JPH01295777A - Robot system - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To provide an accurate actual locus by providing a locus compensating means for compensating for locus errors between a command locus and the actual locus in an actual time. CONSTITUTION:A CPU detects speed feedback amount through a differential unit 8 on the basis of values read out of a counter 20 and accumulates again this amount to write the accumulated amount in an actual locus position buffer 24 on every shaft by adding the reference pulse. Assuming the actual locus position in the buffer 24 is Ri-1, locus error DELTAPi-1=Pi-1-Ri-1 between the previous command position and actual locus is calculated. Next, a locus compensating device 25 writes DELTAPi-1 in a locus error buffer 26. Qi=Pi-kDELTAPi-1 as the position command of this time is converted to the pulse Ji of each shaft according to the locus error and the calculated command position of this time to give DELTAJi=Ji-Ji-1 as speed command to the CPU. Thus, the actual locus of a robot can be adapted to coincide with a desired operation locus (specified locus).

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、ティーチング・プレイバック方式又は数値
制御方式のロボットシステムに関し、特にロボットに軌
跡補間動作を行なわせる際の軌跡補償手段を備えたロボ
ットシステムに関するものである。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a robot system using a teaching/playback method or a numerical control method, and particularly to a robot system equipped with a trajectory compensation means for causing the robot to perform trajectory interpolation operations. It's about systems.

［従来の技術］ 第４図は、従来のロボットシステムの概略を、示す全体
構成図である０本図において、（１）はロボット全体を
管理する　ｃｐｕ　（以下、ｃｐｕｉと記す）、（２）
はＣＰＩＩＩ　（１）への制御プログラムが格納されチ
ルＲＯＭ、　（３）はＣＰＵＩ　（１）が計算するデー
タを格納するために用いられるＲＡＭ、　（４）はプロ
グラム・メモリであり、該メモリにはロボットのユーザ
ーがロボットに所望の作業をさせるためのプログラムと
位置データが格納されている。（５）は共有メモリでＣ
ＰＩＩＩ　（１）が計算する各軸毎の速度指令（単位時
間当りの移動指令）が書込まれる。[Prior Art] Fig. 4 is an overall configuration diagram showing an outline of a conventional robot system. In this figure, (1) is a CPU (hereinafter referred to as CPUI) that manages the entire robot, (2)
is a chill ROM in which the control program for the CPIII (1) is stored; (3) is a RAM used to store data calculated by the CPUI (1); and (4) is a program memory. Stores programs and position data that the robot user uses to make the robot perform desired tasks. (5) is shared memory and C
The speed command (movement command per unit time) for each axis calculated by PIII (1) is written.

また、（６）はサーボ系を制御するＣＰＵ　（以下、Ｃ
ＰＵ２と記す）、（７）及び（８）はそれぞれＣＰＵＩ
　（１）における上記（２）、（３）に相当するＣＰｔ
１２　（６）が用いるＲＯＭ及びＲＡＭ、　（９）はＣ
ＰＵ２　（６）　とロボット本体（１０）内に位置する
各軸のモータとを結合するサーボインターフェイス（以
下、インターフェイスを１／Ｆと略記する）、（１０）
はロボット本体である。(6) is the CPU (hereinafter referred to as C) that controls the servo system.
(denoted as PU2), (7) and (8) are CPUUI respectively.
CPt corresponding to (2) and (3) above in (1)
12 (6) uses ROM and RAM, (9) uses C
A servo interface (hereinafter, the interface will be abbreviated as 1/F) that connects the PU2 (6) and the motor of each axis located in the robot body (10), (10)
is the robot body.

上記構成からなるロボットシステムの基本動作は次のよ
うにして行なわれる。The basic operation of the robot system having the above configuration is performed as follows.

先ず、ＣＰｔ１ｌ　（１）は、プログラムメモリ（４）
より移動目的位置を読出し、ＲＯＭ　（２）に書かれた
制御プログラムにしたがって、単位時間毎にＣＰｔ１２
　（８）に対する速度指令を共有メモリ（５）に書込む
。次いで、上記ＣＰＩＩ２　（６）は、ＣＰｕ１　（１
）からの上記速度指令を共有メモリ（５）より読出すと
共に、ＲＯＭ　（７）に書いである制御プログラムとＲ
ＡＭ　（８）の制御データとに基づいて、サーボＩ／Ｆ
　（９）を介して所定の信号をロボット本体（１０）に
人力し、該ロボット本体（１０）内のサーボモータを駆
動し、ロボットを動作させる。First, CPt1l (1) is the program memory (4)
CPt12 is read every unit time according to the control program written in ROM (2).
Write the speed command for (8) into the shared memory (5). Next, the above CPII2 (6) is converted to CPu1 (1
) from the shared memory (5), and the control program written in the ROM (7) and the R
Based on the control data of AM (8), the servo I/F
A predetermined signal is manually applied to the robot body (10) via (9) to drive the servo motor in the robot body (10) and operate the robot.

第５図は、上述した従来のロボットの制御方式を具体的
に示す構成図である。同図において、（４）は第４図に
相当するプログラム・メモリであり、（１１）はロボッ
トの移動目的位置を格納する目的位置用バッファ、　（
１２）はロボットの現在位置を格納する現在位置用バッ
ファで、第４図のＲＡＭ　（２）中に存在する。FIG. 5 is a block diagram specifically showing the conventional robot control method described above. In the figure, (4) is a program memory corresponding to FIG. 4, (11) is a target position buffer that stores the target position of the robot;
12) is a current position buffer that stores the current position of the robot, and is present in the RAM (2) in FIG.

図中、（１３）は速度指令装置で、上記バッファ（１１
）に格納されているロボットの移動目的位置及び上記バ
ッファ（１２）に格納されている現在位置と、現在の速
度とから、次の時点における各軸毎の速度指令を指令す
る装置である。In the figure, (13) is a speed command device, and the buffer (11) is a speed command device.
This device issues a speed command for each axis at the next point in time based on the robot's movement target position stored in the buffer (12), the current position stored in the buffer (12), and the current speed.

尚、（１４ａ）　、　”−１（１４ｂ）は、ロボット本
体（１０）内の複数の軸についての各軸毎の制御ブロッ
クを示し、各軸毎に同一構成になっている。Note that (14a) and ``-1 (14b) indicate control blocks for each axis for a plurality of axes in the robot body (10), and have the same configuration for each axis.

次に、上記各軸毎の制御ブロックについて、上記（１４
ａ）の制御ブロックを代表例として詳述する。Next, regarding the control block for each axis above, (14)
The control block a) will be described in detail as a representative example.

図中（１５）は、第４図に示した共有メモリ（５）中に
存在する速度指令バッファであり、同図に示したＣＰＵ
Ｉ　（１）が書込むバッファである。また、（１６）は
速度指令（１５）に対して１次フィルタの処理をする装
置、（１９）、（２１）及び（２３）はそれぞれＤハコ
ンバータ、サーボアンプ、サーボモータ及びエンコーダ
である。(15) in the figure is a speed command buffer existing in the shared memory (5) shown in FIG.
I (1) is the buffer to write to. Further, (16) is a device that performs a primary filter process on the speed command (15), and (19), (21), and (23) are a D converter, a servo amplifier, a servo motor, and an encoder, respectively.

そして、（２０）はエンコーダ（２３）より出力される
パルスの累積をカウントするカウンタ、（１８）はカウ
ンタ（２θ）の数値を単位時間当りの穆勅量に変換する
差分器である。また、（１７）は、１次フィルタ（１６
）が出力する指令と差分器（１８）が出力するフィード
バックパルスとを累積する加算器である。Further, (20) is a counter that counts the accumulation of pulses output from the encoder (23), and (18) is a differentiator that converts the numerical value of the counter (2θ) into a linear amount per unit time. In addition, (17) is the first-order filter (16
) is an adder that accumulates the command output from the subtractor (18) and the feedback pulse output from the subtractor (18).

次に、以上説明したロボットシステムにおける従来の制
御方式に基づくロボットの軌跡補間（ここでは直線補間
に限る）動作について説明する。Next, the trajectory interpolation (here, limited to linear interpolation) operation of the robot based on the conventional control method in the robot system described above will be explained.

