JPH0424708A - 産業用ロボットの制御装置 - Google Patents

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、例えばサーボモータ等の電動機により駆動さ
れる産業用ロボットの制御装置に係り、詳しくは、上記
産業用ロボットの動作速度及び姿勢を速度検出器（例え
ばタコゼネレータ等の速度検出手段）及び位置検出器（
例えばレゾルバ等の位置検出手段）により検出すると共
に、各検出器からの検出データに基づいて該産業用ロボ
・ントの動作をフィードバック制御する制御装置に関す
るものである。

［発明の背景〕 一般に、この種の制御装置におけるサーボ制御部は、例
えば第４図に示すように、位置制御部１速度制御部２及
び電流制御部３０３つの要素により構成されている。

上記位置制御部１では、位置検出器により検出されたデ
ジタル量のデータがソフトウェアによりデジタル処理さ
れるが、上記速度制御部２及び電流制御部３では、速度
検出器や電流検出器により検出されたアナログ量のデー
タがハードウェアにより構成される回路にてアナログ処
理（ＰＩ制？１１）される。

上記のような産業用ロボットを当該制御装置に接続させ
て動作させる場合、上記速度制御部２や電流制御部３に
おける制御定数（ゲイン）を調整する必要がある。この
場合、上記速度ｆ’ｌ１ｍ部２における定数の設定は特
に重要である。

即ち、上記産業用ロボットの動特性や振動特性を向上さ
せ、適用作業に見合った動作をさせるために、上記速度
制御部２における定数を当該フィードバック制御系にお
いて最適な値となるように設定することが重要である。

そこで、従来は、上記速度制御部２における定数は、可
変抵抗器の設定値を変更したり、或いは固定抵抗やコン
デンサを適宜付は替えることにより最適な値となるよう
に調整される（第５図参照）しかし、上記のような設定
作業が一度行われれば、その時の設定値は固定状態とな
ってしまう。

ところが、上記産業用ロボットの振動特性（周波数特性
）は、その動作速度により変化し、共振周波数領域を中
心にその振動分布は第６図に示すようなパターンとなる
。従って、本来的には上記産業用ロボットの動作速度に
応して上記速度制御部２における定数を変化させること
が好ましい。

また、上記産業用ロボットの姿勢に応して変化する慣性
モーメントの影響によっても振動特性が大きく変化する
とともち、かかる慣性モーメントは動作速度に大きく左
右されることから、このような産業用ロボットの姿勢と
動作速度の両面から上記速度制御部２における定数を可
変とすることが更に好ましい。

そこで、本発明の目的とするところは、比較的安価な構
成にて、産業用ロボットの動作時に発生する振動変位を
全般的に減少させ得る構造の産業用ロボットの制御装置
を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明が採用する主たる手
段は、その要旨とするところが、電動機により駆動され
る産業用ロボットの動作速度及び姿勢を速度検出手段及
び位１検出手段ムこより検出すると共に、各検出手段か
らの検出データに基づいて上記産業用ロボットの動作を
フィードバック制御する制御装置において、上記速度検
出手段により検出される上記産業用ロボットの動作速度
及び／若しくは上記位置検出手段により検出される上記
産業用ロボットの姿勢に応してフィードバック制御系に
関する制御定数を自動的に切り替える定数切替手段を設
けた点に係る産業用ロボットの制御装置である。

〔実施例〕

以下、添付図面を参照して、本発明を具体化した実施例
につき説明し、本発明の理解に供する。

尚、以下の実施例は、本発明を具体化した一例であって
、本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。

ここに、第１図は本発明の一実施例に係る制御装置の要
部の回路図、第２図は本発明の他の実施例に係る制御装
置の要部の回路図、第３図は産業用ロボットの動作速度
と上記制御装置により設定変更されるゲインの一例との
関係を示すグラフである。

この実施例に係る制御装置は、第４図に示した前記従来
の制御装置と基本的構造をほぼ同様とし、この従来の制
御装置との相違点は、第１図に示す如く、前記速度制御
部２の回路上に、速度検出器により検出される前記産業
用ロボットの動作２度に応して当該フィードバック制御
系に関する制御定数を自動的に切り替える定数切替手段
４を設けたことである。

上記制御定数は、共振周波数領域における振動変位のピ
ーク値をさげる効果を有するＰゲインく比例ゲイン）と
全周波数領域における振動変位を全般的に下げる効果を
有するＩゲイン（積分ゲイン）とにより構成されており
、当該制御装置においては、上記Ｐゲイン及びＩゲイン
を同時に変更することが可能である。

ここで、第５図に示した前記従来の制御装置での定数設
定回路において、上記Ｐゲイン及びｒゲインを同図中の
抵抗Ｒｆ、Ｒａ、Ｒｂ及びコンデンサＣｆを用いて表す
と以下のようになる。

Ｐゲイン＝Ｒｒ　（Ｒａ＋Ｒｂ）／Ｒｂ■ゲインー（Ｒ
ａ＋Ｒｂ）／Ｒｈ−Ｃｆ上式において、抵抗Ｒａ、Ｒｂ
は、上記Ｐゲイン及びＩゲインの双方に影響を与えるこ
とからこの部分を変更するのは好ましくない。従って、
Ｐゲインの調節は抵抗Ｒｆにて、また■ゲインの調節は
コンデンサＣｆにてそれぞれ行うのが効果的であること
が判明する。

上記のような背景に基づいて本実施例装置における定数
切替手段４は、第１図に示すように構成された。

尚、本実施例装置においては、上記Ｐゲイン及びＩゲイ
ンの切替段階を産業用ロボットの動作速度において、低
速、共振周波数領域近傍、高速に対応させて３段階とし
ているが、必ずしもその段数に限定されることはなく、
適用される産業ロボットに応して２段階若しくは４段階
以上、或いはアナログ式のボリュームをアクチュエータ
にて動作させて無段階に調整し得るように構成すること
も可能である。

上記定数切替手段４において、例えば車軸の産業用ロボ
ットの振動特性が第６図のように表されるとすると、ま
ず、共振周波数領域近傍とそれより低速度、高速度の３
段階に分けて各速度範囲における抵抗Ｒｆ、コンデンサ
Ｃｆの最適値を、上記産業用ロボットのアームの先端の
作用点での振動を測定しながら決定する。

その結果、 速度０〜Ｖ１では、 Ｒｆ、、Ｃｆ 速度■１〜Ｖ２では、 Ｒｆ、　十Ｒｆ２　＋Ｒｆ３　、Ｃｆ、＋Ｃｆ２速度■
２〜■３では、 Ｒｆ、　十Ｒｆ２．Ｃｆ、＋Ｃｆ、＋Ｃｆ。

がそれぞれ各速度範囲におけるゲインの最適値になった
とすると、速度Ｏ〜■１ではスイッチＳＷｌ、ＳＷ５．
ＳＷ６がオフされ、スイッチＳＷ２、ＳＷ３．ＳＷ４が
オンされる。

速度■１〜Ｖ２では、スイッチＳＷＩ、５Ｗ２ＳＷ３．
ＳＷ６がオフされ、スイッチＳＷ４．ＳＷ５がオンされ
る。

速度■２〜■３では、スイッチＳＷＩ、ＳＷ２がオフさ
れ、スイッチＳＷ３．ＳＷ４．ＳＷ５゜ＳＷ６がオンさ
れる。

上記のようなスイッチＳＷＩ乃至ＳＷ６のオン・オフ制
御は、速度をコンパレートする速度比較回路５にて行わ
れる。

上記のような動作速度とゲインとの関係の一例（但し第
６図に対応）を第３図に示す。

即ち、振動が大きい速度領域ではゲインを下げる方向に
制御され（Ｃａｂ）、振動が最も小さい速度領域ではゲ
インを上げる方向に制御される（Ｃ；ａ）。

上記のようなゲインの変更パターンは、前述の如く単軸
の産業用ロボットに対して有効であって、多軸を備えた
産業用ロボットにおいては、各軸間の干渉を受けること
から、他の軸の動作速度をも考慮して上記ゲインの値を
設定変更することが好ましく、この場合のゲインは、各
軸の動作速度を考慮した関数にて表されると考えられる
。

本実施例に係る制御装置は上記したように構成されてい
るため、産業用ロボットの動作速度に応して最適な定数
に変更することが可能となり、該産業用ロボットの振動
変位は従来装置の場合よりも飛躍的に減少される。

このことは、産業用ロボットのアーム先端の作用点での
振動変位を小さくすることに繋がり、産業用ロボットの
動作時における円滑性を増す効果が得られるものである
。

尚、上記実施例においては、速度検出器により検出され
る動作速度に応して定数を切り替える場合を例に説明し
たが、産業用ロボットの姿勢によっても振動特性が大き
く変化することは前述の如くである。従って、産業用ロ
ボｙトの姿勢に応しても上記速度制御部２における定数
を可変とすることが更に好ましい。

特に、動作速度をあまり変化させずに大きな姿勢変更を
頻繁に行う産業用ロボットの場合に、上記のような速度
情報に代わり、位置検出器により検出される上記産業用
ロボットの姿勢に応してフィードバンク制御系に関する
制御定数を自動的に切り替えるように構成することが効
果的である。

この場合の制御装置の要部の回路図を第２図に示す。

更にまた、産業用ロボットによっては、上記のような動
作速度及び姿勢の両面に応して当該フィードバック制御
系に関する制御定数を切り替えるように構成することに
より慣性モーメントを的確に調整することも可能である
。

Ｃ発明の効果〕 本発明は、上記したように、電動機により駆動される産
業用ロボットの動作速度及び姿勢を速度検出手段及び位
置検出手段により検出すると共に、各検出手段からの検
出データに基づいて上記産業用ロボットの動作をフィー
ドバンク制御する制御装置において、上記速度検出手段
により検出される上記産業用ロボットの動作速度及び／
若しくは上記位置検出手段により検出される上記産業用
ロボットの姿勢に応してフィードバンク制御系に関する
制御定数を自動的に切り替える定数切替手段を設けたこ
とを特徴とする産業用ロボットの制御装置であるから、
比較的安価な構成にて、産業用ロボットの動作時に発生
する振動を全般的に減少させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る制御装置の要部の回路
図、第２図は本発明の他の実施例に係る制御装置の要部
の回路図、第３図は産業用ロボットの動作速度と上記制
御装置により設定変更されるゲインの一例との関係を示
すグラフ、第４図は本発明の背景技術を説明するための
従来の制御装置の制御系のブロック図、第５図上記従来
の制御装置に通用される定数設定回路の図、第６図は産
業用ロボットの動作速度と振動変位との関係を示すグラ
フである。 〔符号の説明〕 ２・・・速度制御部 ４・・・定数切替手段 ５・・・速度比較回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、電動機により駆動される産業用ロボットの動作速度
   及び姿勢を速度検出手段及び位置検出手段により検出す
   ると共に、各検出手段からの検出データに基づいて上記
   産業用ロボットの動作をフィードバック制御する制御装
   置において、上記速度検出手段により検出される上記産
   業用ロボットの動作速度及び／若しくは上記位置検出手
   段により検出される上記産業用ロボットの姿勢に応じて
   フィードバック制御系に関する制御定数を自動的に切り
   替える定数切替手段を設けたことを特徴とする産業用ロ
   ボットの制御装置。