JP2020010447A - Electric motor control device and collision detection method - Google Patents
Electric motor control device and collision detection method Download PDFInfo
- Publication number
- JP2020010447A JP2020010447A JP2018127365A JP2018127365A JP2020010447A JP 2020010447 A JP2020010447 A JP 2020010447A JP 2018127365 A JP2018127365 A JP 2018127365A JP 2018127365 A JP2018127365 A JP 2018127365A JP 2020010447 A JP2020010447 A JP 2020010447A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- collision
- electric motor
- speed
- control device
- load machine
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Abstract
Description
本発明は、電動機の駆動対象物が障害物に衝突した場合の衝突検出機能を備えた電動機制御装置及び衝突検出方法に関するものである。 The present invention relates to a motor control device having a collision detection function when an object driven by a motor collides with an obstacle, and a collision detection method.
工作機械やロボットアーム等を駆動する電動機の制御装置において、駆動対象物が周囲の障害物に衝突したことを検出する従来技術が存在する。
例えば特許文献1には、図8に示すサーボモータの位置制御装置が記載されている。図8において、位置制御部102は、位置検出器107による位置検出値Pfが位置指令発生器101からの位置指令値PCに追従するように速度指令値VCを演算し、速度制御部103は、速度検出手段108からの速度検出値Vfが速度指令値VCに追従するように電流指令値ICを演算する。
2. Description of the Related Art In a control device for an electric motor that drives a machine tool, a robot arm, or the like, there is a related art that detects that a driving target collides with a surrounding obstacle.
For example,
逆転制動制御部111には、電流指令値IC及び速度検出値Vfと、制動トルク指令値と、後述する判定部110からの衝突判定信号とが入力されている。この逆転制動制御部111は、通常運転時には前記電流指令値ICを出力し、衝突判定信号の入力時には、制動トルク指令値に従ってモータ105を停止させるための電流指令値ISを演算して出力する。
電流制御部104は電流指令値ICまたはISに従ってモータ105を制御し、駆動対象物である機械部106を駆動または停止させる。
A reverse rotation
The
ここで、外乱オブザーバ109は、速度検出値Vf及び電流指令値ICに基づいて機械部106に作用する外乱トルクを推定し、この推定外乱トルクτL #を判定部110に出力する。判定部110は、推定外乱トルクτL #の絶対値が、動作モード(位置決め運転モードまたは切削送りモード)判定部112からの許容外乱トルクτLaを超える場合に、機械部106が障害物に衝突したと判定し、逆転制動制御部111に対する衝突判定信号と外部への警報とを出力する。
この従来技術と同一の原理に基づき、ロボットアームに異常な負荷が加わった場合にサーボモータを停止させるようにした制御装置が、特許文献2にも記載されている。
Here, the
A control device that stops a servomotor when an abnormal load is applied to a robot arm based on the same principle as this conventional technology is also described in
図9は、図8に示した位置制御装置の動作を示す波形図である。
図9(a)において、外乱オブザーバ109が外乱トルクの推定演算に用いる慣性モーメント値Jが実際値と一致している場合、時刻tcで機械部106が障害物に衝突すると、外乱オブザーバ109は推定外乱トルクτL #を適正に演算し、この推定外乱トルクτL #が許容外乱トルクτLaを超えたことから機械部106の衝突を検出可能である。
FIG. 9 is a waveform chart showing the operation of the position control device shown in FIG.
9 (a), the case where the
しかし、推定演算に用いる慣性モーメント値Jが例えば実際値の10倍であった場合には、図9(b)に示すように、モータの加減速時のトルク成分による演算誤差が推定外乱トルクτL #に現れるため、許容外乱トルクτLaを小さくした場合に衝突を誤検出してしまう恐れがある。
これにより、特許文献1の従来技術では、許容外乱トルクτLaを小さく設定して衝突検出感度を高めることが困難であった。
However, when the moment of inertia J used for the estimation calculation is, for example, ten times the actual value, as shown in FIG. 9B, a calculation error due to the torque component at the time of acceleration / deceleration of the motor causes an estimated disturbance torque τ. to appear in L #, which may result in erroneous detection of collision when small allowable disturbance torque tau La.
