JPS6116598B2 - - Google Patents

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JPS6116598B2
JPS6116598B2 JP4671879A JP4671879A JPS6116598B2 JP S6116598 B2 JPS6116598 B2 JP S6116598B2 JP 4671879 A JP4671879 A JP 4671879A JP 4671879 A JP4671879 A JP 4671879A JP S6116598 B2 JPS6116598 B2 JP S6116598B2
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JP
Japan
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arm
rotation angle
linear actuator
gain
pivot point
Prior art date
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Application number
JP4671879A
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Japanese (ja)
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JPS55144983A (en
Inventor
Michio Ooiwa
Katsuhiro Kawai
Akira Matsuyama
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Toyota Auto Body Co Ltd
Original Assignee
Toyota Auto Body Co Ltd
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Publication date
Application filed by Toyota Auto Body Co Ltd filed Critical Toyota Auto Body Co Ltd
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Publication of JPS6116598B2 publication Critical patent/JPS6116598B2/ja
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  • Feedback Control In General (AREA)
  • Control Of Position Or Direction (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
  • Numerical Control (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、たとえばスポツト溶接用のガン、
塗装用のガン等の作業工具を、被加工物(ワー
ク)に対して自由な姿勢で臨めるようにした工業
用ロボツトの制御装置に関するものである。
[Detailed Description of the Invention] This invention provides, for example, a spot welding gun,
The present invention relates to a control device for an industrial robot that allows a working tool such as a painting gun to face a workpiece in a free position.

この種の工業用ロボツトにおいて作業工具の位
置を制御する場合、線形的に制御することが望ま
しい。しかしながら実際の工業用ロボツトにおい
ては、このように理想的な制御を行なうことが難
かしく、非線形的な制御しか行なえない場合があ
る。
When controlling the position of a working tool in this type of industrial robot, it is desirable to perform linear control. However, in actual industrial robots, it is difficult to perform such ideal control, and there are cases where only nonlinear control can be performed.

第1図について、この種の工業用ロボツトの一
例を説明する。
An example of this type of industrial robot will be described with reference to FIG.

この工業用ロボツトは、図示しないコンベアを
流れる自動車等の製品1に精確な追従をして、溶
接、塗装、充填剤塗布等の作業を自動的に行なう
もので、2はその作業工具である。この作業工具
2は、支持台3に基端を枢着された後述の第1の
アーム4の上端に基端を軸5により枢着された第
2のアーム6の先端に、水平方向及び軸を中心と
して回動できるように支持されているものであ
る。
This industrial robot accurately follows a product 1 such as a car flowing on a conveyor (not shown) and automatically performs work such as welding, painting, and applying filler, and 2 is its working tool. This working tool 2 is attached horizontally and axially to the tip of a second arm 6 whose base end is pivotally connected to the upper end of a first arm 4 which will be described later and whose base end is pivotally connected to a support stand 3 via a shaft 5. It is supported so that it can rotate around the center.

支持台3は基台7に対して、水平面内で回動で
きるように支持されている。そしてこの支持台3
に対して第1のアーム4が、垂直方向で回動自在
(揺動自在)に支持されている。第1のアーム4
の上端近傍にはブラケツト8が設けられており、
このブラケツト8と支持台3の間には、油圧シリ
ンダである直線形アクチユエータ9が取り付けら
れている。また第1のアーム4の下端近傍にもブ
ラケツト10が取り付けられており、このブラケ
ツト10と第2のアーム6との間にも油圧シリン
ダである直線形アクチユエータ11が取り付けら
れている。
The support stand 3 is supported by the base 7 so as to be rotatable within a horizontal plane. And this support stand 3
The first arm 4 is supported rotatably (swingably) in the vertical direction. first arm 4
A bracket 8 is provided near the upper end of the
A linear actuator 9, which is a hydraulic cylinder, is installed between the bracket 8 and the support base 3. A bracket 10 is also attached near the lower end of the first arm 4, and a linear actuator 11, which is a hydraulic cylinder, is also attached between this bracket 10 and the second arm 6.

