JPH0276692A - ロボットの適応制御方法 - Google Patents
ロボットの適応制御方法Info
- Publication number
- JPH0276692A JPH0276692A JP22530888A JP22530888A JPH0276692A JP H0276692 A JPH0276692 A JP H0276692A JP 22530888 A JP22530888 A JP 22530888A JP 22530888 A JP22530888 A JP 22530888A JP H0276692 A JPH0276692 A JP H0276692A
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- Japan
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- load
- robot
- control parameter
- control
- parameter
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- Pending
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- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 6
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 title abstract description 6
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 claims description 6
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Feedback Control In General (AREA)
- Control Of Position Or Direction (AREA)
- Manipulator (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
本発明のロボットマニプレータにおける負荷の変動に対
する適応制御方法に関する。
する適応制御方法に関する。
ロボットの先端のリンクにおいて、未知の物体を把握し
た際に、従来の制御方式の１つにおいて制御式を次のよ
うに表わしている。 τ＝Ｋｌ（（ｑｄ ｑ） Ｋｚ ｑｌ −−−−
−−−・・ ＋１１但し、（１）式において、 τ：トルク、 ｑｄ ：目標位置、ｑ：位置、４：
速度、に１ ：比例ゲイン、に２ ：微分ゲイン、を示
している。 （１）式により駆動トルクτを求めるときに、従来の制
御方法においてはに、、に、は一定値として行っている
。
た際に、従来の制御方式の１つにおいて制御式を次のよ
うに表わしている。 τ＝Ｋｌ（（ｑｄ ｑ） Ｋｚ ｑｌ −−−−
−−−・・ ＋１１但し、（１）式において、 τ：トルク、 ｑｄ ：目標位置、ｑ：位置、４：
速度、に１ ：比例ゲイン、に２ ：微分ゲイン、を示
している。 （１）式により駆動トルクτを求めるときに、従来の制
御方法においてはに、、に、は一定値として行っている
。
この場合、物体の質量が小さく、負荷変動が小さい時に
は制御性にあまり大きな影響はないが、物体のＪｉｌｔ
が大きく、負荷変動が大きい場合には制御性が悪くなり
、滑らかな位置制御が行なえないという欠点があった。 本発明はロボットマニプレータが未知の物体を把握した
場合に、物体の把握により変化した選択軸の質量を動特
性から推定し、その推定から制御パラメータを決定して
用いることにより、制御パラメータの適応を実現するよ
うにしたロボットの適応制御方法を提供することを課題
とする。
は制御性にあまり大きな影響はないが、物体のＪｉｌｔ
が大きく、負荷変動が大きい場合には制御性が悪くなり
、滑らかな位置制御が行なえないという欠点があった。 本発明はロボットマニプレータが未知の物体を把握した
場合に、物体の把握により変化した選択軸の質量を動特
性から推定し、その推定から制御パラメータを決定して
用いることにより、制御パラメータの適応を実現するよ
うにしたロボットの適応制御方法を提供することを課題
とする。
ロボットの各軸の位置および速度をその帰還量として構
成したフィードパ゛ツク制御系によってロボット制御を
行うに際して、ロボットマニプレータが未知の質量の負
荷を把握した場合に、負荷を把握したことを確認し、各
軸の駆動トルク、速度の検出値、速度から演算された加
速度の応答から負荷の質量を推定し、推定値が収束した
ことを確認し、あらかじめ設定されている負荷の質量と
制御パラメータの関係式から推定値を用いて制御パラメ
ータを適応させる。
成したフィードパ゛ツク制御系によってロボット制御を
行うに際して、ロボットマニプレータが未知の質量の負
荷を把握した場合に、負荷を把握したことを確認し、各
軸の駆動トルク、速度の検出値、速度から演算された加
速度の応答から負荷の質量を推定し、推定値が収束した
ことを確認し、あらかじめ設定されている負荷の質量と
制御パラメータの関係式から推定値を用いて制御パラメ
ータを適応させる。
ロボットマニプレータが未知の物体を把握した場合に、
物体把握により変化した先端軸の負荷を動特性から推定
して制御パラメータを計算することにより、負荷の有無
、大きさにかかわらず安定で連応性のよい制御が行なわ
れる。
物体把握により変化した先端軸の負荷を動特性から推定
して制御パラメータを計算することにより、負荷の有無
、大きさにかかわらず安定で連応性のよい制御が行なわ
れる。
第１図に示すような水平２自由度のロボットマニプレー
タの例に基づいて本発明を説明する。 第１図に示すような水平２自由度のロボットマニプレー
タの運動方程式は、各リンクの運動エネルギーからラグ
ランシュの運動方程式を導くと次のように与えられる。 （１＋＋Ｉｚ＋ｎｌｚ （１＋”＋２ｍｚ １１５２Ｃ
Ｏ５Ｑり２ｉ ＋＋（１１４ｍ２ Ｎ ＋５ｚＣＯ９Ｑ
ｚ）ｉｉ ｚ−２ｍｚ ｌ ＋５２ＳｉｎＱｒ Ａ ＋
Ａ ｚ−ｍｚ １１ ＋５ｚｓｉｎＱｒ ｅ４ ｚｚ
＝ ｒ ＋ −−−−（２１（Ｉｚ＋ｍｚｆ、５ｚ
ｃｏｓＱｚ）ｉＬ＋ＩｚＨｚ＋ｍＪ、ｓ、５ｉｎｑ２・
４．”−Ｉ２−（３１但し、（２）、（３）式において
、 τ１．τ２ ：各軸の駆動トルク、 ｑ＋ 、 ｑｚ ：各軸の回転角度、４３，４□
：各軸の角速度、 ’４＋、＃ｚ ：各軸の角速度、 ｐ−、、ｐ、２：各軸の長さ、 ｓ、、３２ ：各軸の質量中心までの距離、ｍ、、ｍｚ
：各軸の質量、 １、、Ｉ２ ：各軸の慣性モーメント を示している。（２）式の第１項が有効慣性力、第２項
が相互慣性力、第３項がコリオリカ、第４項が遠心力の
項である。同様に（３）式の第１項が有効慣性力、第２
項が相互慣性力、第３項が遠心力のの項である。 負荷変動が生じた時に変化するパラメータはリンク２の
質１ｍｇ 、 リンク２の質量中心までの距離Ｓ２．
リンク２の慣性モーメントＩ２の３つである。これらの
未知パラメータを、 ｘ −（ｍｚ 、 ｍｚ ３ｔ 、 Ｉ ｚ ）’
−−−−−−−−−−−Ｉ４１と置き、運動方程式（
２）式を変形すると、ｙ ＝ Ｑ ｘ
−−−−−１５）ここで、 となる。 システム方程式を、 ここで、 Ｖ（ｋ）ニジステム雑音、 Ｗ（ｋ）：観測雑音、 とすると、次のカルマンフィルタ 父（ｋ＋１）＝貨（ｋ）＋ｋ（ｋ） （口（ｋ）９（
ｋ）−Ｙ（ｋ）） −−−−−−−−（７１ここで、 Ｋ（ｋ）：カルマンゲイン より、未知パラメータの推定値９が求められる。 このようにして推定値貨を求めてその収束を確認したあ
とで、推定値父の質量ｍ２から、質量ｍ２と各軸の制御
パラメータの関係を表わすゲインスケジューリングカー
ブを使って制御パラメータを求めて適応制御を行なう。 第２図はロボットに適応制御を適用した場合の実施例を
示すブロック図である。図においてｌは負荷の推定部、
２はロボット部、３は制御パラメータの計算部、４はコ
ントロールを示している。 推定部１はコントローラ４からの各軸の駆動トルクτ、
ロボット部２からの位置ｑ、速度へか入力され、前述の
推定値貨を求めるものである。計算部３は負荷の“有°
°信号が与えられているとあらかじめ求められている負
荷と制御パラメータの関係式（この関係式によりゲイン
スケジューリングカーブが示される）から、入力された
負荷の推定値父により制御パラメータを計算する。この
計算された値はコントローラ４に人力され、制御パラメ
ータの適応が行なわれる。 第３図は制御パラメータの適応の動作説明図であり、（
ａ）は負荷の状態、い）は負荷の推定値、（Ｃ）は制御
パラメータを示している。適応の動作は次のとおりであ
る。（ａ）に示すように時間む、において未知の質量の
負荷をつかむことにより負荷の状態が変化すると、負荷
の推定値は（ｂ）に示すように時間とともに収束する。 時間ｔ２において収束したことを確認すると、（Ｃ）に
示すように制御パラメータを変更する。このように、負
荷が変動するとロボット部のパラメータ（速度、加速度
等）が変化し、このパラメータを用いて負荷を推定する
ことにより制御パラメータを決定するため、負荷変動に
対応する制御パラメータを得ることができる。
タの例に基づいて本発明を説明する。 第１図に示すような水平２自由度のロボットマニプレー
タの運動方程式は、各リンクの運動エネルギーからラグ
ランシュの運動方程式を導くと次のように与えられる。 （１＋＋Ｉｚ＋ｎｌｚ （１＋”＋２ｍｚ １１５２Ｃ
Ｏ５Ｑり２ｉ ＋＋（１１４ｍ２ Ｎ ＋５ｚＣＯ９Ｑ
ｚ）ｉｉ ｚ−２ｍｚ ｌ ＋５２ＳｉｎＱｒ Ａ ＋
Ａ ｚ−ｍｚ １１ ＋５ｚｓｉｎＱｒ ｅ４ ｚｚ
＝ ｒ ＋ −−−−（２１（Ｉｚ＋ｍｚｆ、５ｚ
ｃｏｓＱｚ）ｉＬ＋ＩｚＨｚ＋ｍＪ、ｓ、５ｉｎｑ２・
４．”−Ｉ２−（３１但し、（２）、（３）式において
、 τ１．τ２ ：各軸の駆動トルク、 ｑ＋ 、 ｑｚ ：各軸の回転角度、４３，４□
：各軸の角速度、 ’４＋、＃ｚ ：各軸の角速度、 ｐ−、、ｐ、２：各軸の長さ、 ｓ、、３２ ：各軸の質量中心までの距離、ｍ、、ｍｚ
：各軸の質量、 １、、Ｉ２ ：各軸の慣性モーメント を示している。（２）式の第１項が有効慣性力、第２項
が相互慣性力、第３項がコリオリカ、第４項が遠心力の
項である。同様に（３）式の第１項が有効慣性力、第２
項が相互慣性力、第３項が遠心力のの項である。 負荷変動が生じた時に変化するパラメータはリンク２の
質１ｍｇ 、 リンク２の質量中心までの距離Ｓ２．
リンク２の慣性モーメントＩ２の３つである。これらの
未知パラメータを、 ｘ −（ｍｚ 、 ｍｚ ３ｔ 、 Ｉ ｚ ）’
−−−−−−−−−−−Ｉ４１と置き、運動方程式（
２）式を変形すると、ｙ ＝ Ｑ ｘ
−−−−−１５）ここで、 となる。 システム方程式を、 ここで、 Ｖ（ｋ）ニジステム雑音、 Ｗ（ｋ）：観測雑音、 とすると、次のカルマンフィルタ 父（ｋ＋１）＝貨（ｋ）＋ｋ（ｋ） （口（ｋ）９（
ｋ）−Ｙ（ｋ）） −−−−−−−−（７１ここで、 Ｋ（ｋ）：カルマンゲイン より、未知パラメータの推定値９が求められる。 このようにして推定値貨を求めてその収束を確認したあ
とで、推定値父の質量ｍ２から、質量ｍ２と各軸の制御
パラメータの関係を表わすゲインスケジューリングカー
ブを使って制御パラメータを求めて適応制御を行なう。 第２図はロボットに適応制御を適用した場合の実施例を
示すブロック図である。図においてｌは負荷の推定部、
２はロボット部、３は制御パラメータの計算部、４はコ
ントロールを示している。 推定部１はコントローラ４からの各軸の駆動トルクτ、
ロボット部２からの位置ｑ、速度へか入力され、前述の
推定値貨を求めるものである。計算部３は負荷の“有°
°信号が与えられているとあらかじめ求められている負
荷と制御パラメータの関係式（この関係式によりゲイン
スケジューリングカーブが示される）から、入力された
負荷の推定値父により制御パラメータを計算する。この
計算された値はコントローラ４に人力され、制御パラメ
ータの適応が行なわれる。 第３図は制御パラメータの適応の動作説明図であり、（
ａ）は負荷の状態、い）は負荷の推定値、（Ｃ）は制御
パラメータを示している。適応の動作は次のとおりであ
る。（ａ）に示すように時間む、において未知の質量の
負荷をつかむことにより負荷の状態が変化すると、負荷
の推定値は（ｂ）に示すように時間とともに収束する。 時間ｔ２において収束したことを確認すると、（Ｃ）に
示すように制御パラメータを変更する。このように、負
荷が変動するとロボット部のパラメータ（速度、加速度
等）が変化し、このパラメータを用いて負荷を推定する
ことにより制御パラメータを決定するため、負荷変動に
対応する制御パラメータを得ることができる。
本発明によれば、ロボットが未知の質量の物体を把握し
た場合に、物体把握により変化した先端軸の負荷を動特
性から推定して制御パラメータを計算するようにしたた
め、負荷の有無、大きさにかかわらず安定で連応性のよ
い制御が行なわれる。
た場合に、物体把握により変化した先端軸の負荷を動特
性から推定して制御パラメータを計算するようにしたた
め、負荷の有無、大きさにかかわらず安定で連応性のよ
い制御が行なわれる。
第１図はロボットの構成図、第２図は適応制御の実施例
を示すブロック図、第３図は制御パラメータ適応の動作
説明図を示している。 １−負荷の推定部、２・・・ロボット部、３−制御パラ
メータの計算部、 第１Ｖ 篤２（２） 亮３哲
を示すブロック図、第３図は制御パラメータ適応の動作
説明図を示している。 １−負荷の推定部、２・・・ロボット部、３−制御パラ
メータの計算部、 第１Ｖ 篤２（２） 亮３哲
Claims (1)
- １）ロボットの各軸の位置および速度をその帰還量とし
て構成したフィードバック制御系において、ロボットが
未知の質量の負荷を把握した際に、各軸の駆動トルク、
速度の検出値と速度から演算された加速度の応答から負
荷の質量を推定し、推定値が収束した後、該推定値を用
いて予じめ設定されている負荷の質量と制御パラメータ
の関係式から制御パラメータを適応させることを特徴と
するロボットの適応制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22530888A JPH0276692A (ja) | 1988-09-08 | 1988-09-08 | ロボットの適応制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22530888A JPH0276692A (ja) | 1988-09-08 | 1988-09-08 | ロボットの適応制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0276692A true JPH0276692A (ja) | 1990-03-16 |
Family
ID=16827314
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22530888A Pending JPH0276692A (ja) | 1988-09-08 | 1988-09-08 | ロボットの適応制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0276692A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03290706A (ja) * | 1990-04-09 | 1991-12-20 | Mitsubishi Electric Corp | 数値制御装置 |
| JPH0527846A (ja) * | 1991-07-25 | 1993-02-05 | Fujitsu Ltd | 慣性負荷補正を行う装置 |
| JPH10329063A (ja) * | 1997-05-28 | 1998-12-15 | Yaskawa Electric Corp | ロボット制御装置 |
| KR100382749B1 (ko) * | 1995-03-29 | 2003-06-19 | 삼성전자주식회사 | 로보트매니퓰레이터에대한강인한적응제어방법 |
| JP2004342082A (ja) * | 2003-03-06 | 2004-12-02 | Asml Netherlands Bv | 特にリソグラフ装置における質量の位置の制御 |
| JP2010211467A (ja) * | 2009-03-10 | 2010-09-24 | Fanuc Ltd | 可動部重量を推定する機能を有する工作機械を制御する数値制御装置 |
| CN101850549A (zh) * | 2010-04-30 | 2010-10-06 | 苏州博实机器人技术有限公司 | 一种机器人专用关节特性检测与参数调节装置 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58211887A (ja) * | 1982-05-28 | 1983-12-09 | 株式会社小松製作所 | ロボットアームの制御装置 |
| JPS6171986A (ja) * | 1984-09-11 | 1986-04-12 | 株式会社日立製作所 | 外力測定方法 |
-
1988
- 1988-09-08 JP JP22530888A patent/JPH0276692A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58211887A (ja) * | 1982-05-28 | 1983-12-09 | 株式会社小松製作所 | ロボットアームの制御装置 |
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| KR100382749B1 (ko) * | 1995-03-29 | 2003-06-19 | 삼성전자주식회사 | 로보트매니퓰레이터에대한강인한적응제어방법 |
| JPH10329063A (ja) * | 1997-05-28 | 1998-12-15 | Yaskawa Electric Corp | ロボット制御装置 |
| JP2004342082A (ja) * | 2003-03-06 | 2004-12-02 | Asml Netherlands Bv | 特にリソグラフ装置における質量の位置の制御 |
| JP2010211467A (ja) * | 2009-03-10 | 2010-09-24 | Fanuc Ltd | 可動部重量を推定する機能を有する工作機械を制御する数値制御装置 |
| CN101850549A (zh) * | 2010-04-30 | 2010-10-06 | 苏州博实机器人技术有限公司 | 一种机器人专用关节特性检测与参数调节装置 |
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