JPH02161505A - 駆動系の制御装置 - 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】 イ）産業上の利用分野 本発明は、多関節ロボット等の駆動系の制御装置に関す
るものである。

口）従来の技術 従来、多関節ロボットのサーボ制御装置は、連続的に変
化する目標位置を発生する関数発生器と、この目標位置
と実際位置との誤差（偏差）をなくすように働くフィー
ドバック機構を備えている。多自由度のロボットになれ
ば自由度の数だけサーボ制御装置があり。ロボットの手
先を自派運動軌道に追従させる際、各サーボ制御装置に
は、制御周期毎に、目標軌道実現のために互いに相関関
係がある目標値が発生され、その値に追従するよう、フ
ィードバック制御が行われる。

ハ）発明が解決しようとする課題 ところで、−ｆｉに多自由度のロボットでは、その自由
度のもつ慣性モーメント等の要素や、自由度間の干渉状
態等の要素など物理定数を正確に求めるのは困難であり
、伝達機構の摩擦やフレキシビリティ、部材の弾性等々
は式で表現できない現象であり、各サーボ制御装置にお
いて、目標値に完全に追従させるのは至難である。これ
は、ハンドで保持する負荷が変化するとなおさらである
。

そこでロボット自身に与えられた軌道を何回か試行させ
、そのうちに口振軌道に近い軌道をとらせる方法が有効
であるが、その手法は複雑で、自由度が増せば、それに
比例してより複雑となる欠点があった。

二）課題を解決するための手段 本発明は、このような点に鑑みて為されたものであって
、目標値を与えることにより、駆動系を駆動させる駆動
系の制御装置において、駆動系の駆動量と目標値との比
較によりフィードバックをかけるフィードバック機構と
、このフィ−ドバック機構のフィードバック量のゲイン
を与えるゲイン設定手段と、上記駆動系の駆動量と目標
値を比較することにより上記ゲイン設定手段のフィード
バックゲインを補正するゲイン補正手段と、を有してい
る。

ホ）作用 実際に動作を重ねることでフィードバックゲインが常に
適正なものに変えられて行き、駆動系の適応性が高くな
る。

へ）実施例 第３図は本発明に利用される駆動系としての６自由度多
関節ロボットであり、回転用の関節（１）＋４）（６）
と旋回用の関節［２Ｈ３Ｈ５）とハンド（７）から成る
。ここでＰ＝　（ｘ、ｙ、ｚ、α。

β、γ）はハンド（７）の３次元座標（ｘ、　ｙ２）と
姿勢（α、β、γ）から成る位置・姿勢ベクトルである
。

第２図はこうした多関節ロボットのサーボ制御機構のブ
ロック図であり、（８）はハンド（７）の目標軌道を与
える目標軌道発生器、（９）は上記ハンド（７）の目標
速度を発生する目標速度発生器、（１０）〜（１５）は
上記関節（１）〜（６）の目標関節角を与える目標関節
角発生器であって、上記目標軌道発生器（８）から夫々
の関節角を算出する。（１６）〜（２１）は上記関節（
１）〜（６）の関節角速度を与える目標関節角速度発生
器であり上記目標速度発生器（９）から夫々の関節速度
を算出する。　（２２）〜（２７）は夫々上記関節（１
）〜（６）の関節角を制御するサーボ制御部であり、夫
々上記目標関節角発生器（１０）〜（１５）及び上記目
標関節角速度発生器（１６）〜（２１）からの指示によ
り動作する。

第１図はこうしたサーボ制御機構の要部であって、１つ
の関節についてのもの例えば関節（１）についてのもの
が示されている。同図において、（２８）は目標関節角
発生器（ｌＯ）からのデータと実際の関節角に応じたデ
ータとの誤差を見る誤差演算部、（ハ）はこの誤差演算
部（２Ｓ）からの信号にフィードバックゲインに２を乗
算するフィードバックゲイン設定部、（３０）はこのフ
ィードバンクゲイン設定部からの信号をＤ／Ａ変換する
Ｄ／Ａ変換器、（３１）はこのＤ／Ａ変換器（３０）か
らの信号を増幅するサーボアンプ、（３２）はこのサー
ボアンプ（３１）からの信号により動作され、上記関節
（１）を回転せしめるサーボモータであり、その回転数
はエンコーダ（３３）で計測され、カウンタ（３４）で
保持される。そして、このカウンタ（３４）で保持され
る回転数が実際の関節角に応じたデータとして誤差演算
部へ与えられる。　（３５）はエンコーダ（３３）出力
を受けるＦ／Ｖ変喚器であり、その出力によりサーボア
ンプ（３１）に帰還がかけられる。　＜３６１は上記カ
ウンタ（３４）でのカウント数と自損関数発生器（１０
）からの出力を比較して実際の動作時の関節状態と目標
の状態とのズレ見るゲイン補正手段を示し、ズレを少く
するよう上記フィードバックゲイン設定部（２９）のゲ
インを変更する。（３７）は目標関節角速度発生器（１
６）からの信号にフィードバックゲインに、を乗算する
フィードバックゲイン保持部であり、このフィードバッ
ク要素は上記フィードバック要素とともにＤ／Ａ変換器
（３０）に与えられるようになっている。

こうした制御装置においては、第４図に示されるように
サーボ制御部（２２）〜（２７）の動作をする。

即ち、ここでは前回の制御周期時における目標位置と実
際の位置との誤差よりフィードバックゲインに２を補正
するものとする。ｎ回目の制御周期時における自派手先
位置Ｐｒｅｆ、姿勢φｒｅ（を計算し、その値から目標
関節角θｒｅｒｌ〜θｒｅ　［６を求める（数字部は関
節番号を示す）。次に位置フィードバックループより各
関節の現在値θａｏｗｌ〜口 θａｏｗ６を求める。ここでフィードバックに２を補正
するために、前回の目標関節角（θ？；！＋〜θｒｅ１
６）と実際の関節角（θｏｏｗｌ〜θｏｏｗ６）との差
を関節毎に計算し、所要試行動作終了まで関節毎に累積
する。つまり５制御周期ｍ回で動作終了の時、関節毎に
求められることになる。最後にフィードバック部に関す
る制御操作量θ””Ｋ２（θｒｅｆ−θｎｏｗ）を求め
Ｄ　、／’　Ａ変換器（３０）に出力する。

第５図はフィードバックゲイン補正方法の一例を示し、
この流れ図は、所要動作修了時でフィードバックゲイン
補正が完了していない時にゲイン補正手段で、必ず行わ
れるものである。まずこのの 例では第４図ミロ−図で求められたθｒｕｉｌ〜θｒＩ
Ｉｉ６について各制御周期毎の、°各関節毎の誤差の平
均値θｇｌ〜θｇ６を求める。つまり制御周期ｍ回で動
作修了の時、θｇ＝θｒｕｉ／ｍとなる。このθｇｌ〜
θｇ６各々について予しめ設定しておいた誤差許容値の
Δθ、〜Δθ６と比較し、その絶対値が誤差許容値より
小さい時にフィードバックゲイン補正修了となる。そし
て。そのときは変更フラグをｒｅＳｅｔしてやる。そう
でない時はθｇ１〜θｇ６の正負により、ゲインに２を
大きくしたり、小さくしなり補正を施す、。ここでに２
も各関節（１）〜（６）毎に設定されているもので必ず
同じであるとは限らない。また１θｇ１の大きさにより
ゲイン補正量Δに２も可変となる。そしてゲイン補正後
変更フラグをｓ　ｅ　ｔ　Ｌ、次の試行を待つ。これを
１θｇくムθとなるまで試行を繰り返すことになる。ま
た、試行中に振動等が生じないようにに２の最大値はあ
らかじめ設定しておき、補正修了以前にに２＝最大値と
なった時には、前々回の制御周期における目標位置に対
する誤差を計算し、その値を用いてゲイン補正を行えば
よい。

さらに、Δθの値によりに２が定まらない場合、Δθの
値を大きく、試行を行えばよい。

このように、数回の試行を行うことにより実際の軌動が
目標軌道に近くなる。

ト）発明の効果 以上述べた如く、本発明制御装置は実際の動作（試行）
を重ねることによりフィードバックゲインが常に適切な
ものに変えられて行き、常に目標に即した駆動系の制御
が行え、動作特性の変化や、負荷変化があっても、柔軟
性良く対応出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明駆動系の制御装置の要部ブロック図、第
２図は本発明駆動系の制御装置の全体ブロック図、第３
目は多関節ロボットの模式図、第４図、第５図は本発明
の詳細な説明するための流れ図である。 （１）〜（６）・・・関節、（７）・・・ハンド、（８
）・・・目標軌道発生器、（９）・・・目標速度発生器
、（１０１〜（１５）・・・目標関節角発生器、　（１
６）〜（２１）・・・目標関節角速度発生器、（２２）
〜（２７）・・・サーボ制御部、（２８）・・・誤差演
算部、（２９）・・・フィードバックゲイン設定部、（
３１）・・・サーボアンプ、（３２）・・・モータ、（
３３）・・・エンコーダ、（３４）・・・カウンタ、（
３６）・・・ゲイン補正手段。 第４図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）目標値を与えることにより、駆動系を駆動させる駆
   動系の制御装置において、駆動系の駆動量と目標値との
   比較によりフィードバックをかけるフィードバック機構
   と、このフィードバック機構のフィードバック量のゲイ
   ンを与えるゲイン設定手段と、上記駆動系の駆動量と目
   標値を比較することにより上記ゲイン設定手段のフィー
   ドバックゲインを補正するゲイン補正手段と、を有して
   成る駆動系の制御装置。