JPS5916286B2 - 工業用ロボツトの動作制御方法 - Google Patents

工業用ロボツトの動作制御方法

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JPS5916286B2
JPS5916286B2 JP3130576A JP3130576A JPS5916286B2 JP S5916286 B2 JPS5916286 B2 JP S5916286B2 JP 3130576 A JP3130576 A JP 3130576A JP 3130576 A JP3130576 A JP 3130576A JP S5916286 B2 JPS5916286 B2 JP S5916286B2
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司文 安藤
徳久 三宅
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は工業用ロボットの動作制御方法、特に周囲状況
に適応した円滑な動作修正を行なわせるための工業用ロ
ボットの動作匍脚方法に関する。
従来の工業用ロボットの動作制御方法としては、コンテ
ィニュアス・バス(CP)方式およびポイント・トウ・
ポイント(PTP)方式がある。前者は、動作経路のす
べてを連続的に教示し、フ これをロボットの動きとし
て再生するため、円滑な動作ができる利点を有するが、
その半面、制御装置の記憶容量が経路の長さに比例して
多くなる欠点がある。また後者は、粗い動作点のみを記
憶させておくため、記憶容量は少なくてすむ半面、5
動作が不連続で直線的となり、ロボットの動きがぎこち
なくなる欠点がある。近年、工業用ロボットの高機能化
が進み、外部の状況を視覚、触覚等の感覚機能によつて
判断し、状況に適応した動作を行なわせようとする試み
が0 行なわれつつあるが、前述のCp方式の動作制御
の場合には記憶されている経路を外部状況に応じて大幅
に変更することは、記憶容量および補正計算量の点から
困難であり、ごく一部の範囲内での経路変更だけを感覚
機能の判断で行なうことしか5 できないという欠点が
あつた。
またPTP方式の場合は教示された目標位置までロボッ
トをいつたん動作させた後に、感覚機能を用いて状決を
判断し、教示点のごく近傍での位置の修正を行なうこと
しかできない、という欠点があつた。j0本発明の目的
は、作業点における作業対象物に位置ずれが生じた場合
でもロボットの周囲の状況に適応した動作経路の修正を
自動的に行うと共に、ロボットの移動動作を正確且つ円
滑に行ない得るようにした工業用ロボットの動作制御方
法を提供15するところにある。
本発明の特徴とするところは、工業用ロボットのスター
ト点から教示された作業点までの移動経路中に教示点を
複数個設定して、スタート点と作業点間の移動はこれら
教示点を用いて直線補間動作により行い、ロボツトの周
囲状況、即ち、作業対象の位置ずれに対しては作業点に
おける位置ずれを求めて、この偏差値を前記作業点に与
えて教示作業点の修正を行うようにすると共に、この修
正量に応じて配分した相互に異なる各修正値を移動経路
中に設定された前記複数個の教示点に夫々与え、しかも
前記各修正値は該教示点がスタート点の近傍に位置する
ものより作業点に近接していくに従がつて順次大きくな
るように付与することによつて、工業用ロボツトの移動
経路をスタート点から教示された教示作業点に至る新た
な経路に自動的に修正して、ロボツトを正確かつ円滑に
作業対象に移動させるようにした工業用ロボットの動作
制御方法にある。
以下図面に基いて、本発明の好適な実施例を説明する。
本発明の好適な実施例の一つとして、第1図に示すよう
な直交座標系の工業用ロボツトにおいてハンドリング作
業を行なう場合を説明する。
第1図において、工業用ロボツトは、油圧シリンダ1に
より第1のコラム2上をX軸方向へ往復移動する鞍3と
、この鞍3上に直立に設けられた第2のコラム4に沿つ
