KR101339357B1 - An auto tuning system of industrial robot manip ulators - Google Patents

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엄일용
김성락
박준면
신제호
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Abstract

본 발명에 따른 산업용 로봇 암의 자동튜닝 장치는, 제어부와 각 축에 서보모터를 구비하는 산업용 로봇 암에 있어서, 상기 제어부는 레퍼런스에 해당하는 광대역 스위프 파형을 발생시키며, 상기 광대역 스위프 파형을 상기 로봇 암의 상기 서보모터로 인가하여 가진시키는 파형발생기와, 상기 서보모터로 인가된 상기 광대역 스위프 파형을 이용해 상기 서보모터의 엔코더 응답 신호의 주파수 특성 분석을 위한 오픈 루프 및 클로우즈 루프 분석하는 주파수분석기 및, 상기 오픈 루프 및 클로우즈 루프 분석 값으로 시스템의 이득 여유도와 위상 여유도를 분석하여, 시스템의 공진점을 찾아내어 시스템에 발생하는 적절한 파라미터를 자동 재설정하여 진동을 제거하는 자동튜닝부를 포함한다.In an automatic tuning apparatus for an industrial robot arm according to the present invention, in the industrial robot arm having a control unit and a servo motor on each axis, the control unit generates a wideband sweep waveform corresponding to a reference, and converts the wideband sweep waveform into the robot. A frequency analyzer for applying an excitation to the servo motor of the arm and an open loop and a closed loop analysis for frequency characteristic analysis of the encoder response signal of the servo motor by using the wideband sweep waveform applied to the servo motor; It includes an autotuning unit for analyzing the gain margin and phase margin of the system by the open loop and closed loop analysis value, finds the resonance point of the system and automatically resets the appropriate parameters generated in the system to eliminate vibration.

또한, 산업용 로봇 암의 자동튜닝 방법은, 제어부와 각 축에 서보모터를 구비하는 산업용 로봇 암에 있어서, 레퍼런스에 해당되는 광대역 스위프 파형을 상기 제어부에 설정하는 제1단계와, 상기 광대역 스위프 파형을 상기 서보모터로 인가하는 제2단계와, 상기 서보모터의 엔코더 신호가 인가되면 이를 이용해 주파수 분석기로 주파수 값을 오픈 루프 및 클로우즈 루프 분석하는 제3단계와, 상기 분석된 오픈 루프를 이용해 이득 여유도와 위상 여유도가 적절한 값이 되도록 비례 게인을 재튜닝하고, 상기 클로우즈 루프를 이용해 공진 점을 찾아내어 마진 피크 점이 적절한 값이 되도록 비례 게인을 자동튜닝하는 제4단계 및, 상기 튜닝하는 과정을 상기 로봇 암의 각 축에 대해서 자동으로 실시하여, 시스템에서 발생하는 진동을 자 동으로 제거하는 제5단계를 포함한다.In addition, the automatic tuning method of the industrial robot arm, in the industrial robot arm having a control unit and a servo motor on each axis, the first step of setting the wideband sweep waveform corresponding to the reference to the control unit, and the wideband sweep waveform A second step of applying the servo motor, a third step of analyzing the frequency value using a frequency analyzer using an open loop and a closed loop when the encoder signal of the servo motor is applied, and a gain margin using the analyzed open loop. The fourth step of retuning the proportional gain so that the phase margin becomes an appropriate value, finding the resonance point using the close loop, and autotuning the proportional gain so that the margin peak point is an appropriate value, and the tuning process A fifth which is automatically performed on each axis of the arm to automatically remove vibrations generated from the system And a system.

로봇, 진동제거, 자동튜닝, 주파수 Robot, Vibration Reduction, Auto Tuning, Frequency

Description

산업용 로봇 암의 자동튜닝 장치 및 방법{An auto tuning system of industrial robot manip ulators}An automatic tuning system of industrial robot manip ulators

본 발명은 산업용 로봇에 관한 것으로, 특히 다관절을 가지는 산업용 로봇 암에서 각 축의 진동을 효과적으로 제거할 수 있는 산업용 로봇 암의 자동튜닝 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an industrial robot, and more particularly, to an apparatus and method for automatic tuning of an industrial robot arm capable of effectively removing vibration of each axis in an industrial robot arm having a multi-joint.

일반적으로 사업용 로봇 암을 운용함에 있어 서보시스템 제어기의 자동튜닝을 위해서는, 제어 대상이 되는 시스템의 레퍼런스 신호 및 출력신호를 획득하여 주파수분석기를 통한 음답 특성을 이용하게 된다.In general, for automatic tuning of a servo system controller in operating a commercial robot arm, a reference signal and an output signal of a system to be controlled are acquired to use sound response characteristics through a frequency analyzer.

이때, 레퍼런스 신호는 주로 임펙트 헤머, 진동기를 이용하거나 가속도계와 같은 센서를 이용하여 출력신호를 감지하게 된다. 그 밖에 고가의 주파수분석기(FFT Analyzer)를 이용하여 시스템의 주파수 응답 특성을 찾는다.In this case, the reference signal mainly detects the output signal using an impact hammer, a vibrator, or a sensor such as an accelerometer. In addition, an expensive frequency analyzer (FFT Analyzer) is used to find the frequency response characteristics of the system.

그러나 종래의 서보시스템 제어기의 자동튜닝 방식은, 주파수분석기(FFT Analyzer)를 사용할 경우 가격이 비싸기 때문에 효율적이지 못하였고, 임펙트 헤머, 진동기 및 측정 센서를 사용할 경우 별도로 설치해야 하는 번거로움과, 부피가 커지기 때문에 설치공간 확보가 어려운 문제점이 있었다.However, the automatic tuning method of the conventional servo system controller is not efficient because the cost is high when the FFT analyzer is used, and the inconvenience and volume that need to be installed separately when the impact hammer, the vibrator and the measurement sensor are used. There was a problem that it is difficult to secure the installation space because it increases.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 다관절을 가지는 산업용 로봇 암에서 진동제거를 위한 각 축의 서보 파라미터 자동튜닝을 위하여, 별도의 진동기나 측정 센서를 이용하지 않고, 서보모터에 레퍼런스에 해당되는 광대역 스위프 주파수 파형을 주파수분석기로 인가하여 응답을 통한 주파수분석에 의해 적절한 서보 파라미터를 자동으로 설정할 수 있는 산업용 로봇 암의 자동튜닝 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention is to solve the conventional problems as described above, in order to automatically tune the servo parameters of each axis for vibration elimination in the industrial robot arm having a multi-joint, without using a separate vibrator or measuring sensor, It is an object of the present invention to provide an automatic tuning apparatus and method for an industrial robot arm that can automatically set appropriate servo parameters by frequency analysis through a response by applying a wideband sweep frequency waveform corresponding to a reference to a motor.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 산업용 로봇 암의 자동튜닝 장치는, 제어부와 각 축에 서보모터를 구비하는 산업용 로봇 암에 있어서, 상기 제어부는 레퍼런스에 해당하는 기준 광대역 스위프 파형을 발생시키며, 상기 광대역 스위프 파형을 상기 로봇 암의 상기 서보모터로 인가하여 가진시키는 파형발생기와, 상기 서보모터로 인가된 상기 광대역 스위프 파형을 이용해 상기 서보모터의 엔코더 응답 신호의 주파수 특성 분석을 위한 오픈 루프 및 클로우즈 루프 분석하는 주파수분석기 및, 상기 오픈 루프 및 클로우즈 루프 분석 값으로 시스템의 이득 여유도와 위상 여유도를 분석하여, 시스템의 공진 점을 찾아내어 시스템에 발생하는 파라미터를 자동 재설정하여 진동을 제거하는 자동튜닝부를 포함하는 것을 특징으로 한다.In the automatic tuning apparatus of the industrial robot arm of the present invention for achieving the above object, in the industrial robot