JPH05292773A - ロボットの振動低減制御装置 - Google Patents
ロボットの振動低減制御装置Info
- Publication number
- JPH05292773A JPH05292773A JP4112344A JP11234492A JPH05292773A JP H05292773 A JPH05292773 A JP H05292773A JP 4112344 A JP4112344 A JP 4112344A JP 11234492 A JP11234492 A JP 11234492A JP H05292773 A JPH05292773 A JP H05292773A
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- JP
- Japan
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- robot
- proportional
- differential
- compensation
- motor
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- Pending
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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
- G05B19/00—Programme-control systems
- G05B19/02—Programme-control systems electric
- G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
- G05B19/19—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by positioning or contouring control systems, e.g. to control position from one programmed point to another or to control movement along a programmed continuous path
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- Manipulator (AREA)
- Feedback Control In General (AREA)
- Control Of Position Or Direction (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 高速移動時に起こる機械系の共振から低速移
動時の摩擦等の外乱によって起こる不規則な振動までの
全ての振動を低減できロボットの安定した制御を実現で
きるようにする。 【構成】 モータ５を駆動するための指令値とモータ５
の現在値との偏差をもとに、比例補償と微分補償の補償
演算を、サーボ制御演算装置にて行なうものにおいて、
比例補償演算を行なう比例補償器にノッチフイルタ３１
を設け、微分補償演算を行なう微分補償器にバンドパス
フイルタ３３を設けた構成となっている。
動時の摩擦等の外乱によって起こる不規則な振動までの
全ての振動を低減できロボットの安定した制御を実現で
きるようにする。 【構成】 モータ５を駆動するための指令値とモータ５
の現在値との偏差をもとに、比例補償と微分補償の補償
演算を、サーボ制御演算装置にて行なうものにおいて、
比例補償演算を行なう比例補償器にノッチフイルタ３１
を設け、微分補償演算を行なう微分補償器にバンドパス
フイルタ３３を設けた構成となっている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、産業用の多関節ロボッ
トの動作中に生ずるアームの振動を低減するようにした
ロボットの振動低減制御装置に関するものである。
トの動作中に生ずるアームの振動を低減するようにした
ロボットの振動低減制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】多関節ロボットは一般に、関節駆動部に
モータと減速機とを持っている。この場合、減速機構が
ばね要素となり、図２に示すように、ゲインＧに対して
共振周波数が共振ピークｆn を有する。なおこのときの
ゲインＧは、Ｇ＝アーム側の角度／制御入力である。
モータと減速機とを持っている。この場合、減速機構が
ばね要素となり、図２に示すように、ゲインＧに対して
共振周波数が共振ピークｆn を有する。なおこのときの
ゲインＧは、Ｇ＝アーム側の角度／制御入力である。
【０００３】この機械系の共振ピークｆn を取り除くた
めに、図３に示すような機能を有するノッチフイルタを
図４に示すようにサーボループの前向き伝達関数部に挿
入するようにしたものが、例えば特開昭６３−２６２０
８４号、特開平１−３０４５１１号として知られてい
る。
めに、図３に示すような機能を有するノッチフイルタを
図４に示すようにサーボループの前向き伝達関数部に挿
入するようにしたものが、例えば特開昭６３−２６２０
