JPH0428510B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0428510B2 JPH0428510B2 JP57091036A JP9103682A JPH0428510B2 JP H0428510 B2 JPH0428510 B2 JP H0428510B2 JP 57091036 A JP57091036 A JP 57091036A JP 9103682 A JP9103682 A JP 9103682A JP H0428510 B2 JPH0428510 B2 JP H0428510B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- acceleration
- arm
- robot arm
- tip
- base
- Prior art date
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- Expired - Lifetime
Links
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims description 36
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 7
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000004043 responsiveness Effects 0.000 description 2
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 230000004069 differentiation Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、ロボツトアームの制御装置に関す
る。
る。
クローズアツプからなる位置決め制御系を用い
て制御対象を制御する場合、上記制御系のループ
ゲインを大きく設定する程制御性が向上するが、
このループゲインが大き過ぎるとハンチング等の
不安定現象を発生するので、実際にはかかる現象
が生じない範囲での最大ループゲインが設定され
る。
て制御対象を制御する場合、上記制御系のループ
ゲインを大きく設定する程制御性が向上するが、
このループゲインが大き過ぎるとハンチング等の
不安定現象を発生するので、実際にはかかる現象
が生じない範囲での最大ループゲインが設定され
る。
ところで産業用ロボツトのアームは、その剛性
に限度があるため、その先端に負荷されるワーク
の重量の大きさによつては作動中に大きな振動を
生じて応答性が悪化することがある。そこで上記
アームを制御する制御系においては、上記振動に
基づくハンチング等の影響を防止するために上記
ループゲインを相当小さめに設定するようにして
おり、その結果、軽負荷時における系の応答性お
よび制御精度が低下するという不都合を生じてい
た。
に限度があるため、その先端に負荷されるワーク
の重量の大きさによつては作動中に大きな振動を
生じて応答性が悪化することがある。そこで上記
アームを制御する制御系においては、上記振動に
基づくハンチング等の影響を防止するために上記
ループゲインを相当小さめに設定するようにして
おり、その結果、軽負荷時における系の応答性お
よび制御精度が低下するという不都合を生じてい
た。
本発明の目的は、上記従来の問題点に鑑み、ロ
ボツトアームの負荷状態に適応したループゲイン
を設定することができるロボツトアームの制御装
置を提供することにある。
ボツトアームの負荷状態に適応したループゲイン
を設定することができるロボツトアームの制御装
置を提供することにある。
そのため、本発明では、ロボツトアームの基部
において該アームの実揺動角を検出するととも
に、この揺動角と目標角との偏差を求め、この偏
差が零になるように上記ロボツトアームの駆動ア
クチユエータを制御するクローズドループの制御
装置において、上記ロボツトアームの先端部に付
設され、該先端部の揺動方向の加速度を検出する
第１の加速度検出手段と、上記加速度から重力加
速度成分を除去する手段と、上記ロボツトアーム
の基部の加速度を検出する第２の加速度検出手段
と、上記重力加速度成分が除去されたロボツトア
ーム先端部の加速度と、上記ロボツトアームの基
部の加速度との差に基づき、この差が大きくなる
に伴つてループゲインが低くなるように該ゲイン
を変化させるゲイン調整手段とが備えられてい
る。
において該アームの実揺動角を検出するととも
に、この揺動角と目標角との偏差を求め、この偏
差が零になるように上記ロボツトアームの駆動ア
クチユエータを制御するクローズドループの制御
装置において、上記ロボツトアームの先端部に付
設され、該先端部の揺動方向の加速度を検出する
第１の加速度検出手段と、上記加速度から重力加
速度成分を除去する手段と、上記ロボツトアーム
の基部の加速度を検出する第２の加速度検出手段
と、上記重力加速度成分が除去されたロボツトア
ーム先端部の加速度と、上記ロボツトアームの基
部の加速度との差に基づき、この差が大きくなる
に伴つてループゲインが低くなるように該ゲイン
を変化させるゲイン調整手段とが備えられてい
る。
以下、図面を参照しながら本発明の実施例につ
いて説明する。
いて説明する。
第１図は、本発明に係るロボツトアームの制御
装置の一実施例を示している。同図において、ロ
ボツトアーム１の先端部に付設された加速度検出
器２は、該先端部における加速度（角加速度）を
検出するものであり、たとえば歪ゲージセンサ等
が使用される。なおこの加速度検出器２は、上記
アームの揺動方向にその検出方向を合わせてあ
る。
装置の一実施例を示している。同図において、ロ
ボツトアーム１の先端部に付設された加速度検出
器２は、該先端部における加速度（角加速度）を
検出するものであり、たとえば歪ゲージセンサ等
が使用される。なおこの加速度検出器２は、上記
アームの揺動方向にその検出方向を合わせてあ
る。
ハイパスフイルタ３は、上記加速度検出器２で
検出される加速度（角加速度）の低周波成分（た
とえば１Hz以下）、つまり重力の加速度を除くも
のである。
検出される加速度（角加速度）の低周波成分（た
とえば１Hz以下）、つまり重力の加速度を除くも
のである。
位置検出器４は、上記アーム１の回動位置（回
動角）を検出するものであり、該アームの回動軸
に直結されている。また微分回路５は、上記位置
検出器４の出力信号を２階微分して上記アーム１
の基部における加速度（角加速度）を検出するも
のであり、その出力信号は上記ハイパスフイルタ
３の出力信号とともに加算点６に入力される。
動角）を検出するものであり、該アームの回動軸
に直結されている。また微分回路５は、上記位置
検出器４の出力信号を２階微分して上記アーム１
の基部における加速度（角加速度）を検出するも
のであり、その出力信号は上記ハイパスフイルタ
３の出力信号とともに加算点６に入力される。
ゲイン調節器７は、上記加算点６の加算結果の
値に対応したゲイン制御信号を出力する作用をな
し、この制御信号は、PID制御回路８の増幅器８
ｃのゲインを調節する。
値に対応したゲイン制御信号を出力する作用をな
し、この制御信号は、PID制御回路８の増幅器８
ｃのゲインを調節する。
PIP（Proportional Integral Derivative）制御
回路８は、積分回路８ａと微分回路８ｂの出力信
号を加算点８ｄで加算するとともに、その加算結
果と前記加速度検出器２の出力信号とを加算点８
ｅで加算し、この加算結果を上記増幅器８ｅに入
力するように構成されている。なお、上記微分回
路８ｂには、モータ９の速度を検出する速度検出
器１０の出力信号が入力される。
回路８は、積分回路８ａと微分回路８ｂの出力信
号を加算点８ｄで加算するとともに、その加算結
果と前記加速度検出器２の出力信号とを加算点８
ｅで加算し、この加算結果を上記増幅器８ｅに入
力するように構成されている。なお、上記微分回
路８ｂには、モータ９の速度を検出する速度検出
器１０の出力信号が入力される。
いま加算点１１に目標値（アーム１に対する位
置指令値）が入力されると、該目標値と上記位置
検出器４の出力信号との偏差が上記PID制御回路
８に入力され、これによつて該偏差が無くなるよ
うな態様で上記アーム１が回動される。なおこの
アーム１の駆動は、上記モータ９および減速機１
２を介して行なわれる。また該アームの回動時に
は、上記モータ９の速度が加算点１３にフイード
バツクされることから、上記アームの回動速度が
制御される。すなわち、アーム１が高速で回動す
る場合には、その回動速度を低下させるように上
記モータ９が速度制御される。
置指令値）が入力されると、該目標値と上記位置
検出器４の出力信号との偏差が上記PID制御回路
８に入力され、これによつて該偏差が無くなるよ
うな態様で上記アーム１が回動される。なおこの
アーム１の駆動は、上記モータ９および減速機１
２を介して行なわれる。また該アームの回動時に
は、上記モータ９の速度が加算点１３にフイード
バツクされることから、上記アームの回動速度が
制御される。すなわち、アーム１が高速で回動す
る場合には、その回動速度を低下させるように上
記モータ９が速度制御される。
ところで上記アーム１の先端にワーク（図示せ
ず）が負荷されているとすると、上記アーム１の
作動時点においてその基部に対しその先端部の作
動が遅れ、そのため該アーム１が反ることにな
る。そしてその反作用により上記アーム１に振動
が生じる。また上記アーム１がほぼ目標位置に到
達したさいにも、上記ワークによる慣性のために
同様の振動を生じる。
ず）が負荷されているとすると、上記アーム１の
作動時点においてその基部に対しその先端部の作
動が遅れ、そのため該アーム１が反ることにな
る。そしてその反作用により上記アーム１に振動
が生じる。また上記アーム１がほぼ目標位置に到
達したさいにも、上記ワークによる慣性のために
同様の振動を生じる。
ロボツトアーム１の先端部の加速度と基部の加
速度の差は、ロボツトアームの振動の大きさを表
わし、このアームの振動は、一般にはアームに負
荷されるワークの重量が大きくなるに伴つて大き
くなる。そして、上記振動の周波数は、ワーク重
量が増す程、低くなる傾向を示す。
速度の差は、ロボツトアームの振動の大きさを表
わし、このアームの振動は、一般にはアームに負
荷されるワークの重量が大きくなるに伴つて大き
くなる。そして、上記振動の周波数は、ワーク重
量が増す程、低くなる傾向を示す。
したがつて、上記ワークの重量が大きくてアー
ム１に大きな振動が発生する場合には、上記PID
制御回路８の増幅器９ｃのゲインが絞られ、それ
によつて制御系のループゲインが低下して上記の
振動が抑制される。逆に、ワーク重量が小さい場
合には、上記アーム１の振動数が高くなるので上
記ループゲインが増加され、これによつて上記ア
ーム１が応答性よく高速で位置決めされる。
ム１に大きな振動が発生する場合には、上記PID
制御回路８の増幅器９ｃのゲインが絞られ、それ
によつて制御系のループゲインが低下して上記の
振動が抑制される。逆に、ワーク重量が小さい場
合には、上記アーム１の振動数が高くなるので上
記ループゲインが増加され、これによつて上記ア
ーム１が応答性よく高速で位置決めされる。
なお、上記実施例では位置検出器４の出力信号
を微分回路５で２階微分することによつてアーム
１の基部の加速度を検出するようにしているが、
上記アーム基部の加速度は上記モータ９および減
速器１２の加速度と同じであるから、これらのい
ずれか一方の加速度を検出してこれを上記加算点
６に入力させるようにしてもよい。
を微分回路５で２階微分することによつてアーム
１の基部の加速度を検出するようにしているが、
上記アーム基部の加速度は上記モータ９および減
速器１２の加速度と同じであるから、これらのい
ずれか一方の加速度を検出してこれを上記加算点
６に入力させるようにしてもよい。
また上記ゲイン制御信号は、マイクロコンピユ
ータを用いて得ることも可能である。もちろも本
発明に係る方法は、PID制御回路を用いない一般
のこの種のフイードバツク制御装置にも有効に適
用することができる。
ータを用いて得ることも可能である。もちろも本
発明に係る方法は、PID制御回路を用いない一般
のこの種のフイードバツク制御装置にも有効に適
用することができる。
本発明によれば、ロボツトアームの負荷状態に
応じた適正なループゲインを設定することができ
る。すなわち、例えばロボツトアームに大重量の
ワークが負荷されている場合には、ループゲイン
を低下させてロボツトアームのハンチング等を効
果的に防止することができ、またロボツトアーム
に軽量のワークが負荷されている場合には、ルー
プゲインを可及的に大きく設定して、系の応答性
や制御精度を向上することができる。
応じた適正なループゲインを設定することができ
る。すなわち、例えばロボツトアームに大重量の
ワークが負荷されている場合には、ループゲイン
を低下させてロボツトアームのハンチング等を効
果的に防止することができ、またロボツトアーム
に軽量のワークが負荷されている場合には、ルー
プゲインを可及的に大きく設定して、系の応答性
や制御精度を向上することができる。
そして、ロボツトアームの基部の加速度と先端
部の加速度との差に基づいてロボツトアームの振
動の状態を検出しているので、該振動状態が的確
に捕らえられ、その結果、制御の信頼性を高める
ことができる。
部の加速度との差に基づいてロボツトアームの振
動の状態を検出しているので、該振動状態が的確
に捕らえられ、その結果、制御の信頼性を高める
ことができる。
第１図は本発明の一実施例を示したブロツク
図、第２図はPID制御回路の内部構成を例示した
ブロツク図である。 １……ロボツトアーム、２……加速度検出器、
３……ハイパスフイルタ、４……位置検出器、５
……微分回路、７……ゲイン調節器、８……PID
制御回路、９……モータ。
図、第２図はPID制御回路の内部構成を例示した
ブロツク図である。 １……ロボツトアーム、２……加速度検出器、
３……ハイパスフイルタ、４……位置検出器、５
……微分回路、７……ゲイン調節器、８……PID
制御回路、９……モータ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ ロボツトアームの基部において該アームの実
揺動角を検出するとともに、この揺動角と目標角
との偏差を求め、この偏差が零になるように上記
ロボツトアームの駆動アクチユエータを制御する
クローズドループの制御装置において、 上記ロボツトアームの先端部に付設され、該先
端部の揺動方向の加速度を検出する第１の加速度
検出手段と、 上記加速度から重力加速度成分を除去する手段
と、 上記ロボツトアームの基部の加速度を検出する
第２加速度検出手段と、 上記重力加速度成分が除去されたロボツトアー
ム先端部の加速度と、上記ロボツトアームの基部
の加速度との差に基づき、この差が大きくなるに
伴つてループゲインが低くなるように該ゲインを
変化させるゲイン調整手段と を備えることを特徴とするロボツトアームの制御
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9103682A JPS58211887A (ja) | 1982-05-28 | 1982-05-28 | ロボットアームの制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9103682A JPS58211887A (ja) | 1982-05-28 | 1982-05-28 | ロボットアームの制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58211887A JPS58211887A (ja) | 1983-12-09 |
| JPH0428510B2 true JPH0428510B2 (ja) | 1992-05-14 |
Family
ID=14015269
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9103682A Granted JPS58211887A (ja) | 1982-05-28 | 1982-05-28 | ロボットアームの制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58211887A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6373309A (ja) * | 1986-09-16 | 1988-04-02 | Fanuc Ltd | 低剛性リンクの制御装置 |
| JPH0276692A (ja) * | 1988-09-08 | 1990-03-16 | Fuji Electric Co Ltd | ロボットの適応制御方法 |
| JP2007141189A (ja) * | 2005-10-18 | 2007-06-07 | Fanuc Ltd | 加速度センサを用いた制御装置及び調整装置 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS52101569A (en) * | 1976-02-18 | 1977-08-25 | Hitachi Ltd | Device for controlling manipulator |
| JPS54110558A (en) * | 1978-02-17 | 1979-08-30 | Motoda Denshi Kogyo Kk | Speed controller of robot* etc* by detecting weight |
-
1982
- 1982-05-28 JP JP9103682A patent/JPS58211887A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS52101569A (en) * | 1976-02-18 | 1977-08-25 | Hitachi Ltd | Device for controlling manipulator |
| JPS54110558A (en) * | 1978-02-17 | 1979-08-30 | Motoda Denshi Kogyo Kk | Speed controller of robot* etc* by detecting weight |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58211887A (ja) | 1983-12-09 |
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