(57)【要約】  本発明は、ロボット関節空間におけるポイントツーポイント移動の軌跡計画方法を開示し、ロボットのＰＴＰ移動のときに開始点から目標点までの変位およびロボット制御システム中の各軸が予め設定された移動パラメータの物理量の制約条件に基づいて、関節空間の軌跡計画を行う。ロボットの各軸をベクトルとしてｎ次元空間を構築し、Ｎ≧２であり、ロボットの各軸の移動パラメータの物理量を検証し、ロボットの各軸の移動計画曲線がいずれもその予め設定された移動パラメータの物理量の制約条件を満たさせる。本発明における方法の計算量が少なく、リアルタイム性が強く、移動曲線が柔らかく、制御時間が最適であり、アルゴリズムの実行効果が高く、産業用ロボットのフィールドアプリケーションに適している。
2019517929.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボット関節空間におけるポイントツーポイント移動（ＰＴＰ移動）の軌跡計画方法であって、
ロボットのタイプに基づいて軸数ｎを決定し、前記ロボットの各軸をベクトルとしてｎ次元空間を構築し、ｎ≧２であり、前記ｎ次元空間に１つの一般化仮想軸を定義し、前記一般化仮想軸を用いて前記ロボットのｎ個の軸間のベクトル関係を記述し、前記一般化仮想軸は、前記ｎ次元空間におけるベクトルであって、前記ロボットのＰＴＰ移動の開始点および目標点により決定される、ステップ１と、
前記ロボットのＰＴＰ移動の開始点および目標点に基づいて前記ロボットの前記各軸の変位を決定し、それぞれＳ１、Ｓ２〜Ｓｎとし、前記一般化仮想軸の対応する移動変位Ｓｕｎｉｔｅを数式１により計算する、ステップ２と、
【数１】
2019517929.tif 000008
予め設定された前記ロボットの前記各軸の移動パラメータの物理量の制約条件に基づいて、前記ロボットの移動プロセスにおいてシステムが許容する最大速度、最大加速度および最大ジャークという、前記一般化仮想軸の対応する移動パラメータの物理量を計算するステップ３と、
前記ロボットのＰＴＰ移動の開始点および目標点に基づいて前記ロボットのｎ個の軸間のベクトル関係を決定し、ｎ次元空間投影法を用いて、前記一般化仮想軸の運動パラメータの物理量に対して逆投影検証を行い、前記各軸が予め設定された運動パラメータの物理量の制約条件を満たすかどうかを判定し、
現在のＰＴＰ移動に基づいてベクトル関係を決定し、前記一般化仮想軸の運動パラメータの物理量の、前記ｎ次元空間における各次元での投影を計算し、ある次元での投影が、前記軸が予め設定された移動パラメータの物理量を満たすことができない場合、パラメータの制約条件に基づいて前記一般化仮想軸の対応する実際の移動パラメータの物理量を新たに計算し、全ての前記軸が予め設定された移動パラメータの物理量を満たすことができる場合、前記一般化仮想軸の実際の移動パラメータの物理量を得る、ステップ４と、
検証により得られた前記一般化仮想軸の実際の移動パラメータの物理量に基づいて、前記ロボットの制御システム中の移動計画モジュールによって前記一般化仮想軸の移動変位を計画するステップ５と、
前記一般化仮想軸の軌跡計画を完了した後、前記ロボットのＰＴＰ移動により決定された前記各軸間のベクトル関係に基づいて、ｎ次元空間投影法を用いて正投影を行い、前記一般化仮想軸の移動曲線の、前記ｎ次元空間における各次元での分量、すなわち前記ロボットの前記各軸の移動曲線を得るステップ６と、であることを特徴とする、
ロボット関節空間におけるポイントツーポイント移動の軌跡計画方法。
【請求項２】
ステップ３における前記一般化仮想軸の対応する移動パラメータの物理量の計算において、前記一般化仮想軸の対応する最大速度Ｖｅｌ＿ｕｎｉｔｅは、数式２であり、
【数２】
2019517929.tif 000009
Ｖｅｌ＿ｍａｘ（ｉ）は前記各軸が予め設定された最大速度であり、ｉは前記ロボットの軸番号を示し、１、２〜ｎの値を取る、ことを特徴とする、
請求項１に記載のロボット関節空間におけるポイントツーポイント移動の軌跡計画方法。
【請求項３】
ステップ３における前記一般化仮想軸の対応する移動パラメータの物理量の計算において、前記一般化仮想軸の対応する最大加速度Ａｃｃ＿ｕｎｉｔｅは、数式３
であり、
【数３】
2019517929.tif 000010
Ａｃｃ＿ｍａｘ（ｉ）は前記ロボットの前記各軸が予め設定された最大加速度である、ことを特徴とする、
請求項１に記載のロボット関節空間におけるポイントツーポイント移動の軌跡計画方法。
【請求項４】
ステップ３における前記一般化仮想軸の対応する移動パラメータの物理量の計算において、前記一般化仮想軸の対応する最大ジャークＪｅｒｋ＿ｕｎｉｔｅは、数式４
であり、
【数４】
2019517929.tif 000011
Ｊｅｒｋ＿ｍａｘ（ｉ）は前記ロボットの前記各軸が予め設定された最大ジャークである、ことを特徴とする、
請求項１に記載のロボット関節空間におけるポイントツーポイント移動の軌跡計画方法。
【請求項５】
ステップ４における前記各軸が予め設定された移動パラメータの物理量の制約条件を満たすかどうかを判定し、このうち、現在のＰＴＰ移動により決定されたベクトル関係に基づいて、全ての前記軸が速度制約条件を満たすまで、Ｖｅｌ＿ｕｎｉｔｅの、前記ｎ次元空間における各次元での投影を検証し、このときの前記一般化仮想軸の最大速度をＶｅｌ＿ｕｎｉｔｅ′とする、ことを特徴とする、
請求項２に記載のロボット関節空間におけるポイントツーポイント移動の軌跡計画方法。
【請求項６】
ステップ４における前記各軸が予め設定された移動パラメータの物理量の制約条件を満たすかどうかを判定し、このうち、現在のＰＴＰ移動により決定されたベクトル関係に基づいて、全ての前記軸が速度制約条件を満たすまで、Ａｃｃ＿ｕｎｉｔｅの、前記ｎ次元空間における各次元での投影を検証し、このときの前記一般化仮想軸の最大加速度をＡｃｃ＿ｕｎｉｔｅ′とする、ことを特徴とする、
請求項３に記載のロボット関節空間におけるポイントツーポイント移動の軌跡計画方法。
【請求項７】
ステップ４における前記各軸が予め設定された移動パラメータの物理量の制約条件を満たすかどうかを判定し、このうち、現在のＰＴＰ移動により決定されたベクトル関係に基づいて、全ての前記軸が速度制約条件を満たすまで、Ｊｅｒｋ＿ｕｎｉｔｅの、前記ｎ次元空間における各次元での投影を検証し、このときの前記一般化仮想軸の最大速度をＪｅｒｋ＿ｕｎｉｔｅ′とする、ことを特徴とする、
請求項４に記載のロボット関節空間におけるポイントツーポイント移動の軌跡計画方法。
【請求項８】
ステップ５において、前記ロボットの制御システム中の移動計画方法は、Ｓ型軌跡計画方法または５回多項式軌跡計画方法などを採用する、ことを特徴とする、
請求項１〜７のいずれか一項に記載のロボット関節空間におけるポイントツーポイント移動の軌跡計画方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボットの軌跡計画方法に関し、具体的にはロボット関節空間におけるポイントツーポイント移動の軌跡計画方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現代技術の発展に伴い、産業用ロボットの適用がますます増えて、様々な適用分野での作業タスクの形態もますます多様化している。ロボットアプリケーションシナリオにリアルタイム制御へ高い要求があり、これによりロボット制御システムがより効率的な移動制御戦略を提供する必要がある。ロボット軌跡計画は、ロボット制御システムの重要な技術であり、制御システムの動作効率を直接決定し、ロボットが高速、高精度な加工を完了できるかどうかに重要な役割を果たす。
【０００３】
ロボットが一般的に使用する加工軌跡は２種類があり、１つはデカルト空間における直線と円弧の移動軌跡であり、もう１つは関節空間におけるポイントツーポイントの移動軌跡である。直線と円弧の移動軌跡について、ロボット制御システムは、デカルト空間中に軌跡計画を行い、補間によりデカルト空間におけるロボットの位置が得られ、逆運動学により対応する関節位置に変換され、モータに出力してロボットの動作を制御する。ポイントツーポイントの移動軌跡について、ロボット制御システムは、関節空間において軌跡計画を行い、軌跡は補間モジュールを経た後にジョイント位置を取得し、逆運動学により変換する必要がなく、直接モータに出力してロボットの動作を制御する。
【０００４】
ロボットは関節空間においてポイントツーポイント（Ｐｏｉｎｔ  ｔｏ  Ｐｏｉｎｔ）移動を行うが、これはＰＴＰ移動とも呼ばれ、それが関節に対して直接計画するため、逆運動学を必要とせず、したがって、ロボットが迅速に位置決めし、かつ移動経路への要求がない場合に広く適用される。例えば、ロボットが教示プロセス中に、迅速に特定の目標位置に到達する必要があり、常に使用される操作はＰＴＰ移動である。したがって、ロボット制御システムにおける関節空間の軌跡計画方法は、ロボットの移動効率の高さを直接決定する。
【０００５】
ロボットがＰＴＰ移動を行うときに、スムーズな軌跡かつ安定した移動を保証するために、ロボットの各軸の移動時間は厳密に一致する必要があり、すなわち、ＰＴＰ移動プロセス中に、ロボットの各軸が同時に起動し、同時に停止する。各軸が設定された移動パラメータの物理量が異なるため、各軸が目標位置に移動するのに必要な最小時間も異なる。したがって、ロボットがＰＴＰ移動を行うときに、合理的な軌跡計画方法を採用する必要があり、各軸が同時に開始点から目標点に到達できるようにする。産業用ロボットの制御では、より少ない計算量でＰＴＰ移動の軌跡計画を完了する必要があり、それにより、ロボット制御システムがリアルタイム制御への要求を満たす。
【０００６】
ロボットのＰＴＰ移動を実現するために、従来技術における方法は、まず各軸の移動をいずれもその対応する移動パラメータの物理量に従って軌跡計画を行い、各軸の移動時間を得て、これらの時間を比較して最大時間を選択し、続いて該最大時間を基準にし、各軸に対してこの最大時間を満たす軌跡計画をそれぞれ行う。Ｓ型軌跡計画を例にし、従来技術における方法は、まず各軸をそれぞれの要求の速度、加速度、ジャークおよび変位に従って計画し、各軸の移動時間を得て、これらの時間中の最大のものを選択し、続いて該最大時間により各軸に対してこの最大時間を満たすＳ型軌跡計画をそれぞれ行う。上記方法について、１つの同期ＰＴＰ移動を計画し、ロボットの各軸は、最大時間を指定する計画、および移動時間を指定する計画を１回行う必要がある。ｎ個の軸を備えるロボットに対して、上記方法を用いて１回のＰＴＰ移動を行うと、少なくとも２ｎ回の軌跡計画の計算プロセスを行う必要がある。例えば、ユニバーサル６関節ロボットは６個の軸を備え、上記方法を用いて１回のＰＴＰ移動を行うと、少なくとも１２回の軌跡計画の計算を行う必要があり、ＳＣＡＲＡロボットは４個の軸を備え、上記方法を用いて１回のＰＴＰ移動を行うと、少なくとも８回の軌跡計画の計算を行う必要がある。ロボットは一般的には複数の軸を備え、上記方法を用いて１回のＰＴＰ移動を行うと複数回の軌跡計画を行う必要があり、計算量は非常に多く、ロボット制御のリアルタイム計画プロセスにおいて、１つの制御サイクル内に軌道点の生成を完了できず、リアルタイム制御の要求を満たすことができない可能性がある。
【０００７】
特許文献１「ロボットにおける同期ＰＴＰ移動を実現するための方法および装置」は、ロボットにおける同期ポイントツーポイントＰＴＰ移動を実現するための方法および装置を開示する。該出願に、ｎ個の軸を備えるロボットに対して、まずロボットにおける各軸が予め設定された動的特性物理量の最大値条件に基づいて、ｎ軸ロボットにおける移動時間が最大の軸を基準軸にし、続いて基準軸の実際の最大加速度に基づいて、基準軸に対して速度計画を行い、最後に変位比に応じてロボットにおける残りの軸の速度計画を決定する。該出願における方法を用いると、より少ない計算量で同期ＰＴＰ移動の計画を完了することができる。しかし、このような方法は、基準軸を選択するときの移動時間に対する計算、および基準軸を決定した後の実際の加速度およびジャークへの計算のプロセスにおいて、同等の等速移動の計算式を採用しているが、実際の移動においていずれも加減速プロセスがあり、したがって、該出願における方法が選択する移動時間は必ずしもＰＴＰ移動の最適時間ではなく、より長い時間がかかって１回のＰＴＰ移動を完了する可能性があり、実際の加工中のロボットの移動効率に影響を及ぼす可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】中国特許出願第２０１２１０５０７５９２．７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明が解決しようとする技術的課題は、従来技術におけるロボットのＰＴＰ移動の軌跡計画のときに、計算量が多く、計画された軌跡移動時間がより長いという課題に対して、本発明は、ロボット関節空間におけるポイントツーポイント移動の軌跡計画方法を提案し、ロボット制御システムにおいて各軸が予め設定された移動パラメータの物理量の制約条件およびロボットのＰＴＰ移動のときに開始点から目標点までの変位に基づいて、関節空間の軌跡計画を行う。本発明における方法の計算量が少なく、ロボット制御中のリアルタイム要求を満たし、同時に、本発明の方法を用いてロボットのＰＴＰ移動に対して軌跡計画を行い、ロボットが最適な時間でスムーズに移動することができ、ロボット動作のときの移動効率を効果的に保証し、ロボットの実際の作業タスク中の移動ビートを大幅に向上させる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のロボット関節空間におけるポイントツーポイント移動の軌跡計画方法は、以下のステップ１〜６を含むことを特徴とするロボット関節空間におけるポイントツーポイント移動の軌跡計画方法である。
【００１１】
ステップ１：ロボットのタイプに基づいて軸の数を決定し、ｎ軸を備えるロボットに対して、ロボットの各軸をベクトルとしてｎ次元空間（ｎ≧２）を構築し、ｎ次元空間に１つの一般化仮想軸を定義し、前記一般化仮想軸は、ｎ次元空間におけるベクトルであって、ロボットのＰＴＰ移動の開始点および目標点により決定され、その属性は、ロボットのｎ個の軸間のベクトル関係を記述する。
【００１２】
ステップ２：ロボットのＰＴＰ移動の開始点および目標点に基づいてロボットの各軸の変位を決定し、それぞれＳ１、Ｓ２〜Ｓｎとする。一般化仮想軸の対応する移動変位Ｓｕｎｉｔｅを計算し、一般化仮想軸とロボットの各軸の変位との間の関係は、数式１の通りである。
【数１】
2019517929.tif 000003
【００１３】
ステップ３：予め設定されたロボットの各軸の移動パラメータの物理量の制約条件に基づいて、一般化仮想軸の対応する移動パラメータの物理量を計算する。このタイプのパラメータはロボットの移動能力を記述し、ロボット移動プロセスにシステムが許容する最大速度、最大加速度および最大ジャークなどのパラメータを含む。
ロボットの各軸が予め設定された最大速度をＶｅｌ＿ｍａｘ（ｉ）とし、ここで、ｉはロボットの軸番号を示す、１、２〜ｎとする。一般化仮想軸の対応する最大速度Ｖｅｌ＿ｕｎｉｔｅを数式２により計算し、
【数２】
2019517929.tif 000004
一般化仮想軸の他のパラメータの計算は、上記一般化仮想軸の速度の計算方法と一致する。
ロボットの各軸が予め設定された最大加速度をＡｃｃ＿ｍａｘ（ｉ）とし、一般化仮想軸の対応する最大加速度Ａｃｃ＿ｕｎｉｔｅを数式３により計算し、
【数３】
2019517929.tif 000005
ロボットの各軸が予め設定された最大ジャークをＪｅｒｋ＿ｍａｘ（ｉ）とし、一般化仮想軸の対応する最大ジャークＪｅｒｋ＿ｕｎｉｔｅを数式４により計算する。
【数４】
2019517929.tif 000006
【００１４】
ステップ４：ロボットのＰＴＰ移動の開始点および目標点に基づいてロボットのｎ個の軸間のベクトル関係を決定し、ｎ次元空間投影法を用いて、一般化仮想軸の運動パラメータの物理量に対して逆投影検証を行い、各軸が予め設定された運動パラメータの物理量の制約条件を満たすかどうかを判定する。具体的に言えば、現在のＰＴＰ移動に基づいてベクトル関係を決定し、一般化仮想軸の運動パラメータの物理量の、ｎ次元空間における各次元での投影を計算し、ある次元での投影が、該軸が予め設定された移動パラメータの物理量を満たすことができない場合、パラメータの制約条件に基づいて一般化仮想軸の対応する実際の移動パラメータの物理量を新たに計算する。全ての軸が予め設定された移動パラメータの物理量を満たすことができる場合、一般化仮想軸の実際の移動パラメータの物理量を得る。速度に対して、現在のＰＴＰ移動により決定されたベクトル関係に基づいて、全ての軸が速度制約条件を満たすまで、Ｖｅｌ＿ｕｎｉｔｅの、ｎ次元空間における各次元での投影を検証し、このときの一般化仮想軸の最大速度をＶｅｌ＿ｕｎｉｔｅ′とする。加速度に対して、現在のＰＴＰ移動により決定されたベクトル関係に基づいて、全ての軸が加速度制約条件を満たすまで、Ａｃｃ＿ｕｎｉｔｅの、ｎ次元空間における各次元での投影を検証し、このときの一般化仮想軸の最大速度をＡｃｃ＿ｕｎｉｔｅ′とする。ジャークに対して、現在のＰＴＰ移動により決定されたベクトル関係に基づいて、全ての軸がジャーク制約条件を満たすまで、Ｊｅｒｋ＿ｕｎｉｔｅのｎ次元空間における各次元での投影を検証し、この時の一般化仮想軸の最大ジャークをＪｅｒｋ＿ｕｎｉｔｅ′とする。ロボットが異なるＰＴＰ軌跡を教示するときは、対応するＰＴＰ移動により決定されたベクトル関係が異なり、検証後に得られた一般化仮想軸の実際の移動パラメータの物理量も異なる。
【００１５】
ステップ５：検証により得られた一般化仮想軸の実際の移動パラメータの物理量に基づいて、ロボット制御システム中の移動計画モジュールによって一般化仮想軸の移動変位を計画する。ロボット制御システム中の移動計画方法は、Ｓ型軌跡計画方法または５回多項式軌跡計画方法などを採用することができる。
【００１６】
ステップ６：一般化仮想軸の軌跡計画を完了した後、ロボットのＰＴＰ移動により決定された各軸間のベクトル関係に基づいて、ｎ次元空間投影方法を用いて正投影を行い、一般化仮想軸の移動曲線の、ｎ次元空間における各次元での分量を得るが、これは、すなわちロボットの各軸の運動曲線であり、曲線は各軸の予め設定された制約条件を満たす。
【００１７】
ロボットの各軸の移動軌跡計画を完了した後、ロボット制御システム中の補間モジュールによって各軸の対応する補間位置を得て、ロボットは補間指令を実施してＰＴＰ移動を完了する。
【００１８】
ロボットの各軸の移動曲線が一般化仮想軸の移動軌跡により投影しれ得られるため、各軸の運動曲線の変化傾向は、一般化仮想軸の運動曲線の傾向と一致する。一般化仮想軸が加速または減速移動を行うとき、各軸で分解された曲線も加速または減速移動プロセスであり、一般化仮想軸が等速移動を行うとき、各軸で分解された曲線も等速移動プロセスである。ロボットの各軸の移動曲線の変化傾向はいずれも一致し、ロボットの移動軌跡をスムーズになり、システム応力に衝撃がないようにすることができる。同時に、投影後のロボットの各軸の軌跡計画曲線はいずれもその予め設定された移動パラメータの物理量の制約条件を満たし、かつ各軸はその軌跡計画曲線に従って移動するとき、全ての軸はいずれも同時に起動し、同時に停止することができる。一般化仮想軸の軌跡計画のときに使用されるｎ次元空間投影法の逆投影検証は、ロボットのＰＴＰ移動の実行時間を最適にさせ、移動プロセス中に少なくとも１つの軸がその最大実行能力に達し、ロボットの移動効率を効果的に保証する。
【００１９】
本発明におけるロボットのポイントツーポイント移動の軌跡計画方法は、ロボットのＰＴＰ移動のときに各軸の同期移動の適用要件を満たすことができる。基準軸を選択するときに各軸を単独で軌跡計画を行うことを回避し、ロボットのＰＴＰ移動中の軌跡計画の回数を低減する。従来の方法に比べ、本発明における方法の計算量が少なく、制御システム中の実現可能性が強く、ロボット制御システム中のリアルタイム要求を満たす。本発明における方法は、一般化仮想軸に対して軌跡計画を行い、かつｎ次元空間投影法を採用して各軸の移動パラメータを検証し、計画された各軸の移動曲線の変化傾向を一致させ、各軸の加減速プロセスを他の軸の加減速プロセスと同期させ、ロボットの複数軸の複合移動プロセスに、システム全体の応力に衝撃がなく、突然変異がなく、ロボットの移動軌跡がスムーズであり、移動部品への損傷が低い。本発明の方法を採用すると、ロボットはＰＴＰ移動のときに計画された軌跡は、各軸が予め設定された移動パラメータの物理量の制約条件を超えないだけでなく、同時にパラメータ許容範囲内で可能な限り全ての軸が最大移動能力に達するようにし、本発明の軌跡計画方法は、ロボットが最適時間で移動させ、ロボット動作のときの移動効率を効果的に保証し、ロボットが実際の作業タスク中の移動ビートを大幅に向上することができる。本発明の提供するロボット関節空間におけるポイントツーポイント移動の軌跡計画方法は、リアルタイム性が高く、移動曲線が柔らかく、制御時間が最適であり、アルゴリズムの実行効果が高く、産業用ロボットのフィールドアプリケーションに適している。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は本発明における方法の制御フロー図である。
【図２】図２は本発明における方法の空間投影の速度検証概略図である。ここで、Ｉは、検証前の最大速度Ｖｅｌ＿ｕｎｉｔｅであり、ＩＩは、検証した仮想軸の最大速度Ｖｅｌ＿ｕｎｉｔｅ′であり、ａは、１軸が予め設定された最大速度Ｖｅｌ＿ｍａｘ（１）であり、ｂは、１軸が予め設定された最大速度Ｖｅｌ＿ｍａｘ（２）であり、ｃは、ｎ軸が予め設定された最大速度Ｖｅｌ＿ｍａｘ（ｎ）である。
【図３】図３は本発明における方法のロボットのポイントツーポイント移動の変位曲線概略図である。
【図４】図４は本発明における方法のロボットのポイントツーポイント移動の速度曲線概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の目的、技術的解決手段および利点をより明確にするために、以下は、図面および具体的な実施例を参照し、本発明をさらに詳細に説明する。
【００２２】
以下はＳＣＡＲＡロボットを例にし、本発明における方法の具体的な実現方法を説明する。
【００２３】
ＳＣＡＲＡ（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  Ｃｏｍｐｌｉａｎｃｅ  Ａｓｓｅｍｂｌｙ  Ｒｏｂｏｔ  Ａｒｍ）は、円筒座標型の産業用ロボットである。ＳＣＡＲＡロボットは、４個の軸を含み、このうちの３個の軸は回転軸であり、その軸線は互いに平行であり、平面内で位置決めおよび配向するために用いられ、別の軸は移動軸であり、末端部材が平面に垂直な移動を完了するために用いられる。
【００２４】
実際の作業プロセスにおいて、ＳＣＡＲＡロボットの各軸の最大速度をそれぞれ１００度／ｓ、１００度／ｓ、１００ｍｍ／ｓ、１００度／ｓと設定し、各軸の最大加速度をそれぞれ１０００度／（ｓ＊ｓ）、１０００度／（ｓ＊ｓ）、１０００ｍｍ／（ｓ＊ｓ）、１０００度／（ｓ＊ｓ）と設定し、各軸の最大ジャークをそれぞれ２０００度／（ｓ＊ｓ＊ｓ）、２０００度／（ｓ＊ｓ＊ｓ）、２０００ｍｍ／（ｓ＊ｓ＊ｓ）、２０００度／（ｓ＊ｓ＊ｓ）と設定することができる。
【００２５】
ＳＣＡＲＡロボットを用いて教示作業を行い、今回のＰＴＰ移動の開始点をＰ１と設定し、対応する各軸の位置を（０，０，０，０）と設定し、ＰＴＰ移動の目標点をＰ２と設定し、対応する各軸の位置を（１２．０６，−６０．６６０５，３５．５７２１，９９．３０４８）と設定し、ここで、１、２、４軸の位置の単位は度であり、３軸の位置の単位はｍｍである。
【００２６】
本発明の前記方法により、まずロボットのタイプに基づいてｎ次元空間を構築し、この空間に１つの一般化仮想軸を定義し、該一般化仮想軸はｎ次元空間中のベクトルであり、ロボットのＰＴＰ移動の開始点および目標点により決定され、その属性はＳＣＡＲＡロボットのｎ個の軸間のベクトル関係を記述する。ＳＣＡＲＡロボットに対して、ｎを４とする。
【００２７】
ＳＣＡＲＡロボットのＰＴＰ移動の開始点および目標点によりロボットの各軸の変位を決定し、それぞれＳ１、Ｓ２〜Ｓ４とする。一般化仮想軸の対応する移動変位Ｓｕｎｉｔｅを計算し、一般化仮想軸とロボットの各軸の変位との間の関係は、数式５の通りである。
【数５】
2019517929.tif 000007
【００２８】
予め設定されたＳＣＡＲＡロボットの各軸の移動パラメータの物理量の制約条件に基づいて、一般化仮想軸の対応する移動パラメータの物理量を計算する。一般化仮想軸の対応する最大速度をＶｅｌ＿ｕｎｉｔｅとし、一般化仮想軸の対応する最大加速度をＡｃｃ＿ｕｎｉｔｅとし、一般化仮想軸の対応する最大ジャークをＪｅｒｋ＿ｕｎｉｔｅとする。
【００２９】
ＳＣＡＲＡロボットのＰＴＰ移動により決定された４個の軸間のベクトル関係に基づいて、ｎ次元空間投影法を用いて一般化仮想軸の運動パラメータの物理量に対して逆投影検証を行い、各軸が予め設定された制約条件を満たすかどうかを判定する。速度に対して、一般化仮想軸の速度Ｖｅｌ＿ｕｎｉｔｅがある次元での投影が該軸の最大速度を超える場合、全ての軸が予め設定された制約条件を満たすことができるまで、一般化仮想軸の速度を新たに計算し、これまでに一般化仮想軸の実際の速度Ｖｅｌ＿ｕｎｉｔｅ′を得る。
【００３０】
一般化仮想軸の加速度およびジャークへの検証方法は、一般化仮想軸の速度の検証方法と一致し、検証後に制約条件を満たす実際の加速度Ａｃｃ＿ｕｎｉｔｅ′および実際のジャークＪｅｒｋ＿ｕｎｉｔｅ′を得る。加速度に対して、一般化仮想軸の加速度Ａｃｃ＿ｕｎｉｔｅがある次元での投影が該軸の最大加速度を超える場合、全ての軸が予め設定された制約条件を満たすことができるまで、一般化仮想軸の加速度を新たに計算し、これまでに一般化仮想軸の実際の加速度Ａｃｃ＿ｕｎｉｔｅ′を得る。ジャークに対して、一般化仮想軸の加速度Ｊｅｒｋ＿ｕｎｉｔｅがある次元での投影が該軸の最大ジャークを超える場合、全ての軸が予め設定された制約条件を満たすことができるまで、一般化仮想軸のジャークを新たに計算し、これまでに一般化仮想軸の実際のジャークＪｅｒｋ＿ｕｎｉｔｅ′を得る。
【００３１】
検証により得られた一般化仮想軸の実際の移動パラメータの物理量に基づいて、ロボット制御システム中の軌跡計画モジュールによって一般化仮想軸の移動変位を計画し、Ｓ型軌跡計画を採用することができ、計画のときの速度、加速度およびジャークをそれぞれＶｅｌ＿ｕｎｉｔｅ′、Ａｃｃ＿ｕｎｉｔｅ′およびＪｅｒｋ＿ｕｎｉｔｅ′とする。
【００３２】
一般化仮想軸の軌跡計画が完了した後、ＳＣＡＲＡロボットのＰＴＰ移動により決定された各軸間のベクトル関係に基づいて、ｎ次元空間投影法を用いて正投影を行い、一般化仮想軸の移動曲線が各次元での分量を得るが、これは、すなわちＳＣＡＲＡロボットの各軸の移動曲線である。
【００３３】
ロボットの各軸の移動曲線の計画が完了した後、ロボット制御システム中の補間モジュールによって、各制御サイクルで各軸の対応する補間位置を得て、それをパルス指令に変換してモータに出力し、ＳＣＡＲＡロボットは補間指令を実施し、開始点Ｐ１から目標点Ｐ２へのＰＴＰ移動を完了する。
【００３４】
上記方式により、ロボット制御システムは、ポイントツーポイント移動の軌跡計画を実現し、補間モジュールは計画された軌跡に従って補間し、ロボット移動プロセスへの高精度制御を達成する。本発明の採用する方法は、ロボットが関節空間における移動曲線を合理的かつ効果的に計画することができ、移動曲線がスムーズであり、制御時間が最適であり、アルゴリズムのリアルタイム性が高く、動作効率が高く、ロボット制御システムの要求を満たすことができ、産業用ロボットのフィールドアプリケーションに適している。
【００３５】
以上の説明は、本発明の一実施形態に過ぎず、本発明の範囲を限定するものではなく、本発明の明細書および図面の内容を用いて行われる同等の構造または同等のプロセス変換、または他の関連する技術分野に直接または間接に適用されることは、いずれも同様に本発明の保護範囲に含まれる。
【図１】
2019517929.tif 000012
【図２】
2019517929.tif 000013
【図３】
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【図４】
2019517929.tif 000015
【国際調査報告】
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2019517929.tif 000017
2019517929.tif 000018
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