JP2019101893A - Drive control device, drive device, and assist control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、駆動制御装置、駆動装置、及びアシスト制御装置に関するものである。 The present invention relates to a drive control device, a drive device, and an assist control device.
従来、駆動対象物を駆動する駆動部と、駆動対象物と駆動部との間に接続され、グリース等の潤滑剤を含んだ粘性変化を持つ機構部とを備えた駆動装置を制御する駆動制御装置が知られている。
そして、上述したような駆動制御装置として、駆動部や機構部に含んだ要素の経時劣化等による駆動装置の異常(状態)を検出するものも知られている。
Conventionally, drive control is performed to control a drive unit including a drive unit that drives a drive target and a mechanism unit connected between the drive target and the drive unit and having a viscosity change including a lubricant such as grease. The device is known.
Further, as a drive control device as described above, one that detects an abnormality (state) of the drive device due to deterioration with time or the like of an element included in the drive unit or the mechanical unit is also known.
例えば、特許文献1には、駆動部に永久磁石を有する回転機と、回転機に負荷トルクを付与するトルク付与処理手段とを備え、次のようにして、駆動部に有した永久磁石の劣化等による駆動装置の異常を検出(減磁の有無を判断)する駆動制御装置が記載されている。
回転機に負荷トルクが付与される状況下、回転機の回転速度をその目標値にフィードバック制御するために要求される操作量について、その実際の値と、負荷トルクに応じた基準値とのずれに基づき、永久磁石の磁束の減少の有無を判断するものである。
For example,
Under the condition that load torque is applied to the rotating machine, the difference between the actual value and the reference value according to the load torque for the manipulated variable required to feedback control the rotational speed of the rotating machine to its target value Based on the above, it is determined whether or not the magnetic flux of the permanent magnet has decreased.
しかし、従来の駆動制御装置では、潤滑剤の劣化等による駆動装置の異常を検出できないという問題があった。 However, in the conventional drive control device, there is a problem that it is not possible to detect an abnormality of the drive device due to deterioration of the lubricant and the like.
上述した課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、駆動対象物を駆動する駆動部と、前記駆動対象物と前記駆動部との間に接続され、潤滑剤を含んだ粘性変化を持つ機構部と、を備えた駆動装置を制御する駆動制御装置において、前記駆動部による前記機構部の駆動情報を検出する駆動情報検出部と、ある一定の電流制御時における前記駆動情報検出部で検出した回転速度値を記録する回転速度記録手段と、回転速度閾値を記憶する記憶手段とを備え、前記回転速度記録手段で記録した回転速度値と、前記駆動対象物を所定時間駆動した後に前記ある一定の電流制御時に前記駆動情報検出部で検出した現在の回転速度値との差が前記回転速度閾値より大きい場合に、異常を検出することを特徴とする。
In order to solve the problems described above, the invention according to
本発明によれば、潤滑剤の劣化等による駆動装置の異常を検出できる駆動制御装置を提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a drive control device capable of detecting an abnormality in a drive device due to deterioration of a lubricant and the like.
以下、本発明を適用した駆動制御装置、及びアシスト制御装置により制御される駆動装置としてのマニピュレータ装置200の一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図1は、本実施形態に係る駆動制御装置を備えたマニピュレータ装置200の一例の概略構成図である。図1(a)は駆動制御装置を備えたマニピュレータ装置200本体と駆動対象のマニピュレータ並びに周辺装置との接続構成に係るブロック図、図1(b)はマニピュレータ装置200の外観を側面方向から示した図である。
Hereinafter, an embodiment of a drive control apparatus to which the present invention is applied and an embodiment of a
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an example of a
図1(a)、図1(b)に示すマニピュレータ装置200は、1自由度を持つマニピュレータを駆動するマニピュレータ駆動装置である。
このマニピュレータ装置200は、一端側が手の役割を持つアーム101の他端部の根元部分がベース板からなる土台108に取付け固定された基部102との間で軸支された関節となっている。
また、関節部分の軸心を駆動中心103としてアーム101が回転可能な1自由度を持つ駆動対象のマニピュレータとして機構部110である減速機106に結合されている。また、マニピュレータ装置200本体に備えられる駆動制御装置で、機構部110(減速機106)に接続された駆動部109のモータ105の駆動を制御するように構成される。
The
The
Further, it is coupled to a
そして、アーム101の駆動中心103は、減速機106に接続され、モータ105からの動力によって回転駆動される。これにより、減速機106に接続されたモータ105の動力が伝達されてアーム101が駆動中心103に対して回転駆動する。
モータ105には、その回転量を計測可能なモータ用エンコーダ(ENC)104が取付けられている。
The
A motor encoder (ENC) 104 capable of measuring the amount of rotation is attached to the
基部102は、機構部110、駆動部109、及びマニピュレータのアーム101とを支持する支持部として機能する。マニピュレータ自体は、減速機106とモータ用エンコーダ104が取付けられたモータ105とがアーム101に固定され、駆動中心103が基部102に固定される構造となる。
その他、マニピュレータ装置200本体には、後述する入力部となる外部接続装置107が接続されている。
The
In addition, an
上述したマニピュレータ装置200におけるマニピュレータの機構部110は、潤滑剤を含む粘性変化を持つ場合を想定している。因みに、ここでは制御対象をマニピュレータ装置200とし、駆動象物をマニピュレータのアーム101としとしたが、その他にグリース等の潤滑剤を含む波動歯車装置や工作機器等を制御対象とし、その可動部を駆動対象とする構成に適用することも可能である。こうした場合、駆動部109のモータ105は、それ以外の流体機械や熱機関を含む広義な意味での原動機を用いることが可能である。
The
ここで、モータ105と減速機106とアーム101との接続状態を模式的に示した図2を用いて説明しておく。
図2は、マニピュレータ装置200に有したモータ105と減速機106とアーム101との接続状態を模式的に示した説明図である。
図2に示すように、モータ105の出力軸の駆動中心103には減速機106としての第一ギア106aが接続される。第一ギア106aには第二ギア106b、第三ギア106cがこの順に接続され、第三ギア106cにアーム101の回転軸が接続される。
この図2では、モータ105の出力軸とアーム101の回転軸を異なる位置に記載しているが、減速機106として遊星歯車機構を用いる場合には、アーム101の回転軸の軸心は、モータ105の出力軸の駆動中心103と同軸上に配置されることとなる。
そして、このマニピュレータの機構部110は、減速機106の各ギアが噛み合う箇所に潤滑剤としてのグリースGが塗られており、粘性変化を持つものとなっている。
Here, the connection state of the
FIG. 2 is an explanatory view schematically showing a connection state of the
As shown in FIG. 2, a
In FIG. 2, although the output shaft of the
The
次に、マニピュレータ装置200の細部構成や、これに接続される周辺装置について、ブロック図を用いて説明する。
図3は、図1に示すマニピュレータ装置200の細部構成を周辺装置も含めて示したブロック図である。
Next, the detailed configuration of the
FIG. 3 is a block diagram showing the detailed configuration of the
図3に示すように、マニピュレータ装置200は、マニピュレータ本体201、電源291、及びホストコントローラ281とからなる。
つまり、マニピュレータ本体201に対して接続される周辺装置としては、上述した外部接続装置107として電源291とホストコントローラ281とが接続されている。
マニピュレータ動作に画像情報が必要な場合には、更にホストコントローラ281に対して画像入力装置271が接続される。ここで、マニピュレータ装置200の構成は変更可能であり、マニピュレータ本体201、ホストコントローラ281、電源291を別体として構成する外に、これらの全てをマニピュレータ本体201内に実装したスタンドアロン式の構成とすることもできる。
As shown in FIG. 3, the
That is, as the peripheral device connected to the manipulator
When image information is required for manipulator operation, the
マニピュレータ本体201は、駆動部109のモータ105に対する駆動指令を駆動・検出部230のモータドライバ235を介して行う制御装置210を備える。
この制御装置210には、中央演算処理装置であるCPU211を備えている。そして、制御装置210内の通信制御部212がホストコントローラ281と通信網282で接続され、ホストコントローラ281から通信網282及び通信制御部212を経由して制御装置210内の駆動制御部214に各種情報が伝送される。
この各種情報は、動作モード情報、駆動制御に必要な各種パラメータ、マニピュレータの目標移動位置情報等である。
The
The
The various information is operation mode information, various parameters necessary for drive control, target movement position information of the manipulator, and the like.
制御装置210には、各種センサ220や各種スイッチ221の信号が入力される。また、例えば制御装置210に接続可能な入力部239から動作モードを入力して設定することもできる。このとき、これらの信号情報に基づいてマニピュレータに対する緊急停止等の軌道停止動作が駆動制御部214の動作指令によって行われる。更に、制御装置210にはクロック223が入力端子及び出力端子で接続され、クロック信号が取り込まれるようになっている。
Signals of
加えて、制御装置210内には、動作プログラムやマニピュレータの動作制御に必要な情報を書き換え可能に格納するための各種メモリ機能を持つ記憶部(記憶手段)215やカウント計数用のタイマー213が搭載されている。
これらに接続された駆動制御部214は、マニピュレータの動作制御として、駆動・検出部230のモータドライバ235による駆動部109のモータ105への駆動指令を出力する。このとき、駆動制御部214は、外乱トルク推定部238により推定された負荷外乱に含まれるモータ105と減速機106とに関する粘性摩擦係数の変化(粘性変化)に基づいて、駆動指令の出力を制御する。
即ち、マニピュレータの関節は、駆動制御部214から駆動指令を受けた駆動・検出部230のモータドライバ235がドライブすることによって、駆動部109のモータ105を駆動することで行われる。図2では、駆動部109のモータ105にモータ用エンコーダ104が付設されて構成され、駆動・検出部230内に含まれる形態として示している。
In addition, in the
The
That is, the joints of the manipulator are driven by driving the
駆動部109のモータ105の駆動情報は、モータ105に付設されたモータ用エンコーダ104からの信号として駆動・検出部230の駆動情報検出部236に入力される。駆動情報検出部236は、モータ用エンコーダ104からの信号を移動量、移動速度、移動加速度といった駆動情報に変換する。
また、駆動部109のモータ105に流れる電流は駆動・検出部230の電流検出部234によって駆動・検出部230内で検出される。
The drive information of the
Further, the current flowing through the
これらの駆動情報検出部236で検出された駆動情報、及び電流検出部234で検出された電流は、制御装置210内の外乱トルク推定部238に入力される。外乱トルク推定部238は、入力された駆動情報、及び電流に基づいて駆動部109のモータ105に加わる負荷外乱を推定して駆動制御部214に送出する(入力される)。
また、入力部239にて動作プロファイルをプログラム入力可能であり、入力したプログラムは制御装置210に入力される。
The drive information detected by the drive
Further, the operation profile can be program-inputted by the
駆動制御部214では、駆動情報検出部236で検出された駆動情報、外乱トルク推定部238で推定された負荷外乱値、並びに入力部239等で設定された動作モードや動作プロファイルに基づいて目標指令値を生成する。このとき、駆動制御部214は、目標指令値に沿った駆動となるように、駆動・検出部230のモータドライバ235に駆動指令を送出し、駆動部109のモータ105をフィードバック制御で駆動する。この結果、図1に示したモータ105が目標指令値に沿うように回転制御される。外乱トルク推定部238により推定される負荷外乱には、機構部110の減速機106と、駆動部109のモータ105とに関する粘性変化(粘性摩擦係数の変化)が含まれる。
Drive
駆動部109は、駆動・検出部230の駆動情報検出部236、電流検出部234、及びモータドライバ235に接続される。駆動情報検出部236は、駆動・検出部230内のモータドライバ235による駆動部109のモータ105の駆動情報を検出する。電流検出部234は、駆動・検出部230内でモータドライバ235に流れる電流を検出する。
また、記憶部215は、各種検出部で検出した電流値、回転速度の情報、及び駆動に必要な情報を記憶する。
The
The
次に、マニピュレータ装置200(マニピュレータ本体201)に備えられる入力部239について説明する。
図4は、マニピュレータ装置200に備えられる入力部239の外観構成を示した概略図である。
Next, the
FIG. 4 is a schematic view showing an appearance configuration of an
図4を参照すれば、入力部239は、ユーザーによるマニピュレータの操作用又は動作プロファイルの作成用とされるタッチパネル239aと、動作プロファイルの作成用のテンキー239bと、を備える。また、その他にマニピュレータの動作開始用の実行ボタン239cと、電源オン用の電源ボタン239dと、マニピュレータの動作を緊急に停止するための緊急停止ボタン239eと、を備えている。
Referring to FIG. 4, the
入力部239をユーザーが使用する場合、電源ボタン239dをオンにすると、タッチパネル239aが表示され、その表示内容にしたがってマニピュレータの操作が可能となる。
そして、ユーザーはタッチパネル239aやテンキー239bを用いて動作プロファイルを作成した後、実行ボタン239cによりマニピュレータの動作を開始する。
また、マニピュレータに異常が発生した場合には、タッチパネル239aにてそのことを通知(表示)する。
When the user uses the
Then, after the user creates an operation profile using the
When an abnormality occurs in the manipulator, the
次に、上述したマニピュレータ本体201に備えられる外乱トルク推定部238を外乱トルク推定部とした場合について説明する。
図5は、外乱トルク推定部238を外乱トルク推定部とした場合の回路構成を例示した説明図であり、図5(a)がローパスフィルタ405を用いない回路構成図の例、図5(b)がローパスフィルタ405で擬似微分を用いる回路構成図の例である。
Next, a case where the disturbance
FIG. 5 is an explanatory view exemplifying a circuit configuration when the disturbance
図5(a)に示される外乱トルク推定部は、実機部404に対する外乱トルク推定部403Aがローパスフィルタを持たない(用いない)場合に該当する。これに対し、図5(b)に示される外乱トルク推定部は、実機部404に対する外乱トルク推定部403Bが擬似微分用のローパスフィルタ405を持つ(用いる)場合に該当する。いずれの外乱トルク推定部についても、実機部404は通常、減速機106を含めると2慣性系のブロック図になるが、ここでは1慣性系と捉えて簡略化して示している。また、入力は電流で出力はモータ軸の回転量(角度)θや回転速度(角速度)ωを表したブロック図であり、J(慣性モーメント)は機構や減速機の慣性モーメントをモータ軸に換算した値を使用する。
The disturbance torque estimation unit shown in FIG. 5A corresponds to the case where the disturbance
図5(a)と図5(b)に共通する実機部404の重力項付加部401はモータ105に接続されている機構部により力が異なるため、それぞれの機構部で回転量(出力角度)に対する関数が決定される。また、粘性摩擦係数402は、モータ105と減速機106及び機構部110とに含まれる粘性摩擦係数である。
一方、図5(a)の外乱トルク推定部403Aと外乱トルク推定部403Bでは、いずれも外乱オブザーバを用いて外乱トルクを推定している。
また、実機部404及び外乱トルク推定部403A、403Bで使われる各種パラメータ(トルク定数Kt、慣性モーメントJ、粘性摩擦係数C等)には誤差が含まれているため、パラメータを同定して値を合わせる必要がある。例えば実験データを用いて統計処理上での重回帰分析を行ったり、或いは周波数応答解析を行ったりしてパラメータの同定を行うことが挙げられる。
The gravity
On the other hand, in each of the disturbance
Also, since errors are included in various parameters (torque constant Kt, moment of inertia J, coefficient of viscous friction C, etc.) used in
次に、外乱トルク推定を用いたトルク制御及びアシスト制御方法について説明する。
図6は、図5(b)に示す外乱トルク推定部で得られた外乱トルク推定値を用いてトルク制御を行う場合のトルク制御回路の構成例を示したブロック図である。
Next, a torque control and an assist control method using disturbance torque estimation will be described.
FIG. 6 is a block diagram showing a configuration example of a torque control circuit in a case where torque control is performed using the disturbance torque estimated value obtained by the disturbance torque estimating unit shown in FIG. 5 (b).
図6に示すように、このトルク制御回路は、図5(b)の外乱トルク推定部で検出した外乱トルク推定値をフィードバックし、トルク指令値と比較してPID制御器501で演算を行い、電流ドライバ502でモータ105へ電流を流す。このようにモータ105へ電流を流すことで、トルク指令値に追従したトルク制御を行うことができる。
このトルク制御回路では、重力補償などの動力学的補償を行っていないが、摩擦補償や重力補償、慣性力などの補償をすることで、より追従性が良い制御を行うことができる。
As shown in FIG. 6, this torque control circuit feeds back the disturbance torque estimated value detected by the disturbance torque estimating unit shown in FIG. 5 (b), compares it with the torque command value, and performs calculation in the
In this torque control circuit, dynamic compensation such as gravity compensation is not performed, but control with better followability can be performed by compensating for friction compensation, gravity compensation, inertial force and the like.
図7は、図6に示すトルク制御回路を用いてアシスト制御を行うイメージの模式図である。そして、図7(a)はマニピュレータ503の操作状態推移に対比される位置変化に対する力の変化の関係で示される動作に必要な力の特性図、図7(b)は外力の操作力に対する操作力指令値の関係を示した図である。
FIG. 7 is a schematic view of an image in which assist control is performed using the torque control circuit shown in FIG. 7 (a) is a characteristic diagram of the force necessary for the operation shown by the relationship of the change of the force to the position change compared with the operation state transition of the
図7(a)に示すように、図6に示したトルク制御回路でアシスト制御を行うとき、マニピュレータ503を或る位置Pから他の位置P’へ操作して移動させる際、トルク指令値として操作力の目標値を設定する。このように設定することで、動作に必要な力の一部をモータ出力(アシスト力)が補ってくれるため、一定の外力での操作(目標値に追従した操作)が可能となる。
また、操作力指令値の目標値としては、図7(a)に示すように外力の操作力の変化−F1〜F1の区間のように外力の操作力の目標値Fに対して不感帯を持つようなプロファイルを持たせることで突然動作することや発振を抑制でき、安定した動作が可能となる。
As shown in FIG. 7A, when performing assist control with the torque control circuit shown in FIG. 6, when operating the
Further, as a target value of the operating force command value, as shown in FIG. 7A, there is a dead zone with respect to the target value F of the operating force of the external force as in the section of change of the operating force of external force -F1 to F1. By providing such a profile, it is possible to suppress sudden operation and oscillation, and stable operation becomes possible.
次に、図6に示したトルク制御回路を用いてアシスト制御を行う場合の制御フローの一例を説明する。
図8は、図6に示したトルク制御回路を用いてアシスト制御を行う場合の制御に係るフロー図である。
Next, an example of a control flow in the case of performing assist control using the torque control circuit shown in FIG. 6 will be described.
FIG. 8 is a flowchart relating to control in the case where assist control is performed using the torque control circuit shown in FIG.
アシスト制御を行う場合の制御フローとしては、マニピュレータ503の位置や速度の変化や外力の変化から操作の有無を判断してアシスト制御を開始し、外力(操作力)と比較を行って操作力が目標値になるようモータ105を制御することでアシスト動作を行う。
具体的には、図8に示すように、アシスト制御に係る動作処理では、まずトルク指令となる操作力目標値設定(ステップ101)を行ってからマニピュレータ503の位置を関節角により検出(ステップ102)する。この後、駆動制御部214はマニピュレータ503の外力の操作力を検出(ステップ103)する。
次に、検出結果に基づいて操作有りか否かの判定(ステップ104)を行う。この判定の結果、操作が無ければ(ステップ104のNO)、マニピュレータ503の位置を関節角により検出(ステップ102)する処理の前に戻ってそれ以降の処理を繰り返す。これに対し、操作が有れば(ステップ104のYES)、アシスト制御を開始する。
As a control flow in the case of performing assist control, assist control is started by judging the presence or absence of operation from the change of position and speed of
Specifically, as shown in FIG. 8, in the operation process related to assist control, first, setting of the operating force target value (step 101) that becomes a torque command is performed, and then the position of the
Next, based on the detection result, it is determined whether or not there is an operation (step 104). As a result of this determination, if there is no operation (NO in step 104), the process returns to before the process of detecting the position of the
アシスト制御が開始されると、駆動制御部214は初期的に設定されたマニピュレータ503の操作力目標値を検出結果に基づいて操作目標値誤差検出(ステップ105)を行ってからモータ105のトルク出力値を算出(ステップ106)する。その後、駆動制御部214は算出されたトルク出力値でモータ駆動(ステップ107)してから再度マニピュレータ503の位置を関節角により検出(ステップ108)した後、マニピュレータ503の外力の操作力を検出(ステップ109)する。
When assist control is started, the
更に、検出結果に基づいて操作有りか否かの判定(ステップ110)を行う。この判定の結果、操作が有れば(ステップ110のYES)、操作目標値誤差検出(ステップ105)する処理の前に戻ってそれ以降の処理を繰り返す。これに対し、操作が無ければ(ステップ110のNO)、アシスト制御を終了する。このような制御フローを採用することで、アシスト制御の動作を精度良く行わせることができる。 Further, based on the detection result, it is determined whether or not there is an operation (step 110). As a result of this determination, if there is an operation (YES in step 110), the process returns to the process before the operation target value error detection (step 105) and the subsequent processes are repeated. On the other hand, if there is no operation (NO at step 110), the assist control is ended. By adopting such a control flow, the operation of assist control can be performed accurately.
次に、本実施形態における粘性摩擦係数の補正方法について説明する。
図9は、図5(b)を元にした外乱トルク推定の制御ブロック図である。
図9に示すように、グリース等の潤滑剤を含む機構では、粘性摩擦係数C601が駆動時間t及び回転速度(角速度)ωによって変化する。このことを考慮し、トルク推定部403Bで用いる粘性摩擦係数C^602は、予め取得しておいた駆動時間t及び回転速度(角速度)ωに応じたデータ値を用いる。
そのデータとしては、一定の回転速度ωで駆動したとき及び回転速度ωを途中で変化させたときの粘性摩擦係数Cxの値の駆動時間tの変化を複数の回転速度ωとの組合せで取得しておく。そして、それらのデータに基づいて駆動時間t、回転速度ωに対する粘性摩擦係数Cxの値を関数化、もしくは複数のテーブルとして実装することで精度の高いトルク推定が行える。
Next, the correction method of the viscous friction coefficient in the present embodiment will be described.
FIG. 9 is a control block diagram of disturbance torque estimation based on FIG. 5 (b).
As shown in FIG. 9, in a mechanism including a lubricant such as grease, the viscous friction coefficient C601 changes with the driving time t and the rotational speed (angular velocity) ω. In consideration of this, as the viscous friction coefficient ^ 602 used in the torque estimation unit 403B, data values corresponding to the drive time t and the rotational speed (angular velocity) ω previously acquired are used.
As the data, the change of the drive time t of the value of the viscous friction coefficient Cx when driving at a constant rotational speed ω and when changing the rotational speed ω is acquired in combination with a plurality of rotational speeds ω Keep it. Then, based on the data, torque estimation with high accuracy can be performed by functionalizing the value of the viscous friction coefficient Cx with respect to the driving time t and the rotational speed ω or implementing it as a plurality of tables.
また、上述したデータは個体毎に異なることが多いため、個体毎に取得することが望ましい。粘性摩擦係数Cxの補正方法として、外乱トルク推定の図5(b)を元に図9に示す回路構成を例示して説明したが、本実施形態の本質は駆動時間tと回転速度ωに対する粘性摩擦係数の補正方法である。このため、電流値の多項式から推定する方法、電流と電圧、磁束から推定する方法など、図9に示した制御ブロック図を用いて説明した方法に限らず適用できる。また、トルク推定をせず、摩擦補償をする場合であっても、上述した粘性摩擦係数Cxの補正方法は有効である。 In addition, since the above-mentioned data often varies among individuals, it is desirable to acquire each individual. Although the circuit configuration shown in FIG. 9 has been exemplified and described based on FIG. 5B of disturbance torque estimation as a method of correcting the viscous friction coefficient Cx, the essence of this embodiment is the viscosity with respect to the driving time t and the rotational speed ω It is a correction method of the coefficient of friction. Therefore, the method of estimating from the polynomial of the current value, the method of estimating from the current and voltage, and the magnetic flux can be applied without being limited to the method described using the control block diagram shown in FIG. In addition, even in the case of friction compensation without torque estimation, the above-described method of correcting the viscous friction coefficient Cx is effective.
ここで、図を用いて、駆動時間tと回転速度ωに対する粘性摩擦係数の変化について説明しておく。
図10は、図9に示す外乱トルク推定部を適用した場合の回転速度ωに対する粘性摩擦係数C及び摩擦力fとの関係を示した特性図であり、図10(a)は回転速度ωに対する粘性摩擦係数Cの特性図、図10(b)は回転速度ωに対する摩擦力fの特性図である。図11は、図9に示す外乱トルク推定部を適用した場合のモータ105に対する駆動時間tに対応して回転速度ωを変化させて粘性摩擦係数Cを補正する場合の特性パラメータを回転量(移動回転距離)と対比させて示した図である。
但し、以下も同様であるように、こうした特性や関数はいずれも実験による測定、シミュレーション、論理計算等の様々な方法で決定することができるので、予め取得した上で記憶部215に不気発生メモリに記憶されているものとする。
Here, the change of the viscous friction coefficient with respect to the driving time t and the rotational speed ω will be described with reference to the drawings.
FIG. 10 is a characteristic diagram showing the relationship between the coefficient of friction C and the frictional force f with respect to the rotational speed ω when the disturbance torque estimation unit shown in FIG. 9 is applied, and FIG. FIG. 10B is a characteristic diagram of the friction force f with respect to the rotational speed ω. FIG. 11 shows the amount of rotation of the characteristic parameter in the case of correcting the coefficient of viscous friction C by changing the rotational speed ω corresponding to the drive time t for the
However, as the same applies to the following, such characteristics and functions can be determined by various methods such as measurement by an experiment, simulation, logic calculation, etc. It is assumed that it is stored in the memory.
図10に示すように、機構部110への駆動をオンにして駆動開始すると粘性摩擦係数Cは変化し始め、回転速度が速いほど粘性摩擦係数Cは低くなる。そして、図11示すように、駆動時間がt0→t1→t∞へと経つほど、又は回転量が大きくなるほど粘性摩擦係数Cは低下する。
回転速度ωと摩擦力fの関係は図10(b)に示すようになり、回転速度ωが速くなると粘性摩擦係数Cが低下するので、回転速度ωに対して摩擦力fは比例せず、傾きが小さくなるような形になる。
図10(a)、図11では回転速度ω、駆動時間tに対して急激に粘性摩擦係数Cが下がるようなグラフをとしているが、潤滑剤として用いるグリースの種類等によっても異なるため、グラフの例に限らず実測を元に決定すれば良い。変化の仕方は駆動時間t及び回転速度ωに対して、指数関数、多項式関数、比例、などで表される。また、それら変化の仕方に応じて区間に分けて式を変更しても良い。
As shown in FIG. 10, when the drive to the
The relationship between the rotational speed ω and the frictional force f is as shown in FIG. 10B, and as the rotational speed ω increases, the viscous friction coefficient C decreases, so the frictional force f is not proportional to the rotational speed ω, It becomes a form that inclination becomes small.
In FIG. 10 (a) and FIG. 11, the graph is such that the viscous friction coefficient C drops sharply with respect to the rotational speed ω and the driving time t, but this also differs depending on the type of grease used as a lubricant. The determination is not limited to the example and may be determined based on actual measurement. The manner of change is represented by an exponential function, a polynomial function, a proportion, etc. with respect to the drive time t and the rotational speed ω. Also, the formula may be changed by dividing into sections according to the manner of change.
図12は、図11のように急激に変化するグラフを一次関数で近似した場合の図であり、図12(a)は全体を、図12(b)は区間を分けて一次関数で近似したものである。
データが多いときは、図12(a)、図12(b)に示すように、一次関数で近似した関数やテーブルを持たせることで、制御機器内部における演算処理を少なくしたり、使用するメモリ量を減らしたりできる。
FIG. 12 is a diagram in the case of approximating a graph that changes rapidly as shown in FIG. 11 by a linear function, and FIG. 12 (a) shows the whole, and FIG. It is a thing.
When there is a lot of data, as shown in Fig. 12 (a) and 12 (b), by providing a function or a table approximated by a linear function, calculation processing in the control device can be reduced or memory used. You can reduce the amount.
図13は、回転速度ωを駆動途中で変化させた場合の粘性摩擦係数Cの変化を示した図であり、図13(a)は速度が遅くなった場合、図13(b)は速度が速くなった場合を示している。
上述したように、回転速度ωが速い方が粘性摩擦係数Cは小さくなるので、図13(a)だと粘性摩擦係数Cが高くなり、図13(b)は粘性摩擦係数が小さくなる。漸近する粘性摩擦係数Cの値C3,C4は、それぞれ最初からω3,ω4で駆動した場合に漸近する値と同じである。
時間を基準にする場合はそれぞれの回転速度ωの駆動時間t、回転量(移動回転距離)を基準にする場合はそれぞれの回転速度ωでの回転量に対して粘性摩擦係数Cが変化するようにする。
FIG. 13 is a diagram showing the change of the viscous friction coefficient C when the rotational speed ω is changed in the middle of driving, and FIG. 13 (a) shows the speed when the speed is slow, FIG. 13 (b) shows the speed It shows the case of getting faster.
As described above, since the viscous friction coefficient C decreases as the rotational speed ω increases, the viscous friction coefficient C increases in FIG. 13A, and the viscous friction coefficient decreases in FIG. 13B. The values C3 and C4 of the asymptotic viscous friction coefficient C are the same as the asymptotic values when driven by ω3 and ω4 respectively from the beginning.
When the time is based on the driving time t of each rotational speed ω, and based on the amount of rotation (moving rotational distance), the viscous friction coefficient C changes with the amount of rotation at each rotational speed ω Make it
図14は、図13(a)において、回転速度ω1で駆動開始してから十分時間が経過して粘性摩擦係数Cの値がC1に漸近する前に回転速度ωを変化させた場合のグラフである。
図14に示すように、回転速度ωの切り替え時における粘性摩擦係数Cが、回転速度パターンAにおいてはC4より小さい場合、回転速度パターンBにおいてはC4より大きい場合を示している。しかし、回転速度パターンA,Bのどちらの場合であっても粘性摩擦係数Cの値はC4に漸近するように変化する。
FIG. 14 is a graph in the case where the rotational speed ω is changed before the value of the viscous friction coefficient C approaches the value C1 after a sufficient time has elapsed since the start of driving at the rotational speed ω1 in FIG. is there.
As shown in FIG. 14, the viscous friction coefficient C at the time of switching the rotational speed ω is smaller than C4 in the rotational speed pattern A and larger than C4 in the rotational speed pattern B. However, in either of the rotational speed patterns A and B, the value of the viscous friction coefficient C changes so as to asymptotically approach C4.
次に、図を用いて粘性摩擦係数補正方法の制御フローについて説明する。
図15は、駆動制御部214による駆動・検出部230及び駆動部109のモータ105による機構部110の減速機106への駆動後の駆動時間tに基づく粘性摩擦係数補正制御の動作処理に係るフロー図である。図16は、駆動制御部214による駆動・検出部230及び駆動部109のモータ105による減速機106の駆動後の回転量(移動回転距離)に基づく粘性摩擦係数補正制御の動作処理に係るフロー図である。
これらの動作処理では、予め取得しておいたデータから関数やテーブルを用意しておき、駆動開始から一定時間ごとに駆動中の駆動時間t及び回転速度ω(又は駆動中の回転量と回転速度)に基づいて粘性摩擦係数Cを更新する。また、粘性摩擦係数Cの変化は数ミリ秒単位の変化ではなく数秒、数十秒単位での変化であることが多いため、演算処理を考えると図15に示す制御フロー図のように一定時間の間隔をあけた処理が望ましいが、逐次値を更新するようにしても良い。
Next, the control flow of the viscous friction coefficient correction method will be described with reference to the drawings.
FIG. 15 is a flow relating to the operation processing of viscous friction coefficient correction control based on the drive time t after the drive /
In these operation processes, a function or a table is prepared from data acquired in advance, and the driving time t and the rotational speed ω (or the amount of rotation and the rotational speed during driving) are being driven at regular intervals from the start of driving. The coefficient of viscous friction C is updated based on In addition, the change in the coefficient of viscous friction C is not a change in units of several milliseconds, but is often a change in units of several seconds or tens of seconds. Therefore, considering arithmetic processing, the control flow shown in FIG. It is desirable that processing be performed at intervals, but the values may be updated sequentially.
図15に示すように、駆動後の駆動時間tに基づく場合は、駆動制御部214では、まずテーブル形式で記憶部215に格納された粘性摩擦係数Cのデータを読み込んで取得する粘性摩擦係数データ取得(ステップ201)の処理を行う。次に、入力部239の操作等で駆動部109のモータ105への駆動が指示されているかを確認して駆動開始か否かの判定(ステップ202)を行う。この判定の結果、駆動開始されていなければ(ステップ202のNO)、この判定(ステップ202)の前に戻って処理を繰り返すようにして待機する。これに対し、駆動開始されていれば(ステップ202のYES)、駆動部109のモータ105による機構部110の減速機106の駆動時間tの計測を開始する駆動時間計測スタート(ステップ203)の処理を行う。更に、駆動制御部214は、駆動時間tを取得する駆動時間取得(ステップ204)の処理を行う。
As shown in FIG. 15, in the case of being based on the drive time t after driving, in the
この後、駆動制御部214は、一定時間経過したか否かの判定(ステップ205)を行う。この判定の結果、一定時間経過していなければ(ステップ205のNO)、駆動時間取得(ステップ204)の処理の前に戻ってそれ以降の処理を繰り返す。これに対し、一定時間経過していれば(ステップ205のYES)、駆動部109のモータ用エンコーダ104から駆動情報検出部236で検出されたモータ105の回転速度ωを検出する回転速度検出(ステップ206)の処理を行う。更に、駆動制御部214は、取得した駆動時間tと検出した回転速度ωから粘性摩擦係数Cを更新(ステップ207)する処理を行う。最後に、駆動制御部214は、入力部239の操作等で駆動部109のモータ105による機構部110の減速機106の駆動終了が指示されているかを確認して駆動終了か否かの判定(ステップ208)を行う。この判定の結果、駆動終了でなければ(ステップ208のNO)、駆動時間取得(ステップ204)の処理の前に戻ってそれ以降の処理を繰り返す。これに対し、駆動終了であれば(ステップ208のYES)、動作処理を終了する。
Thereafter, the
ここで、図16のフロー図に示す流れは、図15を用いて説明した粘性摩擦係数データ取得(図15のステップ201、図16のステップ301)から回転速度検出(図16のステップ206、図16のステップ306)までの処理が共通している。このため、これらの処理プロセス分の説明は省略する。
図16のフロー図に示した流れでは、回転速度検出(ステップ306)の処理の後、駆動制御部214は回転量(移動回転距離)を算出する回転量算出(ステップ307)の処理を行う。更に、駆動制御部214は算出された回転量と検出した回転速度ωから粘性摩擦係数Cを更新(ステップ308)する処理を行う。最後に、駆動制御部214は、入力部239の操作等で駆動部109のモータ105への駆動終了が指示されているかを確認して駆動終了か否かの判定(ステップ309)を行う。この判定の結果、駆動終了でなければ(ステップ309のNO)、駆動時間取得(ステップ304)の処理の前に戻ってそれ以降の処理を繰り返す。これに対し、駆動終了であれば(ステップ309のYES)、動作処理を終了する。
Here, the flow shown in the flow chart of FIG. 16 is the rotational speed detection (step 206 of FIG. 16, FIG. 16) from the viscous friction coefficient data acquisition (step 201 of FIG. 15,
In the flow shown in the flowchart of FIG. 16, after the processing of rotational speed detection (step 306), the
次に、本実施形態の最大の特徴である粘性摩擦係数Cの変化、より具体的には粘性摩擦係数Cの推定精度の低下の検出方法について説明する。
図17は、粘性摩擦係数Cの変化の検出するときに用いる複数の閾値と、各々に対応する対処動作を示した表であり、図17(a)が複数の回転速度閾値を用いる場合、図17(b)が複数の電流閾値を用いる場合を示している。図18は、粘性摩擦係数Cの推定精度が低下したことを、回転速度[r/min]の変化により検出し対処する方法に係るフロー図である。図19は、粘性摩擦係数Cの推定精度が低下したことを、電流[mA]の変化により検出し対処する方法に係るフロー図である。
ここで、図17(a)、(b)に示す回転速度閾値及び電流閾値の情報は、例えば制御装置210(CPU211)内に設けられた記憶部215に記憶されている。
Next, a method of detecting the change of the viscous friction coefficient C, more specifically, the decrease in the estimation accuracy of the viscous friction coefficient C, which is the most characteristic feature of the present embodiment, will be described.
FIG. 17 is a table showing a plurality of threshold values used when detecting a change in the coefficient of viscous friction C and coping actions corresponding to each. FIG. 17A shows a case where a plurality of rotational speed thresholds are used. 17 (b) shows the case where a plurality of current thresholds are used. FIG. 18 is a flow chart according to a method of detecting and coping with the decrease in the estimation accuracy of the viscous friction coefficient C by the change of the rotational speed [r / min]. FIG. 19 is a flowchart according to a method of detecting and coping with the decrease in the estimation accuracy of the viscous friction coefficient C by a change in current [mA].
Here, the information on the rotational speed threshold and the current threshold shown in FIGS. 17A and 17B is stored in, for example, a
ここで、本実施形態の制御装置210のようにグリース等の潤滑剤を含んだ粘性変化を持つ機構部を備えた駆動装置を制御する従来の駆動制御装置では、潤滑剤の劣化等による駆動装置の異常が生じても、その異常を適切に検出することができなかった。
また、潤滑剤を含んだ粘性変化を持つ機構部を備えた駆動装置を制御する駆動制御装置では、駆動部と機構部とに関する粘性摩擦係数を推定して駆動装置の制御を行う。しかし、従来の駆動制御装置では粘性摩擦係数の推定精度が低下して許容範囲を逸脱してしまい、正常な駆動制御を維持できなくなる異常が生じても、その異常を適切に検出することができなかった。
そこで、発明者らは、潤滑剤の劣化等による駆動装置の異常や、粘性摩擦係数の推定精度が低下して許容範囲を逸脱し、正常な駆動制御を維持できなくなる異常が生じた場合、その異常を適切に検出できないか検討を行って、以下に説明するような方法を見出した。
Here, in a conventional drive control apparatus for controlling a drive apparatus provided with a mechanism having a viscosity change including a lubricant such as grease as the
In addition, in a drive control apparatus that controls a drive device including a mechanism having a viscosity change including a lubricant, the drive control is performed by estimating the coefficient of viscous friction related to the drive unit and the mechanism. However, in the conventional drive control device, the estimation accuracy of the viscous friction coefficient decreases and deviates from the allowable range, and even if an abnormality that can not maintain normal drive control occurs, the abnormality can be appropriately detected. It was not.
Therefore, when there are abnormalities in the drive device due to deterioration of the lubricant, etc., or in the case where the estimation accuracy of the viscous friction coefficient falls and deviates from the allowable range, it becomes impossible to maintain normal drive control, After examining whether the anomaly could not be detected properly, the following method was found.
(回転速度閾値を用いる場合)
回転速度[r/min]の変化で粘性摩擦係数Cの推定精度が低下したことを検出する手順について図18のフロー図を用いて説明する。
まず、例えば図17(a)の表に示すように複数の回転速度の閾値[r/min]を設定した後(ステップ401)、各々の閾値に対応する対処動作を設定する(ステップ402)。そして、潤滑剤としてのグリースGの劣化前に、ある特定の電流値[mA]でマニピュレータ(駆動部109のモータ105)を駆動させ(ステップ403)、そのときのモータ105の回転速度の値[r/min]を記録しておく(ステップ404)。
その後、一定時間(所定時間)だけモータ105を駆動した後、つまりモータ105の駆動開始から一定時間経過した後、記録時と同一の電流値でマニピュレータ駆動を行う(ステップ405)。そして、このときのモータ105の回転速度を計測して現在値として取得し(ステップ406)、記録しておいた回転速度の値との差を計算する(ステップ407)。
(When using rotational speed threshold)
A procedure for detecting that the estimation accuracy of the viscous friction coefficient C is lowered due to the change of the rotational speed [r / min] will be described with reference to the flow chart of FIG.
First, for example, as shown in the table of FIG. 17A, after setting the plurality of rotational speed threshold values [r / min] (step 401), the coping operation corresponding to each threshold value is set (step 402). Then, before deterioration of the grease G as a lubricant, the manipulator (
Thereafter, after driving the
そして、計算した回転速度の差が、最も小さい閾値(以下、閾値1という。)よりも大きいか否かの判断を行う(ステップ408)。その結果、閾値1よりも小さい場合は(ステップ408のNO)、駆動装置としてのマニピュレータ装置200は正常であると判断する。そして、マニピュレータ装置200の駆動を一定時間だけ継続した後、記録時と同一の電流値でマニピュレータ駆動(ステップ405)する処理の前に戻ってそれ以降の処理を繰り返す。
一方、計算した回転速度の差が、閾値1よりも大きい場合(ステップ408のYES)、次に小さい閾値(以下、閾値2という。)よりも大きいか否かの判断を行う(ステップ409)。
Then, it is determined whether the calculated difference in rotational speed is larger than the smallest threshold (hereinafter referred to as threshold 1) (step 408). As a result, when it is smaller than the threshold value 1 (NO in step 408), it is determined that the
On the other hand, if the calculated difference in rotational speed is larger than threshold 1 (YES in step 408), it is determined whether it is larger than the next smaller threshold (hereinafter referred to as threshold 2) (step 409).
その結果、閾値2よりも小さい場合は(ステップ409のNO)、マニピュレータ装置200が異常であると判断し、閾値1に対応する対処動作(以下、対処1という。)として異常を通知する(ステップ410)。その後、マニピュレータ装置200の駆動を一定時間だけ継続した後、記録時と同一の電流値でマニピュレータ駆動(ステップ405)する処理の前に戻ってそれ以降の処理を繰り返す。
一方、計算した回転速度の差が、閾値2よりも大きい場合(ステップ409のYES)、次に小さい閾値(以下、閾値3という。)よりも大きいか否かの判断を行う(ステップ411)。
As a result, when it is smaller than the threshold 2 (NO in step 409), it is determined that the
On the other hand, if the calculated difference in rotational speed is larger than threshold 2 (YES in step 409), it is determined whether it is larger than the next smaller threshold (hereinafter referred to as threshold 3) (step 411).
その結果、閾値3よりも小さい場合は(ステップ411のNO)、マニピュレータ装置200が異常であると判断し、閾値2に対応する対処動作(以下、対処2という。)としてモータ105に流す最大電流を制限する(ステップ412)。その後、マニピュレータ装置200の駆動を一定時間だけ継続した後、記録時と同一の電流値でマニピュレータ駆動(ステップ405)する処理の前に戻ってそれ以降の処理を繰り返す。
一方、計算した回転速度の差が、閾値3よりも大きい場合(ステップ411のYES)、閾値3に対応する対処動作(以下、対処3という。)としてマニピュレータ装置200の駆動を停止する(ステップ413)。
As a result, when it is smaller than the threshold 3 (NO in step 411), it is determined that the
On the other hand, when the calculated difference in rotational speed is larger than the threshold 3 (YES in step 411), the driving of the
すなわち、記録しておいた回転速度の値との差を計算した後(ステップ407)、その回転速度の差に応じて、次のような処理を行う。
・最も小さい閾値1より小さい場合(ステップ408のNO)、駆動装置としてのマニピュレータ装置200は正常であると判断して駆動を継続する。
・最も小さい閾値1より大きく、閾値2より小さい場合(ステップ409のNO)、閾値1に対応する対処動作として異常を通知し(ステップ410)、その後、マニピュレータ装置200の駆動を継続する。
・閾値2より大きく、閾値3より小さい場合(ステップ411のNO)、閾値2に対応する対処動作としてモータ105に流す最大電流を制限し、その後マニピュレータ装置200の駆動を継続する。
・閾値3より大きい場合(ステップ411のYES)、閾値3に対応する対処動作としてマニピュレータ装置200の駆動を停止する(ステップ413)。
That is, after calculating the difference from the recorded value of the rotational speed (step 407), the following processing is performed according to the difference in the rotational speed.
If it is smaller than the smallest threshold value 1 (NO in step 408), the
If larger than the
If the threshold current is larger than the threshold 2 and smaller than the threshold 3 (NO in step 411), the maximum current to be supplied to the
If the threshold value is larger than 3 (YES in step 411), the driving of the
このように、潤滑剤としてのグリース劣化前の回転速度と経時での回転速度を随時比較することにより、グリース劣化等の駆動装置であるマニピュレータ装置200の異常を検出することができる。
この例では異常を検出したときの処理を3種類に分けたが、1種類のみの処理(例えば異常を通知する処理)としても良い。
As described above, it is possible to detect an abnormality of the
In this example, the processing when an abnormality is detected is divided into three types, but only one type of processing (for example, processing for notifying an abnormality) may be used.
このマニピュレータ装置200は、上述したようにアーム101を駆動する駆動部109(モータ105)と、アーム101と駆動部109との間に接続され、グリースGを含んだ粘性変化を持つ機構部110とを備える。そして、制御装置210は、駆動部109による機構部110の駆動情報を検出する駆動情報検出部236と、ある一定の電流制御時における駆動情報検出部236で検出した回転速度ωと、回転速度閾値を記録する記憶部215を備えている。そして、記憶部215で記録した回転速度値と、アーム101を一定時間駆動した後にある一定の電流制御時に駆動情報検出部236で検出した現在の回転速度値との差を計算する。この計算した差が回転速度閾値より大きい場合に、グリース劣化等によるマニピュレータ装置200の異常を検出する。
The
このように構成することで、制御装置210では、ある一定の電流制御時の回転速度値を記録しておき、マニピュレータ装置200を一定時間駆動した後の同様な電流制御時の回転速度値と記録値とを比較することができる。そして、グリース劣化等によるマニピュレータ装置200の異常がない状態では、記録した回転速度値と、同様な電流制御時の回転速度の現在値が乖離しないので、乖離していれば異常と判断でき、グリース劣化等によるマニピュレータ装置200の異常を適切に検出できる。
よって、グリース劣化等によるマニピュレータ装置200の異常を検出できる制御装置210を提供できる。
By configuring in this manner, the
Therefore, it is possible to provide the
また、上述した異常を、駆動部109と機構部110とに関する粘性摩擦係数Cの変化により正常な駆動制御が維持できなくなる異常とすることもできる。
この場合、計算した差が回転速度閾値より大きい場合に、駆動部109と機構部110とに関する粘性摩擦係数Cの変化により正常な駆動制御が維持できなくなる異常を検出する。
In addition, the above-mentioned abnormality can be made into an abnormality in which normal drive control can not be maintained due to the change of the viscous friction coefficient C related to the
In this case, when the calculated difference is larger than the rotation speed threshold value, an abnormality in which normal drive control can not be maintained due to a change in the viscous friction coefficient C related to the
このように構成することで、制御装置210では、ある一定の電流制御時の回転速度値を記録しておき、マニピュレータ装置200を一定時間駆動した後の同様な電流制御時の回転速度値と記録値とを比較することができる。そして、粘性摩擦係数Cの推定精度が許容範囲内に維持できている状態では、記録した回転速度値と、同様な電流制御時の回転速度の現在値が乖離しない。したがって、記録した回転速度値と、同様な電流制御時の回転速度の現在値が乖離していれば異常と判断でき、正常な駆動制御を維持できなくなる異常を適切に検出できる。
よって、駆動部109と機構部110とに関する粘性摩擦係数Cの変化により、正常な駆動制御を維持できなくなる異常を検出できる制御装置210を提供できる。
By configuring in this manner, the
Accordingly, it is possible to provide the
(電流閾値を用いる場合)
電流値[mA]の変化で粘性摩擦係数Cの推定精度が低下したことを検出する手順についても、上述した回転速度閾値を用いる場合と同様な考え方で行う。
その具体的な方法を、図19のフロー図を用いて説明する。
まず、例えば図17(b)の表に示すように複数の電流値の閾値[mA]を設定した後(ステップ501)、各々の閾値に対応する対処動作を設定する(ステップ502)。そして、潤滑剤としてのグリースGの劣化前に、ある回転速度[r/min]でマニピュレータ(駆動部109のモータ105)を駆動させ(ステップ503)、そのときのモータ105に流れる電流値[mA]を記録しておく(ステップ504)。
その後、一定時間(所定時間)だけモータ105を駆動した後、つまりモータ105の駆動開始から一定時間経過した後、記録時と同一の回転速度でマニピュレータ駆動を行う(ステップ505)。そして、このときのモータ105に流れる電流を計測して現在値として取得し(ステップ506)、記録しておいた電流値との差を計算する(ステップ507)。
(When using current threshold)
Also about the procedure which detects that the estimation precision of the viscous friction coefficient C fell by change of electric current value [mA], it carries out by the same view as the case where the rotational speed threshold value mentioned above is used.
The specific method is demonstrated using the flowchart of FIG.
First, for example, as shown in the table of FIG. 17B, after setting the threshold values [mA] of a plurality of current values (step 501), the coping operation corresponding to each threshold value is set (step 502). Then, before deterioration of the grease G as a lubricant, the manipulator (
Thereafter, after driving the
そして、計算した電流値の差が、最も小さい閾値(以下、閾値1という。)よりも大きいか否かの判断を行う(ステップ508)。その結果、閾値1よりも小さい場合は(ステップ508のNO)、駆動装置としてのマニピュレータ装置200は正常であると判断する。そして、マニピュレータ装置200の駆動を一定時間だけ継続した後、記録時と同一の回転速度でマニピュレータ駆動(ステップ505)する処理の前に戻ってそれ以降の処理を繰り返す。
一方、計算した電流値の差が、閾値1よりも大きい場合(ステップ508のYES)、次に小さい閾値(以下、閾値2という。)よりも大きいか否かの判断を行う(ステップ509)。
Then, it is judged whether or not the difference between the calculated current values is larger than the smallest threshold (hereinafter referred to as threshold 1) (step 508). As a result, when it is smaller than the threshold 1 (NO in step 508), it is determined that the
On the other hand, if the difference between the calculated current values is larger than threshold 1 (YES in step 508), it is determined whether it is larger than the next smaller threshold (hereinafter referred to as threshold 2) (step 509).
その結果、閾値2よりも小さい場合は(ステップ509のNO)、マニピュレータ装置200が異常であると判断し、閾値1に対応する対処動作(以下、対処1という。)として異常を通知する(ステップ510)。その後、マニピュレータ装置200の駆動を一定時間だけ継続した後、記録時と同一の回転速度でマニピュレータ駆動(ステップ505)する処理の前に戻ってそれ以降の処理を繰り返す。
一方、計算した電流値の差が、閾値2よりも大きい場合(ステップ509のYES)、次に小さい閾値(以下、閾値3という。)よりも大きいか否かの判断を行う(ステップ511)。
As a result, if it is smaller than the threshold 2 (NO in step 509), it is determined that the
On the other hand, if the difference between the calculated current values is larger than threshold 2 (YES in step 509), it is determined whether it is larger than the next smaller threshold (hereinafter referred to as threshold 3) (step 511).
その結果、閾値3よりも小さい場合は(ステップ511のNO)、マニピュレータ装置200が異常であると判断し、閾値2に対応する対処動作(以下、対処2という。)としてモータ105の最大速度を制限する(ステップ512)。その後、マニピュレータ装置200の駆動を一定時間だけ継続した後、記録時と同一の回転速度でマニピュレータ駆動(ステップ505)する処理の前に戻ってそれ以降の処理を繰り返す。
一方、計算した電流値の差が、閾値3よりも大きい場合(ステップ511のYES)、閾値3に対応する対処動作(以下、対処3という。)としてマニピュレータ装置200の駆動を停止する(ステップ513)。
As a result, if it is smaller than the threshold 3 (NO in step 511), it is determined that the
On the other hand, when the calculated difference between the current values is larger than the threshold 3 (YES in step 511), the drive of the
このように、潤滑剤としてのグリース劣化前の電流値と経時での電流値を随時比較することにより、グリース劣化等の駆動装置であるマニピュレータ装置200の異常を検出することができる。
この例では異常を検出したときの処理を3種類に分けたが、回転速度閾値を用いる場合と同様に、1種類のみの処理(例えば異常を通知する処理)としても良い。
As described above, by comparing the current value before grease deterioration as the lubricant with the current value over time as needed, it is possible to detect an abnormality in the
In this example, the process when detecting an abnormality is divided into three types, but as in the case of using the rotational speed threshold, only one type of process (for example, a process of notifying an abnormality) may be used.
すなわち、記録しておいた電流値の値との差を計算した後(ステップ507)、その回転速度の差に応じて、次のような処理を行う。
・最も小さい閾値1より小さい場合(ステップ508のNO)、駆動装置としてのマニピュレータ装置200は正常であると判断して駆動を継続する。
・最も小さい閾値1より大きく、閾値2より小さい場合(ステップ509のNO)、閾値1に対応する対処動作として異常を通知し(ステップ510)、その後マニピュレータ装置200の駆動を継続する。
・閾値2より大きく、閾値3より小さい場合(ステップ511のNO)、閾値2に対応する対処動作としてモータ105の最大回転速度を制限し、その後マニピュレータ装置200の駆動を継続する。
・閾値3より大きい場合(ステップ511のYES)、閾値3に対応する対処動作としてマニピュレータ装置200の駆動を停止する(ステップ513)。
That is, after calculating the difference from the recorded current value (step 507), the following processing is performed according to the difference in the rotational speed.
If it is smaller than the smallest threshold value 1 (NO in step 508), the
If larger than the
If it is larger than the threshold 2 and smaller than the threshold 3 (NO in step 511), the maximum rotational speed of the
If the threshold value is larger than 3 (YES in step 511), the driving of the
このように、潤滑剤としてのグリース劣化前の電流値と、経時での電流値を随時比較することにより、グリース劣化等の駆動装置としてのマニピュレータ装置200の異常を検出することができる。
この例では異常を検出したときの処理を3種類に分けたが、1種類のみの処理(例えば異常を通知する処理)としても良い。
As described above, by comparing the current value before grease deterioration as a lubricant with the current value over time as needed, it is possible to detect an abnormality in the
In this example, the processing when an abnormality is detected is divided into three types, but only one type of processing (for example, processing for notifying an abnormality) may be used.
このマニピュレータ装置200は、上述したようにアーム101を駆動する駆動部109(モータ105)と、アーム101と駆動部109との間に接続され、グリースGを含んだ粘性変化を持つ機構部110とを備える。そして、制御装置210は、駆動部109に流れる電流を検出する電流検出部234と、ある一定の回転速度制御時における電流検出部234で検出した電流値と電流閾値とを記憶する記憶部215を備えている。そして、記憶部215で記録した電流値と、アーム101を一定時間駆動した後に、上述したある一定の回転速度制御時に電流検出部234で検出した現在の電流値との差を計算する。この計算した差が電流閾値より大きい場合に、グリース劣化等によるマニピュレータ装置200の異常を検出する。
The
このように構成することで、制御装置210では、ある一定の回転速度制御時の電流値を記録しておき、マニピュレータ装置200を一定時間駆動した後の同様な回転速度制御時の電流値と記録値とを比較することができる。そして、グリース劣化等によるマニピュレータ装置200の異常がない状態では、記録した電流値と、同様な回転速度制御時の電流の現在値が乖離しないので、乖離していれば異常と判断でき、グリース劣化等によるマニピュレータ装置200の異常を適切に検出できる。
よって、グリース劣化等によるマニピュレータ装置200の異常を検出できる制御装置210を提供できる。
By configuring in this manner, the
Therefore, it is possible to provide the
また、上述した異常を、駆動部109と機構部110とに関する粘性摩擦係数Cの変化により正常な駆動制御が維持できなくなる異常とすることもできる。
この場合、計算した差が電流閾値より大きい場合に、駆動部109と機構部110とに関する粘性摩擦係数Cの変化により正常な駆動制御が維持できなくなる異常を検出する。
In addition, the above-mentioned abnormality can be made into an abnormality in which normal drive control can not be maintained due to the change of the viscous friction coefficient C related to the
In this case, when the calculated difference is larger than the current threshold value, an abnormality in which normal drive control can not be maintained due to a change in the viscous friction coefficient C related to the
このように構成することで、制御装置210では、ある一定の回転速度制御時の電流値を記録しておき、マニピュレータ装置200を所定時間駆動した後の同様な回転速度制御時の電流値と記録値とを比較することができる。そして、粘性摩擦係数Cの推定精度が許容範囲内に維持できている状態では、記録した電流値と、同様な回転速度制御時の電流の現在値が乖離しない。したがって、記録した電流値と、同様な回転速度制御時の電流の現在値が乖離していれば異常と判断でき、正常な駆動制御を維持できなくなる異常を適切に検出できる。
よって、駆動部109と機構部110とに関する粘性摩擦係数Cの変化により、正常な駆動制御を維持できなくなる異常を検出できる制御装置210を提供できる。
By configuring in this way, the
Accordingly, it is possible to provide the
また、回転速度閾値を用いる場合、及び電流閾値を用いる場合のいずれにおいても、上述した一定時間(所定時間)は、次のような時間である。モータ105(マニピュレータ装置200)の駆動開始後、図11〜図12(b)を用いて説明した粘性摩擦係数Cが所定の値C1,C2等へ十分に漸近する時間であり、予め定められた時間である。
粘性摩擦係数Cが十分に漸近して安定した状態で異常検出動作をおこなうことで、確実に異常検出を行うことができる。ここで、粘性摩擦係数Cが所定の値へ十分に漸近する時間はグリースの特性などにより異なるが、通常は数秒から数十秒程度である。
Further, in any of the case of using the rotational speed threshold value and the case of using the current threshold value, the above-mentioned predetermined time (predetermined time) is the following time. After the start of driving of the motor 105 (the manipulator device 200), it is a time in which the viscous friction coefficient C described with reference to FIGS. 11 to 12 (b) sufficiently approaches the predetermined values C1, C2, etc. It's time.
By performing the abnormality detection operation in a state in which the coefficient of viscous friction C gradually and stably approaches, it is possible to reliably detect the abnormality. Here, the time for the viscous friction coefficient C to be sufficiently approximated to a predetermined value varies depending on the characteristics of the grease and the like, but is usually about several seconds to several tens of seconds.
また、上述したように、異常を検出したときに駆動部109(モータ105)の回転速度ωの目標値、又は駆動部109に流す電流の最大値を変更することができる。
このように構成することで、制御装置210では、異常を検出したときに安全面を考慮して、駆動部109の回転速度ωの目標値を遅くすることができる。
また、上述したように、異常を検出したときにマニピュレータ装置200の駆動を停止することもできる。
このように構成することで、制御装置210では、異常を検出したときに安全面を考慮して、マニピュレータ装置200の駆動を停止することもできる。
Further, as described above, it is possible to change the target value of the rotational speed ω of the drive unit 109 (motor 105) or the maximum value of the current supplied to the
With this configuration, the
Further, as described above, the driving of the
By configuring in this manner, the
また、上述したように、異常を検出したときに異常を通知するタッチパネル239aを備えることもできる。
このように構成することで、制御装置210では、異常を検出したときにすぐに駆動部の回転速度の目標値を遅くしたり、停止させたりするのではなく、まずは通知だけを行うことができる。
また、上述したように、記憶部215に記憶する電流閾値又は回転速度閾値を入力する入力部239(テンキー239b)を備え、記憶部215に記憶した電流閾値又は回転速度閾値を切り替え可能に構成できる。
このように構成することで、少しの異常でも検出したい場合と、そうでない場合とで切り替えることができる。
Further, as described above, the
With this configuration, the
Further, as described above, the input unit 239 (ten-
By configuring in this way, it is possible to switch between when it is desired to detect even a few abnormalities and when it is not.
また、上述したように、記憶部215に記憶する電流閾値又は回転速度閾値は複数設定可能であり、閾値ごとに異常を検出したときの処理を設定できる。
このように構成することで、電流閾値又は回転速度閾値を複数設定して、例えば、「異常の通知」→「回転速度変更」→「駆動停止」と段階的に異常を検出したときの処理を設定することができる。
Further, as described above, a plurality of current thresholds or rotational speed thresholds stored in the
By configuring in this way, a plurality of current threshold values or rotational speed threshold values can be set, and for example, processing when abnormality is detected in stages, such as "notification of abnormality" → "change in rotational speed" → "stop driving". It can be set.
図18、及び図19に示す検出処理は、外乱推定部を備える装置に適用すると特に好ましい。このような装置に本実施形態の検出処理を適用することにより、粘性摩擦係数推定の精度、外乱トルク推定の精度が低下したことを異常として検出することができる。これにより、例えばアシスト装置のアシスト動作を制御するアシスト制御装置においては、位置・角度の変化や外力(操作力)の変化にもとづくアシスト動作の精度が低下したことを検出することができる。 It is particularly preferable to apply the detection process shown in FIGS. 18 and 19 to an apparatus provided with a disturbance estimation unit. By applying the detection process of the present embodiment to such an apparatus, it is possible to detect that the accuracy of the viscosity friction coefficient estimation and the accuracy of the disturbance torque estimation have decreased as an abnormality. Thus, for example, in an assist control device that controls the assist operation of the assist device, it is possible to detect that the accuracy of the assist operation based on the change of the position and angle or the change of the external force (operation force) has decreased.
すなわち、制御装置210は、上述したように駆動部109による機構部110の駆動情報を検出する駆動情報検出部236と、駆動部109に流れる電流を検出する電流検出部234を備える。また、機構部110に加わる操作力等の負荷外乱を電流検出部234で検出された電流と駆動情報検出部236で検出された駆動情報とに基づいて推定する外乱トルク推定部238も備えている。また、駆動部109への駆動指令を、外乱トルク推定部238により推定された操作力等の負荷外乱に含まれる駆動部109と機構部110とに関する粘性摩擦係数C、及び駆動情報検出部236により検出された駆動情報に基づいて制御する駆動制御部214も備えている。そして、駆動制御部214は、外乱トルク推定部238による負荷外乱の推定時に粘性摩擦係数Cの値を駆動部109による機構部110の駆動開始後から予め決められた値に漸近し、且つ駆動情報の変化に応じて異なる値に漸近するように設定する。
That is, the
このように構成することで、制御装置210では、粘性摩擦係数Cの推定精度、外乱トルクの推定精度が低下したことを異常として検出することができる。これにより、例えば外乱推定部を備えたアシスト駆動装置の駆動対象物の位置や角度の変化、及びや外力(操作力)の変化にもとづくアシスト動作の精度が低下したことを検出することができる。
By configuring in this manner, the
以上、本実施形態について、図面を参照しながら説明してきたが、具体的な構成は、上述した本実施形態の駆動制御装置として制御装置210を備えた構成に限られるものではなく、要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等を行っても良い。
Although the present embodiment has been described above with reference to the drawings, the specific configuration is not limited to the configuration provided with the
以上に説明したものは一例であり、次の態様毎に特有の効果を奏する。
(態様A)
アーム101などの駆動対象物を駆動する駆動部109(モータ105)などの駆動部と、前記駆動対象物と前記駆動部との間に接続され、グリースGなどの潤滑剤を含んだ粘性変化を持つ機構部110(減速機106)などの機構部と、を備えたマニピュレータ装置200などの駆動装置を制御する制御装置210などの駆動制御装置において、前記駆動部による前記機構部の駆動情報を検出する駆動情報検出部236(モータ用エンコーダ104)などの駆動情報検出部と、ある一定の電流制御時における前記駆動情報検出部で検出した回転速度ωなどの回転速度値を記録する記憶部215などの回転速度記録手段と、閾値1などの回転速度閾値を記憶する記憶部215などの記憶手段とを備え、前記回転速度記録手段で記録した回転速度値と、前記駆動対象物を所定時間駆動した後に前記ある一定の電流制御時に前記駆動情報検出部で検出した現在の回転速度値との差が前記回転速度閾値より大きい場合に、異常を検出することを特徴とする。
The above-described one is an example, and each mode has the unique effect.
(Aspect A)
A viscosity change including a lubricant such as grease G, which is connected between a drive unit such as a drive unit 109 (motor 105) that drives a drive target such as the
これによれば、本実施形態で説明したように、次のような効果を奏することができる。
従来の、潤滑剤を含んだ粘性変化を持つ機構部を備えた駆動装置を制御する駆動制御装置では、潤滑剤の劣化等による駆動装置の異常が生じても、その異常を適切に検出することができなかった。
一方、本態様Aの駆動制御装置では、ある一定の電流制御時の回転速度値を記録しておき、駆動装置を所定時間駆動した後の同様な電流制御時の回転速度値と記録値とを比較することができる。そして、潤滑剤の劣化等による駆動装置の異常がない状態では、記録した回転速度値と、同様な電流制御時の回転速度の現在値が乖離しないので、乖離していれば異常と判断でき、潤滑剤の劣化等による駆動装置の異常を適切に検出できる。
よって、潤滑剤の劣化等による駆動装置の異常を検出できる駆動制御装置を提供できる。
According to this, as described in the present embodiment, the following effects can be achieved.
In a conventional drive control device for controlling a drive device provided with a mechanism having a viscosity change including a lubricant, even if a failure of the drive device due to deterioration of the lubricant or the like occurs, the abnormality is appropriately detected. I could not
On the other hand, in the drive control device of the present aspect A, the rotational speed value at the time of constant current control is recorded, and the rotational speed value at the same time of current control after driving the drive device for a predetermined time It can be compared. Then, in the state where there is no abnormality of the drive device due to the deterioration of the lubricant, etc., the recorded rotational speed value does not deviate from the current value of the rotational speed at the same time of current control. It is possible to appropriately detect an abnormality of the drive device due to the deterioration of the lubricant and the like.
Therefore, it is possible to provide a drive control device capable of detecting an abnormality of the drive device due to deterioration of the lubricant and the like.
(態様B)
アーム101などの駆動対象物を駆動する駆動部109(モータ105)などの駆動部と、前記駆動対象物と前記駆動部との間に接続され、グリースGなどの潤滑剤を含んだ粘性変化を持つ機構部110(減速機106)などの機構部と、を備えたマニピュレータ装置200などの駆動装置を制御する制御装置210などの駆動制御装置において、前記駆動部に流れる電流を検出する電流検出部234などの電流検出部と、回転速度ωなどのある一定の回転速度制御時における前記電流検出部で検出した電流値を記録する記憶部215などの電流記録手段と、電流閾値を記憶する記憶部215などの記憶手段とを備え、前記電流記録手段で記録した電流値と、前記駆動対象物を所定時間駆動した後に前記ある一定の回転速度制御時に前記電流検出部で検出した現在の電流値との差が前記電流閾値より大きい場合に、異常を検出することを特徴とする。
(Aspect B)
A viscosity change including a lubricant such as grease G, which is connected between a drive unit such as a drive unit 109 (motor 105) that drives a drive target such as the
これによれば、本実施形態で説明したように、次のような効果を奏することができる。
従来の、潤滑剤を含んだ粘性変化を持つ機構部を備えた駆動装置を制御する駆動制御装置では、潤滑剤の劣化等による駆動装置の異常が生じても、その異常を適切に検出することができなかった。
一方、本態様Bの駆動制御装置では、ある一定の回転速度制御時の電流値を記録しておき、駆動装置を所定時間駆動した後の同様な回転速度制御時の電流値と記録値とを比較することができる。そして、潤滑剤の劣化等による駆動装置の異常がない状態では、記録した電流値と、同様な回転速度制御時の電流の現在値とは乖離しないので、乖離していれば異常と判断でき、潤滑剤の劣化等による駆動装置の異常を適切に検出できる。
よって、潤滑剤の劣化等による駆動装置の異常を検出できる駆動制御装置を提供できる。
According to this, as described in the present embodiment, the following effects can be achieved.
In a conventional drive control device for controlling a drive device provided with a mechanism having a viscosity change including a lubricant, even if a failure of the drive device due to deterioration of the lubricant or the like occurs, the abnormality is appropriately detected. I could not
On the other hand, in the drive control device of the present aspect B, the current value at the time of constant rotational speed control is recorded, and the current value at the same time of rotational speed control and the recorded value after driving the drive device for a predetermined time It can be compared. Then, in the state where there is no abnormality of the drive device due to the deterioration of the lubricant, etc., the recorded current value does not deviate from the current value of the current at the same time of the rotational speed control. It is possible to appropriately detect an abnormality of the drive device due to the deterioration of the lubricant and the like.
Therefore, it is possible to provide a drive control device capable of detecting an abnormality of the drive device due to deterioration of the lubricant and the like.
(態様C)
(態様A)、又は(態様B)において、前記異常は、前記駆動部と前記機構部とに関する粘性摩擦係数Cなどの粘性摩擦係数の変化により正常な駆動制御が維持できなくなる異常であることを特徴とする。
これによれば、本実施形態で説明したように、次のような効果を奏することができる。
潤滑剤を含んだ粘性変化を持つ機構部を備えた駆動装置を制御する駆動制御装置では、駆動部と機構部とに関する粘性摩擦係数を推定して駆動装置の制御を行う。しかし、従来の駆動制御装置では粘性摩擦係数の推定精度が低下して許容範囲を逸脱してしまい、正常な駆動制御を維持できなくなる異常が生じても、その異常を適切に検出することができなかった。
(Aspect C)
In (Aspect A) or (Aspect B), the abnormality is an abnormality in which normal drive control can not be maintained due to a change in a viscous friction coefficient such as a viscous friction coefficient C related to the drive unit and the mechanical unit. It features.
According to this, as described in the present embodiment, the following effects can be achieved.
In a drive control apparatus that controls a drive device including a mechanism having a viscosity change including a lubricant, the drive control is performed by estimating a coefficient of viscous friction related to the drive unit and the mechanism. However, in the conventional drive control device, the estimation accuracy of the viscous friction coefficient decreases and deviates from the allowable range, and even if an abnormality that can not maintain normal drive control occurs, the abnormality can be appropriately detected. It was not.
一方、本態様Cの駆動制御装置では、ある一定の電流制御時の回転速度値、又はある一定の回転速度制御時の電流値を記録しておき、駆動装置を所定時間駆動した後の同様な電流制御時の回転速度値、又は回転速度制御時の電流値と記録値とを比較することができる。そして、粘性摩擦係数の推定精度が許容範囲内に維持できている状態では、記録した回転速度値、又は電流値と、同様な電流制御時の回転速度、又は回転速度制御時の電流の現在値とは乖離しない。したがって、記録した回転速度値、又は電流値と、同様な電流制御時の回転速度、又は回転速度制御時の電流の現在値が乖離していれば異常と判断でき、正常な駆動制御を維持できなくなる異常を適切に検出できる。
よって、駆動部と機構部とに関する粘性摩擦係数の変化により、正常な駆動制御を維持できなくなる異常を検出できる駆動制御装置を提供できる。
On the other hand, in the drive control device of the present aspect C, the rotational speed value at the time of constant current control or the current value at the time of constant constant rotational speed control is recorded, and the same after driving the drive device for a predetermined time. The rotational speed value during current control or the current value during rotational speed control can be compared with the recorded value. Then, in a state where the estimation accuracy of the viscous friction coefficient can be maintained within the allowable range, the recorded rotational speed value or current value and the same rotational speed during current control or current value during rotation speed control It does not deviate from. Therefore, if the recorded rotational speed value or current value is different from the rotational speed during current control or the current value during rotational speed control, it can be determined as abnormal and normal drive control can be maintained. It is possible to properly detect an anomaly that disappears.
Therefore, it is possible to provide a drive control device capable of detecting an abnormality in which normal drive control can not be maintained due to a change in viscous friction coefficient related to the drive unit and the mechanism unit.
(態様D)
(態様A)乃至(態様C)のいずれかにおいて、前記駆動部による前記機構部の駆動情報を検出する駆動情報検出部236(モータ用エンコーダ104)などの駆動情報検出部と、前記駆動部に流れる電流を検出する電流検出部234などの電流検出部と、前記機構部に加わる操作力などの負荷外乱を前記電流検出部で検出された電流と前記駆動情報検出部で検出された駆動情報とに基づいて推定する外乱トルク推定部238などの外乱推定部と、前記駆動部への駆動指令を、前記外乱推定部により推定された前記負荷外乱に含まれる当該駆動部と前記機構部とに関する粘性摩擦係数、及び前記駆動情報検出部により検出された前記駆動情報に基づいて制御する駆動制御部214などの制御部と、を備え、前記制御部は、前記外乱推定部による前記負荷外乱の推定時に前記粘性摩擦係数の値を前記駆動部による前記機構部の駆動開始後から予め決められた値に漸近し、且つ前記駆動情報の変化に応じて異なる値に漸近するように設定することを特徴とする。
(Aspect D)
In any one of Aspects A to C, a drive information detection unit such as a drive information detection unit 236 (motor encoder 104) that detects drive information of the mechanical unit by the drive unit; A current detection unit such as a
これによれば、本実施形態で説明したように、粘性摩擦係数の推定精度、外乱トルクの推定精度が低下したことを異常として検出することができる。これにより、例えば外乱推定部を備えたアシスト駆動装置の駆動対象物の位置や角度の変化、及び外力(操作力)の変化にもとづくアシスト動作の精度が低下したことを検出することができる。 According to this, as described in the present embodiment, it is possible to detect that the estimation accuracy of the viscous friction coefficient and the estimation accuracy of the disturbance torque have decreased as an abnormality. Accordingly, it is possible to detect that the accuracy of the assist operation has decreased based on, for example, changes in the position and angle of the drive target of the assist drive device including the disturbance estimation unit and changes in external force (operation force).
(態様E)
(態様A)乃至(態様D)のいずれかにおいて、前記異常を検出したときに前記駆動部の回転速度の目標値、又は前記駆動部に流す電流の最大値を変更することを特徴とする。
これによれば、本実施形態で説明したように、異常を検出したときに安全面を考慮して、駆動部の回転速度の目標値を遅くすることができる。
(Aspect E)
In any of (Aspect A) to (Aspect D), the target value of the rotational speed of the drive unit or the maximum value of the current supplied to the drive unit is changed when the abnormality is detected.
According to this, as described in the present embodiment, it is possible to slow the target value of the rotational speed of the drive unit in consideration of safety when detecting an abnormality.
(態様F)
(態様A)乃至(態様E)のいずれかにおいて、前記異常を検出したときに前記駆動装置の駆動を停止することを特徴とする。
これによれば、本実施形態で説明したように、異常を検出したときに安全面を考慮して、駆動装置の駆動を停止することができる。
(Aspect F)
In any of (Aspect A) to (Aspect E), driving of the drive device is stopped when the abnormality is detected.
According to this, as described in the present embodiment, it is possible to stop driving of the drive device in consideration of safety when detecting an abnormality.
(態様G)
(態様A)乃至(態様F)のいずれかにおいて、前記異常を検出したときに異常を通知するタッチパネル239aなどの通知手段を備えたことを特徴とする。
これによれば、本実施形態で説明したように、異常を検出したときにすぐに駆動部の回転速度の目標値を遅くしたり、停止させたりするのではなく、まずは通知だけを行うことができる。
(Aspect G)
In any one of (Aspect A) to (Aspect F), a notification means such as a
According to this, as described in the present embodiment, when abnormality is detected, the target value of the rotational speed of the drive unit is not immediately delayed or stopped, but at first, only notification is performed. it can.
(態様H)
(態様A)乃至(態様G)のいずれかにおいて、前記記憶手段に記憶する電流閾値又は回転速度閾値を入力する入力部239(テンキー239b)などの入力手段を備え、前記記憶手段に記憶した前記電流閾値又は前記回転速度閾値は切り替え可能であることを特徴とする。
これによれば、本実施形態で説明したように、少しの異常でも検出したい場合と、そうでない場合とで切り替えることができる。
(Aspect H)
In any of (Aspect A) to (Aspect G), an input unit such as an input unit 239 (ten-
According to this, as described in the present embodiment, it is possible to switch between when it is desired to detect even a slight abnormality and when it is not.
(態様I)
(態様A)乃至(態様H)のいずれかにおいて、前記記憶手段に記憶する電流閾値又は回転速度閾値は、複数設定可能であり、閾値ごとに異常を検出したときの処理を設定できることを特徴とする。
これによれば、本実施形態で説明したように、電流閾値又は回転速度閾値を複数設定して、例えば、「異常の通知」→「回転速度変更」→「駆動停止」と段階的に異常を検出したときの処理を設定することができる。
(Aspect I)
In any of (Aspect A) to (Aspect H), a plurality of current threshold values or rotational speed threshold values stored in the storage means can be set, and processing when an abnormality is detected can be set for each threshold value. Do.
According to this, as described in the present embodiment, a plurality of current threshold values or rotational speed threshold values are set, and for example, "abnormality notification" → "rotational speed change" → "drive stop" abnormality in stages. It is possible to set the process when it is detected.
(態様J)
アーム101などの駆動対象物を駆動する駆動部109(モータ105)などの駆動部と、前記駆動対象物と前記駆動部との間に接続され、グリースGなどの潤滑剤を含んだ粘性変化を持つ機構部110(減速機106)などの機構部と、前記駆動部の駆動を制御する駆動制御手段と、を備えたマニピュレータ装置200などの駆動装置において、前記駆動制御手段として、(態様A)乃至(態様I)のいずれかの制御装置210などの駆動制御装置を備えたことを特徴とする。
これによれば、本実施形態で説明したように、(態様A)乃至(態様I)のいずれかの駆動制御装置と同様な効果を奏することができる駆動装置を提供できる。
(Aspect J)
A viscosity change including a lubricant such as grease G, which is connected between a drive unit such as a drive unit 109 (motor 105) that drives a drive target such as the
According to this, as described in the present embodiment, it is possible to provide a drive device capable of achieving the same effect as the drive control device of any one of (Aspect A) to (Aspect I).
(態様K)
アーム101などの駆動対象物を駆動する駆動部109(モータ105)などの駆動部と、前記駆動対象物と前記駆動部との間に接続され、グリースGなどの潤滑剤を含んだ粘性変化を持つ機構部110(減速機106)などの機構部と、前記駆動部の駆動を制御する駆動制御手段と、を備えたマニピュレータ装置200などの駆動装置の駆動により動く、前記駆動対象物の動作をアシストするアシスト動作を制御するアシスト制御装置において、前記駆動制御手段として、(態様A)乃至(態様I)のいずれかの制御装置210などの駆動制御装置を備えたことを特徴とする。
これによれば、本実施形態で説明したように、(態様A)乃至(態様I)のいずれかの駆動制御装置と同様な効果を奏することができるアシスト制御装置を提供できる。
(Aspect K)
A viscosity change including a lubricant such as grease G, which is connected between a drive unit such as a drive unit 109 (motor 105) that drives a drive target such as the
According to this, as described in the present embodiment, it is possible to provide an assist control device capable of achieving the same effect as the drive control device of any one of (Aspect A) to (Aspect I).
101 アーム
104 モータ用エンコーダ
105 モータ
106 減速機
109 駆動部
110 機構部
200 マニピュレータ装置
210 制御装置
214 駆動制御部
215 記憶部
234 電流検出部
236 駆動情報検出部
238 外乱トルク推定部
239 入力部
239a タッチパネル
239b テンキー
G グリース
101
Claims (11)
前記駆動部による前記機構部の駆動情報を検出する駆動情報検出部と、ある一定の電流制御時における前記駆動情報検出部で検出した回転速度値を記録する回転速度記録手段と、回転速度閾値を記憶する記憶手段とを備え、
前記回転速度記録手段で記録した回転速度値と、前記駆動対象物を所定時間駆動した後に前記ある一定の電流制御時に前記駆動情報検出部で検出した現在の回転速度値との差が前記回転速度閾値より大きい場合に、異常を検出することを特徴とする駆動制御装置。 A drive control apparatus for controlling a drive device comprising: a drive unit for driving a drive target; and a mechanical unit connected between the drive target and the drive unit and having a viscosity change including a lubricant. ,
A drive information detection unit for detecting drive information of the mechanical unit by the drive unit; rotation speed recording means for recording a rotation speed value detected by the drive information detection unit at the time of constant current control; And storage means for storing
The difference between the rotational speed value recorded by the rotational speed recording means and the current rotational speed value detected by the drive information detection unit during the constant current control after driving the driven object for a predetermined time is the rotational speed A drive control apparatus characterized by detecting an abnormality when it is larger than a threshold.
前記駆動部に流れる電流を検出する電流検出部と、ある一定の回転速度制御時における前記電流検出部で検出した電流値を記録する電流記録手段と、電流閾値を記憶する記憶手段とを備え、
前記電流記録手段で記録した電流値と、前記駆動対象物を所定時間駆動した後に前記ある一定の回転速度制御時に前記電流検出部で検出した現在の電流値との差が前記電流閾値より大きい場合に、異常を検出することを特徴とする駆動制御装置。 A drive control apparatus for controlling a drive device comprising: a drive unit for driving a drive target; and a mechanical unit connected between the drive target and the drive unit and having a viscosity change including a lubricant. ,
A current detection unit that detects a current flowing through the drive unit; a current recording unit that records a current value detected by the current detection unit at a time of constant rotational speed control; and a storage unit that stores a current threshold.
When the difference between the current value recorded by the current recording means and the current value detected by the current detection unit during the constant rotation speed control after driving the driven object for a predetermined time is larger than the current threshold value A drive control apparatus characterized by detecting an abnormality.
前記異常は、前記駆動部と前記機構部とに関する粘性摩擦係数の変化により正常な駆動制御が維持できなくなる異常であることを特徴とする駆動制御装置。 In the drive control device according to claim 1 or 2,
The drive control apparatus according to claim 1, wherein the abnormality is an abnormality in which normal drive control can not be maintained due to a change in a coefficient of viscous friction related to the drive unit and the mechanism unit.
前記駆動部による前記機構部の駆動情報を検出する駆動情報検出部と、前記駆動部に流れる電流を検出する電流検出部と、前記機構部に加わる負荷外乱を前記電流検出部で検出された電流と前記駆動情報検出部で検出された駆動情報とに基づいて推定する外乱推定部と、前記駆動部への駆動指令を、前記外乱推定部により推定された前記負荷外乱に含まれる当該駆動部と前記機構部とに関する粘性摩擦係数、及び前記駆動情報検出部により検出された前記駆動情報に基づいて制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記外乱推定部による前記負荷外乱の推定時に前記粘性摩擦係数の値を前記駆動部による前記機構部の駆動開始後から予め決められた値に漸近し、且つ前記駆動情報の変化に応じて異なる値に漸近するように設定することを特徴とする駆動制御装置。 The drive control device according to any one of claims 1 to 3.
A drive information detection unit for detecting drive information of the mechanical unit by the drive unit, a current detection unit for detecting a current flowing through the drive unit, and a current detected by the current detection unit for load disturbance applied to the mechanical unit A disturbance estimation unit that estimates based on the drive information detected by the drive information detection unit, and the drive unit included in the load disturbance estimated by the disturbance estimation unit, and a drive command to the drive unit And a control unit configured to control based on the viscous friction coefficient related to the mechanical unit and the drive information detected by the drive information detection unit.
The control unit asymptotically approaches the value of the viscous friction coefficient to a predetermined value after the drive unit starts driving the mechanical unit when the load estimation is estimated by the disturbance estimation unit, and changes in the drive information The drive control device is set to be asymptotically different values in accordance with.
前記異常を検出したときに前記駆動部の回転速度の目標値、又は前記駆動部に流す電流の最大値を変更することを特徴とする駆動制御装置。 The drive control device according to any one of claims 1 to 4.
A drive control apparatus characterized by changing the target value of the rotational speed of the drive unit or the maximum value of the current supplied to the drive unit when the abnormality is detected.
前記異常を検出したときに前記駆動装置の駆動を停止することを特徴とする駆動制御装置。 The drive control device according to any one of claims 1 to 5.
A drive control apparatus characterized by stopping the drive of said drive device when said abnormality is detected.
前記異常を検出したときに異常を通知する通知手段を備えたことを特徴とする駆動制御装置。 The drive control device according to any one of claims 1 to 6.
A drive control apparatus comprising: notification means for notifying an abnormality when the abnormality is detected.
前記記憶手段に記憶する電流閾値又は回転速度閾値を入力する入力手段を備え、
前記記憶手段に記憶した前記電流閾値又は前記回転速度閾値は切り替え可能であることを特徴とする駆動制御装置。 The drive control device according to any one of claims 1 to 7.
It has an input means for inputting a current threshold or a rotational speed threshold stored in the storage means,
A drive control apparatus characterized in that the current threshold or the rotational speed threshold stored in the storage means is switchable.
前記記憶手段に記憶する電流閾値又は回転速度閾値は、複数設定可能であり、閾値ごとに異常を検出したときの処理を設定できることを特徴とする駆動制御装置。 The drive control apparatus according to any one of claims 1 to 8.
A plurality of current threshold values or rotational speed threshold values stored in the storage means can be set, and processing when an abnormality is detected can be set for each threshold value.
前記駆動制御手段として、請求項1乃至9のいずれか一に記載の駆動制御装置を備えたことを特徴とする駆動装置。 A drive unit for driving a drive target, a mechanism unit connected between the drive target and the drive unit and having a viscosity change including a lubricant, and drive control means for controlling the drive of the drive unit In the drive provided with
A driving device comprising the driving control device according to any one of claims 1 to 9 as the driving control means.
前記駆動制御手段として、請求項1乃至9のいずれか一に記載の駆動制御装置を備えたことを特徴とするアシスト制御装置。 A drive unit for driving a drive target, a mechanism unit connected between the drive target and the drive unit and having a viscosity change including a lubricant, and drive control means for controlling the drive of the drive unit An assist control device for controlling an assist operation for assisting the operation of the driven object, which is moved by the drive of a drive device comprising:
An assist control device comprising the drive control device according to any one of claims 1 to 9 as the drive control means.
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JP2021021457A (en) * | 2019-07-29 | 2021-02-18 | オムロン株式会社 | Information processing unit for abnormality determination, control program and determination method |
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