JPH11143521A - 産業用ロボットの制御装置 - Google Patents
産業用ロボットの制御装置Info
- Publication number
- JPH11143521A JPH11143521A JP30901197A JP30901197A JPH11143521A JP H11143521 A JPH11143521 A JP H11143521A JP 30901197 A JP30901197 A JP 30901197A JP 30901197 A JP30901197 A JP 30901197A JP H11143521 A JPH11143521 A JP H11143521A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】各軸の最大速度を超えて動作不可能になる場合
を回避し、直線、円弧等の補間動作での移動時間の最短
化が可能なロボットの制御装置を提供する。 【解決手段】補間指令、動作速度、各軸教示位置等の教
示データを記憶する教示データ記憶部１１と、各軸の指
定速度のパラメータを記憶する手段１８と、教示データ
に基づき、動作位置を作成し、その際、速度比率１３を
乗じた速度で動作位置を作成する補間演算部１２と、前
記動作位置を各軸の動作位置に変換する逆変換部１４
と、前記各軸の動作位置から動作指令データを作成し、
サーボ駆動系に動作指令データを出力する動作指令デー
タ作成出力部１５と、各軸の動作指令を出力するタイミ
ングで、所定の補正値を各軸毎に計算する補正値演算部
１７と、前記計算した各軸毎の補正値の最小値を選択
し、その最小値と速度比率を乗じた値を、次回の速度比
率１３とする速度比率演算部１９とを備えた産業用ロボ
ットの制御装置。
を回避し、直線、円弧等の補間動作での移動時間の最短
化が可能なロボットの制御装置を提供する。 【解決手段】補間指令、動作速度、各軸教示位置等の教
示データを記憶する教示データ記憶部１１と、各軸の指
定速度のパラメータを記憶する手段１８と、教示データ
に基づき、動作位置を作成し、その際、速度比率１３を
乗じた速度で動作位置を作成する補間演算部１２と、前
記動作位置を各軸の動作位置に変換する逆変換部１４
と、前記各軸の動作位置から動作指令データを作成し、
サーボ駆動系に動作指令データを出力する動作指令デー
タ作成出力部１５と、各軸の動作指令を出力するタイミ
ングで、所定の補正値を各軸毎に計算する補正値演算部
１７と、前記計算した各軸毎の補正値の最小値を選択
し、その最小値と速度比率を乗じた値を、次回の速度比
率１３とする速度比率演算部１９とを備えた産業用ロボ
ットの制御装置。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、産業用ロボットの
制御装置に関するもので、更に詳しく言えば、制御軸の
いずれかの軸を各軸の動作指令を出力するタイミングで
指定速度のパラメータで動作することができる補間演算
制御機能を有する産業用ロボットの制御装置に関するも
のである。
制御装置に関するもので、更に詳しく言えば、制御軸の
いずれかの軸を各軸の動作指令を出力するタイミングで
指定速度のパラメータで動作することができる補間演算
制御機能を有する産業用ロボットの制御装置に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】多くの多関節ロボットは、各関節が回転
機構で構成される。この場合、各関節角の回転だけで所
定の位置から所定の位置へと直線や円弧等の補間動作を
姿勢を含めて制御することは、図２に示すように行われ
る。すなわち、教示データ記憶部２１に記憶されている
教示位置を、補間演算部２２で直線や円弧等の軌跡とな
るように動作速度を考慮しサンプリング周期毎の目標と
なる位置と姿勢を演算し、逆変換部２３で目標となる直
交座標系での位置と姿勢を関節座標系に座標変換（逆変
換）し、最後にセグメントデータ作成出力部２４で前回
の目標位置に対する関節座標データと差分（セグメント
データと称す）を作成して、サーボ駆動系２５に出力す
ることで補間動作を実現している。
機構で構成される。この場合、各関節角の回転だけで所
定の位置から所定の位置へと直線や円弧等の補間動作を
姿勢を含めて制御することは、図２に示すように行われ
る。すなわち、教示データ記憶部２１に記憶されている
教示位置を、補間演算部２２で直線や円弧等の軌跡とな
るように動作速度を考慮しサンプリング周期毎の目標と
なる位置と姿勢を演算し、逆変換部２３で目標となる直
交座標系での位置と姿勢を関節座標系に座標変換（逆変
換）し、最後にセグメントデータ作成出力部２４で前回
の目標位置に対する関節座標データと差分（セグメント
