JP5874260B2 - ロボット装置 - Google Patents
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Description
図1は第1実施形態に係るロボット装置を示し、(a)は概略平面図、(b)は概略断面図である。本実施形態のロボット装置は、水平方向に回転可能に2本のアームが連結された、いわゆる2軸水平多関節ロボット100(以下、ロボット装置100という)である。
ω2=(dθ2/dt)×(1/N2)
となる。
ω1=(dθ1/dt)×(1/N1)
1/N1:トルク伝達装置61の減速比
となる。
ωb=ωa−ω2−ω1
によって得られる。得られたねじれ角速度ωbは、第1アーム11に起因するねじれ角速度ωb1と、第2アーム12に起因するねじれ角速度ωb2と、が合成されたものと考えられ、
ωb=ωb1+ωb2
と表される。換言すれば、ねじれ角速度ωbを、各アーム11,12に起因するねじれ角速度ωb1,ωb2に分解することによって、アーム体10の振動を抑制するためのアクチュエーター制御信号、すなわちフィードバック信号を生成することができる。
第2実施形態として第1実施形態に係るロボット装置100の制御方法を説明する。図8は、本実施形態に係るロボット装置100の制御方法を示すフローチャートである。
ロボット装置100の稼動状態において、先ず第1演算工程(S111)が実行される。第1演算工程(S111)では、第1演算部510においてアクチュエーター51,52に備える角度センサー81,82から回転角度データを入手する。得られた回転角度データから、回転角度へ換算し、回転角度を時間で1回微分を行い、第2アーム12を駆動するアクチュエーター51を含むアーム連結装置20の出力部の回転角速度ω1、基体連結装置30の出力部の回転角速度ω2を演算する。
同時に第2演算工程(S112)において、第2演算部520に第2アーム12に備える慣性センサー90から角速度データを入手し、アーム体10を連結駆動する各連結装置20,30を回転軸とする各アーム11,12の角速度を演算する。すなわち、上述したように慣性センサー90から得られたデータから、基体連結装置30を回転軸とするアーム体10の慣性センサー90の配置位置での角速度ωaが演算される。
次に、第3演算工程(S120)に移行する。第3演算工程(S120)では、第1演算工程(S111)で演算された角速度ω1,ω2と、第2演算工程(S112)において慣性センサー90の検出データから演算されたアーム体10の角速度ωaから、
ωb=ωa−ω2−ω1
によって、ねじれ角速度ωbを演算する。演算されたねじれ角速度ωbを、バンドパスフィルターによってフィルタリングし、第1アーム11のねじれ角速度ωb1、第2アーム12のねじれ角速度ωb2、を抽出、分解する。演算、抽出されたねじれ角速度ωb1、ωb2を、ロボット装置100の機械系固有振動数のうち、低周波成分を除去したねじれ角速度Ωb1、Ωb2を演算する。
次に、第4演算工程(S130)に移行する。第4演算工程(S130)では、第3演算工程(S120)で演算された、バンドパスフィルターにより低周波成分を除去したねじれ角速度Ωb1、Ωb2に、各連結装置20,30のトルク伝達装置61,62を介して第2アーム12、第1アーム11に伝えられる角速度ω1,ω2を加算し、その結果に基づく制御信号を生成する制御信号生成工程(S140)に移行する。
制御信号生成工程(S140)は、制御部600において、得られた第4演算工程(S130)における演算結果を基に、各アクチュエーター51,52の制御信号を生成する。すなわち、バンドパスフィルターにより低周波成分を除去したねじれ角速度Ωb1、Ωb2に、各連結装置20,30のトルク伝達装置61,62を介して第2アーム12、第1アーム11に伝えられる角速度ω1,ω2を加算した角速度を基に、各アクチュエーター51,52を制御するための信号を生成し、次のロボット装置動作停止確認工程(S150)に移行する。
ロボット装置動作停止確認工程(S150)では、ロボット装置100が動作状態であるか、を確認し、動作状態(No)である場合には、第1演算工程(S111)、第2演算工程(S112)に戻り、制御を繰り返す。動作停止状態(Yes)である場合には、制御は終了する。
第1実施形態に係るロボット装置100の、ねじれ角速度を基にした制御の実施例について説明する。アクチュエーター51,52へのトルク指令値τを算出する方程式に、アクチュエーター角度、アーム角度(リンク角度)、アクチュエーター角速度、アーム角速度の4状態量が用いられ、このうちアーム角速度に上述の実施形態で説明した「低周波成分を除去したねじれ角速度(Ωb1、Ωb2)+連結装置のトルク伝達装置61,62を介してアームに伝えられる角速度(ω2、ω1)」を用いる。
他の実施例として、図9に示す制御ブロック図によって説明する。図9は上述の第1実施形態における図2に示す制御ブロック図に対して、制御部610における位置制御系610a、速度制御系610bが演算結果を取得し、制御する例を示す点で異なる。従って、実施形態と同じ構成には同じ符号を付し、説明は省略する。
Claims (4)
- アームと、
前記アームに設けられた角度センサーと、
前記アームに設けられた慣性センサーと、
バンドパスフィルターと、を備え、
前記角度センサーからの出力に基づいて得られる角速度と、前記慣性センサーからの出力に基づいて得られる角速度と、に基づいて得られるねじれ角速度に、前記バンドパスフィルターをかける、
ことを特徴とするロボット装置。 - 前記アームは、第1アームと、第2アームと、を有し、
前記角度センサーは、前記第1アームに設けられた第1角度センサーと、前記第2アームに設けられた角度センサーと、を有し、
前記慣性センサーは、前記第2アームに設けられ、
前記第1角度センサーからの出力に基づいて得られる角速度と、前記第2角度センサーからの出力に基づいて得られる角速度と、前記慣性センサーからの出力に基づいて得られる角速度と、に基づいて得られるねじれ角速度に、前記バンドパスフィルターをかける、
ことを特徴とする請求項1に記載のロボット装置。 - 周波数成分を減衰させ、前記バンドパスフィルターの共振周波数よりも高い共振周波数を有する第2フィルターと、を備え、
前記ねじれ角速度に、前記第2フィルターをかける、
ことを特徴とする請求項2に記載のロボット装置。 - 前記ねじれ角速度に前記バンドパスフィルターをかけた信号に基づいて、前記第1アームを制振し、
前記ねじれ角速度に前記第2フィルターをかけた信号に基づいて、前記第2アームを制振する、
ことを特徴とする請求項3に記載のロボット装置。
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