JPH0720941A - 作業座標上で柔らかさを指定可能な柔軟なサーボ制御方法 - Google Patents
作業座標上で柔らかさを指定可能な柔軟なサーボ制御方法Info
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- JPH0720941A JPH0720941A JP5191962A JP19196293A JPH0720941A JP H0720941 A JPH0720941 A JP H0720941A JP 5191962 A JP5191962 A JP 5191962A JP 19196293 A JP19196293 A JP 19196293A JP H0720941 A JPH0720941 A JP H0720941A
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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
- Y02P90/02—Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]
Abstract
(57)【要約】
【目的】 作業座標上での柔らかさの設定により、各軸
に組まれたロボットのサーボ系のゲインの変更を可能と
する柔軟なサーボ制御方法を提供する。 【構成】 位置制御ループおよび速度制御ループを備え
る制御系で制御されるサーボモータの制御方法におい
て、サーボモータが位置する作業座標上において指定し
た柔らかさを、該サーボモータの各軸におけるサーボゲ
インＫｐ，Ｋｖに変換し、該変換したサーボゲインＫ
ｐ，Ｋｖによりサーボモータを駆動し、該サーボモータ
で駆動される被駆動体を手動で移動可能とする。
に組まれたロボットのサーボ系のゲインの変更を可能と
する柔軟なサーボ制御方法を提供する。 【構成】 位置制御ループおよび速度制御ループを備え
る制御系で制御されるサーボモータの制御方法におい
て、サーボモータが位置する作業座標上において指定し
た柔らかさを、該サーボモータの各軸におけるサーボゲ
インＫｐ，Ｋｖに変換し、該変換したサーボゲインＫ
ｐ，Ｋｖによりサーボモータを駆動し、該サーボモータ
で駆動される被駆動体を手動で移動可能とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ロボットアーム等を駆
動するサーボモータの制御に関し、位置、速度制御ルー
プを有し、位置を制御するサーボ制御方法に関する。柔
軟なサーボ制御方法に関し、特に作業座標上において柔
らかさを指定することのできる柔軟なサーボ制御方法に
関する。
動するサーボモータの制御に関し、位置、速度制御ルー
プを有し、位置を制御するサーボ制御方法に関する。柔
軟なサーボ制御方法に関し、特に作業座標上において柔
らかさを指定することのできる柔軟なサーボ制御方法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】ロボットのアーム等の制御において、該
アームを駆動するサーボモータの制御は、位置、速度ル
ープを有し、該サーボモータの位置を制御することによ
ってアーム等の被駆動体の位置を制御している。このよ
うな制御系において、サーボモータが制御されると、位
置指令を与え、その位置に向かってロボットアーム等の
被駆動体が移動している途中に、障害物があっても、そ
の障害物を避けることが出来ず、そのまま目標位置に向
かって移動し続けるという現象が生じる。例えば、ロボ
ットがハンドによって工作機械にワークを取り付ける作
業を行なっている場合、ワークの精度が悪くて、指令し
た位置とワークの位置に多少のずれが生じる場合には、
ワークを工作機械に取り付けることができない。しか
も、このような場合に、手動でロボットアームを移動さ
せてワークを工作機械の取付け位置に移動させることも
困難となる。
アームを駆動するサーボモータの制御は、位置、速度ル
ープを有し、該サーボモータの位置を制御することによ
ってアーム等の被駆動体の位置を制御している。このよ
うな制御系において、サーボモータが制御されると、位
置指令を与え、その位置に向かってロボットアーム等の
被駆動体が移動している途中に、障害物があっても、そ
の障害物を避けることが出来ず、そのまま目標位置に向
かって移動し続けるという現象が生じる。例えば、ロボ
ットがハンドによって工作機械にワークを取り付ける作
業を行なっている場合、ワークの精度が悪くて、指令し
た位置とワークの位置に多少のずれが生じる場合には、
ワークを工作機械に取り付けることができない。しか
も、このような場合に、手動でロボットアームを移動さ
せてワークを工作機械の取付け位置に移動させることも
困難となる。
【０００３】このような問題点を解決して、人力によっ
て被駆動体を移動させ、障害物から回避させることがで
きる柔軟なサーボ制御方法が提案されている。図５は、
従来の柔軟なサーボ制御方法に用いるサーボ系のブロッ
ク図である。図５において、柔軟なサーボ制御を行なう
には、ポジションゲインＫｐ、速度制御ループの比例ゲ
インＫ２を設定した柔らかさの度合いに応じて低下さ
せ、また、速度制御ループの積分器の出力を設定クラン
プ値にリミットする。これにより、位置偏差が増大して
もトルク指令は格別大きな値とならないので、このサー
ボモータで駆動される被駆動体を人力で移動させること
が可能となる。
て被駆動体を移動させ、障害物から回避させることがで
きる柔軟なサーボ制御方法が提案されている。図５は、
従来の柔軟なサーボ制御方法に用いるサーボ系のブロッ
ク図である。図５において、柔軟なサーボ制御を行なう
には、ポジションゲインＫｐ、速度制御ループの比例ゲ
インＫ２を設定した柔らかさの度合いに応じて低下さ
せ、また、速度制御ループの積分器の出力を設定クラン
プ値にリミットする。これにより、位置偏差が増大して
もトルク指令は格別大きな値とならないので、このサー
ボモータで駆動される被駆動体を人力で移動させること
が可能となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
従来の柔軟なサーボ制御方法において、その柔らかさの
程度の指定は、ロボットアーム等の被駆動体を駆動する
ロボットのモータの有する各軸（３軸およびその軸の回
り）に組まれたサーボ系に対するものであって、実際に
ロボットアーム等の被駆動体を駆動する作業座標上にお
ける指定となっていない。したがって、ロボットアーム
等の被駆動体を従来の柔軟なサーボ制御方法によりその
柔らかさの程度を指定しようとすると、通常作業を行な
う例えばＸ，Ｙ，Ｚ座標等の作業座標上での被駆動体の
移動状態を推定しながら、この被駆動体を駆動するモー
タの各軸に組まれたサーボ系に対して、ポジションゲイ
ンと速度制御ループの比例ゲインを、設定した柔らかさ
の度合いに応じて低下させる必要がある。しかしなが
ら、各軸の動作は他の軸の動作と関連しているため、モ
ータの各軸に組まれたサーボ系に対する柔らかさの調整
を行なうことによって作業座標上での柔らかさを設定す
ることは、実際上困難である。
従来の柔軟なサーボ制御方法において、その柔らかさの
程度の指定は、ロボットアーム等の被駆動体を駆動する
ロボットのモータの有する各軸（３軸およびその軸の回
り）に組まれたサーボ系に対するものであって、実際に
ロボットアーム等の被駆動体を駆動する作業座標上にお
ける指定となっていない。したがって、ロボットアーム
等の被駆動体を従来の柔軟なサーボ制御方法によりその
柔らかさの程度を指定しようとすると、通常作業を行な
う例えばＸ，Ｙ，Ｚ座標等の作業座標上での被駆動体の
移動状態を推定しながら、この被駆動体を駆動するモー
タの各軸に組まれたサーボ系に対して、ポジションゲイ
ンと速度制御ループの比例ゲインを、設定した柔らかさ
の度合いに応じて低下させる必要がある。しかしなが
ら、各軸の動作は他の軸の動作と関連しているため、モ
ータの各軸に組まれたサーボ系に対する柔らかさの調整
を行なうことによって作業座標上での柔らかさを設定す
ることは、実際上困難である。
【０００５】そこで、本発明は前記した従来の柔軟なサ
ーボ制御方法の問題点を解消し、作業座標上での柔らか
さの設定により、各軸に組まれたロボットのサーボ系の
ゲインの変更を可能とする柔軟なサーボ制御方法を提供
することを目的とする。
ーボ制御方法の問題点を解消し、作業座標上での柔らか
さの設定により、各軸に組まれたロボットのサーボ系の
ゲインの変更を可能とする柔軟なサーボ制御方法を提供
することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成するために、位置制御ループおよび速度制御ループを
備える制御系で制御されるサーボモータの制御方法にお
いて、サーボモータが位置する作業座標上において指定
した柔らかさを、該サーボモータの各軸におけるサーボ
ゲインに変換し、該変換したサーボゲインによりサーボ
モータを駆動し、該サーボモータで駆動される被駆動体
を手動で移動可能とするものであり、作業座標上におい
て、柔らかさを指定可能とするものである。
成するために、位置制御ループおよび速度制御ループを
備える制御系で制御されるサーボモータの制御方法にお
いて、サーボモータが位置する作業座標上において指定
した柔らかさを、該サーボモータの各軸におけるサーボ
ゲインに変換し、該変換したサーボゲインによりサーボ
モータを駆動し、該サーボモータで駆動される被駆動体
を手動で移動可能とするものであり、作業座標上におい
て、柔らかさを指定可能とするものである。
【０００７】また、サーボモータが位置する作業座標上
における柔らかさの指定は、作業座標軸方向およびその
回りのバネ定数を指定することにより行なうことができ
る。
における柔らかさの指定は、作業座標軸方向およびその
回りのバネ定数を指定することにより行なうことができ
る。
【０００８】また、サーボモータの各軸におけるサーボ
ゲインは、該サーボモータの各軸の位置制御ループゲイ
ンおよび速度制御ループゲインにより指定することがで
きるものである。
ゲインは、該サーボモータの各軸の位置制御ループゲイ
ンおよび速度制御ループゲインにより指定することがで
きるものである。
【０００９】本発明の柔らかさを指定する作業座標は、
ロボットあるいは被駆動体が存在し移動する座標系であ
り、例えばｘ，ｙ，ｚ座標とすることができ、その柔ら
かさはｘ，ｙ，ｚ座標方向のバネ定数およびその座標軸
の回りのモーメントのバネ定数とすることができる。ま
た、本発明のサーボモータの各軸のサーボゲインは、各
軸における柔らかさの程度を表すものである。
ロボットあるいは被駆動体が存在し移動する座標系であ
り、例えばｘ，ｙ，ｚ座標とすることができ、その柔ら
かさはｘ，ｙ，ｚ座標方向のバネ定数およびその座標軸
の回りのモーメントのバネ定数とすることができる。ま
た、本発明のサーボモータの各軸のサーボゲインは、各
軸における柔らかさの程度を表すものである。
【００１０】
【作用】本発明によれば、前記構成により、位置制御ル
ープおよび速度制御ループを備える制御系で制御される
サーボモータの制御方法において、サーボモータが位置
する作業座標上において柔らかさを指定すると、その作
業座標上において柔らかさは該サーボモータの各軸にお
けるサーボゲインに変換され、該変換されたサーボゲイ
ンによりサーボモータが駆動される。この指定された柔
らかさの程度に応じてサーボモータを駆動することによ
り、被駆動体を手動で移動可能とすることができ、サー
ボモータの各軸の柔らかさを作業座標上じ指定可能とす
ることができる。
ープおよび速度制御ループを備える制御系で制御される
サーボモータの制御方法において、サーボモータが位置
する作業座標上において柔らかさを指定すると、その作
業座標上において柔らかさは該サーボモータの各軸にお
けるサーボゲインに変換され、該変換されたサーボゲイ
ンによりサーボモータが駆動される。この指定された柔
らかさの程度に応じてサーボモータを駆動することによ
り、被駆動体を手動で移動可能とすることができ、サー
ボモータの各軸の柔らかさを作業座標上じ指定可能とす
ることができる。
【００１１】
【実施例】図１は本発明の作業座標上で柔らかさを指定
可能な柔軟なサーボ制御方法を実施するサーボ制御系の
ブロック図である。図５に示す従来のサーボ制御系と相
違する点は、各軸に組まれたサーボ制御系中の位置制御
ループのポジションゲインＫｐおよび速度制御ループの
比例ゲインＫ２の変更を、作業座標系での柔軟制御の柔
らかさの程度の指定に応じて行なう点である。
