JP4998159B2 - Control method for articulated robot - Google Patents

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Description

本発明は、減速機を介してモータにより駆動される多関節型ロボットの制御方法に関するものである。   The present invention relates to a method for controlling an articulated robot driven by a motor via a speed reducer.

近年、溶接やハンドリング等に用いられる垂直多関節型ロボットにおいて、作業精度の向上が求められている。しかし、垂直多関節型ロボットは、合成アーム長が1m以上、構成軸が6軸以上の構成が一般的である。そして、アームのしなりや各軸に搭載されている減速機のバネ成分によりアーム先端が振動しやすい構造になっている。特に、減速機のバネ成分による振動は、大型ロボットでは10Hz以下の低い周波数となり、位置制御性能に大きな影響を与える。   In recent years, there has been a demand for improved work accuracy in vertical articulated robots used for welding, handling, and the like. However, vertical articulated robots generally have a configuration in which the combined arm length is 1 m or more and the constituent axes are six axes or more. The arm tip easily vibrates due to the bending of the arm and the spring component of the speed reducer mounted on each shaft. In particular, the vibration due to the spring component of the speed reducer has a low frequency of 10 Hz or less in a large robot, and greatly affects the position control performance.

一方、バネ成分を有する減速機を駆動するモータには、ロータが永久磁石型のAC同期モータ(通常はブラシレスモータと称される)が、メンテナンス性や制御性の良さから採用されることが多い。しかし、この種類のモータでは、ステータのスロットとロータの磁石が対向するオープンスロット部の磁気エネルギーの変化により、コギングトルクが発生すると考えられ、定格トルクに対して数%のトルク脈動がモータ回転角度に応じて規則的に発生する。   On the other hand, as a motor for driving a reduction gear having a spring component, an AC synchronous motor having a rotor of a permanent magnet type (usually referred to as a brushless motor) is often employed because of good maintainability and controllability. . However, in this type of motor, it is considered that cogging torque is generated due to a change in magnetic energy in the open slot portion where the stator slot and the rotor magnet face each other. It occurs regularly according to.

図1は4極のブラシレスモータのコギングトルクの実測値の一例である。モータ1回転当たり24周期発生している。4極モータでは電気角は1回転当たり4周期になるので、コギングトルクは電気角1周期に対しては6周期発生していることになる。   FIG. 1 is an example of an actual measurement value of cogging torque of a 4-pole brushless motor. 24 cycles are generated per rotation of the motor. In the case of a 4-pole motor, the electrical angle is 4 cycles per rotation, so that the cogging torque is generated 6 cycles for one electrical angle cycle.

図2は、このコギングトルクによるロボット先端での振動を評価するための概要図である。図2に示すロボットは、構成軸が6軸の一般的な垂直多関節型ロボットであり、合成アーム長は約1.4mである。図2(a)において、ロボット先端には溶接トーチ(108)が装着されており、ロボットを設置している面と並行に設置された直方体のワーク(106)を溶接する場合を考える。ロボットのアームが縮退する方向、つまり図2(a)に示す姿勢から図2(b)に示す姿勢へ移動する方向をマイナス動作方向(105)とする。そして、ワーク(106)の上を一定速度でワーク(106)と並行に動作させた時、つまり溶接トーチ(108)の先端とワーク(106)の距離とを一定に保つ様に動作させた時の溶接トーチ(108)の先端の上下振動(107)を測定する。なお、この場合は実際に溶接を行うのではなく、溶接トーチ(108)の先端とワーク(106)との距離を、図示しない距離センサ(例えば渦電流センサ等)を用いて測定する。   FIG. 2 is a schematic diagram for evaluating the vibration at the robot tip due to the cogging torque. The robot shown in FIG. 2 is a general vertical articulated robot having 6 axes, and the combined arm length is about 1.4 m. 2A, a welding torch (108) is attached to the tip of the robot, and a case is considered in which a rectangular parallelepiped work (106) installed in parallel with the surface on which the robot is installed is welded. The direction in which the robot arm retracts, that is, the direction of movement from the posture shown in FIG. 2A to the posture shown in FIG. When the workpiece (106) is operated in parallel with the workpiece (106) at a constant speed, that is, when the distance between the tip of the welding torch (108) and the workpiece (106) is kept constant. The vertical vibration (107) at the tip of the welding torch (108) is measured. In this case, actual welding is not performed, but the distance between the tip of the welding torch (108) and the workpiece (106) is measured using a distance sensor (for example, an eddy current sensor) not shown.

ロボットが矢印で示すマイナス動作方向(105)の向きで動作するとき、第2軸(101)の回転方向(102)は時計回りになり、第3軸(103)の回転方向(104)は反時計回りになる。   When the robot moves in the direction of the negative movement direction (105) indicated by the arrow, the rotation direction (102) of the second axis (101) is clockwise, and the rotation direction (104) of the third axis (103) is counterclockwise. Turn clockwise.

さらに、図2(b)の姿勢から、矢印で示すプラス動作方向(109)へ反転動作させ、その時の溶接トーチ(108)の先端の上下振動(107)も同様に評価する。   Further, from the posture of FIG. 2 (b), a reverse operation is performed in the plus operation direction (109) indicated by an arrow, and the vertical vibration (107) at the tip of the welding torch (108) at that time is also evaluated in the same manner.

なお、以降の説明では、説明を簡潔にするために、アーム先端までの回転半径が大きく先端の上下振動(107)に影響を及ぼす度合が大きい第2軸(101)について説明する。   In the following description, in order to simplify the description, the second axis (101) having a large turning radius to the arm tip and a large degree of influence on the vertical vibration (107) of the tip will be described.

例えば、ロボットの先端速度が、溶接用途で良く用いられる速度の一例である1.0m/分の場合、第2軸(101)の減速機の減速比が120前後であると、モータの回転数は25rpm前後となり、その時のコギングトルクの周期は10Hz前後となる。このコギングトルクにより第2軸(101)の動作速度にコギングトルクと同周波数の速度ムラが生じ、10Hz前後の振動として先端の上下振動(107)に現れる。そして、この周波数が減速機バネ成分による振動周波数に近づくと、ロボットの振動を抑えることが難しくなる。   For example, when the tip speed of the robot is 1.0 m / min, which is an example of a speed often used in welding applications, the rotation speed of the motor when the reduction ratio of the reduction gear of the second axis (101) is around 120. Is around 25 rpm, and the cogging torque period at that time is around 10 Hz. Due to this cogging torque, speed irregularity of the same frequency as the cogging torque occurs in the operating speed of the second axis (101), and appears in the vertical vibration (107) of the tip as vibration of around 10 Hz. And if this frequency approaches the vibration frequency by a reduction gear spring component, it will become difficult to suppress the vibration of a robot.

一方、ロボットの動作速度が上がり、減速機バネ成分による振動周波数をコギングトルクの周波数が越えた場合、コギングトルクによる力を受けてもバネ成分を含む機械系が応答しなくなるため、溶接トーチ(108)を取り付けているアーム先端の振動への影響は殆ど無くなる。そして、減速機バネ成分による振動周波数を越えない低速、例えば図2に示すロボットではモータ最高回転数は4000〜5000rpmであるのでバネ成分の影響を受ける速度は最高速度の10%未満の低速であり、この低速での補償のみを実施すればよい。   On the other hand, when the operating speed of the robot is increased and the frequency of the cogging torque exceeds the vibration frequency due to the reduction gear spring component, the mechanical system including the spring component will not respond even if the force due to the cogging torque is applied. ) Has almost no effect on the vibration of the arm tip. And the low speed which does not exceed the vibration frequency by the reduction gear spring component, for example, in the robot shown in FIG. 2, the maximum rotation speed of the motor is 4000 to 5000 rpm, so the speed affected by the spring component is a low speed less than 10% of the maximum speed. Only the compensation at this low speed needs to be performed.

従来、コギングトルクを低減させる方法としては、磁気エネルギーの変化を無くすためにコアレスモータやマグネットにスキュー着磁を施して磁気エネルギーの変化を相殺させる方法といったモータの構造を変更するものがある。しかしながら、コギングトルクを低減させる効果はあるものの、出力トルクや効率の低下を招いていた。   Conventionally, as a method of reducing the cogging torque, there is a method of changing the structure of the motor such as a coreless motor or a method of offsetting the change of magnetic energy by applying skew magnetization to the magnet in order to eliminate the change of magnetic energy. However, although there is an effect of reducing the cogging torque, the output torque and the efficiency are reduced.

そこで、モータの回転角θMとその角度でのコギングトルクを相殺する補償トルクを記憶したテーブルから回転角θMに応じて補償トルクを引き出し、電流指令から減算することでコギングトルクを相殺して振動を抑制する方式も知られている(例えば、特許文献1参照)。なお、本明細書においては、この方式をフィードフォワードコギング補償方式(以後、FFコギング補償方式と略す)と呼ぶことにする。   Therefore, the compensation torque is derived according to the rotation angle θM from the table storing the rotation angle θM of the motor and the compensation torque that cancels the cogging torque at that angle, and subtracted from the current command to cancel the cogging torque and vibrate. A suppression method is also known (see, for example, Patent Document 1). In this specification, this method is called a feedforward cogging compensation method (hereinafter abbreviated as FF cogging compensation method).

以下、上述した内容について図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, the above-described content will be described with reference to the drawings.

図3は、ロボットにおけるモータと減速機をモデル化したものである。モータ取り付けベースとなるアーム1(1)にモータ(2)、減速機(3)、ベアリング(4)が固定され、減速機2次側(7)の回転部に結合された負荷であるアーム2(9)を駆動する。減速機1次側(6)はモータ回転軸(10)においてモータ内ロータ(5)に結合され、モータ回転速度ωM(11)で回転する。そして、減速機(3)は減速比Rgで、モータ回転速度ωM(11)を負荷回転速度ωL(12)に減速する。   FIG. 3 is a model of a motor and a speed reducer in a robot. Arm 2 is a load in which a motor (2), a speed reducer (3), and a bearing (4) are fixed to an arm 1 (1) serving as a motor mounting base, and is coupled to a rotating portion of a speed reducer secondary side (7). Drive (9). The reduction gear primary side (6) is coupled to the motor rotor (5) at the motor rotation shaft (10) and rotates at the motor rotation speed ωM (11). The reduction gear (3) decelerates the motor rotation speed ωM (11) to the load rotation speed ωL (12) at the reduction ratio Rg.

Figure 0004998159
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しかし、減速機(3)では、減速機1次側(6)と減速機2次側(7)の間にバネ成分が存在するので、上記した(数1)の式が成立するのはバネの伸びが一定となった定常状態のみである。このバネ成分のバネ定数をKsとして、図3のモデルをブロック線図で表したものが図4である。   However, in the speed reducer (3), there is a spring component between the speed reducer primary side (6) and the speed reducer secondary side (7). It is only a steady state in which the elongation of is constant. FIG. 4 is a block diagram showing the model of FIG. 3 with Ks as the spring constant of the spring component.

図4において、icom(13)はモータ(2)を駆動するモータ電流指令、Kt(14)はモータ(2)のトルク定数、1/Rg(15、16)は減速比の逆数、(17)はモータ伝達関数、(18)は負荷伝達関数、Ks(19)は減速機(3)のバネ定数、θs(20)は減速機1次側(6)と減速機2次側(7)間に発生するねじれ角、(21)は積分要素、Td(22)は負荷(アーム2)(9)に加わる外力である。   In FIG. 4, icom (13) is a motor current command for driving the motor (2), Kt (14) is a torque constant of the motor (2), 1 / Rg (15, 16) is the reciprocal of the reduction ratio, (17) Is the motor transfer function, (18) is the load transfer function, Ks (19) is the spring constant of the speed reducer (3), and θs (20) is between the speed reducer primary side (6) and the speed reducer secondary side (7). , (21) is an integral element, and Td (22) is an external force applied to the load (arm 2) (9).

モータコギングトルクTcog(53)は、モータ電流指令icom(13)にモータトルク定数Kt(14)を乗じたモータトルク出力に外乱として加算される。   The motor cogging torque Tcog (53) is added as a disturbance to the motor torque output obtained by multiplying the motor current command icom (13) by the motor torque constant Kt (14).

モータ伝達関数(17)において、JM はモータ内ロータ(5)と減速機1次側(6)を合わせたモータ回転軸(10)回りの慣性モーメント、DM は粘性摩擦係数である。また、負荷伝達関数(18)においても、JL は負荷(アーム2)(9)と減速機2次側(7)を合わせたモータ回転軸(10)回りの慣性モーメント、DL は粘性摩擦係数である。   In the motor transfer function (17), JM is the moment of inertia around the motor rotation shaft (10) including the rotor (5) in the motor and the primary side of the speed reducer (6), and DM is the viscous friction coefficient. In the load transfer function (18), JL is the moment of inertia around the motor rotation shaft (10) that combines the load (arm 2) (9) and the reduction gear secondary side (7), and DL is the viscous friction coefficient. is there.

図3の負荷(アーム2)(9)に対し、従来のコギング補正方法を用いた位置決め制御ループを示したものが図5である。図5において、位置制御ブロック(27)は、モータに接続されたエンコーダ等によって検出されるモータ回転速度ωM(11)を積分要素(25)で積分したモータ回転角度θM(24)をモータ位置指令θcom(23)から減算し、位置ゲインKPP(26)を乗じてモータ速度指令ωcom(28)を生成する。   FIG. 5 shows a positioning control loop using a conventional cogging correction method for the load (arm 2) (9) of FIG. In FIG. 5, the position control block (27) sets a motor rotation angle θM (24) obtained by integrating a motor rotation speed ωM (11) detected by an encoder or the like connected to the motor with an integration element (25). The motor speed command ωcom (28) is generated by subtracting from θcom (23) and multiplying by the position gain KPP (26).

Figure 0004998159
Figure 0004998159

速度制御ブロック(31)は、モータ速度指令ωcom(28)と、モータ回転速度ωM(11)とにより、下記式でモータ電流指令icom0(32)を生成する。   The speed control block (31) generates a motor current command icom0 (32) by the following equation based on the motor speed command ωcom (28) and the motor rotation speed ωM (11).

Figure 0004998159
ただし、
Figure 0004998159
Figure 0004998159
However,
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また、コギングトルク補償ブロック(50)では、コギングトルク1周期分あるいはそれ以上の周期分のコギングトルクをモータトルク定数Kt(14)で割った値、即ちコギングトルクに相当するモータ電流データとして予めコギング補償電流テーブル(34)に記憶しておく。何周期分を記憶するかは、コギングトルクの規則性と制御装置のメモリ容量等を鑑み判断する。   Further, in the cogging torque compensation block (50), cogging torque for one period of cogging torque or a period longer than that is divided by the motor torque constant Kt (14), that is, cogging in advance as motor current data corresponding to the cogging torque. This is stored in the compensation current table (34). The number of cycles to be stored is determined in consideration of the cogging torque regularity and the memory capacity of the control device.

なお、以降の説明では、説明を簡潔にするために、コギング補償電流テーブル(34)にはコギングトルク1周期分、図1に示すコギングトルクパターン例では、モータ1回転の1/24周期のデータを24周期分の平均値として記憶していることを前提とする。   In the following description, in order to simplify the description, the cogging compensation current table (34) includes data for one period of cogging torque, and in the example of the cogging torque pattern shown in FIG. Is stored as an average value for 24 cycles.

また、モータ回転角度θM(24)のエンコーダ検出精度はモータ1回転当たり2048パルスと仮定する。コギングトルク1周期分のパルスは2048/24=85.333であるので、コギング補償電流テーブル(34)はモータ検出パルスで85パルス分のデータを持つことになる。   The encoder detection accuracy of the motor rotation angle θM (24) is assumed to be 2048 pulses per motor rotation. Since the pulse for one cycle of the cogging torque is 2048/24 = 85.333, the cogging compensation current table (34) has data for 85 pulses of the motor detection pulse.

コギング周期変換(40)では、モータ回転角度θM(24)をモータ1回転あたりのコギング周期数=24で割り、その余りをコギング補償電流テーブル引数θcog0(33)として出力する。コギング補償電流テーブル(34)は、このコギング補償電流テーブル引数θcog0(33)に従い、コギング電流補償値icog1(35)を出力し、モータ電流指令icom0(32)から減算することで、フィードフォワードでコギングトルクを相殺するモータ電流指令icom(13)を生成する。   In the cogging cycle conversion (40), the motor rotation angle θM (24) is divided by the number of cogging cycles per rotation of the motor = 24, and the remainder is output as the cogging compensation current table argument θcog0 (33). The cogging compensation current table (34) outputs the cogging current compensation value icog1 (35) according to the cogging compensation current table argument θcog0 (33) and subtracts it from the motor current command icom0 (32), thereby cogging in feed forward. A motor current command icom (13) for canceling the torque is generated.

以上のように構成することにより、モータコギングトルクによる振動発生を抑えることができる。
特開昭62−163591号公報
With the configuration described above, it is possible to suppress the occurrence of vibration due to motor cogging torque.
JP 62-163591 A

コギングトルクは定格トルクの数パーセント程度と小さいため、測定時にはモータのベアリングの摩擦の影響を無視できず、正確に測定するには困難が伴う。また、例えば特開平5−149803号公報に記載されているように、コギングトルクの測定は、自らのモータには通電せず、外部の動力により一定の低速度で回転させる静的な条件で測定される。   Since the cogging torque is as small as several percent of the rated torque, the influence of the friction of the motor bearing cannot be ignored during measurement, and it is difficult to measure accurately. For example, as described in Japanese Patent Laid-Open No. 5-149803, cogging torque is measured under static conditions in which the motor is not energized and is rotated at a constant low speed by external power. Is done.

また、モータのコギング位相とエンコーダの基準位置(原点位置)は、個体に関係なく常に同じ位相であることが必要である。しかし、エンコーダのモータへの取り付け誤差により、モータ機械角で±2°(コギングトルク周期では±2×24=±48°)程度の誤差があることが仕様として記述されている。   Further, the cogging phase of the motor and the reference position (origin position) of the encoder must always be the same regardless of the individual. However, it is described as a specification that there is an error of about ± 2 ° (± 2 × 24 = ± 48 ° in the cogging torque cycle) in the motor mechanical angle due to an attachment error of the encoder to the motor.

これらの理由により、測定誤差や個体差を含むコギングデータを用い、さらに自らのモータに電流を流してトルクを発生させた場合に、従来のFFコギング補償方式では振動をフィードバックして最適位相を調整する手段が無く、十分な振動抑制効果が得られる確証はない。   For these reasons, when using cogging data that includes measurement errors and individual differences, and when torque is generated by applying current to your motor, the conventional FF cogging compensation method feeds back vibration and adjusts the optimum phase. There is no confirmation that a sufficient vibration suppressing effect can be obtained.

そこで、ロボットの姿勢が変化し、重力によるトルクを支えるために必要なモータトルクが増減し、モータ指令電流icom0(32)が増減した場合の振動抑制効果について評価を行った。   Therefore, the vibration suppression effect when the posture of the robot changes, the motor torque necessary to support the torque due to gravity increases and decreases, and the motor command current icom0 (32) increases and decreases was evaluated.

図6、図7はそれぞれ、図2に示すロボットの第2軸(101)が時計方向に60°、120°回転した位置での振動評価の姿勢例を示したものである。この時、第2軸(101)に加わる重力は、時計回りをプラス動作方向とすると、図2ではマイナス動作方向、図6で0に近づき、図7でプラス動作方向に反転する。   6 and 7 show examples of vibration evaluation postures at positions where the second axis (101) of the robot shown in FIG. 2 is rotated 60 ° and 120 ° clockwise. At this time, the gravity applied to the second axis (101) approaches the minus operation direction in FIG. 2, approaches 0 in FIG. 6, and reverses in the plus operation direction in FIG.

図5に示す方式は、図6に示す姿勢付近では振動抑制効果があるものの、図2や図7に示す姿勢で重力を支えるための重力トルク補償電流が第2軸(101)のモータに流れている場合は、後述するように振動抑制効果が減少した。   The method shown in FIG. 5 has a vibration suppressing effect in the vicinity of the posture shown in FIG. 6, but a gravity torque compensation current for supporting gravity in the posture shown in FIGS. 2 and 7 flows to the motor of the second shaft (101). If this is the case, the vibration suppressing effect is reduced as described later.

そこで、図8に示すように、コギング補償電流テーブル引数θcog0(33)に位相シフトθoff3(62)をコギング位相シフト手段(60)により加算する方法を追加した。図8では、コギング位相シフト手段(60)では、モータ機械角で±5°(コギングトルク±1/3周期、エンコーダパルスで±28パルス)程度の範囲で位相シフトθoff3(62)を変化させる。図2に示すロボットの姿勢で、この位相シフトθoff3(62)と先端の上下振動(107)との関係を示したものが図9である。   Therefore, as shown in FIG. 8, a method of adding the phase shift θoff3 (62) to the cogging compensation current table argument θcog0 (33) by the cogging phase shift means (60) is added. In FIG. 8, the cogging phase shift means (60) changes the phase shift θoff3 (62) in the range of about ± 5 ° (cogging torque ± 1/3 period, encoder pulse ± 28 pulses) in the motor mechanical angle. FIG. 9 shows the relationship between the phase shift θoff3 (62) and the vertical vibration (107) of the tip in the posture of the robot shown in FIG.

図9において、縦軸はコギング電流補償値icog1(35)を加算しない状態、つまりFFコギング補償をしない状態での先端の上下振動(107)の平均振幅に対するFFコギング補償を実施した場合の改善率である。改善率が最も大きくなる位相シフトθoff3(62)の最適値は、0°ではなく、マイナス動作方向(105)で約−2.2°、プラス動作方向(109)で約−2.6 °であり、静的な条件で計測しテーブル化された位相とは一致せず、動作方向で最適位相シフトに差が見られる。   In FIG. 9, the vertical axis represents the improvement rate when the FF cogging compensation is performed for the average amplitude of the vertical vibration (107) of the tip without adding the cogging current compensation value icog1 (35), that is, without the FF cogging compensation. It is. The optimum value of the phase shift θoff3 (62) at which the improvement rate is the largest is not about 0 °, but is about −2.2 ° in the negative operation direction (105) and about −2.6 ° in the positive operation direction (109). Yes, it does not match the phase measured and measured under static conditions, and there is a difference in the optimum phase shift in the operating direction.

さらに図9からは、最適位相シフト量から±2.5°程度位相シフト量がずれると、振動抑制効果が殆ど無くなり、それ以上ずれると振動を増幅する恐れがあることがわかる。   Furthermore, it can be seen from FIG. 9 that if the phase shift amount deviates by about ± 2.5 ° from the optimum phase shift amount, the vibration suppressing effect is almost lost, and if it deviates more than that, there is a possibility of amplifying the vibration.

そこで、上記した評価を、図2や図7に示すロボットの姿勢のように、第2軸(101)の角度を変え、第2軸(101)にかかる重力トルクを変えることで、第2軸(101)のモータに流れる重力補償電流を変化させて実施する。その時の重力補償電流とコギング補償の最適位相シフト量の関係を示したものが図10である。   Therefore, by changing the angle of the second axis (101) and changing the gravitational torque applied to the second axis (101) as in the robot posture shown in FIGS. This is carried out by changing the gravity compensation current flowing through the motor of (101). FIG. 10 shows the relationship between the gravity compensation current and the optimum phase shift amount for cogging compensation at that time.

図10において、マイナス動作方向(105)と、プラス動作方向(109)のデータのそれぞれの近似曲線は(70)と(71)であり、最適位相シフト量は重力補償電流に依存して±2°程度変動することが判明した。   In FIG. 10, the approximate curves of the data in the negative operation direction (105) and the positive operation direction (109) are (70) and (71), respectively, and the optimum phase shift amount is ± 2 depending on the gravity compensation current. It was found to vary by about °.

エンコーダのモータへの取り付け誤差(モータ機械角で±2°)が存在すると、コギング補償最適位相は、上記重力補償電流による変動と合わせ、最大±4°の誤差が発生し、図9で考察したように±2.5°の範囲を越えるため、振動を抑制するどころか悪化させる恐れがある。   If there is an encoder mounting error on the motor (± 2 ° in motor mechanical angle), the cogging compensation optimum phase, combined with the fluctuation due to the gravity compensation current, generates an error of up to ± 4 °, which is discussed in FIG. Thus, since the range of ± 2.5 ° is exceeded, there is a risk that the vibration will be worsened.

つまり、静的な条件で計測し、テーブル化されたコギング補償電流テーブル(34)を用いる図5で示した従来のFFコギング補償方式では、重力補償電流による最適位相の変化やエンコーダ取り付け誤差による最適位相の誤差に対応した位相シフトが行われず、十分な振動抑制効果を発揮できないことが判明した。   In other words, in the conventional FF cogging compensation method shown in FIG. 5 using the cogging compensation current table (34) which is measured under a static condition and is tabulated, the optimum phase change due to the gravity compensation current and the optimum due to encoder mounting error are obtained. It was found that the phase shift corresponding to the phase error was not performed, and sufficient vibration suppression effect could not be exhibited.

本発明は、上記課題を解決するものであり、重力補償電流によるコギング補償の最適位相の変化あるいはエンコーダ取り付け誤差による最適位相誤差が存在しても、コギングトルクに起因する振動を抑制することができるロボットの制御方法を実現することを目的とする。   The present invention solves the above-described problem, and can suppress vibration caused by cogging torque even when there is a change in the optimal phase of cogging compensation due to gravity compensation current or an optimal phase error due to encoder attachment error. The purpose is to realize a robot control method.

上記課題を解決するために、本発明の多関節型ロボットの制御方法は、モータで駆動する回転軸を中心に回転するアームを複数有し、前記モータの電流および回転位置情報を基に前記モータのフィードバック制御ループを構成し、前記モータのコギングトルク補償値を前記フィードバック制御ループに付加させるコギング補償ブロックを備えた前記モータの動作を制御する多関節型ロボットの制御方法であって、前記モータ電流をローパスフィルタで処理して得られる重力補償電流から得られた重力補償電流位相補償角と、前記モータの回転方向から得られた回転方向補正角とを、前記モータの回転角度から得たコギング補償位相角に加算することで、前記多関節型ロボットの姿勢変化に対応した最適なコギング補償位相角を決定するものである。 In order to solve the above-described problem, a control method for an articulated robot according to the present invention includes a plurality of arms that rotate around a rotation shaft that is driven by a motor, and the motor based on current and rotational position information of the motor. A control method for an articulated robot that controls the operation of the motor including a cogging compensation block that adds a cogging torque compensation value of the motor to the feedback control loop, the motor current The cogging compensation obtained from the rotation angle of the motor is obtained from the gravity compensation current phase compensation angle obtained from the gravity compensation current obtained by processing the low-pass filter and the rotation direction correction angle obtained from the rotation direction of the motor. by adding the phase angle, what determines the optimum cogging compensation phase angle corresponding to a change in posture of the articulated robot That.

また、本発明の多関節型ロボットの制御方法は、モータで駆動する回転軸を中心に回転するアームを複数有し、前記モータの電流および回転位置情報を基に前記モータのフィードバック制御ループを構成し、前記モータのコギングトルク補償値を前記フィードバック制御ループに付加させるコギング補償ブロックを備えた前記モータの動作を制御する多関節型ロボットの制御方法であって、前記回転軸に加わる重力トルクを演算して得られる重力補償電流から得られた重力補償電流位相補償角と、前記モータの回転方向から得られた回転方向補正角とを、前記モータの回転角度から得たコギング補償位相角に加算することで、前記多関節型ロボットの姿勢変化に対応した最適なコギング補償位相角を決定するものである。 The articulated robot control method of the present invention includes a plurality of arms that rotate around a rotation shaft driven by a motor, and configures a feedback control loop for the motor based on the current and rotational position information of the motor. An articulated robot control method for controlling the operation of the motor having a cogging compensation block for adding a cogging torque compensation value of the motor to the feedback control loop, wherein a gravitational torque applied to the rotating shaft is calculated. The gravity compensation current phase compensation angle obtained from the gravity compensation current obtained in this manner and the rotation direction correction angle obtained from the rotation direction of the motor are added to the cogging compensation phase angle obtained from the rotation angle of the motor. Thus, the optimum cogging compensation phase angle corresponding to the posture change of the articulated robot is determined.

また、本発明の多関節型ロボットの制御方法は、上記に加えて、コギングトルク補償値にコギング補償ゲインを乗じる手段を付加し、前記コギング補償ゲインが0の時のモータ電流をハイパスフィルタで処理した値からモータとモータ回転位置検出器の取り付け誤差に起因するコギング位相のオフセット量を検出し、コギングトルク位相の補正量に前記オフセット量を加算した後に前記コギング補償ゲインを1にするものである。   In addition to the above, the articulated robot control method of the present invention adds means for multiplying the cogging torque compensation value by the cogging compensation gain, and processes the motor current when the cogging compensation gain is 0 with a high-pass filter. The cogging phase offset amount caused by the mounting error between the motor and the motor rotational position detector is detected from the obtained value, and the cogging compensation gain is set to 1 after adding the offset amount to the correction amount of the cogging torque phase. .

また、本発明の多関節型ロボットの制御方法は、上記に加えて、コギングトルク補償値にコギング補償ゲインを乗じる手段を付加し、前記コギング補償ゲインが0の時のモータ電流をハイパスフィルタで処理した値からモータとモータ回転位置検出器の取り付け誤差に起因するコギング位相のオフセット量を検出し、前記オフセット量の絶対値が所定値以内で有れば前記コギング補償ゲインを1にするものである。   In addition to the above, the articulated robot control method of the present invention adds means for multiplying the cogging torque compensation value by the cogging compensation gain, and processes the motor current when the cogging compensation gain is 0 with a high-pass filter. From this value, the offset amount of the cogging phase caused by the attachment error between the motor and the motor rotational position detector is detected. If the absolute value of the offset amount is within a predetermined value, the cogging compensation gain is set to 1. .

以上のように、本発明の多関節型ロボットの制御方法によれば、重力補償電流によるコギング補償の最適位相の変化あるいはエンコーダ取り付け誤差による最適位相誤差が存在しても、コギングトルクに起因する振動を抑制することができる。   As described above, according to the control method of the articulated robot of the present invention, even if there is a change in the optimal phase of cogging compensation due to gravity compensation current or an optimal phase error due to encoder attachment error, vibration caused by cogging torque Can be suppressed.

(実施の形態1)
以下、本発明の実施の形態について、主に図11と12を用いて説明する。なお、図1から図10と同様の箇所については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
(Embodiment 1)
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described mainly with reference to FIGS. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the location similar to FIGS. 1-10, and detailed description is abbreviate | omitted.

図11は本実施の形態における制御ブロックを示す図である。   FIG. 11 is a diagram showing a control block in the present embodiment.

重力補償電流とコギング補償最適位相シフト量の関係を示した図10において、マイナス動作方向(105)と、プラス動作方向(109)のそれぞれの近似曲線である(70)と(71)は、全体的なオフセットはあるものの、重力補償電流に対する最適位相シフト量の変化は同等である。そこで、この最適位相シフト量を重力補償電流と動作方向から計算し、FFコギング補償する際に、コギング補償テーブル引数θcog0(33)を補正する。最適位相補正角をΔθgd(54)とすると、下記の1次関数で表すことができる。   In FIG. 10 showing the relationship between the gravity compensation current and the cogging compensation optimum phase shift amount, (70) and (71), which are approximate curves of the minus operation direction (105) and the plus operation direction (109), are shown as a whole. Although there is a typical offset, the change in the optimum phase shift amount with respect to the gravity compensation current is equivalent. Therefore, the optimum phase shift amount is calculated from the gravity compensation current and the operation direction, and the cogging compensation table argument θcog0 (33) is corrected when the FF cogging compensation is performed. If the optimum phase correction angle is Δθgd (54), it can be expressed by the following linear function.

Figure 0004998159
ただし、Δθg:重力補償電流補正角、Δθd:回転方向補正角、
igf:重力トルク補償電流推定値
Figure 0004998159
Figure 0004998159
Where Δθg: gravity compensation current correction angle, Δθd: rotation direction correction angle,
igf: gravity torque compensation current estimated value
Figure 0004998159

ただし、ag1,ag2,gth1,gth2,−ght1,−gth2,bg2,−bg2,bg3,−bg3,Δθdp,Δθdmは、図10の2本の近似曲線(70)、(71)と一致するように定める。   However, ag1, ag2, gth1, gth2, -ght1, -gth2, bg2, -bg2, bg3, -bg3, [Delta] [theta] dp, [Delta] [theta] dm so as to coincide with the two approximate curves (70) and (71) of FIG. Stipulated in

(数4)の式(6)をグラフ化したものが図12である。(数4)の式(6)におけるigfは、図11に示す重力トルク補償電流推定値igf(37)であり、モータ電流指令icom(13)から重力補償電流演算ブロック(36)で演算される。   FIG. 12 is a graph of Expression (6) in (Equation 4). Igf in equation (6) of (Equation 4) is the gravitational torque compensation current estimated value igf (37) shown in FIG. 11, and is calculated by the gravity compensation current calculation block (36) from the motor current command icom (13). .

図13(a)は、ロボットの第2軸(101)が時計回り(102)に等角速度で回転した場合の、アーム回転角度(=θM/減速比、減速比=121)とモータ電流指令icom(13)との関係を示したものであり、横軸がアーム回転角度、縦軸がモータ電流指令である。   FIG. 13A shows an arm rotation angle (= θM / reduction ratio, reduction ratio = 121) and motor current command icom when the second axis (101) of the robot rotates at a constant angular speed clockwise (102). The relationship with (13) is shown, the horizontal axis is the arm rotation angle, and the vertical axis is the motor current command.

図13(b−1)、(b−2)は、それぞれ図13(a)のアーム回転角が0°近辺と120°近辺を角度方向に拡大してモータ回転角度θM(24)とモータ電流指令icom(13)の関係を示したものであり、横軸がモータ回転角度、縦軸がモータ電流指令である。図11の重力補償電流演算ブロック(36)において、モータ電流指令icom(13)をローパスフィルタで処理し、図13(c−1)、(c−2)に示す重力トルク補償電流推定値igf(37)を抽出する。なお、ローパスフィルタで処理する理由は、重力に関係のないコギング成分を取り除くためである。なお、図13(c−1)、(c−2)において、横軸はモータ回転角度、縦軸は重力補償電流である。また、図13(d)において、横軸はアーム回転角度、縦軸は重力補償電流である。   13 (b-1) and 13 (b-2) respectively show the motor rotation angle θM (24) and the motor current when the arm rotation angle of FIG. 13 (a) is enlarged in the angular direction around 0 ° and 120 °. The relationship of the command icom (13) is shown. The horizontal axis represents the motor rotation angle, and the vertical axis represents the motor current command. In the gravity compensation current calculation block (36) of FIG. 11, the motor current command icom (13) is processed by a low-pass filter, and the gravity torque compensation current estimated value igf (shown in FIGS. 13 (c-1) and (c-2) is displayed. 37) is extracted. The reason why the low-pass filter is used is to remove a cogging component not related to gravity. In FIGS. 13C-1 and 13C-2, the horizontal axis represents the motor rotation angle, and the vertical axis represents the gravity compensation current. In FIG. 13D, the horizontal axis represents the arm rotation angle, and the vertical axis represents the gravity compensation current.

図11の重力補償電流位相補償(38)は、重力補償電流推定値igf(37)から重力補償電流位相補償角Δθg(39)を(数4)の式(6)に従い出力する。   The gravity compensation current phase compensation (38) in FIG. 11 outputs the gravity compensation current phase compensation angle Δθg (39) from the gravity compensation current estimated value igf (37) according to the equation (6) of (Equation 4).

図11の動作方向位相補償ブロック(42)は、(数4)の式(7)に従い、回転方向補正角Δθd(43)を出力する。そして、(数4)の式(5)に従い、重力補償電流位相補償角Δθg(39)を加算して最適位相補正角Δθgd(54)を計算する。   The motion direction phase compensation block (42) in FIG. 11 outputs the rotational direction correction angle Δθd (43) according to the equation (7) in (Equation 4). Then, according to Equation (5) of (Equation 4), the optimum phase correction angle Δθgd (54) is calculated by adding the gravity compensation current phase compensation angle Δθg (39).

この最適位相補正角Δθgd(54)をコギング補償電流テーブル引数θcog0(33)に加算することで、コギング補償電流テーブル修正引数θcog1(44)を得る。   By adding the optimum phase correction angle Δθgd (54) to the cogging compensation current table argument θcog0 (33), the cogging compensation current table correction argument θcog1 (44) is obtained.

Figure 0004998159
Figure 0004998159

このコギング補償電流テーブル修正引数θcog1(44)をコギング補償電流テーブル(34)に入力することで、重力補償電流や動作方向に対応した位相補償がされたコギング電流補償値icog1(35)が出力され、重力補償電流や動作方向に関わらず、最適なFFコギング補償が実施され振動を抑制することができる。なお、モータ指令電流icom0(32)とコギング電流補償値icog1(35)とによりモータ電流指令icom(13)が求められる。   By inputting the cogging compensation current table correction argument θcog1 (44) into the cogging compensation current table (34), the cogging current compensation value icog1 (35) subjected to phase compensation corresponding to the gravity compensation current and the operation direction is output. Irrespective of the gravity compensation current and the operation direction, the optimum FF cogging compensation is performed and vibration can be suppressed. The motor current command icom (13) is obtained from the motor command current icom0 (32) and the cogging current compensation value icog1 (35).

(実施の形態2)
本実施の形態について、図14を用いて説明する。図14は本実施の形態の制御ブロック図を示すものである。なお、実施の形態1と同様の箇所については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
(Embodiment 2)
This embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 14 shows a control block diagram of the present embodiment. In addition, about the location similar to Embodiment 1, the same code | symbol is attached | subjected and detailed description is abbreviate | omitted.

図11を用いて説明した実施の形態1では、ローパスフィルタによりモータ電流icom(13)からコギング周波数成分を取り除くことで重力トルク補償電流推定値igf(37)を計算していた。この方法では、処理が簡便な反面、モータ回転速度ωM(11)が変化すればコギングと重力補償電流の周波数もそれに比例して変動するので、ローパスフィルタのカットオフ周波数選定に関して調整する必要がある。   In the first embodiment described with reference to FIG. 11, the gravitational torque compensation current estimated value igf (37) is calculated by removing the cogging frequency component from the motor current icom (13) using a low-pass filter. In this method, the processing is simple, but if the motor rotational speed ωM (11) changes, the frequencies of the cogging and the gravity compensation current also fluctuate proportionally, and therefore it is necessary to adjust the cutoff frequency selection of the low-pass filter. .

また、コギング成分を完全に取り除くのは困難であり、フィルタによる位相遅れも発生するので、コギング補償の効果が少なくなる可能性がある。   Further, it is difficult to completely remove the cogging component, and a phase delay due to the filter is also generated, so that the effect of cogging compensation may be reduced.

図14においては、自軸のモータ回転角度θM(24)と他軸のモータ回転角度θM(41)から、重力補償電流演算ブロック(36)によりロボットの動力学演算を用いて自軸に印加される重力トルクを演算し、重力トルク補償電流推定値igf(37)を求めるようにしている。   In FIG. 14, the self-axis motor rotation angle θM (24) and the other-axis motor rotation angle θM (41) are applied to the own axis by the gravity compensation current calculation block (36) using the dynamics calculation of the robot. The gravitational torque compensation value estimated value igf (37) is obtained.

この方法では、動力学演算に費やす処理時間が増えるが、フィルタを用いた場合の問題点を解消でき、より安定した性能を発揮することが出来る。   In this method, the processing time spent for the dynamics calculation increases, but the problems in the case of using the filter can be solved, and more stable performance can be exhibited.

(実施の形態3)
本実施の形態について、図15から図19を用いて説明する。なお、実施の形態1や実施の形態2と同様の箇所については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
(Embodiment 3)
This embodiment will be described with reference to FIGS. In addition, about the location similar to Embodiment 1 and Embodiment 2, the same code | symbol is attached | subjected and detailed description is abbreviate | omitted.

図15は本実施の形態の制御ブロック図を示すものであり、図11を用いて実施の形態1で説明した方式をベースに、図18を用いて後述するエンコーダのモータへの取り付け誤差Δθoff(55)を自動的に補正するブロックを追加したものである。   FIG. 15 shows a control block diagram of the present embodiment. Based on the method described in the first embodiment with reference to FIG. 11, an encoder mounting error Δθoff (described later with reference to FIG. 18) 55) is added to automatically correct the block.

図15において、コギング補償ゲインKcog(51)の初期値を0に設定する。従って、FFコギング補償電流icog2(52)は0となり、FFコギング補償が実施されない状態となる。   In FIG. 15, the initial value of the cogging compensation gain Kcog (51) is set to zero. Therefore, the FF cogging compensation current icog2 (52) becomes 0, and the FF cogging compensation is not performed.

この状態では、FFコギング補償は無いが、通常のフィードバック制御はかかっている。そのため、モータコギングトルクTcog(53)に起因する振動が実際のモータ回転角度θM(24)に現れ、モータ位置指令θcom(23)との差を解消するために、結果的にモータ電流指令icom(13)の成分にコギングトルクと同じ周波数のコギングトルクFB補償電流成分icogf(46)が含まれることになる。   In this state, there is no FF cogging compensation, but normal feedback control is applied. Therefore, the vibration caused by the motor cogging torque Tcog (53) appears in the actual motor rotation angle θM (24), and in order to eliminate the difference from the motor position command θcom (23), as a result, the motor current command icom ( The component 13) includes the cogging torque FB compensation current component icogf (46) having the same frequency as the cogging torque.

図16(a)は、第2軸(101)が時計回り(102)に等角速度で回転した場合の、アーム回転角度(=θM/減速比、減速比=121)とモータ電流指令icom(13)との関係を示したものである。   FIG. 16A shows an arm rotation angle (= θM / reduction ratio, reduction ratio = 121) and motor current command icom (13) when the second axis (101) rotates clockwise (102) at a constant angular velocity. ).

図16(b−1)は、アーム回転角度が0°近辺を角度方向に拡大したもので、モータ回転角度θM(24)とモータ電流指令icom(13)の関係を示したものである。図15に示すコギング成分抽出ブロック(45)において、重力補償電流成分に比べ高周波であるコギング成分を抽出するために、電流指令icom(13)にハイパスフィルタ処理を行い、極性を反転させ、図16(c−1)に示すコギングトルクFB補償電流成分icogf(46)を抽出する。   FIG. 16B-1 is an enlarged view of the arm rotation angle near 0 ° in the angle direction, and shows the relationship between the motor rotation angle θM (24) and the motor current command icom (13). In the cogging component extraction block (45) shown in FIG. 15, in order to extract a cogging component having a higher frequency than the gravity compensation current component, high-pass filtering is performed on the current command icom (13) to reverse the polarity. The cogging torque FB compensation current component icogf (46) shown in (c-1) is extracted.

このコギングトルクFB補償電流成分icogf(46)は、実際のモータ回転角度θM(24)とモータ位置指令θcom(23)との差が生じてから、その差を解消するためにモータ電流指令icom(13)が変化することにより生じるので、その位相は、図11を用いて説明したコギングトルク電流補償値icog1(35)を施した場合の位相補正角Δθgd(54)より、フィードバック位相遅れ(以後、FB位相遅れと略す)Δθdly分遅れることになる。   The cogging torque FB compensation current component icogf (46) has a difference between the actual motor rotation angle θM (24) and the motor position command θcom (23), and then a motor current command icom ( 13) is caused by the change, the phase thereof is a feedback phase lag (hereinafter referred to as the phase correction angle Δθgd (54) when the cogging torque current compensation value icog1 (35) described with reference to FIG. 11 is applied). It will be delayed by Δθdly (abbreviated as FB phase delay).

図17に、図14に示すブロック図におけるコギングトルク電流補償値icog1(35)と、図15に示すブロック図におけるコギングトルクFB補償電流成分icogf(46)の関係を示す。   FIG. 17 shows the relationship between the cogging torque current compensation value icog1 (35) in the block diagram shown in FIG. 14 and the cogging torque FB compensation current component icogf (46) in the block diagram shown in FIG.

ここで、モータの個体差、即ち、エンコーダのモータへの取り付け誤差Δθoff(55)が存在する場合を考える。   Here, let us consider a case where there is an individual difference between motors, that is, there is an attachment error Δθoff (55) of the encoder to the motor.

図18は、図11を用いて説明した方式にエンコーダのモータへの取り付け誤差Δθoff(55)が存在する場合の対応を加えたものであり、下式で計算されるコギング補正値θcog2(49)をコギング補償電流テーブル(34)の引数としている。   FIG. 18 is obtained by adding a correspondence when the encoder mounting error Δθoff (55) exists to the method described with reference to FIG. 11, and the cogging correction value θcog2 (49) calculated by the following equation. Is an argument of the cogging compensation current table (34).

Figure 0004998159
Figure 0004998159

図19は、図18におけるコギングトルク電流補償値icog1(35)と図15におけるコギングトルクFB補償電流成分icogf(46)の関係を示したものである。図19に示すθdlyはフィードバック制御による位相遅れを表したものであり、その遅れは制御ループの応答性に起因するので、モータ個体差には殆ど影響されず予め測定可能である。   FIG. 19 shows the relationship between the cogging torque current compensation value icog1 (35) in FIG. 18 and the cogging torque FB compensation current component icogf (46) in FIG. The θdly shown in FIG. 19 represents a phase delay due to feedback control, and the delay is caused by the response of the control loop, so that it can be measured in advance without being substantially affected by individual motor differences.

この場合、エンコーダのモータへの取り付け誤差Δθoff(55)は個体で別々であるので、図18でFFコギングトルク補償を施す場合、この個体差が無視できない大きさであると、個別にエンコーダのモータへの取り付け誤差Δθoff(55)を測定しパラメータとして持つ必要が出てくる。   In this case, since the attachment error Δθoff (55) of the encoder to the motor is different for each individual, when the FF cogging torque compensation is performed in FIG. It is necessary to measure the attachment error Δθoff (55) to be used as a parameter.

このことは、製造段階の工数を増加させるだけでなく、ロボットとその制御パラメータを持つ制御装置のペアリングが必要となり、互換性の面でも不利となる。   This not only increases the man-hours in the manufacturing stage, but also requires pairing of the robot and the control device having the control parameters, which is disadvantageous in terms of compatibility.

そこで、図15に示すコギング位相検出ブロック(47)において、コギングトルクFB補償電流成分icogf(46)の位相を計測することにより、自動的にエンコーダのモータへの取り付け誤差Δθoff(55)のエンコーダのモータへの取り付け誤差の推定値Δθoffd(48)を求める。   Therefore, in the cogging phase detection block (47) shown in FIG. 15, by measuring the phase of the cogging torque FB compensation current component icogf (46), the encoder mounting error Δθoff (55) of the encoder is automatically set. An estimated value Δθoffd (48) of the attachment error to the motor is obtained.

図19において、最適位相補正角Δθgd(54)とFB位相遅れΔθdlyの個体差は、エンコーダのモータへの取り付け誤差Δθoff(55)に比べると無視できるほど小さい。従って、コギングトルクFB補償電流成分icogf(46)に対し常に(Δθdly−Δθgd)の位相補正を行いながら、コギング周期(=モータ回転角15°毎)で平均し、その波形のゼロクロス点を計測すれば、エンコーダのモータへの取り付け誤差の推定値Δθoffd(48)を求めることが出来る。   In FIG. 19, the individual difference between the optimum phase correction angle Δθgd (54) and the FB phase delay Δθdly is so small that it can be ignored compared to the error Δθoff (55) of the encoder attached to the motor. Therefore, while always correcting the phase of (Δθdly−Δθgd) with respect to the cogging torque FB compensation current component icogf (46), average it at the cogging cycle (= every motor rotation angle of 15 °) and measure the zero cross point of the waveform. For example, the estimated value Δθoffd (48) of the attachment error of the encoder to the motor can be obtained.

この内容を具体的に説明したものが、図16と図20であり、図16はΔθoff=0°の場合を示し、図20はΔθoff=1.8°の場合を示している。   FIG. 16 and FIG. 20 specifically explain this content. FIG. 16 shows the case of Δθoff = 0 °, and FIG. 20 shows the case of Δθoff = 1.8 °.

ここで、図16(a)と図20(a)は、横軸がアーム回転角度であり、縦軸がモータ電流指令である。また、図16(b−1)と図16(b−2)と図20(b−1)と図20(b−2)は、横軸がモータ回転角度であり、縦軸がモータ電流指令である。また、図16(c−1)と図16(c−2)と図20(c−1)と図20(c−2)は、横軸がモータ回転角度であり、縦軸がコギングトルクFB補償電流icogfである。また、図16(d−1)と図16(d−2)と図20(d−1)と図20(d−2)は、横軸がモータ回転角度であり、縦軸がコギングトルクFB補償電流icogf2である。また、図16(e)と図20(e)は、横軸がモータ回転角度であり、縦軸がコギングトルクFB補償電流平均値である。   Here, in FIGS. 16A and 20A, the horizontal axis represents the arm rotation angle, and the vertical axis represents the motor current command. In FIGS. 16B-1, 16B-2, 20B-1 and 20B-2, the horizontal axis represents the motor rotation angle, and the vertical axis represents the motor current command. It is. 16 (c-1), FIG. 16 (c-2), FIG. 20 (c-1), and FIG. 20 (c-2), the horizontal axis represents the motor rotation angle, and the vertical axis represents the cogging torque FB. This is the compensation current icogf. 16 (d-1), FIG. 16 (d-2), FIG. 20 (d-1), and FIG. 20 (d-2), the horizontal axis represents the motor rotation angle, and the vertical axis represents the cogging torque FB. The compensation current is icogf2. In FIGS. 16 (e) and 20 (e), the horizontal axis represents the motor rotation angle, and the vertical axis represents the cogging torque FB compensation current average value.

図16(b−2)は、アーム回転角が120°近辺を角度方向に拡大したもので、モータ回転角度θM(24)とモータ電流指令icom(13)の関係を示したものである。図15におけるコギング成分抽出ブロック(45)で、モータ電流指令icom(13)にハイパスフィルタを施し、反転させ、図16(c−2)に示すコギングトルクFB補償電流成分icogf(46)を抽出する。   FIG. 16B-2 is an enlarged view of the arm rotation angle around 120 ° in the angular direction, and shows the relationship between the motor rotation angle θM (24) and the motor current command icom (13). In the cogging component extraction block (45) in FIG. 15, the motor current command icom (13) is subjected to a high-pass filter and inverted to extract the cogging torque FB compensation current component icogf (46) shown in FIG. .

ただし、このままではノイズが多く、ゼロクロス点を求めることが難しいので、コギングトルクFB補償電流成分icogf(46)をコギング周期(=モータ回転角15°毎)で平均することを考える。   However, since there is much noise and it is difficult to obtain the zero cross point as it is, it is considered that the cogging torque FB compensation current component icogf (46) is averaged at the cogging cycle (= every motor rotation angle of 15 °).

図16(c−1)と(c−2)では、重力電流補償が異なるので、最適位相補正角θgd(54)が異なる。そのまま平均化すれば、位相がずれた正弦波の足し合わせとなり、平均化の意味が無くなる。そこで、コギングトルクFB補償電流成分icogf(46)の(Δθdly−Δθgd)の位相補正を行ったものがicogf2であり、図16(d−1)、(d−2)に示したものを平均化する。   In FIGS. 16C-1 and 16C-2, since the gravitational current compensation is different, the optimum phase correction angle θgd (54) is different. If averaging is performed as it is, it becomes a sum of sine waves whose phases are shifted, and the meaning of averaging is lost. Accordingly, the value obtained by correcting the phase of (Δθdly−Δθgd) of the cogging torque FB compensation current component icogf (46) is icogf2, and the values shown in FIGS. 16 (d-1) and (d-2) are averaged. To do.

アーム回転角がどの角度においても、コギングトルクFB補償電流成分icogf(46)に対し(Δθdly−Δθgd)の位相補正を行えば、図16(d−1)、(d−2)と同じ位相になるので、アーム角度が0から120°まで移動する間も連続的に平均化できる。   When the phase correction of (Δθdly−Δθgd) is performed on the cogging torque FB compensation current component icogf (46) at any angle of the arm rotation angle, the phase is the same as in FIGS. 16 (d-1) and (d-2). Therefore, it is possible to continuously average while the arm angle moves from 0 to 120 °.

icogf2をコギング周期(=モータ回転角15°毎)で平均したものが図16(e)である。図16(e)におけるゼロクロス点をθ0とすると、コギング周期の中点は15/2=7.5°であるので、エンコーダのモータへの取り付け誤差の推定値Δθoffd(48)は以下の式で求められる。   FIG. 16E shows an average of icogf2 in a cogging cycle (= every motor rotation angle of 15 °). If the zero cross point in FIG. 16 (e) is θ0, the midpoint of the cogging cycle is 15/2 = 7.5 °, and therefore the estimated value Δθoffd (48) of the encoder mounting error to the motor is given by the following equation. Desired.

Figure 0004998159
Figure 0004998159

図16(e)においては、ゼロクロス点θ0=7.5°であるので、Δθoffd=0.0と求めることが出来る。   In FIG. 16E, since the zero cross point θ0 = 7.5 °, Δθoffd = 0.0 can be obtained.

また、図20は、Δθoff=1.8°の場合であり、(Δθdly−Δθgd)の位相補正を行った図20(d−1)から図20(d−2)の動作間のicogf2を平均すると、図20(e)に示す様にゼロクロス点θ0=9.3°となり、式(10)よりΔθoffd=1.8°と計算される。   FIG. 20 shows a case where Δθoff = 1.8 °, and averages icogf2 between the operations of FIGS. 20D-1 to 20D-2 in which the phase correction of (Δθdly−Δθgd) is performed. Then, as shown in FIG. 20 (e), the zero cross point θ0 = 9.3 °, and Δθoffd = 1.8 ° is calculated from the equation (10).

以上の方法により、予めエンコーダのモータへの取り付け誤差Δθoff(55)を調べなくても、モータ電流指令icom(13)より推定出来ることを示した。   It has been shown that the above method can be estimated from the motor current command icom (13) without examining the encoder mounting error Δθoff (55) of the encoder in advance.

ここでは、説明を簡単にするために、第2軸(101)が時計回り(102)に等角速度で回転した場合を示したが、コギングトルクFB補償電流成分icogf(46)に対し常に(Δθdly−Δθgd)の位相補正を行っているので、一定の姿勢や速度でなくても推定は可能である。   Here, for the sake of simplicity, the case where the second axis (101) rotates clockwise (102) at a constant angular velocity is shown. However, the cogging torque FB compensation current component icogf (46) is always (Δθdly). Since the phase correction of -Δθgd) is performed, estimation is possible even if the posture and speed are not constant.

ただし、モータ回転速度が上がり、コギングによる振動がメカの共振周波数より高くなり、振動としての現象が現れない場合は、モータ電流指令icom(13)の成分にコギングトルクと同じの周波数のコギングトルクFB補償電流成分icogf(46)は含まれないので推定は不可能となる。   However, when the motor rotation speed increases and the vibration due to cogging becomes higher than the resonance frequency of the mechanism and the phenomenon as vibration does not appear, the cogging torque FB having the same frequency as the cogging torque is included in the component of the motor current command icom (13). Since the compensation current component icogf (46) is not included, estimation is impossible.

しかし、元々コギングによる振動がメカの共振周波数より低い場合の振動抑制を行うので、この推定自体もその範囲内で実施する。   However, since vibration suppression is originally performed when the vibration due to cogging is lower than the resonance frequency of the mechanism, this estimation itself is also performed within that range.

このエンコーダのモータへの取り付け誤差の推定値Δθoffd(48)を求めた後で、図15において、コギング位相検出ブロック(47)は、コギング補償ゲインKcog(51)にオン信号Kon(56)を送り、Kcog(51)は1に設定すると共に、以下の式で計算されるコギング補正値θcog2(49)がコギング補償電流テーブル(34)に入力され、個体差を示すΔθoff(55)まで考慮したFFコギング補償電流icog2(52)が電流指令icom0(32)に加算される。   After obtaining the estimated value Δθoffd (48) of the attachment error of the encoder to the motor, in FIG. 15, the cogging phase detection block (47) sends an ON signal Kon (56) to the cogging compensation gain Kcog (51). , Kcog (51) is set to 1, and the cogging correction value θcog2 (49) calculated by the following equation is input to the cogging compensation current table (34), and FF considering up to Δθoff (55) indicating individual differences The cogging compensation current icog2 (52) is added to the current command icom0 (32).

Figure 0004998159
Figure 0004998159

ただし、Kcog(51)を0から1に急激に切り換えると、モータ電流指令icom(13)が不連続となり、それが原因となる振動を誘発しかねない。そこでオン信号Kon(56)を受けた後、Kcog(51)は0から徐々に増加させて1に到達させることが望ましい。   However, if Kcog (51) is suddenly switched from 0 to 1, the motor current command icom (13) becomes discontinuous, which may induce vibration. Therefore, after receiving the ON signal Kon (56), it is desirable that Kcog (51) gradually increases from 0 to reach 1.

(実施の形態4)
本実施の形態について、図21を用いて説明する。図21は本実施の形態の制御ブロック図を示すものである。なお、実施の形態1からや実施の形態3と同様の箇所については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
(Embodiment 4)
This embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 21 shows a control block diagram of the present embodiment. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the part similar to Embodiment 1 or Embodiment 3, and detailed description is abbreviate | omitted.

図15を用いた説明した実施の形態3では、重力トルク補償電流推定値igf(37)を、ローパスフィルタによりモータ電流icom(13)からコギング周波数成分を取り除くことで計算していたが、図21においては、自軸のモータ回転角度θM(24)と他軸のモータ回転角度θM(41)から、ロボットの動力学演算を用いて自軸に印加される重力トルクを演算し、補償電流推定値igf(37)を求めるようにしている。   In the third embodiment described with reference to FIG. 15, the gravitational torque compensation current estimated value igf (37) is calculated by removing the cogging frequency component from the motor current icom (13) using a low-pass filter. , The gravity torque applied to the own axis is calculated from the motor rotation angle θM (24) of the own axis and the motor rotation angle θM (41) of the other axis by using the dynamics calculation of the robot, and the estimated compensation current value igf (37) is obtained.

この方法では、動力学演算に費やす処理時間が増えるが、フィルタを用いた場合の問題点を解消でき、より安定した性能を発揮することが出来る。   In this method, the processing time spent for the dynamics calculation increases, but the problems in the case of using the filter can be solved, and more stable performance can be exhibited.

(実施の形態5)
本実施の形態について、図22を用いて説明する。図22は本実施形態の制御ブロック図を示すものである。なお、実施の形態1からや実施の形態4と同様の箇所については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
(Embodiment 5)
This embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 22 shows a control block diagram of this embodiment. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the part similar to Embodiment 1 or Embodiment 4, and detailed description is abbreviate | omitted.

コギング位相検出ブロック(47)は、(数7)の式(10)でエンコーダのモータへの取り付け誤差の推定値Δθoffd(48)を求めた後、以下の条件が満たされれば、オン信号Kon(56)を発行し、Kcog(51)を0から1にする。   The cogging phase detection block (47) obtains the estimated value Δθoffd (48) of the attachment error of the encoder to the motor by Expression (10) of (Equation 7), and if the following condition is satisfied, the ON signal Kon ( 56) and Kcog (51) is changed from 0 to 1.

Figure 0004998159
ただし、
θth:コギング補償有効判定 位相閾値
Figure 0004998159
However,
θth: Cogging compensation valid judgment Phase threshold

実施の形態3では、エンコーダのモータへの取り付け誤差の推定値Δθoffd(48)で位相を補正してコギング補償を実施する方法であったのに対して、本実施の形態では、Δθoffd(48)が所定値θth以内であれば、位相を補正することなくコギング補償を実施する。この方法を取れば、エンコーダのモータへの取り付け誤差Δθoff(55)の個体差への対応力は弱くなる反面、エンコーダのモータへの取り付け誤差の推定値θoffd(48)の推定誤差の大きさがコギング補償位相へ直接反映されないため、より安定した動作が得られる。   In the third embodiment, cogging compensation is performed by correcting the phase with the estimated value Δθoffd (48) of the attachment error of the encoder to the motor, whereas in this embodiment, Δθoffd (48). Is within a predetermined value θth, cogging compensation is performed without correcting the phase. If this method is adopted, the ability to cope with individual differences in encoder attachment error Δθoff (55) of the encoder is weakened, but the estimated error magnitude of the estimated error θoffd (48) of attachment of the encoder to the motor is small. Since it is not directly reflected on the cogging compensation phase, more stable operation can be obtained.

(実施の形態6)
本実施の形態について、図23を用いて説明する。図23は本実施の形態の制御ブロック図を示すものである。なお、実施の形態1からや実施の形態5と同様の箇所については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
(Embodiment 6)
This embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 23 shows a control block diagram of the present embodiment. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the part similar to Embodiment 1 or Embodiment 5, and detailed description is abbreviate | omitted.

図22を用いて説明した実施の形態5では、重力トルク補償電流推定値igf(37)を、ローパスフィルタによりモータ電流icom(13)からコギング周波数成分を取り除くことで計算していたが、図23においては、自軸のモータ回転角度θM(24)と他軸のモータ回転角度θM(41)から、重力補償電流演算ブロック(36)によりロボットの動力学演算を用いて自軸に印加される重力トルクを演算し、補償電流推定値igf(37)を求めるようにしている。   In the fifth embodiment described with reference to FIG. 22, the gravitational torque compensation current estimated value igf (37) is calculated by removing the cogging frequency component from the motor current icom (13) using a low-pass filter. , The gravity applied to the own axis from the own-axis motor rotation angle θM (24) and the other-axis motor rotation angle θM (41) using the dynamics calculation of the robot by the gravity compensation current calculation block (36). The torque is calculated to obtain the compensation current estimated value igf (37).

この方法では、動力学演算に費やす処理時間が増えるが、フィルタを用いた場合の問題点を解消でき、より安定した性能を発揮することが出来る。   In this method, the processing time spent for the dynamics calculation increases, but the problems in the case of using the filter can be solved, and more stable performance can be exhibited.

本発明の多関節型ロボットの制御方法は、FFコギング補償方式において、重力補償電流によるコギング補償の最適位相の変化あるいはエンコーダ取付誤差による最適位相誤差が存在しても、コギングトルクに起因する振動を抑制することができるので、ロボットの制御方法として産業上有用である。   The control method of the articulated robot of the present invention is the FF cogging compensation method, in which the vibration caused by the cogging torque is detected even when the optimum phase change of the cogging compensation due to the gravity compensation current or the optimum phase error due to the encoder mounting error exists. Since it can be suppressed, it is industrially useful as a robot control method.

モータのコギングトルクの一例を示す図Diagram showing an example of motor cogging torque コギングトルクに起因するロボット先端振動の評価方法を説明するための参考図Reference diagram to explain the evaluation method of robot tip vibration caused by cogging torque ロボットの減速機のバネ成分を示す概略構成図Schematic configuration diagram showing the spring component of the reducer of the robot ロボットの減速機のバネ成分をモデル化したブロック図A block diagram modeling the spring component of a robot reducer 従来のコギング補償を含む位置制御ループを示すブロック図Block diagram showing a position control loop including conventional cogging compensation コギングトルクに起因するロボット先端振動の評価方法を説明するための参考図Reference diagram to explain the evaluation method of robot tip vibration caused by cogging torque コギングトルクに起因するロボット先端振動の評価方法を説明するための参考図Reference diagram to explain the evaluation method of robot tip vibration caused by cogging torque コギング補償位相角と振動抑制効果の関係を評価する位置制御ループを示すブロック図Block diagram showing a position control loop that evaluates the relationship between cogging compensation phase angle and vibration suppression effect コギング補償位相シフト量と振動抑制改善率の関係を示す図Diagram showing the relationship between cogging compensation phase shift and vibration suppression improvement rate 第2軸モータにおける重力トルク補償電流とコギング補償最適位相の関係を示す図The figure which shows the relationship between the gravity torque compensation current and the cogging compensation optimum phase in the second shaft motor 本発明の実施の形態1におけるコギング補償を含む位置制御ループを示すブロック図FIG. 3 is a block diagram showing a position control loop including cogging compensation in Embodiment 1 of the present invention. 重力補償電流補正角を求める式を図式化した図Graphical representation of the formula for calculating the gravity compensation current correction angle (a)アーム回転角度とモータ電流指令の関係を示す図(b−1)モータ回転角度とモータ電流指令の関係を示す図(b−2)モータ回転角度とモータ電流指令の関係を示す図(c−1)モータ回転角度とモータ電流指令の関係を示す図(c−2)モータ回転角度とモータ電流指令の関係を示す図(d)アーム回転角度とモータ電流指令の関係を示す図(A) Diagram showing relationship between arm rotation angle and motor current command (b-1) Diagram showing relationship between motor rotation angle and motor current command (b-2) Diagram showing relationship between motor rotation angle and motor current command ( c-1) Diagram showing relationship between motor rotation angle and motor current command (c-2) Diagram showing relationship between motor rotation angle and motor current command (d) Diagram showing relationship between arm rotation angle and motor current command 本発明の実施の形態2におけるコギング補償を含む位置制御ループを示すブロック図Block diagram showing a position control loop including cogging compensation in Embodiment 2 of the present invention 本発明の実施の形態3におけるコギング補償を含む位置制御ループを示すブロック図Block diagram showing a position control loop including cogging compensation in Embodiment 3 of the present invention (a)アーム回転角度とモータ電流指令の関係を示す図(b−1)モータ回転角度とモータ電流指令の関係を示す図(b−2)モータ回転角度とモータ電流指令の関係を示す図(c−1)モータ回転角度とコギングトルクFB補償電流の関係を示す図(c−2)モータ回転角度とコギングトルクFB補償電流の関係を示す図(d−1)モータ回転角度とコギングトルクFB補償電流の関係を示す図(d−2)モータ回転角度とコギングトルクFB補償電流の関係を示す図(e)モータ回転角度とコギングトルクFB補償電流平均値の関係を示す図(A) Diagram showing relationship between arm rotation angle and motor current command (b-1) Diagram showing relationship between motor rotation angle and motor current command (b-2) Diagram showing relationship between motor rotation angle and motor current command ( c-1) Diagram showing relationship between motor rotation angle and cogging torque FB compensation current (c-2) Diagram showing relationship between motor rotation angle and cogging torque FB compensation current (d-1) Motor rotation angle and cogging torque FB compensation (D-2) A diagram showing the relationship between currents (d-2) A diagram showing the relationship between motor rotation angle and cogging torque FB compensation current (e) A diagram showing the relationship between motor rotation angle and cogging torque FB compensation current average value モータ回転角度に対する図14のコギングトルク電流補償値と図15のコギングトルクFB補償電流成分の関係を示す図14 is a diagram showing the relationship between the cogging torque current compensation value of FIG. 14 and the cogging torque FB compensation current component of FIG. 15 with respect to the motor rotation angle. 図11のブロック図にエンコーダのモータへの取り付け誤差が存在する場合の対応を加えたブロック図The block diagram which added the correspondence when the attachment error to the motor of an encoder exists in the block diagram of FIG. モータ回転角度に対する図18のコギングトルク電流補償値とコギングトルクFB補償電流成分の関係を示す図18 is a diagram showing the relationship between the cogging torque current compensation value and the cogging torque FB compensation current component of FIG. 18 with respect to the motor rotation angle. (a)アーム回転角度とモータ電流指令の関係を示す図(b−1)モータ回転角度とモータ電流指令の関係を示す図(b−2)モータ回転角度とモータ電流指令の関係を示す図(c−1)モータ回転角度とコギングトルクFB補償電流の関係を示す図(c−2)モータ回転角度とコギングトルクFB補償電流の関係を示す図(d−1)モータ回転角度とコギングトルクFB補償電流の関係を示す図(d−2)モータ回転角度とコギングトルクFB補償電流の関係を示す図(e)モータ回転角度とコギングトルクFB補償電流平均値の関係を示す図(A) Diagram showing relationship between arm rotation angle and motor current command (b-1) Diagram showing relationship between motor rotation angle and motor current command (b-2) Diagram showing relationship between motor rotation angle and motor current command ( c-1) Diagram showing relationship between motor rotation angle and cogging torque FB compensation current (c-2) Diagram showing relationship between motor rotation angle and cogging torque FB compensation current (d-1) Motor rotation angle and cogging torque FB compensation (D-2) A diagram showing the relationship between currents (d-2) A diagram showing the relationship between motor rotation angle and cogging torque FB compensation current (e) A diagram showing the relationship between motor rotation angle and cogging torque FB compensation current average value 本発明の実施の形態4におけるコギング補償を含む位置制御ループを示すブロック図Block diagram showing a position control loop including cogging compensation in the fourth embodiment of the present invention 本発明の実施の形態5におけるコギング補償を含む位置制御ループを示すブロック図Block diagram showing a position control loop including cogging compensation in the fifth embodiment of the present invention 本発明の実施の形態6におけるコギング補償を含む位置制御ループを示すブロック図Block diagram showing a position control loop including cogging compensation in the sixth embodiment of the present invention

符号の説明Explanation of symbols

1 アーム1
2 モータ
3 減速機
4 ベアリング
5 モータ内ロータ
6 減速機1次側
7 減速機2次側
8 バネ
9 アーム2(負荷)
10 モータ回転軸
11 モータ回転速度ωM
12 負荷回転速度ωL
13 モータ電流指令icom
14 モータトルク定数Kt
15 減速比の逆数
16 減速比の逆数
17 モータ伝達関数
18 負荷伝達関数
19 バネ定数Ks
20 ねじれ角θs
21 積分要素
22 外力Td
23 モータ位置指令θcom
24 モータ回転角度θM
25 積分要素
26 位置ゲインKPP
27 位置制御ブロック
28 モータ速度指令ωcom
29 速度比例ゲイン KP
30 速度積分ゲイン KI
31 速度制御ブロック
32 モータ電流指令icom0(速度ループブロック出力)
33 コギング補償電流テーブル引数 θcog0
34 コギング補償電流テーブル
35 コギング電流補償値 icog1
36 重力補償電流演算ブロック
37 重力トルク補償電流推定値igf
38 重力補償電流位相補償
39 重力補償電流位相補償角Δθg
40 コギング周期変換
41 他軸のモータ回転角度θM
42 動作方向位相補償ブロック
43 回転方向補正角 Δθd
44 コギング補償電流テーブル修正引数 θcog1
45 コギング成分抽出ブロック
46 コギングトルクFB補償電流成分 icogf
47 コギング位相検出ブロック
48 エンコーダのモータへの取り付け誤差の推定値 Δθoffd
49 コギング補正値 θcog2
50 コギングトルク補償ブロック
51 コギング補償ゲイン Kcog
52 FFコギング補償電流 icog2
53 モータコギングトルク Tcog
54 最適位相補正角 Δθgd
55 エンコーダのモータへの取り付け誤差Δθoff
56 オン信号Kon
60 コギング位相シフト手段
62 位相シフトθoff3
70 近似曲線(マイナス動作方向)
71 近似曲線(プラス動作方向)
75 ロボットのモータ、減速機及び負荷を示すブロック
101 第2軸
102 回転方向
103 第3軸
104 回転方向
105 マイナス動作方向
106 ワーク
107 先端の上下振動
108 溶接トーチ
109 プラス動作方向
1 Arm 1
2 Motor 3 Reducer 4 Bearing 5 Motor rotor 6 Reducer primary side 7 Reducer secondary side 8 Spring 9 Arm 2 (Load)
10 Motor rotation shaft 11 Motor rotation speed ωM
12 Load rotation speed ωL
13 Motor current command icom
14 Motor torque constant Kt
15 Reciprocal of reduction ratio 16 Reciprocal of reduction ratio 17 Motor transfer function 18 Load transfer function 19 Spring constant Ks
20 Helix angle θs
21 integral element 22 external force Td
23 Motor position command θcom
24 Motor rotation angle θM
25 integral element 26 position gain KPP
27 Position control block 28 Motor speed command ωcom
29 Speed proportional gain KP
30 Speed integral gain KI
31 Speed control block 32 Motor current command icom0 (speed loop block output)
33 Cogging compensation current table argument θcog0
34 Cogging compensation current table 35 Cogging current compensation value icog1
36 Gravity compensation current calculation block 37 Gravity torque compensation current estimated value igf
38 Gravity compensation current phase compensation 39 Gravity compensation current phase compensation angle Δθg
40 Cogging cycle conversion 41 Motor rotation angle θM of other axis
42 Operation direction phase compensation block 43 Rotation direction correction angle Δθd
44 Cogging compensation current table correction argument θcog1
45 Cogging component extraction block 46 Cogging torque FB compensation current component icogf
47 Cogging phase detection block 48 Estimated error of encoder attachment to motor Δθoffd
49 Cogging correction value θcog2
50 Cogging torque compensation block 51 Cogging compensation gain Kcog
52 FF cogging compensation current icog2
53 Motor cogging torque Tcog
54 Optimum phase correction angle Δθgd
55 Encoder motor installation error Δθoff
56 ON signal Kon
60 Cogging phase shift means 62 Phase shift θoff3
70 Approximate curve (minus operating direction)
71 Approximate curve (plus movement direction)
75 Block indicating the motor, speed reducer and load of the robot 101 Second shaft 102 Rotating direction 103 Third shaft 104 Rotating direction 105 Negative operating direction 106 Work piece 107 Vertical vibration at the tip 108 Welding torch 109 Positive operating direction

Claims (4)

モータで駆動する回転軸を中心に回転するアームを複数有し、前記モータの電流および回転位置情報を基に前記モータのフィードバック制御ループを構成し、前記モータのコギングトルク補償値を前記フィードバック制御ループに付加させるコギング補償ブロックを備えた前記モータの動作を制御する多関節型ロボットの制御方法であって、
前記モータ電流をローパスフィルタで処理して得られる重力補償電流から得られた重力補償電流位相補償角と、前記モータの回転方向から得られた回転方向補正角とを、前記モータの回転角度から得たコギング補償位相角に加算することで、前記多関節型ロボットの姿勢変化に対応した最適なコギング補償位相角を決定する多関節型ロボットの制御方法。
A plurality of arms that rotate about a rotating shaft driven by a motor; and a feedback control loop of the motor is configured based on the current and rotational position information of the motor, and the cogging torque compensation value of the motor is set to the feedback control loop An articulated robot control method for controlling the operation of the motor including a cogging compensation block to be added to
The gravity compensation current phase compensation angle obtained from the gravity compensation current obtained by processing the motor current with a low-pass filter and the rotation direction correction angle obtained from the rotation direction of the motor are obtained from the rotation angle of the motor. A control method for an articulated robot that determines an optimal cogging compensation phase angle corresponding to a posture change of the articulated robot by adding to the cogging compensation phase angle .
モータで駆動する回転軸を中心に回転するアームを複数有し、前記モータの電流および回転位置情報を基に前記モータのフィードバック制御ループを構成し、前記モータのコギングトルク補償値を前記フィードバック制御ループに付加させるコギング補償ブロックを備えた前記モータの動作を制御する多関節型ロボットの制御方法であって、
前記回転軸に加わる重力トルクを演算して得られる重力補償電流から得られた重力補償電流位相補償角と、前記モータの回転方向から得られた回転方向補正角とを、前記モータの回転角度から得たコギング補償位相角に加算することで、前記多関節型ロボットの姿勢変化に対応した最適なコギング補償位相角を決定する多関節型ロボットの制御方法。
A plurality of arms that rotate about a rotating shaft driven by a motor; and a feedback control loop of the motor is configured based on the current and rotational position information of the motor, and the cogging torque compensation value of the motor is set to the feedback control loop An articulated robot control method for controlling the operation of the motor including a cogging compensation block to be added to
The gravity compensation current phase compensation angle obtained from the gravity compensation current obtained by calculating the gravity torque applied to the rotation shaft, and the rotation direction correction angle obtained from the rotation direction of the motor are calculated from the rotation angle of the motor. An articulated robot control method for determining an optimum cogging compensation phase angle corresponding to a posture change of the articulated robot by adding to the obtained cogging compensation phase angle .
コギングトルク補償値にコギング補償ゲインを乗じる手段を付加し、前記コギング補償ゲインが0の時のモータ電流をハイパスフィルタで処理した値からモータとモータ回転位置検出器の取り付け誤差に起因するコギング位相のオフセット量を検出し、コギングトルク位相の補正量に前記オフセット量を加算した後に前記コギング補償ゲインを1にする請求項1または2に記載の多関節型ロボットの制御方法。 A means for multiplying the cogging torque compensation value by the cogging compensation gain is added, and the value of the cogging phase caused by the mounting error between the motor and the motor rotational position detector is obtained from the value obtained by processing the motor current when the cogging compensation gain is 0 with a high-pass filter. The method of controlling an articulated robot according to claim 1 or 2, wherein an offset amount is detected and the cogging compensation gain is set to 1 after adding the offset amount to a correction amount of a cogging torque phase. コギングトルク補償値にコギング補償ゲインを乗じる手段を付加し、前記コギング補償ゲインが0の時のモータ電流をハイパスフィルタで処理した値からモータとモータ回転位置検出器の取り付け誤差に起因するコギング位相のオフセット量を検出し、前記オフセット量の絶対値が所定値以内で有れば前記コギング補償ゲインを1にする請求項1または2に記載の多関節型ロボットの制御方法。 A means for multiplying the cogging torque compensation value by the cogging compensation gain is added, and the value of the cogging phase caused by the mounting error between the motor and the motor rotational position detector is obtained from the value obtained by processing the motor current when the cogging compensation gain is 0 with a high-pass filter. 3. The articulated robot control method according to claim 1, wherein an offset amount is detected, and the cogging compensation gain is set to 1 if the absolute value of the offset amount is within a predetermined value.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101847357B1 (en) * 2017-12-01 2018-04-10 한국기초과학지원연구원 Stage of specimen holder for electron microscope and controlling method thereof
CN108972626A (en) * 2018-08-22 2018-12-11 珠海格力电器股份有限公司 A kind of gravitational compensation method, device, storage medium and robot

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4676551B1 (en) 2009-12-22 2011-04-27 ファナック株式会社 Motor control device having cogging torque correction amount calculation function
JP5455685B2 (en) * 2010-01-29 2014-03-26 キヤノン株式会社 Equipment with motor
JP6349093B2 (en) * 2014-01-27 2018-06-27 ヤマハ発動機株式会社 Motor control device and correction data creation method in the same
JP6377506B2 (en) * 2014-01-27 2018-08-22 ヤマハ発動機株式会社 Motor control device and correction data creation method in the same
JP6330144B2 (en) * 2014-06-13 2018-05-30 パナソニックIpマネジメント株式会社 Welding system
TWI667109B (en) * 2015-09-14 2019-08-01 廣明光電股份有限公司 Method for detecting the detent torque of a robotic arm
US9966890B2 (en) * 2016-02-16 2018-05-08 Steering Solutions Ip Holding Corporation Detection of offset errors in phase current measurement for motor control system
EP3287244A1 (en) 2016-08-26 2018-02-28 Siemens Aktiengesellschaft Detent torque compensation in an industrial robot
JP6867885B2 (en) 2017-06-05 2021-05-12 川崎重工業株式会社 Angle transmission error identification system, angle transmission error identification method and robot system
CN108608462B (en) * 2018-05-07 2021-04-27 苏州尚贤医疗机器人技术股份有限公司 Quadruple precision compensation method for large heavy-duty mechanical arm
DE102018133349A1 (en) * 2018-12-21 2020-06-25 Pilz Gmbh & Co. Kg Method and device for moment estimation
CN112589801B (en) * 2020-12-12 2022-02-15 深圳市启玄科技有限公司 Real-time control method, device, terminal and storage medium for robot and welding machine

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6164981U (en) * 1984-09-29 1986-05-02
JPS62163591A (en) * 1986-01-10 1987-07-20 Sanyo Denki Co Ltd Controller for brushless motor
JPS6340906A (en) * 1986-08-07 1988-02-22 Daikin Ind Ltd Gravity compensating device for industrial robot
JP3298069B2 (en) * 1999-05-20 2002-07-02 住友重機械工業株式会社 Stage position control device and speed control device
JP2004187396A (en) * 2002-12-03 2004-07-02 Fuji Electric Fa Components & Systems Co Ltd Control device for permanent magnet type synchronous motor

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101847357B1 (en) * 2017-12-01 2018-04-10 한국기초과학지원연구원 Stage of specimen holder for electron microscope and controlling method thereof
CN108972626A (en) * 2018-08-22 2018-12-11 珠海格力电器股份有限公司 A kind of gravitational compensation method, device, storage medium and robot

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