KR101528090B1 - 로봇 및 로봇의 노이즈 제거 방법 - Google Patents

로봇 및 로봇의 노이즈 제거 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101528090B1
KR101528090B1 KR1020137020719A KR20137020719A KR101528090B1 KR 101528090 B1 KR101528090 B1 KR 101528090B1 KR 1020137020719 A KR1020137020719 A KR 1020137020719A KR 20137020719 A KR20137020719 A KR 20137020719A KR 101528090 B1 KR101528090 B1 KR 101528090B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
noise
filter
arm
frequency
sensor
Prior art date
Application number
KR1020137020719A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20130116916A (ko
Inventor
시게노리 사사이
Original Assignee
세이코 엡슨 가부시키가이샤
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 세이코 엡슨 가부시키가이샤 filed Critical 세이코 엡슨 가부시키가이샤
Publication of KR20130116916A publication Critical patent/KR20130116916A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101528090B1 publication Critical patent/KR101528090B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J13/00—Controls for manipulators
    • B25J13/08—Controls for manipulators by means of sensing devices, e.g. viewing or touching devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16—Programme controls
    • B25J9/1694—Programme controls characterised by use of sensors other than normal servo-feedback from position, speed or acceleration sensors, perception control, multi-sensor controlled systems, sensor fusion
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/10—Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C19/00—Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
    • G01C19/56—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/37—Measurements
    • G05B2219/37008—Calibration of measuring system, probe, sensor
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/37—Measurements
    • G05B2219/37507—Spectral density analysis
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/39—Robotics, robotics to robotics hand
    • G05B2219/39195—Control, avoid oscillation, vibration due to low rigidity
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/40—Robotics, robotics mapping to robotics vision
    • G05B2219/40549—Acceleration of end effector
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/40—Robotics, robotics mapping to robotics vision
    • G05B2219/40596—Encoder in each joint
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/40—Robotics, robotics mapping to robotics vision
    • G05B2219/40597—Measure, calculate angular momentum, gyro of rotating body at end effector
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/41—Servomotor, servo controller till figures
    • G05B2219/41128—Compensate vibration beam, gantry, feedback of speed of non driven end

Abstract

아암(101)과, 아암을 회동시키는 모터(103)와 토크 전달 기구(102)를 포함하는 아암 연결부(104)와, 아암(101)의 단부의 아암 연결부(104)에 연결된 기체(105)와, 모터(103)의 회동 각도를 검출하고 모터(103)의 회동 각도 정보를 출력하는 각도 센서(106)와, 아암(101)에 작용하는 관성력의 정보를 출력하는 관성 센서(107)와, 아암(101)의 회동 동작을 제어하는 제어부(108)와, 각도 센서(106)의 출력과 관성 센서(107)의 출력으로부터 관성 센서(107)의 노이즈 주파수를 검출하는 노이즈 검출부(109)와, 노이즈 검출부(109)의 정보로부터 필터(111)의 특성을 결정하는 필터 상수 결정부(110)와, 필터 상수 결정부(110)에 기초하여 관성 센서(107)의 노이즈를 제거하는 필터(111)를 구비한다.

