JPH10128688A - Non-interfering control method of robot - Google Patents

Non-interfering control method of robot

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Publication number
JPH10128688A
JPH10128688A JP11970797A JP11970797A JPH10128688A JP H10128688 A JPH10128688 A JP H10128688A JP 11970797 A JP11970797 A JP 11970797A JP 11970797 A JP11970797 A JP 11970797A JP H10128688 A JPH10128688 A JP H10128688A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
arm
sensor
robot
disturbance
output signal
Prior art date
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Pending
Application number
JP11970797A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hitoshi Joko
均 上甲
Masatake Shiraishi
昌武 白石
Shingo Sugano
伸吾 菅野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nidec Sankyo Corp
Original Assignee
Nidec Sankyo Corp
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Publication date
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Publication of JPH10128688A publication Critical patent/JPH10128688A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To compensate interference between each arm of a robot based on dynamics of the robot, and ensure a high follow-up property relating to a referred track even when the robot is in high speed operation. SOLUTION: Angular acceleration or an angular speed of a first arm is detected by a sensor 11, 12, angular acceleration or an angular speed of a second arm is detected by a second sensor 13, 14, in a control means, an output signal of the first sensor 11, 12 and an output signal of the second sensor 13, 14 are used, non-interfering control of disturbance relating to the first arm and non- interfering control of disturbance relating to the second arm are performed.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は複数のアームを有す
る関節型ロボットの非干渉化制御方法に関する。
The present invention relates to a decoupling control method for an articulated robot having a plurality of arms.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、複数のアームを有する関節型ロボ
ットの位置決め制御方法は、各関節毎に独立したサーボ
コントローラを用いて各アームの位置決め制御を行って
いる。そして、各アームの位置決め制御を行うサーボコ
ントローラはロボットのダイナミクス(動力学)を考慮
せず、ロボットの姿勢の変化に伴う慣性モーメントやア
ームの運動に伴う干渉力はロボット位置制御系に対する
外乱として取り扱っている。
2. Description of the Related Art Conventionally, in a positioning control method for an articulated robot having a plurality of arms, positioning control of each arm is performed using an independent servo controller for each joint. The servo controller that controls the positioning of each arm does not consider the dynamics (dynamics) of the robot, and treats the moment of inertia caused by the change in the posture of the robot and the interference force caused by the movement of the arm as disturbances to the robot position control system. ing.

【0003】また、ロボットのダイナミクス及び位置決
め制御に必要なアームの角速度/角加速度などの状態量
は、各関節を駆動するモータと同軸に取り付けられたロ
ータリエンコーダからなる角度検出器によって得られた
値をもとに推定した値を用いている。
[0003] State quantities such as angular velocity / angular acceleration of an arm necessary for robot dynamics and positioning control are values obtained by an angle detector comprising a rotary encoder coaxially mounted with a motor driving each joint. The value estimated based on is used.

【0004】例えば図9に示すように旋回可能に設けら
れる第1のアーム1と、この第1のアーム1の根本側端
部が取り付けられた第1の関節3と、第1のアーム1の
旋回側端部に取り付けられた第2の関節4と、この第2
の関節4に根本側端部が取り付けられた第2のアーム2
とを有する水平2軸型スカラーロボットにおいては、第
iのアームの質量をmi、第iのアームの慣性モーメン
トをIi、第iのアームの重心位置をGi、第iのアーム
の長さをli、第iの関節と第iのアームの重心との距
離をsi、第iの関節の角度をθi、第iの関節に働く駆
動トルクをτiとすると、アームの運動方程式は以下の
ように定式化される。
For example, as shown in FIG. 9, a first arm 1 which is provided rotatably, a first joint 3 to which a root end of the first arm 1 is attached, and a first arm 1 A second joint 4 attached to the pivot side end;
Arm 2 with root end attached to joint 4
In horizontal biaxial scalar robot having bets, arms of mass m i of the i, arm inertia moment I i of the i, arm of the center of gravity position G i of i-th, the length of the arms of the i Assuming that l i , the distance between the ith joint and the center of gravity of the ith arm is s i , the angle of the ith joint is θ i , and the drive torque acting on the ith joint is τ i , the motion of the arm The equation is formulated as follows.

【0005】[0005]

【数1】 (Equation 1)

【0006】[0006]

【数2】 (Equation 2)

【0007】[0007]

【数3】 (Equation 3)

【0008】[0008]

【数4】 (Equation 4)

【0009】[0009]

【数5】 (Equation 5)

【0010】このアームの運動方程式の状態変数線図は
図10に示すようになる。
A state variable diagram of the equation of motion of the arm is as shown in FIG.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】上記関節型ロボットの
位置決め制御方法では、ロボットのダイナミックスを含
まないので、アームに大きな加速度が加わる高速な動作
が要求された場合には、ロボットの高精度な参照軌道へ
の追従は期待できない。これは、アームが高速な動作を
する際に、ロボットの姿勢変化に伴う慣性モーメントの
変動やアームに作用する高加速度に起因する各アーム間
の干渉力が外乱として取り扱うには無視できないレベル
になってしまうからであり、特に、高速な動作を目的と
して低い減速比の減速装置を持ったロボットの場合に顕
著である。図10では、慣性干渉力、コリオリ力・遠心
力に関する破線で囲われた部分を、各アームに加わる角
加速度外乱と考えることができる。
The above-described method of controlling the positioning of the articulated robot does not include the dynamics of the robot. Therefore, when a high-speed operation in which a large acceleration is applied to the arm is required, a highly accurate robot is required. Following the reference trajectory cannot be expected. This is a level that cannot be ignored when the arm moves at high speed and the interference force between each arm caused by the fluctuation of the inertia moment due to the change in the posture of the robot and the high acceleration acting on the arm is treated as a disturbance. This is particularly noticeable in the case of a robot having a reduction gear with a low reduction ratio for the purpose of high-speed operation. In FIG. 10, a portion surrounded by a broken line regarding the inertial interference force, the Coriolis force, and the centrifugal force can be considered as an angular acceleration disturbance applied to each arm.

【0012】また、アームの角速度/角加速度などロボ
ットの位置決め制御に必要な状態量は、ロータリエンコ
ーダからなる角度検出器によって得られた値をもとに推
定した値に基づいているので、信号の帯域が十分でなく
て精確な値を得ることは困難である。これは、ロボット
の高速動作時の参照軌道への正確な追従を困難にしてい
る。
Further, the state quantity necessary for the robot positioning control such as the angular velocity / angular acceleration of the arm is based on a value estimated based on a value obtained by an angle detector composed of a rotary encoder. It is difficult to obtain accurate values due to insufficient bandwidth. This makes it difficult to accurately follow the reference trajectory during high-speed operation of the robot.

【0013】本発明は、ロボットのダイナミックスに基
づきロボットの各アーム間の干渉を補償することがで
き、ロボットの高速動作時にも参照軌道に対する高い追
従性を確保することができるロボットの非干渉化制御方
法を提供することを目的とする。
The present invention can compensate for interference between the arms of a robot based on the dynamics of the robot, and can maintain a high followability to a reference trajectory even at a high speed operation of the robot. It is an object to provide a control method.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1に係る発明は、旋回可能に設けられる第1
のアームと、この第1のアームの根本側端部が取り付け
られた第1の関節と、前記第1のアームの旋回側端部に
取り付けられた第2の関節と、この第2の関節に根本側
端部が取り付けられた第2のアームと、前記第1の関節
を回転させる第1のモータと、前記第2の関節を回転さ
せる第2のモータと、前記第1のモータ及び前記第2の
モータを制御して前記第1のアーム及び前記第2のアー
ムの位置決め制御を行う制御手段とを備えたロボットの
非干渉化制御方法であって、前記第1のアームの角加速
度もしくは角速度を第1のセンサにより検出し、前記第
2のアームの角加速度もしくは角速度を第2のセンサに
より検出し、前記制御手段にて前記第1のセンサの出力
信号及び前記第2のセンサの出力信号を用いて前記第1
のアームに対する外乱の非干渉化制御を行うと共に前記
第1のセンサの出力信号及び前記第2のセンサの出力信
号を用いて前記第2のアームに対する外乱の非干渉化制
御を行う。したがって、ロボットのダイナミックスに基
づきロボットの各アーム間の干渉を補償することがで
き、ロボットの高速動作時にも参照軌道に対する高い追
従性を確保することができる。
In order to achieve the above-mentioned object, the invention according to claim 1 is provided with a first rotatably provided first motor.
Arm, a first joint to which a root end of the first arm is attached, a second joint to be attached to a turning end of the first arm, and a second joint. A second arm having a root end attached thereto, a first motor for rotating the first joint, a second motor for rotating the second joint, the first motor and the second motor; A control means for controlling positioning of the first arm and the second arm by controlling a second motor, wherein the angular acceleration or the angular velocity of the first arm is provided. Is detected by a first sensor, the angular acceleration or angular velocity of the second arm is detected by a second sensor, and the control unit outputs an output signal of the first sensor and an output signal of the second sensor. Using the first
Of the first arm and the second sensor using the output signal of the first sensor and the output signal of the second sensor. Therefore, interference between the arms of the robot can be compensated based on the dynamics of the robot, and high followability to the reference trajectory can be ensured even during high-speed operation of the robot.

