JPS63314607A - 多関節ロボットの制御装置 - Google Patents
多関節ロボットの制御装置Info
- Publication number
- JPS63314607A JPS63314607A JP15076687A JP15076687A JPS63314607A JP S63314607 A JPS63314607 A JP S63314607A JP 15076687 A JP15076687 A JP 15076687A JP 15076687 A JP15076687 A JP 15076687A JP S63314607 A JPS63314607 A JP S63314607A
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- JP
- Japan
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- torque
- interference
- arm
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- Pending
Links
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 abstract description 9
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 abstract description 5
- 230000010354 integration Effects 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 210000001503 joint Anatomy 0.000 description 4
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 210000000323 shoulder joint Anatomy 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 210000000245 forearm Anatomy 0.000 description 1
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- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Numerical Control (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】
（産業上の利用分野）
本発明は、ロボットアームの駆動時に干渉トルクによる
外乱をフィードバック補償することで除去する多関節ロ
ボットの制御装置に関する。
外乱をフィードバック補償することで除去する多関節ロ
ボットの制御装置に関する。
（従来の技術）
通常の可変プログラムロボットは、マニピュレータの関
節を現在値から指定された目標値まで動かすフィードバ
ックコントローラをもっている。これらのコントローラ
では、アクチュエータ信号を決定する際、互いに干渉し
合うマニピュレータ関節の詳細な動力学をモデル化する
ことなく、１つの軸の運動が他の軸へ与える効果をフィ
ードバック制御系における外乱とみなしている。
節を現在値から指定された目標値まで動かすフィードバ
ックコントローラをもっている。これらのコントローラ
では、アクチュエータ信号を決定する際、互いに干渉し
合うマニピュレータ関節の詳細な動力学をモデル化する
ことなく、１つの軸の運動が他の軸へ与える効果をフィ
ードバック制御系における外乱とみなしている。
第３図は、フィードバック制御系を示すブロック図であ
り、上記外乱などによる誤差の累積を実時間で補償する
には、実際の運動を計測してプラントであるアームのサ
ーボモータａからの出力を目標応答と比較して、その偏
差に対して所定のフィードバックゲインを有する制御則
すにより演算し、プラントへの入力を動的に変化させて
いる。しかし、ロボットの作業が要求するアームへのト
ルク信号を上記アクチュエータ信号として多関節ロボッ
トに与える場合に、実際に発生する各軸トルクが互いに
干渉しあって、アームの振動を引き起し、特に溶接作業
などでは経路誤差として不都合を持たらす。
り、上記外乱などによる誤差の累積を実時間で補償する
には、実際の運動を計測してプラントであるアームのサ
ーボモータａからの出力を目標応答と比較して、その偏
差に対して所定のフィードバックゲインを有する制御則
すにより演算し、プラントへの入力を動的に変化させて
いる。しかし、ロボットの作業が要求するアームへのト
ルク信号を上記アクチュエータ信号として多関節ロボッ
トに与える場合に、実際に発生する各軸トルクが互いに
干渉しあって、アームの振動を引き起し、特に溶接作業
などでは経路誤差として不都合を持たらす。
このような関節運動サーボモータにより各アームをフィ
ードバック制御するときに生じるアームの振動について
は、従来から例えば各軸の移動指令に基づいて各軸トル
クを計算し、アームへのトルク信号を補正する方法が行
なわれている。
ードバック制御するときに生じるアームの振動について
は、従来から例えば各軸の移動指令に基づいて各軸トル
クを計算し、アームへのトルク信号を補正する方法が行
なわれている。
（発明が解決しようとする問題点）
しかし、その場合に速度信号はモータから帰還されても
、加速度信号は各軸の位置指令信号を２同機分して得る
ようにしているので、この加速度と速度とからトルク値
を計算する従来の制御方法では、演算周期として約１６
ｍｓ時間が掛かり、周波数の高い振動成分を十分に除去
することが出来ないという問題点があった。
、加速度信号は各軸の位置指令信号を２同機分して得る
ようにしているので、この加速度と速度とからトルク値
を計算する従来の制御方法では、演算周期として約１６
ｍｓ時間が掛かり、周波数の高い振動成分を十分に除去
することが出来ないという問題点があった。
本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、ロボット
アームの振動を引き起こしている干渉トルク値を各軸毎
に高速に計算して、それにより確実にアームの振動を除
去できる多関節ロボットの制御装置を提供しようとする
ものである。
アームの振動を引き起こしている干渉トルク値を各軸毎
に高速に計算して、それにより確実にアームの振動を除
去できる多関節ロボットの制御装置を提供しようとする
ものである。
（問題点を解決するための手段）
本発明によれば、フィードバック制御される関節駆動サ
ーボモータにより各アームが独立に駆動される多関節ロ
ボットの制御装置において、前記各アーム毎に相互の干
渉トルク値を演算する演算手段と、各関節駆動サーボモ
ータでのトルク指令の偏差信号を前記干渉トルク値によ
り補正する補正手段とを具備し、前記各アームの間での
干渉による外乱を除去したことを特徴とする多関節ロボ
ットの制御装置を提供できる。
ーボモータにより各アームが独立に駆動される多関節ロ
ボットの制御装置において、前記各アーム毎に相互の干
渉トルク値を演算する演算手段と、各関節駆動サーボモ
ータでのトルク指令の偏差信号を前記干渉トルク値によ
り補正する補正手段とを具備し、前記各アームの間での
干渉による外乱を除去したことを特徴とする多関節ロボ
ットの制御装置を提供できる。
（作用）
本発明の多関節ロボットの制御装置では、各軸のトルク
指令から干渉トルク値を決定し、それを速度ループにお
ける誤差指令に対する各軸毎の補償トルクとしている。
指令から干渉トルク値を決定し、それを速度ループにお
ける誤差指令に対する各軸毎の補償トルクとしている。
（実施例）
以下、本発明の一実施例を図面に従って詳細に説明する
。
。
第２図は、回転関節を有する２リンク平面マニピュレー
タの模式図である。多関節ロボットには、上記マニピュ
レータについて以下に説明される事項を拡大して適用す
ることが可能である。
タの模式図である。多関節ロボットには、上記マニピュ
レータについて以下に説明される事項を拡大して適用す
ることが可能である。
アームは角度θ１．θ２によりその位置が定義できる２
つの関節を有し、各関節の軸はＺ軸に対していずれも平
行で、ロボットは隼にｘ−ｙ平面内で動く。これらの関
節をサーボモータにより同時に駆動すると、発生するト
ルクが互いに干渉し合ってアームに振動を引き起こす。
つの関節を有し、各関節の軸はＺ軸に対していずれも平
行で、ロボットは隼にｘ−ｙ平面内で動く。これらの関
節をサーボモータにより同時に駆動すると、発生するト
ルクが互いに干渉し合ってアームに振動を引き起こす。
今、上記ロボットのアームに作用するトルクのうち、重
力によるもの、外力によるものを除き、運動の実現によ
り起る動的トルクについて考える。
力によるもの、外力によるものを除き、運動の実現によ
り起る動的トルクについて考える。
動的トルクには３つの種類のものがあり、１つは関節加
速度に比例する慣性（イナーシャ）トルク、１つは関節
角速度の２乗に比例する求心トルク、１つは２つの異な
るリンクからの関節速度の積に比例するコリオリのトル
クである。
速度に比例する慣性（イナーシャ）トルク、１つは関節
角速度の２乗に比例する求心トルク、１つは２つの異な
るリンクからの関節速度の積に比例するコリオリのトル
クである。
慣性トルクは、アームの加速時に通常の作用／反作用力
から生じるものであり、求心トルクはある点のまわりの
拘束された回転から生じる。たとえば前腕は肩関節まわ
りの回転に拘束され、そこでリンク１に沿って肩関節方
向に求心力が生じる。コリオリのトルクは２つの回転系
の干渉が原因になって生じる渦巻的な力である。
から生じるものであり、求心トルクはある点のまわりの
拘束された回転から生じる。たとえば前腕は肩関節まわ
りの回転に拘束され、そこでリンク１に沿って肩関節方
向に求心力が生じる。コリオリのトルクは２つの回転系
の干渉が原因になって生じる渦巻的な力である。
一般にロボットアームの運動方程式は、Ｔ＝Ｍ （θ）
θ＋ｈ（θ、θ） と表現され、Ｍ（θ）によりイナーシャの行列を、ｈ（
θ、θ）により他の動的トルクを示す。
θ＋ｈ（θ、θ） と表現され、Ｍ（θ）によりイナーシャの行列を、ｈ（
θ、θ）により他の動的トルクを示す。
Ｍ（θ）が正則行列であれば、加速度は次の式で表現で
きる。
きる。
θ＝Ｍ−１（θ）Ｔ−Ｍ−１（θ）・ｈ（θ、み）第１
図は、１軸分のサーボモータのシステムブロック図で、
図示しない速度ループにより得られた偏差信号ｖｇを特
定のイナーシャマトリックス１に入力し、その積Ｍ（θ
）・ｖｇに対して加算器２により上記アームへの非線形
なトルク成分に応じた補正項ｈ（θ、θ）を加算してサ
ーボ指令を形成している。この補正項の演算には、各軸
毎に設けたサーボ制御用のプロセッサが使用される。
図は、１軸分のサーボモータのシステムブロック図で、
図示しない速度ループにより得られた偏差信号ｖｇを特
定のイナーシャマトリックス１に入力し、その積Ｍ（θ
）・ｖｇに対して加算器２により上記アームへの非線形
なトルク成分に応じた補正項ｈ（θ、θ）を加算してサ
ーボ指令を形成している。この補正項の演算には、各軸
毎に設けたサーボ制御用のプロセッサが使用される。
上記制御対象としてのサーボモータ３の構成は、慣性の
状態パラメータを示すエレメントＭ−１（θ）と、他の
軸の運動により生じる非線形の外乱トルクを示すエレメ
ントｈ（θ、δ）・Ｍ−１（θ）と、加速度成分から速
度と位置を決定する２つの積分エレメントｉとが想定さ
れる。
状態パラメータを示すエレメントＭ−１（θ）と、他の
軸の運動により生じる非線形の外乱トルクを示すエレメ
ントｈ（θ、δ）・Ｍ−１（θ）と、加速度成分から速
度と位置を決定する２つの積分エレメントｉとが想定さ
れる。
したがってこのサーボシステムに対するトルク指令ｖｇ
により、サーボモータへ Ｔ＝ｈ （θ、θ）十Ｍ（θ）・ｖｇを入力したときの
状態方程式 より、トルク指令が加速度値と等しく （ｖｇ＝θ）な
って、干渉による外乱を理論上は完全に除去することが
できる。
により、サーボモータへ Ｔ＝ｈ （θ、θ）十Ｍ（θ）・ｖｇを入力したときの
状態方程式 より、トルク指令が加速度値と等しく （ｖｇ＝θ）な
って、干渉による外乱を理論上は完全に除去することが
できる。
以上この発明をある程度詳細にその最も好ましい実施態
様について説明したが、その好ましい実施態様の説明は
、構成の詳細な部分についての変形、特許請求の範囲に
記載された本発明の精神に反しない限りでの種々な変形
、あるいはそれらを組み合わせたものに変更することが
できることは明らかである。
様について説明したが、その好ましい実施態様の説明は
、構成の詳細な部分についての変形、特許請求の範囲に
記載された本発明の精神に反しない限りでの種々な変形
、あるいはそれらを組み合わせたものに変更することが
できることは明らかである。
（発明の効果）
以上説明したように、本発明によれば、干渉トルク値を
演算して各関節の補正項として与え、ロボットアームの
振動を引き起こしている干渉トルク値をフィードバック
補償して、確実にアームの振動を除去する多関節ロボッ
トの制御装置を提供できる。
演算して各関節の補正項として与え、ロボットアームの
振動を引き起こしている干渉トルク値をフィードバック
補償して、確実にアームの振動を除去する多関節ロボッ
トの制御装置を提供できる。
第１図は、本発明の一実施例を示すブロック図、第２図
は、回転関節を有する２リンク平面マニピュレータの模
式図、第３図は、フィードバック制御系を示すブロック
図である。 １・・・イナーシャマトリックス、２・・・加算器、３
・・・サーボモータ。 特許出願人 ファナック株式会社 代 理 人 弁理士 辻 實 外乱トルグ
は、回転関節を有する２リンク平面マニピュレータの模
式図、第３図は、フィードバック制御系を示すブロック
図である。 １・・・イナーシャマトリックス、２・・・加算器、３
・・・サーボモータ。 特許出願人 ファナック株式会社 代 理 人 弁理士 辻 實 外乱トルグ
Claims (1)
- フィードバック制御される関節駆動サーボモータにより
各アームが独立に駆動される多関節ロボットの制御装置
において、前記各アーム毎に相互の干渉トルク値を演算
する演算手段と、各関節駆動サーボモータでのトルク指
令の偏差信号を前記干渉トルク値により補正する補正手
段とを具備し、前記各アーム間での干渉による外乱を除
去したことを特徴とする多関節ロボットの制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15076687A JPS63314607A (ja) | 1987-06-17 | 1987-06-17 | 多関節ロボットの制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15076687A JPS63314607A (ja) | 1987-06-17 | 1987-06-17 | 多関節ロボットの制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63314607A true JPS63314607A (ja) | 1988-12-22 |
Family
ID=15503947
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15076687A Pending JPS63314607A (ja) | 1987-06-17 | 1987-06-17 | 多関節ロボットの制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63314607A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02131887A (ja) * | 1988-11-11 | 1990-05-21 | Sankyo Seiki Mfg Co Ltd | 水平旋回アームロボットの制御装置 |
| US5627440A (en) * | 1994-06-03 | 1997-05-06 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Method of computing drive pattern for suppressing vibration of industrial robot |
| CN106200685A (zh) * | 2015-05-04 | 2016-12-07 | 中国科学院沈阳自动化研究所 | 非线性位置与速度的遥操作控制算法 |
| CN112077846A (zh) * | 2020-09-08 | 2020-12-15 | 西华大学 | 非线性机器人抗外源干扰控制器设计方法 |
| CN114147713A (zh) * | 2021-12-01 | 2022-03-08 | 南昌大学 | 基于自适应神经网络高阶动态滑模的轨迹跟踪控制方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61273611A (ja) * | 1985-05-30 | 1986-12-03 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 産業用ロボツト |
| JPS62100809A (ja) * | 1985-10-28 | 1987-05-11 | Kobe Steel Ltd | ロボツト制御装置 |
| JPS62257508A (ja) * | 1986-05-01 | 1987-11-10 | Agency Of Ind Science & Technol | ロボツトの制御方式 |
-
1987
- 1987-06-17 JP JP15076687A patent/JPS63314607A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61273611A (ja) * | 1985-05-30 | 1986-12-03 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 産業用ロボツト |
| JPS62100809A (ja) * | 1985-10-28 | 1987-05-11 | Kobe Steel Ltd | ロボツト制御装置 |
| JPS62257508A (ja) * | 1986-05-01 | 1987-11-10 | Agency Of Ind Science & Technol | ロボツトの制御方式 |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02131887A (ja) * | 1988-11-11 | 1990-05-21 | Sankyo Seiki Mfg Co Ltd | 水平旋回アームロボットの制御装置 |
| US5627440A (en) * | 1994-06-03 | 1997-05-06 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Method of computing drive pattern for suppressing vibration of industrial robot |
| CN106200685A (zh) * | 2015-05-04 | 2016-12-07 | 中国科学院沈阳自动化研究所 | 非线性位置与速度的遥操作控制算法 |
| CN106200685B (zh) * | 2015-05-04 | 2019-03-19 | 中国科学院沈阳自动化研究所 | 非线性位置与速度的遥操作控制算法 |
| CN112077846A (zh) * | 2020-09-08 | 2020-12-15 | 西华大学 | 非线性机器人抗外源干扰控制器设计方法 |
| CN112077846B (zh) * | 2020-09-08 | 2022-02-18 | 西华大学 | 非线性机器人抗外源干扰控制器设计方法 |
| CN114147713A (zh) * | 2021-12-01 | 2022-03-08 | 南昌大学 | 基于自适应神经网络高阶动态滑模的轨迹跟踪控制方法 |
| CN114147713B (zh) * | 2021-12-01 | 2024-01-19 | 南昌大学 | 基于自适应神经网络高阶动态滑模的轨迹跟踪控制方法 |
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