JPH077284B2 - ロボットの制御装置 - Google Patents

ロボットの制御装置

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JPH077284B2
JPH077284B2 JP3386489A JP3386489A JPH077284B2 JP H077284 B2 JPH077284 B2 JP H077284B2 JP 3386489 A JP3386489 A JP 3386489A JP 3386489 A JP3386489 A JP 3386489A JP H077284 B2 JPH077284 B2 JP H077284B2
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高治 松本
晃正 藤本
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Yokogawa Electric Corp
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Yokogawa Electric Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> 本発明はフィードバック制御系に積分器を設けたロボッ
トの制御装置の改善に関するものである。
<従来の技術> ロボットをフィードバック制御する装置では、外乱に強
くするため制御系に積分器を設けたものがある。
制御装置に積分器を設けると、ロボットアームの停止時
にリセットワインドアップが生じることがある。これを
防止するために、リミッタを設けて積分器の出力値を制
限する。
<発明が解決しようとする課題> リミッタの制限値は、大きすぎるとリセットワインドア
ップが生じ、逆に小さすぎても外乱に対して弱くなるた
め、設定が難しい。
従来は制限値の設定は、アクチュエータを実際に動作さ
せ、試行錯誤で最適になるように調整していた。しか
し、制御系のゲインや特性はアクチュエータによって異
なるため、アクチュエータ毎に試行錯誤を繰返さなけれ
ばならず、設定作業は面倒さをきわめていた。
本発明はこのような問題点を解決するためになされたも
のであり、積分器の出力の制限値を制御系の特性に基づ
いて自動的に設定できるロボットの制御装置を実現する
ことを目的とする。
<課題を解決するための手段> 本発明は次のとおりの構成になったロボットの制御装置
である。
(1)与えられた駆動トルク信号に応じた出力トルクを
発生するアクチュエータを、積分器を設けたフィードバ
ック制御系により制御するロボットの制御装置におい
て、 前記アクチュエータの最大出力トルクの値Tが設定さ
れるトルクリミット値設定手段と、 この設定値Tとフィードバック制御系内にある速度サ
ーボ演算器のゲインKをもとに積分リミット値T/Kを
生成する積分リミット値生成手段と、 前記トルクリミット値設定手段に設定された値Tを超
えないように駆動トルク信号を制限するトルクリミット
手段と、 前記積分リミット値生成手段で生成した積分リミット値
/Kを超えないように積分器の出力値を制限する積分
リミット手段と、 を具備したロボットの制御装置。
(2)与えられた駆動トルク信号に応じた出力トルクを
発生するアクチュエータを、積分器を設けたフィードバ
ック制御系により制御するロボットの制御装置におい
て、 前記駆動信号が所定の積算時間以上アクチュエータに連
続定格出力トルクよりも大きいトルクを出力させる値に
なっている場合は、オーバーロードありの信号を発生
し、それ以外の場合はオーバーロードなしの信号を発生
するオーバーロード検出手段と、 オーバーロードありの信号が発生した場合は、アクチュ
エータが静止時に連続定格出力トルクτを発生するト
ルクリミット値τ1/K1 (ただし、K1はアクチュエー
タのゲイン)を生成し、オーバーロードなしの信号が発
生した場合は、アクチュエータが静止時に最大出力トル
クτを発生するトルクリミット値τ2/K1を生成するト
ルクリミット値生成手段と、 このトルクリミット値生成手段がトルクリミット値τ1/
K1を生成したときは、積分リミット値τ・T/EV・K
1(ただし、T1は積分器の積分時定数、EVはフィードバ
ック制御系内にある速度サーボ演算器の速度偏差アンプ
のゲイン)を生成し、トルクリミット生成手段がトルク
リミット値τ2/K1を生成したときは、積分リミット値τ
・T1/EV・K1を生成する積分リミット値生成手段と、 前記トルクリミット値生成手段が生成したトルクリミッ
ト値を超えないように駆動トルク信号の値を制限するト
ルクリミット手段と、 前記積分リミット値生成手段が生成した積分リミット値
を超えないように積分器の出力値を制限する積分リミッ
ト手段と、 を具備したロボットの制御装置。
<作用> このように構成した本発明では、アクチュエータの最大
出力トルクの値に応じて積分器の最大出力値を設定し、
積分器を設けたことによるリセットワインドアップを防
止する。また、アクチュエータに連続設定格出力トルク
を超えるトルクが所定の積算時間以上かかっている場合
は、アクチュエータが連続定格出力トルクまでしか発生
しないように駆動トルク信号と積分値を制限する。
<実施例> 以下、図面を用いて本発明を説明する。
第1図は本発明の一実施例の構成を示した図である。
図で、1は制御対象となっているアクチュエータにであ
る。このアクチュエータよりロボットが動く。また、ア
クチュエータ1は、与えられた駆動トルク信号に応じた
出力トルクを発生する。
2と3はアクチュエータ1の駆動用モータ(図示せず)
の回転をエンコーダ(図示せず)で検出することによっ
て得たエンコーダパルスをもとにモータの現在の回転位
置と現在の回転速度を検出する現在位置検出器と現在速
度検出器である。
4は位置指令値信号と現在位置検出信号をもとにモータ
をフィードバック制御するための速度指令値を算出する
位置サーボ演算器である。この演算器の中には積分器41
と積分リミット回路42が設けられ、これらを用いて演算
が行なわれる。
5は位置サーボ演算器4からの速度指令値信号と現在速
度検出信号をもとにモータをフィードバック制御するた
めのトルク指令値を算出する速度サーボ演算器である。
6はアクチュエータ1の最大出力トルクが設定された設
定値に応じたトルクリミット信号を発生するトルクリミ
ット値設定器、7は設定器6の設定値と回路のゲインか
ら積分リミット値を生成する積分リミット値生成器であ
る。積分リミット回路42はこの積分リミット値に基づい
て積分器41の出力値を制限する。
8はトルク指令値信号とトルクリミット設定器6からの
トルクリミット値信号をもとにアクチュエータ1に駆動
トルク信号を与えるトルクリミット回路である。
このように構成した装置の動作を説明する。
トルクリミット回路8は、駆動トルク信号の最大値をト
ルクリミット値設定器6から与えられたトルクリミット
値Tに制限する。
これ応じて、積分リミット値生成器7は、駆動トルク信
号の最大値Tと速度サーボ演算器5のゲインKをもと
に、T/Kなる積分リミット値を算出する。この積分器
リミット値は積分リミット回路42へ与えられ、積分器41
の出力がT/Kの値を超えないように制限される。
このようにして、駆動トルク出力の最大値に応じて積分
器の出力の制限値を設定することによって、積分器の制
限値が相対的に大きくなってリセットワインドアップが
発生することを防止している。
これによって、アクチュエータの静止時にモータに乱力
が加わって回転位置がずれた場合等にも、アクチュエー
タは最大トルクを発生してずれを除去するように回転す
ることができる。
第2図は本発明の他の実施例の構成を示した図である。
第2図で第1図と同様のものは同一符号を付ける。
第2図で、9は駆動トルク信号をもとにして、アクチュ
エータ1が所定の積算時間以上連続定格出力トルクを超
えるトルクを発生している場合は、オーバーロードあり
の信号を発生し、それ以外の場合はオーバーロードなし
の信号を発生するオーバーロード検出回路である。オー
バーロードありの検出信号とオーバーロードなしの検出
信号をオンのオーバーロード検出信号とオフのオーバー
ロード検出信号とする。
10はオーバーロード検出信号に応じて積分リミット値を
算出して積分リミット回路42へ与える積分リミット値生
成器、11はオーバーロード検出信号に応じてトルクリミ
ット値を生成してトルクリミット回路8へ与えるトルク
リミット値生成器である。
このように構成した装置の動作を説明する。
第3図はオーバーロード検出回路の動作を示したフロー
チャートである。
図で、まず、判断A1で駆動トルク信号がアクチュエータ
に連続定格出力トルクよりも大きいトルクを発生させる
ものであるか否かを判別する。
判断A1がYESの場合は、積分器を充電した後、判断A2で
積分器の出力が一定値以上であるか否かを判別する。こ
こでいう積分器はオーバーロード検出回路内に設けられ
た積分器であり、位置サーボ演算器内にある積分器とは
異なる。オーバーロード検出回路内に設けられた積分器
は、駆動トルク信号が、アクチュエータに連続定格出力
トルクよりも大きいトルクを発生させる値になっている
時間をカウントするものである。
判断A2がYESの場合はオーバーロード検出信号をオンに
し、NOの場合はそのままにする。
一方、判断A1がNOの場合は、積分器(オーバーロード検
出回路内のもの)を放電し後、判断A3で積分器の出力が
一定値以上であるか否かを判別する。
判断A3がYESの場合はそのままにし、NOの場合はオーバ
ーロード検出信号をオフにする。
このようにしてオーバーロード検出信号が設定される。
オーバーロード検出信号がオンの場合は、積分リミット
値生成器10では、アクチュエータ1が静止時に連続定格
出力トルクを発生するように積分リミット値を生成す
る。この値は次式で与えられる。
τ・T/EV・K1 τ1:連続定格出力トルク T:積分器41の積分時定数 EV:速度サーボ演算器5内の速度偏差アンプのゲイン K1:ドライバのゲイン、モータのトルク定数、イナーシ
ャ等によるアクチュエータのゲイン この場合、トルクリミット値生成器11は、τ1/K1で与え
られるトルクリミット値を生成し出力する。
一方、オーバーロード検出信号がオフの場合は、積分リ
ミット値生成器10は、アクチュエータの静止時にアクチ
ュエータが最大出力トルクを発生できるような積分リミ
ット値を生成する。この値は次式で与えられる。
τ・T/EV・K1 τ2:最大出力トルク この場合、トルクリミット値生成器11は、τ2/K1で与え
られるトルクリミット値を生成し出力する。
<効果> 本発明によれば次の効果が得られる。
第1図の実施例によれば、従来は試行錯誤で設定した
積分器のリミット値を自動的に設定できる。
第2図の実施例によれば、第1図の実施例で得られる
効果に加えて、外乱により現在位置と目標位置の間に微
小な偏差が生じた場合に、偏差が0になるまで、オーバ
ーロード状態であるか否かに応じて、最大出力トルクま
たは定格出力トルクを発生できるため、オーバーロード
状態によってモータが焼損することを防止できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の構成を示した図、第2図は
本発明の他の実施例の構成を示した図、第3図は第2図
の装置の動作説明図である。 1……アクチュエータ、2……現在位置検出器、3……
現在速度検出器、4……位置サーボ演算器、41……積分
器、42……積分リミット回路、5……速度サーボ演算
器、6……トルクリミット値設定器、7,10……積分リミ
ット値生成器、8……トルクリミット回路、9……オー
バーロード検出回路、11……トルクリミット値生成器。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】与えられた駆動トルク信号に応じた出力ト
    ルクを発生するアクチュエータを、積分器を設けたフィ
    ードバック制御系により制御するロボットの制御装置に
    おいて、 前記アクチュエータの最大出力トルクの値Tが設定さ
    れるトルクリミット値設定手段と、 この設定値Tとフィードバック制御系内にある速度サ
    ーボ演算器のゲインKをもとに積分リミット値T/Kを
    生成する積分リミット値生成手段と、 前記トルクリミット値設定手段に設定された値Tを超
    えないように駆動トルク信号を制限するトルクリミット
    手段と、 前記積分リミット値生成手段で生成した積分リミット値
    /Kを超えないように積分器の出力値を制限する積分
    リミット手段と、 を具備したロボットの制御装置。
  2. 【請求項2】与えられた駆動トルク信号に応じた出力ト
    ルクを発生するアクチュエータを、積分器を設けたフィ
    ードバック制御系により制御するロボットの制御装置に
    おいて、 前記駆動トルク信号が所定の積算時間以上アクチュエー
    タに連続定格出力トルクよりも大きいトルクを出力させ
    る値になっている場合は、オーバーロードありの信号を
    発生し、それ以外の場合はオーバーロードなしの信号を
    発生するオーバーロード検出手段と、 オーバーロードありの信号が発生した場合は、アクチュ
    エータが静止時に連続定格出力トルクτを発生するト
    ルクリミット値τ1/K1(ただし、K1はアクチュエータの
    ゲイン)を生成し、オーバーロードなしの信号が発生し
    た場合は、アクチュエータが静止時に最大出力トルクτ
    を発生するトルクリミット値τ2/K1を生成するトルク
    リミット値生成手段と、 このトルクリミット値生成手段がトルクリミット値τ1/
    K1を生成したときは、積分リミット値τ・T/EV・K
    1(ただし、Tは積分器の積分時定数、EVはフィード
    バック制御系内にある速度サーボ演算器の速度偏差アン
    プのゲイン)を生成し、トルクリミット生成手段がトル
    クリミット値τ2/K1を生成したときは、積分リミット値
    τ・T/EV・K1を生成する積分リミット値生成手段
    と、 前記トルクリミット値生成手段が生成したトルクリミッ
    ト値を超えないように駆動トルク信号の値を制限するト
    ルクリミット手段と、 前記積分リミット値生成手段が生成した積分リミット値
    を超えないように積分器の出力値を制限する積分リミッ
    ト手段と、 を具備したロボットの制御装置。
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WO2008047493A1 (en) * 2006-10-18 2008-04-24 National University Corporation NARA Institute of Science and Technology Remote control system
JP4383526B1 (ja) * 2008-10-10 2009-12-16 三菱電機株式会社 調節装置

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