JPH06282333A - ロボット制御装置 - Google Patents
ロボット制御装置Info
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- JPH06282333A JPH06282333A JP9261293A JP9261293A JPH06282333A JP H06282333 A JPH06282333 A JP H06282333A JP 9261293 A JP9261293 A JP 9261293A JP 9261293 A JP9261293 A JP 9261293A JP H06282333 A JPH06282333 A JP H06282333A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 速度フィードフォワード、加速度フィードフ
ォワードの特性を改善し得るロボット制御装置を提供す
る。 【構成】 ステップ７で、補間周期ΔＴ毎にロボット１
０の位置データｑを発生する。次に、ステップ８におい
て、この位置データｑを上記補間周期ΔＴをｍ分割した
サーボ制御部の周期ｔで３次の補間を行い位置指令値θ
ｉ、速度指令値θ'i及び加速度指令値θ''i を同時に算
出する（ステップ８７）。そして、サーボ制御部４０に
おいてサーボモータＭ１に、この算出した位置指令値θ
ｉ、速度指令値θ'i、加速度指令値θ''i をフィードフ
ォワードすることにより制御する（ステップ８８）。
ォワードの特性を改善し得るロボット制御装置を提供す
る。 【構成】 ステップ７で、補間周期ΔＴ毎にロボット１
０の位置データｑを発生する。次に、ステップ８におい
て、この位置データｑを上記補間周期ΔＴをｍ分割した
サーボ制御部の周期ｔで３次の補間を行い位置指令値θ
ｉ、速度指令値θ'i及び加速度指令値θ''i を同時に算
出する（ステップ８７）。そして、サーボ制御部４０に
おいてサーボモータＭ１に、この算出した位置指令値θ
ｉ、速度指令値θ'i、加速度指令値θ''i をフィードフ
ォワードすることにより制御する（ステップ８８）。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、サーボモータにフィー
ドフォワードをかけて制御を行うロボット制御装置に関
する。
ドフォワードをかけて制御を行うロボット制御装置に関
する。
【０００２】
【従来の技術】産業用ロボットにおいては、図８に示す
ように、上位制御部１１側の軌跡発生機能１２により入
力されたデータを基に補間を行いロボットの位置データ
ｑを作成し、この位置データｑを指令位置補間機能１４
によりｍ等分してサーボ制御部１６に出力している。こ
れは、軌跡発生機能１２の補間周期ΔＴは、複雑な座標
変換を行うためにサーボ制御部１６の周期Δｔに比べて
大きくする必要があるからである。従来は、軌跡発生機
能１２で算出された補間値（位置データｑ）をサーボ制
御部１６の周期にｍ分割（ΔＴ＝ｍ・Δｔ）する方法と
して１次補間や２次補間が用いられていた。そして、サ
ーボ制御部１６側では、ｍ分割して送られてくる位置デ
ータ列を基に、速度、加速度計算機能１７においてこの
値を微分して速度成分を、更に微分を行い加速度を算出
し、サーボ制御機能１９において速度フィードフォワー
ド、加速度フィードフォワードをサーボモータにかけて
制御を行っていた。
ように、上位制御部１１側の軌跡発生機能１２により入
力されたデータを基に補間を行いロボットの位置データ
ｑを作成し、この位置データｑを指令位置補間機能１４
によりｍ等分してサーボ制御部１６に出力している。こ
れは、軌跡発生機能１２の補間周期ΔＴは、複雑な座標
変換を行うためにサーボ制御部１６の周期Δｔに比べて
大きくする必要があるからである。従来は、軌跡発生機
能１２で算出された補間値（位置データｑ）をサーボ制
御部１６の周期にｍ分割（ΔＴ＝ｍ・Δｔ）する方法と
して１次補間や２次補間が用いられていた。そして、サ
ーボ制御部１６側では、ｍ分割して送られてくる位置デ
ータ列を基に、速度、加速度計算機能１７においてこの
値を微分して速度成分を、更に微分を行い加速度を算出
し、サーボ制御機能１９において速度フィードフォワー
ド、加速度フィードフォワードをサーボモータにかけて
制御を行っていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
１次補間によっては、速度指令値、及び加速度指令値が
補間周期ΔＴ毎に固定となりステップ状にしか変化しな
いという問題点があった。即ち、位置に関する１次式を
微分して速度の補間式を求めると、速度は時間ｔ（サー
ボ制御部１６の周期）の関数とはならなず、時間ｔが変
化しても速度指令値は補間周期ΔＴの間一定となってい
た。同様に、２次補間を行い位置に関する２次式を２回
微分して加速度の補間式を求めても、加速度は時間ｔの
関数とはならず、時間ｔが変化しても加速度指令値は一
定となっていた。ロボットの制御を行う場合には、制御
対象となるアームの剛性は工作機械に比べて非常に低い
ため、滑らかな速度変化で位置指令をサーボに出力する
必要があるが、上記のように補間周期ΔＴで速度がステ
ップ状に変化するためにロボットを円滑に制御すること
ができなかった。また、上記の方法では、サーボ制御部
１６側で位置データｑと現在位置との差分から速度指令
値を、さらに速度の差分から加速度指令値を求めていた
が、この算出に時間がかかるため、位置データと算出さ
れた速度指令値及び加速度指令値との間に時間的な遅れ
が生じ、フィードフォワードをかける際に速度、加速度
に歪みが生じていた。
１次補間によっては、速度指令値、及び加速度指令値が
補間周期ΔＴ毎に固定となりステップ状にしか変化しな
いという問題点があった。即ち、位置に関する１次式を
微分して速度の補間式を求めると、速度は時間ｔ（サー
ボ制御部１６の周期）の関数とはならなず、時間ｔが変
化しても速度指令値は補間周期ΔＴの間一定となってい
た。同様に、２次補間を行い位置に関する２次式を２回
微分して加速度の補間式を求めても、加速度は時間ｔの
関数とはならず、時間ｔが変化しても加速度指令値は一
定となっていた。ロボットの制御を行う場合には、制御
対象となるアームの剛性は工作機械に比べて非常に低い
ため、滑らかな速度変化で位置指令をサーボに出力する
必要があるが、上記のように補間周期ΔＴで速度がステ
ップ状に変化するためにロボットを円滑に制御すること
ができなかった。また、上記の方法では、サーボ制御部
１６側で位置データｑと現在位置との差分から速度指令
値を、さらに速度の差分から加速度指令値を求めていた
が、この算出に時間がかかるため、位置データと算出さ
れた速度指令値及び加速度指令値との間に時間的な遅れ
が生じ、フィードフォワードをかける際に速度、加速度
に歪みが生じていた。
【０００４】本発明は、上記課題を解決するために成さ
れたもので、その目的とするところは、速度フィードフ
ォワード、加速度フィードフォワードの制御特性を改善
し得るロボット制御装置を提供することにある。
れたもので、その目的とするところは、速度フィードフ
ォワード、加速度フィードフォワードの制御特性を改善
し得るロボット制御装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の発明の構成は、図１に示すように、入力された値を基
に補間を行い位置データｑを算出しサーボモータＭ１を
駆動してロボット１０の位置を制御するロボット制御装
置５０において、一定補間周期Ｔ毎に位置データを出力
する軌跡発生手段１と、前記軌跡発生手段１により出力
された位置データを基に３次以上の補間式により位置指
令値θｉ、速度指令値θ'i及び加速度指令値θ''i を同
時に算出し、これら指令値を上記補間周期Ｔの整数ｍ分
の１毎に出力する指令位置補間手段２と、前記指令位置
補間手段２から出力された位置指令値θｉ、速度指令値
θ'i及び加速度指令値θ''i を基にサーボモータＭ１に
フィードフォワードをかけて制御を行うサーボ制御手段
３とを有することを特徴とする。
の発明の構成は、図１に示すように、入力された値を基
に補間を行い位置データｑを算出しサーボモータＭ１を
駆動してロボット１０の位置を制御するロボット制御装
置５０において、一定補間周期Ｔ毎に位置データを出力
する軌跡発生手段１と、前記軌跡発生手段１により出力
された位置データを基に３次以上の補間式により位置指
令値θｉ、速度指令値θ'i及び加速度指令値θ''i を同
時に算出し、これら指令値を上記補間周期Ｔの整数ｍ分
の１毎に出力する指令位置補間手段２と、前記指令位置
補間手段２から出力された位置指令値θｉ、速度指令値
θ'i及び加速度指令値θ''i を基にサーボモータＭ１に
フィードフォワードをかけて制御を行うサーボ制御手段
３とを有することを特徴とする。
【０００６】
【作用】上記の手段によれば、軌跡発生手段１が一定補
間周期Ｔ毎にロボット１０の位置データｑを出力する。
この軌跡発生手段１により発生された位置データｑを基
に、指令位置補間手段２が３次の補間式により位置指令
値θｉ、速度指令値θ'i及び加速度指令値θ''i を同時
に算出し、これら指令値を上記補間周期Ｔの整数ｍ分の
１毎に出力する。そして、サーボ制御手段３が、前記指
令位置補間手段２から出力された位置指令値θｉ、速度
指令値θ'i及び加速度指令値θ''i を基にサーボモータ
Ｍ１にフィードフォワードをかけてロボット１０の制御
を行う。このようにして、同時に算出された位置指令
値、速度指令値及び加速度指令値によりサーボモータに
フィードフォワードをかける制御を行う。
間周期Ｔ毎にロボット１０の位置データｑを出力する。
この軌跡発生手段１により発生された位置データｑを基
に、指令位置補間手段２が３次の補間式により位置指令
値θｉ、速度指令値θ'i及び加速度指令値θ''i を同時
に算出し、これら指令値を上記補間周期Ｔの整数ｍ分の
１毎に出力する。そして、サーボ制御手段３が、前記指
令位置補間手段２から出力された位置指令値θｉ、速度
指令値θ'i及び加速度指令値θ''i を基にサーボモータ
Ｍ１にフィードフォワードをかけてロボット１０の制御
を行う。このようにして、同時に算出された位置指令
値、速度指令値及び加速度指令値によりサーボモータに