８４号、特開平１−３０４５１１号として知られてい
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の技術では、
機械系の共振を制御することを主眼とし、またその共振
周波数も特定できることから、高速動作時に起こる機械
系の共振に対してはノッチフイルタの効果が十分得られ
るが、低速動作時の摩擦等の外乱によって起こる不規則
な振動に対しては、その周波数が特定できないため、ノ
ッチフイルタでは対応できない。また図５に示すように
ノッチフイルタの前に比例補償器ａと並列に微分補償器
ｂを入れて微分補償を行なっても、微分補償信号がノッ
チフイルタにより位相遅れを生じ、有効に作用しないと
いう問題がある。
機械系の共振を制御することを主眼とし、またその共振
周波数も特定できることから、高速動作時に起こる機械
系の共振に対してはノッチフイルタの効果が十分得られ
るが、低速動作時の摩擦等の外乱によって起こる不規則
な振動に対しては、その周波数が特定できないため、ノ
ッチフイルタでは対応できない。また図５に示すように
ノッチフイルタの前に比例補償器ａと並列に微分補償器
ｂを入れて微分補償を行なっても、微分補償信号がノッ
チフイルタにより位相遅れを生じ、有効に作用しないと
いう問題がある。
【０００５】本発明は上記のことに鑑みなされたもの
で、高速移動時に起こる機械系の共振から、低速移動時
の摩擦等の外乱によって起こる不規則な振動までの全て
の振動を低減でき、安定な制御を実現することができる
ようにしたロボットの振動低減制御装置を提供すること
を目的とするものである。
で、高速移動時に起こる機械系の共振から、低速移動時
の摩擦等の外乱によって起こる不規則な振動までの全て
の振動を低減でき、安定な制御を実現することができる
ようにしたロボットの振動低減制御装置を提供すること
を目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係るロボットの振動低減制御装置は、減速
機７を介してロボットのアーム８を駆動するモータ５を
駆動するための指令値とこのモータ５の現在値との偏差
をもとに、比例補償及び微分補償の補償演算を、サーボ
制御演算装置にて行なうようにしたロボットの振動低減
制御装置において、上記サーボ制御演算装置で比例補償
演算を行なう比例補償器にノッチフイルタ３１を設け、
また微分補償演算を行なう微分補償器にハンドパスフイ
ルタ３３を設けた構成となっている。
に、本発明に係るロボットの振動低減制御装置は、減速
機７を介してロボットのアーム８を駆動するモータ５を
駆動するための指令値とこのモータ５の現在値との偏差
をもとに、比例補償及び微分補償の補償演算を、サーボ
制御演算装置にて行なうようにしたロボットの振動低減
制御装置において、上記サーボ制御演算装置で比例補償
演算を行なう比例補償器にノッチフイルタ３１を設け、
また微分補償演算を行なう微分補償器にハンドパスフイ
ルタ３３を設けた構成となっている。
【０００７】
【作 用】偏差の比例補償ループではノッチフイルタ
３１にて機械系の共振周波数成分が取り除かれ、また微
分補償ループではバンドパスフイルタ３３にて摩擦等の
外乱によって起こる不規則な振動成分が抽出されてその
振動が低減される。
３１にて機械系の共振周波数成分が取り除かれ、また微
分補償ループではバンドパスフイルタ３３にて摩擦等の
外乱によって起こる不規則な振動成分が抽出されてその
振動が低減される。
【０００８】
【実 施 例】本発明の実施例を図１に基づいて説明す
る。この実施例は位置偏差の比例・微分制御装置につい
て適用した例であり、図に示すように、目標軌道演算部
１、逆変換演算部２、サーボ演算部３、アンプ４、モー
タ５、位置検出器６、減速機７、アーム８よりなる。ま
ず目標軌道演算部１でロボットハンドの動作すべき目標
軌道γｄ（ベクトル、以下同じ）が演算され、逆変換演
算部２で関節の各軸の回動角の目標値θｄ（ベクトル、
以下同じ）に変換される。これはＣＰ（Ｃｏｎｔｉｎｕ
ｏｕｓ Ｐａｔｈ）制御の場合で、ＰＴＰ（Ｐｏｉｎｏ
Ｔｏ Ｐｏｉｎｔ）制御の場合は目標軌道演算部１で
直接各軸の目標値θｄが演算され、逆変換演算部２は省
略される。
る。この実施例は位置偏差の比例・微分制御装置につい
て適用した例であり、図に示すように、目標軌道演算部
１、逆変換演算部２、サーボ演算部３、アンプ４、モー
タ５、位置検出器６、減速機７、アーム８よりなる。ま
ず目標軌道演算部１でロボットハンドの動作すべき目標
軌道γｄ（ベクトル、以下同じ）が演算され、逆変換演
算部２で関節の各軸の回動角の目標値θｄ（ベクトル、
以下同じ）に変換される。これはＣＰ（Ｃｏｎｔｉｎｕ
ｏｕｓ Ｐａｔｈ）制御の場合で、ＰＴＰ（Ｐｏｉｎｏ
Ｔｏ Ｐｏｉｎｔ）制御の場合は目標軌道演算部１で
直接各軸の目標値θｄが演算され、逆変換演算部２は省
略される。
【０００９】次に、目標値θｄに対しモータ５が追従す
るように、位置検出器６により検出された現在値θとの
差である位置偏差ｅ（ベクトル、以下同じ）を求め、サ
ーボ演算部３で補償演算が行なわれる。このサーボ演算
部３は軸の数分だけある。サーボ演算部３で演算された
補償量はアンプ４に出力され、モータ５を駆動し、減速
機７を介してアーム８を駆動する。
