JPH0253586A - ロボットの制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、走行軸付のロボットの制御装置に係り、特に
、走行軸における停止位置の誤差をロボットの各関節軸
を動かすことによって補正し得るようにしたロボットの
制御装置に関する。

（従来の技術） 最近では、例えばロボットによって車両の溶接を行なう
場合には、搬送固定された車両に沿ってロボットが移動
し、予めティーチングされたポイントに溶接を施すとい
う動作が可能な、いわゆる走行軸付のロボットが用いら
れつつある。

この走行軸付のロボットは、第４図に示すように構成さ
れた制御装置１によって制御されている。

この制御装置１は、ロボット１０全体の制御を行なうＣ
ＰＵ２と、ロボット１０の溶接ポイントや停止位置など
を記憶するメモリ３と、ＣＰＵ２から出力されるロボッ
トの各関節軸に関するデータ、走行軸に関するデータを
夫々Ｄ／Ａ変換するロボット関節軸Ｄ／Ａ変換器４．走
行軸Ｄ／Ａ変換器５と、これらの変換器４．５に夫々接
続されたアンプ６．７とを有し、ＣＰＵ２は、メモリ３
に記憶されている上記したような溶接に関するデータに
基づいて、ロボットの各関節軸及び走行軸の移動量及び
移動方向などを演算し、その演算結果をロボット関節軸
Ｄ／Ａ変換器４．走行軸Ｄ／Ａ変換器５に出力する。ロ
ボット関節軸Ｄ／Ａ変換器４．走行軸Ｄ／Ａ変換器５は
この演算結果を受けて、この演算結果をアナログ量に変
換してアンプ６．７に出力することになる。

このアンプ６は、ロボット１０の各軸を駆動する図示し
ないモータ及びエンコーダに、アンプ７は、ロボット１
０の走行軸を駆動するモータ２０及びエンコーダ２１に
接続され、ロボット１０の各関節軸及び走行軸はこのア
ンプ６．７の出力に基づいて駆動される。なお、ロボッ
ト関節軸Ｄ／Ａ変換器４及びアンプ６は、各関節軸毎に
個々に設けられており、例えば、関節軸が４軸あれば、
ロボット関節軸Ｄ／Ａ変換器４及びアンプ６はそれぞれ
４台づつ設けられていることになる。

このような構成を有する従来のロボットの制御装置は、
第５図に示す動作フローチャートに示すように動作する
。

この動作フローチャートは、理解を容易にするために、
各関節軸の制御に関するものと走行軸の制御に関するも
のとの両方に分けて示してあり、また、制御のしかたが
容易に理解できるように、変則的に記載している。

まず、ロボットの関節軸に関する制御については、最初
にＣＰＵ２は次の目標値をメモリ３に記憶されているテ
ィーチデータから読込み、この目標値に関するデータを
選択して各関節軸の予想速度指令を算出する（ステップ
１．２）。次に、ＣＰＵ２は、所定時間毎の速度指令を
算出し、この算出された速度指令に基づいて作業を行な
う部位のＸ、Ｙ、Ｚ方向成分の速度指令を算出する（ス
テップ３．４）。そして、この算出したＸ、Ｙ。

Ｚ方向成分の速度指令に基づいて各軸毎の速度指令を算
出し、ＣＰＵ２は、この算出結果をロボット関節軸Ｄ／
Ａ変換器４に出力し、これがＤ／Ａ変換された後アンプ
６に出力されてロボット１０の各関節軸毎に設けられて
いる夫々のモータを駆動する（ステップ５）。そして、
この夫々のモータにはそのモータの移動量を検出するエ
ンコーダが接続されているが、ＣＰＵ２は、これらのエ
ンコーダの検出値をフィードバックし、目標値と現在カ
ウント値との偏差・を演算しつつ、ステップ３からステ
ップ６までの処理を偏差がＯになるまで行なう（ステッ
プ６）。

即ち、例えば、ロボット１０に装備されている溶接ガン
をＡ地点からＢ地点に移動させる場合には、まずＡ地点
からＢ地点までの距離と方向に関するデータを読込み、
溶接ガンをＢ地点まで動かす際の移動経路的各点におけ
る速度を算出し、この速度に基づいて各関節軸毎の速度
指令値を算出して・、アンプ６は各関節軸毎に設けられ
ているモータにその速度指令に応じた電圧電流を供給す
る。

そして、この速度指令は、これらのモータの移動量をフ
ィードバックしつつ目標値と現在値との偏差に応じて行
なわれる。

また、走行軸の制御は、上述した制御の内の一部除いた
もの、即ち、ステップ４とステップ５の処理を除き他の
処理はロボットの関節軸制御と全く同一である。したが
って、詳細な説明は省略するが、概略の動作は次のよう
になる。

ＣＰＵ２は次の目標値をメモリ３に記憶されているティ
ーチデータから読込み、この目標値に関するデータを選
択して各関節軸の予想速度指令を算出する（ステップ１
０．１１）。次に、ｃｐｕ２は、所定時間毎の速度指令
を算出し、この算出結果を走行軸Ｄ／Ａ変換器４に出力
し、これがＤ／Ａ変換された後アンプ７に出力されてロ
ボット１０の走行軸軸を駆動するモータ２０を駆動する
（ステップ１２）。モータ２０にはそのモータ２０の移
動量を検出するエンコーダ２１が接続されているが、Ｃ
ＰＵ２は、これらのエンコーダ２１の検出値をフィード
バックし、目標値と現在カウント値との偏差を演算しつ
つ、ステップ１２からステップ１３までの処理を偏差が
０になるまで行なう（ステップ１３）。

これらの動作制御の概略は以上の通りであり、以上の制
御を要約すれば、目標位置までの距離があれば、動作速
度を速くし、目標位置に近付いてきたら動作速度を遅く
するという制御を各関節軸及び走行軸でそれぞれ別個に
行なっている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、このような従来のロボットの制御装置に
あっては、前記したように、ロボット１０の各関節軸の
制御と走行軸の制御とが別々のフィードバックによって
成されているために、ロボットの関節部の重量やその動
作時の慣性により走行軸がティーチングした位置に正確
に停止できなかった場合には、位置補正しきれずに作業
精度が悪化するという問題がある。

即ち、第４図に示されているように、走行軸の停止位置
が所定の位置からズレると、ロボットの手首の法線ベク
ターがＡのようにズレ、そのズレの生じた分が溶接位置
の誤差となって表れる。従って、Ｂに示した領域での実
際の作業はほとんど不可能となる。これは、例えば、走
行軸の方向転換時においては、第６図に示すように、Ｃ
ＰＵ２からは図中点線で示されているような速度指令波
形が出力されることになるが、実際には、ロボット１０
の重量や慣性の影響で実線で示されるような速度指令波
形となってしまい、このために停止位置の誤差が生ずる
からである。

このように、溶接位置の誤差が生じると、最悪の場合に
は、車両構造体と溶接ガンとの干渉や、不完全な溶接が
行なわれ、作業に支障を来たすことになる。

本発明は、このような従来の問題車に鑑みて成されたも
のであり、走行軸の停止誤差が生じた場合であっても、
この走行軸の誤差をロボットの各関節軸を作動させるこ
とによって補正し、所望の位置に溶接を行なえるように
したロボットの制御装置の提供を目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 前記目的を達成するための本発明は、ロボットの走行軸
及び各関節軸の夫々の移動量及び移動方向をチィーチン
グデータに基づいて演算する駆動演算手段と、前記ロボ
ットの各関節軸を駆動する各軸駆動手段と、当該各軸駆
動手段の移動量により前記ロボットの各関節軸の現在値
を検出する第１現在値検出手段と、前記駆動演算手段に
よって演算された各関節軸の移動量と当該第１現在値検
出ｆ段から出力される現在値との偏差量を算出する第１
偏差景算出手段と、前記ロボットの走行軸を駆動する走
行軸駆動手段と、当該走行軸駆動手段の移動量により前
記ロボットの走行軸の現在値を検出する第２現在値検出
手段と、前記駆動演算手段によって演算された走行軸の
移動量と当該第２現在値検出手段から出力される現在値
との偏差量を算出する第２偏差量算出手段と、前記ロボ
ットの走行軸が停止したことを検出する停止状態検出手
段と、当該停止状態検出手段によって前記ロボットの走
行軸の停止が検出された場合には、前記第２（ｉ差量算
出手段における偏差量に基づいて、前記第１偏差量算出
手段に与えるべき偏差量を演算する分割量演算手段とを
有することを特徴とするものである。

（作用） 以上のように構成された本発明のロボットの制御装置は
、次のように動作する。以下にこの動作を第１図に基づ
いて説明する。

まず、駆動演算手段２は、ロボットの走行軸及び各関節
軸の夫々の移動量及び移動方向をティーチングデータに
基づいて演算し、この演算結果を第１偏差量算出部８及
び第２偏差量算出部９に出力する。

各軸駆動手段１５は、第１偏差景算出手段８からの出力
に応じて各関節軸を駆動し、第１現在値検出手段１１は
この各軸駆動手段１５の移動量を第１偏差量算出手段８
にフィードバックする。これによって第１偏差量算出手
段８は駆動演算手段２から出力された移動量から前記フ
ィードバックされた移動量を差引いて偏差量を演算し、
その偏差量に応じた速度で各軸駆動手段１５を作動させ
る。

一方、走行軸駆動手段２５は、第２偏差量算出手段９か
らの出力に応じて走行軸を駆動し、第２現在値検出手段
２１はこの走行軸駆動手段２５の移動量を前記第２偏差
量算出手段９にフィードバックする。これによって第２
偏差量算出手段９は駆動演算手段２から出力された移動
量から前記フィードバックされた移動量を差引いて偏差
量を演算し、その偏差量に応じた速度で走行軸駆動手段
２５を作動させる。

そして、停止状態検出手段２によって走行軸の停止状態
が検出されると、分割壁演算手段１２は第２偏差致演算
手段９から停止時における現在位置と目標位置との偏差
量を入力し、この偏差量に基づいて各駆動軸の移動量を
演算してその演算結果を第１偏差址算出手段８に出力し
、各軸駆動手段１５は前述したように、第１偏差景算出
手段８からの出力に応じて各関節軸を駆動し、第１現在
値検出手段１１はこの各軸駆動手段１５の移動量を前記
第１偏差量算出手段８にフィードバックする。これによ
って第１偏差量算出手段８は駆動演算手段２から出力さ
れた移動量から前記フィードバックされた移動量を差引
いて偏差量を演算し、その偏差量に応じた速度で各軸駆
動手段１５を作動させる。

したがって、走行軸の停止位置に誤差が生じても、その
誤差を補正すべく各駆動軸が移動することになり、走行
軸の停止位置如何に拘らずに常に所望の位置での作業を
行うことができることになる。

（実施例） 以下に本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。

第２図は、本発明に係るロボットの制御装置の概略構成
図である。

制御装置１は、ロボット１０全体の制御（速度指令、移
動量指令１移動方向指令等）を行なう駆動演算手段及び
停止状態検出手段としてのＣＰＵ２と、ロボット１０の
溶接ポイントや停止位置く目標値）等を記憶するメモリ
３と、ＣＰＵ２から出力されるロボット１０の各関節軸
に関するデータ、走行軸に関するデータを夫々Ｄ／Ａ変
換するロボット関節軸Ｄ／Ａ変換器４．走行軸Ｄ／Ａ変
換器５と、これらの変換器４．５に夫々接続されたアン
プ６．７とを有し、ＣＰＵ２は、メモリ３に記憶されて
いる上記したような溶接に関するデータに基づいて、ロ
ボットの各関節軸及び走行軸の移動量及び移動方向など
を演算し、その演算結果をロボット関節軸Ｄ／Ａ変換器
４．走行軸Ｄ／Ａ変換器５に出力する。ロボット関節軸
Ｄ／Ａ変換器４．走行軸Ｄ／Ａ変換器５はこの演算結果
を受けて、この演算結果をアナログ量に変換してアンプ
６．７に出力することになる。

このアンプ６は、ロボット１０の各軸を駆動する図示し
ないモータに、アンプ７は、ロボット１０の走行軸を駆
動するモータ２０に接続され、ロボット１０の各関節軸
及び走行軸はこのアンプ６゜７の出力に基づいて駆動さ
れる。尚、ロボット関節軸Ｄ／Ａ変換器４．アンプ６、
ロボット１０の各関節軸を駆動するモータによって各軸
駆動手段が構成され、走行軸Ｄ／Ａ変換器５．アンプ７
゜モータ２０によって走行軸駆動手段２５が構成されて
いる。

また、ロボット関節軸Ｄ／Ａ変換器４及びアンプ６は、
各関節軸毎に個々に設けられており、例えば、関節軸が
４軸あれば、ロボット関節軸Ｄ／Ａ変換器４及びアンプ
６はそれぞれ４台づつ設けられていることになる。

さらに、ロボット１０の各関節軸の移動量を検出する第
１現在値検出手段としてのエンコーダ１１は、第１偏差
量算出手段としてのロボット関節偏差量算出部８に接続
され、これによってＣＰＵ２から出力された各関節軸毎
の目標値と現在値との偏差量が算出される。また、走行
軸の移動量を。

検出する第２現在値検出手段としてのエンコーダ２１は
、第２偏差量算出手段としての走行軸偏差算出部９に接
続され、これによってＣＰＵ２から出力された走行軸の
目標値と現在値との偏差量が算出される。さらに、ＣＰ
Ｕ２とロボット関節軸Ｄ／Ａ変換器４には、分割量演算
手段と°しての走行軸偏差分割回路１２が接続され、こ
の走行軸偏差分割回路１２には、設定器１３が接続され
、この走行軸偏差分割回路１２によって演算される分割
値が任意に設定される。この設定器１３は、走行軸偏差
分割回路１２に分割すべき量を作業者が任意に設定する
設定器である。また、走行軸偏差分割回路１２は、走行
軸偏差量算出部９によって算出された偏差量の一部（分
割量）を、ロボット関節軸Ｄ／Ａ変換器４に出力するも
のである。

このように構成された本発明のロボットの制御装置は、
概略以下に記すような動作をする。

例えば、ＣＰＵ２は、ロボッ小１０がＡ地点からＢ地点
に移動して溶接作業を行なう指令を受けると、ＣＰＵ２
はメモリー３からティーチデータを入力し、走行軸Ｄ／
Ａ変換器５にそのデータ（Ａ地点からＢ地点に移動距離
に応じたパルス数）を出力し、アンプ７はこのデータに
基づいてモータ２０を駆動させる。、このモータ２０の
作動に伴なってエンコーダ２１からパルスが出力され、
このパルスは走行軸偏差算出部９に送られ、走行軸偏差
算出部９では、ＣＰＵ２がティーチデータに基づいて出
力したパルス数からこのエンコーダ２１から出力された
パルスを減算し、走行軸が目標となる位置に到達したか
否かの判断をすることになる。また、走行軸偏差算出部
９はその減算結果をＣＰＵ２に出力し、ＣＰＵ２は、こ
の減算結果を走行軸Ｄ／Ａ変換器５に出力することにな
る。

そして、ＣＰＵ２が走行軸偏差算出部９を介して走行軸
が停止状態にあることを検出すると、ＣＰＵ２は、走行
軸偏差算出部９に残存しているパルス数から走行軸の目
標位置に対する偏差を算出し、走行軸分割回路１２はこ
の偏差を〜設定器１３によって設定された分割量だけロ
ボット関節軸Ｄ／Ａ変換器４に出力する。これにより、
ロボット１０の各関節軸はこの分割量ζ対応する分だけ
アンプ６によって駆動され、第２図のように、走行軸の
偏差がアームの移動によって補正され、規定の位置に溶
接作業を行なうことができることになる。

次に、第３図の動作フローチャートに基づいて本発明の
ロボットの制御装置をさらに詳細に説明する。

このロボットの関節軸に関する制御についてのほとんど
の部分は従来の制御と全く同一である。

まず、ＣＰＵ２は次の目標値を、（モリ３に記憶されて
いるティーチデータを読込み、この目標値に関するデー
タを選択して各関節軸の予想速度指令を算出する（ステ
ップ１，２）。次に、ＣＰＵ２は、所定時間毎の速度指
令を算出し、この算出された速度指令に基づいて作業を
行なう部位のＸ。

Ｙ、Ｚ方向成分の速度指令を算出する（ステップ３．４
〉。そして、この算出したｘ、ｙ、ｚ方向成分の速度指
令に基づいて各軸毎の速度指令を算出し、ＣＰＵ２は、
この算出結果をロボット関節軸Ｄ／Ａ変換器４に出力し
、これがＤ／Ａ変換された後アンプ６に出力されてロボ
ット１０の各関節軸毎に設けられている夫々のモータを
駆動する（ステップ５）。そして、この夫々のモータに
はそのモータの移動量を検出するエンコーダ１１が接続
されているが、ＣＰＵ２は、これらのエンコーダ１１の
検出値をロボット関節偏差算出部８を介してフィードバ
ックし、目標値と現在カウント値との偏差を演算しつつ
、ステップ３からステップ６までの処理を偏差が０にな
るまで行なう（ステップ６）。

以上の処理によって、ロボット１０の各関節軸の移動速
度の演算と、位置設定の演算を行なっていることになる
。

また、走行軸の制御は、次のようにして行なわれる。

ＣＰＵ２は次の目標値をメモリ３に記憶されているティ
ーチデータから読込み、移動方向転換判別処理、即ち、
走行軸が停止状態にあるかどうかの判別を行なう。この
判別はエンコーダ２１がらパルスが出力されているか否
かを判断することによって行なわれる（ステップ１０．
１１＞。次に、ＣＰＵ２は、走行軸の位置偏差分をロボ
ットの各関節軸に分割処理するモードが選択（このモー
ドの選択は、設定器１３によって成されると考えて良い
。）されているか否かの判断をしくステップ１２）、こ
のモードが選択されていなければ、次に、ＣＰＵ２は、
この目標値に関するデータを選択して各関節軸の予想速
度指令を算出する所定時間毎の速度指令を算出し、この
算出結果を走行軸Ｄ／Ａ変換器４に出力し、これがＤ／
Ａ変換された後アンプ７に出力されてロボット１０の走
行軸を駆動するモータ２０を駆動する（ステップ１３゜
１４）。モータ２０にはそのモータ２０の移動量を検出
するエンコーダ２１が接続されているが、ＣＰＵ２は、
これらのエンコーダ２１の検出値をフィードバックし、
目標値と現在カウント値との偏差を演算しつつ、ステッ
プ１４からステップ１５までの処理を偏差が０になるま
で行なう（ステップ１５）。ステップ１２において走行
軸の位置偏差分をロボットの各関節軸に分割処理するモ
ードが選択されている場合には、ＣＰＵ２は設定器１３
によって設定された分割型を設定しくステップ１６）、
もしも走行軸の停止位置に偏差が生じた場合には、ＣＰ
Ｕ２は走行軸偏差算出部９の偏差量に基づいてロボット
１０の関節のＸ軸方向の偏差を演算し、その演算値をロ
ボット関節軸Ｄ／Ａ変換器４に出力し、ロボット１０の
アームを所定角度移動させて走行軸に生じた偏差量を補
正することになる（ステップ１７）。

このように、走行軸系で生じた誤差をロボットの関節軸
系で補正するよう（こすれば、走行軸のズレによるロボ
ット手首の法線ベクターを理想的なベクタ一方向に合わ
せることができる。

また、この他の実施例としては、設定器１３によって設
定する分割量は、各関節軸毎にパラメーターとして設定
することも考えられる。このようにすれば、ロボット関
節軸の補正追従度及び精度を可変とすることができ、走
行軸のキザミ時間の変更を可変とすることができ、さら
に良好な制御特性を与えることができる。

なお、以上の実施例においては、走行軸がＸ軸方向に移
動可能となっているものを例示したが、Ｙ方向に移動可
能な走行軸を有するロボットにおいても適用可能である
のはもちろんである。

［発明の効果］ 以上の説明により明らかなように、本発明によれば、走
行軸における停止位置の誤差をロボットの各関節軸を動
かすことによって補正し得るようにしたので、作業精度
を向上させることができるとともに、走行軸の移動方向
転換部分でも作業が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係るロボットの制御装置のブロック
図、第２図は、・本発明に係るロボットの制御装置の概
略構成図、第３図は、本発明に係るロボットの制御装置
の動作フローチャート、第４図は、従来のロボットの制
御装置の概略構成図、第５図は、従来のロボットの制御
装置の動作フローチャート、第６図は、従来のロボット
の制御装置の動作説明に供する図である。 １・・・制御装置、 ２・・・ＣＰＵ（駆動演算手段、停止状態検出手段〉３
・・・メモリ、 ４・・・ロボット関節軸Ｄ／Ａ変換器（各軸駆動手段）
、 ５・・・走行軸Ｄ／Ａ変換器（走行軸駆動手段）、６・
・・アンプ（各軸駆動手段）、 ７・・・アンプ（走行軸駆動手段）、 ８・・・ロボット関節偏差算出部（第１偏差量算出部）
、 ９・・・走行軸偏差算出部（第２偏差量算出部）、１１
・・・エンコーダ（第１現在値検出部）、１２・・・走
行軸偏差分割回路（分割量演算手段）２０・・・モータ
（走行軸駆動手段）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ロボットの走行軸及び各関節軸の夫々の移動量及び移動
   方向をチィーチングデータに基づいて演算する駆動演算
   手段と、 前記ロボットの各関節軸を駆動する各軸駆動手段と、 当該各軸駆動手段の移動量により前記ロボットの各関節
   軸の現在値を検出する第１現在値検出手段と、 前記駆動演算手段によって演算された各関節軸の移動量
   と当該第１現在値検出手段から出力される現在値との偏
   差量を算出する第１偏差量算出手段と、 前記ロボットの走行軸を駆動する走行軸駆動手段と、 当該走行軸駆動手段の移動量により前記ロボットの走行
   軸の現在値を検出する第２現在値検出手段と、 前記駆動演算手段によって演算された走行軸の移動量と
   当該第２現在値検出手段から出力される現在値との偏差
   量を算出する第２偏差量算出手段と、 前記ロボットの走行軸が停止したことを検出する停止状
   態検出手段と、 当該停止状態検出手段によって前記ロボットの走行軸の
   停止が検出された場合には、前記第２偏差量算出手段に
   おける偏差量に基づいて、前記第１偏差量算出手段に与
   えるべき偏差量を演算する分割量演算手段とを有するこ
   とを特徴とするロボットの制御装置。