JPH01173116A - 柔軟構造物の振動制御装置 - Google Patents

柔軟構造物の振動制御装置

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JPH01173116A
JPH01173116A JP32989787A JP32989787A JPH01173116A JP H01173116 A JPH01173116 A JP H01173116A JP 32989787 A JP32989787 A JP 32989787A JP 32989787 A JP32989787 A JP 32989787A JP H01173116 A JPH01173116 A JP H01173116A
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arms
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deflection
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Shigetaka Hosaka
穂坂 重孝
Akihiro Maekawa
明寛 前川
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分舒〉 本発明は、tコとえば低剛性多関節構造を有するロボッ
トアーム、宇宙用マニピュレータ。
クレーン等の柔軟構造物に適用されて位置決め制御する
振動制御装置に関する。
〈従来の技術〉 ロボットアームは、軽量化、省エネルギ化を目的とし、
駆動用アクチュエータの小型軽量化やアームの軽量化、
細径化が図られている。この際、軽量化によってアーム
部の剛性が低下し柔軟な構造となる。このためアーム自
重によってアームがたわんでしまい、意とする位置の位
置決めが困難となる。
そこで従来では、第4図に構成図で、また第5図に制御
ブロック図で示すような対策を施こしていた。即ち両図
において、ロボットアーム1は、アーム2aの基端が関
節3mにより回動自在に支持されるとともに、アーム2
aの先端とアーム2bの基端とを関節3bを介して回動
自在に連結して構成されている。
関節3aにはモータ4a及び角度検出器5aが設置され
、関節3bにはモータ4b及び角度検出器5bが設置さ
れている。
一方、角度目標値演算手段6は、アーム2aのアーム目
標角を示す角度目標値θIre(と、アーム2bのアー
ム目標角を示す角度目標値θ21..を出力する。加算
手段7は、角度目標値θ1rsfにはアーム2aのたわ
みを示すたわみ量Δθ、(これの求め方は後述する)を
加え、角度目標値θ2□、にはアーム2bのたわみを示
すたわみ量Δθ2(これの求め方は後述する)を加えて
出力する。減算手段8は、加算値(θ11.4+Δθ、
)から、角度検出器5aで検出したアーム2aの現在の
角θ1を減算し、加算値(θ21..+Δθ2)から、
角度検出@5bで検出したアーム3bの現在の角θ2を
減算して出力する。サーボドライバ9aは、値(θIr
e(+Δθ、−θ、)に対応してモータ4aを作動させ
てアーム2aを位置決めし、サーボドライバ9bは、値
(θ2rmf+Δθ2−θ2)に対応してモータ4bを
作動させてアーム2bを位置決めする。
次に、たわみ量Δθ4.Δθ2を求める手段を説明する
。アーム2a、2bの先端部にはそれぞれ加速度検出セ
ンサ10 a、 10 bが設置されており、加速度検
出センサ10aはアーム2aの加速度を示す加速度信号
σ1を出力し、加速度検出センサ10bはアーム2bの
加速度を示す加速度信号σ2を出力する。直流成分検出
手段11は、第6図に特性を示すように、加速度信号σ
1.σ2から直流成分のみを取り出して信号σ、′、σ
2′を出力する。アームたわみ量演算手段12は、信号
σ、′をアーム2aの剛性(読値)で割り算することに
よりアーム2aのたわみ量Δθ、を演算すると共に、信
号σ′をアーム2bの剛性(読値)で割り算することに
よりアーム2bのたわみ量Δθ2を演算する。そして、
このようにして演算されたたわみ量Δθ1.Δθ2が加
算手段7に入力されて、前述した加算(01F、、+Δ
θ1) t(θ2□、+Δθ2)が実行される。
結局、従来技術では、たわみ量Δθ4.Δθ2を角度目
標値θlr*f’ θ21..に加えることによって、
アーム2a、2b先端のたわみ量を考慮した新たな角度
目標値(θ82.+Δθ2.θQ2.。
+Δθ2)を生成し、現在の各関節3a、3bの角度θ
1.θ2との差を求め、サーボドライバ9m、9bに出
力する。このようにして、ロボットアーム1の各アーム
2m、2bの5[を目標位置へ位置決めする。
かくて、直流成分検出手段11を用いてたわみ量Δθ4
.Δθ2を求めることにより、重力 (による静的なア
ーム2m、2bのたわみを補正することができる。
〈発明が解決しようとする問題点〉 従来例にみられろ直流成分検出手段11を用いた場合は
、アーム2a、2bの先端点に生じる加速度のうち、直
流成分しかフィードバックされないためロボットアーム
1の振動抑制には全(効果がない。
一方、先端部の加速度検出手段10m、10bより検出
された加速度信号を、直接、アームたわみ量演算手段1
2に出力することでたわみ量を求めている例もある。し
