JPH01264782A - Controlling of servo-manipulator - Google Patents

Controlling of servo-manipulator

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Publication number
JPH01264782A
JPH01264782A JP9192988A JP9192988A JPH01264782A JP H01264782 A JPH01264782 A JP H01264782A JP 9192988 A JP9192988 A JP 9192988A JP 9192988 A JP9192988 A JP 9192988A JP H01264782 A JPH01264782 A JP H01264782A
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JP
Japan
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manipulator
deviation
target coordinates
thrust
limit value
Prior art date
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Pending
Application number
JP9192988A
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Japanese (ja)
Inventor
Masayuki Okamoto
岡本 正幸
Nobuyoshi Matsuoka
松岡 信良
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Proterial Ltd
Original Assignee
Hitachi Metals Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To invariably operate a manipulator with the optimum thrust by setting the deviation limit value for the maximum thrust of the manipulator and stopping to update the next target coordinates when the deviation of the manipulator exceeds this limit value. CONSTITUTION:The preset acceleration incremental quantity is added or subtracted from the speed incremental quantity by a deviation calculating means so that a manipulator 30 is moved at the speed proportional to the displacement quantity detected by a displacement quantity detecting means. This speed incremental quantity is added or subtracted from the previous target coordinates by a deviation calculating means, the deviation is calculated based on the target coordinates newly updated by a target coordinates updating means and the present coordinates of the manipulator 30. When the deviation of the manipulator exceeds the deviation limit value, the updating of the new target coordinates in the same direction is stopped while this thrust is kept, and the manipulator 30 is moved to the target coordinates so that the proper thrust is obtained based on this determined thrust not to damage a controlled object and the manipulator 30.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、摩擦抵抗の多いワークや重量の大なるワーク
や動作経路上にワークの移動を阻害する障害物があるワ
ークを押して移動させたり引いて移動させたりするサー
ボ系マニプレータの制御方法に関するものである。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention is applicable to pushing and moving workpieces with high frictional resistance, heavy workpieces, and workpieces that have obstacles on the movement path that obstruct the movement of the workpieces. This invention relates to a method of controlling a servo manipulator that is pulled and moved.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

この種のサーボマニプレータの制御方法としては、特開
昭62−74586号公報により示されるように、マス
クとスレーブの位置偏差に基づく駆動信号をマスク側の
サーボアクチュエータ及びスレーブ側のトルクアクチュ
エータに各々加えるようにしておき、制御上の過負荷状
態に上記スレーブ側のサーボアクチュエータに対する上
記駆動手段を断つ手段と、上記マスク側のトルクアクチ
ュエータに対する上記駆動信号のレベルを低下させる手
段とより構成されている。
As a control method for this type of servo manipulator, as shown in Japanese Patent Laid-Open No. 62-74586, a drive signal based on the positional deviation between the mask and the slave is applied to the servo actuator on the mask side and the torque actuator on the slave side, respectively. The apparatus is configured to include means for cutting off the drive means for the slave-side servo actuator in a control overload state, and means for lowering the level of the drive signal for the mask-side torque actuator.

〔発明が解決しようとする問題点〕 従来のサーボマニプレータの制御方法は、制御上の過負
荷状態を検出し、マニプレータの推力を断つとともに、
駆動信号のレベルを低下させることにより、停止後の運
転開始と同時にマニプレータがオペレータの意志に反し
て象、激に動作するという状態、およびマニプレータや
ワークの破損を防止することはできるが、マニプレータ
の推力を断つ方法である。そのため、摩擦抵抗の多いワ
ークや、重量の大なるワークや、動作経路上にワークの
移動を阻害する障害物があるワークを常に推力を出しつ
づけて移動させたり、引いて移動させたりすることがで
きないという問題点があった。
[Problems to be Solved by the Invention] The conventional servo manipulator control method detects a control overload state, cuts off the thrust of the manipulator, and
By lowering the level of the drive signal, it is possible to prevent the manipulator from operating violently against the operator's will and damage to the manipulator and the workpiece at the same time as the operation starts after stopping. This is a method of cutting off thrust. Therefore, it is not possible to move workpieces with a lot of frictional resistance, heavy workpieces, or workpieces that have obstacles on the movement path that obstruct movement of the workpieces by constantly applying thrust or by pulling them. The problem was that it couldn't be done.

本発明の目的は、常に適正な推力を出しながら、マニプ
レータを停止してその後の運転開始の際に、オペレータ
の意志通りに動作する制御方法を提供することである。
An object of the present invention is to provide a control method that operates according to the operator's intention when the manipulator is stopped and then restarted, while always producing an appropriate thrust.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

上記従来の問題点を解決するため、本発明では、被制御
対象物を押し引き移動するサーボ系マニプレータにおい
て、操縦桿の変位量と方向を検出する変位量検出手段と
、この変位量検出手鎖により検出した変位量に比例した
速度でマニプレータが移動するように、速度増分量にあ
らかじめ設定された加速度増分量を加算、または減算す
る速度増分量演算手段と、この速度増分量を前回の目標
座標に加算、または減算し、新たに目標座標更新手段に
より更新された目標座標とマニプレータの現在座標から
偏差を演算する偏差演算手段と、この偏差演算手段によ
り演算された偏差が被制御対象物、およびマニプレータ
を破損させない範囲で適切な推力を出せるように、あら
かじめ設定された偏差限界値を超過している間は、前記
推力を出しながら同一方向への新たな目標座標の更新を
停止する偏差制御手段と、前記目標座標にマニプレータ
を移動させる駆動手段とより構成するのである。
In order to solve the above-mentioned conventional problems, the present invention provides a servo-based manipulator that pushes and pulls an object to be controlled. a speed increment calculating means for adding or subtracting a preset acceleration increment from the speed increment so that the manipulator moves at a speed proportional to the detected displacement; a deviation calculating means for adding or subtracting and calculating a deviation from the target coordinate newly updated by the target coordinate updating means and the current coordinate of the manipulator, and the deviation calculated by this deviation calculating means is applied to the controlled object and the manipulator deviation control means that stops updating new target coordinates in the same direction while producing the thrust while a preset deviation limit value is exceeded so as to be able to produce an appropriate thrust within a range that does not damage the , and a driving means for moving the manipulator to the target coordinates.

〔実施例〕〔Example〕

第1図は本発明の実施例における装置の全体構成図であ
る。図において1はコンベヤであり、例えば鋳物製品等
のワーク(図示せず)を載置して矢印A方向に搬送する
。30はマニプレータであり、前記コンベヤ1の上方に
フレーム2により跨設し、レール3を介して走行台車4
をコンベヤ1と同方向に移動自在に載置し、コンベヤ同
期軸を構成する。次にレール5を介して横行台車6をコ
ンベヤ1に直角方向に移動自在に載置し、横行台車6上
には、作動軸7を上下動自在に介装し、作動軸7の下端
部には仕分は板8を作動軸の回りに旋回自在とする手首
部9を装置する。10は操作盤であり、操縦用環11お
よび12を設けるとともに、マニプレータコントローラ
13と電気的に接続する。31は前記コンベヤ1の移動
量を検出するエンコーダでコンベヤlの駆動軸14とチ
ェノを介して接続するとともに、前記マニプレータコン
トローラ13と電気的に接続する。マニプレータ30は
そのマニプレータ座標系が図示の位置に位置する様に設
置されているものとし、そのコンベヤ同′期軸すなわち
X軸は、コンベヤ1の搬送方向と平行となるようにしで
ある。
FIG. 1 is an overall configuration diagram of an apparatus in an embodiment of the present invention. In the figure, reference numeral 1 denotes a conveyor, on which a workpiece (not shown), such as a casting product, is placed and conveyed in the direction of arrow A. Reference numeral 30 denotes a manipulator, which is installed above the conveyor 1 by means of a frame 2, and is connected to the traveling carriage 4 via the rail 3.
is mounted so as to be movable in the same direction as the conveyor 1, and constitutes a conveyor synchronization shaft. Next, a traversing truck 6 is placed on the conveyor 1 via the rail 5 so as to be movable in the right angle direction, and an operating shaft 7 is installed on the traversing truck 6 so as to be movable up and down. The sorting device is equipped with a wrist portion 9 that allows the plate 8 to rotate freely around an operating axis. Reference numeral 10 denotes an operation panel, which is provided with operation rings 11 and 12 and is electrically connected to a manipulator controller 13. Reference numeral 31 denotes an encoder for detecting the amount of movement of the conveyor 1, which is connected to the drive shaft 14 of the conveyor 1 via a chino, and is electrically connected to the manipulator controller 13. The manipulator 30 is installed so that its manipulator coordinate system is located at the position shown in the figure, and its conveyor synchronization axis, ie, the X axis, is parallel to the conveyance direction of the conveyor 1.