可能な柔軟なサーボ制御方法を実施するサーボ制御系の
ブロック図である。図５に示す従来のサーボ制御系と相
違する点は、各軸に組まれたサーボ制御系中の位置制御
ループのポジションゲインＫｐおよび速度制御ループの
比例ゲインＫ２の変更を、作業座標系での柔軟制御の柔
らかさの程度の指定に応じて行なう点である。
【００１２】本発明の柔軟なサーボ制御方法において
は、作業座標系において柔軟制御の柔らかさの程度を指
定すると、この指定された柔らかさの程度はモータの各
軸に組み込まれたサーボ制御系に対する柔らかさの程度
に変換されて、各軸の位置制御ループのポジションゲイ
ンＫｐおよび速度制御ループの比例ゲインＫ２が変更さ
る。
は、作業座標系において柔軟制御の柔らかさの程度を指
定すると、この指定された柔らかさの程度はモータの各
軸に組み込まれたサーボ制御系に対する柔らかさの程度
に変換されて、各軸の位置制御ループのポジションゲイ
ンＫｐおよび速度制御ループの比例ゲインＫ２が変更さ
る。
【００１３】各軸に組まれたサーボ制御系の位置制御ル
ープのポジションゲインＫｐおよび速度制御ループの比
例ゲインＫ２が変更さると、その後は従来の柔軟なサー
ボ制御方法と同様にして、ポジションゲインが柔らかさ
の度合いに応じて通常のポジションゲインより小さな値
となるため、位置偏差に該ゲインＫｐが乗じられて得ら
れる速度指令も通常の制御時よりも小さくなる。そのた
め、該速度指令とモータ速度との差の速度偏差も通常時
よりは小さくなる。そして、速度制御ループの比例ゲイ
ンＫ２も通常より小さな値に変更されているので、比例
項３からの出力値も通常より小さくなる。さらに、速度
制御ループの積分器２もその出力をクランプ値にリミッ
トされた出力れるため、トルク指令Ｔｃは大きな値とな
ることはなく、人力τによってでも該サーボモータで駆
動される被駆動体を移動させることができる。
ープのポジションゲインＫｐおよび速度制御ループの比
例ゲインＫ２が変更さると、その後は従来の柔軟なサー
ボ制御方法と同様にして、ポジションゲインが柔らかさ
の度合いに応じて通常のポジションゲインより小さな値
となるため、位置偏差に該ゲインＫｐが乗じられて得ら
れる速度指令も通常の制御時よりも小さくなる。そのた
め、該速度指令とモータ速度との差の速度偏差も通常時
よりは小さくなる。そして、速度制御ループの比例ゲイ
ンＫ２も通常より小さな値に変更されているので、比例
項３からの出力値も通常より小さくなる。さらに、速度
制御ループの積分器２もその出力をクランプ値にリミッ
トされた出力れるため、トルク指令Ｔｃは大きな値とな
ることはなく、人力τによってでも該サーボモータで駆
動される被駆動体を移動させることができる。
【００１４】図２は本発明の一実施例を実施するロボッ
ト制御系のブロック図である。
ト制御系のブロック図である。
【００１５】図２中、１０はロボットを制御するホスト
コンピュータ、１１は該ホストコンピュータから出力さ
れる移動指令や制御信号を後述するディジタルサーボ回
路のプロセッサに引き渡し、逆にディジタルサーボ回路
のプロセッサからの各種信号をホストコンピュータに引
き渡すための共有メモリである。また、１２は、上述し
たサーボ制御を実行するディジタルサーボ（ソフトウエ
アサーボ）回路で、プロセッサ（ＣＰＵ）、ＲＯＭ、Ｒ
ＡＭ等のメモリ等で構成されている。１３はロボット１
４における各サーボモータの位置のフィードバック値、
速度のフィードバック値、電流のフィードバック値等が
書き込まれる帰還レジスタである。
コンピュータ、１１は該ホストコンピュータから出力さ
れる移動指令や制御信号を後述するディジタルサーボ回
路のプロセッサに引き渡し、逆にディジタルサーボ回路
のプロセッサからの各種信号をホストコンピュータに引
き渡すための共有メモリである。また、１２は、上述し
たサーボ制御を実行するディジタルサーボ（ソフトウエ
アサーボ）回路で、プロセッサ（ＣＰＵ）、ＲＯＭ、Ｒ
ＡＭ等のメモリ等で構成されている。１３はロボット１
４における各サーボモータの位置のフィードバック値、
速度のフィードバック値、電流のフィードバック値等が
書き込まれる帰還レジスタである。
【００１６】ここで、本発明の作業座標上で柔らかさを
指定可能な柔軟なサーボ制御方法において、作業座標系
において柔軟制御の柔らかさの程度を指定を、モータの
各軸に組み込まれたサーボ制御系に対する柔らかさの程
度に変換して、各軸の位置制御ループの位置ループゲイ
ン（ポジションゲイン）Ｋｐおよび速度ループゲイン
（比例ゲインＫ２×トルク定数Ｋｔ）Ｋｖを求める手順
について説明する。
指定可能な柔軟なサーボ制御方法において、作業座標系
において柔軟制御の柔らかさの程度を指定を、モータの
各軸に組み込まれたサーボ制御系に対する柔らかさの程
度に変換して、各軸の位置制御ループの位置ループゲイ
ン（ポジションゲイン）Ｋｐおよび速度ループゲイン
（比例ゲインＫ２×トルク定数Ｋｔ）Ｋｖを求める手順
について説明する。
【００１７】図３は、作業座標系からモータの各軸に組
み込まれたサーボ制御系への変換の概略を説明する図で
ある。図３において、２１は通常において作業を行なう
例えばｘ，ｙ，ｚ座標等の作業座標系であり、２３はモ
ータの各軸に組み込まれる例えばモータの３軸とその回
りの計６軸からなるサーボ制御系であり、２２は作業座
標系２１での柔らかさの程度を設定するゲインからサー
ボ制御系２３での柔らかさの程度を設定するゲインへの
変換を概念的に示した変換部分である。
み込まれたサーボ制御系への変換の概略を説明する図で
ある。図３において、２１は通常において作業を行なう
例えばｘ，ｙ，ｚ座標等の作業座標系であり、２３はモ
ータの各軸に組み込まれる例えばモータの３軸とその回
りの計６軸からなるサーボ制御系であり、２２は作業座
標系２１での柔らかさの程度を設定するゲインからサー
ボ制御系２３での柔らかさの程度を設定するゲインへの
変換を概念的に示した変換部分である。
【００１８】サーボ制御系２３は、従来の柔軟なサーボ
制御において示したように、モータの各軸（６軸）に組
み込まれたサーボ制御系でのゲインをゲインＫJ1〜ゲイ
ンＫ J6で表すと、このゲインＫJ1〜ゲインＫJ6を柔らか
さの程度に応じて設定し、このゲインによりモータを制
御する。
制御において示したように、モータの各軸（６軸）に組
み込まれたサーボ制御系でのゲインをゲインＫJ1〜ゲイ
ンＫ J6で表すと、このゲインＫJ1〜ゲインＫJ6を柔らか
さの程度に応じて設定し、このゲインによりモータを制
御する。
【００１９】一方、作業座標系２１は、通常の作業を行
なう座標系であり、この座標系をｘ，ｙ，ｚ座標とする
と、柔らかさの程度はゲインＫx ，Ｋy ，Ｋz ，ＫMX，
ＫMY，ＫMZを指定することによって設定される。なお、
このゲインＫx ，Ｋy ，Ｋzはそれぞれｘ軸，ｙ軸，ｚ
軸方向のバネ定数であり、ゲインＫMX，ＫMY，ＫMZはそ
れぞれｘ軸，ｙ軸，ｚ軸の回りのモーメントのバネ定数
である。
なう座標系であり、この座標系をｘ，ｙ，ｚ座標とする
と、柔らかさの程度はゲインＫx ，Ｋy ，Ｋz ，ＫMX，
ＫMY，ＫMZを指定することによって設定される。なお、
このゲインＫx ，Ｋy ，Ｋzはそれぞれｘ軸，ｙ軸，ｚ
軸方向のバネ定数であり、ゲインＫMX，ＫMY，ＫMZはそ
れぞれｘ軸，ｙ軸，ｚ軸の回りのモーメントのバネ定数
である。
【００２０】そして、通常、作業座標系２１上において
は、柔らかさの程度はこのゲインＫx ，Ｋy ，Ｋz ，Ｋ
MX，ＫMY，ＫMZにより指定可能であり、サーボ制御系で
のゲインＫJ1〜ゲインＫJ6を直接に作業座標系２１上で
設定することは困難である。そこで、本発明では変換部
２２において、作業座標系２１上で設定した柔らかさの
程度を表すゲインＫx ，Ｋy ，Ｋz ，ＫMX，ＫMY，ＫMZ
をサーボ制御系２３でのゲインＫJ1〜ゲインＫJ6に変換
し、このゲインＫJ1〜ゲインＫJ6によってモータを制御
する。
は、柔らかさの程度はこのゲインＫx ，Ｋy ，Ｋz ，Ｋ
MX，ＫMY，ＫMZにより指定可能であり、サーボ制御系で
のゲインＫJ1〜ゲインＫJ6を直接に作業座標系２１上で
設定することは困難である。そこで、本発明では変換部
２２において、作業座標系２１上で設定した柔らかさの
程度を表すゲインＫx ，Ｋy ，Ｋz ，ＫMX，ＫMY，ＫMZ
をサーボ制御系２３でのゲインＫJ1〜ゲインＫJ6に変換
し、このゲインＫJ1〜ゲインＫJ6によってモータを制御
する。
【００２１】次に、各系におけるゲインＫを図４を用い
て説明する。図４は、作業座標系およびサーボ制御系で
の位置フィードバックによる位置ループの状態を説明す
る図であり、図４の（ａ）は作業座標系を示し、図４の
（ａ）はサーボ制御系を示している。
て説明する。図４は、作業座標系およびサーボ制御系で
の位置フィードバックによる位置ループの状態を説明す
る図であり、図４の（ａ）は作業座標系を示し、図４の
（ａ）はサーボ制御系を示している。
【００２２】図４の（ａ）の作業座標系において、ｘ
軸，ｙ軸，ｚ軸方向およびその回りについて、位置ルー
プを求めると以下の式となる。
軸，ｙ軸，ｚ軸方向およびその回りについて、位置ルー
プを求めると以下の式となる。
【００２３】 Ｋx （ｘcod −ｘfb）＝Ｆｘ …（１） Ｋy （ｙcod −ｙfb）＝Ｆy …（２） Ｋz （ｚcod −ｚfb）＝Ｆz …（３） ＫMX（θxcod−θxfb ）＝Ｍｘ …（４） ＫMY（θycod−θyfb ）＝Ｍy …（５） ＫMZ（θzcod−θzfb ）＝Ｍz …（６） なお、上式においてＫx ，Ｋy ，Ｋz は作業座標上の各
軸方向のバネ定数、ＫMX，ＫMY，ＫMZは作業座標上の各
軸の回りのモーメントのバネ定数であり、ｘcod ，ｙ
cod ，ｚcod ，θxcod，θycod，θzcodは作業座標上の
指令位置であり、ｘfb，ｙfb，ｚfb，θxfb ，θyfb ，
θzfb は作業座標上のフィードバック量であり、Ｆｘ，
Ｆy ，Ｆz は作業座標上の各軸方向の力であり、Ｍｘ，
Ｍy ，Ｍzは作業座標上の各軸方向の回りのモーメント
である。
軸方向のバネ定数、ＫMX，ＫMY，ＫMZは作業座標上の各
軸の回りのモーメントのバネ定数であり、ｘcod ，ｙ
cod ，ｚcod ，θxcod，θycod，θzcodは作業座標上の
指令位置であり、ｘfb，ｙfb，ｚfb，θxfb ，θyfb ，
θzfb は作業座標上のフィードバック量であり、Ｆｘ，
Ｆy ，Ｆz は作業座標上の各軸方向の力であり、Ｍｘ，
Ｍy ，Ｍzは作業座標上の各軸方向の回りのモーメント
である。
【００２４】上記式（１）〜（６）において、例えば式
（１）においては、例えば停止状態（ｘcod ＝０）から
ｘ軸方向にｘfbだけ移動させるにはＦｘの力を要するこ
とを意味しており、バネ定数Ｋx を変えることによって
そのＦｘの大きさを変更することができる。
（１）においては、例えば停止状態（ｘcod ＝０）から
ｘ軸方向にｘfbだけ移動させるにはＦｘの力を要するこ
とを意味しており、バネ定数Ｋx を変えることによって
そのＦｘの大きさを変更することができる。
【００２５】また、図４の（ｂ）のサーボ制御系におい
て、モータの各軸（６軸）について、位置ループを求め
ると以下の式となる。なお、モータの各軸をＪ１〜Ｊ６
によって表すものとする。
て、モータの各軸（６軸）について、位置ループを求め
ると以下の式となる。なお、モータの各軸をＪ１〜Ｊ６
によって表すものとする。
【００２６】 ＫJ1（θJ1cod −θJ1fb）＝ＴJ1 …（７） ＫJ2（θJ2cod −θJ2fb）＝ＴJ2 …（８） ＫJ3（θJ3cod −θJ3fb）＝ＴJ3 …（９） ＫJ4（θJ4cod −θJ4fb）＝ＴJ4 …（１０） ＫJ5（θJ5cod −θJ5fb）＝ＴJ5 …（１１） ＫJ6（θJ6cod −θJ6fb）＝ＴJ6 …（１２） なお、上式においてＫJ1〜ＫJ6はサーボ制御系の各軸の
モータの柔らかさを表すバネ定数であってゲインを表し
ており、θJ1cod 〜θJ6cod はサーボ制御系の各軸への
指令位置であり、θJ1fb〜θJ6fbはサーボ制御系のフィ
ードバック量であり、ＴJ1〜ＴJ6はサーボ制御系へのモ
ーメンイトである。
モータの柔らかさを表すバネ定数であってゲインを表し
ており、θJ1cod 〜θJ6cod はサーボ制御系の各軸への
指令位置であり、θJ1fb〜θJ6fbはサーボ制御系のフィ
ードバック量であり、ＴJ1〜ＴJ6はサーボ制御系へのモ
ーメンイトである。
【００２７】上記式（７）〜（１２）において、例えば
式（７）においては、例えば停止状態（θJ1cod ＝０）
から各軸方向にθJ1fbだけ回転させるにはＴJ1のトルク
を要することを意味しており、ゲインＫJ1を変えること
によってそのトルクＴJ1の大きさを変更することができ
る。
式（７）においては、例えば停止状態（θJ1cod ＝０）
から各軸方向にθJ1fbだけ回転させるにはＴJ1のトルク
を要することを意味しており、ゲインＫJ1を変えること
によってそのトルクＴJ1の大きさを変更することができ
る。
【００２８】上式（１）〜（６）の作業座標上の各軸方
向のバネ定数Ｋx ，Ｋy ，Ｋz および作業座標上の各軸
の回りのモーメントのバネ定数ＫMX，ＫMY，ＫMZを直接
設定することが困難であるため、本発明の柔軟なサーボ
制御方法においては、上式（７）〜（１２）中のサーボ
制御系の各軸のモータの柔らかさを表すゲインＫJ1〜Ｋ
J6を変化させることによって、上式（１）〜（６）中の
作業座標上の各軸方向のバネ定数Ｋx ，Ｋy ，Ｋz およ
び作業座標上の各軸の回りのモーメントのバネ定数
ＫMX，ＫMY，ＫMZが指定した値となるように制御する。
向のバネ定数Ｋx ，Ｋy ，Ｋz および作業座標上の各軸
の回りのモーメントのバネ定数ＫMX，ＫMY，ＫMZを直接
設定することが困難であるため、本発明の柔軟なサーボ
制御方法においては、上式（７）〜（１２）中のサーボ
制御系の各軸のモータの柔らかさを表すゲインＫJ1〜Ｋ
J6を変化させることによって、上式（１）〜（６）中の
作業座標上の各軸方向のバネ定数Ｋx ，Ｋy ，Ｋz およ
び作業座標上の各軸の回りのモーメントのバネ定数
ＫMX，ＫMY，ＫMZが指定した値となるように制御する。
【００２９】そこで次に、上式（１）〜（６）をサーボ
制御系の各軸の座標に書き直して、ゲインＫx ，Ｋy ，
Ｋz ，ＫMX，ＫMY，ＫMZをゲインＫJ1〜ゲインＫJ6に変
換する関係式を求める。
制御系の各軸の座標に書き直して、ゲインＫx ，Ｋy ，
Ｋz ，ＫMX，ＫMY，ＫMZをゲインＫJ1〜ゲインＫJ6に変
換する関係式を求める。
【００３０】各軸θから、ｘ，ｙ，ｚ軸およびその軸の
回りへは、一般に順変換ｆによって変換することができ
る。この順変換ｆによると、式（１）〜（６）の
ｘcod ，ｙcod ，ｚcod ，θxcod，θycod，θzcodは式
（７）〜（１２）のθJ1cod 〜θJ6cod を用いて次式
回りへは、一般に順変換ｆによって変換することができ
る。この順変換ｆによると、式（１）〜（６）の
ｘcod ，ｙcod ，ｚcod ，θxcod，θycod，θzcodは式
（７）〜（１２）のθJ1cod 〜θJ6cod を用いて次式
【００３１】
【数１】 によって表される。
【００３２】また、各軸へのモーメントＴJ1〜ＴJ6と、
業座標上の各軸方向の力Ｆｘ，Ｆy，Ｆz およびと各軸
方向の回りのモーメントＭｘ，Ｍy ，Ｍz との間には、
力に関してヤコビアンＪを用いて次式（１４）で表され
ることが一般に知られている。
業座標上の各軸方向の力Ｆｘ，Ｆy，Ｆz およびと各軸
方向の回りのモーメントＭｘ，Ｍy ，Ｍz との間には、
力に関してヤコビアンＪを用いて次式（１４）で表され
ることが一般に知られている。
【００３３】
【数２】 なお、ＪT はヤコビアンの転置を表している。
【００３４】次に、上式（１３），（１４）を用いて、
式（１）〜（６）を書き直すと、
式（１）〜（６）を書き直すと、
【００３５】
【数３】 となる。なお、diag〔λ1 ，λ2 〕はλ1 およびλ2 を
対角要素に持つ対角行列である。
対角要素に持つ対角行列である。
【００３６】上式（１５）書き直すと、
【００３７】
【数４】 なお、ＥrrorθJ はθJcod とθJfb の誤差（θJcod
−θJfb ）を表している。
−θJfb ）を表している。
【００３８】上式（１６）において、Ｋx,Ｋy,Ｋ
z,ＫMX，ＫMY, ＫMZは作業座標上で柔らかさを指定する
際に設定する設定値であり、ｆ（θJ1cod 〜θJ6cod ）
は作業座標上で入力する指令値であり、ｆ（θJ1cod 〜
θJ6cod ）は作業座標上における検出値であり、Ｅrror
θJ1〜ＥrrorθJ6はエラーレジスタに記憶される誤差値
であるから、各軸上でのゲインＫJ1〜ゲインＫJ6はこれ
らの既知の値の関数として求めることができる。
z,ＫMX，ＫMY, ＫMZは作業座標上で柔らかさを指定する
際に設定する設定値であり、ｆ（θJ1cod 〜θJ6cod ）
は作業座標上で入力する指令値であり、ｆ（θJ1cod 〜
θJ6cod ）は作業座標上における検出値であり、Ｅrror
θJ1〜ＥrrorθJ6はエラーレジスタに記憶される誤差値
であるから、各軸上でのゲインＫJ1〜ゲインＫJ6はこれ
らの既知の値の関数として求めることができる。
【００３９】そこで、式（１６）を各軸上でのゲインＫ
J1〜ゲインＫJ6について解き、作業座標上で指定した柔
らかさの度合いをオンライン等で入力し、ＣＰＵにおい
てこのゲインＫJ1〜ゲインＫJ6の値を各周期毎に変更
し、その値に基づいて制御を行なうことにより、柔軟な
サーボ制御を行なうことができる。
J1〜ゲインＫJ6について解き、作業座標上で指定した柔
らかさの度合いをオンライン等で入力し、ＣＰＵにおい
てこのゲインＫJ1〜ゲインＫJ6の値を各周期毎に変更
し、その値に基づいて制御を行なうことにより、柔軟な
サーボ制御を行なうことができる。
【００４０】なお、このゲインＫJ の設定を、例えばサ
ーボ制御系においてあらかじめ基準となる柔らかさを定
めておき、その柔らかさに対する度合いにより行なうこ
とができる。また、このゲインＫJ は位置ループゲイン
（ポジションゲイン）Ｋｐと速度ループゲインＫｖ（比
例ゲインＫ２×トルク定数Ｋｔ）の積で表されるので、
このゲインＫJ の設定を位置ループゲインＫｐおよび速
度ループゲインＫｖをそれぞれ設定することにより行な
うことができる。
ーボ制御系においてあらかじめ基準となる柔らかさを定
めておき、その柔らかさに対する度合いにより行なうこ
とができる。また、このゲインＫJ は位置ループゲイン
（ポジションゲイン）Ｋｐと速度ループゲインＫｖ（比
例ゲインＫ２×トルク定数Ｋｔ）の積で表されるので、
このゲインＫJ の設定を位置ループゲインＫｐおよび速
度ループゲインＫｖをそれぞれ設定することにより行な
うことができる。
【００４１】例えば、柔らかさが０％（充分に固い状
態）の場合のゲインＫJ をＫJ （０％）とし、そのとき
の位置ループゲインＫｐおよび速度ループゲインＫｖを
それぞれＫｐ（０％）、およびＫｖ（０％）とすると、
ゲインＫJ は、位置ループゲインＫｐと速度ループゲイ
ンＫｖの二つのループゲインによりそれぞれ Ｋｐ＝Ｋｐ（０％）×（ＫJ ／ＫJ （０％））1/2 …（１７） Ｋｖ＝Ｋｖ（０％）×（ＫJ ／ＫJ （０％））1/2 …（１８） となる。
態）の場合のゲインＫJ をＫJ （０％）とし、そのとき
の位置ループゲインＫｐおよび速度ループゲインＫｖを
それぞれＫｐ（０％）、およびＫｖ（０％）とすると、
ゲインＫJ は、位置ループゲインＫｐと速度ループゲイ
ンＫｖの二つのループゲインによりそれぞれ Ｋｐ＝Ｋｐ（０％）×（ＫJ ／ＫJ （０％））1/2 …（１７） Ｋｖ＝Ｋｖ（０％）×（ＫJ ／ＫJ （０％））1/2 …（１８） となる。
【００４２】そこで、このロボット制御系におけるディ
ジタルサーボ回路１２のプロセッサは、上記のようにし
て、本発明の作業座標上で柔らかさを指定可能な柔軟な
サーボ制御方法において、作業座標系における柔らかさ
の程度を指定を、モータの各軸に組み込まれたサーボ制
御系に対する柔らかさの程度に変換して求めれる各軸の
位置制御ループの位置ループゲイン（ポジションゲイ
ン）Ｋｐ、および速度ループゲイン（比例ゲインＫ２×
トルク定数Ｋｔ）Ｋｖを用いて柔軟なサーボ制御の処理
を行なう。
ジタルサーボ回路１２のプロセッサは、上記のようにし
て、本発明の作業座標上で柔らかさを指定可能な柔軟な
サーボ制御方法において、作業座標系における柔らかさ
の程度を指定を、モータの各軸に組み込まれたサーボ制
御系に対する柔らかさの程度に変換して求めれる各軸の
位置制御ループの位置ループゲイン（ポジションゲイ
ン）Ｋｐ、および速度ループゲイン（比例ゲインＫ２×
トルク定数Ｋｔ）Ｋｖを用いて柔軟なサーボ制御の処理
を行なう。
【００４３】なお、柔軟制御指令、および柔らかさの程
度は手動によってオペレータが入力してもよく、また、
あらかじめ柔軟な制御を行なうプログラム領域をプログ
ラムで指定してもよい。
度は手動によってオペレータが入力してもよく、また、
あらかじめ柔軟な制御を行なうプログラム領域をプログ
ラムで指定してもよい。
【００４４】ロボットの動作を開始すると、ディジタル
サーボ回路１２のプロセッサは、柔軟制御指令にしたが
って、通常の制御から柔軟な制御に切り換え、位置・速
度ループ処理周期毎に柔軟な制御の処理を行なう。そし
て、共通メモリ等に記憶しておいた作業座標系における
柔らかさの程度を表すＫx,Ｋy,Ｋz,ＫMX，ＫMY, ＫMZを
読み出し、このデータに基づいて上記した本発明の柔軟
な制御方法によりゲインＫJ1〜ゲインＫJ6を例えば位置
ループゲインＫｐJ1〜ＫｐJ6、および速度ループゲイン
ＫｖJ1〜ＫｖJ6の形態で演算して更新し、再び共通メモ
リ等に記憶する。ディジタルサーボ回路は、この共通メ
モリから更新したゲインＫJ1〜ゲインＫJ6（位置ループ
ゲインＫｐJ1〜ＫｐJ6、および速度ループゲインＫｖJ1
〜ＫｖJ6）を読み出し、そのデータに基づいてモータの
制御を行なう。
サーボ回路１２のプロセッサは、柔軟制御指令にしたが
って、通常の制御から柔軟な制御に切り換え、位置・速
度ループ処理周期毎に柔軟な制御の処理を行なう。そし
て、共通メモリ等に記憶しておいた作業座標系における
柔らかさの程度を表すＫx,Ｋy,Ｋz,ＫMX，ＫMY, ＫMZを
読み出し、このデータに基づいて上記した本発明の柔軟
な制御方法によりゲインＫJ1〜ゲインＫJ6を例えば位置
ループゲインＫｐJ1〜ＫｐJ6、および速度ループゲイン
ＫｖJ1〜ＫｖJ6の形態で演算して更新し、再び共通メモ
リ等に記憶する。ディジタルサーボ回路は、この共通メ
モリから更新したゲインＫJ1〜ゲインＫJ6（位置ループ
ゲインＫｐJ1〜ＫｐJ6、および速度ループゲインＫｖJ1
〜ＫｖJ6）を読み出し、そのデータに基づいてモータの
制御を行なう。
【００４５】その結果、サーボモータが出力するトルク
は、小さな値となり、この柔軟な制御状態においては、
オペレータがサーボモータで制御されるロボットアーム
を手動によって任意の位置に移動させることができる。
これにより、ワークを工作機械等に取り付ける場合に、
ワークの精度が悪く、取付け位置とロボットアームによ
り搬送されるワークの位置が一致しない場合、手動でロ
ボットアームを移動させて取付け位置にワークを位置決
めすることができる。
は、小さな値となり、この柔軟な制御状態においては、
オペレータがサーボモータで制御されるロボットアーム
を手動によって任意の位置に移動させることができる。
これにより、ワークを工作機械等に取り付ける場合に、
ワークの精度が悪く、取付け位置とロボットアームによ
り搬送されるワークの位置が一致しない場合、手動でロ
ボットアームを移動させて取付け位置にワークを位置決
めすることができる。
【００４６】（本発明の実施例の効果）本発明の実施例
によれば、ゲインＫJ の設定を位置ループゲインＫｐお
よび速度ループゲインＫｖをそれぞれ設定することによ
りサーボ制御系の安定性が得られるという効果がある。
によれば、ゲインＫJ の設定を位置ループゲインＫｐお
よび速度ループゲインＫｖをそれぞれ設定することによ
りサーボ制御系の安定性が得られるという効果がある。
【００４７】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能で
あり、それらを本発明の範囲から排除するものではな
い。
のではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能で
あり、それらを本発明の範囲から排除するものではな
い。
【００４８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
作業座標上での柔らかさの設定により、各軸に組まれた
ロボットのサーボ系のゲインの変更を可能とする柔軟な
サーボ制御方法を提供することができる。
作業座標上での柔らかさの設定により、各軸に組まれた
ロボットのサーボ系のゲインの変更を可能とする柔軟な
サーボ制御方法を提供することができる。
【図１】本発明の作業座標上で柔らかさを指定可能な柔
軟なサーボ制御方法を実施するサーボ制御系のブロック
図である。
軟なサーボ制御方法を実施するサーボ制御系のブロック
図である。
【図２】本発明の一実施例を実施するロボット制御系の
ブロック図である。
ブロック図である。
【図３】作業座標系からモータの各軸に組み込まれたサ
ーボ制御系への変換の概略を説明する図である。
ーボ制御系への変換の概略を説明する図である。
【図４】作業座標系およびサーボ制御系での位置フィー
ドバックによる位置ループの状態を説明する図である。
ドバックによる位置ループの状態を説明する図である。
【図５】従来の柔軟なサーボ制御方法に用いるサーボ系
のブロック図である。
のブロック図である。
１ 位置制御ループのポジションゲインの項 ２ 速度制御ループの積分器の項 ３ 速度制御ループの比例ゲインの項 ４ モータの伝達関数の項 ５ モータ速度からモータ位置を求める伝達関数の項 Ｋｐ ポジションゲイン Ｋ１ 積分ゲイン Ｋ２ 比例ゲイン １０ ホスト １１ 共有メモリ １２ ディジタルサーボ回路 １３ 帰還信号レジスタ １４ ＲＯＢＯＴ ２１ 作業座標系 ２２ 変換部 ２３ サーボ制御系
Claims (3)
- 【請求項１】 位置制御ループおよび速度制御ループを
備える制御系で制御されるサーボモータの制御方法にお
いて、サーボモータが位置する作業座標上において指定
した柔らかさを、該サーボモータの各軸におけるサーボ
ゲインに変換し、該変換したサーボゲインによりサーボ
モータを駆動し、該サーボモータで駆動される被駆動体
を手動で移動可能とした作業座標上で柔らかさを指定可
能な柔軟なサーボ制御方法。 - 【請求項２】 サーボモータが位置する作業座標上にお
いて指定する柔らかさは、作業座標軸方向およびその回
りのバネ定数である請求項１記載の作業座標上で柔らか
さを指定可能な柔軟なサーボ制御方法。 - 【請求項３】 サーボモータの各軸におけるサーボゲイ
ンは、該サーボモータの各軸の位置制御ループゲインお
よび速度制御ループゲインである請求項１、又は２記載
の作業座標上で柔らかさを指定可能な柔軟なサーボ制御
方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19196293A JP3283650B2 (ja) | 1993-07-05 | 1993-07-05 | ロボット制御装置 |
| US08/392,790 US5587638A (en) | 1993-07-05 | 1994-06-23 | Flexible servo control method capable of specifying flexibility on working coordinates |
| PCT/JP1994/001012 WO1995002214A1 (fr) | 1993-07-05 | 1994-06-23 | Procede de commande d'un servomoteur permettant d'affecter de la souplesse aux coordonnees de travail |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19196293A JP3283650B2 (ja) | 1993-07-05 | 1993-07-05 | ロボット制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0720941A true JPH0720941A (ja) | 1995-01-24 |
| JP3283650B2 JP3283650B2 (ja) | 2002-05-20 |
Family
ID=16283348
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19196293A Expired - Fee Related JP3283650B2 (ja) | 1993-07-05 | 1993-07-05 | ロボット制御装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5587638A (ja) |
| JP (1) | JP3283650B2 (ja) |
| WO (1) | WO1995002214A1 (ja) |
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| WO1996026473A1 (fr) * | 1995-02-21 | 1996-08-29 | Fanuc Ltd | Procede de commande de systeme d'asservissement capable d'adapter la flexibilite sur un systeme de coordonnees orthogonales |
| WO1997010081A1 (fr) | 1995-09-11 | 1997-03-20 | Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki | Circuit de commande de robots |
| JP2007105823A (ja) * | 2005-10-13 | 2007-04-26 | Yaskawa Electric Corp | マニピュレータの柔軟制御装置および柔軟制御方法 |
| JP2008073830A (ja) * | 2006-09-25 | 2008-04-03 | Fanuc Ltd | ロボット制御装置 |
| WO2013136599A1 (ja) * | 2012-03-15 | 2013-09-19 | オリンパスメディカルシステムズ株式会社 | マニピュレータ装置 |
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|---|---|---|---|---|
| DE19521798A1 (de) * | 1995-06-16 | 1996-12-19 | Bayer Ag | Polyurethanelastomere aus aliphatischen Polyisocyanaten und Polyesteretherpolyolen |
