing for obtaining the combined movement track AB in advance.
  • the processing time required for the robot control preprocessing can be dramatically shortened. As a result, the calculation processing load is reduced, and the robot control system can be simplified.
  • the sequential control positions on all the trajectories including the combined movement trajectory AB are obtained from only the function values of the preceding action conversion function FA and the post-action action conversion function FB.
  • a calculation process using a special function for obtaining the control position on the combined movement trajectory is newly added to calculate the control position on the combined movement trajectory.
  • an arithmetic unit (a CPU with a low processing capability) is sufficient because of a relatively low processing capability. .
  • FIG. 10 exemplifies a combined movement trajectory AD including a linear motion A and a turning motion D in the middle, and a moving trajectory C including a combined movement trajectory DB including the turning motion D and the linear motion B.
  • FIG. 10 shows a movement locus corresponding to FIG. 2 described as the prior art.
  • the linear motion A of the hand position 23a is performed from the movement start point P1 toward the point P2, and then the point P2 is short-cut from the point P5 before the point P2 along the composite movement locus AD to the point P6.
  • a turning operation D of the hand position 23a is performed from the point P6 to the point P3, and then the point P3 is short-cut along the composite movement locus DB from the point P7 before the point P3 to the point P8.
  • the workpiece W is moved to the point P8, and then the linear operation B of the hand position 23a is performed from the point P8 to the movement end point P4, and the workpiece W is transferred from one process chamber to the other process chamber.
  • control can be performed in the same manner as in the previous embodiment.
  • control can be performed in the same manner as in the previous embodiment.
  • detailed description that overlaps will be omitted.
  • the virtual motion start / end point P3 is searched so that the virtual motion start point of the following straight line motion B to be performed after exiting the trajectory DB matches.
  • the preceding turning motion D ends at a virtual motion start / end point P3, and the following linear motion B is a virtual motion start / end point From P3, the preceding turning operation control positions D1nD, D2nD, D3nD of the motors 11, 12, and 13 for realizing the preceding turning operation D are started so as to start before the end of the preceding turning operation D.
  • the initial positions D1sD, D2sD, D3sD are calculated from the initial positions D1sD, D2sD, D3sD to the end values D1ED, D2ED, D3ED, and the control positions B1nB, B2nB for the following linear movements for the motors 11, 12, 13 for realizing the following linear movement B, respectively.
  • B3nB is calculated from the initial positions B1sB, B2sB, B3sB to the end positions B1EB, B2EB, B3EB.
  • the initial position D1sD, D2sD, D3sD of the control position for the subsequent turning operation for calculating the motor target control position for moving along the combined movement locus AD is the end position A1EA, A2EA, A3EA of the control position for the preceding straight line operation, respectively.
  • a current position of each motor 11, 12, 13 for moving the hand position 23a along the movement locus C based on the control position for the preceding linear motion and the control position for the subsequent turning motion.
  • n target control positions M1n, M2n, M3n are calculated.
  • the initial position B1sB, B2sB, B3sB of the control position for the subsequent linear motion calculation of the motor target control position for moving along the combined movement trajectory DB is the end position D1ED, D2ED, D3ED of the control position for the preceding turning motion, respectively.
