WO1991003780A1 - Method of controlling robot - Google Patents

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WO1991003780A1
WO1991003780A1 PCT/JP1990/001130 JP9001130W WO9103780A1 WO 1991003780 A1 WO1991003780 A1 WO 1991003780A1 JP 9001130 W JP9001130 W JP 9001130W WO 9103780 A1 WO9103780 A1 WO 9103780A1
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robot
torsion
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Inventor
Nobutoshi Torii
Ryo Nihei
Tetsuaki Kato
Original Assignee
Fanuc Ltd
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    • B25J9/16—Programme controls
    • B25J9/1628—Programme controls characterised by the control loop
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    • G05B19/19—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by positioning or contouring control systems, e.g. to control position from one programmed point to another or to control movement along a programmed continuous path
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    • G05B2219/42—Servomotor, servo controller kind till VSS
    • G05B2219/42352—Sliding mode controller SMC, select other gain

Definitions

  • the present invention relates to a robot control method, and more particularly to a robot control method capable of preventing vibration caused by action of panel elements of a robot and fluctuation of inertia.
  • the robot servo system typically performs linear control, for example, proportional-integral control according to a feedback signal from a position or speed detector mounted on the servomotor. This controls the servomotor to control the robot's position and attitude.
  • linear control for example, proportional-integral control according to a feedback signal from a position or speed detector mounted on the servomotor.
  • This controls the servomotor to control the robot's position and attitude.
  • the inertia fluctuation due to the change in the attitude of the mouthboat is not taken into account, and the response characteristic of the servo system changes if a large inertia fluctuation occurs.
  • the robot mechanism is typically configured in a cantilever shape and includes a panel element such as a speed reducer interposed between the robot mechanism and the servomotor. Low resonance frequency.
  • the action of the panel element is not considered, and vibration is likely to occur at the tip of the robot mechanism when positioning the tip (tool center point) of the robot mechanism. Therefore, conventionally, the servo gain is set to a small value, or after a predetermined time has elapsed from the end of the positioning control, mouth mouth work, for example, spot welding is started, and the vibration of the robot mechanism part is started. This prevents work accuracy from deteriorating. Therefore, according to the conventional method, the required position There is an inconvenience that the cycle time of the robot work increases as a result of the determined time.
  • An object of the present invention is to provide a robot control method capable of performing a robot operation quickly by preventing vibration generated in the robot by a sliding mode control.
  • the method includes a step (b) of calculating an output and a step (c) of driving a servomotor according to the control output.
  • the servomotor is driven in accordance with the sliding mode control output sufficient to make the torsion amount and the torsion speed at the tip of the robot mechanism zero.
  • the torsion generated in the robot mechanism is quickly compensated. For this reason, even if the robot's inertia greatly changes due to a change in the posture of the robot, the response in servo control does not become unsuitable, and Vibration generated at the tip of the bot mechanism is prevented or rapidly attenuated. Therefore, the robot operation can be started immediately after the completion of the positioning control of the robot mechanism, and the required positioning time is reduced. In other words, the required cycle time for robot work can be reduced.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a mouth bot mechanism to which a control method according to an embodiment of the present invention is applied;
  • FIG. 2 is a block diagram showing a model that constitutes an observer for estimating torsion and torsion speed
  • Fig. 3 shows a digital servo circuit for driving and controlling the robot mechanism.
  • FIG. 4 is a schematic block diagram
  • FIG. 4 is a flowchart showing a torque command calculation process executed by the servo circuit.
  • a mechanism of a robot to which a control method according to an embodiment of the present invention is applied includes a mechanism that is drivingly connected to an output shaft of a servomotor 1 via a speed reducer 3. It has a bot arm 4 and a speed detector 2 is connected to the motor output shaft.
  • Fig. 1 shows only the elements related to one joint of the robot arm.
  • the speed reducer 3 functions as a spring element and a damper element of the mouth-bottom mechanism, and when the speed reducer 3 rotates, its rotating shaft is twisted and friction is generated in the bearing of the rotating shaft.
  • the spring constant and the viscous friction coefficient of the speed reducer 3 are represented by symbols K c and B k.
  • T J m 0 m + B k ( ⁇ m- ⁇ r) + K c ( ⁇ - ⁇ r)
  • the symbols ⁇ and J m represent the input torque and the axis inertia (opening-to-inner) of servo motor 1, respectively, and Jr is the motor axis. Indicates the converted load inertia.
  • the symbols ⁇ m, 0 m and 0 m represent the rotational position, speed and acceleration of reducer 3 at the reducer input, respectively.
  • 0 ⁇ , ⁇ r and ⁇ r represent the reducer output converted to the reducer input.
  • the rotation position, speed, and acceleration of the reduction gear at the (load side) are represented respectively.
  • the torsion amount and the torsion speed are indicated respectively.
  • V s 2 (5) The symbol C in equation (4) represents a parameter set experimentally. If the derivative V is negative, the Ryapunov function V ( ⁇ 0) in equation (5) decreases uniformly and converges to 0. In other words, the switching surface s and thus the twist amount ⁇ and the twist speed s converges to 0 respectively. In the following, the conditions for that are determined. First, V is determined.
  • V s s ⁇ ⁇ ⁇ (6)
  • s V + C ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ (7)
  • the expression (8) is obtained from the expressions (3) and (7)
  • the expression (9) is obtained from the expressions (8) and (4).
  • equation (11) or equation (12) obtained by transforming equation (11)
  • V ⁇ 0 holds.
  • the method of the present embodiment is performed by a servo system having a normal speed loop and a minor loop for executing a sliding mode control, and is obtained in a normal speed loop.
  • a normal torque command that was set
  • Add torque to obtain torque command.
  • the switching surface s converges to zero.
  • the torsion amount ⁇ and the torsion speed ⁇ each converge to 0, in other words, the vibration of the robot mechanism tip is prevented or
  • the torsion amount ⁇ and the torsion speed ⁇ are the torsion amount ⁇ and the torsion speed ⁇ .
  • equations (16) and (17) are obtained from equations (3) and (1), respectively.
  • Equations (20) are obtained respectively, and Equation (19) holds. ⁇
  • Eq. (23) The model that constitutes the observer in light of Eq. (22) is expressed by Eq. (23), in other words, by the XXX-block diagram in FIG.
  • the torsion amount ⁇ and the torsion speed can be estimated using the observer shown in Fig. 2.
  • the digital signal servo system is a digital signal processor.
  • the digital servo circuit 13 has a built-in memory (not shown) for storing the set values of various constants described later, and the servo circuit 13 has a robot shown in FIG. Control of the position, speed and current of each axis servomotor of robot 15 with a mechanism (corresponding to servomotor 1 in Fig. 1), sliding mode control and observer control The function is executed or accomplished by software processing.
  • the servo system includes a host computer 1 such as a processor of the servo circuit 13 (hereinafter referred to as a first processor) and a numerical controller for distributing movement commands.
  • a shared memory (RAM) 12 that can be accessed from both the first processor (hereinafter referred to as the second processor) and a detector that detects the actual drive current flowing through the servomotor (Not shown), and a servo amplifier (not shown) for driving each axis servo motor in response to the current command and current detector output from the servo circuit 13.
  • the servo system stores the speed detector attached to each servomotor (corresponding to detector 2 in Fig. 1) and the number of feedback pulses sent from the speed detector that indicates the actual motor rotation position.
  • the first processor executes the processing in Fig. 4 in the same cycle as the movement command distribution cycle by the second processor.
  • the first processor first reads the command motor rotation position written in the shared RAMI2 from the second processor (step 100 in FIG. 4), and The actual servo motor rotation position (position feedback value) is read from the feedback signal register 14 (step 101), and the conventionally known ordinary position loop processing and speed loop processing are executed (step 101).
  • Step 102 the first processor calculates the speed command (0 m in Fig. 2) calculated by the position loop processing and the speed loop processing in the previous control cycle, and registers the built-in registers (shown in the figure). Based on the torque command value (T in FIG. 2) stored in (2), observer processing corresponding to Equation (23) and FIG.
  • step 104 the torsion amount s and torsion speed ⁇ are respectively determined
  • step 104 the correspondence of the expressions (14) and (15) is obtained.
  • step 106 and 107 the correction torque T is calculated according to the result (steps 106 and 107).
  • the first processor adds the corrected torque ⁇ ⁇ calculated in step 106 or 107 to the torque command value calculated in the speed loop processing to obtain the corrected torque command value ( Current command value), and executes a current loop process based on the corrected torque command value (step 108).
  • the servo amplifier drives and controls each axis servomotor according to the current command value and the current detector output indicating the actual current value.