支持台3には、第1のアーム4の回動角(揺動
角)を検出する回動角検出器12が設けられてい
る。そしてこの回動角検出器12は、サーボ弁1
9に制御装置13から軌跡指令信号が与えられ、
直線形アクチユエータ9が動作することによつて
角度の変る第1のアーム4の回動角を検出し、軌
跡フイードバツク信号を制御装置13に戻す作用
をするようになつている。制御装置13には、作
業情報の記憶装置であるコンピユータ14が接続
されており、制御装置13を通じて回動角検出器
12からの軌跡フイードバツク信号を受け、また
これに応じた軌跡データを制御装置13に与える
ようになつている。
The support base 3 is provided with a rotation angle detector 12 that detects the rotation angle (swing angle) of the first arm 4 . This rotation angle detector 12 is connected to the servo valve 1.
A trajectory command signal is given to 9 from the control device 13,
As the linear actuator 9 operates, the rotation angle of the first arm 4, which changes angle, is detected, and a trajectory feedback signal is returned to the control device 13. A computer 14, which is a storage device for work information, is connected to the control device 13, and receives a trajectory feedback signal from the rotation angle detector 12 through the control device 13, and transmits trajectory data corresponding to the feedback signal to the control device 13. It is becoming more and more common to give money to people.

制御装置13は、作業情報を必要に応じて再構
成しながら操作内容に合つた制御指令を油圧装置
15に送る操作をする。油圧装置15は、油圧流
量を調整するサーボ弁にパワーを供給し、サーボ
弁は制御装置13からの指令を受けて直線形アク
チユエータ9に油圧を送るものである。
The control device 13 sends control commands to the hydraulic device 15 that match the operation contents while reconfiguring the work information as necessary. The hydraulic device 15 supplies power to a servo valve that adjusts the hydraulic flow rate, and the servo valve sends hydraulic pressure to the linear actuator 9 in response to a command from the control device 13.

このように構成されたこの工業用ロボツトは、
アームとして第1のアーム4と第2のアーム6と
2軸使用しているが、この発明は第1のアーム4
の制御装置に関するものであり、第2図に示すよ
うな1軸の機構における第1のアーム4の先端
(P点)の動きを制御することにあるので、上記
した工業用ロボツトについても、この点について
のみ説明する。
This industrial robot configured in this way is
Although two axes are used as arms, the first arm 4 and the second arm 6, this invention
This is related to a control device for controlling the movement of the tip (point P) of the first arm 4 in a one-axis mechanism as shown in FIG. I will only explain the points.

従来においては、第2図の第1のアーム4を制
御する直線形アクチユエータ9に、次のような回
路により油圧を供給していた。これを第3図につ
いて説明すると、16,17はD/A変換器であ
つて、D/A変換器16は減衰回路を内蔵してい
てコンピユータ14から速度指令θiを受けるも
のであり、D/A変換器17はコンピユータ14
から位置指令θiを受けるものである。そしてこ
れらのD/A変換器16,17によつてアナログ
量に変換された信号は、加算されて増幅器18に
加えられ、所要の電流値に増幅されることにな
る。
Conventionally, hydraulic pressure has been supplied to the linear actuator 9 that controls the first arm 4 shown in FIG. 2 through the following circuit. To explain this with reference to FIG. 3, 16 and 17 are D/A converters, and the D/A converter 16 has a built-in attenuation circuit and receives the speed command θi from the computer 14. The A converter 17 is the computer 14
It receives a position command θi from. The signals converted into analog quantities by these D/A converters 16 and 17 are added together and applied to an amplifier 18, where they are amplified to a required current value.

増幅器18の出力側にはサーボ弁19が接続さ
れ、このサーボ弁19の制御側には直線形アクチ
ユエータ9が接続されている。直線形アクチユエ
ータ9は、この直線形アクチユエータ9と第1の
アーム4とから成るリンク機構20に接続され、
直線形アクチユエータ9の回動角(運動量)は回
動角検出器12で検出されることになる。そして
この検出信号は位置指令信号にフイードバツクさ
れることになる。
A servo valve 19 is connected to the output side of the amplifier 18, and a linear actuator 9 is connected to the control side of the servo valve 19. The linear actuator 9 is connected to a link mechanism 20 consisting of the linear actuator 9 and the first arm 4,
The rotation angle (momentum) of the linear actuator 9 is detected by the rotation angle detector 12. This detection signal is then fed back to the position command signal.

ここで、上記制御装置のリンク機構20におけ
るゲイン定数について考察する。
Here, the gain constant in the link mechanism 20 of the control device will be considered.

