特許 6973436 制御装置、制御方法、およびプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6973436

(24)【登録日】2021年11月8日

(45)【発行日】2021年11月24日

(54)【発明の名称】制御装置、制御方法、およびプログラム

(51)【国際特許分類】

   B25J 9/10 20060101AFI20211111BHJP

   G05B 19/416 20060101ALI20211111BHJP

【ＦＩ】

   B25J9/10 A

   G05B19/416 Q

【請求項の数】10

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2019-53319(P2019-53319)

(22)【出願日】2019年3月20日

(65)【公開番号】特開2020-151815(P2020-151815A)

(43)【公開日】2020年9月24日

【審査請求日】2020年12月14日

(73)【特許権者】

【識別番号】000002945

【氏名又は名称】オムロン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100101454

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 卓二

(74)【代理人】

【識別番号】100122286

【弁理士】

【氏名又は名称】仲倉 幸典

(72)【発明者】

【氏名】小河原 徹

【審査官】 樋口 幸太郎

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００２−１９２４８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２７８１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２８８５１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２５Ｊ ９／１０

Ｇ０５Ｂ １９／４１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

マスタ装置とスレーブ装置とを同期させて制御する制御装置であって、
上記マスタ装置から上記スレーブ装置を離脱させる離脱動作と、上記マスタ装置に対する上記スレーブ装置の同期を終了させる同期終了動作とを並行して実行する同期終了モードを有し、
上記スレーブ装置の離脱動作の速度成分の経時変化を表す第１カーブを算出する第１カーブ算出部と、
上記第１カーブと上記スレーブ装置の同期速度とに基づいて、上記離脱動作の速度成分と上記同期終了動作の速度成分とを含む合成速度の経時変化を表す合成カーブを算出する合成カーブ算出部と、
上記合成カーブを与える合成加速度が予め定められた負の閾値を下回っているか否かを判定する加速度判定部と、
上記合成加速度が上記負の閾値を下回っているとき、上記合成加速度が上記負の閾値と同じになるか又は上回るように上記合成カーブを補正する合成カーブ補正部と、
上記第１カーブと上記補正された合成カーブとに基づいて、上記スレーブ装置の同期終了動作の速度成分の経時変化を表す第２カーブを算出する第２カーブ算出部と
を備えたことを特徴とする制御装置。

【請求項2】

請求項１に記載の制御装置において、
上記合成カーブ算出部は、
上記第１カーブにおいて上記離脱動作の速度成分がゼロから極大値まで増加する加速期間については、上記合成速度は上記離脱動作の速度成分と上記同期速度がなす速度成分とを合成した値をとり、
上記第１カーブにおいて上記離脱動作の速度成分が上記極大値からゼロまで減少する減速期間については、この減速期間の始期に、上記合成速度が極大値から減少し始め、かつ、上記減速期間の終期に、上記合成速度がゼロとなる態様で、
上記合成カーブを算出する
ことを特徴とする制御装置。

【請求項3】

請求項２に記載の制御装置において、
上記合成カーブ補正部は、上記合成カーブを与える上記合成加速度が上記負の閾値を下回っているとき、上記合成加速度が上記負の閾値と同じになるか又は上回るように、上記減速期間の終期に対して上記合成速度がゼロになる時刻を遅らせて、上記合成カーブを補正する
ことを特徴とする制御装置。

【請求項4】

マスタ装置とスレーブ装置とを同期させて制御する制御装置であって、
上記マスタ装置から上記スレーブ装置を離脱させる離脱動作と、上記マスタ装置に対する上記スレーブ装置の同期を終了させる同期終了動作とを並行して実行する同期終了モードを有し、
上記離脱動作の速度成分が極大値からゼロまで小さくなる減速期間を含んで、上記スレーブ装置の離脱動作の速度成分の経時変化を表す第１カーブを算出する第１カーブ算出部と、
上記同期終了動作の速度成分が上記スレーブ装置の同期速度からゼロまで小さくなる同期終了期間を含んで、上記スレーブ装置の同期終了動作の速度成分の経時変化を表す第２カーブを算出する第２カーブ算出部と、
上記第１カーブにおける上記離脱動作の速度成分を与える加速度成分と、上記第２カーブにおける上記同期終了動作の速度成分を与える加速度成分とに基づいて、合成加速度を算出する合成加速度算出部と、
上記合成加速度が予め定められた負の閾値を下回っているか否かを判定する加速度判定部と、
上記合成加速度が上記負の閾値を下回っているとき、上記減速期間と上記同期終了期間とをそれぞれ延長して、上記合成加速度が上記負の閾値と同じになるか又は上回るように補正する合成加速度補正部と、
上記延長された減速期間、上記延長された同期終了期間に基づいて、それぞれ上記第１カーブ、上記第２カーブを更新するカーブ更新部と
を備えたことを特徴とする制御装置。

【請求項5】

請求項４に記載の制御装置において、
上記第２カーブ算出部は、上記減速期間に対して上記同期終了期間が一致する態様で、上記第２カーブを算出することを特徴とする制御装置。

【請求項6】

請求項５に記載の制御装置において、
上記合成加速度補正部は、上記減速期間と上記同期終了期間とが一致する態様で、上記減速期間と上記同期終了期間の終期を延長する
ことを特徴とする制御装置。

【請求項7】

請求項１から６までのいずれか一つに記載の制御装置において、
上記第１カーブにおける上記離脱動作の速度成分が極大値からゼロまで小さくなる減速期間の始期、終期で、それぞれ上記離脱動作の速度成分を与える加速度成分がゼロであり、
上記第２カーブにおける上記同期終了動作の速度成分が上記スレーブ装置の同期速度からゼロまで小さくなる同期終了期間の始期、終期で、それぞれ上記同期終了動作の速度成分を与える加速度成分がゼロである
ことを特徴とする制御装置。

【請求項8】

マスタ装置とスレーブ装置とを同期させて制御する制御方法であって、
上記マスタ装置から上記スレーブ装置を離脱させる離脱動作と、上記マスタ装置に対する上記スレーブ装置の同期を終了させる同期終了動作とを並行して実行する同期終了モードを有し、
上記スレーブ装置の離脱動作の速度成分の経時変化を表す第１カーブを算出し、
上記第１カーブと上記スレーブ装置の同期速度とに基づいて、上記離脱動作の速度成分と上記同期終了動作の速度成分とを含む合成速度の経時変化を表す合成カーブを算出し、
上記合成カーブを与える合成加速度が予め定められた負の閾値を下回っているか否かを判定し、
上記合成加速度が上記負の閾値を下回っているとき、上記合成加速度が上記負の閾値と同じになるか又は上回るように上記合成カーブを補正し、
上記第１カーブと上記補正された合成カーブとに基づいて、上記スレーブ装置の同期終了動作の速度成分の経時変化を表す第２カーブを算出する
ことを特徴とする制御方法。

【請求項9】

マスタ装置とスレーブ装置とを同期させて制御する制御方法であって、
上記マスタ装置から上記スレーブ装置を離脱させる離脱動作と、上記マスタ装置に対する上記スレーブ装置の同期を終了させる同期終了動作とを並行して実行する同期終了モードを有し、
上記離脱動作の速度成分が極大値からゼロまで小さくなる減速期間を含んで、上記スレーブ装置の離脱動作の速度成分の経時変化を表す第１カーブを算出し、
上記同期終了動作の速度成分が上記スレーブ装置の同期速度からゼロまで小さくなる同期終了期間を含んで、上記スレーブ装置の同期終了動作の速度成分の経時変化を表す第２カーブを算出し、
上記第１カーブにおける上記離脱動作の速度成分を与える加速度成分と、上記第２カーブにおける上記同期終了動作の速度成分を与える加速度成分とに基づいて、合成加速度を算出し、
上記合成加速度が予め定められた負の閾値を下回っているか否かを判定し、
上記合成加速度が上記負の閾値を下回っているとき、上記合成加速度が上記負の閾値と同じになるか又は上回るように、上記減速期間と上記同期終了期間とをそれぞれ延長し、
上記延長された減速期間、上記延長された同期終了期間に基づいて、それぞれ上記第１カーブ、上記第２カーブを更新する
ことを特徴とする制御方法。

【請求項10】

請求項８または９に記載の制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は制御装置に関し、より詳しくは、マスタ装置とスレーブ装置とを同期させて制御する制御装置に関する。また、この発明は、そのような制御を行う制御方法およびプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、この種の制御装置としては、例えば次に掲げる非特許文献１に開示されているように、一定周期（例えば、０．５ｍｓｅｃ〜１ｍｓｅｃ程度の周期）で、マスタ装置の各軸（本明細書を通して「制御軸」を意味する。）への指令値（または各軸の測定された現在値）に基づいてスレーブ装置の各軸への指令値を演算によって求めて、マスタ装置とスレーブ装置とを同期させて制御する装置が開発されている。これにより、マスタ装置とスレーブ装置とを精度良く同期させることができる。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0003】

【非特許文献1】“NJ501-4 NJシリーズ NJ Robotics CPUユニット/特長 | オムロン制御機器”、［online］、２０１７年７月２０日、［２０１９年１月２９日検索］、インターネット＜ URL ：https://www.fa.omron.co.jp/products/family/3387/＞

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、生産現場では、マスタ装置としてのベルトコンベアの動きに同期して、スレーブ装置としての６軸多関節ロボットを制御する場合がある。例えば、ベルトコンベアによって一方向に搬送されるワーク（作業対象物）を、ベルトコンベアの一方向の動きに同期して、ロボットの先端に取り付けられたエンドエフェクタによって、拾い上げる場合がある。ワークを拾い上げた後、上記制御装置の制御に応じて、上記ロボットのエンドエフェクタは、拾い上げられたワークがベルトコンベア上の後続のワークと衝突するのを避けるために、上記ベルトコンベアから離れる動作（離脱動作）を行いながら、上記一方向の動きを止める動作（同期終了動作）を行う。このように、マスタ装置からスレーブ装置を離脱させる離脱動作と、マスタ装置に対するスレーブ装置の同期を終了させる同期終了動作とが並行して行われる（同期終了モード）。これにより、タクトタイムが短縮されて、生産性の向上が図られる。

【0005】

同期終了モードでは、例えば図７（Ａ）に示すように、離脱動作（鉛直方向であるｚ方向の動きとする。）に関して、上記ロボットのエンドエフェクタの速度成分ｖｚと加速度成分ａｚの変化が設定される。この例では、加速度成分ａｚは時刻ｔ＝０でゼロから増加し始め、時刻ｔ２１で正のピークを示し、時刻ｔ２３でゼロとなり、時刻ｔ２４で負のピークを示し、時刻ｔ２６でゼロとなっている。加速度成分ａｚの変化は直線的であり、離脱動作の加速期間（ｔ＝０〜ｔ２３）と減速期間（ｔ＝ｔ２３〜ｔ２６）とで、それぞれ三角制御がなされている。これに応じて、速度成分ｖｚは、時刻ｔ＝０でゼロから緩やかに増加し始め、時刻ｔ２３で緩やかな極大を示し、時刻ｔ２６で緩やかにゼロとなっている。速度成分ｖｚが示す曲線と横軸（時間軸）とで囲まれた領域（斜線で示す）の面積Ｓｚは、上記ロボットのエンドエフェクタがベルトコンベアの搬送面（上面）からｚ方向に離脱した距離（離脱距離）に相当する。また、図７（Ｂ）に示すように、同期終了動作（水平方向であるｘ方向の動きとする。）に関して、上記ロボットのエンドエフェクタの速度成分ｖｘと加速度成分ａｘの変化が設定される。この例では、この例では、時刻ｔ＝０〜ｔ２２の間は、上記ロボットのエンドエフェクタとベルトコンベアとの同期が維持されていることから、上記ロボットのエンドエフェクタの速度成分ｖｘはベルトコンベアのｘ方向の速度ｖｘｍ（一定値）に一致し、これに応じて加速度成分ａｘはゼロに維持されている。この例では、加速度成分ａｘは時刻ｔ２２で減少し始め、時刻ｔ２５で負のピークを示し、時刻ｔ２７でゼロとなっている。加速度成分ａｘの変化は直線的であり、減速期間（ｔ＝ｔ２２〜ｔ２７）では、三角制御がなされている。上述のような離脱動作、同期終了動作における三角制御は、それぞれ速度の変化を緩やかに開始し、かつ、緩やかに終了するために採用されている。

【0006】

ここで、図７（Ｃ）は、離脱動作の速度成分ｖｚと同期終了動作の速度成分ｖｘとを合成して得られる合成速度ｖｃ、離脱動作の加速度成分ａｚと同期終了動作の加速度成分ａｘとを合成して得られる合成加速度ａｃを示している。この図７（Ｃ）から分かるように、図７（Ａ）に示す離脱動作と、図７（Ｂ）に示す同期終了動作とが並行して行われた場合、合成加速度ａｃが示す負のピークａｃｐの大きさ（絶対値）が大きくなる。このため、上記ロボットのモータにかかる負荷が大きくなり過ぎる可能性がある。また、ワークの慣性力が大きくなって、上記ロボットのエンドエフェクタがワークを落とす可能性がある。

【0007】

そこで、この発明の課題は、マスタ装置とスレーブ装置とを同期させて制御する制御装置であって、上記マスタ装置から上記スレーブ装置を離脱させる離脱動作の加速度成分と、上記マスタ装置に対する上記スレーブ装置の同期を終了させる同期終了動作の加速度成分とを含む合成加速度の大きさを抑制できるものを提供することにある。また、この発明の課題は、そのような制御装置のための制御方法およびプログラムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記課題を解決するため、第１の局面では、この開示の制御装置は、
マスタ装置とスレーブ装置とを同期させて制御する制御装置であって、
上記マスタ装置から上記スレーブ装置を離脱させる離脱動作と、上記マスタ装置に対する上記スレーブ装置の同期を終了させる同期終了動作とを並行して実行する同期終了モードを有し、
上記スレーブ装置の離脱動作の速度成分の経時変化を表す第１カーブを算出する第１カーブ算出部と、
上記第１カーブと上記スレーブ装置の同期速度とに基づいて、上記離脱動作の速度成分と上記同期終了動作の速度成分とを含む合成速度の経時変化を表す合成カーブを算出する合成カーブ算出部と、
上記合成カーブを与える合成加速度が予め定められた負の閾値を下回っているか否かを判定する加速度判定部と、
上記合成加速度が上記負の閾値を下回っているとき、上記合成加速度が上記負の閾値と同じになるか又は上回るように上記合成カーブを補正する合成カーブ補正部と、
上記第１カーブと上記補正された合成カーブとに基づいて、上記スレーブ装置の同期終了動作の速度成分の経時変化を表す第２カーブを算出する第２カーブ算出部と
を備えたことを特徴とする。

【0009】

本明細書で、「離脱動作の速度成分」、「同期終了動作の速度成分」、「合成速度」を求めるときは、それぞれ「速度成分」、「速度」を与える加速度成分、加速度を求めてもよい。

【0010】

「スレーブ装置の同期速度」とは、上記スレーブ装置が上記マスタ装置に同期して動作しているときの速度を意味する。例えば、上記マスタ装置が一方向に一定の速度で移動している場合は、上記スレーブ装置の同期速度は、そのマスタ装置の速度を意味する。

【0011】

上記合成カーブを与える合成加速度のための「予め定められた負の閾値」は、上記スレーブ装置の仕様の範囲内で、例えばそのスレーブ装置が取り扱うワークの慣性力を考慮して、予め設定される。より具体的には、例えば、上記スレーブ装置が６軸多関節ロボットからなる場合、そのロボットのエンドエフェクタがワークを落とさないような値に設定される。

【0012】

この開示の制御装置では、第１カーブ算出部が、上記スレーブ装置の離脱動作の速度成分の経時変化を表す第１カーブを算出する。合成カーブ算出部は、上記第１カーブと上記スレーブ装置の同期速度とに基づいて、上記離脱動作の速度成分と上記同期終了動作の速度成分とを含む合成速度の経時変化を表す合成カーブを算出する。加速度判定部は、上記合成カーブを与える合成加速度が予め定められた負の閾値を下回っているか否かを判定する。上記合成加速度が上記負の閾値を下回っているとき、合成カーブ補正部は、上記合成加速度が上記負の閾値と同じになるか又は上回るように上記合成カーブを補正する。第２カーブ算出部は、上記第１カーブと上記補正された合成カーブとに基づいて、上記スレーブ装置の同期終了動作の速度成分の経時変化を表す第２カーブを算出する。このようにして、上記第１カーブと上記第２カーブとが作成される。

【0013】

上記制御装置が実行する同期終了モードでは、上記スレーブ装置の離脱動作の速度成分が上記第１カーブに従って制御され、また、上記スレーブ装置の同期終了動作の速度成分が上記第２カーブに従って制御される。これに伴って、上記スレーブ装置は上記離脱動作の速度成分と上記同期終了動作の速度成分とを含む合成速度で動作する。このとき、上記合成速度を与える合成加速度（上記離脱動作の加速度成分と上記同期終了動作の加速度成分とを含む）は上記負の閾値を下回らないものになっている。したがって、この制御装置によれば、上記合成加速度の大きさを抑制できる。

【0014】

一実施形態の制御装置では、
上記合成カーブ算出部は、
上記第１カーブにおいて上記離脱動作の速度成分がゼロから極大値まで増加する加速期間については、上記合成速度は上記離脱動作の速度成分と上記同期速度がなす速度成分とを合成した値をとり、
上記第１カーブにおいて上記離脱動作の速度成分が上記極大値からゼロまで減少する減速期間については、この減速期間の始期に、上記合成速度が極大値から減少し始め、かつ、上記減速期間の終期に、上記合成速度がゼロとなる態様で、
上記合成カーブを算出することを特徴とする。

【0015】

この一実施形態の制御装置では、上記合成カーブ算出部は、上記第１カーブにおいて上記離脱動作の速度成分がゼロから極大値まで増加する加速期間については、上記合成速度は上記離脱動作の速度成分と上記同期速度がなす速度成分とを合成した値をとり、上記第１カーブにおいて上記離脱動作の速度成分が上記極大値からゼロまで減少する減速期間については、この減速期間の始期に、上記合成速度が極大値から減少し始め、かつ、上記減速期間の終期に、上記合成速度がゼロとなる態様で、上記合成カーブを算出する。つまり、上記合成カーブのうち上記減速期間に相当する部分を、上記合成カーブが表されるべき座標平面上で、２点を定めて、それら２点の間を滑らかに接続する態様で作成する。このようにして、上記第１カーブと上記スレーブ装置の同期速度とに基づいて、上記合成カーブが算出される。

【0016】

一実施形態の制御装置では、
上記合成カーブ補正部は、上記合成カーブを与える上記合成加速度が上記負の閾値を下回っているとき、上記合成加速度が上記負の閾値と同じになるか又は上回るように、上記減速期間の終期に対して上記合成速度がゼロになる時刻を遅らせて、上記合成カーブを補正する
ことを特徴とする。

【0017】

この一実施形態の制御装置では、さらに、上記合成カーブ補正部は、上記合成カーブを与える上記合成加速度が上記負の閾値を下回っているとき、上記合成加速度が上記負の閾値と同じになるか又は上回るように、上記減速期間の終期に対して上記合成速度がゼロになる時刻を遅らせて、上記合成カーブを補正する。このようにして、上記合成カーブが補正される。

【0018】

第２の局面では、この開示の制御装置は、
マスタ装置とスレーブ装置とを同期させて制御する制御装置であって、
上記マスタ装置から上記スレーブ装置を離脱させる離脱動作と、上記マスタ装置に対する上記スレーブ装置の同期を終了させる同期終了動作とを並行して実行する同期終了モードを有し、
上記離脱動作の速度成分が極大値からゼロまで小さくなる減速期間を含んで、上記スレーブ装置の離脱動作の速度成分の経時変化を表す第１カーブを算出する第１カーブ算出部と、
上記同期終了動作の速度成分が上記スレーブ装置の同期速度からゼロまで小さくなる同期終了期間を含んで、上記スレーブ装置の同期終了動作の速度成分の経時変化を表す第２カーブを算出する第２カーブ算出部と、
上記第１カーブにおける上記離脱動作の速度成分を与える加速度成分と、上記第２カーブにおける上記同期終了動作の速度成分を与える加速度成分とに基づいて、合成加速度を算出する合成加速度算出部と、
上記合成加速度が予め定められた負の閾値を下回っているか否かを判定する加速度判定部と、
上記合成加速度が上記負の閾値を下回っているとき、上記減速期間と上記同期終了期間とをそれぞれ延長して、上記合成加速度が上記負の閾値と同じになるか又は上回るように補正する合成加速度補正部と、
上記延長された減速期間、上記延長された同期終了期間に基づいて、それぞれ上記第１カーブ、上記第２カーブを更新するカーブ更新部と
を備えたことを特徴とする。

【0019】

この開示の制御装置では、第１カーブ算出部が、上記離脱動作の速度成分が極大値からゼロまで小さくなる減速期間を含んで、上記スレーブ装置の離脱動作の速度成分の経時変化を表す第１カーブを算出する。第２カーブ算出部が、上記同期終了動作の速度成分が上記スレーブ装置の同期速度からゼロまで小さくなる同期終了期間を含んで、上記スレーブ装置の同期終了動作の速度成分の経時変化を表す第２カーブを算出する。合成加速度算出部は、上記第１カーブと上記第２カーブとに基づいて、上記離脱動作の速度成分を与える加速度成分と、上記同期終了動作の速度成分を与える加速度成分とを用いて、合成加速度を算出する。加速度判定部は、上記合成加速度が予め定められた負の閾値を下回っているか否かを判定する。上記合成加速度が上記負の閾値を下回っているとき、合成加速度補正部は、上記減速期間と上記同期終了期間とをそれぞれ延長して、上記合成加速度が上記負の閾値と同じになるか又は上回るように補正する。カーブ更新部は、上記延長された減速期間、上記延長された同期終了期間に基づいて、それぞれ上記第１カーブ、上記第２カーブを更新する。このようにして、上記第１カーブと上記第２カーブとが作成される。

【0020】

上記制御装置が実行する同期終了モードでは、上記スレーブ装置の離脱動作の速度成分が上記第１カーブに従って制御され、また、上記スレーブ装置の同期終了動作の速度成分が上記第２カーブに従って制御される。これに伴って、上記スレーブ装置は上記離脱動作の速度成分と上記同期終了動作の速度成分とを含む合成速度で動作する。このとき、上記合成速度を与える合成加速度（上記離脱動作の加速度成分と上記同期終了動作の加速度成分とを含む）は上記負の閾値を下回らないものになっている。したがって、この制御装置によれば、上記合成加速度の大きさを抑制できる。

【0021】

一実施形態の制御装置では、上記第２カーブ算出部は、上記減速期間に対して上記同期終了期間が一致する態様で、上記第２カーブを算出することを特徴とする。

【0022】

本明細書で、減速期間に対して同期終了期間が「一致」するとは、上記減速期間の始期と上記同期終了期間の始期とが一致し、かつ、上記減速期間の終期と上記同期終了期間の終期とが一致することを意味する。

【0023】

一実施形態の制御装置では、上記第２カーブ算出部は、上記減速期間に対して上記同期終了期間が一致する態様で、上記第２カーブを算出する。上記減速期間と上記同期終了期間とが一致していれば、上記離脱動作と上記同期終了動作とが同時に終了する。したがって、離脱動作と同期終了動作とが別々に終了する場合とは異なり、ユーザに違和感を与え難い。

【0024】

一実施形態の制御装置では、上記合成加速度補正部は、上記減速期間と上記同期終了期間とが一致する態様で、上記減速期間と上記同期終了期間の終期を延長することを特徴とする。

【0025】

この一実施形態の制御装置では、上記第１カーブ、上記第２カーブが更新されたとしても、上記減速期間と上記同期終了期間とが一致しているので、上記離脱動作と上記同期終了動作とが同時に終了する。したがって、ユーザに違和感を与え難い。

【0026】

一実施形態の制御装置では、
上記第１カーブにおける上記離脱動作の速度成分が極大値からゼロまで小さくなる減速期間の始期、終期で、それぞれ上記離脱動作の速度成分を与える加速度成分がゼロであり、
上記第２カーブにおける上記同期終了動作の速度成分が上記スレーブ装置の同期速度からゼロまで小さくなる同期終了期間の始期、終期で、それぞれ上記同期終了動作の速度成分を与える加速度成分がゼロである
ことを特徴とする。

