JPH0379289A - 減衰力可変型減衰器を有する産業用ロボット - Google Patents
減衰力可変型減衰器を有する産業用ロボットInfo
- Publication number
- JPH0379289A JPH0379289A JP21628389A JP21628389A JPH0379289A JP H0379289 A JPH0379289 A JP H0379289A JP 21628389 A JP21628389 A JP 21628389A JP 21628389 A JP21628389 A JP 21628389A JP H0379289 A JPH0379289 A JP H0379289A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- robot
- dynamic vibration
- posture
- payload
- damping
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000013016 damping Methods 0.000 title claims description 20
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 claims description 18
- 239000012636 effector Substances 0.000 claims description 2
- 230000021715 photosynthesis, light harvesting Effects 0.000 claims 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
Landscapes
- 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
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、産業用ロボットの構造に関し、特に振動を抑
制し１位置決め精度の向上と高速動作を可能とするため
、外部からその特性を変えられる動吸振器を内蔵した産
業用ロボットに関するものである。
制し１位置決め精度の向上と高速動作を可能とするため
、外部からその特性を変えられる動吸振器を内蔵した産
業用ロボットに関するものである。
〔発明の概要Ｊ
本発明は、基台から手先効果器にいたるまでの駆動腕が
、複数の関節を介して結合された多関節型ロボットにお
いて。
、複数の関節を介して結合された多関節型ロボットにお
いて。
ロボットの姿勢を検出する手段と、ペイロードの値を検
出する手段とを設け、さらにバネ要素のバネ定数と、減
衰要素の減衰係数とをそれぞれ外部から自由に変えられ
る動吸振器を前記多関節型ロボットの駆動腕に取り付け
、ロボットの姿勢の変化やペイロード増減を検出し、姿
勢の変化やべイロード増減により生ずる共振周波数の推
移に合わせて、動吸振器の特性をそのつと調整し常に最
適共振・最適減衰の状態を保つことにより、ロボットの
姿勢の変化やペイロードの増減があっても、駆動部より
発生する振動や、停止時の残留振動をすみやかに減衰さ
せ、位置決め精度の向上と高速動作を可能としたもので
ある。
出する手段とを設け、さらにバネ要素のバネ定数と、減
衰要素の減衰係数とをそれぞれ外部から自由に変えられ
る動吸振器を前記多関節型ロボットの駆動腕に取り付け
、ロボットの姿勢の変化やペイロード増減を検出し、姿
勢の変化やべイロード増減により生ずる共振周波数の推
移に合わせて、動吸振器の特性をそのつと調整し常に最
適共振・最適減衰の状態を保つことにより、ロボットの
姿勢の変化やペイロードの増減があっても、駆動部より
発生する振動や、停止時の残留振動をすみやかに減衰さ
せ、位置決め精度の向上と高速動作を可能としたもので
ある。
〔従来の技術］
従来は、スカラーロボットにしても、多関節型ロボット
にしても、その振動対策は、ロボットを機械構造体とし
てとらλた機構面からの振動対策と、ロボットを駆動す
る駆動回路からとらえた制御系からの振動対策が主であ
った。
にしても、その振動対策は、ロボットを機械構造体とし
てとらλた機構面からの振動対策と、ロボットを駆動す
る駆動回路からとらえた制御系からの振動対策が主であ
った。
機構面からの対策としては、駆動腕の剛性や減速機の剛
性を高めることで振動の振幅を仕様範囲内に抑えるとか
、ガタなどの非線形要素の影響があられれにくい機構に
するなどの対策が採られている。
性を高めることで振動の振幅を仕様範囲内に抑えるとか
、ガタなどの非線形要素の影響があられれにくい機構に
するなどの対策が採られている。
制御系からの対策としては、例えば、サーボモーターの
減速機の出力軸の角加速度信号を検出し、これを積分し
て角速度信号を求めて、この信号を制御部に帰還するこ
とにより、低剛性アームの共振や残留振動の振幅を小さ
くするといった対策が採られている（特開昭６０−２０
２１４）。
減速機の出力軸の角加速度信号を検出し、これを積分し
て角速度信号を求めて、この信号を制御部に帰還するこ
とにより、低剛性アームの共振や残留振動の振幅を小さ
くするといった対策が採られている（特開昭６０−２０
２１４）。
［発明が解決しようとする課題］
しかしながら、上記のように駆動腕の剛性や減速機の剛
性を上げるという機械体としての剛性に着目した方法で
は、剛性の向上にともなって駆動腕や減速機の重量もほ
ぼ増加する傾向にあるため、同一のサーボモーターを使
った場合、動作速度が低下したり、可搬重量が減少して
しまうという欠点があり、さらに、ロボットの姿勢の変
化やペイロード増減により生ずる共振周波数の推移に合
わせて、ロボットの動的な特性を変えてい（ことが難し
いという欠点も有していた。
性を上げるという機械体としての剛性に着目した方法で
は、剛性の向上にともなって駆動腕や減速機の重量もほ
ぼ増加する傾向にあるため、同一のサーボモーターを使
った場合、動作速度が低下したり、可搬重量が減少して
しまうという欠点があり、さらに、ロボットの姿勢の変
化やペイロード増減により生ずる共振周波数の推移に合
わせて、ロボットの動的な特性を変えてい（ことが難し
いという欠点も有していた。
また、制御系からの対策を施そうとした場合、振動を抑
えるための電気回路の追加やソフトウェアの開発、ある
いは制御系のパラメータ調整が新たに必要となり、コス
ト低減や開発期間の短縮を妨げる原因になっていた。
えるための電気回路の追加やソフトウェアの開発、ある
いは制御系のパラメータ調整が新たに必要となり、コス
ト低減や開発期間の短縮を妨げる原因になっていた。
そこで上記課題を解決するために１本発明においては、
ロボットの姿勢を検出するための手段と、ペイロードの
値を検出する手段とを設け、さらにバネ定数と減衰係数
とをそれぞれ自由に変えることのできる動吸振器を駆動
腕に取り付ける構成とした。
ロボットの姿勢を検出するための手段と、ペイロードの
値を検出する手段とを設け、さらにバネ定数と減衰係数
とをそれぞれ自由に変えることのできる動吸振器を駆動
腕に取り付ける構成とした。
［作用１
上記のような構成にすれば、その時々のロボットの姿勢
やペイロードに合わせて、バネ定数と減衰係数とをそれ
ぞれ変えることにより、動吸振器の特性を常に最適共振
・最適減衰の状態に保つことが可能になる。
やペイロードに合わせて、バネ定数と減衰係数とをそれ
ぞれ変えることにより、動吸振器の特性を常に最適共振
・最適減衰の状態に保つことが可能になる。
〔実施例１
以下に本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第１図は本発明による減衰力可変型減衰器を有するロボ
ットの一実施例の側面図である。このロボットは４軸の
多関節型ロボットで、ベース２が地盤ｌの上にアンカー
ボルト（図示せず）等により固定されている。ベース２
の上には第１軸アーム３がベース２の中心軸の回りに回
転可能なように第１軸３３を介して取り付けられている
。第１軸アーム３の上端には、第１軸３３と９０°をな
す第２軸３４の回りに回転可能なように第２軸アーム４
が取り付けられ、さらに、第１軸アーム３と第２軸アー
ム４を連結する前記第２軸３４には、第２軸アーム４の
回転角度を検出するための２軸用ロータリーエンコーダ
ー９が取り付けられている。第２軸アーム４の他端には
、第２軸３４と平行の関係にある第３軸３５を介して第
３軸アーム５が取り付けられている。そして、第３軸３
５には、第３軸アーム５の回転角度を検出するための、
３軸用ロータリーエンコーダー１０が取り付けられてい
る。第３軸アーム５の他端には、第３軸３５と平行な第
４軸３６を介して第４軸アム６が取り付けてあり、第４
軸アーム６の先端にはグリッパ７が装着されている。な
お、第４軸アーム６と、グリッパ７の間にはグリッパ７
に作用する負荷重量を検出するためのロードセル１７が
挟入されている１以上のような構成の多関節型ロボット
に、本発明ではさらに、動吸振器１５．１６をそれぞれ
第２軸アーム４と第３軸アーム５に取り付けた。
ットの一実施例の側面図である。このロボットは４軸の
多関節型ロボットで、ベース２が地盤ｌの上にアンカー
ボルト（図示せず）等により固定されている。ベース２
の上には第１軸アーム３がベース２の中心軸の回りに回
転可能なように第１軸３３を介して取り付けられている
。第１軸アーム３の上端には、第１軸３３と９０°をな
す第２軸３４の回りに回転可能なように第２軸アーム４
が取り付けられ、さらに、第１軸アーム３と第２軸アー
ム４を連結する前記第２軸３４には、第２軸アーム４の
回転角度を検出するための２軸用ロータリーエンコーダ
ー９が取り付けられている。第２軸アーム４の他端には
、第２軸３４と平行の関係にある第３軸３５を介して第
３軸アーム５が取り付けられている。そして、第３軸３
５には、第３軸アーム５の回転角度を検出するための、
３軸用ロータリーエンコーダー１０が取り付けられてい
る。第３軸アーム５の他端には、第３軸３５と平行な第
４軸３６を介して第４軸アム６が取り付けてあり、第４
軸アーム６の先端にはグリッパ７が装着されている。な
お、第４軸アーム６と、グリッパ７の間にはグリッパ７
に作用する負荷重量を検出するためのロードセル１７が
挟入されている１以上のような構成の多関節型ロボット
に、本発明ではさらに、動吸振器１５．１６をそれぞれ
第２軸アーム４と第３軸アーム５に取り付けた。
第２図は、第１図の中で示した動吸振器１５．１６の一
実施例をあられす断面図である。第２図に示すように、
この動吸振器は、上部のダンパの作用をする部分１５ａ
と下部のバネならびに質量の作用をする部分１５ｂとに
分けられる。下部のバネならびに質量の作用をする部分
１５ｂは、案内コロ１８を介して上下方向に動作を制限
された可動永久磁石１９と、前記可動永久磁石１９に上
向きの力をパイアスカとして印可するためのバネ３８と
、前記可動永久磁石１９に…気的な反力を作用させるた
めのボイスコイル２０と永久磁石２１とからなり、これ
らは第１図における補助質量１２とバネ１３に相当して
いる。このボイスコイル２０には、ボイスコイル・ター
ミナル３７から電流を供給することにより永久磁石２１
との作用により磁界を発生する。この磁界と可動永久磁
石１９との相互作用によって、可動永久磁石１９に反力
が作用し、磁気バネが構成される。上部のダンパの作用
をする部分１５ａは、前記可動永久ｔｎ石１９と一体に
なって動作できるようにコネクティング・ロッド２２を
介して取り付けられた銅製の２枚の磁極板２３と、前記
磁極板２３の運動面に垂直な方向に磁界を印可するため
の電磁石２４とからなり、これらは第１図におけるダッ
シュボット１４に相当している。この部分は、電磁石タ
ーミナル２５から電流を供給して磁場を発生させ、その
磁場内を銅製の磁極板２３がよぎるとき、この磁極板２
３は運動速度に比例する力を受けるという原理を利用し
ている。
実施例をあられす断面図である。第２図に示すように、
この動吸振器は、上部のダンパの作用をする部分１５ａ
と下部のバネならびに質量の作用をする部分１５ｂとに
分けられる。下部のバネならびに質量の作用をする部分
１５ｂは、案内コロ１８を介して上下方向に動作を制限
された可動永久磁石１９と、前記可動永久磁石１９に上
向きの力をパイアスカとして印可するためのバネ３８と
、前記可動永久磁石１９に…気的な反力を作用させるた
めのボイスコイル２０と永久磁石２１とからなり、これ
らは第１図における補助質量１２とバネ１３に相当して
いる。このボイスコイル２０には、ボイスコイル・ター
ミナル３７から電流を供給することにより永久磁石２１
との作用により磁界を発生する。この磁界と可動永久磁
石１９との相互作用によって、可動永久磁石１９に反力
が作用し、磁気バネが構成される。上部のダンパの作用
をする部分１５ａは、前記可動永久ｔｎ石１９と一体に
なって動作できるようにコネクティング・ロッド２２を
介して取り付けられた銅製の２枚の磁極板２３と、前記
磁極板２３の運動面に垂直な方向に磁界を印可するため
の電磁石２４とからなり、これらは第１図におけるダッ
シュボット１４に相当している。この部分は、電磁石タ
ーミナル２５から電流を供給して磁場を発生させ、その
磁場内を銅製の磁極板２３がよぎるとき、この磁極板２
３は運動速度に比例する力を受けるという原理を利用し
ている。
次に、全体の動作を第３図の本発明による減衰力可変型
減衰器を有するロボットの信号伝達を示すブロック図を
用いて、その動作を説明する。
減衰器を有するロボットの信号伝達を示すブロック図を
用いて、その動作を説明する。
ロボットがある重量の負荷を把持し、ある姿勢を保持し
ている場合を例にとって述べる。この場合、第３図に示
すように、２〜４軸用ロータリーエンコーダー９．１０
．１１からの信号により姿勢算出ブロック２７にて現在
の姿勢を算出する。
ている場合を例にとって述べる。この場合、第３図に示
すように、２〜４軸用ロータリーエンコーダー９．１０
．１１からの信号により姿勢算出ブロック２７にて現在
の姿勢を算出する。
姿勢算出ブロック２７から送られたデータとロードセル
１７から得られた負荷重量とから、現在の状態でのロボ
ット本体の共振周波数を、ロボット本体の共振周波数の
算出ブロック２８にて求める。この共振周波数を求める
プロセスは、予め求めておいたものをルックアップテー
ブル式に読み出す方法を採る。ロボット本体の共振周波
数の算出ブロック２８からのデータをもとに最適同調を
実現する動吸振器のバネ定数な動吸振器のバネ定数算出
ブロック２９にて算出する。さらに最適減衰を実現する
ための減衰係数を、動吸振器の減衰係数算出ブロック３
０で算出する。この後、ボイスコイル電流の設定ブロッ
ク３１において前記バネ定数を満たすようにボイスコイ
ルの電流値を設定し、また、電磁石電流の設定ブロック
３２において前記減衰係数を満たすように電磁石の電流
値をきめる０以上の結果より、与えらたペイロードの大
きさや、ロボットの姿勢によって変化する固有振動数に
対し、富に、最適同調と最適減衰の状態を維持すること
が出来る。
１７から得られた負荷重量とから、現在の状態でのロボ
ット本体の共振周波数を、ロボット本体の共振周波数の
算出ブロック２８にて求める。この共振周波数を求める
プロセスは、予め求めておいたものをルックアップテー
ブル式に読み出す方法を採る。ロボット本体の共振周波
数の算出ブロック２８からのデータをもとに最適同調を
実現する動吸振器のバネ定数な動吸振器のバネ定数算出
ブロック２９にて算出する。さらに最適減衰を実現する
ための減衰係数を、動吸振器の減衰係数算出ブロック３
０で算出する。この後、ボイスコイル電流の設定ブロッ
ク３１において前記バネ定数を満たすようにボイスコイ
ルの電流値を設定し、また、電磁石電流の設定ブロック
３２において前記減衰係数を満たすように電磁石の電流
値をきめる０以上の結果より、与えらたペイロードの大
きさや、ロボットの姿勢によって変化する固有振動数に
対し、富に、最適同調と最適減衰の状態を維持すること
が出来る。
なお５本実施例においては、動吸振器を第２軸３４と第
３軸３５に取り付けたが、本発明の内容は、動吸振器の
個数や取り付は場所を限定するものではない。
３軸３５に取り付けたが、本発明の内容は、動吸振器の
個数や取り付は場所を限定するものではない。
［発明の効果］
以上のように本発明によれば、
与えられたペイロードの大きさや、ロボットの姿勢によ
って変化する固有振動数に対し、常に。
って変化する固有振動数に対し、常に。
最適同調と最適減衰の状態を維持することが出来るので
、駆動源から発生する振動や、停止時の残留振動を常に
最適同調・最適減衰に近い状態で抑＾ることが可能とな
り、位置決め精度の向上と高速動作に寄与するところが
大である。
、駆動源から発生する振動や、停止時の残留振動を常に
最適同調・最適減衰に近い状態で抑＾ることが可能とな
り、位置決め精度の向上と高速動作に寄与するところが
大である。
第１図は本発明による減衰力可変型減衰器を有するロボ
ットの一実施例を示す側面図、第２図は本発明において
使用した動吸振器の一実施例を示す断面図、第３図は本
発明によるロボットの信号伝達を表すブロック図である
。 ４ Ｏ １ ２ ３ ４ ５ ６ ７ ９ ０ １ ２ ３ ４ ５ ・第２軸アーム ・第３軸アーム ・２軸用ロータリーエンコーダー ・３軸用ロータリーエンコーグ− ・４軸用ロータリーエンコーグ− ・補助質量 ・バネ “ダッシュポット ・動吸振器 ・動吸振器 ・ロードセル ・可動永久磁石 ・ボイスコイル ・永久磁石 ・コネクティングロッド ・磁極 ・電磁石 ・電磁石ターミナル ２７・・・姿勢算出ブロック ２８・・・ロボット本体の共振周波数の算出ブロック ２９・・・動吸振器のバネ定数の算出ブロック３０・・
・動吸振器のバネ定数の算出ブロック３７・・・ボイス
コイル・ターミナル 以上
ットの一実施例を示す側面図、第２図は本発明において
使用した動吸振器の一実施例を示す断面図、第３図は本
発明によるロボットの信号伝達を表すブロック図である
。 ４ Ｏ １ ２ ３ ４ ５ ６ ７ ９ ０ １ ２ ３ ４ ５ ・第２軸アーム ・第３軸アーム ・２軸用ロータリーエンコーダー ・３軸用ロータリーエンコーグ− ・４軸用ロータリーエンコーグ− ・補助質量 ・バネ “ダッシュポット ・動吸振器 ・動吸振器 ・ロードセル ・可動永久磁石 ・ボイスコイル ・永久磁石 ・コネクティングロッド ・磁極 ・電磁石 ・電磁石ターミナル ２７・・・姿勢算出ブロック ２８・・・ロボット本体の共振周波数の算出ブロック ２９・・・動吸振器のバネ定数の算出ブロック３０・・
・動吸振器のバネ定数の算出ブロック３７・・・ボイス
コイル・ターミナル 以上
Claims (3)
- （１）基台から手先効果器にいたるまでの駆動腕が、複
数の関節を介して結合された多関節型ロボットにおいて
、ロボットの姿勢を検出する手段と、ペイロードの値を
検出する手段とを設け、さらに質量要素と、バネ要素と
、減衰要素よりなる動吸振器を前記駆動腕に取り付けた
ことを特徴とする産業用ロボット。 - （２）前記動吸振器におけるバネ要素は、ボイスコイル
を用い、コイルを流れる電流を変えることによりバネ定
数を外部から変えられることを特徴とする請求項１記載
の産業用ロボット。 - （３）動吸振器における減衰要素は、うず電流損による
エネルギー散逸を利用した電磁石による磁気ダンパを採
用し、電磁石を流れる電流を変えることにより減衰係数
を外部から変えられることを特徴とする請求項１記載の
産業用ロボット。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21628389A JPH0379289A (ja) | 1989-08-23 | 1989-08-23 | 減衰力可変型減衰器を有する産業用ロボット |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21628389A JPH0379289A (ja) | 1989-08-23 | 1989-08-23 | 減衰力可変型減衰器を有する産業用ロボット |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0379289A true JPH0379289A (ja) | 1991-04-04 |
Family
ID=16686108
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21628389A Pending JPH0379289A (ja) | 1989-08-23 | 1989-08-23 | 減衰力可変型減衰器を有する産業用ロボット |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0379289A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2022158790A1 (ko) * | 2021-01-19 | 2022-07-28 | 주식회사 한화 | 개선된 암 구조를 구비하는 협동 로봇 및 그 제어방법 |
-
1989
- 1989-08-23 JP JP21628389A patent/JPH0379289A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2022158790A1 (ko) * | 2021-01-19 | 2022-07-28 | 주식회사 한화 | 개선된 암 구조를 구비하는 협동 로봇 및 그 제어방법 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6296093B1 (en) | Vibration-damped machine and control method therefor | |
| Asada et al. | Analysis and design of a direct-drive arm with a five-bar-link parallel drive mechanism | |
| Martins et al. | Approaches for dynamic modelling of flexible manipulator systems | |
| US4648785A (en) | Industrial robot employing direct drive operation | |
| US4775289A (en) | Statically-balanced direct-drive robot arm | |
| Kazerooni | Design and analysis of the statically balanced direct-drive robot manipulator | |
| Zhu et al. | Simulation studies of tip tracking control of a single-link flexible robot based on a lumped model | |
| Sariyildiz et al. | Robust position control of a novel series elastic actuator via disturbance observer | |
| US5023533A (en) | Method and system for compliance control | |
| Hu et al. | Semi-active vibration control of two flexible plates using an innovative joint mechanism | |
| Hashimoto et al. | Experimental study on torque control using Harmonic Drive built‐in torque sensors | |
| Oakley et al. | Initial experiments on the control of a two-link manipulator with a very flexible forearm | |
| Karidis et al. | The Hummingbird minipositioner-providing three-axis motion at 50 G's with low reactions | |
| Kazerooni | Statically balanced direct drive manipulator | |
| JPH0379289A (ja) | 減衰力可変型減衰器を有する産業用ロボット | |
| JPH0890484A (ja) | 永久磁石型バランサを備えた産業用ロボット | |
| JP3013741B2 (ja) | 振動軽減装置 | |
| WO2016153329A1 (en) | Video cameras linear oscillation stabilizer | |
| JPH06262583A (ja) | マニピュレータ用振動防止装置 | |
| JPH0125677B2 (ja) | ||
| JPH0691583A (ja) | ロボットの制振機構 | |
| JPH0735842B2 (ja) | 振子式制振装置 | |
| Kras et al. | Flywheel inertial actuator for velocity feedback control: parametric study | |
| JPH0652016B2 (ja) | 構造物の制振装置 | |
| JPS6320297A (ja) | 宇宙における装置の防振・支持機構 |