第2図において、第1のアーム4と直線形アク
チユエータ9との支持台3への枢着点間の距離を
a、第1のアーム4上端の第2のアーム6の基端
枢着点Pとブラケツト8への直線形アクチユエー
タ9の枢着点との間の距離をb、直線形アクチユ
エータ9の上下枢着点間の距離をC、直線形アク
チユエータ9への入力(シリンダ変位)をd、第
1のアーム4の回動角度出力をθ、第1のアーム
4の下端の枢着点から見て、第1のアーム4の第
2のアーム6の枢着点に至る直線と、直線形アク
チユエータ9のブラケツト8への枢着点に至る直
線との成す角度をαとすると、 C=√22−2(−) =f(θ) …(式1) 定常動作点における入力をθ、出力をC0
その微小変動をΔθ,ΔCとして、C0+ΔC=
f(θ+Δθ) 右辺を展開し、(Δθ)以上の項を省略、条件C0
=f(θ0)から、 ΔC=〔d/dθf(θ)〕〓=0・Δθ 即ち、リンク機構のゲイン定数、 アーム回動角度出力/アクチユエータ入力(=Δθ/Δ
C)は、 と近似でき、ΔθとΔC間の比例(線形)関係を
得る。さらにθの動作範囲が大きいときシリンダ
ストロークは長くなり、a≪dを考慮すれば、 ゲイン定数=Δθ/ΔC =[1/a・sin(θ−α+β)]〓=0 …(式3) と近似できる。なお、βは修正項である。
In FIG. 2, the distance between the pivot points of the first arm 4 and the linear actuator 9 to the support base 3 is a, and the base end pivot point of the second arm 6 at the upper end of the first arm 4 is P. The distance between and the pivot point of the linear actuator 9 to the bracket 8 is b, the distance between the vertical pivot point of the linear actuator 9 is C, and the input (cylinder displacement) to the linear actuator 9 is d. The rotation angle output of the first arm 4 is θ, a straight line from the pivot point of the lower end of the first arm 4 to the pivot point of the second arm 6 of the first arm 4, and a straight line. If the angle between the actuator 9 and the straight line leading to the pivot point of the bracket 8 is α, then C=√ 2 + 2 −2(−) = f(θ) …(Formula 1) The input at the steady operating point is θ 0 , output C 0 ,
Letting the minute fluctuations be Δθ and ΔC, C 0 +ΔC=
Expand the right side of f(θ+Δθ), omit terms of (Δθ) 2 or more, condition C 0
= f(θ 0 ), ΔC=[d/dθf(θ)] = 0・Δθ In other words, the gain constant of the link mechanism, arm rotation angle output/actuator input (=Δθ/Δ
C) is It can be approximated as follows, and a proportional (linear) relationship between Δθ and ΔC can be obtained. Furthermore, when the operating range of θ is large, the cylinder stroke becomes long, and considering a≪d, gain constant = Δθ/ΔC = [1/a・sin(θ−α+β)] = = 0 …(Equation 3) It can be approximated as Note that β is a correction term.

ここでゲイン定数K1〜K6のうち、K3.K4・K5.
K6/a=Kとすれば、P点のおくれ角度である
定常速度偏差e(∞)は、 e(∞)=1/K・[sin(θ−α+β)/K−
K1]θi… (式4) で与えられることになる。
Here, among the gain constants K 1 to K 6 , K 3 .K 4・K 5 .
If K 6 /a=K, the steady speed deviation e(∞), which is the delay angle of point P, is e(∞)=1/K 2・[sin(θ 0 −α+β)/K−
K 1 ]θi... (Formula 4).

このような従来の制御装置には、次のような問
題がある。即ち、このようなサーボ機構において
は、第1のアーム4のおくれ角度(定常速度偏
差)e(∞)は、式4にて近似できるが、sin(θ
−α+β)が第1のアーム4の回動角度によつ
て変わる変数であることから、フイードフオーワ
ールドループにおいて、1/K・sin(θ−α
+β)−K1を0にする定数K1を得ることができ
ず、精度の高い制御が難かしいことである。特に
アーム回動角(揺動角)の大きいリンク機構や、
2軸以上のサーボ系を単独に組合わせたときに
は、その傾向が著しくなる。
Such conventional control devices have the following problems. That is, in such a servo mechanism, the delay angle (steady speed deviation) e(∞) of the first arm 4 can be approximated by equation 4, but sin(θ
0 −α+β) is a variable that changes depending on the rotation angle of the first arm 4, so in the feedforward loop, 1/K・sin(θ 0 −α
+β) It is difficult to obtain a constant K 1 that makes −K 1 0, and highly accurate control is difficult. In particular, link mechanisms with large arm rotation angles (swing angles),
This tendency becomes more pronounced when servo systems with two or more axes are combined singly.

そこでサーボ機構の制御を第1のアーム4の回
動角によらず、シリンダストロークの検出によつ
て行なうようにすれば、サーボ機構内に非線形要
素はなくなり、精度を上げることができることに
なるが、位置データの作成上ストローク検出器の
取付構造上、あるいは耐久性等の問題があり、回
動角による位置検出が一般的である。
Therefore, if the servo mechanism is controlled by detecting the cylinder stroke rather than by the rotation angle of the first arm 4, there will be no nonlinear elements in the servo mechanism, and accuracy can be improved. However, there are problems with the mounting structure of the stroke detector in creating position data, durability, etc., and position detection based on rotation angle is common.

この発明は上述したような問題を解決したもの
で、工業用ロボツトのアームの作動位置検出に回
動角検出器を用いたサーボ機構において、リンク
機構のゲイン定数Δθ/ΔCが定常動作点では正弦波形 を有する特性値に近似できることに着目し、正弦
波形を特性とするゲイン切換回路を設けることに
より、定常速度変差e(∞)を理論的に零(0)とし、
アーム先端(P点)における速度軌跡制御の精度
を上げるようにしたものである。
This invention solves the above-mentioned problem.In a servo mechanism that uses a rotation angle detector to detect the operating position of an arm of an industrial robot, the gain constant Δθ/ΔC of the link mechanism is a sine at a steady operating point. Focusing on the fact that it can be approximated to a characteristic value with a waveform, by providing a gain switching circuit whose characteristic is a sine waveform, the steady speed variation e(∞) can be theoretically made zero (0),
This is intended to improve the accuracy of velocity trajectory control at the arm tip (point P).

第4図はこれを具体化したブロツク線図であ
る。この図において、21,22はD/A変換
器、23はゲイン正弦切換回路、24は増幅器か
ら回動角検出器までの伝達関数である。この回路
の場合、定常速度偏差e(∞)は、 e(∞)=1/K・[sin(θ−α+β)/K −K1・sin(θ−α+β)]×θi となり、K1=1/Kに選べば、e(∞)=0とするこ
とができる。
FIG. 4 is a block diagram embodying this. In this figure, 21 and 22 are D/A converters, 23 is a gain sine switching circuit, and 24 is a transfer function from the amplifier to the rotation angle detector. In the case of this circuit, the steady speed deviation e(∞) is e(∞)=1/ K2・[sin(θ 0 −α+β)/K −K 1・sin(θ 0 −α+β)]×θi, If K 1 =1/K is chosen, e(∞)=0 can be obtained.

第5図に示す回路は、この発明の代表的なもの
である。これを説明すると、25はD/A変換
器、26はゲイン正弦切換回路、27は減算器、
28はD/A変換器、29は加算器、30は増幅
器、31はサーボ弁、9は直線形アクチユエー
タ、32はリンク機構、33は回動角検出器であ
つて、図示するように結線されている。この回路
では、現在回動角検出を行なう回動角検出器33
からゲイン正弦切換回路26にフイードバツク信
号であるゲイン指令信号が与えられるようになつ
ている。
The circuit shown in FIG. 5 is representative of the invention. To explain this, 25 is a D/A converter, 26 is a gain sine switching circuit, 27 is a subtracter,
28 is a D/A converter, 29 is an adder, 30 is an amplifier, 31 is a servo valve, 9 is a linear actuator, 32 is a link mechanism, and 33 is a rotation angle detector, which are connected as shown in the figure. ing. In this circuit, the rotation angle detector 33 currently detects the rotation angle.
A gain command signal, which is a feedback signal, is supplied from the gain sine switching circuit 26 to the gain sine switching circuit 26.

第6図は第5図の回路のうちのゲイン正弦切換
回路26を示すものである。この図に示すよう
に、このゲイン正弦切換回路26は、入力Viに
対して出力V0を生ずるもので、ゲイン正弦切換
回路26のゲインは、次式で示されることにな
る。
FIG. 6 shows the gain sine switching circuit 26 of the circuit shown in FIG. As shown in this figure, this gain sine switching circuit 26 produces an output V 0 for an input Vi, and the gain of the gain sine switching circuit 26 is expressed by the following equation.

ゲイン=V/Vi=〔sin(θ−α+β)〕〓0 第7図はゲイン正弦切換回路26の作動特性を
説明する図である。この図で明らかなように、現
在回転角信号(ゲイン指令信号)θをパラメー
タとして変化させると、正弦波形が得られること
になる。このゲイン正弦切換回路26によつて、
定常速度偏差を理論的に零とすることにより、第
1のアーム4の先端における速度軌跡制御の精度
を向上させることになる。
Gain=V 0 /Vi=[sin (θ 0 −α+β)] 0 FIG. 7 is a diagram illustrating the operating characteristics of the gain sine switching circuit 26. As is clear from this figure, when the current rotation angle signal (gain command signal) θ 0 is changed as a parameter, a sine waveform is obtained. By this gain sine switching circuit 26,
By theoretically setting the steady speed deviation to zero, the accuracy of speed trajectory control at the tip of the first arm 4 is improved.

