(57)【要約】【課題】運動輪郭における好ましくない不測の速度逆転を除去することを採用する方法及びシステムを提供する。【解決手段】開始速度、開始加速度、速度制限、加速度制限、減速度制限、加速度ジャーク制限、及び減速度ジャーク制限は速度輪郭のためにプログラムされる。運動輪郭に関連した速度逆転を回避するのに必要とされる臨界ジャーク値は計算される。臨界ジャーク値はプログラムされた減速ジャーク制限と比較される。臨界ジャーク値のより大きいものとプログラムされた減速度ジャーク制限とは運動輪郭に用いるために計算された最大減速度ジャーク制限として設定される。この方法において、計算された最大減速度ジャーク制限は臨海ジャークより低くならないしかつ好ましくない速度逆転は除去される。【選択図】図１
2008199883.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
運動輪郭のための開始速度、開始加速度、速度制限、加速度制限、減速度制限、加速度ジャーク制限、及び減速度ジャーク制限をプログラムするステップと、
運動輪郭に関連する速度逆転を回避するのに必要な臨界ジャーク値を計算するステップと、
臨界ジャーク値とプログラムされた減速度ジャーク制限とを比較するステップと、
運動輪郭に使用するために臨界ジャーク値のより大きなものとプログラムされた減速度ジャーク制限を計算された最大減速度ジャーク制限として運動輪郭に使用するためにセットするステップと、
を含む運動輪郭内の好ましくない速度逆転を除去する方法。
【請求項２】
開始速度値を開始加速度値が結果を得る回数乗算するステップと、
前記結果をゼロと比較するステップと、
前記結果がゼロよりも大きい時に臨界ジャーク値をゼロに設定するステップと、
前記結果がゼロよりも大きくない時に臨界ジャーク値を２で割算された開始速度値の絶対値により割算された開始加速度値の２乗に設定するステップと、
を更に含む臨界ジャーク値を計算する請求項１に記載の方法。
【請求項３】
位置、速度、加速度、及び開始速度に基づく補間を介して運動輪郭内の任意の点におけるジャーク、開始加速度、速度制限、加速度制限、減速度制限、加速度ジャーク制限、減速度ジャーク制限、及び計算された最大減速度ジャーク制限を計算するステップと、
を更に含む請求項１に記載の方法。
【請求項４】
速度がゼロに等しい時に臨界ジャーク値が計算された最大減速度ジャーク制限として設定されないステップ、
を含む請求項３に記載の方法。
【請求項５】
プログラムされた減速ジャーク制限が臨界ジャーク制限に等しい最小の増分偏差により修正されている請求項１に記載の方法。
【請求項６】
運動輪郭はＳ―曲線速度輪郭の１つでありかつＳ―曲線加速度輪郭である請求項１に記載の方法。
【請求項７】
負荷と、
少なくとも１つの位置、速度、加速度、及びユーザからのジャークを受領して負荷の運動を制御する運動輪郭を発生する運動制御器と、
運動制御器からのコマンドを受領してモータを回転させるのに必要な電流を発生する駆動部と、
駆動部から電気エネルギーを受領しそれを機械的エネルギーに変換して負荷を所望の位置に動かすトルクを発生するモータと、
運動輪郭に関連した速度逆転を回避するのに必要とする臨海ジャーク値を計算する臨界ジャーク計算器と、
少なくともユーザにより一部入力されたパラメータ及び／又は運動輪郭に関して速度逆転を阻止するために臨界ジャーク計算器から受領された情報に基づいて駆動部に出力する制御値を決定する運動立案者と、
を含み、運動輪郭に関連した速度逆転を阻止するシステム。
【請求項８】
モータの位置を検出して、その結果を制御器に報告する位置フィードバック装置と、
負荷にモータを結合して負荷の運動を助長する機械的装置と、
を更に含む請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
ユーザインターフェースがユーザに負荷の運動輪郭のために開始速度、開始加速度、速度制限、加速度制限、減速度制限、加速度ジャーク制限、及び減速度ジャーク制限をプログラムすることを許容する、ことを更に含む請求項７に記載のシステム。
【請求項１０】
運動立案者が運動輪郭を通して連続的に位置、速度、加速度、及びジャークを監視し、速度がゼロに等しくなった時に臨界ジャーク値を最大減速度ジャーク制限に設定しない請求項７に記載のシステム。
【請求項１１】
運動立案者が臨界ジャーク値とプログラムされた減速度ジャーク制限とを比較し臨界ジャーク値の大きいものを設定し、及びプログラムされた減速度ジャーク制限を計算された最大減速度ジャーク制限として運動輪郭に関して使用するために設定する請求項９に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は運動制御システムに関するものである。１つの実施例において、運動制御システムの速度、加速度及びジャークは修正することができる。望ましくない不測の速度逆転を除去するためにシステムのジャークパラメータを制御する特別の応用が見いだされている。しかしながら、この特別の実施例は同様の他の応用にもまた適用される。
【背景技術】
【０００２】
運動制御システムはシステム内の動作を制御するのに採用されている。運動制御システムは一般に運動制御器、駆動部、モータ、１つあるいは多くの機械的要素及び位置フィードバック装置を備えている。ソフトウェアの適用で目標位置と動作制御輪郭の指示を採用することができる。動作制御器は所望の目標位置と動作輪郭を得ることによりシステムの知能で動作してモータが追従する軌道を創作する。駆動手段は制御器からの指令を受けてモータを駆動あるいは回転させるのに必要な電流を発生する。モータは電気エネルギーをメカニカルエネルギーに転換して所望の目標位置に動作するのに必要なトルクを発生する。モータはリニアスライド、ロボットアームあるいはアクチュエータの如き機構にトルクを供給するように指示される。位置フィードバック装置は動作制御応用（例えばステップモータ）には必要とされないが、他の機器（例えばサーボモータ）には採用される。フィードバック装置は、通常、直交エンコ−ダ、モータ位置のセンサ、制御器に対しての結果の報告に使用され、それによって動作制御器のループを閉じる。
【０００３】
モータ制御器は夫々指示された動作軌道を計算し、更にかくして計算された軌道を利用して適切なトルクコマンドを決定してモータ駆動装置に送り与えかつ実際に動作を惹起する。動作軌道は動作制御器ボードに描画され、コマンド信号出力として駆動部に与えられその結果モータが輪郭に従って動作する。代表的な動作制御器はプログラムされたパラメータ値に基づいて動作輪郭軌道成分を計算する。動作制御器は所望の目標位置を用い、３つの最初の動作成分（加速度、一定の速度及び減速度）に消費される多くの時間を決定するためにシステムに与えられた最大の目標速度、及び加速度を使用する。
【０００４】
モータを酷使することなく円滑な高速運動を達成するために、制御器は最適な結果を成就するように駆動器を賢明に動作させる指導をする必要がある。これは必要とされる加速及び原則輪郭を制限する明確化された速度輪郭を使用することによって達成される。２つの本質的に相違する２つの輪郭が共通に採用されており、１つは台形輪郭であり、もう１つはＳ―曲線輪郭である。台形輪郭は目標速度に到達するまで速度がリニア形態で変化する。台形輪郭は典型的に運動の比較的短い期間に終結する。減速時には速度は０速度に到達するまで速度がリニア形成で減少する。グラフ的速度対時間は結果として台形プロットに終結する。技術的な進歩はより複雑化された制御器で加速／減速の修正をユーザに許容し、種々の運動パラメータに対して個人的な解決を与える。この方法で、台形動作輪郭はスキップ段階あるいは失速することなくより高い速度を得るのに採用される。
【０００５】
台形速度輪郭は大部分の応用に対して充分であるが、かかる輪郭はあるシステムの場合に台形輪郭のコーナに配置された際に妨害を惹起する。これらの妨害は設定時間を拡大する小さな振動として実現される。この現象を直感的に応用する要求がなされ、修正された輪郭として加速及び減速期間の間Ｓ―曲線輪郭が用いられるようになった。このＳ―曲線輪郭によって運動制御システムにより制御される装置に最小の振動を得ることが実現された。このＳ―曲線輪郭は完成させるのにより多くの時間を必要とされるが、始動時に、終了時におけるジャーク応答、及び過度時点は除去される。ジャークは加速が最大速度で減速が最大速度である過度期点において発見されている。
【０００６】
Ｓ―曲線加速度及び減速度は与えられた運動の速度輪郭の形状を参照している。Ｓ―曲線加速度を輪郭を用いることなしに加速度、速度及び位置の荷重を与えられた際に、モータは即座にゼロから指定された加速度に移行するように試みる。モータがこれを実行した際に、モータは台形速度輪郭を創造する。モータが停止する用意ができている時に、モータは再びゼロ加速度から加速して負の加速度に至り、出来るだけ速くゼロ速度になって次いで突然に停止する。これらの不意の発信及び停止により台形輪郭の鋭いコーナが創作される。この鋭いコーナは極めて高度なジャークに変換される。ジャークは加速度の派生物であって、加速度の急激な変化を参照している。
【０００７】
速度指令の変更のための円滑な制御は加速度及び減速度制御を用いている。計算上、加速度は位置の第２の派生物かあるいは速度の第１の派生物と考えられる。モータは１つの位置からもう１つの位置に荷重の運動を促進するために採用されている。モータが休息している時にモータ輪郭の開始はモータから新しい速度を要求する。モータ速度のこのような即座の要求は多大のエネルギーの転換あるいは“ジャーク”を必要とする。ジャークは加速度の変化が発生した時にのみ発生し、しかも加速度の派生物として算術上で定義される。リニアな加速度が傾斜路のように見えるために、ジャーク輪郭は運動の加速度部分の開始時と終了時に衝撃を与える。Ｓ―曲線加速度はジャークをソフトにする手段として供給される。加速度率は初めは低く指示され、次いで最大速度に増加され、続いて目標の速度に到達するまで再び減少させられる。このようなレッスンによりエネルギーが負荷に転換される。この形式の輪郭を描く２つの大きな応用は負荷（しかし良く締結されていない）の上の物体の推移を制御すること及び高慣性の負荷に配設されるオーバシュートを阻止することである。
【０００８】
Ｓ―曲線輪郭の下方は与えられた加速度時間に対してより高度なピーク加速度が要求され、リニア加速度輪郭に比較された時にしばしばより大型のモータ（高いトルク）が必要となる。しかして、Ｓ―曲線速度輪郭が設定時間が増加するためにより円滑な運動を提供する。結局、より低いスループットが結果として残る。しかるに、Ｓ―曲線輪郭は高速時に必要なトルクを削減し、ピーク電力の必要性が減少する。
【０００９】
従来、初期速度、初期加速度、最大速度、加速度及び減速度のための値を有する運動制御システムをユーザがプログラムしていた。対応する最大及び最小ジャーク値は内部で計算され、各運動輪郭を通して運動計画者により採用される。一度運動輪郭が開始されると、ユーザはジャーク値の効果が厳密に観察に基づいた証拠に起因したシステムにあることを目撃する。これらの値に対する変更は使用されている核運動輪郭に対する正確なジャークパラメータと見積もることにより実行される。
【００１０】
若干の運動制御システムは前段階の運動が終了する前に運動パラメータ（例えば速度及び加速度制限）の変更を許容している。若しＳ―曲線速度輪郭が選択されていれば、パラメータはしばしば好ましくない速度輪郭に変化する。かかる輪郭は典型的に速度逆転として参照され、終端位置のオーバシュート、あるいは速度失速となる。ユーザの視点からこれらの行動はジャーク速度の限界の故に修正される。ただ問題は経験のあるユーザであっても、パラメータの変更が安全であるかそうでないかを決定するのは困難であることが見いだされる。必要な所のものは、運動立案者の修正であり、（１）上記に記述された望ましくない速度の逆転、の除去と、（２）全ての他の場合における過去の調和を維持すること、及び（３）運動立案者の干渉なしにもっと直観的な制御をする、ことである。
【００１１】
［詳細な説明］
本発明の１つの特徴は、運動輪郭における速度の逆転を除去するように採用された方法である。開始速度、開始加速度、速度制限、加速度制限、減速度制限、加速度ジャーク制限、及び減速ジャーク制限は運動輪郭のためにプログラムされている。臨界のジャーク値はプログラムされた減速度ジャークリミットと比較される。臨界のジャーク値、もっと大きい値及びプログラムされた減速度ジャークリミットは運動輪郭を使用するための計算された最大減速度ジャーク制限としてセットされている。
【００１２】
本発明の他の特徴は、運動輪郭に関連して負荷を含むシステムにおいて速度の逆転を阻止することにある。運動制御器はユーザから少なくとも１つの位置、速度、加速度、及びジャークを受領して、負荷の運動を制御する運動輪郭を発生する。駆動部は運動制御器からコマンドを受領し、モータを回転するに必要な電流を発生する。モータは駆動部から電気エネルギーを受領して回転し、機械的エネルギーに変換し、所望の位置に負荷を動かすトルクを発生する。危急（臨界）ジャーク計算器は運動輪郭に関連して速度の逆転を回避するのに必要な臨界ジャーク値を計算する。運動立案者は運動輪郭に関する速度逆転を阻止するために少なくとも一部にユーザが介入したパラメータを及び／又は臨界ジャーク計算器から得られた情報に基づいて駆動部に対する出力とするかのいずれかの制御値を決定する。
【００１３】
本発明の更に他の特徴は、速度逆転を阻止するＳ―曲線速度輪郭のための最大減速度ジャーク値を計算するのに利用される方法である。値は開始速度のために設定され、開始加速度、プログラムされた減速度ジャーク制限、プログラムされた加速度ジャーク制限、プログラムされた減速度制限、プログラムされた加速度制限、及びプログラムされた速度制限、である。開始速度値及び開始加速度値は計算され及び開始速度及び開始加速度はゼロより大きいか否かの決定がなされる。臨界のジャーク値は若し結果がゼロより大きい時にはゼロに等しく設定され、若し結果がゼロより大きくない時には開始速度の絶対値で割り算された開始加速度の２乗にし、更に２で割算された値に等しく設定される。この臨界のジャーク値はプログラムされた減速度ジャーク制限と比較される。計算された最大減速度ジャーク値は若しプログラムされた減速度ジャーク制限が臨界ジャーク値よりも小さい時には臨界ジャーク値に等しく設定され、若しプログラムされた減速度ジャーク制限が臨界ジャーク値よりも大きい時にはプログラムされた減速度ジャーク値に等しく設定される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
次に本発明をその良好な実施例について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１５】
望ましくない速度の逆転は典型的に軸が減速している時に減速度ジャーク制限が減少していることにより惹起される。代表的な実施例において、運動立案者アルゴリズムは好ましくない速度逆転を阻止するように修正されている。このアルゴリズムは次のように動作する。１）速度輪郭は好ましくない速度逆転の出現のために分析される。２）若し好ましくない逆転が見いだされた際には減速度ジャークが増加してその結果逆転は除去される。３）速度逆転の危険が除去される（例えば加速度は正方向にある時）とすぐに減速度ジャークの元の値が速度輪郭の部分に保存される。上記ステップは速度輪郭の変化を最小にする減速度ジャークの最小に必要な偏差を使用している。この方法において、修正された速度輪郭はゼロに減速されているが、逆転あるいはオーバシュートは生じない。
【００１６】
図１は本発明に係る方法論を示した図である。説明の簡単化のために、方法論は動作の連続として描画及び記述されている。本発明は図示された動作により限定されるものではなく及び／又は例えば種々の順序で起る動作及び／又は同時に起る動作により限定されるものでもなく、ここに現れない、ここに記述されていない動作によって限定されるものでもないことは理解されかつ認識される。更に、すべての記述された動作ではないが、本発明に従って方法論を実行する必要がある。加うるに、この分野における通常の知識を有するものであれば方法論は状態の線図あるいはイベントを通して相互に関係づけられた一連の状態として表わされることを理解されるかあるいは認識される。
【００１７】
図１は運動制御輪郭における好ましくない速度逆転を除去するための方法論１００を図示している。周知の如く、運動制御輪郭は速度輪郭を含み、加速度輪郭及びジャーク輪郭である。方法論１００は特別の運動輪郭を採用している。しかしながら、この方法論は任意の数の運動輪郭に対して実行できることが認識される。ステップ１０２において、開始速度の値、開始加速度の値、速度制限の値、加速度制限の値、及び減速度制限の値はプログラムされている。このような値は特別の機械的システムにおける種々の、固有の拘束に依存している。例えば、運動の開始点から終了点までの距離、モータ速度、最大モータトルク出力等である。加うるに、応用タイプは同様に１つまたはもっと多くのパラメータのプログラムされた値に影響を与える。例えば、ガラス製ボトル等の壊れやすい材料を含む応用にはスムーズな運動が最大速度を制限し、運動輪郭に加速度値が採用される。
【００１８】
ステップ１０４において、加速度ジャーク制限及び減速度ジャーク制限がプログラムされている。手動でプログラムされる加速度ジャーク制限及び減速度ジャーク制限は、例えば、意図しない速度逆転の如き運動輪郭に関して固有の問題を惹起する。かかる速度逆転を除去するために、ステップ１０６において、臨界のジャーク値が計算される。臨界のジャーク値は速度逆転を回避するのに必要な最小のジャーク値である。臨界のジャーク値はアルゴリズムを使用することにより計算することができ、第１に運動制御システム内の正の加速か否かの決定がなされる。若し開始速度及び開始加速度がゼロより大きい時には、加速度は正である。若しそうであれば、臨界ジャーク値はゼロに等しくなる。しかしながら、若し加速度が正でなければ、臨界ジャーク値は２で割算された開始速度の値の絶対値により割算された開始加速度値の２乗に等しくなる。
【００１９】
ステップ１０８において、臨界ジャーク値はステップ１０４でプログラムされた減速ジャーク値と比較される。若し臨界のジャーク値がプログラムされた減速ジャーク値よりも大きくない時には、ステップ１１０において、プログラムされた原則ジャーク値が採用される。しかしながら、若し臨界ジャーク値がプログラムされた減速ジャーク値よりも大きい時には、ステップ１１２で臨界ジャーク値は減速ジャーク値より低い制限値として使用される。多くの場合において、このより低い制限値は運動輪郭を実行する運動立案者によって採用されている。この方法において、運動輪郭内の速度逆転は除去される。
【００２０】
図２は負荷の運動を制御するシステム２００を示している。運動制御器２０２はモータ２０６に結合されている駆動部２０４に対して出力制御信号を供給する。モータ２０６は転じて機械的成分２１０を介して動く負荷２０８に結合されている。１つの例において、負荷２０８はロボットの手であり、機械的成分２１０はロボットの腕である。位置フィードバック装置２１２は負荷２０８の位置をモータし、周期的に運動制御器２０２に対する負荷の位置と通信する。ユーザインターフェース２１４はユーザに対して負荷２０８の動きに関する１つまたはもっと多くのパラメータに手動で介入することを許容する。ユーザインターフェース２１４は例えば、コンピュータ、セルフォン、パーソナルデータアシスタントあるいはプログラム可能なロジックコントローラ等により構成することができる。
【００２１】
運動制御器２０２は更に駆動部２０４に出力する値を制御するのを決定する運動立案者２１６を含んでいる。運動立案者は運動制御器２０２を介してユーザインターフェースから所望の運動値を受領する。加うるに、運動立案者は臨界ジャーク計算器２１８から情報を受領し、駆動部２０４に出力する適宜の値を決定する。１つの例として、ユーザインターフェース２１４を介して入力される値は１つあるいはもっと多くの構成要素の変更あるいは生涯を惹起する。安全な機構を供給するために、運動立案者２１６は（ユーザが入力した値の代わりに）臨界ジャーク計算器により供給された値を採用し、１つあるいはより多くのシステム２００の成分の予想される損害あるいは障害を軽減する。代案としてあるいは加うるに、運動立案者２１６は負荷２０８の望ましい運動を与えるために適宜の出力値を選択しかつ利用するために１つあるいはより多くのアルゴリズム、ルックアップテーブル等を利用することができる。
【００２２】
ユーザインターフェース２１４は、ユーザに構築すること、編集すること、ストアを作ること等、１つあるいはより多くの種々のもの及びそれらに関する１つあるいはそれ以上の処理をすることを許容する実質上任意の装置であり得る。１つの例として、ユーザインターフェースは特別のソフトウェアパッケージを利用して、複数のオプションを提供し、ユーザに対して１つあるいはより多くの特別の運動を定義しかつ実行することを許容している。ユーザインターフェース２１４はシステムの運動に関連した複数のパラメータに関する複数の視野を提供することができる。１つの局面において、ユーザは開始速度、開始加速度、速度制限、加速度制限、減速度制限、加速度ジャーク制限、及び減速度ジャーク制限のための値を指示することができる。加速度ジャーク制限及び減速度ジャーク制限は、若しかかる値がしきい値の特別の設定以外のものであった場合には運動制御システム２００内の１つあるいはより多くの成分に対して損害を惹起する。
【００２３】
従来、ユーザは速度輪郭を最適化するために（間接的にあるいは直接的に）ジャーク値を修正していた。このジャークの設定は高い負の開始減速度及び低い減速度ジャークの結合は加速度輪郭において意図しない速度逆転を惹起するために開始速度及び加速度に関して不適当である。図２に示されている如く、運動制御システム２００は減速ジャーク値が計算されかつ少なくとも速度逆転の危険がなくなるまで利用される、かかる有害な効果を採用することができる。
【００２４】
運動制御システム２００は加速度ジャーク制限及び減速度ジャーク制限を修正することをユーザに許容している。かかる値はここではプログラムされた加速度ジャーク制限及びプログラムされた減速度ジャーク制限として参照される。この方法で、運動立案者は運動輪郭の位置、速度、加速度及びジャークの正確な制御を許容する多くの粒状の様式の中で運動を制御することができる。ユーザにそのようなジャーク値を修正することを許容しても、従来の運動制御システム上に明らかな利益を持っており、運動制御システム２００内に適正でないジャークの有害な結果（例えば速度逆転）を軽減する１つまたはより多くの臨界ジャーク値とユーザが入力したジャーク値とを比較する必要がある。臨界のジャーク計算器２１８は、かかる有害な結果を回避するために１つあるいはより多くの運動制御パラメータのセットの臨界ジャーク値を決定するために採用することができる。
【００２５】
一例において、負荷２０８の速度逆転を回避するために最小ジャーク値（例えば臨界ジャーク値）を決定する臨界ジャーク計算器２１８によって、アルゴリズムが使用されている。最初に運動制御システム２００内に正の加速度が存在するか否かについての決定がなされる。１つの手がかりとして、若し開始速度及び開始加速度の結果がゼロよりも大きい場合には、その時には加速度は正である。若しそうであるならば、臨界ジャーク値はゼロに等しい。しかしながら、若し加速度が正でなければ、臨界ジャーク値は２で割算された開始速度の値の絶対値により割算された開始加速度値の２乗に等しくなる。
【００２６】
次に、計算された最大減速度ジャークとして使用されるのはどんな値のものかについての決定がなされる。一度臨界ジャーク値が計算されると、それはプログラムされた減速度ジャーク制限と比較される。若しプログラムされた減速度ジャーク制限が臨界ジャーク値より小さい時には、計算された最大減速度ジャーク値は臨界ジャーク値と等しく設定される。若しプログラムされた減速度ジャーク制限が臨界ジャーク値よりも大きい時には、計算された最大減速度ジャーク値はプログラムされた減速度ジャーク制限に等しく設定される。このような方法において、臨界ジャークは計算された減速度ジャーク値の低い制限として機能する。
【００２７】
最後に、計算された減速度ジャーク値は運動立案者２１６に利用される。１つの手がかりにおいて、計算された最大減速度ジャークは全加速度輪郭の減速度ジャークとして利用される。もう１つの手がかりにおいて、計算された最大減速度ジャークは加速度輪郭の頭部分の減速度ジャークとして利用される。例えば、計算された減速度ジャーク値は正の加速度値が最初に到達するまで利用される。この動作は図３に描画されている。
【００２８】
図３は時間に対して運動輪郭の加速度を示す図であり、Ｘ軸の下は負であり、Ｘ軸の上は正である、加速度輪郭の部分３０２は加速度がＸ軸と交差する点３０４に到達するまで負の値を持つ。加速度輪郭３０６の残りの部分は時間の経過に従って種々の値を有する。この実施例の１つの局面において、臨界ジャーク値は点３０４迄採用される。この方法において、運動に関連する速度逆転は回避される。
【００２９】
図４は運動制御システム２００のための１つあるいはそれ以上の臨界ジャーク値を計算する臨界ジャーク計算器２１８により採用されるアルゴリズムのブロック構成４００を示している。この臨界ジャーク値は運動制御システム２００への有害な結果を阻止するために運動立案者２１６によって採用されている。１つの手がかりとして、このアルゴリズムは運動立案者２１６により採用されている計算された最大減速ジャーク値を決定するために採用される。初めは、値は開始速度４０２、開始加速度４０４、プログラムされた減速度ジャーク制限４０６、プログラムされた加速度ジャーク制限４０８、プログラムされた減速度制限４１０、プログラムされた加速度制限４１２、及びプログラムされた速度制限４１４のために設定された。１つの局面において、これらの値はユーザインターフェース２１４を介して入力される。
【００３０】
４１６において、開始速度と開始加速度の比が計算される。４１８において、開始加速度と開始速度の比がゼロより大きいか否かが決定され、加速度が正（例えば、加速度が速度と同じ符号を有する）であることを指示する。若しそうであるならば、臨界ジャーク値はゼロに等しくなる。しかしながら、加速度と速度の比が正でない（例えば加速度が速度と同じ符号を持っていない）ならば、開始速度で割算された開始加速度値の２乗は４２０で計算される。４２２において、４２０で計算された結果の絶対値が決定される。４２４において、臨界ジャーク値は４２２で計算された絶対値を割算することにより決定される。
【００３１】
次に、計算された最大減速度ジャークとしてどのような値を利用するかについての決定がなされる。一度臨界ジャーク値が計算されると、それはプログラムされた減速度ジャーク制限と４２６で比較される。若しプログラムされた減速度ジャーク制限が臨界ジャーク値よりも小さいときには、計算された最大減速度ジャーク値は臨界ジャーク値に等しく設定される。若しプログラムされた減速度ジャーク制限が臨界ジャーク値よりも大きいときには、計算された最大減速度ジャーク値はプログラムされた減速度ジャーク制限と等しく設定される。この方法において、臨界ジャークは計算された減速度ジャーク値に対して低い制限として機能する。適切に計算された最大減速度ジャーク制限は臨界ジャーク計算器２１８により運動立案者２１６に対して出力される。
【００３２】
図５及び図６は運動立案者２１６により創作された２つの速度輪郭５００及び６００を図示したものである。結果として、開始速度、開始加速度、速度制限、減速度制限、減速度ジャーク制限、及び加速度ジャーク制限のためのプログラムされた各値が示される。図５は臨界ジャーク計算器２１８より受領された臨界ジャーク値が採用されていない時の結果としての速度輪郭５００を示している。この方法において、加速度ジャーク制限及び減速度ジャーク制限はユーザにより入力された如く追従される。点５０２は開始速度（及び開始加速度）である。時間の経過と共に速度は輪郭５００の成分５０４に示される如く負の値に進行する。このような負性の速度は速度、加速度、ジャーク及びそれらの関連した制限及び両立しない値をプログラムすることにより惹起される。１つの例において、これは軸が減速している時に減速ジャーク制限値が減少することによって惹起される。
【００３３】
輪郭６００は運動立案者２１６により創作された修正された速度輪郭を示しており、図示の如く負性速度値は除去されている。点６０２は特別の速度輪郭のための開始速度（及び開始加速度）を示している。前述した如く、アルゴリズムは臨界ジャーク計算器２１８により決定される如き臨界ジャーク値よりも小さくないような最大減側ジャークの値を制限することにより速度逆転を除去するように採用されている。成分６０４に示されている如く、臨界ジャーク値の代わりに使用される（プログラムされた減速ジャーク値）。それがプログラムされた減速ジャーク値よりも大きい限り、この値の代用は加速度値がゼロあるいは正になるまで（例えば、速度逆転のリスクが解消された時）採用される。成分６０６に示される如く、一度加速度値がゼロあるいは正になると、プログラムされたあるいは計算された減速ジャーク制限のいずれかが採用される。
【００３４】
この方法において、運動制御システムはユーザが加速度及び減速度ジャーク制限をプログラムするのを安全に許容することができる。このような軽い安全な測定は運動制御システム内の設備に対する損害を防止するのに必要なことである。このような方法において、運動制御システム２００は臨界ジャーク値と比較してプログラムされた減速度ジャーク制限値を動作させる。そのような値は変化する速度及び変化する運動輪郭内の加速度の視界の中にモニタされ、そのために臨界ジャーク値は必要な時にのみ実行される。１つの例において、臨界ジャーク値は正の加速度が到達するかあるいは続いて速度値がゼロに等しくなるまで採用されるのみである。
【００３５】
以上本発明の典型的な実施例は良好な実施例を参照して説明されてきた。前述された詳細な説明を読み、かつ理解される如く、本発明については種々の修正及び変更が想起されることは明らかである。ここで示された実施例は本発明による典型的な実施例であり、本発明はそのような修正及び変更のすべてを含むように構成することができ、本願特許請求の範囲に含まれる範囲内である限りそれらはすべて本発明の精神及び範囲内に包含されるものである。    
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の代表的な実施例に従って運動制御輪郭の好ましくない速度逆転を除去する方法を示す図である。
【図２】本発明の代表的な実施例に従って負荷の運動制御をするシステムの図である。
【図３】本発明の代表的な実施例においてＳ―曲線速度輪郭に対応する時間に対する加速度輪郭を示す図である。
【図４】本発明の代表的な実施例に従って運動制御システムのための１つあるいはより多くの臨界ジャーク値を計算するアルゴリズムのブロック構成図である。
【図５】本発明の代表的な実施例に従って運動立案者によって創作された速度輪郭を示す図である。
【図６】本発明の代表的な実施例に従って、運動立案者によって創作された速度輪郭を示す図である。
【符号の説明】
【００３７】
２００…運動制御システム
２０２…運動制御器
２０４…駆動部
２０６…モータ
２０８…負荷
２１０…機械的成分
２１２…位置フィードバック装置
２１４…ユーザインターフェース
２１６…運動立案者
２１８…臨界ジャーク計算器
３０６…加速度輪郭
４０２…開始速度
４０４…開始加速度
４０６…プログラムされた減速度ジャーク制限
４０８…プログラムされた加速度ジャーク制限
４１０…プログラムされた減速度制限
４１２…プログラムされた加速度制限
４１４…プログラムされた速度制限
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【外国語明細書】
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