  • the output torque of each axis servo motor is controlled so that the torsion amount ⁇ and the torsion speed become zero.
  • the observer was used for detecting the twist amount s and the torsion speed.
  • a second speed detector may be provided on the output side of the speed reducer 3 instead.
  • the output from the speed detector 2 shown in Fig. 1 provided on the input side of the reducer and the output representing the rotational position em and the speed 0 m on the reducer input side and the reducer from the second speed detector Reduction gear rotation on output side
  • the torsion amount ⁇ and the torsion speed s are detected based on the shift position 0 r and the output representing the speed r.

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Description

明 細 書
ロボ ッ ト制御方法
技 術 分 野
本発明は、 ロ ボ ッ ト制御方法に関し、 特に、 ロボッ ト のパネ要素の作用及びイ ナー シャ変動に起因する振動を 防止でき る ロボッ ト制御方法に関する。
背 景 技 術
ロ ボ ッ ト のサ一 ボ系は、 典型的には、 サー ボモー タ に 装着した位置又は速度検出器からのフ ィ ー ドバッ ク信号 に従って線形制御たとえば比例積分制御を行う よ う にさ れ、 これによ りサーボモー タを駆動制御してロボッ トの 位置， 姿勢を制御する。 この種の従来のサー ボ系では口 ボ ッ ト の姿勢変化などに伴う イナー シャ変動は考慮され ず、 大き いイ ナ— シャ変動が生じる とサーボ系の応答特 性が変化する。 又、 ロボ ッ ト機構部は、 典型的には、 片 持ち梁状に構成される と共にパネ要素例えばロボッ ト機 構部とサ ー ボモー タ間に介在する減速機を含み、 従って、 その剛性及び共振周波数が低い。 その一方で、 従来のサ - ボ系ではパネ要素の作用は考慮されず、 ロ ボッ ト機構 部先端 （ ツールセ ンタ ポイ ン ト） の位置決め時に機構部 先端に振動が生じ易い。 そ こで、 従来は、 サーボゲイ ン を小さい値に設定し、 或は、 位置決め制御終了時点から 所定時間経過後に 口ボッ ト作業たとえばスポ ッ ト溶接を 開始して、 ロ ボ ッ ト機構部の振動に起因する作業精度低 下を防止 している。 従って、 従来法によれば、 所要位置 決め時間ひいてはロボッ ト作業のサイ ク ルタ ィ ムが増大 する不都合がある。
発 明 の 開 示
本発明の目的は、 ロボッ 卜に生じる振動をス ライ ディ ングモー ド制御によ り防止してロボ ッ ト作業を迅速に行 える ロ ボ ッ ト制御方法を提供する こ とにある。
上述の目的を達成するため、 ロ ボ ッ ト機構部を駆動す るためのサ―ボモータを有するロボ ッ 卜に適用される本 発明のロ ボ ッ ト制御方法は、 サーボモータ回転位置及び 速度の夫々 に対する ロボッ ト機構部先端のね じれ量及び ね じれ速度を夫々検出する工程 （ a ) と、 ス ラ イ ディ ン グモー ド制御処理を行ってねじれ量及びね じれ速度を零 にする に足る制御出力を算出する工程 （ b ) と、 制御出 力に従っ てサーボモータを駆動する工程 （ c ) とを備え る。
