JPS59107884A - ロボツトの制御方式 - Google Patents
ロボツトの制御方式Info
- Publication number
- JPS59107884A JPS59107884A JP57215425A JP21542582A JPS59107884A JP S59107884 A JPS59107884 A JP S59107884A JP 57215425 A JP57215425 A JP 57215425A JP 21542582 A JP21542582 A JP 21542582A JP S59107884 A JPS59107884 A JP S59107884A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- robot
- joint
- speed
- joints
- redundant
- 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.)
- Pending
Links
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
- G05B2219/45—Nc applications
- G05B2219/45083—Manipulators, robot
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)
- Manipulator (AREA)
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】
〔発明の利用分野〕
本発明は多自由度のロボット・アーム（以下単に「ロボ
ット」とも称する）に係り、特に冗長自由度を有するロ
ボット・アーム（以下単に「冗長アーム」とも称する）
の先端を任意の軌跡に沿つて精度良く、滑らかに動かす
だめの制御方式に関する。
ット」とも称する）に係り、特に冗長自由度を有するロ
ボット・アーム（以下単に「冗長アーム」とも称する）
の先端を任意の軌跡に沿つて精度良く、滑らかに動かす
だめの制御方式に関する。
一般的にロボットの制御に用いられている軌跡制御方式
は、ロボット先端の辿るべき軌跡を適当に補間し、補間
によって得られた軌跡上の各点を目標位置として、所定
時間間隔で次々と指示して行くことにより、目標軌跡に
沿って連続的に制御するものである。この時、指示され
た目標点にロボットの先端を位置決めするためには、ロ
ボットの各軸を協調的に動作させる必要がある。このロ
ボットの各軸の協調動作制御方式として、以下の方法が
良く知られている。
は、ロボット先端の辿るべき軌跡を適当に補間し、補間
によって得られた軌跡上の各点を目標位置として、所定
時間間隔で次々と指示して行くことにより、目標軌跡に
沿って連続的に制御するものである。この時、指示され
た目標点にロボットの先端を位置決めするためには、ロ
ボットの各軸を協調的に動作させる必要がある。このロ
ボットの各軸の協調動作制御方式として、以下の方法が
良く知られている。
今、例として所定空間内の任意の位置に先端を位置決め
するために一般的に用いられる３自由度のロボットを考
える。
するために一般的に用いられる３自由度のロボットを考
える。
直交座標系で表わしだロボットの空間内の先端位置をＸ
とし、ロボット固有の座標系で表わしだロボットの関節
角度をθとすると、 Ｘ−（Ｘｙｚ）”・・・・・・・・・・・・（１）θ＝
（θ１ θ３ θ３ ）Ｔ ・・・・・・・・・
・・・（２）（Ｔは転置行列を示す） と表わせる。
とし、ロボット固有の座標系で表わしだロボットの関節
角度をθとすると、 Ｘ−（Ｘｙｚ）”・・・・・・・・・・・・（１）θ＝
（θ１ θ３ θ３ ）Ｔ ・・・・・・・・・
・・・（２）（Ｔは転置行列を示す） と表わせる。
このとき、ロボットの先端位置Ｘはロボットの幾何学的
形状から関節角度θを用いて、ｘ＝ＦＣ８） ・
・・・・・・・・・・・・・・・・・（３）と表わせる
。
形状から関節角度θを用いて、ｘ＝ＦＣ８） ・
・・・・・・・・・・・・・・・・・（３）と表わせる
。
但し、
”” （ｆｌ＋ ｆ２＋ ’ｓ） ・・・・・
・・・・・・・・・・（５）なる関係が存在する。
・・・・・・・・・・（５）なる関係が存在する。
このロボット固有の座標系で表わしだ関節角度θがら空
間座標系での先端位置Ｘへの変換Ｆを「座標変換」と呼
ぶ。
間座標系での先端位置Ｘへの変換Ｆを「座標変換」と呼
ぶ。
この連立方程式（４）を０１．θ８．θ３について解く
ことによって、ロボットの先端位置Ｘを実現するための
各関節角度０が求まる。
ことによって、ロボットの先端位置Ｘを実現するための
各関節角度０が求まる。
すなわち、（４）式をθについて解くと、θ＝Ｇ（Ｘ）
・・・・・・・・・・・・（６）′）ま
り 但し、 Ｇ”（ｇｔ ｇｚ ｇｓ ） ・・・・
・・・・・・・・・・・（８）と求められる。
・・・・・・・・・・・・（６）′）ま
り 但し、 Ｇ”（ｇｔ ｇｚ ｇｓ ） ・・・・
・・・・・・・・・・・（８）と求められる。
この空間座標系で表わしたロボットの先端位置Ｘからロ
ボットの固有座標系での関節角度θへの変換Ｇを「逆座
標変換」と呼ぶ。
ボットの固有座標系での関節角度θへの変換Ｇを「逆座
標変換」と呼ぶ。
このように逆座標変換弐゛（６）を用いて、各関節角度
θを求め、この値にロボットの各関節を制御することに
よって、ロボットの先端位置Ｘを目標位置に位置決めす
る方法が最も一般的に知られているものである。
θを求め、この値にロボットの各関節を制御することに
よって、ロボットの先端位置Ｘを目標位置に位置決めす
る方法が最も一般的に知られているものである。
しかし、この制御方式ではロボットの関節数が４個以上
になると、すなわち冗長関節が含まれるようになると、
座標変換関数Ｆが となり、方程式の数が３個に対して、未知数の数がｎ個
（ｎ≧４）となるため、ロボットの先端位置Ｘに対して
関節角度θは一意的に定まらなくなる。これに対奏する
には、ｎ個の関節のうちｎ−３個を固定し残りの３個の
関節に関して連立方程式（９）を解き、ロボットの関節
動作角を求める方法がある。この方法では、どの関節を
固定し、どの関節を動作させて目標位置に位置決めすべ
きかを決定するのに、評価関数として位置決めに要する
動作時間や消費パワー等を用い、この評価関数の値を最
小にする動作関節の組合せを定める。この評価関数は一
般的に祷雑なものとなり、まだ固定される関節が異なる
毎に三角関数を含む非線形連立方程式を解き逆座標変換
関数を求めなければならず、計算が非常に繁雑になると
いう問題がある。
になると、すなわち冗長関節が含まれるようになると、
座標変換関数Ｆが となり、方程式の数が３個に対して、未知数の数がｎ個
（ｎ≧４）となるため、ロボットの先端位置Ｘに対して
関節角度θは一意的に定まらなくなる。これに対奏する
には、ｎ個の関節のうちｎ−３個を固定し残りの３個の
関節に関して連立方程式（９）を解き、ロボットの関節
動作角を求める方法がある。この方法では、どの関節を
固定し、どの関節を動作させて目標位置に位置決めすべ
きかを決定するのに、評価関数として位置決めに要する
動作時間や消費パワー等を用い、この評価関数の値を最
小にする動作関節の組合せを定める。この評価関数は一
般的に祷雑なものとなり、まだ固定される関節が異なる
毎に三角関数を含む非線形連立方程式を解き逆座標変換
関数を求めなければならず、計算が非常に繁雑になると
いう問題がある。
本発明の目的は、上記従来制御方式の欠点に鑑み、ロボ
ットの機構構造に左右されず、かつ複雑な評価関数等を
用いず比較的簡単な計算処理で滑らかで高精度な連続軌
跡制御を可能とする冗長ロボット・アームの動作制御方
式を提供することにある。
ットの機構構造に左右されず、かつ複雑な評価関数等を
用いず比較的簡単な計算処理で滑らかで高精度な連続軌
跡制御を可能とする冗長ロボット・アームの動作制御方
式を提供することにある。
本発明で提供する冗長ロボット・アームの動作制御方式
では、ロボット・アームの幾何学的形状から定まる空間
座標系で表わしだアーム先端位置Ｘとロボット個有のＰ
Ｊｌ系で表わしだｎ個の関節角度θとの関係式 ％式％（１０） を時間ｔで微分して得られる速度関係式ｘ＝Ｊ・θ
・・・・・・・・・・・・・・・（１１）但し
、 、 θＸ Ｘ＝−・・・・・・・・・・・・・・・（１３）ａ 【 、 ａ θ θ＝〜 ・・・・・・・・・・・・・
・・（１４）θ ｔ において、先端速度父から関節速度θが求められるよう
に、すなわち座標変換行列Ｊを逆行列Ｊ−１が求められ
るように、ｎ個の関節のうちｎ −３個の冗長関節を国
定することによって正方化し、残りの３個の関節の組合
せによる動作速度θｋをθｋ ” Ｊｋ−１・Ｘ
・・・・・・・・・・・・（１５）と求める。
では、ロボット・アームの幾何学的形状から定まる空間
座標系で表わしだアーム先端位置Ｘとロボット個有のＰ
Ｊｌ系で表わしだｎ個の関節角度θとの関係式 ％式％（１０） を時間ｔで微分して得られる速度関係式ｘ＝Ｊ・θ
・・・・・・・・・・・・・・・（１１）但し
、 、 θＸ Ｘ＝−・・・・・・・・・・・・・・・（１３）ａ 【 、 ａ θ θ＝〜 ・・・・・・・・・・・・・
・・（１４）θ ｔ において、先端速度父から関節速度θが求められるよう
に、すなわち座標変換行列Ｊを逆行列Ｊ−１が求められ
るように、ｎ個の関節のうちｎ −３個の冗長関節を国
定することによって正方化し、残りの３個の関節の組合
せによる動作速度θｋをθｋ ” Ｊｋ−１・Ｘ
・・・・・・・・・・・・（１５）と求める。
但し Ｊ、−１は動作関節の組合せθにと先端位置Ｘと
を関係付けるヤコビアンの逆行列である。この関係式を
用いて指示速度Ｘ、に対する関節速度ｊｒｋを求め、固
定し得る冗長関節の各組合せについてそれぞれ求めた制
御すべき他の動作関節の速度θ、ｋを重ね合せ、これを
平均化し とし、これを各関節の目標動作速度礎、として冗長ロボ
ット・アームを制御しようとするものである。
を関係付けるヤコビアンの逆行列である。この関係式を
用いて指示速度Ｘ、に対する関節速度ｊｒｋを求め、固
定し得る冗長関節の各組合せについてそれぞれ求めた制
御すべき他の動作関節の速度θ、ｋを重ね合せ、これを
平均化し とし、これを各関節の目標動作速度礎、として冗長ロボ
ット・アームを制御しようとするものである。
ここで、通産）頌変換行列Ｊｋ−１は座標変換行列Ｊｈ
の逆行列であり、機械的な計算処理で比較的簡単に求め
られるものである。一方座標変換行列Ｊｂはロボット・
アームの幾何学的構造から一意的に定まり、しだがって
通産標変換行列Ｊｋ−１も機械的に求まるため、この制
御方式はロボットの機構形状に左右されない一般的取り
扱いが可能なものといえる。
の逆行列であり、機械的な計算処理で比較的簡単に求め
られるものである。一方座標変換行列Ｊｂはロボット・
アームの幾何学的構造から一意的に定まり、しだがって
通産標変換行列Ｊｋ−１も機械的に求まるため、この制