フィードフォワードをかける制御を行う。
【０００７】
【実施例】以下に、本発明のロボット制御装置の一実施
例について図を参照して説明する。先ず、本実施例のロ
ボット制御装置により制御される６軸を有するロボット
１０について図２を参照して説明する。ロボット１０
は、ベース１３に固定された脚柱１２に旋回自在に取り
付けられたコラム１４と、第１アーム１５と、第２アー
ム１６と、第３アーム１７と、塗布剤をシーリングする
シーラーのノズル１９とから構成されている。そして、
第１軸ａ、第２軸ｂ、第３軸ｃ、第４軸ｄ、第５軸ｅ、
第６軸ｆにより、６自由度で自在にノズル１９を送るよ
うにされている。
例について図を参照して説明する。先ず、本実施例のロ
ボット制御装置により制御される６軸を有するロボット
１０について図２を参照して説明する。ロボット１０
は、ベース１３に固定された脚柱１２に旋回自在に取り
付けられたコラム１４と、第１アーム１５と、第２アー
ム１６と、第３アーム１７と、塗布剤をシーリングする
シーラーのノズル１９とから構成されている。そして、
第１軸ａ、第２軸ｂ、第３軸ｃ、第４軸ｄ、第５軸ｅ、
第６軸ｆにより、６自由度で自在にノズル１９を送るよ
うにされている。
【０００８】次に、本実施例のロボット制御装置５０の
構成を図３を参照して説明する。図２に示したロボット
１０の制御用の演算を行うＣＰＵ１１には、本実施例の
制御を行うための制御情報を記憶したＲＯＭ２０及びＲ
ＡＭ３０と、制御指令を入力するオペレーティングボッ
クス２７及び操作盤２６と、該ＣＰＵ１１の作成した制
御情報等を保持する外部記憶装置２９と、サーボ制御部
４０とが接続されている。このサーボ制御部４０は、ロ
ボット１０の第１軸ａを駆動するサーボモータＭ１乃至
第６軸ｆを駆動するサーボモータＭ６までが接続され、
サーボモータＭ１〜Ｍ６にＣＰＵ１１により算出された
位置指令値、速度指令値、加速度指令値をフィードフォ
ワードすると共に、各々のサーボモータＭ１乃至Ｍ６に
取り付けられたパルスエンコーダＥ１乃至Ｅ６からのフ
ィードバック信号が帰還されるようになっている。この
ロボット制御装置５０においては、入力された教示点を
基にＣＰＵ１１が位置指令値、速度指令値、加速度指令
値を演算してサーボ制御部４０に出力を送り、該サーボ
制御部４０はサーボモータＭ１乃至Ｍ６を制御してロボ
ット１０を駆動し、シーリングを行うノズル１９を送る
よう構成されている。
構成を図３を参照して説明する。図２に示したロボット
１０の制御用の演算を行うＣＰＵ１１には、本実施例の
制御を行うための制御情報を記憶したＲＯＭ２０及びＲ
ＡＭ３０と、制御指令を入力するオペレーティングボッ
クス２７及び操作盤２６と、該ＣＰＵ１１の作成した制
御情報等を保持する外部記憶装置２９と、サーボ制御部
４０とが接続されている。このサーボ制御部４０は、ロ
ボット１０の第１軸ａを駆動するサーボモータＭ１乃至
第６軸ｆを駆動するサーボモータＭ６までが接続され、
サーボモータＭ１〜Ｍ６にＣＰＵ１１により算出された
位置指令値、速度指令値、加速度指令値をフィードフォ
ワードすると共に、各々のサーボモータＭ１乃至Ｍ６に
取り付けられたパルスエンコーダＥ１乃至Ｅ６からのフ
ィードバック信号が帰還されるようになっている。この
ロボット制御装置５０においては、入力された教示点を
基にＣＰＵ１１が位置指令値、速度指令値、加速度指令
値を演算してサーボ制御部４０に出力を送り、該サーボ
制御部４０はサーボモータＭ１乃至Ｍ６を制御してロボ
ット１０を駆動し、シーリングを行うノズル１９を送る
よう構成されている。
【０００９】次に、本実施例のロボット制御装置５０の
ＣＰＵ１１による処理について図４及び図５のフローチ
ャートを参照して説明する。オペレータにより教示点列
を含むプログラムが入力されると（ステップ１）、ＣＰ
Ｕ１１は、プログラムのデコード処理を開始する（ステ
ップ２）。そして、デコードされた命令が動作終了命令
でない場合（判断ステップ３がＮｏ）には、その命令が
動作命令か非動作命令かを判断する（判断ステップ
４）。ここで、命令が非動作命令の場合は（判断ステッ
プ４がＮｏ）、ステップ５に進み非動作命令に従う処理
を行う。そして、命令が動作命令の場合には（判断ステ
ップ４がＹｅｓ）、ステップ６の処理へ進み、軌跡制御
タスクを起動しロボット１０の位置制御の処理を開始す
る。まず、ステップ７でロボット１０の軌跡を発生す
る、即ち、補間周期ΔＴ毎に位置データｑ（サーボモー
タの回転角）を第１軸ａ〜第６軸ｆについて発生する。
次に、ステップ８で、この補間周期ΔＴ毎の位置データ
ｑをサーボ制御部４０の周期ｔにｍ等分するための３次
補間を行うと共に、補間により算出された目標値をサー
ボ制御部４０に出力する。
ＣＰＵ１１による処理について図４及び図５のフローチ
ャートを参照して説明する。オペレータにより教示点列
を含むプログラムが入力されると（ステップ１）、ＣＰ
Ｕ１１は、プログラムのデコード処理を開始する（ステ
ップ２）。そして、デコードされた命令が動作終了命令
でない場合（判断ステップ３がＮｏ）には、その命令が
動作命令か非動作命令かを判断する（判断ステップ
４）。ここで、命令が非動作命令の場合は（判断ステッ
プ４がＮｏ）、ステップ５に進み非動作命令に従う処理
を行う。そして、命令が動作命令の場合には（判断ステ
ップ４がＹｅｓ）、ステップ６の処理へ進み、軌跡制御
タスクを起動しロボット１０の位置制御の処理を開始す
る。まず、ステップ７でロボット１０の軌跡を発生す
る、即ち、補間周期ΔＴ毎に位置データｑ（サーボモー
タの回転角）を第１軸ａ〜第６軸ｆについて発生する。
次に、ステップ８で、この補間周期ΔＴ毎の位置データ
ｑをサーボ制御部４０の周期ｔにｍ等分するための３次
補間を行うと共に、補間により算出された目標値をサー
ボ制御部４０に出力する。
【００１０】ここで、ステップ８における３次補間及び
サーボへの目標値の出力について図５に示すフローチャ
ートを参照して詳細に説明する。なお、この説明におい
ては第１軸ａについての処理を例に挙げて説明する。先
ず、ステップ８１において、補間周期ΔＴが経過する毎
に算出された位置データｑ0 、ｑ1 、ｑ2 及び係数ｄの
値を軌跡発生前の現在位置θにする。次に、ステップ８
２において、図４のフローチャートのステップ７で算出
した第１軸ａの位置データｑを入力し、ステップ８３で
位置データｑ3 の値をこの位置データｑに置き換える。
そして、ステップ８４において、４つの位置データｑ0
、ｑ1、ｑ2 、ｑ3 を用い次の数１、数２及び数３から
３次式の係数ａ、ｂ、ｃを求める。なおここでｍは、位
置データｑ算出の補間周期ΔＴをサーボ制御部の周期ｔ
に分割するための値で、ΔＴ＝ｔ・ｍの関係にある（以
下ｍを「サーボ分割数」という）。
サーボへの目標値の出力について図５に示すフローチャ
ートを参照して詳細に説明する。なお、この説明におい
ては第１軸ａについての処理を例に挙げて説明する。先
ず、ステップ８１において、補間周期ΔＴが経過する毎
に算出された位置データｑ0 、ｑ1 、ｑ2 及び係数ｄの
値を軌跡発生前の現在位置θにする。次に、ステップ８
２において、図４のフローチャートのステップ７で算出
した第１軸ａの位置データｑを入力し、ステップ８３で
位置データｑ3 の値をこの位置データｑに置き換える。
そして、ステップ８４において、４つの位置データｑ0
、ｑ1、ｑ2 、ｑ3 を用い次の数１、数２及び数３から
３次式の係数ａ、ｂ、ｃを求める。なおここでｍは、位
置データｑ算出の補間周期ΔＴをサーボ制御部の周期ｔ
に分割するための値で、ΔＴ＝ｔ・ｍの関係にある（以
下ｍを「サーボ分割数」という）。
【数１】 ａ ＝ （ｑ3 −３・ｑ2 ＋３・ｑ1 −ｑ0 ）／（６・ｍ3 ）
【数２】 ｂ ＝ （ｑ2 −２・ｑ1 ＋ｑ0 ）／（２・ｍ2 ）
【数３】ｃ ＝ （ｑ2 −ｑ0 ）／（２・ｍ）
【００１１】次に、ステップ８５で変数ｉを０に初期化
し、続くステップ８６で、変数ｉに１を加える。そし
て、ステップ８７において、ｍ分割された位置データｑ
のｉ番目の位置指令値θi 、速度指令値θ'i及び加速度
指令値θ''i を次の数４、数５及び数６を基に同時に算
出する。即ち、数４、数５及び数６にｔ＝ΔＴ／ｍ・ｉ
を代入してそれぞれの値を求める。
し、続くステップ８６で、変数ｉに１を加える。そし
て、ステップ８７において、ｍ分割された位置データｑ
のｉ番目の位置指令値θi 、速度指令値θ'i及び加速度
指令値θ''i を次の数４、数５及び数６を基に同時に算
出する。即ち、数４、数５及び数６にｔ＝ΔＴ／ｍ・ｉ
を代入してそれぞれの値を求める。
【数４】 θi ＝ ｆ（ｔ） ＝ ａｔ3 ＋ ｂｔ2 ＋ ｃｔ ＋ｄ
【数５】 θ'i ＝ ｆ' （ｔ）＝ ３ａｔ2 ＋ ２ｂｔ ＋ ｃ
【数６】θ''i ＝ ｆ''（ｔ）＝ ６ａｔ ＋ ２ｂ
【００１２】そしてステップ８８において、ステップ８
７にて算出された位置指令値θi 、速度指令値θ'i、及
び、加速度指令値θ''i をサーボの目標値としてサーボ
制御部４０に出力する。その後、判断ステップ８９にお
いて変数ｉの値がサーボ分割数ｍに達したか否か、即ち
周期ΔＴに達したかを判断し、変数ｉがｍに達していな
い場合は（判断ステップ８９がＮｏ）ステップ８６へ戻
り、次のｉ番目のサーボ周期についての処理を継続す
る。他方、変数ｉがｍに達した場合には（判断ステップ
８９がＹｅｓ）ステップ９０へ進む、このステップ９０
では、位置データｑ0 の値をｑ1 に、位置データｑ1 の
値をｑ2 に、位置データｑ2 の値をｑ3 に、係数ｄの値
を位置指令値として算出したθi に置き換えて以降の処
理に備える。このようにステップ９０において、位置デ
ータｑ0 〜ｑ3 の値に置き換えることにより、３次補間
に必要な４点の位置データの更新を行う。
７にて算出された位置指令値θi 、速度指令値θ'i、及
び、加速度指令値θ''i をサーボの目標値としてサーボ
制御部４０に出力する。その後、判断ステップ８９にお
いて変数ｉの値がサーボ分割数ｍに達したか否か、即ち
周期ΔＴに達したかを判断し、変数ｉがｍに達していな
い場合は（判断ステップ８９がＮｏ）ステップ８６へ戻
り、次のｉ番目のサーボ周期についての処理を継続す
る。他方、変数ｉがｍに達した場合には（判断ステップ
８９がＹｅｓ）ステップ９０へ進む、このステップ９０
