JPS61201304A - ロボツトの位置制御法 - Google Patents
ロボツトの位置制御法Info
- Publication number
- JPS61201304A JPS61201304A JP4222485A JP4222485A JPS61201304A JP S61201304 A JPS61201304 A JP S61201304A JP 4222485 A JP4222485 A JP 4222485A JP 4222485 A JP4222485 A JP 4222485A JP S61201304 A JPS61201304 A JP S61201304A
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- JP
- Japan
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- command value
- joint
- position command
- robot
- mechanical
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、ロボットの位置制御法に関するものである。
従来の技術
従来のロボットの位置制御法は、第３図のような方法で
あった。
あった。
すなわち、位置指令値１とモータ位置フィードバック信
号２の偏差に比例ゲイン３を乗じることによって速度指
令値４とし、この速度指令値４と速度フィードバック信
号６の偏差を直列補償手段６によって補償し、この補償
した信号と電流フィードバック信号７の偏差をＤＣモー
タ駆動用アンプ８の入力とし、前記ＤＣモータ駆動用ア
ンプ８の出力でＤＣモータ９を駆動し、減速機１ｏを介
してロボットアーム１１を動作させるものである。
号２の偏差に比例ゲイン３を乗じることによって速度指
令値４とし、この速度指令値４と速度フィードバック信
号６の偏差を直列補償手段６によって補償し、この補償
した信号と電流フィードバック信号７の偏差をＤＣモー
タ駆動用アンプ８の入力とし、前記ＤＣモータ駆動用ア
ンプ８の出力でＤＣモータ９を駆動し、減速機１ｏを介
してロボットアーム１１を動作させるものである。
モータ位置フィードバック信号２はＤＣモータ９の回転
位置を位置検出手段１２によって検出した信号であり、
速度フィードバック信号６はＤＣモータ９の回転速度を
速度検出手段１３によって検出したものであり、電流フ
ィードバック信号７はＤＣモータ９の電流を電流検出手
段１４によって検出したものである。
位置を位置検出手段１２によって検出した信号であり、
速度フィードバック信号６はＤＣモータ９の回転速度を
速度検出手段１３によって検出したものであり、電流フ
ィードバック信号７はＤＣモータ９の電流を電流検出手
段１４によって検出したものである。
従来のロボットの位置制御法は、ＤＣモータ９の回転位
置を位置指令値１に追従させるため、位置フィードバッ
ク信号２と、速度フィードバック信号６と、電流フィー
ドバック信号７とを負帰還し、それぞれ位置制御、速度
制御、電流制御を行うものであり、位置指令値１に対し
てＤＣモータ９を良好な精度で追従させ、減速機１０を
介してロボットアーム１１に所望の位置制御を施こすも
のである。
置を位置指令値１に追従させるため、位置フィードバッ
ク信号２と、速度フィードバック信号６と、電流フィー
ドバック信号７とを負帰還し、それぞれ位置制御、速度
制御、電流制御を行うものであり、位置指令値１に対し
てＤＣモータ９を良好な精度で追従させ、減速機１０を
介してロボットアーム１１に所望の位置制御を施こすも
のである。
発明が解決しようとする問題点
しかしながら、このような従来の構成では、減速機１ｏ
の剛性が低い場合、位置指令値１にＤＣモータ９の回転
位置が良好な精度で追従しても減速機１０がロボットア
ーム１１の影響を受けてたわむので、その結果位置指令
室１に対してロボットアーム１１が良好な精度で位置制
御を施こされないものであった。
の剛性が低い場合、位置指令値１にＤＣモータ９の回転
位置が良好な精度で追従しても減速機１０がロボットア
ーム１１の影響を受けてたわむので、その結果位置指令
室１に対してロボットアーム１１が良好な精度で位置制
御を施こされないものであった。
そこで、本発明は減速機等の関節部の機械的な剛性が低
い場合でも、位置指令値に対してロボットアームを高精
度に位置制御する方法を提供するものである。
い場合でも、位置指令値に対してロボットアームを高精
度に位置制御する方法を提供するものである。
問題点を解決するための手段
そして上記問題点を解決する本発明の技術的な手段は、
ロボットの各アームの位置指令値あるいはモータ回転位
置と、それから算出した各アームの速度および加速度と
を、関節の機械的剛性を考慮したロボットアームの運動
方程式に代入することにより各関節に加わるトルクを算
出し、求めたトルクを各関節の機械的ばね剛性で除する
ことによって各関節の機械的剛性に因るたわみ角を求め
、求めたたわみ角を各関節のたわみを打ち消すように位
置指令値と和して新たな位置指令値とするものである。
ロボットの各アームの位置指令値あるいはモータ回転位
置と、それから算出した各アームの速度および加速度と
を、関節の機械的剛性を考慮したロボットアームの運動
方程式に代入することにより各関節に加わるトルクを算
出し、求めたトルクを各関節の機械的ばね剛性で除する
ことによって各関節の機械的剛性に因るたわみ角を求め
、求めたたわみ角を各関節のたわみを打ち消すように位
置指令値と和して新たな位置指令値とするものである。
作用
この技術的手段による作用は次のようになる。
すなわち、ロボットの動作時に時々刻々、各関節の機械
的たわみ角を予測演算し、予測演算したたわみ角を各関
節のたわみを打消すように位置指令値と和して新たな位
置指令値とするので、アーム駆動用モータは関節の機械
的たわみを打ち消すように位置制御される。
的たわみ角を予測演算し、予測演算したたわみ角を各関
節のたわみを打消すように位置指令値と和して新たな位
置指令値とするので、アーム駆動用モータは関節の機械
的たわみを打ち消すように位置制御される。
この結果、ロボットの各関節の機械的剛性が低い場合に
、従来のようにモータが精度よく位置制御されても関節
が機械的にたわみロボットアームが高精度に位置制御さ
れないという問題が除去され、ロボットアームは関節の
機械的たわみを補償して高精度に位置制御される。
、従来のようにモータが精度よく位置制御されても関節
が機械的にたわみロボットアームが高精度に位置制御さ
れないという問題が除去され、ロボットアームは関節の
機械的たわみを補償して高精度に位置制御される。
実施例
以下、本発明の一実施例を添付図面にもとづいて説明す
る。
る。
第２図はロボットアーム１軸の力学モデルを示すもので
あり、ラグランジェの運動方程式を導出すると、 人ｉ＋（Ｍｈ＋Ｗ／）、ｊｉｌｃｏｓψ＝ｋ（Ｎθ−９
’ ）−・・−（１）ここで、ｋ：減速機のばね定数 Ｍ：ロボットアーム質量 ｈ：ロボットアーム重心とアーム軸の距離 Ｗ：ロボットアーム保持物の質量 ｌ：ロボットアーム保持物とアーム軸の距離 Ｎ：減速機の減速比 θ：モータ回転角 ψ：アーム回転角 ｇ：重力加速度 人＝Ｊ＋Ｍｈ ＋Ｗ１２ （ここでＪはロボットアームの重心まわシの慣性モーメ
ント） 次に、上記運動方程式（１）を用いた本発明の一実施例
を第１図にもとづいて説明する。
あり、ラグランジェの運動方程式を導出すると、 人ｉ＋（Ｍｈ＋Ｗ／）、ｊｉｌｃｏｓψ＝ｋ（Ｎθ−９
’ ）−・・−（１）ここで、ｋ：減速機のばね定数 Ｍ：ロボットアーム質量 ｈ：ロボットアーム重心とアーム軸の距離 Ｗ：ロボットアーム保持物の質量 ｌ：ロボットアーム保持物とアーム軸の距離 Ｎ：減速機の減速比 θ：モータ回転角 ψ：アーム回転角 ｇ：重力加速度 人＝Ｊ＋Ｍｈ ＋Ｗ１２ （ここでＪはロボットアームの重心まわシの慣性モーメ
ント） 次に、上記運動方程式（１）を用いた本発明の一実施例
を第１図にもとづいて説明する。
位置指令値１５と、位置指令値１６に２階微分演算手段
１６を施こして得た予測加速度値１７とを関節トルク演
算手段１８に入力し、関節の機械的剛性を考慮したロボ
ットアームの運動方程式０）において位置指令値１５を
ψ、予測加速度値１７をがとして左辺の演算を行い関節
に加わるトルク１９を求め、減速機ばね剛性テーブル２
ｏによって関節に加わるトルク１９に対応する減速機ば
ね剛性２１を求め、関節たわみ角演算手段２２によって
関節に加わるトルク１９を減速機ばね剛性２１で除する
ことによって予測たわみ角２３を得る。位置指令値１６
は予測たわみ角２３と和算され折位置指令値２４となり
、折位置指令値２４とモータ位置フィードバック信号２
５の偏差に比例ゲイン２６を乗じることによって速度指
令値２７とし、この速度指令値２７と速度フィードバッ
ク信号２８の偏差を直列補償手段２９によって補償し、
この補償した信号と電流フィードバック信号３０の偏差
をＤＱモータ駆動用アンプ３１の入力とし、前記ＤＣモ
ータ駆動用アンプ３１の出力でＤＣモータ３２を駆動し
減速機３３を介してロボットアーム３４を動作させる。
１６を施こして得た予測加速度値１７とを関節トルク演
算手段１８に入力し、関節の機械的剛性を考慮したロボ
ットアームの運動方程式０）において位置指令値１５を
ψ、予測加速度値１７をがとして左辺の演算を行い関節
に加わるトルク１９を求め、減速機ばね剛性テーブル２
ｏによって関節に加わるトルク１９に対応する減速機ば
ね剛性２１を求め、関節たわみ角演算手段２２によって
関節に加わるトルク１９を減速機ばね剛性２１で除する
ことによって予測たわみ角２３を得る。位置指令値１６
は予測たわみ角２３と和算され折位置指令値２４となり
、折位置指令値２４とモータ位置フィードバック信号２
５の偏差に比例ゲイン２６を乗じることによって速度指
令値２７とし、この速度指令値２７と速度フィードバッ
ク信号２８の偏差を直列補償手段２９によって補償し、
この補償した信号と電流フィードバック信号３０の偏差
をＤＱモータ駆動用アンプ３１の入力とし、前記ＤＣモ
ータ駆動用アンプ３１の出力でＤＣモータ３２を駆動し
減速機３３を介してロボットアーム３４を動作させる。
モータ位置フィードバック信号２５はＤＣモータ３２の
回転位置を位置検出手段３６によって検出した信号であ
り、速度フィードバック信号２８はＤＣモータ３２の回
転速度を速度検出手段３６によって検出したものであり
、電流フィードバック信号３ｏは前記ＤＣモータ３２の
電流を電流検出手段３７によって検出したものである。
回転位置を位置検出手段３６によって検出した信号であ
り、速度フィードバック信号２８はＤＣモータ３２の回
転速度を速度検出手段３６によって検出したものであり
、電流フィードバック信号３ｏは前記ＤＣモータ３２の
電流を電流検出手段３７によって検出したものである。
以上のように、本実施例によれば、関節部の機械的剛性
が低い場合において、位置指令値１６と、それから算出
したアームの予測加速度値１７とを、運動方程式に代入
することにより関節に加わるトルク１９を算出し、求め
たトルク１９を減速機のばね剛性２１で除することによ
って関節の機械的剛性に因る予測たわみ角２３を求め、
求めた予測たわみ角２３を位置指令値１６と和して折位
置指令値２４とするので、ＤＣモータ３２は減速機３３
のたわみを打ち消すように位置制御され、ロボットアー
ム３４は位置指令値１５に対して高精度に位置制御され
る。
が低い場合において、位置指令値１６と、それから算出
したアームの予測加速度値１７とを、運動方程式に代入
することにより関節に加わるトルク１９を算出し、求め
たトルク１９を減速機のばね剛性２１で除することによ
って関節の機械的剛性に因る予測たわみ角２３を求め、
求めた予測たわみ角２３を位置指令値１６と和して折位
置指令値２４とするので、ＤＣモータ３２は減速機３３
のたわみを打ち消すように位置制御され、ロボットアー
ム３４は位置指令値１５に対して高精度に位置制御され
る。
発明の効果
以上のように本発明は、関節部の機械的剛性が低い場合
において、ロボットの各アームの位置指令値と、それか
ら算出した各アームの速度および加速度とを、関節の機
械的剛性を考慮したロボットアームの運動方程式に代入
することにより各関節に加わるトルクを算出し、求めた
トルクを各関節の機械的ばね剛性で除することによって
各関節の機械的剛性に因るたわみ角を求め、求めたたわ
み角を各関節のたわみを打ち消すように位置指令値と和
して新たに位置指令値とするので、アーム駆動用モータ
は関節の機械的たわみを打ち消すように位置制御され、
その結果ロボットアームは関節の機械的たわみを補償し
て高精度に位置制御される。
において、ロボットの各アームの位置指令値と、それか
ら算出した各アームの速度および加速度とを、関節の機
械的剛性を考慮したロボットアームの運動方程式に代入
することにより各関節に加わるトルクを算出し、求めた
トルクを各関節の機械的ばね剛性で除することによって
各関節の機械的剛性に因るたわみ角を求め、求めたたわ
み角を各関節のたわみを打ち消すように位置指令値と和
して新たに位置指令値とするので、アーム駆動用モータ
は関節の機械的たわみを打ち消すように位置制御され、
その結果ロボットアームは関節の機械的たわみを補償し
て高精度に位置制御される。
第１図は本発明の一実施例におけるロボットの第３図は
従来のロボットの位置制御法を示すブロック図である。 １７・・・・・・予測加速度値、１９・・・・・・関節
に加わるトルク、２１・・・・・・減速機ばね剛性、２
３・・・−・・予測たわみ角、２４・・・・・・折位置
指令値、２６・・・・・・位置フィードバック信号、２
７・・・・・・速度指令値、２８・・・・・・速度フィ
ードバック信号、３ｏ・・・・・・電流フィードバック
信号。
従来のロボットの位置制御法を示すブロック図である。 １７・・・・・・予測加速度値、１９・・・・・・関節
に加わるトルク、２１・・・・・・減速機ばね剛性、２
３・・・−・・予測たわみ角、２４・・・・・・折位置
指令値、２６・・・・・・位置フィードバック信号、２
７・・・・・・速度指令値、２８・・・・・・速度フィ
ードバック信号、３ｏ・・・・・・電流フィードバック
信号。
Claims (3)
- （１）ロボットを構成する各アームの位置指令値と、そ
れを１階微分して得た速度と、２階微分して得た加速度
とを、前記各アーム間の関節の機械的剛性を考慮したロ
ボットアームの運動方程式に代入することにより各関節
に加わるトルクを算出し、求めたトルクを定数あるいは
関数あるいは制御装置内のテーブルとして与えられた各
関節の機械的ばね剛性で除することによって各関節の機
械的剛性に因るたわみ角を求め、求めたたわみ角を各関
節のたわみを打ち消すように位置指令値と和して新たな
位置指令値とするロボットの位置制御法。 - （２）ロボット動作時のモータ回転角と、モータ回転速
度と、モータ回転速度を１階微分して得たモータ回転加
速度とを減速比倍することによって近似的に求めたアー
ム回転角と、アーム回転速度と、アーム回転加速度とを
、関節の機械的剛性を考慮したロボットの運動方程式に
代入することにより各関節に加わるトルクを算出し、求
めたトルクを定数あるいは関数あるいは制御装置内のテ
ーブルとして与えられた各関節の機械的ばね剛性で除す
ることによって各関節の機械的剛性に因るたわみ角を求
め、求めたたわみ角を各関節のたわみを打ち消すように
位置指令値と和して新たな位置指令値とする特許請求の
範囲第１項記載のロボットの位置制御法。 - （３）関節の機械的剛性を考慮したロボットの運動方程
式を用いて得た各関節の機械的ばね剛性に因るたわみ角
に対して、比例動作あるいは比例・積分動作あるいは比
例・積分・微分動作の直列補償を施こし、直列補償を施
こされたたわみ角を各関節のたわみを打ち消すように位
置指令値と和して新たな位置指令値とする特許請求の範
囲第１項または第２項記載のロボットの位置制御法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4222485A JPS61201304A (ja) | 1985-03-04 | 1985-03-04 | ロボツトの位置制御法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4222485A JPS61201304A (ja) | 1985-03-04 | 1985-03-04 | ロボツトの位置制御法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61201304A true JPS61201304A (ja) | 1986-09-06 |
Family
ID=12630061
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4222485A Pending JPS61201304A (ja) | 1985-03-04 | 1985-03-04 | ロボツトの位置制御法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61201304A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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1985
- 1985-03-04 JP JP4222485A patent/JPS61201304A/ja active Pending
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