JPH0424809A

JPH0424809A - ロボット制御装置

Info

Publication number: JPH0424809A
Application number: JP12964090A
Authority: JP
Inventors: Hidetoshi Nogo; 野吾　英俊; Nobuhiko Onda; 信彦恩田; Akihiko Yabuki; 彰彦矢吹; Mikine Katsukura; 勝倉　幹根
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1990-05-20
Filing date: 1990-05-20
Publication date: 1992-01-28

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】〔概要〕ロボット制御装置に関し、直線移動の移動時間あるいは速度が指示されなくても、
最短時間内で移動する速度カーブを自動作成し、速度制
御することを目的とし、移動目標位置の指示に対応して
現在位置から当該移動目標位置に移動させる移動距離ｌ
が、予め記憶したロボットの最大速度ｖｍおよび最大加
速度ａをもとに計算した当該最大速度Ｖ、に到達して減
速するに要する最小の距離ｌｃよりも小さいときに加減
速時間ｔおよび全体の移動時間Ｔをｔ　＝　（／　／２
）　ｒ′ｚＴ＝２ｔとして求め、一方、上記移動路Ｍ１が、上記距離ｆｉｃよりも大きい
ときに加減速時間ｔおよび全体の移動時間Ｔをｔ　＝ｖ　ｍ　／　ａＴ＝　＜１−１ｔ　）／ｖ、＋２　ｔとして求め、これら求めた加減速時間ｔおよび全体の移
動時間Ｔをもとに各時間における速度を制御するように
構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、ロボット制御装置に関するものである。

〔従来の技術と発明が解決しようとする課題〕空間上で
関節型のロボットアームを移動させる場合、その軌跡が
人間に分り易いように、関節座標でなく、直交座標系で
直線移動による指令を与えることが多い。このような直
線移動を指令する場合、目標位置と移動速度、あるいは
目標位置と移動時間を与えることにより、途中の移動ベ
クトルを計算する。そして、滑らかな移動を行うために
、第４図に示すように、時間ごとの速度曲線を設定し、
ロボットアームを直線移動させるようにしている。

ここで、目標位置と移動時間が指示された場合、第４回
速度カーブの面積が移動距離となり、かつ時間が設定値
となるように、加減速時間を計算する。例えば加速度を
ａ、移動距離をｌ、移動設定時間をＴ、とすると、加速
時間＝減速時間＝ｔは、式（３）のように求められる。

Ａ’＝ｖＴ、−ｖｔ・・・・・・・・・・・・（１）ｖ
＝ａ　ｔ・・・・・・・・・・・・・・・・（２）より
、ｔ＝１／２　　（ＴＳ　−（Ｔｓ　”−４Ｊ／ａ）””
　）・・・・・・・・・・・　・　・・・・・・・・・
（３）また、目標位置と移動速度が指示された場合、同
様に、加速時間−減速時間＝ｔ、移動時間Ｔは、式（４
）、（５）のように求められる。

ｔ　＝　ｖ　／　ａ・・・・・・・・パ・・・・・・（
４）Ｔ　＝　Ｊ　／　ｖ　＋　ｖ　／　ａ・・・・・・
・・・・・（５）ロボ７）は、直線移動で出し得る最大
加速度および最大速度が、サーボ系によって制限されて
いる。加速度は、最大加速度を用いるとして、速度が最
大速度を超えないように指令を行う必要がある。従来、
最短時間で移動を指令するために、徐々に速度を上げて
計算を繰り返し行い、エラーを生じない範囲で上記式（
３）、（５）などの値を求めて指令しなければならない
という問題があった。

本発明は、直線移動の移動時間あるいは速度が指示され
なくても、最短時間内で移動する速度カーブを自動作成
し、速度制御することを目的としている。

〔課題を解決する手段〕

第１図を参照して課題を解決する手段を説明する。

第１図において、演算部３は、目標位置に移動させる移
動距離ｌが、予め記憶したロボット９の最大速度ｖｍお
よび最大加速度ａをもとに計算した当該最大速度ｖｍに
到達して減速するに要する最小の距ｊ！！！！、ｃより
も小さいときおよび大きいときの加減速時開ｔおよび全
体の移動時間Ｔをそれぞれ求るものである。

記憶部４は、ロボット９の最大加速度ａおよび最大速度
Ｖヨなどを記憶するものである。

〔作用〕

本発明は、第１図に示すように、演算部３が移動目標位
置の指示に対応して現在位置から当該移動目標位置に移
動させる移動路ｊ１１を求め、記憶部４に予め記憶され
ているロボット９の最大速度ｖ１および最大加速度ａを
もとに計算した当該最大速度ｖｍに到達して減速するに
要する最小の距離１ｃよりも小さいときに加減速時間ｔ
および全体の移動時間Ｔをｔ＝　＜１／ａ）Ｉ／２Ｔ＝２ｔとして求め、一方、移動距離ｌが上記距離１よりも大きいときに加減
速時間ｔおよび全体の移動時間Ｔをｔ−Ｖ　＠　　／　
ａＴ＝　　＜１−１ｃ　）／ｖ、＋”ｌ　ｔとして求め、
これら求めた加減速時間ｔおよび全体の移動時間Ｔをも
とに各時間におけるロボット９の速度を制御するように
している。

従って、移動目標位置の指示に対応して、たとえ移動時
間あるいは速度が設定されなくても、最短時間内で移動
する速度カーブを自動的に作成し、速度制御することが
可能となる。

〔実施例〕

次に、第１図から第３図を用いて本発明の１実施例の構
成および動作を順次詳細に説明する。

第１図において、制御装置１は、ロボット９を制御する
ものである。

パラメータ入力部２は、コンソール７を制御して各種デ
ータ、パラメータを取り込んだり、取り込んだコマンド
を解析したりなどするものである。

演算部３は、目標位置を指定した移動指示（移動指令）
に対応して、加減速時間ｔおよび全体の移動時間Ｔなど
を演算して求めるものである（第２図を用いて後述する
）。

記憶部４は、ロボット９の最大速度ｖ１、最大加速度ａ
、パラメータなどを予め記憶するものである。

コントローラ入力部５は、ロボット９の現在の座標値を
サーボコントローラ８から取り込むものである。

コントローラ出力部６は、演算部３によって計算して求
めた加減速時間ｔおよび全体の移動時間Ｔなどをもとに
、ロボット９を速度制御するための切り換え時間、加速
度、方向ベクトルなどをサーボコントローラ８に通知す
るものである。

コンソール７は、ＣＲＴ、キーボードなどから構成され
るものである。

サーボコントローラ８は、コントローラ出力部６から指
令されたデータをもとに、座標演算、サーボ演算などし
、ロボット９を速度制御などするものである。

ロボット９は、駆動源であるモータ、駆動された位Ｗ（
角度）を測定するエンコーダなどから構成されるもので
ある。

次に、第２図を用いて加減速時間ｔおよび全体の移動時
間Ｔついて詳細に説明する。

第２図（イ）は、１＝１．ｃのときの速度カーフを示す
。これは、ロボット９のノ＼ンドを目標位置に移動させ
るコマンド例えばｍｏｖｅ　　ｘ、ｙ、、ｚ、θ・・・・・・・・ａυが
第１図パラメータ入力部２によって取り込まれた場合、
演算部３が現在位置から目標位置までの距離ｌを求め、
このＥが、記憶部４に予め記憶させておいたロボット９
の最大速度ｖｍおよび最大加速度ａをもとに計算した当
該最大速度Ｖ、に到達して減速するに要する最小の距離
１ｃに等しい場合の速度カーブ例を示す、この速度カー
ブは、１＝ａｔ”　　・・・・・・・・・・・・・・・
叩ｖ、＝ａｔ・・・・・・・・・・・・・・・０より、れ＝ｌ　＝ｖ　＠　”　／　ａ・・・・・・・・・・（
ロ）Ｔ　＝　２　ｔ　＝　２　Ｖ　＠　／　ａ・・・・
・・・・・・（へ）として求める。

第２図（ロ）は、Ｚ＞Ｘｃのときの速度カーブを示す。

これは、演算部３が現在位置から指定された目標位置ま
での距離ｌを求め、このｌが、ロボット９の最大速度ｖ
ｍおよび最大加速度ａをもとに計算した当該最大速度Ｖ
ヨに到達して減速するに要する最小の距１ｉ［ｆｃより
も大きい場合の速度カーブ例を示す。この速度カーブは
、ｔ＝ｖ、／ａ・・・・・・・・・・・・・・０ｅＴ＝
（ｌ−Ｉｔｃ）／ｖ１＋２ｔ・・・・・・αηｖ＝ｖ、
　　・・・・・・・・・・・・・・・・（１ｍとして求
める。ここで、０からｔの間、最大の加速度ａで加速し
、ｔから（Ｔ−ｔ）の間、最大速度Ｖ、の定速で移動し
、（Ｔ−ｔ）からＴの間、最大加速度ａで減速し、目標
位置に到達する。

第３図（ハ）は、ｌ＜Ｉｔｃのときの速度カーフを示す
、これは、演算部３が現在位置から目標位置までの距離
Ｅを求め、このｌがロボット９の最大速度ｖｍおよび最
大加速度ａをもとに計算した当該最大速度Ｖ、に到達し
て減速するに要する最小の距離１ｃよりも小さい場合の
速度カーブ例を示す。この速度カーブは、１＝ａ　ｔ”　　・・・・・・・・・・・・・・・亜よ
り、ｔ　＝（Ｚ　／　ａ　）　ｌ　／　２　　・・・・・・
・・・・・０匂Ｔ＝２　ｔ＝２　　（ｊ！／ａ）　””
　　−・・・・・・ｔ２＠ｖ＝ａｔ＝　（ａｌｌ）””
　　−・・−−−−−（２１）として求める。ここで、
０からｔの間、最大の加速度ａで加速し、最大の速度Ｖ
、に到達しないうちに、ｔからＴの間、最大の加速度ａ
で減速し、目標位置に到達する。

次に、第３図フローチャートに示す順序に従い、第１図
構成の動作を詳細に説明する。

第３図において、■は、コマンド入力する。これは、第
１図コンソール７などから目標位置に移動させるコマン
ド、例えばｍｏｖｅ　　Ｘ％Ｙ％Ｚ％　θ を入力する。

■は、時間設定有りか否かを判別する。これは、■で入
力されたコマンドのパラメータに、現時間から目標位置
に到達する時間Ｔ、の設定が有りか以下を判別する。Ｙ
ＥＳの場合には、現時間から目標位置に到達する時間Ｔ
、の設定があったので、加減速時間ｔを下式によって求
める。

ｔ＝１７２　　（Ｔ−（Ｔ２−４４！／ａ）””　）・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（２２）［相
］は、移動路Ｈｐ、を計算する。これは、現在位置（Ｘ
Ｆ　、Ｙｐ　、Ｚｐ　）から移動指示された目標位ｆ　
（Ｘ、　、Ｙ、、Ｚ、）までの距離ｌを下式（２３）で
計算する。

１＝　（（Ｘａ　　Ｘｐ）２＋　（Ｙ４　　Ｙｐ）ｚ＋
（ｚａ−ｚｐ）”）直″・・・・・・・・（２３）［相
］は、１＜Ｉｔｃを判別する。ＹＥＳの場合には、［相
］で第２図（ハ）で説明した加減速時間ｔおよび全体の
時間Ｔを＠に示すように求める。一方、ＮＯの場合には
、０で第２図（ロ）で説明した加減速時間ｔおよび全体
の時間ＴをＯに示すように求める。

［相］は、■、［相］、Ｏでそれぞれ求めた加減速時間
ｔおよび全体の時間Ｔなどをもとにコントローラにロボ
ット９を速度制御するように指令する。これにより、目
標位置まで最短時間で到達するように速度制御される。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、移動目標位置の
指示に対応して、たとえ移動時間あるいは速度が設定さ
れなくても、最短時間内で移動する速度カーブを自動的
に作成し、速度制御する構成を採用しているため、作業
時間における移動時間を常に最小の値にすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例構成図、第２図は本発明の動
作説明図、第３図は本発明に係る切り換え時間計算フロ
ーチャート、第４図は速度カーブ例を示す。図中、２はパラメータ入力部、３は演算部、４は記憶部
、６はコントローラ出力部、７はコンソール、８はサー
ボコントローラ、９はロボットを表す。

Claims

【特許請求の範囲】移動目標位置の指示に対応して現在位置から当該移動目
標位置に移動させる移動距離ｌが、予め記憶したロボッ
トの最大速度ｖ＿ｍおよび最大加速度ａをもとに計算し
た当該最大速度ｖ＿ｍに到達して減速するに要する最小
の距離ｌ＿ｃよりも小さいときに加減速時間ｔおよび全
体の移動時間Ｔをｔ＝（ｌ／ａ）＾１＾／＾２Ｔ＝２ｔとして求め、一方、上記移動距離ｌが、上記距離ｌ＿ｃよりも大きい
ときに加減速時間ｔおよび全体の移動時間Ｔをｔ＝ｖ＿ｍ／ａＴ＝（ｌ−ｌ＿ｃ）／ｖ＿ｍ＋２ｔとして求め、これら求めた加減速時間ｔおよび全体の移
動時間Ｔをもとに各時間における速度を制御するように
構成したことを特徴とするロボット制御装置。