では、位置データｑ0 の値をｑ1 に、位置データｑ1 の
値をｑ2 に、位置データｑ2 の値をｑ3 に、係数ｄの値
を位置指令値として算出したθi に置き換えて以降の処
理に備える。このようにステップ９０において、位置デ
ータｑ0 〜ｑ3 の値に置き換えることにより、３次補間
に必要な４点の位置データの更新を行う。
【００１３】以上説明したように図４に示すフローチャ
ートのステップ８における処理により、ＣＰＵ１１は、
サーボ制御部４０に目標値を出力し、第１軸ａのモータ
Ｍ１から第６軸ｆのモータＭ６までを駆動してロボット
１０の位置を制御する。そして、次の判断ステップ９
で、１つの教示点の間隔が終了したか、即ち、次の教示
点に達したかを判断し、まだ次の教示点に達しておらず
更に補間処理を続ける必要がある場合には（判断ステッ
プ９がＮｏ）、ステップ７に戻り次の補間周期ΔＴにつ
いての処理を開始する。そして、次の教示点に達して１
つの教示点の間隔が終了すると（判断ステップ９がＹｅ
ｓ）、ステップ２に戻りプログラムのデコード処理を行
い、更に次の教示点への間隔について処理を開始し、位
置、速度、加速度を求める。
ートのステップ８における処理により、ＣＰＵ１１は、
サーボ制御部４０に目標値を出力し、第１軸ａのモータ
Ｍ１から第６軸ｆのモータＭ６までを駆動してロボット
１０の位置を制御する。そして、次の判断ステップ９
で、１つの教示点の間隔が終了したか、即ち、次の教示
点に達したかを判断し、まだ次の教示点に達しておらず
更に補間処理を続ける必要がある場合には（判断ステッ
プ９がＮｏ）、ステップ７に戻り次の補間周期ΔＴにつ
いての処理を開始する。そして、次の教示点に達して１
つの教示点の間隔が終了すると（判断ステップ９がＹｅ
ｓ）、ステップ２に戻りプログラムのデコード処理を行
い、更に次の教示点への間隔について処理を開始し、位
置、速度、加速度を求める。
【００１４】次に、上記処理によりＣＰＵ１１から転送
された指令値に基づくサーボ制御部４０側におけるフィ
ードフォワードについて、サーボ制御部４０の内部構成
を示す図６のブロック図、及び、サーボ制御部４０のＤ
ＳＰ４１４によるサーボ制御機能を示す図７のブロック
図を参照して説明する。なおここでは、説明の便宜のた
めに第１軸ａのモータＭ１の制御動作のみについて説明
するが、第２軸ｂ〜第６ｆについても同様に制御され
る。サーボ制御部４０は主として、ディジタルシグナル
プロセッサ（以下「ＤＳＰ」という）４１４、共通ＲＡ
Ｍ４１７、Ａ／Ｄ変換器４１５ａ、４１５ｂ及び現在値
カウンタ４１６、ＲＯＭ４２０、インバータ４２５、カ
レントトランスフォーマ（以下、「ＣＴ」という）４３
２ａ、４３２ｂ、増幅器４１８ａ、４１８ｂ、波形成形
・方向判別回路４３４から構成されている。
された指令値に基づくサーボ制御部４０側におけるフィ
ードフォワードについて、サーボ制御部４０の内部構成
を示す図６のブロック図、及び、サーボ制御部４０のＤ
ＳＰ４１４によるサーボ制御機能を示す図７のブロック
図を参照して説明する。なおここでは、説明の便宜のた
めに第１軸ａのモータＭ１の制御動作のみについて説明
するが、第２軸ｂ〜第６ｆについても同様に制御され
る。サーボ制御部４０は主として、ディジタルシグナル
プロセッサ（以下「ＤＳＰ」という）４１４、共通ＲＡ
Ｍ４１７、Ａ／Ｄ変換器４１５ａ、４１５ｂ及び現在値
カウンタ４１６、ＲＯＭ４２０、インバータ４２５、カ
レントトランスフォーマ（以下、「ＣＴ」という）４３
２ａ、４３２ｂ、増幅器４１８ａ、４１８ｂ、波形成形
・方向判別回路４３４から構成されている。
【００１５】ＤＳＰ４１４の出力はインバータ４２５に
入力され、そのインバータ４２５はＤＳＰ４１４の出力
信号に応じてサーボモータＭ１を駆動する。サーボモー
タＭ１には同期モータが用いられ、インバータ４２５の
ＰＷＭ電圧制御によりサーボモータＭ１の負荷電流が制
御され、その結果、サーボモータＭ１の出力トルクが制
御される。
入力され、そのインバータ４２５はＤＳＰ４１４の出力
信号に応じてサーボモータＭ１を駆動する。サーボモー
タＭ１には同期モータが用いられ、インバータ４２５の
ＰＷＭ電圧制御によりサーボモータＭ１の負荷電流が制
御され、その結果、サーボモータＭ１の出力トルクが制
御される。
【００１６】サーボモータＭ１のｕ相及びｖ相の負荷電
流はＣＴ４３２ａ、４３２ｂにより検出され、増幅器４
１８ａ及び４１８ｂにより増幅される。その増幅器４１
８ａ、４１８ｂの出力は、Ａ／Ｄ変換器４１５ａ、４１
５ｂに入力され、所定の周期でサンプリングされてディ
ジタル値に変換される。このサンプリングされた値は、
瞬時負荷電流のフィードバック値として、ＤＳＰ４１４
に入力される。
流はＣＴ４３２ａ、４３２ｂにより検出され、増幅器４
１８ａ及び４１８ｂにより増幅される。その増幅器４１
８ａ、４１８ｂの出力は、Ａ／Ｄ変換器４１５ａ、４１
５ｂに入力され、所定の周期でサンプリングされてディ
ジタル値に変換される。このサンプリングされた値は、
瞬時負荷電流のフィードバック値として、ＤＳＰ４１４
に入力される。
【００１７】また、サーボモータＭ１にはパルスエンコ
ーダＥ１が接続され、パルスエンコーダＥ１の出力は、
波形成形・方向判別回路４３４を介して現在値カウンタ
４１６に接続される。波形成形・方向判別回路４３４を
介して現在値カウンタ４１６に入力されるパルスエンコ
ーダＥ１からの出力信号は現在値カウンタ４１６の値を
加減させる。現在値カウンタ４１６の値は、位置フィー
ドバック値、即ち、現在時刻（ｉ）におけるサーボモー
タＭ１の軸の現在位置θａｉ（回転角）を表している。
ＣＰＵ１１から現在時刻（ｉ）において指令された目標
位置指令値θｉとパルスエンコーダＥ１からの位置のフ
ィードバック値（現在位置）θａｉとが、ＤＳＰ４１４
により比較され（図７の結合点１１０）、位置偏差Δθ
ｉが出力される。そして、ＤＳＰ４１４により、その位
置偏差Δθｉに位置フィードバックループゲインＫｐ１
１２が掛けられて、一次目標速度Ｖｐｉが算出される。
ーダＥ１が接続され、パルスエンコーダＥ１の出力は、
波形成形・方向判別回路４３４を介して現在値カウンタ
４１６に接続される。波形成形・方向判別回路４３４を
介して現在値カウンタ４１６に入力されるパルスエンコ
ーダＥ１からの出力信号は現在値カウンタ４１６の値を
加減させる。現在値カウンタ４１６の値は、位置フィー
ドバック値、即ち、現在時刻（ｉ）におけるサーボモー
タＭ１の軸の現在位置θａｉ（回転角）を表している。
ＣＰＵ１１から現在時刻（ｉ）において指令された目標
位置指令値θｉとパルスエンコーダＥ１からの位置のフ
ィードバック値（現在位置）θａｉとが、ＤＳＰ４１４
により比較され（図７の結合点１１０）、位置偏差Δθ
ｉが出力される。そして、ＤＳＰ４１４により、その位
置偏差Δθｉに位置フィードバックループゲインＫｐ１
１２が掛けられて、一次目標速度Ｖｐｉが算出される。
【００１８】一方、ＣＰＵ１１から転送された速度指令
値θ'iは、ＤＳＰ４１４によりフィードフォワードゲイ
ンＫｆ１１６が掛けられ、現在時刻におけるフィードフ
ォワード値Ｖｆｉが演算される。この値は、位置偏差に
基づいて算出された一次目標速度Ｖｐｉに加算される
（結合点１１４）。これにより速度成分によりフィード
フォワード制御が成され、最終的な目標速度Ｖｉが速度
フィードバックに対する速度の指令値となる。
値θ'iは、ＤＳＰ４１４によりフィードフォワードゲイ
ンＫｆ１１６が掛けられ、現在時刻におけるフィードフ
ォワード値Ｖｆｉが演算される。この値は、位置偏差に
基づいて算出された一次目標速度Ｖｐｉに加算される
（結合点１１４）。これにより速度成分によりフィード
フォワード制御が成され、最終的な目標速度Ｖｉが速度
フィードバックに対する速度の指令値となる。
【００１９】他方、ＣＰＵ１１から転送された加速度指
令値θ''i は、ＤＳＰ４１４によりフィードフォワード
ゲインＫａ１２０が掛けられ、加速度フィードフォワー
ド値Ｖｇｉが演算される。この値は電流指令値に加算さ
れる（結合点１１８）。
令値θ''i は、ＤＳＰ４１４によりフィードフォワード
ゲインＫａ１２０が掛けられ、加速度フィードフォワー
ド値Ｖｇｉが演算される。この値は電流指令値に加算さ
れる（結合点１１８）。
【００２０】速度フィードバックループにおいては、Ｄ
ＳＰ４１４に入力された現在位置は時間に関して微分さ
れ、速度フィードバックループのフィードバック値、即
ち、現在速度Ｖａｉが算出される。ＤＳＰ４１４によ
り、上述の最終的に決定される目標速度Ｖｉとその現在
速度Ｖａｉとが比較され速度偏差ΔＶｉが算出される
（結合点１２２）。そして、その速度偏差ΔＶｉに速度
ゲインＫｕｐ（１＋１／ＴＳ）をかけたのち、加速度フ
ィードフォワード値が加算され、この速度偏差及び速度
偏差の時間積分（累算）を用いた比例・積分演算によ
り、電流フィードバックループにおける制御の目標電流
のｑ軸成分（有効電流）が算出される。また、目標電流
のｄ軸成分（無効電流）は０とされる。
ＳＰ４１４に入力された現在位置は時間に関して微分さ
れ、速度フィードバックループのフィードバック値、即
ち、現在速度Ｖａｉが算出される。ＤＳＰ４１４によ
り、上述の最終的に決定される目標速度Ｖｉとその現在
速度Ｖａｉとが比較され速度偏差ΔＶｉが算出される
（結合点１２２）。そして、その速度偏差ΔＶｉに速度
ゲインＫｕｐ（１＋１／ＴＳ）をかけたのち、加速度フ
ィードフォワード値が加算され、この速度偏差及び速度
偏差の時間積分（累算）を用いた比例・積分演算によ
り、電流フィードバックループにおける制御の目標電流
のｑ軸成分（有効電流）が算出される。また、目標電流
のｄ軸成分（無効電流）は０とされる。
【００２１】ＤＳＰ４１４により、この目標電流のｑ軸
成分及びｄ軸成分は、ＣＴ４３２ａ、４３２ｂにて検出
され増幅器４１８ａ、４１８ｂ及びＡ／Ｄ変換器４１５
ａ、４１５ｂを介した電流フィードバックループのフィ
ードバック値、即ち、現在の時刻のｑ軸成分及びｄ軸成
分と比較され（結合点１２４）、それぞれの成分の電流
偏差が演算される。そして、この電流偏差及び電流偏差
の時間積分（累積）を用いた比例、積分演算により、そ
の時の指令電流のｑ軸成分及びｄ軸成分が演算される。
成分及びｄ軸成分は、ＣＴ４３２ａ、４３２ｂにて検出
され増幅器４１８ａ、４１８ｂ及びＡ／Ｄ変換器４１５