  • n target control positions M1n, M2n, M3n are calculated.
  • the hand position 23a moves linearly from the movement start point P1 to the point P5, then moves from the point P5 to the point P6 in a substantially arc shape along the combined movement locus AD, and then from the point P6 to the point P7. Then, it moves along a combined movement trajectory DB in a substantially arc shape from point P7 to point P8, and then moves linearly from point P8 to movement end point P4.
  • a linear operation, a turning operation, and the like are realized as a composite operation of a plurality of motors, and the case where they are combined has been described as an example. However, it is naturally possible to combine the operation by one motor and the operation by one motor.
  • the virtual motor is an idea that there is a dedicated motor corresponding to the operation of the robot. For example, when moving the hand linearly, there is a virtual motor that moves the hand linearly, and when the hand is turned, there is a virtual motor that turns the hand.
  • the present invention can also be applied to a virtual motor.
  • a virtual motor corresponding to the linear motion and a virtual motor corresponding to the turning motion are determined, and the control value for the preceding linear motion (linear motion position).
  • the same calculation may be performed using the control value for the subsequent turning operation (the turning angle) as the control value for the virtual motor corresponding to the preceding operation and the control value for the virtual motor corresponding to the following turning operation.
  • a motor is assumed as an actuator for driving the robot.
  • the present invention can naturally be applied to a robot driven by another arbitrary actuator such as a cylinder.
  • an arbitrary medium such as electricity, hydraulic pressure or pneumatic pressure can be used as a matter of course.
  • the description has been made assuming that a work transfer robot having a hand as a tool, but the present invention is not limited to the work transfer robot, and any other tool such as a welding torch or a cutting torch. Of course, it can be applied to robots equipped with
  • FIG. 1 is a diagram for explaining the prior art 1.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining the related art 2.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of the robot control system according to the embodiment.
  • 4A and 4B are diagrams conceptually showing the movement of the robot on a horizontal plane.
  • FIGS. 5A and 5B are diagrams showing the relationship between the movement locus and the motor drive control command when the hand position is moved linearly and when the hand position is turned.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an example of the movement trajectory of the embodiment.
  • FIG. 7 is a flowchart schematically showing a processing flow of the embodiment.
  • FIG. 8 is a flowchart showing details of the process of FIG.
  • FIG. 9 is a diagram showing an example of a speed change pattern of the leading linear motion and the trailing linear motion.
  • FIG. 10 is a diagram showing a movement locus similar to that in FIG.

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Abstract

所望する移動軌跡の途中で、少なくとも２つの動作を合成した合成移動軌跡に沿ってツールを移動させるに際して、合成移動軌跡を求める演算処理を不要として、ロボット制御の前処理に要する処理時間を飛躍的に短縮させる制御装置および制御方法である。先行動作を実現するための先行動作用制御値を初期値から終端値まで演算しておくとともに、後行動作を実現するための後行動作用制御値を初期値から終端値まで演算する。後行動作用制御値の初期値を、先行動作用制御値の終端値に一致させる条件を付加した上で、ツールが合成移動軌跡に沿って移動する区間におけるアクチュエータの今回の目標制御値を、先行動作用制御値の今回値と前回値との差分値と、後行動作用制御値の今回値と前回値との差分値とを加算した値に基づき演算し、この演算された目標制御値が得られるようにアクチュエータを制御する。

Description

ロボットの制御装置および制御方法
　本発明は、ロボットの制御装置に関し、特に複数の移動軌跡を合成した合成移動軌跡に沿ってツールを移動させる制御装置および制御方法に関するものである。
（従来技術１）
　下記特許文献１には、垂直多関節ロボットとして構成され、プレス装置にワークを搬送するワーク搬送ロボットの制御に関する発明が記載されている。すなわち、図１に示すように、ワーク搬送ロボットのハンドを移動開始位置Ｒ１から移動終了位置Ｒ３まで移動させるに際して、移動開始位置Ｒ１から途中位置Ｒ２へ移動する第１動作が完了する前に、途中位置Ｒ２から移動終了位置Ｒ３へ移動する第２動作を開始させることで、ロボットハンドを途中位置Ｒ２の近傍の滑らかな補正移動経路３１０に沿って移動させるという制御が行われる（引用文献１の図９）。この場合、直線状の移動経路の場合と同様に、補正移動経路３１０上の制御時間間隔毎の逐次の移動位置が計算され、計算された移動位置を逆変換演算することによりロボット各軸の目標位置が求められ、この求められたロボット各軸の目標位置が得られるようにロボット各軸を制御することにより、ロボットハンドが補正移動経路３１０に沿って移動することになる（特許文献１の段落００６３および段落００７７～００７９および図３）。
（従来技術２）
　下記特許文献２には、図２に示すように、水平多関節ロボットとして構成され、半導体ウェーハＷの搬出および搬入を行うワーク搬送ロボット３００の制御に関する発明が記載されている。すなわち図２において、水平多関節ロボットとして構成されたワーク搬送ロボット３００のアーム３０１、３０２を伸縮動作させて、半導体ウェーハＷが載置されたハンド３０３を点Ｑ１から点Ｑ２方向に向けて直線移動させ、つぎに点Ｑ２の手前の点Ｑ５からアーム伸縮動作と旋回動作を合成したショートカット軌跡に沿って点Ｑ２をショートカットするように点Ｑ６まで移動させ、つぎに点Ｑ６から点Ｑ３に向けてアーム３０１、３０２を旋回動作させ、つぎに点Ｑ３の手前の点Ｑ７から点Ｑ８までショートカット軌跡に沿って点Ｑ３をショートカットするように点Ｑ８まで移動させ、つぎにアーム３０１、３０２を伸縮動作させて、半導体ウェーハＷが載置されたハンド３０３を点Ｑ８から点Ｑ４まで直線移動させるという制御が行われる（引用文献２の図３）。この場合、ショートカット軌跡に沿って移動する際にはワーク搬送ロボット３００のハンド３０３が、アーム伸縮動作に必要な速度パターンと旋回動作に必要な速度パターンとを合成した速度パターンにしたがった速度で移動するようにロボット各軸位置が駆動制御される（引用文献２の図１９）。
特開２００６－２４３９２６号公報（特に段落００６３および段落００７７～００７９および図３、図９） 国際公開番号ＷＯ９７／３４７４２（特に図３および図１９）
　従来技術１によれば、ワーク搬送ロボットのハンドが図中略円弧状の補正移動経路３１０に沿って移動するため、位置Ｒ１、Ｒ２を結んだ直線状の移動経路および位置Ｒ２、Ｒ３を結んだ直線状の移動経路に沿って移動する場合に較べて、途中位置（Ｒ２）でロボットハンドを停止させる必要がない。このためワークを高速でスムーズに搬送させることができる。
　しかし、ワーク搬送ロボットのハンドを略円弧状の補正移動経路３１０に沿って移動させるには、予め補正移動経路３１０を円弧補間や教示によって求めておく必要がある。補正移動経路３１０を予め求めておかなければ、補正移動経路３１０上の制御時間間隔毎の逐次のロボットハンド移動位置に対応するロボット各軸の目標位置を求めることができないからである。このように従来技術１にあっては、ロボット各軸を制御するために、略円弧状の補正移動経路３１０を予め求めておく必要があり、ロボット制御の前処理としての演算処理に多大な時間を要することになっていた。
　同様に従来技術２によれば、ワーク搬送ロボット３００のハンド３０３が点Ｑ２をショートカットした略円弧状のショートカット軌跡および点Ｑ３をショートカットしたショートカット軌跡に沿って移動するため、直線移動軌跡Ｑ５～Ｑ２を移動しついで旋回移動軌跡Ｐ２～Ｐ３を移動しついで直線移動軌跡Ｑ３～Ｑ４を移動する場合に較べて、点Ｑ２、点Ｑ３でロボットハンド２０３を停止させる必要がない。このためワークＷを高速でスムーズに搬出、搬入させることができる。
　しかし、従来技術２においても従来技術１と同様に、ワーク搬送ロボット３００のハンド３０３を略円弧状のショートカット軌跡に沿って移動させるには、予めショートカット軌跡を円弧補間や教示によって求めておく必要がある。ショートカット軌跡を予め求めておかなければ、ショートカット軌跡上の制御時間間隔毎の逐次のロボットハンド３０３の移動位置に対応するロボット各軸の目標位置を求めることができず、合成速度パターンに従った所望する速度でロボットハンドを移動させることはできないからである。このように従来技術２にあっても従来技術１と同様に、ロボット各軸を制御するために、略円弧状のショートカット軌跡を予め求めておく必要があり、ロボット制御の前処理としての演算処理に多大な時間を要することになっていた。
　以上のとおり、従来技術には、所望する移動軌跡（たとえば図２の点Ｑ１～点Ｑ４）の途中で、２つの動作（直線動作と旋回動作）を合成した合成移動軌跡（ショートカット軌跡）に沿ってツール（ロボットハンド）を移動させるという考え方が示唆されているものの、せいぜい速度パターンを合成した合成速度パターンでツールを速度制御するにとどまり、ロボット各軸（各軸を駆動するアクチュエータ）を制御するためには、合成移動軌跡を求める演算処理が必須であることになっていた。
　本発明はこうした実情に鑑みてなされたものであり、所望する移動軌跡の途中で、少なくとも２つの動作を合成した合成移動軌跡に沿ってツールを移動させるに際して、合成移動軌跡を求める演算処理を不要として、ロボット制御の前処理に要する処理時間を飛躍的に短縮させることを解決課題とするものである。
第１発明は、
アクチュエータを有し、当該アクチュエータの制御値を所定の制御周期毎に変化させることによりロボットのツールを所望する移動軌跡に沿って移動開始点から移動終了点まで変化させるロボットの制御装置において、
前記所望する移動軌跡の途中で、少なくとも２つの動作を合成した合成移動軌跡に沿って前記ツールを移動させる際に適用される制御装置であって、
前記合成移動軌跡に入る前より行なわれるべき先行動作の仮想上の動作終了点と、前記合成移動軌跡を抜けた以後も行なわれるべき後行動作の仮想上の動作開始点とが一致するように仮想上の動作開始／終了点を探索する仮想上の動作開始／終了点探索手段と、
前記先行動作が前記仮想上の動作開始／終了点で終了し、かつ前記後行動作が前記仮想上の動作開始／終了点から、前記先行動作が終了するよりも時間的に前に開始するように、前記先行動作を実現するための先行動作用制御値を初期値から終端値まで演算するとともに、前記後行動作を実現するための後行動作用制御値を初期値から終端値まで演算する制御値演算手段と、
前記後行動作用制御値の初期値を、前記先行動作用制御値の終端値に一致させる条件を付加した上で、前記ツールが前記合成移動軌跡に沿って移動する区間におけるアクチュエータの今回の目標制御値を、前記先行動作用制御値の今回値と前回値との差分値と、前記後行動作用制御値の今回値と前回値との差分値とを加算した値に基づき演算するアクチュエータ目標制御値演算手段と、
前記演算された目標制御値が得られるようにアクチュエータを制御して前記ツールを前記合成移動軌跡に沿って移動させる制御手段と
を備えたことを特徴とする。
第２発明は、第１発明において、
前記ロボットは、前記ツールとしてワークを搬送するハンドを備えたワーク搬送ロボットであること
を特徴とする。
第３発明は、第１発明または第２発明において、
アクチュエータは、複数のモータであり、
先行動作用制御値および後行動作用制御値はそれぞれ、前記ツールの位置に対応する複数のモータの制御位置として演算されること
を特徴とする。
第４発明は、第１発明または第２発明において、
前記アクチュエータは、複数の仮想モータであり、
前記少なくとも２つの動作に対応して仮想モータが定められ、
先行動作用制御値および後行動作用制御値はそれぞれ、先行動作に対応する仮想モータの制御値および後行動作に対応する仮想モータの制御値として演算されること
を特徴とする。
第５発明は、第１発明から第４発明において、
先行動作用制御値および後行動作用制御値はそれぞれ、逐次の制御周期毎の関数値として演算されること
を特徴とする。
第６発明は、
アクチュエータを有したロボットの当該アクチュエータの制御値を所定の制御周期毎に変化させることによりロボットのツールを所望する移動軌跡に沿って移動開始点から移動終了点まで変化させるロボットの制御方法において、
前記所望する移動軌跡の途中で、少なくとも２つの動作を合成した合成移動軌跡に沿って前記ツールを移動させる際に適用される制御方法であって、
前記合成移動軌跡に入る前より行なわれるべき先行動作の仮想上の動作終了点と、前記合成移動軌跡を抜けた以後も行なわれるべき後行動作の仮想上の動作開始点とが一致するように仮想上の動作開始／終了点を演算し、
前記先行動作が前記仮想上の動作開始／終了点で終了し、かつ前記後行動作が前記仮想上の動作開始／終了点から、前記先行動作が終了するよりも時間的に前に開始するように、前記先行動作を実現するための先行動作用制御値を初期値から終端値まで演算するとともに、前記後行動作を実現するための後行動作用制御値を初期値から終端値まで演算し、
前記後行動作用制御値の初期値を、前記先行動作用制御値の終端値に一致させる条件を付加した上で、前記ツールが前記合成移動軌跡に沿って移動する区間におけるアクチュエータの今回の目標制御値を、前記先行動作用制御値の今回値と前回値との差分値と、前記後行動作用制御値の今回値と前回値との差分値とを加算した値に基づき演算し、
前記演算された目標制御値が得られるようにアクチュエータを制御して前記ツールを前記合成移動軌跡に沿って移動させる制御を行なう
ことを特徴とする。
　第７発明は、第１発明において、
先行動作用制御値を初期値から終端値まで演算するための先行動作用変換関数を予め用意するとともに、後行動作用制御値を初期値から終端値まで演算するための後行動作用変換関数を予め用意し、
所定の制御周期毎に、先行動作用変換関数を用いて先行動作用制御値が演算されるとともに、後行動作用変換関数を用いて後行動作用制御値が演算される
ことを特徴とする。
第８発明は、第６発明において、
先行動作用制御値を初期値から終端値まで演算するための先行動作用変換関数を予め用意するとともに、後行動作用制御値を初期値から終端値まで演算するための後行動作用変換関数を予め用意し、
所定の制御周期毎に、先行動作用変換関数を用いて先行動作用制御値が演算されるとともに、後行動作用変換関数を用いて後行動作用制御値が演算される
ことを特徴とする。
（発明の効果）　
本発明によれば、図６および図８に示すように、先行動作（Ｐ１～Ｐ２までの直線動作Ａ）を実現するための先行動作用制御値（Ａ１nA、Ａ２nA、Ａ３nA）を初期値（Ａ１ｓA、Ａ２ｓA、Ａ３ｓA）から終端値（Ａ１EA、Ａ２EA、Ａ３EA）まで演算されるとともに、後行動作（Ｐ２～Ｐ３までの直線動作Ｂ）を実現するための後行動作用制御値（Ｂ１nB、Ｂ２nB、Ｂ３nB）を初期値（Ｂ１ｓB、Ｂ２ｓB、Ｂ３ｓB）から終端値（Ｂ１EB、Ｂ２EB、Ｂ３EB）まで演算される。この場合、先行動作用制御値を初期値から終端値まで演算するための先行動作用変換関数FAが予め用意されるとともに、後行動作用制御値を初期値から終端値まで演算するための後行動作用変換関数FBが予め用意され、所定の制御周期毎に、先行動作用変換関数FAを用いて先行動作用制御値が演算されるとともに、後行動作用変換関数FBを用いて後行動作用制御値が演算される（第７発明、第８発明）。
このようにして得られた先行動作用制御値（Ａ１nA、Ａ２nA、Ａ３nA）、後行動作用制御値（Ｂ１nB、Ｂ２nB、Ｂ３nB）に基づき、後行動作用制御値の初期値（Ｂ１ｓB、Ｂ２ｓB、Ｂ３ｓB）を、先行動作用制御値の終端値（Ａ１EA、Ａ２EA、Ａ３EA）に一致させる条件（Ｂ１ｓB＝Ａ１EA、Ｂ２ｓB＝Ａ２EA、Ｂ３ｓB＝Ａ３EA）を付加した上で、ツールが合成移動軌跡（ＡＢ）に沿って移動する区間におけるアクチュエータの今回の目標制御値（Ｍ１n、Ｍ２n、Ｍ３n）を、先行動作用制御値の今回値と前回値との差分値（Ａ１nA－Ａ１nA-1、Ａ２nA－Ａ２nA-1、Ａ３nA－Ａ３nA-1）と、後行動作用制御値の今回値と前回値との差分値（Ｂ１nB－Ｂ１nB-1、Ｂ２nB－Ｂ２nB-1、Ｂ３nB－Ｂ３nB-1）とを加算した値（（Ａ１nA－Ａ１nA-1）＋（Ｂ１nB－Ｂ１nB-1）、（Ａ２nA－Ａ２nA-1）＋（Ｂ２nB－Ｂ２nB-1）、（Ａ３nA－Ａ３nA-1）＋（Ｂ３nB－Ｂ３nB-1））に基づき演算し、この演算された目標制御値が得られるようにアクチュエータを制御することで、ツールを合成移動軌跡に沿って移動させることができる。
このように合成移動軌跡（Ｐ４～Ｐ５の略円弧軌跡ＡＢ）上の制御値は、先行動作用制御値と後行動作用制御値から求められ、予め合成移動軌跡を求めておく必要はない。なお、先行動作用制御値と後行動作用制御値は、制御動作中に所定の制御周期毎に得られるものであり、予めこれら制御値を求めておき所定のメモリに記憶しておくという前処理は不要である。
よって合成移動軌跡を予め計算しておくという前処理に要する時間を短縮することができる。さらにいえば、先行動作用制御値を求めるための先行動作用変換関数FA、後行動作用制御値を求めるための後行動作用変換関数FBのみを予め用意しておけばよく、合成移動軌跡上の制御値を求めるための特別な関数を用意することは不要である。
このように本発明によれば、所望する移動軌跡の途中で、少なくとも２つの動作を合成した合成移動軌跡に沿ってツールを移動させるに際して、予め合成移動軌跡を求めておくという前処理や合成移動軌跡上の制御値を求めるための特別な関数が不要となるため、ロボット制御の前処理に要する処理時間を飛躍的に短縮させることができる。この結果、演算処理の負担が減りロボット制御システムの簡素化を図ることができる。
　以下、図面を参照して本発明に係るロボットの制御装置および制御方法の実施の形態について説明する。
　なお、以下では、ロボットとして水平多関節ロボットとして構成され、半導体ウェーハや液晶基板などを搬送するワーク搬送ロボットを想定して説明する。
　図３は、実施例のロボット制御システムの構成を示す図である。
　同図３に示すように、ロボット制御システムは、大きくは、命令用ＰＣ（パーソナルコンピュータ）３０と、ロボットコントローラ４０と、モータドライバ５１、５２、５３と、ロボット１０とからなる。
　ロボット１０は、図３中に斜視図にて示すように、第１軸１、第２軸２、第３軸３を備えた水平多関節ロボットである。ロボット１０は、基台２９と、第１リンク２１と、第２リンク２２と、ハンド２３と、モータ１１と、モータ１２と、モータ１３とを備えている。
モータ１１、１２、１３はそれぞれ、ロボット１０の各軸１、２、３を駆動するアクチュエータを構成する。この実施例では、モータ１１、１２、１３は、回転駆動するアクチュエータであり、「制御値」として「制御位置（回転位置）」が与えられて駆動されるものとする。モータ１１は、第１軸１を回動するアクチュエータであり、モータ１２は、第２軸２を回動するアクチュエータであり、モータ１３は、第３軸３を回動するアクチュエータである。
第１リンク２１は、基台２９に対してその一端が回動自在に連結されており、第１軸１が回動することによって基台２９に対して水平方向に相対的に回動する。第２リンク２２は、その一端が第１リンク２１の他端に回動自在に連結されており、第２軸２が回動することによって第１リンク２１に対して水平方向に相対的に回動する。ハンド２３は、その上にワークＷが載置され、場合によってはワークＷを把持する機構を備えたツールを構成しており、第２リンク２２の他端に回動自在に連結されており、第３軸３が回動することによって第２リンク２２に対して水平方向に相対的に回動する。なお図では、基台２９を鉛直方向に移動させるモータ等についての機構の図示は、省略している。
　モータ１１は、たとえば、その回転軸が第１軸１に一致する位置に設けられている。同様に、モータ１２は、たとえば、その回転軸が第２軸２に一致する位置に設けられている。同様に、モータ１３は、たとえば、その回転軸が第３軸３に一致する位置に設けられている。
　図４は、ロボット１０の動きを水平面で概念的に示した図であり、各軸１、２、３の回動前（図４（ａ））と、各軸１、２、３の回動後（図４（ｂ））におけるロボット１０の位置・姿勢変化の一例を示している。
　モータ１１、１２、１３を駆動制御し、各軸１、２、３を、図中矢印に示すごとく左回りまたは右回りに回動させることで、ハンド２３の基準点２３ａ（たとえばハンド２３の中心点；以下、ハンド位置２３ａという）を水平方向の所望する移動軌跡に沿って移動させて、ワークＷを移動開始点Ｐ１から移動開始点Ｐ３へ搬送させることができる。
　図５（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、ハンド位置２３ａを直線動作させる場合、ハンド位置２３ａを旋回動作させる場合の移動軌跡と、モータ１１、１２、１３の駆動制御指令との関係を示している。
　図５（ａ）に示すように、モータ１１、モータ１２、モータ１３をそれぞれ、１：－２：１の速度比率で駆動制御することにより、ハンド位置２３ａを直線動作させることができる。なお、モータ１１、モータ１２、モータ１３の回転方向を正逆反対にすることにより、ハンド位置２３ａが直線動作する方向を正逆反対（伸長方向、縮退方向）にすることができる。
　図５（ｂ）に示すように、モータ１２、１３の回転を停止させモータ１１のみを駆動制御することにより、ハンド位置２３ａを旋回動作させることができる。なお、モータ１１の回転方向を正逆反対にすることにより、ハンド位置２３ａが旋回動作する方向を正逆反対（左旋回、右旋回）にすることができる。
　図６は、実施例の移動軌跡の一例を示している。実施例では、移動開始点Ｐ１から移動終了点Ｐ３まで移動軌跡Ｃに沿って移動させるものとする。この移動軌跡Ｃは、移動軌跡Ｃの途中で、直線動作Ａと直線動作Ｂとを合成した合成移動軌跡ＡＢを含んでいる。
さて図３において命令用ＰＣ３０と、ロボットコントローラ４０と、モータドライバ５１、５２、５３は、モータ１１、１２、１３を駆動制御する装置を構成する。
すなわち、命令用ＰＣ３０からは、移動軌跡Ｃの移動終了点Ｐ３まで移動させることを指示する移動命令が出力され、ロボットコントローラ４０に入力される。
ロボットコントローラ４０は、仮想上の動作開始／終了点探索手段４１と、制御値演算手段４２と、アクチュエータ目標制御値演算手段４３と、制御手段４４を構成するドライバ通信部４５と、メモリ４６を備えている。仮想上の動作開始／終了点探索手段４１と、制御値演算手段４２と、アクチュエータ目標制御値演算手段４３は、ＣＰＵによって構成され、図７および詳しくは図８に示される制御プログラムにしたがいメモリ４６に記憶されたデータを用いて演算処理を順次実行する。　
