JP2013188859A - Actuator control device - Google Patents
Actuator control device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2013188859A JP2013188859A JP2012058938A JP2012058938A JP2013188859A JP 2013188859 A JP2013188859 A JP 2013188859A JP 2012058938 A JP2012058938 A JP 2012058938A JP 2012058938 A JP2012058938 A JP 2012058938A JP 2013188859 A JP2013188859 A JP 2013188859A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- actuator
- acceleration
- movable portion
- acceleration sensor
- output
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Manipulator (AREA)
Abstract
Description
この発明は、ロボットを制御するために加速度を検出するアクチュエータの制御装置に関するものである。 The present invention relates to an actuator control device that detects acceleration in order to control a robot.
近年、産業用ロボットは自動車製造から電子部品組み立てに至るまで様々な分野において使用されており、さらに高い精度で高速に組み立て作業が可能な性能が求められている。これに伴い、ロボットが比較的高速で動作している際に、作業対象物に接触してもダメージを与えないような構造が必要とされている。 In recent years, industrial robots are used in various fields from automobile manufacture to electronic component assembly, and there is a demand for performance capable of high-speed assembly work with higher accuracy. Accordingly, there is a need for a structure that does not damage the robot even if it touches the work target when the robot is operating at a relatively high speed.
また、半導体部品やMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)部品の精密実装等の組立作業を行う際にも、対象物である部品に合わせたアクチュエータの精密な位置決めが必要であるとともに、この接触により生じる接触力が過大にならないように制御しながら作業する構造が必要である。 In addition, when performing assembly work such as precision mounting of semiconductor parts and MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) parts, it is necessary to precisely position the actuator in accordance with the part that is the object, and contact caused by this contact. A structure that works while controlling so that the force does not become excessive is necessary.
上記の機能を実現する手段の一つとして、ロボット本体と作業対象を操作するエンドエフェクタとの間に、機械的なインピーダンスを制御することができる装置を接続して可動部の振動を抑圧したり、対象物との接触力を制御する方法が挙げられる。 As one of the means for realizing the above function, a device capable of controlling mechanical impedance is connected between the robot body and the end effector for operating the work target to suppress the vibration of the movable part. And a method of controlling the contact force with the object.
可動部の振動を抑圧する方法として、例えば、特許文献1には、加速度センサの鉛直方向に対する角度より加速度の鉛直方向成分を算出し、その値から重力加速度成分を差し引くことで得られる純粋加速度成分を駆動部にフィードバックして振動を抑圧する方法が開示されている。
As a method for suppressing the vibration of the movable part, for example,
また、例えば、特許文献2には、固定体に対する可動体の相対加速度信号を検出し、この相対加速度信号に基づき、可動体に慣性反力を印加することにより、可動体の微振動を抑制する方法が開示されている。
Further, for example, in
しかしながら、例えば特許文献1のような従来の振動制御方法は、純粋加速度を求める際に三角関数を用いる必要があり、計算処理に時間がかかるので、高速な制御に適さないという課題がある。
また、ロボットアームの姿勢を検出するために別途角度検出器を備えた場合は装置が煩雑化してしまうという課題があり、一方、角度検出器を備えず、ロボットアームの姿勢を計算により求める場合には、算出した姿勢は誤差を有するため実際の姿勢とは必ずしも一致しないという課題がある。
However, for example, a conventional vibration control method such as
In addition, when an angle detector is separately provided to detect the posture of the robot arm, there is a problem that the apparatus becomes complicated. On the other hand, when the posture of the robot arm is obtained by calculation without the angle detector. However, since the calculated posture has an error, there is a problem that it does not necessarily match the actual posture.
また、例えば特許文献2のような従来の微振動の抑制方法は、固定部と可動部が水平な状態で使用されることを前提としたものであり、固定部と可動部が水平方向に対して傾斜している状態や、固定部が外力によって移動された状態については考慮されていないという課題がある。
Further, for example, the conventional method for suppressing micro-vibration as disclosed in
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、計算処理に時間がかからず、また、ロボットアームの姿勢によらず処理を行うことが可能なアクチュエータの制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and provides a control device for an actuator that does not take time for calculation processing and can perform processing regardless of the posture of the robot arm. The purpose is to provide.
上記目的を達成するために、この発明は、ロボット本体と作業対象を操作するエンドエフェクタとの間に接続され、可動部、固定部および駆動部を備えたアクチュエータの制御装置において、前記可動部および前記固定部には、それぞれに加速度センサが同一の取り付け角度で設置されており、前記可動部に設置された加速度センサの出力から前記固定部に設置された加速度センサの出力を減算することにより得られる、固定部に対する可動部の相対加速度に基づいて、前記駆動部を制御することにより前記固定部に対して前記可動部を移動させることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention provides an actuator control device that is connected between a robot body and an end effector that operates a work target, and includes a movable part, a fixed part, and a drive part. Each of the fixed parts has an acceleration sensor installed at the same mounting angle, and is obtained by subtracting the output of the acceleration sensor installed in the fixed part from the output of the acceleration sensor installed in the movable part. The movable part is moved relative to the fixed part by controlling the drive part based on the relative acceleration of the movable part to the fixed part.
この発明のアクチュエータの制御装置によれば、アクチュエータの可動部および固定部に同一の取り付け角度に設置された同一の加速度センサの出力を減算するだけの計算処理により、アクチュエータ固定部に対するアクチュエータ可動部の相対加速度を検出することが可能であり、三角関数を用いた複雑な計算を必要としないですむため、処理が軽くかつ高速に制御することが可能である。
また、ロボットアームの姿勢によらずに処理を行うことが可能であるため、ロボットアームの姿勢を検出する必要がなく、算出する必要もない。
According to the actuator control device of the present invention, the calculation of the actuator movable portion relative to the actuator fixed portion is performed by a calculation process that only subtracts the output of the same acceleration sensor installed at the same mounting angle on the movable portion and fixed portion of the actuator. Since it is possible to detect relative acceleration and it is not necessary to perform complicated calculation using trigonometric functions, it is possible to control the processing lightly and at high speed.
Further, since it is possible to perform processing regardless of the posture of the robot arm, it is not necessary to detect the posture of the robot arm and to calculate it.
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1に係るアクチュエータおよびそれを備えたロボットの概略を示す図である。図1に示すように、このアクチュエータは、ロボット本体1と作業対象を操作するエンドエフェクタ2の間に接続され、アクチュエータ可動部3、アクチュエータ固定部4およびアクチュエータ駆動部5(図示せず)とを備えている。そして、アクチュエータ駆動部5を制御することによりアクチュエータ固定部4に対してアクチュエータ可動部3を移動させるものである。
アクチュエータ可動部3には加速度センサ6が、アクチュエータ固定部4には加速度センサ7が、それぞれ設置されており(図2参照)、これらの加速度センサは加速度を測定してアクチュエータ駆動部5にフィードバックする。すなわち、アクチュエータ駆動部5は加速度センサ6,7の出力に基づいて制御されるものである。
FIG. 1 is a diagram schematically showing an actuator and a robot including the actuator according to
An acceleration sensor 6 is installed in the actuator
図2は、この発明の実施の形態1に係るアクチュエータの制御装置による加速度の測定についての説明図であり、アクチュエータ可動部3の移動方向が鉛直方向(水平面に対する角度が90°)である場合について示している。このアクチュエータは、図2に示すように、アクチュエータ固定部4に対しアクチュエータ可動部3が一方向にのみ移動可能な1軸タイプのアクチュエータである。加速度センサ6および加速度センサ7はアクチュエータ可動部3の移動方向に対して取り付け角度が等しくなるように設置されている。また、図2の上向きの矢印はアクチュエータ可動部3が加速度α1で上方向に移動し、アクチュエータ固定部4が加速度α2で上方向に移動していることを示しており、下向きの矢印は、重力加速度Gが働いていることを示している。
FIG. 2 is an explanatory diagram for the measurement of acceleration by the actuator control apparatus according to
次に動作について説明する。図3は、この発明の実施の形態1に係るアクチュエータの制御装置の処理を示すフローチャートである。ここでは、図2に示すように、アクチュエータ可動部3が加速度α1で鉛直方向に移動していて、アクチュエータ固定部4が加速度α2で鉛直方向に移動している場合について説明する。
Next, the operation will be described. FIG. 3 is a flowchart showing processing of the actuator control apparatus according to
まず、アクチュエータ可動部3の加速度を検出する(ステップST1)。アクチュエータ可動部3に設置された加速度センサ6の出力は「α1−G」を示し、アクチュエータ可動部3の移動加速度成分α1だけでなく重力加速度成分Gを含んでいる。次に、アクチュエータ固定部4の加速度を検出する(ステップST2)。アクチュエータ固定部4に設置された加速度センサ7の出力は「α2−G」を示し、アクチュエータ固定部4の移動加速度成分α2だけでなく重力加速度成分Gを含んでいる。
First, the acceleration of the actuator
ここで、加速度センサ6と加速度センサ7は、アクチュエータ可動部3の移動方向に対して取り付け角度が等しくなるように設置されているため、加速度センサ6の出力および加速度センサ7の出力に含まれる重力加速度成分Gの大きさは等しい。
Here, since the acceleration sensor 6 and the
そのため、加速度センサ6の出力から加速度センサ7の出力を減算することにより、アクチュエータ可動部3のアクチュエータ固定部4に対する相対加速度を算出する(ステップST3)と、図4に示すように「α1―α2」となり、重力加速度成分Gを含まない値となる。図4は、図2に示す場合のアクチュエータの制御装置の相対加速度の算出についての説明図である。
この重力加速度成分Gを含まない相対加速度をアクチュエータ駆動部5にフィードバックする(ステップST4)ことにより、アクチュエータ可動部3の振動を抑制することや機械的なインピーダンスを制御することができる。その結果、エンドエフェクタ2の振動を抑制したり、対象物との接触力を制御することができる。
Therefore, by subtracting the output of the
By feeding back the relative acceleration not including the gravitational acceleration component G to the actuator drive unit 5 (step ST4), vibration of the actuator
次に、アクチュエータ可動部3の移動方向の水平面に対する角度が任意に設定された場合について説明する。図5はこの発明の実施の形態1に係るアクチュエータによる加速度の測定についての説明図であり、アクチュエータ可動部3の移動方向の水平面に対する角度がθ1に設定されている場合について示している。図5に示すように、アクチュエータ固定部4に対しアクチュエータ可動部3が一方向にのみ移動可能な1軸タイプのアクチュエータである。加速度センサ6および加速度センサ7はアクチュエータ可動部3の移動方向に対して取り付け角度が等しくなるように設置されている。また、図5の水平面に対してθ1方向の矢印はアクチュエータ可動部3が加速度α1でこの方向に移動し、また、アクチュエータ固定部4が加速度α2でこの方向に移動していることを示しており、下向きの矢印は、重力加速度Gが働いていることを示している。
Next, the case where the angle with respect to the horizontal plane of the moving direction of the actuator
この場合の動作についても、図3に示すフローチャートと同様である。ここでは、図5に示すように、アクチュエータ可動部3が加速度α1で水平面に対してθ1方向へ移動されていて、また、アクチュエータ固定部4が加速度α2で水平面に対してθ1方向へ移動されている場合について考える。
The operation in this case is similar to the flowchart shown in FIG. Here, as shown in FIG. 5, the actuator
まず、アクチュエータ可動部3の加速度を検出する(ステップST1)。アクチュエータ可動部3に設置された加速度センサ6の出力は「α1−Gcos(90°−θ1)」を示し、アクチュエータ可動部3の移動加速度成分α1だけでなくアクチュエータ可動部3の移動方向の角度θ1を考慮した重力加速度成分Gを含んでいる。次に、アクチュエータ固定部4の加速度を検出する(ステップST2)。アクチュエータ固定部4に設置された加速度センサ7の出力は「α2−Gcos(90°−θ1)」を示し、アクチュエータ固定部4の移動加速度成分α2だけでなくアクチュエータ固定部4の移動方向の角度θ1を考慮した重力加速度成分Gを含んでいる。
First, the acceleration of the actuator
ここで、加速度センサ6と加速度センサ7は、アクチュエータ可動部3の移動方向に対して取り付け角度が等しくなるように設置されているため、加速度センサ6の出力および加速度センサ7の出力に含まれる重力加速度成分Gの大きさおよびアクチュエータ可動部3の移動方向の角度θ1は等しい。
Here, since the acceleration sensor 6 and the
しかし、移動方向の角度θ1を考慮した重力加速度成分Gcos(90°−θ1)を含む加速度センサ6の出力をアクチュエータ駆動部7にフィードバックしても、重力加速度成分「Gcos(90°−θ1)」もフィードバックされるためアクチュエータ可動部3の振動や機械的なインピーダンスを良好に制御することはできない。
However, even if the output of the acceleration sensor 6 including the gravitational acceleration component Gcos (90 ° −θ1) considering the angle θ1 in the moving direction is fed back to the
そのため、加速度センサ6の出力から加速度センサ7の出力を減算することにより、アクチュエータ可動部3のアクチュエータ固定部4に対する相対加速度を算出する(ステップST3)と、図6に示すように「α1―α2」となり、重力加速度成分Gおよびアクチュエータ可動部3の移動方向の角度θ1を含まない値となる。図6は、図5に示す場合のアクチュエータの制御装置の相対加速度の算出についての説明図である。
この重力加速度成分Gおよびアクチュエータ可動部3の移動方向の角度θ1を含まない相対加速度をアクチュエータ駆動部5にフィードバックする(ステップST4)ことにより、アクチュエータ可動部3の振動を抑制することや機械的なインピーダンスを制御することができる。その結果、エンドエフェクタ2の振動を抑制したり、対象物との接触力を制御することができる。
Therefore, by subtracting the output of the
By feeding back the gravitational acceleration component G and the relative acceleration that does not include the angle θ1 of the moving direction of the
すなわち、重力加速度の影響およびロボットアームの姿勢によらずに処理を行うことが可能であり、重力加速度やロボットアームの姿勢を検出および算出する必要がない。 That is, the process can be performed regardless of the influence of the gravitational acceleration and the posture of the robot arm, and it is not necessary to detect and calculate the gravitational acceleration and the posture of the robot arm.
このように、アクチュエータ固定部4とアクチュエータ可動部3が水平方向に対して傾斜している状態や、アクチュエータ固定部4が外力によって移動された状態においても、アクチュエータ固定部4に対するアクチュエータ可動部3の相対加速度を算出するだけで、アクチュエータ可動部3の振動を抑制することや機械的なインピーダンスを制御することが可能となり、エンドエフェクタ2の振動を制御したり、対象物との接触力を制御することができる。
As described above, even when the
なお、加速度センサにオフセットが存在する場合であっても、アクチュエータ可動部3およびアクチュエータ固定部4に設置する加速度センサが同一であれば、ほぼ個体差は無視することができてオフセットの値もほぼ等しいので、今回の減算により求められた相対加速度はオフセット分も含まない値とすることができる。
Even if there is an offset in the acceleration sensor, if the acceleration sensors installed in the actuator
以上のように、この発明の実施の形態1によれば、アクチュエータ可動部3およびアクチュエータ固定部4には、それぞれに加速度センサ6,7が同一の取り付け角度で設置されており、アクチュエータ可動部3に設置された加速度センサ6の出力からアクチュエータ固定部4に設置された加速度センサ7の出力を減算することにより得られる、アクチュエータ固定部4に対するアクチュエータ可動部3の相対加速度に基づいて、アクチュエータ駆動部5を制御することによりアクチュエータ固定部4に対してアクチュエータ可動部3を移動させるように構成したので、減算するだけの計算処理によりアクチュエータ固定部4に対するアクチュエータ可動部3の相対加速度を検出することが可能であり、三角関数を用いた複雑な計算を必要としないですむため、処理が軽くかつ高速に制御することが可能である。
また、ロボット本体1の姿勢によらずに処理を行うことが可能であるため、ロボット本体1の姿勢を検出する必要がなく、算出する必要もない。
さらに、加速度センサ6,7にオフセットが存在する場合であっても、減算処理において相殺されるため、相対加速度にオフセットによる誤差が生じない。
As described above, according to the first embodiment of the present invention, the actuator
Further, since it is possible to perform processing regardless of the posture of the robot
Furthermore, even if there is an offset in the
なお、この発明の実施の形態1においてはアクチュエータ固定部に対しアクチュエータ可動部が一方向にのみ移動可能な1軸タイプのアクチュエータに関して説明したが、アクチュエータ固定部に対しアクチュエータ可動部がX,Y,Zの3軸方向に移動可能なアクチュエータに、X,Y,Zの3軸方向の加速度が検出可能な加速度センサを同一の取り付け角度で設置した場合も同様の効果が得られることは言うまでもない。 In the first embodiment of the present invention, the single axis type actuator in which the actuator movable portion can move only in one direction with respect to the actuator fixed portion has been described. However, the actuator movable portion has X, Y, It goes without saying that the same effect can be obtained when an acceleration sensor capable of detecting the acceleration in the three axes of X, Y, and Z is installed at the same mounting angle on the actuator movable in the three axes of Z.
また、本願発明はその発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。 Further, in the present invention, any constituent element of the embodiment can be modified or any constituent element of the embodiment can be omitted within the scope of the invention.
1 ロボット本体
2 エンドエフェクタ
3 アクチュエータ可動部
4 アクチュエータ固定部
5 アクチュエータ駆動部
6 加速度センサ
7 加速度センサ
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記可動部および前記固定部には、それぞれに加速度センサが同一の取り付け角度で設置されており、
前記可動部に設置された加速度センサの出力から前記固定部に設置された加速度センサの出力を減算することにより得られる、固定部に対する可動部の相対加速度に基づいて、前記駆動部を制御することにより前記固定部に対して前記可動部を移動させる
ことを特徴とするアクチュエータの制御装置。 In an actuator control device that is connected between a robot body and an end effector that operates a work target, and includes a movable part, a fixed part, and a drive part.
In the movable part and the fixed part, acceleration sensors are respectively installed at the same mounting angle,
Controlling the drive unit based on a relative acceleration of the movable unit with respect to the fixed unit, which is obtained by subtracting an output of the acceleration sensor installed in the fixed unit from an output of the acceleration sensor installed in the movable unit. The movable part is moved with respect to the fixed part by the actuator control apparatus.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012058938A JP2013188859A (en) | 2012-03-15 | 2012-03-15 | Actuator control device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012058938A JP2013188859A (en) | 2012-03-15 | 2012-03-15 | Actuator control device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2013188859A true JP2013188859A (en) | 2013-09-26 |
Family
ID=49389659
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2012058938A Pending JP2013188859A (en) | 2012-03-15 | 2012-03-15 | Actuator control device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2013188859A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2019102820A1 (en) * | 2017-11-27 | 2019-05-31 | アズビル株式会社 | Positioning device |
JP2019115918A (en) * | 2017-12-27 | 2019-07-18 | アズビル株式会社 | Soldering apparatus |
US10960549B2 (en) | 2018-02-22 | 2021-03-30 | Fanuc Corporation | Vibration analyzer and vibration analysis method |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6368382A (en) * | 1986-09-05 | 1988-03-28 | 株式会社日立製作所 | Robot device |
-
2012
- 2012-03-15 JP JP2012058938A patent/JP2013188859A/en active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6368382A (en) * | 1986-09-05 | 1988-03-28 | 株式会社日立製作所 | Robot device |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2019102820A1 (en) * | 2017-11-27 | 2019-05-31 | アズビル株式会社 | Positioning device |
JP2019115918A (en) * | 2017-12-27 | 2019-07-18 | アズビル株式会社 | Soldering apparatus |
US10960549B2 (en) | 2018-02-22 | 2021-03-30 | Fanuc Corporation | Vibration analyzer and vibration analysis method |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5927259B2 (en) | Robot system for force control | |
JP6332899B2 (en) | robot | |
US9037293B2 (en) | Robot | |
JP5311294B2 (en) | Robot contact position detector | |
JP5929224B2 (en) | robot | |
US9302389B2 (en) | Robot, robot control device, and robot system | |
JP2011230231A (en) | Work success determining device and method of robot | |
JP2013056402A (en) | Robot having workpiece mass measurement function | |
JP6044511B2 (en) | Robot control method and robot system | |
JP2019141967A (en) | Vibration analysis device and vibration analysis method | |
JP2010076074A (en) | Robot control method | |
JP2013000833A5 (en) | ||
JP2013188859A (en) | Actuator control device | |
JP2015182165A (en) | Robot, robot system and robot control device | |
JP2013013987A5 (en) | Robot system and component manufacturing method | |
JP2020089963A (en) | Robot system and coordinate conversion method | |
WO2017070872A1 (en) | Method and apparatus for abnormality detection | |
JP5521506B2 (en) | robot | |
JP2019188507A (en) | Working robot system and working robot | |
CN112118940B (en) | Direct teaching device and direct teaching method for manipulator | |
JP2011102767A (en) | Non-contact type position/attitude measuring method, non-contact type position/attitude measuring device, and semiconductor mounting device equipped with the non-contact type position/attitude measuring device | |
JP2019115918A (en) | Soldering apparatus | |
JP5516974B2 (en) | Vision sensor mounting apparatus and method | |
JP2014121788A (en) | Robot and robot system | |
Subedi et al. | Static deflection compensation of multi-link flexible manipulators under gravity |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20141202 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20151015 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20151027 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20160315 |