JPH01142812A - 力制御機能を有する制御装置 - Google Patents
力制御機能を有する制御装置Info
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- JPH01142812A JPH01142812A JP29999387A JP29999387A JPH01142812A JP H01142812 A JPH01142812 A JP H01142812A JP 29999387 A JP29999387 A JP 29999387A JP 29999387 A JP29999387 A JP 29999387A JP H01142812 A JPH01142812 A JP H01142812A
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- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 9
- 101100063942 Neurospora crassa (strain ATCC 24698 / 74-OR23-1A / CBS 708.71 / DSM 1257 / FGSC 987) dot-1 gene Proteins 0.000 abstract description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 3
- 241000951471 Citrus junos Species 0.000 description 1
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明はロボット等の先端の力を制御する力制御機能を
有する制御装置に関するものである。
有する制御装置に関するものである。
従来の技術
近年、力制御機能を有する制御装置は、色々研究されて
いるが、制御系の安定性の問題や複雑な計算を必要とす
るためなかなか実用化されていないのが現状である。
いるが、制御系の安定性の問題や複雑な計算を必要とす
るためなかなか実用化されていないのが現状である。
以下図面を参照しながら、上述した従来の力制御機能を
有する制御装置の一例について説明する。
有する制御装置の一例について説明する。
第４図は従来の力制御機能を有する制御装置の構成図で
ある。第４図において、１１は力指令値Ｆｃを第一の入
力とし力帰還値Ｆｆを第二の入力とする減算手段、１２
は減算手段１１の出力ΔＦを位置指令△Ｐに変換する力
・位置変換手段、１３は力・位置変換手段１２の出力△
Ｐを入力とする位置決め制御部、１４は位置決め制御部
１３の出力を入力とするモータ駆動部、１５はモータ駆
動部１４により駆動されるモータ、１６はモータ１５１
：よって駆動されるロボットアーム、１７はロボットア
ーム１６の先端の位置Ｘが環境の位置Ｘｅと接触して力
を発生するモデル、１８は環境の剛性Ｋｅ、１９は発生
した力Ｆを検出する力検出手段である。
ある。第４図において、１１は力指令値Ｆｃを第一の入
力とし力帰還値Ｆｆを第二の入力とする減算手段、１２
は減算手段１１の出力ΔＦを位置指令△Ｐに変換する力
・位置変換手段、１３は力・位置変換手段１２の出力△
Ｐを入力とする位置決め制御部、１４は位置決め制御部
１３の出力を入力とするモータ駆動部、１５はモータ駆
動部１４により駆動されるモータ、１６はモータ１５１
：よって駆動されるロボットアーム、１７はロボットア
ーム１６の先端の位置Ｘが環境の位置Ｘｅと接触して力
を発生するモデル、１８は環境の剛性Ｋｅ、１９は発生
した力Ｆを検出する力検出手段である。
以上のように構成された力制御機能を有する制御装置に
ついて、以下その動作について説明する。
ついて、以下その動作について説明する。
力Ｆはロボットアーム１６の先端の位置Ｘが環境の位置
Ｘｅと接触した場合、即ちロボットアームの先端の位置
Ｘと環境の位置Ｘｅとの誤差△Ｘが正の場合のみ発生す
る。
Ｘｅと接触した場合、即ちロボットアームの先端の位置
Ｘと環境の位置Ｘｅとの誤差△Ｘが正の場合のみ発生す
る。
Ｆ；Ｋｅ・（Ｘ−Ｘｅ）・・・Ｘ≧Ｘｅ （１）＝Ｏ
・・・Ｘ＜Ｘｅ ング時間Ｔ・と、位置決め制御部へで決まる制御系のゲ
インＧｅとはすでに決っているものとして考え一定とす
る。よって制御系の安定性はコンブ力指令値ΔＦを（２
）式に従って位置指令値△Ｐに変換する。
・・・Ｘ＜Ｘｅ ング時間Ｔ・と、位置決め制御部へで決まる制御系のゲ
インＧｅとはすでに決っているものとして考え一定とす
る。よって制御系の安定性はコンブ力指令値ΔＦを（２
）式に従って位置指令値△Ｐに変換する。
八Ｐ＝Ｋｆ・ΔＦ （２）コンプライア
ンス定数Ｋｆと環境の剛性Ｋｅとの関係は次のようにな
る。環境の剛性Ｋｅが大きければ即ちロボットの接触す
る環境が非常に硬いものである場合、制御系が安定にな
るためにはコンプライアンス定数Ｋｆは小さ（なければ
ならない。環境の剛性Ｋｅが小さい場合には即ちロボッ
トの接触する環境が非常に柔らかいものである場合、制
御系の安定領域はコンプライアンス定数Ｋｆが大きいと
ころまでとることができる。よって制御系の安定性はロ
ボットが接触する環境によって決められることになる。
ンス定数Ｋｆと環境の剛性Ｋｅとの関係は次のようにな
る。環境の剛性Ｋｅが大きければ即ちロボットの接触す
る環境が非常に硬いものである場合、制御系が安定にな
るためにはコンプライアンス定数Ｋｆは小さ（なければ
ならない。環境の剛性Ｋｅが小さい場合には即ちロボッ
トの接触する環境が非常に柔らかいものである場合、制
御系の安定領域はコンプライアンス定数Ｋｆが大きいと
ころまでとることができる。よって制御系の安定性はロ
ボットが接触する環境によって決められることになる。
発明が解決しようとする問題点
しかしながら上記のような構成では、ロボットが環境と
接触する場合、ロボットは前もってその環境が分からな
いためにコンプライアンス定数Ｋｆを一定の値に決めて
おいた時、環境の剛性が小さいときのみ制御系は安定に
なり、環境の剛性が大きくなった場合制御系は不安定に
なるという問題点を有していた。
接触する場合、ロボットは前もってその環境が分からな
いためにコンプライアンス定数Ｋｆを一定の値に決めて
おいた時、環境の剛性が小さいときのみ制御系は安定に
なり、環境の剛性が大きくなった場合制御系は不安定に
なるという問題点を有していた。
本発明は上記問題点に鑑み、ロボットの先端を力制御す
る場合にロボットの接触する環境が分からない時でも制
御系に最適なコンプライアンス定数を自動的に決めるこ
とにより安定な力制御機能を有する制御装置を提供する
ものである。
る場合にロボットの接触する環境が分からない時でも制
御系に最適なコンプライアンス定数を自動的に決めるこ
とにより安定な力制御機能を有する制御装置を提供する
ものである。
問題点を解決するための手段
上記問題点を解決するために本発明の力制御機能を有す
る制御装置は、力指令値を第一の入力とし力帰還値を第
二の入力とする減算手段と、前記減算手段の出力を位置
指令に変換する力・位置変換手段と、前記力・位置変換
手段の出力を入力とする位置決め制御部と、前記位置決
め制御部の出力を入力とするモータ駆動部と、前記モー
タ駆動部により駆動されるモータと、前記モータによっ
て駆動されるロボットアームと、前記ロボットアームが
環境と接触して発生する力を検出して力帰還値として出
力する力検出手段とを備えた力制御機能を有する制御装
置において、力帰還値を用いて、環境の剛性を推測する
ことにより力・位置変換手段を最適に設定する力・位置
変換補正手段を設けたものである。
る制御装置は、力指令値を第一の入力とし力帰還値を第
二の入力とする減算手段と、前記減算手段の出力を位置
指令に変換する力・位置変換手段と、前記力・位置変換
手段の出力を入力とする位置決め制御部と、前記位置決
め制御部の出力を入力とするモータ駆動部と、前記モー
タ駆動部により駆動されるモータと、前記モータによっ
て駆動されるロボットアームと、前記ロボットアームが
環境と接触して発生する力を検出して力帰還値として出
力する力検出手段とを備えた力制御機能を有する制御装
置において、力帰還値を用いて、環境の剛性を推測する
ことにより力・位置変換手段を最適に設定する力・位置
変換補正手段を設けたものである。
作 用
本発明は上記した構成によって、力・位置変換補正手段
にて力検出手段の出力である力帰還値を用いて環境の剛
性を推測し、力・位置変換手段を最適に設定することが
でき、従来の力制御機能を有する制御装置が持っていた
環境の剛性により制御系が不安定になるという問題点を
解決できるものである。
にて力検出手段の出力である力帰還値を用いて環境の剛
性を推測し、力・位置変換手段を最適に設定することが
でき、従来の力制御機能を有する制御装置が持っていた
環境の剛性により制御系が不安定になるという問題点を
解決できるものである。
実施例
以下本発明の一実施例の力制御機能を有する制御装置に
ついて、図面を参照しながら説明する。
ついて、図面を参照しながら説明する。
第１図は本発明の実施例における力制御機能を有する制
御装置の構成図を示すものである。第１図において、１
は力指令値Ｆｃを第一の入力とし力帰還値Ｆｆを第二の