【0015】請求項2に係る発明は、請求項1記載のロ
ボットの非干渉化制御方法において、前記第1のセンサ
及び前記第2のセンサにより前記第1のアームの角加速
度と前記第2のアームの角加速度を各々検出し、前記外
乱非干渉化制御では前記第1のアームに対して前記第1
のセンサの出力信号及び前記第2のセンサの出力信号を
用いて外乱トルクを求めて入力トルクにフィードバック
することにより外乱トルクの非干渉化制御を行うと共に
前記第2のアームに対して前記第1のセンサの出力信号
及び前記第2のセンサの出力信号を用いて外乱トルクを
求めて入力トルクにフィードバックすることにより外乱
トルクの非干渉化制御を行う。したがって、ロボットの
ダイナミックスに基づきロボットの各アーム間の干渉を
補償することができてロボットの高速動作時にも参照軌
道に対して大幅に高い追従性を確保することができる。
According to a second aspect of the present invention, in the robot decoupling control method according to the first aspect, the angular acceleration of the first arm and the second acceleration are determined by the first sensor and the second sensor. The angular acceleration of each arm is detected, and the disturbance decoupling control performs the first arm with respect to the first arm.
A disturbance torque is obtained using the output signal of the second sensor and the output signal of the second sensor, and is fed back to the input torque, thereby performing the control of decoupling the disturbance torque and performing the first arm control on the second arm. A disturbance torque is obtained using the output signal of the second sensor and the output signal of the second sensor, and is fed back to the input torque, thereby performing the control for decoupling the disturbance torque. Therefore, it is possible to compensate for interference between the arms of the robot based on the dynamics of the robot, and it is possible to ensure significantly high followability with respect to the reference trajectory even when the robot operates at high speed.

【0016】請求項3に係る発明は、請求項1記載のロ
ボットの非干渉化制御方法において、前記第1のセンサ
及び前記第2のセンサにより前記第1のアームの角速度
と前記第2のアームの角速度を各々検出し、前記外乱非
干渉化制御では前記第1のアームに対して前記第1のセ
ンサの出力信号及び前記第2のセンサの出力信号を用い
て外乱オブザーバで外乱トルクを推定して入力トルクに
フィードバックすることにより外乱トルクの非干渉化制
御を行うと共に前記第2のアームに対して前記第1のセ
ンサの出力信号及び前記第2のセンサの出力信号を用い
て外乱オブザーバで外乱トルクを推定して入力トルクに
フィードバックすることにより外乱トルクの非干渉化制
御を行う。したがって、ロボットのダイナミックスに基
づきロボットの各アーム間の干渉を補償することができ
てロボットの高速動作時にも参照軌道に対する高い追従
性を確保することができ、かつ、センサの数を減少させ
ることができる。
According to a third aspect of the present invention, in the robot decoupling control method according to the first aspect, the angular velocity of the first arm and the second arm are determined by the first sensor and the second sensor. And the disturbance decoupling control estimates a disturbance torque with a disturbance observer using the output signal of the first sensor and the output signal of the second sensor for the first arm. Control of disturbance torque by feeding back to the input torque by means of a disturbance observer using the output signal of the first sensor and the output signal of the second sensor for the second arm. Estimating the torque and feeding it back to the input torque performs decoupling control of the disturbance torque. Therefore, it is possible to compensate for interference between the arms of the robot based on the dynamics of the robot, to ensure high followability to the reference trajectory even during high-speed operation of the robot, and to reduce the number of sensors. Can be.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】実用されている関節型ロボットの
多くは、その使用目的と制御を容易にするために各アー
ムが大きくたわまないように剛性の高いリンクで構成さ
れている。このような剛性の高いアームを有する関節型
ロボットは、アームの運動方程式が前述した(1)式で
表わされる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Many articulated robots that are in practical use are formed of links having high rigidity so that each arm does not bend greatly in order to facilitate the purpose of use and control thereof. In the articulated robot having such a highly rigid arm, the equation of motion of the arm is represented by the above-described equation (1).

【0018】この(1)式において、左辺第1項は、ア
ームの慣性モーメント行列であり、各要素の値がアーム
の姿勢の変化によって大きく変動する。また、J(θ)
は、非対角要素が存在し、ロボットの構造にもよるが、
通常J行列の対角要素の大きさに比例して無視できない
大きさになり、符号も正、負の両方をとり得る。したが
って、アームの加速度の変化が他のアームの運動に干渉
力として大きく作用する。特に、アームの高速位置決め
を実現するために高加速度の速度指令を与える場合に
は、立ち上がりや立ち下がりでのオーバーシュートや残
留振動が発生し、アームの位置決めが困難になる。
In the equation (1), the first term on the left side is a moment of inertia matrix of the arm, and the value of each element greatly fluctuates due to a change in the posture of the arm. Also, J (θ)
Has off-diagonal elements and depends on the structure of the robot,
Usually, the size becomes non-negligible in proportion to the size of the diagonal element of the J matrix, and the sign can be both positive and negative. Therefore, a change in the acceleration of the arm greatly affects the movement of the other arm as an interference force. In particular, when a high acceleration speed command is given in order to realize high-speed positioning of the arm, overshoot or residual vibration occurs at the rise or fall, making it difficult to position the arm.

【0019】(1)式の左辺第2項は、アームに作用す
るコリオリ力・遠心力項を表わし、各関節の角度と角速
度に依存した非線形関数である。この項もアーム相互に
大きな干渉力を及ぼす。(1)式の左辺第3項は、粘性
摩擦係数行列とみなせる場合が多く、回転関節を持つア
ームロボットの場合には対角行列となる。(1)式の左
辺第4項は、固体摩擦を表わし、通常はアームが運動し
ている場合に、一定の反トルクを発生する非線形関数と
して近似される。
The second term on the left side of the equation (1) represents a Coriolis force / centrifugal force term acting on the arm, and is a nonlinear function depending on the angle and angular velocity of each joint. This term also exerts a large interference force between the arms. The third term on the left side of the equation (1) is often regarded as a viscous friction coefficient matrix, and is a diagonal matrix in the case of an arm robot having a rotating joint. The fourth term on the left side of the equation (1) represents solid friction, and is usually approximated as a nonlinear function that generates a constant counter torque when the arm is moving.

【0020】このように、アームの運動方程式は、強い
非線形性を示し、また慣性行列J(θ)の非対角要素とコ
リオリ力・遠心力項に起因する干渉力が存在する。しか
し、(1)式の左辺第4項を除くこれらの非線形性や干
渉力は、ロボットの構造に依存しており、定式化するこ
とは比較的容易である。そして、アームの運動状態が与
えられれば非線形性や干渉力の影響は一意に求めること
ができる。ここに、水平2軸型スカラーロボットにおけ
るアームの運動方程式の各項は前述のように求められる
が、固体摩擦項についてはここでは外乱項とみなすもの
とする。
As described above, the equation of motion of the arm exhibits strong nonlinearity, and there is an off-diagonal element of the inertia matrix J (θ) and an interference force due to the Coriolis force / centrifugal force term. However, these non-linearities and interference forces except for the fourth term on the left side of the equation (1) depend on the structure of the robot, and are relatively easy to formulate. Then, given the motion state of the arm, the influence of the nonlinearity and the interference force can be uniquely obtained. Here, the terms of the equation of motion of the arm in the horizontal two-axis scalar robot are obtained as described above, but the solid friction term is assumed to be a disturbance term here.

【0021】(1)式の慣性行列項とコリオリ力・遠心
力項による干渉力を算出し、これをアームのトルク操作
量に加算して打ち消すことができれば、(1)式は各ア
ームの入力トルクとその運動状態(角速度、角加速度)
の関係を示す干渉の無い線形時不変な系とみなすことが
でき、各アーム間の非干渉化を達成することができて各
関節独立に位置決め制御系を構築することができる。
If the interference force due to the inertia matrix term and the Coriolis force / centrifugal force term in the equation (1) is calculated and added to the torque operation amount of the arm and can be canceled, the equation (1) is Torque and its motion state (angular velocity, angular acceleration)
Can be regarded as a linear time-invariant system having no interference indicating the relationship of .times..times..times..times..times..times..times..times.

【0022】ロボットの動力学に基づいた各アーム間の
非干渉化方法は、非線形補償法に基づき、関節の角速度
及び角度の測定値をフィードバックして逆動力学計算に
よりアームの非干渉化に要するトルクを求める計算トル
ク法と、目標値の角度、角速度、角加速度から逆動力学
計算によりアームの非干渉化に要するトルクを予測する
フィードフォワード補償法がある。
The method of decoupling between the arms based on the dynamics of the robot is based on a non-linear compensation method. The measured values of the angular velocities and angles of the joints are fed back to calculate the decoupling of the arms by inverse dynamics calculation. There are a calculated torque method for obtaining torque, and a feedforward compensation method for predicting a torque required for decoupling of an arm by inverse dynamics calculation from an angle, an angular velocity, and an angular acceleration of a target value.

【0023】これらの方法では、アームの物理パラメー
タが正確にわからなければアームの非干渉化に要するト
ルクを求めることはできない。近年、運動力学計算のア
ルゴリズムは改良されたが、アームの物理パラメータは
変化するので、アームの物理パラメータを正確に同定
し、アームの非干渉化に要するトルクを求める必要があ
る。高精度なアーム物理パラメータの同定には、関節の
正確な角度、角速度、角加速度、駆動トルクが必要にな
る。
In these methods, the torque required for decoupling the arm cannot be obtained unless the physical parameters of the arm are accurately known. In recent years, the kinematics calculation algorithm has been improved, but since the physical parameters of the arm change, it is necessary to accurately identify the physical parameters of the arm and obtain the torque required for decoupling the arm. Accurate identification of arm physical parameters requires accurate angles, angular velocities, angular accelerations, and driving torques of joints.

