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JPS5988279A - 多関節ロボットの座標変換方法およびそのための装置 - Google Patents

多関節ロボットの座標変換方法およびそのための装置

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Publication number
JPS5988279A
JPS5988279A JP57182002A JP18200282A JPS5988279A JP S5988279 A JPS5988279 A JP S5988279A JP 57182002 A JP57182002 A JP 57182002A JP 18200282 A JP18200282 A JP 18200282A JP S5988279 A JPS5988279 A JP S5988279A
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JP
Japan
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register
output
shift
circuit
data
Prior art date
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Application number
JP57182002A
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English (en)
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英夫 小山
野口 文雄
藤長 茂樹
裕敏 山本
近藤 隆彦
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Shinmaywa Industries Ltd
Original Assignee
Shin Meiva Industry Ltd
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.)
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Publication date
Application filed by Shin Meiva Industry Ltd filed Critical Shin Meiva Industry Ltd
Priority to JP57182002A priority Critical patent/JPS5988279A/ja
Priority to US06/540,177 priority patent/US4580229A/en
Publication of JPS5988279A publication Critical patent/JPS5988279A/ja
Publication of JPH0424196B2 publication Critical patent/JPH0424196B2/ja
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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】 この発明は関節を有するロボットの座標変換装置に関し
、特に直角座標系(XYZ系)と関節系(α系)との間
の座像変換を11なうための装置に関する。
多関節ロボッ]〜は、据付は面積が小さく大きな作業領
域が得られるという極めて儂れた特徴を釘するものであ
るが、V4棹時間特にFA標変換に多くの時間がかかる
という欠点がある。
そこで、このような演算時間を短縮するために従米から
、大別して2つの方式が提案されている。
その1つは、たとえば特開昭53−’100561号な
どに開示される、近似的窪株変摂制御方式である。この
方式では、厳密な座標変換式から成る近似式を求め、そ
の近似式に基づいて多関節ロボットの各関節角を回動さ
せる。この方式によれば、確かに演鐸時間の短縮は可能
であるけれども、相当大きなエラー(たとえば7n+m
)が生じ、精密な位置制御を必斐とするものには利用で
きないという欠点があった。他の1つは、たとえば待I
AJ昭53−121362号などに開示されるような、
5ないし6自由度を有−するものであってもずべての軸
を同時に座標変換するのではな(、そのうちのたとえば
3自由度のみを厳密な座標変換式に其づいて同時に制御
するものである。この方式によれば、位置決め精度IJ
向−ヒするものの、達成し得る機能ないし位置決めのL
li様が当然少なくなるという問題がある。
これらとは別に、使用する病−水子をたとえばジョセノ
ソン素子のような高速のものにすることも考えられるが
、実用化にはほど遠くしかも高価になってしまう。
それゆえに、この発明の目的1よ、簡単な回路構成でし
かも演算の高速化が可能な、条間11ilOポットの座
標変w4装置を提供することである。
この発明(J1簡単に言えば、多関節ロボットの8続の
それぞれの局Hr座椋糸の変換を順次行なって最終的に
絶対座標系で表わずものにおいては同種の漬紳の繰返し
が生じることに猛目し、所定の演算機能を有°づ゛る演
算11路を別に設け、この回路で上記m返しの演算を行
ない、それによってたとえば?イクロコンピュータやマ
イク[1ブ[1セサのような制す1111訂において8
斐な演沖時間を大幅に知41:lするJ、う(Jした、
座椋安挾訣Uである。
この発明の上述の目的およびその他の目的と特徴は図面
を参照して行なう以下の畦細な説明から一層明らかとな
ろう。
第1図はこの発明の詳細な説明するための多関節ロボッ
トの模式図である。この第1図の例では、多関節ロボッ
トは5つの自由度α1.α2.α。。
α4およびαSを有Jる。絶対座標系がXYZで規定さ
れ、エンド1〕lクタの局所座標糸(ハンド座標系)が
×νlで周定される。
′ う 絶対座標系の位置ベクトルYとハンド座標系の位置ベタ
1〜ルVは、その間の座標変換マトリクスをMで表わり
と、次式(1)で与えられる。
elk7トリクスMは1次式(2)で与えられる。
ただし、CI =CO3a: 、 3i −5in α
lとする。
したがって、上記(1)式は次の(3)式で与えられる
→ ¥=M+ XM2 XMe XM4 xMs ><V・
・・(3)ただし、M、〜M、は台腕についての変操7
トリクスを示V0 一方、ハンドJ!!標系は、wI2図に示すベクI〜ル
→ P(Px、Py、Pz)の点に位置している。そして、
絶対座標系の各軸単位ベクi・ルをi、J。
kとし、ハンド座標系の各軸単位ベクトルを1′A−X
I +Yj +1k B−xi’ +νj’ +zk’          
・・・(4)→ p−pxi+pyj+pzk A −8−1−Pとするとき、絶対座標系(Y)とハン
ド座標系(y)の相互関係は、次式(5)および(6)
で与えられる。
ただし、i −j′1.、L1ベクトル■とベタ1−ル
j′の内偵を意味する。
これらのことから、(1)式の座標変換マトリクスMは
次のように髪約される。
(i)Mはそれぞれの関節角α4.C2,C6,α鴫、
α5の関数であるが、それぞれの腕についてのIIJA
71−リクスMZt=1.・・・5)は、その軸の関節
角α1だけの関数である。
(ii)  Px 、 PVおよびpzはハンド座標系
の原点位置を示す。
(iii)Mのブロックマトリクス偽は、座標系の姿勢
情報(方向余弦)を持っていて、履−1−膳丁なる関係
が成立する。すなわち、方向余弦に着目すると、PM標
系の0転を表わすブロックマトリクス観は、第3図に示
ず関係にあるので、逆変換は、このブロックマトリクス
を転iitするだけでj;いことがわかる(直交71−
リクス)。
また、この変換マI〜リクスMは、このまま6自山痕に
拡張できる。
エンドエフアクタの位@姿勢を保つのは、各軸であるた
め、絶対座標系から各軸α系への変換が必要である。6
自由度ロボットのエンドエフェクタの姿勢位Uベクトル
(X)は、位置情報をX。
v、Zとし、姿勢情報(5自由度でのφおよびθに相当
する)をnx、 n、y、 nzとするとで表ねずこと
ができる。また、6自由度の各軸回転内置はまた で表わされる。したがつC1前記泣′d1情紺Jjよび
姿勢情報はそれぞれ(7)式で表わされる。
この(7)式を要約7れば(8)式が得られる。
この(8)式はαについての方程式であり、絶対座標系
の姿勢位dベクトルXと呂関節角αと11 。
→  → 非線形の関係が存在する。このようなX→αの直接変換
は一般に複雑である。
そこで、この発明では上記(8)式について微小区間Δ
XおよびAαに限定すれば、線形で取扱−う い得ることにt目し、ヤコビアンJ(u)を利用する。
なお、この1アコビアン(J acrllllall 
)は、タト、t ハ、IEEE  TRANSACTI
ONSON  M A N −M A Cl−11N 
E 、  S Y S ’r E MS、VOL、Il
、1 N1 s−10,No、   2.   JUN
E1969の[1a++Iel  E 、 Whitu
eyにJ、る”Re5o1ved  N4oLion 
 Rate  control  of  N4ani
ptllators  alld  lj ullan
  p rostl+esis ”といつ配車でよく知
られ(いる。この%7:y]t′?ンは、次式(9)で
表わされる。
→ ΔX=J  (α) ・Δα  ・・・ (10)であ
るから、連立方程式を解けば、 が成立する。この発明の実施例では、(10)および(
11)式を利用して、直角座標系からα系への座標変換
を行なう。上記2式は微小区間についてのものであり、
したがってそのための;大杯は、少な(ともザーボレー
トで行なう必要がある。
そこで、この発明では、上記のようなアルゴリズムを演
算回路で実現せんとする−6のである。
前)本の(1)に戻って、Yをα、ないしα6で偏微分
すると、(12)式が得られる。
・・・(12) 変換マI・リクスを微ブ)−4るということ+1での中
の名敦県を数分づることであり、したかって上記(12
)式のっYlつα、は、次式〈13)式で表わされる。
前述の(9)式と対応するど、 よた、つtq/δα、” 、 −br j’/ vα、
およびつfs / ’rF)a、 let、上記7 ロ
ーt りv )= リクス3’+1i、/aα、の中か
ら適当な3つを)バ択りる。(12)式%式%(14) 式と161様に処坤できる2、このようにして(9)式
に従って順次fjuすることによって17コヒアン、J
(tλ)の各々の襞に閤(が求よ・う。こU)’ 、J
:’ :ンにしてJミめた要素を、前述の(10)式に
代入輩ることによって、微小区間での座標変換が達成さ
れる。
この発明では、前述のヤコビアンマトリクスの各要素を
求めるために、(12)式は同じ演棹過稈の締り返しか
多いことに容重して、マイクロコンビコータやマイクロ
プロセリ−どは別のづなわち専用のハードウェアでMi
Rし、マーrり1]コンビュ−夕ないしマイクロプロセ
サはその求めた!!素をf(大して、III的に座標変
換を行なうようにする。
したがって、マイクロプロセサないしマイクロコンビ−
1−タにおいて、座標変換のために必要な処理が非常に
少なくなる。したがって、高速の素子を用いる必要がな
いぽかりか、マイクロコンピュータやマイクロプロセサ
のCPUに対して別の礪11シを付加することができる
。従来のものでは、座標変換のための演等時間が非常に
長かったので、CI) tJの処理速度が高速でなけれ
ば、あまり柵かく内分補間することができなかった。ま
た、池の機能を付加しようとすれば補闇点の洟砕時間を
制限しな1プればなら!j′でのたぬに1よ補間聞出を
大きく−4にとが考えられたが、軌跡の正確さに欠ける
という欠点があった。これに対して、この発明のように
座標変換のために必要な洟韓要素を別の演募回路で行な
うようにすれば、マイクロプロセサやマイクロコンピュ
ータに高速のものが必要ではなくなり、あるいは他の機
能を付加することが簡単にできる。
さらに、このJ:うな座標変換の方法によれば、多関節
ロボットの自由度の増減に比較的容易に対処できる。た
とえばエンドエフェクタの種類によって要求される自由
度は異なる場合があるが、このような場合でもこの発明
のMlによれば、マイクロコンピュータなどのソフトウ
ェアを多少修正するだt)でにいので、汎用性が増強さ
れることになる。
第4図はこの発明の詳細な説明するだめのブロック図で
ある。マイクロプロセサ1は演算回路2に接続される。
マイクロプロセサ1から、演算回路2に、前述の(12
)式の台腕ごとの変換71−リクスM、〜M6およびM
+’〜M、′が勾えられ、演算回路2では、この(12
)式に赫づいて演算を行なう。演算回路2は、バッファ
レジスタB、〜B1ユおよびす、〜b11  を含み、
乗鋒器MP、〜MP、によって、これらバッファレジス
タにス1−アされlζデータが乗鐸される。乗綽器1v
l P 1はパン7?レジスタB、の内容とパンノアレ
ジスタB6の内容とを乗綽し、その結果をバック7レジ
スB6に再びロードする。乗粋器MPzLよバラフン・
レジスタB5の内容とバッファレジスタb a。
の内容とを乗算し、子の結果をパンノアレジスタb 、
に日−ドする。m綽器M P eはバッファレジスタB
7の内容とバッファレジスタB8の内容とを乗綽し、そ
の結果を再びバラフン・レジスタB7にロードタる。そ
して乗睦器rvlP+はバッフ7レジスタB1.の内容
とバッフ77レジスタb7の内容とを乗綽し、その結果
をバッフ7レジスタb6に1コードする。この演算回路
2においては、2つの漬睦過程を含み、その1つはデー
タの流れが第4図にお()る右方向であり、他の過程は
逆方向のデータの流れを有1−る。そして、それぞれの
演算動作おにび成るバッファレジスタから他のバッフ1
1ノジスタへのデータのシフトは、所定の1ユニツトタ
イムごとに11なわれる。パンノアレジスタB6おJ、
びB7は、パンノアレジスタB、からのデータを受cノ
、バラツノlレジスタB6はざらにバッフ7レジスタB
8からのデータを受番ノる。パンノアレジスタB、〜8
1λとそれらに関連づる乗綽器MPIおよびMP、とが
(13)式の変換マトリクスM1〜M6のv4鐸のため
に用いられ、パンノアレジスタb、〜bll  とft
算器M P zおよびM P、とが(13)式における
微分され変換マトリクスM、′〜M、′の演算のために
利用される。
マイクロプロセサ1からのデータの入力が完了した状態
では、バッファレジスタB、、B2.[3a * 84
 + Os * [3sおよびB7に、それぞれ、a換
マトリクスM+ 、Mz 、M8.M4 、 N4s 
M5およびM、がロードされ、バラフン・レジスタh4
.b2.b、、b4.bs、I)6に、(4Lソれ、微
分された仰J9471〜リクスM l ’ * M2 
