JPS61153702A - Soft structure work machine - Google Patents

Soft structure work machine

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Publication number
JPS61153702A
JPS61153702A JP27388184A JP27388184A JPS61153702A JP S61153702 A JPS61153702 A JP S61153702A JP 27388184 A JP27388184 A JP 27388184A JP 27388184 A JP27388184 A JP 27388184A JP S61153702 A JPS61153702 A JP S61153702A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
arm
output
angle
control device
signal
Prior art date
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Pending
Application number
JP27388184A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroaki Shoji
東海林 宏明
Takeshi Aritake
有竹 猛
Yoshio Nakajima
吉男 中島
Kazuo Honma
本間 和男
Kiyoshi Nagasawa
潔 長澤
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.)
Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Construction Machinery 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 Hitachi Construction Machinery Co Ltd filed Critical Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority to JP27388184A priority Critical patent/JPS61153702A/en
Publication of JPS61153702A publication Critical patent/JPS61153702A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00Programme-control systems
    • G05B19/02Programme-control systems electric
    • G05B19/18Numerical 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
    • G05B19/416Numerical 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 control of velocity, acceleration or deceleration
    • G05B19/4166Controlling feed or in-feed

Abstract

PURPOSE:To position an arm with a high accuracy by calculating an angular acceleration of the arm in accordance with an output of an angle detecting means of the arm, etc. and a distortion sensor, also calculating a deflection quantity of the arm, and correcting a position command signal. CONSTITUTION:A soft structure work machine installs a turning body 2 to its body 1, and it is provided with an arm body 2a to which plural arms 3, 5 have been connected so as to a turnable. These arms 3, 5 are driven by hydraulic cylinders 4, 6. Also, angle gauges 10, 11 and distortion sensors 7, 8 are provided on said arms 3, 5, and the output is provided to an acceleration compensation control device 13 and a distortion quantity arithmetic unit 17 through the respective detecting circuits 11, 12. As for an operating speed which has been commanded from an input device 15, its difference to an actual val ue is calculated by a relational operation control device 14, and said cylinders 4, 6 are controlled. Also, a corrected value of an angle is derived by a deflection quantity compensation control device 18 and outputted to a correcting device 19, and a target angle is corrected through a coordinate converter 20 from a position command signal generating device 21, and outputted to a servo amplifier 16.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 不発明は多目由良荷役作東機、ロボット等、複数のアー
ムを相互に回動可能に連結してなる嵐体1c石する未#
遺作釆@i関する。
[Detailed Description of the Invention] [Field of Application of the Invention] The invention is a multi-purpose Yura cargo handling machine, a robot, etc., and a storm body 1c stone formed by connecting a plurality of arms rotatably to each other.
Posthumous works@i related.

〔発明の宵京〕[Evening of invention]

組立作条および建設作条等においては、1力化あるいは
作業内容の多様化の面から多自由度の属体を有する作業
機に対するニーズが高まりている。
In assembly work, construction work, etc., there is a growing need for work machines having attributes with multiple degrees of freedom from the viewpoint of single-handed labor or diversification of work contents.

また、製造原価の面からは作木愼の4!!i化がメーカ
にとってム矢な昧瓶となっている。
Also, in terms of manufacturing costs, Sakumokushin is a 4! ! The introduction of i-devices has become a nuisance for manufacturers.

このような状態において、近年、組立ロボットや態量ロ
ボットが提案されているが、これらのものはアーム(嵐
体)の長さが2〜3mと比収的短く、したがって仮に剛
構造としても製造原価に与える影譬は少ない。
In such a situation, assembly robots and physical robots have been proposed in recent years, but these robots have a relatively short arm (storm body) length of 2 to 3 meters, so even if they have a rigid structure, it is difficult to manufacture them. There is little impact on the cost price.

ところで、建設機械等の作業機にあっては、重量物を取
扱う関係から長大なアームを複数連結してなる例えば2
0〜30mの多関節を有する腕体を心安としているが、
このような作業機にあって上述の組立ロボットや塗装ロ
ボットにおけるような剛構造とすることは、各アーム寸
法の大型化をはじめ、これらのアーム**動するアクチ
ュエータの大梨化を泊き、製造原価が高くなり、結局夷
男性に乏しい。したがって、アーム形状を億力細くした
柔構造の作業機が考えられるが、このような作業機にあ
っては、剛性が低くなることから固有振動数が低くなり
、またアームを駆動するアクチュエータの起lIh時、
停止時に生じる低損動数の脈動が幾時間で減衰せず、そ
れ故、アームに振動を生じやすく、当該アームの操作性
が劣化する。
By the way, in the case of working machines such as construction machines, for example, two long arms are connected to each other in order to handle heavy objects.
I feel safe with arms that have multiple joints from 0 to 30 meters,
Creating a rigid structure like the assembly robot and painting robot mentioned above in such a work machine requires not only increasing the size of each arm, but also increasing the size of the actuator that moves these arms. Manufacturing costs are high, and in the end, there is a shortage of men. Therefore, a work machine with a flexible structure in which the arm shape is made thinner can be considered, but in such a work machine, the rigidity is low, so the natural frequency is low, and the actuator that drives the arm has a low start-up. When lIh,
The low loss frequency pulsations that occur when the vehicle is stopped do not decay over time, and therefore the arm is likely to vibrate, deteriorating the operability of the arm.

また、このような作業機にあって、アーム先端の位置制
御をおこなう場合には、アームの自重あるいは吊荷等に
よる荷lによって当該アームにたわみを生じることから
高精度の位置制御が難しくなる。
In addition, when controlling the position of the tip of the arm in such a working machine, the arm becomes deflected due to its own weight or a load such as a suspended load, making it difficult to control the position with high precision.

一般に、上記のような振#7を抑制するのに振動に対し
て減衰作用を付加することが有効であり、その対応とし
て例えば機械的なダンパを設けることが考えられるが、
このようにするとアーム形状が逆に大きくなる問題があ
る。また上記したたわみを除く対応としては、極力剛構
造にすることが良いが、この剛構造にすることの不具合
は既に述べたとおりである。
Generally, it is effective to add a damping effect to the vibration in order to suppress vibration #7 as described above, and as a countermeasure, for example, providing a mechanical damper may be considered.
If this is done, there is a problem that the arm shape becomes larger. In addition, as a measure to eliminate the above-mentioned deflection, it is better to use a structure as rigid as possible, but the disadvantages of using this rigid structure are as described above.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明は、このような従来技術における実状に鑑みてな
されたもので、その目的は、アームに生じる振動を抑制
できるとともに、アームに生じるたわみにかかわらず当
該アームを高精度に位置決めさせることのできる柔構造
作業機を提供することにある。
The present invention has been made in view of the actual situation in the prior art, and its purpose is to suppress vibrations occurring in the arm and to position the arm with high precision regardless of the deflection occurring in the arm. The objective is to provide a flexible construction work machine.

〔発明のa景〕[A view of the invention]

この目的を達成するために本発明は、架台と、この架台
に回#司能に接続され、かつ互いに回動可能な複数のア
ームからなり、これらのアームのうちの1つが外部荷重
が付与される特定アームからなる腕体と、アームを駆動
するアクチュエータと、このアクチュエータの作動速度
を指令する入力装置と、上記腕体の回動角度およびアー
ム間の相対角度を検出する角度検出手段と、アームに装
着されるひずみセンサと、角度検出手段およびひずみセ
ンサから出力される信号値に応じてアームの角加速度を
演算する加速度補償制御装置と、入力装置から出力され
る信号値と加速度補償制御装置から出力される信号値の
差を演算する比較演算制御装置と、特定アームの位tx
指令する位置指令信号発生装置と、角度検出手段および
ひずみセンサから出力される信号1直に応じてアームの
たわみmを演算し、この几わみ量に応じて位置指令信号
発生装置から出力される信号値を補正する補正手段とを
備え、比較演算制御装置から出力される信号と補正手段
から出力される信号とに応じて、アクチュエータを制御
する構成にしである。
To achieve this object, the present invention comprises a pedestal and a plurality of arms rotatably connected to the pedestal and rotatable with respect to each other, one of these arms being provided with an external load. an arm body consisting of a specific arm; an actuator for driving the arm; an input device for commanding the operating speed of the actuator; an angle detection means for detecting a rotation angle of the arm body and a relative angle between the arms; a strain sensor attached to the sensor, an acceleration compensation control device that calculates the angular acceleration of the arm according to the signal value output from the angle detection means and the strain sensor, and a signal value output from the input device and the acceleration compensation control device. A comparison calculation control device that calculates the difference between output signal values, and a specific arm position tx.
The deflection m of the arm is calculated according to the first signal output from the position command signal generator, the angle detecting means, and the strain sensor, and the arm is output from the position command signal generator according to the amount of deflection. The actuator is configured to include a correction means for correcting a signal value, and to control the actuator according to a signal output from the comparison arithmetic control device and a signal output from the correction means.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

以下、本発明の末構造作東伽を図に基づいて説明する。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Below, the structure of the present invention will be explained based on the drawings.

第1図は不発明の一笑九例の基本構成を示す説明図であ
る。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing the basic configuration of an example of uninvention.

この図において、lは本体、2はこの本体1に装着され
る架台、例えば本体lに対して旋回可能な旋回体、2a
はこの旋回体2に回動可能に接続される腕体で、この腕
体2aは複数のアーム例えば旋回体2にビンを介して連
結される第1のアーム3と、この第1のアーム3にビン
を介して回動可能に連結され、出荷等の外部荷TLが付
与される特定アームである8+42のアーム5とからな
っている。なお、第1のアーム3および第2のアーム5
は極力駐鳶化され、振動および無視し得ないたわみを生
じやすい細い形状に形成されている。また4はに同体2
に装着され、第1のアーム3 ’kl1gi#させるア
クチュエータ例えは油圧シリンダ、6は第1のアーム3
に表着され、第2のアーム5 fT:回動させるアクチ
ュエータ例えば油田シリンダである。
In this figure, 1 is a main body, 2 is a frame attached to this main body 1, for example, a rotating body that can rotate with respect to the main body 1, 2a
is an arm body rotatably connected to the rotating body 2, and this arm body 2a includes a plurality of arms, for example, a first arm 3 connected to the rotating body 2 via a bottle, and this first arm 3. It consists of 8+42 arms 5, which are specific arms rotatably connected to via a bottle and to which external loads TL such as shipping are applied. Note that the first arm 3 and the second arm 5
It is designed to be damped as much as possible and is formed into a slender shape that is prone to vibration and non-negligible deflection. Also 4 is the same body 2
The actuator mounted on the first arm 3 'kl1gi# is a hydraulic cylinder, 6 is the first arm 3
The second arm 5 fT: An actuator for rotating the second arm 5 fT, which is, for example, an oil field cylinder.

