JPS62237505A

JPS62237505A - 多関節形ロボツトの制御方法

Info

Publication number: JPS62237505A
Application number: JP8092686A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Sato; 博司佐藤
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1986-04-08
Filing date: 1986-04-08
Publication date: 1987-10-17

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】ｒ発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、多関節形ロボットの制御方法に係わり、特に
アームを正規の状態に旋回させることができるように改
良した多関節形ロボットの制御方法に関する。

（従来の技術）多関節形ロボットにあっては、周知のように、コンピュ
ータのプロセッサからの動作指令信号によりサーボモー
タを回転させ、このサーボモータの回転を減速装置によ
り減速してアームに伝達し、該アームを旋回させるよう
にしている。

第３図は従来の多関節形ロボットにおけるアーム動作の
制御構成を示す。尚、この制御構成例は、餉２図に示す
ように、２本のアーム１．２を備えた多関節形ロボット
の例である。

即ち、プロセッサ３からの動作指令信号は、補償器４ａ
、４ｂを介してドライバ５ａ、５ｂに入力され、このド
ライバ５ａ、５ｂによりサーボモータ６ａ、６ｂが駆動
される。このサーボモータ６ａ、６ｂの回転は減速装置
７ａ、７ｂにより減速されてアーム１，２の駆動軸８．
９に伝達され、この駆動軸８，９の回転によりアーム１
．２が旋回する。この場合、サーボモータ５ａ、５ｂの
回転角及び角速度は位置フィードバック回路１０ａ。

１０ｂ及び速度フィードバック回路１１ａ、１１ｂによ
り常時検出されて夫々補償器４ａ、４ｂ及びドライバ５
ａ、５ｂにフィードバックされ、その結果、実際の作業
を行うアーム２の先端部が予め設定された軌跡を辿って
且つその軌跡上の各地点で予め設定された速度で移動す
るように、サーボモータ５ａ、５ｂの回転が制御される
。

ところで、前記減速装置７ａ、７ｂは、通常歯車機構に
より構成されるが、その各歯車は完全な意味での剛体で
はなく、外力の作用に伴う若干の弾性的な変形は避けら
れない。一方、各アーム１゜２が成る角加速度をもって
旋回すると、その加速による反動がアームに作用する。

すると、この反力が減速装置７ａ、７ｂの各歯車に作用
して弾性的な変形を生ずる。このため、サーボモータ６
ａ。

６ｂには正確な駆動信号が入力されても、実際のアーム
２の先端部の動作位置及び速度としては減速装置ｆ７ａ
、７ｂの各歯車が弾性的に変形した分だけ誤差を生ずる
。

このような誤差は、アーム２の先端部が通過する複数の
地点を指定して移動経路を制御するＰＴＰ制御の場合に
は未だしも、動作軌跡とその動作速度とを問題とする所
謂連続軌跡制御を行う場合には、その動作位置及び動作
速度に対する制御精度に大きな影響を及ぼす。

（発明が解決しようとする問題点）以上のように従来の制御方法では、減速装置の構成部材
の弾性的な変形を考慮していないため、この減速装置の
構成部材の弾性変形によって実際のアームの動作に誤差
が生じ、精度の良い制御を行ない得ないという問題があ
った。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、その目的
は、減速装置の構成部材が弾性的な変形を生じても、ア
ームを精度良く制御することができる多関節形ロボット
の制御方法を提供するにある。

［発明の構成］（問題点を解決するための手段）本発明の多関節形ロボットの制御方法は、減速装置の出
力軸の回転状態を検出し、この検出値に基づいて得た値
とアームを正規の旋回状態にさせるための当該出力軸の
回転状態値とを比較演算して、この演算結果によりモー
タを回転させるための動作指令信号を補正するようにし
たことを特徴とするものである。

（作用）減速装置の構成部材が弾性的に変形すると、アームが予
め設定された正規の状態で旋回しなくなる。

減速装置の出力軸の回転状態は常時検出され、この検出
値に基づいて得た値とアームを正規の旋回状態にさせる
ための当該出力軸の回転状態値とが比較演算されている
ため、減速装置の構成部材が弾性的に変形すると、前記
演算結果によりモータへの動作指令信号が補正され、こ
れによりモータの回転状態が変化してアームを正規の旋
回状態で旋回させる。

（実施例）以下本発明の一実施例を２本のアームを備えた多関節形
ロボットに適用して第１図及び第２図を参照しながら説
明する。尚、第３図に示す従来の制御構成と同一部分に
は同一符号を付して説明する。

第１図において、２１はロボットを制御するコンピュー
タであり、これは制御装置としての主プロセツサ２２及
び副プロセツサ２３を備えている。

主プロセツサ２２からはサーボモータ６ａ、６ｂの回転
制御用の動作指令信号が出力され、この動作指令信号は
補償器４ａ、４ｂに入力され、そしてサーボモータ６ａ
、６ｂの回転角を検出する位置フィードバック回路１０
ａ、１０ｂからの検出信号と加減算されてドライバ５ａ
、５ｂに入力される。そして、このドライバ５ａ、５ｂ
に入力された信号は、更にサーボモータ８ａ、６ｂの角
速度を検出する速度フィードバック回路１１ａ、１１ｂ
からの信号と加減算されてサーボモータ６ａ。

６ｂに入力され、この入力信号に基づきサーボモータ６
ａ、６ｂが回転駆動される。そして、このサーボモータ
５ａ、５ｂの回転が減速装置７ａ。

７ｂにより減速されてアーム１，２の駆動ｉｄ＋　８　
。

９に伝達され、この駆動軸８．９によりアーム１゜２が
旋回される。２４　ａ、　　２４　ｂ、　　２５　ａ、
　　２５ｂは減速装置７ａ、７ｂの出力軸としての前記
駆動軸８．９の回転角及び角速度を検出して前記副プロ
セツサ２３に人力する位置フィードバック回路及び速度
フィードバック回路であり、副プロセツサ２３は、この
位置フィードバック回路２４ａ。

２４ｂ及び速度フィードバック回路２５ａ、２５ｂから
の信号に基づいて後述する所定の演算をする。主プロセ
ツサ２２は副プロセツサ２３から得た演算値とその時の
正規のアーム１．２の旋回状態値とを比較演算し、前記
動作指令信号を補正して補償器４ａ、４ｂに出力する。

さて、ここで前記副プロセツサ２３が行う演算内容につ
いて説明する。

先ず、アーム１，２の長さ及び重量を夫々Ｌ１＋Ｌ２及
びＭｌ　、Ｍ２とし、またアーム１，２の旋回角及び角
速度（減速装置７ａ、７ｂの出力軸の回転角及び角速度
）を０１．δ２及びθ工、θ２とする。

そこで、アーム１，２が加速度をもって旋回されたとき
に、各アーム１．２にその加速による反動が外力として
加わった場合、その外力の大きさを各アーム１，２につ
いて夫々Ａ、Ｂとすると、これらＡ、Ｂは次式で表わさ
れる。

Δ−Ｍｔ　　（Ｌ２２−Ｉ　ＬＩ　　ＬＩ　ＣＯ３δ２
　）δ２−２１Ｖｈ　ＬＩ　　ＬＩ　ＳＩＮ　θ２×δ
１×１２−Ｍ２　ＬＩ　Ｌｘ　ＳＩＮθ２×δ２之　　
　、５１０６．（１）Ｂ−Ｍ２　　（Ｌｍ　　２　＋Ｌ
ｔ　　Ｌ之　ｃｏｓ　　δ２　）　δ１　　＋Ｍ２　Ｌ
Ｉ　　ＬＩ　　ＳＩＮ　　δ２　×δ１２・・・・・・
〈２）尚、θ１＋＃”２はδ１．β２の１回微分値である。

また、各減速装置７ａ、７ｂの構成部材全体のばね定数
を夫々に１　、に、とすると、各減速装置？”＋７ｂの
構成部材の弾性変形によりアーム１゜２の旋回動作の誤
差として現れる旋回角度分ａ。

ｂは次式で表わされる。

ａ　＝　Ａ　／　Ｋ　１・・・・・・（３）ｂ　＝　Ｂ
　／　Ｋ　２・・・・・・（４）副プロセツサ２３は上
記（１）〜（４）の各式から最終的にａ、ｂを求め、こ
れを主プロセツサ２２に入力する。

一方、その時のアーム１．２の正規の旋回角を夫々θＲ
１，θＲ２とすると、この正規の旋回角にするための動
作指令信号はアーム１，２の旋回角Ｃ，Ｄｌ：ｌＩ換し
て表わすと次式ようになるＣ−θＲｒ−Ａ／Ｋｔ・・・
・・・（５）Ｄ−θＲｚ−Ｂ／に２・・・・・・（６）
ところで、サーボモータ４ａ、４ｂの回転角をβ１．β
２とし、減速装置７ａ、７ｂの減速比をＮとすると、減
速装置７ａ、７ｂの構成部材に弾性変形がないとした場
合のサーボモータ４ａ、４ｂの回転によるアーム１，２
の旋回角は夫々β１／Ｎ、　β、／Ｎとなるため、前記
Ｃ，Ｄに相当するサーボモータ４ａ、４ｂの回転骨は容
易に演算でき、主プロセツサ２２は上記（５）、（６）
式に基づくその演算により動作指令信号を補正して出力
する。

このように主プロセツサ２２から動作指令信号が補正さ
れて出力されるので、減速装置７ａ、７ｂの構成部材が
弾性変形を生じても、予め設定された正規の状態で旋回
し、従って実際に作業をするアーム２の先端部が正規の
軌跡を正規の速度で動作するようになる。

尚、上記実施例では駆動軸８．９の回転角及び角速度を
検出し、この検出結果に基づいてアーム１．２に作用す
る外力の大きさを演算するようにしたが、アーム１，２
の実際の回転角及び角速度とアーム１．２の正規の回転
角及び角速度とを直接比較演算する構成であっても良い
。

［発明の効果］以上説明したように本発明によれば、減速装置の構成部
材が弾性的に変形しても、アームを正規の状態に旋回動
作させることができるという優れた効果を得ることがで
きるものである。

【図面の簡単な説明】

プ第１図は本発明の一実施例を示すＸロック図、第２図は
多関節形ロボットの模式図、第３図は従来の制御構成を
示す第１図相当図である。図中、１，２はアーム、６ａ、６ｂはサーボモータ（モ
ータ）、７ａ、７ｂは減速装置、８，９は駆動軸（出力
軸）、２１はコンピュータ（制御装置）である。出願人　　株式会社　　東　　芝第１図第２図第３図

Claims

【特許請求の範囲】

１、制御装置からの動作指令信号によりモータを回転さ
せ、このモータの回転を減速装置により減速してアーム
に伝達し、該アームを旋回させるようにした多関節形ロ
ボットにおいて、前記減速装置の出力軸の回転状態を検
出し、この検出値に基づいて得た値と前記アームを正規
の旋回状態にさせるための当該出力軸の回転状態値とを
比較演算して、この演算結果により前記動作指令信号を
補正するようにしたことを特徴とする多関節形ロボット
の制御方法。