arm having a control unit and a servo motor on each axis, the control unit generates a reference wideband sweep waveform corresponding to the reference, An open loop and a closed loop for frequency characteristic analysis of the encoder response signal of the servo motor using a waveform generator for applying and exciting the wideband sweep waveform to the servo motor of the robot arm and the wideband sweep waveform applied to the servo motor. Frequency analyzer for loop analysis and gain tuning and phase margin of the system using the open loop and closed loop analysis values to find the resonance point of the system and automatically reset the parameters generated in the system to eliminate vibration It is characterized by including a wealth.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 산업용 로봇 암의 자동튜닝 방법은, 제어부와 각 축에 서보모터를 구비하는 산업용 로봇 암에 있어서, 레퍼런스에 해당되는 기준 광대역 스위프 파형을 상기 제어부에 설정하는 제1단계와, 상기 광대역 스위프 파형을 상기 서보모터로 인가하는 제2단계와, 상기 서보모터의 엔코더 신호가 인가되면 이를 이용해 주파수분석기로 주파수 값을 오픈 루프 및 클로우즈 루프를 분석하는 제3단계와, 상기 분석된 오픈 루프를 이용해 이득 여유도와 위상 여유도가 일정값이 되도록 비례 게인을 재튜닝하고, 상기 클로우즈 루프를 이용해 공진 점을 찾아내어 마진 피크점이 일정값이 되도록 비례 게인을 자동튜닝하는 제4단계 및, 상기 튜닝하는 과정을 상기 로봇 암의 각 축에 대해서 자동으로 실시하여, 시스템에서 발생하는 진동을 자동으로 제거하는 제5단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.The automatic tuning method of the industrial robot arm of the present invention for achieving the above object, in the industrial robot arm having a control unit and a servo motor on each axis, the control unit for setting a reference wideband sweep waveform corresponding to the reference to the control unit; A first step, a second step of applying the wideband sweep waveform to the servo motor, a third step of analyzing an open loop and a closed loop of frequency values using a frequency analyzer using the encoder signal of the servo motor; Retuning the proportional gain such that the gain margin and the phase margin are constant values using the analyzed open loop, and automatically tuning the proportional gain to find a resonance point using the close loop and automatically tuning the proportional gain point to a constant value. And automatically performing the tuning process for each axis of the robot arm, And a fifth step of automatically removing the vibrations.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 별도의 임펙트 헤머, 진동기 및 센서를 이용하거나 고가의 주파수분석기를 별도로 설치하지 않고 제어부 내에 자체적으로 설치할 수 있어, 설치공간 확보가 용이하고 장비의 가격을 낮출 수 있는 장점이 있다.As described above, the present invention can be installed in the control unit by using a separate impact hammer, a vibrator and a sensor or without installing an expensive frequency analyzer separately, so that installation space can be easily secured and the cost of equipment can be lowered. There is an advantage.

