JP3211406B2 - Vibration suppression control method and velocity pattern calculation method and apparatus using the same - Google Patents

Vibration suppression control method and velocity pattern calculation method and apparatus using the same

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JP3211406B2
JP3211406B2 JP26371492A JP26371492A JP3211406B2 JP 3211406 B2 JP3211406 B2 JP 3211406B2 JP 26371492 A JP26371492 A JP 26371492A JP 26371492 A JP26371492 A JP 26371492A JP 3211406 B2 JP3211406 B2 JP 3211406B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は制振制御方法に係り、
特に自動組付け機等に使用されるロボットアームの位置
決め時の振動を抑制するに好適な制振制御方法に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vibration control method,
In particular, the present invention relates to a vibration suppression control method suitable for suppressing vibration during positioning of a robot arm used for an automatic assembling machine or the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】図5は一般的なロボットの制御系の概略
構成図である。図において示すように、ワークピースを
ハンドリングするためのフィンガー部5はロボットアー
ム4の先端に取りつけられており、ロボットアーム4は
サーボモータ3により回動駆動および昇降駆動される。
なお、サーボモータ3はコントローラ1からサーボ増幅
器2を介して駆動される。
2. Description of the Related Art FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a general robot control system. As shown in the figure, a finger portion 5 for handling a workpiece is attached to a tip of a robot arm 4, and the robot arm 4 is driven to rotate and move up and down by a servomotor 3.
The servo motor 3 is driven from the controller 1 via the servo amplifier 2.

【0003】以上述べたような構成において、次にその
動作をロボットアーム4の回転駆動を例にとって、図6
のタイミングチャートに従って説明する。
In the configuration described above, the operation of the robot arm 4 will now be described with reference to FIG.
This will be described according to the timing chart of FIG.

【0004】今、ロボットアーム4を位置aから位置c
に駆動するものとする。その場合、コントローラ1はサ
ーボモータ3に対してロボットアーム4が図6(A)に
示すような位置変化をするように、図6(B)に示すよ
うな速度指令を与える。
Now, the robot arm 4 is moved from position a to position c.
To be driven. In this case, the controller 1 gives a velocity command as shown in FIG. 6B to the servo motor 3 so that the robot arm 4 changes the position as shown in FIG. 6A.

【0005】この場合、理想的にはロボットアーム4は
フィンガー部5と共に時点t1から時点t2の間に加
速、時点t2から時点t4の間に一定速度、時点t4か
ら時点t5の間に減速と、その速度を変えながら位置a
から位置cまでの回転位置を変える。
In this case, ideally, the robot arm 4 together with the finger portion 5 accelerates from the time t1 to the time t2, has a constant speed from the time t2 to the time t4, and decelerates from the time t4 to the time t5. Position a while changing its speed
Change the rotation position from to the position c.

【0006】一方、ロボットアーム4を位置aから位置
bに駆動する場合も同様に、コントローラ1はサーボモ
ータ3に対してロボットアーム4が図6(D)に示すよ
うな位置変化をするように、図6(E)に示すような速
度指令を与える。
On the other hand, when the robot arm 4 is driven from the position a to the position b, the controller 1 similarly controls the servo motor 3 so that the robot arm 4 changes its position as shown in FIG. , A speed command as shown in FIG.

【0007】この場合、理想的にはロボットアーム4は
フィンガー部5と共に時点t1から時点t3の間に加
速、時点t3から時点t5の間に減速と、常時その速度
を変えながら位置aから位置bまでの回転位置を変え
る。
In this case, ideally, the robot arm 4 accelerates together with the finger portion 5 from time t1 to time t3, decelerates from time t3 to time t5, and constantly changes its speed from position a to position b. Change the rotation position until.

【0008】ところが実際にはサーボモータ3により駆
動されるロボットアーム4とフィンガー部5には慣性力
や弾性力が作用するために、加速時、加速終了時、減速
時、減速終了時のそれぞれの場合にロボットアーム4及
びフィンガー部5に振動を発生する。その結果、同図
(C)、(F)に示すように、ロボットアーム4の先端
のフィンガー部5においては加減速に伴う振動が発生
し、特に位置b、位置cに位置決め停止した時点でも振
動が納まらないという問題がある。
However, in practice, since inertial force and elastic force act on the robot arm 4 and the finger portion 5 driven by the servomotor 3, the acceleration, the end of the acceleration, the deceleration, and the end of the deceleration are different. In this case, vibration occurs in the robot arm 4 and the finger unit 5. As a result, as shown in FIGS. 7C and 7F, vibrations accompanying acceleration / deceleration occur in the finger portion 5 at the tip of the robot arm 4, and particularly when the positioning is stopped at the positions b and c. There is a problem that does not fit.

【0009】以上のように、ロボット等においてはコン
トローラ1からの動作指令に対して駆動されるロボット
アーム4やフィンガー部5等の可動部は加減速時、動き
始めや停止時に振動する。これは、可動部の慣性力や弾
性力によるものであり高速化を図るべく動作スピードや
加減速速度を上げれば上げるほど顕著になってくる。こ
の振動は位置決め停止時に特に問題となるものであり、
振動が納まるまでは次の動作に移れないので、実質的な
動作速度の低下を招いていた。
As described above, in a robot or the like, movable parts such as the robot arm 4 and the finger part 5 driven in response to an operation command from the controller 1 vibrate during acceleration / deceleration, at the start of movement, or at the time of stop. This is due to the inertial force or elastic force of the movable part, and becomes more conspicuous as the operating speed or the acceleration / deceleration speed is increased in order to increase the speed. This vibration is particularly problematic when positioning is stopped,
Since the next operation cannot be started until the vibration stops, the operation speed is substantially reduced.

【0010】このようなロボットの位置決め時の振動を
抑制するための研究は制振制御という形で広く行われて
いる。例えば、特開昭63−314606号や特開昭6
3−314607号に示されている装置はその一例であ
るが、いずれもロボットアームの先端に振動が発生して
からロボットアームの先端に取りつけた加速度センサの
信号を外乱トルクとしてフィードバックし、加速度を制
御することにより制振しようとするものである。
Research for suppressing such vibration during positioning of the robot has been widely conducted in the form of vibration suppression control. For example, JP-A-63-314606 and JP-A-6-314606
The device shown in JP-A-3-314607 is an example of this, but in each case, after the vibration is generated at the tip of the robot arm, the signal of the acceleration sensor attached to the tip of the robot arm is fed back as disturbance torque, and the acceleration is reduced. It is intended to control the vibration by controlling.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】従来のロボット等にお
ける制振制御方法は以上のようにフィードバック制御に
より行っていたので、実際に振動が発生してから制振に
入ることになり、振動発生から振動の収束までの時間を
短縮できてもゼロにすることはできない。また、振動を
収束させるための制御情報を振動している状態からとら
えているため、振動が発生しないと制振制御が行えない
ことになり、完全な制振とは言えなかった。しかも、振
動に追従してこれを制振するためには高速度演算のでき
るCPUが必要となり、制振制御系が高価で複雑になる
という問題点があった。
Since the conventional vibration suppression control method for a robot or the like is performed by the feedback control as described above, the vibration is actually generated before the vibration is started. Even if the time required for the vibration to converge can be reduced, it cannot be reduced to zero. In addition, since control information for converging the vibration is grasped from the vibrating state, vibration control cannot be performed unless vibration occurs, and it cannot be said that vibration control is complete. In addition, in order to follow the vibration and suppress the vibration, a CPU capable of high-speed calculation is required, and there is a problem that the vibration control system is expensive and complicated.

【0012】この発明の目的は上記のような従来技術の
課題を解決し、特にロボットアームの加速動作とこれに
続く減速動作の連続により短距離移動させる場合に、ロ
ボットアーム等の先端の位置決め等に伴う振動を予め学
習しておき、ロボットアームの制御指令に振動を打ち消
すような条件を加え、速度制御カーブを補正することに
よって、ロボットアームの停止時の振動の発生を抑制す
ることを可能とした制振制御方法を得ることにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art. In particular, when the robot arm is moved for a short distance by successively performing an accelerating operation and a subsequent decelerating operation of the robot arm, the position of the tip of the robot arm or the like is determined. By learning the vibration associated with the robot in advance, adding a condition to cancel the vibration to the control command of the robot arm, and correcting the speed control curve, it is possible to suppress the occurrence of vibration when the robot arm stops. It is another object of the present invention to provide a vibration damping control method.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、産業用ロボットの運動部分の振動を抑え
ることができる運動部分の速度パターンの算出方法を提
供する。すなわち、前記運動部分の速度パターンを求
め、この速度パターンの加速期間に発生するトルクピー
と減速期間に発生するトルクピークの時間差が、前
記運動部分の固有振動周期の略整数倍になるように前記
速度パターンを修正する方法である。また、本発明の他
の態様によれば、産業用ロボットの運動部分の振動を抑
えることができる運動部分の制御方法が提供される。す
なわち、前記運動部分は、当該運動部分を加速するとき
に発生するトルクピークと減速するときに発生するトル
クピークの時間差が、当該運動部分の固有振動周期の
略整数倍となるように制御される。また、本発明のさら
に他の態様によれば、産業用ロボットの運動部分の振動
発生を抑える速度パターンを算出する装置が提供され
る。すなわち、前記装置は、前記運動部分の速度パター
ンを求める手段と、前記速度パターンの加速期間に発生
するトルクピークと減速期間に発生するトルクピークの
時間差を算出する手段と、前記時間差が前記運動部分の
固有振動周期の略整数倍になるように前記速度パターン
を修正する手段と、を有している。
In order to achieve the above object, the present invention provides a method of calculating a speed pattern of a moving part of an industrial robot which can suppress vibration of the moving part. That is, the speed pattern of the moving part is obtained, and the torque peak generated during the acceleration period of the speed pattern is obtained.
Time difference between the torque peaks occurring click and the deceleration period, a method of modifying the speed pattern so as to be approximately an integral multiple of the natural vibration period of the moving part. Further, according to another aspect of the present invention, there is provided a moving part control method capable of suppressing vibration of a moving part of an industrial robot. That is, when the moving part accelerates the moving part
Time difference between the torque peaks occurring when the deceleration torque peaks occurring in it, is controlled to be approximately an integral multiple of the natural vibration period of the moving part. According to still another aspect of the present invention, there is provided an apparatus for calculating a speed pattern for suppressing generation of vibration of a moving part of an industrial robot. That is, the apparatus includes means for determining the speed pattern of the moving part, generates the acceleration period of the speed pattern
Has means for calculating a time difference of torque peaks occurring in the torque peak and the deceleration period, and means for the time difference to correct the speed pattern so as to be approximately an integral multiple of the natural vibration period of the moving part, the I have.

【0014】[0014]

【作用】加速期間と減速期間に発生するトルクピークの
時間差を運動部分の固有振動周期に一致させることで、
加速期間で発生した振動を、減速期間で発生する振動で
打ち消すことにより、運動部分の振動を抑制することが
できる。
By making the time difference between the torque peaks generated during the acceleration period and the deceleration period coincide with the natural oscillation period of the moving part,
By canceling the vibration generated during the acceleration period by the vibration generated during the deceleration period, the vibration of the moving part can be suppressed.

【0015】[0015]

【実施例】以下、図面を参照しながらこの発明の実施例
を説明する。図1は本発明の一実施例に係る制振制御方
法のフローチャートである。同図に示すように、ステッ
プS1とステップS2は事前準備として設定されるもの
であり、ステップS1ではロボットのロボットアームや
フィンガー部などの可動部の固有振動数fの測定を行
い、ステップS2では可動部の自由振動周期、つまり固
有振動周期λの算出を行う。ちなみに、この計算は固有
振動数fの逆数を求めることで行われる。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a flowchart of a vibration suppression control method according to one embodiment of the present invention. As shown in the drawing, steps S1 and S2 are set as advance preparations. In step S1, a natural frequency f of a movable portion such as a robot arm or a finger portion of a robot is measured, and in step S2, The free vibration cycle of the movable part, that is, the natural vibration cycle λ is calculated. Incidentally, this calculation is performed by finding the reciprocal of the natural frequency f.

【0016】次からの、ステップS3〜ステップS8は
実際にロボットアームを動作させている時の制御として
設定されるものである。まず、ステップS3ではロボッ
トアーム先端部の移動の速度パターンを算出し(図3
(a)参照)、ステップS4ではサーボモータのトルク
ピークの時間差Tを算出する(図3(b)参照)。次の
ステップS5では、トルクピーク時間差Tを固有振動周
期λで余剰計算する。これはトルクピーク時間差Tを固
有振動周期λで割り算することにより行われる。ここ
で、割り算結果nと余りT´を得るが、ステップS6で
は余りT´が“0またはλ”に近いかどうかを判断す
る。ここで余りT´が“0またはλ”に近い場合はトル
クピーク時間差TをそのままにしてステップS8に移行
してサーボモータを駆動する。これに対して、余りT´
が“0またはλ”の近傍でない場合はトルクピーク時間
差TがT3=(n+1)λとなるように速度パターンを
修正し、ステップS8ではこれに基づきサーボモータの
駆動を行う。
The following steps S3 to S8 are set as controls when the robot arm is actually operated. First, in step S3, the speed pattern of the movement of the tip of the robot arm is calculated (FIG. 3).
(See (a)), and in step S4, a time difference T between the torque peaks of the servomotor is calculated (see FIG. 3B). In the next step S5, the torque peak time difference T is extra calculated with the natural oscillation period λ. This is performed by dividing the torque peak time difference T by the natural oscillation period λ. Here, the division result n and the remainder T ′ are obtained. In step S6, it is determined whether the remainder T ′ is close to “0 or λ”. If the remainder T 'is close to "0 or [lambda]", the process proceeds to step S8 while keeping the torque peak time difference T as it is, and the servo motor is driven. On the other hand, the remainder T '
Is not near “0 or λ”, the speed pattern is corrected so that the torque peak time difference T becomes T3 = (n + 1) λ, and in step S8, the servo motor is driven based on this.

【0017】さて、ここでロボットアームの移動距離が
短い場合の先端の速度波形、サーボモータの電流波形
(=トルク)、ロボットアーム先端における移動方向の
加速度波形を図4に示す。ちなみに、同図(a)は移動
距離lの場合の速度波形、同図(b)は移動距離lの場
合のモータ電流、同図(c)は移動距離lの場合の先端
の加速度、同図(d)は移動距離4×lの場合の速度波
形、同図(e)は移動距離4×lの場合のモータ電流、
同図(f)は移動距離4×lの場合の先端の加速度をそ
れぞれ示すものである。
FIG. 4 shows the velocity waveform at the tip, the current waveform (= torque) of the servomotor, and the acceleration waveform in the movement direction at the tip of the robot arm when the moving distance of the robot arm is short. Incidentally, FIG. 3A shows a velocity waveform when the moving distance is 1, FIG. 3B shows a motor current when the moving distance is 1, FIG. 3C shows a tip acceleration when the moving distance is 1, and FIG. (D) is a velocity waveform when the moving distance is 4 × l, (e) is a motor current when the moving distance is 4 × l,
FIG. 6F shows the acceleration of the tip when the moving distance is 4 × 1.

【0018】いま、加速度、減速度が一定であるとする
と、移動距離lの場合は図4(a)に示すように速度変
化は小さく、移動距離4×lの場合は図4(d)に示す
ように速度変化は大きい。一方、モータ電流は加速時に
正、減速時に負となり、トルクもこれに伴い変化する
が、移動距離lの場合は加速時間も減速時間も短いの
で、加速時のトルクピークと減速時のトルクピークの間
の時間差、つまりトルクピーク時間差Tは図4(b)に
示すようにT1となり、移動距離が4×lの場合は加速
時間も減速時間も長くなり図4(e)に示すようにトル
クピーク時間差TはT2となる。
Assuming that the acceleration and deceleration are constant, the speed change is small as shown in FIG. 4A for the moving distance l, and as shown in FIG. 4D for the moving distance 4 × 1. As shown, the speed change is large. On the other hand, the motor current becomes positive during acceleration and negative during deceleration, and the torque changes accordingly. However, in the case of the moving distance l, the acceleration time and the deceleration time are short. 4B, ie, the torque peak time difference T becomes T1 as shown in FIG. 4B, and when the moving distance is 4 × 1, both the acceleration time and the deceleration time become longer, and the torque peak becomes longer as shown in FIG. The time difference T becomes T2.

【0019】さて、この場合、ロボットアームの先端の
加速度は加速時、減速時はモータ電流つまりトルクに応
じて変化するが、停止時にはロボットアームの慣性力や
弾性力により振動する。この場合の振動周期は、図4
(c)、(f)に示すように、移動時の加速度にかかわ
らずロボットアームを含む可動部の固有振動数fにより
決定される。
In this case, the acceleration of the distal end of the robot arm changes according to the motor current, that is, the torque at the time of acceleration or deceleration, but vibrates at the time of stoppage due to the inertial force or elastic force of the robot arm. The vibration cycle in this case is shown in FIG.
As shown in (c) and (f), it is determined by the natural frequency f of the movable part including the robot arm regardless of the acceleration at the time of movement.

【0020】ちなみに、ロボットアームの固有振動数f
と固有振動周期λの関係は λ=1/f … (1) である。ここで、移動距離lの場合のトルクピーク時間
差T1と固有振動周期λの関係が T1=λ/2 … (2) であり、移動距離4×lの場合のトルクピーク時間差T
2と固有振動周期λの関係が T2=λ … (3) であるものとする。この場合、図4(c)、(f)から
も明らかなように、トルクピークの時間差T2=λとな
る移動距離4×lの方がロボットアーム先端の加速度に
おける残留振動が小さくなっているのが解る。つまり、
モータ電流のトルクピーク時間差Tがロボットアーム先
端の停止時の残留振動の大きさに関係する。
Incidentally, the natural frequency f of the robot arm
And the natural oscillation period λ is λ = 1 / f (1) Here, the relationship between the torque peak time difference T1 and the natural oscillation period λ when the moving distance is 1 is T1 = λ / 2 (2), and the torque peak time difference T when the moving distance is 4 × 1.
It is assumed that the relationship between 2 and the natural oscillation period λ is T2 = λ (3). In this case, as is clear from FIGS. 4C and 4F, the residual vibration at the acceleration of the tip of the robot arm is smaller at the moving distance of 4 × 1 where the torque peak time difference T2 = λ. I understand. That is,
The torque peak time difference T of the motor current is related to the magnitude of the residual vibration when the tip of the robot arm stops.

【0021】更に説明するならば、ロボットアームの加
速、減速によりモータ電流波形は正と負の両方向に2つ
のピークを持つ。この時間差、つまりトルクピーク時間
差TがT(=λ/2)の場合は、加速時に発生させたロ
ボットアームの振動を減速時に増大させることになるた
め、残留振動が大きくなっている。言い換えれば、この
加減速は周波数fの加振と同じことであり、ロボットア
ームの固有振動数fを励起していることになる。これに
対して、トルクピーク時間差TがT2(=λ)場合は、
加速時に発生させたロボットアームの振動を減速時に打
ち消して抑制することになるため、残留振動は抑制され
て小さくなる。言い換えれば、この加減速は周波数f/
2の加振(振動抑制)と同じことであり、ロボットアー
ムの固有振動数fを抑制することになる。
More specifically, the motor current waveform has two peaks in both positive and negative directions due to acceleration and deceleration of the robot arm. When the time difference, that is, the torque peak time difference T is T (= λ / 2), the vibration of the robot arm generated at the time of acceleration is increased at the time of deceleration, so that the residual vibration is large. In other words, the acceleration / deceleration is the same as the excitation at the frequency f, and the natural frequency f of the robot arm is excited. On the other hand, when the torque peak time difference T is T2 (= λ),
Since the vibration of the robot arm generated during acceleration is canceled and suppressed during deceleration, the residual vibration is suppressed and reduced. In other words, this acceleration / deceleration has a frequency f /
This is the same as the excitation (vibration suppression) of No. 2 and the natural frequency f of the robot arm is suppressed.

【0022】従って、全てのロボットアームの移動距離
においてトルクピーク時間差Tがロボットアームの固有
振動数fつまり固有振動周期λに対応して振動を抑制す
る方向に作用するように加減速のタイミングを制御する
ことにより、ロボットアームの停止時の残留振動を抑制
できることになる。すなわち、ロボットアームの加減速
のモータ電流(トルク)のピークの時間差、つまりトル
クピーク時間差T3が T3=nλ … (4) ただし、n=1、2、3・・・・、となるように速度パ
ターンを修正することによりロボットアーム停止時の残
留振動を抑制することができる。
Therefore, the acceleration / deceleration timing is controlled so that the torque peak time difference T acts in the direction of suppressing the vibration in accordance with the natural frequency f of the robot arm, that is, the natural vibration period λ, in all the moving distances of the robot arm. By doing so, it is possible to suppress residual vibration when the robot arm stops. That is, the speed is set such that the time difference between the peaks of the motor current (torque) of the acceleration / deceleration of the robot arm, that is, the torque peak time difference T3 is T3 = nλ (4) where n = 1, 2, 3,. By correcting the pattern, residual vibration when the robot arm is stopped can be suppressed.

【0023】ここで、この実施例の制振制御方法を図2
のタイミングチャートおよび図3のブロック図に従って
更に詳細に説明する。ちなみに、図2は移動距離lの場
合の速度、モータ電流、ロボットアーム先端の加速度を
示すものであるが、同図(a)、(b)、(c)は図4
の(a)、(b)、(c)に対応するものであり、同図
(d)は修正された速度パターンによる速度波形、同図
(e)は修正された速度パターンに対応するモータ電
流、同図(f)は修正された速度パターンの場合のロボ
ットアーム先端の加速度をそれぞれ示すものである。ま
た、図3はこの実施例の制振制御方法を実現するための
具体的な構成を示すブロック図であり、図において示す
ように、先端にフィンガー部5を有するロボットアーム
4を駆動するためのサーボモータ3はサーボ増幅器2を
介してコントローラ1により制御されるが、コントロー
ラ1はCPU11と内部メモリ12を備えている。
Here, the vibration suppression control method of this embodiment is shown in FIG.
3 and the block diagram of FIG. FIG. 2 shows the speed, the motor current, and the acceleration of the tip of the robot arm when the moving distance is 1; FIGS. 4A, 4B, and 4C show FIGS.
(A), (b), and (c), wherein (d) is a speed waveform based on the corrected speed pattern, and (e) is a motor current corresponding to the corrected speed pattern. (F) shows the acceleration of the robot arm tip in the case of the corrected speed pattern. FIG. 3 is a block diagram showing a specific configuration for realizing the vibration suppression control method of this embodiment. As shown in FIG. The servo motor 3 is controlled by the controller 1 via the servo amplifier 2, and the controller 1 has a CPU 11 and an internal memory 12.

【0024】さて、先ず図1のフローチャートに示すよ
うに、ステップS1でロボットアーム4の固有振動数f
を求める。これは実際にコントローラ1からサーボ増幅
器2を通じてサーボモータ3を駆動し実際にロボットア
ーム4の自由振動の様子を図示しない加速度センサーや
光学測定装置などにより実測する。この固有振動数fは
コントローラ1のCPU11を通じて内部メモリ12に
格納される。
First, as shown in the flowchart of FIG. 1, in step S1, the natural frequency f of the robot arm 4 is determined.
Ask for. In this case, the servo motor 3 is actually driven from the controller 1 through the servo amplifier 2, and the state of free vibration of the robot arm 4 is actually measured by an acceleration sensor, an optical measuring device, or the like (not shown). This natural frequency f is stored in the internal memory 12 through the CPU 11 of the controller 1.

【0025】次に、ステップS2でCPU11は内部メ
モリ12からロボットアーム4の固有振動数fを呼び出
し、その固有振動周期λを式(1)に基づき演算する。
このようにして求めた固有振動周期λも内部メモリ12
に格納しておく。
Next, in step S2, the CPU 11 calls the natural frequency f of the robot arm 4 from the internal memory 12, and calculates the natural frequency λ of the robot arm 4 based on the equation (1).
The natural oscillation period λ obtained in this manner is also stored in the internal memory 12.
To be stored.

【0026】以上のようにして準備作業を終了する。次
に、実際にロボットアーム4の制振制御を行う場合はC
PU11によるプログラムに基づくステップS3以降の
動作により実施する。
The preparation operation is completed as described above. Next, when actually performing the vibration suppression control of the robot arm 4, C
The operation is performed by the operation after step S3 based on the program by the PU11.

【0027】先ず、ステップS3において与えられたロ
ボットアーム4の移動距離に応じてその速度パターンを
求める。この速度パターンは速度、加速度共に最大とな
るような条件の基に決定される。これはロボットアーム
4の動作速度を最大限に速くするためである。
First, the speed pattern is obtained according to the moving distance of the robot arm 4 given in step S3. This speed pattern is determined based on conditions that maximize both the speed and the acceleration. This is to maximize the operation speed of the robot arm 4.

【0028】次に、ステップS4において得られた速度
パターンを実現するためのサーボモータ3の電流パター
ンを演算し、トルクピーク時間差Tを算出する。
Next, a current pattern of the servo motor 3 for realizing the speed pattern obtained in step S4 is calculated, and a torque peak time difference T is calculated.

【0029】そして、ステップS5においてトルクピー
ク時間差Tを固有振動周期λで余剰演算をする。演算式
は T/λ=n 余り T´ … (5) である。ここでnは整数である。
Then, in step S5, a surplus operation is performed on the torque peak time difference T with the natural oscillation period λ. The arithmetic expression is T / λ = n remainder T ′ (5) Here, n is an integer.

【0030】さて、以上のような演算の後に、その余り
T´をステップS6で評価する。この評価の結果、余り
T´がきわめて“0またはλ”に近ければトルクピーク
時間差Tは固有振動周期λの整数倍に近いということに
なる。つまり、ロボットアーム4の残留振動を抑制する
ような速度パターンでの制御が可能であるということで
あり、そのままステップS8に移行してサーボモータ3
を駆動する。その結果、ロボットアーム4の停止時の残
留振動が効果的に抑制されフィンガー部5によるワーク
ピースのハンドリング作業に直ちに入ることができる。
After the above operation, the remainder T 'is evaluated in step S6. As a result of this evaluation, if the remainder T ′ is extremely close to “0 or λ”, it means that the torque peak time difference T is close to an integral multiple of the natural vibration period λ. In other words, it is possible to perform control in a speed pattern that suppresses the residual vibration of the robot arm 4.
Drive. As a result, residual vibration when the robot arm 4 stops is effectively suppressed, and the work of handling the workpiece by the finger portion 5 can be immediately started.

【0031】一方、ステップS6の評価の結果、余りT
´が“0またはλ”にそれほど近くないという結果が得
られた場合、トルクピーク時間差Tは固有振動周期λの
整数倍にはないということであり、このままではロボッ
トアームの残留振動を増大する方向にしかならない。こ
のため、ステップS7に移行してトルクピーク時間差T
が固有振動周期λの整数倍になるように、つまり T3=(n+1)λ … (6) なるトルクピーク時間差T3となるように速度パターン
を修正する。その結果、ロボットアーム4は残留振動を
抑制するような速度パターンに修正されるので、ステッ
プS8に移行してサーボモータ3を駆動することにより
ロボットアーム4の停止時の残留振動が抑制されること
になる。
On the other hand, as a result of the evaluation in step S6, the remainder T
′ Is not very close to “0 or λ”, it means that the torque peak time difference T is not an integral multiple of the natural vibration period λ, and the residual vibration of the robot arm will increase in this state. I can only do it. Therefore, the process shifts to step S7 and the torque peak time difference T
Is corrected to be an integral multiple of the natural oscillation period λ, that is, T3 = (n + 1) λ (6). As a result, the velocity pattern of the robot arm 4 is corrected so as to suppress the residual vibration. Therefore, the processing moves to step S8 and the servo motor 3 is driven to suppress the residual vibration when the robot arm 4 stops. become.

【0032】例えば、ロボットアーム4を移動距離l分
だけ移動するのにステップS3で図2(a)に示すよう
な速度パターンが得られたとすると、ステップS4で得
られるモータ電流のトルクピーク時間差Tは図2(b)
に示すようにT1となりλ/2となる。その結果、この
ままでロボットアーム4を駆動した場合はその先端の加
速度は図2(c)に示すように残留振動が大きくなって
しまうが、ステップS5とステップS6の演算と演算結
果の評価で、余りT´がλ/2となり“0またはλ”と
はならない。従って、ステップS7でトルクピーク時間
差Tが固有振動周期λの整数倍となるように、つまり式
(6)の条件が満足されるような速度パターンを求め
る。つまり、速度パターンを図2(d)に示すようなパ
ターンに修正する。その結果、トルクピーク時間差Tは
図2(e)に示すようにT3(=λ)となり、ロボット
アーム4の先端の停止時の残留振動は図2(f)に示す
ように抑制される。
For example, assuming that a velocity pattern as shown in FIG. 2A is obtained in step S3 to move the robot arm 4 by the movement distance l, the torque peak time difference T of the motor current obtained in step S4 is obtained. Fig. 2 (b)
As shown in FIG. As a result, when the robot arm 4 is driven as it is, the acceleration at the tip of the robot arm has a large residual vibration as shown in FIG. 2C. However, in the calculations in steps S5 and S6 and the evaluation of the calculation results, The remainder T ′ becomes λ / 2, and does not become “0 or λ”. Therefore, in step S7, a speed pattern is determined such that the torque peak time difference T becomes an integral multiple of the natural oscillation period λ, that is, the condition of the expression (6) is satisfied. That is, the speed pattern is corrected to a pattern as shown in FIG. As a result, the torque peak time difference T becomes T3 (= λ) as shown in FIG. 2E, and the residual vibration at the time of stopping the tip of the robot arm 4 is suppressed as shown in FIG. 2F.

【0033】以上のような制御の結果、ロボットアーム
4の先端を短い距離だけ移動する場合に、ロボットアー
ム4の停止時の残留振動を効果的に抑制できるので、位
置決めを迅速に実施でき、ロボット制御の高速化を図る
ことができる。
As a result of the above control, when the tip of the robot arm 4 is moved by a short distance, the residual vibration when the robot arm 4 stops can be effectively suppressed, so that the positioning can be performed quickly and the robot can be positioned quickly. The control can be speeded up.

【0034】また、フィードバック制御ではないので、
高価なセンサーを組み込んだり制御系を高速化したりす
る必要がなく、ローコストでシステムを構成することが
できる。
Also, since it is not feedback control,
There is no need to incorporate expensive sensors or speed up the control system, and the system can be configured at low cost.

【0035】更に、振動を発生させてからこれを検出し
て抑制する構成と異なり、最初から振動を発生しないよ
うに制御するので、振動抑制効果が高く、省エネルギー
の観点からも効率的な運用ができる。
Further, unlike the configuration in which vibration is generated and then detected and suppressed, the control is performed so that vibration is not generated from the beginning, so that the vibration suppression effect is high and efficient operation can be performed from the viewpoint of energy saving. it can.

【0036】なお、上記実施例ではリアルタイムで速度
パターンを修正するような構成を例示したが、全ての動
作パターンにおける速度パターンを予め求めておき、テ
ーブル参照により速度パターンを決定するような構成と
してもよい。
In the above-described embodiment, a configuration in which the speed pattern is corrected in real time is exemplified. However, a configuration in which the speed patterns in all the operation patterns are obtained in advance and the speed patterns are determined by referring to the table may be employed. Good.

【0037】また、上記実施例ではロボットアームの駆
動を例にとって説明したが、この発明は、他の制御対象
であっても同様に適用可能であり、同様の効果を得られ
ることはもちろんである。また、制御対象も回転移動だ
けでなく直線移動であっても、制御対象が複数ある場合
もまったく同様に適用できることは言うまでもない。
In the above embodiment, the drive of the robot arm has been described as an example. However, the present invention is similarly applicable to other control objects, and it is needless to say that the same effects can be obtained. . Also, it goes without saying that the present invention can be applied to a case where there are a plurality of control targets, even if the control targets are not only rotational movements but also linear movements.

【0038】[0038]

【発明の効果】以上述べたように、この発明の制振制御
方法は、ロボットアーム等の駆動対象の固有振動数を予
め測定しておき、この固有振動を抑制するような速度パ
ターンでロボットアームを移動するように構成したの
で、ロボットアームの駆動の高速化と停止時の残留振動
の抑制を行うことが可能であり、系を簡単にしかも安価
に構成できるという効果がある。
As described above, according to the vibration damping control method of the present invention, the natural frequency of a driven object such as a robot arm is measured in advance, and the robot arm is controlled with a speed pattern that suppresses the natural vibration. Is moved, it is possible to increase the speed of driving the robot arm and to suppress the residual vibration when the robot arm is stopped, and there is an effect that the system can be configured simply and inexpensively.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】この発明の一実施例に係る制振制御方法のフロ
ーチャートである。
FIG. 1 is a flowchart of a vibration suppression control method according to an embodiment of the present invention.

【図2】速度パターンによる残留振動の状態の説明図で
ある。
FIG. 2 is an explanatory diagram of a state of residual vibration according to a speed pattern.

【図3】この発明を実施するための構成のブロック図で
ある。
FIG. 3 is a block diagram of a configuration for implementing the present invention.

【図4】残留振動の差異の説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram of a difference in residual vibration.

【図5】一般的なロボットの制御系の説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram of a control system of a general robot.

【図6】ロボットアームの動きの説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram of the movement of the robot arm.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 コントローラ 2 サーボ増幅器 3 サーボモータ 4 ロボットアーム 5 フィンガー部 11 CPU 12 内部メモリ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Controller 2 Servo amplifier 3 Servo motor 4 Robot arm 5 Finger part 11 CPU 12 Internal memory

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−289644(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B25J 3/00 - 3/10 B25J 9/10 - 9/22 B25J 13/00 - 13/08 B25J 19/02 - 19/06 G05B 19/18 - 19/46 B23Q 15/12 G05D 19/00 - 19/02 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (56) References JP-A-1-289644 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) B25J 3/00-3/10 B25J 9 / 10-9/22 B25J 13/00-13/08 B25J 19/02-19/06 G05B 19/18-19/46 B23Q 15/12 G05D 19/00-19/02

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 産業用ロボットの運動部分の振動発生を
抑えることができる速度パターンを算出する方法であっ
て、 前記運動部分の速度パターンを求める過程と、 前記速度パターンの加速期間に発生するトルクピーク
減速期間に発生するトルクピークとの時間差を求める過
程と、 前記トルクピークの時間差が、前記運動部分の固有振動
周期の略整数倍となるように前記速度パターンを修正す
る過程と、 を有する速度パターン算出方法。
1. A method of calculating a speed pattern capable of suppressing generation of vibration of a moving part of an industrial robot, comprising: a step of obtaining a speed pattern of the moving part; and a torque generated during an acceleration period of the speed pattern. Calculating a time difference between a peak and a torque peak generated during a deceleration period; and correcting the speed pattern such that the time difference between the torque peaks is substantially an integral multiple of the natural oscillation period of the moving part. Speed pattern calculation method.
【請求項2】 産業用ロボットの運動部分の制御方法で
あって、前記運動部分は、所定の速度パターンに従って
駆動制御され、前記速度パターンは、当該運動部分を加
するときに発生するトルクピークと減速するときに発
生するトルクピークの時間差が、当該運動部分の固有
振動周期の略整数倍である、制御方法。
2. A method for controlling a moving part of an industrial robot, wherein the moving part is drive-controlled according to a predetermined speed pattern, wherein the speed pattern includes a torque peak generated when the moving part is accelerated. time difference between the torque peaks occurring when the deceleration is approximately an integral multiple of the natural vibration period of the moving part, the control method.
【請求項3】 産業用ロボットの運動部分の振動発生を
抑える速度パターンを算出する装置であって、 前記運動部分の速度パターンを求める手段と、 前記速度パターンの加速期間に発生するトルクピーク
減速期間に発生するトルクピークの時間差を算出する
手段と、 前記時間差が前記運動部分の固有振動周期の略整数倍に
なるように前記速度パターンを修正する手段と、 を有する速度パターン算出装置。
3. An apparatus for calculating a speed pattern for suppressing vibration of a moving part of an industrial robot, comprising: means for obtaining a speed pattern of the moving part; and a torque peak and a deceleration generated during an acceleration period of the speed pattern. means for calculating a time difference between the torque peaks occurring in the period, the speed pattern calculation device and means for the time difference to correct the speed pattern so as to be approximately an integral multiple of the natural vibration period of the moving part.
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