次に第8図以降に示すものは、この発明の変形
および応用例である。これらはゲイン正弦切換回
路26をどの位置に入れ、ゲイン指令信号をどこ
からとるかを変えたものである。
Next, what is shown from FIG. 8 onwards are modifications and applied examples of this invention. These are changes in which position the gain sine switching circuit 26 is placed and where the gain command signal is taken from.

これを順次説明すると、第8図のものは、D/
A変換器34,35、ゲイン正弦切換回路36、
増幅器から回動角検出器までの構成37から成つ
ていて、ゲイン指令信号は現在回動角θでなく
位置指令θiからゲイン正弦切換回路36に与え
るようになつている。
To explain this one by one, the one in Figure 8 is D/
A converters 34, 35, gain sine switching circuit 36,
It consists of a configuration 37 from an amplifier to a rotation angle detector, and the gain command signal is currently applied to the gain sine switching circuit 36 not from the rotation angle θ 0 but from the position command θi.

そして位置指令θiに応じて、V0/Vi=ゲイ
ン=sin(θi−α+β)になるようにゲインを
切換える。これにより、アーム回動角/シリンダ
変位≒1/〔a・sin(θ−α+β)〕〓=0 の非線形を補償し、非線形による偏差e(∞)を零
にする。
Then, according to the position command θi, the gain is switched so that V 0 /Vi=gain=sin(θi−α+β). This compensates for the nonlinearity of arm rotation angle/cylinder displacement≈1/[a·sin(θ−α+β)] = 0 , and makes the deviation e(∞) due to nonlinearity zero.

e(∞)=1/K・[sin(θ−α+β)/K −K1sin(θi−α+β)]θi ここでK1=1/Kとなるようにゲインをセツト
すればe(∞)=0となる。
e(∞)=1/ K2・[sin( θ0 −α+β)/K− K1 sin(θi−α+β)]θi Here, if the gain is set so that K1 =1/K, then e( ∞)=0.

第9図のものはD/A変換器38,39、ゲイ
ン正弦切換回路付の増幅器40、サーボ弁から回
動角検出器までの構成41から成つており、ゲイ
ン指令信号は現在回動角θから増幅器40に与
えるものである。この回路では、フイードバツク
ループ内の非線形関係(アーム回動角/シリンダ
変位)をフイードバツクループ内の増幅器40で
補償し、現在回動角θ/増幅器入力の関係をリ
ニア特性にしておいて、あとフイードフオワード
補償で偏差e(∞)を零にすることになる。この回
路では、 e(∞)=1/K[1/Ksin(θ−α+β) ×sin(θ−α+β)/K′−K1]×θi =1/K[1/KK′−K1]×θi K1=1/KK′からe(∞)=0となる。
The one in FIG. 9 consists of D/A converters 38, 39, an amplifier 40 with a gain sine switching circuit, and a configuration 41 from the servo valve to the rotation angle detector, and the gain command signal is set to the current rotation angle θ. 0 to the amplifier 40. In this circuit, the nonlinear relationship (arm rotation angle/cylinder displacement) in the feedback loop is compensated for by the amplifier 40 in the feedback loop, and the relationship between the current rotation angle θ 0 /amplifier input is made into a linear characteristic. Then, the deviation e(∞) will be made zero by feedforward compensation. In this circuit, e(∞)=1/K 2 [1/K 3 sin (θ 0 −α+β) × sin (θ 0 −α+β)/K′−K 1 ]×θi = 1/K 2 [1/ K 3 K'-K 1 ]×θi K 1 =1/K 3 K', so e(∞)=0.

なお、この回路における増幅器40(ゲイン正
弦切換回路付)の作動特性は、第7図に示したも
のと同様である。
The operating characteristics of the amplifier 40 (with a gain sine switching circuit) in this circuit are similar to those shown in FIG.

第10図のものは、第9図の変形例であり、回
路構成は第9図と全く同様であるが、ゲイン指令
信号を現在回動角θでなく、位置指令信号θi
からもらうようにしているものである。
The one in FIG. 10 is a modification of the one in FIG. 9, and the circuit configuration is exactly the same as that in FIG.
This is something I try to get from someone.

第11図のものは、D/A変換器42,43、
減衰器44、増幅器から回動角検出器までの構成
45から成つており、ゲイン正弦切換回路の代わ
りに、減衰器として第12図のような特性を有す
る正弦出力特性のアナログ回動角検出器46(第
13図参照)を用い、これを回動角検出器12と
並べて取り付けて、上述の各回路とほぼ同様の特
性を得るものである。
The one in FIG. 11 includes D/A converters 42, 43,
It consists of an attenuator 44, a configuration 45 from an amplifier to a rotation angle detector, and instead of a gain sine switching circuit, an analog rotation angle detector with sine output characteristics having characteristics as shown in FIG. 12 is used as an attenuator. 46 (see FIG. 13) and is installed in parallel with the rotation angle detector 12 to obtain substantially the same characteristics as each of the above-mentioned circuits.

第14図のものは、D/A変換器47,48、
増幅器49、サーボ弁から回動角検出器までの構
成50から成つており、第9図のものを変形した
ものである。この回路では、増幅器49の増幅度
可変抵抗器として、第13図に示したものを使用
し、これによつて第1のアーム4の回動角に応じ
た増幅度を得るようにしている。
The one in FIG. 14 includes D/A converters 47, 48,
It consists of an amplifier 49, a structure 50 from a servo valve to a rotation angle detector, and is a modification of the one shown in FIG. In this circuit, the amplification variable resistor shown in FIG. 13 is used as the amplification variable resistor of the amplifier 49, thereby obtaining an amplification corresponding to the rotation angle of the first arm 4.

第15図のものはD/A変換器51,52、増
幅器53、減衰器54、サーボ弁から回動角検出
器までの構成55から成つているが、第14図の
ものとほぼ同様の作用をするものである。
The one in Fig. 15 consists of D/A converters 51, 52, an amplifier 53, an attenuator 54, and a configuration 55 from the servo valve to the rotation angle detector, and has almost the same effect as the one in Fig. 14. It is something that does.

以上説明した各回路は、第2図に示したような
1軸の機構における第1のアーム4の先端(P
点)の動きを制御するものであつたが、次に説明
するのはそれを更に発展させたものである。
Each of the circuits described above is connected to the tip of the first arm 4 (P
This was a device that controlled the movement of points), but what will be explained next is a further development of it.

これを説明すると、第16図において56は回
動角検出器であつて直線形アクチユエータ9の回
動角ψを検出するものである。この直線形アク
チユエータ9の回動軸と第1のアーム4の回動軸
とは上下方向において一致させてある。
To explain this, in FIG. 16, reference numeral 56 is a rotation angle detector which detects the rotation angle ψ 0 of the linear actuator 9. The rotational axis of this linear actuator 9 and the rotational axis of the first arm 4 are aligned in the vertical direction.

第17図において57,58はD/A変換器、
59はゲイン正弦切換回路、60は増幅器、61
はサーボ弁、62は直線形アクチユエータ、63
はリンク機構、64は回動角検出器である。そし
てこの回路ではψ回動角検出器65からゲイン
正弦切換回路59にゲイン指令信号が与えられる
ようになつている。この回路では、 e(∞)=1/K[sinψ/K−K1sinψ]θ
i K=K3・K4・K5・K6/a K1=1/Kに選定すればe(∞)=0となる。
In FIG. 17, 57 and 58 are D/A converters;
59 is a gain sine switching circuit, 60 is an amplifier, 61
is a servo valve, 62 is a linear actuator, 63
is a link mechanism, and 64 is a rotation angle detector. In this circuit, a gain command signal is given from the ψ 0 rotation angle detector 65 to the gain sine switching circuit 59. In this circuit, e(∞)=1/K 2 [sinψ 0 /K−K 1 sinψ 0
If i K=K 3 · K 4 · K 5 · K 6 /a K 1 =1/K, then e(∞)=0.

第18図のものは、D/A変換器66,67、
ゲイン正弦切換回路68、サーボ弁から回動角検
出器までの構成69、およびψ回動角検出器7
0から成つており、ゲイン指令信号はψ回動角
検出器70からゲイン正弦切換回路68に与えら
れるようになつている。
The one in FIG. 18 includes D/A converters 66, 67,
Gain sine switching circuit 68, configuration 69 from servo valve to rotation angle detector, and ψ 0 rotation angle detector 7
0, and the gain command signal is supplied from the ψ 0 rotation angle detector 70 to the gain sine switching circuit 68.

第19図のものは、D/A変換器71,72、
増幅器73、減衰器74から成つており、第20
図のものはD/A変換器75,76、増幅器7
7、サーボ弁から回動角検出器までの構成78か
ら成つている。また第21図のものはD/A変換
器79,80、増幅器81、減衰器82、サーボ
弁から回動角検出器までの構成83から成つてい
る。そしてこれらの回路は、前述の第11図、第
14図、第15図のものと同様にゲイン指令信号
を用いずに、可変抵抗器から成るアナログ回動角
検出器を用い、これを第19図のものでは減衰器
74で、第20図のものでは増幅器77で、また
21図のものでは減衰器82で行なつている。
The one in FIG. 19 includes D/A converters 71, 72,
It consists of an amplifier 73 and an attenuator 74, and the 20th
The ones shown are D/A converters 75, 76 and amplifier 7.
7. Consists of a configuration 78 from the servo valve to the rotation angle detector. The one in FIG. 21 consists of D/A converters 79, 80, an amplifier 81, an attenuator 82, and a structure 83 from a servo valve to a rotation angle detector. Similar to the circuits shown in FIGS. 11, 14, and 15, these circuits do not use a gain command signal, but instead use an analog rotation angle detector consisting of a variable resistor. This is done by an attenuator 74 in the figure, an amplifier 77 in the figure 20, and an attenuator 82 in the figure 21.

この発明は上述のように構成したものであるか
ら、高速高精度の速度軌跡制御ができる利点があ
る。即ち、θiに関係なく理論的に e(∞)=1/K[sin(θ−α+β)/K−K1
]≒0とす ることができるのである。またアームの回動角
(揺動角)が大きいほどメリツトが大きい。即
ち、θが大きくなればシリンダストロークは長く
なり、a≪dとなる。これはリンク機構のゲイン
定数を Δθ/ΔC≒[1/a・sin(θ−α+β)]〓
=0と近似さ せる前提となるものである。
Since the present invention is configured as described above, it has the advantage of being able to perform high-speed and highly accurate velocity trajectory control. That is, regardless of θi, theoretically e(∞)=1/K 2 [sin(θ 0 −α+β)/K−K 1
]≒0. Also, the larger the rotation angle (swing angle) of the arm, the greater the advantage. That is, as θ becomes larger, the cylinder stroke becomes longer, and a<<d. This means that the gain constant of the link mechanism is Δθ/ΔC≒[1/a・sin(θ−α+β)]
This is the premise for approximating =0 .

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

第1図は工業用ロボツトの一例を示す系統図、
第2図は第1図の要部の拡大側面図、第3図は従
来における工業用ロボツトの制御装置の一例を示
す回路図、第4図はこの発明の原理的な回路を示
す回路図、第5図はこの発明の代表例を示す回路
図、第6図は第5図の回路の一部を示す回路図、
第7図は第6図の回路の作動特性を示す説明図、
第8図ないし第10図はこの発明の変形的実施例
の回路図、第11図、第14図第15図はこの発
明の他の変形的実施例の回路図、第12図は第1
1図のものの一部の作動特性を示す説明図、第1
3図は第11図のものの一部の具体例を示す回路
図、第16図は第2図のものを一部変形したもの
の側面図、第17図ないし第21図はこの発明の
更に他の変形的実施例の回路図である。 2…作業工具、3…支持台、4…第1のアー
ム、6…第2のアーム、7…基台、8…ブラケツ
ト、9,62…直線形アクチユエータ、12,3
3,64…回動角検出器、20,32,63…リ
ンク機構、21,22,25,28,34,3
5,38,39,42,43,47,48,5
1,52,57,58,66,67,71,7
2,75,76,79,80…D/A変換器、2
3,26,36,59,68…ゲイン正弦切換回
路、30,40,49,53,60,73,7
7,81…増幅器、31,61…サーボ弁。
Figure 1 is a system diagram showing an example of an industrial robot.
2 is an enlarged side view of the main part of FIG. 1, FIG. 3 is a circuit diagram showing an example of a conventional control device for an industrial robot, and FIG. 4 is a circuit diagram showing the principle circuit of the present invention. FIG. 5 is a circuit diagram showing a typical example of the present invention, FIG. 6 is a circuit diagram showing a part of the circuit in FIG. 5,
FIG. 7 is an explanatory diagram showing the operating characteristics of the circuit in FIG. 6;
8 to 10 are circuit diagrams of modified embodiments of the present invention, FIGS. 11, 14, and 15 are circuit diagrams of other modified embodiments of the present invention, and FIG. 12 is a circuit diagram of a modified embodiment of the present invention.
Explanatory diagram showing some operating characteristics of the one in Figure 1, Part 1
FIG. 3 is a circuit diagram showing a specific example of a part of the circuit shown in FIG. 11, FIG. 16 is a side view of a partially modified version of the circuit shown in FIG. 2, and FIGS. FIG. 6 is a circuit diagram of a modified embodiment. 2...Work tool, 3...Support stand, 4...First arm, 6...Second arm, 7...Base, 8...Bracket, 9,62...Linear actuator, 12,3
3, 64... Rotation angle detector, 20, 32, 63... Link mechanism, 21, 22, 25, 28, 34, 3
5, 38, 39, 42, 43, 47, 48, 5
1, 52, 57, 58, 66, 67, 71, 7
2, 75, 76, 79, 80...D/A converter, 2
3, 26, 36, 59, 68...gain sine switching circuit, 30, 40, 49, 53, 60, 73, 7
7, 81...Amplifier, 31, 61...Servo valve.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 基台上に水平面内で回動可能に支持された支
持台に、垂直方向で揺動自在に第1のアームを支
持し、該第1のアームと、該第1のアームの上端
近傍に設けたブラケツトと支持台の間に取り付け
た油圧シリンダである直線形アクチユエータとで
リンク機構を形成し、該リンク機構の前記第1の
アームの上端に、先端に作業工具を支持した第2
のアームの基端を枢着した工業用ロボツトにおい
て、前記リンク機構の第1のアームの角度と直線
形アクチユエータの長さとの関係が、第1のアー
ムと直線形アクチユエータとの支持台への枢着点
間の距離をa、第1のアーム上端の前記第2のア
ームの基端枢着点と前記ブラケツトへの直線形ア
クチユエータの枢着点との間の距離をb、直線形
アクチユエータの上下枢着点間の距離をC、直線
形アクチユエータの入力であるシリンダ変位を
d、前記第1のアームの回動角度出力をθ、第1
のアームの下端の枢着点から見て該第1のアーム
の第2のアームの枢着点に至る直線と、直線形ア
クチユエータのブラケツトへの枢着点に至る直線
との成す角度をαとしたときに、式 C=√22−2(−) を満足するようにし、前記支持台に第1のアーム
の回動角を検出する回動角検出器を設け、該回動
角検出器が検出した第1のアームの回動角により
前記直線形アクチユエータに供給する油圧を制御
するサーボ弁と、該サーボ弁に対して線続したコ
ンピユータにあらかじめ記憶された作業情報のう
ち操作内容に合つた制御指令を発する制御装置と
を設け、前記リンク機構のゲイン定数を定常動作
点で正弦波形を有する特性値に近似させ、該正弦
波形を特性とするゲイン正弦切換回路を、前記コ
ンピユータから軌跡指令信号を受けるD/A変換
器と、サーボ弁への信号を送る増幅器との間に設
けたことを特徴とする工業用ロボツトの制御装
置。
[Scope of Claims] 1. A first arm is supported swingably in a vertical direction on a support stand rotatably supported in a horizontal plane on a base, and the first arm and the first A link mechanism is formed by a linear actuator, which is a hydraulic cylinder, installed between a bracket provided near the upper end of the arm and a support base, and a power tool is attached to the tip of the upper end of the first arm of the link mechanism. Second supported
In an industrial robot in which the base end of the arm is pivotally connected, the relationship between the angle of the first arm of the link mechanism and the length of the linear actuator is such that the first arm and the linear actuator are pivoted to the support base. The distance between the landing points is a, the distance between the base end pivot point of the second arm at the upper end of the first arm and the pivot point of the linear actuator to the bracket is b, and the distance between the top and bottom of the linear actuator is The distance between the pivot points is C, the cylinder displacement which is the input of the linear actuator is d, the rotation angle output of the first arm is θ, the first
The angle formed by the straight line from the pivot point of the lower end of the arm to the pivot point of the second arm of the first arm and the straight line to the pivot point of the linear actuator to the bracket is α. Then, the formula C=√ 2 + 2 −2(−) is satisfied, and a rotation angle detector for detecting the rotation angle of the first arm is provided on the support base, and the rotation angle detection a servo valve that controls the hydraulic pressure supplied to the linear actuator based on the rotation angle of the first arm detected by the device; A control device that issues a matched control command is provided, the gain constant of the link mechanism is approximated to a characteristic value having a sine waveform at a steady operating point, and a gain sine switching circuit having a characteristic of the sine waveform is controlled by a trajectory from the computer. A control device for an industrial robot, characterized in that it is provided between a D/A converter that receives a command signal and an amplifier that sends a signal to a servo valve.
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