て油圧シリンダ5VCよりz軸方向に上下動する十字軸
受箱6と、この十字軸受箱6に取付けられ、油圧シリン
ダ7によつてY軸方向に往復動させるコラム8と、コラ
ム8の先端に固定され、振り、曲げ、ねじりの3つの回
転方向自由度を持つた手首機構9とを有している。また
、この手首機構9の先端にはつかみ装置10が取付けら
れており、さらに手首部9aには超音波送受波器を含む
非接触センサ11が取付けられている。第2図はロボツ
トの制御系を示すプロツク図であつて、ディジタル計算
機12は小型のマイクロコンピュータ程度の機能を持つ
ものから構成される。デイジ汐ル計算機12からの位置
指令はインターフェース13によつて所定の軸にふり分
けられ、X,Y,Z,各軸の位置決め装置14,15,
16,17,18,19,20のいずれかへ送られる。
いま、位置の指令値がX軸へ送られる場合を仮定する。
この指令はX軸制御用の位置決め装置14に設けられた
演算回路141へ送られ、ここで検出器144から検出
されたロボツトX軸現ノ在値との差を演算してサーボ回
路142へ送られる。
サーボ回路142の出力はロボツトX軸本体143を1
駆動させ、その位置は検出器144によつて前述のよう
にフイードバツクされる。なお、超音波センサ11から
の障害物検出信号は信号発生装置23から計算機12に
供給される。第3図は上記の工業用ロボツトによつてハ
ンドリング作業を行なう状況を図示したものである。
この実施例においては、ベルトコンベアあるいはその他
の搬送手段によつて作業エリアAに搬送されてきたワー
ク21を、次のステージ(例えば旋盤にチヤツキングす
る工程等)の点TVCハンドリングするという場合をと
りあげる。ここで作業エリアAは工業用テレビカメラ(
ITV)22によつて常に監視されている。このITV
22から得られるワーク21の視覚情報は、第2図に示
した画像処理装置30で処理され、位置座標の形にして
ディジタル計算機に送られる。以下に、実際のハンドリ
ング作業時における具体的な動作内容について説明する
第4図において、前述のハンドリングを行なうためにロ
ボツト手先部の移動経路は、スタート点S→ワークつか
み点児→移送点T→スタート点(ストツプ点S)となる
ここでスタート点S→つかみ点WO間の移動動作(《つ
いて考える。動作を円滑にするため、スタート点S、つ
かみ点WO間に、図示のように、点Pl,P2,P3を
定めてロボツトに教示する。すなわち、ロボツトの動作
経路はスタート点S→Pl,P2→P3→WOとなる。
まず教示された各点座標が計算機12に入力され、各点
間の補間計算が行なわれる。この補間計算はX軸及びY
軸方向の移動が隣接する2点間の座標位置の差に比例し
て行なわれるもので、2点間移動は制御装置の飽和特性
及び駆動装置の遅れ等に無関係に直線運動として得るこ
とができる。このようにして算出された補間係数および
教示点のデーノにもとずいて、ロボツト手先部はまずス
タート点Sに位置決めされ、次いで補間動作を開始して
点P1へ移動する。点PlVC.ロボツトが到達すると
次に補間係数を変更して点P2への補間動作を行なう。
これを繰返して点WOまで動作していくわけである。さ
て、実際の作動状態において、ワーク21の搬送装置に
より置かれる位置は一般には、ばらつきがあつて最初に
教示した位置W。
にあるとは限らない。これを考慮して、ロボツト手先部
のつかみ装置内側に触覚等をつけることも考えられるが
、その場合のロボツトの動作は第5図の実線の矢印で示
すようにいつたんWOに移動した後に実際のW1に移動
する無駄な動作を行なう欠点があつた。また、第5図の
一点鎖線で示すような位置W2にワークがずれていた場
合にはハンドリングすることができない。更に第5図の
破線の位置W3の場合にはロボツトがワークに衝突し、
ワークを破損するなどの欠点があつた。本発明の方法に
よればワークの位置があらかじめ補正して教示される。
即ち、ワーク21のプリセツトされているエリアAを常
