JPH06170769A - Damping control method - Google Patents

Damping control method

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Publication number
JPH06170769A
JPH06170769A JP32534692A JP32534692A JPH06170769A JP H06170769 A JPH06170769 A JP H06170769A JP 32534692 A JP32534692 A JP 32534692A JP 32534692 A JP32534692 A JP 32534692A JP H06170769 A JPH06170769 A JP H06170769A
Authority
JP
Japan
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robot arm
vibration
speed pattern
acceleration
deceleration
Prior art date
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Pending
Application number
JP32534692A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tsuyoshi Yamamoto
剛志 山本
Fumihiko Komuro
文彦 小室
Katsuhisa Tanaka
克久 田中
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP32534692A priority Critical patent/JPH06170769A/en
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Abstract

PURPOSE:To suppress the generation of vibration when a robot arm is brought into a stop in a case of a robot arm being driven through a series of accelera tion operation and deceleration operation continued from the acceleration opera tion. CONSTITUTION:The natural vibration period and the coefficient of damping of a robot arm are measured at steps S1 and S2. A speed pattern according to which the robot arm is driven by a desired distance is determined at a step S3. A time difference between torque peaks of acceleration and deceleration of a driven system to drive the robot arm according to the speed pattern is determined at a step S4. A speed pattern is corrected at steps S5, S6, and S7 so that the time difference between torque peaks obtained at the step S4 is adjusted to a value being an integral number times as large as the natural vibration period of the robot arm. A speed pattern is corrected at steps S8 and S9 so that maximum torque during deceleration is adjusted to a value obtained by multiplying by a damping amount of maximum torque during acceleration.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は制振制御方法に係り、
特に自動組付け機等に使用されるロボットアームの位置
決め時の残留振動を抑制するに好適な制振制御方法に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vibration control method,
In particular, the present invention relates to a vibration damping control method suitable for suppressing residual vibration during positioning of a robot arm used in an automatic assembly machine or the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】図7は一般的なロボットの制御系の概略
構成図である。図において、5は図示しないワークピー
スをハンドリングするためのフィンガー部、4はフィン
ガー部5を先端に取りつけてこれを回転および昇降させ
るロボットアーム、3はロボットアーム4を回動駆動お
よび昇降駆動するサーボモータ、2はサーボモータ3を
駆動するためのサーボ増幅器、1はサーボ増幅器2を介
してサーボモータ3を駆動しロボットアーム4を制御す
るためのコントローラである。
2. Description of the Related Art FIG. 7 is a schematic configuration diagram of a control system of a general robot. In the figure, reference numeral 5 is a finger portion for handling a work piece (not shown), 4 is a robot arm for attaching the finger portion 5 to its tip and rotating and moving it up and down, 3 is a servo for rotating and raising and lowering the robot arm 4. A motor 2 is a servo amplifier for driving the servo motor 3, and 1 is a controller for driving the servo motor 3 via the servo amplifier 2 to control the robot arm 4.

【0003】以上述べたような構成において、次にその
動作をロボットアーム4の回転駆動を例にとって、図8
のタイミングチャートに従って説明する。
In the configuration as described above, the operation will now be described by exemplifying the rotational driving of the robot arm 4.
The timing chart will be described.

【0004】今、ロボットアーム4を位置aから位置c
に駆動するものとする。その場合、コントローラ1はサ
ーボモータ3に対してロボットアーム4が図8(A)に
示すような位置変化をするように、図8(B)に示すよ
うな速度指令を与える。
Now, the robot arm 4 is moved from the position a to the position c.
Shall be driven to. In that case, the controller 1 gives the servo motor 3 a speed command as shown in FIG. 8B so that the robot arm 4 changes its position as shown in FIG. 8A.

【0005】この場合、理想的にはロボットアーム4は
フィンガー部5と共に時点t1から時点t2の間に加
速、時点t2から時点t4の間に一定速度、時点t4か
ら時点t5の間に減速と、その速度を変えながら位置a
から位置cまでの回転位置を変える。
In this case, ideally, the robot arm 4 together with the finger portion 5 accelerates from time t1 to time t2, has a constant speed from time t2 to time t4, and decelerates from time t4 to time t5. Position a while changing its speed
Change the rotation position from to position c.

【0006】一方、ロボットアーム4を位置aから位置
bに駆動する場合も同様に、コントローラ1はサーボモ
ータ3に対してロボットアーム4が図8(D)に示すよ
うな位置変化をするように、図8(E)に示すような速
度指令を与える。
On the other hand, similarly, when the robot arm 4 is driven from the position a to the position b, the controller 1 causes the robot arm 4 to change the position with respect to the servo motor 3 as shown in FIG. 8 (D). , A speed command as shown in FIG.

【0007】この場合、理想的にはロボットアーム4は
フィンガー部5と共に時点t1から時点t3の間に加
速、時点t3から時点t5の間に減速と、常時その速度
を変えながら位置aから位置bまでの回転位置を変え
る。
In this case, ideally, the robot arm 4 together with the finger portion 5 accelerates from time t1 to time t3 and decelerates from time t3 to time t5. Change the rotation position up to.

【0008】ところが実際にはサーボモータ3により駆
動されるロボットアーム4とフィンガー部5には慣性力
等が作用するために、加速時、加速終了時、減速時、減
速終了時のそれぞれの場合にロボットアーム4及びフィ
ンガー部5に振動を発生する。その結果、図8(C)、
(F)に示すように、ロボットアーム4の先端のフィン
ガー部5においては加減速に伴う振動が発生し、特に位
置b、位置cに位置決め停止した時点でも振動が納まら
ないという問題がある。
However, in actuality, inertial force or the like acts on the robot arm 4 and the finger portion 5 driven by the servo motor 3, and therefore, in each case of acceleration, acceleration termination, deceleration, and deceleration termination. Vibration is generated in the robot arm 4 and the finger portion 5. As a result, FIG.
As shown in (F), vibration occurs due to acceleration / deceleration in the finger portion 5 at the tip of the robot arm 4, and there is a problem that the vibration does not stop even when positioning is stopped at positions b and c.

【0009】以上のように、ロボット等においてはコン
トローラ1からの動作指令に対して駆動されるロボット
アーム4やフィンガー部5等の可動部は加減速時、動き
始めや停止時に振動する。これは、可動部の慣性力や剛
性によるものであり高速化を図るべく動作速度や加速
度、減速度を大きくすればするほど顕著になってくる。
この振動は位置決め停止時に特に問題となるものであ
り、振動が納まるまでは次の動作に移れない。このた
め、作動時間が長くなり、実質的な動作速度の低下を招
いていた。
As described above, in the robot or the like, the movable parts such as the robot arm 4 and the finger parts 5 which are driven in response to the operation command from the controller 1 vibrate at the time of acceleration / deceleration, at the time of starting or stopping the motion. This is due to the inertial force and rigidity of the movable part, and becomes more remarkable as the operating speed, acceleration, and deceleration are increased in order to increase the speed.
This vibration is a particular problem when positioning is stopped, and the next operation cannot be started until the vibration is stopped. For this reason, the operating time becomes long, which causes a substantial decrease in operating speed.

【0010】このようなロボットの位置決め時の振動を
抑制するための研究は制振制御という形で広く行われて
いる。例えば、特開昭63−314606号や特開昭6
3−314607号に示されている装置はその一例であ
るが、いずれもロボットアームの先端に振動が発生して
からロボットアームの先端に取りつけた加速度センサの
信号を外乱トルクとしてフィードバックし、加速度を制
御することにより制振しようとするものである。
Researches for suppressing the vibration at the time of positioning such a robot have been widely performed in the form of damping control. For example, JP-A-63-314606 and JP-A-6-314606
The device shown in No. 3-314607 is one example, but in each case, the signal of the acceleration sensor attached to the tip of the robot arm is fed back as a disturbance torque after the vibration occurs at the tip of the robot arm, and the acceleration is measured. It is intended to suppress vibration by controlling it.

【0011】従来のロボット等における制振制御方法は
以上のようにフィードバック制御により行っていたの
で、実際に振動が発生してから制振に入ることになり、
振動発生から振動の収束までの時間を短縮できてもゼロ
にすることはできない。また、振動を収束させるための
制御情報を振動している状態からとらえているため、振
動が発生しないと制振制御が行えないことになり、完全
な制振とは言えなかった。しかも、振動に追従してこれ
を制振するためには高速度演算のできるCPUが必要と
なり、制振制御系が高価で複雑になるという問題点があ
った。
Since the conventional damping control method for the robot or the like is performed by the feedback control as described above, the damping is started after the vibration actually occurs.
Even if the time from vibration generation to vibration convergence can be shortened, it cannot be reduced to zero. Further, since the control information for converging the vibration is captured from the vibrating state, the vibration damping control cannot be performed unless the vibration occurs, and it cannot be said that the vibration damping is complete. Moreover, in order to follow the vibration and suppress it, a CPU capable of high-speed calculation is required, and the vibration control system becomes expensive and complicated.

【0012】これに対して、図9のブロック図に示すよ
うに、コントローラ1にCPU11とメモリ12を設け
た構成が本出願人により特願平4−263714号及び
特願平4−264385号において提案されている。
On the other hand, as shown in the block diagram of FIG. 9, a configuration in which a CPU 11 and a memory 12 are provided in a controller 1 is disclosed in Japanese Patent Application Nos. 4-263714 and 4-264385 by the present applicant. Proposed.

【0013】これは、先端にフィンガー部5を有するロ
ボットアーム4およびサーボモータ3から成る駆動対象
の固有振動を予め測定しておき、コントローラ1におい
てCPU11とメモリ12により駆動対象を駆動するた
めの速度パターンを求めておき、この速度パターンに対
応してサーボ増幅器2とサーボモータ3による駆動系の
加速と減速のそれぞれのトルクピークの時間差t1を求
め、トルクピークの時間差t1が駆動対象の固有振動周
期の整数倍となるように速度パターンを修正することに
よってサーボモータ3、ロボットアーム4、フィンガー
部5から成る駆動対象の動作終了後の残留振動を抑制し
ようとするものである。
This is the speed at which the natural vibration of the drive target consisting of the robot arm 4 having the finger portion 5 at the tip and the servo motor 3 is measured in advance, and the CPU 11 and the memory 12 in the controller 1 drive the drive target. A pattern is obtained in advance, and a time difference t1 between torque peaks of acceleration and deceleration of the drive system by the servo amplifier 2 and the servo motor 3 is obtained corresponding to this speed pattern, and the time difference t1 of the torque peak is the natural vibration cycle of the drive target. By correcting the speed pattern so that it becomes an integral multiple of, it is intended to suppress the residual vibration of the drive target including the servo motor 3, the robot arm 4, and the finger portion 5 after the end of the operation.

【0014】しかし、これでは図10のタイミングチャ
ートに示すように、同図(A)に示すような速度パター
ンに対して、サーボモータ3の電流、つまりトルクは同
図(B)のように変化する。この場合のトルクピーク時
間差t1が固有振動周期の整数倍となるように速度パタ
ーンを修正し、ロボットアーム4を制御した場合、ロボ
ットアーム4の残留振動を抑制することはできる。しか
し、ロボットアームの振幅のピーク値は必ずしも加速時
と減速時で同じではないので、振動の抑制は完全には行
われず、ロボットアーム4の先端部の加速度は同図
(C)に示すように変化し、残留振動を或る程度抑制で
きても、完全に収束させることはできない。つまり、加
速時にロボットアーム先端に振動を発生した場合、図1
0(C)に示すように、この振動のピーク値はaとな
る。この振動は図11のタイミングチャートに示すよう
に、ロボットアームの移動中に減衰し、減速時には、そ
の振幅はBまで減少している。振動1回あたりの減衰量
をα、振動回数をnとすれば、 B/A=nα … (1) となる。ここで、nαを加速時に対する減速時の減衰量
として以後説明する。ロボットアームの先端の振動の減
衰率であり、α<1である。ロボットアームの加速時お
よび減速時のトルクピーク時間差t1、つまり位相差の
みの振動抑制では、加速時に発生し、減速時には減衰し
ようとしている振動に対して抑制作用が強すぎる。つま
り、加速時と同じトルクを減速時に与えると、減速時の
ロボットアームの先端加速度は図10(C)に矢印で示
すように、減速側にオーバーシュートする。その結果、
減速終了後に残留振動を発生することになってしまう。
However, in this case, as shown in the timing chart of FIG. 10, the current of the servomotor 3, that is, the torque changes as shown in FIG. 10B with respect to the speed pattern shown in FIG. To do. If the robot arm 4 is controlled by correcting the speed pattern so that the torque peak time difference t1 in this case is an integral multiple of the natural vibration period, the residual vibration of the robot arm 4 can be suppressed. However, since the peak value of the amplitude of the robot arm is not necessarily the same during acceleration and deceleration, vibration is not completely suppressed, and the acceleration at the tip of the robot arm 4 is as shown in FIG. Even if it changes and the residual vibration can be suppressed to some extent, it cannot be completely converged. In other words, when vibration occurs at the tip of the robot arm during acceleration,
As shown in 0 (C), the peak value of this vibration is a. As shown in the timing chart of FIG. 11, this vibration is attenuated while the robot arm is moving, and its amplitude is reduced to B during deceleration. If the amount of attenuation per vibration is α and the number of vibrations is n, then B / A = nα (1) Here, nα will be described below as an attenuation amount during deceleration with respect to acceleration. It is the damping rate of vibration at the tip of the robot arm, and α <1. In the vibration suppression of the torque peak time difference t1 at the time of acceleration and deceleration of the robot arm, that is, only the phase difference, the suppression effect is too strong against the vibration that occurs during acceleration and is about to be damped during deceleration. That is, when the same torque as during acceleration is applied during deceleration, the tip acceleration of the robot arm during deceleration overshoots to the deceleration side, as indicated by the arrow in FIG. as a result,
After deceleration, residual vibration will be generated.

【0015】[0015]

【発明が解決しようとする課題】従来の制振制御方法は
以上のように構成されていたので、加速、減速の時間
差、つまり位相差を操作することによって残留振動の抑
制はある程度まではできても、結局ロボットアーム4を
停止させた後の完全収束ができないという問題点があ
る。つまり、加速時に発生した振動が減速時に減衰して
いる場合においては、減速時も加速時と同じ振幅を発生
させようとするため、完全には制振はできない場合があ
った。このことは、加速開始時の発生振動を加速終了時
の発生振動で打ち消そうとする場合もまったく同じであ
り、振動周期という時間にしか着目しない方法では、完
全には制振できない場合があった。
Since the conventional damping control method is constructed as described above, residual vibration can be suppressed to some extent by manipulating the time difference between acceleration and deceleration, that is, the phase difference. However, there is a problem that the robot arm 4 cannot be completely converged after the robot arm 4 is stopped. That is, when the vibration generated during acceleration is attenuated during deceleration, the same amplitude as during acceleration is attempted to be generated during deceleration, so that there are cases where vibration cannot be completely suppressed. This is exactly the same when trying to cancel out the vibration generated at the start of acceleration with the vibration generated at the end of acceleration, and in some cases it may not be possible to completely suppress vibration by a method that focuses only on the time of the vibration cycle. It was

【0016】この発明の目的は上記のような従来技術の
課題を解決し、特にロボットアームを加速動作とこれに
続く減速動作により移動させる場合に、ロボットアーム
等の先端の位置決め等に伴う振動を予め学習しておき、
ロボットアームの制御指令に振動を打ち消すような条件
を加え、速度制御カーブを補正することによって、ロボ
ットアームの加速時に発生した振動でロボットアームの
減速時に発生する振動を打ち消し、ロボットアームの停
止時の残留振動の発生を抑制することを可能とした制振
制御方法を得ることにある。
The object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, and in particular, when the robot arm is moved by an acceleration operation and a deceleration operation subsequent thereto, vibrations due to positioning of the tip of the robot arm or the like are generated. Learn in advance,
By adding a condition to cancel the vibration to the control command of the robot arm and correcting the speed control curve, the vibration generated when the robot arm decelerates due to the vibration generated when the robot arm accelerates is canceled, and when the robot arm stops. It is to obtain a damping control method capable of suppressing the occurrence of residual vibration.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は制振制御方法として、駆動対象の固有振動
周期と減衰率を測定する第1の過程と、前記駆動対象の
移動距離に応じた速度パターンを求める第2の過程と、
前記速度パターンに対応して駆動系の加速と減速のそれ
ぞれのピークの時間差を求める第3の過程と、ピークの
時間差が駆動対象の固有振動周期の整数倍に近い場合は
そのままの速度パターンに基づいて、ピークの時間差が
駆動対象の固有振動周期の整数倍と異なる場合はこれが
整数倍となるように修正した速度パターンに基づいて、
減速時の最大トルクが加速時の最大トルクの減衰量を乗
じた値となるように速度パターンを修正して駆動対象を
駆動する第4の過程と、を備える制振制御方法を提供す
るものである。
In order to achieve the above object, the present invention provides, as a damping control method, a first step of measuring a natural vibration period and a damping ratio of a driven object, and a moving distance of the driven object. A second step of obtaining a velocity pattern according to
A third step of obtaining the time difference between the respective peaks of acceleration and deceleration of the drive system corresponding to the speed pattern, and based on the speed pattern as it is when the time difference between the peaks is close to an integral multiple of the natural vibration cycle of the driving target. Then, if the time difference of the peak is different from an integer multiple of the natural vibration period of the drive target, based on the speed pattern corrected so that this becomes an integer multiple,
A fourth step of driving a drive target by modifying a speed pattern so that the maximum torque during deceleration is a value obtained by multiplying the attenuation amount of the maximum torque during acceleration is provided. is there.

【0018】[0018]

【作用】上記手段において、本発明に係る制振制御方法
は、第1の過程で駆動対象の固有振動周期と減衰率を測
定し、第2の過程で前記駆動対象の移動距離に応じた速
度パターンを求め、第3の過程で前記速度パターンに対
応して駆動対象を駆動する駆動系の加速と減速のそれぞ
れのピークの時間差を求め、第4の過程では第3の過程
で得られたピークの時間差が駆動対象の固有振動周期の
整数倍に近い場合はそのままの速度パターンに基づい
て、ピークの時間差が駆動対象の固有振動周期の整数倍
と異なる場合はこれが整数倍となるように修正した速度
パターンに基づいて、減速時の最大トルクが加速時の最
大トルクの減衰量を乗じた値となるように速度パターン
を修正して駆動対象を駆動する。
In the above means, the damping control method according to the present invention measures the natural vibration period and the damping rate of the driven object in the first step, and in the second step, the speed corresponding to the moving distance of the driven object. The pattern is obtained, and in the third step, the time difference between the respective peaks of acceleration and deceleration of the drive system that drives the driven object is obtained corresponding to the speed pattern. In the fourth step, the peak obtained in the third step is obtained. When the time difference of is close to an integral multiple of the natural vibration period of the drive target, it is based on the speed pattern as it is, and when the time difference of the peak is different from the integer multiple of the natural vibration period of the drive target, it is modified to be an integer multiple. Based on the speed pattern, the speed pattern is corrected so that the maximum torque during deceleration becomes a value obtained by multiplying the attenuation amount of the maximum torque during acceleration, and the drive target is driven.

【0019】[0019]

【実施例】以下、図面を参照しながらこの発明の実施例
を説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0020】図1は本発明の一実施例に係る制振制御方
法のフローチャートである。
FIG. 1 is a flowchart of a vibration damping control method according to an embodiment of the present invention.

【0021】同図に示すように、ステップS1とステッ
プS2は事前準備として設定されるものであり、次から
の、ステップS3〜ステップS10は実際にロボットア
ームを動作させている時の制御として設定されるもので
ある。
As shown in the figure, step S1 and step S2 are set as preparatory steps, and the following steps S3 to S10 are set as control when actually operating the robot arm. It is what is done.

【0022】次に、図2、図3、図4、図5、図6のタ
イミングチャートに基づいて、実施例の制振制御方法を
説明する。
Next, the damping control method of the embodiment will be described based on the timing charts of FIGS. 2, 3, 4, 5, and 6.

【0023】ステップS1ではロボットのロボットアー
ムやフィンガー部などの可動部、つまりロボット先端部
の固有振動数fを含む振動の測定を行う。これは、実際
にロボットアームを振動させ、これを測定することによ
り行う。その結果、図2のタイミングチャートに示すよ
うに、ロボットアームの振動に伴う固有振動数f(固有
振動周期λ)や振幅の変化の様子を測定することができ
る。
In step S1, the vibration of the movable portion such as the robot arm and the finger portion of the robot, that is, the natural frequency f of the tip portion of the robot is measured. This is done by actually vibrating the robot arm and measuring it. As a result, as shown in the timing chart of FIG. 2, it is possible to measure changes in the natural frequency f (natural vibration period λ) and the amplitude associated with the vibration of the robot arm.

【0024】次のステップS2では、ステップS1での
測定結果、つまり図2のタイミングチャートで示される
振動動作の様子に基づき、可動部の自由振動周期つまり
固有振動周期λと減衰率αの算出を行う。ちなみに、固
有振動周期λの計算は固有振動数fの逆数を求めること
で行われる。
In the next step S2, the free vibration cycle of the movable part, that is, the natural vibration cycle λ and the damping rate α are calculated based on the measurement result in step S1, that is, the state of the vibration operation shown in the timing chart of FIG. To do. By the way, the calculation of the natural vibration period λ is performed by obtaining the reciprocal of the natural frequency f.

【0025】以上のような動作を通じて、事前の準備を
完了する。
Through the operations described above, the preliminary preparation is completed.

【0026】実際にロボットアームを動かす場合は、ス
テップS3以降の制御が行われる。まず、ステップS3
ではロボットアーム先端部の移動距離、最大速度、最大
加速度などの入力条件に基づいて、ロボットアームの移
動の速度パターンを算出する。この速度パターンは例え
ば図3(A)のタイミングチャートで示すような形で得
られることになる。
When actually moving the robot arm, the control after step S3 is performed. First, step S3
Then, the speed pattern of the movement of the robot arm is calculated based on the input conditions such as the moving distance of the robot arm tip, the maximum speed, and the maximum acceleration. This speed pattern is obtained, for example, in the form shown in the timing chart of FIG.

【0027】次の、ステップS4では、ロボットアーム
を駆動するサーボモータの加速時、減速時のそれぞれの
トルクピークの時間差tを算出する。このトルクピーク
時間差tは図3(B)のタイミングチャートに示すよう
に、加速時と減速時のそれぞれのサーボモータのトルク
ピーク間の時間間隔から得られる。
In the next step S4, the time difference t between the torque peaks during acceleration and deceleration of the servomotor for driving the robot arm is calculated. This torque peak time difference t is obtained from the time interval between the torque peaks of the servo motors during acceleration and deceleration, as shown in the timing chart of FIG.

【0028】次のステップS5では、トルクピーク時間
差tを固有振動周期λで余剰計算する。これはトルクピ
ーク時間差tを固有振動周期λで割り算することにより
行われる。
In the next step S5, the torque peak time difference t is surplus calculated with the natural vibration period λ. This is done by dividing the torque peak time difference t by the natural vibration period λ.

【0029】ステップS5で割り算結果nと余りtaを
得るが、ステップS6では余りtaが“0”または
“λ”に近いかどうかを判断する。ここで、余りtaが
“0”または“λ”に近くない場合はステップS7に移
行して t3=(n+1)λ … (2) となるように、つまりトルクピーク時間差tがt3とな
るように速度パターンを修正してステップS8に移行す
る。ちなみに、nは1、2、3・・・の整数である。そ
の結果、速度パターンは図4(A)に示すように修正さ
れ、これに伴いトルクピーク時間差tも同図(B)に示
すように、時間差t3に修正される。
In step S5, the division result n and the remainder ta are obtained. In step S6, it is determined whether the remainder ta is close to "0" or "λ". Here, when the remainder ta is not close to “0” or “λ”, the process proceeds to step S7 so that t3 = (n + 1) λ (2), that is, the torque peak time difference t becomes t3. The speed pattern is corrected and the process proceeds to step S8. By the way, n is an integer of 1, 2, 3, ... As a result, the speed pattern is corrected as shown in FIG. 4 (A), and the torque peak time difference t is also corrected to the time difference t3 as shown in FIG. 4 (B).

【0030】一方、ステップS6の判断で、余りtaが
“0”または“λ”に近い場合は、 t3=t … (3) とし、そのままステップS8に移行する。
On the other hand, if the remainder ta is close to "0" or "λ" in the determination in step S6, then t3 = t ... (3) and the process directly proceeds to step S8.

【0031】ステップS8ではステップS1で測定して
あった振動波形と時間差t3から減衰量を求める。これ
は、 B/A=nα … (4) で求める。ちなみに、図5はロボットアームの先端部の
振動の減衰の様子を示すタイミングチャートであるが、
特定の時刻における振動の振幅Aに対して時間差t3が
経過した後の振幅として振幅Bが測定されているので、
両者の比をとることにより減衰量(B/A)を求めるこ
とができる。
In step S8, the amount of attenuation is obtained from the vibration waveform measured in step S1 and the time difference t3. This is calculated by B / A = nα (4) By the way, FIG. 5 is a timing chart showing how the vibration of the tip portion of the robot arm is damped.
Since the amplitude B is measured as the amplitude after the time difference t3 has elapsed with respect to the amplitude A of the vibration at a specific time,
The amount of attenuation (B / A) can be obtained by taking the ratio of both.

【0032】次に、ステップS9に移行して、減速時の
最大トルクが加速時の最大トルクの減衰量倍となるよう
に速度パターンを修正する。その結果、図6(A)に示
すように、点線で示されるような従来の速度パターンに
対して実線で示すような速度パターンを得ることができ
る。
Next, in step S9, the speed pattern is modified so that the maximum torque during deceleration is equal to the attenuation amount of the maximum torque during acceleration. As a result, as shown in FIG. 6A, it is possible to obtain a speed pattern shown by a solid line in contrast to the conventional speed pattern shown by a dotted line.

【0033】そして、図6(A)に示すような速度パタ
ーンに対して、必要なサーボモータの電流、つまりトル
クを算出する。これは、加速時のトルク最大値Tmax
に対して減速時は Tr=nα・Tmax …(5) となるような設定とされ、トルクパターンは図6(B)
に示すようになる。
Then, for a speed pattern as shown in FIG. 6A, a necessary servo motor current, that is, torque is calculated. This is the maximum torque value Tmax during acceleration.
On the other hand, during deceleration, the setting is such that Tr = nα · Tmax (5), and the torque pattern is as shown in FIG. 6 (B).
As shown in.

【0034】以上のような設定に基づいて、ステップS
10に移行し、ロボットアームを駆動する。その結果、
図6(C)に示すように、ロボットアームの先端の加速
度は加速終了後から減速に至った時点でほぼ収束を完了
し、ロボットアームが停止した後の残留振動を完全に抑
制することができる。
Based on the above settings, step S
10, the robot arm is driven. as a result,
As shown in FIG. 6 (C), the acceleration at the tip of the robot arm is almost completely converged at the point of deceleration after the end of acceleration, and the residual vibration after the robot arm is stopped can be completely suppressed. .

【0035】さて、以上のような動作を原理的な点に立
ち返って更に詳細に説明する。
Now, the above-mentioned operation will be described in more detail by returning to the principle.

【0036】まず、ステップS1とステップS2ではロ
ボットアームを動作させて、ロボットアームの固有振動
数f、固有振動周期λ、振動加速度の減衰率αを求め
る。
First, in steps S1 and S2, the robot arm is operated to obtain the natural frequency f of the robot arm, the natural vibration period λ, and the damping rate α of vibration acceleration.

【0037】次に、ステップS3に入り、移動距離、最
大速度、最大加速度などが入力されると、これに対応し
た速度パターンが求められ、加速トルクと減速トルクの
時間差tが求まる。また、加速または減速に伴い発生す
る振動の減衰率αは求まっているので、減速終了後の残
留振動を抑制するためには、(5)式の条件が成立すれ
ばよいと考えられる。
Next, in step S3, when the moving distance, the maximum speed, the maximum acceleration, etc. are input, the speed pattern corresponding to them is obtained, and the time difference t between the acceleration torque and the deceleration torque is obtained. Further, since the damping rate α of the vibration generated by the acceleration or deceleration is obtained, it is considered that the condition of the expression (5) should be satisfied in order to suppress the residual vibration after the deceleration.

【0038】さて、減速時に減速トルクを減衰率αに応
じて低下する場合、図12の減速速度パターンに示すよ
うに、2次曲線部分、直線部分、2次曲線部分と続く速
度変化の中で、2次曲線部分の割合x%を下げて行くこ
とで対応する。つまり、速度の変化の傾きを小さくする
ことで対応する。その結果、減速時のトルクは図6
(B)に示すように、減衰率αに対応して低めに設定さ
れる。
When the deceleration torque is reduced in accordance with the damping rate α during deceleration, as shown in the deceleration speed pattern of FIG. 12, in the quadratic curve portion, the straight line portion, the quadratic curve portion and the following speed change, This is dealt with by decreasing the ratio x% of the quadratic curve. In other words, this is dealt with by reducing the slope of the change in speed. As a result, the torque during deceleration is shown in Fig. 6.
As shown in (B), it is set lower corresponding to the attenuation rate α.

【0039】その結果、減速、停止直後にロボットアー
ム先端に残っていた振動を完全に抑制することができ
る。
As a result, the vibration remaining at the tip of the robot arm immediately after deceleration and stop can be completely suppressed.

【0040】つまり、ステップS3からステップS10
の制御を行うことにより、ロボットアームの停止時の残
留振動が効果的に抑制されロボットアーム先端に設けた
フィンガー部によるワークピースのハンドリング作業に
直ちに入ることができる。
That is, steps S3 to S10
By performing the above control, the residual vibration when the robot arm is stopped is effectively suppressed, and the work of handling the workpiece by the finger portion provided at the tip of the robot arm can be immediately started.

【0041】以上のような制御の結果、ロボットアーム
の先端を特定の距離だけ移動する場合に、ロボットアー
ムの停止時の残留振動を効果的に抑制できるので、位置
決めを迅速に実施でき、ロボット制御の高速化を図るこ
とができる。
As a result of the above control, when the tip of the robot arm is moved by a specific distance, residual vibration when the robot arm is stopped can be effectively suppressed, so that positioning can be performed quickly and robot control can be performed. Can be speeded up.

【0042】また、フィードバック制御ではないので、
高価なセンサーを組み込んだり制御系を高速化したりす
る必要がなく、ローコストでシステムを構成することが
できる。
Further, since it is not the feedback control,
It is not necessary to incorporate an expensive sensor or speed up the control system, and the system can be configured at low cost.

【0043】更に、振動を発生させてからこれを検出し
て抑制する構成と異なり、最初から振動を発生しないよ
うに制御するので、振動抑制効果が高く、省エネルギー
の観点からも効率的な運用ができる。
Further, unlike the configuration in which the vibration is generated and then detected and suppressed, the control is performed so as not to generate the vibration from the beginning, so that the vibration suppression effect is high and the efficient operation can be achieved from the viewpoint of energy saving. it can.

【0044】なお、上記実施例ではリアルタイムで速度
パターンを修正するような構成を例示したが、全ての動
作パターンにおける速度パターンを予め求めておき、テ
ーブル参照により速度パターンを決定するような構成と
してもよい。
In the above embodiment, the structure in which the speed pattern is corrected in real time is illustrated, but the speed pattern in all the motion patterns may be obtained in advance and the speed pattern may be determined by referring to the table. Good.

【0045】また、上記実施例ではロボットアームの駆
動を例にとって説明したが、この発明は、他の制御対象
であっても同様に適用可能であり、同様の効果を得られ
ることはもちろんである。また、制御対象も回転移動だ
けでなく直線移動であっても、まったく同様に適用でき
ることは言うまでもない。
In the above embodiment, the driving of the robot arm has been described as an example, but the present invention can be similarly applied to other controlled objects and the same effects can be obtained. . Further, it goes without saying that the same can be applied to the case where the controlled object is not only the rotational movement but also the linear movement.

【0046】[0046]

【発明の効果】以上述べたように、この発明の制振制御
方法は、ロボットアーム等の駆動対象の固有振動数と振
動の減衰率を予め測定しておき、この固有振動を抑制す
るような速度パターンを振幅の減衰を考慮して求め、こ
れに基づきロボットアームを移動するように構成したの
で、ロボットアームの駆動の高速化と停止時の残留振動
の抑制を行うことが可能であり、系を簡単にしかも安価
に構成できるという効果がある。
As described above, according to the vibration suppression control method of the present invention, the natural frequency and the damping rate of the vibration of the driven object such as the robot arm are measured in advance to suppress the natural vibration. Since the velocity pattern is calculated in consideration of the damping of the amplitude and the robot arm is moved based on this, it is possible to speed up the driving of the robot arm and suppress the residual vibration when it stops. The effect is that the can be configured easily and at low cost.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】この発明の一実施例に係る制振制御方法のフロ
ーチャートである。
FIG. 1 is a flowchart of a vibration suppression control method according to an embodiment of the present invention.

【図2】ロボットアームの振動の減衰パターンを示すタ
イミングチャートである。
FIG. 2 is a timing chart showing a vibration attenuation pattern of a robot arm.

【図3】初期算出された速度パターンに基づく速度、ト
ルクのタイミングチャートである。
FIG. 3 is a timing chart of speed and torque based on an initially calculated speed pattern.

【図4】修正速度パターンに基づく速度、トルクのタイ
ミングチャートである。
FIG. 4 is a timing chart of speed and torque based on a corrected speed pattern.

【図5】振動波形の時間に対応する減衰の状態を示すタ
イミングチャートである。
FIG. 5 is a timing chart showing a state of attenuation of a vibration waveform corresponding to time.

【図6】最終速度パターンに基づく速度、トルクのタイ
ミングチャートである。
FIG. 6 is a timing chart of speed and torque based on a final speed pattern.

【図7】周知のロボットの制御系のブロック図である。FIG. 7 is a block diagram of a control system of a known robot.

【図8】図7の構成における動作を説明するタイミング
チャートである。
8 is a timing chart explaining the operation in the configuration of FIG.

【図9】従来の制振制御方法を実現するロボットの制御
系のブロック図である。
FIG. 9 is a block diagram of a control system of a robot that realizes a conventional damping control method.

【図10】トルクピーク時間差補正に基づく制振制御方
法を説明するタイミングチャートである。
FIG. 10 is a timing chart illustrating a vibration suppression control method based on torque peak time difference correction.

【図11】加速加振によってのみ起こる振動を説明する
タイミングチャートである。
FIG. 11 is a timing chart for explaining vibration that occurs only by acceleration vibration.

【図12】減速時の速度パターンのタイミングチャート
である。
FIG. 12 is a timing chart of a speed pattern during deceleration.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 コントローラ 2 サーボ増幅器 3 サーボモータ 4 ロボットアーム 5 フィンガー部 11 CPU 12 内部メモリ 1 Controller 2 Servo Amplifier 3 Servo Motor 4 Robot Arm 5 Fingers 11 CPU 12 Internal Memory

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 駆動対象の固有振動周期と減衰率を測定
する第1の過程と、前記駆動対象の移動距離に応じた速
度パターンを求める第2の過程と、前記速度パターンに
対応して駆動系の加速と減速のそれぞれのピークの時間
差を求める第3の過程と、ピークの時間差が駆動対象の
固有振動周期の整数倍に近い場合はそのままの速度パタ
ーンに基づいて、ピークの時間差が駆動対象の固有振動
周期の整数倍と異なる場合はこれが整数倍となるように
修正した速度パターンに基づいて、減速時の最大トルク
が加速時の最大トルクの減衰量を乗じた値となるように
速度パターンを修正して駆動対象を駆動する第4の過程
と、を備えることを特徴とする制振制御方法。
1. A first step of measuring a natural vibration period and a damping rate of a driven object, a second step of obtaining a speed pattern according to a moving distance of the driven object, and a driving operation corresponding to the speed pattern. The third process for obtaining the time difference between the peaks of acceleration and deceleration of the system, and if the time difference of the peaks is close to an integral multiple of the natural oscillation period of the drive target, the peak time difference is based on the speed pattern as it is. If it is different from an integer multiple of the natural vibration period of, the speed pattern is adjusted so that it becomes an integer multiple, and the speed pattern is adjusted so that the maximum torque during deceleration becomes the value obtained by multiplying the attenuation amount of the maximum torque during acceleration. And a fourth step of correcting the driving target to drive the driving target, the damping control method.
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