또한, 광대역 스위프 파형을 서보모터로 인가하여 응답을 받는 방식이므로, 실시간으로 로봇 암의 각 축에서 발생하는 공진 점 정보를 얻을 수 있고, 각 축에서 발생하는 진동을 자동으로 재설정할 수 있어 튜닝이 빠르고 정확한 장점이 있다.In addition, since the wide sweep sweep waveform is applied to the servo motor to receive a response, the resonance point information generated in each axis of the robot arm can be obtained in real time, and the vibration generated in each axis can be automatically reset. It has a fast and accurate advantage.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명을 설명함에 있어서, 정의되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의 내려진 것으로, 본 발명의 기술적 구성요소를 한정하는 의미로 이해되어서는 아니 될 것이다.In describing the present invention, the defined terms are defined in consideration of the function of the present invention, and should not be understood in a limiting sense of the technical elements of the present invention.

도 1은 본 발명에 따른 산업용 로봇 암의 자동튜닝 장치의 구성을 개략적으로 도시한 블럭도, 도 2는 본 발명에 따른 산업용 로봇 암의 자동튜닝 장치의 주파수분석기를 통해 출력되는 클로우즈 루프 응답특성을 나타낸 그래프, 도 3은 본 발명에 따른 산업용 로봇 암의 자동튜닝 장치의 주파수분석기를 통해 출력되는 오픈 루프 응답특성을 나타낸 그래프, 도 4는 본 발명에 따른 산업용 로봇 암의 자동튜닝 방법의 각 단계를 도시한 순서도이다.1 is a block diagram schematically showing the configuration of an automatic tuning apparatus for an industrial robot arm according to the present invention, and FIG. 2 is a closed loop response characteristic output through a frequency analyzer of the automatic tuning apparatus for an industrial robot arm according to the present invention. 3 is a graph showing an open loop response characteristic outputted through a frequency analyzer of an automatic tuning apparatus for an industrial robot arm according to the present invention, and FIG. 4 is a diagram illustrating each step of the automatic tuning method for an industrial robot arm according to the present invention. It is a flowchart shown.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 산업용 로봇 암의 자동튜닝 장치는, 제어부와 기구부(100)의 각 축에 서보모터(servomotor: 110)를 구비하는 산업용 로봇 암에 있어서, 상기 제어부(200)는 파형발생기(210), 주파수분석기(220) 및 자동튜닝부(230)를 포함한다.As shown in Figures 1 to 3, the automatic tuning device of the industrial robot arm according to the present invention, in the industrial robot arm having a servo motor (110) on each axis of the control unit and the mechanism unit 100, The controller 200 includes a waveform generator 210, a frequency analyzer 220, and an automatic tuning unit 230.

여기서, 상기 파형발생기(210)는 레퍼런스(reference)에 해당하는 기준 광대역 스위프(sweep) 파형을 발생시키며, 상기 광대역 스위프(sweep) 파형을 상기 로봇 암의 기구부(200)에 설치되는 서보모터(servomotor: 110)로 인가하여 가진 시킨다. 즉, 상기 서보모터(servomotor: 110)에 일정 가 진동을 주기 위해 파형발생 기(210)가 구비되고, 가 진동에 의해 반응하는 응답 신호 값을 분석하기 위해 주파수분석기(220)가 구비된다.Here, the waveform generator 210 generates a reference wideband sweep waveform corresponding to a reference, and a servomotor installed at the mechanical unit 200 of the robot arm to generate the wideband sweep waveform. : 110) and let it be excited. That is, a waveform generator 210 is provided to give the servo motor 110 a constant vibration, and a frequency analyzer 220 is provided to analyze the response signal value reacted by the vibration.

상기 주파수분석기(220)는 서보모터(servomotor: 110)로 인가된 광대역 스위프(sweep) 파형을 이용해 상기 서보모터(servomotor: 110)의 엔코더(110a) 응답 주파수 신호를 오픈 루프(Open-Loop) 및 클로우즈 루프(Closed-Loop) 분석한다.The frequency analyzer 220 opens-loops the response frequency signal of the encoder 110a of the servomotor 110 using a wideband sweep waveform applied to the servomotor 110. Closed-Loop Analysis.

통상적으로, 오픈 루프(Open-Loop)는 제어신호를 주고서 그 신호에 의해서 어떻게 변했는지는 상관안하는 회로, 단순히 피드백(Feedback)이 없는 회로, 시스템을 의미하기도 한다. 반면, 클로우즈 루프(Closed-Loop)는 궤환 루프가 존재하여 입력에 의하여 출력이 변화하는 것을 다시금 입력으로 넣어주는 형태의 회로나 시스템을 의미한다.In general, open-loop refers to a circuit that gives a control signal and does not care how it is changed by the signal, a circuit without a feedback, or a system. On the other hand, closed-loop refers to a circuit or system in which a feedback loop exists so that an output change by an input is put back into an input.

자동튜닝부(230)는 상기 오픈 루프(Open-Loop) 및 클로우즈 루프(Closed-Loop) 분석 값으로 시스템의 이득 여유도(gain margin)와 위상 여유도(phase margin)를 분석한다. The autotuning unit 230 analyzes a gain margin and a phase margin of the system using the open-loop and closed-loop analysis values.

이후, 이득 여유도(gain margin)와 위상 여유도(phase margin)를 이용해 시스템의 공진 점을 찾아내어 시스템에 발생하는 적절한 파라미터를 자동으로 설정하여 진동을 제거하는 기능을 갖는다.After that, it finds the resonance point of the system by using the gain margin and the phase margin, and automatically sets appropriate parameters that occur in the system to remove vibration.

그리고 제어부에는 사용자가 상기 파형발생기(210)의 광대역 스위프(sweep) 파형 주파수를 초기에 설정할 수 있다. 또한, 상기 제어부에는 상기 파형발생기(210), 주파수분석기(220) 및 자동튜닝부(230)를 모니터링 할 수 있도록 하는 모니터링부(240)를 더 포함하는 것이 바람직하다. 즉, 상기 모니터링부(240)를 통해 사용자가 육안으로 상기의 정보들을 용이하게 확인할 수 있다.The control unit may initially set a wideband sweep waveform frequency of the waveform generator 210. The control unit may further include a monitoring unit 240 for monitoring the waveform generator 210, the frequency analyzer 220, and the automatic tuning unit 230. That is, the user can easily check the information with the naked eye through the monitoring unit 240.

이하, 본 발명의 산업용 로봇 암의 자동튜닝 방법을 각 단계별로 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the automatic tuning method of the industrial robot arm of the present invention will be described for each step.

도 4에 도시한 바와 같이, 제1단계(S100)는 레퍼런스(reference)에 해당되는 기준 광대역 스위프(sweep) 파형을 상기 제어부에 설정하는 단계이다. 즉, 사용자가 제어부의 입력부(미도시)를 통해 해당 로봇 암의 기종에 따라 적절한 입력 값을 입력할 수 있다.As shown in FIG. 4, the first step S100 is a step of setting a reference wideband sweep waveform corresponding to a reference to the controller. That is, the user may input an appropriate input value according to the model of the robot arm through an input unit (not shown) of the controller.

다음으로, 제2단계(S200)는 광대역 스위프(sweep) 파형을 서보모터(servomotor: 110)로 인가하는 단계이다. 즉, 레퍼런스(reference)에 해당하는 기준 광대역 스위프(sweep) 파형을 서보모터(servomotor: 110)로 인가하여 가 진동을 준다.Next, the second step S200 is a step of applying a wideband sweep waveform to a servomotor 110. That is, a reference wideband sweep waveform corresponding to a reference is applied to the servomotor 110 to give a temporary vibration.

다음으로, 제3단계(S300)는 서보모터(servomotor: 110)의 엔코더(110a) 응답 신호가 인가되면, 상기 신호 값을 주파수분석기(220)로 오픈 루프(Open-Loop) 및 클로우즈 루프(Closed-Loop) 분석하는 단계이다. 즉, 상기 분석된 값을 통해 이하 설명될 이득 여유도(gain margin) 값과 위상도(phase margin) 값을 구할 수 있다.Next, when the response signal of the encoder 110a of the servomotor 110 is applied, the third step S300 opens and closes the signal value to the frequency analyzer 220 with an open loop and a closed loop. -Loop) Analyze step. That is, the gain margin value and the phase margin value to be described below may be obtained through the analyzed values.

다음으로, 제4단계(S400)는 일정한 이득 여유도와 위상 여유도가 되도록 분석된 상기 오픈 루프(Open-Loop)를 이용해 상기 이득 여유도(gain margin) 값과 위상 여유도(phase margin)가 일정값이 되도록 비례 게인(Proportional gain)을 재튜닝한다. Next, in the fourth step S400, the gain margin value and the phase margin are constant by using the open loop analyzed to obtain a constant gain margin and phase margin. Retune the proportional gain to be the value.

그리고 상기 클로우즈 루프(Closed-Loop)를 이용해 공진점을 찾아내어 마진 피크점이 일정값이 되도록 비례 게인(Proportional gain)을 자동튜닝하는 단계이다.In addition, a resonance point is found using the closed loop to automatically tune the proportional gain such that a margin peak point becomes a constant value.

여기서, 상기 제4단계(S400)에서는 일정한 이득 여유도(gain margin)와 위상 여유도(phase margin)가 되도록 비례 게인(Proportional gain)을 재튜닝하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 제4단계(S400)에서는 공진점이 다수로 존재할 경우 필터를 적용하여 제거하는 것이 바람직하다.Herein, in the fourth step S400, it is preferable to retune the proportional gain so as to have a constant gain margin and a phase margin. In addition, in the fourth step S400, when there are a plurality of resonance points, it is preferable to apply and remove a filter.

아울러, 상기 제4단계(S400)에서는 상기 클로우즈 루프(Closed-Loop)에서 마진 피크점은 3~6[dB] 의 범위내 일정값이 되도록 비례 게인(Proportional gain)을 자동 튜닝하도록 하는 것이 바람직하다.In addition, in the fourth step S400, it is preferable to automatically tune the proportional gain such that a margin peak point in the closed loop is within a range of 3 to 6 dB. .

마지막으로, 제5단계(S500)는 상기 튜닝하는 과정을 상기 로봇 암의 각 축에 대해서 자동으로 실시하여, 시스템에서 발생하는 진동을 자동으로 제거하는 단계이다. 즉, 상기 로봇 암의 각 축의 응답을 통해 일괄적으로 자동제어할 수 있는 것이다.Finally, the fifth step (S500) is the step of automatically performing the tuning process for each axis of the robot arm, to automatically remove the vibration generated in the system. That is, it is possible to collectively control automatically through the response of each axis of the robot arm.

따라서, 별도의 임펙트 헤머, 진동기 및 센서를 이용하거나 고가의 주파수분석기(220)를 별도로 설치하지 않고 제어부 내에 자체적으로 설치할 수 있어, 설치공간 확보가 용이하고 장비의 가격을 낮출 수 있다. 또한, 광대역 스위프(sweep) 파형을 서보모터(servomotor: 110)로 인가하여 응답을 받는 방식이므로, 실시간으로 로봇 암의 각 축에서 발생하는 공진 점 정보를 얻을 수 있고, 각 축에서 발생하는 진동을 자동으로 재설정할 수 있어 튜닝이 빠르고 정확한 장점이 있다.Therefore, by using a separate impact hammer, a vibrator and a sensor or an expensive frequency analyzer 220 may be installed in the control unit itself, it is easy to secure an installation space and lower the price of the equipment. In addition, since a wide sweep sweep waveform is applied to a servomotor 110 to receive a response, resonance point information generated in each axis of the robot arm can be obtained in real time, and vibration generated in each axis can be obtained. It can be reset automatically, so tuning is fast and accurate.

이상에서 본 발명에 따른 산업용 로봇 암의 자동튜닝 장치 및 방법에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 가장 양호한 실시 예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다.In the above description, the technical idea of the automatic tuning apparatus and method for an industrial robot arm according to the present invention has been described with the accompanying drawings, but this is by way of example and not by way of limitation.

따라서 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술사상의 범위를 이탈하지 않는 범위 내에서 치수 및 모양 그리고 구조 등의 다양한 변형 및 모방할 수 있음은 명백한 사실이며 이러한 변형 및 모방은 본 발명의 기술 사상의 범위에 포함된다.Accordingly, it is a matter of course that various modifications and variations of the present invention are possible without departing from the scope of the present invention. And are included in the technical scope of the present invention.

도 1은 본 발명에 따른 산업용 로봇 암의 자동튜닝 장치의 구성을 개략적으로 도시한 블럭도.1 is a block diagram schematically showing the configuration of an automatic tuning device for an industrial robot arm according to the present invention.

도 2는 본 발명에 따른 산업용 로봇 암의 자동튜닝 장치의 주파수분석기를 통해 출력되는 클로우즈 루프 응답특성을 나타낸 그래프.Figure 2 is a graph showing the closed loop response characteristics output through the frequency analyzer of the automatic tuning device of the industrial robot arm according to the present invention.

도 3은 본 발명에 따른 산업용 로봇 암의 자동튜닝 장치의 주파수분석기를 통해 출력되는 오픈 루프 응답특성을 나타낸 그래프.Figure 3 is a graph showing the open loop response characteristics that are output through the frequency analyzer of the automatic tuning device of the industrial robot arm according to the present invention.

도 4는 본 발명에 따른 산업용 로봇 암의 자동튜닝 방법의 각 단계를 도시한 순서도.Figure 4 is a flow chart showing each step of the automatic tuning method of the industrial robot arm according to the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

100: 기구부 110: 서보모터100: mechanism 110: servo motor

110a: 엔코더 200: 제어부110a: encoder 200: control unit

210: 파형발생기 220: 주파수분석기210: waveform generator 220: frequency analyzer

230: 자동튜닝부 240: 모니터링부230: automatic tuning unit 240: monitoring unit

Claims (2)

제어부와 각 축에 서보모터를 구비하는 산업용 로봇 암에 있어서,In the industrial robot arm having a control unit and a servo motor on each axis, 상기 제어부는 레퍼런스에 해당하는 기준 광대역 스위프 파형을 발생시키며, 상기 광대역 스위프 파형을 상기 로봇 암의 상기 서보모터로 인가하여 가진시키는 파형발생기;The control unit generates a reference wideband sweep waveform corresponding to the reference, the waveform generator for applying the excitation to the servo motor of the robot arm; 상기 서보모터로 인가된 상기 광대역 스위프 파형을 이용해 상기 서보모터의 엔코더 응답 신호의 주파수 특성 분석을 위한 오픈 루프 및 클로우즈 루프 분석하는 주파수분석기; 및A frequency analyzer for performing open loop and closed loop analysis for frequency characteristic analysis of the encoder response signal of the servo motor using the wideband sweep waveform applied to the servo motor; And 상기 오픈 루프 및 클로우즈 루프 분석 값으로 시스템의 이득 여유도와 위상 여유도를 분석하여, 시스템의 공진 점을 찾아내어 시스템에 발생하는 파라미터를 자동 재설정하여 진동을 제거하는 자동튜닝부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 산업용 로봇 암의 자동튜닝장치.And an autotuning unit for analyzing the gain margin and phase margin of the system using the open loop and closed loop analysis values, finding a resonance point of the system, and automatically resetting parameters generated in the system to remove vibrations. Automatic tuning device for industrial robot arms. 제어부와 각 축에 서보모터를 구비하는 산업용 로봇 암에 있어서,In the industrial robot arm having a control unit and a servo motor on each axis, 레퍼런스에 해당되는 기준 광대역 스위프 파형을 상기 제어부에 설정하는 제1단계;Setting a reference wideband sweep waveform corresponding to a reference in the controller; 상기 광대역 스위프 파형을 상기 서보모터로 인가하는 제2단계;A second step of applying the wideband sweep waveform to the servomotor; 상기 서보모터의 엔코더 신호가 인가되면 이를 이용해 주파수분석기로 주파수 값을 오픈 루프 및 클로우즈 루프를 분석하는 제3단계;A third step of analyzing an open loop and a closed loop of frequency values using a frequency analyzer using the encoder signal of the servomotor; 상기 분석된 오픈 루프를 이용해 이득 여유도와 위상 여유도가 일정값이 되도록 비례 게인을 재튜닝하고, 상기 클로우즈 루프를 이용해 공진점을 찾아내어 마진 피크점이 일정값이 되도록 비례 게인을 자동튜닝하는 제4단계; 및A fourth step of retuning the proportional gain using the analyzed open loop so that the gain margin and the phase margin are a constant value, and finding the resonance point using the close loop to automatically tune the proportional gain so that the margin peak point is a constant value. ; And 상기 튜닝하는 과정을 상기 로봇 암의 각 축에 대해서 자동으로 실시하여, 시스템에서 발생하는 진동을 자동으로 제거하는 제5단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 산업용 로봇 암의 자동튜닝 방법.And automatically performing the tuning process on each axis of the robot arm to automatically remove vibrations generated from the system.
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