時1TV22で監視しておき、ワーク位置の初期教示点
と現在位置との差をモニタするものである。第6図はテ
レビモニ汐の画像を示したもので、点WOはワーク初期
教示位置、点W1は現在ロボツトがハンドリング対象と
しているワークの位置である。本実施例では、ワークは
水平面上に置かれていることを仮定し、3軸座標のうち
ワークの位置ずれには、X,Y座標のみが関係する。
従つて第6図のモニタ画像における点WO,Wlとの位
置の差のX,Y方向の成分(ロボツト座標上の値に換算
して)がわかればよい。TV22の出力を受けた画像処
理装置30では、ワーク21の位置を認識し、初期位置
との差を求めてそのX,Y方向成分△X,△Yを算出す
る。これにもとずき、ディジタル計算機12は第7図に
示されるように前述の各教示点Pl,P2,P3の座標
を比例配分によつてシフトさせ、点PlO,P2O,P
3Oに座標値を変更し、かつ点WOをW1におきかえる
。ここで再度補間演算が行なわれ、補間係数を定めれば
ロボツトはスタート点S→PlO−+P2O→P3O→
つかみ点W1と、補間動作をしながら極めて円滑に移動
していくことができる。以上の本発明の方法について、
第7図に基づ℃・て更に詳細に説明する。まず、各点の
座標(X,Y)を以下のように定める。晶bυ′1′1
1)轟Uυ)06Uυ′1υυ1このとき、ITV画像
処理装置から得られる位置ずれ情報△X,△Yはと表わ
すことにする。
ずれた場合には、 このとき、 点WOが点W1に 等のように、点WOとW1との座標差をスタート点Sか
らの距離の比で、比例配分した値として点Pl,P2,
P3をそれぞれ点PlO,P2O,P3Oに修正するわ
けである。
言いかえればベクトルWOwl=aとして、点Pl,P
2,P3をL1 −7PlplO=−・ aとな
るように点PlO,P2O,P3Oを求め、修正する。
そして、このようにして修正した値をもとの教示点のか
わりに用いて補間動作を行なう。尚、上述の説明におい
て、作業点WOの位置ずれの位置W1を教示点の1つの
P3に置き換え、スタート点Sと教示点P3との間の動
作経路上に設定された各教示点Pl,P2の位置を修正
して補間演算するようにしても良い。
また、スタート点Sが位置ずれを生じている場合にも、
上述した説明と同様にスタート点の位置ずれ量に応じて
スタート点と作業点間の動作経路上に設定された教示点
の位置を修正して補間演算すれば良いことは明らかであ
る。従つて上述した方法によれば、従来のPTP方式に
おける教示と同じ教示方式であるためにワーク21の位
置ずれに対するロボツトの動作の修正が極めて容易であ
る上に、修正された動作においてもCP方式と全く同じ
円滑で高精度の移動動作を行なわせることが可能である
このような修正動作を純粋のCP方式で行なおうとする
と、すべての点の位置座標をシフトして演算を行ない、
データを修正しなくてはならず、記憶容量が従来の2倍
以上(計算のためのメモリー・エリアを含めて)となる
上、計算時間が膨大なものとなつて、経済面から見た計
算機の性能あるいはワーク移送のダクト等の面から考え
ても事実上不可能である。一方、PTP方式であれば、
上記修正計算は可能であるが、前述のようにPTP方式
のみでは円渭な動作が得られない欠点がある。以上のよ
うに、本発明は工業用ロボツトのマクロ的な動作を指定
しておき、動作のミクロ的な変化は視覚によるビジユア
ル・フイードバツクあるいは触覚によるタグテール・フ
イードバツク等を用いる二重動作制御方式を提供したも
のであり、きわめて多方面への応用が可能となる。
第8図は本発明の塗装ロボツトへの応用であつて、この
場合塗装ガン40の位置としてスタート点S、ワーク2
1(例えば自動車のボデイ)近くの塗装ポイントDl,
D2,D3,・・・・・・を教示しておく。
実際の塗装時、ITV22によつてワークの位置ずれを
検出し、塗装ポイントDlO,D2O,・・・・・・と
修正しなおして補間演算を行ないロポツトを動 二作さ
せれば、ワークの寸法誤差、位置誤差に対して非常に順
応性の高い塗装を行なうことが可能である。第9図は本
発明の他の実施例を示したものである。
これはダイヤモンド型コイル50のテーピン 2グ作業
への適用例であつて、コイル50のテーピング開始位置
FO、テーピングのコーナ点F1等を教示しておき、ポ
テンシヨメータ等で構成される触覚式のセンサ51,5
2,53で教示点の修正を行ないながらテーピング作業
を行なうもので 3ある。この場合にも、もちろんIT
Vを用いることは有効であるが、テーピングヘツド54
の構造上の特徴からヘツドの周囲に円周状に触覚を配置
すれば十分な効果を発揮することができる。以上説明し
たように、本発明によれば作業点に 3.おける作業対
象物に位置ずれが生じた場合に、スタート点から作業点
までのロボツトの移動経路中に設定した複数個の教示点
に対して、作業点の位置ずれを修正する為に教示作業点
に与えられる修正量に応じて配分された相互に異なる各
修正値を前記教示点の位置がスタート点の近傍より作業
点に近接していくに従がつて順次大きくなるように設定
して付与させてロボツトの移動経路を自動的に新たなも
のに修正することから、ロボツトを円滑且つ正確にスタ
ート点から位置ずれがあつた作業対象に至るまで移動さ
せることが可能になるものである。しかもスタート点近
傍における最初に設定された経路と新たな移動経路との
位置の違い社小さく、作業点に近傍するに従がつて順次
両者の相違が大きくなるように自動的にロボツトの移動
経路を修正していることから、まわりに障害物が存在す
ることの多いロボツトのスタート点周辺での大幅な位置
の移動を無くすことが出来、よつてロボツトと障害物と
の衝突によるロボツトの損傷は未然に防止することが出
来るという効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】 御1図は本発明の適用される工業用ロボツトの構成図、
第2図は第1図に示すロボツトの制御系の構成図、第3
図は本発明の実施例としてのハンドリング・システムの
構成および作業状況概略図、第4図は第3図のシステム
の動作説明のための平面図、第5図はワークの位置ずれ
の説明図、第6図は本実施例におけるITVモニタ画像
図、第7図は本発明の動作修正方法の概略図、第8図は
本発明の他の実施例としての塗装ロボツトの説明図、第
9図は本発明の更に他の実施例としてのテーピング作業
ロボツトの説明図である。 符号の説明、S・・・スタート点、WO・・・作業点、
W1・・・修正作業点、Pl,P2,P3・・・教示点
、PlO}P2O,P3O゜゜゜修正教示点。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 工業用ロボットのスタート点から教示された作業点
    までの移動経路中にロボットの移動を確保するための教
    示点を複数個設定し、スタート点と作業点間の移動はこ
    れら教示点を用いて直線補間動作により行ない、あらか
    じめ教示された作業点における作業対象物の位置ずれを
    求めてこの偏差値を教示された該作業点に与えてこの教
    示作業点の修正を行なうとともに、前記教示作業点の修
    正量に応じて配分した相互に異なる各修正値を移動経路
    中に設定された前記複数個の教示点に夫々与え、しかも
    前記各修正値は該教示点がスタート点の近傍に位置する
    ものより作業点に近接していくに従つて順次大きくなる
    ように付与することにより、工業用ロボットの移動経路
    をスタート点から教示された教示作業点に至る新たな経
    路に自動的に修正するようにしたことを特徴とする工業
    用ロボットの動作制御方法。
JP3130576A 1976-03-24 1976-03-24 工業用ロボツトの動作制御方法 Expired JPS5916286B2 (ja)

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