JPS61194508A - マニピユレ−タの制御装置 - Google Patents

マニピユレ−タの制御装置

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JPS61194508A
JPS61194508A JP3442785A JP3442785A JPS61194508A JP S61194508 A JPS61194508 A JP S61194508A JP 3442785 A JP3442785 A JP 3442785A JP 3442785 A JP3442785 A JP 3442785A JP S61194508 A JPS61194508 A JP S61194508A
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JP
Japan
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joint angle
theta
manipulator
angular velocity
speed
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Pending
Application number
JP3442785A
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English (en)
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Toru Takahashi
徹 高橋
Kunihiko Kurami
倉見 邦彦
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Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS61194508A publication Critical patent/JPS61194508A/ja
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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
    • G05B19/19Numerical 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
    • G05B19/21Numerical 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
    • G05B19/23Numerical 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
    • G05B19/231Numerical 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
    • GPHYSICS
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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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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】 〔発明の技術分野〕 この発明は、マニピュレータの動作を制御する装置に関
し、特に安定な停止動作制御を行なえ、るようにしたマ
ニピュレータの制御装置に関する。
〔発明の技術的背題とその問題点〕
近年、例えば人間の1辿の機能に類似した機能を有する
産業用ロボット、即ちマニピュレータの制御装置におい
て、電子計算機の技術的発展につれ、制御手段としてマ
イクロコンピュータ等を利用した制御装置が種々提案さ
れている。このような−置としては、例えば第5図に示
すようなものグある。
第需甲は従来のマニピュレータの制御装置のブロック図
の一例を示す。同図において、41はマニピュレータ4
3を制御対象として、例えば、マニピュレータ43の関
節角θを目標関節角θrとなるよう位置決や制御を行な
う装置で、具体的には、例えばマイクロコンピュータ等
で構成されるものである。この制御装置41は比較器3
1及び33、/7”イン倍装@35及び37並びに演算
装置39を有しており、マニピュレータ43の関節角θ
暑び目標関節角θ゛から・次式により7:1′“レー!
43の制御人力Uを決定し、マニピュレータの関節角θ
を制御亨るものである。
1−ト2・(K+・(θr−〇)−δ〕・・・■ここで
、K1.、に2は夫々ゲイン倍装置35.37の制御ゲ
イン、θは関節角速度で演算装置39:: ニア’tニ
ー (7)4.5 ’l’<L’1.17)V−L’ 
、L/−9(7)制御装置における位置決め制御にあっ
ては、位置決めしようとする目標値のまわりの振動が大
きな障害となっている。即ち、フィードバック制御ルー
プにおけるダンピング不足にJ:る撮動、或いは制御ル
ープ外の振動等が存在するために、第6図(a )及び
(1))のように目標関節角θrの4;i ii決め時
点でマニピュレータ43の動作が振動的になるのである
。この振動を小ざくするためには、マニピュレータの運
動の加速度の変化を連続的にし、力の急激な変化をなく
す必要がある。
ところが、この従来のマニピュレータの制御装置にあっ
ては、関節角速度θを演算装置39における数値微分で
求めているため、制御信号の出力に時間がかかることに
加えて、この関節角速度Oの連続性を高めるために関節
角0の検出用センサの分解能を上げることも考えられる
が、価格/性能の点で限度があるため、目標関節角or
に近づいた位置決め時点で、関節角速度θの不連続性に
起因するフィードバック系での振動の発生を回避できず
、マニピュレータ43のアームが震え、目標角への迅速
な位置決め制御が行えないという問題があった。
〔発明の目的〕
この発明は、上記に鑑みてなされたもので、その目的と
しては、停止動作制御を振動を生じることなく安定して
行なえるようにしたマニピュレータの制御装置を提供す
ることにある。
〔発明の概要〕
この発明は、上記目的を達成するため、第1図に示すよ
うにマニピュレータの関節角を検出して位置決め制御を
行なう装置において、マユ1ユレータの関節角速度を検
出する角速度検出手段1と、検出した関節角速度が所定
角速度に低下したときには角速度自動制御信号を検出す
る比較手段3と、角速度自動制御信号が出力されたとき
には関節角速度を予め定められたプログラムで減速させ
零にする角速度減速手段5とを有することを要旨とする
〔発明の実施例〕
以下、図面を用いてこの発明の詳細な説明する。
第2図は、この発明の一実施例に係るマニピュレータの
制御装置の構成図である。この制御装置は、例えばマニ
ピュレータのアームの関節角θを目標関節角θrとなる
よう位置決め制御を行なう装置である。同図にお【プる
構成は、マニピュレータのアームを駆動するDCモータ
−17と、アームの関節角に応じたパルスを出力するロ
ータリーエンコーダ19と、所定の周期毎にパルス数を
計数して出力するカウンタ21と、このパルス数より関
節角θ及び関節角速度δを検出して俊速する□処理を行
なうマイクロコンピュータ(MPU11と、制御入力値
をアナログ信号に変−して出力するD/A変換器13と
、サーボアンプ15とを有するフィードバック制御系か
ら成っている。また更に、モーター電流検出用抵抗23
と、モーター電流をディジタル信号に変換してMF’L
J ’+ 1に出力するA/D変換器25とを有してい
るが、このループは、応答性改善だめの電流フィードバ
ック及びMPtJllが電流制限の情報を入手する為の
ものである。
すなわち、このような構成によればMPU11としては
、所定の周期毎に関節角θを求め、また関節角θの時間
変化から関節角速度δを求め、所定の制御手法に従って
制御人力Uを決定し、DCモータ−17を制御すること
により、DCモータ−17により駆動されるマニピュレ
ータのアームの四節角θを目標関節角θ「となるよう位
置決め制御を行なうことができるのである。
次に、この実施例に係るマニピュレータの制御装置の作
用を第3図及び第4図を用いて説明する。
ここで、第3図はMPLlllのフローチャートを示し
、第4図(a)及び(b)は関節角θ及び関節角速度の
時間遷移を示す図であり、第4図(C)は第4図(b)
のP点付近の拡大図を示す。
先ず、カウンタ21から所定周期、例えば10IIIS
eC毎に計数した関節角θの情報を入力し、これより現
在の関節角θ(n)を求める(ステップ110)。次に
、現在の関節角θ(n )と前回の関節角θ(rl−1
)から次式に従って関節角速度θ(n)を求める(ステ
ップ12o)。
θ(n>−〇(n)−〇(n−1>   ・・・0次に
、この関節角速度j(n)が減速中であって、且つ所定
値A以下であるが否かを判断する(ステップ130)。
ステップ130の判断でNOであれば、ステップ1 ’
50に進んで、従来ど同様に、■式により制御入力Uを
決定し、更に、この制御人力UをD/A変換器13に出
力しくステップ160) 、マニピュレータの関節角θ
を制御して行くのである。また他方で、ステップ130
の判断でYESであれば、目標関節角θr近くの低速域
に入ったものとして、δ(n)を段階的に零にするよう
j (n >を例えば次式により再設定ここで、Nは任
意の整数であり、Nを大きくすれば関節角速度θ(n 
)の連続性は高まる。
(第3図において、N=5としている。)次に、この関
節角速度θ(n)を使用して、■式に従って制御人力U
を決定し、(ステップ150)、この制御人力UをD/
A変換器13に出力しくステップ160)、マニピュレ
ータの関節角θを制御する。
つまり、第4図に示すように、関節角速度θ(n)の時
間遷移において、所定値A以下となるP点までは関節角
θ(n )の時間変化によりθ(0)を決定して■式に
従った制御を行ない、P点以後の目標関節角θr近くの
低速域では、プログラム的にθ(n )を決定して■式
に従った制御を行ない、関節角速度θ(n)の連続性を
高め、変化のゆるやかな制御を行なうのである。
従って、この装置の制御によれば、目標関節角のまわり
の振動を小さくすることができ、位置決め制御を確実に
行なうことができるのである。
(発明の効果) 以上説明したように、この発明によれば、マニピュレー
タの関節角速度が所定角速度まで低下したことを検出し
たときには、以後の関節角速度の制御を予め定められた
プログラムで減速ざl!て零にすることとしたので、目
標関節角のまわりで関節角速度の連続性を高め、緩い変
化で制御ができ、従って目標関節角のまわりのマニピュ
レータの、振動の発生がなく、結果と、して、マニピュ
レータの位置決め制御を確実に行なうことかできる。
【図面の簡単な説明】
第1図はクレーム対応図、第2図は本発明の−□実施例
に係るマニピュレータの制御装置の構成図、第3図は当
該装置の処理フローチャート、第4図は第2図の作用を
説明するための図、第5図は従来のマニピュレータの制
御装置のブロック図、第6図は第5図を説明するための
図である。 1・・・角速度検出手段 3・・・比較手段 5・・・角速度減速手段 □ 第1rIA 第8図 区        藪 1^ τ 区 (を −鞍 手続ネ甫正書(自発) ゛      昭和60年6月2g、日特許庁長官  
 志 賀  学  殿   、        。 1、事件の表示   昭和60年 特許願第34427
号    。 2、発明の名称   マニピュレータの制御装置   
     。 1.、ゾ 3、補正をする者 氏名(名称)(399)日産自動車株式会社代表者  
石 興  俊    、5 4、代理人          、4 住 所    〒105東京都港区虎ノ門1丁目2番3
号虎ノ門第−ビル5階 (発送日  昭和  年  月  日)(1)  明細
書の[発明の詳細な説明、1の欄(2)図面 7、補正の内容 り1)  明細書第7頁第5行目に、 「θ(0)−θ(n)〜θ(n−1>・・・■」(2)
  明細l、第8頁第9行目乃至同頁第10行目に、[
・・・関節角θ(n)の時間変化によりθ(n)を決定
して・・・」(3)’二二二−ヶ、1.いよ一□16゜
・   : 、渥 −2−′ 手続、7m正書(自発) 昭和60年7月 2日′ 特許庁長官   志 賀  学  殿 1、事件の表示   昭和60年 特許願第34427
号2、発明の名称   マニピュレータの制御装置3、
補正をする者 (発送日  昭和  年  月  日)6、補正の対象 (1)  明細書の「発明の詳細な説明」の欄(2) 
 図面 7、補正の内容 (1)  明細書第7頁第5行目に、 [θ(n)=θ(n)−〇(n −1)・・・■」と補
正する。 (2)  明細祷、第8頁第9行目乃至同真第10行目
に、[・・・関節角θ(n)の時間変化によりθ(0)
を決定して・・・]と補正する。 (3)  図面第3図を別紙のように補正する。  8
、添付書類の目録 図面第3図                    
   1通以上

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. マニピュレータの関節角を検出して位置決め制御を行な
    う装置において、マニピュレータの関節角速度を検出す
    る角速度検出手段と、検出した関節角速度が所定角速度
    に低下したときには角速度自動制御信号を出力する比較
    手段と、角速度自動制御信号が出力されたときには関節
    角速度を予め定められたプログラムで減速させ零にする
    角速度減速手段とを有することを特徴とするマニピュレ
    ータの制御装置。
JP3442785A 1985-02-25 1985-02-25 マニピユレ−タの制御装置 Pending JPS61194508A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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