JPH071463B2 - ロボツト制御装置 - Google Patents

ロボツト制御装置

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JPH071463B2
JPH071463B2 JP61153739A JP15373986A JPH071463B2 JP H071463 B2 JPH071463 B2 JP H071463B2 JP 61153739 A JP61153739 A JP 61153739A JP 15373986 A JP15373986 A JP 15373986A JP H071463 B2 JPH071463 B2 JP H071463B2
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servomotor
motion
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三津雄 鞍掛
啓二 坂本
孝 岩本
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フアナツク株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、ロボット制御装置に関するものである。
(従来の技術) 最近、工場の組立ライン等では、第4図に示すような水
平関節形ロボットが用いられるようになってきている。
このタイプのロボットは、ポスト1、第1アーム2、第
2アーム3、ハンド4、関節軸5、ケーブル6、支台1
1、カバー22,32等より構成され、図示しないサーボモー
タによりアームおよびハンドが駆動され、ワークの把
持、その他の動作を行なうとき、サーボ制御用のマイク
ロコンピュータによりマニピュレータの運動方程式に基
づいてロボットアームのトルク指令をオンラインで演算
し、各駆動手段をサーボ制御するようにしている。
(発明が解決しようとする問題点) このようなロボットアームの駆動に用いられるサーボモ
ータの駆動トルクは、ハンドが把持するワークの重量と
アームの長さにより決定されるイナーシャの関数として
求められるが、ワークを把持している時と、そうでない
時とでは、運動に必要なトルクが異なっている。したが
って、オペレータはロボットアームがワークを掴んでい
るかどうかや、そのワークの重量などを制御装置に入力
し、制御装置では複雑な連立方程式を演算してイナーシ
ャを計算し、これによりサーボモータの駆動トルクを指
令していた。このため、サーボモータに対する駆動トル
クの指令操作が煩雑となり、制御装置の演算処理も複雑
となり、この演算処理の期間中に他のパラメータ、例え
ば制御電流の演算を行なうには、相当に高速な演算能力
が必要となる等の問題があった。
そこで、本発明はこのような従来技術の問題点を解決す
ることを目的とし、トルク計算に必要な演算時間の短縮
を図ることで、電流制御などの他の処理が妨害されるこ
となく、しかも精度良く制御を実行できる安価なロボッ
ト制御装置を提供しようとするものである。
(問題点を解決するための手段) 本発明のロボット制御装置は次のように構成される。即
ち、ロボットアームを媒介にしてマニピュレータを駆動
するサーボモータと、このサーボモータの駆動トルクを
運動方程式により演算する演算手段と、前記運動方程式
に含まれるイナーシャ項についての演算をロボットアー
ムの位置に応じて駆動トルクの演算周期より大きい所定
の周期で実行しその演算結果を逐次に更新記憶する記憶
手段と、前記運動方程式に基ずきサーボモータのフィー
ドフォワード補償を行なう制御手段とを具備し、前記イ
ナーシャ項の演算周期が駆動トルクの演算周期より大き
く設定されることを特徴とするものである。
(作用) 本発明のロボット制御装置は、ロボットアームの位置に
応じて運動方程式のイナーシャ項についての演算結果を
記憶することにより、イナーシャ項の演算周期が駆動ト
ルクの演算周期より大きく設定され、同一の精度でロボ
ットを制御するうえで、より短い演算時間で駆動トルク
の演算を行なうことができる。
(実施例) 以下、図により本発明の実施例について説明する。第1
図は、本発明の概略のブロック図である。図において、
aは入力装置、bはCPU(中央処理装置)、cはロボッ
トハンドに設けられ、ロボットハンドがワークを把持し
たことを検出するセンサで、例えばロボットハンドと手
首間に設けられた重量検出器を用いることができる。d
はサーボ制御回路、eはロボットの軸駆動用のサーボモ
ータ、fはサーボモータの回転角度を検出するパルスコ
ーダ、gはサーボモータの回転数を検出するタコジェネ
レータである。
なお、この種ロボットには、複数の制御軸が備えられて
おり、各軸毎に各々サーボモータ及びその制御装置が設
けられているが、説明を簡単にするため、1軸分のサー
ボ系のみしか示していない。
次に、本発明のロボット制御装置によるサーボモータe
に対するトルク指令の方法について説明する。第4図に
示した水平関節形ロボットは、第2図のように簡略化し
た線図により表わすことができる。図において、 l1:第1アームの長さ l2:第2アームの長さ l2′:回転軸θから、ハンドまでの長さ 但し、簡単のため、l2=l2′とする m1i,m2j:それぞれの軸のアーム重量をk,n分割した際の
第i番目、第j番目の重量 l1i,l2j:軸の回転中心から重量分割点i,jまでの長さ また、ワークの重量を、第2アームのn番目の質点の重
量m2nと考えると、第1軸θの駆動トルクT1は次の運
動方程式により表わされる。即ち、 ここで、各非線形項の係数A,B,C,Dは、ワークに対応す
るイナーシャを表わしている。
さて、このような水平関節形ロボットを実際に工場の組
立ライン等で使用する際には、オペレータは種々のワー
クの重量m2nを入力装置aによりCPUbに予め入力して
き、CPUbは、各ワークの重量に基づいて上記トルク算定
式のうちのマニピュレータの位置のみに依存する非線形
項の係数A,B,C,Dを求めて、ワークに対応するイナーシ
ャ項として記憶しておく。
次に、ロボットが稼動してワークを把持すると、センサ
cからワークを把持したことを判別する信号がCPUbに送
出される。CPUbは、このセンサcより送られてきた信号
と、パルスコーダfからのマニピュレータの位置信号に
応じて、対応するイナーシャを読み出し、サーボモータ
eに対してフィードフォワードで駆動トルクを補償する
制御信号をサーボ制御回路dに送出する。
なお、ロボットのワークの把持動作において、ロボット
制御装置は、ロボットのコントロールプログラムをチェ
ックし、これから把持しようとするワーク、あるいは把
持しているワークの種類を判別することができる。
第3図は、上記ロボット制御装置の動作の一例を示すフ
ローチャートである。
第1軸にトルク指令を与えるためには、トルク算定式か
らT1を計算しなくてはならないが、通常のロボットの運
動方程式においては、アームの位置の変化率は、速度や
加速度の変化率より小さいと想定されることから、まず
第2軸の位置つまり回転角度θを得る(ステップ
a)。この角度をもとにして、関数テーブルなどから対
応する正弦、余弦値を計算し(ステップb)、ワークの
重量に応じたイナーシャ項を計算する(ステップc)。
つぎに、第1軸、第2軸のそれぞれの速度、加速度1,
1,2,を得(ステップd)、上記ステップcで計
算され、記憶されているイナーシャ値よりトルクT1を計
算し(ステップe)、第1軸にトルク指令を与える(ス
テップf)。この計算サイクル(ステップd〜f)は、
n回繰り返され(ステップg)、その間は同一のイナー
シャ値が基準とされ、そのステップaに復帰する。上記
ステップeでの計算時間をBとすると、第3図のフロー
は周期A(>nB)で繰り返される。
なお、本発明は、上記実施例のようにイナーシャ項の演
算周期Aをトルクの計算周期Bのn倍に固定して決めて
おく必要はなく、例えばロボットハンドの動きに応じて
適宜に駆動トルクの演算周期に対してイナーシャ項の演
算の周期を大きく設定すればよく、本発明は上記実施例
に限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲内で種
々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除
するものではない。
(発明の効果) 以上説明したように、本発明によれば、ロボットの運動
方程式を用いてトルク計算を行なう際に、位置の変化率
が、速度や加速度の変化率より小さいことから、イナー
シャ項の計算周期Aをトルクの計算周期Bより長く設定
し、トルク計算に必要な時間を短縮したことにより、電
流制御など他の演算処理を妨害することなく精度良いト
ルク指令を形成でき、トルク制御と共に電流制御等を同
時に処理するうえで都合が良い。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のブロック図、第2図は概略の線形図、
第3図は動作の一例を示す流れ図、第4図は水平関節形
ロボットの外観図である。 a……入力装置、b……CPU、c……センサ、d……サ
ーボ制御回路、e……サーボモータ、f……パルスコー
ダ、g……タコジェネレータ。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−143985(JP,A) 特開 昭58−223583(JP,A) 特開 昭59−191608(JP,A) 実開 昭57−151604(JP,U)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ロボットアームを媒介してマニピュレータ
    を駆動するサーボモータと、このサーボモータの駆動ト
    ルクを運動方程式により演算する演算手段と、その演算
    結果を逐次に更新記憶する記憶手段と、前記運動方程式
    に基ずきサーボモータのフィードフォワード補償を行う
    制御手段とを具備し、前記演算手段は前記運動方程式の
    イナーシャ項の演算周期を前記駆動トルクの演算周期よ
    り大きく設定されていることを特徴とするロボット制御
    装置。
JP61153739A 1986-06-30 1986-06-30 ロボツト制御装置 Expired - Lifetime JPH071463B2 (ja)

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