JPH083739B2 - ロボットの速度プログラム決定方法 - Google Patents

ロボットの速度プログラム決定方法

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JPH083739B2
JPH083739B2 JP63208918A JP20891888A JPH083739B2 JP H083739 B2 JPH083739 B2 JP H083739B2 JP 63208918 A JP63208918 A JP 63208918A JP 20891888 A JP20891888 A JP 20891888A JP H083739 B2 JPH083739 B2 JP H083739B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は産業用ロボットの動作制御方法に係り、特に
加減速動作の省略方法を工夫することによりサイクルタ
イムの短縮を図る速度プログラム決定方法に関する。
〔従来の技術〕
一般にロボットの加減速制御を行う場合は、選択され
た速度プログラムにもとづいて演算された単位時間当り
の移動量を表す位置指令信号を、ソフトウェアフィルタ
で処理した後、位置制御ループの位置指令信号としてロ
ボットアーム各軸のサーボコントロール部に入力してい
る。
このため、速度プログラムにおける速度に急激な変化
があっても、ロボットの加減速時の振動はソフトウェア
フィルタの作用によりある程度緩和される。したがっ
て、速度がある程度低い場合は、加減速付きの速度プロ
グラムを使用しなくても実用上支障となる振動は発生し
ない。
このため従来オペレータが設定した指定速度が予め設
定された所定の速度より低い場合は、速度一定のプログ
ラムを選択し、加減速を省略することによりサイクルタ
イムの短縮を図ってした。すなわち、定速度プログラム
のときの許容最大速度として予め設定された基準速度
(以下単に基準速度と言う)より指定速度が低い場合
は、指定速度を速度指令とする定速度プログラムを選択
し、逆に指定速度が基準速度より高い場合は指定速度を
速度の上限とする加減速付きの速度プログラムを選択し
ていた。
〔発明が解決しようとする問題点〕
このように、従来技術では単に指定速度の基準速度に
対する大小判定のみで定速度プログラムか加減速付きの
速度プログラムかを選択していた。
すなわち,基準速度に対する指定速度の大きさの程度
や、ロボットが移動しようとする2点間の移動量は全く
考慮されていなかった。
たとえば、オペレータが設定する指定速度が基準速度
より大きいが基準速度に近い場合は、加減速を行うため
かえって基準速度による定速度プログラムより移動時間
が長くなる。また、指定速度が基準速度より十分大きい
ときは、移動する2点間の移動量が小さい区間では、指
定速度で移動するほうがかえって移動時間が長くなると
いう不具合があった。
前者の不具合は、指定速度が基準速度に近似する場合
を考えると、加減速付き速度プログラムのほうが基準速
度による定速度プログラムより減速期間分だけ時間が長
くなることから理解される。後者の不具合については第
3図、第4図を参照ながら更に詳述する。
第3図は、移動時間Tとロボットアームの先端が移動
する2点間の距離Lとの関係を表す図で、直線Aおよび
曲線Bは、それぞれ定速度プログラムおよび加減速付速
度プログラムの場合を表している。
この図で、点Q3は距離L2のとき定速度プログラムに
よる移動時間と加減速付速度プログラムの移動時間が等
しいT3になる点である。また、距離L3では点Q4、Q5
に対応する時間T4、T5が表すように加減速付速度プロ
グラムの移動時間のほうが短い。ところが、距離がL2
より短い場合、例えば距離L1では点Q1、Q2に対応す
る時間T1、T2が表すように加減速付速度プログラムの
移動時間のほうが長くなっている。
以上の関係を時間と速度について図示したのが第4図
で、Vsは基準速度、Vcは指定速度、aは加速度、bは
減速度である。第4図(a)は、定速度プログラムと加
減速付速度プログラムの移動時間が等しくなる場合で、
第3図の距離L2に対応している。第4図(b)は、加
減速付速度プログラムの移動時間のほうが短くなる場合
で、第3図の距離L3に対応している。逆に第4図
(c)は、加減速付速度プログラムの移動時間のほうが
長くなる場合で、第3図の距離L1に対応している。
第4図(c)の例としてロボットの作業点間距離の短
いスポット溶接を挙げると、作業点間を出来るだけ短時
間で移動させたいため、指定速度Vcは高速に設定され
るが、オペレータのねらいとは逆にサイクルタイムが長
くなってしまう場合があった。
例えば、第5図のように、ロボットのアームの先端が
プログラムされた点(プログラム点)P1から順次P2
3・・・P71の各点を移動しながらスポット溶接作業
をする場合を考える。
1からP4までの各点間距離が長いところは第4図
(b)のケースとなるので指定速度Vcを基準速度Vs
り高く設定しても問題ないが、P4からP7までのように
各点間距離が短い区間では、指定速度Vcを高くすると
第4図(c)のケースとなり、ねらいどうりに移動時間
は短縮されない。
そこで本発明は、オペレータが指定速度を基準速度よ
り高い値に設定すれば、指定速度が基準速度に近い値で
ある場合や、プログラム点間の移動量が短い場合でも、
必ず最短の移動時間を実現するロボットの速度プログラ
ム決定方法を提供することである。
〔問題点を解決するための手段〕
上記問題点を解決するために、本発明では以下に述べ
る特徴を有する速度プログラム決定方法を用いる。
すなわち、本発明における速度プログラム決定方法
は、アームの先端を予め設定された複数の点列からなる
プログラム点に移動して作業を行う多軸ロボットの各軸
の回転速度またはアームの先端の移動速度についての速
度プログラムを制御する装置であって、定速度プログラ
ムとして許容される最大速度を基準速度として予め設定
し、移動速度として設定された指定速度と前記基準速度
との大小判別に基づいて定速度プログラムか加減速付速
度プログラムかを選択するようにしたものにおいて、前
記指定速度が前記基準速度より大なる場合、前記指定速
度を速度の上限として予め設定された加減速度で前記2
つのプログラム点間を移動させる時の分割数NA(後
出)と、加減速を行わず前記基準速度で前記2つのプロ
グラム点間を移動させる時の分割数NNA(後出)とを予
め計算して比較し、分割数NNAが小さい場合は基準速度
を指令値として前記2つのプログラム点間を移動させ、
分割数NAが小さい場合は前記指定速度を速度の上限と
する加減速付速度プログラムで前記2つのプログラム点
間を移動させることを特徴とする。
〔作用〕
上記手段により,オペレータが指定速度を判定基準速
度より高い値に設定すれば、指定速度が基準速度に近い
値である場合や、プログラム点間の移動量が小さい場合
でも、つねに最短時間となる速度プログラムを自動的に
選択することになるので、オペレータの意図に反するこ
となくロボットの移動時間が短くなり、サイクルタイム
が短縮される。
〔実施例〕
以下具体的実施例を参照しながら本発明について詳述
する。
第1図は、本発明によるロボットの速度プログラム決
定方法の具体的実施例を示す制御系のブロック図で、ロ
ボット軸は代表として一軸のみを図示している。第2図
は速度プログラム決定部の処理フローである。
第1図において、1はロボットの軸を駆動するサーボ
モータ、2は入力信号である位置指令に応じてサーボモ
ータを制御するサーボコントロール部、3はロボットの
制御装置、4〜10は制御装置内部のソフトウエア機能の
一部を表している。4は予めプログラムされた位置デー
タを格納するユーザプログラム格納部、5はインタープ
リタ部、6は動作制御演算部、7は速度プログラム決定
部、8は補間演算部、9は位置指令演算部、10はソフト
ウェアフィルタ部である。11、12はロボット制御装置の
制御クロック(例えば12msのクロック)周期間の移動量
を表す位置指令信号である。
以上の構成のロボット制御装置において、アームの先
端を第5図に示すプログラム点P1からP2まで移動させ
