JP2638467B2 - ロボット制御装置 - Google Patents
ロボット制御装置Info
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- JP2638467B2 JP2638467B2 JP4583394A JP4583394A JP2638467B2 JP 2638467 B2 JP2638467 B2 JP 2638467B2 JP 4583394 A JP4583394 A JP 4583394A JP 4583394 A JP4583394 A JP 4583394A JP 2638467 B2 JP2638467 B2 JP 2638467B2
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、組立・加工工程等に用
いられるロボットの制御装置に関する。
いられるロボットの制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】ロボット制御装置では、各関節の物理的
な移動能力に合った移動指令を生成するために、加減速
処理がなされる。加減速処理では、ロボット先端が順番
に通過するよう指定された複数の通過点目標値に対し
て、隣り合う通過点目標値の間のロボット先端の軌道を
決定する、いわゆる内挿処理が必要となる。普通ロボッ
ト制御装置では、図7に示すように通過点目標値は直交
座標上で指定されることが多いが、これを通過点座標変
換部でロボット各関節の通過点目標値に変換し、加減速
処理結果にしたがって関節座標上で内挿処理を実施す
る。従来の装置では、内挿処理に対する入力データが関
節座標上の通過点目標値のみなので、通過点目標値の間
の軌道を関節座標上で直線であると単純化して演算して
いた。このとき、図8に示すように、隣り合う二つの通
過点目標値の間で算出される関節角指令値は、二つの通
過点目標値を結ぶ直線上にある。(例えば青木、etc.、
「入力の平滑化と複数軸間の協調による高精度軌道制
御」、第35回自動制御連合講演会予稿集、1992年
10月、pp353−356)。
な移動能力に合った移動指令を生成するために、加減速
処理がなされる。加減速処理では、ロボット先端が順番
に通過するよう指定された複数の通過点目標値に対し
て、隣り合う通過点目標値の間のロボット先端の軌道を
決定する、いわゆる内挿処理が必要となる。普通ロボッ
ト制御装置では、図7に示すように通過点目標値は直交
座標上で指定されることが多いが、これを通過点座標変
換部でロボット各関節の通過点目標値に変換し、加減速
処理結果にしたがって関節座標上で内挿処理を実施す
る。従来の装置では、内挿処理に対する入力データが関
節座標上の通過点目標値のみなので、通過点目標値の間
の軌道を関節座標上で直線であると単純化して演算して
いた。このとき、図8に示すように、隣り合う二つの通
過点目標値の間で算出される関節角指令値は、二つの通
過点目標値を結ぶ直線上にある。(例えば青木、etc.、
「入力の平滑化と複数軸間の協調による高精度軌道制
御」、第35回自動制御連合講演会予稿集、1992年
10月、pp353−356)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】一般に、直交座標から
関節座標間への座標変換は非線形である。このため、直
交座標上でロボット先端の目標値として指定された複数
の通過点目標値に対し、これを関節座標上へ座標変換し
た上で内挿処理をする場合、隣り合う通過点目標値の間
を関節座標上での直線でつないだだけでは、直交座標で
指定した軌道が忠実に再現されない。これが原因で、従
来装置では加減速処理等、関節座標での内挿処理に際し
て誤差が発生していた。
関節座標間への座標変換は非線形である。このため、直
交座標上でロボット先端の目標値として指定された複数
の通過点目標値に対し、これを関節座標上へ座標変換し
た上で内挿処理をする場合、隣り合う通過点目標値の間
を関節座標上での直線でつないだだけでは、直交座標で
指定した軌道が忠実に再現されない。これが原因で、従