’ +Ma” 、M4’ 、Ms ’ 、Ms ’が1
−1−され−(いる。次のユニットタイム間にバッファ
レジスタB、にロードされた変換7トリクスMsとパン
ノアレジスタB、にロードされた険模マ:〜リクスN4
6とが乗拝器M P lで乗粋され、同詩にバッフ−〕
・レジスタ1)sにロードされでいる微分された変換マ
トリクスMs’ とパンノアレジスタBわにロードされ
ている蛮操71〜リクスM6とが乗綽器M F’2によ
って乗Si+iIされ、イの結果MsXMsおよびIV
Ii ’ xMt、か、それぞれ、バッファレジスタB
6おJ:び1)6にロードさhる。また、この間に、各
バッファ/レジスタに[1−ドされでいる変換7トリク
ス(微分されたもの−b含む)は、次の乗(1に備えて
、第4図の右方向へ1プロ・ツクジノI−されている。
5ユニツ1〜タイム聞この操作を繰返し、バッファレジ
スタB+’−B、おJ、びす、・〜b 、ljブランク
どなる。そして、バ」l)j・レジスタ87〜B1、に
それぞれ変換7トリクスjν11・・・・M aがロー
1!され、バッファレジスタB6にはずべでの寂挾7ト
リクスの東粋帖51号なわらN・1.〉ζへ1□×Me
 X N114 X M b X kl aり’i 1
m] −l−され、バッフ71./ジスタblI、 b
oo  11 g 、 116 、ム、J)よびb6に
は、それぞれ、Ms ’ 、Ms ’ XMs 、M4
’ XMs XMa 、Ma ’ XM+ XMa X
Ma 、Mz ’× M 6  × へ4 4  XM
sX  八46  お よ び F、11   ’  
 、   XM2X M a X M 4 X M s
 X M l、がロードされている。
そして、この時点で第゛lの演算過程がIト了する。
次の演赫過程の;〉セれは第4図の左方向であり、乗算
器MP、およびM P 4によって処理される。
先の演算過程で第4図の右側のバッファレジスタに移っ
たそれぞれのデータは、次の51ニツ1〜タイム間にす
べて、左側へ再びシフ1〜される。その結果、バッファ
レジスタ8 + + b+ + bz +・・・b6に
は、それぞれ、各マトリクスの積ずなわちM+ XM2
 XM6 XM4 XMa X〜Is 、 fX+ ’
 XMz XMs XM4 XMi XMs +〜11
 XM2 ’ xlvla XM4 XMa XMs 
*・・・M+ XMz xMs XM4 xMi ′x
Ma ’がロードされることになる。
このJ:うにして演qされた(12)式の要索はバッフ
ァーレジスタb、からマイクロプロセサ1に順次転送さ
れる。マイクロプロセ勺1では、(12)式に赫づいて
(9)式に代入し、ヤコビアンマi・リクスを得る。そ
して、(11)式を用いて各関節角の変化ωを求める。
このように、ヤコビアンの各要素をgl D ’lるた
めに別の演算回路2を用いるJ、うにづれば、演算回路
2における油仲速度はマイクロプロセサ1のソフトウェ
ア処1mによる演拝速瓜に比べて非常に早いので、マイ
クロプロセサ1の負1ll−tべき演算ボ1ノー1−で
行なえる。また、このように別のハードウェア構成によ
る油棹回路を設番ノるように寸れば、自由磨の増減に対
して容易に対処できる。なぎならば、自由度の増減に対
処するにはハードウニ)7回路を増減するだけでよいか
らである。
なお、バッフ7レジスタB、から得られるデータM+ 
XMz xMs XM4XMs XMsは、鹸(1)お
よび(3)式の変換マトリクスであり、CP Llはこ
のデータを用いて、絶対14%系への変換も行なうこと
ができる。
第5図はこの光明の好ましい実副例の概念を説明するブ
ロック図である。この第5図の回路は、第4図回路より
も演算時間を短縮することができる。たとえばこの第5
図回路によれば、同じように17コビアンマトリクスの
各要索を演算するについで、拘14図回路に比べて、回
路規模を減少することができる。なぜならば、データ転
送数を大幅に減らずことができるからである。この第5
図に示1#′演綽回路2はバッフ7レジスタB、〜B7
およびす、〜b6を含み、マイクロプロセサ1(第4図
)はバッファレジスタB、とす、とに結合される。fj
棹回路MP、は、バッファレジスタB。
の内容とバッフ7レジスタB6の内容とを@睦しその結
果をバッファレジスタ86に再びロードするとともに、
バッファレジスタB、の内容とバッファレジスタB7の
内容とを14%しその結果を再びバッファレジスタB、
にロードすることができる。同じように、乗算回路M 
P 2は、バラフッ2レジスタB6の内容とバッファレ
ジスタb、の内容とを乗算してその結果をバッファレジ
スタb6にロードするとともに、バッファレジスタB、
の内容とバッファレジスタb、の内容とをSA神し、そ
の結果を同じくバッファレジスタb 6にロードするこ
とができる。
マイクロプロLす(図示せず)からのデータ入力が完了
した状態では、バッフ7レジスタDI+82 、 Bs
 、 84 、 Bs 、 as JJJ:びB7には
、それぞれ、(12)式の変換71−リクスlul I
 、 M2 、 Ms 、 fvL 、 Ms 、 M
sおよびM6がロードされ、バッファレジスタb、〜1
)6には、それぞれ、微分された変換7トリクスM1′
〜M6’がロードされる。次のユニットタイムでは、桑
4回路M P 、によってバッファレジスタB、にロー
ドされていたM、とバッファレジスタB6にロードされ
ていたM6とがl11棹され、バッファレジスタB6に
はlVLsXMaがロードされる。同じように、乗睦U
路MP2に五っ1、バッファレジスタb。
には、Ms ’ XMsがロードされる。またこの間に
、各ブ[]ツクの71〜リクス(微分されたものも含む
)は次の乗紳に備えて1ブロツクfつジノ]へされる。
次のユニットタイムでは、バッファレジスタB6にM4
 XMa XMsがロードされ、バッファレジスタb、
lこはMs ’ xM、Xへ46がロードされる。この
とき、バッファレジスタb、には、先にバッファレジス
タb、に[1−ドされていたMi’xMiがロードされ
ている。また、バッフ7レジスタB、には鰻初にバッフ
7レジスタB、にロードされていたM4がロードされて
いるであろ一/ンlノシス:ljB+ 、 82 、 
Ba 、 84 、 as 、 [3s Jjに、UB
、 ニハ、ソh ソtt、M I X M 2 X t
VI axM* xMs x〜Is、Mz、〜1゜〜1
4 、 M、 。
M、およびtvl I X h42 X tvl @ 
X tvl 4 X M s X M bがロードされ
る。一方、バッファレジスタ1j、。
1)2.i)a、l14.l1sifjよびtlgにL
t、ソレソれ、M+ ’ XM2 XMs XM4 X
tVis XMs 、〜1+ XM2 ’ XIVIa
×1VI4 xM、 XrJIs + M+ XM2×
N1゜’ XMq・XMs X!vL 、M+ XM2
 XMa XM4 ’ XMs XMs + M+ X
Mz xMs XM□XM3 ’ XMaおJ:ひMl
〉(〜1□×MaXM鴫X Ms X M s ’ が
ロードされる。そして、マイクロプロセサへはバッファ
レジスタb、からデータが転送される。
7−(りロブロゼ4目よこのようにして求められた(1
2>、(13)&3よひ(14)式を(9)式を3示J
ヤコビアンを用いて、前述のようにし゛(各関節角の弯
化場を求める。
k記バッフ/フレジスタ[〕7に得られたY−タN4+
 XMz xMa XM4 XMs XMsを用いてハ
ンド族は系から絽対座4ji系への変換を行ない得るこ
とは舶述のとおりである。
この−発明の好ましい実IMIWでは、第5図回路に従
ったハードウェア回路をCPUとは別の集積回路で41
11威する。
第6図はこの発明の実施例に用いられる粂偵回路の一関
を示ずフロック図である。この果偵回路3は、裟に詳細
に説明するがその中には8ビットレジスタが16111
J配[2!れたシフトレジスタである。イして、この集
積回路3117.fクロプロpすないしCPLJに1妾
続さね、入力バスB1に接続された人カポ−I・Ioへ
・■、@有し、出力バス80に接続されIζ出カポ−1
〜Oo”□Otを有づる。マイク[]プロセ4)ないし
CP Llからのデータは入力バス81の入カポ−1〜
Io〜・I7にJ:つて与えられ、CPUへは出力バス
Boの出カポ−1−Oo〜07を通してデータが与えら
れる。他の集積回路からのデータはデータバスD1また
はD2によってそれぞれに対応づ−る入カポ−h D 
1 oヘーD 1 ?またはD2o=D2.に与えられ
る。他の集積回路へのデータ出力はQout  (Do
’ −07)から得られる。データの選択はCPUから
与えられる信号D1../D2によって行なわれる。来
信回路3は、さらに、その中に含まれるシフ1〜レジス
タのためのシフトクロックCKおよびその池の信号80
丁。
第7図はこの東−積回路の詳細を示゛ケブロック図であ
る。M4積回路3は16の8ピツト1ノジスタ300〜
315を含み、各々の1ノジスタは8つの7リツプフロ
ツプからなる。たとえIJレジスタ300はフリップ7
0ツブ300a〜300hからなり、1ノジスタ315
はフリップフロップ315a〜31511からなる。レ
ジスタ300の各々の7リツプフロツプ300a〜30
01+は、各々のデータセレクタ316a〜316hか
らのデータ出力を受け、これらフリップ70ツブ300
a・−300hの出力は、ナントゲート317a〜31
711のそれぞれの1人力に与えられるとともに、次段
のレジスタ301を構成するそれぞれのフリッブフロツ
ブ3018〜301 bに与えられる。イして、レジス
タ301の内容は順次レジスタ3゜21・・・314,
315に送られる。このようにしてレジスタ300〜3
15にJ−〕でシフトレジスタが構成される。レジスタ
315の名々のフリップ70ツブ315a〜3151+
の出力は、対応のデータヒレフタ316a〜3161+
に〜えられるどともに、データ出力Do旧の各ビットD
o〜1〕、となる。f−タLレクタ316a −、a 
161+には、ぞれぞれ、データ入力【)1および1〕
2すなわちl) 111〜DI、およびD2υ〜D2t
lメ与えられ、さらに、入力バスBitJ−なゎらIo
〜■7が与えられる。データt?lノクタ316a・−
316bには、さらに、コントローラ318を経た信号
D1/D2および1を号R、/ Wの反転と信号C茗の
反転との論理積R、’W−OSが与えられ、さらにIG
月ROTが与えられる。ここで、信@D1./D2は、
データ人力1) 1 o −”D I ? j3J:び
D20〜D2、のいずれかを選択的に取込むための指令
信号でd+3す、たとえばこの信号「1」でデータ人力
D1o〜D17が選択され、rOJでD2o〜D2、が
選択される。信号R/Wは、レジスタへのデータ書込み
またはレジスタからのデータ読出しの選択を行ない、「
1」で読出しrOJで占込みとなる。信号C8はチップ
セレクト信号であり、「0」でこの素子が選択される。
信号ROTは、ローテーション信号であり、レジスタ3
00〜315の内容をそれぞれ次段のレジスタにシフ1
−させるためものであり、「OJでそのシフ1ル動作が
指令される。、このJ:うにシフ1−させる必要がある
のは、データ書込みおよび読出しの両方においてであり
、レジスタ300からしかデータ書込みやデータ読出し
かできない構成であるからである。
レジスタ300のフリップ70ツブ300a〜3001
+の出力を受けるナントゲート317a〜317bのそ
れぞれの残余の2人力には、コントローラ318を通し
て、信りC8の反転と信号R/Wとの論理積C3−R/
Wおよび信号STBの反転STBが与えられる。信@S
TBはストローブ信号である。また、レジスタ300〜
315を構成するフリップ70ツブ300a〜315h
には、信号CLAが与えられ、この信号CLAはクリア
信号である。レジスタ301〜315の7リツプフロツ
プ301a〜3151+には、クロックG Kが与えら
れる。レジスタ300の7リツプフ(lツブaooa 
〜300hには、クロックG Kに代えて、コントロー
ラ318を通して、クロックCKとストローブ信号ST
Bの反転とチップセレクト信号C8の反転どの論理積ず
なわちCK −STB −C8が与えられる。
ナントゲート317a〜3171+の出力は出力バス(
う0の各ビットBo〜87となる。
第7図に示す寒積回wI3では、レジスタ300−31
5間の16回のシフトずなわちローテーション#J作が
、先の15図に示すバツフ?レジスタ[30−8?およ
びb o−b 6間の1シフ1−に相当する。そして、
信号C8の「0」で当該チップが能動化され、信号R,
/Wが「0」のどきデータセレクタ316a 〜316
1iを通して、信@D1/1)2に(/<−)で、デー
タ人力D 1 (D 1o −D 1 t )またはD
2 (D2o ”−D2t )が、レジスタ300に与
えられる。また、信号1(/Wが(−1」のとき、ナン
ドゲーl−317a〜3171+か有効化され、レジス
タ300のフリップフ「コツプ300a〜30011か
ら、出力バスB o −B tへデータか続出される。
なお、信号D I /D 2は第5図に示す概念図にお
けるデータシフト方向を表わり。
レジスタ300〜315間のデータのローチーLAに応
答してすべてのレジスタ300〜315がクリアされる
第8図は第6図および第7図に示f東積回路3を用いて
第5図回路を実現するI、:めの構成の一例を示すブロ
ック図である。¥445図回路と繍能的に対応する部分
には同じ参照符号を付している。第8図において、バッ
フ7レジスタB、〜B7およびす、〜b6が、それぞれ
、第5図の対応の参に4符号のものに相当する。それぞ
れのバッフ/レジスタは第7図に示V集積回路3を2制
ずつ並列に含み、したがって16ビツトの16段シフI
−レジスタとして構成されている。梁枠回路M P +
は、データセレクタ41および51ならびに乗紳器61
を含み、m綽回路MP2はデータセレクタ42おJ:び
52ならびに鍬綽器62を含む。データセレクタ41に
は、バッファレジスタB、の出力がX、としてまたレジ
スタB7の出力がX、として与えられる。データセレク
タ51には、レジスタB6の出力がゝ〆8としてまたレ
ジスタB1の出力がYLどして与えられる。東神器61
は、指令信@CMに応答して、データセレクタ41およ
び51からの入力を乗綽し、その梁枠結果は一時記憶レ
ジスタR4にロードされる。一方、東紳回路M]〕2に
含まれるデータセレクタ42にはバッフ7レジスタb、
の出力がX、としてまたバッファレジスタB7の出力が
xLとして与えられる。データセレクタ52にはバッフ
ァレジスタB、の出力がY、としてまたバッファレジス
タb 、の出力がYLとして与えられる。乗り器62は
、指令信号CMに応答して、デークセ1ノクタ42およ
び52からのデータを乗粋し、その結果を一時記憶レジ
スタR2にロードする。データセレクタ41.51.4
2および52には、それぞれ、データI! 1尺信号D
1./D2が与えられ、この信号によって信号Xi、Y
iまたはXL、YLが選択される。なお、一時記憶レジ
スタR,およびR2もまた他のバッファレジスタと同じ
ように第7図に示す集積回路の組合わせからなり16ビ
ツトのシフ1−レジスタである。
シフトレジスタ81〜B 7* ” +〜b6.R+お
よびR2には、入力バス81および出力バスBOIfi
辿桔される。そして、レジスタB1およびす、には後述
の第9図回a′δからのシフ[・タイミング信号\lが
与えられ、レジスタBjおよびす、には、シフトタイミ
ング信号Uが与えられ、−[1,!f記憶レジスタずな
わちバッファレジスタR1およびR2G薯よシフトタイ
ミング信号Wが与えられ、他のレジスタB、〜B4おJ
:びb z−14には、クロック信号φが与えられる。
第9図は第8図に示すi^陣回路に接続されるべきマイ
クロプロセサに1Jil連する回路を示−J゛ブロツ9
図ある。第9図において、発振器101は、クォーツ1
01aを有し、2相り【」ツクφ1およびφ2を出力す
る。一方のクロックφ1はシフトタイミング発生回路1
02(後述)に与えられ、りl]ツクφ2は乗算指令発
生回路103に与えられる。シフトタイミング発生回路
102がらは、ジノ1へタイミング信号U、■およびW
およびクロックφが出力されるとともに各レジスタB、
〜B7.11+−I)a、R+およびR2内において、
一連のシフトが11なわれたことを表ねず信号Sが出力
される。シフトタイミング発生回路102からの信号S
はシフト回数検出回路104.シフト方向検出回路10
5およびフリプフロツブ107に与えられる。シフI・
回数検出口路104は16進カウンタとノリツブフロッ
プとを含み、シフトタイミング発生回路102からの信
号Sを16カウントするごとに出力を出V、すなわち、
この回路104は第7図に示ずレジスタ300〜315
間でデータがIVImしたことを検出する。シフト方I
td検出回路′105は、5進カウンタを含み、第5図
、第8図に示ずバッフレジスタ間にJjいて左方向よl
ζは右方向に5回シフト・動作が行なわれるごとに出力
を出す。このシフト方向検出回路′1o5の出ノjはフ
リップフロップ106に与えられ、このノリツブフロッ
プ106はたとえばトグルフリップ70ツブからなり、
回1’a 105からの信1コが与え・られるごとにそ
の出力Qを反転Vる。このフリップノロツブ106の出
力はデータ選択信号D1/D2となる。ノリツブフロッ
プ107は、たとえば、J−にフリップ70ツブからな
り、シフト動作をさせるがまlζは〕I痒勤1vをさ「
ろがをIK別するbので、出力りが「0」のどきベラフ
ル1ノジスタ1−のデータシフト動作を、出力○が11
」のとき渠痺動作を行なわせる。
シフト・回数検出回路104の出力は、フリップ70ツ
ブ106の出力とともにアン1:ゲート10Bの入力に
与えられる。アントゲ−1〜108の出力はフリップフ
ロップ109のリセット入力に与えられる。フリップ7
0ツブ109はCP IJ 1 h)らのスタート信号
S T A RTによってLツ1−され、その出ツノ0
がエンド信号END (または^IJ込1g月)として
CPLIIIこ与えられる。
ノリツブ70ツブ107の出力Φは4つのアントゲ−1
・110.111.11243よび113のそれぞれの
一方入力とし°C与えられ、これらアンドグー1〜の他
方入りにはそれぞれシフトターCミンク発生回路102
からの信号U、V、Wおよびφが与えられる。したがっ
て7リツブフ1]ツブ107の出力Φが「1」のどき各
バッフ7レジスタ内のシフトレジスタがシフ1−されて
そのために梁枠動作されることになるのは前述のと、1
3りである。
CPU 1はレジスタ呼出ターCミンク発生回路1′1
4にアドレスデコーダ(図示せり゛)からの1呂号を与
える。この1ノジスタllヂ出タ−Cミング発生回路1
14は第8図の各レジスタ内のアドレスを指定するため
のものであり、アドレス入力に対応して初期値をロード
すぺぎレジスタ苓指定し1、第7図に示J@レジスタ間
のデータのシフI−動作づなわち[l−チージョンを行
なわせるだめのIS号ROTを出力Jる。この4ei 
@ R01が「0」のとき各レジスタがシフト動作され
、「1」のときはシフト動作が行なわれない。
CP Ll 1に含まれるアドレスデコーダからの指定
信号は、このレジスタ呼出タイミング発生回路114を
通してΔアゲート115の一方入力に与えられ、このオ
アグー1−115の他方入力にはアンドゲート113の
出力が与えられる。Aアゲート115の出力はまたオア
グー1−116.1’+7および118の一方入力とし
て与えられ、これらオアゲートにはそれぞれアントゲ−
1−110,111および112の出力が与えられる。
このようにし−(、オアゲート11’5,116.11
7J:jよび1]t3の出力が、ジットタイミングIg
号ψl UgVおよびWとなる。
また、CPLJlからは、1言号σも、υl−A 、$
−[8およびR/Wが出力される。
ここで、第10図を参照してシフトタイミング発生回路
102について詳細に説明する。まず初期状態としてノ
リツブフロップ゛130.133および136はずへて
リセットされている。しlζがっ−〔それぞれの出力O
μr 1 ]−cある。応じで、アントゲ−1−121
,122および123の入力が「1」であり、アンドゲ
ート124の入力が「0」であり、アンドゲート125
の入力が[1,1−(“あり、アントゲ−1−126お
上び127の入力が10」である。
アントゲ−1−121にクロックφ1が与えられると、
アントゲ−1−122および125を通して4進hウン
タ128に−ク1]ツクφツメ与えられる。
なお、カウンタ128は、他の力1ンンタ129゜13
1、′132および134と1【tlじように、与えら
れるカウント入力がそのまま出力される端子と791定
のカランl−t、た投信らを出力するカラン1〜アツプ
出力端子とを占む。り1」ツクφがノ4ウンタ12 B
に゛1個入感と、1ノたがってそのときオアゲート′1
38に出力が出る。このAアゲート138の出ノlがシ
フ1−タイミング信号vとなる。そして、カウンタ12
8に4つのブロックφ//与えられると、このカウンタ
゛12t3からカウントアツ1缶りが出力されてそれが
4進カウンタ120に入力される。したがって、4進カ
ウンタ129がらAアゲート137を通して、シフトタ
イミング信@()が出力される。したがって、成る場合
には、このシフトタイミング信号Uは4つのシフトタイ
ミング信号Vごとに1つ出力されることになる。カウン
タ129がカウントアツプするどすなわちアントゲ−1
−125から16個のクロックφが出力されると、ノリ
ツブ70ツブ130がセットされ、その出力Qが「1」
どなる。このフリップフロップ130の出力Qがレジス
タR1,R2(第8図)へのデータロード伯母すなわち
シフトタイミング信号Wである。
フリップ70ツブ130の出力Qが「1」となり、出力
0が「0」となることによって、アントゲ−1−126
および127が聞かれる。しかしながら、アンドゲート
127にIJ 、ノリツブフロップ133の出力0が「
1」であるので、このときはアンドゲート124がらの
出力φは与えられない。他方アンドグー1〜125はこ
のフリップフロップ130の出力0のrOJによって閉
じられる。
したがうて、この状態ではアンドグー1〜121からの
クロックφはアントゲ−t−123および126を介し
てカウンタ131に与えられる。そして、ゲート126
からりロックφが与えられるごとにカウンタ131から
