JP3144638B2 - コンプライアアンス機構を有するロボットの制御方法 - Google Patents
コンプライアアンス機構を有するロボットの制御方法Info
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- JP3144638B2 JP3144638B2 JP01775890A JP1775890A JP3144638B2 JP 3144638 B2 JP3144638 B2 JP 3144638B2 JP 01775890 A JP01775890 A JP 01775890A JP 1775890 A JP1775890 A JP 1775890A JP 3144638 B2 JP3144638 B2 JP 3144638B2
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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、コンプライアンス機構を有するロボット
で、ロボットハンドを位置制御、力制御およびコンプラ
イアンス制御する際の、制御方法および制御装置に関す
るものである。
で、ロボットハンドを位置制御、力制御およびコンプラ
イアンス制御する際の、制御方法および制御装置に関す
るものである。
ロボットで力制御あるいはコンプライアンス制御する
際に、ロボットハンドが剛体と接触したときに制御系が
不安定になることが知られている。
際に、ロボットハンドが剛体と接触したときに制御系が
不安定になることが知られている。
そこで、この発明の目的は、剛体と接触したときにも
制御系が安定している、コンプライアンス機構を有する
ロボットの制御方法および制御装置を提供することであ
る。
制御系が安定している、コンプライアンス機構を有する
ロボットの制御方法および制御装置を提供することであ
る。
上記課題を解決するために、この発明では次のような
手段を講じている。
手段を講じている。
ロボットアームとロボットハンドと、前記ロボットア
ーム（５）と前記ロボットハンド（６）との間に設けた
コンプライアンス機構（10）とを備えたロボットであ
り、前記コンプライアンス機構は、ロボットアーム
（５）とロボットハンド（６）との間に設けた、ばね要
素（11）と変位センサ（13）とからなり、 前記変位センサの出力信号は、ロボットハンドの位置
を制御する時にはロボットアームとロボットハンドとの
位置ずれ信号として、力制御時あるいはコンプライアン
ス制御時にはロボットハンドに加わる力信号として用い
る。
ーム（５）と前記ロボットハンド（６）との間に設けた
コンプライアンス機構（10）とを備えたロボットであ
り、前記コンプライアンス機構は、ロボットアーム
（５）とロボットハンド（６）との間に設けた、ばね要
素（11）と変位センサ（13）とからなり、 前記変位センサの出力信号は、ロボットハンドの位置
を制御する時にはロボットアームとロボットハンドとの
位置ずれ信号として、力制御時あるいはコンプライアン
ス制御時にはロボットハンドに加わる力信号として用い
る。
以下この発明の実施例について図面を参照しながら説
明する。
明する。
第２図は、コンプライアンス機構を有するロボットハ
ンドの制御装置のブロック図である。
ンドの制御装置のブロック図である。
上位コントローラ１はロボット動作プログラムにした
がって、サーボドライバ２に制御モード（位置制御モー
ド、力制御モード、コンプライアンス制御モード）およ
び指令値（位置指令値、力指令値）とを出力する。サー
ボドライバ２は、制御モードと指令値、およびロボット
アーム５の位置22と、変位センサ13によって検出される
ロボットアーム５とロボットハンド６との相対変位23と
に応じて、電圧指令値21をパワーアンプ３に出力しサー
ボ・モータ４を駆動させる。ここで、ロボットアーム５
とロボットハンド６との相対変位23は、コンプライアン
ス機構部10の共振による制御系の発振を防ぐために、コ
ンプライアンス機構部10の固有振動数成分を取り除く効
果のあるディジタルフィルタ８を通している。
がって、サーボドライバ２に制御モード（位置制御モー
ド、力制御モード、コンプライアンス制御モード）およ
び指令値（位置指令値、力指令値）とを出力する。サー
ボドライバ２は、制御モードと指令値、およびロボット
アーム５の位置22と、変位センサ13によって検出される
ロボットアーム５とロボットハンド６との相対変位23と
に応じて、電圧指令値21をパワーアンプ３に出力しサー
