JP2011141157A - 力検出装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】入力電圧に比例した電流を発生する電流発生部5と、電流発生部により発生された電流に応じた駆動力を発生し可動部1aを移送するアクチュエータ1と、可動部の位置を検出する位置センサ2の出力と目標位置を比較してその誤差を電流発生部を通してアクチュエータにフィードバックすることにより位置決め制御を行う装置であって、電流発生部に入力する電圧及び位置センサにより検出された位置に基づいて、可動部が対象物に非接触、かつ、停止している状態で可動部に加わる重力加速度による力を推定した後に、アクチュエータを停止、もしくは一定速度で移送している状態で推定した可動部に加わる外力から重力加速度による力を差し引いて、可動部に加わる接触力を推定する外力推定部6とを備える。
【選択図】図1
Description
また、特許文献2に開示される力センサからの信号に基づきアクチュエータを制御する方法では、力センサが高価であり、破損し易い等の課題がある。
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1に係る力検出装置の構成を示す図である。
力検出装置は、アクチュエータ可動部1aに設置されたワークやハンドが対象物と接触した際にアクチュエータ可動部1aに加わる接触力を推定するものである。この力検出装置は、図1に示すように、アクチュエータ1、位置センサ2、第1比較器3、位相補償回路4、定電流ドライバ(電流発生部)5及び外力推定部6Aから構成される。
なお、アクチュエータ可動部1aに加えられる外力には、ワークやハンドが対象物と接触することにより生じる接触力の他に、アクチュエータ可動部1aに加わる重力加速度により生じる力及びアクチュエータ1の移動加速度により生じる力が含まれている。
アクチュエータ1は、入力電圧に比例した電流を発生する定電流ドライバ5からの電流がボイスコイルモータに流れることにより駆動力を発生してアクチュエータ可動部1aを上下に移送する。
外力推定部6Aは、図2に示すように、第1〜3演算部11〜13、第1,2LPF(Low Pass Filter)14,15、サンプルホールド回路16及び第2〜4比較器17〜19から構成される。
なお、外力推定部6Aは、ノイズの影響を受け難くするために、特許文献3に開示される外乱オブザーバのように純粋微分系を含まない形で構成されるものであるが、実施の形態1における外力推定部6Aでは、原理説明のため簡略化して説明を行う。
この第1演算部11により、定電流ドライバ5から供給された電流によりアクチュエータ1が発生する駆動力が推定される。
第3演算部13は、第2演算部12により算出されたアクチュエータ可動部1aの速度の値に質量Mとラプラス演算子sを乗算するものであり、その出力はアクチュエータ1が発生する駆動力から、アクチュエータ可動部1aに加わる接触力とアクチュエータ可動部1aに加わる重力加速度および移動加速度により受ける力の加算値を差し引いた推定値となる。この第3演算部13により算出された値を示す信号は第2LPF15及び第3比較器18に供給される。
第2LPF15は、第3演算部13から供給された信号から高域ノイズを除去するための低域ゲインが0dBのフィルタである。この第2LPF15により高域ノイズが除去された信号は第2比較器17に供給される。
従って、この第4比較器19によりアクチュエータ可動部1aに加わる接触力とアクチュエータ可動部1aに加わる移動加速度により受ける力の加算値が推定され、アクチュエータ可動部1aが停止もしくは一定速度で移動している場合には接触力が推定される。
アクチュエータ可動部1aに加えられる外力には、ワークやハンドが対象物と接触することにより生じる接触力の他に、アクチュエータ可動部1aに加わる重力加速度により生じる力及びアクチュエータ1の移動加速度により生じる力が含まれている。
そのため、まず、図3に示すように、ワークやハンドが対象物に接触していない状態でアクチュエータ可動部1aが停止しており、かつアクチュエータ1全体も移送されていない状態でアクチュエータ可動部1aに加わる外力を推定することで、アクチュエータ可動部1aに加わる重力加速度により生じる力を推定する(ステップST31)。
このように、ワークやハンドが対象物に接触していない状態でアクチュエータ可動部1aが停止しており、かつアクチュエータ1全体も移送されていない状態において、外力推定部6Aによりアクチュエータ可動部1aに加わる外力を推定することで、アクチュエータ可動部1aに加わる重力加速度により生じる力を推定することができる。
まず、第1演算部11は、定電流ドライバ5に入力した電圧に対して演算を行い、アクチュエータ1が発生する駆動力を推定する。この第1演算部11により推定された値を示す信号は第3比較器18に供給される。
図4はこの発明の実施の形態2に係る力検出装置の構成を示す図である。
図4に示す実施の形態2に係る力検出装置は、図1に示す実施の形態1に係る力検出装置に加速度センサ7を追加し、外力推定部6Aを外力推定部6Bに変更したものである。
図5に示す実施の形態2における外力推定部6Bは、図2に示す実施の形態1における外力推定部6Aから第1,2LPF14,15、サンプルホールド回路16及び第2比較器17を削除し、第3LPF20及び第4演算部21を追加したものである。その他の構成は、図2に示す実施の形態1における外力推定部6Aと同様であり、同一の符号を付し、その説明を省略する。
この第4演算部21によりアクチュエータ可動部1aに加わる加速度により生じる力がノイズが除去された状態で推定される。
まず、第1演算部11は、定電流ドライバ5に入力する電圧eに対して演算を行い、アクチュエータ1が発生する駆動力を推定する。この第1演算部11により推定された駆動力を示す信号は第3比較器18に供給される。
この第2演算部12及び第3演算部13により推定された値を示す信号は第3比較器18に供給される。
1a アクチュエータ可動部
2 位置センサ
3,17〜19 第1〜4比較器
4 位相補償回路
5 定電流ドライバ(電流発生部)
6A,6B 外力推定部
7 加速度センサ
11〜13,21 第1〜4演算部
14,15,20 第1〜3LPF
16 サンプルホールド回路
Claims (2)
- 入力電圧に比例した電流を発生する電流発生部と、
前記電流発生部により発生された電流に応じた駆動力を発生し可動部を移送するアクチュエータと、
前記可動部の位置を検出する位置センサの出力と目標位置を比較してその誤差を前記電流発生部を通して前記アクチュエータにフィードバックすることにより位置決め制御を行う装置であって、
前記電流発生部に入力する電圧及び前記位置センサにより検出された位置に基づいて、前記可動部が対象物に非接触、かつ、停止している状態で前記可動部に加わる重力加速度による力を推定した後に、前記アクチュエータを停止、もしくは一定速度で移送している状態で推定した前記可動部に加わる外力から前記重力加速度による力を差し引いて、前記可動部に加わる接触力を推定する外力推定部と
を備える力検出装置。 - 入力電圧に比例した電流を出力する電流発生部と、
前記電流発生部により出力された電流に応じた駆動力を発生し可動部を移送するアクチュエータと、
前記可動部の位置を検出する位置センサの出力と目標位置を比較してその誤差を前記電流発生部を通して前記アクチュエータにフィードバックすることにより位置決め制御を行う装置であって、
前記可動部の加速度を検出する加速度センサと、
前記電流発生部に入力する電圧及び前記位置センサにより検出された位置に基づいて推定した前記可動部に加わる外力から、前記加速度センサにより検出された加速度に基づいて推定した前記可動部に加わる加速度により生じる力を差し引いて、前記可動部に加わる接触力を推定する外力推定部と
を備える力検出装置。
Priority Applications (1)
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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2010
- 2010-01-06 JP JP2010001143A patent/JP5500995B2/ja active Active
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