るように、位置検出器６により検出された現在値θとの
差である位置偏差ｅ（ベクトル、以下同じ）を求め、サ
ーボ演算部３で補償演算が行なわれる。このサーボ演算
部３は軸の数分だけある。サーボ演算部３で演算された
補償量はアンプ４に出力され、モータ５を駆動し、減速
機７を介してアーム８を駆動する。
【００１０】ここで、上記演算部３が本発明の要部に関
わる部分である。すなわち、目標値θｄと現在値θとの
差である位置偏差ｅを求め、この位置偏差ｅに対し比例
及び微分補償演算を行なう。そして３１，３２が比例補
償演算に関わる部分で、それぞれ３１はノッチフイル
タ、３２は比例補償ゲインである。一方３３，３４，３
５が微分補償演算に関わる部分で、それぞれ３３はバン
ドパスフイルタ、３４はハンドパスフイルタゲイン、３
５は微分補償器であり、ＫDは微分補償ゲインである。
わる部分である。すなわち、目標値θｄと現在値θとの
差である位置偏差ｅを求め、この位置偏差ｅに対し比例
及び微分補償演算を行なう。そして３１，３２が比例補
償演算に関わる部分で、それぞれ３１はノッチフイル
タ、３２は比例補償ゲインである。一方３３，３４，３
５が微分補償演算に関わる部分で、それぞれ３３はバン
ドパスフイルタ、３４はハンドパスフイルタゲイン、３
５は微分補償器であり、ＫDは微分補償ゲインである。
【００１１】ハッチフイルタ３１には、例えば（１）式
のような伝達関数のフイルタを用いる。
のような伝達関数のフイルタを用いる。
【００１２】
【数１】
【００１３】ｆN に機械系の共振周波数を設定すること
により、位置補償ループに含まれる機械系の共振信号を
除去し、共振を抑える。高速移動時に起こる機械系の振
動は、共振周波数前後の狭い領域でピークを持つので、
ＱN を大きく設定する。すなわち、バンド幅を小さくと
る。
により、位置補償ループに含まれる機械系の共振信号を
除去し、共振を抑える。高速移動時に起こる機械系の振
動は、共振周波数前後の狭い領域でピークを持つので、
ＱN を大きく設定する。すなわち、バンド幅を小さくと
る。
【００１４】一方、微分補償により、摩擦等の外乱によ
って起こる不規則な振動を低減できる。さらに本発明で
は、微分補償ループにバンドパスフイルタ３３を設けて
不規則な振動の周波数成分を抽出し、微分補償による振
動低減の効果を高めている。
って起こる不規則な振動を低減できる。さらに本発明で
は、微分補償ループにバンドパスフイルタ３３を設けて
不規則な振動の周波数成分を抽出し、微分補償による振
動低減の効果を高めている。
【００１５】バンドパスフイルタ３３には、例えば
（２）式のような伝達関数のフイルタを用いる。
（２）式のような伝達関数のフイルタを用いる。
【００１６】
【数２】
【００１７】ｆB に摩擦等の外乱によって起こる不規則
な振動の周波数成分を設定する。低速移動時に摩擦等の
外乱によって起こる不規則な振動は、その振動周波数が
ばらつくので、ＱB をＱN と比べて小さく設定する。す
なわち、バンド幅を大きくとる。
な振動の周波数成分を設定する。低速移動時に摩擦等の
外乱によって起こる不規則な振動は、その振動周波数が
ばらつくので、ＱB をＱN と比べて小さく設定する。す
なわち、バンド幅を大きくとる。
【００１８】上記実施例は位置偏差の比例・微分制御装
置について説明したが、速度偏差の比例・微分制御装置
についても同様に実施でき、その効果が期待できる。
置について説明したが、速度偏差の比例・微分制御装置
についても同様に実施でき、その効果が期待できる。
【００１９】
【発明の効果】本発明によれば、高速移動時に起こる機
械系の共振から低速移動時の摩擦等の外乱によって起こ
る不規則な振動まで、全ての振動を低減でき、ロボット
の安定した制御を実現することができる。
械系の共振から低速移動時の摩擦等の外乱によって起こ
る不規則な振動まで、全ての振動を低減でき、ロボット
の安定した制御を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示すブロック図である。
【図２】減速機構のばね要素による共振ピークを示す線
図である。
図である。
【図３】ハッチフイルタを示す線図である。
【図４】従来のサーボループを示すブロック図である。
【図５】他の従来のサーボループを示すブロック図であ
る。
る。
１…目標軌道演算部、２…逆変換演算部、３…サーボ演
算部、４…アンプ、５…モータ、６…位置検出器、７…
減速機、８…アーム、３１…ノッチフイルタ、３２…比
例補償ゲイン、３３…バンドパスフイルタ、３４…バン
ドパスフイルタゲイン、３５…微分補償器。
算部、４…アンプ、５…モータ、６…位置検出器、７…
減速機、８…アーム、３１…ノッチフイルタ、３２…比
例補償ゲイン、３３…バンドパスフイルタ、３４…バン
ドパスフイルタゲイン、３５…微分補償器。
Claims (1)
- 【請求項１】 減速機７を介してロボットのアーム８を
駆動するモータ５を駆動するための指令値とこのモータ
５の現在値との偏差をもとに、比例補償及び微分補償の
補償演算を、サーボ制御演算装置にて行うようにしたロ
ボットの振動低減制御装置において、上記サーボ制御演
算装置で比例補償演算を行なう比例補償器にノッチフイ
ルタ３１を設け、また微分補償演算を行なう微分補償器
にバンドパスフイルタ３３を設けたことを特徴とするロ
ボットの振動低減制御装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4112344A JPH05292773A (ja) | 1992-04-06 | 1992-04-06 | ロボットの振動低減制御装置 |
| GB9420120A GB2282240A (en) | 1992-04-06 | 1993-04-05 | Vibration reduction control apparatus for robots |
| PCT/JP1993/000438 WO1993019900A1 (en) | 1992-04-06 | 1993-04-05 | Vibration reduction control apparatus for robots |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4112344A JPH05292773A (ja) | 1992-04-06 | 1992-04-06 | ロボットの振動低減制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05292773A true JPH05292773A (ja) | 1993-11-05 |
Family
ID=14584342
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4112344A Pending JPH05292773A (ja) | 1992-04-06 | 1992-04-06 | ロボットの振動低減制御装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05292773A (ja) |
| GB (1) | GB2282240A (ja) |
| WO (1) | WO1993019900A1 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008053482A (ja) * | 2006-08-25 | 2008-03-06 | Fuji Mach Mfg Co Ltd | 電子部品実装関連装置の位置決め制御装置 |
| JP2011176913A (ja) * | 2010-02-23 | 2011-09-08 | Canon Inc | ロボットアームの回転駆動装置 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102276198B1 (ko) * | 2020-11-27 | 2021-07-12 | 서울대학교산학협력단 | 서보 시스템의 난제성 진동 제어 장치 및 방법 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6261108A (ja) * | 1985-09-11 | 1987-03-17 | Toshiba Corp | 柔軟構造物の制御方法 |
| JPH0679242B2 (ja) * | 1987-03-02 | 1994-10-05 | 三菱重工業株式会社 | フイ−ドバツク制御系の安定化フイルタ |
| JPS63262084A (ja) * | 1987-04-20 | 1988-10-28 | Fujitsu Ltd | 振動低減制御方式 |
| JPS641002A (en) * | 1987-06-24 | 1989-01-05 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Wide band stabilized filter for feedback control system |
-
1992
- 1992-04-06 JP JP4112344A patent/JPH05292773A/ja active Pending
-
1993
- 1993-04-05 WO PCT/JP1993/000438 patent/WO1993019900A1/ja active Search and Examination
- 1993-04-05 GB GB9420120A patent/GB2282240A/en not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008053482A (ja) * | 2006-08-25 | 2008-03-06 | Fuji Mach Mfg Co Ltd | 電子部品実装関連装置の位置決め制御装置 |
| JP2011176913A (ja) * | 2010-02-23 | 2011-09-08 | Canon Inc | ロボットアームの回転駆動装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO1993019900A1 (en) | 1993-10-14 |
| GB2282240A (en) | 1995-03-29 |
| GB9420120D0 (en) | 1994-11-30 |
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