JPH09267281A - 多軸ロボットの倣い制御装置および倣い制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 多軸ロボットアームの手先と倣い対象物との
間の相対的な位置や姿勢の倣い制御を高速かつ高精度に
行うことができるようにする。 【解決手段】 ロボット手先１ｅの移動方向前方にセン
サ手段３を取り付け、そのセンサ出力から目標値算出部
４により計算される将来目標値を利用して、第１の制御
信号生成部５においてフィードフォワード制御を行うた
めの第１の制御信号を生成するとともに、第２の制御信
号生成部７において通常のフィードバック制御を行うた
めの第２の制御信号を生成し、これらの制御信号に基づ
いてロボット手先１ｅの倣い制御を行うようにすること
により、倣い目標値に対する制御応答特性を格段に改善
することができるようにして、ロボットを高速に動作さ
せる際に、多軸ロボットの振動が問題となるほど大きな
フィードバックゲインを与えることなく、倣い制御の精
度を向上させることができるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は多軸ロボットの倣い
制御装置および倣い制御方法に関し、特に、ロボット手
先に取り付けたセンサを用いて、ロボット手先と倣い対
象物との相対的な位置（距離）や姿勢を一定に制御しな
がら、指定方向にロボットアームを移動させるようにす
る制御装置およびその方法に用いて好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、ロボットは、製品の組立や検査な
どの様々な用途で使われている。それらのうち、多軸ロ
ボットアームの手先にセンサを取り付け、そのセンサの
出力をもとに、ロボット手先と作業対象物との相対的な
距離や姿勢が常に一定になるように制御しながら（この
ような制御を一般に倣い制御という）作業を行うことが
できるようになされたロボットがある。

【０００３】この種のロボットでは、距離や姿勢の倣い
制御を行う場合、いわゆるフィードバック制御を行うの
が一般的であった。すなわち、例えば、距離の倣い制御
を行う場合、ロボット手先に取り付けられた距離センサ
によりある時点での距離（作業対象物に対する相対的な
位置）を検出し、それを同じ時点での目標値と比較して
誤差信号を得て、その誤差をなくすようにサーボ系のフ
ィードバックゲインを調整するようになされていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述したフィードバッ
ク制御を行う場合、ある時点でロボット手先の位置や姿
勢を検出してから、それをフィードバックして倣い制御
を行い、その制御結果が反映されるまでに時間的な遅れ
が必ず生じる。この遅れは、実際の制御結果と目標値と
の間に誤差を生じさせる要因となるものである。そし
て、この誤差を少なくするためには、ロボットアームの
移動速度を遅くしなければならなかった。

【０００５】一方、ロボットアームの移動速度を遅くす
ることなく倣い制御の精度を向上させるためには、サー
ボ系のフィードバックゲインを上げざるを得ないことが
一般に知られている。しかしながら、多軸ロボットのよ
うに柔軟な構造を持つ機械に対する制御ゲインを上げる
と、機械系の振動が大きくなり、倣い制御の精度に悪影
響を与えることがあるという問題があった。

【０００６】ところで、最近では、上述した問題点を持
つフィードバック制御の代わりに、フィードフォワード
制御によって位置や姿勢の倣い制御を行うようになされ
た方法も提案されてきている。しかしながら、従来用い
られてきたフィードフォワード制御は、現時点における
ロボット手先の位置や姿勢を調整するための制御信号を
現時点での目標値から計算して得るようになされていた
ため、やはり時間的な遅れが生じてしまい、倣い制御の
精度を向上させる上で障害となっていた。

【０００７】本発明は、このような実情に鑑みて成され
たものであり、多軸ロボットアームの手先と倣い対象物
との間の相対的な位置や姿勢の倣い制御を高速かつ高精
度に行うことができるようにすることを目的とする。ま
た、その際、以上のことを簡単な構成で実現できるよう
にすることも目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の多軸ロボットの
倣い制御装置は、多軸ロボットの手先と倣い対象物との
間の相対的な位置や姿勢を一定に制御するための多軸ロ
ボットの倣い制御装置において、上記多軸ロボットの手
先の移動方向に対して一定距離を有する位置に取り付け
たセンサ手段と、上記多軸ロボットの手先より一定距離
だけ先に位置するセンサ手段によりあらかじめ得られて
いた所定ステップごとのセンサ出力をもとに、上記多軸
ロボットの手先を倣い制御する将来目標値を上記所定ス
テップごとに求める目標値算出手段と、上記目標値算出
手段により求められた所定ステップごとの将来目標値
と、上記所定ステップの第１ステップから最終ステップ
へと単調減少を実現するようなゲインとを積和演算する
ことによりフィードフォワード制御を行うようにするた
めの第１の制御信号を生成する第１の制御信号生成手段
と、上記多軸ロボットの手先の実際の位置や姿勢とその
時点での現在目標値とから両者の差をなくすようにする
フィードバック制御を行うようにするための第２の制御
信号を生成する第２の制御信号生成手段と、上記第１の
制御信号生成手段により生成された第１の制御信号と上
記第２の制御信号生成手段により生成された第２の制御
信号とを加算して第３の制御信号を生成する第３の制御
信号生成手段と、上記第３の制御信号生成手段により生
成される第３の制御信号に基づいて上記多軸ロボットの
手先の倣い制御を行う制御手段とを設けたことを特徴と
する。

【０００９】本発明の他の特徴とするところは、上記所
定ステップの数は、上記多軸ロボットの手先が上記一定
距離だけ移動する時間を所望の制御周期で除算した値で
あることを特徴とする。

【００１０】本発明のその他の特徴とするところは、上
記第１の制御信号生成手段によって将来目標値と積和演
算されるゲインＦr(i)（i=1,2,3,…,M：M は所定ステッ
プの数）は、 Ｆr(i)= Gain/2×(1−cos(π/M×i ＋π)) （Gain：第
１ステップにおける最大ゲイン） であることを特徴とする。

【００１１】本発明の多軸ロボットの倣い制御方法は、
多軸ロボットの手先と倣い対象物との間の相対的な位置
や姿勢を一定に制御するための多軸ロボットの倣い制御
方法において、上記多軸ロボットの手先の移動方向に対
して一定距離を有する位置に取り付けられたセンサ手段
により得られるセンサ出力をもとに、上記多軸ロボット
の手先を倣い制御する際の将来目標値を生成し、上記将
来目標値を用いてフィードフォワード制御を行うように
するための第１の制御信号を生成し、上記多軸ロボット
の手先の実際の位置や姿勢とその時点での現在目標値と
を用いてフィードバック制御を行うようにするための第
２の制御信号を生成し、上記第１の制御信号と上記第２
の制御信号とを加算して第３の制御信号を生成し、上記
第３の制御信号に基づいて上記多軸ロボットの手先の倣
い制御を行うようにしたことを特徴とする。

【００１２】上記のように構成した本発明によれば、多
軸ロボットの手先の移動方向前方に取り付けたセンサ手
段によりロボット手先と倣い対象物との間の相対的な位
置や姿勢が検出され、その検出結果をもとに、センサ手
段よりも移動方向後方に位置するロボット手先がそのセ
ンサ手段の位置に所定時間後に移動したときの将来目標
値があらかじめ計算されて、その将来目標値を用いてフ
ィードフォワード制御を行うための第１の制御信号が生
成される。そして、上記第１の制御信号が通常のフィー
ドバック制御を行うための第２の制御信号に付加されて
位置や姿勢の倣い制御の制御信号として使用されるよう
になるので、フィードバック制御のみを行っていた場合
や、単に現在目標値を用いてフィードフォワード制御を
行っていた場合に比べて、倣い制御に対する応答の時間
遅れの影響を格段に少なくすることが可能となり、フィ
ードバックゲインをそれほど上げなくても倣い制御の精
度を向上させることが可能となる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
に基づいて説明する。図１は、本発明の要素的特徴を示
す機能ブロック図である。この図１に示す倣い制御装置
は、多軸ロボットアーム１（図１では４軸１ａ〜１ｄの
ロボットアームを示している）の手先１ｅと倣い対象物
２との間の相対的な位置（距離）や姿勢を一定に制御す
るためのものである。

【００１４】図１に示すように、本実施形態では、ロボ
ット手先１ｅと倣い対象物２との間の位置または姿勢を
検出するためのセンサ手段３を、上記ロボット手先１ｅ
の移動方向に対して一定距離Ｌを有する位置に取り付け
ている。このように構成することにより、ロボット手先
１ｅが移動する先の将来のデータをあらかじめ検出して
得ることができるようにしている。

【００１５】ここで、上記センサ手段３は、ロボット手
先１ｅの倣い対象物２に対する相対的な位置や姿勢を所
定ステップごとに検出し、それを出力している。これに
より、ロボット手先１ｅより一定距離Ｌだけ移動方向前
方にあるセンサ手段３により、所定数のセンサ出力（ロ
ボット手先１ｅが一定の速度で移動するとした場合、ロ
ボット手先１ｅとセンサ手段３との間を所定ステップ数
で等分した間隔ごとのセンサ出力）があらかじめ得られ
ていることとなる。

【００１６】本実施形態では、このようにしてあらかじ
め得られる所定ステップ数のセンサ出力を用いて以下の
ようにしてフィードフォワード制御を行うための第１の
制御信号を生成し、上記第１の制御信号を従来と同様の
フィードバック制御を行うための第２の制御信号に加え
たものを、多軸ロボットアーム１の倣い制御を行うため
の実際の制御信号として用いるようにしている。

【００１７】すなわち、目標値算出部４は、ロボット手
先１ｅより一定距離Ｌだけ先に位置するセンサ手段３に
よりあらかじめ得られていた所定ステップごとのセンサ
出力をもとに、ロボット手先１ｅと倣い対象物２との間
の位置や姿勢に関する将来目標値を所定ステップごとに
求める。将来目標値の算出方法については後で詳細に説
明するが、この目標値算出部４により、ロボット手先１
ｅが移動する先の将来目標値が所定ステップごとに常に
得られるようになる。

【００１８】第１の制御信号生成部５は、上記目標値算
出部４により求められる所定ステップごとの将来目標値
と、上記所定ステップの第１ステップ（ロボット手先１
ｅの現在の位置より１つ先に進んだステップ）から最終
ステップ（センサ手段３の現在の位置に対応するステッ
プ）へと単調減少を実現するようなゲイン（重み係数）
とを積和演算することにより第１の制御信号を生成す
る。

【００１９】このように、本実施形態では、所定ステッ
プ数だけあらかじめ求められている複数の将来目標値の
うち、ロボット手先１ｅの現在位置から近い位置の将来
目標値ほど大きなゲインをかけ、ロボット手先１ｅの現
在位置から遠い位置の将来目標値ほど小さなゲインをか
けるようにしている。

【００２０】一般に、ある時刻における目標値を算出す
る際には、その時刻から近い将来の目標値の方が遠い将
来の目標値よりも重要度が高い。したがって、本実施形
態のように、ロボット手先１ｅの現在位置から近い位置
の将来目標値に対してより大きい重みをかけ、遠い位置
の将来目標値に対してより小さい重みをかけて第１の制
御信号を作ることにより、倣い制御の精度をより向上さ
せることができるようにしている。

【００２１】また、第２の制御信号生成部７は、ロボッ
ト手先１ｅの現時点での位置や姿勢とその時点での目標
値とに基づいて、両者の差をなくすように制御するため
の第２の制御信号を生成する。

【００２２】この第２の制御信号生成部７において第２
の制御信号を生成する際に使用する目標値は、遅延部６
から得られる。すなわち、遅延部６は、目標値算出部４
により算出された将来目標値を、ロボット手先１ｅが一
定距離Ｌだけ移動する時間分だけ遅延させる。これによ
り、ロボット手先１ｅの現時点での位置や姿勢と比較す
るための現在目標値が得られるようになる。

【００２３】一方、上記ロボット手先１ｅの現時点での
位置や姿勢は、制御部９が制御している多軸ロボットア
ーム１の各軸１ａ〜１ｄの角度から計算される。そのた
めに、制御部９では、多軸ロボットアーム１の各軸１ａ
〜１ｄの角度からロボット手先１ｅの現時点での位置や
姿勢を計算し、それを第２の制御信号生成部７にフィー
ドバックしている。

【００２４】上記第１の制御信号生成部５により生成さ
れた第１の制御信号および上記第２の制御信号生成部７
により生成された第２の制御信号は、第３の制御信号生
成手段として設けられている加算部８により加算され、
第３の制御信号として制御部９に与えられる。制御部９
は、加算部８から供給される第３の制御信号に基づい
て、多軸ロボットアーム１の各軸１ａ〜１ｄの角度を制
御することによってロボット手先１ｅの倣い制御を行
う。

【００２５】次に、図１に示した多軸ロボットの倣い制
御装置をより具体的に実施した構成例を、図２に示す。
この図２は、ロボット手先１ｅの位置の倣い制御を行う
ための倣い制御装置について示した図である。また、図
３は、図２中に示す種々の情報の意味を説明するための
図である。以下、図３を参照しながら図２の倣い制御装
置の構成および動作について説明する。

【００２６】図２に示す多軸ロボットアーム１および倣
い対象物２は、図１に示したものと同じである。この図
２の例では、図１のセンサ手段３の一例として距離セン
サ３ａを用いている。この距離センサ３ａも図１の場合
と同様に、ロボット手先１ｅの移動方向に対して一定距
離Ｌを有する位置に取り付けられている。

【００２７】距離センサ高さ演算器２１は、多軸ロボッ
トアーム１の１つ目の軸１ａを原点とした基準座標系
（図３のｘ₀ −ｚ₀ 座標系）における距離センサ３ａの
高さを求めるものである。通常、多軸ロボットシステム
はｘ₀ −ｚ₀ の基準座標系の下で構成されるので、多軸
ロボットアーム１の各軸１ａ〜１ｄの角度さえ分かれ
ば、原点Ｏ₀ から見た距離センサ３ａの高さを計算する
ことができる。

【００２８】そこで、本実施形態では、ロボット各軸１
ａ〜１ｄのモータに取り付けられた角度検出器１Ａ〜１
Ｄの出力を距離センサ高さ演算器２１に入力し、その各
軸１ａ〜１ｄの角度情報に基づいて基準座標系での距離
センサ３ａの高さを計算している。なお、ロボット手先
高さ演算器２２も同様に、各軸１ａ〜１ｄの角度情報を
もとに、基準座標系でのロボット手先１ｅの高さを計算
している。

【００２９】次に、第１の減算器２３において、上記距
離センサ高さ演算器２１により計算された基準座標系で
の距離センサ３ａの高さから、図３に示すｘ₀ −ｚ₀ 座
標系とｘ−ｚ座標系との高さの差である基準高さｈ₀ が
減算されることにより、ｘ−ｚ座標系における距離セン
サ３ａの高さｈ_s (k) が求められる。ここで、ｋはある
時刻を表している。

【００３０】さらに、第２の減算器２４において、上記
のようにして求められたｘ−ｚ座標系における距離セン
サ３ａの高さｈ_s (k) から、距離センサ３ａにより検出
された倣い対象物２と距離センサ３ａとの間の距離ｇ
(k) が減算されることにより、距離センサ３ａが存在し
ている位置での倣い対象物２のｘ−ｚ座標系における高
さが求められる。

【００３１】そして、第１の加算器２５により、上記求
められた倣い対象物２の高さと、倣い制御のギャップ目
標値ｇ_r （図３において倣い対象物２から高さｇ_r の点
線で示す位置をロボット手先１ｅが常に移動していくよ
うにすることを目標としている）とを加算することによ
り、ｘ−ｚ座標系でのロボット手先１ｅの将来目標値R
(k+M)を求める。

【００３２】ここで、M は最大予見ステップ数を示し、
このとき求められている将来目標値R(k+M)は、図１を用
いて説明した最終ステップでの将来目標値に相当する。
なお、この段階では、第１ステップ〜第(M-1) ステップ
の各ステップでの将来目標値は、以上の手順と同様にし
て既に求められており、例えば、フィードフォワード制
御器２６内の図示しないメモリに記憶されている。

【００３３】フィードフォワード制御器２６は、上述の
ようにして求められた第１ステップ〜第M ステップ（最
終ステップ）の複数の将来目標値と、第１ステップから
最終ステップへと単調減少を実現するようなゲインとを
積和演算することにより第１の制御信号ur(k) を生成す
る。この積和演算は、例えば、次の（式１）に従って行
う。

【００３４】ur(k) ＝ΣＦr(i)×R(k+i) （式１） （i=1,2,3,…,M） ただし、 Ｆr(i)= Gain/2×(1−cos(π/M×i ＋π)) （Gainは供給ゲインの最大値）

【００３５】図４は、上記（式１）に従って積和演算を
行う際に使用するゲインＦr(i)の例を示す図である。こ
の図４では、最大予見ステップ数M の値を３０とし、Ga
inの値を０．０１とした場合の例を示している。このよ
うに、（式１）では、単調減少を実現するゲインの例と
してコサイン関数を用いた例を示したが、本発明はこれ
に限定されるものではなく、単調減少を実現するもので
あれば、例えば直線的に単調減少するものであってもよ
い。

【００３６】上述の最大予見ステップ数M は、ロボット
手先１ｅが一定距離Ｌだけ移動するのに必要な時間を所
望の制御周期で除算した値であり、以下の（式２）に従
って決められる。 M ＝｛（ロボット手先と距離センサとの距離）／（移動速度）｝×｛１／（ 制御周期）｝ （式２）

【００３７】なお、この最大予見ステップ数M は、倣い
制御の制御状況に応じて任意に変えることが可能であ
る。また、供給ゲインの最大値Gainも制御状況に応じて
任意に変えることが可能である。例えば、最大予見ステ
ップ数M は、倣い制御に対する応答が遅れているときは
多くし、応答が速すぎるときは少なくすれば良い。ま
た、供給ゲインの最大値Gainは、倣い制御に対する応答
が目標値よりも大きければ小さくし、目標値よりも小さ
ければ大きくすれば良い。

【００３８】このように、本実施形態では、最大予見ス
テップ数M （将来目標値の利用数）と供給ゲインの最大
値Gainとの２つのパラメータを調整するだけで目標値応
答特性を改善することができる。しかも、これら２つの
パラメータの意味は実際の制御対象に対して理解しやす
いものであるため、制御系の調整を極めて簡単に行うこ
とができるという利点がある。

【００３９】上記第１の加算器２５で求められたｘ−ｚ
座標系でのロボット手先１ｅの将来目標値R(k+M)は、遅
延器２８にも与えられ、ここで Mステップ分だけ遅延を
受ける。これにより、時刻ｋでの現在目標値が求められ
る。一方、上記ロボット手先高さ演算器２２により計算
された基準座標系でのロボット手先１ｅの高さは、第３
の減算器２７において基準高さｈ₀ が減算されることに
より、ｘ−ｚ座標系におけるロボット手先１ｅの時刻ｋ
での高さｈ(k) が求められる。そして、このようにして
求められた時刻ｋでの現在目標値と実際のロボット手先
１ｅの高さｈ(k) との差が第４の減算器２９により求め
られる。

【００４０】フィードバック制御器３０は、例えば、Ｐ
ＩＤ（Proportional Integration and Differential ）
制御などのフィードバック制御を行うための第２の制御
信号を生成するためのものであり、上記第４の減算器２
９で求められた現時刻ｋでの現在目標値と実際のロボッ
ト手先１ｅの高さｈ(k) との差をなくすように制御する
ための第２の制御信号uc(k) を生成する。

【００４１】以上のようにして生成された第１の制御信
号ur(k) と第２の制御信号uc(k) とは、第２の加算器３
１で加算されて第３の制御信号ｕ(k) とされる。この第
３の制御信号ｕ(k) は、第３の加算器３２で基準高さｈ
₀ のバイアス分が加算され、元の基準座標系の信号ｕ
(k) ′に戻される。ロボット手先１ｅの倣い制御は、こ
のようにして求められた基準座標系での第３の制御信号
ｕ(k) ′に従って行われる。

【００４２】すなわち、各軸角度指令値演算器３３は、
第３の加算器３２から供給される第３の制御信号ｕ(k)
′に基づいて、多軸ロボットアーム１の各軸１ａ〜１
ｄの角度を制御するための指令値を計算し、それを各軸
モータドライバ３４に供給する。各軸モータドライバ３
４は、与えられる指令値に従って各軸１ａ〜１ｄのモー
タ（図示せず）を駆動する。

【００４３】以上詳しく説明したように、本実施形態で
は、既に公知の技術を用いて構成したフィードバック制
御系に対して、本実施形態において提案した将来目標値
を利用するフィードフォワード制御系を付加するだけで
倣い制御装置を構成している。図２から明らかなよう
に、付加するフィードフォワード制御系の構成は非常に
簡単なので、全体としての倣い制御装置の規模もそれほ
ど大きくならないようにすることができる。

【００４４】また、図２のようにフィードフォワード制
御系を付加して構成した場合、制御系全体の安定性を決
定する伝達関数の分母は、フィードフォワード制御系が
ない場合と同じになるので、本実施形態において付加し
たフィードフォワード制御系によって全体の制御系の安
定性が損なわれることはない。そのため、フィードフォ
ワード制御系の調整時に安定性の確保に注意を払う必要
が全くない。しかも、本実施形態では、このような調整
を最大予見ステップ数M と供給ゲイン最大値Gainとの２
つのパラメータを調整するだけで行えるため、制御系の
調整を非常に容易に行うことができる。

【００４５】さらに、ロボットを高速に動作させたとき
に問題となる振動現象については、フィードフォワード
制御系を設けたことにより目標値応答特性を改善するこ
とができるため、フィードバック制御系のゲインをそれ
ほど大きくする必要がない。そのため、多軸ロボットア
ーム１の振動が問題となるほどフィードバックゲインを
上げなくても、倣い制御の精度を向上させることができ
る。

【００４６】ここで、図５に、図２のように構成した本
実施形態による倣い制御装置について数値シミュレーシ
ョンを行った結果を示す。また、図６に、フィードバッ
ク制御のみを利用した従来の倣い制御装置について数値
シミュレーションを行った結果を示す。

【００４７】これら図５および図６の例は何れも、ロボ
ット手先１ｅについて位置の倣い制御を行う際の目標値
信号として、振幅が１[mm]で、周期が１０[rad/sec] の
正弦波信号を与えたときの応答をシミュレーションした
結果を示している。なお、図５および図６において、一
点鎖線で示した信号が目標値信号であり、実線で示した
信号が倣い制御に対する応答信号である。

【００４８】上述のように、本実施形態の倣い制御装置
では、将来目標値を用いたフィードフォワード制御を行
っているために、目標値信号の動きよりも応答信号の動
きの方が先行していることが図５より読み取れる。一
方、従来の倣い制御装置では、フィードバック制御のみ
を行っているため、目標値信号の動きから応答信号の動
きがかなり遅れていることが図６より読み取れる。

【００４９】このため、従来例においては目標値信号と
それに対応する応答信号との差が非常に大きくなるのに
対して、本実施形態においては、目標値信号と応答信号
との差が非常に小さくなり、両者の誤差が極めて少なく
なっている。

【００５０】図７は、図５に示した本実施形態による倣
い制御結果と、図６に示した従来例による倣い制御結果
との制御誤差を比較した図である。なお、図７中の一点
鎖線が本実施形態による制御誤差を示し、実線が従来例
による制御誤差を示している。この図７からも明らかな
ように、本実施形態によれば、従来例に比べて３倍以上
制御誤差を少なくすることができている。

【００５１】

【発明の効果】本発明は上述したように、多軸ロボット
の手先の移動方向前方にセンサ手段を取り付けて、その
センサ出力から計算される将来目標値を利用してフィー
ドフォワード制御を行うための第１の制御信号を生成
し、上記第１の制御信号と通常のフィードバック制御を
行うための第２の制御信号とに基づいてロボット手先の
倣い制御を行うようにしたので、将来目標値を用いて生
成したフィードフォワード制御信号により倣い目標値に
対する制御応答特性を格段に改善することができ、ロボ
ットを高速に動作させる際に、多軸ロボットの振動が問
題となるほど大きなフィードバックゲインを与えること
なく、倣い制御の精度を飛躍的に向上させることができ
るようになり、位置や姿勢の倣い制御を高速かつ高精度
に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の要素的特徴を示す機能ブロック図であ
る。

【図２】図１に示した多軸ロボットの倣い制御装置をよ
り具体的に実施した構成例を示す図であり、位置の倣い
制御を行うための構成を示す図である。

【図３】図２中に示す種々の情報の意味を説明するため
の図である。

【図４】本実施形態による第１の制御信号を生成するた
めに積和演算を行う際に使用する単調現象のゲインの例
を示す図である。

【図５】図２のように構成した本実施形態による倣い制
御装置について数値シミュレーションを行った結果を示
す図である。

【図６】フィードバック制御のみを利用した従来の倣い
制御装置について数値シミュレーションを行った結果を
示す図である。

【図７】図５に示した本実施形態による倣い制御結果
と、図６に示した従来例による倣い制御結果との制御誤
差を比較した図である。

【符号の説明】

１ 多軸ロボットアーム １ｅ ロボット手先 ２ 倣い対象物 ３ センサ手段 ３ａ 距離センサ ４ 目標値算出部 ５ 第１の制御信号生成部 ６ 遅延部 ７ 第２の制御信号生成部 ８ 加算部 ９ 制御部 ２１ 距離センサ高さ演算器 ２２ ロボット手先高さ演算器 ２６ フィードフォワード制御器 ３０ フィードバック制御器 ３３ 各軸角度指令値演算器

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 多軸ロボットの手先と倣い対象物との間
   の相対的な位置や姿勢を一定に制御するための多軸ロボ
   ットの倣い制御装置において、 上記多軸ロボットの手先の移動方向に対して一定距離を
   有する位置に取り付けたセンサ手段と、 上記多軸ロボットの手先より一定距離だけ先に位置する
   センサ手段によりあらかじめ得られていた所定ステップ
   ごとのセンサ出力をもとに、上記多軸ロボットの手先を
   倣い制御する将来目標値を上記所定ステップごとに求め
   る目標値算出手段と、 上記目標値算出手段により求められた所定ステップごと
   の将来目標値と、上記所定ステップの第１ステップから
   最終ステップへと単調減少を実現するようなゲインとを
   積和演算することによりフィードフォワード制御を行う
   ようにするための第１の制御信号を生成する第１の制御
   信号生成手段と、 上記多軸ロボットの手先の実際の位置や姿勢とその時点
   での現在目標値とから両者の差をなくすようにするフィ
   ードバック制御を行うようにするための第２の制御信号
   を生成する第２の制御信号生成手段と、 上記第１の制御信号生成手段により生成された第１の制
   御信号と上記第２の制御信号生成手段により生成された
   第２の制御信号とを加算して第３の制御信号を生成する
   第３の制御信号生成手段と、 上記第３の制御信号生成手段により生成される第３の制
   御信号に基づいて上記多軸ロボットの手先の倣い制御を
   行う制御手段とを設けたことを特徴とする多軸ロボット
   の倣い制御装置。
2. 【請求項２】 上記所定ステップの数は、上記多軸ロボ
   ットの手先が上記一定距離だけ移動する時間を所望の制
   御周期で除算した値であることを特徴とする請求項１に
   記載の多軸ロボットの倣い制御装置。
3. 【請求項３】 上記第１の制御信号生成手段によって将
   来目標値と積和演算されるゲインＦr(i)（i=1,2,3,…,
   M：M は所定ステップの数）は、 Ｆr(i)= Gain/2×(1−cos(π/M×i ＋π)) （Gain：第
   １ステップにおける最大ゲイン） であることを特徴とする請求項２に記載の多軸ロボット
   の倣い制御装置。
4. 【請求項４】 多軸ロボットの手先と倣い対象物との間
   の相対的な位置や姿勢を一定に制御するための多軸ロボ
   ットの倣い制御方法において、 上記多軸ロボットの手先の移動方向に対して一定距離を
   有する位置に取り付けられたセンサ手段により得られる
   センサ出力をもとに、上記多軸ロボットの手先を倣い制
   御する際の将来目標値を生成し、 上記将来目標値を用いてフィードフォワード制御を行う
   ようにするための第１の制御信号を生成し、 上記多軸ロボットの手先の実際の位置や姿勢とその時点
   での現在目標値とを用いてフィードバック制御を行うよ
   うにするための第２の制御信号を生成し、 上記第１の制御信号と上記第２の制御信号とを加算して
   第３の制御信号を生成し、 上記第３の制御信号に基づいて上記多軸ロボットの手先
   の倣い制御を行うようにしたことを特徴とする多軸ロボ
   ットの倣い制御方法。