Thus, in the prior art of
これに対し、特許文献3には、推定外乱トルクに含まれる誤差を低減して衝突検出感度を高めるようにした衝突検出装置が開示されている。
図10は、この衝突検出装置のブロック図である。制御部202は、対象物201を駆動するサーボモータ200を制御し、外乱オブザーバ203は、サーボモータ200の速度検出値と制御部202のトルク指令値に基づいて対象物201に作用する外乱トルクを第1の外乱トルクτcalc1として推定する。
On the other hand,
FIG. 10 is a block diagram of the collision detection device. The
第1の推定外乱トルクτcalc1はハイパスフィルタ等からなるフィルタ204に入力され、低周波成分が除去された第2の推定外乱トルクτcalc2として衝突判定部205に入力される。衝突判定部205では、第2の推定外乱トルクτcalc2が感度設定値limitを超えたときに対象物201の衝突を判定し、警報等の判定出力を行う。
The first estimated disturbance torque τ calc1 is input to a
この従来技術は、外乱オブザーバ203による推定外乱トルクは、推定演算に用いる慣性モーメント等のパラメータの誤差や重力、摩擦力に起因した計算誤差を含んでおり、その誤差の周波数成分は衝突による外乱トルクの周波数成分よりも十分に低いことに着目している。
すなわち、図11(a)に示す外乱トルクの実際値τrealと推定外乱トルクτcalcとの間の計算誤差τerrを考慮した場合、このτerrに相当する周波数成分をフィルタ204によって除去することで、図11(b)のようにτerrを大きめに設定する(結果的に感度設定値limitを大きくする)必要がなく、図11(c)のようにτerr≒0として感度設定値limitを小さくすることができる。
In this prior art, the estimated disturbance torque by the
That is, when a calculation error τ err between the actual value τ real of the disturbance torque and the estimated disturbance torque τ calc shown in FIG. 11A is considered, the
上記のように特許文献3の衝突検出装置では、衝突に起因した周波数成分を抽出することによって外乱トルク推定時の計算誤差τerrをほぼゼロにし、感度設定値limitを小さく設定可能として衝突検出感度の向上を図っている。
しかしながら、サーボモータ200の速度が高く、高速で駆動されている対象物201が衝突した時の外乱トルク(衝突力)は低速時のそれに比べて大きい。従って、衝突判定に用いる感度設定値limitが固定されていると、モータ速度によっては衝突を正確に検出できない場合があるため、衝突検出精度の更なる向上が要請されていた。
As described above, in the collision detection device of
However, the speed of the
そこで、本発明の解決課題は、衝突の判定に電動機速度を反映させることにより、衝突検出精度を一層高めた電動機制御装置及び衝突検出方法を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide a motor control device and a collision detection method that further improve the collision detection accuracy by reflecting the motor speed in the collision determination.
上記課題を解決するため、請求項1に係る電動機制御装置は、電動機により駆動される負荷機械が障害物に衝突した際に前記電動機に作用する外乱トルクを、前記電動機のトルク指令値及び速度に基づいて推定する外乱トルク推定手段と、
前記外乱トルク推定手段から出力される推定外乱トルクの時間変化を算出する微分手段と、
前記微分手段の出力に基づいて前記負荷機械が障害物に衝突したことを検出する衝突検出手段と、
前記衝突検出手段による衝突検出時に前記電動機の速度を安全側に制御するための制御手段と、
を備えた電動機制御装置において、
前記電動機の速度に応じて変化する衝突検出用のしきい値を生成する手段を備え、
前記衝突検出手段は、前記微分手段の出力が前記しきい値を超えた時に前記負荷機械の衝突を検出することを特徴とする。
In order to solve the above problem, an electric motor control device according to
Differentiating means for calculating a temporal change of the estimated disturbance torque output from the disturbance torque estimation means,
Collision detection means for detecting that the load machine has collided with an obstacle based on the output of the differentiating means,
Control means for controlling the speed of the electric motor to a safe side at the time of collision detection by the collision detection means,
In the motor control device provided with
Means for generating a threshold value for collision detection that changes according to the speed of the electric motor,
The collision detecting means detects a collision of the load machine when an output of the differentiating means exceeds the threshold value.
請求項2に係る電動機制御装置は、請求項1に記載した電動機制御装置において、前記しきい値を、前記電動機の一定速度範囲において速度に比例するように変化させることを特徴とする。 An electric motor control device according to a second aspect is the electric motor control device according to the first aspect, wherein the threshold value is changed so as to be proportional to the speed in a constant speed range of the electric motor.
請求項3に係る電動機制御装置は、請求項1または2に記載した電動機制御装置において、前記しきい値を前記電動機の速度検出値に応じて変化させることを特徴とする。
また、請求項4に係る電動機制御装置は、請求項1または2に記載した電動機制御装置において、前記しきい値を前記電動機の速度指令値に応じて変化させることを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, in the electric motor control device according to the first or second aspect, the threshold value is changed according to a detected speed value of the electric motor.
According to a fourth aspect of the present invention, in the electric motor control device according to the first or second aspect, the threshold value is changed according to a speed command value of the electric motor.
請求項5に係る電動機制御装置は、請求項1〜4の何れか1項に記載した電動機制御装置において、前記微分手段をハイパスフィルタ等のフィルタにより構成したことを特徴とする。 A motor control device according to a fifth aspect of the present invention is the motor control device according to any one of the first to fourth aspects, wherein the differentiating means includes a filter such as a high-pass filter.
請求項6に係る衝突検出方法は、電動機により駆動される負荷機械が障害物に衝突した際に前記電動機に作用する外乱トルクを、前記電動機のトルク指令値及び速度に基づいて推定し、推定した外乱トルクの微分値に基づいて前記負荷機械が障害物に衝突したことを検出する衝突検出方法において、
前記微分値と比較する衝突検出用のしきい値を前記電動機の速度に応じて変化させ、前記微分値が前記しきい値を超えた時に前記負荷機械の衝突を検出することを特徴とする。
The collision detection method according to claim 6 estimates and estimates a disturbance torque acting on the motor when a load machine driven by the motor collides with an obstacle based on a torque command value and a speed of the motor. In a collision detection method for detecting that the load machine has collided with an obstacle based on a differential value of a disturbance torque,
A threshold value for collision detection to be compared with the differential value is changed according to the speed of the electric motor, and when the differential value exceeds the threshold value, a collision of the load machine is detected.
請求項7に係る電動機制御装置は、電動機により駆動される負荷機械が障害物に衝突した際に前記電動機に作用する衝突力を、前記負荷機械の変位及び前記障害物のバネ定数に基づいて推定する衝突力推定手段と、
前記衝突力推定手段から出力される推定衝突力の所定の周波数成分を抽出する手段と、
前記周波数成分に基づいて前記負荷機械が障害物に衝突したことを検出する衝突検出手段と、
前記衝突検出手段による衝突検出時に前記電動機の速度を安全側に制御するための制御手段と、
を備えた電動機制御装置において、
前記電動機の速度に応じて変化する衝突検出用のしきい値を生成する手段を備え、
前記衝突検出手段は、前記周波数成分が前記しきい値を超えた時に前記負荷機械の衝突を検出することを特徴とする。
The electric motor control device according to
Means for extracting a predetermined frequency component of the estimated collision force output from the collision force estimation means,
Collision detection means for detecting that the load machine has collided with an obstacle based on the frequency component,
Control means for controlling the speed of the electric motor to a safe side at the time of collision detection by the collision detection means,
In the motor control device provided with
Means for generating a threshold value for collision detection that changes according to the speed of the electric motor,
The collision detection means detects a collision of the load machine when the frequency component exceeds the threshold.
請求項8に係る衝突検出方法は、電動機により駆動される負荷機械が障害物に衝突した際に前記電動機に作用する衝突力を、前記負荷機械の変位及び前記障害物のバネ定数に基づいて推定し、推定した衝突力の所定の周波数成分に基づいて前記負荷機械が障害物に衝突したことを検出する衝突検出方法において、
前記周波数成分と比較される衝突検出用のしきい値を前記電動機の速度に応じて変化させ、前記周波数成分が前記しきい値を超えた時に前記負荷機械の衝突を検出することを特徴とする。
A collision detection method according to
A threshold for collision detection to be compared with the frequency component is changed according to the speed of the electric motor, and a collision of the load machine is detected when the frequency component exceeds the threshold. .
