JP2704310B2 - ロボットのサーボ制御装置 - Google Patents
ロボットのサーボ制御装置Info
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- JP2704310B2 JP2704310B2 JP2167072A JP16707290A JP2704310B2 JP 2704310 B2 JP2704310 B2 JP 2704310B2 JP 2167072 A JP2167072 A JP 2167072A JP 16707290 A JP16707290 A JP 16707290A JP 2704310 B2 JP2704310 B2 JP 2704310B2
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- Japan
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- gain
- speed
- phase
- signal
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、回転むらを有する位置伝達機構を持つロボ
ットのサーボ系、特に多関節型産業用ロボットのロボッ
トアームを円滑に動作させるためのサーボ制御装置に関
するものである。
ットのサーボ系、特に多関節型産業用ロボットのロボッ
トアームを円滑に動作させるためのサーボ制御装置に関
するものである。
従来の技術 従来の多関節型産業用ロボットにおける位置伝達機構
は、何らかの非線形特性を有するものが一般的である。
このような非線形特性を補正するために、従来は非線形
特性をマイナスした値をそのまま位置指令信号に加算し
ていた。これは、比較的剛性の高い機械または比較的低
速で動作する機械を対象とするときに使われる方法であ
る。例えば精密旋盤において、ボールねじの送りピッチ
誤差を事前に測定して補正する例などが知られている。
は、何らかの非線形特性を有するものが一般的である。
このような非線形特性を補正するために、従来は非線形
特性をマイナスした値をそのまま位置指令信号に加算し
ていた。これは、比較的剛性の高い機械または比較的低
速で動作する機械を対象とするときに使われる方法であ
る。例えば精密旋盤において、ボールねじの送りピッチ
誤差を事前に測定して補正する例などが知られている。
第３図は、ロボットアームを駆動する減速機（H.D.
C）の位置伝達誤差を補正する機能を備えたロボットの
サーボ制御装置の一例を示している。第３図において、
１は位置・速度制御装置、２はサーボモータ、３は速度
検出器、４は減速機（H.D.C）、５はロボットアーム、
６は加算器、７は位置補正信号発生器である。
C）の位置伝達誤差を補正する機能を備えたロボットの
サーボ制御装置の一例を示している。第３図において、
１は位置・速度制御装置、２はサーボモータ、３は速度
検出器、４は減速機（H.D.C）、５はロボットアーム、
６は加算器、７は位置補正信号発生器である。
ロボットアーム５に現れる回転むらとしては種々のも
のが考えられるが、ここでは減速機（H.D.C）の回転む
らについてのみ考えることにする。H.D.Cはハーモニッ
クドライブと呼ばれる減速機で、モータ回転数の２倍の
周期の位置伝達誤差を持っている。このため、H.D.Cの
回転むらが存在する場合、ロボットアームに現われる回
転むらとしては、Ｋを振幅、ψを位相とすると、 θν＝Ｋ・sin（２θＭ＋ψ） という形で表わされる。したがって、ロボットアーム５
において、この逆位相信号となるような信号を位置補正
信号発生器７で発生させ、これを加算器６に入力して位
置指令信号に加算すれば、ロボットアーム５は円滑に動
作することになる。
のが考えられるが、ここでは減速機（H.D.C）の回転む
らについてのみ考えることにする。H.D.Cはハーモニッ
クドライブと呼ばれる減速機で、モータ回転数の２倍の
周期の位置伝達誤差を持っている。このため、H.D.Cの
回転むらが存在する場合、ロボットアームに現われる回
転むらとしては、Ｋを振幅、ψを位相とすると、 θν＝Ｋ・sin（２θＭ＋ψ） という形で表わされる。したがって、ロボットアーム５
において、この逆位相信号となるような信号を位置補正
信号発生器７で発生させ、これを加算器６に入力して位
置指令信号に加算すれば、ロボットアーム５は円滑に動
作することになる。
発明が解決しようとする課題 しかしながら、従来のこのようなロボットのサーボ制
御装置では、予め測定した位置補正信号を位置指令信号
に加算するだけなので、ロボットによる固体差や機械の
