JPS6226505A - ロボツト力制御方法 - Google Patents
ロボツト力制御方法Info
- Publication number
- JPS6226505A JPS6226505A JP16598385A JP16598385A JPS6226505A JP S6226505 A JPS6226505 A JP S6226505A JP 16598385 A JP16598385 A JP 16598385A JP 16598385 A JP16598385 A JP 16598385A JP S6226505 A JPS6226505 A JP S6226505A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- control
- force
- robot
- manipulator
- output
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Feedback Control In General (AREA)
- Control Of Position Or Direction (AREA)
- Manipulator (AREA)
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】
〔発明の技術分野〕
本発明はロボットの力制御方法に関するものである。
産業用口がット特にマニピュレータにおいてはサーＭモ
ータから高トルクを得るために減速装置を用いて構成さ
れている。このような構成になっているので、対象物か
らの反力がサーブモータに直接伝達されず、サーがモー
タの電流を制御することによって力制御を実現すること
はできない。このため、口がットと対象物の接触点の相
対位置を変化させる位置制御を用い。
ータから高トルクを得るために減速装置を用いて構成さ
れている。このような構成になっているので、対象物か
らの反力がサーブモータに直接伝達されず、サーがモー
タの電流を制御することによって力制御を実現すること
はできない。このため、口がットと対象物の接触点の相
対位置を変化させる位置制御を用い。
ローットと対象物の等価バネ定数によって力制御を行う
方法を採用して込る。
方法を採用して込る。
従来のロ？、トカ制御方法のブロック線図を第７図に示
す。第７図では、Ｆｄは目標設定力。
す。第７図では、Ｆｄは目標設定力。
Ｆは実際に対象物に作用する力、Ｋｆは目標設定力、Ｆ
ｄと実際に対象物に作用する力Ｆの差ΔＦからロゲット
と対象物の相対位置変化Δθを求めるフィードパ、り係
数である。また、Ｋ、は口？、トが対象物に作業をする
場合の口〆、トと対象物間の等価バネ定数である。
ｄと実際に対象物に作用する力Ｆの差ΔＦからロゲット
と対象物の相対位置変化Δθを求めるフィードパ、り係
数である。また、Ｋ、は口？、トが対象物に作業をする
場合の口〆、トと対象物間の等価バネ定数である。
最適なフィードバック係数に、を定めるためには、対象
物とロボット間の等価バネ定数に、を求めることが不可
欠であり、これなしに安定な力制御を実現することはで
きない、しかし、一般に等価ばね定数に、は未知・やラ
メータであ）、このため位置制御方式を用いた力制御は
安定な特性を得ることができなかった。
物とロボット間の等価バネ定数に、を求めることが不可
欠であり、これなしに安定な力制御を実現することはで
きない、しかし、一般に等価ばね定数に、は未知・やラ
メータであ）、このため位置制御方式を用いた力制御は
安定な特性を得ることができなかった。
本発明の目的は、安定、高性能の力制御を実現するため
に制御系の未知特性を推定し、作業対象物の性質に応じ
て最適なロ？、トカ制御方法を提供することにある。
に制御系の未知特性を推定し、作業対象物の性質に応じ
て最適なロ？、トカ制御方法を提供することにある。
本発明はコンピュータを用いたロゲットの力制御におい
て適応制御理論を用い、以下に示すアルゴリズムに基づ
いてロゲットの力制御を行うことを特徴とする。実際の
制御系は、力ベクトルＸ、制御人力Ｕ、未知・９ラメー
タＰ、Ｑを用いて時刻ｋにおいて Ｘ（ｋ＋ｔ）＝Ｐｘ（ｋ）＋Ｑｕ（ｋ） （ｔ
）と表されるとき、コンピュータ内に力ベクトルのモデ
ル出力Ｘ、制御人力Ｕ、モデルパラメータβ、Ｑを用い
て ９（ｋ＋１）＝ｐ（ｋ＋１）ｔ（ｋ）→（ｋ＋１）ｕ（
ｋ）（２）なる規範モデルを作製する。これに適応制御
アルゴリズムを適用することによって・母うメータ同定
、すな°わち ｚｔｍＰ （ｋ） −Ｐ 、 ｔｌｍ Ｑ （ｋ） −
Ｑ （３）ｋ−１ａ５）ｃ−→刀 および出力の一致 を同時に実現し、パラメータの一つである等価バネ定数
に６等を同定し、この同定結果を用いてフィードパ、り
係数を計算し、最適なロ？ット制御入力を与えるもので
ある。
て適応制御理論を用い、以下に示すアルゴリズムに基づ
いてロゲットの力制御を行うことを特徴とする。実際の
制御系は、力ベクトルＸ、制御人力Ｕ、未知・９ラメー
タＰ、Ｑを用いて時刻ｋにおいて Ｘ（ｋ＋ｔ）＝Ｐｘ（ｋ）＋Ｑｕ（ｋ） （ｔ
）と表されるとき、コンピュータ内に力ベクトルのモデ
ル出力Ｘ、制御人力Ｕ、モデルパラメータβ、Ｑを用い
て ９（ｋ＋１）＝ｐ（ｋ＋１）ｔ（ｋ）→（ｋ＋１）ｕ（
ｋ）（２）なる規範モデルを作製する。これに適応制御
アルゴリズムを適用することによって・母うメータ同定
、すな°わち ｚｔｍＰ （ｋ） −Ｐ 、 ｔｌｍ Ｑ （ｋ） −
Ｑ （３）ｋ−１ａ５）ｃ−→刀 および出力の一致 を同時に実現し、パラメータの一つである等価バネ定数
に６等を同定し、この同定結果を用いてフィードパ、り
係数を計算し、最適なロ？ット制御入力を与えるもので
ある。
従来技術では制御の前段階に／４’ラメータ同定が必要
であったが、本発明はこれを同時に可能とし、オンライ
ン制御を実現した点が異なる。
であったが、本発明はこれを同時に可能とし、オンライ
ン制御を実現した点が異なる。
以下図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。
第１図は本発明の詳細な説明する図であって、ｉｎ口？
ットのマニピュレータでコントローラを有してｂる。２
は力センサ、３は制御用マイクロコンピータ、４は等価
バネ定数に、を持つ作業対象物である。即ち、このよう
なロゲットシステムを用い、マユ４レーメ１が対象物４
に接触作業を行う場合にマニピュレータ１と対象物４の
位置を変化させることによって力制御を行うもので、マ
ニピュレータ１の位置を制御入力としてマニピュレータ
ト対象物４間に発生する力を制御する。この場合、等価
バネ定数に０が未知パラメータである場合、適応制御を
用いて等価バネ定数に６の同定とロデットの力制御を同
時に行う。
ットのマニピュレータでコントローラを有してｂる。２
は力センサ、３は制御用マイクロコンピータ、４は等価
バネ定数に、を持つ作業対象物である。即ち、このよう
なロゲットシステムを用い、マユ４レーメ１が対象物４
に接触作業を行う場合にマニピュレータ１と対象物４の
位置を変化させることによって力制御を行うもので、マ
ニピュレータ１の位置を制御入力としてマニピュレータ
ト対象物４間に発生する力を制御する。この場合、等価
バネ定数に０が未知パラメータである場合、適応制御を
用いて等価バネ定数に６の同定とロデットの力制御を同
時に行う。
即ち、第２図に示すように、コンピュータ３から制御人
力Ｕをマニピュレーターの制御系（プラント）５に与え
た場合だ、この制御系５ ：。ヵヵアあ、カヤ７
？２カ、ｂｉｂｉ、ｇカ１、。 １出力・と、・・
ビーータ８内に作製した規範モ ・：□ □ デル６に制御人力Ｕを与えた場合にそのモデル
１□ ６から計算される力情報の出力Ｘとの出力差を
１適応則７に導入し、この適応剤７で、前記制御
：入力・を与える各ステｙ ：” ”ｉたは一定間隔
後の ：′ｆ″’１ＭＬ、Ｍ″＃ （７） ’ｊ
Ｊ Ｗ ’Ａ ＯｆＢ ；Ｏｘパ １が一致する
ように規範モデル６の・母うメータを １調整し
、該調整結果から対象物４の等価バネ定 簀数に
６を同定し、得られた同定結果を用いて最適 Ｉ
なフィードバック係数Ｋｆを計算し、該計算結果
′を用いてマニピュレーターの制御系５に制御人
：力Ｕを与えることによシマエビ。レータ１の力
□制御を行う。
力Ｕをマニピュレーターの制御系（プラント）５に与え
た場合だ、この制御系５ ：。ヵヵアあ、カヤ７
？２カ、ｂｉｂｉ、ｇカ１、。 １出力・と、・・
ビーータ８内に作製した規範モ ・：□ □ デル６に制御人力Ｕを与えた場合にそのモデル
１□ ６から計算される力情報の出力Ｘとの出力差を
１適応則７に導入し、この適応剤７で、前記制御
：入力・を与える各ステｙ ：” ”ｉたは一定間隔
後の ：′ｆ″’１ＭＬ、Ｍ″＃ （７） ’ｊ
Ｊ Ｗ ’Ａ ＯｆＢ ；Ｏｘパ １が一致する
ように規範モデル６の・母うメータを １調整し
、該調整結果から対象物４の等価バネ定 簀数に
６を同定し、得られた同定結果を用いて最適 Ｉ
なフィードバック係数Ｋｆを計算し、該計算結果
′を用いてマニピュレーターの制御系５に制御人
：力Ｕを与えることによシマエビ。レータ１の力
□制御を行う。
次に、数式を以って説明すると、マニピュレータ１の移
動量をきめる制御入力をＵ、カセンサ２によって検出さ
れる発生した力情報の出力をＸとおくとき、両者の関係
は式（１）と同様の形式で以下のように表される。
動量をきめる制御入力をＵ、カセンサ２によって検出さ
れる発生した力情報の出力をＸとおくとき、両者の関係
は式（１）と同様の形式で以下のように表される。
ｘ （ｋ＋１）＝Ｘ （ｋ）＋に、 ｕ （ｋ）
（５）コンピュータ３内に作製される規範モデル
を次式で与える。
（５）コンピュータ３内に作製される規範モデル
を次式で与える。
”； （ｋ＋１ ）＝’； （ｋ）＋倉（ｋ＋１ ）
ｕ （ｋ） （６）ここで、時刻（ｋ＋１）にお
けるパラメータＱ（ｋ＋１）は Ｑ （ｋ ＋ １ ） ＝Ｑ （ｋ） ＋ Ｋｑ ・ｖ
（ｋ ＋ １ ） ｕ （ｋ） （７）ただし、 ｙは安定条件を満足する定数であり、本実施例ではｙ＝
１０、 Ｋ、 、 Ｋ、はｒインであ）、本実施例ではＫｐ−１
、に、−１０゜ で与えられる。以上のアルｆ ＩＪ ｒムによりて・出
力ｘ、９を目標値に収束させる過程で未知・ダラメータ
である等価バネ定数に・をＱによって同定する。このよ
うにして得られた同定結果を用いて最適なフィードパ、
り係数に４を計算し、該計算結果を用い″Ｃ！ニピュレ
ータ１の制御系５に制御人力Ｕを与えることによシマニ
ピュレータ１０力制御を行う。
ｕ （ｋ） （６）ここで、時刻（ｋ＋１）にお
けるパラメータＱ（ｋ＋１）は Ｑ （ｋ ＋ １ ） ＝Ｑ （ｋ） ＋ Ｋｑ ・ｖ
（ｋ ＋ １ ） ｕ （ｋ） （７）ただし、 ｙは安定条件を満足する定数であり、本実施例ではｙ＝
１０、 Ｋ、 、 Ｋ、はｒインであ）、本実施例ではＫｐ−１
、に、−１０゜ で与えられる。以上のアルｆ ＩＪ ｒムによりて・出
力ｘ、９を目標値に収束させる過程で未知・ダラメータ
である等価バネ定数に・をＱによって同定する。このよ
うにして得られた同定結果を用いて最適なフィードパ、
り係数に４を計算し、該計算結果を用い″Ｃ！ニピュレ
ータ１の制御系５に制御人力Ｕを与えることによシマニ
ピュレータ１０力制御を行う。
第３図は横軸にサンプリング時刻、縦軸にプラント出力
Ｘおよびモデル出力！をプロ、トシたものである。目標
値ｘｄ−２ＯＮとし、位置制御人力ｕ（ｋ）−Ｋｆ（ｘ
ｄ−ｚ（ｋ））として目標値ｘｄへの適応制御を行りた
ものである０式（７）を用いて等価ばね定数に、を同定
し、その値を用いてフィードパ、り係数Ｋｆ＝Ｃ／Ｋｅ
（Ｃ：定数）を設定し位置制御入力を実現している。サ
ンプリング回数４園目よル適応制御を開始し、サンプリ
ング回数１０回目でＸとンが一致し、サンプリング回数
１２回目で目標とする力を実現したことを示している。
Ｘおよびモデル出力！をプロ、トシたものである。目標
値ｘｄ−２ＯＮとし、位置制御人力ｕ（ｋ）−Ｋｆ（ｘ
ｄ−ｚ（ｋ））として目標値ｘｄへの適応制御を行りた
ものである０式（７）を用いて等価ばね定数に、を同定
し、その値を用いてフィードパ、り係数Ｋｆ＝Ｃ／Ｋｅ
（Ｃ：定数）を設定し位置制御入力を実現している。サ
ンプリング回数４園目よル適応制御を開始し、サンプリ
ング回数１０回目でＸとンが一致し、サンプリング回数
１２回目で目標とする力を実現したことを示している。
第４図はマニピュレータの移動量を示す図であって、サ
ンプリング回数１２回目には目標とする力を実現する位
置に制御されたことを示している。さらに、Ｋｏの同定
結果の妥当性を確認するために以下の検討を行った。第
５図は横軸にマニピュレータ移動量、縦軸に出力Ｘをプ
ロットした図であシ、各点の結線の傾きが等価バネ定数
に、を表す。傾きは計測誤差等の要因によりばらつきが
生じているがほぼ２５Ｎ／’＋＋ｍとなる。一方第６図
はノクラメータＱの推移を示した図であってサンプリン
グ回数１１回目でＫ。を約２７ Ｎ７ｍと同定している
が、これは第５図による推定結果とほぼ一致している。
ンプリング回数１２回目には目標とする力を実現する位
置に制御されたことを示している。さらに、Ｋｏの同定
結果の妥当性を確認するために以下の検討を行った。第
５図は横軸にマニピュレータ移動量、縦軸に出力Ｘをプ
ロットした図であシ、各点の結線の傾きが等価バネ定数
に、を表す。傾きは計測誤差等の要因によりばらつきが
生じているがほぼ２５Ｎ／’＋＋ｍとなる。一方第６図
はノクラメータＱの推移を示した図であってサンプリン
グ回数１１回目でＫ。を約２７ Ｎ７ｍと同定している
が、これは第５図による推定結果とほぼ一致している。
以上説明したように本発明を用いれば、力制御を実行し
ながら、実際の制御系（プラント）とコンピュータ内モ
デルの出力差から制御系の未知・母うメータを同定する
ことができ、以後の制御の性能向上を達成できる。この
ため対象物の硬さ等の特性が不萌な場合や特性が変化す
る場合でも安定な制御を実現できるという利点がある。
ながら、実際の制御系（プラント）とコンピュータ内モ
デルの出力差から制御系の未知・母うメータを同定する
ことができ、以後の制御の性能向上を達成できる。この
ため対象物の硬さ等の特性が不萌な場合や特性が変化す
る場合でも安定な制御を実現できるという利点がある。
第１図は本発明の一実施例を示す構成説明図、第２図は
本発明に係る適応制御システムの一例を示すブロック図
、第３図は本発明に係るサンプリング時刻−出力特性の
一例を示す図、第４図は本発明に係るサンプリング時刻
−マニピュレータ移動量特性の一例を示す図、第５図は
本発明に係るマニピュレータ移動量−出力特性の一例を
示す図、第６図は本発明だ係るサンプリング時刻−・母
うメータｑ特性の一例を示す図、。 第７図は従来のフィードバック系を示す説明図である。 １・・・マニピュレータ、２・・・力センサ、３・・・
マイクロコンピュータ、４・・・作業対象物、５・・・
マニピュレータの制御系（プラント）、６・・・規範モ
デル、７′・・・適応側。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦第１図 マイク”＞”ｚ−７ 第７図 利臂ＸＺ （ｕＪＬＪ−Ｉ／Ｎ）Ｏ
本発明に係る適応制御システムの一例を示すブロック図
、第３図は本発明に係るサンプリング時刻−出力特性の
一例を示す図、第４図は本発明に係るサンプリング時刻
−マニピュレータ移動量特性の一例を示す図、第５図は
本発明に係るマニピュレータ移動量−出力特性の一例を
示す図、第６図は本発明だ係るサンプリング時刻−・母
うメータｑ特性の一例を示す図、。 第７図は従来のフィードバック系を示す説明図である。 １・・・マニピュレータ、２・・・力センサ、３・・・
マイクロコンピュータ、４・・・作業対象物、５・・・
マニピュレータの制御系（プラント）、６・・・規範モ
デル、７′・・・適応側。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦第１図 マイク”＞”ｚ−７ 第７図 利臂ＸＺ （ｕＪＬＪ−Ｉ／Ｎ）Ｏ
Claims (1)
- マニピュレータ等のロボットと該ロボットのコントロー
ラと該ロボットの制御用コンピュータからなるロボット
システムを用い、ロボットが対象物に接触作業を行う場
合にロボットと対象物の位置を変化させることによって
力制御を行うロボット力制御方法において、力センサ等
のセンサ類から得られる力情報と、コンピュータ内に作
製した規範モデルを用いロボットと同一の制御入力を規
範モデルに与えた場合にその規範モデルから計算される
力情報とを、ロボットに制御入力を与える各ステップま
たは一定間隔後のステップで比較し、両者の力情報が一
致するように規範モデルのパラメータを調整し、該調整
結果から対象物のバネ定数等の未知パラメータを同定し
、得られた同定結果を用いて最適なフィードバック係数
を計算し、該計算結果を用いてロボット制御入力を与え
ることを特徴とするロボット力制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16598385A JPS6226505A (ja) | 1985-07-29 | 1985-07-29 | ロボツト力制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16598385A JPS6226505A (ja) | 1985-07-29 | 1985-07-29 | ロボツト力制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6226505A true JPS6226505A (ja) | 1987-02-04 |
Family
ID=15822692
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16598385A Pending JPS6226505A (ja) | 1985-07-29 | 1985-07-29 | ロボツト力制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6226505A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02139190A (ja) * | 1988-11-20 | 1990-05-29 | Fujitsu Ltd | 力制御ロボットの制御方式 |
| US5798919A (en) * | 1995-03-09 | 1998-08-25 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | System for and method of equivalent circuit reference type control |
| JP2014024133A (ja) * | 2012-07-25 | 2014-02-06 | Seiko Epson Corp | 制御装置、制御方法、制御プログラム、ロボット及びロボットシステム |
-
1985
- 1985-07-29 JP JP16598385A patent/JPS6226505A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02139190A (ja) * | 1988-11-20 | 1990-05-29 | Fujitsu Ltd | 力制御ロボットの制御方式 |
| US5798919A (en) * | 1995-03-09 | 1998-08-25 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | System for and method of equivalent circuit reference type control |
| JP2014024133A (ja) * | 2012-07-25 | 2014-02-06 | Seiko Epson Corp | 制御装置、制御方法、制御プログラム、ロボット及びロボットシステム |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4673326B2 (ja) | 回転軸の位置制御装置 | |
| EP0604666A1 (en) | Adaptive pi control method | |
| US8872463B2 (en) | Electric motor controller comprising function for simultaneously estimating inertia, friction, and spring | |
| US11654556B2 (en) | Determination apparatus for determining an operation of an industrial robot | |
| EP3242775B1 (en) | Method for estimation of external forces and torques on a robot arm | |
| JPS62126883A (ja) | 速度制御方式 | |
| JP4192780B2 (ja) | ロボットの制御装置 | |
| US5191272A (en) | Method of adjusting gain for motor control | |
| JPS6226505A (ja) | ロボツト力制御方法 | |
| JP2016215357A (ja) | パラメータ推定装置、パラメータ推定方法、プログラム及び制御装置 | |
| US4908559A (en) | Robot control apparatus | |
| US11243501B2 (en) | Machine learning device, control system, and machine learning | |
| WO2018209860A1 (zh) | 解耦控制方法、装置、机器人及存储介质 | |
| JP6159196B2 (ja) | 低周波外乱を同定する位置制御装置 | |
| JP2020015124A (ja) | ロボット制御方法、物品の製造方法、ロボット制御装置、ロボット、プログラム及び記録媒体 | |
| JP2906256B2 (ja) | サーボ制御装置 | |
| Santos et al. | Decoupled model predictive control for path following on complex surfaces | |
| CN112051736A (zh) | 一种基于单控制器的轨迹跟踪控制系统 | |
| JPS62126403A (ja) | 速度制御方式 | |
| JP2000020104A (ja) | 速度制御ゲイン調整方法および装置 | |
| JPS6010309A (ja) | ロボツトハンドの経路補間方法 | |
| JP2004102556A (ja) | 位置決め制御装置 | |
| Ghanbarpour Asl et al. | Investigation on the influence of parameter uncertainties in the position tracking of robot manipulators | |
| Zolotukhin et al. | Correction of transportation lag in the mobile robot control system | |
| WO1988000368A1 (en) | Robot control apparatus |