JPH0683427A - Operation point position control system for flexible manipulator - Google Patents

Operation point position control system for flexible manipulator

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JPH0683427A
JPH0683427A JP23734592A JP23734592A JPH0683427A JP H0683427 A JPH0683427 A JP H0683427A JP 23734592 A JP23734592 A JP 23734592A JP 23734592 A JP23734592 A JP 23734592A JP H0683427 A JPH0683427 A JP H0683427A
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JP
Japan
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control
target value
rigid body
point position
flexible manipulator
Prior art date
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Pending
Application number
JP23734592A
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Japanese (ja)
Inventor
Kiyoshi Shibanuma
沼 清 柴
Satoshi Kakudate
舘 聡 角
Mitsunori Kondou
藤 光 昇 近
Kazutaro Shinohara
原 和太郎 篠
Yasuhiro Matsumoto
本 泰 弘 松
Masao Kohama
浜 政 夫 小
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Japan Atomic Energy Agency
Original Assignee
Toshiba Corp
Japan Atomic Energy Research Institute
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Publication date
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Publication of JPH0683427A publication Critical patent/JPH0683427A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16Programme controls
    • B25J9/1628Programme controls characterised by the control loop
    • B25J9/1641Programme controls characterised by the control loop compensation for backlash, friction, compliance, elasticity in the joints
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00Program-control systems
    • G05B2219/30Nc systems
    • G05B2219/39Robotics, robotics to robotics hand
    • G05B2219/39176Compensation deflection arm
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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    • G05B2219/39Robotics, robotics to robotics hand
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  • Numerical Control (AREA)

Abstract

PURPOSE:To predict a shift in operation point position due to deflection, etc., and correct and alter a control command by the predicted quantity by adding a nonlinear model for predicting residue characteristics of a rigid body forward kinematic arithmetic means to the rigid body forward kinematic arithmetic means. CONSTITUTION:This system is equipped with a rigid body forward kinematic model 2 where the complete rigidity of an arm is assumed and its backward kinematic model and further provided with a neural network residue prediction part 5 and a hand tip position correction part 6. For a desired hand tip position rd of a multiaxis articulation driving device 1, tentative articulation displacement thetad which provides the position is calculated on the basis of the rigid body backward kinetic model 3. The residue prediction part 5 outputs a predicted hand tip position error DELTAN corresponding to the tentative articulation displacement thetad and calculates r* after the desired hand tip position rd is corrected by DELTAN. Then target articulation displacement theta* which provides r* is calculated again from the backward kinetic model 3 and supplied as a command to each articulation driving servo motor of the device 1 to perform position control. Consequently, the total control precision can be improved.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、柔軟なアームや関節を
有するロボットマニピュレータ、つまり柔軟マニピュレ
ータの作業点位置制御システムに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a robot manipulator having flexible arms and joints, that is, a work point position control system for a flexible manipulator.

【0002】[0002]

【従来の技術】多軸関節を有する駆動装置の制御におい
ては装置自身にサイズの巨大化や高速駆動実現などのた
め、剛性の低い柔軟な駆動アームを制御するニーズが大
きくなってきている。しかし、このような柔構造のアー
ムでは、部材のたわみやねじれなどの影響により剛体運
動学に基づくモデルで予測される効果器位置(換言すれ
ば作業点位置)に対して実効果器位置が大きくずれるこ
とが多く、剛体モデルを仮定した逆運動学計算により求
めた設定関節角・変位では十分な制御性能が得られな
い。また、それほど柔構造でない通常の多軸関節駆動装
置においても、その製造工程において必ず何らかの機械
加工誤差や組立誤差が発生するため、その影響が制御時
に現れないような補正処理が必要であるが、直接的な座
標変換手段だけではこの補正を実現することは困難であ
る。このため、実用上は試行錯誤を伴う多大なエンジニ
アリング負荷に依存した補正処理が行われているのが現
状である。
2. Description of the Related Art In the control of a drive device having a multi-axis joint, there is an increasing need to control a flexible drive arm having a low rigidity because the size of the device itself becomes large and high-speed drive is realized. However, with such a flexible arm, the actual effector position is larger than the effector position predicted in the model based on rigid body kinematics (in other words, the working point position) due to the effects of bending and twisting of the member. It often shifts, and sufficient control performance cannot be obtained with the set joint angle and displacement obtained by inverse kinematics calculation assuming a rigid body model. In addition, even in a normal multi-axis joint drive device that is not so flexible, some kind of machining error or assembly error occurs without fail in the manufacturing process, so it is necessary to perform correction processing so that the effect does not appear during control. It is difficult to realize this correction only by the direct coordinate conversion means. For this reason, in reality, the correction process that depends on a large engineering load that involves trial and error is performed in practice.

【0003】図5に従来の一般的な概念を説明するブロ
ック図を示す。
FIG. 5 shows a block diagram for explaining a conventional general concept.

【0004】この図において、柔軟マニピュレータは、
制御すべき本質的な対象だけでなく、具体的なアクチュ
エータなどの下位制御装置を含んだ形で多軸関節駆動装
置1として定義されている。このような柔軟マニピュレ
ータに対して、その制御目標設定値を入力、柔軟マニピ
ュレータの状態を出力とする入出力関係モデルが、可逆
な順特性予測手段として求められる。2はこの順特性予
測手段を構成する剛体順運動学モデルである。その逆特
性を演算する逆特性演算手段としての剛体逆運動学モデ
ル3は、手先位置目標位置決定手段4からの手先位置目
標値を入力として、対応する制御目標設定値として関節
角を出力する。
In this figure, the flexible manipulator is
It is defined as the multi-axis joint drive device 1 including not only an essential object to be controlled but also a lower-level control device such as a specific actuator. For such a flexible manipulator, an input / output relation model that inputs the control target set value and outputs the state of the flexible manipulator is required as a reversible forward characteristic prediction means. Reference numeral 2 is a rigid body forward kinematics model that constitutes this forward characteristic prediction means. A rigid body inverse kinematics model 3 as an inverse characteristic calculating means for calculating the inverse characteristic receives the hand position target value from the hand position target position determining means 4 as an input and outputs a joint angle as a corresponding control target set value.

【0005】しかし、この逆特性演算は、あくまで剛体
順運動学モデル2に基づいたものであるため、この予測
モデルがカバーしきれない柔軟マニピュレータの特性は
制御目標設定の際には全く考慮されず、予測モデルの誤
差が大きい場合には、このような制御方式は十分な制御
性能を実現することができずに、手先位置の位置決め精
度は著しく劣化することになる。そのため、前述したよ
うに、多大なエンジニアリング婦かに依存した補正処理
が必要となっているのである。
However, since the inverse characteristic calculation is based on the rigid body forward kinematics model 2, the characteristic of the flexible manipulator that cannot be covered by the predictive model is not considered at all when setting the control target. When the error of the prediction model is large, such a control method cannot realize sufficient control performance, and the positioning accuracy of the hand position is significantly deteriorated. Therefore, as described above, a correction process depending on a large number of engineering ladies is required.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
制御システムでは、柔軟マニピュレータのモデリング及
びその直接的な逆特性演算の難しさから、制御仕様上で
要求される制御性能の実現にあたって多大なエンジニア
リング負荷を要する付加的な補正処理を必要としてい
た。
As described above, in the conventional control system, due to the difficulty of modeling the flexible manipulator and its direct inverse characteristic calculation, it is very difficult to realize the control performance required in the control specification. An additional correction process that requires a heavy engineering load was required.

【0007】本発明はこういった従来の問題点を解決す
るためになされたものであり、柔軟マニピュレータに対
するエンジニアリング負荷の少ない実用的な作業点位置
制御システムの提供を目的とするものである。
The present invention has been made in order to solve such conventional problems, and an object thereof is to provide a practical working point position control system with a small engineering load on a flexible manipulator.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明の柔軟マニピュレ
ータの作業点位置制御システムは、制御目標値(作業点
(手先や効果器)の位置や関節角)に従って柔軟マニピ
ュレータの関節を駆動する関節駆動手段と、上記柔軟マ
ニピュレータの動作を入力目標値に従って駆動するとし
たときの制御結果である仮制御作業点位置と、この柔軟
マニピュレータにおける入出力特性の剛体的ファクタを
定義する剛体順運動学に基づいて上記入力目標値を作業
点位置に変換した結果である演算作業点位置との差に相
当する制御残差を予測し、上記入力目標値をその予測残
差に基づいて修正し、その修正関節角を上記制御目標値
として上記関節駆動手段に与える制御目標値生成手段と
を備えたことを特徴とする。
A working point position control system for a flexible manipulator according to the present invention is a joint drive for driving a joint of a flexible manipulator in accordance with a control target value (position of working point (hand or effector) or joint angle). Based on the means and the rigid body forward kinematics that define the rigid body factor of the input / output characteristics of this flexible manipulator, which is the temporary control work point position that is the control result when the operation of the flexible manipulator is driven according to the input target value. The control residual corresponding to the difference between the input target value and the calculated work point position, which is the result of conversion into the work point position, is predicted, the input target value is corrected based on the predicted residual, and the corrected joint angle is calculated. Is provided as the control target value to the joint drive means.

【0009】制御目標値生成手段は入力目標値を手掛り
とする1回の制御残差予測動作の他に修正関節角を手掛
りとする少なくとも1回の制御残差予測動作を繰返すよ
うに構成することができる。
The control target value generation means is configured to repeat at least one control residual error prediction operation using the corrected joint angle as a clue, in addition to one control residual error prediction operation using the input target value as a clue. You can

【0010】また、残差予測手段は、ニューラルネット
ワークをはじめとする任意の非線形関数の近似器を用い
ることができるので、柔軟マニピュレータに応じたフレ
キシブルな予測手段の構成が可能となる。ここで、ニュ
ーラルネットワークを採用する場合、入力目標値をその
入力層に与え、出力層から制御残差が出力されるように
学習させることで、当該予測手段を構築することができ
る。
Further, since the residual predicting means can use an approximator of an arbitrary non-linear function such as a neural network, a flexible predicting means corresponding to a flexible manipulator can be constructed. Here, when a neural network is adopted, the prediction means can be constructed by giving an input target value to the input layer and learning so that the control residual is output from the output layer.

【0011】[0011]

【作用】本発明によれば、残差予測手段が剛体順運動学
において考慮されていないたわみなどに起因する作業点
位置のズレ分(制御残差)を予測し、このズレ分だけ制
御目標値を修正・変更することができるので、全体の制
御精度を向上させることが可能となる。
According to the present invention, the residual predicting means predicts the deviation (control residual) of the working point position due to the deflection which is not considered in the rigid body forward kinematics, and the control target value is calculated by this deviation. Can be modified / changed, so that the overall control accuracy can be improved.

【0012】すなわち、与えられた柔軟マニピュレータ
に対する所望の手先位置決め制御を実現するためには柔
軟マニピュレータの逆特性を実現する補償器が必要とな
るため、一般的には、前述したように、柔軟マニピュレ
ータの順特性をモデル化し、その順運動学モデルに対す
る演算処理によりその逆運動学モデルを求めることが多
い。しかし、このような逆特性を求める演算が可能なも
のは比較的簡単なモデルに限られており、複雑な非線形
特性などを取込んだ詳細な順運動学演算手段は、たとえ
構成可能でもそのままではそれを用いて所望の補償器を
求めることが非常に困難である。
That is, in order to realize the desired hand positioning control for a given flexible manipulator, a compensator that realizes the inverse characteristic of the flexible manipulator is required. Therefore, in general, as described above, the flexible manipulator is used. In many cases, the forward kinematics model is modeled and the inverse kinematics model is obtained by arithmetic processing on the forward kinematic model. However, the calculation of such inverse characteristics is limited to relatively simple models, and detailed forward kinematics calculation means incorporating complicated non-linear characteristics, etc. even if it can be configured is not It is very difficult to find the desired compensator using it.

【0013】そこで、本発明では、順方向特性のモデル
化においては、逆特性のの演算が可能となるような従来
型の剛体順運動学演算手段に、さらにその残差特性を予
測する非線形モデルを付加することで予測精度を増し、
逆特性の演算に関しては、実対象からの予測ズレ量に応
じて手先位置目標値を修正し、この修正された仮想手先
位置目標値に到達するような関節角設定値を従来型の剛
体順運動学演算手段に基づいた逆運動学演算を行うこと
で、制御性能の向上が図られる。
Therefore, in the present invention, in modeling the forward characteristic, a conventional rigid body forward kinematics calculating means that enables calculation of the inverse characteristic is further provided with a non-linear model for predicting the residual characteristic. Increase the prediction accuracy by adding
Regarding the calculation of the inverse characteristic, the hand position target value is corrected according to the predicted deviation amount from the actual target, and the joint angle set value that reaches the corrected virtual hand position target value is set by the conventional rigid body forward motion. The control performance can be improved by performing the inverse kinematics operation based on the arithmetic operation means.

【0014】以上のような補正処理プロセスは、従来制
御方式を踏襲した形で実現できるため、エンジニアリン
グ負荷の少ない実用的な柔軟マニピュレータの作業点位
置制御器の構成が可能となる。
Since the correction processing process as described above can be realized in a form that follows the conventional control method, it is possible to construct a practical working point position controller of a flexible manipulator with a small engineering load.

【0015】[0015]

【実施例】以下に本発明の実施例について図面を参照し
つつ説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0016】図1は本発明の一実施例に係る柔軟マニピ
ュレータの作業点位置制御システムの構成を示すもの
で、特に同図(a)は制御システム全体の構造、同図
(b)はその主要部を構成するニューラルネットワーク
の学習時のシステム形態を示すものである。
FIG. 1 shows the construction of a working point position control system for a flexible manipulator according to an embodiment of the present invention. In particular, FIG. 1A shows the structure of the entire control system, and FIG. 2 is a diagram showing a system form at the time of learning of a neural network that constitutes a part.

【0017】まず、図1(a)において、1〜3は図5
に示す従来の構成要素と同じものを採用している。ここ
において、多軸関節駆動装置1は、例えば、図4にその
骨格構造だけを示したような構造のものを考える。剛性
が低い柔軟アームの場合、自重等の影響により、駆動装
置の手先位置は剛体モデルを仮定したものに比べ必然的
にたわむことになるため、手先位置決め精度を向上させ
るには、このたわみ量を考慮した位置制御が必要になる
ことがわかる。また、ここでは図示していないが、図5
に示す手先位置目標値設定手段4も希望手先位置rd の
発生源として採用することができる。
First, in FIG. 1 (a), 1 to 3 are shown in FIG.
The same components as the conventional components shown in are adopted. Here, the multi-axis joint drive device 1 is considered to have, for example, a structure whose skeleton structure is shown in FIG. In the case of a flexible arm with low rigidity, the hand position of the drive unit will inevitably bend due to the effect of its own weight, etc. compared to the one assuming a rigid body model. It can be seen that the position control considering it is necessary. Although not shown here, FIG.
The hand end position target value setting means 4 shown in can also be adopted as a source of generation of the desired hand end position rd.

【0018】さて、本実施例の位置制御方式は、アーム
の完全剛性を仮定した(すなわち、全くたわまない)剛
体順運動学の演算を行う剛体順運動学モデル2とその逆
運動学演算を行う剛体逆運動学モデル3の他、ニューラ
ルネットワーク残差予測部5と手先位置修正部6とを更
に有する。
In the position control method of this embodiment, the rigid body forward kinematics model 2 for performing the rigid body forward kinematics calculation assuming the perfect rigidity of the arm (that is, no bending at all) and its inverse kinematics calculation are performed. In addition to the rigid body inverse kinematics model 3 for performing, the neural network residual prediction unit 5 and the hand position correction unit 6 are further included.

【0019】ニューラルネットワーク残差予測部5は、
後述するように、図2、3に示すような入力情報変換手
段とニューラルネットワーク予測部から構成される残差
予測部であり、図1(b)に示すような形態で学習が行
われたものである。ここで、符号5Gがニューラルネッ
トワーク予測部5に対応するニューラルネットワークで
あって、その学習システムは、多軸関節駆動装置1と剛
体順運動学モデル2と残差算出部7と偏差算出部8と学
習制御部9とから構築される。
The neural network residual prediction unit 5 is
As will be described later, it is a residual prediction unit composed of input information conversion means and a neural network prediction unit as shown in FIGS. 2 and 3, and learning is performed in the form as shown in FIG. 1B. Is. Here, reference numeral 5G is a neural network corresponding to the neural network prediction unit 5, and its learning system includes a multi-axis joint drive device 1, a rigid body forward kinematics model 2, a residual difference calculation unit 7, and a deviation calculation unit 8. It is constructed from the learning control unit 9.

【0020】残差算出部7は多軸関節駆動装置1の実手
先位置rと剛体順運動学モデル2により計算される剛体
モデルベースの予測手先位置r0 との誤差(すなわち、
残差)Δrを算出する。偏差算出部8はニューラルネッ
トワーク5Gから出力される値の算出残差Δrからの偏
差eを算出する。この偏差eが学習制御部9へニューラ
ルネットワーク5Gの教師データとして与えられ、この
学習制御部9がeを“0”にする方向にニューラルネッ
トワーク5Gのパラメータを調整する。
The residual calculation unit 7 calculates an error (that is, an error between the actual hand position r of the multi-axis joint drive device 1 and the predicted hand position r0 based on the rigid body model calculated by the rigid body forward kinematics model 2).
Residual) Δr is calculated. The deviation calculator 8 calculates a deviation e from the calculation residual Δr of the value output from the neural network 5G. This deviation e is given to the learning control unit 9 as teacher data of the neural network 5G, and the learning control unit 9 adjusts the parameters of the neural network 5G in the direction of setting e to "0".

【0021】このような残差Δrの算出とニューラルネ
ットワーク5Gのパラメータ調節とを繰返し行うこと
で、どのような関節角θであってもeが“0”に限りな
く近い値になるように学習してゆく。
By repeating such calculation of the residual difference Δr and parameter adjustment of the neural network 5G, learning is performed so that e becomes as close as possible to "0" regardless of the joint angle θ. Do it.

【0022】以上の学習構成が終了した後、ニューラル
ネットワーク5Gが図1(a)に示すニューラルネット
ワーク残差予測部5として採用される。
After the above learning configuration is completed, the neural network 5G is adopted as the neural network residual prediction unit 5 shown in FIG. 1 (a).

【0023】この図1(a)での位置制御では、まず、
制御対象である多軸関節駆動装置1の希望手先位置rに
対して、剛体逆運動学モデル3に基づきその手先位置を
実現する仮の関節変位θd が計算される。ニューラルネ
ットワーク残差予測部5は、この仮関節変位θd に対応
する予測手先位置誤差ΔNを出力し、この予測誤差ΔN
分だけ希望手先位置rd を修正した補正用仮想目標手先
位置r* が計算される。次に、再度逆運動学モデル3に
より、r* を実現する補正制御目標関節変位θ* が計算
され、多軸関節駆動装置1の各関節駆動用サーボモータ
に関節角目標値として与えられることで、位置制御が行
われる。
In the position control shown in FIG. 1A, first,
Based on the rigid inverse kinematics model 3, for the desired hand position r of the multi-axis joint drive device 1 to be controlled, a temporary joint displacement θd for realizing the hand position is calculated. The neural network residual prediction unit 5 outputs a predicted hand position error ΔN corresponding to this temporary joint displacement θd, and this predicted error ΔN
A virtual target hand position r * for correction in which the desired hand position rd is corrected by the amount is calculated. Next, the inverse kinematics model 3 is used again to calculate the correction control target joint displacement θ * that realizes r *, and it is given to each joint drive servomotor of the multi-axis joint drive device 1 as the joint angle target value. , Position control is performed.

【0024】ここで、前述したように、ニューラルネッ
トワーク予測部5は本体部の前段に図2に示すような入
力情報変換手段を備えている。この入力情報変換手段
は、ニューラルネットワークによる予測処理の負荷が小
さくなるように、関節角目標値情報を柔軟マニピュレー
タの既知構造情報などを考慮して変換する機能を有す
る。ここでは、制御すべきマニピュレータが多軸関節駆
動装置であるため、この場合、駆動装置の回転関節角度
と手先位置との関係は、sin 、cos などの三角関数系が
支配的であることが予想される。そこで、回転関節角度
θのみをそのままニューラルネットワークに与えるので
はなく、同図に示すように、入出力関係に支配的な影響
を及ぼすと思われるsin θ、cos θという関数変換情報
を付加するか、あるいは回転関節角に関しては、関数変
換した情報のみを与えるという形の変換処理を行う。こ
のような入力情報の変換を施すことで、ニューラルネッ
トワーク予測部5の学習構成にかかる負荷は著しく低減
される。
Here, as described above, the neural network prediction section 5 is provided with the input information conversion means as shown in FIG. The input information converting means has a function of converting the joint angle target value information in consideration of the known structure information of the flexible manipulator so that the load of the prediction processing by the neural network becomes small. Here, since the manipulator to be controlled is a multi-axis joint drive device, in this case, the relationship between the rotary joint angle of the drive device and the hand position is expected to be dominated by the trigonometric system such as sin and cos. To be done. Therefore, instead of giving only the rotational joint angle θ as it is to the neural network, as shown in the figure, function conversion information such as sin θ and cos θ that seems to have a dominant influence on the input-output relationship should be added. , Or, regarding the rotary joint angle, conversion processing is performed such that only function-converted information is given. By performing such input information conversion, the load on the learning configuration of the neural network prediction unit 5 is significantly reduced.

【0025】次に、図3には、この変換された入力情報
を入力として受け、予測残差を出力する階層構造型のニ
ューラルネットワークの概略構成を示している。
Next, FIG. 3 shows a schematic structure of a hierarchical neural network which receives the converted input information as an input and outputs a prediction residual.

【0026】入力層における処理ユニット数は、変換さ
れた入力情報の次元に対応し、出力層における処理ユニ
ット数は、予測すべき残差(状態)の次元に対応してい
る。入力層と出力層との間にある隠れ層は、その層数お
よび各層における処理ユニット数は、ともにシステム設
計者が与える自由パラメータとなる。ニューラルネット
ワークの学習においては、Rumelhart らによって提案さ
れた誤差逆伝搬法(D.E.Rumelhart,G.E.Hinton & R.J.Wi
lliams:Learning representations by backpropagating
errors,NATURE,Vol.323,No.9,pp533-536(1986)など)
をはじめとしてその改良則など各種の学習則が利用可能
である。
The number of processing units in the input layer corresponds to the dimension of the converted input information, and the number of processing units in the output layer corresponds to the dimension of the residual (state) to be predicted. The number of hidden layers between the input layer and the output layer and the number of processing units in each layer are both free parameters given by the system designer. In learning neural networks, the error backpropagation method proposed by Rumelhart et al. (DERumelhart, GE Hinton & RJWi
lliams: Learning representations by backpropagating
errors, NATURE, Vol.323, No.9, pp533-536 (1986) etc.)
Various learning rules such as the improved rule can be used.

【0027】[0027]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、残
差予測手段が剛体順運動学において考慮されていないた
わみなどに起因する作業点位置のズレ分(制御残差)を
予測し、このズレ分だけ制御目標値を修正・変更するこ
とができるので、全体の制御精度を向上させることが可
能となる。
As described above, according to the present invention, the residual difference predicting means predicts the deviation of the working point position (control residual error) due to the deflection not considered in the rigid body forward kinematics, Since the control target value can be corrected / changed by this amount, the overall control accuracy can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例に係る柔軟マニピュレータの
作業点位置制御システムの構成を示すブロック図。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a work point position control system for a flexible manipulator according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1に示すニューラルネットワーク予測部の本
体部前段に位置する入力情報変換手段を説明するブロッ
ク図。
FIG. 2 is a block diagram illustrating an input information conversion unit located in a preceding stage of a main body unit of the neural network prediction unit shown in FIG.

【図3】図1に示すニューラルネットワーク予測部の本
体部を説明するブロック図。
FIG. 3 is a block diagram illustrating the main body of the neural network prediction unit shown in FIG.

【図4】本発明において制御対象となる柔軟マニピュレ
ータの多軸関節駆動装置の概略構成を示す概念的説明
図。
FIG. 4 is a conceptual explanatory view showing a schematic configuration of a multi-axis joint drive device of a flexible manipulator to be controlled in the present invention.

【図5】従来の制御システム例の構成を示すブロック
図。
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a conventional control system example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 多軸関節駆動装置 2 剛体順運動学モデル 3 剛体逆運動学モデル 4 目標手先位置決定手段 5 ニューラルネットワーク残差予測部 5G ニューラルネットワーク 6 目標手先位置修正部 7 残差算出部 8 偏差算出部 9 学習制御部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Multi-axis joint drive device 2 Rigid body forward kinematics model 3 Rigid body inverse kinematics model 4 Target hand position determination means 5 Neural network residual prediction unit 5G Neural network 6 Target hand position correction unit 7 Residual error calculation unit 8 Deviation calculation unit 9 Learning control unit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 近 藤 光 昇 茨城県那珂郡那珂町大字向山801番地の1 日本原子力研究所 那珂研究所内 (72)発明者 篠 原 和太郎 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1 株式会 社東芝総合研究所内 (72)発明者 松 本 泰 弘 東京都府中市東芝町1 株式会社東芝府中 工場内 (72)発明者 小 浜 政 夫 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1 株式会 社東芝総合研究所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Mitsuru Kondo No. 80, Mukayama, Naka-cho, Naka-machi, Naka-gun, Ibaraki Prefecture, Japan 1 Inside the Naka Institute, Japan Atomic Energy Research Institute (72) Kazutaro Shinohara, Saitama-ku, Kawasaki, Kanagawa Komukai Toshiba-cho 1 Incorporated Toshiba Research Laboratories, Inc. (72) Inventor Yasuhiro Matsumoto 1 Toshiba-cho, Fuchu-shi, Tokyo Inside the Fuchu factory, Toshiba Corporation (72) Inventor Masao Obama Small, Saiwai-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Mukai Toshiba Town 1 Stock Company Toshiba Research Institute

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】制御目標値に従って柔軟マニピュレータを
駆動する駆動手段と、 前記柔軟マニピュレータの動作を入力目標値に従って駆
動するとしたときの制御結果である仮制御作業点位置
と、該柔軟マニピュレータにおける入出力特性の剛体的
ファクタを定義する剛体順運動学に基づいて前記入力目
標値を作業点位置に変換した結果である演算作業点位置
との差に相当する制御残差を予測し、前記入力目標値を
その予測残差に基づいて修正し、その修正目標値を前記
制御目標値として前記駆動手段に与える制御目標値生成
手段とを備えたことを特徴とする柔軟マニピュレータの
作業点位置制御システム。
1. A driving means for driving a flexible manipulator according to a control target value, a temporary control work point position which is a control result when the operation of the flexible manipulator is driven according to an input target value, and input / output in the flexible manipulator. Predict the control residual corresponding to the difference with the calculated working point position which is the result of converting the input target value into the working point position based on the rigid body forward kinematics that defines the rigid body factor of the characteristic, and the input target value And a control target value generating means for giving the corrected target value as the control target value to the driving means, the working point position control system for the flexible manipulator.
【請求項2】制御目標値生成手段は入力目標値を手掛り
とする1回の制御残差予測動作の他に修正目標値を手掛
りとする少なくとも1回の制御残差予測動作を繰返すよ
うになっていることを特徴とする請求項1記載の柔軟マ
ニピュレータの作業点位置制御システム。
2. The control target value generation means repeats at least one control residual error prediction operation with the corrected target value as a clue, in addition to one control residual error prediction operation with the input target value as a clue. The work point position control system for a flexible manipulator according to claim 1, wherein
【請求項3】残差予測手段は、入力目標値をその入力層
に与え、出力層から制御残差が出力されるように学習さ
せたニューラルネットワークから構成されていることを
特徴とする請求項1,2のうちいずれか1項記載の柔軟
マニピュレータの作業点位置制御システム。
3. The residual predicting means comprises a neural network trained so that a control residual is output from an output layer by giving an input target value to the input layer. A working point position control system for a flexible manipulator according to any one of 1 and 2.
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