JP2015158049A - 積載部の外力算出方法およびその装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】各可動部材についての動力学方程式をそれぞれ導出する。動力学方程式を仮想仕事の原理に基づく各シリンダの仕事の式に用いて各シリンダについての運動方程式をそれぞれ導出する。運動方程式を各シリンダに関する検出値に基づいて解くことでバケットに外力が作用しないときのシリンダ発生力を算出する。外力が作用しないときのシリンダ発生力と、実測のシリンダ発生力との差に基づいてバケットに加わる外力を算出する。
【選択図】図1
Description
τa=M(qa)αa+h(qa,ωa)+g(qa) …(数式1)
と表せる。
τd1 TΔtvd=0 …(数式2)
τa TΔtωa=0 …(数式3)
がそれぞれ成り立つ。ここで、ステップ4で算出したように、ωa=Qvdであるから、数式3に代入すると、
τa TQΔtvd=0 …(数式4)
となる。したがって、数式2および数式4より、
τd1 TΔtvd=τa TQΔtvd …(数式5)
となり、この数式5から、
τd1=QTτa …(数式6)
が導かれる。そして、この数式6を、ステップ5で導出した動力学方程式(数式1)に代入して整理すると、運動方程式(動特性方程式)
τd1=QT{M(qa)αa+h(qa,ωa)+g(qa)} …(数式7)
が導かれる。
τS TΔtvd=0 …(数式8)
fTΔt(dqE/dt)=0 …(数式9)
がそれぞれ成り立つ。ここで、バケット4の先端の位置ベクトルqEは、全てのピン12,13,14,15,16,17a,17b,18a,18b,19a,19bの変位qaの関数(qE=qE(qa))であるから、この位置ベクトルqEの全微分dqE/dtは、ヤコビアンをJとすると、
dqE/dt=Jdqa/dt=Jωa …(数式10)
となる。また、角速度ωaについては、ステップ4で算出したように、ωa=Qvdであるから、この関係を数式10に代入すると、
dqE/dt=JQvd …(数式11)
となる。そこで、この数式11、数式8、数式9により、
τS TΔtvd=fTΔt(dqE/dt)=fT(JQ)Δtvd …(数式12)
となり、この数式12を整理すると、
f={(JQ)T}-1τS …(数式13)
が導かれる。ここで、τd=τd1+τSであるから、
τS=τd−τd1 …(数式14)
となり、この数式14を数式13に代入すると、
f={(JQ)T}-1(τd−τd1)=(JQ)-T[τd−QT{M(qa)αa+h(qa,ωa)+g(qa)}] …(数式15)
となる。
4 可動部材としての積載部であるバケット
5 可動部材としてのブーム
6 可動部材としてのスティック
7 流体圧シリンダとしてブームシリンダ
8 流体圧シリンダとしてのスティックシリンダ
9 流体圧シリンダとしてのバケットシリンダ
10,11 リンク
12,13,14,15,16,17a,17b,18a,18b,19a,19b 関節部としてのピン
29 検出手段
31 第1方程式導出手段、第2方程式導出手段、発生力算出手段および外力算出手段の機能を有するコントローラ
Claims (4)
- 複数の可動部材と、これら可動部材をそれぞれ動作させる複数の流体圧シリンダと、いずれかの流体圧シリンダの動力を最も先端側の可動部材に伝達するリンクとをそれぞれ関節部により連結した作業装置の最も先端側の可動部材を荷の積載部とするとともに、この積載部に積載する荷によりこの積載部に加わる外力を算出する積載部の外力算出方法であって、
各可動部材についての動力学方程式をそれぞれ導出し、
これら動力学方程式を仮想仕事の原理に基づく各流体圧シリンダの仕事の式に用いて各流体圧シリンダについての運動方程式をそれぞれ導出し、
これら運動方程式を各流体圧シリンダに関する検出値に基づいて解くことで積載部に外力が作用しないときのシリンダ発生力を算出し、
このシリンダ発生力と、実測のシリンダ発生力との差に基づいて積載部に加わる外力を算出する
ことを特徴とした積載部の外力算出方法。 - 各可動部材についての動力学方程式を、ニュートン・オイラー法により導出する
ことを特徴とした請求項1記載の積載部の外力算出方法。 - 複数の可動部材と、これら可動部材をそれぞれ動作させる複数の流体圧シリンダと、いずれかの流体圧シリンダの動力を最も先端側の可動部材に伝達するリンクとをそれぞれ関節部により連結した作業装置の最も先端側の可動部材を荷の積載部とするとともに、この積載部に積載する荷によりこの積載部に加わる外力を算出する積載部の外力算出装置であって、
各可動部材についての動力学方程式をそれぞれ導出する第1方程式導出手段と、
この第1方程式導出手段により導出した動力学方程式を仮想仕事の原理に基づく各流体圧シリンダの仕事の式に用いて各流体圧シリンダについての運動方程式をそれぞれ導出する第2方程式導出手段と、
この第2方程式導出手段により導出した運動方程式を各流体圧シリンダに関する検出値に基づいて解くことで積載部に外力が作用しないときのシリンダ発生力を算出する発生力算出手段と、
各流体圧シリンダのシリンダ発生力を実測する検出手段と、
発生力算出手段で算出したシリンダ発生力と、検出手段で実測したシリンダ発生力との差に基づいて積載部に加わる外力を算出する外力算出手段とを備えた
ことを特徴とした積載部の外力算出装置。 - 第1方程式導出手段は、各可動部材についての動力学方程式を、ニュートン・オイラー法により導出する
ことを特徴とした請求項3記載の積載部の外力算出装置。
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