【0027】

この一実施形態の制御装置では、上記第１カーブは、上記減速期間の始期で緩やかに減速を開始し、上記減速期間の終期で緩やかにゼロになる。上記第２カーブは、上記同期終了期間の始期で緩やかに減速を開始し、上記同期終了期間の終期で緩やかにゼロになる。したがって、上記第１カーブと上記第２カーブとを合成してなる合成カーブが緩やかになって、上記スレーブ装置にかかる負荷が軽くなる。

【0028】

第３の局面では、この開示の制御方法は、
マスタ装置とスレーブ装置とを同期させて制御する制御方法であって、
上記マスタ装置から上記スレーブ装置を離脱させる離脱動作と、上記マスタ装置に対する上記スレーブ装置の同期を終了させる同期終了動作とを並行して実行する同期終了モードを有し、
上記スレーブ装置の離脱動作の速度成分の経時変化を表す第１カーブを算出し、
上記第１カーブと上記スレーブ装置の同期速度とに基づいて、上記離脱動作の速度成分と上記同期終了動作の速度成分とを含む合成速度の経時変化を表す合成カーブを算出し、
上記合成カーブを与える合成加速度が予め定められた負の閾値を下回っているか否かを判定し、
上記合成加速度が上記負の閾値を下回っているとき、上記合成加速度が上記負の閾値と同じになるか又は上回るように上記合成カーブを補正し、
上記第１カーブと上記補正された合成カーブとに基づいて、上記スレーブ装置の同期終了動作の速度成分の経時変化を表す第２カーブを算出する
ことを特徴とする。

【0029】

この開示の制御方法によれば、上記合成加速度の大きさを抑制できる。

【0030】

第４の局面では、この開示の制御方法は、
マスタ装置とスレーブ装置とを同期させて制御する制御方法であって、
上記マスタ装置から上記スレーブ装置を離脱させる離脱動作と、上記マスタ装置に対する上記スレーブ装置の同期を終了させる同期終了動作とを並行して実行する同期終了モードを有し、
上記離脱動作の速度成分が極大値からゼロまで小さくなる減速期間を含んで、上記スレーブ装置の離脱動作の速度成分の経時変化を表す第１カーブを算出し、
上記同期終了動作の速度成分が上記スレーブ装置の同期速度からゼロまで小さくなる同期終了期間を含んで、上記スレーブ装置の同期終了動作の速度成分の経時変化を表す第２カーブを算出し、
上記第１カーブにおける上記離脱動作の速度成分を与える加速度成分と、上記第２カーブにおける上記同期終了動作の速度成分を与える加速度成分とに基づいて、合成加速度を算出し、
上記合成加速度が予め定められた負の閾値を下回っているか否かを判定し、
上記合成加速度が上記負の閾値を下回っているとき、上記合成加速度が上記負の閾値と同じになるか又は上回るように、上記減速期間と上記同期終了期間とをそれぞれ延長し、
上記延長された減速期間、上記延長された同期終了期間に基づいて、それぞれ上記第１カーブ、上記第２カーブを更新する
ことを特徴とする。

【0031】

この開示の制御方法によれば、上記合成加速度の大きさを抑制できる。

【0032】

第５の局面では、この開示のプログラムは、第３の局面または第４の局面の制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムである。

【0033】

この開示のプログラムをコンピュータに実行させることによって、上記第３の局面または第４の局面の制御方法を実施することができる。

【発明の効果】

【0034】

以上より明らかなように、この開示の制御装置、制御方法およびプログラムによれば、上記マスタ装置から上記スレーブ装置を離脱させる離脱動作の加速度成分と、上記マスタ装置に対する上記スレーブ装置の同期を終了させる同期終了動作の加速度成分とを含む合成加速度の大きさを抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0035】

【図1】この発明の一実施形態の制御装置と、ベルトコンベアを含むマスタ装置と、６軸多関節ロボットを含むスレーブ装置とを備えた制御システムの外観を模式的に示す図である。

【図2】上記制御システムのブロック構成を示す図である。

【図3】上記制御装置による第１の制御方法のフローを示す図である。

【図4】図４（Ａ）は、上記第１の制御方法によって算出された、上記マスタ装置から上記スレーブ装置を離脱させる離脱動作の速度成分ｖｚ１１、加速度成分ａｚ１１の経時変化を示す図である。図４（Ｂ）は、上記第１の制御方法によって一旦算出された合成速度ｖｃ１０、合成加速度ａｃ１０の経時変化、および、補正された合成速度ｖｃ１０′、合成加速度ａｃ１０′の経時変化を示す図である。図４（Ｃ）は、上記第１の制御方法によって算出された、上記マスタ装置に対する上記ロボットの同期を終了させる同期終了動作の速度成分ｖｘ１２、加速度成分ａｘ１２の経時変化を示す図である。

【図5】上記制御装置による第２の制御方法のフローを示す図である。

【図6】図６（Ａ）は、上記第２の制御方法によって一旦算出された離脱動作の速度成分ｖｚ２１、加速度成分ａｚ２１の経時変化、および、更新された離脱動作の速度成分ｖｚ２１′、加速度成分ａｚ２１′の経時変化を示す図である。図６（Ｂ）は、上記第２の制御方法によって一旦算出された合成速度ｖｃ２０、合成加速度ａｃ２０の経時変化、および、補正された合成速度ｖｃ２０′、合成加速度ａｃ２０′の経時変化を示す図である。図６（Ｃ）は、上記第２の制御方法によって一旦算出された同期終了動作の速度成分ｖｘ２２、加速度成分ａｘ２２の経時変化、および、更新された同期終了動作の速度成分ｖｘ２２′、加速度成分ａｘ２２′の経時変化を示す図である。

【図7】図７（Ａ）は、従来の制御方法による、ベルトコンベアからロボットを離脱させる離脱動作の速度成分ｖｚ、加速度成分ａｚの経時変化を示す図である。図７（Ｂ）は、上記従来の制御方法による、上記ベルトコンベアに対する上記ロボットの同期を終了させる同期終了動作の速度成分ｖｘ、加速度成分ａｘの経時変化を示す図である。図７（Ｃ）は、上記従来の制御方法による、上記離脱動作の速度成分ｖｚと上記同期終了動作の速度成分ｖｘとを含む合成速度ｖｃ、上記離脱動作の加速度成分ａｚと上記同期終了動作の加速度成分ａｘとを含む合成加速度ａｃの経時変化を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0036】

以下、この発明の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。

【0037】

図１は、この発明の一実施形態の制御装置１０を適用した制御システム１００の外観を模式的に示している。また、図２は、その制御システム１００のブロック構成を示している。これらの図に示すように、この制御システム１００は、大別して、１軸のベルトコンベアであるマスタ装置１０１と、６軸多関節ロボットを含むスレーブ装置１０２と、これらのマスタ装置１０１とスレーブ装置１０２とを一定周期ｔｓ（例えば、ｔｓ＝０．５ｍｓｅｃ〜１ｍｓｅｃ程度の周期）で同期させて制御する制御装置１０とを備えている。

【0038】

図１に示すように、マスタ装置１０１は、この例では、制御装置１０からの指令値ＣＶｍに応じてベルト１０１ＡをＸ軸方向に駆動するモータ１１１と、このモータ１１１と一体に構成され、モータ１１１の現在値（現在位置）ＣＶｍ′を測定するエンコーダ１１２と、制御装置１０からの指令値ＣＶｍおよびエンコーダ１１２からの現在値ＣＶｍ′を表す信号に基づいてモータ１１１を駆動するサーボアンプ１１３とを含んでいる。この例では、ベルト１０１Ａ上の作業対象物（以下「ワーク」と呼ぶ。）９０は、矢印Ａで示すように、Ｘ軸方向に移動される。この例では、マスタ装置１０１のＸ軸は、ベルト１０１Ａの搬送面（この例では、水平面）に沿っているものとする。

【0039】

スレーブ装置１０２は、この例では、６軸多関節ロボット１２１と、制御装置１０からの指令値ＣＶｎを表す信号に応じてロボット１２１を駆動するロボットアンプ１２２とを含んでいる。

【0040】

この例では、マスタ装置１０１は、１軸（Ｘ軸）の自由度を有している。スレーブ装置１０２は、６軸ｘ，ｙ，ｚ，ｙａｗ，ｐｉｔｃｈ，ｒｏｌｌの自由度を有している。

【0041】

図２に示すように、制御装置１０は、ユーザによって指定されたプログラムを実行するプログラム実行部５０と、マスタ装置指令値演算部２０と、中央演算部３０と、スレーブ装置指令値演算部４０とを備えている。この例では、マスタ装置指令値演算部２０、中央演算部３０、およびスレーブ装置指令値演算部４０が、演算部を構成している。

【0042】

マスタ装置指令値演算部２０は、プログラム実行部５０からの指示を受けて、或る軸数ｍ（この例では、ｍ＝１）のマスタ装置１０１を制御するために、その軸数ｍと同数ｍの要素からなる、マスタ装置１０１への指令値（マスタ装置指令値）ＣＶｍを演算して作成する。このマスタ装置指令値ＣＶｍを表す信号は、マスタ装置１０１の各軸（この例では、Ｘ軸）の動作計画を表す情報として、マスタ装置１０１へ送信される。マスタ装置１０１のサーボアンプ１１３は、各軸（この例では、Ｘ軸）のマスタ装置指令値ＣＶｍを、エンコーダ１１２からの現在値ＣＶｍ′を反映して一定周期ｔｓで更新して、モータ１１１を駆動する。現在値ＣＶｍ′は、マスタ装置指令値演算部２０へ送信される。これにより、制御装置１０（特に、マスタ装置指令値演算部２０）によって、マスタ装置１０１が制御される。以下の例では、マスタ装置１０１は、Ｘ軸方向に一定の速度ｖｘｍで移動しているものとする。

【0043】

スレーブ装置指令値演算部４０は、中央演算部３０からの指示を受けて、或る軸数ｎ（この例では、ｎ＝６）のスレーブ装置１０２を制御するために、その軸数ｎと同数ｎの要素からなる、スレーブ装置１０２への指令値（スレーブ装置指令値）ＣＶｎを演算して作成する。このスレーブ装置指令値ＣＶｎを表す信号は、スレーブ装置１０２の各軸（この例では、ｘ，ｙ，ｚ，ｙａｗ，ｐｉｔｃｈ，ｒｏｌｌ軸）の動作計画を表す情報として、スレーブ装置１０２へ送信される。スレーブ装置１０２のロボットアンプ１２２は、各軸のスレーブ装置指令値ＣＶｎを、ロボット１２１からの各軸の現在値ＣＶｎ′を反映して一定周期ｔｓで更新して、ロボット１２１を駆動する。現在値ＣＶｎ′は、スレーブ装置指令値演算部４０へ送信される。これにより、制御装置１０（特に、スレーブ装置指令値演算部４０）によって、スレーブ装置１０２が制御される。

【0044】

中央演算部３０は、マスタ装置指令値演算部２０からのマスタ装置指令値ＣＶｍに基づいて、スレーブ装置指令値演算部４０を介して、マスタ装置１０１とスレーブ装置１０２とを同期させて制御する（同期制御）。この同期制御では、スレーブ装置１０２は、指令値ＣＶｎを表す信号を受けて、図１中に矢印Ｂで示すように、マスタ装置１０１の位置の変化（すなわち、矢印Ａで示したワーク９０の移動）に同期して、ｘ軸に関して単純追従を行い、ｚ軸に関してカム曲線ｐに従って加速または減速されて移動する。

【0045】

この同期制御により、例えば、ベルト１０１ＡによってＸ方向に搬送されるワーク９０を、ベルト１０１ＡのＸ方向の動きに同期して、ロボット１２１の先端に取り付けられたエンドエフェクタ１２１ｅによって、拾い上げることができる。

【0046】

特に、この例では、制御装置１０は、同期制御を終了するための同期終了モードを有する。この同期終了モードでは、マスタ装置１０１からスレーブ装置１０２をｚ方向に離脱させる離脱動作と、マスタ装置１０１に対するスレーブ装置１０２のｘ軸に関する同期を終了させる同期終了動作とが並行して実行される。

【0047】

この同期終了モードでは、例えば、ワーク９０を拾い上げた後、ロボット１２１のエンドエフェクタ１２１ｅは、拾い上げられたワーク９０がベルト１０１Ａ上の後続のワーク（図示せず）と衝突するのを避けるために、ベルト１０１Ａから上方（ｚ方向）へ離れる動作（離脱動作）を行いながら、ｘ方向の動きを止める動作（同期終了動作）を行う。これにより、タクトタイムが短縮されて、生産性の向上が図られる。

【0048】

ここで、同期終了モードでは、スレーブ装置１０２は上記離脱動作の速度成分と上記同期終了動作の速度成分とを含む合成速度で動作する。このため、ロボット１２１のモータにかかる負荷が大きくなり過ぎる可能性がある。また、ワーク９０の慣性力が大きくなって、ロボット１２１のエンドエフェクタ１２１ｅがワーク９０を落とす可能性がある。そこで、この制御装置１０では、次のような第１の制御方法または第２の制御方法によって、合成加速度の大きさを抑制する。

【0049】

（第１の制御方法）
図３は、制御装置１０による第１の制御方法のフローを示している。

【0050】

まず、同期終了命令が起動されると、図３のステップＳ１で、中央演算部３０は第１カーブ算出部として働いて、図４（Ａ）に示すように、スレーブ装置１０２の離脱動作の速度成分ｖｚ１１の経時変化を表す第１カーブＣ１１を算出する。具体的には、まず速度成分ｖｚ１１を与える加速度成分ａｚ１１の経時変化を設定し、これに応じて、速度成分ｖｚ１１の経時変化を算出する。なお、図３中のステップＳ１〜Ｓ４の処理は、この例では時刻ｔ＝０の直前に行われるものとする。図４（Ａ）〜図４（Ｃ）の時間軸ｔは、同期制御の周期ｔｓ（＝０．５ｍｓｅｃ〜１ｍｓｅｃ程度）よりも極めて大きい範囲（秒オーダ）を表している。この点、後述の図６（Ａ）〜図６（Ｃ）でも同様である。

【0051】

この例では、図４（Ａ）中に実線で示すように、加速度成分ａｚ１１は、時刻ｔ＝０でゼロから増加し始め、時刻ｔ１で正のピークを示し、時刻ｔ２でゼロとなり、時刻ｔ３までゼロを維持し、時刻ｔ３でゼロから減少し始め、時刻ｔ４で負のピークａｚ１１ｐを示し、時刻ｔ６でゼロとなっている。離脱動作の加速期間ｔａ（ｔ＝０〜ｔ２）と減速期間ｔｄ（ｔ＝ｔ３〜ｔ６）とで、それぞれ三角制御がなされている。これに応じて、図４（Ａ）中に１点鎖線で示すように、速度成分ｖｚ１１は、時刻ｔ＝０でゼロから緩やかに増加し始め、時刻ｔ２で緩やかに極大値ｖｚ１１ｐに達し、時刻ｔ３まで極大値ｖｚ１１ｐを維持し、時刻ｔ３で極大値ｖｚ１１ｐから緩やかに減少し始め、時刻ｔ６で緩やかにゼロとなっている。中央演算部３０は、このような速度成分ｖｚ１１の経時変化を表す第１カーブＣ１１を算出する。

【0052】

なお、速度成分ｖｚ１１が示す第１カーブＣ１１と横軸（時間軸）とで囲まれた領域（図４（Ａ）中に斜線で示す）の面積Ｓｚ１１は、ロボット１２１のエンドエフェクタ１２１ｅがベルト１０１Ａの搬送面（上面）からｚ方向に離脱する距離（離脱距離）に相当する。

【0053】

次に、図３のステップＳ２で、中央演算部３０は合成カーブ算出部として働いて、図４（Ｂ）に中に１点鎖線で示すように、第１カーブＣ１１とスレーブ装置１０２の同期速度ｖｘｍとに基づいて、離脱動作の速度成分ｖｚ１１と同期終了動作の速度成分ｖｘ１２とを含む合成速度ｖｃ１０の経時変化を表す合成カーブＣ１０を算出する。

【0054】

この例では、合成速度ｖｃ１０は次のような態様になっている。

【0055】

まず、合成速度ｖｃ１０は、時刻ｔ＝０〜ｔ３の期間については、第１カーブＣ１１が表す速度成分ｖｚ１１と一定の同期速度ｖｘｍがなす速度成分（ｖｘｍと同じ値をもつ）とを合成して得られるものに相当する。具体的には、図４（Ｂ）中に示す合成速度ｖｃ１０は、時刻ｔ＝０でｖｘｍ（同期速度の値）から緩やかに増加し始め、時刻ｔ２で緩やかに極大値ｖｃ１０ｐに達し、時刻ｔ３までｖｃ１０ｐを維持する。合成速度ｖｃ１０の極大値ｖｃ１０ｐは、離脱動作の速度成分ｖｚ１１の極大値ｖｚ１１ｐと同期速度がなす速度成分ｖｘｍとを合成した値になっている。この例では、ｚ軸とｘ軸とが直交していることから、ｖｃ１０ｐ＝｛（ｖｚ１１ｐ）^２＋（ｖｘｍ）^２｝^１／２になっている。

【0056】

次に、合成速度ｖｃ１０は、減速期間ｔｄ（時刻ｔ＝ｔ３〜ｔ６の期間）については、減速期間の始期（時刻ｔ３）で極大値ｖｃ１０ｐから緩やかに減少し始め、減速期間の終期（時刻ｔ６）で緩やかにゼロとなる。つまり、合成カーブＣ１０のうち減速期間ｔｄに相当する部分は、合成カーブＣ１０が表されるべき座標平面上で、２点（ｔ３，ｖｃ１０ｐ）、（ｔ６，０）を定めて、それら２点の間を滑らかに接続する態様で算出される。

【0057】

このとき、図４（Ｂ）中に実線で示すように、合成速度ｖｃ１０を与える合成加速度ａｃ１０は、加速期間ｔａを含む時刻ｔ＝０〜ｔ３の間については、離脱動作の加速度成分ａｚ１１と全く同じ経時変化を示す。また、合成加速度ａｃ１０は、減速期間ｔｄについては、時刻ｔ３でゼロから減少し始め、時刻ｔ４で負のピークａｃ１０ｐを示し、時刻ｔ６でゼロとなっている（三角制御）。ここで、この例では、離脱動作の速度成分ｖｚ１１の極大値ｖｚ１１ｐに比して合成速度ｖｃ１０の極大値ｖｃ１０ｐの方が大きい（ｖｘｍ分だけ大きい）ことに由来して、合成加速度ａｃ１０が示す負のピークａｃ１０ｐの大きさ（絶対値）は、離脱動作の加速度成分ａｚ１１が示す負のピークａｚ１１ｐの大きさ（絶対値）に比して大きくなっている。

【0058】

次に、図３のステップＳ３で、中央演算部３０は加速度判定部として働いて、合成カーブＣ１０を与える合成加速度ａｃ１０が予め定められた負の閾値ａｃｔｈを下回っているか否かを判定する。ここで、負の閾値ａｃｔｈは、スレーブ装置１０２の仕様の範囲内で、例えばスレーブ装置１０２が取り扱うワークの慣性力を考慮して、予め設定される。より具体的には、そのロボット１２１のエンドエフェクタ１２１ｅがワーク９０を落とさないような値に設定される。この例では、図４（Ｂ）中に示すように、負のピークａｃ１０ｐ（時刻ｔ４）を含む前後の期間で、合成加速度ａｃ１０が負の閾値ａｃｔｈを下回っているものとする（図３のステップＳ３でＹＥＳ）。

【0059】

合成加速度ａｃ１０が負の閾値ａｃｔｈを下回っているとき、図３のステップＳ４に進んで、中央演算部３０は合成カーブ補正部として働いて、合成加速度ａｃ１０が負の閾値ａｃｔｈと同じになるか又は上回るように合成カーブＣ１０を補正する。この例では、図４（Ｂ）中に破線で示すように、合成加速度ａｃ１０が負の閾値ａｃｔｈで飽和するように、減速期間の終期（時刻ｔ６）に対して合成速度ｖｃ１０がゼロになる時刻をｔ７まで遅らせる。図４（Ｂ）中に、補正された合成加速度を符号ａｃ１０′、補正された合成カーブを符号Ｃ１０′、補正された合成速度を符号ｖｃ１０′で、それぞれ表している。このようにして、合成カーブＣ１０がＣ１０′に補正される。

【0060】

次に、この例では、概念的には、スレーブ装置指令値演算部４０とスレーブ装置１０２のロボットアンプ１２２とが第２カーブ算出部として働いて、第１カーブＣ１１と補正された合成カーブＣ１０′とに基づいて、図４（Ｃ）中に１点鎖線で示すように、スレーブ装置１０２の同期終了動作の速度成分ｖｘ１２の経時変化を表す第２カーブＣ１２を算出する（図３のステップＳ５〜Ｓ１０）。この例では、補正された合成カーブＣ１０′が表す合成速度ｖｃ１０′から第１カーブＣ１１が表す離脱動作の速度成分ｖｚ１１を、時刻（この例では、同期制御の周期ｔｓ）毎に除去して、同期終了動作の速度成分ｖｘ１２を算出する。これにより、第２カーブＣ１２が得られる。第１カーブＣ１１が終端する時刻（離脱動作が終了する時刻）ｔ６に対して、第２カーブＣ１２が終端する時刻（同期終了動作が終了する時刻）ｔ７は、遅れた態様になる。この例では、ｚ軸とｘ軸とが直交していることから、速度成分ｖｘ１２の大きさ（絶対値）は、｜ｖｘ１２｜＝｛（ｖｃ１０′）^２−（ｖｚ１１）^２｝^１／２に相当する。同期終了動作の速度成分ｖｘ１２を与える加速度成分ａｘ１１は、時刻ｔ４でゼロから減少し始め、時刻ｔ６で負のピークを示し、時刻ｔ７でゼロとなっている。

【0061】

これらの第１カーブＣ２１と第２カーブＣ２２とを表す情報によって、ロボット１２１が駆動される。

【0062】

具体的には、スレーブ装置１０２のロボットアンプ１２２は、第１カーブＣ１１と補正された合成カーブＣ１０′を表す情報を、スレーブ装置指令値演算部４０を介してスレーブ装置指令値ＣＶｎとして受けながら、図３のステップＳ５に示すように、制御周期ｔｓ毎の処理を開始する。或る制御周期ｔｓについて、第１カーブＣ１１が表す離脱動作の速度成分ｖｚ１１に基づいて、離脱動作の軌跡を算出する（ステップＳ６）。その制御周期ｔｓについて、合成速度ｖｃ１０′から離脱動作の速度成分ｖｚ１１を除去して、同期終了動作の速度成分ｖｘ１２を算出する（ステップＳ７）。その制御周期ｔｓについて、同期終了動作の速度成分ｖｘ１２に基づいて、同期終了動作の軌跡を算出する（ステップＳ８）。その制御周期ｔｓについて、離脱動作と同期終了動作の軌跡を合成する（ステップＳ９）。次の制御周期ｔｓについて、ステップＳ６〜Ｓ９の処理を繰り返す。このようにして、ロボット１２１が停止するまで、制御周期ｔｓ毎にステップＳ６〜Ｓ９の処理を繰り返す（ステップＳ１０）。

【0063】

なお、合成加速度ａｃ１０が負の閾値ａｃｔｈを下回っていないとき（図３のステップＳ３でＮＯ）、合成カーブＣ１０は、補正されること無く維持される。その場合は、合成カーブＣ１０が表す合成速度ｖｃ１０から第１カーブＣ１１が表す離脱動作の速度成分ｖｚ１１を時刻（この例では、同期制御の周期ｔｓ）毎に除去することによって、第２カーブＣ１２が得られる（図３のステップＳ５〜Ｓ１０）。

【0064】

この制御装置１０が実行する同期終了モードでは、スレーブ装置１０２の離脱動作の速度成分ｖｚ１１が第１カーブＣ１１に従って制御され、また、スレーブ装置１０２の同期終了動作の速度成分ｖｘ１２が第２カーブＣ１２に従って制御される。これに伴って、スレーブ装置１０２は離脱動作の速度成分ｖｚ１１と同期終了動作の速度成分ｖｘ１２とを含む合成速度ｖｃ１０（合成カーブＣ１０に従う）で動作する。このとき、この第１の制御方法によれば、合成速度ｖｃ１０を与える合成加速度ａｃ１０（離脱動作の加速度成分ａｚ１１と同期終了動作の加速度成分ａｘ１２とを含む）は負の閾値ａｃｔｈを下回らないものになっている。したがって、合成加速度ａｃ１０の大きさを抑制できる。

【0065】

また、上の例では、第１カーブＣ１１における減速期間ｔｄの始期（時刻ｔ３）、終期（時刻ｔ６）で、それぞれ加速度成分ａｚ１１がゼロになっている。同様に、第２カーブＣ１２における同期終了期間ｔｃの始期（時刻ｔ３）、終期（時刻ｔ７）で、それぞれ加速度成分ａｘ１２がゼロになっている。この結果、第１カーブＣ１１と第２カーブＣ１２とを合成してなる合成カーブＣ１０′が緩やかになって、スレーブ装置１０２にかかる負荷が軽くなる。

【0066】

（第２の制御方法）
図５は、制御装置１０による第２の制御方法のフローを示している。

【0067】

まず、同期終了命令が起動されると、図５のステップＳ１１で、中央演算部３０は第１カーブ算出部として働いて、図６（Ａ）に示すように、マスタ装置１０１からスレーブ装置１０２を離脱させる離脱動作の速度成分ｖｚ２１の経時変化を表す第１カーブＣ２１を算出する。具体的には、まず速度成分ｖｚ２１を与える加速度成分ａｚ２１の経時変化を設定し、これに応じて、速度成分ｖｚ２１の経時変化を算出する。なお、図５中のステップＳ１１〜Ｓ１６の処理は、この例では時刻ｔ＝０の直前に行われるものとする。

【0068】

この例では、図６（Ａ）中に実線で示すように、加速度成分ａｚ２１は、時刻ｔ＝０でゼロから増加し始め、時刻ｔ１１で正のピークを示し、時刻ｔ１２でゼロとなり、時刻ｔ１３までゼロを維持し、時刻ｔ＝１３でゼロから減少し始め、時刻ｔ１４で負のピークａｚ２１ｐを示し、時刻ｔ１６でゼロとなっている。離脱動作の加速期間ｔａ（時刻ｔ＝０〜ｔ１２の期間）と減速期間ｔｄ（時刻ｔ＝ｔ１３〜ｔ１６の期間）とで、それぞれ三角制御がなされている。これに応じて、図６（Ａ）中に１点鎖線で示すように、速度成分ｖｚ２１は、時刻ｔ＝０でゼロから緩やかに増加し始め、時刻ｔ１２で緩やかに極大値ｖｚ２１ｐに達し、時刻ｔ１３まで極大値ｖｚ２１ｐを維持し、時刻ｔ１３で極大値ｖｚ２１ｐから緩やかに減少し始め、時刻ｔ１６で緩やかにゼロとなっている。中央演算部３０は、このような速度成分ｖｚ２１の経時変化を表す第１カーブＣ２１を算出する。

【0069】

次に、図５のステップＳ１２で、中央演算部３０は、離脱動作の減速期間ｔｄを取得して、同期終了動作のための同期終了期間ｔｃとする。すなわち、減速期間ｔｄの始期（時刻ｔ１３）を同期終了期間ｔｃの始期とし、また、減速期間ｔｄの終期（時刻ｔ１６）を同期終了期間ｔｃの終期とする。これにより、減速期間ｔｄと一致する態様で、同期終了期間ｔｃを定める。

【0070】

次に、図５のステップＳ１３で、中央演算部３０は第２カーブ算出部として働いて、図６（Ｃ）に示すように、スレーブ装置１０２の同期終了動作の速度成分ｖｘ２２の経時変化を表す第２カーブＣ２２を算出する。具体的には、まず同期終了期間ｔｃにおいて、速度成分ｖｘ２２を与える加速度成分ａｘ２２の経時変化を設定し、これに応じて、速度成分ｖｘ２２の経時変化を算出する。

【0071】

この例では、図６（Ｃ）中に実線で示すように、加速度成分ａｘ２２は、時刻ｔ＝０〜ｔ１３までゼロを維持し、時刻ｔ１３でゼロから減少し始め、時刻ｔ１４で負のピークａｘ２２ｐを示し、時刻ｔ１６でゼロとなっている。同期終了期間ｔｃにおいて、三角制御がなされている。これに応じて、図６（Ｃ）中に１点鎖線で示すように、速度成分ｖｘ２２は、時刻ｔ＝０〜ｔ１３までｖｘｍ（同期速度の値）を維持し、時刻ｔ１３でｖｘｍから緩やかに減少し始め、時刻ｔ１６で緩やかにゼロとなっている。中央演算部３０は、このような速度成分ｖｘ２２の経時変化を表す第２カーブＣ２２を算出する。

【0072】

次に、図５のステップＳ１４で、中央演算部３０は合成加速度算出部として働いて、第１カーブＣ２１における離脱動作の速度成分ｖｚ２１を与える加速度成分ａｚ２１と、第２カーブＣ２２における同期終了動作の速度成分ｖｘ２２を与える加速度成分ａｘ２２とに基づいて、図６（Ｂ）に示すように、合成加速度ａｃ２０を算出する。この例では、離脱動作の加速度成分ａｚ２１と同期終了動作の加速度成分ａｘ２２とを、時刻（この例では、同期制御の周期ｔｓ）毎に合成して、合成加速度ａｃ２０を算出する。なお、この例では、ｚ軸とｘ軸とが直交していることから、合成加速度ａｃ２０の大きさ（絶対値）は、｜ａｃ２０｜＝｛（ａｚ２１）^２＋（ａｘ２２）^２｝^１／２に相当する。

【0073】

この例では、図６（Ｂ）中に実線で示すように、合成加速度ａｃ２０は、加速期間ｔａを含む時刻ｔ＝０〜ｔ１３の間については、離脱動作の加速度成分ａｚ２１と全く同じ経時変化を示す。また、合成加速度ａｃ２０は、減速期間ｔｄについては、時刻ｔ１３でゼロから減少し始め、時刻ｔ１４で負のピークａｃ２０ｐを示し、時刻ｔ１６でゼロとなっている（三角制御）。これに応じて、図６（Ｂ）中に１点鎖線で示すように、合成速度ｖｃ２０（合成カーブＣ２０）は、時刻ｔ＝０でｖｘｍ（同期速度の値）から緩やかに増加し始め、時刻ｔ１２で緩やかに極大値ｖｃ２０ｐ（＝｛（ｖｚ２１ｐ）^２＋（ｖｘｍ）^２｝^１／２）に達し、時刻ｔ１３まで極大値ｖｃ２０ｐを維持し、時刻ｔ１３で極大値ｖｃ２０ｐから緩やかに減少し始め、かつ、時刻ｔ１６で緩やかにゼロとなる（三角制御）。

【0074】

なお、この例では、減速期間ｔｄ（＝同期終了期間ｔｃ）における合成加速度ａｃ２０について注目しているため、時刻ｔ＝０〜ｔ１３の間については、合成加速度ａｃ２０の算出を省略してもよい。

【0075】

次に、図５のステップＳ１５で、中央演算部３０は加速度判定部として働いて、合成カーブＣ２０を与える合成加速度ａｃ２０が予め定められた負の閾値ａｃｔｈを下回っているか否かを判定する。ここで、負の閾値ａｃｔｈは、先の例と同様に、スレーブ装置１０２の仕様の範囲内で、例えばスレーブ装置１０２が取り扱うワークの慣性力を考慮して、予め設定される。より具体的には、そのロボット１２１のエンドエフェクタ１２１ｅがワーク９０を落とさないような値に設定される。この例では、図６（Ｂ）中に示すように、負のピークａｃ２０ｐ（時刻ｔ１４）を含む前後の期間で、合成加速度ａｃ２０が負の閾値ａｃｔｈを下回っているものとする（図５のステップＳ１５でＹＥＳ）。

【0076】

合成加速度ａｃ２０が負の閾値ａｃｔｈを下回っているとき、図５のステップＳ１６に進んで、中央演算部３０は合成加速度補正部として働いて、減速期間ｔｄと同期終了期間ｔｃとをそれぞれ延長して、合成加速度ａｃ２０が負の閾値ａｃｔｈと同じになるか又は上回るように補正する。この例では、図６（Ｂ）中に破線で示すように、合成加速度ａｃ２０の三角制御の面積（合成加速度ａｃ２０が示すＶ状の線分と時間軸ｔとが作る三角形の面積）を維持しながら、負のピークａｃ２０ｐが負の閾値ａｃｔｈと同じになるまで、三角制御の終期（時刻ｔ１６）を時刻ｔ１７まで遅らせる。図６（Ｂ）中に、補正された合成加速度を符号ａｃ２０′で表している。この例では、補正された合成加速度ａｃ２０′の負のピークは、時刻ｔ１５で負の閾値ａｃｔｈと同じになっている。これに伴って、減速期間ｔｄと同期終了期間ｔｃの終期は、時刻ｔ１７まで延長されている。図６（Ｂ）中に、延長された減速期間を符号ｔｄ′、延長された同期終了期間ｔｃ′で、それぞれ表している。このようにして、減速期間ｔｄと同期終了期間ｔｃとが一致する態様で、減速期間ｔｄと同期終了期間ｔｃとがそれぞれ延長される。この例では、減速期間ｔｄと同期終了期間ｔｃの長さは、約１．４倍に延長されたものとする。

【0077】

次に、図５のステップＳ１７で、中央演算部３０はカーブ更新部として働いて、延長された減速期間ｔｄ′、延長された同期終了期間ｔｃ′に基づいて、それぞれ第１カーブＣ２１、第２カーブＣ２２を更新する。図６（Ａ）中に、更新された第１カーブを符号Ｃ２１′、更新された離脱動作の速度成分を符号ｖｚ２１′、それを与える加速度成分を符号ａｚ２１′で、それぞれ表している。また、図６（Ｃ）中に、更新された第２カーブを符号Ｃ２２′、更新された離脱動作の速度成分を符号ｖｘ２２′、それを与える加速度成分を符号ａｘ２２′で、それぞれ表している。これらの速度成分ｖｚ２１′，ｖｘ２２′、加速度成分ａｚ２１′，ａｘ２２′は、減速期間ｔｄと同期終了期間ｔｃの長さが延長された分だけ、経時変化が緩やかになっている（この例では、約１／１．４倍になっている。）。このようにして、第１カーブＣ２１、第２カーブＣ２２が、それぞれ更新される。

【0078】

なお、合成加速度ａｃ２０が負の閾値ａｃｔｈを下回っていないとき（図５のステップＳ１５でＮＯ）、合成加速度ａｃ２０は、補正されること無く維持される。これに伴って、第１カーブＣ２１、第２カーブＣ２２は、更新されること無く維持される。

【0079】

以下の例では、合成加速度ａｃ２０は補正されたものとし（図５のステップＳ１６）、それに伴って、更新された第１カーブＣ２１′と第２カーブＣ２２′とが作成されたものとする（図５のステップＳ１７）。その場合、これらの第１カーブＣ２１′と第２カーブＣ２２′とを表す情報によって、ロボット１２１が駆動される。

【0080】

具体的には、スレーブ装置１０２のロボットアンプ１２２は、第１カーブＣ２１′と第２カーブＣ２２′を表す情報を、スレーブ装置指令値演算部４０を介してスレーブ装置指令値ＣＶｎとして受けながら、図５のステップＳ１８に示すように、制御周期ｔｓ毎の処理を開始する。或る制御周期ｔｓについて、第１カーブＣ２１′が表す離脱動作の速度成分ｖｚ２１′に基づいて、離脱動作の軌跡を算出するとともに、第２カーブＣ２２′が表す同期終了動作の速度成分ｖｘ２２′に基づいて、同期終了動作の軌跡を算出する（ステップＳ１９）。その制御周期ｔｓについて、離脱動作と同期終了動作の軌跡を合成する（ステップＳ２０）。次の制御周期ｔｓについて、ステップＳ１９〜Ｓ２０の処理を繰り返す。このようにして、ロボット１２１が停止するまで、制御周期ｔｓ毎にステップＳ１９〜Ｓ２０の処理を繰り返す（ステップＳ２１）。

【0081】

この制御装置１０が実行する同期終了モードでは、スレーブ装置１０２の離脱動作の速度成分ｖｚ２１′が第１カーブＣ２１′に従って制御され、また、スレーブ装置１０２の同期終了動作の速度成分ｖｘ２２′が第２カーブＣ２２′に従って制御される。これに伴って、スレーブ装置１０２は離脱動作の速度成分ｖｚ２１′と同期終了動作の速度成分ｖｘ２２′とを含む合成速度ｖｃ２０′で動作する。このとき、この第２の制御方法によれば、合成速度ｖｃ２０′を与える合成加速度ａｃ２０′（離脱動作の加速度成分ａｚ２１′と同期終了動作の加速度成分ａｘ２２′とを含む）は負の閾値ａｃｔｈを下回らないものになっている。したがって、合成加速度ａｃ２０′の大きさを抑制できる。

【0082】

また、この第２の制御方法によれば、第１カーブＣ２１′における減速期間ｔｄ′と、第２カーブＣ２２′における同期終了期間ｔｃ′とが一致しているので、離脱動作と同期終了動作とが同時に終了する。したがって、離脱動作と同期終了動作とが別々に終了する場合とは異なり、同期終了モードの実行が、ユーザに違和感を与えることがない。この点は、第１カーブＣ２１と第２カーブＣ２２が更新されなかった場合であっても、同様である。

【0083】

また、上の例では、第１カーブＣ２１′における減速期間ｔｄの始期（時刻ｔ１３）、終期（時刻ｔ１７）で、それぞれ加速度成分ａｚ２１がゼロになっている。同様に、第２カーブＣ２２′における同期終了期間ｔｃの始期（時刻ｔ１３）、終期（時刻ｔ１７）で、それぞれ加速度成分ａｘ２２がゼロになっている。この結果、第１カーブＣ２１′と第２カーブＣ２２′とを合成してなる合成カーブＣ２０′が緩やかになって、スレーブ装置１０２にかかる負荷が軽くなる。

【0084】

上述の実施形態では、離脱動作の速度成分、同期終了動作の速度成分、および、合成速度を緩やかに変化させるために、加速度（または加速度成分）の三角制御を採用したが、これに限られるものではない。離脱動作の速度成分、同期終了動作の速度成分、および、合成速度は、例えば余弦曲線の半周期に相当する形状で、極大値から緩やかに減少し始め、緩やかにゼロになってもよい。

【0085】

上述の制御装置１０は、実質的にコンピュータ装置（例えば、プログラマブルロジックコントローラ（programmable logic controller；PLC）など）によって構成され得る。したがって、上述の第１、第２の制御方法は、コンピュータに実行させるためのプログラムとして構成されるのが望ましい。また、それらのプログラムは、それぞれコンピュータ読み取り可能な非一時的（non-transitory）な記録媒体に記録されるのが望ましい。その場合、記録媒体に記録されたそれらのプログラムをコンピュータ装置に読み取らせ、実行させることによって、上述の第１、第２の制御方法を実施することができる。

【0086】

上の例では、マスタ装置１０１は１軸のベルトコンベアであり、また、スレーブ装置１０２は６軸多関節ロボットを含むものとした。しかしながら、これに限られるものではない。マスタ装置、スレーブ装置としては、例えばベルトコンベアのような１軸の装置、Ｘ−Ｙテーブルのような２軸の装置、４軸パラレルリンクロボットのような４軸の装置、５軸水平多関節ロボットのような５軸の装置、６軸多関節ロボットのような６軸の装置など、様々な軸数ｍ，ｎの装置が対象となり得る。

【0087】

以上の実施形態は例示であり、この発明の範囲から離れることなく様々な変形が可能である。上述した複数の実施の形態は、それぞれ単独で成立し得るものであるが、実施の形態同士の組みあわせも可能である。また、異なる実施の形態の中の種々の特徴も、それぞれ単独で成立し得るものであるが、異なる実施の形態の中の特徴同士の組みあわせも可能である。

【符号の説明】

【0088】

１０ 制御装置
３０ 中央演算部
１００ 制御システム
１０１ マスタ装置
１０２ スレーブ装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】