JPS6365507A - Locus controller for articulated working machine - Google Patents

Locus controller for articulated working machine

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Publication number
JPS6365507A
JPS6365507A JP21048786A JP21048786A JPS6365507A JP S6365507 A JPS6365507 A JP S6365507A JP 21048786 A JP21048786 A JP 21048786A JP 21048786 A JP21048786 A JP 21048786A JP S6365507 A JPS6365507 A JP S6365507A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
arm
arms
signal
control
angle
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
Application number
JP21048786A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takashi Shirai
隆 白井
Hiroaki Shoji
東海林 宏明
Yoshio Nakajima
吉男 中島
Kazuo Honma
本間 和男
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.)
Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Construction Machinery Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Construction Machinery Co Ltd filed Critical Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority to JP21048786A priority Critical patent/JPS6365507A/en
Publication of JPS6365507A publication Critical patent/JPS6365507A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To obtain an articulated working machine having universal applicability, by selecting two arms driven for locus control according to an inputted restrictive condition, and supplying a control signal which drives selected two arms to a control part based on a speed command signal, and an angle signal. CONSTITUTION:The speed command signal by a command means, and the restrictive condition by the operation on an input means, are inputted to an arithmetic means, respectively. To the arithmetic means, the angle signal from an angle detecting means is also inputted. The two arms driven based on the inputted restrictive condition are selected, and based on the other two input signals, the control signal to drive these two arms is supplied to the control part. The control part is controlled by the control signal, and an actuator drives these arms based on a set restrictive condition.

Description

【発明の詳細な説明】 A、産業上の利用分野 本発明は、3本以上のアームが各関節を介して互いに回
動可能とされた高所作業車、コンクリートディストリビ
ュータ等の多関節作業機の軌跡制御装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION A. Industrial Field of Application The present invention is applicable to multi-joint working machines such as aerial work vehicles and concrete distributors in which three or more arms are rotatable relative to each other via each joint. This invention relates to a trajectory control device.

B、従来の技術 この種の多関節作業機をモデル化して示すと、第5図に
示すようになる。第1のアーム1は関節5を介して本体
に連結され、第2のアーム2は関節6を介して第1のア
ーム1と連結され、第3のアーム3は関ff157を介
して第2のアーム2と連結されている。そして、各アー
ムは図示していない3本の油圧シリンダによりそれぞれ
駆動される。
B. Prior Art A model of this type of multi-joint working machine is shown in FIG. The first arm 1 is connected to the main body through a joint 5, the second arm 2 is connected to the first arm 1 through a joint 6, and the third arm 3 is connected to the second arm through a joint ff157. It is connected to arm 2. Each arm is driven by three hydraulic cylinders (not shown).

ところで、この種の作業機で軌跡制御を行う際、軌跡制
御対象部位である第3のアーム3の先端の水平方向(X
方向)の速度Vxと垂直方向(y方向)の速度vyとを
指令値として入力するが、可動アームが3本以上あるの
で、全てのアームを駆動させて軌跡制御することができ
ない。そこで。
By the way, when performing trajectory control with this type of work machine, the horizontal direction (X
The velocity Vx in the vertical direction (direction) and the velocity vy in the vertical direction (y direction) are input as command values, but since there are three or more movable arms, it is not possible to drive all the arms to control the trajectory. Therefore.

従来は、例えば拘束条件として第3のアーム3を固定し
くθ3=一定)、残余の第1および第2のアーム1,2
を駆動して軌跡制御が行われている。
Conventionally, for example, as a constraint condition, the third arm 3 is fixed (θ3=constant), and the remaining first and second arms 1 and 2 are
Trajectory control is performed by driving the

C1発明が解決しようとする問題点 しかしながら、このような従来装置では、第5図に示す
ように、駆動される2本のアーム1,2のうち一方がス
トロークエンドに達すると、それ以上アーム先端を移動
させることができないので、制御範囲が非常に狭かった
。4本以上のアームを有する多関節作業機でも同様であ
る。
C1 Problems to be Solved by the Invention However, in such a conventional device, as shown in FIG. The range of control was very narrow because it could not be moved. The same applies to multi-joint working machines having four or more arms.

本発明の目的は、予め設定した複数の拘束条件のいずれ
かを所望に応じて選択してアームを駆動するようにした
多関節作業機の軌跡制御装置を堤供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a trajectory control device for a multi-joint work machine that drives an arm by selecting any one of a plurality of preset constraint conditions as desired.

D0問題点を解決するための手段 本発明が適用される多関節作業機は、軌跡制御対象部位
の所定方向の速度を指令すると例えばサーボ弁のような
制御部によって例えば油圧シリンダのようなアクチュエ
ータが駆動され、これによってアームが回動される。本
発明は、軌跡制御対象部位の移動方向と速度とを指令し
速度指令信号を出力する指令手段と、各アームの相対角
度を検出して角度信号を出力する角度検出手段と、軌跡
制御時の拘束条件を入力する入力手段と、その入力手段
から入力された拘束条件に従い駆動する2本のアームを
選択し、速度指令信号および角度信号に基づいて1選択
された2本のアームを駆動する制御信号を制御部へ供給
する演算手段とから構成される。
Means for Solving the D0 Problem In the multi-joint work machine to which the present invention is applied, when a velocity in a predetermined direction of a part to be controlled by the trajectory is commanded, a control section such as a servo valve activates an actuator such as a hydraulic cylinder. This causes the arm to rotate. The present invention provides a command means for commanding the moving direction and speed of a region to be controlled by a trajectory and outputting a speed command signal, an angle detection means for detecting the relative angle of each arm and outputting an angle signal, and a control device for controlling a trajectory. An input means for inputting constraint conditions, and control for selecting two arms to be driven according to the constraint conditions input from the input means, and driving one selected two arms based on a speed command signal and an angle signal. It is composed of arithmetic means for supplying signals to the control section.

E0作用 指令手段の操作により速度指令信号が、入力手段の操作
により拘束条件が、それぞれ演算手段に入力される。演
算手段には角度検出手段から角度信号も入力されている
。入力される拘束条件に基づいて駆動される2本のアー
ムが選択され、他の2つの入力信号に基づいて、この2
本のアームを駆動する制御信号が制御部に供給される。
A speed command signal is input to the calculation means by operating the E0 action command means, and a constraint condition is input to the calculation means by operation of the input means. An angle signal is also input to the calculation means from the angle detection means. Two arms to be driven are selected based on the input constraint conditions, and these two arms are selected based on the other two input signals.
A control signal for driving the book arm is supplied to the controller.

この制御信号により制御部が制御され、アクチュエータ
が設定された拘束条件にてアームを駆動する。
The control unit is controlled by this control signal, and the actuator drives the arm under the set constraint conditions.

F、実施例 第1図〜第4図は本発明を4本のアームを有する多関節
作業機に適用した場合の一実施例を示す。
F. Embodiment FIGS. 1 to 4 show an embodiment in which the present invention is applied to a multi-joint working machine having four arms.

第1図において、本体に固定された架台15にはピンを
介して第1のアーム11が回動可能に連結されている。
In FIG. 1, a first arm 11 is rotatably connected to a pedestal 15 fixed to the main body via a pin.

第1のアーム11の他端にはピンを介して第2のアーム
12が回動可能に連結され、第2のアーム12の他端に
はピンを介して第3のアーム13が、また第3のアーム
13の他端にはピンを介して第4のアーム14が回動可
能に連結されている。第1のアーム11と本体との間に
は油圧シリンダ16が介装されている。また第1のアー
ム11には油圧シリンダ17の基端が連結され、そのピ
ストンロンドが、第1のアーム11と第2のアーム12
との間に取付けられたリンク機構20に連結されている
。また同様に、油圧シリンダxa、t9の基端が第2お
よび第3のアーム12.13にそれぞれ連結され、それ
らのピストンロンドが、第2のアーム12と第3のアー
ム13との間に取付けられたリンク機構21および第3
のアーム13と第4のアーム14との間に取付けられた
リンク機構22にそれぞれ連結されている。これらの油
圧シリンダ16〜19は、例えば各油圧シリンダ毎に設
けられた電気−油圧サーボ弁から成る油圧装置23によ
って制御される。この油圧装置23は制御装[30から
の制御信号により制御される。
A second arm 12 is rotatably connected to the other end of the first arm 11 via a pin, and a third arm 13 is connected to the other end of the second arm 12 via a pin. A fourth arm 14 is rotatably connected to the other end of the third arm 13 via a pin. A hydraulic cylinder 16 is interposed between the first arm 11 and the main body. Further, the base end of a hydraulic cylinder 17 is connected to the first arm 11, and the piston rod is connected to the first arm 11 and the second arm 12.
It is connected to a link mechanism 20 installed between the two. Similarly, the base ends of the hydraulic cylinders xa and t9 are connected to the second and third arms 12.13, respectively, and their piston ronds are attached between the second arm 12 and the third arm 13. The link mechanism 21 and the third
and a link mechanism 22 installed between the arm 13 and the fourth arm 14, respectively. These hydraulic cylinders 16 to 19 are controlled by a hydraulic device 23, which comprises, for example, an electro-hydraulic servo valve provided for each hydraulic cylinder. This hydraulic system 23 is controlled by a control signal from a control device [30].

ア7ム11〜14の相対角度はポテンショメータのよう
な角度検出器24〜27によって検出され、その角度信
号On (nはアーl\の本数を示し、ここではn=1
〜4)が制御装@30に入力されている。また、第4の
アーム14の先端の水平方向(X方向)および垂直方向
(X方向)の速度を指令し速度指令信号Vx、Vyを出
力する速度指令装置41と、後述する6つの拘束条件の
いずれかを指令し拘束条件指令信号Rm(m=1〜6)
を出力する入力装置42が制御装置30に接続されてい
る。
The relative angles of arms 11 to 14 are detected by angle detectors 24 to 27 such as potentiometers, and the angle signals On (n indicates the number of arms, here n=1
~4) are input to the control device @30. In addition, a speed command device 41 that commands the horizontal direction (X direction) and vertical direction (X direction) speed of the tip of the fourth arm 14 and outputs speed command signals Vx, Vy, and six constraint conditions described below Constraint condition command signal Rm (m=1 to 6)
An input device 42 is connected to the control device 30.

周知のとおり4本のアームを有する多関節作業機におい
ては、アーム先端を軌跡$11御するには拘束条件を定
めて2本のアームを駆動するが、本実施例では4本のア
ームの拘束条件を次のように設定する。
As is well known, in a multi-joint work machine having four arms, in order to control the trajectory of the tip of the arm, two arms are driven by setting constraint conditions, but in this example, the four arms are constrained. Set the conditions as follows.

(1)第1のアーム11と第2のアーム12を固定(第
3.第4のアーム駆動) (2)第15のアーム11を固定し、第3のアーム13
の姿勢角を一定(軌跡制御のために第2.第4のアーム
を駆動し、姿勢制御のため第3のアーム駆動) (3)第1のアーム11を固定し、第4のアーム14の
姿勢角を一定(軌跡制御のために第2.第3のアームを
駆動し、姿勢制御のため第4のアーム駆動) (4)第2のアーム12と第3のアーム13の姿勢角を
一定(軌跡制御のために第1.第4のアーム駆動、姿勢
制御のため第2.第3のアーム駆動) (5)第2のアーム12と第4のアーム14の姿勢角を
一定(軌跡制御のために第1.第3のアーム駆動、姿勢
制御のため第2.第4のアーム駆動) (6)第3のアーム13と第4のアーム14の姿勢角を
一定(軌跡制御のために第1.第2のアーム駆動、姿勢
制御のため第3.第4のアーム駆動) ここで、第1図に示した4本アームの多関節作業機のモ
デル図は第2図に示すとおりである。今。
(1) Fixing the first arm 11 and the second arm 12 (3rd and fourth arm driving) (2) Fixing the 15th arm 11 and fixing the third arm 13
(The second and fourth arms are driven for trajectory control, and the third arm is driven for attitude control.) (3) The first arm 11 is fixed, and the fourth arm 14 is fixed. Constant attitude angle (drives the second and third arms for trajectory control, and drives the fourth arm for attitude control) (4) Constant attitude angle of the second arm 12 and third arm 13 (1st and 4th arm drives for trajectory control, 2nd and 3rd arm drives for attitude control) (5) Constant attitude angle of the second arm 12 and fourth arm 14 (trajectory control 1st and 3rd arm drives for posture control, 2nd and 4th arm drives for posture control) (6) Constant posture angle of the third arm 13 and fourth arm 14 (for trajectory control 1. Second arm drive; 3. Fourth arm drive for posture control) Here, the model diagram of the four-arm multi-joint work machine shown in Fig. 1 is as shown in Fig. 2. be. now.

第1〜第4のアーム11〜14の長さをQ工〜Q4、相
対角度をθ、〜θ9、各アーム先端の座標を(X工。
The lengths of the first to fourth arms 11 to 14 are Q - Q4, the relative angles are θ, - θ9, and the coordinates of the tip of each arm are (X).

y 1)、 (XztYz)、 (X3.Y3)、 (
x4゜Y4)とするとき、各座標はそれぞれ と表すことができる。したがって、第4のアーム14先
端の速度大4.t4は、 x、=−b□・Ω□sinθ、 +(M、+b、)n、5in(0,+fll、)COL
” Oz” tll ll)・D 、5in(Q 、+
 02+03)+(b、+b、+b、+b、)・Q、5
in(a、+θ、l、14)・・・(3) ’!4= bl” Q、cosol Ca−”ox>”らcos (θ、+02)+(b1+
a、+b、)・Q3cos(01+0.+fl、)十〇
、”Oz”ez”34)”Q4CosCf)、”8z”
es”B4)・・・(4) と表すことができる。
y 1), (XztYz), (X3.Y3), (
x4°Y4), each coordinate can be expressed as respectively. Therefore, the speed of the tip of the fourth arm 14 is high 4. t4 is x,=-b□・Ω□sinθ, +(M,+b,)n,5in(0,+fll,)COL
"Oz" tll ll)・D, 5in(Q, +
02+03)+(b, +b, +b, +b,)・Q, 5
in(a, +θ, l, 14)...(3)'! 4= bl” Q, cosol Ca−”ox>” et cos (θ, +02)+(b1+
a, +b,)・Q3cos(01+0.+fl,)10,"Oz"ez"34)"Q4CosCf),"8z"
es''B4)...(4) It can be expressed as follows.

また、上述した6通りの拘束条件に対する初期条件を第
2図に示す符号で表すと次のとおりである。なお、θ、
。、θ2゜、θ、。、θ、。は、軌跡制御開始時のアー
ム角01〜θ、の初期値を示している。
Further, the initial conditions for the six types of constraint conditions described above are expressed by the symbols shown in FIG. 2 as follows. Note that θ,
. , θ2°, θ,. ,θ,. indicates initial values of arm angles 01 to θ at the start of trajectory control.

−(’] (1)(7)場合: fj、= 一定、ez
=  ’l、b、=0、b2=0口](2)の場合:θ
□=一定、みよ=0、θ3=01゜+02゜十〇、。−
(θ1+02)−83=−θ2ハコ(3)の場合:θ□
=一定、a x ” O1θ4=θ、。十02゜十〇、
。十〇、。−(θ1+θ2+θ、)、o、=−CO2+
03) 二](4)ノ場合:θ、=一定、es”O−e*=e1
0”’2O−e1、一−01 ホ](5)の場合:02=θ、。+02゜−〇0.b2
=−b1θ、=03゜十〇、。−〇1.64=−b。
-('] (1) (7) Case: fj, = constant, ez
= 'l, b, = 0, b2 = 0 mouth] In the case of (2): θ
□=constant, Miyo=0, θ3=01°+02°10,. −
(θ1+02)-83=-θ2 box (3): θ□
= constant, a x ” O1θ4 = θ, 102゜10,
. Ten,. -(θ1+θ2+θ,), o, =-CO2+
03) 2] In the case of (4): θ, = constant, es”O−e*=e1
0”'2O-e1, -01 e] In the case of (5): 02=θ, .+02゜-〇0.b2
=-b1θ, =03°10. -〇1.64=-b.

へ](6)の場合:θ、=01゜+020十〇aa−(
L+02)、(13=−(θ、十〇□)、θ4;一定、
b4=0ここで、(3)、(4)式の文4.礼を速度指
令信号Vx、vyとし、各拘束条件毎に上記初期条件を
設定して軌跡制御のために駆動する2本のアームの角速
度bnを求めると、 bn=fn(VX+Vy*θ1.θ8.θ3.θ4) 
    ”’(s)となる。軌跡制御のために駆動され
るアームの角速度?I nは初期条件から容易に求めら
れる。たとえば、(3)の拘束条件では、第4のアーム
140角速度す、は、 b4=(04b−04)/Δt       ・・・(
5′)ただし、θ、bは第2.第3のアームの移動に伴
うアーム14の目標アーム角度、Δtはデータのサンプ
リングタイムである。
] In the case of (6): θ, = 01° + 020 〇aa-(
L+02), (13=-(θ, 10□), θ4; constant,
b4=0Here, statement 4 of equations (3) and (4). When the angular velocity bn of the two arms driven for trajectory control is determined by setting the above initial conditions for each constraint condition as the speed command signals Vx and vy, bn=fn(VX+Vy*θ1.θ8. θ3.θ4)
''(s). The angular velocity ?I n of the arm driven for trajectory control can be easily determined from the initial conditions. For example, under the constraint condition (3), the angular velocity ?I n of the fourth arm 140 is , b4=(04b-04)/Δt...(
5') However, θ, b are the second. The target arm angle of the arm 14 accompanying the movement of the third arm, Δt, is the data sampling time.

と表すことができる。It can be expressed as.

次に制御装置30を第2図に基づいて説明する。Next, the control device 30 will be explained based on FIG. 2.

制御装置30は、角速度演算部31と、サーボ制御部3
2と、リンク補正部33と、電流演算部34とが図のよ
うに接続されて構成されている。
The control device 30 includes an angular velocity calculation section 31 and a servo control section 3.
2, a link correction section 33, and a current calculation section 34 are connected as shown in the figure.

角速度演算部31は例えばマイクロコンピュータで構成
され、速度指令信号VX、V!TF、拘束条件指令信号
Rm、角度信号θnが入力され、第3図に示す処理手順
により角速度演算信号θnaを出力する。すなわち、手
順P1において、入力信号■x、vy、R11,on、
を読み込み、手順P2において、拘束条件信号Rmによ
り拘束条件を判別する。その判別結果に従い手順P3〜
P8に進んで上記初期条件イ]〜ヘコを設定して手順P
9に進む。手順P9Lこおいては、上記(5)式から軌
跡制御のために駆動される2本のアームに対する角速度
演算信号?) naと、姿勢角一定の拘束条件があれば
例えば(5′)式のような式から姿勢角一定のために駆
動されるアームの角速度演算信号″onaが求められ、
これら’13 naは手順PLOで出力される。
The angular velocity calculation unit 31 is composed of, for example, a microcomputer, and receives velocity command signals VX, V! TF, constraint condition command signal Rm, and angle signal θn are input, and an angular velocity calculation signal θna is outputted according to the processing procedure shown in FIG. That is, in step P1, the input signal x, vy, R11, on,
is read, and in step P2, the constraint condition is determined based on the constraint condition signal Rm. According to the determination result, step P3~
Proceed to P8, set the above initial conditions A) to B, and complete step P.
Proceed to step 9. In step P9L, the angular velocity calculation signal for the two arms driven for trajectory control is calculated from equation (5) above. ) If there is a constraint that the attitude angle is constant, the angular velocity calculation signal ``ona'' of the arm that is driven to keep the attitude angle constant can be obtained from a formula such as equation (5'),
These '13 na are output in procedure PLO.

この角速度演算信号bnaはリンク補正部33に入力さ
れる。このリンク補正部33には角度検出器24〜27
からの実角度onも入力され、その実角度に従って入力
信号?J naがリンク補正される。すなわち、入力信
号bnaに対して、実角度onに応じ、 ”t、 n=21nafn(on)         
   ・(6)ここで、fn(on)は各アームに相対
角度onにしたがって与えられるリンク補正のゲインで
ある。
This angular velocity calculation signal bna is input to the link correction section 33. This link correction section 33 includes angle detectors 24 to 27.
The actual angle on is also input, and the input signal ? according to that actual angle? J na is link corrected. That is, for the input signal bna, according to the actual angle on, ``t, n=21nafn(on)
(6) Here, fn(on) is the link correction gain given to each arm according to the relative angle on.

の演算を施し所定のゲインをかけてシリンダ速度Znを
出力する。リンク補正部33には電流演算部34が後続
する。
is calculated and multiplied by a predetermined gain to output the cylinder speed Zn. A current calculation section 34 follows the link correction section 33 .

電流演算部34は入力されるシリンダ速度”Inに対し
て、 ただし、kはサーボ弁流量係数、Anはシリンダの受圧
面積である。
The current calculation unit 34 calculates the input cylinder speed "In", where k is the servo valve flow coefficient and An is the pressure receiving area of the cylinder.

の演算を施してサーボ弁の制御信号in1を出力する。The control signal in1 of the servo valve is output by performing the calculation.

サーボ制御部32は目標値演算部321を有し、軌跡制
御開始時の各相対アーム角度、すなわち初期アーム角度
θn。と角速度演算信号?J naの時間積分値とから
、目標値θnbを、 θnb=on、 + f ?J nadt      
    =’ (8)として出力する。
The servo control unit 32 has a target value calculation unit 321, and calculates each relative arm angle at the start of trajectory control, that is, the initial arm angle θn. and angular velocity calculation signal? From the time integral value of Jna, set the target value θnb as follows: θnb=on, +f? J nadt
=' Output as (8).

サーボ制御部32は更に、目標値θnbと実際のアーム
角度onとの偏差Δθnbをとる偏差発生器322と、
その偏差Δθnbに所定のフィードバックゲインknを
かけるゲイン設定器323と。
The servo control unit 32 further includes a deviation generator 322 that takes a deviation Δθnb between the target value θnb and the actual arm angle on;
and a gain setter 323 that multiplies the deviation Δθnb by a predetermined feedback gain kn.

このゲイン設定器323の出力信号1nt(=kn・Δ
θnb)と電流演算部34の出力信号in□とを加算し
てサーボ弁等の油圧装置23を駆動する制御信号inを
出力する加算器324とを有する。
The output signal of this gain setter 323 is 1nt (=kn・Δ
θnb) and the output signal in□ of the current calculation unit 34, and outputs a control signal in for driving the hydraulic device 23 such as a servo valve.

以上の実施例の構成要素において、油圧シリンダ16〜
19がアクチュエータを、油圧装置23が制御部を、速
度指令装置41が指令手段を、角度検出器24〜27が
角度検出手段を、入力装置42が入力手段を、制御装置
30が演算手段をそれぞれ構成する。
In the components of the above embodiment, the hydraulic cylinders 16 to
19 is an actuator, a hydraulic device 23 is a control unit, a speed command device 41 is a command means, angle detectors 24 to 27 are an angle detection means, an input device 42 is an input means, and a control device 30 is a calculation means. Configure.

そして、軌跡対象部位が第4のアーム14の最先端であ
る。
The target region of the trajectory is the tip of the fourth arm 14.

このように構成された本実施例の動作について説明する
The operation of this embodiment configured in this way will be explained.

入力装置42から拘束条件を示す信号Rmが、速度指令
装置41から速度指令信号Vx、Vyが、角度検出器2
4〜27から角度信号Onが制御装置30に入力される
と、第3図の処理手順に基づいて、信号Rmにより入力
された拘束条件から初期条件が設定される。角速度演算
部31は、速度指令信号V x HV y +角度信号
θn、および初期条件から、軌跡制御に用いる2本のア
ームおよび姿勢制御に用いる他のアームの角速度2+ 
naを求める。
A signal Rm indicating a constraint condition is sent from the input device 42, and speed command signals Vx and Vy are sent from the speed command device 41 to the angle detector 2.
When the angle signal On is input to the control device 30 from signals 4 to 27, initial conditions are set from the constraint condition input by the signal Rm based on the processing procedure shown in FIG. The angular velocity calculation unit 31 calculates the angular velocity 2+ of the two arms used for trajectory control and the other arm used for attitude control from the velocity command signal V x HV y + angle signal θn and the initial conditions.
Find na.

その角速度演算信号?J naはリンク補正部33に入
力され、そのときの各アーム角度Onに応じたリンク補
正が(6)式に基づき行なわれてシリンダ速度inが出
力される。このシリンダ速度之nは電流演算部34に入
力され、(7)式に基づいて制御信号in工が出力され
る。
That angular velocity calculation signal? Jna is input to the link correction section 33, link correction is performed based on equation (6) according to each arm angle On at that time, and the cylinder speed in is output. This cylinder speed n is input to the current calculation section 34, and a control signal in is outputted based on equation (7).

一方、目標値演算部321では、入力される角速度演算
信号?J naと初期アーム角度θn0とに基づいて目
標値Onbが求められ、偏差発生器322にて現在のア
ーム角度θnとの偏差Δθnbが求められる。更に、こ
の偏差Δθnbに対してゲイン設定器323にて所定の
フィードバックゲインknが掛けられ制御信号in2が
得られる。そして、加算器324にて面制御信号in2
とinlとが加算され、その結果、制御信号inが出力
され、これにより、油圧装置23が駆動される。従って
、油圧装置23を構成するサーボ弁から所定の油圧シリ
ンダに圧油が所定量だけ流れてアームが駆動される。
On the other hand, in the target value calculation section 321, the input angular velocity calculation signal? A target value Onb is determined based on J na and the initial arm angle θn0, and a deviation Δθnb from the current arm angle θn is determined by the deviation generator 322. Further, this deviation Δθnb is multiplied by a predetermined feedback gain kn in a gain setter 323 to obtain a control signal in2. Then, the adder 324 inputs the plane control signal in2.
and inl are added, and as a result, a control signal in is output, thereby driving the hydraulic device 23. Therefore, a predetermined amount of pressure oil flows from the servo valve constituting the hydraulic device 23 to a predetermined hydraulic cylinder, and the arm is driven.

先に例示した6通りの拘束条件のうち、(1)の拘束条
件を用いると軌跡制御の演算が他の条件に比べて簡単で
あり、比較的高速でかつ低燃費で操作可能である。また
、(3)の拘束条件を用いると軌跡制御の演算が比較的
簡単となり、かつ、限られた空間内へ第4のアーム14
を差し込みつつ軌跡制御が可能となる。
Among the six types of constraint conditions exemplified above, when constraint condition (1) is used, the trajectory control calculation is simpler than the other conditions, and operation can be performed at relatively high speed and with low fuel consumption. Furthermore, by using the constraint condition (3), calculations for trajectory control are relatively simple, and the fourth arm 14 can be moved into a limited space.
It is possible to control the trajectory while inserting the

なお、拘束条件は上述した6つに限らず他の条件を用い
てもよい。また、油圧式の作業機について説明したが、
空圧式でもよい。また、シリンダによりアームを駆動す
るようにしたが、油圧、空圧モータあるいは電動機で駆
動するようにしてもよい。更にアームの本数は4本に限
定されない。
Note that the constraint conditions are not limited to the six mentioned above, and other conditions may be used. Also, I explained about hydraulic work equipment,
A pneumatic type may also be used. Further, although the arm is driven by a cylinder, it may be driven by a hydraulic, pneumatic motor, or electric motor. Furthermore, the number of arms is not limited to four.

G6発明の効果 本発明によれば、予め定めた拘束条件の中から作業に合
った拘束条件を任意に選択でき汎用性のある多関節作業
機を提供できる。また、ある拘束条件でアクチュエータ
が駆動できない場合、例えばシリンダがストロークエン
ドに達してしまった場合には、他の拘束条件を入力する
ことによりアームを更に駆動することができ、作業半径
も従来よりも広くなる。
G6 Effects of the Invention According to the present invention, it is possible to provide a versatile multi-joint working machine that can arbitrarily select restraint conditions suitable for the work from among predetermined restraint conditions. In addition, if the actuator cannot be driven under certain constraint conditions, for example if the cylinder has reached the stroke end, the arm can be further driven by inputting other constraint conditions, and the working radius is also greater than before. It becomes wider.

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

第1図は本発明が適用される多関節作業機の一例と本発
明の一実施例を示す図、第2図は4本アームのモデル図
、第3図はその制御装置の詳細例を示すブロック図、第
4図はその角速度演算部での処理手順例を示すフローチ
ャート、第5図は3本アームのモデル図である。 11〜14:アーム    16’−19:油圧シリン
ダ23:油圧装置   24〜27:角度検出器30:
制御装置     31:角速度演算部32:サーボ制
御部   33:リンク補正部34:電流演算部   
 41:速度指令装置42:入力装置
Fig. 1 is a diagram showing an example of a multi-joint working machine to which the present invention is applied and an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a model diagram of a four-arm model, and Fig. 3 is a detailed example of its control device. The block diagram, FIG. 4 is a flowchart showing an example of the processing procedure in the angular velocity calculating section, and FIG. 5 is a model diagram of three arms. 11-14: Arm 16'-19: Hydraulic cylinder 23: Hydraulic device 24-27: Angle detector 30:
Control device 31: Angular velocity calculation section 32: Servo control section 33: Link correction section 34: Current calculation section
41: Speed command device 42: Input device

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1)関節を介して回動可能に連結された3本以上のアー
ムと、それらのアームを駆動するアクチュエータと、入
力信号に応じてそのアクチュエータによるアームの移動
量および移動方向を制御する制御部とを有する多関節作
業機の軌跡制御装置において、 軌跡制御対象部位の所定方向における速度を指令し、速
度指令信号を出力する指令手段と、各アームの相対角度
を検出して角度信号を出力する角度検出手段と、 軌跡制御時の拘束条件を入力する入力手段 と、 その入力手段から入力された拘束条件に従い、軌跡制御
のために駆動する2本のアームを選択し、前記速度指令
信号および角度信号に基づいて、選択された2本のアー
ムを駆動する制御信号を前記制御部へ供給する演算手段
と、を具備したことを特徴とする多関節作業機の軌跡制
御装置。
[Claims] 1) Three or more arms rotatably connected via joints, actuators that drive those arms, and the amount and direction of movement of the arms by the actuators in accordance with input signals. A trajectory control device for an articulated working machine having a control unit for controlling a trajectory control unit, comprising: a command means for commanding a velocity in a predetermined direction of a region to be controlled by the trajectory and outputting a speed command signal; and a command means for detecting the relative angle of each arm. An angle detection means for outputting an angle signal; an input means for inputting constraint conditions during trajectory control; and two arms to be driven for trajectory control according to the constraint conditions input from the input means; A trajectory control device for an articulated work machine, comprising: arithmetic means for supplying a control signal for driving two selected arms to the control section based on a speed command signal and an angle signal.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1995018271A1 (en) 1993-12-24 1995-07-06 Komatsu Ltd. Controller for working machines

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