アクチュエータ目標制御値演算手段４３では、最終的に各モータ１１、１２、１３の制御周期毎の目標制御位置が求められる。
各モータ１１、１２、１３の制御周期毎の目標制御位置は、ドライバ通信部４５に与えられる。ドライバ通信部４５は、インターフェースを介して目標制御位置に位置させるための位置指令をモータドライバ５１、５２、５３に与える。モータドライバ５１、５２、５３は、制御手段４４を構成する。モータドライバ５１、５２、５３はそれぞれ位置指令に対応する駆動信号をモータ１１、１２、１３に出力する。
これによりモータ１１、１２、１３が駆動制御され、制御周期毎に目標制御位置に位置され、その結果、ハンド位置２３ａは、移動開始点Ｐ１から移動軌跡Ｃに沿って移動終了点Ｐ３まで移動される。
以下、図７および図８のフローチャートで行われる処理の手順について図６を併せ参照して説明する。
図７は、ロボットコントローラ４０で行われる処理の流れを概略的に示す。
まず、命令用ＰＣ３０から移動命令が入力されたか否かが判断される（ステップ１０１）。
移動命令が入力されたと判断されると（ステップ１０１の判断Ｙ）、つぎに入力された移動命令を実現するための各動作Ａ、Ｂが求められる（ステップ１０２）。
つぎに動作Ａ、Ｂごとに制御位置が演算される（ステップ１０３、１０４）。
つぎに動作Ａ，Ｂごとの制御位置の差分値が加算されて、移動軌跡Ｃに沿って移動させるための目標制御位置が求められる（ステップ１０５）。
つぎに目標制御位置に位置させるようにモータ１１、１２、１３が制御される（ステップ１０６）。
図８は、図７のステップ１０２～１０５の処理を詳細に示している。
（仮想上の動作開始／終了点Ｐ２の探索）
　図７のステップ１０２では、動作Ａ、動作Ｂが求められ、動作Ａの仮想上の動作終了点および動作Ｂの仮想上の動作開始点である仮想上の動作開始／終了点Ｐ２が探索される。
　メモリ４６には、ハンド位置２３ａの現在位置Ｐ１を含むハンド２３の動きを規制する規制データが記憶されている。規制データは、ロボット１０の現在の位置、姿勢、ロボット１０の動作環境（たとえば半導体製造装置）の既知の寸法、ロボット１０の動作範囲などを考慮して予め記憶、格納しておくものとする。
　まず、移動命令として与えられる移動終了点はＰ３であるが、移動終了点Ｐ３は、たとえばプロセスチャンバのゲート９０内の位置であるとすると、ゲート９０に対して垂直な方向にワークＷを搬入しなければならないという制限により、移動終了点Ｐ３における移動方向Ｖ３は、同ゲート９０に対する垂直な方向として一義的に定まる。
　また移動終了点Ｐ３付近の移動区間では、旋回動作は不可能であり、直線動作のみ行なえるという制限があるものとする。
　したがって、これら制限データを考慮すると、移動終了点Ｐ３までハンド位置２３ａを移動させるには、移動方向Ｖ３の方向へ移動終了点Ｐ３までの直線動作Ｂを実行しなければならないことがわかる。
ハンド位置２３ａの現在位置Ｐ１は、たとえば前回の移動命令による移動軌跡の移動終了位置として、あるいはハンド位置２３ａの計測位置として与えられる。ハンド位置２３ａの現在位置Ｐ１における移動方向Ｖ１は、前回の移動命令による移動軌跡の移動終了位置における移動方向として与えられる。今回の移動命令が初期の移動命令であり、移動開始点Ｐ１における移動方向に前回の移動命令の制限を受けないのであれば、動作環境を考慮して最適な移動方向Ｖ１に定められる。また移動開始点Ｐ１付近の移動区間では、直線動作のみ行なえるという制限があるものとする。
したがって、これら制限データを考慮すると、移動開始点Ｐ１からハンド位置２３ａを移動させるには、移動開始点Ｐ１を始点として移動方向Ｖ１の方向への直線動作Ａを実行しなければならないことがわかる。
また、今回の移動命令は、移動開始点Ｐ１から移動終了点Ｐ３までの移動であるから、移動開始点Ｐ１を始点とする直線動作Ａは、移動終了点Ｐ３を終点とする直線動作Ｂに先行する直線動作となり、直線動作Ｂは直線動作Ａに後行する直線動作となる。
先行直線動作Ａと後行直線動作Ｂが求められると、その交点としての仮想上の動作開始／終了点Ｐ２が探索される。
先行直線動作Ａと後行直線動作Ｂとの交点Ｐ２は、先行直線動作Ａの仮想上の動作終了点となり、後行直線動作Ｂの仮想上の動作開始点となる。「仮想上」と定義したのは、ハンド位置２３ａは、実際には点Ｐ２には位置しないからである。本実施例では、先行直線動作Ａと後行直線動作Ｂの途中に先行直線動作Ａと先行直線動作Ｂとを合成した合成移動軌跡ＡＢを生成してハンド位置２３ａを途中の仮想上の動作開始／終了点Ｐ２で停止させることなく合成移動軌跡ＡＢに沿って高速かつスムーズに移動させるようにしている。
以上のようにして、合成移動軌跡ＡＢに入る前より行なわれるべき先行直線動作Ａの仮想上の動作終了点と、合成移動軌跡ＡＢを抜けた以後も行なわれるべき後行直線動作Ｂの仮想上の動作開始点とが一致するように仮想上の動作開始／終了点Ｐ２が演算される。この演算は、仮想上の動作開始／終了点探索手段４１で行われる。なお、この例では、仮想上の動作開始／終了点Ｐ２を演算により探索しているが、仮想上の動作開始／終了点Ｐ２を教示により探索してもよい。たとえば、ロボット１０を実際に動作させて、ハンド位置２３ａを先行直線動作Ａと後行直線動作Ｂに沿って移動させて仮想上の動作開始／終了点Ｐ２を教示することができる。このように実施例によれば、先行直線動作Ａと後行直線動作Ｂを求め仮想上の動作開始／終了点Ｐ２を探索するだけでよく、合成移動軌跡ＡＢを演算により求めたり教示により求めたりする必要がないので、演算処理や教示作業を簡易に行うことができ、ＣＰＵの負荷が軽減されるとともに制御の前処理に要する時間を飛躍的に短縮することができる（ステップ２０１）。
以下、制御動作中に行なわれる処理内容について説明する。なお、以下のステップ２０２における「直線動作Ａ，Ｂ毎のモータ１１、１２、１３の制御位置の演算」処理およびステップ２０３における「移動軌跡Ｃに沿ってハンド位置２３ａを移動させるためのモータ１１、１２、１３の目標制御位置の演算」処理は、制御動作中に所定の周期毎に行われるものである。直線動作Ａに対応するモータ１１、１２、１３の制御位置は、後述する先行動作用の変換関数ＦAに基づき求められ、直線動作Ｂに対応するモータ１１、１２、１３の制御位置は、後述する後行動作用の変換関数ＦBに基づき求められる、変換関数ＦA、ＦBは、予め用意されておかれる。
（直線動作Ａ，Ｂ毎のモータ１１、１２、１３の制御位置の演算）
つぎに、先行直線動作Ａが仮想上の動作開始／終了点Ｐ２で終了し、かつ後行直線動作Ｂが仮想上の動作開始／終了点Ｐ２から、先行直線動作Ａが終了するよりも時間的に前に開始するように、先行直線動作Ａを実現するためのモータ１１、１２、１３それぞれの先行直線動作用制御位置Ａ１nA、Ａ２nA、Ａ３nAを初期位置Ａ１ｓA、Ａ２ｓA、Ａ３ｓAから終端値Ａ１EA、Ａ２EA、Ａ３EAまで演算するとともに、後行直線動作Ｂを実現するためのモータ１１、１２、１３それぞれの後行直線動作用制御位置Ｂ１nB、Ｂ２nB、Ｂ３nBを初期位置Ｂ１ｓB、Ｂ２ｓB、Ｂ３ｓBから終端位置Ｂ１EB、Ｂ２EB、Ｂ３EBまで演算する。この演算は、制御値演算手段４２で行われる。
モータ１１、１２、１３は、所定の制御周期毎に駆動制御されるため、制御周期の回数をｎで表す。制御周期はコントローラ４０の演算処理のサイクルタイム等を考慮して定められる。
すなわち、いま、つぎのように定義する。
ｎA：先行直線動作Ａにおける移動開始からｎ回目の制御周期
ｎB：後行直線動作Ｂにおける移動開始からｎ回目の制御周期
Ａ１ｓA：先行直線動作Ａを実現するためのモータ１１の初期制御位置
Ａ２ｓA：先行直線動作Ａを実現するためのモータ１２の初期制御位置
Ａ３ｓA：先行直線動作Ａを実現するためのモータ１３の初期制御位置
Ａ１nA：先行直線動作Ａを実現するためのモータ１１の現在（ｎ周期目）制御位置
Ａ２nA：先行直線動作Ａを実現するためのモータ１２の現在（ｎ周期目）制御位置
Ａ３nA：先行直線動作Ａを実現するためのモータ１３の現在（ｎ周期目）制御位置
Ａ１EA：先行直線動作Ａを実現するためのモータ１１の終端制御位置
Ａ２EA：先行直線動作Ａを実現するためのモータ１２の終端制御位置
Ａ３EA：先行直線動作Ａを実現するためのモータ１３の終端制御位置
Ｂ１ｓB：後行直線動作Ｂを実現するためのモータ１１の初期制御位置
Ｂ２ｓB：後行直線動作Ｂを実現するためのモータ１２の初期制御位置
Ｂ３ｓB：後行直線動作Ｂを実現するためのモータ１３の初期制御位置
Ｂ１nB：後行直線動作Ｂを実現するためのモータ１１の現在（ｎ周期目）制御位置
Ｂ２nB：後行直線動作Ｂを実現するためのモータ１２の現在（ｎ周期目）制御位置
Ｂ３nB：後行直線動作Ｂを実現するためのモータ１３の現在（ｎ周期目）制御位置
Ｂ１EB：後行直線動作Ｂを実現するためのモータ１１の終端制御位置
Ｂ２EB：後行直線動作Ｂを実現するためのモータ１２の終端制御位置
Ｂ３EB：後行直線動作Ｂを実現するためのモータ１３の終端制御位置
ここで先行直線動作用制御位置Ａ１nA、Ａ２nA、Ａ３nA（ｎA＝sA、…ｎA－１、ｎA…、EA）および後行直線動作用制御位置Ｂ１nB、Ｂ２nB、Ｂ３nB（ｎB＝sB、…ｎB－１、ｎB…、EB）はそれぞれ、ハンド位置２３ａに対応するモータ１１、１２、１２の制御位置として演算することができる。一般に、ロボット１０のハンド位置２３ａ（定義軸の位置）の逐次の位置とモータ１１、１２、１３の制御位置との関係は１対１との関係にあり、ハンド位置２３ａの逐次の位置を演算あるいは教示により求め、ロボット１０の逆運動学に基づき逆変換することにより、その逐次のハンド位置２３ａに対応するモータ１１、１２、１３の逐次の制御位置を一義的な数値として求めることができる。
　この場合、先行直線動作用制御位置Ａ１nA、Ａ２nA、Ａ３nA（ｎA＝sA、…ｎA－１、ｎA…、EA）および後行直線動作用制御位置Ｂ１nB、Ｂ２nB、Ｂ３nB（ｎB＝sB、…ｎB－１、ｎB…、EB）を、逐次のハンド位置２３ａに対応する角度位置として数値で求めてもよく、逐次のハンド位置２３ａから逐次のモータ制御位置を演算する変換関数を用意しておき、その変換関数の関数値として求めてもよい。
　たとえば、次式、
Ａ１nA＝ＦA（１,ｎA）
Ａ２nA＝ＦA（２,ｎA）
Ａ３nA＝ＦA（３,ｎA）
Ｂ１nB＝ＦB（１,ｎB）
Ｂ２nB＝ＦB（２,ｎB）
Ｂ３nB＝ＦB（３,ｎB）　…（１）
のごとく、変換関数Ｆx(ａ,ｎX)、つまり「動作Ｘにおけるモータ１ａのｎ周期目の制御位置Ｘａnを計算する関数」を用意しておき、その変換関数の関数値として逐次の動作用制御位置を求めることができる。変換関数は、通常は、逐次のハンド位置２３ａから各モータ１１、１２、１３の制御位置を計算する関数として与えられる。
なお、次式、
Ｂ１ｓB＝Ａ１EA
Ｂ２ｓB＝Ａ２EA
Ｂ３ｓB＝Ａ３EA　…（２）
に示されるごとく、後行直線動作用制御位置の初期位置Ｂ１ｓB、Ｂ２ｓB、Ｂ３ｓBはそれぞれ、先行直線動作用制御位置の終端位置Ａ１EA、Ａ２EA、Ａ３EAに一致する。これは先行直線動作Ａの仮想上の動作終了点は、後行直線動作Ｂの仮想上の動作開始点と点Ｐ2で一致しており、ハンド位置２３ａは各動作とも仮想的に同一点Ｐ２に位置するからである。
また、前述したように先行直線動作Ａが終了するタイミングと後行直線動作Ｂが開始するタイミングは同じではなく、後行直線動作Ｂが仮想上の動作開始／終了点Ｐ２から移動を開始するタイミングは、先行直線動作Ａが仮想上の動作開始／終了点Ｐ２で移動を終了するタイミングよりも時間的に前になるから、後行直線動作Ｂの最初の制御周期目（ｎB＝ｓB）で制御が行なわれる時刻は、先行直線動作Ａの最後の制御周期目（ｎA＝EA）で制御が行われる時刻よりも前の時刻となる。
このようにして点Ｐ１から点Ｐ２までの先行直線動作Ａを実現するための先行直線動作用制御位置Ａ１n、Ａ２n、Ａ３nが初期位置Ａ１ｓ、Ａ２ｓ、Ａ３ｓから終端位置Ａ１E、Ａ２E、Ａ３Eまで演算されるとともに、点Ｐ２から点Ｐ３までの後行直線動作Ｂを実現するための後行直線動作用制御位置Ｂ１n、Ｂ２n、Ｂ３nが初期位置Ｂ１ｓ、Ｂ２ｓ、Ｂ３ｓから終端位置Ａ１E、Ａ２E、Ａ３Eまで演算される。
上述したように後行直線動作Ｂの最初の制御周期目（ｎB＝ｓB）で制御が行なわれる時刻は、先行直線動作Ａの最後の制御周期目（ｎA＝EA）で制御が行われる時刻よりも前の時刻となることから、両動作Ａ、Ｂは重なり合う。両動作Ａ、Ｂを任意の所望するタイミングで重ね合わせることにより、点Ｐ4から点Ｐ5までの略円弧状の合成移動軌跡ＡＢを生成でき合成移動軌跡ＡＢに沿ってハンド位置２３ａを移動させることが可能となる。
図９は、先行直線動作Ａと後行直線動作Ｂの速度変化パターンの一例を示している。
同図９に示すように、先行直線動作Ａは時刻τ1から時刻τ3まで行われる。先行直線動作Ａの速度変化パターンは、制御位置Ａ１nA、Ａ２nA、Ａ３nAと制御周期により一義的に定まる。同様に後行直線動作Ｂは時刻τ2から時刻τ4まで行われる。後行直線動作Ｂの速度変化パターンは、制御位置Ｂ１nB、Ｂ２nB、Ｂ３nBと制御周期により一義的に定まる。
先行直線動作Ａが時刻τ1から開始されると、先行直線動作Ａが時刻τ3で終了するよりも前の時刻τ2から後行直線動作Ｂが開始されることになる。時刻τ2から時刻τ3までの期間が、合成移動軌跡ＡＢが先行直線動作Ａと後行直線動作Ｂの重ね合わせにより生成されている期間である。合成移動軌跡ＡＢの速度変化パターンは、先行直線動作Ａの速度変化パターンと後行直線動作Ｂの速度変化パターンとを合成したパターン、つまりそれぞれの速度を加算した速度（たとえば期間τ2～τ3で一定速度）となる。
以上のように、実施例によれば、直線動作Ａ、Ｂに対応する直線状の移動軌跡とは別に、円弧状の移動軌跡ＡＢを求め、その円弧状の移動軌跡ＡＢに対応するモータ１１、１２、１３の制御位置を予め計算しておく必要がないため、演算処理を簡易に行うことができ、ＣＰＵの負荷が軽減され制御の前処理に要する時間を飛躍的に短縮することができる（ステップ２０２）。
（移動軌跡Ｃに沿ってハンド位置２３ａを移動させるためのモータ１１、１２、１３の目標制御位置の演算）
　つぎに、上記（２）式のごとく、後行直線動作用制御位置の初期位置Ｂ１ｓB、Ｂ２ｓB、Ｂ３ｓBをそれぞれ、先行直線動作用制御位置の終端位置Ａ１EA、Ａ２EA、Ａ３EAに一致させる条件を付加した上で、たとえば上記（１）式に示される先行直線動作用制御位置と後行直線動作用制御位置に基づき、ハンド位置２３ａが移動軌跡Ｃに沿って移動するための各モータ１１、１２、１３の今回ｎの目標制御位置Ｍ１n、Ｍ２n、Ｍ３nを演算する。この演算は、アクチュエータ目標制御値演算手段４３で行われる。
すなわち、いま、つぎのように定義する。
ｎ：各モータ１１、１２、１３の今回（ｎ回目）の制御周期
ｎ－１：各モータ１１、１２、１３の前回（ｎ－１回目）の制御周期
Ｍ１n：モータ１１の今回ｎ（ｎ周期目）の目標制御位置
Ｍ２n：モータ１２の今回ｎ（ｎ周期目）の目標制御位置
Ｍ３n：モータ１３の今回ｎ（ｎ周期目）の目標制御位置
　モータ１１、１２、１３それぞれの今回ｎ（ｎ周期目）の目標制御位置Ｍ１n、
Ｍ２n、Ｍ３nは、一般式として次式、
　Ｍ１n＝Ｍ１n-1＋（Ａ１nA－Ａ１nA-1）＋（Ｂ１nB－Ｂ１nB-1）　…（３）
Ｍ２n＝Ｍ２n-1＋（Ａ２nA－Ａ２nA-1）＋（Ｂ２nB－Ｂ２nB-1）　…（４）
Ｍ３n＝Ｍ３n-1＋（Ａ３nA－Ａ３nA-1）＋（Ｂ３nB－Ｂ３nB-1）　…（５）
で与えられる。
　先行直線動作Ａのみが行われている区間、つまりハンド位置２３ａが合成移動軌跡ＡＢに入る前の区間Ｐ１～Ｐ4における各モータ１１、１２、１３の今回ｎの目標制御位置Ｍ１n、Ｍ２n、Ｍ３nは、上記（３）、（４）、（５）式においてそれぞれ、後行直線動作用制御位置の今回位置と前回位置との差分値（Ｂ１nB－Ｂ１nB-1）、（Ｂ２nB－Ｂ２nB-1）、（Ｂ３nB－Ｂ３nB-1）を省いた次式、
Ｍ１n＝Ｍ１n-1＋（Ａ１nA－Ａ１nA-1）　…（６）
Ｍ２n＝Ｍ２n-1＋（Ａ２nA－Ａ２nA-1）　…（７）
Ｍ３n＝Ｍ３n-1＋（Ａ３nA－Ａ３nA-1）　…（８）
で与えられる。
先行直線動作Ａと後行直線動作Ｂが同時に実行されている区間、つまりハンド位置２３ａが合成移動軌跡ＡＢに沿って移動する区間Ｐ4～Ｐ5における各モータ１１、１２、１３の今回ｎの目標制御位置Ｍ１n、Ｍ２n、Ｍ３nはそれぞれ、上記（３）、（４）、（５）式のごとく、先行直線動作用制御位置の今回位置と前回位置との差分値（Ａ１nA－Ａ１nA-1）、（Ａ２nA－Ａ２nA-1）、（Ａ３nA－Ａ３nA-1）と、後行直線動作用制御位置の今回位置と前回位置との差分値（Ｂ１nB－Ｂ１nB-1）、（Ｂ２nB－Ｂ２nB-1）、（Ｂ３nB－Ｂ３nB-1）とを加算した値（Ａ１nA－Ａ１nA-1）＋（Ｂ１nB－Ｂ１nB-1）、（Ａ２nA－Ａ２nA-1）＋（Ｂ２nB－Ｂ２nB-1）、（Ａ３nA－Ａ３nA-1）＋（Ｂ３nB－Ｂ３nB-1）に基づき演算されることになる。ただし、先行直線動作Ａに加えて後行直線動作Ｂを開始するときには、前述の（２）式（Ｂ１ｓB＝Ａ１EA、Ｂ２ｓB＝Ａ２EA、Ｂ３ｓB＝Ａ３EA）を用いて、後行直線動作Ｂ開始時の各モータ１１、１２、１３の初期の目標制御位置Ｍ１n、Ｍ２n、Ｍ３nを定めるようにする。
後行直線動作Ｂのみが行われている区間、つまりハンド位置２３ａが合成移動軌跡ＡＢを抜けた後の区間Ｐ5～Ｐ３における各モータ１１、１２、１３の今回ｎの目標制御位置Ｍ１n、Ｍ２n、Ｍ３nは、上記（３）、（４）、（５）式においてそれぞれ、先行直線動作用制御位置の今回位置と前回位置との差分値（Ａ１nA－Ａ１nA-1）、（Ａ２nA－Ａ２nA-1）、（Ａ３nA－Ａ３nA-1）を省いた次式、
Ｍ１n＝Ｍ１n-1＋（Ｂ１nB－Ｂ１nB-1）　…（９）
Ｍ２n＝Ｍ２n-1＋（Ｂ２nB－Ｂ２nB-1）　…（１０）
Ｍ３n＝Ｍ３n-1＋（Ｂ３nB－Ｂ３nB-1）　…（１１）
で与えられる。
以上のように、各モータ１１、１２、１３の目標制御位置Ｍ１n、Ｍ２n、Ｍ３nは、円弧状の移動軌跡ＡＢ専用の制御位置を演算してそれを用いることなく、先行直線動作用制御位置と後行直線動作用制御位置のみを用いてそれらの合成値として求めることができるため、演算処理を簡易に行うことができ、ＣＰＵの負荷が軽減され制御の前処理に要する時間を飛躍的に短縮することができる（ステップ２０３）。
