JPH02190911A - ロボットの動作制御方法 - 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、位置制御方法およびロボットの動作制御装置
に係り、例えば、産業用ロボット等のように、低剛性の
減速機を介して駆動されるものの、特に、動作経路精度
の向上ならびに振動を抑制した動作制御に好適な位置制
御方法およびロボットの動作制御装置に関するものであ
る。

［従来の技術］ 従来、産業用ロボット等においては、その関節部は、ア
クチュエータによる直接駆動ではなく。

ハーモニックドライブ等のような減速機を介して駆動さ
れるのが通例である。

このような減速機は、完全に剛ではなく、少なからずの
ガタ要素およびばね要素を持っている。

したがって、モータ等の原動側からみれば、ガタ要素お
よびばね要素を介して負荷、特に産業用ロボットの場合
は、そのアームを駆動しなければならず、そのために１
間に介在する減速機等の前記のような低剛性要因のため
に、望ましい動作特性を得ることが非常に難かしいもの
となっていた。

特に減速機のばね要素特性は、駆動系設計を難かしくし
、時として負荷が共振してしまうという現象を呈してい
た。

特に、関節形の産業用ロボットを直線動作させる場合に
おいては、各関節または各アームを互いに連繋をとって
動作させ、所望の動作性能、特に動作経路特性を達成し
ようとするものであり、減速機等の低剛性要因のための
共振現象が発生すると動作経路はぶれたり振動経路とな
ったりするし。

悪いことにアーム系の振動そのものにより減速機等を含
む機構系が破壊し、使いものにならなくなるなどの事態
を招くことがあった。

このような問題を解決するために、さまざまな基礎的研
究が進められているが、それらは、アクティブに制振制
御しようという方向に向かっており、そのため、負荷の
状態を検知するための加速度センサの付加などが不可欠
であった。

そのようなものの−例として、［バイブレーション　ア
ブソープション　コントロール　オブインダストリアル
　ロボット　バイ　アクセレレーション　フィードバッ
クＪ　　（Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ　Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ
　Ｃｏｎｔｒｏｌ　ｏｆ　Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ　Ｒｏ
ｂｏｔｓ　ｂｙ　Ａｅｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ　Ｆｅｅｄ
ｂａｃｋ）ＩＥＥＥ、ｖｏｌ　ＴＥ−３０，Ｎｏ３．Ｐ
２９９〜３０５．８月。

１９８３年がある。

［発明が解決しようとする課題］ 従来技術の課題を第６図ないし第８図を参照して説明す
る。

第６図は、従来の水平多関節形ロボットの第２関節系の
動作状況を示す動作特性図、第７図は、−船釣なロボッ
ト動作制御系の構成図、第８図は。

従来の位置制御系のブロック図である。

第７図において、１は、周知の水平多関節形ロボット（
以下単にロボットという）であり、各関節部は、減速機
を介してサーボモータ等のアクチュエータにより駆動さ
れるようになっている。２は、このロボット１を駆動制
御するための制御装置であり、当該ロボット１とは、パ
ワーケーブルおよび信号ケーブルで接続されている。制
御装置２は、コンソール３．演算手段４、駆動回路５お
よび記憶手段６からなっている。

コンソール３は、ロボットを動作させたり、動作を教示
したりするための入力手段、また、これらの入力結果を
表示したり、ロボット１の動作状態を表示するための表
示手段等からなっている。

この他、図示しないが、他のコンピュータとの通信手段
、周辺機器との通信手段等も接続されている。

演算手段４は、コンソール３からの入力指示にもとづき
、記憶手段の中に格納されている動作プログラム、動作
データを参照して、ロボットの動作制御信号を生成して
駆動回路５に送る。

睡動回路５は、演算手段４の指令にもとづき。

ロボット１に対する駆動信号を生成し、ロボット１の各
関節に設けられたアクチュエータを駆動する。また、ア
クチュエータからのフィードバック信号、例えばエンコ
ーダパルス信号を演算手段４に送る。

