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JPH0782380B2 - Position control device - Google Patents

Position control device

Info

Publication number
JPH0782380B2
JPH0782380B2 JP61136962A JP13696286A JPH0782380B2 JP H0782380 B2 JPH0782380 B2 JP H0782380B2 JP 61136962 A JP61136962 A JP 61136962A JP 13696286 A JP13696286 A JP 13696286A JP H0782380 B2 JPH0782380 B2 JP H0782380B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
target position
updated
current position
controlled object
virtual waypoint
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP61136962A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS62293406A (en
Inventor
高治 松本
徹夫 比田井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yokogawa Electric Corp
Original Assignee
Yokogawa Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yokogawa Electric Corp filed Critical Yokogawa Electric Corp
Priority to JP61136962A priority Critical patent/JPH0782380B2/en
Publication of JPS62293406A publication Critical patent/JPS62293406A/en
Publication of JPH0782380B2 publication Critical patent/JPH0782380B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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  • Control Of Position Or Direction (AREA)
  • Numerical Control (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明はロボットマニピュレータを制御する装置に係
り、特に動作時間を実時間で変更する場合の動作性能を
向上させた制御装置に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to an apparatus for controlling a robot manipulator, and more particularly to a control apparatus with improved operation performance when the operation time is changed in real time.

(従来の技術) 第6図は移動途中に目標位置を に変更する場合の説明図である。従来の方法では一旦停
止し、その後再び更新された目標位置 に移動する。一般にマニピュレータの慣性は小さくない
から、マニピュレータを静止状態から加速して所定の最
高移動速度 までに達するのに加速距離la、最高移動速度 から静止するまで静止距離lbを必要とする。移動距離が
加速距離と静止距離を加えたものより長ければ、定速で
移動する区間を有する。加速減速の特性の決め方は種々
あるが、例えば時間に関する3次式の速度パターンを用
い、加速距離laと静止距離lbは等しくするなどの方法が
用いられる。
(Prior Art) FIG. 6 shows a target position during movement. It is explanatory drawing at the time of changing to. In the conventional method, the target position is temporarily stopped and then updated again. Move to. Generally, the inertia of the manipulator is not small, so accelerate the manipulator from a stationary state to reach the specified maximum moving speed. Acceleration distance to reach up to la, maximum moving speed Requires a rest distance lb from to rest. If the moving distance is longer than the sum of the acceleration distance and the stationary distance, there is a section that moves at a constant speed. There are various methods of determining the characteristics of acceleration / deceleration, but for example, a method of using a cubic velocity pattern with respect to time and making the acceleration distance la and the stationary distance lb equal is used.

(発明が解決しようとする問題点) しかしながら更新前の目標位置 で停止すると、加速減速動作のため動作時間が長くかか
る問題点がある。
(Problems to be solved by the invention) However, the target position before the update When stopped at, there is a problem that the operation time is long due to the acceleration / deceleration operation.

シームトラッキング(溶接時の溶接線追跡)では、例え
ば第14回 International symposium of Industrial Ro
bots(1984)の会議録“A visual seam tracking syste
m for arc welding Robots"で公知の、実時間で外部セ
ンサからの入力により動作経由にオフセットを加えるこ
とのできる制御装置も存在するが、あくまでも一時的な
オフセットを目的としており、動作目標位置を変更させ
大きく経路を変えることはできない。
In seam tracking (welding line tracking during welding), for example, the 14th International symposium of Industrial Ro
Proceedings of bots (1984) “A visual seam tracking syste
There is also a control device known in "m for arc welding Robots" that can add an offset via an operation in real time by input from an external sensor, but it is only for temporary offset, and the operation target position is changed. The route cannot be changed significantly.

本発明はこのような問題点を解決したもので、ロボット
マニピュレータが動作中であっても外部からの指令によ
りマニピュレータを停止させることなく、実時間で目標
位置を変更すると共に円滑に動作経路を変更する位置制
御装置を実現することを目的とする。
The present invention solves such a problem. Even when the robot manipulator is in operation, the target position is changed in real time and the operation path is smoothly changed without stopping the manipulator by an external command. It is an object of the present invention to realize a position control device that operates.

(問題点を解決するための手段) このような目的を達成する本発明は、外部からの指令に
より被制御体の動作をリアルタイムで制御すると共に、
この外部から送られる目標位置の指令によって目標位置
を随時変更可能な位置制御装置において、次の構成とし
たものである。
(Means for Solving Problems) The present invention that achieves such an object controls the operation of a controlled object in real time by an external command, and
The position control device capable of changing the target position at any time by the command of the target position sent from the outside has the following configuration.

即ち、前記外部から当初の目標位置に代えて更新された
目標位置 を記憶する目標位置記憶手段(1)と、この更新される
目標位置を受信した時の前記被制御体の現在位置 と速度(Vs)及び前記当初の目標位置 を記憶する現在位置記憶手段(2,3)と、この現在位置
から減速して前記当初の目標位置方向に停止する位置 を、被制御体の移動の際発生する最大加速度(Amax)を
用いて、 により演算する仮想経由点演算手段(4)と、前記更新
された目標位置とこの仮想経由点 から変更動作終了点 を演算する手段(5)と、前記現在位置から前記仮想経
由点までの直線部と、この仮想経由点から前記更新され
た目標位置までの直線部を円滑に接続する曲線軌道を演
算すると共に、この曲線軌道の前記両直線部との接続点
は前記現在位置と前記変更動作終了点である軌道演算手
段(6,7)とを備えている。
That is, the target position updated from the outside instead of the original target position And a current position of the controlled object at the time of receiving the updated target position. And speed (Vs) and the initial target position Current position storage means (2, 3) for storing the position, and a position for decelerating from this current position and stopping in the direction of the initial target position Using the maximum acceleration (Amax) that occurs when the controlled object moves, A virtual waypoint computing means (4) for computing by the above, the updated target position and this virtual waypoint Change operation end point And a curvilinear trajectory for smoothly connecting the straight line portion from the current position to the virtual via point and the straight line portion from the virtual via point to the updated target position, The connection point between the straight line portions of the curved track is provided with the current position and the track calculation means (6, 7) which is the change operation end point.

そして、前記現在位置から前記曲線軌道をへて前記更新
された目標位置まで前記被制御体を移動させることを特
徴としている。
Then, the controlled body is moved from the current position to the updated target position along the curved trajectory.

(作用) 仮想経由点演算手段は更新された目標位置に軌道を修正
する基準となる仮想経由点を演算により定める。変更動
作終了点演算手段は、前記更新された目標位置とこの仮
想経由点から変更動作終了点を演算して、曲線軌道の演
算を簡略にする。軌道演算手段は、現在位置と変更動作
終了点から曲線軌道を求め、これにより当初の目標位置
へ移動途中に目標位置が更新されても、迅速かつ円滑に
軌道修正が行われる。
(Operation) The virtual waypoint calculation means determines a virtual waypoint serving as a reference for correcting the trajectory to the updated target position by calculation. The change operation end point calculation means calculates the change operation end point from the updated target position and this virtual waypoint, thereby simplifying the calculation of the curved trajectory. The trajectory calculating means obtains a curved trajectory from the current position and the end point of the change operation, so that even if the target position is updated on the way to the original target position, the trajectory is corrected quickly and smoothly.

(実施例) 以下図面に基づいて本発明を説明する。(Example) The present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図は本発明の一実施例を示す構成ブロック図であ
る。図において、1は通信等によりホストコンピュータ
等の外部から指令された目標位置 を記憶する目標位置受付器、2は目標位置受付器1が当
初の目標位置 を記憶している場合に目標位置が更新されると当初の目
標位置を記憶する当初目標位置レジスタ、3は更新され
る目標位置を目標位置受付器1が受信した時にロボット
アームの位置情報を記憶する現在位置記憶手段で、現在
位置 と移動方向と速度(Vs)を保存する。4はこの現在位置
から減速して当初の目標位置方向に停止する位置(以下
「仮想経由点」という)を演算する仮想経由点演算手段
で、次式により仮想経由点 を求める。
FIG. 1 is a configuration block diagram showing an embodiment of the present invention. In the figure, 1 is a target position instructed from the outside such as a host computer by communication or the like. The target position receiver for storing 2 is 2 and the target position receiver 1 is the initial target position When the target position is updated, the initial target position register 3 that stores the initial target position stores the position information of the robot arm when the target position receiver 1 receives the updated target position. The current position is stored in the current position storage means. And save the moving direction and speed (Vs). Reference numeral 4 is a virtual waypoint calculating means for calculating a position (hereinafter referred to as "virtual waypoint") that decelerates from the present position and stops in the direction of the original target position. Ask for.

ここに、Ddは減速して停止するまでに必要な距離、Amax
はロボットアームの移動の際発生する最大加速度であ
る。
Where Dd is the distance required to decelerate and stop, Amax
Is the maximum acceleration that occurs when the robot arm moves.

5は更新された目標位置と仮想経由点から変更動作終了
を演算する変更動作終了点演算器で、ここに変更動作終
了点とは仮想経由点と更新された目標位置とを結ぶ直線
軌道に円滑に接続される位置をいい、次式により求め
る。
5 is a change operation end point from the updated target position and virtual waypoint In the change operation end point calculator, the change operation end point means a position smoothly connected to a straight line trajectory connecting the virtual waypoint and the updated target position, and is calculated by the following equation.

6は現在位置から変更動作終了点までを円滑に接続する
曲線軌道を演算する変更動作パラメータ演算器で、例え
ば4次のスプライン曲線である次式を求めている。
Reference numeral 6 is a change operation parameter calculator for calculating a curved trajectory that smoothly connects the current position to the end point of the change operation, and obtains the following equation which is, for example, a quartic spline curve.

7は現在位置から(3)式の曲線軌道上を経て更新され
た目標位置にロボットアームを移動させる位置を演算す
る目標変更軌道発生器で、曲線上にロボットアームが存
在する場合を演算する、8は直線運動を行う通常軌道に
ついてロボットアームの位置を演算する通常軌道発生
器、9は目標変更軌道発生器7と通常軌道発生器8を切
換えてロボットアームを制御する制御部である。
Reference numeral 7 denotes a target change trajectory generator that calculates the position to move the robot arm from the current position to the updated target position via the curved trajectory of equation (3), and calculates the case where the robot arm exists on the curve. Reference numeral 8 is a normal trajectory generator that calculates the position of the robot arm with respect to the normal trajectory that performs linear motion, and 9 is a control unit that controls the robot arm by switching between the target change trajectory generator 7 and the normal trajectory generator 8.

このように構成された装置の動作を次に説明する。第2
図はロボットアームが移動する軌道の平面図、第3図は
ロボットアームの移動速度の説明図である。
The operation of the apparatus thus configured will be described below. Second
FIG. 3 is a plan view of the trajectory of the robot arm moving, and FIG. 3 is an explanatory view of the moving speed of the robot arm.

当初ロボットアームは始点 から当初の目標位置 に移動を開始し、所定の最大速度Vmaxに達する。途中で
目標位置が更新されると 、仮想変更点 を演算してこれを基準にして最初の移動と更新された移
動とを円滑に接続する4次のスプライン曲線を求める。
この曲線軌道上をロボットアームは速度を最初低下させ
後に加速して接続点の前後(t=0,Tp)で同一になるよ
うに移動する。その後、ロボットアームは更新された目
標位置で停止する。
Initially the robot arm is the starting point From the initial target position It starts moving to reach a predetermined maximum speed Vmax. When the target position is updated on the way , Virtual changes Is calculated to obtain a quartic spline curve that smoothly connects the first movement and the updated movement.
On this curved trajectory, the robot arm first decreases its speed and then accelerates to move so as to be the same before and after the connecting point (t = 0, Tp). After that, the robot arm stops at the updated target position.

第4図,第5図は更新指令が最初の目標位置に近い場所
でなされた場合の説明図である。更新された目標位置は
仮想経由点から近いので、更新指令と共に減速し、その
後現在位置 と仮想経由点 の間の位置 から曲線軌道に移動する。曲線軌道上は(3)式に従っ
て移動するが、速度は最高速度vmaxより小さくなってい
る。その後変更動作終了点 により直線運動をし、減速して更新された目標位置で停
止する。
4 and 5 are explanatory views when the update command is issued at a place near the first target position. Since the updated target position is close to the virtual waypoint, it will decelerate with the update command and then And a virtual waypoint Position between To a curved orbit. Although it moves according to the equation (3) on the curved track, the speed is smaller than the maximum speed vmax. Then change operation end point Causes linear movement, decelerates and stops at the updated target position.

尚、上記実施例ではロボットアームを例に説明したが、
本発明はこれに限定されるものではなく、数値制御装
置、X−Yステージやプロッタ等位置を少なくとも2軸
について制御するものであればよい。
Although the robot arm has been described as an example in the above embodiment,
The present invention is not limited to this, and may be a numerical control device, an XY stage, a plotter, or the like as long as it controls at least two axes.

また、平面上の位置関係で示したが、3次元の空間にお
いても同様である。
Also, the positional relationship on the plane is shown, but the same applies to a three-dimensional space.

(発明の効果) 以上説明したように本発明によれば次の効果がある。(Effects of the Invention) As described above, the present invention has the following effects.

(A)センサ入力や割込み処理プログラムからの指令に
よりリアルタイムで目標位置や経路を変更できるので、
外部状態の変化に柔軟に対応するロボット動作を実現で
きる。
(A) Since the target position and route can be changed in real time by sensor input or commands from the interrupt processing program,
Robot motions that flexibly respond to changes in external conditions can be realized.

(B)リアルタイムで目標位置を変更できることは、ロ
ボットに適用すると、ロボットの広範囲での応用に役立
つ。
(B) Being able to change the target position in real time, when applied to a robot, is useful for a wide range of applications of the robot.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明の一実施例を示す構成ブロック図、第2
図は移動する軌道の平面図、第3図は移動速度の説明
図、第4図及び第5図は本発明の他の使用状態の説明
図、第6図は目標位置を途中で変更する場合の説明図で
ある。 1……目標位置記憶手段、2,3……現在位置記憶手段、
4……仮想経由点演算手段、5,6……軌道演算手段、7,
8,9……制御手段。
FIG. 1 is a configuration block diagram showing an embodiment of the present invention, and FIG.
The figure is a plan view of the moving track, FIG. 3 is an explanatory view of the moving speed, FIGS. 4 and 5 are explanatory views of other usage states of the present invention, and FIG. 6 is a case where the target position is changed on the way. FIG. 1 ... target position storage means, 2, 3 ... current position storage means,
4 ... Virtual waypoint calculation means, 5, 6 ... Trajectory calculation means, 7,
8,9 …… Control means.

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−97708(JP,A) 特開 昭59−38811(JP,A) 特開 昭58−51305(JP,A) 特開 昭58−211211(JP,A) 特開 昭59−45506(JP,A) 特開 昭57−211602(JP,A)Continuation of the front page (56) Reference JP 61-97708 (JP, A) JP 59-38811 (JP, A) JP 58-51305 (JP, A) JP 58-211211 (JP , A) JP 59-45506 (JP, A) JP 57-21602 (JP, A)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】外部からの指令により被制御体の動作をリ
アルタイムで制御すると共に、この外部から送られる目
標位置の指令によって目標位置を随時変更可能な位置制
御装置において、 前記外部から当初の目標位置に代えて更新された目標位
を記憶する目標位置記憶手段(1)と、 この更新される目標位置を受信した時の前記被制御体の
現在位置 と速度(Vs)及び前記当初の目標位置 を記憶する現在位置記憶手段(2,3)と、 この現在位置から減速して前記当初の目標位置方向に停
止する位置 を、被制御体の移動の際発生する最大加速度(Amax)を
用いて、 により演算する仮想経由点演算手段(4)と、 前記更新された目標位置とこの仮想経由点 から変更動作終了点 を演算する手段(5)と、 前記現在位置から前記仮想経由点までの直線部と、この
仮想経由点から前記更新された目標位置までの直線部を
円滑に接続する曲線軌道を演算すると共に、この曲線軌
道の前記両直線部との接続点は前記現在位置と前記変更
動作終了点である軌道演算手段(6,7)と、 を備え、前記現在位置から前記曲線軌道をへて前記更新
された目標位置まで前記被制御体を移動させることを特
徴とする位置制御装置。
1. A position control device capable of controlling the operation of a controlled object in real time by an external command and changing the target position at any time by a command of a target position sent from the outside, wherein an initial target from the external device is provided. Target position updated instead of position And a current position of the controlled object when the updated target position is received. And speed (Vs) and the initial target position A current position storage means (2, 3) for storing the current position, and a position for decelerating from this current position and stopping in the direction of the initial target position Using the maximum acceleration (Amax) that occurs when the controlled object moves, A virtual waypoint computing means (4) for computing by the above, the updated target position and this virtual waypoint Change operation end point A means (5) for calculating, a straight line portion from the current position to the virtual waypoint, and a curved path that smoothly connects the straight line portion from the virtual waypoint to the updated target position, and The connection point between the straight line portions of the curved track is provided with the current position and the track operation means (6, 7) which is the change operation end point, and is updated from the current position to the curved track. A position control device for moving the controlled object to a target position.
JP61136962A 1986-06-12 1986-06-12 Position control device Expired - Lifetime JPH0782380B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP61136962A JPH0782380B2 (en) 1986-06-12 1986-06-12 Position control device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP61136962A JPH0782380B2 (en) 1986-06-12 1986-06-12 Position control device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS62293406A JPS62293406A (en) 1987-12-21
JPH0782380B2 true JPH0782380B2 (en) 1995-09-06

Family

ID=15187558

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP61136962A Expired - Lifetime JPH0782380B2 (en) 1986-06-12 1986-06-12 Position control device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0782380B2 (en)

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5851305A (en) * 1981-09-24 1983-03-26 Hitachi Ltd Path interpolation system for robot hand
JPS5938811A (en) * 1982-08-30 1984-03-02 Toshiba Corp Running control system

Also Published As

Publication number Publication date
JPS62293406A (en) 1987-12-21

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