ａ、４１５ｂを介した電流フィードバックループのフィ
ードバック値、即ち、現在の時刻のｑ軸成分及びｄ軸成
分と比較され（結合点１２４）、それぞれの成分の電流
偏差が演算される。そして、この電流偏差及び電流偏差
の時間積分（累積）を用いた比例、積分演算により、そ
の時の指令電流のｑ軸成分及びｄ軸成分が演算される。
【００２２】指令電流のｑ軸成分及びｄ軸成分は、各相
の指令電流にdq変換される。その各相の指令電流は高周
波の三角波と比較され、インバータ４２５の各相のトラ
ンジスタのオンオフを制御する電圧制御ＰＷＭ信号が生
成される。その電圧制御ＰＷＭ信号はインバータ４２５
に出力され、そのインバータ４２５の各相のトランジス
タがそれぞれ通電される。このインバータ４２５のスイ
ッチングにより負荷電流は目標電流に制御されることに
なる。即ち、この負荷電流によりモータＭ１はＣＰＵ１
１から指令された値に基づき駆動される。同様に他のモ
ータＭ２〜Ｍ６も駆動されてロボット１０の位置制御が
なされる。
の指令電流にdq変換される。その各相の指令電流は高周
波の三角波と比較され、インバータ４２５の各相のトラ
ンジスタのオンオフを制御する電圧制御ＰＷＭ信号が生
成される。その電圧制御ＰＷＭ信号はインバータ４２５
に出力され、そのインバータ４２５の各相のトランジス
タがそれぞれ通電される。このインバータ４２５のスイ
ッチングにより負荷電流は目標電流に制御されることに
なる。即ち、この負荷電流によりモータＭ１はＣＰＵ１
１から指令された値に基づき駆動される。同様に他のモ
ータＭ２〜Ｍ６も駆動されてロボット１０の位置制御が
なされる。
【００２３】以上説明した実施例においては、位置デー
タを４点求めて３次補間により速度及び加速度指令値を
算出したが、本発明は、例えば５点の位置データを求
め、４次補間により、速度、加速度、及び加加速度を求
めることもでき、この求めた加加速度を基にモータを制
御することによりロボットを更に滑らかに制御すること
が可能である。また、上述した実施例においてはＣＰＵ
１１により算出された指令値をサーボ制御部４０におい
てディジタル式にフィードフォワードを掛けたが、本発
明はこれに限定されず、例えば、ＣＰＵ１１により算出
された指令値をＤ／Ａ変換して、アナログ式にサーボモ
ータにフィードフォワードすることも可能である。
タを４点求めて３次補間により速度及び加速度指令値を
算出したが、本発明は、例えば５点の位置データを求
め、４次補間により、速度、加速度、及び加加速度を求
めることもでき、この求めた加加速度を基にモータを制
御することによりロボットを更に滑らかに制御すること
が可能である。また、上述した実施例においてはＣＰＵ
１１により算出された指令値をサーボ制御部４０におい
てディジタル式にフィードフォワードを掛けたが、本発
明はこれに限定されず、例えば、ＣＰＵ１１により算出
された指令値をＤ／Ａ変換して、アナログ式にサーボモ
ータにフィードフォワードすることも可能である。
【００２４】本実施例では、ＣＰＵ１１側で速度指令値
及び加速度指令値を算出するため、サーボ制御部４０側
での速度及び加速度の算出が不要になり、サーボ制御部
側で他の処理を行うことも可能になる。また、ＣＰＵ１
１が、位置指令と同時に速度指令値及び加速度指令値を
算出するので、これらの間にズレ及び歪みが生じず、速
度フィードフォワード及び加速度フィードフォワードの
特性を改善することができる。更に、補間に３次式を用
いるので、数６に示すように加速度指令値θ''i が時間
ｔの関数となり、補間により算出される加速度成分が時
間ｔによる連続した変化となるため、良好な加速度フィ
ードフォワードを得ることができる。
及び加速度指令値を算出するため、サーボ制御部４０側
での速度及び加速度の算出が不要になり、サーボ制御部
側で他の処理を行うことも可能になる。また、ＣＰＵ１
１が、位置指令と同時に速度指令値及び加速度指令値を
算出するので、これらの間にズレ及び歪みが生じず、速
度フィードフォワード及び加速度フィードフォワードの
特性を改善することができる。更に、補間に３次式を用
いるので、数６に示すように加速度指令値θ''i が時間
ｔの関数となり、補間により算出される加速度成分が時
間ｔによる連続した変化となるため、良好な加速度フィ
ードフォワードを得ることができる。
【００２５】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ており、位置指令値と同時に速度指令値及び加速度指令
値を算出してサーボモータにフィードフォワードをかけ
るので、速度フィードフォワード及び加速度フィードフ
ォワードの特性を改善することができる。また、補間に
３次式を用いるので、補間された加速度成分が連続した
変化となり、良好な加速度フィードフォワードを行うこ
とが可能になる。
ており、位置指令値と同時に速度指令値及び加速度指令
値を算出してサーボモータにフィードフォワードをかけ
るので、速度フィードフォワード及び加速度フィードフ
ォワードの特性を改善することができる。また、補間に
３次式を用いるので、補間された加速度成分が連続した
変化となり、良好な加速度フィードフォワードを行うこ
とが可能になる。
【図１】本発明を明示するための全体構成図。
【図２】本発明の一実施例に係るロボット制御装置によ
り制御されるロボットの機械的構成を示す構成図であ
る。
り制御されるロボットの機械的構成を示す構成図であ
る。
【図３】本発明の一実施例に係るロボット制御装置の構
成を示すブロック図である。
成を示すブロック図である。
【図４】本実施例に係るロボット制御装置の処理を示す
フローチャートである。
フローチャートである。
【図５】本実施例のロボット制御装置の３次補間処理を
示すフローチャートである。
示すフローチャートである。
【図６】サーボ制御部の構成を示すブロック図である。
【図７】サーボ制御部の機能的構成を示したブロック図
である。
である。
【図８】従来のロボット制御装置の構成図である。
１０ ロボット １１ ＣＰＵ １９ ノズル ３０ ＲＡＭ ４０ サーボ制御部 ５０ ロボット制御装置 ４１４ ディジタルシグナルプロセッサ
Claims (1)
- 【請求項１】 入力された値を基に補間を行い位置デ
ータを算出しサーボモータを駆動してロボットの位置を
制御するロボット制御装置において、 一定補間周期Ｔ毎に位置データを出力する軌跡発生手段
と、 前記軌跡発生手段により出力された位置データを基に３
次以上の補間式により位置指令値、速度指令値及び加速
度指令値を同時に算出し、これら指令値を上記補間周期
Ｔの整数分の１毎に出力する指令位置補間手段と、 前記指令位置補間手段から出力された位置指令値、速度
指令値及び加速度指令値を基にサーボモータにフィード
フォワードをかけて制御を行うサーボ制御手段とを有す
ることを特徴とするロボット制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09261293A JP3182542B2 (ja) | 1993-03-27 | 1993-03-27 | ロボット制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09261293A JP3182542B2 (ja) | 1993-03-27 | 1993-03-27 | ロボット制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06282333A true JPH06282333A (ja) | 1994-10-07 |
| JP3182542B2 JP3182542B2 (ja) | 2001-07-03 |
Family
ID=14059264
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09261293A Expired - Fee Related JP3182542B2 (ja) | 1993-03-27 | 1993-03-27 | ロボット制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3182542B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09187578A (ja) * | 1996-01-09 | 1997-07-22 | Nippon Enkaku Seigyo Kk | サーボモータ制御装置 |
| JP2017035782A (ja) * | 1999-05-28 | 2017-02-16 | ブルックス オートメーション インコーポレイテッド | 時間最適アーム動作を生成する装置 |
| JP2017117366A (ja) * | 2015-12-25 | 2017-06-29 | 株式会社ジェイテクト | モータ制御装置 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101096449B (zh) * | 2006-06-30 | 2010-05-26 | 佛山市顺德区汉达精密电子科技有限公司 | 一种pc/abs合金材料 |
-
1993
- 1993-03-27 JP JP09261293A patent/JP3182542B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09187578A (ja) * | 1996-01-09 | 1997-07-22 | Nippon Enkaku Seigyo Kk | サーボモータ制御装置 |
| JP2017035782A (ja) * | 1999-05-28 | 2017-02-16 | ブルックス オートメーション インコーポレイテッド | 時間最適アーム動作を生成する装置 |
| JP2017117366A (ja) * | 2015-12-25 | 2017-06-29 | 株式会社ジェイテクト | モータ制御装置 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3182542B2 (ja) | 2001-07-03 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |