JPS62284408A - 産業用ロボツトの速度制御法 - Google Patents
産業用ロボツトの速度制御法Info
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- JPS62284408A JPS62284408A JP12564686A JP12564686A JPS62284408A JP S62284408 A JPS62284408 A JP S62284408A JP 12564686 A JP12564686 A JP 12564686A JP 12564686 A JP12564686 A JP 12564686A JP S62284408 A JPS62284408 A JP S62284408A
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- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 8
- 230000036544 posture Effects 0.000 description 4
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 4
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 3
- 238000010422 painting Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
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- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野 ）
本発明は、産業用ロボットの速度制御法に関するもので
、より具体的には、産業用ロボットの各腕軸の駆動源の
駆動能力を考慮して、複数の腕輪に関して最も効率のよ
い許容最大速度（又は加速度）を用いてコンピュータ演
算を行い、その結果に基づいてサーボ制御を行い、駆動
源の駆動能力を最大限に活用し、産業用ロボットの姿勢
に対応した高速化を達成するものである。
、より具体的には、産業用ロボットの各腕軸の駆動源の
駆動能力を考慮して、複数の腕輪に関して最も効率のよ
い許容最大速度（又は加速度）を用いてコンピュータ演
算を行い、その結果に基づいてサーボ制御を行い、駆動
源の駆動能力を最大限に活用し、産業用ロボットの姿勢
に対応した高速化を達成するものである。
（従来の技術）
産業用ロボットの中、溶接ロボットや塗装ロボットでは
絶対的な線速度が要求される。スポット溶接の場合を除
き、アーク溶接では連続した溶接線を正確にたどり、し
かも溶は込み量や熱による材料の歪の補正を均一にする
ためには、絶対的な線速度を指定する必要があり、また
塗装作業では均一な塗膜を作り、美しい仕上状態を得る
ためには、指定された線速度で走行することが不可欠だ
からである。 これに対し移載ロボットや組立口ポッ
トでは、絶対的な線速度よりも能カ一杯の高速度が要求
される場合が多い、 また溶接ロイ−２トや塗装ロボッ
トでも、溶接を中断する場所やエアカット区間中では移
載ロボットなどと同様な要求があるため、ロボットの姿
勢に依存した最高速度が要求される。
絶対的な線速度が要求される。スポット溶接の場合を除
き、アーク溶接では連続した溶接線を正確にたどり、し
かも溶は込み量や熱による材料の歪の補正を均一にする
ためには、絶対的な線速度を指定する必要があり、また
塗装作業では均一な塗膜を作り、美しい仕上状態を得る
ためには、指定された線速度で走行することが不可欠だ
からである。 これに対し移載ロボットや組立口ポッ
トでは、絶対的な線速度よりも能カ一杯の高速度が要求
される場合が多い、 また溶接ロイ−２トや塗装ロボッ
トでも、溶接を中断する場所やエアカット区間中では移
載ロボットなどと同様な要求があるため、ロボットの姿
勢に依存した最高速度が要求される。
（発明が解決しようとする問題点）
従来のロボットでは、その速度は、たとえば、Ｉｍ／ｓ
ｅｃといったように絶対的に決められ、また指定された
