JP2003241811A - Method and apparatus for planning path of industrial robot - Google Patents
Method and apparatus for planning path of industrial robotInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、産業用ロボットの
制御に関し、特に、ロボットの動作経路を生成するため
の経路計画方法及び経路計画装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to control of industrial robots, and more particularly to a route planning method and a route planning device for generating a motion route of a robot.
【０００２】[0002]
【従来の技術】産業用ロボットの動作を制御する場合に
は、動作経路が高精度に維持され、直線や曲線が混在す
る動作経路上を円滑に動作させることが重要である。こ
のため、最近では、平滑な加速及び減速を通じて、ロボ
ットの動作経路を計画する経路計画装置が採用されてい
る。2. Description of the Related Art When controlling the operation of an industrial robot, it is important to maintain the operation path with high accuracy and to smoothly operate on the operation path in which straight lines and curved lines are mixed. For this reason, recently, a path planning device that plans a motion path of a robot through smooth acceleration and deceleration has been adopted.
【０００３】平滑な加速及び減速を実現する方法として
一般的によく用いられている方法は、加加速度を指定し
て線速度プロファイルを計算するＳ字カーブ指定法であ
る。図１は、このＳ字カーブ指定法による経路計画装置
の一例を示すブロック図である。また、図２は、図１の
装置における、線速度プロファイル１２、線加速度プロ
ファイル１３、線加加速度プロファイル１４、を示すグ
ラフである。図１において、１は、図２に示した線速度
プロファイル１２を加加速区間５、定加速区間６、加減
速区間７、定速度区間８、減加速区間９、定減速区間１
０、減減速区間１１に分け、それら各区間の時間などの
諸元を計算するプロファイル計算部である。２は、プロ
ファイル計算部１の線速度プロファイル１２、線加速度
プロファイル１３、及び線加加速度プロファイル１４の
諸元に基づいて補間点の３次元位置を計算する補間処理
部である。３は、補間処理部２の出力である補間点に対
して逆キネマティクス演算を施すことによりロボット各
関節軸の指令位置に変換する逆キネマティクス演算部で
ある。４は、逆キネマティクス演算部３の出力であるロ
ボット各関節軸の指令位置に基づいてロボット各関節軸
を動作させるサーボアンプである。A method commonly used as a method for realizing smooth acceleration and deceleration is an S-curve designating method for designating jerk and calculating a linear velocity profile. FIG. 1 is a block diagram showing an example of a route planning device according to the S-curve designating method. 2 is a graph showing the linear velocity profile 12, the linear acceleration profile 13, and the linear jerk profile 14 in the apparatus of FIG. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes the linear velocity profile 12 shown in FIG. 2 for acceleration / acceleration section 5, constant acceleration section 6, acceleration / deceleration section 7, constant speed section 8, deceleration section 9, constant deceleration section 1.
It is a profile calculation unit that divides into 0 and the deceleration / deceleration section 11 and calculates data such as time of each section. Reference numeral 2 denotes an interpolation processing unit that calculates the three-dimensional position of the interpolation point based on the specifications of the linear velocity profile 12, the linear acceleration profile 13, and the linear jerk profile 14 of the profile calculation unit 1. Reference numeral 3 denotes an inverse kinematics operation unit that performs inverse kinematics operation on the interpolation points output from the interpolation processing unit 2 to convert the interpolated points into commanded positions of each joint axis of the robot. Reference numeral 4 denotes a servo amplifier that operates each joint axis of the robot based on the commanded position of each joint axis of the robot, which is the output of the inverse kinematics operation unit 3.
【０００４】しかし、前述したＳ字カーブ指定法では、
図２に示したように、線速度プロファイル１２を加加速
区間５、定加速区間６、加減速区間７、定速度区間８、
減加速区間９、定減速区間１０、減減速区間１１の７つ
の区間に分け、これに区間の切り換わり目の境界条件を
加えた８つの連立方程式を解くことにより、それぞれの
区間の時間を計算する必要があるが、係る計算は複雑な
ので、この方法を実際に適用することは困難である。However, in the S-curve designating method described above,
As shown in FIG. 2, the linear velocity profile 12 is set to the acceleration / acceleration section 5, the constant acceleration section 6, the acceleration / deceleration section 7, the constant speed section 8,
The time of each section is calculated by dividing into seven sections of deceleration section 9, constant deceleration section 10 and deceleration / deceleration section 11 and solving the simultaneous equations of 8 adding the boundary conditions of the switching points of these sections. However, it is difficult to actually apply this method because the calculation is complicated.
