JPS6231406A - 多関節ロボツトの位置決め制御装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、多関節機構を有する産業用ロボットの位置決
め制御装置に関するものである。

従来の技術 近年産業用ロボットは、生産の自動化の担手として普及
しつつあり、より高速化、高精度化が望まれている。

一般的に、多関節ロボットの位置決め制御において・ロ
ボットを駆動するモータの発生最大トルりをＴ工、最高
速度を１と設定した時、最短時間で目標点まで移動させ
る方法は以下の通シである。Ｔｍでモータの速度を直線
的に１まで立ち上げ、速度がω工に達してからはω。を
保持し、目標点に近づくと−Ｔ。で逆方向にトルクをか
け速度を直線的にゼロまで立ちさげ、速度ゼロになった
時ちょうど目標点に達するようにする。

第２図ａは上記の場合の時間−速度特性、ｂは時間−ト
ルク特性、Ｃは時間−移動量特性を示す。

ここで第２図ａの速度の立ち上がりおよび立ち下がシの
傾きは加速度、減速度を示し、モータの発生トルクをモ
ータ軸換算された慣性モーメントで割ったもので近似さ
れ、慣性モーメントの変化に反比例して加減速度は変化
することになる。実際の多関節ロボットの制御を考えた
場合、把持したワーク重量の変化、ロボットの姿勢変化
による慣性モーメントの変化が起こるため、従来は設定
された作業内での最大慣性モーメントを想定して速度指
令を設定するか、数個の速度指令を用意し、このなかか
ら作業に応じて作業者が選択し段別するというような事
を行なっていた。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、上記のような構成では、最大慣性モーメ
ントを想定して速度指令を設定している場合、慣性モー
メントの小さい領域での移動が最短時間での移動ではな
くなるといった問題点や、作業者が数個の速度指令の中
からその作業に最適なものを設定するのに専門知識と選
択時間を要するという問題点を有していた。

本発明は上記問題点に鑑み、慣性モーメントの変化に対
して自動的に適応し、最適な速度指令及び減速開始点を
設定する多関節ロボットの位置決め制御装置を提供する
ものである。

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために本発明の多関節ロボットの
位置決め制御装置は、ワークの重量を演算する手段と、
移動目標点における各関節の慣性モーメントを補正する
手段と、各関節を駆動するモータの減速開始点および速
度指令曲線を演算する手段を備えたものである。

作　　用 本発明は上記した構成によって、移動開始時にワーク重
量の推定、移動目標点近傍での慣性モーメントの補正、
減速開始点および速度指令の演算を実時間処理で行なう
ため、ワーク重量の変化、ロボット姿勢変化による慣性
モーメントの変化に対して自動的に適応し、最適な速度
指令および減速開始点を設定することとなる。

実施例 以下本発明の一実施例の多関節ロボットの位置決め制御
装置について図面を参照しながら説明する。

第１図は本発明の一実施例における多関節ロボットの全
体ブロック図を示すものである。第１図において、４は
ワークを把持していない時の各モータ軸換算の慣性モー
メントを演算する第１の演算手段、７はワーク重量を演
算する第２の演算手段、８は移動目標点における各慣性
モーメントを補正する第３の演算手段、９はモータの最
適な減速度を演算する第４の演算手段、１２は速度指令
を演算する第５の演算手段である。

ここでは第３図に示すような２軸構成のロボットにおい
て、特にその１軸のモータに注目して動作説明を行なう
。第１の演算手段４より演算される移動開始点でのワー
クを把持していない時のモータ軸換算の慣性モーメント
をＪＡ、移動開始点でのワーク把持部−モータ軸間距離
をｒＡ％負荷重量をＭＬとする。

まずモータ駆動手段１３によりモータ３の発生最大トル
クでモータ速度を直線的に立ち上げる。

この時、加速度検出手段５．トルク検出手段６より得ら
れる加速度、トルクをそれぞれαＡ＋”ｍとすると以下
の関係式が成シ立つ。

αＡ＝Ｔ−／（ＪＡ＋ＭＬＸｒＡ　）　　　　　”””
（１）上式をもとに、第２の演算手段７によりワーク重
まだ前記第１の演算手段４より演算される移動目標点で
のワークを把持していない時のモータ軸換算の慣性モー
メントをＪＢ、移動目標点でのワーク把持部−モータ軸
間距離をｒＢとすると、第３の演算手段８で演算される
補正された慣性モーメントＪｃは Ｔ　ｃ＝　Ｉ　Ｂ　＋ＭＬ　Ｘ　ｒ　Ｂ２・・・・・・
（３）となる。

次に第４の演算手段９により演算される最適な減速度は
、ここではＩＣを最大発生トルクＴｍで割った最大減速
αＢであシ下式の様になる。

αＢ＝Ｔｍ／Ｊｃ＝Ｔｍ／（ＪＢ＋ＭＬｘｒＢ２）　、
、、、、儂）上記の減速度αＢは移動目標点近傍で出し
得る最大の減速度であるので、αＢで減速すると最短時
間で減速が終了することになる。

モータの最高速度をω工とし、残り移動量演算手段１１
より得られる残り移動量をθとすると、減速度αＢで減
速し、残り移動量θがゼロの時、速度もゼロになるため
の速度指令ωＣはとなる。ここでωＣ＝ω。となるθの
値、すなわち減速開始点θＣは と導かれ、（５）　＋　（６）式の速度指令および減速
開始点を第５の演算手段１２によって演算する。第４図
にθと速度指令ωＣの関係を示す。

第５の演算手段１２より演算される速度指令と、速度検
出手段１０によって検出される実際のモータの速度との
偏光をゼロにするようモータの駆動手段１３がモータの
、駆動制御を行ない多関節ロボットの位置決め制御を行
なう。

第５図に本実施例での（ａ）時間−速度特性、（ｂ）時
間−トルク特性、（Ｃ）時間−移動量特性を示す。

発明の効果 以上のように本発明はワークを把持していない時の各モ
ータ軸換算の慣性モーメントを演算する第１の演算手段
と、ワーク重量を演算する第２の演算手段と、移動目標
点における各慣性モーメントを補正する第３の演算手段
と、最適な減速度を演算する第４の演算手段と、速度指
令および減速開始点を演算する第５の演算手段を設ける
ことにより、慣性モーメントの変化に自動的に適応して
最適な減速指令及び減速開始点が設定され位置決め制御
を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における多関節ロボットの位
置決め制御装置の全体ブロック図、第２図（ａ）〜（Ｃ
）は最短時間位置決め制御の際の時間−速度特性２時間
−トルク特性及び時間−移動量特性を示す図、第３図は
本実施例における多関節ロボットの構成図、第４図は本
実施例における残り移動量−速度指令特性図、第５図（
ａ）〜（Ｃ）は本実施例における時間−速度特性、時間
−トルク特性及び時間−移動量特性を示す図であ・る。 １・・・・・・多関節ロボット、２・・・・・・ワーク
、３・・・・・・モータ、４・・・・・・第１の演算手
段、５・・・・・・加速度検出手段、６・・・・・・ト
ルク検出手段、７・・・・・・第２の演算手段、８・・
・・・・第３の演算手段、９・・・・・・第４の演算手
段、１０・・・・・・速度検出手段、１１・・・・・・
残り移動量検出手段、１２・・・・・・第５の演算手段
、１３・・・・・・モータ駆動手段。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 ’　−−−ダタ７４　＊　ｎ　＆′−ｉ＞２−ｍ−ワー
ク 第２図 第３図 第４図 ｒ 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 多関節機構を有するロボットを与えられた速度指令に従
   い、各関節を駆動するモータを駆動制御する位置決め制
   御装置において、ワークを把持していない時の各モータ
   軸換算の慣性モーメントを演算する第１の演算手段と、
   前記各関節を駆動するモータの加速度を検出する加速度
   検出手段と、前記各関節を駆動するモータのトルクを検
   出するトルク検出手段と、前記第１の演算手段より得ら
   れる移動開始点における慣性モーメントと、ワークを把
   持し移動開始した時に前記加速検出手段より得られる加
   速度および前記トルク検出手段より得られるトルクより
   ワーク重量を演算する第２の演算手段と、前記第１の演
   算手段より得られる移動目標点における慣性モーメント
   と前記第２の演算手段より得られるワーク重量より移動
   目標点における各慣性モーメントを補正する第３の演算
   手段と、前記トルク検出手段より得られるトルクと前記
   第３の演算手段より得られる補正された慣性モーメント
   より前記各関節を駆動するモータの最適な減速度を演算
   する第４の演算手段と、前記各関節を駆動するモータの
   速度を検出する速度検出手段と、前記各関節を駆動する
   モータの現在点と移動目標点より残り移動量を演算する
   残り移動量演算手段と、前記速度検出手段より得られる
   速度と前記第４の演算手段より得られる減速度と前記残
   り移動量演算手段より得られるモータの残り移動量より
   速度指令および減速開始点を演算する第５の演算手段を
   備えたことを特徴とする多関節ロボットの位置決め制御
   装置。