Description

로봇 및 로봇의 노이즈 제거 방법 {ROBOT AND ROBOT NOISE REMOVAL METHOD}
본 발명은, 로봇 및 로봇의 노이즈 제거 방법에 관한 것으로, 특히, 로봇의 제어 방법에 관한 것이다.
로봇의 아암을 동작시켜 정지할 때, 아암이 진동한다. 아암이 진동하면 높은 위치 정밀도로 작업할 수 없으므로, 진동이 정지할 때까지 대기하는 경우가 있다. 그리고, 아암의 속도를 빠르게 하면 아암의 정지시의 진동이 커지므로, 진동이 정지할 때까지의 시간이 길어진다. 따라서, 예를 들면 특허문헌 1에 로봇에 관성 센서를 이용함으로써 잔류 진동을 감소시키는 방법이 개시되어 있다. 이 잔류 진동은 모터와 아암 선단과의 사이에 큰 탄성이 있기 때문에 생긴다. 인코더로 대표되는 위치 센서만으로도 모터의 회전 정보는 취득할 수 있지만, 관성 센서를 설치함으로써 아암 선단의 정보는 보다 정확하게 취득할 수 있다. 이 정보를 제어부에 피드백함으로써 잔류 진동을 감소시키고 있었다.
일본 특허 제3883544호 공보
관성 센서를 사용하기 위해서는 노이즈를 고려할 필요가 있다. 특히 진동식의 자이로 센서에서는 기계적 진동이 가해지면 매우 큰 이조 주파수 노이즈가 발생한다. 관성 센서의 출력을 이용하여 아암을 제어하는 피드백계를 구축할 때 피드백계가 발진하여 로봇이 동작하지 않게 되는 경우가 있다. 따라서, 관성 센서를 포함한 피드백계의 발진을 방지하는 로봇이 요구되고 있었다.
본 발명은, 상술한 과제의 적어도 일부를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 이하의 형태 또는 적용예로서 실현하는 것이 가능하다.
[적용예 1] 본 적용예에 따른 로봇은, 아암과, 상기 아암과 접속하고 상기 아암을 회동 또는 병진시키는 구동원을 갖는 아암 연결부와, 상기 아암 연결부와 접속되는 기체와, 상기 구동원의 회동 각도를 검출하는 각도 센서와, 상기 아암에 설치되고 상기 아암에 작용하는 관성력을 검출하는 관성 센서와, 상기 관성 센서의 출력으로부터 노이즈를 제거하는 노이즈 필터와, 상기 아암의 회동 동작을 제어하는 제어부와, 상기 각도 센서의 출력과 상기 관성 센서의 출력으로부터 상기 관성 센서의 노이즈 주파수를 검출하는 노이즈 검출부와, 상기 노이즈 필터가 노이즈를 제거하는 노이즈 필터 특성을, 상기 노이즈 주파수를 이용하여 결정하는 필터 상수 결정부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 적용예에 따르면, 기체에 아암 연결부를 통해 아암이 접속되어 있다. 아암 연결부는 구동원을 갖고, 구동원이 아암을 회동 또는 병진시킨다. 제어부는 구동원을 제어함으로써 아암의 회동 동작을 제어한다. 구동원에는 각도 센서가 설치되고, 각도 센서가 구동원의 회동 각도를 검출한다. 제어부는 구동원의 회동 각도의 정보를 바탕으로 아암의 회동 상태를 인식한다.
아암에는 관성 센서가 설치되어 있다. 그리고, 제어부는 관성 센서의 출력을 이용하여 아암의 회동 상황을 인식한다. 노이즈 검출부는 각도 센서의 출력과 관성 센서의 출력을 이용하여 관성 센서에 고유한 노이즈에 있어서의 노이즈 주파수를 검출한다. 필터 상수 결정부는 노이즈 주파수를 이용하여 노이즈 필터 특성을 결정한다. 이 노이즈 필터 특성은 관성 센서에 고유한 특성에 대응하여 결정된다. 관성 센서에는 노이즈 필터가 접속되고, 노이즈 필터 특성에 따라서 노이즈 필터는 관성 센서의 출력으로부터 노이즈를 제거한다. 따라서, 제어부는 노이즈가 경감된 관성 센서의 출력을 이용하여 아암을 제어할 수 있다. 그 결과, 제어부는, 관성 센서를 포함한 피드백계의 발진을 방지할 수 있다.
[적용예 2] 상기 적용예에 기재된 로봇에서는, 상기 노이즈 검출부는 상기 각도 센서가 출력하는 신호의 주파수 분포와, 상기 관성 센서가 출력하는 신호의 주파수 분포를 이용하여 상기 관성 센서가 출력하는 신호의 노이즈 주파수를 검출하는 것이 바람직하다.
본 적용예에 따르면, 각도 센서가 출력하는 신호의 주파수 분포와 관성 센서가 출력하는 신호의 주파수 분포를 이용하고 있다. 따라서, 관성 센서가 검출하는 신호의 진동 주파수 분포로부터 노이즈 성분의 신호의 주파수 분포를 분리할 수 있다. 그 결과, 노이즈 주파수를 고정밀도로 특정할 수 있다.
[적용예 3] 상기 적용예에 기재된 로봇에서는, 상기 노이즈 필터는 대역 제거 필터인 것이 바람직하다.
본 적용예에 따르면, 제거해야 하는 주파수 이외의 대역에서는 위상의 변화를 작게 할 수 있다. 그리고, 관성 센서가 출력하는 신호로부터 노이즈 성분의 주파수의 대역의 신호를 제거할 수 있다.
[적용예 4] 상기 적용예에 기재된 로봇에서는, 상기 필터 상수 결정부는 상기 노이즈 주파수와 테이블을 참조하여 필터 상수를 결정하는 것이 바람직하다.
본 적용예에 따르면, 복잡한 계산을 필요로 하는 일 없이 필터 상수를 결정할 수 있으므로, 계산에 따른 부하를 적게 할 수 있다.
[적용예 5] 상기 적용예에 기재된 로봇에서는, 상기 노이즈 필터는 상기 제어부에 소프트웨어로 실장되어 있는 것이 바람직하다.
본 적용예에 따르면, 노이즈 필터를 구성하는 전자 부품 등은 필요없어, 납땜 등의 공정수도 삭감할 수 있다. 따라서, 높은 생산성으로 로봇을 제조할 수 있다.
[적용예 6] 본 적용예에 따른 로봇은, 복수의 아암과, 상기 복수의 아암과 접속되고 상기 복수의 아암을 회동 또는 병진시키는 구동원을 갖는 복수의 아암 연결부가 교대로 연결된 아암체와, 상기 아암체와 접속되는 기체와, 상기 구동원의 회동 각도를 검출하는 복수의 각도 센서와, 상기 복수의 아암에 작용하는 관성력을 검출하는 복수의 관성 센서와, 상기 관성 센서의 출력으로부터 노이즈를 제거하는 복수의 노이즈 필터와, 상기 복수의 아암의 회동 동작을 제어하는 제어부와, 복수의 상기 각도 센서의 출력과 복수의 상기 관성 센서의 출력으로부터 복수의 상기 관성 센서의 노이즈 주파수를 검출하는 노이즈 검출부와, 상기 노이즈 필터가 노이즈를 제거하는 노이즈 필터 특성을, 상기 노이즈 주파수를 이용하여 결정하는 필터 상수 결정부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 적용예에 따르면, 로봇은, 아암과 아암 연결부가 교대로 연결된 아암체를 구비하고 있다. 이에 의해, 아암은 자유롭게 움직일 수 있다. 그리고, 아암은 복수 설치되고, 아암에 작용하는 관성력을 검출하는 관성 센서가 복수 설치되어 있다. 아암 연결부는 복수 설치되고, 아암체에는 각도 센서가 복수 설치되어 있다.
노이즈 검출부는 복수의 각도 센서의 출력과 복수의 관성 센서의 출력으로부터 관성 센서의 노이즈 주파수를 검출한다. 그리고, 필터 상수 결정부가 노이즈 주파수를 이용하여 각 관성 센서와 대응하는 노이즈 필터 특성을 결정한다. 따라서, 노이즈 필터는 각 관성 센서의 노이즈를 제거할 수 있다. 그 결과, 아암과 아암 연결부가 교대로 연결된 아암체를 구비한 로봇에 있어서도, 제어부는 관성 센서를 포함한 피드백계의 발진을 방지할 수 있다.
[적용예 7] 상기 적용예에 기재된 로봇에서는, 상기 노이즈 검출부는 상기 각도 센서가 출력하는 신호의 주파수 분포와, 상기 관성 센서가 출력하는 신호의 주파수 분포를 이용하여 상기 관성 센서가 출력하는 신호의 노이즈 주파수를 검출하는 것이 바람직하다.
본 적용예에 따르면, 각도 센서가 출력하는 신호의 주파수 분포와 관성 센서가 출력하는 신호의 주파수 분포를 이용하고 있다. 따라서, 관성 센서가 검출하는 신호의 진동 주파수 분포로부터 노이즈 성분의 신호의 주파수 분포를 분리할 수 있다. 그 결과, 노이즈 주파수를 고정밀도로 특정할 수 있다.
[적용예 8] 상기 적용예에 기재된 로봇에서는, 상기 노이즈 필터는 대역 제거 필터인 것이 바람직하다.
본 적용예에 따르면, 제거해야 하는 주파수 이외의 대역에서는 위상의 변화가 작아진다. 따라서, 관성 센서가 출력하는 신호로부터 노이즈 성분의 주파수 대역의 신호를 제거할 수 있다.
[적용예 9] 상기 적용예에 기재된 로봇에서는, 상기 필터 상수 결정부는 상기 노이즈 주파수와 테이블을 참조하여 필터 상수를 결정하는 것이 바람직하다.
본 적용예에 따르면, 복잡한 계산을 필요로 하는 일 없이 필터 상수를 결정할 수 있으므로, 계산에 따른 부하를 적게 할 수 있다.
[적용예 10] 상기 적용예에 기재된 로봇에서는, 상기 노이즈 필터는 상기 제어부에 소프트웨어로 실장되어 있는 것이 바람직하다.
본 적용예에 따르면, 노이즈 필터를 구성하는 전자 부품 등은 필요없어, 납땜 등의 공정수도 삭감할 수 있다. 따라서, 높은 생산성으로 로봇을 제조할 수 있다.
[적용예 11] 본 적용예에 따른 로봇의 노이즈 제거 방법은, 구동원의 회동 각도를 검출하는 구동원 각도 검출 공정과, 관성 센서를 이용하여 아암에 작용하는 관성력을 검출하는 아암 관성력 검출 공정과, 상기 구동원 각도 검출 공정에서 검출한 상기 회동 각도의 신호와 상기 아암 관성력 검출 공정에서 검출한 상기 관성력의 신호를 이용하여 상기 관성 센서의 노이즈 주파수를 검출하는 노이즈 성분 검출 공정과, 상기 검출한 정보로부터 노이즈를 제거하는 노이즈 필터 특성을 결정하는 필터 상수 결정 공정과, 상기 노이즈 필터 특성에 기초한 노이즈 필터로 노이즈를 제거하는 노이즈 제거 공정을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 적용예에 따르면, 구동원 각도 검출 공정에서 구동원의 회동 각도를 검출하고 있다. 그리고, 아암 관성력 검출 공정에서 관성 센서를 이용하여 아암에 작용하는 관성력을 검출하고 있다. 계속해서, 노이즈 성분 검출 공정에서는 구동원 각도 검출 공정에서 검출한 회동 각도의 신호와 아암 관성력 검출 공정에서 검출한 관성력의 신호를 이용하여 관성 센서의 노이즈 주파수를 검출하고 있다. 다음으로, 필터 상수 결정 공정에서는 검출한 정보로부터 노이즈를 제거하는 특성인 노이즈 필터 특성을 결정하고 있다. 노이즈 제거 공정에서는 노이즈 필터 특성에 기초한 노이즈 필터로 노이즈를 제거하고 있다.
따라서, 노이즈 필터 특성은 관성 센서에 고유한 노이즈를 제거하는 특성으로 되도록 설정할 수 있으므로, 노이즈 제거 공정에서는 고정밀도로 노이즈를 제거할 수 있다. 그 결과, 관성 센서를 포함한 피드백계의 발진을 방지할 수 있다.
도 1은 제1 실시 형태에 따른 로봇의 개략 구성을 도시하는 블록도.
도 2는 센서 출력 신호로부터 노이즈를 제거하는 공정을 나타내는 플로우차트.
도 3은 센서 출력 신호로부터 노이즈를 제거하는 공정을 설명하기 위한 도면.
도 4는 센서 출력 신호로부터 노이즈를 제거하는 공정을 설명하기 위한 도면.
도 5는 제2 실시 형태에 따른 개략 구성을 도시하는 블록도.
도 6은 센서 출력 신호로부터 노이즈를 제거하는 공정을 설명하기 위한 도면.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대해, 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 이하의 각 도면에서는, 각 층이나 각 부재를 인식 가능한 정도의 크기로 하기 위해, 각 층이나 각 부재의 척도를 실제와는 다르게 하고 있다.
(제1 실시 형태)
본 실시 형태에서는, 로봇과 로봇이 행하는 특징적인 아암의 제어 방법에 대해, 도 1 내지 도 4에 따라서 설명한다. 도 1은, 제1 실시 형태에 따른 로봇의 개략 구성을 도시하는 블록도이다.
도 1에 도시한 바와 같이 로봇(100)은 기체(105)를 구비하고 있다. 기체(105)의 내부에는 아암 연결부(104)가 설치되어 있다. 아암 연결부(104)는 각도 센서(106), 구동원으로서의 모터(103), 토크 전달 기구(102)가 이 순서로 동축상에 배치되어 있다. 모터(103)의 출력축의 일단부는 각도 센서(106)와 접속되어 있다. 각도 센서(106)는 인코더를 구비하고 모터(103)의 회동 각도를 검출한다. 모터(103)의 출력축의 타단부는 토크 전달 기구(102)의 입력축과 접속되어 있다. 토크 전달 기구(102)는 소정의 감속비로 설정된 감속기이다. 따라서, 토크 전달 기구(102)의 출력축의 회동 각도는 모터(103)의 회동 각도를 감속비로 제산한 값으로 된다.
토크 전달 기구(102)의 출력축은 아암(101)의 일단부와 접속되어 있다. 이에 의해, 모터(103)가 회전함으로써 아암(101)이 회전한다. 아암(101)의 타단부에는 로봇 핸드(112)가 설치되어 있다. 그리고, 로봇 핸드(112)에 관성 센서(107)가 설치되어 있다. 관성 센서(107)는, 진동식의 자이로 센서이다. 그리고, 관성 센서(107)는 아암(101)이 회전할 때의 각속도를 검출한다.
로봇(100)은 제어 장치(113)를 구비하고 있다. 제어 장치(113)는 프로세서로서 각종 연산 처리를 행하는 CPU(중앙 연산 처리 장치)와 각종 정보를 기억하는 메모리를 갖는다. 또한, 제어 장치(113)는 입출력 인터페이스 및 데이터 버스를 통해 CPU에 접속되어 있다. 제어 장치(113)가 구비하는 주된 기능부로서, 제어부(108), 노이즈 검출부(109), 필터 상수 결정부(110), 노이즈 필터로서의 필터(111)를 갖는다. 이들 기능은 소프트웨어에 내장되어 있고, 메모리에 기억되어 있다. 그리고, CPU는 소프트웨어에 따라서 각 기능을 실시한다.
제어부(108)는 아암(101)의 회동 동작이나 로봇 핸드(112)의 동작을 제어하는 기능을 구비한다. 노이즈 검출부(109)는 각도 센서(106)가 출력하는 모터(103)의 회동 각도의 신호와 관성 센서(107)가 출력하는 아암(101)의 회동 각속도의 신호를 입력한다. 그리고, 관성 센서(107)의 출력 신호에 포함되는 노이즈 주파수를 검출하는 기능을 구비한다. 또한, 노이즈 주파수는 이조 주파수라고도 칭한다.
필터 상수 결정부(110)는 노이즈 주파수와 상수 테이블을 참조하여 필터(111)의 상수를 설정하는 기능을 구비한다. 필터(111)는 관성 센서(107)가 출력하는 아암(101)의 회동 각속도의 신호를 입력한다. 그리고, 설정된 상수에 기초하여 필터(111)는 회동 각속도의 신호로부터 노이즈를 제거하는 기능을 구비하고 있다.
다음으로, 신호의 흐름을 설명한다. 우선, 제어부(108)가 모터(103)에 구동 신호를 출력한다. 이에 의해, 모터(103)가 작동하여, 아암(101)이 회동한다. 각도 센서(106)는 모터(103)의 회동 각도를 나타내는 모터 각도 신호를 제어부(108)와 노이즈 검출부(109)에 출력한다. 관성 센서(107)는 아암(101)의 회동 각속도의 신호인 아암 각속도 신호를 노이즈 검출부(109)와 필터(111)에 출력한다.
노이즈 검출부(109)는 모터 각도 신호와 아암 각속도 신호를 입력하고 노이즈 주파수를 산출한다. 그리고, 산출한 노이즈 주파수의 정보를 노이즈 검출부(109)는 필터 상수 결정부(110)로 출력한다. 필터 상수 결정부(110)는 노이즈 주파수의 정보로부터 필터(111)의 상수를 연산한다. 그리고, 필터 상수 결정부(110)는 필터(111)의 상수를 설정한다. 필터(111)는 관성 센서(107)로부터 아암 각속도 신호를 입력한다. 그리고, 설정된 상수를 이용하여 아암 각속도 신호로부터 노이즈를 제거하여 제어부(108)에 출력한다.
도 2는, 센서 출력 신호로부터 노이즈를 제거하는 공정을 나타내는 플로우차트이다. 도 2에 있어서, 스텝 S1은, 아암 구동 공정에 상당한다. 이 공정은, 제어부(108)가 모터(103)를 구동하여 아암(101)을 회동시키는 공정이다. 스텝 S1은 다른 스텝과 병행하여 행해진다. 스텝 S2는, 구동원 각도 검출 공정에 상당한다. 이 공정은, 각도 센서(106)가 모터(103)의 각도를 검출하여 모터 각도 신호를 출력하는 공정이다. 이어서 스텝 S3으로 이행한다. 스텝 S3은, 아암 관성력 검출 공정에 상당한다. 이 공정은, 관성 센서(107)가 아암(101)의 각속도를 검출하여 출력하는 공정이다. 이어서 스텝 S4로 이행한다. 스텝 S2와 스텝 S3은 병행하여 행해진다.
스텝 S4는, 필터 상수 판단 공정에 상당하고, 필터(111)의 상수를 변경할 것인지의 여부를 판단하는 공정이다. 상수를 변경할 때, 스텝 S5로 이행한다. 상수를 변경하지 않을 때, 스텝 S7로 이행한다. 스텝 S5는, 노이즈 성분 검출 공정에 상당한다. 이 공정은, 노이즈 검출부(109)가 관성 센서(107)에 고유한 노이즈 주파수를 산출하는 공정이다. 이어서 스텝 S6으로 이행한다. 스텝 S6은, 필터 상수 결정 공정에 상당한다. 이 공정은, 노이즈 주파수를 참조하여 필터 상수 결정부(110)가 필터(111)의 상수를 설정하는 공정이다. 이어서 스텝 S7로 이행한다. 스텝 S7은, 노이즈 제거 공정에 상당한다. 이 공정은, 필터(111)가 관성 센서(107)로부터 아암 각속도 신호를 입력하고 노이즈를 제거하여 제어부(108)에 출력하는 공정이다. 이상으로, 센서 출력 신호로부터 노이즈를 제거하는 공정을 종료한다.
도 3 및 도 4는 센서 출력 신호로부터 노이즈를 제거하는 공정을 설명하기 위한 도면이다. 다음으로, 도 3 및 도 4를 이용하여, 도 2에 나타낸 스텝과 대응지어, 센서 출력 신호로부터 노이즈를 제거하는 방법을 상세하게 설명한다. 스텝 S1 내지 스텝 S3은 공지의 기술을 이용한 공정으로, 설명을 생략한다. 스텝 S4의 필터 상수 판단 공정에서는 필터(111)의 상수가 설정되어 있는지 여부의 판단을 행한다. 필터(111)의 상수는 필터(111)를 교환한 후에 한번 설정하면 되고, 다시 교환할 때까지는 재설정할 필요는 없다. 환경의 변화에 의해 상수를 변경할 필요가 있을 때에는 다시 설정해도 된다.
도 3은, 스텝 S5의 노이즈 성분 검출 공정에 대응하는 그래프이다. 도 3에 있어서 횡축은 주파수를 나타내고, 우측이 좌측보다 높은 주파수로 되어 있다. 도 3의 (a) 및 도 3의 (b)에 있어서 종축은 강도를 나타내고, 상측이 하측보다 높은 강도로 되어 있다. 도 3의 (c)에 있어서 종축은 강도비를 나타내고, 상측이 하측보다 높은 비율로 되어 있다. 노이즈 검출부(109)는 각도 센서(106)가 출력하는 모터 각도 신호를 입력한다. 그리고, 노이즈 검출부(109)는 모터 각도 신호를 감속비로 제산한다. 모터 각도 신호는 시간을 파라미터로 하여 변화하는 신호이다. 노이즈 검출부(109)는 모터 각도 신호를 시간으로 미분한다. 이에 의해, 아암(101)의 각속도 신호가 얻어진다. 다음으로, 노이즈 검출부(109)는 제산한 모터 각도 신호를 푸리에 변환함으로써, 도 3의 (a)에 도시하는 주파수 분포로서의 제1 각속도 스펙트럼(114)을 산출한다.
노이즈 검출부(109)는 관성 센서(107)가 출력하는 아암 각속도 신호를 입력한다. 아암 각속도 신호는 시간을 파라미터로 하여 변화하는 신호이다. 노이즈 검출부(109)는 관성 센서(107)의 아암 각속도 신호를 푸리에 변환함으로써, 도 3의 (b)에 나타내는 주파수 분포로서의 제2 각속도 스펙트럼(115)을 산출한다. 제2 각속도 스펙트럼(115)에는 강도가 피크로 되는 주파수의 장소가 2개소 형성된다. 하나는 아암(101)의 회동에 의한 회동 속도 주파수(115a)이다. 또 하나는 관성 센서(107)에 고유한 노이즈 주파수(115b)이다.
계속해서, 노이즈 검출부(109)는 제2 각속도 스펙트럼(115)을 제1 각속도 스펙트럼(114)으로 제산한다. 그 결과, 도 3의 (c)에 나타내는 제3 각속도 스펙트럼(116)이 산출된다. 제3 각속도 스펙트럼(116)에 있어서, 회동 속도 주파수(115a)의 피크는 작아지고, 노이즈 주파수(115b)의 피크만이 남는다. 이에 의해, 노이즈 주파수(115b)를 검출할 수 있다.
도 4는 스텝 S6의 필터 상수 결정 공정에 대응하는 도면이다. 도 4의 (a)는 필터(111)를 도시하는 블록도이다. 또한, 이 블록도는 다음의 수학식과 같이 나타낼 수 있다.
a:필터 상수로서의 제1 상수(402).
b:필터 상수로서의 제2 상수(403).
c:필터 상수로서의 제3 상수(404).
d:필터 상수로서의 제4 상수(405).
e:필터 상수로서의 제5 상수(406).
Z-1:지연 소자(401).
Figure 112013070930883-pct00001
제1 상수(402) 내지 제5 상수(406)에 의해 필터(111)가 노이즈를 제거하는 특성인 노이즈 필터 특성이 결정된다. 도 4의 (b)는 필터 상수를 설정할 때에 참조하는 테이블로서의 상수 테이블(117)의 예를 나타낸다. 도 4의 (b)에 나타내는 바와 같이, 상수 테이블(117)은 노이즈 주파수(115b)에 대응하여 제1 상수(402) 내지 제5 상수(406)가 설정되어 있다. 컷오프 주파수의 폭은 특별히 한정되지 않지만, 본 실시 형태에서는, 예를 들면 상수 테이블(117)에 컷오프 주파수의 폭이 50㎐인 예를 나타내었다. 컷오프 주파수의 폭은 제거 대역이라고도 칭한다. 상수 테이블(117)은 이 예로 한정되지 않고 사전에 실험하여 구하는 것이 바람직하다. 필터 상수 결정부(110)는 노이즈 주파수(115b)와 상수 테이블(117)을 참조하여 제1 상수(402) 내지 제5 상수(406)를 결정한다. 그리고, 필터 상수 결정부(110)는 필터(111)의 파라미터에 제1 상수(402) 내지 제5 상수(406)를 설정한다.
도 4의 (c)는 필터(111)의 노이즈 필터 특성을 나타내는 그래프이다. 종축은 이득을 나타내고 상측이 하측보다 높은 이득으로 되어 있다. 횡축은 주파수를 나타내고, 우측이 좌측보다 높은 주파수로 되어 있다. 필터 특성선(118)은 필터(111)가 신호를 통과시키는 주파수 특성을 나타내고 있다. 도 4의 (c)에 나타내는 바와 같이, 필터 특성선(118)은 노이즈 주파수(115b)를 중심으로 하는 제거 대역(118a) 내의 주파수의 신호를 감쇠시키는 특성으로 되어 있다. 그리고, 노이즈 주파수(115b)를 중심으로 하는 제거 대역(118a)으로부터 저주파의 신호와 고주파의 신호를 통과시키는 대역 제거 필터로 되어 있다.
스텝 S7의 노이즈 제거 공정에서는 필터(111)에 아암 각속도 신호가 입력된다. 필터(111)에는 이미 제1 상수(402) 내지 제5 상수(406)가 설정되어 있다. 이에 의해, 필터(111)는 아암 각속도 신호로부터 노이즈 주파수(115b)의 노이즈를 제거하고, 제어부(108)에 출력한다. 이상으로, 센서 출력 신호로부터 노이즈를 제거하는 공정을 종료한다.
이상 서술한 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 로봇(100)에 따르면, 이하의 효과를 얻을 수 있다.
(1) 본 실시 형태에 따르면, 노이즈 검출부(109)는 각도 센서(106)의 출력과 관성 센서(107)의 출력을 이용하여 관성 센서(107)에 고유한 노이즈에 있어서의 노이즈 주파수(115b)를 검출한다. 필터 상수 결정부(110)는 노이즈 주파수(115b)를 이용하여 노이즈 필터 특성을 결정한다. 이 노이즈 필터 특성은 관성 센서(107)에 고유한 특성과 대응하고 있다. 관성 센서(107)에는 필터(111)가 접속되고, 노이즈 필터 특성에 따라서 필터(111)는 관성 센서(107)의 출력으로부터 노이즈를 제거한다. 따라서, 제어부(108)는 노이즈가 감쇠한 관성 센서(107)의 출력을 이용하여 아암(101)을 제어할 수 있다. 그 결과, 제어부(108)는, 관성 센서(107)를 포함한 피드백계의 발진을 방지할 수 있다.
(2) 본 실시 형태에 따르면, 각도 센서(106)의 출력의 제1 각속도 스펙트럼(114)과 관성 센서(107)의 출력의 제2 각속도 스펙트럼(115)을 이용하고 있다. 따라서, 관성 센서(107)가 검출하는 신호의 진동 주파수 분포로부터 노이즈 주파수(115b)의 신호를 분리할 수 있다. 그 결과, 노이즈 주파수(115b)를 고정밀도로 특정할 수 있다.
(3) 본 실시 형태에 따르면, 필터(111)의 필터 특성선(118)은 대역 제거 필터로 되어 있다. 따라서, 제거해야 하는 주파수 이외의 대역에서는 위상의 변화를 작게 할 수 있다. 또한, 관성 센서가 출력하는 신호로부터 노이즈 성분의 주파수의 대역의 신호를 제거할 수 있다.
(4) 본 실시 형태에 따르면, 필터 상수 결정부(110)는 노이즈 주파수(115b)로부터 상수 테이블(117)을 참조하여 필터 상수를 결정하고 있다. 따라서, 복잡한 계산을 필요로 하는 일 없이 필터 상수를 결정할 수 있으므로, 계산에 따른 부하를 적게 할 수 있다.
(5) 본 실시 형태에 따르면, 필터(111)는 제어 장치(113)에 소프트웨어로 실장되어 있다. 따라서, 필터(111)를 구성하는 전자 부품 등은 필요없어, 납땜 등의 공정수도 삭감할 수 있어, 높은 생산성으로 제조 가능한 로봇(100)을 제공할 수 있다.
(6) 본 실시 형태에 따르면, 스텝 S2의 구동원 각도 검출 공정에서 모터(103)의 회동 각도를 검출하고 있다. 그리고, 스텝 S3의 아암 관성력 검출 공정에서 관성 센서(107)를 이용하여 아암(101)의 각속도를 검출하고 있다. 계속해서, 스텝 S5의 노이즈 성분 검출 공정에서는 구동원 각도 검출 공정에서 검출한 회동 각도의 신호와 아암 관성력 검출 공정에서 검출한 관성력의 신호를 이용하여 관성 센서(107)의 노이즈 주파수(115b)를 검출하고 있다. 다음으로, 스텝 S6의 필터 상수 결정 공정에서는 검출한 정보로부터 노이즈를 제거하는 특성인 노이즈 필터 특성을 결정하고 있다. 스텝 S7의 노이즈 제거 공정에서는 노이즈 필터 특성에 기초한 필터(111)로 노이즈를 제거하고 있다.
따라서, 노이즈 필터 특성은 관성 센서(107)에 고유한 노이즈가 특성으로 되어 있으므로, 노이즈 제거 공정에서는 고정밀도로 노이즈를 제거할 수 있다. 그 결과, 관성 센서(107)를 포함한 피드백계의 발진을 방지할 수 있다.
(7) 본 실시 형태에 따르면, 제어 장치(113)가 관성 센서(107)의 노이즈 주파수(115b)를 자동으로 검출하고 있다. 그 노이즈를 제거하는 필터(111)의 제1 상수(402) 내지 제5 상수(406)를 필터 상수 결정부(110)가 자동으로 설정하여, 필터(111)가 관성 센서(107)의 노이즈를 제거하고 있다. 이에 의해 관성 센서(107)를 포함하는 피드백계를 안정적으로 할 수 있다. 그리고, 조작자가 조작하는 일 없이 필터 상수가 설정되므로, 높은 생산성으로 로봇(100)을 조작할 수 있다.
(제2 실시 형태)
다음으로, 로봇과 로봇이 행하는 특징적인 노이즈의 제거 방법에 대해, 도 5 및 도 6을 이용하여 설명한다. 본 실시 형태가 제1 실시 형태와 상이한 점은, 아암의 수가 1개에서 2개로 늘어난 점에 있다. 또한, 제1 실시 형태와 동일한 점에 대해서는 설명을 생략한다.
즉, 본 실시 형태에서는, 도 5의 제2 실시 형태에 따른 개략 구성을 도시하는 블록도로 도시한 바와 같이 아암의 개수가 2개로 되어 있다. 로봇(500)은 기체(509)를 구비하고 있다. 기체(509) 중에는 제1 각도 센서(510), 구동원으로서의 제1 모터(504), 제1 토크 전달 기구(503)가 이 순서로 동축상에 겹쳐 배치되어 있다. 제1 토크 전달 기구(503)와 제1 모터(504)로 제1 아암 연결부(505)를 구성하고 있다.
제1 토크 전달 기구(503)의 출력축에는 제1 아암(501)이 접속되고, 제1 모터(504)를 구동함으로써 제1 아암(501)이 회동한다. 또한, 기체(509), 제1 각도 센서(510), 제1 아암 연결부(505), 제1 아암(501)은, 제1 실시 형태의 기체(105), 각도 센서(106), 아암 연결부(104), 아암(101)과 동일한 형태로 설명을 생략한다.
제1 아암(501)에 있어서, 제1 아암 연결부(505)와 반대측에는 제2 각도 센서(511), 구동원으로서의 제2 모터(507), 제2 토크 전달 기구(506)가 이 순서로 동축상에 겹쳐 배치되어 있다. 제2 토크 전달 기구(506)와 제2 모터(507)로 제2 아암 연결부(508)를 구성하고 있다. 제1 토크 전달 기구(503)는 제1 감속비의 감속비로 감속하는 감속기이며, 제2 토크 전달 기구(506)는 제2 감속비의 감속비로 감속하는 감속기이다. 또한, 제2 각도 센서(511), 제2 아암 연결부(508)는, 제1 각도 센서(510), 제1 아암 연결부(505)와 동일한 형태로 설명을 생략한다. 제1 아암(501)에 있어서, 제2 각도 센서(511)의 근처에는 제1 관성 센서(512)가 설치되어 있다.
제2 토크 전달 기구(506)의 출력축에는 제2 아암(502)이 접속되고, 제2 모터(507)를 구동함으로써 제2 아암(502)이 회동한다. 그리고, 제1 아암(501), 제2 아암(502), 제1 아암 연결부(505), 제2 아암 연결부(508)에 의해 아암체(521)가 구성되어 있다. 제2 아암(502)에 있어서 제2 아암 연결부(508)의 반대측의 끝에는 로봇 핸드(522)가 설치되어 있다. 그리고, 로봇 핸드(522)에 제2 관성 센서(513)가 설치되어 있다. 제1 관성 센서(512) 및 제2 관성 센서(513)는, 진동식의 자이로 센서이다. 그리고, 제1 관성 센서(512)는 제1 아암(501)이 회전할 때의 각속도를 검출하고, 제2 관성 센서(513)는 제2 아암(502)의 기체(509)에 대한 절대적인 각속도를 검출한다.
로봇(500)은 제어 장치(523)를 구비하고 있다. 제어 장치(523)는 제1 실시 형태의 제어 장치(113)와 마찬가지로 CPU(중앙 연산 처리 장치), 메모리, 입출력 인터페이스 및 데이터 버스를 구비하고, 동일한 기능을 구비하고 있다. 제어 장치(523)가 구비하는 주된 기능부로서, 제어부(514), 제1 노이즈 검출부(515), 제1 필터 상수 결정부(517), 노이즈 필터로서의 제1 필터(519)를 갖는다. 제어부(514), 제1 노이즈 검출부(515), 제1 필터 상수 결정부(517), 제1 필터(519)는 각각 제1 실시 형태의 제어부(108), 노이즈 검출부(109), 필터 상수 결정부(110), 필터(111)와 동일한 기능을 구비하고 있다.
또한, 제어 장치(523)가 구비하는 주된 기능부로서, 제2 노이즈 검출부(516), 제2 필터 상수 결정부(518), 노이즈 필터로서의 제2 필터(520)를 갖는다. 제2 필터 상수 결정부(518), 제2 필터(520)는 각각 제1 실시 형태의 필터 상수 결정부(110), 필터(111)와 동일한 기능을 구비하고 있다. 제2 노이즈 검출부(516)는 제1 실시 형태의 노이즈 검출부(109)와 유사한 기능을 구비하고 있다. 제2 노이즈 검출부(516)가 노이즈 검출부(109)와 상이한 점은 제1 각도 센서(510)와 제2 각도 센서(511)의 2개의 각도 센서의 신호를 입력하는 점에 있다. 이들 기능은 소프트웨어에 내장되어 있고, 메모리에 기억되어 있다. 그리고, CPU는 소프트웨어에 따라서 각 기능을 실시한다.
센서 출력 신호로부터 노이즈를 제거하는 일련의 공정에 있어서 스텝 S1의 아암 구동 공정 내지 스텝 S4의 필터 상수 판단 공정은 제1 실시 형태와 동일하여, 설명을 생략한다. 스텝 S5에 있어서 제1 노이즈 검출부(515)가 제1 관성 센서(512)의 노이즈 주파수를 검출하고, 제2 노이즈 검출부(516)가 제2 관성 센서(513)의 노이즈 주파수를 검출한다. 스텝 S5 내지 스텝 S7에 있어서 제1 노이즈 검출부(515), 제1 필터 상수 결정부(517), 제1 필터(519)가 실시하는 처리 내용은 제1 실시 형태의 노이즈 검출부(109), 필터 상수 결정부(110), 필터(111)가 실시하는 처리 내용과 동일하여 설명을 생략한다. 그리고, 제2 노이즈 검출부(516)가 실시하는 처리 내용에 대해 설명한다.
도 6은, 센서 출력 신호로부터 노이즈를 제거하는 공정을 설명하기 위한 도면으로, 스텝 S5의 노이즈 성분 검출 공정에 대응하는 그래프이다. 도 6에 있어서 횡축은 주파수를 나타내고, 우측이 좌측보다 높은 주파수로 되어 있다. 도 6의 (a) 및 도 6의 (b)에 있어서 종축은 강도를 나타내고, 상측이 하측보다 높은 강도로 되어 있다. 도 6의 (c)에 있어서 종축은 강도비를 나타내고, 상측이 하측보다 높은 비율로 되어 있다.
제2 노이즈 검출부(516)는 제1 각도 센서(510)가 출력하는 제1 모터 각도 신호와, 제2 각도 센서(511)가 출력하는 제2 모터 각도 신호와, 제2 관성 센서(513)가 출력하는 제2 아암 각속도 신호를 입력한다. 그리고, 제2 노이즈 검출부(516)는 제1 모터 각도 신호를 제1 감속비로 제산한다. 다음으로, 제2 노이즈 검출부(516)는 제2 모터 각도 신호를 제2 감속비로 제산한다. 계속해서, 제2 노이즈 검출부(516)는 제산한 제1 모터 각도 신호와 제산한 제2 모터 각도 신호를 연결한 연결 모터 신호를 형성한다.
모터 각도 신호는 시간을 파라미터로 하여 변화하는 신호이다. 제2 노이즈 검출부(516)는 연결 모터 신호를 시간으로 미분한다. 이에 의해, 제1 아암(501) 및 제2 아암(502)의 각속도 신호를 연결한 연결 각속도 신호가 얻어진다. 다음으로, 제2 노이즈 검출부(516)는 연결 각속도 신호를 푸리에 변환함으로써, 도 6의 (a)에 나타내는 주파수 분포로서의 제4 각속도 스펙트럼(524)을 산출한다.
제2 노이즈 검출부(516)는 제2 관성 센서(513)가 출력하는 제2 아암 각속도 신호를 입력한다. 제2 아암 각속도 신호는 시간을 파라미터로 하여 변화하는 신호이다. 제2 노이즈 검출부(516)는 제2 아암 각속도 신호를 푸리에 변환함으로써, 도 6의 (b)에 나타내는 주파수 분포로서의 제5 각속도 스펙트럼(525)을 산출한다. 제5 각속도 스펙트럼(525)에는 강도가 피크로 되는 주파수의 장소가 3개소 형성된다. 하나는 제1 아암(501)의 회동에 의한 제1 회동 속도 주파수(525a)이다. 하나는 제2 아암(502)의 회동에 의한 제2 회동 속도 주파수(525b)이다. 또 하나는 제2 관성 센서(513)에 고유한 노이즈 주파수(525c)이다.
계속해서, 제2 노이즈 검출부(516)는 제5 각속도 스펙트럼(525)을 제4 각속도 스펙트럼(524)으로 제산한다. 그 결과, 도 6의 (c)에 나타내는 제6 각속도 스펙트럼(526)이 산출된다. 제6 각속도 스펙트럼(526)에 있어서, 제1 회동 속도 주파수(525a) 및 제2 회동 속도 주파수(525b)의 피크는 작아지고, 노이즈 주파수(525c)의 피크만이 남는다. 이에 의해, 노이즈 주파수(525c)를 검출할 수 있다.
스텝 S6의 필터 상수 결정 공정에서는 제2 노이즈 검출부(516)로부터 제2 필터 상수 결정부(518)로 노이즈 주파수(525c)가 출력된다. 제2 필터 상수 결정부(518)는 노이즈 주파수(525c)를 상쇄하는 필터 상수를 미리 준비해 둔 테이블에 따라서 결정한다. 그리고, 제2 필터 상수 결정부(518)는 결정한 상수를 제2 필터(520)에 설정한다. 이에 의해, 스텝 S7의 노이즈 제거 공정에서는, 제2 아암 각속도 신호로부터 노이즈가 제거된다. 이상으로, 센서 출력 신호로부터 노이즈를 제거하는 공정을 종료한다.
이상 서술한 바와 같이 본 실시 형태에 따른 로봇(500)에 따르면, 이하의 효과를 얻을 수 있다.
(1) 본 실시 형태에 따르면, 제2 노이즈 검출부(516)가 제2 관성 센서(513)의 노이즈 주파수를 자동으로 검출하고 있다. 그리고, 제2 필터 상수 결정부(518)가 노이즈를 제거하는 제2 필터(520)의 상수를 자동으로 설정하고, 제2 필터(520)가 제2 관성 센서(513)의 노이즈를 제거한다. 이에 의해 제어 장치(523)는 제2 관성 센서(513)를 포함하는 피드백계를 안정적으로 구동할 수 있다.
(2) 본 실시 형태에 따르면, 로봇(500)은, 아암과 아암 연결부가 교대로 연결된 아암체를 구비하고 있다. 이에 의해, 제1 아암(501) 및 제2 아암(502)은 자유롭게 움직일 수 있다. 그리고, 제2 노이즈 검출부(516)는 제1 각도 센서(510) 및 제2 각도 센서(511)의 출력과 제2 관성 센서(513)와의 출력으로부터 제2 관성 센서(513)의 노이즈 주파수(525c)를 검출하고 있다. 그리고, 제2 필터 상수 결정부(518)가 노이즈 주파수(525c)를 이용하여 제2 관성 센서(513)에 대응하는 노이즈 필터 특성을 결정하고 있다. 따라서, 제2 필터(520)는 제2 노이즈 검출부(516)의 노이즈를 제거할 수 있다. 그 결과, 아암과 아암 연결부가 교대로 연결된 아암체를 구비한 로봇(500)에 있어서도, 제어부(514)는 제2 관성 센서(513)를 포함한 피드백계의 발진을 방지할 수 있다.
또한, 본 실시 형태는 상술한 실시 형태로 한정되는 것은 아니고, 다양한 변경이나 개량을 가하는 것도 가능하다. 변형예를 이하에 서술한다.
(변형예 1)
상기 제1 실시 형태에서는, 로봇(100)은 수평 다관절 로봇 형식의 로봇이었지만, 로봇의 형식은 이것으로 한정되지 않는다. 수직 다관절 로봇, 직교 로봇, 패럴렐 링크 로봇 등 각종 형태의 로봇에 상기한 방법을 이용할 수 있다. 이 경우에도 상기한 방법과 동일한 방법을 이용하여 관성 센서의 노이즈를 제거할 수 있다.
직교 로봇일 때에는 관성 센서가 직동(linear motion)하므로, 가속도 센서를 이용한다. 이때에도 회전 모터의 회전 각도나 리니어 모터의 이동 거리의 데이터와 가속도 센서의 출력을 이용하여 가속도 센서에 고유한 노이즈를 검출할 수 있다. 그리고, 필터를 이용하여 가속도 센서의 노이즈를 제거할 수 있다.
(변형예 2)
상기 제1 실시 형태에서는, 상수 테이블(117)을 이용하여 제1 상수(402) 내지 제5 상수(406)를 결정하였다. 이것으로 한정되지 않고, 제1 상수(402) 내지 제5 상수(406)를 산출하는 수식을 이용해도 된다. 이에 의해, 더욱 미세하게 제1 상수(402) 내지 제5 상수(406)를 설정할 수 있다.
(변형예 3)
상기 제1 실시 형태에서는, 필터(111)는 대역 제거 필터이었지만, 로우 패스 필터이어도 된다. 관성 센서(107)의 노이즈가 제거 가능하면 된다. 그리고, 로우 패스 필터 쪽이 대역 제거 필터보다 상수의 개수가 적으므로, 메모리에 기억하는 데이터량을 적게 할 수 있다.
(변형예 4)
상기 제1 실시 형태에서는, 각도 센서(106)와 관성 센서(107)를 이용하여 아암(101)의 각도를 검출하였다. 필터(111)의 상수를 설정한 후에는, 관성 센서(107)만을 이용하여 아암(101)의 각도를 검출해도 된다. 간편하게 아암(101)의 각도를 검출할 수 있다. 또한, 변형예 1 내지 4의 내용은 제2 실시 형태에도 적용할 수 있다.
(변형예 5)
상기 제2 실시 형태에서는, 아암의 개수가 2개인 로봇이지만, 아암의 개수는 3개 이상이어도 된다. 이때, 아암은 더욱 복잡한 동작을 행할 수 있다.
(변형예 6)
상기 제2 실시 형태에서는, 제1 감속비로 제산한 제1 모터 각도 신호와 제2 감속비로 제산한 제2 모터 각도 신호를 연결한 연결 모터 신호를 형성하였다. 그리고, 제2 노이즈 검출부(516)는 연결 모터 신호를 이용하여 제4 각속도 스펙트럼(524)을 산출하였다. 이것으로 한정되지 않고, 우선, 제1 감속비로 제산한 제1 모터 각도 신호로부터 제1 아암 각속도 스펙트럼을 산출한다. 다음으로, 제2 감속비로 제산한 제2 모터 각도 신호로부터 제2 아암 각속도 스펙트럼을 산출한다. 그리고, 제1 아암 각속도 스펙트럼과 제2 아암 각속도 스펙트럼을 이용하여 제4 각속도 스펙트럼(524)을 산출해도 된다. 계산 시간이 빠른 방법을 선택해도 된다.
100, 500 : 로봇
101 : 아암
103 : 구동원으로서의 모터
104 : 아암 연결부
105, 509 : 기체
106 : 각도 센서
107 : 관성 센서
108, 514 : 제어부
109 : 노이즈 검출부
110 : 필터 상수 결정부
111 : 노이즈 필터로서의 필터
114 : 주파수 분포로서의 제1 각속도 스펙트럼
115 : 주파수 분포로서의 제2 각속도 스펙트럼
115b, 525c : 노이즈 주파수
117 : 테이블로서의 상수 테이블
402 : 필터 상수로서의 제1 상수
403 : 필터 상수로서의 제2 상수
404 : 필터 상수로서의 제3 상수
405 : 필터 상수로서의 제4 상수
406 : 필터 상수로서의 제5 상수
501 : 제1 아암
502 : 제2 아암
504 : 구동원으로서의 제1 모터
505 : 제1 아암 연결부
507 : 구동원으로서의 제2 모터
508 : 제2 아암 연결부
510 : 제1 각도 센서
511 : 제2 각도 센서
512 : 제1 관성 센서
513 : 제2 관성 센서
515 : 제1 노이즈 검출부
516 : 제2 노이즈 검출부
517 : 제1 필터 상수 결정부
518 : 제2 필터 상수 결정부
519 : 노이즈 필터로서의 제1 필터
520 : 노이즈 필터로서의 제2 필터
521 : 아암체
524 : 주파수 분포로서의 제4 각속도 스펙트럼
525 : 주파수 분포로서의 제5 각속도 스펙트럼

Claims (11)

  1. 아암과, 상기 아암과 접속하고 상기 아암을 회동 또는 병진시키는 구동원을 갖는 아암 연결부와,
    상기 아암 연결부와 접속되는 기체(基體)와,
    상기 구동원의 회동 각도를 검출하는 각도 센서와,
    상기 아암에 설치되고 상기 아암에 작용하는 관성력을 검출하는 관성 센서와,
    상기 관성 센서의 출력으로부터 노이즈를 제거하는 노이즈 필터와,
    상기 아암의 회동 동작을 제어하는 제어부와,
    상기 각도 센서의 출력과 상기 관성 센서의 출력으로부터 상기 관성 센서의 노이즈 주파수를 검출하는 노이즈 검출부와,
    상기 노이즈 필터가 노이즈를 제거하는 노이즈 필터 특성을, 상기 노이즈 주파수를 이용하여 결정하는 필터 상수 결정부
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 로봇.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 노이즈 검출부는 상기 각도 센서가 출력하는 신호의 주파수 분포와, 상기 관성 센서가 출력하는 신호의 주파수 분포를 이용하여 상기 관성 센서가 출력하는 신호의 노이즈 주파수를 검출하는 것을 특징으로 하는 로봇.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 노이즈 필터는 대역 제거 필터인 것을 특징으로 하는 로봇.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 필터 상수 결정부는 상기 노이즈 주파수와 테이블을 참조하여 필터 상수를 결정하는 것을 특징으로 하는 로봇.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 노이즈 필터는 상기 제어부에 소프트웨어로 실장되어 있는 것을 특징으로 하는 로봇.
  6. 복수의 아암과, 상기 복수의 아암과 접속되고 상기 복수의 아암을 회동 또는 병진시키는 구동원을 갖는 복수의 아암 연결부가 교대로 연결된 아암체와,
    상기 아암체와 접속되는 기체와,
    상기 구동원의 회동 각도를 검출하는 복수의 각도 센서와,
    상기 복수의 아암에 작용하는 관성력을 검출하는 복수의 관성 센서와,
    상기 관성 센서의 출력으로부터 노이즈를 제거하는 복수의 노이즈 필터와,
    상기 복수의 아암의 회동 동작을 제어하는 제어부와,
    복수의 상기 각도 센서의 출력과 복수의 상기 관성 센서의 출력으로부터 복수의 상기 관성 센서의 노이즈 주파수를 검출하는 노이즈 검출부와,
    상기 노이즈 필터가 노이즈를 제거하는 노이즈 필터 특성을, 상기 노이즈 주파수를 이용하여 결정하는 필터 상수 결정부
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 로봇.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 노이즈 검출부는 상기 각도 센서가 출력하는 신호의 주파수 분포와, 상기 관성 센서가 출력하는 신호의 주파수 분포를 이용하여 상기 관성 센서가 출력하는 신호의 노이즈 주파수를 검출하는 것을 특징으로 하는 로봇.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 노이즈 필터는 대역 제거 필터인 것을 특징으로 하는 로봇.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 필터 상수 결정부는 상기 노이즈 주파수와 테이블을 참조하여 필터 상수를 결정하는 것을 특징으로 하는 로봇.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 노이즈 필터는 상기 제어부에 소프트웨어로 실장되어 있는 것을 특징으로 하는 로봇.
  11. 구동원의 회동 각도를 검출하는 구동원 각도 검출 공정과,
    관성 센서를 이용하여 아암에 작용하는 관성력을 검출하는 아암 관성력 검출 공정과,
    상기 구동원 각도 검출 공정에서 검출한 상기 회동 각도의 신호와 상기 아암 관성력 검출 공정에서 검출한 상기 관성력의 신호를 이용하여 상기 관성 센서의 노이즈 주파수를 검출하는 노이즈 성분 검출 공정과,
    상기 검출한 정보로부터 노이즈를 제거하는 노이즈 필터 특성을 결정하는 필터 상수 결정 공정과,
    상기 노이즈 필터 특성에 기초한 노이즈 필터로 노이즈를 제거하는 노이즈 제거 공정
    을 갖는 것을 특징으로 하는 로봇의 노이즈 제거 방법.
KR1020137020719A 2011-01-06 2011-12-19 로봇 및 로봇의 노이즈 제거 방법 KR101528090B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011000979A JP5682314B2 (ja) 2011-01-06 2011-01-06 ロボット
JPJP-P-2011-000979 2011-01-06
PCT/JP2011/007090 WO2012093447A1 (ja) 2011-01-06 2011-12-19 ロボット及びロボットのノイズ除去方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130116916A KR20130116916A (ko) 2013-10-24
KR101528090B1 true KR101528090B1 (ko) 2015-06-10

Family

ID=46458042

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020137020719A KR101528090B1 (ko) 2011-01-06 2011-12-19 로봇 및 로봇의 노이즈 제거 방법

Country Status (8)

Country Link
US (1) US8538582B2 (ko)
EP (1) EP2662190B1 (ko)
JP (1) JP5682314B2 (ko)
KR (1) KR101528090B1 (ko)
CN (1) CN103313828B (ko)
RU (1) RU2548348C2 (ko)
TW (1) TWI544994B (ko)
WO (1) WO2012093447A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10481596B2 (en) 2016-08-08 2019-11-19 Fanuc Corporation Control device and control system

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4957753B2 (ja) * 2009-06-15 2012-06-20 セイコーエプソン株式会社 ロボット、搬送装置、及び慣性センサーを用いた制御方法
JP6332899B2 (ja) 2012-08-31 2018-05-30 セイコーエプソン株式会社 ロボット
JP6111562B2 (ja) * 2012-08-31 2017-04-12 セイコーエプソン株式会社 ロボット
JP2014050935A (ja) * 2012-09-10 2014-03-20 Seiko Epson Corp ロボット制御装置、ロボットおよびロボットシステム
US8891711B1 (en) * 2012-12-11 2014-11-18 Amazon Technologies, Inc. Adaptive de-noise filtering
WO2014108883A1 (en) * 2013-01-14 2014-07-17 Scuola Superiore Di Studi Universitari E Di Perfezionamento Sant'anna Method and related apparatus for monitoring biomechanical performances of human limbs
JP6008121B2 (ja) * 2013-01-28 2016-10-19 セイコーエプソン株式会社 ロボットおよびロボット制御装置
JP6511715B2 (ja) * 2013-10-31 2019-05-15 セイコーエプソン株式会社 ロボット制御装置、ロボットシステム、及びロボット
CN104608125B (zh) * 2013-11-01 2019-12-17 精工爱普生株式会社 机器人、控制装置以及机器人系统
US9868209B2 (en) * 2013-12-02 2018-01-16 Seiko Epson Corporation Robot
JP6331365B2 (ja) 2013-12-05 2018-05-30 セイコーエプソン株式会社 検出装置、センサー、電子機器及び移動体
DE202015008715U1 (de) * 2015-12-18 2017-03-21 Kuka Roboter Gmbh Bediengerät zum Steuern oder Programmieren eines Manipulators
US10369702B2 (en) * 2016-10-17 2019-08-06 Raytheon Company Automated work piece moment of inertia (MOI) identification system and method for same
JP6870433B2 (ja) * 2017-03-31 2021-05-12 セイコーエプソン株式会社 制御装置、およびロボットシステム
US10290293B2 (en) 2017-11-08 2019-05-14 Intel Corporation Systems, apparatus, and methods for drone audio noise reduction
JP6691147B2 (ja) * 2018-01-09 2020-04-28 ファナック株式会社 パラレルリンクロボット
JP7183601B2 (ja) * 2018-07-20 2022-12-06 セイコーエプソン株式会社 ロボットシステムおよびロボットシステムの制御方法
CN110802636A (zh) * 2019-10-23 2020-02-18 山东科技大学 一种多关节串联型工业机器人的谐振抑制方法
JP2022157884A (ja) * 2021-03-31 2022-10-14 セイコーエプソン株式会社 ロボットの制御方法、ロボットシステムおよびロボット制御プログラム

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010081236A (ko) * 2000-02-11 2001-08-29 윤종용 정지시의 진동을 억제하기 위한 모션 제어 장치
JP2009226520A (ja) * 2008-03-21 2009-10-08 Fuji Electric Systems Co Ltd 位置決め制御装置

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2713899B2 (ja) * 1987-03-30 1998-02-16 株式会社日立製作所 ロボツト装置
US5805212A (en) * 1994-11-17 1998-09-08 Canon Kabushiki Kaisha Vibration correcting apparatus controlling the gain of the control circuit
JPH106261A (ja) * 1996-06-18 1998-01-13 Sony Corp ロボット制御装置
JPH10128688A (ja) * 1996-09-04 1998-05-19 Sankyo Seiki Mfg Co Ltd ロボットの非干渉化制御方法
KR100563982B1 (ko) * 1998-10-19 2006-03-29 가부시키가이샤 야스카와덴키 클린 로봇의 안전 보호 장치
JP2002353778A (ja) * 2001-05-25 2002-12-06 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置
JP2004171333A (ja) * 2002-11-21 2004-06-17 Fuji Electric Fa Components & Systems Co Ltd 機械制御装置
JP2004334772A (ja) * 2003-05-12 2004-11-25 Hitachi Ltd 電動機による位置決め制御方法及び装置
KR100649792B1 (ko) * 2003-06-30 2006-11-27 지멘스 악티엔게젤샤프트 진동 자이로스코프를 구비한 회전율 센서
JP2005212054A (ja) * 2004-01-30 2005-08-11 Keio Gijuku 力検出方法及び装置並びに力検出機能を備えた制御装置
JP3883544B2 (ja) * 2004-02-27 2007-02-21 株式会社東芝 ロボット制御装置およびロボットの制御方法
EP1803536A1 (en) * 2004-08-25 2007-07-04 Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki Robot evaluation system and evaluation method
JP4879173B2 (ja) * 2005-05-31 2012-02-22 三菱電機株式会社 電動機制御装置
JP2007044781A (ja) * 2005-08-08 2007-02-22 Sony Corp ロボット装置及び動作制御方法
JP4753068B2 (ja) * 2005-09-15 2011-08-17 独立行政法人産業技術総合研究所 移動体の姿勢検出装置、及び、移動ロボット
KR100789930B1 (ko) * 2005-12-01 2008-01-02 한국전자통신연구원 이동형 위성 추적 안테나의 자세 안정화를 위한 센서 신호추정 장치 및 그 방법과, 그를 이용한 위성 추적 안테나의자세 제어 장치
JP2007327943A (ja) * 2006-05-09 2007-12-20 Seiko Epson Corp 検出装置、ジャイロセンサ及び電子機器
RU2320012C2 (ru) * 2006-05-16 2008-03-20 Владимир Анатольевич Ефремов Способ передачи сообщений с использованием обратной связи. способ активного понижения шумов
EP1915963A1 (en) * 2006-10-25 2008-04-30 The European Atomic Energy Community (EURATOM), represented by the European Commission Force estimation for a minimally invasive robotic surgery system
JP4238273B2 (ja) * 2007-07-02 2009-03-18 ファナック株式会社 制御装置
JP4565034B2 (ja) * 2008-12-16 2010-10-20 ファナック株式会社 イナーシャ推定を行う制御装置及び制御システム
JP2010284758A (ja) * 2009-06-12 2010-12-24 Seiko Epson Corp ロボットの制御装置、及びロボットの制御方法
JP4957753B2 (ja) * 2009-06-15 2012-06-20 セイコーエプソン株式会社 ロボット、搬送装置、及び慣性センサーを用いた制御方法
US9024772B2 (en) * 2010-09-28 2015-05-05 Xianghui Wang Multi sensor position and orientation measurement system

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010081236A (ko) * 2000-02-11 2001-08-29 윤종용 정지시의 진동을 억제하기 위한 모션 제어 장치
JP2009226520A (ja) * 2008-03-21 2009-10-08 Fuji Electric Systems Co Ltd 位置決め制御装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10481596B2 (en) 2016-08-08 2019-11-19 Fanuc Corporation Control device and control system

Also Published As

Publication number Publication date
US8538582B2 (en) 2013-09-17
CN103313828A (zh) 2013-09-18
US20120179294A1 (en) 2012-07-12
CN103313828B (zh) 2015-04-22
EP2662190A4 (en) 2016-12-28
JP5682314B2 (ja) 2015-03-11
EP2662190B1 (en) 2018-02-21
EP2662190A1 (en) 2013-11-13
KR20130116916A (ko) 2013-10-24
TW201235167A (en) 2012-09-01
RU2013136569A (ru) 2015-02-20
TWI544994B (zh) 2016-08-11
WO2012093447A1 (ja) 2012-07-12
RU2548348C2 (ru) 2015-04-20
JP2012139807A (ja) 2012-07-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101528090B1 (ko) 로봇 및 로봇의 노이즈 제거 방법
US9956689B2 (en) Robotic device, method for controlling robotic device, and computer program
US6903529B2 (en) Method and apparatus for damping mechanical oscillations of a shaft in machine tools, manufacturing machines and robots
JP5891718B2 (ja) ロボット
JP2005242794A (ja) ロボット制御装置およびロボットの制御方法
JP5444875B2 (ja) ロボット制御装置
JP2013061834A (ja) ロボット装置およびロボット装置の制御方法
JP5353581B2 (ja) ロボット
JP2004364396A (ja) モータの制御装置および制御方法
JP6661676B2 (ja) ロボット制御装置
JP6333495B1 (ja) サーボ制御装置
JP4664576B2 (ja) サーボ制御装置
JP2015021902A (ja) 動力伝達機の特性測定方法
JP2019170054A (ja) 電動車両の制御方法、及び、電動車両の制御装置
US20200384593A1 (en) Motor control device and industrial machine for suppressing vibration
JP6281583B2 (ja) ロボット
JP2007020267A (ja) システム同定装置
JPH08278820A (ja) サーボ制御系の制振方法
JP2008139952A (ja) ステージ
JP2014233147A (ja) モータ制御システムおよびモータ制御方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180517

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190515

Year of fee payment: 5