かし、加速度の応答波形になると2次モード以上の高周
波の影響が大きいため、2次モード以上の振動が励起さ
れロボットアーム1が発振してしまう危険性がある。
本発明は、上記従来技術に鑑み、アームの振動を抑制し
て位置決め制御のできる振動制御装置を提供することを
目的とする。
二問題点を解決するための手段〉 上記問題点を解決する本発明は、振動制御装置において
、2次モード以上の高周波成分を除去し1次モード周波
数成分及び直流成分を通過させるローパスフィルタ手段
を、従来の直流成分検出手段に代えて用いることを特徴
とする。
く作   用〉 1次モードのみによる加速度信号に基づいたアームのた
わみ量を求めることができるようになり、1次モードの
振動は抑制される。
また、2次モード以上の加速度信号はローパスフィルタ
手段によゆカットされるため、2次モード以上の振動が
逆に励起されてアームが発振する現象も回避できる。さ
らに加速度の直流成分に基づく定常的なアームたわみ量
も同時に求められるため、重力によるアームのたわみに
よる位置のずれも回避できる。
く実 施 例〉 以下に本発明の実施例を図面に基づき説明する。なお、
従来技術と同一部分には同一符号を付し、重複する説明
は省略する。
第1図及び第2図は本発明の実施例を示す。
両図に示すように本実施例では四−パスフィルタ手段2
0が、従来の直流成分検出手段11の代わりに用いられ
ており、他の部分は従来のものと同様である。ローパス
フィルタ手段20は、第3図に示すように、2次モード
以上の高周波成分を除去し1次モード周波数成分及び直
流成分を通過させる特性を有している。
かかる本実施例ではアーム2a、2bの先端に設置した
加速度検出センサ10m、10bによる加速度信号σ1
.σ2がローパスフィルタ手段20に入力される。ロー
パスフィルタ手段20は加速度信号σ8.σ2のうち2
次モード以上の高周波成分を除き、直流成分と1次モー
ド成分のみを含むフィルタ加速度信号01′。
62′を出力する。アームたわみ量演算手段12ハ、信
号乞′、σ2′の値を、既知であるアーム2a、2bの
剛性で割り算することにより、アーム2m、2bのたわ
み量Δθ、′、Δθ2′を求める。加算手段7は、角度
目標値演算手段6から出力された角度目標値θ1ref
’ θ2r1と、たわみ量Δθ1′、Δθ2′とを加算
して出力する。
そして、ロボットアーム1の各関節3m。
3bに設けた角度検出95m、5bと角度目標値演算手
段6と減算手段8とにより構成される位置フィードバッ
クサーボシステムを用いて、加算値(01F、、+Δθ
、’)、(θ21..+Δθ2′)で示すアーム2m、
2bの角度となるように、サーボドライバ9m、9bを
介してモータ4m。
4bを作動させる。
かかる本実施例では、フィルタ加速度信号σ、′、02
′のうち、1次モード成分を用いた補償制御によりアー
ム2a、2bの動的な振動を抑制できるとともに、直流
成分を用いた補償制御によりアーム2a、2bのたわみ
による位置ずれを無くすことができる。
〈発明の効果〉 以上実施例とともに具体的に説明したように本発明によ
れば、アームの位置の振動が抑制されアーム先端の位置
決めに要する時間が短縮し作業能率が向上する。また重
力による1−ムのたわみも補正される。。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例を示す構成図、第2図は本実施
例の制御ブロック図、第3図は本実施例に用いるローパ
スフィルタ手段の特性を示す特性図、第4図は従来技術
を示す構成図、第5図は従来技術のブロック図、第6図
は従来技術に用いる直流成分検出手段の特性を示す特性
図である。 図面中、 1はロボットアーム、 2m、2bはアーム、 3a、3bは関節、 4a、4bはモータ、 5m、5bは角度検出器、 6は角度目標値演算手段、 7は加算手段、 8は減算手段、 9a、9bはサーボドライバ、 10 m、  10 bは加速度検出センサ、11は直
流成分検出手段、 12はアームたわみ量演算手段、 20はローパスフィルタ手段1 σ1.σ2は加速度信号、 σ、I、σ2#はフィルタ加速度信号、Δθ、−2Δθ
2/はたわみ量である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 アームと関節を有しアクチュエータの作動により関節を
    中心にアームが回動ししかもアームがたわむ柔軟構造物
    を位置制御するため、アーム先端の加速度から求めたア
    ームのたわみ量を、アーム目標角を示す角度目標値に加
    算し、この加算値で示すアーム角度となるようにアクチ
    ュエータを作動制御する振動制御装置において、アーム
    先端部に設置されアーム先端部の加速度を検出して加速
    度信号を出力する加速度検出手段と、 加速度信号を入力とし2次モード以上の周波数成分をカ
    ットしたフィルタ加速度信号を出力するローパスフィル
    タ手段と、 フィルタ加速度信号からアームのたわみ量を演算するた
    わみ量演算手段と、 たわみ量演算手段で求めたたわみ量を、アーム目標値を
    示す角度目標値に加算し、この加算値を出力する加算手
    段と、を備えたことを特徴とする柔軟構造物の振動制御
    装置。
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