JPS6160447B2 - - Google Patents
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- JPS6160447B2 JPS6160447B2 JP7911480A JP7911480A JPS6160447B2 JP S6160447 B2 JPS6160447 B2 JP S6160447B2 JP 7911480 A JP7911480 A JP 7911480A JP 7911480 A JP7911480 A JP 7911480A JP S6160447 B2 JPS6160447 B2 JP S6160447B2
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- Japan
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- interpolation
- drive
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- drive shaft
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- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 102100022595 Broad substrate specificity ATP-binding cassette transporter ABCG2 Human genes 0.000 description 3
- 101000823298 Homo sapiens Broad substrate specificity ATP-binding cassette transporter ABCG2 Proteins 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B19/00—Programme-control systems
- G05B19/02—Programme-control systems electric
- G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
- G05B19/41—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by interpolation, e.g. the computation of intermediate points between programmed end points to define the path to be followed and the rate of travel along that path
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/34—Director, elements to supervisory
- G05B2219/34101—Data compression, look ahead segment calculation, max segment lenght
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/39—Robotics, robotics to robotics hand
- G05B2219/39002—Move tip of arm on straight line
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computing Systems (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Human Computer Interaction (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Numerical Control (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は２軸以上の駆動軸を有する工業用ロボ
ツト、マニピユレータ等の軌跡制御方式に関す
る。
ツト、マニピユレータ等の軌跡制御方式に関す
る。
従来、２軸以上の駆動軸を有する工業用ロボツ
ト又はマニピユレータを直線補間により軌跡制御
しているが、その場合に補間間隔と理想的移動軌
跡との関係を明らかにするパラメータを指令情報
として記憶する手段を構ずることはなかつたので
必要以上の細かな補間を行なわなければならず、
そのために計算処理量が増大するという不具合が
あつた。
ト又はマニピユレータを直線補間により軌跡制御
しているが、その場合に補間間隔と理想的移動軌
跡との関係を明らかにするパラメータを指令情報
として記憶する手段を構ずることはなかつたので
必要以上の細かな補間を行なわなければならず、
そのために計算処理量が増大するという不具合が
あつた。
本発明はこのような事情に鑑みて提案されたも
ので、ずれ量を許容範囲内に収める高精度の工業
用ロボツト等の軌跡制御方式を提供することを目
的とし、２軸以上の駆動軸を直線補間により移動
する工業用ロボツト又はマニピユレータにおい
て、補間すべき各移動点ごとに、補間により得ら
れる理想的直線からの許容ずれ量を与えておき、
上記許容ずれ量に等しいか又はこれより小なる量
を補間計算時の補間間隔として上記２軸以上の駆
動軸の移動軌跡を制御するようにしたことを特徴
とする。
ので、ずれ量を許容範囲内に収める高精度の工業
用ロボツト等の軌跡制御方式を提供することを目
的とし、２軸以上の駆動軸を直線補間により移動
する工業用ロボツト又はマニピユレータにおい
て、補間すべき各移動点ごとに、補間により得ら
れる理想的直線からの許容ずれ量を与えておき、
上記許容ずれ量に等しいか又はこれより小なる量
を補間計算時の補間間隔として上記２軸以上の駆
動軸の移動軌跡を制御するようにしたことを特徴
とする。
本発明を３軸球面座標系マニピユレータに適用
した一実施例を図面について説明すると、第１図
はその回路構成を示すブロツク図、第２図は球面
座標と直交座標との関係を示す図、第３図は第１
図の各駆動軸のステツプ応答を示す図、第４図は
第１図の駆動軸の軌跡分解図である。
した一実施例を図面について説明すると、第１図
はその回路構成を示すブロツク図、第２図は球面
座標と直交座標との関係を示す図、第３図は第１
図の各駆動軸のステツプ応答を示す図、第４図は
第１図の駆動軸の軌跡分解図である。
まず、第１図において、１はマニピユレータの
移動軌跡を制御するための補間計算、駆動系への
出力、駆動系からの入力信号取込み、操作盤から
の指令入力・表示出力、記憶装置との情報の授受
等を行なう演算処理装置、２は操作者と演算処理
装置１との情報交換をするための指令入力、表示
出力用インタフエースである操作盤、３，６，９
はそれぞれ増幅器と駆動信号発生器とよりなり演
算処理装置１の出力信号を入力してそれぞれ駆動
軸４，７，１０の駆動信号を出力する出力変換
器、４，７，１０はそれぞれ本システムの制御対
象である位置を制御する駆動軸、５，８，１１は
それぞれ駆動軸４，７，１０の位置を検出してこ
れを演算処理装置１にフイードバツクする位置検
出器で、出力変換器３、駆動軸４、位置検出器５
は第２図に示す球座標系のγ軸の位置制御を担
い、出力変換器６、駆動軸７、位置検出器８は球
面座標系の軸の位置制御を担い、出力変換器
９、駆動軸１０、位置検出器１１は球面座標系の
θ軸の位置制御をそれぞれ担う。１２は３軸球座
標系マニピユレータが移動すべき点列を格納する
記憶装置で、格納している情報は移動すべき各点
についてのγ軸目標値、軸目標値、θ軸目標
値、補間間隔ΔＬ、制御情報等を含んでおり、こ
れらの情報を記憶装置１２に入力する手段は、紙
テープにより操作盤２の一部から入力してもよい
し、操作盤２を介して演算処理装置１に指令を与
え、演算処理装置１が出力変換器３に指令を与え
て駆動軸４を所望の位置に移動させ、そのときの
位置検出器５の出力を演算処理装置１に入力する
ことにより記憶装置１２に格納するようにしても
よい。
移動軌跡を制御するための補間計算、駆動系への
出力、駆動系からの入力信号取込み、操作盤から
の指令入力・表示出力、記憶装置との情報の授受
等を行なう演算処理装置、２は操作者と演算処理
装置１との情報交換をするための指令入力、表示
出力用インタフエースである操作盤、３，６，９
はそれぞれ増幅器と駆動信号発生器とよりなり演
算処理装置１の出力信号を入力してそれぞれ駆動
軸４，７，１０の駆動信号を出力する出力変換
器、４，７，１０はそれぞれ本システムの制御対
象である位置を制御する駆動軸、５，８，１１は
それぞれ駆動軸４，７，１０の位置を検出してこ
れを演算処理装置１にフイードバツクする位置検
出器で、出力変換器３、駆動軸４、位置検出器５
は第２図に示す球座標系のγ軸の位置制御を担
い、出力変換器６、駆動軸７、位置検出器８は球
面座標系の軸の位置制御を担い、出力変換器
９、駆動軸１０、位置検出器１１は球面座標系の
θ軸の位置制御をそれぞれ担う。１２は３軸球座
標系マニピユレータが移動すべき点列を格納する
記憶装置で、格納している情報は移動すべき各点
についてのγ軸目標値、軸目標値、θ軸目標
値、補間間隔ΔＬ、制御情報等を含んでおり、こ
れらの情報を記憶装置１２に入力する手段は、紙
テープにより操作盤２の一部から入力してもよい
し、操作盤２を介して演算処理装置１に指令を与
え、演算処理装置１が出力変換器３に指令を与え
て駆動軸４を所望の位置に移動させ、そのときの
位置検出器５の出力を演算処理装置１に入力する
ことにより記憶装置１２に格納するようにしても
よい。
このようなシステムにおいて、記憶装置１２に
記憶された２点（γα，α，θα），（γβ，
β，θβ）間を補間間隔ΔＬαで直線補間して移
動する場合に、演算処理装置１内で演算すべき内
容は下記のようになる。すなわち、 (i) 直角座標系と球面座標系との関係： (ii) 直交座標系への変換： (iii) 補間点数ｎの計算： ｎ＝〔（Ｘα−Ｘβ）２＋（Ｙα−Ｙβ）２＋（Ｚα−Ｚβ）２／ΔＬα〕 ……(4) ただし、〔ａ〕はａの整数部を表わし、ΔＬ
αは点（γα，α，θα）に付随して記憶装
置に格納されている補間間隔を示す。
記憶された２点（γα，α，θα），（γβ，
β，θβ）間を補間間隔ΔＬαで直線補間して移
動する場合に、演算処理装置１内で演算すべき内
容は下記のようになる。すなわち、 (i) 直角座標系と球面座標系との関係： (ii) 直交座標系への変換： (iii) 補間点数ｎの計算： ｎ＝〔（Ｘα−Ｘβ）２＋（Ｙα−Ｙβ）２＋（Ｚα−Ｚβ）２／ΔＬα〕 ……(4) ただし、〔ａ〕はａの整数部を表わし、ΔＬ
αは点（γα，α，θα）に付随して記憶装
置に格納されている補間間隔を示す。
(iv) ｉ番目の補間点の計算：
(v) 球座標系への変換：
(6)式により球座標系での目標値Pi＝（γｉ，
ｉ，θｉ）を求めることができる。
ｉ，θｉ）を求めることができる。
各位置検出器５，８，１１によりそれぞれ検出
される位置の現在値γACT，ACT，θACTはそれ
ぞれ演算処理装置１にフイードバツクされ、目標
値Piとの偏差γｉ−ACT，ｉ−ACT，θｉ−θ
ACTがそれぞれ出力変換器３，６，９に出力し、
それぞれ駆動軸４，７，１０がそのあと独立して
目標値γｉ，ｉ，θｉへ向かうことになるが、
その際の各駆動軸の応答は、第３図に示すよう
に、ステツプ応答にオーバシユートがないように
出力変換器３，６，９で調整される。
される位置の現在値γACT，ACT，θACTはそれ
ぞれ演算処理装置１にフイードバツクされ、目標
値Piとの偏差γｉ−ACT，ｉ−ACT，θｉ−θ
ACTがそれぞれ出力変換器３，６，９に出力し、
それぞれ駆動軸４，７，１０がそのあと独立して
目標値γｉ，ｉ，θｉへ向かうことになるが、
その際の各駆動軸の応答は、第３図に示すよう
に、ステツプ応答にオーバシユートがないように
出力変換器３，６，９で調整される。
補間点Piから次の補間点Ｐi+1への駆動軸の移
動軌跡は、第４図の破線ｌで示すように、補間点
PiからＰi+1へ直線的に移動することが最も望ま
しい。
動軌跡は、第４図の破線ｌで示すように、補間点
PiからＰi+1へ直線的に移動することが最も望ま
しい。
補間点PiとＰi+1の間でγ軸、軸、θ軸の増
分をそれぞれΔγ，Δ，Δθとすると、ベクト
ル・i+1は、補間点Piにおけるγ，，θ方向
の単位ベクトルｅγ，ｅ，ｅθを用いて(7)式で
表わされる。
分をそれぞれΔγ，Δ，Δθとすると、ベクト
ル・i+1は、補間点Piにおけるγ，，θ方向
の単位ベクトルｅγ，ｅ，ｅθを用いて(7)式で
表わされる。
・i+1
＝Δγ・ｅγ＋γｉ・Δ・ｅ
＋γｉ・sinｉ・Δθ・ｅθ ……(7)
同様にして(8)式を得る。
２点Pi，Ｐi+1間の距離・i+1は補間間隔Δ
Ｌαに等しいことは補間点Pi，Ｐi+1の計算より
明らかである。
Ｌαに等しいことは補間点Pi，Ｐi+1の計算より
明らかである。
今、３軸合成した駆動軸４，７，１０が補間点
Piにあるとき、次の補間目標値Ｐi+1を与える
と、各駆動軸は補間目標値Ｐi+1へ向かつてそれ
ぞれ独立的に移動するが、各駆動軸４，７，１０
の移動速度はそれぞれ異なるので、駆動軸の軌跡
は直線ｌ上を移動するとは限らない。
Piにあるとき、次の補間目標値Ｐi+1を与える
と、各駆動軸は補間目標値Ｐi+1へ向かつてそれ
ぞれ独立的に移動するが、各駆動軸４，７，１０
の移動速度はそれぞれ異なるので、駆動軸の軌跡
は直線ｌ上を移動するとは限らない。
なぜならば、球座標系では各軸の増分に対する
移動量がγの関数になるからである。
移動量がγの関数になるからである。
しかしながら、移動軌跡が第４図に示すよう
に、近似的立方体ABCPi+1・DEFPiの内部を移動
してPiからＰi+1へ向かうことは、第３図のステ
ツプ応答からも保証され、最悪の場合でも立方体
ABCPi+1・DEFPiの稜線上を移動することにな
る。立方体ABCPi+1・DEFPiの対角線PiPi+1は理
想的軌跡ｌ上の直線であるが、この直線ｌから駆
動軸の実際の移動軌跡がずれる量は、実際の移動
軌跡上の点から直線i+1へ垂線を下したときの
その垂線の長さで評価することができる。
に、近似的立方体ABCPi+1・DEFPiの内部を移動
してPiからＰi+1へ向かうことは、第３図のステ
ツプ応答からも保証され、最悪の場合でも立方体
ABCPi+1・DEFPiの稜線上を移動することにな
る。立方体ABCPi+1・DEFPiの対角線PiPi+1は理
想的軌跡ｌ上の直線であるが、この直線ｌから駆
動軸の実際の移動軌跡がずれる量は、実際の移動
軌跡上の点から直線i+1へ垂線を下したときの
その垂線の長さで評価することができる。
直線i+1から最も離れた場合として移動軌跡
がＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆのどの点を通るとして
も、それらの点から直線i+1へ下した垂線の長
さは距離i+1＝ΔＬαを越えることがないこと
は幾何学的に明白である。すなわち、直線補間時
の実際の移動軌跡が理想的移動経路からずれる量
は補間間隔ΔＬαよりも大になることはない。そ
こで、この幾何学的関係を利用して、マニピユレ
ータの直線移動経路に障害物があり、これがマニ
ピユレータと干渉する可能性がある場合に、理想
的直線移動経路からの許容ずれ量をΔｌとすれ
ば、ΔｌΔＬとなるように補間間隔を各移動点
ごとに記憶装置に格納する。
がＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆのどの点を通るとして
も、それらの点から直線i+1へ下した垂線の長
さは距離i+1＝ΔＬαを越えることがないこと
は幾何学的に明白である。すなわち、直線補間時
の実際の移動軌跡が理想的移動経路からずれる量
は補間間隔ΔＬαよりも大になることはない。そ
こで、この幾何学的関係を利用して、マニピユレ
ータの直線移動経路に障害物があり、これがマニ
ピユレータと干渉する可能性がある場合に、理想
的直線移動経路からの許容ずれ量をΔｌとすれ
ば、ΔｌΔＬとなるように補間間隔を各移動点
ごとに記憶装置に格納する。
すなわち、正確な軌跡制御が要求されるとき
は、各移動点ごとに記憶装置に許容ずれ量以下の
任意の補間距離を格納し、さほど正確な軌跡制御
が要求されないときは、補間間隔ΔＬを大きくと
つた値を格納しておくのである。
は、各移動点ごとに記憶装置に許容ずれ量以下の
任意の補間距離を格納し、さほど正確な軌跡制御
が要求されないときは、補間間隔ΔＬを大きくと
つた値を格納しておくのである。
このようにして、実際の補間計算に際しては、
各移動点に対応した補間間隔を用いて、指定した
許容ずれ量を満足する移動軌跡を実現することが
できる。
各移動点に対応した補間間隔を用いて、指定した
許容ずれ量を満足する移動軌跡を実現することが
できる。
要するに、本発明によれば、２軸以上の駆動軸
を直線補間により移動する工業用ロボツト又はマ
ニピユレータにおいて、補間すべき各移動点ごと
に、補間により得られる理想的直線からの許容ず
れ量を与えておき、上記許容ずれ量に等しいか又
はこれより小なる量を補間計算時の補間間隔とし
て上記２軸以上の駆動軸の移動軌跡を制御するよ
うにしたことにより、ずれ量を許容範囲内に収め
る高精度の工業用ロボツト等の軌跡制御方式を得
るから、本発明は産業上極めて有益なものであ
る。
を直線補間により移動する工業用ロボツト又はマ
ニピユレータにおいて、補間すべき各移動点ごと
に、補間により得られる理想的直線からの許容ず
れ量を与えておき、上記許容ずれ量に等しいか又
はこれより小なる量を補間計算時の補間間隔とし
て上記２軸以上の駆動軸の移動軌跡を制御するよ
うにしたことにより、ずれ量を許容範囲内に収め
る高精度の工業用ロボツト等の軌跡制御方式を得
るから、本発明は産業上極めて有益なものであ
る。
第１図は本発明を３軸マニピユレータに適用し
た一実施例の回路構成を示すブロツク図、第２図
は球面座標と直交座標との関係を示す図、第３図
は第１図の各駆動軸のステツプ応答を示す図、第
４図は第１図の駆動軸の軌跡分解図である。 １……演算処理装置、２……操作盤、３……出
力変換器、４……駆動軸、５……位置検出器、６
……出力変換器、７……駆動軸、８……位置検出
器、９……出力変換器、１０……駆動軸、１１…
…位置検出器、１２……記憶装置。
た一実施例の回路構成を示すブロツク図、第２図
は球面座標と直交座標との関係を示す図、第３図
は第１図の各駆動軸のステツプ応答を示す図、第
４図は第１図の駆動軸の軌跡分解図である。 １……演算処理装置、２……操作盤、３……出
力変換器、４……駆動軸、５……位置検出器、６
……出力変換器、７……駆動軸、８……位置検出
器、９……出力変換器、１０……駆動軸、１１…
…位置検出器、１２……記憶装置。
Claims (1)
- １ ２軸以上の駆動軸を直線補間により移動する
工業用ロボツト又はマニピユレータにおいて、補
間すべき各移動点ごとに、補間により得られる理
想的直線からの許容ずれ量を与えておき、上記許
容ずれ量に等しいか又はこれより小なる量を補間
計算時の補間間隔として上記２軸以上の駆動軸の
移動軌跡を制御するようにしたことを特徴とする
工業用ロボツト等の軌跡制御方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7911480A JPS575110A (en) | 1980-06-13 | 1980-06-13 | Control system for track of industrial robot or the like |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7911480A JPS575110A (en) | 1980-06-13 | 1980-06-13 | Control system for track of industrial robot or the like |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS575110A JPS575110A (en) | 1982-01-11 |
| JPS6160447B2 true JPS6160447B2 (ja) | 1986-12-20 |
Family
ID=13680878
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7911480A Granted JPS575110A (en) | 1980-06-13 | 1980-06-13 | Control system for track of industrial robot or the like |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS575110A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03106650U (ja) * | 1990-02-17 | 1991-11-05 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19509734A1 (de) * | 1995-03-13 | 1996-09-19 | Mannesmann Ag | Verfahren zur Auslegerführung eines Kranes mit Wippausleger |
| CN113093716B (zh) * | 2019-12-19 | 2024-04-30 | 广州极飞科技股份有限公司 | 一种运动轨迹规划方法、装置、设备及存储介质 |
| CN117549316B (zh) * | 2024-01-12 | 2024-03-12 | 唐山先河智能机器有限公司 | 多轴机械臂控制方法及主从控制*** |
-
1980
- 1980-06-13 JP JP7911480A patent/JPS575110A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03106650U (ja) * | 1990-02-17 | 1991-11-05 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS575110A (en) | 1982-01-11 |
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