JPS595309A

JPS595309A - ロボツトの制御装置

Info

Publication number: JPS595309A
Application number: JP57114905A
Authority: JP
Inventors: Shunji Mori; 俊二森; Hitoshi Tajima; 仁田島; Yoshiyuki Ito; 伊藤　淳之
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1982-07-02
Filing date: 1982-07-02
Publication date: 1984-01-12
Also published as: KR850001850B1; US4705451A; KR840005382A; JPH0234042B2

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】この発明は、ロボット機構の動作制御装置に関するもの
である。

従来のこの種の制御装置は、ロボット制御のために直交
座標系と、ロボット機構に固有な関節座標系とを持ち、
それぞれの座標系間の変換を行う座標変換式、逆変換式
を用いて変換動作を行う装置を有していた。

第１図（ａ）、　（１１）Ｋロボットの例として２種類
の異なる機構を持ったロボットの構造を示す。（ａ）図
は。

垂直型６軸関節ロボットを示し、　　（ＩＭ）はロボッ
ト全体を旋回させる駆動用モータで、減速機（１Ｇ）を
介してロボットの旋回台（１）に連結されている。

（２Ｍ）は減速機（２Ｇ）を介して腕（２）を駆動させ
るための駆動用モータである。同様＜、　　（ＳＭ）は
減速機（５Ｇ）を介して腕（３）を上下に駆動するため
のモータ。

（４Ｍ）は減速機（４Ｇ）を介して、腕（４）を回転さ
せるためのモータ、（５榎は減速機（碩）を介して腕（
６）の曲て腕（６）のひね多動作を行なわせるモータで
ある。

（切回け、垂直型５軸関節ロボットで、　　（７Ｍ）は
減速機（７Ｇ）を介して旋回台（７）を回転させるため
の駆動用モータ、　　（８Ｍ）Ｆｉ減速機（８Ｇ）を介
して、腕（８）を前後に動作させるための駆動用モータ
、　　（９Ｍ）けは減速機（９Ｇ）を介して、平行リン
ク０３．０３Ｆｃより。

腕（９１を上下に動作させるための、駆動用モータ。

（ＩＱＭ）、　（１１Ｍ）はそれぞれ、減速機（ｔｏＧ
）、　（ｕＧ）を介して腕ａＯ１腕αＢを駆動させるた
めのモータで。

駆動用モータ（１０Ｍ）は平行リンクαΦ、　ａｓ、　
ａｓで旋回台（７）に連結されており、駆動用モータ（
ｎＭ）も・同様の平行リンクで旋回台（７）に連結され
ている。

第１図（ａｌ　、　（ｔ））に示したロボットの機構固
有の座標系を、それぞれ第２図（ａ）　、　（ｂ）に示
す。第２図（ａ）。

（ｔ）ｌにおいてｆｌｌ　〜Ｑｌｌは第１図（ｆＬ）　
、　（１）の腕（１）〜腕αＤＫ対応する。図中ＪＭｎ
（ｎ＝ｌ〜６）で示されたものは、各モータの基準点か
らの回転角である。第１図（−の機構では、腕（３）を
駆動するモータが腕（２）上に存在しており。腕（２）
の姿勢に対して、腕（３）が従属している。同様に、腕
（５１、（６１を駆動するモータが、腕（４）上に存在
しておシ、腕（４）の姿勢に対して腕＋５１．１６１が
従属している。従って、第１図（ａ）で示されたロボッ
ト機構固有の座標系は第２図（ａ）の如＜、　　Ｊ３Ｍ
＃　Ｊ５Ｍの基準点は腕方向にガる。

第１図（ｂ）の機構では、平行リンク機構等を用いて腕
（８）の姿勢が変化しても、腕（９１の姿勢が変化しな
い構造になっておシ、又、駆動用モータ（１ＧＭ）。

（ｕＭ）もリンク機構等で、腕１２）の姿勢には影響さ
れない機構になっている。従って、第１図（ｂ）で示さ
れたロボット機構固有の座標系は、第２図（ｂ）の如＜
ｅ　　Ｊ２ＭＩ　Ｊ３ＭＩ　３４Ｍ　ノ基準点Ｆｉｚ軸
方向となっている。

このように、ロボットの機構が異なればそのロボットの
機構固有の座標系も全く違ったものとなる。従って、ロ
ボット先端の直交座標系から各モータを基準とする座標
系への座標変換式、及びその逆変換式は個々のロボット
で異なっており、従来は、それぞれのロボットに対して
、新たな制御装置を開発、設計する必要があるなどの欠
点があった。

この発明は上記のような従来のものの欠点を除去するた
めになされたもので、１つの制御装置で複数の異ったロ
ボット機構をパラメータ等の切シ換えのみで切シ換え制
御可能としたり、あるいは全く新しいロボット機構に対
してもより少い開発。

設計工数で制御を実現できるような装置を提供すること
を目的としている。

以下、この発明の一実施例について説明する。

第２図（ａ）　、　（ｂ）のように、各々別の座標系を
有している機構を１つの制御システムで制御可能とする
ために、第３図の如き（この場合、第２図（ＩＬ）と同
一）座標系ＪＲを定義し、　　ＪＨ系上での関節角度Ｊ
Ｐ１１〜’Ｔｙｔｎ　をそれぞれＪＭＩ〜ＪＭｎに変換
すべく各ロボツ）Ｋ対応して、変換パラメータ群を用意
すれば。

ＪＭＡ　＝　ｇＡ　（ＪＲ）ＪＭＢ　＝　ｇＢ（ＪＲ）ここで、添字Ａ：第１図（ａｌ型ロボットを示す添字Ｂ
：第１図（ｂ）型ロボットを示すｇＡ：　Ａ型ロボット
に対する変換群ｇＢ：Ｂ型ロボソロボットる変換群とすることにより、同一のシステムでＡ、Ｂのメカニズ
ムを制御することが可能となる。なお、座標系ＪＲをこ
こでは便宜的に汎用座標系とよぶこととする。

第４図はこのシステムの一実施例であるが、第４図にお
いて、　　（１７Ｍ）は減速機（１７Ｇ）を介して旋回
台（資）を回転させる駆動用モータ、　　（１ＧＭ）は
減速機（１８Ｇ）を介して腕ａＳを前後に動作せしめる
駆動用モータ、（ｑＭ）は腕０ｇを上下に動作せしめる
駆動用モータで、（イ）、　ｃＩｌｌはタイミングプー
リやスプロケットなどで、＠はタイミングベルトやチェ
ーンなどであり、これら■、　（２１１，（ハ）によシ
動力伝達装置が構成されている。（１９Ｇ）は減速機で
、駆動用モータ（１ｑＭ）の回転を減速して腕０１へ出
力するためのものである。この機構は腕曲を駆動するモ
ータ（１９Ｍ）を旋回台上に配置することＫより腕の慣
性を減少し、制御性の向上を図るとともに、減速機（１
９Ｇ）を腕６Ｉ上に配置し、伝達装置−，１２１１゜■
の振動やバックラッシュ等による関節角度の変動を減少
させている。

第５図は第４図の如き機構を持つロボットのロボット機
構固有の座標系を示したものである。腕ａ！１を駆動す
るモータ（１ｔＭ）が旋回台面上に配置されているため
３Ｍ５の基準点けｚ軸方向となる。

上記のような構造を持つロポッ）ｋおいて、腕ａＳをΔ
θ回転させると、伝達機構Ｗ、　Ｃ＋Ｕ、（イ）が平行
リンク機構であるためスプロケッ）ｅｌｌｌは腕１１に
対して相対的にΔθ回転している。従って、減速機（１
９Ｇ）の減速比を１／Ｇとすると、腕ａ９は、腕舖に対
して相対的にΔθ／Ｇだけ回転していることになり９回
転方向をも考慮する等の複雑な補正が必要となる。これ
らの補正はｇｏというパラメータ群で表現でき。

δ：機構によシ（＋１）あるいは（−１）をとる添字Ｃ
：第４図型ロボットを示すＪＭｃ＝ｇｃＲにより　ｅ　　’ＭＣを制御することができる。

一方ｖ’Ｒｆｌｉ標系（汎用座標系）については。

ロボットの手先の位置を一般的に表現するために。

直交座標（Ｘ、　Ｙ、　Ｚ）と、オイラー角（α、β、
　ｒ）を用いればｅＪＲと（Ｘ、　Ｙ、　Ｚ、α、β、
ｒ）との間の変換式Ｍ、Ｍ−’を求めることができる。

すなわち、　　　ＪＩＲ：Ｍ−’、ｌＰＰ＝Ｍ−ＪＲ次に、ロボットの制御、とりわけ、ロボットの手先の制
御についてＪＲ（汎用）座標系と直交座標系について説
明する。

直交座標系上の点Ｐ１１Ｃ手先を位置決めし１手先をｘ
、ｙ、ｚ軸に対して、オイラー角α１．β１゜γ１で決
定された姿勢に制御されているものとする。

この時のＪｒＲの角度はＪＲＩ　＝　’Ｓｒ　−Ｐｌとして求めることができる。

次に、別の点Ｐｊをとすれば。

ＪＲｊ＝Ｍ−・Ｐｊとなる。

直線ＰＩ　Ｆ、１上をＰｌから［Ｐｊへ移動すべく、こ
のロボットを制御するＫは、微小時間Δτ後の位置をＰ
Ｎ、速度をＶとして。

ＰＮ＝ＥＰｉ−１−ＩＰｙ　−Ｖ−ΔＴｌＰｖ：各軸成
分の移動の割合を示す係数ＪＲＮ＝ｙ　　、ｐ。

とし終端Ｆｊまでこれを繰ル返せばよい。

このように、　　３Ｒ系でロボット制御が可能となり、
　　ＪＲ系で制御を行なった後に異なる機構を持ったロ
ボットに対してパラメータ群ｇを選択してＪＭ＝ｇＪｐ
　によシ、それぞれのロボットを制御することができる
。

第６図に、この発明のロボット制御装置を示す。

手先の制御座標系（直交座標系）Ｋもとづいて時々刻々
手先移動目標位置を算出する。つ−’！Ｆ）ＰＮを計算
する移動位置設定器（ハ）からの出力（直交座標系出力
）は第１の座標変換器（財）に入力される。

この変換器（２）では上記の式（ＪＲ＝＝Ｍ−’・ＪＰ
Ｎ）を用いて直交座標系出力を汎用座標系の情報に変換
し。

ロボットの腕の角度を算出する。この第１の座標変換器
（財）の出力は、制御対象となるロボットのタイプを選
択し、それが持っている固有の座標系に対応するパラメ
ータ群を引き出す選択器（ハ）を介して第２の座標変換
器（イ）に供給される。この第２の座標系変換器■には
１機構（座標系）の異なる多数のロボットにあわせて予
め多数のパラメータ群が記憶されており１例えば第１図
（ａ）のロボットに対しては変換部（ｚ６ａ）が、第２
図（ｂ）のロボットに対しては変換部（ｚ６ｂ）が、ま
た第４図のロボットに対しては変換部（２６Ｇ）が用い
られる。そして。

第１の座標変換器（２４の出力は９例えは変換部（２６
Ｃ）で制御対象ロボット固有の座標系に変換される。

この際、上述の式（３Ｍｃ　＝　ｇｃ−Ｊｎ）が用いら
れ。

それにもとづいて変換動作が行われる。その後。

パルス変換器勾でロボットの駆動モータへの駆動パルス
数に変換されて分配され、サーボアンプ■〜国を介して
ロボットの各駆動モータ曽に駆動パルスが供給され、ロ
ボットが運転制御される。

なお、上記実施例では、多軸垂直関節型ロボットの場合
について説明したが、多軸、水平関節型ロボットや２円
筒座標系ロボットや直交型ロボットヤ、ソの他の機構を
持つロボットでもよく、マた。これらのロボットのいく
つかを組み合わせたものでも、同様の効果を奏する。

以上のように、この発明によれば、ロボットの制御シス
テムを、汎用座標系ＪＲで行なうようにし＊　　’Ｒ系
からＪＭ系への変換を、複数の子め用意されたパラメー
タ群ｇを用いて行なうため、１つのロボット制御システ
ムで、複数の構造の異するロボットを制御することがで
きるという効果がある。また、全く新らしい構造の異な
るロボットに対して制御システムを設計する場合、少な
い工数で対応できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａｌ　、　（ｂ）け、６軸垂直型間節ロボット
及び５軸垂直型間節ロボットの構造を示す斜視図、第２
図は第１図に示した２種類のロボットの固有の座標系を
示す図、第３図は６軸垂直型間節ロボットの汎用座標Ｊ
Ｒを示す図、第４図は第１図とは異なる構造を持った垂
直型関節ロボットの構造図。第５図は第４図に示したロボットの固有の座標系を示す
図、第６図は、複数の構造の異なるロボットを制御する
装置のブロック図である。なお１図中同一符号は同一、又は相当部分を示す。の・・・移動位置設定器、　Ｃ！４１−・・第１の座標
変換器。（ハ）・−・選択器、＠・・・第２の座標変挾器、笥・
・・モータ駆動ハルス変換器、■〜鈴・・・サーボアン
プ、田・・・ロボット駆動モータ。代理人　葛　野　信　−

Claims

【特許請求の範囲】

ロボットの手部分の座標系にもとづいて手の移動位置を
設定する移動位置設定器、この設定器に接続され、設定
器の出力をある定められた汎用座標系の情報に変換する
第１の座標変換器、この第１の座標変換器の後段に接続
され、制御対象となっているロボツ）ｋ対応させて上記
第１の座標変換器の出力情報の供給先を切換える選択器
、この選択器の後段に接続され、制御座標系の異なる複
数のロボツ）ｋ対応させて、上記汎用座標系の情報を各
ロボット固有の座標系の情報に変換する変換部を複数有
するとともに上記選択器によシこれら複数の変換器に選
択的に上記第１の座標変換器の出力情報が供給される第
２の座標変換器、この第２の座標変換器の後段に接続さ
れ、上記第２の座標変換器の出力情報にもとづいてロボ
ットな駆特徴とするロボットの制御装置。