請求項1〜6に係る発明によれば、電動機速度に応じて変化させたしきい値を推定外乱トルクの微分値と比較して衝突を検出することにより、電動機速度が広範囲に変化する場合でも、推定誤差に対してロバストな電動機制御装置及び衝突検知方法を実現することができる。特に、衝突検出用のしきい値を電動機速度が高くなるほど大きくすることにより、衝突検出レベルの安定化が可能になる。
また、請求項7,8に係る発明によれば、衝突した障害物が弾性体である場合にも高精度に衝突を検出することができる。
According to the first to sixth aspects of the present invention, by detecting the collision by comparing the threshold value changed according to the motor speed with the differential value of the estimated disturbance torque, even when the motor speed changes over a wide range. Thus, it is possible to realize a motor control device and a collision detection method that are robust against estimation errors. In particular, by increasing the threshold value for collision detection as the motor speed increases, the collision detection level can be stabilized.
According to the seventh and eighth aspects of the present invention, a collision can be detected with high accuracy even when the colliding obstacle is an elastic body.
以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。
図1は、請求項1〜6に相当する本発明の第1実施形態に係る衝突検出機能を備えた電動機制御装置のブロック図である。図1において、1はサーボモータ等の電動機2により駆動される負荷機械(駆動対象物)、3は電動機2の回転子の位置を検出する位置検出器、4は位置検出値から速度を演算する速度検出器である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram of a motor control device having a collision detection function according to a first embodiment of the present invention corresponding to
また、5は電動機2の位置指令値を逐次的に出力する位置指令発生器、6はフィードバックされた位置検出値が位置指令値に追従するように速度指令値を演算する位置制御器、7は電動機2の速度検出値が速度指令値に追従するようにトルク指令値τrを演算する速度制御器、8はトルク指令値τrに従って電動機2の電流を制御する電流制御器である。
5 is a position command generator for sequentially outputting the position command value of the
更に、9は、電動機2の速度検出値nm及びトルク指令値τrから負荷機械1及び電動機2に作用する外乱トルクを推定する外乱オブザーバ、10は推定外乱トルクτd #を近似微分する微分器である。また、11は、微分器10から出力される推定外乱トルク微分値τd #´と、外部から入力されたしきい値(その初期値)τth0と、電動機2の速度検出値nmとに基づいて負荷機械1の衝突を検出する衝突検出器、12は、衝突検出器11からの衝突検出信号Sdに従って負荷機械1や電動機2、障害物の破損等を回避するための速度指令値を生成して電動機2の速度を安全側に制御する衝突制御器である。
Further, 9 is a disturbance observer for estimating a disturbance torque acting on the
次に、外乱オブザーバ9の構成を図2に基づいて説明する。
図2に示すように、外乱オブザーバ9では、電動機2の速度検出値nmを微分してノミナルの総慣性モーメント値Jnを乗じた結果をトルク指令値τrから減算し、時定数Tのローパスフィルタを通して推定外乱トルクτd #を演算する。なお、sは微分演算子である。
Next, the configuration of the
As shown in FIG. 2, the
図3は、衝突検出器11において、推定外乱トルク微分値τd #´と比較されるしきい値τthの特性図である。このしきい値τthは、外部から与えられるしきい値τth0を初期値として、速度検出値nmがn1に達するまでの範囲は速度に比例させ、速度検出値nmがn1を超えると一定になるように重み付けされる。
FIG. 3 is a characteristic diagram of the threshold value τ th compared with the estimated disturbance torque differential value τ d # ′ in the
この実施形態の通常時(非衝突時)の動作は図8等の従来技術とほぼ同様であり、電動機2の速度検出値nmが速度指令値に追従するように速度制御器7がトルク指令値を生成し、このトルク指令値に従って電流制御器8が電動機2を制御することにより負荷機械1を目標位置まで駆動する。
Operation of normal in this embodiment (at the time of non-collision) is substantially the same as that of the prior art, such as FIG. 8, the
次いで、負荷機械1が障害物に衝突した場合の動作について説明する。
図4は、衝突時の動作を示す波形図である。時刻tcで負荷機械1が障害物に衝突すると、図1の外乱オブザーバ9により演算される推定外乱トルクτd #はステップ状に変化し、微分器10は数式1により推定外乱トルク微分値τd #´を演算する。
[数式1]
τd #´=sτd #
Next, an operation when the
FIG. 4 is a waveform diagram showing an operation at the time of a collision. When the
[Formula 1]
τ d # ′ = sτ d #
衝突の前後において推定外乱トルクτd #及びその微分値τd #´は、例えば図4のように変化し、推定外乱トルク微分値τd #´がしきい値τthを超えると衝突検出器11が衝突を検出して衝突検出信号Sdを出力する。ここで、衝突による推定外乱トルクτd #の周波数成分は、外乱オブザーバ9の推定演算に用いるパラメータやモデルの誤差等に起因したトルクの周波数成分より高いため、推定外乱トルク微分値τd #´は衝突による外乱トルクの周波数成分が支配的になる。
