JPS61163406A - Robot control device - Google Patents

Robot control device

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Publication number
JPS61163406A
JPS61163406A JP476885A JP476885A JPS61163406A JP S61163406 A JPS61163406 A JP S61163406A JP 476885 A JP476885 A JP 476885A JP 476885 A JP476885 A JP 476885A JP S61163406 A JPS61163406 A JP S61163406A
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JP
Japan
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value
gain
speed
speed gain
robot
Prior art date
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Pending
Application number
JP476885A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Maki Arao
荒尾 真樹
Shinji Shiraki
白木 信二
Masaki Tanaka
雅樹 田中
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.)
Omron Corp
Original Assignee
Omron Tateisi Electronics Co
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Filing date
Publication date
Application filed by Omron Tateisi Electronics Co filed Critical Omron Tateisi Electronics Co
Priority to JP476885A priority Critical patent/JPS61163406A/en
Publication of JPS61163406A publication Critical patent/JPS61163406A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00Programme-control systems
    • G05B19/02Programme-control systems electric
    • G05B19/18Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/416Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by control of velocity, acceleration or deceleration

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Feedback Control In General (AREA)
  • Numerical Control (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Abstract

PURPOSE:To carry out control taking in most suitably a load inertia by computing a speed gain corresponding to the inertia of a actuator making a reference value of a speed gain and a value of a change width of the speed gain basis and computing an output value of a servo system based on it. CONSTITUTION:A command angle data 12 has a position feed back data 27 subtracted at a position servo loop 10 to be a deviation signal 13. The signal 13 receives a position gain Kp to be a position output 15. The output 15 has a speed feed back data 29 subtracted at a minor loop 11 of a speed to be a deviation signal 16. The signal 16 receives a servo gain KA and an amplifying output 18 is applied to a motor M. In the motor M, in accordance with a torque constant Kt, a generating torque 20 is obtained an this torque 20 is integrated in time and converted into a rotating speed 22 divided by an inertia. Such a speed 22 is integrated in time to appear as a rotating angle 24 of the motor.

Description

【発明の詳細な説明】 〈発明の技術分野〉 この発明は、ロボット制御装置に関するもので、特に、
回転自由度を有するロボットにおいて、アクチュエータ
の動作量に応じて変(It、−rるイナーシャの変動の
効果を取り込んだ制御を行なうためのロボット制御装置
に関する。
[Detailed Description of the Invention] <Technical Field of the Invention> The present invention relates to a robot control device, and in particular,
The present invention relates to a robot control device for controlling a robot having a rotational degree of freedom by incorporating the effects of variations in inertia that vary depending on the amount of operation of an actuator.

〈発明の概要〉 この発明のロボット制御装置は、ロボットのアクチュエ
ータの動作量と、位置サーボ系における速度ゲインの基
準値と、ワーク質量の変化に対する速度ゲインの変動巾
の値とを互いに対応させて記憶手段に記憶させておき、
検知手段がアクチュエータの動作量を検知したとき、そ
の動作量に応じて前記速度ゲインの基準値およびその変
動巾の値を読み出すと共に、これら値に基づきアクチュ
エータのイナーシャに応じた速度ゲインを演算し、然る
後この速度ゲインに基づきサーボ系の出力値を演算する
ようにしてあり、これにより、ロボットの位置や姿勢の
変化によるイナーシャの変動およびロボットの保持する
ワークの変化によるイナーシャの変動に応じて、サーボ
系の応答を緻適に設定できるようにしている。
<Summary of the Invention> The robot control device of the present invention makes the operating amount of the actuator of the robot correspond to the reference value of the speed gain in the position servo system, and the value of the fluctuation width of the speed gain with respect to changes in the mass of the workpiece. Store it in a storage means,
When the detection means detects the amount of movement of the actuator, it reads out the reference value of the speed gain and the value of its fluctuation range according to the amount of movement, and calculates the speed gain according to the inertia of the actuator based on these values, Thereafter, the output value of the servo system is calculated based on this speed gain, and thereby, the output value of the servo system is calculated based on the speed gain. This makes it possible to precisely set the response of the servo system.

〈発明の背景〉 回転自由度を有するロボット、たとえば多関節形ロボッ
トや極座標型ロボットにおいては。
<Background of the Invention> In robots having rotational degrees of freedom, such as articulated robots and polar coordinate robots.

アクチュエータの動作量に応じて当該回転自由度に関す
る負荷イナーシャが変動する。このようなイナーシャの
変動は、サーボ系に詔ける応答に影響を与えるため、何
らかの形で制御系に取り込むことが必要となる。
The load inertia related to the rotational degree of freedom varies depending on the amount of operation of the actuator. Such fluctuations in inertia affect the response of the servo system, so it is necessary to incorporate them into the control system in some way.

