KR100221490B1 - Method for controlling velocity of robot - Google Patents

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KR100221490B1
KR100221490B1 KR1019920015633A KR920015633A KR100221490B1 KR 100221490 B1 KR100221490 B1 KR 100221490B1 KR 1019920015633 A KR1019920015633 A KR 1019920015633A KR 920015633 A KR920015633 A KR 920015633A KR 100221490 B1 KR100221490 B1 KR 100221490B1
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홍용준
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윤종용
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16Programme controls

Abstract

본 발명은 로보트의 가, 감속제어방법에 관한 것이다. 일반적으로 고정밀 로보트의 신뢰도, 내구성등 로보트의 성능은 로보트에 있는 모터를 얼마나 부드럽게 가속, 감속하느냐에 있으므로 본 발명에 의하면 S-곡선으로 구동토록 기동토크를 설계하여 모터에 무리를 적게주고 가, 감속을 실행하므로 본 발명의 효과는 모터의 토크가 연속적인 곡선으로 분포하여 로보트이동이 부드럽게 되도록하고, 동작시 발생하는 소음, 진동의 문제를 현저히 감소하게된 발명인 것이다.The present invention relates to a robot acceleration / deceleration control method. In general, the performance of the robot, such as the reliability and durability of the high-precision robot, depends on how smoothly the motor in the robot accelerates and decelerates. According to the present invention, the starting torque is designed to drive the motor by the S-curve to reduce the force on the motor, Therefore, the effect of the present invention is that the torque of the motor is distributed in a continuous curve so that the robot movement is smooth, and the noise and vibration problems occurring during operation are significantly reduced.

Description

로보트의 가, 감속 제어방법How to control acceleration / deceleration of robot

제1도는 본 발명의 개략적인 씨스템 구성도.1 is a schematic system configuration diagram of the present invention.

제2도는 본 발명의 속도명령과 토-크와의 관계도.2 is a relationship between the speed command and the torque of the present invention.

제3도는 본 발명의 토-크를 연속적으로 얻기위한 관계도.3 is a relationship diagram for continuously obtaining the torque of the present invention.

제4a, b도는 본 발명의 속도명령에 대한 상세도.4a and b are detailed views of the speed command of the present invention;

제5도는 본 발명에 따른 동작흐름도.5 is a flow chart of operation according to the present invention.

제6도는 종래기술에 따른 관계구성도.6 is a relationship diagram according to the prior art.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

10 : 주제어부 11 : 타이머10: main control 11: timer

20 : 위치제어부 30 : 서보드라이버20: position control unit 30: servo driver

40 : 모터40: motor

본 발명은 로보트의 가, 감속 제어방법에 관한 것으로, 더자세히는, 구동모터 가속, 감속시 속도명령의 변화량이 연속적인 곡선을 이루도록하여 로보트의 기능 및 신뢰도를 향상시키게 된 로보트의 가, 감속 제어방법인 것이다.The present invention relates to a method for controlling the acceleration / deceleration of a robot. More specifically, the acceleration / deceleration control of a robot, which improves the function and reliability of the robot by improving a continuous curve of the speed command during acceleration and deceleration of the driving motor. It is a way.

일반적으로 고정밀 로보트의 신뢰도, 내구성등 로보트의 성능은 로보트와 연계된 모터를 얼마나 부드럽게 가속, 감속하느냐에 달려있다. 그러나 종래의 기술은 "S" 곡선과 같은 부드러운 가, 감속을 구현하도록된 것이 있으나, 실제로는 계산시간 상의 문제로 적용되지 못하였고, 도면 제6도에서 보는 바와 같은 직선 가, 감속 방법을 주로사용하였다. 이럴경우 (ㄱ)과 같이 속도명령을 생성하게되면 모터가 처음 움직이는 순간 (ㄴ)과 같이 스텝(Step) 형태의 토-크를 필요로 하기때문에 로보트의 동작이 부드럽지 못하고, 소음, 진동 등이 많이 생겨나게 된다. 또한, 가속후 등속 진입시(ㄱ)와 감속정지시(ㄴ)에 오버 슈우트(Over Shoot) 현상이 발생하여 위치 재현시간이 길어지게 되는 등의 문제점이 발생하였다.In general, the performance of a robot, such as the reliability and durability of a high-precision robot, depends on how smoothly it accelerates and decelerates the motor associated with the robot. However, the conventional technology is to implement a smooth acceleration and deceleration, such as the "S" curve, but in practice it was not applied to the problem in the calculation time, and the linear acceleration, deceleration method as shown in FIG. It was. In this case, if the speed command is generated as shown in (a), the robot needs to have a step-shaped torque like the moment the motor first moves (b). There is a lot to come up. In addition, an overshoot phenomenon occurs at the constant velocity entry (a) and the deceleration stop (b) after acceleration, resulting in a long position reproducing time.

따라서 본 발명은 상술한 바와 같은 종래의 문제점을감안하여 안출된 것으로, 모터의 기동 토-크를 연속적인 곡선 토-크가 되도록 설계하여 위치 재현시간(inposition time)을 감소시킬 수 있게된 로보트의 가, 감속 제어방법을 제공함에 그 목적이 있는 것이다.Accordingly, the present invention is conceived in view of the above-described problems, and the robot is designed to reduce the positional reproduction time by designing the starting torque of the motor to be a continuous curved torque. The purpose is to provide a deceleration control method.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 목적을 달성하기 위한 기술적 방법 및 작용효과를 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the technical method and effect for achieving the object of the present invention.

32비트의 고성능 마이크로-프로세서를 갖는 주제어부(10)와 위치제어부(20)가 연결구비되어 있으며, 상기 주제어부(10)에는 타이머(11)가 연결되어, 주제어부(10)측으로 일정시간 단위로 신호를 보내어 주제어부(10)가 신호를 받을때마다 위치제어부(20)로 속도명령을 보내도록 되어있다. 또한 위치제어부(20)에는 다수의 서보드라이버(30)가 연결되어 모터(40)구동이 이루어지도록된 것이다.The main control unit 10 and the position control unit 20 having a 32-bit high-performance micro-processor are connected. The main control unit 10 is connected with a timer 11, and the main control unit 10 has a predetermined time unit. When the main controller 10 receives a signal, it sends a speed command to the position controller 20. In addition, a plurality of servo drivers 30 are connected to the position controller 20 to drive the motor 40.

이상과 같이 구성된 본 발명의 작용 및 효과를 상세히 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation and effect of the present invention configured as described above in detail.

도면 제3도에서 보는 바와 같은 방법으로 가속, 감속의 변화율에 대한 표S[max]를 만든다. S[max]는 가, 감속 하고자하는 구간의 2배수 이상으로 구성하는데, 그 이유는 가, 감속 구간의 변화가 생기더라도 최초로 설계한 토크형태를 유지하기 위함이다.Table S [max] for the rate of change of acceleration and deceleration is made in the manner as shown in FIG. S [max] consists of 2 times or more of the section to be decelerated, because the reason is to maintain the first designed torque type even if the deceleration section changes.

S[max]는 다음과 같은 제1식에서 얻을 수 있다.S [max] can be obtained from the following equation.

또, 실제 가속 구간에 따른 가속비율은 다음과 같은 제2식으로 얻을 수 있다.In addition, the acceleration ratio according to the actual acceleration section can be obtained by the following equation.

act _ acc : 실제가속구간act _ acc: actual acceleration section

acc[i] (i =1~act _ acc) : 가속비율acc [i] (i = 1 ~ act _ acc): acceleration rate

mod (x,y) : x를 y로 나눈 나머지 값mod (x, y): remainder of x divided by y

init : 가감속 변화율표 S[max]의 최초 선택위치init: Initial selection position of acceleration / deceleration change rate table S [max]

add : 가감속 변화율표 S[max]의 다음 선택위치add: Next selected position of acceleration / deceleration change rate table S [max]

제2식의 결과로 얻은 acc[i]와 도면 제4a, b도의 △T동안 도면 제1도의 위치제어기로 보낼 수 있는 속도명령을 V _ CMD[m]이라고 하면,If the speed command that can be sent to the position controller of FIG. 1 during the acc [i] obtained as a result of Expression 2 and ΔT in FIGS. 4A and 4B is V_CMD [m],

다음의 제3식으로 도면 제4a, b도의 형태로 이루어진 속도명령을 얻을 수 있다.A speed command in the form of FIGS. 4A and 4B can be obtained by the following third equation.

m : 목표위치까지의 타이머발생부m: Timer generating part up to the target position

V _ CMD : 제1도의 타이머(11) 발생시 위치제어부로 보낼 최대속도명령V _ CMD: Maximum speed command to send to position controller when timer 11 of FIG. 1 occurs

Sum _ Vi : V - CMD와 가감속 변화표에서 선택한 acc[k]와의 곱의합Sum _ Vi: Sum of products of V-CMD and acc [k] selected in the acceleration / deceleration change table

이와 같은 제5식의 결과로얻은 Vi는 제4a, b도의 Vi에 해당한다.Vi obtained as a result of the fifth equation corresponds to Vi in FIGS. 4a and b.

제3,5식은 하나의 속도명령을 구하기 위하여 많은 계산이 필요하므로 다음과 같이 재구성하였다.Equations 3 and 5 require a lot of calculations to find a speed command, so we restructured as follows.

즉, 제3식을 가속, 등속, 감속으로 나누면 다음과 같다.That is, the third equation is divided into acceleration, constant velocity, and deceleration as follows.

i) i가 act _ acc 보다 작은 경우 (가속인 경우)i) if i is less than act _ acc (for acceleration)

(만일 i - 1 < 0이면 Vi-1= 0)(V i-1 = 0 if i-1 <0)

ii) i가 m보다 큰 경우 (감속인 경우)ii) if i is greater than m (deceleration)

iii) act _ acc ≤ i ≤ m (등속인 경우)iii) act _ acc ≤ i ≤ m (for constant velocity)

이상의 제6,7,8,식의 결과를 제5식에 대입하여 Vi를 얻는다.Vi is obtained by substituting the results of the above formulas 6, 7, 8 and 5 into formula 5.

(도면 제4a도 참조)(See Figure 4a)

만일 m이 i보다 작을 경우 (등속이 생기지 않는 경우)에는 제6, 7식을 연속적으로 통과한 Sum _ Vi를 구하여 제5식에 대입하여 Vi를 얻는다. (도면 제4b도 참조)If m is less than i (if no constant velocity occurs), Sum _ Vi which passes through equations 6 and 7 is found and substituted into equation 5 to obtain Vi. (See also drawing 4b)

이상의 식을 토대로 본 발명의 동작흐름을 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation flow of the present invention based on the above equation as follows.

도면 제5도에서 보는 바와 같이 각 명령을 지정하여 루프변수 (i)가 가, 감속구간(act _ acc)보다 작은 경우, 즉, 가속임을 감지하면 제6식을 사용하고, 루프변수 (i)가 가감속구간보다 큰경우에는, 다시, 루프변수 (i)가 속도명령구간수(m)보다 큰가를, 즉 감속인가를 감지하여, 감속인경우에는 제7식을 사용하고, 루프변수(i)가 속도 명령구간수(m)보다 작으면 제5식을 수행하여 위치제어부(20)로 전송한다. 이때, 루프변수 (i)가 속도면령구간수 +가, 감속구간(m+act _ acc)보다 작은가를 감지하여, 즉, 등속이 아닌경우, 단계의 로보트 동작을 종료하고, 등속인 경우에는 루프변수에 1을 더하고, 다음단계의 동작을 수행토록 초기상태로 복귀하여 계속적으로 반복수행토록 하는 것이다.As shown in FIG. 5, if each command is designated and loop variable (i) is smaller than deceleration period (act _ acc), that is, acceleration is detected, equation (6) is used. Loop variable (i) If is greater than the acceleration / deceleration section, it is again detected whether the loop variable (i) is greater than the number of speed command sections (m), that is, whether it is deceleration, and if it is deceleration, the seventh equation is used and the loop variable (i If is smaller than the speed command interval (m) is performed by the fifth equation and transmitted to the position controller 20. At this time, the loop variable (i) detects whether the speed command section + is smaller than the deceleration section (m + act _ acc), that is, if the speed is not constant, the robot operation of the step is terminated. It adds 1 to the variable and returns to the initial state so that the next step can be performed repeatedly.

이상에서 본 바와 같이 본 발명은 곡선형태의 기동토크를 설계하여 모터에 무리를 적게주고, 모터의 토- 크가 연속적인 곡선으로 분포하므로 로보트가 부드럽게 동작하여 소음, 진동으로 인한 문제점을 배제하고 등속진입 및 감속정지시 오버 슈- 트를 감소시켜 위치재현시간을 감소시키게된 발명인 것이다.As described above, the present invention designes a starting torque of a curved shape to reduce the load on the motor, and since the torque of the motor is distributed in a continuous curve, the robot operates smoothly, excluding the problems caused by noise and vibration, It is an invention to reduce the position reproduction time by reducing the overshoot during the entry and deceleration stop.

Claims (3)

마이크로 - 프로세서를 갖는 주제어부(10)와 위치제어부(20)를 구비하고, 주제어부(10)와 연결되는 타이머(11)는 일정시간 단위로 신호를 보내어 주제어부(10)가 신호를 받을때마다 위치제어부(20)에 속도명령을 보내도록하는 한편, 위치제어부(20)에서는 다수의 서보드라이버(30)를 통해 모터(40)구동이 이루어지도록 된것에 있어서, 루프변수(i)가 가, 감속구간(act _ acc)보다 작은 경우에 변수 (Sum _ Vi)는 변수 (Sum _ Vi) + 속도명령 (CMD _ V[i]) × 가감속데이타[i]의 식을 사용하여 구동토록 됨을 특징으로 하는 로보트의 가, 감속 제어방법.When the main control unit 10 having a micro-processor and a position control unit 20 and the timer 11 connected to the main control unit 10 sends a signal in units of a predetermined time, the main control unit 10 receives a signal. While the speed command is sent to the position controller 20 every time, the position controller 20 drives the motor 40 through a plurality of servo drivers 30, so that the loop variable i is If it is smaller than the deceleration section (act _ acc), the variable (Sum _ Vi) will be driven using the formula (Sum _ Vi) + speed command (CMD _ V [i]) × acceleration / deceleration data [i]. The robot acceleration / deceleration control method characterized by the above-mentioned. 제1항에 있어서, 루프변수(i)가 속도명령구간수 (m)보다 큰 경우에 변수(Sum _ Vi)는 변수 (Sum _ Vi) -속도명령(CMD _ V[i])× acc[m - i]의 식을 사용하여 구동토록 됨을 특징으로 하는 로보트의 가, 감속 제어방법.A variable sum (Sum _ Vi) is a variable (Sum _ Vi) -speed command (CMD _ V [i]) × acc [when the loop variable i is larger than the speed command interval number m. m-i], the acceleration and deceleration control method of the robot, characterized in that the drive to drive. 제1항에 있어서, 루프변수(i)가 속도명령구간수(m)보다 작거나 같고, 가, 감속구간 (act _ acc)보다 크거나 같을 경우에 변수 (Sum _ Vi)는 Vi-1의 식을 대입하여 구동토록됨을 특징으로 하는 로보트의 가, 감속 제어방법.2. The variable Sum_Vi is set to V i-1 when the loop variable i is less than or equal to the speed command interval m and is greater than or equal to the deceleration period act_acc. The robot's acceleration and deceleration control method characterized in that the driving is performed by substituting the equation.
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