JP2583272B2 - ロボットの制御装置 - Google Patents
ロボットの制御装置Info
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- JP2583272B2 JP2583272B2 JP63081334A JP8133488A JP2583272B2 JP 2583272 B2 JP2583272 B2 JP 2583272B2 JP 63081334 A JP63081334 A JP 63081334A JP 8133488 A JP8133488 A JP 8133488A JP 2583272 B2 JP2583272 B2 JP 2583272B2
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- movement
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、周辺機器との信号のやりとりが少なく、
予め定められた手順に従って作業を行う多関節ロボッ
ト、特にはアクチュエータの一つに弾性収縮体を具える
多関節ロボットに好適な制御装置に関するものである。
予め定められた手順に従って作業を行う多関節ロボッ
ト、特にはアクチュエータの一つに弾性収縮体を具える
多関節ロボットに好適な制御装置に関するものである。
（従来の技術及びその問題点） 加圧流体の供給により膨径変形し軸線方向に収縮力を
生起する、所謂エアーバッグの弾性収縮体は、他のアク
チュエータに比べて究めて軽量であり、加圧流体の有す
るエネルギーを有効に利用できる、またスパークを発生
することがないので爆発生雰囲気においても使用できる
等数多くの利点を有しており、種々の作業用ロボットに
適用されつつある。
生起する、所謂エアーバッグの弾性収縮体は、他のアク
チュエータに比べて究めて軽量であり、加圧流体の有す
るエネルギーを有効に利用できる、またスパークを発生
することがないので爆発生雰囲気においても使用できる
等数多くの利点を有しており、種々の作業用ロボットに
適用されつつある。
ところで、この弾性収縮体を少なくとも二個で一対と
したアクチュエータを具えるロボットを含め、通常の作
業用ロボットにあっては第５図に示したように、演算装
置１には、空間座標系において指定された始点及び終点
間の軌道ｘに基づいて、各アームの空間座標系における
一定時間毎の指定位置が記憶されており、運転モードに
あっては、演算装置１に記憶されている空間座標系にお
ける位置座標を補間し、この補間された空間座標を関節
座標系に逆座標変換し、各アームに関連して設けられた
各サーボ制御装置2a,2b,2cに移動信号、例えば（θ1,θ
2,θ３）を与える。一方、サーボ制御装置には、各アー
ムに設けたセンサーからの現実の位置情報も入力され、
そこで移動信号と位置情報とが比較され、アームの現実
の位置が指令位置に近づくよう関連するアクチュエータ
に駆動信号を与えている。
したアクチュエータを具えるロボットを含め、通常の作
業用ロボットにあっては第５図に示したように、演算装
置１には、空間座標系において指定された始点及び終点
間の軌道ｘに基づいて、各アームの空間座標系における
一定時間毎の指定位置が記憶されており、運転モードに
あっては、演算装置１に記憶されている空間座標系にお
ける位置座標を補間し、この補間された空間座標を関節
座標系に逆座標変換し、各アームに関連して設けられた
各サーボ制御装置2a,2b,2cに移動信号、例えば（θ1,θ
2,θ３）を与える。一方、サーボ制御装置には、各アー
ムに設けたセンサーからの現実の位置情報も入力され、
そこで移動信号と位置情報とが比較され、アームの現実
の位置が指令位置に近づくよう関連するアクチュエータ
に駆動信号を与えている。
その駆動信号は、第６図（ａ）に示したように、アク
チュエータとしてサーボモータ３を用いたものにあって
は、サーボ制御装置２から速度制御装置４に送られる速
度制御信号ｖが、また第６図（ｂ）に示したように、一
対の弾性収縮体６を用いたものにあっては圧力制御装置
７に送られる圧力制御信号ｐが相当する。なお、図示例
にあって符号８は、アームの現実の位置を検知する位置
センサーとしてのロータリエンコーダを示している。
チュエータとしてサーボモータ３を用いたものにあって
は、サーボ制御装置２から速度制御装置４に送られる速
度制御信号ｖが、また第６図（ｂ）に示したように、一
対の弾性収縮体６を用いたものにあっては圧力制御装置
７に送られる圧力制御信号ｐが相当する。なお、図示例
にあって符号８は、アームの現実の位置を検知する位置
センサーとしてのロータリエンコーダを示している。
この様なロボットの制御装置にあっては、サーボ制御
装置２が、演算装置１からの送られた移動信号を取り込
み、関連するアームを直ちに駆動するものであったた
め、各アームの応答が一様に行われることがなかった。
この為、それらアームの運動が合成される空間座標にあ
ってはロボット・ツールが描く実際の軌道が所望の軌道
に一致せず、遅れることとなるという問題があった。
装置２が、演算装置１からの送られた移動信号を取り込
み、関連するアームを直ちに駆動するものであったた
め、各アームの応答が一様に行われることがなかった。
この為、それらアームの運動が合成される空間座標にあ
ってはロボット・ツールが描く実際の軌道が所望の軌道
に一致せず、遅れることとなるという問題があった。
例えば、あるアクチュエータが一対の弾性収縮体で構
成されているサーボ系にあって、その伝達関数Ｇ（ｓ）
は、次のように示される。
成されているサーボ系にあって、その伝達関数Ｇ（ｓ）
は、次のように示される。
Ｒ（ｓ）は、圧力制御装置に与えられる目標圧力 Ｇ（ｓ）は、サーボ系の伝達関数 Trは、圧力制御装置の時定数 ωｎは、弾性収縮体の固有振動数 ξは、等価粘性係数 である。
この式によれば、弾性収縮体は、０型３次系でありこ
の系に、比例補償要素、積分補償要素等の補償要素を付
加すると、１型３次系、又は１型４次系になることが分
かる。そしてこれら補償要素を付加したサーボ系にラン
プ入力を加えると第７図のようになり、必ず遅れが生じ
ることとなる。この遅れは、特に、作動媒体として空気
を用いた弾性収縮体にあっては、作動媒体の圧縮性に起
因して応答の遅れが顕著に表出すると言う問題があっ
た。また、この遅れは、多関節ロボットの各アームに対
して一様なものではなく、しかもアームの運動速度が大
きい程大きくなると言う問題があった。
の系に、比例補償要素、積分補償要素等の補償要素を付
加すると、１型３次系、又は１型４次系になることが分
かる。そしてこれら補償要素を付加したサーボ系にラン
プ入力を加えると第７図のようになり、必ず遅れが生じ
ることとなる。この遅れは、特に、作動媒体として空気
を用いた弾性収縮体にあっては、作動媒体の圧縮性に起
因して応答の遅れが顕著に表出すると言う問題があっ
た。また、この遅れは、多関節ロボットの各アームに対
して一様なものではなく、しかもアームの運動速度が大
きい程大きくなると言う問題があった。
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであ
り、各アーム、ひいてはロボット・ツールが所望の軌道
をえがくことができる制御装置を提供することをその課
題とする。
り、各アーム、ひいてはロボット・ツールが所望の軌道
をえがくことができる制御装置を提供することをその課
題とする。
（課題を達成するための手段） この課題を達成するため、本発明装置にあっては、加
圧流体の供給により膨径変形し軸線方向に収縮する一対
の弾性収縮体を具えるアームを少なくとも一個有し並進
及び／又は回転運動可能な多関節ロボットの制御装置で
あって、始点及び終点間を結ぶ経路に基づいて各アーム
のそれぞれの移動量を求める演算装置と、演算装置から
のそれら移動量に対応する各々の移動信号に基づいて関
連する各アームの運動量を制御するサーボ制御装置とを
具え、サーボ制御装置は、それら移動信号にに対応して
各アームを所定時間通過後に駆動する遅延回路を具備し
てなる。
圧流体の供給により膨径変形し軸線方向に収縮する一対
の弾性収縮体を具えるアームを少なくとも一個有し並進
及び／又は回転運動可能な多関節ロボットの制御装置で
あって、始点及び終点間を結ぶ経路に基づいて各アーム
のそれぞれの移動量を求める演算装置と、演算装置から
のそれら移動量に対応する各々の移動信号に基づいて関
連する各アームの運動量を制御するサーボ制御装置とを
具え、サーボ制御装置は、それら移動信号にに対応して
各アームを所定時間通過後に駆動する遅延回路を具備し
てなる。
（作用） 演算装置からの移動信号を取り込んだサーボ制御装置
は、遅延回路により所定時間通過後に、移動信号に対応
して各アームを駆動することとなる。従って、各アーム
が一様に応答することとなり、ロボットに取りつけられ
たツールが、所期した通りの軌跡を描くこととなる。
は、遅延回路により所定時間通過後に、移動信号に対応
して各アームを駆動することとなる。従って、各アーム
が一様に応答することとなり、ロボットに取りつけられ
たツールが、所期した通りの軌跡を描くこととなる。
（実施例） 以下図面を参照しながら本発明装置について詳述す
る。
る。
第１図は、本発明の好適な実施例を示す図であり、演
算装置１は、作業プログラムに基づいてロボット・ツー
ルの始点及び終点を結ぶ経路を、その経路上に中間点を
加えて小区間に分割する。そして運転モードにあって
は、演算装置１は、各点における情報を逆変換し、ある
時間間隔毎の移動指令信号をサーボ制御装置２出力す
る。
算装置１は、作業プログラムに基づいてロボット・ツー
ルの始点及び終点を結ぶ経路を、その経路上に中間点を
加えて小区間に分割する。そして運転モードにあって
は、演算装置１は、各点における情報を逆変換し、ある
時間間隔毎の移動指令信号をサーボ制御装置２出力す
る。
演算装置１からの移動指令信号を受けるこのサーボ制
御装置２は遅延回路９を具える一方、そのサーボ制御装
置２には、ロータリエンコーダ、レゾルバまたはポタン
ショメータ等の既知のセンサーからの位置情報も入力さ
れる。そこで制御装置２は、目標位置と実際の位置との
間の差を考慮し、その差を無くすべく所定時間通過後に
駆動信号をアクチュエータ、例えば、弾性収縮体６にあ
っては圧力制御装置７に、また液圧シリンダ11にあって
はその作動媒体供給装置10に出力して各アクチュエータ
を駆動する。
御装置２は遅延回路９を具える一方、そのサーボ制御装
置２には、ロータリエンコーダ、レゾルバまたはポタン
ショメータ等の既知のセンサーからの位置情報も入力さ
れる。そこで制御装置２は、目標位置と実際の位置との
間の差を考慮し、その差を無くすべく所定時間通過後に
駆動信号をアクチュエータ、例えば、弾性収縮体６にあ
っては圧力制御装置７に、また液圧シリンダ11にあって
はその作動媒体供給装置10に出力して各アクチュエータ
を駆動する。
この様に、アクチュエータとして弾性収縮体を用いた
サーボ系の制御ブロック線図を第２図に示す。ここで、
ｒ（ｋ）は離散化された目標位置を、Ｃ（ｋ）はアクチ
ュエータの出力端の現在位置を、Ｕ（ｋ）は当該弾性収
縮体に関連させて配設した圧力制御装置７に与える操作
量であり、またKPは比例ゲインを、KDは微分ゲインを、
KIは積分ゲインを、KSはオープンループゲインを、そし
てKTは遅れ補償のための係数を示している。
サーボ系の制御ブロック線図を第２図に示す。ここで、
ｒ（ｋ）は離散化された目標位置を、Ｃ（ｋ）はアクチ
ュエータの出力端の現在位置を、Ｕ（ｋ）は当該弾性収
縮体に関連させて配設した圧力制御装置７に与える操作
量であり、またKPは比例ゲインを、KDは微分ゲインを、
KIは積分ゲインを、KSはオープンループゲインを、そし
てKTは遅れ補償のための係数を示している。
この様な装置により制御を行えば、演算装置の目標位
置に対して或る一定の遅れを持ってサーボ制御装置がア
クチュエータを駆動することになり、第３図に点線で示
したような応答曲線を示すこととなる。つまり、サーボ
制御装置２から見れば、演算装置１の位置情報をある一
定時間先に知ることとなる。また、各アームを同等の時
間だけ遅らせることにより、それらアームの運動が合成
されたロボット・ツールの描く空間座標系における軌跡
は、所期したものとなり、精度が向上することとなる。
因みに、実際に遅らせる時間は、0.2乃至0.4秒程度であ
り、この遅れ時間は応答が最も遅いアームのそれに合わ
せれば良い。
置に対して或る一定の遅れを持ってサーボ制御装置がア
クチュエータを駆動することになり、第３図に点線で示
したような応答曲線を示すこととなる。つまり、サーボ
制御装置２から見れば、演算装置１の位置情報をある一
定時間先に知ることとなる。また、各アームを同等の時
間だけ遅らせることにより、それらアームの運動が合成
されたロボット・ツールの描く空間座標系における軌跡
は、所期したものとなり、精度が向上することとなる。
因みに、実際に遅らせる時間は、0.2乃至0.4秒程度であ
り、この遅れ時間は応答が最も遅いアームのそれに合わ
せれば良い。
このことは、アクチュエータして応答遅れが問題とな
る弾性収縮体を用い、外部周辺機器との信号のやりとり
が少ない、ある決められた作業を繰り返して行う、例え
ば塗装ロボットにあっては特に有利となる。
る弾性収縮体を用い、外部周辺機器との信号のやりとり
が少ない、ある決められた作業を繰り返して行う、例え
ば塗装ロボットにあっては特に有利となる。
勿論、遅延回路としてバッファ記憶装置を用いても良
く、例えばバッファ記憶装置は、第４図に示したよう
に、演算装置１からサーボ制御装置に漸次出力された離
散化された位置信号ｒ（ｎ）,n＝k,k＋1,k＋2,k＋3...
を一定時間間隔でそのメモリに読み込む。従って、それ
ら信号は漸次シフトされてＭ（１）,M（２）,M（３）,M
（４），そしてＭ（５）に記憶される。一方、サーボ制
御装置は、メモリＭ（５）に読み込まれた信号ｒ（ｋ）
を現在の目標値とし、またメモリＭ（１）に読み込まれ
た信号ｒ（ｋ＋４）をこれから移動させるべき目標値と
して演算を行い、その演算結果に基づいた駆動信号をア
クチュエータに与える。また、必要に応じてメモリＭ
（２）乃至Ｍ（４）の信号も合わせて演算を行うことに
より、一層滑らかな補間を行うことができることは勿論
である。
く、例えばバッファ記憶装置は、第４図に示したよう
に、演算装置１からサーボ制御装置に漸次出力された離
散化された位置信号ｒ（ｎ）,n＝k,k＋1,k＋2,k＋3...
を一定時間間隔でそのメモリに読み込む。従って、それ
ら信号は漸次シフトされてＭ（１）,M（２）,M（３）,M
（４），そしてＭ（５）に記憶される。一方、サーボ制
御装置は、メモリＭ（５）に読み込まれた信号ｒ（ｋ）
を現在の目標値とし、またメモリＭ（１）に読み込まれ
た信号ｒ（ｋ＋４）をこれから移動させるべき目標値と
して演算を行い、その演算結果に基づいた駆動信号をア
クチュエータに与える。また、必要に応じてメモリＭ
（２）乃至Ｍ（４）の信号も合わせて演算を行うことに
より、一層滑らかな補間を行うことができることは勿論
である。
（発明の効果） 以上詳述したように本発明装置によれば、各アームに
関連するサーボ制御装置が、演算装置からの移動信号に
基づいて、アーム駆動装置を一定時間経過後にそれぞれ
関連するアームを駆動する構成としたので、ロボット・
ツールの描く軌道の精度を向上させる事ができるばかり
でなく、演算装置は軌道プランニング及びそれに基づく
軌道発生のための逆変換を行えば良いので、演算装置と
して容量の小さなものを使用することができ、又高速の
演算を行う必要がなく、演算装置として種々のものを適
用することができ、コスト的に有利となる。加えて、応
答遅れが問題となる弾性収縮体をアクチュエータとして
用いたロボットにあっては、その応答性を実質的に考慮
しなくて良いので、設計の自由度も広がる。
関連するサーボ制御装置が、演算装置からの移動信号に
基づいて、アーム駆動装置を一定時間経過後にそれぞれ
関連するアームを駆動する構成としたので、ロボット・
ツールの描く軌道の精度を向上させる事ができるばかり
でなく、演算装置は軌道プランニング及びそれに基づく
軌道発生のための逆変換を行えば良いので、演算装置と
して容量の小さなものを使用することができ、又高速の
演算を行う必要がなく、演算装置として種々のものを適
用することができ、コスト的に有利となる。加えて、応
答遅れが問題となる弾性収縮体をアクチュエータとして
用いたロボットにあっては、その応答性を実質的に考慮
しなくて良いので、設計の自由度も広がる。
第１図は、本発明制御装置を適用したロボットの全体的
な構成を示す模式図、 第２図は、本発明装置を適用したアクチュエータの作動
を示すブロック線図、 第３図は、第２図に示したアクチュエータの応答の様子
を示す図、 第４図は、本発明装置の遅延回路の一例を示すブロック
線図、 第５図は、従来の制御装置を示す概念図、 第６図は、異なるアクチュエータを用いた制御装置の一
部を示す線図、そして 第７図は、第６図に示す従来の制御装置の応答の様子を
示す図である。 １……演算装置、2,2a,2b,2c……サーボ制御装置 ３……サーボモータ、４……速度制御装置 ６……弾性収縮体、７……圧力制御装置 ８……ロータリエンコーダ、９……遅延回路 10……作動媒体供給装置、11……液圧シリンダ
な構成を示す模式図、 第２図は、本発明装置を適用したアクチュエータの作動
を示すブロック線図、 第３図は、第２図に示したアクチュエータの応答の様子
を示す図、 第４図は、本発明装置の遅延回路の一例を示すブロック
線図、 第５図は、従来の制御装置を示す概念図、 第６図は、異なるアクチュエータを用いた制御装置の一
部を示す線図、そして 第７図は、第６図に示す従来の制御装置の応答の様子を
示す図である。 １……演算装置、2,2a,2b,2c……サーボ制御装置 ３……サーボモータ、４……速度制御装置 ６……弾性収縮体、７……圧力制御装置 ８……ロータリエンコーダ、９……遅延回路 10……作動媒体供給装置、11……液圧シリンダ
Claims (1)
- 【請求項１】加圧流体の供給により膨径変形し軸線方向
に収縮する一対の弾性収縮体を具えるアームを少なくと
も一個有し並進及び／又は回転運動可能な多関節ロボッ
トの制御装置であって、始点及び終点間を結ぶ経路に基
づいて各アームのそれぞれの移動量を求める演算装置
と、演算装置からのそれらの移動量に対応する各々の移
動信号に基づいて関連する各アームの運動量を制御する
サーボ制御装置とを具え、サーボ制御装置は、それら移
動信号に対応して各アームを所定時間経過後に駆動する
遅延回路を具備してなることを特徴とするロボットの制
御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63081334A JP2583272B2 (ja) | 1988-04-04 | 1988-04-04 | ロボットの制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63081334A JP2583272B2 (ja) | 1988-04-04 | 1988-04-04 | ロボットの制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01257583A JPH01257583A (ja) | 1989-10-13 |
| JP2583272B2 true JP2583272B2 (ja) | 1997-02-19 |
Family
ID=13743481
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63081334A Expired - Fee Related JP2583272B2 (ja) | 1988-04-04 | 1988-04-04 | ロボットの制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2583272B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006018791A (ja) * | 2004-06-04 | 2006-01-19 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 弾性体アクチュエータ駆動型可動機構の制御装置及び制御方法 |
| US7184858B2 (en) | 2003-09-22 | 2007-02-27 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Apparatus and method for controlling elastic actuator |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2022054947A1 (ja) * | 2020-09-14 | 2022-03-17 | 株式会社アイシン | ロボット装置およびその制御方法 |
-
1988
- 1988-04-04 JP JP63081334A patent/JP2583272B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7184858B2 (en) | 2003-09-22 | 2007-02-27 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Apparatus and method for controlling elastic actuator |
| US7260450B2 (en) | 2003-09-22 | 2007-08-21 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Apparatus and method for controlling elastic actuator |
| JP2006018791A (ja) * | 2004-06-04 | 2006-01-19 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 弾性体アクチュエータ駆動型可動機構の制御装置及び制御方法 |
| JP4505299B2 (ja) * | 2004-06-04 | 2010-07-21 | パナソニック株式会社 | 弾性体アクチュエータ駆動型可動機構の制御装置及び制御方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01257583A (ja) | 1989-10-13 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |