JP5238885B2 - ロボット制御装置 - Google Patents
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Description
図6は、本発明の実施の形態に係るロボット制御方法を説明するためのフローチャートである。
図7は、図6に示したステップS112の駆動トルク推定処理を説明するためのフローチャートである。
図8は、図6に示したステップS118の力順応制御修正量算出処理を説明するためのフローチャートである。
本発明の実施の形態の第1の変形例として、外力算出部108は、先端に取り付けた力覚センサなどで外力を検出することにより、外力を取得してもよい。また先端でなくても、力覚センサを取り付けた箇所と先端までを変換する同次変換行列が既知であれば、先端での等価力として算出することができる。
本発明の実施の形態の第2の変形例として、駆動トルク推定部106は、関節軸307に取り付けたトルクセンサなどでトルクを検出し、これを駆動トルクとして取得してもよい。
本発明の実施の形態の第3の変形例として、式(9)のようにヤコビ行列を用いずに、先端位置から関節角を直接算出できる逆変換を用いる場合を説明する。この場合、関節角差分算出部115は、位置指令値生成部113により生成した先端位置指令値xRに、力順応制御修正量算出部112により算出した先端位置の修正量Δxforce-compを加算した新たな先端位置xを式(10)のように算出する。
上記のように、本発明は実施の形態によって記載したが、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(第1の修正量算出部)
112…力順応制御修正量算出部(第2の修正量算出部)
113…位置指令値生成部
114…位置誤差算出部
115…関節角差分算出部
116…トルク指令値算出部
117…位置誤差積分算出部
200…位置データ記憶部
201…リンクパラメータ記憶部
202…摩擦係数記憶部
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
206…力順応制御閾値記憶部
207…位置誤差記憶部
300…本体
301、302…リンク
303…駆動プーリ
304…従動プーリ
305…関節軸角度検出部
306…駆動軸
307…関節軸
308…伝達機構
309…減速機
310…可動部
311…加速度センサ
400…駆動軸速度算出部
401…摩擦力トルク算出部
402…慣性力トルク算出部
403…重力トルク算出部
404…加算部
410…速度算出ユニット
411…加速度算出ユニット
412…慣性モーメント算出ユニット
413…慣性力トルク算出ユニット
500…一次遅れ補償ユニット
501…加算部
502…時定数変更ユニット
Claims (4)
- 関節軸に駆動力を伝達する駆動軸を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、
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、
前記関節軸の角度から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を生成する位置指令値生成部と、
前記先端位置と前記位置指令値との誤差である位置誤差を算出する位置誤差算出部と、
前記関節軸の角度に基づいて前記ロボット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、
前記位置誤差と前記ヤコビ行列から逆運動学計算により関節角差分を算出する関節角差分算出部と、
前記関節角差分を積分することによりトルク指令値を算出するトルク指令値算出部と、
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させる駆動部と、
前記先端位置に作用する外力を算出する外力算出部と、
前記先端位置の力指令値を生成する力指令値生成部と、
前記外力と前記力指令値との誤差である力誤差を算出する力誤差算出部と、
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、前記力誤差に応じて前記位置指令値に対する第1の修正量を算出する第1の修正量算出部と、
前記第1の修正量に対する一次遅れ補償に基づき前記位置指令値に対する第2の修正量を算出する第2の修正量算出部と、を備え、
前記位置誤差算出部は、前記第2の修正量を用いて前記位置誤差を算出し、
前記第2の修正量算出部は、前記第1の修正量の絶対値が第1の閾値以上のとき前記一次遅れ補償の時定数を増加させる、ロボット制御装置。 - 前記位置誤差算出部により算出された前記位置誤差を記憶する位置誤差記憶部と、
前記位置誤差記憶部に記憶された前記位置誤差を積分する位置誤差積分算出部と、をさらに備え、
前記第2の修正量算出部は、前記位置誤差の積分値が第2の閾値以上のとき前記一次遅れ補償の時定数を増加させることを特徴とする請求項1に記載のロボット制御装置。 - 前記関節軸に作用する外部トルクを算出する外部トルク算出部をさらに備え、
前記外力算出部は、前記ヤコビ行列及び前記外部トルクから、前記先端位置に作用する外力を算出する
ことを特徴とする請求項2に記載のロボット制御装置。 - 前記関節軸の角度から前記アクチュエータを駆動させるための駆動トルクを推定する駆動トルク推定部と、
前記先端位置における摩擦係数を記憶する摩擦係数記憶部をさらに備え、
前記外部トルク算出部は、推定された駆動トルク及び前記トルク指令値との差を外部トルクとし、
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、
前記駆動軸の速度及び前記摩擦係数から摩擦トルクを算出する摩擦力トルク算出部と、
前記関節軸の角度から重力トルクを算出する重力トルク算出部と、
前記関節軸の角度から慣性力トルクを算出する慣性力トルク算出部と、
前記摩擦力トルク、前記重力トルク及び前記慣性力トルクを加算して前記駆動トルクとする加算部とを備え、
前記慣性力トルク算出部は、
前記関節軸の角度から関節角速度を算出する速度算出ユニットと、
前記関節角速度から関節角加速度を算出する加速度算出ユニットと、
前記関節軸の角度から前記ロボットのリンクの慣性モーメントを算出する慣性モーメント算出ユニットと、
前記関節角加速度と前記慣性モーメントから慣性力トルクを算出する慣性力トルク算出ユニットとを備えることを特徴とする請求項3に記載のロボット制御装置。
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