速度で再生されていた。 第１図にオイテ、点Ａ Ｏｏ
、 ＹＡ 、 ＺＡ ） カラ点Ｂ（ＸＢ 、ＹＢ
、 ２Ｂ ）まで動作する場合に、速度をＶとすると
、を秒後の位置Ｐは、 で表はされ、極めて短時間（数ａＳ）毎に位置Ｐを求め
ロボットの位置を決めていた。
ｅｃといったように絶対的に決められ、また指定された
速度で再生されていた。 第１図にオイテ、点Ａ Ｏｏ
、 ＹＡ 、 ＺＡ ） カラ点Ｂ（ＸＢ 、ＹＢ
、 ２Ｂ ）まで動作する場合に、速度をＶとすると
、を秒後の位置Ｐは、 で表はされ、極めて短時間（数ａＳ）毎に位置Ｐを求め
ロボットの位置を決めていた。
例えば第１図のロボットのように、Ｓ １．Ｓ ２゜Ｓ
３の３個の関節で構成されているとすると、このロボッ
トが等速度で直線動作をする限り、Ｓｌは最も中心に近
いＮ点で最も早く、最も中心から遠いＢ点で最も遅く動
作する必要がある。
３の３個の関節で構成されているとすると、このロボッ
トが等速度で直線動作をする限り、Ｓｌは最も中心に近
いＮ点で最も早く、最も中心から遠いＢ点で最も遅く動
作する必要がある。
この場合、特にＮ点の近傍では、Ｓｔの限界速度に制限
されロボットが指定速度で動作できるとは限らない、
Ｓ１以外の他の５２．３３の関節についても同様のこと
が言える。
されロボットが指定速度で動作できるとは限らない、
Ｓ１以外の他の５２．３３の関節についても同様のこと
が言える。
（問題点を解決するための手段）
ロボットが教示点から次の教示点までを動作する際゛に
、最も負荷の重い軸の負荷の重い点を基準にして、自動
的に速度を低減することができるようにし、異常負荷に
よって途中で停止することがなく、かつ指定された速度
に最も忠実に動作するようにする必要がある。 そのた
めの具体的手段として、ロボットの合成速度がＶのとき
複数の腕軸の夫々に関して最大速度をωとし、駆動源の
能力によって定まる限界速度ωＩａｘとの比を求め、求
められた各腕軸ごとの比の中で最小のものを許容最大速
度ｋｍｉｎとして、これを用いて制御の演算を行い、そ
の結果に基づいてサーボ制御部を制御して、各腕輪のた
めの駆効能、力を最大源に活用し姿勢に対応したロボッ
トの腕部の移動高速化を可能にした。 以下実施例につ
いて説明する。
、最も負荷の重い軸の負荷の重い点を基準にして、自動
的に速度を低減することができるようにし、異常負荷に
よって途中で停止することがなく、かつ指定された速度
に最も忠実に動作するようにする必要がある。 そのた
めの具体的手段として、ロボットの合成速度がＶのとき
複数の腕軸の夫々に関して最大速度をωとし、駆動源の
能力によって定まる限界速度ωＩａｘとの比を求め、求
められた各腕軸ごとの比の中で最小のものを許容最大速
度ｋｍｉｎとして、これを用いて制御の演算を行い、そ
の結果に基づいてサーボ制御部を制御して、各腕輪のた
めの駆効能、力を最大源に活用し姿勢に対応したロボッ
トの腕部の移動高速化を可能にした。 以下実施例につ
いて説明する。
（実施例）
以下図面に示す本発明の実施例につき詳説する。第１図
において、３つの軸３１．３２、Ｓ３を有するロボット
腕の軸Ｓｌの移動角速度は１例えば腕の先端が教示点Ａ
点（座標：ＸＡ、ＹＡ、ＺＡ）から教示点Ｂ点（座標：
ＸＢ、ＹＢ。
において、３つの軸３１．３２、Ｓ３を有するロボット
腕の軸Ｓｌの移動角速度は１例えば腕の先端が教示点Ａ
点（座標：ＸＡ、ＹＡ、ＺＡ）から教示点Ｂ点（座標：
ＸＢ、ＹＢ。
ＺＢ）へ移動するときＮ点において最大となる。
この最大角速度をωｉとする。 また、軸Ｓ１はモータ
等によって駆動されるのであるが、そのモータ等の駆動
々力源の駆動能力には当然限界があるので、軸Ｓ１の角
速度にも当然限界がある。
等によって駆動されるのであるが、そのモータ等の駆動
々力源の駆動能力には当然限界があるので、軸Ｓ１の角
速度にも当然限界がある。
この限界角速度をω、 ｓａｗする。いま、この最大角
速度ωｌ と限界角速度ωｌ ｌａ夏との比をに１とす
ると。
速度ωｌ と限界角速度ωｌ ｌａ夏との比をに１とす
ると。
ｋ１＝□
ω１
となり、このに１はω、がω１■ａｘを超えることｌ＋
３１か か の −１上 番１ 十 考 し）す１
１士 １Ｌこ 笛 １− し亀 ものとなる、 すなわ
ち１例えばに里＝２とするとω１＝イω、 ｌａＸとな
り、これは軸ＳＬの最大角速度０重がその限界角速度ω
ｌ ｌａＸの半分であることを意味し、換言すれば軸５
１の角速度ω□をもっと大きくすること、すなわち高速
化（高能率化）する余裕があることを意味する。 従っ
て駆動能力−ぽいまで、角速度ω１を（ωＩ Ｉｌａ！
に等しくなるまですなわちｋｌ＝１とな、るまで）増大
させることが可能である。 そして、ｋ１＝１のとき軸
Ｓ１は能力−ぽいの角速度０重＝ωＩ■ａ！で駆動され
ることになる。
３１か か の −１上 番１ 十 考 し）す１
１士 １Ｌこ 笛 １− し亀 ものとなる、 すなわ
ち１例えばに里＝２とするとω１＝イω、 ｌａＸとな
り、これは軸ＳＬの最大角速度０重がその限界角速度ω
ｌ ｌａＸの半分であることを意味し、換言すれば軸５
１の角速度ω□をもっと大きくすること、すなわち高速
化（高能率化）する余裕があることを意味する。 従っ
て駆動能力−ぽいまで、角速度ω１を（ωＩ Ｉｌａ！
に等しくなるまですなわちｋｌ＝１とな、るまで）増大
させることが可能である。 そして、ｋ１＝１のとき軸
Ｓ１は能力−ぽいの角速度０重＝ωＩ■ａ！で駆動され
ることになる。
以上述べたのは軸Ｓｌに関するものであるが、同様に軸
Ｓ２及びＳ３に関しても次のようなに２．に、が得られ
る。
Ｓ２及びＳ３に関しても次のようなに２．に、が得られ
る。
ω２ ｍａＸ （ｒ）
５ ｍａＸｋ２＝＝ 、 ｋｓ＝□ω２
ω５ここで、
ｋ、、に２及びに３のうちの最小のものをｋａｉｎとす
ると、ｋｍｉｎ ｖがＡ点からＢ点へ移動するときの許
容最大速度である。 今、例えばに、、に、、及びに３
が夫々１．５３．１．０２．１．３８であるとするとに
２が最も小さく、すなわち軸Ｓ２の最大角速度ω２が軸
Ｓ２の限界角速度ω２１１ａ！に最も近いことを意味し
、換言すれば軸Ｓ２が最も高い効率（角速度）で駆動さ
れており、他の軸Ｓｔ及びＳ３に関しては、まだまだ高
効率化（高速化）への余裕を残して駆動されていること
になる。 ここで、第１図のロボットを最小のに２でな
く仮りに最高値のｋｔで駆動したとすると、軸Ｓ２、Ｓ
３については余裕を増大させることになり、換言すれば
よりのんびりと遊ばせた駆動をすることになってロボッ
ト作業の能率は低下する。
５ ｍａＸｋ２＝＝ 、 ｋｓ＝□ω２
ω５ここで、
ｋ、、に２及びに３のうちの最小のものをｋａｉｎとす
ると、ｋｍｉｎ ｖがＡ点からＢ点へ移動するときの許
容最大速度である。 今、例えばに、、に、、及びに３
が夫々１．５３．１．０２．１．３８であるとするとに
２が最も小さく、すなわち軸Ｓ２の最大角速度ω２が軸
Ｓ２の限界角速度ω２１１ａ！に最も近いことを意味し
、換言すれば軸Ｓ２が最も高い効率（角速度）で駆動さ
れており、他の軸Ｓｔ及びＳ３に関しては、まだまだ高
効率化（高速化）への余裕を残して駆動されていること
になる。 ここで、第１図のロボットを最小のに２でな
く仮りに最高値のｋｔで駆動したとすると、軸Ｓ２、Ｓ
３については余裕を増大させることになり、換言すれば
よりのんびりと遊ばせた駆動をすることになってロボッ
ト作業の能率は低下する。
また、仮りにｋｍｉｎ ＠ ｋ２ ＝ １．０２よりも
小さいｋ ｓｉｎ ＝ １．ＯＬとしてロボットを駆動
したとすると軸Ｓ１．Ｓ２及びＳ３に過大負荷が掛かり
、特にｋの値の最大な（ｋ 、 ＝ １．５３）軸ｓｉ
については異常負荷が掛かることになる。
小さいｋ ｓｉｎ ＝ １．ＯＬとしてロボットを駆動
したとすると軸Ｓ１．Ｓ２及びＳ３に過大負荷が掛かり
、特にｋの値の最大な（ｋ 、 ＝ １．５３）軸ｓｉ
については異常負荷が掛かることになる。
このような理由から許容最大速度比Ｋｍｉｎとしてに、
、に２．に、のうちの最小のものに２を選択するもので
ある。
、に２．に、のうちの最小のものに２を選択するもので
ある。
第２図はロボットを制御する中央処理ユニットＣＰＵの
動作を説明するためのもので、１０はＣＰＵの入力装置
として角速度を入力する操作盤がスイ・・チ１４を示す
記号で示されている。 この操作盤の入カキ−には加速
度入力の他パーセント表示で入力できる“％”キーも含
まれている。
動作を説明するためのもので、１０はＣＰＵの入力装置
として角速度を入力する操作盤がスイ・・チ１４を示す
記号で示されている。 この操作盤の入カキ−には加速
度入力の他パーセント表示で入力できる“％”キーも含
まれている。
ＣＰＵでは合成速度Ｖから前述の許容最大速度ｋｓｉｎ
ｖが認識される。 許容最大速度ｋｍｉｎｖが認識され
ると、ｔ 、、ｔ２ −−−− ｔｎの時間経過に伴っ
てロボット先端の位置Ｐは、 の演算式に従って、Ｐ＋ ＋Ｐ ２．−−Ｐ ｎがＣ
ＰＵによって算出され、その算出された出力信号がＣＰ
Ｕから出力されて１１．１２のサーボ制御部１．２−−
一が制御される。１３は入力ポートである。このように
ロボットは最大速度ｋｓｉｎｖに基づいて制御される結
果、ロボット腕駆動点の能力−ぽいまで有効に利用され
、かついづれかの軸が異常負荷状態となって停止してし
まうという不都合は解消される。
ｖが認識される。 許容最大速度ｋｍｉｎｖが認識され
ると、ｔ 、、ｔ２ −−−− ｔｎの時間経過に伴っ
てロボット先端の位置Ｐは、 の演算式に従って、Ｐ＋ ＋Ｐ ２．−−Ｐ ｎがＣ
ＰＵによって算出され、その算出された出力信号がＣＰ
Ｕから出力されて１１．１２のサーボ制御部１．２−−
一が制御される。１３は入力ポートである。このように
ロボットは最大速度ｋｓｉｎｖに基づいて制御される結
果、ロボット腕駆動点の能力−ぽいまで有効に利用され
、かついづれかの軸が異常負荷状態となって停止してし
まうという不都合は解消される。
以上述べた実施例は角速度に関するものであったが、角
速度の他に速度および加速度に関しても全く同様に考察
することができる。 例えば加速度の場合は合成加速度
がαのとき、軸Ｓ１．５２−−−Ｓｎに関して最大加速
度α１、α２−−一αｎおよび限界加速度α、 ｌ１ａ
Ｘ 、α７＋１ａＸ−−−αｎｆｆ１ａ！とからその比
ａ１．ａ２−−ａｎを求めて、ａｌ 、ａ２−−−ａｎ
の中の最小のものａｍｉｎ、αを許容最大速度としてＣ
ＰＵ演算に使用できる。 さらに、いままで述べた直
線運動に限らず円弧運動にも適用可能であることは云う
までもない。
速度の他に速度および加速度に関しても全く同様に考察
することができる。 例えば加速度の場合は合成加速度
がαのとき、軸Ｓ１．５２−−−Ｓｎに関して最大加速
度α１、α２−−一αｎおよび限界加速度α、 ｌ１ａ
Ｘ 、α７＋１ａＸ−−−αｎｆｆ１ａ！とからその比
ａ１．ａ２−−ａｎを求めて、ａｌ 、ａ２−−−ａｎ
の中の最小のものａｍｉｎ、αを許容最大速度としてＣ
ＰＵ演算に使用できる。 さらに、いままで述べた直
線運動に限らず円弧運動にも適用可能であることは云う
までもない。
（発明の効果）
以上述べたとおり、本発明によれば工業用ロボットの腕
軸駆動源の駆動能力を考慮して、複数腕輪に関して最も
効率のよい許容最大速度（加速度）を用いてコンピュー
タ演算を行い、その演算結果に基づいてサーボ制御部を
制御することにより、腕軸駆動源の駆動能力を最大限に
活用することが可能となり、それによって過負荷等を超
すことなくロボットの姿勢に対応した高速化（高能率化
）が達成される。
軸駆動源の駆動能力を考慮して、複数腕輪に関して最も
効率のよい許容最大速度（加速度）を用いてコンピュー
タ演算を行い、その演算結果に基づいてサーボ制御部を
制御することにより、腕軸駆動源の駆動能力を最大限に
活用することが可能となり、それによって過負荷等を超
すことなくロボットの姿勢に対応した高速化（高能率化
）が達成される。
第１図はロボットが教示点ＡからＢに等速で直線動作を
するときの状態を示す説明図で、第２図はロボットの速
度を制御する中央処理ユニットＣＰＵの動作を説明する
ブロック図である。 図面中の符号 １．２：サーボ制御部。 １０：ｃＰＵ、 １１．１２＋サ一ボ制御部、１３：
入力ポート、１４：スイｉ、チ部、Ａ、Ｂ、Ｎ：教示点
、
するときの状態を示す説明図で、第２図はロボットの速
度を制御する中央処理ユニットＣＰＵの動作を説明する
ブロック図である。 図面中の符号 １．２：サーボ制御部。 １０：ｃＰＵ、 １１．１２＋サ一ボ制御部、１３：
入力ポート、１４：スイｉ、チ部、Ａ、Ｂ、Ｎ：教示点
、
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 産業用ロボットの合成速度がｖのときに複数の腕軸の夫
々に関しての最大速度をωとし駆動源の能力によって定
まる限界速度をωｍａｘとしたときの比； ｋ＝（ωｍａｘ）／ω を 求め、求められられた各腕軸ごとの比、ｋ＿１、ｋ＿２
−−−ｋｎの中で最小のものをｋｍｉｎとするとき許容
最大速度をｋｍｉｎ ｖとし、これを用いてロボット制
御の演算を行い、その演算結果に基づいてサーボ制御部
を制御することにより、前記複数の腕軸のための前記駆
動源の駆動能力を最大源に活用し、それによって過負荷
を起すことなく前記ロボットの姿勢に対応したロボット
の腕部の移動高速化を可能とすることを特徴とする産業
用ロボットの速度制御法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12564686A JPS62284408A (ja) | 1986-06-02 | 1986-06-02 | 産業用ロボツトの速度制御法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12564686A JPS62284408A (ja) | 1986-06-02 | 1986-06-02 | 産業用ロボツトの速度制御法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62284408A true JPS62284408A (ja) | 1987-12-10 |
Family
ID=14915174
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12564686A Pending JPS62284408A (ja) | 1986-06-02 | 1986-06-02 | 産業用ロボツトの速度制御法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62284408A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0271989A (ja) * | 1988-09-05 | 1990-03-12 | Kubota Ltd | 収穫作業機の多関節型アームの伸縮制御装置 |
| JPH0384604A (ja) * | 1989-08-29 | 1991-04-10 | Fanuc Ltd | 数値制御装置の送り速度制御方法 |
| JP2012240142A (ja) * | 2011-05-17 | 2012-12-10 | Fanuc Ltd | 学習制御機能を備えたスポット溶接ロボット |
| US8886359B2 (en) | 2011-05-17 | 2014-11-11 | Fanuc Corporation | Robot and spot welding robot with learning control function |
-
1986
- 1986-06-02 JP JP12564686A patent/JPS62284408A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0271989A (ja) * | 1988-09-05 | 1990-03-12 | Kubota Ltd | 収穫作業機の多関節型アームの伸縮制御装置 |
| JPH0384604A (ja) * | 1989-08-29 | 1991-04-10 | Fanuc Ltd | 数値制御装置の送り速度制御方法 |
| JP2012240142A (ja) * | 2011-05-17 | 2012-12-10 | Fanuc Ltd | 学習制御機能を備えたスポット溶接ロボット |
| US8886359B2 (en) | 2011-05-17 | 2014-11-11 | Fanuc Corporation | Robot and spot welding robot with learning control function |
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