データと称す）を作成して、サーボ駆動系２５に出力す
ることで補間動作を実現している。
【０００３】補間演算の基本式を式（１）に示す。 Ｐ（ｋ）＝Ｐｓ＋（ｋ／Ｎ）×（Ｐｅ−Ｐｓ） ・・・・ （１） ただし、Ｐｓは始点位置を表すべクトル、Ｐｅは終点位
置を表すべクトル、Ｐ（ｋ）はＰｓからＰｅ間の任意の
位置を表すべクトル、ＮはＰｓからＰｅまで指定された
動作速度で移動させる場合に必要なサンプリング回数で
あり、動作速度、サンプリング周期および移動距離から
求められる。ｋは整数であり、サンプリング周期毎にｋ
を０からＮまで１ずつ加算させることによって、つま
り、サンプリング周期毎に（１／Ｎ）×（Ｐｅ−Ｐｓ）
を出力することにより、Ｐ（ｋ）が始点Ｐｓから終点Ｐ
ｅまでの間を指定された動作速度で変化することにな
る。このように、従来は指定された速度を保って動作指
令を生成することが目的であった。ところが、最近で
は、軌跡は直線軌跡、円弧軌跡で動作し、移動時間は最
短で動作するような要求がある。この場合、従来技術で
は、指定速度を闇雲に大きくしても、図３のＢに示すよ
うに各軸の最大速度を超えて動作不能となることがあ
る。この動作不能を回避するために指定速度を落とすと
いった作業を行っているがこの調整が非常に難しい。
置を表すべクトル、Ｐ（ｋ）はＰｓからＰｅ間の任意の
位置を表すべクトル、ＮはＰｓからＰｅまで指定された
動作速度で移動させる場合に必要なサンプリング回数で
あり、動作速度、サンプリング周期および移動距離から
求められる。ｋは整数であり、サンプリング周期毎にｋ
を０からＮまで１ずつ加算させることによって、つま
り、サンプリング周期毎に（１／Ｎ）×（Ｐｅ−Ｐｓ）
を出力することにより、Ｐ（ｋ）が始点Ｐｓから終点Ｐ
ｅまでの間を指定された動作速度で変化することにな
る。このように、従来は指定された速度を保って動作指
令を生成することが目的であった。ところが、最近で
は、軌跡は直線軌跡、円弧軌跡で動作し、移動時間は最
短で動作するような要求がある。この場合、従来技術で
は、指定速度を闇雲に大きくしても、図３のＢに示すよ
うに各軸の最大速度を超えて動作不能となることがあ
る。この動作不能を回避するために指定速度を落とすと
いった作業を行っているがこの調整が非常に難しい。
【０００４】特許第２５６０２８３号公報には、与えら
れた軌跡から外れることなく、特異点を滑らかに通過で
きるロボットの軌跡制御方法が提案されている。これ
は、所定の２つの関節軸の値が無限に存在する特異点を
検出するステップと、特異点が検出された場合、前記２
つの関節軸の根元の方の関節軸の移動指令をその直前の
速度に固定し、その速度及び予め設定された、手首先端
の位置及び姿勢データに基づき他の関節軸の速度を算出
し、各関節軸を制御するステップを含む方法である。ま
た、特開平６−３２４７３０号公報には、直線、円弧等
の補間演算での特異点近傍やその他の位置で発生する可
能性のある最大速度を超えて動作不可能になる場合を、
簡単に、かつ統一的な手法で回避できるロボットの制御
方法が開示されている。これは、直線補間、円弧補間等
の補間機能を有する産業用ロボットにおいて、過去に出
力したサンプリング周期ごとの各軸関節移動データを記
憶する手段と、その記憶手段に記憶された各関節データ
によって次回出力する各軸関節移動データが最大関節速
度を超えるかどうかを推測する手段と、超えた場合に補
正係数を求める手段を設け、次回演算周期では、補正係
数を用いて、最も動作速度の大きい軸の関節速度がセグ
メントオーバとならないように補間動作速度を推測した
係数を乗じて補間演算するものである。
れた軌跡から外れることなく、特異点を滑らかに通過で
きるロボットの軌跡制御方法が提案されている。これ
は、所定の２つの関節軸の値が無限に存在する特異点を
検出するステップと、特異点が検出された場合、前記２
つの関節軸の根元の方の関節軸の移動指令をその直前の
速度に固定し、その速度及び予め設定された、手首先端
の位置及び姿勢データに基づき他の関節軸の速度を算出
し、各関節軸を制御するステップを含む方法である。ま
た、特開平６−３２４７３０号公報には、直線、円弧等
の補間演算での特異点近傍やその他の位置で発生する可
能性のある最大速度を超えて動作不可能になる場合を、
簡単に、かつ統一的な手法で回避できるロボットの制御
方法が開示されている。これは、直線補間、円弧補間等
の補間機能を有する産業用ロボットにおいて、過去に出
力したサンプリング周期ごとの各軸関節移動データを記
憶する手段と、その記憶手段に記憶された各関節データ
によって次回出力する各軸関節移動データが最大関節速
度を超えるかどうかを推測する手段と、超えた場合に補
正係数を求める手段を設け、次回演算周期では、補正係
数を用いて、最も動作速度の大きい軸の関節速度がセグ
メントオーバとならないように補間動作速度を推測した
係数を乗じて補間演算するものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
特許第２５６０２８３号公報に開示された制御方法で
は、２つの関節軸の根元の方の関節移動指令をその直前
の速度に固定するために、姿勢をたもつことができない
という問題があった。また、前記の特開平６−３２４７
３０号公報に開示された制御方法では、セグメントオー
バにならないように、速度を抑えることを目的としてい
るために、動作時間を最短で制御する場合、動作時間が
長くなるという問題があった。そこで本発明の目的は、
各軸の最大速度を超えて動作不可能になる場合を回避
し、動作指令を生成する周期では、いずれかの軸が最大
速度で動作することができ、直線、円弧等の補間動作で
の移動時間を最短にすることができるロボットの制御装
置を提供することである。
特許第２５６０２８３号公報に開示された制御方法で
は、２つの関節軸の根元の方の関節移動指令をその直前
の速度に固定するために、姿勢をたもつことができない
という問題があった。また、前記の特開平６−３２４７
３０号公報に開示された制御方法では、セグメントオー
バにならないように、速度を抑えることを目的としてい
るために、動作時間を最短で制御する場合、動作時間が
長くなるという問題があった。そこで本発明の目的は、
各軸の最大速度を超えて動作不可能になる場合を回避
し、動作指令を生成する周期では、いずれかの軸が最大
速度で動作することができ、直線、円弧等の補間動作で
の移動時間を最短にすることができるロボットの制御装
置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明は、直線補間、円弧補間等の補間機能を有す
る産業用ロボットの制御装置において、補間指令、動作
速度、各軸教示位置等の教示データを記憶する教示デー
タを記憶する教示データ記憶部と、各軸の指定速度のパ
ラメータを記憶する手段と、前記教示データに基づき、
動作位置を作成し、その際、速度比率を乗じた速度で動
作位置を作成する補間演算部と、前記動作位置を各軸の
動作位置に変換する逆変換部と、前記各軸の動作位置か
ら動作指令データを作成し、サーボ駆動系に動作指令デ
ータを出力する動作指令データ作成出力部と、各軸の動
作指令を出力するタイミングで、各軸関節の指定速度の
パラメータを今回指令する指令データで除した補正値を
各軸毎に計算する補正値演算部と、前記計算した各軸毎
の補正値の最小値を選択し、前記選択された補正値の最
小値と前記速度比率を乗じた値を、次回の速度比率とす
る速度比率演算部とを備えた制御装置を特徴とするもの
である。これにより、補間時は、いずれかの軸が各軸の
指定速度のパラメータ値で動作するために、各軸の指定
速度のパラメータを各軸の許容最大速度を設定すること
により、移動時間を最短で動作できるようになる。
め、本発明は、直線補間、円弧補間等の補間機能を有す
る産業用ロボットの制御装置において、補間指令、動作
速度、各軸教示位置等の教示データを記憶する教示デー
タを記憶する教示データ記憶部と、各軸の指定速度のパ
ラメータを記憶する手段と、前記教示データに基づき、
動作位置を作成し、その際、速度比率を乗じた速度で動
作位置を作成する補間演算部と、前記動作位置を各軸の
動作位置に変換する逆変換部と、前記各軸の動作位置か
ら動作指令データを作成し、サーボ駆動系に動作指令デ
ータを出力する動作指令データ作成出力部と、各軸の動
作指令を出力するタイミングで、各軸関節の指定速度の
パラメータを今回指令する指令データで除した補正値を
各軸毎に計算する補正値演算部と、前記計算した各軸毎
の補正値の最小値を選択し、前記選択された補正値の最
小値と前記速度比率を乗じた値を、次回の速度比率とす
る速度比率演算部とを備えた制御装置を特徴とするもの
である。これにより、補間時は、いずれかの軸が各軸の
指定速度のパラメータ値で動作するために、各軸の指定
速度のパラメータを各軸の許容最大速度を設定すること
により、移動時間を最短で動作できるようになる。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。図１は本発明の実施例の構成を示すブロッ
ク図である。図中１１は教示データ記憶部、１２は補間
演算部、１３は速度比率、１４は逆変換部、１５はセグ
メントデータ作成出力部、１６はサーボ駆動系、１７は
補正値演算部、１８は各軸指定速度パラメータ、１９は
速度比率演算部である。本発明は、従来の補間演算部１
