JPH06206185A - Robot controller - Google Patents

Robot controller

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JPH06206185A
JPH06206185A JP1802693A JP1802693A JPH06206185A JP H06206185 A JPH06206185 A JP H06206185A JP 1802693 A JP1802693 A JP 1802693A JP 1802693 A JP1802693 A JP 1802693A JP H06206185 A JPH06206185 A JP H06206185A
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JP
Japan
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control
impedance
robot
control means
impedance control
Prior art date
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Pending
Application number
JP1802693A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasuyuki Inoue
康之 井上
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.)
Yaskawa Electric Corp
Original Assignee
Yaskawa Electric Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Yaskawa Electric Corp filed Critical Yaskawa Electric Corp
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Publication of JPH06206185A publication Critical patent/JPH06206185A/en
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Abstract

PURPOSE:To permit the smooth transition to the 'position control impedance control' by eliminating the sharp variation of the input signal in step form to a servoamplifier in closure, by installing an opening/closing means in the forestage where the force feedback signal is inputted into an impedance control means. CONSTITUTION:A robot control means is equipped with a position control means 1 which position-controls a robot 8 on the basis of the position instruction Xrel and the position feedback signal Xfb, and further equipped with an impedance control means 2 for the impedance control on the basis of the feedback signal F supplied from a force sensor 7 installed on the robot 8, and the force feedback signal Fex is inputted into as impedance control means 2 through an opening closing means 4. The output of the impedance control means 2 is added to the position instruction Xref by an adding means 3, and the result of the addition is inputted into a position control means 1. Accordingly, the smooth transition from the 'position control' to the 'position control impedance control' can be realized.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、ロボットによる物体の
把持作業、特に強く張られた剛性の高いロープを複数の
アームで把持するような場合に好適なロボット制御装置
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a robot control apparatus suitable for gripping an object by a robot, particularly when gripping a tightly stretched rope with a plurality of arms.

【0002】[0002]

【従来の技術】ロボット制御装置において、いろいろな
制御を組み合わせたもの、あるいは切り換えておこなわ
れるものが知られている。特開昭61−273269号
公報に示される例(従来例1)は、スポツト溶接ロボッ
トに適用されるもので、通常は位置制御で駆動し、溶接
ガンが溶接部位に達すると手首に取りつけた圧力センサ
のフィードバック信号も利用し、位置制御+力制御(位
置ループの外側に力ループを加える)に切り換えるもの
である。特開平2−83188号公報に示される例(従
来例2)は、バリとりロボットに適用されるもので、ワ
ークに加わる荷重が所定値より小さなときはインピーダ
ンス制御、大きなときは力制御に切り換えるものであ
る。また、特開昭63−295191公報に示される例
(従来例3)は、2腕ロボットで片腕を位置制御し、他
腕で力制御を行うものである。
2. Description of the Related Art As a robot control device, there is known one in which various controls are combined or switched. The example shown in Japanese Patent Laid-Open No. 61-273269 (conventional example 1) is applied to a spot welding robot and is usually driven by position control, and when the welding gun reaches the welding site, the pressure applied to the wrist is applied. The feedback signal of the sensor is also used to switch to position control + force control (adding a force loop outside the position loop). The example shown in Japanese Patent Laid-Open No. 2-83188 (conventional example 2) is applied to a deburring robot, and switches to impedance control when the load applied to the work is smaller than a predetermined value and force control when the load is large. Is. Further, in the example shown in JP-A-63-295191 (conventional example 3), a two-arm robot controls the position of one arm and the force control of the other arm.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ところが、強く張られ
た剛性の高いロープを複数のアームで把持するような場
合には、前記従来例では次のような問題がある。従来例
1では、切り換えにともなう連続的な制御系の移行がス
ムーズにいかない。従来例2では、従来例1と同様な問
題な加えて、無負荷状態もインピーダンス制御するので
演算処理に時間がかかり、ロボット動作が遅くなる。従
来例3では、強く張られた剛性の高いロープを複数のア
ームで把持するためにはそれぞれのアームが物体になじ
むような機能が必要になるが、片腕が位置制御では対応
できない。そこで本発明は、ロボット動作が遅くなら
ず、複数のアームで強く張られた剛性の高いロープを把
持できるロボット制御装置を提供することを目的とす
る。
However, when a strongly stretched rope having a high rigidity is gripped by a plurality of arms, the conventional example has the following problems. In Conventional Example 1, continuous transition of the control system due to switching cannot be performed smoothly. In the conventional example 2, in addition to the same problem as in the conventional example 1, impedance control is performed even in a no-load state, so that it takes time to perform arithmetic processing and the robot operation becomes slow. In Conventional Example 3, in order to grip a strongly stretched rope with a high rigidity by a plurality of arms, it is necessary for each arm to have a function of conforming to an object, but one arm cannot cope with the position control. Therefore, it is an object of the present invention to provide a robot control device capable of gripping a rope with high rigidity which is stretched by a plurality of arms without slowing the robot operation.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明は、図1に示すよ
うに、ロボット8を位置指令Xref と位置フィードバッ
ク信号Xfbに基づき位置制御する位置制御手段1と、前
記ロボット8に取りつけた力センサ7からの力フィード
バック信号Fexに基づきインピーダンス制御するインピ
ーダンス制御手段2と、前記インピーダンス制御手段の
出力を前記位置指令に加算するする手段3と、前記力フ
ィードバック信号を前記インピーダンス制御手段に入力
する前段に開閉手段4とを備えたことを特徴とするもの
である。
According to the present invention, as shown in FIG. 1, position control means 1 for controlling the position of a robot 8 on the basis of a position command X ref and a position feedback signal X fb is attached to the robot 8. Impedance control means 2 for controlling the impedance based on the force feedback signal F ex from the force sensor 7, means 3 for adding the output of the impedance control means to the position command, and inputting the force feedback signal to the impedance control means. The opening / closing means 4 is provided in the preceding stage.

【0005】[0005]

【作用】開閉手段4をインピーダンス制御手段2の前段
に設けたので、閉時にサーボアンプ5への入力信号6が
ステップ状に急変することなく、スムーズに「位置制
御」から「位置制御(ただし、平衡点を位置指令とする
位置制御である)+インピーダンス制御」に移行でき
る。
Since the opening / closing means 4 is provided in the preceding stage of the impedance control means 2, the input signal 6 to the servo amplifier 5 does not suddenly change stepwise at the time of closing, and smoothly changes from "position control" to "position control (however, + Impedance control ”, which is the position control that uses the equilibrium point as the position command.

【0006】[0006]

【実施例】以下、本発明を多腕ロボットに適用した実施
例を図2に示して説明する。11はロボットアームであ
り、その先端には力センサ12を設けて、物体Wに作用
している力を検出する。検出された力は座標変換部13
で座標変換され、設定されたインピーダンスの座標系と
の整合をとった後、切換部14を経由してインピーダン
ス制御部15へ入力される。インピーダンス制御部15
では予め設定されたインピーダンス係数をもとに作業座
標系における位置指令を決定する。作業座標系での位置
指令は座標変換部16で関節座標系へ変換され、関節制
御のサーボアンプ17へ指令を送り、各サーボ制御部は
関節の位置制御もしくは速度制御を行う。ここで、イン
ピーダンス制御部には協調制御コントローラ18からイ
ンピーダンス状態変数の平衡点が位置指令として入力さ
れる。インピーダンス制御部では次式により制御が行わ
れる。
EXAMPLE An example in which the present invention is applied to a multi-arm robot will be described below with reference to FIG. Reference numeral 11 is a robot arm, and a force sensor 12 is provided at the tip of the robot arm to detect the force acting on the object W. The detected force is the coordinate conversion unit 13
After being coordinate-converted by (1) and matching with the coordinate system of the set impedance, it is input to the impedance control unit 15 via the switching unit 14. Impedance control unit 15
Then, the position command in the working coordinate system is determined based on the impedance coefficient set in advance. The position command in the work coordinate system is converted into the joint coordinate system by the coordinate conversion unit 16, and the command is sent to the servo amplifier 17 for joint control, and each servo control unit performs joint position control or speed control. Here, the equilibrium point of the impedance state variable is input to the impedance control unit from the cooperative control controller 18 as a position command. The impedance control unit controls according to the following equation.

【0006】[0006]

【数1】 [Equation 1]

【0007】ここで、 Fex:力センサにより検出される外力 Md :インピーダンス制御係数(慣性) Bd :インピーダンス制御係数(粘性) Kd :インピーダンス制御係数(剛性) X:インピーダンス制御状態量 Xref :位置平衡点指令 XS :サーボ系に出力される位置指令 (1)(2)式はインピーダンス制御部の制御関係式で
ある。この制御系の働きを制御系切り換えのオン・オフ
と物体接触の有無に関して整理して述べる。切り換えが
オン(閉)の状態でロボットアームが物体に接触する
と、物体とロボットアーム間で作用する力が検出、フィ
ードバックされ、(1)式の設定インピーダンスと物体
のダイナミクスに従ってそれぞれの特性で決まる平衡点
へ収束する。ロボットアームが物体から離れた場合に
は、設定インピーダンスのダイナミクスに従って位置平
衡点Xref に収束する。すなわち、この状態では制御系
は設定インピーダンスで動作する力制御系として機能す
る。切り換えがオフ(開)の状態では、インピーダンス
制御ブロック中の積分器の出力が0の場合は、サーボ系
の出力はXref であり、積分器の出力が0でない場合に
は設定インピーダンスに従ってXref に収束する。ま
た、Xref が変化する場合にはサーボ系の応答速度でこ
れに追従する。従って、この状態では制御系は位置制御
系として機能する。物体接触時、あるいは積分器が0で
ない状態で切り換えのオンオフの状態に変更があった場
合には、設定インピーダンスと積分器の効果により、位
置指令は徐々に変化しながら力制御、あるいは位置制御
系に移行する(図3)。
Where F ex is an external force detected by the force sensor M d is an impedance control coefficient (inertia) B d is an impedance control coefficient (viscosity) K d is an impedance control coefficient (rigidity) X is an impedance control state quantity X ref: position equilibrium point command X S: position command output to a servo system (1) (2) is a control relation of the impedance control unit. The function of this control system will be described in terms of on / off of control system switching and presence / absence of object contact. When the robot arm contacts an object with the switching on (closed), the force acting between the object and the robot arm is detected and fed back, and the equilibrium determined by the respective characteristics according to the set impedance of equation (1) and the object dynamics. Converge to a point. When the robot arm moves away from the object, it converges on the position equilibrium point X ref according to the dynamics of the set impedance. That is, in this state, the control system functions as a force control system that operates at the set impedance. When the switching is off (open), when the output of the integrator in the impedance control block is 0, the output of the servo system is X ref , and when the output of the integrator is not 0, X ref follows the set impedance. Converge to. When X ref changes, the response speed of the servo system follows it. Therefore, in this state, the control system functions as a position control system. When there is a change in the on / off state of switching when an object is in contact or when the integrator is not 0, the force command or position control system gradually changes the position command due to the effect of the set impedance and the integrator. (Fig. 3).

【0008】インピーダンス制御部分をコンピュータを
用いた離散系制御で構成した場合の実施例を示す。コン
ピュータで実行可能なアルゴリズムにするためには
(1)式の離散化式が必要になる。ここでは、厳密な離
散化ではなく、差分近似を用いた式を表す。はじめに、
(1)式の位置、速度、加速度を次の差分式で置き換え
る。
An example in which the impedance control section is configured by a discrete system control using a computer will be described. The discretization formula (1) is required to make the algorithm executable by a computer. Here, an expression using difference approximation is represented instead of strict discretization. First,
The position, velocity, and acceleration in equation (1) are replaced by the following difference equation.

【0009】[0009]

【数2】 [Equation 2]

【0010】ただし、However,

【0011】[0011]

【数3】 [Equation 3]

【0012】アーム先端のK番目の位置・姿勢状態量 t0 :サンプリング時間 そのとき、(1)式は次式になる。Kth position / posture state quantity of arm tip t 0 : Sampling time At that time, the equation (1) becomes the following equation.

【0013】[0013]

【数4】 [Equation 4]

【0014】ただし、However,

【0015】[0015]

【数5】 [Equation 5]

【0016】一般的に、Md 、Bd 、Kd は次のように
設定される。
Generally, M d , B d and K d are set as follows.

【0017】[0017]

【数6】 [Equation 6]

【0018】XK はXref を中心とした微小変位量とし
て考えることができるので、位置・姿勢平衡点の指令が
次の(4、4)行列で表せるものとすると
Since X K can be considered as a small displacement amount around X ref , it is assumed that the position / posture equilibrium point command can be expressed by the following (4, 4) matrix.

【0019】[0019]

【数7】 [Equation 7]

【0020】この場合、インピーダンス制御によりサー
ボ系に指令される姿勢は次式により計算される。
In this case, the posture commanded to the servo system by impedance control is calculated by the following equation.

【0021】[0021]

【数8】 [Equation 8]

【0022】ただし、However,

【0023】[0023]

【数9】 [Equation 9]

【0024】また、サーボ系への位置指令は位置平衡点
をPref=(xref 、yref 、zrefT としたとき位置
は次式により定まる。
Further, the position command to the servo system is determined by the following equation when the position equilibrium point is Pref = (x ref , y ref , z ref ) T.

【0025】[0025]

【数10】 [Equation 10]

【0026】姿勢指令ASKと位置指令PSKは機構的逆変
換により各関節位置指令に座標変換される。
The posture command A SK and the position command P SK are coordinate-converted into respective joint position commands by mechanical inverse conversion.

【0027】[0027]

【数11】 [Equation 11]

【0028】ただし、 i=1〜n、n:アーム関節の
自由度数 H(A、P):機構的逆変換(手先の姿勢A、手先の位
置P) ここで計算された関節角はサーボ系の位置指令としてサ
ーボコントローラに出力される。サーボコントローラは
位置制御型のみではなく速度制御型、トルク制御型を用
いても同様の制御を実行できる。速度制御型のサーボア
ンプを用いる場合には、位置制御をコンピュータ内部で
行う方法や、(6)式の時間差分を速度制御型アンプへ
速度指令として出力する方法ができる。また、トルク制
御型アンプを用いる場合は、位置制御あるいは速度制御
をコンピュータ内で実行する方法が可能である。以上説
明したインピーダンス制御による力制御・位置制御の選
択はアーム単位で行うこともできるが、一本のアームに
おいて、アーム先端の空間自由度ごとに選択することも
できる。すなわちロボット手先の6自由度の制御空間に
分割し、一本のアームで位置制御・力制御を混在して制
御を行うことも可能である。
However, i = 1 to n, n: degree of freedom of arm joint H (A, P): mechanical inverse transformation (hand posture A, hand position P) The joint angle calculated here is the servo system. Is output to the servo controller as a position command. The servo controller can execute similar control by using not only the position control type but also the speed control type and the torque control type. When a speed control type servo amplifier is used, a method of performing position control inside the computer or a method of outputting the time difference of equation (6) to the speed control type amplifier as a speed command can be used. When a torque control type amplifier is used, position control or speed control can be executed in a computer. The selection of force control and position control by impedance control described above can be performed for each arm, but in one arm, selection can also be made for each spatial degree of freedom of the arm tip. That is, it is also possible to divide the robot hand into a control space of 6 degrees of freedom and perform control by mixing position control and force control with one arm.

【0029】[0029]

【発明の効果】以上説明したように本制御方式を用いる
ことにより、複数アームの位置制御と力制御のスムーズ
な移行が可能となり、柔軟な作業特性により作業スピー
ドの向上がはかれる。
As described above, by using the present control system, it is possible to smoothly shift the position control and the force control of a plurality of arms, and the working speed can be improved by the flexible working characteristics.

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

【図1】本発明の原理を示すブロック図FIG. 1 is a block diagram showing the principle of the present invention.

【図2】本発明を双腕ロボットに適用した実施例を示す
FIG. 2 is a diagram showing an embodiment in which the present invention is applied to a dual-arm robot.

【図3】本発明の効果を示す制御応答特性を示す図FIG. 3 is a diagram showing a control response characteristic showing an effect of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 位置制御部 2 インピーダンス制御部 3 加算手段 4 開閉手段 5 サーボアンプ 7 力センサ 8 ロボット 1 Position Control Section 2 Impedance Control Section 3 Addition Means 4 Opening / Closing Means 5 Servo Amplifier 7 Force Sensor 8 Robot

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ロボットを位置指令と位置フィードバッ
ク信号に基づき位置制御する位置制御手段と、前記ロボ
ットに取りつけた力センサからの力フィードバック信号
に基づきインピーダンス制御するインピーダンス制御手
段と、前記インピーダンス制御手段の出力を前記位置指
令に加算する手段と、前記力フィードバック信号を前記
インピーダンス制御手段に入力する前段に開閉手段とを
備えたことを特徴とするロボット制御装置。
1. A position control means for controlling a position of a robot on the basis of a position command and a position feedback signal, an impedance control means for controlling impedance on the basis of a force feedback signal from a force sensor mounted on the robot, and an impedance control means of the impedance control means. A robot controller comprising: a means for adding an output to the position command; and an opening / closing means in a stage before the force feedback signal is input to the impedance control means.
JP1802693A 1993-01-08 1993-01-08 Robot controller Pending JPH06206185A (en)

Priority Applications (1)

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JP1802693A JPH06206185A (en) 1993-01-08 1993-01-08 Robot controller

Applications Claiming Priority (1)

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ID=11960160

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JP (1) JPH06206185A (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001198870A (en) * 2000-01-21 2001-07-24 Yaskawa Electric Corp Controller for robot
JP2005059640A (en) * 2003-08-08 2005-03-10 Toyoda Mach Works Ltd Power assist device, its control method and carrying device
JP2010120124A (en) * 2008-11-20 2010-06-03 Toyota Motor Corp Teaching system for robot arm and method thereof
JP2011079123A (en) * 2009-09-22 2011-04-21 Gm Global Technology Operations Inc Integrated high-speed torque control system for robotic joint
JP2013094952A (en) * 2011-11-07 2013-05-20 Seiko Epson Corp Robot control system, robot system, and sensor information processing device
JP2016168671A (en) * 2016-06-28 2016-09-23 セイコーエプソン株式会社 Robot control system and robot system

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001198870A (en) * 2000-01-21 2001-07-24 Yaskawa Electric Corp Controller for robot
JP2005059640A (en) * 2003-08-08 2005-03-10 Toyoda Mach Works Ltd Power assist device, its control method and carrying device
JP2010120124A (en) * 2008-11-20 2010-06-03 Toyota Motor Corp Teaching system for robot arm and method thereof
JP2011079123A (en) * 2009-09-22 2011-04-21 Gm Global Technology Operations Inc Integrated high-speed torque control system for robotic joint
JP2013094952A (en) * 2011-11-07 2013-05-20 Seiko Epson Corp Robot control system, robot system, and sensor information processing device
JP2016168671A (en) * 2016-06-28 2016-09-23 セイコーエプソン株式会社 Robot control system and robot system

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