JP2015104789A - Robot - Google Patents

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JP2015104789A JP2013248935A JP2013248935A JP2015104789A JP 2015104789 A JP2015104789 A JP 2015104789A JP 2013248935 A JP2013248935 A JP 2013248935A JP 2013248935 A JP2013248935 A JP 2013248935A JP 2015104789 A JP2015104789 A JP 2015104789A
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晃宏 五味
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Masaki Motoyoshi
正樹 元▲吉▼
俊介 年光
Shunsuke Toshimitsu
俊介 年光
昭雄 仁宇
Akio Jinu
昭雄 仁宇
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Atsushi Asada
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress vibrations of an arm of a robot.SOLUTION: A robot includes a plurality of joints including a first joint and a second joint capable of having a different rotating direction from the first joint, and a plurality of arm members including a first arm member rotatably provided on a base through the first joint. The first arm member (or a part in the first joint which rotates with the first arm member) is provided with a first inertia sensor, thereby controlling the plurality of joints on the basis of the output of the first inertia sensor. Therefore, from the output of the first inertia sensor, other joints can be controlled while considering influences which the action of the first joint adds to the plurality of other joints, so that vibrations of an arm can be suppressed.

Description

本発明は、ロボットに関する。   The present invention relates to a robot.

複数のアーム部材を関節で接続したアームを有するロボットが知られている。このロボットは、アームの先端にロボットハンドなどを取り付けることによって様々な作業を行うことができる。もっとも、作業を行うために、アームの先端のロボットハンドなどを目的の位置に移動させて停止させても、暫くの間はアームの先端が振動するので作業を開始することができない。   A robot having an arm in which a plurality of arm members are connected by joints is known. This robot can perform various operations by attaching a robot hand or the like to the tip of the arm. However, even if the robot hand or the like at the tip of the arm is moved to a target position and stopped to perform the work, the work cannot be started because the tip of the arm vibrates for a while.

そこで、アームの先端側に慣性センサーを搭載しておき、慣性センサーの出力が小さくなるように、アームの各関節の動きを制御することで、アームの振動を抑制する技術が提案されている(特許文献1)。   Therefore, a technique has been proposed in which an inertial sensor is mounted on the distal end side of the arm, and the arm vibration is controlled by controlling the movement of each joint of the arm so that the output of the inertial sensor is reduced ( Patent Document 1).

特開2005−242794号公報JP 2005-242794 A

しかし、多くの関節を備えるロボットの中には、ある関節を動かすことによって、それより先の関節の回転軸の向きが変化するようなロボットも存在しており、このロボットについては、上記の提案されている技術を適用しても、アームの振動を十分に抑制することが難しいという問題があった。これは、アームの先端が同じように振動している場合でも、例えばアームの先端側の関節についての制御内容(制御量および制御方向)は、それより根元側の関節の回転位置によって変わってしまうので、制御が複雑になるためである。また、アームの先端が振動している場合、通常は根元側の関節でも振動が発生して回転位置が刻々と変化し、その結果、先端側の関節の向きが刻々と変化するので、より一層制御が複雑になる。加えて、関節の変形や機械誤差による影響は先端になるほど蓄積する。このため、上述した課題を有するロボットに上記の提案の技術を適用すると、却って振動が増幅される場合もあった。このように、回転軸の方向が異なる複数の関節を有するロボットの振動を抑制するには多くの課題が残されていた。   However, among robots with many joints, there are robots that change the direction of the rotation axis of a joint ahead of them by moving a certain joint. Even if the applied technology is applied, there is a problem that it is difficult to sufficiently suppress the vibration of the arm. This is because even when the tip of the arm vibrates in the same manner, for example, the control content (control amount and control direction) of the joint on the tip side of the arm changes depending on the rotational position of the joint on the base side. This is because the control becomes complicated. In addition, when the tip of the arm vibrates, vibration is also generated in the joint on the base side and the rotational position changes every moment, and as a result, the direction of the joint on the tip side changes every moment. Control is complicated. In addition, the effects of joint deformation and mechanical errors accumulate as the tip approaches. For this reason, when the proposed technique is applied to a robot having the above-described problems, vibration may be amplified. As described above, many problems remain to suppress vibration of a robot having a plurality of joints having different directions of the rotation axis.

この発明は、従来の技術が有する上述した課題を解決するためになされたものであり、ロボットのアームの振動を抑制することが可能な技術の提供を目的とする。   The present invention has been made in order to solve the above-described problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a technique capable of suppressing vibration of a robot arm.

上述した課題の少なくとも一部を解決するために、本発明のロボットは次の構成を採用した。すなわち、
第1関節および前記第1関節とは回転方向が異なる方向である第2関節を含む複数の関節と、基台に対して前記第1関節を介して回転可能に設けられた第1アーム部材を含む複数のアーム部材と、
前記第1アーム部材または前記第1関節に設けられた第1角速度センサーと、
を備えることを特徴とする。
In order to solve at least a part of the problems described above, the robot of the present invention employs the following configuration. That is,
A plurality of joints including a second joint having a rotation direction different from that of the first joint and the first joint; and a first arm member provided rotatably with respect to a base via the first joint Including a plurality of arm members;
A first angular velocity sensor provided on the first arm member or the first joint;
It is characterized by providing.

こうすれば、第1角速度センサーの出力から、第1関節を介して基台に取り付けられた第1アーム部材の動きを検出することができる。このため、第1アーム部材と基台との間の第1関節の動きが、その他の複数の関節の動きに与える影響を考慮して、他の関節を制御することができるので、ロボットのアームの振動を抑制することが可能となる。また、第1角速度センサーの出力に基づいて第1関節の動きを検出することができるので、アームの先端側に向かって誤差の影響が蓄積することも抑制することが可能となる。このため、各関節を制御することでアームの振動が増幅される虞も抑制することが可能となる。   If it carries out like this, the motion of the 1st arm member attached to the base via the 1st joint can be detected from the output of the 1st angular velocity sensor. Therefore, it is possible to control the other joints in consideration of the influence of the movement of the first joint between the first arm member and the base on the movements of the other plurality of joints. Can be suppressed. Further, since the movement of the first joint can be detected based on the output of the first angular velocity sensor, it is possible to suppress the accumulation of the influence of the error toward the distal end side of the arm. For this reason, it is possible to suppress the possibility that the vibration of the arm is amplified by controlling each joint.

また、上述した本発明のロボットにおいては、複数のアーム部材の中で第1アーム部材とは異なるアーム部材に第2角速度センサーを設けてもよい。   In the robot of the present invention described above, the second angular velocity sensor may be provided on an arm member different from the first arm member among the plurality of arm members.

こうすれば、第1角速度センサーの出力に加えて、第2角速度センサーの出力も用いて制御することができるので、アームの振動をより一層抑制することが可能となる。また、一軸の出力を用いることとすれば、制御のための演算量が小さくなるので、アームの振動をより一層抑制することが可能となる。   By doing so, in addition to the output of the first angular velocity sensor, it is possible to control using the output of the second angular velocity sensor, so it is possible to further suppress the vibration of the arm. Further, if a uniaxial output is used, the amount of calculation for control becomes small, so that the vibration of the arm can be further suppressed.

また、上述した本発明のロボットにおいては、第2角速度センサーの出力に基づいて、第2角速度センサーが設けられたアーム部材よりも、基台側の関節をフィードバック制御する制御部を備えるようにしてもよい。   Further, the robot of the present invention described above includes a control unit that feedback-controls the joint on the base side rather than the arm member provided with the second angular velocity sensor, based on the output of the second angular velocity sensor. Also good.

第2角速度センサーの出力には、第2角速度センサーが設けられたアーム部材の動きだけでなく、そのアーム部材よりも基台側の関節の動きが現れる。従って、第2角速度センサーの出力に基づいて基台側の関節をフィードバック制御してやれば、アームの振動をより一層抑制することが可能となる。また、振動が大きい基台側の関節を制御することができるので、アームの振動をより効果的に抑制することが可能となる。   In the output of the second angular velocity sensor, not only the movement of the arm member provided with the second angular velocity sensor but also the movement of the joint on the base side with respect to the arm member appears. Therefore, if the joint on the base side is feedback-controlled based on the output of the second angular velocity sensor, the vibration of the arm can be further suppressed. In addition, since the joint on the base side where the vibration is large can be controlled, the vibration of the arm can be more effectively suppressed.

また、上述した本発明のロボットにおいては、第2角速度センサーが設けられたアーム部材の基台側の関節と回転軸の方向が一致する関節を、第2角速度センサーの出力に基づいてフィードバック制御することとしてもよい。尚、「回転軸の方向が一致する」とは、完全な一致に限らず、実質上一致していればよい。従って、回転軸の方向が±5°の範囲で異なっている場合は、本明細書でいうところの「回転軸の方向が一致する」場合に該当する。   In the robot of the present invention described above, feedback control is performed based on the output of the second angular velocity sensor for the joint on the base side of the arm member on which the second angular velocity sensor is provided and the direction of the rotation axis coincides. It is good as well. Note that “the directions of the rotation axes match” is not limited to a perfect match, but may be a match. Therefore, the case where the directions of the rotation axes are different within a range of ± 5 ° corresponds to the case where “the directions of the rotation axes coincide” in this specification.

第2角速度センサーの出力には、当然ながら、その第2角速度センサーが設けられたアーム部材の基台側の関節の動きが反映される。しかし、その関節に加えて、回転軸の方向が一致する関節がより基台側にも存在する場合には、その基台側の関節(第2角速度センサーが設けられたアーム部材の基台側の関節と回転軸の方向が一致する関節)の動きも、第2角速度センサーの出力に反映される。しかも、その基台側の関節の動きが増幅されて反映される。従って、第2角速度センサーが設けられたアーム部材の基台側の関節と回転軸の方向が一致する関節を、第2角速度センサーの出力に基づいてフィードバック制御してやれば、第2角速度センサーが設けられたアーム部材の関節以外の関節も精度良く制御することができるので、アームの振動を抑制することが可能となる。また、振動が大きい基台側の関節を制御することができるので、アームの振動をより効果的に抑制することが可能となる。   Naturally, the output of the second angular velocity sensor reflects the movement of the joint on the base side of the arm member provided with the second angular velocity sensor. However, in addition to the joint, if there is a joint with the same rotational axis direction on the base side, the base side joint (the base side of the arm member provided with the second angular velocity sensor) The motion of the joint and the direction of the rotation axis are also reflected in the output of the second angular velocity sensor. Moreover, the movement of the joint on the base side is amplified and reflected. Therefore, the second angular velocity sensor is provided if the joint on the base side of the arm member provided with the second angular velocity sensor and the joint having the same rotational axis direction are feedback-controlled based on the output of the second angular velocity sensor. Since the joints other than the joints of the arm members can be controlled with high accuracy, the arm vibration can be suppressed. In addition, since the joint on the base side where the vibration is large can be controlled, the vibration of the arm can be more effectively suppressed.

また、本発明のロボットは、次のような態様で把握することもできる。すなわち、
第1関節および前記第1関節とは回転方向が異なる方向である第2関節を含む複数の関節と、
前記複数の関節によって連結された複数のアーム部材と、
前記複数のアーム部材の中の1の前記アーム部材に設けられた第1角速度センサーと、
前記第1角速度センサーが設けられた前記アーム部材とは異なる前記アーム部材に設けられた第2角速度センサーと、
を備えることを特徴とするロボットとして把握することもできる。
The robot of the present invention can be grasped in the following manner. That is,
A plurality of joints including a first joint and a second joint having a rotation direction different from the first joint;
A plurality of arm members connected by the plurality of joints;
A first angular velocity sensor provided on one of the plurality of arm members;
A second angular velocity sensor provided on the arm member different from the arm member provided with the first angular velocity sensor;
It can also be grasped as a robot characterized by having

このような本発明のロボットにおいては、第1角速度センサーおよび第2角速度センサーの出力に基づいて複数の関節を制御することができるので、ロボットのアームの振動を速やかに抑制することが可能となる。また、こうすれば、アームの振動を速やかに抑制することができるので、たとえアームの剛性(アーム部材や関節の剛性)が低い場合でも、アームの振動を抑制することが可能となる。   In such a robot of the present invention, a plurality of joints can be controlled based on the outputs of the first angular velocity sensor and the second angular velocity sensor, so that vibration of the robot arm can be quickly suppressed. . In addition, since the vibration of the arm can be suppressed promptly in this way, it is possible to suppress the vibration of the arm even when the rigidity of the arm (the rigidity of the arm member or joint) is low.

また、上述した本発明のロボットにおいては、第1角速度センサーの一軸の出力および第2角速度センサーの一軸の出力に基づいて、複数の関節を制御する制御部を備えることとしてもよい。   The robot of the present invention described above may include a control unit that controls a plurality of joints based on the output of one axis of the first angular velocity sensor and the output of one axis of the second angular velocity sensor.

こうすれば、複数の角速度センサーを用いた場合でも、単純な制御でロボットのアームの振動を抑制することが可能となる。また、一軸の出力を用いることで演算量が抑制されるので、高速な制御を行うことができ、アームの振動を抑制することが可能となる。   In this way, even when a plurality of angular velocity sensors are used, vibration of the robot arm can be suppressed with simple control. In addition, since the amount of calculation is suppressed by using the output of one axis, it is possible to perform high-speed control and suppress arm vibration.

また、上述した本発明のロボットにおいては、第1角速度センサーの一軸の出力および第2角速度センサーの三軸の出力に基づいて、複数の関節を制御することとしてもよい。   In the robot of the present invention described above, a plurality of joints may be controlled based on the output of one axis of the first angular velocity sensor and the output of three axes of the second angular velocity sensor.

ある関節の回転軸の向きが他の関節の動きによって変化する場合でも、関節の回転軸の向きが変化するアーム部材には三軸の出力を使用する第2角速度センサーを取り付けておけば、複数の関節を制御してアームの振動を抑制することが可能となる。また、第1角速度センサーについては一軸の出力を使用することで演算量を抑制し、第2角速度センサーについては三軸の出力を使用することで制御の精度を確保することができる。その結果、アームの振動をより一層抑制することが可能となる。   Even if the direction of the rotation axis of a joint changes due to the movement of another joint, if the second angular velocity sensor that uses a triaxial output is attached to the arm member that changes the direction of the rotation axis of the joint, multiple It is possible to suppress the vibration of the arm by controlling the joint. In addition, the calculation amount can be suppressed by using a uniaxial output for the first angular velocity sensor, and the control accuracy can be ensured by using a triaxial output for the second angular velocity sensor. As a result, it is possible to further suppress the vibration of the arm.

また、上述した本発明のロボットにおいては、第1角速度センサーおよび第2角速度センサーの出力に基づいて、次のようにして複数の関節をフィードバック制御してもよい。先ず、第1角速度センサーの出力に基づいて、第1角速度センサーが設けられたアーム部材よりも基台側の関節をフィードバック制御する。且つ、第2角速度センサーの出力に基づいて、第2角速度センサーが設けられたアーム部材よりも基台側の関節をフィードバック制御する。   In the robot of the present invention described above, a plurality of joints may be feedback-controlled as follows based on the outputs of the first angular velocity sensor and the second angular velocity sensor. First, based on the output of the first angular velocity sensor, feedback control is performed on the joint on the base side with respect to the arm member provided with the first angular velocity sensor. In addition, based on the output of the second angular velocity sensor, feedback control is performed on the joint on the base side with respect to the arm member provided with the second angular velocity sensor.

関節の動きは、その関節よりも、基台から見て遠くの位置に角速度センサーを設けることで、より感度良く検出することができる。従って、第1角速度センサーの出力および第2角速度センサーの出力に基づいて、上述した方法で関節をフィードバック制御してやれば、精度良く制御することが可能となり、アームの振動を抑制することが可能となる。   The movement of the joint can be detected with higher sensitivity by providing an angular velocity sensor at a position farther from the base than the joint. Therefore, if the joint is feedback-controlled by the above-described method based on the output of the first angular velocity sensor and the output of the second angular velocity sensor, the joint can be controlled with high accuracy and the vibration of the arm can be suppressed. .

また、上述した本発明のロボットにおいては、第1角速度センサーの出力に基づいてフィードバック制御される関節と、第2角速度センサーの出力に基づいてフィードバック制御される関節とは、回転軸が直交している関節としても良い。   In the robot of the present invention described above, the rotation axis of the joint that is feedback-controlled based on the output of the first angular velocity sensor and the joint that is feedback-controlled based on the output of the second angular velocity sensor are orthogonal to each other. It is good as a joint.

回転軸が直交する関節は、それぞれ独立に制御することができるので、簡単に且つ精度良く制御することができる。その結果、アームに存在する複数の関節の動きを、簡単に且つ精度良く制御してアームの振動を抑制することが可能となる。   Since the joints whose rotation axes are orthogonal to each other can be controlled independently, they can be controlled easily and accurately. As a result, it is possible to control the movements of a plurality of joints existing in the arm easily and accurately to suppress arm vibration.

また、上述した本発明のロボットにおいては、両側の関節の回転軸が互いに異なるアーム部材の中で基台に最も近いアーム部材に、第1角速度センサーを設けることとしてもよい。   In the robot of the present invention described above, the first angular velocity sensor may be provided on the arm member closest to the base among the arm members having different rotation axes of the joints on both sides.

こうすれば、複数の関節の動きを、簡単に且つ精度良く制御することができるので、アームの振動を抑制することが可能となる。   By doing so, the movements of the plurality of joints can be controlled easily and accurately, so that the vibration of the arm can be suppressed.

また、上述した本発明のロボットにおいては、第1角速度センサーとして振動型ジャイロセンサーを用いても良い。   In the robot of the present invention described above, a vibration gyro sensor may be used as the first angular velocity sensor.

振動型ジャイロセンサーは、他の方式のジャイロセンサーに比べて小型化できるので、ロボットを小型化することが可能となる。   Since the vibration type gyro sensor can be downsized as compared with other types of gyro sensors, the robot can be downsized.

また、第1角速度センサーとして振動型ジャイロセンサーを用いる本発明のロボットにおいては、圧電材料を含んだ振動型ジャイロセンサーを、第1角速度センサーとして用いても良い。   Further, in the robot of the present invention using the vibration gyro sensor as the first angular velocity sensor, a vibration gyro sensor including a piezoelectric material may be used as the first angular velocity sensor.

振動型ジャイロセンサーの中でも、圧電材料を含む振動型ジャイロセンサー(いわゆる圧電方式の振動型ジャイロセンサー)は、静電方式の振動型ジャイロセンサーよりも小型化することができる。このため、第1角速度センサーとして、圧電材料を含む振動型ジャイロセンサーを用いることで、ロボットをより一層小型化することが可能となる。   Among vibration gyro sensors, a vibration gyro sensor including a piezoelectric material (a so-called piezoelectric vibration gyro sensor) can be made smaller than an electrostatic vibration gyro sensor. For this reason, it is possible to further reduce the size of the robot by using a vibration type gyro sensor including a piezoelectric material as the first angular velocity sensor.

また、本発明のロボットは、次のような態様で把握することもできる。すなわち、
第1関節および前記第1関節とは回転方向が異なる方向である第2関節を含む複数の関節と、
前記複数の関節によって連結された複数のアーム部材と、
前記複数のアーム部材の中の1の前記アーム部材に設けられた角速度センサーと、
前記角速度センサーが設けられた前記アーム部材の前記基台側の前記関節と回転軸の方向が一致しており、且つ、前記基台側に設けられた前記関節を、前記角速度センサーの出力に基づいて制御する制御部と、
を備えることを特徴とするロボットとして把握することができる。
The robot of the present invention can be grasped in the following manner. That is,
A plurality of joints including a first joint and a second joint having a rotation direction different from the first joint;
A plurality of arm members connected by the plurality of joints;
An angular velocity sensor provided on one of the plurality of arm members;
The direction of the rotation axis coincides with the joint on the base side of the arm member provided with the angular velocity sensor, and the joint provided on the base side is based on the output of the angular velocity sensor. A control unit for controlling
It can be grasped as a robot characterized by comprising.

このような本発明のロボットにおいては、角速度センサーが設けられたアーム部材の基台側の関節と回転軸の方向が一致しており、且つ、その関節よりも基台側に設けられた関節を角速度センサーの出力に基づいて制御することができるので、関節の数よりも少ない角速度センサーを用いてアームの振動を抑制することが可能となる。また、振動が大きな基台側の関節を制御することができるので、アームの振動をより一層抑制することが可能となる。   In such a robot of the present invention, the joint on the base side of the arm member provided with the angular velocity sensor is coincident with the direction of the rotation axis, and the joint provided on the base side with respect to the joint is provided. Since it can control based on the output of an angular velocity sensor, it becomes possible to suppress the vibration of an arm using an angular velocity sensor fewer than the number of joints. In addition, since the joint on the base side where the vibration is large can be controlled, it is possible to further suppress the vibration of the arm.

また、本発明のロボットは次のような態様で把握することもできる。すなわち、
第1関節と、前記第1関節とは回転方向が異なる方向である第2関節と、を含むアームと、
前記アームに設けられた慣性センサーと、
前記慣性センサーの出力を100Hz以上の周期でサンプリングすることによって、前記第1関節を制御する制御部と、
を備えることを特徴とするロボットとして把握することもできる。
The robot of the present invention can be grasped in the following manner. That is,
An arm including a first joint and a second joint having a rotation direction different from that of the first joint;
An inertial sensor provided on the arm;
A controller that controls the first joint by sampling the output of the inertial sensor at a cycle of 100 Hz or more;
It can also be grasped as a robot characterized by having

慣性センサーの出力をサンプリングする周期が遅すぎると、アームを制御することによって却って振動し易くなる場合がある。従って、慣性センサーの出力をサンプリングする周期を100Hz以上に設定しておけば、アームの振動を確実に抑制することが可能となる。   If the period of sampling the output of the inertial sensor is too slow, it may be easier to vibrate by controlling the arm. Therefore, if the period for sampling the output of the inertial sensor is set to 100 Hz or more, it is possible to reliably suppress arm vibration.

また、本発明のロボットは、次のような態様で把握することもできる。すなわち、
第1関節と、前記第1関節とは回転方向が異なる方向である第2関節と、を含むアームと、
前記アームに設けられた慣性センサーと、
前記慣性センサーよりも前記アームの先端側に設けられた力センサーと、
を備えることを特徴とするロボットとして把握することもできる。
The robot of the present invention can be grasped in the following manner. That is,
An arm including a first joint and a second joint having a rotation direction different from that of the first joint;
An inertial sensor provided on the arm;
A force sensor provided closer to the tip of the arm than the inertial sensor;
It can also be grasped as a robot characterized by having

このような本発明のロボットにおいては、慣性センサーの出力だけでなく、力センサーの出力も用いて複数の関節を制御することができるので、アームの振動を確実に抑制することが可能となる。   In such a robot of the present invention, a plurality of joints can be controlled using not only the output of the inertial sensor but also the output of the force sensor, so that the vibration of the arm can be reliably suppressed.

また、本発明のロボットは、次のような態様で把握することもできる。すなわち、
基台に設けられた第1関節と、前記第1関節とは回転方向が異なる方向である第2関節と、を含むアームと、
前記アームに設けられた慣性センサーと、を備え、
前記第1関節の角加速度を2200°/sで90°回動させた場合、前記アームの先端の振動が−0.05mmから+0.05mmになるまでの時間が1秒以下であることを特徴とするロボットとして把握することもできる。
The robot of the present invention can be grasped in the following manner. That is,
An arm including a first joint provided on a base and a second joint having a rotation direction different from that of the first joint;
An inertial sensor provided on the arm,
When the angular acceleration of the first joint is rotated 90 ° at 2200 ° / s 2 , the time until the vibration at the tip of the arm changes from −0.05 mm to +0.05 mm is 1 second or less. It can also be understood as a characteristic robot.

アームの先端の振動が、−0.05mmから+0.05mmになるまでの時間をこのような時間に設定しておけば、アームが振動することによる事実上の弊害を回避することが可能となる。   If the time until the vibration at the tip of the arm changes from −0.05 mm to +0.05 mm is set to such a time, it is possible to avoid a practical problem caused by the vibration of the arm. .

また、本発明のロボットは、次のような態様で把握することもできる。すなわち、
基台に設けられた第1関節と、前記第1関節とは回転方向が異なる方向である第2関節と、を含むアームと、
前記アームに設けられた慣性センサーと、を備え、
前記第1関節を最大角加速度で90°回動させた場合、前記アームの先端の振動が−0.05mmから+0.05mmになるまでの時間が1秒以下である
ことを特徴とするロボットとして把握することもできる。
The robot of the present invention can be grasped in the following manner. That is,
An arm including a first joint provided on a base and a second joint having a rotation direction different from that of the first joint;
An inertial sensor provided on the arm,
When the first joint is rotated by 90 ° with a maximum angular acceleration, the time until the vibration at the tip of the arm changes from −0.05 mm to +0.05 mm is 1 second or less. It can also be grasped.

あるいは、本発明のロボットは、次のような態様で把握することもできる。すなわち、
基台に設けられた第1関節と、前記第1関節とは回転方向が異なる方向である第2関節と、を含むアームと、
前記アームに設けられた慣性センサーと、を備え、
前記第2関節の角加速度を2200°/s2で90°回動させた場合、前記アームの先端の振動が−0.1mmから+0.1mmになるまでの時間が0.5秒以下である
ことを特徴とするロボットとして把握することもできる。
Alternatively, the robot of the present invention can be grasped in the following manner. That is,
An arm including a first joint provided on a base and a second joint having a rotation direction different from that of the first joint;
An inertial sensor provided on the arm,
When the angular acceleration of the second joint is rotated 90 ° at 2200 ° / s2, the time until the vibration at the tip of the arm changes from −0.1 mm to +0.1 mm is 0.5 seconds or less. It can also be grasped as a robot characterized by.

あるいは、本発明のロボットは、次のような態様で把握することもできる。すなわち、
基台に設けられた第1関節と、前記第1関節とは回転方向が異なる方向である第2関節と、を含むアームと、
前記アームに設けられた慣性センサーと、を備え、
前記第1関節を最大角加速度で90°回動させた場合、前記アームの先端の振動が−0.05mmから+0.05mmになるまでの時間が1秒以下である
ことを特徴とするロボットとして把握することもできる。
Alternatively, the robot of the present invention can be grasped in the following manner. That is,
An arm including a first joint provided on a base and a second joint having a rotation direction different from that of the first joint;
An inertial sensor provided on the arm,
When the first joint is rotated by 90 ° with a maximum angular acceleration, the time until the vibration at the tip of the arm changes from −0.05 mm to +0.05 mm is 1 second or less. It can also be grasped.

これらの態様で把握される本発明のロボットでは、アームが振動することによる事実上の弊害を回避することが可能となる。   In the robot of the present invention grasped in these modes, it is possible to avoid a detrimental effect due to the vibration of the arm.

また、上述した本発明は、ロボットを制御する制御装置の態様で把握することもできる。すなわち、本発明の制御装置は、
第1関節および前記第1関節とは回転方向が異なる方向である第2関節を含む複数の関節と、基台に対して前記第1関節を介して回転可能に設けられた第1アーム部材を含む複数のアーム部材と、前記第1アーム部材または前記第1関節に設けられた第1角速度センサーと、を備えるロボットの制御装置であって、
前記第2角速度センサーの出力に基づいて、前記第2角速度センサーが設けられた前記アーム部材よりも前記基台側の前記関節をフィードバック制御する制御部を備える
ことを特徴とする制御装置として把握することができる。
Further, the present invention described above can be grasped in the form of a control device that controls a robot. That is, the control device of the present invention
A plurality of joints including a second joint having a rotation direction different from that of the first joint and the first joint; and a first arm member provided rotatably with respect to a base via the first joint A control device for a robot comprising: a plurality of arm members including: a first angular velocity sensor provided in the first arm member or the first joint;
Based on the output of the second angular velocity sensor, a control unit that feedback-controls the joint on the base side relative to the arm member provided with the second angular velocity sensor is provided. be able to.

あるいは、
第1関節および前記第1関節とは回転方向が異なる方向である第2関節を含む複数の関節と、前記複数の関節によって連結された複数のアーム部材と、前記複数のアーム部材の中の1の前記アーム部材に設けられた第1角速度センサーと、前記第1角速度センサーが設けられた前記アーム部材とは異なる前記アーム部材に設けられた第2角速度センサーと、を備えるロボットの制御装置であって、
前記第1角速度センサーの一軸の出力、および前記第2角速度センサーの一軸または三軸の出力に基づいて、前記複数の関節を制御する制御部を備える
ことを特徴とする制御装置として把握することができる。
Or
A plurality of joints including a first joint and a second joint having a rotation direction different from the first joint, a plurality of arm members connected by the plurality of joints, and one of the plurality of arm members A first angular velocity sensor provided on the arm member, and a second angular velocity sensor provided on the arm member different from the arm member provided with the first angular velocity sensor. And
A control device comprising a control unit that controls the plurality of joints based on a uniaxial output of the first angular velocity sensor and a uniaxial or triaxial output of the second angular velocity sensor. it can.

あるいは、
第1関節および前記第1関節とは回転方向が異なる方向である第2関節を含む複数の関節と、前記複数の関節によって連結された複数のアーム部材と、前記複数のアーム部材の中の1の前記アーム部材に設けられた角速度センサーと、を備えるロボットの制御装置であって、
前記角速度センサーが設けられた前記アーム部材の前記基台側の前記関節と回転軸の方向が一致しており、且つ、前記基台側に設けられた前記関節を、前記角速度センサーの出力に基づいて制御する制御部を備える
ことを特徴とする制御装置として把握することができる。
Or
A plurality of joints including a first joint and a second joint having a rotation direction different from the first joint, a plurality of arm members connected by the plurality of joints, and one of the plurality of arm members An angular velocity sensor provided on the arm member, and a robot control device comprising:
The direction of the rotation axis coincides with the joint on the base side of the arm member provided with the angular velocity sensor, and the joint provided on the base side is based on the output of the angular velocity sensor. It can be grasped as a control device characterized by comprising a control unit for controlling the device.

あるいは、
第1関節と前記第1関節とは回転方向が異なる方向である第2関節とを含むアームと、前記アームに設けられた慣性センサーと、前記第1関節の角度を検出する角度センサーと、を備えるロボットの制御装置であって、
前記慣性センサーおよび前記角度センサーの出力を100Hz以上の周期でサンプリングすることによって、前記第1関節を制御する制御部を備える
ことを特徴とする制御装置として把握することができる。
Or
An arm including a first joint and a second joint having a rotation direction different from that of the first joint; an inertial sensor provided on the arm; and an angle sensor for detecting an angle of the first joint. A robot control device comprising:
By sampling the outputs of the inertial sensor and the angle sensor at a cycle of 100 Hz or more, a control unit that controls the first joint can be grasped.

あるいは、
第1関節と前記第1関節とは回転方向が異なる方向である第2関節とを含むアームと、前記アームに設けられた慣性センサーと、前記慣性センサーよりも前記アームの先端側に設けられた力センサーと、を備えるロボットの制御装置であって、
前記慣性センサーの出力と前記力センサーの出力と前記力センサーの出力とに基づいて、前記複数の関節を制御する制御部を備える
ことを特徴とする制御装置として把握することもできる。
Or
An arm including a first joint and a second joint having a rotation direction different from each other; an inertial sensor provided on the arm; and provided on a distal end side of the arm with respect to the inertial sensor. A robot control device comprising a force sensor,
A control unit that controls the plurality of joints based on the output of the inertial sensor, the output of the force sensor, and the output of the force sensor may be provided.

更には、上述した本発明は、ロボットシステムとしての態様で把握することもできる。すなわち、本発明のロボットシステムは、
ロボットと前記ロボットを制御する制御装置とを備えるロボットシステムであって、
前記ロボットは、
第1関節および前記第1関節とは回転方向が異なる方向である第2関節を含む複数の関節と、
基台に対して前記第1関節を介して回転可能に設けられた第1アーム部材を含む複数のアーム部材と、
前記第1アーム部材または前記第1関節に設けられた第1角速度センサーと、
を備えており、
前記制御装置は、前記第2角速度センサーの出力に基づいて、前記第2角速度センサーが設けられた前記アーム部材よりも前記基台側の前記関節をフィードバック制御する
ことを特徴とするロボットシステムとして把握することができる。
Furthermore, the present invention described above can be grasped in the form of a robot system. That is, the robot system of the present invention is
A robot system comprising a robot and a control device for controlling the robot,
The robot is
A plurality of joints including a first joint and a second joint having a rotation direction different from the first joint;
A plurality of arm members including a first arm member rotatably provided to the base via the first joint;
A first angular velocity sensor provided on the first arm member or the first joint;
With
Based on the output of the second angular velocity sensor, the control device feedback-controls the joint on the base side with respect to the arm member provided with the second angular velocity sensor. can do.

あるいは、
ロボットと前記ロボットを制御する制御装置とを備えるロボットシステムであって、
前記ロボットは、
第1関節および前記第1関節とは回転方向が異なる方向である第2関節を含む複数の関節と、前記複数の関節によって連結された複数のアーム部材と、
前記複数のアーム部材の中の1の前記アーム部材に設けられた第1角速度センサーと、
前記第1角速度センサーが設けられた前記アーム部材とは異なる前記アーム部材に設けられた第2角速度センサーと、
を備えており、
前記制御装置は、前記第1角速度センサーの一軸の出力、および前記第2角速度センサーの一軸または三軸の出力に基づいて、前記複数の関節を制御する
ことを特徴とするロボットシステムとして把握することができる。
Or
A robot system comprising a robot and a control device for controlling the robot,
The robot is
A plurality of joints including a first joint and a second joint having a rotation direction different from that of the first joint; and a plurality of arm members coupled by the plurality of joints;
A first angular velocity sensor provided on one of the plurality of arm members;
A second angular velocity sensor provided on the arm member different from the arm member provided with the first angular velocity sensor;
With
The controller is configured to control the plurality of joints based on a uniaxial output of the first angular velocity sensor and a uniaxial or triaxial output of the second angular velocity sensor. Can do.

あるいは、
ロボットと前記ロボットを制御する制御装置とを備えるロボットシステムであって、
前記ロボットは、
第1関節および前記第1関節とは回転方向が異なる方向である第2関節を含む複数の関節と、
前記複数の関節によって連結された複数のアーム部材と、
前記複数のアーム部材の中の1の前記アーム部材に設けられた角速度センサーと、
を備えており、
前記制御装置は、前記角速度センサーが設けられた前記アーム部材の前記基台側の前記関節と回転軸の方向が一致しており、且つ、前記基台側に設けられた前記関節を、前記角速度センサーの出力に基づいて制御する
ことを特徴とするロボットシステムとして把握することができる。
Or
A robot system comprising a robot and a control device for controlling the robot,
The robot is
A plurality of joints including a first joint and a second joint having a rotation direction different from the first joint;
A plurality of arm members connected by the plurality of joints;
An angular velocity sensor provided on one of the plurality of arm members;
With
The control device is configured such that a direction of a rotation axis coincides with the joint on the base side of the arm member provided with the angular velocity sensor, and the joint provided on the base side is changed to the angular velocity. It can be understood as a robot system characterized by control based on the output of the sensor.

あるいは、
ロボットと前記ロボットを制御する制御装置とを備えるロボットシステムであって、
前記ロボットは、
第1関節と、前記第1関節とは回転方向が異なる方向である第2関節と、を含むアームと、
前記アームに設けられた慣性センサーと、
前記第1関節の角度を検出する角度センサーと、
を備えており、
前記制御装置は、前記慣性センサーおよび前記角度センサーの出力を100Hz以上の周期でサンプリングすることによって、前記第1関節を制御する
ことを特徴とするロボットシステムとして把握することができる。
Or
A robot system comprising a robot and a control device for controlling the robot,
The robot is
An arm including a first joint and a second joint having a rotation direction different from that of the first joint;
An inertial sensor provided on the arm;
An angle sensor for detecting an angle of the first joint;
With
The control device can be grasped as a robot system that controls the first joint by sampling outputs of the inertial sensor and the angle sensor at a cycle of 100 Hz or more.

あるいは、
ロボットと前記ロボットを制御する制御装置とを備えるロボットシステムであって、
前記ロボットは、
第1関節と、前記第1関節とは回転方向が異なる方向である第2関節と、を含むアームと、
前記アームに設けられた慣性センサーと、
前記慣性センサーよりも前記アームの先端側に設けられた力センサーと、
を備えており、
前記制御装置は、前記慣性センサーの出力と前記力センサーの出力と前記力センサーの出力とに基づいて、前記複数の関節を制御する
ことを特徴とするロボットシステムとして把握することもできる。
Or
A robot system comprising a robot and a control device for controlling the robot,
The robot is
An arm including a first joint and a second joint having a rotation direction different from that of the first joint;
An inertial sensor provided on the arm;
A force sensor provided closer to the tip of the arm than the inertial sensor;
With
The control device may be understood as a robot system that controls the plurality of joints based on an output of the inertial sensor, an output of the force sensor, and an output of the force sensor.

上述した本発明の制御装置、ロボットシステムによっても、アームの振動を抑制して、ロボットの作業効率を向上させることが可能となる。   The above-described control device and robot system of the present invention can also suppress the vibration of the arm and improve the working efficiency of the robot.

本実施例のロボット1の全体構造を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the whole structure of the robot 1 of a present Example. 制御部50の内部構成を示したブロック図である。3 is a block diagram illustrating an internal configuration of a control unit 50. FIG. 本実施例の制御部50の動作を示したブロック図である。It is the block diagram which showed operation | movement of the control part 50 of a present Example. 第1モーター制御部51の動作を示したブロック図である。FIG. 5 is a block diagram showing an operation of a first motor control unit 51. 第2モーター制御部52および第3モーター制御部53の動作を示したブロック図である。FIG. 5 is a block diagram showing operations of a second motor control unit 52 and a third motor control unit 53. 第2モーター制御部52のゲイン係数Kaを設定する際の回転角度θ3を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed rotation angle (theta) 3 at the time of setting the gain coefficient Ka of the 2nd motor control part 52. FIG. 第2モーター制御部52のゲイン係数Kaを設定する処理のフローチャートである。5 is a flowchart of processing for setting a gain coefficient Ka of the second motor control unit 52. 本実施例のロボット1を用いた制振効果の確認条件についての説明図である。It is explanatory drawing about the confirmation conditions of the vibration suppression effect using the robot 1 of a present Example. 本実施例のロボット1を用いた制振効果の実測結果を例示した説明図である。It is explanatory drawing which illustrated the actual measurement result of the vibration suppression effect using the robot 1 of a present Example. 本実施例のロボット1を用いた制振効果の確認結果を例示した説明図である。It is explanatory drawing which illustrated the confirmation result of the vibration suppression effect using the robot 1 of a present Example. 本実施例のロボット1を用いた制振効果の確認条件についての説明図である。It is explanatory drawing about the confirmation conditions of the vibration suppression effect using the robot 1 of a present Example. 本実施例のロボット1を用いた制振効果の確認結果を例示した説明図である。It is explanatory drawing which illustrated the confirmation result of the vibration suppression effect using the robot 1 of a present Example. 第1変形例のロボット2の構成を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the structure of the robot 2 of a 1st modification. 第2変形例のロボット3の構成を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the structure of the robot 3 of a 2nd modification. 第2変形例の他の態様のロボット3において、第2モーター制御部52および第3モーター制御部53の動作を示したブロック図である。FIG. 11 is a block diagram showing operations of a second motor control unit 52 and a third motor control unit 53 in the robot 3 of another aspect of the second modified example.

図1は、本実施例のロボット1の全体構造を示す説明図である。図1(a)には、本実施例のロボット1の大まかな外形形状が示されている。図示されるように、本実施例のロボット1は、地面に設置される基台10と、基台10に対して回転可能に取り付けられたアーム20と、基台10内に搭載されてロボット1の全体の動作を制御する制御部50とを備えている。   FIG. 1 is an explanatory diagram showing the overall structure of the robot 1 of this embodiment. FIG. 1A shows a rough outer shape of the robot 1 of the present embodiment. As shown in the figure, the robot 1 of this embodiment includes a base 10 installed on the ground, an arm 20 rotatably attached to the base 10, and a robot 1 mounted on the base 10. The control part 50 which controls the whole operation | movement of this is provided.

アーム20は、6つのアーム部材21〜26と、5つの関節42〜46とを備えている。この中のアーム部材21は、関節41によって回転可能に基台10に取り付けられている。また、アーム部材22は、関節42によって屈曲可能にアーム部材21に取り付けられており、アーム部材23は、関節43によって屈曲可能にアーム部材22に取り付けられている。更に、アーム部材24は、関節44によって回転可能にアーム部材23に取り付けられており、アーム部材25は、関節45によって屈曲可能にアーム部材24に取り付けられ、アーム部材26は、関節46によって回転可能にアーム部材25に取り付けられている。尚、アーム部材26の先端には、力センサー27を介して、ロボットハンド(いわゆるハンド部)や、溶接治具などの図示しない各種の治具(いわゆるエンドエフェクター)が装着される。力センサー27は、ロボットハンドやエンドエフェクターの重量や、把持したワークの重量などを検出することができる。尚、本実施例のロボット1は、ある関節を動かすことによって、それより先の関節の回転軸の向きが変化するロボット(いわゆる垂直多関節型ロボット)である。   The arm 20 includes six arm members 21 to 26 and five joints 42 to 46. The arm member 21 in this is rotatably attached to the base 10 by a joint 41. The arm member 22 is attached to the arm member 21 so as to be bent by a joint 42, and the arm member 23 is attached to the arm member 22 so as to be bent by a joint 43. Further, the arm member 24 is rotatably attached to the arm member 23 by a joint 44, the arm member 25 is attached to the arm member 24 to be bendable by a joint 45, and the arm member 26 is rotatable by a joint 46. It is attached to the arm member 25. Note that a robot hand (so-called hand portion) and various jigs (so-called end effectors) (not shown) such as a welding jig are attached to the tip of the arm member 26 via a force sensor 27. The force sensor 27 can detect the weight of the robot hand or the end effector, the weight of the gripped work, and the like. The robot 1 of the present embodiment is a robot (so-called vertical articulated robot) in which the direction of the rotation axis of a joint ahead of it changes when a certain joint is moved.

また、関節41の部分には、関節41を駆動するための第1モーター41mが搭載されている。同様に、関節42の部分には関節42を駆動するための第2モーター42mが搭載され、関節43の部分には関節43を駆動するための第3モーター43mが、関節44の部分には第4モーター44mが、関節45の部分には第5モーター45mが、関節46の部分には第6モーター46mが搭載されている。   Further, a first motor 41 m for driving the joint 41 is mounted on the joint 41. Similarly, a second motor 42m for driving the joint 42 is mounted on the joint 42, a third motor 43m for driving the joint 43 is mounted on the joint 43, and a second motor 42m is mounted on the joint 44. A fourth motor 44m, a fifth motor 45m is mounted on the joint 45, and a sixth motor 46m is mounted on the joint 46.

これら6つのアーム部材21〜26のうちで最も基台10側のアーム部材21には、ジャイロセンサー30が取り付けられている。また、アーム部材23には、ジャイロセンサー31が取り付けられている。ここで、ジャイロセンサー30,31は、予め定められた直交する3軸(X軸、Y軸、Z軸)を回転軸とする角速度(あるいは慣性力)を出力可能なセンサーである。ジャイロセンサー30は、関節41の回転軸がジャイロセンサー30のZ軸と一致する向きに取り付けられている。また、ジャイロセンサー31は、関節43の回転軸がジャイロセンサー31の何れかの軸と一致する向きに取り付けられている。尚、本実施例では、慣性力として角速度を検出するものとして説明するが、ジャイロセンサー30,31の代わりに加速度センサーを用いても良い。尚、本実施例では、ジャイロセンサー30が本発明における「第1角速度センサー」に対応し、ジャイロセンサー31が本発明における「第2角速度センサー」に対応する。また、ジャイロセンサー30,31は、本発明おける「慣性センサー」にも対応する。更に、アーム部材21が本発明における「第1アーム部材」に対応する。   The gyro sensor 30 is attached to the arm member 21 closest to the base 10 among the six arm members 21 to 26. A gyro sensor 31 is attached to the arm member 23. Here, the gyro sensors 30 and 31 are sensors that can output angular velocities (or inertial forces) with predetermined three orthogonal axes (X axis, Y axis, and Z axis) as rotation axes. The gyro sensor 30 is attached so that the rotation axis of the joint 41 coincides with the Z axis of the gyro sensor 30. The gyro sensor 31 is attached in a direction in which the rotation axis of the joint 43 coincides with any axis of the gyro sensor 31. In this embodiment, the angular velocity is detected as the inertial force. However, instead of the gyro sensors 30 and 31, an acceleration sensor may be used. In this embodiment, the gyro sensor 30 corresponds to the “first angular velocity sensor” in the present invention, and the gyro sensor 31 corresponds to the “second angular velocity sensor” in the present invention. The gyro sensors 30 and 31 also correspond to the “inertia sensor” in the present invention. Furthermore, the arm member 21 corresponds to the “first arm member” in the present invention.

また、ジャイロセンサーとしては、光学式ジャイロセンサー、振動型ジャイロセンサーなどが知られているが、ジャイロセンサー30,31は、小型化が可能という理由から、圧電材料の薄膜を用いて形成した振動型ジャイロセンサーが採用されている。すなわち、光学式ジャイロセンサーは、サニャック効果を利用する原理上に理由から小型化が困難であるが、振動型ジャイロセンサーは、コリオリ力を利用して角速度を検出するので小型化が可能である。また、振動型ジャイロセンサーにも、圧電方式や静電方式などが知られているが、水晶、あるいは水晶以外の圧電材料の薄膜を用いて角速度を検出する圧電方式の振動型ジャイロセンサーは、小型で安価に作製することが可能である。尚、角速度を検出するジャイロセンサー30,31は、加速度を検出する加速度センサーに比べて以下の点で優れている。先ず、加速度センサーは、重力の影響を考慮する必要があるため、このことが誤差要因となる。これに対して、角速度を検出するジャイロセンサー30,31は、角速度を検出しているので重力の影響を考慮する必要がない。また、加速度センサーは、加速度の検出感度を高めようとするとサイズが大きくなる。これに対して、角速度を検出するジャイロセンサー30,31は角速度を検出するので、小型であっても検出感度を高めることが可能である。このため、ジャイロセンサー30,31の設置の自由度を高くすることができる。   As the gyro sensor, an optical gyro sensor, a vibration type gyro sensor, and the like are known. However, the gyro sensors 30 and 31 are vibration types formed using a thin film of a piezoelectric material because they can be miniaturized. A gyro sensor is used. That is, the optical gyro sensor is difficult to reduce in size for the reason of utilizing the Sagnac effect, but the vibration gyro sensor can be reduced in size because the angular velocity is detected using the Coriolis force. Piezoelectric and electrostatic methods are also known for vibration-type gyrosensors, but piezoelectric-type vibration-type gyrosensors that detect angular velocity using a thin film of quartz or a piezoelectric material other than quartz are small. And can be manufactured at low cost. The gyro sensors 30 and 31 that detect angular velocity are superior to the acceleration sensor that detects acceleration in the following points. First, since the acceleration sensor needs to consider the influence of gravity, this is an error factor. On the other hand, since the gyro sensors 30 and 31 for detecting the angular velocity detect the angular velocity, it is not necessary to consider the influence of gravity. In addition, the size of the acceleration sensor increases when the acceleration detection sensitivity is increased. On the other hand, since the gyro sensors 30 and 31 for detecting the angular velocity detect the angular velocity, it is possible to increase the detection sensitivity even if it is small. For this reason, the freedom degree of installation of the gyro sensors 30 and 31 can be made high.

図1(b)には、本実施例のロボット1が備えるアーム部材21〜26や、関節41〜46、ジャイロセンサー30,31の位置関係が模式的に示されている。以下では、関節41の角度を角度θ1で表し、関節42の角度を角度θ2、関節43の角度を角度θ3、関節44の角度を角度θ4、関節45の角度を角度θ5、関節46の角度を角度θ6で表すものとする。   FIG. 1B schematically shows the positional relationship between the arm members 21 to 26, the joints 41 to 46, and the gyro sensors 30 and 31 included in the robot 1 of the present embodiment. In the following, the angle of the joint 41 is represented by the angle θ1, the angle of the joint 42 is the angle θ2, the angle of the joint 43 is the angle θ3, the angle of the joint 44 is the angle θ4, the angle of the joint 45 is the angle θ5, and the angle of the joint 46 is The angle is represented by θ6.

図2は、制御部50の内部構成を示したブロック図である。図示されるように制御部50には、第1モーター41mを制御するための第1モーター制御部51や、第2モーター42mを制御するための第2モーター制御部52、第3モーター43mを制御するための第3モーター制御部53、第4モーター44mを制御するための第4モーター制御部54、第5モーター45mを制御するための第5モーター制御部55、第6モーター46mを制御するための第6モーター制御部56、ロボット1全体の動作を制御するための全体制御部50a、全体制御部50aが実行するプログラムなどを記憶したメモリー50mなどが搭載されている。   FIG. 2 is a block diagram showing an internal configuration of the control unit 50. As shown in the figure, the control unit 50 controls the first motor control unit 51 for controlling the first motor 41m, the second motor control unit 52 for controlling the second motor 42m, and the third motor 43m. A third motor control unit 53 for controlling, a fourth motor control unit 54 for controlling the fourth motor 44m, a fifth motor control unit 55 for controlling the fifth motor 45m, and a sixth motor 46m. The sixth motor control unit 56, an overall control unit 50a for controlling the entire operation of the robot 1, a memory 50m storing a program executed by the overall control unit 50a, and the like are mounted.

第1モーター41mには、第1モーター41mの回転角度θ1を検出する角度センサー41sが搭載されている。同様に、第2モーター42mには、第2モーター42mの回転角度θ2を検出する角度センサー42sが搭載されており、第3モーター43mには、第3モーター43mの回転角度θ3を検出する角度センサー43sが搭載され、第4モーター44mには、第4モーター44mの回転角度θ4を検出する角度センサー44sが、第5モーター45mには、第5モーター45mの回転角度θ5を検出する角度センサー45sが、第6モーター46mには、第6モーター46mの回転角度θ6を検出する角度センサー46sが搭載されている。そして、それぞれのモーター制御部は、制御対象とするモーターに搭載された角度センサーからの出力に基づいて、それぞれのモーターの動作を制御する。すなわち、例えば第6モーター制御部56は、角度センサー46sで検出した回転角度θ6に基づいて、第6モーター46mの動作を制御する。第3〜第5モーター制御部53〜55についても同様に、角度センサー43s〜45sで検出した回転角度θ3〜θ5に基づいて、第3〜第5モーター43m〜45mの動作を制御する。但し、第2モーター制御部52については、角度センサー42sで検出した回転角度θ2だけでなく、ジャイロセンサー31の出力や、第3モーター制御部53からの情報も用いて、第2モーター42mの動作を制御する。第2モーター制御部52が行う制御の詳細については後述する。   An angle sensor 41s that detects the rotation angle θ1 of the first motor 41m is mounted on the first motor 41m. Similarly, an angle sensor 42s for detecting the rotation angle θ2 of the second motor 42m is mounted on the second motor 42m, and an angle sensor for detecting the rotation angle θ3 of the third motor 43m is mounted on the third motor 43m. 43s, the fourth motor 44m has an angle sensor 44s for detecting the rotation angle θ4 of the fourth motor 44m, and the fifth motor 45m has an angle sensor 45s for detecting the rotation angle θ5 of the fifth motor 45m. The sixth motor 46m is equipped with an angle sensor 46s for detecting the rotation angle θ6 of the sixth motor 46m. And each motor control part controls operation | movement of each motor based on the output from the angle sensor mounted in the motor made into a control object. That is, for example, the sixth motor control unit 56 controls the operation of the sixth motor 46m based on the rotation angle θ6 detected by the angle sensor 46s. Similarly, the third to fifth motor control units 53 to 55 control the operations of the third to fifth motors 43m to 45m based on the rotation angles θ3 to θ5 detected by the angle sensors 43s to 45s. However, for the second motor control unit 52, not only the rotation angle θ2 detected by the angle sensor 42s but also the output of the gyro sensor 31 and information from the third motor control unit 53 are used to operate the second motor 42m. To control. Details of the control performed by the second motor control unit 52 will be described later.

また、第1モーター制御部51については、角度センサー41sで検出した回転角度θ1だけでなく、ジャイロセンサー30の出力も用いて、第1モーター41mの動作を制御する。第1モーター制御部51が行う制御の詳細についても後述する。また、図2に示されるように、力センサー27の出力も制御部50に供給される。そして、制御部50は、角度センサー41s〜46sや、ジャイロセンサー30,31や、力センサー27の出力を、100Hz以上の周期でサンプリングする。   The first motor control unit 51 controls the operation of the first motor 41m using not only the rotation angle θ1 detected by the angle sensor 41s but also the output of the gyro sensor 30. Details of the control performed by the first motor control unit 51 will also be described later. Further, as shown in FIG. 2, the output of the force sensor 27 is also supplied to the control unit 50. And the control part 50 samples the output of the angle sensors 41s-46s, the gyro sensors 30 and 31, and the force sensor 27 with a period of 100 Hz or more.

図3(a)は、第4モーター制御部54が第4モーター44mを制御する動作を示したブロック図である。また、図3(b)は、第5モーター制御部55が第5モーター45mを制御する動作を示したブロック図であり、図3(c)は、第6モーター制御部56が第6モーター46mを制御する動作を示したブロック図である。図示されるように、第4モーター制御部54、第5モーター制御部55、第6モーター制御部56は、制御対象が第4モーター44m、第5モーター45m、第6モーター46mと異なるだけで制御内容は全く同様である。そこで、図3(a)に示した第4モーター制御部54を例に用いて説明する。   FIG. 3A is a block diagram illustrating an operation in which the fourth motor control unit 54 controls the fourth motor 44m. FIG. 3B is a block diagram showing an operation in which the fifth motor control unit 55 controls the fifth motor 45m. FIG. 3C shows a sixth motor control unit 56 in which the sixth motor 46m is controlled. It is the block diagram which showed the operation | movement which controls. As shown in the figure, the fourth motor control unit 54, the fifth motor control unit 55, and the sixth motor control unit 56 are controlled only by the control object being different from the fourth motor 44m, the fifth motor 45m, and the sixth motor 46m. The contents are exactly the same. Therefore, the fourth motor control unit 54 shown in FIG. 3A will be described as an example.

第4モーター制御部54は、図2に示した全体制御部50aから目標位置Pcを受け取って、角度センサー44sの回転角度θ4が目標位置Pcとなるような制御を行う。従って、基本的には角度センサー44sで検出した回転角度θ4をフィードバック制御する大きなループと、その内側で角速度をフィードバック制御する小さなループが回るような制御構造となっている。すなわち、図3(a)に示されるように、全体制御部50aからの目標位置Pcは位置制御部54aに入力される。この時、角度センサー44sで検出した回転角度θ4は、回転角度算出部54dで位置フィードバック値Pfbに変換された後、目標位置Pcから減算されて位置制御部54aに入力される。   The fourth motor control unit 54 receives the target position Pc from the overall control unit 50a shown in FIG. 2, and performs control such that the rotation angle θ4 of the angle sensor 44s becomes the target position Pc. Therefore, basically, the control structure is such that a large loop that feedback-controls the rotation angle θ4 detected by the angle sensor 44s and a small loop that feedback-controls the angular velocity inside. That is, as shown in FIG. 3A, the target position Pc from the overall control unit 50a is input to the position control unit 54a. At this time, the rotation angle θ4 detected by the angle sensor 44s is converted into the position feedback value Pfb by the rotation angle calculation unit 54d, and then subtracted from the target position Pc and input to the position control unit 54a.

位置制御部54aでは、目標位置Pcと位置フィードバック値Pfbとの偏差に応じた目標角速度ωcを生成して、角速度制御部54bに入力する。また、この時、角度センサー44sで検出した回転角度θ4は、角速度算出部54cで角速度フィードバック値ωfbに変換された後、目標角速度ωcから減算されて角速度制御部54bに入力される。そして、角速度制御部54bでは、目標角速度ωcと角速度フィードバック値ωfbとの偏差に応じて、第4モーター44mを制御する。その結果が、角度センサー44sで検出する回転角度θ4に反映されて、回転角度算出部54dを介して位置フィードバック制御が行われ、角速度算出部54cを介して角速度フィードバック制御が行われる。   In the position controller 54a, a target angular velocity ωc corresponding to the deviation between the target position Pc and the position feedback value Pfb is generated and input to the angular velocity controller 54b. At this time, the rotation angle θ4 detected by the angle sensor 44s is converted into the angular velocity feedback value ωfb by the angular velocity calculation unit 54c, and then subtracted from the target angular velocity ωc and input to the angular velocity control unit 54b. Then, the angular velocity control unit 54b controls the fourth motor 44m in accordance with the deviation between the target angular velocity ωc and the angular velocity feedback value ωfb. The result is reflected in the rotation angle θ4 detected by the angle sensor 44s, position feedback control is performed via the rotation angle calculation unit 54d, and angular velocity feedback control is performed via the angular velocity calculation unit 54c.

図4は、第1モーター制御部51が第1モーター41mを制御する動作を示したブロック図である。第1モーター制御部51も、角度センサー41sで検出した回転角度θ1を用いて制御する。この点では、上述した第4モーター制御部54、第5モーター制御部55、第6モーター制御部56が行う制御と同様である。しかし、第1モーター制御部51は、ジャイロセンサー30の出力も用いて第1モーター41mの動作を制御する。このことと対応して、第1モーター制御部51が行う制御は、角度センサー41sで検出した回転角度θ1を用いて行う位置フィードバック制御および角速度フィードバック制御に、ジャイロセンサー30の出力を用いて行う角速度フィードバック制御を組み合わせたものとなっている。図4中では、回転角度θ1を用いて行う位置フィードバック制御および角速度フィードバック制御を実線の矢印で表し、ジャイロセンサー30の出力を用いて行う角速度フィードバック制御を破線の矢印で表している。以下、図4に従って説明する。   FIG. 4 is a block diagram illustrating an operation in which the first motor control unit 51 controls the first motor 41m. The first motor control unit 51 also performs control using the rotation angle θ1 detected by the angle sensor 41s. This point is the same as the control performed by the fourth motor control unit 54, the fifth motor control unit 55, and the sixth motor control unit 56 described above. However, the first motor control unit 51 also controls the operation of the first motor 41m using the output of the gyro sensor 30. Correspondingly, the control performed by the first motor control unit 51 is the angular velocity performed using the output of the gyro sensor 30 for the position feedback control and the angular velocity feedback control performed using the rotation angle θ1 detected by the angle sensor 41s. It is a combination of feedback control. In FIG. 4, position feedback control and angular velocity feedback control performed using the rotation angle θ <b> 1 are represented by solid arrows, and angular velocity feedback control performed using the output of the gyro sensor 30 is represented by dashed arrows. Hereinafter, a description will be given with reference to FIG.

第1モーター制御部51においても、全体制御部50aから目標位置Pcは位置制御部51aに入力される。この時、角度センサー41sで検出した回転角度θ1は、回転角度算出部51dで位置フィードバック値Pfbに変換された後、目標位置Pcから減算されて位置制御部51aに入力される。   Also in the first motor control unit 51, the target position Pc is input from the overall control unit 50a to the position control unit 51a. At this time, the rotation angle θ1 detected by the angle sensor 41s is converted into the position feedback value Pfb by the rotation angle calculation unit 51d, and then subtracted from the target position Pc and input to the position control unit 51a.

位置制御部51aでは、目標位置Pcと位置フィードバック値Pfbとの偏差に応じた目標角速度ωcを生成して、角速度制御部51bに入力する。また、この時、角度センサー41sからの出力と、ジャイロセンサー30からの出力とに基づいて生成された角速度フィードバック値ωfbが目標角速度ωcから減算されて、角速度制御部51bに入力される。角度センサー41sからの出力と、ジャイロセンサー30からの出力とに基づいて角速度フィードバック値ωfbを生成する方法については後述する。   The position control unit 51a generates a target angular velocity ωc corresponding to the deviation between the target position Pc and the position feedback value Pfb and inputs it to the angular velocity control unit 51b. At this time, the angular velocity feedback value ωfb generated based on the output from the angle sensor 41s and the output from the gyro sensor 30 is subtracted from the target angular velocity ωc and input to the angular velocity controller 51b. A method of generating the angular velocity feedback value ωfb based on the output from the angle sensor 41s and the output from the gyro sensor 30 will be described later.

そして、角速度制御部51bでは、目標角速度ωcと角速度フィードバック値ωfbとの偏差に応じて、第1モーター41mを制御する。その結果、角度センサー41sで検出される回転角度θ1が変化する。また、第1モーター41mによってアーム部材21が回転する結果、ジャイロセンサー30からは角速度ωA1が出力される。このうち、角度センサー41sで検出した回転角度θ1は、回転角度算出部51dで位置フィードバック値Pfbに変換される。こうして得られた位置フィードバック値Pfbを目標位置Pcにフィードバックすることによって、位置フィードバック制御が行われる。   Then, the angular velocity control unit 51b controls the first motor 41m according to the deviation between the target angular velocity ωc and the angular velocity feedback value ωfb. As a result, the rotation angle θ1 detected by the angle sensor 41s changes. Further, as a result of the arm member 21 being rotated by the first motor 41m, the gyro sensor 30 outputs an angular velocity ωA1. Among these, the rotation angle θ1 detected by the angle sensor 41s is converted into a position feedback value Pfb by the rotation angle calculation unit 51d. Position feedback control is performed by feeding back the position feedback value Pfb thus obtained to the target position Pc.

一方、角速度フィードバック値ωfbは次のようにして生成される。先ず、角度センサー41sで検出された回転角度θ1は角速度算出部51cに供給される。そして、角速度算出部51cは回転角度θ1から、第1モーター41mの角速度ωm1と、アーム部材21の角速度ωA1m とを生成する。ここでアーム部材21の角速度ωA1m とは、第1モーター41mの角速度ωm1を、第1モーター41mとアーム部材21との間の関節41の減速比で除算した値である。このアーム部材21の角速度ωA1m は、本来は、ジャイロセンサー30から得られた角速度ωA1と一致する筈である。従って、これらの偏差は、関節41の回転軸を中心とするアーム部材21の振動成分を表している。   On the other hand, the angular velocity feedback value ωfb is generated as follows. First, the rotation angle θ1 detected by the angle sensor 41s is supplied to the angular velocity calculation unit 51c. Then, the angular velocity calculation unit 51c generates the angular velocity ωm1 of the first motor 41m and the angular velocity ωA1m of the arm member 21 from the rotation angle θ1. Here, the angular velocity ωA1m of the arm member 21 is a value obtained by dividing the angular velocity ωm1 of the first motor 41m by the reduction ratio of the joint 41 between the first motor 41m and the arm member 21. The angular velocity ωA1m of the arm member 21 should be essentially the same as the angular velocity ωA1 obtained from the gyro sensor 30. Therefore, these deviations represent vibration components of the arm member 21 around the rotation axis of the joint 41.

そこで、ジャイロセンサー30から得られた角速度ωA1から、アーム部材21の角速度ωA1m を減算することによって、振動成分に相当する振動加速度ωA1s を生成する。その後、このアーム部材21の振動加速度ωA1s を、変換部51eで関節41の減速比を乗算することによって第1モーター41mの振動加速度ωm1s に変換する。そして、この振動加速度ωm1s に、補正値算出部51fでゲイン係数Kaを乗算することによって、補正値Ka・ωm1s を算出する。こうして求めた補正値Ka・ωm1s と、角速度算出部51cで求めた角速度ωm1とを加算することによって、角速度フィードバック値ωfbを算出する。第1モーター制御部51では、このようにして角度センサー41sおよびジャイロセンサー30の出力から求めた角速度フィードバック値ωfbを用いて、角速度フィードバック制御を行う。尚、ロボット1の動作時にアーム20の振動を抑制するためには、ゲイン係数Kaを適切に設定しておくことが重要となる。本実施例のロボット1では、ゲイン係数Kaの設定にも特徴があるが、この点については後ほど詳しく説明する。   Therefore, the vibration acceleration ωA1s corresponding to the vibration component is generated by subtracting the angular velocity ωA1m of the arm member 21 from the angular velocity ωA1 obtained from the gyro sensor 30. Thereafter, the vibration acceleration ωA1s of the arm member 21 is converted into the vibration acceleration ωm1s of the first motor 41m by multiplying the reduction ratio of the joint 41 by the conversion unit 51e. The correction value Ka · ωm1s is calculated by multiplying the vibration acceleration ωm1s by the gain coefficient Ka by the correction value calculation unit 51f. The angular velocity feedback value ωfb is calculated by adding the correction value Ka · ωm1s thus obtained and the angular velocity ωm1 obtained by the angular velocity calculator 51c. The first motor control unit 51 performs angular velocity feedback control using the angular velocity feedback value ωfb obtained from the outputs of the angle sensor 41 s and the gyro sensor 30 in this way. In order to suppress the vibration of the arm 20 during the operation of the robot 1, it is important to set the gain coefficient Ka appropriately. The robot 1 of this embodiment is also characterized by the setting of the gain coefficient Ka, which will be described in detail later.

図5は、第2モーター制御部52が第2モーター42mを制御する動作と、第3モーター制御部53が第3モーター43mを制御する動作とを示したブロック図である。第2モーター制御部52の制御と第3モーター制御部53の制御とをまとめて表しているのは、図2に示したように、第2モーター制御部52が第2モーター42mを制御する際に、第3モーター制御部53からの情報を利用するためである。これと同時に、第2モーター制御部52が第2モーター42mを制御する際に出力を用いるジャイロセンサー31は、第3モーター43mによって駆動されるアーム部材23に搭載されているためである。   FIG. 5 is a block diagram illustrating an operation in which the second motor control unit 52 controls the second motor 42m and an operation in which the third motor control unit 53 controls the third motor 43m. The control of the second motor control unit 52 and the control of the third motor control unit 53 are collectively shown when the second motor control unit 52 controls the second motor 42m as shown in FIG. In addition, the information from the third motor control unit 53 is used. At the same time, the gyro sensor 31 that uses the output when the second motor control unit 52 controls the second motor 42m is mounted on the arm member 23 driven by the third motor 43m.

もっとも、第3モーター制御部53だけに着目すれば、第3モーター制御部53が行う制御は、前述した第4モーター制御部54や、第5モーター制御部55、第6モーター制御部56が行う制御と同様である。そこで、先ず、第3モーター制御部53が行う制御について簡単に説明する。   However, if attention is paid only to the third motor control unit 53, the control performed by the third motor control unit 53 is performed by the fourth motor control unit 54, the fifth motor control unit 55, and the sixth motor control unit 56 described above. It is the same as the control. First, the control performed by the third motor control unit 53 will be briefly described.

第3モーター制御部53では、図2に示した全体制御部50aから受け取った目標位置Pcが位置制御部53aに入力される。この時、角度センサー43sで検出した回転角度θ3は、回転角度算出部53dで位置フィードバック値Pfbに変換された後、目標位置Pcから減算されて位置制御部53aに入力される。位置制御部53aでは、目標位置Pcと位置フィードバック値Pfbとの偏差に応じた目標角速度ωcを生成して、角速度制御部53bに入力する。また、この時、角度センサー43sで検出した回転角度θ3は、角速度算出部53cで角速度フィードバック値ωfbに変換された後、目標角速度ωcから減算されて角速度制御部53bに入力される。そして、角速度制御部53bでは、目標角速度ωcと角速度フィードバック値ωfbとの偏差に応じて、第3モーター43mを制御する。その結果が、角度センサー43sで検出する回転角度θ3に反映されて、回転角度算出部53dを介して位置フィードバック制御が行われ、角速度算出部53cを介して角速度フィードバック制御が行われる。   In the third motor control unit 53, the target position Pc received from the overall control unit 50a shown in FIG. 2 is input to the position control unit 53a. At this time, the rotation angle θ3 detected by the angle sensor 43s is converted into a position feedback value Pfb by the rotation angle calculation unit 53d, and then subtracted from the target position Pc and input to the position control unit 53a. In the position controller 53a, a target angular velocity ωc corresponding to the deviation between the target position Pc and the position feedback value Pfb is generated and input to the angular velocity controller 53b. At this time, the rotation angle θ3 detected by the angle sensor 43s is converted into the angular velocity feedback value ωfb by the angular velocity calculation unit 53c, and then subtracted from the target angular velocity ωc and input to the angular velocity control unit 53b. Then, the angular velocity control unit 53b controls the third motor 43m according to the deviation between the target angular velocity ωc and the angular velocity feedback value ωfb. The result is reflected in the rotation angle θ3 detected by the angle sensor 43s, position feedback control is performed via the rotation angle calculation unit 53d, and angular velocity feedback control is performed via the angular velocity calculation unit 53c.

また、第3モーター43mが駆動された結果、アーム部材23が回転するので、アーム部材23に搭載されたジャイロセンサー31からは角速度ωA3が出力される。第2モーター制御部52は、このジャイロセンサー31の出力を角速度フィードバック制御に利用する。ジャイロセンサー31の出力を角速度フィードバック制御に利用する基本的な方法は、第1モーター制御部51がジャイロセンサー30の出力を利用する方法と同様である。また、第2モーター制御部52は、第3モーター制御部53の角速度算出部53cで得られた角速度ωA3m も、角速度フィードバック制御に利用する。図5では、第2モーター制御部52が、ジャイロセンサー31の出力や、第3モーター制御部53の角速度算出部53cで得られた角速度ωA3m を用いて角速度フィードバック制御する部分を、破線の矢印で表している。   As a result of the third motor 43m being driven, the arm member 23 is rotated, so that the angular velocity ωA3 is output from the gyro sensor 31 mounted on the arm member 23. The second motor control unit 52 uses the output of the gyro sensor 31 for angular velocity feedback control. The basic method of using the output of the gyro sensor 31 for the angular velocity feedback control is the same as the method of using the output of the gyro sensor 30 by the first motor control unit 51. The second motor control unit 52 also uses the angular velocity ωA3m obtained by the angular velocity calculation unit 53c of the third motor control unit 53 for the angular velocity feedback control. In FIG. 5, a portion where the second motor control unit 52 performs the angular velocity feedback control using the output of the gyro sensor 31 and the angular velocity ωA3m obtained by the angular velocity calculation unit 53 c of the third motor control unit 53 is indicated by a dashed arrow. Represents.

第2モーター制御部52においても、全体制御部50aから目標位置Pcは位置制御部52aに入力される。この時、角度センサー42sで検出した回転角度θ2は、回転角度算出部52dで位置フィードバック値Pfbに変換された後、目標位置Pcから減算されて位置制御部52aに入力される。位置制御部52aでは、目標位置Pcと位置フィードバック値Pfbとの偏差に応じた目標角速度ωcを生成して、角速度制御部52bに入力する。また、この時、角度センサー42sからの出力や、ジャイロセンサー31からの出力や、第3モーター制御部53の角速度算出部53cで得られた角速度ωA3m を用いて生成された角速度フィードバック値ωfbが目標角速度ωcから減算されて、角速度制御部52bに入力される。角度センサー42sからの出力と、ジャイロセンサー31からの出力や、第3モーター制御部53の角速度算出部53cで得られた角速度ωA3m に基づいて角速度フィードバック値ωfbを生成する方法については後述する。   Also in the second motor control unit 52, the target position Pc is input from the overall control unit 50a to the position control unit 52a. At this time, the rotation angle θ2 detected by the angle sensor 42s is converted into the position feedback value Pfb by the rotation angle calculation unit 52d, and then subtracted from the target position Pc and input to the position control unit 52a. In the position controller 52a, a target angular velocity ωc corresponding to the deviation between the target position Pc and the position feedback value Pfb is generated and input to the angular velocity controller 52b. At this time, the output from the angle sensor 42s, the output from the gyro sensor 31, and the angular velocity feedback value ωfb generated by using the angular velocity ωA3m obtained by the angular velocity calculator 53c of the third motor control unit 53 are the target. Subtracted from the angular velocity ωc and input to the angular velocity controller 52b. A method of generating the angular velocity feedback value ωfb based on the output from the angle sensor 42s, the output from the gyro sensor 31, and the angular velocity ωA3m obtained by the angular velocity calculator 53c of the third motor controller 53 will be described later.

そして、角速度制御部52bでは、目標角速度ωcと角速度フィードバック値ωfbとの偏差に応じて、第2モーター42mを制御する。その結果、角度センサー42sで検出される回転角度θ2が回転角度算出部52dで位置フィードバック値Pfbに変換される。こうして得られた位置フィードバック値Pfbを目標位置Pcにフィードバックすることによって、位置フィードバック制御が行われる。   Then, the angular velocity control unit 52b controls the second motor 42m in accordance with the deviation between the target angular velocity ωc and the angular velocity feedback value ωfb. As a result, the rotation angle θ2 detected by the angle sensor 42s is converted into a position feedback value Pfb by the rotation angle calculation unit 52d. Position feedback control is performed by feeding back the position feedback value Pfb thus obtained to the target position Pc.

また、第2モーター42mが駆動されることによってアーム部材22が回転し、その結果、アーム部材23が回転してジャイロセンサー31からは角速度ωA3が出力される。この角速度ωA3は、第2モーター制御部52の角速度フィードバック値ωfbを介して、第2モーター42mの角速度フィードバック制御に用いられる。   Further, the arm member 22 is rotated by driving the second motor 42m. As a result, the arm member 23 is rotated and the gyro sensor 31 outputs the angular velocity ωA3. The angular velocity ωA3 is used for the angular velocity feedback control of the second motor 42m via the angular velocity feedback value ωfb of the second motor control unit 52.

この第2モーター制御部52の角速度フィードバック値ωfbは、次のようにして生成される。先ず、角度センサー42sで検出された回転角度θ2は角速度算出部52cに供給される。そして、角速度算出部52cは回転角度θ2から、第2モーター42mの角速度ωm2と、アーム部材22の角速度ωA2m とを生成する。アーム部材22の角速度ωA2m は、第2モーター42mの角速度ωm2を、第2モーター42mとアーム部材22との間の関節42の減速比で除算することによって算出できる。   The angular velocity feedback value ωfb of the second motor control unit 52 is generated as follows. First, the rotation angle θ2 detected by the angle sensor 42s is supplied to the angular velocity calculation unit 52c. Then, the angular velocity calculation unit 52c generates an angular velocity ωm2 of the second motor 42m and an angular velocity ωA2m of the arm member 22 from the rotation angle θ2. The angular velocity ωA2m of the arm member 22 can be calculated by dividing the angular velocity ωm2 of the second motor 42m by the reduction ratio of the joint 42 between the second motor 42m and the arm member 22.

仮に、第3モーター43mが固定されているとしたら、アーム部材22とアーム部材23とは一体と考えて良いので、アーム部材22の角速度ωA2m は、本来は、ジャイロセンサー31から得られた角速度ωA3と一致する筈である。従って、これらの偏差は、第3モーター43mが固定されているとした場合のアーム部材22の振動成分を表している。しかし実際には、第3モーター43mは固定されていないので、関節43も回転する。従って、ジャイロセンサー31から得られた角速度ωA3から、アーム部材22の角速度ωA2m と、アーム部材23の角速度ωA3m とを減算することによって、関節42での振動成分に相当する振動加速度ωA2s を算出することができる。   If the third motor 43m is fixed, it can be considered that the arm member 22 and the arm member 23 are integral with each other. Therefore, the angular velocity ωA2m of the arm member 22 is essentially the angular velocity ωA3 obtained from the gyro sensor 31. It should be consistent with Therefore, these deviations represent the vibration components of the arm member 22 when the third motor 43m is fixed. However, actually, since the third motor 43m is not fixed, the joint 43 also rotates. Accordingly, by subtracting the angular velocity ωA2m of the arm member 22 and the angular velocity ωA3m of the arm member 23 from the angular velocity ωA3 obtained from the gyro sensor 31, the vibration acceleration ωA2s corresponding to the vibration component at the joint 42 is calculated. Can do.

その後、こうして得られたアーム部材22の振動加速度ωA2s を、変換部52eで関節42の減速比を乗算することによって第2モーター42mの振動加速度ωm2s に変換する。そして、この振動加速度ωm2s に、補正値算出部52fでゲイン係数Kaを乗算することによって、補正値Ka・ωm2s を算出する。尚、このゲイン係数Kaは、第1モーター制御部51の補正値算出部51fで用いるゲイン係数Kaとは異なる値とすることもできる。こうして求めた補正値Ka・ωm2s と、角速度算出部52cで求めた角速度ωm2とを加算することによって、角速度フィードバック値ωfbを算出する。第2モーター制御部52では、このようにして角速度フィードバック制御を行う。尚、第2モーター制御部52においても、アーム20の振動を抑制するためにはゲイン係数Kaを適切に設定しておくことが重要となる。   Thereafter, the vibration acceleration ωA2s of the arm member 22 obtained in this way is converted into the vibration acceleration ωm2s of the second motor 42m by multiplying the reduction ratio of the joint 42 by the conversion unit 52e. The correction value Ka · ωm2s is calculated by multiplying the vibration acceleration ωm2s by the gain coefficient Ka by the correction value calculation unit 52f. The gain coefficient Ka may be a value different from the gain coefficient Ka used in the correction value calculation unit 51f of the first motor control unit 51. The angular velocity feedback value ωfb is calculated by adding the correction value Ka · ωm2s thus obtained and the angular velocity ωm2 obtained by the angular velocity calculator 52c. The second motor control unit 52 performs the angular velocity feedback control in this way. In the second motor control unit 52 as well, it is important to set the gain coefficient Ka appropriately in order to suppress the vibration of the arm 20.

第2モーター制御部52のゲイン係数Kaは、アーム部材22に対するアーム部材23の回転角度θ3に基づいて設定する。また、第1モーター制御部51のゲイン係数Kaは、アーム部材21に対するアーム部材22の回転角度θ2に基づいて設定する。尚、第1モーター制御部51のゲイン係数Kaについては、第2モーター制御部52のゲイン係数Kaとほぼ同様なので、先ず始めに、第2モーター制御部52のゲイン係数Kaについて説明する。   The gain coefficient Ka of the second motor control unit 52 is set based on the rotation angle θ3 of the arm member 23 with respect to the arm member 22. The gain coefficient Ka of the first motor control unit 51 is set based on the rotation angle θ2 of the arm member 22 with respect to the arm member 21. Since the gain coefficient Ka of the first motor control unit 51 is substantially the same as the gain coefficient Ka of the second motor control unit 52, the gain coefficient Ka of the second motor control unit 52 will be described first.

図6は、第2モーター制御部52のゲイン係数Kaを設定する際の回転角度θ3を示した説明図である。すなわち、アーム部材22の両側の関節42および関節43を結ぶ直線と、アーム部材23の両側の関節43および関節44を結ぶ直線とを考えて、これらの直線がなす角度を回転角度θ3として使用する。この回転角度θ3が180°に近付くほどアーム部材22とアーム部材23とが延びた状態となり、回転角度θ3が0°に近付くほどアーム部材22とアーム部材23とが折り畳まれた状態となる。本実施例では、回転角度θ3が180°に近付くほど、第2モーター制御部52のゲイン係数Kaを大きな値に設定し、回転角度θ3が0°に近付くほど、第2モーター制御部52のゲイン係数Kaを小さな値に設定する。これは次のような理由による。   FIG. 6 is an explanatory diagram showing the rotation angle θ3 when the gain coefficient Ka of the second motor control unit 52 is set. That is, considering a straight line connecting the joints 42 and 43 on both sides of the arm member 22 and a straight line connecting the joints 43 and 44 on both sides of the arm member 23, the angle formed by these straight lines is used as the rotation angle θ3. . The arm member 22 and the arm member 23 are extended as the rotation angle θ3 approaches 180 °, and the arm member 22 and the arm member 23 are folded as the rotation angle θ3 approaches 0 °. In this embodiment, the gain coefficient Ka of the second motor control unit 52 is set to a larger value as the rotation angle θ3 approaches 180 °, and the gain of the second motor control unit 52 increases as the rotation angle θ3 approaches 0 °. The coefficient Ka is set to a small value. This is due to the following reason.

アーム部材22とアーム部材23とが延びた状態(回転角度θ3が180°に近い状態)では、関節42の回転軸まわりの慣性モーメントが大きくなるので、動作に伴い大きな振動が発生するようになる。その結果、振動抑制効果を高めるために、第2モーター42mが大きなトルクを発生させる必要があり、第2モーター制御部52のゲイン係数Kaは大きくすることが望ましい。また、アーム部材22とアーム部材23とが延びた状態では、アーム20の制御も不安定となりにくい。このため、第2モーター制御部52のゲイン係数Kaを大きな値に設定することで、アーム20の振動を速やかに抑制することができる。   In the state where the arm member 22 and the arm member 23 are extended (the rotation angle θ3 is close to 180 °), the moment of inertia around the rotation axis of the joint 42 increases, so that a large vibration is generated with the operation. . As a result, in order to enhance the vibration suppression effect, it is necessary for the second motor 42m to generate a large torque, and it is desirable to increase the gain coefficient Ka of the second motor control unit 52. In addition, when the arm member 22 and the arm member 23 are extended, the control of the arm 20 is not likely to be unstable. For this reason, the vibration of the arm 20 can be quickly suppressed by setting the gain coefficient Ka of the second motor control unit 52 to a large value.

また、アーム部材22とアーム部材23とが折り畳まれた状態(回転角度θ3が0°あるいは360°に近い状態)では、関節42の回転軸まわりの慣性モーメントが小さいので、それほど大きなトルクを発生させる必要はなく、従って、第2モーター制御部52のゲイン係数Kaを大きくしなくても振動を抑制することができる。また、アーム部材22とアーム部材23とが折り畳まれた状態では、アーム20の制御が不安定となりやすく、振動が発振し易いので、第2モーター制御部52のゲイン係数Kaを小さく設定しておいた方が、アーム20の制御が発振することを防止し、制御を安定させることができるので望ましい。   Further, when the arm member 22 and the arm member 23 are folded (the rotation angle θ3 is 0 ° or close to 360 °), the moment of inertia around the rotation axis of the joint 42 is small, so that a large torque is generated. Therefore, the vibration can be suppressed without increasing the gain coefficient Ka of the second motor control unit 52. Further, when the arm member 22 and the arm member 23 are folded, the control of the arm 20 is likely to be unstable and vibration is likely to oscillate. Therefore, the gain coefficient Ka of the second motor control unit 52 is set small. It is preferable to prevent the arm 20 from oscillating and to stabilize the control.

図7は、第2モーター制御部52のゲイン係数Kaを設定する処理のフローチャートである。第2モーター制御部52のゲイン係数Kaを設定するに際しては、先ず始めに、角度センサー43sの出力に基づいて回転角度θ3を検出する(ステップS101)。図6を用いて前述したように、回転角度θ3はアーム部材22とアーム部材23とがなす角度である。   FIG. 7 is a flowchart of processing for setting the gain coefficient Ka of the second motor control unit 52. When setting the gain coefficient Ka of the second motor control unit 52, first, the rotation angle θ3 is detected based on the output of the angle sensor 43s (step S101). As described above with reference to FIG. 6, the rotation angle θ <b> 3 is an angle formed by the arm member 22 and the arm member 23.

続いて、検出した回転角度θ3が第1閾値角度θth1 未満か否かを判断する(ステップS102)。ここで、第1閾値角度θth1 は、0°〜110°の範囲(より好ましくは45°〜90°の範囲)から選択された適切な角度(代表的には90°)に設定される。その結果、回転角度θ3が第1閾値角度θth1 未満であった場合は(ステップS102:yes)、第2モーター制御部52のゲイン係数KaをKa1に設定する(ステップS103)。ここでKa1は、0〜0.3の範囲(より好ましくは0〜0.2の範囲)から選択された適切な値に設定されている。   Subsequently, it is determined whether or not the detected rotation angle θ3 is less than the first threshold angle θth1 (step S102). Here, the first threshold angle θth1 is set to an appropriate angle (typically 90 °) selected from the range of 0 ° to 110 ° (more preferably, the range of 45 ° to 90 °). As a result, when the rotation angle θ3 is less than the first threshold angle θth1 (step S102: yes), the gain coefficient Ka of the second motor control unit 52 is set to Ka1 (step S103). Here, Ka1 is set to an appropriate value selected from the range of 0 to 0.3 (more preferably, the range of 0 to 0.2).

これに対して、回転角度θ3が第1閾値角度θth1 未満ではなかった場合は(ステップS102:no)、回転角度θ3が第1閾値角度θth1 以上で、第2閾値角度θth2 未満であるか否かを判断する(ステップS104)。第2閾値角度θth2 は、60°〜150°の範囲(より好ましくは80°〜140°の範囲)から選択された適切な角度(代表的には135°)に設定される。その結果、回転角度θ3が第1閾値角度θth1 以上で第2閾値角度θth2 未満であった場合は(ステップS104:yes)、第2モーター制御部52のゲイン係数KaをKa2に設定する(ステップS105)。Ka2は、0〜0.5の範囲(より好ましくは0.1〜0.4の範囲)から選択された適切な値に設定されている。   On the other hand, if the rotation angle θ3 is not less than the first threshold angle θth1 (step S102: no), whether or not the rotation angle θ3 is equal to or greater than the first threshold angle θth1 and less than the second threshold angle θth2. Is determined (step S104). The second threshold angle θth2 is set to an appropriate angle (typically 135 °) selected from the range of 60 ° to 150 ° (more preferably, the range of 80 ° to 140 °). As a result, when the rotation angle θ3 is not less than the first threshold angle θth1 and less than the second threshold angle θth2 (step S104: yes), the gain coefficient Ka of the second motor control unit 52 is set to Ka2 (step S105). ). Ka2 is set to an appropriate value selected from the range of 0 to 0.5 (more preferably, the range of 0.1 to 0.4).

回転角度θ3が第1閾値角度θth1 以上で第2閾値角度θth2 未満ではなかった場合は(ステップS104:no)、回転角度θ3が第2閾値角度θth2 以上で、第3閾値角度θth3 未満であるか否かを判断する(ステップS106)。第3閾値角度θth3 は、210°〜300°の範囲(より好ましくは220°〜280°の範囲)から選択された適切な角度(代表的には225°)に設定される。その結果、回転角度θ3が第2閾値角度θth2 以上で第3閾値角度θth3 未満であった場合は(ステップS106:yes)、第2モーター制御部52のゲイン係数KaをKa3に設定する(ステップS107)。Ka3は、0.1〜0.8の範囲(より好ましくは0.2〜0.5の範囲)から選択された適切な値に設定されている。   If the rotation angle θ3 is not less than the first threshold angle θth1 and less than the second threshold angle θth2 (step S104: no), is the rotation angle θ3 greater than or equal to the second threshold angle θth2 and less than the third threshold angle θth3? It is determined whether or not (step S106). The third threshold angle θth3 is set to an appropriate angle (typically 225 °) selected from a range of 210 ° to 300 ° (more preferably a range of 220 ° to 280 °). As a result, when the rotation angle θ3 is equal to or larger than the second threshold angle θth2 and smaller than the third threshold angle θth3 (step S106: yes), the gain coefficient Ka of the second motor control unit 52 is set to Ka3 (step S107). ). Ka3 is set to an appropriate value selected from the range of 0.1 to 0.8 (more preferably, the range of 0.2 to 0.5).

回転角度θ3が第2閾値角度θth2 以上で第3閾値角度θth3 未満ではなかった場合は(ステップS106:no)、回転角度θ3が第3閾値角度θth3 以上で、第4閾値角度θth4 未満であるか否かを判断する(ステップS108)。第4閾値角度θth4 は、250°〜360°の範囲(より好ましくは270°〜315°の範囲)から選択された適切な角度(代表的には270°)に設定される。その結果、回転角度θ3が第3閾値角度θth3 以上で第4閾値角度θth4 未満であった場合は(ステップS108:yes)、第2モーター制御部52のゲイン係数KaをKa4に設定する(ステップS109)。Ka4は、0〜0.5の範囲(より好ましくは0.1〜0.4の範囲)から選択された適切な値に設定されている。   If the rotation angle θ3 is greater than or equal to the second threshold angle θth2 and not less than the third threshold angle θth3 (step S106: no), is the rotation angle θ3 greater than or equal to the third threshold angle θth3 and less than the fourth threshold angle θth4? It is determined whether or not (step S108). The fourth threshold angle θth4 is set to an appropriate angle (typically 270 °) selected from the range of 250 ° to 360 ° (more preferably, the range of 270 ° to 315 °). As a result, when the rotation angle θ3 is not less than the third threshold angle θth3 and less than the fourth threshold angle θth4 (step S108: yes), the gain coefficient Ka of the second motor control unit 52 is set to Ka4 (step S109). ). Ka4 is set to an appropriate value selected from the range of 0 to 0.5 (more preferably, the range of 0.1 to 0.4).

これに対して、回転角度θ3が第3閾値角度θth3 以上で第4閾値角度θth4 未満ではなかった場合は(ステップS108:no)、第2モーター制御部52のゲイン係数KaをKa5に設定する(ステップS110)。Ka5は、0〜0.3の範囲(より好ましくは0〜0.2の範囲)から選択された適切な値に設定されている。尚、第2モーター制御部52のゲイン係数Kaに設定されるKa1、Ka2、Ka3、Ka4、Ka5は、Ka1<Ka2<Ka3>Ka4>Ka5となるように設定されている。ここで、Ka1とKa5とは同じ値を用いることができるし、異なる値を用いることもできる。同様に、Ka2とKa4とは同じ値を用いることができるし、異なる値を用いることもできる。   On the other hand, when the rotation angle θ3 is not less than the third threshold angle θth3 and less than the fourth threshold angle θth4 (step S108: no), the gain coefficient Ka of the second motor control unit 52 is set to Ka5 ( Step S110). Ka5 is set to an appropriate value selected from the range of 0 to 0.3 (more preferably, the range of 0 to 0.2). Incidentally, Ka1, Ka2, Ka3, Ka4, Ka5 set to the gain coefficient Ka of the second motor control unit 52 are set to satisfy Ka1 <Ka2 <Ka3> Ka4> Ka5. Here, the same value can be used for Ka1 and Ka5, and different values can also be used. Similarly, the same value can be used for Ka2 and Ka4, or different values can be used.

尚、上述した本実施例では、アーム部材22に対するアーム部材23の回転角度θ3を5つの範囲に分けて、それぞれの範囲について第2モーター制御部52のゲイン係数Kaを適切に設定するものとして説明した。しかし、必ずしも5つの範囲に分ける場合に限られるわけではなく、例えば、2つ、3つ、4つ、または、6つ以上の範囲に分けてもよい。また、第2モーター制御部52のゲイン係数Kaを段階状に変化させるのではなく、回転角度θ3に応じて連続してゲイン係数Kaを変化させても構わない。   In the above-described embodiment, the rotation angle θ3 of the arm member 23 with respect to the arm member 22 is divided into five ranges, and the gain coefficient Ka of the second motor control unit 52 is appropriately set for each range. did. However, it is not necessarily limited to dividing into five ranges, and may be divided into two, three, four, or six or more ranges, for example. Further, instead of changing the gain coefficient Ka of the second motor control unit 52 stepwise, the gain coefficient Ka may be changed continuously according to the rotation angle θ3.

以上では、アーム部材22に対するアーム部材23の回転角度θ3に応じて、第2モーター制御部52のゲイン係数Kaを設定する処理について説明した。第1モーター制御部51のゲイン係数Kaについても、ほぼ同様にして行うことができる。すなわち、アーム部材21に対するアーム部材22の回転角度θ2を検出し(図7のステップS101に相当)、回転角度θ2を、予め設定しておいた閾値の角度と比較して(図7のステップS102、S104、S106、S108、S110に相当)、その大小関係に応じて第1モーター制御部51のゲイン係数Kaの値を設定すればよい(図7のステップS103、S105、S107、S109、S111に相当)。また、この時に比較する閾値の個数は、4つに限られるわけではなく、4つより少なくても良いし、4つより多くても良い。   The process for setting the gain coefficient Ka of the second motor control unit 52 according to the rotation angle θ3 of the arm member 23 with respect to the arm member 22 has been described above. The gain coefficient Ka of the first motor control unit 51 can be performed in substantially the same manner. That is, the rotation angle θ2 of the arm member 22 relative to the arm member 21 is detected (corresponding to step S101 in FIG. 7), and the rotation angle θ2 is compared with a preset threshold angle (step S102 in FIG. 7). , S104, S106, S108, S110), and the value of the gain coefficient Ka of the first motor control unit 51 may be set according to the magnitude relationship (in steps S103, S105, S107, S109, S111 in FIG. 7). Equivalent). Further, the number of threshold values to be compared at this time is not limited to four, and may be less than four or more than four.

以上のようにすれば、回転角度θ3に応じて第2モーター制御部52のゲイン係数Kaを適切に設定し、回転角度θ2に応じて第1モーター制御部51のゲイン係数Kaを適切に設定することができるので、アーム20の振動を速やかに減衰させることが可能となる。尚、以下では、第2モーター制御部52のゲイン係数Ka、および第1モーター制御部51のゲイン係数Kaをまとめて、単にゲイン係数Kaと呼ぶことがある。   As described above, the gain coefficient Ka of the second motor control unit 52 is appropriately set according to the rotation angle θ3, and the gain coefficient Ka of the first motor control unit 51 is appropriately set according to the rotation angle θ2. Therefore, the vibration of the arm 20 can be quickly damped. Hereinafter, the gain coefficient Ka of the second motor control unit 52 and the gain coefficient Ka of the first motor control unit 51 may be collectively referred to as a gain coefficient Ka.

また、振動加速度ωA2s が逆位相になるときは、ゲイン係数Kaを負の値に設定することで、より速やかに振動を抑制して、制御を安定化させることができる。この場合、第2モーター制御部52のゲイン係数KaのKa1、Ka2、Ka3、Ka4、Ka5は、次のような値に設定される。   Further, when the vibration acceleration ωA2s is in the opposite phase, the vibration can be suppressed more quickly and the control can be stabilized by setting the gain coefficient Ka to a negative value. In this case, Ka1, Ka2, Ka3, Ka4, and Ka5 of the gain coefficient Ka of the second motor control unit 52 are set to the following values.

先ず、Ka1は、−0.2〜0.3の範囲(より好ましくは−0.1〜0.1の範囲)から選択した適切な値とする。また、Ka2は、0.1〜0.4の範囲(より好ましくは0.1〜0.3の範囲)から選択した適切な値とする。Ka3は、0.3〜0.7の範囲(より好ましくは0.3〜0.6の範囲)から選択した適切な値とする。Ka4は、0.1〜0.4の範囲(より好ましくは0.1〜0.3の範囲)から選択した適切な値とする。更に、Ka5は、−0.2〜0.3の範囲(より好ましくは−0.1〜0.1の範囲)から選択した適切な値とすることができる。このような範囲からKa1、Ka2、Ka3、Ka4、Ka5を選択して設定することで、アーム20の振動を抑制して制御の安定化を実現することが可能となる。   First, Ka1 is set to an appropriate value selected from the range of -0.2 to 0.3 (more preferably, the range of -0.1 to 0.1). Ka2 is an appropriate value selected from the range of 0.1 to 0.4 (more preferably, the range of 0.1 to 0.3). Ka3 is an appropriate value selected from the range of 0.3 to 0.7 (more preferably, the range of 0.3 to 0.6). Ka4 is an appropriate value selected from the range of 0.1 to 0.4 (more preferably, the range of 0.1 to 0.3). Furthermore, Ka5 can be an appropriate value selected from the range of -0.2 to 0.3 (more preferably, the range of -0.1 to 0.1). By selecting and setting Ka1, Ka2, Ka3, Ka4, and Ka5 from such a range, it is possible to suppress the vibration of the arm 20 and realize stabilization of control.

以上説明した本実施例のロボット1では、容易かつ確実に、アーム20の振動を抑制することができる。また、アーム20の先端側から逆ヤコビアンを解くなどの、膨大な演算が不要となる。このため、ロボット1の制御における応答速度を速くすることができ、また、制御部50の構成を簡素化することができる。また、逆ヤコビアンを解く場合のように特異点を含むような演算が存在しないので、演算が簡単になるだけでなく、制御が不能となる条件も存在しないので、ロボット1の制御を確実に実行することができる。   In the robot 1 of the present embodiment described above, the vibration of the arm 20 can be easily and reliably suppressed. In addition, an enormous calculation such as solving the inverse Jacobian from the distal end side of the arm 20 becomes unnecessary. For this reason, the response speed in the control of the robot 1 can be increased, and the configuration of the control unit 50 can be simplified. In addition, since there is no computation that includes a singular point as in the case of solving the inverse Jacobian, not only the computation is simplified, but there is no condition that disables the control, so the robot 1 is reliably controlled. can do.

加えて本実施例のロボット1は、アーム部材22を駆動する第2モーター42mの制御のために、アーム部材23に取り付けられたジャイロセンサー31の出力も使用している。このアーム部材23はアーム部材22よりも先端側に存在するので、ジャイロセンサー31の出力にはアーム部材23の振動に加えてアーム部材22の振動も含まれる。そのため、ジャイロセンサー31の出力を第2モーター42mの制御に利用すればアーム部材23およびアーム部材22の振動を併せて制御することが可能となり、振動抑制効果を高めることができる。また、より振動が大きい基台側の関節を制御することができるので、アーム部材22の振動をより一層有効に抑制することができる。更に、回転軸の方向が一致しているアーム部材23とアーム部材22とに対して1個のジャイロセンサー31で振動を抑制できるので、関節の数よりも少ない角速度センサーを用いてアームの振動を抑制することが可能となる。   In addition, the robot 1 of this embodiment also uses the output of the gyro sensor 31 attached to the arm member 23 in order to control the second motor 42m that drives the arm member 22. Since the arm member 23 exists on the tip side of the arm member 22, the output of the gyro sensor 31 includes the vibration of the arm member 22 in addition to the vibration of the arm member 23. Therefore, if the output of the gyro sensor 31 is used for the control of the second motor 42m, the vibrations of the arm member 23 and the arm member 22 can be controlled together, and the vibration suppressing effect can be enhanced. In addition, since the joint on the base side with larger vibration can be controlled, the vibration of the arm member 22 can be further effectively suppressed. Further, since the vibration can be suppressed by one gyro sensor 31 for the arm member 23 and the arm member 22 having the same direction of the rotation axis, the vibration of the arm can be suppressed by using an angular velocity sensor smaller than the number of joints. It becomes possible to suppress.

また、ジャイロセンサー30はアーム部材21に取り付けられており、ジャイロセンサー31は、関節42、アーム部材22、および関節43を介してアーム部材21に接続されたアーム部材23に取り付けられている。そして、アーム部材21を回転させる関節41の回転軸と、関節42および関節43の回転軸とは直交している。このため、(ジャイロセンサー30が取り付けられた)アーム部材21の角速度と、(ジャイロセンサー31が取り付けられた)アーム部材23の角速度とを、互いに混在しない単純な回転成分として検出することができる。その結果、より簡単に、精度良く、且つ、確実に、アーム20の振動を抑制することが可能となる。更に、アーム部材21の角速度と、アーム部材23の角速度とが混在しない単純な回転成分として検出することができるので、それぞれの成分毎にフィードバック制御を行うことで、より確実にアーム20の振動を抑制することが可能となる。   The gyro sensor 30 is attached to the arm member 21, and the gyro sensor 31 is attached to the arm member 23 connected to the arm member 21 through the joint 42, the arm member 22, and the joint 43. The rotation axis of the joint 41 that rotates the arm member 21 and the rotation axes of the joint 42 and the joint 43 are orthogonal to each other. For this reason, the angular velocity of the arm member 21 (with the gyro sensor 30 attached) and the angular velocity of the arm member 23 (with the gyro sensor 31 attached) can be detected as simple rotation components that are not mixed with each other. As a result, the vibration of the arm 20 can be suppressed more easily, accurately and reliably. Furthermore, since the angular velocity of the arm member 21 and the angular velocity of the arm member 23 can be detected as a simple rotational component, the vibration of the arm 20 can be more reliably controlled by performing feedback control for each component. It becomes possible to suppress.

加えて、アーム部材22に対するアーム部材23の回転角度θ3に応じてゲイン係数Kaを設定することで、制御を安定させつつ、アーム20の振動を確実に抑制することが可能となる。   In addition, by setting the gain coefficient Ka according to the rotation angle θ3 of the arm member 23 with respect to the arm member 22, the vibration of the arm 20 can be reliably suppressed while stabilizing the control.

更に加えて、本実施例のロボット1のように、アーム20の先端に取り付けられたエンドエフェクターやロボットハンドに掛かる荷重を、力センサー27を用いて検出する場合には、荷重の検出感度を高めるために力センサー27の部分の剛性が低くなり、アーム20全体の剛性が低下する。そして、アーム20全体の剛性が低下すると様々な次数の共振が発生し易くなるため、アーム20の振動を抑制することは困難となる。このため従来は、荷重の検出感度を低く抑える代わりに、アーム20全体の剛性を高く保つことによってアーム20の振動をできるだけ速やかに抑制するか、もしくは、アーム20の振動を速やかに抑制することは諦める代わりに、荷重を高い感度で検出することによって、例えば壊れ易いワークを把持可能とするかの、二者択一を迫られていた。しかし、本実施例のロボット1では、たとえアーム20全体の剛性が低くなっても、ジャイロセンサー30,31の出力をフィードバック制御することでアーム20の振動を速やかに抑制することができる。このため、アーム20の振動を速やかに抑制することと、例えば壊れ易いワークを把持するような微妙な制御を実現することとを、両立させることが可能となる。   In addition, when the load applied to the end effector or the robot hand attached to the tip of the arm 20 is detected using the force sensor 27 as in the robot 1 of the present embodiment, the load detection sensitivity is increased. For this reason, the rigidity of the portion of the force sensor 27 is lowered, and the rigidity of the entire arm 20 is lowered. If the rigidity of the entire arm 20 is reduced, resonances of various orders are likely to occur, so that it is difficult to suppress the vibration of the arm 20. Therefore, conventionally, instead of keeping the load detection sensitivity low, it is possible to suppress the vibration of the arm 20 as quickly as possible by keeping the rigidity of the entire arm 20 high, or to suppress the vibration of the arm 20 quickly. Instead of giving up, it has been forced to choose between the detection of a load with high sensitivity, for example, to make it possible to grip a fragile workpiece. However, in the robot 1 of this embodiment, even if the rigidity of the entire arm 20 is reduced, the vibration of the arm 20 can be quickly suppressed by feedback control of the outputs of the gyro sensors 30 and 31. For this reason, it is possible to achieve both suppression of vibration of the arm 20 promptly and realization of delicate control such as gripping a fragile workpiece.

上述した本実施例のロボット1が、ジャイロセンサー30,31の出力をフィードバック制御することによる振動抑制可能なことを確認するために、以下のような確認試験を行った。先ず、図8(a)に示したように、アーム部材22〜26が水平に伸びた状態となるように関節42〜46を固定する。そして、関節41を回転させて、図8(b)に示すようにアーム20全体を90°回転させて停止させる。アーム20の先端が停止する位置にレーザー式変位計を設けておき、アーム20の先端の変位(振動)を実測した。また、アーム20を回転させる際には、関節41を最大角加速度2200°/s、最大角速度275°/sで駆動した。アーム20の先端には、3kgの被計測部材を取り付けた。尚、レーザー式変位計のレーザーは被計測部材の表面に当てて、アーム20の先端の変位を測定している。 In order to confirm that the robot 1 of this embodiment described above can suppress vibrations by feedback control of the outputs of the gyro sensors 30 and 31, the following confirmation test was performed. First, as shown in FIG. 8A, the joints 42 to 46 are fixed so that the arm members 22 to 26 are extended horizontally. Then, the joint 41 is rotated, and the entire arm 20 is rotated by 90 ° and stopped as shown in FIG. A laser displacement meter was provided at a position where the tip of the arm 20 stopped, and the displacement (vibration) of the tip of the arm 20 was measured. Further, when rotating the arm 20, the joint 41 was driven at a maximum angular acceleration of 2200 ° / s 2 and a maximum angular velocity of 275 ° / s. A 3 kg member to be measured was attached to the tip of the arm 20. The laser of the laser displacement meter is applied to the surface of the member to be measured to measure the displacement of the tip of the arm 20.

図9は、実測結果を示す説明図である。図中の縦軸はレーザー式変位計で測定したアーム20先端の被計測部材の変位(単位はmm)であり、横軸は、アーム20を90°回転させた時点(アーム20の先端の被計測部材が目標位置を最初に通過した瞬間)からの経過時間(単位は秒)である。ちなみに、ロボット1の制御周期は8kHzであり、アーム20先端の変位は1msecのサンプリング間隔で計測した。   FIG. 9 is an explanatory diagram showing actual measurement results. The vertical axis in the figure is the displacement (unit: mm) of the member to be measured at the tip of the arm 20 measured by a laser displacement meter, and the horizontal axis is the time when the arm 20 is rotated by 90 ° (the tip of the arm 20) This is the elapsed time (in seconds) from the moment when the measurement member first passes the target position. Incidentally, the control cycle of the robot 1 was 8 kHz, and the displacement of the tip of the arm 20 was measured at a sampling interval of 1 msec.

図9中に示した破線は、ジャイロセンサー30,31の出力をフィードバック制御しなかった場合(ジャイロ制御なし)の実測結果を表している。これに対して、図9中に示した実線は、ジャイロセンサー30,31の出力をフィードバック制御した場合(ジャイロ制御あり)の実測結果を表している。図から明らかなように、ジャイロセンサー30,31の出力をフィードバック制御することで、アーム20の先端の振動を大幅に抑制可能であることが確認できる。尚、ジャイロ制御時のゲイン係数Kaは適切な値に設定されている。   A broken line shown in FIG. 9 represents an actual measurement result when the outputs of the gyro sensors 30 and 31 are not feedback-controlled (no gyro control). On the other hand, the solid line shown in FIG. 9 represents the actual measurement result when the outputs of the gyro sensors 30 and 31 are feedback-controlled (with gyro control). As is apparent from the figure, it can be confirmed that the vibration of the tip of the arm 20 can be significantly suppressed by feedback control of the outputs of the gyro sensors 30 and 31. The gain coefficient Ka during gyro control is set to an appropriate value.

図10は、それぞれの場合について整定時間の計測結果を示した説明図である。ここで整定時間とは、アーム20の先端が停止位置(この場合は、関節41が90°回転した位置)を最初に通過してから、変位の振幅が±0.05mm以下になるまでに要する時間である。尚、図中には参考として、アーム20の先端に1kgの被計測部材を取り付けた場合も破線で示されている。   FIG. 10 is an explanatory diagram showing the measurement result of the settling time in each case. Here, the settling time is required until the displacement amplitude becomes ± 0.05 mm or less after the tip of the arm 20 first passes the stop position (in this case, the position where the joint 41 is rotated by 90 °). It's time. In the figure, for reference, a case where a member to be measured of 1 kg is attached to the tip of the arm 20 is also indicated by a broken line.

図中に示されるように、アーム20の先端の被計測部材が3kgの条件では、ジャイロ制御なしの場合の整定時間が1.8秒であるのに対し、ジャイロ制御を行うと整定時間が0.6秒に短縮された。また、アーム20の先端の被計測部材が1kgの条件では、ジャイロ制御なしの場合の整定時間が1.3秒であるのに対し、ジャイロ制御を行うと整定時間が0.5秒に短縮された。もちろん、アーム20の先端に取り付けた被計測部材の重さが、1kgあるいは3kg以外の場合でも、ジャイロ制御を行うことで整定時間を大幅に短縮することができる。このように、アーム20の振動の抑制が困難な条件になるほど、ジャイロセンサー30,31の出力をフィードバック制御することで大きな振動抑制効果を得ることが可能となる。   As shown in the figure, when the member to be measured at the tip of the arm 20 is 3 kg, the settling time without gyro control is 1.8 seconds, whereas when the gyro control is performed, the settling time is zero. Reduced to 6 seconds. Further, when the measured member at the tip of the arm 20 is 1 kg, the settling time without gyro control is 1.3 seconds, but when the gyro control is performed, the settling time is reduced to 0.5 seconds. It was. Of course, even when the weight of the member to be measured attached to the tip of the arm 20 is other than 1 kg or 3 kg, the settling time can be greatly shortened by performing the gyro control. Thus, it becomes possible to obtain a large vibration suppression effect by feedback-controlling the outputs of the gyro sensors 30 and 31 as the condition that makes it difficult to suppress the vibration of the arm 20.

また、上述した方向とは異なる方向にアーム20を回転させた場合についても、ジャイロ制御による振動抑制効果の確認試験を行った。すなわち、図11に示したようにアーム部材22〜26が水平に伸びた状態から、関節42を90°回転させて停止させる。この結果、関節42よりも先端側のアーム部材22〜26が振り上げられるような動作することになる。そして、アーム20の先端が停止する位置にレーザー式変位計を設けておき、アーム20の先端の変位(振動)を実測した。また、アーム20を回転させる際には、関節42を最大角加速度2200°/s、最大角速度275°/sで駆動した。アーム20の先端には、3kgの被計測部材を取り付けた。尚、レーザー式変位計のレーザーは被計測部材の表面に当てて、アーム20の先端の変位を測定している。 Moreover, the confirmation test of the vibration suppression effect by gyro control was performed also when the arm 20 was rotated in the direction different from the direction mentioned above. That is, as shown in FIG. 11, from the state where the arm members 22 to 26 extend horizontally, the joint 42 is rotated by 90 ° to be stopped. As a result, the arm members 22 to 26 on the distal end side relative to the joint 42 operate so as to be swung up. A laser displacement meter was provided at a position where the tip of the arm 20 stopped, and the displacement (vibration) of the tip of the arm 20 was measured. Further, when rotating the arm 20, the joint 42 was driven at a maximum angular acceleration of 2200 ° / s 2 and a maximum angular velocity of 275 ° / s. A 3 kg member to be measured was attached to the tip of the arm 20. The laser of the laser displacement meter is applied to the surface of the member to be measured to measure the displacement of the tip of the arm 20.

図12は、アーム20を振り上げた場合の確認試験によって求められた整定時間の計測結果を示した説明図である。ここで、アーム20を振り上げた場合(振り下げる場合も同様)の整定時間は、アーム20の先端が停止位置(この場合は、関節42が90°回転した位置)を最初に通過してから、変位の振幅が±0.1mm以下になるまでに要する時間として定義した。また、図中には参考として、アーム20の先端に5kgの被計測部材を取り付けた場合も破線で示されている。   FIG. 12 is an explanatory diagram showing the measurement result of the settling time obtained by the confirmation test when the arm 20 is swung up. Here, the settling time when the arm 20 is swung up (the same applies when swinging down) is such that the tip of the arm 20 first passes the stop position (in this case, the position where the joint 42 is rotated by 90 °), It was defined as the time required for the displacement amplitude to be within ± 0.1 mm. Further, in the drawing, for reference, a case where a member to be measured of 5 kg is attached to the tip of the arm 20 is also indicated by a broken line.

アーム20の先端の被計測部材が3kgの条件では、図中に実線で示されるように、ジャイロ制御なしの場合の整定時間が1.3秒であるのに対し、ジャイロ制御を行うと整定時間が0.4秒に短縮された。また、アーム20の先端の被計測部材が5kgの条件では、図中に破線で示されるように、ジャイロ制御なしの場合の整定時間が2.0秒であるのに対し、ジャイロ制御を行うと整定時間が0.6秒に短縮された。もちろん、アーム20の先端に取り付けた被計測部材の重さが、3kgあるいは5kg以外の場合でも、ジャイロ制御を行うことで整定時間を大幅に短縮することができる。このように、アーム20を振り上げる(あるいは振り下げる)場合にも、アーム20の振動の抑制が困難な条件になるほど、ジャイロセンサー30,31の出力をフィードバック制御することで、大きな振動抑制効果が得られることが確認できる。   Under the condition that the member to be measured at the tip of the arm 20 is 3 kg, as shown by the solid line in the figure, the settling time without gyro control is 1.3 seconds, whereas the settling time is when gyro control is performed. Was reduced to 0.4 seconds. Also, under the condition that the member to be measured at the tip of the arm 20 is 5 kg, the settling time without gyro control is 2.0 seconds as shown by the broken line in the figure, whereas when the gyro control is performed, Settling time was reduced to 0.6 seconds. Of course, even when the weight of the member to be measured attached to the tip of the arm 20 is other than 3 kg or 5 kg, the settling time can be greatly shortened by performing the gyro control. As described above, even when the arm 20 is swung up (or swung down), the output of the gyro sensors 30 and 31 is feedback-controlled so that the vibration of the arm 20 is difficult to suppress. It can be confirmed that it is obtained.

上述した本実施例のロボット1には、幾つかの変形例が存在する。以下、これらの変形例について、本実施例との相違点を中心として簡単に説明する。尚、変形例の説明に際しては、本実施例と同じ構成については同じ番号を符番することとして、改めての説明は省略する。   There are several variations of the robot 1 of the present embodiment described above. Hereinafter, these modified examples will be briefly described with a focus on differences from the present embodiment. In the description of the modification, the same components as those in the present embodiment are denoted by the same reference numerals, and a description thereof is omitted.

図13は、第1変形例のロボット2の構成を示した説明図である。上述した実施例および変形例では、アーム部材21のジャイロセンサー30と、アーム部材23のジャイロセンサー31とを搭載していた。しかし、アーム部材23に搭載するジャイロセンサー31の代わりに、アーム部材22にジャイロセンサー32を搭載しても良い。この場合、ジャイロセンサー32が搭載されたアーム部材22を駆動する第2モーター42mの制御は、ジャイロセンサー30が搭載されたアーム部材21を駆動する第1モーター41mの制御と同様となる。従って、第1変形例のロボット2における第2モーター制御部52の制御内容は、図4を用いて前述した第1モーター制御部51の制御内容と同様となる。   FIG. 13 is an explanatory diagram showing the configuration of the robot 2 of the first modification. In the embodiment and the modification described above, the gyro sensor 30 of the arm member 21 and the gyro sensor 31 of the arm member 23 are mounted. However, the gyro sensor 32 may be mounted on the arm member 22 instead of the gyro sensor 31 mounted on the arm member 23. In this case, the control of the second motor 42m that drives the arm member 22 on which the gyro sensor 32 is mounted is the same as the control of the first motor 41m that drives the arm member 21 on which the gyro sensor 30 is mounted. Therefore, the control content of the second motor control unit 52 in the robot 2 of the first modification is the same as the control content of the first motor control unit 51 described above with reference to FIG.

また、第1変形例のロボット2のアーム部材23にはジャイロセンサー31は搭載されていないので、アーム部材23を駆動する第3モーター43mの制御は、アーム部材24を駆動する第4モーター44mや、アーム部材25を駆動する第5モーター45m、アーム部材26を駆動する第6モーター46mの制御と同様となる。従って、第1変形例のロボット2における第3モーター制御部53の制御内容は、図3を用いて前述した第4モーター制御部54や、第5モーター制御部55、第6モーター制御部56の制御内容と同様となる。   In addition, since the gyro sensor 31 is not mounted on the arm member 23 of the robot 2 of the first modification, the third motor 43m for driving the arm member 23 is controlled by the fourth motor 44m for driving the arm member 24 or the like. This is the same as the control of the fifth motor 45m for driving the arm member 25 and the sixth motor 46m for driving the arm member 26. Therefore, the control content of the third motor control unit 53 in the robot 2 of the first modification is the same as that of the fourth motor control unit 54, the fifth motor control unit 55, and the sixth motor control unit 56 described above with reference to FIG. The control contents are the same.

図14は、第2変形例のロボット3の構成を示した説明図である。上述した実施例および第1変形例では、アーム部材21のジャイロセンサー30と、アーム部材23のジャイロセンサー31とを搭載していた。しかし、アーム部材22にもジャイロセンサー32を搭載しても良い。この場合、ジャイロセンサー32が搭載されたアーム部材22を駆動する第2モーター42mの制御、およびジャイロセンサー31が搭載されたアーム部材23を駆動する第3モーター43mの制御は、ジャイロセンサー30が搭載されたアーム部材21を駆動する第1モーター41mの制御と同様となる。従って、第2変形例のロボット3における第2モーター制御部52の制御内容、および第3モーター制御部53の制御内容は、図4を用いて前述した第1モーター制御部51の制御内容と同様とすればよい。   FIG. 14 is an explanatory diagram showing the configuration of the robot 3 of the second modification. In the embodiment and the first modification described above, the gyro sensor 30 of the arm member 21 and the gyro sensor 31 of the arm member 23 are mounted. However, the gyro sensor 32 may also be mounted on the arm member 22. In this case, the control of the second motor 42m for driving the arm member 22 on which the gyro sensor 32 is mounted and the control of the third motor 43m for driving the arm member 23 on which the gyro sensor 31 is mounted are mounted on the gyro sensor 30. This is the same as the control of the first motor 41m that drives the arm member 21 that has been made. Therefore, the control content of the second motor control unit 52 and the control content of the third motor control unit 53 in the robot 3 of the second modification are the same as the control content of the first motor control unit 51 described above with reference to FIG. And it is sufficient.

特に、図14に示されるように第2変形例のロボット3では、ジャイロセンサー32が搭載されたアーム部材22を駆動する第2モーター42mの回転軸と、ジャイロセンサー31が搭載されたアーム部材23を駆動する第3モーター43mの回転軸とが平行となっている。このため、ジャイロセンサー32を用いた第2モーター42mの制御と、ジャイロセンサー31を用いた第3モーター43mの制御とを独立して行うのではなく、ジャイロセンサー32の出力を用いてジャイロセンサー31の出力を補正しても良い。   In particular, as shown in FIG. 14, in the robot 3 of the second modified example, the rotation shaft of the second motor 42m that drives the arm member 22 on which the gyro sensor 32 is mounted, and the arm member 23 on which the gyro sensor 31 is mounted. Is parallel to the rotation axis of the third motor 43m for driving the motor. For this reason, the control of the second motor 42m using the gyro sensor 32 and the control of the third motor 43m using the gyro sensor 31 are not performed independently, but the output of the gyro sensor 32 is used. May be corrected.

図15は、このような第2変形例のロボット3で、ジャイロセンサー32の出力を用いてジャイロセンサー31の出力を補正する場合に、第2モーター制御部52および第3モーター制御部53で行われる制御内容を例示した説明図である。上述したように、第2モーター制御部52および第3モーター制御部53で行われる制御内容は、図4を用いて前述した第1モーター制御部51の制御内容と同様である。但し、図15に示した第2変形例では、ジャイロセンサー31で検出したωA3は、そのまま第3モーター制御部53に入力されるのではなく、ジャイロセンサー32で検出した角速度ωA2を減算してから第3モーター制御部53に入力されている。   FIG. 15 shows the second motor control unit 52 and the third motor control unit 53 when the output of the gyro sensor 31 is corrected using the output of the gyro sensor 32 in the robot 3 of the second modification example. It is explanatory drawing which illustrated the control content. As described above, the control content performed by the second motor control unit 52 and the third motor control unit 53 is the same as the control content of the first motor control unit 51 described above with reference to FIG. However, in the second modified example shown in FIG. 15, ωA3 detected by the gyro sensor 31 is not input to the third motor control unit 53 as it is, but after the angular velocity ωA2 detected by the gyro sensor 32 is subtracted. Input to the third motor control unit 53.

これは、次のような理由による。先ず、第2モーター42mの回転軸と第3モーター43mの回転軸とが平行なので、ジャイロセンサー31で検出される角速度ωA3は、第3モーター43mがアーム部材23を駆動したことによるものだけでなく、第2モーター42mがアーム部材22を駆動したことによるものが含まれている。従って、ジャイロセンサー31で検出した角速度ωA3から、ジャイロセンサー32で検出した角速度ωA2を減算してやることで、第3モーター43mがアーム部材23を駆動したことによる角速度を精度良く検出することが可能となるためである。その結果、アーム部材23の振動加速度ωA3s をより精度良く検出して、第3モーター43mの制御にフィードバックすることができるので、アーム20の振動を速やかに抑制することが可能となる。   This is due to the following reason. First, since the rotation axis of the second motor 42m and the rotation axis of the third motor 43m are parallel, the angular velocity ωA3 detected by the gyro sensor 31 is not only due to the third motor 43m driving the arm member 23. The second motor 42m is driven by the arm member 22. Therefore, by subtracting the angular velocity ωA2 detected by the gyro sensor 32 from the angular velocity ωA3 detected by the gyro sensor 31, it becomes possible to accurately detect the angular velocity due to the third motor 43m driving the arm member 23. Because. As a result, the vibration acceleration ωA3s of the arm member 23 can be detected with higher accuracy and fed back to the control of the third motor 43m, so that the vibration of the arm 20 can be quickly suppressed.

以上、本実施例および各種変形例について説明したが、本発明は上記の実施例および変形例に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施することが可能である。   While the present embodiment and various modifications have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment and modification, and can be implemented in various modes without departing from the spirit of the present invention.

1…ロボット、 2…ロボット、 3…ロボット、 10…基台、 20…アーム、 21〜26…アーム部材、 27…力センサー、 30〜32…ジャイロセンサー、 41〜46…関節、 41m…第1モーター、 41s…角度センサー、 42m…第2モーター、 42s…角度センサー、 43m…第3モーター、 43s…角度センサー、 44m…第4モーター、 44s…角度センサー、 45m…第5モーター、 45s…角度センサー、 46m…第6モーター、 46s…角度センサー、 50…制御部、 50a…全体制御部、 50m…メモリー、 51…第1モーター制御部、 51a…位置制御部、 51b…角速度制御部、 51c…角速度算出部、 51d…回転角度算出部、 51e…変換部、 51f…補正値算出部、 52…第2モーター制御部、 52a…位置制御部、 52b…角速度制御部、 52c…角速度算出部、 52d…回転角度算出部、 52e…変換部、 52f…補正値算出部、 53…第3モーター制御部、 53a…位置制御部、 53b…角速度制御部、 53c…角速度算出部、 53d…回転角度算出部、 54…第4モーター制御部、 54a…位置制御部、 54b…角速度制御部、 54c…角速度算出部、 54d…回転角度算出部、 55…第5モーター制御部、 56…第6モーター制御部。     DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Robot, 2 ... Robot, 3 ... Robot, 10 ... Base, 20 ... Arm, 21-26 ... Arm member, 27 ... Force sensor, 30-32 ... Gyro sensor, 41-46 ... Joint, 41m ... 1st Motor, 41s ... Angle sensor, 42m ... Second motor, 42s ... Angle sensor, 43m ... Third motor, 43s ... Angle sensor, 44m ... Fourth motor, 44s ... Angle sensor, 45m ... Fifth motor, 45s ... Angle sensor 46m ... 6th motor, 46s ... angle sensor, 50 ... control unit, 50a ... overall control unit, 50m ... memory, 51 ... first motor control unit, 51a ... position control unit, 51b ... angular velocity control unit, 51c ... angular velocity A calculation unit, 51d, a rotation angle calculation unit, DESCRIPTION OF SYMBOLS 1e ... Conversion part, 51f ... Correction value calculation part, 52 ... 2nd motor control part, 52a ... Position control part, 52b ... Angular velocity control part, 52c ... Angular velocity calculation part, 52d ... Rotation angle calculation part, 52e ... Conversion part, 52f ... Correction value calculation unit 53 ... Third motor control unit 53a ... Position control unit 53b ... Angular velocity control unit 53c ... Angular velocity calculation unit 53d ... Rotation angle calculation unit 54 ... Fourth motor control unit 54a ... Position control unit, 54b ... angular velocity control unit, 54c ... angular velocity calculation unit, 54d ... rotation angle calculation unit, 55 ... fifth motor control unit, 56 ... sixth motor control unit.

Claims (19)

第1関節および前記第1関節とは回転方向が異なる方向である第2関節を含む複数の関節と、基台に対して前記第1関節を介して回転可能に設けられた第1アーム部材を含む複数のアーム部材と、
前記第1アーム部材または前記第1関節に設けられた第1角速度センサーと、
を備えることを特徴とするロボット。
A plurality of joints including a second joint having a rotation direction different from that of the first joint and the first joint; and a first arm member provided rotatably with respect to a base via the first joint Including a plurality of arm members;
A first angular velocity sensor provided on the first arm member or the first joint;
A robot characterized by comprising:
請求項1に記載のロボットであって、
前記複数のアーム部材の中で前記第1アーム部材とは異なる前記アーム部材に設けられた第2角速度センサーを備える
ことを特徴とするロボット。
The robot according to claim 1,
A robot comprising: a second angular velocity sensor provided on the arm member different from the first arm member among the plurality of arm members.
請求項2に記載のロボットであって、
前記第2角速度センサーの出力に基づいて、前記第2角速度センサーが設けられた前記アーム部材よりも前記基台側の前記関節をフィードバック制御する制御部を備える
ことを特徴とするロボット。
The robot according to claim 2,
A robot comprising: a control unit that feedback-controls the joint on the base side relative to the arm member provided with the second angular velocity sensor based on an output of the second angular velocity sensor.
請求項3に記載のロボットであって、
前記制御部は、前記第2角速度センサーが設けられた前記アーム部材の前記基台側の前記関節と回転軸が同じ方向の前記関節を、前記第2角速度センサーの出力に基づいてフィードバック制御する
ことを特徴とするロボット。
The robot according to claim 3,
The control unit feedback-controls the joint in the same direction as the joint on the base side of the arm member provided with the second angular velocity sensor based on the output of the second angular velocity sensor. Robot characterized by.
第1関節および前記第1関節とは回転方向が異なる方向である第2関節を含む複数の関節と、
前記複数の関節によって連結された複数のアーム部材と、
前記複数のアーム部材の中の1の前記アーム部材に設けられた第1角速度センサーと、
前記第1角速度センサーが設けられた前記アーム部材とは異なる前記アーム部材に設けられた第2角速度センサーと、
を備えることを特徴とするロボット。
A plurality of joints including a first joint and a second joint having a rotation direction different from the first joint;
A plurality of arm members connected by the plurality of joints;
A first angular velocity sensor provided on one of the plurality of arm members;
A second angular velocity sensor provided on the arm member different from the arm member provided with the first angular velocity sensor;
A robot characterized by comprising:
請求項5に記載のロボットであって、
前記第1角速度センサーの一軸の出力および前記第2角速度センサーの一軸の出力に基づいて、前記複数の関節を制御する制御部を備える
ことを特徴とするロボット。
The robot according to claim 5,
A robot comprising: a control unit that controls the plurality of joints based on a uniaxial output of the first angular velocity sensor and a uniaxial output of the second angular velocity sensor.
請求項5に記載のロボットであって、
前記第1角速度センサーの一軸の出力および前記第2角速度センサーの三軸の出力に基づいて、前記複数の関節を制御する制御部を備える
ことを特徴とするロボット。
The robot according to claim 5,
A robot comprising: a control unit that controls the plurality of joints based on a uniaxial output of the first angular velocity sensor and a triaxial output of the second angular velocity sensor.
請求項6または請求項7に記載のロボットであって、
前記制御部は、前記第1角速度センサーの出力に基づいて、前記第1角速度センサーが設けられた前記アーム部材よりも前記基台側の前記関節をフィードバック制御し、且つ、前記第2角速度センサーの出力に基づいて、前記第2角速度センサーが設けられた前記アーム部材よりも前記基台側の前記関節をフィードバック制御する
ことを特徴とするロボット。
The robot according to claim 6 or 7, wherein
The control unit feedback-controls the joint on the base side of the arm member provided with the first angular velocity sensor based on the output of the first angular velocity sensor, and the second angular velocity sensor A robot that performs feedback control of the joint on the base side with respect to the arm member provided with the second angular velocity sensor based on an output.
請求項6ないし請求項8の何れか一項に記載のロボットであって、
前記第1角速度センサーの出力に基づいてフィードバック制御される前記関節の回転軸と、前記第2角速度センサーの出力に基づいてフィードバック制御される前記関節の回転軸とは直交している
ことを特徴とするロボット。
A robot according to any one of claims 6 to 8,
The rotation axis of the joint that is feedback-controlled based on the output of the first angular velocity sensor and the rotation axis of the joint that is feedback-controlled based on the output of the second angular velocity sensor are orthogonal to each other. Robot to do.
請求項6ないし請求項9の何れか一項に記載のロボットであって、
前記第1角速度センサーは、両側の前記関節の回転軸が互いに異なる前記アーム部材の中で前記基台に最も近い前記アーム部材に設けられている
ことを特徴とするロボット。
A robot according to any one of claims 6 to 9, wherein
The robot according to claim 1, wherein the first angular velocity sensor is provided on the arm member closest to the base among the arm members having different rotation axes of the joints on both sides.
請求項1ないし請求項10の何れか一項に記載のロボットであって、
前記第1角速度センサーは、振動型ジャイロセンサーである
ことを特徴とするロボット。
A robot according to any one of claims 1 to 10,
The robot according to claim 1, wherein the first angular velocity sensor is a vibration type gyro sensor.
請求項11に記載のロボットであって、
前記第1角速度センサーは、圧電材料を含む
ことを特徴とするロボット。
The robot according to claim 11,
The robot according to claim 1, wherein the first angular velocity sensor includes a piezoelectric material.
第1関節および前記第1関節とは回転方向が異なる方向である第2関節を含む複数の関節と、
前記複数の関節によって連結された複数のアーム部材と、
前記複数のアーム部材の中の1の前記アーム部材に設けられた角速度センサーと、
前記角速度センサーが設けられた前記アーム部材の前記基台側の前記関節と回転軸の方向が一致しており、且つ、前記基台側に設けられた前記関節を、前記角速度センサーの出力に基づいて制御する制御部と、
を備えることを特徴とするロボット。
A plurality of joints including a first joint and a second joint having a rotation direction different from the first joint;
A plurality of arm members connected by the plurality of joints;
An angular velocity sensor provided on one of the plurality of arm members;
The direction of the rotation axis coincides with the joint on the base side of the arm member provided with the angular velocity sensor, and the joint provided on the base side is based on the output of the angular velocity sensor. A control unit for controlling
A robot characterized by comprising:
第1関節と、前記第1関節とは回転方向が異なる方向である第2関節と、を含むアームと、
前記アームに設けられた慣性センサーと、
前記慣性センサーの出力を100Hz以上の周期でサンプリングすることによって、前記第1関節を制御する制御部と、
を備えることを特徴とするロボット。
An arm including a first joint and a second joint having a rotation direction different from that of the first joint;
An inertial sensor provided on the arm;
A controller that controls the first joint by sampling the output of the inertial sensor at a cycle of 100 Hz or more;
A robot characterized by comprising:
第1関節と、前記第1関節とは回転方向が異なる方向である第2関節と、を含むアームと、
前記アームに設けられた慣性センサーと、
前記慣性センサーよりも前記アームの先端側に設けられた力センサーと、
を備えることを特徴とするロボット。
An arm including a first joint and a second joint having a rotation direction different from that of the first joint;
An inertial sensor provided on the arm;
A force sensor provided closer to the tip of the arm than the inertial sensor;
A robot characterized by comprising:
基台に設けられた第1関節と、前記第1関節とは回転方向が異なる方向である第2関節と、を含むアームと、
前記アームに設けられた慣性センサーと、を備え、
前記第1関節の角加速度を2200°/sで90°回動させた場合、前記アームの先端の振動が−0.05mmから+0.05mmになるまでの時間が1秒以下である
ことを特徴とするロボット。
An arm including a first joint provided on a base and a second joint having a rotation direction different from that of the first joint;
An inertial sensor provided on the arm,
When the angular acceleration of the first joint is rotated 90 ° at 2200 ° / s 2 , the time until the vibration at the tip of the arm changes from −0.05 mm to +0.05 mm is 1 second or less. Characteristic robot.
基台に設けられた第1関節と、前記第1関節とは回転方向が異なる方向である第2関節と、を含むアームと、
前記アームに設けられた慣性センサーと、を備え、
前記第1関節を最大角加速度で90°回動させた場合、前記アームの先端の振動が−0.05mmから+0.05mmになるまでの時間が1秒以下である
ことを特徴とするロボット。
An arm including a first joint provided on a base and a second joint having a rotation direction different from that of the first joint;
An inertial sensor provided on the arm,
When the first joint is rotated by 90 ° with a maximum angular acceleration, the time required for the vibration at the tip of the arm to change from −0.05 mm to +0.05 mm is 1 second or less.
基台に設けられた第1関節と、前記第1関節とは回転方向が異なる方向である第2関節と、を含むアームと、
前記アームに設けられた慣性センサーと、を備え、
前記第2関節の角加速度を2200°/s2で90°回動させた場合、前記アームの先端の振動が−0.1mmから+0.1mmになるまでの時間が0.5秒以下である
ことを特徴とするロボット。
An arm including a first joint provided on a base and a second joint having a rotation direction different from that of the first joint;
An inertial sensor provided on the arm,
When the angular acceleration of the second joint is rotated 90 ° at 2200 ° / s2, the time until the vibration at the tip of the arm changes from −0.1 mm to +0.1 mm is 0.5 seconds or less. Robot characterized by.
基台に設けられた第1関節と、前記第1関節とは回転方向が異なる方向である第2関節と、を含むアームと、
前記アームに設けられた慣性センサーと、を備え、
前記第1関節を最大角加速度で90°回動させた場合、前記アームの先端の振動が−0.05mmから+0.05mmになるまでの時間が1秒以下である
ことを特徴とするロボット。
An arm including a first joint provided on a base and a second joint having a rotation direction different from that of the first joint;
An inertial sensor provided on the arm,
When the first joint is rotated by 90 ° with a maximum angular acceleration, the time required for the vibration at the tip of the arm to change from −0.05 mm to +0.05 mm is 1 second or less.
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