JP3235535B2 - ロボット制御装置とその制御方法 - Google Patents
ロボット制御装置とその制御方法Info
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- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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- G05B19/02—Programme-control systems electric
- G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
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- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
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- B25J9/00—Programme-controlled manipulators
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- B25J9/1628—Programme controls characterised by the control loop
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-
- G—PHYSICS
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ロボット制御の加
減速処理ならびにデジタルフィルタに関するものであ
る。
減速処理ならびにデジタルフィルタに関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、ロボットの動作に用いる移動指令
値は、ロボットアームに衝撃を与えることなく滑らかな
動作を実現するために、加減速処理を行ってモータを制
御している。そして、その加減速に必要な加減速時間
は、モータにかかる負荷、モータイナーシャとモータト
ルク、モータ速度により決定される。そのため、加減速
時間は、最小あるいは最大の負荷イナーシャから算出さ
れた固定値を設定している。しかし、ロボットは、動作
することにより自らが姿勢変化する。そして、それに応
じてモータにかかる負荷イナーシャと重力トルクも変動
する。これらの変動に対して、滑らかな動作で移動時間
の短縮を図るため、加減速処理は、公開平５−４６２３
４号にあるように、負荷イナーシャに応じて可変する方
法が用いられている。図１６にこの構成を示し、以下説
明する。まず、位置教示部６で得られる先端位置データ
は、補間演算部７でサンプリング時間当たりの移動デー
タに分割する。このとき、移動データは、加減速をもつ
ように加減速処理部８で処理される。この加減速を行う
ための加減速時間は、負荷イナーシャ格納部２９で記憶
された姿勢に応じた負荷イナーシャ値を先端位置データ
から抽出し、その負荷イナーシャ値から加減速時間演算
部１３で算出する。そして、補間演算部７で算出した移
動データは、位置制御部９、位置制御部１０に入力さ
れ、モータ１、モータ２の回転を制御する。
値は、ロボットアームに衝撃を与えることなく滑らかな
動作を実現するために、加減速処理を行ってモータを制
御している。そして、その加減速に必要な加減速時間
は、モータにかかる負荷、モータイナーシャとモータト
ルク、モータ速度により決定される。そのため、加減速
時間は、最小あるいは最大の負荷イナーシャから算出さ
れた固定値を設定している。しかし、ロボットは、動作
することにより自らが姿勢変化する。そして、それに応
じてモータにかかる負荷イナーシャと重力トルクも変動
する。これらの変動に対して、滑らかな動作で移動時間
の短縮を図るため、加減速処理は、公開平５−４６２３
４号にあるように、負荷イナーシャに応じて可変する方
法が用いられている。図１６にこの構成を示し、以下説
明する。まず、位置教示部６で得られる先端位置データ
は、補間演算部７でサンプリング時間当たりの移動デー
タに分割する。このとき、移動データは、加減速をもつ
ように加減速処理部８で処理される。この加減速を行う
ための加減速時間は、負荷イナーシャ格納部２９で記憶
された姿勢に応じた負荷イナーシャ値を先端位置データ
から抽出し、その負荷イナーシャ値から加減速時間演算
部１３で算出する。そして、補間演算部７で算出した移
動データは、位置制御部９、位置制御部１０に入力さ
れ、モータ１、モータ２の回転を制御する。
【０００３】また、簡単な構成で加減速処理を行うため
に、公開昭５９−９０１０７号にもあるように、Ｎ段
（Ｎは自然数）のシフトレジスタを用いて加減速処理を
行っている。図１７に示すような４段のシフトレジスタ
構成で以下説明を行う。移動指令生成部１５は、モータ
１を回転させるための移動指令を生成する。そして、加
減速処理部８は、その移動指令を入力するとともに、レ
ジスタ１００〜１０２、係数２００〜２０３と加算器３
００〜３０２からなり、ローパス特性をもつ４段のＦＩ
Ｒフィルタで構成している。そして、この出力は、制御
部１７に入力され、モータ１の回転を制御する。移動指
令値は、サンプリング時間毎に逐次レジスタ１００〜１
０２をシフトしていく。このとき、総和が１となる係数
２００〜２０３をそれぞれのレジスタ値と掛け合わせて
出力する。なお、係数２００〜２０３の総和が１である
ために、移動指令値の入出力それぞれの総和は、等しく
なる。また、加減速時間は、図１８に示したように、サ
ンプリング時間にシフトレジスタの段数Ｎを掛け合わせ
た時間となり、速度、姿勢変化に影響されることなく４
サンプリング時間で加減速を行う。
に、公開昭５９−９０１０７号にもあるように、Ｎ段
（Ｎは自然数）のシフトレジスタを用いて加減速処理を
行っている。図１７に示すような４段のシフトレジスタ
構成で以下説明を行う。移動指令生成部１５は、モータ
１を回転させるための移動指令を生成する。そして、加
減速処理部８は、その移動指令を入力するとともに、レ
ジスタ１００〜１０２、係数２００〜２０３と加算器３
００〜３０２からなり、ローパス特性をもつ４段のＦＩ
Ｒフィルタで構成している。そして、この出力は、制御
部１７に入力され、モータ１の回転を制御する。移動指
令値は、サンプリング時間毎に逐次レジスタ１００〜１
０２をシフトしていく。このとき、総和が１となる係数
２００〜２０３をそれぞれのレジスタ値と掛け合わせて
出力する。なお、係数２００〜２０３の総和が１である
ために、移動指令値の入出力それぞれの総和は、等しく
なる。また、加減速時間は、図１８に示したように、サ
ンプリング時間にシフトレジスタの段数Ｎを掛け合わせ
た時間となり、速度、姿勢変化に影響されることなく４
サンプリング時間で加減速を行う。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の加減速処理
では、ロボットの姿勢変化により負荷イナーシャ変動の
みを考慮して加減速時間を決定していた。しかし、滑ら
かな動作を実現するために必要な加減速時間は、負荷イ
ナーシャ、モータイナーシャに加えてモータトルクによ
り決定される。また、ロボットは、姿勢変化によりモー
タトルクロス分となる重力トルクも大きく変動する。し
かし、従来の加減速処理では、ロボット姿勢変化による
負荷イナーシャ変動のみを考慮して加減速時間を決定し
ていたために、加減速時間は、最大の重力トルクロス分
で設定するか、重力トルク変動が小さなロボットでは、
この変動を無視して設定していた。このように、重力ト
ルク変動の大きなロボットでは、最適な加減速時間より
長く設定するために、ロボット動作の高速化に限界があ
った。
では、ロボットの姿勢変化により負荷イナーシャ変動の
みを考慮して加減速時間を決定していた。しかし、滑ら
かな動作を実現するために必要な加減速時間は、負荷イ
ナーシャ、モータイナーシャに加えてモータトルクによ
り決定される。また、ロボットは、姿勢変化によりモー
タトルクロス分となる重力トルクも大きく変動する。し
かし、従来の加減速処理では、ロボット姿勢変化による
負荷イナーシャ変動のみを考慮して加減速時間を決定し
ていたために、加減速時間は、最大の重力トルクロス分
で設定するか、重力トルク変動が小さなロボットでは、
この変動を無視して設定していた。このように、重力ト
ルク変動の大きなロボットでは、最適な加減速時間より
長く設定するために、ロボット動作の高速化に限界があ
った。
【０００５】また、従来のフィルタを用いた加減速処理
は、シフトレジスタの段数のみで加減速時間を設定し、
シフトレジスタの係数の総和を１にすることで、移動指
令値の入出力それぞれの総和が等しくなるようになって
いる。このため、移動指令がシフトレジスタ内に入力さ
れたのち、段数を変えると、移動指令値の入出力それぞ
れの総和を一致させることは困難であり、ロボットが動
作している途中で段数を変えて加減速時間を変えると、
