JP3106762B2 - ロボット動作のシミュレーション装置 - Google Patents

ロボット動作のシミュレーション装置

Info

Publication number
JP3106762B2
JP3106762B2 JP4403693A JP4403693A JP3106762B2 JP 3106762 B2 JP3106762 B2 JP 3106762B2 JP 4403693 A JP4403693 A JP 4403693A JP 4403693 A JP4403693 A JP 4403693A JP 3106762 B2 JP3106762 B2 JP 3106762B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
robot
calculating
joint
target trajectory
teaching data
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP4403693A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH06259126A (ja
Inventor
研二 石橋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
Priority to JP4403693A priority Critical patent/JP3106762B2/ja
Publication of JPH06259126A publication Critical patent/JPH06259126A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3106762B2 publication Critical patent/JP3106762B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Numerical Control (AREA)
  • Manipulator (AREA)
  • Feedback Control In General (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、たとえば、6軸のロボ
ットを用いて5自由度しか必要としない作業を行なわせ
る場合に、そのロボットに最適なティーチデータを作成
することができるシミュレーション装置に関する。
【0002】
【従来の技術】現在では製品の製造や組み立てにロボッ
トは必要不可欠なものとなっている。一般的には、ロボ
ットにある動作を行なわせようとするには、その動作を
ロボットに教えこませる教示作業が必要となる。この教
示作業は作業端の通過軌跡やその速度などをペンダント
を用いて指定する作業であり、ロボットが設置されてい
る現場において直に行なうものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の教示作業において、例えば5軸のロボットで
も可能な車体のアーク溶接や防水のためのシーリング材
を塗布する作業を6軸のロボットで行なわせようとした
場合には、その作業の教示は6軸の全てに対して行なう
必要がある。つまり、ガンやノズルの向きがどのように
なっていても一向に構わないような動きを教示する場合
であっても、このガンやノズルの向きを教示する必要が
ある。このように5自由度の動きで十分な作業を6自由
度の動きが可能なロボットに教示する場合には、その余
分な自由度を受け持つ軸に教示した動作が果たして最適
かどうかを判断することが非常に困難であり、実際にロ
ボットを動かしてみて不具合な動きを思考錯誤を繰り返
しながら修正する必要がある。
【0004】これでは、ロボットに最適な動作を教示す
るのに非常に時間が掛かるばかりではなく、作業者の感
に頼る部分が多いことからその修正は熟練者によらなけ
ればならないなどの種々の問題がある。
【0005】本発明は、このような従来の問題点に鑑み
て成されたものであり、ある作業に不可欠な自由度以上
の自由度を有しているロボットに対して最適な教示を行
なうことのできるロボット動作のシミュレーション装置
の提供を目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は、ロボットのアーム作業端の位置決め位置、
姿勢および移動速度を教示データとして入力する教示デ
ータ入力手段と、当該ロボットのサイクルタイムを当該
アーム作業端の移動に関する最適化条件として入力する
最適化条件入力手段と、前記教示データ入力手段から入
力された位置決め位置、姿勢および移動速度に基づいて
目標軌跡を演算する目標軌跡演算手段と、前記目標軌跡
演算手段により算出された目標軌跡を満足し、かつ前記
最適化条件入力手段からサイクルタイムとして入力され
た最適化条件を満足するような関節角速度を演算する関
節速度演算手段と、前記関節速度演算手段により算出さ
れた関節角速度に基づいて関節角の変位量を演算する変
位量演算手段と、前記変位量演算手段によって算出され
た変位量をティーチデータとして出力するティーチデー
タ作成手段とを有することを特徴とするものである。
【0007】
【作用】このように構成した本発明は次のように動作す
ることになる。
【0008】教示データ入力手段からはロボットのアー
ム作業端の移動に関する教示データが入力される。ま
た、最適化条件入力手段からはロボットのアームの作業
端の移動に関する最適化条件が入力される。この最適化
の一例としては、消費電力を最少にするものやサイクル
タイムを短くするものなどが例示できる。
【0009】ティーチデータ演算手段は、この教示デー
タ入力手段及び最適化条件入力手段からそれぞれ入力さ
れた教示データ及び最適化条件に基づいて、その教示デ
ータを最適化条件が満足されるように改変し、その改変
したものをティーチデータとして出力する。
【0010】従って、得られるデータは余分な自由度を
受け持つ軸の動きの最適化が加味されたものであるの
で、そのティーチデータをロボットに入力することのみ
によって即座に最適な動作をさせることが可能となり、
後の修正作業が必要となったとしても非常に簡単な作業
で済むようになる。
【0011】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図1は、本発明にかかるロボット操作のシミュ
レーション装置及びそのシミュレーションの対象となる
ロボットの全体構成を示した図である。
【0012】図示しない基台部に取り付けられた台座1
0には矢印J1方向に旋回自在に旋回台11が設けら
れ、この旋回台11にはロボット軸12が矢印J2の方
向に揺動自在に装着されている。そして、このロボット
軸12には、ロボット軸13が矢印J3で示される方向
に揺動自在かつ矢印J4で示される方向に回転自在に装
着されている。このロボット軸13の先端には、サーボ
ガンつまり溶接ガン14が矢印J5で示される方向に揺
動自在かつ矢印J6方向に回転自在に取り付けられてい
る。従って、図示するロボットRは合計6軸の機能を有
している。これら6軸の動作の制御はティーチデータ演
算手段であるロボット制御装置20によって行なわれ
る。
【0013】また、このロボット制御装置20には教示
データ入力手段及び最適化条件入力手段として機能する
ペンダント25が接続されているが、このペンダント2
5からは教示データ及び最適化条件が入力されることに
なる。ロボット制御装置20は、このペンダント25か
ら入力された教示データを、同様にして入力された最適
化条件に基づいて改変し、その改変されたデータをティ
ーチデータとして出力する機能も有している。
【0014】図2は、図1のロボット制御装置20及び
ペンダント25において本発明に関連する部分の具体的
な構成を示すブロック図である。ペンダント25は、教
示データ入力部26と最適条件入力部28とで構成され
る。
【0015】教示データ入力部26はロボットの作業に
関する教示データを入力する部分である。最適化条件入
力部28は、ロボットを最適な条件で動作させるための
条件,例えば、消費電力を最少にする指定や、サイクル
タイムを最短にする指定などを行なう部分である。
【0016】ロボット制御装置20は、目標軌跡演算部
30,関節角度演算部32,変位量演算部34及びティ
ーチデータ作成部36から構成される。
【0017】目標軌跡演算部30は、教示データ入力部
26から出力された教示データ,具体的には作業端の位
置決め位置,姿勢,移動速度に基づいて目標軌跡を演算
する部分である。関節速度演算部32は、目標軌跡演算
部30による演算結果である目標軌跡と、最適化条件入
力部28から出力された最適化条件,たとえば消費電力
最少の条件とに基づいて、この目標軌跡を満足しながら
かつ与えられた最適化条件をできるだけ満足できるよう
な関節角の速度を演算する部分である。変位量演算部3
4は、関節角速度演算部32によって演算された関節角
の速度に基づいて、関節角の変位量を演算する部分であ
る。ティーチデータ作成部36では、変位量演算部34
によって演算された変位量をティーチデータとして出力
する部分である。
【0018】本発明のシミュレーション装置は以上のよ
うな構成を有しているが、次にこの装置の動作を図3の
フローチャートに基づいて詳細に説明する。
【0019】目標軌跡演算部30は、教示データ入力部
26から教示データとして出力される,作業端の位置,
姿勢,移動速度を入力する。具体的には、それぞれの作
業部位に対して、位置としてPというベクトル量,姿勢
としてというベクトル量を入力することになる(S
1)。また、関節角速度演算部32は、最適化条件入力
部28から最適化条件として出力される,消費電力最
小,サイクルタイム最短等を入力する(S2)。以上の
入力が完了したならば(S3)、目標軌跡演算部30
は、入力されたそれぞれの作業部位の位置から目標とす
る作業端の軌跡を演算する(S4)。
【0020】次に、関節角速度演算部32は、この目標
軌跡演算部30によって算出された目標軌跡と、最適化
条件入力部28からの最適化条件、例えば、サイクルタ
イムの最短化といった条件とに基づいて、サイクルタイ
ムの最短化を実現できる関節角速度を演算する。具体的
には次のような演算を行うことになる。前提としてロボ
ットの自由度をnとする。また、各関節についての関節
角変数をθi(i=1,2,・・・,n)とする。さら
に、アーム先端の姿勢を表すベクトルをベクトルr=
[r1,r2,・・・,rn]とする。
【0021】このロボットに対しては、第1サブタスク
が目標軌道ベクトルy1d(t) (0≦t≦tf)の形
で与えられるものとする。なお、この目標軌道ベクトル
y1d(t)は、教示データ入力部26によって指定した
位置ベクトル(P1〜Pn),姿勢ベクトル(1〜
n)及び指定された線速度によって計算される。
【0022】ここで、第1サブタスクは、次の(1)式
で与えられるものとする。
【数1】
【0023】また、第2サブタスクは、次の(2)式で
示される評価関数pの値をなるべく大きくするという形
で与えられるものとする。
【数2】
【0024】(1)式の両辺をθで偏微分することによ
って、
【0025】
【数3】
【0026】ここで、J 1 の擬似逆行列をJ 1 * とし、I
を単位行列とすると、式(3)の一般解は、次の(5)
式で表される。なお、(5)式の右辺第1項は第1サブ
タスクを実現する関節速度の一つである。
【0027】
【数4】
【0028】ここで、 1 を次の(6)式で定義する。
また、(6)式で用いられるαは、(7)式に示される
ように、ベクトル[α 1 ,α 2 ・・・ ,α n ]を転置すること
によって縦行列として表示したものであり、具体的に
は、(8)式によって定義される。
【0029】
【数5】
【0030】
【0031】このときの関節速度は、θを時間微分する
ことによって以下の(9)式で与えられる。
【数6】
【0032】評価関数pを示す(2)式をθで偏微分す
ることによって、以下の(10)式が求まり、さらに、
(7)式、(8)式、および(9)式を代入することに
よって(11)式および(12)式が導かれる。
【数7】
【0033】
【外1】 非負となる。したがって、k 1 (=αk p )が大きくなる
にしたがって、評価関数p(=V(θ))も大きくなる
ことが示される。以上の式(10)からθを求めるとそ
の解が各時刻における瞬時最適解、すなわち目標関節角
となる。以上を補足説明すると、まず k 1 を求めるには
式(6)のαとk p が求まればよいが、αは式(8)で
与えられる。そしてk p は任意の正の定数であるので、
これを適宜大きくしてゆき、式(9)、式(11)では
p が大き過ぎると振動が大きくなるのであるが、適当
なk p 値で収束することになり、このときのk p を固定し
て k 1 を求める。すると、式(5)又は式(9)からθ
の時間微分値が求まり、これを積分すれば目標関節角θ
が求まる。
【0034】一例として、V(θ)≦1/サイクルタイ
,と定義すれば、サイクルタイムが最短となるような
関節角速度が演算できることになる(S5)。そして、
変位量演算部34は、この求められた関節速度(式
(5)参照)に基づいて指定時刻における各関節θを
演算する(S6)。そして最後に、ティーチデータ作成
部においてこの変位量によるティーチングを作成して外
部に出力する(S7)。
【0035】以上のように、各軸の動きは最適化条件を
満足するような動きとされるので、冗長となっている自
由度の動きが最適化され、教示作業が非常に簡単にな
る。具体的には、6軸ロボットにおいて2あるいは3自
由度しか必要としない作業を行なわせるような場合で
も、作業位置,姿勢,移動速度を教示しさえすれば、そ
の作業に不必要な軸は固定のまま作業をしたり、また、
動かす場合でも必要最少限の動きに止どめる(これは最
適化の入力条件によって異なる)ような動きをするティ
ーチデータを自動的に作成してくれる。したがって、作
業者の熟練や感に頼る教示作業やパターン修正作業を行
なう必要がなくなることになる。
【0036】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、教示
データを、ロボットのサイクルタイムに合わせて改変す
るようにしたので、自動的に最適化されたティーチデー
タを得ることができ、ロボットに最適な動作をさせるこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかるロボット動作のシミュレーショ
ン装置の概略構成図である。
【図2】本発明にかかるロボット動作のシミュレーショ
ン装置の制御系のブロック図である。
【図3】図2に示した装置の動作フローチャートであ
る。
【符号の説明】
R…ロボット 20…ロボット制御装置(ティーチデータ演算手段) 25…ペンダント(教示データ入力手段,最適化条件入
力手段)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ロボットのアーム作業端の位置決め位置、
    姿勢および移動速度を教示データとして入力する教示デ
    ータ入力手段と、 当該ロボットのサイクルタイムを当該アーム作業端の移
    動に関する最適化条件として入力する最適化条件入力手
    段と、 前記教示データ入力手段から入力された位置決め位置、
    姿勢および移動速度に基づいて目標軌跡を演算する目標
    軌跡演算手段と、 前記目標軌跡演算手段により算出された目標軌跡を満足
    し、かつ前記最適化条件入力手段からサイクルタイムと
    して入力された最適化条件を満足するような関節角速度
    を演算する関節速度演算手段と、 前記関節速度演算手段により算出された関節角速度に基
    づいて関節角の変位量を演算する変位量演算手段と、 前記変位量演算手段によって算出された変位量をティー
    チデータとして出力するティーチデータ作成手段とを有
    することを特徴とするロボット動作のシミュレーション
    装置。
JP4403693A 1993-03-04 1993-03-04 ロボット動作のシミュレーション装置 Expired - Fee Related JP3106762B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4403693A JP3106762B2 (ja) 1993-03-04 1993-03-04 ロボット動作のシミュレーション装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4403693A JP3106762B2 (ja) 1993-03-04 1993-03-04 ロボット動作のシミュレーション装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH06259126A JPH06259126A (ja) 1994-09-16
JP3106762B2 true JP3106762B2 (ja) 2000-11-06

Family

ID=12680404

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP4403693A Expired - Fee Related JP3106762B2 (ja) 1993-03-04 1993-03-04 ロボット動作のシミュレーション装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3106762B2 (ja)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1974869A1 (en) * 2007-03-26 2008-10-01 Honda Research Institute Europe GmbH Apparatus and method for generating and controlling the motion of a robot
JP2009012092A (ja) * 2007-07-02 2009-01-22 Fujitsu Ltd 工作機械の制御装置
JP5516865B2 (ja) * 2010-02-22 2014-06-11 シンフォニアテクノロジー株式会社 移動装置の軌道情報生成装置
JP5895628B2 (ja) * 2012-03-15 2016-03-30 株式会社ジェイテクト ロボットの制御方法及びロボット制御装置、並びにロボット制御システム

Also Published As

Publication number Publication date
JPH06259126A (ja) 1994-09-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4594671A (en) Velocity method of controlling industrial robot actuators
EP0144442B1 (en) Method of controlling industrial robot along arc
US5590034A (en) Method for controlling the movement of an industrial robot at and near singularities
FI83176B (fi) Foerfarande foer styrning av roerelser hos en robot och en styckemanipulator under en robotcells inlaerningsskede.
JPH079606B2 (ja) ロボット制御装置
JPH09109072A (ja) 冗長マニピュレータの制御方法
JP2874238B2 (ja) 多関節形ロボットの制御方法
JP3106762B2 (ja) ロボット動作のシミュレーション装置
JPH0693209B2 (ja) ロボツトの円弧補間姿勢制御装置
JPH1158014A (ja) 溶接ロボットのウィービング制御装置
JPH06222817A (ja) ロボットのウィービング制御装置
JPH0647689A (ja) 多関節形ロボットの制御方法
JPH0889859A (ja) 塗装用ロボットの動作教示方法及び装置
JPH07200018A (ja) ロボットの制御装置
JPH0420203B2 (ja)
JP2676721B2 (ja) 多関節型ロボットの制御装置
JPH07314363A (ja) 多関節マニピュレータの運動制御方法及び装置
JP2947417B2 (ja) ロボットの制御方法
JPH05505893A (ja) ロボット・セルの経路の制御方法
Luo et al. Research on trajectory planning and motion control of 7-DoF sawyer manipulator
JPH04167005A (ja) ロボットの制御方法
JPH0637443Y2 (ja) ロボットの制御装置
JPH01316185A (ja) 産業用ロボットの経路生成方法
Hu Research on Kinematic Trajectory Simulation System of KUKA Arc Welding Robot System
Stelzer A control program and operating system for a three joint robot arm on an Apple microcomputer

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080908

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090908

Year of fee payment: 9

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees