JP2002219675A

JP2002219675A - ロボットの制御装置

Info

Publication number: JP2002219675A
Application number: JP2001013246A
Authority: JP
Inventors: Hideo Nagata; 英夫永田; Yasuyuki Inoue; 康之井上; Kenichi Yasuda; 賢一安田; Toshiyuki Kurebayashi; 敏之榑林
Original assignee: Yaskawa Electric Corp
Current assignee: Yaskawa Electric Corp
Priority date: 2001-01-22
Filing date: 2001-01-22
Publication date: 2002-08-06
Anticipated expiration: 2021-01-22
Also published as: JP4552328B2

Abstract

(57)【要約】【課題】関節座標系から作業座標系へ制御モードをシ
ョック無しにスムースに切り換えられるロボットの制御
装置を提供する。【解決手段】関節を駆動するモータ５の制御回路と関
節角度を計測する位置検出器６を持ち関節角度とロボッ
トの関節座標系での角度指令を基に第１の位置、速度の
状態フィードバック制御を行う制御モードと、関節角度
とロボットの作業座標系での位置指令を基に第２の位
置、速度の状態フィードバック制御を行う制御モードを
有するロボットの制御装置において、第１の制御モード
１と第２の制御モード２を連続性を保ちながら切り換え
る切換手段３を有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ロボットの制御装
置に関し、特に、作業座標系と関節座標系の制御モード
を、連続性を保ちながらスムースに切換えることができ
るロボットの制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のロボットを用いた接触作業におい
ては、作業座標系の特定の方向に力制御を行うことが有
効な場合がある。例えば、研磨作業において、ツールの
研磨方向にはロボットを柔らかく動作させて、研磨方向
以外には堅く動作して位置指令通りに移動することで、
力センサやクラッチを用いずに研磨作業を行うことが可
能になる。作業座標系での力制御の実現手段として、例
えば、特開平１１−２３１９４０号に開示の「ロボット
の制御装置」が知られている。図７はそのロボットの制
御装置のブロック図である。図７に示すように、関節座
標系（第１のフィードバック制御系）において、角度指
令が入力されるとトルク指令が導出され、それに第２ト
ルク指令が加算されて、サーボアンプを経てサーボモー
タが駆動される。位置検出器による位置変位・関節角度
情報は関節座標系に負帰還され、他方では、順変換器を
経て作業座標系（第２のフィードバック系）へ与えら
れ、その出力をヤコビアン演算によりトルク指令値に変
換し、第１のフィードバック系のトルク指令値に加算し
修正トルク値を得て、ロボットの姿勢制御を柔軟に行
う。以上のような関節座標系からのトルク指令と、作業
座標系からのトルク指令を加算する方式を用いて、作業
座標系の位置速度制御ループでは、特定の制御軸を柔軟
に制御するようにして、ロボットを作業座標の特定の軸
方向にのみ柔らかく動作させたり堅く動作させる力モー
ドを行うことを可能にするものである。その他、作業座
標系での力制御モード及び位置速度制御モードと、関節
座標系での位置速度制御モードを組合わせて用いる場合
も多く用いられる。例えば、一定の位置まで関節座標系
の位置速度制御モードで移動させ、移動位置において作
業座標系の力制御モードで接触作業を行い、再び関節作
業系の位置速度制御モードによって移動を行う作業等の
場合である。このような作業を行う場合には、動作させ
る座標系の切り換えを行っている。

【０００３】この座標系の切り換えにおいて、関節座標
系の位置速度制御モードから作業座標系の位置速度制御
モード又は力制御モードへ制御モードを切り換える時点
で、トルクの不連続によりロボットにショックが発生す
る。このショックは通常の関節座標系の位置速度制御モ
ードでは、重力等の静的な負荷を位置速度制御系の速度
積分項で補償しているが、作業座標系に移行した際に、
関節座標系の速度積分項で補償していた重力トルク分が
急に零になるために起こる。但し、一定時間が経過すれ
ば、作業座標系の速度積分項に重力トルク分が溜まるた
め、元の位置に戻るようになる。同様に、作業座標系の
位置速度制御モード又は力制御モードの制御モードから
関節座標系の位置速度制御モードへ制御モードを切り換
える時にも、ロボットにショックが発生する。また、重
力トルクを別途演算により補償した場合でも、演算され
た重力トルクのズレや摩擦の影響で速度積分項には少く
なからず値が溜まっているため、やはり制御モードの切
り換え時にはロボットにショックが発生する。このショ
ックは短時間で僅かな動作であるため、ロボットが対象
物と接触していない状態では特に問題にならないが、ロ
ボットが対象物と接触したままで制御モードを切り換え
る場合には、ロボットや対象物の破損の危険性がある。
このようなロボットを動作させる制御系の切替えの問題
に対しては、例えば、特開平９−６９０１３号に開示の
提案がある。この提案では、図８に示すようにスイッチ
８５により、関節座標系のトルク制御モードから位置速
度制御モードに切り換える時点で、トルク制御モードの
トルク指令Ｔｃｍｄ１を位置速度制御モードの速度積分
値８３に書き換えている。また、特開平６−１２１５７
１号に開示されている提案では、図９に示すように、関
節座標系での位置速度制御モードからトルク制御モード
への切換え時に、位置速度制御の後段に設けられた積分
器の時定数をトルク制御モード用に変化させるトルクフ
ィルタ時定数切り換え器９１を設けて、スイッチ９５に
より時定数を切り換える方法がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例では、特開平９−６９０１３号の場合は、作業座標
系に拡張して作業座標系の速度積分値を関節座標系の速
度積分値に書き換えようとすると、座標系間で単位系が
違うために座標系間の対応関係式であるヤコビ行列の逆
行列及び転置行列を解く必要があり、これらの演算は複
雑で実時間で解くのは非常に難しいという問題があっ
た。また、特開平６−１２１５７１では、トルク制御モ
ードにはトルク指令のフィルタ時定数を変化させている
ため制御の応答性が悪く、更に、重力などが作用する環
境下では、位置速度制御の速度積分項で補償していた重
力トルク分をトルク制御側で補償できないため、トルク
指令の連続性を保つことができないという問題があっ
た。そこで、本発明は、ロボットの柔軟制御において、
関節座標系と作業座標系間におけるトルク制御と位置速
度制御の移行時にショック無くスムースに切り換えでき
るロボットの制御装置を提供することを目的としてい
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明は、関節を駆動するモータの
制御回路と関節角度を計測する位置検出器を持ち関節角
度とロボットの関節座標系での角度指令を基に第１の位
置、速度の状態フィードバック制御を行う制御モード
と、関節角度とロボットの作業座標系での位置指令を基
に第２の位置、速度の状態フィードバック制御を行う制
御モードを有するロボットの制御装置において、前記第
１の制御モードと前記第２の制御モードを連続性を保ち
ながら切り換える切換手段を有することを特徴としてい
る。このロボットの制御装置によれば、関節座標系と作
業座標系間で制御モードを切り換える場合に、切換え時
点の補償を行うことによって、連続性を保ってスムース
に切り換えることができる。また、請求項２に記載の発
明は、前記切換手段は、制御モードの切替え直後から予
め決められた一定時間を数える時間カウンタと、前記第
１の状態フィードバック制御の速度積分値を減少させな
がら出力する減算手段と、前記第２の状態フィードバッ
ク制御の速度積分値を減少させながら出力する減算手段
と、前記第１の状態フィードバック制御の関節角トルク
値と前記第２の状態フィードバック制御の前記速度積分
値を加算する手段と、前記第２の状態フィードバック制
御の関節角トルク値と前記第１の状態フィードバック制
御の前記速度積分値を加算する手段と、を有することを
特徴としている。このロボットの制御装置によれば、関
節座標系と作業座標系間で制御モードを切り換える際
に、一定時間の時間カウンタをスタートさせ時間カウン
タの時間内まで、減算手段により関節座標系の速度積分
値を漸減させて出力トルク値を作業座標系の速度積分値
に加算して制御し、一方、作業座標系から関節座標系へ
制御モードを切り換える際には、時間カウンタの時間内
まで作業座標系の速度積分値を漸減させ出力トルク値を
関節座標系の速度積分値に加算して制御することで、制
御モードの切り換え時のショックを無くすことができ
る。また、請求項３に記載の発明は、前記切換手段は、
ロボットの各関節に作用する重力トルクを算出する手段
と、前記第１の状態フィードバック制御で重力トルクを
補償する手段を有することを特徴としている。このロボ
ットの制御装置によれば、重力分を別途補償することに
よって、速度積分項に溜まる値を小さくして、時間カウ
ンタの収束時間を短縮できる。また、請求項４に記載の
発明は、前記切換手段は、前記第１の状態フィードバッ
ク制御から、前記第２の状態フィードバック制御へ制御
モードを切り換える際に、前記時間カウンタの時間内で
前記第１の状態フィードバック制御の速度積分値を前記
減算手段により減少させながら出力し、前記第２の状態
フィードバック制御の関節角トルク値と加算することを
特徴としている。このロボットの制御装置によれば、関
節座標系から作業座標系へ制御モードを切り換える際
に、関節座標系の速度積分値を減少させながら作業座標
系の関節角トルク値に加算し補償することで、切換え時
ショックを無くすことができる。

【０００６】また、請求項５に記載の発明は、前記切換
手段は、前記第２の状態フィードバック制御から、前記
第１の状態フィードバック制御へ制御モードを切り換え
る際に、前記時間カウンタの時間内で前記第２の状態フ
ィードバック制御の速度積分値を前記減算手段により減
少させながら出力し、前記第１の状態フィードバック制
御の関節角トルク値と加算することを特徴としている。
このロボットの制御装置によれば、作業座標系から関節
座標系へ制御モードを切り換える際に、作業座標系の速
度積分値を減少させながら関節座標系の関節角トルク値
に加算し補償することで、切換え時ショックを無くすこ
とができる。また、請求項６に記載の発明は、前記第１
の状態フィードバック制御および前記第２の状態フィー
ドバック制御の減算手段が、前記時間カウンタの時間内
で零になるように前制御周期までの速度積分値に１より
小さい係数を乗じる手段であることを特徴としている。
このロボットの制御装置によれば、時間カウンタの時間
ｔ内に速度積分値が零に収束するように係数乗算を行う
減算器により、制御モード切換え時にショックが発生し
ないように補償できる。また、請求項７に記載の発明
は、前記第１の状態フイードバック制御および前記第２
の状態フィードバック制御の減算手段が、速度積分の後
段に前記時間カウンタの時間内で零に減少するリミット
を設ける手段であることを特徴としている。このロボッ
トの制御装置によれば、時間カウンタの時間ｔ内に速度
積分値が零に収束するようなリミットによる減算手段に
より、制御モード切換え時にショックが発生しないよう
に補償することができる。また、請求項８に記載の発明
は、前記切換手段は、上位からの力指令およびトルク指
令に応じて作業座標系の位置速度系の出力部分にリミッ
トを設けて力およびトルク指令を制限するトルク制御モ
ードを行う構成として、関節座標系の位置速度制御系か
ら作業座標系のトルク制御モードに切り換える際に、関
節座標系の速度積分値を徐々に絞りながら出力して、一
定時間経過後には力・トルクリミットにより作業座標系
でのトルク制御モードを実行することを特徴としてい
る。このロボットの制御装置によれば、制御モードの切
換えの他、制御モードの変更もできるので、作業座標系
の特定の軸のみトルク制御モードにして、他の軸は位置
制御モードにして、ロボットが物体に接触した状態でも
制御モードの切換えをスムーズに行うことができる。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の第１の実施の形態
について図を参照して説明する。図１は本発明の第１の
実施の形態に係るロボットの制御装置の制御ブロック図
である。図１において、関節座標系位置速度ループ（第
１のフィードバック制御系）１に、角度指令が与えられ
ると、減算器において帰還値と偏差が算出され位置ゲイ
ンで速度変換され、減算器で帰還値角度ＦＢを微分器で
時間微分した帰還速度との速度偏差が求められ、更に速
度ゲインが係数されて積分器と並列接続された比例増幅
器との出力を加算して、制御モード切換手段３からアン
プを経て、駆動出力としてモータ５を駆動する。他方、
作業座標系ループでは、位置検出器６からの関節角度情
報を順変換７に加え、そこから、作業座標系での位置フ
ィードバック（位置ＦＢ）を求め、作業座標系の位置速
度ループ（第２のフィードバック制御系）２を構成す
る。この作業座標系の出力をトルク変換手段４によりヤ
コビアン行列演算８を用いて関節座標系のトルク指令に
変換して、制御モード切換手段３により、関節座標系の
制御モードと作業座標系の制御モードを切換え駆動す
る。

【０００８】つぎに動作について説明する。先ず、関節
座標系での位置速度制御系（第１のフィードバック制御
系）１と、作業座標系での位置速度制御系（第２のフィ
ードバック制御系）２の構成は、モータ５の位置検出器
６で計測された関節角度フィードバック（角度ＦＢ）か
ら、一般的に順変換又は順運動学と呼ばれる関節変位と
ロボットの作業位置の関係式を用いて、作業座標系での
位置フィードバック（位置ＦＢ）を求める。この位置Ｆ
Ｂと作業座標系の位置指令を元に、作業座標系での位置
制御ループおよび速度制御ループを組むことで、作業座
標系の位置速度制御系（第２のフィードバック制御系）
２を構成する。この作業座標系の制御系の出力は力指令
及びトルク指令であるため、ロボットの関節軸毎に配置
されたモータ５を駆動するためには、関節座標系のトル
ク指令に変換する必要がある。この変換には一般的にヤ
コビアンと呼ばれる行列式の転置地行列である関節座標
系と作業座標系の静力学対応関係式８を用いることで、
作業座標系の力指令及びトルク指令を関節座標系におけ
るトルク指令に、トルク変換手段４により変換する。こ
れによって、関節座標系の位置速度ループ１の出力であ
るトルク指令と、作業座標系の位置速度ループ２から求
められたトルク指令を制御モード切換え手段３により切
換えて、作業座標系での位置速度制御モードと、関節座
標系での位置速度制御モードを併用した、スムースな切
換えが可能になる。

【０００９】次に、本発明の第２の実施の形態について
図を参照して説明する。図２は本発明の第２の実施の形
態に係るロボットの制御装置の制御ブロック図である。
図２において、図２は前実施の形態の図１に示した制御
モード切換え手段の具体構成を示す図であり、制御モー
ドが関節座標系から作業座標系に切換わった場合と、作
業座標系から関節座標系に切換わった場合に予め決めら
れた一定時間ｔを数える時間カウンタ１０を設けてい
る。更に、関節座標系、作業座標系それぞれの位置速度
ループにある速度積分項１５、１６の後段に、時間カウ
ンタ１０の時間ｔ内に速度積分値を零にする減算手段１
１、１２を設けている。作業座標系の制御モード時に
は、関節座標系の速度積分項１５の後段にある減算手段
１１からの出力は、加算手段１４によって作業座標系か
らのトルク指令と加算される。又、関節座標系の制御モ
ード時は、作業座標系の速度積分項１６の後段の減算手
段１２からの出力は、加算手段１３により関節座標系の
出力であるトルク指令に加算される。更に、重力トルク
算出手段１８と、重力トルク補償手段１７を制御モード
切換え手段３の後段に設けている。なお、その他の図１
と同一構成の部分には同一符号を付して重複する説明は
省略する。

【００１０】つぎに動作について説明する。先ず、図２
のような関節座標系で構成された位置速度制御ループ１
でトルク指令を演算して、高速な位置決め動作を行う場
合に、重力トルク演算手段１８、重力トルク補償手段１
７により重力分を別途補償することによって、速度積分
項１５に溜まる値を小さくして、速度積分値を減少させ
る時間カウンタ１０の収束時間を短くするように制御す
る。このまま、関節座標系の位置速度制御ループ１から
作業座標系の位置速度制御ループ２に制御モードを切り
換えると、重力補償によるトルクの釣り合い状態が崩れ
てショックが発生するので、制御モードの切り換え直後
から時間カウンタ１０をスタートさせて時間ｔ内だけ、
減算手段１１により速度積分値を徐々に小さくしてショ
ックを無くすように制御する。同様に、作業座標系の位
置制御モード２から関節座標系の位置制御モード１へ制
御モードを切り換える際には、時間カウンタ１０の時間
ｔ内だけ速度積分項１６の後段の減算手段１２により、
作業座標系の速度積分値を漸減してショックが発生しな
いように補償する。

【００１１】次に、本発明の第３の実施の形態について
図を参照して説明する。図３は本発明の第３の実施の形
態に係るロボットの制御回路の制御ブロック図である。
図３において、速度積分項（１／ｓ）１５の後段に設け
る減算手段は、速度積分リミットを用いた減算方式又は
係数乗算方式の減算手段２０を用いている。８は図２と
同様なヤコビアン演算、４はトルク変換手段である。な
お、図３の各ブロックは関数、係数による記号表示を用
いているが機能的には図２と同一構成であり、同一構成
については同一符号を付して重複説明は省略する。つぎ
に動作について説明する。図３は関節座標系１から作業
座標系２に制御モードを切り換える例であって、先ず、
ロボットの通常の移動には、関節座標系で構成された位
置速度制御系１でトルク指令を演算して、高速な位置決
め動作を行う。その際、重力トルク算出手段１８と重力
トルク補償手段１７により、重力トルク分の補償を行
う。この重力トルク算出手段１８としては、例えば、ロ
ボットの各リンクの重量と重心位置と各関節の角度から
求めてトルク指令に加算する。こうして重力分を別途補
償することによって、速度積分項１５に溜まる値を小さ
くすることができ、速度積分値を減少させるための時間
カウンタ１０の収束時間を短くすることができる。この
ように重力トルク分を補償した場合でも、重力補償のズ
レや摩擦の影響により、ロボットは指令された位置に正
確に位置決めされた状態で速度積分項にはある値（定常
偏差）が溜まっているが、ロボットの各関節に働く外力
とモータの発生するトルクが釣り合った状態にある。こ
のまま作業座標系の位置速度制御系２に制御モードを切
り換えると、関節座標系の速度積分項で補償されていた
重力補償のズレや、摩擦分のトルクが無くなり、釣り合
った状態が崩れる。一定時間経過すれば、作業座標系の
速度積分項１６に重力補償のズレや摩擦分のトルクが溜
まって釣り合った状態に戻るが、その前にモータ各軸に
ショックが発生する。そこで、制御モードの切換えを行
った直後から、時間カウンタ１０がカウントを開始し、
時間カウンタの時間ｔ内だけ、関節座標系の速度積分項
１５の後段にある減算手段２０により、関節座標系の速
度積分値を徐々に小さくしながら出力して作業座標系の
トルク指令に加算する。これによって、作業座標系の速
度積分項１６に溜まるまでの補償を行うことで、ショッ
クが無く安定した制御モードの切換えが可能になる。こ
の時は作業座標系の速度積分項１６の後段の減算手段は
作用しないようにする。また、速度積分値を徐々に小さ
くする手段としては、時間カウンタ１０の時間ｔ内に零
に達するように、前制御周期までの速度積分値に１より
小さい係数を乗ずる方法や、時間カウンタ１０の時間内
にゼロになる速度積分リミットを設ける方式がある。本
実施の形態では、後者の速度積分リミットを設けた方式
を示す。この関節座標系の速度積分リミットは、制御モ
ード切り換え後に徐々に小さく絞られ、一定時間ｔ後に
零になるため、作業座標系での位置速度制御系に悪影響
を及ぼすことはない。

【００１２】次に、本発明の第４の実施の形態について
図を参照して説明する。図４は本発明の第４の実施の形
態に係るロボットの制御装置の制御ブロック図である。
図４において、２１は作業座標系２の速度積分項１６の
後段に設けた減算手段である。その他の図３と同一構成
には同一符号を付して重複説明は省略する。つぎに動作
について説明する。図４に示す第４の実施の形態は、第
３の実施の形態とは逆に、作業座標系から関節座標系へ
制御モードを切り換える例を示したものである。先ず、
作業座標系２から関節座標系１へ制御モードを切り換え
た直後から、時間カウンタ１０がカウントを開始し、時
間カウンタの時間内ｔだけ、作業座標系の速度積分項１
６の後段にある減算手段２１により、作業座標系の速度
積分値を徐々に小さくしながら出力して関節座標系のト
ルク指令に加算する。これによって、関節座標系の速度
積分項１５にデータが溜まるまでの補助を行うことでシ
ョックが無くて安定した制御モードの切り換えが可能に
なる。

【００１３】次に、本発明の第５の実施の形態について
図を参照して説明する。図５は本発明の第５の実施の形
態に係るロボットの制御装置の制御ブロック図である。
図６は図５に示すロボットの制御装置の速度積分値の状
態変化図である。図５において、２２は上位からの力指
令・トルク指令に応じて作業座標系の位置速度系の出力
部分に設けた、トルク指令のリミットである。その他の
図３と同一構成には同一符号を付して重複説明は省略す
る。つぎに動作について説明する。図５の構成は作業座
標系の制御モードを位置速度制御モードではなく、トル
ク制御モードで行うものである。そのトルク制御モード
の方法としては、上位からの力指令及びトルク指令に応
じて作業座標系の位置速度制御系出力部分にリミット２
２を設けて、力及びトルク指令を制限する。関節座標系
の位置速度制御系から作業座標系のトルク制御モードに
切り換えると、作業座標系の速度積分項に溜まるまでの
間、関節座標系の速度積分値を徐々に絞りながら出力す
る。一定時間ｔ経過後は、力・トルクリミットにより作
業座標系でのトルク制御モードを実行できる。従って、
多軸ロボットでは、作業座標系における特定の軸のみト
ルク制御モードにして、他の軸は位置速度制御モードに
することも可能であり、特定の方向には力の制御を行っ
て、他の方向には指令通りの位置制御を行うということ
が可能になる。これはロボットが物体に接触した状態の
制御モード等に応用できる。この場合の制御モードの切
換え状態を図６の状態変化図から説明すると、図６は１
軸同志の場合を示してるが、例えば、６軸ロボットの場
合は、関節座標系の制御系が６軸分あって、作業座標系
の制御系も直交３軸と回転３軸がそれぞれあり、直接的
に制御系の軸同志が１対１の対応にはならない。即ち、
関節座標系と作業座標系における特定の軸同志の速度積
分値自体が制御系間を移動するのではなく、関節座標系
の速度積分値の６軸分が合成されたものが、作業座標系
の直交軸と回転軸の速度積分値にそれぞれ分配されて移
行する。図のように、関節座標系の位置速度制御モード
でロボットを動作させている間は、速度積分リミット内
で速度積分値が変動している。制御モードを作業座標系
の位置速度制御モードに切り換えると、一定時間ｔで零
になるように関節座標系の速度積分リミット（上限リミ
ットと下限リミット）が絞られる。これにより、関節座
標系の速度積分値を補うように作業座標系の速度積分値
に溜まり始める。同様に、制御モードを作業座標系の位
置速度制御モードから、関節座標系の位置速度制御モー
ドに切り換えると、作業座標系の速度積分リミットが絞
られるが、関節座標系の速度積分値が溜まり始めるとい
うように互いに補償してスムースな切換えが行われる。

【００１４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ロボットの制御系を関節座標系の位置速度制御ループ
と、作業座標系の位置速度制御ループでそれぞれ構成し
て座標系間で制御系の移行を行う際に、新しい制御系に
制御モードが切り換わった後も元の制御系の速度積分値
を時間カウンタの時間内に徐々に絞りながら出力し、新
しい制御系のトルク指令に加算して、新しい制御系の速
度積分値に溜まるまでの重力補償のズレや摩擦の影響の
補償を行うことで、制御系を切り換える際のトルク指令
の不連続によるショックを減少させることが可能とな
る。これには複雑な演算を行う必要がなく、様々な作業
においても実時間での動作が可能になる。また、制御モ
ード切換えから時間カウンタの時間後には完全に新しい
制御系に移行するするため、元の制御系の処理が影響す
ることがない。更に、ロボットが物体に接触した状態で
の制御モードの切換えも可能になるため、制御モードを
切り換えるための待機点も必要なくなり、タクト時間も
短縮できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係るロボットの制
御装置の制御ブロック図である。

【図２】本発明の第２の実施の形態に係るロボットの制
御装置の制御ブロック図である。

【図３】本発明の第３の実施の形態に係るロボットの制
御装置の制御ブロック図である。

【図４】本発明の第４の実施の形態に係るロボットの制
御装置の制御ブロック図である。

【図５】本発明の第５の実施の形態に係るロボットの制
御装置の制御ブロック図である。

【図６】図５に示すロボットの制御装置の速度積分値の
状態変化図である。

【図７】従来のロボットの制御装置の制御ブロック図で
ある。

【図８】従来の制御モード切換え方式のブロック図であ
る。

【図９】従来のモータドライブ装置の積分器の詳細図で
ある。

【符号の説明】

１関節座標系位置速度ループ２作業座標系位置速度ループ３制御モード切換手段４トルク変換手段５モータ６位置検出器７順変換８座標系間の静力学対応関係の演算手段１０時間カウンタ１１、１２、２０、２１減算手段１３、１４加算手段１５、１６速度積分項１７重力トルク補償手段１８重力トルク算出手段２２リミット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者安田賢一福岡県北九州市八幡西区黒崎城石２番１号株式会社安川電機内 (72)発明者榑林敏之福岡県北九州市八幡西区黒崎城石２番１号株式会社安川電機内Ｆターム(参考） 3F059 AA06 DA09 FB29 FC03 FC06 5H004 GA12 GB16 HA07 HB07 JA03 LB09 5H269 AB33 CC09 DD08 GG03 GG05 RC01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】関節を駆動するモータの制御回路と関節
角度を計測する位置検出器を持ち関節角度とロボットの
関節座標系での角度指令を基に第１の位置、速度の状態
フィードバック制御を行う制御モードと、関節角度とロ
ボットの作業座標系での位置指令を基に第２の位置、速
度の状態フィードバック制御を行う制御モードを有する
ロボットの制御装置において、前記第１の制御モードと前記第２の制御モードを連続性
を保ちながら切り換える切換手段を有することを特徴と
するロボットの制御装置。
【請求項２】前記切換手段は、制御モードの切替え直
後から予め決められた一定時間を数える時間カウンタ
と、前記第１の状態フィードバック制御の速度積分値を
減少させながら出力する減算手段と、前記第２の状態フ
ィードバック制御の速度積分値を減少させながら出力す
る減算手段と、前記第１の状態フィードバック制御の関
節角トルク値と前記第２の状態フィードバック制御の前
記速度積分値を加算する手段と、前記第２の状態フィー
ドバック制御の関節角トルク値と前記第１の状態フィー
ドバック制御の前記速度積分値を加算する手段と、を有
することを特徴とする請求項１記載のロボットの制御装
置。
【請求項３】前記切換手段は、ロボットの各関節に作
用する重力トルクを算出する手段と、前記第１の状態フ
ィードバック制御で重力トルクを補償する手段を有する
ことを特徴とする請求項１又は２のいずれか１項記載の
ロボットの制御装置。
【請求項４】前記切換手段は、前記第１の状態フィー
ドバック制御から前記第２の状態フィードバック制御へ
制御モードを切り換える際に、前記時間カウンタの時間
内まで前記第１の状態フィードバック制御の速度積分値
を前記減算手段により減少させながら出力し、前記第２
の状態フィードバック制御の関節角トルク値と加算する
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載のロ
ボット制御装置。
【請求項５】前記切換手段は、前記第２の状態フィー
ドバック制御から前記第１の状態フィードバック制御へ
制御モードを切り換える際に、前記時間カウンタの時間
内まで前記第２の状態フィードバック制御の速度積分値
を前記減算手段により減少させながら出力し、前記第１
の状態フィードバック制御の関節角トルク値と加算する
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載のロ
ボットの制御装置。
【請求項６】前記第１の状態フィードバック制御およ
び前記第２の状態フィードバック制御の減算手段が、前
記時間カウンタの時間内で零になるように前制御周期ま
での速度積分値に１より小さい係数を乗じる手段である
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載のロ
ボットの制御装置。
【請求項７】前記第１の状態フイードバック制御およ
び前記第２の状態フィードバック制御の減算手段が、速
度積分の後段に前記時間カウンタの時間内で零に減少す
るリミットを設ける手段であることを特徴とする請求項
１〜５のいずれか１項記載のロボットの制御装置。
【請求項８】前記切換手段は、上位からの力指令およ
びトルク指令に応じて作業座標系の位置速度系の出力部
分にリミットを設けて力およびトルク指令を制限するト
ルク制御モードを行う構成として、関節座標系の位置速
度制御系から作業座標系のトルク制御モードに切り換え
る際に、関節座標系の速度積分値を徐々に絞りながら出
力して、一定時間経過後には力・トルクリミットにより
作業座標系でのトルク制御モードを実行することを特徴
とする請求項１〜７のいずれか１項記載のロボットの制
御装置。