JPH01271191A - ロボットの制御装置 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はロボットアームの制御装置に関するものである
。

〔従来技術〕

従来この種の技術としては、特開昭５４−１５７９０１
号公報、特開昭５５−１４９８２５号公報、特開昭５９
−１１６０３４号公報、特開昭６０−７１９３１号公報
、特開昭５８−１２９６０４号公報、特開昭６２−３１
４０６号公報、特開昭６２−２８１８４号公報、特開昭
６１−２０９８８６号公報、特開昭６１−８２０号公報
、特開昭５９−１７４９０９号公報に開示されたものが
あった。

上記文献に開示されているように、従来のロボット制御
装置は、アームの姿勢の変化に伴い慣性モーメントの変
動をアームの姿勢より計算で求め、その値に基づいて制
御装置の制御パラメータを補正するか、又は慣性モーメ
ントの変動の内最悪値に対しても十分安定であるような
制御パラメータを決定するかいずれかの方法をとってい
ｋ。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記従来のロボット制御装置では下記（
１）、＜２＞のような問題点があった。

（１）アームの姿勢から実時間で慣性モーメントを計算
する方法は、多くの非線形演算を行なわなければならず
、演算速度の点で問題があった。また、この場合アーム
の内部モデルを用いて計算を行なうが、実際のシステム
との誤差の少ない内部モデルの作成には大きな困難を伴
うという問題もあった。

（２）また、慣性モーメントの変動の内、最悪値に対し
ても安定な系とした場合は最悪値以外の状態での動作応
答が劣化し、動作速度の向上の点で問題があった。本発
明ぼ上述の点に鑑みてなされたもので、上記従来技術の
問題点を除去し、ロボットの動作の高速化及び安定性の
向上を図ったロボット制御装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するため本発明はロボット制御装置にお
いて、駆動モータ等のアクチュエータ制御信号に一定周
波数の信号を加える手段と、アクチュエータの速度の変
動を検出する手段と、検出した信号の中からアクチュエ
ータに加えた信号成分を抽出する手段と、抽出した信号
の太き芒から系慣性モーメントを測定する手段と、測定
された慣性モーメントから制御装置の補償パラメータを
変更する手段を具備することを特徴とする。

〔作用〕

ロボット制御装置を上記の如く構成することにより、慣
性モーメントを実時間で計測し、その結果を用いて制御
装置の補償パラメータを変更するから、慣性モーメント
の変動にともなって制御パラメータを最適、又は準最適
になるように変化させることができ、ロボットの動作の
高速化及び安定性が図れる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明のロボット制御装置を具備するロボット
の機構部を示す図、第２図は第１図の第１軸サーボモー
タの制御装置の構成を示す図である。

機構部は第１図に示すように、リニアへラドモータ１、
反転用リミットスイッチ２、伸縮アーム３、把持装置４
及び第１軸サーボモータ５を具備する構成である。

第１図に示す機構部を具備する装置において、伸縮アー
ム３を伸縮することによって、第１軸サーボモータ５か
ら見た慣性モーメントが大きく変動する。

サーボモータの制御装置は、第２図に示すマイクロプロ
セッサ１１、Ｄ／Ａコンバーター１２、Ａ／Ｄコンバー
ター１３、Ａ／Ｄコンバーター１４、計測回路１５、計
測用信号発生回路１６、加算器１７、比較器１８及び電
圧・電力増幅器１９を具備する。また、計測回路１５は
バンドパスフィルタ２１、実効値変換回路２２、ローパ
スフィルタ２３及びＡ／Ｄコンバータ２４を具備する。

上記構成のサーボモータの制御装置において、マイクロ
プロセッサ１１は、タコシネレータ６及びＡ／Ｄコンバ
ーター１３で構成される速度フィードバックループから
の速度フィードバックと、ポテンショメータ７及びＡ／
Ｄコンバーター１４で構成される位置フィードバックル
ープからの位置フィードバックとで制御指令信号を作成
し、Ｄ／Ａコンバーター１２及び電圧・電力増幅器１９
を介して第１軸サーボモータ５に供給される。上記のよ
うにマイクロプロセッサ１１で生成され、出力される制
御指令値をＤ／Ａコンバーター１２によりアナログ信号
に変換し、電圧・Ｔ力増幅器１９を介して第１軸サーボ
モータ５に供給しているが、Ｄ／Ａコンバーター１２．
！：ＷＥＥ・電力増幅器１９の間に伸縮アーム３の慣性
モーメント計測のための計測用信号発生回路１６から発
せられる計測用信号を混合するために加算器１７が挿入
されている。本実施例では計測用信号発生回路１６から
発せされる計測信号は、ノイズ除去の問題、計測された
信号と慣性モーメン１〜のりニアリティー等の点から、
３０Ｈｚの正弦波が使用されている。制御指令値に混合
して与えられた計測信号はタコジェネレータより得られ
る速度信号より、第１図の中の計測回路１５を通して観
測される。

本実施例の計測回路は、タコジェネレータ６から得られ
る速度信号から計測信号のみを分離するためにバンドパ
スフィルタ２１を通し、該バンドパスフィルタ２１から
の信号（正弦波信号）を実効値変換回路２２で実行値に
変換する。該実効値変換回路２２で実効値に変換された
計測信号をローパスフィルタ２３を通して高域成分を除
去し、ローパスフィルタ２３からのアナログ信号をＡ／
Ｄコンバータ２４でデジタル信号に変換して、マイクロ
プロセッサ１１に入力する。

第３図は計測回路１５からの測定電圧［Ｖ］と伸縮アー
ム３の慣性［ｇ−ｃＴｎ２］との関係を示す図であり、
図示するように伸縮アーム３の慣性モーメントが変化す
ると測定電圧値が変化する。

この測定電圧と伸縮アーム３の慣性モーメントに関する
データを例えばテーブル化して予めメモリに記憶してお
き、マイクロプロセッサ１１は計測回路１５からの測定
電圧により、メモリ記憶されたデータをアクセスして伸
縮アーム３の動作時の慣性モーメントを実時間で求める
。

また、マイクロプロセッサ１１は第４図の機能ブロック
図のように、タコジェネレータ６より入力した位置情報
及びポテンショメータ７より入力した速度情報と、マイ
クロプロセッサ１１内のメモリに蓄えられている目標軌
道情報との誤差を算出し、この誤差値に補償演算を施す
ことにより、第１軸サーボモータ５に与える制御指令を
作成する。第４図の補償器Ｋｐは位置誤差、速度誤差に
対して、増幅、微分、積分の処理を行なう所謂ＰＩＤ制
御系を構成している。なお、第４図において、Ｋｖは速
度フィードバックゲイン、Ｋｃはサーボドライバゲイン
、Ｌは第１軸サーボモータ５の電機子インダクタンスゲ
イン、ＲはＴ機子抵抗、Ｋｅは誘起電圧定数、Ｋｔはト
ルク定数である。また、点線Ａで囲まれた部分はマイク
ロプロセッサ１１内の演算、点線Ｂで囲まれた部分は第
１軸サーボモータ５のダイナミックス、実線Ａは電流帰
還ループを示す。

補償器Ｋｐは上記のように測定された慣性モーメントの
情報を用いて、ＰＩＤ即ち比例、積分、微分の各パラメ
ータを補正する。本実施例ではＰＩＤの各パラメータの
内Ｐ（比例）パラメータのみを補正しただけで動作の高
速化及び安定性の向上が得られた。

上記のように慣性モーメントを測定し、その結果を用い
て補償器Ｋｐのパラメータを補正することにより、伸縮
アーム３の慣性モーメントの変動にともなって制御パラ
メータを最適、又は準最適に補正することにより、ロボ
ットの動作の高速化及び安定性の向上が図れる。

〔発明の効果〕

以上、説明したように本発明によれば、慣性モーメント
を計測し、その結果を用いて制御装置の補償パラメータ
を変更するから、慣性モーメントの変動にともなって制
御パラメータを最適、又は準最適になるように変化させ
ることができ、ロボットの動作の高速化及び安定性が図
れるという優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の慣性モーメントの測定方法を適用する
第１軸のサーボモータの制御装置の構成を示す図、第２
図はこのサーボモータの制御装置を具備する装置の機構
部を示す図、第３図は測定電圧と慣性モーメントとの関
係を示す図、第４図は本発明のロボット制御装置の機能
ブロック図で噂ある。 図中、１・・・・リニアへラドモータ、２・・・・反転
用リミットスイッチ、３・・・・伸縮アーム、４・・・
・把持装置、５・・・・第１軸サーボモータ、６・・・
・タコジェネレータ、７・・・・ポテンショメータ、１
１・・・・マイクロプロセッサ垂、１２・・・・Ｄ／Ａ
コンバーター、１３．１４・・・・Ａ／Ｄコンバーター
、１５・・・・計測回路、２１・・・・バンドパスフィ
ルタ、２２・・・・実効値変換回路、２３・・・・ロー
パスフィルタ、２４・・・・Ａ／Ｄコンバータ。 出願人　沖電気工業株式会社（外２名）代理人　弁理士
　熊谷　隆（外１名）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. アクチュエータへの制御指令値に一定周波数の信号を加
   える手段と、加えた信号によって発生するアクチュエー
   タの速度の変動を計測する手段と、計測された速度変動
   よりロボットのアームの慣性モーメントを測定する手段
   と、測定された慣性モーメントによりロボット制御装置
   の制御パラメータを補正する手段を具備することを特徴
   とするロボットの制御装置。