JPH1148181A - Load parameter estimating method - Google Patents

Load parameter estimating method

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JPH1148181A
JPH1148181A JP21097197A JP21097197A JPH1148181A JP H1148181 A JPH1148181 A JP H1148181A JP 21097197 A JP21097197 A JP 21097197A JP 21097197 A JP21097197 A JP 21097197A JP H1148181 A JPH1148181 A JP H1148181A
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motor torque
axis
center
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Atsushi Hagiwara
萩原  淳
Yasuyuki Inoue
康之 井上
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Yaskawa Electric Corp
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Yaskawa Electric Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method decreasing an error in an estimation calculation value, able to estimate an accurate load parameter. SOLUTION: In a load parameter estimating method, in the case of controlling a servomotor driving a multi-shaft robot having a link mechanism, from a motor torque command value of each shaft, data of a motor position and an arm length of each shaft, estimation calculating weight and a position of the center of gravity of a load mounted in a tip end of a robot arm, first based on the motor torque command value of a shaft including the center of rotation of the shaft having the link mechanism, motor position data, and the arm length, weight of the load is estimation calculated, next based on the motor torque command value of the other shaft, motor position data, and the arm length, a position of the center of gravity of the load is calculated. A characteristic of the link mechanism is effectively utilized, weight of the load in a tip end is calculated, calculation is very simple, an error of each shaft is prevented from being accumulated, as a result, tip end load weight Mg can be accurately calculated.

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】この発明は、平行リンク機構
を含む多軸のロボットを駆動するサーボモータの制御に
関し、特に、ロボットアームの先端に取り付けた負荷の
重量および重心位置等の負荷パラメータを推定する方法
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to control of a servomotor for driving a multi-axis robot including a parallel link mechanism, and more particularly to estimating a load parameter such as a weight of a load attached to a tip of a robot arm and a position of a center of gravity. On how to do it.

【0002】[0002]

【従来の技術】複数のサーボモータにより多軸の機械系
を制御する場合、制御部に実機モデルを有する制御を適
用することによって振動や応答を改善する、または、所
望の動作を実現するといった方法がよく用いられる。そ
れらの制御手法の効果を十分に得るためには、軸先端に
取り付けた負荷のパラメータ、すなわち、重量Mgと重
心位置(ex,ey,ez)が精度良く分かることが必要に
なる。従来では、これらの値は、負荷取り付け時、ある
いは、負荷交換時に、 1.パラメータとしてオペレータが設計値を手入力する
方法 2.各軸を動作させてみてその時のトルク値もしくは電
流値から推定計算を行う方法 がとられてきた。以下に第2の方法の一例を示す。各軸
の先端負荷に相当するトルク値または電流値の値をT
(i) (i=1,2,3...:i軸目)、先端負荷の重
量をMg、重心位置を(ex,ey,ez)とすると、T(i)
は T(i)=f(i)(ex,ey,ez,Mg) ・・・(1) の形で表される。ここで、f(i)は各軸長さと各軸角度
から一意に求まる関数である。未知変数が4つあるの
で、上記(1)式を4軸分もしくは4姿勢分導いて、4元
連立方程式を解くことによって、先端負荷パラメータを
推定する。
2. Description of the Related Art When a multi-axis mechanical system is controlled by a plurality of servomotors, a method of improving vibration and response or realizing a desired operation by applying a control having an actual machine model to a control unit. Is often used. In order to obtain the effect of those control methods of sufficient consists parameter of the load attached to the shaft tip, i.e., the weight M g and the center of gravity position (e x, e y, e z) is necessary to be seen accurately . Conventionally, these values are set at the time of load installation or load replacement. 1. A method in which an operator manually inputs a design value as a parameter. A method has been adopted in which each axis is operated and an estimation calculation is made from the torque value or current value at that time. Hereinafter, an example of the second method will be described. The torque or current value corresponding to the load at the tip of each axis is
(i) (i = 1,2,3 ... : i axis th), the weight of the front end load M g, the gravity center position (e x, e y, e z) When, T (i)
It is expressed in the form of T (i) = f (i ) (e x, e y, e z, M g) ··· (1). Here, f (i) is a function uniquely obtained from each axis length and each axis angle. Since there are four unknown variables, the tip load parameter is estimated by deriving the above equation (1) for four axes or four attitudes and solving a quaternary simultaneous equation.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ところが、パラメータ
としてオペレータが設計値を手入力する第1の方法で
は、負荷の形状が複雑で、重心位置が正確に算出できな
いような時や、オペレータが入力する際の誤入力等によ
り、実機との誤差が大きくなる可能性があり、また、重
心位置の正確な計算やパラメータ入力に、時間と労力が
かかるという問題があった。また、第2の方法では、ロ
ボットの姿勢によって、各未知変数(Mg,ex,ey,e
z)が、ある軸のトルク値におよぼす影響の度合いが変化
するため、4つの式の選び方が難しい。また、4つの式
全てのトルク値に、あまり影響しない変数がある場合な
どは、トルク値T(i)が誤差を含む場合は特に、推定計
算値の誤差が、非常に大きくなり正確な値を推定できな
いといった問題があった。さらに、4つの式を最適に選
ぶことができたとしても、各軸のトルク値T(i)がそれ
ぞれ誤差を含む場合、計算過程で誤差が蓄積された結果
として推定計算値の誤差が大きくなるという問題があっ
た。そこで、この発明は、推定計算値の誤差を小さく
し、正確な負荷パラメータを推定することのできる方法
を提供することを目的とする。
However, the first method in which the operator manually inputs design values as parameters is used when the load shape is complicated and the position of the center of gravity cannot be calculated accurately, or when the operator inputs the design value. In such a case, there is a possibility that an error from the actual machine may increase due to an erroneous input or the like, and there is a problem that it takes time and labor to accurately calculate the position of the center of gravity and input parameters. In the second method, the posture of the robot, the unknown variables (M g, e x, e y, e
Since the degree of influence of z ) on the torque value of a certain axis changes, it is difficult to select four equations. In addition, when there is a variable that does not significantly affect the torque values of all four equations, especially when the torque value T (i) includes an error, the error of the estimated calculation value becomes very large, and an accurate value is obtained. There was a problem that it could not be estimated. Further, even if the four equations can be optimally selected, if the torque value T (i) of each axis includes an error, the error in the estimated calculation value increases as a result of accumulation of errors in the calculation process. There was a problem. Therefore, an object of the present invention is to provide a method capable of reducing an error of an estimated calculation value and estimating an accurate load parameter.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】上記問題を解決するた
め、この発明の負荷パラメータ推定方法は、平行リンク
機構を有する多軸のロボットを駆動するサーボモータを
制御するに際して、各軸のモータトルク指令値とモータ
位置データおよび各軸のアーム長から、ロボットアーム
先端に取り付けた負荷の重量および重心位置を推定計算
する負荷パラメータ推定方法において、まず、前記平行
リンク機構を有する軸の回転中心を含む軸のモータトル
ク指令値とモータ位置データとアーム長に基づいて、前
記負荷の重量を推定計算し、次に、その他の軸のモータ
トルク指令値とモータ位置データおよびアーム長に基づ
いて、前記負荷の重心位置を計算するものである。
In order to solve the above problem, a load parameter estimating method according to the present invention provides a motor torque command for each axis when controlling a servomotor that drives a multi-axis robot having a parallel link mechanism. In the load parameter estimation method for estimating and calculating the weight and the center of gravity of the load attached to the robot arm tip from the values, the motor position data, and the arm length of each axis, first, the axis including the rotation center of the axis having the parallel link mechanism is used. The weight of the load is estimated and calculated based on the motor torque command value, the motor position data, and the arm length, and then, based on the motor torque command values, the motor position data, and the arm length of the other axes, the load of the load is calculated. The position of the center of gravity is calculated.

【0005】第一の実施態様として、前記各軸モータト
ルク指令値として、各軸に正転、逆転の動作をさせた時
のモータトルク指令値より、摩擦トルク分と加減速トル
ク分をキャンセルし、重力トルク分のみを計算した値を
使用する。第二の実施態様として、前記モータトルク指
令値の代わりに、ある動作時間内のモータトルク指令値
を制御周期毎に積算し、積算値を積算回数で割った値を
使用する。第三の実施態様として、前記モータトルク指
令値の代わりに、モータ電流指令値を使用する。第四の
実施態様として、前記負荷の重心位置を推定計算する方
法として、アーム動作時の各軸モータトルク指令値の値
を監視し、前記モータトルク指令値のピーク時の各軸位
置から、各軸座標上での重心方向の角度を算出し、該重
心方向の角度とアーム長を使用することにより、前記負
荷の重心位置を推定計算する。第五の実施態様として、
前記ロボットの動作プログラム中に、推定動作及び推定
計算をする命令を有する。
As a first embodiment, the friction torque and the acceleration / deceleration torque are canceled based on the motor torque command values obtained when the respective axes are rotated forward and backward, as the motor torque command values for each axis. The value calculated only for the gravitational torque is used. As a second embodiment, instead of the motor torque command value, a value obtained by integrating a motor torque command value within a certain operation time for each control cycle and dividing the integrated value by the number of times of integration is used. As a third embodiment, a motor current command value is used instead of the motor torque command value. As a fourth embodiment, as a method of estimating and calculating the position of the center of gravity of the load, the value of each axis motor torque command value during arm operation is monitored, and from each axis position at the peak of the motor torque command value, An angle in the direction of the center of gravity on the axis coordinates is calculated, and the position of the center of gravity of the load is estimated and calculated by using the angle in the direction of the center of gravity and the arm length. As a fifth embodiment,
The operation program of the robot has an instruction for performing an estimation operation and an estimation calculation.

【0006】[0006]

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施例を図に基
づいて説明する。図1は、本発明の方法を実施するため
のロボット制御装置の構成を示すブロック図である。同
図において、ロボット制御装置30にはプロセッサボー
ド31があり、プロセッサボード31にはプロセッサ3
1a、ROM31b、RAM31cおよび不揮発性メモ
リ35a、35bが搭載されている。プロセッサ31a
は、ROM31bに予め設定されたプログラムに基づい
て、ロボット制御装置30全体を制御する。RAM31
cには各種のデータが格納されている。不揮発性メモリ
35a、35bには、ロボット100の動作プログラム
や本発明に係る負荷パラメータ推定のためのプログラム
がROM31bからロードされている。後述する図2お
よび図3に示されている負荷パラメータ推定のための各
動作および各計算は、プロセッサ31aが不揮発性メモ
リ35a、35b内のプログラムを読みとって実行する
ソフトウエアによる機能である。プロセッサボード31
はバス37に結合されている。ディジタルサーボ制御回
路32はバス37に結合され、プロセッサボード31か
らの指令によって、サーボアンプ33を経由して、サー
ボモータ51,52,53,54,55および56を駆
動する。これらのサーボモータはロボット100に内蔵
され、ロボット100の各軸を動作させる。シリアルポ
ート34はバス37に結合され、教示操作盤57やその
他のRS232C機器58と接続されている。教示操作
盤57はロボットへの教示点入力に使用される。また、
I/O36を経て外部とのデータおよび信号等の入出力
が行われる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a robot control device for implementing the method of the present invention. In the figure, a robot controller 30 has a processor board 31, and the processor board 31 has a processor 3.
1a, a ROM 31b, a RAM 31c, and nonvolatile memories 35a and 35b are mounted. Processor 31a
Controls the entire robot controller 30 based on a program preset in the ROM 31b. RAM 31
Various data are stored in c. An operation program of the robot 100 and a program for estimating a load parameter according to the present invention are loaded from the ROM 31b into the nonvolatile memories 35a and 35b. Each operation and each calculation for estimating the load parameter shown in FIGS. 2 and 3 described below are functions of software that the processor 31a reads and executes programs in the nonvolatile memories 35a and 35b. Processor board 31
Is coupled to a bus 37. The digital servo control circuit 32 is connected to the bus 37 and drives the servomotors 51, 52, 53, 54, 55 and 56 via the servo amplifier 33 according to a command from the processor board 31. These servo motors are built in the robot 100 and operate each axis of the robot 100. The serial port 34 is connected to a bus 37 and is connected to a teaching operation panel 57 and other RS232C devices 58. The teaching operation panel 57 is used for inputting teaching points to the robot. Also,
Input and output of data and signals with the outside via the I / O 36 are performed.

【0007】図2は、この発明の方法を説明するフロー
チャートである。本実施例では図5の6軸ロボットの構
成を用いて説明する。図5中1〜6はそれぞれ第1軸〜
第6軸、7は負荷である。第3軸は501と502によ
り構成される平行リンク機構を有している。推定計算で
必要なモータトルク指令値を計算する方法としては、第
二の実施態様の方法を使用する。以下、図2のフローチ
ャートを参照しながら詳細に説明する。(STEP1)で
は、まず、第2軸2を正負方向に動作させ、その時のモ
ータトルク指令値として、正方向T(+)と、負方向T
(−)を保存する。(STEP2)ではSTEP1で保存し
たモータトルク指令値から、加減速トルク分と摩擦トル
ク分をキャンセルして重量トルク分Tg2’のみを算出す
る。第2軸目重力トルクTg2’は図4に示すように、正
方向と負方向動作時のトルクの和を2で割って求めるこ
とができ、 Tg2’={[T(+)]+[T(−)]}/2 ・・・(2) となる。
FIG. 2 is a flowchart illustrating the method of the present invention. This embodiment will be described using the configuration of the six-axis robot shown in FIG. In FIG. 5, 1 to 6 are the first axes, respectively.
The sixth axis 7 is a load. The third shaft has a parallel link mechanism constituted by 501 and 502. The method of the second embodiment is used as a method of calculating the motor torque command value required for the estimation calculation. Hereinafter, this will be described in detail with reference to the flowchart of FIG. In (STEP 1), first, the second shaft 2 is operated in the positive and negative directions, and the motor torque command value at that time is defined as a positive direction T (+) and a negative direction T (+).
Save (-). In (STEP 2), the acceleration / deceleration torque and the friction torque are canceled from the motor torque command value stored in STEP 1, and only the weight torque T g2 ′ is calculated. As shown in FIG. 4, the second axis gravitational torque T g2 ′ can be obtained by dividing the sum of the torques in the positive direction operation and the negative direction operation by 2. T g2 ′ = {[T (+)] + [T (−)]} / 2 (2)

【0008】次に、第三の実施態様の方法を説明する。
STEP1で保存するモータトルク指令値正方向T(+)
と、負方向T(−)として、第2軸2を正方向に動作させ
ている間のモータトルク指令値を制御周期毎に積算した
値をINTT(+)、負方向に動作させている間のモータ
トルク指令値を制御周期毎に積算した値をINTT(−)
とする。また、積算回数をN回とすると、(2)式は、 Tg2’={[INTT(+)]+[INTT(−)]}/N/2 ・・・(2’) となる。第三の実施態様の方法を使用することによっ
て、モータトルク指令値にリップルやノイズがある場
合、それらの誤差の影響を小さくすることができる。こ
こで、Tg2’は水平から第2軸2の姿勢角度θ2傾いた
ときの重力トルクであるので、重力モーメントTg2のco
s(θ2)倍したものになっている。 Tg2’=Tg2*cos(θ2) ・・・(3) よって重力モーメントTg2は、 Tg2=Tg2’/cos(θ2) ・・・(4) で計算される。(STEP3)
Next, the method of the third embodiment will be described.
Motor torque command value positive direction T (+) stored in STEP1
When the negative direction T (-) as a value obtained by accumulating for each control cycle of the motor torque command value while operating the second shaft 2 in the positive direction INT T (+), are operated in the negative direction The value obtained by integrating the motor torque command value during each control cycle is INT T (-)
And If the number of times of integration is N, the expression (2) becomes: T g2 ′ = {[INT T (+)] + [INT T (−)]} / N / 2 (2 ′) . By using the method of the third embodiment, when there is a ripple or noise in the motor torque command value, the influence of those errors can be reduced. Here, since T g2 ′ is the gravitational torque when the attitude angle θ 2 of the second shaft 2 is inclined from the horizontal, the gravitational moment T g2 co
s (θ 2 ) times. T g2 ′ = T g2 * cos (θ 2 ) (3) Therefore, the gravitational moment T g2 is calculated by T g2 = T g2 ′ / cos (θ 2 ) (4). (STEP3)

【0009】(STEP4)では、先端の負荷7の重量M
gを算出する。ここで、第3軸3が平行リンク機構を有
するため、第6軸6先端に取り付けた負荷7の重量分の
トルクは、重心位置(ex,ey,ez)の値に関係なく、
第2軸2と第3軸3の結合部に重力トルクとしてのみか
かってくる。よって、先端の重量Mgは、 Mg=(Tg2−Tg2 ini)/L2 ・・・(5) の計算式のみで求まる。L2は2軸目アーム長である。
g2 iniは予め、先端に負荷がついていないときの第2
軸2にかかる重力モーメントを計算もしくは計測してお
いた値である。以上、第2軸2だけを使用して先端負荷
7の重量Mgが求まつた。
In (STEP 4), the weight M of the load 7 at the tip is
Calculate g . Here, since the third shaft 3 has a parallel link mechanism, the torque of the weight fraction of the load 7 attached to the sixth axis 6 tip, center-of-gravity position (e x, e y, e z) regardless of the value of,
Only the gravitational torque is applied to the joint between the second shaft 2 and the third shaft 3. Thus, the weight M g of the tip, M g = (T g2 -T g2 ini) / L determined by only calculation formula 2 (5). L 2 is a second axis arm length.
T g2 ini is the second value when no load is applied to the tip in advance.
This is a value obtained by calculating or measuring the gravitational moment applied to the axis 2. Above, the weight M g of the tip load 7 using only the second shaft 2 are One Motomema.

【0010】(STEP5)では、重心位置(ex,ey
z)を求める。本実施例では、第五の実施態様で示され
る、重心位置の推定計算方法の一実施例を説明する。以
下、図3のフローチャートを用いて説明する。(STE
P5−1) まず、第6軸6の回転軸方向が鉛直方向で
ないことを確認する。もし、鉛直方向を向いていた場合
は、適当な角度まで(実施例では45°以上)第4軸4と
第5軸5を動作させ調整する。(STEP5−2) 次
に、第6軸6を正方向に90°以上、低速で動作させ
る。低速で動作させるのは、加減速時のトルクを抑える
ためである。このときのモータトルク指令値を監視し、
ピーク値(最大または最小値)をとる時の第6軸6座標の
X軸からのなす角θp(この方向に負荷の重心がある)を
記憶しておく。(図6) (STEP5−3) 次に、第6軸6を動作させ第5軸5
の回転方向に負荷の重心位置がくるようにする。ここで
第5軸5を低速で90°以上動作させ、モータトルク指
令値がピーク値をとる時のモータ位置から、θg5を求め
る。(図7) (STEP5−4) 次に、第5軸5を動作させ、第4軸
4と第5軸5が一直線上にのるようにする。ここで第3
軸3を低速で90°以上動作させ、モータトルク指令値
がピーク値をとる時のモータ位置から、θg3を求める。
(図8)
[0010] In (STEP5), the center of gravity position (e x, e y,
e z ). In the present embodiment, one embodiment of the method of estimating and calculating the position of the center of gravity shown in the fifth embodiment will be described. Hereinafter, description will be made with reference to the flowchart of FIG. (STE
P5-1) First, it is confirmed that the rotation axis direction of the sixth shaft 6 is not a vertical direction. If it is oriented vertically, the fourth shaft 5 and the fifth shaft 5 are operated and adjusted to an appropriate angle (45 ° or more in the embodiment). (STEP 5-2) Next, the sixth shaft 6 is operated at a low speed of 90 ° or more in the positive direction. The operation at a low speed is for suppressing the torque during acceleration / deceleration. Monitor the motor torque command value at this time,
The angle θ p (the center of gravity of the load is located in this direction) between the X-axis of the sixth axis and the sixth coordinate when the peak value (maximum or minimum value) is obtained is stored. (FIG. 6) (STEP 5-3) Next, the sixth axis 6 is operated to move the fifth axis 5
So that the position of the center of gravity of the load is in the rotation direction of. Here, the fifth shaft 5 is operated at a low speed of 90 ° or more, and θ g5 is determined from the motor position when the motor torque command value reaches a peak value. (FIG. 7) (STEP 5-4) Next, the fifth axis 5 is operated so that the fourth axis 4 and the fifth axis 5 are on a straight line. Here the third
The shaft 3 is operated at 90 ° or more at a low speed, and θ g3 is obtained from the motor position when the motor torque command value reaches a peak value.
(FIG. 8)

【0011】先端負荷7の重心(ex,ey,ez)は、第
3軸3のアーム長L3、第5軸アーム長L5、θp
θg3、θg5を使って図8の幾何学問題を解くことによっ
て、以下のように求めることができる。図8のL6につ
いて、2つの式が成り立つ。 L6=(L3+L5+ez)*tan(θg3) ・・・(6) L6=(L5+ez)*tan(θg5) ・・・(7) (6)(7)式をezについて解くと、(8)式のようにな
る。 ez={(L3+L5)*tan(θg3)−L5*tan(θg5)} /{tan(θg5)−tan(θg3)} ・ ・・(8) また、ex,eyはL6とθpから、以下のように求めるこ
とができる。 ex=L6*cos(θp)={(L5+ez)*tan(θg5)}*cos(θp) ・・・(9) ey=L6*sin(θp)={(L5+ez)*tan(θg5)}*sin(θp)・・・(10) 以上が、先端負荷7の重心位置を推定計算する方法であ
る。
[0011] center of gravity of the tip load 7 (e x, e y, e z) , the arm length L 3 of the third shaft 3, the fifth axis arm length L 5, theta p,
By solving the geometric problem of FIG. 8 using θ g3 and θ g5 , it can be obtained as follows. The L 6 in FIG. 8, holds two expressions. L 6 = (L 3 + L 5 + e z) * tan (θ g3) ··· (6) L 6 = (L 5 + e z) * tan (θ g5) ··· (7) (6) (7) Solving the equation for e z yields equation (8). e z = {(L 3 + L 5) * tan (θ g3) -L 5 * tan (θ g5)} / {tan (θ g5) -tan (θ g3)} · ·· also (8), e x , e y from the L 6 θ p, can be determined as follows. e x = L 6 * cos ( θ p) = {(L 5 + e z) * tan (θ g5)} * cos (θ p) ··· (9) e y = L 6 * sin (θ p) = {(L 5 + e z ) * tan (θ g5 )} * sin (θ p ) (10) The above is the method of estimating and calculating the position of the center of gravity of the tip load 7.

【0012】また、本実施例では、(ex,ey,ez)の
推定計算方法として、すべてを幾何学的に求めたが、θ
pとθg5を算出した後、第4軸4または、第5軸5を動
作させ、その時のモータトルク指令値Tg4と、先で算出
した先端負荷7の重量Mgからモーメント長Lg4(図7)
を求め、 Lg4=Tg4/Mg ・・・(11) それらを使って、重心位置(ex,ey,ez)を求めるこ
とも可能である。以下に計算結果のみを示す。 ez=Lg4*cos(θg5)−L5 ・・・(12) ex={Lg4*sin(θg5)}*cos(θp) ・・・(13) ey={Lg4*sin(θg5)}*sin(θp) ・・・(14) この場合も、従来の方法と違い、第4軸、5軸、6軸の
各軸モータトルク指令値の誤差が蓄積されないので、精
度良く重心位置を求めることができる。
Further, in this embodiment, (e x, e y, e z) as the estimated calculation method has been determined that all geometrically, theta
After calculating the p and theta g5, fourth shaft 4 or to operate the fifth shaft 5, a motor torque command value T g4 at that time, a moment length L g4 from the weight M g of the tip load 7 calculated in the previous ( (Fig. 7)
Look, L g4 = T g4 / M g ··· (11) with them, it is also possible to determine the barycentric position (e x, e y, e z). Only the calculation results are shown below. e z = L g4 * cos ( θ g5) -L 5 ··· (12) e x = {L g4 * sin (θ g5)} * cos (θ p) ··· (13) e y = {L g4 * sin (θ g5 )} * sin (θ p ) (14) Also in this case, unlike the conventional method, errors in the motor torque command values of the fourth, fifth, and sixth axes are accumulated. Therefore, the position of the center of gravity can be obtained with high accuracy.

【0013】最後に第四の実施態様の方法について説明
する。ロボットに動作を教示し、実行するためには動作
プログラムが作成される。動作プログラムは、特定のプ
ログラム言語によって記述されている。第四の実施形態
の方法は、そのプログラム言語の命令の一つとして、前
記STEP1からSTEP5までの処理を実行させる命
令を持っておき、その命令の入ったプログラムを実行す
るだけで、上記各軸動作ならびに各STEPでの一連の
処理を自動的に実行するものである。
Finally, the method of the fourth embodiment will be described. An operation program is created to teach and execute the operation to the robot. The operation program is described in a specific programming language. The method according to the fourth embodiment has, as one of the instructions of the programming language, an instruction for executing the processing from STEP 1 to STEP 5 and executes the program including the instruction to execute each of the axes. The operation and a series of processing in each STEP are automatically executed.

【0014】[0014]

【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
平行リンク機構を有する軸の回転中心を含む軸のモータ
トルク指令値を使用して、先端負荷の重心位置に関係な
く、負荷重量の値だけを算出できるという、平行リンク
機構の特性を有効に利用し、先端の負荷の重量を計算す
るため、計算が非常に簡単であり、各軸の誤差が蓄積さ
れることが無く、結果として、精度良く先端負荷重量M
gを算出することができるという効果がある。また、負
荷重心位置の計算にモータトルク指令値のピーク時のア
ーム位置から幾何学的に解く方法を採用すれば、モータ
トルク指令値や先に計算した負荷の重量Mgに誤差を含
む場合も、それらの誤差の影響を受けずに、精度良く重
心位置を推定計算することができるという効果がある。
また、第四の実施態様の方法を使用すれば、オペレータ
はロボットアーム先端に負荷を取り付け、プログラムを
実行するだけで、あとはすべて制御のソフト上で自動的
に動作および計算をするため、負荷が変わった場合も簡
単に精度良く負荷パラメータを推定でき、オペレータの
労力と作業時間を最小にすることができるという効果が
ある。
As described above, according to the present invention,
Effective use of the parallel link mechanism's characteristic that only the load weight value can be calculated using the motor torque command value of the axis including the rotation center of the axis with the parallel link mechanism, regardless of the position of the center of gravity of the tip load. However, since the weight of the load at the tip is calculated, the calculation is very simple, no error is accumulated for each axis, and as a result, the weight M of the tip load is accurately determined.
There is an effect that g can be calculated. Also, if a method of geometrically solving from the arm position at the peak of the motor torque command value is used to calculate the load center of gravity position, if the motor torque command value or the previously calculated load weight Mg includes an error, There is an effect that the position of the center of gravity can be accurately estimated and calculated without being affected by these errors.
Further, if the method of the fourth embodiment is used, the operator simply attaches a load to the end of the robot arm and executes the program, and all the rest is automatically operated and calculated on the control software. Thus, the load parameter can be easily and accurately estimated with high accuracy, and the operator's labor and working time can be minimized.

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

【図1】 この発明の方法を実施するためのロボット制
御装置の構成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a robot control device for implementing a method of the present invention.

【図2】 この発明の方法を示すフローチャートであ
る。
FIG. 2 is a flowchart illustrating a method of the present invention.

【図3】 この発明の負荷重心位置の推定計算方法を示
すフローチャートである。
FIG. 3 is a flowchart illustrating a method of estimating and calculating a load center of gravity position according to the present invention;

【図4】 重力分トルクの値を求める式の説明図であ
る。
FIG. 4 is an explanatory diagram of an equation for calculating the value of the gravity component torque.

【図5】 この発明の実施例を示すロボットの構成図で
ある。
FIG. 5 is a configuration diagram of a robot showing an embodiment of the present invention.

【図6】 この発明の実施例のSTEP5−2を説明す
る図である。
FIG. 6 is a diagram illustrating STEP 5-2 according to the embodiment of the present invention.

【図7】 この発明の実施例のSTEP5−3を説明す
る図である。
FIG. 7 is a diagram illustrating STEP5-3 according to the embodiment of the present invention.

【図8】 この発明の実施例のSTEP5−4を説明す
る図である。
FIG. 8 is a diagram illustrating STEP5-4 of the embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 第1軸、2 第2軸、3 第3軸、4 第4軸、5
第5軸、6 第6軸、7 負荷、30 ロボット制御
装置、31 プロセッサボード、31a プロセッサ、
31b ROM、31c RAM、32 ディジタルサ
ーボ制御回路、33 サーボアンプ、34 シリアルポ
ート、35a、35b 不揮発性メモリ、36 I/
O、37 バス、51〜56 サーボモータ、57 教
示操作盤、58 RS232C機器、100 ロボット
1 1st axis, 2nd axis, 3rd axis, 4th axis, 5
5th axis, 6th axis, 7 load, 30 robot controller, 31 processor board, 31a processor,
31b ROM, 31c RAM, 32 digital servo control circuit, 33 servo amplifier, 34 serial port, 35a, 35b nonvolatile memory, 36 I /
O, 37 bus, 51-56 servo motor, 57 teaching operation panel, 58 RS232C device, 100 robot

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 平行リンク機構を有する多軸のロボット
を駆動するサーボモータを制御するに際して、各軸のモ
ータトルク指令値とモータ位置データおよび各軸のアー
ム長から、ロボットアーム先端に取り付けた負荷の重量
および重心位置を推定計算する負荷パラメータ推定方法
において、 まず、前記平行リンク機構を有する軸の回転中心を含む
軸のモータトルク指令値とモータ位置データとアーム長
に基づいて、前記負荷の重量を推定計算し、次に、その
他の軸のモータトルク指令値とモータ位置データおよび
アーム長に基づいて、前記負荷の重心位置を計算するこ
とを特徴とする負荷パラメータ推定方法。
When controlling a servomotor for driving a multi-axis robot having a parallel link mechanism, a load attached to the tip of a robot arm is determined from a motor torque command value and motor position data of each axis and an arm length of each axis. A load parameter estimating method for estimating and calculating a weight and a center of gravity of the load. First, the weight of the load is determined based on a motor torque command value of a shaft including a rotation center of the shaft having the parallel link mechanism, motor position data, and an arm length. And then calculating the position of the center of gravity of the load based on the motor torque command values of the other axes, the motor position data, and the arm length.
【請求項2】 前記各軸モータトルク指令値として、各
軸に正転、逆転の動作をさせた時のモータトルク指令値
より、摩擦トルク分と加減速トルク分をキャンセルし、
重力トルク分のみを計算した値を使用することを特徴と
する請求項1記載の負荷パラメータ推定方法。
2. A friction torque component and an acceleration / deceleration torque component are canceled from the motor torque command values when the respective shafts perform forward rotation and reverse rotation as the motor torque command values for each axis,
2. The load parameter estimating method according to claim 1, wherein a value obtained by calculating only the gravity torque is used.
【請求項3】 前記モータトルク指令値の代わりに、あ
る動作時間内のモータトルク指令値を制御周期毎に積算
し、積算値を積算回数で割った値を使用することを特徴
とする請求項1または2記載の負荷パラメータ推定方
法。
3. The method according to claim 2, wherein a motor torque command value within a certain operation time is integrated for each control cycle, and a value obtained by dividing the integrated value by the number of times of integration is used instead of the motor torque command value. 3. The load parameter estimation method according to 1 or 2.
【請求項4】 前記モータトルク指令値の代わりに、モ
ータ電流指令値を使用することを特徴とする請求項1、
2または3記載の負荷パラメータ推定方法。
4. The method according to claim 1, wherein a motor current command value is used instead of the motor torque command value.
4. The load parameter estimation method according to 2 or 3.
【請求項5】 前記負荷の重心位置を推定計算する方法
として、アーム動作時の各軸モータトルク指令値の値を
監視し、前記モータトルク指令値のピーク時の各軸位置
から、各軸座標上での重心方向の角度を算出し、該重心
方向の角度とアーム長を使用することにより、前記負荷
の重心位置を推定計算することを特徴とする請求項1か
ら4のいずれかの項に記載の負荷パラメータ推定方法。
5. A method of estimating and calculating the position of the center of gravity of the load, wherein a value of a motor torque command value of each axis during arm operation is monitored, and each axis coordinate is calculated from each axis position at the peak of the motor torque command value. The angle in the direction of the center of gravity above is calculated, and the position of the center of gravity of the load is estimated and calculated by using the angle in the direction of the center of gravity and the arm length. The described load parameter estimation method.
【請求項6】 前記ロボットの動作プログラム中に、推
定動作及び推定計算をする命令を有することを特徴とす
る請求項1から5のいずれかの項に記載の負荷パラメー
タ推定方法。
6. The load parameter estimating method according to claim 1, wherein an instruction for performing an estimating operation and an estimating calculation is included in the operation program of the robot.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010158460A (en) * 2009-01-09 2010-07-22 Toyota Motor Corp Transferring device, balance evaluation device, balance evaluation method, and program
JP2013193183A (en) * 2012-03-21 2013-09-30 Toyota Motor Corp Torque detecting method, and arm device
US11161242B2 (en) * 2016-12-16 2021-11-02 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Method for controlling robot

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