JP2506760B2 - ロボットの制御装置 - Google Patents
ロボットの制御装置Info
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- JP2506760B2 JP2506760B2 JP62114146A JP11414687A JP2506760B2 JP 2506760 B2 JP2506760 B2 JP 2506760B2 JP 62114146 A JP62114146 A JP 62114146A JP 11414687 A JP11414687 A JP 11414687A JP 2506760 B2 JP2506760 B2 JP 2506760B2
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-
- 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
- G05B19/00—Programme-control systems
- G05B19/02—Programme-control systems electric
- G05B19/42—Recording and playback systems, i.e. in which the programme is recorded from a cycle of operations, e.g. the cycle of operations being manually controlled, after which this record is played back on the same machine
- G05B19/425—Teaching successive positions by numerical control, i.e. commands being entered to control the positioning servo of the tool head or end effector
-
- 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
- G05B2219/36—Nc in input of data, input key till input tape
- G05B2219/36471—Recording speed different from playback speed
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
- Y02P90/02—Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、連続経路動作の教示およびその再生動作
が可能なロボットの制御装置に関するものである。
が可能なロボットの制御装置に関するものである。
従来の技術 連続経路動作を教示・再生する方法として従来次のよ
うなものがあった。
うなものがあった。
すなわち、直接操作者がロボット先端を持ちロボット
を動かしてロボットに動作軌跡を描かせ、その間一定時
間毎のロボットの駆動各軸の回転角を検出し記憶してお
き、再生時には記憶されたロボットの駆動各軸の回転角
を動作目標位置として一定時間毎にとり出してロボット
の動作指令値として与えてロボットを動作させるもので
ある。
を動かしてロボットに動作軌跡を描かせ、その間一定時
間毎のロボットの駆動各軸の回転角を検出し記憶してお
き、再生時には記憶されたロボットの駆動各軸の回転角
を動作目標位置として一定時間毎にとり出してロボット
の動作指令値として与えてロボットを動作させるもので
ある。
発明が解決しようとする問題点 しかしながら前記方法では、教示時に操作者が直接動
かしたロボットの経路教示時の速度の定数倍でしか再生
時にロボットは動作しない。すなわち、教示時の操作者
の動作速度の変化が再生時の動作にも速度の変化として
あらわれる。したがって教示時に操作者は、所望の経路
を正確にたどること以外に、動作速度も考慮して教示し
なければならないという問題がある。例えば、所定経路
上に均一にシール剤を塗布するシール剤塗布作業のよう
に、曲線上で一定動作速度を保つ必要のある動作を教示
することは非常に難しい。
かしたロボットの経路教示時の速度の定数倍でしか再生
時にロボットは動作しない。すなわち、教示時の操作者
の動作速度の変化が再生時の動作にも速度の変化として
あらわれる。したがって教示時に操作者は、所望の経路
を正確にたどること以外に、動作速度も考慮して教示し
なければならないという問題がある。例えば、所定経路
上に均一にシール剤を塗布するシール剤塗布作業のよう
に、曲線上で一定動作速度を保つ必要のある動作を教示
することは非常に難しい。
本発明は上記従来の問題点を解消し、再生時にロボッ
トを一定速度で動作させることにより再生時の動作速度
が教示時の動作速度に影響されないようにしたロボット
の制御装置を提供するものである。
トを一定速度で動作させることにより再生時の動作速度
が教示時の動作速度に影響されないようにしたロボット
の制御装置を提供するものである。
更に本発明は、再生時にロボットを経路教示時の速度
どおりに動作させることと、指定された一定速度で動作
させることの選択が可能なロボットの制御装置を提供す
るものである。
どおりに動作させることと、指定された一定速度で動作
させることの選択が可能なロボットの制御装置を提供す
るものである。
問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために、本発明はロボットの動
作開始位置を検出し記憶した後、一定時間ごとに移動さ
れたロボットの動作位置を検出し記憶する連続位置記憶
手段と、前記連続位置記憶手段の動作開始信号および終
了信号を操作者の指示により発生する開始終了信号発生
手段と、前記開始位置から前記連続位置記憶手段によっ
て記憶された各位置までの教示経路上のロボットの動作
距離を求めて記憶する経路動作距離記憶手段と、教示時
に記憶された経路上の動作位置の回転および直交の各成
分を開始位置からの動作距離によって補間することによ
り、指定された動作速度に応じてロボットの一定時間ご
との動作目標位置を算出し、動作目標位置信号を発生す
る動作目標位置信号発生手段と、発生された前記動作目
標位置信号に応じてロボットを駆動する手段とを有する
ロボットの制御装置であって前記連続位置記憶手段が、
一定時間ごとに検出された動作位置と直前に記憶された
位置との距離が一定閾値以上でなければ検出された位置
を記憶せず、記憶する場合には開始位置からの経過時間
をも同時に記憶し、開始終了信号発生手段によって発生
される終了信号に応じてその時点でのロボット動作位置
と開始位置からの経過時間を記憶することを特徴とす
る。
作開始位置を検出し記憶した後、一定時間ごとに移動さ
れたロボットの動作位置を検出し記憶する連続位置記憶
手段と、前記連続位置記憶手段の動作開始信号および終
了信号を操作者の指示により発生する開始終了信号発生
手段と、前記開始位置から前記連続位置記憶手段によっ
て記憶された各位置までの教示経路上のロボットの動作
距離を求めて記憶する経路動作距離記憶手段と、教示時
に記憶された経路上の動作位置の回転および直交の各成
分を開始位置からの動作距離によって補間することによ
り、指定された動作速度に応じてロボットの一定時間ご
との動作目標位置を算出し、動作目標位置信号を発生す
る動作目標位置信号発生手段と、発生された前記動作目
標位置信号に応じてロボットを駆動する手段とを有する
ロボットの制御装置であって前記連続位置記憶手段が、
一定時間ごとに検出された動作位置と直前に記憶された
位置との距離が一定閾値以上でなければ検出された位置
を記憶せず、記憶する場合には開始位置からの経過時間
をも同時に記憶し、開始終了信号発生手段によって発生
される終了信号に応じてその時点でのロボット動作位置
と開始位置からの経過時間を記憶することを特徴とす
る。
また、本発明は、ロボットの動作開始位置を検出し記
憶した後、一定時間ごとに移動されたロボットの動作位
置を検出し記憶する連続位置記憶手段と、前記連続位置
記憶手段の動作開始信号および終了信号を操作者の指示
により発生する開始終了信号発生手段と、前記開始位置
から前記連続位置記憶手段によって記憶された各位置ま
での教示経路上のロボットの動作距離を求めて記憶する
経路動作距離手段とを有すると共に、教示された連続経
路動作の再生において、操作者の操作により経路教示時
の速度どおりに再生するか、指定された一定速度によっ
て動作再生を行うかを選択する再生選択手段と、前記再
生選択手段により一定速度による動作再生が選択された
場合に、教示時に記憶された経路上の動作位置の回転お
よび直交の各成分を開始位置からの動作距離によって補
間することにより、指定された動作速度に応じてロボッ
トの一定時間ごとの動作目標位置を算出し、動作目標位
置信号を発生する動作目標位置信号発生手段と、発生さ
れた前記動作目標位置信号に応じてロボットを駆動する
手段とを有するロボットの制御装置であって、連続位置
記憶手段が、一定時間ごとに検出された動作位置と直前
に記憶された位置との距離が一定閾値以上でなければ検
出された位置を記憶せず、記憶する場合には開始位置か
らの経過時間をも同時に記憶し、開始終了信号発生手段
によって発生される終了信号に応じてその時点でのロボ
ット動作位置と開始位置からの経過時間を記憶すること
を特徴とする。
憶した後、一定時間ごとに移動されたロボットの動作位
置を検出し記憶する連続位置記憶手段と、前記連続位置
記憶手段の動作開始信号および終了信号を操作者の指示
により発生する開始終了信号発生手段と、前記開始位置
から前記連続位置記憶手段によって記憶された各位置ま
での教示経路上のロボットの動作距離を求めて記憶する
経路動作距離手段とを有すると共に、教示された連続経
路動作の再生において、操作者の操作により経路教示時
の速度どおりに再生するか、指定された一定速度によっ
て動作再生を行うかを選択する再生選択手段と、前記再
生選択手段により一定速度による動作再生が選択された
場合に、教示時に記憶された経路上の動作位置の回転お
よび直交の各成分を開始位置からの動作距離によって補
間することにより、指定された動作速度に応じてロボッ
トの一定時間ごとの動作目標位置を算出し、動作目標位
置信号を発生する動作目標位置信号発生手段と、発生さ
れた前記動作目標位置信号に応じてロボットを駆動する
手段とを有するロボットの制御装置であって、連続位置
記憶手段が、一定時間ごとに検出された動作位置と直前
に記憶された位置との距離が一定閾値以上でなければ検
出された位置を記憶せず、記憶する場合には開始位置か
らの経過時間をも同時に記憶し、開始終了信号発生手段
によって発生される終了信号に応じてその時点でのロボ
ット動作位置と開始位置からの経過時間を記憶すること
を特徴とする。
作用 第１図は本発明の構成要件の相互の関係を示した図で
ある。なお、本発明においては、所望の経路精度を保つ
のに必要で、しかもできるだけ少ない位置を記憶するよ
うに、教示時に検出された位置を記憶するかどうかを、
直前に記憶した位置からの動作距離および動作経路の直
線性を自動的に判別する手段を用いて決定している。
ある。なお、本発明においては、所望の経路精度を保つ
のに必要で、しかもできるだけ少ない位置を記憶するよ
うに、教示時に検出された位置を記憶するかどうかを、
直前に記憶した位置からの動作距離および動作経路の直
線性を自動的に判別する手段を用いて決定している。
教示時に、操作者の操作で開始終了信号発生手段１よ
り発生される開始信号が出てから終了信号が出るまでの
間、連続位置記憶手段２は一定時間ごとに動作位置検出
手段３により検出されるロボット４の位置を必要なだけ
自動的に記憶する。連続位置記憶手段２においては、教
示すべき経路を必要な精度に応じて適当に小さな記憶量
で記憶するために、直前に記憶された位置からの動作距
離および直前に記憶された位置からの動作直線性を判別
し、検出されたロボット４の新しい位置を記憶するかど
うかを決定する。さらに、経路動作距離記憶手段５は、
記憶された経路上の各位置に対して、開始位置からの動
作距離を計算し記憶する。
り発生される開始信号が出てから終了信号が出るまでの
間、連続位置記憶手段２は一定時間ごとに動作位置検出
手段３により検出されるロボット４の位置を必要なだけ
自動的に記憶する。連続位置記憶手段２においては、教
示すべき経路を必要な精度に応じて適当に小さな記憶量
で記憶するために、直前に記憶された位置からの動作距
離および直前に記憶された位置からの動作直線性を判別
し、検出されたロボット４の新しい位置を記憶するかど
うかを決定する。さらに、経路動作距離記憶手段５は、
記憶された経路上の各位置に対して、開始位置からの動
作距離を計算し記憶する。
再生時には、再生選択手段６によって動作速度指定で
の再生が選択されると、動作目標位置信号発生手段７に
よって、与えられた速度にしたがって経路開始位置から
の再生時動作時間と動作距離を対応させ、経路上の動作
距離をパラメタとして記憶された経路上の動作位置を補
間し、所定時刻の動作目標位置を求める。例えば、速度
の大きさ一定で動作させる場合、経路上の動作距離を一
定量ずつ増すように補間計算して経路上の一定時間ごと
の動作目標位置を求める。そして、求められた動作目標
位置に応じてロボット駆動手段８によってロボットは経
路上を動作する。
の再生が選択されると、動作目標位置信号発生手段７に
よって、与えられた速度にしたがって経路開始位置から
の再生時動作時間と動作距離を対応させ、経路上の動作
距離をパラメタとして記憶された経路上の動作位置を補
間し、所定時刻の動作目標位置を求める。例えば、速度
の大きさ一定で動作させる場合、経路上の動作距離を一
定量ずつ増すように補間計算して経路上の一定時間ごと
の動作目標位置を求める。そして、求められた動作目標
位置に応じてロボット駆動手段８によってロボットは経
路上を動作する。
実施例 以下、本発明の実施例について図面を参照して具体的
に説明する。
に説明する。
第２図は本実施例について使用したロボットの外観図
である。このロボットは水平多関節ロボットと呼ばれる
産業用ロボットの一種であり、モータで駆動される４つ
の軸を有し、４自由度の運動が可能である。モータ103
a,103bによりリンク機構100a〜ｄを介してバンド101の
水平方向の動作が可能で、リンク機構100a〜ｄ先端のリ
ニアモータ103cによりハンド101の上下方向の動作が可
能で、ハンド101基部のモータ103dによりハンド101の回
転動作が可能である。
である。このロボットは水平多関節ロボットと呼ばれる
産業用ロボットの一種であり、モータで駆動される４つ
の軸を有し、４自由度の運動が可能である。モータ103
a,103bによりリンク機構100a〜ｄを介してバンド101の
水平方向の動作が可能で、リンク機構100a〜ｄ先端のリ
ニアモータ103cによりハンド101の上下方向の動作が可
能で、ハンド101基部のモータ103dによりハンド101の回
転動作が可能である。
すなわち、動作範囲内において、ロボット先端のハン
ド101の位置を、３次元空間の任意の点および任意のハ
ンド回転角にとらせることができる。本実施例における
位置は、ハンド姿勢も含むものであり、実施例における
位置は、ハンドの３次元直交座標系の点座標値X,Y,Zお
よびハンドの向きθの４つの数値によって決定すること
ができる。
ド101の位置を、３次元空間の任意の点および任意のハ
ンド回転角にとらせることができる。本実施例における
位置は、ハンド姿勢も含むものであり、実施例における
位置は、ハンドの３次元直交座標系の点座標値X,Y,Zお
よびハンドの向きθの４つの数値によって決定すること
ができる。
ロボットの位置検出は、各駆動モータ103a,103bにと
りつけられたエンコーダによって関節角度を検出し、ア
ーム長等を考慮して計算によりハンド位置（X,Y,Z,θ）
を求める。ロボットは、内部にマイクロコンピュータと
メモリを内蔵しプログラムによって動作する制御装置10
2に接続され、制御装置には、さらに教示用操作ボック
ス104とプログラムコンソール105が接続される。教示用
操作ボックス104は、教示時に操作者が操作して、ロボ
ットまたは制御装置102に指示を与えるための信号を発
生する。また、プログラムコンソール105は、ディスプ
レイとキーボードを有し、ロボットの作業・動作に関す
るプログラム・データの編集や、ロボットを動作させる
ために指定することが必要な各種パラメタの設定のため
に使用される。なお、ロボットの動作制御は、動作目標
位置（X,Y,Z,θ）から、これに対応する関節角度・モー
タ駆動量を制御装置内のマイクロコンピュータが計算
し、それにしたがってモータを制御することによって行
われる。
りつけられたエンコーダによって関節角度を検出し、ア
ーム長等を考慮して計算によりハンド位置（X,Y,Z,θ）
を求める。ロボットは、内部にマイクロコンピュータと
メモリを内蔵しプログラムによって動作する制御装置10
2に接続され、制御装置には、さらに教示用操作ボック
ス104とプログラムコンソール105が接続される。教示用
操作ボックス104は、教示時に操作者が操作して、ロボ
ットまたは制御装置102に指示を与えるための信号を発
生する。また、プログラムコンソール105は、ディスプ
レイとキーボードを有し、ロボットの作業・動作に関す
るプログラム・データの編集や、ロボットを動作させる
ために指定することが必要な各種パラメタの設定のため
に使用される。なお、ロボットの動作制御は、動作目標
位置（X,Y,Z,θ）から、これに対応する関節角度・モー
タ駆動量を制御装置内のマイクロコンピュータが計算
し、それにしたがってモータを制御することによって行
われる。
以下、本実施例における連続経路動作の教示および再
生について第３図〜第９図に基づいて説明する。
生について第３図〜第９図に基づいて説明する。
連続経路動作の教示においては、操作者は、教示用操
作ボックス104の１つのボタン（図示せず）を押して第
１図の連続位置記憶手段２の動作開始信号を発生させ、
ロボット先端を所望の経路で動かし、経路の終点におい
て教示用操作ボックス104の１つのボタンを押して連続
位置記憶手段２の動作終了信号を発生させる。制御装置
102では、開始信号が発生されると、その時点でのロボ
ットの位置を検出して記憶し、その後終了信号が発生さ
れるまで、一定時間ごとにロボットの位置を検出し、次
に述べる動作距離判別と直線判別において検出位置記憶
OKの結果が出ると、検出された位置と開始信号発生から
の経過時間を記憶する。この処理のフローチャートを第
３図に示す。また動作距離判別の処理のフローチャート
を第４図に、直線性判別の処理のフローチャートを第５
図に示す。
作ボックス104の１つのボタン（図示せず）を押して第
１図の連続位置記憶手段２の動作開始信号を発生させ、
ロボット先端を所望の経路で動かし、経路の終点におい
て教示用操作ボックス104の１つのボタンを押して連続
位置記憶手段２の動作終了信号を発生させる。制御装置
102では、開始信号が発生されると、その時点でのロボ
ットの位置を検出して記憶し、その後終了信号が発生さ
れるまで、一定時間ごとにロボットの位置を検出し、次
に述べる動作距離判別と直線判別において検出位置記憶
OKの結果が出ると、検出された位置と開始信号発生から
の経過時間を記憶する。この処理のフローチャートを第
３図に示す。また動作距離判別の処理のフローチャート
を第４図に、直線性判別の処理のフローチャートを第５
図に示す。
動作距離判別は検出されたロボットの位置が直前に記
憶された位置から一定距離以上離れていなければ、ロボ
ットがほとんど動いていないものとして検出された位置
を記憶しないようにするためのものである。第４図のフ
ローチャート中の変数ａは前記一定距離の値として操作
者により設定される数値である。
憶された位置から一定距離以上離れていなければ、ロボ
ットがほとんど動いていないものとして検出された位置
を記憶しないようにするためのものである。第４図のフ
ローチャート中の変数ａは前記一定距離の値として操作
者により設定される数値である。
また、直線性判別は、第５図のフローチャートのよう
に、２種類の直線性の評価を行い、設定数値b,cで指示
される以上に動作経路が直線的であると判定される場合
には検出された位置を記憶しないようにするためのもの
である。すなわち、直前に記憶された位置から最新の検
出位置までの動作距離累計値Ｓと直線距離ｌとの差が一
定値以上であれば最新の検出位置付近での動作経路の曲
がり方が大きいと判断し最新の検出位置を記憶する。第
５図のフローチャート中の変数ｂは動作距離累計値Ｓと
直線距離ｌとの差と比較される一定値として操作者によ
り設定される数値である。また、２回前に記憶された位
置から直前に記憶された位置への方向ベクトルE1と直前
に記憶された位置から最新の検出位置への方向ベクトル
E2のなす角度を、E1とE2の内積を計算することにより評
価し、内積が一定値より小さければ動作経路の曲がり方
が大きいと判断し、最新の検出位置を記憶する。第５図
のフローチャート中の変数ｃは、内積と比較される一定
値として操作者により設定される数値である。動作距離
判別と直線性判別は、いずれも再生時の経路補間精度に
対して必要以上に位置データを記憶しないようにして膨
大な容量の記憶装置を使わずにすむようにすることが目
的であり、設定数値a,b,cは、プログラムコンソール105
から入力して設定され制御装置内のメモリに記憶され
る。
に、２種類の直線性の評価を行い、設定数値b,cで指示
される以上に動作経路が直線的であると判定される場合
には検出された位置を記憶しないようにするためのもの
である。すなわち、直前に記憶された位置から最新の検
出位置までの動作距離累計値Ｓと直線距離ｌとの差が一
定値以上であれば最新の検出位置付近での動作経路の曲
がり方が大きいと判断し最新の検出位置を記憶する。第
５図のフローチャート中の変数ｂは動作距離累計値Ｓと
直線距離ｌとの差と比較される一定値として操作者によ
り設定される数値である。また、２回前に記憶された位
置から直前に記憶された位置への方向ベクトルE1と直前
に記憶された位置から最新の検出位置への方向ベクトル
E2のなす角度を、E1とE2の内積を計算することにより評
価し、内積が一定値より小さければ動作経路の曲がり方
が大きいと判断し、最新の検出位置を記憶する。第５図
のフローチャート中の変数ｃは、内積と比較される一定
値として操作者により設定される数値である。動作距離
判別と直線性判別は、いずれも再生時の経路補間精度に
対して必要以上に位置データを記憶しないようにして膨
大な容量の記憶装置を使わずにすむようにすることが目
的であり、設定数値a,b,cは、プログラムコンソール105
から入力して設定され制御装置内のメモリに記憶され
る。
次に記憶された位置の各成分を開始位置からの時間で
補間し、補間して得られる各点における距離の微分値を
計算し、これをシンプソンの方法で積分することによ
り、開始位置から記憶された各位置までの経路上の動作
距離を求めて記憶する。第６図は記憶されるデータの構
造の説明図である。この例では、開始位置・終了位置を
含めてｎ＋１組のデータが記憶されている。
補間し、補間して得られる各点における距離の微分値を
計算し、これをシンプソンの方法で積分することによ
り、開始位置から記憶された各位置までの経路上の動作
距離を求めて記憶する。第６図は記憶されるデータの構
造の説明図である。この例では、開始位置・終了位置を
含めてｎ＋１組のデータが記憶されている。
記憶された位置の各成分の時間での補間は、動作再生
時の補間と同じ方法であることが望ましく、本実施例で
はスプライン補間を用いている。具体的には次のような
計算を行う。
時の補間と同じ方法であることが望ましく、本実施例で
はスプライン補間を用いている。具体的には次のような
計算を行う。
まず、教示経路のはじめと終わりの区間においてもス
プライン補間が可能となるようにするために、仮想的に
t-1，t-2，tn+1，tn+2およびそれぞれに対応するX-1，X
-2，Xn+1，Xn+2，Y-1，Y-2，Yn+1，Yn+2，Z-1，Z-2，Z
n+1，Zn+2を２次曲線による近似で求める。
プライン補間が可能となるようにするために、仮想的に
t-1，t-2，tn+1，tn+2およびそれぞれに対応するX-1，X
-2，Xn+1，Xn+2，Y-1，Y-2，Yn+1，Yn+2，Z-1，Z-2，Z
n+1，Zn+2を２次曲線による近似で求める。
t-1＝t0−（t-2−t1），tn+1＝tn＋（tn-1−tn-2） t-2＝t-1−（t1−t0），tn+2＝tn+1＋（tn−tn-1） 関数ｑを と定義すると X-1＝ｑ（t-1，t0，t1，t2，X0，X1，X2） X-2＝ｑ（t-2，t0，t1，t2，X0，X1，X2） Xn+1＝ｑ（tn+1，tn，tn-1，tn-2，Xn，Xn-1，Xn-2） Xn+2＝ｑ（tn+2，tn，tn-1，tn-2，Xn，Xn-1，Xn-2） Y-1＝ｑ（t-1，t0，t1，t2，Y0，Y1，Y2） Y-2＝ｑ（t-2，t0，t1，t2，Y0，Y1，Y2） Yn+1＝ｑ（tn+1，tn，tn-1，tn-2，Yn，Yn-1，Yn-2） Yn+2＝ｑ（tn+2，tn，tn-1，tn-2，Yn，Yn-1，Yn-2） Z-1＝ｑ（t-1，t0，t1，t2，Z0，Z1，Z2） Z-2＝ｑ（t-2，t0，t1，t2，Z0，Z1，Z2） Zn+1＝ｑ（tn+1，tn，tn-1，tn-2，Zn，Zn-1，Zn-2） Zn+2＝ｑ（tn+2，tn，tn-1，tn-2，Zn，Zn-1，Zn-2） ｉ＝Ｏ〜ｎ−１についてti＜ｔ＜i+1のｔに対するＸの
補間値は次の３次式により計算される。
補間値は次の３次式により計算される。
Xi(t)＝a0xi＋a1xi(t-ti)＋a2xi(t-ti)2＋a3xi(t-ti)3 ただし、a0xi，a1xi，a2xi，a3xiは次の計算により求め
られる定数である。ti〜ti+1におけるＸ成分の傾きmiを で計算し、これを用いてtiにおけるＸ成分の傾きτｉを ただし、｜mi+1−mi｜＋｜mi-1−mi-2｜＝０の時は で計算しa0xi，a1xi，a2xi，a3xiを求める。
られる定数である。ti〜ti+1におけるＸ成分の傾きmiを で計算し、これを用いてtiにおけるＸ成分の傾きτｉを ただし、｜mi+1−mi｜＋｜mi-1−mi-2｜＝０の時は で計算しa0xi，a1xi，a2xi，a3xiを求める。
a0xi＝Xi a1xi＝τｉ ｉ＝０〜ｎ−１について、ti＜ｔ＜ti+1のｔに対するY,
Zの補間値も上記計算におけるＸをそれぞれY,Zに置き換
えて同様に計算される。
Zの補間値も上記計算におけるＸをそれぞれY,Zに置き換
えて同様に計算される。
上記のようにして求められるti＜ｔ＜ti+1のｔに対す
るX,Y,Zの補間値をXi(t)，Yi(t)，Zi(t)とすると、動作
距離li（ｉ＝１〜ｎ）は、次のように、Xi(t)，Yi(t)，
Zi(t)を微分した計算式を用いて距離の微分地
ｉ（ｔ）を求め、シンプソンの方法により数値積分する
ことにより算出する。
るX,Y,Zの補間値をXi(t)，Yi(t)，Zi(t)とすると、動作
距離li（ｉ＝１〜ｎ）は、次のように、Xi(t)，Yi(t)，
Zi(t)を微分した計算式を用いて距離の微分地
ｉ（ｔ）を求め、シンプソンの方法により数値積分する
ことにより算出する。
ｍをti-1〜tiの区間の数値積分の分割数とすると、 このようにして求められたliを位置データXi，Yi，Ziお
よび時刻tiとともに記憶しておく。
よび時刻tiとともに記憶しておく。
連続経路動作の再生においては、記憶された開始位置
からの経過時間をパラメタとして記憶された各位置の成
分を補間して得られる位置を再生時の各時刻における動
作目標位置としてロボットを動作させると、教示時の動
作速度の定数倍の速度で動作が再生されるが、プログラ
ムコンソールから入力されたプログラムの指定によって
一定速度の動作再生が選択された場合には、記憶された
開始位置からの動作距離をパラメタとして記憶された各
位置の成分をスプライン補間することによって得られる
位置を、再生時の各時刻の動作目標位置としてロボット
に動作させることにより、教示時の動作速度とは全く無
関係に指定された一定の大きさの速度でロボットは教示
された経路上を動作する。
からの経過時間をパラメタとして記憶された各位置の成
分を補間して得られる位置を再生時の各時刻における動
作目標位置としてロボットを動作させると、教示時の動
作速度の定数倍の速度で動作が再生されるが、プログラ
ムコンソールから入力されたプログラムの指定によって
一定速度の動作再生が選択された場合には、記憶された
開始位置からの動作距離をパラメタとして記憶された各
位置の成分をスプライン補間することによって得られる
位置を、再生時の各時刻の動作目標位置としてロボット
に動作させることにより、教示時の動作速度とは全く無
関係に指定された一定の大きさの速度でロボットは教示
された経路上を動作する。
再生時の処理のフローチャートを第７図に示す。はじ
めに、再生選択手段によりセットされるメモリ中のフラ
グをチェックすることにより、経路教示時の速度どおり
に再生するか、指定された一定速度によって動作再生を
行うかの選択を行う。
めに、再生選択手段によりセットされるメモリ中のフラ
グをチェックすることにより、経路教示時の速度どおり
に再生するか、指定された一定速度によって動作再生を
行うかの選択を行う。
経路教示時の速度どおりに再生する場合には、まずは
じめに、時間をパラメタとしたスプライン補間が教示経
路のはじめと終わりの区間でも行えるように、仮想的に
t-1，t-2，tn+1，tn+2，X-1，X-2，Xn+1，Xn+2，Y-1，Y
-2，Yn+1，Yn+2，Z-1，Z-2，Zn+1，Zn+2を求める。そし
て、モータ制御サイクルの単位時間Δｔごとの動作目標
位置を時間ｔをパラメタとした補間計算により求める。
次の動作目標位置を求める処理のフローチャートを第８
図に示す。時刻ｔをΔｔだけ加算し、tiｔ＜ti+1とな
るｉを求め、tj，Xj，Yj，Zj（ｊ＝ｉ−２〜ｓ＋２）を
用いてスプライン補間を行う。
じめに、時間をパラメタとしたスプライン補間が教示経
路のはじめと終わりの区間でも行えるように、仮想的に
t-1，t-2，tn+1，tn+2，X-1，X-2，Xn+1，Xn+2，Y-1，Y
-2，Yn+1，Yn+2，Z-1，Z-2，Zn+1，Zn+2を求める。そし
て、モータ制御サイクルの単位時間Δｔごとの動作目標
位置を時間ｔをパラメタとした補間計算により求める。
次の動作目標位置を求める処理のフローチャートを第８
図に示す。時刻ｔをΔｔだけ加算し、tiｔ＜ti+1とな
るｉを求め、tj，Xj，Yj，Zj（ｊ＝ｉ−２〜ｓ＋２）を
用いてスプライン補間を行う。
t-1，t-2，tn+1，tn+2，X-1，X-2，Xn+1，Xn+2，
Y-1，Y-2，Yn+1，Yn+2，Z-1，Z-2，Zn+1，Zn+2を求める
計算およびスプライン補間の計算は前述の動作距離を求
める時に行う補間計算と同様である。これによって求め
られたX,Y,Zの補間値を次の動作目標位置のX,Y,Z成分と
する。ただし、tn≦ｔとなった場合すなわちｉ＞ｎとな
った場合は、教示された経路の最終点データXn，Yn，Zn
を次の動作目標位置のX,Y,Z成分とする。ハンドの姿勢
成分θについては別にｔに従って等分割の補間を行うこ
とにより次の動作目標値を算出する。
Y-1，Y-2，Yn+1，Yn+2，Z-1，Z-2，Zn+1，Zn+2を求める
計算およびスプライン補間の計算は前述の動作距離を求
める時に行う補間計算と同様である。これによって求め
られたX,Y,Zの補間値を次の動作目標位置のX,Y,Z成分と
する。ただし、tn≦ｔとなった場合すなわちｉ＞ｎとな
った場合は、教示された経路の最終点データXn，Yn，Zn
を次の動作目標位置のX,Y,Z成分とする。ハンドの姿勢
成分θについては別にｔに従って等分割の補間を行うこ
とにより次の動作目標値を算出する。
このようにして求められた次の動作目標位置にしたが
って、ロボットの動作を行うようにモータ制御をするこ
とを教示された経路の最終点まで繰り返し行うことによ
り、経路教示時の速度どおりに動作再生を行うことがで
きる。
って、ロボットの動作を行うようにモータ制御をするこ
とを教示された経路の最終点まで繰り返し行うことによ
り、経路教示時の速度どおりに動作再生を行うことがで
きる。
一方、指定された一定速度によって動作再生を行う場
合には、まずはじめに、動作距離をパラメタとしたスプ
ライン補間が教示経路のはじめと終わりの区間でも行え
るように、仮想的にl-1，l-2，ln+1，ln+2，X-1，X-2，
Xn+1，Xn+2，Y-1，Y-2，Yn+1，Yn+2，Z-1，Z-2，Zn+1，
Zn+2を次の計算により求める。
合には、まずはじめに、動作距離をパラメタとしたスプ
ライン補間が教示経路のはじめと終わりの区間でも行え
るように、仮想的にl-1，l-2，ln+1，ln+2，X-1，X-2，
Xn+1，Xn+2，Y-1，Y-2，Yn+1，Yn+2，Z-1，Z-2，Zn+1，
Zn+2を次の計算により求める。
l-1＝l0−（l2−l1），ln+1＝ln＋（ln-1−ln-2） l-2＝l-1−（l1−l0），ln+2＝ln+1＋（ln−ln-1） X-1＝ｑ（l-1，l0，l1，l2，X0，X1，X2） X-2＝ｑ（l-2，l0，l1，l2，X0，X1，X2） Xn+1＝ｑ（ln+1，ln，ln-1，ln-2，Xn，Xn-1，Xn-2） Xn+2＝ｑ（ln+1，ln，ln-1，ln-2，Xn，Xn-1，Xn-2） Y-1＝ｑ（l-1，l0，l1，l2，Y0，Y1，Y2） Y-2＝ｑ（l-2，l0，l1，l2，Y0，Y1，Y2） Yn+1＝ｑ（ln+1，ln，ln-1，ln-2，Yn，Yn-1，Yn-2） Yn+2＝ｑ（ln+2，ln，ln-1，ln-2，Yn，Yn-1，Yn-2） Z-1＝ｑ（l-1，l0，l1，l2，Z0，Z1，Z2） Z-2＝ｑ（l-2，l0，l1，l2，Z0，Z1，Z2） Zn+1＝ｑ（ln+1，ln，ln-1，ln-2，Zn，Zn-1，Zn-2） Zn+2＝ｑ（ln+2，ln，ln-1，ln-2，Zn，Zn-1，Zn-2） そして、モータ制御サイクルの単位時間Δｔごとの動作
目標位置を動作距離ｌをパラメタとした補間計算により
求める。
目標位置を動作距離ｌをパラメタとした補間計算により
求める。
次の動作目標位置を求める処理のフローチャートを第
９図に示す。速度ｖで時間Δｔに動作する量ｖ・Δｔを
ｌに加算し、liｌ＜li+1となるｉを求め、lj，Xj，
Yj，Zj（ｊ＝ｉ−２〜ｉ＋２）を用いてスプライン補間
を行う。liｌ＜li+1のｌに対するＸの補間値は次の３
次式により求める。
９図に示す。速度ｖで時間Δｔに動作する量ｖ・Δｔを
ｌに加算し、liｌ＜li+1となるｉを求め、lj，Xj，
Yj，Zj（ｊ＝ｉ−２〜ｉ＋２）を用いてスプライン補間
を行う。liｌ＜li+1のｌに対するＸの補間値は次の３
次式により求める。
Xi(l)＝b0xi＋b1xi(l-li)＋b2xi(l-li)2＋b3xi(l-li)3 ただし、b0xi，b1xi，b2xi，b3xiは次の計算により求め
られる定数である。lj〜lj+1におけるＸ成分の傾きｍ′
j（ｊ＝ｉ−２〜ｉ＋２）を で計算し、これを用いて、lkにおけるＸ成分の傾きτ′
k（ｋ＝i,i＋１）を ただし、|m′k+1−ｍ′k｜＋|m′k-1−ｍ′k-2｜＝０
の時は で計算し、b0xi，b1xi，b2xi，b3xiを求める。
られる定数である。lj〜lj+1におけるＸ成分の傾きｍ′
j（ｊ＝ｉ−２〜ｉ＋２）を で計算し、これを用いて、lkにおけるＸ成分の傾きτ′
k（ｋ＝i,i＋１）を ただし、|m′k+1−ｍ′k｜＋|m′k-1−ｍ′k-2｜＝０
の時は で計算し、b0xi，b1xi，b2xi，b3xiを求める。
b0xi＝Xi b1xi＝τ′i liｌ＜li+1のｌに対するY,Zの補間値も上記計算にお
けるＸをそれぞれY,Zに置き換えて同様に計算される。
これによって求められたX,Y,Zの補間値を次の動作目標
位置のX,Y,Z成分とする。ただし、ln≦ｌとなった場
合、すなわちｉ＞ｎとなった場合は、教示された経路の
最終点データXn，Yn，Znを次の動作目標位置のX,Y,Z成
分とする。ハンドの姿勢成分θについては別にｌに従っ
て等分割の補間を行うことにより次の動作目標値を算出
する。
けるＸをそれぞれY,Zに置き換えて同様に計算される。
これによって求められたX,Y,Zの補間値を次の動作目標
位置のX,Y,Z成分とする。ただし、ln≦ｌとなった場
合、すなわちｉ＞ｎとなった場合は、教示された経路の
最終点データXn，Yn，Znを次の動作目標位置のX,Y,Z成
分とする。ハンドの姿勢成分θについては別にｌに従っ
て等分割の補間を行うことにより次の動作目標値を算出
する。
このようにして求められた次の動作目標位置にしたが
って、ロボットの動作を行うようにモータ制御すること
を教示された経路の最終点まで繰り返し行うことによ
り、指定された一定速度ｖで動作再生を行うことができ
る。
って、ロボットの動作を行うようにモータ制御すること
を教示された経路の最終点まで繰り返し行うことによ
り、指定された一定速度ｖで動作再生を行うことができ
る。
発明の効果 以上のように本発明は、直接教示により自動的にロボ
ットの動作経路情報を記憶する過程において、教示経路
上の動作距離のデータも算出し、これを位置データとと
もに記憶しておき、動作再生時には、この動作距離によ
って補間を行うようにしたものであり、経路教示時の速
度どおりの再生とほぼ同じ処理時間で定速再生を行うこ
とができるものである。
ットの動作経路情報を記憶する過程において、教示経路
上の動作距離のデータも算出し、これを位置データとと
もに記憶しておき、動作再生時には、この動作距離によ
って補間を行うようにしたものであり、経路教示時の速
度どおりの再生とほぼ同じ処理時間で定速再生を行うこ
とができるものである。
また、再生選択手段により、経路教示時の速度どおり
の再生と、指定された一定速度による動作再生の選択が
可能となる。
の再生と、指定された一定速度による動作再生の選択が
可能となる。
第１図は本発明の構成の説明図、第２図は本発明の実施
例に用いたロボットの説明図、第３図，第４図，第５図
は同実施例における教示時の処理のフローチャート図、
第６図は同実施例におけるデータの構造の説明図、第７
図，第８図，第９図は同実施例における再生時の処理の
フローチャート図である。 １……開始終了信号発生手段、２……連続位置記憶手
段、３……動作位置検出手段、５……経路動作距離記憶
手段、６……再生選択手段、７……動作目標位置信号発
生手段、８……ロボット駆動手段。
例に用いたロボットの説明図、第３図，第４図，第５図
は同実施例における教示時の処理のフローチャート図、
第６図は同実施例におけるデータの構造の説明図、第７
図，第８図，第９図は同実施例における再生時の処理の
フローチャート図である。 １……開始終了信号発生手段、２……連続位置記憶手
段、３……動作位置検出手段、５……経路動作距離記憶
手段、６……再生選択手段、７……動作目標位置信号発
生手段、８……ロボット駆動手段。
Claims (4)
- 【請求項１】ロボットの動作開始位置を検出し記憶した
後、一定時間ごとに移動されたロボットの動作位置を検
出し記憶する連続位置記憶手段と、前記連続位置記憶手
段の動作開始信号および終了信号を操作者の指示により
発生する開始終了信号発生手段と、前記開始位置から前
記連続位置記憶手段によって記憶された各位置までの教
示経路上のロボットの動作距離を求めて記憶する経路動
作距離記憶手段と、教示時に記憶された経路上の動作位
置の回転および直交の各成分を開始位置からの動作距離
によって補間することにより、指定された動作速度に応
じてロボットの一定時間ごとの動作目標位置を算出し、
動作目標位置信号を発生する動作目標位置信号発生手段
と、発生された前記動作目標位置信号に応じてロボット
を駆動する手段とを有するロボットの制御装置であって
前記連続位置記憶手段が、一定時間ごとに検出された動
作位置と直前に記憶された位置との距離が一定閾値以上
でなければ検出された位置を記憶せず、記憶する場合に
は開始位置からの経過時間をも同時に記憶し、開始終了
信号発生手段によって発生される終了信号に応じてその
時点でのロボット動作位置と開始位置からの経過時間を
記憶することを特徴とするロボットの制御装置。 - 【請求項２】連続位置記憶手段が、動作経路の曲率を表
すパラメタを計算し、直前に記憶された動作位置からの
動作経路の曲率パラメタが一定閾値以上でなければ、一
定時間ごとに検出された位置を記憶しないことを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載のロボットの制御装置。 - 【請求項３】ロボットの動作開始位置を検出し記憶した
後、一定時間ごとに移動されたロボットの動作位置を検
出し記憶する連続位置記憶手段と、前記連続位置記憶手
段の動作開始信号および終了信号を操作者の指示により
発生する開始終了信号発生手段と、前記開始位置から前
記連続位置記憶手段によって記憶された各位置までの教
示経路上のロボットの動作距離を求めて記憶する経路動
作距離記憶手段とを有すると共に、教示された連続経路
動作の再生において、操作者の操作により経路教示時の
速度どおりに再生するか、指定された一定速度によって
動作再生を行うかを選択する再生選択手段と、前記再生
選択手段により一定速度による動作再生が選択された場
合に、教示時に記憶された経路上の動作位置の回転およ
び直交の各成分を開始位置からの動作距離によって補間
することにより、指定された動作速度に応じてロボット
の一定時間ごとの動作目標位置を算出し、動作目標位置
信号を発生する動作目標位置信号発生手段と、発生され
た前記動作目標位置信号に応じてロボットを駆動する手
段とを有するロボットの制御装置であって、連続位置記
憶手段が、一定時間ごとに検出された動作位置と直前に
記憶された位置との距離が一定閾以上でなければ検出さ
れた位置を記憶せず、記憶する場合には開始位置からの
経過時間をも同時に記憶し、開始終了信号発生手段によ
って発生される終了信号に応じてその時点でのロボット
動作位置と開始位置からの経過時間を記憶することを特
徴とするロボットの制御装置。 - 【請求項４】連続位置記憶手段が、動作経路の曲率を表
わすパラメタを計算し、直前に記憶された動作位置から
の動作経路の曲率パラメタが一定閾値以上でなければ、
一定時間ごとに検出された位置を記憶しないことを特徴
とする特許請求の範囲第３項記載のロボットの制御装
置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61-107902 | 1986-05-12 | ||
| JP10790286 | 1986-05-12 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63106011A JPS63106011A (ja) | 1988-05-11 |
| JP2506760B2 true JP2506760B2 (ja) | 1996-06-12 |
Family
ID=14470966
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62114146A Expired - Lifetime JP2506760B2 (ja) | 1986-05-12 | 1987-05-11 | ロボットの制御装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4803640A (ja) |
| JP (1) | JP2506760B2 (ja) |
Families Citing this family (16)
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|---|---|---|---|---|
| JP2511072B2 (ja) * | 1987-10-23 | 1996-06-26 | 三菱重工業株式会社 | ロボットにおける教示デ―タの記録・再生方法 |
| JP2512099B2 (ja) * | 1988-08-24 | 1996-07-03 | 松下電器産業株式会社 | ロボットの動作教示方法および制御装置 |
| US5014183A (en) * | 1988-10-31 | 1991-05-07 | Cincinnati Milacron, Inc. | Method and means for path offsets memorization and recall in a manipulator |
| JPH02161503A (ja) * | 1988-12-14 | 1990-06-21 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | ロボットにおける教示位置データの修正・再生方法 |
| WO1991009183A1 (en) * | 1989-12-12 | 1991-06-27 | Kabushiki Kaisha Komatsu Seisakusho | Method and apparatus for automating work of construction equipment |
| JP3266747B2 (ja) * | 1994-11-10 | 2002-03-18 | 株式会社小松製作所 | 車両の誘導走行制御装置 |
| JP2933119B2 (ja) * | 1995-05-09 | 1999-08-09 | ファナック株式会社 | 数値制御装置 |
| DE69739070D1 (de) * | 1996-11-26 | 2008-12-11 | Fanuc Ltd | Vorrichtung zur robotersteuerung mit aufgabenrouten-simulationsfunktion |
| JPH11156672A (ja) * | 1997-08-25 | 1999-06-15 | Yoshiaki Kakino | 数値制御装置及びこれを備えた工作機械 |
| FR2807235B1 (fr) | 2000-03-30 | 2002-06-28 | Andre Zalkin & Cie Ets | Dispositif, procede et programme de commande de moteur electrique |
| FR2918477A1 (fr) * | 2007-07-04 | 2009-01-09 | Aldebaran Robotics Soc Par Act | Procede d'edition de mouvements d'un robot |
| US8214415B2 (en) | 2008-04-18 | 2012-07-03 | Motion Engineering Incorporated | Interpolator for a networked motion control system |
| US9731419B2 (en) | 2010-08-03 | 2017-08-15 | Praxair S.T. Technology, Inc. | System and method for programming robots |
| JP6381203B2 (ja) * | 2013-11-26 | 2018-08-29 | キヤノン株式会社 | ロボット装置および教示装置 |
| US11036230B1 (en) * | 2016-03-03 | 2021-06-15 | AI Incorporated | Method for developing navigation plan in a robotic floor-cleaning device |
| CN108549391B (zh) * | 2018-05-25 | 2021-11-19 | 汇专科技集团股份有限公司 | Agv小车控制***及方法 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3909600A (en) * | 1972-06-26 | 1975-09-30 | Cincinnati Milacron Inc | Method and apparatus for controlling an automation along a predetermined path |
| GB1554944A (en) * | 1975-05-23 | 1979-10-31 | Kobe Steel Ltd | Teaching method for use in an industrial robot |
| CH639584A5 (fr) * | 1980-10-10 | 1983-11-30 | Microbo Sa | Automate susceptible d'apprentissage. |
| JPS583002A (ja) * | 1981-06-30 | 1983-01-08 | Fujitsu Ltd | ロボツトの制御方式 |
| JPS5917608A (ja) * | 1982-07-20 | 1984-01-28 | Shin Meiwa Ind Co Ltd | 産業用ロボツトの位置制御装置 |
| US4541062A (en) * | 1983-04-26 | 1985-09-10 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho | Method of interlockingly controlling a robot and positioner |
| JPS6027906A (ja) * | 1983-07-27 | 1985-02-13 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | ロボツト |
-
1987
- 1987-05-11 JP JP62114146A patent/JP2506760B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1987-05-11 US US07/048,631 patent/US4803640A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4803640A (en) | 1989-02-07 |
| JPS63106011A (ja) | 1988-05-11 |
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