JP3000889B2

JP3000889B2 - Robot trajectory control method

Info

Publication number: JP3000889B2
Application number: JP7146622A
Authority: JP
Inventors: 健一河田
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 1995-06-13
Filing date: 1995-06-13
Publication date: 2000-01-17
Anticipated expiration: 2015-01-17
Also published as: JPH08339221A

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】この発明はロボットの軌跡制御方
法に関し、さらに詳細にいえば、複数の経路上を移動す
るに当って、ロボットの各経路間における運動の円滑化
を図るための軌跡制御方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a trajectory control method for a robot, and more particularly, to a trajectory control for smoothing a motion between each path of a robot when moving on a plurality of paths. About the method.

【０００２】[0002]

【従来の技術】従来から、ロボットの軌跡制御方法とし
て、複数の経路上を移動させるに当って、図４に示すよ
うに、各経路に対応させて個別に移動計画を作成し、作
成された複数の移動計画を合成することにより複数の経
路全体としての移動計画を作成してロボットを制御する
方法が最も簡単な方法として提案されている。2. Description of the Related Art Conventionally, as a method of controlling a trajectory of a robot, when moving on a plurality of routes, a movement plan is individually created corresponding to each route as shown in FIG. A method of controlling a robot by creating a movement plan for a plurality of paths as a whole by combining a plurality of movement plans has been proposed as the simplest method.

【０００３】この方法は、各経路ごとに移動計画を作成
して単純に合成するだけであるから、制御が簡単である
とともに、確実に移動目標点を通過させることができる
が、各経路ごとに加速、減速が行われるのであるから、
経路の数に応じた停止点が生じ、ロボットのスムーズな
移動を達成することができない。このような不都合を解
消させることを目的とした軌跡制御方法として、特開昭
６４−２６９１１号公報に記載された方法が提案されて
いる。According to this method, since a travel plan is created for each route and simply synthesized, the control is simple and the travel target point can be surely passed. Since acceleration and deceleration are performed,
Stop points occur according to the number of paths, and the robot cannot achieve smooth movement. As a trajectory control method aimed at eliminating such inconveniences, a method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 64-26911 has been proposed.

【０００４】この方法は、各経路における加減速に要す
る時間を互いに等しくしておき、各経路の減速期間と次
の経路の加速期間とを重ね合わせることにより（図５参
照）、各経路の目的地点（または出発地点）においてロ
ボットを停止させることなく、全ての経路からなる移動
経路の始点から終点に至る移動計画を作成してロボット
を制御することができる。また、この場合には、前の経
路の減速と同時に次の経路の加速が行われるのであるか
ら、目標地点を通過することができない可能性が高い
が、目標地点に対するずれは余り大きくないので、特に
不都合とはならない。In this method, the time required for acceleration and deceleration in each path is made equal to each other, and the deceleration period of each path and the acceleration period of the next path are overlapped (see FIG. 5), thereby achieving the purpose of each path. Without stopping the robot at the point (or starting point), the robot can be controlled by creating a movement plan from the start point to the end point of the movement path including all the paths. Also, in this case, since the acceleration of the next route is performed simultaneously with the deceleration of the previous route, there is a high possibility that the vehicle cannot pass the target point, but the deviation from the target point is not so large, There is no particular inconvenience.

【０００５】[0005]

【発明が解決しようとする課題】特開昭６４−２６９１
１号公報に記載された方法を採用する場合であっても、
何れかの経路の長さが著しく短い場合には、この経路に
おいて、加速が終了する前に減速が開始されることにな
ってしまい、前の経路と次の経路とにおける加減速に要
する時間を等しくすることが不可能になってしまう。ま
た、加速度を小さくすることにより加減速に要する時間
を等しく設定することは可能であるが、この場合には、
重ね合わせの結果として得られる移動計画において、長
さが著しく短い経路と長さが十分に長い経路との間でロ
ボットの移動速度が大きく異なってしまうという不都合
がある（図６参照）。Problems to be Solved by the Invention
Even when the method described in Japanese Patent Publication No. 1 is adopted,
If the length of any path is extremely short, deceleration is started before the end of acceleration on this path, and the time required for acceleration and deceleration between the previous path and the next path is reduced. It is impossible to make them equal. Also, it is possible to set the time required for acceleration and deceleration to be equal by reducing the acceleration, but in this case,
In the movement plan obtained as a result of the superposition, there is an inconvenience that the moving speed of the robot greatly differs between a path whose length is extremely short and a path whose length is sufficiently long (see FIG. 6).

【０００６】[0006]

【発明の目的】この発明は上記の問題点に鑑みてなされ
たものであり、複数の経路からなる移動経路上を移動す
るようにロボットを制御するに当って、長さが著しく短
い経路が存在している場合であっても、ロボットの移動
速度を余りばらつかせることなく、スムーズな移動を達
成することができる軌跡制御方法を提供することを目的
としている。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems. In controlling a robot to move on a moving path composed of a plurality of paths, there is a path having an extremely short length. It is an object of the present invention to provide a trajectory control method capable of achieving a smooth movement without significantly varying the moving speed of the robot even when the robot is moving.

【０００７】[0007]

【課題を解決するための手段】請求項１のロボットの軌
跡制御方法は、先の経路の目標地点と次の経路の出発地
点とを共有する２つの経路を順次組み合わせてなる複数
の経路上を移動するロボットの軌跡制御を行うに当っ
て、出発点および／または目標地点間を直線で補間する
とともに、１番目の経路の前および最後の経路の後に加
速時間と等しい時間の静止期間を設定し、各時刻におけ
るロボットの目標位置として、加速時間と等しい時間領
域を、その右端が移動開始時刻に一致する状態から左端
が移動終了時刻に一致する状態まで順次移動させて、各
時間領域に対応する折れ線上の座標値の平均値を採用
し、採用された目標位置に基いて定まる軌跡上をロボッ
トが移動するように制御する方法である。According to a first aspect of the present invention, there is provided a method for controlling a trajectory of a robot, wherein a plurality of routes sequentially combining two routes sharing a target point of a previous route and a departure point of a next route are used. In performing the trajectory control of the moving robot, a straight line is interpolated between the starting point and / or the target point, and a stationary period having a time equal to the acceleration time is set before the first path and after the last path. As a target position of the robot at each time, a time region equal to the acceleration time is sequentially moved from a state where the right end matches the movement start time to a state where the left end matches the movement end time, and corresponds to each time region. In this method, an average value of coordinate values on a polygonal line is adopted, and the robot is controlled to move on a locus determined based on the adopted target position.

【０００８】請求項２のロボットの軌跡制御方法は、各
時刻におけるロボットの目標位置として、各時間領域に
対応する折れ線上の座標値の平均値を採用するに当っ
て、各時間領域の目標位置に所定の重み付けを与えた状
態で平均位置を得る方法である。ここで、重み付けとし
ては、三角形パターン、正弦波パターンなどが例示でき
る。According to the robot trajectory control method of the present invention, when the average value of the coordinate values on the polygonal line corresponding to each time domain is adopted as the target position of the robot at each time, the target position of each time domain is used. This is a method of obtaining an average position with a predetermined weight given to. Here, as the weighting, a triangular pattern, a sine wave pattern and the like can be exemplified.

【０００９】[0009]

【作用】請求項１のロボットの軌跡制御方法であれば、
先の経路の目標地点と次の経路の出発地点とを共有する
２つの経路を順次組み合わせてなる複数の経路上を移動
するロボットの軌跡制御を行うに当って、出発点および
／または目標地点間を直線で補間するとともに、１番目
の経路の前および最後の経路の後に加速時間と等しい時
間の静止期間を設定し、各時刻におけるロボットの目標
位置として、加速時間と等しい時間領域を、その右端が
移動開始時刻に一致する状態から左端が移動終了時刻に
一致する状態まで順次移動させて、各時間領域に対応す
る折れ線上の座標値の平均値を採用し、採用された目標
位置に基いて定まる軌跡上をロボットが移動するように
制御するのであるから、各経路の長短に拘らずスムーズ
に目標位置を変化させることができ、この目標位置に基
いて定まる軌跡上におけるロボットのスムーズな動作を
達成することができる。もちろん、この軌跡制御方法を
採用した場合には、加速時間と等しい時間領域に対応す
る折れ線上の座標値の平均値を目標位置として採用する
のであるから、目標位置を通過しないが、目標位置に対
するずれは余り大きくないので、特に不都合とはならな
い。また、用途を限定することにより、このずれは全く
問題にならない。According to the robot trajectory control method of the first aspect,
In performing the trajectory control of a robot moving on a plurality of routes that sequentially combine two routes that share a target point of the previous route and a departure point of the next route, a start point and / or a destination point Is interpolated with a straight line, and before the first path and after the last path, a stationary period of time equal to the acceleration time is set. As a target position of the robot at each time, a time region equal to the acceleration time is set at the right end. Is sequentially moved from a state where the movement start time is matched to a state where the left end is matched with the movement end time, and the average value of the coordinate values on the polygonal line corresponding to each time region is adopted, based on the adopted target position. Since the robot is controlled so as to move on the determined trajectory, the target position can be changed smoothly regardless of the length of each path, and the trajectory determined based on this target position can be changed. It is possible to achieve a smooth operation of the definitive robot. Of course, when this trajectory control method is adopted, the average value of the coordinate values on the polygonal line corresponding to the time region equal to the acceleration time is adopted as the target position. Since the deviation is not so large, it is not particularly inconvenient. Also, by limiting the application, this shift is not a problem at all.

【００１０】請求項２のロボットの軌跡制御方法であれ
ば、各時刻におけるロボットの目標位置として、各時間
領域に対応する折れ線上の座標値の平均値を採用するに
当って、各時間領域の目標位置に所定の重み付けを与え
た状態で平均位置を得るのであるから、重み付けに対応
させてロボットの加減速パターンを得ることができ、用
途に応じて最適の加減速パターンでロボットを移動させ
ることができる。According to the robot trajectory control method of the second aspect, the average value of the coordinate values on the polygonal line corresponding to each time region is adopted as the robot's target position at each time. Since the average position is obtained with a predetermined weight given to the target position, the acceleration / deceleration pattern of the robot can be obtained according to the weight, and the robot can be moved with the optimal acceleration / deceleration pattern according to the application. Can be.

【００１１】[0011]

【実施例】以下、実施例を示す添付図面によってこの発
明の実施例を詳細に説明する。図１はこの発明のロボッ
トの軌跡制御方法の一実施例を説明するフローチャート
である。なお、以下の説明は、ロボットを等速で移動さ
せることを前提としている。また、ロボットの移動と
は、例えば、ロボットのアーム手先などの移動を意味し
ている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a flowchart for explaining one embodiment of the robot trajectory control method of the present invention. In the following description, it is assumed that the robot is moved at a constant speed. The movement of the robot means, for example, movement of the robot's arm tip.

【００１２】始終点間において経由すべき点が設定され
た場合に、ステップＳＰ１において、設定された点間を
直線で結ぶとともに、設定された点間の距離を計算し、
各距離を設定速度で除算することにより各区間（設定さ
れた点で規定される区間）の移動所要時間を求める。ス
テップＳＰ２において、加速時間ｔａ（例えば、設定速
度を前回の加速度で除算した値）を得、移動開始時刻ｔ
ｓの前、移動終了時刻ｔｆの後にそれぞれ時間ｔａの静
止期間を設定する（図２参照）。その後、ステップＳＰ
３において、加速時間ｔａと等しい時間領域を、その起
点が時刻０に一致する状態（その終点が時刻ｔｓに一致
する状態）から、その起点が時刻ｔｆに一致する状態ま
で順次移動させ、各時点における目標位置を、加速時間
ｔａと等しい時間領域に対応する折れ線上の座標値の平
均値として算出する。そして、ステップＳＰ４におい
て、算出された目標位置に基いてロボットを移動させる
移動計画を作製し、ロボットの軌跡制御を行う。When a point to be passed between the start and end points is set, in step SP1, the set points are connected by a straight line, and the distance between the set points is calculated.
By dividing each distance by the set speed, the required travel time of each section (section defined by set points) is obtained. In step SP2, the acceleration time ta (for example, a value obtained by dividing the set speed by the previous acceleration) is obtained, and the movement start time t
A stationary period of time ta is set before s and after the movement end time tf (see FIG. 2). Then, step SP
In 3, the time range equal to the acceleration time ta is sequentially moved from the state where the starting point coincides with the time 0 (the state where the end point coincides with the time ts) to the state where the starting point coincides with the time tf. Is calculated as an average value of coordinate values on a polygonal line corresponding to a time region equal to the acceleration time ta. Then, in step SP4, a movement plan for moving the robot is created based on the calculated target position, and the trajectory of the robot is controlled.

【００１３】以上の軌跡制御を行うことにより、ロボッ
トの目標位置は図３に示すとおりになる。なお、図２、
図３はＸ座標値の時間的変化のみを示しており、Ｘ座標
方向の速度は等速ではないが、図示しないＹ座標方向の
速度を考慮することにより、始終点間における等速移動
が達成されている。また、生成された経路は設定された
経由点を通らないが、このずれは余り大きくないので不
都合とはならない。また、用途を限定することによりこ
のずれは全く問題にならない。By performing the above trajectory control, the target position of the robot is as shown in FIG. In addition, FIG.
FIG. 3 shows only the temporal change of the X coordinate value. The speed in the X coordinate direction is not constant, but the constant speed movement between the start and end points is achieved by considering the speed in the Y coordinate direction (not shown). Have been. Further, although the generated route does not pass through the set waypoint, this deviation is not so large that it is not inconvenient. Also, by limiting the application, this deviation does not cause any problem.

【００１４】特に、ロボットが高速化されれば、特開昭
６４−２６９１１号公報に記載された方法を採用した場
合に、加速が完了する前に減速が開始されることになる
経路が増加するのであり、しかもロボットは高速化の傾
向が強いのであるから、この方法を採用することによ
り、ロボットの高速移動を損なうことなく、かなり高精
度の軌跡制御を達成することができる。In particular, if the speed of the robot is increased, when the method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 64-26911 is adopted, the number of paths where deceleration is started before acceleration is completed increases. In addition, since the speed of the robot tends to be high, the trajectory control can be achieved with high accuracy without impairing the high-speed movement of the robot by adopting this method.

【００１５】以上の実施例においては、目標位置を算出
するに当って、時間ｔａの領域に対応する折れ線上の座
標値の単純平均値を算出しているが、単純平均値に代え
て、三角形状の重み付けを与えた状態で平均値を算出す
るようにしてもよい。この場合には、加速度パターンが
三角形状になり、静止時の残留振動を防止できるととも
に、ロボットのダメージを抑制することができる。ま
た、正弦波状の重み付けを与えた状態で平均値を算出す
るようにしてもよく、この場合には高周波の非線形振動
成分を大幅に低減することができる。その他の重み付け
パターンを採用することももちろん可能である。In the above embodiment, when calculating the target position, the simple average value of the coordinate values on the polygonal line corresponding to the area of the time ta is calculated. The average value may be calculated with the shape weighted. In this case, the acceleration pattern has a triangular shape, so that the residual vibration at rest can be prevented, and the damage to the robot can be suppressed. In addition, the average value may be calculated in a state where sine wave weighting is given, and in this case, a high-frequency nonlinear vibration component can be significantly reduced. Of course, other weighting patterns can be employed.

【００１６】[0016]

【発明の効果】請求項１の発明は、各経路の長短に拘ら
ずスムーズに目標位置を変化させることができ、この目
標位置に基づいて定まる軌跡上におけるロボットのスム
ーズな動作を達成することができるという特有の効果を
奏する。請求項２の発明は、重み付けに対応させてロボ
ットの加減速パターンを得ることができ、用途に応じて
最適の加減速パターンでロボットを移動させることがで
きるという特有の効果を奏する。According to the first aspect of the present invention, the target position can be smoothly changed regardless of the length of each path, and the robot can smoothly move on a locus determined based on the target position. It has the unique effect of being able to. According to the second aspect of the present invention, it is possible to obtain the acceleration / deceleration pattern of the robot in accordance with the weighting, and has a specific effect that the robot can be moved with the optimal acceleration / deceleration pattern according to the application.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】この発明のロボットの軌跡制御方法の一実施例
を説明するフローチャートである。FIG. 1 is a flowchart illustrating an embodiment of a robot trajectory control method according to the present invention.

【図２】各区間を等速で移動する計画を行い、かつその
前後に静止期間を設定した状態を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a state in which a plan for moving each section at a constant speed is made, and a stationary period is set before and after that.

【図３】図１の軌跡制御を行った場合における目標位置
を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a target position when the trajectory control of FIG. 1 is performed.

【図４】従来方法による移動計画を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a movement plan according to a conventional method.

【図５】他の従来方法による移動計画を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a movement plan according to another conventional method.

【図６】他の従来方法による不都合を説明する図であ
る。FIG. 6 is a diagram for explaining inconvenience caused by another conventional method.

Claims

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims]

【請求項１】先の経路の目標地点と次の経路の出発地
点とを共有する２つの経路を順次組み合わせてなる複数
の経路上を移動するロボットの軌跡制御方法であって、
出発点および／または目標地点間を直線で補間するとと
もに、１番目の経路の前および最後の経路の後に加速時
間と等しい時間の静止期間を設定し、各時刻におけるロ
ボットの目標位置として、加速時間と等しい時間領域
を、その終点が移動開始時刻に一致する状態からその起
点が移動終了時刻に一致する状態まで順次移動させて、
各時間領域に対応する折れ線上の座標値の平均値を採用
し、採用された目標位置に基づいて定まる軌跡上をロボ
ットが移動するように制御することを特徴とするロボッ
トの軌跡制御方法。1. A trajectory control method for a robot moving on a plurality of routes, in which two routes sharing a target point of a previous route and a departure point of a next route are sequentially combined,
A straight line is interpolated between the starting point and / or the target point, and a stationary period having a time equal to the acceleration time is set before the first path and after the last path, and the acceleration time is set as the target position of the robot at each time. Are sequentially moved from a state in which the end point matches the movement start time to a state in which the start point matches the movement end time,
A trajectory control method for a robot, wherein an average value of coordinate values on a polygonal line corresponding to each time region is adopted, and control is performed such that the robot moves on a trajectory determined based on the adopted target position.

【請求項２】各時刻におけるロボットの目標位置とし
て、各時間領域に対応する折れ線上の座標値の平均値を
採用するに当って、各時間領域の目標位置に所定の重み
付けを与えた状態で平均位置を得る請求項１に記載のロ
ボットの軌跡制御方法。2. An average value of coordinate values on a polygonal line corresponding to each time region is adopted as a target position of the robot at each time, with a predetermined weight given to the target position in each time region. 2. The method according to claim 1, wherein the average position is obtained.