JPH01281884A - Power control device - Google Patents

Power control device

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Publication number
JPH01281884A
JPH01281884A JP10934288A JP10934288A JPH01281884A JP H01281884 A JPH01281884 A JP H01281884A JP 10934288 A JP10934288 A JP 10934288A JP 10934288 A JP10934288 A JP 10934288A JP H01281884 A JPH01281884 A JP H01281884A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
value
force
robot
set value
control
Prior art date
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Pending
Application number
JP10934288A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takabumi Tetsuya
鉄矢 高文
Kazuyoshi Sato
佐藤 和克
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP10934288A priority Critical patent/JPH01281884A/en
Publication of JPH01281884A publication Critical patent/JPH01281884A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To enable a control system to follow up for the abrupt variation of an environmental face stably at a high speed by performing the operation of a power control arithmetic part by such a control constant that the operation of a robot becomes a high speed in the case that the absolute value of a power error value becomes at >= the 2nd set value larger than a 1st set value and in the case of becoming up to the 1st set value. CONSTITUTION:The power control operation of a power control arithmetic part 2 is performed by such a control constant that a control system is stabilized in case of the absolute value of the power error value F which is the deviation of the power command value Fc of the power generated at the robot tip and the power feedback value Ff which is the output of a power sensor processing part 8 being within a 1st set value and in case of this absolute value being up to the 2nd set value larger than the 1st set value from this state. Also, the operation of the power control arithmetic part 2 is performed by such a control constant that the operation of a robot 6 becomes at high speed in case of this absolute value becoming more than the 2nd set value and in case of the absolute value being up to the 1st set value from this state.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、産業ロボットの力制御装置に関するものであ
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a force control device for an industrial robot.

従来の技術 力制御装置は、近年ロボットに登載されて、そしてロボ
ットは人間のように高度でそして柔軟性を持った作業を
できるようになってきている。
Conventional technological power control devices have been incorporated into robots in recent years, and robots are now able to perform tasks as sophisticated and flexible as humans.

以下第1図、第2図を参照しながら、上述した従来の力
制御装置の一例について説明する。
An example of the above-mentioned conventional force control device will be described below with reference to FIGS. 1 and 2.

第1図において、1は力指令部で、力指令値Fcを出力
する。6はロボット、11はロボットの先端に付いた力
センサ−,5はロボットを駆動するモータ、7はロボッ
トの位置決めを検出するためのモータ5に取り付けられ
た位置検出器である。
In FIG. 1, 1 is a force command section which outputs a force command value Fc. 6 is a robot, 11 is a force sensor attached to the tip of the robot, 5 is a motor that drives the robot, and 7 is a position detector attached to the motor 5 for detecting the positioning of the robot.

8は力センサ−11から検出される力Fの信号を処理す
る力センサー処理部で、力センサ−11で検出された微
小信号を増幅し、力指令値Fcに対応した力帰還値Ff
を出力する。2は力指令値Fcと力帰還値Ffを入力と
する力制御演算部で、減算310とコンプライアンス定
数演算部9とで構成されている。減算器10は、力指令
値Fcと力帰還値Ffを入力とし両者の減算値である力
誤差値ΔFを出力とし、コンプライアンス定数演算部9
に入力され、力誤差値ΔFを関節角座標系の位置指令値
Xc (R)に変換する。但し、(R)は関節角座標系
での値であることを示す。3は位置制御部で、位置指令
値Xc (R)と位置検出器7の出力である位置帰還値
Xf (R>とを入力とし演算を行い電流指令値1c(
R)を出力とする。4はモータ5を駆動するモータ駆動
部である。第2図に力制御演算部2の構成を示す。12
は力誤差値ΔFにコンプライアンス定数Kfを掛ける乗
算器、13は位置誤差指令値△Xcを積分する積分器、
14は位置指令値Xcを絶対座標系Wから関節角座標系
Rでの位置指令値Xc (R)に変換する座標変換器で
ある。
Reference numeral 8 denotes a force sensor processing unit that processes the force F signal detected by the force sensor 11, which amplifies the minute signal detected by the force sensor 11 and generates a force feedback value Ff corresponding to the force command value Fc.
Output. Reference numeral 2 denotes a force control calculating section which receives the force command value Fc and the force feedback value Ff as input, and is composed of a subtractor 310 and a compliance constant calculating section 9. The subtracter 10 inputs the force command value Fc and the force feedback value Ff, outputs a force error value ΔF which is a subtracted value between the two, and outputs a force error value ΔF, which is a subtracted value between the two.
and converts the force error value ΔF into a position command value Xc (R) in the joint angle coordinate system. However, (R) indicates a value in the joint angle coordinate system. 3 is a position control unit which inputs the position command value Xc (R) and the position feedback value Xf (R> which is the output of the position detector 7), calculates the current command value 1c (
R) is the output. 4 is a motor drive unit that drives the motor 5. FIG. 2 shows the configuration of the force control calculation section 2. 12
is a multiplier that multiplies the force error value ΔF by the compliance constant Kf; 13 is an integrator that integrates the position error command value ΔXc;
14 is a coordinate converter that converts the position command value Xc from the absolute coordinate system W to the position command value Xc (R) in the joint angle coordinate system R.