御方式はロボットの機構形状に左右されない一般的取り
扱いが可能なものといえる。
このような制御方式により、冗長関節を含むロボット・
アームをロボットの機構形状に左右されない比較的簡単
な演算で、滑らかに連続軌跡制御することが可能となる
。
アームをロボットの機構形状に左右されない比較的簡単
な演算で、滑らかに連続軌跡制御することが可能となる
。
以下、本発明を実施例に従って詳細に説明する。
第１図は本実施例における冗長ロボット・アームの機構
構造を概説したものである。この冗長ロボット・アーム
はｘｙ平面内の位置決めを行うだめの、３つの回転型関
節ＲＩ ＨＲ２＋Ｒ３とこれらを連接する３つのリンク
Ｌ＋ 、Ｒ２、Ｒ３から構成されている。リンクＬ１の
基部すなわち関節Ｒ１は直交座標系−ｘｙの原点に位置
している。
構造を概説したものである。この冗長ロボット・アーム
はｘｙ平面内の位置決めを行うだめの、３つの回転型関
節ＲＩ ＨＲ２＋Ｒ３とこれらを連接する３つのリンク
Ｌ＋ 、Ｒ２、Ｒ３から構成されている。リンクＬ１の
基部すなわち関節Ｒ１は直交座標系−ｘｙの原点に位置
している。
またリンクＬｓ 、Ｒ２、Ｒ３の長さはそれぞれ” ＋
ｔ２ ＋ ｌ−８であり、各関節ＲＩ ＨＲ２ｔＲｓ
の回転角度はそれぞれＸ軸からθ１１ リンクＬ１から
０２、リンクＬ２から６３である。
ｔ２ ＋ ｌ−８であり、各関節ＲＩ ＨＲ２ｔＲｓ
の回転角度はそれぞれＸ軸からθ１１ リンクＬ１から
０２、リンクＬ２から６３である。
このときロボットの先端位置Ｘ（ｘ、ｙ）は、ロボット
の各関節角度θ亀、θ２．θ３によって、と表わされる
。
の各関節角度θ亀、θ２．θ３によって、と表わされる
。
ここで、
・・・・・・・・・・・・（１８）
とおく。
次に、（１７）式を時間ｔで微分し、先端位置Ｘと関節
角度θの間の速度関係式を求めると、但し、 ・・・・・・・・・・・・（２０） となる。
角度θの間の速度関係式を求めると、但し、 ・・・・・・・・・・・・（２０） となる。
ここで、
すなわち
ｘ＝Ｊ・θ ・・・・・・・・・・・・・・・
（２３）但し、 と書き表わせる。
（２３）但し、 と書き表わせる。
この（２３）式を用いて、ロボットの先端に対する指令
速度大、を実現するだめの各関節の目標関節速度θ１を
定めるわけであるが、ここで指令速度大。とじては、ロ
ボットの各関節を速度制御するサーボ機構における種々
の損失を補償するだめに、目標速度大、を後述する実際
のロボット先端の動作速度誤差文、で修正した 肌＝文、十文、 ・・・・・・・・・・・・（
２５）但し、 （Ｔは転置行列） なる値を用いる。
速度大、を実現するだめの各関節の目標関節速度θ１を
定めるわけであるが、ここで指令速度大。とじては、ロ
ボットの各関節を速度制御するサーボ機構における種々
の損失を補償するだめに、目標速度大、を後述する実際
のロボット先端の動作速度誤差文、で修正した 肌＝文、十文、 ・・・・・・・・・・・・（
２５）但し、 （Ｔは転置行列） なる値を用いる。
例えば、冗長ロボット・アームの先端を出発位置Ｒ，（
ｘ、、ｙ、）から目標位置Ｐｒ（Ｘｔ、Ｙｔ）へ、サン
プリング周期Ｔで制御しながら速度■で直線移動させる
場合を考える。但し、出発位置Ｒ１は、時間ｔ＝０の時
のロボット先端位置Ｘｏ（ＸａｔＹｏ ）とする。ここ
で目標速度ベクトルＸｒは但し、
１ｔ＝（（Ｘｔ Ｘ−）２＋（Ｙｔ−
３’、）２＋（Ｚ＋ ”−）２）” （２８）となり
、第ｎ回目のサンプリング時の修正誤差速度Ｘ、は ・・・・・・・・・・・・ （２９） となる。
ｘ、、ｙ、）から目標位置Ｐｒ（Ｘｔ、Ｙｔ）へ、サン
プリング周期Ｔで制御しながら速度■で直線移動させる
場合を考える。但し、出発位置Ｒ１は、時間ｔ＝０の時
のロボット先端位置Ｘｏ（ＸａｔＹｏ ）とする。ここ
で目標速度ベクトルＸｒは但し、
１ｔ＝（（Ｘｔ Ｘ−）２＋（Ｙｔ−
３’、）２＋（Ｚ＋ ”−）２）” （２８）となり
、第ｎ回目のサンプリング時の修正誤差速度Ｘ、は ・・・・・・・・・・・・ （２９） となる。
但し、Ｘ（ｘ、ｙ）は第ｎ回目のサンプリング時におけ
るロボットの先端位置であり、座標変換式（１７）を用
いてロボットの関節角度から計算され、まだＰ＋（Ｘ、
、 ｙ、 ）は第ｎ回目のサンプリング時に但し、 と表わされる。
るロボットの先端位置であり、座標変換式（１７）を用
いてロボットの関節角度から計算され、まだＰ＋（Ｘ、
、 ｙ、 ）は第ｎ回目のサンプリング時に但し、 と表わされる。
したがって、第ｎ回目のサンプリング時になる指令速度
大。に従ってロボットの先端Ｘを制御することにより、
サーボ機構の種々の損失が補償でき目標軌跡に対し梢度
良く追従さぜることができるようになる。
大。に従ってロボットの先端Ｘを制御することにより、
サーボ機構の種々の損失が補償でき目標軌跡に対し梢度
良く追従さぜることができるようになる。
一方、（２３）式からロボット先端の指令運度父、とこ
れを実現するだめの目標関節速度θ、の間には、 文、＝Ｊ・δ４ ・・・・・・・・・・・・（３
３）なる関係が成立するが、ここで指令速度大、を与え
る目標関節速度ｂ、を求めるには、未知数がδ１．δ２
．δ３の３個に対して方程式の数が２個であるだめ、解
は一意に定まらないことになる。
れを実現するだめの目標関節速度θ、の間には、 文、＝Ｊ・δ４ ・・・・・・・・・・・・（３
３）なる関係が成立するが、ここで指令速度大、を与え
る目標関節速度ｂ、を求めるには、未知数がδ１．δ２
．δ３の３個に対して方程式の数が２個であるだめ、解
は一意に定まらないことになる。
そこで３個の関節ＲＩ、 Ｒ２、几３のうち１つの関節
を冗長関節として固定し、未知数を２個に減らし他の２
つの関節で指令速度に、を実現するための関節速度を求
める。この操作を固定冗長関節として取り得る全ての場
合について行い、この結果得られた各関節速度を重ね合
せて、これを目標関節動作速度θ、とする。すなわち、
関節Ｒｋを固定した場合の他の関節角度θｋに関するヤ
コビアンと、この時の目標関節動作速度δ、には、（Ｔ
は転置行列を示す） ・・・・・・・・・・・・（３５） これを、（３３）式に用いると、ロボット先端の指令速
度大、と、固定されていない関節の動作速度θｒｋの間
には、 父、 ＝Ｊ、、ｉｒ、、 （ｋ＝１．２．３） ・・
・・・・（３６）、なる関係が導かれる。
を冗長関節として固定し、未知数を２個に減らし他の２
つの関節で指令速度に、を実現するための関節速度を求
める。この操作を固定冗長関節として取り得る全ての場
合について行い、この結果得られた各関節速度を重ね合
せて、これを目標関節動作速度θ、とする。すなわち、
関節Ｒｋを固定した場合の他の関節角度θｋに関するヤ
コビアンと、この時の目標関節動作速度δ、には、（Ｔ
は転置行列を示す） ・・・・・・・・・・・・（３５） これを、（３３）式に用いると、ロボット先端の指令速
度大、と、固定されていない関節の動作速度θｒｋの間
には、 父、 ＝Ｊ、、ｉｒ、、 （ｋ＝１．２．３） ・・
・・・・（３６）、なる関係が導かれる。
ここでＪｋは（３４）式において正方化されていて逆行
列Ｊｋ−’が求まるので、２個の関節による目標関節動
作速度δ、には δ７に−Ｊｋ−１，ｘ、 １９０１
００．１．（３７）と求められる。この（３７）式で求
められる２個の関節の組み合せによる目標関節動作速度
δ、ｋを、組み合せ得る２個の関節の各場合について求
め、これらを各関節”ｌ＋ δ２．δ３に関して加え
合せ、平均化したものを目標関節速度θ、として、但し
、 δｒ ＝（’ｊｌ ｔδｚ＋”３１” とする。
列Ｊｋ−’が求まるので、２個の関節による目標関節動
作速度δ、には δ７に−Ｊｋ−１，ｘ、 １９０１
００．１．（３７）と求められる。この（３７）式で求
められる２個の関節の組み合せによる目標関節動作速度
δ、ｋを、組み合せ得る２個の関節の各場合について求
め、これらを各関節”ｌ＋ δ２．δ３に関して加え
合せ、平均化したものを目標関節速度θ、として、但し
、 δｒ ＝（’ｊｌ ｔδｚ＋”３１” とする。
したがって（３３）式と（３８）式からなる目標関節速
度θ２を速度制御サーボ機構の入力値とする。
度θ２を速度制御サーボ機構の入力値とする。
第２図は本発明の制御方式の一実施例を示したものであ
る。本図において、２０３はロボットの関節に設置され
たエンコーダ３２２によって検出されたロボットの関節
角度θから（１７）式に従ってロボットの先端位置Ｘを
算出する座標変換器でちる。２０１は、指示された目標
位置Ｐｔの座標Ｘｔ、Ｙｒと移動速度Ｖに応じて、前記
座標変換器２０３の出力である先端位置Ｘに基づき、式
％式％ ット先端の指令速度大、を算出する指令速度発生器であ
る。２０２はエンコーダ３２２によって検出された関節
角度θを基に、前記指令速度発生器２０１の出力である
指令速度に、に応じて、式（２４） 、 （３９）に従
って目標関節速度θ、を算出する冗長系通産標変換器で
ある。
る。本図において、２０３はロボットの関節に設置され
たエンコーダ３２２によって検出されたロボットの関節
角度θから（１７）式に従ってロボットの先端位置Ｘを
算出する座標変換器でちる。２０１は、指示された目標
位置Ｐｔの座標Ｘｔ、Ｙｒと移動速度Ｖに応じて、前記
座標変換器２０３の出力である先端位置Ｘに基づき、式
％式％ ット先端の指令速度大、を算出する指令速度発生器であ
る。２０２はエンコーダ３２２によって検出された関節
角度θを基に、前記指令速度発生器２０１の出力である
指令速度に、に応じて、式（２４） 、 （３９）に従
って目標関節速度θ、を算出する冗長系通産標変換器で
ある。
本実施例では、これら指令速度発生器２０１、座標変換
器２０３及び冗長系通産標変換器２０２をマイクロコン
ピュータを用いて一定すンプリング周期Ｔで演算処理を
繰り返し行うことにより実現している。速度制御型サー
ボ機構３は、サーボ増幅器３１０、モータ３２０及びモ
ータ３２０の回転速度すを検出するタコジェネレータ３
２１から構成され、入力された目標関節速度δ、に従っ
て、モータ３２０すなわち各関節を駆動する働をする。
器２０３及び冗長系通産標変換器２０２をマイクロコン
ピュータを用いて一定すンプリング周期Ｔで演算処理を
繰り返し行うことにより実現している。速度制御型サー
ボ機構３は、サーボ増幅器３１０、モータ３２０及びモ
ータ３２０の回転速度すを検出するタコジェネレータ３
２１から構成され、入力された目標関節速度δ、に従っ
て、モータ３２０すなわち各関節を駆動する働をする。
しだがってロボットの先端Ｘは、目標位置Ｐ、に向かっ
て指定された速度Ｖで、目標軌跡Ｘｒに沿って全関節が
協調動作しながら滑らかに精度良く制御されて行くこと
になる。
て指定された速度Ｖで、目標軌跡Ｘｒに沿って全関節が
協調動作しながら滑らかに精度良く制御されて行くこと
になる。
このように、本冗長ロボット・アームの制御方式では、
冗長ロボット・アームの目標関節速度礎として、先端の
指令速度大、を実現し得る冗長ロボット・アームの関節
の組合せに関して求められる動作速度δｋを重ね合せ合
成したものを用いる方式としているため、全関節を協調
的に動作させながらロボットの先端を目標軌跡に沿って
滑らかに制御することが可能となる。また本制御方式は
目標関節速度ｉの算出に際して機雑な冗長関節の動作角
度決定アルゴリズムが不用であり、かつ指令速度大、か
ら関節速度′ａｋへの通産標変換がロボットの機構形状
に左右されない比較的簡単な一般的手法であるため、マ
イクロコンピュータ等を用いたリアルタイム制御へ容易
に適用し得るものでもある。
冗長ロボット・アームの目標関節速度礎として、先端の
指令速度大、を実現し得る冗長ロボット・アームの関節
の組合せに関して求められる動作速度δｋを重ね合せ合
成したものを用いる方式としているため、全関節を協調
的に動作させながらロボットの先端を目標軌跡に沿って
滑らかに制御することが可能となる。また本制御方式は
目標関節速度ｉの算出に際して機雑な冗長関節の動作角
度決定アルゴリズムが不用であり、かつ指令速度大、か
ら関節速度′ａｋへの通産標変換がロボットの機構形状
に左右されない比較的簡単な一般的手法であるため、マ
イクロコンピュータ等を用いたリアルタイム制御へ容易
に適用し得るものでもある。
さらに本制御方式では、ロボット先端の指令速度父、と
じて、目標速度大、を実際のロボット先端の動作速度誤
差Ｘ、を用いて修正した値とすることにより、ロボット
の関節を駆動する速度制御型サーボ機構における種々の
損失を補償でき、高精度な軌跡追従制御が可能となる。
じて、目標速度大、を実際のロボット先端の動作速度誤
差Ｘ、を用いて修正した値とすることにより、ロボット
の関節を駆動する速度制御型サーボ機構における種々の
損失を補償でき、高精度な軌跡追従制御が可能となる。
以上説明したように、本発明によれば、冗長ロボット・
アームを、機構形状に依存しない比較的簡単で一般化が
可能な演算を用いて、全関節を協調的に動作させながら
目標軌跡に沿って清らかに制御できるはかりでなく、サ
ーボ機構に存在する種々の損失や演算時間による遅れに
起因する軌跡誤差等も補償することが可能となる。
アームを、機構形状に依存しない比較的簡単で一般化が
可能な演算を用いて、全関節を協調的に動作させながら
目標軌跡に沿って清らかに制御できるはかりでなく、サ
ーボ機構に存在する種々の損失や演算時間による遅れに
起因する軌跡誤差等も補償することが可能となる。
第１図は本発明の実施例における冗長ロボット・アーム
の機構構造の概説図、第２図は本発明の実冗長ロボット
・アームの制御方式の実施例の説２０１・・・指令速度
発生器、２ｏ２・・・冗長系通産標変換器、２０３・・
・座標変換器。 代理人 弁理士 薄田利幸
の機構構造の概説図、第２図は本発明の実冗長ロボット
・アームの制御方式の実施例の説２０１・・・指令速度
発生器、２ｏ２・・・冗長系通産標変換器、２０３・・
・座標変換器。 代理人 弁理士 薄田利幸
Claims (1)
- １、冗長な動作軸を有する多関節型ロボットの制御方式
において、所定の空間座標系で指示された移動指令速度
に対し、これを実現し得る冗長関節を除いた他の関節の
組合せにおける関節動作速度を前記空間座標系からロボ
ット固有の関節座標系に逆座標変換して求め、これらの
中から少なくとも１組の関節動作速度を選び、全体が１
となるような比率で比例合成した関節動作速度を操作量
として、ロボットを所定の軌跡に沿って動作させること
を特徴としたロボットの制御方式。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57215425A JPS59107884A (ja) | 1982-12-10 | 1982-12-10 | ロボツトの制御方式 |
| US06/559,090 US4604716A (en) | 1982-12-10 | 1983-12-07 | Method and apparatus for controlling a robot |
| DE19833344633 DE3344633A1 (de) | 1982-12-10 | 1983-12-09 | Verfahren und vorrichtung zur steuerung eines roboters |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57215425A JPS59107884A (ja) | 1982-12-10 | 1982-12-10 | ロボツトの制御方式 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59107884A true JPS59107884A (ja) | 1984-06-22 |
Family
ID=16672119
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57215425A Pending JPS59107884A (ja) | 1982-12-10 | 1982-12-10 | ロボツトの制御方式 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4604716A (ja) |
| JP (1) | JPS59107884A (ja) |
| DE (1) | DE3344633A1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01164582A (ja) * | 1987-12-17 | 1989-06-28 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 多軸ロボットアーム |
Families Citing this family (32)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61248104A (ja) * | 1985-04-26 | 1986-11-05 | Nissan Motor Co Ltd | マニピユレ−タの制御装置 |
| KR900008539B1 (ko) * | 1985-05-30 | 1990-11-24 | 마쯔시다덴기산교 가부시기가이샤 | 로보트의 연속경로 제어방법 |
| US4718078A (en) * | 1985-08-19 | 1988-01-05 | Siemens Aktiengesellschaft | System for controlling motion of a robot |
| JPH0789287B2 (ja) * | 1985-11-07 | 1995-09-27 | 三菱電機株式会社 | ロボットのプログラミング方法 |
| US4975856A (en) * | 1986-02-18 | 1990-12-04 | Robotics Research Corporation | Motion controller for redundant or nonredundant linkages |
| BR8607103A (pt) * | 1986-02-25 | 1988-02-09 | Trallfa Robot As | Processo e instalacao de robot para controle programado de uma ferramenta operatriz |
| JPH0789286B2 (ja) * | 1986-02-28 | 1995-09-27 | 株式会社日立製作所 | 多関節マニピユレ−タの作業原点決定方法 |
| US4763276A (en) * | 1986-03-21 | 1988-08-09 | Actel Partnership | Methods for refining original robot command signals |
| US4698572A (en) * | 1986-04-04 | 1987-10-06 | Westinghouse Electric Corp. | Kinematic parameter identification for robotic manipulators |
| US4714400A (en) * | 1986-04-14 | 1987-12-22 | Ibm Corporation | Plural robotic drive |
| US4791575A (en) * | 1986-10-31 | 1988-12-13 | The Pratt & Whitney Company, Inc. | Method for generating axis control data for use in controlling a grinding machine and the like and system therefor |
| US4772831A (en) * | 1986-11-20 | 1988-09-20 | Unimation, Inc. | Multiaxis robot control having improved continuous path operation |
| US4786847A (en) * | 1986-11-20 | 1988-11-22 | Unimation Inc. | Digital control for multiaxis robots |
| US4774445A (en) * | 1986-11-20 | 1988-09-27 | Unimation, Inc. | Multiaxis robot control having capability for executing timed moves |
| US4716350A (en) * | 1986-12-08 | 1987-12-29 | Ford Motor Company | Method to avoid singularity in a robot mechanism |
| EP0301096B1 (en) * | 1987-01-30 | 1994-03-02 | Kabushiki Kaisha Komatsu Seisakusho | Operation controller |
| EP0289836B1 (de) * | 1987-05-04 | 1991-11-06 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zur Positionierung eines Werkzeugs eines mehrgelenkigen Roboters |
| JPH02198783A (ja) * | 1989-01-23 | 1990-08-07 | Fanuc Ltd | 産業用ロボットの位置決め補正方式 |
| US5159249A (en) * | 1989-05-16 | 1992-10-27 | Dalila Megherbi | Method and apparatus for controlling robot motion at and near singularities and for robot mechanical design |
| JP2874238B2 (ja) * | 1990-01-23 | 1999-03-24 | 株式会社安川電機 | 多関節形ロボットの制御方法 |
| US5377310A (en) * | 1992-04-03 | 1994-12-27 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Controlling under-actuated robot arms using a high speed dynamics |
| JPH07197485A (ja) * | 1993-12-28 | 1995-08-01 | Komatsu Ltd | 建設機械の作業機制御装置 |
| DE19703915C1 (de) * | 1997-02-03 | 1998-08-06 | Deutsch Zentr Luft & Raumfahrt | Verfahren zur Kommandosteuerung für eine interaktive Bahnführung eines kinematisch redundanten Manipulators |
| DE19800552C2 (de) * | 1997-06-20 | 1999-04-22 | Deutsch Zentr Luft & Raumfahrt | Verfahren zur Kommandosteuerung eines Manipulators |
| US6181983B1 (en) | 1997-06-20 | 2001-01-30 | Deutsches Zentrum f{umlaut over (u)}r Luft-und Raumfahrt e.v. | Method of command control for a robot manipulator |
| US6317651B1 (en) * | 1999-03-26 | 2001-11-13 | Kuka Development Laboratories, Inc. | Trajectory generation system |
| JP4735795B2 (ja) * | 2003-12-26 | 2011-07-27 | 独立行政法人 宇宙航空研究開発機構 | 冗長マニピュレータの制御方法 |
| US7979160B2 (en) * | 2007-07-31 | 2011-07-12 | Spirit Aerosystems, Inc. | System and method for robotic accuracy improvement |
| JP5669590B2 (ja) * | 2011-01-20 | 2015-02-12 | オリンパス株式会社 | マスタスレーブマニピュレータ及び医療用マスタスレーブマニピュレータ |
| JP5726052B2 (ja) * | 2011-03-08 | 2015-05-27 | 株式会社神戸製鋼所 | 多関節型ロボットの制御装置，制御方法及び制御プログラム |
| CN107685330B (zh) * | 2017-10-18 | 2018-12-18 | 佛山华数机器人有限公司 | 一种六自由度手腕偏置串联机器人的运动学逆解求解方法 |
| CN111002306B (zh) * | 2019-11-15 | 2021-04-09 | 杭州项淮机械科技有限公司 | 一种基于电子凸轮的机器人运动控制方法及控制系统 |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3909600A (en) * | 1972-06-26 | 1975-09-30 | Cincinnati Milacron Inc | Method and apparatus for controlling an automation along a predetermined path |
| US3941988A (en) * | 1973-09-04 | 1976-03-02 | Danly Machine Corporation | Method and apparatus for numerical control |
| US4008829A (en) * | 1974-08-29 | 1977-02-22 | Cincinnati Milacron, Inc. | Ratio controlled mixing of liquids |
| US4021650A (en) * | 1975-11-19 | 1977-05-03 | Xerox Corporation | Velocity command signal generating apparatus |
| JPS5275760A (en) * | 1975-12-19 | 1977-06-25 | Hitachi Ltd | Manipulator joints mechanism |
| JPS599305B2 (ja) * | 1978-03-23 | 1984-03-01 | ファナック株式会社 | 倣い制御装置 |
| US4245298A (en) * | 1979-01-15 | 1981-01-13 | Magicam, Inc. | System for creating a servo control signal |
| JPS57113118A (en) * | 1980-12-30 | 1982-07-14 | Fanuc Ltd | Robot control system |
| US4453221A (en) * | 1982-05-13 | 1984-06-05 | Cincinnati Milacron Inc. | Manipulator with adaptive velocity controlled path motion |
| US4510565A (en) * | 1982-09-20 | 1985-04-09 | Allen-Bradley Company | Programmable controller with intelligent positioning I/O modules |
| US4494060A (en) * | 1983-03-02 | 1985-01-15 | Anorad Corporation | Axis controller for robotic actuator |
| US4547858A (en) * | 1983-06-13 | 1985-10-15 | Allied Corporation | Dynamic control for manipulator |
-
1982
- 1982-12-10 JP JP57215425A patent/JPS59107884A/ja active Pending
-
1983
- 1983-12-07 US US06/559,090 patent/US4604716A/en not_active Expired - Fee Related
- 1983-12-09 DE DE19833344633 patent/DE3344633A1/de active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01164582A (ja) * | 1987-12-17 | 1989-06-28 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 多軸ロボットアーム |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4604716A (en) | 1986-08-05 |
| DE3344633C2 (ja) | 1989-05-11 |
| DE3344633A1 (de) | 1984-06-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPS59107884A (ja) | ロボツトの制御方式 | |
| US8560122B2 (en) | Teaching and playback method based on control of redundancy resolution for robot and computer-readable medium controlling the same | |
| JPS60193016A (ja) | ロボツト装置 | |
| JP5380672B2 (ja) | モーションプランナ、制御システム、および多軸サーボシステム | |
| JPS61281305A (ja) | 多関節ロボツト制御装置 | |
| JPH079606B2 (ja) | ロボット制御装置 | |
| KR100253898B1 (ko) | 한 평면내 다자유도 스카라형 로봇의 궤적 제어장치 및 궤적제어방법 및 한 평면내 다자유도 스카라형 로봇의 궤적 제어프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록매체 | |
| JPS5815801B2 (ja) | 工業用ロボツトの軌跡制御方式 | |
| JPH01267706A (ja) | ロボットの制御方法 | |
| JPH02205489A (ja) | マニピュレータのインピーダンス制御方式 | |
| JPS62199383A (ja) | ロボツトの制御方式 | |
| JPH06332535A (ja) | ロボットの制御装置 | |
| CN108247636A (zh) | 并联机器人闭环反馈控制方法、系统及存储介质 | |
| JPS58114888A (ja) | ロボツトの軌跡制御方式 | |
| JPH11226886A (ja) | ロボット軌道の修正方法 | |
| JP2518699B2 (ja) | ロボット制御装置 | |
| JPS6016385A (ja) | ロボツトの制御方法 | |
| JP3196145B2 (ja) | 加工・組立装置における接触点および接触法線検出法 | |
| JP2576176B2 (ja) | ロボットの制御方法 | |
| KR0155281B1 (ko) | 다관절 로보트의 직선보간방법 | |
| JP3930956B2 (ja) | 一平面内多自由度スカラ型ロボットの軌跡制御装置および軌跡制御方法、並びに、一平面内多自由度スカラ型ロボットの軌跡制御プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体 | |
| JPS6137645B2 (ja) | ||
| JPH0343171A (ja) | 多関節ロボット制御装置 | |
| JPS5983209A (ja) | ロボツトの制御方式 | |
| JPS6252610A (ja) | 関節型ロボツトの速度制御方法 |