JP3937078B2 - Robot control apparatus and control method - Google Patents

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JP3937078B2 JP2002007070A JP2002007070A JP3937078B2 JP 3937078 B2 JP3937078 B2 JP 3937078B2 JP 2002007070 A JP2002007070 A JP 2002007070A JP 2002007070 A JP2002007070 A JP 2002007070A JP 3937078 B2 JP3937078 B2 JP 3937078B2
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Description

【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、ロボットの制御装置に関し、特に作業座標系での力、トルク設定値をもとに関節を駆動するサーボモータの発生力を制御するロボットの制御装置及び制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来のロボットはロボットの関節軸毎に図6に示すような位置と速度の状態フィードバック系にて制御が行われていた。このような制御系でワークとの接触を伴うようなスポット溶接やシーム溶接の作業を行う際、ワークの位置ズレやワークの把持位置ズレなどがあると、剛性を高くするために大きく設定されたゲインや積分器の作用により、大きなトルクを発生することになり、溶接不良の発生や溶着などで作業の遂行が困難になって、時にはツールやロボットの破損の危険性があった。
このような問題に対して、特開平9-314347号公報に示すようにワークの位置ズレなどによる作用力を治具台に設けられたコイルばねと脚部で許容する装置を用いる方式がある。
【0003】
また、力の情報を用いる方法として、特開2000-061645号公報に示すようにシーム溶接時に上部及び下部ローラ電極の加圧力をロードセルで測定して加圧力の差に基づいてロボットをフィードバック制御する方式や、特開2000-042752号公報に示すようにトルク検出器による回転トルクや加圧力が制限を越えた場合に異常を検出する方式がある。
また、距離の情報を用いる方法として、特開平9-314351号公報に示すようにシーム溶接時に距離センサを用い、予めワークの形状と同一であるテンプレートにより位置を修正する方式がある。
また、近年ロボットに特別な装置を付加することなく作業座標系での柔軟な制御を行う方式として、特開平8-227320号公報や特開2000-005881号公報に示すように作業座標系の各座標系方向に関して柔らかさ(バネ定数)を設定して空間内の方向別に外力に対する順応性の大小を指定できる方式がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、特開平9-314347号公報に示す方式では、ワークの変更があった場合にはワークに合わせて装置自体を作り直す必要があるため汎用性に欠けており、作用力の方向が予め既知でバネの収縮方向を合わせる必要があった。
また、特開2000-061645号公報や特開2000-042752号公報に示すように力センサやロードセルを付加してセンサ情報を取得する方式では、コストが増大する という問題点があった。
また、特開平9-314351号公報に示すように距離センサを用いる方式では、距離センサの方向以外には位置ズレに対応できず、ワーク変更の場合にはテンプレートなどの周辺機器の変更も必要であった。
また、特開平8-227320号公報や特開2000-005881号公報に示すように、作業座標系で柔らかさ(バネ定数)を設定して空間内の方向別に外力に対する順応性の大小を指定する方式では、位置偏差が増大するとサーボモータの発生トルクが比例的に増大するためストロークが大きな場合に対応できず、作業座標系の力を関節座標系のトルクに対応させる演算関係式は煩雑で演算負荷が大きく、実時間での制御が難しいなどの問題点を有している。
そこで本発明は、センサなどを用いることなくワーク変更時にも対応できる汎用性があり、センサなどを用いていないので安価であり、ストロークの大きな変位にも対応でき、しかも単純な演算で作業座標系の特定の方向に柔軟に動作でき、特定の方向以外の方向には高い軌跡精度で動作可能な作業座標系の柔軟制御を行うことを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の請求項1記載のロボット制御装置は、関節指令に基づいて、ロボットの関節座標系に関する第1の関節角度を計測する角度計測器から得られる関節角度及び関節速度を状態フィードバックして各関節を駆動するロボットの制御装置において、前記第1の関節角度を作業座標系の位置データに変換する第1の順変換手段と、前記関節指令を作業座標系の位置指令データに変換する第2の順変換手段と、前記作業座標系の位置データから前記作業座標系の位置指令データを減算し作業座標系の位置偏差データを演算する第1の減算手段と、前記作業座標系の位置偏差データについて柔軟設定軸方向については予め設定された閾値で制限し非柔軟設定軸方向については制限しない補正を行う偏差補正手段と、前記偏差補正手段で補正された位置偏差データと前記作業座標系の位置指令データを加算して第2の作業座標系の位置データを演算する加算手段と、前記第2の作業座標系の位置データから関節座標系の第2の関節角度を演算する逆変換手段とを有し、前記第2の関節角度を前記状態フィードバックに用いる。請求項1記載のロボットの制御装置によれば、ハンドリング作業時にワークの位置ズレなどで外部からロボットに力が作用する際に、角度計測器によって求められた関節角度と関節指令をそれぞれ順変換手段により順変換し、減算手段により減算することで、外力によって発生する作業座標系における位置及び姿勢偏差を求め、作業座標系で柔軟に設定する軸(以降は柔軟設定軸)方向については、作業座標系における位置及び姿勢偏差を偏差補正手段により小さい値に補正し、加算手段により制限された偏差を作業座標系の位置指令と姿勢指令に加算して第2の位置フィードバック値と姿勢フィードバック値を作成し、逆変換手段により第2の位置フィードバックと姿勢フィードバックを関節角度に逆変換して、求められた関節角度を位置の状態フィードバックに用いることで、各関節角度が全く更新されない又は十分に更新されずに、外力が作用しても位置ズレが小さいか無い状態になるため、柔軟設定軸方向にのみ位置ズレを許容して外部からの作用力を吸収することが可能となる。同様に、作業座標系で柔軟に設定しない軸(以降は非柔軟設定軸)方向については、作業座標系における位置及び姿勢偏差を偏差補正手段により制限しないで、加算手段により前記位置及び姿勢偏差を作業座標系の位置指令と姿勢指令に加算して第2の位置フィードバックと姿勢フィードバックを作成し、逆変換手段により第2の位置フィードバックと姿勢フィードバックを関節角度に逆変換して、位置の状態フィードバックに用いることで、各関節角度が通常の位置制御系と同様に更新されるため、従来通りの高い軌跡精度で動作が可能になる。
【0006】
また、本発明の請求項2記載のロボット制御装置は、前記第2の関節角度を位置または速度、あるいはそれらの両方を前記状態フィードバックに用いる。
請求項2記載のロボットの制御装置によれば、柔軟設定軸方向についてのみ前記第2の関節角度を微分したものを速度の状態フィードバックに用いることで、柔軟設定方向に位置ズレが発生した場合でも速度積分項の柔軟設定軸方向に関する成分が小さくなるため、柔軟軸方向に位置ズレが発生した場合でも速度積分項により大きなトルクの発生を抑制することができる。
【0007】
また、請求項3記載のロボットの制御装置は、前記偏差補正手段は、前記作業座標系の位置偏差データを閾値に制限する手段、または、前記作業座標系の位置偏差データにゲインを乗算する手段である。請求項3記載のロボットの制御装置によれば、請求項1記載と同様に、ハンドリング作業時にワークの位置ズレなどで外部からロボットに力が作用する際に、角度計測器によって求められた関節角度と関節指令をそれぞれ順変換手段により順変換し、減算手段により減算することで、外力によって発生する作業座標系における位置及び姿勢偏差を求め、作業座標系で柔軟に設定する軸(以降は柔軟設定軸)方向については、作業座標系における位置及び姿勢偏差を偏差補正手段により予め設定された1よりも十分に小さいゲインを乗算し、加算手段によりゲイン乗算された偏差を作業座標系の位置指令と姿勢指令に加算して第2の位置フィードバックと姿勢フィードバックを作成し、逆変換手段により第2の位置フィードバックと姿勢フィードバックを関節角度に逆変換して、求められた関節角度を位置の状態フィードバックに用いることで、各関節角度が全く更新されない又は十分に更新されずに、外力が作用しても位置ズレが小さいか無い状態になるため、柔軟設定軸方向にのみ位置ズレを許容して外部からの作用力を吸収することが可能となる。同様に、作業座標系で柔軟に設定しない軸(以降は非柔軟設定軸)方向については、作業座標系における位置及び姿勢偏差を偏差補正手段により乗算しないで、加算手段により前記位置及び姿勢偏差を作業座標系の位置指令と姿勢指令に加算して第2の位置フィードバックと姿勢フィードバックを作成し、逆変換手段により第2の位置フィードバックと姿勢フィードバックを関節角度に逆変換して、位置の状態フィードバックに用いることで、各関節角度が通常の位置制御系と同様に更新されるため、従来通りの高い軌跡精度で動作が可能になる。
【0008】
また、請求項4記載のロボット制御装置は、前記角度計測器からの関節角度を元に、前記ロボットの各関節に作用する重力トルクを算出する重力トルク算出手段と、
前記重力トルクをモータの制御系に補償する重力補償演算手段を有する。
請求項4記載のロボットの制御装置によれば、重力成分を別途補償することで、各関節座標系の速度積分項に積分される値を小さく押さえることができるので、柔軟軸方向に位置ズレが発生した場合でも速度積分項により大きなトルクが発生することを抑制することができる。
【0009】
また、請求項5記載のロボット制御装置は、関節指令に基づいて、ロボットの関節座標系に関する第1の関節角度を計測する角度計測器から得られる関節角度及び関節速度を状態フィードバックして各関節を駆動するロボットの制御装置において、前記第1の関節角度をもとに作業座標系の位置データを算出し、前記関節指令をもとに作業座標系の位置指令データを算出し、前記位置データと前記位置指令データから位置偏差データを算出し、前記位置偏差データについて柔軟設定軸方向については予め設定された閾値で制限し非柔軟設定軸方向については制限しない補正を行う位置偏差補正データを算出し、前記位置偏差補正データと前記位置指令データから第2の関節角度を算出し、第2の関節角度を前記状態フィードバックに用いる。請求項5記載のロボットの制御装置によれば、ハンドリング作業時にワークの位置ズレなどで外部からロボットに力が作用する際に、角度計測器によって求められた関節角度と関節指令をそれぞれ順変換手段により順変換し、減算手段により減算することで、外力によって発生する作業座標系における位置及び姿勢偏差を求め、作業座標系で柔軟に設定する軸(以降は柔軟設定軸)方向については、作業座標系における位置及び姿勢偏差を偏差補正手段により小さい値に補正し、加算手段により制限された偏差を作業座標系の位置指令と姿勢指令に加算して第2の位置フィードバック値と姿勢フィードバック値を作成し、逆変換手段により第2の位置フィードバックと姿勢フィードバックを関節角度に逆変換して、求められた関節角度を位置の状態フィードバックに用いることで、各関節角度が全く更新されない又は十分に更新されずに、外力が作用しても位置ズレが小さいか無い状態になるため、柔軟設定軸方向にのみ位置ズレを許容して外部からの作用力を吸収することが可能となる。同様に、作業座標系で柔軟に設定しない軸(以降は非柔軟設定軸)方向については、作業座標系における位置及び姿勢偏差を偏差補正手段により制限しないで、加算手段により前記位置及び姿勢偏差を作業座標系の位置指令と姿勢指令に加算して第2の位置フィードバックと姿勢フィードバックを作成し、逆変換手段により第2の位置フィードバックと姿勢フィードバックを関節角度に逆変換して、位置の状態フィードバックに用いることで、各関節角度が通常の位置制御系と同様に更新されるため、従来通りの高い軌跡精度で動作が可能になる。
【0010】
【発明の実施の形態】
図6の従来例に示すように、通常の関節座標系での位置速度制御状態では位置制御ループおよび速度制御ループの作用により、外部より作用する力に対して作業座標系上において特定の方向にのみ先端の作業位置が柔軟に倣う動作を行い難い。これは関節軸毎の減速比やゲインの大きさ、ロボットの姿勢によっている。そこで、作業座標系の特定方向(非柔軟設定軸方向)の位置偏差成分のみを位置の状態フィードバックの制御に用い、柔軟設定軸方向の位置偏差成分を十分に更新しないことで、柔軟設定軸方向には位置ズレ可能で非柔軟設定軸方向には高精度に軌跡を保った動作が可能になる。
以下、本発明の第1の具体的実施例を図1に示して、n自由度のロボットに適用した例を説明する(n≧3)。まず、通常の関節座標系での位置速度制御系に本発明の柔軟制御を適用した制御ブロック線図を表している。
【0011】
(1)順変換
請求項1に記載するように、関節座標系における位置と速度の状態フィードバック系において、角度計測器1により求められた第1の関節角度を第1の順変換手段2により作業座標系の位置データに変換する。作業座標系とは、直交する3軸で構成された3次元の座標系であり、位置データとは、位置と姿勢からなるデータである。ここで、変換手段は、一般的に順運動学と呼ばれているロボットの各関節軸の角度からロボットの手先位置を求める演算式である。
関節座標系の第1の関節角度を
θfb=θFB1〜θFBn …(1)
ここで、
θfb:関節座標系の関節角度ベクトル
θFBn:n軸目の関節角度
と置く。
作業座標系の位置フィードバックと姿勢フィードバックを
Xfb=XFB,YFB,ZFB,αFB,βFB,γFB …(2)
ここで、
Xfb:作業座標系の位置姿勢フィードバックベクトル
XFB:作業座標系のX軸位置フィードバック
αFB:作業座標系のX軸周りの姿勢フィードバック
と置くと、
Xfb=F(θfb) …(3)
ここで、
F:順変換式
となる。
【0012】
同様に、ロボットの関節指令を第2の順変換手段3により、作業座標系の位置指令と姿勢指令を求める。
関節座標系の関節指令を
θref=θREF1〜θREFn …(4)
ここで、
θref:関節座標系の関節指令ベクトル
θREFn:n軸目の関節指令
と置く。
作業座標系の位置指令と姿勢指令を
Xref=XREF,YREF,ZREF,αREF,βREF,γREF …(5)
ここで、
Xref:作業座標系の位置姿勢指令ベクトル
XREF:作業座標系のX軸位置指令
αREF:作業座標系のX軸周りの姿勢指令
と置くと、
Xref=F(θref) …(6)
ここで、
F:順変換式
となる。
【0013】
(2)減算手段
次に、減算手段4により前記作業座標系の位置フィードバックと姿勢フィードバックから位置指令と姿勢指令を減算して、作業座標系の位置偏差及び姿勢偏差ΔXを演算する。
ΔX=Xfb―Xref …(7)
【0014】
(3)偏差補正手段
柔軟設定軸方向については、偏差補正手段5により作業座標系の位置偏差及び姿勢偏差ΔXを予め設定された閾値、例えば0又は通常よりも小さく設定された値で制限する。非柔軟設定軸方向については、偏差補正手段により作業座標系の位置偏差及び姿勢偏差ΔXの制限を行わない、又は通常の値で制限する。制限後の位置偏差及び姿勢偏差はΔXLIMITで表す。
【0015】
(4)加算手段
偏差補正手段後の位置偏差及び姿勢偏差ΔXLIMITは、加算手段6により作業座標系の位置指令と姿勢指令Xrefに加算されて作業座標系の第2の位置フィードバックと姿勢フィードバックである(8)式のXfb2となる。
Xfb2=ΔXLIMIT+Xref …(8)
【0016】
(5)逆変換手段
逆変換手段7により第2の位置フィードバックと姿勢フィードバックを関節角度に逆変換して、求められた関節角度θfb2を位置の状態フィードバックに用いる。
関節座標系の第2の関節角度を
θfb2=θFB21〜θFB2n …(9)
ここで、
θfb2:関節座標系の第2の関節角度ベクトル
θFB2n:n軸目の第2の関節角度
θfb2=B(Xfb2) …(10)
ここで、
B:逆変換式
となる。
求められた関節座標系の第2の関節角度を位置の状態フィードバックに用いて位置制御を行うことで、非柔軟設定軸方向の位置偏差成分のみを位置の状態フィードバックの制御に用い、柔軟設定軸方向の位置偏差成分を十分に更新しないことで、柔軟設定軸方向には位置ズレ可能で、非柔軟設定軸方向には高精度に軌跡を保った動作が可能になる。
【0017】
実際のロボットに本制御を用いた例を図5の作用を表す模式図を用いて説明する。本例では説明を簡潔にするため2軸の水平多関節型ロボットを用いるが、3軸以上の垂直多関節ロボットでも同様である。図5(a)に示すように、ロボット先端に外力Fが作用する場合を考える。この時、作業座標系のY軸方向を柔軟設定軸方向に、X軸方向を非柔軟設定軸方向に設定する。通常はロボットの位置指令と位置フィードバックは同一の値である。しかし、ロボットは外力Fにより、図5(b)の実線に示す位置に動き、微小ではあるが位置指令と位置フィードバックにズレΔXとΔYが発生する。ここで、位置と速度の高ループゲインの作用により通常は元の位置(点線に示す位置)に戻ろうとするが、Y軸方向には偏差補正手段5の制限が働き、例えば制限の閾値が0の場合には、ΔYは0になり、Y軸方向には位置指令と位置フィードバックのズレはΔY=0となる。X軸方向には偏差補正手段5の制限が働かないので、ΔXは0にならず、X軸方向には位置指令と位置フィードバックのズレはΔXのままとなる。よって、求められたΔXとΔYを加算手段6により位置指令に加算し、逆変換手段7により関節座標系の第2の関節角度を求め、位置の状態フィードバックに用いて位置制御を行うことで、図5(c)の実線で示すように、X軸方向には位置制御が働くためロボットの先端は元の値に戻り、Y軸方向には位置制御が働かないためロボットの先端は元の値に戻らない。つまり、外力Fが働いても、Y軸方向には位置ズレするが、X軸方向には位置ズレせずに軌跡を保つことが可能である。
【0018】
次に、本発明の第2の具体的実施例を図2に示して説明する。
通常の関節座標系での位置速度制御状態では速度制御ループの速度積分項の作用により、外部より作用する力により位置ズレが発生すると、速度偏差が大きくなり積分されて過大なトルクが発生してしまう。そこで、本実施例は、請求項2に記載するように、第1の具体的実施例について関節角度を微分することで関節角速度を求めて、速度の状態フィードバックに用いるものである。これによって、外部より作用する力により位置ズレが発生しても、位置ズレを許容する方向には位置ズレが0又は小さく制限されるので速度成分も相対的に小さくなるため、速度積分項に貯まる値が小さくてすみ、大きなトルクの発生を抑制することができる。ここで、非柔軟設定軸方向に関する速度積分項の成分は通常の位置速度制御系と同じであるため、位置ズレせずに軌跡精度を保つことが可能な制御系を構成できる。
【0019】
次に、本発明の第3の具体的実施例を図3に示して説明する。本実施例は、請求項3に記載するように、第1の具体的実施例について偏差補正手段5(柔軟設定軸方向については予め設定された閾値で制限し、非柔軟設定軸方向については制限を行わない手段)の代わりに、ゲイン乗算を行う。これは作業座標系の柔軟設定軸方向については位置偏差及び姿勢偏差ΔXに予め設定された1よりも十分に小さいゲインを乗算し、非柔軟設定軸方向については位置偏差及び姿勢偏差ΔXには1を乗算するか何も乗算しない手段を用いる。乗算後の位置偏差及び姿勢偏差ΔXGAINに第1の具体的実施例と同様に加算手段6を用い、作業座標系の第2の位置フィードバックと姿勢フィードバックであるXfb2を求める。
Xfb2=ΔXGAIN+Xref ・・・・(11)
【0020】
次に、逆変換手段7を用い、式(9)と(10)により、関節座標系の第2の関節角度θfb2を位置の状態フィードバックに用いる。これにより、求められた関節座標系の第2の関節角度を位置の状態フィードバックに用いて位置制御を行うことで、非柔軟設定軸方向の位置偏差成分のみを位置の状態フィードバックの制御に用い、柔軟設定軸方向の位置偏差成分を十分に更新しないことで、柔軟設定軸方向には位置ズレ可能で非柔軟設定軸方向には高精度に軌跡を保った動作が可能になる。
【0021】
次に、本発明の第4の具体的実施例を図4に示して説明する。本実施例は、請求項4に記載するように、第1の具体的実施例について、定常的に作用する重力などの力を別途補償することで、重力の影響で鉛直方向に位置ズレが発生することを抑えるものである。この重力の演算の方法としては、例えば、ロボットの各リンクの重量と重心位置と各関節角度から重力トルク算出手段8により、重力補償用トルクを求めて、重力補償演算手段9により速度積分値と速度比例値を加算して求めたトルク指令に加算する方法がある。これにより、作業座標系の柔軟設定軸方向と鉛直方向が同じ場合に、重力成分のトルクが各関節座標系の速度積分項に積分されるのを抑えることができ、速度積分値自体を通常の位置速度制御時よりも小さくし、位置ズレが発生した場合でも速度積分項により大きなトルクが発生することを抑制することができる。
【0022】
【発明の効果】
以上述べたように、請求項1記載のロボットの制御装置によれば、ワークの位置ズレなどによる外部からロボットに作用する力に対して、作業座標系で柔軟に設定する軸(以降は柔軟設定軸)方向についてのみ速度と角速度を制限した後で関節角度に変換して、その積分値である関節角度を位置の状態フィードバックに用いる。そのため、各関節角度の柔軟設定軸方向に関する成分についての位置が更新されないため、柔軟設定軸方向にのみ位置ズレを許容して外部からの作用力を吸収することが可能になる。また、各関節角度の柔軟設定軸ではない方向に関する成分については位置が更新されないため、従来通りの高い軌跡精度で動作が可能となる。
請求項2記載のロボットの制御装置によれば、柔軟設定軸方向についてのみ現在速度を変更した前記第2の関節角速度を速度の状態フィードバックに用いることで、速度積分項の柔軟設定軸方向に関する成分が小さくなるため、柔軟軸方向に位置ズレが発生した場合でも速度積分項により大きなトルクの発生を抑制することができる。
請求項3記載のロボットの制御装置によれば、請求項1記載と同様に、ワークの位置ズレなどによる外部からロボットに作用する力に対して、作業座標系で柔軟に設定する軸(以降は柔軟設定軸)方向についてのみ速度と角速度を小さくゲイン乗算した後で関節角度に変換して、その積分値である関節角度を位置の状態フィードバックに用いる。そのため、各関節角度の柔軟設定軸方向に関する成分についての位置が更新されないため、柔軟設定軸方向にのみ位置ズレを許容して外部からの作用力を吸収することが可能になる。また、各関節角度の柔軟設定軸ではない方向に関する成分については位置が更新されないため、従来通りの高い軌跡精度で動作が可能となる。
請求項4記載のロボットの制御装置によれば、重力成分を別途補償することで、各関節座標系の速度積分項に積分される値を小さく押さえることができるので、柔軟軸方向に位置ズレが発生した場合でも速度積分項により大きなトルクが発生することを抑制することができる。
請求項5記載のロボットの制御装置によれば、ワークの位置ズレなどによる外部からロボットに作用する力に対して、作業座標系で柔軟に設定する軸(以降は柔軟設定軸)方向についてのみ速度と角速度を制限した後で関節角度に変換して、その積分値である関節角度を位置の状態フィードバックに用いる。そのため、各関節角度の柔軟設定軸方向に関する成分についての位置が更新されないため、柔軟設定軸方向にのみ位置ズレを許容して外部からの作用力を吸収することが可能になる。また、各関節角度の柔軟設定軸ではない方向に関する成分については位置が更新されないため、従来通りの高い軌跡精度で動作が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の具体的実施例
【図2】本発明の第2の具体的実施例
【図3】本発明の第3の具体的実施例
【図4】本発明の第4の具体的実施例
【図5】本発明の作用を表す模式図
【図6】従来の制御方式を示す図
【符号の説明】
1:角度計測器
2:第1の順変換手段
3:第2の順変換手段
4:減算手段
5:偏差補正手段
6:加算手段
7:逆変換手段
8:重力トルク算出手段
9:重力補償演算手段
[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a robot control device, and more particularly to a robot control device and a control method for controlling the generated force of a servo motor that drives a joint based on force and torque set values in a work coordinate system.
[0002]
[Prior art]
A conventional robot is controlled by a position and speed state feedback system as shown in FIG. 6 for each joint axis of the robot. When performing spot welding or seam welding work that involves contact with the workpiece in such a control system, if there is a workpiece misalignment or workpiece gripping misalignment, it was set large to increase the rigidity. Due to the action of the gain and integrator, a large torque is generated, which makes it difficult to carry out the work due to the occurrence of poor welding or welding, and sometimes there is a risk of damage to the tool or robot.
In order to deal with such a problem, there is a method using a device that allows an acting force due to a positional deviation of a workpiece or the like with a coil spring provided on a jig base and a leg portion as disclosed in JP-A-9-314347.
[0003]
Also, as a method using force information, as shown in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-061645, the pressure applied to the upper and lower roller electrodes is measured with a load cell during seam welding, and the robot is feedback-controlled based on the pressure difference. There is a method and a method of detecting an abnormality when the rotational torque or the applied pressure by the torque detector exceeds a limit as shown in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-042752.
Further, as a method using distance information, there is a method in which a position sensor is corrected in advance using a template having the same shape as a workpiece, using a distance sensor during seam welding, as disclosed in JP-A-9-314351.
Further, in recent years, as a method for performing flexible control in the work coordinate system without adding a special device to the robot, each of the work coordinate systems as shown in JP-A-8-227320 and JP-A-2000-005881 There is a method in which the softness (spring constant) can be set with respect to the coordinate system direction and the degree of adaptability to external force can be specified for each direction in the space.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-314347 lacks versatility because the device itself needs to be recreated in accordance with the workpiece when the workpiece is changed, and the direction of the acting force is known in advance. It was necessary to match the direction of spring contraction.
Further, as shown in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 2000-061645 and 2000-042752, the method of acquiring sensor information by adding a force sensor and a load cell has a problem that costs increase.
In addition, as shown in Japanese Patent Laid-Open No. 9-314351, the method using a distance sensor cannot cope with positional misalignment other than the direction of the distance sensor, and in the case of a work change, it is necessary to change peripheral devices such as a template. there were.
Also, as shown in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-227320 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-005881, the softness (spring constant) is set in the work coordinate system and the degree of adaptability to external force is specified for each direction in the space. In this method, if the position deviation increases, the generated torque of the servo motor increases proportionally, so it is not possible to cope with a large stroke, and the calculation relational expression that makes the force of the work coordinate system correspond to the torque of the joint coordinate system is complicated. There are problems such as heavy load and difficulty in real-time control.
Therefore, the present invention has versatility that can cope with workpiece changes without using a sensor, etc., is inexpensive because it does not use a sensor, can handle large displacements of the stroke, and has a simple calculation and a work coordinate system. It is an object of the present invention to perform flexible control of a work coordinate system that can operate flexibly in a specific direction, and that can operate with high trajectory accuracy in directions other than the specific direction.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, a robot control apparatus according to claim 1 of the present invention is a joint angle and joint obtained from an angle measuring instrument that measures a first joint angle related to a joint coordinate system of a robot based on a joint command. In a robot control apparatus that drives each joint by feeding back a state of speed, first forward conversion means for converting the first joint angle into position data of a work coordinate system, and the joint command as a position of the work coordinate system Second forward conversion means for converting to command data; first subtraction means for subtracting position command data of the work coordinate system from position data of the work coordinate system to calculate position deviation data of the work coordinate system; a deviation correction means for correcting a nonlimiting for flexible configuration axis inflexible set axis limited by preset threshold for the position deviation data of the work coordinate system, the polarization Adding means for calculating position data of the second work coordinate system by adding the position deviation data corrected by the correction means and position command data of the work coordinate system; and a joint from the position data of the second work coordinate system And an inverse conversion means for calculating a second joint angle of the coordinate system, and the second joint angle is used for the state feedback. According to the robot control apparatus according to claim 1, when a force is applied to the robot from the outside due to a positional deviation of a workpiece during handling work, the joint angle and the joint command obtained by the angle measuring device are respectively converted into forward conversion means. The position and orientation deviation in the work coordinate system generated by the external force is obtained by subtracting by the subtracting means, and the work coordinate is set for the direction of the axis that is set flexibly in the work coordinate system (hereinafter, flexible setting axis). The position and attitude deviation in the system is corrected to a smaller value by the deviation correction means, and the second position feedback value and attitude feedback value are created by adding the deviation limited by the adding means to the position command and attitude command of the work coordinate system. Then, the second position feedback and posture feedback are converted back into joint angles by the reverse conversion means, and the obtained joint angles are converted into positions. By using it for state feedback, each joint angle is not updated at all or is not fully updated, and even if an external force is applied, the position deviation is small or not, so the position deviation is allowed only in the flexible setting axis direction. Thus, it is possible to absorb the acting force from the outside. Similarly, with respect to an axis direction that is not set flexibly in the work coordinate system (hereinafter, non-flexible set axis) direction, the position and orientation deviation in the work coordinate system is not limited by the deviation correction means, and the position and orientation deviation is added by the addition means. Second position feedback and posture feedback are created by adding to the position command and posture command of the work coordinate system, and the second position feedback and posture feedback are inversely converted into joint angles by the inverse conversion means, and position state feedback is performed. Since each joint angle is updated in the same manner as in a normal position control system, the operation can be performed with high trajectory accuracy as before.
[0006]
According to a second aspect of the present invention, the robot control apparatus uses the second joint angle as the position and / or speed as the state feedback.
According to the robot control device of claim 2, even when a positional deviation occurs in the flexible setting direction by using the derivative of the second joint angle only in the flexible setting axis direction for speed state feedback. Since the component related to the flexible setting axis direction of the speed integral term becomes small, even when a positional deviation occurs in the flexible axis direction, generation of a large torque can be suppressed by the speed integral term.
[0007]
The robot control apparatus according to claim 3, wherein the deviation correction unit is a unit that limits the position deviation data of the work coordinate system to a threshold value , or a unit that multiplies the position deviation data of the work coordinate system by a gain. It is. According to the robot control device of the third aspect, as in the first aspect, the joint angle obtained by the angle measuring instrument when a force is applied to the robot from the outside due to a positional deviation of the workpiece during handling work. And the joint command are respectively forward-converted by the forward-converting means, and subtracted by the subtracting means to obtain the position and orientation deviation in the work coordinate system generated by the external force, and the axis to be flexibly set in the work coordinate system (hereinafter, flexible setting) For the (axis) direction, the position and orientation deviation in the work coordinate system is multiplied by a gain sufficiently smaller than 1 preset by the deviation correction means, and the deviation multiplied by the gain by the addition means is used as the position command of the work coordinate system. A second position feedback and attitude feedback are generated by adding to the attitude command, and the second position feedback and attitude feedback are generated by the inverse conversion means. By reversely converting back to joint angle and using the obtained joint angle for position status feedback, each joint angle is not updated at all or not fully updated, and even if an external force is applied, the positional deviation is small Since there is no such state, it is possible to absorb the acting force from the outside by allowing the positional deviation only in the flexible setting axis direction. Similarly, for an axis that is not set flexibly in the work coordinate system (hereinafter, non-flexible set axis) direction, the position and orientation deviation in the work coordinate system is not multiplied by the deviation correction means, and the position and orientation deviation is added by the addition means. Second position feedback and posture feedback are created by adding to the position command and posture command of the work coordinate system, and the second position feedback and posture feedback are inversely converted into joint angles by the inverse conversion means, and position state feedback is performed. Since each joint angle is updated in the same manner as in a normal position control system, the operation can be performed with high trajectory accuracy as before.
[0008]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the robot control apparatus according to the fourth aspect, wherein a gravitational torque calculating unit that calculates a gravitational torque acting on each joint of the robot based on a joint angle from the angle measuring device;
Gravity compensation calculation means for compensating the gravitational torque in a motor control system is provided.
According to the robot control apparatus of the fourth aspect, by separately compensating for the gravitational component, the value integrated in the velocity integral term of each joint coordinate system can be suppressed to a small value. Even when it occurs, it is possible to suppress the generation of large torque due to the speed integral term.
[0009]
According to a fifth aspect of the present invention, the robot control device feedbacks the state of the joint angle and the joint speed obtained from the angle measuring device that measures the first joint angle with respect to the joint coordinate system of the robot based on the joint command. The position control data of the work coordinate system is calculated based on the first joint angle, the position command data of the work coordinate system is calculated based on the joint command, and the position data The position deviation data is calculated from the position command data, and the position deviation correction data for correcting the position deviation data with a preset threshold for the flexible setting axis direction but not for the non-flexible setting axis direction is calculated. Then, a second joint angle is calculated from the position deviation correction data and the position command data, and the second joint angle is used for the state feedback. According to the robot control apparatus according to claim 5, when a force is applied to the robot from the outside due to a positional deviation of a workpiece during handling work, the joint angle and the joint command obtained by the angle measuring device are respectively forward-converted. The position and orientation deviation in the work coordinate system generated by the external force is obtained by subtracting by the subtracting means, and the work coordinate is set for the direction of the axis that is set flexibly in the work coordinate system (hereinafter, flexible setting axis). The position and attitude deviation in the system is corrected to a smaller value by the deviation correction means, and the second position feedback value and attitude feedback value are created by adding the deviation limited by the adding means to the position command and attitude command of the work coordinate system. Then, the second position feedback and posture feedback are converted back into joint angles by the reverse conversion means, and the obtained joint angles are converted into positions. By using it for state feedback, each joint angle is not updated at all or is not fully updated, and even if an external force is applied, the position deviation is small or not, so the position deviation is allowed only in the flexible setting axis direction. Thus, it is possible to absorb the acting force from the outside. Similarly, with respect to an axis direction that is not set flexibly in the work coordinate system (hereinafter, non-flexible set axis) direction, the position and orientation deviation in the work coordinate system is not limited by the deviation correction means, and the position and orientation deviation is added by the addition means. Second position feedback and posture feedback are created by adding to the position command and posture command of the work coordinate system, and the second position feedback and posture feedback are inversely converted into joint angles by the inverse conversion means, and position state feedback is performed. Since each joint angle is updated in the same manner as in a normal position control system, the operation can be performed with high trajectory accuracy as before.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
As shown in the conventional example of FIG. 6, in the position / velocity control state in the normal joint coordinate system, the position control loop and the speed control loop cause the force acting from the outside to move in a specific direction on the work coordinate system. Only the working position of the tip is difficult to follow flexibly. This depends on the reduction ratio for each joint axis, the magnitude of the gain, and the posture of the robot. Therefore, only the position deviation component in the specific direction (non-flexible set axis direction) of the work coordinate system is used for position state feedback control, and the position error component in the flexible set axis direction is not sufficiently updated, so that the flexible set axis direction It is possible to shift the position, and it is possible to operate with a highly accurate trajectory in the non-flexible setting axis direction.
Hereinafter, a first specific embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1, and an example applied to a robot with n degrees of freedom will be described (n ≧ 3). First, a control block diagram in which the flexible control of the present invention is applied to a position / velocity control system in a normal joint coordinate system is shown.
[0011]
(1) Forward conversion As described in claim 1, the first joint angle obtained by the angle measuring device 1 is operated by the first forward conversion means 2 in the position and velocity state feedback system in the joint coordinate system. Convert to coordinate system position data. The work coordinate system is a three-dimensional coordinate system composed of three orthogonal axes, and the position data is data composed of a position and a posture. Here, the conversion means is an arithmetic expression for obtaining the hand position of the robot from the angles of the joint axes of the robot, which is generally called forward kinematics.
The first joint angle of the joint coordinate system is expressed as θfb = θFB1 to θFBn (1)
here,
θfb: joint angle vector in the joint coordinate system θFBn: set as the joint angle of the n-th axis.
The position feedback and attitude feedback of the work coordinate system are expressed as Xfb = XFB, YFB, ZFB, αFB, βFB, γFB (2)
here,
Xfb: position and orientation feedback vector in the work coordinate system XFB: X-axis position feedback in the work coordinate system αFB: posture feedback around the X axis in the work coordinate system
Xfb = F (θfb) (3)
here,
F: Forward conversion formula.
[0012]
Similarly, the position command and the posture command of the work coordinate system are obtained by the second forward conversion means 3 for the joint command of the robot.
The joint command of the joint coordinate system is set to θref = θREF1 to θREFn (4)
here,
θref: Joint command vector in the joint coordinate system θREFn: Placed as a joint command for the n-th axis.
The position command and orientation command of the working coordinate system are set to Xref = XREF, YREF, ZREF, αREF, βREF, γREF (5)
here,
Xref: Work coordinate system position / orientation command vector XREF: Work coordinate system X-axis position command αREF: Posture command around the X axis of the work coordinate system
Xref = F (θref) (6)
here,
F: Forward conversion formula.
[0013]
(2) Subtracting means Next, the subtraction means 4 subtracts the position command and the posture command from the position feedback and posture feedback of the work coordinate system to calculate the position deviation and posture deviation ΔX of the work coordinate system.
ΔX = Xfb−Xref (7)
[0014]
(3) With respect to the deviation correction means flexible setting axis direction, the deviation correction means 5 limits the position deviation and posture deviation ΔX of the work coordinate system with a preset threshold value , for example, 0 or a value set smaller than normal. For the non-flexible set axis direction, the deviation correction means does not limit the position deviation and the posture deviation ΔX of the work coordinate system, or limits them with normal values. The post-limit position deviation and posture deviation are represented by ΔXLIMIT.
[0015]
(4) The position deviation and posture deviation ΔXLIMIT after the adding means deviation correcting means are added to the position command and posture command Xref of the work coordinate system by the adding means 6 and are the second position feedback and posture feedback of the work coordinate system. Xfb2 in the equation (8).
Xfb2 = ΔXLIMIT + Xref (8)
[0016]
(5) Inverse conversion means The inverse position conversion means 7 reversely converts the second position feedback and posture feedback into joint angles, and uses the obtained joint angle θfb2 for position state feedback.
The second joint angle of the joint coordinate system is expressed as θfb2 = θFB21 to θFB2n (9)
here,
θfb2: second joint angle vector in the joint coordinate system θFB2n: second joint angle of the n-th axis θfb2 = B (Xfb2) (10)
here,
B: Inverse conversion formula.
By performing position control using the obtained second joint angle of the joint coordinate system for position state feedback, only the position deviation component in the non-flexible setting axis direction is used for control of position state feedback, and the flexible setting axis By not sufficiently updating the positional deviation component in the direction, it is possible to shift the position in the flexible setting axis direction, and it is possible to perform an operation with a highly accurate trajectory in the non-flexible setting axis direction.
[0017]
An example in which this control is used for an actual robot will be described with reference to a schematic diagram showing the operation of FIG. In this example, a two-axis horizontal articulated robot is used for the sake of brevity, but the same applies to a vertical articulated robot having three or more axes. Consider a case where an external force F acts on the tip of the robot as shown in FIG. At this time, the Y-axis direction of the work coordinate system is set to the flexible setting axis direction, and the X-axis direction is set to the non-flexible setting axis direction. Normally, the position command and position feedback of the robot have the same value. However, the robot moves to the position shown by the solid line in FIG. 5B due to the external force F, and a slight deviation ΔX and ΔY occurs in the position command and position feedback. Here, the high loop gain of the position and speed usually tries to return to the original position (the position shown by the dotted line), but the limit of the deviation correction means 5 works in the Y-axis direction. For example, the limit threshold is 0. In this case, ΔY is 0, and the difference between the position command and the position feedback is ΔY = 0 in the Y-axis direction. Since the limit of the deviation correction means 5 does not act in the X-axis direction, ΔX does not become 0, and the deviation between the position command and the position feedback remains ΔX in the X-axis direction. Therefore, the obtained ΔX and ΔY are added to the position command by the adding means 6, the second joint angle of the joint coordinate system is obtained by the inverse transform means 7, and the position control is performed using the position state feedback, As indicated by the solid line in FIG. 5C, the position of the robot tip returns to the original value because position control works in the X-axis direction, and the position of the robot tip returns to the original value because position control does not work in the Y-axis direction. Do not return to. That is, even when the external force F is applied, the position is shifted in the Y-axis direction, but the locus can be maintained without being shifted in the X-axis direction.
[0018]
Next, a second specific embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
In the position / velocity control state in the normal joint coordinate system, if the position shift occurs due to the force acting from the outside due to the action of the speed integral term of the speed control loop, the speed deviation becomes large and integration causes excessive torque. End up. Therefore, in this embodiment, as described in claim 2, the joint angular velocity is obtained by differentiating the joint angle with respect to the first specific embodiment, and is used for speed state feedback. As a result, even if a positional deviation occurs due to a force acting from the outside, the positional deviation is limited to zero or small in the direction in which the positional deviation is allowed. The value can be small and generation of large torque can be suppressed. Here, since the component of the speed integral term with respect to the non-flexible set axis direction is the same as that of a normal position speed control system, a control system capable of maintaining the trajectory accuracy without misalignment can be configured.
[0019]
Next, a third specific embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, as described in claim 3, the deviation correcting means 5 (the flexible setting axis direction is limited by a preset threshold value and the non-flexible setting axis direction is limited in the first specific embodiment. Instead of means), gain multiplication is performed. For the flexible set axis direction of the work coordinate system, the position deviation and the attitude deviation ΔX are multiplied by a gain sufficiently smaller than 1, and the position deviation and the attitude deviation ΔX are 1 for the non-flexible set axis direction. A means for multiplying or not multiplying anything is used. The addition means 6 is used for the post-multiplication position deviation and attitude deviation ΔXGAIN in the same manner as in the first specific embodiment to obtain the second position feedback and the attitude feedback Xfb2 of the work coordinate system.
Xfb2 = ΔXGAIN + Xref (11)
[0020]
Next, the inverse joint means 7 is used, and the second joint angle θfb2 of the joint coordinate system is used for position state feedback according to equations (9) and (10). Thus, by performing position control using the obtained second joint angle of the joint coordinate system for position state feedback, only the position deviation component in the non-flexible set axis direction is used for position state feedback control, By not sufficiently updating the position deviation component in the flexible setting axis direction, it is possible to shift the position in the flexible setting axis direction, and it is possible to perform an operation with a highly accurate trajectory in the non-flexible setting axis direction.
[0021]
Next, a fourth specific embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, as described in claim 4, the first specific embodiment is compensated separately for a force such as gravity that constantly acts, thereby causing a positional shift in the vertical direction due to the influence of gravity. It is what suppresses doing. As a method of calculating the gravity, for example, the gravitational torque calculating means 8 obtains the gravity compensation torque from the weight of each link of the robot, the center of gravity position, and each joint angle, and the gravity compensation calculating means 9 calculates the speed integral value. There is a method of adding to the torque command obtained by adding the speed proportional value. As a result, when the flexible set axis direction of the work coordinate system and the vertical direction are the same, it is possible to prevent the torque of the gravitational component from being integrated into the speed integral term of each joint coordinate system, and the speed integral value itself is It is possible to suppress the generation of a large torque due to the speed integral term even when the positional deviation occurs, by making the position smaller than that during the position / speed control.
[0022]
【The invention's effect】
As described above, according to the robot control apparatus of the first aspect, the axis that is flexibly set in the work coordinate system with respect to the force acting on the robot from the outside due to the positional deviation of the workpiece (hereinafter referred to as the flexible setting) The velocity and angular velocity are limited only in the (axis) direction, and then converted into a joint angle, and the joint angle, which is an integral value thereof, is used for position state feedback. For this reason, the position of each joint angle regarding the component relating to the flexible setting axis direction is not updated. Therefore, it is possible to allow a positional shift only in the flexible setting axis direction and to absorb the acting force from the outside. In addition, since the position of the component related to the direction that is not the flexible setting axis of each joint angle is not updated, the operation can be performed with the conventional high trajectory accuracy.
According to the robot control apparatus of claim 2, the component related to the flexible setting axis direction of the speed integral term is used by using the second joint angular velocity, which is the current speed changed only in the flexible setting axis direction, for speed state feedback. Therefore, even when a positional deviation occurs in the flexible axis direction, generation of a large torque can be suppressed by the speed integral term.
According to the robot control apparatus of the third aspect, as in the case of the first aspect, the axis (hereinafter referred to as the axis) flexibly set in the work coordinate system against the force acting on the robot from the outside due to the displacement of the workpiece. Only in the direction of the flexible setting axis), the velocity and the angular velocity are multiplied by a small gain and then converted into a joint angle, and the joint angle, which is an integral value thereof, is used for position state feedback. For this reason, the position of each joint angle regarding the component relating to the flexible setting axis direction is not updated. Therefore, it is possible to allow a positional shift only in the flexible setting axis direction and to absorb the acting force from the outside. In addition, since the position of the component related to the direction that is not the flexible setting axis of each joint angle is not updated, the operation can be performed with the conventional high trajectory accuracy.
According to the robot control apparatus of the fourth aspect, by separately compensating for the gravitational component, the value integrated in the velocity integral term of each joint coordinate system can be suppressed to a small value. Even when it occurs, it is possible to suppress the generation of large torque due to the speed integral term.
According to the robot control apparatus of the fifth aspect, the speed is only in the direction of the axis (hereinafter referred to as the flexible setting axis) that is flexibly set in the work coordinate system with respect to the force acting on the robot from the outside due to the displacement of the workpiece. After the angular velocity is limited, it is converted into a joint angle, and the joint angle, which is an integral value thereof, is used for position state feedback. For this reason, the position of each joint angle regarding the component related to the flexible setting axis direction is not updated. Therefore, it is possible to allow a positional shift only in the flexible setting axis direction and absorb an external acting force. In addition, since the position of the component related to the direction that is not the flexible setting axis of each joint angle is not updated, the operation can be performed with the conventional high trajectory accuracy.
[Brief description of the drawings]
1 is a first specific embodiment of the present invention; FIG. 2 is a second specific embodiment of the present invention; and FIG. 3 is a third specific embodiment of the present invention. Fig. 5 is a schematic diagram showing the operation of the present invention. Fig. 6 is a diagram showing a conventional control system.
1: Angle measuring instrument
2: First forward conversion means
3: Second forward conversion means
4: Subtraction means
5: Deviation correction means
6: Addition method
7: Inverse conversion means
8: Gravitational torque calculation means
9: Gravity compensation calculation means

Claims (5)

関節指令に基づいて、ロボットの関節座標系に関する第1の関節角度を計測する角度計測器から得られる関節角度及び関節速度を状態フィードバックして各関節を駆動するロボットの制御装置において、
前記第1の関節角度を作業座標系の位置データに変換する第1の順変換手段と、
前記関節指令を作業座標系の位置指令データに変換する第2の順変換手段と、
前記作業座標系の位置データから前記作業座標系の位置指令データを減算し作業座標系の位置偏差データを演算する第1の減算手段と、
前記作業座標系の位置偏差データについて柔軟設定軸方向については予め設定された閾値で制限し非柔軟設定軸方向については制限しない補正を行う偏差補正手段と、
前記偏差補正手段で補正された位置偏差データと前記作業座標系の位置指令データを加算して第2の作業座標系の位置データを演算する加算手段と、
前記第2の作業座標系の位置データから関節座標系の第2の関節角度を演算する逆変換手段とを有し、
前記第2の関節角度を前記状態フィードバックに用いることを特徴とするロボット制御装置。
In a robot control device that drives each joint by state-feedbacking a joint angle and a joint speed obtained from an angle measuring device that measures a first joint angle related to a joint coordinate system of the robot based on a joint command,
First forward conversion means for converting the first joint angle into position data of a work coordinate system;
Second forward conversion means for converting the joint command into position command data of a work coordinate system;
First subtraction means for subtracting the position command data of the work coordinate system from the position data of the work coordinate system and calculating position deviation data of the work coordinate system;
Deviation correction means for performing correction that limits the position deviation data of the working coordinate system with a preset threshold for the flexible setting axis direction and does not limit the non-flexible setting axis direction ;
Adding means for calculating the position data of the second work coordinate system by adding the position deviation data corrected by the deviation correction means and the position command data of the work coordinate system;
Inverse conversion means for calculating a second joint angle of a joint coordinate system from position data of the second work coordinate system;
The robot control apparatus using the second joint angle for the state feedback.
前記制御装置により前記第2の関節角度を位置または速度、あるいはそれらの両方を前記状態フィードバックに用いることを特徴とする請求項1記載のロボット制御装置。  The robot control apparatus according to claim 1, wherein the control apparatus uses the second joint angle as a position and / or velocity for the state feedback. 前記偏差補正手段は、前記作業座標系の位置偏差データを閾値に制限する手段、または、前記作業座標系の位置偏差データにゲインを乗算する手段であることを特徴とする請求項記載のロボット制御装置。The deviation correcting means includes means for limiting the positional deviation data of the working coordinate system to the threshold or, according to claim 1, wherein the robot, which is a means for multiplying a gain to the position deviation data of the work coordinate system, Control device. 前記角度計測器からの関節角度を元に、前記ロボットの各関節に作用する重力トルクを算出する重力トルク算出手段と、
前記重力トルクをモータの制御系に補償する重力補償演算手段を有することを特徴とする請求項のロボット制御装置。
Based on the joint angle from the angle measuring device, gravity torque calculating means for calculating the gravity torque acting on each joint of the robot;
2. The robot control apparatus according to claim 1 , further comprising gravity compensation calculation means for compensating the gravity torque in a motor control system.
関節指令に基づいて、ロボットの関節座標系に関する第1の関節角度を計測する角度計測器から得られる関節角度及び関節速度を状態フィードバックして各関節を駆動するロボットの制御装置において、
前記第1の関節角度をもとに作業座標系の位置データを算出し、
前記関節指令をもとに作業座標系の位置指令データを算出し、
前記位置データと前記位置指令データから位置偏差データを算出し、
前記位置偏差データについて柔軟設定軸方向については予め設定された閾値で制限し非柔軟設定軸方向については制限しない補正を行う位置偏差補正データを算出し、
前記位置偏差補正データと前記位置指令データから第2の関節角度を算出し、
第2の関節角度を前記状態フィードバックに用いることを特徴とするロボットの制御方法。
In a robot control device that drives each joint by state-feedbacking a joint angle and a joint speed obtained from an angle measuring device that measures a first joint angle related to a joint coordinate system of the robot based on a joint command,
Calculating position data of the working coordinate system based on the first joint angle;
Calculate position command data of the working coordinate system based on the joint command,
Calculating position deviation data from the position data and the position command data;
About the position deviation data , the flexible setting axis direction is calculated with position deviation correction data for performing correction that is limited by a preset threshold value and that is not limited for the non-flexible setting axis direction ,
Calculating a second joint angle from the position deviation correction data and the position command data;
A robot control method using the second joint angle for the state feedback.
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