JP2001526594A - マニピュレータにおける荷重パラメータの決定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 マニピュレータに担持される荷重６の多数の荷重パラメータ（ｍ₁，ｘ₁，ｒ₁,α₁，Ｉ_x，Ｉ_y，Ｉ_z）を同定する方法である。このマニピュレータは互いに関連して移動する多数のリンク２，３，４と、工具を支持するための、前記リンクに関連して移動できるハンドリング部材５と、リンクまたはハンドリング部材が移動することのできる多数の軸線（Ａ１〜Ａ６）と、モータ回転力に関して供給される基準値にしたがって軸線の動きを駆動する各軸線用のモータとを含む。この方法によれば、マニピュレータは２つの選ばれた軸線形状を設定する。複数の同定軸線を指定する。マニピュレータを、同定軸線が予め定めたパターンにしたがって複数の移動を行うように、駆動する。これらの移動時に、モータ回転力および軸角度を測定する。同定軸線の重力モーメントは、第１の移動時に測定されたモータ回転力に基づいて計算する。第２の移動時に測定されたモータ回転力と計算された加速度との間の相関関係によって質量の慣性を計算する。荷重パラメータは、同定軸線の運動方程式によって、計算された重力モーメントと質量の慣性から計算する。

Description

【発明の詳細な説明】 マニピュレータにおける荷重パラメータの決定方法 技術分野 本発明はマニピュレータの動的モデルにおいて動的パラメータを決定する方法 に関する。特に、本発明は工具荷重およびアーム荷重の動的パラメータ、いわゆ る荷重パラメータに関する。 背景技術 マニピュレータとは、産業用ロボット、または産業用ロボットに連結されて、 例えば作業対象物を方向決めおよび移動させるための、またはロボット自体を移 動させるための外部軸を意味する。マニピュレータは互いに対して可動な１つ以 上のアームと、工具取付け部を備え、支持アームに対して可動なハンドリング部 材とを含む。このハンドリング部材は、例えば１以上の自由度で可動な１つのプ ラットホームまたはロボットハンドとされる。マニピュレータは、ハンドリング 部材の位置および方向を制御する制御システムを備えている。マニピュレータの 移動軸の各々に対して、駆動モーターを備えたサーボ装置が備えられている。各 軸のサーボ装置はその軸の回転角度に関する基準値を与えられ、サーボシステム に供給された基準値に軸位置が一致するまでその軸駆動モーターは当該軸におい てマニピュレータを移動させる。 軸とは、マニピュレータの可動なアームおよびハンドリング部材に回転運動お よび並進運動の両方を与えることのできる軸伝動装置を意味する。 マニピュレータが作動するとき、その軸は質量の慣性、連結された質量の慣性 、コリオリの力、遠心力、重力、静止摩擦力および動摩擦力のような動的作用に よって生じる力および回転力の影響を受ける。ロボットに関しては、静止摩擦は 軸受および歯車ホイールにおける滑り摩擦を意味する。この摩擦は速度の符号に は依存するが、速度の大きさに依存しない。動摩擦は、速度の大きさによって増 大し且つ油、密封部材などの摩擦に依存する摩擦を意味する。高精度且つ最大速 度でマニピュレータを制御できるようにするためには、動的作用によって生じる 力 および回転力をサーボシステムが補償すべきことを必要とする。 マニピュレータ軸の各々に動的作用が影響を及す様子は、マニピュレータの動 的モデルによって説明される。動的モデルはロボットの運動方程式系で構成され る。この動的モデルから、各個の軸に作用する力および回転力が計算できる。マ ニピュレータの動きを高精度で制御できる条件は、作動時の動的作用を正確に計 算できることである。動的モデルは、動的作用を計算できるようにするために知 らなければならないモデルのパラメータを含んでいる。これらのモデルパラメー タには、マニピュレータの各部の質量、重心、および質量の慣性、およびその荷 重が含まれる。マニピュレータの基本設計に含まれているマニピュレータ各部に よる動的作用は正確に計算できる。何故なら、これらのマニピュレータ各部の質 量、重心、および質量の慣性は既知だからである。 しかしながら使用されるとき、マニピュレータは工具荷重およびアーム荷重の 両方を担持することになり、これらの荷重は各適用例の間で非常に大きく変化す る。工具荷重の例は、ハンドリング部材に取付けられる例えば接着剤ガンまたは 溶接ガンのような工具、またはマニピュレータの２点間を移動される被加工物で ある。アーム荷重は、例えば工具に属する変換装置（transformer）、溶接ワイ ヤーを備えたロール、または接着または塗装用のポンプである。高性能を得るに は、軌道形成機（trajectory generator）を含むサーボシステムはまた工具荷重 およびアーム荷重の結果として生じる動的作用に関する補償も行わねばならない 。荷重から動的作用を計算できるようにするには、荷重に関するモデルパラメー タ、すなわち荷重質量、重心、および質量の慣性を知らなければならない。以下 に荷重のモデルパラメータを荷重パラメータとして参照する。 勿論、荷重の重さを測り、その重心を測定し、質量の慣性を計算または測定し た後、それらの値を制御システムに送ることで荷重パラメータを見出すことがで きる。この方法は、例えば特許文書ＥＰ２６０３２６号から既知である。各個の 軸に作用する力および回転力はこの後動的モデルから計算され、その後サーボシ ステムがそれらの力および回転力を補償する。この方法の欠点は、例えば材料を 取扱う適用例においてマニピュレータが同じ据付けであっても、多数のさまざま な重量および形状の物体をハンドリングするので、その全ての物体に関する荷重 パラメータを得て供給する作業は長時間を要し、不正確なパラメータが制御シス テムに供給されることになるというかなり大きな危険性があることである。 オルセン氏およびベキー氏著の「ロボット動力学の認識」１９８６・ＩＥＥＥ インターナショナル・コンフェレンス・オン・ロボティクス・アンド・オートメ ーション誌、１００４〜１０１０頁、と題する論文は、荷重パラメータを同定す る方法を開示している。この方法は、ロボットに関して立てられた運動方程式の 方程式系を基本とする。この運動方程式はロボットの動的部分に関する質量パラ メータをパラメータとしている。第１に、ロボットの著しく非線形の運動方程式 が線形化される。その後、最小自乗法によって同定が行われる。この方法の欠点 は、例えばクーロン摩擦および粘性摩擦のような望ましくないパラメータも同定 しなければならないことである。このことは、それらの望ましくないパラメータ の同定誤差が望ましくないパラメータの同定精度を直接的に低下させることを示 唆する。また、不必要なパラメータを同定するために不必要な運動が要求される 。例えば、粘性摩擦を正確に同定するために各部は比較的高速度で動かされねば ならない。その結果、ロボットに多大な動きが必要とされ、これは荷重の同定に おいては欠点となる。多大な動きが必要になることを示唆する他の付加的な問題 は、測定したモータ回転力および軸角度におけるノイズによって同定が乱される ことである。多数の不必要な計算が行われることになり、これは特にリアルタイ ムシステムでの実行時に不利となる。さらに他の問題は、非線形の運動方程式の 線形化がチェックの容易でない同定誤差をもたらすことである。 発明の目的および利点 本発明の目的は、荷重パラメータを自動的に同定する迅速で信頼性の高い方法 を提供することである。上述した欠点を防止するために、本発明の方法はパラメ ータの選択的な同定を必然的に伴うもので、運動方程式の線形化に基づくもので はない。 本発明による方法の特徴は従属クレームから明白となろう。 本発明による方法は以下の利点、すなわち、 同定時に荷重を取除く必要はないこと、 同定が非常に素早くでき、数秒しか必要としないこと、 マニピュレータの作動範囲内のどこにおいても同定を実行できること、 狭い空間内で、または特別に指定された場所で同定を実行できるように、マニ ピュレータの小さな動きしか必要としないこと、 異なる動きパターンで同定を実行でき、これにより実際の据付け状態に適した 動きパターンを選べること、 いずれの特別な動きを必要とせずに実際の適用プログラムにおいて同定を実行 できることの利点を有する。 上述の利点は、一部において軸の動的パラメータを同定するために相互の関係 付けを行う相関法を使用し、一部において重力、質量の慣性および軸に連結され た質量の慣性に関して選択的に同定を行い、また一部において軸の運動方程式を 使用して軸の動的パラメータから荷重パラメータを正確に計算するということに よって得られる。この相関法は動き全体にわたって積分するものであり、したが って回転力信号および位置信号のノイズに関して著しいノイズ低減を行う。回転 力信号と計算された加速信号とを相互に関係付けることにより、例えばクーロン 摩擦、粘性摩擦、コリオリの力および遠心力の作用は抑制され、質量の慣性およ び重力の選択的な同定が達成される。軸の動的パラメータと荷重パラメータとの 関係の表れを正確に見出すことにより、軸の動的パラメータの同定時の高精度は 荷重パラメータが最終的に計算されるときにも維持される。 図面の簡単な説明 図１は側方から見た図面で第１の形状の産業用ロボットを概略的に示す。 図２は前方から見た図面で第１の形状のロボットを示す。 図３は前方から見た図面で第２の形状のロボットを示す。 図４は軸の重力モーメントを決定するときの適切な軸の移動例を示す。 図５は軸の質量の慣性を決定するのに適切な軸の移動例を示す。 図６は非対称重力の場合の質量の慣性を同定するのに使用される移動例を示す 。 図７は２つの軸間に連結された質量の慣性を決定するのに適切な移動例を示す 。 好ましい実施例の説明 図１および図２は第１の形状の産業用ロボットを概略的に示している。図１は 側方から見たロボットを示しているのに対して、図２は前方から見たロボットを 示している。このロボットの足１は基部に固定的に取付けられている。ロボット は基部スタンド２を有し、基部スタンド２は垂直軸線Ａ１のまわりで足１に対し て回転できるようになされている。基部スタンドの上端に第１ロボットアーム３ が軸支されており、第２軸線Ａ２のまわりで基部スタンドに対して回転できるよ うになされている。アームの外端に第２アーム４が軸支されており、軸線Ａ３の まわりで第１アーム３に対して回転できるようになされている。ロボットアーム ４は２つの部分４ａ，４ｂを含み、外側部分４ｂはアームの長手方向の軸線と一 致した回転軸線Ａ４のまわりで内側部分４ａに対して回転できるようになされて いる。第２アーム４は外端にいわゆるロボットハンド５を支持しており、ロボッ トハンド５はアームの長手方向の軸線に直角な回転軸線Ａ５のまわりで回転でき るようになされている。ロボットハンドの外側部分は回転軸線Ａ６のまわりで内 側部分に対して回転できるようになされている。軸線Ａ４，Ａ５，Ａ６はロボッ トハンドに属しており、広義にリスト（wrist）軸線と称される。 ロボットのこれら全ての軸線における動きは回転を含んでおり、軸位置（基準 位置に対する回転角度）はφ₁，φ₂，……φ₆で示されている。この外側部分に おいてロボットハンドは荷重６を支持している。荷重は質量ｍ₁を有し、ロボッ トハンドに対するその質量の中心位置は座標ｘ₁，ｒ₁，α₁で示されている。荷 重の基本的な質量の慣性はＩ_x，Ｉ_y，Ｉ_zで示されている。 ロボットの各個の軸線に関して、運動方程式が立てられる。運動方程式はロボ ットの動きの間に軸の受ける回転力（トルク）が動的な多重本体作用に依存する ことを示す。軸の回転力は通常はモータにより歯車を経て発生する。軸ｉの運動 方程式は以下の通りである。すなわち、 J_i，J_ji，τ_dynfric.i，τ_grav.i，C_cor.j，C_cent.j，τ_fric.iがこの運動方程 式の動的パラメータを構成している。運動方程式から明白なように、動的パラメ ータのほとんど全ては て決る。 荷重パラメータｍ₁，ｘ₁，ｒ₁，α₁，Ｉ_x，Ｉ_y，Ｉ_zの決定を可能にするため に、荷重パラメータを多数の周知のおよび／または測定可能な量の関数とし て或る形状をしているとき、重力モーメント、質量の慣性、および軸ｉに連結さ れた質量の慣性は荷重パラメータによって以下の通りに定められる。すなわち、 １以上の軸ｉに関して立てられたこの一般方程式系から、各個の荷重パラメー タとして以下の通りの表記が導き出される。すなわち、 ここで、 Ｐ＝荷重パラメータの同定時に使用された軸の個数、および ｋ＝同定に含まれる形状数、は以下の通りに定義される。すなわち、 ｋのマトリックス 素が構成されるｐ＊ｋマトリックス 成されるｐ＊ｋマトリックスと定義される。 要素を含む。このことは荷重パラメータを決定するのに僅かな要素が必要とされ るだけであることを意味する。形状は、立てた方程式系（２）〜（４）に関して 良好な数値条件が得られるように選ばなければならない。