JPS59187484A - Drive for arm of industrial robot - Google Patents

Drive for arm of industrial robot

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Publication number
JPS59187484A
JPS59187484A JP6057883A JP6057883A JPS59187484A JP S59187484 A JPS59187484 A JP S59187484A JP 6057883 A JP6057883 A JP 6057883A JP 6057883 A JP6057883 A JP 6057883A JP S59187484 A JPS59187484 A JP S59187484A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
arm
command value
value
motor
speed
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP6057883A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
東島 武行
政昭 安枝
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.)
Nitto Seiko Co Ltd
Nippon Denshi Kagaku Co Ltd
Original Assignee
Nitto Seiko Co Ltd
Nippon Denshi Kagaku Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nitto Seiko Co Ltd, Nippon Denshi Kagaku Co Ltd filed Critical Nitto Seiko Co Ltd
Priority to JP6057883A priority Critical patent/JPS59187484A/en
Publication of JPS59187484A publication Critical patent/JPS59187484A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Control Of Position Or Direction (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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、例えば接着剤塗布用ロボットのように一定線
速度の軌跡制御を必要とする産業用ロボットのアーム駆
動装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an arm drive device for an industrial robot that requires trajectory control at a constant linear velocity, such as an adhesive application robot.

この種産業用ロボットのアームを駆動する方式において
、アームの位置決めをディジタル的に行う駆動方式が開
発されている。この駆動方式では、第4図に示すように
あらかしめ設定された目標位置に対応する回転角を与え
る位置指令値とアームの回転角に応した位置検出値との
差が零となるように、その差に応した速度指令値データ
のD/A変換(ディジタルーアナロク変換)出力電圧が
駆動回路を介してザーボモータ(4)(以下モータとい
う)に加えられるように構成されている。又、モータ(
4)の速度も位置検出値から常時検出されており、この
速度検出値が前記速度指令値と比較され、モータが慣性
等の影響により、速度指令値以上の速度に達すると、そ
の差分だけ帰還がかかり、電圧の供給が押えられるよう
に構成されている。上記アームの駆動方式では、所定の
軌跡に沿って高速でアームを移動させようとすると、位
置指令値に応しモータに供給される電圧が高くなり、こ
の電圧に追従してモータが回転するまでの間の位置指令
値からの誤差もそ・の分大きくなり、特に多関節型ロボ
ットのアームを駆動する場合各アームの位置指令値に対
する追従特性が相違するため各アームの合成運動として
現われるところのアームの先端の軌跡が所定の軌跡から
ずれる等の欠点が生じている。
As a method for driving the arm of this type of industrial robot, a driving method for digitally positioning the arm has been developed. In this drive method, as shown in Fig. 4, the difference between the position command value that gives the rotation angle corresponding to the preset target position and the position detection value corresponding to the rotation angle of the arm becomes zero. A D/A conversion (digital-to-analog conversion) output voltage of speed command value data corresponding to the difference is applied to a servo motor (4) (hereinafter referred to as motor) via a drive circuit. Also, the motor (
The speed in 4) is also constantly detected from the position detection value, and this detected speed value is compared with the speed command value. When the motor reaches a speed higher than the speed command value due to the influence of inertia, etc., the difference is returned. is applied, and the voltage supply is suppressed. In the arm drive method described above, when an attempt is made to move the arm at high speed along a predetermined trajectory, the voltage supplied to the motor increases in accordance with the position command value, until the motor follows this voltage and rotates. The error from the position command value during this period also increases accordingly.Especially when driving the arm of an articulated robot, the follow-up characteristics of each arm to the position command value are different, so the arm movement appears as a composite movement of each arm. There are drawbacks such as the trajectory of the tip of the device deviating from a predetermined trajectory.

本発明は上記欠点を除去し、高速でのアームの軌跡制御
においても所定の軌跡に沿ってアームを正確に移動させ
ることを目的としている。
The present invention aims to eliminate the above-mentioned drawbacks and to accurately move the arm along a predetermined trajectory even in high-speed arm trajectory control.

以下実施例を図面について説明する。第1図において、
(1)は多関節型の産業用1コボツトであり、第1アー
ム(2)及び第2アーム(3)を有している。第1アー
ム(2)は第1サーボモータ(4)(以下第1モータと
いう)により支柱(5)の廻りを回転自在に保持されて
おり、又第1モータ(4)の上部にはその回転角に応じ
て第1アーム(2)の回転角を検出する第1パルスエン
コーダ(6)が付設されている。前記第1アーム(2)
の先端には第1回転軸(7)を中心として第2サーボモ
ータ(8)(以下、第2モータという)により回転自在
の第2アーム(3)が保持されている。
Examples will be described below with reference to the drawings. In Figure 1,
(1) is a single articulated industrial cobot, which has a first arm (2) and a second arm (3). The first arm (2) is held rotatably around the column (5) by a first servo motor (4) (hereinafter referred to as the first motor), and the upper part of the first motor (4) is A first pulse encoder (6) is attached to detect the rotation angle of the first arm (2) according to the angle. Said first arm (2)
A second arm (3) is held at the tip of the arm (3), which is rotatable by a second servo motor (8) (hereinafter referred to as "second motor") about the first rotating shaft (7).

又、第2モータ(8)の上部にはその回転角に応じて第
2アーム(3)の回転角を検出するように第2パルスエ
ンコーダ(9)が付設されている。
Further, a second pulse encoder (9) is attached to the upper part of the second motor (8) so as to detect the rotation angle of the second arm (3) according to the rotation angle of the second motor (8).

さらに、前記第2アーム(3)の先端には作業ユニッ)
 (10)か取付けられており、この作業ユニット(1
0)は第1モータ(4)及び第2モータ(8)の駆動に
より第1アーム(2)、第2アーム(3)か夫々移動し
て所望位置まで移動するように構成されている。
Furthermore, a working unit (work unit) is provided at the tip of the second arm (3).
(10) is installed, and this work unit (1
0) is configured such that the first arm (2) and the second arm (3) are respectively moved to a desired position by driving the first motor (4) and the second motor (8).

前記産業用ロボッl=(:l)は第1アーム(2)・第
2アーム(3)夫々に対してアーム駆動装置(11)を
有し、第1モータ(4)及び第2モータ(8ンを制御し
て作業ユニッ) (10)の移動を制御するように構成
されている。(以下、第1アームにプとの二重機能を有
している。位置制御ループは第1アーム(2)の目標位
置に応した位置指令値をディジタル値として送出する位
置指令発生部(12)、この位置指令発生部(12)の
位置指令値と第】モータ(4)の回転角に応じた位置検
出値との差をみる減算部(13)及び減算部(13)の
出力を速度指令値に変換する速度変換部(14)を有し
、かつ前記第1パルスエンコーダ(6)からの出力を積
算カウンタ(I8)によりカウントし、その値が位置検
出値となって前記減算部(13)に帰還されるように構
成されている。
The industrial robot l=(:l) has an arm drive device (11) for each of the first arm (2) and the second arm (3), and has a first motor (4) and a second motor (8). (10) is configured to control the movement of the work unit (10). (Hereinafter, the first arm (2) has a dual function as a puller.) The position control loop includes a position command generator (12) that sends out a position command value corresponding to the target position of the first arm (2) as a digital value. ), a subtraction section (13) that looks at the difference between the position command value of the position command generation section (12) and a position detection value corresponding to the rotation angle of the first motor (4), and the output of the subtraction section (13) as the speed It has a speed converter (14) that converts it into a command value, and an integration counter (I8) counts the output from the first pulse encoder (6), and the value becomes the position detection value and is converted to the subtracter (14). 13).

前記速度制御ループは前記位置検出値を微分して速度検
出値を得る速度検出部(19)、前記速度指令値と速度
検出値との差をとる減算部(20)この差の値をアナロ
グ電圧に変換するI)/A変換部(16)及びそのアナ
ログ電圧に応じて第1モータ(4)を駆動する駆動回路
(17)より構成されている。
The speed control loop includes a speed detection section (19) that differentiates the position detection value to obtain a speed detection value, a subtraction section (20) that takes the difference between the speed command value and the speed detection value, and converts the value of this difference into an analog voltage. The motor is comprised of an I)/A converter (16) that converts the voltage into an I)/A converter (16), and a drive circuit (17) that drives the first motor (4) according to the analog voltage.

さらに、前記位置指令発生部(12)にはその位置指令
値を微分する微分回路(21)が接続されており、この
微分回路(21)の出力が加算部(22)を介して前記
位置指令値とともに減算部(13)に加えられるように
構成されている。前記微分回路(21)の微分定数Kl
は速度検出部(19)の伝達定数に3と速度変換部(1
4)の変換定数に2との比に等しく、Kl =に、3 
/に2となるように設定されている。
Furthermore, a differentiation circuit (21) for differentiating the position command value is connected to the position command generation section (12), and the output of this differentiation circuit (21) is passed through the addition section (22) to the position command value. It is configured to be added to the subtraction unit (13) together with the value. Differential constant Kl of the differentiating circuit (21)
is the transfer constant of the speed detection section (19) of 3 and the speed conversion section (1
4) is equal to the ratio of 2 to the conversion constant of Kl = 3
/ is set to 2.

従って、前記駆動装置(11)を伝達関数のブロック図
として第3図に示すと、(a)部分の等価伝達関数G 
I(S )は次のように表わされる。
Therefore, when the drive device (11) is shown in FIG. 3 as a block diagram of the transfer function, the equivalent transfer function G of the part (a)
I(S) is expressed as follows.

Gl(S)=KI S+ 1 KIS:微分回路の伝達関数 次に、(b)部分の等価伝達関数G2(S)は次のよう
に表わされる。
Gl(S)=KI S+ 1 KIS: Transfer function of the differential circuit Next, the equivalent transfer function G2(S) of the part (b) is expressed as follows.

に3S:速度検出部の伝達関数 に4:D/A変換部及び駆動回路の変換定数 T(5/S2:モータ、パルスエンコーダ及び積算カウ
ンタの伝達関数 ここで定数に3の値を大きくすると、分母の時定数は1
/に3・Kl・K5(1となり、伝達関数G2 (S)
は次のように近似される。
3S: Transfer function of the speed detection section 4: Conversion constant T of the D/A converter and drive circuit (5/S2: Transfer function of the motor, pulse encoder, and integration counter Here, if you increase the value of 3 for the constant, The denominator time constant is 1
/ becomes 3・Kl・K5(1, transfer function G2 (S)
is approximated as follows.

1 さらに(C)部分の伝達関数G3(S)は前記近似伝達
間数G2(S)を用いると、次のように表わされる。
1 Further, the transfer function G3(S) of the part (C) can be expressed as follows using the approximate transfer number G2(S).

1〈2:速度変換部の変換定数 従って、位置指令室Xrと位置検出値XOとの等価伝達
関数Go(S)は次のように表わされる上式において 
Kl =に3 /に2であるため位置指令値Xrの周波
数に無関係に位置指令値X「と位置検出値XOとか等し
くなる。
1<2: Conversion constant of speed converter Therefore, the equivalent transfer function Go(S) between the position command room Xr and the detected position value XO is expressed as follows in the above equation.
Since Kl = 3/2, the position command value X' and the detected position value XO are equal regardless of the frequency of the position command value Xr.

すなわち、前記微分定数に1をに3 /に2に等しく設
定しておけば、時々刻々変化する位置指令値においては
位置指令値に応じて第1モータ(4)に供給される電圧
よりも位置指令値の微分量だけ余分に供給されることと
なり、位置制御の速度偏差は軽減される。従って、各ア
ーム(2X3)の合成運動として現われる作業ユニット
の軌跡も所定の軌跡に一致させることか可能となる。尚
、微分機能は例えはクロックパルスに同期して入力デー
タを記憶する2個のレジスタに夫々現在値と1パルス以
前の値とを記憶し、それら2個の値の差を演算すること
により実現することができる。
In other words, if the differential constant is set equal to 1 to 3/2, then when the position command value changes from time to time, the position The differential amount of the command value is extra supplied, and the speed deviation in position control is reduced. Therefore, it is possible to make the locus of the work unit that appears as a composite movement of each arm (2×3) coincide with a predetermined locus. The differentiation function is realized by storing the current value and the value one pulse before each in two registers that store input data in synchronization with clock pulses, and calculating the difference between these two values. can do.

以上説明したように、本発明は時々刻々変化する位置指
令値にその微分値を加え合せて位置指令値の速度補正を
しているため、位置制御で生じていた速度偏差を減少さ
せることがてき、各アーム単独の追従特性を向上させる
ことができるばかりか、複数アームの合成運動として与
えられる作業ユニットの軌跡の誤差を減少させることが
可能となる等の利点がある。
As explained above, the present invention corrects the speed of the position command value by adding the differential value to the position command value that changes from time to time, so it is possible to reduce the speed deviation that occurs in position control. , it is possible to not only improve the tracking characteristics of each arm alone, but also to reduce errors in the trajectory of the work unit given as a composite motion of a plurality of arms.

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

第1図は本発明に係る産業用ロボットの正面図、第2図
は本発明のブロック図、第3図は本発明に係る伝達関数
を用いたブロック図、第4図は従来例を示すアーム駆動
装置のブロック図である。 (1)産業用ロボット、 (2)第1アーム、(3)第
2アーム、   (4)第1′+j−ボモータ(5〉支
柱、 (6)第1パルスエンコーダ、 (7)第1回転軸、   (8)第2サーボモータ(9
)第2パルスエンコーダ、
FIG. 1 is a front view of an industrial robot according to the present invention, FIG. 2 is a block diagram of the present invention, FIG. 3 is a block diagram using the transfer function according to the present invention, and FIG. 4 is an arm showing a conventional example. It is a block diagram of a drive device. (1) Industrial robot, (2) 1st arm, (3) 2nd arm, (4) 1'+j-bo motor (5> pillar, (6) 1st pulse encoder, (7) 1st rotation axis , (8) Second servo motor (9
) second pulse encoder,

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] モータの回転により駆動される複数のアームを有する産
業用ロボットにおいて、アームの先端が所望軌跡に沿っ
て移動するように与えられた位置指令値とアームの回転
に応じた回転角を検出するパルスエンコーダからの位置
検出値とを比較し、さらにその差に応じた速度指令値と
前記パルスエンコーダからの速度検出値とを比較して、
その差の出力を駆動回路を介してモータに加えるように
し、あわせて前記位置指令値の微分値をその位置指令値
に加え合せたことを特徴とするアーム駆動装置。
In an industrial robot that has multiple arms that are driven by the rotation of a motor, a pulse encoder that detects the rotation angle according to the given position command value and the rotation of the arm so that the tip of the arm moves along a desired trajectory. Compare the position detection value from the pulse encoder, and further compare the speed command value corresponding to the difference with the speed detection value from the pulse encoder,
An arm driving device characterized in that an output of the difference is applied to a motor via a drive circuit, and a differential value of the position command value is added to the position command value.
JP6057883A 1983-04-05 1983-04-05 Drive for arm of industrial robot Pending JPS59187484A (en)

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JP6057883A JPS59187484A (en) 1983-04-05 1983-04-05 Drive for arm of industrial robot

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JP6057883A JPS59187484A (en) 1983-04-05 1983-04-05 Drive for arm of industrial robot

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JPS59187484A true JPS59187484A (en) 1984-10-24

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ID=13146266

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