JPH06262583A - マニピュレータ用振動防止装置 - Google Patents
マニピュレータ用振動防止装置Info
- Publication number
- JPH06262583A JPH06262583A JP3282357A JP28235791A JPH06262583A JP H06262583 A JPH06262583 A JP H06262583A JP 3282357 A JP3282357 A JP 3282357A JP 28235791 A JP28235791 A JP 28235791A JP H06262583 A JPH06262583 A JP H06262583A
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- JP
- Japan
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- manipulator
- vibration
- mass
- mass damper
- vibro
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- Manipulator (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【構成】 振動を防止するための慣性力を生じる制振質
量とそれを駆動するアクチュエータから成るマスダンパ
５及び振動を探知するセンサに応じて制振質量を制御す
る制御装置から構成され、かつ該マスダンパ５をマニピ
ュレータ１の先端部に設置したマニピュレータ１用振動
防止装置であって、図１に示すようにロボットマニピュ
レータ１に取り付けて用いる。 【効果】 マニピュレータの手先の軌道追従の精度を向
上させ、かつロボットの軽量化と高速化を図ることがで
きるとともに、小型化が可能で、省エネルギーに寄与す
ることができる。
量とそれを駆動するアクチュエータから成るマスダンパ
５及び振動を探知するセンサに応じて制振質量を制御す
る制御装置から構成され、かつ該マスダンパ５をマニピ
ュレータ１の先端部に設置したマニピュレータ１用振動
防止装置であって、図１に示すようにロボットマニピュ
レータ１に取り付けて用いる。 【効果】 マニピュレータの手先の軌道追従の精度を向
上させ、かつロボットの軽量化と高速化を図ることがで
きるとともに、小型化が可能で、省エネルギーに寄与す
ることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はロボットに使用されるマ
ニピュレータ用の新規な振動防止装置、さらに詳しく
は、マスダンパをマニピュレータの先端に設置して振動
を防止することにより、手先の軌道追従の精度を向上さ
せ、かつロボットの軽量化と高速化を図ることができる
とともに小型化が可能で、省エネルギーに寄与しうるマ
ニピュレータ用振動防止装置に関するものである。
ニピュレータ用の新規な振動防止装置、さらに詳しく
は、マスダンパをマニピュレータの先端に設置して振動
を防止することにより、手先の軌道追従の精度を向上さ
せ、かつロボットの軽量化と高速化を図ることができる
とともに小型化が可能で、省エネルギーに寄与しうるマ
ニピュレータ用振動防止装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、ロボットのマニピュレータは急停
止させると振動が生じて、手先の位置決めが困難になる
ことが知られており、また、このような好ましくない事
態は、例えば速度制御において手先部に速度変化による
大きな加速度を受ける場合、トルク制御において関節に
大きなトルクを受ける場合、減速機の歯あたりから生じ
るトルク変動を受ける場合、さらには地震や風などの外
力を受ける場合にも生じることが知られている。
止させると振動が生じて、手先の位置決めが困難になる
ことが知られており、また、このような好ましくない事
態は、例えば速度制御において手先部に速度変化による
大きな加速度を受ける場合、トルク制御において関節に
大きなトルクを受ける場合、減速機の歯あたりから生じ
るトルク変動を受ける場合、さらには地震や風などの外
力を受ける場合にも生じることが知られている。
【０００３】このように、マニピュレータの手先に振動
が生じると、手先の軌道追従の精度が保たれない上、位
置決めまでの整定時間が長くなって、ロボットとしての
機能が十分に発揮できなくなるし、また、腕部構造部材
の疲労強度が低下し、クラックなどの損傷を生じる危険
性もある。この機能低下及び損傷の危険性を避けるため
に、腕部構造部材の剛性を増加させようとすると、腕部
の重量増加をもたらし、重い腕部を駆動するために、関
節のアクチュエータ（モータなど）の力量を増加させる
ことが必要となり、その結果ロボット全体の重量とサイ
ズが増加し、ロボットが大型化するのを免れない。ま
た、運動の速度変化を減少させて、振動の発生を抑制す
ることも考えられるが、この場合、高速化ができないと
いう不都合が生じる。
が生じると、手先の軌道追従の精度が保たれない上、位
置決めまでの整定時間が長くなって、ロボットとしての
機能が十分に発揮できなくなるし、また、腕部構造部材
の疲労強度が低下し、クラックなどの損傷を生じる危険
性もある。この機能低下及び損傷の危険性を避けるため
に、腕部構造部材の剛性を増加させようとすると、腕部
の重量増加をもたらし、重い腕部を駆動するために、関
節のアクチュエータ（モータなど）の力量を増加させる
ことが必要となり、その結果ロボット全体の重量とサイ
ズが増加し、ロボットが大型化するのを免れない。ま
た、運動の速度変化を減少させて、振動の発生を抑制す
ることも考えられるが、この場合、高速化ができないと
いう不都合が生じる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような事
情のもとで、ロボットに用いられるマニピュレータの手
先の軌道追従の精度を向上させ、かつロボットの軽量化
と高速化を図ることができるとともに、小型化が可能
で、省エネルギーに寄与しうるマニピュレータ用振動防
止装置を提供することを目的としてなされたものであ
る。
情のもとで、ロボットに用いられるマニピュレータの手
先の軌道追従の精度を向上させ、かつロボットの軽量化
と高速化を図ることができるとともに、小型化が可能
で、省エネルギーに寄与しうるマニピュレータ用振動防
止装置を提供することを目的としてなされたものであ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記の好
ましい性質を有するマニピュレータ用振動防止装置を開
発すべく鋭意研究を重ねた結果、特定のマスダンパと制
御装置から構成され、かつ該マスダンパがマニピュレー
タの手首部又は手首部近傍の腕部に設置された構造の振
動防止装置により、その目的を達成しうることを見出
し、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。
ましい性質を有するマニピュレータ用振動防止装置を開
発すべく鋭意研究を重ねた結果、特定のマスダンパと制
御装置から構成され、かつ該マスダンパがマニピュレー
タの手首部又は手首部近傍の腕部に設置された構造の振
動防止装置により、その目的を達成しうることを見出
し、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。
【０００６】すなわち、本発明は、振動を防止するため
の慣性力を生じる制振質量とそれを駆動するアクチュエ
ータから成るマスダンパ及び振動を探知するセンサに応
じて制振質量を制御する制御装置から構成され、かつ該
マスダンパをマニピュレータの手首部又は手首部近傍の
腕部に設置したことを特徴とするマニピュレータ用振動
防止装置を提供するものである。
の慣性力を生じる制振質量とそれを駆動するアクチュエ
ータから成るマスダンパ及び振動を探知するセンサに応
じて制振質量を制御する制御装置から構成され、かつ該
マスダンパをマニピュレータの手首部又は手首部近傍の
腕部に設置したことを特徴とするマニピュレータ用振動
防止装置を提供するものである。
【０００７】以下、添付図面に従って、本発明を詳細に
説明する。図１は本発明のマニピュレータ用振動防止装
置を設置したロボットマニピュレータの１例の斜視図で
ある。マニピュレータ１は作動時の加速度、関節トル
ク、地震などの外力変動を受けて点線で示すような振動
を生じる。このため、マニピュレータの自由端である手
先部２及び手首部３は、最上端の腕部４の軸心に垂直な
面内に振動し、たがいに直交する振動片振幅ａ１及びａ
２を有する振動モードとなる。このような振動を防止す
るために、手首部近傍の腕部４にマスダンパ５が搭載さ
れている。
説明する。図１は本発明のマニピュレータ用振動防止装
置を設置したロボットマニピュレータの１例の斜視図で
ある。マニピュレータ１は作動時の加速度、関節トル
ク、地震などの外力変動を受けて点線で示すような振動
を生じる。このため、マニピュレータの自由端である手
先部２及び手首部３は、最上端の腕部４の軸心に垂直な
面内に振動し、たがいに直交する振動片振幅ａ１及びａ
２を有する振動モードとなる。このような振動を防止す
るために、手首部近傍の腕部４にマスダンパ５が搭載さ
れている。
【０００８】図２は腕部断面に垂直な面内振動を防止す
るための１例のマスダンパ配置図であって、２個のマス
ダンパ５′及び５″が台座６にて腕部４に取り付けられ
ている。振動成分ａ１及びａ２は振動センサ７により検
出され、それらの振動方向に対応して、マスダンパ５′
及び５″がたがいに直交して配置されている。このマス
ダンパ５′及び５″は腕部軸心と離れているので、マス
ダンパ作動によって捩り振動発生が予期される場合に
は、図２の点線で示すように、軸心をはさんで反対側に
５′ａ、５″ａのダンパ（それぞれ５′、５″と同一方
向に作動）を追加すればよい。
るための１例のマスダンパ配置図であって、２個のマス
ダンパ５′及び５″が台座６にて腕部４に取り付けられ
ている。振動成分ａ１及びａ２は振動センサ７により検
出され、それらの振動方向に対応して、マスダンパ５′
及び５″がたがいに直交して配置されている。このマス
ダンパ５′及び５″は腕部軸心と離れているので、マス
ダンパ作動によって捩り振動発生が予期される場合に
は、図２の点線で示すように、軸心をはさんで反対側に
５′ａ、５″ａのダンパ（それぞれ５′、５″と同一方
向に作動）を追加すればよい。
【０００９】図３はアクティブにマスダンパを作動させ
るための原理図であって、マニピュレータ１は振動モー
ドに応じて、マスダンパ設置位置における等価なマス・
バネ系に変換でき、振動質量Ｍ、等価バネＫ、減衰係数
Ｃで表わされる。一方、マスダンパ５は内部に制振用の
質量ｍを有し、アクチュエータ（リニアモータ、油圧シ
リンダなど）によって発生する制振力Ｕでもって質量ｍ
を駆動する。振動質量Ｍは外力Ｆによって起振される。
振動質量Ｍの振動は振動センサ７によって検出される。
この検出された振動情報は制御則Ｇによってフィードバ
ックされ、制御力Ｕに変換される。質量ｍの慣性力は常
に制御力Ｕと釣合っており、振動質量Ｍの振動防止用制
御力Ｕの反力受けの形となり、質量ｍは制振用として必
要となる。制御則Ｇは極配置、最適レギュレータなどの
制御理論から定められる。マスダンパを上下方向など重
力が作用する方向に効かすときは、制御力Ｕに重力補償
用の力を加える。このようなマスダンパを図２のように
２個配置して、たがいに直交する方向に作用させると、
腕部４の軸心に垂直な面内振動が防止され、結果とし
て、手先部２の振動が速やかに減少する。
るための原理図であって、マニピュレータ１は振動モー
ドに応じて、マスダンパ設置位置における等価なマス・
バネ系に変換でき、振動質量Ｍ、等価バネＫ、減衰係数
Ｃで表わされる。一方、マスダンパ５は内部に制振用の
質量ｍを有し、アクチュエータ（リニアモータ、油圧シ
リンダなど）によって発生する制振力Ｕでもって質量ｍ
を駆動する。振動質量Ｍは外力Ｆによって起振される。
振動質量Ｍの振動は振動センサ７によって検出される。
この検出された振動情報は制御則Ｇによってフィードバ
ックされ、制御力Ｕに変換される。質量ｍの慣性力は常
に制御力Ｕと釣合っており、振動質量Ｍの振動防止用制
御力Ｕの反力受けの形となり、質量ｍは制振用として必
要となる。制御則Ｇは極配置、最適レギュレータなどの
制御理論から定められる。マスダンパを上下方向など重
力が作用する方向に効かすときは、制御力Ｕに重力補償
用の力を加える。このようなマスダンパを図２のように
２個配置して、たがいに直交する方向に作用させると、
腕部４の軸心に垂直な面内振動が防止され、結果とし
て、手先部２の振動が速やかに減少する。
【００１０】図４は本発明の振動防止装置を設置したマ
ニピュレータを作動させた場合の１例の説明図であっ
て、腕部の長さ６００ｍｍの２自由度のマニピュレータ
を用い、垂直面に手先部を動かして、２００ｍｍ×５０
０ｍｍの矩形図形を描かせた場合を示す。
ニピュレータを作動させた場合の１例の説明図であっ
て、腕部の長さ６００ｍｍの２自由度のマニピュレータ
を用い、垂直面に手先部を動かして、２００ｍｍ×５０
０ｍｍの矩形図形を描かせた場合を示す。
【００１１】図５は本発明の振動防止装置の効果を示す
１例のグラフであって、マニピュレータの手先を図形Ａ
ＢＣＤＡの順に軌道追従させ、停止させた場合の手先部
のたわみ量変化を示す。図において実線は本発明の振動
防止装置を設置したマニピュレータの場合、点線は振動
防止装置を設置していないマニピュレータの場合を示
す。
１例のグラフであって、マニピュレータの手先を図形Ａ
ＢＣＤＡの順に軌道追従させ、停止させた場合の手先部
のたわみ量変化を示す。図において実線は本発明の振動
防止装置を設置したマニピュレータの場合、点線は振動
防止装置を設置していないマニピュレータの場合を示
す。
【００１２】この図から分かるように、本発明の振動防
止装置を設置したマニピュレータにおいては、振動が少
なく、停止後は速やかに振動がなくなっている。
止装置を設置したマニピュレータにおいては、振動が少
なく、停止後は速やかに振動がなくなっている。
【００１３】
【発明の効果】本発明のマニピュレータ用振動防止装置
は（１）マニピュレータに設置するのみで手先部の振動
防止効果があり、マニピュレータ本体の制御系や機構部
を大幅に改造する必要がなく、すでに稼動中のロボット
に容易に取付ることができる、（２）手先部の軌道追従
の精度を向上させうるとともに、位置決めの整定時間を
短縮させうる、（３）ロボット全体を軽量化、小型化す
ることが可能で、省エネルギーに寄与する、（４）高速
運動が可能となり、作業のスピードアップが図れる、な
どの効果を奏する。
は（１）マニピュレータに設置するのみで手先部の振動
防止効果があり、マニピュレータ本体の制御系や機構部
を大幅に改造する必要がなく、すでに稼動中のロボット
に容易に取付ることができる、（２）手先部の軌道追従
の精度を向上させうるとともに、位置決めの整定時間を
短縮させうる、（３）ロボット全体を軽量化、小型化す
ることが可能で、省エネルギーに寄与する、（４）高速
運動が可能となり、作業のスピードアップが図れる、な
どの効果を奏する。
【図１】 本発明の振動防止装置を設置したロボットマ
ニピュレータの１例の斜視図。
ニピュレータの１例の斜視図。
【図２】 腕部断面に垂直な面内振動を防止するための
マスダンパ配置図。
マスダンパ配置図。
【図３】 アクティブにマスダンパを作動させるための
１例の原理図。
１例の原理図。
【図４】 本発明の振動防止装置を設置したマニピュレ
ータを作動させた場合の１例の説明図。
ータを作動させた場合の１例の説明図。
【図５】 本発明の振動防止装置の効果を示す１例のグ
ラフ。
ラフ。
１ マニピュレータ ２ 手先部 ３ 手首部 ４ 腕部 ５ マスダンパ ６ 台座 ７ 振動センサ Ｍ マニピュレータ振動質量 Ｆ 外力 ｍ 制振用質量 Ｇ 制御則 Ｕ 制御力
Claims (1)
- 【請求項１】 振動を防止するための慣性力を生じる制
振質量とそれを駆動するアクチュエータから成るマスダ
ンパ及び振動を探知するセンサに応じて制振質量を制御
する制御装置から構成され、かつ該マスダンパをマニピ
ュレータの手首部又は手首部近傍の腕部に設置したこと
を特徴とするマニピュレータ用振動防止装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3282357A JPH06104313B2 (ja) | 1991-08-02 | 1991-08-02 | マニピュレータ用振動防止装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3282357A JPH06104313B2 (ja) | 1991-08-02 | 1991-08-02 | マニピュレータ用振動防止装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06262583A true JPH06262583A (ja) | 1994-09-20 |
| JPH06104313B2 JPH06104313B2 (ja) | 1994-12-21 |
Family
ID=17651358
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3282357A Expired - Lifetime JPH06104313B2 (ja) | 1991-08-02 | 1991-08-02 | マニピュレータ用振動防止装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06104313B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102015202399A1 (de) | 2015-02-11 | 2016-08-11 | Heidelberger Druckmaschinen Ag | Vorrichtung zum Bedrucken wenigstens eines Bereichs der Oberfläche eines Objekts |
| DE102018103034A1 (de) * | 2018-02-12 | 2019-08-14 | Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft | Drucken auf einem Fahrzeug |
| GB2572848A (en) * | 2018-02-21 | 2019-10-16 | Bae Systems Plc | Actively damped robot |
| JP2021139130A (ja) * | 2020-03-03 | 2021-09-16 | 日立造船株式会社 | トンネル掘削機 |
| CN114161402A (zh) * | 2021-12-17 | 2022-03-11 | 深圳市优必选科技股份有限公司 | 机器人稳定控制方法、模型构建方法、装置和机器人 |
| CN115163724A (zh) * | 2022-08-11 | 2022-10-11 | 重庆大学 | 磁流变惯性阻尼器 |
-
1991
- 1991-08-02 JP JP3282357A patent/JPH06104313B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102015202399A1 (de) | 2015-02-11 | 2016-08-11 | Heidelberger Druckmaschinen Ag | Vorrichtung zum Bedrucken wenigstens eines Bereichs der Oberfläche eines Objekts |
| EP3056347A1 (de) | 2015-02-11 | 2016-08-17 | Heidelberger Druckmaschinen AG | Vorrichtung zum bedrucken wenigstens eines bereichs der oberfläche eines objekts |
| US9636936B2 (en) | 2015-02-11 | 2017-05-02 | Heidelberger Druckmaschinen Ag | Device for printing on at least one region of the surface of an object |
| DE102018103034A1 (de) * | 2018-02-12 | 2019-08-14 | Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft | Drucken auf einem Fahrzeug |
| GB2572848A (en) * | 2018-02-21 | 2019-10-16 | Bae Systems Plc | Actively damped robot |
| GB2572848B (en) * | 2018-02-21 | 2020-11-11 | Bae Systems Plc | Actively damped robot |
| US11389964B2 (en) | 2018-02-21 | 2022-07-19 | Bae Systems Plc | Actively damped robot |
| JP2021139130A (ja) * | 2020-03-03 | 2021-09-16 | 日立造船株式会社 | トンネル掘削機 |
| CN114161402A (zh) * | 2021-12-17 | 2022-03-11 | 深圳市优必选科技股份有限公司 | 机器人稳定控制方法、模型构建方法、装置和机器人 |
| CN114161402B (zh) * | 2021-12-17 | 2023-11-10 | 深圳市优必选科技股份有限公司 | 机器人稳定控制方法、模型构建方法、装置和机器人 |
| CN115163724A (zh) * | 2022-08-11 | 2022-10-11 | 重庆大学 | 磁流变惯性阻尼器 |
| CN115163724B (zh) * | 2022-08-11 | 2024-06-04 | 重庆大学 | 磁流变惯性阻尼器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06104313B2 (ja) | 1994-12-21 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |