JPS6398709A - Method for compensating load weight of manipulator - Google Patents

Method for compensating load weight of manipulator

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JPS6398709A
JPS6398709A JP24327086A JP24327086A JPS6398709A JP S6398709 A JPS6398709 A JP S6398709A JP 24327086 A JP24327086 A JP 24327086A JP 24327086 A JP24327086 A JP 24327086A JP S6398709 A JPS6398709 A JP S6398709A
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Tetsuo Yabuta
藪田 哲郎
Shinichi Aoshima
伸一 青島
Takeshi Tsujimura
健 辻村
Takayuki Yamada
孝行 山田
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Abstract

PURPOSE:To obtain the compensation command voltage with use of a correction function obtained from a yacobi matrix by applying control of integration (I) to a manipulator and therefore decreasing satisfactorily the deviation from the target position of the manipulator. CONSTITUTION:The increment of servo command voltage is measured when the load weight is applied in a state where the control function of integration (I) is used at a reference measuring point to set the deviation of the target value at about zero. Based on this measurement result, the feed-forward control for compensation of the load weight is carried out at a general position of a manipulator in place of the control function of integration (I). Thus, it is possible decrease the target value deviation approximately like in the case of the control of integration (I). Furthermore, the responsibility can be greatly improved compared with the control of integration (I).

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、マニピュレータにおける負荷重量の補償制御
方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION <Field of Industrial Application> The present invention relates to a compensation control method for load weight in a manipulator.

〈従来の技術と問題点〉 マニピュレータが作業対象物を把持し、目標軌道を移動
する作業を行なう場合、作業対象物の重量によって目標
位置から大幅にずれる場合がある。このずれすなわち偏
差を補償するためには、PID(比例・積分・微分)制
御の特にI(積分)制御が効果的でフィードバックゲイ
ンを大きくすることによるのであるが、サーボ系の安定
性を保証するためには、あまり大きなフィードバックゲ
インを用いることは出来ない。したがって、適宜なフィ
ードバックゲインにより目標位置の精度に収束させるに
は、その時間が大きくなる欠点があり、高速で移動作業
をする場合には、この制御方法を用いることが出来ない
という欠点があった。
<Prior Art and Problems> When a manipulator grasps a workpiece and moves it along a target trajectory, it may deviate significantly from the target position due to the weight of the workpiece. In order to compensate for this shift or deviation, PID (proportional, integral, differential) control, especially I (integral) control, is effective and increases the feedback gain, but it also guarantees the stability of the servo system. Therefore, it is not possible to use a very large feedback gain. Therefore, it takes a long time to converge to the target position accuracy using an appropriate feedback gain, and this control method cannot be used when moving at high speed. .

この欠点を改善するために、マニピュレータの手首に力
センサを取り付は実際に負荷重量を測定し、補償する制
御方法がある。この制御方法は、力センサで測定した負
荷重量がらマニピュレータの機構に関するヤコと行列を
用いて、目標軌道を移動する際のマニピュレータ各軸に
作用するトルクを計算し、このトルクに対応する指令電
圧を付加し、負荷重量の補償を行うものである。ところ
が、この方法を実現するためには、マニピュレータ以外
に負荷重量を測定する力センサが必要であり、マニピュ
レータのみでは実現出来ない欠点があった。
In order to improve this drawback, there is a control method in which a force sensor is attached to the manipulator's wrist to actually measure and compensate for the load weight. This control method calculates the torque that acts on each axis of the manipulator when moving along the target trajectory using the load weight measured by a force sensor and the matrix and graph related to the manipulator mechanism, and then calculates the command voltage corresponding to this torque. This is to compensate for the load weight. However, in order to realize this method, a force sensor for measuring the load weight is required in addition to the manipulator, which has the drawback that it cannot be realized using only the manipulator.

また、力センサを用いないで負荷重量を同定する方法も
ある。その手法としては、サーボ系の制御としてPD(
比例・微分)制御またはP(比例)制御を用い、目標値
からの偏差とサーボ系のサーボ剛性から同定する方法も
用いられている。この方法では、あらかじめ目標値から
の偏差とその時に発生するサーボ系の発生トルクの関係
を測定しておき、サーボ剛性を求めておく必要がある。
There is also a method of identifying the load weight without using a force sensor. As a method for controlling the servo system, PD (
A method is also used that uses proportional/derivative (proportional/derivative) control or P (proportional) control to identify from the deviation from the target value and the servo rigidity of the servo system. In this method, it is necessary to measure in advance the relationship between the deviation from the target value and the torque generated by the servo system at that time, and to determine the servo rigidity.

このため、本方法を用いるに際しては、サーボ剛性の較
正という煩雑な作業が必要であった。
Therefore, when using this method, the complicated work of calibrating the servo rigidity was required.

本発明の目的は、上述の従来技術の問題に鑑み、目標位
置までの収束時間を短くすることはもちろん、負荷重量
測定用のセンサを用いず、しかもマニピュレータのサー
ボ剛性の較正を必要とせずに負荷重量を補償するための
サーボ系の指令電圧を求める点を解決したマニピュレー
タの制御方法を提供することにある。
In view of the problems of the prior art described above, the purpose of the present invention is to shorten the convergence time to the target position, and also to eliminate the need for a sensor for measuring load weight and the need for calibration of the servo rigidity of the manipulator. The object of the present invention is to provide a manipulator control method that solves the problem of determining a command voltage for a servo system to compensate for the load weight.

〈問題点を解決する手段とその作用〉 本発明は、マニピュレータにl i4J御を施すことに
よりマニピュレータの目標位置への偏差を十分に小さく
し、その時の各軸サーボへの指令電圧を基に、負荷重量
に対応する指令電圧を同定し、ヤコビ行列から求めた補
正関数を用いて、マニピュレータ動作範囲での一般位置
での補償指令電圧を求めることを基本思想とする。
<Means for solving the problem and its operation> The present invention provides l i4J control to the manipulator to sufficiently reduce the deviation of the manipulator from the target position, and based on the command voltage to each axis servo at that time, The basic idea is to identify the command voltage corresponding to the load weight and use a correction function determined from the Jacobian matrix to determine the compensation command voltage at a general position within the manipulator operating range.

本発明の主要な原理を、6自由度マニピュレータを例に
とって説明する。マニピュレータの任意位置θ”=(θ
5.θ2.・・・θ6)での各軸に作用するトルクをτ
(6)9手首に作用する外力に対抗するトルクを1w(
θ)マニピュレータ自重分を支えるトルクをτ@(6)
とすると、マニピュレータが静的に釣合った状態では次
の関係が成り立つ。(ここでTは転置行列を表わす。、
) τ (θ)=τw(θ)+1m(θ)−111手aに作
用する力をFとするとこのFに対抗するトルクτw(θ
)とは、次の関係が成立する。
The main principles of the present invention will be explained using a six-degree-of-freedom manipulator as an example. Arbitrary position θ” of manipulator = (θ
5. θ2. ...The torque acting on each axis at θ6) is τ
(6) 9 The torque that opposes the external force acting on the wrist is 1w (
θ) The torque that supports the manipulator's own weight is τ@(6)
Then, when the manipulator is statically balanced, the following relationship holds. (Here, T represents the transposed matrix.
) τ (θ) = τw (θ) + 1m (θ) - 111 If the force acting on hand a is F, the torque opposing this F is τw (θ
), the following relationship holds true.

ただし、J(θ)はヤコビ行列であり、作用する外力F
の成分はMをモーメントとし次式で与えられる。
However, J(θ) is a Jacobian matrix, and the acting external force F
The component of is given by the following equation, where M is the moment.

F T= (F、、F、、F、、M、、M、、M、)−
+3)手首に負荷重iWが作用する場合、手首に作用す
る力Fは負荷の質量をm、、l力加速度をgとして次式
で与えられる。
F T= (F,,F,,F,,M,,M,,M,)−
+3) When a load weight iW acts on the wrist, the force F acting on the wrist is given by the following equation, where the mass of the load is m, and l force acceleration is g.

FT−W”−(0,0,mg、 0.0.0)  −(
4)一方、マニピュレータ各軸のサーボモータへの指令
電圧Vと作用するトルクτに線形の関係が成り立つと仮
定して次式で定義する。
FT-W"-(0,0,mg, 0.0.0)-(
4) On the other hand, assuming that a linear relationship exists between the command voltage V applied to the servo motor of each axis of the manipulator and the acting torque τ, it is defined by the following equation.

τ= K、V =に−v、 +に、v”−(5)ただし
、K、は次式(6)で示すような主対角線上以外は0の
サーボ剛性に関連したゲイン行列であり、vw、v’は
、それぞれ負荷重量、自重補償に対応した指令電圧であ
る。
τ = K, V = -v, +, v'' - (5) However, K is a gain matrix related to the servo stiffness that is 0 except on the main diagonal as shown in the following equation (6), vw and v' are command voltages corresponding to load weight and dead weight compensation, respectively.

式(1)、(51を勘案すると、次式の関係が得られる
Taking equations (1) and (51) into consideration, the following relationship is obtained.

ここで、ヤコビ転置行列JT(θ)、およびその逆行列
(JT(θ))−1は次式で定義する。
Here, the Jacobian transposed matrix JT(θ) and its inverse matrix (JT(θ))−1 are defined by the following equations.

(4)式と(9)式を用いて(2)式を変形すると次の
関係となる。
When formula (2) is transformed using formulas (4) and (9), the following relationship is obtained.

式(10の要素間の関係から次の関係が成立する。The following relationship holds true from the relationship between the elements in equation (10).

1 、 T (θ)τw−111g 、 !k(θ)で
、−0(ただし、k−1,2,4,5,6,)   −
αυ基準測定点θ=θ。での負荷指令電圧 VW(θ。)を用いて、負荷重量Wを求めると次式とな
る。
1, T (θ)τw−111g, ! k(θ), -0 (k-1, 2, 4, 5, 6,) -
αυ reference measurement point θ = θ. When the load weight W is determined using the load command voltage VW (θ.) at , the following equation is obtained.

式(12)のWを用いると、式(2)により一般のマニ
ピュレータの一般位置θの関節軸に作用するトルクτW
を求めることが出来る。
Using W in equation (12), the torque τW acting on the joint axis of a general manipulator at general position θ is calculated by equation (2).
can be found.

7w(θ)= ja(θ)・i−”(θ。)に、、VW
(θ。)・−αj一般位置θでの指令電圧VW(θ)は
式(13)を用いて式(7)により次式で与えられる。
7w(θ) = ja(θ)・i-”(θ.),, VW
(θ.)·−αj The command voltage VW(θ) at the general position θ is given by the following equation using equation (7) using equation (13).

vw(δ)−に、−1そ。vw(δ)-, -1 so.

=にam−’ Js(θ)−i3(θo)4−Vw(θ
、>−(14)式(14)は、θ=θ。での測定指令電
圧を基に、マニピュレータ一般位置θでの重力補償電圧
VW(θ)を与えることができることを意味する。
= am-' Js(θ)-i3(θo)4-Vw(θ
,>-(14) In equation (14), θ=θ. This means that the gravity compensation voltage VW(θ) at the manipulator general position θ can be given based on the measured command voltage at .

しかし、式(14)の中には、サーボ剛性に関連したゲ
イン行列Kmとその逆行列に、−1が含まれており、サ
ーボ剛性の影響を除去した形に変形する必要がある。式
(11)の条件を用いてゲイン行列に、とその逆行列に
、−1の影響を除去する操作を以下に示す。
However, in equation (14), -1 is included in the gain matrix Km related to servo stiffness and its inverse matrix, and it is necessary to transform it into a form that removes the influence of servo stiffness. The operation of removing the influence of -1 from the gain matrix and its inverse matrix using the condition of Equation (11) will be described below.

式(7)の関係を用いると次の関係が得られる。Using the relationship in equation (7), the following relationship is obtained.

式(11)の条件を用いることにより、7w(θ。)に
は次の関係が成り立つ。
By using the condition of equation (11), the following relationship holds true for 7w(θ.).

・・・  α1 式(16)に示すように、7w(θ0)の要素τwiは
線形独立の関係になく、6つのパラメータに対して、上
記の5つの関係が与えられるので、各パラメータとも他
の一つのパラメータを用いて表わすことができる。
...α1 As shown in equation (16), the elements τwi of 7w(θ0) are not linearly independent, and the above five relationships are given to the six parameters, so each parameter is It can be expressed using one parameter.

ここで、A−(J”(θo))−’ −(17)とおく
Here, it is assumed that A-(J"(θo))-'-(17).

式(16)の左辺のマトリックスは、Aマトリックスの
第3行を除いたマトリックスである。
The matrix on the left side of equation (16) is the matrix from which the third row of the A matrix is removed.

マトリックスAの第i行、第j列を除いてできる小行列
式をAIJと定義すると、ベクトル’F wの要素間に
は、クラメルの公式を用いると次の関係が成り立つ。
If the minor determinant formed by removing the i-th row and j-th column of the matrix A is defined as AIJ, then the following relationship holds between the elements of the vector 'Fw using Cramer's formula.

式(18)の関係を用いて、式(14)の指令電圧VW
(θ)中に含まれるゲイン行列に、の影響を除去する。
Using the relationship of formula (18), the command voltage VW of formula (14)
The influence of is removed from the gain matrix contained in (θ).

ベクトルj3(θ)の要素をの関係に整理出来る。The elements of vector j3(θ) can be organized into the following relationship.

VW(θ)−に、す・J3(θ)・13丁(θ。)・に
−VW (θ。)ここで、ベクトルt 37 (θ。)
の要素をi、1(θ。)とおくと、式(I9)中の(i
3(θ0)で8<60))は式(18)を用いると次式
の形に整理出来る。
VW (θ) - to J3 (θ) 13th (θ.) - VW (θ.) Here, vector t 37 (θ.)
When the elements of are set as i, 1(θ.), (i
3(θ0) and 8<60)) can be rearranged into the following equation using equation (18).

13丁(θ。)でw(θ)・ΣLi(θ0)τwll冒
1 ここで とおくと、 式(20)は次の形に変形出来る。
With 13 teeth (θ.), w(θ)・ΣLi(θ0)τwll 1 Here, equation (20) can be transformed into the following form.

i、1lT(θ0)1w(θ。)・α5τw5−α2に
m k VW k O・・−(22) 式(22)に示すように、(i3”(θ。)でw(θ。
i, 1lT(θ0) 1w(θ.)・α5τw5−α2 m k VW k O・・−(22) As shown in equation (22), w(θ.) at (i3”(θ.).

))は、任意のに1を用いて表わすことができるので、
ゲイン行列に、を式(14)に示す指令電圧VW(θ)
の中から除去することか出来る。
)) can be expressed using 1 arbitrarily, so
In the gain matrix, the command voltage VW (θ) shown in equation (14) is
It is possible to remove it from within.

こうして、式(23)に示すように、ゲイン行列に、を
VW(θ)の式中から除去することが出来た。
In this way, as shown in equation (23), the gain matrix was able to be removed from the equation for VW(θ).

式(51、f7) ヨリ、指令電圧vCe)ハ、式(2
:])(7)VW(θ)を用いて次式で与えることが出
来る。
Formula (51, f7) Command voltage vCe) C, Formula (2
:]) (7) Using VW(θ), it can be given by the following equation.

■ (θ)=VW(θ)+V’(θ)    −(24
)式(24)は、式(23)を用いて次式の形に整理出
来る。
■ (θ)=VW(θ)+V'(θ) −(24
) Equation (24) can be rearranged into the following form using Equation (23).

V(θ)−F(θ、θO) vw(θo) + v”(
θ’)−(25)ただし、F(θ、θ。)マトリックス
は、式(25)を用いて次の形で示される。
V(θ)−F(θ, θO) vw(θo) + v”(
θ′)−(25) where the F(θ, θ.) matrix is expressed in the following form using equation (25).

・−(26) 式(81,(91,(14)の関係から容易に次の関係
が成立することがわかる。
-(26) From the relationships in equations (81, (91, and (14)), it can be easily seen that the following relationship holds true.

F・(θ。、θ。)=I(Iは単位行列である。)−(
27)式(25)のパラメータのうち、マニピュレータ
の自重補償電圧v0(θ)についてはあらかじめ較正を
行フておくと負荷重量に対応する指令電圧はVW(θ。
F・(θ., θ.)=I(I is the identity matrix.)−(
27) Among the parameters in equation (25), if the self-weight compensation voltage v0 (θ) of the manipulator is calibrated in advance, the command voltage corresponding to the load weight will be VW (θ).

)は基準測定点θ=θ。での負荷重量印加時の指令電圧
■(θ0)を用いて次式で与えられる。
) is the reference measurement point θ=θ. It is given by the following equation using the command voltage (θ0) when the load weight is applied at .

VW(θ。)・V (θ。)−V’(θ。’)−(28
)式(28)に示すように、基準測定点θ=θ。
VW(θ.)・V(θ.)-V'(θ.')-(28
) As shown in equation (28), the reference measurement point θ=θ.

でVW(θ0)の測定を行えば、式(25)の指令電圧
によって、マニピュレータ一般位置での負荷重量補償電
圧を与えることができる。
If VW (θ0) is measured at , the load weight compensation voltage at the manipulator general position can be given by the command voltage of equation (25).

〈実 施 例〉 第1図は本発明の実施例であって、2は負荷、2は三自
由度マニピュレータ、3はコントローラである。第2図
は、三自由度マニピュレータの重力に関連する機構部分
であり、この図に示すように三自由度が重力補償に関連
している。この時、二自由度のヤコビ行列は次式で与え
られる。
<Embodiment> FIG. 1 shows an embodiment of the present invention, in which 2 is a load, 2 is a three-degree-of-freedom manipulator, and 3 is a controller. FIG. 2 shows a mechanical part of a three-degree-of-freedom manipulator related to gravity, and as shown in this figure, the three degrees of freedom are related to gravity compensation. At this time, the Jacobian matrix with two degrees of freedom is given by the following equation.

式(30)のヤコビ行列に、前記に示した本発明の方法
を適用して、補正間数F(θ、θ0)を求めると次式と
なる。
Applying the above-described method of the present invention to the Jacobian matrix of equation (30) to obtain the correction interval F(θ, θ0) yields the following equation.

−(:11) ただし、θ7−(θ1.θ2)、θ。。−(θ1oθ2
0)である。
−(:11) However, θ7−(θ1.θ2), θ. . −(θ1oθ2
0).

また、本実施例に示すマニピュレータの自重補償電圧v
 Ce)は、次式で与えられる。
Furthermore, the self-weight compensation voltage v of the manipulator shown in this example is
Ce) is given by the following formula.

式(31)、式(32)を用いることにより、マニピュ
レータ一般位置での負荷重量補償電圧v (e)は次式
で与えられる。
By using equations (31) and (32), the load weight compensation voltage v (e) at the general manipulator position is given by the following equation.

基準測定点としてθ。”−(20°、40’)を用い、
負荷重量として、約80gの物体を印加した場合を例に
とって補償電圧VW(θ。)の求め方を説明する。基準
測定点で、PID制御中の特にl制御の効果により目標
位置に十分な精度で収束した時の指令電圧V(θ。)を
測定する。また、あらかじめ、無負荷状態での基準測定
点での指令電圧V″(θ0)を求めておくことにより、
式(28)を用いて、負荷重量に対応する補償電圧VW
(θ。)を求めることができる。
θ as the reference measurement point. ”-(20°, 40') is used,
The method for determining the compensation voltage VW (θ.) will be explained using an example in which an object of approximately 80 g is applied as the load weight. At the reference measurement point, the command voltage V(θ.) is measured when the voltage converges to the target position with sufficient accuracy due to the effects of the PID control, especially the l control. In addition, by determining the command voltage V'' (θ0) at the reference measurement point in the no-load state in advance,
Using equation (28), the compensation voltage VW corresponding to the load weight
(θ.) can be found.

V   (u oJ)i、ひ V−(tj oJ’k)
$3  し’ I  V  w(tj  o)q次式で
与えられる。
V (u oJ)i,hi V-(tj oJ'k)
$3 し' I V w (tj o) It is given by the q-order equation.

式(38)を式(33)に代入することにより、マニピ
ュレータ一般位置θでの負荷重量補償電圧を求めること
ができる。
By substituting equation (38) into equation (33), the load weight compensation voltage at the manipulator general position θ can be determined.

以上の手順を整理して第3図に補償電圧の同定及びマニ
ピュレータ一般位置での補償方法を示す。また、この手
順に先行して対象マニピュレータのヤコビ行列を用いて
補正関数行列 (θ、θ。)を算出しておく。このフロ
ーに示すように、まず最初に基準測定点θ=00でのマ
ニピュレータ自重補償電圧V1(θ。)を求めておく。
By organizing the above procedure, FIG. 3 shows a method for identifying the compensation voltage and compensating at the general position of the manipulator. Furthermore, prior to this step, a correction function matrix (θ, θ.) is calculated using the Jacobian matrix of the target manipulator. As shown in this flow, first, the manipulator dead weight compensation voltage V1 (θ.) at the reference measurement point θ=00 is determined.

次に、マニピュレータに負荷重量を作用させた状態で、
P[またはPID制御のl制御の効果により、基準測定
点θ=00の目標位置偏差を十分に小さくする。この時
の各軸指令電圧V (θ0)を求め、式(28)より負
荷重量に対応する指令電圧VW(θ。)を求める。この
負荷重量に対する指令電圧VW(θ0)を用いて、式(
33)よりマニピュレータ一般位置θでの負荷重量補償
電圧V@を算定し、P制御とPD副制御組合せて負荷重
量補償電圧V(6)をフィードフォワード制御をし、負
荷重量補償を行う。
Next, with the load weight acting on the manipulator,
By the effect of P [or l control of PID control, the target position deviation of the reference measurement point θ=00 is made sufficiently small. At this time, each axis command voltage V (θ0) is determined, and the command voltage VW (θ.) corresponding to the load weight is determined from equation (28). Using the command voltage VW (θ0) for this load weight, the formula (
33), calculate the load weight compensation voltage V@ at the manipulator general position θ, and perform feedforward control of the load weight compensation voltage V(6) by combining P control and PD sub-control to perform load weight compensation.

第4図に各種制御方法による目標位置偏差の比較を示す
。図中、Δ印はPD副制御・印はPID制御、O印は本
発明による制御方法で、PD副制御本発明のフィードフ
ォワード制御を行った結果である。本制御結果に示すよ
うに、本発明の制御方法を用いると、PD副制御みの場
合に比較して大幅に目標位置の誤差を改善出来ることが
わかり、はぼ極限のPID制御の結果・印に近くなるこ
とがわかる。PID制御はl制御の効果により目標値偏
差については、はぼ零の極限的な結果が得られるが、そ
の応答性については若干問題が残る。第5図に、l制御
機能を加えたPID制御のS Lcp応答を示すが、目
標値に整定するまでに、サンプリング回数が約100ス
テツプ程度必要なことがわかる。しかし、本制御方法を
用いた場合の実験結果を第6図に示すが、約10ステツ
プ程度で目標値に整定し、PID制御に比較して大幅に
応答性を改善できることがわかる。
FIG. 4 shows a comparison of target position deviations using various control methods. In the figure, the Δ mark is the PD sub-control, the mark is the PID control, and the O mark is the control method according to the present invention, which is the result of performing the PD sub-control and the feedforward control of the present invention. As shown in the control results, it was found that using the control method of the present invention can significantly improve the error in the target position compared to the case where only PD sub-control is used. It can be seen that it is close to . Although PID control can achieve extremely low target value deviations due to the effect of l control, some problems remain regarding its responsiveness. FIG. 5 shows the S Lcp response of the PID control with the l control function added, and it can be seen that about 100 sampling steps are required before settling to the target value. However, the experimental results when using this control method are shown in FIG. 6, and it can be seen that the target value is settled in about 10 steps, and the response can be significantly improved compared to PID control.

〈発明の効果〉 以上説明したように、基準測定点でl制御機能を用いて
目標値偏差をほぼ零にした状態で、負荷重量印加時のサ
ーボ指令電圧増分を測定し:その結果を基にI制御機能
の代わりにマニピュレータ一般位置での負荷重量補償の
フィードフォワード制御を行うので、はぼl制御を行っ
た場合と同様な目標偏差を小さくする利点があり、かつ
応答性についてはl制御を施した場合に比較して大幅に
改善できる利点を有する。また従来の負荷重量補償方法
のサーボの指令電圧と負荷重量間の関係のサーボ剛性の
較正を必要とせず、コントローラ内部の信号のサーボ指
令電圧のみで制御を行う利点を存している。
<Effects of the Invention> As explained above, the servo command voltage increment when the load weight is applied is measured with the target value deviation made almost zero using the l control function at the reference measurement point; and based on the results. Feedforward control for load weight compensation at the manipulator general position is performed instead of the I control function, so it has the advantage of reducing the target deviation similar to when using the Habo I control, and has the same responsiveness as the I control. It has the advantage of being significantly improved compared to the case where it is applied. In addition, there is an advantage that the conventional load weight compensation method does not require calibration of the servo stiffness of the relationship between the servo command voltage and the load weight, and performs control using only the servo command voltage of the signal inside the controller.

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

第1図は本発明の一実施例の構成図、第2図は第1図の
マニピュレータの一例のリンク構成図、第3図は補償制
御のフローチャート、第4図は各柿制御方法の目標値偏
差の比較説明図、第5図は、従来のP I D ;11
制御を用いたステップ応答例の説明図、第6図は本発明
方法のステップ応答例の説明図である。 図中、 1は負荷重量、 2は3自由度マニピュレータ、 3は制御用コントローラである。
Fig. 1 is a block diagram of an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a link block diagram of an example of the manipulator shown in Fig. 1, Fig. 3 is a flowchart of compensation control, and Fig. 4 is a target value of each persimmon control method. A comparison explanatory diagram of deviation, FIG. 5, shows the conventional PID;11
An explanatory diagram of an example of a step response using control. FIG. 6 is an explanatory diagram of an example of a step response of the method of the present invention. In the figure, 1 is a load weight, 2 is a 3-degree-of-freedom manipulator, and 3 is a control controller.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] マニピュレータに負荷重量が作用する場合において、作
業対象物の負荷重量同定位置で、最初に無負荷状態で目
標位置の偏差を用いてPI制御またはPID制御を行な
うことによってマニピュレータ各軸のサーボに指令電圧
を与え、目標位置に十分な精度で収束した時の指令電圧
を制御装置に記憶しておき、上記同定位置で、負荷重量
が作用した状態で目標位置の偏差を用いてPI制御また
はPID制御を行なうことによってマニピュレータ各軸
のサーボ指令電圧を与え、目標位置に十分な精度で収束
した時の指令電圧を記憶しておき、無負荷状態の指令値
と負荷状態の指令電圧の差分から同定位置での負荷重量
に対応する各軸サーボの指令電圧を同定し、マニピュレ
ータの機構に関するヤコビ行列を用いた補正関数及び負
荷重量に対応する指令電圧と同定位置からマニピュレー
タの動作範囲内の一般位置での負荷重量を補償する指令
電圧を計算し、マニピュレータ各軸のサーボ系に負荷重
量を補償する指令電圧をフィードフォワード制御するこ
とを特徴とするマニピュレータの負荷重量補償制御方法
When a load weight acts on the manipulator, first perform PI control or PID control using the deviation of the target position in an unloaded state at the load weight identification position of the workpiece to apply command voltage to the servo of each axis of the manipulator. is given, and the command voltage when it converges to the target position with sufficient accuracy is stored in the control device, and at the identified position, PI control or PID control is performed using the deviation of the target position with the load weight acting. By doing this, the servo command voltage is given to each axis of the manipulator, the command voltage when it converges on the target position with sufficient accuracy is memorized, and the identified position is determined from the difference between the command value in the no-load state and the command voltage in the loaded state. The command voltage of each axis servo corresponding to the load weight is identified, and the correction function using the Jacobian matrix regarding the manipulator mechanism and the command voltage corresponding to the load weight and the load at a general position within the operating range of the manipulator from the identified position are calculated. 1. A load weight compensation control method for a manipulator, comprising calculating a command voltage for compensating the weight, and performing feedforward control of the command voltage for compensating the load weight to a servo system of each axis of the manipulator.
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