入力とする減算手段、２は減算手段１の出力ΔＦを位置
指令△Ｐに変換する力・位置変換手段、３は力・位置変
換手段２の出力△Ｐを入力とする位置決め制御部、４は
位置決め制御部３の出力を入力とするモータ駆動部、５
はモータ駆動部４により駆動されるモータ、６はモータ
５によって駆動されるロボットアーム、７はロボットア
ーム６の先端の位置Ｘが環境の位置Ｘｅと接触して力を
発生するモデル、８は環境の剛性Ｋｅ、９は発生した力
Ｆを検出する力検出手段、１０は力・位置変換補正手段
である。
御装置の構成図を示すものである。第１図において、１
は力指令値Ｆｃを第一の入力とし力帰還値Ｆｆを第二の
入力とする減算手段、２は減算手段１の出力ΔＦを位置
指令△Ｐに変換する力・位置変換手段、３は力・位置変
換手段２の出力△Ｐを入力とする位置決め制御部、４は
位置決め制御部３の出力を入力とするモータ駆動部、５
はモータ駆動部４により駆動されるモータ、６はモータ
５によって駆動されるロボットアーム、７はロボットア
ーム６の先端の位置Ｘが環境の位置Ｘｅと接触して力を
発生するモデル、８は環境の剛性Ｋｅ、９は発生した力
Ｆを検出する力検出手段、１０は力・位置変換補正手段
である。
以上のように構成された力制御機能を有する制御装置に
おいて、以下その動作について説明する。
おいて、以下その動作について説明する。
第１図において、従来例と違う所は力・位置変換補正手
段１０が追加されている点である。この力・位置変換補
正手段１０について説明する。
段１０が追加されている点である。この力・位置変換補
正手段１０について説明する。
力・位置変換補正手段においては力帰還値Ｆｆを用いて
環境の剛性Ｋｅを推測する。そのために前もって力指令
値Ｆｃ＝Ｆｏでコンプライアンス定数Ｋｆ＝Ｋｆｏの時
の環境の剛性Ｋｅと、ロボットが環境に接触してからｔ
１時間後の力帰還量Ｆｆの微分値Ｄｔ、との関係を求め
る必要がある。第２図（ａ）にその関係を示す。又、第
２図（ｂ）に力指令値Ｆｃ＝Ｆｏの場合の環境の剛性Ｋ
ｅとコンプライアンス定数Ｋｆとの安定領域の限界線を
示す。
環境の剛性Ｋｅを推測する。そのために前もって力指令
値Ｆｃ＝Ｆｏでコンプライアンス定数Ｋｆ＝Ｋｆｏの時
の環境の剛性Ｋｅと、ロボットが環境に接触してからｔ
１時間後の力帰還量Ｆｆの微分値Ｄｔ、との関係を求め
る必要がある。第２図（ａ）にその関係を示す。又、第
２図（ｂ）に力指令値Ｆｃ＝Ｆｏの場合の環境の剛性Ｋ
ｅとコンプライアンス定数Ｋｆとの安定領域の限界線を
示す。
尚第３図（ａ）、（ｂ）に力・位置変換補正手段が無い
場合と有る場合について力指令値Ｆｃと力帰還値Ｆｆと
の波形例を示す。
場合と有る場合について力指令値Ｆｃと力帰還値Ｆｆと
の波形例を示す。
力制御を行う場合、コンプライアンス定数Ｋｆは初期値
をＫｆｏとする。第３図において力・位置変換補正手段
は、ｔｌにおいて力帰還値Ｆｆの微分値Ｄｔ、を求める
。次に（３）式を使って力指令値がＦＣの場合のＦｆの
微分値Ｄｔ、を力指令値がＦｏの場合のＦｆの微分値Ｄ
ｏｔ−二なるように補正する。
をＫｆｏとする。第３図において力・位置変換補正手段
は、ｔｌにおいて力帰還値Ｆｆの微分値Ｄｔ、を求める
。次に（３）式を使って力指令値がＦＣの場合のＦｆの
微分値Ｄｔ、を力指令値がＦｏの場合のＦｆの微分値Ｄ
ｏｔ−二なるように補正する。
Ｄｏｔ、−Ｄｔ、・Ｆｏ／ Ｆｃ
（３）第２図（ａ）を使ってＦｆ＝Ｄｏｔ１の場合の環
境の剛性Ｋｅを求める。これがロボットが現在接触して
いる環境の剛性である。次に第２図（ｂ）を用いて制御
系が安定な領域のコンプライアンス定数Ｋｆを求める。
（３）第２図（ａ）を使ってＦｆ＝Ｄｏｔ１の場合の環
境の剛性Ｋｅを求める。これがロボットが現在接触して
いる環境の剛性である。次に第２図（ｂ）を用いて制御
系が安定な領域のコンプライアンス定数Ｋｆを求める。
そして力・位置変換手段の中でのコンプライアンス定数
をＫｆとする。これによって第３図（ａ）に示すように
力・位置変換補正手段がない場合に不安定になっていた
力制御系は第３図（ｂ）に示すように力・位置変換手段
が有る場合には１４時点で上記に示したように不安定な
コンプライアンス定数Ｋｆ、から制御系が安定になるコ
ンプライアンス定数Ｋｆ２に変わるために力帰還値Ｆｆ
は安定な波形となる。
をＫｆとする。これによって第３図（ａ）に示すように
力・位置変換補正手段がない場合に不安定になっていた
力制御系は第３図（ｂ）に示すように力・位置変換手段
が有る場合には１４時点で上記に示したように不安定な
コンプライアンス定数Ｋｆ、から制御系が安定になるコ
ンプライアンス定数Ｋｆ２に変わるために力帰還値Ｆｆ
は安定な波形となる。
以上のように本実施例によれば、従来の力制御機能を有
する制御装置に力・位置変換補正手段を設けることによ
り環境の変化に対して制御系が安定になるコンプライア
ンス定数を自動的に決めることができる。
する制御装置に力・位置変換補正手段を設けることによ
り環境の変化に対して制御系が安定になるコンプライア
ンス定数を自動的に決めることができる。
なお、実施例において、環境の剛性を求めるために力帰
還量Ｆｆの１．における微分値を使ったが、力帰還値Ｆ
ｆが一定の値に成るまでの時間を使用してもよい。さら
に、環境の剛性と何等かの一定の関係があるものであれ
ば何を使ってもよい。
還量Ｆｆの１．における微分値を使ったが、力帰還値Ｆ
ｆが一定の値に成るまでの時間を使用してもよい。さら
に、環境の剛性と何等かの一定の関係があるものであれ
ば何を使ってもよい。
発明の効果
以上のように本発明は、力指令値を第一の入力とし力帰
還値を第二の入力とする減算手段と、減算手段の出力を
位置指令に変換する力・位置変換手段と、力・位置変換
手段の出力を入力とする位置決め制御部と、位置決め制
御部の出力を入力とするモータ駆動部と、モータ駆動部
により駆動されるモータと、モータによって駆動される
ロボットアームと、ロボットアームが環境と接触して発
生する力を検出する力検出手段とを備えた制御装置にお
いて、力・位置変換補正手段により力検出手段の出力で
ある力帰還値を用いて環境の剛性を推測して力・位置変
換手段を最適に設定できるので、ロボットが接触する環
境の変化に対して安定な制御装置を提供することができ
、その効果は大なるものがある。
還値を第二の入力とする減算手段と、減算手段の出力を
位置指令に変換する力・位置変換手段と、力・位置変換
手段の出力を入力とする位置決め制御部と、位置決め制
御部の出力を入力とするモータ駆動部と、モータ駆動部
により駆動されるモータと、モータによって駆動される
ロボットアームと、ロボットアームが環境と接触して発
生する力を検出する力検出手段とを備えた制御装置にお
いて、力・位置変換補正手段により力検出手段の出力で
ある力帰還値を用いて環境の剛性を推測して力・位置変
換手段を最適に設定できるので、ロボットが接触する環
境の変化に対して安定な制御装置を提供することができ
、その効果は大なるものがある。
第１図は本発明の実施例における力制御機能を有する制
御装置の構成図、第２図（ａ）は力帰還値の微分値と環
境の剛性との関係図、第２図（ｂ）は環境の剛性とコン
プライアンス定数との関係図、第３図（ａ）及び（ｂ）
はそれぞれ力・位置変換補正手段が無い場合と有る場合
の力指令値と力帰還値の波形図、第４図は従来例におけ
る力制御機能を有する制御装置の構成図、である。〜１
・・・・・・減算手段、２・・・・・・力・位置変換手
段、３・・・・・・位置決め制御部、４・・・・・・モ
ータ駆動部、５・・・・・・モータ、６・・・・・・ロ
ボットアーム、８・・・・・・環境の剛性、９・・・・
・・力検出手段、１０・旧・・力・位置変換補正手段。 贅許出願人 工業技術院長 飯 塚 幸 三乗２図 （６） Ｋｆ−Ｋｆｏ Ｆｃ＝Ｆ。 Ｄｔ＋ 力帰埋イ五／ｌ春浚分像 （ｂ） ＦＣ＝Ｆ。 吋７１’主 Ｋｅ ９４３図 ｆＩ−４立Ｉ完４費柚゛正千没すし くｂ） カー）立Ｘｔ擢す蕾正す役あソ 区 Ｕ 匡 大； ヒ二
御装置の構成図、第２図（ａ）は力帰還値の微分値と環
境の剛性との関係図、第２図（ｂ）は環境の剛性とコン
プライアンス定数との関係図、第３図（ａ）及び（ｂ）
はそれぞれ力・位置変換補正手段が無い場合と有る場合
の力指令値と力帰還値の波形図、第４図は従来例におけ
る力制御機能を有する制御装置の構成図、である。〜１
・・・・・・減算手段、２・・・・・・力・位置変換手
段、３・・・・・・位置決め制御部、４・・・・・・モ
ータ駆動部、５・・・・・・モータ、６・・・・・・ロ
ボットアーム、８・・・・・・環境の剛性、９・・・・
・・力検出手段、１０・旧・・力・位置変換補正手段。 贅許出願人 工業技術院長 飯 塚 幸 三乗２図 （６） Ｋｆ−Ｋｆｏ Ｆｃ＝Ｆ。 Ｄｔ＋ 力帰埋イ五／ｌ春浚分像 （ｂ） ＦＣ＝Ｆ。 吋７１’主 Ｋｅ ９４３図 ｆＩ−４立Ｉ完４費柚゛正千没すし くｂ） カー）立Ｘｔ擢す蕾正す役あソ 区 Ｕ 匡 大； ヒ二
Claims (1)
- 力指令値を第一の入力とし力帰還値を第二の入力とする
減算手段と、前記減算手段の出力を位置指令に変換する
力・位置変換手段と、前記力・位置変換手段の出力を入
力とする位置決め制御部と、前記位置決め制御部の出力
を入力とするモータ駆動部と、前記モータ駆動部により
駆動されるモータと、前記モータによって駆動されるロ
