JPH0442302A - コンプライアンス制御方式 - Google Patents
コンプライアンス制御方式Info
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- JPH0442302A JPH0442302A JP14962090A JP14962090A JPH0442302A JP H0442302 A JPH0442302 A JP H0442302A JP 14962090 A JP14962090 A JP 14962090A JP 14962090 A JP14962090 A JP 14962090A JP H0442302 A JPH0442302 A JP H0442302A
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- JP
- Japan
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- robot
- compliance
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- sliding mode
- control system
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Links
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 10
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 101000794282 Homo sapiens Putative protein C3P1 Proteins 0.000 description 1
- 102100030156 Putative protein C3P1 Human genes 0.000 description 1
- 239000008186 active pharmaceutical agent Substances 0.000 description 1
- 238000010422 painting Methods 0.000 description 1
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B13/00—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion
- G05B13/02—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric
- G05B13/0205—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric not using a model or a simulator of the controlled system
- G05B13/0255—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric not using a model or a simulator of the controlled system the criterion being a time-optimal performance criterion
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J9/00—Programme-controlled manipulators
- B25J9/16—Programme controls
- B25J9/1628—Programme controls characterised by the control loop
- B25J9/1646—Programme controls characterised by the control loop variable structure system, sliding mode control
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〕
本発明はサーボ系のコンプライアンス制御方式に関し、
特にロボット等のサーボ系を制御するコンプライアンス
制御方式に関する。
特にロボット等のサーボ系を制御するコンプライアンス
制御方式に関する。
位置制御あるいは軌道制御のみを対象としてぃる溶接、
塗装ロボット等は剛性が高いほど、望ましい。一方、組
立ロボット等では、単に剛性が高いのみでは実用性がな
い。例えば、ネジ締め等を考えると、穴の位置及びロボ
ットの位置が完全に許容範囲に入っていれば問題ないが
、一般にこのようなことは望めない。従って、組立ロボ
ット等では一定の柔軟性が要求される。
塗装ロボット等は剛性が高いほど、望ましい。一方、組
立ロボット等では、単に剛性が高いのみでは実用性がな
い。例えば、ネジ締め等を考えると、穴の位置及びロボ
ットの位置が完全に許容範囲に入っていれば問題ないが
、一般にこのようなことは望めない。従って、組立ロボ
ット等では一定の柔軟性が要求される。
このような目的のために、剛性を任意に変更する方法と
して、サーボ系に力を考慮したコンプライアンス制御が
ある。
して、サーボ系に力を考慮したコンプライアンス制御が
ある。
しかし、このサーボ系を一般の線形制御（ＰＩ制御）等
によって実現しようきすると制御対象の特性の変化など
により、設定したコンプライアンスを実現することが難
しくなる。すなわち、一般の線形制御では、制御対象の
パラメータが完全に既知でパラメータ変動がないとして
サーボ系を組んでいるので、大きなパラメータ変動のあ
る制御対象に適用することが困難であった。
によって実現しようきすると制御対象の特性の変化など
により、設定したコンプライアンスを実現することが難
しくなる。すなわち、一般の線形制御では、制御対象の
パラメータが完全に既知でパラメータ変動がないとして
サーボ系を組んでいるので、大きなパラメータ変動のあ
る制御対象に適用することが困難であった。
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、パ
ラメータ変動・外乱等に強いスライディングモード制御
によってコンプライアンス制御を実現するコンプライア
ンス制御方式を提供することを目的とする。
ラメータ変動・外乱等に強いスライディングモード制御
によってコンプライアンス制御を実現するコンプライア
ンス制御方式を提供することを目的とする。
本発明では上記課題を解決するた袷に、サーボ制御系を
制御するコンプライアンス制御方式において、前記サー
ボ制御系をスライディングモード制御し、前記スライデ
ィングモード制御の切り換え面を位置、速度及び力の偏
差によって切り換えることにより、任意のコンプライア
ンスに設定可能なサーボ制御系を形成することを特徴と
するコンプライアンス制御方式が、提供される。
制御するコンプライアンス制御方式において、前記サー
ボ制御系をスライディングモード制御し、前記スライデ
ィングモード制御の切り換え面を位置、速度及び力の偏
差によって切り換えることにより、任意のコンプライア
ンスに設定可能なサーボ制御系を形成することを特徴と
するコンプライアンス制御方式が、提供される。
スライディングモード制御することにより制御対象のパ
ラメータ変動があっても常に希望したコンプライアンス
が得られる。
ラメータ変動があっても常に希望したコンプライアンス
が得られる。
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
第２図は本発明を実施するだめのロボットシスデムのハ
ードウェアの構成図である。ホストプロセッサ９はロボ
ット全体を制御するプロセッサである。ホストプロセッ
サ９からはロボットの位置指令が共有ＲＡＭｌ０に書き
込まれる。なお、ホストプロセッサ９に結合されるＲＯ
ＭＸＲ，ＡＭ等は省略しである。
ードウェアの構成図である。ホストプロセッサ９はロボ
ット全体を制御するプロセッサである。ホストプロセッ
サ９からはロボットの位置指令が共有ＲＡＭｌ０に書き
込まれる。なお、ホストプロセッサ９に結合されるＲＯ
ＭＸＲ，ＡＭ等は省略しである。
ロボットに内蔵されたサーボモータ２２を制御するＤＳ
Ｐ （ディジタル・シグナル・プロセッサ）１１はＲＯ
Ｍ１２のシステｌ、プログラムに従って、共有ＲＡＭｌ
０の位置指令θｒを一定時間ごとに読み取る。
Ｐ （ディジタル・シグナル・プロセッサ）１１はＲＯ
Ｍ１２のシステｌ、プログラムに従って、共有ＲＡＭｌ
０の位置指令θｒを一定時間ごとに読み取る。
ＤＳＰＩＩは、この位置指令０丁とサーボモータ２２に
内蔵されたパルスコーダ２３からの位置フィードバック
θとの差分による位置偏差εを求める。また、この位置
偏差εを微分して、速度偏差ε１１］を計算する。さら
に、教示者によって任意に与えられるトルク指令値Ｔｃ
と図示されていないセンサからのフィードバックトルク
Ｔｆを求め、トルク偏差（Ｔｃ−Ｔｆ）を計算する。こ
れらのデータから後述するようにスライディングモード
制御を実行する。
内蔵されたパルスコーダ２３からの位置フィードバック
θとの差分による位置偏差εを求める。また、この位置
偏差εを微分して、速度偏差ε１１］を計算する。さら
に、教示者によって任意に与えられるトルク指令値Ｔｃ
と図示されていないセンサからのフィードバックトルク
Ｔｆを求め、トルク偏差（Ｔｃ−Ｔｆ）を計算する。こ
れらのデータから後述するようにスライディングモード
制御を実行する。
また、スライディングモード制御によって求められる電
流補償ループの人力トルクＴを計算し、これからサーボ
モータ２２を駆動するためのＰＷＭ波形を生成して、Ｄ
ＳＬ１４経由でサーボアンプ２１に送る。
流補償ループの人力トルクＴを計算し、これからサーボ
モータ２２を駆動するためのＰＷＭ波形を生成して、Ｄ
ＳＬ１４経由でサーボアンプ２１に送る。
サーボアンプ２１はＰＷＭ指令を受けて、サーボモータ
２２を駆動する。サーボモータ２２は減速機を介して、
アーム２６を駆動する。
２２を駆動する。サーボモータ２２は減速機を介して、
アーム２６を駆動する。
次にロボットのモデルとして第２図を例にスライディン
グモード制御を説明する。
グモード制御を説明する。
ＴＣ：ロボットが物体と接触して動作する場合の押しつ
けトルク、ずなわち指令トルク Ｔｆ：押しつけ力のフィードバックトルク （センサに
より測定） θ：ロボット位置 ε：位置偏差 ε【１）：速度偏差 するとプラント方程式は以下のように表すことができる
。
けトルク、ずなわち指令トルク Ｔｆ：押しつけ力のフィードバックトルク （センサに
より測定） θ：ロボット位置 ε：位置偏差 ε【１）：速度偏差 するとプラント方程式は以下のように表すことができる
。
Ｊ＊θ”＋Ｔｆ＝Ｔ
また、スライディングモード制御の切り換え関数Ｓは、
以下の式とする。
以下の式とする。
Ｓ＝ε” 十ｃ＊ε
＋ （１／Ｋ）＊ （Ｔｃ−Ｔ’ｆ）
とする。ここで、入力トルクを以下の様に置く、Ｔ＝Ａ
＊Ｓ＋ＴＩ ただし、Ｔ１：切り換え人力 Ａ＊Ｓ：線形人力 である。ここで次の人力を与えるとｔ （時間）がＸに
て、必ずＳが０に到達することが可能になる（証明は後
述する）。ただし、 Ａ＝Ｃ＊Ｊ、ａｘ とする。ここで、 ＪｍＡＭ ’プラントの予想される最大イナーシャコ
イｉｈ ’プラントの予想される最少イナーシャであ
る。
＊Ｓ＋ＴＩ ただし、Ｔ１：切り換え人力 Ａ＊Ｓ：線形人力 である。ここで次の人力を与えるとｔ （時間）がＸに
て、必ずＳが０に到達することが可能になる（証明は後
述する）。ただし、 Ａ＝Ｃ＊Ｊ、ａｘ とする。ここで、 ＪｍＡＭ ’プラントの予想される最大イナーシャコ
イｉｈ ’プラントの予想される最少イナーシャであ
る。
次に、
Ｔ１＝に１ （ε） 十に２ （Ｔｃ、Ｔｆ）＋に３
（Ｔｆ （１’ ”） 十に４ （θｒ（２１）と
する。（ただし、θｒは位置の指令値とする。
（Ｔｆ （１’ ”） 十に４ （θｒ（２１）と
する。（ただし、θｒは位置の指令値とする。
ここからは、通常のスライディングモード制御と同じよ
うに、 Ｓ≧０の時、（切り換え入力Δの選択する）Ｋｌ（ε）
の項に関して ε≧０の時 Ｋｌ （ε） ＝−ｃ２＊ Ｊ、ｉ、、＊εさく０の
時 Ｋｌ （Ｅ）□−Ｃ２＊Ｊ□や＊ε に２ （Ｔｃ、Ｔｆ）の項に関して Ｔｃ−Ｔｆ≧０の時 に２ （Ｔｃ、Ｔｆ）＝−Ｊｆｆｉ＋、、＊Ｃ＊ （
１／Ｋ） ＊ （Ｔｃ、−Ｔ ｆ ） ＋’ｒ ｆＴｃ
−Ｔｆ＜０の時 に２ （Ｔｃ、Ｔｆ）−−Ｊｆｆｉａ、Ｃ＊ （１
／Ｋ）＊ （Ｔｃ−Ｔｆ）＋Ｔｆ Ｋ３ （Ｔｆ ［’ｌ ）の項に関して’ｌ’ｆ（１
１≧０の時 に３ （Ｔｆ （１］ ） −−Ｊｍｆ。＊ （１／
Ｋ）＊Ｔｆ［１） Ｔｆ（１〕＜Ｏの時 に３ （Ｔｆ ［’ｌ ） −−Ｊｍａｘ ＊
（１／Ｋ）＊ Ｔｆ （１１ に４（θｒ （２１）の項に関して、 θｒ（２）≧０の時 に４（θｒ 〔２’ ） −Ｊ、、、 ＊θｒ（２）θ
ｒ１２１＜Ｑの時 に４ （θｒ（２１） −Ｊ、ｔ、＊θｒ〔２）Ｓく
Ｏの時（切り換え人力Ｂの選択） Ｋｌ（ε）の項に関して ε≧０の時 Ｋｌ（ε）＝−（：２＊Ｊ□、、８＊εさく０の時 Ｋｌ（ε） −−Ｃ２＊ Ｊ、、、、、＊εに、２
（Ｔｃ、 Ｔｆ）の項に関してＴｃ−Ｔｆ≧０の時 に２ （Ｔｃ、Ｔｆ） ＝−Ｊ□□ ＊ｃ＊ （１／Ｋ）＊ （Ｔｃ−Ｔｆ
）＋Ｔｆ Ｔｃ−Ｔｆ＜０の時 に２ （Ｔｃ、Ｔｆ） ＝−Ｊ、、ｔ、、＊Ｃ＊ （１／Ｋ）＊ （Ｔｃ−
Ｔｆ）十Ｔｆ Ｋ３ （Ｔｆ ” ）の項に関して、Ｔｆ口）≧０の
時 に３ （Ｔｆ ” ） −−Ｊｆｆｉａ、 ＊ （１／
Ｋ）＊Ｔｆ ［＋１ Ｔｆ”’＜Ｏの時 Ｋ ３ （Ｔ ｆ （１）） −一 Ｊ、＋ｎ ＊
（１／Ｋ）＊７ ｆ （１１ に４（θｒ［２＋）の項に関して θｒ（２） ≧０の時 に４（θｒ” ） −Ｊ １１１＋１ ＊θｒ ［２ゝ
θｒ”＜０の時 に４（θｒ”’ ） −Ｊ ｍａｘ ＊θｒ３２３ここ
で、 Ｓ二〇 に収束した状態を考える。すなわち、コンプライアンス
があることの証明を考える。すなわち、ε口’ ＋Ｃ
＊ε十 ＜１／Ｋ）＊ （Ｔｃ−Ｔｆ）であり、物体
に接触している時を考えると、Ｔｆ＝Ｔｃ＋に＊ （Ｅ
”〕＋Ｃ＊Ｅ）となる。すなわち、 Ｋが小さければＴｆζＴｃの力の制御が、Ｋが大きけれ
ばＴｆ″−ｉＫ＊ （ε（＋１ ＋ Ｃ＊ε）のバネ性
の強い制御が行える（ＫＣがバネ定数、Ｃが時定数）。
うに、 Ｓ≧０の時、（切り換え入力Δの選択する）Ｋｌ（ε）
の項に関して ε≧０の時 Ｋｌ （ε） ＝−ｃ２＊ Ｊ、ｉ、、＊εさく０の
時 Ｋｌ （Ｅ）□−Ｃ２＊Ｊ□や＊ε に２ （Ｔｃ、Ｔｆ）の項に関して Ｔｃ−Ｔｆ≧０の時 に２ （Ｔｃ、Ｔｆ）＝−Ｊｆｆｉ＋、、＊Ｃ＊ （
１／Ｋ） ＊ （Ｔｃ、−Ｔ ｆ ） ＋’ｒ ｆＴｃ
−Ｔｆ＜０の時 に２ （Ｔｃ、Ｔｆ）−−Ｊｆｆｉａ、Ｃ＊ （１
／Ｋ）＊ （Ｔｃ−Ｔｆ）＋Ｔｆ Ｋ３ （Ｔｆ ［’ｌ ）の項に関して’ｌ’ｆ（１
１≧０の時 に３ （Ｔｆ （１］ ） −−Ｊｍｆ。＊ （１／
Ｋ）＊Ｔｆ［１） Ｔｆ（１〕＜Ｏの時 に３ （Ｔｆ ［’ｌ ） −−Ｊｍａｘ ＊
（１／Ｋ）＊ Ｔｆ （１１ に４（θｒ （２１）の項に関して、 θｒ（２）≧０の時 に４（θｒ 〔２’ ） −Ｊ、、、 ＊θｒ（２）θ
ｒ１２１＜Ｑの時 に４ （θｒ（２１） −Ｊ、ｔ、＊θｒ〔２）Ｓく
Ｏの時（切り換え人力Ｂの選択） Ｋｌ（ε）の項に関して ε≧０の時 Ｋｌ（ε）＝−（：２＊Ｊ□、、８＊εさく０の時 Ｋｌ（ε） −−Ｃ２＊ Ｊ、、、、、＊εに、２
（Ｔｃ、 Ｔｆ）の項に関してＴｃ−Ｔｆ≧０の時 に２ （Ｔｃ、Ｔｆ） ＝−Ｊ□□ ＊ｃ＊ （１／Ｋ）＊ （Ｔｃ−Ｔｆ
）＋Ｔｆ Ｔｃ−Ｔｆ＜０の時 に２ （Ｔｃ、Ｔｆ） ＝−Ｊ、、ｔ、、＊Ｃ＊ （１／Ｋ）＊ （Ｔｃ−
Ｔｆ）十Ｔｆ Ｋ３ （Ｔｆ ” ）の項に関して、Ｔｆ口）≧０の
時 に３ （Ｔｆ ” ） −−Ｊｆｆｉａ、 ＊ （１／
Ｋ）＊Ｔｆ ［＋１ Ｔｆ”’＜Ｏの時 Ｋ ３ （Ｔ ｆ （１）） −一 Ｊ、＋ｎ ＊
（１／Ｋ）＊７ ｆ （１１ に４（θｒ［２＋）の項に関して θｒ（２） ≧０の時 に４（θｒ” ） −Ｊ １１１＋１ ＊θｒ ［２ゝ
θｒ”＜０の時 に４（θｒ”’ ） −Ｊ ｍａｘ ＊θｒ３２３ここ
で、 Ｓ二〇 に収束した状態を考える。すなわち、コンプライアンス
があることの証明を考える。すなわち、ε口’ ＋Ｃ
＊ε十 ＜１／Ｋ）＊ （Ｔｃ−Ｔｆ）であり、物体
に接触している時を考えると、Ｔｆ＝Ｔｃ＋に＊ （Ｅ
”〕＋Ｃ＊Ｅ）となる。すなわち、 Ｋが小さければＴｆζＴｃの力の制御が、Ｋが大きけれ
ばＴｆ″−ｉＫ＊ （ε（＋１ ＋ Ｃ＊ε）のバネ性
の強い制御が行える（ＫＣがバネ定数、Ｃが時定数）。
ロボットが対象に接触していない場合は、Ｔｃ＝に＊
（Ｅ ”’ ＋Ｃ＊ ε）を満足する位置で釣り合って
安定する。
（Ｅ ”’ ＋Ｃ＊ ε）を満足する位置で釣り合って
安定する。
Ｔｃ＝０
なら、
εｉｌｌ ＋Ｃ＊ε−０
の力を制御しない位置の制御が行える。
次に５ｕｆ＝０に収束する証明について述べる。
Ｓ−εＮ＋ 十Ｃ＊ε
＋（１／Ｋ） ＊ （Ｔｃ−Ｔｆ）
Ｊ＊θ（２）＋Ｔｆ−Ｔ （２）
（プラント運動方程式） ただし、 にロボットのイナーシャ（ザーボモータのロータを含む
） Ｔ；入力トルク θ：ロボットの位置 θｒ（２〕 −θ（２）−８〔２）（３）ここで、リア
プノフ関数として、 Ｖ−（Ｓ２／２）をとる。
（プラント運動方程式） ただし、 にロボットのイナーシャ（ザーボモータのロータを含む
） Ｔ；入力トルク θ：ロボットの位置 θｒ（２〕 −θ（２）−８〔２）（３）ここで、リア
プノフ関数として、 Ｖ−（Ｓ２／２）をとる。
Ｔ ＝ Ａ ＊ Ｓ ＋ Ｔ １
（４）（ＴＩ＝切り換え入力） ここで、（１）式の両辺を微分すると、Ｓ（＋）＝−ε
ｆ２１ 十Ｃ＊ε［＋１（１／Ｋ）’＊Ｔ ｆ Ｎ） （２）式に（３）式を代入して整理すると、ε［２〕−
θｒ ” 十（Ｔｆ／Ｊ） −（Ｔ／Ｊ）（６）式を（
４）、（１）式により変形すると、ε１２１−θｒ”’
±（Ｔｆ／Ｊ） −（１／Ｊ）１；（△＊ε３１）十
Δ＊ Ｃ＊ε ＋Ａ＊ （１／Ｋ）＊ （Ｔｃ−Ｔｆ）十Ｔ１）
（７）（７）式を（５）式に代入して
整理すると、Ｓ ”−（Ｃ−（Ａ／Ｊ） ） ＊ε（１
１（Ａ＊Ｃ／Ｊ）＊ε＋θｒ（２］ 十（Ｔｆ／Ｊ） （Ａ／ （Ｊ＊Ｋ））＊ （Ｔｃ−Ｔｆ）（Ｔｌ／Ｊ）
−（１／Ｋ）＊Ｔｆ ”］（１）式をε（１）について
解き、（８）式に代入して整理すると、 Ｓ口’ ＝ （Ｃ−（Ａ／Ｊ））＊ ５−Ｃ２＊ ε
Ｃ＊ （１／Ｋ）＊ （Ｔｃ−Ｔｆ） 十θｒ（２） ＋θｒ” ＋（Ｔｆ／Ｊ）（Ｔｌ／Ｊ
）−（１／Ｋ）＊Ｔｆ （１］ここで、Ｓ（１〕を８倍
すると、 ３ｆｌｌ＊３ （Ｃ−（Ａ／Ｊ））＋５２ （Ｃ２＊ε十Ｃ＊ （１／Ｋ）＊ （Ｔｃ−Ｔｆ）θｒ
” −（Ｔ ｆ ／ Ｊ） ＋（Ｔ Ｉ／Ｊ）＋ （
１／Ｋ）＊Ｔｆ ”’ ）＋５ ここで、ｓ＊ｓ”’＜ｏを常に成立させるような入力を
作る（Ｖ口＋ −３＊ ３ ［１１＜ Ｑより極小値０
にｖｌＳが収束する）。
（４）（ＴＩ＝切り換え入力） ここで、（１）式の両辺を微分すると、Ｓ（＋）＝−ε
ｆ２１ 十Ｃ＊ε［＋１（１／Ｋ）’＊Ｔ ｆ Ｎ） （２）式に（３）式を代入して整理すると、ε［２〕−
θｒ ” 十（Ｔｆ／Ｊ） −（Ｔ／Ｊ）（６）式を（
４）、（１）式により変形すると、ε１２１−θｒ”’
±（Ｔｆ／Ｊ） −（１／Ｊ）１；（△＊ε３１）十
Δ＊ Ｃ＊ε ＋Ａ＊ （１／Ｋ）＊ （Ｔｃ−Ｔｆ）十Ｔ１）
（７）（７）式を（５）式に代入して
整理すると、Ｓ ”−（Ｃ−（Ａ／Ｊ） ） ＊ε（１
１（Ａ＊Ｃ／Ｊ）＊ε＋θｒ（２］ 十（Ｔｆ／Ｊ） （Ａ／ （Ｊ＊Ｋ））＊ （Ｔｃ−Ｔｆ）（Ｔｌ／Ｊ）
−（１／Ｋ）＊Ｔｆ ”］（１）式をε（１）について
解き、（８）式に代入して整理すると、 Ｓ口’ ＝ （Ｃ−（Ａ／Ｊ））＊ ５−Ｃ２＊ ε
Ｃ＊ （１／Ｋ）＊ （Ｔｃ−Ｔｆ） 十θｒ（２） ＋θｒ” ＋（Ｔｆ／Ｊ）（Ｔｌ／Ｊ
）−（１／Ｋ）＊Ｔｆ （１］ここで、Ｓ（１〕を８倍
すると、 ３ｆｌｌ＊３ （Ｃ−（Ａ／Ｊ））＋５２ （Ｃ２＊ε十Ｃ＊ （１／Ｋ）＊ （Ｔｃ−Ｔｆ）θｒ
” −（Ｔ ｆ ／ Ｊ） ＋（Ｔ Ｉ／Ｊ）＋ （
１／Ｋ）＊Ｔｆ ”’ ）＋５ ここで、ｓ＊ｓ”’＜ｏを常に成立させるような入力を
作る（Ｖ口＋ −３＊ ３ ［１１＜ Ｑより極小値０
にｖｌＳが収束する）。
Ｃ−（Ａ／Ｊ） ＜０
Ａ＝ＣＩＪ、、、ａ。
とすると、
（Ｃ−（Ａ／Ｊ）） ＊Ｓ２＜０
になる。ここで、（９）式の右辺第２項を負にすれば、
Ｖ ［＋１−３ ＊Ｓ ［１＜ Ｑ
が常に成立する。従って、（９）式の右辺第２項が負に
なるようにＴ１を選択すれば、Ｓは０に収東する。
なるようにＴ１を選択すれば、Ｓは０に収東する。
第１図はスライディングモード制御の処理のフローチャ
ートである。図において、ＳＰに続く数値はステップ番
号を示す。
ートである。図において、ＳＰに続く数値はステップ番
号を示す。
Ｃ３Ｐ１〕共有ＲＡＭｌ０より、位置指令θｒ１トルク
指令Ｔｃを読み取る。
指令Ｔｃを読み取る。
［ＳＰ２：）ＤＳＰ １１の内部レジスタから、ロボッ
トの位置θ、フィードバックトルクＴｆを読み取る。
トの位置θ、フィードバックトルクＴｆを読み取る。
［：ＳＰ３．ＩＪｚ記のデータから、位置偏差ε、速度
偏差ε〔１）、トルク偏差（Ｔｃ−Ｔｆ）を計算する。
偏差ε〔１）、トルク偏差（Ｔｃ−Ｔｆ）を計算する。
Ｃ３Ｐ４］先に述べた、切り換え面Ｓを以下の式から求
ｙＤる。
ｙＤる。
Ｓ−Ｅ口’ ＋Ｃ１：ａ＋ （１／Ｋ）＊ （Ｔｃ
−Ｔｆ） Ｃ８Ｐ５コＳ≧０ならＳＰ６へ、そうでなければＳＰ７
へ進む。
−Ｔｆ） Ｃ８Ｐ５コＳ≧０ならＳＰ６へ、そうでなければＳＰ７
へ進む。
［ＳＰ６］切り換え人力Ａを選択し、それぞれのＫｌ
（ａ：） 、Ｋ２ （Ｔｃ、Ｔｆ） 、Ｋ３ （Ｔｆ
’”）、Ｋ４（θｒ〔２〕）の値を求め、切り換え人
力ＴＩを求める。
（ａ：） 、Ｋ２ （Ｔｃ、Ｔｆ） 、Ｋ３ （Ｔｆ
’”）、Ｋ４（θｒ〔２〕）の値を求め、切り換え人
力ＴＩを求める。
Ｔ１＝に１ （Ｅ）＋に２ （Ｔｃ、Ｔｆ）十に３
（Ｔｆ （１） ） 十に４ （θｒｉ２））［ＳＰ７
〕切り換え人力Ｂを選択し、ＳＰ６と同様に切り換え人
力Ｔ１を求める。
（Ｔｆ （１） ） 十に４ （θｒｉ２））［ＳＰ７
〕切り換え人力Ｂを選択し、ＳＰ６と同様に切り換え人
力Ｔ１を求める。
［ＳＰ８：］サーボアンプ２１への入力Ｔを以下の式か
ら求める。
ら求める。
Ｔ＝Ａ＊Ｓ＋Ｔ１
［ＳＰ９〕電流補償ループへの入力の受は渡しを行う。
このようにして、スライディングモード制御によるコン
プライアンス制御を行うことにより、ロボットの姿勢に
よって、イナーシャ等が変化しても安定したコンプライ
アンス制御が可能になる。
プライアンス制御を行うことにより、ロボットの姿勢に
よって、イナーシャ等が変化しても安定したコンプライ
アンス制御が可能になる。
上記の説明ではロボットのコンプライアンス制御方式に
ついて説明したが、他のイナーシャ等が変動するサーボ
系の制御にも適用することができる。
ついて説明したが、他のイナーシャ等が変動するサーボ
系の制御にも適用することができる。
以上説明したように本発明では、イナーシャ変動の大き
な制御対象にスライディングモード制御を応用したコン
プライアンス制御を行うことより、たとえイナーシャ等
変動がしてもコンプライアンスを設定した値に保てるロ
バストな系が得られる。
な制御対象にスライディングモード制御を応用したコン
プライアンス制御を行うことより、たとえイナーシャ等
変動がしてもコンプライアンスを設定した値に保てるロ
バストな系が得られる。
第１図はスライディングモード制御の処理のフローチャ
ート、 第２図は本発明を実施するだめのロボットシステムのハ
ードウェアの構成図である。 ホストプロセッサ 共有ＲＡＭ ディジタル・シグナル・プロセッサ （ＤＳＰ） サーボアンプ サーボモータ
ート、 第２図は本発明を実施するだめのロボットシステムのハ
ードウェアの構成図である。 ホストプロセッサ 共有ＲＡＭ ディジタル・シグナル・プロセッサ （ＤＳＰ） サーボアンプ サーボモータ
Claims (4)
- （１）サーボ制御系を制御するコンプライアンス制御方
式において、 前記サーボ制御系をスライディングモード制御し、 前記スライディングモード制御の切り換え面を位置、速
度及び力の偏差によって切り換えることにより、任意の
コンプライアンスに設定可能なサーボ制御系を形成する
ことを特徴とするコンプライアンス制御方式。 - （２）前記切り換え面を以下の式、 Ｓを切り換え面の値、ε＾（＾１＾）を速度偏差、εを
位置偏差、Ｔｃをトルク指令値、Ｔｆを各関節でセンサ
等により測定されるフィードバックトルクとし、 Ｓ＝ε＾（＾１＾）＋Ｃ＊ε＋（１／Ｋ）＊（Ｔｃ−Ｔ
ｆ） で行うことを特徴とする請求項１記載のコンプライアン
ス制御方式。 - （３）前記サーボ制御系はロボットのサーボ制御系であ
ることを特徴とする請求項１記載のコンプライアンス制
御方式。 - （４）前記スライディングモード制御はロボットのサー
ボ制御系を制御するディジタル・シグナル・プロセッサ
によって制御することを特徴とする請求項１記載のコン
プライアンス制御方式。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14962090A JPH0442302A (ja) | 1990-06-07 | 1990-06-07 | コンプライアンス制御方式 |
| EP19910910156 EP0486694A4 (en) | 1990-06-07 | 1991-05-31 | System for controlling compliance |
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