JPH04314110A - 力制御装置 - Google Patents
力制御装置Info
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- JPH04314110A JPH04314110A JP7971591A JP7971591A JPH04314110A JP H04314110 A JPH04314110 A JP H04314110A JP 7971591 A JP7971591 A JP 7971591A JP 7971591 A JP7971591 A JP 7971591A JP H04314110 A JPH04314110 A JP H04314110A
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- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000004044 response Effects 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method 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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、工業用ロボットの力制
御装置に関する。
御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年力制御装置を用いることにより、工
業用ロボットに人間のように高度で、そして柔軟性を持
った作業をさせることができるようになってきている。
業用ロボットに人間のように高度で、そして柔軟性を持
った作業をさせることができるようになってきている。
【０００３】以下図３，図４を参照しながら、上述した
従来の力制御装置の一例について説明する。
従来の力制御装置の一例について説明する。
【０００４】図３において、１は力指令部で、力指令値
Ｆｃを出力する。６はロボット、１１はロボットの先端
に付いた力センサ、５はロボットを駆動するモーター、
７はロボットの位置を検出するためのモーター５に取り
付けられた位置検出器である。８は力センサー１１から
検出される力Ｆの信号を処理する力センサー信号処理部
で、力センサー１１で検出された微小信号を増幅し、力
指令値Ｆｃに対応した力帰還値Ｆｆを出力する。２は力
指令値Ｆｃと力帰還値Ｆｆを入力とする力制御演算部で
、減算器１０とコンプライアンス定数演算部９とで構成
されている。減算器１０は力指令値Ｆｃと力帰還値Ｆｆ
を入力とし、両者の減算値である力誤差値ΔＦを出力す
る。コンプライアンス定数演算部９は力誤差値ΔＦを入
力し、関節角座標系の位置指令値Ｘｃ（Ｒ）に変換する
。ただし、（Ｒ）は関節角座標系での値であることを示
す。３は位置制御部で、位置指令値Ｘｃ（Ｒ）と位置検
出器７の出力である位置帰還値Ｘｆ（Ｒ）とを入力とし
演算を行い電流指令値Ｉｃ（Ｒ）を出力する。４はモー
ター５を駆動するモーター駆動部である。図４に力制御
演算部２の構成を示す。１２は力誤差値ΔＦにコンプラ
イアンス定数Ｋｆを掛ける乗算器、１３は位置誤差指令
値ΔＸｃを積分する積分器、１４は位置指令値Ｘｃを絶
対座標系Ｗから関節座標系Ｒでの位置指令値Ｘｃ（Ｒ）
に変換する座標変換器である。
Ｆｃを出力する。６はロボット、１１はロボットの先端
に付いた力センサ、５はロボットを駆動するモーター、
７はロボットの位置を検出するためのモーター５に取り
付けられた位置検出器である。８は力センサー１１から
検出される力Ｆの信号を処理する力センサー信号処理部
で、力センサー１１で検出された微小信号を増幅し、力
指令値Ｆｃに対応した力帰還値Ｆｆを出力する。２は力
指令値Ｆｃと力帰還値Ｆｆを入力とする力制御演算部で
、減算器１０とコンプライアンス定数演算部９とで構成
されている。減算器１０は力指令値Ｆｃと力帰還値Ｆｆ
を入力とし、両者の減算値である力誤差値ΔＦを出力す
る。コンプライアンス定数演算部９は力誤差値ΔＦを入
力し、関節角座標系の位置指令値Ｘｃ（Ｒ）に変換する
。ただし、（Ｒ）は関節角座標系での値であることを示
す。３は位置制御部で、位置指令値Ｘｃ（Ｒ）と位置検
出器７の出力である位置帰還値Ｘｆ（Ｒ）とを入力とし
演算を行い電流指令値Ｉｃ（Ｒ）を出力する。４はモー
ター５を駆動するモーター駆動部である。図４に力制御
演算部２の構成を示す。１２は力誤差値ΔＦにコンプラ
イアンス定数Ｋｆを掛ける乗算器、１３は位置誤差指令
値ΔＸｃを積分する積分器、１４は位置指令値Ｘｃを絶
対座標系Ｗから関節座標系Ｒでの位置指令値Ｘｃ（Ｒ）
に変換する座標変換器である。
【０００５】以上のように構成された力制御装置につい
て、以下その動作について説明する。力指令部１は、ロ
ボット６の先端に対して特定の座標系の一方向での力指
令値Ｆｃを出力する。力センサー１１からはロボット６
の先端にかかる力が検出される。力センサー信号処理部
８は検出された力Ｆを入力し、力指令部１で指定された
座標系の特定の軸方向の力Ｆｆを出力する。力Ｆｆは減
算器１０に入力される。減算器１０では力指令値Ｆｃと
力帰還値Ｆｆとの差ΔＦをとりコンプライアンス定数演
算部９に送る。コンプライアンス定数演算部９では式（
１）および式（２）の演算を行う。
て、以下その動作について説明する。力指令部１は、ロ
ボット６の先端に対して特定の座標系の一方向での力指
令値Ｆｃを出力する。力センサー１１からはロボット６
の先端にかかる力が検出される。力センサー信号処理部
８は検出された力Ｆを入力し、力指令部１で指定された
座標系の特定の軸方向の力Ｆｆを出力する。力Ｆｆは減
算器１０に入力される。減算器１０では力指令値Ｆｃと
力帰還値Ｆｆとの差ΔＦをとりコンプライアンス定数演
算部９に送る。コンプライアンス定数演算部９では式（
１）および式（２）の演算を行う。
【０００６】
ΔＸｃ＝Ｋｆ・ΔＦ
………
（１） Ｘｃ＝ΣΔＸｃ
………（２）コンプライアンス定数演算部９で変換
された位置指令値Ｘｃ（Ｒ）は位置制御部３に送られる
。位置指令部３では位置指令値Ｘｃ（Ｒ）と位置検出器
７からの位置帰還値Ｘｆ（Ｒ）を用いて位置誤差値ΔＸ
（Ｒ）を計算し、速度指令値Ｖｃ（Ｒ）を作る。次に速
度指令値Ｖｃ（Ｒ）と位置帰還値Ｘｆ（Ｒ）から演算さ
れた速度帰還値Ｖｆ（Ｒ）を用いて電流指令値Ｉｃ（Ｒ
）を作りモーター駆動部４に送る。モーター駆動部４で
は電流指令値Ｉｃ（Ｒ）にモーター５に流れる電流値Ｉ
ｆが一致するようにモーター５の電流を制御する。モー
ター５は力誤差値ΔＦが零になるようにロボット６を駆
動する。以上のように力制御を行っていくと、ロボット
６の先端の特定の座標系の一方向の力指令値Ｆｃに力の
帰還値Ｆｆが一致するように角関節角が制御される。
………
（１） Ｘｃ＝ΣΔＸｃ
………（２）コンプライアンス定数演算部９で変換
された位置指令値Ｘｃ（Ｒ）は位置制御部３に送られる
。位置指令部３では位置指令値Ｘｃ（Ｒ）と位置検出器
７からの位置帰還値Ｘｆ（Ｒ）を用いて位置誤差値ΔＸ
（Ｒ）を計算し、速度指令値Ｖｃ（Ｒ）を作る。次に速
度指令値Ｖｃ（Ｒ）と位置帰還値Ｘｆ（Ｒ）から演算さ
れた速度帰還値Ｖｆ（Ｒ）を用いて電流指令値Ｉｃ（Ｒ
）を作りモーター駆動部４に送る。モーター駆動部４で
は電流指令値Ｉｃ（Ｒ）にモーター５に流れる電流値Ｉ
ｆが一致するようにモーター５の電流を制御する。モー
ター５は力誤差値ΔＦが零になるようにロボット６を駆
動する。以上のように力制御を行っていくと、ロボット
６の先端の特定の座標系の一方向の力指令値Ｆｃに力の
帰還値Ｆｆが一致するように角関節角が制御される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな構成では、力制御で動作中コンプライアンス定数Ｋ
ｆは固定値であるので、力を加える対象物の剛性が大き
くなった場合は、コンプライアンス定数が大きすぎ力制
御径が発振を起こし、また対象物の剛性が小さくなった
場合は、コンプライアンス定数が小さすぎ指令どおりの
力に収束するのに必要以上に時間がかかるという問題点
を有していた。
うな構成では、力制御で動作中コンプライアンス定数Ｋ
ｆは固定値であるので、力を加える対象物の剛性が大き
くなった場合は、コンプライアンス定数が大きすぎ力制
御径が発振を起こし、また対象物の剛性が小さくなった
場合は、コンプライアンス定数が小さすぎ指令どおりの
力に収束するのに必要以上に時間がかかるという問題点
を有していた。
【０００８】本発明は上記問題点に鑑み、力を加える対
象物の剛性の変化に対応してコンプライアンス定数を変
更することで力制御系の発振を抑え、また指令した力へ
の収束時間を短縮することができる力制御装置を提供す
ることを目的とするものである。
象物の剛性の変化に対応してコンプライアンス定数を変
更することで力制御系の発振を抑え、また指令した力へ
の収束時間を短縮することができる力制御装置を提供す
ることを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明の力制御装置は、Ｎ自由度を持ち動作端に力セン
サーを有するロボットと、前記ロボットを駆動し、位置
検出器が取り付けられたモーターと、前記力センサーか
らの信号を増幅処理し帰還値を出力する力センサー信号
処理部と、前記ロボットの動作端に発生させる力の大き
さを指令する力指令値を出力する力指令部と、前記力指
令値と前記力帰還値を入力とし、入力信号に制御定数に
よる乗算を含む演算を行って位置指令値を出力する力制
御演算部と、前記位置検出器の出力と前記位置指令値と
を入力とし電流指令値を出力する位置制御部と、前記電
流指令値に基づきモーターを駆動するモーター駆動部と
を備え、一定時間間隔で開閉するゲートにより前記力帰
還値と前記位置指令値をサンプリングしてメモリー部に
入力し、前記メモリー部に記憶された力帰還値と位置指
令値から一定時間間隔を経過した力帰還値の変化量と位
置指令値の変化量を求め、前記力帰還値の変化量と位置
指令値の変化量との比に基づいて前記制御定数を変化さ
せるようにしたものである。
本発明の力制御装置は、Ｎ自由度を持ち動作端に力セン
サーを有するロボットと、前記ロボットを駆動し、位置
検出器が取り付けられたモーターと、前記力センサーか
らの信号を増幅処理し帰還値を出力する力センサー信号
処理部と、前記ロボットの動作端に発生させる力の大き
さを指令する力指令値を出力する力指令部と、前記力指
令値と前記力帰還値を入力とし、入力信号に制御定数に
よる乗算を含む演算を行って位置指令値を出力する力制
御演算部と、前記位置検出器の出力と前記位置指令値と
を入力とし電流指令値を出力する位置制御部と、前記電
流指令値に基づきモーターを駆動するモーター駆動部と
を備え、一定時間間隔で開閉するゲートにより前記力帰
還値と前記位置指令値をサンプリングしてメモリー部に
入力し、前記メモリー部に記憶された力帰還値と位置指
令値から一定時間間隔を経過した力帰還値の変化量と位
置指令値の変化量を求め、前記力帰還値の変化量と位置
指令値の変化量との比に基づいて前記制御定数を変化さ
せるようにしたものである。
【００１０】
【作用】上記構成の力制御装置において、力帰還値の変
化量と前記位置指令値の変化量の比によって力制御演算
部の制御定数を変更するので、力を加える対象物の剛性
が変化した場合でも力制御系の発振を抑え、また指令し
た力への収束時間を短縮することとなる。
化量と前記位置指令値の変化量の比によって力制御演算
部の制御定数を変更するので、力を加える対象物の剛性
が変化した場合でも力制御系の発振を抑え、また指令し
た力への収束時間を短縮することとなる。
【００１１】
【実施例】以下本発明の実施例の力制御装置について、
図面を参照しながら説明する。本発明の全体構成は図３
に説明した従来例と同じである。したがって同じ構成部
には同一の番号を用い、その説明は省略する。
図面を参照しながら説明する。本発明の全体構成は図３
に説明した従来例と同じである。したがって同じ構成部
には同一の番号を用い、その説明は省略する。
【００１２】本実施例が従来例と異なる点は、力制御演
算部２の乗算器１２において力誤差値ΔＦに掛けるコン
プライアンス定数Ｋｆが固定値ではなく、力を加える対
象物の剛性Ｋｅの変化に対応して動的に変更されるとこ
ろである。この目的のために本発明の実施例では、図１
に示すように力制御演算部２の構成は従来例の図４と同
じであるが、周辺装置群が附加されている。クロック信
号発生器１５は一定時間間隔でクロック信号を発生しゲ
ートＡ１６およびゲートＢ１７に送る。ゲートＡ１６は
力センサー処理部８の出力信号である力帰還値Ｆｆを一
定時間間隔でサンプリングをしてメモリー部Ａ１８に送
り、メモリー部Ａ１８で記憶させる。同様に、ゲートＢ
１７コンプライアンス定数演算部９の出力信号である位
置指令値Ｘｃ（Ｒ）を一定時間間隔でサンプリングをし
てメモリー部Ｂ１９に送り、メモリー部Ｂ１９で記憶さ
せる。そしてクロック信号ｎ番目のそれぞれの値をＦｆ
ｎ，Ｘｃｎと表示することにする。つぎにＫｅ演算部２
０では（数１）の演算を行って剛性Ｋｅを求め次段のＫ
ｆ演算部に送る。
算部２の乗算器１２において力誤差値ΔＦに掛けるコン
プライアンス定数Ｋｆが固定値ではなく、力を加える対
象物の剛性Ｋｅの変化に対応して動的に変更されるとこ
ろである。この目的のために本発明の実施例では、図１
に示すように力制御演算部２の構成は従来例の図４と同
じであるが、周辺装置群が附加されている。クロック信
号発生器１５は一定時間間隔でクロック信号を発生しゲ
ートＡ１６およびゲートＢ１７に送る。ゲートＡ１６は
力センサー処理部８の出力信号である力帰還値Ｆｆを一
定時間間隔でサンプリングをしてメモリー部Ａ１８に送
り、メモリー部Ａ１８で記憶させる。同様に、ゲートＢ
１７コンプライアンス定数演算部９の出力信号である位
置指令値Ｘｃ（Ｒ）を一定時間間隔でサンプリングをし
てメモリー部Ｂ１９に送り、メモリー部Ｂ１９で記憶さ
せる。そしてクロック信号ｎ番目のそれぞれの値をＦｆ
ｎ，Ｘｃｎと表示することにする。つぎにＫｅ演算部２
０では（数１）の演算を行って剛性Ｋｅを求め次段のＫ
ｆ演算部に送る。
【００１３】
【数１】
【００１４】（数１）中Ｆｎ，Ｆｎ−１はそれぞれ今回
と前回の力帰還値の値をあらわし、Ｘｃｎ−１，Ｘｃｎ
−２はそれぞれ前回と前々回の位置指令値をあらわす。
と前回の力帰還値の値をあらわし、Ｘｃｎ−１，Ｘｃｎ
−２はそれぞれ前回と前々回の位置指令値をあらわす。
【００１５】Ｋｆ演算部では、次に示す（表１）を備え
ており、前記Ｋｅの値に相当するＫｆの値を算出する。
ており、前記Ｋｅの値に相当するＫｆの値を算出する。
【００１６】
【表１】
【００１７】（表１）はコンプライアンス定数Ｋｆを変
更するときに参照される予め作成されたテーブルであり
、力を加える対象物の剛性Ｋｅとそのときの最適なコン
プライアンス定数Ｋｆの対が設定されている。テーブル
中のＫｅとＫｆは次の条件を満たしている。
更するときに参照される予め作成されたテーブルであり
、力を加える対象物の剛性Ｋｅとそのときの最適なコン
プライアンス定数Ｋｆの対が設定されている。テーブル
中のＫｅとＫｆは次の条件を満たしている。
【００１８】Ｋｅ１＜Ｋｅ２＜……＜Ｋｅｉ＜……Ｋｆ
１＞Ｋｆ２＞……＞Ｋｆｉ＞…… （数１）によって算出された剛性ＫｅがＫｅｉとＫｅｉ
＋１の間にある場合は、コンプライアンス定数Ｋｆは線
形補間によってＫｆｉとＫｆｉ＋１の間の値となる。図
２は（表１）のテーブルに基づき剛性Ｋｅとコンプライ
アンス定数Ｋｆの関係を表したグラフである。以上のよ
うにして、本発明によれば力制御演算部２の乗算器１２
において力誤差値ΔＦに掛けるコンプライアンス定数Ｋ
ｆが固定値でなく、力を加える対象物の剛性Ｋｅの変化
に対応して動的に変更することができる。
１＞Ｋｆ２＞……＞Ｋｆｉ＞…… （数１）によって算出された剛性ＫｅがＫｅｉとＫｅｉ
＋１の間にある場合は、コンプライアンス定数Ｋｆは線
形補間によってＫｆｉとＫｆｉ＋１の間の値となる。図
２は（表１）のテーブルに基づき剛性Ｋｅとコンプライ
アンス定数Ｋｆの関係を表したグラフである。以上のよ
うにして、本発明によれば力制御演算部２の乗算器１２
において力誤差値ΔＦに掛けるコンプライアンス定数Ｋ
ｆが固定値でなく、力を加える対象物の剛性Ｋｅの変化
に対応して動的に変更することができる。
【００１９】本実施例によれば、力帰還値の変化量と位
置指令値の変化量の比によって力を加える対象物の剛性
Ｋｅを算出し、この剛性Ｋｅに適したコンプライアンス
定数Ｋｆを予め作成されたテーブルに基づき算出し使用
することにより、力を加える対象物の剛性が変化した場
合でも力制御系の発振を抑え、また指令した力への収束
時間を短縮することができる。
置指令値の変化量の比によって力を加える対象物の剛性
Ｋｅを算出し、この剛性Ｋｅに適したコンプライアンス
定数Ｋｆを予め作成されたテーブルに基づき算出し使用
することにより、力を加える対象物の剛性が変化した場
合でも力制御系の発振を抑え、また指令した力への収束
時間を短縮することができる。
【００２０】
【発明の効果】本発明によれば、力制御演算部２の乗算
器１２において力誤差値ΔＦに掛けるコンプライアンス
定数Ｋｆが固定値でなく、力を加える対象物の剛性Ｋｅ
の変化に対応して動的に変更することができるので、力
制御中に力を加える対象物の剛性が変化した場合でも力
制御系の発振を抑え、また指令した力への収束時間を短
縮することができる。
器１２において力誤差値ΔＦに掛けるコンプライアンス
定数Ｋｆが固定値でなく、力を加える対象物の剛性Ｋｅ
の変化に対応して動的に変更することができるので、力
制御中に力を加える対象物の剛性が変化した場合でも力
制御系の発振を抑え、また指令した力への収束時間を短
縮することができる。
【図１】本発明の一実施例のコンプライアンス定数（制
御定数）を求めるブロック図
御定数）を求めるブロック図
【図２】本発明の一実施例のコンプライアンス定数と剛
性との関係を示すグラフ
性との関係を示すグラフ
【図３】ロボットの力制御を行う全体構成図
【図４】従
来例の力制御演算部のブロック図
来例の力制御演算部のブロック図
１ 力指令部
２ 力制御演算部
３ 位置制御部
４ モーター駆動部
５ モーター
６ ロボット
７ 位置検出器
８ 力センサー信号処理部
１１ 力センサー
１６ ゲートＡ
１７ ゲートＢ
１８ メモリー部Ａ
１９ メモリー部Ｂ
Claims (1)
- 【請求項１】 Ｎ自由度を持ち動作端に力センサーを
有するロボットと、前記ロボットを駆動し、位置検出器
が取り付けられたモーターと、前記力センサーからの信
号を増幅処理し帰還値を出力する力センサー信号処理部
と、前記ロボットの動作端に発生させる力の大きさを指
令する力指令値を出力する力指令部と、前記力指令値と
前記力帰還値を入力とし、入力信号に制御定数による乗
算を含む演算を行って位置指令値を出力する力制御演算
部と、前記位置検出器の出力と前記位置指令値とを入力
とし電流指令値を出力する位置制御部と、前記電流指令
値に基づきモーターを駆動するモーター駆動部とを備え
、一定時間間隔で開閉するゲートにより前記力帰還値と
前記位置指令値をサンプリングしてメモリー部に入力し
、前記メモリー部に記憶された力帰還値と位置指令値か
ら一定時間間隔を経過した力帰還値の変化量と位置指令
値の変化量を求め、前記力帰還値の変化量と位置指令値
の変化量との比に基づいて前記制御定数を変化させるよ
うに構成してなる力制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7971591A JPH04314110A (ja) | 1991-04-12 | 1991-04-12 | 力制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7971591A JPH04314110A (ja) | 1991-04-12 | 1991-04-12 | 力制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04314110A true JPH04314110A (ja) | 1992-11-05 |
Family
ID=13697905
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7971591A Pending JPH04314110A (ja) | 1991-04-12 | 1991-04-12 | 力制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04314110A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06203286A (ja) * | 1992-12-29 | 1994-07-22 | Sankyo Seiki Mfg Co Ltd | 位置検出器の信号伝送装置 |
| JP2014024133A (ja) * | 2012-07-25 | 2014-02-06 | Seiko Epson Corp | 制御装置、制御方法、制御プログラム、ロボット及びロボットシステム |
-
1991
- 1991-04-12 JP JP7971591A patent/JPH04314110A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06203286A (ja) * | 1992-12-29 | 1994-07-22 | Sankyo Seiki Mfg Co Ltd | 位置検出器の信号伝送装置 |
| JP2014024133A (ja) * | 2012-07-25 | 2014-02-06 | Seiko Epson Corp | 制御装置、制御方法、制御プログラム、ロボット及びロボットシステム |
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