（モータ１１、１２、１３の制御）
　つぎに上記（３）～（１１）を用いて目標制御位置Ｍ１n、Ｍ２n、Ｍ３nがそれぞれ得られるようにモータ１１、１２、１３を制御して、ハンド位置２３ａを移動軌跡Ｃに沿って移動させる。この制御は、制御手段４４で行なわれる。
　すなわち、上記（６）、（７）、（８）式を用いて、最初の制御周期（ｎ＝１）から逐次各制御周期毎に各モータ１１、１２、１３の位置がそれぞれ目標制御位置Ｍ１n、Ｍ２n、Ｍ３nになるようにモータ１１、１２、１３が駆動制御される。この制御は後行直線動作Ｂが開始する制御周期まで行なわれる。この結果、ハンド位置２３ａは、移動開始点Ｐ１から点Ｐ4まで直線状に移動する。
　つぎに、前述の（２）式（Ｂ１ｓB＝Ａ１EA、Ｂ２ｓB＝Ａ２EA、Ｂ３ｓB＝Ａ３EA）の条件を付加した上で、上記（３）、（４）、（５）式を用いて、後行直線動作Bが開始される制御周期から逐次各制御周期毎に各モータ１１、１２、１３の位置がそれぞれ目標制御位置Ｍ１n、Ｍ２n、Ｍ３nになるようにモータ１１、１２、１３が駆動制御される。この制御は先行直線動作Ａが終了する制御周期まで行なわれる。この結果、ハンド位置２３ａは、点Ｐ4から点Ｐ5まで略円弧状に合成移動軌跡ABに沿って移動する。
つぎに、上記（９）、（１０）、（１１）式を用いて、先行直線動作Ａが終了して後行直線動作Bが開始される制御周期から逐次各制御周期毎に各モータ１１、１２、１３の位置がそれぞれ目標制御位置Ｍ１n、Ｍ２n、Ｍ３nになるようにモータ１１、１２、１３が駆動制御される。この制御は後行直線動作Ｂが終了する制御周期まで行なわれる。この結果、ハンド位置２３ａは、点Ｐ5から移動終了点Ｐ３まで直線状に移動する。
以上のようにハンド位置２３ａは、移動開始点Ｐ１から合成移動軌跡ＡＢを含む移動軌跡Ｃに沿って移動終了点Ｐ３まで移動されるため、ワークＷを高速かつスムーズに搬送させることができる（ステップ２０４）。
以上のように、この実施例によれば、所望する移動軌跡Ｃの途中で、２つの直線動作Ａ、Ｂを合成した合成移動軌跡ＡＢに沿ってハンド位置２３ａを移動させるに際して、合成移動軌跡ＡＢ上の制御位置は、先行動作用制御値と後行動作用制御値から求められ、予め合成移動軌跡を求めておく必要はない。なお、先行動作用制御位置と後行動作用制御位置は、制御動作中に所定の制御周期毎に得られるものであり、予めこれら制御値を求めておき所定のメモリに記憶しておくという前処理は不要である。
よって合成移動軌跡を予め計算しておくという前処理に要する時間を短縮することができる。さらにいえば、先行動作用制御位置を求めるための先行動作用変換関数FA、後行動作用制御位置を求めるための後行動作用変換関数FBのみを予め用意しておけばよく、合成移動軌跡上の制御位置を求めるための特別な関数を用意することは不要である。
このように本実施例によれば、所望する移動軌跡の途中で、少なくとも２つの動作を合成した合成移動軌跡ＡＢに沿ってツールを移動させるに際して、予め合成移動軌跡ＡＢを求めておくという前処理や合成移動軌跡ＡＢ上の制御位置を求めるための特別な関数が不要となるため、ロボット制御の前処理に要する処理時間を飛躍的に短縮させることができる。この結果、演算処理の負担が減りロボット制御システムの簡素化を図ることができる。
さらにいえば、本実施例では、先行動作用変換関数FA、後行動作用変換関数FBの関数値のみから合成移動軌跡ＡＢを含む全軌跡上の逐次の制御位置が求められる。ここで、従来技術においては、合成移動軌跡に達すると、合成移動軌跡上の制御位置を求めるために合成移動軌跡上の制御位置を求めるための特別な関数を用いた演算処理が新たに演算負荷として加わるために、処理能力の高い演算装置（処理能力の高いＣＰＵ）が必要であったが、本実施例によれば、比較的処理能力の低いで演算装置（処理能力の低いＣＰＵ）で足りる。
以上の説明では、２つの直線動作Ａ、Ｂを合成した合成移動軌跡ＡＢに沿ってハンド位置２３ａを移動させる場合を例にとり説明した。しかし、直線動作と旋回動作を合成した合成移動軌跡に沿ってハンド位置２３ａを移動させる実施も当然可能である。
図１０は、途中に直線動作Ａと旋回動作Ｄを合成した合成移動軌跡ＡＤと、旋回動作Ｄと直線動作Ｂを含む合成移動軌跡ＤＢを含む移動軌跡Ｃを例示している。なお、図１０は、従来技術として説明した図２に対応する移動軌跡である。
すなわち、移動開始点Ｐ１から点Ｐ２方向に向けてハンド位置２３ａの直線動作Ａを行い、つぎに点Ｐ２の手前の点Ｐ５から合成移動軌跡ＡＤに沿って点Ｐ２をショートカットするように点Ｐ６まで移動させ、つぎに点Ｐ６から点Ｐ３に向けてハンド位置２３ａの旋回動作Ｄを行い、つぎに点Ｐ３の手前の点Ｐ７から点Ｐ８まで合成移動軌跡ＤＢに沿って点Ｐ３をショートカットするように点Ｐ８まで移動させ、つぎに点Ｐ８から移動終了点Ｐ４までハンド位置２３ａの直線動作Ｂを行い、ワークＷを一方のプロセスチャンバから他方のプロセスチャンバまで搬送させる場合を想定する。
この場合も前述の実施例と同様にして制御を行うことができる。なお、以下では重複する詳細な説明は省略する。
（仮想上の動作開始／終了点Ｐ２、Ｐ３の探索）
・合成移動軌跡ＡＤに沿って移動させるための仮想上の動作開始／終了点Ｐ２の探索について
　合成移動軌跡ＡＤに入る前より行なわれるべき先行直線動作Ａの仮想上の動作終了点と、合成移動軌跡ＡＤを抜けた以後も行なわれるべき後行旋回動作Ｄの仮想上の動作開始点とが一致するように仮想上の動作開始／終了点Ｐ２が探索される。
・合成移動軌跡ＤＢに沿って移動させるための仮想上の動作開始／終了点Ｐ３の探索について
合成移動軌跡ＤＢに入る前より行なわれるべき先行旋回動作Ｄの仮想上の動作終了点と、合成移動軌跡ＤＢを抜けた以後も行なわれるべき後行直線動作Ｂの仮想上の動作開始点とが一致するように仮想上の動作開始／終了点Ｐ３が探索される。
（直線動作Ａ，旋回動作Ｄ、直線動作Ｂ毎のモータ１１、１２、１３の制御位置の演算）
・合成移動軌跡ＡＤに沿って移動させるためのモータ制御位置の演算
先行直線動作Ａが仮想上の動作開始／終了点Ｐ２で終了し、かつ後行旋回動作Ｄが仮想上の動作開始／終了点Ｐ２から、先行直線動作Ａが終了するよりも時間的に前に開始するように、先行直線動作Ａを実現するためのモータ１１、１２、１３それぞれの先行直線動作用制御位置Ａ１nA、Ａ２nA、Ａ３nAを初期位置Ａ１ｓA、Ａ２ｓA、Ａ３ｓAから終端値Ａ１EA、Ａ２EA、Ａ３EAまで演算するとともに、後行旋回動作Ｄを実現するためのモータ１１、１２、１３それぞれの後行旋回動作用制御位置Ｄ１nD、Ｄ２nD、Ｄ３nDを初期位置Ｄ１ｓD、Ｄ２ｓD、Ｄ３ｓDから終端位置Ｄ１ED、Ｄ２ED、Ｄ３EDまで演算する。
詳細な演算は、前述の（１）、（２）式において「Ｂ」を「Ｄ」に読み替えたものとして示される。
・合成移動軌跡ＤＢに沿って移動させるためのモータ制御位置の演算
先行旋回動作Ｄが仮想上の動作開始／終了点Ｐ３で終了し、かつ後行直線動作Ｂが仮想上の動作開始／終了点Ｐ３から、先行旋回動作Ｄが終了するよりも時間的に前に開始するように、先行旋回動作Ｄを実現するためのモータ１１、１２、１３それぞれの先行旋回動作用制御位置Ｄ１nD、Ｄ２nD、Ｄ３nDを初期位置Ｄ１ｓD、Ｄ２ｓD、Ｄ３ｓDから終端値Ｄ１ED、Ｄ２ED、Ｄ３EDまで演算するとともに、後行直線動作Ｂを実現するためのモータ１１、１２、１３それぞれの後行直線動作用制御位置Ｂ１nB、Ｂ２nB、Ｂ３nBを初期位置Ｂ１ｓB、Ｂ２ｓB、Ｂ３ｓBから終端位置Ｂ１EB、Ｂ２EB、Ｂ３EBまで演算する。
詳細な演算は、前述の（１）、（２）式において「Ａ」を「Ｄ」に読み替えたものとして示される。
なお旋回動作Ｄに関しての重複した演算は当然省略することができる。
（移動軌跡Ｃに沿ってハンド位置２３ａを移動させるためのモータ１１、１２、１３の目標制御位置の演算）
・合成移動軌跡ＡＤに沿って移動させるためのモータ目標制御位置の演算
後行旋回動作用制御位置の初期位置Ｄ１ｓD、Ｄ２ｓD、Ｄ３ｓDをそれぞれ、先行直線動作用制御位置の終端位置Ａ１EA、Ａ２EA、Ａ３EAに一致させる条件を付加した上で、先行直線動作用制御位置と後行旋回動作用制御位置に基づき、ハンド位置２３ａが移動軌跡Ｃに沿って移動するための各モータ１１、１２、１３の今回ｎの目標制御位置Ｍ１n、Ｍ２n、Ｍ３nを演算する。
詳細な演算は、前述の（２）～（１１）式において「Ｂ」を「Ｄ」に読み替えたものとして示される。
・合成移動軌跡ＤＢに沿って移動させるためのモータ目標制御位置の演算
後行直線動作用制御位置の初期位置Ｂ１ｓB、Ｂ２ｓB、Ｂ３ｓBをそれぞれ、先行旋回動作用制御位置の終端位置Ｄ１ED、Ｄ２ED、Ｄ３EDに一致させる条件を付加した上で、先行旋回動作用制御位置と後行直線動作用制御位置に基づき、ハンド位置２３ａが移動軌跡Ｃに沿って移動するための各モータ１１、１２、１３の今回ｎの目標制御位置Ｍ１n、Ｍ２n、Ｍ３nを演算する。
詳細な演算は、前述の（２）～（１１）式において「Ａ」を「Ｄ」に読み替えたものとして示される。
なお旋回動作Ｄに関しての重複した演算は当然省略することができる。
（モータ１１、１２、１３の制御）
つぎに上記のごとく読み替えた（３）～（１１）を用いて目標制御位置Ｍ１n、Ｍ２n、Ｍ３nがそれぞれ得られるようにモータ１１、１２、１３を制御して、ハンド位置２３ａを移動軌跡Ｃに沿って移動させる。
　この結果、ハンド位置２３ａは、移動開始点Ｐ１から点Ｐ５まで直線状に移動し、ついで点Ｐ５から点Ｐ６まで略円弧状に合成移動軌跡ＡＤに沿って移動し、ついで点Ｐ６から点Ｐ７まで旋回移動し、ついで点Ｐ７から点Ｐ８まで略円弧状に合成移動軌跡ＤＢに沿って移動し、ついで点Ｐ８から移動終了点Ｐ４まで直線状に移動する。
このためワークＷを高速かつスムーズに搬送させながらも、合成移動軌跡ＡＤおよびＤＢを予め求めておくという前処理や合成移動軌跡ＡＤおよびＤＢ上の制御値を求めるための特別な関数が不要となるため、ロボット制御の前処理に要する処理時間を飛躍的に短縮させることができ、その結果として、演算処理の負担が減りロボット制御システムの簡素化を図ることができる。
以上の説明では、直線動作と直線動作を合成する例、直線動作と旋回動作を合成する例について説明したが、これらはあくまで一例であり、任意の動作同士を同様に合成する実施も当然可能である。また２つの動作を合成する場合を例にとり説明したが、３以上の動作を同様に合成する実施も当然可能である。
複数のモータの複合的な動作として直線動作、旋回動作等が実現され、それらを合成する場合を例にとり説明した。しかし、一のモータによる動作と一のモータによる動作とを合成する実施も当然可能である。
ここで、仮想モータという考え方がある。仮想モータとは、ロボットの動作に応じた専用のモータがあるという考え方である。たとえばハンドを直線的に動かすときにはハンドを直線状に移動させる仮想モータがあり、ハンドを旋回動作させるときにはハンドを旋回動作させる仮想モータがあると考える。仮想モータにも本発明を適用することができる。
たとえば図１０に示す合成移動軌跡に沿ってハンド位置２３ａを移動させる場合には、直線動作に対応する仮想モータと旋回動作に対応する仮想モータを定め、先行直線動作用制御値（直動位置）および後行旋回動作用制御値（旋回角度）をそれぞれ、先行動作に対応する仮想モータの制御値および後行旋回動作に対応する仮想モータの制御値として同様の演算を行えばよい。
以上実施例では、ロボットとして水平多関節ロボットを想定して説明したが、これはあくまで一例であり、垂直多関節ロボットなどの任意の形式のロボットに適用することができる。
また実施例では、ロボットを駆動するアクチュエータとしてモータを想定したが、シリンダなどの他の任意のアクチュエータによって駆動されるロボットにも当然本発明を適用することができる。またアクチュエータを駆動する媒体は、電気、油圧、空圧等任意のものを当然使用することができる。また、ツールとしてハンドを備えたワーク搬送ロボットを想定して説明したが、本発明はワーク搬送ロボットに限定されるわけではなく、溶接作業用のトーチ、切断加工用のトーチなど他の任意のツールを備えたロボットに当然適用することができる。
図１は従来技術１を説明する図である。 図２は従来技術２を説明する図である。 図３は、実施例のロボット制御システムの構成を示す図である。 図４（ａ）、（ｂ）は、ロボットの動きを水平面で概念的に示した図である。 図５（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、ハンド位置を直線動作させる場合、ハンド位置を旋回動作させる場合の移動軌跡と、モータの駆動制御指令との関係を示した図である。 図６は、実施例の移動軌跡の一例を示した図である。 図７は実施例の処理の流れを概略的に示すフローチャートである。 図８は図７の処理を詳細に示したフローチャートである。 図９は、先行直線動作と後行直線動作の速度変化パターンの一例を示した図である。 図１０は、図２と同様の移動軌跡を示した図である。

Claims (8)

  1. アクチュエータを有し、当該アクチュエータの制御値を所定の制御周期毎に変化させることによりロボットのツールを所望する移動軌跡に沿って移動開始点から移動終了点まで変化させるロボットの制御装置において、
    前記所望する移動軌跡の途中で、少なくとも２つの動作を合成した合成移動軌跡に沿って前記ツールを移動させる際に適用される制御装置であって、
    前記合成移動軌跡に入る前より行なわれるべき先行動作の仮想上の動作終了点と、前記合成移動軌跡を抜けた以後も行なわれるべき後行動作の仮想上の動作開始点とが一致するように仮想上の動作開始／終了点を探索する仮想上の動作開始／終了点探索手段と、
    前記先行動作が前記仮想上の動作開始／終了点で終了し、かつ前記後行動作が前記仮想上の動作開始／終了点から、前記先行動作が終了するよりも時間的に前に開始するように、前記先行動作を実現するための先行動作用制御値を初期値から終端値まで演算するとともに、前記後行動作を実現するための後行動作用制御値を初期値から終端値まで演算する制御値演算手段と、
    前記後行動作用制御値の初期値を、前記先行動作用制御値の終端値に一致させる条件を付加した上で、前記ツールが前記合成移動軌跡に沿って移動する区間におけるアクチュエータの今回の目標制御値を、前記先行動作用制御値の今回値と前回値との差分値と、前記後行動作用制御値の今回値と前回値との差分値とを加算した値に基づき演算するアクチュエータ目標制御値演算手段と、
    前記演算された目標制御値が得られるようにアクチュエータを制御して前記ツールを前記合成移動軌跡に沿って移動させる制御手段と
    を備えたことを特徴とするロボットの制御装置。
  2. 前記ロボットは、前記ツールとしてワークを搬送するハンドを備えたワーク搬送ロボットであること
    を特徴とする請求項１記載のロボットの制御装置。
  3. アクチュエータは、複数のモータであり、
    先行動作用制御値および後行動作用制御値はそれぞれ、前記ツールの位置に対応する複数のモータの制御位置として演算されること
    を特徴とする請求項１または２記載のロボットの制御装置。
  4. 前記アクチュエータは、複数の仮想モータであり、
    前記少なくとも２つの動作に対応して仮想モータが定められ、
    先行動作用制御値および後行動作用制御値はそれぞれ、先行動作に対応する仮想モータの制御値および後行動作に対応する仮想モータの制御値として演算されること
    を特徴とする請求項１または２記載のロボットの制御装置。
  5. 先行動作用制御値および後行動作用制御値はそれぞれ、逐次の制御周期毎の関数値として演算されること
    を特徴とする請求項１から４に記載のロボットの制御装置。
  6. アクチュエータを有したロボットの当該アクチュエータの制御値を所定の制御周期毎に変化させることによりロボットのツールを所望する移動軌跡に沿って移動開始点から移動終了点まで変化させるロボットの制御方法において、
    前記所望する移動軌跡の途中で、少なくとも２つの動作を合成した合成移動軌跡に沿って前記ツールを移動させる際に適用される制御方法であって、
    前記合成移動軌跡に入る前より行なわれるべき先行動作の仮想上の動作終了点と、前記合成移動軌跡を抜けた以後も行なわれるべき後行動作の仮想上の動作開始点とが一致するように仮想上の動作開始／終了点を演算し、
    前記先行動作が前記仮想上の動作開始／終了点で終了し、かつ前記後行動作が前記仮想上の動作開始／終了点から、前記先行動作が終了するよりも時間的に前に開始するように、前記先行動作を実現するための先行動作用制御値を初期値から終端値まで演算するとともに、前記後行動作を実現するための後行動作用制御値を初期値から終端値まで演算し、
    前記後行動作用制御値の初期値を、前記先行動作用制御値の終端値に一致させる条件を付加した上で、前記ツールが前記合成移動軌跡に沿って移動する区間におけるアクチュエータの今回の目標制御値を、前記先行動作用制御値の今回値と前回値との差分値と、前記後行動作用制御値の今回値と前回値との差分値とを加算した値に基づき演算し、
    前記演算された目標制御値が得られるようにアクチュエータを制御して前記ツールを前記合成移動軌跡に沿って移動させる制御を行なう
    ことを特徴とするロボットの制御方法。
  7. 先行動作用制御値を初期値から終端値まで演算するための先行動作用変換関数を予め用意するとともに、後行動作用制御値を初期値から終端値まで演算するための後行動作用変換関数を予め用意し、
    所定の制御周期毎に、先行動作用変換関数を用いて先行動作用制御値が演算されるとともに、後行動作用変換関数を用いて後行動作用制御値が演算される
    ことを特徴とする請求項１記載のロボットの制御装置。
  8. 先行動作用制御値を初期値から終端値まで演算するための先行動作用変換関数を予め用意するとともに、後行動作用制御値を初期値から終端値まで演算するための後行動作用変換関数を予め用意し、
    所定の制御周期毎に、先行動作用変換関数を用いて先行動作用制御値が演算されるとともに、後行動作用変換関数を用いて後行動作用制御値が演算される
    ことを特徴とする請求項６記載のロボットの制御方法。
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