【０００５】そこで、特開平１１−２４９７２４号公報
に開示されているものにおいては、図３に示すように、
逆キネマティクス演算部３の出力であるロボット各関節
軸の指令位置に対してローパスフィルタ処理を施すロー
パスフィルタ１８を設けるようにしている。これによれ
ば、図４に示すように、線速度プロファイル２３は加速
部２０、定速部２１、及び減速部２２からなるものとし
て、それぞれの区間の時間を計算すればよいので、前述
したＳ字カーブ指定法を利用したものに比して計算も容
易になるとされ、さらに、滑らかな起動・停止を行わ
せ、ロボットに振動が生じないようにすることが可能で
あるとされている。Therefore, in the one disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 11-249724, as shown in FIG.
A low-pass filter 18 that performs low-pass filter processing on the commanded position of each joint axis of the robot, which is the output of the inverse kinematics calculation unit 3, is provided. According to this, as shown in FIG. 4, assuming that the linear velocity profile 23 is composed of the acceleration unit 20, the constant velocity unit 21, and the deceleration unit 22, the time of each section may be calculated. It is said that the calculation is easier than that using the letter curve designation method, and furthermore, it is possible to smoothly start and stop and prevent the robot from vibrating.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかし、この特開平１
１−２４９７２４号公報に開示されているものでは、逆
キネマティクス演算部３においてロボット各関節軸のそ
れぞれの指令位置を生成し、これら各関節軸の指令位置
のそれぞれに対して個々にローパスフィルタ処理を行っ
ているので、この場合、ロボット各関節軸が個々に平滑
化されることになり、その結果、ロボット各関節軸の動
きにアンバランスが生じ、ロボットアーム先端の直線軌
跡にずれが生じるという問題がある。However, this Japanese Unexamined Patent Application Publication No.
According to the one disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No. 1-249724, the inverse kinematics computing unit 3 generates command positions for each joint axis of the robot, and low-pass filter processing is performed individually for each command position for each joint axis. In this case, each joint axis of the robot is smoothed individually, and as a result, the movement of each joint axis of the robot is unbalanced and the linear trajectory of the robot arm tip is displaced. There's a problem.
【０００７】本発明は、係る従来技術の問題点を解決す
るためのものであり、滑らかな起動・停止を行わせるこ
とによりロボットの動きを円滑化するとともに、サーボ
アンプに入力するロボット各関節軸の指令位置に直線軌
跡ずれが生じないような、産業用ロボットの経路計画方
法及び経路計画装置を提供することを目的とする。The present invention is intended to solve the problems of the prior art, and smoothes the movement of the robot by performing smooth start / stop, and at the same time, each joint axis of the robot input to the servo amplifier. It is an object of the present invention to provide a route planning method and a route planning device for an industrial robot that do not cause a linear locus deviation in the command position.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】係る目的を達成するため
に、本発明では、予め指定された直線軌跡開始点と終了
点とから加速度一定としたときの３次元空間中の線速度
プロファイル、線速度プロファイルの１階微分値として
の線加速度プロファイル、及び線速度プロファイルの２
階微分値としての線加加速度プロファイルを生成し、こ
れら線速度プロファイル、線加速度プロファイル、及び
線加加速度プロファイルに対してフィルタ処理を施すこ
とにより、平滑化された線速度プロファイル、平滑化さ
れた線加速度プロファイル、及び平滑化された線加加速
度プロファイルをそれぞれ生成し、これら平滑化された
線速度プロファイル、平滑化された線加速度プロファイ
ル、及び平滑化された線加加速度プロファイルに基づい
て補間周期毎の補間点の３次元位置を生成し、この補間
周期毎の補間点の３次元位置に対して逆キネマティクス
演算を実施することによりロボット各関節軸の指令位置
を生成し、このロボット各関節軸の指令位置に基づいて
ロボット各関節軸を動作させるようにしたことを特徴と
する産業用ロボットの経路計画方法を提供した。In order to achieve the object, according to the present invention, a linear velocity profile and a line in a three-dimensional space when acceleration is constant from a prespecified linear locus start point and end point. Linear acceleration profile as the first derivative of velocity profile and linear velocity profile 2
A linear jerk profile as a differential value is generated, and the linear velocity profile, the linear jerk profile, and the linear jerk profile are filtered to obtain a smoothed linear velocity profile and a smoothed line. An acceleration profile and a smoothed linear jerk profile are generated respectively, and for each interpolation cycle based on the smoothed linear velocity profile, the smoothed linear acceleration profile, and the smoothed linear jerk profile. A three-dimensional position of the interpolation point is generated, and inverse kinematics calculation is performed on the three-dimensional position of the interpolation point for each interpolation cycle to generate a command position of each joint axis of the robot, An industrial robot that is characterized in that each joint axis of the robot is operated based on the commanded position. Route planning method of providing.
【０００９】また、係る経路計画方法を実現する経路計
画装置として、本発明では、予め指定された直線軌跡開
始点と終了点とから加速度一定としたときの３次元空間
中の線速度プロファイル、線速度プロファイルの１階微
分値としての線加速度プロファイル、及び線速度プロフ
ァイルの２階微分値としての線加加速度プロファイルを
生成するプロファイル計算部と、これら線速度プロファ
イル、線加速度プロファイル、及び線加加速度プロファ
イルに対してフィルタ処理を施すことにより、平滑化さ
れた線速度プロファイル、平滑化された線加速度プロフ
ァイル、及び平滑化された線加加速度プロファイルをそ
れぞれ生成するローパスフィルタと、これら平滑化され
た線速度プロファイル、平滑化された線加速度プロファ
イル、及び平滑化された線加加速度プロファイルに基づ
いて補間周期毎の補間点の３次元位置を生成する補間処
理部と、この補間周期毎の補間点の３次元位置に対して
逆キネマティクス演算を実施することによりロボット各
関節軸の指令位置を生成する逆キネマティクス演算部
と、このロボット各関節軸の指令位置に基づいてロボッ
ト各関節軸を動作させるサーボアンプと、を有すること
を特徴とする産業用ロボットの経路計画装置を提供し
た。In the present invention, as a route planning apparatus for realizing such a route planning method, a linear velocity profile and a line in a three-dimensional space when the acceleration is constant from a prespecified straight line locus start point and end point. A profile calculation unit that generates a linear acceleration profile as a first derivative of the velocity profile and a linear jerk profile as a second derivative of the linear velocity profile, and the linear velocity profile, the linear acceleration profile, and the linear jerk profile. A low-pass filter that generates a smoothed linear velocity profile, a smoothed linear acceleration profile, and a smoothed linear jerk profile by performing a filtering process on the Profile, smoothed linear acceleration profile, and smoothing The interpolation processing unit that generates the three-dimensional position of the interpolation point for each interpolation cycle based on the linear jerk profile, and the inverse kinematics calculation for the three-dimensional position of the interpolation point for each interpolation cycle A reverse kinematics computing unit that generates a commanded position for each joint axis of the robot, and a servo amplifier that operates each jointed axis of the robot based on the commanded position for each joint axis of the robot. Provided a route planning device.
【００１０】係る構成としたことにより、本発明では、
教示等により予め指定された直線軌跡開始点と直線軌跡
終了点とから、その２点間の３次元ベクトルと加速度一
定としたときの線速度プロファイル、線加速度プロファ
イル、及び線加加速度プロファイル（以下「線速度プロ
ファイル等」と記す）を計算し、低域通過の特性をもつ
ローパスフィルタを利用して線速度プロファイル等を平
滑化し、直線軌跡の補間点を平滑化された線速度プロフ
ァイル等から計算し、これを逆キネマティクス演算によ
りロボット各関節軸の指令位置に変換するようにしてい
る。すなわち、本発明では、逆キネマティクス演算にお
いてロボット各関節軸の指令位置を生成する前の段階、
具体的には２点間の直線軌跡上の線速度に対してローパ
スフィルタ処理を行っている。そのため、逆キネマティ
クス演算部で生成されたロボット各関節軸の指令位置の
それぞれに対して個々にローパスフィルタ処理を行うよ
うにしている従来技術のように、各関節軸の動きにアン
バランスが生じることはなく、その結果、ロボットアー
ム先端の直線軌跡にずれが生じるという問題はなくな
る。With this configuration, the present invention provides
A linear velocity profile, a linear acceleration profile, and a linear jerk profile (hereinafter, referred to as “linear jerk profile” when a linear locus start point and a linear locus end point designated in advance by teaching or the like are used and a three-dimensional vector between the two points and acceleration is constant. Linear velocity profile etc.) is calculated, the linear velocity profile etc. is smoothed by using a low pass filter having a low-pass characteristic, and the interpolation point of the linear locus is calculated from the smoothed linear velocity profile etc. , Is converted into the command position of each joint axis of the robot by inverse kinematics calculation. That is, in the present invention, in the inverse kinematics operation, the stage before the command position of each joint axis of the robot is generated,
Specifically, the low-pass filter processing is performed on the linear velocity on the straight line locus between two points. Therefore, as in the prior art in which the low-pass filter processing is individually performed on each command position of each joint axis of the robot generated by the inverse kinematics operation unit, an imbalance occurs in the movement of each joint axis. As a result, there is no problem that the linear locus of the robot arm tip is deviated.
【００１１】[0011]
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態につい
て、図面を参照しながら説明する。図５は、本発明の一
実施形態における、経路計画装置を示すブロック図であ
る。図５において、２４は、予め教示などにより指定さ
れた直線軌跡開始点と終了点から、加速度一定としたと
きの３次元空間中の線速度プロファイル、線速度プロフ
ァイルの１階微分値としての線加速度プロファイル、及
び線速度プロファイルの２階微分値としての線加加速度
プロファイルを生成し、これらを出力するプロファイル
計算部である。２５は、プロファイル計算部２４から線
速度プロファイル、線加速度プロファイル、及び線加加
速度プロファイルを入力し、これら各プロファイルに対
してローパスフィルタ処理を施すことにより、平滑化さ
れた線速度プロファイル、平滑化された線加速度プロフ
ァイル、及び平滑化された線加加速度プロファイルを生
成し、これらを出力するローパスフィルタである。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 5 is a block diagram showing a route planning device according to the embodiment of the present invention. In FIG. 5, reference numeral 24 denotes a linear velocity profile in a three-dimensional space when the acceleration is constant from a linear locus start point and an end point designated in advance by teaching or the like, and a linear acceleration as a first-order differential value of the linear velocity profile. The profile calculation unit generates a linear jerk profile as a second-order differential value of the profile and the linear velocity profile, and outputs these. A linear velocity profile 25, a linear acceleration profile, and a linear jerk profile are input from the profile calculation unit 24, and low-pass filter processing is performed on each of these profiles to obtain a smoothed linear velocity profile and a smoothed linear velocity profile. It is a low-pass filter that generates a linear acceleration profile and a smoothed linear jerk profile, and outputs them.
【００１２】２６は、ローパスフィルタ２５から平滑化
された線速度プロファイル、平滑化された線加速度プロ
ファイル、及び平滑化された線加加速度プロファイルを
入力し、これら平滑化された各プロファイルに基づいて
補間周期毎の補間点の３次元位置を生成し、これらを出
力する補間処理部である。２７は、補間処理部２６から
補間周期毎の補間点の３次元位置を入力し、この補間周
期毎の補間点の３次元位置に対して逆キネマティクス演
算を実施することにより、ロボット各関節軸の指令位置
を生成し、これを出力する逆キネマティクス演算部であ
る。なお、逆キネマティクス演算とは、指定された３次
元位置にロボットアーム先端を移動させるための、ロボ
ット各関節軸の指令位置を算出する演算のことである。
２８は、逆キネマティクス演算部２７からロボット各関
節軸の指令位置を入力し、このロボット各関節軸の指令
位置に基づいてロボット各関節軸を動作させるサーボア
ンプである。A smoothing linear velocity profile, a smoothed linear acceleration profile, and a smoothed linear jerk profile are input from the low-pass filter 25, and interpolation is performed on the basis of these smoothed profiles. This is an interpolation processing unit that generates a three-dimensional position of an interpolation point for each cycle and outputs these. 27 receives the three-dimensional position of the interpolation point for each interpolation cycle from the interpolation processing unit 26, and performs inverse kinematics operation on the three-dimensional position of the interpolation point for each interpolation cycle, thereby each joint axis of the robot. It is an inverse kinematics operation unit that generates the command position of and outputs it. The inverse kinematics calculation is a calculation for calculating a command position of each joint axis of the robot for moving the tip of the robot arm to a designated three-dimensional position.
Reference numeral 28 denotes a servo amplifier which inputs the command position of each joint axis of the robot from the inverse kinematics calculation unit 27 and operates each joint axis of the robot based on the command position of each joint axis of the robot.
【００１３】すなわち、本発明の実施形態では３次元空
間中の線速度プロファイル、線加速度プロファイル、及
び線加加速度プロファイルを計算するプロファイル計算
部２４と、補間点を計算する補間処理部２６との間に、
線速度プロファイル等を平滑化するローパスフィルタ２
５を挿入することにより、直線軌跡上で加速度を滑らか
にするようにしており、係る構成において補間処理部２
の後にフィルタ処理を施している図３に示した従来技術
のものと相違している。That is, in the embodiment of the present invention, between the profile calculation unit 24 for calculating the linear velocity profile, the linear acceleration profile, and the linear jerk profile in the three-dimensional space, and the interpolation processing unit 26 for calculating the interpolation points. To
Low-pass filter 2 for smoothing linear velocity profile
5 is inserted so that the acceleration is smoothed on the linear locus.
This is different from the prior art shown in FIG.
【００１４】図６は、ローパスフィルタ２５の構成を示
すブロック図である。図６において、２９（四角形のブ
ロック）は１補間周期の遅延演算子、３０及び３２（三
角形のブロック）は乗算演算子、３１（円形のブロッ
ク）は加算演算子である。遅延演算子２９は直列接続さ
れ、それぞれの出力に乗算演算子３０により各ゲインｋ
1 、ｋ2 、・・・、ｋN をかけて、その出力をすべて加
算演算子３１にて加算する。この結果に乗算演算子３０
の各ゲインｋ1 、ｋ2 、・・・、ｋN の和の逆数を乗算
演算子３２で乗ずる。なお、Ｎは適切に設計されたフィ
ルタの時定数である。FIG. 6 shows the structure of the low-pass filter 25.
It is a block diagram. In FIG. 6, 29 (rectangular block
Lock is a delay operator of one interpolation cycle, 30 and 32 (three
The square block is the multiplication operator, 31 (circular block)
) Is an addition operator. Delay operator 29 is connected in series
Then, each gain k is applied to each output by the multiplication operator 30.
1, K2, ..., kNAnd add all its output.
The arithmetic operator 31 is used for addition. Multiply operator 30 to this result
Each gain k of1, K2, ..., kNMultiply the reciprocal of the sum of
Multiply with operator 32. Note that N is a properly designed file.
Ruta's time constant.
【００１５】ここでｋ1 ＝ｋ2 ＝・・・＝ｋN ＝１とし
たとき、ローパスフィルタ２５は時定数Ｎの移動平均操
作となり、ｋ1 、ｋ2 、・・・、ｋN を一般的によく知
られたＦＩＲフィルタ設計法で計算し与えると、所謂Ｆ
ＩＲフィルタとなる。 ＦＩＲ（Ｆｉｎｉｔｅ Ｉｍｐ
ｕｌｓｅ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）とは、有限インパルス応
答のことであり、ＦＩＲフィルタとは、離散化された入
力信号に対して、その出力応答が有限時間長で表される
デジタルフィルタのことである。このＦＩＲフィルタに
は、直線位相特性を正確に実現できること、帰還回路が
ないので常に安定したフィルタ機能を実現できること、
フーリエ級数展開等により容易に設計ができること等の
利点がある。[0015] Here, when the k 1 = k 2 = ··· = k N = 1, the low-pass filter 25 becomes the moving average operation time constant N, k 1, k 2, ···, generally a k N When calculated and given by a well-known FIR filter design method, the so-called F
It becomes an IR filter. FIR (Finite Imp
pulse response) is a finite impulse response, and the FIR filter is a digital filter whose output response is represented by a finite time length with respect to a discretized input signal. In this FIR filter, linear phase characteristics can be accurately realized, and since there is no feedback circuit, a stable filter function can always be realized.