位置指令誤差が発生し、高精度な位置決め動作などが困
難であった。このように、従来のフィルタを用いた加減
速処理では、加減速時間は固定値でしか設定できなかっ
たために、ロボットの姿勢に応じた最適な加減速時間を
設定して高速動作を実現することは困難であった。本発
明は、上記課題を解決するもので、ロボットの姿勢変化
に最適な加減速時間の設定が簡単な構成で行え、位置指
令誤差なくより滑らかで高速高精度なロボット動作を実
現することができるロボット制御装置、ロボット制御方
法を提供するものである。
は、シフトレジスタの段数のみで加減速時間を設定し、
シフトレジスタの係数の総和を１にすることで、移動指
令値の入出力それぞれの総和が等しくなるようになって
いる。このため、移動指令がシフトレジスタ内に入力さ
れたのち、段数を変えると、移動指令値の入出力それぞ
れの総和を一致させることは困難であり、ロボットが動
作している途中で段数を変えて加減速時間を変えると、
位置指令誤差が発生し、高精度な位置決め動作などが困
難であった。このように、従来のフィルタを用いた加減
速処理では、加減速時間は固定値でしか設定できなかっ
たために、ロボットの姿勢に応じた最適な加減速時間を
設定して高速動作を実現することは困難であった。本発
明は、上記課題を解決するもので、ロボットの姿勢変化
に最適な加減速時間の設定が簡単な構成で行え、位置指
令誤差なくより滑らかで高速高精度なロボット動作を実
現することができるロボット制御装置、ロボット制御方
法を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の第１の構成は、ロボットアームと、前記ロ
ボットアームを駆動するモータと、前記ロボットアーム
の重心がロボットアーム先端に位置するものとして前記
モータとロボットアームの先端を結ぶ直線距離の関数で
算出される負荷イナーシャを算出する負荷イナーシャ算
出部と、前記直線距離の水平成分の関数で算出される重
力トルクを算出する重力トルク算出部と、前記負荷イナ
ーシャ算出部と重力トルク算出部からの信号を入力し、
前記モータの加減速時間を可変する加減速演算部と、前
記加減速演算部からの信号を入力し、前記モータの加減
速処理を行う加減速処理部を設けたロボット制御装置に
おいて、加減速演算部は、複数のレジスタとレジスタの
入力側に接続された複数の係数と前記係数の出力を加算
する加算器からなるフィルタを複数有し、それぞれのフ
ィルタを構成する係数の個数を異ならせ、それぞれのフ
ィルタの入力に係数を接続し、フィルタの入力に接続し
た係数の総和が１となるように設定する係数算出部を設
け、前記フィルタに接続した係数を介してモータを回転
させるための移動指令を各フィルタに入力し、各フィル
タの出力を加算する加算器を設けたものである。
に、本発明の第１の構成は、ロボットアームと、前記ロ
ボットアームを駆動するモータと、前記ロボットアーム
の重心がロボットアーム先端に位置するものとして前記
モータとロボットアームの先端を結ぶ直線距離の関数で
算出される負荷イナーシャを算出する負荷イナーシャ算
出部と、前記直線距離の水平成分の関数で算出される重
力トルクを算出する重力トルク算出部と、前記負荷イナ
ーシャ算出部と重力トルク算出部からの信号を入力し、
前記モータの加減速時間を可変する加減速演算部と、前
記加減速演算部からの信号を入力し、前記モータの加減
速処理を行う加減速処理部を設けたロボット制御装置に
おいて、加減速演算部は、複数のレジスタとレジスタの
入力側に接続された複数の係数と前記係数の出力を加算
する加算器からなるフィルタを複数有し、それぞれのフ
ィルタを構成する係数の個数を異ならせ、それぞれのフ
ィルタの入力に係数を接続し、フィルタの入力に接続し
た係数の総和が１となるように設定する係数算出部を設
け、前記フィルタに接続した係数を介してモータを回転
させるための移動指令を各フィルタに入力し、各フィル
タの出力を加算する加算器を設けたものである。
【０００７】さらに、本発明の第２の構成は、ロボット
アームと、前記ロボットアームを駆動するモータと、前
記ロボットアームの重心がロボットアーム先端に位置す
るものとして前記モータとロボットアームの先端を結ぶ
直線距離を算出する距離算出部と、前記距離算出部で算
出された距離の関数から負荷イナーシャを算出し、か
つ、前記距離算出部で算出された距離の水平成分の関数
から重力トルクを算出し、これら負荷イナーシャと重力
トルクから前記モータの加減速時間を可変する加減速演
算部と、前記加減速演算部からの信号を入力し、前記モ
ータの加減速処理を行う加減速処理部を設けたロボット
制御装置において、加減速演算部は、複数のレジスタと
レジスタの入力側に接続された複数の係数と前記係数の
出力を加算する加算器からなるフィルタを複数有し、そ
れぞれのフィルタを構成する係数の個数を異ならせ、そ
れぞれのフィルタの入力に係数を接続し、フィルタの入
力に接続した係数の総和が１となるように設定する係数
算出部を設け、前記フィルタに接続した係数を介してモ
ータを回転させるための移動指令を各フィルタに入力
し、各フィルタの出力を加算する加算器を設けたもので
ある。
アームと、前記ロボットアームを駆動するモータと、前
記ロボットアームの重心がロボットアーム先端に位置す
るものとして前記モータとロボットアームの先端を結ぶ
直線距離を算出する距離算出部と、前記距離算出部で算
出された距離の関数から負荷イナーシャを算出し、か
つ、前記距離算出部で算出された距離の水平成分の関数
から重力トルクを算出し、これら負荷イナーシャと重力
トルクから前記モータの加減速時間を可変する加減速演
算部と、前記加減速演算部からの信号を入力し、前記モ
ータの加減速処理を行う加減速処理部を設けたロボット
制御装置において、加減速演算部は、複数のレジスタと
レジスタの入力側に接続された複数の係数と前記係数の
出力を加算する加算器からなるフィルタを複数有し、そ
れぞれのフィルタを構成する係数の個数を異ならせ、そ
れぞれのフィルタの入力に係数を接続し、フィルタの入
力に接続した係数の総和が１となるように設定する係数
算出部を設け、前記フィルタに接続した係数を介してモ
ータを回転させるための移動指令を各フィルタに入力
し、各フィルタの出力を加算する加算器を設けたもので
ある。
【０００８】さらに、本発明の第３の構成は、ロボット
アームと、前記ロボットアームを駆動するモータと、前
記ロボットアームの重心がロボットアーム先端に位置す
るものとして前記モータとロボットアームの先端を結ぶ
直線距離の関数で算出される負荷イナーシャを算出する
負荷イナーシャ算出部と、前記直線距離の水平成分の関
数で算出される重力トルクを算出する重力トルク算出部
と、前記負荷イナーシャ算出部と重力トルク算出部から
の信号を入力し、前記モータの加減速時間を可変する加
減速演算部と、前記加減速演算部からの信号を入力し、
前記モータの加減速処理を行う加減速処理部を設けたロ
ボット制御装置において、加減速演算部は、複数のレジ
スタとレジスタの入力側に接続された複数の係数と前記
係数の出力を加算する加算器からなるフィルタを有し、
そのフィルタを構成する係数を総和が１になるように設
定するフィルタ係数算出部を設け、前記フィルタ係数算
出部と係数の間に段数を異ならせたシフトレジスタを配
置し、前記フィルタにモータを回転させるための移動指
令を入力するものである。
アームと、前記ロボットアームを駆動するモータと、前
記ロボットアームの重心がロボットアーム先端に位置す
るものとして前記モータとロボットアームの先端を結ぶ
直線距離の関数で算出される負荷イナーシャを算出する
負荷イナーシャ算出部と、前記直線距離の水平成分の関
数で算出される重力トルクを算出する重力トルク算出部
と、前記負荷イナーシャ算出部と重力トルク算出部から
の信号を入力し、前記モータの加減速時間を可変する加
減速演算部と、前記加減速演算部からの信号を入力し、
前記モータの加減速処理を行う加減速処理部を設けたロ
ボット制御装置において、加減速演算部は、複数のレジ
スタとレジスタの入力側に接続された複数の係数と前記
係数の出力を加算する加算器からなるフィルタを有し、
そのフィルタを構成する係数を総和が１になるように設
定するフィルタ係数算出部を設け、前記フィルタ係数算
出部と係数の間に段数を異ならせたシフトレジスタを配
置し、前記フィルタにモータを回転させるための移動指
令を入力するものである。
【０００９】さらに、本発明の第４の構成は、ロボット
アームと、前記ロボットアームを駆動するモータと、前
記ロボットアームの重心がロボットアーム先端に位置す
るものとして前記モータとロボットアームの先端を結ぶ
直線距離を算出する距離算出部と、前記距離算出部で算
出された距離の関数から負荷イナーシャを算出し、か
つ、前記距離算出部で算出された距離の水平成分の関数
から重力トルクを算出し、これら負荷イナーシャと重力
トルクから前記モータの加減速時間を可変する加減速演
算部と、前記加減速演算部からの信号を入力し、前記モ
ータの加減速処理を行う加減速処理部を設けたロボット
制御装置において、加減速演算部は、複数のレジスタと
レジスタの入力側に接続された複数の係数と前記係数の
出力を加算する加算器からなるフィルタを有し、そのフ
ィルタを構成する係数を総和が１になるように設定する
フィルタ係数算出部を設け、前記フィルタ係数算出部と
係数の間に段数を異ならせたシフトレジスタを配置し、
前記フィルタにモータを回転させるための移動指令を入
力するものである。
アームと、前記ロボットアームを駆動するモータと、前
記ロボットアームの重心がロボットアーム先端に位置す
るものとして前記モータとロボットアームの先端を結ぶ
直線距離を算出する距離算出部と、前記距離算出部で算
出された距離の関数から負荷イナーシャを算出し、か
つ、前記距離算出部で算出された距離の水平成分の関数
から重力トルクを算出し、これら負荷イナーシャと重力
トルクから前記モータの加減速時間を可変する加減速演
算部と、前記加減速演算部からの信号を入力し、前記モ
ータの加減速処理を行う加減速処理部を設けたロボット
制御装置において、加減速演算部は、複数のレジスタと
レジスタの入力側に接続された複数の係数と前記係数の
出力を加算する加算器からなるフィルタを有し、そのフ
ィルタを構成する係数を総和が１になるように設定する
フィルタ係数算出部を設け、前記フィルタ係数算出部と
係数の間に段数を異ならせたシフトレジスタを配置し、
前記フィルタにモータを回転させるための移動指令を入
力するものである。
【００１０】さらに、本発明の第１の方法は、ロボット
アームと、前記ロボットアームを駆動するモータを備え
たロボット制御方法であって、前記ロボットアームの重
心がロボットアーム先端に位置するものとして前記モー
タとロボットアームの先端を結ぶ直線距離の関数で算出
される負荷イナーシャを算出し、前記直線距離の水平成
分の関数で算出される重力トルクを算出し、前記負荷イ
ナーシャと重力トルクから前記モータの加減速時間を可
変するロボット制御方法において、加減速時間を演算す
る際に、複数のレジスタとレジスタの入力側に接続され
た複数の係数と前記係数の出力を加算する加算器からな
る複数のフィルタの入力に接続した係数の総和が１とな
るように設定したものである。
アームと、前記ロボットアームを駆動するモータを備え
たロボット制御方法であって、前記ロボットアームの重
心がロボットアーム先端に位置するものとして前記モー
タとロボットアームの先端を結ぶ直線距離の関数で算出
される負荷イナーシャを算出し、前記直線距離の水平成
分の関数で算出される重力トルクを算出し、前記負荷イ
ナーシャと重力トルクから前記モータの加減速時間を可
変するロボット制御方法において、加減速時間を演算す
る際に、複数のレジスタとレジスタの入力側に接続され
た複数の係数と前記係数の出力を加算する加算器からな
る複数のフィルタの入力に接続した係数の総和が１とな
るように設定したものである。
【００１１】さらに、本発明の第２の方法は、ロボット
アームと、前記ロボットアームを駆動するモータを備え
たロボット制御方法であって、前記ロボットアームの重
心がロボットアーム先端に位置するものとして前記モー
タとロボットアームの先端を結ぶ直線距離の関数で算出
される負荷イナーシャを算出し、前記直線距離の水平成
分の関数で算出される重力トルクを算出し、前記負荷イ
ナーシャと重力トルクから前記モータの加減速時間を可
変するロボット制御方法において、複数のレジスタとレ
ジスタの入力側に接続された複数の係数と前記係数の出
力を加算する加算器からなるフィルタを有し、加減速時
間を演算する際に、そのフィルタを構成する係数の総和
が１になるように設定し、前記係数を設定する際に段数
を異ならせたシフトレジスタで係数をシフトさせるもの
である。
アームと、前記ロボットアームを駆動するモータを備え
たロボット制御方法であって、前記ロボットアームの重
心がロボットアーム先端に位置するものとして前記モー
タとロボットアームの先端を結ぶ直線距離の関数で算出
される負荷イナーシャを算出し、前記直線距離の水平成
分の関数で算出される重力トルクを算出し、前記負荷イ
ナーシャと重力トルクから前記モータの加減速時間を可
変するロボット制御方法において、複数のレジスタとレ
ジスタの入力側に接続された複数の係数と前記係数の出
力を加算する加算器からなるフィルタを有し、加減速時
間を演算する際に、そのフィルタを構成する係数の総和
が１になるように設定し、前記係数を設定する際に段数
を異ならせたシフトレジスタで係数をシフトさせるもの
である。
【００１２】
【００１３】
【００１４】
【００１５】
【００１６】
【００１７】
【００１８】
【００１９】
【００２０】
【００２１】
【００２２】
【００２３】
【００２４】
【００２５】
【００２６】
【００２７】
【００２８】
【００２９】
【００３０】
【発明の実施の形態】以下に本発明の第１の実施の形態
について説明する。なお、説明を簡単にするために、図
１に示すようなモータ１、モータ２とリンク１、リンク
２ならびに、固定台５から構成される２自由度のロボッ
トアームで以下説明を行う。
について説明する。なお、説明を簡単にするために、図
１に示すようなモータ１、モータ２とリンク１、リンク
２ならびに、固定台５から構成される２自由度のロボッ
トアームで以下説明を行う。
【００３１】まず、図１（ａ）に示すように、ロボット
アームは、固定台５に固定しているモータ１の回転軸に
リンク３を接続し、そのリンク３の先端にモータ２を取
り付け、そのモータ２の回転軸にリンク４を接続して構
成している。そして、モータ１とモータ２の回転角を制
御することにより、ロボットアーム先端点ａの位置を制
御している。このとき、図１（ａ）のロボットアームの
姿勢から、モータのみを回転させると、図１（ｂ）に示
すようにロボットアーム先端位置ａは位置ａ1に移動
し、ロボットアームの姿勢は変化する。同様に、図１
（ａ）のロボットアームの姿勢から、モータ２のみを回
転させると、図１（ｃ）に示すようにロボットアーム先
端位置ａは位置ａ2に移動し、ロボットアームの姿勢は
変化する。ここで、図１（ａ）の姿勢において、モータ
１、モータ２からロボットアーム先端までの距離は、そ
れぞれＬ0、Ｍとし、ロボットアームの重心がアーム先
端にあると仮定する。そして、モータ１、モータ２、リ
ンク３とリンク４の総質量ｍは、アーム先端にすべて集
中していると近似でき、モータ１，モータ２それぞれの
負荷イナーシャは、ｍ・Ｌ0 2、ｍ・Ｍ2のように表せ
る。同様に、図１（ｂ）、図１（ｃ）に示すような姿勢
変化を行うと、先端位置がａ1、ａ2に移動して、モータ
１の負荷イナーシャは、ｍ・Ｌ1 2、ｍ・Ｌ2 2とモータ１
から先端位置までの距離に応じて変化する。しかし、モ
ータ２の負荷イナーシャは、モータ２から先端位置まで
の距離Ｍが変化しないために、姿勢変化の影響を受ける
ことなくｍ・Ｍ2と一定値になる。また、位置ａ1でのモ
ータ１から先端位置までの距離Ｌ1は、モータ１のみを
回転するために、先端位置ａのモータ１からの距離Ｌ0
と同一になり、モータ１の負荷イナーシャは、ｍ・Ｌ0 2
と位置ａの負荷イナーシャと同一である。次に、モータ
１と先端位置の２点間を結ぶ直線の接線方向と重力方向
との角度差θとすると、モータ１に加わる重力トルクＴ
L0は、
アームは、固定台５に固定しているモータ１の回転軸に
リンク３を接続し、そのリンク３の先端にモータ２を取
り付け、そのモータ２の回転軸にリンク４を接続して構
成している。そして、モータ１とモータ２の回転角を制
御することにより、ロボットアーム先端点ａの位置を制
御している。このとき、図１（ａ）のロボットアームの
姿勢から、モータのみを回転させると、図１（ｂ）に示
すようにロボットアーム先端位置ａは位置ａ1に移動
し、ロボットアームの姿勢は変化する。同様に、図１
（ａ）のロボットアームの姿勢から、モータ２のみを回
転させると、図１（ｃ）に示すようにロボットアーム先
端位置ａは位置ａ2に移動し、ロボットアームの姿勢は
変化する。ここで、図１（ａ）の姿勢において、モータ
１、モータ２からロボットアーム先端までの距離は、そ
れぞれＬ0、Ｍとし、ロボットアームの重心がアーム先
端にあると仮定する。そして、モータ１、モータ２、リ
ンク３とリンク４の総質量ｍは、アーム先端にすべて集
中していると近似でき、モータ１，モータ２それぞれの
負荷イナーシャは、ｍ・Ｌ0 2、ｍ・Ｍ2のように表せ
る。同様に、図１（ｂ）、図１（ｃ）に示すような姿勢
変化を行うと、先端位置がａ1、ａ2に移動して、モータ
１の負荷イナーシャは、ｍ・Ｌ1 2、ｍ・Ｌ2 2とモータ１
から先端位置までの距離に応じて変化する。しかし、モ
ータ２の負荷イナーシャは、モータ２から先端位置まで
の距離Ｍが変化しないために、姿勢変化の影響を受ける
ことなくｍ・Ｍ2と一定値になる。また、位置ａ1でのモ
ータ１から先端位置までの距離Ｌ1は、モータ１のみを
回転するために、先端位置ａのモータ１からの距離Ｌ0
と同一になり、モータ１の負荷イナーシャは、ｍ・Ｌ0 2
と位置ａの負荷イナーシャと同一である。次に、モータ
１と先端位置の２点間を結ぶ直線の接線方向と重力方向
との角度差θとすると、モータ１に加わる重力トルクＴ
L0は、
【００３２】
【数１】
【００３３】のように変形でき、モータ１から先端位置
ａまでの距離Ｌ0の水平成分Ｌｘ0に比例する。同様に、
モータ２と先端位置の２点間を結ぶ直線の接線方向と重
力方向との角度差をφとすると、モータ２に加わる重力
トルクＴM0は、
ａまでの距離Ｌ0の水平成分Ｌｘ0に比例する。同様に、
モータ２と先端位置の２点間を結ぶ直線の接線方向と重
力方向との角度差をφとすると、モータ２に加わる重力
トルクＴM0は、
【００３４】
【数２】
【００３５】のように変形でき、モータ２から先端位置
ａまでの距離Ｍの水平成分Ｍｘ0に比例する。また、図
１（ｂ）、図１（ｃ）に示すような姿勢変化によって先
端位置がａ1、ａ2に移動すると、モータ１に加わる重力
トルクは、ｍｇ・Ｌｘ1、ｍｇ・Ｌｘ2 と変化し、モー
タ２に加わる重力トルクも、ｍｇ・Ｍｘ1 、ｍｇ・Ｍｘ
2と変化する。このように、姿勢変化により、モータ
１、モータ２から先端位置までの距離が変化すると、そ
れぞれのモータの負荷イナーシャ、重力トルクも変化す
る。
ａまでの距離Ｍの水平成分Ｍｘ0に比例する。また、図
１（ｂ）、図１（ｃ）に示すような姿勢変化によって先
端位置がａ1、ａ2に移動すると、モータ１に加わる重力
トルクは、ｍｇ・Ｌｘ1、ｍｇ・Ｌｘ2 と変化し、モー
タ２に加わる重力トルクも、ｍｇ・Ｍｘ1 、ｍｇ・Ｍｘ
2と変化する。このように、姿勢変化により、モータ
１、モータ２から先端位置までの距離が変化すると、そ
れぞれのモータの負荷イナーシャ、重力トルクも変化す
る。
【００３６】一方、目標速度をＶ、モータイナーシャを
Ｊm、負荷イナーシャをＪL、モータトルクをＴm、摩擦
あるいは重力トルクなどのモータ外乱トルク成分を
ＴL、比例係数をαとすると、目標速度Ｖにオーバシュ
ートなく滑らかに達するために必要な加減速時間Ｔは、
Ｊm、負荷イナーシャをＪL、モータトルクをＴm、摩擦
あるいは重力トルクなどのモータ外乱トルク成分を
ＴL、比例係数をαとすると、目標速度Ｖにオーバシュ
ートなく滑らかに達するために必要な加減速時間Ｔは、
【００３７】
【数３】
【００３８】となる。ここで、モータイナーシャＪm、
モータトルクＴmは、モータによって決定でき、姿勢変
化に無関係な係数である。このため、加減速時間は、
（数３）からもわかるように、姿勢変化によって負荷イ
ナーシャが変化すると比例して変化し、外乱トルク成分
である重力トルクが変化しても比例して変化する。
モータトルクＴmは、モータによって決定でき、姿勢変
化に無関係な係数である。このため、加減速時間は、
（数３）からもわかるように、姿勢変化によって負荷イ
ナーシャが変化すると比例して変化し、外乱トルク成分
である重力トルクが変化しても比例して変化する。
【００３９】このように、姿勢変化に対応して負荷イナ
ーシャ、重力トルクが変動するため、図２に示すような
構成によって、その変動に対応した加減速時間を算出し
て制御を行う。まず、位置教示部６で得られる先端位置
データを補間演算部７でサンプリング時間当たりの移動
データに分割する。このとき、移動データは、加減速を
もつように加減速処理部８で処理される。この加減速を
行う加減速時間は、負荷イナーシャ算出部１１と重力ト
ルク算出部１２で算出された負荷イナーシャ、重力トル
クから（数３）を用いて加減速時間演算部１３で算出さ
れる。そして、補間演算部７から算出される移動データ
から位置制御部９、位置制御部１０で位置制御指令を算
出して、モータ１、モータ２を駆動し、リンク３、リン
ク４を回転させて、先端位置を滑らかにかつ最短時間で
移動する。
ーシャ、重力トルクが変動するため、図２に示すような
構成によって、その変動に対応した加減速時間を算出し
て制御を行う。まず、位置教示部６で得られる先端位置
データを補間演算部７でサンプリング時間当たりの移動
データに分割する。このとき、移動データは、加減速を
もつように加減速処理部８で処理される。この加減速を
行う加減速時間は、負荷イナーシャ算出部１１と重力ト
ルク算出部１２で算出された負荷イナーシャ、重力トル
クから（数３）を用いて加減速時間演算部１３で算出さ
れる。そして、補間演算部７から算出される移動データ
から位置制御部９、位置制御部１０で位置制御指令を算
出して、モータ１、モータ２を駆動し、リンク３、リン
ク４を回転させて、先端位置を滑らかにかつ最短時間で
移動する。
【００４０】次に、本発明の第２の実施の形態について
説明する。なお、第１の発明と同一の構成については、
同一符号を付して説明を略する。
説明する。なお、第１の発明と同一の構成については、
同一符号を付して説明を略する。
【００４１】まず、図１（ａ）に示すようなロボット姿
勢のとき、モータ１、モータ２それぞれの負荷イナーシ
ャは、ｍ・Ｌ0 2、ｍ・Ｍ2であり、モータから先端位置
ａまでの距離の２乗に比例している。また、モータ１，
モータ２それぞれに加わる重力トルクは、ｍｇ・Ｌ
ｘ0、ｍｇ・Ｍｘ0となり、モータから先端距離までの距
離に比例する。そして、（数３）から、加減速時間は、
姿勢変化によって負荷イナーシャが変化すると比例して
変化し、外乱トルク成分である重力トルクが変化しても
比例して変化する。このことから、加減速時間Ｔは、モ
ータから先端位置までの距離に応じて、
勢のとき、モータ１、モータ２それぞれの負荷イナーシ
ャは、ｍ・Ｌ0 2、ｍ・Ｍ2であり、モータから先端位置
ａまでの距離の２乗に比例している。また、モータ１，
モータ２それぞれに加わる重力トルクは、ｍｇ・Ｌ
ｘ0、ｍｇ・Ｍｘ0となり、モータから先端距離までの距
離に比例する。そして、（数３）から、加減速時間は、
姿勢変化によって負荷イナーシャが変化すると比例して
変化し、外乱トルク成分である重力トルクが変化しても
比例して変化する。このことから、加減速時間Ｔは、モ
ータから先端位置までの距離に応じて、
【００４２】
【数４】
【００４３】のような近似式で決定することができる。
ここで、Ｔ0は加減速時間最小値、ａ、Ｂは比例係数、
Ｌはモータから先端位置までの距離である。
ここで、Ｔ0は加減速時間最小値、ａ、Ｂは比例係数、
Ｌはモータから先端位置までの距離である。
【００４４】では、図３で構成を説明する。それぞれの
モータから先端までの距離は、移動教示部６から得られ
る移動データによって距離算出部１４で算出する。そし
て、加減速時間演算部１３で（数４）を用いてそれぞれ
の距離に対応した加減速時間をそれぞれのモータについ
て算出する。そして、その最大値によって、補間演算部
７内の加減速処理部８で加減速処理される。
モータから先端までの距離は、移動教示部６から得られ
る移動データによって距離算出部１４で算出する。そし
て、加減速時間演算部１３で（数４）を用いてそれぞれ
の距離に対応した加減速時間をそれぞれのモータについ
て算出する。そして、その最大値によって、補間演算部
７内の加減速処理部８で加減速処理される。
【００４５】次に、本発明の第３の実施の形態について
説明する。なお、説明を簡単にするために、フィルタは
４段のＦＩＲフィルタ構成で以下説明を行う。
説明する。なお、説明を簡単にするために、フィルタは
４段のＦＩＲフィルタ構成で以下説明を行う。
【００４６】まず、図４で構成を説明する。移動指令生
成部１５は、モータ１を回転させるための移動指令を生
成する。そして、加減速処理部８は、その移動指令を入
力としたレジスタ１００〜１０２、係数２００〜２０３
と加算器３００〜３０２からなり、ローパス特性をもつ
４段のＦＩＲフィルタで構成されている。このため、移
動指令の加減速区間は、そのフィルタの遮断周波数に応
じた加減速時間によって生成される。ところで、遮断周
波数は、ＦＩＲフィルタ構成のためにレジスタ１００〜
１０２の段数ならびに係数２００〜２０３で決定され
る。そして、制御部１７は、この出力に応じて、モータ
１の回転を制御する。
成部１５は、モータ１を回転させるための移動指令を生
成する。そして、加減速処理部８は、その移動指令を入
力としたレジスタ１００〜１０２、係数２００〜２０３
と加算器３００〜３０２からなり、ローパス特性をもつ
４段のＦＩＲフィルタで構成されている。このため、移
動指令の加減速区間は、そのフィルタの遮断周波数に応
じた加減速時間によって生成される。ところで、遮断周
波数は、ＦＩＲフィルタ構成のためにレジスタ１００〜
１０２の段数ならびに係数２００〜２０３で決定され
る。そして、制御部１７は、この出力に応じて、モータ
１の回転を制御する。
【００４７】次に、この構成によって、加減速を生成す
る方法を具体的に図５を用いて説明する。まず、指令生
成部１５から、サンプリング時間ｔ1からｔ6の間は、サ
ンプリング時間当たり１００パルス、サンプリング時間
ｔ11からｔ16の間は、サンプリング時間当たり６０パル
スの移動指令が出力される。次に、係数算出部１６で
は、サンプリング時間ｔ1からｔ10までは、４回平均フ
ィルタ構成になるようにすべての係数を１／４とし、サ
ンプリング時間ｔ11からｔ15は３回平均フィルタ構成に
なるように最終段の係数２０３を０にして他の係数は１
／３とする。そして、サンプリング時間ｔ16からｔ20は
２回平均フィルタになるように係数２０２、係数２０３
は０にし、他の係数は１／２にする。このとき、加減速
処理部８の出力は、すべての係数が１／４の区間で、サ
ンプリング時間ｔ1からｔ4、ｔ7からｔ10の４サンプリ
ング時間で移動指令値に達し、係数２００〜２０２が１
／３の区間で、サンプリング時間ｔ11からｔ13のサンプ
リング時間で移動指令値に達成する。さらに、係数２０
０〜２０１が１／２の区間では、サンプリング時間ｔ 17
からｔ18の２サンプリング時間で移動指令値に達成す
る。このように、係数算出部１６でフィルタ内の係数２
００〜２０３を可変することで、加減速時間を変えるこ
とができる。
る方法を具体的に図５を用いて説明する。まず、指令生
成部１５から、サンプリング時間ｔ1からｔ6の間は、サ
ンプリング時間当たり１００パルス、サンプリング時間
ｔ11からｔ16の間は、サンプリング時間当たり６０パル
スの移動指令が出力される。次に、係数算出部１６で
は、サンプリング時間ｔ1からｔ10までは、４回平均フ
ィルタ構成になるようにすべての係数を１／４とし、サ
ンプリング時間ｔ11からｔ15は３回平均フィルタ構成に
なるように最終段の係数２０３を０にして他の係数は１
／３とする。そして、サンプリング時間ｔ16からｔ20は
２回平均フィルタになるように係数２０２、係数２０３
は０にし、他の係数は１／２にする。このとき、加減速
処理部８の出力は、すべての係数が１／４の区間で、サ
ンプリング時間ｔ1からｔ4、ｔ7からｔ10の４サンプリ
ング時間で移動指令値に達し、係数２００〜２０２が１
／３の区間で、サンプリング時間ｔ11からｔ13のサンプ
リング時間で移動指令値に達成する。さらに、係数２０
０〜２０１が１／２の区間では、サンプリング時間ｔ 17
からｔ18の２サンプリング時間で移動指令値に達成す
る。このように、係数算出部１６でフィルタ内の係数２
００〜２０３を可変することで、加減速時間を変えるこ
とができる。
【００４８】次に、本発明の第４の実施の形態について
説明する。なお、第３の発明と同一の構成については、
同一符号を付して説明を略し、説明を簡単にするため
に、フィルタは４段のＦＩＲフィルタ構成で以下説明を
行う。
説明する。なお、第３の発明と同一の構成については、
同一符号を付して説明を略し、説明を簡単にするため
に、フィルタは４段のＦＩＲフィルタ構成で以下説明を
行う。
【００４９】まず、図６で構成を説明する。加減速処理
部８は、移動指令生成部１５から入力される移動指令に
係数２０９〜２１１を掛けて、フィルタ１８〜２０に受
け渡される。そして、そのフィルタ１８〜２０の出力
は、加算器３０６で加算し、制御部１７に送られてモー
タ１の回転を制御する。このとき、入出力それぞれの総
量を等しくするため、係数２０９〜２１１の総和は１と
なるように設定する。なお、フィルタ１８は、レジスタ
１００〜１０２、係数２００〜２０３と加算器３００〜
３０２からなり、ローパス特性をもつ４段のＦＩＲフィ
ルタで構成される。また、フィルタ１９も、レジスタ１
０３〜１０４、係数２０４〜２０６と加算器３０３〜３
０４からなり、ローパス特性をもつ４段のＦＩＲフィル
タで構成されている。さらに、フィルタ２０もレジスタ
１０５〜１０７、係数２０７〜２０８と加算器３０５か
らなり、ローパス特性をもつ４段のＦＩＲフィルタで構
成されている。
部８は、移動指令生成部１５から入力される移動指令に
係数２０９〜２１１を掛けて、フィルタ１８〜２０に受
け渡される。そして、そのフィルタ１８〜２０の出力
は、加算器３０６で加算し、制御部１７に送られてモー
タ１の回転を制御する。このとき、入出力それぞれの総
量を等しくするため、係数２０９〜２１１の総和は１と
なるように設定する。なお、フィルタ１８は、レジスタ
１００〜１０２、係数２００〜２０３と加算器３００〜
３０２からなり、ローパス特性をもつ４段のＦＩＲフィ
ルタで構成される。また、フィルタ１９も、レジスタ１
０３〜１０４、係数２０４〜２０６と加算器３０３〜３
０４からなり、ローパス特性をもつ４段のＦＩＲフィル
タで構成されている。さらに、フィルタ２０もレジスタ
１０５〜１０７、係数２０７〜２０８と加算器３０５か
らなり、ローパス特性をもつ４段のＦＩＲフィルタで構
成されている。
【００５０】次に、この構成で加減速を生成する方法を
具体的に図７を用いて説明する。まず、指令生成部１５
から、サンプリング時間ｔ1からｔ6の間は、サンプリン
グ時間当たり１００パルス、サンプリング時間ｔ11から
ｔ16の間は、サンプリング時間当たり６０パルスの移動
指令が出力される。そして、フィルタ１８は、４回平均
フィルタ構成で係数２００〜２０３を１／４、フィルタ
１９は、３回平均フィルタ構成で係数２０４〜２０６を
１／３、フィルタ２０は２回平均フィルタ構成で係数２
０７〜２０８を１／２それぞれ設定する。次に、係数算
出部１６で、サンプリング時間ｔ1からｔ10は、フィル
タ１８のみが有効になるように係数２０９のみ１を設定
し、サンプリング時間ｔ11からｔ15は、フィルタ１９の
みが有効になるように係数２１０のみを１に設定する。
そして、サンプリング時間ｔ16からｔ20は、フィルタ２
０のみが有効になるように係数２１１のみを１に設定す
る。このとき、加減速処理部８の出力は、フィルタ１８
のみが有効になっている区間で、サンプリング時間ｔ1
からｔ4、ｔ7からｔ10の４サンプリング時間で移動指令
値に達し、フィルタ１９のみが有効になっている区間
で、サンプリング時間ｔ11からｔ13の３サンプリング時
間で移動指令値に達成する。さらに、フィルタ２０のみ
が有効になっている区間では、サンプリング時間ｔ17か
らｔ18の２サンプリング時間で移動指令値に達成する。
このとき、入力パルスの総和は、９６０パルスに対し、
出力パルスの総和も９６０パルスと一致する。このよう
に、係数算出部１６が、フィルタ内の係数２０９〜２１
１の総和を、常に１を保ちながら可変することで、入力
パルス数の総和と出力パルス数の総和を一致しながら加
減速時間を変えることができる。
具体的に図７を用いて説明する。まず、指令生成部１５
から、サンプリング時間ｔ1からｔ6の間は、サンプリン
グ時間当たり１００パルス、サンプリング時間ｔ11から
ｔ16の間は、サンプリング時間当たり６０パルスの移動
指令が出力される。そして、フィルタ１８は、４回平均
フィルタ構成で係数２００〜２０３を１／４、フィルタ
１９は、３回平均フィルタ構成で係数２０４〜２０６を
１／３、フィルタ２０は２回平均フィルタ構成で係数２
０７〜２０８を１／２それぞれ設定する。次に、係数算
出部１６で、サンプリング時間ｔ1からｔ10は、フィル
タ１８のみが有効になるように係数２０９のみ１を設定
し、サンプリング時間ｔ11からｔ15は、フィルタ１９の
みが有効になるように係数２１０のみを１に設定する。
そして、サンプリング時間ｔ16からｔ20は、フィルタ２
０のみが有効になるように係数２１１のみを１に設定す
る。このとき、加減速処理部８の出力は、フィルタ１８
のみが有効になっている区間で、サンプリング時間ｔ1
からｔ4、ｔ7からｔ10の４サンプリング時間で移動指令
値に達し、フィルタ１９のみが有効になっている区間
で、サンプリング時間ｔ11からｔ13の３サンプリング時
間で移動指令値に達成する。さらに、フィルタ２０のみ
が有効になっている区間では、サンプリング時間ｔ17か
らｔ18の２サンプリング時間で移動指令値に達成する。
このとき、入力パルスの総和は、９６０パルスに対し、
出力パルスの総和も９６０パルスと一致する。このよう
に、係数算出部１６が、フィルタ内の係数２０９〜２１
１の総和を、常に１を保ちながら可変することで、入力
パルス数の総和と出力パルス数の総和を一致しながら加
減速時間を変えることができる。
【００５１】次に、本発明の第５の実施の形態について
説明する。なお、第３、第４の発明と同一の構成につい
ては、同一符号を付して説明を略し、説明を簡単にする
ために、フィルタは４段のＦＩＲフィルタ構成で以下説
明を行う。
説明する。なお、第３、第４の発明と同一の構成につい
ては、同一符号を付して説明を略し、説明を簡単にする
ために、フィルタは４段のＦＩＲフィルタ構成で以下説
明を行う。
【００５２】では、加減速を生成する方法を具体的に図
８と図９を用いて説明する。まず、指令生成部１５か
ら、サンプリング時間ｔ1からｔ6の間は、サンプリング
時間当たり１００パルス、サンプリング時間ｔ11からｔ
16の間は、サンプリング時間当たり６０パルスの移動指
令が出力される。次に、フィルタ係数算出部２１は、サ
ンプリング時間ｔ1からｔ10では、４回平均フィルタ構
成になるように係数ｋ0〜ｋ3すべてを１／４に設定し、
サンプリング時間ｔ11からｔ15では、３回平均フィルタ
構成になるように係数ｋ0〜ｋ 2 を１／３に設定し、ｋ 3
を０に設定する。そして、サンプリング時間ｔ16からｔ
20では、２回平均フィルタになるように係数ｋ0〜ｋ 1 を
１／２に設定し、ｋ 2 〜ｋ 3 を０に設定する。さらに移動
指令が、レジスタ１００〜１０２を移動するタイミング
に同期して、フィルタ係数ｋ0〜ｋ3もレジスタ１０９〜
１１４を移動する。このとき、加減速処理部８の出力
は、係数ｋ0〜ｋ3すべてが１／４の区間で、サンプリン
グ時間ｔ1からｔ4、ｔ7からｔ10の４サンプリング時間
で移動指令値に達し、係数ｋ0〜ｋ 2 が１／３の区間で、
サンプリング時間ｔ11からｔ13の３サンプリング時間で
移動指令値に達成する。さらに、係数ｋ0〜ｋ 1 が１／２
の区間では、サンプリング時間ｔ17からｔ18の２サンプ
リング時間で移動指令値に達成する。このとき入力パル
スの総和は、９６０パルスに対し、出力パルスの総和も
９６０パルスと一致する。このように、フィルタ係数算
出部２１でフィルタ係数を可変し、移動指令と同期して
フィルタ係数の総和１を常に保ちながら移動させること
で、入力パルス数の総和と出力パルス数の総和を一致し
ながら加減速時間を変える。
８と図９を用いて説明する。まず、指令生成部１５か
ら、サンプリング時間ｔ1からｔ6の間は、サンプリング
時間当たり１００パルス、サンプリング時間ｔ11からｔ
16の間は、サンプリング時間当たり６０パルスの移動指
令が出力される。次に、フィルタ係数算出部２１は、サ
ンプリング時間ｔ1からｔ10では、４回平均フィルタ構
成になるように係数ｋ0〜ｋ3すべてを１／４に設定し、
サンプリング時間ｔ11からｔ15では、３回平均フィルタ
構成になるように係数ｋ0〜ｋ 2 を１／３に設定し、ｋ 3
を０に設定する。そして、サンプリング時間ｔ16からｔ
20では、２回平均フィルタになるように係数ｋ0〜ｋ 1 を
１／２に設定し、ｋ 2 〜ｋ 3 を０に設定する。さらに移動
指令が、レジスタ１００〜１０２を移動するタイミング
に同期して、フィルタ係数ｋ0〜ｋ3もレジスタ１０９〜
１１４を移動する。このとき、加減速処理部８の出力
は、係数ｋ0〜ｋ3すべてが１／４の区間で、サンプリン
グ時間ｔ1からｔ4、ｔ7からｔ10の４サンプリング時間
で移動指令値に達し、係数ｋ0〜ｋ 2 が１／３の区間で、
サンプリング時間ｔ11からｔ13の３サンプリング時間で
移動指令値に達成する。さらに、係数ｋ0〜ｋ 1 が１／２
の区間では、サンプリング時間ｔ17からｔ18の２サンプ
リング時間で移動指令値に達成する。このとき入力パル
スの総和は、９６０パルスに対し、出力パルスの総和も
９６０パルスと一致する。このように、フィルタ係数算
出部２１でフィルタ係数を可変し、移動指令と同期して
フィルタ係数の総和１を常に保ちながら移動させること
で、入力パルス数の総和と出力パルス数の総和を一致し
ながら加減速時間を変える。
【００５３】次に、本発明の第６の実施の形態について
説明する。なお、第３から第５の発明と同一の構成につ
いては、同一符号を付して説明を略する。
説明する。なお、第３から第５の発明と同一の構成につ
いては、同一符号を付して説明を略する。
【００５４】では、図１０で構成を説明する。まず、移
動生成部１５は、モータ１を回転するための移動指令を
生成し、この移動指令値と規定値とを指令値判定部２２
で比較する。この比較結果、移動指令が規定値以内のと
きは、指令リミット処理部２３で処理を行わず、加減速
処理部８に送られる。一方で、規定値を越えるときは、
指令リミット処理部２３で、規定値以内になるまで２分
割されて、加減速処理部８に送られる。そして、制御部
１７は、加減速処理部８で加減速処理が行われた移動指
令に従ってモータ１の回転を制御する。
動生成部１５は、モータ１を回転するための移動指令を
生成し、この移動指令値と規定値とを指令値判定部２２
で比較する。この比較結果、移動指令が規定値以内のと
きは、指令リミット処理部２３で処理を行わず、加減速
処理部８に送られる。一方で、規定値を越えるときは、
指令リミット処理部２３で、規定値以内になるまで２分
割されて、加減速処理部８に送られる。そして、制御部
１７は、加減速処理部８で加減速処理が行われた移動指
令に従ってモータ１の回転を制御する。
【００５５】さらに、指令リミット処理部２３の処理を
図１１で具体的に説明する。ここで、Ｓ0〜Ｓ5は、サン
プリング時間当たりの移動指令値を表している。まず、
指令値Ｓ0、Ｓ1、Ｓ2、Ｓ4、Ｓ5は、規定値内にあるた
め、指令リミット処理２３で処理を行わず、そのままの
指令値を加減速処理部８に出力する。しかし、指令値Ｓ
3は、規定値を越えているために、指令リミット処理２
３で、Ｓ3／２の値を２回連続して、加減速処理部８に
出力する処理が行なわれる。このとき、全ての指令値
は、サンプリング時間を変えることなく出力する。
図１１で具体的に説明する。ここで、Ｓ0〜Ｓ5は、サン
プリング時間当たりの移動指令値を表している。まず、
指令値Ｓ0、Ｓ1、Ｓ2、Ｓ4、Ｓ5は、規定値内にあるた
め、指令リミット処理２３で処理を行わず、そのままの
指令値を加減速処理部８に出力する。しかし、指令値Ｓ
3は、規定値を越えているために、指令リミット処理２
３で、Ｓ3／２の値を２回連続して、加減速処理部８に
出力する処理が行なわれる。このとき、全ての指令値
は、サンプリング時間を変えることなく出力する。
【００５６】次に、本発明の第７の実施の形態について
説明する。なお、第１から第６の発明と同一の構成につ
いては、同一符号を付して説明を略し、説明を簡単にす
るために、加減速処理部８は２段のＦＩＲフィルタ構成
として以下説明を行う。
説明する。なお、第１から第６の発明と同一の構成につ
いては、同一符号を付して説明を略し、説明を簡単にす
るために、加減速処理部８は２段のＦＩＲフィルタ構成
として以下説明を行う。
【００５７】では、図１２で構成を説明する。まず、移
動生成部１５で生成される移動指令値の差分と規定値と
を指令差分値判定部２４で比較する。その比較結果、移
動指令差分値が、規定値以内のときは、指令切替部２６
で指令切り替えを行わず、移動指令値を加減速処理部８
に送る。一方で、規定値を越えるときは、指令切替部２
６で零指令生成部２５より出力される零指令を必要サン
プリング回数の間、移動指令から切り換えて加減速処理
部８に送る。そして、制御部１７は、加減速処理部８で
加減速処理が行なわれた移動指令に従ってモータ１の回
転を制御する。
動生成部１５で生成される移動指令値の差分と規定値と
を指令差分値判定部２４で比較する。その比較結果、移
動指令差分値が、規定値以内のときは、指令切替部２６
で指令切り替えを行わず、移動指令値を加減速処理部８
に送る。一方で、規定値を越えるときは、指令切替部２
６で零指令生成部２５より出力される零指令を必要サン
プリング回数の間、移動指令から切り換えて加減速処理
部８に送る。そして、制御部１７は、加減速処理部８で
加減速処理が行なわれた移動指令に従ってモータ１の回
転を制御する。
【００５８】さらに、指令切替部２６の処理を図１３で
具体的に説明する。ここで、Ｓ0〜Ｓ5は、サンプリング
時間当たりの移動量を表している。指令値Ｓ0〜Ｓ2、Ｓ
3〜Ｓ5の区間でのそれぞれの差分値は、規定値内にあ
る。このとき、指令切替部２６は、そのままの移動指令
値を加減速処理部８に出力する。しかし、指令値Ｓ2か
らＳ3に変化するときは、規定値を越えている。このた
め、加減速処理部８のフィルタ段数に応じた回数だけ零
指令は、Ｓ2を加減速処理部８に出力した後に、指令切
替部２６より出力される。図１３では、加減速処理部８
が２段のレジスタから構成されているとして、２回の零
指令を挿入している。
具体的に説明する。ここで、Ｓ0〜Ｓ5は、サンプリング
時間当たりの移動量を表している。指令値Ｓ0〜Ｓ2、Ｓ
3〜Ｓ5の区間でのそれぞれの差分値は、規定値内にあ
る。このとき、指令切替部２６は、そのままの移動指令
値を加減速処理部８に出力する。しかし、指令値Ｓ2か
らＳ3に変化するときは、規定値を越えている。このた
め、加減速処理部８のフィルタ段数に応じた回数だけ零
指令は、Ｓ2を加減速処理部８に出力した後に、指令切
替部２６より出力される。図１３では、加減速処理部８
が２段のレジスタから構成されているとして、２回の零
指令を挿入している。
【００５９】次に、本発明の第８の実施の形態について
説明する。なお、第１から第７の発明と同一の構成につ
いては、同一符号を付して説明を略し、説明を簡単にす
るために、フィルタは２段のＦＩＲフィルタ構成として
以下説明を行う。
説明する。なお、第１から第７の発明と同一の構成につ
いては、同一符号を付して説明を略し、説明を簡単にす
るために、フィルタは２段のＦＩＲフィルタ構成として
以下説明を行う。
【００６０】では、図１４で構成を説明する。まず、移
動生成部１５は、サンプリング時間当たりの移動指令値
を算出すると同時に、サンプリング時間も算出する。こ
の移動指令値とサンプリング時間は、加減速処理部８に
ある同一のローパス特性をもったフィルタ２７、フィル
タ２８によって、フィルタ処理が行なわれる。そして、
その移動指令値とサンプリング時間から移動速度を算出
して、制御部１７でその移動指令に従ってモータ１の回
転を制御する。
動生成部１５は、サンプリング時間当たりの移動指令値
を算出すると同時に、サンプリング時間も算出する。こ
の移動指令値とサンプリング時間は、加減速処理部８に
ある同一のローパス特性をもったフィルタ２７、フィル
タ２８によって、フィルタ処理が行なわれる。そして、
その移動指令値とサンプリング時間から移動速度を算出
して、制御部１７でその移動指令に従ってモータ１の回
転を制御する。
【００６１】さらに、図１５で具体的に説明する。ここ
で、Ｓ0〜Ｓ5は、サンプリング時間当たりの移動指令値
を表している。Ｓ0からＳ5移動指令値は、一定であるの
に対して、サンプリング時間はＳ0からＳ2まではＴa、
Ｓ3からＳ5までは２Ｔaと変化している。このことは、
Ｓ0からＳ2の移動速度が、Ｓ3からＳ5までの移動速度の
２倍であることを意味している。しかし、移動指令値の
みをローパス特性のフィルタ２７でフィルタ処理して
も、Ｓ2からＳ3の変化点では、移動指令値が変化してい
ないために、加減速処理が行なわれない。そこで、同一
のローパス特性のフィルタ２８で、サンプリング時間も
フィルタ処理を行うことにより、Ｓ2からＳ3の変化点で
も、サンプリング時間が滑らかにつながり、加減速処理
が行われている。
で、Ｓ0〜Ｓ5は、サンプリング時間当たりの移動指令値
を表している。Ｓ0からＳ5移動指令値は、一定であるの
に対して、サンプリング時間はＳ0からＳ2まではＴa、
Ｓ3からＳ5までは２Ｔaと変化している。このことは、
Ｓ0からＳ2の移動速度が、Ｓ3からＳ5までの移動速度の
２倍であることを意味している。しかし、移動指令値の
みをローパス特性のフィルタ２７でフィルタ処理して
も、Ｓ2からＳ3の変化点では、移動指令値が変化してい
ないために、加減速処理が行なわれない。そこで、同一
のローパス特性のフィルタ２８で、サンプリング時間も
フィルタ処理を行うことにより、Ｓ2からＳ3の変化点で
も、サンプリング時間が滑らかにつながり、加減速処理
が行われている。
【００６２】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
により、ロボットの姿勢変化に最適な加減速時間の設定
が簡単な構成で行え、位置指令誤差なくより滑らかで高
速高精度なロボット動作を実現することができ、実用的
にきわめて有用である。
により、ロボットの姿勢変化に最適な加減速時間の設定
が簡単な構成で行え、位置指令誤差なくより滑らかで高
速高精度なロボット動作を実現することができ、実用的
にきわめて有用である。
【図１】２自由度ロボットアーム構成図
【図２】本発明の第１の実施の形態の構成を示すブロッ
ク図
ク図
【図３】本発明の第２の実施の形態の構成を示すブロッ
ク図
ク図
【図４】本発明の第３の実施の形態の構成を示すブロッ
ク図
ク図
【図５】本発明の加減速処理方法を示す図
【図６】本発明の第４の実施の形態の構成を示すブロッ
ク図
ク図
【図７】本発明の加減速処理方法を示す図
【図８】本発明の第５の実施の形態の構成を示すブロッ
ク図
ク図
【図９】本発明の加減速処理を示す図
【図１０】本発明の第６の実施の形態の構成を示すブロ
ック図
ック図
【図１１】本発明の指令リミット処理を示す図
【図１２】本発明の第７の実施の形態の構成を示すブロ
ック図
ック図
【図１３】本発明の指令差分リミット処理を示す図
【図１４】本発明の第８の実施の形態の構成を示すブロ
ック図
ック図
【図１５】本発明の加減速処理を示す図
【図１６】従来の加減速処理の構成を示すブロック図
【図１７】従来のフィルタ加減速処理の構成を示すブロ
ック図
ック図
【図１８】従来の加減速処理を示すブロック図
１ モータ ２ モータ ３ リンク ４ リンク ５ 固定台 ６ 位置教示部 ７ 補間演算部 ８ 加減速処理部 ９ 位置制御部 １０ 位置制御部 １１ 負荷イナーシャ算出部 １２ 重力トルク算出部 １３ 加減速時間演算部 １４ 距離算出部 １５ 移動指令生成部 １６ 係数算出部 １７ 制御部 １８ フィルタ １９ フィルタ ２０ フィルタ ２１ フィルタ係数算出部 ２２ 指令値判定部 ２３ 指令リミット処理部 ２４ 指令差分値判定部 ２５ 零指令生成部 ２６ 指令切替部 ２７ フィルタ ２８ フィルタ ２９ 負荷イナーシャパラメータ格納部 １００〜１１４ レジスタ ２００〜２１１ 係数 ３００〜３０６ 加算器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 落合 和仁 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 平４−30203（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−337708（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−244520（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−324729（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−90107（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−108007（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G05B 19/18 - 19/46 G05B 13/02 B25J 3/00 - 3/10 B25J 9/10 - 9/22 B25J 13/00 - 13/08 B25J 19/02 - 19/06 G05D 3/00 - 3/12
Claims (6)
- 【請求項１】 ロボットアームと、前記ロボットアーム
を駆動するモータと、前記ロボットアームの重心がロボ
ットアーム先端に位置するものとして前記モータとロボ
ットアームの先端を結ぶ直線距離の関数で算出される負
荷イナーシャを算出する負荷イナーシャ算出部と、前記
直線距離の水平成分の関数で算出される重力トルクを算
出する重力トルク算出部と、前記負荷イナーシャ算出部
と重力トルク算出部からの信号を入力し、前記モータの
加減速時間を可変する加減速演算部と、前記加減速演算
部からの信号を入力し、前記モータの加減速処理を行う
加減速処理部を設けたロボット制御装置において、加減
速演算部は、複数のレジスタとレジスタの入力側に接続
された複数の係数と前記係数の出力を加算する加算器か
らなるフィルタを複数有し、それぞれのフィルタを構成
する係数の個数を異ならせ、それぞれのフィルタの入力
に係数を接続し、フィルタの入力に接続した係数の総和
が１となるように設定する係数算出部を設け、前記フィ
ルタに接続した係数を介してモータを回転させるための
移動指令を各フィルタに入力し、各フィルタの出力を加
算する加算器を設けたロボット制御装置。 - 【請求項２】 ロボットアームと、前記ロボットアーム
を駆動するモータと、前記ロボットアームの重心がロボ
ットアーム先端に位置するものとして前記モータとロボ
ットアームの先端を結ぶ直線距離を算出する距離算出部
と、前記距離算出部で算出された距離の関数から負荷イ
ナーシャを算出し、かつ、前記距離算出部で算出された
距離の水平成分の関数から重力トルクを算出し、これら
負荷イナーシャと重力トルクから前記モータの加減速時
間を可変する加減速演算部と、前記加減速演算部からの
信号を入力し、前記モータの加減速処理を行う加減速処
理部を設けたロボット制御装置において、加減速演算部
は、複数のレジスタとレジスタの入力側に接続された複
数の係数と前記係数の出力を加算する加算器からなるフ
ィルタを複数有し、それぞれのフィルタを構成する係数
の個数を異ならせ、それぞれのフィルタの入力に係数を
接続し、フィルタの入力に接続した係数の総和が１とな
るように設定する係数算出部を設け、前記フィルタに接
続した係数を介してモータを回転させるための移動指令
を各フィルタに入力し、各フィルタの出力を加算する加
算器を設けたロボット制御装置。 - 【請求項３】 ロボットアームと、前記ロボットアーム
を駆動するモータと、前記ロボットアームの重心がロボ
ットアーム先端に位置するものとして前記モータとロボ
ットアームの先端を結ぶ直線距離の関数で算出される負
荷イナーシャを算出する負荷イナーシャ算出部と、前記
直線距離の水平成分の関数で算出される重力トルクを算
出する重力トルク算出部と、前記負荷イナーシャ算出部
と重力トルク算出部からの信号を入力し、前記モータの
加減速時間を可変する加減速演算部と、前記加減速演算
部からの信号を入力し、前記モータの加減速処理を行う
加減速処理部を設けたロボット制御装置において、加減
速演算部は、複数のレジスタとレジスタの入力側に接続
された複数の係数と前記係数の出力を加算する加算器か
らなるフィルタを有し、そのフィルタを構成する係数を
総和が１になるように設定するフィルタ係数算出部を設
け、前記フィルタ係数算出部と係数の間に段数を異なら
せたシフトレジスタを配置し、前記フィルタにモータを
回転させるための移動指令を入力するロボット制御装
置。 - 【請求項４】 ロボットアームと、前記ロボットアーム
を駆動するモータと、前記ロボットアームの重心がロボ
ットアーム先端に位置するものとして前記モータとロボ
ットアームの先端を結ぶ直線距離を算出する距離算出部
と、前記距離算出部で算出された距離の関数から負荷イ
ナーシャを算出し、かつ、前記距離算出部で算出された
距離の水平成分の関数から重力トルクを算出し、これら
負荷イナーシャと重力トルクから前記モータの加減速時
間を可変する加減速演算部と、前記加減速演算部からの
信号を入力し、前記モータの加減速処理を行う加減速処
理部を設けたロボット制御装置において、加減速演算部
は、複数のレジスタとレジスタの入力側に接続された複
数の係数と前記係数の出力を加算する加算器からなるフ
ィルタを有し、そのフィルタを構成する係数を総和が１
になるように設定するフィルタ係数算出部を設け、前記
フィルタ係数算出部と係数の間に段数を異ならせたシフ
トレジスタを配置し、前記フィルタにモータを回転させ
るための移動指令を入力するロボット制御装置。 - 【請求項５】 ロボットアームと、前記ロボットアーム
を駆動するモータを備えたロボット制御方法であって、
前記ロボットアームの重心がロボットアーム先端に位置
するものとして前記モータとロボットアームの先端を結
ぶ直線距離の関数で算出される負荷イナーシャを算出
し、前記直線距離の水平成分の関数で算出される重力ト
ルクを算出し、前記負荷イナーシャと重力トルクから前
記モータの加減速時間を可変するロボット制御方法にお
いて、加減速時間を演算する際に、複数のレジスタとレ
ジスタの入力側に接続された複数の係数と前記係数の出
力を加算する加算器からなる複数のフィルタの入力に接
続した係数の総和が１となるように設定したロボット制
御方法。 - 【請求項６】 ロボットアームと、前記ロボットアーム
を駆動するモータを備えたロボット制御方法であって、
前記ロボットアームの重心がロボットアーム先端に位置
するものとして前記モータとロボットアームの先端を結
ぶ直線距離の関数で算出される負荷イナーシャを算出
し、前記直線距離の水平成分の関数で算出される重力ト
ルクを算出し、前記負荷イナーシャと重力トルクから前
記モータの加減速時間を可変するロボット制御方法にお
いて、複数のレジスタとレジスタの入力側に接続された
複数の係数と前記係数の出力を加算する加算器からなる
フィルタを有し、加減速時間を演算する際に、そのフィ
ルタを構成する係数の総和が１になるように設定し、前
記係数を設定する際に段数を異ならせたシフトレジスタ
で係数をシフトさせるロボット制御方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26168197A JP3235535B2 (ja) | 1997-09-26 | 1997-09-26 | ロボット制御装置とその制御方法 |
| SE9803221A SE522278C2 (sv) | 1997-09-26 | 1998-09-23 | Styranordning och förfarande för styrning av acceleration och retardation hos robotarmar |
| US09/159,624 US6084374A (en) | 1997-09-26 | 1998-09-24 | Controller and filter used therein |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26168197A JP3235535B2 (ja) | 1997-09-26 | 1997-09-26 | ロボット制御装置とその制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11102215A JPH11102215A (ja) | 1999-04-13 |
| JP3235535B2 true JP3235535B2 (ja) | 2001-12-04 |
Family
ID=17365259
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26168197A Expired - Fee Related JP3235535B2 (ja) | 1997-09-26 | 1997-09-26 | ロボット制御装置とその制御方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6084374A (ja) |
| JP (1) | JP3235535B2 (ja) |
| SE (1) | SE522278C2 (ja) |
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| DE10139638A1 (de) * | 2001-08-11 | 2003-02-20 | Heidenhain Gmbh Dr Johannes | Anordnung zur Erzeugung von Führungsgrößen für Regelkreise einer numerisch gesteuerten Maschine |
| DE10149175A1 (de) * | 2001-10-04 | 2003-04-17 | Heidenhain Gmbh Dr Johannes | Verfahren zur Bahnsteuerung |
| KR20030093643A (ko) * | 2002-06-04 | 2003-12-11 | 삼성전자주식회사 | 로봇의 모션 제어 장치 및 방법 |
| KR100561862B1 (ko) * | 2004-02-11 | 2006-03-16 | 삼성전자주식회사 | 가속도 센서를 이용한 진동 제어 방법 및 장치 |
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| JP5698519B2 (ja) * | 2010-12-22 | 2015-04-08 | 川崎重工業株式会社 | 制御装置およびロボットアームの制御方法 |
| JP5997560B2 (ja) * | 2012-09-25 | 2016-09-28 | 株式会社ダイヘン | 開始時点特定装置、制御装置、及び開始時点特定方法 |
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| EP3334031B1 (en) | 2015-08-05 | 2021-05-05 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Motor control device |
| US10606235B2 (en) | 2016-09-08 | 2020-03-31 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Motor control device, motor position control method, and industrial machine |
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| WO2019044237A1 (ja) * | 2017-09-04 | 2019-03-07 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | ロボット制御装置 |
| US11872698B2 (en) * | 2018-02-13 | 2024-01-16 | Canon Kabushiki Kaisha | Controller of robot and control method |
| JP7199952B2 (ja) * | 2018-12-18 | 2023-01-06 | 日本電産サンキョー株式会社 | ロボットの制御装置及び制御方法 |
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|---|---|---|---|---|
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| JPS6261104A (ja) * | 1985-09-11 | 1987-03-17 | Fanuc Ltd | 水平関節型ロボツトの加減速制御方式 |
| US4634946A (en) * | 1985-10-02 | 1987-01-06 | Westinghouse Electric Corp. | Apparatus and method for predictive control of a dynamic system |
| EP0262600B1 (en) * | 1986-09-29 | 1992-11-25 | Asea Ab | Method and device for optimum parameter control of controllers for rotational and/or linear movements in one or more degrees of freedom in an industrial robot |
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