KR20000007568A - Input shaping filtering method and apparatus thereof using digital convolution - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: An input shaping filtering method and apparatus thereof using a digital convolution are to remove a residual vibration and a time delay. CONSTITUTION: An input shaping filtering method comprises the steps of: (901) setting the number of accelerating/decelerating section, a vibration frequency in the accelerating/decelerating section, and a convolution pattern to be used in the accelerating/decelerating section and inputting the set data to a system; (902) generating a convolution pattern to be used in the accelerating/decelerating section based on the inputted data; (903) performing an input shaping filtering (ISF) using the generated convolution pattern; (904) successively performing a digital convolution using the convolution pattern which the ISF is performed when a velocity instruction is inputted to the system; (905) converting the velocity values which the digital convolution value is performed into a position value and inputting the converted position value to the servo motor drive; and performing the 902-905 steps in the decelerating section. Therefore, the vibration frequency is effectively removed and the time delay can to be prevented.

Description

디지털 콘벌루션을 이용한 입력 쉐이핑 필터링 방법 및 그 장치Input Shaping Filtering Method Using Digital Convolution and Its Apparatus

본 발명은 로봇 제어 시스템 등에 채용되는 입력 쉐이핑 필터(input shaping filter)에 관한 것으로서, 특히 로봇의 이동에 있어서의 잔류진동 및 시간지연을 제거할 수 있는 디지털 콘벌루션(digital convolution)을 이용한 입력 쉐이핑 필터링 방법 및 그 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an input shaping filter employed in a robot control system and the like, and more particularly, an input shaping filtering using digital convolution that can remove residual vibration and time delay in the movement of a robot. A method and apparatus therefor.

일반적으로, 중량이 작은 로봇을 제어할 때보다 중량이 큰 로봇을 제어할 때, 로봇의 가동부의 가감속시 잔류 진동에 의한 영향이 크게 나타난다. 이러한 잔류 진동은 로봇이 다음 동작을 위해 대기하는 시간을 연장시키고, 그에 따라 로봇의 전체적인 동작 시간이 길어지게 된다.In general, when controlling a robot having a larger weight than when controlling a robot having a small weight, the influence of residual vibration during acceleration and deceleration of the movable part of the robot appears large. This residual vibration prolongs the time the robot waits for the next operation, thereby lengthening the overall operating time of the robot.

이와 같은 잔류 진동에 대처하기 위한 하나의 방법이 미국특허 제5,638,267호에 개시되어 있다. 이 방법은 먼저 대상 시스템의 고유진동수와 감쇠상수(damping ratio)를 구하고, 그 값들로부터 공진주파수(resonant frequency)를 구한다. 그런 후, 대상 시스템에 입력신호(예컨대, 서보 드라이브에 공급되는 명령)를 인가한 뒤, 그 공진주파수의 주기의 중반 이후의 시간에 동일한 입력신호를 인가함으로써 시스템에서 발생된 진동을 감쇠할 수 있는 또 다른 진동을 인위적으로 만들어주는 것이다. 이와 관련하여 도 1을 참조하면서 좀 더 설명을 부연해 보기로 한다.One method for coping with this residual vibration is disclosed in US Pat. No. 5,638,267. This method first finds the natural frequency and the damping ratio of the target system and then obtains the resonant frequency from the values. Then, after applying an input signal (e.g., a command supplied to the servo drive) to the target system, the vibration generated in the system can be attenuated by applying the same input signal at a time after the middle of the period of the resonance frequency. Another vibration is artificially made. In this regard, with reference to Figure 1 will be described in more detail.

도 1은 종래 입력 쉐이핑 필터 시스템을 개략적으로 나타내 보인 블록구성도이다.1 is a block diagram schematically illustrating a conventional input shaping filter system.

도 1을 참조하면, 종래 입력 쉐이핑 필터 시스템은 경로 설계(path plan)가 끝난 후, 서보 드라이브에 주어지는 명령으로서의 입력신호(101)와 피드백 입력신호를 연산하는 연산기(102)와, 연산기(102)의 연산결과를 입력받아 그것을 주어진 공진주파수 만큼 주기를 지연시켜 임펄스 트레인(impulse train)과 콘벌루션을 수행하고, 그 결과를 대상 플랜트(plant)(104)에 입력시키는 쉐이퍼(shaper)(103)와, 대상 플랜트(104)로부터의 출력신호(105)를 피드백 입력받아 공진주파수에 해당하는 지연이 적합한지를 판별하여 적합하지 않을 경우, 거부시키는 주파수 대역을 넓히는 인버스(inverse) 쉐이퍼(106)와, 그 인버스 쉐이퍼(106)의 주파수 대역을 넓히는 일을 도와주는 콘트롤러(107)로 구성되어 있다.Referring to FIG. 1, a conventional input shaping filter system includes an operator 102 that calculates an input signal 101 and a feedback input signal as commands given to a servo drive after a path plan is completed, and an operator 102. A shaper 103 which receives an operation result of the input signal, delays the period by a given resonance frequency, performs convolution with an impulse train, and inputs the result to the target plant 104. An inverse shaper 106 that widens the frequency band to reject the input signal 105 from the target plant 104 and determines whether or not a delay corresponding to the resonance frequency is appropriate. It consists of a controller 107 which helps to widen the frequency band of the inverse shaper 106.

이와 같은 구성의 종래 입력 쉐이핑 필터 시스템에 있어서, 입력신호(101)로서 도 2에 도시된 바와 같은 파형을 갖는 속도 명령이 연산기(102)를 거쳐 쉐이퍼(103)에 제공되면, 쉐이퍼(103)는 도 3에 도시된 바와 같이 콘벌루션을 수행하여, 도 4에 도시된 바와 같은 파형을 갖는 명령을 만들어준다. 이와 같은 일련의 과정을 위치 명령면에서 보면, ISF의 역할을 잘 알 수 있다. 즉, 상기 도 2와 같은 파형의 속도 명령을 곧바로 플랜트(104)에 입력하면, 도 5와 같은 위치 응답특성이 생긴다. 이때, 도 6과 같이 진동주파수의 반주기 이후에 동일한 속도 명령을 플랜트(104)에 입력하면, 도 7과 같은 위치 응답 특성을 나타내게 된다. 이 도 7의 응답 특성을 통해 잔류 진동이 두 번째 입력되는 속도 명령에 의해 거부됨을 알 수 있다. 이를 수학적으로 해석해 보면, 속도 명령을 v(t)라 하고, 콘벌루션 패턴을 p(t)라 할 때, 콘벌루션의 출력은 f(t) = v(t)*p(t)와 같은 함수식으로 표시될 수 있다. 이를 푸리에(Fourier) 변환하여 주파수 영역에서 살펴보면, 상기 함수식은 F(ω) = V(ω)P(ω)로 표시될 수 있는 바, 이 F(ω)값, 즉 콘벌루션 출력의 전체에서 진동주파수를 감쇄시킨다는 의미가 된다.In the conventional input shaping filter system having such a configuration, when a speed command having a waveform as shown in FIG. 2 as an input signal 101 is provided to the shaper 103 via the calculator 102, the shaper 103 is Convolution is performed as shown in FIG. 3 to produce a command having a waveform as shown in FIG. Looking at this sequence of steps in terms of location commands, ISF's role is well understood. That is, if the speed command of the waveform as shown in FIG. 2 is immediately input to the plant 104, the position response characteristic as shown in FIG. In this case, if the same speed command is input to the plant 104 after the half cycle of the vibration frequency as shown in FIG. 6, the position response characteristic as shown in FIG. 7 is displayed. It can be seen from the response characteristic of FIG. 7 that the residual vibration is rejected by the second input speed command. Mathematically, when the speed command is called v (t) and the convolution pattern is called p (t), the output of the convolution is a function such as f (t) = v (t) * p (t). It may be indicated by. Looking at the Fourier transform in the frequency domain, the function equation can be expressed as F (ω) = V (ω) P (ω), and this F (ω) value, i.e., vibration in the entire convolutional output. It means to attenuate the frequency.

그런데, 이상과 같은 종래 ISF를 이용한 진동 제거방법은 진동을 제거하는데효과가 있기는 하나, 도 4에서 볼 수 있듯이, 입력측에서 진동주파수의 반(1/2)주기에 해당하는 시간만큼 지연이 발생됨을 알 수 있다. 그리고, 입력(속도 명령)을 미리 계산해 두었다가 원하는 시간 이후에 입력시켜주어야 하는 바, 중간에 동작 조건이 변화되었을 경우에는 대응하지 못하게 되는 문제점이 있다. 이때, 시간지연을 고려하여 가감속 구간을 조정하더라도 복잡한 연산과정을 거쳐 가감속 구간을 조정해야 하고, 가감속시 서로 다른 진동주파수에 의한 입력 쉐이핑 필터링을 할 수 없다는 것이 문제점으로 지적되고 있다.By the way, although the vibration elimination method using the conventional ISF as described above is effective in eliminating vibration, as shown in FIG. It can be seen. In addition, the input (speed command) must be calculated in advance and input after a desired time, and thus, there is a problem in that the operating condition is changed in the middle. In this case, even when adjusting the acceleration / deceleration section in consideration of the time delay, it is pointed out that the acceleration / deceleration section must be adjusted through a complicated calculation process, and input shaping filtering by different vibration frequencies cannot be performed during acceleration / deceleration.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 창출된 것으로서, 진동을 제거하는 동시에 그와 관련된 시간지연도 제거할 수 있는 디지털 콘벌루션을 이용한 입력 쉐이핑 필터링 방법 및 그 장치 제공함에 그 목적이 있다.An object of the present invention is to provide an input shaping filtering method using a digital convolution that can remove vibrations and a time delay associated therewith.

도 1은 종래 입력 쉐이핑 필터 시스템을 개략적으로 나타내 보인 블록구성도.1 is a block diagram schematically showing a conventional input shaping filter system.

도 2는 도 1의 시스템에 입력되는 입력(속도 명령) 파형도.FIG. 2 is an input (speed command) waveform diagram input to the system of FIG. 1. FIG.

도 3은 도 1의 시스템의 쉐이퍼에 의해 속도 명령에 대한 콘벌루션을 수행한 것을 나타내 보인 콘벌루션 파형도.3 is a convolution waveform diagram illustrating convolution of a speed command by a shaper of the system of FIG.

도 4는 도 1의 시스템의 쉐이퍼에 의해 콘벌루션을 수행한 후, 쉐이퍼로부터 출력되는 최종 신호에 대한 파형도.4 is a waveform diagram of the final signal output from the shaper after convolution by the shaper of the system of FIG.

도 5는 도 2의 입력(속도 명령) 파형을 도 1의 시스템의 플랜트에 입력했을 때의 위치 응답 특성 파형도.5 is a positional response characteristic waveform diagram when the input (speed command) waveform of FIG. 2 is input to the plant of the system of FIG.

도 6은 도 5의 위치 응답 특성 파형에서 주파수의 반주기 이후에 동일한 입력(속도 응답)을 플랜트에 입력한 것을 나타내 보인 위치 응답 특성 파형도.Fig. 6 is a position response characteristic waveform diagram showing input of the same input (speed response) to the plant after a half cycle of frequency in the position response characteristic waveform of Fig. 5;

도 7은 도 6의 결과 2차로 입력된 속도 명령에 의해 잔류진동이 거부되는 것을 나타내 보인 위치 응답 특성 파형도.FIG. 7 is a position response characteristic waveform diagram showing that residual vibration is rejected by the second speed command inputted as a result of FIG. 6.

도 8은 본 발명에 따른 본 발명에 따른 디지털 콘벌루션을 이용한 입력 쉐이핑 필터 시스템을 개략적으로 나타내 보인 블록구성도.8 is a block diagram schematically showing an input shaping filter system using a digital convolution according to the present invention.

도 9는 본 발명에 따른 디지털 콘벌루션을 이용한 입력 쉐이핑 필터링 방법의 실행과정을 나타내 보인 플로우 챠트.9 is a flowchart illustrating an execution process of an input shaping filtering method using digital convolution according to the present invention.

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

103...쉐이퍼 104...플랜트103 ... Shaper 104 ... Plant

106...인버스 쉐이퍼 107...콘트롤러106 ... Inverse Shaper 107 ... Controller

801...주제어부 802...콘벌루션 패턴 생성부801 Main controller 802 Convolution pattern generator

803...플래너 805...콘벌루션부803 Planner 805 Convolution

806...서보(모터) 드라이브806 ... Servo (motor) drive

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 디지털 콘벌루션을 이용한 입력 쉐이핑 필터링 방법은, (a) 로봇의 동작이 수행되기 전에 로봇의 이동에 있어서의 가감속 구간수, 가감속 구간에서의 진동주파수 및 가감속 구간에서 사용될 콘벌루션 패턴을 설정하여 시스템에 입력시키는 단계; (b) 입력된 데이터를 바탕으로 로봇의 가(감)속 구간에서 사용될 콘벌루션 패턴을 생성하는 단계; (c) 생성된 가(감)속 구간용 콘벌루션 패턴을 이용하여 입력 쉐이핑 필터링(ISF)을 수행하는 단계; (d) 시스템에 속도 명령이 입력되면, ISF가 수행된 콘벌루션 패턴을 이용하여 순차적으로 디지털 콘벌루션을 수행하는 단계; (e) 디지털 콘벌루션이 수행된 속도값을 위치값으로 변환하여 서보(모터) 드라이브에 입력시키는 단계; 및 (f) 가속 구간이 지난 후, 감속 구간에 대하여 상기 단계 (b)∼(e)를 수행하는 단계를 포함하는 점에 그 특징이 있다.In order to achieve the above object, the input shaping filtering method using the digital convolution according to the present invention includes (a) the number of acceleration / deceleration intervals in the movement of the robot and the vibration frequency in the acceleration / deceleration interval before the operation of the robot is performed. And setting a convolution pattern to be used in the acceleration / deceleration section and inputting it to the system. (b) generating a convolution pattern to be used in the acceleration / deceleration section of the robot based on the input data; performing input shaping filtering (ISF) using the generated convolutional pattern for the acceleration / deceleration section; (d) if the speed command is input to the system, sequentially performing digital convolution using a convolution pattern on which ISF is performed; (e) converting the speed value on which the digital convolution is performed into a position value and inputting it to a servo (motor) drive; And (f) performing the steps (b) to (e) on the deceleration section after the acceleration section passes.

또한, 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 디지털 콘벌루션을 이용한 입력 쉐이핑 필터링 장치는, 시스템을 전체적으로 제어하며, 모터의 가감속 구간수, 진동주파수 및 콘벌루션 패턴을 제공하는 주제어부; 상기 주제어부로부터 제공된 데이터를 바탕으로 콘벌루션 패턴을 생성하는 콘벌루션 패턴 생성부; 모터의 서보 드라이브에 제공될 속도 명령을 생성하는 플래너(planner); 및 상기 콘벌루션 패턴 생성부 및 플래너로부터의 출력을 입력받아 콘벌루션을 수행하고, 속도 명령을 위치 명령으로 변환하여 상기 서보 드라이브에 제공하는 콘벌루션부를 포함하는 점에 그 특징이 있다.In addition, the input shaping filtering device using the digital convolution according to the present invention to achieve the above object, the main control unit for controlling the system as a whole, providing the number of acceleration and deceleration intervals, vibration frequency and convolution pattern; A convolution pattern generation unit generating a convolution pattern based on the data provided from the main controller; A planner for generating a speed command to be provided to the servo drive of the motor; And a convolution unit that receives the output from the convolution pattern generation unit and the planner to perform convolution, converts a speed command into a position command, and provides the convolution unit to the servo drive.

여기서, 바람직하게는 상기 콘벌루션 패턴 생성부 내에는 ISF(input shaping filter)를 수행시키기 위한 명령을 생성하는 ISF 명령 생성부가 마련된다.Here, preferably, an ISF command generation unit is provided in the convolution pattern generation unit to generate a command for performing an input shaping filter (ISF).

이와 같은 본 발명에 의하면, 콘벌루션 출력에 있어서 콘벌루션 패턴에서만 진동주파수 성분을 감쇄시키므로, 짧은 시간내에 간단히 전체에서 ISF를 수행한 것과 동일한 효과를 얻을 수 있고, 진동주파수가 서로 다른 가감속 구간에서도 ISF를 수행할 수 있어 진동주파수를 효과적으로 제거할 수 있다. 또한, 속도 명령을 받아놓고 다시 계산하지 않고도 ISF를 수행시킬 수 있어 종래와 같은 시간지연을 방지할 수 있다.According to the present invention, since the vibration frequency component is attenuated only in the convolutional pattern in the convolutional output, the same effect as that performed by the ISF in a short time can be obtained simply, and even in the acceleration / deceleration section having different vibration frequencies. ISF can be performed to effectively remove the vibration frequency. In addition, the ISF can be performed without having to accept the speed command and recalculate, thereby preventing the conventional time delay.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 8은 본 발명에 따른 디지털 콘벌루션을 이용한 입력 쉐이핑 필터링 장치를 개략적으로 나타내 보인 블록구성도이다.8 is a block diagram schematically illustrating an input shaping filtering apparatus using digital convolution according to the present invention.

도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 디지털 콘벌루션을 이용한 입력 쉐이핑 필터링 장치는 시스템을 전체적으로 제어하며, 사용자에 의해 미리 설정되어 입력된모터의 가감속 구간수, 그 가감속 구간에서의 진동주파수 및 가감속 구간에서 사용될 콘벌루션 패턴 등을 다른 장치요소에 제공하는 주제어부(801)와, 그 주제어부(801)로부터 제공된 데이터를 바탕으로 콘벌루션 패턴을 생성하는 콘벌루션 패턴 생성부(802)와, 모터의 서보 드라이브(806)에 제공될 속도 명령을 생성하는 플래너(803) 및 상기 콘벌루션 패턴 생성부(802) 및 플래너(803)로부터의 출력을 입력받아 콘벌루션을 수행하고, 속도 명령을 위치 명령으로 변환하여 상기 서보 드라이브(806)에 제공하는 콘벌루션부(805)를 구비한다. 도 8에서 참조번호 804는 가산기를 나타낸다.Referring to FIG. 8, the input shaping filtering apparatus using the digital convolution according to the present invention controls the system as a whole, the number of acceleration / deceleration sections of the motor preset and input by the user, the vibration frequency in the acceleration / deceleration section, and A main control unit 801 for providing a convolution pattern or the like to be used in the acceleration / deceleration section to another device element, and a convolution pattern generation unit 802 for generating a convolution pattern based on data provided from the main control unit 801; The controller receives the output from the planner 803 for generating a speed command to be provided to the servo drive 806 of the motor and the convolution pattern generator 802 and the planner 803, and performs a speed command. A convolution unit 805 is provided to convert the position command to the servo drive 806. In FIG. 8, reference numeral 804 denotes an adder.

여기서, 바람직하게는 상기 주제어부(801) 내에는 사용자에 의해 설정된 모터의 가감속 구간수, 그 가감속 구간에서의 진동주파수 및 가감속 구간에서 사용될 콘벌루션 패턴 등의 데이터를 저장하기 위한 메모리와, 모터의 가감속 구간수를 카운팅하기 위한 타이머가 마련된다. 그리고, 상기 콘벌루션 패턴 생성부(802) 내에는 ISF를 수행시키기 위한 ISF 명령 생성부가 마련된다.Here, the main controller 801 preferably includes a memory for storing data such as the number of acceleration / deceleration sections of the motor set by the user, the vibration frequency in the acceleration / deceleration section, and the convolution pattern to be used in the acceleration / deceleration section. A timer for counting the number of acceleration / deceleration sections of the motor is provided. The convolution pattern generation unit 802 is provided with an ISF command generation unit for performing ISF.

그러면, 이상과 같은 구성을 가지는 본 발명에 따른 디지털 콘벌루션을 이용한 입력 쉐이핑 필터링 장치의 동작 및 그에 의해 입력 쉐이핑 필터링이 수행되는 과정에 대해 도 8 및 도 9를 참조하면서 설명해 보기로 한다.Next, an operation of the input shaping filtering apparatus using the digital convolution according to the present invention having the configuration as described above and a process of performing the input shaping filtering by it will be described with reference to FIGS. 8 and 9.

도 9는 본 발명에 따른 디지털 콘벌루션을 이용한 입력 쉐이핑 필터링 방법의 실행과정을 나타내 보인 플로우 챠트이다.9 is a flowchart illustrating an execution process of an input shaping filtering method using digital convolution according to the present invention.

도 8 및 도 9를 참조하면, 본 발명에 따른 디지털 콘벌루션을 이용한 입력 쉐이핑 필터링 방법에 따라, 먼저 로봇의 동작이 수행되기 전에 로봇의 이동에 있어서의 가감속 구간수, 가감속 구간에서의 진동주파수 및 가감속 구간에서 사용될 콘벌루션 패턴을 설정하여 시스템에 입력시키게 된다(단계 901). 즉, 사용자는 로봇구동용 모터(미도시)의 가감속구간의 수와 그 가감속 구간에서의 진동주파수 및 가감속 구간에서 사용될 콘벌루션 패턴을 미리 설정하여 주제어부(801)의 메모리(미도시)에 저장시켜 놓게 된다. 그러면, 주제어부(801)는 로봇구동용 모터의 서보 드라이브(806)의 구동에 의한 모터의 동작 이전에, 모터의 가(감)속구간의 수와 그 가(감)속 구간에서의 진동주파수를 샘플링 구간 수로 환산한 값과, 그 가(감)속구간에서 사용될 콘벌루션 패턴을 콘벌루션 패턴 생성부(802)에 알려주게 된다. 그러면, 콘벌루션 패턴 생성부(802)는 입력된 데이터를 바탕으로 로봇의 가(감)속 구간에서 사용될 콘벌루션 패턴을 생성한다(단계 902). 즉, 콘벌루션 패턴 생성부(802)는 가속구간에서 진동주파수의 구간치를 뺀 값을 바탕으로 소정의 콘벌루션 패턴을 생성하고, 콘벌루션 패턴 생성부(802) 내의 ISF 명령 생성부는 ISF를 수행시키기 위한 명령을 생성하여 출력한다. 이때, 콘벌루션 패턴 생성부(802)로부터 출력되는 콘벌루션 패턴은 전술한 도 3의 콘벌루션 파형과 유사한 파형을 가지게 된다. 이렇게 하여 가속구간용 콘벌루션 패턴이 생성되면, 그 가속구간용 콘벌루션 패턴을 이용하여 입력 쉐이핑 필터링(ISF)을 수행한다(단계 903).8 and 9, according to the input shaping filtering method using the digital convolution according to the present invention, before the operation of the robot is performed, the number of acceleration and deceleration intervals in the movement of the robot, the vibration in the acceleration and deceleration interval A convolution pattern to be used in the frequency and acceleration / deceleration intervals is set and input to the system (step 901). That is, the user presets the number of acceleration / deceleration sections of the robot driving motor (not shown), the vibration frequency in the acceleration / deceleration section, and the convolution pattern to be used in the acceleration / deceleration section in advance, so that the memory of the main controller 801 (not shown) Will be saved in). Then, the main control unit 801 is the number of acceleration (deceleration) period of the motor and the vibration frequency in the acceleration (deceleration) period before the operation of the motor by the drive of the servo drive 806 of the robot driving motor The convolutional pattern generation unit 802 informs the convolutional pattern generation unit 802 of the value converted into the number of sampling intervals and the convolutional pattern to be used in the acceleration / deceleration section. Then, the convolution pattern generation unit 802 generates a convolution pattern to be used in the acceleration (deceleration) period of the robot based on the input data (step 902). That is, the convolution pattern generator 802 generates a predetermined convolution pattern based on a value obtained by subtracting the interval value of the vibration frequency from the acceleration section, and the ISF command generator in the convolution pattern generator 802 performs ISF. Generate and print the command for. At this time, the convolution pattern output from the convolution pattern generation unit 802 has a waveform similar to the convolution waveform of FIG. 3. When the acceleration section convolution pattern is generated in this way, input shaping filtering (ISF) is performed using the acceleration section convolution pattern (step 903).

한편, 플래너(803)는 모터의 서보 드라이브(806)에 제공될, 주어진 조건에 맞는 속도 명령을 생성하여 출력하고, 가산기(804)는 그 속도 명령과 상기 콘벌루션 패턴 생성부(802)로부터 출력된 콘벌루션 패턴을 입력받아 가산하여 그 결과를 출력한다. 가산기(804)로부터의 출력을 입력받은 콘벌루션부(805)는 ISF가 수행된 콘벌루션 패턴을 가지고 있다가, 속도 명령이 입력되면 그것을 이용하여 순차적으로 디지털 콘벌루션을 수행하게 된다(단계 904). 그리고, 디지털 콘벌루션이 수행된 속도값을 위치값으로 변환하여 서보(모터) 드라이브(806)에 입력시키게 된다(단계 905). 그러면, 서보 드라이브(806)는 입력된 위치 명령에 상응하여 구동하고, 그에 따라 모터가 동작한다. 일정 시간이 경과된 후, 주제어부(801)는 가속 구간이 지났는지의 여부를 판별한다(단계 906). 즉, 주제어부(801)는 내부에 마련되어 있는 타이머(미도시)를 이용하여 미리 설정되어 입력된 가속 구간수를 카운팅하여 가속 구간이 지났는지의 여부를 판별하게 된다. 이 판별에서, 가속 구간이 지나지 않았으면, 상기 단계 905로 프로그램을 진행한다. 그리고, 가속 구간이 지났으면, 감속 구간에서의 상기 단계 902부터 905까지의 과정을 수행한다(단계 907). 즉, 주제어부(801)는 모터의 감속구간의 수와 그 감속 구간에서의 진동주파수를 샘플링 구간 수로 환산한 값과, 그 감속구간에서 사용될 콘벌루션 패턴을 콘벌루션 패턴 생성부(802)에 알려주게 된다. 그러면, 콘벌루션 패턴 생성부(802)는 입력된 데이터를 바탕으로 로봇의 감속 구간에서 사용될 콘벌루션 패턴을 생성한다(단계 902). 그리고, 이후에는 전술한 바와 같은 동일한 과정이 반복된다.On the other hand, the planner 803 generates and outputs a speed command suitable for a given condition to be provided to the servo drive 806 of the motor, and the adder 804 outputs the speed command and the convolution pattern generation unit 802 from the speed command. Receives the added convolution pattern and adds the result. The convolution unit 805, which receives the output from the adder 804, has a convolution pattern in which ISF is performed, and when the speed command is input, the convolution unit 805 sequentially performs digital convolution using the speed command (step 904). . The speed value at which the digital convolution is performed is converted into a position value and input to the servo (motor) drive 806 (step 905). Then, the servo drive 806 drives in response to the input position command, and the motor operates accordingly. After a predetermined time has elapsed, the main controller 801 determines whether the acceleration section has passed (step 906). That is, the main controller 801 may determine whether the acceleration period has passed by counting the number of acceleration periods that are preset and input by using a timer (not shown) provided therein. In this determination, if the acceleration period has not passed, the program proceeds to step 905 above. If the acceleration period has passed, the processes from steps 902 to 905 in the deceleration section are performed (step 907). That is, the main controller 801 informs the convolution pattern generation unit 802 of the value obtained by converting the number of deceleration sections of the motor, the vibration frequency of the deceleration section into the number of sampling sections, and the convolution pattern to be used in the deceleration section. Given. Then, the convolution pattern generation unit 802 generates a convolution pattern to be used in the deceleration section of the robot based on the input data (step 902). Then, the same process as described above is repeated.

한편, 이와 같은 감속 구간에서의 동작수행에 있어서, 상기 단계 904에서 속도 명령이 입력되지 않고 '감속하라'는 명령이 입력되면, 콘벌루션부(805)는 감속구간용 콘벌루션 패턴을 가지고 속도 명령을 생성하고, 그 속도 명령을 위치 명령으로 변환하여 서보 드라이브(806)에 입력시키게 된다.On the other hand, in the operation in such a deceleration section, if the command to 'decelerate' is input without the speed command input in step 904, the convolution unit 805 has a convolution pattern for the deceleration section has a speed command Is generated, and the speed command is converted into a position command and input to the servo drive 806.

전술한 바와 같이 종래의 시스템에 의해서는 주파수 영역에서 고려한 푸리에 변환된 콘벌루션의 출력, F(ω) = V(ω)P(ω)에 있어서, F(ω)(전체값)에서 진동주파수 성분을 줄이는 것에 반해, 본 발명의 시스템에서는 P(ω), 즉 콘벌루션 패턴에서만 진동주파수 성분을 줄임으로써 전체적으로 진동주파수 성분을 줄이게 됨을의미한다. 이상의 사항을 종합적으로 고찰할 때, 물론 수학적 관점에서는 종래의 방식이 옳다고 할 수 있다. 그러나, 그 응용적인 측면, 즉 산업용 제어기에서는 두 가지 방식에 의한 주파수 특성이 유사하게 나타나는 것을 확인할 수 있는 바, 이는 곧 본 발명의 시스템 방식을 산업용 제어기에 채용함에 있어서 별다른 문제점이 없음을 의미한다.As described above, in the conventional system, the vibration frequency component at F (ω) (total value) in the output of the Fourier transform convolution, F (ω) = V (ω) P (ω), which is considered in the frequency domain. In contrast, the system of the present invention means that the vibration frequency component is reduced as a whole by reducing the vibration frequency component only in the P (ω), that is, the convolutional pattern. When comprehensively considering the above, it can be said that the conventional method is right from a mathematical point of view. However, the application aspect, that is, the industrial controller can be seen that the frequency characteristics by the two methods are similar, which means that there is no problem in employing the system method of the present invention in the industrial controller.

이상의 설명에서와 같이 본 발명에 따른 디지털 콘벌루션을 이용한 입력 쉐이핑 필터링 방법은 콘벌루션 출력에 있어서 콘벌루션 패턴에서만 진동주파수 성분을 감쇄시키므로, 짧은 시간내에 간단히 전체에서 ISF를 수행한 것과 동일한 효과를 얻을 수 있고, 진동주파수가 서로 다른 가감속 구간에서도 ISF를 수행할 수 있어 진동주파수를 효과적으로 제거할 수 있다. 또한, 속도 명령을 받아놓고 다시 계산하지 않고도 ISF를 수행시킬 수 있어 종래와 같은 시간지연을 방지할 수 있는 장점이 있다.As described above, the input shaping filtering method using the digital convolution according to the present invention attenuates the vibration frequency components only in the convolution pattern in the convolution output, thereby achieving the same effect as simply performing the ISF in a short time. In addition, the ISF may be performed even in the acceleration / deceleration section having different vibration frequencies, thereby effectively removing the vibration frequency. In addition, since the ISF can be performed without receiving the speed command and recalculating, the conventional time delay can be prevented.

Claims (5)

(a) 로봇의 동작이 수행되기 전에 로봇의 이동에 있어서의 가감속 구간수, 가감속 구간에서의 진동주파수 및 가감속 구간에서 사용될 콘벌루션 패턴을 설정하여 시스템에 입력시키는 단계;(a) setting a number of acceleration / deceleration sections in the movement of the robot, a vibration frequency in the acceleration / deceleration section, and a convolution pattern to be used in the acceleration / deceleration section before inputting the robot to the system; (b) 입력된 데이터를 바탕으로 로봇의 가(감)속 구간에서 사용될 콘벌루션 패턴을 생성하는 단계;(b) generating a convolution pattern to be used in the acceleration / deceleration section of the robot based on the input data; (c) 생성된 가(감)속 구간용 콘벌루션 패턴을 이용하여 입력 쉐이핑 필터링(ISF)을 수행하는 단계;performing input shaping filtering (ISF) using the generated convolutional pattern for the acceleration / deceleration section; (d) 시스템에 속도 명령이 입력되면, ISF가 수행된 콘벌루션 패턴을 이용하여 순차적으로 디지털 콘벌루션을 수행하는 단계;(d) if the speed command is input to the system, sequentially performing digital convolution using a convolution pattern on which ISF is performed; (e) 디지털 콘벌루션이 수행된 속도값을 위치값으로 변환하여 서보(모터) 드라이브에 입력시키는 단계; 및(e) converting the speed value on which the digital convolution is performed into a position value and inputting it to a servo (motor) drive; And (f) 가속 구간이 지난 후, 감속 구간에 대하여 상기 단계 (b)∼(e)를 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 콘벌루션을 이용한 입력 쉐이핑 필터링 방법.and (f) performing the steps (b) to (e) on the deceleration section after the acceleration section passes. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 단계 (d)에서 속도 명령이 아니라 감속하라는 명령이 입력되면, 감속구간용 콘벌루션 패턴을 이용하여 속도 명령을 생성하는 것을 특징으로 하는 디지털 콘벌루션을 이용한 입력 쉐이핑 필터링 방법.When the command to decelerate rather than the speed command is input in the step (d), the input shaping filtering method using the digital convolution, characterized in that for generating a speed command by using the convolution pattern for the deceleration section. 시스템을 전체적으로 제어하며, 모터의 가감속 구간수, 진동주파수 및 콘벌루션 패턴을 제공하는 주제어부;A main control unit for controlling the system as a whole and providing acceleration / deceleration interval number, vibration frequency and convolution pattern of the motor; 상기 주제어부로부터 제공된 데이터를 바탕으로 콘벌루션 패턴을 생성하는 콘벌루션 패턴 생성부;A convolution pattern generation unit generating a convolution pattern based on the data provided from the main controller; 모터의 서보 드라이브에 제공될 속도 명령을 생성하는 플래너; 및A planner for generating a speed command to be provided to a servo drive of the motor; And 상기 콘벌루션 패턴 생성부 및 플래너로부터의 출력을 입력받아 콘벌루션을 수행하고, 속도 명령을 위치 명령으로 변환하여 상기 서보 드라이브에 제공하는 콘벌루션부를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 콘벌루션을 이용한 입력 쉐이핑 필터링 장치.Input shaping using a digital convolution comprising a convolution unit for receiving the output from the convolution pattern generation unit and the planner to perform convolution, converting the speed command into a position command and providing it to the servo drive Filtering device. 제 3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 주제어부 내에는 사용자에 의해 설정된 모터의 가감속 구간수, 그 가감속 구간에서의 진동주파수 및 가감속 구간에서 사용될 콘벌루션 패턴 등의 데이터를 저장하기 위한 메모리와, 모터의 가감속 구간수를 카운팅하기 위한 타이머가 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 디지털 콘벌루션을 이용한 입력 쉐이핑 필터링 장치.In the main control unit, a memory for storing data such as the acceleration / deceleration section number of the motor set by the user, the vibration frequency in the acceleration / deceleration section, and the convolution pattern to be used in the acceleration / deceleration section, and the number of acceleration / deceleration sections of the motor An input shaping filtering device using digital convolution, characterized in that a timer for counting is provided. 제 3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 콘벌루션 패턴 생성부 내에는 ISF를 수행시키기 위한 명령을 생성하는 ISF 명령 생성부가 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 디지털 콘벌루션을 이용한 입력 쉐이핑 필터링 장치.And an ISF command generation unit configured to generate a command for performing ISF in the convolution pattern generation unit.
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