次に第2図を参照して、本発明の方法を実施する。マニ
プレータコントローラ13はCPU20、メモリ21、
A/Dコンバータ22、D/Aコンバーク23、パラレ
ルインタフェース24.U/Dカウンタ25、サーボド
ライバ26、位置変換器27等より構成されている。
Referring now to FIG. 2, the method of the present invention will be carried out. The manipulator controller 13 includes a CPU 20, a memory 21,
A/D converter 22, D/A converter 23, parallel interface 24. It is composed of a U/D counter 25, a servo driver 26, a position converter 27, etc.

CPU20は、メモリ21に予め格納した後述するプロ
グラムを含む各種の制御プログラムを実行することによ
り、マニプレータコントローラ13にこの発明に係わる
変位量検出機能、速度増分量演算機能、目標座標更新機
能、偏差演算機能、偏差制御機能、マニプレータ駆動機
能やマニプレータ13を制御するために必要なワークメ
モリとしてのランダムアクセスメモリ(RAM)などに
よって構成されている。
The CPU 20 provides the manipulator controller 13 with a displacement detection function, a speed increment calculation function, a target coordinate update function, and a deviation calculation function according to the present invention by executing various control programs stored in advance in the memory 21 and including programs to be described later. It is comprised of a random access memory (RAM) as a work memory necessary for controlling the manipulator 13, a deviation control function, a manipulator drive function, and the manipulator 13.

A/Dコンバータ22は、前記操縦桿11・12により
発生した変位量をディジタル量に変換し、変位量(指令
値)としてメモリ21に格納するもので、この変位量を
後述の座標更新によりマニプレータの目標座標に変換す
る。
The A/D converter 22 converts the displacement amount generated by the control sticks 11 and 12 into a digital amount and stores it in the memory 21 as a displacement amount (command value). Convert to target coordinates.

パラレルインタフェース24は、マニプレータ30の各
軸の現在位置をアクチュエータに付設された位置検出エ
ンコーダのエンコーダ値を位置変換器27によって相対
位置データに変換し現在座標データとしてメモリ21に
格納するものである。
The parallel interface 24 converts the current position of each axis of the manipulator 30 into relative position data using a position converter 27 from the encoder value of a position detection encoder attached to the actuator, and stores the converted data in the memory 21 as current coordinate data.

U/Dカウンタ25は、コンベヤに付設された位置検出
エンコーダ31のエンコーダデータをメモリ21に格納
し後述の処理によってコンベヤ31の移動量を算出する
The U/D counter 25 stores encoder data from a position detection encoder 31 attached to the conveyor in the memory 21, and calculates the amount of movement of the conveyor 31 through processing described later.

D/Aコンバータ23は、CPU20が生成した目標座
標と各軸の現在値の差より算出される操作量を速度指令
としてサーボドライバ26に出力する。
The D/A converter 23 outputs the operation amount calculated from the difference between the target coordinates generated by the CPU 20 and the current value of each axis to the servo driver 26 as a speed command.

次に第3図により本発明の作用を詳しく説明する。第3
図は前記目標座標とマニプレータの前記現在座標から算
出された偏差と、マニプレータの推力に相当するD/A
出力値の関係を示した図である。第3図で前記D/A出
力値は偏差の増大とともに増加するが、ある偏差レベル
を境に増加が止まってしまう。このときのD/A出力値
がマニプレータの最大出力可能推力に相当する。第3図
に示した偏差限界値は、ワークおよびマニプレータを破
損させない範囲であらかじめオペレータが設定する値で
ありD/A出力値を抑制する目的を持っている。上記偏
差がこの偏差限界値を超えた場合、目標座標更新フラグ
により目標座標更新手段部に偏差限界値オーバーを伝達
する、これにより目標座標更新手段部は、上記フラグが
セットされている間は目標座標の更新を停止する、この
後、上記フラグがクリアされるか、または上記偏差を減
少させる方向への操縦桿の変位が発生すれば目標座標の
更新を再開するのである。
Next, the operation of the present invention will be explained in detail with reference to FIG. Third
The diagram shows the deviation calculated from the target coordinates and the current coordinates of the manipulator, and the D/A corresponding to the thrust of the manipulator.
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between output values. In FIG. 3, the D/A output value increases as the deviation increases, but the increase stops after reaching a certain deviation level. The D/A output value at this time corresponds to the maximum outputtable thrust of the manipulator. The deviation limit value shown in FIG. 3 is a value set in advance by the operator within a range that does not damage the workpiece or manipulator, and has the purpose of suppressing the D/A output value. When the deviation exceeds this deviation limit value, the target coordinate update flag transmits the deviation limit value excess to the target coordinate update means section.As a result, the target coordinate update means section can set the target coordinates while the above flag is set. After stopping updating of the coordinates, if the flag is cleared or a displacement of the control stick occurs in a direction that reduces the deviation, updating of the target coordinates is resumed.

第4図および第5図は、第3図に示す作用に基づいてマ
ニプレータを制御する場合の処理手順を示すフローチャ
ートである。尚、第5図の処理はタイマ割込みにより一
定間隔毎に起動され、第4図に示す目標座標の更新処理
は、第5図に示す処理と同期フラグにより同期させるこ
とにより第5図に示す処理起動間隔時間のn倍(n≧1
)の時間間隔で実行される。
4 and 5 are flowcharts showing the processing procedure when controlling the manipulator based on the action shown in FIG. 3. FIG. The process shown in Fig. 5 is started at regular intervals by a timer interrupt, and the target coordinate update process shown in Fig. 4 is synchronized with the process shown in Fig. 5 using a synchronization flag. n times the startup interval time (n≧1
) at time intervals.

本実施例においては、直交3軸のマニプレータに手首部
を備えたマニプレータを例にとって説明したが、本発明
はどの様な形態のマニプレータにも同様に適用できる。
In this embodiment, a manipulator having three orthogonal axes and a wrist portion has been described as an example, but the present invention can be similarly applied to any type of manipulator.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明は以上記述のような構成および作用であるから下
記の効果がある。
Since the present invention has the structure and operation described above, it has the following effects.

(1)マニプレータの最大限の推力を出せる偏差限界値
を設定し、マニプレータの偏差が前記偏差限界値を超え
た場合に、次の目標座標の更新を止めるためにマニプレ
ータが偏差異常で異常停止せず常に最適の推力で動作さ
せることができる。
(1) Set a deviation limit value that can produce the maximum thrust of the manipulator, and when the deviation of the manipulator exceeds the deviation limit value, the manipulator will stop due to an abnormal deviation in order to stop updating the next target coordinate. It is possible to always operate with the optimum thrust.

(2)また、前述のように次の目標座標を更新しないた
め、偏差が大量にたまらず、マニプレータが受けるワー
クの負荷抵抗が急激に減少した場合も、マニプレータが
急激に動いて制御不能とならず正常に操作を継続させる
ことができる。
(2) In addition, since the next target coordinates are not updated as described above, even if a large amount of deviation does not accumulate and the load resistance of the workpiece that the manipulator receives suddenly decreases, the manipulator will suddenly move and become uncontrollable. The operation can be continued normally without any problems.

(3)また、前記偏差限界値を超えた後も、逆方向の目
標座標の更新は受は付けるため、たとえば人が操縦桿等
により操作する場合、縦軟にマンマシンインタフェース
を実現できる。
(3) Furthermore, since updating of the target coordinates in the opposite direction is accepted even after the deviation limit value is exceeded, a vertically flexible man-machine interface can be realized, for example, when a person operates using a control stick or the like.

(4)また、本発明の前記偏差限界値を超えた場合に、
次の目標座標の更新を禁止する他に、本件の時間監視を
付加判定する事により作業者に適切な対応をさせたり、
自動的に異常処理を実行させたりすることもできる。
(4) Furthermore, when the deviation limit value of the present invention is exceeded,
In addition to prohibiting the update of the next target coordinates, by additionally determining the time monitoring of this case, the worker can take an appropriate response,
It is also possible to automatically execute abnormality processing.