このように演算手段４は、ロボット４の動作制御、外部
との通信、コンソール３との信号授受などすべての演算
処理を実行するが、その基礎となるデータおよびプログ
ラムは、記憶手段６内に格納されている。

記憶手段６内に格納されている情報は、７，７・・・７
′で示される幾つかの制御ブロックに分けることができ
る。それは１例えばロボット１を動作制御するための動
作制御部７、コンソール３の指示を解読したり実行した
りするコンソール制御部、・・・、ロボット動作プログ
ラムの格納部、動作点の位置の格納部などに分けられる
。

このような構成におけるロボット１および制御装置２に
つき、ロボットアームの駆動制御系を抜き出してブロッ
ク図で示すと第８図のようになる。

第８図において、１０は動作目標位置発生部であり１時
々刻々のロボットの動作目標位置を発生する。

発生された位置指令は、加え合せ点１１でアクチュエー
タ１８からの位置フィードバック信号と比較され、その
差として位置偏差を得、制御ゲイン部１２で制御ゲイン
が乗じられて速度指令となり、さらに加え合せ点１３で
アクチュエータ１８からの速度フィードバック信号と比
較され、その差として速度偏差が得られ、制御論理部１
４において定められた制御演算を施されて制御指令を得
、サンプルホールド要素１５を介して一定のサンプリン
グ周期毎にパワー回路１６に供給される。

パワー回路の出力は、加え合せ点１７において負荷１９
からのフィードバック信号１例えば負荷トルク等と比較
され、その差がアクチュエータ１８の駆動信号として供
給され、アクチュエータ１８が駆動され、したがって負
荷１９が迅区動される。

上記の速度制御ループおよび位置制御ループを有する位
置制御系は、ロボットの各アクチュエータ毎に準備され
るものであるが、第８図では１個のアクチュエータ分の
み示している。

なお、モータ等のアクチュエータ駆動系としては、速度
制御ループ中にさらに電流ループが構成されることがあ
るが、ここでは示していない。

また、符号１０〜１５は、動作制御部７の作用による論
理演算として実行される。

このような構成において、アクチュエータ１８と負荷１
９との接続が剛でない、すなわち減速機などの低剛性要
素を介して行なわれている場合は、アクチュエータ１８
の駆動力に対して負荷１９はばね系として応答すること
になるから、第８図の位置制御系の駆動力がばね系の固
有振動数と一致する場合には、負荷１９が共振現象を呈
することになる。

第６図は、その現象を示す実験結果の一例であリ、水平
多関節形ロボットをサンプリングレート２ｍ５ｅｃで直
線動作させた場合の第２関節系の動作状況を示している
。

第６図において、２０は、速度指令信号であり。

（位置指令−位置フィードバック）炊制御ゲインの演算
により求められたものである。２１は、実際のアームの
速度応答であり１図では、速度指令に対し、約４倍の倍
率で示しである。２２は、パワー回路への制御指令であ
る。

第６図かられかるように、図示しない位置指令（同図の
表現では、位置指令の変化量、すなわち速度成分）は一
定の規則に従った滑らかな曲線で与えているにも関らず
、速度指令信号２０は、時々刻々の位置フィードバック
の影響を受けて、はぼ一定の周期で変動している。パワ
ー回路への制御指令２２は、当然ながら、速度指令信号
２０と同位相で大きく変動している。したがって、この
ような制御を加えられる負荷も当然振動的になる。

ここで注目すべきは負荷の振動すなわちアームの速動応
答２１は、制御指令２２の信号とほぼ逆位相となってい
ることで、共振を起していることを示している。

この現象をより詳細に検討すると、美しい形の指令を与
えても、ばね要素等を含む負荷の動きは当然遅れ進みが
発生し、それが、フィードバックされてアクチュエータ
１８の駆動力に影響すること、その結果、アクチュエー
タチ１８からの位置フィードバック信号に影響が現われ
、加え合せ点１１で比較された位置偏差または速度指令
に影響が及ぶことが如実に示されていることになる。し
たがって、生じた制御偏差を打ち消すべく、制御力が強
力に作用すればするほど、ばね系の影響が現われ、振動
現象が発生することになる。

このような現象は、ある特定の一定の作業をする機械に
おいては発生しない。というより、このような共振を避
けるように機械系および制御系を設計しているものであ
る。しかし、産業用ロボット等のように、超低速から高
速まで作業目的に応じて種々の速度で作業を遂行するの
が目的の機械においては、上述の共振現象を設計段階で
避けることができない。

本発明は、上記従来技術における課題を解決するために
なされたもので、減速機等の低剛性要素を介して負荷を
駆動する際の共振現象を回避し、所定の制御性能を実現
する位置制御系の制御方法およびその装置を提供するこ
とを、その目的とするものである。

また、多軸協調動作が要求されるロボットアーム等の制
御に適用して負荷変動の影響を受けにくくし動作特性を
向上させるロボットの動作制御方法およびその装置を提
供することを、目的としている。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明に係る位置制御系装
置の構成は、動作目標位置発生部と負荷側アクチュエー
タとの間に、マイナループとして速度制御ループを有す
る位置制御系において、速度制御ループのサンプリング
周期をＴ、位置制御ループのサンプリング周期をｍＴ（
ｍは整数でｍ）１）としたものである。

また、本発明に係る位置制御方法は、動作目標発生部と
負荷側アクチュエータとの間に速度制御ループおよび位
置制御ループを有し、周期Ｔのタイマ割込みによって起
動される演算手段を備え。

モジュールｍのカウンタによりタイマ割込みの発生回数
をカウントし１位置制御ループの制御演算を、タイマ割
込みｍ回毎に実行して速度制御ループ用のベースデータ
を演算し、割込み発生毎に前記ベースデータから速度指
令値を求め、これを用いて速度制御ループの制御演算を
行ない、その結果を制御指令としてパワー回路に供給す
るものである。

さらに、本発明に係るロボットの動作制御装置の構成は
、複数の自由度をもつロボットアームの制御装置であっ
て、速度制御ループのサンプリング周期Ｔ、位置制御ル
ープのサンプリング周期をｍＴ　（ｍは整数でｍ）１）
とする位置制御系を各自由度毎に設けたものである。

なお付記すると、上記目的を達成するための着眼点は、
第６図から読みとることができる。

すなわち、位置制御ループの応答周波数を高くすると発
振する。したがって１位置制御ループの応答周波数を低
く押えるべきである。逆に、正確な速度応答を得るため
には、速度制御ループの応答周波数を比較的高くしなけ
ればならないが、速度指令が負荷の動作状況に左右され
るものであってはならないことである。

上記着眼点は、先の第８図のブロック図で言えば、加え
合せ点１１と制御ゲイン部１２との間に、サンプルホー
ルド要素１５の周期Ｔの整数倍ｍＴ同周期サンプルホー
ルド要素を新たに介在させることにより実現することが
できる。

［作用］ 上記のように、加え合せ点１１と制御ゲイン部１２との
間に、サンプルホールド要素１５の周期Ｔの整数倍ｍＴ
（ｍ＞１）周期のサンプルホールド要素を介在させるこ
とにより、速度制御ループは従来どおり高周期で動作す
るが、位置制御ループは速度制御ループよりかなり低周
期で動作するようになる。

したがって、制御ゲイン部に入力される位置偏差信号は
、サンプリング周期Ｔに影響されなくなるので急激な変
動をせず安定することになる。

また、他の作用効果として、位置制御ループの動作周期
が低くなるので、動作目標位置発生部の演算周期もこれ
に見合ったもので良く、したがって、動作目標位置発生
のための演算負荷が大幅に減ることになる。

このような位置制御系を、例えば関節形ロボットを直線
動作させるのに適用すれば、負荷変動の影響を受けるこ
となく、ロボットの動作特性を向上することができる。

［実施例］ 以下、本発明の各実施例を第１図ないし第５図を参照し
て説明する。

第１図は、本発明の一実施例に係る位置制御系のブロッ
ク図、第２図は、本発明の他の実施例に係るロボットの
論理演算のステップを示すフローチャート図、第３図は
、位置偏差を速度指令に変換する方法を示した説明図、
第４図は１本発明のさらに他の実施例に係るロボットの
論理演算のステップを示すフローチャート図、第５図は
、本発明の水平多関節ロボットの第２関節系の動作状況
を示す動作特性図である。

第１図において、第８図と同一符号のものは従来技術と
同等部分であるから、その説明を省略する。

第１図の実施例が、第８図の従来技術と相違するところ
は、サンプルホールド要素１５のサンプリング周期Ｔの
整数倍ｍＴ（ｍ）１）のサンプリング周期を持つサンプ
ルホールド要素１５′を、加え合せ点１１と制御ゲイン
部１２との間に付加している。位置フィードバックは、
サーボ−モータ等のアクチュエータ１８の出力軸に取付
けられたインクリメンタルカウンタを計数して得られる
回転位置信号である。速度フィードバックはサーボモー
タ等のアクチュエータの出力軸に取付けられたタコジェ
ネレータなどの出力信号であり、回転速度を与える。

速度フィードバック信号は、位置フィードバック信号の
微分または差分によって求めることもできる。

ここではその手段はとわず、単に、位置制御実現のため
の位置フィードバック信号および速度制御の実現のため
の速度フィードバック信号があれば良い。

次に動作を説明する。

動作目標位置発生部１０は、ここでは説明しないロボッ
トアームの動作計画および所定の加減速パターンに従っ
て、時々刻々のロボットの動作目標位置を算出出力する
。例えば、ロボットアームを直線動作させる場合は、時
々刻々の直線経路上の位置を求め、これを変換式によっ
て関節角またはアクチュエータの回転位置に変換し、こ
の回転位置を動作目標位置指令として出力する。次に、
加え合せ点１１において１位置指令−位置フイードバッ
クの演算を行ない、位置偏差を出力する。

サンプルホールド要素１５′は、周期ｍＴ毎にこの位置
偏差をとり込み、その値をホールドする。

制御ゲイン部１２は、サンプルホールド要素１５′の出
力に所定の変換を施こして、それを速度指令として出力
する。制御ゲイン部１２は、最も単純な場合は、定数ｍ
の除算器である。より制御の質を高めたい場合は、ある
時定数の遅れ要素または位相補償要素のようなものであ
っても良い。速度指令は、加え合せ点１３において、速
度指令−速度フィードバックの演算を施こされ、速度偏
差として出力される。

速度偏差は、制御論理部１４において所定の制御演算、
例えば、ＰＩＤ　（比例＋積分十微分）制御演算などが
施こされ、制御指令として出力される。サンプルホール
ド要素１５は、周期Ｔ毎にこの制御指令をとり込み、そ
の値をホールド出力する。サンプルホールド要素１５の
出力は、パワー回路１６（パワー回路駆動用論理回路を
含む）に供給され、その出力によってアクチュエータ１
８、すなわち負荷１９が駆動される。

このようにして、速度制御ループはサンプリング周期Ｔ
で動作し、位置制御ループは周期ｍＴ　（ｍ）１）で動
作するので、速度制御ループは要求される制御特性を満
足するように高周期で動作するが１位置制御ループは速
度制御ループよりかなり低周期で動作するようになる。

したがって、制御ゲイン部１２に入力される位置偏差が
サンプリング周期Ｔの影響を受けて変動し、したがって
速度指令信号が変動し、負荷に共振を起させるような事
態を改善することができる。

次に、第２図により１本発明を論理演算により実現する
場合の実施例を説明する。

第１図における動作目標位置発生部１０は、論理演算手
段の通常演算モードにて実行され、第２図の主制御部に
て示す動作をする。第１図の加え合せ点１１からサンプ
ルホールド要素１５までは、論理演算手段のタイマ割り
込みモードで実行され第２図の周期Ｔ割込部にて示す動
作をする。