先ず、ＣＰＵＩ　（１）は、プログラムメモリ（４）か
らロボットの動作プログラムを読出し、移動命令（直線
補間動作命令）であることを認識すると、移動を開始す
る前に目的位置バッファ（１１）にプログラムメモリ（
４）から読込んだ移動目的位置の書込を行う。速度指令
装置（１３）は、バッファ（１１）内の目的位置及びバ
ッファ（１２）内の現在位置と現在の速度とから指令軌
跡が直線となるように次の時点における直交空間上での
移動位置を決定し、これをロボットの各軸の座標に変換
し、次の単位時間当りの移動指令すなわち各軸毎の速度
指令を決定し、速度指令バッファ（１５）にこの指令を
書込み、ＣＰＵＩ２　（６）に対する指令を指示すると
ともに現在位置を更新し、現在位置バッファ（１２）に
数値を書込む。以上の操作をＣＰｔ１ｌ　（１）は単位
時間毎に実、行し、目的位置に到達するまで続ける。First, the CPU (1) reads the robot movement program from the program memory (4), and when it recognizes that it is a movement command (linear interpolation movement command), stores the program in the target position buffer (11) before starting movement. memory(
Write the movement target position read from 4). The speed command device (13) determines the movement position in the orthogonal space at the next point in time so that the command trajectory becomes a straight line from the target position in the buffer (11), the current position in the buffer (12), and the current speed. is determined, converted to the coordinates of each axis of the robot, determines the next movement command per unit time, that is, the speed command for each axis, writes this command to the speed command buffer (15), and sends the CPU ), updates the current position, and writes the numerical value to the current position buffer (12). CPt1l (1) executes the above operation every unit time, and continues until the target position is reached.

次イテ、ＣＰＵ２　（６）は、ＣＰＩＩＩ　（１）より
指令された速度指令をもとに、１次フィルタ（１６）に
て、指令に対する１次遅れ応答を行ったのち、１次フィ
ルタ装置（１６）の出力と差分器（１８）が出力する単
位時間当りのフィードバックパルスとの差分を加算器（
１７）で累積し、Ｄハコンバータ（１９）に単位時間当
りの速度指令を出力する。Ｄ／Ａコンバータ（１９）は
ＣＰＵ２　（６）の指令するディジタル信号をアナログ
量に変換し、サーボアンプ（２１）を介してサーボモー
タ（２２）を駆動し、ロボットを移動させる。Next, the CPU2 (6) performs a first-order delayed response to the command in the first-order filter (16) based on the speed command given by the CPIII (1), and then the first-order filter device (16) ) and the feedback pulse per unit time output by the subtractor (18) is added to the adder (
17) and outputs a speed command per unit time to the D converter (19). The D/A converter (19) converts the digital signal commanded by the CPU 2 (6) into an analog quantity, drives the servo motor (22) via the servo amplifier (21), and moves the robot.

以上のように、従来の制御方式では、軌跡補間動作時に
、ＣＰＵＩ　（１）上でＣＰｔ１２　（６）に対する移
動指令を作成、この移動指令がＣＰＩＩＩ　（１）の指
令する通りに時間遅れすることなく　ＣＰＵ２　（６）
で処理されるならば、所望の軌跡を得ることができるよ
うな構成となっていた。As described above, in the conventional control method, during the trajectory interpolation operation, a movement command for CPt12 (6) is created on the CPUI (1), and this movement command is executed as instructed by the CPIII (1) without any time delay. CPU2 (6)
If processed using

［発明が解決しようとする課題］ しかるに、実際には、ｃｐｕ　（６）が実行する各軸ブ
ロック（１４ａ）・・・（１４ｂ）に１次フィルタ装置
（１６）が存在するために、各軸組の応答遅れが存在し
、しかも、各軸の座標と直交空間上の座標との間には、
非線型性が存在していた。そのため、各軸の指令と応答
との間の誤差は、直線補間動作において、軌跡上の単な
る時間遅れのみではなく、指定した軌跡と実際の軌跡と
の間に第６図に示すような軌跡誤差を発生させるという
問題があった。[Problems to be Solved by the Invention] However, in reality, since the primary filter device (16) exists in each axis block (14a)...(14b) executed by the CPU (6), There is a response delay of two pairs, and between the coordinates of each axis and the coordinates on the orthogonal space,
Nonlinearity was present. Therefore, in a linear interpolation operation, the error between the command and response of each axis is not just a simple time delay on the trajectory, but also a trajectory error between the specified trajectory and the actual trajectory, as shown in Figure 6. There was a problem in that it caused

この発明は、上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、上記軌跡誤差をリアル・タイムで補償し、
可能な限り、指令上の軌跡に実際の軌跡を近づけること
を可能とするロボットシステムを得ることを目的として
いる。This invention was made to solve the above-mentioned problems, and compensates for the above-mentioned trajectory error in real time.
The objective is to obtain a robot system that allows the actual trajectory to be as close to the commanded trajectory as possible.

［課題を解決するための手段コ この発明に係るロボットシステムは、ロボットの各軸組
の指令と応答との誤差を検出する手段を備え、この誤差
信号を軌跡補間の制御ループへフィードバックする様な
軌跡補償手段を設け、指令ヘースで速度指令を変換する
ようにしたものである。[Means for Solving the Problems] The robot system according to the present invention includes means for detecting errors between commands and responses of each axis of the robot, and a means for feeding back this error signal to a control loop for trajectory interpolation. A trajectory compensating means is provided to convert the speed command based on the command path.

［作用］ 、この発明における軌跡補償手段は、指定上の軌跡と実
際の軌跡との誤差をリアルタイムで補償することにより
、ロボットの実際の軌跡を所望の動作軌跡（指定上の軌
跡）に一致させることが可能である。[Operation] The trajectory compensation means of the present invention makes the actual trajectory of the robot match the desired motion trajectory (specified trajectory) by compensating for errors between the specified trajectory and the actual trajectory in real time. Is possible.

［実施例コ 以下、この発明の一実施例を第１図から第３図に基づい
て説明する。[Example 1] Hereinafter, an example of the present invention will be described based on FIGS. 1 to 3.

第１図は、本実施例のロボットの制御方式を示す前記第
５図に相当する構成図であり、図中（４）、（１１）、
（１２）、（１４）〜（２３）は前述の第４図及び第５
図で同符号で示したものに相当し、機能上全く同じ作用
をするものである。　（２４）は、ＣＰＵ２　（６）が
格納する実軌跡位置バッファ、（１２）は従来の制御方
式での現在位置が格納されるバッファである。また、（
２５）は、軌跡補償装置（手段）であり、これはバッフ
ァ（２４）内の実軌跡位置を直交座標へ変換し、バッフ
ァ（１２）内の現在位置との軌跡誤差を軌跡誤差バッフ
ァ（２６）に書込むように構成されている。FIG. 1 is a block diagram corresponding to FIG. 5 showing the control system of the robot of this embodiment, and in the figure (4), (11),
(12), (14) to (23) are shown in Figures 4 and 5 above.
They correspond to those shown with the same reference numerals in the figure and have exactly the same function. (24) is an actual trajectory position buffer stored by the CPU 2 (6), and (12) is a buffer in which the current position in the conventional control method is stored. Also,(
25) is a trajectory compensation device (means), which converts the actual trajectory position in the buffer (24) into Cartesian coordinates, and stores the trajectory error with the current position in the buffer (12) in the trajectory error buffer (26). is configured to write to.

そして、本実施例において（１３）は、バッファ（１１
）内の目的位置及びバッファ（１２）内の現在位置と上
記バッファ（２６）に書込まれた軌跡誤差とから各軸組
との速度指令（１５）を決定する機能を有する速度指令
装置である。In this embodiment, (13) is the buffer (11
), the current position in the buffer (12), and the trajectory error written in the buffer (26). .

次に本発明の詳細な説明する。Next, the present invention will be explained in detail.

本実施例においては、目的位置バッファ（１１）及び現
在位置バッファ（１２）の管理は従来の制御方式の通り
に行う。すなわち、現在位置バッファ（１２）には従来
の制御方式による現在位置を書込む。In this embodiment, the destination position buffer (11) and current position buffer (12) are managed according to the conventional control method. That is, the current position according to the conventional control method is written into the current position buffer (12).

次に、速度指令装置（１３）がＣＰＵ２　（８）に対し
て与える速度指令（１５）を第２図及び第３図のフロー
チャートを用いて説明する。Next, the speed command (15) given by the speed command device (13) to the CPU 2 (8) will be explained using the flowcharts of FIGS. 2 and 3.

ベクトルＰ１、ｑｌ及びＪｌ　（ｉ−０，１，・・・）
を、それぞれ第１時点における従来の制御方式による直
交座標上における指令位置、本発明の制御方式による直
交座標上における指令位置び各軸における指令位置とす
る。Vectors P1, ql and Jl (i-0, 1,...)
are the commanded position on the orthogonal coordinates according to the conventional control method, the commanded position on the orthogonal coordinates according to the control method of the present invention, and the commanded position on each axis at the first time point, respectively.

△ＰＩ−１をバッファ（２６）に書き込まれた、前回の
指令位置と実軌跡（実際の軌跡）との軌跡誤差、とする
。先ず、目的位置と上記ＰＩ−１とから、従来の制御方
式により　Ｐ、を計算する。（ステップ１０１）。次に
、軌跡誤差バッファ（２６）により△ＰＩ−１を読込む
（ステップ１０２）。尚、この軌跡誤差△ＰＩ−１は次
のようにして計算される。即ち、ＣＰｔ１２　（６）は
、カウンタ（２０）より読込んだ値を差分器（１８）に
より速度フィードバック量を検出する。この量を再び累
積し、基準パルスを加算することにより各軸組に実軌跡
位置バッファ（２４）に書込む。ここで、上記バッファ
（２４）内の実軌跡位置を直交座標に変換したものをＲ
１−１とすると、△ｈ−＋　＝　７−＋　−Ｒ＋−＋ により、軌跡誤差が計算される。軌跡補償装置（２５）
は、上記△ＰＩ−１を軌跡誤差バッファ（２６）に書込
む。この軌跡誤差△ＰＩ−１と今回従来方式で計算され
た指令位置Ｐ１とにより、次式Ｑ＋＝　Ｐ＋−ｋ△ｈ−
＋　　（ｋは非負のパラメータ）から算出されるＱｌを
本発明の制御方式による今回の位置指令とする。Let ΔPI-1 be the trajectory error between the previous command position and the actual trajectory (actual trajectory) written in the buffer (26). First, P is calculated from the target position and the above PI-1 using a conventional control method. (Step 101). Next, ΔPI-1 is read by the trajectory error buffer (26) (step 102). Note that this trajectory error ΔPI-1 is calculated as follows. That is, the CPt12 (6) detects the speed feedback amount using the differentiator (18) from the value read from the counter (20). This amount is again accumulated and written to the actual trajectory position buffer (24) for each axis by adding the reference pulse. Here, R
1-1, the trajectory error is calculated by Δh-+ = 7-+ -R+-+. Trajectory compensation device (25)
writes the above ΔPI-1 into the trajectory error buffer (26). Based on this trajectory error △PI-1 and the command position P1 calculated using the conventional method, the following formula Q+= P+-k△h-
Ql calculated from + (k is a non-negative parameter) is the current position command according to the control method of the present invention.

次に上記Ｑ＋を各軸のパルスＪ、に変換しくステップ１
０４）、 △Ｊ、嵩Ｊｌ　−Ｊｌ−１ をＣＰＵ２　（６）に対して速度指令として与える（ス
テップ１０５）　、このようにして得られる実軌跡と指
令位置との関係は第２図に示す通りである。Next, convert the above Q+ to pulse J of each axis. Step 1
04), △J, and the volume Jl - Jl-1 are given to the CPU 2 (6) as a speed command (step 105). The relationship between the actual trajectory obtained in this way and the command position is as shown in Fig. 2. It is.

以上、上記実施例では、本発明による直線補間動作につ
いて説明したが、本発明はこれに限られるものでなく、
ロボットの円弧補間動作時にも、上記実施例と同じ構成
で、同様の効果を奏することができることはいうまでも
ない。As mentioned above, although the linear interpolation operation according to the present invention has been explained in the above embodiment, the present invention is not limited to this.
It goes without saying that even when the robot performs circular interpolation operations, it is possible to achieve the same effects with the same configuration as in the above embodiment.

［発明の効果］ 以上のように、この発明によれば、指令軌跡と実軌跡と
の軌跡誤差を実時間で補償するように構成したので、精
度良い実軌跡が得られる効果がある。[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, the trajectory error between the commanded trajectory and the actual trajectory is compensated for in real time, so there is an effect that an accurate actual trajectory can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第１図は、この発明の一実施例によるロボットの制御装
置の制御ブロック図、第２図は本発明で得られる直線補
間動作時の軌跡を示す図、第３図は本発明での速度指令
を与える動作を示すフロー、チャート、第４図はロボッ
トのシステム構成図、第５及び６図は、それぞれ従来の
ロボットの制御装置における第１及び２図に対する相当
図である。 （１）はロボットのシステムを管理する　ＣＰＵ（ＣＰ
ＩＪＩ）、（２）はＣＰＵＩノ用イルＲＯＭ、　　（３
）はｃｐ旧が用いるＲＡＭ、　（４）はプログラム・メ
モリ、（５）は共有メモリ、（６）はサーボ系を管理す
るＣＰＵ　（ＣＰＵ２）（７）　はＣＰｔ１２の用いる
　ＲＯＭ、　　（８）はＣＰＩＩ２が用いるＲＡＭ、（
９）はサーボＩ／Ｆ、　（１０）はロボット本体、（１
１）は目的位置バッファ、（１２）は現在位置バッファ
、（！３）は速度指令装置、（１４）　は各軸の制御ブ
ロック、（１５）は速度指令バッファ、（１６）は１次
フィルタ装置、（１７）は加算器、　（１８）は差分器
、（１９）はＤハコンバータ、（２０）はカウンタ、（
２１）はサーボアンプ、（２２）はサーボモータ、（２
３）はエンコーダ、（２４）は実軌跡位置バッファ、（
２５）は軌跡補償装置、（２６）は軌跡誤差バッファで
ある。 尚、図中、同一符号は同一または相当部分を示す。FIG. 1 is a control block diagram of a robot control device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing a trajectory during linear interpolation operation obtained by the present invention, and FIG. 3 is a diagram showing a velocity command according to the present invention. FIG. 4 is a system configuration diagram of the robot, and FIGS. 5 and 6 are diagrams corresponding to FIGS. 1 and 2, respectively, in a conventional robot control device. (1) is the CPU (CP) that manages the robot system.
IJI), (2) is a ROM for CPUI, (3
) is the RAM used by the old cp, (4) is the program memory, (5) is the shared memory, (6) is the CPU that manages the servo system (CPU2), (7) is the ROM used by the CPt12, (8) is the CPII2 RAM used by (
9) is the servo I/F, (10) is the robot body, (1
1) is the target position buffer, (12) is the current position buffer, (!3) is the speed command device, (14) is the control block for each axis, (15) is the speed command buffer, and (16) is the primary filter device. , (17) is an adder, (18) is a differencer, (19) is a D converter, (20) is a counter, (
21) is a servo amplifier, (22) is a servo motor, (2
3) is the encoder, (24) is the actual trajectory position buffer, (
25) is a trajectory compensation device, and (26) is a trajectory error buffer. In the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] ロボットが軌跡補間動作を行なうティーチング・プレイ
バック方式又は数値制御方式のロボットシステムにおい
て、直線軌跡又は円弧軌跡の軌跡補間動作時に、指定入
力されている軌跡と実際の軌跡との軌跡誤差を検出する
手段を備え、且つ該手段から検出された軌跡誤差に基づ
く誤差信号をフィードし、上記軌跡誤差を補正する軌跡
補償手段を備えていることを特徴とするロボットシステ
ム。In a robot system using a teaching/playback method or a numerical control method in which a robot performs a trajectory interpolation operation, a means for detecting a trajectory error between a specified input trajectory and an actual trajectory during trajectory interpolation operation of a linear trajectory or a circular trajectory. What is claimed is: 1. A robot system comprising: a trajectory compensating means for correcting the trajectory error by feeding an error signal based on a trajectory error detected from the device.