経年変化が発生した場合、逆にロボットアームに発生す
る回転むらが増大することがある。また位置補正信号を
調製する場合、時間がかかりすぎるという問題点があっ
た。
御装置では、予め測定した位置補正信号を位置指令信号
に加算するだけなので、ロボットによる固体差や機械の
経年変化が発生した場合、逆にロボットアームに発生す
る回転むらが増大することがある。また位置補正信号を
調製する場合、時間がかかりすぎるという問題点があっ
た。
本発明は、このような従来の問題点を解決するもので
あり、ロボットアームに発生する回転むらを常に抑圧す
ることのできるロボットのサーボ制御装置を提供するこ
とを目的とする。
あり、ロボットアームに発生する回転むらを常に抑圧す
ることのできるロボットのサーボ制御装置を提供するこ
とを目的とする。
課題を解決するための手段 本発明は前記目的を達成するために、位置補正信号の
ゲインおよび位相を決定する際に、サーボモータの速度
信号とその方向と回転むら変動幅と、ゲインおよび位相
との関係を予めルールベース化してゲイン・位相記憶装
置に記憶させておき、測定されたモータの速度信号等の
データをもとに最適なゲインおよび位相をゲイン・位相
推論処理装置によりルールベース推論を用いて決定し、
その推論されたゲインおよび位相をもとに位置補正信号
を発生させ、これを位置指令信号に加算するようにした
ものである。
ゲインおよび位相を決定する際に、サーボモータの速度
信号とその方向と回転むら変動幅と、ゲインおよび位相
との関係を予めルールベース化してゲイン・位相記憶装
置に記憶させておき、測定されたモータの速度信号等の
データをもとに最適なゲインおよび位相をゲイン・位相
推論処理装置によりルールベース推論を用いて決定し、
その推論されたゲインおよび位相をもとに位置補正信号
を発生させ、これを位置指令信号に加算するようにした
ものである。
作用 本発明は、前記構成により、サーボ系の伝達特性が変
化しても即刻それに対応して最適なゲインおよび位相を
推論し、最適な位置補正信号を位置指令信号に加算する
ことができるので、ロボットアームにおける回転むらを
常に抑圧することができる。
化しても即刻それに対応して最適なゲインおよび位相を
推論し、最適な位置補正信号を位置指令信号に加算する
ことができるので、ロボットアームにおける回転むらを
常に抑圧することができる。
実施例 第１図は本発明の一実施例におけるロボットのサーボ
制御装置の制御ブロックを示している。第１図におい
て、11は位置・速度制御装置、12はサーボモータ、13は
速度検出器、14は減速機（H.D.C）、15はロボットアー
ム、16は加算器、17は位置補正信号発生器、18はゲイン
・位相推論処理装置、19はゲイン・位相記憶装置であ
る。本実施例では、位置・速度の制御を高速のCPUで実
現したディジタルサーボ方式を採用している。
制御装置の制御ブロックを示している。第１図におい
て、11は位置・速度制御装置、12はサーボモータ、13は
速度検出器、14は減速機（H.D.C）、15はロボットアー
ム、16は加算器、17は位置補正信号発生器、18はゲイン
・位相推論処理装置、19はゲイン・位相記憶装置であ
る。本実施例では、位置・速度の制御を高速のCPUで実
現したディジタルサーボ方式を採用している。
前述したように、減速機14がハーモニックドライブ
（H.D.C）である場合、モータ回転数の２倍の周期の位
置伝達誤差を持つので、ロボットアーム15に現われる回
転むらの逆位相信号を位置補正信号発生器17から発生さ
せ、これを加算器16に入力して位置指令信号に加算すれ
ば、減速機（H.D.C）の回転むらを抑圧してロボットア
ーム15を円滑に動作させることができる。
（H.D.C）である場合、モータ回転数の２倍の周期の位
置伝達誤差を持つので、ロボットアーム15に現われる回
転むらの逆位相信号を位置補正信号発生器17から発生さ
せ、これを加算器16に入力して位置指令信号に加算すれ
ば、減速機（H.D.C）の回転むらを抑圧してロボットア
ーム15を円滑に動作させることができる。
このとき問題となるのは、その位置補正信号のゲイン
と位相とが常に適切であるかどうかである。本実施例で
は、このゲインおよび位相の決定を、プロダクションル
ールにより構築されたルールベースからルールベース推
論法を用いて行なっている。すなわち、まず、予め速度
信号とその方向と回転むら変動幅とに対するゲインおよ
び位相のデータを測定し、これをゲイン・位相記憶装置
19にルールベースパターンに分類した上で記憶させる。
その入力方法としては、第２図に示すようにIF〜THEN〜
の自然言語方式のプロダクションルールを用いて入力
し、それぞれのパターンについてゲイン・位相記憶装置
19に記憶させる。図示の例では、「もし速度が10、方向
が＋、変動幅が0.5ならば、ゲインは５、位相は20にす
る。」というパターンであり、このようなパターンを考
えられるすべての組み合わせについてルールベース化し
て知識ベースとする。また、ゲイン・位相推論処理装置
18は、ゲイン・位相記憶装置19に記憶されたルールベー
スパターンを前向きまたは後向きに推論する推論エンジ
ンを備えている。
と位相とが常に適切であるかどうかである。本実施例で
は、このゲインおよび位相の決定を、プロダクションル
ールにより構築されたルールベースからルールベース推
論法を用いて行なっている。すなわち、まず、予め速度
信号とその方向と回転むら変動幅とに対するゲインおよ
び位相のデータを測定し、これをゲイン・位相記憶装置
19にルールベースパターンに分類した上で記憶させる。
その入力方法としては、第２図に示すようにIF〜THEN〜
の自然言語方式のプロダクションルールを用いて入力
し、それぞれのパターンについてゲイン・位相記憶装置
19に記憶させる。図示の例では、「もし速度が10、方向
が＋、変動幅が0.5ならば、ゲインは５、位相は20にす
る。」というパターンであり、このようなパターンを考
えられるすべての組み合わせについてルールベース化し
て知識ベースとする。また、ゲイン・位相推論処理装置
18は、ゲイン・位相記憶装置19に記憶されたルールベー
スパターンを前向きまたは後向きに推論する推論エンジ
ンを備えている。
サーボモータ12が回転し、その回転速度、その方向お
よび回転むら変動幅が速度検出器13により検出され、一
部は位置・速度制御装置11に入力されて速度制御が行な
われるとともに、一部はゲイン・位相推論処理装置18に
入力される。ゲイン・位相推論処理装置18は、入力され
た速度信号、方向、回転むら変動幅をもとにゲインおよ
び位相の推論を行ない、得た結論に一致するパターンを
ゲイン・位相記憶装置19から読み出して位置補正信号発
生器17に入力する。位置補正信号発生器17は、入力され
たゲイン・位相信号をもとに位置補正信号を発生して加
算器16へ出力し、加算器16はこれと位置指令信号とを比
較し、その偏差量を位置・速度制御装置11へ出力してサ
ーボモータ12の回転を制御する。実際には、速度検出器
13の回転むら変動幅が小さくなるようなゲイン・位相の
パターンを、ゲイン・位相記憶装置19内の記憶データを
用いて何度かの施行を繰り返すことにより短時間の内に
推定する一種の学習制御法を用いている。
よび回転むら変動幅が速度検出器13により検出され、一
部は位置・速度制御装置11に入力されて速度制御が行な
われるとともに、一部はゲイン・位相推論処理装置18に
入力される。ゲイン・位相推論処理装置18は、入力され
た速度信号、方向、回転むら変動幅をもとにゲインおよ
び位相の推論を行ない、得た結論に一致するパターンを
ゲイン・位相記憶装置19から読み出して位置補正信号発
生器17に入力する。位置補正信号発生器17は、入力され
たゲイン・位相信号をもとに位置補正信号を発生して加
算器16へ出力し、加算器16はこれと位置指令信号とを比
較し、その偏差量を位置・速度制御装置11へ出力してサ
ーボモータ12の回転を制御する。実際には、速度検出器
13の回転むら変動幅が小さくなるようなゲイン・位相の
パターンを、ゲイン・位相記憶装置19内の記憶データを
用いて何度かの施行を繰り返すことにより短時間の内に
推定する一種の学習制御法を用いている。
発明の効果 以上のように、本発明によれば、位置補正信号のゲイ
ンおよび位相を決定する際に、サーボモータの速度信号
とその方向と回転むら変動幅と、ゲインおよび位相との
関係を予めルールベース化してゲイン・位相記憶装置に
記憶させておき、測定されたモータの速度信号等のデー
タをもとに最適なゲインおよび位相をゲイン・位相推論
処理装置によりルールベース推論を用いて決定し、その
推論されたゲインおよび位相をもとに位置補正信号を発
生させ、これを位置指令信号に加算するようにしたの
で、ロボットアームに発生する回転むらを常にリアルタ
イムで抑圧することができ、ロボットによる固体差や機
械の経年変化による変動を受けずにロボットアームを円
滑に動作させることができる。
ンおよび位相を決定する際に、サーボモータの速度信号
とその方向と回転むら変動幅と、ゲインおよび位相との
関係を予めルールベース化してゲイン・位相記憶装置に
記憶させておき、測定されたモータの速度信号等のデー
タをもとに最適なゲインおよび位相をゲイン・位相推論
処理装置によりルールベース推論を用いて決定し、その
推論されたゲインおよび位相をもとに位置補正信号を発
生させ、これを位置指令信号に加算するようにしたの
で、ロボットアームに発生する回転むらを常にリアルタ
イムで抑圧することができ、ロボットによる固体差や機
械の経年変化による変動を受けずにロボットアームを円
滑に動作させることができる。
第１図は本発明の一実施例におけるロボットのサーボ制
御装置の制御ブロック図、第２図は同装置におけるルー
ルベースパターンにおける記述方法を示す説明図、第３
図は従来のロボットのサーボ制御装置の一例を示す制御
ブロック図である。 11……位置・速度制御装置、12……サーボモータ、13…
…速度検出器、14……減速機（H.D.C）、15……ロボッ
トアーム、16……加算機、17……位置補正信号発生器、
18……ゲイン・位相推論処理装置、19……ゲイン・位相
記憶装置。
御装置の制御ブロック図、第２図は同装置におけるルー
ルベースパターンにおける記述方法を示す説明図、第３
図は従来のロボットのサーボ制御装置の一例を示す制御
ブロック図である。 11……位置・速度制御装置、12……サーボモータ、13…
…速度検出器、14……減速機（H.D.C）、15……ロボッ
トアーム、16……加算機、17……位置補正信号発生器、
18……ゲイン・位相推論処理装置、19……ゲイン・位相
記憶装置。
Claims (1)
- 【請求項１】サーボモータと、前記サーボモータに取り
付けられた速度検出器と、前記サーボモータの位置・速
度の制御を行なう位置・速度制御装置と、前記サーボモ
ータに結合されて入力と出力の位置伝達誤差として非線
形特性を有する減速機と、前記減速機に結合されたロボ
ットアームとを有するサーボ系において、前記ロボット
アームで発生する回転むらと同じ周期の信号を発生する
位置補正信号発生器と、前記速度検出器からの速度信号
の大きさとモータの回転方向と速度信号の回転むら変動
幅とに対するゲインと位相との関係を予めルールベース
化して記憶しておくゲイン・位相記憶装置と、前記速度
検出器からの速度信号の大きさとモータの回転方向と速
度信号の回転むら変動幅と前記ゲイン・位相記憶装置か
らのゲイン・位相記憶データとを用いてルールベース推
論を用いて最適なゲイン・位相を決定して前記位置補正
信号発生器へ出力するゲイン・位相推論処理装置と、前
記位置補正信号発生器からの位置補正信号と位置指令信
号とを加算してその偏差量を前記位置・速度制御装置へ
出力する加算器とを備えたロボットのサーボ制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2167072A JP2704310B2 (ja) | 1990-06-26 | 1990-06-26 | ロボットのサーボ制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2167072A JP2704310B2 (ja) | 1990-06-26 | 1990-06-26 | ロボットのサーボ制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0455915A JPH0455915A (ja) | 1992-02-24 |
| JP2704310B2 true JP2704310B2 (ja) | 1998-01-26 |
Family
ID=15842885
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2167072A Expired - Fee Related JP2704310B2 (ja) | 1990-06-26 | 1990-06-26 | ロボットのサーボ制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2704310B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5277946B2 (ja) * | 2008-12-24 | 2013-08-28 | 株式会社安川電機 | ロボット制御装置およびロボットシステム |
-
1990
- 1990-06-26 JP JP2167072A patent/JP2704310B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0455915A (ja) | 1992-02-24 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |