JPS613212A - ロボツトの製御装置 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明はロボットの制御装置に係り、更に詳しくは負荷
の変動等により動作中にロボットの制御／ぐラメータが
変化する際、ロボットに生じる振動を防止し、ロボット
の高速応答を可能にしたロボットの制御装置に関する。

〔発明の背景〕

従来のロボットの制御装置においては、サーメアンゾ中
の制御ｉ４ラメータは手動調整されており、その調整値
はロボットのある姿勢における最適値もしくは一定動作
に対する平均値である。例えば、ロボットのアームが点
Ａから点Ｂに移動し、点Ｂにおいて負荷を把握し、その
状態で再び点Ａに移動して負荷を離す動作を行なう場合
を考える口この場合には、動作開始前に点への位置で制
御・ぐラメータの調整を手動で行ない、制御・９２メー
タはその調整値に固定嘔れることになる。しかし、アー
ムが点Ｂに移動して負荷を把握すると１点Ａの位置で調
整された制御パラメータの値と最適な制御パラメータの
値の間にずれが生じ、制御装置内のサー〆アンゾが対応
しきれずアームに振動が生じたり、動作遅れが生じたり
する。

この様に、ロボットの制御装置が固定された制御・やラ
メータを持つ場合、負荷の把握や専用ノ・ンドの取り付
けにより最適な制御／’Ｐラメータに変動が生じると、
ロボットの動作に応答遅れが生じたリ、振動が発生した
りする問題点があった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、負荷の把握や専用ハンドの取り付は等
により、ロボットの動作中に最適な制御パラメータに変
動が生じる場合でも、ロボットの動作に応答遅れが生じ
たり、振動が発生することがないロボットの制御装置を
提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明のロボットの制御装置は、一連の動作をくり返し
実行する際、初期動作時にロボットの停止点から次の停
止点までを一行程として各行程毎にサーボアンプの制御
ノ４ラメータを求め、これを各行程に対応して記憶し、
更にロボットのくり返し動作時に上記各行程毎に記憶し
た制御パラメータを読み出して、サーがアンプを最適制
御するものである。

〔発明の実施例〕

以下添付の図面に示す実施例により、更に詳細に本発明
について説明する。

第１図はロボットの動作の一例を示す説明図である。図
示する様に、ロボットはアーム６．７とハンド８を備え
、アーム６はサーボモータ４により駆動てれ、アーム７
はサーボモータ５によって駆動される構成となっている
。そして、サーボモータ４はコントローラ１内のサーゲ
アング２によって駆動され、サーボモータ５はコントロ
ーラ１内のサーゴアンノ３によって駆動される。ｌ１ｆ
ｆゲツトのアーム６．７及びハンド８は、コンベア１１
上を流れてくる対象物９ｔ−把握しコンベア１１上に置
く動作をくり返し実行する様に制御される。

第２図は、本発明のロボットの制御装置の一実施例を示
すブロック図である。このロボットの制御装置は、マイ
クロコンピュータ２１とメモリ２２とサーボアン７″オ
とＡ／ｌ）コンバータ冴からなり、次の様に動作する。

ロボットの起動時においては、ロボットのアーム６．７
の各移動点でマイクロコンピュータ２１カらサーゲアン
グ２又は３に同定信号Ｕが出力される。即ち、第１図に
示す動作例では、コンベア１゜上の対象物９をハンド８
が把握した時点及びコンベア１１上に対象物９を置いた
時点でそれぞれ同定信号Ｕが出力される。この同定信号
Ｕは、サーボモータ４又は５を微動嘔せる程度の信号で
あり、この同定信号Ｕを受けてサーデアング２又は３は
サーボモータ４又は５を微動させる。サー？アング２又
は３は、このときのサーボモータ４又は５の駆動電流に
相当する電流信号＋（アナログ信号）をＡカコンバータ
乙に出力する。又、タコジェネレータ冴は、サーボモー
タ４又は５の回転速度に相当する速度信号ω（アナログ
信号）をＡ／Ｄコンバータ２３に出力する。Ａ／ｌ）コ
ンバータ討は、電流信号ｔと速度信号ωを受け、これを
ディジタル信号の電流信号ｊＯと速度信号ωＤに変換し
てマイクロコンピュータ２１に出力する。マイクロコン
ピュータ２１は、この電流信号１Ｄと速度信号ωＤを受
けて、これに基づいてロボットの特性式のパラメータを
同定する。例えば、制御対象であるサーデモであるとき
は、パラメータｌ’０　＋ａｌ　＋ａ２が同定される。

次に、マイクロコンピュータ２１は同定した各・千２メ
ータに基づいて、最適な制（ホ）ノやラメータを計算し
、この制御・９２メータをメモＩＪ　２２に記憶させる
。例えば、伝達関数力Ｇｃ（８）＝ｃ０＋ｃ′８の場合
には、制御／４’ラメータ’Ｏ＋ｃｌの値がメモリρに
記憶される。この様な一連の動作により、各移動点毎に
制御・ぐラメータの値がメモＩＪ　２２に記憶されるこ
とになる。

ロボットの運転時においては、各移動点毎にメモＩ）　
２２から制御パラメータが読み出され、この制御ノ平う
メータに基づいて１イクロコンピユータ２１がサー〆ア
ング２又は３に制御信号を出力し、サーボモータ４又は
５を制御する。この様に、あらかじめ各移動点毎に最適
な制御パラメータを求めておき、ロボットの運転時にこ
の制御・ぐラメータを読み出してロボットの制御を行な
うため、ロボットに動作の応答遅れや振動が生じること
が有効に防止される。

次に、上記し、たノ９ラメータの同定方法及び制御・ぐ
ラメータの計算方法について説明する。同定方法として
はりアプノフの直接法について説明し。

制御パラメータを求める計算方法として部分係数比較法
について説明する。リアシッフの直接法及び部分係数比
較法は、マイクロコンビーータ２１のゾロダラム内のア
ルゴリズムとして存在するものである。

リアシッフの直接法は、制御対象とマイクロフンビーー
タ内の数学モデル間の応答誤差から構成されるスカラ関
数を、リアシッフ関数化する段階で得られる条件式をノ
ヤラメータの同定則としており、次の様に実行畑れる。

（１）ロビット（サー？モ〜り＋アーム）の遷移方程式
％式％（１） ここで、ＸＭ（ｋ）：状態ベクトル、　Ｕ（ｋ）　：入
力ベクトル＋　ＡＭ　＋　ＢＭ　：定数行列である。

（１り同定アルゴリズム内の数学モデルＸｍ（ｋ＋１）
＝Ａｍ（ｋ＋１）ＸＭ（ｋ）十Ｂｍ（ｋ＋１）Ｕ（ｋ）
・・・・・・（２）ここで、Ａｍ　＋　Ｂｎｌ　；係数
行列である。

（ｉｉｉ）状態誤差ベクトルｅ　（ｋ）１１（ｋＪ　＝
　Ｘｍ（ｋ）　　Ｘｇ（ｋ）　　　　・−・（３）（３
）式と（１）式、（２）式から次の（４）式が求められ
る。

ｅ（ｋ＋１）＝φ（ｋ＋１）ＸＭ（ｋ）十ψ（ｋ＋１）
Ｕ（ｋ）　　−・−−−・−（４）ここで、φ（秒＝Ａ
ｍ（婦−ＡＭ　　＋ψ（ｋ）　＝Ｂｍ（ｋ）−ＢＭ、で
ある。

また、 時変行列：Ω（稜＝〔φ（ｋｌ　、ψ（樽〕　　・・・
叩・・（５）ベクトル：　Ａ　Ｔ（ｋ）　＝〔ＸＭＴ（
ｋ）　、　Ｕ”（ｋＪ　）・・・画・（６）とすると、
次の（７）式が得られる。

ｅ（ｋ）＝Ω（ｋ）　／Ｉ（ｋ−１）　　　　・・−・
−・−（７）以上からリアシッフの安定条件によって同
定則が求まる。

（８）式から同定されるパラメータＡｍ　、”ｍ　ハＩ
’ｆＩ　数値であり、次の制御パラメータを求める係数
比較法のアルゴリズムに利用する為に連続系に変換した
伝達関数表示とする。

１ｉｖ）連続系の状態方程式 ％式％（９） （９）式を光分短いサンブリングタイムΔＴによってサ
ンプリングすると、 ＸＭ（ｋ＋１）＝（Ｉ＋ΔＴ　Ａ　Ｍ　）　ＸＭ　（ｋ
）＋ΔＴＢＭ諏〕・・・・・・・・・（１０）となり、
したがって離散系ノぞラメータＡｍ、Ｂｍの連続系近似
ｉ？ラメータ同定値は、次の（１１）式の様になる。

（ｖＪそして、その伝達関数表示Ｇ（ｓ）は、出力方程
式％式％（１２） とすると、伝達関数Ｇ（ｓ）は Ｇ（ｓ）　＝　Ｃ（ＩＩＩ　”’Ｔ　Ｍ　）　−”　７
Ｍとして求められる。

この伝達関数Ｇ（ｓ）に対してサーボアングの制御に用
いられる伝達関数Ｇｃ（ｓ）は、 ｓ　　　　　　　　　　　　　　　８ として与えられる。

一方、部分係数比較法による制御／’Ｐラメータを求め
るアルゴリズムは、理想的な応答（行きすぎ量１０％、
偏差なし）をする系の伝達関数Ｇｍ（ｓ）、α＋　、　
Ｉ　＝　０　、１　、２・・・：係数、δ：時間スケー
ル変換係数に対して、サーデアングの補償部の調整可能
な・やラメータの数を許す限り高次の方まで合わせ、し
かもδを正のできるだけ小さな値にする（連応性を上げ
る）方法である。

補償部にＰＩＤ制御を用いた場合を例にすると、（１５
）　、（１６）式から ＋・・・・・〕　　　・・・・・・・・・（１８）ここ
で、ｐｒＤｆｌ？ＩＪ御では（１４）式において、１１
３の係数項以降の係数ｅ３　＋’４１・・・　が全て０
になるから、（１８）式から、 とおき、正の最小の実根δを求め、各制御ノ９ラメータ
Ｃｏ　ｗＣｌ　　＋Ｃｚｔ−求める。

以上の様にして、サーボアンズの制御パラメータが求め
られ、求められた各制御・母うメータは前記した様に各
動作に対応してメモリに記憶され、ロボットのくり返し
動作時には、パラメータの同定や制御パラメータの計算
を行なうことなく、メモリに記憶された値によってサー
ゲアンプが調整される。

この実施例では同定法にリアグノフの直接法。

制御パラメータを求める方法には部分係数比較法を利用
したが、その他に同定法には最小二乗法。

制御／４′ラメータを求める方法には評価関数を用いた
方法、ラウスフルビンッ法などがある。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかな様に、本発明によれば、ロボッ
トの起動時に各移動点における最適な制御ｔ４ラメータ
を計算して求め、これをメモリに記憶し、くり返し動作
時にはメモリから最適な制御・（ラメータを読みだして
サーブモータを制御する様にしたため、各移動点でロボ
ットの応答遅れが生じたり、振動が生じたりすることが
なく、ロボットを最適制御することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図はロボットの動作の一例を示す説明図、第２図は
本発明の一実施例を示すブロック図である。 １・・・コントローラ、２．３・・・サーゲアング、４
゜５・・・ｔ−ｚモータ、６，７・・・アーム、８・・
・ハンド、９・・・対象物、　１０　、１１・・・コン
ベア、２１山マイクロコンピユータ、η・・・メモリ、
る・・・Ａ／ｂコンバータ、Ｍ・・・タフノエネレータ
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. サーボモータを駆動するサーボアンプを備えたロボット
   の制御装置において、ロボットの初期動作時に停止点か
   ら次の停止点までを一行程とし、各行程毎にサーボアン
   プの制御パラメータを求める第１の手段と、第１の手段
   で求めた制御パラメータを各行程に対応して記憶する第
   ２の手段と、ロボットのくり返し動作時に上記第２の手
   段から各行程に対応する制御パラメータを順次読み出し
   て、サーボアンプを最適制御する第３の手段とを備えて
   いることを特徴とするロボットの制御装置。