| JPH11156672A (ja) * | 1997-08-25 | 1999-06-15 | Yoshiaki Kakino | 数値制御装置及びこれを備えた工作機械 |
| JP3708357B2 (ja) * | 1999-04-01 | 2005-10-19 | 松下電器産業株式会社 | ロボット制御装置 |
| JP3473834B2 (ja) * | 1999-11-29 | 2003-12-08 | 株式会社安川電機 | ロボットの制御装置 |
| JP4112571B2 (ja) * | 2005-05-24 | 2008-07-02 | ファナック株式会社 | ダイクッション機構の制御装置 |
| JP4335286B2 (ja) * | 2008-02-08 | 2009-09-30 | ファナック株式会社 | 部品保護機能を備えたロボット制御装置及びロボット制御方法 |
| WO2010088959A1 (en) * | 2009-02-06 | 2010-08-12 | Abb Technology Ab | Method for programming an industrial robot by lead-through |
| JP4947073B2 (ja) * | 2009-03-11 | 2012-06-06 | トヨタ自動車株式会社 | ロボット装置及びその制御方法 |
| JP5845311B2 (ja) | 2014-04-30 | 2016-01-20 | ファナック株式会社 | ロボットの柔軟制御を行う制御装置 |
| JP6363653B2 (ja) * | 2016-06-02 | 2018-07-25 | ファナック株式会社 | モータ制御装置 |
| JP6576502B1 (ja) * | 2018-04-11 | 2019-09-18 | 三菱電機株式会社 | 電力用半導体装置 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5633704A (en) * | 1979-08-28 | 1981-04-04 | Mitsubishi Electric Corp | Velocity clamping device for numerical value controller |
| US4367532A (en) * | 1979-10-12 | 1983-01-04 | Nordson Corporation | Manually programmable robot with power-assisted motion during programming |
| JPS5685106A (en) * | 1979-12-14 | 1981-07-11 | Hitachi Ltd | Robot teaching method |
| JPS5981094A (ja) * | 1982-11-02 | 1984-05-10 | 株式会社日立製作所 | 自動機械 |
| JPH0785203B2 (ja) * | 1983-09-30 | 1995-09-13 | 新明和工業株式会社 | 多関節ロボットの制御のための座標変換方法，演算方法，座標変換装置および演算装置 |
| JPS621004A (ja) * | 1985-05-30 | 1987-01-07 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | ロボツト |
| JPS6368390A (ja) * | 1986-09-08 | 1988-03-28 | 株式会社東芝 | 産業用ロボツト制御装置 |
| JPS63145512A (ja) * | 1986-12-09 | 1988-06-17 | Toshiba Corp | 柔軟マニピユレ−タの制御方法 |
| JPS63149707A (ja) * | 1986-12-15 | 1988-06-22 | Fujitsu Ltd | ロボツトの速度指令生成方法 |
-
1993
- 1993-07-05 JP JP19196293A patent/JP3283650B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1994
- 1994-06-23 US US08/392,790 patent/US5587638A/en not_active Expired - Fee Related
- 1994-06-23 WO PCT/JP1994/001012 patent/WO1995002214A1/ja active Application Filing
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| US5742138A (en) * | 1995-02-21 | 1998-04-21 | Fanuc Ltd. | Control method for servo system with adjustable softness in rectangular coordinate system |
| WO1997010081A1 (fr) | 1995-09-11 | 1997-03-20 | Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki | Circuit de commande de robots |
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| JP5409974B1 (ja) * | 2012-03-15 | 2014-02-05 | オリンパスメディカルシステムズ株式会社 | マニピュレータ装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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| WO1995002214A1 (fr) | 1995-01-19 |
| JP3283650B2 (ja) | 2002-05-20 |
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