るに際し、移動開始前に第1図の速度プログラム決定部
で行う演算処理について、第2図(a)、(b)のフロ
ーチャート、第6図(a)、(b)、第7図(a)、
(b)、(c)を参照しながら説明する。P2以降の移
動についても以下の説明は同様である。
ここで、演算処理の各ステップの説明に入る前に前提
条件を挙げておく。
第1図にはロボットの代表軸として1軸のみを図示し
ているが、以下の説明では6軸のロボットを例に挙げて
いる。
また、「発明が解決しようとする問題点」では、アー
ム先端が2点間を直線補間して移動するときの先端の移
動速度プログラムについて説明したので、移動量は距離
L、移動速度は速度Vで表した。以下の実施例ではジョ
イント動作に於ける各軸の回転速度プログラムについて
説明する。
直線補間動作がアームの先端の動きを規制する動作で
あるのに対し、ジョイント動作はロボットの各軸の動き
を規制する動作である。
したがって、ジョイント動作では、2点間の移動量は
各軸の回転量、移動速度は回転速度(例えば角速度)で
表わされるが、以下の実施例では、回転動作に関する移
動量、速度、加速度、減速度は単に移動量、速度、加速
度、減速度と表現している。すなはち、点P1、P2の位
置をそれぞれロボットアーム各軸の基準角度からの回転
角度θ1i(i=1〜6)、θ2i(i=1〜6)とする
と、2点間の移動量はθ2i−θ1i(i=1〜6)とな
り、これをdθiで表し、基準速度、指定速度、加速
度、減速度はそれぞれWs、Wc、α、βで表すことにす
る。
さらに、時間はロボット制御装置の制御クロックを基
準として制御クロック数(以下分割数という)で表し、
移動量dθiの単位はパルス数、速度の単位は1制御ク
ロック当りのパルス数、加速度の単位は1制御クロック
当りの速度変化のパルス数で表す。
前記速度プログラム決定部における演算処理は、以下
のステップ番号(1)〜(3.6)に従って行われる。各
ステップ番号(1)〜(3.6)は、第2図のフローチャ
ートに於ける各ステップ番号(1)〜(3.6)に対応し
ている。
(1)2点P1、P2間の各軸の移動量(回転量)dθi
(i=1〜6)を求める。
dθi=θ2i−θ1i(i=1〜6) (2)加減速動作を行わず基準速度Wsで移動する場合
の2点P1、P2間の分割数NNA(最大値)を求める。
NA=max〔dθi/Ws〕(i=1〜6) (3)指定速度Wcを速度の上限として加減速動作して
移動する場合の2点P1、P2間の分割数NAを以下のス
テップ(3.1)〜(3.3)により求める。
(3.1)加減速動作を行わず指定速度Wcで移動する場合
の2点P1、P2間の分割数NN(最大値)を求める。
N=max〔dθi/Wc〕(i=1〜6) (3.2)加減速のみで定速度区間がない速度プログラム
の場合について、ピーク速度WP、加速区間及び減速区
間の分割数N1、N3を求める。
c・NN=α・N1 2/2+β・N3 2/2 Wp=α・N1 α・N1=β・N3 以上により 3=α・N1/β WP=α・N1 となる。
(3.3)指定速度Wcとピーク速度WPを比較し、Wcの方
が大きければ、指定速度Wcを速度の上限として加減速
動作をしながら2点間を移動する場合の全分割数N
Aは、 NA=N1+N3 とする。
第6図(a)は、前記ステップ(3.1)(3.2)におけ
る速度と分割数の関係を図示したものである。
(3.4)指定速度Wcとピーク速度WPを比較し、Wcの方
が小さければ、加速区間、定速度区間、減速区間それぞ
れの分割数N1、N2、N3を次のようにして求め、その
結果から全分割数NAを求める。
α・N1=Wc ∴N1=Wc/α β・N3=Wc ∴N3=Wc/β Wc・NN=α・N1 2/2+β・N3 2/2 +Wc・N2 ∴N2={Wc・NN−(α・N1 2 +β・N3 2)/2}/WcA=N1+N2+N3 第6図(b)は、前記ステップ(3.4)の関係を図示
したものである。
(3.5)分割数NAと分割数NAを比べてNAが大きけれ
ば、基準速度Wsにより加減速なしの動作を行う。
(3.6)分割数NAと分割数NAを比べてNAが小さければ
指定速度Wcを上限とする加減速動作を伴った速度プロ
グラムを実行する。
第7図は、前記ステップ(3.5)、(3.6)の具体例を
図示したものである。
第7図において、(a)、(b)、(c)いずれも指
定速度Wcが基準速度Wsより大きい場合を示している。
(a)は2点間の移動量が大きい場合で、加減速付動作
を行うほうが一定速度Wsによる動作より分割数が少な
い。(b)は2点間の移動量が小さい場合、(c)は指
定速度Wcとの基準速度Wsとが近い場合で、いずれのば
あいも加減速動作を行うとかえって分割数が大きくなる
ことを示している。
なお、実施例はジョイント動作で説明したが、各軸の
速度プログラムをアームの先端の速度プログラムに置き
換えれば、直線補間動作にも同様な事が当てはまる。
〔発明の効果〕
以上述べたように、本発明のロボットの速度プログラ
ム決定方法では、オペレータがロボットのアーム先端の
移動速度または各軸の回転速度として設定する指定速度
が、定速度プログラムおける許容最大速度として設定さ
れた基準速度より大きい場合でも、移動開始前に指定速
度を上限とする加減速付速度プログラムにより2点間を
移動させる場合の分割数NAを求め、これと基準速度に
よる定速度プログラムにより2点間を移動させる場合の
分割数NNとを比較し、分割数の少なくなるほうの速度
プログラムを選択するようにしている。
これにより、従来、単に指定速度と基準速度とを比較
して、指定速度が基準速度より大きければ機械的に加減
速付速度プログラムが選択されていた場合でも、第7図
(b)、(c)に示すごとく加減速付速度プログラムを
取らず、基準速度による定速度プログラムを選択するこ
とにより、NA‐NNAの分割数に相当する時間だけ移動
時間を短縮できるようになった。
このように本発明によれば、ロボットの作業点間をで
きるだけ短時間で移動させるために、オペレータが高速
の指定速度を設定すれば、必ず移動時間は最短となるの
で、サイクルタイムを短縮することができる。とくに、
点間距離の短かい作業点が多い用途(自動車の車体組立
におけるスポット溶接など)において有効である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例を示す制御系のブロック図、第
2図は実施例における速度プログラム決定部の処理フロ
ー、第3図は速度プログラムの違いにより移動時間と2
点間の距離との関係が異なることを示す図、第4図は第
3図の具体例を示す図、第5図はロボットの動作経路
図、第6図は分割数説明図、第7図は実施例における発
明の効果を示す図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】アームの先端を予め設定された複数の点列
    からなるプログラム点に移動して作業を行う多軸ロボッ
    トの各軸の回転速度またはアーム先端の移動速度に関す
    る速度プログラムを制御する方法であって、定速度プロ
    グラムとして許容される最大速度を基準速度として予め
    設定し、移動速度として設定された指定速度と前記基準
    速度との大小判別に基づいて定速度プログラムか加減速
    付速度プログラムかを選択するようにしたロボットの速
    度プログラム決定方法において、 前記指定速度が前記基準速度より大なる場合、前記指定
    速度を速度の上限として予め設定された加減速度で前記
    2つのプログラム点間を移動させる時の分割数NAと、
    加減速を行わず前記基準速度で前記2つのプログラム点
    間を移動させる時の分割数NNAとを予め計算して比較
    し、分割数NNAが小さい場合は前記基準速度を指令値と
    して前記2つのプログラム点間を移動させ、分割数NA
    が小さい場合は前記指定速度を速度の上限とする加減速
    付速度プログラムで前記2つのプログラム点間を移動さ
    せることを特徴とするロボットの速度プログラム決定方
    法。
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