JP2762789B2 - Acceleration / deceleration control method for articulated robot - Google Patents
Acceleration / deceleration control method for articulated robotInfo
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Description
【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、ティーチングプレーバ
ック方式の多関節ロボットにおける教示プログラムの実
行時間の短縮に有効な加減速制御の方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an acceleration / deceleration control method effective for shortening the execution time of a teaching program in a teaching / playback type articulated robot.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、多関節ロボット(以下、ロボット
という)に教示した動作プログラムをプレイバックで実
行させるとき、動作速度をより短縮させて、ロボットに
より多くの仕事をさせることが、ますます重要になって
いる。2. Description of the Related Art In recent years, when an operation program taught to an articulated robot (hereinafter referred to as a robot) is executed by playback, it is increasingly important that the operation speed be further reduced and the robot do more work. It has become.
【0003】従来、ロボットが停止状態から動作を開始
する加速時や、動作状態から停止する減速時などに、教
示された動作プログラムどおりの速度で動作させると、
ロボットの各関節の角加速度が過大になる場合があり、
この場合にはロボット機械部を構成する減速機等に過大
な負荷が加わったり、過大な力が加わるためロボットア
ームが振動を起こしたりする。これらを防止するため、
ロボットの各関節ごとにロボットアームが振動を起こさ
ない角加速度、すなわち最大角加速度を設定し、その最
大角加速度を超えないように制御するのが一般的であっ
た。以下、従来の制御方法について図面を参照しながら
説明する。Conventionally, when a robot is operated at a speed according to a taught operation program, for example, at the time of acceleration when starting operation from a stopped state or at the time of deceleration when stopped from an operating state,
If the angular acceleration of each joint of the robot is Ru excessive name there is,
In this case, an excessive load is applied to the speed reducer or the like constituting the robot mechanical unit, or an excessive force is applied, so that the robot arm vibrates . To prevent these ,
The robot arm vibrates for each joint of the robot
In general, a non-specific angular acceleration, that is, a maximum angular acceleration is set, and control is performed so as not to exceed the maximum angular acceleration. Hereinafter, a conventional control method will be described with reference to the drawings.
【0004】図2に従来の加減速制御のフロー図を示
す。まず、ロボット制御装置の演算部は、実際の動作に
先だって教示プログラムを読み出す。次に、CP動作の
場合は補間演算を行い、PTP動作の場合は補間演算に
相当する動作量等分割を行い、動作速度と角加速度を算
出する補間演算(ステップ6)を行う。次に、算出され
た角加速度をあらかじめ設定された設定最大角加速度と
比較し、算出された各角加速度が設定最大角加速度より
大きければ各角加速度を設定最大角加速度に制限するよ
うに動作速度を変更する加減速制御(ステップ7)を行
う。ここで、変更された動作速度に応じて位置(フィー
ドバック)制御(ステップ8)を行い、ロボットを動作
させていた。FIG. 2 shows a flowchart of the conventional acceleration / deceleration control. First, the arithmetic unit of the robot control device reads a teaching program prior to an actual operation. Next, in the case of the CP operation, an interpolation operation is performed. In the case of the PTP operation, an operation amount equivalent division corresponding to the interpolation operation is performed, and an interpolation operation (step 6) for calculating the operation speed and the angular acceleration is performed. Next, the calculated angular acceleration is compared with a preset maximum angular acceleration. If the calculated angular acceleration is larger than the preset maximum angular acceleration, the operation speed is controlled so as to limit each angular acceleration to the preset maximum angular acceleration. Is performed (step 7). Here, the position (feedback) control (step 8) is performed according to the changed operation speed to operate the robot.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
制御方法のように、あらかじめ設定された設定最大角加
速度によって加減速時の速度を算出してフィードバック
制御を行う場合、フィードバック制御による偏差遅れが
生じるため、上記算出された角加速度が設定最大角加速
度より大きなときでも、加減速時間がフィードバック時
定数より短いときには、実動作における角加速度が設定
最大角加速度に達することなくロボットが動作すること
になる。すなわち加減速時間が短い時は、算出された角
加速度と実際の動作のおける角加速度との間に差が生
じ、実際の角加速度は設定最大角加速度より小さい角加
速度で動作することになり、その結果、小さい角加速度
で動作してしまうので動作に時間がかかることになりロ
ボットに許容された最短時間動作パターンで動作するこ
とができなかった。[SUMMARY OF THE INVENTION However, as in the conventional control method, when performing calculation to the feedback control of the speed during deceleration by setting maximum angular acceleration that is set in advance, the deviation delay by the feedback control is < br /> occur because the angular acceleration that is the calculated set maximum angular acceleration
Even when larger than degrees, when acceleration and deceleration time is shorter than the feedback time constant, the robot will operate without angular acceleration in actual operation reaches the maximum angular acceleration setting
Become That is, when the acceleration / deceleration time is short, the calculated angle
There is a difference between acceleration and angular acceleration in actual operation.
Flip actual angular acceleration would operate at setting maximum angular acceleration smaller angular acceleration, as a result, smaller angular acceleration
Therefore, it takes a long time to operate, and it is not possible to operate in the shortest operation pattern allowed by the robot.
【0006】本発明は上記問題を解決しようとするもの
で、ロボットアームの振動を発生させることなく、教示
した動作プログラムを最短時間で実行することができ
る、ロボットの制御方法を提供することを目的とする。An object of the present invention is to provide a robot control method capable of executing a taught operation program in the shortest time without causing vibration of a robot arm. And
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、ロボットがプレイバック動作中に、まず、
仮に設定最大角加速度で加減速制御を行い、加減速時間
が位置制御のフィードバック時定数より短い場合には、
角加速度を設定最大角加速度より大きくなるように演算
を行い、角加速度を変更して再度加速制御を行うように
したものである。In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides a method in which a robot first performs a playback operation.
If acceleration / deceleration control is performed at the set maximum angular acceleration and the acceleration / deceleration time is shorter than the feedback time constant of position control,
The calculation is performed so that the angular acceleration is larger than the set maximum angular acceleration, the angular acceleration is changed, and the acceleration control is performed again.
【0008】[0008]
【作用】上記した本発明の方法によれば、短い時間で加
減速するような教示プムグラムの動作において従来のも
に比べて角加速度を大きくすることができるため加減速
時間が短縮され、その結果、プログラム全体の動作時間
の短縮を実現することができる。According to the above-described method of the present invention , a conventional teaching program for accelerating and decelerating in a short time is used.
The acceleration / deceleration time can be shortened because the angular acceleration can be increased as compared with the above, and as a result, the operation time of the entire program can be shortened.
【0009】[0009]
【実施例】以下、本発明のロボットの加減速制御の一実
施例について図面を参照して説明する。図1に本発明の
ロボットの加減速制御の一実施例のフロー図を示す。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the robot acceleration / deceleration control according to the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a flowchart of an embodiment of the acceleration / deceleration control of the robot according to the present invention.
【0010】図1において、ロボットは実動作に先立
ち、教示されているプログラムを読みだし、CP動作で
ある場合には補間演算を行い、PTP動作である場合に
はCP動作の補間演算に相当する動作量等分割を行う
(ステップ1)。これにより、補間時間(一般に10ms
〜50ms)ごとにロボットの各軸を動作させる角度(補
間データ)が算出される。この動作角度を補間時間で割
ったものが各軸の動作角速度で、その時間微分が動作角
加速度となる。In FIG. 1, prior to actual operation, the robot reads a taught program, performs an interpolation operation if the operation is a CP operation, and corresponds to an interpolation operation of the CP operation if the operation is a PTP operation. The motion amount is equally divided (step 1). This allows the interpolation time (typically 10 ms
An angle (interpolation data) at which each axis of the robot is operated is calculated at every 50 ms. The value obtained by dividing the operation angle by the interpolation time is the operation angular velocity of each axis, and the time derivative is the operation angular acceleration.
【0011】次に、算出された角加速度を、ロボット機
械部を構成する減速機等が許容するあらかじめ設定され
ている各関節ごとの最大角加速度、またはロボットアー
ムが加減速時に振動を起こさないようにあらかじめ設定
されている各関節ごとの最大角加速度と比較し、算出さ
れた角加速度のほうが大きければ、仮に設定されている
各関節ごとの最大角加速度(以下、設定最大角加速度と
いう)を用いて仮加減速制御(ステップ2)を行う。こ
の仮加減速制御(ステップ2)で算出された加減速時間
(一般的に10ms〜500ms)を位置(フィードバッ
ク)制御(ステップ5)のフィードバック制御時定数
(一般的に50ms〜100ms)で割り、時間係数算出
(ステップ3)を行う。このステップ3で算出された時
間係数が1以上の時は、仮加減速制御(ステップ2)を
正式に採用して加減速制御を行い、またステップ3で算
出された時間係数が1未満の時は、算出された時間係数
に反比例するように最大角加速度を計算し(時間係数を
Kとすると、設定最大加速度を反比例の1/K倍にする
計算、例えば加減速時間が10ms、フィードバック制御
時定数50ms(K=10/50=0.2)の時には1/
K=1/0.2すなわち設定最大加速度を5倍に変更し
て)、再加減速制御(ステップ4)を行う。すなわち、
加減速時間がフィードバック制御時定数より小さい場
合、例えば速度が小さい時や加速後すぐに減速する必要
がある場合等は、加減速時間が短いほど最大角加速度を
大きくなるように変更して加減速時の角速度を算出し直
す。ここで算出し直された角速度に応じて位置(フィー
ドバック)制御(ステップ5)を行い、速度制御および
電流制御を行ってロボットを動作させる。Next, the calculated angular acceleration is set to a preset maximum angular acceleration for each joint, which is allowed by a speed reducer or the like constituting the robot mechanical section, or the robot arm is prevented from vibrating during acceleration / deceleration. If the calculated angular acceleration is larger than the preset maximum angular acceleration for each joint, the temporarily set maximum angular acceleration for each joint (hereinafter referred to as the set maximum angular acceleration) is used. To perform temporary acceleration / deceleration control (step 2). The acceleration / deceleration time (generally 10 ms to 500 ms) calculated in the temporary acceleration / deceleration control (step 2) is divided by the feedback control time constant (typically 50 ms to 100 ms) of the position (feedback) control (step 5). Time coefficient calculation (step 3) is performed. When the time coefficient calculated in step 3 is 1 or more, the temporary acceleration / deceleration control (step 2) is formally adopted to perform acceleration / deceleration control, and when the time coefficient calculated in step 3 is less than 1 Calculates the maximum angular acceleration in inverse proportion to the calculated time coefficient (
If K, set maximum acceleration to 1 / K times inversely proportional
Calculation, eg acceleration / deceleration time is 10ms, feedback control
When the time constant is 50 ms (K = 10/50 = 0.2), 1 /
K = 1 / 0.2, that is, change the set maximum acceleration to 5 times
Then, reacceleration / deceleration control (step 4) is performed. That is,
When the acceleration / deceleration time is smaller than the feedback control time constant, for example, when the speed is low or when it is necessary to decelerate immediately after acceleration, change the acceleration / deceleration by increasing the maximum angular acceleration as the acceleration / deceleration time becomes shorter. Recalculate the angular velocity at the time. The position (feedback) control (step 5) is performed according to the angular velocity recalculated here, and the robot is operated by performing the speed control and the current control.
【0012】このような制御によれば、算出した角加速
度が設定最大加速度よりも大きな場合でかつ加減速時間
がフィードバック制御時定数より小さい場合にだけ、時
間係数に反比例するように最大角加速度を大きくしてい
るので、実際の角加速度は設定最大加速度を越えること
がなく、その結果、ロボットアームが振動することなく
全体の動作時間を短縮することができる。According to such control, the calculated angular acceleration
Degree only if and acceleration and deceleration time is greater when than the set maximum acceleration is less than the feedback control time constant, since the larger the maximum angular acceleration so as to be inversely proportional to the time factor, the actual angular acceleration specified maximum acceleration Crossing
As a result, the overall operation time can be reduced without the robot arm vibrating.
【0013】[0013]
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の加減速制御の方法によれば、ロボットアームの振動を
招くことなく加減速時間が短縮され、その結果、ロボッ
ト動作時間全体の短縮が行われ、教示プログラムを最短
時間で実行することができる多関節ロボットを提供する
ことが可能となり、多関節ロボットの運転効率を向上さ
せることができる。As is apparent from the above description, according to the acceleration / deceleration control method of the present invention, the acceleration / deceleration time is reduced without causing the robot arm to vibrate, and as a result, the overall operation time of the robot is reduced. Is performed, it is possible to provide an articulated robot that can execute the teaching program in the shortest time, and it is possible to improve the operating efficiency of the articulated robot.
【図1】本発明の多関節ロボットの加減速制御の方法の
一実施例を示すフロー図FIG. 1 is a flowchart showing an embodiment of a method for controlling acceleration / deceleration of an articulated robot according to the present invention.
【図2】従来の多関節ロボットの加減速制御の方法を示
すフロー図FIG. 2 is a flowchart showing a conventional articulated robot acceleration / deceleration control method;
1 ステップ1(補間制御) 2 ステップ2(仮加減速制御) 3 ステップ3(時間係数算出) 4 ステップ4(再加減速制御) 1 Step 1 (interpolation control) 2 Step 2 (temporary acceleration / deceleration control) 3 Step 3 (time coefficient calculation) 4 Step 4 (re-acceleration / deceleration control)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI G05B 19/42 V ──────────────────────────────────────────────────の Continued on front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI G05B 19/42 V
Claims (1)
ボットにおいて、教示された教示点の位置と教示点間の
速度から各教示点間の補間演算を行い、その演算の結果
算出された各関節ごとの角加速度とあらかじめ設定され
た最大角加速度とを比較し、算出された角加速度のほう
が大きい場合には、前記あらかじめ設定された最大角加
速度を用いて仮加減速制御を行い加減速時間を算出し、
この加減速時間をフィードバック制御時定数で割って時
間係数算出を行い、算出された時間係数が1以上の場合
は前記仮加減速制御を正式の加減速制御とし、前記時間
係数が1未満の場合は算出された時間係数に反比例する
ように最大角加速度を計算し変更して再加減速制御を行
う多関節ロボットの加減速制御方法。In a teaching / playback type articulated robot, an interpolation operation between teaching points is performed based on a position of a teaching point taught and a speed between the teaching points, and for each joint calculated as a result of the calculation. The angular acceleration is compared with a preset maximum angular acceleration, and if the calculated angular acceleration is larger, a temporary acceleration / deceleration control is performed using the preset maximum angular acceleration to calculate an acceleration / deceleration time. ,
The acceleration / deceleration time is divided by the feedback control time constant to calculate a time coefficient. When the calculated time coefficient is 1 or more, the temporary acceleration / deceleration control is regarded as formal acceleration / deceleration control, and when the time coefficient is less than 1 Is an acceleration / deceleration control method for an articulated robot that performs re-acceleration / deceleration control by calculating and changing the maximum angular acceleration so as to be inversely proportional to the calculated time coefficient.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP22140191A JP2762789B2 (en) | 1991-09-02 | 1991-09-02 | Acceleration / deceleration control method for articulated robot |
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JPH0561532A JPH0561532A (en) | 1993-03-12 |
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KR100836240B1 (en) * | 2001-11-01 | 2008-06-09 | 현대중공업 주식회사 | Optimal Acceleration / Deceleration Control Method of Robot |
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- 1991-09-02 JP JP22140191A patent/JP2762789B2/en not_active Expired - Fee Related
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