JPS61262901A - ロボツトの制御装置 - Google Patents

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】 産業上の利用分野 本発明はロボソ］・の制御装置に関するものである。

従来の技術 ロボットは工場の生産性、および製品品質を向」ニする
ため、多品種少量生産の分野を中心に急速に普及してい
る。産業用ロボットに必要とされる条件の一つとして、
運動性能が高いことがあげられる。運動性能とはロボッ
［・の動きに関するものであり、高速、俊敏、精確、か
つ滑らかに動くロボットが望まれている。

運動性能を向上させる技術は、ロボット、ＮＯ等のメカ
トロニクス技術の中核をなすものである。

ロボットの運動性能向上には、マニピュレータの性能向
上、および制御方法の改良が必要である。

前者に関しては、モータの性能向上、軽量化、および剛
性の向上などが考えられるが、いずれも製品価格に大き
く影響し、コストの面で問題となる。

これに対して後者は、主としてソフトウェアであり、ま
だまだ検討の余地が残されている。

ロボットはサーボと呼ばれるフィードバック制御によっ
て制御される。サーボとは制御対象の現在値を検出し、
これをフィードバックすることにより目標値との比較を
行い、その差を指令値として制御対象を駆動するもので
ある。ロボットにはモータの回転数を制御する速度サー
ボと、回転角を制御する位置サーボの二つが使われてい
る。

位置サーボの一般的な構成を第３図に示す。制御対象の
目標位置Ｘと現在位置ｙとの差、すなわち位置偏差２が
偏差カウンタ１からサーボ増幅部２へ送られ、制御対象
であるモータ３を１駆動する。

モータ３の現在位置ｙは位置検出器４によって検出され
、フィードバンクされる。

発明が解決しようとする問題点 位置サーボでは、制御対象の目標位置と現在位置との差
（以下これを位置偏差と呼ぶ）によって、制御対象の指
令値としての速度が決定される。これらの関係は、（１
）式で与えられる。

（ｘ−ｙ　）−に＝ｚ−に＝ｖ−；　　　　　（１）Ｘ
：制御対象の目標位置 ｙ：制御対象の現在位置 ２：制御対象の位置偏差 ”　　Ｖ二制御対象の速度 に：サーボゲイン （１）式において、サーボゲインにとは、制御対象の位
置偏差２と速度Ｖとの比であり、制御対象の運動特性に
大きく影響するパラメータである。

（１）式で明らかなように位置サーボでは、制御対象の
現在位置は、目標位置に対して　ｚ　＝　ｖ　／　Ｋだ
けの遅れ（以下これをサーボ遅れと呼ぶ）を生じる。し
だがって、制御対象が目標位置へ到達する時間が遅れる
ことになり、高速かつ俊敏な動きを要求されている状況
では問題となってくる。サーボ遅れを小さくするために
はサーボゲインにの値を高くすればよい。しかし、サー
ボゲインを高くした場合、制御対象の負荷や剛性などの
要因によっては、振動や発振を生じる可能性があり、必
ずしも有効な手段になるとは限らない。

問題点を解決するだめの手段 本発明は−１−記問題点を解決するために、フィードバ
ックパルスの速度を求めて記憶する速度カウンタと、速
度カウンタの値Ｖに ｗ　＝　ｖ　／　Ｋ の変換を行いサーボ遅れ補正量Ｗを求める手段と、目標
位置パルスとフィードバックパルスに加えてサーボ遅れ
補正量を偏差カウンタヘフィードバックする手段とを具
備してなるものである。

作用 上記手段により、偏差カウンタへは、目標位置パルスと
フィードバックパルスとサーボ遅れ補正量が入力される
こととなり、位置サーボにおける遅れがなくなる。

実施例 以下本発明の実施例について説明する。

第１図は本実施例を示し、第３図に示す従来例に比べて
、サーボ遅れ補正部６が追加されている。

本実施例において、サーボ遅れ補正部５を通して、現在
位置ｙの時間微分の１／Ｋ　倍の値をサーボ遅れ補正量
Ｗとして偏差カウンタ１ヘフイードバツクしている。こ
れにより、制御対象の目標位置と現在位置との関係は、
（１）式と同じ変数を用いて、（２）式のようになる。

（ｘ−ｙ＋ｙ／Ｋ）・Ｋ　＝　ｙ　　　　　　　（２）
（２）式を整理することにより、Ｘ−ｙ　が得られる。

すなわち、制御対象の現在位置と目標位置が一致してお
り、サーボ遅れがなくなる。

次に、本発明の具体的実施例として、６軸間節形溶接ロ
ボットへの応用例を説明する。本実施例ロボットにおけ
るディジタル位置サーボの構成を第２図に示す。同図に
おいて、制御対象の目標位置は入力パルスＸとして与え
られ、制御対象の現在位置であるフィードバックパルス
ｙ、およびサーボ遅れ補正部出力パルスＷが加えられ、
偏差カウンタ１よりサーボ増幅部２へ指令パルス２とし
て出力される。サーボ増幅部２では、指令パルス２がＤ
／Ａ変換され、モータ３を駆動する。モータの現在位置
は、位置検出器であるロータリ・エンコーダ４で検出さ
れ、フィードバノクパ／ｌ／スフが偏差カウンタ１へ送
られる。フィードバックパルスｙは、サーボ遅れ補正部
６へも送られ、時間微分された後、速度カウンタ６に記
憶され１／に倍されて、サーボ遅れ補正部用力パルスＷ
として偏差カウンタ１へ送られる。本実施例ロボットで
は、第２図に示す位置サーボを各軸に配置し、６軸の位
置制御を行っている。

発明の効果 以上のように、本発明はサーボ遅れ補正部を追加するこ
とにより、位置サーボにおける遅れをなくし、高速、俊
敏な制御対象の動きを実現できるものである。本発明は
、高い運動性能が要求されているロボットの分野では、
非常に実用性の高いものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示すロボットの制御装
置のブロック図、第２図は本発明の第２の実施例を示す
ロボットの制御装置のブロック図、第３図は従来のロボ
ットの制御装置のブロック図である。 １・・・・・・偏差カウンタ、２・・・・・・サーボ増
幅部、３・・・・・・モータ、４・・・・・・位置検出
器、５・・・・・・サーボ遅れ補正部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ロボット各軸のモータと、前記モータを駆動するサーボ
   増幅部と、前記モータの回転量を検出する位置検出器と
   、前記位置検出器からのフィードバックパルスと、前記
   ロボット各軸の目標位置パルスとの差を記憶し、その量
   を前記サーボ増幅部へ出力する偏差カウンタを備えたロ
   ボットの制御装置において、前記フィードバックパルス
   の速度を求めて記憶する速度カウンタと、前記速度カウ
   ンタの値ｖに ｗ＝ｖ／Ｋ（Ｋ：サーボゲイン） の変換を行いサーボ遅れ補正量ｗを求める手段と、前記
   目標位置パルスと前記フィードバックパルスに加えて前
   記サーボ遅れ補正量を前記偏差カウンタへフィードバッ
   クする手段とを具備したことを特徴とするロボットの制
   御装置。