KR940003946B1 - 로보트 제어장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

로보트 제어장치

제1도 제2도는 종래의 로보트 제어장치의 제어계통도.

제3도는 본 발명의 일실시예에 따른 제어계통도.

제4도는 본 발명에 의한 동작순서를 도시한 플로우챠트.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10 : 모터 20 : 적분기

30 : 비례적분미분 제어기 40 : 모터제어기

50 : 토오크보상부

본 발명은 로보트 또는 컴퓨터 수치제어(CNC: Computer Numerical Control) 공작기계와 같은 외부부하 토오크 및 관성의 변화가 심한 시스템에 있어서, 로보트의 동적모델(예를들어 속도, 가속도)을 기준으로 보상되어야할 토오크값을 피드포워드 함으로써 보다 효율적으로 로보트를 제어할 수 있는 로보트 제어장치에 관한 것이다.

일반적으로 산업용 로보트의 경우, 로보트 암(Arm)의 위치와 이 암이 움직이는 속도 및 로보트가 잡는 물체 등의 무게의 변화등에 의해서 부하 토오크 및 관성의 변화가 발생되므로써 이것이 로보트의 각 조인트의 교류서보모터 제어장치에 영향을 초래하여 로보트의 정상적인 동작을 방해하였다.

종래의 로보트의 제어장치로서는 제1도에 도시한 바와같이 산업로보트를 구동하는 모터와, 상기 모터를 제어하는 제어회로(2)를 갖춘 산업용 로보트의 제어시스템에 있어서, 상기 제어회로(2)는 상기 모터로부터의 위치명령입력신호 및 위치피드백 신호를 수신하는 애더(3)와, 상기 애더수단(3)의 출력신호를 받는 에러레이지스터(4)와, 상기 에러레지스터(4)의 출력을 받는 위치이득 조정회로(5)와, 상기 위치이득 조정회로(5)의 출력신호 및 상기 에러레지스터(4)의 출력신호를 받는 위치이득 배율기(9)와, 상기 위치이득 배율기(9)의 출력신호를 받는 레지스터(6)와, 상기 레지스터(6)의 출력신호를 받는 디지털-아날로그 변환기(7)와 상기 디지털-아날로그 변환기(7) 및 상기 모터에 인가되는 신호를 받는 속도제어장치(8)를 갖추고, 상기위치이득 배율기(9)는 상기 모터가 정지되거나 상기 에러레지스터(4)내의 에러치가 소정치보다 클 경우에는 멀티플리케이션 요소를 증가시키는 것이 있었다.

그러나, 이와같은 종래의 로보트 제어장치는, 구조가 복잡하고 제조원가를 절감할 수 없다는 경제적인 문제점이 있었다.

또 다른 종래의 예로써는 제2도에 도시한 바와같이 피드포워드제어기(60), 비례적분미분 제어기(70), 모터제어기(80), 적분기(90) 등을 갖추어서, 주로 로보트의 현재위치를 이용하여 차후의 로보트의 동작을 제어하고, 로보트의 다소 신속한 반응을 위해서는 주어진 속도와 가속도를 이용하여 피드포워드를 행하는 방법이 있었다.

그러나 상기와 같은 종래의 로보트 제어방법에 있어서는, 비록 피드포워드제어를 행하지 않는 방법에 비해서는 다소 신속한 반응을 나타내기는 하지만, 로보트의 동적효과(속도, 가속도)를 고려하지 않음으로써 위치 또는 속도와 같은 로보트의 상태에 따라 다른 특성을 나타내는 것에 대한 보상방법이 없어서 로보트의 고속동작에서는 동적효과가 급변한다는 것을 감안하면 정확한 로보트 구동을 위한 적절한 로보트 제어가 수행되기 곤란하다는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 감안하여 이루어진 것으로써, 본 발명의 목적은 로보트의 동적모델을 기준으로 하여 모터의 토오크를 적절히 보상한 후 피드포워드 제어함으로써 로보트를 효율적으로 구동제어할 수 있는 로보트 제어장치를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 로보트 제어장치는, 로보트의 정상위치명령값과 적분기를 통해 인가된 현재위치값의 차를 계산하여 비례적분미분하는 비례적분미분기와, 상기 비례적분미분기에 의한 출력값과 모터로부터 피드백된 로보트의 현재속도값을 가합한 결과인 속도명령값을 입력받아 모터 구동제어신호로 사용하는 모터제어기로 이루어진 로보트 제어장치에 있어서, 로보트의 동적효과를 고려하여 보상된 토오크를 상기 모터제어기 출력단에서 가합한 후 모터에 인가되어 모터를 제어하도록 토오크보상값을 피드포워드하는 토오크보상부가 갖추어진 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 일실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

제3도는 본 발명에 의한 로보트 제어장치의 제어 계통도이고, 제4도는 본 발명에 의한 로보트 제어방법의 동작순서를 도시한 플로우챠트이다.

제3도에 있어서, (10)은 로보트를 구동하는 모터이고, (20)은 상기 모터(10)의 현재속도를 적분하여 모터의 현재위치를 계산하는 적분기이며, (30)은 외부에서 입력되는 로보트의 정상위치명령값(θ)과 상기 적분기(20)로부터 입력되는 로보트의 현재위치값(θ*)을 비교하여 그 비교결과를 비례적분미분 제어하는 비례적분미분 제어기이다.

(40)은 상기 비례적분미분 제어된 값과 로보트의 현재속도값을 가합한 결과인 속도명령값을 입력받아 그 속도명령값에 따라 모터(10)를 제어하는 모터제어기이다.

(50)은 로보트의 동적효과(예를들어 속도, 가속도)를 고려하여 모터(10)의 토오크를 보상하는 토오크보상부로써, 마이크로컴퓨터의 기억수단에 기억된 프로그램을 이용하여 보상해야할 토오크를 연산한다.

이와같이 구성된 본 발명에 의한 로보트 제어장치는, 로보트의 동적모델을 기준으로 보상 토오크를 구현하는 토오크보상부(50)와 속도명령이 주어지면 그 속도를 구현하는 속도제어가 가능한 AC모터제어기 및 DC모터제어기로 구성되어 로보트 제어동작을 수행한다.

또한, 로보트의 위치명령값이 주어지면 모터(10)가 정지상태에서는 보상해야 할 토오크는 중력에 의한 효과만 고려하면 되고, 로보트의 위치명령값(θ)과 현재위치값(θ^*)이 다를 경우 로보트이동에 필요로 하는 토오크는 모터제어기(40)의 출력에서 발생한다.

또한, 로보트가 동작하면 로보트의 현상태에서 필요로 하는 토오크는 대부분 피드포워드 경로에 의해 공급되며, 매순간 마다의 원하는 위치와 현위치기 다른 경우 이동하기 위한 토오크는 모터제어기(40)의 출력에 의해 공급한다.

다음에, 제4도를 설명한다.

먼저, 스텝 S₁에서 로보트의 위치명령값(θ)이 가합부(G₁)로 송출되고, 스텝 S₂에서는 모터(10)의 현재위치를 적분기(20)를 이용하여 계산한 후 그 값을 상기 가합부(G₁)로 송출한다.

그러면, 스텝 S₃에서는 상기 외부에서 입력된 로보트의 위치명령값(θ)과 적분기(20)로부터의 입력된 현재위치값(θ^*)을 가합부(G₁)에서 가합하여 위치 에러발생여부를 판별한다.

상기 스텝 S₃에서의 판별결과, 위치에러가 발생하였다고 판별되었을 경우(Yes일 경우)에는 스텝 S₄에서 비례적분미분 제어기(30)에 의해서 비례적분미분 제어를 행한 후 스텝 S₅로 나아가서 모터(10)로부터 가합부(G₂)에 피드백된 현재속도값(V^*)과 비례적분미분 제어기(30)에서 제어된 속도명령값(V) 사이의 오차가 발생하였는지의 여부를 판별하고, 상기 스텝 S₃에서의 판별결과, 위치에러가 발생하지 않았다고 판별되었을 경우(No일 경우)에는 비례적분미분 제어를 행하지 않고 곧바로 스텝 S₅로 나아가서 속도오차발생여부를 판별한다.

그러명, 스텝 S₆에서는 갑합부(G₂)에서 가합된 로보트의 속도명령값을 모터제어기(30)에 입력하여 매순간 마다의 원하는 위치와 현위치가 다른 경우 이동하기 위한 토오크를 출력토록 한다.

이어서, 스텝 S₇에서는 모터제어기(30)로부터 입력되는 로보트 제어신호와 토오크보상부(50)로부터 입력되는 제어신호를 가합부(G₃)에서 가합하여 적절한 제어신호를 발생한 후 스텝 S₈에서 상기 제어신호를 모터(10)에 입력한다.

이에따라, 스텝 S₈에서는 상기 입력된 제어신호에 따라 모터(10)가 구동되는 것이다.

이와같이 본 발명의 로보트 제어장치에 의하면, 로보트의 동적모델을 기준으로 하여 토오크를 적절히 보상한 후 피드포워드 제어함으로써 로보트의 구동효율을 향상시키는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 로보트의 정상위치명령값과 적분기를 통해 인가된 현재위치값의 차를 계산하여 비례적분미분하는 비례적분미분기와, 상기 비례적분미분기에 의한 출력값과 모터로부터 피드백된 로보트의 현재속도값을 가합한 결과인 속도명령값을 입력받아 모터 구동제어신호로 사용하는 모터제어기로 이루어진 로보트 제어장치에 있어서, 로보트의 동적효과를 고려하여 보상된 토오크를 상기 모터제어기 출력단에서 가합한 후 모터를 제어하도록 토오크보상값을 피드포워드하는 토오크보상부가 갖추어진 것을 특징으로 하는 로보트의 제어장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 토오크보상부는 마이크로컴퓨터의 기억수단에 기억된 프로그램을 이용하여 보상해야할 토오크를 연산하여 모터제어기 출력단에 상기 보상된 토오크를 피드포워드하도록 가합부(G₁)의 전단과 가합부(G₃)간에 연결된 것을 특징으로 하는 로보트 제어장치.