主制御部は、周期Ｔ割込部とは非同期で、かつ周期Ｔ割
込部が動作していない空き時間を利用して、下記のよう
な演算を実行する。

主制御部と周期Ｔ割込部とは共有バッファ３０００を共
有しており、主制御部が書き込んだ動作目標位置を周期
Ｔ割込部が参照して所定の制御動作を行うようになって
いる。

主制御部の主な動作は次のとおりである。

まず、ここでは、説明しないロボット動作プログラム等
を解読することにより、ロボットの動作条件が定められ
ている。そして、ブロック１０００において、ロボット
の動作計画、すなわち動作距離の算出、動作加減速処理
方法の決定を行う。

次に、ブロック１０１０において、ブロック１０００で
求められた動作計画を実行完了される。

すなわち、ブロック１０２０において、共有バッファ３
０００の空きを待ち、空いていればブロック１０３０に
おいて次に位置すべき動作目標位置を求め、ブロック１
．０４０において共用バッファ３０００に格納する。

このブロック１０２０〜１０４０を繰り返すことにより
、動作計画が完了するとブロック１０１０の作用は終了
し、再度１００ｏより実行を繰り返す、したがって、共
有バッファが空くと、次々にロボットが動作すべき動作
目標位置が共有バッファに供給される。

周期Ｔ割込部は、タイマにより周期Ｔ毎に起動され、以
下の動作をする。

割込部の動作回数はモジュールｍのカウンタで計数され
ており、これにより周期ｍＴが作成されるようになって
いる。

まず１周期Ｔ割込部が起動されると、ブロック２０００
にて位置フィードバック信号をとり込む。

通常は、この値が現在位置を示す０位置フィードバック
信号の有効数字が小さい場合はプログラム的補正手段を
追加することにより、現在位置が求められる。また速度
は、前回割込時の現在位置と、今回の現在位置との差を
とることにより求める。

ブロック２０１０では、モジュールｍのカウンタ値が調
べられ、もし、０であると、ブロック２０２０〜２０４
０の処理を実行する。０およびそれ以外のときはブロッ
ク２０５０〜２ｏ９０の処理を実行する。したがって、
ブロック２０２０〜２０４０は周期ｍＴ毎に実行され、
ブロック２０５０〜２０９０は周期Ｔ毎に実行される。

ブロック２０２ｏでは、共有バッファ３０００から動作
目標位置を取り出し、共有バッファ空の信号を共有バッ
ファ３０００に書き込み、主制御部に知らせる。

次に、ブロック２０３０において、位置偏差を求め、ブ
ロック２０４０において１位置偏差からｍ回分の速度指
令算出のためのデータを求め、速度指令算出用バッファ
３０１０に格納する。

ブロック２０５０では、モジュールｍのカウンタに１を
加え、したがって周期割込みの発生回数をモジュールｍ
で計数する。

ブロック２０６０では、速度指令算出用バッファのデー
タを参照して（必要なら結果を次回の算出用に格納して
）速度指令を算出する６次にブロック２０７０で速度偏
差を求め、これに対してブロック２０８０で所定の制御
演算を施こして、制御指令を求める。そして、ブロック
２０９０で制御指令をパワー回路に出力ラッチし周期Ｔ
の１回の演算を終了する。

ここで、ブロック２ｏ４０および２０６０の動作につい
て補足する。

位置偏差を等分割して速度指令とするときは、ブロック
２０４０は１位置偏差／ｍの処理を実行し、これを速度
指令算出用バッファ３０１０に格納する。

ブロック２０６０は、速度指令算出用バッファ３０１０
から前記値を読み出しそれを速度指令とする。

同様に、位置偏差に対して遅れ要素とか、位相補償要素
を作用させることもできる。また、論理演算の特性を利
用して別の数学上の平滑処理を施こすこともできる。第
３図にその一例を示す。

第３図のＡ、Ａ’　、・・・の値は、位置偏差／ｍ（こ
こではｍ＝４）を示す、そして最も簡単な速度指令の与
え方としては、Ｔ、２Ｔ、３Ｔ、４Ｔ時間毎にＡの値、
次のＴ、２Ｔ、３Ｔ、４Ｔの時間毎にＡ′の値、・・・
を速度指令とする。

この方法の場合は、速度指令が周期ｍＴ毎に階段状に変
化することになる。これに対し、第３図の＝線で示すよ
うな速度指令を与えるようにすると速度指令が滑らかに
なり、制御特性上好ましいものとなる。その基本的考え
方は、Ｔ、２Ｔ、３Ｔ、４Ｔで指令する速度指令の和が
位置偏差にひとしくなるようにしながらＡ、Ａ’　　・
・・を接続すれば良い。

その方法は、前回の位置偏差をｅａｔ今回の位置偏差を
ｅＮとすると、その変化量は、次式で与えられる。

ΔｅＨ＝ｅ、、−ｅ、　　　　　　　　　　　　（１）
そこで、 Ｖ、＝ｅＮ／ｍ−ΔｅＮ／２ｍ−ΔｅＨ／２ｍ”　　（
２）ΔＶ＝ΔｅＨ／　ｍ　” とすると時刻Ｔで出力する速度指令ｖ１はＶ、＝Ｖ、＋
Δｖ　　　　　　　（３）以下順次２Ｔ、３Ｔ、・・・
において Ｖ、　＝　Ｖ、＋ΔＶ　　　　　　　　　（３）　’■
、＝ｖ２＋ΔＶ　　　　　　　　　（３）　’を速度指
令とすれば良い、このとき ＝ｅＮ−Δａｎ／２−Δａｎ／２ｍ＋Δｅｎ（ｍ＋１）
／２＋ｗ＝ｅＮ となり、速度指令の総和は、位置偏差と等しくなる。そ
して、第３図の＝で示した特性が実現される。上式の（
１）および（２）はブロック２０４０で、式（３）の演
算は、ブロック２０６０で実行される。

また、このような演算を実行する上では、上記ｍの値を
ｍ＝２　　（ｎは自然数）のような値に選ぶと、論理演
算がデータのシフトで実現される度合が高くなるし、そ
の他の判定処理等も容易となるから、演算手段の負荷を
低減することができ、演算効率を向上させることができ
る。

第１，２図の実施例を適用したロボットの、従来の第６
図に対応する動作特性を第５図に示す。

第５図は、速度制御ループ２ｍ５ｅｃ、位置制御ループ
１６ｍ５ｅｃのサンプリングレートとしたものである。

第１，２図の実施例に代表される本発明の効果により、
速度指令信号２０が時々刻々の位置フイ−ドパツクの変
動に影響されず、非常にスムーズなものとなり、その結
果、制御指令２２の変動が大幅に低減され、したがって
、負荷に対する変動加振力として作用しないから負荷の
速度応答２１も非常に滑らかなものになっている。

上記第１，２図の実施例によれば、位置制御系における
速度制御ループのサンプリング周波数Ｔに対して位置制
御ループのサンプリング周波数をｍＴ（ｍ）１）となる
ように制御系を構成したので、位置制御系に作用する位
置フィードバック、量の変動に影響されて速度制御系に
悪影響を及ぼすなどの現象を回避することができる。

また、ハーモニックドライブ等のばね要素を持つ減速機
等を介して負荷を昧動する制御系に対し、共振の度合を
低減する効果が大である。

第１図および第２図の実施例では、位置制御系に常に動
作目標位置が与えられるものとしていた。

しかし、現実には、ロボットを動作させるときのみ追値
すべき動作目標位置が与えられていれば良く、ロボット
を動作させる必要のないときには。

位置保持さえできていれば良い。その場合の実施例を次
に第４図を参照して説明する。

第４図では、第２図に示した共有バッファ３゜ＯＯの図
示を省略している。

第４図において、主制御部には、新しくブロック９００
が付加されている。すなわち、ロボットを動作させる必
要がないときには、ブロック１０００以下を実行しない
。したがって、共有バッファにはロボットを動作させる
必要のあるときのみ、追値すべき動作目標位置が順次設
定される。

第４図に示す周期Ｔ割込部には、第２図に示したブロッ
ク２０２０の代りにブロック２０１５および２０１６が
追加されている。これにより、ロボットを動作させる場
合のみ、共有バッファから動作目標位置が取り出されＰ
ＯＳに格納され、共有バッファへは空きの情報が書き込
まれる。

したがって、共有バッファに値が供給されなくなると、
ｐｏｓに格納されている位置を用いて位置制御系が動作
するので、ロボットの位置保持が実現される。

次に、ロボットを追値形で動作させる場合と位置保持さ
せる場合とでは、制御特性が異なる。そのためには、追
値形の場合と位置保持形の場合で。

ｍの値が切り変え可能なことが望ましい。そのためには
、第４図のブロック２０１５の判断結果にもとづいて、
追値形が位置保持形かを示すフラグを設定するようにし
て、そのフラグに応じて、モジュールｍのカウンタをモ
ジュールｍ′のカウンタに切り換えれば良い。また、こ
のフラグに応じてブロック２０８ｏの制御演算のゲイン
を切り換えるようにするならば、より好適な制御特性を
得ることができる。

なお、演算能力の低い演算手段の場合は、フラグを使っ
て種々の条件およびブタ−を切り換えるのは好ましくな
い。そのためには、位置保持用。

追値用の２つの位置制御系を準備し、各動作モードに応
じて切り換え使用するようにするならば、フラグ処理に
よる演算上のオーバーヘッドを最小にすることができる
。この例も、第４図をもとに容易に実現できるので図示
は省略する。

なお、上記のように位置保持用、追値用の２つの位置制
御系を備える場合は、各制御系間で、異なる制御論理を
用いることができるので、特に位装置保持動作を最適に
実行する制御系を得ることもできる。

第４図の実施例によれば、先の第１，２図の実施例で説
明したものと同様の効果が期待される。

次に、さらに他の実施例を説明する。

前述の実施例は１自由度を制御するものであったが、こ
の実施例はｎ自由度に拡張するものである。

そのためには、周期Ｔ／ｎのタイマ割込部とし、タイマ
割込部でモジュールｎのカウンタにより割込発生回数を
カウントし、その値に応じて制御自由度を選択し、選択
された自由度について、先の第４図に示したような位置
制御演算を実行させればよい。

その場合、第４図に示すモジュールｍのカウンタ等は割
込発生回数のカウンタではない０選択された自由度の選
択された回数のカウンタとなる。

このようにして多自由度系を制御するための位置制御系
を構成することができる。これは、すなわちロボットの
制御装置として適用できる。

この実施例によれば、先の第１，２図の実施例で説明し
たものと同様の効果が期待されるほか、多軸協調動作を
要求される、複数の自由度をもつロボットアームの制御
に適用されて、アーム間の相互干渉によって生じる負荷
変動の影響を受けに＜＜シ、動作特性を向上させる効果
がある。

［発明の効果］ 以上述べたように、本発明によれば、減速機等の低剛性
要素を介して負荷を駆動する際の共振現象を回避し、所
定の制御性能を実現する位置制御系の制御方法およびそ
の装置を提供することができる。

また、多軸協調動作が要求されるロボットアーム等の制
御に適用して負荷変動の影響を受けにくくし動作特性を
向上させるロボットの動作制御方法およびその装置を提
供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は１本発明の一実施例に係る位置制御系のブロッ
ク図、第２図は１本発明の他の実施例に係るロボットの
論理演算のステップを示すフローチャート図、第３図は
１位置偏差を速度指令に変換する方法を示した説明図、
第４図は、本発明のさらに他の実施例に係るロボットの
論理演算のステップを示すフローチャート図、第５図は
、本発明の水平多関節ロボットの第２関節系の動作状況
を示す動作特性図、第６図は、従来の水平多関節形ロボ
ットの第２関節系の動作状況を示す動作特性図、第７図
は、−船釣なロボット動作制御系の構成図、第８図は、
従来の位置制御系のブロック図である。 １・・・ロボット、２・・・制御装置、４・・・演算手
段、５・・・駆動回路、７・・・動作制御部、１０・・
・動作目標位置発生部、１２・・・制御ゲイン部、１４
制御論理部、・・・１５．１５’・・・サンプルホール
ド要素、１６・・・パワー回路、１８・・・アクチュエ
ータ、１９・・・負荷、２０・・・速度指令信号、２１
・・・速度応答、２２・・・制御指令。 第５図 時間 ￥’、６５！Ｊ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、動作目標位置発生部と負荷側アクチュエータとの間
   に、マイナループとして速度制御ループを有する位置制
   御系において、速度制御ループのサンプリング周期をＴ
   、位置制御ループのサンプリング周期をｍＴ（ｍは整数
   でｍ≫１）としたことを特徴とする位置制御系装置。 ２、特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、ｍ＝２
   ＾ｎ（ｎは自然数）としたことを特徴とする位置制御系
   装置。 ３、特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、サンプ
   リング周期ｍＴ毎にサンプルホールドされる位置偏差に
   平滑化手段を作用させたものを速度指令として速度制御
   ループに供給するように構成したことを特徴とする位置
   制御系装置。 ４、動作目標発生部と負荷側アクチュエータとの間に速
   度制御ループおよび位置制御ループを有し、周期Ｔのタ
   イマ割込みによって起動される演算手段を備え、モジュ
   ールｍのカウンタによりタイマ割込みの発生回数をカウ
   ントし、位置制御ループの制御演算を、タイマ割込みｍ
   回毎に実行して速度制御ループ用のベースデータを演算
   し、割込み発生毎に前記ベースデータから速度指令値を
   求め、これを用いて速度制御ループの制御演算を行ない
   、その結果を制御指令としてパワー回路に供給すること
   を特徴とする位置制御方法。 ５、特許請求の範囲第４項記載のものにおいて、ｍ＝２
   ＾ｎ（ｎは自然数）としたことを特徴とする位置制御方
   法。 ６、特許請求の範囲第４項記載のものにおいて、追値形
   動作と位置保持形動作との各動作モードに応じてｍの値
   を切り換えることを特徴とする位置制御方法。 ７、複数の自由度をもつロボットアームの制御装置であ
   って、速度制御ループのサンプリング周期をＴ、位置制
   御ループのサンプリング周期をｍＴ（ｍは整数でｍ≪１
   ）とする位置制御系を各自由度毎に設けたことを特徴と
   するロボットの動作制御装置。 ８、特許請求の範囲第７項記載のものにおいて、ｍ＝２
   （ｎは自然数）としたことを特徴とするロボットの動作
   制御装置。 ９、特許請求の範囲第７項記載のものにおいて、サンプ
   リング周期ｍＴ毎にサンプルホールドされる位置偏差に
   平滑化手段を作用させたものを速度指令として速度制御
   ループに供給するように構成したことを特徴とするロボ
   ットの動作制御装置。 １０、動作目標発生部とロボットアームとの間に速度制
   御ループおよび位置制御ループを有し、周期Ｔ／ｎのタ
   イマ割込みによって起動される演算手段を備え、モジュ
   ールｎのカウンタによりタイマ割込みの発生回数をカウ
   ントし、その値に応じてロボットの動作自由度１〜ｎを
   選択し、選択された各動作自由度について、モジュール
   ｍのカウンタにより選択回数をカウントし、カウンタ値
   がｍ回毎に位置制御ループの制御演算を実行して速度制
   御ループ用のベースデータを演算し、選択される毎に前
   記ベースデータから速度指令値を求め、これを用いて速
   度制御ループの制御演算を行ない、その結果を制御指令
   として選択された自由度のパワー回路に供給することを
   特徴とするロボットの動作制御方法。 １１、特許請求の範囲第１０項記載のものにおいて、追
   値形動作と位置保持形動作の各動作モードに応じてｍの
   値を切り換えることを特徴とするロボットの動作制御方
   法。