オアゲート137を通してシフトタイミング信@0が出
力される。カウンタ1311よ12進カウンタであり、
12個のクロックφがジットタイミング信月Uとして出
力され、このカウンタ131が12クロツクをカランl
−Jると、カウントアツプ出力をカウンタ132および
フリップ70ツブ130のリセッ1〜人ツノに与える。
しlζがって、ノリツブ70ツブ130がリセットされ
、再びカウンタ128および129が能動化される。そ
して、前述の16のクロックφのカウントを繰返し、再
びフリップフロップ130がセットされ、カウンタ13
1が能動化される。カウンタ131がカラン1〜アツプ
するごとにこのことが繰返され、その都度カウンタ13
2に信号が与えられる。この信号を3つカウンタ132
によってカウントすると、この力1シンタ132がノリ
ツブフロップ133をセラ1へする。なお、カウンタ1
32にカウンタ131から信号が与えられるごとに、こ
のカラタン132からオアゲート138を通してシフト
タイミング信@Vが出力される。
フリップフロップ133がリセットされることによって
、その出力0が「0」となり、アントゲ−l−122お
よび123が閉じられ、アントゲ−)−124のみが開
く。このとき、フリップフロップ130がリセットされ
ているので、アンドゲート127が開いている。したが
って、アンドゲート121からのクロックφがノJウン
タ134に与えられる。カウンタ134にクロックが与
えられるごとに、オアグーh 138を通してシフ1−
タイミング信号Vが出力される。カウンタ1341J 
13進カウンタであり、クロックφを13カウントする
ごとにカウントアツプ出力を導出する。このカウンタ1
34からのカウントアツプ出力がカウンタ135に与え
られるとともに、フリップフロップ133のリセツi〜
入力に与えられる。カウンタ135は4進カウンタであ
り、そのカウントアツプ出力はフリップ70ツブ136
のセラ]・入力に与えられる。このフリップ70ツブ1
36のりレフ1−人力にはCPUからのリセツ十信号が
与えられる。フリップ70ツブ136の出力Qが、第9
図の信@Sである。フリップフロップ136がリセット
されると、その出力G /J< r I Jとなり、ア
ントゲ−1・121が再び蜀かれて、先の動作が繰返さ
れる。
ここで、第11図〜第13図を参照して、シフトタイミ
ング発生回路102からのシフトタイミング信号7J、
VおよびWが持つ意味についてやや詳しく説明する。一
般に第11図に示ずような7トリクスの鍬粋は、下記の
式に従って行なわれる。
W44 ”u41 @V+4 +LI4a ” VJ4
 +l+43” v、、 十”44  ” V44 ’44  −”41    ”  v 1.   + 
u42    ”  v23   −ト u4a   
”  v33  −ト’−14°W43 w、、  −11,、”V、、  +ll、、  −V
、、  +Il、、  −v、、  +(114・W4
1 ところで、第8図に示すような集積回路では、第11図
および両式に示すマトリクスの梁枠を一斉にすることは
できないので、たとえばまずU。
・v44を行ない、次にu43→u44.1I42→I
I4.。
・・・V、→ →v44.vユ、→V81.・・・のよ
うにデータをシフトして行なう。ずなわち、この実M例
では、第11図に示す144の位置とV44の位置との
乗碑を行ないこのそれぞれの位置に必要なデータをシフ
トないしローテートさせるのである。
このようなマトリクスにおけるU、■およびWのデータ
のローデートないしシフト動作は、シフトタイミング発
生回路(第9図)からのそれぞれ対応のシフトタイミン
グ信号ごとに1回行なわれる。そして、上記1つの演算
が終わると、データは順次シフトされるが、その順序は
第12図に示す。Uについては、1つのシフトタイミン
グ信号Uごとに一列ずつシフトする。したがって、たと
えば第11図の例で、u43の位置にあるデータをL1
44の位置にシフl−するためには、1つのシフ1−タ
イミング信号Uを与えるだけでよい。このとぎ、114
2は同時にu4Hの位置に移されるので、次に114゜
のデータを044の位置に移すためには、再度1つのタ
イミング信@Uを加えるだけでよい。すなわち、Uにつ
いては、それぞれのデータをLI44の位置にもたらす
ためには、それぞれ1つのシフトタイミング信@()を
加えるだ、IJでよい。
■については、4つのシフI・タイミング信号Vが必要
である。たとえば、k411図の例において、v 34
の位置にあるデータをV44の位置にシフトするために
は、4つのシフトタイミング信号Vが必要である。
また、Wについては・、1つのシフトタイミング信号で
1つずつシフトされる。したがって、第11図の例でい
えば、W、の位置にあるデータを”11の位置に移ずた
めには、1つのシフトタイミング信号Wが加えられれば
よい。
簡単に言うと、上記式のW44 については、シフトタ
イミング信@Wが1回出力され、続いてシフトタイミン
グ信@Uが1回モしてVが4回与えられると1つ項たと
えばu44 ・V44が行なわれるので、この”+4の
ずべての項の洟綽のためにはこのことを4回繰返せばよ
い。そして、次のW43の洟粋のために、シフ1〜タイ
ミング信@Uを12回出力するとともにVを1回シフト
してそのW+3の洟綽のための初期状態を設定する。続
いてW43の演粋のためにw44の演綽と同じようにW
=1.tJ−183よびV=4を4回様返せばよい、J
ス下同様である。
このことが第13図のタイミングチ11−1−に表わさ
れている。
そして、第10図のシフトタイミング発生回路は、第1
3図に従って、それぞれのタイミング信@L1.Vおよ
びWを出力されるように4411N、されている。すな
わち、カウンタ128によってタイミング信号vを、ノ
ノウンタ129によってタイミングイB@Uを、そして
フリップフロップ130に五つ−(タイミング18 @
 Wを出力する。その後の12個のタイミング信号Uは
カウンタ131がら出力される。
第14図は第8図および第9図に示す大1!j例の動作
をに2明するためのフロー図である。ここで、第14図
を参照して、この実施例の動作について説明する。まf
、CPUI (第9図)は、動作の最初におい−(、初
期設定を行なう。このとき、必要に応じて4B号CLA
を出力し、第8図に示1各レジスタをクリアする。ぞし
て、ステップ20,1にJ)いて、このCI) U 1
に含まれるカウンタ(図示せず)の1ムnを1にセット
する。なあ、この値nは0へ−15をとりIIる。続く
ステップ202において、CP Ll 1は第7図に示
づ1ノジスタ300〜315を、カウンタのwinに従
って指定づる。
これはこのCF’ (J 1からレジスタ呼出ターCミ
ング几生回路114にレジスタ指定アト1ノスを出力゛
ψることにJ:つて行4トわれ(47る。したがって、
このステップ202では、レジスタ呼出タイミング信号
回に’a 1 ’14 N4’19図) 、/l”3、
m t) RO’I−力出力され、該当のレジスタが;
11択される。すなわら、第8図に示す呂しジスクL〕
、 −o 、、およびす、−b6のそれぞれn社目のレ
ジスタが指定される。
続くステップ203において、萌(12)式の変換マト
リクスM、〜M6jjよびM1’ 〜M6’ をそれぞ
れの対応のレジスタB、〜B、およびす。
〜Lls(第8図〉にストアする。すなわち、まfそれ
ぞれのレジスタo)n4B目のレジスタ(第7図)に、
Mk 、 Mk ’  (k = ’I〜6)の1つの
9!水をストアする。したがって、このどきは、チップ
セレクI・信号CSにJ:って第8図のそれぞれのレジ
スタB、〜86およびム、〜b6が順次指定される。こ
のようにして、それぞれのレジスタ131〜B7および
す、〜b6のそれぞれのf1番目のレジスタにそれぞれ
対応の変換マトリクスの1つの井水がストアされる。そ
して、続くステップ204において、カウンタの幀が1
6(これは第7図に示すレジスタの数に対応する)であ
るがどうかを判断する。そして、n−16でなければ、
ステップ205に43いてそのカウンタをインクリメン
トし、再び同じことを繰返す。したがって、ステップ2
04において、n = 16であるということ(jlづ
べてのレジスタB、〜B、および1)1〜b 、のすべ
でのレジスタ300〜315(相7図)にそれぞれの変
換7トリクスM、〜M6およびM+’〜〜16′のすべ
ての要素がストアされlζことを意味する。
続いて、CP (J 1 let洟綽スタート指令S 
T A RTを出力する。応じて、フリップフ【]ツブ
′109がセラ1−されるとともにフリップ71ツブ゛
107がリセットされ、このフリツブフ[1ツブ107
の出ツノ0が1−1」となる。したがって、アントゲ−
I・110〜113が開き、シフトタイミング発生回路
102からのシフトタイミング信号U、VおよびWおJ
:びクロックφが出力可能どなる。−4なわら、この状
態で乗杯が行なわれる。
鍬綽:j1シフ[−タイミング発生回路102から、第
13図で承りよう4タイミングで各々シフトタイミング
信号が発生し第12図に従ってシフ1ル動作が行りわれ
ることによって、第11図に従って71〜リクスの型締
が行なわれる。この間に、シフト方向検出回路105お
J、びデータ選択フリップ70ツブ106によって、第
8図に示ton路にお一プるデータ転送(シフ1−)7
j向が&制御される。すなわち、第5図回路に示すデー
タシフト方向がこのシフト方向検出回路105およびフ
リップフロップ106で制御される。データシフ!・を
5回繰返すことに応じてフリップ70ツブ106の出力
がデータ選択信号DI/D2として導出されるが、この
ときシフト回数検出回路104から(ままだ信号が出さ
れていないので、アントゲ−1−108は出力を出さな
い。
曲成のW44 r ’43 +・・・のそれぞれの演算
が終わるごとにシフトタイミング信号発生回路102か
らシフト回数検出回路104に信号が与えられる。
シフト回数検出回路104は、前述のように16進カウ
ンタを含むので、シフ1−タイミング発生回路102か
ら16個の信号が得られたとき、すなわち泊(12)式
の演算がすべて行なわれたどき、「1」の信号を出す。
このときフリップフロップ106の出力もまた「1」で
あり、アンドゲート108から「1」の信号が7リツプ
フロツブ109のリセット信号として与えられる。した
がって、このフリップフロップ109からの出力0が1
1」となり、それがGPUlに与えられる。CPU1で
は、このノリツブフロップ109の出力Φの状態に応じ
て、ステップ207において、演算終了がどうかを判断
する。
、[述のようにして8M痺が終了づると、ステップ20
8.209,210.211および212において、先
のステップ201,202,203゜204および20
5と同じようにして、第8図に示す各々のレジスタB、
〜B7およびす、〜b6のぞれぞれのレジスタ300〜
315く第7図)からデータを読込む。このとき、デー
タの山込みと異なり、C「二)()1からの信号1</
Wは「0」−とされるのはもちろんである。このJ、う
にし−C10P LJ gよ、17コじアンの各々の要
素を演紳回路2/J1ら取込み、前(11)式に基づい
て各関節角の変化線を求める。すなわち、CP U (
j第15図に示−X、を求め、次いで前述のようにして
求めたヤコビアンJ(α、)の逆数[J(α+>]−’
とΔX+++  とを用いて関節庫m系の変化鯖Δα、
ヤ1を演算する。最後に、直前の関節系による位UΔα
1と上記変化線Δα1+1  とを加締して、次の点の
関節系による位置α、+1 を得る。このようにして、
直角座標系から関節座41!系への座標変換がヤコビア
ンを用いて行なわれる。
第16図はシフトタイミング発生回路の別の例を示す回
路図である。この実施例では、シフトタイミング発生回
路102は7ビツ1〜のカウンタ141を含む、このカ
ウンタ141のカウント入力にはクロックψが与えられ
る。そして、最上位ピッl−Aから最下位ピッl−Gま
で7ビツI−A、B。
c、D、E、FおよびGを存するバイナリカウンタとし
て41成される。そして、シフトタイミング信号U、■
およびWは、それぞれ(15)式に従って導出される。
W−C−DEFG ・・・(15) なお、クロックφが、それぞれのシフトタイミング信号
とクロックとのJbJ期をとるために、適当なグー1−
に入れられている。この第16図のようなシフ)・タイ
ミング発生回路を用いれば、第10図に示ずものに比べ
て非常に簡単な回路構成となる。
以上ように、この発明にJ:れば、直角座標系と関* 
IJA 4)、を糸との間の座標変換のために、マI・
リクスの各々の要素は別のハードウェアで構成した演算
回路で漬砕し、CPUではその演棹結果を取込んで適当
な変1条式に成人ケるIシけでよいので、CP(jが座
標変換のために演評に利用される時間が非常に知(なる
。したがって、CI) Uたとえばマイクロプロセザや
マイクロコンピュータとして高速のものを用いなくても
、極めて正確な座標変換が行なわれる。したがって従来
のもののように相当大きなエラーが出たり、同時制御可
能な自由疫がルリ限されたりザることはなく、追随の正
確性が期待できる。また、CPUが座標変換の演算のた
めに利用される時間が非常゛に知くなるので、CPUに
対して別の機能を付加することが簡単にで、きる。しか
も、FA算回路1よ、はとんど類似した演μを何回も繰
返すだけであり、制御すべき自由度の増減に対しても簡
単に対応することができる。なぜならば、演算回路で利
用可能な演算機能を単に増減するだけで、CPUのソフ
トウェア(プログラム)についてはほとんど変更が不要
であるからである。このことは、特に、関節を有するロ
ボットにおいて、エンドエフェクタの種類を変更する際
に要求される自由度が異なる場合、そのような自由度の
変更に容易に追随できるという極めて大ぎな効果である
【図面の簡単な説明】
第1図〜第3図1j関節型ロボツ!・の座標変換につい
て説明するための模式図である。w44図は演算回路の
基本的な考え方を示す概念図である。第5図は実施例の
基礎となる演算回路の考え方を説明する概念図である。 第6図はこの発明に利用され得る集積回路を示ずブロッ
ク図である。第7図はこの集積回路のより詳細な内部構
成を示す回路図である。18図はこのような集積回路を
利用した演算回路のブロック図である。第9図番よ演算
回路を目1す御するためためのCI) LJ関連回路を
示ずブロック図である。第10図はシフトターlミンク
発ゝN 生回路の一例を示ず回路図である。第11図〜第13図
は7トリクスの梁枠過程を説明しシフト・タイミング発
生回路の考え方を説明する図であり、特に第11図は7
トリクスの梁枠の原理を、第12図は演睦過稈における
シフト動作を示し、第13図は7トリクスの乗寒に必要
なシフ1〜タイミング信号のタイミングチv −1−で
ある。第14図は実線(りの動作を説明するためのフロ
ー図である。 第15図はCP LJにおける座標変換の過程を示す図
である。第16図はシフトタイミング発生回路の別の例
を示ず回路図である。 図において、1はCPU (マイクロプロ[ザ)、2は
演算回路、3は集積回路、300〜315LJレジスタ
、81〜B?、llI〜b6は演算回路のバッファレジ
スタ、MP、、MP、はft9回路、102はシフI・
タイミング発生回路を示ず。 86図 Rノ 36 卑151fi 111記 拠121D U              V −532− 拠/b圀 LI                  W手続補正
自 昭和58年丁・2月tr日 特許庁長官殿 1、事件の表示 昭和57年特許願第 182002  号2、発明の名
称 多関節ロボットの座標変換方法およびそのための装置3
、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住所  兵庫県西宮市小曽根町1丁目5番25N名称 
 (235)新明和工業株式会社代表者 玉 河 曽 
次 4、代理人 住 所 大阪市北区天神橋2丁目3番9号 八千代第一
ビル電話 大阪(06)351−6239 (代)7、
補正の対の 明細書の発りJ O’)名称の鯛、¥fi’F a、s
求θノ範囲の翻J〕よび発明の肝4a!〆t W明の欄
ならで山−添付図面8、?lIl正の内容 (2、特許請求の範囲を別紙のとおり訂正する。 (3) 明細書第4頁第17行ないし第18行の「この
発明は・・・1m1−Jる。Jを1この光1ガは、3シ
関節ロボットの座標変換方法di J、Uそのにめの&
W置に関し、特に、多関節ロボットの直角141系(X
Yl系)での微小区間、lJどえば速喰データを関節座
標系(α系)での微小区間に1杓−るのに用いるヤコビ
アンマトリクスを求めることによる座標変換方法および
そのための装置にpl]jイ、。」に訂正する。。 (l↓) 明細a第4貞第8行の1−座標変換装置1を
「座標変換方法およびそのための装置」に訂正する。 (5) 明細書第4頁第17行の「座標変換装置」を「
PM標変換方法およびそのための装置1に訂正する。 (6) 明細1i1第7貝m1行の「・・・とする。」
を[・・・どする。ここで、$1+ は各関節の座標系
の原点間あ関係を示し、i−1,・・・、5である。]
に訂正する。 (7) 明細書第8頁の(5)式を次のように訂正する
。 (8) 明細−第8頁第20行の[ブロックマトリクス
−」を「ブロックマトリクスi+(たとえば、(5)式
の点線で囲んだ部分)」に訂正する。 (9) 明細書第9頁第9行ないし第11行の[エンド
エフアクタ・・・必要である。、1を[Jン1ζ1フエ
クタの位置・姿勢を実現するのは各自由1実の回転角で
あるため、絶対座標系から各軸のα座標系への変換が必
要である。」に61正−46゜(10) 明細書第10
頁第2行の1°転角+* 1,1また」を「転角度ベタ
1−ルLe&またJに訂正する。 (11) 明細繊第10頁の(7)式を次のとおり訂正
する。 一子 角α」を「名関節角ベクトルα]に訂正する。 (13)  明mmtJ+11頁第12行の「p ro
sthesis Jを「p rostheses 、1
に訂正する。 (14) 明細書第13頁第1行のr (’+ 1に良
って1を「(3)式に戻って」に訂正する。 (15)  明111il’JI 13 m第11行の
「次式(13)式c 、1を1(5)式を用い゛【次の
(13)式で]に#T’iEする。 (16) 明細轡第′13貞の(13)式を次のとおり
訂正する。 (17)  明111111t14141’iM 11
 行’:Tv”シ@1計粋するごどにjニー)て1t7
訂正する。 (1B) 明細書第20頁第13行ないし第1の長1、
えどえは混につい−C#え、みると、こ)ぴ1 のマトリクスは(’l 3 )式において[]で示(7
」 ・・・ (?M−についても同様である。したがっ
adr”1d6 て上記ロードされた6つの7トリクス積のそれぞれから
必要な要素を取出すことにより、くっ)式のヤコビアン
J(α)のずべての要素がtleれる。 ヤコビアンJ(α)が得られれば、(11)式を用いC
各関節角の変化量が得られる。これらの処理がフィクロ
プロセサ1によって行なわれる。」に訂正する。 (19) 明細膓第21頁第11行の「絶対塵41系へ
の」を「ハンド座標系から絶対座標系への」に訂正する
。 (20) 明m*第24頁第16行ないし第19行の「
マイクロ1「1セサは・・・を求める。」を[マイクロ
プロセサは、このようにして求められ→ たヤコビアンJ(α)のインバース[J、(α)]−1
を求め、さらに(11)式を用いて各13’j節角の変
化量を求める。1に訂正する。 (21) 明II通第39頁第19fiの1゛3つ」を
「3進」に訂正する。 (22) 振付図面の第4図を別紙のとおり訂正する。 以上 2、特許請求の範囲 のステップと、 ( トの”−角I4!様系での 小−vllを関節座標系で
の微肛−に1− ための      で−9で2つのマ
トリクス間の銀杯を行なう71 W<の7トす旌AdM
’l±」ヨム孔λJ口1立Σ」二′Ll)A賢江りス 
 手段に  ・されており tl  のマ リ スンフ し5゛スタ の−−−立h
 IJムリit −ms口」±1111工旦ユニ匪LL
L111LΔヱ士上−1入之1」−区乏ノ」」[医洟運
手段に′4L碕−声れてお2−エ 貞η−二己一爺i            7   1
           ン゛   −64−」」【−ぶ
lニー」−駐2−) a> A h his S %監
り世船罷第1の1立11+1のマトリクスレジスタに接
続され、出力部がa5す、 rJ″C第2の7トリクス循環レジスタで形成され■ 
 −一、裏  のノー−の つのマー1ノi%jl F
J W数の71−リクス梁枠手段は、つの  W   
 °゛″@ 7 の の;■求の範囲第2項記載の座標
変換装置。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)  M節角が変化されることにより特定関節に連
    なる腕の先端が位1!制陣される関節を有するロボット
    の座標変11k装置であって、直角座標系の微小区間を
    関節座標系の微小区間に変換するためのマトリクスの要
    素を演算゛するための演算回路、および 前記演粋口路によって演算された71−リクスの要素を
    所定の座標変操式に代入してfl!標弯換を行なう制御
    肢訝を備える、関節を有するロボットのj!lJt変摂
    装ば。
  2. (2) 前記関節を有するロボットは複数の自由度を有
    し、 前記演算回路は各自由度ごとの変換71〜リクスと各変
    換71−リクスがそれぞれ対応の関節角で偏微分された
    71−りりスとを順次乗算し、それによってマトリクス
    の各要素を求める、特許請求の範囲第1項記載の関節を
    有するロボッ1〜の座標変換装置。
  3. (3) 前記演粋回路は 前記変換7トリクスおよび偏微分さtまた変換マl〜リ
    クスの各々の要素をストアすることができる複数のレジ
    スタをそれぞれ有する複数のバッファレジスタと、 前記バッファレジスタの各レジスタの内容をシフ1−ざ
    Uるための手段と、 前記シフト手段によるシフトの過程でそれぞれのデータ
    を乗算するための乗算手段とを含む、特許請求の範囲第
    2項記載の関節を有するロボツ1〜の座標変換装置。
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