基本的には、任意な形 状を選ぶことができるが、この形状は得られた方程式系が不十分な決定をもたら すものでないように、また調整パラメータ（conditioning parameter）が十分に 低い値となるように選ばなければならない。この調整パラメータは、方程式系の 解が入力データおよびパラメータの乱れに敏感な様子を示す尺度となる。ロボッ トに適当な形状を選ぶことで、方程式系の解は簡単化されると同時に、数値精度 が最適化される。 荷重が点質量で近似できるならば、すなわち荷重の質量の慣性を省略すること ができるならば、荷重パラメータｍ₁，ｘ₁，ｒ₁，α₁は１つの形状だけから計算 することができる。荷重に関して質量の慣性成分Ｉ_x，Ｉ_y，Ｉ_zも計算しなけれ ばならないならば、少なくとも２つの形状が必要とされる。 上述の理由を考慮すれば、荷重パラメータを決定するために多数の適切な形状 が選ばれる。各々の形状に関して周知の物理的および幾何学的関係に基づいて、 各個の荷重パラメータに関して多数の方程式、すなわち方程式が２〜５立てられ る。これらの方程式において、荷重パラメータはロボットの運動方程式と関連す る動的パラメータによって決る。したがって荷重パラメータを決定する１つの条 件は、これらの方程式に含まれる動的パラメータが同定できることである。本発 明によれば、与えられた形状に関する動的パラメータは、その与えられた形状を なすロボットによって決定され、この結果として予め定められたパターンに従う 動きが荷重に伝えられるように少なくとも１つの軸が回転される。この移動の間 、駆動装置を駆動する、および（または）他の軸の動きに影響される１個または 複数のモータの回転力が時間または軸位置の関数として記録される。記録された モータの回転力および軸角度から始って、動的パラメータは幾つかの同定方法に したがって同定される。 動的パラメータの同定時に生じる誤差を最小限に抑えるために、リスト軸（Ａ ４，Ａ５またはＡ６）によってのみ同定を行うことがしばしば有利とされる。何 故なら、動的モデルの不確実性はこれらの軸で最も小さいからであり、またこの 方法では工具荷重の同定とアーム荷重の同定とを分離できるからである。運動方 程式における大半のパラメータは軸の移動によって変化するので、その同定はで きるだけ移動を小さくして行わねばならない。さらに、現在のロボット据付けは 軸の移動に制限を与える。これに続いて、同定時には短い移動が好ましい。短い 移動の使用は、コリオリの力、遠心力および動的摩擦力のような速度によって変 化する力の回転力に対する関与が小さくなることを意味し、また重力、摩擦、質 量の慣性、および連結された質量の慣性の回転力に対する関与が運動方程式を支 配することを意味する。 同定時にできるだけ高い精度を得るために、運動方程式のできるだけ少ない項 がモータの回転力に関与するように軸の移動がなされなければならない。同定時 にどの様な移動が選ばれるかに関係なく、摩擦はモータの回転力に関与する。そ れ故に、同定時の摩擦を補償することが必要となる。どの同定方法が使用される かによって、摩擦の回転力に対する関与は他の要素と同時に、または別々に同定 することができる。 以下は荷重パラメータが２つのロボット形状によってどのようにして決定され るかの例である。図１および図２には第１形状Ｋ１が示され、図３には第２形状 Ｋ２が示されており、第２形状は軸線Ａ６が角度α₆だけ回転されている点にお いてのみ第１形状と相違する。良好な精度を得るために、α₆は小さすぎてはな らないことが重要である。周知の物理的および幾何学的な関係により、動的パラ メータの関数として荷重パラメータを表す方程式が立てられる。例えば、ｍ₁お よびｘ₁に関する数式は以下の通りに示される。すなわち、 ーメントで、既知の変数 質量の慣性Ｉ_xが無視できるならば、ｍ₁，ｒ₁，α₁，ｘ₁は動的パラメータτ_{g rav5} (Ｋ1),τ_grav6(Ｋ1),J₆₅(Ｋ1),J₆(Ｋ1)によって決定できる。したがって、 或る荷重パラメータを決定するには第１のロボット形状で十分である。全ての荷 重パラ メータが決定されなければならないならば、少なくとも２つの形状が必要となる 。 全ての荷重パラメータを計算するには、 τ_grav6(Ｋ1),τ_grav6(Ｋ2),τ_grav5(Ｋ1),J₆(Ｋ1),J₅(Ｋ2),J₅(Ｋ1),J₆₅(Ｋ1) を同定する、すなわち第１の形状において軸線Ａ５および軸線Ａ６に関する重力 モーメント、軸線Ａ５および軸線Ａ６に関する質量の慣性、および軸線Ａ５およ び軸線Ａ６の間に連結された質量の慣性を決定すること、および第２の形状にお いて軸線Ａ６に関して重力モーメントおよび軸線Ａ５に関して質量の慣性を決定 することで十分である。これらの動的パラメータの全ては軸線Ａ５および軸線Ａ ６、すなわち最外リスト軸線から生じている。 代替実施例において、他のリスト軸、すなわち軸線Ａ５および軸線Ａ４のどれ かが第２形状となるまで回転される。３つのリスト軸のうちのどれが回転される かは重要でない。その結果は同じである。上述の例で軸線Ａ４が軸線Ａ６に替え て回転されるならば、軸線Ａ４および軸線Ａ５の重力モーメント、軸線Ａ５およ び軸線Ａ４の質量の慣性、および軸線Ａ５および軸線Ａ４の間に連結された質量 の慣性が同定されなければならない。 動的荷重パラメータを決定するときの１つの問題は、各種モータの回転力定数 の間に変動のあることである。回転力定数が例えば１０％の変動を有するならば 、同定において同じ誤差が生じる。しかしながらモータの回転力定数は、幾つか の周知の荷重パラメータを有する荷重をロボットに取付け、その後本発明によっ て荷重パラメータを決定することで計算できる。例えば、ｋ_Tを同定するために 荷重の質量のみ知ることで十分である。このことは、ロボットに取付けられる前 にその荷重の重さを測定することで十分であることを意味する。数式６から、次 の関係式が導き出される。すなわち、 動的パラメータを決定するときに移動パターンがどのように選ばれるかを上述 例を参照して説明する。重力モーメントτ_grav.i(Ｋ1)を決定すべきとき、ロボ ットは第１の形状となるように移動される。その後、軸線ｉに一定した低速度で の 短い往復移動が与えられる。この低速度の動きは全ての速度依存項および加速度 依存項を無視できるようにする。運動方程式（１）において、重力の回転力に対 する関与、および静止摩擦の回転力に対する関与のみが保持される。重力の回転 力に対する関与は移動の行われる間は一定しており、静止摩擦の回転力に対する 関与は、大きさは一定しているが、移動方向が変化するときに符号が変化する。 移動の間、軸線ｉに関するモータの回転力は記録される。軸線サーボがモータ に対して発生した、トルク基準信号τ_i.refが記録されるのが好ましい。図４は 重力モーメントを同定するときの適切な動きの例を示している。同図は回転角度 φ_i（ｔ）およびモータ回転力τ_i.refの両方を時間の関数として示している。重 力モーメントは時間間隔［ｔ₁，ｔ₂］および［ｔ₃，ｔ₄］におけるモータ回転力 の平均値を合計することで同定できる。このようにして、静止摩擦の関与は互い に相殺できる。この簡単な平均値計算法により、軸線Ａ５および軸線Ａ６の回転 力に対する関与は正確に同定できる。平均値計算法の代替方法は低域フィルタを 使用するものであり、この低域フィルタがノイズを除去し、また回転力基準信号 の高周波の乱れ成分を除去する。 運動方程式１から、軸線ｉにおける質量の慣性が回転力に与える関与は、その 軸線の加速度によって決るということが明白である。或る軸線に関する質量の慣 性を同定するとき、その軸線は少なくとも１つの加速距離および少なくとも１つ の減速距離を含む動きを与えられなければならない。この動きは短いのが好まし いが、十分に長い加速距離を得るためにできるだけ高い速度に達しなければなら ない。図５は移動する軸線の質量の慣性を決定するのに適当な軸線の動きの例を の基準信号τ_i.ref(t)を示している。この動きは加速度を有して始り、直接的に 減速するように変化する。移動方向は移動時の全てで同じである。重力の回転力 に対する関与が移動の中心点ｔ_mid、すなわち加速度が減速度に変化する点のま わりで対称的に変化するように移動が選ばれるならば、有利となる。このことは 、重力の回転力に対する関与が同定時に互いに相殺し、これにより重力モーメン トに関する補償は不要であることを意味する。質量の慣性を同定するとき、モー タの回転力τ_i.ref(t)は移動の間に時間の関数として記録され、または時間また は が移動するだけであるので、軸線の質量の慣性Ｊ_i（ｔ）は移動の間一定となる 。 重力の回転力に対する関与が移動の中心点のまわりで対称的に変化しないよう な動きであれば、軸線の質量の慣性を計算するために加速時の重力モーメントと 減速時の重力モーメントとの間の差を同定することが必要となる。変化する重力 モーメントを補償するとき、移動における少なくとも２つの位置での重力モーメ ントを同定することが必要となる。図６は非対称な重力作用の場合の質量の慣性 を同定するのに使用される運動φ_i（ｔ）を示している。この動きは第１に、質 量の慣性を計算するのに使用される高い加速値を有する短い急速移動Ａを含む。 ２つの遅い移動Ｂ，Ｃがこれに続き、この遅い移動の各々は２つの異なる移動方 向を含み、またこれらの移動は第１の移動Ａの中心点の反対両側に位置する軸線 角度に関して実行される。Ｂ，Ｃは図４に示された動きと同じ動きである。移動 Ｂ，Ｃに関して測定されたモータ基準値により、加速および減速に関する重力モ ーメントの差が計算できる。 Ｊ_ji、すなわち軸線ｊから軸線ｉに連結された質量の慣性を同定できるように するために、軸線ｊは図５に示されているのと同じ移動を行うと同時に、軸線ｉ は摩擦に対して良好に定められた状態を得るために、一定の低速度で移動される 。この低速度は全ての速度依存項を無視できるようにし、また重力の関与を一定 にする。図７は、軸線ｉおよび軸線ｊの間に連結された質量の慣性を決定するた めの軸線ｉおよび軸線ｊの適切な動きを示している。同図は軸線ｊの加速度 いる。さらに、軸線ｉの基準モータ回転力が時間の関数として示されている。 質量の慣性および連結された質量の慣性の同定では、相互の関係付けを基本と した方法が使用される。測定された値は他の測定値の関数と相関される。１つの 軸線の質量の慣性を同定するとき、その軸線は或る距離にわたってまず第１に加 速され、この後停止するまで減速される。この動きの間、各々の測定モーメント に関して軸線の回転力Ｔ_A（ｔ_k）と軸線の加速度Ａ_A（ｔ_k）との積、ならびに加 速度Ａ_A（ｔ_k）の自乗が合計される。質量の慣性はその後それらの合計値の間の 商として同定される。実加速に替えて、制御装置に与えられた基準加速度が 使用できる。軸線の回転力は通常は制御装置からモータの駆動装置へ与えられる 基準回転力で構成される。 重力が較正距離の中心点のまわりで非対称に変化するならば、重力Ｔ_G（ｔ_k） の補償が行われる。同定された質量の慣性の表現は、Ｔ_A（ｔ_k）＊Ａ_A（ｔ_k）の 合計からＴ_G（ｔ_k）＊Ａ_A（ｔ_k）の合計を差引かれ、これらの２つの合計がＡ_A （ｔ_k）の自乗の合計で割られることになる。この合計計算は移動時のサンプル ｔ_kの全てに関して行われる。恐らく、移動開始時および終了時の少ない数のサ ンプルを排除できる。 連結された質量の慣性は低速度で移動する軸線の回転力Ｔ_Ai（ｔ_k）と急速に 加速／減速される軸線の加速Ａ_j（ｔ_k）との積の合計として同定され、この合計 は「急速」な軸線の加速Ａ_Aj（ｔ_k）の自乗の合計で割られる。またここで合計 計算は本質的には移動サンプルｔ_kの全てに対して行われる。実施例において、 荷重パラメータと、動的パラメータ、重力モーメント、質量の慣性および連結さ れた質量の慣性との関係が荷重パラメータの決定に使用される。これらの動的パ ラメータを正確に使用する１つの利点は、同定のために僅かなロボットの動きで 十分とされることである。荷重パラメータを計算するのに、遠心力またはコリオ リの力が回転力に対して与える影響を使用することもできる。しかしながらこれ には、それらの力から回転力を十分に大きくするためにロボットに大きな動きを 必要とするという欠点がある。 同定する軸線は、動的パラメータを同定するのに使用されるそれらの軸線であ る。

───────────────────────────────────────────────────── 【要約の続き】 る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 1. 互いに関連して移動する多数のリンク（２，３，４）と、 工具または被加工物を支持するための、前記リンクに関連して移動できるハン ドリング部材（５）と、 前記リンクまたは前記ハンドリング部材が関連して移動することのできる多数 の軸線（Ａ１〜Ａ６）と、 その回転力に関して供給される基準値にしたがって前記軸線の動きを駆動する 各軸線用のモータとを含んで成るマニピュレータが担持する荷重（６）に関して の多数の荷重パラメータ（ｍ₁，ｘ₁，ｒ₁，α₁，Ｉ_x，Ｉ_y，Ｉ_z）を決定する方 法であって、 ａ） 少なくとも２つの前記軸線を同定軸線として指定する段階と、 ｂ） 前記マニピュレータを第１軸線形状（Ｋ１）に設定する段階と、 ｃ） 実質的に一定の速度を有し、まず最初に第１の方向へ移動し、その後前 記第１の方向と反対の第２の方向へ移動する第１の移動が前記同定軸線に伝わる ように該同定軸線を移動させ、 前記第１の移動の間に前記同定軸線の回転力および角度を測定し、記録し、お よび、１方向の移動において測定された回転力の平均値、および他の移動方向に おいて測定された回転力の平均値を合計することにより、前記同定軸線の重力モ ｄ） 前記同定軸線を別個に移動させて、加速距離および減速距離を含む第２ の移動を該同定軸線に伝え、 前記第２の移動の間に前記同定軸線の回転力および角度を測定し、記録し、お よび、角度の測定値を導き出すことで加速度を決定し、回転力の測定値と計算し た加速度とを掛合わせることで積要素を計算し、これにより該積要素の合計値を 計算する段階と、 ｅ） 前記マニピュレータを第２軸線形状（Ｋ２）に設定し、これにより少な くとも１つの前記同定軸線に関して段階ｃおよびｄを繰返す段階と、 ｆ） 前記同定軸線の物理的および幾何学的な関係により、計算した重力モー メントおよび質量の慣性から荷重パラメータを計算する段階とを含むことを特徴 とする荷重パラメータの決定方法。 2. 請求項１に記載された方法であって、前記形状の少なくとも１つに関して 、第１の前記同定軸線が加速距離および減速距離を含む動きを与え、 この移動時に前記第１の同定軸線の角度を測定して記録し、 測定した角度値を導き出すことで前記第１の同定軸線の加速度を計算し、 第２の同定軸線において、前記同定軸線の回転力を測定して記録し、 前記第２の同定軸線の回転力の測定値と前記第１の軸線の計算された加速度と を掛合わせることで積要素を計算し、該積要素の合計を前記第１の同定軸線の加 速度の自乗の合計値で割るように関係付けることで前記第１および第２同定軸線 前記同定軸線の物理的および幾何学的な関係により、計算された重力モーメン 計算することを特徴とする荷重パラメータの決定方法。 3. 請求項２に記載された方法であって、前記第１軸線に動きが与えられるの と同時に連結された質量の慣性を計算するために前記第２同定軸線に一方向のみ の動きが与えられることを特徴とする荷重パラメータの決定方法。 4. 請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載された方法であって、前 記同定軸線が軸線Ａ３，Ａ４，Ａ５およびＡ６の幾つかの組合わせで構成される ことを特徴とする荷重パラメータの決定方法。 5. 請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載された方法であって、前 記同定軸線が軸線Ａ５およびＡ４、またはＡ５およびＡ６で構成されることを特 徴とする荷重パラメータの決定方法。 6. 請求項１に記載された方法であって、前記第２形状が前記軸線Ａ４、Ａ５ およびＡ６の少なくとも１つの位置を変化させて得られることを特徴とする荷重 パラメータの決定方法。 7. 請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載された方法であって、前 記モータの回転力定数（ｋ_t）を少なくとも１つの既知の荷重パラメータを有す る荷重を前記マニピュレータに取付けて計算し、これにより前記荷重パラメータ を段階ａ〜段階ｆにしたがって同定することを特徴とする荷重パラメータの決定 方法。 8. 請求項１に記載された方法であって、重力の回転力に対する関与が移動の 中心点のまわりで対称的に変化するように前記第２の移動を選ぶことを特徴とす る荷重パラメータの決定方法。 9. 請求項１に記載された方法であって、前記質量の慣性の同定に関し、重力 モーメントの変化を補償するために、重力モーメントを移動の少なくとも２つの 位置で同定することを特徴とする荷重パラメータの決定方法。