JP2018192578A - 減速機角度伝達誤差同定システム及び減速機角度伝達誤差同定方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】第1変動データは第1関節制御部24が第1モータ11の出力軸11aを第1方向に一定の第1目標速度で回転させると同時に第2関節制御部27が第2モータ16の出力軸16aを一定の第2目標速度で回転させたときの第1モータの角度伝達誤差に起因する第2関節の動作の周期的な変動を示すデータであり、第2変動データは第1関節制御部が第1モータの出力軸を第2方向に一定の第1目標速度で回転させると同時に第2関節制御部が第2モータの出力軸を一定の第2目標速度で回転させたときの第1モータの角度伝達誤差に起因する第2関節の動作の周期的な変動を示すデータである変動データ取得部と、周期関数算出部43と、平均位相算出部44と、角度伝達誤差同定部46と、を含む。
【選択図】図2
Description
図1は、本発明の実施の形態1に係る減速機角度伝達誤差同定システムを含むロボットシステム100の構成例を概略的に示す図である。図2は、図1のロボットシステム100の制御系統の構成例を概略的に示すブロック図である。
ロボット1は、多関節型ロボットの産業用ロボット(多関節ロボット)である。
図2に示すように、制御装置2は、演算部21と、記憶部22と、各関節を制御する制御部とを含む。各関節を制御する制御部には基端側関節7の回動動作を制御する基端側関節制御部(第1関節制御部)24及び先端側関節8を制御する先端側関節制御部(第2関節制御部)27が含まれる。
次に、ロボットシステム100の動作例を説明する。
図8及び図9は、ロボットシステム100の動作例を示すフローチャートである。
上記実施の形態1において、角度伝達誤差同定部46は、所定の振幅Aを用いて第1減速機13の角度伝達誤差の周期的な変動をモデル化した周期関数を算出した。
以下では実施の形態3の構成、動作について、実施の形態1との相違点を中心に述べる。
φay=(φ1+φ2+2π)/2
また、変動データ取得部342は、指令部41を介してロボット1を制御し、ロボット1を動作させ、第1において、第3変動データ及び第4変動データを取得する。第3変動データは、位相φax、所定の周波数f、及び所定の振幅Aを設定した周期関数を用いて角度伝達誤差の補償を行って対応する領域においてロボット1を動作させたときの第1モータ11の出力軸11aの回転角と先端側関節8の速度偏差との関係を示すデータ、又は第1モータ11の出力軸11aの回転角と先端側関節8の速度偏差に基づいて生成された指令値との関係を示すデータである。第4変動データは、位相φay、所定の周波数f、及び所定の振幅Aを設定した周期関数を用いて角度伝達誤差の補償を行って第1領域Raにおいてロボット1を動作させたときの第1モータ11の出力軸11aの回転角と速度偏差との関係を示すデータ、又は第1モータ11の出力軸11aの回転角と速度偏差に基づいて生成された指令値との関係を示すデータである。
図10は、ロボットシステム300の動作例を示すフローチャートである。
2 制御装置
4 ロボットアーム
7 基端側関節
8 先端側関節
11 第1モータ
11a 出力軸
12 第1エンコーダ
13 第1減速機
13a 入力軸
13b 出力軸
16 第2モータ
16a 出力軸
17 第2エンコーダ
18 第2減速機
21 演算部
22 記憶部
23 サーボ制御部
24 基端側関節制御部
27 先端側関節制御部
42 変動データ取得部
43 周期関数算出部
44 平均位相算出部
45 位相同定部
46 角度伝達誤差同定部
51 変動データセット
52 第1変動データ
53 第2変動データ
54 対応重力トルク値
100 ロボットシステム
Claims (13)
- 第1関節及び第2関節を含む複数の関節を有するロボットアームと、
出力軸が前記第1関節に接続された第1減速機と、出力軸が前記第1減速機の入力軸に接続され、該第1減速機を介して前記第1関節を回動させる第1モータとを有する第1関節駆動部と、
前記第1モータの動作を制御する第1関節制御部と、
出力軸が前記第2関節に接続され、前記第2関節を回動させる第2モータを有する第2関節駆動部と、
前記第2モータの動作を制御する第2関節制御部と、
互いに関連づけられた第1変動データと第2変動データとを取得する変動データ取得部であって、前記第1変動データは前記第1関節制御部が前記第1モータの前記出力軸を第1方向に一定の第1目標速度で回転させて前記第1関節の回動範囲の所定の領域の一方の端の位置から他方の端の位置に前記第1関節を回動させるように制御すると同時に前記第2関節駆動部が前記第2モータの前記出力軸を一定の第2目標速度で回転させたときの前記第1モータの角度伝達誤差に起因する前記第2関節の動作の周期的な変動を示すデータであり、前記第2変動データは前記第1関節制御部が前記第1モータの前記出力軸を前記第1方向と反対の回転方向である第2方向に一定の前記第1目標速度で回転させて前記領域の他方の端の位置から一方の端の位置に前記第1関節を回動させるように制御すると同時に前記第2関節駆動部が前記第2モータの前記出力軸を一定の第2目標速度で回転させたときの前記第1モータの角度伝達誤差に起因する前記第2関節の動作の周期的な変動を示すデータである変動データ取得部と、
前記第1変動データをモデル化した第1周期関数及び前記第2変動データをモデル化した第2周期関数を算出する周期関数算出部と、
前記第1周期関数の位相と前記第2周期関数の位相の平均値である平均位相を算出する位相算出部と、
前記平均位相に基づいて、前記第1減速機の角度伝達誤差の周期的な変動を算出する角度伝達誤差同定部と、を含む、減速機角度伝達誤差同定システム。 - 前記第2関節駆動部は、前記第2モータの前記出力軸の回転速度を検知するための情報を検知する第2モータ出力軸情報検知部を更に有し、
前記第2関節制御部は、前記第2モータの前記出力軸の目標速度と前記第2モータの前記出力軸の回転速度との速度偏差に基づいて前記第2モータの回転速度が前記目標速度を維持するように指令値を生成し、且つ該指令値に基づいて前記第2モータの動作を制御し、
前記第1モータの角度伝達誤差に起因する前記第2関節の動作の周期的な変動を示すデータは、前記第1モータの前記出力軸の回転角と前記第2モータの前記速度偏差又は前記指令値との関係を示すデータである、請求項1に記載の減速機角度伝達誤差同定システム。 - 前記角度伝達誤差同定部は、前記第1減速機の角度伝達誤差の周期的な変動をモデル化した周期関数を算出し、前記周期関数の位相を前記位相算出部が算出した前記平均位相に基づいて設定する、請求項1又は2に記載の減速機角度伝達誤差同定システム。
- 前記第1減速機は波動減速装置である、請求項1乃至3の何れかに記載の減速機角度伝達誤差同定システム。
- 前記第1変動データ及び前記第2変動データを取得したときの前記第2モータの前記出力軸の回動速度は前記第1モータの前記出力軸の回動速度よりも遅い、請求項1乃至4の何れかに記載の減速機角度伝達誤差同定システム。
- 第1関節及び第2関節を含む複数の関節を有するロボットアームと、
出力軸が前記第1関節に接続された第1減速機と、出力軸が前記第1減速機の入力軸に接続され、該第1減速機を介して前記第1関節を回動させる第1モータとを有する第1関節駆動部と、
前記第1モータの動作を制御する第1関節制御部と、
出力軸が前記第2関節に接続され、前記第2関節を回動させる第2モータを有する第2関節駆動部と、
前記第2モータの動作を制御する第2関節制御部と、
第1変動データと第2変動データと対応重力トルク値とを含み、前記第1変動データと前記第2変動データと前記対応重力トルク値とが互いに関連づけられている変動データセットを複数取得する変動データ取得部であって、複数の前記変動データセットはそれぞれ前記第1関節の回動範囲の互いに異なる所定の領域に対応するデータセットであり、前記第1変動データは前記第1関節制御部が前記第1モータの前記出力軸を第1方向に一定の第1目標速度で回転させて対応する前記領域の一方の端の位置から他方の端の位置に前記第1関節を回動させるように制御すると同時に前記第2関節駆動部が前記第2モータの前記出力軸を一定の第2目標速度で回転させたときの前記第1モータの角度伝達誤差に起因する前記第2関節の動作の周期的な変動を示すデータであり、前記第2変動データは前記第1関節制御部が前記第1モータの前記出力軸を前記第1方向と反対の回転方向である第2方向に一定の前記第1目標速度で回転させて対応する前記領域の他方の端の位置から一方の端の位置に前記第1関節を回動させるように制御すると同時に前記第2関節駆動部が前記第2モータの前記出力軸を一定の前記第2目標速度で回転させたときの前記第1モータの角度伝達誤差に起因する前記第2関節の動作の周期的な変動を示すデータであり、前記対応重力トルク値は対応する前記領域において前記第1減速機の前記出力軸に作用する重力トルクの値である変動データ取得部と、
複数の前記変動データセットのそれぞれについて、前記第1変動データをモデル化した第1周期関数及び前記第2変動データをモデル化した第2周期関数を算出する周期関数算出部と、
複数の前記変動データセットのそれぞれについて、前記第1周期関数の位相と前記第2周期関数の位相の平均値である平均位相を算出する位相算出部と、
複数の前記変動データセットのそれぞれの前記平均位相とそれぞれの前記平均位相に対応する前記対応重力トルク値とに基づいて前記第1減速機の前記出力軸に作用する重力トルク値と前記平均位相との相関関係を算出する位相同定部と、
前記位相同定部が算出した前記第1減速機の前記出力軸に作用する重力トルク値と前記平均位相との相関関係に基づいて、前記第1減速機の角度伝達誤差の周期的な変動を算出する角度伝達誤差同定部と、を含む、減速機角度伝達誤差同定システム。 - 前記第2関節駆動部は、前記第2モータの前記出力軸の回転速度を検知するための情報を検知する第2モータ出力軸情報検知部を更に有し、
前記第2関節制御部は、前記第2モータの前記出力軸の目標速度と前記第2モータの前記出力軸の回転速度との速度偏差に基づいて前記第2モータの回転速度が前記目標速度を維持するように指令値を生成し、且つ該指令値に基づいて前記第2モータの動作を制御し、
前記第1モータの角度伝達誤差に起因する前記第2関節の動作の周期的な変化変動を示すデータは、前記第1モータの前記出力軸の回転角と前記第2モータの前記速度偏差又は前記指令値との関係を示すデータである、請求項6に記載の減速機角度伝達誤差同定システム。 - 前記位相同定部は、前記第1減速機の前記出力軸に作用する重力トルク値と前記平均位相との相関関係をモデル化した関数を算出し、
前記角度伝達誤差同定部は、前記第1減速機の角度伝達誤差の周期的な変動をモデル化した周期関数を算出し、前記周期関数の位相を前記位相同定部が算出した関数とする、請求項6又は7に記載の減速機角度伝達誤差同定システム。 - 前記位相同定部は、前記第1減速機の前記出力軸に作用する重力トルク値と前記平均位相との相関関係を最小二乗法を用いて一次関数を算出する、請求項8に記載の減速機角度伝達誤差同定システム。
- 前記第1減速機は波動減速装置である、請求項6乃至9の何れかに記載の減速機角度伝達誤差同定システム。
- 前記第1変動データ及び前記第2変動データを取得したときの前記第2モータの前記出力軸の回動速度は前記第1モータの前記出力軸の回動速度よりも遅い、請求項6乃至10の何れかに記載の減速機角度伝達誤差同定システム。
- 第1関節及び第2関節を含む複数の関節を有するロボットアームと、
出力軸が前記第1関節に接続された第1減速機と、出力軸が前記第1減速機の入力軸に接続され、該第1減速機を介して前記第1関節を回動させる第1モータとを有する第1関節駆動部と、
前記第1モータの動作を制御する第1関節制御部と、
出力軸が前記第2関節に接続され、前記第2関節を回動させる第2モータを有する第2関節駆動部と、
前記第2モータの動作を制御する第2関節制御部と、を備えるロボットシステムの減速機角度伝達誤差同定方法であって、
互いに関連づけられた第1変動データと第2変動データとを取得する変動データ取得ステップであって、前記第1変動データは前記第1関節制御部が前記第1モータの前記出力軸を第1方向に一定の第1目標速度で回転させて前記第1関節の回動範囲の所定の領域の一方の端の位置から他方の端の位置に前記第1関節を回動させるように制御すると同時に前記第2関節駆動部が前記第2モータの前記出力軸を一定の第2目標速度で回転させたときの前記第1モータの角度伝達誤差に起因する前記第2関節の動作の周期的な変動を示すデータであり、前記第2変動データは前記第1関節制御部が前記第1モータの前記出力軸を前記第1方向と反対の回転方向である第2方向に一定の前記第1目標速度で回転させて前記領域の他方の端の位置から一方の端の位置に前記第1関節を回動させるように制御すると同時に前記第2関節駆動部が前記第2モータの前記出力軸を一定の第2目標速度で回転させたときの前記第1モータの角度伝達誤差に起因する前記第2関節の動作の周期的な変動を示すデータである変動データ取得ステップと、
前記第1変動データをモデル化した第1周期関数及び前記第2変動データをモデル化した第2周期関数を算出する周期関数算出ステップと、
前記第1周期関数の位相と前記第2周期関数の位相の平均値である平均位相を算出する位相算出ステップと、
前記平均位相に基づいて、前記第1減速機の角度伝達誤差の周期的な変動を算出する角度伝達誤差同定ステップと、を含む、減速機角度伝達誤差同定方法。 - 第1関節及び第2関節を含む複数の関節を有するロボットアームと、
出力軸が前記第1関節に接続された第1減速機と、出力軸が前記第1減速機の入力軸に接続され、該第1減速機を介して前記第1関節を回動させる第1モータとを有する第1関節駆動部と、
前記第1モータの動作を制御する第1関節制御部と、
出力軸が前記第2関節に接続され、前記第2関節を回動させる第2モータを有する第2関節駆動部と、
前記第2モータの動作を制御する第2関節制御部と、を備えるロボットシステムの減速機角度伝達誤差同定方法であって、
第1変動データと第2変動データと対応重力トルク値とを含み、前記第1変動データと前記第2変動データと前記対応重力トルク値とが互いに関連づけられている変動データセットを複数取得する変動データ取得ステップであって、複数の前記変動データセットはそれぞれ前記第1関節の回動範囲の互いに異なる所定の領域に対応するデータセットであり、前記第1変動データは前記第1関節制御部が前記第1モータの前記出力軸を第1方向に一定の第1目標速度で回転させて対応する前記領域の一方の端の位置から他方の端の位置に前記第1関節を回動させるように制御すると同時に前記第2関節駆動部が前記第2モータの前記出力軸を一定の第2目標速度で回転させたときの前記第1モータの角度伝達誤差に起因する前記第2関節の動作の周期的な変動を示すデータであり、前記第2変動データは前記第1関節制御部が前記第1モータの前記出力軸を前記第1方向と反対の回転方向である第2方向に一定の前記第1目標速度で回転させて対応する前記領域の他方の端の位置から一方の端の位置に前記第1関節を回動させるように制御すると同時に前記第2関節駆動部が前記第2モータの前記出力軸を一定の第2目標速度で回転させたときの前記第1モータの角度伝達誤差に起因する前記第2関節の動作の周期的な変動を示すデータであり、前記対応重力トルク値は対応する前記領域において前記第1減速機の前記出力軸に作用する重力トルクの値である変動データ取得ステップと、
複数の前記変動データセットのそれぞれについて、前記第1変動データをモデル化した第1周期関数及び前記第2変動データをモデル化した第2周期関数を算出する周期関数算出ステップと、
複数の前記変動データセットのそれぞれについて、前記第1周期関数の位相と前記第2周期関数の位相の平均値である平均位相を算出する位相算出ステップと、
複数の前記変動データセットのそれぞれの前記平均位相とそれぞれの前記平均位相に対応する前記対応重力トルク値とに基づいて前記第1減速機の前記出力軸に作用する重力トルク値と前記平均位相との相関関係を算出する位相同定ステップと、
前記位相同定ステップにおいて算出した前記第1減速機の前記出力軸に作用する重力トルク値と前記平均位相との相関関係に基づいて、前記第1減速機の角度伝達誤差の周期的な変動を算出する角度伝達誤差同定ステップと、を含む、減速機角度伝達誤差同定方法。
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