JP3436713B2 - Robot oscillation detection device - Google Patents

Robot oscillation detection device

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JP3436713B2
JP3436713B2 JP26407799A JP26407799A JP3436713B2 JP 3436713 B2 JP3436713 B2 JP 3436713B2 JP 26407799 A JP26407799 A JP 26407799A JP 26407799 A JP26407799 A JP 26407799A JP 3436713 B2 JP3436713 B2 JP 3436713B2
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雅幸 掃部
知之 宇野
慎司 梶原
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Kawasaki Motors Ltd
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Kawasaki Jukogyo KK
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、たとえば多関節ロ
ボットであるロボットの発振を検出するための装置に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a device for detecting oscillation of a robot, for example, an articulated robot.

【0002】[0002]

【従来の技術】たとえば多関節ロボットである産業用ロ
ボットは、高速化、高精度化および低コスト化が望まれ
ている。これらの要求を満足するために、ロボットアー
ムを駆動するサーボモータを制御するにあたって、最終
制御対象であるロボットアームの先端の動特性に応じ
て、サーボモータを制御するための制御ゲインを最適に
調整する必要がある。多関節ロボットにおける前記動特
性は、各アームの姿勢およびロボットに作用する負荷に
よって変動するので、各アームの姿勢および負荷に応じ
て制御ゲインを切換えるゲインスケジュール制御が行わ
れる。このゲインスケジュール制御を行うためには、各
アームの姿勢および負荷に応じて最適ゲインを設定する
必要があり、したがって多関節ロボット1台の制御ゲイ
ンの調整は、膨大な量となり、膨大な労力と時間を要す
る。
2. Description of the Related Art For industrial robots, such as articulated robots, higher speed, higher accuracy, and lower cost are desired. In order to meet these requirements, when controlling the servo motor that drives the robot arm, the control gain for controlling the servo motor is optimally adjusted according to the dynamic characteristics of the tip of the robot arm that is the final control target. There is a need to. Since the dynamic characteristics of the articulated robot vary depending on the posture of each arm and the load acting on the robot, gain schedule control is performed to switch the control gain according to the posture and load of each arm. In order to perform this gain schedule control, it is necessary to set the optimum gain according to the posture and load of each arm, and therefore the adjustment of the control gain of one articulated robot becomes a huge amount, and a huge amount of labor and labor. It takes time.

【0003】このような制御ゲインの調整は、作業者の
手作業によって行なわれていたが、作業者の熟練度など
によって調整精度にばらつきがあり、アーム変位終了後
に、アームに振動が残る、およびアームの変位速度が遅
くなるなどの不具合を生じる場合がある。しかも大変な
手間を要する。
Such adjustment of the control gain has been performed manually by the operator. However, the adjustment accuracy varies depending on the skill level of the operator, and after the displacement of the arm, vibration remains in the arm. Problems such as slower arm displacement may occur. Moreover, it takes a lot of trouble.

【0004】このような不具合を解消するために制御ゲ
インをいわば自動的に調整する装置が用いられるが、こ
の制御ゲインの調整作業中においては、ロボットが発振
したこを検出し、ロボットの破損を防止する必要があ
る。発振を検出するための従来の技術として、サーボモ
ータの発振検出方法が、特開平8−116688号公報
に開示されている。この発振検出方法では、サーボモー
タの電流指令値の2乗平均値を求め、設定値と比較して
サーボモータの発振を検出している。
A device for automatically adjusting the control gain is used in order to eliminate such a problem. During the control gain adjusting operation, it is detected that the robot has oscillated and the robot is damaged. It needs to be prevented. As a conventional technique for detecting oscillation, a method for detecting oscillation of a servo motor is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 8-116688. In this oscillation detection method, the mean square value of the servo motor current command value is obtained and compared with the set value to detect the oscillation of the servo motor.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】特開平8−11668
8号公報に開示される発振検出方法では、電流指令値が
アナログの高周波ノイズを含んでいたり、直流成分を含
む低周波の信号成分を含んでいるために、前記電流指令
値の2乗平均値を求めるにあたって、計測した電流指令
値を、ハイパスフィルタなどのフィルタリング処理が必
要であり、フィルタを必要とする上、データ処理に手間
を要する。
DISCLOSURE OF THE INVENTION Problems to be Solved by the Invention
In the oscillation detection method disclosed in Japanese Patent Publication No. 8, the current command value contains analog high-frequency noise or contains low-frequency signal components including DC components. In order to obtain, the measured current command value needs to be filtered by a high-pass filter or the like, which requires a filter and requires time and labor for data processing.

【0006】本発明の目的は、手間を要するデータ処理
を必要とすることなく、発振を検出することができるロ
ボットの発振検出装置を提供することである。
An object of the present invention is to provide an oscillation detecting device for a robot which can detect oscillation without requiring time-consuming data processing.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の本発明
は、位置指令値と実際の動作中の位置との位置偏差に基
づいて発振を判定するための予め定める発振検出評価関
数を設定する発振検出関数設定手段と、位置指令値が目
標値に達した指令角度位置到達時刻以降の位置偏差を代
入して発振検出評価関数を演算する発振検出関数演算手
段と、発振検出関数演算手段による演算値が予め定める
しきい値以上であるとき、発振状態にあると判定する判
定手段とを含むことを特徴とするロボットの発振検出装
置である。
According to a first aspect of the present invention, a predetermined oscillation detection evaluation function for determining oscillation based on a position deviation between a position command value and an actual operating position is set. Oscillation detection function setting means, oscillation detection function calculation means for calculating the oscillation detection evaluation function by substituting the position deviation after the command angle position arrival time when the position command value reaches the target value, and calculation by the oscillation detection function calculation means An oscillation detecting device for a robot, comprising: a determining unit that determines that the value is in an oscillating state when the value is equal to or more than a predetermined threshold value.

【0008】本発明に従えば、位置指令値と実際の動作
中の位置との位置偏差を発振検出評価関数に代入して演
算し、その演算値が予め定めるしきい値以上であると
き、発振状態にあると判定する。位置偏差は、実際の位
置に基づいており、ノイズや低周波信号成分を含んでい
ないので、評価演算にあたってフィルタリング処理を必
要としない。したがって手間を要するデータ処理を必要
とすることなく、発振を検出することができる。また、
指令角度位置到達時刻以降の位置偏差を用いることによ
って、指令角度位置到達時刻に達する前の位置偏差の影
響を受けることがない状態で、ロボットの発振状態を判
定することができる。
According to the present invention, the position deviation between the position command value and the actual operating position is substituted into the oscillation detection evaluation function for calculation, and when the calculated value is equal to or greater than a predetermined threshold value, the oscillation is generated. It is determined to be in a state. Since the position deviation is based on the actual position and does not include noise or low frequency signal components, no filtering process is required for the evaluation calculation. Therefore, oscillation can be detected without requiring time-consuming data processing. Also,
By using the position deviation after the command angular position arrival time, the oscillation state of the robot can be determined without being affected by the position deviation before reaching the command angular position arrival time.

【0009】請求項2記載の本発明は、実際の動作中の
制御系の状態変数を代入して、制御ゲインを評価するた
めのゲイン調整評価関数を演算し、その演算値が最小と
なる制御ゲインを最適ゲインとして選択するロボットの
制御ゲイン調整装置に備えられ、制御ゲインが設定され
て、評価のために動作されるときにロボットの発振を検
出するロボットの発振検出装置であって、発振検出関数
演算手段は、ゲイン調整評価関数が演算される演算期間
と一致する期間の位置偏差を代入して、発振検出評価関
数を演算することを特徴とする。本発明に従えば、ゲイ
ン調整評価関数が演算される演算期間において、ロボッ
トの発振を検出することができる。これによって制御ゲ
インを自動的に調整しているときに、ロボットが発振状
態にあるかを判定することができ、ロボットの損傷を防
ぐことができる。
According to a second aspect of the present invention, a state variable of a control system in actual operation is substituted, a gain adjustment evaluation function for evaluating a control gain is calculated, and the control value is the minimum. An oscillation detection device for a robot, which is provided in a control gain adjustment device for a robot that selects a gain as an optimum gain, detects the oscillation of the robot when the control gain is set and operates for evaluation. The function calculation means is characterized by calculating the oscillation detection evaluation function by substituting the position deviation during the calculation period in which the gain adjustment evaluation function is calculated. According to the present invention, the oscillation of the robot can be detected during the calculation period in which the gain adjustment evaluation function is calculated. This makes it possible to determine whether the robot is in the oscillation state while automatically adjusting the control gain and prevent damage to the robot.

【0010】請求項3記載の本発明は、発振検出評価関
数は、位置偏差の2乗平均値であることを特徴とする。
本発明に従えば、発振検出評価関数は、指令値が目標値
に一致した時刻からの位置偏差の2乗平均値であるの
で、オーバーシュートなどの影響を受けることなく、発
振が生じたことを確実に検出することができる。
The present invention according to claim 3 is characterized in that the oscillation detection evaluation function is a mean square value of the position deviation.
According to the present invention, since the oscillation detection evaluation function is the root mean square value of the position deviation from the time when the command value matches the target value, it is possible to detect that oscillation has occurred without being affected by overshoot or the like. It can be reliably detected.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】図1は、本発明の実施の一形態の
ロボットの発振検出装置50を備える制御ゲイン調整装
置1の構成を示すブロック線図であり、図2は、制御ゲ
イン調整装置1の概略的な構成を示す系統図である。制
御ゲイン調整装置(以下、単に「調整装置」という場合
がある)1は、多関節ロボット(以下、単に「ロボッ
ト」という場合がある)2の各軸の制御ゲインKsp,
Ksvを調整するための装置であり、ロボット2を制御
する制御用構成体3と、ロボット2の実際の状態を計測
する計測用構成体4と、最適ゲインを演算する演算用構
成体5とを含む。
1 is a block diagram showing a configuration of a control gain adjusting apparatus 1 including a robot oscillation detecting apparatus 50 according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a control gain adjusting apparatus. 1 is a system diagram showing a schematic configuration of 1. The control gain adjusting device (hereinafter, may be simply referred to as “adjusting device”) 1 is a control gain Ksp of each axis of an articulated robot (hereinafter, may be simply referred to as “robot”) Ksp,
A device for adjusting Ksv, including a control structure 3 for controlling the robot 2, a measurement structure 4 for measuring an actual state of the robot 2, and a calculation structure 5 for calculating an optimum gain. Including.

【0012】ロボット2は、基台6と、基端部が基台6
に第1軸L1まわりに角変位自在に連結される第1アー
ム7と、基端部が第1アームの先端部に第2軸L2まわ
りに角変位自在に連結される第2アーム8と、基端部が
第2アーム8の先端部に第3軸L3まわりに角変位自在
に連結される取付アーム9とを含む。第1アーム7は、
基台6に対して第1軸L1まわりに、サーボモータによ
って角変位駆動され、第2アーム8は、第1アーム7に
対して第2軸L2まわりに、サーボモータによって角変
位駆動され、取付アーム9は、第2アーム8に対して第
3軸L3まわりに、サーボモータによって角変位駆動さ
れる。取付アーム9には、先端部に、工具、機器および
被搬送物などの物品10を着脱可能に装着することがで
きる。このような複数の角変位軸L1〜L3を有する多
関節ロボット2は、各サーボモータによって選択的に、
各アーム7〜9を角変位駆動して、物品10を、複雑な
軌跡で移動させることが可能である。
The robot 2 has a base 6 and a base 6 having a base end portion.
A first arm 7 that is angularly displaceable about a first axis L1 and a second arm 8 whose base end is angularly displaceable about a second axis L2 at the tip of the first arm. The base end portion includes a mounting arm 9 connected to the tip end portion of the second arm 8 so as to be angularly displaceable around the third axis L3. The first arm 7 is
The base 6 is angularly driven by a servo motor about a first axis L1, and the second arm 8 is angularly driven by a servo motor about a second axis L2 with respect to the first arm 7 for mounting. The arm 9 is angularly driven by a servo motor about the third axis L3 with respect to the second arm 8. An article 10 such as a tool, a device, and an object to be transported can be removably attached to the tip of the attachment arm 9. The articulated robot 2 having such a plurality of angular displacement axes L1 to L3 is selectively driven by each servo motor.
It is possible to drive the arms 7 to 9 by angular displacement to move the article 10 in a complicated trajectory.

【0013】このような多関節ロボット2は、高速化、
高精度化および低コスト化が望まれており、この要求を
満足するために、各アーム7〜9を駆動する各サーボモ
ータを制御するにあたって、各アーム7〜9の先端の動
特性に応じて、サーボモータを制御するための制御ゲイ
ンKsp,Ksvを最適に調整する必要がある。また多
関節ロボット2における前記動特性は、各アーム7〜9
の姿勢および物品10の重量などによってロボット2に
作用する負荷によって変動するので、各アーム7〜9の
姿勢および負荷に応じて制御ゲインを切換えるゲインス
ケジュール制御が行われる。このゲインスケジュール制
御を行うためには、各アーム7〜9の姿勢および負荷に
応じて最適ゲインを設定する必要があり、この最適ゲイ
ンを設定するために、調整装置1が用いられる。
Such an articulated robot 2 has a high speed,
Higher precision and lower cost are desired, and in order to satisfy this requirement, in controlling each servomotor that drives each arm 7 to 9, according to the dynamic characteristics of the tip of each arm 7 to 9, It is necessary to optimally adjust the control gains Ksp and Ksv for controlling the servo motor. The dynamic characteristics of the articulated robot 2 are the same as those of the arms 7-9.
Since the position varies depending on the load acting on the robot 2 depending on the posture and the weight of the article 10, gain schedule control is performed to switch the control gain according to the posture and load of each arm 7-9. In order to perform this gain schedule control, it is necessary to set an optimum gain according to the postures and loads of the arms 7 to 9, and the adjusting device 1 is used to set this optimum gain.

【0014】制御用構成体3は、動作指令手段11と、
位置制御手段12と、速度制御手段13と、検出手段1
4と、微分演算手段15と、オブザーバ16と、ねじれ
量フィードバック用の演算手段17と、ねじれ速度フィ
ードバック用の演算手段18と、第1〜第3減算手段1
9〜21と、加算手段22とを含む。たとえば第1アー
ム7の駆動制御を例に挙げて説明すると、動作指令手段
11は、第1アーム7を基台6に対して角変位駆動する
サーボモータ(以下、単に「モータ」という場合があ
る)23の出力軸の角度位置を指令する位置指令値θr
efを表す信号を第1減算手段19に与える。検出手段
14は、モータ23の出力軸の実際の角度位置を検出
し、その位置検出値θmを表す信号を第1減算手段19
に与える。第1減算手段19は、位置指令値θrefか
ら位置検出値θmを減算して位置偏差Δxを求め、この
位置偏差Δxを表す信号を位置制御手段12に与える。
位置指令値θrefおよび位置検出値θmは、動作開始
前の位置を基準とする角度である。
The control structure 3 includes an operation command means 11 and
Position control means 12, speed control means 13, and detection means 1
4, a differential calculation means 15, an observer 16, a calculation means 17 for feedback of a twist amount, a calculation means 18 for feedback of a twist speed, and first to third subtraction means 1
9 to 21 and addition means 22. For example, the drive control of the first arm 7 will be described as an example. The operation commanding means 11 may be a servomotor (hereinafter, simply referred to as a "motor") that drives the first arm 7 to perform angular displacement with respect to the base 6. ) Position command value θr that commands the angular position of the output shaft of 23
A signal representing ef is given to the first subtraction means 19. The detection means 14 detects the actual angular position of the output shaft of the motor 23, and a signal representing the detected position value θm is used as the first subtraction means 19.
Give to. The first subtraction means 19 subtracts the position detection value θm from the position command value θref to obtain the position deviation Δx, and gives a signal representing the position deviation Δx to the position control means 12.
The position command value θref and the position detection value θm are angles with the position before the start of operation as a reference.

【0015】位置制御手段12は、所定の位置制御伝達
関数を有しており、位置偏差Δxを代入して位置制御伝
達関数を演算し、位置偏差Δxを補正するための速度指
令値Vrefを求め、この速度指令値Vrefを表す信
号を第2減算手段20に与える。検出手段14から出力
される位置検出値θmを表す信号は、微分演算手段15
にも与えられ、微分演算手段15は、位置検出値θmを
時間微分して、モータ23の出力軸の角変位速度を求
め、その速度算出値θmsを表す信号を第2減算手段2
0に与える。第2減算手段20は、速度指令値Vref
から速度算出値θmsを減算して速度偏差ΔVを求め、
この速度偏差ΔVを表す信号を速度制御手段13に与え
る。
The position control means 12 has a predetermined position control transfer function, calculates the position control transfer function by substituting the position deviation Δx, and obtains a speed command value Vref for correcting the position deviation Δx. , And gives a signal representing the speed command value Vref to the second subtraction means 20. The signal representing the position detection value θm output from the detecting means 14 is the differential calculating means 15
The differential calculation means 15 differentiates the detected position value θm with respect to time to obtain the angular displacement speed of the output shaft of the motor 23, and a signal representing the calculated speed value θms is used as the second subtraction means 2
Give to 0. The second subtraction means 20 determines the speed command value Vref.
Calculate the speed deviation ΔV by subtracting the calculated speed value θms from
A signal representing the speed deviation ΔV is given to the speed control means 13.

【0016】速度制御手段13は、所定の速度制御伝達
関数を有しており、速度偏差ΔVを代入して速度制御伝
達関数を演算し、速度偏差ΔVを補正するためのトルク
指令値Trefを求め、このトルク指令値Trefを表
す信号を第3減算手段21に与える。第3減算手段21
は、さらに加算手段22からトルク補正値Tsを表す信
号が与えられ、トルク指令値Trefからトルク補正値
Tsを減算してトルク制御値Tcomを求め、このトル
ク制御値Tcomを表す信号がモータ23に与えられ
る。モータ23は、トルク制御値Tcomに基づいて動
作、すなわち出力軸を角変位する。
The speed control means 13 has a predetermined speed control transfer function, calculates the speed control transfer function by substituting the speed deviation ΔV, and obtains a torque command value Tref for correcting the speed deviation ΔV. , And gives a signal representing the torque command value Tref to the third subtracting means 21. Third subtraction means 21
Is further given a signal indicating the torque correction value Ts from the adding means 22, calculates the torque control value Tcom by subtracting the torque correction value Ts from the torque command value Tref, and the signal indicating the torque control value Tcom is sent to the motor 23. Given. The motor 23 operates based on the torque control value Tcom, that is, angularly displaces the output shaft.

【0017】検出手段14から出力される位置検出値θ
mを表す信号は、オブザーバ16にも与えられ、また第
3減算手段21から出力されるトルク制御値Tcomを
表す信号は、オブザーバ16にも与えられる。オブザー
バ16は、ねじれ量θsおよびねじれ速度θssを推定
する。具体的には、オブザーバ16は、所定のねじれ量
算出関数およびねじれ速度算出関数を有しており、位置
検出値θmおよびトルク制御値Tcomを代入してねじ
れ量θsおよびねじれ速度θssを算出する。このオブ
ザーバ16は、ねじれ量θsを表す信号を演算手段17
に与え、ねじれ速度θssを表す信号を演算手段18に
与える。
Position detection value θ output from the detection means 14
The signal indicating m is also given to the observer 16, and the signal indicating the torque control value Tcom output from the third subtracting means 21 is also given to the observer 16. The observer 16 estimates the twist amount θs and the twist speed θss. Specifically, the observer 16 has a predetermined twist amount calculation function and a predetermined twist speed calculation function, and calculates the twist amount θs and the twist speed θss by substituting the position detection value θm and the torque control value Tcom. The observer 16 calculates a signal representing the twist amount θs by the calculating means 17
Then, a signal representing the twisting speed θss is given to the calculating means 18.

【0018】演算手段17は、制御ゲインKspに基づ
いて決定されるねじれ量フィードバック関数を有してお
り、ねじれ量θsを代入してねじれ量フィードバック関
数を演算し、その演算値Kθsを表す信号を加算手段2
2に与える。演算手段18は、制御ゲインKsvに基づ
いて決定されるねじれ速度フィードバック関数を有して
おり、ねじれ速度θssを代入してねじれ速度フィード
バック関数を演算し、その演算値Kθssを表す信号を
加算手段22に与える。加算手段22は、各演算手段1
7,18による各演算値Kθs,Kθssを加算し、ト
ルク補正値Tsを求め、このトルク補正値Tsを表す信
号を第3減算手段21に与える。
The calculating means 17 has a twist amount feedback function determined based on the control gain Ksp, calculates the twist amount feedback function by substituting the twist amount θs, and outputs a signal representing the calculated value Kθs. Adder 2
Give to 2. The calculation means 18 has a torsion speed feedback function determined based on the control gain Ksv, calculates the torsion speed feedback function by substituting the torsion speed θss, and adds a signal representing the calculated value Kθss to the addition means 22. Give to. The adding means 22 is used for each computing means 1
The calculated values Kθs and Kθss from 7 and 18 are added to obtain the torque correction value Ts, and a signal representing this torque correction value Ts is given to the third subtracting means 21.

【0019】このように制御用構成体3は、検出手段1
4を有する第1の負帰還回路によって位置検出値θmを
フィードバックし、検出手段14および微分演算手段1
5を有する第2の負帰還回路によって速度算出値θms
をフィードバックし、検出手段14、オブザーバ16、
各演算手段17,18および加算手段22を有する第3
の負帰還回路によってねじれ量θsおよびねじれ速度θ
ssをフィードバックして、モータ23を制御してい
る。モータ23の出力軸の角変位は、減速機を介して第
1アーム7に伝達され、これによって第1アーム7が角
変位駆動され、モータ23を制御することによって第1
アーム7を駆動制御することができる。
As described above, the control structure 3 is composed of the detecting means 1
The first negative feedback circuit having 4 feeds back the position detection value θm, and the detecting means 14 and the differential calculating means 1
A second negative feedback circuit having a speed calculation value θms
Is fed back to the detecting means 14, the observer 16,
Third having each calculation means 17, 18 and addition means 22
Twisting amount θs and twisting speed θ
The motor 23 is controlled by feeding back ss. The angular displacement of the output shaft of the motor 23 is transmitted to the first arm 7 via the speed reducer, which drives the first arm 7 for angular displacement and controls the motor 23 to make the first displacement.
The arm 7 can be drive-controlled.

【0020】第1アーム7がモータ23によって角変位
駆動されるとき、モータ23の出力軸の角変位は、弾性
変形要素25を介して第1アーム7の先端部に伝達され
る。弾性変形要素25は、減速機ならびに第1アーム7
の基端部および両端部間の中間部などであり、モータ出
力軸の角変位は、弾性変形要素25の弾性変形が重畳さ
れてアーム先端部に伝達される。
When the first arm 7 is driven to be angularly displaced by the motor 23, the angular displacement of the output shaft of the motor 23 is transmitted to the tip of the first arm 7 via the elastic deformation element 25. The elastic deformation element 25 includes the speed reducer and the first arm 7
The angular displacement of the motor output shaft is transmitted to the arm distal end after the elastic deformation of the elastic deformation element 25 is superimposed.

【0021】図3は、位置検出値θm、アーム先端位置
θaおよびねじれ量θsの関係を示す図である。上述の
ように位置検出値θmは、モータ23、具体的には出力
軸の動作開始前の基準角度位置27からの、出力軸の軸
線まわりの角度で表される。図3には、理解を容易にす
るために出力軸の軸線を第1軸L1と一致させて示して
いる。また位置検出値θmは、減速機によって変換され
た後の角度に換算した値である。
FIG. 3 is a diagram showing the relationship among the detected position value θm, the arm tip position θa, and the twist amount θs. As described above, the position detection value θm is represented by the angle around the axis line of the output shaft from the reference angular position 27 before the operation of the motor 23, specifically, the output shaft. In FIG. 3, the axis line of the output shaft is shown in alignment with the first axis L1 for easy understanding. The position detection value θm is a value converted into an angle after being converted by the speed reducer.

【0022】アーム先端位置θaは、モータ23の動作
開始前の第1アームの先端部の基準角度位置(理解を助
けるために出力軸の基準位置に一致させ、同一の符号を
付す)27からの、第1軸L1まわりの角度で表され
る。アーム先端位置θaは、上記の弾性変形要素25が
存在しなければ、位置検出値θmと一致するけれども、
弾性変形要素25の弾性変形、たとえば第1アーム7の
弾性撓みによって、位置検出値θmからずれる。このよ
うな弾性歪がオブザーバ16によって推定されるねじれ
量θsであって、ねじれ量θsは、 θs=θa−θm …(1) で表され、アーム先端位置θaから位置検出値θmを減
算した値に相当する。このようにアーム先端位置θa
は、弾性変形要素25に依存して変化する物理量であっ
て、当然にねじれ量θsは、弾性変形要素25に依存し
て変化する物理量である。
The arm tip position θa is obtained from a reference angular position of the tip portion of the first arm before starting the operation of the motor 23 (matched with the reference position of the output shaft and attached with the same reference numeral to facilitate understanding) 27. , The angle about the first axis L1. Although the arm tip position θa matches the position detection value θm if the elastic deformation element 25 does not exist,
Due to elastic deformation of the elastic deformation element 25, for example, elastic bending of the first arm 7, the position detection value θm deviates. Such elastic strain is the twist amount θs estimated by the observer 16, and the twist amount θs is represented by θs = θa−θm (1) and is a value obtained by subtracting the position detection value θm from the arm tip position θa. Equivalent to. Thus, the arm tip position θa
Is a physical quantity that changes depending on the elastic deformation element 25, and naturally the twist amount θs is a physical quantity that changes depending on the elastic deformation element 25.

【0023】このように制御系においてモータ23より
も後続側に存在する弾性変形要素25に依存して変化す
る物理量であるねじれ量θsおよびその微分演算値であ
るねじれ速度θssをフィードバックして制御すること
によって、ねじれ量θsおよびねじれ速度θssに基づ
いたモータ23の制御が可能となり、弾性変形要素25
の弾性変形に基づいた第1アーム7を駆動制御、したが
って第1アーム7の先端部の位置制御が可能となる。ね
じれ量θsおよびねじれ速度θssをフィードバックす
る第3の負帰還回路の各演算手段17,18における各
制御ゲインKsp,Ksvを最適に決定することによっ
て、弾性変形要素25の弾性変形に起因する第1アーム
7の先端部の第1軸L1まわりの角変位振動が最小とな
るように抑制することができる。
Thus, in the control system, the twist amount θs, which is a physical quantity that changes depending on the elastic deformation element 25 present on the trailing side of the motor 23, and the twist speed θss, which is a differential calculation value thereof, are fed back and controlled. Thus, the motor 23 can be controlled based on the twist amount θs and the twist speed θss, and the elastic deformation element 25 can be controlled.
It is possible to control the drive of the first arm 7 based on the elastic deformation of, and thus to control the position of the tip portion of the first arm 7. By optimally determining the respective control gains Ksp and Ksv in the respective computing means 17 and 18 of the third negative feedback circuit which feeds back the twist amount θs and the twist speed θss, the first resulting from the elastic deformation of the elastic deformation element 25. The angular displacement vibration around the first axis L1 at the tip of the arm 7 can be suppressed to the minimum.

【0024】制御用構成体3について、第1アーム7に
関連して説明したけれども、制御用構成体3は、第2ア
ーム8および取付アーム9についても同様に制御するこ
とができる。具体的には、動作司令手段11は、第2ア
ーム8を駆動するサーボモータおよび取付アーム9を駆
動するサーボモータの出力軸の角度位置を指令する位置
指令値θrefを表す信号を、第1減算手段19に与え
ることができるとともに、検出手段14は、各アーム
8,9を駆動する各モータの出力軸の角度位置を検出す
ることが可能であり、その他の各手段12,13,15
〜18,20〜22も、各アーム8,9に関連して同様
に動作する。
Although the control structure 3 has been described in relation to the first arm 7, the control structure 3 can control the second arm 8 and the mounting arm 9 as well. Specifically, the operation command means 11 first subtracts a signal representing a position command value θref that commands the angular position of the output shaft of the servo motor that drives the second arm 8 and the servo motor that drives the mounting arm 9. In addition to being provided to the means 19, the detection means 14 is capable of detecting the angular position of the output shaft of each motor that drives each arm 8 and 9, and each of the other means 12, 13, 15
.About.18 and 20 to 22 operate similarly in relation to the respective arms 8 and 9.

【0025】本実施の形態の調整装置1は、各制御ゲイ
ンKsp,Ksvを最適値に調整するための装置であ
る。計測用構成体4は、各制御ゲインKsp,Ksvに
関わるねじれ量θsおよびねじれ速度θssを取得する
ねじれ取得手段43と、位置偏差Δxを取得する偏差取
得手段44とを含む。具体的には、ねじれ取得手段43
は、オブザーバ16から、ねじれ量θsを表す信号およ
びねじれ速度θssを表す信号が与えられ、これによっ
てねじれ量θsおよびねじれ速度θssを取得する。ま
た偏差取得手段44は、第1減算手段19から位置偏差
Δxを表す信号が与えられ、これによって位置偏差Δx
を取得する。
The adjusting device 1 of the present embodiment is a device for adjusting each control gain Ksp, Ksv to an optimum value. The measurement structure 4 includes a twist acquisition unit 43 that acquires a twist amount θs and a twist speed θss related to the control gains Ksp and Ksv, and a deviation acquisition unit 44 that acquires a position deviation Δx. Specifically, the twist acquisition means 43
Is provided with a signal indicating the twist amount θs and a signal indicating the twist speed θss, and the twist amount θs and the twist speed θss are acquired from the observer 16. Further, the deviation acquisition means 44 is given a signal representing the position deviation Δx from the first subtraction means 19, whereby the position deviation Δx is obtained.
To get.

【0026】演算用構成体5は、ゲイン調整関数設定手
段30と、ゲイン調整関数演算手段31と、選択手段3
2と、発振検出関数設定手段33と、発振検出関数演算
手段34と、判定手段35とを含む。演算用構成体5
は、たとえばパーソナルコンピュータによって実現され
る。
The arithmetic structure 5 comprises a gain adjusting function setting means 30, a gain adjusting function arithmetic means 31, and a selecting means 3.
2, oscillation detection function setting means 33, oscillation detection function calculation means 34, and determination means 35. Arithmetic structure 5
Is realized by, for example, a personal computer.

【0027】ゲイン調整関数設定手段30は、上述のよ
うな制御用構成体3によってロボット2を制御したとき
に、ねじれ量θsおよびねじれ速度θssが最小となる
制御ゲインKsp,Ksvの最適値である最適ゲインK
sp−opt、および制御ゲインKsvの最適値である
最適ゲインKsv−optを求めるためのゲイン調整評
価関数Jgを設定する。ゲイン調整評価関数Jgは、制
御ゲインKsp,Ksvを評価するための関数である。
ゲイン調整関数設定手段30は、設定したゲイン調整評
価関数Jgを表す信号をゲイン調整関数演算手段31に
与える。
The gain adjustment function setting means 30 is an optimum value of the control gains Ksp and Ksv that minimize the twist amount θs and the twist speed θss when the robot 2 is controlled by the control structure 3 as described above. Optimal gain K
The gain adjustment evaluation function Jg for obtaining the optimum gain Ksv-opt which is the optimum value of the sp-opt and the control gain Ksv is set. The gain adjustment evaluation function Jg is a function for evaluating the control gains Ksp and Ksv.
The gain adjustment function setting means 30 gives a signal representing the set gain adjustment evaluation function Jg to the gain adjustment function calculation means 31.

【0028】ゲイン調整関数演算手段31は、演算部3
7と記憶部38とを有し、記憶部38に、設定されたゲ
イン調整評価関数Jgを記憶することができる。演算部
37には、ねじれ取得手段43からねじれ量θsを表す
信号およびねじれ速度θssを表す信号が与えられる。
演算部37は、実際の動作中の制御系の状態変数である
モータ12の出力軸の位置検出値θmに基づいて推定し
たねじれ量θsおよびねじれ速度θssを、記憶部38
から読出したゲイン評価関数Jgに代入して、ゲイン評
価関数Jgを演算する。
The gain adjusting function computing means 31 is comprised of the computing unit 3
7 and a storage unit 38, and the storage unit 38 can store the set gain adjustment evaluation function Jg. A signal indicating the twist amount θs and a signal indicating the twist speed θss are given to the calculation unit 37 from the twist acquisition unit 43.
The calculation unit 37 stores the twist amount θs and the twist speed θss estimated based on the detected position value θm of the output shaft of the motor 12, which is a state variable of the control system during actual operation, in the storage unit 38.
The gain evaluation function Jg is calculated by substituting it into the gain evaluation function Jg read from.

【0029】選択手段32には、演算部37によって演
算されたゲイン調整関数Jgの演算値を表す信号が、演
算部37から与えられる。選択手段32は、演算部37
によるゲイン調整関数Jgの演算値が小さくなる制御ゲ
インKsp,Ksvを最適ゲインKsp−opt,Ks
v−optとして選択する。
A signal representing the calculated value of the gain adjusting function Jg calculated by the calculating section 37 is given to the selecting means 32 from the calculating section 37. The selection means 32 includes a calculation unit 37.
The control gains Ksp and Ksv, which reduce the calculated value of the gain adjustment function Jg, are set to optimal gains Ksp-opt and Ks.
Select as v-opt.

【0030】発振検出関数設定手段33は、上述のよう
な制御用構成体3によってボット2を制御したときに、
位置指令値θrefと実際の動作中の位置である位置検
出値θmとの位置偏差Δxに基づいて発振を判定するた
めの発振検出評価関数Jvを設定する。発振検出関数設
定手段33は、たとえばキーボードおよびマウスなどの
入力手段によって実現され、ゲイン調整関数設定手段3
0と兼用であってもよく、また個別であってもよい。発
振検出関数設定手段33は、設定した発振検出評価関数
Jvを表す信号を、発振検出関数演算手段34に与えら
れる。
The oscillation detection function setting means 33, when the bot 2 is controlled by the control structure 3 as described above,
An oscillation detection evaluation function Jv for determining the oscillation is set based on the position deviation Δx between the position command value θref and the position detection value θm which is the actual operating position. The oscillation detection function setting means 33 is realized by input means such as a keyboard and a mouse, and the gain adjustment function setting means 3 is provided.
It may be combined with 0 or may be individual. The oscillation detection function setting means 33 gives a signal representing the set oscillation detection evaluation function Jv to the oscillation detection function calculation means 34.

【0031】発振検出関数演算手段34は、演算部39
と記憶部40とを有し、記憶部40に、設定された発振
検出評価関数Jvを記憶することができる。演算部39
には、偏差取得手段44から位置偏差Δxを表す信号が
与えられる。演算部39は、記憶部40に記憶された発
振検出評価関数Jvに位置偏差Δxを代入して、発振検
出評価関数Jvを演算する。
The oscillation detection function calculation means 34 includes a calculation section 39.
And the storage unit 40, and the set oscillation detection evaluation function Jv can be stored in the storage unit 40. Calculation unit 39
A signal representing the position deviation Δx is given to the signal from the deviation acquisition means 44. The calculation unit 39 substitutes the position deviation Δx into the oscillation detection evaluation function Jv stored in the storage unit 40 to calculate the oscillation detection evaluation function Jv.

【0032】判定手段35には、演算部39によって演
算された発振検出関数Jvの演算値を表す信号が、演算
部39から与えられる。選択手段32は、演算部39に
よる発振検出関数Jvの演算値が予め定めるしきい値以
上であるとき、発振状態にあると判定する。発振を判定
するためのしきい値は、発振検出関数設定手段33とし
て用いられるキーボードおよびマウス、または個別に設
けられるキーボードおよびマウスなどの入力手段によっ
て任意に設定することができる値であってもよく、また
固定された値であってもよい。
A signal representing the calculated value of the oscillation detection function Jv calculated by the calculating section 39 is given to the judging means 35 from the calculating section 39. The selection unit 32 determines that the oscillation state is in the oscillation state when the calculated value of the oscillation detection function Jv by the calculation unit 39 is greater than or equal to a predetermined threshold value. The threshold value for determining the oscillation may be a value that can be arbitrarily set by a keyboard and mouse used as the oscillation detection function setting means 33, or an input means such as a keyboard and mouse provided separately. , Or may be a fixed value.

【0033】図4(1)は、位置指令値θrefの一例
を示すグラフであり、横軸は時刻t(秒)であり、縦軸
は位置指令値θref(度)である。図4(2)は、図
4(1)に対応するアーム先端部の角度位置θaの一例
を示すグラフであり、横軸は時刻t(秒)であり、縦軸
は角度位置θa(度)である。図4(3)は、図4
(1)および図4(2)に対応するねじれ量θsの一例
を示すグラフであり、横軸は時刻t(秒)であり、縦軸
はねじれ量θs(V)である。図4(3)において、ね
じれ量θsは、オブザーバ16から出力される信号の電
圧波形として示している。
FIG. 4A is a graph showing an example of the position command value θref, the horizontal axis is the time t (seconds), and the vertical axis is the position command value θref (degrees). FIG. 4 (2) is a graph showing an example of the angular position θa of the arm tip portion corresponding to FIG. 4 (1), the horizontal axis is time t (seconds), and the vertical axis is the angular position θa (degrees). Is. FIG. 4 (3) corresponds to FIG.
It is a graph which shows an example of twist amount (theta) s corresponding to (1) and FIG.4 (2), a horizontal axis is time t (second), and a vertical axis is twist amount (theta) s (V). In FIG. 4C, the twist amount θs is shown as a voltage waveform of the signal output from the observer 16.

【0034】図4は、たとえば各アーム7〜9がいずれ
も取り得るグラフであるので、以下各アーム7〜9を総
称して、ゲイン調整評価関数Jgについて具体的に述べ
る。調整装置1は、多関節ロボット2の制御ゲインKs
p,Ksvを調整するための装置であって、最小にすべ
き対象となる物理量は、少なくとも各軸まわりのねじれ
速度θssであり、本実施の形態では、さらにねじれ量
θsを含む。ゲイン調整評価関数Jgは、ねじれ速度θ
ssと予め定めるねじれ速度のオフセット値θss_m
との差の2乗に時間重み係数ng(t)を乗じた値の時
間積分を含む。本実施の形態のゲイン調整評価関数Jg
は、図4(3)に基づいて評価する関数であり、次の式
(2)によって表される。
Since FIG. 4 is a graph that can be taken by each of the arms 7 to 9, for example, the respective arms 7 to 9 will be generically referred to below and the gain adjustment evaluation function Jg will be specifically described. The adjusting device 1 has a control gain Ks of the articulated robot 2.
In the apparatus for adjusting p and Ksv, the target physical quantity to be minimized is at least the twisting speed θss about each axis, and in the present embodiment, the twisting quantity θs is further included. The gain adjustment evaluation function Jg is the twist speed θ.
Offset value θss_m of ss and the predetermined twisting speed
It includes the time integral of the value obtained by multiplying the square of the difference between and by the time weighting coefficient ng (t). Gain adjustment evaluation function Jg of the present embodiment
Is a function evaluated based on FIG. 4 (3), and is expressed by the following equation (2).

【0035】[0035]

【数1】 [Equation 1]

【0036】ここで、t0は、動作開始指令時刻であ
り、tjは、指令角度位置到達時刻であり、tfは、t
jから数秒後の評価終了時刻であり、α,bは、定数重
み係数であり、θs_m:ねじれ量のオフセット値であ
る。評価終了時刻tfは、たとえば動作開始指令時刻か
ら2秒後の時刻である。各定数重み係数α,βは、各ア
ーム7〜9の形状などによって決定される。ねじれ量の
オフセット値θs_mは、物品10の自重による各アー
ムの撓みなどによって決定される値であり、図4(3)
のねじれ量θsから求められる直線上の各時刻に対応す
る値である。この直線は、図4(3)の(5/8tf,
θs_m3)および(7/8tf,θs_m4)の2点
を通る直線を表す関数によって与えられる。ここでθs
_m3は、第3区間(tf/2≦t<3tf/4)にお
けるθsの平均値であり、θs_m4は、第4区間(3
tf/4≦t<tf)におけるθsの平均値である。ま
たねじれ速度のオフセット値θss_mは、オフセット
値θs_mと同様に物品10の自重による各アームの撓
みなどによって決定される。
Here, t0 is the operation start command time, tj is the command angular position arrival time, and tf is t.
It is the evaluation end time several seconds after j, α and b are constant weighting factors, and θs_m is an offset value of the twist amount. The evaluation end time tf is, for example, a time 2 seconds after the operation start command time. Each constant weighting coefficient α, β is determined by the shape of each arm 7-9. The offset value θs_m of the twist amount is a value determined by the bending of each arm due to the weight of the article 10 and the like, and FIG.
It is a value corresponding to each time on the straight line obtained from the twist amount θs. This straight line is (5/8 tf,
θs_m3) and (7 / 8tf, θs_m4) are given by a function representing a straight line. Where θs
_M3 is the average value of θs in the third section (tf / 2 ≦ t <3tf / 4), and θs_m4 is the fourth section (3
It is the average value of θs in tf / 4 ≦ t <tf). Further, the offset value θss_m of the twisting speed is determined by the bending of each arm due to the weight of the article 10 and the like, like the offset value θs_m.

【0037】図5は、ねじれ速度θssおよび時間重み
係数ng(t)の一例を示すグラフである。ねじれ速度
θssは、横軸を時刻t(秒)とし、縦軸をねじれ速度
θss(V)として、オブザーバ16からの信号の電圧
波形として示す。時間重み係数ng(t)は、横軸を時
刻t(秒)とし、縦軸を時間重み係数ng(t)として
示す。時間重み係数ng(t)は、時間経過に伴って、
すなわち時刻tによって変化する値である。時間重み係
数ng(t)は、第2〜第4区間(第2区間は、tf/
4≦t<tf/2)の残留振動を抑制するためには、時
間経過に伴って大きくなるように設定され、第1区間
(t0≦t<tf/4)のオーバーシュートおよびアン
ダーシュートを防ぐためには、時間経過に伴って小さく
なるように設定される。本実施の形態では、図5に示す
ように時間経過に伴って大きくなるように設定される。
FIG. 5 is a graph showing an example of the twist speed θss and the time weighting coefficient ng (t). The twisting speed θss is shown as a voltage waveform of the signal from the observer 16 with the horizontal axis as time t (second) and the vertical axis as the twisting speed θss (V). The time weighting factor ng (t) is shown with the horizontal axis as time t (seconds) and the vertical axis as time weighting factor ng (t). The time weighting factor ng (t) is
That is, it is a value that changes with time t. The time weighting factor ng (t) is the second to the fourth section (the second section is tf /
In order to suppress the residual vibration of 4 ≦ t <tf / 2), it is set to increase with the passage of time to prevent overshoot and undershoot in the first section (t0 ≦ t <tf / 4). In order to reduce the power consumption, it is set so that it becomes smaller with the passage of time. In the present embodiment, as shown in FIG. 5, it is set to increase with the passage of time.

【0038】つまりロボット2が各関節軸L1〜L3を
高速位置決めして一旦整定した後に、残量振動発生する
と、手先、すなわち物品10の位置の整定が遅れ、目標
位置への精密な位置決めが困難となり、応答として好ま
しくない。この点に鑑み、上記のゲイン調整評価関数J
gは、残留振動が現れたときに、低い評価となるように
定義されている。
That is, if the robot 2 positions each joint axis L1 to L3 at high speed and once settles and then the residual amount vibration occurs, the setting of the hand, that is, the position of the article 10 is delayed, and precise positioning to the target position is difficult. And is not preferable as a response. In view of this point, the above-mentioned gain adjustment evaluation function J
g is defined to be low when residual vibration appears.

【0039】図6は、ねじれ量θsおよびねじれ速度θ
ssの他の例を示すためのグラフである。図6(1)〜
図6(4)において、各横軸は時刻tを示す。図6
(1)は、縦軸にねじれ量θsを示し、オブザーバ16
からの信号波形を示す。図6(2)は、縦軸にねじれ速
度θssを示し、オブザーバ16からの信号波形を示
す。図6(3)は、縦軸に位置偏差Δxを示し、第1減
算手段19からの信号波形を示す。図6(4)は、縦軸
に動作状態を示す。
FIG. 6 shows the twist amount θs and the twist speed θ.
It is a graph for showing another example of ss. 6 (1)-
In FIG. 6 (4), each horizontal axis represents time t. Figure 6
(1) shows the twist amount θs on the vertical axis, and the observer 16
The signal waveform from is shown. In FIG. 6 (2), the vertical axis represents the twisting speed θss, and the signal waveform from the observer 16 is shown. In FIG. 6C, the vertical axis represents the position deviation Δx, and the signal waveform from the first subtraction unit 19 is shown. In FIG. 6 (4), the vertical axis represents the operating state.

【0040】図6(4)に示す信号は、動作指令を開始
するまで−5Vを示し、動作指令を開始して、目標値に
達するまで0Vを示し、目標値に達すると5Vを示す。
この信号は、動作指令手段11から計測用構成体4の時
刻取得手段45に与えられ、この手段45からゲイン調
整関数演算手段31の演算部37および発振検出関数演
算手段39に与えられる。この信号に基づいて、動作開
始指令時刻t0および指令角度位置到達時刻tjを取得
することができる。
The signal shown in FIG. 6 (4) shows -5V until the operation command is started, 0V is displayed until the target value is reached after the operation command is started, and 5V is displayed when the target value is reached.
This signal is given from the operation command means 11 to the time acquisition means 45 of the measurement component 4, and from this means 45 to the calculation unit 37 of the gain adjustment function calculation means 31 and the oscillation detection function calculation means 39. The operation start command time t0 and the command angular position arrival time tj can be acquired based on this signal.

【0041】図7は、ねじれ量θsのさらに他の例を示
すためのグラフである。図7(1)〜図7(4)におい
て、各横軸は時刻t(秒)を示す。図7(1)は、縦軸
に位置指令値θref(度)を示し、図7(2)は、縦
軸に位置検出値θm(度)を示し、図7(3)は、縦軸
にねじれ量θs(度)を示し、図7(4)は、縦軸に各
アーム7〜9の先端部の位置θaを示す。図8は、ねじ
れ量θsのさらに他の例を示すためのグラフである。図
8(1)〜図8(4)において、各横軸は時刻t(秒)
を示す。図8(1)は、縦軸に位置指令値θref
(度)を示し、図8(2)は、縦軸に位置検出値θm
(度)を示し、図8(3)は、縦軸にねじれ量θs
(度)を示し、図8(4)は、縦軸に各アーム7〜9の
先端部の位置θaを示す。
FIG. 7 is a graph showing yet another example of the twist amount θs. 7 (1) to 7 (4), each horizontal axis represents time t (seconds). 7 (1) shows the position command value θref (degree) on the vertical axis, FIG. 7 (2) shows the position detection value θm (degree) on the vertical axis, and FIG. 7 (3) shows the vertical axis. The twist amount θs (degree) is shown, and FIG. 7 (4) shows the position θa of the tip end portion of each arm 7 to 9 on the vertical axis. FIG. 8 is a graph showing yet another example of the twist amount θs. In FIGS. 8 (1) to 8 (4), each horizontal axis represents time t (seconds).
Indicates. In FIG. 8A, the vertical axis indicates the position command value θref.
8 (2) shows the position detection value θm on the vertical axis.
8 (3), the vertical axis indicates the twist amount θs.
8 (4) shows the position θa of the tip of each arm 7-9 on the vertical axis.

【0042】制御用構成体3によってロボット2を制御
するとき、各制御ゲインKsp,Ksvが最適に設定さ
れると、図7に示すように、モータの出力軸の振動を防
ぎ、各アームのねじれ振動を防止して、各アーム7〜9
の先端位置θaが振動しないように制御することがで
き、逆に各制御ゲインKsp,Ksvが最適に設定され
ないと、図8に示すように、モータの出力軸が減衰振動
ではあるが振動が発生し、各アームのねじれ振動が発生
し、したがって各アーム7〜9の先端位置θaが振動し
てしまう。図7に示すような制御が可能となる最適ゲイ
ンKsp−opt,Ksv−optを決定するために、
上述の評価関数Jgによる評価が行われる。
When the robot 2 is controlled by the control structure 3, when the respective control gains Ksp and Ksv are optimally set, as shown in FIG. 7, the vibration of the output shaft of the motor is prevented and the twisting of each arm is prevented. Vibration is prevented and each arm 7-9
If the control gains Ksp and Ksv are not optimally set, it is possible to control the tip position θa of the motor so that it does not vibrate as shown in FIG. However, torsional vibration of each arm occurs, and therefore the tip position θa of each arm 7-9 vibrates. In order to determine the optimum gains Ksp-opt and Ksv-opt that enable control as shown in FIG. 7,
The above-mentioned evaluation function Jg is used for evaluation.

【0043】本実施の形態では、1つの軸の1つの姿勢
における最適ゲインが選択されると、軸および姿勢のう
ち少なくもいずれか一方を、変更してロボット2を動作
させ、る。具体的には、演算用構成体5は、動作管理手
段47をさらに有しており、選択手段32が最適ゲイン
Ksp−opt,Ksv−optを決定すると、最適ゲ
インが選択されたことを示す信号が動作管理手段47に
与えられ、軸および姿勢の少なくともいずれか一方を変
更してロボット2を動作するように指示する信号を動作
指令手段11に与え、これに基づいてロボット2が動作
制御される。このように軸および姿勢を順次変更して、
各軸の各姿勢における最適ゲインKsp−opt,Ks
v−optがいわば自動的に選択される。
In the present embodiment, when the optimum gain in one posture of one axis is selected, at least one of the posture and the posture is changed to operate the robot 2. Specifically, the arithmetic structure 5 further includes an operation management unit 47, and when the selection unit 32 determines the optimum gains Ksp-opt and Ksv-opt, a signal indicating that the optimum gain has been selected. Is given to the operation management means 47, and a signal for instructing to operate the robot 2 by changing at least one of the axis and the attitude is given to the operation command means 11, and the operation of the robot 2 is controlled based on this. . In this way, the axis and posture are changed sequentially,
Optimal gain Ksp-opt, Ks in each posture of each axis
The v-opt is, so to speak, automatically selected.

【0044】図9は、調整装置1の動作を示すフローチ
ャートである。図9(1)は、全体の動作を示し、図9
(2)は、負荷調整動作を示し、図9(3)は、軸調整
動作を示し、図9(4)は、姿勢調整動作を示し、図9
(5)は、ゲイン選択動作を示す。図9(1)に示され
るように、ステップa0で、作業者がスイッチ操作など
によって動作管理手段47に指示し、ロボット2の制御
ゲインKsp,Ksvの調整作業が開始されると、ステ
ップa1でロボット2に作用する全ての負荷におけるゲ
イン調整が行われ、ステップa2でゲイン調整が終了す
る。
FIG. 9 is a flowchart showing the operation of the adjusting device 1. FIG. 9 (1) shows the entire operation.
9 (3) shows the axis adjusting operation, FIG. 9 (4) shows the posture adjusting operation, and FIG.
(5) shows a gain selection operation. As shown in FIG. 9 (1), at step a0, when the operator gives an instruction to the operation management means 47 by a switch operation or the like to start the adjustment work of the control gains Ksp and Ksv of the robot 2, at step a1. The gain adjustment is performed for all the loads acting on the robot 2, and the gain adjustment ends in step a2.

【0045】ステップa1の全負荷におけるゲイン調整
の詳細なフローは、図9(2)に示される。ステップa
0からステップa1に移行すると、ステップb0で、全
負荷におけるゲイン調整が開始され、ステップb1で、
作業者によって物品10が着脱または取換えられて、ロ
ボット2の負荷が設定される。この負荷の設定は、たと
えば動作管理手段47が有する表示画面を確認しながら
ゲイン調整が終了していない負荷に設定される。負荷が
設定されると、作業者がスイッチを操作するなどして動
作管理手段47に指示が与えられ、ステップb2に移行
して、動作管理手段47による管理に基づいて、全ての
関節軸L1〜L3まわりのアームの駆動に対するゲイン
調整が行われ、この調整が終了すると、選択手段32か
ら最適ゲインが決定されたことを表す信号が信号が動作
管理手段47に与えられて、ステップb3に移行する。
ステップb3で、動作管理手段47において、全負荷に
おけるゲイン調整が終了したか否か判断され、終了して
いなければステップb1に戻り、ゲイン調整が成されて
いない負荷に設定される。ステップb3で全負荷におけ
るゲイン調整が終了していると判断されると、ステップ
b4に移行し、全負荷におけるゲイン調整を終了してス
テップa2に移行する。
The detailed flow of gain adjustment at full load in step a1 is shown in FIG. 9 (2). Step a
When the process moves from 0 to step a1, the gain adjustment at full load is started in step b0, and in step b1,
The load on the robot 2 is set by the worker removing or replacing the article 10. This load is set to a load for which gain adjustment is not completed while checking the display screen of the operation management unit 47, for example. When the load is set, the operator gives an instruction to the operation management means 47 by operating a switch or the like, the process proceeds to step b2, and based on the management by the operation management means 47, all the joint axes L1 to L1. A gain adjustment for driving the arm around L3 is performed, and when this adjustment is completed, a signal indicating that the optimum gain has been determined is given from the selecting means 32 to the operation managing means 47, and the process proceeds to step b3. .
In step b3, the operation management means 47 determines whether or not the gain adjustment has been completed for all loads, and if not completed, the process returns to step b1 to set a load for which gain adjustment has not been made. When it is determined in step b3 that the gain adjustment for all loads is completed, the process proceeds to step b4, the gain adjustment for all loads is completed, and the process proceeds to step a2.

【0046】ステップb2の全関節軸L1〜L3におけ
るゲイン調整の詳細なフローは、図9(3)に示され
る。ステップb1からステップb2に移行すると、ステ
ップc0で、全関節軸L1〜L3におけるゲイン調整が
開始され、ステップc1で、動作管理手段47によっ
て、どの軸まわりの動作についてゲイン調整するか設定
される。この対象軸の設定は、ゲイン調整が終了してい
ない軸に設定される。ゲイン調整の対象軸が設定される
と、ステップc2に移行して、全ての姿勢、具体的には
対象軸まわりのアームの全ての動作開始位置からの動作
におけるゲイン調整が行われ、この調整が終了すると、
選択手段32から最適ゲインが決定されたことを表す信
号が動作管理手段47に与えられて、ステップc3に移
行する。ステップc3で、動作管理手段47において、
全関節軸L1〜L3におけるゲイン調整が終了したか否
か判断され、終了していなければステップc1に戻り、
ゲイン調整が成されていない関節軸に対象軸が設定され
る。ステップc3で全関節軸L1〜L3におけるゲイン
調整が終了していると判断されると、ステップc4に移
行し、全関節軸におけるゲイン調整を終了してステップ
b3に移行する。
The detailed flow of gain adjustment in all joint axes L1 to L3 in step b2 is shown in FIG. 9 (3). When the process moves from step b1 to step b2, the gain adjustment for all joint axes L1 to L3 is started in step c0, and in step c1, the operation management means 47 sets which axis operation the gain adjustment is to be performed. The target axis is set to the axis for which gain adjustment has not been completed. When the target axis for gain adjustment is set, the process proceeds to step c2, and the gain adjustment is performed in all postures, specifically, in the operation from all the operation start positions of the arm around the target axis, and this adjustment is performed. When finished,
A signal indicating that the optimum gain has been determined is given to the operation management means 47 from the selection means 32, and the process proceeds to step c3. In step c3, the operation management means 47
It is determined whether or not the gain adjustment for all joint axes L1 to L3 is completed, and if not completed, the process returns to step c1.
The target axis is set to the joint axis for which gain adjustment has not been performed. When it is determined in step c3 that the gain adjustment for all joint axes L1 to L3 has been completed, the process proceeds to step c4, the gain adjustment for all joint axes is completed, and the process proceeds to step b3.

【0047】ステップc2の全姿勢におけるゲイン調整
の詳細なフローは、図9(4)に示される。ステップc
1からステップc2に移行すると、ステップd0で、全
姿勢におけるゲイン調整が開始され、ステップd1で、
動作管理手段47によって、ゲイン調整の対象軸まわり
のどの位置からのアームの動作についてゲイン調整する
か設定される。この姿勢の設定は、ゲイン調整が終了し
ていない姿勢に設定される。ゲイン調整の対象の姿勢が
設定されると、ステップd2に移行して、最適ゲインの
探索が行われ、この探索が終了すると、選択手段32か
ら最適ゲインが決定されたことを表す信号が信号が動作
管理手段47に与えられて、ステップd3に移行する。
ステップd3で、動作管理手段47において、全姿勢に
おけるゲイン調整が終了したか否か判断され、終了して
いなければステップd1に戻り、ゲイン調整が成されて
いない姿勢に対象となる姿勢が設定される。ステップd
3で全姿勢におけるゲイン調整が終了していると判断さ
れると、ステップd4に移行し、全姿勢におけるゲイン
調整を終了してステップc3に移行する。
The detailed flow of gain adjustment in all postures in step c2 is shown in FIG. 9 (4). Step c
When the process shifts from 1 to step c2, gain adjustment in all postures is started in step d0, and in step d1,
The operation management unit 47 sets from which position around the target axis for gain adjustment the arm operation is to be gain adjusted. This posture is set to a posture in which gain adjustment has not been completed. When the posture of the gain adjustment target is set, the process shifts to step d2 to search for the optimum gain, and when this search is completed, a signal indicating that the optimum gain has been determined is output from the selection means 32. It is given to the operation management means 47 and the process proceeds to step d3.
In step d3, the operation management unit 47 determines whether or not the gain adjustment in all the postures is completed. If not completed, the process returns to step d1 and the target posture is set in the posture in which the gain adjustment is not performed. It Step d
If it is determined in 3 that the gain adjustment in all postures is completed, the process proceeds to step d4, the gain adjustment in all postures is completed, and the process proceeds to step c3.

【0048】ステップd2の最適ゲインの探索の詳細な
フローは、図9(5)に示される。ステップd1からス
テップd2に移行すると、ステップe0で、最適ゲイン
Ksp−opt,Ksv−optの探索が開始され、ス
テップe1で、選択手段32によって、ロボット2を制
御するための制御ゲインKsp,Ksvが設定される。
制御ゲインKsp,Ksvが設定されると、これを表す
信号が選択手段32から動作管理手段47に与えられ、
さらにこれに基づいて動作管理手段47から動作指令手
段11に信号が与えらる。
The detailed flow of the search for the optimum gain in step d2 is shown in FIG. 9 (5). When the process shifts from step d1 to step d2, the search for the optimum gains Ksp-opt and Ksv-opt is started at step e0, and at step e1, the control gains Ksp and Ksv for controlling the robot 2 are set by the selection means 32. Is set.
When the control gains Ksp and Ksv are set, a signal representing them is given from the selection means 32 to the operation management means 47,
Further, based on this, a signal is given from the operation management means 47 to the operation command means 11.

【0049】次にステップe3で、設定された制御ゲイ
ンによってロボット2が制御されて動作される。この動
作は、たとえば各アームを各軸まわりに3度動作させ
る。この動作とともにステップe2で、ロボット2の動
作中のねじれ量θsおよびねじれ速度θssがねじれ取
得部43によって取得される。ステップe4で取得され
たねじれ量θsおよびねじれ速度θssがゲイン調整関
数演算手段37に与えられ、ステップe5で、ゲイン調
整評価関数Jgが演算され、この演算値がゲイン選択手
段32に与えられる。次にステップe6で、ゲイン調整
関数Jgの演算値に基づいて、最適ゲインKsp−op
t,Ksv−optが得られたか否か判断され、最適ゲ
インが得られていなければ、ステップe1に戻り、新た
に制御ゲインを設定して、ステップe2,e3以下の動
作を繰り返し、最適ゲインが得られれば、ステップe7
に移行し、最適ゲインの探索を終了して、ステップd3
に移行する。
Next, at step e3, the robot 2 is controlled and operated by the set control gain. In this operation, for example, each arm is moved three times around each axis. Along with this operation, in step e2, the twist amount θs and the twist speed θss during the movement of the robot 2 are acquired by the twist acquisition unit 43. The twist amount θs and the twist speed θss obtained in step e4 are given to the gain adjustment function calculating means 37, the gain adjustment evaluation function Jg is calculated in step e5, and the calculated values are given to the gain selecting means 32. Next, in step e6, the optimum gain Ksp-op is calculated based on the calculated value of the gain adjustment function Jg.
It is determined whether or not t, Ksv-opt is obtained, and if the optimum gain is not obtained, the process returns to step e1, a new control gain is set, and the operation of steps e2 and e3 and subsequent steps is repeated to obtain the optimum gain. If obtained, step e7
, The search for the optimum gain is completed, and step d3
Move to.

【0050】このようなフローに従って調整装置1は、
1つの負荷に対する全関節軸L1〜L3および全姿勢に
おける制御ゲインKsp,Ksvの調整をすることがで
きる。図9には各関節軸において全姿勢のゲイン調整を
するフローを示したが、本発明は、これに限定されず、
各姿勢において、全関節軸のゲイン調整をするフローに
従ってゲイン調整をするようにしてもよく、この場合
も、1つの負荷に対する全関節軸および全姿勢における
制御ゲインKsp,Ksvの調整をすることができる。
According to such a flow, the adjusting device 1
It is possible to adjust the control gains Ksp and Ksv in all joint axes L1 to L3 and all postures for one load. FIG. 9 shows a flow for performing gain adjustment of all postures in each joint axis, but the present invention is not limited to this.
In each posture, the gain adjustment may be performed according to the flow for adjusting the gains of all joint axes, and in this case also, the control gains Ksp and Ksv in all joint axes and all postures for one load can be adjusted. it can.

【0051】図10は、図9(5)に示す動作のさらに
具体的な例を示すフローチャートであり、図11は、図
10に示すフローに従って推移する制御ゲインKsp,
Ksvを示すグラフである。図11(1)は、探索開始
時の制御ゲインを示し、図11(2)は、制御ゲインの
調整方向の探索状態を示し、図11(3)は、制御ゲイ
ンの降下方向にゲイン調整する探索状態を示し、図11
(4)は、他の調整方向の探索状態を示し、図11
(5)は、他の降下方向にゲイン調整する探索状態を示
し、図11(6)は、最適ゲインに到達した状態を示
す。図11(1)〜図11(6)において、右下がりの
X軸は、制御ゲインKspを示し、右上がりのY軸は、
制御ゲインKsvを示し、縦軸(Z軸)は、ゲイン調整
評価関数Jgの演算値を示す。
FIG. 10 is a flowchart showing a more specific example of the operation shown in FIG. 9 (5), and FIG. 11 is a control gain Ksp, which changes according to the flow shown in FIG.
It is a graph which shows Ksv. 11 (1) shows the control gain at the start of the search, FIG. 11 (2) shows the search state in the control gain adjustment direction, and FIG. 11 (3) shows the gain adjustment in the control gain decreasing direction. FIG. 11 shows the search state.
(4) shows a search state in another adjustment direction, and FIG.
(5) shows a search state in which the gain is adjusted in another descent direction, and FIG. 11 (6) shows a state where the optimum gain is reached. In FIG. 11 (1) to FIG. 11 (6), the X axis in the lower right direction shows the control gain Ksp, and the Y axis in the upper right direction is
The control gain Ksv is shown, and the vertical axis (Z axis) shows the calculated value of the gain adjustment evaluation function Jg.

【0052】本実施の形態では、選択手段32は、現在
の最適候補の制御ゲインKsp0,Ksv0で動作した
ときのゲイン調整評価関数Jgの演算値と、現在の最適
候補の制御ゲイン近傍の他の制御ゲインKsp1,Ks
v1で動作したときのゲイン調整評価関数の演算値とを
比較し、最適候補の制御ゲインに基づく演算値よりも他
の制御ゲインに基づく演算値が小さいとき、他の制御ゲ
インを新たな制御ゲインとし、最適候補の制御ゲインに
基づく演算値が他の制御ゲインに基づく演算値以下であ
るとき、最適候補の制御ゲインを最適ゲインに選択す
る。このような選択手段32の動作を含むフローが図1
0に示される。
In the present embodiment, the selection means 32 determines the calculated value of the gain adjustment evaluation function Jg when operating at the current optimum candidate control gains Ksp0 and Ksv0, and other values near the current optimum candidate control gain. Control gain Ksp1, Ks
The calculated value of the gain adjustment evaluation function when operating at v1 is compared, and when the calculated value based on the other control gain is smaller than the calculated value based on the control gain of the optimum candidate, another control gain is set to a new control gain. Then, when the calculated value based on the control gain of the optimum candidate is equal to or smaller than the calculated value based on the other control gains, the control gain of the optimum candidate is selected as the optimum gain. A flow including the operation of the selecting means 32 is shown in FIG.
0.

【0053】ステップe0に対応するステップf0で、
最適ゲインKsp−opt,Ksv−optの探索が開
始されると、ステップe1に対応するステップf1で、
選択手段32によって、ロボット2を制御するための制
御ゲインKsp,Ksvが最適候補値、すなわち最適候
補の制御ゲインKsp0,Ksv0に設定される。この
最適候補の制御ゲインKsp0,Ksv0の初期値は、
ゲイン調整関数Jgの演算値が、局所的な最小に陥るこ
となく、大域的な最小値に到達するように、ロボット2
の構成などによって理論的に導かれる値である。最適候
補の制御ゲインKsp0,Ksv0が設定されると、こ
れを表す信号が選択手段32から動作管理手段47に与
えられ、さらにこれに基づいて動作管理手段47から動
作指令手段11に信号が与えらる。
At step f0 corresponding to step e0,
When the search for the optimum gains Ksp-opt and Ksv-opt is started, in step f1 corresponding to step e1,
The selection means 32 sets the control gains Ksp and Ksv for controlling the robot 2 to optimum candidate values, that is, the optimum candidate control gains Ksp0 and Ksv0. The initial values of the control gains Ksp0 and Ksv0 of this optimal candidate are
The robot 2 is configured so that the calculated value of the gain adjustment function Jg reaches a global minimum value without falling into a local minimum value.
It is a value that is theoretically derived by the configuration of. When the optimum candidate control gains Ksp0 and Ksv0 are set, a signal representing the control gains is given from the selecting means 32 to the operation managing means 47, and based on this, a signal is given from the operation managing means 47 to the operation commanding means 11. It

【0054】次にステップe3に対応するステップf2
で、設定された最適候補の制御ゲインによってロボット
2が制御されて動作される。この動作は、たとえば各ア
ームを各軸まわりに3度動作させる。さらにステップe
2にも対応するステップf2では、ロボット2の動作中
のねじれ量θsおよびねじれ速度θssがねじれ取得部
43によって取得される。さらにステップe4およびス
テップe5にも対応するステップf2では、取得された
ねじれ量θsおよびねじれ速度θssがゲイン調整関数
演算手段37に与えられ、図11(1)に示すように、
ゲイン調整評価関数Jgが演算され、この演算値Jg0
がゲイン選択手段32に与えられる。
Next, step f2 corresponding to step e3
Then, the robot 2 is controlled and operated by the set control gain of the optimum candidate. In this operation, for example, each arm is moved three times around each axis. Further step e
In step f2 corresponding to 2 as well, the twist amount θs and the twist speed θss during the operation of the robot 2 are acquired by the twist acquisition unit 43. Further, in step f2 corresponding to step e4 and step e5, the obtained twist amount θs and twist speed θss are given to the gain adjustment function computing means 37, and as shown in FIG. 11 (1),
The gain adjustment evaluation function Jg is calculated, and this calculated value Jg0
Are provided to the gain selection means 32.

【0055】次にステップf3で、図11(2)に示す
ように、制御ゲインKsp,Ksvに、最適候補の制御
ゲイン近傍の予め定める間隔で数値の異なる他の制御ゲ
インKsp1,Ksv1が代入され、ステップf2の動
作と同様にロボット2を動作させてねじれ量θsおよび
ねじれ速度θssを取得して、ゲイン調整評価関数Jg
の演算値Jg1がゲイン選択手段32に与えられる。本
実施の形態のように制御ゲインが2つである場合、各制
御ゲインに2つ近傍の制御ゲインが存在するので、現在
の最適候補の制御ゲインKsp0,Ksv0に対して、
4組の制御ゲイン、つまりいずれか一方の制御ゲインは
同一の値でいずれか他方の制御ゲインを変更した制御ゲ
インを前記他の制御ゲインKsp1,Ksv1として、
演算値Jg1を求める。このステップf3は、ステップ
e5に相当する。
Next, at step f3, as shown in FIG. 11 (2), other control gains Ksp1, Ksv1 having different numerical values are assigned to the control gains Ksp, Ksv at predetermined intervals near the optimum candidate control gain. , The twist amount θs and the twist velocity θss are obtained by operating the robot 2 in the same manner as the operation of step f2, and the gain adjustment evaluation function Jg is obtained.
The calculated value Jg1 of is given to the gain selecting means 32. When there are two control gains as in the present embodiment, there are two control gains in the vicinity of each control gain, so that for the current optimum candidate control gains Ksp0 and Ksv0,
The four control gains, that is, one of the control gains has the same value, and the control gain obtained by changing the other control gain is set as the other control gains Ksp1 and Ksv1.
Calculated value Jg1 is obtained. This step f3 corresponds to step e5.

【0056】次にステップe6に対応するステップf4
で、演算値Jg0と演算値Jg1とを比較する。上述の
ように演算値Jg1は、4つあるので、各演算値Jg1
と演算値Jg0とを比較する。演算値Jg0よりも小さ
い演算値Jg1があれば、ステップe1に対応するステ
ップf7に移行して、その小さい演算値Jg1の中で最
小の演算値Jg1が得られた制御ゲインKsp1,Ks
v1を新たな最適候補の制御ゲインKsp0,Ksv0
に代入して、ステップf2に移行する。ステップf2〜
ステップf4,ステップf7の動作は、演算値Jg0が
演算値Jg1以下になるまで繰り返される。
Next, step f4 corresponding to step e6
Then, the calculated value Jg0 is compared with the calculated value Jg1. Since there are four calculated values Jg1 as described above, each calculated value Jg1
And the calculated value Jg0 are compared. If there is a calculated value Jg1 smaller than the calculated value Jg0, the process proceeds to step f7 corresponding to step e1 and the control gains Ksp1 and Ks at which the smallest calculated value Jg1 is obtained among the small calculated values Jg1.
v1 is a new optimum candidate control gain Ksp0, Ksv0
To step f2. Step f2
The operations of steps f4 and f7 are repeated until the calculated value Jg0 becomes equal to or smaller than the calculated value Jg1.

【0057】具体的には、図(2)に示すように最適候
補の制御ゲインKsp0,Ksv0と近傍の4組の制御
ゲインKsp1,Ksv1との比較によって、最急降下
方向を求め、以下図(3)に示すようにその方向へだけ
制御ゲインKsp,Ksvを変更し、演算値Jg0,J
g1を1対1で比較しながら、演算値Jg0が演算値J
g1以下となるまで、その方向に制御ゲインKsp,K
svを変更する。その方向へ制御ゲインを変更したと
き、演算値Jg0が演算値Jg1以下となったときに
は、図11(4)に示すように再び現在の最適候補の制
御ゲインと近傍の4組の制御ゲインと比較し、最急降下
方向を求める。以下再び図(5)に示すようにその方向
へだけ制御ゲインKsp,Ksvを変更し、演算値Jg
0,Jg1を1対1で比較しながら、演算値Jg0が演
算値Jg1以下となるまで、その方向に制御ゲインKs
p,Ksvを変更する。
Specifically, as shown in FIG. 2B, the steepest descent direction is obtained by comparing the optimum candidate control gains Ksp0 and Ksv0 with four sets of neighboring control gains Ksp1 and Ksv1, and the following figure (3) ), The control gains Ksp, Ksv are changed only in that direction, and the calculated values Jg0, J
The calculated value Jg0 is the calculated value J while comparing g1 on a one-to-one basis.
Control gains Ksp, K in that direction until g1 or less
Change sv. When the control gain is changed in that direction and the calculated value Jg0 becomes equal to or smaller than the calculated value Jg1, the current optimum control gain is again compared with the neighboring four control gains as shown in FIG. 11 (4). Then, find the steepest descent direction. After that, the control gains Ksp and Ksv are changed only in that direction as shown in FIG.
While comparing 0 and Jg1 on a one-to-one basis, the control gain Ks is increased in that direction until the calculated value Jg0 becomes equal to or smaller than the calculated value Jg1.
Change p and Ksv.

【0058】このよな最適候補の制御ゲインKsp0,
Ksv0の変更を繰り返し、図11(6)に示すように
最適候補の制御ゲインKsp0,Ksv0が近傍の各制
御ゲインKsp1,Ksv1以下になれば、ステップf
4で演算値Jg0が各演算値Jg1以下であると判断さ
れ、ステップf5に移行し、この演算値Jg0を得た最
適候補の制御ゲインKsp0,Ksv0が選択手段32
によって最適ゲインKsp−opt,Ksv−optに
選択され、ステップf6でゲイン調整を終了する。ステ
ップf5およびステップf6は、ステップe7に対応す
る。
The optimum candidate control gain Ksp0,
If the control gains Ksp0 and Ksv0 of the optimum candidates become equal to or lower than the control gains Ksp1 and Ksv1 in the vicinity as shown in FIG. 11 (6), the change of Ksv0 is repeated.
In step 4, it is determined that the calculated value Jg0 is less than or equal to each calculated value Jg1, the process proceeds to step f5, and the optimum candidate control gains Ksp0 and Ksv0 that have obtained the calculated value Jg0 are the selecting means 32.
The optimum gains Ksp-opt and Ksv-opt are selected by and the gain adjustment is completed in step f6. Steps f5 and f6 correspond to step e7.

【0059】このような本実施の形態の調整装置1で
は、実際の動作中のねじれ量θsおよびねじれ速度θs
sをゲイン調整評価関数Jgに代入して演算し、制御ゲ
インKsp,Ksvを評価することができ、この評価に
従って制御ゲインを選択し、ゲイン調整評価関数Jgの
演算値が最小、したがってねじれ量θsおよびねじれ速
度θssが最小となる最適ゲインを得ることができる。
ゲイン調整評価関数Jgによる制御ゲインKsp,Ks
vの評価は、弾性変形要素25に依存するねじれ量θs
およびねじれ速度θssに基づく評価であり、弾性変形
要素25の弾性変形、たとえばアームのねじれを考慮し
て制御ゲインKsp,Ksvを調整することができる。
具体的に述べると、ロボット2は、モータ23によって
アーム7〜9を駆動しており、モータ23が制御ゲイン
Ksp,Ksvに基づいて制御されるので、従来の技術
のようにモータの位置だけに基づいて制御ゲインKs
p,Ksvを調整しても、アーム7〜9などの弾性変形
が考慮されておらず、このような制御ゲインKsp,K
svでは、アーム7〜9の先端の位置を正確に制御する
ことができない。これに対して本実施の形態では、弾性
変形要素25に依存するねじれ量θsおよびねじれ速度
θssに基づいて制御ゲインKsp,Ksvを評価して
いるので、調整された最適ゲインKsp−opt,Ks
v−optを用いて、ロボット2を前記弾性変形25を
考慮して高精度で制御することができる。
In the adjusting device 1 of the present embodiment as described above, the twist amount θs and the twist speed θs during the actual operation are set.
It is possible to evaluate the control gains Ksp and Ksv by substituting s into the gain adjustment evaluation function Jg. The control gain is selected according to this evaluation, the calculated value of the gain adjustment evaluation function Jg is the minimum, and therefore the twist amount θs. It is possible to obtain the optimum gain that minimizes the twisting speed θss.
Control gains Ksp and Ks based on the gain adjustment evaluation function Jg
The evaluation of v is performed by twisting amount θs depending on the elastic deformation element 25.
In addition, the control gains Ksp and Ksv can be adjusted in consideration of the elastic deformation of the elastic deformation element 25, for example, the torsion of the arm.
Specifically, the robot 2 drives the arms 7 to 9 by the motor 23, and the motor 23 is controlled based on the control gains Ksp and Ksv. Therefore, only the position of the motor can be adjusted as in the conventional technique. Based on the control gain Ks
Even if p and Ksv are adjusted, elastic deformation of the arms 7 to 9 is not taken into consideration, and such control gains Ksp and Ks
With sv, the positions of the tips of the arms 7 to 9 cannot be accurately controlled. On the other hand, in the present embodiment, the control gains Ksp and Ksv are evaluated based on the twist amount θs and the twist speed θss depending on the elastic deformation element 25, and thus the adjusted optimum gains Ksp-opt and Ks are obtained.
By using v-opt, the robot 2 can be controlled with high accuracy in consideration of the elastic deformation 25.

【0060】さらに加えてねじれ量θsおよびねじれ速
度θssは、ロボット2および制御用構成体3から成る
動作系内で、具体的には制御用構成体3における制御系
の状態変数である位置検出値θmおよびトルク制御値T
comに基づいて推定して求められるので、ねじれ量θ
sおよびねじれ速度θssを求めるために、動作系外
に、たとえばカメラなどの計測装置を別途に設ける必要
がなく、装置が複雑かつ大形になることを防ぐことがで
きる。
In addition, the twist amount θs and the twist speed θss are the position detection values which are state variables of the control system in the control structure 3 in the operation system including the robot 2 and the control structure 3. θm and torque control value T
The twist amount θ
In order to obtain s and the twisting speed θss, it is not necessary to separately provide a measuring device such as a camera outside the operation system, and it is possible to prevent the device from becoming complicated and large.

【0061】またねじれ速度θssが小さくなるように
評価関数Jgによって評価するので、ねじれ量が小さい
場合であっても、アームの振動を防止することができ
る。つまり小さい振幅で発生する残留振動をより効果的
に抑制することができる。さらに詳しく述べるとゲイン
調整評価関数Jgは、ねじれ速度θssとオフセット値
θss_mとの差に時間重み係数ng(t)を乗じた値
の時間積分を含んでいる。オフセット値θss_mは、
重力によるアームの変形量などを考慮して設定され、こ
れによってアーム先端部の高い精度での位置決めが可能
になる。さらにねじれ量θsも評価の対象としているの
で、大きな振幅の振動、つまりオーバーシュートおよび
アンダーシュートを考慮して、これをも抑制できるよう
に、制御することができる。
Further, since the evaluation is performed by the evaluation function Jg so that the twisting speed θss becomes small, the vibration of the arm can be prevented even when the twisting amount is small. That is, the residual vibration generated with a small amplitude can be suppressed more effectively. More specifically, the gain adjustment evaluation function Jg includes a time integral of a value obtained by multiplying a difference between the twisting speed θss and the offset value θss_m by a time weighting coefficient ng (t). The offset value θss_m is
It is set in consideration of the amount of deformation of the arm due to gravity, etc., which enables highly accurate positioning of the arm tip. Further, since the twist amount θs is also an object of evaluation, it is possible to control the vibration in consideration of a large amplitude vibration, that is, overshoot and undershoot, so that the vibration can also be suppressed.

【0062】また時間重み係数ng(t)を設定するこ
とによって、アーム先端部の位置決めの仕方を、設定す
ることができる。本実施の形態では、時間重み係数ng
(t)は、時間経過に伴って大きくなるように設定され
るので、時刻が経過しても残っている残留振動を優先し
て抑制できるように、ロボット2を制御することができ
る。
Further, by setting the time weighting coefficient ng (t), the manner of positioning the arm tip can be set. In this embodiment, the time weighting factor ng
Since (t) is set to increase with the passage of time, it is possible to control the robot 2 so that residual vibration that remains even after the passage of time can be preferentially suppressed.

【0063】時間重み係数ng(t)は、時間経過にし
たがって小さく設定することが可能であり、この場合に
は、オーバーシュートおよびアンダーシュートなどの初
期におけるアーム先端部の変位を優先して抑制できるよ
うに、ロボットを制御することができる。
The time weighting coefficient ng (t) can be set small as time passes, and in this case, the initial displacement of the arm tip portion such as overshoot and undershoot can be preferentially suppressed. So that the robot can be controlled.

【0064】また最適候補の制御ゲインKsp0,Ks
v0に基づく演算値Jg0よりも近傍の他の制御ゲイン
Ksp1,Ksv1に基づく演算値Jg1が小さいと
き、他の制御ゲインを新たな最適候補の制御ゲインと
し、最適候補の制御ゲインKsp0,Ksv0に基づく
演算値Jg0が他の制御ゲインKsp1,Ksv1に基
づく演算値Jg1以下であるとき、最適候補の制御ゲイ
ンを最適ゲインKsp−opt,Ksv−optに選択
するので、ゲイン調整評価関数Jgを用いての評価作業
をできるだけ少なくして、最適ゲインを選択することが
でき、ゲイン調整作業の作業時間を短かくすることがで
きる。
Further, the control gains Ksp0 and Ks of the optimum candidate
When the calculated values Jg1 based on other control gains Ksp1 and Ksv1 in the vicinity are smaller than the calculated value Jg0 based on v0, the other control gains are set as new optimal candidate control gains, and based on the optimal candidate control gains Ksp0 and Ksv0. When the calculated value Jg0 is equal to or smaller than the calculated value Jg1 based on the other control gains Ksp1 and Ksv1, the optimum candidate control gain is selected as the optimum gains Ksp-opt and Ksv-opt, so that the gain adjustment evaluation function Jg is used. The evaluation work can be reduced as much as possible to select the optimum gain, and the work time of the gain adjustment work can be shortened.

【0065】特に、制御ゲインが複数である場合、予め
定める最適候補の制御ゲインKsp0,Ksv0に対し
て近傍の他の制御ゲインKsp1,Ksv1と比較し、
演算値Jg1が最急降下する方向を特定して、演算値J
g1が降下しなくなるまでは、その方向への制御ゲイン
の変更および演算値の比較を行うことによって、さらに
作業時間を短くすることができる。
In particular, when there are a plurality of control gains, the predetermined optimum control gains Ksp0 and Ksv0 are compared with other control gains Ksp1 and Ksv1 in the vicinity,
The direction in which the calculated value Jg1 drops sharply is specified, and the calculated value Jg
The work time can be further shortened by changing the control gain in that direction and comparing the calculated values until g1 does not drop.

【0066】また1つの軸の1つの姿勢における最適ゲ
イン選択されると、動作管理手段47によって、軸およ
び姿勢のうち少なくもいずれか一方が変更される。この
ように軸および姿勢が順次変更されて、各軸の各姿勢に
おける最適ゲインが選択される。したがって所定の負荷
における全軸の全姿勢における最適ゲインを自動的に選
択することができる。このようにいわば自動的に制御ゲ
インの調整を行うことができるので、作業者が手作業で
ゲイン調整する場合にくらべて、高精度の調整が可能で
あるうえ、作業時間が短くて済み、ロボット2の生産効
率を向上し、出荷納期を短縮することができる。
When the optimum gain for one posture of one axis is selected, the operation management means 47 changes at least one of the posture and the posture. In this way, the axes and postures are sequentially changed, and the optimum gain in each posture of each axis is selected. Therefore, it is possible to automatically select the optimum gain in all postures of all axes under a predetermined load. In this way, the control gain can be adjusted automatically, so compared to the case where the operator manually adjusts the gain, highly precise adjustment is possible, and the work time is short and the robot (2) The production efficiency can be improved and the delivery deadline can be shortened.

【0067】このような調整装置1は、負荷の変更を除
いて人手によらず、いわば自動的にゲイン調整されるの
で、制御ゲインKsp,Ksvの設定値に起因してロボ
ットが発振、すなわち時間が経過しても収束しない振動
が生じたときに、作業者に代わって制御ゲインを変更す
るなどして、ロボットの破損を防止する必要がある。調
整装置1は、ロボット2の発振を検出するための発振検
出装置50を備えており、この発振検出装置50は、基
本的に、上述の発振検出関数設定手段33、発振検出関
数演算手段34および判定手段35を含む。
In the adjusting device 1 as described above, the gain is automatically adjusted, so to speak, without human intervention except for changing the load. Therefore, the robot oscillates, that is, the time is increased due to the set values of the control gains Ksp and Ksv. When a vibration that does not converge even after the passage of time occurs, it is necessary to prevent the damage of the robot by changing the control gain on behalf of the operator. The adjustment device 1 includes an oscillation detection device 50 for detecting oscillation of the robot 2. The oscillation detection device 50 basically includes the oscillation detection function setting means 33, the oscillation detection function calculation means 34, and The determination means 35 is included.

【0068】図12は、位置偏差Δxの一例を示すグラ
フであり、横軸は時刻t(秒)であり、縦軸は位置偏差
Δx(度)である。図12は、たとえば各アーム7〜9
がいずれも取り得るグラフであるので、以下各アーム7
〜9を総称して、発振検出評価関数Jvについて具体的
に述べる。発振検出装置50は、多関節ロボット2の制
御ゲインKsp,Ksvを調整するときに、ロボット2
が発振したことを検出するための装置であって、図12
に示すような第1減算手段19によって演算される位置
偏差Δxに基づいて、評価を行い、発振を検出する。こ
の発振を検出するための発振検出評価関数Jvは、位置
偏差Δxの2乗平均値であって、具体的には、次の式
(3)によって表される。
FIG. 12 is a graph showing an example of the position deviation Δx, where the horizontal axis represents time t (seconds) and the vertical axis represents the position deviation Δx (degrees). FIG. 12 shows, for example, each arm 7-9.
Is a graph that can be taken,
9 to 9 collectively, the oscillation detection evaluation function Jv will be specifically described. The oscillation detection device 50 adjusts the control gains Ksp and Ksv of the articulated robot 2 when the robot 2
12 is a device for detecting that the
Based on the position deviation Δx calculated by the first subtracting means 19 as shown in (1), the evaluation is performed and the oscillation is detected. The oscillation detection evaluation function Jv for detecting this oscillation is the root mean square value of the position deviation Δx, and is specifically expressed by the following equation (3).

【0069】[0069]

【数2】 [Equation 2]

【0070】ここで、t0は、動作開始指令時刻であ
り、tjは、指令角度位置到達時刻であり、tfは、指
令角度位置到達時刻tjから数秒後の評価終了時刻であ
り、これらは上述のゲイン調整評価関数Jgの時刻に関
する変数と同様である。
Here, t0 is the operation start command time, tj is the command angle position arrival time, tf is the evaluation end time several seconds after the command angular position arrival time tj, and these are the above-mentioned values. This is the same as the variable relating to the time of the gain adjustment evaluation function Jg.

【0071】図13は、発振検出動作を示すフローチャ
ートである。上述の図9(5)および図10に示す制御
ゲインの探索が開始されると同時に、ステップg0で発
振検出動作が開始される。次にステップg1で、1組の
制御ゲインKsp,Ksvが設定されて評価のためにロ
ボット2が動作されたとき、その動作中の位置偏差Δ
x、すなわち図12に示すような制御ゲインの評価と同
時間にわたる位置偏差Δxが偏差取得手段44によって
取得されるとともに、時刻取得手段45によって時刻t
が取得される。この位置偏差Δxおよび時刻tは、発振
検出関数演算手段34の演算部39に与えられ、取得さ
れた位置偏差Δxが代入されて、発振検出評価関数Jv
が演算され、その演算値Jv1が求められる。
FIG. 13 is a flow chart showing the oscillation detecting operation. At the same time that the search for the control gain shown in FIG. 9 (5) and FIG. 10 is started, the oscillation detection operation is started at step g0. Next, at step g1, when a pair of control gains Ksp and Ksv are set and the robot 2 is operated for evaluation, the positional deviation Δ during the operation is set.
x, that is, the position deviation Δx over the same time as the evaluation of the control gain as shown in FIG. 12 is acquired by the deviation acquisition means 44, and at the time t by the time acquisition means 45.
Is obtained. The position deviation Δx and the time t are given to the calculation unit 39 of the oscillation detection function calculation means 34, and the acquired position deviation Δx is substituted into the oscillation detection evaluation function Jv.
Is calculated, and the calculated value Jv1 is obtained.

【0072】次にステップg2で、判定手段35におい
て、演算値Jv1が所定のしきい値Jv0以上であるか
否か判断され、演算値Jv1がしきい値Jv0以上であ
るときには、ステップg3で発振していると判定され、
発振を表す信号をゲイン設定手段32に与えられるとと
も、動作管理手段47に与えられる。これに基づいてス
テップg4で、選択手段32は、発振を生じないことが
確認されている制御ゲイン、たとえば繰り返し行われて
いる制御ゲインの評価作業において、発振と判定される
状態の1段階前に設定されていた制御ゲインに設定し、
動作管理手段47が発振が生じた制御ゲインとは異なる
方向への制御ゲインの探索を開始するように制御ゲイン
の変更の方向を制限して、ステップg5で発振検出動作
を終了する。このように一度発振を検出して動作を終了
しても、制御ゲインKsp,Ksvの調整作業が継続さ
れるときは、再びステップg0から発振検出が開始され
る。
Next, at step g2, the judging means 35 judges whether or not the calculated value Jv1 is equal to or larger than a predetermined threshold value Jv0. When the calculated value Jv1 is equal to or larger than the threshold value Jv0, oscillation is performed at step g3. Is determined to be
A signal representing oscillation is given to the gain setting means 32 and also given to the operation management means 47. On the basis of this, in step g4, the selecting means 32 performs one step before the state in which it is determined to be oscillation in the evaluation work of the control gain confirmed not to cause oscillation, for example, the control gain repeatedly performed. Set the control gain that was set,
The operation management means 47 limits the direction of changing the control gain so as to start the search for the control gain in a direction different from the control gain in which the oscillation has occurred, and ends the oscillation detection operation in step g5. Thus, even if the oscillation is detected once and the operation is terminated, when the adjustment work of the control gains Ksp and Ksv is continued, the oscillation detection is started again from step g0.

【0073】ステップg2で、演算値Jv1がしきい値
Jv0よりも小さいと判断されたときには、ステップg
6に移行し、その制御ゲインKsp,Ksvが発振を生
じないことを表す信号を選択手段32および動作管理手
段47に与える。これに基づいてゲイン調整作業がその
まま継続され、ステップg1に移行して、次の制御ゲイ
ンによる動作の評価を行う。
When it is determined in step g2 that the calculated value Jv1 is smaller than the threshold value Jv0, step g
6, the signal indicating that the control gains Ksp and Ksv do not oscillate is given to the selection means 32 and the operation management means 47. Based on this, the gain adjustment work is continued as it is, and the process proceeds to step g1 to evaluate the operation by the next control gain.

【0074】このような発振検出装置50を備えること
によって、位置偏差Δxを発振検出評価関数Jvに代入
して演算し、その演算値Jv1が予め定めるしきい値J
v0以上であるとき、発振状態にあると判定することが
でき、制御ゲインを自動的に調整しているときに、発振
によってロボット2が損傷することを防ぐことができ
る。さらに発振検出に用いられる位置偏差Δxは、実際
の位置に基づいており、ノイズを含んでいないので、評
価演算にあたってフィルタリング処理を必要としない。
したがって手間を要するデータ処理を必要とすることな
く、発振を検出することができる。
By providing the oscillation detecting device 50 as described above, the positional deviation Δx is substituted into the oscillation detection evaluation function Jv for calculation, and the calculated value Jv1 is a predetermined threshold value Jv.
When v0 or more, it can be determined that the robot 2 is in the oscillating state, and it is possible to prevent the robot 2 from being damaged by the oscillation when the control gain is automatically adjusted. Further, since the position deviation Δx used for oscillation detection is based on the actual position and does not include noise, no filtering process is required for the evaluation calculation.
Therefore, oscillation can be detected without requiring time-consuming data processing.

【0075】図14は、トルク制御値Tcomと位置偏
差Δxとを示すグラフであって、図14(1)は、優応
答時のトルク制御値を示し、図14(2)は、劣応答時
のトルク制御値を示し、図14(3)は、発振時のトル
ク制御値を示し、図14(4)は、優応答時の位置偏差
を示し、図14(5)は、劣応答時の位置偏差を示し、
図14(6)は、発振時の位置偏差を示す。図14
(1)〜図14(3)において、横軸は時刻t(秒)を
示し、縦軸はトルク制御値Tcom(V)を示し、図1
4(4)〜図14(6)において、横軸は時刻t(秒)
を示し、縦軸は位置偏差Δx(V)を示す。図14から
明かなように、トルク制御値Tcom(V)は、優応答
時、劣応答時および発振時の各状態においてノイズ成分
53を含んでおり、このノイズ成分の除去のために上述
のようなフィルタリング処理を必要とする。これに対し
て位置偏差Δxは、上記のノイズ成分を含まない波形を
示し、その除去作業を必要としない。したがって上記の
ような優れて効果を達成することできる。
FIG. 14 is a graph showing the torque control value Tcom and the position deviation Δx. FIG. 14 (1) shows the torque control value at the time of excellent response, and FIG. 14 (2) shows the time at the time of poor response. 14 (3) shows the torque control value at the time of oscillation, FIG. 14 (4) shows the position deviation at the time of excellent response, and FIG. 14 (5) shows the torque control value at the time of poor response. Shows the position deviation,
FIG. 14 (6) shows the position deviation during oscillation. 14
In (1) to FIG. 14 (3), the horizontal axis represents time t (seconds), the vertical axis represents the torque control value Tcom (V), and FIG.
4 (4) to FIG. 14 (6), the horizontal axis represents time t (second).
And the vertical axis represents the position deviation Δx (V). As is apparent from FIG. 14, the torque control value Tcom (V) includes a noise component 53 in each state of excellent response, inferior response, and oscillation, and as described above for removing this noise component. It requires various filtering processes. On the other hand, the positional deviation Δx indicates a waveform that does not include the above noise component, and its removal operation is not required. Therefore, the above-mentioned excellent effects can be achieved.

【0076】また発振検出評価関数Jvは、位置偏差Δ
xの2乗平均値であるので、オーバーシュートなどの影
響を受けることなく、発振が生じたことを確実に検出す
ることができる。
Further, the oscillation detection evaluation function Jv has a positional deviation Δ
Since it is the root mean square value of x, it is possible to reliably detect the occurrence of oscillation without being affected by overshoot or the like.

【0077】図15は、本発明の実施の他の形態の制御
ゲインKsp,Ksvの探索動作を説明するための評価
関数Jgの演算値を示す表である。この実施の形態で
は、予め定める範囲内で、予め定める刻み幅で選択され
る複数の制御ゲインで動作したときのゲイン調整評価関
数の演算値をそれぞれ求める。具体的には、制御ゲイン
Kspは、0〜64(8Q6Ib/Eb)の範囲におい
て、8(8Q6Ib/Eb)毎に刻まれて設定され、制
御ゲインKsvは、−48〜0(Ib×Vt/Eb)の
範囲において、4(Ib×Vt/Eb)毎に刻まれて設
定される。この設定動作は、選択手段32によって行わ
れる。
FIG. 15 is a table showing calculated values of the evaluation function Jg for explaining the search operation of the control gains Ksp and Ksv according to another embodiment of the present invention. In this embodiment, the calculated value of the gain adjustment evaluation function when operating with a plurality of control gains selected in a predetermined step size within a predetermined range is obtained. Specifically, the control gain Ksp is set in increments of 8 (8Q6Ib / Eb) in the range of 0 to 64 (8Q6Ib / Eb), and the control gain Ksv is -48 to 0 (Ib × Vt / In the range of Eb), it is set in increments of 4 (Ib × Vt / Eb). This setting operation is performed by the selection means 32.

【0078】このように各制御ゲインKsp,Ksvに
複数の値をそれぞれ設定する。この制御ゲインの設定
は、図9(5)においてステップE1に対応する。次に
全ての組み合わせにおいてロボットを動作(ステップe
3に対応)し、その動作におけるねじれ量θsおよびね
じれ速度θssを計測(ステップe2に対応)して、演
算部37に与える(ステップe4に対応)。次にステッ
プe5に対応する動作として、演算部37で、各組み合
わせの制御ゲインにおいて動作したときのゲイン調整関
数Jgの演算値を求める。次にステップe6に対応する
動作として、選択手段32で、各組み合わせの制御ゲイ
ンのうち、ゲイン調整評価関数Jgの演算値が最小とな
る制御ゲインKsp,Ksvを最適ゲインKsp−op
t,Ksv−optとして選択する。これによって制御
ゲインの取り得る値の中で、最も物理量、すなわちねじ
れ量θおよびねじれ速度θssを小さくすることができ
る制御ゲインを最適ゲインとして選択することができ、
ロボットなどの高精度の制御を確実に達成することがで
きる。本件発明者によって、このような総当たりで制御
ゲインを設定、評価することによって、作業者が手作業
で制御ゲインを調整する場合とくらべて、同等かまたは
それよりも好ましい応答を示す制御ゲインに設定できる
確率が93.5%であることが確認されている。
In this way, a plurality of values are set for the respective control gains Ksp and Ksv. This setting of the control gain corresponds to step E1 in FIG. 9 (5). Next, operate the robot in all combinations (step e
3), the twist amount θs and the twist speed θss in the operation are measured (corresponding to step e2) and given to the calculation unit 37 (corresponding to step e4). Next, as the operation corresponding to step e5, the calculation unit 37 obtains the calculated value of the gain adjustment function Jg when operating at the control gain of each combination. Next, as an operation corresponding to step e6, in the selection means 32, the control gains Ksp and Ksv that minimize the calculated value of the gain adjustment evaluation function Jg among the control gains of each combination are set to the optimum gain Ksp-op.
t, Ksv-opt. With this, among the possible values of the control gain, the control gain that can minimize the physical quantity, that is, the twist amount θ and the twist speed θss can be selected as the optimum gain.
It is possible to reliably achieve highly accurate control of a robot or the like. By setting and evaluating the control gain in such a brute force manner by the inventor of the present invention, a control gain showing a response equal to or better than that when the operator manually adjusts the control gain is obtained. It has been confirmed that the probability that can be set is 93.5%.

【0079】図16は、本発明の実施の他の形態のゲイ
ン調整評価関数Jgaを説明するためのグラフであり、
図16(1)は、横軸に時刻t(秒)を示し、縦軸にね
じれ速度θss(V)および時間重み係数ng(t)を
示し、図16(2)は、横軸に時刻t(秒)を示し、縦
軸に位置指令θref(度)を示す。上述の実施の形態
では、ねじれ量θsおよびねじれ速度θssが最小にな
るように評価する評価関数Jgが用いられたけれども、
制御ゲインを調整するためのゲイン調整評価関数とし
て、ねじれ速度θssだけを評価する式(4)で表され
る評価関数Jgaを用いるようにしてもよい。
FIG. 16 is a graph for explaining the gain adjustment evaluation function Jga according to another embodiment of the present invention.
16 (1), the horizontal axis represents time t (seconds), the vertical axis represents the twisting speed θss (V) and the time weighting coefficient ng (t), and FIG. 16 (2) represents the horizontal axis at time t. (Seconds), and the vertical axis represents the position command θref (degrees). In the above-described embodiment, the evaluation function Jg that evaluates so that the twist amount θs and the twist speed θss are minimized is used.
As the gain adjustment evaluation function for adjusting the control gain, the evaluation function Jga represented by Expression (4) that evaluates only the twisting speed θss may be used.

【0080】[0080]

【数3】 [Equation 3]

【0081】このゲイン調整評価関数Jgaを定義する
変数は、図16にも示されるように、上記のゲイン調整
評価関数Jgと同様の変数が用いられる。このようなゲ
イン調整評価関数を用いても、上述と同様のねじれ速度
θssの評価による効果を達成することができる。
As shown in FIG. 16, the same variables as the gain adjustment evaluation function Jg are used as the variables defining the gain adjustment evaluation function Jga. Even if such a gain adjustment evaluation function is used, it is possible to achieve the same effect as the evaluation of the twisting speed θss as described above.

【0082】本発明の実施の他の形態として、関節軸が
2つまたは4つ以上の多軸ロボットの制御ゲインの調整
および発振検出に用いるようにしてもよく、またロボッ
ト以外の工作機械、クレーンおよびエレベータなどの制
御ゲインの調整および発振検出に用いるようにしてもよ
い。またねじれ量および速度は、オブザーバによる推定
に代えて、各アーム7〜9に歪みゲージを設けて、また
アーム7〜9の先端に加速度センサを設けて検出するよ
うにしてもよい。またゲイン調整に係る物理量は、ねじ
れ量およびねじれ速度以外の物理量であってもよい。
As another embodiment of the present invention, it may be used for adjusting the control gain and detecting oscillation of a multi-axis robot having two or four joint axes, or a machine tool other than the robot or a crane. It may also be used to adjust the control gain of an elevator or the like and detect oscillation. Further, the twist amount and the speed may be detected by providing a strain gauge on each of the arms 7 to 9 and an acceleration sensor at the tip of each of the arms 7 to 9 instead of the estimation by the observer. The physical quantity related to the gain adjustment may be a physical quantity other than the twist amount and the twist speed.

【0083】[0083]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、位置指令
値と実際の動作中の位置との位置偏差を発振検出評価関
数に代入して演算し、その演算値が予め定めるしきい値
以上であるとき、発振状態にあると判定する。位置偏差
は、実際の位置に基づいており、ノイズや低周波信号成
分を含んでいないので、評価演算にあたってフィルタリ
ング処理を必要としない。したがって手間を要するデー
タ処理を必要とすることなく、発振を検出することがで
きる。また、指令角度位置到達時刻以降の位置偏差を用
いることによって、指令角度位置到達時刻に達する前の
位置偏差の影響を受けることがない状態で、ロボットの
発振状態を判定することができる。
As described above, according to the present invention, the position deviation between the position command value and the position during actual operation is substituted into the oscillation detection evaluation function for calculation, and the calculated value is a predetermined threshold value. When it is above, it is determined to be in an oscillating state. Since the position deviation is based on the actual position and does not include noise or low frequency signal components, no filtering process is required for the evaluation calculation. Therefore, oscillation can be detected without requiring time-consuming data processing. Further, by using the position deviation after the command angular position arrival time, the oscillation state of the robot can be determined without being affected by the position deviation before reaching the command angular position arrival time.

【0084】また本発明によれば、ゲイン調整評価関数
が演算される演算期間において、ロボットの発振を検出
することができる。これによって制御ゲインを自動的に
調整しているときに、ロボットが発振状態にあるかを判
定することができ、ロボットの損傷を防ぐことができ
る。また本発明によれば、発振検出評価関数は、指令値
が目標値に一致した時刻からの位置偏差の2乗平均値で
あるので、オーバーシュートなどの影響を受けることな
く、発振が生じたことを確実に検出することができる。
Further, according to the present invention, the oscillation of the robot can be detected during the calculation period in which the gain adjustment evaluation function is calculated. This makes it possible to determine whether the robot is in the oscillation state while automatically adjusting the control gain and prevent damage to the robot. Further, according to the present invention, since the oscillation detection evaluation function is the root mean square value of the position deviation from the time when the command value coincides with the target value, oscillation is generated without being affected by overshoot or the like. Can be reliably detected.

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

【図1】本発明の実施の一形態のロボットの発振検出装
置50を備える制御ゲイン調整装置1を示すブロック線
図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a control gain adjustment device 1 including a robot oscillation detection device 50 according to an embodiment of the present invention.

【図2】調整装置1の概略的構成を示す系統図である。FIG. 2 is a system diagram showing a schematic configuration of an adjusting device 1.

【図3】位置検出値θm、アーム先端位置θaおよびね
じれ量θsを示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a detected position value θm, an arm tip position θa, and a twist amount θs.

【図4】位置指令値θref、アーム先端位置θaおよ
びねじれ量θsを示すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing a position command value θref, an arm tip position θa, and a twist amount θs.

【図5】ねじれ速度θssおよび時間重み係数ng
(t)を示すグラフである。
FIG. 5: Torsional velocity θss and time weighting factor ng
It is a graph which shows (t).

【図6】ねじれ量θs、ねじれ速度θss、位置偏差Δ
xおよび位置指令値到達時刻tjを示すグラフである。
FIG. 6 is a twist amount θs, a twist speed θss, and a position deviation Δ.
5 is a graph showing x and a position command value arrival time tj.

【図7】位置指令値θref、位置検出値θm、ねじれ
量θsおよびアーム先端位置θaを示すグラフである。
FIG. 7 is a graph showing a position command value θref, a position detection value θm, a twist amount θs, and an arm tip position θa.

【図8】位置指令値θref、位置検出値θm、ねじれ
量θsおよびアーム先端位置θaを示すグラフである。
FIG. 8 is a graph showing a position command value θref, a position detection value θm, a twist amount θs, and an arm tip position θa.

【図9】制御ゲインの調整動作を示すフローチャートで
ある。
FIG. 9 is a flowchart showing a control gain adjusting operation.

【図10】図9(5)のフローの具体例を示すフローチ
ャートである。
FIG. 10 is a flowchart showing a specific example of the flow of FIG. 9 (5).

【図11】制御ゲインの推移を示すグラフである。FIG. 11 is a graph showing a transition of control gain.

【図12】位置偏差Δxを示すグラフである。FIG. 12 is a graph showing a positional deviation Δx.

【図13】発振検出の動作を示すフローチャートであ
る。
FIG. 13 is a flowchart showing an operation of oscillation detection.

【図14】トルク制御値Tcomおよび位置偏差Δxを
示すグラフである。
FIG. 14 is a graph showing a torque control value Tcom and a position deviation Δx.

【図15】本発明の実施の他の形態の制御ゲインの探索
動作を説明するための演算値Jgを示す表である。
FIG. 15 is a table showing calculated values Jg for explaining a control gain searching operation according to another embodiment of the present invention.

【図16】本発明の実施の他の形態のゲイン調整評価関
数Jgaを説明するためのねじれ速度θss、時間重み
係数ng(t)および位置指令値θrefを示すグラフ
である。
FIG. 16 is a graph showing a twist speed θss, a time weighting coefficient ng (t), and a position command value θref for explaining a gain adjustment evaluation function Jga according to another embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 制御ゲイン調整装置 2 ロボット 3 制御用構成体 4 計測用構成体 5 演算用構成体 6 基台 7〜9 アーム 10 物品 11 動作指令手段 12 位置制御手段 13 速度制御手段 14 位置検出手段 15 微分演算手段 16 オブザーバ 17,18 フィードバック演算手段 19〜21 減算手段 22 加算手段 23 モータ 25 弾性変形要素 30 ゲイン調整関数設定手段 31 ゲイン調整関数演算手段 32 選択手段 33 発振検出関数設定手段 34 発振検出関数演算手段 35 判定手段 37,39 演算部 39,40 記憶部 43 ねじれ取得手段 44 偏差取得手段 45 時刻取得手段 50 発振検出装置 L1〜L3 関節軸 1 Control gain adjustment device 2 robots 3 Control structure 4 Measuring structure 5 Arithmetic structure 6 bases 7-9 arms 10 articles 11 Action command means 12 Position control means 13 Speed control means 14 Position detection means 15 Differential calculation means 16 Observer 17, 18 Feedback calculation means 19-21 Subtraction means 22 Addition means 23 motor 25 Elastic deformation element 30 Gain adjustment function setting means 31 gain adjustment function calculation means 32 selection means 33 Oscillation detection function setting means 34 Oscillation detection function calculation means 35 Judgment means 37, 39 Operation part 39,40 storage 43 Twist acquisition means 44 Deviation acquisition means 45 time acquisition means 50 Oscillation detector L1 to L3 joint axes

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平11−102211(JP,A) 特開 平6−22591(JP,A) 特開 平8−116688(JP,A) 特開 平11−133038(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B25J 3/00 - 3/04 B25J 9/10 - 9/22 B25J 13/00 - 13/08 B25J 19/02 - 19/06 G05B 19/18 - 19/46 B23Q 15/00 - 15/28 B23Q 17/00 - 23/00 G05D 19/00 - 19/02 Continuation of the front page (56) Reference JP-A-11-102211 (JP, A) JP-A-6-22591 (JP, A) JP-A-8-116688 (JP, A) JP-A-11-133038 (JP , A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) B25J 3/00-3/04 B25J 9/10-9/22 B25J 13/00-13/08 B25J 19/02-19 / 06 G05B 19/18-19/46 B23Q 15/00-15/28 B23Q 17/00-23/00 G05D 19/00-19/02

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 位置指令値と実際の動作中の位置との位
置偏差に基づいて発振を判定するための予め定める発振
検出評価関数を設定する発振検出関数設定手段と、 位置指令値が目標値に達した指令角度位置到達時刻以降
の位置偏差を代入して発振検出評価関数を演算する発振
検出関数演算手段と、 発振検出関数演算手段による演算値が予め定めるしきい
値以上であるとき、発振状態にあると判定する判定手段
とを含むことを特徴とするロボットの発振検出装置。
1. An oscillation detection function setting means for setting a predetermined oscillation detection evaluation function for judging oscillation based on a position deviation between a position command value and an actual operating position, and the position command value is a target value. When the command angle position arrival time is reached, the oscillation detection function calculation means for calculating the oscillation detection evaluation function is calculated. An oscillation detecting device for a robot, comprising: a determining unit that determines that the robot is in a state.
【請求項2】 実際の動作中の制御系の状態変数を代入
して、制御ゲインを評価するためのゲイン調整評価関数
を演算し、その演算値が最小となる制御ゲインを最適ゲ
インとして選択するロボットの制御ゲイン調整装置に備
えられ、制御ゲインが設定されて、評価のために動作さ
れるときにロボットの発振を検出するロボットの発振検
出装置であって、 発振検出関数演算手段は、ゲイン調整評価関数が演算さ
れる演算期間と一致する期間の位置偏差を代入して、発
振検出評価関数を演算することを特徴とする請求項1記
載のロボットの発振検出装置。
2. A state variable of a control system during actual operation is substituted, a gain adjustment evaluation function for evaluating a control gain is calculated, and a control gain that minimizes the calculated value is selected as an optimum gain. An oscillation detection device for a robot, which is provided in a control gain adjustment device for a robot, detects oscillation of the robot when a control gain is set and operates for evaluation, wherein the oscillation detection function calculation means is a gain adjustment device. 2. The oscillation detection device for a robot according to claim 1, wherein the oscillation detection evaluation function is calculated by substituting a position deviation in a period corresponding to a calculation period in which the evaluation function is calculated.
【請求項3】 発振検出評価関数は、位置偏差の2乗平
均値であることを特徴とする請求項1または2記載のロ
ボットの発振検出装置。
3. The oscillation detection device for a robot according to claim 1, wherein the oscillation detection evaluation function is a mean square value of the position deviation.
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