２を改良し、速度比率格納エリア１３、補正値演算部１
７、各軸指定速度パラメータ記憶部１８、および速度比
率演算部１９を追加したものである。本実施例におい
て、補間動作を開始すると、教示データ記憶部１１から
出力された教示データは、補間演算部１２、逆変換部１
４、セグメントデータ作成出力部１５を経て補間演算が
行われ、セグメントデータが作成される。補間演算部１
２は、教示データに速度比率格納エリア１３の速度比率
を乗じてサンプリング周期毎に速度を制御できるように
している。次に補正値演算部１７では、各軸指定速度パ
ラメータ記憶部１８の各軸指定速度パラメータを前記セ
グメントデータデータで除した補正値を各軸毎に計算す
る。そして、各軸毎の補正値の最小値を選択する。次
に、速度比率演算部１９では、、補正値演算部で演算し
た補正値の最小値と速度比率格納エリア１３の速度比率
を乗じた値を、速度比率格納エリア１３の速度比率とす
る演算を行う。そして、次回セグメントデータ作成時
は、この新しく設定した速度比率で動作する。
て説明する。図１は本発明の実施例の構成を示すブロッ
ク図である。図中１１は教示データ記憶部、１２は補間
演算部、１３は速度比率、１４は逆変換部、１５はセグ
メントデータ作成出力部、１６はサーボ駆動系、１７は
補正値演算部、１８は各軸指定速度パラメータ、１９は
速度比率演算部である。本発明は、従来の補間演算部１
２を改良し、速度比率格納エリア１３、補正値演算部１
７、各軸指定速度パラメータ記憶部１８、および速度比
率演算部１９を追加したものである。本実施例におい
て、補間動作を開始すると、教示データ記憶部１１から
出力された教示データは、補間演算部１２、逆変換部１
４、セグメントデータ作成出力部１５を経て補間演算が
行われ、セグメントデータが作成される。補間演算部１
２は、教示データに速度比率格納エリア１３の速度比率
を乗じてサンプリング周期毎に速度を制御できるように
している。次に補正値演算部１７では、各軸指定速度パ
ラメータ記憶部１８の各軸指定速度パラメータを前記セ
グメントデータデータで除した補正値を各軸毎に計算す
る。そして、各軸毎の補正値の最小値を選択する。次
に、速度比率演算部１９では、、補正値演算部で演算し
た補正値の最小値と速度比率格納エリア１３の速度比率
を乗じた値を、速度比率格納エリア１３の速度比率とす
る演算を行う。そして、次回セグメントデータ作成時
は、この新しく設定した速度比率で動作する。
【０００８】
【実施例】この速度制御装置を２軸の関節を持つロボッ
トを例にして述べる。まず、動作開始時の速度比率格納
エリアの速度比率を１とする。各軸指定速度パラメータ
をそれぞれ最大関節速度に相当する１００とし、今回の
１軸目のセグメントデータが８０、２軸目のセグメント
データが６０であったとする。補正値演算部２０では、
１軸目の補正値Ａ１と２軸目補正値Ａ２を以下の計算で
求める。 Ａ１＝１００／８０＝１．２５ Ａ２＝１００／６０＝１．６７ そして、Ａ１、Ａ２の最小値を選択し、補正値Ａを１．
２５とする。速度比率演算部２１では、補正値Ａと速度
比率格納エリアの速度比率を乗じて新たな速度比率Ｂ
は、Ｂ＝１．２５×１＝１．２５を得る。この速度比率
Ｂとは、従来例でＫを整数とし、０からＮまで１ずつ加
算していたが、その１に相当するものである。つまり、
本発明では、Ｋは整数にならず、１ではなくＢを加算す
るものである。なお、１ではなくＢを加算すると、最終
値（合計）がＮにならないので、最終回の演算で補正を
行えばよい。以上の処理により図３のＡに示すように指
定速度パラメータの速度で動作するようになるため、軸
速度が指定速度パラメータより遅い個所は速度アップが
行われ、逆に軸速度が指定速度パラメータより速い個所
は速度が押さえられるので、駆動部の速度オーバの保護
が容易にできる。また、直線補間に限らず種々の補間に
も適用できることはもちろんである。
トを例にして述べる。まず、動作開始時の速度比率格納
エリアの速度比率を１とする。各軸指定速度パラメータ
をそれぞれ最大関節速度に相当する１００とし、今回の
１軸目のセグメントデータが８０、２軸目のセグメント
データが６０であったとする。補正値演算部２０では、
１軸目の補正値Ａ１と２軸目補正値Ａ２を以下の計算で
求める。 Ａ１＝１００／８０＝１．２５ Ａ２＝１００／６０＝１．６７ そして、Ａ１、Ａ２の最小値を選択し、補正値Ａを１．
２５とする。速度比率演算部２１では、補正値Ａと速度
比率格納エリアの速度比率を乗じて新たな速度比率Ｂ
は、Ｂ＝１．２５×１＝１．２５を得る。この速度比率
Ｂとは、従来例でＫを整数とし、０からＮまで１ずつ加
算していたが、その１に相当するものである。つまり、
本発明では、Ｋは整数にならず、１ではなくＢを加算す