(5)本発明では操縦枠によるサーボ系マニプレークに
ついて記述しているが、あらかじめ教示されたまたは軌
道計算を自動的に行なう自動ロボット等にも本発明を応
用できることはいうまでもないことである。
(5) Although the present invention describes a servo system maniplane using a control frame, it goes without saying that the present invention can also be applied to automatic robots that are taught in advance or that automatically calculate their trajectories.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の実施例における装置の全体構成を示す
斜視図、第2図は、本発明の実施例における制御装置構
成図、第3図は本発明の作用について説明する図、第4
,5図は本発明の処理手順を示すフローチャート。 第1図 第2図 第3図 第4図 第5図
FIG. 1 is a perspective view showing the overall configuration of an apparatus in an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a configuration diagram of a control device in an embodiment of the invention, FIG. 3 is a diagram explaining the operation of the present invention,
, 5 is a flowchart showing the processing procedure of the present invention. Figure 1 Figure 2 Figure 3 Figure 4 Figure 5

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、被制御対象物を押して移動させたり引いて移動させ
たりするサーボマニプレータにおいて、操縦桿の変位量
と方向を検出する変位量検出手段と、この変位量検出手
段により検出した変位量に比例した速度でマニプレータ
が移動するように速度増分量にあらかじめ設定された加
速度増分量を加算または減算する速度増分量演算手段と
、この速度増分量を前回の目標座標に加算または減算し
新たに目標座標を更新する目標座標更新手段と、この目
標座標更新手段により更新された目標座標とマニプレー
タの現在座標から偏差を演算する偏差演算手段と、この
偏差演算手段により演算された偏差が被制御対象物およ
びマニプレータを破損させない範囲で適切な推力を出せ
るようにあらかじめ設定された偏差限界値を超過してい
る間は前記推力を出しながら同一方向への新たな目標座
標の更新を停止する偏差制御手段と、前記目標座標にマ
ニプレータを移動させる駆動手段とより制御することを
特徴とするサーボマニプレータの制御方法。 2、特許請求の範囲第1項において、偏差限界値がマニ
プレータ各軸のアクチュエータに対するD/Aコンバー
タ出力限界値であるサーボマニプレータの制御方法。 3、特許請求の範囲第1項において、偏差制御手段が偏
差限界値を超過している軸の推力の進行方向に対して垂
直な1方向あるいは複数方向にあらかじめ設定された振
動を発生させながら移動させるサーボマニプレータの制
御方法。 4、特許請求の範囲第1項において、マニプレータが移
動するコンベヤの駆動アクチュエータに取り付けられた
コンベヤの移動量を検出する位置検出手段により検出し
たコンベヤ移動量をマニプレータのコンベヤと同一方向
への目標座標に加算あるいは減算する目標座標更新手段
をもつマニプレータであるサーボマニプレータの制御方
法。
[Scope of Claims] 1. In a servo manipulator that moves a controlled object by pushing or pulling it, a displacement detection means detects the displacement amount and direction of a control stick, and detection by the displacement detection means a speed increment calculation means for adding or subtracting a preset acceleration increment to the speed increment so that the manipulator moves at a speed proportional to the displacement amount, and adding or subtracting this speed increment to the previous target coordinate. target coordinate updating means for newly updating the target coordinates; deviation calculating means for calculating a deviation from the target coordinates updated by the target coordinate updating means and the current coordinates of the manipulator; In order to generate an appropriate thrust without damaging the controlled object and the manipulator, the thrust is output while the update of new target coordinates in the same direction is stopped while the deviation limit value set in advance is exceeded. A method for controlling a servo manipulator, characterized in that control is performed by a deviation control means and a drive means for moving the manipulator to the target coordinates. 2. A method for controlling a servo manipulator according to claim 1, wherein the deviation limit value is a D/A converter output limit value for the actuator of each axis of the manipulator. 3. In claim 1, the deviation control means moves while generating preset vibrations in one or more directions perpendicular to the direction of propulsion of the thrust of the shaft that exceeds the deviation limit value. How to control the servo manipulator. 4. In claim 1, the conveyor movement amount detected by a position detection means for detecting the movement amount of the conveyor attached to the drive actuator of the conveyor on which the manipulator moves is set to the target coordinates of the manipulator in the same direction as the conveyor. A method for controlling a servo manipulator, which is a manipulator that has a target coordinate updating means that adds or subtracts from the target coordinates.
JP9192988A 1988-04-14 1988-04-14 Controlling of servo-manipulator Pending JPH01264782A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015024461A (en) * 2013-07-25 2015-02-05 株式会社Ihi Method and device for control of robotic hand

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015024461A (en) * 2013-07-25 2015-02-05 株式会社Ihi Method and device for control of robotic hand

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