JPS5916003A - ロボツトの動特性を考慮した高精度位置制御法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、教示１丁生形ロボットの動特性を考慮した高
精度位置ｉ１？ＩＪ御方法に関するものである。

従来、上記ロボットの運転は、目標信号をそのままの形
で駆動系に伝えることにより行うか、さらに位置制御の
精度を上７る場合には、上記目標信号に静的な補正を加
えることにより行われている。この補正を加える方法は
、再生応答信号と目標信号との偏差を求め、符号を変え
て偏差を目標信号に足し合わせて、この信号をロボット
の、駆動系に入力するものである。

しかしながら、この方法によれば１周波数の低い、経時
変化の緩やかな偏差あるいは機械のガタ等によるオフセ
ラ１−分の補正についてはある程度有効であるが、周波
数の高い変動については追従できない。このため、ロボ
ットの再生運動の高速化につれて、その油圧系１機械系
を含む動特性より目標信号と応答信号との偏差は増大す
る傾向にある。

ところが、近年生産性向上のため、工業ロボットがます
ます広く普及しつつある状況下において。

その高速再生運Ｕ１を求める声は強く、高周波数変動に
対するロボット制御の追従性の改善が望まれていた。

本発明は、上記従来の要望に鑑みてなされたもので、規
範軌道上の補正区間において、指令信号Ｃ・こ対する応
答信号と目標信号との偏差を求める一方、上記補−正区
間を適宜数に分割して、各分割区間毎にロボット１駆動
系の動特性を調べ、」二記偏差を打消すように作用する
加振信号を、上記分割区間に人力する信号を合成して作
成し、この加振信号を」二記指令信号に加えて新たな指
令信号を作成することにより、ロボットの動特性に起因
する応答信号と目標信号との偏差を小さくして高精度位
置決めを可能としたロボットの動特性を考慮した高精度
位置制御法を提供しようとするものである。

次に１本発明を図面にしたがって説明する。

ロボットの、駆動系は、一般に非線形性を伴うため、そ
の伝達関数は時間および空間上の座標のパラメータとし
て変化する。そこで、追従すべき規範軌道上の所定部分
についてインパルス応答関数の同定操作を行−１非線形
性による影響も勘案した上で動特性に起因する応答信号
と目標信号との偏差が許容限界内におさまるようにする
。

まず、ステップｌで、規範軌道上において、」二記偏差
の補正を行うべき補正区間Ｐｋ（ｋ＝ｌ、２゜・・・Ｎ
）を選択する（第１図参照）。

ｉｃ　（Ｄ　補正区１１↑ｊＰｋはロボットの駆動系の
最終的用途に基づいて選択されるものであり１例えば急
起動、急停止を要する部分、あるいは作業上、特に精密
さを要する部分が該当すると考えられる。

また、各補正区間Ｐｋにおいて上記偏差の補正を行うの
であるが、同じ操作の繰返しであるため、以下、補正区
間Ｐｋ（ｋ、　＝　ｌ　−Ｎ　）の内の一補正区間につ
いてのみ説明する。

ステップ２で１分割数あるいは時間々隔を適宜決めて、
上記−補正区間をｎ個に分割し、各分割区間を添字ｊ（
ｊ＝１−ｎ）Ｋよシ区別する（第２図参照）。

ステップ３で、上記−補正区間を時間【の関数で表わし
た目標信号（ＴＥＡＣＨＩＮＧ信号）ｇ（Ｌ）でロボッ
トを再生し、この時の応答信号ｍ。（【）を測定、記憶
する。

第３図は、横軸に時間Ｅ、縦軸に加速度、速度。

あるいは変位量Ｘをとり、目標信号ｇ（（）と応答信号
ｍ。（１）の関係を例示したものである。

ステップ４で、目標信号ｇ（（）に単位加振信号δｊ−
，（Ｌｌを重畳した Ｃｊ＝ｔ　（０−ｇ（ｔ＋十δｊ＝１ｆｔ＋　　　　・
・・・・（１）なる指令信号ＣＪ　、：１　（ｔ　］で
ロボットを再生シ、コの時の応答信号ｍｊ−１（Ｌ）を
測定、記１産する。

ここで、単位加振信号δｊ＝ｌ　（Ｅｌはｊ＝ｔの分割
区間に加えられるものであり、その波形は、例えばＪ’
Ｌ　、　ＪＬ　、　ｆ′Ｘ−形等、いずれでもよい。上
記ヌテツブ３と同様に、指令信号Ｃｊ＝１（Ｅ）、応答
信号ｍｊ＝ｌ（Ｌ）の関係を第４図に示す。

ステップ５で、上記応答信号ｍ。（Ｌ）　、　ｍ　ｊ＝
ｌ（ｔｌの応答差、すなわち単位加振信号δｊ−，（Ｌ
ｌに対する応答信けｈｊ＝１（ｌを次式 ％式％） より計算する（第５図参照）。

ステップ６で、ステップ４，５と同様の操作を他の分割
区間（ｊ−２〜ｎ）についても行い、単位加振信号δ・
（【）および応答信号ｈｊ（Ｌ）　（ｊ　＝　２〜ｎ）
を求める。

なお、ｊ＝２〜ｎの分割区間の内、ｊ＝ｘの分割区間と
等しい伝達関数を有Ｔる区間については。

上記ステップ４，５の操作を繰返す必要はなく。

その区間での単位加振信号δｊ（（）および応答信号ｆ
ｌｊ（ｔｌの波形はδｊ＝、（Ｌｌおよびｈｊ−１（【
）と等しくなる（但し、加振位置、振動開始位置は異な
る。）。

ステップ７で、目標信号ｇ（【）と応答信号ｍ。（【）
との偏差ｄ（【）を次式 ％式％（３） より計算する。そして、ｊ＝ｘ〜ｎの各位置に対応する
時間【をｔｊ（ｊ＝１−ｎ）で表わし１時間【１　にお
ける偏差を打ン肖す応答信号を出力するように、上記単
位加振信号δｊ（０にかがる係数ＺＪを次式より求める
。

ここで、（４）　、　（５）式では、ｊにおける加振信
号の影響がｊ以降にしか表われないことを利用している
。

ステップ８で、各係数ｚｊｆ：苅応する単位加振信号δ
ｊ　（Ｌ）に掛けたものを合成してなる力０振信号、Σ
Ｚ・δ・（０を目標信号ｇ（（）に加えて新たに指令信
１：ＩＪＪ 号ｃ　（Ｌ）を作成し。

ｃ（【）−ｇ（【）＋ｊミ、・ｊδｊ（（）　　　・・
・・・（６）この指令信号Ｃ（【）によりロボットを再
生し、その応答信号ｍ（ｔ）を測定、記憶する（第６図
参照）。

ステップ９で、応答信号ｍ（【）と目標信号ｇ（（）と
の偏差、例えば２乗偏差を計算し、この値が予め定めた
許容範囲内に入っているか否かを判定する。

そして、許容範囲内になめ場合は、再度ステ・ツブ７に
戻り、（３）式中応答信号ｍ。（（）をｍ（ｔ）に、ま
た（６）式中目標信号ｇ（Ｌ）を指令信号ｃ　（ｔ）に
置換えて上記同様の操作を繰返すことにより再補、正を
行う。

判定の結果２上記２乗偏差が許容範囲内に入っている場
合は、その時の指令信号ｃ（ｔ）を本運転時の指令信号
とする（第７図参照）。

なお、第７図中、再補正操作により求めた係数、指令信
号等はダッシュイ１１き記号で表示しである。

以上の説明より１本発明によれば規範軌道上の補正区間
において、指令信号に対する応答信けと目標信号との偏
差を求める一方、上記補正区ｆｆＪｊを適宜数に分割し
て、各分割区間毎にロボット駆動系の動特性を調べ、上
記偏差を打消すように作用する加振信号を、上記分割区
間毎に入力する信号を合成して作成し、この加振信号を
上記指令信号に加えて新たな指令信号を作成している。

このため、ロボットの再生運動の高速化につれて、その
動特性に起因して生じる振動によるロボット再生時の目
標信号からの偏差を打消して、ロボットの位置決め精度
を向上させることができる。

また、指令信号を適宜繰返し修正することにより、目標
信号により近い応答信号を出力する指令信号を得ること
ができる等の効果を有している。

【図面の簡単な説明】

第１図は補正区間を示す説明図、第２図は一補正区間内
の分割を示す説明図、第３図は指令信号としての目標信
号と応答信号との関係を示す説明図、第４図は単位加振
信号を含んだ指令信号と応答信号との関係を示す説明図
、第５図は単位加振信号と応答信号との関係を示す説明
図、第６図は修正後の指令信号と応答信号との関係を示
す説明図、第７図は指令信号作成の演算フローを示すブ
ロック図である。 特　許　出　願　人　　株式会社　神戸製鋼所代　理　
人　弁理士　　青白　　葆　ほか２名第１図 項 第２図 第３図 第４図 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）規範軌道」この補正区間において、指令信号に対
   する応答信号と目標信号との偏差を求める一方。 」−記補正区間を適宜数に分割して各分割区間毎にイン
   パルス信号等の単位加振信号を加えて、その応答信号を
   測定することによりロボット、駆動系の動特性を調べ、
   上記偏差を打消すように作用する加振信号を、」二記単
   位加振信号に係数をかけた後。 合成して作成し、この加振信号を上記指令信号に加えて
   新たな指令信号を作成することを特徴とするロボットの
   動４．ｖ性を考慮した高精度位置制御法。