また、10は角度検出手段例えは角度計で、腕滲2aの
回動角度、すなわち旋回体2と纂lのアーム3とt造粕
するピンを通る水平−に対する第1(1)1−ム3り回
動角度σ1を恨出する。9も角直恨出+段ガえは角直紅
で、第1のアーム3と帛2のアーム5との間の相対角度
dtk伎出する。
Reference numeral 10 denotes an angle detecting means, for example, an angle meter, which measures the rotational angle of the arm 2a, that is, the rotation angle of the rotating body 2, the arm 3 of the welding unit 1, and the 1st (1) 1-m with respect to the horizontal line passing through the pin for making lees. The rotation angle σ1 is revealed. 9 also has the angle dtk of the angle dtk between the first arm 3 and the arm 5 of the second arm.

7.8はアーム3.5のそれぞれVcm層したびずみセ
ンサで、加速度、何1により生じ友アーム3.5のひず
み鷺慎出する。ま7’t、11はひずみセンサ7.8か
ら出力嘔れる信号からひすみ童tm出し、@号とし℃出
力する検出tg1m、12は角11g↑1O19から出
力ちれる信号から角度を恨出し、イぎ号として出力する
検出回路でおる。
7.8 is a strain sensor of each Vcm layer of arm 3.5, which detects the strain of arm 3.5 caused by acceleration. 7't, 11 outputs Hisumi Dotm from the output signal from the strain sensor 7.8, detects tg1m and outputs the temperature as @, 12 determines the angle from the output signal from the corner 11g↑1O19, A detection circuit outputs it as a signal.

ま九、15は油圧シリンダ4.6の作励迷匿tf1i智
する入力装置、すなわちアーム3.5の角速i指鎗g1
号the、θ2rを出力する入力装置で、例えは図示し
ない運転蚕内に配置されΦ機作レバーに銑増される。1
3はバイパスフづルタを有し、快出U路11,12から
出力される信号に応じて、アーム3.5に夫除に生じた
角加込ytt″債昇する加迷反梱慣制鉤鋭直、14は入
力鉄属15から出力される信号値と加速度f141偵市
1」呻装置13から出力される信号11Nの差を偵4す
る比収演奥制釧装瀘である。
9, 15 is an input device that detects the operation of the hydraulic cylinder 4.6, that is, the angular velocity i of the arm 3.5;
This is an input device that outputs the numbers the and θ2r, and is placed in an operating silkworm (not shown), for example, and is added to the Φ mechanical lever. 1
3 has a bypass filter, and in response to the signals output from the U-way 11 and 12, the arm 3.5 has an unpacking inertia hook that raises the angle ytt'' which is generated at the end of the arm 3.5. The reference numeral 14 is a ratio control filter that calculates the difference between the signal value output from the input iron 15 and the signal 11N output from the acceleration device 13.

上記した加速匿袖償制御鋏tit13においておこなわ
れる処理内容は欠のとおりである。すなわち、ひずみセ
ンサ7.8から出力された信号に応じて検出回路11で
検出された信号は第2図(a)に示す出力特性をMして
おり、まず、この第2図(a)に示す出力特性のうちの
吊荷等による定常的なひずみit CIEi成e30 
)をバイパスフィルタにおいて除去し、第2図(b)に
ボすように、加速度によるひずみ1lIl:(交流成分
31)εムのみt取出す。このひずみ童εムとアームの
加速度αとの間には1ム= K、・α        
(1)の関係が成立つため、アーム3.5の先端に生じ
る加速度を第3図に示すように、それぞれα2.α2と
すると、これらのα1.α、は上記の(1)式から容易
に求められる。また、アーム3.5の囲動支点0IsO
2周りの角速度θ1.θ、と上記の加速度αhα宜の間
には、アーム3.50長さをそれぞれls、ltとする
と、     ゛ α1= 601           (2)αt””
Aft’s+αtt         (3)  ・の
関係がある。なお、(3)式のα1.は第1のアーム3
が制作したために生じる加速度成分で、この偽。
The contents of the processing carried out in the above-mentioned accelerated concealment compensation control scissors tit13 are as follows. That is, the signal detected by the detection circuit 11 in response to the signal output from the strain sensor 7.8 has an output characteristic M shown in FIG. 2(a). Of the output characteristics shown, steady strain due to hanging loads, etc.
) is removed in a bypass filter, and only the distortion due to acceleration 1lIl:(AC component 31)ε is extracted as shown in FIG. 2(b). The difference between this strained child ε and the acceleration α of the arm is 1 μ = K,・α
Since the relationship (1) holds, the accelerations generated at the tip of the arm 3.5 are α2.5 and α2.5, respectively, as shown in FIG. α2, these α1. α can be easily determined from the above equation (1). Also, the circumferential fulcrum 0IsO of arm 3.5
Angular velocity around 2 θ1. Between θ and the above acceleration αhα, if the arm lengths are 3.50 ls and lt, respectively, ゛α1=601 (2) αt”
There is a relationship of Aft's+αtt (3). Note that α1 in equation (3). is the first arm 3
This false is the acceleration component caused by the production.

は同第3図から、 αn=((it  l*11cosfJ鵞)/lsl*
)αx   (4)と求められる。し友がって、α8.
α8.θ、を求めることにより、 0. 、0.周りの
角加速度01.θ。
From Figure 3, αn=((it l*11cosfJ)/lsl*
) αx (4). Be friends, α8.
α8. By finding θ, 0. ,0. Angular acceleration around 01. θ.

が得られる。このようにし′C得られた角加速度σ、。is obtained. The angular acceleration σ, obtained in this way.

θ宜が比戟頂真制御装置14に出力される。The value θ is output to the ratio control device 14.

また、比較演算制御鉄fit14においておこなわれる
処理内容は次のとおりである。すなわち、第1アーム系
にあっては、入力装[15からの信号θ1rと、加速度
補償制御表tjlt13からの(g号θ。
Further, the processing contents performed in the comparison calculation control iron fit14 are as follows. That is, in the first arm system, the signal θ1r from the input device [15] and the (g number θ) from the acceleration compensation control table tjlt13.

に係数Katfc掛けた値との差ε1を求め、この差6
1に係wLKマ1を掛けfc1区v、を求め、また第2
アーム糸にあっては、入力装置15からの信号θ2rと
加速匿補償制−装置13からの信号θ、に係数にα2’
kmけた値との差ε8を求め、この差ε、に係数にマ2
を掛けた値Vt ’t”求め、これらのVt −Vt 
k出力する。
Find the difference ε1 from the value multiplied by the coefficient Katfc, and calculate this difference 6
Multiply 1 by wLKma1 to find fc1kuv, and also the second
For the arm thread, the signal θ2r from the input device 15 and the signal θ from the acceleration compensation system 13 have a coefficient α2'.
Find the difference ε8 from the km-digit value, and multiply this difference ε by a coefficient.
Find the value Vt 't' by multiplying these Vt -Vt
Output k.

ま比、第1図に戻り、21は第2のアーム5の位置、例
えば点O8の位1.を指令し、X−Y座標に対応する信
号X、  yII−出力する位置指令信号発生装置で、
図示しない連動呈に配置される。20は位置指令信号発
生装[21から出力された信号xa yを角度指+イS
号01r、  θ2rにそれぞれ変換する座標変換装置
である。17はローパスフィルタを有するとともに比較
機能を有し、検出回路11゜12から出力される信号に
応じて、アーム3.5に生じたたわみ量を演算し、この
たわみ量に基づいてX−Y座像の補正値Δx、Jy忙演
算する几わみ蓋演算装置、18はこのたわみ量演算装置
17かう出力された補正値ΔX、Δyに応じ次角度の補
正値Δθ8.ΔU、を演算するたわみ童補償制御装置、
19は座標変換装置20から出力される角度θ1.。
Returning to FIG. 1, 21 is the position of the second arm 5, for example, the digit 1 of point O8. A position command signal generator that outputs signals X, yII- corresponding to the X-Y coordinates,
It is arranged in an interlocking manner (not shown). 20 is a position command signal generator [signals xa y output from 21 are connected to angle fingers +
This is a coordinate conversion device that converts into numbers 01r and θ2r, respectively. 17 has a low-pass filter and a comparison function, and calculates the amount of deflection generated in the arm 3.5 according to the signals output from the detection circuits 11 and 12, and calculates the X-Y sitting image based on this amount of deflection. A bending lid calculation device 18 calculates correction values Δx, Jy for the deflection amount calculation device 17, which calculates correction values Δθ8, . a deflection compensation control device that calculates ΔU;
19 is the angle θ1. output from the coordinate conversion device 20. .

02rにたわみ振袖偵制御lXI装置18から出力され
る佃正値Δ01.Δ02ヲ加える演算をおこなう411
!正装置で、これらのたわみ童演算装置li:17、几
わみ鷺補償制御装置18、補正装置19は、位置指令信
号発生装置21から出力される信号値を補正する補正手
段h!成している。
At 02r, the positive value Δ01. Perform the operation of adding Δ02 411
! In the normal device, these deflection calculation device li: 17, stiffness compensation control device 18, and correction device 19 are correction means h! for correcting the signal value output from the position command signal generation device 21. has been completed.

上記したたわみ麓演真装置17においておこなわれる処
理内容は次のとおりである。すなわち、ひずみセンサ7
.8から出力された信号に応じて検出された第2図Ca
)に示す出力特性を有する信号において、吊荷等による
定常的なひずみ菫(直流成分30)  εof取出すた
め、ローパスフィルタによって第21N(C)に示すよ
うに、加運匿によるひずみ童(間流成分31)t’泳去
する。一般に、このひずみ量εDとアームのたわみil
vとの間には、 v = KO・εD(5) の関係が成立つため、アーム3.5の九わみ量v1%V
、は上記(5)式から軽易に求められる。ま次第4図に
示すように第2のアーム5の目標位置弓に相応する角度
上〇t、θ′、とすると、θ′、#θ1、θ′、#θ!
である。したがって、たわみ量vl * vtのX成分
、y成分をそれぞれVIX、  Vly、 Y2x、 
V2yとすれば、 Yl x= v、 sinθ’1 #VI Sinθ□
vl、 = v、cos θS #vlcos 11゜
v2x =  −v、cos  (θ;+ θ′l−π
/2)= −v!sin (θ1+θり v2.=  −v、sin (θ1.十〇を−π/2)
= v、cos(θ1+02) となる。このことから、X方向の補正値Δx、 Y方向
の補正値Δyは、 Δx=vIX + vt! = v、 sin O,−v、5in(θ1+θt) 
 (6)Δy=v、ア+v2゜ = vlcos al+ v、 cos (θ1+θ、
)(nと求められる。このように演算されたX−yW標
の補正値ΔX、Δyがたわみ量補償制御装!t18に出
力される。
The processing contents performed in the above-mentioned deflection foot effecting device 17 are as follows. That is, the strain sensor 7
.. Figure 2 Ca detected according to the signal output from 8.
), in order to extract the steady distortion (DC component 30) εof due to hanging loads, etc., a low-pass filter is used to remove the distortion due to addition and concealment (intercurrent Component 31) t' swims away. In general, this amount of strain εD and arm deflection il
Since the relationship v = KO・εD (5) holds true, the amount of deflection v1%V of arm 3.5
, can be easily obtained from the above equation (5). As shown in Fig. 4, if the angle corresponding to the target position bow of the second arm 5 is 〇t, θ', then θ', #θ1, θ', #θ!
It is. Therefore, the X component and y component of the amount of deflection vl * vt are respectively VIX, Vly, Y2x,
If V2y, Yl x= v, sinθ'1 #VI Sinθ□
vl, = v, cos θS #vlcos 11°v2x = −v, cos (θ; + θ′l−π
/2)=-v! sin (θ1+θriv2.= -v, sin (θ1.10 -π/2)
= v, cos(θ1+02). From this, the correction value Δx in the X direction and the correction value Δy in the Y direction are Δx=vIX+vt! = v, sin O, -v, 5in (θ1+θt)
(6) Δy=v, a+v2゜=vlcos al+v, cos (θ1+θ,
) (n is obtained. The correction values ΔX and Δy of the X-yW mark calculated in this way are output to the deflection amount compensation control device !t18.

また上記たわみ童補偵制御装置18においておこなわれ
る処理内容は、次のとおりである。座標変換装WL20
からの信号θ1r、θ2rに伴って、第2のアーム50
点0n(X、Y)は、 x==f1(θ1r−02,)          (
8)Y=ft(θ1t+  θ2r)        
  (9)となる。一般に、Y= f (X、、 X、
、 X、 、・・・・・・)で表わされる関数について
、X、、X、、X、の誤差をΔXl、ΔX3.ΔX、と
すれば、Yの誤差ΔYは、ΔY= CtN7aX、)−
AX、+<af/ax、 )−AX。
Further, the processing contents performed in the deflection assistant control device 18 are as follows. Coordinate conversion device WL20
According to the signals θ1r and θ2r from the second arm 50
The point 0n(X, Y) is x==f1(θ1r-02,) (
8) Y=ft(θ1t+θ2r)
(9) becomes. In general, Y= f (X,, X,
, X, , ...), the errors of X, , ΔX, then the error ΔY of Y is ΔY= CtN7aX, )−
AX, +<af/ax, )-AX.

+(af laX、 ) −AX、 +−−0−0−で
表わされる。この関係を(8) 、 (9)式に適用す
ると、 ” X=(a f、/13θiF)*Jθ*+(aft
/aθzr)sΔθ宜Δy=caft/δθlr)・Δ
θ1 + < art/θθ2r)・Δθ2となる。こ
れらの(lO)、(11)式に上記(6)、(7)式の
ΔX、Δyを代入することにより、Δθ1、Δθ、が求
められる。このようにして得られたΔθ1、Δθ、が補
正装置19に出力される。
+(af laX, ) -AX, +--0-0-. Applying this relationship to equations (8) and (9), “X=(a f,/13θiF)*Jθ*+(aft
/aθzr)sΔθyΔy=caft/δθlr)・Δ
θ1 + < art/θθ2r)・Δθ2. By substituting ΔX and Δy from equations (6) and (7) above into equations (lO) and (11), Δθ1 and Δθ are obtained. Δθ1 and Δθ obtained in this way are output to the correction device 19.

また、紀1図に戻り、16は前述の比較演算制御Kl装
置14および補正装置19に接続されるサーボ増幅器で
、このサーボ増幅器16は油圧シリンダ4を作動させる
サーボ弁22、および油圧シリンダ6を作動させるサー
ボ弁ZaW駆動する信号を出力する。
Also, returning to Figure 1, 16 is a servo amplifier connected to the above-mentioned comparison calculation control Kl device 14 and correction device 19, and this servo amplifier 16 operates the servo valve 22 that operates the hydraulic cylinder 4 and the hydraulic cylinder 6. Outputs a signal to drive the servo valve ZaW.

このように構成しである冥施例にあっては、第1図に示
す位置指令信号発生装置21によって第2のアーム5の
先端の点0″lの目標位t<x、y>が指令され、入力
装置15によってアーム3.5の目標とする角速F!L
;r□1.  a2rが指令されると矢の動作がおこな
われる。
In the embodiment configured in this way, the target position t<x, y> of the point 0''l at the tip of the second arm 5 is commanded by the position command signal generator 21 shown in FIG. The target angular velocity F!L of the arm 3.5 is determined by the input device 15.
;r□1. When a2r is commanded, an arrow motion is performed.

すなわち、位置指令信号発生装置21から目標位t(x
、y)が指令されると、座標変換装置1t20によって
当該自機位置が目標角度(θtr+  021 )に変
換され、この目標角度(θtr、  θzr )が補正
装置1li19を介してサーボ増幅器16に出力され、
サーボ弁22.23が駆動され、油圧シリンダ4.6が
作動し、第1のアーム3および第2のアーム5が回動す
る。そして、座標変換装置20で変換された目標角度0
1r+  θ2rと、角度計10.9、検出回路12を
介して検出される角度θ1.θ、がたわみ量演算装置1
7で比奴され、θ、#θ1.。
That is, the target position t(x
. ,
The servo valve 22.23 is driven, the hydraulic cylinder 4.6 is actuated, and the first arm 3 and the second arm 5 are rotated. Then, the target angle 0 converted by the coordinate conversion device 20
1r+θ2r and the angle θ1. detected via the angle meter 10.9 and the detection circuit 12. θ, deflection amount calculation device 1
At 7, it is hidden, θ, #θ1. .

θ、#θ2rとなったとき、ひすみセンサ7.8、検出
回路11を介して検出されるひずみit(直流成分30
)に基づいて、アーム3.5のたわみ蓋v□。
θ, #θ2r, the strain it (DC component 30
), the flexible lid of arm 3.5 v□.

Y、X−Y座標の補正値ΔX、Δyを求める上記(5)
〜(7)式の演算がおこなわれ、これらの補正値ΔX。
(5) above to find the correction values ΔX, Δy of Y, X-Y coordinates
The calculations of equations .about.(7) are performed, and these correction values ΔX.

Δyがたわみ童袖償制御装置18に出力される。Δy is output to the deflection sleeve compensation control device 18.

友わみt補償11tli岬装置18は、この補正値ΔX
The Tomowami t compensation 11tli cape device 18 uses this correction value ΔX
.

Δyと、座標変換装置20から出力される目標角度θl
r、  θ2rとから上記(10)、(11)式の演算
をおこない、角度の補正値Δθ1.Δθ2を釆め、これ
を補正装置19に出力する。補正装置19はそれぞれ、
’1’+Δθ8.θ2r+Δθ、の演算をおこない、こ
れらの値をサーボ増幅器16に出力する。サーボ増幅器
16はこのように惰正した角度(θ1r+Δθ3.θ2
r+Δθ、)によって第1のアーム3および第2のアー
ム5tさらにm動する。
Δy and the target angle θl output from the coordinate conversion device 20
The above equations (10) and (11) are calculated from r and θ2r to obtain the angle correction value Δθ1. Δθ2 is calculated and outputted to the correction device 19. Each of the correction devices 19
'1'+Δθ8. θ2r+Δθ is calculated and these values are output to the servo amplifier 16. The servo amplifier 16 thus adjusts the angle (θ1r+Δθ3.θ2
r+Δθ,), the first arm 3 and second arm 5t move further m.

このようにして第1のアーム3、第2のアーム5に生じ
る九わみを考慮して、当該アーム3.5を、すなわちア
ーム5の先端の点0.の位置を所望の位&弓に高指度に
位tilt決めすることができる。
Taking into consideration the deflection that occurs in the first arm 3 and second arm 5 in this way, the arm 3.5, that is, the tip of the arm 5 at the point 0. The position can be tilted to a desired position and bow to a high degree.

一方、上記のように入力装置m15によってアーム3.
5の目標とする角速度U1r、tJ2rが指令されると
、比較復$ ft1lJ御装置14において、ひイみセ
ンサ7.8. 慣出回路11を介して検出されるひずみ
量(交流成分31)εムに基づいて、上記(1)〜(4
)弐によって加速度補償制御装置13で演算し・・・伊 て求められた点O1,(J、周りの角加速度θ8.θ!
に、それぞれ上記したように係数Ka 1 a Ka 
2 k f5tけた11!Lと角逐[’;l”””との
差’Is ;’tが比戟演算制御装ft14において演
算され、その差61.ε2に相応する値V1. V、が
サーボ増幅器16に出力される。すなわち、サーボ増@
器16.サーボ弁22、油圧シリンダ4が含まれる第1
のアーム系、およびサーボ増幅器16、サーボ弁23、
油圧シリンダ6が含まれるwc2のアーム糸は、振動系
に対して減哀作用の得られるアーム3.50角速度相応
する値V、 、 V、で制御され、しかも値V、は第1
のアーム3の運動により生じた加速度の影響の除かれf
c第3図に示す加速度α■に基づくものであることから
、制御不能を生じることなく、これらの第1のアーム系
、第2のアーム糸に生じる振動を抑制することができる
On the other hand, as described above, the arm 3.
When the target angular velocities U1r and tJ2r of 5 are commanded, the comparison control device 14 sets the strain sensors 7.8. Based on the strain amount (AC component 31) ε detected via the habituation circuit 11, the above (1) to (4)
)2, the acceleration compensation control device 13 calculates the point O1, (J, the angular acceleration around θ8.θ!
, the coefficient Ka 1 a Ka
2k f5t digit 11! The difference 'Is;'t between L and the angle [';l""" is calculated in the ratio calculation control unit ft14, and a value V1.V corresponding to the difference 61.ε2 is output to the servo amplifier 16. .In other words, servo increase @
Vessel 16. The first part includes the servo valve 22 and the hydraulic cylinder 4.
arm system, and servo amplifier 16, servo valve 23,
The arm thread of wc2, which includes the hydraulic cylinder 6, is controlled at a value V, , V, corresponding to the angular velocity of the arm 3.50, which provides a dampening effect on the vibration system, and the value V is the first
Removal of the influence of acceleration caused by the movement of arm 3 f
Since it is based on the acceleration α shown in FIG. 3, vibrations occurring in the first arm system and the second arm string can be suppressed without causing loss of control.

また、このように構成しである実施例にあっては、ひず
みセンサ7.8を介してアーム3.5の加速度α1.α
□と、アーム3.5のたわみtvt *’it を求め
るように構成しであることから、特別な那速度計やアー
ム3に付与される出荷等の外部荷車を検出する荷重検出
器を要することがなく、構造が簡単である。
In the embodiment configured in this manner, the acceleration α1. of the arm 3.5 is measured via the strain sensor 7.8. α
□, and the deflection tvt *'it of arm 3.5 is determined, so a special speedometer and a load detector for detecting external carts such as shipments attached to arm 3 are required. The structure is simple.

なお、上記実施例では、腕体2aを第1のアーム3と第
2のアーム5との2つのアームによって構成したが、本
発明はこれに限らず、腕体2aを3つ以上のアームによ
っ【構成することもできる。
In the above embodiment, the arm body 2a is composed of two arms, the first arm 3 and the second arm 5, but the present invention is not limited to this, and the arm body 2a can be composed of three or more arms. Yo [You can also configure it.

また、上記ではアーム3.5を駆動するアクチュエータ
として油圧シリンダ4.6を挙げたが、このアクチュエ
ータは油圧シリンダに限られず、油圧モータによりて構
成することもでき、またこれらのアーム3.5を油圧の
代りに空気圧、電気を利用して駆動する構成とすること
もできる。
Moreover, although the hydraulic cylinder 4.6 is mentioned above as the actuator that drives the arm 3.5, this actuator is not limited to a hydraulic cylinder, and can also be configured with a hydraulic motor. It can also be configured to be driven using pneumatic pressure or electricity instead of hydraulic pressure.

ま九、上記では角度01,02を挽出する角度検出EP
段として角度計10,9に挙げたが、本発明はこれに限
られず、この角度検出手段上角度計10.9の代りに油
圧シリンダ4.60ストロークに検出する変位計によっ
て構成することもできる。
Nine, the above is an angle detection EP that extracts angles 01 and 02.
Although the angle meters 10 and 9 are mentioned as stages, the present invention is not limited to this, and instead of the angle gauge 10.9, the angle detection means may be constructed with a displacement meter that detects the stroke of the hydraulic cylinder at 4.60 strokes. .

〔%明の効果〕[% light effect]

本発明の未構造作業惚は以上述べ友ように構成しである
ことから、アームに生じる倣動を抑制でさるとともに、
アームに生じるたわみにかかわらず当該アームを高確度
に位vIL次めさせることができ、それ故、建設&!楓
等のように氏大で、しかも帖量なアームを賛する作業機
に適用することのできる効果がある。
Since the unstructured working mechanism of the present invention is constructed as described above, it is possible to suppress the following movement that occurs in the arm, and to
Regardless of the deflection that occurs in the arm, the arm can be moved to vIL with high accuracy, and therefore construction &! This has an effect that can be applied to work machines such as Kaede, etc., which have a large and bulky arm.

また、ひすみゲージを介してアームの加速度および九わ
みtk求めるように慣取しであることから構造が簡単で
あり、鋏這原愉を安くすることのでさる効果もある。
Furthermore, since it is customary to measure the acceleration and deflection tk of the arm through a strain gauge, the structure is simple, and the cost of scissoring is reduced, which is advantageous.

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

第1図は本発明の未構遺作朶磯の一実施例の基本構成を
示す説明図、第2図(a)は第1図に示す実施例に備え
られるひずみゲージの出力特性を示す説明図、第2図(
b)は第1図に示す実施例に備えられる加速度梱慣制−
哀櫨における処理により得られるひずみ特性を示す説明
図、第2図(C)は第1図にボす実施例に備えられるた
わみ菫演寞装置における処理により得られるひすみ特性
を示す説明図、第3図は第1図に示す実施例に備えられ
る加速度惰慣制−装置においておこなわれる演算を説明
するために腕体と状態量を模式的に描いた説明図、第4
図は纂1図に示す実施例に備えられるたわみ量演算装置
においておこなわれる′@算を説明するために風体と状
態量を模式的に描いた説明図である。 2・・・・・・旋回体(架台)、2a・・・・・・嵐体
、3・・・・・・第1のアーム、4.6・・・・・・油
圧シリンダ(アクチュエータ)、5・・・・・・第2の
アーム、7.8・・・・・・ひすみセンサ、9.10・
・・・・・角度計(角度検出手段)、11.12・・・
・・・検出回路、13・・・・・・7JII之度袖慣制
御映直、14・・・・・・比奴演算制御装電、15・・
・・・・入力装置、16・・・・・・サーボ増幅器、1
7・曲・たわみ量凛算装置、18・・・・・・たわみ量
補償制御装置、19・・・・・・補正4&置、20・・
・・・・座標入換装置、21・・・・・・位置指情信号
発生装置、22.23・・・・・・サーボ弁。 弗2図 第3図
FIG. 1 is an explanatory diagram showing the basic configuration of one embodiment of the unstructured leftover work of the present invention, and FIG. 2(a) is an explanatory diagram showing the output characteristics of the strain gauge provided in the embodiment shown in FIG. 1. , Figure 2 (
b) is the acceleration packing convention provided in the embodiment shown in FIG.
FIG. 2(C) is an explanatory diagram showing the strain characteristics obtained by the processing in the flexural spectral control device provided in the embodiment shown in FIG. 1; FIG. 3 is an explanatory diagram schematically depicting the arm body and state quantities in order to explain the calculations performed in the acceleration inertia control device provided in the embodiment shown in FIG.
The figure is an explanatory diagram schematically depicting a wind body and a state quantity in order to explain the '@ calculation performed in the deflection amount calculating device provided in the embodiment shown in FIG. 1. 2... Rotating body (frame), 2a... Storm body, 3... First arm, 4.6... Hydraulic cylinder (actuator), 5... Second arm, 7.8... Distortion sensor, 9.10.
...Angle meter (angle detection means), 11.12...
...Detection circuit, 13...7 JII's degree control system, 14...Hinu calculation control system, 15...
... Input device, 16 ... Servo amplifier, 1
7. Song/deflection amount calculation device, 18... Deflection amount compensation control device, 19... Correction 4 & setting, 20...
. . . Coordinate exchange device, 21 . . . Position indication signal generator, 22. 23 . . . Servo valve.弗 2 fig. 3

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1、架台と、この架台に回動可能に接続され、かつ互い
に回動可能な複数のアームからなり、これらのアームの
うちの1つが外部荷重が付与される特定アームからなる
一体と、上記アームを駆動するアクチュエータと、この
アクチュエータの作動速度を指令する入力装置と、上記
腕体の回動角度および上記アーム間の相対角度を検出す
る角度検出手段と、上記アームに装着されるひずみセン
サと、上記角度検出手段およびひずみセンサから出力さ
れる信号値に応じて上記アームの角加速度を演算する加
速度補償制御装置と、上記入力装置から出力される信号
値と上記加速度補償制御装置から出力される信号値の差
を演算する比較補償制御装置と、上記特定アームの位置
を指令する位置指令信号発生装置と、上記角度検出手段
およびひずみセンサから出力される信号値に応じて上記
アームのたわみ量を演算し、このたわみ量に応じて上記
位置指令信号発生装置から出力される信号値を補正する
補正手段とを備え、上記比較演算制御装置から出力され
る信号と上記補正手段から出力される信号とに応じて、
上記アクチュエータを制御することを特徴とする柔構造
作業機。
1. An integral body consisting of a pedestal and a plurality of arms rotatably connected to the pedestal and mutually rotatable, one of which is a specific arm to which an external load is applied, and the arm an actuator for driving the actuator, an input device for commanding the operating speed of the actuator, an angle detection means for detecting a rotation angle of the arm and a relative angle between the arms, and a strain sensor attached to the arm; an acceleration compensation control device that calculates the angular acceleration of the arm according to signal values output from the angle detection means and the strain sensor; and a signal value output from the input device and a signal output from the acceleration compensation control device. A comparison compensation control device that calculates the difference in values, a position command signal generator that commands the position of the specific arm, and a deflection amount of the arm according to the signal values output from the angle detection means and the strain sensor. and a correction means for correcting the signal value output from the position command signal generation device according to the amount of deflection, the signal output from the comparison calculation control device and the signal output from the correction means being depending on,
A flexible structure work machine characterized by controlling the above actuator.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62162486A (en) * 1986-01-09 1987-07-18 株式会社井上ジャパックス研究所 Robot arm device
JPH01173116A (en) * 1987-12-28 1989-07-07 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Oscillation controller for flexible structure
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