JPS59174909A - 産業用ロボツト制御装置 - Google Patents
産業用ロボツト制御装置Info
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- JPS59174909A JPS59174909A JP4869183A JP4869183A JPS59174909A JP S59174909 A JPS59174909 A JP S59174909A JP 4869183 A JP4869183 A JP 4869183A JP 4869183 A JP4869183 A JP 4869183A JP S59174909 A JPS59174909 A JP S59174909A
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- JP
- Japan
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- robot
- power
- gain
- detector
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-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B19/00—Programme-control systems
- G05B19/02—Programme-control systems electric
- G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
- G05B19/19—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by positioning or contouring control systems, e.g. to control position from one programmed point to another or to control movement along a programmed continuous path
- G05B19/21—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by positioning or contouring control systems, e.g. to control position from one programmed point to another or to control movement along a programmed continuous path using an incremental digital measuring device
- G05B19/23—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by positioning or contouring control systems, e.g. to control position from one programmed point to another or to control movement along a programmed continuous path using an incremental digital measuring device for point-to-point control
- G05B19/231—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by positioning or contouring control systems, e.g. to control position from one programmed point to another or to control movement along a programmed continuous path using an incremental digital measuring device for point-to-point control the positional error is used to control continuously the servomotor according to its magnitude
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/41—Servomotor, servo controller till figures
- G05B2219/41163—Adapt gain to friction, weight, inertia
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Human Computer Interaction (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Feedback Control In General (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は、多自由度を有する産業用ロボットの制量装置
の改良に関する。
の改良に関する。
〔発明の技術的背景とその問題点９
８ｇ１図は４軸間節形ロボットの外形を示し、■す庵（
１は上腕１の旋回、■軸は下腕２の旋回、■軸は下腕２
の先端に設けた手３の回転、■軸は手３の上下動を行な
う。これら各軸は軸ごとに設けたサーボモータにより駆
動され、■軸はロボットの胴部に収納されたＩ軸周サー
ボモータ４、■軸は上腕１と下腕２の連結部に取付けら
れた■軸用サーボモータ５、■軸は下腕２の上に取付け
られた■軸用サーボモータ６ｖこより、それぞ７七個別
に駆動される。
１は上腕１の旋回、■軸は下腕２の旋回、■軸は下腕２
の先端に設けた手３の回転、■軸は手３の上下動を行な
う。これら各軸は軸ごとに設けたサーボモータにより駆
動され、■軸はロボットの胴部に収納されたＩ軸周サー
ボモータ４、■軸は上腕１と下腕２の連結部に取付けら
れた■軸用サーボモータ５、■軸は下腕２の上に取付け
られた■軸用サーボモータ６ｖこより、それぞ７七個別
に駆動される。
内側となり、据付面積に比較して広い動作面積を得るこ
とができる。実際の運動を行なわせるためには、ロボッ
ト本体ＶＣ制御装置７を接続して、各駆動軸に取１Ｎけ
られた回転検出器からの信号を処理シ、各サーボモータ
に適切な秘動電力を供給することが必要である。
とができる。実際の運動を行なわせるためには、ロボッ
ト本体ＶＣ制御装置７を接続して、各駆動軸に取１Ｎけ
られた回転検出器からの信号を処理シ、各サーボモータ
に適切な秘動電力を供給することが必要である。
第２図は、同じく４軸間節形ロボットの機構部分の概略
の構造を示し、前記のサーボモータ、検出器、制御装置
は省略されている。同図において第１図と同一の名称の
ものは同一の符号をつけて表わしており、１０，１１．
１２は軸の旋回部を示し、矢印は軸の旋回方回を表わす
。
の構造を示し、前記のサーボモータ、検出器、制御装置
は省略されている。同図において第１図と同一の名称の
ものは同一の符号をつけて表わしており、１０，１１．
１２は軸の旋回部を示し、矢印は軸の旋回方回を表わす
。
一般に機構部、サーボモータ及び制御装置により構成さ
れるサーボ系は、応答性と安定性の双方を適当なレベル
で調整することにより良好な立上がり特性による高速駆
動と、安定な位置決め特性を得ることができる。通常、
この応答性と安定性の調整は１周知の各種手法（ナイキ
ストの安定判別法、ボード線図法など）を用いて、サー
ボゲインを最適な値に調整することにより行なわれる。
れるサーボ系は、応答性と安定性の双方を適当なレベル
で調整することにより良好な立上がり特性による高速駆
動と、安定な位置決め特性を得ることができる。通常、
この応答性と安定性の調整は１周知の各種手法（ナイキ
ストの安定判別法、ボード線図法など）を用いて、サー
ボゲインを最適な値に調整することにより行なわれる。
しかしロボットの場合は、各腕の姿勢により負荷の慣性
モーメントが比較的大きく変化するため、ゲイン調整に
手間がかかり、しかもロボットの全ての動作範囲に訃い
て必らずしも最適なサーボゲインを設定することが困難
である。
モーメントが比較的大きく変化するため、ゲイン調整に
手間がかかり、しかもロボットの全ての動作範囲に訃い
て必らずしも最適なサーボゲインを設定することが困難
である。
本発明は前記事情に鑑みてなされ、多自由度を有スる産
業用ロボットにおいて、ロボットの全ての動作範囲にて
良好な制＠特性を有する、前記欠点のない産業用ロボツ
Ｆ ｆｉｌＪ御装置全装置することを目的とする。
業用ロボットにおいて、ロボットの全ての動作範囲にて
良好な制＠特性を有する、前記欠点のない産業用ロボツ
Ｆ ｆｉｌＪ御装置全装置することを目的とする。
本発明はロボットの駆動軸に設けた位置検出器の信号か
ら負荷の慣性モーメントを演算して求めこの直によって
サーボ系の速度ル−フ゛ゲインを最適化スることにより
、ロボットの全ての動作範１月について、応答性と安定
性を両立させ今ことにより、前記目的を達成するもので
ある。
ら負荷の慣性モーメントを演算して求めこの直によって
サーボ系の速度ル−フ゛ゲインを最適化スることにより
、ロボットの全ての動作範１月について、応答性と安定
性を両立させ今ことにより、前記目的を達成するもので
ある。
以下本発明全前記第１図の産業用口列ジットの１軸に適
用した一実施例について説明する。前記したように第２
図はロボットの機構の浦略図で、Ｍｌｊ（よ上Ｉし’Ｊ
１の質量、ｒｔａは上腕１の重心位置、 ｒｌは上腕１
の長さであり、Ｎ１２は下腕２の質量、 ｒ２Ｑは下
腕２の重心位置を表わしている。又、第３図はロボット
を上部より見たものであり、上腕１と下腕２のなす角度
を０２とすると、原点０ＩＩＰ！８りの慣性モーメント
」は、次のようにして求めることができる。
用した一実施例について説明する。前記したように第２
図はロボットの機構の浦略図で、Ｍｌｊ（よ上Ｉし’Ｊ
１の質量、ｒｔａは上腕１の重心位置、 ｒｌは上腕１
の長さであり、Ｎ１２は下腕２の質量、 ｒ２Ｑは下
腕２の重心位置を表わしている。又、第３図はロボット
を上部より見たものであり、上腕１と下腕２のなす角度
を０２とすると、原点０ＩＩＰ！８りの慣性モーメント
」は、次のようにして求めることができる。
ＯＢ＝西、２＋ｒｚａ同１ ２０’ Ｓ ２ ””
” Ｉｔ）」＝Ｍ１γ１”Ｇ＋ Ｍ２０ Ｂ ” ＝ Ｍ１ｒ１２Ｇ＋Ｍ２ （γ１２＋γ２ｔ＋２γ１γ
２ ａＣＯＳθ２）・・・・・・（２） 第４図は１軸分のロボットのサーボ系のブロック図を示
し、位置指令値Ｐは位置帰還信号θｆｂと比較され、そ
の偏差に位置ループゲインＫＰを掛けた１言号が速度指
令値Ｖｒｅｔとして、速度帰還ループに入力される。前
記速度指令値Ｖｒｅｆは速度帰還信号ｖ１ｂと比較さね
５、その偏差はサーボブロックｖ 〒戸口＝に入力され、速度偏差に対応するトルクＴを発
生する。このトルクＴは機構ブロックコ「に入力される
。これ（Ｃより機構部は速度Ｖで駆動され、機構部の移
動量θとなる。以上の動作は位置指令値Ｐと位置帰還信
号θｆｂとの差が零になるまで繰返されることになる。
” Ｉｔ）」＝Ｍ１γ１”Ｇ＋ Ｍ２０ Ｂ ” ＝ Ｍ１ｒ１２Ｇ＋Ｍ２ （γ１２＋γ２ｔ＋２γ１γ
２ ａＣＯＳθ２）・・・・・・（２） 第４図は１軸分のロボットのサーボ系のブロック図を示
し、位置指令値Ｐは位置帰還信号θｆｂと比較され、そ
の偏差に位置ループゲインＫＰを掛けた１言号が速度指
令値Ｖｒｅｔとして、速度帰還ループに入力される。前
記速度指令値Ｖｒｅｆは速度帰還信号ｖ１ｂと比較さね
５、その偏差はサーボブロックｖ 〒戸口＝に入力され、速度偏差に対応するトルクＴを発
生する。このトルクＴは機構ブロックコ「に入力される
。これ（Ｃより機構部は速度Ｖで駆動され、機構部の移
動量θとなる。以上の動作は位置指令値Ｐと位置帰還信
号θｆｂとの差が零になるまで繰返されることになる。
ここでＫｖはサーボの速度ループゲイン、Ｔは時定数で
ある。
ある。
一般Ｖこ、サーボ系の制＃特性に大きく影響するのは速
度制御系のゲインであり，第４図のロボットサーボにお
ける速度制御系の一巡伝達関数Ｆ （ｓ）は１３）式で
表わされる。
度制御系のゲインであり，第４図のロボットサーボにお
ける速度制御系の一巡伝達関数Ｆ （ｓ）は１３）式で
表わされる。
但し Ｋ＝Ｋｖ／ｊ
制御理論により減衰率ｄを（４）式のように定義すると
，サーボ機構では減衰率σが０． ４〜０．４５位が制
御動作がよいとぎわれている。
，サーボ機構では減衰率σが０． ４〜０．４５位が制
御動作がよいとぎわれている。
衰率６を考慮すると、最適なサーボの速度ループゲイン
Ｋｖは（５）式で与えられる。
Ｋｖは（５）式で与えられる。
第５図は本発明の一実施例を示し、順変換器５１１ｄ一
定這圧、一定周波数の曲用′ｌｔ源からの交流電力を直
流電力に変換する整流器で、ダイオードを用いて構成さ
れ、一定１旺圧の直流心力が得られる。この順変換器５
１の出力は平／母コンデンサ５２を介して、逆変換器５
３に導かれる。逆変換器５３はＦｇＴ（ＩＥ界効果トラ
ンジスタ）を用いて構成され，そのゲートにゲート制両
回路５４の出力を与えら１しることによりスイッチング
動作し、供給さｉＬ、７）直流鑑力をＰＷＭ（パルス幅
可変）制御により所望の周波数の交流電力に変換するイ
ンバータである。この逆変換器５３の出力電流ば（社）
流検出器５５により電流制御回路５６に帰還さ！Ｌ前記
ゲート卸１−回路により入力さｎる。
定這圧、一定周波数の曲用′ｌｔ源からの交流電力を直
流電力に変換する整流器で、ダイオードを用いて構成さ
れ、一定１旺圧の直流心力が得られる。この順変換器５
１の出力は平／母コンデンサ５２を介して、逆変換器５
３に導かれる。逆変換器５３はＦｇＴ（ＩＥ界効果トラ
ンジスタ）を用いて構成され，そのゲートにゲート制両
回路５４の出力を与えら１しることによりスイッチング
動作し、供給さｉＬ、７）直流鑑力をＰＷＭ（パルス幅
可変）制御により所望の周波数の交流電力に変換するイ
ンバータである。この逆変換器５３の出力電流ば（社）
流検出器５５により電流制御回路５６に帰還さ！Ｌ前記
ゲート卸１−回路により入力さｎる。
一方、逆変換器５３の出力電力（σロボット駆動用のサ
ーボモータ５７に供給されてかり、このサーボモータに
は回転法度、険出器５８と回転位置検出器５７が同軸上
に取付けられている。回転速度検出器５８の出力１バ号
は位置制御装（置６０から出力される速度指令値ｖｒｅ
ｆと比較され、その偏差が演算増１］器６１に入力さ
れる。演′ｆｔ、増ｒｌｊ器６１は位置制御装置６０か
ら出力さ、＋′１５るゲイン切替信号ＳＩＧをゲイン切
替回路に入力することにより、切替を行なう。また回転
位置検出器５９の出力ｍ号θ１ｈは位置制御装置６０に
帰還される。
ーボモータ５７に供給されてかり、このサーボモータに
は回転法度、険出器５８と回転位置検出器５７が同軸上
に取付けられている。回転速度検出器５８の出力１バ号
は位置制御装（置６０から出力される速度指令値ｖｒｅ
ｆと比較され、その偏差が演算増１］器６１に入力さ
れる。演′ｆｔ、増ｒｌｊ器６１は位置制御装置６０か
ら出力さ、＋′１５るゲイン切替信号ＳＩＧをゲイン切
替回路に入力することにより、切替を行なう。また回転
位置検出器５９の出力ｍ号θ１ｈは位置制御装置６０に
帰還される。
位置制御装置は、位置帰還信号θｒｂ［よリロボットの
上腕１と下腕２のなる角度θ２を常に監視する。そ１７
て、Ｍｌ 、Ｍ２ 、 ｒｌ 、 ｒ２Ｇをシステムパ
ラメータとして事前に記はしておくことにより、前記（
２）式を用いて、ｌ軸廻りの慣性モーメン）Ｊを演算し
、この慣性モーメン）Ｊと時定ｄｉ Ｔより（５）式を
用いて最適なサーボの速度ル−プゲインＫｖを演算して
求める。このＫｖの値によってゲイン切替信号ＳＩＧを
出力し、ゲイン切・侍回路６２円の選択ｓ ｗのいずれ
かをＯＩＮする。
上腕１と下腕２のなる角度θ２を常に監視する。そ１７
て、Ｍｌ 、Ｍ２ 、 ｒｌ 、 ｒ２Ｇをシステムパ
ラメータとして事前に記はしておくことにより、前記（
２）式を用いて、ｌ軸廻りの慣性モーメン）Ｊを演算し
、この慣性モーメン）Ｊと時定ｄｉ Ｔより（５）式を
用いて最適なサーボの速度ル−プゲインＫｖを演算して
求める。このＫｖの値によってゲイン切替信号ＳＩＧを
出力し、ゲイン切・侍回路６２円の選択ｓ ｗのいずれ
かをＯＩＮする。
なお、第６図は不か１明の他の実施例を示すものである
。すなわち、ゲイン指令（信号ＳＩＧに従いゲイン設定
回路６３により、連続的１１こゲイン設定が行えるよう
にしたものである。
。すなわち、ゲイン指令（信号ＳＩＧに従いゲイン設定
回路６３により、連続的１１こゲイン設定が行えるよう
にしたものである。
以」二説明したことから明らかなように本発明によれば
、負荷の慣性モーメントを求め、この値によってサーボ
系の速度ループゲインを最適化することにより、ロボッ
トの全ての動作範囲において応答性と安定性を両立させ
つる、良好なサーボ制御特性を有する詑業用ロボット制
御装置を提供することができる。
、負荷の慣性モーメントを求め、この値によってサーボ
系の速度ループゲインを最適化することにより、ロボッ
トの全ての動作範囲において応答性と安定性を両立させ
つる、良好なサーボ制御特性を有する詑業用ロボット制
御装置を提供することができる。
第１図は４軸間節形ロボットの外形図、組２図；は同じ
く４軸間節形ロボットの機構部分の概略構造図、第３図
はロボットの動作姿勢を示す図、第４図は１軸分のロボ
ットサーボ系のブロック図、第５図は本発明の産業用ロ
ボット制御装置ｌの一実施例を示すブロック１図、第６
１￥Ｊは本＠明の他の実施例を示すブロック図である。 １・・・・上 腕 ２・・・ 下
腕３・・・・手 ４・・・ Ｉ軸
用サーボモータ５・・・・■軸用サーボモータ ７・・
・ ｍ軸周す−ボ７・−・・制御装置 ５１・
・・・ｊ：兵変換婚５２・・・平滑コンデンサ ５３
・・・ 逆ｆ遵器５４・・・ゲート制御回路 ５５・
・・・亀流検’ｔ１６５６・・・電流制御卸回路
５７・・・・サーボモータ５８・・・回転速度検出器
５９・・・・回転位、音検出器６０・・・位置制御装
置 ６１・・・・演痒増巾器６２・・・ゲイ、ン切
替回路 ６３・・・・ゲイン設定回路（７３１７）
代理人 弁鯉士 則 近 憲 佑 （ほか１名）第１
図 第２図 第３図 び 第４図
く４軸間節形ロボットの機構部分の概略構造図、第３図
はロボットの動作姿勢を示す図、第４図は１軸分のロボ
ットサーボ系のブロック図、第５図は本発明の産業用ロ
ボット制御装置ｌの一実施例を示すブロック１図、第６
１￥Ｊは本＠明の他の実施例を示すブロック図である。 １・・・・上 腕 ２・・・ 下
腕３・・・・手 ４・・・ Ｉ軸
用サーボモータ５・・・・■軸用サーボモータ ７・・
・ ｍ軸周す−ボ７・−・・制御装置 ５１・
・・・ｊ：兵変換婚５２・・・平滑コンデンサ ５３
・・・ 逆ｆ遵器５４・・・ゲート制御回路 ５５・
・・・亀流検’ｔ１６５６・・・電流制御卸回路
５７・・・・サーボモータ５８・・・回転速度検出器
５９・・・・回転位、音検出器６０・・・位置制御装
置 ６１・・・・演痒増巾器６２・・・ゲイ、ン切
替回路 ６３・・・・ゲイン設定回路（７３１７）
代理人 弁鯉士 則 近 憲 佑 （ほか１名）第１
図 第２図 第３図 び 第４図
Claims (1)
- 多自由度ロボットの駆動軸に設けた位置検出器と、この
位置検出器の出力信号から駆動軸廻りの慣性モーメント
を演算する手段と、前記算出された慣性モーメントの値
によりサーボ系の速度ループゲインを変化させる手段と
を設けてなる産業用ロボット制御装置Ｗ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4869183A JPS59174909A (ja) | 1983-03-25 | 1983-03-25 | 産業用ロボツト制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4869183A JPS59174909A (ja) | 1983-03-25 | 1983-03-25 | 産業用ロボツト制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59174909A true JPS59174909A (ja) | 1984-10-03 |
Family
ID=12810335
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4869183A Pending JPS59174909A (ja) | 1983-03-25 | 1983-03-25 | 産業用ロボツト制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59174909A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61201312A (ja) * | 1985-03-04 | 1986-09-06 | Yukio Saito | 姿勢制御機能診断装置 |
| JPS61204715A (ja) * | 1985-03-07 | 1986-09-10 | Mitsubishi Electric Corp | サ−ボ増幅器 |
| JPS61273192A (ja) * | 1985-05-24 | 1986-12-03 | Enshu Ltd | 速度アンプによる多軸モ−タ駆動制御方式 |
-
1983
- 1983-03-25 JP JP4869183A patent/JPS59174909A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61201312A (ja) * | 1985-03-04 | 1986-09-06 | Yukio Saito | 姿勢制御機能診断装置 |
| JPS61204715A (ja) * | 1985-03-07 | 1986-09-10 | Mitsubishi Electric Corp | サ−ボ増幅器 |
| JPS61273192A (ja) * | 1985-05-24 | 1986-12-03 | Enshu Ltd | 速度アンプによる多軸モ−タ駆動制御方式 |
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