JP2512473B2 - 産業用ロボツトの補間方式 - Google Patents
産業用ロボツトの補間方式Info
- Publication number
- JP2512473B2 JP2512473B2 JP62102740A JP10274087A JP2512473B2 JP 2512473 B2 JP2512473 B2 JP 2512473B2 JP 62102740 A JP62102740 A JP 62102740A JP 10274087 A JP10274087 A JP 10274087A JP 2512473 B2 JP2512473 B2 JP 2512473B2
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- Japan
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- matrix
- tool
- coordinate system
- robot
- point
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、産業用ロボットにおける教示点間の軌跡の
補間方式に関する。
補間方式に関する。
一般的に、ティーチングプレイバック方式でロボット
を制御する場合、教示データを少なくするために、PTP
（Point To Point）制御を採用し、各教示点間について
は補間という処理を行って移動の軌跡が円滑になるよう
にしている。
を制御する場合、教示データを少なくするために、PTP
（Point To Point）制御を採用し、各教示点間について
は補間という処理を行って移動の軌跡が円滑になるよう
にしている。
ロボット制御装置は、各手首を駆動するそれぞれのモ
ータに対して、教示データに基づく回転角度指令を単位
クロック毎にパルス信号で与えることによりロボットを
動作させている（この単位クロックを以下、リアルタイ
ムクロックと呼ぶこととする）。
ータに対して、教示データに基づく回転角度指令を単位
クロック毎にパルス信号で与えることによりロボットを
動作させている（この単位クロックを以下、リアルタイ
ムクロックと呼ぶこととする）。
このリアルタイムクロック毎に与えられる指令の間に
おける補間動作は、従来、ロボット制御装置により、次
のような処理で行っていた。
おける補間動作は、従来、ロボット制御装置により、次
のような処理で行っていた。
（１） 次のリアルタイムクロックでの、空間上の絶対
位置と姿勢（目標点マトリックスTOで表す）を求める。
位置と姿勢（目標点マトリックスTOで表す）を求める。
（２） 所定のツール先端（エンドエフェクタマトリッ
クスTEで表される点）がこの位置へくる手首フランジの
位置と姿勢（マトリックスTFで表される点）を求める。
クスTEで表される点）がこの位置へくる手首フランジの
位置と姿勢（マトリックスTFで表される点）を求める。
（３） マトリックスTFを変換し、目標点での全軸のモ
ータ位置を求める。
ータ位置を求める。
この処理を式で表すと、次のようになる。
TF・TE＝TO TF＝TO・TE -1 〔発明が解決しようとする問題点〕 ところで、このような補間方式は、産業用ロボットの
制御において、ワークを治具等に固定し、ロボットハン
ドの手首に取り付けたツールを動かすことにより、作業
を行わせるという従来からの方式を採る場合についての
ものである。
制御において、ワークを治具等に固定し、ロボットハン
ドの手首に取り付けたツールを動かすことにより、作業
を行わせるという従来からの方式を採る場合についての
ものである。
ところが、ある作業については、ツールを固定し、ワ
ークをロボットハンドで把持して加工点を制御した方が
作業工程が少なくて効率がよい場合がある。
ークをロボットハンドで把持して加工点を制御した方が
作業工程が少なくて効率がよい場合がある。
たとえば、板の溶接を行う場合を例にすると、従来の
制御方法では、治具によって所定の位置に板をセット
し、ロボットの手首に取り付けた溶接トーチによって溶
接作業を行い、溶接終了後、治具から板を取り外すとい
う工程を採る。この場合、板の搬入，搬出は別の装置を
制御することにより行うため、ロボット制御装置のほか
に、板の搬入，搬出のための制御装置を必要とする。こ
れに対して、溶接トーチを固定し、板をロボットで把持
して所定の場所からの搬入を行い、続いて溶接を行った
後、所定の場所への搬出を同じロボットで行うようにす
ると、従来のような治具に対する板の取り付け，取り外
しという作業及びその制御を省略することができること
になる。
制御方法では、治具によって所定の位置に板をセット
し、ロボットの手首に取り付けた溶接トーチによって溶
接作業を行い、溶接終了後、治具から板を取り外すとい
う工程を採る。この場合、板の搬入，搬出は別の装置を
制御することにより行うため、ロボット制御装置のほか
に、板の搬入，搬出のための制御装置を必要とする。こ
れに対して、溶接トーチを固定し、板をロボットで把持
して所定の場所からの搬入を行い、続いて溶接を行った
後、所定の場所への搬出を同じロボットで行うようにす
ると、従来のような治具に対する板の取り付け，取り外
しという作業及びその制御を省略することができること
になる。
前に述べた従来の補間方式では、ツールの交換に対応
してステップ毎にエンドエフェクタデータを変更するこ
とは可能であったが、ステップ間でのエンドエフェクタ
データは固定である。したがって、ステップ間でエンド
エフェクタデータを変更する場合には、従来の補間方式
は適用できない。
してステップ毎にエンドエフェクタデータを変更するこ
とは可能であったが、ステップ間でのエンドエフェクタ
データは固定である。したがって、ステップ間でエンド
エフェクタデータを変更する場合には、従来の補間方式
は適用できない。
今回のように、ロボットがワークを持ち、空間上の固
定点に対して作業を行うという新規な制御方式を採ろう
とする場合、手首フランジに対する制御点データ、つま
りエンドエフェクタデータをリアルタイムクロック毎に
変化させる必要があるが、前に述べた補間方式ではこれ
が固定式であるために、そのまま適用することはできな
い。そこで、ワーク持ち作業の場合は、補間動作なしの
ジョイント動作のみのプレイバックを行うしかない。な
お、ジョイント動作とは、各軸のモータを始点から終点
へ、加減速を行わずに一定速で回転させる動作をいい、
全軸同時スタート，同時停止となる制御を行う動作をい
う。
定点に対して作業を行うという新規な制御方式を採ろう
とする場合、手首フランジに対する制御点データ、つま
りエンドエフェクタデータをリアルタイムクロック毎に
変化させる必要があるが、前に述べた補間方式ではこれ
が固定式であるために、そのまま適用することはできな
い。そこで、ワーク持ち作業の場合は、補間動作なしの
ジョイント動作のみのプレイバックを行うしかない。な
お、ジョイント動作とは、各軸のモータを始点から終点
へ、加減速を行わずに一定速で回転させる動作をいい、
全軸同時スタート，同時停止となる制御を行う動作をい
う。
したがって、円滑な軌跡を描かせるためには、従来の
方法においては、ティーチングの際に短ピッチで微細に
教える必要があった。また、ジョイント動作での速度設
定は、２点間の移動量を最大とする軸速度を、その軸の
持つ最大速度の何％にするかという方法が採られるた
め、求める制御点の移動速度とは、直接の関係がない。
そこで、制御点速度を所望の速度にするためには、ジョ
イント動作速度をカットアンドトライで調整するしか方
法がなかった。したがって、ジョイント動作で速度を制
御することは、非常に困難であった。
方法においては、ティーチングの際に短ピッチで微細に
教える必要があった。また、ジョイント動作での速度設
定は、２点間の移動量を最大とする軸速度を、その軸の
持つ最大速度の何％にするかという方法が採られるた
め、求める制御点の移動速度とは、直接の関係がない。
そこで、制御点速度を所望の速度にするためには、ジョ
イント動作速度をカットアンドトライで調整するしか方
法がなかった。したがって、ジョイント動作で速度を制
御することは、非常に困難であった。
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされた
もので、ワーク持ち作業でも補間動作を可能とすること
を目的とするものである。
もので、ワーク持ち作業でも補間動作を可能とすること
を目的とするものである。
この目的を達成するため、本発明の産業用ロボットの
補間方式は、ロボットとは独立に保持されたツールに対
して、前記ロボットのアームに把持されたワークを相対
的に移動させて加工するワーク持ちロボットにおいて、
前記ツールの制御点を原点とするツール座標系と前記ツ
ールの取付フランジに固定されたフランジ座標系とをそ
れぞれ想定し、各ティーチングポイント毎に前記ツール
座標系とフランジ座標系との間のエンドエフェクタマト
リックスを求め、プレイバック時には、補間する任意の
ティーチングポイントに対応する２つの前記エンドエフ
ェクタマトリックス相互間の変化量を表す差分マトリッ
クスEDETを求め、単位マトリックスから前記差分マトリ
ックスEDETまで、マトリックスのエレメントを徐々に変
化させてできる増分マトリックスＤ（ｔ）を求め、補間
開始点のエンドエフェクタマトリックスと前記増分マト
リックスとロボット座標系・ツール座標系間の変換マト
リックスTOCとから、フランジマトリックスTFrを求めて
逆変換を行うことを特徴とする。
補間方式は、ロボットとは独立に保持されたツールに対
して、前記ロボットのアームに把持されたワークを相対
的に移動させて加工するワーク持ちロボットにおいて、
前記ツールの制御点を原点とするツール座標系と前記ツ
ールの取付フランジに固定されたフランジ座標系とをそ
れぞれ想定し、各ティーチングポイント毎に前記ツール
座標系とフランジ座標系との間のエンドエフェクタマト
リックスを求め、プレイバック時には、補間する任意の
ティーチングポイントに対応する２つの前記エンドエフ
ェクタマトリックス相互間の変化量を表す差分マトリッ
クスEDETを求め、単位マトリックスから前記差分マトリ
ックスEDETまで、マトリックスのエレメントを徐々に変
化させてできる増分マトリックスＤ（ｔ）を求め、補間
開始点のエンドエフェクタマトリックスと前記増分マト
リックスとロボット座標系・ツール座標系間の変換マト
リックスTOCとから、フランジマトリックスTFrを求めて
逆変換を行うことを特徴とする。
以下、本発明を、実施例を参照しながら具体的に説明
する。
する。
第３図に示すように、固定作業点Ｐが存在し、ワーク
を備えたロボットがワーク上の任意の２点間（PW1,
PW2）を直線補間動作する場合の例について説明する。
を備えたロボットがワーク上の任意の２点間（PW1,
PW2）を直線補間動作する場合の例について説明する。
まず、ツールの加工点、すなわち制御点を原点とする
ツール座標系と、ツールの取付フランジに固定されたフ
ランジ座標系とをそれぞれ想定する。また、各ティーチ
ングポイント毎に、ツール座標系とフランジ座標系との
間のエンドエフェクタマトリックスを求める。そして、
次の手順により補間を行う。
ツール座標系と、ツールの取付フランジに固定されたフ
ランジ座標系とをそれぞれ想定する。また、各ティーチ
ングポイント毎に、ツール座標系とフランジ座標系との
間のエンドエフェクタマトリックスを求める。そして、
次の手順により補間を行う。
（１） エンドエフェクタデータが既知のツール先端を
固定作業点Ｐへ動作させ、空間上のＰの位置及び姿勢
（マトリックスTOC）を記憶する。
固定作業点Ｐへ動作させ、空間上のＰの位置及び姿勢
（マトリックスTOC）を記憶する。
（２） 第３図（ａ）に示すように、ワーク上の任意点
PW1をＰ点へ動作させ、そのときの手首フランジマトリ
ックスTF1及びTOCより、次のようにPW1のエンドエフェ
クタTE1を求める。
PW1をＰ点へ動作させ、そのときの手首フランジマトリ
ックスTF1及びTOCより、次のようにPW1のエンドエフェ
クタTE1を求める。
TF1・TE1＝TOC TE1＝TF -1・TOC （３） 第３図（ｃ）に示すように、（２）と同様にP
W2に対してもTE2を求める。
W2に対してもTE2を求める。
上記（１）〜（３）のステップ、すなわちティーチン
グ時の手順を第１図に示す。
グ時の手順を第１図に示す。
（４） TF1とTE2の位置姿勢の変位量である差分マトリ
ックスEDETを次の式により求める。
ックスEDETを次の式により求める。
TE2＝TE1・TDET EDET＝TE -1・TE2 （５） 移動時間をtEとし、時間ｔ＝０で単位マトリッ
クス、ｔ＝tEでEDETとなるように、前記マトリックスの
エレメントを徐々に変化させてできる増分マトリックス
Ｄ（ｔ）をリアルタイムクロック毎に求める。
クス、ｔ＝tEでEDETとなるように、前記マトリックスの
エレメントを徐々に変化させてできる増分マトリックス
Ｄ（ｔ）をリアルタイムクロック毎に求める。
（６） 第３図（ｂ）に示すように、PW1とPW2の間の点
でのエンドエフェクタマトリックスをTErすると、 TEr＝TE1・Ｄ（ｔ）となる。
でのエンドエフェクタマトリックスをTErすると、 TEr＝TE1・Ｄ（ｔ）となる。
（７） 時間ｔでのフランジのマトリックスTFrは、 TFr・TEr＝TOC TFr＝TOC・TEr -1 となり、TFを変換することでリアルタイムクロック毎の
各軸のモータ位置が求まる。
各軸のモータ位置が求まる。
上記（４）〜（７）のステップ、すなわちプレイバッ
ク時の手順を第２図に示す。
ク時の手順を第２図に示す。
以上に述べたように、本発明においては、ティーチン
グデータとして各ポイント毎に手首フランジから制御点
への変換マトリックスを持ち、プレイバック時に空間上
の固定点に対して前記変換マトリックスを各点間で円滑
に変化させながら逆変換を行うようにしている。これに
より、始点と終点との間のエンドエフェクタデータに基
づいて補間点のエンドエフェクタデータを円滑に変化さ
せることができる。したがって、固定されたツールに対
してワークを持って動作する場合に、これまで不可能で
あった補間動作が可能になる。
グデータとして各ポイント毎に手首フランジから制御点
への変換マトリックスを持ち、プレイバック時に空間上
の固定点に対して前記変換マトリックスを各点間で円滑
に変化させながら逆変換を行うようにしている。これに
より、始点と終点との間のエンドエフェクタデータに基
づいて補間点のエンドエフェクタデータを円滑に変化さ
せることができる。したがって、固定されたツールに対
してワークを持って動作する場合に、これまで不可能で
あった補間動作が可能になる。
第１図及び第２図は本発明の実施例のフローチャート、
第３図は本発明の実施例での動作図である。
第３図は本発明の実施例での動作図である。
Claims (1)
- 【請求項１】ロボットとは独立に保持されたツールに対
して、前記ロボットのアームに把持されたワークを相対
的に移動させて加工するワーク持ちロボットにおいて、
前記ツールの制御点を原点とするツール座標系と前記ツ
ールの取付フランジに固定されたフランジ座標系とをそ
れぞれ想定し、各ティーチングポイント毎に前記ツール
座標系とフランジ座標系との間のエンドエフェクタマト
リックスを求め、プレイバック時には、補間する任意の
ティーチングポイントに対応する２つの前記エンドエフ
ェクタマトリックス相互間の変化量を表す差分マトリッ
クスEDETを求め、単位マトリックスから前記差分マトリ
ックスEDETまで、マトリックスのエレメントを徐々に変
化させてできる増分マトリックスＤ（ｔ）を求め、補間
開始点のエンドエフェクタマトリックスと前記増分マト
リックスとロボット座標系・ツール座標系間の変換マト
リックスTOCとから、フランジマトリックスTFrを求めて
逆変換を行うことを特徴とする産業用ロボットの補間方
式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62102740A JP2512473B2 (ja) | 1987-04-24 | 1987-04-24 | 産業用ロボツトの補間方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62102740A JP2512473B2 (ja) | 1987-04-24 | 1987-04-24 | 産業用ロボツトの補間方式 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63268005A JPS63268005A (ja) | 1988-11-04 |
| JP2512473B2 true JP2512473B2 (ja) | 1996-07-03 |
Family
ID=14335634
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62102740A Expired - Fee Related JP2512473B2 (ja) | 1987-04-24 | 1987-04-24 | 産業用ロボツトの補間方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2512473B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02143188U (ja) * | 1989-05-02 | 1990-12-05 | ||
| JP2521830B2 (ja) * | 1990-02-14 | 1996-08-07 | 川崎重工業株式会社 | 産業用ロボットの制御方法および装置 |
| JP2013233650A (ja) * | 2013-07-12 | 2013-11-21 | Yaskawa Electric Corp | ロボットシステム |
| JP2016163921A (ja) | 2015-03-06 | 2016-09-08 | ファナック株式会社 | 曲げ加工機と同期動作するロボットを有するロボットシステム |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63231502A (ja) * | 1987-03-19 | 1988-09-27 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | ロボツトの制御方法 |
-
1987
- 1987-04-24 JP JP62102740A patent/JP2512473B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63231502A (ja) * | 1987-03-19 | 1988-09-27 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | ロボツトの制御方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63268005A (ja) | 1988-11-04 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |