WO1987000311A1 - System for controlling articulated robot - Google Patents

Description

明 細 書

関節形 ロ ボ ッ ト の制御方式

技 術 分 野

*発明は、 閟節形 ロ ボ ッ ト の制御方式 に係 リ 、 特に感 覚機能 を有す る ア ー ク 溶接用 ロ ボ ッ ト の制御方式に関す る も の であ る 。

背 景 技 術

視覚 セ ン サ な どの感覚機能を有する ロ ボ ッ ト は、 予め プ ロ グ ラ ム された α ボ ッ ト 駆動指令に対 し て 、 制御 目 標 情報 を フ ィ 一 ド バ ッ ク し て補正 を 行 な う こ と がで き 、 アー ク 溶接 ロ ボ ッ ト ゃ組立ロ ボ ッ ト な どの産業用 ロ ボ ッ ト の適応制御能力を高め る こ と が で き る 。

た と えば視覚セ ン サ と して工業用 T V カ メ ラ が ロ ボ ッ ト 機構部の作業位置 に近接 して K置され、 そ こ か ら転送 された画像信号 を受信 し て、 画像処理装置やセ ン サ コ ン ト ロ ー ラ な どマ イ ク 口 コ ン ピュ ー タ を含む外部指令装置 で実時間処理 を行な う 場合には、 関節形 ロ ボ ツ 卜 の制御 目 標情報は シ リ ア ル イ ン タ フ ヱ イ ス を経由 し て ロ ボ ッ ト 制御部 に年え られて い る 。 一般に、 関節形 ロ ボ ッ 卜 の制 御 目 標情報は、 視覚セ ン サか ら の 目標位置がア ー ム の姿 勢及び位置に 関する 直交座標デー タ と し て供給 される た め 、 ロ ボ ッ ト 制御部 で は こ の直交座標デー タ か ら マ 二 ピ ュ レ ー タ の構造に応 じた各轴毎での位置補正デー タ を 演算 し てい る 。

マ ニ ピ ュ レ ー タ が直交座標形式の場合 に は、 与え られ た 目 標位置か ら補正 された各軸毎の分配パル ス を実時間 で演箕処理す る こ と は比較的に容易であ る が、 多闋節で 構成される関節形ロ ボ ッ ト では、 ロ ボ ッ ト 制御部で受信 された シ リ アルデー タ を直交座標デー タ か ら各軸での補 正デー タ に逆変換 し て分配処理 しな く て は な ら ない。 と こ ろが、 従来の シ ン グ ルプロ セ ッ サ構成の ロ ボ ッ ト 制御 部 で は 、 シ リ ァ ル イ ン タ フ ェ イ ス での受信 サ イ ク ル と 逆 変換のための演算サ イ ク ルとが並列処理でき な い。 そ の ため一般に、 フ ィ ー ドパ ッ ク された制揮 目 標情報に対応 す る ロ ボ ッ ト 駆動指令の補正精度は 、 シ リ ア ル イ ン タ フ ェ イ ス のデー タ 転送能力に規定される こ と に な リ 、 移 動 目 標位置の補正の場合を舍めて、 実時間で出力 され る 分 Sパ ル ス の精度を高め る こ とができ ない。

本発明は、 こ う し た問題点を解決すべ く な された も の で 、 シ リ ア ル イ ン タ フ ヱ イ ス のデー タ転送能力 と 独立 し て各軸の指令デー タ の軌 ί¾精度、 補正に対する 応答精度 な どの 向上を可能に する♦闋節形 πボ ッ ト の制御方式を提 供する こ と を 目 的 に し ている。

発 明 の 開 示

术発明 の 関節形 £3 ボ ッ ト の 制御方式 では、 関節形 口 ボ ッ ト の制御 目 標情報がシ リ ア ル イ ン タ フ ェ イ ス を介 し て α ボ ッ ト 制御部に供紿されて、 該制御部か ら 出力 され る ロ ボ ッ ト 駆動指今 に対する補正情報を構成す る よ ラ に した関節形 ロ ボ ッ ト の制御方式において 、 前記 シ リ ア ル ィ ン タ フ エ ィ ス か ら の制御目標情報を受信する 第 1 の演 算処理装置 と 、 こ の受信 した情報を前記関節形 o ボ ッ ト の各轴での補正情報 に変換する第 2 の演算処理装置 と 、 こ の演算処理装置 と 接練されて前記関節形 ロ ボ ッ ト の補 正 された動作制御用 プ ロ グラ ム を記億す る ヮ 一 ク メ モ リ と 、 前記第 1 、 第 2 の演算処理装置か ら共通に ア ク セ ス される コ モ ン メ モ リ と を具備 し、 前記制御 目 檩情報に対 応する ロ ボ ッ ト 駆動指今を実時間で出力する よ う に し て い る 。

即ち 、 本発明 に よれば、 多関節で構成 される 閬節形 口 ボ ッ ト の α ボ ッ ト 制御部で、 外部指令装置か ら の シ リ ア ルデ ー タ を 受信 す る サ イ ク ル と 、 受信 された シ リ ア ル デー タ を 直交座標か ら各轴での補正デー タ に逆変換 し て 分配処理す る サ イ ク ル と を並列に して、 十分 に短い補間 間隔の駆動指令で各轴の動作制御を行な う よ う に し て い る 。 - 図面の簡単な説明

第 1 図は、 本発明 の関節形ロ ボ ッ ト の制御方式の一実 施例 を示すブ ロ ッ ク 図、 第 2 図は、 アー ク 溶接 ロ ボ ッ ト の シ ス テ ム ¾成の一例 を示すブロ ッ ク 図 、 第 3 図は、 受 信、 逆変換、 分配の各処理サ イ クルを示す動作説明図 で あ る 。

発明 を実施するための最良の形態 以下、 本発明の一実施例について図面 を参照 し なが ら 詳細に説明す る 。

第 2 図は 、 ア ー ク 溶接ロボ ッ ト 1 の制御 シ ス テ ム の 構 成を示 し てお り 、 制御用処理装置 2 にはユーザが所定の タ ス ク プ D グ ラ ム を セ ッ ト でき 、 ロ ボ ッ ト 制御装置 3 を 介 し て 口 ポ ッ ト 1 を制御するため、 ト ー チ姿勢やハ ン ド の位置指令な どの ロ ポ ッ ト 駆動指令が読出 され る 。

4 は、 アー ク溶接 ロ ボ ッ ト 1 の加工対彔 と な る ワ ー ク と 溶接 ト ーチ と の位置関係な どを把握す る ため の、 た と えば工業用 T V カ メ ラ の よ う な視覚セ ン サで あ る 。 こ こ で は 図示 さ れ て い な い が 、 こ の ワ ー ク が、 繰 り 返 し 口 ボ ッ ト 1 に 自 動的に供給され、 上記タ ス ク プ ロ グラ ム に 従 っ て溶接作業が実行 される。

こ の と き一般 に 、 ロ ボ ッ ト 1 に供給される ヮ 一 ク の形 状精度 に はば らつ き がぁ リ 、 また、 ヮ 一 ク の供給位置 に も 誤差が生 じ る の で 、 セ ンサ 4 からの画像情報 を セ ン サ 処理装置 5 で溶接線の 3 次元データ と し て解析 し 、 教示 された瑢接線 を補正 し な く てはな ら ない。 つ ま リ 、 セ ン サ処理装置 5 の制御 目 標情報は、 シ リ ア ルデー タ と し て 制御用処理装置 2 に供給 され、 ロボ ッ ト 駆動指今に対す る補正情報 と し て実時間処理 される。 6 は、 プ ロ グ ラ ム された ァ ー ク の強度ゃ ヮ ィ ャ供給量か ら溶接条件を决定 す る た めの制御装置であ り 、 制御用処理装置 2 では こ れ ら制御 目 標情報、 ロ ボ ッ ト 制御装置 3 か ら の現在位置情 報お よ び溶接条件情報に基ずいてロ ボ ッ ト 駆動指今を決 定 し 、 ロ ボ ッ ト 制御装置 3 に出力 し てい る 。 α ボ ッ ト 制 御装置 3 は、 5 乃至 6 轴のロ ボ ッ ト ァー ム の各轴への駆 動信号 を分 Sパル ス と し て出力 し、 ト 一 チの狙い角、 移 動軌 ¾が最適 に な る よ う に制御 している 。

第 1 図は、 本発明 の要部と な る ロ ボ ッ ト 制御部の構成 を示す ブ ロ ッ ク 図で、 前記制御用処理装置 2 と ロ ボ ッ ト 制御装置 3 と が一体 に構成され （第 2 図の一点鎖線で示 す部分） 、 前記セ ン サ処理装置 5 と は シ リ ア ル リ ン ク で 結合 されてい る も の であ る。

マ イ ク ロ プ ロ セ ッ サ構成の C P U -aは 、 デー タ バ ス 1 0 に接铳 され、 シ リ アル イ ン タ フ ェ イ ス 1 1 を介 し て供 給 され る セ ン サ シ ス テ ム か ら の制御 目標情報を受信す る も の で あ る 。 デー タ バ ス 1 0 には、 所定の処理 プ ロ グ ラ ムが記億 された R O M 1 2 、 ワ ー ク メ モ リ を構成す る R A M I 3 な どが接铳 されてい る 。 C P U -bは、 C P U -a と 同様のマ イ ク ロ プ ロ セ ッ サ構成の演算処理装置で、 こ れ ら C P U -a , C P U -bから共通にア ク セ ス される コ モ ン メ モ リ 1 4 を介 し て C P U -aと接練されてい る 。 こ の C P U -bは 、 デー タ パ ス 1 5 に接铳 され、 こ の デー タ バ ス 1 5 に は 、 前記ユ ー ザ入力 と し て セ ッ ト さ れ た タ ス ク プ ロ グ ラ ム を記憶す る バ ブル メ モ リ 1 6 ( C M O S 構成 の R A Mで も 良い） 、 ワ ー ク メ モ リ を構成す る R A M I 7 お よ び入出 力制御部 1 8 な どが接統さ れてい る 。

従 っ て 、 制御 目 標情報 と して受信された移動 目 標位置 デー タ は、 C P U -bに よ っ てコ モ ン メ モ リ 1 4 力 ら読出 す こ と がで き 、 こ の C P U -bで前記関節形 ロ ボ ッ ト 1 の 各铀で の補正デー タ に逆変換 して、 上記バブル メ モ リ 1 6 で標準的な ワ ー ク に対する教示デー タ と し て記億 し て い る タ ス ク プ ロ グ ラ ム に も と づき補正された動作制御用 プ ロ グ ラ ムが作成 され、 それに従っ て ロ ボ ッ ト 1 の動作 を制御 し てい る 。

こ の よ う に 構成 さ れ動作す る ロ ボ ッ ト 制御部に よれ ば、 直交座標で解析 され、 供給される セ ン サ シ ス テ ム か ら の制御 目 標情報を 、 第 1 の C P U - aで受信す る サ イ ク ル と 、 受信 された シ リ アルデー タ を第 2 の C P U - bで直 交座標か ら各铀での補正デー タ に逆変換 し て、 ロ ボ ッ ト 制御装置 3 な どで所定の分配処理を行な う サ イ ク ル と が 並列 に実行で き る 。 すなわち、 第 3 図に示す よ う に 、 受 信 と 逆変換が それぞれ独立した演算処理装置で並列に処 理する こ と が で き 、 補正 された駆動指令に従 っ て分配処 理する タ ス ク を合め て、 3 つの タ ス ク が並列 に処理 され る こ と に よ り サ イ ク ル あた り の処理時間 を所要の レ ベル まで短縮する こ と が可能 と なる 。 従っ て、 セ ン サ 4 で の 画像情報の走査サ イ ク ルや画像処理能力 と は独立 し て 、 ロ ボ ッ ト 制御部の側で駆動指令のデー タ 補間間隔を決定 す る こ と がで き 、 瑢接 ロ ボ ッ ト の軌 ¾精度の向 上や、 補 正情報 に対す る応答精度の向上に有効で あ る 。

なお、 上記実施例 ではア ー ク熔接 ト ー チの コ ン ト ロ ー ル を行 な う 関節形 ロ ポ ッ ト の制御方式に ついて説明 し た が、 本発明は こ の実施例に限定される も の では な く 、 α ボ ッ ト の手首 に取付け る作業部材 （ ツ ー ル） は グ リ ッ パ な ど種 々 の場合 で あ っ て も 同様 で あ る 。 また 、 溶接 口 ボ ッ 卜 の場合 に は、 溶接箇所の少 し先の画像情報を移動 目 標位置デー タ と し て入力 し、 関節形ロ ボ ッ ト に設定 さ れた座標系 に逆変換 し て補正情報を構成 し てい る が、 一 般に関節形ロ ボ ッ 卜 に おける作業プロ グ ラ ム の補正情報 は 、 視覚セ ン サか ら の も のに限 られず、 聴覚セ ン サ な ど 他の検出機能か ら 出力 される も のであ っ て も よ く 、 ま た 更に 、 セ ン サ シ ス テ ム か らの フ ィ 一 ド、バ ッ ク 信号でな く て も 、 制御 目 標情報が外部指令装置か ら シ リ ア ル イ ン タ フ エ ィ ス を介 し て供給 される よ ラ な制御方式の も の で あ れ ば 、 *発明 を 適用 し て 同様 な効果 を奏する も の で あ る 。

産業上の利用可能性

本発明の関節形 α ボ ッ ト の制御方式に よれば、 シ リ ア ル イ ン タ フ エ ィ ス を 介 し て転送される デ ー タ の受信能力 と 独立 し た演算処理機能を有する こ と に よ っ て 、 補間間 隔 を短縮す る こ と が で き 、 各铀の指令デ ー タ は 、 そ の軌 踩精度や、 補正情報 に対する応答精度な どの向上が可能 に な る 。

Claims

請 求 の 範 囲

( 1 ) 関節形 ロ ボ ツ ト の制御 目 標情報が シ リ ア ル イ ン タ フ ェ イ ス を介 し て ロ ボ ッ ト 制御部に供給 されて、 該制御 部か ら 出力 される ロ ボ ッ ト 駆動指今に対する補正情報を 構成す る よ う に した関節形ロ ボ ッ 卜 の制御方式は、 以下 を含む ：

前記 シ リ ア ル イ ン タ フ ェ イ ス か ら の制御 目 標情報を受 信する 第 1 の演算処理装置 ；

受信 した制御 目 標情報を前記関節形 π ポ ッ ト の各軸で の補正情報に変換す る 第 2 の演算処理装置 ；

第 2 の演箕処理装置 と接統さ れて前記関節形 ロ ボ ツ ト の補正 された動作制御用プロ グラ ム を記億する ワ ー ク メ モ リ ；

前記第 1 、 第 2 の演算処理装置か ら共通に ア ク セ ス さ れる コ モ ン メ モ リ 。

( 2 ) 前記第 1 の演算処理装置は、 制御 目 標情報 と し て 供給 され る セ ン サ シ ス テ ム か ら の シ リ ア ルデー タ を受信 す る も のであ る こ と を特徵とする請求の範囲第 （ 1 ) 項 に記載の関節形 ロ ボ ッ ト の制御方式。

( 3 ) 前記第 2 の演算処理装置は、 制御 目 標情報 と し て 受信 された移動 目 標位置デー タ を前記関節形 ロ ボ ッ ト の 各铀で の補正デー タ に逆変換する機能を備え て い る こ と を 特徴 と す る 請求 の 範 囲第 （ 2 ) 項 に記載の関節形 口 ボ ッ ト の制御方式。

( 4 ) 前記 ワ ー ク メ モ リ は、 アー ク溶接用 ロ ボ ッ ト の動 作制御用 プ ロ グ ラ ム-を記億 している こ と を特徵 と す る 請 求 の範 囲 第 （ 3 ) 項 に 記載 の 関節形 ロ ボ ッ 卜 の制御方 式。