【0024】しかし、関節を駆動するモータに直結した
ロータリエンコーダからなる角度検出器のみしか持たな
い減速器付きロボットの場合、角加速度を角度の2回の
微分演算によって求めると、関節を駆動する駆動系のわ
ずかな非直線性や柔軟性による振動で生じた高周波数域
の雑音が大きく増幅され、これによってロータリエンコ
ーダの分解能不足からS/Nが悪化して正確な角加速度
を算出することが困難になる。
However, in the case of a robot with a speed reducer having only an angle detector consisting of a rotary encoder directly connected to a motor for driving the joint, if the angular acceleration is obtained by two differentiating operations of the angle, the drive for driving the joint is obtained. Noise in the high frequency range caused by vibration due to slight nonlinearity or flexibility of the system is greatly amplified, and S / N deteriorates due to lack of resolution of the rotary encoder, making it difficult to calculate accurate angular acceleration. become.

【0025】各請求項に係る発明の実施形態は、センサ
にてアームの角加速度もしくは角速度を検出して角加速
度を得ることにより、これらの問題を解決し、各アーム
間の動特性の影響を含めた干渉トルクを求めることがで
きて各アーム間の非干渉化制御を行うことができる。
The embodiments of the present invention solve these problems by detecting the angular acceleration or angular velocity of the arm with a sensor to obtain the angular acceleration, and reduce the influence of the dynamic characteristics between the arms. The interference torque including the interference can be obtained, and the decoupling control between the arms can be performed.

【0026】請求項1、2に係る発明を適用した水平2
軸型スカラーロボットの一実施形態では、各アーム間の
非干渉化を達成するために、各アーム間の干渉力を逆動
力学計算によって求める代りに、図1に示すようにアー
ム先端部に取り付けた加速度センサ11〜14によって
得られる加速度情報α、α1r、α、α2rと、関
節を駆動するモータに直結したロータリエンコーダから
なる角度検出器の出力値θ2からアームの慣性干渉項及
びコリオリ力・遠心力項を求めて干渉トルクτcを算出
し、これを非線形補償フィードバックして以下の(6)
式のようにアームの入力トルク(トルク指令)uに加算
することにより、各アーム間の非干渉化制御を行う。
The horizontal 2 to which the invention according to claims 1 and 2 is applied.
In one embodiment of the shaft-type scalar robot, in order to achieve decoupling between the arms, instead of calculating the interference force between the arms by inverse dynamics calculation, the scalar robot is attached to the tip of the arm as shown in FIG. acceleration information alpha 1Shita obtained by the acceleration sensor 11 to 14 has, α 1 r, α 2θ, α 2 r and the inertia of the arm from the output value theta 2 of the angle detector consisting of a rotary encoder directly connected to the motor driving the joint The interference term and the Coriolis / centrifugal force terms are obtained to calculate the interference torque τc, and this is subjected to nonlinear compensation feedback to obtain the following (6)
By adding to the input torque (torque command) u of the arms as in the equation, decoupling control between the arms is performed.

【0027】[0027]

【数6】 (Equation 6)

【0028】ここに、Here,

【0029】[0029]

【数7】 (Equation 7)

【0030】であり、αは第1のアームの接線方向
加速度を測定するセンサ11によって得られる加速度情
報、α1rは第1のアームの半径方向加速度を測定するセ
ンサ12によって得られる加速度情報、αは第2の
アームの接線方向加速度を測定するセンサ13によって
得られる加速度情報、α2rは第2のアームの半径方向加
速度を測定するセンサ14によって得られる加速度情報
である。(7)式において、左辺第1項は、以下の
(8)式のように慣性行列で干渉項となっている非対角
項と、第1のアームの慣性モーメントの変動項を含めた
行列である。
Α is acceleration information obtained by a sensor 11 for measuring a tangential acceleration of the first arm, α 1r is acceleration information obtained by a sensor 12 for measuring a radial acceleration of the first arm, α is acceleration information obtained by the sensor 13 measuring the tangential acceleration of the second arm, and α 2r is acceleration information obtained by the sensor 14 measuring the radial acceleration of the second arm. In the equation (7), the first term on the left side is a matrix including a non-diagonal term which is an interference term in the inertia matrix as shown in the following equation (8) and a term of variation of the moment of inertia of the first arm. It is.

【0031】[0031]

【数8】 (Equation 8)

【0032】(8)式で表わされる干渉トルクτcをア
ーム駆動トルクuに加算することで、水平2軸型スカラ
ーロボットのアーム運動方程式は、
By adding the interference torque τ c expressed by equation (8) to the arm driving torque u, the arm motion equation of the horizontal two-axis scalar robot is

【0033】[0033]

【数9】 (Equation 9)

【0034】[0034]

【数10】 (Equation 10)

【0035】[0035]

【数11】 [Equation 11]

【0036】となり、図2に示すように各アーム間の非
干渉化が達成される。第1のアームの伝達関数G1(s)及
び第2のアームの伝達関数G2(s)は次のように求まる。
Thus, non-interference between the arms is achieved as shown in FIG. The transfer function G 1 (s) of the first arm and the transfer function G 2 (s) of the second arm are obtained as follows.

【0037】[0037]

【数12】 (Equation 12)

【0038】[0038]

【数13】 (Equation 13)

【0039】ところで、干渉トルクτcを算出する際に
は、加速度センサ11〜14によって得られる加速度情
報α、α1r、α、α2rからアームの角加速度を分
離しなくてはならない。図7に示すようにロボット台座
に固定された座標系に対する第iのアーム上の任意の点
ζ1の位置ベクトルP1
When calculating the interference torque τ c , the angular acceleration of the arm must be separated from the acceleration information α , α 1r , α , α 2r obtained by the acceleration sensors 11 to 14. As shown in FIG. 7, the position vector P 1 of an arbitrary point ζ 1 on the i-th arm with respect to a coordinate system fixed to the robot pedestal is

【0040】[0040]

【数14】 [Equation 14]

【0041】で表わされる。## EQU4 ##

【0042】よって、アーム上の任意の点q1での絶対
座標に対する加速度ベクトルは
Therefore, the acceleration vector with respect to the absolute coordinates at an arbitrary point q 1 on the arm is

【0043】[0043]

【数15】 (Equation 15)

【0044】と求められる。したがって、アームの関節
に原点をもち、アームと共に回転する座標系で測定され
る加速度ベクトルの大きさは次式で与えられる。
Is required. Therefore, the magnitude of the acceleration vector measured in the coordinate system having the origin at the joint of the arm and rotating with the arm is given by the following equation.

【0045】[0045]

【数16】 (Equation 16)

【0046】ただし、R(θk)は回転変換行列であり、
lは|l|=1のoi−xiiにおける加速度測定方向
を示す任意の方向ベクトルである。ここで、水平2軸型
スカラーロボットの各アーム先端での長手方向の加速度
及び関節角θ方向の加速度を測定した場合、これらの加
速度測定値から角加速度を次のように求めることができ
る。
Where R (θ k ) is a rotation transformation matrix,
l is an arbitrary direction vector indicating the acceleration measurement direction at o i −x i y i of | l | = 1. Here, when the acceleration in the longitudinal direction and the acceleration in the joint angle θ direction at the tip of each arm of the horizontal two-axis scalar robot are measured, the angular acceleration can be obtained from the measured acceleration values as follows.

【0047】[0047]

【数17】 [Equation 17]

【0048】[0048]

【数18】 (Equation 18)

【0049】[0049]

【数19】 [Equation 19]

【0050】[0050]

【数20】 (Equation 20)

【0051】[0051]

【数21】 (Equation 21)

【0052】(17)〜(20)式から各アームの角加
速度及びコリオリ力・遠心力項は次のように求めること
ができる。
From the equations (17) to (20), the terms of angular acceleration, Coriolis force and centrifugal force of each arm can be obtained as follows.

【0053】[0053]

【数22】 (Equation 22)

【0054】[0054]

【数23】 (Equation 23)

【0055】[0055]

【数24】 (Equation 24)

【0056】したがって、上記干渉トルクは、例えば図
8に示すような干渉トルク算出部により加速度センサ1
1〜14によって得られる加速度情報α、α1r、α
、α2rと、関節を駆動するモータに直結したロータ
リエンコーダからなる角度検出器の出力値θ2から算出
することができる。
Therefore, the above-mentioned interference torque is calculated by an interference torque calculating section as shown in FIG.
Acceleration information α , α 1r , α obtained from 1 to 14
It can be calculated from , α 2r and the output value θ 2 of an angle detector composed of a rotary encoder directly connected to a motor for driving a joint.

【0057】図3及び図4は請求項1、2に係る発明を
適用した水平2軸型スカラーロボットの一実施形態を示
す。このロボットは、図3に示すように旋回可能に設け
られる第1のアーム1と、この第1のアーム1の根本側
端部が取り付けられた第1の関節3と、第1のアーム1
の旋回側端部に取り付けられた第2の関節4と、この第
2の関節4に根本側端部が取り付けられた第2のアーム
2と、第1の関節3を回転させる第1のモータと、第2
の関節4を回転させる第2のモータとを有し、ロボット
台座に取り付けられている。
FIGS. 3 and 4 show an embodiment of a horizontal two-axis scalar robot to which the inventions according to claims 1 and 2 are applied. As shown in FIG. 3, the robot includes a first arm 1 that is pivotally provided, a first joint 3 to which a root end of the first arm 1 is attached, and a first arm 1.
, A second arm 4 having a root end attached to the second joint 4, and a first motor for rotating the first joint 3. And the second
And a second motor for rotating the joint 4 of the robot, and is attached to the robot pedestal.

【0058】第1のアーム1の先端には、図5にも示す
ように第1のアーム1の接線方向加速度を測定するセン
サ11と、第1のアーム1の半径方向加速度を測定する
センサ12とが固定されている。第2のアーム2の先端
には、図6にも示すように第2のアーム2の接線方向加
速度を測定するセンサ13と、第2のアーム2の半径方
向加速度を測定するセンサ14とが固定されている。こ
れらのセンサ11〜14は例えば(株)トキメック製の
ものが用いられる。
As shown in FIG. 5, a sensor 11 for measuring the tangential acceleration of the first arm 1 and a sensor 12 for measuring the radial acceleration of the first arm 1 are provided at the tip of the first arm 1. And have been fixed. A sensor 13 for measuring the tangential acceleration of the second arm 2 and a sensor 14 for measuring the radial acceleration of the second arm 2 are fixed to the tip of the second arm 2 as shown in FIG. Have been. These sensors 11 to 14 are, for example, those manufactured by Tokimec Corporation.

【0059】また、第1のモータには第1の角度検出器
としての第1のロータリエンコーダが直結され、第2の
モータには第2の角度検出器としての第2のロータリエ
ンコーダが直結される。第1のモータ及び第2のモータ
は、ハーモニックドライブ減速器付きのサーボモータが
用いられている。減速器の減速比は、第1のアーム1で
1/60、第2のアーム2で1/51×21/22であ
り、このロボットは産業用ロボットの中では比較的高速
な部類に属する。各アーム1、2は、堅牢なアルミ合金
鋳物からなり、柔軟性によるたわみの問題を無視するこ
とができる。
Further, a first rotary encoder as a first angle detector is directly connected to the first motor, and a second rotary encoder as a second angle detector is directly connected to the second motor. You. As the first motor and the second motor, servo motors with harmonic drive reducers are used. The reduction ratio of the speed reducer is 1/60 for the first arm 1 and 1/51 × 21/22 for the second arm 2, and this robot belongs to a relatively high speed category among industrial robots. Each of the arms 1 and 2 is made of a robust aluminum alloy casting, and the problem of deflection due to flexibility can be ignored.

【0060】また、このロボットは、図4に示すように
第1のモータ及び第2のモータを制御して第1のアーム
1及び第2のアーム2の位置決め制御を行う制御手段と
してのコンピュータからなるサーボコントローラ17
と、拡張I/Oユニット18、4チャンネルのローパス
フィルタ19と、サーボアンプ21とを有する。拡張I
/Oユニット18は、A/Dコンバータ22と、D/A
コンバータ23と、24bit/4チャンネルのエンコ
ーダカウンタ24と、パラレルI/Oポート25とを有
する。コンピュータ17は例えば日本電気(株)製のP
C9801BXが用いられ、サーボアンプ21とハーモ
ニックドライブ減速器付きのサーボモータからなる第1
のモータ及び第2のモータは関節3、4を駆動する駆動
系を構成する。
Further, as shown in FIG. 4, the robot controls a first motor and a second motor to control the positioning of the first arm 1 and the second arm 2 from a computer as control means. Servo controller 17
And an extended I / O unit 18, a four-channel low-pass filter 19, and a servo amplifier 21. Extension I
The / O unit 18 includes an A / D converter 22 and a D / A
It has a converter 23, a 24-bit / 4-channel encoder counter 24, and a parallel I / O port 25. The computer 17 is, for example, a P
C9801BX is used, and the first consists of a servo amplifier 21 and a servomotor with a harmonic drive reducer.
And the second motor constitute a drive system for driving the joints 3 and 4.

【0061】加速度センサ11〜14によって得られる
加速度情報α、α1r、α、α2rはローパスフィル
タ19、A/Dコンバータ23を介してコンピュータ1
7に入力される。エンコーダカウンタ24は第1のロー
タリエンコーダ及び第2のロータリエンコーダの出力パ
ルス信号をそれぞれカウントして各アーム1、2の角度
を示す信号をコンピュータ17へ出力する。
The acceleration information α , α 1r , α , α 2r obtained by the acceleration sensors 11 to 14 are transmitted to the computer 1 via the low-pass filter 19 and the A / D converter 23.
7 is input. The encoder counter 24 counts the output pulse signals of the first rotary encoder and the second rotary encoder, and outputs a signal indicating the angle of each of the arms 1 and 2 to the computer 17.

【0062】コンピュータ17はエンコーダカウンタ2
4の出力信号を用いてD/Aコンバータ23、サーボア
ンプ21を介して第1のモータ及び第2のモータを制御
して各アーム1、2の位置決め制御を行うことによりロ
ボットを参照軌道に追従させる。また、コンピュータ1
7は、加速度センサ11〜14によって得られる加速度
情報α、α1r、α、α2rからアーム1、2の角加
速度を上述のように分離して求め、このアーム1、2の
角加速度とエンコーダカウンタ24の出力信号を用いて
上述のように各アーム1、2の慣性干渉項及びコリオリ
力・遠心力項をそれぞれ求めて各干渉トルクτcを算出
し、これらを非線形補償フィードバックしてアーム1、
2の入力トルク(トルク指令)に加算することにより、
各アーム1、2間の非干渉化制御を行う。
The computer 17 has an encoder counter 2
The robot follows the reference trajectory by controlling the first motor and the second motor via the D / A converter 23 and the servo amplifier 21 using the output signal of No. 4 to control the positioning of each arm 1 and 2. Let it. Computer 1
7, the angular accelerations of the arms 1 and 2 are obtained by separating the angular accelerations of the arms 1 and 2 from the acceleration information α , α 1r , α and α 2r obtained by the acceleration sensors 11 to 14 as described above. And the output signal of the encoder counter 24, the inertial interference term and the Coriolis force / centrifugal force term of each of the arms 1 and 2 are obtained as described above to calculate each interference torque τ c , and these are subjected to non-linear compensation feedback. Arm 1,
By adding to the input torque (torque command) of 2,
Decoupling control between the arms 1 and 2 is performed.

【0063】このように、この実施形態は、請求項1に
係る発明を適用した水平2軸型スカラーロボットの一実
施形態であって、旋回可能に設けられる第1のアーム1
と、この第1のアーム1の根本側端部が取り付けられた
第1の関節3と、前記第1のアーム1の旋回側端部に取
り付けられた第2の関節4と、この第2の関節4に根本
側端部が取り付けられた第2のアーム2と、前記第1の
関節3を回転させる第1のモータと、前記第2の関節4
を回転させる第2のモータと、前記第1のモータ及び前
記第2のモータを制御して前記第1のアーム及び前記第
2のアームの位置決め制御を行う制御手段としてのコン
ピュータ17とを備えたロボットにおいて、前記第1の
アーム1の角加速度を第1のセンサ11、12により検
出し、前記第2のアーム2の角加速度を第2のセンサ1
3、14により検出し、前記制御手段17にて前記第1
のセンサ11、12の出力信号及び前記第2のセンサ1
3、14の出力信号を用いて前記第1のアーム1に対す
る外乱の非干渉化制御を行うと共に前記第1のセンサ1
1、12の出力信号及び前記第2のセンサ13、14の
出力信号を用いて前記第2のアーム2に対する外乱の非
干渉化制御を行うので、ロボットのダイナミックスに基
づきロボットの各アーム間の干渉を補償することがで
き、ロボットの高速動作時にも参照軌道に対する高い追
従性を確保することができる。
As described above, this embodiment is an embodiment of the horizontal two-axis scalar robot to which the invention according to claim 1 is applied, and the first arm 1 that is rotatably provided.
A first joint 3 to which a root end of the first arm 1 is attached; a second joint 4 to be attached to a turning end of the first arm 1; A second arm 2 having a root end attached to a joint 4, a first motor for rotating the first joint 3, and a second joint 4
And a computer 17 as control means for controlling the first motor and the second motor to perform positioning control of the first arm and the second arm. In the robot, the angular acceleration of the first arm 1 is detected by first sensors 11 and 12, and the angular acceleration of the second arm 2 is detected by a second sensor 1.
3, 14 and the control means 17 detects the first
Output signals of the sensors 11 and 12 and the second sensor 1
Using the output signals of the first and the third sensors, the first arm 1 is controlled to make the first arm 1 non-interference-free.
Since the control for decoupling the disturbance to the second arm 2 is performed by using the output signals of the first and second sensors 12 and the output signals of the second sensors 13 and 14, the respective arms of the robot are controlled based on the dynamics of the robot. Interference can be compensated, and high followability to the reference trajectory can be ensured even during high-speed operation of the robot.

【0064】また、この実施形態は、請求項2に係る発
明を適用した水平2軸型スカラーロボットの一実施形態
であって、請求項1記載のロボットの非干渉化制御方法
において、前記第1のセンサ11、12及び前記第2の
センサ13、14により前記第1のアーム1の角加速度
と前記第2のアーム2の角加速度を各々検出し、前記外
乱非干渉化制御では前記第1のアーム1に対して前記第
1のセンサの出力信号及び前記第2のセンサ13、14
の出力信号を用いて外乱トルクを求めて入力トルクにフ
ィードバックすることにより外乱トルクの非干渉化制御
を行うと共に前記第2のアーム2に対して前記第1のセ
ンサの出力信号及び前記第2のセンサ13、14の出力
信号を用いて外乱トルクを求めて入力トルクにフィード
バックすることにより外乱トルクの非干渉化制御を行う
ので、ロボットのダイナミックスに基づきロボットの各
アーム間の干渉を補償することができてロボットの高速
動作時にも参照軌道に対して大幅に高い追従性を確保す
ることができる。
This embodiment is an embodiment of a horizontal two-axis scalar robot to which the invention according to claim 2 is applied. In the method for controlling decoupling of a robot according to claim 1, the first The sensors 11 and 12 and the second sensors 13 and 14 detect the angular acceleration of the first arm 1 and the angular acceleration of the second arm 2 respectively. The output signal of the first sensor and the second sensor 13, 14
A disturbance torque is obtained by using the output signal of (1) and is fed back to the input torque to perform the control of decoupling of the disturbance torque, and the output signal of the first sensor and the second Since interference torque decoupling control is performed by obtaining the disturbance torque using the output signals of the sensors 13 and 14 and feeding it back to the input torque, the interference between the arms of the robot is compensated based on the dynamics of the robot. Thus, even when the robot operates at a high speed, it is possible to secure a significantly high followability with respect to the reference trajectory.

【0065】次に、請求項1、3に係る発明を適用した
水平2軸型スカラーロボットの一実施形態について説明
する。この実施形態は、フィードフォワード補償法によ
り各アーム間の干渉を補償するものであり、各アーム間
に発生する干渉を各アームの角加速度外乱として考え、
サーボコントローラ内にアームの数学モデルに基づいて
構築したオブザーバ(状態観測器)を用いて各アームの
入力トルク及び角速度からその外乱を推定して補償する
ことで各アームの非干渉化を達成する。ここに、オブザ
ーバで外乱を推定する際に必要な各アームの角速度は、
アームの位置(角度)を検出するロータリエンコーダの
値から計算推定することをせずに、各アームに設置した
振動ジャイロセンサからなる角速度検出器によって取得
する。
Next, an embodiment of a horizontal two-axis scalar robot to which the invention according to claims 1 and 3 is applied will be described. In this embodiment, the interference between the arms is compensated by the feedforward compensation method, and the interference generated between the arms is considered as the angular acceleration disturbance of each arm.
Using an observer (state observer) constructed based on a mathematical model of the arm in the servo controller, the disturbance is estimated from the input torque and angular velocity of each arm and compensated, thereby achieving decoupling of each arm. Here, the angular velocity of each arm required when estimating the disturbance with the observer is
Instead of calculating and estimating from the value of the rotary encoder that detects the position (angle) of the arm, the angle is obtained by an angular velocity detector including a vibrating gyro sensor installed on each arm.

【0066】この実施形態では、上記請求項1、2に係
る発明を適用した水平2軸型スカラーロボットの一実施
形態において、加速度センサ11〜14及びローパスフ
ィルタ19を設けずに図13に示すように各アーム1、
2の先端に振動ジャイロセンサからなる角速度検出器2
6、27をそれぞれ固定し、この振動ジャイロセンサ2
6、27により各アーム1、2の角速度を測定する。図
14に示すように振動ジャイロセンサ26、27の出力
信号は2チャンネルのローパスフィルタ20、A/Dコ
ンバータ23を介してコンピュータ17に入力される。
In this embodiment, as shown in FIG. 13, without providing the acceleration sensors 11 to 14 and the low-pass filter 19 in one embodiment of the horizontal two-axis scalar robot to which the inventions according to the first and second aspects are applied. Each arm 1,
Angular velocity detector 2 consisting of a vibrating gyro sensor at the tip of 2
6 and 27 are fixed respectively, and the vibration gyro sensor 2
The angular velocities of the respective arms 1 and 2 are measured by 6 and 27. As shown in FIG. 14, the output signals of the vibration gyro sensors 26 and 27 are input to the computer 17 via the two-channel low-pass filter 20 and the A / D converter 23.

【0067】水平2軸型スカラーロボットの数学モデル
は図9に示すように表わすことができ、図9からロボッ
トアームの運動方程式は(1)式のように定式化するこ
とができる。スカラロボットにおけるアーム1、2に対
する入力トルクと角速度との間に存在する干渉を明らか
にするために、(1)式で表わされるロボットアームの
運動方程式を状態変数線図で表わすと、図10に示すよ
うになる。
The mathematical model of the horizontal two-axis scalar robot can be represented as shown in FIG. 9, and from FIG. 9, the equation of motion of the robot arm can be formulated as shown in equation (1). In order to clarify the interference existing between the input torque and the angular velocity with respect to the arms 1 and 2 in the SCARA robot, the equation of motion of the robot arm represented by the equation (1) is represented by a state variable diagram as shown in FIG. As shown.

【0068】各アーム1、2への入力トルクτi(i=
1、2)に対する出力θi(i=1、2)(アーム角速
度)は、各アーム1、2の位置及び速度の制御を行う場
合には互いに影響を受けないことが望ましい。すなわ
ち、アーム1及びアーム2をロボットのサブシステムと
すると、各サブシステムの入力と出力は1対1に対応し
て互いに干渉しない方が位置/速度制御系を構成する際
に都合がよく、図10において破線で囲まれた部分から
の経路は存在しないことが望ましい。
The input torque τ i to each of the arms 1 and 2 (i =
It is desirable that the outputs θ i (i = 1, 2) (arm angular velocities) with respect to 1, 2) are not influenced by each other when controlling the position and velocity of each arm 1, 2. That is, if the arm 1 and the arm 2 are robot subsystems, it is more convenient for the input / output of each subsystem to correspond to each other in a one-to-one correspondence and not to interfere with each other when forming a position / speed control system. It is desirable that there is no path from the portion surrounded by the broken line in FIG.

【0069】ところが、水平2軸型スカラーロボットの
場合、図10に示すようにアーム1及びアーム2の入出
力が互いに複雑に交差し、各サブシステムが干渉してい
ることがわかる。このため、例えばアーム1に運動を引
き起こさせるべく入力トルクτ1を与えると、各アーム
間の干渉によりその入力トルクτ1はアーム1の出力
(角速度)のみならずアーム2の出力も変化させてしま
うことになる。
However, in the case of the horizontal two-axis scalar robot, as shown in FIG. 10, the input and output of the arm 1 and the arm 2 intersect each other in a complicated manner, and it can be seen that each subsystem interferes. Therefore, for example, when an input torque τ 1 is given to cause the arm 1 to move, the input torque τ 1 changes not only the output (angular velocity) of the arm 1 but also the output of the arm 2 due to interference between the arms. Will be lost.

【0070】つまり、アーム1の位置及び速度を変化さ
せようとすると、意図していないアーム2の位置及び速
度が変化してしまうことを意味する。これは、ロボット
アーム先端の位置/速度制御を行う上で大きな不都合と
なる。そこで、これらの干渉を何らかの方法を用いて補
償して各アーム間を非干渉化し、それぞれのアームの出
力と出力が1対1に対応するようにする必要がある。
That is, if the position and the speed of the arm 1 are to be changed, it means that the position and the speed of the arm 2 which are not intended are changed. This is a great inconvenience in controlling the position / speed of the tip of the robot arm. Therefore, it is necessary to compensate for these interferences by using some method so as to make the arms non-interfering, so that the outputs of the respective arms correspond one-to-one.

【0071】さて、図10において、各アーム1、2間
で交差している経路で表わされる各アーム間の干渉成分
は、それぞれのシステムの角加速度入力に対する外乱と
なっていることから、この干渉成分を角加速度外乱aDi
(i=1、2)と定義し、これを各アーム1、2につい
てまとめると、ロボットアームのモデルは図11に示す
ように表わすことができ、最終的に図12に示すように
なる。
In FIG. 10, the interference component between the arms, which is represented by the path intersecting between the arms 1 and 2, is a disturbance to the angular acceleration input of each system. Component is angular acceleration disturbance a Di
When (i = 1, 2) is defined and this is put together for each of the arms 1 and 2, the model of the robot arm can be represented as shown in FIG. 11 and finally as shown in FIG.

【0072】本実施形態では、各アーム1、2に設置し
た振動ジャイロセンサ26、27により各アーム1、2
の角速度を測定し、コンピュータ17はシステムの出力
として直接取得することができない角加速度外乱a
Diを、測定可能な入力トルクτiと振動ジャイロセンサ
26、27で測定した各アーム1、2の角速度から、ロ
ボットアームの数学モデルに基づいて構築したオブザー
バを用いて計算推定する。勿論、角加速度外乱aDiを直
接測定してもよいが、角加速度外乱aDiを直接取得する
ためには各アーム1、2の角加速度を加速度センサ11
〜14で測定する必要があり、したがって、多数の加速
度センサ11〜14を各アーム1、2に設置する必要が
ある。
In the present embodiment, the vibration gyro sensors 26 and 27 installed on the arms 1 and 2 respectively
And the computer 17 calculates the angular acceleration disturbance a which cannot be directly obtained as an output of the system.
Di is calculated and estimated from the measurable input torque τ i and the angular velocities of the arms 1 and 2 measured by the vibrating gyro sensors 26 and 27 using an observer constructed based on a mathematical model of the robot arm. Of course, the angular acceleration disturbance a Di may be directly measured. However, in order to directly obtain the angular acceleration disturbance a Di , the angular acceleration of each of the arms 1 and 2 is measured by the acceleration sensor 11.
To 14 and therefore, it is necessary to install a number of acceleration sensors 11 to 14 on each of the arms 1 and 2.

【0073】オブザーバは実システムの数学モデルに基
づいてコンピュータ17上に構成される一種の実システ
ムに対するシミュレーションであり、オブザーバの構成
や設計方法についてはゴピナスの方法をはじめ従来から
いくつかの手法が提案されている。オブザーバは観測可
能な実システムへの入力と出力をもとに、実システムの
出力からは直接取得することができない内部状態を計算
により推定することができる。したがって、オブザーバ
を用いることで、必要とするセンサの数を減少させるこ
とが可能となり、システムのセンサ構成を簡略化するこ
とが可能となる。
The observer is a simulation for a kind of real system constructed on the computer 17 based on the mathematical model of the real system. Regarding the structure and design method of the observer, several methods have been proposed including Gopinas' method. Have been. The observer can estimate the internal state that cannot be directly obtained from the output of the real system based on the input and output to the real system that can be observed. Therefore, by using an observer, the number of required sensors can be reduced, and the sensor configuration of the system can be simplified.

【0074】図12に示すようなロボットの場合、各ア
ーム間で交差した線路からの影響(干渉成分)すなわち
角加速度外乱aDiはシステムの出力から直接取得するこ
とができない内部状態であり、この干渉成分はオブザー
バを用いて推定することができる。本実施形態では、干
渉成分である角加速度外乱aDiを推定するオブザーバの
設計にはゴピナスの方法を用いた。
In the case of the robot shown in FIG. 12, the influence (interference component) from the line crossing between the arms, that is, the angular acceleration disturbance a Di is an internal state that cannot be directly obtained from the output of the system. The interference component can be estimated using an observer. In the present embodiment, the Gopinas method is used for designing an observer for estimating the angular acceleration disturbance a Di which is an interference component.

【0075】コンピュータ17は、そのオブザーバで推
定した角加速度外乱aDiを入力トルクτiにフィードバ
ックして加算することで、図11において太線で示され
る線路以外のサブシステム間(アーム間)で交差してい
る線路からの影響すなわち干渉を補償し、見かけ上これ
らの線路をなくす又はその影響を小さくし、全体として
入力と出力が1対1に対応するものとして扱うことを可
能とする。したがって、各アームの位置/速度制御を行
うサーボコントローラとしてのコンピュータ17の制御
性能を改善することができる。
The computer 17 feeds back the angular acceleration disturbance a Di estimated by the observer to the input torque τ i and adds the input torque τ i . The present invention compensates for the influence from the existing lines, that is, the interference, and apparently eliminates or reduces the effects of these lines, so that it is possible to treat the input and output as a one-to-one correspondence as a whole. Therefore, the control performance of the computer 17 as a servo controller for controlling the position / speed of each arm can be improved.

【0076】また、一般的に外乱オブザーバを用いるこ
とで各アーム間の非干渉化を達成すると同時に制御対象
(ロボットアーム)のモデルのパラメータの変動による
影響も低減させることが可能であり、モデルのパラメー
タ変動に対するシステムのロバスト性を向上させること
ができる。本実施形態の制御対象であるロボットアーム
のモデルは、図10から明らかなように各パラメータに
ロボットアームの姿勢変化に伴う変動成分が非線形関数
として存在し、外乱オブザーバを用いることで、制御対
象を近似的に変動しないノミナルな値のパラメータをも
つ線形システムとして取り扱うことが可能になり、一層
の位置/速度制御系の性能の改善を図ることができる。
Generally, by using a disturbance observer, decoupling between the arms can be achieved, and at the same time, the influence of parameter fluctuations of the model of the controlled object (robot arm) can be reduced. It is possible to improve the robustness of the system against parameter fluctuations. As is clear from FIG. 10, the model of the robot arm to be controlled according to the present embodiment has a fluctuation component associated with a change in the posture of the robot arm as a non-linear function in each parameter, and the control object is controlled by using a disturbance observer. It is possible to treat the system as a linear system having a nominal value parameter that does not fluctuate approximately, and it is possible to further improve the performance of the position / speed control system.

【0077】次に、オブザーバについて具体的に説明す
る。図10において、干渉力及びコリオリ力・遠心力に
関する破線で囲われた部分を各アームに加わる角加速度
外乱aDiと考え、改めてブロック線図で表わすと図15
に示すようになる。図15より各アームは見かけ上互い
に独立かつ同じ形式になるので、一方を考えればそれを
他方へ適用することは容易である。よって、これ以後は
添字1、2を無視して説明する。
Next, the observer will be specifically described. In FIG. 10, a portion surrounded by a broken line regarding the interference force, the Coriolis force, and the centrifugal force is considered as an angular acceleration disturbance a Di applied to each arm, and is again shown in a block diagram in FIG.
It becomes as shown in. From FIG. 15, since the arms are apparently independent of each other and have the same form, it is easy to apply one to the other if one is considered. Therefore, the following description will be made ignoring the subscripts 1 and 2.

【0078】図15は、x=θ(但し、x(0)=0)、
r(t)=u(t)とおき、微分方程式で表わすと、次式のよ
うになる。
FIG. 15 shows that x = θ (where x (0) = 0),
When r (t) = u (t) and it is represented by a differential equation, the following equation is obtained.

【0079】[0079]

【数25】 (Equation 25)

【0080】ここで、以下の変数を添字nを持つノミナ
ル項と変動項に分ける。
Here, the following variables are divided into a nominal term having a subscript n and a variable term.

【0081】[0081]

【数26】 (Equation 26)

【0082】これを(25)式に代入して整理すると、
次式が求まる。
Substituting this into equation (25) and rearranging it,
The following equation is obtained.

【0083】[0083]

【数27】 [Equation 27]

【0084】ここに、Here,

【0085】[0085]

【数28】 [Equation 28]

【0086】である。Is as follows.

【0087】次に、パラメータの変動を含む角加速度外
乱ADisは微小時間で一定値をとるものと仮定すると、
状態方程式は次式のように表わされる。
Next, assuming that the angular acceleration disturbance A Dis including the parameter fluctuation takes a constant value in a short time.
The state equation is expressed as the following equation.

【0088】[0088]

【数29】 (Equation 29)

【0089】また、出力方程式は、角加速度のみが検出
可能であるので、次のようになる。
The output equation is as follows because only the angular acceleration can be detected.

【0090】[0090]

【数30】 [Equation 30]

【0091】以上の定式化からゴピナスの方法を用いて
外乱オブザーバを設計すると、次の(31)(32)式
が導出される。ただし、ωはオブザーバの状態変数、L
はオブザーバの固定値に関係する設計パラメータであ
り、L<0の値をとる。また、A^Dis(^は正しくは
Aの上に付く)はパラメータ変動を含めた推定角加速度
外乱である。
When the disturbance observer is designed using the Gopinas method from the above formulation, the following equations (31) and (32) are derived. Where ω is the state variable of the observer and L
Is a design parameter related to the fixed value of the observer, and takes a value of L <0. A ^ Dis (^ is correctly attached to A) is an estimated angular acceleration disturbance including a parameter variation.

【0092】[0092]

【数31】 (Equation 31)

【0093】[0093]

【数32】 (Equation 32)

【0094】これを変形してブロック線図で表わすと、
図16(a)に示すようになる。ただし、オブザーバの
設計パラメータLをL>0と改めて定義する。図16に
おいて、(a)と(b)は等価であり、実際のサーボル
ープでは、図16(b)の形式を使用する。
When this is modified and represented by a block diagram,
The result is as shown in FIG. However, the design parameter L of the observer is defined again as L> 0. In FIG. 16, (a) and (b) are equivalent, and the actual servo loop uses the format of FIG. 16 (b).

【0095】このようにして求められた推定角加速度外
乱A^Disは図16(a)から明らかなように一次遅れ
要素を介して求められる。この一次遅れ要素は外乱オブ
ザーバ内の一次フィルタと考えることができ、角速度を
微分する際に生ずる高周波雑音を抑圧する機能を持つ。
ここで、一次遅れ要素の時定数Qn/Lが無視できるほ
ど小さければ、推定角加速度外乱A^Disは実際の角加
速度外乱ADisと等価であると考えることができる。
The estimated angular acceleration disturbance A ^ Dis obtained in this manner is obtained through a first-order lag element as is apparent from FIG. This first-order lag element can be considered as a first-order filter in the disturbance observer, and has a function of suppressing high-frequency noise generated when differentiating the angular velocity.
Here, if the time constant Q n / L of the first-order lag element is negligibly small, it can be considered that the estimated angular acceleration disturbance A ^ Dis is equivalent to the actual angular acceleration disturbance A Dis .

【0096】よって、この推定角加速度外乱A^Dis
らゲインl/Pnを介して求められるトルク外乱τcmp
図17に示すように入力トルクにフィードバックするこ
とは、角加速度のフィードフォワード補償の機能とな
る。その結果、干渉力及びコリオリ力・遠心力が相殺さ
れて(1)式はノミナルな値を持つ項のみが残り、次の
(33)(34)式のようにあたかも各アームは独立で
ノミナルな係数を持つ運動方程式で表わすことができ、
非干渉化かつ線形化が達成できる。
Therefore, feedback of the torque disturbance τ cmp obtained from the estimated angular acceleration disturbance A ^ Dis via the gain 1 / Pn to the input torque as shown in FIG. 17 is equivalent to the feed-forward compensation of the angular acceleration. Function. As a result, the interference force, the Coriolis force, and the centrifugal force cancel each other out, and only the term having a nominal value remains in the equation (1), and as in the following equations (33) and (34), each arm is independent and nominal. It can be expressed by an equation of motion with coefficients,
Decoupling and linearization can be achieved.

【0097】[0097]

【数33】 [Equation 33]

【0098】[0098]

【数34】 (Equation 34)

【0099】図17は以上の外乱オブザーバを用いたフ
ィードフォワード角加速度制御方法をブロック線図で表
わす。
FIG. 17 is a block diagram showing a feedforward angular acceleration control method using the above-described disturbance observer.

【0100】本実施形態において、コンピュータ17
は、上述のように角加速度外乱を、測定可能な入力トル
クτiと振動ジャイロセンサ26、27で測定した各ア
ーム1、2の角速度から、ロボットアームの数学モデル
に基づいて構築したオブザーバを用いて計算推定し、そ
のオブザーバで推定した角加速度外乱を入力トルクにフ
ィードバックして加算することで、各アーム間の干渉を
補償する。これにより、新たなトルク入力と出力(アー
ムの角速度)が1対1に対応して図17右側のブロック
線図に示すように各アームはノミナル値により非干渉
化、線形化がなされる。
In this embodiment, the computer 17
Uses an observer constructed based on a mathematical model of a robot arm based on the input torque τ i that can be measured and the angular velocities of the arms 1 and 2 measured by the vibration gyro sensors 26 and 27 as described above. Then, the interference between the arms is compensated by feeding back and adding the angular acceleration disturbance estimated by the observer to the input torque. Thus, the new torque input and output (angular velocity of the arm) correspond one-to-one, and as shown in the block diagram on the right side of FIG.

【0101】このように、この実施形態は、請求項1に
係る発明を適用した水平2軸型スカラーロボットの一実
施形態であって、旋回可能に設けられる第1のアーム1
と、この第1のアーム1の根本側端部が取り付けられた
第1の関節3と、前記第1のアーム1の旋回側端部に取
り付けられた第2の関節4と、この第2の関節4に根本
側端部が取り付けられた第2のアーム2と、前記第1の
関節3を回転させる第1のモータと、前記第2の関節4
を回転させる第2のモータと、前記第1のモータ及び前
記第2のモータを制御して前記第1のアーム及び前記第
2のアームの位置決め制御を行う制御手段としてのコン
ピュータ17を備えたロボットにおいて、前記第1のア
ーム1の角速度を第1のセンサとしての振動ジャイロセ
ンサ26により検出し、前記第2のアーム2の角速度を
第2のセンサとしての振動ジャイロセンサ27により検
出し、前記制御手段17にて前記第1のセンサ26の出
力信号及び前記第2のセンサ27の出力信号を用いて前
記第1のアーム1に対する外乱の非干渉化制御を行うと
共に前記第1のセンサ26の出力信号及び前記第2のセ
ンサ27の出力信号を用いて前記第2のアーム2に対す
る外乱の非干渉化制御を行うので、ロボットのダイナミ
ックスに基づきロボットの各アーム間の干渉を補償する
ことができ、ロボットの高速動作時にも参照軌道に対す
る高い追従性を確保することができる。
As described above, this embodiment is an embodiment of the horizontal two-axis type scalar robot to which the invention according to claim 1 is applied, and the first arm 1 that is rotatably provided.
A first joint 3 to which a root end of the first arm 1 is attached; a second joint 4 to be attached to a turning end of the first arm 1; A second arm 2 having a root end attached to a joint 4, a first motor for rotating the first joint 3, and a second joint 4
A robot comprising: a second motor for rotating a motor; and a computer 17 as control means for controlling the first motor and the second motor to perform positioning control of the first arm and the second arm. , The angular velocity of the first arm 1 is detected by a vibration gyro sensor 26 as a first sensor, and the angular velocity of the second arm 2 is detected by a vibration gyro sensor 27 as a second sensor. The means 17 controls the interference of the disturbance to the first arm 1 using the output signal of the first sensor 26 and the output signal of the second sensor 27, and outputs the output of the first sensor 26. Signals and the output signal of the second sensor 27 are used to control the interference of the second arm 2 to be decoupling. Can compensate for interference between the arms of Tsu bets, it is possible to secure a high followability to see orbit during high-speed operation of the robot.

【0102】また、この実施形態は、請求項3に係る発
明を適用した水平2軸型スカラーロボットの一実施形態
であって、請求項1記載のロボットの非干渉化制御方法
において、前記第1のセンサ26及び前記第2のセンサ
27により前記第1のアーム1の角速度と前記第2のア
ーム2の角速度を各々検出し、前記外乱非干渉化制御で
は前記第1のアーム1に対して前記第1のセンサ26の
出力信号及び前記第2のセンサ27の出力信号を用いて
外乱オブザーバで外乱トルクを推定して入力トルクにフ
ィードバックすることにより外乱トルクの非干渉化制御
を行うと共に前記第2のアーム2に対して前記第1のセ
ンサ26の出力信号及び前記第2のセンサ27の出力信
号を用いて外乱オブザーバで外乱トルクを推定して入力
トルクにフィードバックすることにより外乱トルクの非
干渉化制御を行うので、ロボットのダイナミックスに基
づきロボットの各アーム間の干渉を補償することができ
てロボットの高速動作時にも参照軌道に対する高い追従
性を確保することができ、かつ、センサの数を減少させ
ることができる。なお、各請求項に係る発明は、上記実
施形態に限定されるものではなく、例えばアーム及び関
節を3組以上持つロボットに適用することができる。
This embodiment is an embodiment of a horizontal two-axis scalar robot to which the invention of claim 3 is applied. In the method of controlling decoupling of a robot according to claim 1, the first The sensor 26 and the second sensor 27 detect the angular velocity of the first arm 1 and the angular velocity of the second arm 2, respectively. The disturbance observer estimates the disturbance torque using the output signal of the first sensor 26 and the output signal of the second sensor 27 and feeds it back to the input torque, thereby performing the control for decoupling the disturbance torque and the second signal. The disturbance torque is estimated by the disturbance observer using the output signal of the first sensor 26 and the output signal of the second sensor 27 for the arm 2 and the input torque is fed. Control of the disturbance torque to prevent interference between each arm of the robot based on the dynamics of the robot, thereby ensuring high followability to the reference trajectory even during high-speed operation of the robot. And the number of sensors can be reduced. The invention according to each claim is not limited to the above embodiment, and can be applied to, for example, a robot having three or more sets of arms and joints.

【0103】[0103]

【発明の効果】以上のように請求項1に係る発明によれ
ば、旋回可能に設けられる第1のアームと、この第1の
アームの根本側端部が取り付けられた第1の関節と、前
記第1のアームの旋回側端部に取り付けられた第2の関
節と、この第2の関節に根本側端部が取り付けられた第
2のアームと、前記第1の関節を回転させる第1のモー
タと、前記第2の関節を回転させる第2のモータと、前
記第1のモータ及び前記第2のモータを制御して前記第
1のアーム及び前記第2のアームの位置決め制御を行う
制御手段とを備えたロボットの非干渉化制御方法であっ
て、前記第1のアームの角加速度もしくは角速度を第1
のセンサにより検出し、前記第2のアームの角加速度も
しくは角速度を第2のセンサにより検出し、前記制御手
段にて前記第1のセンサの出力信号及び前記第2のセン
サの出力信号を用いて前記第1のアームに対する外乱の
非干渉化制御を行うと共に前記第1のセンサの出力信号
及び前記第2のセンサの出力信号を用いて前記第2のア
ームに対する外乱の非干渉化制御を行うので、ロボット
のダイナミックスに基づきロボットの各アーム間の干渉
を補償することができ、ロボットの高速動作時にも参照
軌道に対する高い追従性を確保することができる。
As described above, according to the first aspect of the present invention, the first arm rotatably provided, the first joint to which the root end of the first arm is attached, A second joint attached to a pivot-side end of the first arm, a second arm having a root-side end attached to the second joint, and a first arm for rotating the first joint , A second motor for rotating the second joint, and control for controlling the first motor and the second motor to perform positioning control of the first arm and the second arm. Means for controlling decoupling of a robot, wherein the angular acceleration or angular velocity of the first arm is set to a first value.
And the angular acceleration or angular velocity of the second arm is detected by the second sensor, and the control unit uses the output signal of the first sensor and the output signal of the second sensor. Since disturbance control for disturbance of the first arm is performed, and control of disturbance control for the second arm is performed using the output signal of the first sensor and the output signal of the second sensor. In addition, it is possible to compensate for interference between the arms of the robot based on the dynamics of the robot, and to ensure high followability to the reference trajectory even when the robot operates at high speed.

【0104】請求項2に係る発明によれば、請求項1記
載のロボットの非干渉化制御方法において、前記第1の
センサ及び前記第2のセンサにより前記第1のアームの
角加速度と前記第2のアームの角加速度を各々検出し、
前記外乱非干渉化制御では前記第1のアームに対して前
記第1のセンサの出力信号及び前記第2のセンサの出力
信号を用いて外乱トルクを求めて入力トルクにフィード
バックすることにより外乱トルクの非干渉化制御を行う
と共に前記第2のアームに対して前記第1のセンサの出
力信号及び前記第2のセンサの出力信号を用いて外乱ト
ルクを求めて入力トルクにフィードバックすることによ
り外乱トルクの非干渉化制御を行うので、ロボットのダ
イナミックスに基づきロボットの各アーム間の干渉を補
償することができてロボットの高速動作時にも参照軌道
に対して大幅に高い追従性を確保することができる。
According to a second aspect of the present invention, in the robot decoupling control method according to the first aspect, the angular acceleration of the first arm and the angular acceleration of the first arm are determined by the first sensor and the second sensor. Angular acceleration of the two arms is detected respectively,
In the disturbance decoupling control, a disturbance torque is obtained for the first arm by using an output signal of the first sensor and an output signal of the second sensor, and is fed back to an input torque to thereby reduce the disturbance torque. By performing the decoupling control and obtaining the disturbance torque for the second arm using the output signal of the first sensor and the output signal of the second sensor and feeding it back to the input torque, the disturbance torque is reduced. Since decoupling control is performed, interference between each arm of the robot can be compensated based on the dynamics of the robot, so that even when the robot is operating at high speed, it is possible to ensure significantly high followability with respect to the reference trajectory. .

【0105】請求項3に係る発明によれば、請求項1記
載のロボットの非干渉化制御方法において、前記第1の
センサ及び前記第2のセンサにより前記第1のアームの
角速度と前記第2のアームの角速度を各々検出し、前記
外乱非干渉化制御では前記第1のアームに対して前記第
1のセンサの出力信号及び前記第2のセンサの出力信号
を用いて外乱オブザーバで外乱トルクを推定して入力ト
ルクにフィードバックすることにより外乱トルクの非干
渉化制御を行うと共に前記第2のアームに対して前記第
1のセンサの出力信号及び前記第2のセンサの出力信号
を用いて外乱オブザーバで外乱トルクを推定して入力ト
ルクにフィードバックすることにより外乱トルクの非干
渉化制御を行うので、ロボットのダイナミックスに基づ
きロボットの各アーム間の干渉を補償することができて
ロボットの高速動作時にも参照軌道に対する高い追従性
を確保することができ、かつ、センサの数を減少させる
ことができる。
According to a third aspect of the present invention, in the robot decoupling control method according to the first aspect, the angular velocity of the first arm and the second angular velocity are controlled by the first sensor and the second sensor. In the disturbance decoupling control, a disturbance torque is detected by a disturbance observer using the output signal of the first sensor and the output signal of the second sensor in the disturbance decoupling control. Estimation and feedback to the input torque perform decoupling control of the disturbance torque, and a disturbance observer for the second arm using the output signal of the first sensor and the output signal of the second sensor. The disturbance torque is estimated and fed back to the input torque to perform decoupling control of the disturbance torque. To be able to compensate for interference between beam also can secure high followability to the reference trajectory at the time of high-speed operation of the robot, and can reduce the number of sensors.

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

【図1】請求項1、2に係る発明を適用した水平2軸型
スカラーロボットの一実施形態の非干渉化制御方法を示
すブロック線図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a decoupling control method of an embodiment of a horizontal two-axis scalar robot to which the inventions according to claims 1 and 2 are applied.

【図2】図1の等価回路を示すブロック線図である。FIG. 2 is a block diagram showing an equivalent circuit of FIG. 1;

【図3】同実施形態の一部を示す正面図である。FIG. 3 is a front view showing a part of the embodiment.

【図4】同実施形態の他の一部を示すブロック線図であ
る。
FIG. 4 is a block diagram showing another part of the embodiment.

【図5】同実施形態の第1のアームに対する加速度セン
サの取付け状態を示す側面図及び正面図である。
FIGS. 5A and 5B are a side view and a front view showing a state where the acceleration sensor is attached to the first arm of the embodiment. FIGS.

【図6】同実施形態の第2のアームに対する加速度セン
サの取付け状態を示す側面図及び正面図である。
FIG. 6 is a side view and a front view showing a state where the acceleration sensor is attached to the second arm of the embodiment.

【図7】スカラーロボットの基準座標系と各アームに固
定された回転座標系を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a reference coordinate system of a scalar robot and a rotating coordinate system fixed to each arm.

【図8】上記実施形態の干渉トルク算出部を示す機能ブ
ロック図である。
FIG. 8 is a functional block diagram illustrating an interference torque calculator according to the embodiment.

【図9】水平2軸型スカラーロボットの数学モデルを示
す図である。
FIG. 9 is a diagram showing a mathematical model of a horizontal two-axis scalar robot.

【図10】同ロボットのアームの運動方程式を示す状態
変数線図である。
FIG. 10 is a state variable diagram showing an equation of motion of an arm of the robot.

【図11】水平2軸型スカラーロボットのアームのモデ
ルを示すブロック線図である。
FIG. 11 is a block diagram illustrating a model of an arm of a horizontal two-axis scalar robot.

【図12】図11の等価回路を示すブロック線図であ
る。
FIG. 12 is a block diagram showing an equivalent circuit of FIG. 11;

【図13】請求項1、3に係る発明を適用した水平2軸
型スカラーロボットの一実施形態の一部を示す正面図で
ある。
FIG. 13 is a front view showing a part of an embodiment of a horizontal two-axis scalar robot to which the inventions according to claims 1 and 3 are applied.

【図14】同実施形態の他の一部を示すブロック線図で
ある。
FIG. 14 is a block diagram showing another portion of the embodiment.

【図15】ロボットアームの運動方程式を示す状態変数
線図である。
FIG. 15 is a state variable diagram showing an equation of motion of the robot arm.

【図16】外乱オブザーバを示すブロック線図である。FIG. 16 is a block diagram showing a disturbance observer.

【図17】上記実施形態のフィードフォワード角加速度
制御方法を示すブロック線図である。
FIG. 17 is a block diagram illustrating a feedforward angular acceleration control method according to the embodiment.

【符号の説明】 1、2 アーム 3、4 関節 11〜14 加速度センサ 17 コンピュータ 18 拡張I/Oユニット 19、20 ローパスフィルタ 21 サーボアンプ 22 A/Dコンバータ 23 D/Aコンバータ 24 エンコーダカウンタ 25 パラレルI/Oポート 26、27 振動ジャイロセンサ[Description of Signs] 1, 2 Arms 3, 4 Joints 11 to 14 Acceleration Sensor 17 Computer 18 Expansion I / O Unit 19, 20 Low Pass Filter 21 Servo Amplifier 22 A / D Converter 23 D / A Converter 24 Encoder Counter 25 Parallel I / O port 26, 27 Vibrating gyro sensor

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】旋回可能に設けられる第1のアームと、こ
の第1のアームの根本側端部が取り付けられた第1の関
節と、前記第1のアームの旋回側端部に取り付けられた
第2の関節と、この第2の関節に根本側端部が取り付け
られた第2のアームと、前記第1の関節を回転させる第
1のモータと、前記第2の関節を回転させる第2のモー
タと、前記第1のモータ及び前記第2のモータを制御し
て前記第1のアーム及び前記第2のアームの位置決め制
御を行う制御手段とを備えたロボットの非干渉化制御方
法であって、前記第1のアームの角加速度もしくは角速
度を第1のセンサにより検出し、前記第2のアームの角
加速度もしくは角速度を第2のセンサにより検出し、前
記制御手段にて前記第1のセンサの出力信号及び前記第
2のセンサの出力信号を用いて前記第1のアームに対す
る外乱の非干渉化制御を行うと共に前記第1のセンサの
出力信号及び前記第2のセンサの出力信号を用いて前記
第2のアームに対する外乱の非干渉化制御を行うことを
特徴とするロボットの非干渉化制御方法。
1. A first arm rotatably provided, a first joint to which a root end of the first arm is attached, and a first arm attached to a pivot end of the first arm. A second joint, a second arm having a root end attached to the second joint, a first motor for rotating the first joint, and a second motor for rotating the second joint. A non-interacting control method for a robot, comprising: a motor; and control means for controlling the first motor and the second motor to perform positioning control of the first arm and the second arm. The angular acceleration or angular velocity of the first arm is detected by a first sensor; the angular acceleration or angular velocity of the second arm is detected by a second sensor; Output signal and the output of the second sensor Signal to control the disturbance to the first arm using the signal, and to reduce the disturbance to the second arm by using the output signal of the first sensor and the output signal of the second sensor. A decoupling control method for a robot, comprising performing control.
【請求項2】請求項1記載のロボットの非干渉化制御方
法において、前記第1のセンサ及び前記第2のセンサに
より前記第1のアームの角加速度と前記第2のアームの
角加速度を各々検出し、前記外乱非干渉化制御では前記
第1のアームに対して前記第1のセンサの出力信号及び
前記第2のセンサの出力信号を用いて外乱トルクを求め
て入力トルクにフィードバックすることにより外乱トル
クの非干渉化制御を行うと共に前記第2のアームに対し
て前記第1のセンサの出力信号及び前記第2のセンサの
出力信号を用いて外乱トルクを求めて入力トルクにフィ
ードバックすることにより外乱トルクの非干渉化制御を
行うことを特徴とするロボットの非干渉化制御方法。
2. The method for controlling decoupling of a robot according to claim 1, wherein the angular acceleration of the first arm and the angular acceleration of the second arm are respectively determined by the first sensor and the second sensor. In the disturbance non-interference control, a disturbance torque is obtained for the first arm by using the output signal of the first sensor and the output signal of the second sensor, and is fed back to the input torque. By performing disturbance torque decoupling control and obtaining a disturbance torque for the second arm using the output signal of the first sensor and the output signal of the second sensor, and feeding it back to the input torque. A non-interacting control method for a robot, which performs non-interacting control of disturbance torque.
【請求項3】請求項1記載のロボットの非干渉化制御方
法において、前記第1のセンサ及び前記第2のセンサに
より前記第1のアームの角速度と前記第2のアームの角
速度を各々検出し、前記外乱非干渉化制御では前記第1
のアームに対して前記第1のセンサの出力信号及び前記
第2のセンサの出力信号を用いて外乱オブザーバで外乱
トルクを推定して入力トルクにフィードバックすること
により外乱トルクの非干渉化制御を行うと共に前記第2
のアームに対して前記第1のセンサの出力信号及び前記
第2のセンサの出力信号を用いて外乱オブザーバで外乱
トルクを推定して入力トルクにフィードバックすること
により外乱トルクの非干渉化制御を行うことを特徴とす
るロボットの非干渉化制御方法。
3. The method for controlling decoupling of a robot according to claim 1, wherein the first sensor and the second sensor detect an angular velocity of the first arm and an angular velocity of the second arm, respectively. In the disturbance decoupling control, the first
A disturbance torque is estimated by a disturbance observer using the output signal of the first sensor and the output signal of the second sensor for the arm of the first arm and fed back to the input torque, thereby performing the control of decoupling the disturbance torque. With the second
A disturbance torque is estimated by a disturbance observer using the output signal of the first sensor and the output signal of the second sensor for the arm of the first arm and fed back to the input torque, thereby performing the control of decoupling the disturbance torque. A non-interacting control method for a robot.
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