JPH0778030A - Compliance controller - Google Patents

Compliance controller

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JPH0778030A
JPH0778030A JP5246196A JP24619693A JPH0778030A JP H0778030 A JPH0778030 A JP H0778030A JP 5246196 A JP5246196 A JP 5246196A JP 24619693 A JP24619693 A JP 24619693A JP H0778030 A JPH0778030 A JP H0778030A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
command value
force
compliance
speed command
robot arm
Prior art date
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Pending
Application number
JP5246196A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kiyoshi Ito
清 伊藤
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Citizen Watch Co Ltd
Original Assignee
Citizen Watch Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH0778030A publication Critical patent/JPH0778030A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To apply no excessive force to a work and to enable high-speed operation even when compliance is made large by moving a robot arm according to the sum of speed command values calculated from position deviations of plural paths. CONSTITUTION:A position command value variation quantity 32 for compliance operation is obtained from the position deviation 12 obtained by adding a position command variation quantity 26 for compensating the relative displacement between the robot arm and a robot hand to a position command value 11 and a speed command value 102 is obtained by inputting the obtained position deviation 13 to a proportional compensator 101. Further, the force 28 calculated by a force calculation part 27 is subtracted from the force command value 34 obtained by inputting the position deviation 12 to a proportional compensator 33 and the obtained force deviation 35 is inputted to a proportional compensation 103 to obtain a speed command value 104. The composite speed command value 105 which is the sum of those speed command values 102 and 104 is inputted to a speed control system 17 and the speed 18 of the robot arm is passed through an integrator 19 to obtain the position 20 of the robot arm.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、ロボット・アームとコ
ンプライアンス機構部で接続されたロボット・ハンドと
をコンプライアンス制御する際の制御装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a control device for performing compliance control on a robot arm and a robot hand connected by a compliance mechanism section.

【0002】[0002]

【従来の技術】図3は、コンプライアンス機構部の概略
を示したものである。ロボット・アーム1とロボット・
ハンド2との間のコンプライアンス機構部3は、ロボッ
ト・ハンド2を力制御あるいはコンプライアンス制御す
る際、剛体と接触したときでも制御系が不安定にならな
いようにするために設けられたもので、これにより安定
した力制御とコンプライアンス制御とが行えるようにな
っている。
2. Description of the Related Art FIG. 3 schematically shows a compliance mechanism section. Robot arm 1 and robot
The compliance mechanism section 3 between the hand 2 and the hand 2 is provided to prevent the control system from becoming unstable even when the robot hand 2 is brought into contact with a rigid body during force control or compliance control. This enables stable force control and compliance control.

【0003】コンプライアンス機構部3は、ばね要素4
とダンパ要素5と変位センサ6とから構成されている。
変位センサ6は、ロボット・アーム1とロボット・ハン
ド2との相対変位、すなわちばね要素4の伸縮量を検出
するためのもので、その信号は、位置制御の際にはロボ
ット・アーム1とロボット・ハンド2との位置ずれ信号
として、力制御あるいはコンプライアンス制御の際には
ロボット・ハンド2に加わる力信号として用いられてい
る。
The compliance mechanism 3 includes a spring element 4
And a damper element 5 and a displacement sensor 6.
The displacement sensor 6 is for detecting the relative displacement between the robot arm 1 and the robot hand 2, that is, the amount of expansion and contraction of the spring element 4, and the signal is a signal for the robot arm 1 and the robot during position control. It is used as a position displacement signal with the hand 2 as a force signal applied to the robot hand 2 during force control or compliance control.

【0004】はめあい作業やばり取り作業などをコンプ
ライアンス制御を用いて行う場合、コンプライアンスを
大きくすることが望まれ、そのため従来は図4に示すよ
うなコンプライアンス制御装置を用いていた。以下、図
4を用いて従来のコンプライアンス制御装置を説明す
る。
When performing a fitting operation or a deburring operation using compliance control, it is desired to increase the compliance. Therefore, conventionally, a compliance control device as shown in FIG. 4 has been used. Hereinafter, a conventional compliance control device will be described with reference to FIG.

【0005】図4は、従来の位置ベース形コンプライア
ンス制御装置のブロック線図である。位置ベース形コン
プライアンス制御装置では、検出した力と設定したコン
プライアンスとから位置指令値の変更量を算出し、これ
を位置指令値にフィードバックすることにより、コンプ
ライアンス動作を実現している。
FIG. 4 is a block diagram of a conventional position-based compliance control device. In the position-based compliance control device, the compliance operation is realized by calculating the change amount of the position command value from the detected force and the set compliance, and feeding this back to the position command value.

【0006】位置指令値11から、ロボット・アームの
位置20と、ロボット・アームとロボット・ハンドとの
相対変位(出力24)を補償するための位置指令値変更
量(出力26)とが加減算され、位置偏差12となり、
さらにコンプライアンス動作のための位置指令値変更量
(出力32)が減算され、位置偏差13を得る。位置偏
差13は、比例補償器14に入力され、速度指令値15
となり、速度制御系17に入力され、ロボット・アーム
の速度18を得る。ロボット・アームの速度18は、積
分器19を通り、ロボット・アームの位置20を得る。
From the position command value 11, the position 20 of the robot arm and the position command value change amount (output 26) for compensating the relative displacement (output 24) between the robot arm and the robot hand are added and subtracted. , The position deviation is 12,
Further, the position command value change amount (output 32) for the compliance operation is subtracted to obtain the position deviation 13. The position deviation 13 is input to the proportional compensator 14, and the speed command value 15
And is input to the speed control system 17 to obtain the speed 18 of the robot arm. The robot arm velocity 18 passes through an integrator 19 to obtain the robot arm position 20.

【0007】ロボット・アームとロボット・ハンドとの
相対変位、すなわち変位センサ23の出力24は、ロー
・パス・フィルタ25と力算出部27とに入力される。
ロー・パス・フィルタ25の出力26は、位置指令値1
1にポジティブ・フィードバックされる。また、力算出
部27により算出された力28は、ロー・パス・フィル
タ29に入力され、その出力30は、比例補償器31に
入力される。そして、比例補償器31の出力32は、位
置偏差12にネガティブ・フィードバックされる。な
お、比例補償器31は、コンプライアンスの大きさを決
める要素(コンプライアンス定数)で、このゲインを大
きくするほどコンプライアンスが大きくなる。
The relative displacement between the robot arm and the robot hand, that is, the output 24 of the displacement sensor 23 is input to the low-pass filter 25 and the force calculator 27.
The output 26 of the low pass filter 25 is the position command value 1
Positive feedback is given to 1. The force 28 calculated by the force calculator 27 is input to the low-pass filter 29, and its output 30 is input to the proportional compensator 31. Then, the output 32 of the proportional compensator 31 is negatively fed back to the position deviation 12. The proportional compensator 31 is an element (compliance constant) that determines the magnitude of compliance, and the greater the gain, the greater the compliance.

【0008】ロー・パス・フィルタ25は、コンプライ
アンス機構部の共振周波数成分を取り除く効果のあるフ
ィルタで、共振周波数成分をフィードバックすることに
よる制御系の発振を防ぐために設けられている。フィル
タのカットオフ周波数以下の周波数帯域においてロー・
パス・フィルタ25は“1”と見なせるため、この周波
数帯域においては、ロボット・アームとロボット・ハン
ドとの相対変位(出力24)が直接位置指令値11にフ
ィードバックされる。このようにロー・パス・フィルタ
25の働きにより、共振による制御系の発振の防止とロ
ボット・ハンドの位置補償との両方が実現されている。
The low pass filter 25 is a filter having an effect of removing the resonance frequency component of the compliance mechanism section, and is provided to prevent the oscillation of the control system due to the feedback of the resonance frequency component. Low in the frequency band below the cutoff frequency of the filter
Since the pass filter 25 can be regarded as "1", the relative displacement (output 24) between the robot arm and the robot hand is directly fed back to the position command value 11 in this frequency band. Thus, the low pass filter 25 realizes both the prevention of the oscillation of the control system due to the resonance and the position compensation of the robot hand.

【0009】ロー・パス・フィルタ29は、対象物に接
触しているときのゲイン余有を大きくする効果のあるフ
ィルタで、比例補償器31のゲインを大きくできるよう
にするために、すなわち大きなコンプライアンスを実現
可能とするために設けられている。
The low-pass filter 29 is a filter which has an effect of increasing the gain margin when the object is in contact with the object, and in order to increase the gain of the proportional compensator 31, that is, a large compliance. It is provided in order to realize.

【0010】一方、上述したような位置ベース形コンプ
ライアンス制御装置とは別に、ロボット・ハンドやロボ
ット・ハンドが把持しているワークが対象物に接触した
ときのオーバーシュートを考慮して、図5に示すような
力ベース形コンプライアンス制御装置も提唱されてい
る。図5は、従来の力ベース形コンプライアンス制御装
置のブロック線図であり、位置偏差と設定したコンプラ
イアンスとから力指令値を算出し、これを指令値とする
力制御を行うことにより、コンプライアンス動作を実現
している。
On the other hand, in addition to the position-based compliance control device as described above, FIG. 5 is taken into consideration in consideration of overshoot when a robot hand or a work held by the robot hand comes into contact with an object. A force-based compliance control device as shown has also been proposed. FIG. 5 is a block diagram of a conventional force-based compliance control device, in which a force command value is calculated from a position deviation and a set compliance, and force control is performed using the command value as a command value to perform compliance operation. Has been realized.

【0011】位置指令値11から、ロボット・アームの
位置20と、ロボット・アームとロボット・ハンドとの
相対変位(出力24)を補償するための位置指令値変更
量(出力26)とが加減算され、位置偏差12を得る。
位置偏差12は、比例補償器33に入力され、力指令値
34となり、力指令値34から、力算出部27により算
出された力28が減算され、力偏差35を得る。力偏差
35は、比例補償器36に入力され、速度指令値37と
なり、速度制御系17に入力され、ロボット・アームの
速度18を得る。ロボット・アームの速度18は、積分
器19を通り、ロボット・アームの位置20を得る。な
お、比例補償器33は、コンプライアンスの大きさを決
める要素(コンプライアンス定数の逆数)で、このゲイ
ンを小さくするほどコンプライアンスが大きくなる。
From the position command value 11, the position 20 of the robot arm and the position command value change amount (output 26) for compensating the relative displacement (output 24) between the robot arm and the robot hand are added and subtracted. , Position deviation 12 is obtained.
The position deviation 12 is input to the proportional compensator 33 and becomes a force command value 34, and the force 28 calculated by the force calculator 27 is subtracted from the force command value 34 to obtain a force deviation 35. The force deviation 35 is input to the proportional compensator 36, becomes a speed command value 37, and is input to the speed control system 17 to obtain the speed 18 of the robot arm. The robot arm velocity 18 passes through an integrator 19 to obtain the robot arm position 20. The proportional compensator 33 is an element that determines the magnitude of compliance (the reciprocal of the compliance constant), and the smaller the gain, the greater the compliance.

【0012】ロボット・アームとロボット・ハンドとの
相対変位、すなわち変位センサ23の出力24は、ロー
・パス・フィルタ25と力算出部27とに入力される。
ロー・パス・フィルタ25の出力26は、位置指令値1
1にポジティブ・フィードバックされる。また、力算出
部27により算出された力28は、力指令値34にネガ
ティブ・フィードバックされる。
The relative displacement between the robot arm and the robot hand, that is, the output 24 of the displacement sensor 23 is input to the low-pass filter 25 and the force calculator 27.
The output 26 of the low pass filter 25 is the position command value 1
Positive feedback is given to 1. The force 28 calculated by the force calculator 27 is negatively fed back to the force command value 34.

【0013】ロー・パス・フィルタ25は、コンプライ
アンス機構部の共振周波数成分を取り除く効果のあるフ
ィルタで、共振周波数成分をフィードバックすることに
よる制御系の発振を防ぐために設けられている。フィル
タのカットオフ周波数以下の周波数帯域においてロー・
パス・フィルタ25は“1”と見なせるため、この周波
数帯域においては、ロボット・アームとロボット・ハン
ドとの相対変位(出力24)が直接位置指令値11にフ
ィードバックされる。このようにロー・パス・フィルタ
25の働きにより、共振による制御系の発振の防止とロ
ボット・ハンドの位置補償との両方が実現されている。
The low pass filter 25 is a filter having an effect of removing the resonance frequency component of the compliance mechanism section, and is provided to prevent oscillation of the control system due to feedback of the resonance frequency component. Low in the frequency band below the cutoff frequency of the filter
Since the pass filter 25 can be regarded as "1", the relative displacement (output 24) between the robot arm and the robot hand is directly fed back to the position command value 11 in this frequency band. Thus, the low pass filter 25 realizes both the prevention of the oscillation of the control system due to the resonance and the position compensation of the robot hand.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】従来の位置ベース形コ
ンプライアンス制御装置では、力フィードバック・ルー
プにロー・パス・フィルタを設ける必要があるため、力
信号のフィードバックに遅れが生じる。したがって、対
象物に接触し、力を検出しても、コンプライアンス動作
のための位置指令値の変更はすぐには行われない。この
ため、ロボットが停止すべき位置を行き過ぎ、ワークや
対象物に過大な力を与えてしまうという課題がある。
In the conventional position-based compliance control device, it is necessary to provide a low pass filter in the force feedback loop, which causes a delay in the feedback of the force signal. Therefore, even if the object is contacted and the force is detected, the position command value for the compliance operation is not immediately changed. For this reason, there is a problem that the robot goes over the position where it should be stopped and gives an excessive force to the work or the target.

【0015】また、従来の力ベース形コンプライアンス
制御装置では、位置ベース形のように力信号のフィード
バックに遅れが生じないため、ロボット・ハンドやロボ
ット・ハンドが把持しているワークが対象物に接触した
ときにワークや対象物に過大な力を与えてしまうという
ことはないが、空間移動時の速度がコンプライアンスの
大きさに反比例しているため、コンプライアンスが大き
いときの空間移動時の速度が遅く、実用に耐えないとい
う課題がある。
Further, in the conventional force-based compliance control device, unlike the position-based type, there is no delay in force signal feedback, so that the robot hand or the work held by the robot hand comes into contact with the object. It does not give an excessive force to the work or object when doing, but since the speed when moving in space is inversely proportional to the size of compliance, the speed when moving in space is slow when compliance is large. However, there is a problem that it cannot be put to practical use.

【0016】本発明は、以上の課題に鑑みなされたもの
で、その目的は、衝突時にワークや対象物に過大な力を
与えることなく、かつコンプライアンスを大きくしたと
きにも高速で動作できるコンプライアンス制御装置を提
案することにある。
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to perform a compliance control which does not apply an excessive force to a work or an object at the time of collision and can operate at high speed even when the compliance is increased. To propose a device.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明では次のような手段を用いる。ロボット・ア
ームとロボット・ハンドとの間を少なくともばね要素を
有するコンプライアンス機構部で結合し、ロボット・ア
ームとロボット・ハンドとの相対変位を検出する変位セ
ンサと、変位センサの出力からロボット・ハンドに負荷
されている力を算出する力算出手段とを備え、力算出手
段が算出する力に基づいてロボット・ハンドのコンプラ
イアンス制御を行うコンプライアンス制御装置におい
て、力算出手段が算出する力から位置指令値変更量を算
出する位置指令値変更量算出手段と、位置指令値からロ
ボット・ハンドの位置と位置指令値変更量とを差し引い
た値を用いて第1の速度指令値を算出する第1の速度指
令値算出手段と、位置指令値からロボット・ハンドの位
置を差し引いた値を用いて力指令値を算出する力指令値
算出手段と、力指令値算出手段が算出する力指令値から
力算出手段が算出する力を差し引いた値を用いて第2の
速度指令値を算出する第2の速度指令値算出手段と、第
1の速度指令値と第2の速度指令値との和である合成速
度指令値を算出する合成速度指令値算出手段とを備えて
おり、合成速度指令値算出手段が算出する合成速度指令
値に基づいてロボット・アームを動作させる。
In order to solve the above problems, the present invention uses the following means. The robot arm and the robot hand are connected by a compliance mechanism section having at least a spring element, and a displacement sensor that detects the relative displacement between the robot arm and the robot hand, and the output of the displacement sensor to the robot hand In a compliance control device, comprising a force calculation means for calculating a force being applied, and performing compliance control of a robot hand based on the force calculated by the force calculation means, a position command value is changed from the force calculated by the force calculation means. Position command value change amount calculating means for calculating the amount, and a first speed command value for calculating the first speed command value using a value obtained by subtracting the position of the robot hand and the position command value change amount from the position command value. A force command value calculation hand that calculates a force command value using a value calculation means and a value obtained by subtracting the position of the robot hand from the position command value. And a second speed command value calculating means for calculating the second speed command value using a value obtained by subtracting the force calculated by the force calculating means from the force command value calculated by the force command value calculating means, and the first speed command value calculating means. A combined speed command value calculating means for calculating a combined speed command value that is the sum of the speed command value and the second speed command value, and based on the combined speed command value calculated by the combined speed command value calculating means. Move the robot arm.

【0018】[0018]

【実施例】以下本発明の実施例について図面を参照しな
がら説明する。図1は、本発明のコンプライアンス制御
装置のブロック線図である。本発明のコンプライアンス
制御装置は、位置ベース形コンプライアンス制御装置と
力ベース形コンプライアンス制御装置とを組み合わせた
構成となっており、検出した力と設定したコンプライア
ンスとから位置指令値の変更量を算出し、この位置指令
値の変更量を位置指令値にフィードバックすることで得
られる第1の速度指令値と、位置偏差と設定したコンプ
ライアンスとから力指令値を算出し、この力指令値を指
令値とする力制御を行うことで得られる第2の速度指令
値との和である合成速度指令値を最終的な速度指令値と
することにより、コンプライアンス動作を実現してい
る。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram of a compliance control device of the present invention. The compliance control device of the present invention has a configuration in which a position-based compliance control device and a force-based compliance control device are combined, and calculates the amount of change in the position command value from the detected force and the set compliance, The force command value is calculated from the first speed command value obtained by feeding back the change amount of the position command value to the position command value, the position deviation and the set compliance, and this force command value is used as the command value. The compliance operation is realized by setting the combined speed command value, which is the sum of the second speed command value obtained by performing the force control, as the final speed command value.

【0019】位置指令値11からロボット・アームの位
置20が減算されると同時にロボット・アームとロボッ
ト・ハンドとの相対変位(出力24)を補償するための
位置指令値変更量(出力26)が位置指令値に加算され
位置偏差12となり、さらに位置偏差12からコンプラ
イアンス動作のための位置指令値変更量(出力32)が
減算され、位置偏差13を得る。位置偏差13は、比例
補償器101に入力され、第1の速度指令値102とな
る。比例補償器101は、従来の技術で説明した図4の
比例補償器14と同様の機能を有するものであるが、比
例補償器101のゲインは、図4に示した比例補償器1
4のゲインより小さくしている。そのため、図4に示し
たロー・パス・フィルタ29が本発明では不要となって
いる。
At the same time that the position 20 of the robot arm is subtracted from the position command value 11, the position command value change amount (output 26) for compensating the relative displacement (output 24) between the robot arm and the robot hand is output. It is added to the position command value to obtain the position deviation 12, and the position command value change amount (output 32) for the compliance operation is subtracted from the position deviation 12 to obtain the position deviation 13. The position deviation 13 is input to the proportional compensator 101 and becomes the first speed command value 102. The proportional compensator 101 has the same function as the proportional compensator 14 of FIG. 4 described in the related art, but the gain of the proportional compensator 101 is the same as that of the proportional compensator 1 shown in FIG.
It is smaller than the gain of 4. Therefore, the low pass filter 29 shown in FIG. 4 is unnecessary in the present invention.

【0020】また、位置偏差12は、比例補償器33に
入力され、力指令値34となり、この力指令値34か
ら、力算出部27により算出された力28が減算され、
力偏差35を得る。力偏差35は、比例補償器103に
入力され、第2の速度指令値104となる。なお、比例
補償器33は、コンプライアンスの大きさを決める要素
(コンプライアンス定数の逆数)で、このゲインを小さ
くするほどコンプライアンスが大きくなる。比例補償器
103は、従来の技術で説明した図5の比例補償器36
と同様の機能を有するものであるが、比例補償器103
のゲインは、図5に示した比例補償器36のゲインより
小さくしている。
Further, the position deviation 12 is input to the proportional compensator 33 and becomes a force command value 34, from which the force 28 calculated by the force calculator 27 is subtracted,
The force deviation 35 is obtained. The force deviation 35 is input to the proportional compensator 103 and becomes the second speed command value 104. The proportional compensator 33 is an element that determines the magnitude of compliance (the reciprocal of the compliance constant), and the smaller the gain, the greater the compliance. The proportional compensator 103 is the proportional compensator 36 of FIG.
Has the same function as that of the proportional compensator 103
Is smaller than the gain of the proportional compensator 36 shown in FIG.

【0021】第1の速度指令値102と第2の速度指令
値104との和である合成速度指令値105は、速度制
御系17に入力され、ロボット・アームの速度18は、
積分器19を通り、ロボット・アームの位置20を得
る。
The combined speed command value 105, which is the sum of the first speed command value 102 and the second speed command value 104, is input to the speed control system 17, and the speed 18 of the robot arm is
Go through the integrator 19 to get the position 20 of the robot arm.

【0022】ロボット・アームとロボット・ハンドとの
相対変位、すなわち変位センサ23の出力24は、ロー
・パス・フィルタ25と力算出部27とに入力される。
ロー・パス・フィルタ25の出力26は、位置指令値1
1にポジティブ・フィードバックされる。また、力算出
部27により算出された力28は、力指令値34にネガ
ティブ・フィードバックされるとともに、比例補償器3
1に入力される。そして、比例補償器31の出力32
は、位置偏差12にネガティブ・フィードバックされ
る。なお、比例補償器31は、コンプライアンスの大き
さを決める要素(コンプライアンス定数)で、このゲイ
ンを大きくするほどコンプライアンスが大きくなる。
The relative displacement between the robot arm and the robot hand, that is, the output 24 of the displacement sensor 23 is input to the low pass filter 25 and the force calculator 27.
The output 26 of the low pass filter 25 is the position command value 1
Positive feedback is given to 1. The force 28 calculated by the force calculator 27 is negatively fed back to the force command value 34, and the proportional compensator 3
Input to 1. Then, the output 32 of the proportional compensator 31
Is negatively fed back to the position deviation 12. The proportional compensator 31 is an element (compliance constant) that determines the magnitude of compliance, and the greater the gain, the greater the compliance.

【0023】ロー・パス・フィルタ25は、コンプライ
アンス機構部の共振周波数成分を取り除く効果のあるフ
ィルタで、共振周波数成分をフィードバックすることに
よる制御系の発振を防ぐために設けられている。フィル
タのカットオフ周波数以下の周波数帯域においてロー・
パス・フィルタ25は“1”と見なせるため、この周波
数帯域においては、ロボット・アームとロボット・ハン
ドとの相対変位(出力24)が直接位置指令値11にフ
ィードバックされる。このようにロー・パス・フィルタ
25の働きにより、共振による制御系の発振の防止とロ
ボット・ハンドの位置補償との両方が実現されている。
The low-pass filter 25 is a filter having an effect of removing the resonance frequency component of the compliance mechanism section, and is provided to prevent oscillation of the control system due to feedback of the resonance frequency component. Low in the frequency band below the cutoff frequency of the filter
Since the pass filter 25 can be regarded as "1", the relative displacement (output 24) between the robot arm and the robot hand is directly fed back to the position command value 11 in this frequency band. Thus, the low pass filter 25 realizes both the prevention of the oscillation of the control system due to the resonance and the position compensation of the robot hand.

【0024】本発明のコンプライアンス制御装置では、
比例補償器101のゲインを図4における比例補償器1
4のゲインよりも小さくすることで、従来の位置ベース
形コンプライアンス制御装置で必要とされた力フィード
バック・ループ201のロー・パス・フィルタを不要に
し、力信号のフィードバックに遅れが生じないようにし
ている。
In the compliance control device of the present invention,
The gain of the proportional compensator 101 is set to the proportional compensator 1 in FIG.
By making the gain smaller than 4, the low-pass filter of the force feedback loop 201, which is required in the conventional position-based compliance control device, becomes unnecessary, and the delay of the force signal feedback is prevented. There is.

【0025】また、位置偏差12から速度指令値を算出
する経路として、この間のゲインが定数値となる経路2
02と設定したコンプライアンスに反比例した値となる
経路203との2つの経路を設け、2つの経路からの速
度指令値を合成し、合成して得られた合成速度指令値1
05を速度指令値として用いることで、コンプライアン
スが小さいときだけでなく、コンプライアンスが大きい
ときもある程度の速度指令値が得られるようになってい
る。つまり図2に示すように、コンプライアンスが大き
く、すなわち経路203のゲインが小さくなり、経路2
03で算出される速度指令値104(曲線302)が実
用に耐えないほど小さくなっても、経路202で算出さ
れる速度指令値102(直線301)の存在により、あ
る程度の合成速度指令値105(曲線303)を得るこ
とができる。
Further, as a route for calculating the speed command value from the position deviation 12, the route 2 in which the gain is a constant value during this period
02 and a route 203 having a value inversely proportional to the set compliance are provided, the velocity command values from the two routes are synthesized, and the synthesized velocity command value 1 obtained by synthesizing
By using 05 as the speed command value, a certain speed command value can be obtained not only when the compliance is small but also when the compliance is large. That is, as shown in FIG. 2, the compliance is large, that is, the gain of the path 203 is small, and the path 2
Even if the speed command value 104 (curve 302) calculated at 03 becomes too small to be practically used, the existence of the speed command value 102 (straight line 301) calculated at the route 202 causes the synthetic speed command value 105 ( The curve 303) can be obtained.

【0026】[0026]

【発明の効果】以上説明したように本発明のコンプライ
アンス制御装置によれば、従来の位置ベース形コンプラ
イアンス制御装置で必要とされた力フィードバック・ル
ープのロー・パス・フィルタを不要にし、力信号のフィ
ードバックに遅れが生じないようにしているので、ロボ
ット・ハンドやロボット・ハンドが把持しているワーク
が対象物に接触し、変位センサが力を検出したときに
は、コンプライアンス動作のための位置指令値の変更が
すぐに行われ、衝突時にワークや対象物に過大な力を与
えないという効果がある。また、位置偏差から速度指令
値を算出する経路として、この間のゲインが定数値とな
る経路と設定したコンプライアンスに反比例した値とな
る経路との2つの経路を並行して可動し、2つの経路の
和である合成速度指令値を最終的な速度指令値とするこ
とにより、コンプライアンスが小さいときだけでなく、
コンプライアンスが大きいときもある程度の速度指令値
が得られ、作業時間が短縮されるという効果もある。
As described above, according to the compliance control device of the present invention, the low-pass filter of the force feedback loop, which is required in the conventional position-based compliance control device, becomes unnecessary, and the force signal Since there is no delay in feedback, when the robot hand or the workpiece held by the robot hand contacts the target object and the displacement sensor detects a force, the position command value for compliance operation The change is made immediately, and there is an effect that an excessive force is not applied to the work or the object at the time of collision. Further, as the route for calculating the speed command value from the position deviation, two routes, that is, a route where the gain between them is a constant value and a route where the gain is a value inversely proportional to the set compliance are moved in parallel, and By making the combined speed command value that is the sum the final speed command value, not only when the compliance is small,
Even when the compliance is large, the speed command value can be obtained to some extent, and the working time can be shortened.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明のコンプライアンス制御装置のブロック
線図である。
FIG. 1 is a block diagram of a compliance control device of the present invention.

【図2】本発明のコンプライアンス制御装置を用いたと
きのコンプライアンスの大きさと算出される速度指令値
との関係を示したグラフである。
FIG. 2 is a graph showing the relationship between the magnitude of compliance and the calculated speed command value when the compliance control device of the present invention is used.

【図3】コンプライアンス機構部の概略図である。FIG. 3 is a schematic view of a compliance mechanism section.

【図4】従来の位置ベース形コンプライアンス制御装置
のブロック線図である。
FIG. 4 is a block diagram of a conventional position-based compliance control device.

【図5】従来の力ベース形コンプライアンス制御装置の
ブロック線図である。
FIG. 5 is a block diagram of a conventional force-based compliance control device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ロボット・アーム 2 ロボット・ハンド 3 コンプライアンス機構部 4 ばね要素 5 ダンパ要素 6 変位センサ 1 Robot Arm 2 Robot Hand 3 Compliance Mechanism 4 Spring Element 5 Damper Element 6 Displacement Sensor

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 B25J 17/02 G G05D 15/01 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI technical display location B25J 17/02 G G05D 15/01

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ロボット・アームとロボット・ハンドと
の間を少なくともばね要素を有するコンプライアンス機
構部で結合し、ロボット・アームとロボット・ハンドと
の相対変位を検出する変位センサと、変位センサの出力
からロボット・ハンドに負荷されている力を算出する力
算出手段とを備え、力算出手段が算出する力に基づいて
ロボット・ハンドのコンプライアンス制御を行うコンプ
ライアンス制御装置において、力算出手段が算出する力
から位置指令値変更量を算出する位置指令値変更量算出
手段と、位置指令値からロボット・ハンドの位置と位置
指令値変更量とを差し引いた値を用いて第1の速度指令
値を算出する第1の速度指令値算出手段と、位置指令値
からロボット・ハンドの位置を差し引いた値を用いて力
指令値を算出する力指令値算出手段と、力指令値算出手
段が算出する力指令値から力算出手段が算出する力を差
し引いた値を用いて第2の速度指令値を算出する第2の
速度指令値算出手段と、第1の速度指令値と第2の速度
指令値との和である合成速度指令値を算出する合成速度
指令値算出手段とを備え、合成速度指令値算出手段が算
出する合成速度指令値に基づいてロボット・アームを動
作させることを特徴とするコンプライアンス制御装置。
1. A displacement sensor for connecting a robot arm and a robot hand with a compliance mechanism section having at least a spring element to detect a relative displacement between the robot arm and the robot hand, and an output of the displacement sensor. The force calculated by the force calculation means in a compliance control device that includes force calculation means for calculating the force applied to the robot hand from the force calculation means, and performs compliance control of the robot hand based on the force calculated by the force calculation means. Position command value change amount calculation means for calculating the position command value change amount from the position command value, and the first speed command value is calculated using a value obtained by subtracting the position of the robot hand and the position command value change amount from the position command value. Force for calculating the force command value using the first speed command value calculating means and the value obtained by subtracting the position of the robot hand from the position command value. Command value calculation means, and second speed command value calculation means for calculating the second speed command value using a value obtained by subtracting the force calculated by the force calculation means from the force command value calculated by the force command value calculation means. , A combined speed command value calculation means for calculating a combined speed command value that is the sum of the first speed command value and the second speed command value, and the combined speed command value calculated by the combined speed command value calculation means A compliance control device that operates a robot arm based on the above.
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