ところがアナログ回路で構成したサーボ系においては、
その性質上、このような変動を取り込むことは不可能で
ある。また多関節形ロボットなどにおいては、ベースに
近い関節はど負荷イナーシャの変動が大きく影響するた
め、このような影響を軽減する目的で減速比の大きな減
速機を用いなければならない。このため、この種減速既
に起因するコストの増大・効率の低下。
However, in a servo system composed of analog circuits,
Due to its nature, it is impossible to incorporate such fluctuations. Furthermore, in multi-joint robots, joints near the base are greatly affected by variations in load inertia, so a reduction gear with a large reduction ratio must be used to reduce such effects. Because of this, this type of deceleration already results in increased costs and decreased efficiency.

負荷変動の増大、ガタの増大を招き、それに微小送りが
困難である等、幾多の欠点を有していた。
This method has many drawbacks, such as increased load fluctuations, increased backlash, and difficulty in fine-feeding.

またソフトウェアによって位置サーボ系を構成する場合
には、複数の関節の関節角度などから各関節の軸まわり
のイナーシャを計算し、そのイナーシャに対応する速度
ゲインを求め、それに基いて位置サーボ系における出力
値を演算する必要があり、これがため多大の演算時間を
要する。このため上記速度ゲインを求める演算を、ロボ
ットの動作中に実時間で求めることは困難であり、従来
は、あらかじめ動作する目標角度を用いてオフラインで
速度ゲインの計算を行なって、その計算結果をメモリに
記憶させておき、動作中は、記憶されていた速度ゲイン
の値を順次読み出して、サーボ系で用いるようにしてい
た。ところがこの方法は、ティーチングの際の動作には
上記オフライン処理が不可能であることや、カメラ等の
外界センナを利用したセンサフィードバック制御におい
て、動作中に目標点を変更して移動させることが不可能
であるなどの欠点を有している。
In addition, when configuring a position servo system using software, calculate the inertia around the axis of each joint from the joint angles of multiple joints, find the velocity gain corresponding to that inertia, and based on that, output in the position servo system. It is necessary to calculate the values, which requires a large amount of calculation time. For this reason, it is difficult to calculate the speed gain mentioned above in real time while the robot is operating. Conventionally, the speed gain is calculated off-line using the target angle of movement in advance, and the calculation result is It was stored in a memory, and during operation, the stored speed gain values were sequentially read out and used in the servo system. However, with this method, the above-mentioned offline processing is not possible during teaching operations, and in sensor feedback control using an external sensor such as a camera, it is impossible to change and move the target point during operation. It has the disadvantage that it is possible.

〈発明の目的〉 この発明は、ロボットの動作中において、各アクチュエ
ータの動作量に応じた速度ゲインの値をサーボ系に実時
間で与え、それによって。
<Object of the Invention> The present invention provides a speed gain value corresponding to the amount of operation of each actuator to the servo system in real time during the operation of the robot.

種々の制御状況下における負荷イナーシャの変動を最適
に取り込んだロボット制御装置を提供することを主目的
とする。また、この発明の他の目的は、このような制御
を、経済性の低下や、他の性能の劣化を与えることなく
実現できる口ポット制御装置を提供することである。
The main objective is to provide a robot control device that optimally incorporates variations in load inertia under various control conditions. Another object of the present invention is to provide a pot control device that can implement such control without reducing economic efficiency or deteriorating other performance.

〈発明の構成と効果〉 上述の目的を達成するため、この発明にかかるロボット
制御装置は、ロボットのアクチュエータの動作量と、位
置サーボ系における速度ゲインの基準値と、ワーク質量
の変化に対する速度ゲインの変動巾の値とを互いに対応
させて記憶する記憶手段と、検知手段によって検知され
たアクチュエータの動作量に応じて前記記憶手段から対
応する速度ゲインの基準値およびその変動巾の値を読み
出丁読出し手段とを設け、この読出し手段より読み出さ
れた速度ゲインの基準値と変動巾の値とを基礎としてア
クチュエータのイナーシャに応じた速度ゲインを演算し
、この速度ゲインに基づきサーボ系の出力値を演算する
ように構成した。
<Configuration and Effects of the Invention> In order to achieve the above-mentioned object, the robot control device according to the present invention is configured to control the movement amount of the actuator of the robot, the reference value of the speed gain in the position servo system, and the speed gain with respect to changes in the mass of the workpiece. a storage means for storing the values of the fluctuation range in correspondence with each other, and a reference value of the speed gain and the value of the fluctuation range thereof are read from the storage means in accordance with the movement amount of the actuator detected by the detection means. A speed gain according to the inertia of the actuator is calculated based on the speed gain reference value and the fluctuation range value read by the readout means, and the output of the servo system is calculated based on this speed gain. It was configured to calculate values.

このロボット制御装置によれば、ロボットのアクチュエ
ータの動作量の変化、したがってロボットの位置や姿勢
の変1ヒによるイナーシャの変動およびロボットの保持
するワークの変化によるイナーシャの変動に応じて、サ
ーボ系の応答を最適に設定できる。特に外界センサーフ
ィードバックのように、動作中に目標経路や目標位置が
変更されるような場合にも上記効果を発揮できる。また
イナー゛シャの変動による発振や振動等の制御性の劣化
がなく、低減速比の機構を用いることが可能となり、コ
ストダウンや効率の向上、負荷変動の低下、ガタの減少
をもはかることができる。
According to this robot control device, the servo system is controlled in response to changes in the amount of movement of the robot's actuators, and therefore inertia changes due to changes in the robot's position and posture and changes in the workpiece held by the robot. The response can be set optimally. In particular, the above effects can be achieved even when the target route or target position is changed during operation, such as in external sensor feedback. In addition, there is no deterioration in controllability such as oscillation or vibration due to inertia fluctuations, and it is possible to use a mechanism with a low reduction ratio, which reduces costs, improves efficiency, reduces load fluctuations, and reduces play. I can do it.

〈実施例の説明〉 以下、この発明の実施例を、第2図に示した多関節ロボ
ットの制御装置を例にとって説明する。第2図の多関節
ロボットRBは、6自由度を有しており、6個の関節1
〜6において、それぞれθ1・〜06 の回転自由度(
この明細書では、本来の回転の他、旋回自由度もまた「
回転自由度」と呼ぶ。ンを有している。これらの関節1
〜6は、駆動機構としてのサーボモータM、〜鳩(第2
図には図示せず)によってそれぞれ駆動される。
<Description of Embodiments> Hereinafter, embodiments of the present invention will be described by taking as an example the control device for an articulated robot shown in FIG. The articulated robot RB in Fig. 2 has six degrees of freedom, and six joints.
~6, rotational degrees of freedom of θ1・~06 (
In this specification, in addition to the original rotation, the rotation degree of freedom is also referred to as "
called the rotational degree of freedom. It has a These joints 1
~6 is a servo motor M as a drive mechanism, ~a pigeon (second
(not shown in the figure).

第3図は、第2図に示した多関節ロボットRBの制御装
置7の概略構成を示す。キーボード8は、CP U (
Central Processing Unit) 
9 ヘノ入出力のためのものであり、CPUgは、命令
解析、指令値計算、位置制御のサーボ系における演算な
どを実行する。CPU9の出力はサーボアンプA、〜へ
に与えられており、これらのサーボアンプゲイン八はC
PUgからのそれぞれの出力値を増幅して、上記の各サ
ーボモータ鴇〜鴫へ与える。エンコーダE1〜E6は、
サーボモー タM、〜M6にそれぞれ取り付けられたフ
ォトエンコーダであって、各モータの回転角度を検出し
てcpugへ与える。
FIG. 3 shows a schematic configuration of the control device 7 of the articulated robot RB shown in FIG. 2. The keyboard 8 is connected to the CPU (
Central Processing Unit)
9 This is for input/output of the hexagon, and the CPUg executes command analysis, command value calculation, arithmetic operations in the position control servo system, etc. The output of CPU9 is given to servo amplifiers A and ~, and the gain of these servo amplifiers is C.
Each output value from PUg is amplified and given to each of the above-mentioned servo motors. Encoders E1 to E6 are
A photo encoder is attached to each of the servo motors M, to M6, and detects the rotation angle of each motor and provides it to the cpug.

第4図は、ひとつの関節に関する位置サーボ系のブロッ
ク図であり、この実施例では、これと同様のサーボ系が
合計6つ存在する。このサーボ系は、位置サーボループ
1oの中に、速度のマイナーループ11を含んでいる。
FIG. 4 is a block diagram of a position servo system for one joint, and in this embodiment there are a total of six similar servo systems. This servo system includes a velocity minor loop 11 in a position servo loop 1o.

メモリ(図示せず)の中に記憶させであるティーチング
情報や、第3図のキーボード8から大刀された命令など
に基いて作成された指令角度データ12は、位置サーボ
ループ10を通してフィードバックされた位置フィード
バックデータ27が差し引かれて偏差信号13となる。
Command angle data 12 created based on teaching information stored in a memory (not shown) and commands issued from the keyboard 8 in FIG. The feedback data 27 is subtracted to obtain the deviation signal 13.

この偏差信号13は、ブロック14における位置ゲイン
Kpを受けて位置出力15となり、この位置出力15は
、速度のマイナーループ11を通ってフィードバックさ
れた速度フィードバックデータ29が差し引かれて、偏
差信号16となる。この偏差信号16は、サーボアンプ
17 (上記Al〜へ のうちのひとつ)においてサー
ボアンプゲインKAを受け、その増幅出力18がモータ
M(上記M、〜鴇のうちのひとっ)に与えられる。
This deviation signal 13 receives a position gain Kp in a block 14 to become a position output 15, and this position output 15 becomes a deviation signal 16 by subtracting the speed feedback data 29 fed back through the speed minor loop 11. Become. This deviation signal 16 is subjected to a servo amplifier gain KA in a servo amplifier 17 (one of the above Al), and its amplified output 18 is given to a motor M (one of the above M).

このモータMでは、ブロック19におけるトルク定数K
【に応じて発生トルク2oとなり、この発生トルク20
がブロック21において時間積分され、かつイナーシャ
で除された回転速度22へと変換される。なお図中、S
はラプラス演算子を、Jは関節軸まわりのイナーシャを
モータ軸まわりに換算したものを示T0回転速度22は
ブロック23においてさらに時間積分されて、モータの
回転角度24として現われる。
In this motor M, the torque constant K in block 19 is
[The generated torque becomes 2o, and this generated torque 20
is time-integrated in block 21 and converted into rotational speed 22 divided by inertia. In addition, in the figure, S
is the Laplace operator, and J is the inertia around the joint axis converted to around the motor axis. The T0 rotation speed 22 is further time-integrated in block 23 and appears as the rotation angle 24 of the motor.

モータの回転速度22は、エンコーダE(上記E、 、
 E、のうちのひとつ)において、エンコーダゲインK
Eを受けつつエンコードされて、エンコード出力25と
なる。ただし、第3図においては、エンコーダE、〜E
6は回転角度検出を行なうものであるとしたが、第4図
では、概念を示す便宜上、回転速度22を検出する形で
あるとした。エンコーダ出力25は、ブロック26にお
いて時間積分された後に、ブロック14の前段へと戻る
位置フィードバックデータ27になるとともに、ブロッ
ク28における速度ゲインKvの影響を受けて、速度フ
ィードバックデータ29となる。なお、これらにおいて
は、簡単のため、−粘性抵抗は無視している。
The rotational speed 22 of the motor is determined by the encoder E (the above E, ,
E), the encoder gain K
It is encoded while receiving E, resulting in encoded output 25. However, in FIG. 3, encoders E, ~E
6 is for detecting the rotational angle, but in FIG. 4, for convenience of illustrating the concept, it is assumed that the rotational speed 22 is detected. After the encoder output 25 is time-integrated in block 26, it becomes position feedback data 27 that returns to the previous stage of block 14, and becomes velocity feedback data 29 under the influence of velocity gain Kv in block 28. In addition, in these, for simplicity, -viscous resistance is ignored.

この第4図のサーボ系における伝達関数C,(s)は1
次の(1)式のように表わされる。
The transfer function C, (s) in the servo system in Fig. 4 is 1
It is expressed as the following equation (1).

ただしω。およびξは、それぞれ固有角周波数および減
衰係数であって、 で与えられる。また各関節についての機械的な共振角周
波数ωSは、イナーシャJと回転軸まわりのばね定数に
とを用いて、 と表わされる。ここで上記固有角周波数ω。および減衰
係数ξは、ロポツ1−RBの動作が振動的になることを
避ける目的で、 ω。≦丁ωS          ・・・(5)ξ =
 1            ・・・(6)程度に設定
される。
However, ω. and ξ are the natural angular frequency and damping coefficient, respectively, and are given by. Further, the mechanical resonance angular frequency ωS for each joint is expressed as follows using the inertia J and the spring constant around the rotation axis. Here, the above-mentioned natural angular frequency ω. and the damping coefficient ξ is set to ω in order to prevent the operation of the robot 1-RB from becoming oscillatory. ≦DingωS...(5)ξ=
1...set to about (6).

以下、第2図の関節1を例にとって、速度ゲインの取扱
いを説明する。関節1に関するイナーシャJの変動原因
は、関節2〜6の関節角度や、ロボッ1−RBが把持す
るワーク(図示せず)の質量の大小などである。第2図
のロボットRBの具体例では、イナーシャJの最小値J
minと最大値Jrmxとの間には、はぼつぎの関係が
ある。
Hereinafter, the handling of velocity gain will be explained using the joint 1 in FIG. 2 as an example. The causes of variations in the inertia J regarding the joint 1 include the joint angles of the joints 2 to 6 and the mass of a workpiece (not shown) held by the robot 1-RB. In the specific example of robot RB in Fig. 2, the minimum value J of inertia J
There is a relationship between min and the maximum value Jrmx.