上述のよ う に、 本発明によれば、 ロボッ ト機構部先端 のねじれ量及びね じれ速度を零にするに足る ス ラ イ ディ ングモー ド制御出力に従ってサーボモータを駆動するよ う に したので、 ロ ボッ ト機構部に生じるね じれが迅速に 補償される。 こ のため、 ロ ボ ッ ト の姿勢変化などに伴つ てロボ ッ 卜 のイ ナ 一 シャが大き く 変動した場合にもサー ボ制御上の応答性が不適合になる こ とがな く、 口ボッ ト 機構部先端に生じ る振動が防止され、 或は、 速やかに減 衰する。 従って、 ロボ ッ ト機構部の位置決め制御完了後 直ちに ロ ボ ッ ト作業を開始でき、 所要位置決め時間ひい てはロ ボ ッ ト作業上の所要サイ ク ルタ イ ムを短縮でき る。 図 面 の 簡 単 な 説 明
第 1 図は本発明の一実施例の制御方法が適用される 口 ボッ ト機構部を示す概略図、
第 2 図はねじれ量及びね じれ速度を推定するためのォ ブザーバを構成するモデルを表すプロ ッ ク線図、 第 3 図はロボッ ト機構部を駆動制御するためのデジ夕 ルサー ボ回路を示す概略ブロ ッ ク図、 および 第 4 図はサーボ回路によ り実行される ト ルク指令算出 処理を示すフ ロ ー チ ャ ー ト である。 発明を実施するための最良の形態
第 1 図を参照する と、 本発明の一実施例の制御方法が 適用される ロ ボ ッ 卜 の機構部は、 減速機 3 を介してサ— ボモータ 1 の出力軸に駆動的に連結したロ ボ ッ ト アー ム 4 を備え、 モータ 出力軸には速度検出器 2 が連結されて いる。 図示を簡略にするため、 ロボ ッ トアー ムの一つの 関節に関連する要素のみを第 1 図に示す。 減速機 3 は口 ボ ッ ト機構部のバネ要素及びダンバ要素と して機能し、 減速機 3 の回転時にその回転軸にね じれが生じる と共に 回転軸の軸受け部に摩擦が生じる。 以下、 減速機 3 のバ ネ定数及び粘性摩擦係数を記号 K c , B kで表す。
次に、 減速機 3 に発生するねじれを捕償してロボッ ト アーム 4先端の振動を防止する本実施例方法の原理を説 明する。
先ず、 減速機 3 の入力側及び出力側 （負荷側） の夫々 における ト ルク の釣合いから第 （ 1 ) 式及び第 （ 2 ) 式 に示す運動方程式を得る。
T = J m 0 m + B k ( Θ m - Θ r ) + K c { θ - θ r )
- - - ( 1 )
0 = J τ Θ r + B τ ( θ τ - Θ m + Κ c ( θ r - θ m )
• · · ( 2 ) こ こで、 記号 Τ及び J mはサーボモータ 1 の入力 ト ルク および軸イ ナー シ ャ （ 口 — タ イ ナー シ ャ ） を夫々表し、 J r はモ―タ軸に換算した負荷イ ナー シャを表す。 記号 Θ m, 0 m及び 0 mは減速機入力側での減速機 3 の回転 位置， 速度及び加速度を夫々表し、 0 Γ， Θ r 及び Θ r は減速機入力側に換算した減速機出力側 （負荷側） での 減速機の回転位置， 速度及び加速度を夫々表す。
第 （ 1 ) 式及び第 （ 2 ) 式から、
T " , B k B k、 , ，K c K c、
-— = ε + ( τ— + τ— ) ε + ( T— + ― ) ε J m J m J r J m J r
· ，（ 3 ) を得る。 こ こで、 ε ( = 0 m— 0 r ) 及び （ = m— Θ r ) は、 減速機 3 の入力側 （サーボモータ 1 ) の回転 位置及び速度の夫々に対する減速機出力側 （負荷〉 のね じれ量及びね じれ速度を夫々表す。
次に、 第 （ 4 ) 式及び第 （ 5 ) 式に示すよ う に、 ね じ れ量 s とねじれ速度 の関数で表されるス ラ イ ディ ング モー ドでの切換え面 s と こ れに関連する リ ァプノ フ関数 ¾r ¾んる。
s = ε + C ε · · · ( 4 ) 一 -
V s 2 ( 5 ) 第 （ 4 ) 式の記号 Cは実験的に設定されるパラ メ ータ を表す。 第 （ 5 ) 式の リ アプノ フ関数 V (≥ 0 ) はその 微分 Vが負であれば、 一様に減少して 0 に収束し、 換言 すれば、 切換え面 s ひいてはねじれ量 ε及びねじれ速度 s が 0 に夫々収束する。 以下、 そのための条件を求める ベく、 先ず、 Vを求める。
第 （ 5 ) 式及び第 （ 4 ) 式の夫々 の両辺を微分して
V = s s · · · ( 6 ) s = V + C ε · · · ( 7 ) を得る。 更に、 第 （ 3 ) 式及び第 （ 7 ) 式か ら第 （ 8 ) 式を、 第 （ 8 ) 式及び第 （ 4 ) 式から第 （ 9 ) 式を得る ,
T B k B k
= ― + ( C一
j m
K c c
) 5
m
( 8 ) c 2 B k ω _c 2 o
T H- i C + ε ― J m C K c C
( 9 ) 第 （ 9 ) 式を第 （ 6 ) 式に代入して
V
を得
Figure imgf000007_0001
の平方根を表す。
ω c 2 s 2
第 （ 1 0 ) 式の第 1 項 一 は常に負であり、
C
従って、 第 （ 1 1 ) 式或は これを変形して得た第 （ 1 2 ) 式が成立する と き V < 0 が成立する。
Figure imgf000008_0001
方、 s < 0 である と き は第 （ 1 5〉 式が成立する と、 第 （ 1 1 ) 式及び第 （ 1 2 ) 式が成立する。
― m
T = - ( C 2 + ω c max2) ε
し
• • • ( 1 5 ) 以上のよう に、 s ≥ 0 のと きは第 （ 1 4 ) 式から、 又、 s < 0 のと きには第 （ 1 5 ) 式から V < 0 を満たす補正 トルク でが求められる。
そ して、 本実施例方法は、 通常の速度ルー プとス ライ ディ ン グモー ド制御を実行するためのマイ ナ ールー プと を備えたサーボ系によ り実施され、 通常の速度ループで 得た通常の ト ルク指令にマ イ ナ — ループで得た補正 ト ル ク を加算 して ト ルク指令を得る。 こ の ト ルク指令に従う サーボモ ー タ の運転時、 切換え面 s が 0 に収束する。 こ のと き、 ねじれ量 ε及びね じれ速度 ε が夫々 0 に収束し、 換言すれば、 ロ ボ ッ ト機構部先端の振動が防止され或は
B J一
速やかに減衰_ m kする。 又、 第 （ 1 ) 式から明かなよ う に、 ε = ε = 0 が成立 B Jす一るのでサ―ボモータ出力 ト ルク は時 間的に不変の口 — タ一 k rイ ナ— シ ャ J mのみに依存し、 換言 すれば、 イ ナー シ ャ変動が補償される。
本実施例では、 ねじれ量 ε及びね じれ速度 ε の検出に、
K J一
両パラ メ 一 夕 を推定するためのオ一 m Cブザーバを用いる。 ォ ブザーバを構成するモデルを決定するため、 第 i 図の口
K J- ボ ッ ト機構部に関する状態方程式を求め一 C Γる。
先ず、 第 （ 3 ) 式及び第 （ 1 ) 式から第 （ 1 6 ) 式及 び第 （ 1 7 ) 式を夫々得る。
T
ε +
m 6 )
Β k Κ c Τ
θ m ε ― ε +
m J m J m t Λ · · · ( 1 7 〉 こ こ で = x l， ε = χ 2および 0 m = x 3とおく と、 第 （ 1 6 ) 式及び第 （ 1 7 ) 式から第 （ 1 8 ) 式及び第
( 2 0 ) 式が夫々得られ、 又、 第 （ 1 9 ) 式が成立する <
* , , B k , B k , , , , Κ ο , Κ ε ヽ 。 x 1= - ( Τ" + —一 ） x l+ ( τ一 + τ— ) X 2
J m J r J m J r
T
+ ~r— · · · ( l 8 )
J m
x 2 = x 1 - - - ( 1 9 )
， 。 B k K c 0 , T
x 3 = 一 . ~ 1 - 一- x 2 +
m J m J m ( 2 0 )
( 1 8 ) 式〜第 （ 2 0 ) 式から
Figure imgf000010_0001
-{Bk/Jm)†(Bk/Jr)} - {Kc/Jra)+( c/Jr)
[ B 'k/Jm - c/Jin
Figure imgf000010_0002
( 2 1 ) を得る。 更に、 第 （ 2 1 ) 式を簡潔に表現する こ と によ り、 第 （ 2 2 ) 式に示す状態方程式を得る。 d X
= Ax - K D x + K D x + B T
d t
(A— K D) x +K y + B T ( 2 2 )
-X ' x で、 x = [ ] ， y = C O, o , 。 ] [^] であり、 A， B, Dは行列を表し、 Kは A— K Dが安定 するよ う に選択した定数を表す。
第 （ 2 2 ) 式に照ら してオブザー バを構成するモデル は第 （ 2 3 ) 式で表され、 換言すれば、 第 2図のプ XXXロ ッ ク線図で表される。
A
X = (A— K D) x + K y + B T ( 2 3 ) d t
こ こで、 x ( = 「¾H] ) は Xの推定値を表し、 下記の 関係を満たす。
Figure imgf000010_0003
すなわち、 第 2図のォブザ バによ り、 ね じれ量 ε及び ねじれ速度 を推定でき る
以下、 第 3図を参照して、 上記ス ラ イ ディ ングモー ド 制御方法を実施するためのデジタ ルサーポ （ソ フ ト ウ ヱ アサーボ） 系を説明する。
デジ夕 ルサー ボ系はデジタ ルシグナルプロ セ ッサ （図 示略） 及び後述の各種定数の設定値を格納するためのメ モ リ （図示略） を内蔵したデジタ ルサーボ回路 1 3 を備 え、 こ のサーポ回路 1 3 は、 第 1 図のロボ ッ ト機構部を 備える ロ ボッ ト 1 5 の各軸サーボモータ （第 1 図のサー ボモー タ 1 に夫々対応） の位置， 速度及び電流の制御及 びス ラ イ ディ ングモ— ド制御な らびにオブザーバの機能 をソ フ ト ゥ ヱァ処理によ り実行又は達成する よ う にされ ている。
また、 サーボ系は、 サー ボ回路 1 3 のプロ セ ッサ （以 下、 第 1 プロセ ッ サという〉 及び移動指令を分配するた めの数値制御装置等のホ ス ト コ ン ピュ ー タ 1 1 のプロセ ッサ （以下、 第 2 プロセ ッ サという） の双方からァクセ ス可能に設けた共有メ モ リ （ R A M ) 1 2 と、 サーボモ 一夕 に流れる実際駆動電流を検出するための検出器 （図 示略） と、 サ―ボ回路 1 3 からの電流指令及び電流検出 器出力に応動して各軸サー ボモータ を駆動するためのサ ー ボア ンプ （図示略） とを備えている。 更に、 サーポ系 は、 夫々 のサーボモータ に装着した速度検出器 （第 1 図 の検出器 2 に対応） と、 実際モータ回転位置を表す速度 検出器か ら送出されるフ ィ ー ドバッ クパルス数を記憶す る と共に実際モー タ電流を表す電流検出器出力を記憶す るための帰還信号レ ジス タ 1 4 と、 各種定数を入力する ための手動データ入力装置 （図示略） とを備えている。 以下、 第 4図を参照して、 サーボ系の ト ルク指令算出 処理を説明する。 ロ ボ ッ ト運転前に、 ス ラ イ ディ ン グモー ド制御および オブザー バ処理に要する各種定数 （パラ メ ー タ C, サー ボモー タ の軸イ ナ 一 シ ャ J m， ノ、。ラ メ 一夕 ω c の最大値 ω c max, 行列 A, B , D ) が手動データ入力装置を介 して入力される と、 第 1 プロセ ッ サの制御下でサーポ回 路 1 3 の メ モ リ に格納される。
ロボ ッ ト運転中、 第 1 プロセ ッ サは、 第 2 プロセ ッサ による移動指令分配周期と同一周期で第 4 図の処理を実 行する。
即ち、 第 1 プロセ ッサは、 各々の制御周期において、 先ず、 第 2 プロセ ッサから共有 R A M I 2 に書き込まれ た指令モータ回転位置を読み取る と共に （第 4図のステ ッ プ 1 0 0 ) 、 帰還信号レ ジスタ 1 4から実際サーボモ — タ回転位置 （位置フ ィ — ドバッ ク値） を読取り （ステ ッ プ 1 0 1 ) 、 従来公知の通常の位置ループ処理及び速 度ループ処理を実行する （ ステ ッ プ 1 0 2 ) 。 次に、 第 1 プロセ ッ サは位置ループ処理で算出した速度指令 （第 2図の 0 m) 及び前回制御周期での速度ルー プ処理で算 出され当該プロセ ッサに内蔵のレ ジスタ （図示略） に記 憶した ト ルク指令値 （第 2 図の T ) に基づいて第 （ 2 3 ) 式および第 2図に対応するオブザーバ処理を実行してね じれ量 s 及びね じれ速度 ε を夫々算出し （ス テ ッ プ 1 0 3 ) 、 これら算出値 ε , ^ を第 （ 4 ) 式に代入して切換 え面 s を求める （ステ ッ プ 1 0 4 ) 。 そ して、 切換え面 s の正負に応じて第 （ 1 4 ) 式及び第 （ 1 5 ) 式の対応 する もの に従って補正 ト ルク Tを算出する （ ステ ッ プ 1 0 6， 1 0 7 ) 。 次いで、 第 1 プロ セ ッ サは、 速度ルー プ処理で算出した ト ルク指令値にス テ ッ プ 1 0 6又は 1 0 7 で算出した補正 ト ルク Τを加算して補正 ト ルク指令 値 （電流指令値） を求め、 この補正 ト ルク指令値に基づ いて電流ループ処理を実行する （ス テ ッ プ 1 0 8 ) 。
電流ループ処理の実行中、 サーボアンプは電流指令値 及び実際電流値を表す電流検出器出力に応じて各軸サー ボモ— 夕 を駆動制御する。 このと き、 上述のよう に、 ね じれ量 ε 及びね じれ速度 が零になるよ う に各軸サーボ モー タ の出力 ト ルク が制御される。 結果と して、 ロボッ ト の姿勢変化に伴ってロボ ッ トのイ ナー シ ャが変動した と して も、 一定の応答関数 （ s = 0 ) で表されるサーボ 系の応答性は変化しない。 従って、 ロボッ ト機構部先端 の振動が防止され或は速やかに減衰する。 こ のため、 口 ボ ッ ト機構部先端の位置決め動作が短時間内で完了し、 ロ ボ ッ ト作業上のサイ ク ルタ イ ムを短縮でき る。
本発明は上記実施例に限定されず、 種々の変形が可能
C、め 0
例えば、 上記実施例ではねじれ量 s及びね じれ速度 の検出にオブザー バを用いたが、 これに代えて、 減速機 3 の出力側に第 2 速度検出器を設けても良い。 この場合、 減速機の入力側に設けた第 1 図の速度検出器 2 からの減 速機入力側での減速機回転位置 e m及び速度 0 mを表す 出力と第 2速度検出器からの減速機出力側での減速機回 転位置 0 r及び速度 r を表す出力とに基づいてねじれ 量 ε及びねじれ速度 s を検出する。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . ロ ボ ッ ト機構部を駆動するためのサ― ボモータ を有 する ロ ボッ 卜 に適用される ロボ ッ ト制御方法において、 前記サーボモー タの回転位置及び速度の夫々 に対する 前記ロ ボッ ト機構部の先端のね じれ量及びねじれ速度 を夫々検出する工程 （ a ) と、 ス ラ イ ディ ングモー ド 制御処理を行って前記ね じれ量及び前記ね じれ速度を 零にするに足る制御出力を算出する工程 （ b ) と、 前 記制御出力に従って前記サーボモータを駆動する工程 ( c ) とを備える こ とを特徴とする ロボ ッ ト制御方法。
2 . 前記工程 （ b ) は、 速度ループ処理を行って ト ルク 指令を算出する工程 （ b l ) と、 前記ス ラ イ ディ ング モー ド制御処理を行って前記ね じれ量及び前記ねじれ 速度を零にするための補正 ト ルク を算出する工程 （ b 2 ) と、 前記 ト ルク指令に前記捕正 ト ルク を加算して 前記制御出力と しての補正 ト ルク指令を得る工程 （ b 3 ) とを含む請求の範囲第 1 項記載のロ ボ ッ ト制御方 法。
3 . 前記工程 （ c ) は、 前記補正 ト ルク指令に基づく電 流ルー プ処理を含む請求の範囲第 2項記載のロボッ ト 制御方法。
4 . 前記工程 （ a ) において、 前記ロ ボ ッ ト機構部を表 す状態方程式に基づいてモデル化したォブザーバを用 いて前記ねじれ量及び前記ねじれ速度を推定する請求 の範囲第 1 項記載のロ ボ ッ ト制御方法。 前記サーボモータ と前記口ポ ッ ト機構部間に介在し かつ回転時にね じれを発生する減速機と、 前記減速機 の入力側での前記減速機の回転位置及び速度を表す第 1 出力を発生するための第 1検出器と、 前記減速機の 出力側での前記減速機の回転位置及び速度を表す第 2 出力を発生するための第 2検出器とを有するロボッ ト に適用され、 前記工程 （ a ) において、 前記第 1 出力 及び前記第 2 出力に基づいて前記ねじれ量及び前記ね じれ速度を検出する請求の範囲第 1項記載のロボッ ト 制御方法。
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