JP5198514B2 - ロボット制御装置 - Google Patents
ロボット制御装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5198514B2 JP5198514B2 JP2010165188A JP2010165188A JP5198514B2 JP 5198514 B2 JP5198514 B2 JP 5198514B2 JP 2010165188 A JP2010165188 A JP 2010165188A JP 2010165188 A JP2010165188 A JP 2010165188A JP 5198514 B2 JP5198514 B2 JP 5198514B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- torque
- calculated
- friction
- unit
- parameter
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J9/00—Programme-controlled manipulators
- B25J9/16—Programme controls
- B25J9/1628—Programme controls characterised by the control loop
- B25J9/1633—Programme controls characterised by the control loop compliant, force, torque control, e.g. combined with position control
Description
Δx=JΔθ … (1)
τf=A×arctan(B×ω)+ C …(2)
で定義されているとすると、摩擦パラメータは3種類のパラメータA、B、Cの組(A、B、C)である。式(2)に示す関数をグラフで表すと図3に示すようになる。それぞれのパラメータに対して微小変化分ΔA、ΔB、ΔCからA+ΔA、A―ΔA、B+ΔB、B―ΔB、C+ΔC、C―ΔCを算出し、それらを組み合わせた摩擦パラメータの集合に対して第2の摩擦力トルクを算出する。この場合、摩擦パラメータの集合は、図4からわかるように、微小変化しないパラメータを含めると、27個となる。この27個の摩擦パラメータの集合のうち、パラメータA、B、Cが全く変化しない摩擦パラメータ(A、B、C)に対する摩擦力は第1の摩擦力トルク算出部301により算出されたものである。そして、残りの26通りの摩擦パラメータに対して、例えば式(2)を用いて、第2の摩擦力トルク算出部305によって第2の摩擦力トルクを算出する。したがって、第2の摩擦力トルクは、26個の値を有する。
fd=(JT)−1τd …(3)
Md2Δx/dt2+DdΔx/dt+KΔx=KfΔf …(4)
ここで、Δxは先端部に設定された作業座標系での誤差、dΔx/dtは作業座標系での速度、d2Δx/dt2は作業座標系での加速度ベクトル、Mは慣性行列、Dは粘性係数行列、Kは剛性係数行列、Kfは力フィードバックゲイン行列である。力と位置の作用させる軸を切り替えるコンプライアンス選択行列は力フィードバックゲイン行列Kfに含まれた形になっている。誤差の速度dΔx/dt及び加速度ベクトルd2Δx/dt2は、それぞれ位置誤差ベクトルΔxの時間に関する一回差分、二回差分で近似できることから、コンプライアンス修正量Δxcompは、次の式(5)を用いて算出することができる。
Δxcomp=1/K(KfΔf−Md2Δx/dt2−DdΔx/dt) …(5)
Δx=xR−x+Δxcomp …(6)
Δθ=J−1Δx …(7)
次に、本実施形態によるロボット制御装置の動作を、図5に示すフローチャートを参照しながら説明する。
本実施形態の第1変形例として、摩擦力トルクの誤差の評価方法を説明する。上記実施形態では、誤差の絶対値が最小となる摩擦パラメータに投票したが、閾値を設けてトルク誤差の絶対値の最小値が上記閾値を超えない場合には、現在の摩擦パラメータに投票し、上記閾値以上となった場合には、誤差の絶対値が最小となる摩擦パラメータに投票するようにすると、摩擦パラメータの更新頻度が低くなるため、急激な変化が起こらず安定する。
(A+ΔA、B―ΔB、C)の組がN1票
(A+ΔA、B、C+ΔC)の組がN2票
であった場合
(A+ΔA、B―ΔB×N1/(N1+N2)、C+ΔC×N2/(N1+N2))
とするのである。全てのケースにおいてこのような線形補間処理を行うと計算量が増加するため、得票数が同程度であった場合のみ実施する。
本実施形態の第2変形例として、パラメータ変更履歴を利用したパラメータ変更について説明する。図7に示すように、摩擦パラメータ記憶部202内部に摩擦パラメータ変更履歴記憶部309と、パラメータ変更履歴データベース部310とを設ける。パラメータ更新部308によって更新された摩擦パラメータは摩擦パラメータ変更履歴記憶部309に格納され、摩擦力トルクを算出する際に摩擦パラメータとして利用される。摩擦パラメータの変更履歴をデータベース化したものがパラメータ変更履歴データベース部310へ格納される。パラメータ変更履歴データベース部310には同機種のロボットで計測した典型的な摩擦パラメータの変更履歴が格納されていて、微小変化パラメータ変更部311が両者を比較し、この比較結果に基づいて摩擦パラメータの微小変化分を修正し、微小変化パラメータ記憶部306へ格納する。
上記のように、実施形態を説明したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
100 アクチュエータ
101 駆動部
102 駆動軸角度検出部
103 関節軸角度算出部
104 先端位置算出部
105 ヤコビ行列算出部
106 駆動トルク推定部
107 外部トルク算出部
108 外力算出部
109 力指令値生成部
110 力誤差算出部
111 コンプライアンス修正量算出部
112 位置指令値生成部
113 位置誤差算出部
114 関節角差分算出部
115 トルク指令値算出部
200 位置データ記憶部
201 リンクパラメータ記憶部
202 摩擦パラメータ記憶部
203 ヤコビ行列記憶部
204 力/モーメントデータ記憶部
205 コンプライアンスモデル記憶部
300 駆動軸速度算出部
301 第1の摩擦力トルク算出部
302 慣性力トルク算出部
303 重力トルク算出部
304 加算部
305 第2の摩擦力トルク算出部
306 微小変化パラメータ記憶部
307 摩擦力トルク評価部
308 パラメータ更新部
309 パラメータ変更履歴記憶部
310 パラメータ変更履歴データベース部
311 微小変化パラメータ変更部
312 温度測定部
313 時間測定部
Claims (6)
- 関節軸および前記関節軸に駆動力を伝達する駆動軸を有するロボットを制御するロボット制御装置であって、
前記関節軸を制御周期毎に駆動するアクチュエータと、
前記駆動軸の角度を検出する駆動軸角度検出部と、
検出された前記駆動軸の角度から前記関節軸の角度を算出する関節軸角度算出部と、
算出された前記関節軸の角度から前記ロボットの先端位置を算出する先端位置算出部と、
前記先端位置の位置指令値と、算出された前記先端位置との位置誤差を算出する位置誤差算出部と、
算出された前記関節軸の角度に基づいて、算出された前記先端位置での作業座標系と関節座標系との間のヤコビ行列を算出するヤコビ行列算出部と、
算出された位置誤差と算出されたヤコビ行列とに基づいて関節角差分を算出する関節角差分算出部と、
算出された前記関節角差分に基づいて関節のトルク指令値を算出するトルク指令値算出部と、
算出された前記トルク指令値に基づいて前記アクチュエータを駆動する駆動部と、
算出された前記関節軸の角度から前記アクチュエータを駆動するための駆動トルクを推定する駆動トルク推定部と、
推定された前記駆動トルクと前記トルク指令値との差を外部トルクとして算出する外部トルク算出部と、
算出された前記外部トルクと算出された前記ヤコビ行列から、前記先端位置に作用する外力を算出する外力算出部と、
前記先端位置におけるコンプライアンスモデルを記憶するコンプライアンスモデル記憶部と、
前記コンプライアンスモデルを用いて、前記外力に応じて前記先端位置での作業座標系位置に対するコンプライアンス修正量を算出し、前記コンプライアンス修正量を用いて前記位置誤差を修正するコンプライアンス修正量算出部と、
摩擦力トルクを近似するモデルの、少なくとも1つのパラメータを有する摩擦パラメータを記憶する摩擦パラメータ記憶部と、
摩擦力トルク評価部と、
を備え、
前記駆動トルク推定部は、前記駆動軸の角度から前記駆動軸の速度を算出する駆動軸速度算出部と、前記関節軸に作用する慣性力トルクを算出する慣性力トルク算出部と、前記関節軸に作用する重力を算出する重力トルク算出部と、算出された前記駆動軸の速度と、前記摩擦パラメータ記憶部に記憶された前記摩擦パラメータとを用いて第1の摩擦力トルクを推定する第1の摩擦力トルク算出部と、前記摩擦パラメータを変化させて複数個の第2の摩擦力トルクを算出する第2の摩擦力トルク算出部と、を有し、
前記摩擦力トルク評価部は、算出された第1の摩擦力トルクと、算出された慣性力トルクと、算出された重力トルクとの和を算出し、この和と前記トルク指令値算出部に算出された前記トルク指令値とのトルク誤差の演算を行い、算出された第2の摩擦力トルクと、算出された慣性力トルクと、算出された重力トルクとの和を算出し、この和と前記トルク指令値算出部に算出された前記トルク指令値とのトルク誤差の演算を前記複数個の第2の摩擦力トルクのそれぞれに対して行い、前記トルク誤差に基づいて摩擦パラメータを選択し、
この選択結果に基づいて、前記摩擦パラメータが更新されることを特徴とするロボット制御装置。 - 前記摩擦力トルク評価部は、前記トルク誤差の絶対値が最小となる摩擦パラメータを選択することを特徴とする請求項1記載のロボット制御装置。
- 前記摩擦力トルク評価部は、前記トルク誤差の絶対値の最小値が所定の閾値を超えない場合には、現在の摩擦パラメータを選択し、前記閾値以上となった場合には、前記トルク誤差の絶対値が最小となる摩擦パラメータを選択することを特徴とする請求項1記載のロボット制御装置。
- 前記摩擦力トルク評価部によって選択された前記摩擦パラメータを、摩擦パラメータ推定期間において集計し、予め定められた更新周期において最も多く選択された摩擦パラメータを前記摩擦パラメータ記憶部へ格納し、前記摩擦パラメータを更新するパラメータ更新部を更に備えていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のロボット制御装置。
- 前記パラメータ記憶部は、
変更された前記摩擦パラメータを記憶するとともに前記摩擦パラメータの変更の履歴を記憶するパラメータ変更履歴記憶部と、
前記摩擦パラメータの変更履歴をデータベース化した第1変更履歴として記憶するとともに、同機種のロボットで計測した摩擦パラメータの変更履歴をデータベース化した第2変更履歴として記憶するパラメータ変更履歴データベース部と、
を備え、前記ロボット制御装置は、
前記第1変更履歴と前記第2変更履歴と比較し、この比較結果に基づいて、前記第2の摩擦力トルクを算出する際に変化させた前記摩擦パラメータの微小変化分を変更する微小変化パラメータ変更部を更に備えていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載のロボット制御装置。 - ロボットの動作時の温度を測定する温度測定部と、
前記ロボットの通算動作時間を測定する時間測定部と、
を更に備え、
前記第1および第2変更履歴に前記温度データや前記通算動作時間を付加することを特徴とする請求項5記載のロボット制御装置。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010165188A JP5198514B2 (ja) | 2010-07-22 | 2010-07-22 | ロボット制御装置 |
US13/050,069 US8442685B2 (en) | 2010-07-22 | 2011-03-17 | Robot control apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010165188A JP5198514B2 (ja) | 2010-07-22 | 2010-07-22 | ロボット制御装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2012024877A JP2012024877A (ja) | 2012-02-09 |
JP5198514B2 true JP5198514B2 (ja) | 2013-05-15 |
Family
ID=45494252
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010165188A Active JP5198514B2 (ja) | 2010-07-22 | 2010-07-22 | ロボット制御装置 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US8442685B2 (ja) |
JP (1) | JP5198514B2 (ja) |
Families Citing this family (28)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2011036750A1 (ja) * | 2009-09-24 | 2011-03-31 | 株式会社 東芝 | ロボット制御装置 |
US8532825B1 (en) * | 2010-08-25 | 2013-09-10 | The Boeing Company | Software compensation for kinematically singular machines |
JP5902425B2 (ja) * | 2011-09-21 | 2016-04-13 | 株式会社東芝 | ロボット制御装置、外乱判定方法およびアクチュエータ制御方法 |
US9434073B2 (en) * | 2012-08-02 | 2016-09-06 | Toshiba Kikai Kabushiki Kaisha | Robot apparatus and control method therefor |
KR102023910B1 (ko) | 2012-11-23 | 2019-09-23 | 삼성전자주식회사 | 로봇 및 로봇의 마찰 보상 방법 |
US9488971B2 (en) | 2013-03-11 | 2016-11-08 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Model-less control for flexible manipulators |
JP6044511B2 (ja) * | 2013-11-05 | 2016-12-14 | トヨタ自動車株式会社 | ロボットの制御方法及びロボットシステム |
JP6399437B2 (ja) | 2014-06-04 | 2018-10-03 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 制御装置及びそれを用いた作業管理システム |
US20170164056A1 (en) * | 2014-06-25 | 2017-06-08 | Thomson Licensing | Annotation method and corresponding device, computer program product and storage medium |
CN104476544A (zh) * | 2014-10-23 | 2015-04-01 | 广东工业大学 | 一种视觉伺服机械臂系统的自适应死区逆模型发生装置 |
US10434644B2 (en) | 2014-11-03 | 2019-10-08 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Position/force control of a flexible manipulator under model-less control |
WO2017026045A1 (ja) * | 2015-08-10 | 2017-02-16 | 富士通株式会社 | ハンド力覚計測装置、ハンド力覚計測方法、及びハンド力覚計測プログラム |
WO2017213183A1 (ja) * | 2016-06-07 | 2017-12-14 | 三菱電機株式会社 | 異常診断装置及び異常診断方法 |
US11507044B2 (en) * | 2016-06-07 | 2022-11-22 | Mitsubishi Electric Corporation | Abnormality diagnosis apparatus and abnormality diagnosis method |
JP6831530B2 (ja) * | 2016-10-07 | 2021-02-17 | 国立大学法人東海国立大学機構 | 外乱オブザーバ及びロボット制御装置 |
EP3321043A3 (en) * | 2016-11-10 | 2018-10-10 | Canon Kabushiki Kaisha | Method of controlling holding apparatus, holding apparatus, and robot apparatus |
CN107016208B (zh) * | 2017-04-17 | 2021-09-03 | 珞石(山东)智能科技有限公司 | 一种基于抖动控制的工业机器人外力估计方法 |
JP2018202504A (ja) * | 2017-05-31 | 2018-12-27 | ソニー株式会社 | 医療用支持アームシステム、医療用支持アームの制御方法、および医療用支持アームの制御装置 |
JP7130369B2 (ja) * | 2017-12-18 | 2022-09-05 | 日本電産サンキョー株式会社 | ロボットシステム |
CN108789363B (zh) * | 2018-05-25 | 2020-08-18 | 雅客智慧(北京)科技有限公司 | 一种基于力传感器的直接拖动示教系统及方法 |
KR102543596B1 (ko) * | 2018-08-31 | 2023-06-19 | 삼성전자주식회사 | 외력의 측정을 위한 적어도 하나의 파라미터를 산출하는 방법 및 이를 수행하는 전자 장치 |
JP6906711B1 (ja) * | 2020-03-26 | 2021-07-21 | 三菱電機株式会社 | 摩擦補償装置、衝突検知装置、トルクフィードフォワード演算装置およびロボット制御装置並びに摩擦補償方法 |
CN113821006B (zh) * | 2020-05-07 | 2022-10-14 | 牧今科技 | 用于确定指示机器人校准质量的误差参数的值的方法和计算系统 |
US11717966B2 (en) * | 2020-05-07 | 2023-08-08 | Mujin, Inc. | Method and computing system for determining a value of an error parameter indicative of quality of robot calibration |
CN111702807B (zh) * | 2020-06-08 | 2022-04-29 | 北京配天技术有限公司 | 机器人摩擦辨识方法、装置、系统及存储介质 |
CN113021414B (zh) * | 2021-02-24 | 2022-04-08 | 埃夫特智能装备股份有限公司 | 一种工业机器人末端抖动程度测量评价方法 |
WO2023157137A1 (ja) * | 2022-02-16 | 2023-08-24 | 株式会社安川電機 | ロボット制御システム、ロボット制御方法、ロボット制御プログラム、および推定システム |
CN117532623B (zh) * | 2024-01-10 | 2024-03-29 | 南京鼎臻自动化科技有限公司 | 一种机械臂外力矩估计方法 |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05265512A (ja) * | 1992-03-17 | 1993-10-15 | Hitachi Ltd | 学習型制御装置およびファジィ推論装置 |
JP2000214903A (ja) * | 1999-01-25 | 2000-08-04 | Yutaka Maeda | 摂動を用いた制御器のパラメ―タ調整方式 |
WO2004103651A1 (ja) * | 1999-06-01 | 2004-12-02 | Hirohiko Arai | 物体協調運搬ロボットの制御方法及びその装置 |
JP2004326732A (ja) * | 2003-04-08 | 2004-11-18 | Nissan Motor Co Ltd | シミュレーション用ロボットの誤差パラメータ同定方法 |
JP4547619B2 (ja) | 2004-06-04 | 2010-09-22 | 株式会社安川電機 | 機械定数同定装置および同定方法 |
JP5242342B2 (ja) * | 2008-10-31 | 2013-07-24 | 株式会社東芝 | ロボット制御装置 |
-
2010
- 2010-07-22 JP JP2010165188A patent/JP5198514B2/ja active Active
-
2011
- 2011-03-17 US US13/050,069 patent/US8442685B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20120022690A1 (en) | 2012-01-26 |
JP2012024877A (ja) | 2012-02-09 |
US8442685B2 (en) | 2013-05-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5198514B2 (ja) | ロボット制御装置 | |
US8155790B2 (en) | Robot control apparatus | |
US8428779B2 (en) | Robot controlling device | |
US9701022B2 (en) | Robot malfunction indication method | |
US10690558B2 (en) | Robot collision detection method | |
JP6324641B1 (ja) | 異常診断装置及び異常診断方法 | |
WO2014021433A1 (ja) | ロボット装置およびその制御方法 | |
JP6698733B2 (ja) | モータエンコーダ及びセンサを用いて学習制御を行うロボットシステム | |
JP5902425B2 (ja) | ロボット制御装置、外乱判定方法およびアクチュエータ制御方法 | |
JP5591400B2 (ja) | 駆動機械の負荷特性推定装置 | |
US8543239B2 (en) | Robot control apparatus | |
CN112437714B (zh) | 机器人控制装置、机器人控制方法以及机器人控制程序 | |
JP7076756B2 (ja) | ロボットキャリブレーションの品質を示す誤差パラメーターの値を決定するための方法および計算システム | |
CN107351086B (zh) | 一种scara机器人关节力矩的卡尔曼估计方法 | |
JP7118249B2 (ja) | モータ制御装置 | |
JP2006333594A (ja) | 機械特性モデル化装置、電動機制御装置、機械制御システムおよび機械特性モデル化方法 | |
JP4228965B2 (ja) | ロボットの制御方法 | |
JP5924290B2 (ja) | モータ制御装置 | |
WO2022162740A1 (ja) | 数値制御装置 | |
JP2011015550A (ja) | 機械装置の制御装置及び機械装置の特性同定方法 | |
Ruderman et al. | Impact of hysteresis lost motion on the sensorless torsion control of elastic robotic joints | |
US11531067B2 (en) | Motor demagnetization detection method and motor demagnetization detection device | |
JP5473889B2 (ja) | 力制御装置 | |
CN115622461A (zh) | 外力推定装置、方法及非瞬时性的计算机可读记录介质 | |
CN113821006A (zh) | 用于确定指示机器人校准质量的误差参数的值的方法和计算系统 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20120516 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120518 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120704 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20130115 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130206 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20160215 Year of fee payment: 3 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 5198514 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20160215 Year of fee payment: 3 |