JPH06332535A - Robot controller - Google Patents
Robot controllerInfo
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- JPH06332535A JPH06332535A JP11946193A JP11946193A JPH06332535A JP H06332535 A JPH06332535 A JP H06332535A JP 11946193 A JP11946193 A JP 11946193A JP 11946193 A JP11946193 A JP 11946193A JP H06332535 A JPH06332535 A JP H06332535A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- robot
- acceleration
- force
- joint angle
- target position
- Prior art date
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- Pending
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- Manipulator (AREA)
- Control Of Position Or Direction (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はロボットの制御装置に係
り，詳しくはアーム型多関節ロボットのインピーダンス
制御を行うロボットの制御装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a robot controller, and more particularly to a robot controller for controlling impedance of an arm type articulated robot.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来よりアーム型多関節ロボットのイン
ピーダンス制御を行う装置としては種々のものが開発さ
れている（特開昭６４−４４５１０号等）。図５はこの
ような従来のロボットの制御装置Ａ０の一例における概
略構成を示すブロック図，図６は従来の制御装置Ａ０の
動作の概略フローを示す説明図である。図５に示す如
く，従来のロボットの制御装置Ａ０は，ロボット１の手
先に加わる力Ｆを検出する力検出部２（例えばロボット
の手先に取付けられた多軸力覚センサ）と，力検出部２
により検出された力Ｆと図示しないメモリに予め記憶し
ているインピーダンス動作モデルの現在の状態とから次
のサンプリング時点における直角座標系の位置，速度及
び加速度の制御目標値Ｘｔ，Ｘｔ′，Ｘｔ″を算出する
モデル計算部３と，モデル計算部３により算出された目
標値Ｘｔ，Ｘｔ′，Ｘｔ″をロボット１の各アームの関
節角度，関節角速度および関節角加速度の目標値ｑｔ，
ｑｔ′，ｑｔ″に逆変換する逆変換部４（逆運動方程式
計算部）と関節角度，関節角速度の現在値ｑ，ｑ′を検
出する関節角検出部５（例えばロボットの関節に取付け
られたエンコーダ）と関節角検出部５により検出される
関節角度，関節角速度の現在値ｑ，ｑ′が逆変換部４に
より逆変換された関節角度，関節角速度の目標値ｑｔ，
ｑｔ′に追従するような関節座標系におけるロボット関
節のフィードバック値Ｔｉ１を演算する演算部６と，逆
変換部４により逆変換された関節角加速度の目標値ｑ
ｔ″と，関節角検出部５により検出された関節角度，関
節角速度の現在値，ｑ，ｑ′とから必要な動力学補償計
算（慣性トルク，粘性トルク，重力トルクなどの計算）
を行い，補償値Ｔｄ１を算出する動的補償部７とを備
え，演算部６による演算値Ｔｉ１と，動的補償部７によ
る補償値Ｔｄ１とを，ロボット１を駆動するサーボモー
タ８に帰還するように構成されている。上記従来装置Ａ
０の動作手順は演算部分が１箇所に集中しているため，
例えば図６に示すようになると考えられる。図中，ステ
ップＳ１は力検出部２により，ステップＳ２はモデル計
算部３により，ステップＳ３は逆変換部４により，ステ
ップＳ４は関節角検出部５により，ステップＳ５は演算
部６により，ステップＳ６は動的補償部７により順次実
行される。但し，ステップＳ５，Ｓ６は入れ換えてもよ
い。これにより，ロボット１のインピーダンス制御にお
いて，ロボット１の手先に加えられた力により求められ
るモデルに正確に追従することが可能になる。2. Description of the Related Art Conventionally, various devices have been developed for controlling impedance of an arm type articulated robot (Japanese Patent Laid-Open No. 64-44510, etc.). FIG. 5 is a block diagram showing a schematic configuration of an example of such a conventional robot controller A0, and FIG. 6 is an explanatory diagram showing a schematic flow of the operation of the conventional controller A0. As shown in FIG. 5, a conventional robot controller A0 includes a force detection unit 2 (for example, a multi-axis force sensor attached to the hand of the robot) for detecting a force F applied to the hand of the robot 1, and a force detection unit. Two
Based on the force F detected by and the current state of the impedance behavior model stored in advance in a memory (not shown), control target values Xt, Xt ', Xt "of the position, velocity and acceleration of the rectangular coordinate system at the next sampling time And the target values Xt, Xt ′, Xt ″ calculated by the model calculation unit 3 are used as the target values qt of the joint angle, joint angular velocity and joint angular acceleration of each arm of the robot 1.
An inverse transformation unit 4 (inverse motion equation calculation unit) that inversely transforms into qt ′ and qt ″ and a joint angle detection unit 5 that detects current values q and q ′ of joint angles and joint angular velocities (for example, attached to a joint of a robot). (Encoder) and the joint angle detected by the joint angle detection unit 5, the joint angle in which the current values q and q ′ of the joint angular velocity are inversely transformed by the inverse transformation unit 4, and the target value of the joint angular velocity qt,
The calculation unit 6 that calculates the feedback value Ti1 of the robot joint in the joint coordinate system that follows qt ′ and the target value q of the joint angular acceleration that is inversely transformed by the inverse transformation unit 4.
Required dynamic compensation calculation (calculation of inertia torque, viscous torque, gravitational torque, etc.) from t ″, the joint angle detected by the joint angle detection unit 5, the current values of the joint angular velocities, and q ′.
And a dynamic compensation unit 7 for calculating the compensation value Td1, and the calculation value Ti1 calculated by the calculation unit 6 and the compensation value Td1 calculated by the dynamic compensation unit 7 are fed back to the servo motor 8 that drives the robot 1. Is configured. Conventional device A
In the operation procedure of 0, the calculation part is concentrated in one place,
For example, it is considered that it becomes as shown in FIG. In the figure, step S1 is performed by the force detection unit 2, step S2 is performed by the model calculation unit 3, step S3 is performed by the inverse transformation unit 4, step S4 is performed by the joint angle detection unit 5, step S5 is performed by the calculation unit 6, and step S6 is performed. Are sequentially executed by the dynamic compensator 7. However, steps S5 and S6 may be interchanged. Thereby, in the impedance control of the robot 1, it becomes possible to accurately follow the model obtained by the force applied to the hand of the robot 1.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】一般に，ロボットの動
的特性の補償を正確に行おうとすると膨大な量の計算が
必要になり，この計算に時間がかかるという問題点があ
る。そこで，上記従来のロボットの制御装置Ａ０では，
ロボット１の伝達系のサーボ・ゲインを高く設定するこ
とにより，動力学的補償については影響の大きい項のみ
の計算ですましている。そして，動力学的補償計算を簡
単化することにより計算時間の軽減を図っている。しか
し，ロボットの固有振動数により充分に高いサーボ・ゲ
インが設定できない時には，ロボットの機構の影響が出
てきて正確にロボットを動作させることが困難になって
しまう。又，ロボットの動作中に外乱などの影響により
ロボットの動的特性が変化してしまう場合には，より正
確な動力学的補償が必要とされる。更に，各処理は順次
実行されるため処理速度をさらに向上させることが困難
である。本発明は，このような従来の技術における課題
を解決するために，ロボットの制御装置を改良し，ロボ
ットを正確にしかも高速に動作させることのできるロボ
ットの制御装置を提供することを目的とするものであ
る。Generally, in order to accurately compensate the dynamic characteristics of the robot, a huge amount of calculation is required, and this calculation takes a long time. Therefore, in the conventional robot controller A0,
By setting the servo gain of the transmission system of the robot 1 high, only the terms that have a great influence on dynamic compensation are calculated. The calculation time is shortened by simplifying the dynamic compensation calculation. However, when a sufficiently high servo gain cannot be set due to the natural frequency of the robot, the robot mechanism is affected and it becomes difficult to operate the robot accurately. Further, when the dynamic characteristics of the robot change due to the influence of disturbance during the operation of the robot, more accurate dynamic compensation is required. Furthermore, it is difficult to further improve the processing speed because each processing is sequentially executed. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to improve a control device for a robot and to provide a control device for the robot capable of operating the robot accurately and at high speed in order to solve the problems in the related art. It is a thing.
【０００４】[0004]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に第１の発明は，作業命令に応じてロボットの目標位置
・速度・加速度を設定する目標位置設定手段と，上記ロ
ボットの現在位置・速度・加速度を検出する位置検出手
段と，上記ロボットに加わる力を検出する力検出手段
と，上記目標位置設定手段により設定された上記目標位
置・速度と上記位置検出手段により検出された上記現在
位置・速度との各偏差をパラメータとした上記ロボット
の力伝達系のインピーダンスと，上記力検出手段により
検出された上記力とに基づいて上記ロボットの力の誤差
を生じる外乱を推定する外乱推定手段と，上記目標位置
設定手段により設定された上記目標位置・速度・加速度
と上記位置検出手段により検出された上記現在位置・速
度・加速度との各偏差をパラメータとした上記ロボット
の力伝達系のインピーダンスと，上記外乱推定手段によ
り推定された上記外乱とに基づいて上記ロボットの駆動
トルクを演算する駆動トルク演算手段とを具備し，上記
駆動トルク演算手段により演算された上記駆動トルクを
上記ロボットを駆動するサーボ系に帰還してなるロボッ
トの制御装置として構成されている。更には，上記位置
検出手段が上記ロボットの関節角度・角速度・角加速度
を検出する関節角度検出手段と，上記関節角度検出手段
により検出された上記関節角度・角速度・角加速度に基
づいて上記ロボットの現在位置・速度・加速度を座標変
換演算する座標変換演算手段とからなるロボットの制御
装置である。更には，上記関節角度検出手段により検出
された上記関節角度・角速度・角加速度に基づいて上記
ロボットの動特性を補償する動特性補償手段を設け，上
記動特性補償手段による補償値を上記ロボットを駆動す
るサーボ系に帰還してなるロボットの制御装置である。
又，第２の発明は，作業命令に応じてロボットの目標位
置・速度・加速度を設定する目標位置設定手段と，上記
ロボットの関節位置・角速度・角加速度を検出する関節
角度検出手段と，上記ロボットに加わる力を検出する力
検出手段とを具備してなる主処理回路部と，上記主処理
回路部に含まれる上記関節角度検出手段により検出され
た上記関節角度・角速度・角加速度に基づいて上記ロボ
ットの現在位置・速度・加速度を座標変換演算する座標
変換演算手段と，上記目標位置設定手段により設定され
た上記目標位置・速度と上記座標変換演算手段により座
標変換演算された上記現在位置・速度との各偏差をパラ
メータとした上記ロボットの力伝達系のインピーダンス
と，上記力検出手段により検出された上記力とに基づい
て上記ロボットの力の誤差を生じる外乱を推定する外乱
推定手段と，上記目標位置設定手段により設定された上
記目標位置・速度・加速度と上記座標変換演算手段によ
り座標変換演算された上記現在位置・速度・加速度との
各偏差をパラメータとした上記ロボットの力伝達系のイ
ンピーダンスと，上記外乱推定手段により推定された上
記外乱とに基づいて上記ロボットの駆動トルクを演算す
る駆動トルク演算手段とを具備してなる駆動トルク演算
回路部と，上記主処理回路部に含まれる上記関節角度検
出手段により検出された関節角度・角速度・角加速度に
基づいて上記ロボットの動特性を補償する動特性補償手
段を具備してなる動特性補償回路部とを具備し，上記主
処理回路部と，上記駆動トルク演算回路部と，上記動特
性補償回路部との並列処理によりそれぞれ演算された上
記補償量と上記駆動トルクとを上記ロボットを駆動する
サーボ系に帰還してなるロボットの制御装置である。但
し，並列処理は上記主処理回路部と上記駆動トルク演算
回路部との組合せ，又は上記主処理回路部と上記動特性
補償回路部との組合せとしてもよい。To achieve the above object, a first invention is a target position setting means for setting a target position / speed / acceleration of a robot according to a work command, and a current position / position of the robot. Position detecting means for detecting speed / acceleration, force detecting means for detecting force applied to the robot, the target position / speed set by the target position setting means, and the current position detected by the position detecting means. A disturbance estimator for estimating a disturbance that causes an error of the force of the robot based on the impedance of the force transmission system of the robot with each deviation from the velocity as a parameter and the force detected by the force detector. , Deviations between the target position / velocity / acceleration set by the target position setting means and the current position / velocity / acceleration detected by the position detecting means. The driving torque calculation means for calculating the driving torque of the robot based on the impedance of the force transmission system of the robot with the parameter and the disturbance estimated by the disturbance estimation means. It is configured as a control device for the robot, in which the drive torque calculated by the above is returned to a servo system for driving the robot. Further, the position detecting means detects a joint angle, an angular velocity and an angular acceleration of the robot, and a robot of the robot based on the joint angle, the angular velocity and an angular acceleration detected by the joint angle detecting means. It is a control device for a robot, which comprises coordinate conversion calculation means for performing coordinate conversion calculation of current position, velocity, and acceleration. Further, a dynamic characteristic compensating means for compensating the dynamic characteristic of the robot on the basis of the joint angle / angular velocity / angular acceleration detected by the joint angle detecting means is provided, and the compensation value by the dynamic characteristic compensating means is controlled by the robot. It is a robot controller that is fed back to the servo system to be driven.
A second invention is a target position setting means for setting a target position / velocity / acceleration of a robot according to a work command, a joint angle detecting means for detecting a joint position / angular velocity / angular acceleration of the robot, Based on a main processing circuit unit including a force detection unit that detects a force applied to the robot, and based on the joint angle / angular velocity / angular acceleration detected by the joint angle detection unit included in the main processing circuit unit. Coordinate conversion calculation means for performing coordinate conversion calculation of the current position / speed / acceleration of the robot, the target position / speed set by the target position setting means, and the current position / coordinate conversion calculated by the coordinate conversion calculation means. Based on the impedance of the force transmission system of the robot with each deviation from the velocity as a parameter and the force detected by the force detecting means, A disturbance estimating means for estimating a disturbance that causes an error, the target position / velocity / acceleration set by the target position setting means, and the current position / velocity / acceleration calculated by coordinate conversion by the coordinate conversion calculating means. A drive torque including a drive torque calculation means for calculating the drive torque of the robot based on the impedance of the force transmission system of the robot using each deviation as a parameter and the disturbance estimated by the disturbance estimation means. A dynamic circuit comprising an arithmetic circuit unit and a dynamic characteristic compensating unit for compensating the dynamic characteristic of the robot based on the joint angle, the angular velocity and the angular acceleration detected by the joint angle detecting unit included in the main processing circuit unit. A characteristic compensation circuit section is provided, and the main processing circuit section, the driving torque calculation circuit section, and the dynamic characteristic compensation circuit section are processed in parallel. The respective and computed the compensation amount and the driving torque which is the control apparatus for a robot comprising fed back to the servo system for driving the robot. However, the parallel processing may be a combination of the main processing circuit unit and the driving torque calculation circuit unit, or a combination of the main processing circuit unit and the dynamic characteristic compensation circuit unit.
【０００５】[0005]
【作用】第１の発明によれば，作業命令に応じてロボッ
トの目標位置・速度・加速度が目標位置設定手段により
設定され，上記ロボットの現在位置・速度・加速度が位
置検出手段により検出され，上記ロボットに加わる力が
力検出手段により検出される。上記目標位置設定手段に
より設定された上記目標位置・速度と，上記位置検出手
段により検出された上記現在位置・速度との各偏差をパ
ラメータとした上記ロボットの力伝達系のインピーダン
スと，上記力検出手段により検出された上記力とに基づ
いて上記ロボットの力の誤差を生じる外乱が外乱推定手
段により推定される。上記目標位置設定手段により設定
された上記目標位置・速度・加速度と上記位置検出手段
により検出された上記現在位置・速度・加速度との各偏
差をパラメータとした上記ロボットの力伝達系のインピ
ーダンスと，上記外乱推定手段により推定された上記外
乱とに基づいて上記ロボットの駆動トルクが駆動トルク
演算手段により演算される。そして，上記駆動トルク演
算手段により演算された上記駆動トルクが上記ロボット
を駆動するサーボ系に帰還される。このようにロボット
の機構の影響により加速度の誤差を生じる外乱の推定を
行い，駆動トルクに反映することにより，ロボットの正
確な動作を行うことができる。上記位置検出手段を上記
ロボットの関節角度・角速度・角加速度を検出する関節
角度検出手段と，上記関節角度検出手段により検出され
た上記関節角度・角速度・角加速度に基づいて上記ロボ
ットの現在位置・速度・加速度を座標変換演算する座標
変換演算手段とから構成することにより，多関節型ロボ
ットに好適な位置検出を行うことができる。更に，上記
関節角度検出手段により検出された上記関節角度・角速
度・角加速度に基づいて上記ロボットの動特性を動特性
補償手段により補償することによって，ロボットの動作
中の動特性の変化を正確に補償することができる。According to the first aspect of the invention, the target position / velocity / acceleration of the robot is set by the target position setting means in response to the work command, and the current position / velocity / acceleration of the robot is detected by the position detecting means. The force applied to the robot is detected by the force detection means. The impedance of the force transmission system of the robot and the force detection using the deviations between the target position / speed set by the target position setting means and the current position / speed detected by the position detection means as parameters. A disturbance that causes an error in the force of the robot is estimated by the disturbance estimating means based on the force detected by the means. An impedance of the force transmission system of the robot having parameters of deviations between the target position / velocity / acceleration set by the target position setting means and the current position / velocity / acceleration detected by the position detecting means; The drive torque of the robot is calculated by the drive torque calculating means based on the disturbance estimated by the disturbance estimating means. Then, the drive torque calculated by the drive torque calculation means is fed back to the servo system for driving the robot. In this way, the disturbance that causes an acceleration error due to the influence of the robot mechanism is estimated and reflected in the drive torque, so that the robot can operate accurately. The position detecting means is a joint angle detecting means for detecting the joint angle / angular velocity / angular acceleration of the robot, and the current position of the robot based on the joint angle / angular velocity / angular acceleration detected by the joint angle detecting means. By comprising the coordinate conversion calculation means for performing the coordinate conversion calculation of the velocity / acceleration, the position detection suitable for the articulated robot can be performed. Further, the dynamic characteristic of the robot is compensated by the dynamic characteristic compensating means based on the joint angle / angular velocity / angular acceleration detected by the joint angle detecting means, thereby accurately changing the dynamic characteristic of the robot during operation. Can be compensated.
【０００６】又，第２の発明によれば，作業命令に応じ
てロボットの目標位置・速度・加速度を設定する目標位
置設定手段と，上記ロボットの関節角度・角速度・角加
速度を検出する関節角度検出手段と，上記ロボットに加
わる力を検出する力検出手段とを具備してなる主処理回
路部と，上記主処理回路部に含まれる上記関節角度検出
手段により検出された上記関節角度・角速度・角加速度
に基づいて上記ロボットの現在位置・速度・加速度を座
標変換演算する座標変換演算手段と，上記目標位置設定
手段により設定された上記目標位置・速度と上記座標変
換演算手段により座標変換演算された上記現在位置・速
度との各偏差をパラメータとした上記ロボットの力伝達
系のインピーダンスと，上記力検出手段により検出され
た上記力とに基づいて上記ロボットの力の誤差を生じる
外乱を推定する外乱推定手段と，上記目標位置設定手段
により設定された上記目標位置・速度・加速度と上記座
標変換演算手段により座標変換演算された上記現在位置
・速度・加速度との各偏差をパラメータとした上記ロボ
ットの力伝達系のインピーダンスと，上記外乱推定手段
により推定された上記外乱とに基づいて上記ロボットの
駆動トルクを演算する駆動トルク演算手段とを具備して
なる駆動トルク演算回路部と，上記主処理回路部に含ま
れる上記関節角度検出手段により検出された関節角度・
角速度・角加速度に基づいて上記ロボットの動特性を補
償する動特性補償手段を具備してなる動特性補償回路部
とを具備し，上記主処理回路部と，上記駆動トルク演算
回路部と，上記動特性補償回路部との並列処理によりそ
れぞれ演算された上記補償量と上記駆動トルクとが上記
ロボットを駆動するサーボ系に帰還される。但し，並列
処理は上記主処理回路部と上記駆動トルク演算回路部と
の組合せ，又は上記主処理回路部と上記動特性補償回路
部との組合せとしてもよい。このように可能な組合せに
よる並列処理を実行することによって処理速度をさらに
向上させることができる。その結果，第１，第２の発明
によりロボットを正確にしかも高速に動作させることの
できるロボットの制御装置を得ることができる。According to the second aspect of the invention, the target position setting means for setting the target position / velocity / acceleration of the robot according to the work command, and the joint angle for detecting the joint angle / angular velocity / angular acceleration of the robot. A main processing circuit unit including a detection unit and a force detection unit that detects a force applied to the robot, and the joint angle / angular velocity / detected by the joint angle detection unit included in the main processing circuit unit. Coordinate conversion calculation means for performing coordinate conversion calculation of the current position / velocity / acceleration of the robot based on the angular acceleration, and coordinate conversion calculation by the target position / speed and the coordinate conversion calculation means set by the target position setting means. Based on the force detected by the force detecting means and the impedance of the force transmission system of the robot with each deviation between the current position and velocity as a parameter. Disturbance estimating means for estimating a disturbance that causes an error in the force of the robot, the target position / speed / acceleration set by the target position setting means, and the current position / coordinate conversion calculated by the coordinate conversion calculating means. A driving torque calculation means for calculating the driving torque of the robot based on the impedance of the force transmission system of the robot with each deviation between the velocity and the acceleration as a parameter and the disturbance estimated by the disturbance estimation means. And a joint angle detected by the joint angle detecting means included in the main processing circuit section.
A dynamic characteristic compensating circuit section comprising dynamic characteristic compensating means for compensating the dynamic characteristic of the robot based on angular velocity and angular acceleration; the main processing circuit section; the drive torque calculating circuit section; The compensation amount and the driving torque respectively calculated by parallel processing with the dynamic characteristic compensation circuit unit are fed back to the servo system for driving the robot. However, the parallel processing may be a combination of the main processing circuit unit and the driving torque calculation circuit unit, or a combination of the main processing circuit unit and the dynamic characteristic compensation circuit unit. By executing parallel processing in such a possible combination, the processing speed can be further improved. As a result, according to the first and second aspects of the present invention, it is possible to obtain a robot control device capable of operating the robot accurately and at high speed.
【０００７】[0007]
【実施例】以下添付図面を参照して，本発明（第１，第
２の発明）を具体化した実施例につき説明し，本発明の
理解に供する。尚，以下の実施例は，本発明を具体化し
た一例であって，本発明の技術的範囲を限定する性格の
ものではない。ここに，図１は第１の発明の一実施例に
係るロボットの制御装置Ａ１の概略構成を示すブロック
図，図２は制御装置Ａ１を適用するロボットシステム全
体の概略構成を示す説明図，図３は第２の発明の一実施
例に係るロボットの制御装置Ａ２の主として動作の概略
フローを示す説明図，図４は制御装置Ａ２の動作の詳細
フローを示す説明図である。図１に示す如く，第１の発
明の一実施例に係るロボットの制御装置Ａ１は，作業命
令に応じてロボット１の目標位置Ｘｔ，速度Ｘｔ′，加
速度Ｘｔ″を設定する目標位置設定部２（目標位置設定
手段に相当）と，ロボット１の現在位置Ｘ，速度Ｘ′，
加速度Ｘ″を検出する位置検出部３（位置検出手段に相
当）と，ロボット１に加わる力Ｆを検出する力覚センサ
等の力検出部４（力検出手段に相当）と，目標位置設定
部２により設定された目標位置Ｘｔ，速度Ｘｔ′と位置
検出部３により検出された現在位置Ｘ，速度Ｘ′との各
偏差Ｙ，Ｙ′をパラメータとしたロボット１の力伝達系
のインピーダンスと，力検出部４により検出された力Ｆ
とに基づいてロボット１の力の誤差を生じる外乱を推定
する外乱推定部５（外乱推定手段に相当）と，目標位置
設定部２により設定された目標位置Ｘｔ，速度Ｘｔ′，
加速度Ｘｔ″と位置検出部３により検出された現在位置
Ｘ，速度Ｘ′，加速度Ｘ″との各偏差Ｙ，Ｙ′，Ｙ″を
パラメータとしたロボット１の力伝達系のインピーダン
スと，外乱推定部５により推定された外乱Ｅｃとに基づ
いて上記ロボットの駆動トルクＴｉを演算する駆動トル
ク演算部６（駆動トルク演算手段に相当）とを具備し，
駆動トルク演算部６により演算された駆動トルクＴｉを
ロボット１を駆動する図示しないサーボ・モータを有す
るサーボ系８に帰還するように構成されている。位置検
出部３はロボット１の関節角度ｑ，角速度ｑ′，角加速
度ｑ″を検出する関節角度検出部３ａ（関節角度検出手
段に相当）と，関節角度検出部３ａにより検出された関
節角度ｑ，角速度ｑ′，角加速度ｑ″に基づいてロボッ
ト１の現在位置Ｘ，速度Ｘ′，加速度Ｘ″を座標変換演
算する座標変換演算部３ｂ（座標変換演算手段に相当）
とから構成されている。但し，現在位置Ｘ，速度Ｘ′，
加速度Ｘ″を直接検出してもよい（この場合も関節角度
検出手段は必要である）。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments embodying the present invention (first and second inventions) will be described below with reference to the accompanying drawings for the understanding of the present invention. The following embodiments are examples of embodying the present invention and are not intended to limit the technical scope of the present invention. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a robot controller A1 according to an embodiment of the first invention, and FIG. 2 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of an entire robot system to which the controller A1 is applied. 3 is an explanatory diagram showing a schematic flow mainly of the operation of the control device A2 of the robot according to the embodiment of the second invention, and FIG. 4 is an explanatory diagram showing a detailed flow of the operation of the control device A2. As shown in FIG. 1, a robot controller A1 according to an embodiment of the first invention is a target position setting unit 2 for setting a target position Xt, a velocity Xt ', and an acceleration Xt "of the robot 1 according to a work command. (Corresponding to the target position setting means), the current position X of the robot 1, the speed X ',
A position detecting unit 3 (corresponding to a position detecting unit) that detects the acceleration X ″, a force detecting unit 4 (corresponding to a force detecting unit) such as a force sensor that detects a force F applied to the robot 1, and a target position setting unit. The impedance of the force transmission system of the robot 1 with the deviations Y and Y ′ between the target position Xt and velocity Xt ′ set by 2 and the current position X and velocity X ′ detected by the position detector 3 as parameters, Force F detected by force detector 4
A disturbance estimator 5 (corresponding to a disturbance estimator) that estimates a disturbance that causes an error in the force of the robot 1 based on the following, and a target position Xt and a velocity Xt ′ set by the target position setting unit 2.
Impedance estimation of the force transmission system of the robot 1 and disturbance estimation using the deviations Y, Y ', and Y "of the acceleration Xt" and the current position X, velocity X', and acceleration X "detected by the position detector 3 as parameters. A drive torque calculation unit 6 (corresponding to drive torque calculation means) for calculating the drive torque Ti of the robot based on the disturbance Ec estimated by the unit 5;
The driving torque Ti calculated by the driving torque calculation unit 6 is configured to be fed back to a servo system 8 having a servo motor (not shown) that drives the robot 1. The position detecting section 3 includes a joint angle detecting section 3a (corresponding to joint angle detecting means) that detects a joint angle q, an angular velocity q ', and an angular acceleration q "of the robot 1, and a joint angle q detected by the joint angle detecting section 3a. , A coordinate conversion calculation unit 3b (corresponding to coordinate conversion calculation means) that performs coordinate conversion calculation of the current position X, velocity X ', and acceleration X "of the robot 1 based on the angular velocity q'and the angular acceleration q".
It consists of and. However, current position X, speed X ',
The acceleration X ″ may be directly detected (in this case also, the joint angle detecting means is necessary).
【０００８】更に，関節角度検出部３ａにより検出され
た関節角度ｑ，角速度ｑ′，角加速度ｑ″に基づいてロ
ボット１の動特性を補償する動特性補償部７（動特性補
償手段に相当）設け，動特性補償部７による補償値Ｔｄ
をサーボ系８に帰還するように構成されている。但し，
精度があまり要求されないようなロボットの場合は上記
動特性補償部７を必ずしも設ける必要はない。以下，こ
の制御装置Ａ１を適用するロボットシステム全体の概略
構成を図２を参照して説明する。図２には，３軸の水平
多関節型のロボット１を示す。このロボット１は，ベー
ス９上の垂直軸１０のまわりに第１アーム１１が水平方
向に旋回自在に枢着されている。この第１アーム１１の
先端側の垂直軸１２のまわりに第２アーム１３が旋回自
在に枢着され，さらにこの第２アーム１３の先端側の垂
直軸１４のまわりに第３アーム１５が旋回自在に枢着さ
れている。これらのアーム１１，１３，１５の駆動には
図示していないサーボ・モータが用いられる。それぞれ
のサーボ・モータにはロータリ・エンコーダ１６，１
７，１８が連結されており，各関節の角度ｑを検出す
る。また，第３アーム１５の先端部には，力Ｆを検出す
る力覚センサ１９が取り付けられており，力覚センサ１
９には手先効果器２０が取り付けられている。エンコー
ダ１６，１７，１８により検出されたロボット１の関節
角度ｑと力覚サンサ１９により検出された力Ｆとが制御
装置Ａ１に入力されると，ここで各種演算がなされ，補
償された駆動トルクＴｂ（＝駆動トルクＴｉ＋補償値Ｔ
ｄ）がロボット１のサーボ系８に帰還される。以下，ロ
ボット１の補償された駆動トルクＴｂの算出方法につい
て説明する。一般にロボット１の運動方程式は次式で与
えられる。 Ｍ（ｑ）ｑ″＋Ｃ（ｑ，ｑ′）＝Ｔ＋ＪT Ｆ …（１） ここで，Ｍ（ｑ）はロボット１の慣性項，Ｃ（ｑ，
ｑ′）は遠心力・コリオリ力項，ｑ，ｑ′，ｑ″はロボ
ット１の関節角度，関節角速度，関節角加速度，Ｔはサ
ーボ・モータの実際の駆動トルク，ＪT はヤコビ行列の
転置行列，Ｆはロボット１の手先に加わる外力である。Further, a dynamic characteristic compensating unit 7 (corresponding to a dynamic characteristic compensating means) for compensating the dynamic characteristic of the robot 1 based on the joint angle q, the angular velocity q'and the angular acceleration q "detected by the joint angle detecting unit 3a. Provided, the compensation value Td by the dynamic characteristic compensation unit 7
Is fed back to the servo system 8. However,
In the case of a robot that is not required to have high accuracy, the dynamic characteristic compensating unit 7 does not necessarily have to be provided. Hereinafter, the schematic configuration of the entire robot system to which the control device A1 is applied will be described with reference to FIG. FIG. 2 shows a 3-axis horizontal articulated robot 1. In this robot 1, a first arm 11 is pivotally mounted in a horizontal direction on a base 9 around a vertical axis 10. A second arm 13 is pivotally mounted around a vertical axis 12 on the tip side of the first arm 11, and a third arm 15 is pivotable about a vertical axis 14 on the tip side of the second arm 13. Is pivotally attached to. A servo motor (not shown) is used to drive these arms 11, 13, 15. Each servo motor has a rotary encoder 16,1
7 and 18 are connected, and the angle q of each joint is detected. A force sensor 19 for detecting the force F is attached to the tip of the third arm 15, and the force sensor 1
A hand effector 20 is attached to the device 9. When the joint angle q of the robot 1 detected by the encoders 16, 17, 18 and the force F detected by the force sense sensor 19 are input to the control device A1, various calculations are performed here and the compensated drive torque is calculated. Tb (= driving torque Ti + compensation value T
d) is returned to the servo system 8 of the robot 1. Hereinafter, a method of calculating the compensated drive torque Tb of the robot 1 will be described. Generally, the equation of motion of the robot 1 is given by the following equation. M (q) q "+ C (q, q ') = T + J T F ... (1) where, M (q) is the inertia term of the robot 1, C (q,
q ′) is a centrifugal force / Coriolis force term, q, q ′, q ″ are joint angles, joint angular velocities, and joint angular accelerations of the robot 1, T is an actual drive torque of the servo motor, and J T is the transposition of the Jacobian matrix. The matrix, F is an external force applied to the hand of the robot 1.
【０００９】また，このロボット１の力伝達系のインピ
ーダンスを以下の式で与える。 Ｆ＝ＭＹ″＋ＢＹ′＋ＫＹ …（２） Ｙ＝Ｘ−Ｘｔ …（３） ただし，Ｍ，Ｂ，Ｋはロボット１の慣性係数行列，粘性
係数行列，剛性係数行列，Ｘはロボット１の現在位置，
Ｘｔはロボットの目標位置，Ｙ，Ｙ′，Ｙ″は位置偏
差，速度偏差，加速度偏差を示す。ロボット１のサーボ
・モータに取り付けられたエンコーダ１６，１７，１８
よりロボット１の関節角度ｑを得る。これにより関節角
速度ｑ′，関節角加速度ｑ″を算出し，以下の式を用い
てロボット１の手先の現在位置Ｘ，速度Ｘ′，加速度
Ｘ″を算出する。 Ｘ＝Ｒ（ｑ） …（４） Ｘ′＝Ｊ（ｑ）ｑ′ …（５） Ｘ″＝Ｊ（ｑ）ｑ″＋Ｊ′（ｑ）ｑ′ …（６） ただし，Ｒは座標変換行列，Ｊ，Ｊ′はヤコビ行列とそ
の微分値を示す。これにより，サーボ・モータの計算駆
動トルクＴａを次式で求める。 Ｆａ＝ＭＹ″＋ＢＹ′＋ＫＹ …（７） Ｔａ＝Ｍ1 （ｑ）ｑ″＋Ｃ1 （ｑ，ｑ′）−ＪT Ｆａ …（８） ただし，Ｆａはロボット１の手先にかかる力を推定した
値，Ｍ1 （ｑ）はＭ（ｑ）の推定値，Ｃ1 （ｑ，ｑ′）
はＣ（ｑ，ｑ′）の推定値を示す。これらの推定値Ｍ1
（ｑ），Ｃ1 （ｑ，ｑ′）は周知の最小自乗推定法を用
いて求めることができる。ここで，上記（８）式で求め
た計算駆動トルクＴａを上記（１）式に代入して整理す
ると，以下の２式が求まる。 Ｆ＝ＭＹ″＋ＢＹ′＋ＫＹ＋Ｅ …（９） Ｅ＝ＪT 〔［Ｍ（ｑ）−Ｍ1 （ｑ）］ｑ″＋Ｃ（ｑ，ｑ′）−Ｃ1 （ｑ，ｑ′ ）〕 …（１０） ここで，Ｅはロボット１の機構の影響により生じる力に
係る誤差であり，インピーダンスエラーとよぶことにす
る。ロボット１の動特性が正確に推定できていない場合
などや，ロボット１が作業中に外乱を受けてその動特性
が変化してしまう場合には，インピーダンスエラーＥは
０とはならず正確なインピーダンス制御を行うことがで
きない。そこで，このインピーダンスエラーＥを次式に
よりＥｃとして推定する。 Ｅｃ＝Ｚ＋ＧＹ′ …（１１） Ｚ′＝ＧＭ-1Ｚ＋ＧＭ-1（ＢＹ′＋ＫＹ−Ｆ） …（１２） ただし，Ｚ，Ｙはインピーダンスエラーの推定値Ｅｃを
求めるためのパラメータであり，Ｚ′はＺの時間微分を
意味する。このインピーダンスエラーの推定値Ｅｃは外
乱推定オブザーバを用いて推定できる。The impedance of the force transmission system of the robot 1 is given by the following equation. F = MY ″ + BY ′ + KY (2) Y = X−Xt (3) where M, B, and K are the inertia coefficient matrix, viscosity coefficient matrix, and rigidity coefficient matrix of the robot 1, and X is the current position of the robot 1. ，
Xt represents the target position of the robot, and Y, Y ′, Y ″ represent position deviation, velocity deviation, and acceleration deviation. Encoders 16, 17, 18 attached to the servo motor of the robot 1.
Then, the joint angle q of the robot 1 is obtained. Thus, the joint angular velocity q'and the joint angular acceleration q "are calculated, and the current position X of the hand of the robot 1, the velocity X ', and the acceleration X" are calculated using the following equations. X = R (q) (4) X '= J (q) q' (5) X "= J (q) q" + J '(q) q' (6) where R is a coordinate transformation matrix , J, J ′ represent the Jacobian matrix and its differential value. As a result, the calculated drive torque Ta of the servo motor is obtained by the following equation. Fa = MY ″ + BY ′ + KY (7) Ta = M 1 (q) q ″ + C 1 (q, q ′) − J T Fa (8) However, Fa estimated the force applied to the hand of the robot 1. Value, M 1 (q) is the estimated value of M (q), C 1 (q, q ′)
Indicates an estimated value of C (q, q '). These estimates M 1
(Q) and C 1 (q, q ′) can be obtained by using a known least squares estimation method. Here, by substituting the calculated drive torque Ta obtained by the above equation (8) into the above equation (1) and rearranging, the following two equations are obtained. F = MY ″ + BY ′ + KY + E (9) E = J T [[M (q) −M 1 (q)] q ″ + C (q, q ′) − C 1 (q, q ′)] (10) ) Here, E is an error related to a force generated by the influence of the mechanism of the robot 1, and is called an impedance error. When the dynamic characteristics of the robot 1 cannot be accurately estimated, or when the dynamic characteristics of the robot 1 change due to disturbance during work, the impedance error E does not become 0 and the accurate impedance is not obtained. No control is available. Therefore, this impedance error E is estimated as Ec by the following equation. Ec = Z + GY '(11) Z' = GM -1 Z + GM -1 (BY '+ KY-F) (12) where Z and Y are parameters for obtaining the estimated value Ec of the impedance error, and Z' Means the time derivative of Z. The estimated value Ec of the impedance error can be estimated by using a disturbance estimation observer.
【００１０】このインピーダンスエラーの推定値Ｅｃを
ロボット１の手先にかかる力を推定した値Ｆａから差し
引いた次式にてロボット１の制御則である駆動トルクＴ
ｉが求まる。 Ｔｉ＝−ＪT （Ｆａ−Ｅｃ） …（１３） また，動特性補償値Ｔｄは次式で与えられる。 Ｔｄ＝Ｍ1 （ｑ）ｑ″＋Ｃ1 （ｑ，ｑ′） …（１４） 従って，補償された駆動トルクＴｂは次式で与えられ
る。 Ｔｂ＝Ｔｉ＋Ｔｄ …（１５） 以上のように，上記第１の発明によれば，ロボット１の
力の誤差を生じる外乱であるインピーダンスエラーの推
定値Ｅｃを駆動トルクＴｉに反映することにより，ロボ
ット１の正確な動作を行うことができる。また，エンコ
ーダ１６，１７，１８を用いて多関節型ロボットに好適
な位置検出を行うことができる。更に，動特性補償部７
によりロボット１の動特性を補償することによって，ロ
ボット１の動作中の動特性変化を正確に補償することが
できる。引き続いて，第２の発明について説明する。第
２の発明の一実施例に係るロボットの制御装置Ａ２は，
上記制御装置Ａ１の各構成要素を並列演算器である３台
のトランスピュータＴＰ１，ＴＰ２，ＴＰ３にふり分け
て，各トランスピュータ間での並列処理を可能としたも
のである。具体的には以下の通りである。即ち，制御装
置Ａ２は目標位置設定部２と関節角度検出部３ａと力検
出部４とを具備したトランスピュータＴＰ１（主処理回
路部に相当）と，座標変換演算部３ｂと外乱推定部５と
駆動トルク演算部６とを具備したトランスピュータＴＰ
２（駆動トルク演算回路部に相当）と，動特性補償部７
を具備したトランスピュータＴＰ３（動特性補償回路部
に相当）とを具備し，３台のトランスピュータＴＰ１，
ＴＰ２，ＴＰ３の並列処理により演算された補償量Ｔｄ
と駆動トルクＴｉとをロボット１を駆動するサーボ系８
に帰還するように構成されている。この制御装置Ａ２を
適用するロボットシステム全体の概略構成は先述した図
２と同様である。但し，制御装置Ａ２は上記３台のトラ
ンスピュータＴＰ１，ＴＰ２，ＴＰ３によって構成され
ている。以下，その動作の概略フローについて図３を参
照して説明する。A driving torque T, which is a control law of the robot 1, is obtained by subtracting the estimated value Ec of the impedance error from a value Fa obtained by estimating the force applied to the hand of the robot 1.
i is obtained. Ti = −J T (Fa−Ec) (13) The dynamic characteristic compensation value Td is given by the following equation. Td = M 1 (q) q ″ + C 1 (q, q ′) (14) Therefore, the compensated drive torque Tb is given by the following equation: Tb = Ti + Td (15) As described above, According to the first aspect of the present invention, the accurate operation of the robot 1 can be performed by reflecting the estimated value Ec of the impedance error, which is a disturbance that causes an error in the force of the robot 1, on the drive torque Ti. It is possible to perform position detection suitable for the articulated robot using the sensors 17, 17, and 18. Further, the dynamic characteristic compensation unit 7
By compensating for the dynamic characteristics of the robot 1, it is possible to accurately compensate for changes in the dynamic characteristics of the robot 1 during operation. Subsequently, the second invention will be described. A robot controller A2 according to an embodiment of the second invention is
The respective constituent elements of the control device A1 are divided into three transputers TP1, TP2, TP3, which are parallel arithmetic units, so that parallel processing can be performed among the transputers. Specifically, it is as follows. That is, the control device A2 includes a transputer TP1 (corresponding to a main processing circuit unit) including a target position setting unit 2, a joint angle detection unit 3a, and a force detection unit 4, a coordinate conversion calculation unit 3b, and a disturbance estimation unit 5. Transputer TP equipped with drive torque calculation unit 6
2 (corresponding to drive torque calculation circuit section) and dynamic characteristic compensation section 7
And a transputer TP3 (corresponding to a dynamic characteristic compensating circuit section) including three transputers TP1,
Compensation amount Td calculated by parallel processing of TP2 and TP3
And a driving torque Ti and a servo system 8 for driving the robot 1.
Is configured to return to. The schematic configuration of the entire robot system to which the control device A2 is applied is similar to that shown in FIG. However, the control device A2 is composed of the three transputers TP1, TP2, and TP3. Hereinafter, a schematic flow of the operation will be described with reference to FIG.
【００１１】作業命令が与えられると，まずトランスピ
ュータＴＰ１が作動する。即ち，ロボット１の目標位置
Ｘｔ，速度Ｘｔ′，加速度Ｘｔ″を算出し，トランスピ
ュータＴＰ２に送信する（Ｓ１）。エンコーダ１６，１
７，１８により検出されたロボット１の関節角度ｑを時
間微分して角速度ｑ′を，更に角速度ｑ′を時間微分し
て角加速度ｑ″を求め，トランスピュータＴＰ１，ＴＰ
２に送信する（Ｓ２）。力覚センサ１９により検出され
た力ＦについてもトランスピュータＴＰ１を介してトラ
ンスピュータＴＰ２に送信する（Ｓ３）。一方，トラン
スピュータＴＰ２では，トランスピュータＴＰ１から送
信された関節角度ｑ，角速度ｑ′，角加速度ｑ″を座標
変換して，ロボット１の現在位置Ｘ，速度Ｘ′，加速度
Ｘ″を算出する（Ｓ４）。トランスピュータＴＰ１から
送信された目標位置Ｘｔ，速度Ｘｔ′と，上記現在位置
Ｘ，加速度Ｘ′との各偏差Ｙ，Ｙ′をパラメータとした
力伝達系のインピーダンスと，同じく送信された力Ｆと
に基づいて外乱推定値Ｅｃを算出する（Ｓ５）。目標位
置Ｘｔ，速度Ｘｔ′，加速度Ｘｔ″と現在位置Ｘ，速度
Ｘ′，加速度Ｘ″との各偏差Ｙ，Ｙ′，Ｙ″をパラメー
タとした力伝達系のインピーダンスと上記外乱推定値Ｅ
ｃとに基づいて駆動トルクＴｉを算出し，トランスピュ
ータＴＰ１に送信する（Ｓ６）。他方，トランスピュー
タＴＰ３では，トランスピュータＴＰ１から送信された
関節角度ｑ，角速度ｑ′，角加速度ｑ″に基づいてロボ
ット１の動特性の補償値Ｔｄを算出し，トランスピュー
タＴＰ１に送信する（Ｓ７）。そして，トランスピュー
タＴＰ１にて，トランスピュータＴＰ１，ＴＰ２より送
信された駆動トルクＴｉ，補償値Ｔｄを合計して補償さ
れた駆動トルクＴｂとし，これをサーボ系８に帰還す
る。上記概略フロー中の各データの流れは図４に示すよ
うになり，この図から並列処理がなされることが容易に
理解できる。尚，ここでは，３台のトランスピュータＴ
Ｐ１，ＴＰ２，ＴＰ３を全て並列処理したが，このう
ち，ＴＰ１とＴＰ２との組合せ，又はＴＰ１とＴＰ３と
の組合せとしてもよい。更に，トランスピュータを増や
して並列処理させてもよい。このように，可能な組合せ
による並列処理を実行することによって処理速度を更に
向上させることができる。その結果，ロボットを正確に
しかも高速に動作させることのできるロボットの制御装
置を得ることができる。When a work command is given, the transputer TP1 is first activated. That is, the target position Xt, velocity Xt ', and acceleration Xt "of the robot 1 are calculated and transmitted to the transputer TP2 (S1).
The joint angle q of the robot 1 detected by 7, 18 is time-differentiated to obtain the angular velocity q ′, and the angular velocity q ′ is further differentiated with time to obtain the angular acceleration q ″.
2 (S2). The force F detected by the force sensor 19 is also transmitted to the transputer TP2 via the transputer TP1 (S3). On the other hand, in the transputer TP2, the joint angle q, the angular velocity q ′, and the angular acceleration q ″ transmitted from the transputer TP1 are coordinate-converted to calculate the current position X, velocity X ′, and acceleration X ″ of the robot 1 ( S4). The impedance of the force transmission system using the deviations Y and Y ′ between the target position Xt and the velocity Xt ′ transmitted from the transputer TP1 and the current position X and the acceleration X ′ as parameters, and the force F similarly transmitted. The estimated disturbance value Ec is calculated based on (S5). Impedance of the force transmission system and the estimated disturbance value E using the deviations Y, Y ', and Y "of the target position Xt, velocity Xt', and acceleration Xt" from the current position X, velocity X ', and acceleration X "as parameters.
The drive torque Ti is calculated based on c and transmitted to the transputer TP1 (S6). On the other hand, the transputer TP3 calculates the compensation value Td of the dynamic characteristic of the robot 1 based on the joint angle q, the angular velocity q ', and the angular acceleration q "transmitted from the transputer TP1 and transmits it to the transputer TP1 (S7). Then, in the transputer TP1, the driving torque Ti and the compensation value Td transmitted from the transputers TP1 and TP2 are summed to obtain a compensated driving torque Tb, which is fed back to the servo system 8. The flow of each data inside is as shown in Fig. 4, and it can be easily understood from this figure that parallel processing is performed.
Although P1, TP2, and TP3 are all processed in parallel, a combination of TP1 and TP2 or a combination of TP1 and TP3 may be used. Further, the number of transputers may be increased to perform parallel processing. In this way, the processing speed can be further improved by executing the parallel processing with possible combinations. As a result, it is possible to obtain a robot control device capable of operating the robot accurately and at high speed.
【００１２】[0012]
【発明の効果】第１の発明に係るロボットの制御装置
は，上記したように構成されているため，ロボットの機
構の影響により力の誤差を生じる外乱の推定を行って，
駆動トルクに反映することにより，ロボットの正確な動
作を行うことができる。更に，ロボットの関節角度を検
出することにより多関節型ロボットに好適な位置検出を
行うことができる。更に，上記関節角度に基づいてロボ
ットの動特性を補償することによって，ロボットの動作
中の動特性変化を正確に補償することができる。また第
２の発明に係るロボットの制御装置は，上記したように
構成されているため，並列処理を実行することによって
処理速度をさらに向上させることができる。その結果，
第１，第２の発明によりロボットを正確にしかも高速に
動作させることのできるロボットの制御装置を得ること
ができる。Since the robot controller according to the first aspect of the invention is configured as described above, the disturbance that causes a force error due to the influence of the robot mechanism is estimated,
By reflecting it in the drive torque, the robot can operate accurately. Further, by detecting the joint angle of the robot, it is possible to perform position detection suitable for the multi-joint robot. Further, by compensating the dynamic characteristic of the robot based on the joint angle, it is possible to accurately compensate the dynamic characteristic change during the movement of the robot. Further, since the robot control device according to the second aspect of the invention is configured as described above, it is possible to further improve the processing speed by executing parallel processing. as a result,
According to the first and second aspects of the present invention, it is possible to obtain a robot control device capable of operating a robot accurately and at high speed.
【図１】 第１の発明の一実施例に係るロボットの制御
装置Ａ１の概略構成を示すブロック図。FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a robot controller A1 according to an embodiment of the first invention.
【図２】 制御装置Ａ１を適用するロボットシステム全
体の概略構成を示す説明図。FIG. 2 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of an entire robot system to which the control device A1 is applied.
【図３】 第２の発明の一実施例に係るロボットの制御
装置Ａ２の主として動作の概略フローを示す説明図。FIG. 3 is an explanatory diagram showing a schematic flow of mainly an operation of a control device A2 for a robot according to an embodiment of the second invention.
【図４】 制御装置Ａ２の動作の詳細フローを示す説明
図。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a detailed flow of the operation of the control device A2.
【図５】 従来のロボットの制御装置Ａ０の一例におけ
る概略構成を示すブロック図。FIG. 5 is a block diagram showing a schematic configuration of an example of a conventional robot controller A0.
【図６】 従来の制御装置Ａ０の動作の概略フローを示
す説明図。FIG. 6 is an explanatory diagram showing a schematic flow of the operation of a conventional control device A0.
Ａ…制御装置 １…ロボット ２…目標位置設定部（目標位置設定手段に相当） ３…位置検出部（位置検出手段に相当） ３ａ…関節角度検出部（関節角度検出手段に相当） ３ｂ…座標変換演算部（座標変換演算手段に相当） ４…力検出部（力検出手段に相当） ５…外乱推定部（外乱推定手段に相当） ６…駆動トルク演算部（駆動トルク演算手段に相当） ７…動特性補償部（動特性補償手段に相当） ８…サーボ系 ＴＰ１…トランスピュータ（主処理回路部に相当） ＴＰ２…トランスピュータ（駆動トルク演算回路部に相
当） ＴＰ３…トランスピュータ（動特性補償回路部に相当） Ｘｔ，Ｘｔ′，Ｘｔ″…目標位置，速度，加速度 ｑ，ｑ′，ｑ″…関節角度，角速度，角加速度 Ｘ，Ｘ′，Ｘ″…現在位置，速度，加速度 Ｙ，Ｙ′，Ｙ″…偏差 Ｆ…力 Ｅｃ…外乱推定値 Ｔｉ…駆動トルク Ｔｄ…補償値 Ｔｂ…補償された駆動トルクA ... Control device 1 ... Robot 2 ... Target position setting part (corresponding to target position setting means) 3 ... Position detecting part (corresponding to position detecting means) 3a ... Joint angle detecting part (corresponding to joint angle detecting means) 3b ... Coordinates Conversion calculation unit (corresponding to coordinate conversion calculation unit) 4 ... Force detection unit (corresponding to force detection unit) 5 ... Disturbance estimation unit (corresponding to disturbance estimation unit) 6 ... Driving torque calculation unit (corresponding to driving torque calculation unit) 7 … Dynamic characteristic compensating section (corresponding to dynamic characteristic compensating means) 8… Servo system TP1… Transputer (corresponding to main processing circuit section) TP2… Transputer (corresponding to driving torque calculating circuit section) TP3… Transputer (dynamic characteristic compensating section) Xt, Xt ', Xt "... Target position, velocity, acceleration q, q', q" ... Joint angle, angular velocity, angular acceleration X, X ', X "... Current position, velocity, acceleration Y, Y ', Y "... The difference F ... force Ec ... disturbance estimate Ti ... driving torque Td ... compensation value Tb ... compensated driving torque
Claims (6)
速度・加速度を設定する目標位置設定手段と，上記ロボ
ットの現在位置・速度・加速度を検出する位置検出手段
と，上記ロボットに加わる力を検出する力検出手段と，
上記目標位置設定手段により設定された上記目標位置・
速度と上記位置検出手段により検出された上記現在位置
・速度との各偏差をパラメータとした上記ロボットの力
伝達系のインピーダンスと，上記力検出手段により検出
された上記力とに基づいて上記ロボットの力の誤差を生
じる外乱を推定する外乱推定手段と，上記目標位置設定
手段により設定された上記目標位置・速度・加速度と上
記位置検出手段により検出された上記現在位置・速度・
加速度との各偏差をパラメータとした上記ロボットの力
伝達系のインピーダンスと，上記外乱推定手段により推
定された上記外乱とに基づいて上記ロボットの駆動トル
クを演算する駆動トルク演算手段とを具備し，上記駆動
トルク演算手段により演算された上記駆動トルクを上記
ロボットを駆動するサーボ系に帰還してなるロボットの
制御装置。1. A target position of a robot according to a work command
Target position setting means for setting speed / acceleration, position detecting means for detecting current position / speed / acceleration of the robot, force detecting means for detecting force applied to the robot,
The target position set by the target position setting means
On the basis of the impedance of the force transmission system of the robot with each deviation between the speed and the current position / speed detected by the position detecting means as a parameter, and the force detected by the force detecting means, Disturbance estimating means for estimating a disturbance that causes a force error, the target position / velocity / acceleration set by the target position setting means, and the current position / velocity / speed detected by the position detecting means.
A driving torque calculating means for calculating the driving torque of the robot based on the impedance of the force transmission system of the robot with each deviation from the acceleration as a parameter and the disturbance estimated by the disturbance estimating means; A control device for a robot, wherein the drive torque calculated by the drive torque calculation means is returned to a servo system for driving the robot.
角度・角速度・角加速度を検出する関節角度検出手段
と，上記関節角度検出手段により検出された上記関節角
度・角速度・角加速度に基づいて上記ロボットの現在位
置・速度・加速度を座標変換演算する座標変換演算手段
とからなる請求項１記載のロボットの制御装置。2. A joint angle detecting means for detecting the joint angle, angular velocity, and angular acceleration of the robot by the position detecting means, and the joint angle, angular velocity, and angular acceleration detected by the joint angle detecting means. The robot control apparatus according to claim 1, comprising coordinate conversion calculation means for performing coordinate conversion calculation of the current position / velocity / acceleration of the robot.
上記関節角度・角速度・角加速度に基づいて上記ロボッ
トの動特性を補償する動特性補償手段を設け，上記動特
性補償手段による補償値を上記ロボットを駆動するサー
ボ系に帰還してなる請求項２記載のロボットの制御装
置。3. A dynamic characteristic compensating means for compensating the dynamic characteristic of the robot based on the joint angle / angular velocity / angular acceleration detected by the joint angle detecting means is provided, and the compensation value by the dynamic characteristic compensating means is set to the above. The robot controller according to claim 2, wherein the controller is returned to a servo system that drives the robot.
速度・加速度を設定する目標位置設定手段と，上記ロボ
ットの関節位置・角速度・角加速度を検出する関節角度
検出手段と，上記ロボットに加わる力を検出する力検出
手段とを具備してなる主処理回路部と，上記主処理回路
部に含まれる上記関節角度検出手段により検出された上
記関節角度・角速度・角加速度に基づいて上記ロボット
の現在位置・速度・加速度を座標変換演算する座標変換
演算手段と，上記目標位置設定手段により設定された上
記目標位置・速度と上記座標変換演算手段により座標変
換演算された上記現在位置・速度との各偏差をパラメー
タとした上記ロボットの力伝達系のインピーダンスと，
上記力検出手段により検出された上記力とに基づいて上
記ロボットの力の誤差を生じる外乱を推定する外乱推定
手段と，上記目標位置設定手段により設定された上記目
標位置・速度・加速度と上記座標変換演算手段により座
標変換演算された上記現在位置・速度・加速度との各偏
差をパラメータとした上記ロボットの力伝達系のインピ
ーダンスと，上記外乱推定手段により推定された上記外
乱とに基づいて上記ロボットの駆動トルクを演算する駆
動トルク演算手段とを具備してなる駆動トルク演算回路
部とを具備し，上記主処理回路部と上記駆動トルク演算
回路部との並列処理により演算された上記駆動トルクを
上記ロボットを駆動するサーボ系に帰還してなるロボッ
トの制御装置。4. A target angle of a robot according to a work command
Main processing comprising target position setting means for setting velocity / acceleration, joint angle detecting means for detecting joint position / angular velocity / angular acceleration of the robot, and force detecting means for detecting force applied to the robot Coordinate conversion calculation means for performing coordinate conversion calculation of the current position / speed / acceleration of the robot based on the circuit section and the joint angle / angular velocity / angular acceleration detected by the joint angle detection means included in the main processing circuit section. And an impedance of the force transmission system of the robot with each deviation between the target position / speed set by the target position setting means and the current position / speed coordinate-calculated by the coordinate conversion calculation means as a parameter. ，
Disturbance estimating means for estimating a disturbance that causes an error in the force of the robot based on the force detected by the force detecting means, the target position / velocity / acceleration and the coordinates set by the target position setting means. The robot based on the impedance of the force transmission system of the robot with each deviation from the current position / velocity / acceleration subjected to coordinate transformation calculation by the transformation calculation means and the disturbance estimated by the disturbance estimation means And a drive torque calculating circuit section including a drive torque calculating means for calculating the drive torque of the drive torque calculating circuit, and the drive torque calculated by the parallel processing of the main processing circuit section and the drive torque calculating circuit section. A control device for a robot that is returned to a servo system that drives the robot.
速度・加速度を設定する目標位置設定手段と，上記ロボ
ットの関節角度・角速度・角加速度を検出する関節角度
検出手段と，上記ロボットに加わる力を検出する力検出
手段とを具備してなる主処理回路部と，上記主処理回路
部に含まれる上記関節角度検出手段により検出された関
節角度・角速度・角加速度に基づいて上記ロボットの動
特性を補償する動特性補償手段を具備してなる動特性補
償回路部とを具備し，上記主処理回路部と上記動特性補
償回路部との並列処理により演算された上記補償量を上
記ロボットを具備するサーボ系に帰還してなるロボット
の制御装置。5. The target position of the robot according to the work command
Main processing comprising target position setting means for setting velocity / acceleration, joint angle detecting means for detecting joint angle / angular velocity / angular acceleration of the robot, and force detecting means for detecting force applied to the robot A dynamic characteristic comprising a circuit portion and a dynamic characteristic compensating means for compensating the dynamic characteristic of the robot based on the joint angle / angular velocity / angular acceleration detected by the joint angle detecting means included in the main processing circuit portion. A controller for a robot, comprising a compensation circuit unit, wherein the compensation amount calculated by parallel processing of the main processing circuit unit and the dynamic characteristic compensation circuit unit is returned to a servo system including the robot.
速度・加速度を設定する目標位置設定手段と，上記ロボ
ットの関節角度・角速度・角加速度を検出する関節角度
検出手段と，上記ロボットに加わる力を検出する力検出
手段とを具備してなる主処理回路部と，上記主処理回路
部に含まれる上記関節角度検出手段により検出された上
記関節角度・角速度・角加速度に基づいて上記ロボット
の現在位置・速度・加速度を座標変換演算する座標変換
演算手段と，上記目標位置設定手段により設定された上
記目標位置・速度と上記座標変換演算手段により座標変
換演算された上記現在位置・速度との各偏差をパラメー
タとした上記ロボットの力伝達系のインピーダンスと，
上記力検出手段により検出された上記力とに基づいて上
記ロボットの力の誤差を生じる外乱を推定する外乱推定
手段と，上記目標位置設定手段により設定された上記目
標位置・速度・加速度と上記座標変換演算手段により座
標変換演算された上記現在位置・速度・加速度との各偏
差をパラメータとした上記ロボットの力伝達系のインピ
ーダンスと，上記外乱推定手段により推定された上記外
乱とに基づいて上記ロボットの駆動トルクを演算する駆
動トルク演算手段とを具備してなる駆動トルク演算回路
部と，上記主処理回路部に含まれる上記関節角度検出手
段により検出された関節角度・角速度・角加速度に基づ
いて上記ロボットの動特性を補償する動特性補償手段を
具備してなる動特性補償回路部とを具備し，上記主処理
回路部と，上記駆動トルク演算回路部と，上記動特性補
償回路部との並列処理によりそれぞれ演算された上記補
償量と上記駆動トルクとを上記ロボットを駆動するサー
ボ系に帰還してなるロボットの制御装置。6. The target position of the robot according to the work command
Main processing comprising target position setting means for setting velocity / acceleration, joint angle detecting means for detecting joint angle / angular velocity / angular acceleration of the robot, and force detecting means for detecting force applied to the robot Coordinate conversion calculation means for performing coordinate conversion calculation of the current position / speed / acceleration of the robot based on the circuit section and the joint angle / angular velocity / angular acceleration detected by the joint angle detection means included in the main processing circuit section. And an impedance of the force transmission system of the robot with each deviation between the target position / speed set by the target position setting means and the current position / speed coordinate-calculated by the coordinate conversion calculation means as a parameter. ，
Disturbance estimating means for estimating a disturbance that causes an error in the force of the robot based on the force detected by the force detecting means, the target position / velocity / acceleration and the coordinates set by the target position setting means. The robot based on the impedance of the force transmission system of the robot with each deviation from the current position / velocity / acceleration subjected to coordinate transformation calculation by the transformation calculation means and the disturbance estimated by the disturbance estimation means Based on the joint angle / angular velocity / angular acceleration detected by the joint angle detecting unit included in the main processing circuit unit, and a drive torque calculating circuit unit for calculating the drive torque of A dynamic characteristic compensating circuit section comprising dynamic characteristic compensating means for compensating the dynamic characteristic of the robot, and the main processing circuit section and the drive circuit. A torque calculating circuit section, the dynamic characteristic compensating circuit portion and a control apparatus for a robot comprising fed back to the servo system to the compensation amount has been calculated respectively and the drive torque to drive the robot by parallel processing.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11946193A JPH06332535A (en) | 1993-05-21 | 1993-05-21 | Robot controller |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11946193A JPH06332535A (en) | 1993-05-21 | 1993-05-21 | Robot controller |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06332535A true JPH06332535A (en) | 1994-12-02 |
Family
ID=14761932
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11946193A Pending JPH06332535A (en) | 1993-05-21 | 1993-05-21 | Robot controller |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06332535A (en) |
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-
1993
- 1993-05-21 JP JP11946193A patent/JPH06332535A/en active Pending
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