来装置では加減速処理等、関節座標での内挿処理に際し
て誤差が発生していた。
【0004】このことを、図を使って説明する。図9で
示すように、直交座標上のある多角形の辺上の位置に複
数の通過点目標値を指定し、これを関節座標上へ座標変
換した上で直線近似により内挿処理し、図10で示すよ
うな関節角指令値を得る。同関節角指令値を再び直交座
標上へ座標変換すると、実際のロボット先端の軌道が図
11のように得られる。一般に、直交座標と関節座標の
間の座標変換は非線形なため、関節座標上では直線上に
あった関節角指令値に相当する直交座標上の点は必ずし
も直線上に無い。従って、指定されたロボット先端軌道
と実際のロボット先端軌道の間に誤差が発生する。
示すように、直交座標上のある多角形の辺上の位置に複
数の通過点目標値を指定し、これを関節座標上へ座標変
換した上で直線近似により内挿処理し、図10で示すよ
うな関節角指令値を得る。同関節角指令値を再び直交座
標上へ座標変換すると、実際のロボット先端の軌道が図
11のように得られる。一般に、直交座標と関節座標の
間の座標変換は非線形なため、関節座標上では直線上に
あった関節角指令値に相当する直交座標上の点は必ずし
も直線上に無い。従って、指定されたロボット先端軌道
と実際のロボット先端軌道の間に誤差が発生する。
【0005】本発明の目的は、従来技術のこのような欠
点を解消し、より精度の高い内挿処理を実現するロボッ
ト制御装置を実現することにある。
点を解消し、より精度の高い内挿処理を実現するロボッ
ト制御装置を実現することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、直交座
標上で通過点目標値を指定する直交座標通過点目標値指
定部と、前記直交座標通過点目標値指定部の出力である
前記通過点目標値の各位置における直交座標上での通過
速度目標値を指定する直交座標通過速度目標値指定部
と、前記直交座標通過点目標値指定部で指定された前記
通過点目標値を座標変換して関節座標上の通過点目標値
を算出する通過点座標変換部と、前記直交座標通過速度
目標値指定部で指定された前記通過速度目標値を座標変
換して関節座標上の通過速度目標値を算出する通過速度
座標変換部と、前記通過点座標変換部の出力及び前記通
過速度座標変換部の出力に対して加減速処理をする加減
速処理部と、前記通過点座標変換部の出力及び前記通過
速度座標変換部の出力及び前記加減速処理部の出力を基
に加減速処理後の指令値を算出する内挿処理部と、前記
内挿処理部の出力を基にロボットアームをの各関節モー
タを制御するサーボ処理部と、前記サーボ処理部の出力
によって駆動される前記ロボットアーム、とから構成さ
れることを特徴とするロボット制御装置が得られる。
標上で通過点目標値を指定する直交座標通過点目標値指
定部と、前記直交座標通過点目標値指定部の出力である
前記通過点目標値の各位置における直交座標上での通過
速度目標値を指定する直交座標通過速度目標値指定部
と、前記直交座標通過点目標値指定部で指定された前記
通過点目標値を座標変換して関節座標上の通過点目標値
を算出する通過点座標変換部と、前記直交座標通過速度
目標値指定部で指定された前記通過速度目標値を座標変
換して関節座標上の通過速度目標値を算出する通過速度
座標変換部と、前記通過点座標変換部の出力及び前記通
過速度座標変換部の出力に対して加減速処理をする加減
速処理部と、前記通過点座標変換部の出力及び前記通過
速度座標変換部の出力及び前記加減速処理部の出力を基
に加減速処理後の指令値を算出する内挿処理部と、前記
内挿処理部の出力を基にロボットアームをの各関節モー
タを制御するサーボ処理部と、前記サーボ処理部の出力
によって駆動される前記ロボットアーム、とから構成さ
れることを特徴とするロボット制御装置が得られる。
【0007】
【作用】本発明では、直交座標上で複数指定されたロボ
ット先端の通過点目標値の間を関節座標上で内挿処理す
る際、直交座標上で通過点目標値を通過するときの速度
を指定する通過速度目標値を座標変換し、関節座標上で
指定された通過点目標値及び通過速度目標値の両方を用
いる。関節座標上で単純に通過点目標値間を直線で結ぶ
のでなく、通過点目標値における速度も指定通りとなる
ような軌道を選択して、同軌道上の点を関節角指令値と
して採用するため、実際のロボット先端の動きは、指定
された通過点目標値を通過するのみならず、そこでの移
動速度も指定通りとなり、本来のロボット先端軌道によ
り近い軌道を描かせることが可能となる。
ット先端の通過点目標値の間を関節座標上で内挿処理す
る際、直交座標上で通過点目標値を通過するときの速度
を指定する通過速度目標値を座標変換し、関節座標上で
指定された通過点目標値及び通過速度目標値の両方を用
いる。関節座標上で単純に通過点目標値間を直線で結ぶ
のでなく、通過点目標値における速度も指定通りとなる
ような軌道を選択して、同軌道上の点を関節角指令値と
して採用するため、実際のロボット先端の動きは、指定
された通過点目標値を通過するのみならず、そこでの移
動速度も指定通りとなり、本来のロボット先端軌道によ
り近い軌道を描かせることが可能となる。
【0008】以上を図を使って説明する。図2で示され
るように、直交座標上で複数指定された通過点目標値及
び通過速度目標値を関節座標上へ座標変換し、これを使
って内挿処理をすると図3に示されるような関節角指令
値が得られる。同関節角指令値に従って動くロボットの
先端軌道は各通過点においてその位置と速度が指定通り
となるため、図4に示すように、直交座標上でも指定に
近い軌道を描くことになる。
るように、直交座標上で複数指定された通過点目標値及
び通過速度目標値を関節座標上へ座標変換し、これを使
って内挿処理をすると図3に示されるような関節角指令
値が得られる。同関節角指令値に従って動くロボットの
先端軌道は各通過点においてその位置と速度が指定通り
となるため、図4に示すように、直交座標上でも指定に
近い軌道を描くことになる。
【0009】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。
る。
【0010】図1は本発明の一実施例を示す。同実施例
によると、まず、直交座標においてロボット先端が通過
すべき点が直交座標通過点目標値指定部1で、また直交
座標においてロボット先端が通過点目標値を通過する際
の速度が直交座標通過速度目標値指定部2で、各々指定
される。以後、ロボット先端が通過すべき点を通過点目
標値、ロボット先端が通過点目標値を通過するときの速
度の指定値を通過速度目標値と定義する。
によると、まず、直交座標においてロボット先端が通過
すべき点が直交座標通過点目標値指定部1で、また直交
座標においてロボット先端が通過点目標値を通過する際
の速度が直交座標通過速度目標値指定部2で、各々指定
される。以後、ロボット先端が通過すべき点を通過点目
標値、ロボット先端が通過点目標値を通過するときの速
度の指定値を通過速度目標値と定義する。
【0011】直交座標通過点目標値指定部1で指定され
た通過点目標値は、通過点座標変換部3において直交座
標での値から関節座標での値に変換される。また、直交
座標通過速度目標値指定部2で指定された通過速度目標
値は、通過速度変換部4において直交座標での値から関
節座標での値に変換される。
た通過点目標値は、通過点座標変換部3において直交座
標での値から関節座標での値に変換される。また、直交
座標通過速度目標値指定部2で指定された通過速度目標
値は、通過速度変換部4において直交座標での値から関
節座標での値に変換される。
【0012】通過点座標変換部3の出力を基に、加減速
処理部5で加減速処理を実施し、ロボット各関節の動作
が予め設定された最高許容速度・最高許容加速度内に納
まるように、関節角指令値を修正するためのパラメータ
を算出する。
処理部5で加減速処理を実施し、ロボット各関節の動作
が予め設定された最高許容速度・最高許容加速度内に納
まるように、関節角指令値を修正するためのパラメータ
を算出する。
【0013】通過点座標変換部3の出力及び通過速度座
標変換部4の出力を基に、加減速処理部5で算出された
加減速パラメータに従って、内挿処理部6において複数
通過点目標値間の内挿処理を実施する。内挿処理部6の
入力は、加減速処理部5の出力である加減速パラメータ
s(k)、通過点座標変換部3の出力である関節座標通
過点目標値q(k)=[q(k)i ]=[q(k)1 ,
q(k)2 ,・・・,q(k)n ]T 、及び通過速度座
標変換部4の出力である関節座標通過速度目標値w
(K)=[w(k)i ]=[w(k)1 ,w(k)2 ,
・・・,w(k)n]である。ここで、s(k)はk番
目の関節角指令値に対する時間軸パラメータを、q
(k)i はk番目の関節座標通過点目標値における関節
iの角度を、w(k)i はk番目の関節座標通過速度目
標値における関節iの角速度を、各々表す。内挿処理部
6の出力は、関節角指令値q′(k)=[q′
(k)i ]=[q′(k)1 ,q′(k)2 ,・・・,
q′(k)n ]T である。ここで、q′(k)i はk番
目の関節角指令値における関節iへの指令値を表す。
標変換部4の出力を基に、加減速処理部5で算出された
加減速パラメータに従って、内挿処理部6において複数
通過点目標値間の内挿処理を実施する。内挿処理部6の
入力は、加減速処理部5の出力である加減速パラメータ
s(k)、通過点座標変換部3の出力である関節座標通
過点目標値q(k)=[q(k)i ]=[q(k)1 ,
q(k)2 ,・・・,q(k)n ]T 、及び通過速度座
標変換部4の出力である関節座標通過速度目標値w
(K)=[w(k)i ]=[w(k)1 ,w(k)2 ,
・・・,w(k)n]である。ここで、s(k)はk番
目の関節角指令値に対する時間軸パラメータを、q
(k)i はk番目の関節座標通過点目標値における関節
iの角度を、w(k)i はk番目の関節座標通過速度目
標値における関節iの角速度を、各々表す。内挿処理部
6の出力は、関節角指令値q′(k)=[q′
(k)i ]=[q′(k)1 ,q′(k)2 ,・・・,
q′(k)n ]T である。ここで、q′(k)i はk番
目の関節角指令値における関節iへの指令値を表す。
【0014】内挿処理部6及びロボットアーム8で計測
された角関節のその時点での回転角度pls=[pls
i ]=[pls1 ,pls2 ,・・・,plsn ]を基
に、サーボ処理部7においてロボットアーム8への電流
指令値ic=[ici ]=[ic1 ,ic2 ,・・・,
icn ]が算出され、同電流指令値に基づいてロボット
アーム8が駆動される。ここで、plsi は関節iの現
在角度を表し、iciは関節iへの電流指令値を表す。
された角関節のその時点での回転角度pls=[pls
i ]=[pls1 ,pls2 ,・・・,plsn ]を基
に、サーボ処理部7においてロボットアーム8への電流
指令値ic=[ici ]=[ic1 ,ic2 ,・・・,
icn ]が算出され、同電流指令値に基づいてロボット
アーム8が駆動される。ここで、plsi は関節iの現
在角度を表し、iciは関節iへの電流指令値を表す。
【0015】図5は、図1で説明した、本実施例におけ
る加減速処理部5で算出される時間軸パラメータの説明
のための図である。同図において、Δtはロボット制御
装置のサンプル時間とする。通過点目標値座標変換部3
では、k番目の関節座標通過点目標値q(k)をkΔt
においてロボットが通過するべき点として指定した。同
関節座標通過点目標値を内挿処理することにより、一般
の時刻tにおける関節座標通過点目標値q* (t)が得
られる。ここで注意すべきことは、q* (t)が関節座
標通過点目標値q(k)を内挿処理して得られる曲線で
あること、すなわち、q* (t)が関節座標通過点目標
値q(k)を通過するということである。このことを式
で表すと、以下のようになる。
る加減速処理部5で算出される時間軸パラメータの説明
のための図である。同図において、Δtはロボット制御
装置のサンプル時間とする。通過点目標値座標変換部3
では、k番目の関節座標通過点目標値q(k)をkΔt
においてロボットが通過するべき点として指定した。同
関節座標通過点目標値を内挿処理することにより、一般
の時刻tにおける関節座標通過点目標値q* (t)が得
られる。ここで注意すべきことは、q* (t)が関節座
標通過点目標値q(k)を内挿処理して得られる曲線で
あること、すなわち、q* (t)が関節座標通過点目標
値q(k)を通過するということである。このことを式
で表すと、以下のようになる。
【0016】q* (kΔt)=q(k) q* (t)に対する加減速処理及び内挿処理の結果得ら
れる時刻kΔtでの関節角指令値q′(k)は、時刻s
(k)における関節座標通過点目標値q* (s(k))
として与えられる。すなわち、関節角指令値q′(k)
は以下の式により与えられる。
れる時刻kΔtでの関節角指令値q′(k)は、時刻s
(k)における関節座標通過点目標値q* (s(k))
として与えられる。すなわち、関節角指令値q′(k)
は以下の式により与えられる。
【0017】q′(k)=q* (s(k)) 図6は、内挿処理部6の処理を示したフローチャートで
ある。同フローチャートに従うと、図5で説明された時
間軸パラメータを用いて、内挿処理が実現される。それ
によると、内挿処理部6では、まず、通過点目標値が通
過することを指定された時刻のうち、時間軸パラメータ
s(k)より小さくてかつ最も近い時刻LΔtを算出す
る。そして、時間軸パラメータs(k)と時刻LΔtの
差をds(k)とする。次に時刻LΔtの関節座標通過
点目標値に対する時刻(L+1)Δtの関節座標通過点
目標値の増分をdq(L)とする。また、時刻LΔtの
関節座標通過速度目標値に対する時刻(L+1)Δtの
関節座標通過速度目標値の増分をdw(L)とする。以
上を基に、次の式にしたがって、時刻kΔtにおける関
節角指令値q′(k)を得る。
ある。同フローチャートに従うと、図5で説明された時
間軸パラメータを用いて、内挿処理が実現される。それ
によると、内挿処理部6では、まず、通過点目標値が通
過することを指定された時刻のうち、時間軸パラメータ
s(k)より小さくてかつ最も近い時刻LΔtを算出す
る。そして、時間軸パラメータs(k)と時刻LΔtの
差をds(k)とする。次に時刻LΔtの関節座標通過
点目標値に対する時刻(L+1)Δtの関節座標通過点
目標値の増分をdq(L)とする。また、時刻LΔtの
関節座標通過速度目標値に対する時刻(L+1)Δtの
関節座標通過速度目標値の増分をdw(L)とする。以
上を基に、次の式にしたがって、時刻kΔtにおける関
節角指令値q′(k)を得る。
【0018】
【数1】
【0019】以上により、本発明によるロボット制御装
置が得られる。
置が得られる。
【0020】本実施例において、加減速処理部5では、
関節角速度及び関節角加速度が予め設定最高許容速度及
び最高許容加速度を越えないよう時間軸パラメータを算
出すればよい。また、動作範囲、トルク、その他適当な
基準に従って時間軸パラメータを算出する一般的な加減
速処理でも、本発明による効果が得られることは明らか
である。
関節角速度及び関節角加速度が予め設定最高許容速度及
び最高許容加速度を越えないよう時間軸パラメータを算
出すればよい。また、動作範囲、トルク、その他適当な
基準に従って時間軸パラメータを算出する一般的な加減
速処理でも、本発明による効果が得られることは明らか
である。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によるロボ
ット制御装置では、直交座標上で指定された通過点目標
値について、各点の位置のみならずその瞬間移動速度も
指定する。これにより、関節座標上で複数通過点目標値
間を内挿処理しても、直交座標上で指定した軌道がロボ
ット先端で精度良く再現される。従って、加減速処理等
の内挿処理に際して発生する誤差を抑えることが可能と
なる。
ット制御装置では、直交座標上で指定された通過点目標
値について、各点の位置のみならずその瞬間移動速度も
指定する。これにより、関節座標上で複数通過点目標値
間を内挿処理しても、直交座標上で指定した軌道がロボ
ット先端で精度良く再現される。従って、加減速処理等
の内挿処理に際して発生する誤差を抑えることが可能と
なる。
【図1】本発明によるロボット制御装置の実施例
【図2】本発明のロボット制御装置で指定された通過点
目標値及び通過速度目標値
目標値及び通過速度目標値
【図3】本発明のロボット制御装置による内挿処理で得
られる関節角指令値
られる関節角指令値
【図4】本発明のロボット制御装置による関節角指令値
で得られるロボット先端軌道
で得られるロボット先端軌道
【図5】時間軸パラメータの説明
【図6】本発明による内挿処理部のフローチャート
【図7】従来のロボット制御装置の実施例
【図8】従来のロボット制御装置による内挿処理で得ら
れる関節角指令値
れる関節角指令値
【図9】従来のロボット制御装置で指定された通過点目
標値
標値
【図10】従来のロボット制御装置による内挿処理で得
られる関節角指令値
られる関節角指令値
【図11】従来のロボット制御装置による関節角指令値
で得られるロボット先端軌道
で得られるロボット先端軌道
【符号の説明】 1 直交座標通過点目標値指定部 2 直交座標通過速度目標値指定部 3 通過点目標値座標変換部 4 通過速度目標値座標変換部 5 加減速処理部 6 内挿処理部 7 サーボ処理部 8 ロボットアーム
Claims (1)
- 【請求項1】ロボット制御装置において、 直交座標上で通過点目標値を指定する直交座標通過点目
標値指定部と、 前記直交座標通過点目標値指定部の出力である前記通過
点目標値の各位置における直交座標上での通過速度目標
値を指定する直交座標通過速度目標値指定部と、 前記直交座標通過点目標値指定部で指定された前記通過
点目標値を座標変換して関節座標上の通過点目標値を算
出する通過点座標変換部と、 前記直交座標通過速度目標値指定部で指定された前記通
過速度目標値を座標変換して関節座標上の通過速度目標
値を算出する通過速度座標変換部と、 前記通過点座標変換部の出力及び前記通過速度座標変換
部の出力に対して加減速処理をする加減速処理部と、 前記通過点座標変換部の出力及び前記通過速度座標変換
部の出力及び前記加減速処理部の出力を基に加減速処理
後の指令値を算出する内挿処理部と、 前記内挿処理部の出力を基にロボットアームをの各関節
モータを制御するサーボ処理部と、 前記サーボ処理部の出力によって駆動される前記ロボッ
トアーム、とから構成されることを特徴とするロボット
制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4583394A JP2638467B2 (ja) | 1994-03-16 | 1994-03-16 | ロボット制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4583394A JP2638467B2 (ja) | 1994-03-16 | 1994-03-16 | ロボット制御装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07251390A JPH07251390A (ja) | 1995-10-03 |
JP2638467B2 true JP2638467B2 (ja) | 1997-08-06 |
Family
ID=12730233
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4583394A Expired - Fee Related JP2638467B2 (ja) | 1994-03-16 | 1994-03-16 | ロボット制御装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2638467B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7238450B2 (ja) * | 2019-02-14 | 2023-03-14 | 株式会社デンソーウェーブ | ロボットの制御装置およびロボットの制御方法 |
-
1994
- 1994-03-16 JP JP4583394A patent/JP2638467B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH07251390A (ja) | 1995-10-03 |
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