JPH1142578A - Control method and device for robot - Google Patents

Control method and device for robot

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JPH1142578A
JPH1142578A JP20126097A JP20126097A JPH1142578A JP H1142578 A JPH1142578 A JP H1142578A JP 20126097 A JP20126097 A JP 20126097A JP 20126097 A JP20126097 A JP 20126097A JP H1142578 A JPH1142578 A JP H1142578A
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JP
Japan
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robot
command value
compliance
motor
speed
Prior art date
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Application number
JP20126097A
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Japanese (ja)
Inventor
Masahiro Ooto
雅裕 大音
Keiji Yasui
啓二 安井
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Priority to JP20126097A priority Critical patent/JPH1142578A/en
Publication of JPH1142578A publication Critical patent/JPH1142578A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To control so that compliance motion can be performed relating to fine external force with a good follow up property without using a force sensor, when external force is applied to a robot manipulator. SOLUTION: This control device for a robot comprises a servomotors 1 to 1N driving a robot manipulator, motor current detectors 2 to 2N detecting a current driving the servomotors 1 to 1N, motor rotational speed detectors 5 to 5N detecting a rotational speed of the servomotors 1 to 1N, disturbance load detectors 6 to 6N detecting disturbance load torque applied to the robot manipulator with this motor rotational speed and motor current, feed forward compensators 10 to 10N multiplying an moving command value by a feed forward gain to calculate a feed forward speed command value, and a force arithmetic device 13 adding fine initial torque to the detected disturbance load torque to calculate the moving command value when a robot manipulator is stopped.

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、ロボットマニピュ
レータをサーボモータで駆動し、ロボットのエンドエフ
ェクタにかかった外力に対し柔軟に逃げる動作、すなわ
ちコンプライアンス動作を行うためのロボットの制御方
法および装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a robot control method and apparatus for driving a robot manipulator by a servomotor to flexibly escape an external force applied to an end effector of the robot, that is, a compliance operation.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、力センサを用いないで、ロボット
マニピュレータに外力が加わったときに、外力に追従し
てマニピュレータを動作させコンプライアンス動作を行
うロボットの制御装置(特開平6−39760号)が知
られている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a robot controller (Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 6-39760) has been proposed which does not use a force sensor, and when an external force is applied to a robot manipulator, operates the manipulator in accordance with the external force to perform a compliance operation. Are known.

【0003】この従来例は、ロボットマニピュレータに
外力が加わったときに、停止時に比べて増加したモータ
電流指令値に応じて位置変化分として位置指令値に加算
し、ロボットマニピュレータを動作させることで、ロボ
ット先端に力センサ等を設置せず、外力に追従してコン
プライアンス動作ができるものである。
In this conventional example, when an external force is applied to a robot manipulator, the position is added to a position command value as a position change in accordance with a motor current command value increased compared to when the robot manipulator is stopped, and the robot manipulator is operated. A compliance operation can be performed by following an external force without installing a force sensor or the like at the tip of the robot.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来例
は、停止時に比べて増加したモータ電流指令値に応じて
位置変化分として位置指令値に加算しているため、特に
位置追従性の悪い垂直多関節ロボットでは外力に対する
追従性が悪く、また、ロボットが停止しているときは減
速機等の静摩擦が大きく、マニピュレータにかかる外力
が微小なときはモータ電流が変化せず外力に対応したコ
ンプライアンス動作ができないという問題点があった。
However, in the above conventional example, since the position command value is added to the position command value as a position change in accordance with the motor current command value increased compared to when the motor is stopped, the vertical tracking performance is particularly poor. Articulated robots have poor ability to follow external forces, and when the robot is stopped, the static friction of the reducer is large. There was a problem that can not be.

【0005】本発明は、上記従来の問題点を解決するも
ので、力センサを用いずロボットマニピュレータに外力
が加わったときに柔軟に逃げる動作、すなわちコンプラ
イアンス動作を行うロボットにおいて、外力に対する追
従性を良くし、マニピュレータにかかる外力が微小なと
きでも外力に対応してコンプライアンス動作ができるロ
ボットの制御方法および装置を提供することを目的とす
る。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above-mentioned conventional problems. In a robot which performs a flexible operation when an external force is applied to a robot manipulator without using a force sensor, that is, a robot which performs a compliance operation, the followability to the external force is improved. It is an object of the present invention to provide a control method and apparatus for a robot capable of performing a compliance operation in response to an external force even when the external force applied to the manipulator is minute.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の第1手段は、ロボットマニピュレータを駆動
するサーボモータのモータ電流値を検出し、前記サーボ
モータのモータ回転速度を検出し、前記モータ電流値と
前記モータ回転速度からロボットマニピュレータにかか
った外乱負荷トルクを検出し、検出した外乱負荷トルク
からコンプライアンス動作指令値を演算し位置制御器に
出力し、前記コンプライアンス動作指令値からコンプラ
イアンス速度指令値を算出し速度制御器に出力すること
でフィードフォワード補償演算を行い、コンプライアン
ス動作を行うことを特徴とするロボットの制御方法であ
る。
In order to achieve this object, a first means of the present invention is to detect a motor current value of a servomotor driving a robot manipulator, to detect a motor rotation speed of the servomotor, A disturbance load torque applied to the robot manipulator is detected from the motor current value and the motor rotation speed, a compliance operation command value is calculated from the detected disturbance load torque and output to a position controller, and a compliance speed is calculated from the compliance operation command value. A robot control method comprising calculating a command value and outputting the command value to a speed controller, performing a feedforward compensation calculation, and performing a compliance operation.

【0007】また、本発明の第2手段は、第1手段のフ
ィードフォワード補償演算において、コンプライアンス
動作指令値にロボットプログラムで設定されたフィード
フォワードゲインを掛けてコンプライアンス速度指令値
を算出しフィードフォワード補償する方法としたもので
ある。
The second means of the present invention calculates the compliance speed command value by multiplying a compliance operation command value by a feed forward gain set by a robot program in the feed forward compensation calculation of the first means, and calculates a feed speed compensation value. It is a method to do.

【0008】つぎに、本発明の第3手段は、ロボットマ
ニピュレータのサーボモータを駆動するモータ電流値を
検出し、前記サーボモータのモータ回転速度を検出し、
前記モータ電流値と前記モータ回転速度からロボットマ
ニピュレータにかかった外乱負荷トルクを検出し、ロボ
ットマニピュレータが停止しているときに微小初期トル
クを検出された外乱負荷トルクに付加しコンプライアン
ス動作指令値を演算し、コンプライアンス動作を行うこ
とを特徴とするロボットの制御方法である。
Next, a third means of the present invention detects a motor current value for driving a servomotor of the robot manipulator, and detects a motor rotation speed of the servomotor,
A disturbance load torque applied to the robot manipulator is detected from the motor current value and the motor rotation speed, and a small initial torque is added to the detected disturbance load torque when the robot manipulator is stopped to calculate a compliance operation command value. And performing a compliance operation.

【0009】つぎに、本発明の第4手段は、第3手段の
微小初期トルクの値が、ロボットプログラムによって設
定され、コンプライアンス動作指令値を演算する方法と
したものである。
Next, a fourth means of the present invention is a method in which the value of the minute initial torque of the third means is set by a robot program, and a compliance operation command value is calculated.

【0010】つぎに、本発明の第5手段は、第3手段の
微小初期トルクの符号が、ロボットプログラムによって
設定され、コンプライアンス動作指令値を演算する方法
としたものである。
Next, a fifth means of the present invention is a method in which the sign of the minute initial torque of the third means is set by a robot program and a compliance operation command value is calculated.

【0011】つぎに、本発明の第6手段は、ロボットマ
ニピュレータを駆動するサーボモータと、前記サーボモ
ータを駆動する電流を検出するモータ電流検出器と、前
記サーボモータの回転速度を検出するモータ回転速度検
出器と、前記モータ回転速度とモータ電流からロボット
マニピュレータにかかった外乱負荷トルクを検出する外
乱検出器と、前記サーボモータの位置を制御する位置制
御器と、前記サーボモータの速度を制御する速度制御器
と、検出された外乱負荷トルクからコンプライアンス動
作指令値を演算し位置制御器に出力する力演算器と、前
記コンプライアンス動作指令値からコンプライアンス速
度指令値を算出し速度制御器に出力するフィードフォワ
ード補償器を備えたものである。
Next, a sixth means of the present invention comprises a servomotor for driving a robot manipulator, a motor current detector for detecting a current for driving the servomotor, and a motor rotation for detecting a rotation speed of the servomotor. A speed detector, a disturbance detector for detecting a disturbance load torque applied to the robot manipulator from the motor rotation speed and the motor current, a position controller for controlling a position of the servomotor, and controlling a speed of the servomotor. A speed controller, a force calculator for calculating a compliance operation command value from the detected disturbance load torque and outputting the same to the position controller, and a feed for calculating a compliance speed command value from the compliance operation command value and outputting the same to the speed controller It has a forward compensator.

【0012】つぎに、本発明の第7手段は、第6手段の
フィードフォワード補償器が、コンプライアンス動作指
令値にロボットプログラムで設定されたフィードフォワ
ードゲインを掛けてコンプライアンス速度指令値を演算
する構成としたものである。
Next, a seventh means of the present invention is characterized in that the feedforward compensator of the sixth means calculates a compliance speed command value by multiplying a compliance operation command value by a feedforward gain set by a robot program. It was done.

【0013】つぎに、本発明の第8手段は、ロボットマ
ニピュレータを駆動するサーボモータと、前記サーボモ
ータを駆動する電流を検出するモータ電流検出器と、前
記サーボモータの回転速度を検出するモータ回転速度検
出器と、前記モータ回転速度とモータ電流からロボット
マニピュレータにかかった外乱負荷トルクを検出する外
乱検出器と、ロボットマニピュレータが停止していると
きに微小初期トルクを検出された外乱負荷トルクに付加
しコンプライアンス動作指令値を演算する力演算器を備
えたものである。
Next, an eighth means of the present invention comprises a servomotor for driving a robot manipulator, a motor current detector for detecting a current for driving the servomotor, and a motor rotation for detecting a rotation speed of the servomotor. A speed detector, a disturbance detector that detects a disturbance load torque applied to the robot manipulator from the motor rotation speed and the motor current, and a small initial torque added to the detected disturbance load torque when the robot manipulator is stopped. And a force calculator for calculating a compliance operation command value.

【0014】つぎに、本発明の第9手段は、第8手段の
力演算器が、ロボットプログラムによって微小初期トル
クの値を設定しコンプライアンス動作指令値を演算する
構成としたものである。
Next, a ninth means of the present invention is configured such that the force calculator of the eighth means sets a value of a minute initial torque by a robot program and calculates a compliance operation command value.

【0015】つぎに、本発明の第10手段は、第8手段
の力演算器が、ロボットプログラムによって微小初期ト
ルクの符号を設定しコンプライアンス動作指令値を演算
する構成としたものである。
Next, a tenth means of the present invention is configured such that the force calculator of the eighth means sets a sign of a minute initial torque by a robot program and calculates a compliance operation command value.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】上記手段により、本発明の第1手
段による方法とその方法を用いるための第6手段の装置
によれば、力センサを用いずロボットマニピュレータに
外力が加わったときに、外力に対する追従性が良いコン
プライアンス動作を行う作用を有する。
According to the above-mentioned means, according to the method of the first means of the present invention and the apparatus of the sixth means for using the method, when an external force is applied to the robot manipulator without using a force sensor, It has a function of performing a compliance operation with good followability to external force.

【0017】さらに、本発明の第2手段による方法とそ
の方法を用いるための第7手段の装置によれば、力セン
サを用いずロボットマニピュレータに外力が加わったと
きに、外力に対する追従性をロボットプログラムで変更
して、外力に対する追従性が良いコンプライアンス動作
を行う作用を有する。
Further, according to the method of the second means of the present invention and the apparatus of the seventh means for using the method, when an external force is applied to the robot manipulator without using a force sensor, the robot can follow the external force. It has a function of performing a compliance operation with good followability to external force by being changed by a program.

【0018】さらに、本発明の第3手段による方法とそ
の方法を用いるための第8手段の装置によれば、マニピ
ュレータにかかる外力が微小なときでも外力に対応して
コンプライアンス動作ができる作用を有する。
Further, according to the method of the third means of the present invention and the apparatus of the eighth means for using the method, even when the external force applied to the manipulator is very small, there is an effect that the compliance operation can be performed in response to the external force. .

【0019】さらに、本発明の第4手段による方法とそ
の方法を用いるための第9手段の装置によれば、微小初
期トルクの値をロボットプログラムで設定し、マニピュ
レータにかかる外力が微小なときでも外力に対応してコ
ンプライアンス動作ができる作用を有する。
Further, according to the method according to the fourth means of the present invention and the apparatus according to the ninth means for using the method, the value of the small initial torque is set by a robot program, and even when the external force applied to the manipulator is small, It has the function of performing a compliance operation in response to an external force.

【0020】さらに、本発明の第5手段による方法とそ
の方法を用いるための第10手段の装置によれば、微小
初期トルクの符号をロボットプログラムで設定し、マニ
ピュレータにかかる外力が微小なときでも外力に対応し
てコンプライアンス動作ができる作用を有する。
Further, according to the method according to the fifth aspect of the present invention and the apparatus according to the tenth aspect for using the method, the sign of the minute initial torque is set by a robot program, and even when the external force applied to the manipulator is minute. It has the function of performing a compliance operation in response to an external force.

【0021】以下、本発明の一実施の形態について図1
ないし図3を参照しながら説明する。
FIG. 1 shows an embodiment of the present invention.
This will be described with reference to FIG.

【0022】図1に示すように本実施の形態は、ロボッ
トマニピュレータを駆動するサーボモータ1ないし1N
と、サーボモータ1ないし1Nを駆動する電流を検出す
るモータ電流検出器2ないし2Nとを備えており、サー
ボ装置3ないし3N内に、ロータリエンコーダ4ないし
4Nの信号からサーボモータ1ないし1Nの回転速度を
検出するモータ回転速度検出器5ないし5Nと、モータ
回転速度とモータ電流からロボットマニピュレータにか
かった外乱負荷トルクを検出する外乱検出器6ないし6
Nと、コンプライアンス指令値にフィードフォワードゲ
インを掛けてフィードフォワード速度指令値を算出する
フィードフォワード補償器10と、サーボモータ1の位
置を制御する位置制御器9と、サーボモータ1の速度を
制御する速度制御器8と、サーボモータ1の電流を制御
し駆動するサーボアンプ7とを備えており、演算装置1
4内に、通常のプレイバック動作等の動作量である通常
動作指令値R1ないしRNを演算する通常動作演算器1
2と、ロボットプログラムから指示され微小トルクの値
と符号を発生する初期トルク指令器11と、外乱検出器
6ないし6Nが検出した外乱負荷トルクと微小初期トル
クからコンプライアンス動作指令値を算出する力制御演
算器13とを備えており、ロボットマニピュレータに外
乱負荷トルクT1ないしTNがかかったときに、演算装
置7は検出された外乱負荷トルクT1ないしTNからコ
ンプライアンス動作指令値S1ないしSNを算出し、ロ
ボットマニピュレータを外乱負荷トルクT1ないしTN
から逃げる方向に動作させるように構成されている。
As shown in FIG. 1, this embodiment employs servo motors 1 to 1N for driving a robot manipulator.
And motor current detectors 2 to 2N for detecting currents for driving the servo motors 1 to 1N. The rotation of the servo motors 1 to 1N is detected in the servo devices 3 to 3N based on signals from the rotary encoders 4 to 4N. Motor rotation speed detectors 5 to 5N for detecting the speed, and disturbance detectors 6 to 6 for detecting a disturbance load torque applied to the robot manipulator from the motor rotation speed and the motor current.
N, a feedforward compensator 10 that calculates a feedforward speed command value by multiplying the compliance command value by a feedforward gain, a position controller 9 that controls the position of the servomotor 1, and a speed of the servomotor 1 The arithmetic unit 1 includes a speed controller 8 and a servo amplifier 7 that controls and drives the current of the servo motor 1.
4, a normal operation calculator 1 for calculating normal operation command values R1 to RN, which are operation amounts of a normal playback operation or the like.
2, an initial torque commander 11 which is instructed by the robot program to generate a value and sign of a minute torque, and a force control for calculating a compliance operation command value from the disturbance load torque detected by the disturbance detectors 6 to 6N and the minute initial torque. When a disturbance load torque T1 to TN is applied to the robot manipulator, the calculation device 7 calculates compliance operation command values S1 to SN from the detected disturbance load torques T1 to TN, Set the manipulator to the disturbance load torque T1 to TN
It is configured to operate in a direction to escape from the vehicle.

【0023】位置制御器9は通常動作指令値R1ないし
RNとコンプライアンス動作指令値S1ないしSNの和
からロータリーエンコーダ4から出力された動作量を引
き、位置ループゲインを掛けて速度指令値を演算し、速
度制御器8へ送る。速度制御器8はフィードフォワード
補償器10が算出したフィードフォワード速度指令値と
位置制御器8が算出した速度指令値の和から実速度(ロ
ータリーエンコーダ4から出力された動作量の時間差分
値から算出)を引き速度ループゲインを掛けて電流指令
値を算出し、サーボアンプ7へ送る。サーボアンプ7は
速度制御器7が算出した電流指令値とモータ電流検出器
2から送られたモータ電流値からモータ電流を制御し、
サーボモータ1を制御する。
The position controller 9 calculates the speed command value by subtracting the operation amount output from the rotary encoder 4 from the sum of the normal operation command values R1 to RN and the compliance operation command values S1 to SN and multiplying the sum by a position loop gain. To the speed controller 8. The speed controller 8 calculates the actual speed from the sum of the feedforward speed command value calculated by the feedforward compensator 10 and the speed command value calculated by the position controller 8 (calculated from the time difference value of the operation amount output from the rotary encoder 4). ) Is multiplied by the speed loop gain to calculate a current command value, which is sent to the servo amplifier 7. The servo amplifier 7 controls the motor current from the current command value calculated by the speed controller 7 and the motor current value sent from the motor current detector 2,
The servo motor 1 is controlled.

【0024】ロボットは通常複数のN軸のマニピュレー
タから構成されているので、サーボモータ1ないし1N
とロータリエンコーダ4ないし4Nとサーボ装置3ない
し3NはN軸分必要となる。
Since the robot is usually composed of a plurality of N-axis manipulators, the servomotors 1 to 1N
, The rotary encoders 4 to 4N and the servo devices 3 to 3N are required for N axes.

【0025】外乱検出器6はモータ電流からモータ回転
速度の時間微分値に負荷イナーシャを掛けたものをひい
て外乱負荷トルクT1ないしはTNを算出している。
The disturbance detector 6 calculates a disturbance load torque T1 or TN by subtracting a value obtained by multiplying a motor current by a time differential value of the motor rotation speed and load inertia.

【0026】そして、フィードフォワード補償器10の
動作を説明する図を図2に示す。図2は位置指令値がス
テップ状に与えられたときの速度指令値の特性である。
通常垂直関節型ロボットの場合関節構造の剛性があまり
高くないので、位置ループゲインが15〜20[1/
S]に設定して有り、そのためフィードフォワード補償
が無い場合は図2のように速度指令値は100msec
以上遅れてしまい、位置追従性が悪くなる。これに対し
フィードフォワード補償を入れた時(フィードフォワー
ドゲイン約40%)はかなり遅れが解消されて位置指令
値に近づき、位置追従性が良くなる。ただしフィードフ
ォワードゲインを高く設定しすぎるとハンチング気味に
なる。垂直関節型ロボットで関節構造の剛性があまり高
くない場合に、通常動作の位置指令値にフィードフォワ
ード補償を入れると高速動作時にハンチング気味になり
やすいので、速度が高くならないコンプライアンス動作
にのみフィードフォワード補償をいれてコンプライアン
ス動作の位置追従性を改善できる。またこのときのフィ
ードフォワードゲインの設定をロボットプログラムで変
更できるようにすると、外力に対する追従性を容易に変
更できる。
FIG. 2 is a diagram for explaining the operation of the feedforward compensator 10. FIG. 2 shows characteristics of the speed command value when the position command value is given in a step-like manner.
Normally, in the case of a vertical articulated robot, the rigidity of the joint structure is not very high, so that the position loop gain is 15 to 20 [1 /
S], and if there is no feedforward compensation, the speed command value is 100 msec as shown in FIG.
This delays the above, resulting in poor position tracking. On the other hand, when feedforward compensation is applied (feedforward gain of about 40%), the delay is substantially eliminated and the position approaches the position command value, and the position following ability is improved. However, if the feed forward gain is set too high, hunting tends to occur. When the rigidity of the joint structure is not so high in a vertical joint type robot, if feedforward compensation is added to the position command value of normal operation, it tends to be hunting at high speed operation, so feedforward compensation only for compliance operation where speed does not increase To improve the position followability of the compliance operation. In addition, if the setting of the feed forward gain at this time can be changed by the robot program, the ability to follow an external force can be easily changed.

【0027】微小初期トルク付加法を説明する図を図3
に示す。図3は一般的な垂直多関節型ロボットマニピュ
レータで、第1軸は旋回軸で図の矢印の方向に動作す
る。たとえば図3の外力の方向に外部からマニピュレー
タに外力がかかると、第1軸には図3の負荷がかかる方
向に外力負荷トルクがかかるが、外力が微小なときは、
第1軸の減速機などに静摩擦があるため、外部負荷トル
クがこの静摩擦に打ち勝つまでは、コンプライアンス動
作しない。ロボットマニピュレータの大きさや構造でか
わってくるが、動作させるためには最大トルクの約2%
以上の外乱負荷トルクが必要である。前もって外乱がか
かる方向がわかっている場合で、ロボットが停止してい
るとき、図3では負荷がかる方向に、微小初期トルクを
かけておく。これは静摩擦に打ち勝たない程度の大きさ
とする。(静摩擦以上かけてしまうと、外力がかかって
いないのにロボットが動作してしまう。)たとえば静摩
擦に打ち勝つには最大トルクの2%が必要な場合には、
微小初期トルク1.5%を負荷がかかる方向にかけてお
く。するとロボットマニピュレータに外力がかかり、第
1軸に0.5%以上の外乱負荷トルクが発生するとコン
プライアンス動作が可能となり、微小初期トルクをかけ
ない時に対して4分の1の微小な外力に対応してコンプ
ライアンス動作が可能となる。ただし、静摩擦はロボッ
トの姿勢や減速機の状態で変化しやすいので、微小初期
トルクの値設定には注意が必要である。また、外力の方
向が微小初期トルクのかけた方向と逆にかかった場合
は、微小初期トルクをかけない時より大きな外力が必要
となる。また、微小初期トルクをかける方向と値をロボ
ットプログラムで設定可能とすれば、静摩擦が異なる場
合や、外力のかかる方向が異なる場合などには、容易に
変更でき、コンプライアンス動作できる。
FIG. 3 is a diagram for explaining the method of applying a small initial torque.
Shown in FIG. 3 shows a general vertical articulated robot manipulator, in which a first axis is a turning axis and moves in the direction of the arrow in the figure. For example, when an external force is applied to the manipulator from the outside in the direction of the external force shown in FIG. 3, an external force load torque is applied to the first axis in the direction in which the load shown in FIG. 3 is applied.
Since there is static friction in the speed reducer of the first shaft and the like, the compliance operation is not performed until the external load torque overcomes this static friction. It depends on the size and structure of the robot manipulator, but it requires about 2% of the maximum torque to operate.
The above disturbance load torque is required. In the case where the direction in which disturbance is applied is known in advance and the robot is stopped, a small initial torque is applied in the direction in which the load is applied in FIG. This is a size that does not overcome the static friction. (If you apply more than the static friction, the robot will work even if no external force is applied.) For example, if you need 2% of the maximum torque to overcome the static friction,
A small initial torque of 1.5% is applied in the direction in which a load is applied. Then, an external force is applied to the robot manipulator, and when a disturbance load torque of 0.5% or more is generated on the first axis, the compliance operation becomes possible. Compliance operation is possible. However, since the static friction tends to change depending on the posture of the robot and the state of the reduction gear, care must be taken in setting the value of the minute initial torque. When the direction of the external force is opposite to the direction in which the small initial torque is applied, a larger external force is required than when no small initial torque is applied. In addition, if the direction and value for applying the small initial torque can be set by a robot program, the static operation can be easily changed and the compliance operation can be performed when the static friction is different or the direction in which an external force is applied is different.

【0028】[0028]

【発明の効果】以上のように本発明の第1手段による方
法とその方法を用いるための第6手段の装置によれば、
ロボットマニピュレータを駆動するサーボモータと、サ
ーボモータを駆動する電流を検出するモータ電流検出器
と、サーボモータの回転速度を検出するモータ回転速度
検出器と、モータ回転速度とモータ電流からロボットマ
ニピュレータにかかった外乱負荷トルクを検出する外乱
検出器と、サーボモータの位置を制御する位置制御器
と、サーボモータの速度を制御する速度制御器と、検出
された外乱負荷トルクからコンプライアンス動作指令値
を演算し位置制御器に出力する力演算器と、コンプライ
アンス動作指令値からコンプライアンス速度指令値を算
出し速度制御器に出力するフィードフォワード補償器を
備えたことにより、力センサを用いずロボットマニピュ
レータに外力が加わったときに、追従性が良くスムーズ
にコンプライアンス動作することができるという優れた
効果を奏するものである。
As described above, according to the method of the first means of the present invention and the apparatus of the sixth means for using the method,
A servo motor that drives the robot manipulator, a motor current detector that detects the current that drives the servo motor, a motor rotation speed detector that detects the rotation speed of the servo motor, and a motor rotation speed and motor current that apply to the robot manipulator. A disturbance detector that detects the disturbance load torque, a position controller that controls the position of the servo motor, a speed controller that controls the speed of the servo motor, and a compliance operation command value calculated from the detected disturbance load torque. External force is applied to the robot manipulator without using a force sensor by providing a force calculator that outputs to the position controller and a feedforward compensator that calculates the compliance speed command value from the compliance operation command value and outputs it to the speed controller. Good compliance and smooth compliance In which an excellent effect of being able to work.

【0029】また、本発明の第2手段による方法とその
方法を用いるための第7手段の装置によれば、前記第1
手段のフィードフォワード補償器が、コンプライアンス
動作指令値にロボットプログラムで設定されたフィード
フォワードゲインを掛けてコンプライアンス速度指令値
を演算する構成としたことにより、外力に対する追従性
をロボットプログラムで容易に変更して追従性が良くス
ムーズにコンプライアンス動作することができるという
優れた効果を奏するものである。
According to the method of the second means of the present invention and the apparatus of the seventh means for using the method, the first method
The feedforward compensator of the means multiplies the compliance operation command value by the feedforward gain set by the robot program to calculate the compliance speed command value, so that the followability to external force can be easily changed by the robot program. Therefore, the compliance operation can be performed smoothly and the compliance operation can be performed smoothly.

【0030】また、本発明の第3手段による方法とその
方法を用いるための第8手段の装置によれば、ロボット
マニピュレータを駆動するサーボモータと、サーボモー
タを駆動する電流を検出するモータ電流検出器と、サー
ボモータの回転速度を検出するモータ回転速度検出器
と、モータ回転速度とモータ電流からロボットマニピュ
レータにかかった外乱負荷トルクを検出する外乱検出器
と、ロボットマニピュレータが停止しているときに微小
初期トルクを検出された外乱負荷トルクに付加しコンプ
ライアンス動作指令値を演算する力演算器を備えたこと
により、力センサを用いずロボットマニピュレータに微
小な外力が加わったときにでも、外力に対応してコンプ
ライアンス動作ができるという優れた効果を奏するもの
である。
Further, according to the method of the third means of the present invention and the apparatus of the eighth means for using the method, a servo motor for driving a robot manipulator and a motor current detection for detecting a current for driving the servo motor are provided. When the robot manipulator is stopped, a motor rotation speed detector that detects the rotation speed of the servo motor, a disturbance detector that detects the disturbance load torque applied to the robot manipulator from the motor rotation speed and the motor current, and Equipped with a force calculator that adds a small initial torque to the detected disturbance load torque and calculates the compliance operation command value, so that even when a small external force is applied to the robot manipulator without using a force sensor, it can respond to external force This provides an excellent effect that a compliance operation can be performed.

【0031】また、本発明の第4手段による方法とその
方法を用いるための第9手段の装置によれば、前記第3
手段の微小初期トルクの値が、ロボットプログラムによ
って設定され、コンプライアンス動作指令値を演算する
方法とする構成としたことにより、微小初期トルクの値
をロボットプログラムで容易に変更して、微小な外力に
対してコンプライアンス動作することができるという優
れた効果を奏するものである。
According to the method of the fourth aspect of the present invention and the apparatus of the ninth means for using the method, the third aspect
The value of the small initial torque of the means is set by the robot program, and the configuration is such that the compliance operation command value is calculated. This provides an excellent effect that a compliance operation can be performed.

【0032】また、本発明の第5手段による方法とその
方法を用いるための第10手段の装置によれば、前記第
3手段の微小初期トルクの符号が、ロボットプログラム
によって設定され、コンプライアンス動作指令値を演算
する方法とする構成としたことにより、微小初期トルク
の符号をロボットプログラムで容易に変更して、指定し
た符号の方向の微小な外力に対してコンプライアンス動
作することができるという優れた効果を奏するものであ
る。
According to the method of the fifth aspect of the present invention and the apparatus of the tenth aspect for using the method, the sign of the small initial torque of the third means is set by a robot program, and the compliance operation command is set. By adopting the method of calculating the value, the superior effect that the sign of the minute initial torque can be easily changed by the robot program and the compliance operation can be performed for the minute external force in the direction of the designated sign Is played.

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

【図1】本発明の一実施の形態におけるロボットの制御
装置のブロック図
FIG. 1 is a block diagram of a robot control device according to an embodiment of the present invention.

【図2】同実施の形態において、位置指令値がステップ
状に与えられたときの速度指令値の特性図
FIG. 2 is a characteristic diagram of a speed command value when a position command value is given in a step form in the embodiment.

【図3】同実施の形態において、微小初期トルク付加法
を説明する図
FIG. 3 is a diagram for explaining a small initial torque adding method in the embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1ないし1N サーボモータ 2ないし2N モータ電流検出器 5ないし5N モータ回転速度検出器 6ないし6N 外乱検出器 8 速度制御器 9 位置制御器 10 フィードフォワード補償器 13 力制御演算器 S1ないしSN コンプライアンス動作指令値 T1ないしTN 外乱負荷トルク 1 to 1N Servo motor 2 to 2N Motor current detector 5 to 5N Motor rotation speed detector 6 to 6N Disturbance detector 8 Speed controller 9 Position controller 10 Feed forward compensator 13 Force control calculator S1 to SN Compliance operation command Value T1 to TN Disturbance load torque

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ロボットマニピュレータを駆動するサー
ボモータのモータ電流値を検出し、前記サーボモータの
回転速度を検出し、前記モータ電流値と前記モータ回転
速度からロボットマニピュレータにかかった外乱負荷ト
ルクを検出し、検出した外乱負荷トルクからコンプライ
アンス動作指令値を演算し位置制御器に出力し、前記コ
ンプライアンス動作指令値からコンプライアンス速度指
令値を算出し速度制御器に出力することでフィードフォ
ワード補償を行い、コンプライアンス動作を行うことを
特徴とするロボットの制御方法。
1. A motor current value of a servomotor for driving a robot manipulator is detected, a rotation speed of the servomotor is detected, and a disturbance load torque applied to the robot manipulator is detected from the motor current value and the motor rotation speed. Then, a compliance operation command value is calculated from the detected disturbance load torque and output to the position controller, a compliance speed command value is calculated from the compliance operation command value and output to the speed controller to perform feedforward compensation, and compliance is performed. A method for controlling a robot, which performs an operation.
【請求項2】 コンプライアンス動作指令値にロボット
プログラムで設定されたフィードフォワードゲインを掛
けてコンプライアンス速度指令値を算出しフィードフォ
ワード補償することを特徴とする請求項1記載のロボッ
トの制御方法。
2. The robot control method according to claim 1, wherein a compliance speed command value is calculated by multiplying the compliance operation command value by a feedforward gain set by a robot program to perform feedforward compensation.
【請求項3】 ロボットマニピュレータを駆動するサー
ボモータのモータ電流値を検出し、前記サーボモータの
回転速度を検出し、前記モータ電流値と前記モータ回転
速度からロボットマニピュレータにかかった外乱負荷ト
ルクを検出し、ロボットマニピュレータが停止している
ときに微小初期トルクを検出された外乱負荷トルクに付
加しコンプライアンス動作指令値を演算し、コンプライ
アンス動作を行うことを特徴とするロボットの制御方
法。
3. A motor current value of a servomotor for driving the robot manipulator is detected, a rotation speed of the servomotor is detected, and a disturbance load torque applied to the robot manipulator is detected from the motor current value and the motor rotation speed. A robot control method comprising: performing a compliance operation by calculating a compliance operation command value by adding a small initial torque to the detected disturbance load torque when the robot manipulator is stopped.
【請求項4】 ロボットプログラムによって微小初期ト
ルクの値を設定しコンプライアンス動作指令値を演算す
ることを特徴とする請求項3記載のロボットの制御方
法。
4. The robot control method according to claim 3, wherein a value of the minute initial torque is set by a robot program and a compliance operation command value is calculated.
【請求項5】 ロボットプログラムによって微小初期ト
ルクの符号を設定しコンプライアンス動作指令値を演算
することを特徴とする請求項3記載のロボットの制御方
法。
5. The robot control method according to claim 3, wherein a sign of the minute initial torque is set by a robot program and a compliance operation command value is calculated.
【請求項6】 ロボットマニピュレータを駆動するサー
ボモータと、前記サーボモータを駆動する電流を検出す
るモータ電流検出器と、前記サーボモータの回転速度を
検出するモータ回転速度検出器と、前記モータ回転速度
とモータ電流からロボットマニピュレータにかかった外
乱負荷トルクを検出する外乱検出器と、前記サーボモー
タの位置を制御する位置制御器と、前記サーボモータの
速度を制御する速度制御器と、検出された外乱負荷トル
クからコンプライアンス動作指令値を演算し位置制御器
に出力する力演算器と、前記コンプライアンス動作指令
値からコンプライアンス速度指令値を算出し速度制御器
に出力するフィードフォワード補償器を備え、コンプラ
イアンス動作を行うロボットの制御装置。
6. A servo motor for driving a robot manipulator, a motor current detector for detecting a current for driving the servo motor, a motor rotation speed detector for detecting a rotation speed of the servo motor, and the motor rotation speed. And a disturbance detector for detecting a disturbance load torque applied to the robot manipulator from the motor current, a position controller for controlling the position of the servo motor, a speed controller for controlling the speed of the servo motor, and a detected disturbance. A force calculator that calculates a compliance operation command value from the load torque and outputs the value to the position controller; and a feedforward compensator that calculates a compliance speed command value from the compliance operation command value and outputs the value to the speed controller. Robot control device to do.
【請求項7】 フィードフォワード補償器は、コンプラ
イアンス動作指令値にロボットプログラムで設定された
フィードフォワードゲインを掛けてコンプライアンス速
度指令値を演算する構成とした請求項6記載のロボット
の制御装置。
7. The robot controller according to claim 6, wherein the feed forward compensator is configured to calculate a compliance speed command value by multiplying the compliance operation command value by a feed forward gain set by a robot program.
【請求項8】 ロボットマニピュレータを駆動するサー
ボモータと、前記サーボモータを駆動する電流を検出す
るモータ電流検出器と、前記サーボモータの回転速度を
検出するモータ回転速度検出器と、前記モータ回転速度
とモータ電流からロボットマニピュレータにかかった外
乱負荷トルクを検出する外乱検出器と、ロボットマニピ
ュレータが停止しているときに微小初期トルクを検出さ
れた外乱負荷トルクに付加しコンプライアンス動作指令
値を演算する力演算器を備え、コンプライアンス動作を
行うロボットの制御装置。
8. A servo motor for driving a robot manipulator, a motor current detector for detecting a current for driving the servo motor, a motor rotation speed detector for detecting a rotation speed of the servo motor, and the motor rotation speed. And a disturbance detector that detects the disturbance load torque applied to the robot manipulator from the motor current, and a force that calculates the compliance operation command value by adding a small initial torque to the detected disturbance load torque when the robot manipulator is stopped. A robot controller that has a computing unit and performs compliance operations.
【請求項9】 力演算器は、ロボットプログラムによっ
て微小初期トルクの値を設定しコンプライアンス動作指
令値を演算する構成とした請求項8記載のロボットの制
御装置。
9. The control device for a robot according to claim 8, wherein the force calculator sets a value of a minute initial torque by a robot program and calculates a compliance operation command value.
【請求項10】 力演算器は、ロボットプログラムによ
って微小初期トルクの符号を設定しコンプライアンス動
作指令値を演算する構成とした請求項8記載のロボット
の制御装置。
10. The robot controller according to claim 8, wherein the force calculator sets a sign of the minute initial torque by a robot program and calculates a compliance operation command value.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180067652A (en) 2015-10-30 2018-06-20 카와사키 주코교 카부시키 카이샤 Monitoring system of robot system

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180067652A (en) 2015-10-30 2018-06-20 카와사키 주코교 카부시키 카이샤 Monitoring system of robot system
US10730191B2 (en) 2015-10-30 2020-08-04 Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha Monitoring device of robot system

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