JPH06250723A - Vibration reducing device for robot - Google Patents

Vibration reducing device for robot

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JPH06250723A
JPH06250723A JP3695293A JP3695293A JPH06250723A JP H06250723 A JPH06250723 A JP H06250723A JP 3695293 A JP3695293 A JP 3695293A JP 3695293 A JP3695293 A JP 3695293A JP H06250723 A JPH06250723 A JP H06250723A
Authority
JP
Japan
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speed
acceleration
robot
pattern
time
Prior art date
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Pending
Application number
JP3695293A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Matsuo Nose
松男 野瀬
Tamotsu Abe
保 阿部
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.)
Komatsu Ltd
Original Assignee
Komatsu Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Komatsu Ltd filed Critical Komatsu Ltd
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Priority to PCT/JP1994/000267 priority patent/WO1994019732A1/en
Publication of JPH06250723A publication Critical patent/JPH06250723A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00Programme-control systems
    • G05B19/02Programme-control systems electric
    • G05B19/18Numerical 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
    • G05B19/416Numerical 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 control of velocity, acceleration or deceleration
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00Program-control systems
    • G05B2219/30Nc systems
    • G05B2219/34Director, elements to supervisory
    • G05B2219/34048Fourier transformation, analysis, fft
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
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    • G05B2219/30Nc systems
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    • G05B2219/43178Filter resonance frequency from acceleration pattern, derive new speed pattern

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Abstract

PURPOSE:To reduce the vibration of the robot and perform real-time processing by integrating the acceleration shown by the acceleration pattern refound by processing the power spectrum distribution, obtained by removing a part corresponding to a frequency at which the robot is caused to vibrate from a power spectrum distribution, by inverse Fourier transformation. CONSTITUTION:When the acceleration/deceleration time tP3 corresponding to a teaching speed omegaT is selected from a table 2a at the time of PTP control, scale conversion parts 3a and 3b read a normalization speed pattern after the resonance frequency component of a machine system is removed out of a normalization speed pattern memory 4. Further, the scale arithmetic parts 3a and 3b converts the taught speed into a command speed by using the read normalized speed pattern. The scale arithmetic part 3a converts the speed into a command speed omega(i) of each axis (i) of the robot. Those command speeds omega(i) are integrated by an integrator 5 to find command positions theta(i) of the respective axes (i), which are outputted to a servo arithmetic part 8.

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、産業用ロボットに関
し、特にロボットの動作開始時または停止時においてア
ームで発生する振動を低減することができる装置に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an industrial robot, and more particularly, to an apparatus capable of reducing vibration generated in an arm when the robot starts or stops its operation.

【0002】[0002]

【従来の技術】産業用ロボット等を含む産業機械の分野
においては、機械動作中の振動を低減するための種々の
制御技術が開発され、それらが振動する機械に適用され
ている。それら振動低減制御の中で、比較的容易に実現
できしかも大きな効果を発揮する方法のひとつとして、
いわゆる加減速処理による振動低減方法がある。
2. Description of the Related Art In the field of industrial machines including industrial robots, various control techniques for reducing vibration during machine operation have been developed and applied to machines in which they vibrate. Among these vibration reduction controls, as one of the methods that can be realized relatively easily and have a great effect,
There is a vibration reduction method by so-called acceleration / deceleration processing.

【0003】この加減速処理振動低減方法のうちでも、
機械系の共振を抑えることを目的とした方法のひとつと
して、指令値より機械系の共振周波数近傍の周波数成分
を除去する方法がある。この方法の従来技術としては、
特開昭62−125411号公報に開示されてものがあ
り、同公報に示されるように、磁気ディスクのアクチュ
エータを任意のアクセス距離だけ離れた位置へ高速かつ
円滑に移動させ停止させることを目的として、アクチュ
エータに与えられる指令値としての台形波駆動電流にお
ける上底と下底の比率を変化させることにより共振周波
数近傍の駆動成分を除去するようにしている。
Among the acceleration / deceleration processing vibration reduction methods,
As one of the methods aimed at suppressing the resonance of the mechanical system, there is a method of removing a frequency component near the resonance frequency of the mechanical system from the command value. As the conventional technique of this method,
As disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 62-125411, for the purpose of moving and stopping the actuator of the magnetic disk at high speed and smoothly to a position separated by an arbitrary access distance, as disclosed in the publication. , The drive component near the resonance frequency is removed by changing the ratio of the upper base and the lower base in the trapezoidal wave drive current as a command value given to the actuator.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】このように従来の技術
では、電流指令値に対して機械系の共振周波数近傍の周
波数成分を除去する方法を用いており、磁気ディスク等
においては所期の効果を達成することができるものの、
産業用ロボットにあっては通常、位置あるいは速度の指
令が用いられるので、この従来技術をそのまま適用する
ことはできない。しかも、ロボットの場合は、その動作
位置、つまりロボットがとり得る姿勢によって共振周波
数が変化するので、オンラインで処理を行おうとする
と、共振周波数を演算によって求めた上で、この求めた
共振周波数近傍の駆動成分を除去するために台形波の上
底と下底の比率を変更する演算処理を行うことになるの
で、オンラインで処理する演算量が増加してしまいリア
ルタイムに処理を行うことができないという問題も招来
する。
As described above, the conventional technique uses the method of removing the frequency component in the vicinity of the resonance frequency of the mechanical system with respect to the current command value. Can be achieved,
Since a position or velocity command is usually used in an industrial robot, this conventional technique cannot be applied as it is. Moreover, in the case of a robot, the resonance frequency changes depending on its movement position, that is, the posture that the robot can take. Therefore, when processing is performed online, the resonance frequency is calculated and then the resonance frequency near the calculated resonance frequency is calculated. Since the arithmetic processing for changing the ratio of the upper base and the lower base of the trapezoidal wave is performed in order to remove the driving component, the amount of calculation to be performed online increases, and it is impossible to perform the processing in real time. Will also be invited.

【0005】本発明はこうした実状に鑑みてなされたも
のであり、ロボットの振動の低減に適用でき、しかも演
算量の増大を招くことなく、リアルタイムに処理を行う
ことができる振動低減装置を提供することをその目的と
している。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a vibration reducing apparatus that can be applied to reduce the vibration of a robot and can perform processing in real time without increasing the amount of calculation. That is the purpose.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】そこで、この発明では、
ロボットのツール先端の移動速度またはロボット各軸の
駆動速度を教示し、この教示された速度に達するまでの
加速時間または減速時間を演算し、この演算された加速
時間または減速時間内に前記教示速度に達するまでの速
度の時間変化を示す速度パターンを求め、この求められ
た速度パターンにしたがい前記ツール先端の移動速度ま
たはロボット各軸の駆動速度が前記教示速度に達するま
で前記ロボット各軸を駆動制御するようにしたロボット
において、前記教示速度に達するまでの加速度の時間変
化を示す加速度パターンを用意し、この加速度パターン
に示される加速度をフーリエ変換してパワースペクトラ
ム分布を求め、このパワースペクトラム分布からロボッ
トに振動を励起させる周波数に対応する部分を除去し、
この除去された残りのパワースペクトラム分布を逆フー
リエ変換し加速度パターンを求め直し、この求め直され
た加速度パターンに示される加速度を積分することによ
り前記速度パターンを演算するようにしている。
Therefore, according to the present invention,
Teach the movement speed of the tool tip of the robot or the driving speed of each axis of the robot, calculate the acceleration time or deceleration time until it reaches the taught speed, and teach the speed within the calculated acceleration time or deceleration time. The speed pattern showing the time change of the speed until reaching is reached, and the robot each axis is driven and controlled until the moving speed of the tool tip or the driving speed of each robot axis reaches the teaching speed according to the obtained speed pattern. In the robot configured as described above, an acceleration pattern showing the time change of the acceleration until reaching the teaching speed is prepared, the acceleration shown in this acceleration pattern is Fourier transformed to obtain the power spectrum distribution, and the robot is calculated from this power spectrum distribution. Remove the part corresponding to the frequency that excites the vibration,
The remaining power spectrum distribution thus removed is subjected to inverse Fourier transform to recalculate the acceleration pattern, and the speed pattern is calculated by integrating the acceleration shown in the recalculated acceleration pattern.

【0007】[0007]

【作用】すなわち、本発明では、ロボットのツール先端
またはロボット各軸が動く際の加速度が、ロボットのア
ームに作用する駆動力にほぼ相当することに着目してお
り、加速度を周波数分析すればアームに振動を励起して
いる共振周波数がわかる。そこで、教示した速度に達す
るまでの加速度の時間変化を示す加速度パターンが用意
され、この加速度パターンに示される加速度をフーリエ
変換してパワースペクトラム分布が求められ、このパワ
ースペクトラム分布からロボットに振動を励起させる周
波数に対応する部分が除去され、この除去された残りの
パワースペクトラム分布が逆フーリエ変換され加速度パ
ターンが求め直され、この求め直された加速度パターン
に示される加速度を積分することにより速度パターンが
演算される。而してこの演算された速度パターンにした
がいツール先端の移動速度またはロボット各軸の駆動速
度が教示速度に達するまでロボット各軸が駆動制御され
る。
That is, in the present invention, attention is paid to the fact that the acceleration when the tool tip of the robot or each axis of the robot moves substantially corresponds to the driving force acting on the arm of the robot. The resonance frequency that excites the vibration is known. Therefore, an acceleration pattern showing the time change of the acceleration until reaching the taught velocity is prepared, and the power spectrum distribution is obtained by Fourier transforming the acceleration shown in this acceleration pattern, and the vibration is excited in the robot from this power spectrum distribution. The portion corresponding to the frequency to be removed is removed, the remaining power spectrum distribution thus removed is subjected to inverse Fourier transform to recalculate the acceleration pattern, and the speed pattern is calculated by integrating the acceleration shown in the recalculated acceleration pattern. Is calculated. Then, according to the calculated speed pattern, each robot axis is drive-controlled until the moving speed of the tool tip or the driving speed of each robot axis reaches the teaching speed.

【0008】[0008]

【実施例】以下、図面を参照して本発明に係るロボット
の振動低減装置について説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A vibration reducing apparatus for a robot according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0009】図1はロボットの振動を低減する制御を行
う実施例装置の制御ブロック図を示している。
FIG. 1 is a control block diagram of an embodiment apparatus for controlling the vibration of a robot.

【0010】この装置は同図に示すようにロボットの軌
跡の制御としてPTP制御またはCP制御に対応できる
ものであり、ロボットの各軸の角速度を示す教示速度ま
たはロボットのツール先端の移動速度を示す教示速度が
PTP制御用の加減速時間選択処理部1aまたはCP制
御用の加減速時間選択処理部1bに与えられる。する
と、これら選択処理部1aまたは1bでは、PTP制御
用の加減速時間選択テーブル2aまたはCP制御用の加
減速時間選択テーブル2bの内容を参照して与えられた
教示速度に達するまでの最適な加減速時間が選択され
る。ここで各テーブル2a、2bには、後述するよう
に、教示速度に対応する加減速時間が予め記憶されてお
かれる。たとえばPTP制御の場合、テーブル2aから
教示速度ωTに対応する加減速時間tp3が選択される。
As shown in the figure, this device can support PTP control or CP control as the control of the trajectory of the robot, and indicates the teaching speed indicating the angular velocity of each axis of the robot or the moving velocity of the tool tip of the robot. The teaching speed is given to the acceleration / deceleration time selection processing unit 1a for PTP control or the acceleration / deceleration time selection processing unit 1b for CP control. Then, the selection processing unit 1a or 1b refers to the contents of the acceleration / deceleration time selection table 2a for PTP control or the acceleration / deceleration time selection table 2b for CP control to determine the optimum acceleration until reaching the given teaching speed. Deceleration time is selected. Here, in each of the tables 2a and 2b, as will be described later, the acceleration / deceleration time corresponding to the teaching speed is stored in advance. For example, in the case of PTP control, the acceleration / deceleration time tp3 corresponding to the teaching speed ωT is selected from the table 2a.

【0011】こうして加減速時間が選択されると、スケ
ール変換演算部3a、3bでは、PTP制御とCP制御
とで共用している正規化速度パターンメモリ4の記憶内
容より、後述するように、機械系の共振周波数成分が除
去された正規化速度パターンが読み出される。ここでメ
モリ4には、後述するように加減速時間に対応する正規
化速度パターンが予め記憶されておかれるものとする。
さらにスケール演算部3a、3bでは、読み出された正
規化速度パターンを用いて、上記教示速度が指令速度に
変換される。たとえばPTP制御の場合、スケール演算
部3aにおいてロボットの各軸iの指令速度ω(i)に
変換され出力される。そしてこの変換された指令速度ω
(i)は積分器5において積分され各軸iの指令位置θ
(i)が求められ、サーボ演算部8に出力される。
When the acceleration / deceleration time is selected in this way, the scale conversion calculation units 3a and 3b use the stored contents of the normalized speed pattern memory 4 which is shared by the PTP control and the CP control, as will be described later. The normalized velocity pattern from which the resonance frequency component of the system has been removed is read. Here, it is assumed that a normalized speed pattern corresponding to the acceleration / deceleration time is stored in advance in the memory 4, as described later.
Further, in the scale calculators 3a and 3b, the teaching speed is converted into a command speed using the read normalized speed pattern. For example, in the case of PTP control, the scale calculator 3a converts the command speed ω (i) for each axis i of the robot and outputs the command speed ω (i). And this converted command speed ω
(I) is integrated in the integrator 5 and the command position θ of each axis i
(I) is obtained and output to the servo calculation unit 8.

【0012】一方、CP制御の場合には、スケール演算
部3bにおいてロボットのツール先端の移動速度が演算
され、目標軌道演算部6においてツール先端の目標軌道
が演算される。そしてこの目標軌道に基づいて逆変換演
算部7においてロボットの各軸の指令位置が求められ、
これらサーボ演算部8に出力される。
On the other hand, in the case of CP control, the scale calculator 3b calculates the moving speed of the tool tip of the robot, and the target trajectory calculator 6 calculates the target trajectory of the tool tip. Then, on the basis of this target trajectory, the command positions of the respective axes of the robot are obtained in the inverse transformation calculation unit 7,
It is output to these servo calculation units 8.

【0013】サーボ演算部8は、入力された各軸指令位
置に基づいてロボット各軸を、上記教示速度に達するま
で上記読み出された加速度パターンにしたがい駆動制御
する。
The servo calculation unit 8 drives and controls each axis of the robot based on the input axis command position according to the read acceleration pattern until the teaching speed is reached.

【0014】さて、ここで、実施例の理解のために、本
出願人が既に採用している加減速処理について図6の制
御ブロック図を参照して説明する。
Now, in order to understand the embodiment, the acceleration / deceleration processing which the present applicant has already adopted will be described with reference to the control block diagram of FIG.

【0015】いま、PTP制御が行われ、加速処理が行
われるものとする。
Now, it is assumed that PTP control is performed and acceleration processing is performed.

【0016】教示速度が加減速時間演算部11に与えら
れると、演算部11では教示速度に到達するまでの加速
時間が演算され、この演算された加速時間がスケール変
換部12に出力される。変換部12では、正規化速度パ
ターンメモリ13から正規化速度パターンが読み出さ
れ、この読み出された正規化速度パターンと上記演算さ
れた加速時間とに基づいて指令速度が変換され求めら
れ、積分部14に出力される。
When the teaching speed is given to the acceleration / deceleration time calculation unit 11, the calculation unit 11 calculates the acceleration time until the teaching speed is reached, and outputs the calculated acceleration time to the scale conversion unit 12. In the conversion unit 12, the normalized speed pattern is read from the normalized speed pattern memory 13, and the command speed is converted and obtained based on the read normalized speed pattern and the calculated acceleration time. It is output to the unit 14.

【0017】ここで正規化速度パターンメモリ13に記
憶される正規化速度パターンは図3(c)に示されてい
るように、ロボットの各軸が最高速度で加速した場合の
加速時間tmaxまでの速度の時間変化であり、速度のみ
が正規化されたものである。
Here, the normalized speed pattern stored in the normalized speed pattern memory 13 is, as shown in FIG. 3C, up to the acceleration time tmax when each axis of the robot is accelerated at the maximum speed. It is a change in speed with time, and only speed is normalized.

【0018】よって、加減速時間演算部11で演算され
た加速時間に対して比例的に図3(c)の時間軸を圧縮
するとともに、正規化された速度データに教示速度を乗
算することで指令速度が得られることになる。なお、減
速処理の場合は、図3(c)を時間軸に関して対称とし
たパターンを用いて上記加速処理と同様の処理を行うこ
とで指令速度が得られることになる。
Therefore, the time axis of FIG. 3 (c) is compressed proportionally to the acceleration time calculated by the acceleration / deceleration time calculation unit 11, and the normalized speed data is multiplied by the teaching speed. The commanded speed will be obtained. In the case of the deceleration process, the command speed is obtained by performing the same process as the above-described acceleration process using a pattern in which FIG. 3C is symmetrical with respect to the time axis.

【0019】こうして得られた指令速度が積分器14に
おいて積分され各軸の指令位置が求められる。そして、
この指令位置がサーボ演算部15に出力され、ロボット
アームが追従するようにサーボ演算部15で制御演算が
行われ、演算された操作量が、アンプ16に出力され、
モータ17が駆動され、減速機18を介してアーム19
が駆動される。なお、モータ17の回転位置は検出器2
0にて検出され、サーボ演算部15にフィードバックさ
れる。
The command speed thus obtained is integrated in the integrator 14 to determine the command position of each axis. And
This command position is output to the servo calculation unit 15, control calculation is performed in the servo calculation unit 15 so that the robot arm follows, and the calculated operation amount is output to the amplifier 16.
The motor 17 is driven, and the arm 19 is passed through the speed reducer 18.
Is driven. The rotation position of the motor 17 is the detector 2
It is detected at 0 and is fed back to the servo calculation unit 15.

【0020】かかる加減速処理は、正規化速度パターン
における速度変化を滑らかにすることによって、ロボッ
トの始動、停止時の機械系の振動発生を抑えようとする
ものである。
The acceleration / deceleration processing is intended to suppress the occurrence of vibration of the mechanical system at the time of starting and stopping the robot by smoothing the speed change in the normalized speed pattern.

【0021】すなわち、たとえば図2(a)のような台
形の加速度変化を示す加速度パターンに基づき、加速度
ピークが抑えられかつ滑らかな速度変化の速度パターン
を求め、この速度パターンにしたがい制御を行うことで
振動発生を抑えようするものである。
That is, for example, based on an acceleration pattern showing a trapezoidal acceleration change as shown in FIG. 2A, a speed pattern of a smooth speed change in which an acceleration peak is suppressed is obtained, and control is performed according to this speed pattern. This is to suppress the occurrence of vibration.

【0022】しかし、実際には、こうした方法で有効に
振動を低減することができない。
However, in reality, the vibration cannot be effectively reduced by such a method.

【0023】すなわち、指令加速度はアームに作用する
駆動力に相当すると考えられ、図2(a)の加速度パタ
ーンにおける加速度をフーリエ変換してパワースペクト
ラム分布を求めてみると、その分布には同図(b)のよ
うに機械系の共振周波数fnの成分が多く含まれている
ことがわかる。そしてこの成分が起振力となって、ロボ
ットの始動・停止時にアームが振動を起こすものと考え
られる。
That is, it is considered that the commanded acceleration corresponds to the driving force acting on the arm. When the power spectrum distribution is obtained by Fourier transforming the acceleration in the acceleration pattern of FIG. 2A, the distribution is shown in FIG. It can be seen that as shown in (b), many components of the resonance frequency fn of the mechanical system are included. It is considered that this component acts as a vibrating force and causes the arm to vibrate when the robot is started and stopped.

【0024】そこで、この実施例では、上記台形の加速
度パターンから直接速度パターンを求めるのではなく、
以下のように加速度パターンの周波数分析を行うこと
で、正規化速度パターンを求めるようにしている。
Therefore, in this embodiment, instead of directly obtaining the velocity pattern from the trapezoidal acceleration pattern,
The frequency analysis of the acceleration pattern is performed as described below to obtain the normalized speed pattern.

【0025】すなわち、実施例装置では、所定の加速度
パターン、たとえば図2(a)のような台形波形の加速
度パターンが用意され、この加速度パターンの加速度が
フーリエ変換されてパワースペクトラム分布(図2
(b))が求められ、このパワースペクトラム分布から
機械系共振周波数fnの近傍の周波数成分を除去する処
理が行われる。この結果、図3(a)に示されるような
機械系共振周波数fnの近傍の周波数成分のないパワー
スペクトラム分布が得られる。ここで除去する部分とし
ては、ロボットはその動作位置、つまりとり得る姿勢に
よって共振周波数が変動し、除去すべき周波数の幅が変
動するので、その変動する幅aについての成分が除去さ
れることが望ましい。
That is, in the apparatus of the embodiment, a predetermined acceleration pattern, for example, a trapezoidal waveform acceleration pattern as shown in FIG. 2A is prepared, and the acceleration of this acceleration pattern is Fourier transformed to obtain a power spectrum distribution (see FIG. 2).
(B)) is obtained, and processing for removing frequency components near the mechanical system resonance frequency fn from this power spectrum distribution is performed. As a result, a power spectrum distribution having no frequency component near the mechanical resonance frequency fn as shown in FIG. 3A is obtained. As the part to be removed here, the resonance frequency of the robot varies depending on its operating position, that is, the possible posture, and the width of the frequency to be removed varies, so that the component of the varying width a may be removed. desirable.

【0026】而して、図3(a)のパワースペクトラム
分布が逆フーリエ変換されて、同図(b)に示すような
加速度パターンが作り直される。そしてこの加速度パタ
ーンにおける加速度が積分されて図3(c)に示すよう
な正規化された速度パターンが作成される。
Then, the power spectrum distribution shown in FIG. 3A is subjected to the inverse Fourier transform, and the acceleration pattern as shown in FIG. 3B is recreated. Then, the acceleration in this acceleration pattern is integrated to create a normalized velocity pattern as shown in FIG.

【0027】実施例では、このように共振周波数成分の
ない正規化速度パターンを用いて加減速処理を行うよう
にしたので、既採用の上記加減速処理に較べてロボット
の始動・停止時におけるアームの振動が大幅に低減され
ている。
In the embodiment, since the acceleration / deceleration processing is performed by using the normalized speed pattern having no resonance frequency component as described above, the arm at the time of starting / stopping the robot is different from the acceleration / deceleration processing already adopted. The vibration of is greatly reduced.

【0028】さらに、上述したごとく、共振周波数成分
を除去する際、ロボットのとり得る姿勢に相当する分が
予め除去されるので、ロボットの姿勢が変化するごとに
オンラインで共振周波数を求める必要もないので、前述
したような演算量の増加という問題も解消される。
Further, as described above, when the resonance frequency component is removed, the part corresponding to the possible posture of the robot is removed in advance, so it is not necessary to obtain the resonance frequency online every time the posture of the robot changes. Therefore, the problem of increase in the amount of calculation as described above is also solved.

【0029】さらに、加速度パターンに含まれる周波数
成分の分布は、加減速時間の影響を大きく受けることが
わかっている。よって、後述するように、加減速時間の
大きさに応じて複数の正規化速度パターンを予め求めて
記憶しておき、あとは、演算された加減速時間に対応す
る正規化速度パターンを複数の中から読み出すだけにし
ておけば、任意の教示速度に対して即座に処理が行われ
ことになる。
Further, it has been known that the distribution of frequency components contained in the acceleration pattern is greatly affected by the acceleration / deceleration time. Therefore, as will be described later, a plurality of normalized speed patterns are obtained and stored in advance according to the magnitude of the acceleration / deceleration time, and thereafter, a plurality of normalized speed patterns corresponding to the calculated acceleration / deceleration times are stored. If only the data is read out from the inside, the processing will be performed immediately for any teaching speed.

【0030】以上のことを前提として再び図1の実施例
装置について図4、図5を併せ参照しつつ、より詳しく
説明する。
Based on the above, the apparatus of the embodiment shown in FIG. 1 will be described in more detail with reference to FIGS. 4 and 5 again.

【0031】さて、上述したように共振周波数成分が除
去された正規化速度パターンは、図5に示すごとく、複
数の加減速時間t1〜tNに各対応したパターンP1、P
2、P3…PNとして正規化速度パターンメモリ4に記憶
されている。
The normalized speed pattern from which the resonance frequency component has been removed as described above, as shown in FIG. 5, has patterns P1 and P1 corresponding to a plurality of acceleration / deceleration times t1 to tN.
2, P3 ... PN are stored in the normalized speed pattern memory 4.

【0032】一方、加減速時間選択テーブル2aおよび
2bの記憶内容は、図4の(a)および(b)にそれぞ
れ示されており、教示速度に各対応する加減速時間とし
て記憶されている。PTP制御の場合には、ロボット各
軸の角速度を示す教示速度ω1、ω2…ωmaxに各対応す
る加減速時間tp1、tp2…tp5がテーブル2aに記憶さ
れており、またCP制御の場合には、ロボットのツール
先端の移動速度を示す教示速度v1、v2…vNに各対応
する加減速時間tc1、tc2…tcNがテーブル2bに記憶
されている。ここで、ωmax、vmaxはそれぞれ最高速度
を示しており、加減速時間tp1〜tp5、tc1〜tc5は、
図5に示す加減速時間t1〜tNのいずれかに相当するも
のである。なお、加減速時間t1、t2…の分割の仕方は
任意であり、メモリ容量に応じて分割数等を任意に設定
することができる。
On the other hand, the stored contents of the acceleration / deceleration time selection tables 2a and 2b are shown in FIGS. 4A and 4B, respectively, and are stored as the acceleration / deceleration times corresponding to the teaching speeds. In the case of PTP control, the acceleration / deceleration times tp1, tp2, ... Tp5 corresponding to the teaching speeds ω1, ω2, ... Acceleration / deceleration times tc1, tc2 ... tcN corresponding to teaching velocities v1, v2 ... VN indicating the moving speed of the tool tip of the robot are stored in the table 2b. Here, ωmax and vmax respectively indicate the maximum speed, and the acceleration / deceleration times tp1 to tp5 and tc1 to tc5 are
This corresponds to any of the acceleration / deceleration times t1 to tN shown in FIG. The method of dividing the acceleration / deceleration times t1, t2, ... Is arbitrary, and the number of divisions and the like can be arbitrarily set according to the memory capacity.

【0033】以下、PTP制御の加速処理を想定して説
明する。
In the following, description will be made assuming PTP control acceleration processing.

【0034】まず、加減速時間選択処理部1aに教示速
度ωTが与えられると、加減速時間選択テーブル2aが
参照され、図4(a)に示すように、与えられた教示速
度ωTに対応する加速時間tp3が選択される。つぎにス
ケール変換部3aでは、正規化速度パターンメモリ4の
記憶内容から加速時間tp3に対応する速度パターンP3
が読み出され、この速度パターンの正規化された縦軸の
速度に教示速度ωTが乗算されて指令速度ω(i)が求
められる。指令速度ω(i)は積分器5にて積分され指
令位置θ(i)が求められる。そして指令位置θ(i)
に対してアームが追従するようにサーボ演算部8にて各
軸が駆動制御されて、振動が発生することなくロボット
が動作する。
First, when the teaching speed ωT is given to the acceleration / deceleration time selection processing section 1a, the acceleration / deceleration time selection table 2a is referred to, which corresponds to the given teaching speed ωT as shown in FIG. 4 (a). The acceleration time tp3 is selected. Next, in the scale conversion unit 3a, the speed pattern P3 corresponding to the acceleration time tp3 is calculated from the stored contents of the normalized speed pattern memory 4.
Is read out, and the normalized speed of the vertical axis of this speed pattern is multiplied by the teaching speed ωT to obtain the command speed ω (i). The command speed ω (i) is integrated by the integrator 5 to obtain the command position θ (i). And the command position θ (i)
The axes are driven and controlled by the servo calculator 8 so that the arm follows the robot, and the robot operates without vibration.

【0035】なお、減速の場合には、図5に示す正規化
速度パターンを時間軸に対して対称としたパターンを用
いることにより、上述した加速処理と同様にして制御が
なされることになる。
In the case of deceleration, control is performed in the same manner as the acceleration processing described above by using a pattern in which the normalized speed pattern shown in FIG. 5 is symmetrical with respect to the time axis.

【0036】また、CP制御の場合も上述したPTP制
御の場合と同様に行われる。
The CP control is performed in the same manner as the PTP control described above.

【0037】すなわち、教示速度に対応する加減速時間
が図4(b)に基づき読み出され、この読み出された時
間に対応する正規化速度パターンが図5から読み出さ
れ、この読み出された正規化速度パターンにしたがいロ
ボットの各軸が制御される。
That is, the acceleration / deceleration time corresponding to the teaching speed is read based on FIG. 4B, the normalized speed pattern corresponding to the read time is read from FIG. 5, and this read. Each axis of the robot is controlled according to the normalized speed pattern.

【0038】[0038]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、機
械系の共振周波数成分が取り除かれた加速度パターンに
基づき速度パターンが求められ、この速度パターンにし
たがった加減速処理が行なわれるので、ロボットの加速
および減速時に起こる振動発生が有効に抑えられるとと
もに、演算が短時間で行われてリアルタイムに制御を行
うことができる。
As described above, according to the present invention, the speed pattern is obtained based on the acceleration pattern from which the resonance frequency component of the mechanical system is removed, and the acceleration / deceleration processing is performed according to this speed pattern. Vibrations that occur during acceleration and deceleration of the robot can be effectively suppressed, and computations can be performed in a short time for real-time control.

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

【図1】図1は本発明に係るロボットの振動低減装置の
実施例の構成を示す制御ブロック図である。
FIG. 1 is a control block diagram showing a configuration of an embodiment of a vibration reducing apparatus for a robot according to the present invention.

【図2】図2は実施例の加減速処理を説明するために用
いたグラフである。
FIG. 2 is a graph used to explain the acceleration / deceleration processing of the embodiment.

【図3】図3は実施例の加減速処理を説明するために用
いたグラフである。
FIG. 3 is a graph used to explain the acceleration / deceleration processing of the embodiment.

【図4】図4は図1に示す加減速時間選択テーブルの記
憶内容を示すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing stored contents of an acceleration / deceleration time selection table shown in FIG.

【図5】図5は図1に示す正規化速度パターンメモリの
記憶内容を示すグラフである。
FIG. 5 is a graph showing the stored contents of the normalized speed pattern memory shown in FIG.

【図6】図6は実施例を理解するために用いた従来装置
の構成を示す制御ブロック図である。
FIG. 6 is a control block diagram showing a configuration of a conventional device used for understanding an embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1a、1b 加減速時間選択処理部 2a、2b 加減速時間選択テーブル 3a、3b スケール変換部 4 正規化速度パターンメモリ 1a, 1b Acceleration / deceleration time selection processing unit 2a, 2b Acceleration / deceleration time selection table 3a, 3b Scale conversion unit 4 Normalized speed pattern memory

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G05D 19/02 D 8610−3H ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification code Internal reference number FI technical display location G05D 19/02 D 8610-3H

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ロボットのツール先端の移動速度ま
たはロボット各軸の駆動速度を教示し、この教示された
速度に達するまでの加速時間または減速時間を演算し、
この演算された加速時間または減速時間内に前記教示速
度に達するまでの速度の時間変化を示す速度パターンを
求め、この求められた速度パターンにしたがい前記ツー
ル先端の移動速度またはロボット各軸の駆動速度が前記
教示速度に達するまで前記ロボット各軸を駆動制御する
ようにしたロボットにおいて、 前記教示速度に達するまでの加速度の時間変化を示す加
速度パターンを用意し、この加速度パターンに示される
加速度をフーリエ変換してパワースペクトラム分布を求
め、このパワースペクトラム分布からロボットに振動を
励起させる周波数に対応する部分を除去し、この除去さ
れた残りのパワースペクトラム分布を逆フーリエ変換し
加速度パターンを求め直し、この求め直された加速度パ
ターンに示される加速度を積分することにより前記速度
パターンを演算するようにしたロボットの振動低減装
置。
1. A teaching speed of a tool tip of a robot or a driving speed of each axis of a robot is taught, and an acceleration time or a deceleration time until reaching the taught speed is calculated,
The speed pattern showing the time change of the speed until reaching the teaching speed is obtained within the calculated acceleration time or deceleration time, and the moving speed of the tool tip or the driving speed of each axis of the robot is determined according to the obtained speed pattern. In the robot configured to drive and control each axis of the robot until the teaching speed is reached, an acceleration pattern showing the time change of the acceleration until reaching the teaching speed is prepared, and the acceleration shown in this acceleration pattern is Fourier transformed. Then, the power spectrum distribution is obtained, the part corresponding to the frequency that excites the vibration of the robot is removed from this power spectrum distribution, and the remaining power spectrum distribution that has been removed is inverse Fourier transformed to recalculate the acceleration pattern. Integrating the acceleration shown in the corrected acceleration pattern A vibration reduction device for a robot, which is configured to calculate the speed pattern.
【請求項2】 前記加速時間または前記減速時間の
大きさごとに複数の速度パターンが予め演算されて用意
され、前記加速時間または前記減速時間が演算された際
に、該演算された時間に対応する速度パターンが前記用
意された複数の速度パターンの中から選択されるもので
ある請求項1記載のロボットの振動低減装置。
2. A plurality of speed patterns are previously calculated and prepared for each size of the acceleration time or the deceleration time, and correspond to the calculated time when the acceleration time or the deceleration time is calculated. The vibration reduction device for a robot according to claim 1, wherein the speed pattern to be performed is selected from the prepared plurality of speed patterns.
【請求項3】 ロボットに振動を励起させる周波数
の範囲をロボットがとり得る全ての姿勢について求め、
前記パワースペクトラム分布から前記求めた周波数の範
囲に対応する部分を除去するようにした請求項1記載の
ロボットの振動低減装置。
3. A range of frequencies for exciting vibrations of the robot is obtained for all possible postures of the robot,
The vibration reduction device for a robot according to claim 1, wherein a portion corresponding to the obtained frequency range is removed from the power spectrum distribution.
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