JPS6190207A - Robot controlling device - Google Patents

Robot controlling device

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Publication number
JPS6190207A
JPS6190207A JP21231584A JP21231584A JPS6190207A JP S6190207 A JPS6190207 A JP S6190207A JP 21231584 A JP21231584 A JP 21231584A JP 21231584 A JP21231584 A JP 21231584A JP S6190207 A JPS6190207 A JP S6190207A
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JP
Japan
Prior art keywords
value
robot
speed gain
gain
control device
Prior art date
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Pending
Application number
JP21231584A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Maki Arao
荒尾 真樹
Masaki Tanaka
雅樹 田中
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Omron Corp
Original Assignee
Omron Tateisi Electronics Co
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Filing date
Publication date
Application filed by Omron Tateisi Electronics Co filed Critical Omron Tateisi Electronics Co
Priority to JP21231584A priority Critical patent/JPS6190207A/en
Publication of JPS6190207A publication Critical patent/JPS6190207A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16Programme controls
    • B25J9/1628Programme controls characterised by the control loop
    • B25J9/1638Programme controls characterised by the control loop compensation for arm bending/inertia, pay load weight/inertia

Abstract

PURPOSE:To take in most properly the change in each load inertia by reading out from a memory means the speed gain corresponding the present value detected of motion volume of an actuator and by calculating the output value of servo system based on the speed gain thus read out. CONSTITUTION:A mass is obtained from a mass table according to the work held by a robot RB. Next, according to the step of this mass, the value of a speed gain Kv of joint 3 is read out from a table in the memory, and written on a gain table. And joint angle theta3 detected and judged which range it belongs to. Next, based on the range to which the angle theta3 belongs and the step of the mass, the speed gain Kv is read out from the table in the memory, and written on the gain table. Next, a joint angle theta2 is detected and the range to which it belongs id judged, and based on the ranges to which theta2 and theta3 belong and the step of the mass, speed gain Kv of joint 1 is read out from the table in the memory and written on the gain table. These data are taken in a CPU where the output value of servo system is worked out and sent to driving unit.

Description

【発明の詳細な説明】 〈発明の技術分野〉 この発明は、ロボット制御装置に関するもので、特に、
回転自由度を有するロボットにおいて、アクチュエータ
の動作量に応じて変化するイナーシャの変動の効果を取
り込んだ制御を行なうためのロボット制御装置に関する
[Detailed Description of the Invention] <Technical Field of the Invention> The present invention relates to a robot control device, and in particular,
The present invention relates to a robot control device for controlling a robot having a rotational degree of freedom by incorporating the effects of fluctuations in inertia that change depending on the amount of operation of an actuator.

〈発明の背景〉 回転自由度を有するロボット、たとえば多関節形ロボッ
トや極座標型ロボットにおいては、アクチュエータの動
作量に応じて当該回転自由度に関する負荷イナーシャが
変動する。このようなイナーシャの変動は。サーボ系に
おける応答に影響を与えるえめ、何らかの形で制御系に
取り込むことが必要となる。
<Background of the Invention> In a robot having a rotational degree of freedom, such as an articulated robot or a polar coordinate robot, the load inertia with respect to the rotational degree of freedom varies depending on the amount of operation of an actuator. This kind of change in inertia. Since it affects the response in the servo system, it is necessary to incorporate it into the control system in some way.

ところがアナログ回路で構成したサーボ系においては、
その性質上、このような変動を取り込むことは不可能で
ある。また多関節形ロボットなどにおいては、ベースに
近い関節はど負荷イナーシャの変動が大きく影響するた
め、このような影響を軽減する目的で減速比の大きな減
速機を用いなければならない。このため、この種減速機
に起因するコストの増大・効率の低下、負荷変動の増大
、ガタの増大を招き、それに微小送りが困難である等、
幾多の欠点を有していた。
However, in a servo system composed of analog circuits,
Due to its nature, it is impossible to incorporate such fluctuations. Furthermore, in multi-joint robots, joints near the base are greatly affected by variations in load inertia, so a reduction gear with a large reduction ratio must be used to reduce such effects. For this reason, this type of reduction gear increases costs, reduces efficiency, increases load fluctuations, increases play, and makes it difficult to perform minute feeds.
It had many shortcomings.

またソフトウェアによって位置サーボ系を構成する場合
には、複数の関節の関節角度などから各関節の軸まわり
のイナーシャを計算し、そのイナーシャに対応する速度
ゲインを求め、それに基いて位置サーボ系における出力
値を演算する必要があり、これがため多大の演算時間を
要する。このため上記速度ゲインを求める演算を、ロボ
ットの動作中に実時間で求めることは困難であり、従来
は、あらかじめ動作する目標角度を用いてオフラインで
速度ゲインの計算を行なって、その計算結果をメモリに
記憶させておき、動作中は、記憶されていた速度ゲイン
の値を順次読み出して、サーボ系で用いるようにしてい
た。ところがこの方法は、ティーチングの際の動作には
上記オフライン処理が不可能であることや、カメラ等の
外界センサを利用したセンサフィードバック制御におい
て、動作中に目標点を変更して移動させることが不可能
であるなどの欠点を有している。
In addition, when configuring a position servo system using software, calculate the inertia around the axis of each joint from the joint angles of multiple joints, find the velocity gain corresponding to that inertia, and based on that, output in the position servo system. It is necessary to calculate the values, which requires a large amount of calculation time. For this reason, it is difficult to calculate the speed gain mentioned above in real time while the robot is operating. Conventionally, the speed gain is calculated off-line using the target angle of movement in advance, and the calculation result is It was stored in a memory, and during operation, the stored speed gain values were sequentially read out and used in the servo system. However, with this method, the above-mentioned offline processing is not possible during teaching operations, and in sensor feedback control using external sensors such as cameras, it is impossible to change and move the target point during operation. It has the disadvantage that it is possible.

〈発明の目的〉 °この発明は、ロボットの動作中において、各アクチュ
エータの動作量に応じた速度ゲインの値をサーボ系に実
時間で与え、それによって、種々の制御状況下における
負荷イナーシャの変動を最適に取り込んだロボット制御
装置を提供することを主目的とする。また、この発明の
他の目的は、このような制御を、経済性の低下や、他の
性能の劣化を与えることなく実現できるロボット制御装
置を提供することである。
<Purpose of the Invention> °This invention provides a speed gain value corresponding to the amount of movement of each actuator to the servo system in real time during robot operation, thereby controlling fluctuations in load inertia under various control conditions. The main purpose is to provide a robot control device that optimally incorporates Another object of the present invention is to provide a robot control device that can implement such control without reducing economic efficiency or deteriorating other performance.

〈発明の構成と効果〉 上述の目的を達成するため、この発明にかかるロボット
制御装置は、ロボットのアクチュエータの動作量と位置
サーボ系における速度ゲイ  。
<Structure and Effects of the Invention> In order to achieve the above-mentioned object, a robot control device according to the present invention controls the movement amount of the actuator of the robot and the speed gain in the position servo system.

ンの値とを互いに対応させて記憶する記憶手段と、検知
手段によって検知されたアクチュエータの動作量の現在
値に応じて前記記憶手段から対応する速度ゲインの値を
読出す読出し手段とを設け、この読出し手段より読出さ
れた速度ゲインの値を基礎として、サーボ系の出力値を
演算するように構成した。
and a reading means for reading out the corresponding speed gain value from the storage means in accordance with the current value of the operation amount of the actuator detected by the detection means, The output value of the servo system is calculated based on the speed gain value read out by the reading means.

このロボット制御装置によれば、ロボットのアクチュエ
ータの動作量の変化、したがってロボットの位置や姿勢
の変化によるイナーシャの変動に応じて、サーボ系の応
答を最適に設定できる。特に外界センサーフィードバッ
クのように、動作中に目標経路や目標位置が変更される
ような場合にも上記効果を発揮できる。またイナーシャ
の変動による発振や振動等の制御性の劣化がなく、低減
速比の機構を用いることが可能となり、コストダウンや
効率の向上、負荷変動の低下、ガタの減少をもはかるこ
とができる。
According to this robot control device, it is possible to optimally set the response of the servo system in response to a change in the amount of operation of the actuator of the robot, and thus a change in inertia due to a change in the position or posture of the robot. In particular, the above effects can be achieved even when the target route or target position is changed during operation, such as in external sensor feedback. In addition, there is no deterioration in controllability such as oscillation or vibration due to inertia fluctuations, and it is possible to use a mechanism with a low reduction ratio, which reduces costs, improves efficiency, reduces load fluctuations, and reduces play. .

〈実施例の説明〉 以下、この発明の実施例を、第1図に示した多関節ロボ
ットの制御装置を例にとって説明する。第1図の多関節
ロボツ)RBは、6自由度を有しており、6個の関節1
〜6において、それぞれθ 〜θ6の回転自由度(この
明細書では、■ 本来の回転の他、旋回自由度もまた「回転自由度」と呼
ぶ。)を有している。これらの関節1〜6は、駆動機構
としてのサーボモータM1〜.M6(第1図には図示せ
ず)によってそれぞれ駆動される。
<Description of Embodiments> Hereinafter, embodiments of the present invention will be described by taking as an example the control device for an articulated robot shown in FIG. The multi-jointed robot (RB) in Figure 1 has 6 degrees of freedom, and has 6 joints.
- 6, each has a rotational degree of freedom of θ to θ6 (in this specification, the rotational degree of freedom in addition to the original rotation is also referred to as the "rotational degree of freedom"). These joints 1 to 6 are operated by servo motors M1 to M1 as drive mechanisms. M6 (not shown in FIG. 1), respectively.

第2図は、第1図に示した多関節ロボツ1−RBの制御
装置7の概略構成を示す。キーボード8は、CPU (
Central  Processing  LJni
t ) 9への入出力のためのものであり、CPLJ 
9は、命令解析、指令値計算、位置制御のサーボ系にお
ける演算などを実行する。CPU9の出力はサーボアン
プゲイン八〇に与えられており、これらのサーボアンプ
A1〜A6はCPU 9  からのそれぞれの出力値を
増幅して、上記の各サーボモータMtNM6へ与える。
FIG. 2 shows a schematic configuration of the control device 7 of the articulated robot 1-RB shown in FIG. The keyboard 8 is connected to the CPU (
Central Processing LJni
t) is for input/output to 9, and is for input/output to CPLJ
9 executes command analysis, command value calculation, arithmetic operations in the position control servo system, and the like. The output of the CPU 9 is given to a servo amplifier gain 80, and these servo amplifiers A1 to A6 amplify the respective output values from the CPU 9 and give them to the respective servo motors MtNM6.

エンコーダE1〜L6は、サーボモータM1〜M6にそ
れぞれ取り付けられたフォトエルコーダであって、各モ
ータの回転角度を検出してCPU9へ与える。
The encoders E1 to L6 are photoelcoders attached to the servo motors M1 to M6, respectively, and detect the rotation angle of each motor and provide the detected rotation angle to the CPU 9.

第3図は、ひとつの関節に関する位置サーボ系のブロッ
ク図であり、この実施例では、これと同様のサーボ系が
合計6つ存在する。このサーボ系は、位置サーボループ
10の中に、速度のマイナーループ11を含んでいる。
FIG. 3 is a block diagram of a position servo system for one joint, and in this embodiment, there are a total of six similar servo systems. This servo system includes a velocity minor loop 11 within a position servo loop 10.

メモリ(図示せず)の中に記憶させであるティーチング
情報や、第2図のキーボード8から入力された命令など
に基いて作成された指令角度データ12は、位置サーボ
ループ10を通してフィードバックされた位置フィード
バックデータ27が差し引かれて偏差信号13となる。
Command angle data 12 created based on teaching information stored in a memory (not shown) and commands input from the keyboard 8 in FIG. The feedback data 27 is subtracted to obtain the deviation signal 13.

この偏差信号13は、ブロック14における位置ゲイン
Kpを受けて位置出力15となり、この位置出力15は
、速度のマイナーループ11を通ってフィードバックさ
れた速度フィードバックデータ29が差し引かれて、偏
差信号16となる。この偏差信号16は、サーボアンプ
17(上記A1〜A6 のうちのひとつ)においてサー
ボアンプゲインKAを受け、その増幅出力18がモータ
M(上記M1〜M6のうちのひとつ)に与えられる。
This deviation signal 13 receives a position gain Kp in a block 14 to become a position output 15, and this position output 15 becomes a deviation signal 16 by subtracting the speed feedback data 29 fed back through the speed minor loop 11. Become. This deviation signal 16 is subjected to a servo amplifier gain KA in a servo amplifier 17 (one of the above A1 to A6), and its amplified output 18 is given to a motor M (one of the above M1 to M6).

このモータMでは、ブロック19におけるトルク定数K
【に応じて発生トルク20となり、この発生トルク20
がブロック21において時間積分され、かつイナーシャ
で除された回転速度22へと変換される。なお図中、S
はラプラス演算子を、Jは関節軸まわりのイナーシャを
モータ軸まわりに換算したものを示す。回転速度22は
ブロック23においてさらに時間積分されて、モータの
回転角度24として現われる。
In this motor M, the torque constant K in block 19 is
The generated torque becomes 20 depending on [, and this generated torque 20
is time-integrated in block 21 and converted into rotational speed 22 divided by inertia. In addition, in the figure, S
is the Laplace operator, and J is the inertia around the joint axis converted to around the motor axis. The rotation speed 22 is further time-integrated in block 23 and appears as the rotation angle 24 of the motor.

七−夕の回転速度22は、エンコーダE(上記E 1〜
E6のうちのひとつ)において、エンコーダゲインKE
を受けつつエンコードされて、エンコード出力25とな
る。ただし、第2図においては、エンコーダE1〜E6
は回転角度検出を行なうものであるとしたが、第3図で
は、概念を示す便宜上、回転速度22を検出する形であ
るとした。エンコーダ出力25は、ブロック26におい
て時間積分された後に、ブロック14の前段へと戻る位
置フィードバックデータ27になるとともに、ブロック
28における速度ゲインKVの影響を受けて、速度フィ
ードバックデータ29となる。なお、これらにおいては
、簡単のため、粘性抵抗は無視している。
The rotation speed 22 of Tanabata is determined by the encoder E (the above E 1 to
E6), the encoder gain KE
is encoded while receiving it, resulting in an encoded output 25. However, in FIG. 2, encoders E1 to E6
Although it was assumed that the rotation angle is detected, in FIG. 3, for convenience of illustrating the concept, it is assumed that the rotation speed 22 is detected. After being time-integrated in block 26, encoder output 25 becomes position feedback data 27 which is returned to the previous stage of block 14, and becomes velocity feedback data 29 under the influence of velocity gain KV in block 28. Note that in these cases, viscous resistance is ignored for simplicity.

この第3図のサーボ系における伝達関数G(s)は、次
の(1)式のように表わされる。
The transfer function G(s) in the servo system shown in FIG. 3 is expressed as the following equation (1).

ただしω。およびξは、それぞれ固有角周波数および減
衰係数であって、 で与えられる。また各関節についての機械的な共振角周
波数ωSは、イナーシャJと回転軸まわりのはね定数に
とを用いて、 と表わされる。ここで上記固有角周波数ω。および減衰
係数ξは、ロポッ1−RBの動作が振動的になることを
避ける目的で、 1             ・・・(5)ω。≦ i
ωS ξ −1・・・(6) 程度に設定される。
However, ω. and ξ are the natural angular frequency and damping coefficient, respectively, and are given by. Further, the mechanical resonance angular frequency ωS for each joint is expressed as follows using the inertia J and the spring constant around the rotation axis. Here, the above-mentioned natural angular frequency ω. and the damping coefficient ξ is 1 (5) ω in order to prevent the operation of the robot 1-RB from becoming oscillatory. ≦i
It is set to approximately ωS ξ −1 (6).

以下、第1図の関節1を例にとって、速度ゲインの取扱
いを説明する。関節1に関するイナーシャJの変動原因
は、関節2〜6の関節角度や、ロボットRBが把持する
ワーク(図示せず)の質量の大小などである。第1図の
ロボットRBの具体例では、イナーシャJの最小値Jm
inと最大値Jmaxとの間には、はぼつぎの関係があ
る。
Hereinafter, the handling of velocity gain will be explained using the joint 1 in FIG. 1 as an example. The causes of variation in the inertia J regarding the joint 1 include the joint angles of the joints 2 to 6 and the mass of a workpiece (not shown) held by the robot RB. In the specific example of robot RB shown in Fig. 1, the minimum value Jm of inertia J is
There is a relationship between in and the maximum value Jmax.

Jmin−6Jmax          ・・・(7
)ところで(2)式と(4)式かられかるように、固有
角周波数ω。は、共振角周波数ωSと同形、すなわち1
/、/T  に比例し、イナーシャJに依存している。
Jmin-6Jmax...(7
) By the way, as can be seen from equations (2) and (4), the natural angular frequency ω. is isomorphic to the resonant angular frequency ωS, that is, 1
/, /T and depends on inertia J.

このため、上述した原因によってイナーシャJが変動し
た場合には、互いに同一の比率で、ω。とωSとに変化
が生ずる。このため、イナーシャJが変動しても、(5
)式は常に満足されることになる。一方、減衰係数ξに
ついでは、イナーシャJの値が変動すると、(3)式に
従ってその値が変動し、もはや(6)式を満足しなくな
る。たとえば、 J ”’ 2 (Jmin + J max )   
    ・・・(8)の条件で(6)式が満足されるよ
うに、速度ゲインKvの値を設定しておいた場合には、 J = Jml、において、ξ=1.87   ・・・
(9)J=Jmaxにおいて、ξ−0,76・・・00
)となるため、 J < i(Jmin十Jmax )        
−(Illでは過減衰に、 J > i(Jmin+Jmax )       ・
・・qカでは減衰不足になってしまう。そこで、速度ゲ
インKv を、 となるように、イナーシャJに応じて変化させるような
構成とすれば、 となるため、イナーシャJが変化しても、減衰係数ξは
一定値のままであって、安定な制御が実現できる。
Therefore, when the inertia J fluctuates due to the above-mentioned causes, ω at the same ratio. A change occurs in and ωS. Therefore, even if the inertia J changes, (5
) will always be satisfied. On the other hand, as for the damping coefficient ξ, when the value of the inertia J changes, the value changes according to equation (3) and no longer satisfies equation (6). For example, J"' 2 (Jmin + Jmax)
...If the value of speed gain Kv is set so that equation (6) is satisfied under the condition (8), then ξ=1.87 when J = Jml...
(9) At J=Jmax, ξ-0, 76...00
), so J < i (Jmin + Jmax)
-(In Ill, over-damped, J > i (Jmin + Jmax) ・
...at q force, there will be insufficient damping. Therefore, if the velocity gain Kv is configured to be changed according to the inertia J, then the damping coefficient ξ remains constant even if the inertia J changes, Stable control can be achieved.

ところで、上述したイナーシャJの変動原因のうち、関
節4〜6の関節角度の変動によるものは、他の原因に比
べて比較的小さいため、この実施例では、関節2.3の
関節角度と7−7の質量とに応じて速度ゲインKv の
値を変化させるよう構成する。また、これらの対応関係
も、関節角度θ2.θ3の動作範囲を複数(以下の例で
は16)に分割し、その領域のそれぞれに対応してひと
つの速度ゲインKy をあらかじめ計算して、記憶手段
たとえばRAMなどのメモリに記憶させておく。さらに
、ワークの質量についても、3段階に段階分けして対応
させている。
By the way, among the causes of fluctuations in inertia J mentioned above, those caused by fluctuations in the joint angles of joints 4 to 6 are relatively small compared to other causes. The configuration is such that the value of the velocity gain Kv is changed according to the mass of -7. Moreover, these correspondence relationships also depend on the joint angle θ2. The operating range of θ3 is divided into a plurality of regions (16 in the example below), and one speed gain Ky is calculated in advance for each of the regions and stored in a memory such as a RAM. Furthermore, the mass of the workpiece is also divided into three stages.

関節1〜3に関するこのような対応関係を、11g 1
表ないし第3表にそれぞれ示す。第1表を例にとれば、
関節2の関節角度θ2 が領域(区間)i(i=1〜1
6)に、関節3の関節角度θ3が領域j(j−1〜16
)にそれぞれ存在し、ワークの質量がパラメータk(k
−t、2゜3)で示される段階にある場合には、Kvi
 、にの値が関節1に対する速度ゲインKv の値であ
る。
This correspondence relationship regarding joints 1 to 3 is expressed as 11g 1
They are shown in Tables 3 to 3 respectively. Taking Table 1 as an example,
Joint angle θ2 of joint 2 is area (section) i (i=1 to 1
6), the joint angle θ3 of joint 3 is in the area j (j-1 to 16
), and the mass of the workpiece is the parameter k (k
-t, 2°3), then Kvi
, is the value of velocity gain Kv for joint 1.

第  1  表 また、第2表の関節2に対する速度ゲインKvの値は、
関節4〜6の関節角度変化に対する依存性を無視してい
るため、関節3の関節角度θ3が属する領域iと、7−
7の属する質量段階kに対して、KVk と書かれてい
る。第3表の関節3に対する速度ゲインKvの値は、同
様に関節4〜6の回転の効果を無視しているため、7−
7の質量段階にのみに依存して、Kvkテ示、れている
Table 1 Also, the value of velocity gain Kv for joint 2 in Table 2 is:
Since the dependence on joint angle changes of joints 4 to 6 is ignored, the area i to which joint angle θ3 of joint 3 belongs and 7-
For the mass stage k to which 7 belongs, it is written as KVk. The value of velocity gain Kv for joint 3 in Table 3 similarly ignores the effect of rotation of joints 4 to 6, so 7-
Depending only on the mass step of 7, Kvk is shown.

第   2   表 第   3   表 これらの速度ゲインKvの値は、関節角度θ2゜θ3の
各領−内の所定の値、たとえば、その領域の中央値に相
当する回転角度に対してイナーシャJを計算し、上記1
3)式の一関係によってこのイナーシャJの値から求め
た値である。関節4〜6については、この実施例では、
このような対応関係を設定せず、速度ゲインKvの値は
一定値を用いる。
Table 2 Table 3 These values of velocity gain Kv are obtained by calculating the inertia J for a predetermined value within each region of the joint angle θ2°θ3, for example, the rotation angle corresponding to the median value of that region. , above 1
3) This is the value obtained from the value of inertia J according to the relationship in equation 3. Regarding joints 4 to 6, in this example,
Such a correspondence relationship is not set, and a constant value is used as the value of the speed gain Kv.

このような対応関係のもとに、メモリ内の適当なエリア
内にテーブルとして記憶された速度ゲインKvの値を用
いた制御を、第4図のフローチャートを参照しつつ説明
する。第4図において、最初のステップ31で、ワーク
の質量が、いずれの段階に属するかを判断する。このス
テップ31においては、ワークの種類が1種類か複数種
類かによって、その手続が若干具なる。
Based on such a correspondence relationship, control using the value of the speed gain Kv stored as a table in an appropriate area in the memory will be explained with reference to the flowchart of FIG. 4. In FIG. 4, in the first step 31, it is determined to which stage the mass of the workpiece belongs. In this step 31, the procedure differs depending on whether there is one type of work or multiple types of work.

すなわち、前者の場合には、まず、ロボットRBのバン
ドの開閉を検知することによって、ハンドがワ〜りを保
持しているかどうかを判断し、あらかじめ指定されたメ
モリ内のテーブルからワークの質量を読谷出す。ワーク
が複数種類のときには、動作プログラム上から、ロボツ
)RBが現在保持しているワークの種類を知り、ワーク
質量テーブルから、該当する質量を求める。
That is, in the former case, first, by detecting the opening and closing of the band of robot RB, it is determined whether the hand is holding the workpiece, and the mass of the workpiece is calculated from a table in a pre-specified memory. Yomitan out. When there are multiple types of workpieces, the type of workpiece currently held by the robot (RB) is known from the operation program, and the corresponding mass is determined from the workpiece mass table.

そして、いずれの場合も、このようにして求めた質量が
いずれの段階に属するかを判断するのである。次のステ
ップ32では、この質量の段階に応じて、g43表の内
容に相当するメモリ内のテーブルから、関節3に関する
速度ゲインKyの値を読取る。読取られた速度ゲインK
vの値は、メモリ内のゲインテーブルに書込まれる。
In either case, it is determined to which stage the mass thus determined belongs. In the next step 32, the value of the velocity gain Ky for the joint 3 is read from a table in the memory corresponding to the contents of the g43 table, depending on the mass stage. Read speed gain K
The value of v is written to a gain table in memory.

次のステップ33で、関節角度θ3を検知し、これがい
ずれの領域に属するかを判断する。この検知は、移動の
目標角度をメモリから読出すことによって行なってもよ
く、また、エンコーダE3 によって、現実の関節角度
を検知してもよい。いずれにしても、ロボットRBの動
作中における関節角度の値を求めるのであり、この明細
書では、これらの方法によって検知された関節角度を「
現在値」と呼ぶ。
In the next step 33, the joint angle θ3 is detected and it is determined to which region it belongs. This detection may be performed by reading the target angle of movement from the memory, or the actual joint angle may be detected by the encoder E3. In any case, the values of the joint angles while the robot RB is in motion are determined, and in this specification, the joint angles detected by these methods are referred to as "
"Current value".

ステップ34においては、求められた関節角度θ3が属
する領域と、上記ワーク質量の属する段階とに応じて、
第2表に相当するメモリ内のテーブルから、関節2に関
する速度ゲインKVの値が読取られて、ゲインテーブル
に書込まれる。同様に、ステップ35では関節角度θ2
が検知されて、いずれの領域に属するかが判断され、次
のステップ36において、上記θ2.θ3の属する領域
と、ワーク質量の属する段階とに対応する関節lに関す
る速度ゲインKvの値が、第1表に相当するメモリ内の
テーブルから読取られて、ゲインテーブルに書込まれる
In step 34, depending on the region to which the obtained joint angle θ3 belongs and the stage to which the workpiece mass belongs,
From a table in memory corresponding to Table 2, the value of velocity gain KV for joint 2 is read and written to the gain table. Similarly, in step 35, the joint angle θ2
is detected and it is determined which region it belongs to, and in the next step 36, the above-mentioned θ2. The value of the velocity gain Kv for the joint l corresponding to the region to which θ3 belongs and the stage to which the workpiece mass belongs is read from the table in the memory corresponding to Table 1 and written to the gain table.

このようにして、特定の時刻における速度ゲインKv 
の値が各関節について特定されると、入力手段によって
入力されたロボットの動作指令値や他の定数データ、そ
れにフィードバックデータなどとともに、この速度ゲイ
ンKvの値がCPU Q 内に取り込まれ、これらに基
いて、サーボ系における出力値が演算され、駆動機構へ
与えられる(ステップ37)。ステップ38では1、動
作指令値が最終のものであるか否かが判断され、以上の
ステップが最終の動作指令値まで繰返される。
In this way, the speed gain Kv at a specific time
Once the value of is specified for each joint, the value of this speed gain Kv is taken into the CPU Q along with the robot motion command value inputted by the input means, other constant data, feedback data, etc. Based on this, the output value in the servo system is calculated and given to the drive mechanism (step 37). In step 38, it is determined whether or not the operation command value is the final one, and the above steps are repeated until the final operation command value.

以上が、関節2,3の関節角度θ2.θ3と、ワークの
質量とに応じて関節1〜3のサーボ系の速度ゲインKv
 を変えるように構成された実施例であるが、機構的に
関節4〜6の関節角度θ4〜θ6の影°響が無視できな
いときには、それらの関節角度04〜θ6の影響を取り
入れたものとすればよい。また逆に、ワークの質量の影
響を無視できるような場合などにおいては、ワークの質
量をパラメータ中から取り除くこともできる。
The above is the joint angle θ2 of joints 2 and 3. Velocity gain Kv of the servo system of joints 1 to 3 according to θ3 and the mass of the workpiece
However, if the influence of the joint angles θ4 to θ6 of joints 4 to 6 cannot be ignored mechanically, the influence of those joint angles 04 to θ6 may be incorporated. Bye. Conversely, in cases where the influence of the mass of the workpiece can be ignored, the mass of the workpiece can be removed from the parameters.

ところで、第1図に示したような垂直関節形のロボット
では、関節2,3に対する重力トルりの影響が比較的大
きく、サーボ系に外乱として働くために、精度面に悪影
響を与える。そこで、従来では、重力補償と称して、各
関節角度とロボットの数学モデル(質量、重心位置、腕
の長さ)とを用いて、重力トルクを補償するトルクを計
算し、モータの入力側に加算して与えていた。ところが
、各関節に関する重力トルクの変動の原因は、関節2〜
6の関節角度02〜θ6および、ワークの質量などであ
って、上述したイナーシャJの変動の原因とほとんど同
じである。このため、第1表〜第3表に示した各領域ご
とに、速度ゲインKv と重力トルクの値とを与えてお
き、これらの表に対応するテーブルをメモリ内に記憶さ
せておけば、上述した重力トルクの影響についての計算
を実時間で行なう必要がなくなり、CPU9で処理すべ
きタスクを軽減することができる。
By the way, in a vertically articulated robot as shown in FIG. 1, the influence of gravitational torque on the joints 2 and 3 is relatively large and acts as a disturbance on the servo system, which adversely affects accuracy. Therefore, in the past, in a process called gravity compensation, a torque that compensates for the gravity torque is calculated using each joint angle and a mathematical model of the robot (mass, center of gravity position, arm length), and the torque is applied to the input side of the motor. I was giving it in addition. However, the cause of the variation in the gravitational torque for each joint is joints 2 to 2.
6, the joint angles 02 to θ6, the mass of the workpiece, etc., and are almost the same as the causes of the variation in inertia J described above. Therefore, if the velocity gain Kv and the gravity torque value are given to each region shown in Tables 1 to 3, and the table corresponding to these tables is stored in the memory, the above-mentioned results can be achieved. It is no longer necessary to calculate the influence of the gravitational torque in real time, and the tasks to be processed by the CPU 9 can be reduced.

なお上記実施例では、多関節形ロボットを考え、動作も
関節角度によって表現されるものとした。しかしなから
、この発明は多関節形ロボットのみに適用されるもので
はなく、第5図に示した極座標型ロボットなどにおいて
も適用可能であって、回転自由度を有するロボット全般
に利用できる。また、この第5図に示したようなロボッ
トでは、リニアアクチュエータ40の伸び量が、回転軸
41のまわりのイナーシャに影響を与えるのであるから
、関節角度のみでなく、各種アクチュエータの動作量一
般すなわち関節角度や伸び量その他イナーシャJに影響
を与える諸量をパラメータとすることが可能である。
In the above embodiment, an articulated robot is considered, and the motions are also expressed by joint angles. However, the present invention is not applicable only to articulated robots, but can also be applied to polar coordinate type robots shown in FIG. 5, and can be used for all robots having rotational degrees of freedom. In addition, in the robot shown in FIG. 5, the amount of extension of the linear actuator 40 affects the inertia around the rotation axis 41, so not only the joint angle but also the amount of movement of the various actuators in general, i.e. Joint angles, extension amounts, and other quantities that affect inertia J can be used as parameters.

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

第1図はこの発明の実施例によって制御されるロボット
の例を示す機構図、第2図はこの発明の実施例の全体的
構成図、第3図はこの発明の実施例に含まれるサーボ系
の概念的ブロック図、第4図はこの発明の実施例におい
て行なわれる制御の概要を示すフローチャート、第5図
はこの発明の実施例によって制御されるロボットの他の
例を示す機構図である。 1〜6・・・関節、   7・・・ロボット制御装置、
9・・・cpu        io・・・速度のマイ
ナーループ、11・・・位置サーボ系、 40・・・ 
リニアアクチュエータ、咲ノ 廷ろ //0.イi直訃ホー糸 手続補正書<to己、方式〉 昭和60年1月14日 1、事件の表示  昭和59年特許願第212315号
2、発明の名称  ロボット制御装置 3、補正をする者   事件との関係 特許出願人住所
〒616京都市右京区花園土堂町10番地名称(294
)立石電機株式会社 住 所 〒542大阪市南区島之内1丁目21番22号
 共通ピル5、補正の対象 図面および明細書の発明の詳細な説明の欄6、補正の内
容 (1)図面中、「第3図」を別紙のとおり補正。 (2)明細書第4頁12行目「イナーシャの変動は。サ
ーボ系」を 「イナーシャの変動は、サーボ系」に補正。 (3)明細書第4頁13行目「与えるえめ」を「与える
ため」に補正。 (4)明細書箱10頁3〜4行目E時間積分され」を r時間積分され」に補正。 (5)明細書第15頁9行目 (6)明細書第15頁9行目、第15頁末行および、第
16頁3〜4行目「7−7」を 「ワーク」に補正。 (7)明細書第15頁に示された「第1表」を下記のと
おり補正。
FIG. 1 is a mechanical diagram showing an example of a robot controlled by an embodiment of this invention, FIG. 2 is an overall configuration diagram of an embodiment of this invention, and FIG. 3 is a servo system included in an embodiment of this invention. FIG. 4 is a flowchart showing an overview of control performed in the embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a mechanical diagram showing another example of a robot controlled by the embodiment of the invention. 1-6...Joint, 7...Robot control device,
9...cpu io...speed minor loop, 11...position servo system, 40...
Linear actuator, Tateiro Sakino //0. ii. Written amendment to the proceedings of the deceased <to oneself, method> January 14, 1985 1. Indication of the case 1988 Patent Application No. 212315 2. Title of the invention Robot control device 3. Person making the amendment Case Relationship with Patent applicant address: 10 Hanazono Tsuchido-cho, Ukyo-ku, Kyoto-shi 616 Name (294
) Tateishi Electric Co., Ltd. Address: 1-21-22 Shimanouchi, Minami-ku, Osaka 542 Common pill 5, drawings to be amended and detailed description of the invention in the specification column 6, contents of the amendment (1) In the drawings, “Figure 3” has been corrected as shown in the attached sheet. (2) On page 4, line 12 of the specification, "variations in inertia are caused by the servo system" were corrected to "variations in inertia are caused by the servo system." (3) On page 4, line 13 of the specification, “to give” was amended to “to give.” (4) On page 10 of the specification box, lines 3 and 4, correct "E time integrated" to "r time integrated". (5) Line 9 on page 15 of the specification (6) Corrected “7-7” on page 15, line 9, the last line of page 15, and lines 3 and 4 on page 16 to “work”. (7) “Table 1” shown on page 15 of the specification has been amended as follows.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)速度のマイナーループを含んだ位置サーボ系を有
し、入力された情報に基いて回転自由度を有するロボッ
トを制御するためのロボット制御装置であつて、 前記ロボットのアクチュエータの動作量と 前記位置サーボ系における速度ゲインの値とを互いに対
応させて記憶する記憶手段と、 ロボット動作中における前記アクチュエー タの動作量の現在値を検知する検知手段と、前記アクチ
ュエータの動作量の現在値に対 応する前記速度ゲインの値を前記記憶手段から読出す読
出し手段と、 入力手段によつて入力されたロボットの動 作指令値および定数値と、前記読出し手段によつて読出
された速度ゲインの値と、ロボットから得られるフィー
ドバック情報とを含む入力情報に基づき前記サーボ系に
おける出力値を演算して、前記ロボットの駆動機構へ出
力する演算手段とを備えて成るロボット制御装置。
(1) A robot control device for controlling a robot having a position servo system including a minor velocity loop and having a rotational degree of freedom based on input information, which comprises: a movement amount of an actuator of the robot; a storage means for storing velocity gain values in the position servo system in correspondence with each other; a detection means for detecting the current value of the movement amount of the actuator during robot operation; reading means for reading out the value of the speed gain from the storage means; a robot operation command value and a constant value input by the input means; a value of the speed gain read by the reading means; A robot control device comprising: calculation means for calculating an output value in the servo system based on input information including feedback information obtained from the robot, and outputting the output value to a drive mechanism of the robot.
(2)前記記憶手段には、前記アクチュエータの動作範
囲を複数に分割して形成される動作領域のそれぞれに対
応して、前記動作領域内の所定の動作量における前記ア
クチュエータのイナーシャに応じた前記速度ゲインの値
が記憶されており、 前記読出し手段は、前記動作量の現在値が 前記領域のいずれに含まれるかを判断し、その領域に対
応する前記速度ゲインの値を読出す手段を含む特許請求
の範囲第1項記載のロボット制御装置。
(2) The storage means stores information about the inertia of the actuator at a predetermined amount of motion within the motion region, corresponding to each motion region formed by dividing the motion range of the actuator into a plurality of regions. A speed gain value is stored, and the reading means includes means for determining which of the regions the current value of the operation amount is included in and reading the speed gain value corresponding to the region. A robot control device according to claim 1.
(3)前記記憶手段には、前記ロボットが保持するワー
クの種類に応じて、前記動作量の値と前記速度ゲインの
値とが互いに対応して記憶されており、 前記ロボット制御装置は、前記ロボットが 保持するワークの種類を特定するワーク特定手段を含み
、 前記読出し手段は、前記ワーク特定手段に よって特定されたワークの種類と前記動作量の現在値と
に対応した前記速度ゲインの値を読出す特許請求の範囲
第1項または第2項記載のロボット制御装置。
(3) The storage means stores the operation amount value and the speed gain value in correspondence with each other according to the type of workpiece held by the robot, and the robot control device The robot includes a workpiece specifying means for specifying the type of workpiece held by the robot, and the reading means reads a value of the speed gain corresponding to the type of workpiece specified by the workpiece specifying means and the current value of the operation amount. A robot control device according to claim 1 or 2.
(4)前記記憶手段には、前記動作量に対応して、前記
速度ゲインの値と、前記ロボットの回転自由度に関する
重力トルクの値が記憶されており、 前記読出し手段は、前記動作量の現在値に 対応する前記速度ゲインの値と前記重力トルクの値とを
読出し、 前記演算手段における前記演算は、前記読 出し手段によつて読出された前記速度ゲインの値と前記
重力トルクとの値とを含んで行なわれる特許請求の範囲
第1項または第2項記載のロボット制御装置。
(4) The storage means stores a value of the speed gain and a value of gravitational torque related to the degree of freedom of rotation of the robot in correspondence with the amount of movement, and the reading means stores the value of the speed gain and the value of gravity torque regarding the rotational degree of freedom of the robot, in correspondence with the amount of movement. The value of the speed gain and the value of the gravitational torque corresponding to the current value are read out, and the calculation in the calculation means is performed on the value of the speed gain and the value of the gravitational torque read by the reading means. A robot control device according to claim 1 or 2, which includes:
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