JPH0290303A - 時定数可変機能付ロボット制御装置 - Google Patents
時定数可変機能付ロボット制御装置Info
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- JPH0290303A JPH0290303A JP24088388A JP24088388A JPH0290303A JP H0290303 A JPH0290303 A JP H0290303A JP 24088388 A JP24088388 A JP 24088388A JP 24088388 A JP24088388 A JP 24088388A JP H0290303 A JPH0290303 A JP H0290303A
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- 238000012885 constant function Methods 0.000 claims 1
- 230000004069 differentiation Effects 0.000 abstract 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 description 3
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 2
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 2
- 101100161882 Caenorhabditis elegans acr-3 gene Proteins 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
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- Feedback Control In General (AREA)
- Control Of Position Or Direction (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
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、産業用ロボットの制御装置に関する。
従来のロボット制御装置は、サーボ制御系がアナログ回
路で構成されておシ、従って比例ゲインの調整や積分定
数の調整には、サーボ制御系に取付けたボリュームを使
用して行なうか、または機械組立調整時に人手で適正値
を設定するようにしている。このため、把持物体の重量
や水平２関節ロボット、垂直多関節ロボットの姿勢によ
る変動要因に対して、制御系は動的に対処することがで
きなかった。
路で構成されておシ、従って比例ゲインの調整や積分定
数の調整には、サーボ制御系に取付けたボリュームを使
用して行なうか、または機械組立調整時に人手で適正値
を設定するようにしている。このため、把持物体の重量
や水平２関節ロボット、垂直多関節ロボットの姿勢によ
る変動要因に対して、制御系は動的に対処することがで
きなかった。
一方、最近になってディジタルサーボ系をベースとした
、適応制御方式のサーボ制御系も出現している。
、適応制御方式のサーボ制御系も出現している。
しかしながら、このような制御系はサンプリングタイム
ととにパラメータ（比例、積分定数）演算を行なわなけ
ればならないため、処理時間的にサーボ制御系に負担が
かかり、また高価になると云う問題点がある。
ととにパラメータ（比例、積分定数）演算を行なわなけ
ればならないため、処理時間的にサーボ制御系に負担が
かかり、また高価になると云う問題点がある。
したがって、この発明はサーボ制御系の適応力を維持し
ながら、しかも安価で実用的な四ポット制御装置を提供
することを目的とする。
ながら、しかも安価で実用的な四ポット制御装置を提供
することを目的とする。
この課題を解決するため、サンプリングタイムごとのパ
ラメータ演算に代えて、あらかじめパラメータテーブル
を用意しておき、この中にそれぞれの負荷・姿勢に応じ
た比例定数および微分定数を格納しておき、各動作ごと
にその時の負荷・姿勢に応じたパラメータを引き出して
適宜利用できるようにする。
ラメータ演算に代えて、あらかじめパラメータテーブル
を用意しておき、この中にそれぞれの負荷・姿勢に応じ
た比例定数および微分定数を格納しておき、各動作ごと
にその時の負荷・姿勢に応じたパラメータを引き出して
適宜利用できるようにする。
上記の如くすることによυ、適応制御のためのパラメー
タ（比例定数、微分定数）を、把持物体重量およびアー
ムの姿勢データから、演算することなく直ちに得ること
ができるため、制御系の価格を抑えることができ、しか
もサーボ系の適応力を維持することができる。
タ（比例定数、微分定数）を、把持物体重量およびアー
ムの姿勢データから、演算することなく直ちに得ること
ができるため、制御系の価格を抑えることができ、しか
もサーボ系の適応力を維持することができる。
第１図はこの発明の実施例を示すブロック図である。同
図において、１はディジタル処理装置（ＣＰＵ）、２は
ディジタルサーボ系、６は電流制御装置（ＡＣＲ）、４
はモータである。
図において、１はディジタル処理装置（ＣＰＵ）、２は
ディジタルサーボ系、６は電流制御装置（ＡＣＲ）、４
はモータである。
ＣＰＵ１はロボット命令語に記載されているロボットの
動作開始点および目標点から各ロボットアームの動作領
域を決定すると〜もに、この動作領域とロボットが把持
する物体の重量とにもとづき、テーブル１１を検索する
処理を各ロボットアームの１動作毎に行ない、該テーブ
ル１１から制御パラメータ定数（比例定数および微分時
定数）を読み出し、これをサーボ系２にその都度与える
。
動作開始点および目標点から各ロボットアームの動作領
域を決定すると〜もに、この動作領域とロボットが把持
する物体の重量とにもとづき、テーブル１１を検索する
処理を各ロボットアームの１動作毎に行ない、該テーブ
ル１１から制御パラメータ定数（比例定数および微分時
定数）を読み出し、これをサーボ系２にその都度与える
。
サーボ系２はＣＰＵＩから与えられる比例定数および微
分時定数にもとづき、ＡＣＲ３に与える電流指令値を決
定し、これを出力する。ＡＣＲ３ａＣ−３ａサーボ与え
られる電流指令値にもとづき、モータ４の電流制御を行
なう。
分時定数にもとづき、ＡＣＲ３に与える電流指令値を決
定し、これを出力する。ＡＣＲ３ａＣ−３ａサーボ与え
られる電流指令値にもとづき、モータ４の電流制御を行
なう。
こ匁で用いられるテーブルの例を第２図に示す。
これは水平２関節ロボットの第１のアームに対する第２
アームの位置動作領域（動作開始領域、動作終了領域）
を第３図の如く、例えば４つに区分した場合の例である
。このテーブルの各マス目にはパラメータ定数に、（比
例定数）、Ｋｏ（微分時定数）が格納されており、例え
ば１４”の動作開始領域から′″２″の動作終了領域へ
移動する場合は、マス目「イ」のパラメータ定数が取シ
出されることになる。なお、ロボットでは上記姿勢によ
る影響の他に、把持物体の重量による影響も考慮しなけ
ればならないので、定数パラメータテーブルは実際には
第４図に示すように、負荷重量に応じて準備するように
する。第４図は重量範囲を小。
アームの位置動作領域（動作開始領域、動作終了領域）
を第３図の如く、例えば４つに区分した場合の例である
。このテーブルの各マス目にはパラメータ定数に、（比
例定数）、Ｋｏ（微分時定数）が格納されており、例え
ば１４”の動作開始領域から′″２″の動作終了領域へ
移動する場合は、マス目「イ」のパラメータ定数が取シ
出されることになる。なお、ロボットでは上記姿勢によ
る影響の他に、把持物体の重量による影響も考慮しなけ
ればならないので、定数パラメータテーブルは実際には
第４図に示すように、負荷重量に応じて準備するように
する。第４図は重量範囲を小。
中、大の３つに分けた例である。
第５図は水平２関節ロボットをモデル的に示したもので
ある。
ある。
同図（イ）および（ロ）は第２アームＡ２の姿勢が変わ
らない動作であるが、適用する制御パラメータは異なる
。これは水平２関節ロボットの場合は、第２アームＡ２
の角度ｑ２が第１７−ムＡ１に対してどのような位置動
作領域で動作するかによって、第１アームＡ１の近似パ
ラメータが決って来るからである。また、同図（ハ）、
（ニ）はともに第１アームＡＩ、第２７−ムＡ２の両方
が同時に動作する場合であるが、第２７−ムＡ２の第１
アームＡ１に対する位置動作領域（ｑ２）が同一である
ので、適用する制御パラメータは同一となる。
らない動作であるが、適用する制御パラメータは異なる
。これは水平２関節ロボットの場合は、第２アームＡ２
の角度ｑ２が第１７−ムＡ１に対してどのような位置動
作領域で動作するかによって、第１アームＡ１の近似パ
ラメータが決って来るからである。また、同図（ハ）、
（ニ）はともに第１アームＡＩ、第２７−ムＡ２の両方
が同時に動作する場合であるが、第２７−ムＡ２の第１
アームＡ１に対する位置動作領域（ｑ２）が同一である
ので、適用する制御パラメータは同一となる。
以上は水平関節ロボットの場合であるが、垂直多関節ロ
ボットの場合は本質的に水平２関節アームを垂直に立て
た形態をしており、新たに重力の影響が加わるため、第
２アーム側の慣性係数ｋ。
ボットの場合は本質的に水平２関節アームを垂直に立て
た形態をしており、新たに重力の影響が加わるため、第
２アーム側の慣性係数ｋ。
も姿勢によって変動する。このため、垂直多関節ロボッ
トの場合は、第１アームの動作範囲により決定されるテ
ーブルのマス目の各々に対して、さらに第２アームの動
作範囲にょシ決定される子テーブルが対応して設けられ
、この対応するマス目によシ、パラメータ定数に１．Ｋ
ｏが得られる。
トの場合は、第１アームの動作範囲により決定されるテ
ーブルのマス目の各々に対して、さらに第２アームの動
作範囲にょシ決定される子テーブルが対応して設けられ
、この対応するマス目によシ、パラメータ定数に１．Ｋ
ｏが得られる。
次に、この発明で用いられるパラメータ定数について説
明する。
明する。
一般に、減速機付水平２関節ロボットの運動方程式は次
式で与えられる。
式で与えられる。
（Ｉｏ１η”： ＋ １１＋ Ｉ２ ＋ ｍ２ ｔｌ”
＋ ２ｍ２ ｔＩ ５２ＣＯ３ｑ２ ）”Ｑ １十（
Ｉ ２ ＋ｒｎ２ｔＩ ５２ｃｏｓｑ ２ ）”ｑ ２
−２ｒｎ２ｔＩ ５２Ｓ１１１ Ｑ２ ’ Ｑ １ ”
Ｑ ２ｍ ２ ｔＩ Ｓ ２５ｉｌｌ ｑ２°Ｑ２”
＝ ”１ｒ１・・・・・・（１）（■２＋ｍ２ｔ１Ｓ２
ω５ｑ２）’６１＋ＣＩ。２Ｙ２ ＋■２）ｑ２＋ ｍ
２Ｚ１Ｓ２Ｓ１１１ｑ２ ’ Ｑｌ” ＝ τ２ ｒ２
””” （２）たｙし、（１）式または（
２）式に用いられている各記号の意味は次のとおシであ
る。
＋ ２ｍ２ ｔＩ ５２ＣＯ３ｑ２ ）”Ｑ １十（
Ｉ ２ ＋ｒｎ２ｔＩ ５２ｃｏｓｑ ２ ）”ｑ ２
−２ｒｎ２ｔＩ ５２Ｓ１１１ Ｑ２ ’ Ｑ １ ”
Ｑ ２ｍ ２ ｔＩ Ｓ ２５ｉｌｌ ｑ２°Ｑ２”
＝ ”１ｒ１・・・・・・（１）（■２＋ｍ２ｔ１Ｓ２
ω５ｑ２）’６１＋ＣＩ。２Ｙ２ ＋■２）ｑ２＋ ｍ
２Ｚ１Ｓ２Ｓ１１１ｑ２ ’ Ｑｌ” ＝ τ２ ｒ２
””” （２）たｙし、（１）式または（
２）式に用いられている各記号の意味は次のとおシであ
る。
Ｉｏｌ ５ ＩＧ２ ’第１アーム、第２アーム用減速
機の慣性モーメント ｒ１＋ｒ２ ’第１．第２アーム用減速機の減速比 １１、Ｉ２：第１．第２アームの慣性モーメント ｍ２ ：第２アームとワークの合計質量ｔ１：第
１アームの長さ Ｓ２ ：第２アームの重心位置までの距離ｑ２
：第２アームの第１アームに対する角度 ｑｌ ：第１アームのＸ軸となす角度τ１．τ２
：第１．第２アームのトルクなお、ダイレクトドライ
ブ（直結式）ロボットの場合は、上記（１）、（２）に
おいて、ＩＧｌ ＝ＩＧ２″′″Ｏ ｒｌ ”’ ｒ２−１ とすることにより適用することができる。
機の慣性モーメント ｒ１＋ｒ２ ’第１．第２アーム用減速機の減速比 １１、Ｉ２：第１．第２アームの慣性モーメント ｍ２ ：第２アームとワークの合計質量ｔ１：第
１アームの長さ Ｓ２ ：第２アームの重心位置までの距離ｑ２
：第２アームの第１アームに対する角度 ｑｌ ：第１アームのＸ軸となす角度τ１．τ２
：第１．第２アームのトルクなお、ダイレクトドライ
ブ（直結式）ロボットの場合は、上記（１）、（２）に
おいて、ＩＧｌ ＝ＩＧ２″′″Ｏ ｒｌ ”’ ｒ２−１ とすることにより適用することができる。
いま、前提条件として水平２アームの相互間の干渉を無
視して、それぞれ１軸ずつの運動（駆動）を考える。ア
ーム１固定の時は、（１，＝０から（２）式は、 （ＩＧ２γ２２ ＋Ｉ２） Ｑ２ ＝ ”２ ｒ２
””” （３）となシ、アーム２固定の時は
、ａ２＝０ から（１）式は、 （Ｉｏ１γ、λ十１１ ＋ Ｉ ２ ＋ｆｎ２ ｔ、”
＋２ｍ２ ｚ、８２ｃｏＳｑ２ ） ｑ１＝”１ ｒ
ｌ ・・・・・・（４）
となる。こ〜で、 ・・・・・・（５） とすると、 （３）式（第２軸）の運動方程式は Ｑ２ ＝ ｋＯｆ２ ｒ２ （４）式（第１軸）の運動方程式は Ｑｌ −ｋＯ’１ ｒｌ となシ、両軸（アーム）とも、 ｑ ＝ ｋｏτｒ ・・・・・・（６） と表わされる。
視して、それぞれ１軸ずつの運動（駆動）を考える。ア
ーム１固定の時は、（１，＝０から（２）式は、 （ＩＧ２γ２２ ＋Ｉ２） Ｑ２ ＝ ”２ ｒ２
””” （３）となシ、アーム２固定の時は
、ａ２＝０ から（１）式は、 （Ｉｏ１γ、λ十１１ ＋ Ｉ ２ ＋ｆｎ２ ｔ、”
＋２ｍ２ ｚ、８２ｃｏＳｑ２ ） ｑ１＝”１ ｒ
ｌ ・・・・・・（４）
となる。こ〜で、 ・・・・・・（５） とすると、 （３）式（第２軸）の運動方程式は Ｑ２ ＝ ｋＯｆ２ ｒ２ （４）式（第１軸）の運動方程式は Ｑｌ −ｋＯ’１ ｒｌ となシ、両軸（アーム）とも、 ｑ ＝ ｋｏτｒ ・・・・・・（６） と表わされる。
つまり、アームの運動方程式は、
Ｑ ＝ ｋｏτｒ
であるから、ラプラス変換によるＳ領域表現伝達関数は
、 Ｋｏ−ｒ ｑ＝ ・ τ となる。次に、τの設定条件を、 τ−に１ （（ｑｄ−ｑ ）−Ｋ（Ｉｑ ） −
＝ （８）ｑ、：その時々の目標値 で与えると、ブロック図は第６図に示すようになる。ま
た、これを伝達関数で表わすと、となる。
、 Ｋｏ−ｒ ｑ＝ ・ τ となる。次に、τの設定条件を、 τ−に１ （（ｑｄ−ｑ ）−Ｋ（Ｉｑ ） −
＝ （８）ｑ、：その時々の目標値 で与えると、ブロック図は第６図に示すようになる。ま
た、これを伝達関数で表わすと、となる。
こへで、
と置くと、（８）式は、
となる。従って、如何なる応答にすべきかに応じてω。
、ζを与えれば、（１１）式で示される伝達関数が定ま
り、（５）式及び（１０）式からその時々（負荷及び姿
勢）におけるパラメータに、（比例定数）、Ｋｏ（微分
時定数）の値を決定することができる。なお、（５）式
に示されるように、第１軸（根本軸）のイナーシャ係数
ｋ。は、第２アームの姿勢（ｃａｓｑ２）および負荷の
有無（ｍ２．Ｓ、２）によって変化することがわかる。
り、（５）式及び（１０）式からその時々（負荷及び姿
勢）におけるパラメータに、（比例定数）、Ｋｏ（微分
時定数）の値を決定することができる。なお、（５）式
に示されるように、第１軸（根本軸）のイナーシャ係数
ｋ。は、第２アームの姿勢（ｃａｓｑ２）および負荷の
有無（ｍ２．Ｓ、２）によって変化することがわかる。
この発明によれば、各動作ごとにあらかじめ、親マイク
ロコントローラ側（ＣＰＵ）で１回のパラメータ設定を
行なうだけで、サーボ制御系はその１＃作の間に固定パ
ラメータと見なして制御動作が行なえるため、低価格、
小型のサーボ系とする事ができる。しかも、負荷や姿勢
の変動に、粗くではあるが適応して制御を実施すること
ができるので、サイクルタイムの減少、振動の抑制、整
定時間の減少をもたらすことができる。
ロコントローラ側（ＣＰＵ）で１回のパラメータ設定を
行なうだけで、サーボ制御系はその１＃作の間に固定パ
ラメータと見なして制御動作が行なえるため、低価格、
小型のサーボ系とする事ができる。しかも、負荷や姿勢
の変動に、粗くではあるが適応して制御を実施すること
ができるので、サイクルタイムの減少、振動の抑制、整
定時間の減少をもたらすことができる。
第１図はこの発明の実施例を示すブロック図、第２図は
定数パラメータテーブルの一例を示す概念図、第６図は
水平２関節ロボットの動作領域区分を説明するための説
明図、第４図は第１図で用いられるテーブルの例を示す
構成図、第５図は水平２関節ｐボットをモデル的に示す
概要図、第６図はこの発明によるロボット制御装置を伝
達関数で表現したブロック図である。 符号説明 １・・・・・・ＣＰＵ、２・・・・−・サーボ系、３・
・・・・・ＡＣＲ。 ４・・・・・・モータ、Ａ１・・・・・・第１アーム、
Ａ２・・・・・・第２アーム。 代理人 弁理士 並 木 昭 夫
定数パラメータテーブルの一例を示す概念図、第６図は
水平２関節ロボットの動作領域区分を説明するための説
明図、第４図は第１図で用いられるテーブルの例を示す
構成図、第５図は水平２関節ｐボットをモデル的に示す
概要図、第６図はこの発明によるロボット制御装置を伝
達関数で表現したブロック図である。 符号説明 １・・・・・・ＣＰＵ、２・・・・−・サーボ系、３・
・・・・・ＡＣＲ。 ４・・・・・・モータ、Ａ１・・・・・・第１アーム、
Ａ２・・・・・・第２アーム。 代理人 弁理士 並 木 昭 夫
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 少なくともディジタルサーボ系を備えたロボット制御装
置に対し、 ロボットの動作開始点および目標点から各ロボットアー
ムの動作領域を算出する演算手段と、該アームの動作領
域とロボットが把持する物体の重量とから、前記ディジ
タルサーボ系に与えるべき比例定数および微分時定数の
検索が可能なテーブルと、 を設け、該テーブルを介して得られる各定数をアームの
１動作毎に設定して制御することを特徴とする時定数可
変機能付ロボット制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24088388A JPH0290303A (ja) | 1988-09-28 | 1988-09-28 | 時定数可変機能付ロボット制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24088388A JPH0290303A (ja) | 1988-09-28 | 1988-09-28 | 時定数可変機能付ロボット制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0290303A true JPH0290303A (ja) | 1990-03-29 |
Family
ID=17066118
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24088388A Pending JPH0290303A (ja) | 1988-09-28 | 1988-09-28 | 時定数可変機能付ロボット制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0290303A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0527846A (ja) * | 1991-07-25 | 1993-02-05 | Fujitsu Ltd | 慣性負荷補正を行う装置 |
| US5446430A (en) * | 1991-11-12 | 1995-08-29 | Fuji Electrochemical Co., Ltd. | Folded strip line type dielectric resonator and multilayer dielectric filter using the same |
| JP2007190594A (ja) * | 2006-01-20 | 2007-08-02 | Nippon Avionics Co Ltd | 溶接機およびその制御方法 |
-
1988
- 1988-09-28 JP JP24088388A patent/JPH0290303A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0527846A (ja) * | 1991-07-25 | 1993-02-05 | Fujitsu Ltd | 慣性負荷補正を行う装置 |
| US5446430A (en) * | 1991-11-12 | 1995-08-29 | Fuji Electrochemical Co., Ltd. | Folded strip line type dielectric resonator and multilayer dielectric filter using the same |
| JP2007190594A (ja) * | 2006-01-20 | 2007-08-02 | Nippon Avionics Co Ltd | 溶接機およびその制御方法 |
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