以上のように構成された力制御装置について、以下その
動作について説明する。
The operation of the force control device configured as described above will be explained below.

力指令部1は、ロボット6の先端に対して特定の座標系
の一方向での力指令値Fcを出力する。
The force command unit 1 outputs a force command value Fc in one direction of a specific coordinate system to the tip of the robot 6.

力センサ−11からはロボット6の先端にかかる力が検
出される。検出された力Fは力センサー処理部8に入力
されて力指令部1で指定された座標系の特定の軸方向の
力Ffを出力し減算器10に入力する。減算器10では
力指令値Fcと力帰還値Ffとの差△Fをとりコンプラ
イアンス定数演算部9に送る。コンプライアンス定数演
算部9では(1)式及び(2)式の演算を行う。
The force applied to the tip of the robot 6 is detected from the force sensor 11. The detected force F is input to the force sensor processing section 8, which outputs a force Ff in a specific axial direction of the coordinate system designated by the force command section 1, and inputs it to the subtracter 10. The subtracter 10 takes the difference ΔF between the force command value Fc and the force feedback value Ff and sends it to the compliance constant calculation section 9. The compliance constant calculation unit 9 calculates equations (1) and (2).

△Xc=Kf・ΔF    −−−(1)Xc=Σ△X
c      ・・・(2)コンプライアンス演算部9
で変換された位置指令値Xc (R)は位置制御部3に
送られる。位置指令部3では位置指令値Xc (R)と
位置検出器7からの帰還値Xf (R)を用いて位置誤
差値へX(R)を計算し、速度指令値Vc (R)を作
る。
△Xc=Kf・ΔF ---(1)Xc=Σ△X
c...(2) Compliance calculation section 9
The position command value Xc (R) converted in is sent to the position control section 3. The position command unit 3 calculates the position error value X(R) using the position command value Xc (R) and the feedback value Xf (R) from the position detector 7, and creates the speed command value Vc (R).

次に速度指令値Vc (R)と位置帰還値Xf (R>
から演算された速度帰還値Vf(R)を用いて電流指令
値re(R)を作すモータ駆動部4に送る。
Next, speed command value Vc (R) and position feedback value Xf (R>
The speed feedback value Vf(R) calculated from the current command value re(R) is sent to the motor drive unit 4, which generates the current command value re(R).

モータ駆動部4では電流指令値1c(R)にモータ5に
流れる電流値Ifが一致するようにモータ5の電流を制
御する。モータ5は力誤差値ΔFが零になるようにロボ
ット6を駆動する。以上のように力制御を行っていくと
、ロボット6の先端の特定の座標系の一方向の力指令値
Fcに力の帰還MFfが一致するように各関節角がIi
q御される。
The motor drive unit 4 controls the current of the motor 5 so that the current value If flowing through the motor 5 matches the current command value 1c (R). The motor 5 drives the robot 6 so that the force error value ΔF becomes zero. When force control is performed as described above, each joint angle Ii is adjusted so that the force feedback MFf matches the force command value Fc in one direction of a specific coordinate system at the tip of the robot 6.
q is controlled.

発明が解決しようとする課題 しかしながら上記の構成では、第8図に示す様な環境面
に沿ってロボットの先端を動作させるとき、面が急激に
変化する場合にはコンプライアンス定数Kfを大きくし
アームの先端を高速に動かす必要がある。しかし、高コ
ンプライアンス定数で面に沿ってロボットの先端を動か
すと、制御系の安定性が悪くなり第8図(a)に示す様
に環境面が急激に変化した点でアームの先端が振動する
という問題があった。また、力制御系の安定性を考慮し
て低コンプライアンス定数Kfで動作させた場合には第
8図(b)に示すように環境面の変化に追従せずロボッ
トの先端が環境面から離れてしまい、ロボットの先端に
指令通りの力が動かなくなるという問題点を有していた
Problems to be Solved by the Invention However, with the above configuration, when the tip of the robot is moved along an environmental surface as shown in FIG. 8, if the surface changes suddenly, the compliance constant Kf is increased to It is necessary to move the tip at high speed. However, when the tip of the robot is moved along a surface with a high compliance constant, the stability of the control system worsens, and the tip of the arm vibrates at points where the environmental surface suddenly changes, as shown in Figure 8 (a). There was a problem. In addition, when operating with a low compliance constant Kf in consideration of the stability of the force control system, the tip of the robot does not follow changes in the environmental surface and moves away from the environmental surface, as shown in Figure 8 (b). Therefore, there was a problem that the robot's tip would not be able to move the force according to the command.

また、第9図に示すように、力制御の応答を高めるため
に力帰還値FffJ<Fc−aより小さいときには高コ
ンプライアンス定数Kfで制御し、Fc−aより大きい
ときには低コンブライアンス定数Kfで力制御を行った
場合、力帰還値Ffは力指令値Fcに一致しても高コン
プライアンス定数K fでの動作モード時に積分された
位置指令値Xcの値が大きく、力帰還値Ffはさらに増
加し、大きくオーバシュートするという問題を有してい
た。また、力帰還値FfがFc−aになった点で高コン
プライアンス定数モードと低コンプライアンス定数モー
ド間で発撮を起こすという問題を有していた。
In addition, as shown in Fig. 9, in order to improve the force control response, when the force feedback value FffJ is smaller than Fc-a, the force is controlled with a high compliance constant Kf, and when it is larger than Fc-a, the force is controlled with a low compliance constant Kf. When control is performed, even if the force feedback value Ff matches the force command value Fc, the integrated position command value Xc is large in the operation mode with a high compliance constant Kf, and the force feedback value Ff further increases. , which had the problem of large overshoot. Furthermore, there is a problem in that when the force feedback value Ff becomes Fc-a, shooting occurs between the high compliance constant mode and the low compliance constant mode.

本発明は上記問題点に鑑み、ロボットの先端が環境面に
沿って力制御しながら動作する場合、ロボットの先端が
環境面の急激な変化に高速にしかも安定に追従できる力
制御装置を提供することを目的とするものである。
In view of the above problems, the present invention provides a force control device that allows the tip of the robot to quickly and stably follow sudden changes in the environmental surface when the tip of the robot moves along the environmental surface while controlling the force. The purpose is to

課佃を解決するための手段 請求項1の発明は上記課題を解決するため、N自由度を
持つロボットと、前記ロボットを駆動するモータと、前
記モータに取り付けられた位置検出器と、前記ロボット
の先端に付けらた力センサーと、前記力センサーからの
信号を処理する力センサー信号処理部と、前記ロボット
の先端に発生する力の力指令値をつ(る力指令部と、前
記力指令部の出力である力指令値と前記力センサー処理
部の出力である力帰還値とを入力とする力制御演算部と
、前記力制御演算部の出力である位置指令値と、前記位
置指令値を入力とする位置制御部と、前記位置制御部か
らの出力を入力としモータを駆動するモータ駆動部とを
備え、力指令値と力帰還値との偏差である力誤差値の絶
対値が力指令値に対して第1の設定値以内である場合と
前記の状態から前記力誤差値の絶対値が第1の設定値よ
り大きな第2の設定値までにある場合には前記力制御演
算部の力制御演算を制御系が安定になる様な制御定数で
行い、前記の制御モードから前記力誤差値の絶対値が第
1の設定値より大きな第2の設定値以上、になる場合と
前記の状態から前記力誤差値の絶対値が第1の設定値ま
でにある場合には前記力il制御演算部の演算を前記ロ
ボットの動作が高速になるような制御定数で行うように
構成したことを特徴とする。N自由度を持つロボットと
、ロボットを駆動するモータと、モータに取り付けられ
た位置検出器と、ロボットの先端に付けらた力センサー
と、力センサーからの信号を処理する力センサー信号処
理部と、ロボットの先端に発生する力指令値をつ(る力
指令部と、力指令部の出力である力指令値と力センサー
処理部の出力である力帰還値とを入力とする力制御演算
部と、力制御演算部の出力である位置指令値と、位置指
令値を入力とする位置制御部と、位置制御部からの出力
を入力としモータを駆動するモータ駆動部とで構成され
た力制御装置である。
Means for Solving the Problems The invention of claim 1 solves the above problems by providing a robot having N degrees of freedom, a motor for driving the robot, a position detector attached to the motor, and the robot. a force sensor attached to the tip of the robot; a force sensor signal processing unit that processes the signal from the force sensor; a force command unit that outputs a force command value for the force generated at the tip of the robot; a force control calculation unit that receives as input a force command value that is the output of the unit and a force feedback value that is the output of the force sensor processing unit; a position command value that is the output of the force control calculation unit; and a position command value that is the output of the force control calculation unit; and a motor drive section that receives the output from the position control section and drives the motor, and the absolute value of the force error value, which is the deviation between the force command value and the force feedback value, is the force When the command value is within the first set value and when the absolute value of the force error value is within the second set value larger than the first set value from the above state, the force control calculation unit The force control calculation is performed using control constants that make the control system stable, and the absolute value of the force error value from the control mode becomes equal to or larger than the second set value, which is larger than the first set value. If the absolute value of the force error value is within a first set value from the state of It is characterized by a robot with N degrees of freedom, a motor that drives the robot, a position detector attached to the motor, a force sensor attached to the tip of the robot, and a force that processes signals from the force sensor. A sensor signal processing section, a force command section that outputs a force command value generated at the tip of the robot, and a force command value that is the output of the force command section and a force feedback value that is the output of the force sensor processing section are input. a position command value which is the output of the force control calculation part; a position control part which receives the position command value as input; and a motor drive part which receives the output from the position control part as input and drives the motor. A configured force control device.

請求項2の発明は上記課題を解決するため、請求項1に
おいて力誤差値の絶対値が第2の設定値以上の動作状態
から前記力偏差値の絶対値が第1の設定値との間にある
状態に移り力誤差値の絶対値が第1の設定値以内に切り
替わる時に力制御演算部で計算した位置指令値を前記ロ
ボットの現在値から求めた位置指令値に変更するように
構成したことを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention of claim 2 is configured to control the operation state in which the absolute value of the force deviation value is between the first setting value and the operating state in which the absolute value of the force error value is equal to or higher than the second setting value. The robot is configured to change the position command value calculated by the force control calculation unit to the position command value obtained from the current value of the robot when the absolute value of the force error value switches to within a first set value. It is characterized by

作    用 請求項1の発明によれば、力指令値Fcと力帰還値Ff
との偏差である力誤差値ΔFの絶対値が力指令値Fcに
対して第1の設定値以内である場合と前記の状態から前
記力誤差値の絶対値が第1の設定値より大きな第2の設
定値までにある場合には力1!I I演算部の力制御演
算を制御系が安定になる様な制御定数で行い、前記の制
御モードから前記力偏差値の絶対値が第1の設定値より
大きな第2の設定値以上になる場合と前記の状態から前
記力誤差値の絶対値が第1の設定値までにある場合には
前記力制御演算部の演算をロボットの動作が高速になる
ような制御定数で行うことができるので、ロボットの先
端が接触している環境面が急激に変化しても高速にしか
も安定に追従できる。
According to the invention of claim 1, the force command value Fc and the force feedback value Ff
If the absolute value of the force error value ΔF, which is the deviation from the force command value Fc, is within the first set value with respect to the force command value If it is within the set value of 2, the force is 1! I Perform the force control calculation of the I calculation section using a control constant that stabilizes the control system, and from the control mode, the absolute value of the force deviation value becomes equal to or greater than the second set value, which is larger than the first set value. If the absolute value of the force error value is within the first set value, the force control calculation section can perform calculations using control constants that increase the speed of the robot's motion. Even if the environmental surface that the robot's tip is in contact with changes suddenly, it can follow the robot at high speed and stably.

また、請求項2の発明によれば、力指令値と力帰還値と
の偏差である力誤差値の絶対値が力指令値に対して第1
の設定値以内である場合と前記の状態から前記力誤差値
の絶対値が第1の設定値より大きな第2の設定値までに
ある場合には前記力制御演算部の力制御演算を制御系が
安定になる様な制御定数で行い、前記の制御モードから
前記方路差値の絶対値が第1の設定値より大きな第2の
設定値以上になる場合と前記の状態から前記方路差値の
絶対値が第1の設定値までにある場合には力制御演算部
の演算をロボットの動作が高速になるような制御定数で
行う時、前記方路差値の絶対値が第2の設定値以上の動
作状態から前記方路差値の絶対値が第1の設定値との間
にある状態に移り方路差値の絶対値が第1の設定値以内
に切り替わる時に力制御演算部で計算した位置指令値を
前記ロボットの現在値から求めた位置指令値に変更する
ことができるので、制御モードが変わることによって起
こる力帰還値のオーバシュートを抑えることができ、安
定な力制御ができる。
Further, according to the invention of claim 2, the absolute value of the force error value, which is the deviation between the force command value and the force feedback value, is the first with respect to the force command value.
If the absolute value of the force error value is within a set value of When the absolute value of the direction difference value is greater than or equal to the second set value which is larger than the first set value from the control mode, and from the above state, the direction difference value is When the absolute value of the direction difference value is up to the first set value, when the force control calculation unit calculates with a control constant that makes the robot move faster, the absolute value of the path difference value is equal to or less than the second set value. When the operating state of the direction difference value is greater than or equal to the set value changes to a state where the absolute value of the direction difference value is between the first set value and the absolute value of the direction difference value switches to within the first set value, the force control calculation unit Since the position command value calculated in can be changed to the position command value obtained from the current value of the robot, overshoot of the force feedback value caused by changing the control mode can be suppressed, and stable force control can be achieved. can.

実施例 以下本発明の実施例の力制御装置について、第1図〜第
4図を参照しながら説明する。第1図、第2図は本発明
の第1実施例における力制御装置の構成を示すものであ
り、N自由度を持つロボット6と、ロボット6を駆動す
るモータ5と、モータ5に取り付けられた位置検出器7
と、ロボット6の先端に付けらた力センサ−11と、力
センサ−11からの信号を処理する力センサー信号処理
部8と、ロボット6の先端に発生する力の力指令値Fc
をつくる力指令部1と、力指令部1の出力である力指令
値Fcと力センサー処理部8の出力である力帰還値Ff
とを入力とする力制御演算部2と、力制御演算部2の出
力である位置指令値Xcと、位置指令値Xcを入力とす
る位置制御部3と、位置制御部3からの出力を入力とし
モータ5を駆動するモータ駆動部4とを備えいる。
EXAMPLE Below, a force control device according to an example of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 4. 1 and 2 show the configuration of a force control device according to a first embodiment of the present invention, which includes a robot 6 having N degrees of freedom, a motor 5 that drives the robot 6, and a motor 5 attached to the motor 5. position detector 7
, a force sensor 11 attached to the tip of the robot 6, a force sensor signal processing unit 8 that processes the signal from the force sensor 11, and a force command value Fc of the force generated at the tip of the robot 6.
A force command unit 1 generates a force command value Fc which is the output of the force command unit 1 and a force feedback value Ff which is the output of the force sensor processing unit 8.
a force control calculation unit 2 which receives as input the position command value Xc which is the output of the force control calculation unit 2; a position control unit 3 which receives the position command value Xc as input; and the output from the position control unit 3 which inputs and a motor drive unit 4 that drives a motor 5.

第3図は本発明の力制御装置の力帰還値Ffに対するコ
ンプライアンス定数演算部9の各制御モードを示す。モ
ードAはコンプライアンス定数が大きいモードであり、
モードBはコンプライアンス定数が小さい場合のモード
である。モードAの場合には力指令値Ffに対する応答
性はよいが力制御系の安定性の面で問題があり、モード
Bでは安定性の面では問題はないが力指令値Ffに対す
る応答性が悪い。
FIG. 3 shows each control mode of the compliance constant calculation unit 9 for the force feedback value Ff of the force control device of the present invention. Mode A is a mode with a large compliance constant,
Mode B is a mode when the compliance constant is small. In mode A, the responsiveness to the force command value Ff is good, but there is a problem in terms of stability of the force control system, and in mode B, there is no problem in terms of stability, but the responsiveness to the force command value Ff is poor. .

以上のように構成された力制御装置について、その動作
を説明する。
The operation of the force control device configured as described above will be explained.

力指令値Fcは力帰還値Ffの値により、次のように各
制御モードを分かれる。方路差値ΔFの絶対値がbより
大きいかまたは前記の状態から方路差値ΔFの絶対値が
aより小さくなるまではモードAで動作し、方路差値Δ
Fの絶対値がaより小さ(なるかまたは前記の状態から
ΔFの絶対値がbよりも大きくなるまではモードBで動
作する。モード八では、コンプライアンス定数K fは
大きい値をとり、同じ方路差値ΔFに対しては位置誤差
指令値△Xcが大きくなり制御系の応答性がよくなる。
The force command value Fc is divided into control modes as follows depending on the value of the force feedback value Ff. It operates in mode A until the absolute value of the route difference value ΔF is greater than b or the absolute value of the route difference value ΔF becomes smaller than a from the above state, and the route difference value Δ
It operates in mode B until the absolute value of F becomes smaller than a (or from the above state until the absolute value of ΔF becomes larger than b. In mode 8, the compliance constant K f takes a large value and the same direction With respect to the road difference value ΔF, the position error command value ΔXc becomes larger and the responsiveness of the control system becomes better.

(△Xc=Kf・ΔF・・・(1〉式)モードBではコ
ンプライアンス定数Kfは小さい値をとり、力制御系の
応答性は悪くなるが制御系の安定性はよくなる。第3図
から分かるようにモードAからモードBに移る場合とモ
ードBからモードAに移る場合とではモードが変わる点
での力帰還値の値はb−aだけヒステリシスを持ってい
る。このヒステリシスによってモードが変わったときに
起こる力制御系の発振を抑えることができる。
(△Xc=Kf・ΔF... (1> Formula) In mode B, the compliance constant Kf takes a small value, and the response of the force control system deteriorates, but the stability of the control system improves.As can be seen from Figure 3. When moving from mode A to mode B and from mode B to mode A, the force feedback value at the point where the mode changes has a hysteresis of b-a.This hysteresis causes the mode to change. This can suppress the oscillations that sometimes occur in the force control system.

以上のように本実施例によれば第4図に示すようにロボ
ットの先端が環境面に沿って力制御を行う場合に、環境
面の急激な変化に対して制御系が安定に追従できるよう
になり、しかも高コンプライアンス定数のモードAの状
態から低コンプライアンス定数のモードBに移行する時
にも発振することがな(安定な力制御が可能となる。
As described above, according to this embodiment, when the tip of the robot performs force control along the environmental surface as shown in FIG. 4, the control system can stably follow sudden changes in the environmental surface. Moreover, there is no oscillation even when transitioning from mode A with a high compliance constant to mode B with a low compliance constant (stable force control is possible).

以下本発明の第2実施例について、第5図〜第7図を参
照しながら説明する。本実施例が第1実施例と異なる点
は、コンプライアンス定数演算部9(第1図参照〉にお
いて、第5図に示すように、第1実施例のコンプライア
ンス定数を掛ける乗算器12(第2図参照)が、方路差
値ΔFから位置誤差指令値△Xcを計算する位置誤差指
令演寡器15に代わるところである。第6図に示す位置
誤差指令値演算器15の中で行っている演算のフローチ
ャートに基いて、モードAからモードB(第3図参照)
に移った点での動作を説明する。
A second embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 5 to 7. This embodiment is different from the first embodiment in that a compliance constant calculating section 9 (see FIG. 1) has a multiplier 12 (see FIG. 2) that multiplies the compliance constant of the first embodiment, as shown in FIG. ) is used instead of the position error command calculator 15 that calculates the position error command value ΔXc from the path difference value ΔF.The calculation performed in the position error command value calculator 15 shown in FIG. From mode A to mode B (see Figure 3) based on the flowchart.
We will explain the operation at the point where we moved to .

■モードAかどうかを判断する、。■Determine whether it is mode A or not.

■モードAでなければモードBの動作に移る。■If not in mode A, move to mode B operation.

■モードAであれば方路差値ΔFとコンプライアンス定
数に「とから(1)式(第1実施例参照)を使って位置
誤差指令値△Xcを計算する。
(2) In mode A, the position error command value ΔXc is calculated using equation (1) (see the first embodiment) based on the path difference value ΔF and the compliance constant.

0次に位置指令値Xcを計算する。0th order position command value Xc is calculated.

(Xc=Σ△Xe・・・(2)式) ■方路差値ΔFの絶対値をaと比較し、aよりも大きけ
れば、■にいき、aよりも小さければ位置指令値Xcを
クリヤーにし、位置帰還値Xfを位置指令値Xcに変更
し、モードBに移る。但し、位置帰還値XI’は各関節
の位置帰還値Xf(R)から絶対座標系に正変換し求め
るつ 本実施例によれば、方路差値ΔFから位置指令値Xcを
求めた場合には、第6図に示すように、従来例の場合に
起こった高コンプライアンス定数のモードAから低コン
プライアンス定数のモードBに移る時に力帰還値Ffが
オーバシュートするという問題は解決でき安定な力制御
が可能となる。
(Xc=Σ△Xe...Equation (2)) ■ Compare the absolute value of the direction difference value ΔF with a, and if it is larger than a, go to ■, and if it is smaller than a, clear the position command value Xc. , change the position feedback value Xf to the position command value Xc, and shift to mode B. However, the position feedback value XI' is obtained by positive conversion to the absolute coordinate system from the position feedback value Xf(R) of each joint.According to this embodiment, when the position command value Xc is obtained from the direction difference value ΔF, As shown in Fig. 6, this method solves the problem of overshooting of the force feedback value Ff when moving from mode A with a high compliance constant to mode B with a low compliance constant, which occurred in the case of the conventional example, and provides stable force control. becomes possible.

発明の効果 請求項1の発明によれば、ロボットの先端が環境面に沿
って力制御を行う場合に、環境面の急激な変化に対して
制御系が高速で安定に追従できるようになり、しかも高
コンプライアンス定数のモードAの状態から低コンプラ
イアンス定数のモードBに移行する時にも発振すること
がなく安定な力制御が可能となりその効果は大なるもの
がある。
Effects of the Invention According to the invention of claim 1, when the tip of the robot performs force control along the environmental surface, the control system can stably follow sudden changes in the environmental surface at high speed, Moreover, even when the state of mode A with a high compliance constant is transferred to mode B with a low compliance constant, stable force control is possible without oscillation, which has a great effect.

また、請求項2の発明によれば、従来例の場合に起こっ
た高コンプライアンス定数のモードAから低コンプライ
アンス定数のモードBに移るときに力帰還値がオーバシ
ュートするという問題を解決することができ安定な力制
御が可能となる。
Further, according to the invention of claim 2, it is possible to solve the problem that the force feedback value overshoots when moving from mode A with a high compliance constant to mode B with a low compliance constant, which occurred in the conventional example. Stable force control is possible.

【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力制御装置の構成図、
第2図はコンプライアンス定数演算部の構成図、第3図
は動作モードのグラフ、第4図は動作を示す概略図、第
5図は本発明の第2実施例のコンプライアンス定数演算
部の構成図、第6図作を示す概略図、第9図は動作を示
すグラフである。 I・・・・・・力指令部、2・・・・・・力制御演算部
、3・・・・・・位置制御部、4・・・・・・モータ駆
動部、5・・・・・・モータ、6・・・・・・ロボット
、7・・・・・・位置検出器、8・・・・・・力センサ
ー処理部、9・・・・・・コンプライアンス定数演算部
、10・・・・・・減算器、11・・・・・・力センサ
−、]−3・・・・・・積分器、14・・・・・・座標
変換器、15・・・・・・位I?f誤差指令演算器。 代理人の氏名 弁理士 中量 敏男 はか1名j+−摩
標麦峡−呑 第3図 モーyA  嘉コンブラ1アンzit&〒−1j3  
1ヘコン7′ライアノスで1(第4図 第5図      13−楕分呑 +4−/!黒隻さ長 区             区 − ト                    ■派  
           法 区 −【≧ ”             G’1 派
FIG. 1 is a configuration diagram of a force control device in an embodiment of the present invention,
FIG. 2 is a configuration diagram of the compliance constant calculation section, FIG. 3 is a graph of the operation mode, FIG. 4 is a schematic diagram showing the operation, and FIG. 5 is a configuration diagram of the compliance constant calculation section of the second embodiment of the present invention. , FIG. 6 is a schematic diagram showing the operation, and FIG. 9 is a graph showing the operation. I: Force command unit, 2: Force control calculation unit, 3: Position control unit, 4: Motor drive unit, 5: ... Motor, 6 ... Robot, 7 ... Position detector, 8 ... Force sensor processing section, 9 ... Compliance constant calculation section, 10. ...Subtractor, 11...Force sensor, ]-3...Integrator, 14...Coordinate converter, 15...... Place I? f error command calculator. Name of agent Patent attorney Toshio Nakagawa
1 Hecon 7' Lianos 1 (Fig. 4 Fig. 5 13-ellipse +4-/!Kurosensacho-ku ku-to ■ faction
Law district - 【≧ ” G'1 faction

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)N自由度を持つロボットと、前記ロボットを駆動
するモータと、前記モータに取り付けられた位置検出器
と、前記ロボットの先端に付けらた力センサーと、前記
力センサーからの信号を処理する力センサー信号処理部
と、前記ロボットの先端に発生する力の力指令値をつく
る力指令部と、前記力指令部の出力である力指令値と前
記力センサー処理部の出力である力帰還値とを入力とす
る力制御演算部と、前記力制御演算部の出力である位置
指令値と、前記位置指令値を入力とする位置制御部と、
前記位置制御部からの出力を入力としモータを駆動する
モータ駆動部とを備え、力指令値と力帰還値との偏差で
ある力誤差値の絶対値が力指令値に対して第1の設定値
以内である場合と前記の状態から前記力誤差値の絶対値
が第1の設定値より大きな第2の設定値までにある場合
には前記力制御演算部の力制御演算を制御系が安定にな
る様な制御定数で行い、前記の制御モードから前記力誤
差値の絶対値が第1の設定値より大きな第2の設定値以
上になる場合と前記の状態から前記力誤差値の絶対値が
第1の設定値までにある場合には前記力制御演算部の演
算を前記ロボットの動作が高速になるような制御定数で
行うように構成したことを特徴とする力制御装置。
(1) A robot with N degrees of freedom, a motor that drives the robot, a position detector attached to the motor, a force sensor attached to the tip of the robot, and processes signals from the force sensor. a force sensor signal processing unit that generates a force command value for the force generated at the tip of the robot; and a force command value that is the output of the force command unit and a force feedback that is the output of the force sensor processing unit. a position command value that is an output of the force control calculation unit, and a position control unit that receives the position command value as input;
a motor drive unit that receives the output from the position control unit as input and drives the motor, and the absolute value of the force error value, which is the deviation between the force command value and the force feedback value, has a first setting with respect to the force command value. The control system stabilizes the force control calculation of the force control calculation unit when the absolute value of the force error value is within the second set value from the above state and is greater than the first set value. When the absolute value of the force error value is greater than or equal to the second set value which is larger than the first set value from the control mode, and from the above state, the absolute value of the force error value is determined. A force control device, characterized in that the force control calculation section performs calculations using a control constant that increases the speed of the robot when the robot is up to a first set value.
(2)力誤差値の絶対値が第2の設定値以上の動作状態
から前記力偏差値の絶対値が第1の設定値との間にある
状態に移り力誤差値の絶対値が第1の設定値以内に切り
替わる時に力制御演算部で計算した位置指令値を前記ロ
ボットの現在値から求めた位置指令値に変更するように
構成した請求項1記載の力制御装置。
(2) The operating state in which the absolute value of the force error value is equal to or higher than the second set value changes to the state in which the absolute value of the force deviation value is between the first set value and the absolute value of the force error value becomes the first set value. 2. The force control device according to claim 1, wherein the position command value calculated by the force control calculation unit is changed to the position command value calculated from the current value of the robot when the position command value is changed to within a set value of the robot.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105983966A (en) * 2015-02-13 2016-10-05 广明光电股份有限公司 Control device and method for machine arm

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