JPH02308311A - Interpolation speed commanding method for multijoint robot - Google Patents
Interpolation speed commanding method for multijoint robotInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
本発明は多関節型ロボットの直線運動指令値の作成方法
の改良に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to an improvement in a method for creating linear motion command values for an articulated robot.
(従来の技術)
従来の多関節型ロボットでアームの先端をプログラム制
御する場合、第14図に示すごとく、動作起点Aと動作
目標点Bの間の直線上に複数個の点(’ao、at・・
・an)を等間隔に補間点としてとり、アームの先端は
、各補間点を通過し、各補間点の間でのアームの動きは
ロボットが動き易い任意のものとしていた。(Prior Art) When the tip of the arm of a conventional articulated robot is program-controlled, as shown in FIG. 14, a plurality of points ('ao, at...
・an) were taken as interpolation points at equal intervals, the tip of the arm passed through each interpolation point, and the movement of the arm between each interpolation point was arbitrary so that the robot could easily move.
(発明が解決しようとする課題)
しかしながら上記方法では、アーム先端の動くカーテシ
アン(cartesian)空間での等間隔性がロボッ
トの関節角空間での等間隔性に対応せず、第15図に示
すようにアームの固定される特異点の近くを通る動作で
は最大許容角速度を越えるような角速度が要求される。(Problem to be Solved by the Invention) However, in the above method, the equal spacing in the Cartesian space in which the arm tip moves does not correspond to the equal spacing in the joint angle space of the robot, as shown in FIG. An angular velocity exceeding the maximum allowable angular velocity is required when the arm passes near a fixed singularity.
ロボットは当然このような動作指令に追従できず、振動
、暴走の原因ともなる。このような振動を防ぐため補間
点間の動作速度をかなり低くすることなどが行なわれて
いる。Naturally, the robot cannot follow such movement commands, which can cause vibrations and runaway behavior. In order to prevent such vibrations, the operating speed between interpolation points is considerably reduced.
なお、第15図で、Aは動作起点、Bは動作目標点、0
はアームの固定点、A2とA2はアームの第1リンク及
び第2リンクである。In Fig. 15, A is the movement starting point, B is the movement target point, and 0
are the fixed points of the arm, and A2 and A2 are the first and second links of the arm.
本発明の目的は、ロボットの振動や暴走を防止すると共
に補間点間の動作速度を向上させる多関節ロボットの運
動指令値作成方法を提供することにある。An object of the present invention is to provide a method for creating motion command values for an articulated robot that prevents vibration and runaway of the robot and improves the operating speed between interpolation points.
(課題を解決するための手段)
本発明の特徴は、多関節ロボットのアームの先端をプロ
グラムされた軸跡及び速度に従って動作起点から動作目
標点まで移動させる指令方法において、動作起点と動作
目標点の間にアーム先端が通過する複数の補間点を設定
し、いずれかひとつの関節かはゾ最大許容角速度で動作
して、アーム先端か補間点で定義される軸跡を通過し、
他の関節が当該角速度以下で動作するように、各サンプ
リング時刻における速度指令値を設定する多関節ロボッ
トの補間速度指令方法にある。(Means for Solving the Problems) A feature of the present invention is that in a command method for moving the tip of an arm of an articulated robot from a motion starting point to a motion target point according to a programmed axis track and speed, Set multiple interpolation points that the arm tip passes between, and any one joint moves at the maximum allowable angular velocity, and the arm tip passes through the axis trace defined by the interpolation point.
The present invention provides an interpolation speed command method for an articulated robot in which a speed command value at each sampling time is set so that other joints operate at a speed equal to or lower than the angular velocity.
(作用)
本発明によると、いずれかひとつの関節が最大許容角速
度で動作し、他の関節は当該角速度以下で動作する。ア
ーム先端の移動速度は、関節の最大許容角速度で決定さ
れる値となる。(Operation) According to the present invention, one of the joints operates at the maximum allowable angular velocity, and the other joints operate at the angular velocity or less. The moving speed of the arm tip is determined by the maximum allowable angular velocity of the joint.
従って、アーム先端が補間点で定義される軌跡を動作起
点から動作目標点まで移動するに際し、各関節の角速度
は許容値以下であり、かつ、アーム先端の移動速度は関
節の許容角速度の範囲内で最大である。Therefore, when the arm tip moves along the trajectory defined by the interpolation point from the motion starting point to the motion target point, the angular velocity of each joint is below the allowable value, and the moving speed of the arm tip is within the range of the joint's allowable angular velocity. is the largest.
従って、振動や暴走が防止されると共に、アーム先端の
動作速度も大きくは低下せず、本発明の目的が達成され
る。Therefore, vibration and runaway are prevented, and the operating speed of the arm tip is not significantly reduced, achieving the object of the present invention.
(実施例)
第1図は本発明による直線補間の最速角速度指令値の作
成フローチャートである。以下にこのフローチャートに
そって最速角速度指令を作成する方法を説明する。(Example) FIG. 1 is a flowchart for creating the fastest angular velocity command value for linear interpolation according to the present invention. A method for creating the fastest angular velocity command will be explained below in accordance with this flowchart.
n軸の多関節ロボットを仮定し、各間接の変位、角速度
をそれぞれ(θ1.θ3.・・・、On)、(θ1.θ
2.・・・、On)で表す。関節の最大許容角速度をω
、8とする。Assuming an n-axis articulated robot, the displacement and angular velocity of each joint are (θ1.θ3..., On), (θ1.θ
2. ..., On). The maximum allowable angular velocity of the joint is ω
, 8.
(イ)与えられた動作開始点から終了点までの直線補間
角速度指令(δ8.θ2.・・・、し)を作成する。方
法は関節座標系(θ1.θ2.・・・、On)とカーテ
シアン系(x、y)との間の座標変換θ、 =f にc
、Ω、θ1.θ2.・・・、θ。)による。例えばスカ
ラ型ロボットの場合次式で与えられる。(a) Create a linear interpolation angular velocity command (δ8, θ2, . . . ) from the given operation start point to the end point. The method is the coordinate transformation θ, = f between the joint coordinate system (θ1, θ2..., On) and the Cartesian system (x, y).
, Ω, θ1. θ2. ..., θ. )by. For example, in the case of a SCARA type robot, it is given by the following equation.
以下余白
これらの角速度指令値は、サンプリング時刻毎、例えば
20vasac毎に計算してテーブルとして保持する。These angular velocity command values are calculated at each sampling time, for example, every 20 vasac, and are held as a table.
(ロ)各サンプリング時刻での最大角速度δ、:。ax
(δ2.δ2.+@It、 e、 )を求める。 ゛
(ハ)各軸θi(i・1,2.・・・、n)の速度指令
値を次式により修正する。(b) Maximum angular velocity δ at each sampling time:. ax
Find (δ2.δ2.+@It, e, ). (c) Correct the speed command value of each axis θi (i・1, 2, . . . , n) using the following formula.
以下余白
1 θj1
この式の意味は、最大角速度軸の角速度指令値の絶対値
をωカ、Xとし、他の軸の角速度は軸間の角速度比を変
えないようにして修正することである。Margin below 1 θj1 The meaning of this equation is that the absolute value of the angular velocity command value of the maximum angular velocity axis is ω,X, and the angular velocities of the other axes are corrected without changing the angular velocity ratio between the axes.
(ニ)すべてのサンプリング時刻での修正が終われば作
成終了である。(d) Once the corrections at all sampling times are completed, the creation is complete.
サンプリング時刻の間隔は次式により変換される。The sampling time interval is converted using the following equation.
ここに、Δtはもとのサンプリング間隔、Δtは新卒 on)を指令値として直線補間を実行する。Here, Δt is the original sampling interval, Δt is the new graduate Linear interpolation is executed using (on) as the command value.
以下にスカラ型(2軸水平型)ロボットアームに対して
本方法を適用し、最速直線補間した例を2つ示す。ロボ
ットのアーム長は、第1アームが200mm、第2アー
ムが150mmとする。Below, we will show two examples of the fastest linear interpolation achieved by applying this method to a SCARA type (two-axis horizontal type) robot arm. The arm length of the robot is 200 mm for the first arm and 150 mm for the second arm.
1番目の例は、カーテシアン座標で点A (300゜0
)から点B (50,200)まで直線補間する場合で
ある。The first example is point A (300°0
) to point B (50,200).
第2図は5秒でAからBまで直線補間した時のアームの
動きで0.1秒毎の姿勢を示している。Figure 2 shows the posture of the arm every 0.1 seconds when linear interpolation is performed from A to B in 5 seconds.
第3図は第2図の補間時のX、yの時間変化である。FIG. 3 shows the temporal changes in X and y during the interpolation shown in FIG.
第4図は第2図の補間時の01.θ2の時間変化である
。FIG. 4 shows 01.00 when interpolating FIG. 2. This is a change in θ2 over time.
角速度指令である。5秒で補間していたものが1秒強で
終了していることがわかる。ただし、最大角速度ω□8
=π/2としている。This is an angular velocity command. It can be seen that the interpolation that took 5 seconds was completed in just over 1 second. However, the maximum angular velocity ω□8
= π/2.
第7図は最速角速度指令を用いた時のアームの動きを第
2図と同じ<0.1秒毎に描いたものである。線の数が
11本なので所要時間は1.1秒程度である。FIG. 7 shows the movement of the arm when the fastest angular velocity command is used, the same as in FIG. 2, every <0.1 seconds. Since the number of lines is 11, the required time is about 1.1 seconds.
2番目の例は、カーテシアン座標で点A(50゜−20
0)から点B (50,200)まで直線補間する場合
である。The second example is point A (50°-20
This is a case of linear interpolation from point B (0) to point B (50,200).
第8図は5秒で補間するときのアームの姿勢な0.1秒
毎に描いたものである。Figure 8 shows the posture of the arm when interpolating in 5 seconds, drawn every 0.1 seconds.
第9図はX+Vの時間変化、第10図はθ1.θ2の時
間変化を示している。Fig. 9 shows the time change of X+V, and Fig. 10 shows θ1. It shows the change in θ2 over time.
秒で最大角速度π/2を越えていることが分かる。すな
わち、現実のロボットはこの指令に追従できないことに
なる。It can be seen that the maximum angular velocity exceeds π/2 in seconds. In other words, a real robot cannot follow this command.
第12図は本方法を適用して得た最速角速度指令/>
l\
θ□、θ2を示している。速度指令値が最大速度π/2
以下に抑えられ、なおかつ動作は2.5秒程度で終了し
ていることがわかる。Figure 12 shows the fastest angular velocity command obtained by applying this method.
l\ θ□, θ2 are shown. Speed command value is maximum speed π/2
It can be seen that the operation is completed in about 2.5 seconds.
第13図は第12図に示した最速角度指令を用いた時の
アームの動きを第8図と同じ<0.1秒ごとに描いたも
のである。第8図のように間隔が大きく広がっていると
ころがなく、一様な動きが得られていることが確認でき
る。FIG. 13 depicts the movement of the arm when using the fastest angle command shown in FIG. 12 at intervals of <0.1 seconds, the same as in FIG. 8. As shown in Fig. 8, there is no place where the intervals are widened, and it can be confirmed that uniform movement is obtained.
(発明の効果)
以上詳細に説明したように、この発明によれば補間動作
中つねに1つの軸が最大許容角速度で動作し、残りの軸
速度は最大許容角速度を越えることがないので、特異点
近傍でもなめらかな、しかも実現可能な最大速度で多軸
ロボットを動作させることができる。(Effects of the Invention) As explained in detail above, according to the present invention, one axis always operates at the maximum allowable angular velocity during interpolation operation, and the remaining axis velocities do not exceed the maximum allowable angular velocity. It is possible to operate a multi-axis robot smoothly even in close proximity, and at the maximum achievable speed.
なお、実施例では直線補間について述べたが、他の補間
法に対しても本発明の考えは適用することができる。Although linear interpolation has been described in the embodiment, the idea of the present invention can also be applied to other interpolation methods.
第1図は本発明による最速角速度指令値を作成するため
の動作フロー、
第2図は本発明による直線補間時のアームの動きを示す
図、
第3図は第2図におけるX+Vの時間変化を示す図、
第4図は第2図におけるθ1.θ2の時間変化を示す図
、
第5図は第2図におけるθ1.θ2の時間変化を示す図
、
第6図は第2図における最速角速度指令値の時間変化を
示す図、
第7図は最速角速度指令時のアームの動きを示す図、
第8図は本発明の別の動作例におけるアームの動きを示
す図、
第9図は第8図におけるX+Vの時間変化を示す図、
第10図は第8図におけるθ1.θ2の時間変化を示す
図、
第11図は第8図におけるθ1.θ2の時間変化を示す
図、
第12図は第8図における最速角速度指令の時間変化を
示す図、
第13図は第8図における最速角速度指令時のアームの
動きを示す図、
第14図は従来の直線補間動作を示す図、第15図は従
来の2関節ロボットの特異点近傍の動きを示す図である
。
A;動作起点、 B;動作目標点、AH,A2
;アーム、
ao、at、・・・an;補間点。Fig. 1 is an operation flow for creating the fastest angular velocity command value according to the present invention, Fig. 2 is a diagram showing the movement of the arm during linear interpolation according to the present invention, and Fig. 3 is a diagram showing the time change of X+V in Fig. 2. The figure shown in FIG. 4 is θ1. FIG. 5 is a diagram showing the time change of θ2. FIG. 6 is a diagram showing the time change of the fastest angular velocity command value in FIG. 2. FIG. 7 is a diagram showing the movement of the arm at the time of the fastest angular velocity command. FIG. 9 is a diagram showing the movement of the arm in another example of operation. FIG. 9 is a diagram showing the time change of X+V in FIG. 8. FIG. 10 is a diagram showing the θ1. FIG. 11 is a diagram showing the time change of θ2. Figure 12 is a diagram showing the time change of θ2, Figure 12 is a diagram showing the time change of the fastest angular velocity command in Figure 8, Figure 13 is a diagram showing the movement of the arm at the time of the fastest angular velocity command in Figure 8, and Figure 14 is a diagram showing the time change of the fastest angular velocity command in Figure 8. FIG. 15 is a diagram showing a conventional linear interpolation operation, and is a diagram showing the movement of a conventional two-joint robot in the vicinity of a singular point. A: Operation starting point, B: Operation target point, AH, A2
;Arm, ao, at,...an;Interpolation point.
Claims (2)
た軸跡及び速度に従って動作起点から動作目標点まで移
動させる指令方法において、 動作起点と動作目標点の間にアーム先端が通過する複数
の補間点を設定し、 いずれかひとつの関節がほゞ最大許容角速度で動作して
、アーム先端が補間点で定義される軸跡を通過し、他の
関節が当該角速度以下で動作するように、各サンプリン
グ時刻における速度指令値を設定することを特徴とする
多関節ロボットの補間速度指令方法。(1) In a command method for moving the tip of an arm of an articulated robot from a motion starting point to a motion target point according to a programmed axis track and speed, multiple interpolation points are used for the arm tip to pass between the motion origin and the motion target point. is set, and each sampling is performed so that one of the joints operates at approximately the maximum allowable angular velocity, the arm tip passes through the axis trace defined by the interpolation point, and the other joints operate at or below the angular velocity. An interpolation speed command method for an articulated robot, characterized by setting a speed command value at a time.
はi軸の補間角速度指令値 ■_jは角サンプリング時刻での最大角速度ω_m_a
_xは最大角速度軸の角速度指令値の絶対値で与えられ
ることを特徴とする請求項1記載の多関節ロボットの補
間速度指令方法。(2) The angular velocity ■ of other joints is ■_i=(■_i/|■_j|)ω_m_a_x■_i
is the i-axis interpolated angular velocity command value ■_j is the maximum angular velocity ω_m_a at the angular sampling time
2. The interpolation speed command method for an articulated robot according to claim 1, wherein _x is given by the absolute value of the angular velocity command value of the maximum angular velocity axis.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12890689A JPH02308311A (en) | 1989-05-24 | 1989-05-24 | Interpolation speed commanding method for multijoint robot |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12890689A JPH02308311A (en) | 1989-05-24 | 1989-05-24 | Interpolation speed commanding method for multijoint robot |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02308311A true JPH02308311A (en) | 1990-12-21 |
Family
ID=14996287
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12890689A Pending JPH02308311A (en) | 1989-05-24 | 1989-05-24 | Interpolation speed commanding method for multijoint robot |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02308311A (en) |
Cited By (6)
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-
1989
- 1989-05-24 JP JP12890689A patent/JPH02308311A/en active Pending
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