るものである。なお、１ではなくＢを加算すると、最終
値（合計）がＮにならないので、最終回の演算で補正を
行えばよい。以上の処理により図３のＡに示すように指
定速度パラメータの速度で動作するようになるため、軸
速度が指定速度パラメータより遅い個所は速度アップが
行われ、逆に軸速度が指定速度パラメータより速い個所
は速度が押さえられるので、駆動部の速度オーバの保護
が容易にできる。また、直線補間に限らず種々の補間に
も適用できることはもちろんである。
【０００９】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、指定速度
パラメータに、各軸の最大許容速度を設定することで、
指定速度パラメータより軸速度が遅い場合は、最大許容
速度まであげることができることから、移動時間の短縮
が図られ、逆に，指定速度パラメータより軸速度が速い
場合は、最大許容速度まで速度を落とすことができるた
め駆動部の速度オーバによる動作不能状態を回避するこ
とができる。
パラメータに、各軸の最大許容速度を設定することで、
指定速度パラメータより軸速度が遅い場合は、最大許容
速度まであげることができることから、移動時間の短縮
が図られ、逆に，指定速度パラメータより軸速度が速い
場合は、最大許容速度まで速度を落とすことができるた
め駆動部の速度オーバによる動作不能状態を回避するこ
とができる。
【図１】 本発明の実施例を示すブロック図である。
【図２】 従来例を示すブロック図である。
【図３】 本発明と従来例の動作状態を示すタイムチャ
ートである。 １１ 教示データ記憶部、１２ 補間演算部、１３ 速
度比率、１４ 逆変換部、１５ セグメントデータ作成
出力部、１６ サーボ駆動系、１７ 補正値演算部、１
８ 各軸指定速度パラメータ、１９ 速度比率演算部
ートである。 １１ 教示データ記憶部、１２ 補間演算部、１３ 速
度比率、１４ 逆変換部、１５ セグメントデータ作成
出力部、１６ サーボ駆動系、１７ 補正値演算部、１
８ 各軸指定速度パラメータ、１９ 速度比率演算部
Claims (1)
- 【請求項１】 直線補間、円弧補間等の補間機能を有す
る産業用ロボットの制御装置において、 補間指令、動作速度、各軸教示位置等の教示データを記
憶する教示データを記憶する教示データ記憶部と、 各軸の指定速度のパラメータを記憶する手段と、 前記教示データに基づき、動作位置を作成し、その際、
速度比率を乗じた速度で動作位置を作成する補間演算部
と、 前記動作位置を各軸の動作位置に変換する逆変換部と、 前記各軸の動作位置から動作指令データを作成し、サー
ボ駆動系に動作指令データを出力する動作指令データ作
成出力部と、 各軸の動作指令を出力するタイミングで、各軸関節の指
定速度のパラメータを今回指令する指令データで除した
補正値を各軸毎に計算する補正値演算部と、 前記計算した各軸毎の補正値の最小値を選択し、前記選
択された補正値の最小値と前記速度比率を乗じた値を、
次回の速度比率とする速度比率演算部とを備えたことを
特徴とする産業用ロボットの制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30901197A JPH11143521A (ja) | 1997-11-11 | 1997-11-11 | 産業用ロボットの制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30901197A JPH11143521A (ja) | 1997-11-11 | 1997-11-11 | 産業用ロボットの制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11143521A true JPH11143521A (ja) | 1999-05-28 |
Family
ID=17987820
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30901197A Pending JPH11143521A (ja) | 1997-11-11 | 1997-11-11 | 産業用ロボットの制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11143521A (ja) |
-
1997
- 1997-11-11 JP JP30901197A patent/JPH11143521A/ja active Pending
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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