Jmin = 5 Jmax           ・
・・(7)ところで(2)式と(4)式かられかるよう
に、固有角周波数ωnは、共振角周波数ωSと同形、す
なわち1iJTに比例し、イナーシャJに依存している
。このため、上述した原因によってイナーシャJが変動
した場合には、互いに同一の比率で、ωnとωSと4変
化が生ずる。このため、イナーシャJが変動しても、(
5)式は常に満足されることになる。一方、減衰係数ξ
については、イナーシャJの値が変動すると、(3)式
ニ従ってその値が変動し、もはや(6)式を満足しなく
なる。たとえ−ば、 1              ・・・(8)J ==
 T(Jmin +Jmax )の条件で(6)式が満
足されるように、速度ゲインKvの値を設定しておいた
場合には、 J = Jminにおいて、ξ=1.87   ・・・
(9)J == Jmax ニおいて、ξ=0.76 
  ・・・αaとなるため、 J <  CJmin 十Jmax )      ・
・・(社)では過減衰に、 1             ・・・(2)J > T
(Jmin +Jmax )では減衰不足になってしま
う。そこで、速度ゲインKvを。
Jmin = 5 Jmax・
(7) By the way, as can be seen from equations (2) and (4), the natural angular frequency ωn is the same as the resonance angular frequency ωS, that is, it is proportional to 1iJT and depends on the inertia J. Therefore, when the inertia J changes due to the above-mentioned causes, four changes occur in ωn and ωS at the same ratio. Therefore, even if the inertia J changes, (
5) Equation will always be satisfied. On the other hand, the damping coefficient ξ
When the value of inertia J changes, the value of Equation (3) changes accordingly, and Equation (6) is no longer satisfied. For example, 1...(8)J==
If the value of speed gain Kv is set so that equation (6) is satisfied under the condition of T (Jmin + Jmax), then when J = Jmin, ξ = 1.87...
(9) J==Jmax, ξ=0.76
...Since αa, J < CJmin 1 Jmax) ・
... (Company) has the following for over-damping: 1 ... (2) J > T
(Jmin + Jmax) results in insufficient attenuation. Therefore, the speed gain Kv.

v r=定数           °(13となるように
、イナーシャJに応じて変化させるような構成とTれば
If T is configured to vary according to the inertia J so that v r=constant °(13).

となるため、イナーシャJが変1ヒしても、減衰係数ξ
は一定値のままであって、安定な制御が実現できる。
Therefore, even if the inertia J changes by 1, the damping coefficient ξ
remains a constant value, and stable control can be achieved.

ところで、上述したイナーシャJの変動原因のうち、関
節4〜6の関節角度の変動によるものは、他の原因に比
べて比較的小さいため、この実施例では、関節2,3の
関節角度とワークの質量とに応じて速度ゲインKvの値
を変化させるよう構成する。また、これらの対応関係も
、関節角度θ2.θ3の動作範囲を複数(以下の例では
16〕に分割し、その領域のそれぞれに対応して、ワー
クの質量がゼロのときの最適な速度ゲインKvoおよび
、ワークの質量が最大可搬重量MMAX時の最適な速度
ゲインKVMAXと前記ゼロ質量にかかる速度ゲインX
VOとの差ΔKvをあらかじめ計算して、記憶手段たと
えばRAMなどのメモリに記憶させておく。
By the way, among the causes of variation in inertia J mentioned above, the variation in the joint angles of joints 4 to 6 is relatively small compared to other causes, so in this example, the joint angles of joints 2 and 3 and the workpiece The configuration is such that the value of the velocity gain Kv is changed depending on the mass of the vehicle. Moreover, these correspondence relationships also depend on the joint angle θ2. Divide the operating range of θ3 into multiple regions (16 in the example below), and calculate the optimal speed gain Kvo when the mass of the workpiece is zero and the maximum payload MMAX corresponding to each of the regions. The optimum speed gain KVMAX at the time and the speed gain X applied to the zero mass
The difference ΔKv from VO is calculated in advance and stored in a memory such as a RAM.

関節1〜3に関するこのような対応関係を。This kind of correspondence regarding joints 1 to 3.

第1表ないし第3表にそれぞれ示す。第1表を例にとれ
ば、関節2の関節角度θ2が領域(区間> i <、i
=1〜16)に、関節3の関節角度θ。
They are shown in Tables 1 to 3, respectively. Taking Table 1 as an example, the joint angle θ2 of joint 2 is the area (interval > i <, i
= 1 to 16), the joint angle θ of joint 3.

が領域j(j=1〜16)にそれぞれ存在する場合には
、Kv OJ  の値が関節1に対する速度ゲインKv
oの値であり、ΔKv1  が変動巾ΔXVの値である
。そしてこの場合、ワークの質量がmckg〕であると
すると、サーボループで用いるべき速度ゲインKv は
、つぎの謁式で算出することになる。
exists in each region j (j=1 to 16), the value of Kv OJ is the velocity gain Kv for joint 1
o, and ΔKv1 is the value of the fluctuation width ΔXV. In this case, assuming that the mass of the workpiece is mckg], the velocity gain Kv to be used in the servo loop is calculated using the following equation.

第  1  表 また第2表の関節2に対する速度ゲインKv。Table 1 Also, the velocity gain Kv for joint 2 in Table 2.

の値は、関節4〜6の関節角度変化に対する依存性を無
視しているため、関節3の関節角度θ。
The value of is the joint angle θ of joint 3 because it ignores the dependence on the joint angle changes of joints 4 to 6.

が属する領域iに対してKvoi  と書かれ、また変
動巾ΔKvはΔKvi  と書かれている。
Kvoi is written for the region i to which ΔKv belongs, and the fluctuation range ΔKv is written as ΔKvi.

そしてこの場合、ワーク質量がmc k g l)であ
るとすると、サーボループで用いるべき速度ゲインKv
 は前記の151式で求めることになる。
In this case, if the workpiece mass is mc k g l), the speed gain Kv to be used in the servo loop is
is calculated using the above equation 151.

更に関節3に対する速度ゲインKvoは、関節4〜6の
回転の効果を無視しているため、ワークの質量のみに依
存し、従って第3表の速度ゲインKvo、変動巾ΔKv
を用いて前記(151式により求める。
Furthermore, since the speed gain Kvo for joint 3 ignores the effect of rotation of joints 4 to 6, it depends only on the mass of the workpiece.
It is calculated using the above formula (151).

第  2  表         第  3  表これ
らの速度ゲインKvoおよび変動巾ΔKvの値は、関節
角度θ2.θ、の各領域内の所定の値、たとえば、その
領域の中央値に相当する回転角度に対してイナーシャJ
を計算し、上記U式の関係によってこのイナーシャJの
値から求めた値である。関節4〜6については、この実
施例では、関節3と同様な方式をとっている。
Table 2 Table 3 The values of velocity gain Kvo and fluctuation range ΔKv are determined by joint angle θ2. The inertia J for a given value in each region of θ, for example, the rotation angle corresponding to the median value of that region.
This is the value obtained from the value of this inertia J by calculating the above equation U. In this embodiment, joints 4 to 6 use the same method as joint 3.

第1図は速度ゲインKv の算出および、その算出値を
用いたロボットの制御動作を示すもので、まず同図のス
テップ31においてワークの質量がどの程度かが読み取
られる。このステップ31では、ワークの種類が1種類
か、複数種類かによって、その手続が若干異なる。すな
わち、前者の場合には、まず、ロボットRHのバンドの
開閉を検知することによって、)1ンドがワークを保持
しているかどうかを判断し、あら   ′かじめ指定さ
れたメモリ内のテーブルからワークの質量を読み8丁。
FIG. 1 shows the calculation of the velocity gain Kv and the control operation of the robot using the calculated value. First, in step 31 of the figure, the mass of the workpiece is read. In this step 31, the procedure differs slightly depending on whether there is one type of work or multiple types of work. That is, in the former case, first, by detecting the opening and closing of the band of the robot RH, it is determined whether or not the first hand is holding a workpiece, and the workpiece is retrieved from the table in the memory specified in advance. Read the mass of 8 guns.

ワークが複数種類のときには、動作プログラム上から、
ロボットRBが現在保持しているワークの種類を知り、
ワーク質量テーブルから、該当する質量を求める。
When there are multiple types of workpieces, from the operation program,
Know the type of work that robot RB is currently holding,
Find the corresponding mass from the workpiece mass table.

次のステップ32では、第3表の内容に相当するメモリ
内のテーブルから、関節3.4.5゜6に関するそれぞ
れの速度ゲインKv□および変動巾jKvの値を読取る
。そして読取られた速度ゲインKv□および変動巾ΔK
vの値とワークの質量とを用いて速度ゲインKvが算出
され、その算出値がメモリ内のゲインテーブルに書込ま
れる。次のステップ33で、関節角度θ、を検知し、こ
れがいずれの領域に属するかを判断する。この検知は、
移動の目標角度をメモリから読出丁ことによって行なっ
てもよく、また、エンコーダE3  によって、現実の
関節角度を検知してもよい。いずれにしても、ロボツ1
−RBの動作中における関節角度の値を求めるのであり
、この明細書では、これらの方法によって検知された関
節角度を「現在値」と呼ぶ。
In the next step 32, the respective values of velocity gain Kv□ and variation width jKv for joint 3.4.5°6 are read from a table in the memory corresponding to the contents of Table 3. Then, the read speed gain Kv□ and fluctuation width ΔK
A speed gain Kv is calculated using the value of v and the mass of the workpiece, and the calculated value is written to a gain table in the memory. In the next step 33, the joint angle θ is detected and it is determined to which region it belongs. This detection is
This may be done by reading out the target angle of movement from the memory, or the actual joint angle may be detected by the encoder E3. In any case, robots 1
- The values of the joint angles during the movement of the RB are determined, and in this specification, the joint angles detected by these methods are referred to as "current values."

ステップ34においては、求められた関節角度θ、が属
する領域に応じて、第2表に相当するメモリ内のテーブ
ルから、関節2に関する速度ゲインKv□と変動巾ΔK
vの値が読取られて、速度ゲインKvが計算され、その
算出値がゲインテーブルに書込まれる。同様に、ステッ
プ35では関節角度θ2 が検知されて、いずれの領域
に属するかが判断され、次のステップ36において、上
記θ2.θ、の属する領域に対応する関節1に関する速
度ゲインKv □および変動巾ΔKvの値が、第1男に
相当するメモリ内のテーブルから読取られて、速度ゲイ
ンKv が計算され、その算出値がゲインテーブルに書
込まれる。
In step 34, the velocity gain Kv□ and the fluctuation range ΔK regarding the joint 2 are determined from a table in the memory corresponding to Table 2, depending on the region to which the determined joint angle θ belongs.
The value of v is read, the velocity gain Kv is calculated, and the calculated value is written into the gain table. Similarly, in step 35, the joint angle θ2 is detected and it is determined which region it belongs to, and in the next step 36, the joint angle θ2. The values of velocity gain Kv □ and variation width ΔKv for joint 1 corresponding to the region to which θ belongs are read from the table in the memory corresponding to the first man, velocity gain Kv is calculated, and the calculated value is the gain. written to the table.

このようにして、特定の時刻における速度ゲインKv 
の値が各関幹について特定されると、入力手段によって
入力されたロボットの動作指令値や他の定数データ、そ
れにフィードバックデータなどとともに、この速度ゲイ
ンKv の値がcptrg  内に取り込まれ、これら
に基いて、サーボ系における出力値が演算され、駆動機
構へ与えられる(ステップ37)。ステップ38では、
動作指令値が最終のものであるか否かが判断され、以上
のステップが最終の動作指令値まで繰返される。
In this way, the speed gain Kv at a specific time
Once the value of is specified for each trunk, the value of this speed gain Kv is taken into cptrg along with the robot motion command value input by the input means, other constant data, feedback data, etc. Based on this, the output value in the servo system is calculated and given to the drive mechanism (step 37). In step 38,
It is determined whether the operation command value is the final one, and the above steps are repeated until the final operation command value is obtained.

以上が、関節2.3の関節角度θ2.θ、と、ワークの
質量とに応じて関節1〜3のサーボ系の速度ゲインKv
 を変えるように構成された実施例であるが、機構的に
関節4〜6の関節角度04〜θ、の影響が無視できない
ときには、それらの関節角度04−06の影響を取り入
れたものとずればよい。また逆に、ワークの質量の影響
を無視できるような場合などにおいては、ワークの質量
をパラメータ中から取り除くこともできる。
The above is the joint angle θ2 of joint 2.3. θ, and the velocity gain Kv of the servo system of joints 1 to 3 according to the mass of the workpiece.
However, if the influence of the joint angles 04 to θ of joints 4 to 6 cannot be ignored mechanically, it is possible to change the structure by incorporating the influence of the joint angles 04 to 06. good. Conversely, in cases where the influence of the mass of the workpiece can be ignored, the mass of the workpiece can be removed from the parameters.

なお上記実施例では、多関節形ロボットを考え、動作も
関節角度によって表現されるものとした。しかしながら
、この発明は多関節形ロボットのみに適用されるもので
はなく、第5図に示した極座標型ロボットなどにおいて
も適用可能であって、回転自由度を有するロボット全般
に利用できる。また、この第5図に示したようなロボッ
トでは、リニアアクチュエータ40の伸び量か、回転軸
41のまわりのイナーシャに影響を与えるのであるから
、関節角度のみでなく、各種アクチュエータの動作量一
般丁なわち関節角度や伸び量その他イナーシャJに影響
を与える諸量をパラメータとすることが可能である。
In the above embodiment, an articulated robot is considered, and the motions are also expressed by joint angles. However, the present invention is applicable not only to articulated robots, but also to polar coordinate type robots shown in FIG. 5, and can be used for all robots having rotational degrees of freedom. In addition, in the robot shown in FIG. 5, since the amount of extension of the linear actuator 40 or the inertia around the rotating shaft 41 is affected, not only the joint angle but also the amount of movement of the various actuators is affected in general. That is, it is possible to use joint angles, extension amounts, and other quantities that affect inertia J as parameters.

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

第1図はこの発明の実施例において行なわれる制御の概
要を示すフローチャート、第2図はこの発明の実施例に
よって制御されるロボットの機構を示す説明図、第3図
はこの発明の実施例の全体構成を示すブロック図、第4
図はこの発明の実施例に含まれるサーボ系のブロック図
、第5図はこの発明の実施例によって制御されるロボッ
トの他の例を示す機構説明図である。
FIG. 1 is a flowchart showing an overview of the control performed in the embodiment of this invention, FIG. 2 is an explanatory diagram showing the mechanism of a robot controlled by the embodiment of this invention, and FIG. Block diagram showing the overall configuration, No. 4
The figure is a block diagram of a servo system included in the embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a mechanical explanatory diagram showing another example of a robot controlled by the embodiment of the present invention.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)速度のマイナーループを含んだ位置サーボ系を有
し、入力された情報に基いて回転自由度を有するロボッ
トを制御するためのロボット制御装置であって、 前記ロボットのアクチュエータの動作量と、前記位置サ
ーボ系における速度ゲインの基準値と、ワーク質量の変
化に対する速度ゲインの変動巾の値とを互いに対応させ
て記憶する記憶手段と、 ロボット動作中における前記アクチュエー タの動作量の現在値を検知する検知手段と、前記アクチ
ュエータの動作量の現在値に対 応する前記速度ゲインの基準値およびその変動巾の値を
前記記憶手段から読出す読出し手段と、 ワークの質量と、読出しにかかる速度ゲイ ンの基準値およびその変動巾の値とに基づき前記アクチ
ュエータのイナーシャに応じた速度ゲインの値を演算す
る演算手段と、 入力手段によって入力されたロボットの動 作指令値および定数値と、前記演算手段によって算出さ
れた速度ゲインの値と、ロボットから得られるフィード
バック情報とを含む入力情報に基づき前記サーボ系にお
ける出力値を演算して、前記ロボットの駆動機構へ出力
する演算手段とを備えて成るロボット制御装置。
(1) A robot control device for controlling a robot having a position servo system including a minor speed loop and having a rotational degree of freedom based on input information, the robot control device having a position servo system including a minor speed loop, and controlling a robot having a rotational degree of freedom based on input information, the amount of operation of an actuator of the robot and , a storage means for storing a reference value of a speed gain in the position servo system and a value of a variation width of the speed gain with respect to a change in workpiece mass in correspondence with each other; a detection means for detecting, a reading means for reading from the storage means a reference value of the speed gain corresponding to the current value of the operation amount of the actuator and a value of its fluctuation range; and a mass of the workpiece and a speed gain required for reading. a calculation means for calculating a value of a speed gain according to the inertia of the actuator based on a reference value and a value of its fluctuation width; A robot control comprising calculation means for calculating an output value in the servo system based on input information including the calculated speed gain value and feedback information obtained from the robot, and outputting the output value to the drive mechanism of the robot. Device.
(2)前記記憶手段には、前記アクチュエータの動作範
囲を複数に分割して形成される動作領域のそれぞれに対
応して、前記動作領域内の所定の動作量における前記ア
クチュエータのイナーシャに応じた前記速度ゲインの基
準値およびその変動巾の値が記憶されており、 前記読出し手段は、前記動作量の現在値が 前記領域のいずれに含まれるかを判断し、その領域に対
応する前記速度ゲインの基準値およびその変動巾の値を
読出す手段を含む特許請求の範囲第1項記載のロボット
制御装置。
(2) The storage means stores information about the inertia of the actuator at a predetermined amount of motion within the motion region, corresponding to each motion region formed by dividing the motion range of the actuator into a plurality of regions. A reference value of the speed gain and a value of its fluctuation width are stored, and the reading means determines in which of the regions the current value of the operation amount is included, and reads the speed gain corresponding to the region. 2. The robot control device according to claim 1, further comprising means for reading out the reference value and its range of variation.
(3)前記記憶手段に記憶される速度ゲインの基準値は
、ワークの質量がゼロであるときの最適な速度ゲインの
値であり、また速度ゲインの変動巾は、最大可搬重量時
の最適な速度ゲインの値と前記ゼロ質量にかかる速度ゲ
インの値との差である特許請求の範囲第1項または第2
項記載のロボット制御装置。
(3) The reference value of the speed gain stored in the storage means is the optimum speed gain value when the mass of the workpiece is zero, and the range of variation of the speed gain is the optimum value at the maximum payload. claim 1 or 2, which is the difference between the value of the velocity gain applied to the zero mass and the value of the velocity gain applied to the zero mass.
The robot control device described in Section 1.
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