JP3883544B2 - ロボット制御装置およびロボットの制御方法 - Google Patents
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Description
前記第1のアクチュエータが前記第1のリンクを駆動するステップと、前記第1の角度センサが前記第1のアクチュエータの回転角θM1を検出するステップと、前記第1の角速度センサが前記基体に対する前記第1のリンクの角速度ωL1を検出するステップと、前記演算部が、ωL1の積分値のうち第1の周波数以上の高周波成分およびθM1*N1のうち前記第1の周波数以下の低周波成分を用いて前記第1のリンクの角度を算出するステップとを具備する。
前記第1のリンクに前記第1の角速度センサを配設するステップと、前記第1のアクチュエータが前記第1のリンクを駆動するステップと、前記第1の角度センサが前記第1のアクチュエータの回転角θM1を検出するステップと、前記第1の角速度センサが前記基体に対する前記第1のリンクの角速度ωL1を検出するステップと、前記演算部が、ωL1の積分値のうち第1の周波数以上の高周波成分およびθM1*N1のうち前記第1の周波数以下の低周波成分を用いて前記第1のリンクの角度を算出するステップと、前記演算部によって算出された前記第1のリンクの角度に基づいて前記ロボットの運動制御を調整するステップと、前記ロボットの運動制御の調整後、前記第1の角速度センサを前記第1のリンクから取り外すステップとを具備する。
図1は、本発明に係る第1の実施形態に従った2軸ロボット100(以下、ロボット100という)の断面図である。ロボット100は、架台1と、リンク3、8と、モータ4、9と、減速機(トルク伝達機構)5、11と、角度センサ6、10と、角速度センサ12、13とを備えている。
以上の方法により、本実施の形態は2軸ロボット100の状態変数を式4のように求めることができる。
第2の実施形態は、第1の実施形態におけるリンク3および8間の干渉力補償をさらに考慮して状態フィードバック制御を行う。本実施形態は、第1の実施形態と同様の構成でよいが、CPUは干渉力補償のための演算を行なう点で異なる。ロボット100は、関節剛性を考慮すると、次の式5のモデルで表すことができる。
第3の実施形態は、リンク3または8に与えられている外部からの力(以下、外力という)を考慮して状態フィードバック制御を行う。本実施形態は、第1の実施形態と同様の構成を有しているが、外力を考慮しつつフィードバック制御を行う。
第4の実施形態は、第3の実施形態においてリンク8に掛かる定常的な力が重力である場合の実施形態である。図1に示すロボット100において、リンク3および8は水平面内で旋回するものであるが、リンク3および8を垂直面内で旋回するように構成すると、リンク3および8は、重力の影響を受ける。よって、定常状態においてもリンク3および8の関節は捩れた状態となる。
1 架台
2、7 軸
3、8 リンク
4、9 モータ
5、11 減速機(トルク伝達機構)
6、10 角度センサ
12、13 角速度センサ
Claims (10)
- 基体に対して回転運動可能な第1のリンクと、
前記第1のリンクを駆動する第1のアクチュエータと、
前記第1のアクチュエータのトルクを前記第1のリンクに減速比N1で伝達する第1のトルク伝達機構と、
前記第1のアクチュエータの回転角θM1を検出する第1の角度センサと、
前記基体に対する前記第1のリンクの角速度ωL1を検出する第1の角速度センサと、
ωL1の積分値のうち第1の周波数以上の高周波数成分およびθM1*N1のうち前記第1の周波数以下の低周波数成分を用いて前記第1のリンクの角度を算出する演算部とを備えたロボット制御装置。 - 前記第1のリンクに対して回転運動可能な第2のリンクと、
前記第2のリンクを駆動する第2のアクチュエータと、
前記第2のアクチュエータのトルクを前記第2のリンクに減速比N2で伝達する第2のトルク伝達機構と、
前記第2のアクチュエータの回転角θM2を検出する第2の角度センサと、
前記基体に対する前記第2のリンクの角速度ωL2を検出する第2の角速度センサとをさらに備え、
前記演算部は、ωL2−ωL1の積分値のうち第1の周波数以上の高周波数成分およびθM2*N2のうち前記第1の周波数以下の低周波成分を用いて前記第1のリンクに対する前記第2のリンクの角度をさらに算出することを特徴とする請求項1に記載のロボット制御装置。 - 前記演算部は、ωL1の積分値の高周波成分およびθM1*N1の低周波成分との和を前記基体に対する前記第1のリンクの角度とし、ωL2−ωL1の積分値の高周波数成分およびθM2*N2の低周波成分との和を前記第1のリンクに対する前記第2のリンクの角度とすることを特徴とする請求項2に記載のロボット制御装置。
- 前記演算部は、前記回転角θM1およびθM2を微分して該第1および第2のアクチュエータの角速度を算出し、前記角速度ωL1およびωL2を微分して該第1および第2のリンクの角加速度を算出することを特徴とする請求項2に記載のロボット制御装置。
- θM1*N1およびθM2*N2のそれぞれの低周波成分を通過させるローパスフィルタと、
ωL1の積分値およびωL2−ωL1の積分値のそれぞれの高周波数成分を通過させるハイパスフィルタとをさらに備え、
前記ローパスフィルタおよび前記ハイパスフィルタのそれぞれのフィルタ係数の和は、ほぼ1であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のロボット制御装置。 - 前記第1の角速度センサおよび前記第2の角速度センサは、それぞれ着脱可能に前記第1のリンクおよび前記第2のリンクに配設されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のロボット制御装置。
- 前記演算部は、前記第1のリンクと前記第2のリンクとの間の干渉力、または、前記第1のリンクおよび前記第2のリンクに与えられる外部からの力に基づく該第1のリンクの角度および該第2のリンクの捩れ角を算出することを特徴とする請求項1または請求項2に記載のロボット制御装置。
- 基体に対して回転運動可能な第1のリンクと、前記第1のリンクを駆動する第1のアクチュエータと、前記第1のアクチュエータのトルクを前記第1のリンクに減速比N1で伝達する第1のトルク伝達機構と、前記第1のアクチュエータに設けられた第1の角度センサと、前記第1のリンクに設けられた第1の角速度センサと、前記第1の角度センサおよび前記第1の角速度センサの検出結果を演算する演算部とを備えたロボットの制御方法であって、
前記第1のアクチュエータが前記第1のリンクを駆動するステップと、
前記第1の角度センサが前記第1のアクチュエータの回転角θM1を検出するステップと、
前記第1の角速度センサが前記基体に対する前記第1のリンクの角速度ωL1を検出するステップと、
前記演算部が、ωL1の積分値のうち第1の周波数以上の高周波成分およびθM1*N1のうち前記第1の周波数以下の低周波成分を用いて前記第1のリンクの角度を算出するステップとを具備するロボットの制御方法。 - 前記第1のリンクに対して回転運動可能な第2のリンクと、前記第2のリンクを駆動する第2のアクチュエータと、前記第2のアクチュエータのトルクを前記第2のリンクに減速比N2で伝達する第2のトルク伝達機構と、前記第2のアクチュエータに設けられた第2の角度センサと、前記第2のリンクに設けられた第2の角速度センサとをさらに備え、前記演算部は前記第2の角度センサおよび前記第2の角速度センサの検出結果を演算するロボットの制御方法であって、
前記第2のアクチュエータが前記第2のリンクを駆動するステップと、
前記第2の角度センサが前記第2のアクチュエータの回転角θM2を検出するステップと、
前記第2の角速度センサが前記基体に対する前記第2のリンクの角速度ωL2を検出するステップと、
前記演算部が、ωL2−ωL1の積分値のうち第1の周波数以上の高周波数成分およびθM2*N2のうち前記第1の周波数以下の低周波成分を用いて前記第1のリンクに対する前記第2のリンクの角度を算出するステップとをさらに具備することを特徴とする請求項8に記載のロボットの制御方法。 - 基体に対して回転運動可能な第1のリンクと、前記第1のリンクを駆動する第1のアクチュエータと、前記第1のアクチュエータのトルクを前記第1のリンクに減速比N1で伝達する第1のトルク伝達機構と、前記第1のアクチュエータに設けられた第1の角度センサと、前記第1の角度センサの検出結果を演算する演算部とを備えたロボットの制御方法であって、
前記第1のリンクに前記第1の角速度センサを配設するステップと、
前記第1のアクチュエータが前記第1のリンクを駆動するステップと、
前記第1の角度センサが前記第1のアクチュエータの回転角θM1を検出するステップと、
前記第1の角速度センサが前記基体に対する前記第1のリンクの角速度ωL1を検出するステップと、
前記演算部が、ωL1の積分値のうち第1の周波数以上の高周波成分およびθM1*N1のうち前記第1の周波数以下の低周波成分を用いて前記第1のリンクの角度を算出するステップと、
前記演算部によって算出された前記第1のリンクの角度に基づいて前記ロボットの運動制御を調整するステップと、
前記ロボットの運動制御の調整後、前記第1の角速度センサを前記第1のリンクから取り外すステップとを具備するロボットの制御方法。
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