ボットアームと、前記ロボットアームが環境と接触して
発生する力を検出して力帰還値として出力する力検出手
段とを備えた力制御機能を有する制御装置において、前
記力検出手段の出力である力帰還値を用いて環境の剛性
を推測することにより力・位置変換手段を最適に設定す
る力・位置変換補正手段を設けたことを特徴とする力制
御機能を有する制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62299993A JP2569405B2 (ja) | 1987-11-30 | 1987-11-30 | 力制御機能を有する制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62299993A JP2569405B2 (ja) | 1987-11-30 | 1987-11-30 | 力制御機能を有する制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01142812A true JPH01142812A (ja) | 1989-06-05 |
| JP2569405B2 JP2569405B2 (ja) | 1997-01-08 |
Family
ID=17879448
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62299993A Expired - Lifetime JP2569405B2 (ja) | 1987-11-30 | 1987-11-30 | 力制御機能を有する制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2569405B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107598968A (zh) * | 2017-08-10 | 2018-01-19 | 北京康力优蓝机器人科技有限公司 | 一种服务型机器人末端执行器的力反馈系统及实现方法 |
| CN114179077A (zh) * | 2020-09-14 | 2022-03-15 | 精工爱普生株式会社 | 力控制参数调整方法、机器人系统及存储介质 |
| CN114310888A (zh) * | 2021-12-28 | 2022-04-12 | 广东省科学院智能制造研究所 | 一种协作机器人可变刚度运动技能学习与调控方法及系统 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62130186A (ja) * | 1985-11-28 | 1987-06-12 | 工業技術院長 | コンプライアンス写像型バイラテラル制御式遠隔操作装置 |
-
1987
- 1987-11-30 JP JP62299993A patent/JP2569405B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62130186A (ja) * | 1985-11-28 | 1987-06-12 | 工業技術院長 | コンプライアンス写像型バイラテラル制御式遠隔操作装置 |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107598968A (zh) * | 2017-08-10 | 2018-01-19 | 北京康力优蓝机器人科技有限公司 | 一种服务型机器人末端执行器的力反馈系统及实现方法 |
| CN114179077A (zh) * | 2020-09-14 | 2022-03-15 | 精工爱普生株式会社 | 力控制参数调整方法、机器人系统及存储介质 |
| CN114179077B (zh) * | 2020-09-14 | 2023-11-21 | 精工爱普生株式会社 | 力控制参数调整方法、机器人系统及存储介质 |
| CN114310888A (zh) * | 2021-12-28 | 2022-04-12 | 广东省科学院智能制造研究所 | 一种协作机器人可变刚度运动技能学习与调控方法及系统 |
| CN114310888B (zh) * | 2021-12-28 | 2024-05-31 | 广东省科学院智能制造研究所 | 一种协作机器人可变刚度运动技能学习与调控方法及系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2569405B2 (ja) | 1997-01-08 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |