JP6497575B2 - Drive control device and manipulator device - Google Patents
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Description
本発明は、駆動制御装置及びマニピュレータ装置に関するものである。 The present invention relates to a drive control device and a manipulator device.
従来、マニピュレータ装置の関節部の駆動装置として、関節部の動作に連動する被駆動プーリ(被駆動部材)に対し、その被駆動プーリと駆動プーリ(駆動部材)との間に張架されたワイヤ(被張架部材)を介して回転駆動力を伝達する駆動装置が知られている。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a driving device for a joint portion of a manipulator device, a wire stretched between the driven pulley and the driving pulley (driving member) with respect to a driven pulley (driven member) that is interlocked with the operation of the
例えば、特許文献1には、3個の関節部を有するロボットアームを駆動するワイヤ駆動方式のロボットアーム駆動装置が開示されている。特許文献1に開示の駆動装置では、医療、福祉などの分野においてロボットアームが人間と接触しても危害を加えないという理由から、ワイヤ駆動方式を採用している。この駆動装置は、駆動プーリと被駆動プーリとの間に張架されるワイヤが、テンションプーリやテンション調整機構等を介して張架されている。この駆動装置では、稼働中のアームが人間等の障害物に衝突した場合、その検知結果に基づいてテンション調整機構がワイヤのテンションを緩ませるように制御される。これにより、関節部がほぼフリーな状態となり、障害物に沿って関節部が動くことができて、障害物への衝撃を小さくすることができるとしている。
For example,
このようなマニピュレータ装置においては、近年、関節部の動作を正確に制御することが望まれる場面が多くなってきている。具体的には、関節部の動作開始タイミングを正確に制御したり、関節部の動作位置(関節部の回転角度等)を正確に制御したりすることが求められる場面が多くなってきている。マニピュレータ装置の関節部の動作を正確に制御するためには、駆動プーリ等の駆動部材の駆動に正確に追従するようにワイヤ等の被張架部材を移動させることにより、被駆動プーリ等の被駆動部材を駆動部材の駆動に正確に追従するように駆動させることが求められる。 In such a manipulator device, in recent years, there are increasing demands for accurately controlling the operation of the joint. More specifically, there are an increasing number of scenes where it is required to accurately control the operation start timing of the joint part and to accurately control the operation position of the joint part (such as the rotation angle of the joint part). In order to accurately control the operation of the joint portion of the manipulator device, the stretched member such as a wire is moved so as to accurately follow the drive of the drive member such as the drive pulley, thereby moving the driven pulley or the like. It is required to drive the drive member so as to accurately follow the drive of the drive member.
ところが、被張架部材には、関節部に過大な駆動負荷が加わったり経時使用されたりするなどの様々な要因で伸びが発生する場合がある。このような被張架部材の伸びが原因で駆動部材と被駆動部材との間に張架されている被張架部材の張架部分で緩みが発生すると、駆動部材の駆動を開始しても被張架部材の緩みが解消されるまでは被駆動部材が駆動しない。したがって、被張架部材の移動位置が目標位置からズレたり、被張架部材の駆動開始タイミングが遅れたりするなどの不具合が生じる。このような不具合が生じると、マニピュレータ装置の関節部の動作を正確に制御できなくなる。 However, the stretched member may be stretched due to various factors such as an excessive driving load applied to the joint portion or usage over time. If loosening occurs in the stretched portion of the stretched member that is stretched between the drive member and the driven member due to the extension of the stretched member, even if the drive of the drive member is started The driven member is not driven until the looseness of the stretched member is resolved. Therefore, problems such as the movement position of the stretched member deviate from the target position, or the drive start timing of the stretched member is delayed. When such a malfunction occurs, the operation of the joint portion of the manipulator device cannot be accurately controlled.
上述した課題を解決するために、本発明は、所定の動作命令に応じた駆動プロファイルを生成する駆動プロファイル生成手段と、駆動源からの駆動力で駆動する駆動部材によって該駆動部材と被駆動部材との間に張架された被張架部材を張架方向へ移動させて該被駆動部材を駆動させる駆動装置に対し、前記駆動プロファイル生成手段が生成した駆動プロファイルに従って前記駆動源を制御することにより、前記被駆動部材を該所定の駆動プロファイルに応じた目標位置に駆動させ、又は、該所定の駆動プロファイルに応じた目標タイミングで該被駆動部材の駆動を開始させる駆動制御を実行する制御手段とを有する駆動制御装置であって、前記被張架部材の張力を検知する張力検知手段を有し、前記駆動プロファイル生成手段は、前記張力検知手段が検知した被張架部材の張力が規定値以上であるときは、前記駆動源が駆動を開始してから前記被駆動部材の駆動が開始されるまでの遅れ時間がゼロ又は予め決められた時間である基準駆動プロファイルを前記所定の駆動プロファイルとして生成し、前記張力検知手段が検知した被張架部材の張力が前記規定値を下回るときは、該張力検知手段が検知した該被張架部材の張力に応じた遅れ時間に応じて該基準駆動プロファイルを補正した補正駆動プロファイルを前記所定の駆動プロファイルとして生成することを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, the present invention provides a driving profile generator that generates a driving profile according to a predetermined operation command, and a driving member and a driven member that are driven by a driving force from a driving source. The drive source is controlled according to the drive profile generated by the drive profile generation means for the drive device that drives the driven member by moving the stretched member stretched between To drive the driven member to a target position corresponding to the predetermined driving profile or to start driving of the driven member at a target timing corresponding to the predetermined driving profile. And a tension detecting means for detecting a tension of the stretched member, wherein the drive profile generating means When the tension of the tension member known means detects is equal to or greater than a prescribed value, the delay time is determined zero or pre from the driving source to start driving to the driving of the driven member is started and generate a pre-Symbol predetermined driving profile reference driving profile is the time, when the tension of the tension member, wherein the tension detection unit detects is below the prescribed value, the tension detection unit detects該被A corrected drive profile obtained by correcting the reference drive profile according to a delay time corresponding to the tension of the tension member is generated as the predetermined drive profile .
本発明によれば、被張架部材に伸びが発生して駆動部材と被駆動部材との間に張架されている被張架部材の張架部分で緩みが発生しても、目標位置に対する被駆動部材の駆動位置ズレや目標タイミングに対する被駆動部材の駆動開始タイミングのズレによる弊害を軽減することが可能となるという優れた効果が奏される。 According to the present invention, even if elongation occurs in the stretched member and loosening occurs in the stretched portion of the stretched member that is stretched between the driving member and the driven member, There is an excellent effect that it is possible to reduce the adverse effects caused by the deviation of the driving position of the driven member and the deviation of the driving start timing of the driven member with respect to the target timing.
以下、本発明に係る駆動制御装置を、マニピュレータ装置の駆動装置を制御する駆動制御装置に適用した一実施形態について説明する。
図1は、本実施形態に係るマニピュレータ装置の一例を示す斜視図である。
本実施形態のマニピュレータ装置100は、第一関節181および第二関節182の2自由度を備えた水平マニピュレータ装置である。このマニピュレータ装置は、固定配置された第一リンク183と、第一関節181を回転軸として回動する第二リンク184と、第二関節182を回転軸として回動する第三リンク185とを備えている。マニピュレータ装置は、第二リンク184及び第三リンク185が鉛直方向に延びる回転軸回りに回転するように設置される。第三リンク185の自由端部側には、使用目的に応じて、ピッキングハンドやエアーチャックなどのエンドエフェクタが取り付けられる。
Hereinafter, an embodiment in which a drive control device according to the present invention is applied to a drive control device that controls a drive device of a manipulator device will be described.
FIG. 1 is a perspective view showing an example of a manipulator device according to the present embodiment.
The
第一リンク183上には、駆動源である第一モータ188が設置されている。第一モータ188には、エンコーダ189が同軸上に取り付けられており、エンコーダ189は、第一モータ188の回転動作に応じた回転検知信号を出力する。また、第一リンク183上には、第一モータ188の回転軸上に取り付けられた第一モータ減速機190が設置されており、この第一モータ減速機190には駆動部材としての第一駆動プーリ194が取り付けられている。第一リンク183は、第一関節181の箇所に固定軸を有しており、被駆動部材としての第一従動プーリ195が第一関節181に対して回動自在に取り付けられている。第一駆動プーリ194と第一従動プーリ195との間には、被張架部材としての第一ワイヤ186が張架されている。
On the
図2は、第一関節181の動作に関連する、第一ワイヤ186を張架する第一駆動プーリ194及び第一従動プーリ195の構成を示す斜視図である。
第一駆動プーリ194及び第一従動プーリ195には、第一ワイヤ186の巻きつけを案内するための半円断面の溝が備えられている。第一ワイヤ186の両端部には、ワイヤ本体部分よりも断面が大きい固定部材186A,186Bがカシメられている。これらの固定部材186A,186Bを第一駆動プーリ194に形成された孔に嵌め込むことにより、第一駆動プーリ194に対して第一ワイヤ186が固定される。なお、他のプーリに対するワイヤの固定方法もこれと同様であるが、プーリに対するワイヤの固定方法はこれに限らず、広く公知の固定方法を採用することができる。
FIG. 2 is a perspective view showing the configuration of the
The
第一モータ188による駆動力は、第一モータ減速機190を介して第一駆動プーリ194に伝達され、第一駆動プーリ194が回転駆動する。第一駆動プーリ194の回転駆動により第一ワイヤ186が第一駆動プーリ194に巻き取られ又は第一駆動プーリ194から繰り出されることにより第一ワイヤ186が移動する。この第一ワイヤ186の移動に伴い、第一ワイヤ186が巻き付いている第一従動プーリ195が第一関節181の回りを回動する。第一従動プーリ195は、第二リンク184の一端部に固定されているので、第一従動プーリ195の回動に伴って第二リンク184も第一関節181の回りを回動する。
The driving force by the
次に、第二関節182の動作に関連する構成について説明するが、その基本構成は、第一関節181と同様である。
第一リンク183上には、駆動源である第二モータ191が設置されている。第二モータ191には、エンコーダ192が同軸上に取り付けられており、エンコーダ192は、第二モータ191の回転動作に応じた回転検知信号を出力する。また、第一リンク183上には、第二モータ191の回転軸上に取り付けられた第二モータ減速機193が設置されており、この第二モータ減速機193には駆動部材としての第二駆動プーリ196が取り付けられている。
Next, a configuration related to the operation of the
On the
第一リンク183上の第一関節181の箇所に設けられる固定軸には、中継プーリ197が回動自在に取り付けられている。また、第二リンク184は、第二関節182の箇所に固定軸を有しており、被駆動部材としての第二従動プーリ198が第二関節182に対して回動自在に取り付けられている。第二駆動プーリ196と第二従動プーリ198との間には、中継プーリ197を介して、被張架部材としての第二ワイヤ187が張架されている。
A
第二モータ191による駆動力は、第二モータ減速機193を介して第二駆動プーリ196に伝達され、第二駆動プーリ196が回転駆動する。第二駆動プーリ196の回転駆動により第二ワイヤ187が第二駆動プーリ196に巻き取られ又は第二駆動プーリ196から繰り出されることにより第二ワイヤ187が移動する。この第二ワイヤ187の移動に伴い、第二ワイヤ187が巻き付いている中継プーリ197を回転させるととともに、第二ワイヤ187が巻き付いている第二従動プーリ198が第二関節182の回りを回動する。第二従動プーリ198は、第三リンク185の一端部に固定されているので、第二従動プーリ198の回動に伴って第三リンク185も第二関節182の回りを回動する。
The driving force by the
図3は、第一関節181及び第二関節182を動作させるマニピュレータ装置100の駆動制御装置の制御ブロック図である。
マニピュレータ装置100は、主に、装置本体110、電源部500、ホストコントローラ300とから構成されている。例えば、マニピュレータ装置100の制御に画像情報が必要な場合には、ホストコントローラ300に画像入力装置400が接続されることもある。なお、電源部500、ホストコントローラ300、画像入力装置400は、装置本体110に対して別体であってもよいが、装置本体110内に実装されたスタンドアローン型の構成としてもよい。
FIG. 3 is a control block diagram of the drive control device of the
The
次に、マニピュレータ装置100に動作について説明する。
マニピュレータ装置の動作制御は、演算処理部であるCPU210によって行われる。ホストコントローラ300とCPU210との間は通信網311によって接続されている。この通信網311からは、動作モード情報、各関節181,182の駆動制御等に必要な各種パラメータなどがCPU210へ送信される。また、CPU210には、各種センサー220やスイッチ221からの信号も入力され、これらの信号をもとにマニピュレータ装置の稼動領域の制限、緊急停止等の処理が実行される。
Next, the operation of the
The operation control of the manipulator device is performed by the
マニピュレータ装置の各関節181,182の動作は、第一モータ188及び第二モータ191を駆動制御することによって実現される。第一モータ188及び第二モータ191の駆動情報は、第一モータエンコーダ189及び第二モータエンコーダ192からの信号が駆動情報検出部236,238に入力され、移動量、移動速度、移動加速度といった回転情報に変換されて、CPU210内の駆動制御部213に入力される。駆動制御部213は、この回転情報及びホストコントローラ300から指令される目標移動位置情報に基づいて目標駆動プロファイルを生成し、その目標駆動プロファイルに沿って第一モータ188及び第二モータ191が駆動されるように、モータドライバ235へ制御指令を出す。
The operations of the
〔変形例1〕
図4は、本実施形態に係るマニピュレータ装置の一変形例(以下、本変形例を「変形例1」という。)を示す斜視図である。
本変形例1のマニピュレータ装置100は、上述した実施形態の構成と同様に、第一関節181および第二関節182の2自由度を備えているが、第二リンク184及び第三リンク185が水平方向に延びる回転軸回りに回転するように設置された垂直マニピュレータ装置である。
[Modification 1]
FIG. 4 is a perspective view showing a modified example of the manipulator device according to the present embodiment (hereinafter referred to as “modified example 1”).
The
本変形例1においては、上述した実施形態の構成に加え、第一従動プーリ195に回転負荷を付与する負荷付与手段としてのトルクリミッタ171が第一関節181に取り付けられている。このようなトルクリミッタ171を設けることで、第一従動プーリ195にトルクリミッタ171による負荷を超える回転力が加わらない限り、第一従動プーリ195は回転せず、第一関節181は動作しない。トルクリミッタ171による負荷の大きさは、稼働中に作用し得る通常の外力が第一従動プーリ195に作用しても第一従動プーリ195を回転させない程度の大きさに設定されている。トルクリミッタ171は落下防止ブレーキとして機能する。また、本変形例1では、第一モータ188として、トルクリミッタ171による負荷を超える回転力で第一従動プーリ195を回転させるのに十分な駆動トルクが得られるものを用いている。
In the first modification, in addition to the configuration of the above-described embodiment, a
また、本変形例1においては、第一関節181に、回転検知手段としての光学式の第一関節軸エンコーダ173が設けられている。第一ワイヤ186が十分な張力で張架され、第一ワイヤ186の伸びが発生しなければ、第一モータエンコーダ189の検知結果と第一関節181の回転位置との関係は線形性を有するので、第一モータエンコーダ189の検知結果から第一関節181の回転位置を精度良く把握できる。しかしながら、第一ワイヤ186に伸びが発生し得る状況においては、その線形性が崩れ、第一モータエンコーダ189の検知結果から第一関節181の回転位置を精度良く把握できなくなるおそれがある。このような場合を想定して、第一関節181の回転位置を直接的に検知する第一関節軸エンコーダ173を設けている。
In the first modification, the first joint 181 is provided with an optical first
同様に、本変形例1では、第二関節182にもトルクリミッタ172が取り付けられており、第三リンク185が第二関節182に対して回転する際に負荷が生じるように構成されている。また、本変形例1においては、第二関節182にも、回転検知手段としての光学式の第二関節軸エンコーダ174が設けられている。
Similarly, in the first modification, a
なお、本変形例1では、第一関節181や第二関節182に落下防止ブレーキとしてトルクリミッタ171,172を設置しているが、トルクリミッタを第一モータ188や第二モータ191に設置してもよい。また、トルクリミッタに代えて、電磁ブレーキなどの他の手段を設けても良い。
In the first modification,
〔変形例2〕
図5は、本実施形態に係るマニピュレータ装置の他の変形例(以下、本変形例を「変形例2」という。)における第一関節181の駆動装置を示す斜視図である。
図6は、本変形例2の第一関節181の駆動装置を構成する部品の分解図である。
本変形例2のマニピュレータ装置100は、前記変形例1と同様に垂直マニピュレータ装置であるが、少なくとも第一関節181については、第一ワイヤ186に代えて、個別のワイヤからなる一対のワイヤ186−1,186−2を用いている。具体的には、一対のワイヤ186−1,186−2は、それぞれ、第一駆動プーリ194上に設けられるプーリ部194A,194Bと、第一従動プーリ195上に設けられるプーリ部195A,195Bとに巻き付き、張架される。
[Modification 2]
FIG. 5 is a perspective view showing a driving device for the first joint 181 in another modified example of the manipulator device according to the present embodiment (hereinafter referred to as “modified example 2”).
FIG. 6 is an exploded view of components constituting the driving device for the first joint 181 according to the second modification.
The
第一駆動プーリ194が図中時計回り方向(第一方向)へ回転駆動すると、一対のワイヤのうちの第一方向駆動用ワイヤ186−1が第一駆動プーリ194に巻き取られ、これに伴って第一従動プーリ195も図中時計回り方向(第一方向)へ回転する。このとき、一対のワイヤのうちの第二方向駆動用ワイヤ186−2は、第一従動プーリ195に巻き取られつつ、第一駆動プーリ194から繰り出される。一方、第一駆動プーリ194が図中反時計回り方向(第二方向)へ回転駆動すると、第二方向駆動用ワイヤ186−2が第一駆動プーリ194に巻き取られ、これに伴って第一従動プーリ195も図中反時計回り方向(第二方向)へ回転する。このとき、第一方向駆動用ワイヤ186−1は、第一従動プーリ195に巻き取られつつ、第一駆動プーリ194から繰り出される。
When the
次に、ワイヤの緩みについて説明する。
図7(a)は、上述した変形例1において、第一ワイヤ186に伸びが発生していないときの第一モータエンコーダ189の出力信号と第一関節軸エンコーダ173の出力信号とを比較したグラフである。
図7(b)は、上述した変形例1において、第一ワイヤ186に伸びが発生しているときの第一モータエンコーダ189の出力信号と第一関節軸エンコーダ173の出力信号とを比較したグラフである。
なお、以下の説明では、第一関節181の駆動装置を例に挙げて説明するが、第二関節182についても同様である。
Next, loosening of the wire will be described.
FIG. 7A is a graph comparing the output signal of the
FIG. 7B is a graph comparing the output signal of the
In the following description, the driving device for the first joint 181 is described as an example, but the same applies to the
第一ワイヤ186は、通常使用の範囲内であれば実質的には伸びが生じない材料、構造のものを用いるのが好ましいが、そのような第一ワイヤ186であっても、耐久劣化や突発的に過大な負荷が加わった場合には、微小な伸びが発生し得る。第一ワイヤ186に伸びが発生すると、第一ワイヤ186の張力(テンション値)が低下してしまう場合がある。
For the
第一ワイヤ186の張力が適正な範囲内であれば、図7(a)に示すように、第一モータ188の駆動開始に遅れることなく、第一関節181の動作が開始され、駆動制御部213が作成した目標駆動プロファイルに沿って第一関節181を遅れなく動作させることができる。しかしながら、第一ワイヤ186に伸びが発生して第一ワイヤ186が緩んでいると、図7(b)に示すように、第一モータ188の駆動開始からΔt時間だけ遅れて第一関節181の動作が開始される。これは、第一モータ188の駆動開始と同時に第一駆動プーリ194は回転し始めるが、第一ワイヤ186の伸び分(緩み)が解消されて張力が適正範囲内となるまでは第一従動プーリ195が移動しないためである。そのため、駆動制御部213が作成した目標駆動プロファイルに沿って第一関節181を適切に動作させることができない。
If the tension of the
また、耐久劣化や突発的に過大な負荷が加わって第一ワイヤ186に微小な伸びが発生した場合、第一ワイヤ186の伸び分だけ第一関節181が動いてしまう場合もある。この場合、第一ワイヤ186の張力(テンション値)は適正範囲内であれば、第一モータ188の駆動に遅れることなく、第一関節181を動作させることが可能である。しかしながら、第一モータ188の回転角度(第一駆動プーリ194の回転角度)と、第一関節181の回動角度(第一従動プーリ195の回転角度)との対応関係が崩れるため、第一モータ188の回転角度に対応する第一関節181の目標角度と第一関節181の実際の回動角度との間にズレが生じる。そのため、この場合も、駆動制御部213が作成した目標駆動プロファイルに沿って第一関節181を適切に動作させることができない。
In addition, when the endurance deterioration or suddenly excessive load is applied and the
ただし、本実施形態では、第一ワイヤ186が伸びても、トルクリミッタ171によって第一関節181が回転してしまうことはない。したがって、本実施形態においては、第一ワイヤ186が伸びた場合、第一関節181が動いてしまうことはなく、第一ワイヤ186の張力が低下することになる。よって、以下の説明では、第一ワイヤ186が伸びると、第一関節181が動かずに第一ワイヤ186の張力が低下する場合を前提に説明する。
However, in this embodiment, even if the
図8は、CPU210が果たす駆動制御部213による関節駆動制御に関わる制御ブロック図である。
駆動制御部213は、主に、駆動プロファイル生成手段としての指令値生成部215とコントローラ216とから構成され、駆動源(第一モータ188、第二モータ191)である制御対象の制御量(制御対象の位置、速度、加速度、加速度の微分値など)に基づいてフィードバック制御を実行する。なお、フィードバック制御以外にも、あらかじめ予想される外乱などに基づいてフィードフォワード制御を行っても良い。
FIG. 8 is a control block diagram related to joint drive control by the
The
指令値生成部215は、ホストコントローラ300から指令される目標移動位置情報、駆動情報検出部236,238からの駆動情報(現在位置情報等)、各種センサ220からの情報などをインプット情報として、コントローラ216への指令値を生成する。指令値生成部215は、目標移動位置情報や現在位置情報などから、制御対象箇所(本実施形態では、エンドエフェクタが取り付けられる第三リンク185の自由端部)の軌道を計算し、その軌道上を当該制御対象箇所が移動していくように、第一モータ188及び第二モータ191の駆動プロファイルを生成して、各駆動プロファイルに基づく指令値をコントローラ216へ出力する。
The command
本実施形態における指令値生成部215は、まずは、基準指令値生成部215Aにおいて、ワイヤ186,187に緩みがなくワイヤ186,187の張力が適正範囲内であるときの基準駆動プロファイルを生成する。そして、基準指令値生成部215Aは、各基準駆動プロファイルに基づく基準指令値を順次出力していく。
The command
一方で、指令値生成部215には、張力検出部239で検出されたワイヤ186,187の張力の検出値が入力される。このワイヤ186,187の張力の検出値は、指令値生成部215の演算部215Bへ入力される。演算部215Bは、入力されるワイヤ186,187の張力が適正範囲から外れているときには所定の補正値を算出して出力する。この場合、基準指令値生成部215Aから出力される基準指令値が演算部215Bから出力される補正値によって補正されて、コントローラ216への指令値が生成される。一方、入力されるワイヤ186,187の張力が適正範囲内であるときには、補正値を出力しない。この場合、基準指令値生成部215Aから出力される基準指令値がそのままコントローラ216への指令値として生成される。
On the other hand, the detected value of the tension of the
図9は、張力検知手段の一例を説明するためのマニピュレータ装置の斜視図である。
図9に示す例では、前記変形例2のマニピュレータ装置において、第一方向駆動用ワイヤ186−1の張架部分に、歪ゲージを用いた張力検出部が設けられている。この張力検出部は、第一方向駆動用ワイヤ186−1に対して上方から当接する検知用プーリ132と、検知用プーリ132の両側で第一方向駆動用ワイヤ186−1に対して下方から当接するアイドラプーリ133,134とを備えている。検知用プーリ132は、歪みゲージ131に取り付けられている。第一方向駆動用ワイヤ186−1の張力が変化すると、第一方向駆動用ワイヤ186−1が検知用プーリ132を押し上げる力が変化し、これにより、検知用プーリ132が取り付けられた歪みゲージ131に生じる歪み量が変化する。歪みゲージ131から出力される歪み量と第一方向駆動用ワイヤ186−1の張力との間には高い相関関係があることから、歪みゲージ131から出力値から第一方向駆動用ワイヤ186−1の張力を検知することができる。
FIG. 9 is a perspective view of a manipulator device for explaining an example of the tension detecting means.
In the example shown in FIG. 9, in the manipulator device according to the second modification, a tension detecting unit using a strain gauge is provided on the stretched portion of the first direction driving wire 186-1. The tension detection unit includes a
なお、ここでは、張力検知手段として、歪ゲージを用いた張力検出部を採用した例であるが、これに限られるものではない。例えば、第一モータエンコーダ189の信号と第一関節軸エンコーダ173の信号とから測定される遅れ時間Δtから、第一方向駆動用ワイヤ186−1の張力を検知(推定)する張力検知手段を採用することもできる。
In this example, a tension detecting unit using a strain gauge is employed as the tension detecting means, but the present invention is not limited to this. For example, a tension detecting means for detecting (estimating) the tension of the first direction driving wire 186-1 from the delay time Δt measured from the signal of the
〔制御例1〕
次に、本実施形態における関節駆動制御における一制御例(本制御例を「制御例1」という。)について説明する。
図10は、本制御例1の関節駆動制御の流れの一例を示すフローチャートである。
本制御例1において、CPU210は、ホストコントローラ300から動作指令を受けたら(S1のYes)、ホストコントローラ300からの動作指令に含まれる目標移動位置情報等に基づいて制御対象箇所の軌道を計算する(S2)。そして、算出した軌道上を当該制御対象箇所が移動していくための第一モータ188及び第二モータ191の基準駆動プロファイルを生成する(S3)。
[Control example 1]
Next, one control example (this control example is referred to as “control example 1”) in the joint drive control in the present embodiment will be described.
FIG. 10 is a flowchart illustrating an example of the flow of joint drive control in the first control example.
In this control example 1, when the
また、CPU210は、張力検出部239が検出したワイヤ張力の検出値を取得する(S4)。いずれのワイヤの張力検出値も規定値を超えている場合には(S5のNo)、各モータ188,191の駆動プロファイルとして、前記処理ステップS3で生成した基準駆動プロファイルを用い、その駆動プロファイルに従った指令値を各モータ188,191のモータドライバー235,237へ出力する(S8)。
Further, the
一方、いずれかのワイヤの張力検出値が規定値以下である場合(S5のYes)、例えば、第二ワイヤ187に伸びが発生して第二ワイヤ187の張力が規定値以下になった場合、まず、検出された第二ワイヤ187の張力検出値に基づき、第二モータ191の駆動開始から第二従動プーリ198の駆動が開始されるまでの遅れ時間Δtを算出する(S6)。ワイヤ張力と遅れ時間Δtとの間には高い相関関係があるため、ワイヤ張力の検出値から遅れ時間Δtを高精度に算出することが可能である。そして、モータ188,191についての基準駆動プロファイルを補正する補正処理を実行し(S7)、その補正駆動プロファイルに従った指令値を各モータ188,191のモータドライバー235,237へ出力する(S8)。
On the other hand, when the tension detection value of one of the wires is equal to or less than the specified value (Yes in S5), for example, when the
図11(a)は、第一モータ188を駆動するための基準駆動プロファイルの一例を示すグラフであり、図11(b)は、第二モータ191を駆動するための基準駆動プロファイルの一例を示すグラフである。
図12は、図11(a)に示す基準駆動プロファイルを本制御例1の補正処理によって補正した第一モータ188の補正駆動プロファイルを示すグラフである。
図13は、図11(b)に示す基準駆動プロファイルを本制御例1の補正処理によって補正した第二モータ191の補正駆動プロファイルを示すグラフである。
FIG. 11A is a graph showing an example of a reference drive profile for driving the
FIG. 12 is a graph showing a corrected drive profile of the
FIG. 13 is a graph showing a corrected drive profile of the
本制御例1において、ワイヤ張力が規定値以下となった第二ワイヤ187については、図11(b)に示す第二モータ191の基準駆動プロファイルを、図13に示す補正駆動プロファイルへ補正する補正処理を実行する。具体的には、処理ステップS6で算出した遅れ時間Δtに基づき、本来であれば(第二ワイヤ187の張力が適正範囲内ならば)第二モータ191の駆動開始から遅れ時間Δtが経過するまでに回転していたはずの第二従動プーリ198の回転量(以下「不足回転量」という。)を算出する。この不足回転量は、図13に斜線で示すS2aの面積から概算することができる。
In the present control example 1, for the
このような遅れ時間Δtが発生する場合、図11(b)に示す基準駆動プロファイルで第二モータ191を駆動すると、その駆動完了時(時刻T2E)における第二従動プーリ198の回転位置が目標回転位置からズレてしまう。そのズレ量は、上述した不足回転量に相当するので、本制御例1では、図13に示すように、第二モータ191の基準駆動プロファイルの減速開始時刻T2bを時刻T2b’まで遅らせた補正駆動プロファイルを生成する。時刻T2b’は、第二従動プーリ198の回転位置が目標回転位置に一致するように不足回転量から算出される。言い換えると、図13に斜線で示すS2bの面積がS2aの面積に一致するように時刻T2b’を算出する。このような補正駆動プロファイルを用いて第二モータ191を駆動制御することで、第二ワイヤ187に緩みが発生していても、第二従動プーリ198を目標回転位置へ駆動させることができ、第二関節を適切に動作させることができる。
When such a delay time Δt occurs, when the
一方、ワイヤ張力が規定値を超えている第一ワイヤ186については、図11(a)に示す第一モータ188の基準駆動プロファイルを、図12に示す補正駆動プロファイルへ補正する補正処理を実行する。具体的には、第一モータ188の基準駆動プロファイルの駆動開始時刻を、処理ステップS6で算出した遅れ時間Δtの分だけ遅らせ、かつ、減速開始時刻T1bを時刻T1b’まで遅らせた補正駆動プロファイルを生成する。このように駆動開始時刻を遅れ時間Δtの分だけ遅らせることで、第二従動プーリ198の実際の動作開始タイミングに対する第一従動プーリ195の動作開始タイミングのズレをなくすことが可能となる。
On the other hand, for the
また、減速開始時刻を時刻T1b’に遅らせることで、駆動開始時刻を遅れ時間ΔTの分だけ遅らせたことにより駆動完了時(時刻T1E)における第一従動プーリ195の回転位置が目標回転位置からズレてしまうのを抑制する。このズレ量は、駆動開始時刻を遅れ時間Δtの分だけ遅らせなければ回転していたはずの第一従動プーリ195の不足回転量に相当する。この不足回転量は、図12に斜線で示すS1aの面積から概算することができる。時刻T1b’は、第一従動プーリ195の回転位置が目標回転位置に一致するように、この不足回転量から算出される。言い換えると、図12に斜線で示すS1bの面積がS1aの面積に一致するように時刻T1b’を算出する。これにより、駆動開始時刻を遅れ時間ΔTの分だけ遅らせても、第一従動プーリ195を目標回転位置へ駆動させることができる。
Further, by delaying the deceleration start time to time T1b ′, the rotation start position of the first driven
以上のように、各モータ188,191の基準駆動プロファイルを補正し、その補正駆動プロファイルに従って各モータ188,191を駆動制御することにより、第二関節182の動作開始タイミングの遅れに合わせて第一関節181の動作開始タイミングも遅れる。これにより、両関節間における動作開始タイミングのズレがなくなる。また、いずれの関節181,182も目標動作位置まで動作することができる。その結果、制御対象箇所(第三リンク185の自由端部)は、動作指令に応じた軌道から大きく外れることなく目標位置まで移動することができる。
As described above, the reference drive profiles of the
なお、関節部が3つ以上あるマニピュレータ装置において、そのうちの2つ以上の関節部において遅れ時間Δtが発生するような事態が発生した場合には、例えば、遅れ時間Δtが最も長い関節部に合わせて、他の関節部についての駆動開始時刻を遅らせるようにすればよい。 In a manipulator device having three or more joint portions, when a situation occurs in which two or more of the joint portions cause a delay time Δt, for example, it is adjusted to the joint portion having the longest delay time Δt. Thus, the drive start time for the other joints may be delayed.
また、本制御例1では、両関節間の動作開始タイミングのズレと、各関節の動作位置のズレの両方を修正する例であったが、いずれか一方のズレだけを修正するようにしてもよい。例えば、各関節の動作位置が目標位置からズレるのを修正する場合には、ワイヤが緩んでいない第一モータ188の駆動プロファイルには図11(a)に示したような基準駆動プロファイルを用い、ワイヤが緩んでいる第二モータ191の駆動プロファイルには図13に示したような補正駆動プロファイルを用いてもよい。また、例えば、両関節間の動作開始タイミングがズレるのを修正する場合には、ワイヤが緩んでいない第一モータ188の駆動プロファイルには図12に示したような補正駆動プロファイルを用い、ワイヤが緩んでいる第二モータ191の駆動プロファイルには図11(b)に示したような基準駆動プロファイルを用いてもよい。
Further, in the present control example 1, both the movement start timing deviation between both joints and the movement position deviation of each joint are corrected. However, only one of the deviations may be corrected. Good. For example, when correcting the deviation of the operation position of each joint from the target position, a reference drive profile as shown in FIG. 11A is used as the drive profile of the
〔制御例2〕
次に、本実施形態における関節駆動制御における他の制御例(本制御例を「制御例2」という。)について説明する。
本制御例2は、ワイヤの緩みが発生した第二モータ191の基準駆動プロファイルの補正処理の内容が異なる点を除いて、上述した制御例1と同様であることから、以下、上述した制御例1と異なる点を中心に説明する。
[Control example 2]
Next, another control example (this control example is referred to as “control example 2”) in the joint drive control in the present embodiment will be described.
This control example 2 is the same as the control example 1 described above except that the content of the correction process for the reference drive profile of the
図14(a)は、第二モータ191の基準駆動プロファイルを示すグラフであり、図14(b)は、本制御例2の補正処理によって補正した第二モータ191の補正駆動プロファイルを示すグラフである。なお、図14(a)に示す基準駆動プロファイルは、図11(b)に示した基準駆動プロファイルと同じものである。
本制御例2において、ワイヤ張力が規定値以下となった第二ワイヤ187については、図14(a)に示す第二モータ191の基準駆動プロファイルを、図14(b)に示す補正駆動プロファイルへ補正する補正処理を実行する。具体的には、駆動プロファイルの加速完了時を、基準駆動プロファイルの加速完了時である時刻T2aから、図14(b)に示すように時刻T2a’まで早めた補正駆動プロファイルを生成する。
FIG. 14A is a graph showing a reference drive profile of the
In the second control example, for the
この時刻T2a’は、時刻T2aの時点で、第二従動プーリ198の回転位置が基準駆動プロファイル上の回転位置に一致するように、遅れ時間Δtから算出される。言い換えると、図14(b)に斜線で示すS2c’の面積が図14(a)に斜線で示すS2cの面積と一致するように、時刻T2a’を算出する。このような補正駆動プロファイルを用いて第二モータ191を駆動制御することで、第二ワイヤ187に緩みが発生していても、早期のうちに(時刻T2aの時点で)、第二従動プーリ198を基準駆動プロファイル上の回転位置に追従させることが可能となる。
This time T2a ′ is calculated from the delay time Δt so that the rotational position of the second driven
なお、本制御例2では、補正駆動プロファイルにより第二モータ191の加速期間における加速度が大きくなるが、この加速度が大きくなりすぎると、第二モータ191を適切に駆動させることができず、かえって第二モータ191の駆動制御が不適切なものとなるおそれがある。そのため、例えば、補正駆動プロファイル上の加速期間の加速度が所定の閾値を超える場合には、その補正駆動プロファイルに基づく指令値を出力せず、モータを停止状態に維持するなどのエラー処理するようにしてもよい。これにより、マニピュレータ装置の稼働中にモータのトルク不足等による不具合の発生を回避することができる。また、本制御例2に限らず、補正駆動プロファイルにおいて過度な加速度が設定される事態が発生した場合に、加速度と閾値とを比較してエラー処理を行うことができる。なお、ここでは、加速度と閾値とを比較してエラー処理を行うが、速度と閾値とを比較してエラー処理を行ってもよい。
In this control example 2, the acceleration during the acceleration period of the
〔制御例3〕
次に、本実施形態における関節駆動制御における更に他の制御例(本制御例を「制御例3」という。)について説明する。
本制御例3は、ワイヤの緩みが発生した第二モータ191の基準駆動プロファイルの補正処理の内容が異なる点を除いて、上述した制御例1と同様であることから、以下、上述した制御例1と異なる点を中心に説明する。
[Control Example 3]
Next, still another control example (this control example is referred to as “control example 3”) in the joint drive control in the present embodiment will be described.
Since this control example 3 is the same as the control example 1 described above except that the content of the correction process of the reference drive profile of the
図15は、本制御例3の補正処理によって補正した第二モータ191の補正駆動プロファイルを示すグラフである。なお、第二モータ191の基準駆動プロファイルは、図11(b)に示した基準駆動プロファイルと同じものである。
本制御例3において、ワイヤ張力が規定値以下となった第二ワイヤ187については、図11(b)に示す第二モータ191の基準駆動プロファイルを、図15に示す補正駆動プロファイルへ補正する補正処理を実行する。具体的には、駆動プロファイルの定常速度を、基準駆動プロファイルの定常速度V2から、図15に示すように定常速度V2’まで速めた補正駆動プロファイルを生成する。
FIG. 15 is a graph showing a correction drive profile of the
In the third control example, for the
この定常速度V2’は、減速開始時刻T2bの時点で、第二従動プーリ198の回転位置が基準駆動プロファイル上の回転位置に一致するように、遅れ時間Δtから算出される。言い換えると、図15において斜線で示すS2d’の面積が斜線で示すS2dの面積と一致するように、定常速度V2’を算出する。このような補正駆動プロファイルを用いて第二モータ191を駆動制御することで、第二ワイヤ187に緩みが発生していても、時刻T2bの時点で、第二従動プーリ198を基準駆動プロファイル上の回転位置に追従させることが可能となる。
This steady speed V2 'is calculated from the delay time Δt so that the rotational position of the second driven
上述した制御例2や制御例3によれば、第二従動プーリ198の駆動完了時が基準駆動プロファイル上の駆動完了時(時刻T2E)と一致するので、第二関節182の動作完了時刻を遵守することができる。なお、第一モータ188については、上述した制御例1の補正駆動プロファイルを用いるため、第一従動プーリ195の駆動完了時(時刻T1E’)は基準駆動プロファイル上の駆動完了時(時刻T1E)からズレることになる。第一従動プーリ195の駆動完了時も基準駆動プロファイル上の駆動完了時(時刻T1E)に一致させる場合には、第一モータ188の補正駆動プロファイルも、駆動完了時が基準駆動プロファイル上の駆動完了時と一致するように、加速完了時時刻を早めたり、定常速度を速めたりしてもよい。
According to the control example 2 and the control example 3 described above, the completion of driving of the second driven
また、以上の各制御例では、第二ワイヤ187が緩んだ状態のまま、各モータ188,191の駆動を駆動プロファイルに従って開始させる例であったが、駆動プロファイルに従って駆動を開始する前に、緩んだ状態の第二ワイヤ187の張力を適正範囲内に復帰させる張力復帰処理を事前に実施し、その張力復帰処理に要した時間を遅れ時間Δtとして、第二モータ191の基準駆動プロファイルを補正してもよい。このときの第二モータ191の補正駆動プロファイルとしては、例えば、図12に示した第一モータ188の補正駆動プロファイルと同様の補正駆動プロファイルを用いることができる。
In each of the above control examples, the driving of the
このときの張力復帰処理としては、例えば、第二従動プーリ198が動かないように第二モータ191を駆動し、第二ワイヤ187の張力検出値が適正範囲内になったら第二モータ191の駆動を停止させるという処理が挙げられる。また、第二モータ191を駆動させずに、第二ワイヤ187の張力を変更する張力変更手段を設け、その張力変更手段を用いて第二ワイヤ187の張力を適正範囲内に復帰させてもよい。
As the tension return processing at this time, for example, the
〔実施タイミング例1〕
次に、補正駆動プロファイルを生成する処理(基準駆動プロファイルの補正処理)を実施するタイミングの一例(本例を「実施タイミング例1」という。)について説明する。
本実施形態におけるマニピュレータ装置は、その動作モードとして、第1処理モードとしてのCPモードと第2処理モードとしてのPTPモードを備えている。
[Execution timing example 1]
Next, an example of timing for executing the process of generating a correction drive profile (reference drive profile correction process) (this example is referred to as “execution timing example 1”) will be described.
The manipulator device in the present embodiment includes a CP mode as the first processing mode and a PTP mode as the second processing mode as its operation mode.
CPモードは、その制御対象箇所を所定の動作命令で指示された移動経路に沿って所定の動作命令で指示された目標位置まで移動させる動作モードである。すなわち、CPモードの動作命令では、当該制御対象箇所の移動先の目標位置や必要に応じて姿勢が指定されているだけでなく、現在位置からの目標位置までの移動経路についても指定されている。一方、PTPモードは、その制御対象箇所を所定の動作命令で指示された目標位置まで移動させれば、その移動経路には任意である動作モードである。すなわち、PTPモードの動作命令では、当該制御対象箇所の移動先の目標位置や必要に応じて姿勢が指定され、現在位置からの目標位置までの移動経路については指定されていない。 The CP mode is an operation mode in which the control target portion is moved along the movement path specified by the predetermined operation command to the target position specified by the predetermined operation command. That is, in the operation command of the CP mode, not only the target position of the movement destination of the control target part and the posture are specified as necessary, but also a movement route from the current position to the target position is specified. . On the other hand, the PTP mode is an operation mode that is arbitrary on the movement path as long as the control target portion is moved to the target position specified by a predetermined operation command. That is, in the operation command of the PTP mode, the target position of the movement destination of the control target part and the posture are designated as necessary, and the movement route from the current position to the target position is not designated.
PTPモードにおいては、移動経路が任意であるため、第二ワイヤに緩みがあって遅れ時間Δtが発生している場合において、基準駆動プロファイルに従って各モータ188,191を駆動しても、動作指令に基づく動作を適正に行うことが可能である。具体的には、例えば、各関節181,182に上述した第一関節軸エンコーダ173や第二関節軸エンコーダ174を設け、これらのエンコーダの出力値がそれぞれ目標値に一致した時点で各モータ188,191を停止させるという制御を実施すればよい。
In the PTP mode, since the movement path is arbitrary, even if each
これに対し、CPモードの場合には、このようなPTPモードと同じ制御を実施すると、制御対象箇所の移動経路が動作指令で指定された移動経路から大きく外れたものとなる。そのため、各モータ188,191の駆動プロファイルを補正して、制御対象箇所の移動経路が動作指令で指定された移動経路から大きく外れないようにする補正処理が必要となる。
On the other hand, in the case of the CP mode, if the same control as that of the PTP mode is performed, the movement path of the control target portion is greatly deviated from the movement path specified by the operation command. Therefore, it is necessary to correct the drive profiles of the
図16は、本実施タイミング例1の制御の流れを示すフローチャートである。
本実施タイミング例1において、CPU210は、ホストコントローラ300から動作指令を受けたら(S1のYes)、その動作指令がCPモードであるか否かを判断する(S11)。このとき、CPモードであると判断された場合には(S11のYes)、上述した各制御例1〜3の関節駆動制御を実施する(S2〜S8)。これにより、ワイヤに緩みが発生していても、制御対象箇所の移動経路が動作指令で指定された移動経路から大きく外れないように、各モータ188,191の基準駆動プロファイルの補正処理が実行され、動作指令に従った適切な動作が実現される。
FIG. 16 is a flowchart showing the flow of control in the present timing example 1.
In the present timing example 1, when receiving an operation command from the host controller 300 (Yes in S1), the
一方、PTPモードであると判断された場合(S11のNo)、制御対象箇所が動作指令によって指定される目標位置へ移動するための基準駆動プロファイルを生成する(S12)。そして、この基準駆動プロファイルに従った指令値を各モータ188,191のモータドライバー235,237へ出力する(S13)。その後、各関節181,182に設けられた第一関節軸エンコーダ173及び第二関節軸エンコーダ174の出力値を観測し、これらのエンコーダ出力値がそれぞれ目標値に一致した時点で(S14のYes)、モータ188,191を停止させる(S15)。これにより、ワイヤが緩んでいても、動作指令に従った目標位置に制御対象箇所を移動させることができ、適切なPTPモードの動作が実現される。
On the other hand, when it is determined that the mode is the PTP mode (No in S11), a reference drive profile for moving the control target portion to the target position specified by the operation command is generated (S12). Then, the command value according to the reference drive profile is output to the
〔実施タイミング例2〕
次に、補正駆動プロファイルを生成する処理(基準駆動プロファイルの補正処理)を実施するタイミングの他の例(本例を「実施タイミング例2」という。)について説明する。
上述した実施タイミング例1では、動作指令がCPモードであって、ワイヤ張力が規定値以下であるという条件を満たすと、補正駆動プロファイルを生成する処理が実施される例であったが、本実施タイミング例2では、本マニピュレータ装置の電源が投入された後の最初の動作指令を受けたという条件を満たすときに補正駆動プロファイルを生成する処理が実施される例である。このとき、更にワイヤ張力が規定値以下であるという条件を付加してもよい。本実施タイミング例2によれば、電源が投入されていない期間における何らかの原因でワイヤに緩みが発生していても、適切な動作を実現することができる。
[Execution timing example 2]
Next, another example (this example is referred to as “execution timing example 2”) of timing for executing the process of generating a correction drive profile (reference drive profile correction process) will be described.
In the implementation timing example 1 described above, when the operation command is in the CP mode and the condition that the wire tension is equal to or less than the specified value is satisfied, the process of generating the correction drive profile is performed. Timing example 2 is an example in which a process for generating a correction drive profile is performed when the condition that the first operation command after receiving the power supply of the manipulator device is satisfied. At this time, a condition that the wire tension is not more than a specified value may be added. According to this embodiment timing example 2, an appropriate operation can be realized even if the wire is loose for some reason during the period when the power is not turned on.
〔実施タイミング例3〕
次に、補正駆動プロファイルを生成する処理(基準駆動プロファイルの補正処理)を実施するタイミングの更に他の例(本例を「実施タイミング例3」という。)について説明する。
本実施タイミング例3では、本マニピュレータ装置の関節181,182ごとに、各関節が駆動した総駆動時間(ワイヤの累積動作距離)を計測し、その総駆動時間が規定時間以上であるという条件を満たすときに補正駆動プロファイルを生成する処理が実施される例である。このとき、更にワイヤ張力が規定値以下であるという条件を付加してもよい。
[Execution Timing Example 3]
Next, still another example (this example will be referred to as “execution timing example 3”) of the timing at which the correction drive profile generation process (reference drive profile correction process) is performed will be described.
In this embodiment timing example 3, the total driving time (cumulative operating distance of the wire) driven by each joint is measured for each of the
関節の総駆動時間(ワイヤの累積動作距離)が短いうちは、未だ経時使用による伸びが発生しないことから、ワイヤが緩むような事態が生じる可能性が少ない。したがって、関節の総駆動時間が規定時間以上になるまでは、補正駆動プロファイルを生成する処理を実施しないことで、補正駆動プロファイルを生成する処理の実施頻度を下げて、マニピュレータ装置の生産性向上を図ることが可能となる。 As long as the total joint driving time (cumulative operating distance of the wire) is short, there is little possibility of a situation where the wire is loosened because elongation due to use over time has not yet occurred. Therefore, by not performing the process of generating the correction drive profile until the total joint drive time exceeds the specified time, the execution frequency of the process of generating the correction drive profile is reduced, and the productivity of the manipulator device is improved. It becomes possible to plan.
〔実施タイミング例4〕
次に、補正駆動プロファイルを生成する処理(基準駆動プロファイルの補正処理)を実施するタイミングの更に他の例(本例を「実施タイミング例4」という。)について説明する。
本実施タイミング例4では、本マニピュレータ装置の稼働開始からの経過時間を計測し、その経過時間が規定時間以上であるという条件を満たすときに補正駆動プロファイルを生成する処理が実施される例である。このとき、更にワイヤ張力が規定値以下であるという条件を付加してもよい。
[Execution Timing Example 4]
Next, still another example (this example is referred to as “execution timing example 4”) of timing for executing the process of generating a correction drive profile (reference drive profile correction process) will be described.
In this embodiment timing example 4, an elapsed time from the start of operation of the manipulator device is measured, and a process of generating a correction drive profile is performed when the condition that the elapsed time is equal to or longer than a specified time is satisfied. . At this time, a condition that the wire tension is not more than a specified value may be added.
マニピュレータ装置の稼働開始からの経過時間が短いうちは、未だ経時使用による伸びが発生しないことから、ワイヤが緩むような事態が生じる可能性が少ない。したがって、マニピュレータ装置の稼働開始からの経過時間が規定時間以上になるまでは、補正駆動プロファイルを生成する処理を実施しないことで、補正駆動プロファイルを生成する処理の実施頻度を下げて、マニピュレータ装置の生産性向上を図ることが可能となる。 As long as the elapsed time from the start of operation of the manipulator device is short, there is little possibility of a situation in which the wire is loosened because elongation due to use over time has not yet occurred. Therefore, by not performing the process of generating the correction drive profile until the elapsed time from the start of operation of the manipulator apparatus exceeds the specified time, the execution frequency of the process of generating the correction drive profile is reduced, and the manipulator apparatus Productivity can be improved.
〔実施タイミング例5〕
次に、補正駆動プロファイルを生成する処理(基準駆動プロファイルの補正処理)を実施するタイミングの更に他の例(本例を「実施タイミング例5」という。)について説明する。
本実施タイミング例5では、所定の駆動プロファイルに従って制御されたモータ188,191における駆動結果の整定時間が規定時間以上であるという条件を満たすときに補正駆動プロファイルを生成する処理が実施される例である。このとき、更にワイヤ張力が規定値以下であるという条件を付加してもよい。
[Example 5 of implementation timing]
Next, still another example (this example will be referred to as “execution timing example 5”) of the timing at which the correction drive profile generation process (reference drive profile correction process) is executed will be described.
The timing example 5 is an example in which a process for generating a corrected driving profile is performed when the condition that the settling time of the driving result in the
図17は、第二モータ191の駆動速度が、一定の加速度で加速した後、一定の定常速度で駆動し、その後、一定の加速度で減速して停止するという駆動プロファイルに従って第二モータ191を駆動させたときの第二モータエンコーダ192の出力結果を示すグラフである。なお、このグラフには、駆動プロファイルが破線で示されている。また、第二モータエンコーダ192の出力結果ではなく、第二関節軸エンコーダ174の出力結果でもよい。
FIG. 17 shows that the
図17に示すグラフにおける整定時間Tsは、マニピュレータ装置の動作振動量を評価するための指標値になる。第二ワイヤ187の張力が適正範囲内である場合の基準駆動プロファイルは整定時間Tsが短くなるように設計されており、振動が最小限になるように制御設計されている。したがって、この整定時間Tsを計測し、本来よりも長い整定時間が計測されたときは、第二ワイヤ187に緩みが発生したことが推定できる。したがって、整定時間Tsが規定時間以上であるという条件を満たしたときに補正駆動プロファイルを生成する処理を実施するようにすれば、補正駆動プロファイルの生成が必要な適切なタイミングで処理を実施できる。
The settling time Ts in the graph shown in FIG. 17 is an index value for evaluating the amount of operation vibration of the manipulator device. The reference drive profile when the tension of the
〔実施タイミング例6〕
次に、補正駆動プロファイルを生成する処理(基準駆動プロファイルの補正処理)を実施するタイミングの更に他の例(本例を「実施タイミング例6」という。)について説明する。
本実施タイミング例6では、所定の駆動プロファイルに従って制御されたモータ188,191のモータエンコーダ189,192の出力値と、関節軸エンコーダ173,174の出力値との間に、所定量以上のズレが検出されたという条件を満たすときに補正駆動プロファイルを生成する処理が実施される例である。このとき、更にワイヤ張力が規定値以下であるという条件を付加してもよい。
[Execution Timing Example 6]
Next, still another example (this example will be referred to as “execution timing example 6”) of the timing at which the correction drive profile generation process (reference drive profile correction process) is performed will be described.
In this timing example 6, there is a deviation of a predetermined amount or more between the output values of the
図18は、第二関節軸エンコーダ174の出力値を実線で示し、第二モータエンコーダ192の出力値を破線で示したグラフである。
本実施タイミング例6では、加速度期間中の特定速度に達するときの第二モータエンコーダ192に対する第二関節軸エンコーダ174の出力値の動作遅れを検出し、その動作遅れ量が規定量以上であるときに、補正駆動プロファイルを生成する処理を実施する。この動作遅れは、マニピュレータ装置の動作の軌道精度悪化等を評価するための指標値になる。第二ワイヤ187の張力が適正範囲内である場合の基準駆動プロファイルはこの動作遅れが短くなるように設計されており、軌道精度が上げるように制御設計されている。したがって、この動作遅れ量(動作遅れ時間)を計測し、本来よりも動作遅れ量が多いときは、第二ワイヤ187に緩みが発生したことが推定できる。したがって、動作遅れ量が規定量以上であるという条件を満たしたときに補正駆動プロファイルを生成する処理を実施するようにすれば、補正駆動プロファイルの生成が必要な適切なタイミングで処理を実施できる。
FIG. 18 is a graph in which the output value of the second
In this timing example 6, when the operation delay of the output value of the second
以上に説明したものは一例であり、本発明は、次の態様毎に特有の効果を奏する。
(態様A)
所定の動作命令に応じた駆動プロファイルを生成する指令値生成部215等の駆動プロファイル生成手段と、第一モータ188や第二モータ191等の駆動源からの駆動力で駆動する第一駆動プーリ194や第二駆動プーリ196等の駆動部材によって該駆動部材と第一従動プーリ195や第二従動プーリ198等の被駆動部材との間に張架された第一ワイヤ186や第二ワイヤ187等の被張架部材を張架方向へ移動させて該被駆動部材を駆動させる駆動装置に対し、前記駆動プロファイル生成手段が生成した駆動プロファイルに従って前記駆動源を制御することにより、前記被駆動部材を該所定の駆動プロファイルに応じた目標位置に駆動させ、又は、該所定の駆動プロファイルに応じた目標タイミングで該被駆動部材の駆動を開始させる駆動制御を実行するコントローラ216等の制御手段とを有する駆動制御装置であって、前記被張架部材の張力を検知する張力検出部239等の張力検知手段を有し、前記駆動プロファイル生成手段は、前記張力検知手段が検知した被張架部材の張力に基づいて、補正駆動プロファイル等の前記所定の駆動プロファイルを生成することを特徴とする。
これによれば、駆動部材と被駆動部材との間に張架されている被張架部材の張架部分で緩みが発生していることを、張力検知手段の検知結果(被張架部材の張力)から把握することができる。被張架部材の張架部分で緩みが発生していると、駆動部材の駆動を開始しても被駆動部材の駆動が開始されるまでに遅れ時間が発生したり、その緩みを解消する処理を実施する場合にはその処理の実施時間分だけ被駆動部材の駆動開始が遅れたりする。本態様によれば、被張架部材の張力に基づいて駆動プロファイルを生成することにより、このような被駆動部材の駆動開始の遅れを考慮した駆動プロファイルを生成することができる。よって、被張架部材が緩んでも、目標位置に対する被駆動部材の駆動位置ズレや目標タイミングに対する被駆動部材の駆動開始タイミングのズレによる弊害を軽減することが可能となる。
What has been described above is merely an example, and the present invention has a specific effect for each of the following modes.
(Aspect A)
Drive profile generation means such as a command
According to this, it is confirmed that the looseness has occurred in the stretched portion of the stretched member that is stretched between the drive member and the driven member. Tension). When looseness has occurred in the stretched part of the stretched member, even when driving of the drive member is started, a delay occurs until the driven member starts to be driven, or the loosening is eliminated In the case of carrying out the above, the start of driving of the driven member is delayed by the execution time of the process. According to this aspect, by generating a drive profile based on the tension of the stretched member, it is possible to generate a drive profile that takes into account the delay in starting the drive of such a driven member. Therefore, even if the stretched member is loosened, it is possible to reduce the adverse effects caused by the drive position deviation of the driven member with respect to the target position and the drive start timing deviation of the driven member with respect to the target timing.
(態様B)
前記態様Aにおいて、前記駆動プロファイル生成手段は、前記張力検知手段が検知した被張架部材の張力が規定値以上であるときは、前記駆動源が駆動を開始してから前記被駆動部材の駆動が開始されるまでの遅れ時間がゼロ又は予め決められた時間である基準駆動プロファイルを前記所定の駆動プロファイルとして生成し、前記張力検知手段が検知した被張架部材の張力が前記規定値を下回るときは、該張力検知手段が検知した該被張架部材の張力に応じた遅れ時間Δtに応じて該基準駆動プロファイルを補正した補正駆動プロファイルを前記所定の駆動プロファイルとして生成することを特徴とする。
これによれば、被張架部材の張力が規定値を下回るときに、その被張架部材の張力に応じた遅れ時間Δtを考慮した補正駆動プロファイルを生成することで、遅れ時間Δtによる目標位置に対する被駆動部材の駆動位置ズレや目標タイミングに対する被駆動部材の駆動開始タイミングのズレによる弊害を適切に軽減することができる。
(Aspect B)
In the aspect A, when the tension of the stretched member detected by the tension detection unit is equal to or higher than a predetermined value, the drive profile generation unit drives the driven member after the drive source starts driving. A reference drive profile having zero or a predetermined delay time until the start of the tension is generated as the predetermined drive profile, and the tension of the stretched member detected by the tension detecting means is below the specified value In this case, a corrected drive profile in which the reference drive profile is corrected according to the delay time Δt corresponding to the tension of the stretched member detected by the tension detecting means is generated as the predetermined drive profile. .
According to this, when the tension of the stretched member is below a specified value, the target position based on the delay time Δt is generated by generating a correction drive profile that takes into account the delay time Δt corresponding to the tension of the stretched member. It is possible to appropriately reduce the adverse effects caused by the deviation of the driving position of the driven member with respect to the above and the deviation of the driving start timing of the driven member with respect to the target timing.
(態様C)
前記態様A又はBにおいて、前記制御手段は、複数の駆動装置のそれぞれに対応する個別の駆動プロファイルに従って各駆動装置の駆動源を制御して前記駆動制御を実行するものであり、前記張力検知手段は、各駆動装置における被張架部材の張力を個別に検知するものであり、前記駆動プロファイル生成手段は、少なくとも1つの駆動装置について前記張力検知手段が検知した被張架部材の張力が規定値を下回る場合、前記張力検知手段が検知した被張架部材の張力が規定値を下回る第二関節182の駆動装置等の低張力駆動装置よりも前記張力検知手段が検知した被張架部材の張力が高い第一関節181の駆動装置等の高張力駆動装置に対する駆動プロファイルとして、該低張力駆動装置の該被張架部材の張力に応じた遅れ時間Δtに応じて該高張力駆動装置の基準駆動プロファイルの駆動開始時点を遅らせた補正駆動プロファイルを生成することを特徴とする。
これによれば、低張力駆動装置の駆動源をその基準駆動プロファイルと駆動開始時点が同じである駆動プロファイルで駆動したとしても、低張力駆動装置と高張力駆動装置との間で被駆動部材の駆動開始タイミングがズレるのを抑制できる。
(Aspect C)
In the aspect A or B, the control means executes the drive control by controlling the drive source of each drive apparatus according to an individual drive profile corresponding to each of the plurality of drive apparatuses, and the tension detection means Is for individually detecting the tension of the stretched member in each driving device, and the drive profile generating means has a prescribed value for the tension of the stretched member detected by the tension detecting means for at least one drive device. The tension of the stretch member detected by the tension detection means is lower than the low tension drive device such as the drive device of the second joint 182 where the tension of the stretch member detected by the tension detection means falls below a specified value. As a drive profile for a high-tension drive device such as the drive device of the first joint 181 having a high value, it corresponds to the delay time Δt corresponding to the tension of the stretched member of the low-tension drive device. And generating a correction drive profiles delayed driving start time of the reference driving profile of the high tension drive Te.
According to this, even if the drive source of the low tension drive device is driven with a drive profile whose drive start time is the same as that of the reference drive profile, the driven member can be moved between the low tension drive device and the high tension drive device. The drive start timing can be prevented from shifting.
(態様D)
前記態様B又はCにおいて、前記補正駆動プロファイルは、その駆動終了時点が前記基準駆動プロファイルの駆動終了時点と一致するように補正されたものであることを特徴とする。
これによれば、補正駆動プロファイルで駆動される駆動装置の被駆動部材の動作完了時刻が基準駆動プロファイル上の動作完了時刻と一致させることができるので、動作完了時刻のズレを抑制できる。
(Aspect D)
In the aspect B or C, the corrected drive profile is corrected so that the drive end point coincides with the drive end point of the reference drive profile.
According to this, since the operation completion time of the driven member of the drive device driven by the correction drive profile can be made coincident with the operation completion time on the reference drive profile, it is possible to suppress the deviation of the operation completion time.
(態様E)
前記態様B〜Dのいずれかの態様において、前記補正駆動プロファイルは、前記基準駆動プロファイルにおける駆動開始時点から目標速度に達するまでの加速期間の終了時点T1a,T2aで、当該補正駆動プロファイルにおける目標位置が該基準駆動プロファイルにおける目標位置と一致するように補正されたものであることを特徴とする。
これによれば、被張架部材に緩みが発生しても、加速期間の終了時点T1a,T2aという早期のうちに、補正駆動プロファイルで駆動する被駆動部材の駆動位置を基準駆動プロファイル上の目標位置に追従させることが可能となる。
(Aspect E)
In any one of the aspects B to D, the corrected drive profile is a target position in the corrected drive profile at the end time T1a or T2a of the acceleration period from the drive start time in the reference drive profile to the target speed. Is corrected so as to coincide with the target position in the reference drive profile.
According to this, even if the stretched member is loosened, the drive position of the driven member driven by the corrected drive profile is set to the target on the reference drive profile as early as the end points T1a and T2a of the acceleration period. It is possible to follow the position.
(態様F)
前記態様Eにおいて、前記制御手段は、前記補正駆動プロファイルにおける加速期間中の加速度が閾値以上であるときには、前記駆動源の駆動を開始しないことを特徴とする。
これによれば、駆動装置の稼働中に駆動源のトルク不足等による不具合が発生するのを回避することができる。
(Aspect F)
In the aspect E, when the acceleration during the acceleration period in the correction drive profile is equal to or greater than a threshold value, the control unit does not start driving the drive source.
According to this, it is possible to avoid the occurrence of problems due to insufficient torque of the drive source during operation of the drive device.
(態様G)
前記態様A〜Fのいずれかの態様において、前記駆動プロファイル生成手段は、所定の張力低下条件が満たされたときに、前記張力検知手段が検知した被張架部材の張力に基づいて前記所定の駆動プロファイルを生成することを特徴とする。
これによれば、所定の張力低下条件を適切な条件とすることで、生産性低下を抑制しつつ、駆動プロファイル生成手段による被張架部材の張力に基づいた所定の駆動プロファイルの生成処理の実行頻度を減らしたり、処理負荷を軽減させたりすることが可能となる。
(Aspect G)
In any one of the aspects A to F, the drive profile generation unit is configured to perform the predetermined measurement based on the tension of the stretched member detected by the tension detection unit when a predetermined tension lowering condition is satisfied. A drive profile is generated.
According to this, execution of a predetermined drive profile generation process based on the tension of the stretched member by the drive profile generation means while suppressing a decrease in productivity by setting the predetermined tension reduction condition as an appropriate condition. It is possible to reduce the frequency and reduce the processing load.
(態様H)
前記態様Gにおいて、前記所定の張力低下条件は、当該駆動制御装置に電源が投入されたという条件を含むことを特徴とする。
これによれば、電源が投入されていない期間における何らかの原因で発生した被張架部材の緩みに対し、生産性低下を抑制しつつ適切に対応することができる。
(Aspect H)
In the aspect G, the predetermined tension reduction condition includes a condition that power is supplied to the drive control device.
According to this, it is possible to appropriately cope with the slackness of the stretchable member generated for some reason during the period when the power is not turned on while suppressing the decrease in productivity.
(態様I)
前記態様G又はHにおいて、前記被張架部材の累積移動距離を計測する計測手段を有し、前記所定の張力低下条件は、前記計測手段が計測した前記被張架部材の累積移動距離が規定距離以上であるという条件を含むことを特徴とする。
これによれば、経時使用による被張架部材の伸びに起因した緩みに対し、生産性低下を抑制しつつ適切に対応することができる。
(Aspect I)
In the aspect G or H, the measuring apparatus includes a measuring unit that measures the cumulative moving distance of the stretched member, and the predetermined tension reduction condition is defined by the cumulative moving distance of the stretched member measured by the measuring unit. It includes a condition that the distance is greater than or equal to the distance.
According to this, it is possible to appropriately cope with the looseness caused by the stretch of the stretched member due to the use over time while suppressing the decrease in productivity.
(態様J)
前記態様G〜Iのいずれかの態様において、当該駆動制御装置の稼働開始からの経過時間を計測する経時手段を有し、前記所定の張力低下条件は、前記経時手段が計測した経過時間が規定時間以上であるという条件を含むことを特徴とする。
これによれば、経時使用による被張架部材の伸びに起因した緩みに対し、生産性低下を抑制しつつ適切に対応することができる。
(Aspect J)
In any one of the above aspects G to I, the driving control device further includes a time-lapse unit that measures an elapsed time from the start of operation, and the predetermined tension reduction condition defines the elapsed time measured by the time-lapse unit. It is characterized by including the condition that it is more than time.
According to this, it is possible to appropriately cope with the looseness caused by the stretch of the stretched member due to the use over time while suppressing the decrease in productivity.
(態様K)
前記態様G〜Jのいずれかの態様において、前記所定の駆動プロファイルに従って制御された前記駆動源における駆動結果の整定時間Tsを計測する経時手段を有し、前記所定の張力低下条件は、前記整定時間が規定時間以上であるという条件を含むことを特徴とする。
これによれば、被張架部材の緩みに対し、生産性低下を抑制しつつ適切に対応することができる。
(Aspect K)
In any one of the above aspects G to J, there is provided time-lapse means for measuring a settling time Ts of a driving result in the driving source controlled according to the predetermined driving profile, and the predetermined tension lowering condition is the settling It includes the condition that the time is not less than the specified time.
According to this, it is possible to appropriately cope with the looseness of the stretched member while suppressing the decrease in productivity.
(態様L)
前記態様A〜Kのいずれかの態様において、前記制御手段は、前記駆動プロファイルに従って制御された前記駆動源又は前記駆動部材の駆動量(モータエンコーダ189,192の出力値等)と該駆動プロファイル上の目標量とのズレを低減するためのフィードバック制御又はフィードフォワード制御を実施して前記駆動制御を実行することを特徴とする。
これによれば、より適切に駆動プロファイルに従った駆動制御を実現することができる。
(Aspect L)
In any one of the aspects A to K, the control means controls the driving amount of the driving source or the driving member controlled according to the driving profile (output values of the
According to this, drive control according to the drive profile can be realized more appropriately.
(態様M)
1又は2以上の関節部181,182と、前記関節部の動作に連動する被駆動部材と駆動部材との間に張架された被張架部材を介して該駆動部材の駆動力を該被駆動部材へ伝達して該関節部を駆動させる駆動装置と、前記駆動装置の駆動源を制御して前記関節部の動作を制御する駆動制御装置とを有するマニピュレータ装置において、前記駆動制御装置として、前記態様A〜Lのいずれかの態様に係る駆動制御装置を用いることを特徴とする。
これによれば、被張架部材に緩みが発生しても、マニピュレータ装置の制御対象箇所を適切に動作させることができる。
(Aspect M)
The driving force of the driving member is applied via one or more
According to this, even if looseness occurs in the stretched member, the control target portion of the manipulator device can be appropriately operated.
(態様N)
前記態様Mにおいて、前記関節部を2以上有し、前記駆動装置は関節部ごとに設けられており、前記駆動制御装置として、前記態様B又はCに係る駆動制御装置を用い、前記駆動制御装置における前記駆動プロファイル生成手段は、当該マニピュレータ装置の制御対象箇所を前記所定の動作命令で指示された移動経路に沿って該所定の動作命令で指示された目標位置まで移動させるための各駆動装置の駆動プロファイルを生成するCPモード等の第1処理モードと、前記所定の動作命令で指示された目標位置に基づいて該目標位置までの移動経路を算出し、当該マニピュレータ装置の制御対象箇所を該移動経路に沿って該目標位置まで移動させるための各駆動装置の駆動プロファイルを生成するPTPモード等の第2処理モードとを有しており、前記駆動プロファイル生成手段は、前記第1処理モードでは前記補正駆動プロファイルを生成するが、前記第2処理モードでは前記補正駆動プロファイルを生成せずに前記基準駆動プロファイルを生成することを特徴とする。
これによれば、第一処理モードにおいて、被張架部材に緩みが発生しても、所定の動作命令で指示された移動経路に沿って制御対象箇所を目標位置まで移動させることができる。
(Aspect N)
In the aspect M, the joint unit has two or more, the drive device is provided for each joint unit, the drive control device according to the aspect B or C is used as the drive control device, and the drive control device The drive profile generation means in each of the drive devices for moving the control target portion of the manipulator device along the movement path specified by the predetermined operation command to the target position specified by the predetermined operation command. A movement path to the target position is calculated based on a first processing mode such as a CP mode for generating a driving profile and a target position instructed by the predetermined operation command, and the control target portion of the manipulator device is moved to the target position. A second processing mode such as a PTP mode for generating a driving profile of each driving device for moving to the target position along the path. The drive profile generation unit generates the reference drive profile without generating the correction drive profile in the second processing mode, while generating the correction drive profile in the first processing mode. .
According to this, in the first processing mode, even if the stretched member is loosened, it is possible to move the control target location to the target position along the movement route instructed by the predetermined operation command.
100 マニピュレータ装置
131 歪みゲージ
173,174 関節軸エンコーダ
181 第一関節
182 第二関節
186 第一ワイヤ
187 第二ワイヤ
188 第一モータ
189 第一モータエンコーダ
191 第二モータ
192 第二モータエンコーダ
194 第一駆動プーリ
195 第一従動プーリ
196 第二駆動プーリ
197 中継プーリ
198 第二従動プーリ
213 駆動制御部
215 指令値生成部
215A 基準指令値生成部
215B 演算部
216 コントローラ
235,237 モータドライバー
236,238 駆動情報検出部
239 張力検出部
300 ホストコントローラ
100
Claims (17)
駆動源からの駆動力で駆動する駆動部材によって該駆動部材と被駆動部材との間に張架された被張架部材を張架方向へ移動させて該被駆動部材を駆動させる駆動装置に対し、前記駆動プロファイル生成手段が生成した駆動プロファイルに従って前記駆動源を制御することにより、前記被駆動部材を該所定の駆動プロファイルに応じた目標位置に駆動させ、又は、該所定の駆動プロファイルに応じた目標タイミングで該被駆動部材の駆動を開始させる駆動制御を実行する制御手段とを有する駆動制御装置であって、
前記被張架部材の張力を検知する張力検知手段を有し、
前記駆動プロファイル生成手段は、前記張力検知手段が検知した被張架部材の張力が規定値以上であるときは、前記駆動源が駆動を開始してから前記被駆動部材の駆動が開始されるまでの遅れ時間がゼロ又は予め決められた時間である基準駆動プロファイルを前記所定の駆動プロファイルとして生成し、前記張力検知手段が検知した被張架部材の張力が前記規定値を下回るときは、該張力検知手段が検知した該被張架部材の張力に応じた遅れ時間に応じて該基準駆動プロファイルを補正した補正駆動プロファイルを前記所定の駆動プロファイルとして生成することを特徴とする駆動制御装置。 Drive profile generation means for generating a drive profile according to a predetermined operation command;
A driving device that drives a driven member by moving a stretched member stretched between the drive member and the driven member in a stretching direction by a drive member driven by a driving force from a drive source The drive source is controlled according to the drive profile generated by the drive profile generation means to drive the driven member to a target position corresponding to the predetermined drive profile, or according to the predetermined drive profile A drive control device having control means for executing drive control to start driving of the driven member at a target timing,
Tension detecting means for detecting the tension of the stretch member,
When the tension of the stretched member detected by the tension detection unit is equal to or greater than a specified value , the drive profile generation unit is configured to start driving the driven member after the drive source starts driving. when the delay time is generate as before Symbol predetermined driving profile reference driving profile is zero or a predetermined time, the tension of the tension member, wherein the tension detection unit detects is below the prescribed value, A drive control device that generates a corrected drive profile in which the reference drive profile is corrected according to a delay time corresponding to the tension of the stretched member detected by the tension detection means as the predetermined drive profile .
前記制御手段は、複数の駆動装置のそれぞれに対応する個別の駆動プロファイルに従って各駆動装置の駆動源を制御して前記駆動制御を実行するものであり、
前記張力検知手段は、各駆動装置における被張架部材の張力を個別に検知するものであり、
前記駆動プロファイル生成手段は、少なくとも1つの駆動装置について前記張力検知手段が検知した被張架部材の張力が規定値を下回る場合、前記張力検知手段が検知した被張架部材の張力が規定値を下回る低張力駆動装置よりも前記張力検知手段が検知した被張架部材の張力が高い高張力駆動装置に対する駆動プロファイルとして、該低張力駆動装置の該被張架部材の張力に応じた遅れ時間に応じて該高張力駆動装置の基準駆動プロファイルの駆動開始時点を遅らせた補正駆動プロファイルを生成することを特徴とする駆動制御装置。 The drive control apparatus according to claim 1 ,
The control means executes the drive control by controlling the drive source of each drive device according to an individual drive profile corresponding to each of the plurality of drive devices,
The tension detecting means is for individually detecting the tension of the stretched member in each driving device,
When the tension of the stretched member detected by the tension detecting unit is less than a specified value for at least one drive device, the drive profile generating unit has a specified value of the tension of the stretched member detected by the tension detecting unit. As a drive profile for the high tension drive device in which the tension of the stretched member detected by the tension detecting means is higher than the low tension drive device, the delay time corresponding to the tension of the stretched member of the low tension drive device In response, a drive control device that generates a corrected drive profile in which the drive start time of the reference drive profile of the high-tension drive device is delayed.
駆動源からの駆動力で駆動する駆動部材によって該駆動部材と被駆動部材との間に張架された被張架部材を張架方向へ移動させて該被駆動部材を駆動させる駆動装置に対し、前記駆動プロファイル生成手段が生成した駆動プロファイルに従って前記駆動源を制御することにより、前記被駆動部材を該所定の駆動プロファイルに応じた目標位置に駆動させ、又は、該所定の駆動プロファイルに応じた目標タイミングで該被駆動部材の駆動を開始させる駆動制御を実行する制御手段とを有する駆動制御装置であって、 A driving device that drives a driven member by moving a stretched member stretched between the drive member and the driven member in a stretching direction by a drive member driven by a driving force from a drive source The drive source is controlled according to the drive profile generated by the drive profile generation means to drive the driven member to a target position corresponding to the predetermined drive profile, or according to the predetermined drive profile A drive control device having control means for executing drive control to start driving of the driven member at a target timing,
前記被張架部材の張力を検知する張力検知手段を有し、 Tension detecting means for detecting the tension of the stretch member,
前記制御手段は、複数の駆動装置のそれぞれに対応する個別の駆動プロファイルに従って各駆動装置の駆動源を制御して前記駆動制御を実行するものであり、 The control means executes the drive control by controlling the drive source of each drive device according to an individual drive profile corresponding to each of the plurality of drive devices,
前記張力検知手段は、各駆動装置における被張架部材の張力を個別に検知するものであり、 The tension detecting means is for individually detecting the tension of the stretched member in each driving device,
前記駆動プロファイル生成手段は、少なくとも1つの駆動装置について前記張力検知手段が検知した被張架部材の張力が規定値を下回る場合、前記張力検知手段が検知した被張架部材の張力が規定値を下回る低張力駆動装置よりも前記張力検知手段が検知した被張架部材の張力が高い高張力駆動装置に対する駆動プロファイルとして、該低張力駆動装置の該被張架部材の張力に応じた遅れ時間に応じて該高張力駆動装置の基準駆動プロファイルの駆動開始時点を遅らせた補正駆動プロファイルを生成することを特徴とする駆動制御装置。 When the tension of the stretched member detected by the tension detecting unit is less than a specified value for at least one drive device, the drive profile generating unit has a specified value of the tension of the stretched member detected by the tension detecting unit. As a drive profile for the high tension drive device in which the tension of the stretched member detected by the tension detecting means is higher than the low tension drive device, the delay time corresponding to the tension of the stretched member of the low tension drive device In response, a drive control device that generates a corrected drive profile in which the drive start time of the reference drive profile of the high-tension drive device is delayed.
前記補正駆動プロファイルは、その駆動終了時点が前記基準駆動プロファイルの駆動終了時点と一致するように補正されたものであることを特徴とする駆動制御装置。 In the drive control device according to any one of claims 1 to 3 ,
The drive control apparatus according to claim 1, wherein the corrected drive profile is corrected so that a drive end point coincides with a drive end point of the reference drive profile.
前記補正駆動プロファイルは、前記基準駆動プロファイルにおける駆動開始時点から目標速度に達するまでの加速期間の終了時点で、当該補正駆動プロファイルにおける目標位置が該基準駆動プロファイルにおける目標位置と一致するように補正されたものであることを特徴とする駆動制御装置。 In the drive control device according to any one of claims 1 to 4,
The corrected drive profile is corrected so that the target position in the corrected drive profile coincides with the target position in the reference drive profile at the end of the acceleration period from the start of driving in the reference drive profile until reaching the target speed. A drive control device characterized by that.
前記制御手段は、前記補正駆動プロファイルにおける加速期間中の加速度が閾値以上であるときには、前記駆動源の駆動を開始しないことを特徴とする駆動制御装置。 The drive control apparatus according to claim 5, wherein
The drive control device, wherein the control means does not start driving the drive source when an acceleration during an acceleration period in the corrected drive profile is equal to or greater than a threshold value.
前記駆動プロファイル生成手段は、所定の張力低下条件が満たされたときに、前記張力検知手段が検知した被張架部材の張力に基づいて前記所定の駆動プロファイルを生成することを特徴とする駆動制御装置。 The drive control apparatus according to any one of claims 1 to 6,
The drive profile generation means generates the predetermined drive profile based on the tension of the stretched member detected by the tension detection means when a predetermined tension lowering condition is satisfied. apparatus.
前記被張架部材の累積移動距離を計測する計測手段を有し、
前記所定の張力低下条件は、前記計測手段が計測した前記被張架部材の累積移動距離が規定距離以上であるという条件を含むことを特徴とする駆動制御装置。 The drive control apparatus according to claim 7 ,
Measuring means for measuring the cumulative moving distance of the stretched member,
The predetermined tension lowering condition includes a condition that an accumulated movement distance of the stretched member measured by the measuring unit is a specified distance or more.
当該駆動制御装置の稼働開始からの経過時間を計測する経時手段を有し、
前記所定の張力低下条件は、前記経時手段が計測した経過時間が規定時間以上であるという条件を含むことを特徴とする駆動制御装置。 In the drive control device according to claim 7 or 8 ,
Having time-lapse means for measuring the elapsed time from the start of operation of the drive control device,
The predetermined tension lowering condition includes a condition that an elapsed time measured by the aging means is a specified time or more.
前記所定の駆動プロファイルに従って制御された前記駆動源における駆動結果の整定時間を計測する経時手段を有し、
前記所定の張力低下条件は、前記整定時間が規定時間以上であるという条件を含むことを特徴とする駆動制御装置。 In the driving control device according to any one of claims 7乃Itaru 9,
A time passage unit for measuring a settling time of a driving result in the driving source controlled according to the predetermined driving profile;
The predetermined tension lowering condition includes a condition that the settling time is a specified time or more.
駆動源からの駆動力で駆動する駆動部材によって該駆動部材と被駆動部材との間に張架された被張架部材を張架方向へ移動させて該被駆動部材を駆動させる駆動装置に対し、前記駆動プロファイル生成手段が生成した駆動プロファイルに従って前記駆動源を制御することにより、前記被駆動部材を該所定の駆動プロファイルに応じた目標位置に駆動させ、又は、該所定の駆動プロファイルに応じた目標タイミングで該被駆動部材の駆動を開始させる駆動制御を実行する制御手段とを有する駆動制御装置であって、 A driving device that drives a driven member by moving a stretched member stretched between the drive member and the driven member in a stretching direction by a drive member driven by a driving force from a drive source The drive source is controlled according to the drive profile generated by the drive profile generation means to drive the driven member to a target position corresponding to the predetermined drive profile, or according to the predetermined drive profile A drive control device having control means for executing drive control to start driving of the driven member at a target timing,
前記被張架部材の張力を検知する張力検知手段と、 Tension detecting means for detecting the tension of the stretch member;
前記被張架部材の累積移動距離を計測する計測手段とを有し、 Measuring means for measuring the cumulative travel distance of the stretched member,
前記駆動プロファイル生成手段は、前記計測手段が計測した前記被張架部材の累積移動距離が規定距離以上であるという条件を含む所定の張力低下条件が満たされたときに、前記張力検知手段が検知した被張架部材の張力に基づいて前記所定の駆動プロファイルを生成することを特徴とする駆動制御装置。 The drive profile generation means is detected by the tension detection means when a predetermined tension lowering condition including a condition that an accumulated movement distance of the stretched member measured by the measurement means is equal to or greater than a specified distance is satisfied. A drive control device that generates the predetermined drive profile based on the tension of the stretched member.
駆動源からの駆動力で駆動する駆動部材によって該駆動部材と被駆動部材との間に張架された被張架部材を張架方向へ移動させて該被駆動部材を駆動させる駆動装置に対し、前記駆動プロファイル生成手段が生成した駆動プロファイルに従って前記駆動源を制御することにより、前記被駆動部材を該所定の駆動プロファイルに応じた目標位置に駆動させ、又は、該所定の駆動プロファイルに応じた目標タイミングで該被駆動部材の駆動を開始させる駆動制御を実行する制御手段とを有する駆動制御装置であって、 A driving device that drives a driven member by moving a stretched member stretched between the drive member and the driven member in a stretching direction by a drive member driven by a driving force from a drive source The drive source is controlled according to the drive profile generated by the drive profile generation means to drive the driven member to a target position corresponding to the predetermined drive profile, or according to the predetermined drive profile A drive control device having control means for executing drive control to start driving of the driven member at a target timing,
前記被張架部材の張力を検知する張力検知手段と、 Tension detecting means for detecting the tension of the stretch member;
当該駆動制御装置の稼働開始からの経過時間を計測する経時手段とを有し、 Having a means for measuring the elapsed time from the start of operation of the drive control device,
前記駆動プロファイル生成手段は、前記経時手段が計測した経過時間が規定時間以上であるという条件を含む所定の張力低下条件が満たされたときに、前記張力検知手段が検知した被張架部材の張力に基づいて前記所定の駆動プロファイルを生成することを特徴とする駆動制御装置。 The drive profile generation means detects the tension of the stretched member detected by the tension detection means when a predetermined tension lowering condition including a condition that the elapsed time measured by the time-lapse means is equal to or longer than a predetermined time is satisfied. A drive control device that generates the predetermined drive profile based on
駆動源からの駆動力で駆動する駆動部材によって該駆動部材と被駆動部材との間に張架された被張架部材を張架方向へ移動させて該被駆動部材を駆動させる駆動装置に対し、前記駆動プロファイル生成手段が生成した駆動プロファイルに従って前記駆動源を制御することにより、前記被駆動部材を該所定の駆動プロファイルに応じた目標位置に駆動させ、又は、該所定の駆動プロファイルに応じた目標タイミングで該被駆動部材の駆動を開始させる駆動制御を実行する制御手段とを有する駆動制御装置であって、 A driving device that drives a driven member by moving a stretched member stretched between the drive member and the driven member in a stretching direction by a drive member driven by a driving force from a drive source The drive source is controlled according to the drive profile generated by the drive profile generation means to drive the driven member to a target position corresponding to the predetermined drive profile, or according to the predetermined drive profile A drive control device having control means for executing drive control to start driving of the driven member at a target timing,
前記被張架部材の張力を検知する張力検知手段と、 Tension detecting means for detecting the tension of the stretch member;
前記所定の駆動プロファイルに従って制御された前記駆動源における駆動結果の整定時間を計測する経時手段とを有し、 Time measuring means for measuring a settling time of a driving result in the driving source controlled according to the predetermined driving profile;
前記駆動プロファイル生成手段は、前記整定時間が規定時間以上であるという条件を含む所定の張力低下条件が満たされたときに、前記張力検知手段が検知した被張架部材の張力に基づいて前記所定の駆動プロファイルを生成することを特徴とする駆動制御装置。 The drive profile generation unit is configured to perform the predetermined based on the tension of the stretched member detected by the tension detection unit when a predetermined tension reduction condition including a condition that the settling time is equal to or longer than a predetermined time is satisfied. A drive control device for generating a drive profile of
前記所定の張力低下条件は、当該駆動制御装置に電源が投入されたという条件を含むことを特徴とする駆動制御装置。 The predetermined tension lowering condition includes a condition that power is supplied to the drive control apparatus.
前記制御手段は、前記駆動プロファイルに従って制御された前記駆動源又は前記駆動部材の駆動量と該駆動プロファイル上の目標量とのズレを低減するためのフィードバック制御又はフィードフォワード制御を実施して前記駆動制御を実行することを特徴とする駆動制御装置。 In the driving control device according to any one of claims 1乃Itaru 14,
The control unit performs feedback control or feedforward control for reducing a deviation between a drive amount of the drive source or the drive member controlled according to the drive profile and a target amount on the drive profile. A drive control device that executes control.
前記関節部の動作に連動する被駆動部材と駆動部材との間に張架された被張架部材を介して該駆動部材の駆動力を該被駆動部材へ伝達して該関節部を駆動させる駆動装置と、
前記駆動装置の駆動源を制御して前記関節部の動作を制御する駆動制御装置とを有するマニピュレータ装置であって、
前記駆動制御装置として、請求項1乃至15のいずれか1項に記載の駆動制御装置を用いることを特徴とするマニピュレータ装置。 One or more joints;
The driving force of the driving member is transmitted to the driven member via the stretched member stretched between the driven member and the driving member interlocked with the operation of the joint portion, and the joint portion is driven. A driving device;
A manipulator device having a drive control device that controls a drive source of the drive device to control an operation of the joint part,
As the drive control device, the manipulator device characterized by using the driving control device according to any one of claims 1乃optimum 15.
前記関節部を2以上有し、
前記駆動装置は関節部ごとに設けられており、
前記駆動制御装置として、請求項1乃至3のいずれか1項に記載の駆動制御装置を用い、
前記駆動制御装置における前記駆動プロファイル生成手段は、当該マニピュレータ装置の制御対象箇所を前記所定の動作命令で指示された移動経路に沿って該所定の動作命令で指示された目標位置まで移動させるための各駆動装置の駆動プロファイルを生成する第1処理モードと、前記所定の動作命令で指示された目標位置に基づいて該目標位置までの移動経路を算出し、当該マニピュレータ装置の制御対象箇所を該移動経路に沿って該目標位置まで移動させるための各駆動装置の駆動プロファイルを生成する第2処理モードとを有しており、
前記駆動プロファイル生成手段は、前記第1処理モードでは前記補正駆動プロファイルを生成するが、前記第2処理モードでは前記補正駆動プロファイルを生成せずに前記基準駆動プロファイルを生成することを特徴とするマニピュレータ装置。 The manipulator device according to claim 16 ,
Having two or more of the joints,
The driving device is provided for each joint,
The drive control device according to any one of claims 1 to 3 is used as the drive control device.
The drive profile generation means in the drive control device is configured to move a control target portion of the manipulator device along a movement path specified by the predetermined operation command to a target position specified by the predetermined operation command. Based on the first processing mode for generating the driving profile of each driving device and the target position specified by the predetermined operation command, the movement path to the target position is calculated, and the control target portion of the manipulator device is moved to the movement position. A second processing mode for generating a driving profile of each driving device for moving along the path to the target position,
The driving profile generation unit generates the reference driving profile without generating the correction driving profile in the second processing mode, while generating the correction driving profile in the first processing mode. apparatus.
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