There are advantages such as easy design by Fourier series expansion.
【００１６】図７は、ローパスフィルタ２５への入力で
ある線速度プロファイル３３、その１階微分値（線加速
度プロファイル３４）及び２階微分値（線加加速度プロ
ファイル３５）を示すグラフである。図８は、ローパス
フィルタ２５の出力である線速度プロファイル３６、そ
の１階微分値（線加速度プロファイル３７）及び２階微
分値（線加加速度プロファイル３８）を示すグラフであ
る。このように、図８に示したローパスフィルタ２５の
各出力３６、３７、３８は、図７に示したローパスフィ
ルタ２５の各入力３３、３４、３５に対して平滑化され
たものとなる。FIG. 7 is a graph showing a linear velocity profile 33 which is an input to the low-pass filter 25, its first derivative (linear acceleration profile 34) and its second derivative (linear jerk profile 35). FIG. 8 is a graph showing the linear velocity profile 36 that is the output of the low-pass filter 25, its first derivative (linear acceleration profile 37) and its second derivative (linear jerk profile 38). In this way, the outputs 36, 37 and 38 of the low pass filter 25 shown in FIG. 8 are smoothed with respect to the inputs 33, 34 and 35 of the low pass filter 25 shown in FIG.
【００１７】これら平滑化された各プロファイル３６、
３７、３８に対して補間処理部２６は補間周期毎の補間
点の３次元位置を生成し、この補間周期毎の補間点の３
次元位置に基づいて逆キネマティクス演算部２７はロボ
ット各関節軸の指令位置を生成することになる。そし
て、このロボット各関節軸の指令位置に基づいてサーボ
アンプ２８はロボット各関節軸を動作させることにな
る。このとき、サーボアンプ２８に入力されるロボット
各関節軸の指令位置は、ローパスフィルタ２５において
平滑化されたデータが基になっているので、ロボットの
動きは円滑なものとなる。さらに、サーボアンプ２８に
入力されるロボット各関節軸の指令位置は、ロボット各
関節軸の指令位置の個々に対して平滑化されたものでは
なく、直線軌跡開始点と直線軌跡終了点の２点間の直線
軌跡上の線速度に対して平滑化されたデータが基になっ
ているので、サーボアンプ２８の出力に基づいて動作す
るロボット各関節軸の動きにアンバランスが生じること
はなく、よってロボットアーム先端の直線軌跡の精度が
向上することになる。Each of the smoothed profiles 36,
For 37 and 38, the interpolation processing unit 26 generates the three-dimensional position of the interpolation point for each interpolation cycle, and the three-dimensional position of the interpolation point for each interpolation cycle is generated.
The inverse kinematics computing unit 27 will generate the commanded position of each joint axis of the robot based on the dimensional position. Then, the servo amplifier 28 operates each joint axis of the robot based on the commanded position of each joint axis of the robot. At this time, the commanded position of each joint axis of the robot input to the servo amplifier 28 is based on the data smoothed by the low-pass filter 25, so that the robot moves smoothly. Further, the command position of each joint axis of the robot input to the servo amplifier 28 is not a smoothed command position of each joint axis of the robot, but two points of a linear trajectory start point and a linear trajectory end point. Since the smoothed data is based on the linear velocity on the straight line trajectory between the two, the movement of each joint axis of the robot that operates based on the output of the servo amplifier 28 does not cause imbalance. The accuracy of the linear trajectory of the robot arm tip is improved.
【００１８】[0018]
【発明の効果】本発明によれば、逆キネマティクス演算
によりロボット各関節軸の指令位置を生成する前の段
階、具体的には２点間の直線軌跡上の線速度に対してロ
ーパスフィルタ処理を行っているので、逆キネマティク
ス演算部で生成されたロボット各関節軸の指令位置のそ
れぞれに対して個々にローパスフィルタ処理を行うよう
にしている従来技術のように、ロボット各関節軸の動き
にアンバランスが生じることはなくなった。そのため、
滑らかな起動・停止を行わせることによりロボットの動
きを円滑化するというフィルタ処理による効果を損なう
ことなく、サーボアンプに入力するロボット各関節軸の
指令位置に直線軌跡ずれが生じないような産業用ロボッ
トの経路計画装置を実現できるものとなった。その結
果、本発明においては、ロボットの動きが円滑化される
ことによる、ロボット各関節軸に用いられている減速機
や軸受などの破壊の防止と、ロボット各関節軸の指令位
置に直線軌跡ずれが生じないことによる、ロボットアー
ム先端の直線軌跡の精度向上を両立させることが可能に
なった。According to the present invention, the low-pass filter processing is performed on the stage before the commanded position of each joint axis of the robot is generated by the inverse kinematics calculation, specifically, the linear velocity on the linear locus between two points. Therefore, the movement of each joint axis of the robot is controlled by the low-pass filter processing individually for each command position of each joint axis of the robot generated by the inverse kinematics calculation unit. The imbalance no longer occurs. for that reason,
Industrial use that does not cause a linear trajectory deviation in the command position of each robot joint axis input to the servo amplifier without impairing the effect of the filter processing that smoothes the movement of the robot by performing smooth start / stop. It has become possible to realize a robot path planning device. As a result, in the present invention, the movement of the robot is smoothed to prevent the reduction gears and the bearings used for each joint axis of the robot from being destroyed, and the linear trajectory shift to the command position of each joint axis of the robot. It has become possible to improve the accuracy of the linear locus of the robot arm at the same time due to the absence of
【図１】従来技術としてのＳ字カーブ指定法による経路
計画装置の一例を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing an example of a route planning device by an S-curve designating method as a conventional technique.
【図２】従来技術としての図１の経路計画装置におけ
る、線速度プロファイル１２、線加速度プロファイル１
３、線加加速度プロファイル１４、を示すグラフであ
る。2 is a linear velocity profile 12 and a linear acceleration profile 1 in the route planning apparatus of FIG. 1 as a conventional technique.
3 is a graph showing a linear jerk profile 14.
【図３】従来技術としての特開平１１−２４９７２４号
公報に開示されている経路計画装置を示すブロック図で
ある。FIG. 3 is a block diagram showing a route planning device disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 11-249724 as a conventional technique.
【図４】従来技術としての図１の経路計画装置におけ
る、線速度プロファイル２３を示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing a linear velocity profile 23 in the route planning device of FIG. 1 as a conventional technique.
【図５】本発明の一実施形態における、経路計画装置を
示すブロック図である。FIG. 5 is a block diagram showing a route planning device according to the embodiment of the present invention.
【図６】図５で示した本発明の経路計画装置における、
ローパスフィルタ２５の構成を示すブロック図である。FIG. 6 is a diagram showing the route planning apparatus of the present invention shown in FIG.
3 is a block diagram showing a configuration of a low pass filter 25. FIG.
【図７】図５で示した本発明の経路計画装置における、
ローパスフィルタ２５への入力である線速度プロファイ
ル３３、線加速度プロファイル３４及び線加加速度プロ
ファイル３５を示すグラフである。FIG. 7 is a diagram showing the route planning apparatus of the present invention shown in FIG.
6 is a graph showing a linear velocity profile 33, a linear acceleration profile 34, and a linear jerk profile 35 which are inputs to the low-pass filter 25.
【図８】図５で示した本発明の経路計画装置における、
ローパスフィルタ２５の出力である線速度プロファイル
３６、線加速度プロファイル３７及び線加加速度プロフ
ァイル３８を示すグラフである。FIG. 8 is a diagram showing the route planning apparatus of the present invention shown in FIG.
6 is a graph showing a linear velocity profile 36, a linear acceleration profile 37, and a linear jerk profile 38, which are outputs of the low-pass filter 25.
２４ プロファイル計算部 ２５ ローパスフィルタ ２６ 逆キネマティクス演算部 ２７ 補間処理部 ２８ サーボアンプ 24 Profile calculator 25 low pass filter 26 Inverse Kinematics Operation Unit 27 Interpolation processing unit 28 Servo amplifier
Claims (2)
から加速度一定としたときの３次元空間中の線速度プロ
ファイル、該線速度プロファイルの１階微分値としての
線加速度プロファイル、及び前記線速度プロファイルの
２階微分値としての線加加速度プロファイルを生成し、 前記線速度プロファイル、前記線加速度プロファイル、
及び前記線加加速度プロファイルに対してフィルタ処理
を施すことにより、平滑化された線速度プロファイル、
平滑化された線加速度プロファイル、及び平滑化された
線加加速度プロファイルをそれぞれ生成し、 前記平滑化された線速度プロファイル、前記平滑化され
た線加速度プロファイル、及び前記平滑化された線加加
速度プロファイルに基づいて補間周期毎の補間点の３次
元位置を生成し、 前記補間周期毎の補間点の３次元位置に対して逆キネマ
ティクス演算を実施することによりロボット各関節軸の
指令位置を生成し、 前記ロボット各関節軸の指令位置に基づいてロボット各
関節軸を動作させるようにしたことを特徴とする産業用
ロボットの経路計画方法。1. A linear velocity profile in a three-dimensional space when acceleration is made constant from a prespecified linear locus start point and end point, a linear acceleration profile as a first-order differential value of the linear velocity profile, and A linear jerk profile is generated as a second-order differential value of the linear velocity profile, and the linear velocity profile, the linear acceleration profile,
And a linear velocity profile smoothed by performing a filtering process on the linear jerk profile,
A smoothed linear acceleration profile and a smoothed linear jerk profile are respectively generated, and the smoothed linear velocity profile, the smoothed linear acceleration profile, and the smoothed linear jerk profile are generated. The three-dimensional position of the interpolation point for each interpolation cycle is generated based on the above, and the commanded position of each joint axis of the robot is generated by performing the inverse kinematics operation on the three-dimensional position of the interpolation point for each interpolation cycle. A path planning method for an industrial robot, wherein each joint axis of the robot is operated based on a commanded position of each joint axis of the robot.
から加速度一定としたときの３次元空間中の線速度プロ
ファイル、該線速度プロファイルの１階微分値としての
線加速度プロファイル、及び前記線速度プロファイルの
２階微分値としての線加加速度プロファイルを生成する
プロファイル計算部と、 前記線速度プロファイル、前記線加速度プロファイル、
及び前記線加加速度プロファイルに対してフィルタ処理
を施すことにより、平滑化された線速度プロファイル、
平滑化された線加速度プロファイル、及び平滑化された
線加加速度プロファイルをそれぞれ生成するローパスフ
ィルタと、 前記平滑化された線速度プロファイル、前記平滑化され
た線加速度プロファイル、及び前記平滑化された線加加
速度プロファイルに基づいて補間周期毎の補間点の３次
元位置を生成する補間処理部と、 前記補間周期毎の補間点の３次元位置に対して逆キネマ
ティクス演算を実施することによりロボット各関節軸の
指令位置を生成する逆キネマティクス演算部と、 前記ロボット各関節軸の指令位置に基づいてロボット各
関節軸を動作させるサーボアンプと、を有することを特
徴とする産業用ロボットの経路計画装置。2. A linear velocity profile in a three-dimensional space when the acceleration is constant from a start point and an end point of a predetermined linear trajectory, a linear acceleration profile as a first-order differential value of the linear velocity profile, and A profile calculation unit that generates a linear jerk profile as a second-order differential value of the linear velocity profile, the linear velocity profile, the linear acceleration profile,
And a linear velocity profile smoothed by performing a filtering process on the linear jerk profile,
A low-pass filter that respectively generates a smoothed linear acceleration profile and a smoothed linear jerk profile, the smoothed linear velocity profile, the smoothed linear acceleration profile, and the smoothed line An interpolation processing unit that generates a three-dimensional position of an interpolation point for each interpolation cycle based on a jerk profile, and each robot joint by performing an inverse kinematics operation on the three-dimensional position of the interpolation point for each interpolation cycle A path planning device for an industrial robot, comprising: an inverse kinematics computing unit that generates a command position of an axis; and a servo amplifier that operates each joint axis of the robot based on the command position of each joint axis of the robot. .
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