(57)【要約】【課題】回生エネルギーの発生自体を抑制しつつ、外力やロボットの状態変化に対して強い動作を行なわせることができる駆動方法を提供する。【解決手段】目標位置に向かって可動部を移動させる際に、駆動力を動力発生部に発生させることにより、可動部を目標位置に向けて加速を行なわせる加速工程のステップＳ１０４と、一定速にするよりも動力発生部における発生力の小さい制御を行なう予備減速工程のステップＳ１０５と、目標位置に向かう方向とは逆方向の駆動力を発生させて可動部を減速させ目標位置に停止させる減速停止工程のステップＳ１０６を行なわせる。この際に予備減速工程のステップＳ１０５の一部において予備減速推移演算工程Ｓ１０２で演算した指令速度を基にした速度制御を行なう。【選択図】図３
2012185604.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体部と、前記本体部に対して移動可能に構成されたな可動部と、前記可動部を移動させるための動力を発生する動力発生部と、前記動力発生部を制御する制御部とを備えるロボット駆動方法であって、
所定の目標位置に向かう方向の駆動力を前記動力発生部に発生させて、前記可動部を目標位置に向けて加速させる加速工程と、
前記目標位置に向かう方向とは逆方向の駆動力を前記動力発生部に発生させて、前記可動部を減速させて、前記可動部を前記目標位置に停止させる減速停止工程と、
前記減速停止工程の前に行われ、前記可動部を一定の速度に維持するよりも小さい前記動力にて移動する予備減速の制御を行う予備減速工程と、
前記予備減速工程における位置及び速度の推移を基に前記予備減速工程の予備減速指令速度を演算する予備減速推移演算工程と、を有し、
前記予備減速工程の少なくとも一部では、前記予備減速指令速度を基に速度制御を行なうことを特徴とするロボット駆動方法。
【請求項２】
請求項１に記載のロボット駆動方法であって、
前記加速工程から前記減速停止工程の各工程において速度制御を行なっていない際には位置制御を行なうことを特徴とするロボット駆動方法。
【請求項３】
請求項２に記載のロボット駆動方法であって、
前記予備減速指令速度と前記可動部の速度とが等しくなる時から、前記予備減速指令速度を基に速度制御を行なうことを特徴とするロボット駆動方法。
【請求項４】
請求項２または３に記載のロボット駆動方法であって、
前記予備減速推移演算工程では前記予備減速工程から前記減速停止工程に移行する仮の切替時刻を算出し、前記予備減速工程から前記減速停止工程に移行する際には前記切替時刻に所定の遅延時間を加えた時刻に移行することを特徴とするロボット駆動方法。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載のロボット駆動方法であって、
前記目標位置に向かう方向の駆動力を前記動力発生部に発生させて、前記可動部を前記目標位置に向けて一定速で動作させる定速工程と、前記定速工程における位置及び速度の推移を基に前記定速工程の定速指令速度を演算する定速推移演算工程とを、さらに備えたことを特徴とするロボット駆動方法。
【請求項６】
本体部と、前記本体部に対して移動可能に構成されたな可動部と、前記可動部を移動させるための動力を発生する動力発生部と、前記動力発生部を制御する制御部とを備えるロボットであって、
前記制御部は、所定の目標位置に向かう方向の駆動力を前記動力発生部に発生させて、前記可動部を目標位置に向けて加速を行う際に、位置及び速度の推移を基に加速指令速度を演算する加速推移演算部と、
前記目標位置に向かう方向とは逆方向の駆動力を前記動力発生部に発生させて、前記可動部を減速させて、前記可動部を前記目標位置に停止させる際の、位置及び速度の推移を基に減速停止の指令速度を演算する減速推移演算部と、
前記可動部を一定の速度に維持するよりも小さい前記動力にて前記可動部を移動する予備減速の制御を行う際の指令速度である予備減速指令速度を位置及び速度の推移を基に演算する予備減速推移演算部と、を有し、
予備減速をする際の少なくとも一部で前記予備減速指令速度を用いて速度制御を行なう速度制御演算部を備えることを特徴とするロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボット駆動方法及びロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年のロボット技術の進歩により、工業製品の製造現場では、多くのロボットが導入されている。例えば、工業製品の組み立てラインでは、ラインに沿って複数台のロボットが設置され、ライン上を流れる製造中の製品に対して、ロボットが自動で各種の部品を組み付けることで、生産効率を向上させることが広く行われている。あるいは、このようなロボットが組み付ける部品をラインサイドまで搬送する際にも、ロボットを用いて部品を搬送することで、工場全体としての生産効率を向上させることも広く行われている。
【０００３】
ロボットを導入すれば、操作者を危険な作業から開放することが可能となり、あるいは、ロボットは全く同じ動作を繰り返すことができるので作業精度が向上する等、多くの利点が得られるが、時間あたりの作業量の増加に伴って生産性の向上が可能となることも大きな利点として挙げられる。もっとも、ロボットの導入時には多額の初期費用が必要となる。そこで、この初期費用を回収するためにも、ロボットにはできるだけ高い生産性が望まれる。そして、生産性を向上させるためには、ロボットの動作速度をできるだけ高くする必要がある。このため、ロボットアーム等の可動部分を目標位置まで移動させる際には、可動部分をできるだけ短時間で最高速度まで加速した後に最高速度で定速移動させ、目標位置の手前に達したら最高速度から急減速して目標位置に停止させる制御が行われることが通常である（たとえば、特許文献１）。
【０００４】
ここで、ロボットの可動部分（たとえばロボットアーム等）はかなりの重量を有することが通常であるため、最高速度で移動している状態から停止させる際には、大きな運動エネルギーが放出される。そして、放出される運動エネルギーの大きさは、ロボットの生産性を向上させるために可動部分の移動速度を高くすればするほど大きくなる。従って、この運動エネルギーを熱として捨ててしまったのでは、生産性を向上させるためにロボットの動作速度を高くしても、それに伴ってロボットを動作させるためのエネルギーが増加することになって、十分に生産性を向上させることが困難となる。尚、ロボットアーム等の可動部分を停止させる際に放出されるエネルギーは、回生エネルギーと呼ばれることがある。そこで、ロボットアーム等の可動部分を停止させる際に発生する回生エネルギーを電気エネルギーとして回収するようにした技術も提案されている（特許文献２、特許文献３等）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−３１１７１３号公報
【特許文献２】特許第３６５５０５６号公報
【特許文献３】特開２００７−１５９２１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、提案されている従来の技術では、回生エネルギーを電気エネルギーとして回収することで、ロボットを動作させるためのエネルギーが増加することは抑制可能であるものの、回生エネルギーを回収するための特別な回路や制御が必要となるため、ロボットが高価となる。このため、ロボットの初期費用が増加し、増加した初期費用を回収するために、更なる生産性の向上が必要になるという問題がある。
【０００７】
この発明は、従来の技術が有する上述した課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、発生した回生エネルギーを回収するのではなく、回生エネルギーの発生自体を抑制することによって、ロボットを動作させるためのエネルギーも含めたロボット全体としての生産性を向上させることが可能な技術が求められている。
【０００８】
この要求を実現する方法として、動作中にモーターにトルクを与えない制御が考えられる。このとき、制御を行なえないため外力等の外乱に弱くなる。そこで回生エネルギーの発生自体を抑制しつつ、外力やロボットの状態変化に対して強い動作を行なわせることができる駆動方法が求められていた。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【００１０】
［適用例１］本適用例にかかるロボット駆動方法は、本体部と、前記本体部に対して移動可能に構成されたな可動部と、前記可動部を移動させるための動力を発生する動力発生部と、前記動力発生部を制御する制御部とを備えるロボット駆動方法であって、所定の目標位置に向かう方向の駆動力を前記動力発生部に発生させて、前記可動部を目標位置に向けて加速させる加速工程と、前記目標位置に向かう方向とは逆方向の駆動力を前記動力発生部に発生させて、前記可動部を減速させて、前記可動部を前記目標位置に停止させる減速停止工程と、前記減速停止工程の前に行われ、前記可動部を一定の速度に維持するよりも小さい前記動力にて移動する予備減速の制御を行う予備減速工程と、前記予備減速工程における位置及び速度の推移を基に前記予備減速工程の予備減速指令速度を演算する予備減速推移演算工程と、を有し、前記予備減速工程の少なくとも一部では、前記予備減速指令速度を基に速度制御を行なうことを特徴とする。
【００１１】
本適用例によれば、ロボットは本体部と、前記本体部に対して移動可能に構成されたな可動部と、前記可動部を移動させるための動力を発生する動力発生部と、前記動力発生部を制御する制御部とを備えている。そして、予備減速推移演算工程では予備減速工程における位置及び速度の推移を基に予備減速工程の予備減速指令速度を演算する。
【００１２】
次に、加速工程で所定の目標位置に向かう方向の駆動力を動力発生部に発生させることにより、可動部を目標位置に向けて加速を行なわせる。続いて、予備減速工程では可動部を一定の速度に維持するよりも小さい動力にて可動部を移動する予備減速の制御を行う。次に、減速停止工程で目標位置に向かう方向とは逆方向の駆動力を動力発生部に発生させて可動部を減速させることにより、可動部を目標位置に停止させる。
【００１３】
予備減速工程では、予備減速推移演算工程で演算した指令速度を基に速度制御を行なう。このため、予備減速工程においても予備減速指令速度と一致する速度移動の制御が行なわれる。このとき、可動部に外力が加わるときにも予備減速指令速度で移動するように制御する。従って、動力発生部に発生させるエネルギーを減らしつつ可動部への外力やロボットの状態変化に対して強い動作を行なわせることができる。
【００１４】
［適用例２］上記適用例に記載のロボット駆動方法は、前記加速工程から前記減速停止工程の各工程において速度制御を行なっていない際には位置制御を行なうことが好ましい。
【００１５】
本適用例によれば、加速工程、減速停止工程及び予備減速工程において速度制御を行なっていないときには位置制御を行なっている。これにより、加速工程から減速停止工程の各工程において速度制御を行なっていないときに位置の指令どおりに動作することになる。従って、目標位置に対して正確な位置決めが可能となる。
【００１６】
［適用例３］上記適用例に記載のロボット駆動方法は、前記予備減速指令速度と前記可動部の速度とが等しくなる時から、前記予備減速指令速度を基に速度制御を行なうことが好ましい。
【００１７】
本適用例によれば、予備減速推移演算工程において演算した予備減速指令速度と可動部の速度が一致した時点から、予備減速指令速度を基に速度制御を行なう。これにより位置制御から速度制御の切り替えを滑らかに行うことができる。
【００１８】
［適用例４］上記適用例に記載のロボット駆動方法は、前記予備減速推移演算工程では前記予備減速工程から前記減速停止工程に移行する仮の切替時刻を算出し、前記予備減速工程から前記減速停止工程に移行する際には前記切替時刻に所定の遅延時間を加えた時刻に移行することが好ましい。
【００１９】
本適用例によれば、予備減速推移演算工程では予備減速工程から減速停止工程に移行する仮の切替時刻を算出している。そして、予備減速工程から減速停止工程に移行する際には仮の切替時刻に所定の遅延時間を加えた時刻にて移行している。従って、仮の切替時刻より可動部の移動が遅延するときにも、遅延した時間に対応した時刻にて予備減速工程から減速停止工程に移行することができる。従って、可動部の移動が遅延するときにも、滑らかに切り替えることができる。
【００２０】
［適用例５］上記適用例に記載のロボット駆動方法は、前記目標位置に向かう方向の駆動力を前記動力発生部に発生させて、前記可動部を前記目標位置に向けて一定速で動作させる定速工程と、前記定速工程における位置及び速度の推移を基に前記定速工程の定速指令速度を演算する定速推移演算工程とをさらに備えてもよい。
【００２１】
本適用例によれば、所定の目標位置に向かう方向の駆動力を動力発生部に発生させることにより、可動部を目標位置に向けて一定速で動作させる定速工程をさらに備えている。これにより高速を維持して動作する時間が長くなる。従って、目標位置に到達するまでの時間を短縮することができる。
【００２２】
［適用例６］本適用例にかかるロボットは、本体部と、前記本体部に対して移動可能に構成された可動部と、前記可動部を移動させるための動力を発生する動力発生部と、前記動力発生部を制御する制御部とを備えるロボットであって、前記制御部は、所定の目標位置に向かう方向の駆動力を前記動力発生部に発生させて、前記可動部を目標位置に向けて加速を行う際に、位置及び速度の推移を基に加速指令速度を演算する加速推移演算部と、
前記目標位置に向かう方向とは逆方向の駆動力を前記動力発生部に発生させて、前記可動部を減速させて、前記可動部を前記目標位置に停止させる際の、位置及び速度の推移を基に減速停止の指令速度を演算する減速推移演算部と、前記可動部を一定の速度に維持するよりも小さい前記動力にて前記可動部を移動する予備減速の制御を行う際の指令速度である予備減速指令速度を位置及び速度の推移を基に演算する予備減速推移演算部と、を有し、予備減速をする際の少なくとも一部で前記予備減速指令速度を用いて速度制御を行なう速度制御演算部を備えることを特徴とする。
【００２３】
本適用例によれば、ロボットは、本体部と、本体部に対して移動可能に構成されたな可動部と、可動部を移動させるための動力を発生する動力発生部と、動力発生部を制御する制御部とを備えている。制御部は、加速推移演算部と予備減速推移演算部と減速推移演算部とを備えている。
【００２４】
加速推移演算部は、所定の目標位置に向かう方向の駆動力を動力発生部に発生させて、可動部を目標位置に向けて加速を行う際に、位置及び速度の推移を基に加速指令速度を演算する。減速推移演算部は、目標位置に向かう方向とは逆方向の駆動力を動力発生部に発生させて、可動部を減速させて、可動部を目標位置に停止させる際の、位置及び速度の推移を基に減速停止の指令速度を演算する。予備減速推移演算部は、可動部を一定の速度に維持するよりも小さい動力にて可動部を移動する予備減速の制御を行う際の指令速度である予備減速指令速度を位置及び速度の推移を基に演算する。
【００２５】
予備減速をする際の少なくとも一部で、制御部は予備減速指令速度を基に速度制御を行なうことができる。これにより、予備減速の制御を行うとき予備減速指令速度と一致する速度移動の制御が行なわれる。このとき、可動部に外力が加わるときにも予備減速指令速度で移動するように制御する。従って、動力発生部に発生させるエネルギーを減らしつつ可動部への外力やロボットの状態変化に対して強い動作を行なわせることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】実施形態１にかかりロボットの構成を示す概略構成図。
【図２】ロボットの動作範囲を示す模式上面図。
【図３】可動部の動作工程を示すフローチャート。
【図４】予備減速工程の速度制御を示すブロック図。
【図５】加速工程及び減速停止工程で行なっている位置制御を示すブロック図。
【図６】従来の制御方法における可動部の角速度の推移を示す図。
【図７】加速工程、予備減速工程、減速停止工程を行う方法における可動部の角速度の推移を示す図。
【図８】可動部を駆動するトルクの推移を示す図。
【図９】実施形態２にかかり可動部の動作工程を示すフローチャート。
【図１０】制御の切り替えタイミングを説明するための図。
【図１１】可動部を駆動するトルクの推移を示す図。
【図１２】変形例１にかかり可動部の動作工程を示すフローチャート。
【図１３】加速工程、定速工程、予備減速工程、減速停止工程を行う方法における可動部の角速度の推移を示す図。
【図１４】可動部を駆動するトルクの推移を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。尚、以下の各図においては、各部材を認識可能な程度の大きさにするため、各部材の尺度を実際とは異ならせしめている。
【００２８】
（実施形態１）
図１は、ロボットの構成を示す概略構成図である。図１に示すようにロボット１０は、本体部１１と可動部１２とを備えている。可動部１２は、本体部１１に対して回転移動が可能な態様で設けられており、本体部１１には可動部１２を回転させるための動力を発生させる動力発生部としてのモーター２０ａや制御部２０ｂ等を備える駆動部２０が内蔵されている。他にも、減速ギアやモーター２０ａの回転角度や回転速度を検出するセンサーが設置されている。
【００２９】
制御部２０ｂは、演算を行うＣＰＵやデータを記憶するＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ等の記憶部を備えている。そして、記憶部に記憶されたプログラムに従って動作することにより各種の機能を実現している。制御部２０ｂは機能を実現する演算部として、加速推移演算部、減速推移演算部、予備減速推移演算部、速度制御演算部を備えている。
【００３０】
加速推移演算部は、所定の目標位置に向かう方向の駆動力をモーター２０ａに発生させて、可動部１２を目標位置に向けて加速を行う際に、位置及び速度の推移を基に加速指令速度を演算する機能を備えている。減速推移演算部は、目標位置に向かう方向とは逆方向の駆動力をモーター２０ａに発生させて、可動部１２を減速させて、可動部１２を目標位置に停止させる際の、位置及び速度の推移を基に減速停止の指令速度を演算する機能を備えている。
【００３１】
予備減速推移演算部は、可動部１２を一定の速度に維持するよりも小さい動力にて可動部１２を移動する予備減速の制御を行う際の指令速度である予備減速指令速度を位置及び速度の推移を基に演算する機能を備えている。速度制御演算部は、加速指令速度、減速停止の指令速度、予備減速指令速度を用いて可動部１２の速度制御を行う機能を備えている。
【００３２】
図２は、ロボットの動作範囲を示す模式上面図である。図２に示すように可動部１２は同心円を描くように動作する。可動部１２が動作開始する場所を位置（Ａ）１２ａとし動作を終了する場所を位置（Ｂ）１２ｂとする。そして、本実施形態では可動部１２が位置（Ａ）１２ａから位置（Ｂ）１２ｂまで移動する例を用いて説明する。
【００３３】
図３は、可動部の動作工程を示すフローチャートである。図３において、ロボットの動作開始を行うステップＳ１００では、可動部１２は位置（Ａ）１２ａに位置している。加速推移演算工程のステップＳ１０１では、可動部１２を所定の目標位置１２ｂに向かうように加速を行なわせるための加速工程のステップＳ１０４における速度の推移である加速指令速度及び位置を演算する。予備減速推移演算工程のステップＳ１０２では、加速工程のステップＳ１０４で加速された可動部１２の速度を一定の速度に維持するよりも動力発生部であるモーターが発生する動力が小さくなるように、予備減速工程のステップＳ１０５における速度の推移である予備減速指令速度及び移動位置を演算する。減速推移演算工程のステップＳ１０３では、可動部１２を所定の目標位置１２ｂに止めるように減速を行なわせるための減速停止工程のステップＳ１０６における速度の推移である減速指令速度及び位置を演算する。
【００３４】
加速工程のステップＳ１０４では、加速推移演算工程のステップＳ１０１で演算された加速指令速度を基に制御部２０ｂは可動部１２を目標位置１２ｂに向けて加速を行なわせる。この際に加速工程のステップＳ１０４では制御部２０ｂは位置指令をもとにした位置制御を行う。予備減速工程のステップＳ１０５では、予備減速推移演算工程のステップＳ１０２で演算された予備減速指令速度を基に制御部２０ｂは可動部１２に予備減速を行なわせる。この際に、予備減速推移演算工程のステップＳ１０２で演算した予備減速指令速度を基に制御部２０ｂは速度制御を行なう。減速停止工程のステップＳ１０６では、減速推移演算工程のステップＳ１０３で演算された減速停止指令速度を基に可動部１２が目標位置１２ｂで停止するように制御部２０ｂは駆動部２０に減速移動を行なわせる。この際に減速停止工程のステップＳ１０６では制御部２０ｂは位置指令を基にした位置制御を行う。ロボットの動作終了のステップＳ１０７では可動部１２が位置（Ｂ）１２ｂに停止し、可動部１２の動作が終了する。
【００３５】
尚、加速工程のステップＳ１０４から減速停止工程のステップＳ１０６の各工程において速度制御を行なっていない際には位置制御を行なう。これにより、加速工程のステップＳ１０４から減速停止工程のステップＳ１０６の各工程において速度制御を行なっていないときに位置の指令どおりに動作することになる。従って、目標位置に対して正確な位置決めが可能となる。
【００３６】
図４は、予備減速工程の速度制御を示すブロック図である。図４に示すように、速度制御は指令角速度３７と現在のモーター２０ａの角速度３５の差を速度制御部３１に入力として与える。速度制御部３１では比例制御や積分制御等をおこないモーター２０ａのトルクを決定する。そこで決定されたトルクでモーター２０ａを駆動する、という制御を連続的に繰り返すことで指令角速度３７とモーター２０ａの角速度３５が一致するように制御を行なう。
【００３７】
図５は、加速工程及び減速停止工程で行なっている位置制御を示すブロック図である。図５に示すように、位置制御は指令角度３８と現在のモーター２０ａの角度３６の差を位置制御部３３に与える。位置制御部３３は比例制御や積分制御等を行い、指令角速度３７を算出し出力する。次に、指令角速度３７と現在のモーター２０ａの角速度３５の差を速度制御部３１に入力する。速度制御部３１では比例制御や積分制御等をおこないモーター２０ａのトルクを決定する。そこで決定されたトルクでモーター２０ａを駆動する、という制御を連続的に繰り返すことで指令角度３８とモーター２０ａの回転角度が一致するように制御を行なう。
【００３８】
予備減速の速度推移の指令ｖ（ｔ）は、可動部１２の慣性モーメントＪ及び粘性摩擦係数Ｄにより式（１）で表わされる時定数τを用いると、式（２）で表される速度を用いることができる。粘性摩擦係数Ｄは本体部１１と可動部１２との間で生じる粘性摩擦の係数である。ただし、ｖ0は予備減速工程のステップＳ１０５開始時の可動部１２の速度、ｔは予備減速工程のステップＳ１０５開始からの経過時間を示す。
【００３９】
【数１】
2012185604.tif 000003
【００４０】
【数２】
2012185604.tif 000004
【００４１】
図６は、従来の制御方法における可動部の角速度の推移を示す図である。図６に示すように、従来の方法では、予備減速工程のステップＳ１０５を行なっていない。そして、加速工程のステップＳ１０４の後に可動部１２を一定速度で動作させる定速工程のステップＳ１０８を行い、その後で減速停止工程のステップＳ１０６を行なっている。
【００４２】
図７は、加速工程、予備減速工程、減速停止工程を行う方法における可動部の角速度の推移を示す図である。図７に示すように、加速工程のステップＳ１０４では可動部１２の角速度が上昇している。そして、予備減速工程のステップＳ１０５では可動部１２の角速度が除々に減速している。次の、減速停止工程のステップＳ１０６では可動部１２が停止するまで減速している。
【００４３】
図８は、可動部を駆動するトルクの推移を示す図である。図８において、第１トルク推移線４１は、予備減速工程のステップＳ１０５を行なわず定速工程のステップＳ１０８を行ない、総ての工程で位置制御を行った場合のトルクの推移を示している。第２トルク推移線４２は、予備減速工程のステップＳ１０５を行い予備減速工程のステップＳ１０５では速度制御を行い、加速工程のステップＳ１０４と減速停止工程のステップＳ１０６では位置制御を行った際のトルクの推移を示している。
【００４４】
予備減速工程を行なった場合は制御の切り替え時に予備減速工程を行なわなかった場合よりもトルクが大きくなる場合があるが、総ての工程のトルクの絶対値の積算平均を見ると１５％ほど小さくなっている。また予備減速工程のステップＳ１０５を行なうことで、定速工程のステップＳ１０８で動作させた場合よりも動作時間は長くなる。しかしこのときの動作時間の遅れは全動作における２．３％と小さい。
【００４５】
以上のように、従来の制御の定速工程のＳ１０８では、一定速度を維持するために粘性摩擦に逆らうための駆動力を動力発生部で発生させ続ける必要があった。それに対して予備減速工程のＳ１０５では、粘性摩擦に逆らうための駆動力を少なくするように指令を予備減速推移演算工程のステップＳ１０２で生成してその指令を基に制御を行うことで、余分な駆動力の発生を抑えた低エネルギーでロボットを駆動できるため、ロボットを動作させるためのエネルギーも考慮した全体としての生産性を向上させることが可能となる。
【００４６】
また、変形例の１つとして、予備減速工程のステップＳ１０５の間で制御を一切行わずにモーター２０ａのトルクを０にしてしまい、可動部１２の慣性のみで動作させる方法が考えられる。しかし、本実施例では図示しなかったがロボットの可動部１２には、別の可動部が直列に配置されていることが多く、別の可動部が動いた際にその反力や慣性力を外力として受ける。このような外力を受けた場合には、トルクを０にする方法を用いた場合は可動部１２の角度が指令角度から動作が大きくずれてしまいロボットが予期せぬ動きをするという問題がある。本実施形態では予備減速工程のステップＳ１０５で速度制御を行うことで動作中の動きを指令角度に追従させている。従って、このような外力に対してもロバストな制御が行える。
【００４７】
上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（１）本実施形態によれば、予備減速工程のステップＳ１０５では、予備減速推移演算工程のステップＳ１０２で演算した予備減速指令速度を基に速度制御を行なっている。このため、予備減速工程のステップＳ１０５においても予備減速指令速度と一致する速度移動の制御が行なわれる。このとき、可動部１２に外力が加わるときにも予備減速指令速度で移動するように制御している。従って、駆動部２０に発生させるエネルギーを減らしつつ可動部１２への外力やロボット１０の状態変化に対して強い動作を行なわせることができる。つまり、回生エネルギーの発生自体を抑制しつつ、外力やロボット１０の状態変化に対して強い動作を行なわせることができる。
【００４８】
（２）本実施形態によれば、加速工程のステップＳ１０４、減速停止工程のステップＳ１０６及び予備減速工程のステップＳ１０５において速度制御を行なっていないときには位置制御を行なっている。これにより、加速工程のステップＳ１０４から減速停止工程のステップＳ１０６の各工程において速度制御を行なっていないときに位置の指令どおりに動作することになる。従って、目標位置に対して正確な位置決めが可能となる。
【００４９】
（実施形態２）
次に、本発明を具体化したロボット駆動方法の一実施形態について図９及び図１０を用いて説明する。本実施形態が実施形態１と異なるところは、移動速度を配慮して工程を切り替える点にある。尚、実施形態１と同じ点については説明を省略する。
【００５０】
図９は可動部の動作工程を示すフローチャートである。図１０は制御の切り替えタイミングを説明するための図である。本実施形態にかかるロボット駆動方法についてこれらの図を参照して説明をする。
【００５１】
図９において、ロボット動作開始のステップＳ１００では、可動部１２は位置（Ａ）１２ａに位置している。加速推移演算工程のステップＳ１０１では、可動部１２を所定の目標位置１２ｂに向かうように加速を行なわせるための加速工程のステップＳ１０４における位置及び速度の推移である加速指令を演算する。予備減速推移演算工程のステップＳ１０２では、加速工程のステップＳ１０４で加速された可動部１２の速度を一定の速度に維持するよりも動力発生部であるモーター２０ａにおける動力が小さくなるように、予備減速工程のステップＳ１０５における速度の推移である予備減速指令速度及び移動位置を演算する。減速推移演算工程のステップＳ１０３では、可動部１２を所定の目標位置１２ｂに止めるように減速を行なわせるための減速停止工程のステップＳ１０６に速度の推移である減速指令速度及び移動位置を演算する。
【００５２】
加速工程のステップＳ１０４では、加速推移演算工程のステップＳ１０１で演算された指令を基に可動部１２を目標位置１２ｂに向けて加速を行なわせる。この際に加速工程のステップＳ１０４では位置指令をもとにした位置制御のステップＳ１１０を行う。予備減速工程への切り替え判定のステップＳ１１２では加速推移演算工程のステップＳ１０１で演算された時系列に基づいた指令が総て位置制御のステップＳ１１０にて実施されたかを判定する。指令が総て実施された場合は予備減速工程のステップＳ１０５に移行し、指令が総て実施されていない場合は位置制御のステップＳ１１０を行う。
【００５３】
予備減速工程のステップＳ１０５では、予備減速推移演算工程のステップＳ１０２で演算された予備減速指令速度及び指令位置を基に可動部１２の予備減速を行なわせる。この際に、まずは予備減速推移演算工程のステップＳ１０２で演算した指令位置を基に位置制御のステップＳ１１０を行なう。
【００５４】
図１０において、指令速度推移線５０は加速推移演算工程のステップＳ１０１から減速推移演算工程のステップＳ１０３にて算出した指令速度の推移を示す。そして、速度推移線５１は可動部１２が移動する速度の推移を示す。速度制御への切り替え判定のステップＳ１１３では実際の速度推移線５１の速度と指令速度推移線５０の速度が一致するかを判定する。そして、図９に示すように、速度が一致する場合には（Ｙのとき）速度制御のステップＳ１１１を行い、一致しない場合には（Ｎのとき）位置制御のステップＳ１１０へ移行する。そして、速度推移線５１の速度と指令速度推移線５０の速度が一致するまでステップＳ１１０とステップＳ１１３とを行う。ステップＳ１１３から位置制御のステップＳ１１０に移行するときには、位置制御を継続して行う。このときには速度を急激に変化させることなく可動部１２の動作を制御する。
【００５５】
次に速度制御のステップＳ１１１を行っているときに減速停止工程への切り替えの判定のステップＳ１１４を行う。図１０に示すように、減速停止工程への切り替え判定のステップＳ１１４では、一度、予備減速推移演算工程のステップＳ１０２で演算した予備減速工程のステップＳ１０５の指令が終わる時刻を仮の切り替え時刻５２に設定する。そこから所定の遅延時間５３を加えた時刻を減速停止工程のステップＳ１０６への切り替え時刻に再設定する。そして、再設定した時刻になった時、切り替え時刻であると判断する。このときの遅延時間５３はステップＳ１０５における位置制御のステップＳ１１０の際の指令が実行されてから実速度がその指令と同じ速度になるまでの応答遅延時間５４と同じであることが望ましい。ステップＳ１１４において減速停止工程のステップＳ１０６へ切り替えると判断した場合は減速停止工程のステップＳ１０６へ移行し、切り替えないと判断した場合は速度制御のステップＳ１１１を継続する。
【００５６】
減速停止工程のステップＳ１０６では、減速推移演算工程のステップＳ１０３で演算された指令位置を基に可動部１２が目標位置１２ｂで停止するように減速を行なわせる。この際に減速停止工程のステップＳ１０６では位置指令を基にした位置制御を行う。動作終了判定のステップＳ１１５で動作が終了したと見なしたときは動作終了のステップＳ１０７に移行し、終了していない場合は位置制御のステップＳ１１０を続ける。ロボット駆動の動作終了のステップＳ１０７では可動部１２が位置（Ｂ）１２ｂに停止し、可動部１２の移動動作が終了する。
【００５７】
図１１は、可動部を駆動するトルクの推移を示す図である。図１１において、第１トルク推移線４１は予備減速工程のステップＳ１０５を行なわず定速工程のステップＳ１０８を行ない、総ての工程で位置制御を行った場合のトルクの推移を示す。第３トルク推移線４３は、加速工程のステップＳ１０４、予備減速工程のステップＳ１０５、減速停止工程のステップＳ１０６を行った場合のトルクの推移を示す。
【００５８】
第３トルク推移線４３では、予備減速推移演算工程のステップＳ１０２において演算した速度の指令値と可動部の速度が一致した時点から、予備減速推移演算工程で演算した指令速度を基に速度制御を行なっている。そして、予備減速工程から減速停止工程に移行する仮の切替時刻を算出し、予備減速工程から減速停止工程に移行する際には前記切替時刻に所定の遅延時間を加えた時刻に減速停止工程に移行する予備減速工程のステップＳ１０５を行っている。速度制御のステップＳ１１１を行なっていないときは位置制御のステップＳ１１０を行なう制御を行っている。
【００５９】
第１トルク推移線４１と第３トルク推移線４３との全工程のトルクの絶対値の積算平均を比べると第３トルク推移線４３の方が１５％ほど小さくなっている。また予備減速工程のステップＳ１０５を行なうとき定速工程のステップＳ１０８の方法で動作させた場合よりも動作時間は長くなる。しかし、第３トルク推移線４３における動作時間の遅れは全動作における２．３％と小さい。
【００６０】
上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（１）本実施形態によれば、従来の制御の定速工程のステップＳ１０８では、一定速度を維持するために粘性摩擦に逆らうための駆動力をモーター２０ａで発生させ続ける必要があった。それに対して予備減速工程のステップＳ１０５では、粘性摩擦に逆らうための駆動力を少なくするように予備減速指令速度を予備減速推移演算工程のステップＳ１０２で生成してその指令を基に制御を行っている。従って、余分な駆動力の発生を抑えた低エネルギーでロボット１０を駆動できるため、ロボット１０を動作させるためのエネルギーも考慮した全体としての生産性を向上させることが可能となる。
【００６１】
（２）本実施形態によれば、予備減速工程のステップＳ１０５においても可動部１２の動作を制御している。変形例の１つとして、予備減速工程のステップＳ１０５の間に制御を一切行わずにモーター２０ａのトルクを０にしてしまい、可動部１２の慣性のみで動作させる方法が考えられる。しかし、本実施形態では図示しなかったがロボット１０の可動部１２には、別の可動部が直列に配置されていることが多く、別の可動部が動いた際にその反力や慣性力を外力として受ける。このような外力を受けた場合には、トルクを０にする方法を用いた場合は指令から動作が大きくずれてしまいロボットが予期せぬ動きをするという問題がある。本実施形態では予備減速工程のステップＳ１０５で速度制御を行うことで動作中の可動部１２の動きを指令に追従させている。従って、このような外力に対してもロバストな制御が行うことができる。
【００６２】
（３）本実施形態によれば、予備減速推移演算工程のステップＳ１０２において演算した予備減速指令速度と可動部の速度が一致した時点から、予備減速指令速度を基に速度制御を行っている。また、予備減速工程から減速停止工程に移行する仮の切替時刻を算出し、予備減速工程から減速停止工程に移行する際には切替時刻に所定の遅延時間を加えた時刻を切替時刻に再設定している。そして、再設定した切替時刻にて減速停止工程に移行する予備減速工程のステップＳ１０５を行っている。これにより、位置精度良く可動部１２を停止させることができる。
【００６３】
速度制御への切り替え判定のステップＳ１１３から速度制御のＳ１１１に移行するときには、実際の速度推移線５１の速度と指令速度推移線５０の速度が一致するかを判定している。そして、速度が一致する場合には速度制御のステップＳ１１１に移行している。ステップＳ１１３からステップＳ１１１に移行するときには、速度を急激に変化させることなく可動部１２の動作を制御している。このステップでは速度を急激に変化させない為、制御切替時のロボットの振動を抑制できるため精度良く動作させることができる。さらにトルクの急激な変化がなくなったことによりモーター２０ａ等の駆動要素の損耗が少なくなる為、部品の長寿命化ができる。
【００６４】
以上述べたように、本実施形態にかかるロボット駆動方法によればそこで回生エネルギーの発生自体を抑制しつつ、外力やロボットの状態変化に対して強く、精度よく停止する動作を行なわせることができる。
【００６５】
尚、本発明は上述した実施形態に限定されず、上述した実施形態に種々の変更や改良等を加えることが可能である。変形例を以下に述べる。
【００６６】
（変形例１）
上記実施形態１及び実施形態２では、加速工程のステップＳ１０４と予備減速工程のステップＳ１０５と減速停止工程のステップＳ１０６を順に行なうものとして説明したが、この構成に限定するものではなく、途中に別の工程を設けても良い。以下、変形例１にかかるロボット駆動方法について説明する。尚、実施形態１及び実施形態２と同一の構成部位については、同一の番号を附し、重複する説明は省略する。
【００６７】
図１２は、可動部の動作工程を示すフローチャートである。図１３は、加速工程、定速工程、予備減速工程、減速停止工程を行う方法における可動部の角速度の推移を示す図である。変形例１では、可動部１２を一定の速度で移動させる定速工程のステップＳ１０８を加速工程のステップＳ１０４と予備減速工程のステップＳ１０５との間で行っている。そして、定速工程のステップＳ１０８における位置及び速度の推移である定速指令速度を演算する定速推移演算工程のステップＳ１０９を加速推移演算工程のステップＳ１０１と予備減速推移演算工程のステップＳ１０２の間で行っている。
【００６８】
図１４は、可動部を駆動するトルクの推移を示す図である。図１４において、第１トルク推移線４１は、加速工程のステップＳ１０４と定速工程のステップＳ１０８と減速停止工程のステップＳ１０６を行ない、総ての工程で位置制御を行った場合のトルクの推移を示す。第４トルク推移線４４は、加速工程のステップＳ１０４と定速工程のステップＳ１０８と予備減速工程のステップＳ１０５と減速停止工程のステップＳ１０６を行い、予備減速工程のステップＳ１０５の一部で速度制御を行ないそれ以外の部分で位置制御を行なった場合のトルクの推移を示す。
【００６９】
第１トルク推移線４１と第４トルク推移線４４との全工程のトルクの絶対値の積算平均を比べると予備減速工程のステップＳ１０５を行なった第４トルク推移線４４の方が９％ほど小さくなっている。また予備減速工程のステップＳ１０５を行なうことで、定速工程ステップＳ１０８で動作させた場合よりも動作時間は長くなっている。しかしこのときの動作時間の遅れは全動作における０．６％と小さい。
【００７０】
以上述べたように、本変形例にかかるロボット駆動方法によれば、可動部を目標位置に向けて一定速で動作させる定速工程をさらに備えている。これにより高速を維持して動作する時間が長くなる。従って、目標位置に到達するまでの時間を短縮することができる。その結果、動作時間の遅れを小さくすることができるため、回生エネルギーの発生を抑えつつ、動作時間への影響の少ない駆動を行なうことができる。
【符号の説明】
【００７１】
１０…ロボット、１１…本体部、１２…可動部、２０ａ…動力発生部としてのモーター、２０ｂ…制御部。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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