JPH03223907A - コンプライアアンス機構を有するロボットの制御方法 - Google Patents
コンプライアアンス機構を有するロボットの制御方法Info
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- JPH03223907A JPH03223907A JP1775890A JP1775890A JPH03223907A JP H03223907 A JPH03223907 A JP H03223907A JP 1775890 A JP1775890 A JP 1775890A JP 1775890 A JP1775890 A JP 1775890A JP H03223907 A JPH03223907 A JP H03223907A
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- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims abstract description 18
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 17
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 5
- 230000006870 function Effects 0.000 abstract description 9
- 230000002265 prevention Effects 0.000 abstract 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
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- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
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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。
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、コンプライアンス機構を有するロボットハン
ドを位置制御、力制御およびコンプライアンス制御する
際の、制御方法および制御装置に関する。
ドを位置制御、力制御およびコンプライアンス制御する
際の、制御方法および制御装置に関する。
第２図は、コンプライアンス機構を有するロボットハン
ドの従来の制御装置のブロック図である。
ドの従来の制御装置のブロック図である。
上位コントローラ１は、ロボット動作プログラムにした
がって、サーボドライバ２に制御モード（位置制御モー
ド、力制御モード、コンプライアンス制御モード）およ
び指令値（位置指令値、力指令値）とを出力する。サー
ボドライバ２は、指定された制御モードと指令値、およ
びロボットアーム５の位置２２と、変位センサ１３によ
って検出されるロボットアーム５とロボットハンド６と
の相対変位２６とに応じて、電圧指令値２１をパワーア
ンプ６に出力し、サーボ・モータ４を駆動させる。ここ
で、ロボットアーム５とロボットハンド６との相対変位
２３は、コンプライアンス機構部１０の共振による制御
系の発振を防ぐために、コンプライアンス機構部１０の
固有振動数成分を取り除く効果のあるディジタルフィル
タ８を通している。
がって、サーボドライバ２に制御モード（位置制御モー
ド、力制御モード、コンプライアンス制御モード）およ
び指令値（位置指令値、力指令値）とを出力する。サー
ボドライバ２は、指定された制御モードと指令値、およ
びロボットアーム５の位置２２と、変位センサ１３によ
って検出されるロボットアーム５とロボットハンド６と
の相対変位２６とに応じて、電圧指令値２１をパワーア
ンプ６に出力し、サーボ・モータ４を駆動させる。ここ
で、ロボットアーム５とロボットハンド６との相対変位
２３は、コンプライアンス機構部１０の共振による制御
系の発振を防ぐために、コンプライアンス機構部１０の
固有振動数成分を取り除く効果のあるディジタルフィル
タ８を通している。
ディジタルフィルタ８はソフトウェアで実現されており
、入力データをＸ、出力データなｙとすると、任意の時
間の出力データｙ（ｎＴ）（ｎ：自然数、Ｔ：サンプリ
ングタイム）は次式から計算される。
、入力データをＸ、出力データなｙとすると、任意の時
間の出力データｙ（ｎＴ）（ｎ：自然数、Ｔ：サンプリ
ングタイム）は次式から計算される。
αに、βに＝係数パラメータ
ｈ：自然数、ｈ＜ｎ
ばね要素１１とダンパ要素１２と変位センサ１３とから
構成されるコンプライアンス機構部１０は、ロボットハ
ンド６を力制御あるいはコンプライアンス制御する際、
剛体と接触したときでも制御系が不安定にならないよう
にするために設けられたもので、ロボットアーム５とロ
ボットハンド６との間にこのような機構を設けることに
より、正確な位置制御と安定した力制御、コンプライア
ンス制御が行えるようになっている。
構成されるコンプライアンス機構部１０は、ロボットハ
ンド６を力制御あるいはコンプライアンス制御する際、
剛体と接触したときでも制御系が不安定にならないよう
にするために設けられたもので、ロボットアーム５とロ
ボットハンド６との間にこのような機構を設けることに
より、正確な位置制御と安定した力制御、コンプライア
ンス制御が行えるようになっている。
変位センサ１６は、ロボットアーム５とロボットハンド
６との相対変位２６、すなわちばね要素１１の伸縮量を
検出するためのもので、その信号は、位置制御時にはロ
ボットアーム５とロボットハンド６との位置ずれ信号と
して、力制御時あるいはコンプライアンス制御時にはロ
ボットハンド６に加わる力信号として用いられている。
６との相対変位２６、すなわちばね要素１１の伸縮量を
検出するためのもので、その信号は、位置制御時にはロ
ボットアーム５とロボットハンド６との位置ずれ信号と
して、力制御時あるいはコンプライアンス制御時にはロ
ボットハンド６に加わる力信号として用いられている。
第２図に示すような従来の制御装置では、ディジタルフ
ィルタ８は通常ローパスフィルタで、そのカット周波数
は、コンプライアンス機構部１０の固有振動数ωが最小
になるとき、すなわちロボットハンド６とワーク７との
合計質量ｍが最大になるときに合わせて設定されており
、ロボット動作中に変更されることはない。
ィルタ８は通常ローパスフィルタで、そのカット周波数
は、コンプライアンス機構部１０の固有振動数ωが最小
になるとき、すなわちロボットハンド６とワーク７との
合計質量ｍが最大になるときに合わせて設定されており
、ロボット動作中に変更されることはない。
ω＝ 、／’Ｔフ’ ｍ （ｒａｄ／ｓｅｃ ）ｋ
：ばね要素１１のばね定数 ［Ｎ／ｍ）しかしながら、
ロボットの動作中のロボットハンド６とワーク７との合
計質量は、ワーク７を把持しているときといないときと
では当然違ってくる。また、ロボットハンド６の交換や
、ワーク７の変更などによっても変化する。したがって
、従来のようにローパスフィルタのカット周波数を固定
していたままでは、ロボットハンド６とワーク７との合
計質量が最大でないときには、ローパスフィルタのカッ
ト周波数が低過ぎ、その結果、制御系の応答性が不必要
に低下してしまうという課題がある。また、ディジタル
フィルタ８０周波数特性が固定であるため、ノツチフィ
ルタのような狭い範囲の周波数成分だけをカットするフ
ィルタを使用することができないという課題もある。
：ばね要素１１のばね定数 ［Ｎ／ｍ）しかしながら、
ロボットの動作中のロボットハンド６とワーク７との合
計質量は、ワーク７を把持しているときといないときと
では当然違ってくる。また、ロボットハンド６の交換や
、ワーク７の変更などによっても変化する。したがって
、従来のようにローパスフィルタのカット周波数を固定
していたままでは、ロボットハンド６とワーク７との合
計質量が最大でないときには、ローパスフィルタのカッ
ト周波数が低過ぎ、その結果、制御系の応答性が不必要
に低下してしまうという課題がある。また、ディジタル
フィルタ８０周波数特性が固定であるため、ノツチフィ
ルタのような狭い範囲の周波数成分だけをカットするフ
ィルタを使用することができないという課題もある。
本発明は以上の課題に鑑みなされたもので、ロボットハ
ンドとワークとの合計質量が変化しても、常に最適な制
御系を構成することができる制御方法および制御装置を
提供することを目的としている。
ンドとワークとの合計質量が変化しても、常に最適な制
御系を構成することができる制御方法および制御装置を
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〕
上記課題を解決するために、本発明では次のような手段
を講じている。
を講じている。
第１の発明は、制御方法であって、
ロボットハンドとワークとの合計質量が変化したときは
、変化後の合計質量に応じて、コンプライアンス機構部
の共振防止のために設けられているディジタルフィルタ
の周波数特性を変更するようにしている。
、変化後の合計質量に応じて、コンプライアンス機構部
の共振防止のために設けられているディジタルフィルタ
の周波数特性を変更するようにしている。
第２の発明は、制御装置であって、
ロボットハンドとワークとの合計質量を、変位センサを
用いて測定したばね要素の伸びから算出する手段と、 算出された合計質量データに応じて、コンプライアンス
機構部の共振防止のために設けられているディジタルフ
ィルタの周波数特性を変更する手段と、 を設けている。また、教示データとして用いる場合には
さらに算出した合計質量データを記憶する手段を設ける
。
用いて測定したばね要素の伸びから算出する手段と、 算出された合計質量データに応じて、コンプライアンス
機構部の共振防止のために設けられているディジタルフ
ィルタの周波数特性を変更する手段と、 を設けている。また、教示データとして用いる場合には
さらに算出した合計質量データを記憶する手段を設ける
。
ロボット動作中にロボットハンドとワークとの合計質量
が変化するときには、ロボット動作プログラムの該当ス
テップにディジタルフィルタの周波数特性を変更する関
数命令を記述しておく。このとき、関数命令には、ロボ
ットハンドとワークとの合計質量を引き数として与えて
おくが、本発明では、合計質量を教示の際に測定して教
示データとしておくことにより、教示データ変数名で与
えることもできる。
が変化するときには、ロボット動作プログラムの該当ス
テップにディジタルフィルタの周波数特性を変更する関
数命令を記述しておく。このとき、関数命令には、ロボ
ットハンドとワークとの合計質量を引き数として与えて
おくが、本発明では、合計質量を教示の際に測定して教
示データとしておくことにより、教示データ変数名で与
えることもできる。
ロボット動作プログラム実行時にこの関数命令が呼び出
されると、指示されたロボットハンドとワークとの合計
質量に応じて、ディジタル・フィルタの周波数特性が変
更される。
されると、指示されたロボットハンドとワークとの合計
質量に応じて、ディジタル・フィルタの周波数特性が変
更される。
以下本発明の実施例について図面を参照しながら説明す
る。
る。
第１図は本発明の一実施例を示したものである。
ここで、実線で示されている経路は第２図において示し
たものと同様である。したがって、この経路についての
説明は、〔従来の技術〕で述べたことと重複するので省
略する。
たものと同様である。したがって、この経路についての
説明は、〔従来の技術〕で述べたことと重複するので省
略する。
ロボット動作中にロボットハンド６とワーク７との合計
質量が変化したときに処理が可能なようにロボット動作
プログラムの該当ステップにディジタル・フィルタ８０
周波数特性を変更する関数命令を記述しておく。
質量が変化したときに処理が可能なようにロボット動作
プログラムの該当ステップにディジタル・フィルタ８０
周波数特性を変更する関数命令を記述しておく。
この関数命令は、指示されたロボットハンド６とワーク
７との合計質量に応じて、ローパスフィルタの場合には
カット周波数を、ノツチフィルタの場合にはノツチ周波
数を変更する部分と、変更したカット周波数あるいはノ
ツチ周波数に合わせてディジタルフィルタ８の係数パラ
メータ値を計算し直す部分と、ディジタルフィルタ８の
係数パラメータ値を新たに算出した値に書き換える部分
と、から構成されている。下式は、ロボットノ・ンド６
とワーク７との合計質量ｍから新しいカット周波数ω。
７との合計質量に応じて、ローパスフィルタの場合には
カット周波数を、ノツチフィルタの場合にはノツチ周波
数を変更する部分と、変更したカット周波数あるいはノ
ツチ周波数に合わせてディジタルフィルタ８の係数パラ
メータ値を計算し直す部分と、ディジタルフィルタ８の
係数パラメータ値を新たに算出した値に書き換える部分
と、から構成されている。下式は、ロボットノ・ンド６
とワーク７との合計質量ｍから新しいカット周波数ω。
およびノツチ周波数ω。を求める式である。
（ｉ）ローパスフィルタの場合
ωｃ＝Ａフ’ｍ ／ ａ ［ｒａｄ／ｓｅｃ ）ａ：
ｍの値に依存する変数、ａ＞１ （１厘）ノツチフィルタの場合 ωｎ＝Ａ７ｍ （ｒａｄ／ｓｅｃ ）上位コントロー
ラ１は、ロボット動作プログラムの実行によってこの関
数命令が呼び出されると、指示されたロボットハンド６
とワーク７との合計質量に応じて、ディジタルフィルタ
８の最適な係数パラメータ値を求め、これを変更する。
ｍの値に依存する変数、ａ＞１ （１厘）ノツチフィルタの場合 ωｎ＝Ａ７ｍ （ｒａｄ／ｓｅｃ ）上位コントロー
ラ１は、ロボット動作プログラムの実行によってこの関
数命令が呼び出されると、指示されたロボットハンド６
とワーク７との合計質量に応じて、ディジタルフィルタ
８の最適な係数パラメータ値を求め、これを変更する。
このとき、ロボットハンド６とワーク７との合計質量が
教示データ変数名で与えられているときは、該当する教
示データメモリ６２の内容を参照し、そこに記憶されて
いるデータを用いる。
教示データ変数名で与えられているときは、該当する教
示データメモリ６２の内容を参照し、そこに記憶されて
いるデータを用いる。
ロボットハンド６とワーク７との合計質量の教示は、コ
ンプライアンス機構部１０をばね秤として用いることに
より行う。以下その教示手順について説明する。
ンプライアンス機構部１０をばね秤として用いることに
より行う。以下その教示手順について説明する。
まずロボットハンド６およびワ・−り７が完全に作業面
から離れるまで、ロボットアーム５を上昇させる。次に
、ロボットハンド６およびワーク７が完全に静止した後
、教示装置の所定のキーを操作し、変位センサ１３から
ばね要素１１の伸び（相対変位）２３を読み取る。次に
、質量算出部３１で、ばね要素１１の伸び２３とばね定
数ｋ（既知）とから、ロボットハンド６とワーク７との
合計質量ｍを算出する。
から離れるまで、ロボットアーム５を上昇させる。次に
、ロボットハンド６およびワーク７が完全に静止した後
、教示装置の所定のキーを操作し、変位センサ１３から
ばね要素１１の伸び（相対変位）２３を読み取る。次に
、質量算出部３１で、ばね要素１１の伸び２３とばね定
数ｋ（既知）とから、ロボットハンド６とワーク７との
合計質量ｍを算出する。
ｍ ＝ ｋ ＸΔｘ／ｇ ［ｋｇ’：１ΔＸ：ばね要
素１１の伸び（ｍ） ｇ：重力加速度〔ｍ／５ｅｃ２〕 そして、このｍの値を教示データとして教示データメモ
リ３２に保存する。
素１１の伸び（ｍ） ｇ：重力加速度〔ｍ／５ｅｃ２〕 そして、このｍの値を教示データとして教示データメモ
リ３２に保存する。
教示作業は、この手順をロボットハンド６とワーク７と
の合計質量のパターンの数だけ繰り返し行うことにより
完了する。なお、この教示作業は、ロボットの位置の教
示作業と同時に行っても、もちろん構わない。ここでは
、教示の際の合計質量の算出について説明したが、ロボ
ット動作中における算出についてもまったく同様である
。
の合計質量のパターンの数だけ繰り返し行うことにより
完了する。なお、この教示作業は、ロボットの位置の教
示作業と同時に行っても、もちろん構わない。ここでは
、教示の際の合計質量の算出について説明したが、ロボ
ット動作中における算出についてもまったく同様である
。
また、処理の容易性の点から教示の際には、合計質量デ
ータを一旦メモリに記憶する方法をとったが、直接プロ
グラムに記述する方法をとっても構わない。
ータを一旦メモリに記憶する方法をとったが、直接プロ
グラムに記述する方法をとっても構わない。
以上説明したように本発明の制御方法および制御装置に
よれば、ロボットハンドとワークとの合計質量が変化し
たときには、コンプライアンス機構部の共振防止のため
に設けられているディジタルフィルタの周波数特性を変
更するようにしたので、常に最適な制御系を構成するこ
とができるという効果がある。
よれば、ロボットハンドとワークとの合計質量が変化し
たときには、コンプライアンス機構部の共振防止のため
に設けられているディジタルフィルタの周波数特性を変
更するようにしたので、常に最適な制御系を構成するこ
とができるという効果がある。
また、ディジタルフィルタとして、ローパスフィルタだ
けでなくノツチフィルタを用いることもできるため、コ
ンプライアンス機構部の固有振動数成分だけをカットし
、それ以外の周波数成分はカットしないといったことも
可能となる。
けでなくノツチフィルタを用いることもできるため、コ
ンプライアンス機構部の固有振動数成分だけをカットし
、それ以外の周波数成分はカットしないといったことも
可能となる。
さらに、ロボットハンドとワークとの合計質量を教示の
際に測定して教示データとし、ディジタルフィルタの周
波数特性を変更する際には、この教示データを参照する
ようにしたので、ロボットハンドやワークの質量が違う
だけで動作アルゴリズムが同じ作業の場合には、ロボッ
ト動作プログラムを変更する必要がないという効果もあ
る。
際に測定して教示データとし、ディジタルフィルタの周
波数特性を変更する際には、この教示データを参照する
ようにしたので、ロボットハンドやワークの質量が違う
だけで動作アルゴリズムが同じ作業の場合には、ロボッ
ト動作プログラムを変更する必要がないという効果もあ
る。
第１図は本発明の制御装置の一実施例を示すブロック図
、第２図は従来の制御装置のブロック図である。 ５・・・・・・ロボットアーム、 ６・・・・・・ロボットハンド、 ７・・・・・・ワーク、 ８・・・・・・ディジタルフィルタ、 １０・・・・・・コンプライアンス機構部、１１・・・
・・・ばね要素、 １２・・・・・・ダンパ要素、 １６・・・・・・変位センサ、 ６１・・・・・・質量算出部、
、第２図は従来の制御装置のブロック図である。 ５・・・・・・ロボットアーム、 ６・・・・・・ロボットハンド、 ７・・・・・・ワーク、 ８・・・・・・ディジタルフィルタ、 １０・・・・・・コンプライアンス機構部、１１・・・
・・・ばね要素、 １２・・・・・・ダンパ要素、 １６・・・・・・変位センサ、 ６１・・・・・・質量算出部、
Claims (3)
- （１）ロボットアームとロボットハンドとの間をばね要
素とダンパ要素とから構成されるコンプライアンス機構
で結合し、ロボットアームとロボットハンドとの相対変
位を検出する変位センサと、前記コンプライアンス機構
部の固有振動数成分を取り除くディジタルフィルタと、
前記変位センサの信号を前記ディジタルフィルタに入力
する手段とを備え、このディジタルフィルタの透過信号
を用いてロボットハンドの位置制御、力制御およびコン
プライアンス制御を行うロボットの制御方法において、 前記ロボットハンドとこのロボットハンドが把持するワ
ークとの合計質量が変化するときには、変化後の合計質
量に応じて、前記ディジタルフィルタの周波数特性を変
更するようにしたことを特徴とする制御方法。 - （２）ロボットアームとロボットハンドとの間をばね要
素とダンパ要素とから構成されるコンプライアンス機構
で結合し、ロボットアームとロボットハンドとの相対変
位を検出する変位センサと、前記コンプライアンス機構
部の固有振動数成分を取り除くディジタルフィルタと、
前記変位センサの信号を前記ディジタルフィルタに入力
する手段とを備え、このディジタルフィルタの透過信号
を用いてロボットハンドの位置制御、力制御およびコン
プライアンス制御を行うロボットの制御装置において、 前記ロボットハンドとこのロボットハンドが把持するワ
ークとの合計質量を、前記変位センサにより検出される
前記ばね要素の伸びから算出する手段と、 算出された合計質量データに応じて前記ディジタルフィ
ルタの周波数特性を変更する手段と、を設けたことを特
徴とする制御装置。 - （３）請求項（２）記載の制御装置に、 算出した合計質量データを記憶する手段を設けたことを
特徴とする制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01775890A JP3144638B2 (ja) | 1990-01-30 | 1990-01-30 | コンプライアアンス機構を有するロボットの制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01775890A JP3144638B2 (ja) | 1990-01-30 | 1990-01-30 | コンプライアアンス機構を有するロボットの制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03223907A true JPH03223907A (ja) | 1991-10-02 |
| JP3144638B2 JP3144638B2 (ja) | 2001-03-12 |
Family
ID=11952627
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP01775890A Expired - Fee Related JP3144638B2 (ja) | 1990-01-30 | 1990-01-30 | コンプライアアンス機構を有するロボットの制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3144638B2 (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006315177A (ja) * | 1998-05-12 | 2006-11-24 | Mitsubishi Electric Corp | 放電加工制御方法および放電加工制御装置 |
| JP2006333711A (ja) * | 2005-05-31 | 2006-12-14 | Yanmar Co Ltd | ロータリ耕耘装置 |
| JP2006346860A (ja) * | 1998-05-12 | 2006-12-28 | Mitsubishi Electric Corp | 放電加工制御方法および放電加工制御装置 |
| JP2011110630A (ja) * | 2009-11-24 | 2011-06-09 | Yaskawa Electric Corp | ロボット制御装置 |
| JP2012063164A (ja) * | 2010-09-14 | 2012-03-29 | Canon Inc | センサ装置及びロボット装置 |
| JP2013184253A (ja) * | 2012-03-08 | 2013-09-19 | Seiko Epson Corp | ロボット |
| JP2016168671A (ja) * | 2016-06-28 | 2016-09-23 | セイコーエプソン株式会社 | ロボット制御システム、ロボットシステム |
| JP2020157402A (ja) * | 2019-03-26 | 2020-10-01 | セイコーエプソン株式会社 | ロボット制御装置、ロボットの制御方法、およびロボットシステム |
| JPWO2019220719A1 (ja) * | 2018-05-16 | 2021-05-27 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | エンコーダの異常検出方法、作動制御装置、ロボット及びロボットシステム |
-
1990
- 1990-01-30 JP JP01775890A patent/JP3144638B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPWO2019220719A1 (ja) * | 2018-05-16 | 2021-05-27 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | エンコーダの異常検出方法、作動制御装置、ロボット及びロボットシステム |
| EP3795309A4 (en) * | 2018-05-16 | 2021-07-14 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | METHOD OF DETECTING CODING ANOMALIES, OPERATIONAL CONTROL DEVICE, ROBOTS AND ROBOTIC SYSTEM |
| US11759953B2 (en) | 2018-05-16 | 2023-09-19 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Encoder abnormality detecting method, operation control device, robot, and robot system |
| JP2020157402A (ja) * | 2019-03-26 | 2020-10-01 | セイコーエプソン株式会社 | ロボット制御装置、ロボットの制御方法、およびロボットシステム |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3144638B2 (ja) | 2001-03-12 |
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