JP5720529B2 - 移乗ロボット制御装置 - Google Patents
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Description
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
移乗ロボット制御装置120は、アーム角度減速機周波数成分演算器121と、トルク指令減速機周波数成分演算器122と、パラメータ同定器123と、安全制御器124と、を有する。
本実施の形態では、本発明のシミュレーション結果を示す。シミュレーションに用いた数値は以下の通りである。mr=70[kg]、ma=10[kg]、M=mr+ma[kg]、D=1×10−2[N・m・s/rad]、k=6.0×104[N・m/rad]、rr=0.3[m]、hr=1[m]、la=0.6[m]、Tc=100[N・m]、Tsmax=500[N・m]、n=17、δ=4×10−4[rad]、g=9.8[m/s2]、T=1×10−3[s]、Tr=500×10−3[s]。
120 移乗ロボット制御装置
121 アーム角度減速機周波数成分演算器
122 トルク指令減速機周波数成分演算器
123 パラメータ同定器
124 安全制御器
130 制御対象
131 モータ
132 移乗ロボット機構
133 アーム角度検出器
600 移乗ロボット
601 移乗ロボットアーム
602 移乗ロボット移動装置
603 使用者
604 ベッド
Claims (3)
- 使用者を持ち上げるように回転軸回りに回転動作する移乗ロボットアームと、
前記移乗ロボットアームの回転軸に連結しアーム角度を取得するアーム角度検出器と、
前記移乗ロボットアームを駆動するモータと、
前記モータのモータトルクを前記移乗ロボットアームに伝達する減速機と、
前記使用者を持ち上げたまま水平移動する車輪と、
を有する移乗ロボット移動装置を制御する移乗ロボット制御装置であって、
前記モータのモータトルクを前記移乗ロボットアームに伝達する減速機を備え、
前記移乗ロボット制御装置は、前記減速機により減速されて駆動した前記移乗ロボットアームの前記アーム角度の検出値をフーリエ変換することにより算出された振動周波数成分であるアーム角度減速機周波数成分と、
前記減速機を介して伝達される前記モータトルクを発生させるためのトルク指令をフーリエ変換することにより算出された振動周波数成分であるトルク指令減速機周波数成分と、
に基づいて前記使用者が前記移乗ロボットの設計時に安全な姿勢として想定していない姿勢で使用している場合、前記移乗ロボットアームを安全に制御する安全制御器と、
前記移乗ロボットアーム及び前記使用者の慣性モーメント、前記移乗ロボットアームの粘性摩擦、クーロン摩擦、前記減速機の剛性パラメータを、前記アーム角度減速機周波数成分と、前記トルク指令減速機周波数成分に基づいて同定しパラメータ同定値として出力するパラメータ同定器を備え、
前記安全制御器は、前記パラメータ同定値が移乗ロボットの設計時に前記使用者が安全な姿勢をとっている場合に示す範囲であるパラメータ正常範囲に含まれない場合に、前記移乗ロボットアームを安全な位置で停止させるトルク指令を出力する、
移乗ロボット制御装置。 - 前記パラメータ同定器は、
及び
に基づいて前記パラメータ同定値を算出することを特徴とする請求項1に記載の移乗ロボット制御装置。
但し、(1)及び(2)における記号の意味は以下の通りである。
ω:フーリエ変換中のアーム速度[rad/s]、
n:移乗ロボットアーム側の減速機の歯数、
a 1 :アーム角度の1次余弦項のフーリエ係数、
a 3 :アーム角度の3次余弦項のフーリエ係数、
a 5 :アーム角度の5次余弦項のフーリエ係数、
b 1 :アーム角度の1次正弦項のフーリエ係数、
b 3 :アーム角度の3次正弦項のフーリエ係数、
b 5 :アーム角度の5次正弦項のフーリエ係数、
c 0 :トルク指令の直流項のフーリエ係数、
c 1 :トルク指令の1次余弦項のフーリエ係数、
c 3 :トルク指令の3次余弦項のフーリエ係数、
c 5 :トルク指令の5次余弦項のフーリエ係数。 - パラメータ正常範囲が
である場合、前記安全制御器は、前記モータが、
に示すモータトルクを発生するようなトルク指令を出力することを特徴とする、
請求項2に記載の移乗ロボット制御装置。
但し、(3)及び(4)における記号の意味は以下の通りである。
Ω:パラメータ正常範囲[kg・m 2 ]、
J * min :アーム使用者慣性モーメントの正常範囲下限値[kg・m 2 ]、
J * max :アーム使用者慣性モーメントの正常範囲上限値[kg・m 2 ]
M:アーム使用者質量[kg]、
l:アーム稼働部とアーム使用者重心の間の距離[m]、
θ:アーム角度[rad]、
θ r :アーム角度指令[rad]、
T s :アーム静止摩擦トルク[N・m]、
T smax :アーム最大静止摩擦トルク[N・m・s/rad]、
g:重力加速度[m/s 2 ]
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