ボ・モータ４を駆動させる。ここで、ロボットアーム５
とロボットハンド６との相対変位23は、コンプライアン
ス機構部10の共振による制御系の発振を防ぐために、コ
ンプライアンス機構部10の固有振動数成分を取り除く効
果のあるディジタルフィルタ８を通している。
ディジタルフィルタ８はソフトウェアで実現されてお
り、入力データをｘ、出力データをｙとすると、任意の
時間の出力データｙ（nT）（n:自然数、T:サンプリング
タイム）は次式から計算される。
り、入力データをｘ、出力データをｙとすると、任意の
時間の出力データｙ（nT）（n:自然数、T:サンプリング
タイム）は次式から計算される。
ばね要素11とダンパ要素12と変位センサ13とから構成
されるコンプライアンス機構部10は、ロボットハンド６
を力制御あるいはコンプライアンス制御する際、剛体と
接触したときでも制御系が不安定にならないようにする
ために設けられたもので、ロボットアーム５とロボット
ハンド６との間にこのような機構を設けることにより、
正確な位置制御と安定した力制御、コンプライアンス制
御が行えるようになっている。
されるコンプライアンス機構部10は、ロボットハンド６
を力制御あるいはコンプライアンス制御する際、剛体と
接触したときでも制御系が不安定にならないようにする
ために設けられたもので、ロボットアーム５とロボット
ハンド６との間にこのような機構を設けることにより、
正確な位置制御と安定した力制御、コンプライアンス制
御が行えるようになっている。
変位センサ13は、ロボットアーム５とロボットハンド
６との相対変位23、すなわちばね要素11の伸縮量を検出
するためのもので、その信号は、位置制御時にはロボッ
トアーム５とロボットハンド６との位置ずれ信号とし
て、力制御あるいはコンプライアンス制御時にはロボッ
トハンド６に加わる力信号として用いられている。
６との相対変位23、すなわちばね要素11の伸縮量を検出
するためのもので、その信号は、位置制御時にはロボッ
トアーム５とロボットハンド６との位置ずれ信号とし
て、力制御あるいはコンプライアンス制御時にはロボッ
トハンド６に加わる力信号として用いられている。
第２図に示すような制御装置では、ディジタルフィル
タ８は通常ローパスフィルタでそのカット周波数は、コ
ンプライアンス機構部10の固有振動数ωが最小になると
き、すなわちロボットハンド６とワーク７との合計質量
ｍが最大になるときに合わせて設定されており、ロボッ
ト動作中に変更されることはない。
タ８は通常ローパスフィルタでそのカット周波数は、コ
ンプライアンス機構部10の固有振動数ωが最小になると
き、すなわちロボットハンド６とワーク７との合計質量
ｍが最大になるときに合わせて設定されており、ロボッ
ト動作中に変更されることはない。
しかしながら、ロボットの動作中のロボットハンド６
とワーク７の合計質量は、ワーク７を把持しているとき
といないときとでは当然違ってくる。またロボットハン
ド６の交換や、ワーク７の変更などによっても変化す
る。したがって、ローパスフィルタのカット周波数を固
定していたままでは、ロボットハンド６とワーク７との
合計質量が最大でないときには、ローパスフィルタのカ
ット周波数が低すぎ、その結果、制御系の応答性が不必
要に低下してしまう。
とワーク７の合計質量は、ワーク７を把持しているとき
といないときとでは当然違ってくる。またロボットハン
ド６の交換や、ワーク７の変更などによっても変化す
る。したがって、ローパスフィルタのカット周波数を固
定していたままでは、ロボットハンド６とワーク７との
合計質量が最大でないときには、ローパスフィルタのカ
ット周波数が低すぎ、その結果、制御系の応答性が不必
要に低下してしまう。
第１図はこの発明の別の実施例を示したものである。
第１図に示す発明の実施例においては、ロボット動作
中にロボットハンドとワークの合計質量が変化するとき
には、ロボット動作プログラムの該当ステップにディジ
タルフィルタの周波数特性を変更する関数命令を記述し
ておく。このとき、関数命令には、ロボットハンドとワ
ークとの合計質量を引き数として与えておくが、この実
施例では、合計質量を教示の際に測定して教示データと
しておくことにより、教示データ変数名で与えることが
できる。
中にロボットハンドとワークの合計質量が変化するとき
には、ロボット動作プログラムの該当ステップにディジ
タルフィルタの周波数特性を変更する関数命令を記述し
ておく。このとき、関数命令には、ロボットハンドとワ
ークとの合計質量を引き数として与えておくが、この実
施例では、合計質量を教示の際に測定して教示データと
しておくことにより、教示データ変数名で与えることが
できる。
ロボット動作プログラム実行時にこの関数命令が呼び
出されると、指令されたロボットハンドとワークとの合
計質量に応じて、ディジタルフィルタの周波数特性が変
更される。
出されると、指令されたロボットハンドとワークとの合
計質量に応じて、ディジタルフィルタの周波数特性が変
更される。
第１図において、実線で示されている経路は第２図に
おいて示したものと同様である。したがってこの経路の
説明は省略する。
おいて示したものと同様である。したがってこの経路の
説明は省略する。
ロボット動作中にロボットハンド６とワーク７との合
計質量が変化したときに処理が可能なようにロボット動
作プログラムの該当ステップにディジタルフィルタ８の
周波数特性を変更する関数命令を記述しておく。
計質量が変化したときに処理が可能なようにロボット動
作プログラムの該当ステップにディジタルフィルタ８の
周波数特性を変更する関数命令を記述しておく。
この関数命令は、指示されたロボットハンド６とワー
ク７との合計質量に応じて、ローパスフィルタの場合に
はカット周波数を、ノッチフィルタの場合にはノッチ周
波数を変更する部分と、変更したカット周波数あるいは
ノッチ周波数に合わせてディジタルフィルタ８の係数パ
ラメータ値を計算し直す部分と、ディジタルフィルタ８
の係数パラメータ値を新たに算出した値に書き換える部
分と、から構成されている。下式は、ロボットハンド６
とワーク７との合計質量ｍから新しいカット周波数ωｃ
およびノッチ周波数ωｎを求める式である。
ク７との合計質量に応じて、ローパスフィルタの場合に
はカット周波数を、ノッチフィルタの場合にはノッチ周
波数を変更する部分と、変更したカット周波数あるいは
ノッチ周波数に合わせてディジタルフィルタ８の係数パ
ラメータ値を計算し直す部分と、ディジタルフィルタ８
の係数パラメータ値を新たに算出した値に書き換える部
分と、から構成されている。下式は、ロボットハンド６
とワーク７との合計質量ｍから新しいカット周波数ωｃ
およびノッチ周波数ωｎを求める式である。
上位コントローラ１は、ロボット動作プログラムの実
行によってこの関数命令が呼び出されると、指示された
ロボットハンド６とワーク７との合計質量に応じて、デ
ィジタルフィルタ８の最適な係数パラメータ値を求め、
これを変更する。このとき、ロボットハンド６とワーク
７との合計質量が教示データ変数名で与えられていると
きは、該当する教示データメモリ32の内容を参照し、そ
こに記憶されているデータを用いる。
行によってこの関数命令が呼び出されると、指示された
ロボットハンド６とワーク７との合計質量に応じて、デ
ィジタルフィルタ８の最適な係数パラメータ値を求め、
これを変更する。このとき、ロボットハンド６とワーク
７との合計質量が教示データ変数名で与えられていると
きは、該当する教示データメモリ32の内容を参照し、そ
こに記憶されているデータを用いる。
ロボットハンド６とワーク７との合計質量の教示は、
コンプライアンス機構部10をばね秤として用いることに
より行う。以下その教示手順について説明する。
コンプライアンス機構部10をばね秤として用いることに
より行う。以下その教示手順について説明する。
先ずロボットハンド６およびワーク７が完全に作業面
から離れるまで、ロボットアーム５を上昇させる。次
に、ロボットハンド６およびワーク７が完全に静止した
後、教示装置の所定のキーを操作し、変位センサ13から
ばね要素11の伸び（相対変位）23を読みとる。次に、質
量演算部31で、ばね要素11の伸び23とばね定数ｋ（既
知）とから、ロボットハンド６とワーク７との合計質量
ｍを算出する。
から離れるまで、ロボットアーム５を上昇させる。次
に、ロボットハンド６およびワーク７が完全に静止した
後、教示装置の所定のキーを操作し、変位センサ13から
ばね要素11の伸び（相対変位）23を読みとる。次に、質
量演算部31で、ばね要素11の伸び23とばね定数ｋ（既
知）とから、ロボットハンド６とワーク７との合計質量
ｍを算出する。
ｍ＝kI×Δx/g〔kg〕 Δx:ばね要素11の伸び〔ｍ〕 g:重力加速度〔m/sec2〕 そして、このｍの値を教示データとして教示データメ
モリ32に保存する。
モリ32に保存する。
教示作業は、この手順をロボットハンド６とワーク７
との合計質量のパターンの数だけ繰り返し行うことによ
り完了する。なお、この教示作業は、ロボットの位置の
教示作業と同時に行っても、もちろん構わない。ここで
は、教示の際の合計質量の算出について説明したが、ロ
ボット動作中における算出についてもまったく同様であ
る。
との合計質量のパターンの数だけ繰り返し行うことによ
り完了する。なお、この教示作業は、ロボットの位置の
教示作業と同時に行っても、もちろん構わない。ここで
は、教示の際の合計質量の算出について説明したが、ロ
ボット動作中における算出についてもまったく同様であ
る。
また、処理の容易性の点から教示の際には、合計質量
データを一旦メモリに記憶する方法をとったが、直接プ
ログラムに記述する方法をとっても構わない。
データを一旦メモリに記憶する方法をとったが、直接プ
ログラムに記述する方法をとっても構わない。
以上説明したようにこの発明の制御方法および制御装
置によれば、ロボットハンドとワークとの合計質量が変
化したときには、コンプライアンス機構部の共振防止の
ために設けられているディジタルフィルタの周波数特性
を変更するようにしたので、常に最適な制御系を構成す
ることができるという効果がある。
置によれば、ロボットハンドとワークとの合計質量が変
化したときには、コンプライアンス機構部の共振防止の
ために設けられているディジタルフィルタの周波数特性
を変更するようにしたので、常に最適な制御系を構成す
ることができるという効果がある。
また、ディジタルフィルタとして、ローパスフィルタ
だけでなくノッチフィルタを用いることもできるため、
コンプライアンス機構部の固有振動数成分だけをカット
し、それ以外の周波数成分はカットしないということも
可能となる。
だけでなくノッチフィルタを用いることもできるため、
コンプライアンス機構部の固有振動数成分だけをカット
し、それ以外の周波数成分はカットしないということも
可能となる。
さらに、ロボットハンドとワークとの合計質量を教示
の際に測定して教示データとし、ディジタルフィルタの
周波数特性を変更する際には、この教示データを参照す
るようにしたので、ロボットハンドやワークの質量が違
うだけで動作合アルゴリズムが同じ作業の場合には、ロ
ボット動作プログラムを変更する必要がないという効果
もある。
の際に測定して教示データとし、ディジタルフィルタの
周波数特性を変更する際には、この教示データを参照す
るようにしたので、ロボットハンドやワークの質量が違
うだけで動作合アルゴリズムが同じ作業の場合には、ロ
ボット動作プログラムを変更する必要がないという効果
もある。
第１図はこの発明の制御装置の一実施例を示すブロック
図、第２図はこの発明の制御装置の一実施例を示すブロ
ック図である。 ５……ロボットアーム、 ６……ロボットハンド、 ７……ワーク、 ８……ディジタルフィルタ、 10……コンプライアンス機構部、 11……ばね要素、 12……ダンパ要素、 13……変位センサ、 31……質量計算部、 32……教示データメモリ。
図、第２図はこの発明の制御装置の一実施例を示すブロ
ック図である。 ５……ロボットアーム、 ６……ロボットハンド、 ７……ワーク、 ８……ディジタルフィルタ、 10……コンプライアンス機構部、 11……ばね要素、 12……ダンパ要素、 13……変位センサ、 31……質量計算部、 32……教示データメモリ。
Claims (1)
- 【請求項１】ロボットアーム（５）とロボットハンド
（６）と、前記ロボットアーム（５）と前記ロボットハ
ンド（６）との間に設けたコンプライアンス機構（10）
とを備えたロボットであり、 前記コンプライアンス機構は、ロボットアーム（５）と
ロボットハンド（６）との間に設けた、ばね要素（11）
と変位センサ（13）とからなり、 前記変位センサの出力信号は、ロボットハンドの位置を
制御する時にはロボットアームとロボットハンドとの位
置ずれ信号として、力制御時あるいはコンプライアンス
制御時にはロボットハンドに加わる力信号として用い、
かつ前記コンプライアンス機構の固有振動数成分を取り
除くディジタルフィルタと前記変位センサの信号を前記
ディジタルフィルタに入力する手段とを備え、 該ディジタルフィルタの透過信号を用いてロボットハン
ドの位置制御、力制御およびコンプライアンス制御を行
うことを特徴とするコンプライアンス機構を有するロボ
ットの制御方法であって、 前記ロボットハンドと該ロボットハンドが把持するワー
クとの合計質量が変化するときには、変化後の合計質量
に応じて、前記ディジタルフィルタの周波数特性を変更
し、 前記ロボットハンドとのこロボットハンドが把持するワ
ークとの合計質量を、前記変位センサにより検出される
前記ばね要素の伸びから算出する手段と、 算出された合計質量データに応じて前記ディジタルフィ
ルタの周波数特性を変更する手段とを設け、算出した合
成質量データを記憶する手段を設けてなり、前記算出さ
れた合計質量を教示データとし、教示データメモリに記
憶し、ロボット動作プログラムの実行時にそのデータを
参照することを特徴とするコンプライアンス機構を有す
るロボットの制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01775890A JP3144638B2 (ja) | 1990-01-30 | 1990-01-30 | コンプライアアンス機構を有するロボットの制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01775890A JP3144638B2 (ja) | 1990-01-30 | 1990-01-30 | コンプライアアンス機構を有するロボットの制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03223907A JPH03223907A (ja) | 1991-10-02 |
| JP3144638B2 true JP3144638B2 (ja) | 2001-03-12 |
Family
ID=11952627
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP01775890A Expired - Fee Related JP3144638B2 (ja) | 1990-01-30 | 1990-01-30 | コンプライアアンス機構を有するロボットの制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3144638B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012063164A (ja) * | 2010-09-14 | 2012-03-29 | Canon Inc | センサ装置及びロボット装置 |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006346860A (ja) * | 1998-05-12 | 2006-12-28 | Mitsubishi Electric Corp | 放電加工制御方法および放電加工制御装置 |
| JP2006315177A (ja) * | 1998-05-12 | 2006-11-24 | Mitsubishi Electric Corp | 放電加工制御方法および放電加工制御装置 |
| JP4589175B2 (ja) * | 2005-05-31 | 2010-12-01 | ヤンマー株式会社 | ロータリ耕耘装置 |
| JP5353656B2 (ja) * | 2009-11-24 | 2013-11-27 | 株式会社安川電機 | ロボット制御装置 |
| JP5906825B2 (ja) * | 2012-03-08 | 2016-04-20 | セイコーエプソン株式会社 | ロボット |
| JP6390669B2 (ja) * | 2016-06-28 | 2018-09-19 | セイコーエプソン株式会社 | ロボット制御システム、ロボットシステム |
| JP7296593B2 (ja) | 2018-05-16 | 2023-06-23 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | エンコーダの異常検出方法、作動制御装置、ロボット及びロボットシステム |
| JP2020157402A (ja) * | 2019-03-26 | 2020-10-01 | セイコーエプソン株式会社 | ロボット制御装置、ロボットの制御方法、およびロボットシステム |
-
1990
- 1990-01-30 JP JP01775890A patent/JP3144638B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012063164A (ja) * | 2010-09-14 | 2012-03-29 | Canon Inc | センサ装置及びロボット装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03223907A (ja) | 1991-10-02 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |