JP3457693B2 - ロボットの軌跡制御方法 - Google Patents
ロボットの軌跡制御方法Info
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ロボット,マニピュレ
ータ,工作機械,輸送機械等に適用するロボットの軌跡
制御方法に関するものである。
ータ,工作機械,輸送機械等に適用するロボットの軌跡
制御方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】まずはじめに従来のロボットの円弧軌跡
制御方法を、図14〜図15を参照して説明する。図1
4においてCPU01は、メモリ02に記憶された円弧
の開始点P1 ,中間点P2 ,終点P3 の位置データを読
み取り、P1 →P2 →P3 の円弧軌跡を発生させ、それ
を速度指令に変換することにより、速度指令発生回路0
3を経由し、アクチュエータ04を駆動しロボット軸0
5を制御する。メモリ02はロボット軸05の動作すべ
き教示位置を記憶している。速度指令発生回路03は、
CPU01の指令によりアクチュエータ04の駆動信号
を発生する。アクチュエータ04は速度指令発生回路0
3の指示によりロボット軸05を駆動制御する。
制御方法を、図14〜図15を参照して説明する。図1
4においてCPU01は、メモリ02に記憶された円弧
の開始点P1 ,中間点P2 ,終点P3 の位置データを読
み取り、P1 →P2 →P3 の円弧軌跡を発生させ、それ
を速度指令に変換することにより、速度指令発生回路0
3を経由し、アクチュエータ04を駆動しロボット軸0
5を制御する。メモリ02はロボット軸05の動作すべ
き教示位置を記憶している。速度指令発生回路03は、
CPU01の指令によりアクチュエータ04の駆動信号
を発生する。アクチュエータ04は速度指令発生回路0
3の指示によりロボット軸05を駆動制御する。
【0003】図14の構成において、CPU01はあら
かじめメモリ02に教示された位置データを読み取り、
それにより位置データ間の補間位置データを演算し、そ
れを速度指令発生回路03に指示することにより、アク
チュエータ04を駆動しロボット軸05を駆動する。
かじめメモリ02に教示された位置データを読み取り、
それにより位置データ間の補間位置データを演算し、そ
れを速度指令発生回路03に指示することにより、アク
チュエータ04を駆動しロボット軸05を駆動する。
【0004】一方、従来のロボットの自由曲線軌跡制御
方法では、CPU01は、メモリ02に記憶された図1
7に示す自由曲線の開始点P1 ,中間点P2 ,終点P3
の位置データを読み取り、P1 →P2 →P3 の自由曲線
軌跡(図18に示すy=f(x))を発生させ、それを
速度指令に変換することにより、速度指令発生回路03
を経由しアクチュエータ04を駆動しロボット軸05を
駆動制御する。
方法では、CPU01は、メモリ02に記憶された図1
7に示す自由曲線の開始点P1 ,中間点P2 ,終点P3
の位置データを読み取り、P1 →P2 →P3 の自由曲線
軌跡(図18に示すy=f(x))を発生させ、それを
速度指令に変換することにより、速度指令発生回路03
を経由しアクチュエータ04を駆動しロボット軸05を
駆動制御する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来ロボットにおいて
円弧軌跡動作をさせようとする場合、図15に示すよう
に、既教示のP1 (X1 ,Y1 ),P2 (X2 ,
Y2 ),P3 (X3 ,Y3 )の3点より円弧を定義し、
動作中に直接円弧の方程式の解を求めたり、図16に示
すようにP1 (X1 ,Y1 ),P2 (X2 ,Y2 )の円
弧平面上の直交する2方向の単位移動量ΔX,ΔYに対
し特有の判別式を使用し移動の要否を判別し軌跡を発生
させていた。そのためいずれの場合もCPU01の演算
負荷が大きく高速・高精度の円弧運動の軌跡発生が困難
であるという問題があった。
円弧軌跡動作をさせようとする場合、図15に示すよう
に、既教示のP1 (X1 ,Y1 ),P2 (X2 ,
Y2 ),P3 (X3 ,Y3 )の3点より円弧を定義し、
動作中に直接円弧の方程式の解を求めたり、図16に示
すようにP1 (X1 ,Y1 ),P2 (X2 ,Y2 )の円
弧平面上の直交する2方向の単位移動量ΔX,ΔYに対
し特有の判別式を使用し移動の要否を判別し軌跡を発生
させていた。そのためいずれの場合もCPU01の演算
負荷が大きく高速・高精度の円弧運動の軌跡発生が困難
であるという問題があった。
【0006】また従来ロボットにおいて自由曲線軌跡動
作をさせようとする場合、動作中に図17の既教示3点
より、図18の如く曲線方程式y=f(x)を定義し曲
線上にΔX毎の離教点としての解を求め、その連続とし
て動作軌跡を発生させていた。そのため曲線方程式及び
ΔX毎の解を求めるのに大量の関数演算を要し、CPU
01の演算負荷上非常に大きなウェイトをしめることに
なり、いっそうの高速・高精度を必要とすればさらに負
荷が大きくなりシステム全体としての性能を落すといっ
た問題があった。
作をさせようとする場合、動作中に図17の既教示3点
より、図18の如く曲線方程式y=f(x)を定義し曲
線上にΔX毎の離教点としての解を求め、その連続とし
て動作軌跡を発生させていた。そのため曲線方程式及び
ΔX毎の解を求めるのに大量の関数演算を要し、CPU
01の演算負荷上非常に大きなウェイトをしめることに
なり、いっそうの高速・高精度を必要とすればさらに負
荷が大きくなりシステム全体としての性能を落すといっ
た問題があった。
【0007】本発明は、上記従来技術に鑑み、演算負荷
が小さく高速・高精度に円弧軌跡制御装置や自由曲線軌
跡制御動作をするロボットの軌跡制御方法を提供するこ
とを目的とする。
が小さく高速・高精度に円弧軌跡制御装置や自由曲線軌
跡制御動作をするロボットの軌跡制御方法を提供するこ
とを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明に係るロボットの
円弧軌跡制御方法においては、既教示の3点より円弧軌
跡を生成する際、あらかじめ円弧データメモリに半径R
の基準円をデータテーブル化して記憶させておき、円弧
運動必要時には前記データテーブル格納値を拡大・縮小
し既教示3点の位置関係に合せて切り出し、既教示3点
の位置にかぶせることにより円弧軌跡を発生させるよう
にしたことを特徴とする。
円弧軌跡制御方法においては、既教示の3点より円弧軌
跡を生成する際、あらかじめ円弧データメモリに半径R
の基準円をデータテーブル化して記憶させておき、円弧
運動必要時には前記データテーブル格納値を拡大・縮小
し既教示3点の位置関係に合せて切り出し、既教示3点
の位置にかぶせることにより円弧軌跡を発生させるよう
にしたことを特徴とする。
【0009】本発明に係るロボットの自由曲線軌跡制御
方法においては、既教示の3点より自由曲線軌跡を生成
する際、あらかじめメモリに基準となる基準曲線をデー
タテーブル化して記憶させておき、曲線運動必要時には
前記データテーブル格納値を既教示3点と基準曲線形状
に合せて拡大・縮小し必要部を切り出し、既教示点の位
置にかぶせることにより自由曲線軌跡を発生させるよう
にしたことを特徴とする。
方法においては、既教示の3点より自由曲線軌跡を生成
する際、あらかじめメモリに基準となる基準曲線をデー
タテーブル化して記憶させておき、曲線運動必要時には
前記データテーブル格納値を既教示3点と基準曲線形状
に合せて拡大・縮小し必要部を切り出し、既教示点の位
置にかぶせることにより自由曲線軌跡を発生させるよう
にしたことを特徴とする。
【0010】
【作用】本発明のロボットの円弧軌跡制御方法では、あ
らかじめ教示記憶された3点の位置データより円の中心
点及び半径を定義する一方、基準円データテーブルの値
を読み出し、基準円と定義した円とから軌跡を決定し、
決定した軌跡に応じて指令を出してロボット軸の駆動制
御をする。
らかじめ教示記憶された3点の位置データより円の中心
点及び半径を定義する一方、基準円データテーブルの値
を読み出し、基準円と定義した円とから軌跡を決定し、
決定した軌跡に応じて指令を出してロボット軸の駆動制
御をする。
【0011】本発明のロボットの自由曲線軌跡制御方法
では、あらかじめ教示記憶された3点の位置データより
曲線を定義する一方、基準曲線データテーブルの値を読
み出し、基準曲線と定義した曲線とから軌跡を決定し、
決定した軌跡に応じて指令を出してロボット軸の駆動制
御をする。
では、あらかじめ教示記憶された3点の位置データより
曲線を定義する一方、基準曲線データテーブルの値を読
み出し、基準曲線と定義した曲線とから軌跡を決定し、
決定した軌跡に応じて指令を出してロボット軸の駆動制
御をする。
【0012】
【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。
【0013】まずはじめにロボットの円弧軌跡制御方法
についての実施例を、ブロック図である図1,フローチ
ャートである図2,位置データを示す図3を中心に説明
する。
についての実施例を、ブロック図である図1,フローチ
ャートである図2,位置データを示す図3を中心に説明
する。
【0014】CPU1はメモリ2より既教示の円弧定義
点P1 (X1 ,Y1 ),P2 (X2,Y2 ),P3 (X
3 ,Y3 )を読み出す(ステップ1)。次にCPU1は
点P 1 ,P2 ,P3 より円弧の半径r,中心座標P
0 (X0 ,Y0 )を演算する(ステップ2)。
点P1 (X1 ,Y1 ),P2 (X2,Y2 ),P3 (X
3 ,Y3 )を読み出す(ステップ1)。次にCPU1は
点P 1 ,P2 ,P3 より円弧の半径r,中心座標P
0 (X0 ,Y0 )を演算する(ステップ2)。
【0015】一方CPU1は、円弧データメモリ6から
あらかじめ記憶されている基準円弧データテーブルの値
を読み出す(ステップ3)。円弧データメモリ6には、
あらかじめ半径Rの基準円をN個の値に分割しデータテ
ーブル化し格納してある(図4(a)参照)。したがっ
て直径が2Rの基準円の各部のデータはデータテーブル
ポインタjによりDT(j)により読み出すことができ
る(図4(b)参照)。
あらかじめ記憶されている基準円弧データテーブルの値
を読み出す(ステップ3)。円弧データメモリ6には、
あらかじめ半径Rの基準円をN個の値に分割しデータテ
ーブル化し格納してある(図4(a)参照)。したがっ
て直径が2Rの基準円の各部のデータはデータテーブル
ポインタjによりDT(j)により読み出すことができ
る(図4(b)参照)。
【0016】CPU1は、図3の動作範囲の円弧P1 ,
P2 ,P3 の半径rと、基準円の半径Rより、動作円と
基準円のスケーリング係数ar を式(1)により計算す
る。
P2 ,P3 の半径rと、基準円の半径Rより、動作円と
基準円のスケーリング係数ar を式(1)により計算す
る。
【0017】
【数1】
【0018】CPU1は、直径2Rの基準円データテー
ブル上の動作範囲の円弧P1 ,P3に対応したテーブル
ポインタN1 ,N3 を式(2),式(3)により求める
(ステップ4,図4(c)(d)参照)。
ブル上の動作範囲の円弧P1 ,P3に対応したテーブル
ポインタN1 ,N3 を式(2),式(3)により求める
(ステップ4,図4(c)(d)参照)。
【0019】
【数2】
【0020】CPU1は動作円弧上のi番目の補間点に
対応する基準円データテーブルのテーブルポインタjを
式(4)により算出する(ステップ5,図4(d))。
対応する基準円データテーブルのテーブルポインタjを
式(4)により算出する(ステップ5,図4(d))。
【0021】
【数3】
【0022】CPU1は動作円弧上のi番目の補間点の
座標Pi (Xi ,Yi )を式(5)式(6)により求め
る(ステップ6)。
座標Pi (Xi ,Yi )を式(5)式(6)により求め
る(ステップ6)。
【0023】
【数4】
【0024】CPU1は、式(5)式(6)で算出した
Pi の座標値にロボット軸5が移動するよう、速度指令
発生回路3を介してアクチュエータ4を作動させ制御す
る。
Pi の座標値にロボット軸5が移動するよう、速度指令
発生回路3を介してアクチュエータ4を作動させ制御す
る。
【0025】CPU1はロボット軸5が円弧動作して終
点P3 に達するまでステップ5,6の演算を繰り返して
ロボット軸5の軌跡動作を制御する(図5参照,ステッ
プ7)。
点P3 に達するまでステップ5,6の演算を繰り返して
ロボット軸5の軌跡動作を制御する(図5参照,ステッ
プ7)。
【0026】次にロボットの自由曲線軌跡制御方法につ
いての実施例を、ブロック図である図6,フローチャー
トである図7,及び各データ特性を示す図9〜図13を
参照して説明する。
いての実施例を、ブロック図である図6,フローチャー
トである図7,及び各データ特性を示す図9〜図13を
参照して説明する。
【0027】CPU11はメモリ12より、図17の既
教示の曲線定義点P1 (X1 ,Y1),P2 (X2 ,Y
2 ),P3 (X3 ,Y3 )を読み出す(ステップ1
1)。次にCPU11は、P1 ,P2 ,P3 の位置関係
より図9(a)(b)(c)(d)の如く曲線の形状
(単純増加/減少、凹凸等)を判別する(ステップ1
2)。
教示の曲線定義点P1 (X1 ,Y1),P2 (X2 ,Y
2 ),P3 (X3 ,Y3 )を読み出す(ステップ1
1)。次にCPU11は、P1 ,P2 ,P3 の位置関係
より図9(a)(b)(c)(d)の如く曲線の形状
(単純増加/減少、凹凸等)を判別する(ステップ1
2)。
【0028】CPU11は、自由曲線データメモリ16
からあらかじめ記憶されている基準自由曲線データテー
ブルの値(図8(b))を読み出す(ステップ13)。
からあらかじめ記憶されている基準自由曲線データテー
ブルの値(図8(b))を読み出す(ステップ13)。
【0029】自由曲線データメモリ16には、あらかじ
め図8(a)に示す基準曲線y=f(x)を所定数N
(必要精度に応じて分割)に分割し図8(b)の如くデ
ータテーブル化し格納してある。したがって図8(a)
の如く自由曲線のある位置の座標Pi (Xi ,Yi )
は、図8(b)のデータテーブルポインタiにより次式
(7)(8)で読み出すことができる。
め図8(a)に示す基準曲線y=f(x)を所定数N
(必要精度に応じて分割)に分割し図8(b)の如くデ
ータテーブル化し格納してある。したがって図8(a)
の如く自由曲線のある位置の座標Pi (Xi ,Yi )
は、図8(b)のデータテーブルポインタiにより次式
(7)(8)で読み出すことができる。
【0030】
【数5】
【0031】CPU11は、P1 ,P2 ,P3 が図17
の位置関係の場合、(他の位置関係のときも以下に示す
ものと同様な処理をする)、曲線P1 ,P2 において曲
線P 1 ,P2 のX方向差分,Y方向差分と基準曲線の
X,Y方向差分より、実曲線と基準曲線のXY軸方向の
スケーリング定数a1 ,b1 (図11)を、式(9)式
(10)により算出する(ステップ14)。
の位置関係の場合、(他の位置関係のときも以下に示す
ものと同様な処理をする)、曲線P1 ,P2 において曲
線P 1 ,P2 のX方向差分,Y方向差分と基準曲線の
X,Y方向差分より、実曲線と基準曲線のXY軸方向の
スケーリング定数a1 ,b1 (図11)を、式(9)式
(10)により算出する(ステップ14)。
【0032】
【数6】
【0033】同様に曲線P2 P3 間のスケーリング定数
a2 ,b2 (図6)も式(11)式(12)により算出
する(ステップ14)。
a2 ,b2 (図6)も式(11)式(12)により算出
する(ステップ14)。
【0034】
【数7】
【0035】図10は基準曲線から動作曲線への変換状
態を示している。
態を示している。
【0036】CPU11は図12の動作曲線P1 P2 の
i番目の補間点Pi (Xi ,Yi )を基準曲線データテ
ーブル上のTX (i),TY (i)により式(13)式
(14)で算出する(ステップ15)。
i番目の補間点Pi (Xi ,Yi )を基準曲線データテ
ーブル上のTX (i),TY (i)により式(13)式
(14)で算出する(ステップ15)。
【0037】
【数8】
【0038】CPU11は式(13)式(14)で算出
したPi の座標にロボット軸15を制御する。
したPi の座標にロボット軸15を制御する。
【0039】CPU11はPi がP1 からP2 に達する
までステップ15を繰り返す(ステップ16,17)。
までステップ15を繰り返す(ステップ16,17)。
【0040】図12の動作曲線区間P2 P3 のj番目の
補間点に対しても同様に次式(15)(16)で補間す
る(ステップ18)。
補間点に対しても同様に次式(15)(16)で補間す
る(ステップ18)。
【0041】
【数9】
【0042】CPU11は、区間P2 P3 に対してもP
j がP2 からP3 に達するまでステップ18を繰り返す
(ステップ19,20)。
j がP2 からP3 に達するまでステップ18を繰り返す
(ステップ19,20)。
【0043】
【発明の効果】本発明のロボットの円弧軌跡制御方法に
よれば、次の(1)(2)(3)の効果を奏する。 (1)ロボットの円弧軌跡の発生を、円弧方程式の直接
解の使用や判別式を使用することなく、基準円データテ
ーブルの拡大・縮小のみで実施できるようにしたため、
CPUの演算負荷が大巾に減少する。 (2)その結果、円弧上の補間点をより多く発生させる
ことができ、高精度の円弧を発生させることができた。 (3)また同一精度ならより高速度の円弧運動が可能と
なった。
よれば、次の(1)(2)(3)の効果を奏する。 (1)ロボットの円弧軌跡の発生を、円弧方程式の直接
解の使用や判別式を使用することなく、基準円データテ
ーブルの拡大・縮小のみで実施できるようにしたため、
CPUの演算負荷が大巾に減少する。 (2)その結果、円弧上の補間点をより多く発生させる
ことができ、高精度の円弧を発生させることができた。 (3)また同一精度ならより高速度の円弧運動が可能と
なった。
【0044】本発明のロボットの自由曲線軌跡制御方法
によれば、次の(4)(5)の効果を奏する。 (4)ロボットの自由曲線の軌跡発生を、曲線方程式を
算出することなくあらかじめ定義・記憶してある自由曲
線データテーブル値を教示点に合せて拡大・縮小するこ
とのみで行なえるようにできた。 (5)その結果、曲線の演算時間を大巾に減少させるこ
とができ、その結果従来方法より同一時間内でより多く
の補間点を発生させることができ、高精度軌跡の発生が
できるようになった。
によれば、次の(4)(5)の効果を奏する。 (4)ロボットの自由曲線の軌跡発生を、曲線方程式を
算出することなくあらかじめ定義・記憶してある自由曲
線データテーブル値を教示点に合せて拡大・縮小するこ
とのみで行なえるようにできた。 (5)その結果、曲線の演算時間を大巾に減少させるこ
とができ、その結果従来方法より同一時間内でより多く
の補間点を発生させることができ、高精度軌跡の発生が
できるようになった。
【図1】本発明の第1実施例方法を適用するロボット制
御系を示すブロック図。
御系を示すブロック図。
【図2】本発明の第1実施例方法を示すフロー図。
【図3】定義された円弧を示す特性図。
【図4】基準円データのスケーリング処理を示す説明
図。
図。
【図5】円弧生成の状態を示す特性図。
【図6】本発明の第2実施例方法を適用するロボット制
御系を示すブロック図。
御系を示すブロック図。
【図7】本発明の第2実施例方法を示すフロー図。
【図8】基準曲線及びデータテーブルを示す説明図。
【図9】曲線方向判別の例を示す説明図。
【図10】基準曲線から実曲線への変換状態を示す説明
図。
図。
【図11】スケーリング係数の状態を示す説明図。
【図12】曲線の補間点を示す特性図。
【図13】曲線の発生状態を示す特性図。
【図14】従来のロボット制御系を示すブロック図。
【図15】従来の定義円弧を示す特性図。
【図16】従来の判別方法を示す説明図。
【図17】従来の教示曲線を示す特性図。
【図18】従来の曲線発生方法を示す特性図。
01,1,11 CPU
02,2,12 メモリ
03,3,13 速度指令発生回路
04,4,14 アクチュエータ
05,5,15 ロボット
6 円弧データメモリ
16 自由曲線データメモリ
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名)
B25J 3/00 - 3/04
B25J 9/10 - 9/22
B25J 13/00 - 13/08
B25J 19/02 - 19/06
G05B 19/18 - 19/46
Claims (2)
- 【請求項1】 ロボット軸を、既教示3点で定義される
円弧軌跡に沿い動作させるロボットの軌跡制御方法にお
いて、 あらかじめ基準円弧をデータテーブル化して記憶させ、
この基準円弧を円弧軌跡と一致するよう拡大または縮小
する演算を順次行い、一致したときに教示3点の位置関
係に合せてデータテーブルからデータを抜き出すことに
より円弧軌跡を発生させることを特徴とするロボットの
軌跡制御方法。 - 【請求項2】 ロボット軸を、既教示3点を通る自由曲
線軌跡に沿い動作させるロボットの軌跡制御方法におい
て、 あらかじめ基準曲線をデータテーブル化して記憶させ、
この基準曲線を自由曲線軌跡と一致するよう拡大または
縮小する演算を順次行い、一致したときに教示3点の位
置関係に合せてデータテーブルからデータを抜き出すこ
とにより自由曲線軌跡を発生させることを特徴とするロ
ボットの軌跡制御方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP00881993A JP3457693B2 (ja) | 1993-01-22 | 1993-01-22 | ロボットの軌跡制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP00881993A JP3457693B2 (ja) | 1993-01-22 | 1993-01-22 | ロボットの軌跡制御方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06218680A JPH06218680A (ja) | 1994-08-09 |
JP3457693B2 true JP3457693B2 (ja) | 2003-10-20 |
Family
ID=11703423
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP00881993A Expired - Fee Related JP3457693B2 (ja) | 1993-01-22 | 1993-01-22 | ロボットの軌跡制御方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3457693B2 (ja) |
-
1993
- 1993-01-22 JP JP00881993A patent/JP3457693B2/ja not_active Expired - Fee Related
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---|---|
JPH06218680A (ja) | 1994-08-09 |
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