Before and after the collision, the estimated disturbance torque τ d # and its differential value τ d # ′ change as shown in FIG. 4, for example, and when the estimated disturbance torque differential value τ d # ′ exceeds the threshold value τ th , the
衝突検出信号Sdが入力された衝突制御器12では、従来と同様に電動機2の速度を安全側に制御して衝突に伴う事故の波及を防止する。すなわち、速度制御器7及び電流制御器8を介して電動機2への通電を強制的に停止し、または、電動機2が停止するまで制動トルクが発生するように制御し、停止後は衝突方向とは逆方向に負荷機械1を移動させるように電動機2を制御する。
In the
ここで、本実施形態では、衝突検出に用いるしきい値τthが電動機2の速度検出値nmに応じて変化する。詳しくは、図3に示した如く、一定速度範囲(0〜n1)では速度検出値nmに比例してしきい値τthが大きくなるように設定されている。
In the present embodiment, the threshold tau th varies in accordance with the speed detection value n m of the
このため、負荷機械1が障害物に高速で衝突して推定外乱トルク微分値τd #´の振幅が図5(a)のように大きい場合には、この推定外乱トルク微分値τd #´と比較されるしきい値τth1も大きく、これとは逆に、負荷機械1が低速で衝突して推定外乱トルク微分値τd #´の振幅が図5(b)のように小さい場合には、この推定外乱トルク微分値τd #´と比較されるしきい値τth2も小さくなる。
これにより、電動機速度に関わらずしきい値が固定されている場合に比べて、負荷機械1が低速で衝突した時にも確実に衝突を検出することができ、衝突検出精度の向上が可能になる。
Thus, the estimated disturbance torque differential value tau d # load machine 1 collides at high speed obstacle 'when the amplitude is large as shown in FIG. 5 (a), the estimated disturbance torque differential value tau d #' which threshold tau th1 is large compared to, on the contrary, when the amplitude of the
This makes it possible to reliably detect a collision even when the
なお、速度検出値nmの代わりに、位置制御器6から出力される速度指令値を衝突検出器11に入力し、速度指令値の一定範囲ではしきい値τthを速度指令値に比例させて推定外乱トルク微分値τd #´と比較することにより、衝突を検出しても良い。
あるいは、位置検出器3から出力される位置検出値や位置指令発生器5から出力される位置指令値に応じてしきい値τthを変化させ、このしきい値τthを推定外乱トルク微分値τd #´との比較に用いても良い。
Instead of the detected speed value nm , a speed command value output from the position controller 6 is input to the
Alternatively, depending on the position command value outputted from the position detection value and
次に、図6は本発明の第2実施形態の主要部を示すブロック図である。
図6(a)は、上位コントローラ20から負荷機械1に対する移動経路情報(所定の経路上を移動させるための速度指令値や位置指令値等)を衝突検出器11に入力し、この移動経路情報に応じてしきい値(初期値τth0)を変化させることにより図3のようなしきい値τthのパターンを作成し、このしきい値τthを推定外乱トルク微分値τd #´と比較して得た衝突検出信号Sdを衝突制御器12へ出力しても良い。
また、図6(b)に示すように、上位コントローラ20により図3のようなしきい値τthのパターンを予め作成しておき、このしきい値τthを衝突検出器11に入力して推定外乱トルク微分値τd #´と比較して得た衝突検出信号Sdを衝突制御器12へ出力しても良い。
Next, FIG. 6 is a block diagram showing a main part of a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 (a) shows that the moving path information (speed command value, position command value, etc. for moving on a predetermined path) from the
Further, as shown in FIG. 6B, a pattern of the threshold value τ th as shown in FIG. 3 is prepared in advance by the
次いで、請求項7,8に相当する本発明の第3実施形態を、図7に基づいて説明する。
衝突時の外乱トルクの時間変化や衝突力は、図1に示した微分器10のように近似微分による演算処理のほか、ハイパスフィルタやバンドパスフィルタ等の周波数成分抽出手段により検出することが可能である。
特に、負荷機械1が弾性体等に衝突した場合、その衝突力Fdは弾性体のバネ定数K及び負荷機械1の変位Δxから、数式2によって求めることができる。
[数式2]
Fd=KΔx
Next, a third embodiment of the present invention corresponding to
The time change of the disturbance torque and the collision force at the time of the collision can be detected by a frequency component extracting means such as a high-pass filter or a band-pass filter in addition to the arithmetic processing by the approximate differentiation like the
In particular, if the
[Formula 2]
F d = KΔx
数式2の変位Δxが電動機の一定速度x´に従って変化すると仮定した場合、衝突した時点をt=0とすれば、数式2は数式3のように変形される。
[数式3]
Fd=Kx´t
Assuming that the displacement Δx in the equation (2) changes according to the constant speed x ′ of the electric motor, the equation (2) is transformed into the equation (3) if the time of collision is t = 0.
[Equation 3]
F d = Kx't
従って、負荷機械1の衝突により発生する衝突力Fdはω=Kx´[rad/s]なる周波数成分を持っているため、この周波数成分ωをハイパスフィルタやバンドパスフィルタ等により抽出し、その結果を衝突検出用のしきい値ωthと比較することにより、障害物が弾性体であっても高精度に衝突を検出することができる。
Thus, because it has an impact force F d is ω = Kx' [rad / s] becomes the frequency components generated by the collision of the
図7は、この第3実施形態の主要部を示すブロック図であり、図1と同一の部分には同一の符号を付してある。
図7における衝突力推定手段9A、ハイパスフィルタ等の周波数成分抽出手段10Aは、図1における外乱オブザーバ9、微分器10にそれぞれ相当する。ここで、衝突力推定手段9Aは、弾性体のバネ定数Kと電動機2の速度検出値nm(数式3における速度x´に相当)とを用いて数式3により衝突力Fdを推定し、その周波数成分ωを周波数成分抽出手段10Aにより抽出して衝突検出器11Aに入力する。衝突検出器11Aでは、入力された周波数成分ωが衝突検出用のしきい値ωth(初期値をωth0とする)を超えた場合に衝突と判定して衝突検出信号Sdを出力すれば良い。
この第3実施形態においても、衝突検出用のしきい値ωthを電動機2の速度nmに比例して大きくなるように変化させることが望ましい。
FIG. 7 is a block diagram showing a main part of the third embodiment, and the same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.
A collision
Also in the third embodiment, it is desirable to vary the threshold omega th for detecting a collision so as to increase in proportion to the speed n m of the
本発明の原理は、サーボモータやステッピングモータ(回転型ステッピングモータ、または、回転型ステッピングモータにボールねじ等を組み合わせた直動型ステッピングモータ)、リニアモータ等を対象とした電動機制御装置及び衝突検出方法として、各種の製造・加工・搬送分野等に利用することができる。 The principle of the present invention is to provide a motor control device for a servo motor, a stepping motor (a rotary stepping motor, or a direct acting type stepping motor in which a rotary stepping motor is combined with a ball screw or the like), a linear motor, and the like, and collision detection. As a method, it can be used in various manufacturing / processing / transporting fields.
1:負荷機械
2:電動機
3:位置検出器
4:速度検出器
5:位置指令発生器
6:位置制御器
7:速度制御器
8:電流制御器
9:外乱オブザーバ
9A:衝突力推定手段
10:微分器
10A:周波数成分抽出手段
11,11A:衝突検出器
12:衝突制御器
20:上位コントローラ
1: Load machine 2: Electric motor 3: Position detector 4: Speed detector 5: Position command generator 6: Position controller 7: Speed controller 8: Current controller 9:
Claims (8)
前記外乱トルク推定手段から出力される推定外乱トルクの時間変化を算出する微分手段と、
前記微分手段の出力に基づいて前記負荷機械が障害物に衝突したことを検出する衝突検出手段と、
前記衝突検出手段による衝突検出時に前記電動機の速度を安全側に制御するための制御手段と、
を備えた電動機制御装置において、
前記電動機の速度に応じて変化する衝突検出用のしきい値を生成する手段を備え、
前記衝突検出手段は、前記微分手段の出力が前記しきい値を超えた時に前記負荷機械の衝突を検出することを特徴とする電動機制御装置。 Disturbance torque estimating means for estimating a disturbance torque acting on the motor when a load machine driven by the motor collides with an obstacle, based on a torque command value and a speed of the motor;
Differentiating means for calculating a temporal change of the estimated disturbance torque output from the disturbance torque estimation means,
Collision detection means for detecting that the load machine has collided with an obstacle based on the output of the differentiating means,
Control means for controlling the speed of the electric motor to a safe side at the time of collision detection by the collision detection means,
In the motor control device provided with
Means for generating a threshold value for collision detection that changes according to the speed of the electric motor,
The motor control device according to claim 1, wherein the collision detecting means detects a collision of the load machine when an output of the differentiating means exceeds the threshold value.
前記しきい値を、前記電動機の一定速度範囲において速度に比例するように変化させることを特徴とする電動機制御装置。 The motor control device according to claim 1,
An electric motor control device, wherein the threshold value is changed so as to be proportional to the speed in a constant speed range of the electric motor.
前記しきい値を、前記電動機の速度検出値に応じて変化させることを特徴とする電動機制御装置。 The motor control device according to claim 1 or 2,
An electric motor control device, wherein the threshold value is changed according to a detected speed value of the electric motor.
前記しきい値を、前記電動機の速度指令値に応じて変化させることを特徴とする電動機制御装置。 The motor control device according to claim 1 or 2,
An electric motor control device, wherein the threshold value is changed according to a speed command value of the electric motor.
前記微分手段をフィルタにより構成したことを特徴とする電動機制御装置。 The motor control device according to any one of claims 1 to 4,
An electric motor control device, wherein the differentiating means is constituted by a filter.
前記微分値と比較される衝突検出用のしきい値を前記電動機の速度に応じて変化させ、前記微分値が前記しきい値を超えた時に前記負荷機械の衝突を検出することを特徴とする衝突検出方法。 A disturbance torque acting on the motor when a load machine driven by the motor collides with an obstacle is estimated based on a torque command value and a speed of the motor, and the load is estimated based on a differential value of the estimated disturbance torque. In a collision detection method for detecting that a machine has collided with an obstacle,
A threshold value for collision detection to be compared with the differential value is changed according to the speed of the electric motor, and a collision of the load machine is detected when the differential value exceeds the threshold value. Collision detection method.
前記衝突力推定手段から出力される推定衝突力の所定の周波数成分を抽出する手段と、
前記周波数成分に基づいて前記負荷機械が障害物に衝突したことを検出する衝突検出手段と、
前記衝突検出手段による衝突検出時に前記電動機の速度を安全側に制御するための制御手段と、
を備えた電動機制御装置において、
前記電動機の速度に応じて変化する衝突検出用のしきい値を生成する手段を備え、
前記衝突検出手段は、前記周波数成分が前記しきい値を超えた時に前記負荷機械の衝突を検出することを特徴とする電動機制御装置。 Collision force estimating means for estimating a collision force acting on the electric motor when a load machine driven by the electric motor collides with an obstacle, based on a displacement of the load machine and a spring constant of the obstacle,
Means for extracting a predetermined frequency component of the estimated collision force output from the collision force estimation means,
Collision detection means for detecting that the load machine has collided with an obstacle based on the frequency component,
Control means for controlling the speed of the electric motor to a safe side at the time of collision detection by the collision detection means,
In the motor control device provided with
Means for generating a threshold value for collision detection that changes according to the speed of the electric motor,
The motor control device according to claim 1, wherein the collision detecting means detects a collision of the load machine when the frequency component exceeds the threshold value.
前記周波数成分と比較される衝突検出用のしきい値を前記電動機の速度に応じて変化させ、前記周波数成分が前記しきい値を超えた時に前記負荷機械の衝突を検出することを特徴とする衝突検出方法。 When a load machine driven by the motor collides with an obstacle, a collision force acting on the motor is estimated based on a displacement of the load machine and a spring constant of the obstacle, and a predetermined frequency of the estimated collision force is estimated. In a collision detection method for detecting that the load machine has collided with an obstacle based on the component,
A threshold for collision detection to be compared with the frequency component is changed according to the speed of the electric motor, and a collision of the load machine is detected when the frequency component exceeds the threshold. Collision detection method.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018127365A JP7176255B2 (en) | 2018-07-04 | 2018-07-04 | Motor control device and collision detection method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018127365A JP7176255B2 (en) | 2018-07-04 | 2018-07-04 | Motor control device and collision detection method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2020010447A true JP2020010447A (en) | 2020-01-16 |
JP7176255B2 JP7176255B2 (en) | 2022-11-22 |
Family
ID=69152595
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018127365A Active JP7176255B2 (en) | 2018-07-04 | 2018-07-04 | Motor control device and collision detection method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7176255B2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115107009A (en) * | 2021-12-23 | 2022-09-27 | 沈阳新松机器人自动化股份有限公司 | Intelligent control method for collision protection of cleaning robot |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH11282540A (en) * | 1998-03-30 | 1999-10-15 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Robot control device and method |
JP2000052286A (en) * | 1998-07-31 | 2000-02-22 | Yaskawa Electric Corp | Robot control device |
JP2001051721A (en) * | 1999-08-17 | 2001-02-23 | Yaskawa Electric Corp | Collision detector |
JP2005100143A (en) * | 2003-09-25 | 2005-04-14 | Kobe Steel Ltd | Control method and control device for motor-driven device |
JP2008253132A (en) * | 1999-05-20 | 2008-10-16 | Yaskawa Electric Corp | Method of detecting and controlling abnormal load in servo motor and articulated robot |
-
2018
- 2018-07-04 JP JP2018127365A patent/JP7176255B2/en active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH11282540A (en) * | 1998-03-30 | 1999-10-15 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Robot control device and method |
JP2000052286A (en) * | 1998-07-31 | 2000-02-22 | Yaskawa Electric Corp | Robot control device |
JP2008253132A (en) * | 1999-05-20 | 2008-10-16 | Yaskawa Electric Corp | Method of detecting and controlling abnormal load in servo motor and articulated robot |
JP2001051721A (en) * | 1999-08-17 | 2001-02-23 | Yaskawa Electric Corp | Collision detector |
JP2005100143A (en) * | 2003-09-25 | 2005-04-14 | Kobe Steel Ltd | Control method and control device for motor-driven device |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115107009A (en) * | 2021-12-23 | 2022-09-27 | 沈阳新松机器人自动化股份有限公司 | Intelligent control method for collision protection of cleaning robot |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP7176255B2 (en) | 2022-11-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2380710B1 (en) | Robot arm control method and control device | |
US7328123B2 (en) | System for collision avoidance of rotary atomizer | |
JP2665984B2 (en) | Collision detection method using disturbance estimation observer | |
JP2003236787A (en) | Drivingly controlling method and drivingly controlling device | |
US9823647B2 (en) | Servo control apparatus having function of sensorless controlled stop | |
JP2000263304A (en) | Accident avoiding method of handy tool system and device therefor | |
JPH0866893A (en) | Collision detecting method | |
US20120084020A1 (en) | Collision Detection Method for a Drive Unit | |
US20140318246A1 (en) | Inertia estimating method and inertia estimating appartus of position control apparatus | |
JP2003025272A5 (en) | ||
WO1994018751A1 (en) | Method of detecting and regulating load on servomotor | |
KR20170141621A (en) | Robot's Collision Detecting Device by Using Driving Control Signal | |
US20190260313A1 (en) | Motor control device | |
JP2004364396A (en) | Controller and control method for motor | |
JP3933158B2 (en) | Robot collision detection method | |
JP2020010447A (en) | Electric motor control device and collision detection method | |
JPH1170490A (en) | Collision detecting method for industrial robot | |
JPH11282540A (en) | Robot control device and method | |
CN112803870B (en) | Diagnostic device, motor driving device, and diagnostic method | |
JP2001051721A (en) | Collision detector | |
JP2017019057A (en) | Robot control device, robot, and robot system | |
EP1662350A2 (en) | Driving control apparatus | |
JP2870482B2 (en) | Servo motor position control method and control device | |
JP6657627B2 (en) | Robot controller, robot and robot system | |
JP2001353687A (en) | Robot controller and method for controlling the same |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20210614 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20220413 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20220419 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220524 |
|
RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20220927 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20221006 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20221011 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20221024 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7176255 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |