JPH0577176A - 多軸ロボツトの制御装置 - Google Patents
多軸ロボツトの制御装置Info
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- JPH0577176A JPH0577176A JP3242119A JP24211991A JPH0577176A JP H0577176 A JPH0577176 A JP H0577176A JP 3242119 A JP3242119 A JP 3242119A JP 24211991 A JP24211991 A JP 24211991A JP H0577176 A JPH0577176 A JP H0577176A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 多軸ロボットの各軸間に働く干渉力を除去
し、高周波数帯域で発生する機械的共振を抑制して目標
軌道に高精度に追従させる制御装置を提供する。 【構成】 多軸ロボットの制御装置は、物理パラメ−タ
同定部３２と、多軸ロボットの操作量および制御量との
間の非線形動作特性を線形化する非線形干渉力補償演算
部３３とから形成される線形化多入出力系３０を制御す
る。伝達関数モデル同定部３４は線形化多入出力系３０
の高周波帯域での機械共振特性を表す伝達関数モデルを
固定する。制御定数計算部３５は多軸ロボットが与えら
れた目標軌道を追従するように線形化多入出力系３０の
制御定数を計算する。線形多入力制御演算部３６は計算
された制御定数に基づき多軸ロボットの目標軌道を指示
する目標値と線形化多入出力系３０のフィ−ドバックさ
れた制御量とから線形化多入出力系３０の操作量を演算
する。
し、高周波数帯域で発生する機械的共振を抑制して目標
軌道に高精度に追従させる制御装置を提供する。 【構成】 多軸ロボットの制御装置は、物理パラメ−タ
同定部３２と、多軸ロボットの操作量および制御量との
間の非線形動作特性を線形化する非線形干渉力補償演算
部３３とから形成される線形化多入出力系３０を制御す
る。伝達関数モデル同定部３４は線形化多入出力系３０
の高周波帯域での機械共振特性を表す伝達関数モデルを
固定する。制御定数計算部３５は多軸ロボットが与えら
れた目標軌道を追従するように線形化多入出力系３０の
制御定数を計算する。線形多入力制御演算部３６は計算
された制御定数に基づき多軸ロボットの目標軌道を指示
する目標値と線形化多入出力系３０のフィ−ドバックさ
れた制御量とから線形化多入出力系３０の操作量を演算
する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、多軸ロボットの制御装
置に係り、特に多軸ロボットの操作量および制御量との
間の非線形動作特性を線形化して各軸間に働く干渉力を
除去し多軸ロボットを目標軌道に追従するように制御す
る多軸ロボットの制御装置に関する。
置に係り、特に多軸ロボットの操作量および制御量との
間の非線形動作特性を線形化して各軸間に働く干渉力を
除去し多軸ロボットを目標軌道に追従するように制御す
る多軸ロボットの制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】多軸ロボットの一例として図２に２軸ロ
ボットを示す。図２において、ベース１の上部に第１ア
ーム３の一端が取り付けられている。第１アーム３はモ
ータ４によって減速機５を介して駆動され第１軸２の回
りに回動させられる。モータ４の頂部には第１軸２の回
りのモータ回転角θＭ１を測定する角度センサ６が取り
付けられている。また、第１アーム３の他端には第２ア
ーム８が回動自在に取り付けられている。第２アーム８
はモータ９によって減速機８を介して駆動され第２軸７
の回りに回動する。モータ９の頂部には第２軸７の回り
のモータ回転角θＭ２を測定する角度センサ１０が取り
付けられている。
ボットを示す。図２において、ベース１の上部に第１ア
ーム３の一端が取り付けられている。第１アーム３はモ
ータ４によって減速機５を介して駆動され第１軸２の回
りに回動させられる。モータ４の頂部には第１軸２の回
りのモータ回転角θＭ１を測定する角度センサ６が取り
付けられている。また、第１アーム３の他端には第２ア
ーム８が回動自在に取り付けられている。第２アーム８
はモータ９によって減速機８を介して駆動され第２軸７
の回りに回動する。モータ９の頂部には第２軸７の回り
のモータ回転角θＭ２を測定する角度センサ１０が取り
付けられている。
【０００３】従来、多軸ロボットを目標位置軌道に追従
させようとする場合、図３に示すように多軸ロボットの
各軸を独立にＰＩＤ（比例、微分、積分）制御してい
た。図３において、多軸ロボット２１の各軸のモータ回
転角度θＭを測定し、この測定結果をＰＩＤ制御器２０
にフィードバックし、モータトルク指令入力τを多軸ロ
ボット２１に与えてモータ回転角度θＭが目標回転角度
θＭＲに追従するように制御するものである。
させようとする場合、図３に示すように多軸ロボットの
各軸を独立にＰＩＤ（比例、微分、積分）制御してい
た。図３において、多軸ロボット２１の各軸のモータ回
転角度θＭを測定し、この測定結果をＰＩＤ制御器２０
にフィードバックし、モータトルク指令入力τを多軸ロ
ボット２１に与えてモータ回転角度θＭが目標回転角度
θＭＲに追従するように制御するものである。
【０００４】しかし図３に示す場合には、多軸ロボット
を高速で動作させようとすると各軸間に慣性力や遠心力
やコリオリ力等の非線形力が働き、各軸は各々独立に動
作しなくなる。このため、これらの非線形力の影響を考
慮しない図３に示すようなＰＩＤ制御によっては目標位
置軌道への追従精度が不十分であった。
を高速で動作させようとすると各軸間に慣性力や遠心力
やコリオリ力等の非線形力が働き、各軸は各々独立に動
作しなくなる。このため、これらの非線形力の影響を考
慮しない図３に示すようなＰＩＤ制御によっては目標位
置軌道への追従精度が不十分であった。
【０００５】そこで、式（１）に示すような２軸ロボッ
トの運動方程式に基づく制御方式が提案された。式
（１）には遠心力やコリオリ力等の２軸ロボットの各軸
間に働く非線形力も考慮されている。
トの運動方程式に基づく制御方式が提案された。式
（１）には遠心力やコリオリ力等の２軸ロボットの各軸
間に働く非線形力も考慮されている。
【０００６】
【数１】 式（１）の解を得るために、Ｍ、ｃの要素に現れる慣性
モーメントや摩擦係数等の物理パラメータの値を同定
（計測）し、この値を用いてＭ、ｃの推定値、ハット
Ｍ、ハットｃを構成する。そして式（２）に示すように
各軸間に働く非線形力を計算し、これらの非線形力を補
償する。
モーメントや摩擦係数等の物理パラメータの値を同定
（計測）し、この値を用いてＭ、ｃの推定値、ハット
Ｍ、ハットｃを構成する。そして式（２）に示すように
各軸間に働く非線形力を計算し、これらの非線形力を補
償する。
【０００７】
【数２】 図４に、式（１）および式（２）に基づく制御方式の一
例を示す。図４に示す制御方式は、新たな入力ｕを式
（３）に示すようにオンラインで計算し、モータ回転角
度θＭが目標角度θＭＲに追従するようにＰＩＤ制御を
行うものである。
例を示す。図４に示す制御方式は、新たな入力ｕを式
（３）に示すようにオンラインで計算し、モータ回転角
度θＭが目標角度θＭＲに追従するようにＰＩＤ制御を
行うものである。
【０００８】
【数３】 図４における非線形干渉力補償演算部２２は、多軸ロボ
ット２１の操作量であるモータトルク指令入力τと制御
量であるモータ回転角度θＭとの間の非線形動作特性を
線形化し非線形力の影響を除去するものである。ＰＩＤ
制御部２０は式（３）で与えられる新たな入力ｕを演算
する。
ット２１の操作量であるモータトルク指令入力τと制御
量であるモータ回転角度θＭとの間の非線形動作特性を
線形化し非線形力の影響を除去するものである。ＰＩＤ
制御部２０は式（３）で与えられる新たな入力ｕを演算
する。
【０００９】しかし図４に示す制御方式にあっては、多
軸ロボットの負荷特性や動特性が経年変化する場合に各
軸の力学的特性を決める物理パラメータの値が変化する
ため、非線形力の影響を十分には除去できなかった。
軸ロボットの負荷特性や動特性が経年変化する場合に各
軸の力学的特性を決める物理パラメータの値が変化する
ため、非線形力の影響を十分には除去できなかった。
【００１０】そこで、図５に示すように物理パラメータ
をリアルタイムで求める物理パラメータ同定部２３を設
けた。そして、オンラインで物理パラメータを特定し、
この特定された物理パラメータに基づいて非線形干渉力
補償演算部２２によって非線形力の影響を除去するよう
にした（特開昭６１−２２６８０４）。
をリアルタイムで求める物理パラメータ同定部２３を設
けた。そして、オンラインで物理パラメータを特定し、
この特定された物理パラメータに基づいて非線形干渉力
補償演算部２２によって非線形力の影響を除去するよう
にした（特開昭６１−２２６８０４）。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら図５に示
す多軸ロボットの制御においては次のような問題点があ
った。すなわち、式（１）の解はゆるやかに時間変化す
る解しか求めることができないため、このゆるやかに時
間変化する解を用いて非線形干渉力補償演算部２２によ
り多軸ロボットの非線形動作特性を線形化していた。こ
のため、主に低周波数帯域の非線形動作特性のみが補償
され、高周波数帯域に存在する各関節の駆動系の動特
性、例えば減速機構５、８に含まれるバネ特性に因る機
械的共振特性を考慮することができなかった。
す多軸ロボットの制御においては次のような問題点があ
った。すなわち、式（１）の解はゆるやかに時間変化す
る解しか求めることができないため、このゆるやかに時
間変化する解を用いて非線形干渉力補償演算部２２によ
り多軸ロボットの非線形動作特性を線形化していた。こ
のため、主に低周波数帯域の非線形動作特性のみが補償
され、高周波数帯域に存在する各関節の駆動系の動特
性、例えば減速機構５、８に含まれるバネ特性に因る機
械的共振特性を考慮することができなかった。
【００１２】また、目標値追従性を上げようとしてＰＩ
Ｄ制御定数を大きく設定すると高周波数帯域で機械的共
振が起こるという問題があった。この高周波数帯域で機
械的共振を避けるためにＰＩＤ制御定数を小さく設定す
ると目標値追従性を下げることになるという問題があっ
た。このような相対する問題があるため、ＰＩＤ定数の
設定は試行錯誤的に設定されていた。
Ｄ制御定数を大きく設定すると高周波数帯域で機械的共
振が起こるという問題があった。この高周波数帯域で機
械的共振を避けるためにＰＩＤ制御定数を小さく設定す
ると目標値追従性を下げることになるという問題があっ
た。このような相対する問題があるため、ＰＩＤ定数の
設定は試行錯誤的に設定されていた。
【００１３】さらに、多軸ロボットの負荷変動や動特性
に経年変化があると機械的共振特性が変動するので、試
行錯誤的に設定したＰＩＤ定数を固定したままにでき
ず、再び試行錯誤的に設定する必要があり煩雑であっ
た。
に経年変化があると機械的共振特性が変動するので、試
行錯誤的に設定したＰＩＤ定数を固定したままにでき
ず、再び試行錯誤的に設定する必要があり煩雑であっ
た。
【００１４】そこで本発明の目的は、上記従来技術が有
する問題点を解消し、各軸間に働く干渉力や、手先負荷
変動や、高周波数帯域で発生する機械的共振を抑制しな
がら、多軸ロボットを目標軌道に高精度に追従させるこ
とができる多軸ロボットの制御装置を提供することであ
る。
する問題点を解消し、各軸間に働く干渉力や、手先負荷
変動や、高周波数帯域で発生する機械的共振を抑制しな
がら、多軸ロボットを目標軌道に高精度に追従させるこ
とができる多軸ロボットの制御装置を提供することであ
る。
【００１５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、多軸ロボットの動作中の操作量および制
御量を用いて多軸ロボットの物理パラメータを同定する
物理パラメータ同定部と、この同定された物理パラメー
タを用い多軸ロボットの操作量および制御量との間の非
線形動作特性を線形化する非線形干渉力補償演算部とか
ら形成される線形化多入出力系を制御する多軸ロボット
の制御装置であって、前記線形化多入出力系の操作量お
よび制御量を用いてこの線形化多入出力系の高周波帯域
での機械共振特性を表す伝達関数モデルを同定する伝達
関数モデル同定部と、多軸ロボットが与えられた目標軌
道を追従するように前記線形化多入出力系の制御定数を
計算する制御定数計算部と、この計算された制御定数に
基づき多軸ロボットの目標軌道を指示する目標値と前記
線形化多入出力系のフィードバックされた制御量とから
前記線形化多入出力系の操作量を演算する線形多入力制
御演算部とを備えることを特徴とする。
に、本発明は、多軸ロボットの動作中の操作量および制
御量を用いて多軸ロボットの物理パラメータを同定する
物理パラメータ同定部と、この同定された物理パラメー
タを用い多軸ロボットの操作量および制御量との間の非
線形動作特性を線形化する非線形干渉力補償演算部とか
ら形成される線形化多入出力系を制御する多軸ロボット
の制御装置であって、前記線形化多入出力系の操作量お
よび制御量を用いてこの線形化多入出力系の高周波帯域
での機械共振特性を表す伝達関数モデルを同定する伝達
関数モデル同定部と、多軸ロボットが与えられた目標軌
道を追従するように前記線形化多入出力系の制御定数を
計算する制御定数計算部と、この計算された制御定数に
基づき多軸ロボットの目標軌道を指示する目標値と前記
線形化多入出力系のフィードバックされた制御量とから
前記線形化多入出力系の操作量を演算する線形多入力制
御演算部とを備えることを特徴とする。
【００１６】
【作用】物理パラメータ同定部によって多軸ロボットの
物理パラメータを同定し、この同定した物理パラメータ
を用いて非線形干渉力補償演算部によって多軸ロボット
の非線形特性を線形化し、線形化多入出力系を形成す
る。次にこの線形化多入出力系の操作量と制御量とを用
いて線形化多入出力系の高周波数帯域の伝達関数モデル
を伝達関数モデル同定部により同定する。次に多軸ロボ
ットが与えられた目標軌道を追従するように前記線形化
多入出力系の制御定数を制御定数計算部によって計算
し、この計算された制御定数に基づき線形多入力制御演
算部によって目標軌道を指示する目標値と線形化多入出
力系のフィードバックされた制御量とから線形化多入出
力系の操作量を演算する。
物理パラメータを同定し、この同定した物理パラメータ
を用いて非線形干渉力補償演算部によって多軸ロボット
の非線形特性を線形化し、線形化多入出力系を形成す
る。次にこの線形化多入出力系の操作量と制御量とを用
いて線形化多入出力系の高周波数帯域の伝達関数モデル
を伝達関数モデル同定部により同定する。次に多軸ロボ
ットが与えられた目標軌道を追従するように前記線形化
多入出力系の制御定数を制御定数計算部によって計算
し、この計算された制御定数に基づき線形多入力制御演
算部によって目標軌道を指示する目標値と線形化多入出
力系のフィードバックされた制御量とから線形化多入出
力系の操作量を演算する。
【００１７】
【実施例】以下本発明による多軸ロボットの制御装置の
実施例を図１を参照して説明する。本実施例の制御装置
は、式（１）および式（２）に基づく制御装置である。
実施例を図１を参照して説明する。本実施例の制御装置
は、式（１）および式（２）に基づく制御装置である。
【００１８】図１において、線形化多入出力系３０は、
水平面内を旋回する２軸ロボットである多軸ロボット３
１と、多軸ロボット３１の操作量であるモータトルク指
令入力τと制御量であるモータ回転角度θＭとを用いて
多軸ロボット３１の物理パラメータを同定する物理パラ
メータ同定部３２と、この同定された物理パラメータを
用い多軸ロボット３１のモータトルク指令入力τとモー
タ回転角度θＭとの間の非線形動作特性を線形化する非
線形干渉力補償演算部３３とから構成されている。
水平面内を旋回する２軸ロボットである多軸ロボット３
１と、多軸ロボット３１の操作量であるモータトルク指
令入力τと制御量であるモータ回転角度θＭとを用いて
多軸ロボット３１の物理パラメータを同定する物理パラ
メータ同定部３２と、この同定された物理パラメータを
用い多軸ロボット３１のモータトルク指令入力τとモー
タ回転角度θＭとの間の非線形動作特性を線形化する非
線形干渉力補償演算部３３とから構成されている。
【００１９】また、多軸ロボットの制御装置は、伝達関
数モデル同定部３４を備え、この伝達関数モデル同定部
３４は、線形化多入出力系３０への入力データである操
作量ｕと制御量であるモータ回転角度θＭとを用いてこ
の線形化多入出力系３０の高周波帯域での機械共振特性
を表す伝達関数モデルをオンラインで同定する。
数モデル同定部３４を備え、この伝達関数モデル同定部
３４は、線形化多入出力系３０への入力データである操
作量ｕと制御量であるモータ回転角度θＭとを用いてこ
の線形化多入出力系３０の高周波帯域での機械共振特性
を表す伝達関数モデルをオンラインで同定する。
【００２０】また、多軸ロボットの制御装置は、制御定
数計算部３５と線形多入力制御演算部３６を備える。制
御定数計算部３５は、同定した伝達関数モデルに基づき
多軸ロボット３１が与えられた目標軌道を追従するよう
に線形化多入出力系３０の制御定数をオンラインで計算
して更新する。また、線形多入力制御演算部３６は計算
された制御定数に基づき多軸ロボット３１の目標軌道を
指示する目標角度θＭ Ｒと線形化多入出力系３０のフィ
ードバックされたモータ回転角度θＭとから線形化多入
出力系の操作量ｕを演算する次に、このような構成から
なる本実施例の作用について説明する。
数計算部３５と線形多入力制御演算部３６を備える。制
御定数計算部３５は、同定した伝達関数モデルに基づき
多軸ロボット３１が与えられた目標軌道を追従するよう
に線形化多入出力系３０の制御定数をオンラインで計算
して更新する。また、線形多入力制御演算部３６は計算
された制御定数に基づき多軸ロボット３１の目標軌道を
指示する目標角度θＭ Ｒと線形化多入出力系３０のフィ
ードバックされたモータ回転角度θＭとから線形化多入
出力系の操作量ｕを演算する次に、このような構成から
なる本実施例の作用について説明する。
【００２１】まず、物理パラメータ同定部３２による物
理パラメータの同定の手順を詳細に説明する。図２に示
す２軸水平旋回型ロボットの場合、式（１）で示す運動
方程式の各行列やベクトルは式（４）のように表わされ
る。
理パラメータの同定の手順を詳細に説明する。図２に示
す２軸水平旋回型ロボットの場合、式（１）で示す運動
方程式の各行列やベクトルは式（４）のように表わされ
る。
【００２２】
【数４】 式（４）において、α、β、γ、δは２軸ロボットの各
軸に長さ、質量、重心位置および慣性モーメントで決ま
る量、ｄ１、ｄ２は２軸ロボットの各軸の摩擦係数で決
まる量である。また、ｎＧ１、ｎＧ２は各軸の減速比
（≦１）を表す。
軸に長さ、質量、重心位置および慣性モーメントで決ま
る量、ｄ１、ｄ２は２軸ロボットの各軸の摩擦係数で決
まる量である。また、ｎＧ１、ｎＧ２は各軸の減速比
（≦１）を表す。
【００２３】次に、物理パラメータのベクトルφをφ＝
［α、β、γ、δ、ｄ１、ｄ２］Ｔとおくと、式（１）
は式（５）のように書き換えられる。
［α、β、γ、δ、ｄ１、ｄ２］Ｔとおくと、式（１）
は式（５）のように書き換えられる。
【００２４】
【数５】 、２×６の行列である。
【００２５】式（５）を用いて、２軸ロボットの入出力
データによってＹ、τを構成することにより、未知の物
理パラメータφを最小二乗法を用いて同定することがで
きる。実際の物理パラメータφの同定は、２軸ロボット
の動作中に入出力データを取り込みながら、逐次型の最
小二乗法（参考文献として、川崎、西村著、マニプレー
タのパラメータ同定、計測自動制御学会論文集、Ｖｏ
ｌ．２２−１、ｐｐ７６−８３（１９８６））を用いて
オンラインで行うことができる。
データによってＹ、τを構成することにより、未知の物
理パラメータφを最小二乗法を用いて同定することがで
きる。実際の物理パラメータφの同定は、２軸ロボット
の動作中に入出力データを取り込みながら、逐次型の最
小二乗法（参考文献として、川崎、西村著、マニプレー
タのパラメータ同定、計測自動制御学会論文集、Ｖｏ
ｌ．２２−１、ｐｐ７６−８３（１９８６））を用いて
オンラインで行うことができる。
【００２６】次に、伝達関数モデル同定部３４の作用に
ついて説明する。非線形干渉力補償演算部３３によって
線形化された線形化多入出力系３０の入力をｕ、出力を
ｙ＝（ｄ／ｄｔ）θＭとする。線形化多入出力系３０と
しての２入力２出力線形連続システムをサンプリング周
期ΔＴで離散化し、入出力データ｛ｕ（ｋ）、ｙ
（ｋ）、ｋ＝１、２、・・・Ｎ｝を得る。ここで、同定
対象は式（６）に示す離散時間モデルによって記述でき
ると仮定する。
ついて説明する。非線形干渉力補償演算部３３によって
線形化された線形化多入出力系３０の入力をｕ、出力を
ｙ＝（ｄ／ｄｔ）θＭとする。線形化多入出力系３０と
しての２入力２出力線形連続システムをサンプリング周
期ΔＴで離散化し、入出力データ｛ｕ（ｋ）、ｙ
（ｋ）、ｋ＝１、２、・・・Ｎ｝を得る。ここで、同定
対象は式（６）に示す離散時間モデルによって記述でき
ると仮定する。
【００２７】
【数６】 式（６）におけるパラメータＡｉ、Ｂｉｊは、多入出力
系に対する逐次型最小二乗法（参考文献として、中溝高
好著、信号解析とシステム同定、コロナ社（１９８
８））によって同定することができる。このＡｉ、Ｂ
ｉｊの推定値より、ハットＡ（ｚ−１）、ハットＢ（ｚ
−１）を構成する。
系に対する逐次型最小二乗法（参考文献として、中溝高
好著、信号解析とシステム同定、コロナ社（１９８
８））によって同定することができる。このＡｉ、Ｂ
ｉｊの推定値より、ハットＡ（ｚ−１）、ハットＢ（ｚ
−１）を構成する。
【００２８】このようにして、パルス伝達関数行列の推
定値、ハットＧ（ｚ−１）は、式（７）によって与えら
れる。
定値、ハットＧ（ｚ−１）は、式（７）によって与えら
れる。
【００２９】
【数７】 また、周波数応答行列の推定値、ハットＧ（ｊω）は、
式（８）によって計算することができる。
式（８）によって計算することができる。
【００３０】
【数８】 式（８）においては任意の周波数についてハットＧ（ｊ
ω）を求めることができる。従って、式（８）を用いる
ことにより、式（１）の解に含めることができなかった
高周波数帯域の成分について求めることができるのであ
る。
ω）を求めることができる。従って、式（８）を用いる
ことにより、式（１）の解に含めることができなかった
高周波数帯域の成分について求めることができるのであ
る。
【００３１】次に式（８）で求めた周波数応答行列の推
定値、ハットＧ（ｊω）をオンラインで伝達関数モデ
ル、ハットＧ（ｓ）に変換する（参考文献として、山
下、他著、周波数応答測定値より伝達関数を求める方
法、制御工学、Ｖｏｌ．１４−１１、ｐｐ．１５−２２
（１９７０））。この結果、この伝達関数モデル、ハッ
トＧ（ｓ）は、低周波数帯域のみならず式（１）に含め
ることができない減速機構のバネ特性による高周波数帯
域における機械的共振特性をも表わすことができる。
定値、ハットＧ（ｊω）をオンラインで伝達関数モデ
ル、ハットＧ（ｓ）に変換する（参考文献として、山
下、他著、周波数応答測定値より伝達関数を求める方
法、制御工学、Ｖｏｌ．１４−１１、ｐｐ．１５−２２
（１９７０））。この結果、この伝達関数モデル、ハッ
トＧ（ｓ）は、低周波数帯域のみならず式（１）に含め
ることができない減速機構のバネ特性による高周波数帯
域における機械的共振特性をも表わすことができる。
【００３２】なお、同定された伝達関数モデル、ハット
Ｇ（ｓ）は出力として（ｄ／ｄｔ）θＭをとっている
が、入力ｕに対する出力θＭの伝達関数モデルは、（ハ
ットＧ（ｓ））／ｓとして求められる。
Ｇ（ｓ）は出力として（ｄ／ｄｔ）θＭをとっている
が、入力ｕに対する出力θＭの伝達関数モデルは、（ハ
ットＧ（ｓ））／ｓとして求められる。
【００３３】次に制御定数計算部３５の作用について説
明する。制御定数計算部３５においては、伝達関数モデ
ルハットＧ（ｓ）や（ハットＧ（ｓ））／ｓをもとに極
指定法などを用いて、良好な目標追従特性が得られる並
列補償器Ｆ（ｓ）および直列補償器Ｋ（ｓ）の係数をオ
ンラインで計算する（参考文献として、中野、美多著、
制御基礎理論、昭晃堂（１９８２））。
明する。制御定数計算部３５においては、伝達関数モデ
ルハットＧ（ｓ）や（ハットＧ（ｓ））／ｓをもとに極
指定法などを用いて、良好な目標追従特性が得られる並
列補償器Ｆ（ｓ）および直列補償器Ｋ（ｓ）の係数をオ
ンラインで計算する（参考文献として、中野、美多著、
制御基礎理論、昭晃堂（１９８２））。
【００３４】次に線形化多入出力制御演算部３６の作用
について説明する。ここでは、既に計算された並列補償
器Ｆ（ｓ）および直列補償器Ｋ（ｓ）を用いて、式
（９）に示すようなサーボ演算を行い、２軸ロボットを
目標軌道に追従させる。
について説明する。ここでは、既に計算された並列補償
器Ｆ（ｓ）および直列補償器Ｋ（ｓ）を用いて、式
（９）に示すようなサーボ演算を行い、２軸ロボットを
目標軌道に追従させる。
【００３５】
【数９】 本実施例の構成によれば、線形化多入出力系３０の高周
波帯域での機械共振特性を表す伝達関数モデルを同定す
る伝達関数モデル同定部３４を設けたので、多軸ロボッ
ト３１の各軸間に働く干渉力や、手先負荷変動や、高周
波数帯域で発生する機械的共振を抑制しながら、多軸ロ
ボット３１を目標軌道に高精度に追従させることができ
る多軸ロボットの制御装置を提供することができる。
波帯域での機械共振特性を表す伝達関数モデルを同定す
る伝達関数モデル同定部３４を設けたので、多軸ロボッ
ト３１の各軸間に働く干渉力や、手先負荷変動や、高周
波数帯域で発生する機械的共振を抑制しながら、多軸ロ
ボット３１を目標軌道に高精度に追従させることができ
る多軸ロボットの制御装置を提供することができる。
【００３６】また、多軸ロボットの負荷変動や動特性に
経年変化があっても、試行錯誤的にＰＩＤ定数を設定し
なおす必要がなくなる。
経年変化があっても、試行錯誤的にＰＩＤ定数を設定し
なおす必要がなくなる。
【００３７】また、物理パラメータ３１、非線形干渉補
償演算部３３、伝達関数モデル同定部３４、制御定数計
算部３５および線形化多入出力制御演算部３６はオンラ
インで機能するので、リアルタイムで多軸ロボット３１
を目標軌道に高精度に追従させることができる。
償演算部３３、伝達関数モデル同定部３４、制御定数計
算部３５および線形化多入出力制御演算部３６はオンラ
インで機能するので、リアルタイムで多軸ロボット３１
を目標軌道に高精度に追従させることができる。
【００３８】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明に
よれば、線形化多入出力系の高周波帯域での機械共振特
性を表す伝達関数モデルを同定する伝達関数モデル同定
部を設けたので、多軸ロボットの各軸間に働く干渉力を
除去し高周波数帯域で発生する機械的共振を抑制しなが
ら、多軸ロボットを目標軌道に高精度に追従させること
ができる多軸ロボットの制御装置を提供することができ
る。
よれば、線形化多入出力系の高周波帯域での機械共振特
性を表す伝達関数モデルを同定する伝達関数モデル同定
部を設けたので、多軸ロボットの各軸間に働く干渉力を
除去し高周波数帯域で発生する機械的共振を抑制しなが
ら、多軸ロボットを目標軌道に高精度に追従させること
ができる多軸ロボットの制御装置を提供することができ
る。
【図１】本発明の実施例に係る多軸ロボットの制御装置
を示すブロック図。
を示すブロック図。
【図２】本発明の制御対象である多軸ロボットの一例の
２軸ロボットを示す平面図。
２軸ロボットを示す平面図。
【図３】従来の多軸ロボットの制御装置を示すブロック
図。
図。
【図４】他の従来の多軸ロボットの制御装置を示すブロ
ック図。
ック図。
【図５】さらに他の従来の多軸ロボットの制御装置を示
すブロック図。
すブロック図。
３０ 線形化多入出力系 ３１ 多軸ロボット ３２ 物理パラメータ同定部 ３３ 非線形干渉力補償演算部 ３４ 伝達関数モデル同定部 ３５ 制御定数計算部 ３６ 線形化多入出力制御演算部
Claims (1)
- 【請求項１】多軸ロボットの動作中の操作量および制御
量を用いて多軸ロボットの物理パラメータを同定する物
理パラメータ同定部と、この同定された物理パラメータ
を用い多軸ロボットの操作量および制御量との間の非線
形動作特性を線形化する非線形干渉力補償演算部とから
形成される線形化多入出力系を制御する多軸ロボットの
制御装置であって、前記線形化多入出力系の操作量およ
び制御量を用いてこの線形化多入出力系の高周波帯域で
の機械共振特性を表す伝達関数モデルを同定する伝達関
数モデル同定部と、多軸ロボットが与えられた目標軌道
を追従するように前記線形化多入出力系の制御定数を計
算する制御定数計算部と、この計算された制御定数に基
づき多軸ロボットの目標軌道を指示する目標値と前記線
形化多入出力系のフィードバックされた制御量とから前
記線形化多入出力系の操作量を演算する線形多入力制御
演算部とを備えることを特徴とする多軸ロボットの制御
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24211991A JP3322892B2 (ja) | 1991-09-21 | 1991-09-21 | 多軸ロボットの制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24211991A JP3322892B2 (ja) | 1991-09-21 | 1991-09-21 | 多軸ロボットの制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0577176A true JPH0577176A (ja) | 1993-03-30 |
| JP3322892B2 JP3322892B2 (ja) | 2002-09-09 |
Family
ID=17084583
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24211991A Expired - Lifetime JP3322892B2 (ja) | 1991-09-21 | 1991-09-21 | 多軸ロボットの制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3322892B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997031303A1 (fr) * | 1996-02-20 | 1997-08-28 | Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki | Organe de commande d'un robot multiaxial |
| CN104647374A (zh) * | 2015-02-11 | 2015-05-27 | 华中科技大学 | 一种用于柔性膜转移的多自由度机械手 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3883544B2 (ja) | 2004-02-27 | 2007-02-21 | 株式会社東芝 | ロボット制御装置およびロボットの制御方法 |
-
1991
- 1991-09-21 JP JP24211991A patent/JP3322892B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997031303A1 (fr) * | 1996-02-20 | 1997-08-28 | Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki | Organe de commande d'un robot multiaxial |
| US6069463A (en) * | 1996-02-20 | 2000-05-30 | Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki | Controller of multi-axis robot |
| CN104647374A (zh) * | 2015-02-11 | 2015-05-27 | 华中科技大学 | 一种用于柔性膜转移的多自由度机械手 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3322892B2 (ja) | 2002-09-09 |
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