JPH02213902A - ロボットの制御装置 - Google Patents

ロボットの制御装置

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JPH02213902A
JPH02213902A JP3386489A JP3386489A JPH02213902A JP H02213902 A JPH02213902 A JP H02213902A JP 3386489 A JP3386489 A JP 3386489A JP 3386489 A JP3386489 A JP 3386489A JP H02213902 A JPH02213902 A JP H02213902A
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actuator
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Takaharu Matsumoto
松本 高治
Akimasa Fujimoto
藤本 晃正
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Yokogawa Electric Corp
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Yokogawa Electric Corp
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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〉 本発明はフィードバック制御系に積分器を設けたロボッ
トの制御装置の改善に関するものである。
〈従来の技術〉 ロボットをフィードバック制御する装置では、外乱に強
くするため制御系に積分器を設けたものがある。
制御装置に積分器を設けると、ロボットアームの停止時
にリセットワインドアップが生じることがある。これを
防止するために、リミッタを設けて積分器の出力値を制
限する。
〈発明が解決しようとする課題〉 リミッタの制限値は、大きすぎるとリセットワインドア
ップが生じ、逆に小さすぎても外乱に対して弱くなるた
め、設定が難しい。
従来は制限値の設定は、アクチュエータを実際に動作さ
せ、試行錯誤で最適になるように調整していた。しかし
、制御系のゲインや特性はアクチュエータによって異な
るなめ、アクチュエータ毎に試行錯誤を繰返さなければ
ならず、設定作業は面倒さをきわめていた。
本発明はこのような問題点を解決するためになされたも
のであり、積分器の出力の制限値を制御系の特性に基づ
いて自動的に設定できるロボットの制御装置を実現する
ことを目的とする。
く課題を解決するための手段〉 本発明は次の構成になったロボットの制御装置である。
(1)与えられた駆動トルク信号に応じた出力トルクを
発生するアクチュエータを、積分器を設けたフィードバ
ック制御系により制御するロボットの制御装置において
、 前記アクチュエータの最大出力トルクの値が設定される
トルクリミット値設定手段ど、この設定値とフィードバ
ック制御系内部のゲインをもとに前記積分器の最大出力
値を算出する積分リミット値生成手段と、 前記トルクリミット値設定手段に設定された値によって
駆動トルク信号を制限するトルクリミット回路と、 前記積分リミット値生成手段で算出した最大出力値の範
囲内に積分器の出力値を制限し、アクチュエータの静止
時には、アクチュエータが最大出力トルクを発生できる
積分器の出力値を設定する積分器リミット手段、 を具備したロボットの制御装置。
(2)与えられた駆動トルク信号に応じた出力トルクを
発生するアクチュエータを、積分器を設けたフィードバ
ック制御系により制御するロボットの制御装置において
、 前記駆動トルク信号が所定の積算時間以上アクチュエー
タに連続定格出力トルクよりも大きいトルクを出力させ
る値になっている場合は、オーバーロードありの信号を
発生するオーバーロード検出手段と、 オーバーロードありの信号が発生した場合は、前記駆動
トルク信号を、アクチュエータが連続定格出力トルクを
発生する値に制限し、オーバーロードなしの信号が発生
した場合は、前記駆動トルク信号を、アクチュエータが
静止時に最大出力トルクを発生する値に制限するトルク
リミット値生成手段と、 このトルクリミット値生成手段の制限値に応じて前記積
分器の出力値の制限値を生成する積分リミット値生成手
段と、 前記トルクリミット値生成手段および積分リミット値生
成手段で生成した制限値により駆動トルク信号の値およ
び積分値を制限するトルクリミット手段および積分リミ
ット手段、 を具備したロボットの制御装置。
く作用〉 このように構成した本発明では、アクチュエータの最大
出力トルクの値に応じて積分器の最大出力値を設定し1
、積分器を設けたことによるリセットワインドアップを
防止する。また、アクチュエータに連続定格出力トルク
を超えるトルクが所定の積算時間以上かかつている場合
は、アクチュエータが連続定格出力トルクまでしか発生
しないように駆動トルク信号と積分値を制限する。
〈実施例〉 以下、図面を用いて本発明を説明する。
第1図は本発明の一実施例の構成を示した図である。
図で、1は制御対象となっているアクチュエータである
。このアクチュエータによりロボットが動く、また、ア
クチュエータ1は、与えられた駆動トルク信号に応じた
出力トルクを発生する。
2と3はアクチュエータ1の駆動用モ〜り(図示せず)
の回転をエンコーダ(図示せず)で検出することによっ
て得たエンコーダパルスをもとにモータの現在の回転位
置と現在の回転速度を検出する現在位置検出器と現在速
度検出器である。
4は位置指令値信号と現在位置検出信号をもとにモータ
をフィードバック制御するための速度指令値を算出する
位置サーボ演算器である。この演算器の中には積分器4
1と積分値リミット回路42が設けられ、これらを用い
て演算が行なわれる。
5は位置サーボ演算器4からの速度指令値信号と現在速
度検出信号をもとにモータをフィードバック制御するた
めのトルク指令値、を算出する速度サーボ演算器である
6はアクチュエータ1の最大出力トルクが設定され設定
値に応じたトルクリミット信号を発生するトルクリミッ
ト値設定器、7は設定器6の設定値と回路のゲインから
積分リミット値を生成する積分リミット値生成器である
。積分値リミット回路42はこの積分リミット値に基づ
いて積分器41の出力値を制限する。
8はトルク指令値信号とトルクリミット設定器6からの
トルクリミット値信号をもとにアクチュエータ1に駆動
トルク信号を与えるトルクリミット回路である。
このように構成した装置の動作を説明する。
トルクリミット回路8は、駆動トルク信号の最大値をト
ルクリミット値設定器6から与えられたトルクリミット
値TLに制限する。
これに応じて、積分リミット値生成器7は、駆動トルク
信号の最大値TLと速度サーボ演算器5のゲインKをも
とに、TL/になる積分リミット値を算出する。この積
分器リミット値は積分リミット回路42へ与えられ、積
分器41の出力がTL/にの値を超えないように制限さ
れる。
このようにして、駆動トルク出力の最大値に応じて積分
器の出力の制限値を設定することによって、積分器の制
限値が相対的に大きくなってリセットワインドアップが
発生することを防止している。
アクチュエータの静止時にモータに外力が加わって回転
位置がずれた場合などにも、アクチュエータは最大トル
クを発生してずれを除去するように回転する。
第2図は本発明の他の実施例の構成を示しな図である。
第2図で第1図と同様のものは同一符号を付ける。
第2図で、9は駆動トルク信号をもとにして、アクチュ
エータ1が所定の積算時間以上連続定格出力トルクを超
えるトルクを発生している場合は、オーバーロードあり
の信号を発生し、それ以外の場合はオーバーロードなし
の信号を発生するオーバーロード検出回路である。オー
バーロードありの検出信号とオーバーロードなしの検出
信号をオンのオーバーロード検出信号とオフのオーバー
ロード検出信号とする。
10はオーバーロード検出信号に応じて積分リミット値
を算出して積分リミット回路42へ与える積分リミット
値生成器、11はオーバーロード検出信号に応じてトル
クリミット値を生成してトルクリミット回路8へ与える
トルクリミット値生成器である。
このように構成した装置の動作を説明する。
第3図はオーバーロード検出回路の動作を示したフロー
チャートである。
図で、まず、判断A1で駆動I・ルク信号がアクチュエ
ータに連続定格出力トルクよりも大きいトルクを発生さ
せるものであるか否かを判別する。
判断A1がYESの場合は、積分器を充電した後、判断
A2で積分器の出力が一定値以上であるか否かを判別す
る。ここでいう積分器はオーバーロード検出回路内に設
けられた積分器であり、位置サーボ演算器内にある積分
器とは異なる。オーバーロード検出回路内に設けられた
積分器は、駆動トルク信号が、アクチュエータに連続定
格出力トルクよりも大きいトルクを発生させる値になっ
ている時間をカウントするものである。
判断A2がYESの場合はオーバーロード検出信号をオ
ンにし、NOの場合はそのままにする。
一方、判断A1がNoの場合は、積分器(オーバーロー
ド検出回路内のもの)を放電した後、判断A3で積分器
の出力が一定値以上であるか否かを判別する。
判断A3がYESの場合はそのままにし、N。
の場合はオーバーロード検出信号をオフにする。
このようにしてオーバーロード検出信号が設定される。
オーバーロード検出信号がオンの場合は、積分リミット
値生成器10では、アクチュエータ1が静止時に連続定
格出力トルクを発生するように積分リミット値を生成す
る。この値は次式で与えられる。
τ1 ・TI/EV−K。
τ、二連続定格出力トルク Tx:積分器41の積分時定数 EV:速度サーボ演算器5内の速度偏差アンプのゲイン に1 :ドライバのゲイン、モータのトルク定数、イナ
ーシャ等によるアクチュ エータのゲイン この場合、トルクリミット生成器11は、τ1/に1で
与えられるトルクリミット値を生成し出力する。
一方、オーバーロード検出信号がオフの場合は、積分リ
ミット値生成器10は、アクチュエータの静止時にアク
チュエータが最大出力トルクを発生できるような積分リ
ミット値を生成する。この値は次式で与えられる。
τ2 ・Tx /EV・K。
τ2 :最大出力トルク この場合、トルクリミット生成器11は、τ2/に1で
与えられるトルクリミット値を生成し出力する。
く効果〉 本発明によれば次の効果が得られる。
■第1図の実施例によれば、従来は試行錯誤で設定して
いた積分器のリミット値を自動的に設定できる。
■第2図の実施例によれば、第1図の実施例で得られる
効果に加えて、外乱により現在位置と目標位置の間に微
小な偏差が生じた場合に、偏差がOになるまで、オーバ
ーロード状態であるか否かに応じて、最大出力トルクま
たは定格出力トルクを発生できるため、オーバーロード
状態によってモータが焼損することを防止できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の構成を示した図、第2図は
本発明の他の実施例の構成を示した図、第3図は第2図
の装置の動作説明図である。 1・・・アクチュエータ、2・・・現在位置検出器、3
・・・現在速度検出器、4・・・位置サーボ演算器、4
1・・・積分器、42・・・積分リミット回路、5・・
・速度サーボ演算器、6・・・トルクリミット値設定器
、7゜10・・・積分リミ・yト値生成器、8・・・ト
ルクリミット回路、9・・・オーバーロード検出回路、
11・・・トルクリミット値生成器。 第 図 第 図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)与えられた駆動トルク信号に応じた出力トルクを
    発生するアクチュエータを、積分器を設けたフィードバ
    ック制御系により制御するロボットの制御装置において
    、 前記アクチュエータの最大出力トルクの値が設定される
    トルクリミット値設定手段と、 この設定値とフィードバック制御系内部のゲインをもと
    に前記積分器の最大出力値を算出する積分リミット値生
    成手段と、 前記トルクリミット値設定手段に設定された値によって
    駆動トルク信号を制限するトルクリミット回路と、 前記積分リミット値生成手段で算出した最大出力値の範
    囲内に積分器の出力値を制限し、アクチュエータの静止
    時には、アクチュエータが最大出力トルクを発生できる
    積分器の出力値を設定する積分器リミット手段、 を具備したロボットの制御装置。
  2. (2)与えられた駆動トルク信号に応じた出力トルクを
    発生するアクチュエータを、積分器を設けたフィードバ
    ック制御系により制御するロボットの制御装置において
    、 前記駆動トルク信号が所定の積算時間以上アクチュエー
    タに連続定格出力トルクよりも大きいトルクを出力させ
    る値になっている場合は、オーバーロードありの信号を
    発生するオーバーロード検出手段と、 オーバーロードありの信号が発生した場合は、前記駆動
    トルク信号を、アクチュエータが連続定格出力トルクを
    発生する値に制限し、オーバーロードなしの信号が発生
    した場合は、前記駆動トルク信号を、アクチュエータが
    静止時に最大出力トルクを発生する値に制限するトルク
    リミット値生成手段と、 このトルクリミット値生成手段の制限値に応じて前記積
    分器の出力値の制限値を生成する積分リミット値生成手
    段と、 前記トルクリミット値生成手段および積分リミット値生
    成手段で生成した制限値により駆動トルク信号の値およ
    び積分値を制限するトルクリミット手段および積分リミ
    ット手段、を具備したロボットの制御装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008047493A1 (en) * 2006-10-18 2008-04-24 National University Corporation NARA Institute of Science and Technology Remote control system
WO2010041338A1 (ja) * 2008-10-10 2010-04-15 三菱電機株式会社 調節装置

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JP5170687B2 (ja) * 2006-10-18 2013-03-27 国立大学法人 奈良先端科学技術大学院大学 遠隔操作システム
WO2010041338A1 (ja) * 2008-10-10 2010-04-15 三菱電機株式会社 調節装置

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