JPH0233169B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0233169B2 JPH0233169B2 JP57178153A JP17815382A JPH0233169B2 JP H0233169 B2 JPH0233169 B2 JP H0233169B2 JP 57178153 A JP57178153 A JP 57178153A JP 17815382 A JP17815382 A JP 17815382A JP H0233169 B2 JPH0233169 B2 JP H0233169B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- axis
- robot
- servo
- coordinate system
- acceleration
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- Control Of Position Or Direction (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は産業用ロボツト、特にその過渡振動を
防止する制御装置を備えた産業用ロボツトに関す
る。
防止する制御装置を備えた産業用ロボツトに関す
る。
産業用ロボツトの構造は、軽量化と可動範囲を
大きくするために、“開放型”、つまりアーム等の
可動部の端部が自由端となつている。このため、
産業用ロボツトの機構は、固有振動数が低く、か
つ減衰係数が小さい。
大きくするために、“開放型”、つまりアーム等の
可動部の端部が自由端となつている。このため、
産業用ロボツトの機構は、固有振動数が低く、か
つ減衰係数が小さい。
したがつて、産業用ロボツトにより高速の軌道
制御を行おうとする場合、軌道の曲率が大きい部
分において駆動モータに大きな加速度の変化が生
ずるため、機構部に好ましくない過渡振動が発生
し、その結果、軌道誤差を生じる。
制御を行おうとする場合、軌道の曲率が大きい部
分において駆動モータに大きな加速度の変化が生
ずるため、機構部に好ましくない過渡振動が発生
し、その結果、軌道誤差を生じる。
この機構部の過渡振動を防止する基本的な対策
は機構部の剛性と減衰率を高くすることである
が、このような機構部の改善は機構部の大きさ、
重量の増大、したがつてコストのアツプを招くた
め容易ではない。
は機構部の剛性と減衰率を高くすることである
が、このような機構部の改善は機構部の大きさ、
重量の増大、したがつてコストのアツプを招くた
め容易ではない。
上記の軌道誤差は、軌道の曲率を小さくすれ
ば、減少するが、同一軌道に対して駆動モータが
発生する加速度の大きさは軌道の接線速度に比例
するので、高速の軌道制御を行なうためには、機
構部の過渡振動を防止することが本質的に必要で
ある。
ば、減少するが、同一軌道に対して駆動モータが
発生する加速度の大きさは軌道の接線速度に比例
するので、高速の軌道制御を行なうためには、機
構部の過渡振動を防止することが本質的に必要で
ある。
本出願人は振動的な特性を有する機械系を等価
的にその剛性を高めたり、あるいは非振動的に制
御する方法として特開昭54−31877「機械剛性補償
サーボ制御装置」と特願昭56−92155「電動機械の
制御方式」で提案した。前者は過渡振動を、後者
は持続振動（強制振動）を主として小さくする効
果がある。しかしながら、これらの方法はいずれ
も基本的には一軸のサーボ系に対するものであ
り、多軸のサーボ系で構成される産業用ロボツト
に対して具体的にどのように適用するかは未解決
のままであつた。
的にその剛性を高めたり、あるいは非振動的に制
御する方法として特開昭54−31877「機械剛性補償
サーボ制御装置」と特願昭56−92155「電動機械の
制御方式」で提案した。前者は過渡振動を、後者
は持続振動（強制振動）を主として小さくする効
果がある。しかしながら、これらの方法はいずれ
も基本的には一軸のサーボ系に対するものであ
り、多軸のサーボ系で構成される産業用ロボツト
に対して具体的にどのように適用するかは未解決
のままであつた。
一般に産業用ロボツトの運動はテイーチング
等により予め指示されたデータに基づく正規の運
動に前述の好ましくない過渡振動が重ね合わさ
つたものである。この２つの運動は、運動の周波
数成分の違いで区別することができ、の運動は
通常、数秒から数10秒の周期であり、の運動は
機械系の繰振周波数である５〜50Hz以上の周波数
である。したがつて、通常のサーボ系の応答性か
らするとの運動は直流成分、の運動は交流成
分と考えることができる。この過渡振動を減衰さ
せるには、ロボツトの先端Ｐの運動の交流成分で
あるＶ（ｔ）（時間の関数で三次元ベクトル）を零
に収束させればよい。一軸のサーボ系については
前記特許公報の方法に従つてサーボ軸の回転モー
タに回転位置、回転速度とともに過渡振動の加速
度をフイードバツクすると加速度の変動に対して
減衰作用が生じ、定常状態において加速度はゼロ
に収束する。加速度がゼロのとき速度は一定とな
り、速度の交流成分はゼロとなる。
等により予め指示されたデータに基づく正規の運
動に前述の好ましくない過渡振動が重ね合わさ
つたものである。この２つの運動は、運動の周波
数成分の違いで区別することができ、の運動は
通常、数秒から数10秒の周期であり、の運動は
機械系の繰振周波数である５〜50Hz以上の周波数
である。したがつて、通常のサーボ系の応答性か
らするとの運動は直流成分、の運動は交流成
分と考えることができる。この過渡振動を減衰さ
せるには、ロボツトの先端Ｐの運動の交流成分で
あるＶ（ｔ）（時間の関数で三次元ベクトル）を零
に収束させればよい。一軸のサーボ系については
前記特許公報の方法に従つてサーボ軸の回転モー
タに回転位置、回転速度とともに過渡振動の加速
度をフイードバツクすると加速度の変動に対して
減衰作用が生じ、定常状態において加速度はゼロ
に収束する。加速度がゼロのとき速度は一定とな
り、速度の交流成分はゼロとなる。
しかしながら、産業用ロボツトは一般に多軸構
成で、各軸は互いに強く機械的に干渉しているこ
とが多い。したがつて、産業用ロボツトでは、あ
る一軸に生起した振動は他の軸にも振動を引き起
し、ビートを生じたり、多軸の振動が合成された
複雑な振動となる。このため、産業用ロボツトの
特定の、例えば特に振動の大きい軸にのみ、前記
特許公報の方法を適用しても、過渡振動や持続振
動（強制振動）を減衰させる大きな効果を得るこ
とができない。第５図ａは軸間干渉のない場合の
１軸の減衰を表わしているが、２つの互いに強く
干渉する軸の間では、第５図ｂに示すように、ビ
ートを生ずることがある。このような場合に一方
の軸にのみ前記特許公報の方法を適用すると、適
用した軸の振動の振巾が大きくなる期間だけ振動
減衰の効果があり、他方の軸の振動の振巾が大き
くなる期間は減衰作用がないため、結局、前記特
許公報の方法を適用した軸の振動も急速には減衰
させることができない。第５図ｃは軸ｌに前記特
許公報の方法を適用した場合の振動実験の例を示
している。破線Ｄが振動抑制の制御の無いときの
ビート（第５図ｂ）に相当している。
成で、各軸は互いに強く機械的に干渉しているこ
とが多い。したがつて、産業用ロボツトでは、あ
る一軸に生起した振動は他の軸にも振動を引き起
し、ビートを生じたり、多軸の振動が合成された
複雑な振動となる。このため、産業用ロボツトの
特定の、例えば特に振動の大きい軸にのみ、前記
特許公報の方法を適用しても、過渡振動や持続振
動（強制振動）を減衰させる大きな効果を得るこ
とができない。第５図ａは軸間干渉のない場合の
１軸の減衰を表わしているが、２つの互いに強く
干渉する軸の間では、第５図ｂに示すように、ビ
ートを生ずることがある。このような場合に一方
の軸にのみ前記特許公報の方法を適用すると、適
用した軸の振動の振巾が大きくなる期間だけ振動
減衰の効果があり、他方の軸の振動の振巾が大き
くなる期間は減衰作用がないため、結局、前記特
許公報の方法を適用した軸の振動も急速には減衰
させることができない。第５図ｃは軸ｌに前記特
許公報の方法を適用した場合の振動実験の例を示
している。破線Ｄが振動抑制の制御の無いときの
ビート（第５図ｂ）に相当している。
各軸の静止座標系に対する運動が、該当する回
転モータの位置だけでなく、該当する以外の軸の
回転モータの位置にも依存する場合には、該当す
る可動機構要素上の点の加速度は該当する軸の静
止座標系に対する加速度情報のみでなく運動が依
存している軸の運動加速度をも含むことになる。
したがつて前記の加速度信号を検出して該当する
軸の静止座標系に対する加速度のみを取り出すた
めには、これ以外の信号成分を除去することが必
要となる。この信号の除去は産業用ロボツトのよ
うな複雑な構成の機構では一般に多次元のマトリ
ツクス演算（本質的にロボツトの座標系から静止
座標系への座標変換演算に等しい）が必要となる
ため、その構成は複雑でありかつ加速度のように
高速な処理を必要とする信号に対しては実用にな
らなかつた。
転モータの位置だけでなく、該当する以外の軸の
回転モータの位置にも依存する場合には、該当す
る可動機構要素上の点の加速度は該当する軸の静
止座標系に対する加速度情報のみでなく運動が依
存している軸の運動加速度をも含むことになる。
したがつて前記の加速度信号を検出して該当する
軸の静止座標系に対する加速度のみを取り出すた
めには、これ以外の信号成分を除去することが必
要となる。この信号の除去は産業用ロボツトのよ
うな複雑な構成の機構では一般に多次元のマトリ
ツクス演算（本質的にロボツトの座標系から静止
座標系への座標変換演算に等しい）が必要となる
ため、その構成は複雑でありかつ加速度のように
高速な処理を必要とする信号に対しては実用にな
らなかつた。
そこで、本願発明者は特定の形態のロボツトに
限定すれば前述のごとき多次元マトリツクス演算
をすることなく簡単でかつ高速の演算が可能とな
る加速度の補正があることに着目した。
限定すれば前述のごとき多次元マトリツクス演算
をすることなく簡単でかつ高速の演算が可能とな
る加速度の補正があることに着目した。
ここで、上述した産業用ロボツトの特定の形態
である(i)直交座標型、(ii)円筒座標型、(iii)平行四辺
形リンクを構成した関節型の３種類について、そ
の各々の機構構成を第１図〜第４図に基づいて説
明する。第１図は産業用ロボツトの基本となる機
構を表わす記号で、同図１は駆動部Ｂによりアー
ムＣがＸ軸方向にスライドするスライド機構、同
図２は駆動部ＢによりアームＣがθ方向に回転す
る回転機構、同図３はアームＣが静止座標系に固
定されていることを示す。
である(i)直交座標型、(ii)円筒座標型、(iii)平行四辺
形リンクを構成した関節型の３種類について、そ
の各々の機構構成を第１図〜第４図に基づいて説
明する。第１図は産業用ロボツトの基本となる機
構を表わす記号で、同図１は駆動部Ｂによりアー
ムＣがＸ軸方向にスライドするスライド機構、同
図２は駆動部ＢによりアームＣがθ方向に回転す
る回転機構、同図３はアームＣが静止座標系に固
定されていることを示す。
(i) 直交座標型ロボツト（第２図）
静止座標系Ｏ−XYZに対し直線運動をし、
互いに直交する三軸、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸で構成
される。各軸は回転モータとボールスクリユー
等の回転運動／直線運動変換器の組合わせをと
り、回転モータの回転位置により各軸の位置
ｘ、ｙ、ｚを制御する。ロボツトの先端Ｐの位
置は各軸の座標値ｘ、ｙ、ｚの関数である。
互いに直交する三軸、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸で構成
される。各軸は回転モータとボールスクリユー
等の回転運動／直線運動変換器の組合わせをと
り、回転モータの回転位置により各軸の位置
ｘ、ｙ、ｚを制御する。ロボツトの先端Ｐの位
置は各軸の座標値ｘ、ｙ、ｚの関数である。
(ii) 円筒座標型ロボツト（第３図）
静止座標系Ｏ−XYZに対して回転運動をす
るＡ軸およびθ軸上で直線運動をするｚ軸、ｚ
軸と直交し直線運動をするｒ軸とで構成され
る。ロボツトの先端Ｐの位置は各軸の座標値
ｒ、θ、ｚの関数である。
るＡ軸およびθ軸上で直線運動をするｚ軸、ｚ
軸と直交し直線運動をするｒ軸とで構成され
る。ロボツトの先端Ｐの位置は各軸の座標値
ｒ、θ、ｚの関数である。
(iii) 平行四辺形リンクを構成した関節型ロボツト
（第４図） 静止座標系Ｏ−XYZに対して回転運動をす
るθ軸およびθ軸のまわりに回転運動をする
軸とψ軸で構成される。θ軸と軸、ψ軸は同
一平面内にある。ψ軸と軸は節点Ａ、Ｂ、
Ｃ、Ｄで表わされる平行リンクを構成してお
り、常にABCDDPおよびADBC（は平
行であることを示す記号）である。この平行四
辺形リンクにより、軸、ψ軸の動作は静止座
標系Ｏ−XYZに対して独立、つまり軸を固
定してψ軸を動かしても静止座標系Ｏ−XYZ
に対する軸の姿勢角度は不変、ψ軸固定で
軸を動かしてもψ軸の姿勢角度は静止座標系Ｏ
−XYZに対して不変となる。ロボツトの先端
Ｐの位置は各軸θ、、ψの関数である。
（第４図） 静止座標系Ｏ−XYZに対して回転運動をす
るθ軸およびθ軸のまわりに回転運動をする
軸とψ軸で構成される。θ軸と軸、ψ軸は同
一平面内にある。ψ軸と軸は節点Ａ、Ｂ、
Ｃ、Ｄで表わされる平行リンクを構成してお
り、常にABCDDPおよびADBC（は平
行であることを示す記号）である。この平行四
辺形リンクにより、軸、ψ軸の動作は静止座
標系Ｏ−XYZに対して独立、つまり軸を固
定してψ軸を動かしても静止座標系Ｏ−XYZ
に対する軸の姿勢角度は不変、ψ軸固定で
軸を動かしてもψ軸の姿勢角度は静止座標系Ｏ
−XYZに対して不変となる。ロボツトの先端
Ｐの位置は各軸θ、、ψの関数である。
以上の直交座標型、円筒座標型、および平行四
辺形リンクで構成した関節型の各ロボツトに共通
する性質を、「ロボツトを構成する各軸の動作が
静止座標系Ｏ−XYZに対して独立、つまり軸間
の干渉がない」ということがある。
辺形リンクで構成した関節型の各ロボツトに共通
する性質を、「ロボツトを構成する各軸の動作が
静止座標系Ｏ−XYZに対して独立、つまり軸間
の干渉がない」ということがある。
本発明は、上述のような特定の形態の産業用ロ
ボツト、つまり各サーボ軸の回転モータが、直接
にあるいは機械的伝達機構を介して該軸の可動機
構要素に結合されて、該可動機構要素を直接ある
いは回転運動をさせ、かつ運動中の該可動機構要
素の静止座標系に対する位置が、回転モータの回
転位置のみで規定される多軸の産業用ロボツトに
おいて、 各サーボ軸の可動機構要素の静止座標系に対す
る加速度を検出する直線加速度検出器が、該可動
機構要素上で、かつ当該回転モータの回転により
生ずる運動の接線方向と平行な方向に設けられ、 回転モータの回転位置信号と回転速度信号とと
もに、前記直線加速度検出器で検出された加速度
信号が当該サーボ軸の制御装置に帰還され、 各サーボ軸の制御装置には、帰還された加速度
信号を、当該可動機構要素の速度の交流成分と逆
位相になるように調整する回路を有する。
ボツト、つまり各サーボ軸の回転モータが、直接
にあるいは機械的伝達機構を介して該軸の可動機
構要素に結合されて、該可動機構要素を直接ある
いは回転運動をさせ、かつ運動中の該可動機構要
素の静止座標系に対する位置が、回転モータの回
転位置のみで規定される多軸の産業用ロボツトに
おいて、 各サーボ軸の可動機構要素の静止座標系に対す
る加速度を検出する直線加速度検出器が、該可動
機構要素上で、かつ当該回転モータの回転により
生ずる運動の接線方向と平行な方向に設けられ、 回転モータの回転位置信号と回転速度信号とと
もに、前記直線加速度検出器で検出された加速度
信号が当該サーボ軸の制御装置に帰還され、 各サーボ軸の制御装置には、帰還された加速度
信号を、当該可動機構要素の速度の交流成分と逆
位相になるように調整する回路を有する。
したがつて、産業用ロボツトの高速の軌道制御
時における過渡振動を防止して産業用ロボツトの
高速、かつ精度の高い軌道制御を実現できる。
時における過渡振動を防止して産業用ロボツトの
高速、かつ精度の高い軌道制御を実現できる。
以下、本発明の原理を第２図〜第４図により説
明する。
明する。
(i) 直交座標型ロボツトの場合
直交座標型ロボツトの座標系ｏ−xyzと静止
座標系Ｏ−XYZをそれぞれｘ軸とＸ軸、ｙ軸
とＹ軸、ｚ軸とＺ軸の方向が一致するように考
えると（第２図）、 ロボツトの先端Ｐの座標は Ｘ Ｙ Ｚ＝Xo＋ｘ Yo＋ｙ Zo＋ｚ ただし、（Ｘ、Ｙ、Ｚ）T：静止座標系Ｏ−XYZ
でのＰの座標 （Xo、Yo、Zo）T：静止座標系Ｏ−XYZでの
ロボツトの原点の座標 （ｘ、ｙ、ｚ）T：ロボツトの移動量 Ｔ：転置を表わす記号 と表わされる。
座標系Ｏ−XYZをそれぞれｘ軸とＸ軸、ｙ軸
とＹ軸、ｚ軸とＺ軸の方向が一致するように考
えると（第２図）、 ロボツトの先端Ｐの座標は Ｘ Ｙ Ｚ＝Xo＋ｘ Yo＋ｙ Zo＋ｚ ただし、（Ｘ、Ｙ、Ｚ）T：静止座標系Ｏ−XYZ
でのＰの座標 （Xo、Yo、Zo）T：静止座標系Ｏ−XYZでの
ロボツトの原点の座標 （ｘ、ｙ、ｚ）T：ロボツトの移動量 Ｔ：転置を表わす記号 と表わされる。
x〓、y〓、z〓をそれぞれロボツトのｘ、ｙ、ｚ軸の
移動速度の交流成分とすると、上式からロボツト
の先端Ｐの速度の交流成分は X〓 Y〓 Z〓＝１ ０ ０ ０ １ ０ ０ ０ １x〓y〓z〓 と表わされる。したがつて、（x〓、y〓、z〓）T→（０
、
０、０）となれば（X〓、Y〓、Z〓）T→（０、０、０）
となる。つまり、直交座標型ロボツトの各軸の振
動が減衰すれば、先端Ｐの静止座標系に対する振
動が減衰することになる。
移動速度の交流成分とすると、上式からロボツト
の先端Ｐの速度の交流成分は X〓 Y〓 Z〓＝１ ０ ０ ０ １ ０ ０ ０ １x〓y〓z〓 と表わされる。したがつて、（x〓、y〓、z〓）T→（０
、
０、０）となれば（X〓、Y〓、Z〓）T→（０、０、０）
となる。つまり、直交座標型ロボツトの各軸の振
動が減衰すれば、先端Ｐの静止座標系に対する振
動が減衰することになる。
したがつて、直交座標型ロボツトで、ｘ、ｙ、
ｚの各軸の静止座標系Ｏ−XYZに対する振動を
計測し、各軸について前記特許公報の方法を適用
すればよい。
ｚの各軸の静止座標系Ｏ−XYZに対する振動を
計測し、各軸について前記特許公報の方法を適用
すればよい。
(ii) 円筒座標型ロボツト
円筒座標型ロボツトの座標系ｏ−γθzと静止
座標系Ｏ−XYZとの関係（第３図）から ロボツトの先端Ｐの位置は Ｘ Ｙ Ｚ＝γcosθ γsinθ ｚ＋ｈ で表わされる。
座標系Ｏ−XYZとの関係（第３図）から ロボツトの先端Ｐの位置は Ｘ Ｙ Ｚ＝γcosθ γsinθ ｚ＋ｈ で表わされる。
γ〓、θ〓、z〓を、γ、θ、ｚ軸の速度の交流成分
と
すると上式から、ロボツトの先端Ｐの速度の交流
成分は X〓 Y〓 Z〓＝cosθ sinθ ０−γsinθ γcosθ ００ ０ １γ〓 θ〓 z〓 と表わされる。
と
すると上式から、ロボツトの先端Ｐの速度の交流
成分は X〓 Y〓 Z〓＝cosθ sinθ ０−γsinθ γcosθ ００ ０ １γ〓 θ〓 z〓 と表わされる。
直交座標型ロボツトと異なり、X〓、Y〓、Z〓）Tと
（γ〓、θ〓、z〓）Tは非干渉形、つまり座標変換マト
リツ
クスの非対角成分が全て０とはならないが、この
場合にも、（γ〓、θ〓、z〓）T→（０、０、０）とな
れ
ば、（X〓、Y〓、Z〓）T→（０、０、０）となる。
（γ〓、θ〓、z〓）Tは非干渉形、つまり座標変換マト
リツ
クスの非対角成分が全て０とはならないが、この
場合にも、（γ〓、θ〓、z〓）T→（０、０、０）とな
れ
ば、（X〓、Y〓、Z〓）T→（０、０、０）となる。
したがつて、円筒型座標型ロボツトの場合に
も、γ、θ、ｚ軸の各軸につき、その主運動方向
の振動を計測し、振動がγ、θ、ｚ軸独立に減衰
するようにすればよい。
も、γ、θ、ｚ軸の各軸につき、その主運動方向
の振動を計測し、振動がγ、θ、ｚ軸独立に減衰
するようにすればよい。
(iii) 関節型ロボツトの座標系０−θψと静止座標
系０−XYZの関係（第４図）から ロボツトの先端Ｐの位置は Ｘ Ｙ Ｚ＝（Lsin＋lsinψ）cosθ （Lsin＋lsinψ）sinθ ｈ＋Lcos−lcosψ で表わされる。
系０−XYZの関係（第４図）から ロボツトの先端Ｐの位置は Ｘ Ｙ Ｚ＝（Lsin＋lsinψ）cosθ （Lsin＋lsinψ）sinθ ｈ＋Lcos−lcosψ で表わされる。
θ〓、〓、ψ〓をθ、、ψ軸の速度の交流成分と
す
ると上式から、ロボツトの先端Ｐの速度の交流成
分は と表わされる。
す
ると上式から、ロボツトの先端Ｐの速度の交流成
分は と表わされる。
しがつて、（θ〓、〓、ψ〓）→（０、０、０）の
と
き（X〓、Y〓、Z〓）→（０、０、０）となるから、
θ、、ψ軸のそれぞれに対し静止静標系０−
XYZに対する振動を計測し、各軸独立に振動が
減衰するようにすればよい。
と
き（X〓、Y〓、Z〓）→（０、０、０）となるから、
θ、、ψ軸のそれぞれに対し静止静標系０−
XYZに対する振動を計測し、各軸独立に振動が
減衰するようにすればよい。
以上述べた原理に基づく本発明の実施例を第６
図〜第１０図に示し、以下その説明をする。
図〜第１０図に示し、以下その説明をする。
(i) 直交座標型ロボツトへの実施例１（第６図）
本実施例は直交座標型ロボツトの先端Ｐ（ｙ
軸可動機構要素上）に直交軸ｘ，ｙ，ｚ各軸の
静止座標系に対する直線加速度αx，αy，αzを
検出する加速度検出器Ａを配置し（第６図ａ）、
検出した直線加速度αx，αy，αzをそれぞれ対
応する軸のサーボ系の回転モータMx，My，
Mzの制御装置Gx，Gy，Gzに、回転速度検出
器TGx，TGy，TGzからの回転速度Vx，Vy，
Vzと回転位置検出器PGx，PGy，PGzからの
回転位置ｘ，ｙ，ｚと共にフイードバツクする
ようにしたものである（第６図ｂ） (ii) 直交座標型ロボツトへの実施例（第７図） 本実施例は、前述の実施例１（第６図）にお
ける加速度検出器Ａの代りに、ｘ、ｙ、ｚ各軸
の可動機構要素上に、それぞれ独立に、ｘ、
ｙ、ｚ軸の主運動方向の静止座標系に対する直
線加速度αx，αy，αzを検出する加速度検出器
Ax，Ay，Azを配置したもので（第７図ａ）、
検出した直線加速度αx，αy，αzは対応する軸
のサーボ系の回転モータMx，My，Mzの制御
装置Gx，Gy，Gzに(i)と同様にフイードバツク
する（第７図ｂ）。
軸可動機構要素上）に直交軸ｘ，ｙ，ｚ各軸の
静止座標系に対する直線加速度αx，αy，αzを
検出する加速度検出器Ａを配置し（第６図ａ）、
検出した直線加速度αx，αy，αzをそれぞれ対
応する軸のサーボ系の回転モータMx，My，
Mzの制御装置Gx，Gy，Gzに、回転速度検出
器TGx，TGy，TGzからの回転速度Vx，Vy，
Vzと回転位置検出器PGx，PGy，PGzからの
回転位置ｘ，ｙ，ｚと共にフイードバツクする
ようにしたものである（第６図ｂ） (ii) 直交座標型ロボツトへの実施例（第７図） 本実施例は、前述の実施例１（第６図）にお
ける加速度検出器Ａの代りに、ｘ、ｙ、ｚ各軸
の可動機構要素上に、それぞれ独立に、ｘ、
ｙ、ｚ軸の主運動方向の静止座標系に対する直
線加速度αx，αy，αzを検出する加速度検出器
Ax，Ay，Azを配置したもので（第７図ａ）、
検出した直線加速度αx，αy，αzは対応する軸
のサーボ系の回転モータMx，My，Mzの制御
装置Gx，Gy，Gzに(i)と同様にフイードバツク
する（第７図ｂ）。
(iii) 円筒座標型ロボツトへの実施例１（第８図）
本実施例は、θ軸についてはθ軸の回転中心
から距離ｌの位置に回転の接線方向の静止座標
系に対する直線加速度αθを検出する加速度検
出器Aθを、Ｚ軸、ｒ軸についてはそれぞれそ
の可動機構要素上に主動方向の静止座標系に対
する直線加速度αz，αrを検出する加速度検出
器Az，Arを配置し（第８図ａ）、検出した加
速度αθ，αr，αzを対応する軸のサーボ系のモ
ータMθ，Mr，Mzの制御装置Gθ，Gr，Gzに、
回転速度検出器TGθ，TGr，TGzからの回転
速度Vθ，Vr，Vzと回転位置検出器PGθ，
PGr，PGzからの回転位置θ，γ，ｚと共にフ
イードバツクする（第８図ｂ）。
から距離ｌの位置に回転の接線方向の静止座標
系に対する直線加速度αθを検出する加速度検
出器Aθを、Ｚ軸、ｒ軸についてはそれぞれそ
の可動機構要素上に主動方向の静止座標系に対
する直線加速度αz，αrを検出する加速度検出
器Az，Arを配置し（第８図ａ）、検出した加
速度αθ，αr，αzを対応する軸のサーボ系のモ
ータMθ，Mr，Mzの制御装置Gθ，Gr，Gzに、
回転速度検出器TGθ，TGr，TGzからの回転
速度Vθ，Vr，Vzと回転位置検出器PGθ，
PGr，PGzからの回転位置θ，γ，ｚと共にフ
イードバツクする（第８図ｂ）。
(iv) 円筒座標型ロボツトへの実施例２（第９図）
本実施例は、ロボツトの先端Ｐ（ｒ軸可動機
構要素上）に、それぞれθ軸の接線方向、ｒ
軸、ｚ軸の主運動方向に一致する直交三軸方向
の直線加速度αθ，αr，αzを検出する加速度検
出器Ａを配置し、検出した直線加速度αθ，αr，
αzを(iii)の場合と同様に、対応する軸のモータ
Mθ，Mr，Mzの制御装置Gθ，Gr，Gzにフイ
ードバツクする。ただし、この場合、直線加速
度αθはアームの長さｒに比例するので、θ軸
の回転角速度に対するフイードバツクゲインを
一定にする（応答が好ましくなる適切なゲイン
が存在する）ためには、アーム長さｒの逆数に
比例したゲイン補正を直線加速度αθに行なう
ことが必要である。
構要素上）に、それぞれθ軸の接線方向、ｒ
軸、ｚ軸の主運動方向に一致する直交三軸方向
の直線加速度αθ，αr，αzを検出する加速度検
出器Ａを配置し、検出した直線加速度αθ，αr，
αzを(iii)の場合と同様に、対応する軸のモータ
Mθ，Mr，Mzの制御装置Gθ，Gr，Gzにフイ
ードバツクする。ただし、この場合、直線加速
度αθはアームの長さｒに比例するので、θ軸
の回転角速度に対するフイードバツクゲインを
一定にする（応答が好ましくなる適切なゲイン
が存在する）ためには、アーム長さｒの逆数に
比例したゲイン補正を直線加速度αθに行なう
ことが必要である。
(v) 平行四辺形リンクを構成した関節形ロボツト
への実施例（第１０図） 本実施例は、θ軸については回転中心より距
離ｌのところに回転の直線方向に一致するよう
に、軸については可動機構要素上に（Ａ
点とは一致しないように）回転の接線方向に一
致する、つまりと垂直方向に、ψ軸につい
ては可動機構要素上に（Ｄ点とは一致しな
いように）回転の接線方向に一致する、つまり
CDの垂直方向に、静止座標系に対する各軸の
主運動方向の直線加速度αθ，α，αψを検出す
る加速度検出器A〓，A〓，A〓を配置し（第１０
図ａ）、検出した直線加速度αθ，α，αψを対
応する軸のサーボ系のモータ（Mθ，M，Mψ
の制御装置Gθ，G，Gψに、回転速度検出器
TGθ，TG，TGψからの回転速度Vθ，V，
Vψと回転位置検出器PGθ，PG，PGψと共に
フイードバツクする（第１０図ｂ）。
への実施例（第１０図） 本実施例は、θ軸については回転中心より距
離ｌのところに回転の直線方向に一致するよう
に、軸については可動機構要素上に（Ａ
点とは一致しないように）回転の接線方向に一
致する、つまりと垂直方向に、ψ軸につい
ては可動機構要素上に（Ｄ点とは一致しな
いように）回転の接線方向に一致する、つまり
CDの垂直方向に、静止座標系に対する各軸の
主運動方向の直線加速度αθ，α，αψを検出す
る加速度検出器A〓，A〓，A〓を配置し（第１０
図ａ）、検出した直線加速度αθ，α，αψを対
応する軸のサーボ系のモータ（Mθ，M，Mψ
の制御装置Gθ，G，Gψに、回転速度検出器
TGθ，TG，TGψからの回転速度Vθ，V，
Vψと回転位置検出器PGθ，PG，PGψと共に
フイードバツクする（第１０図ｂ）。
以上の実施例における回転モータの制御装置は
前述の特許公報に開示された技術を実現するもの
で、第１１図にその実施例を示す。１は回転モー
タの回転位置を指令する指令パルスを出力する位
置指令発生器である。２は位置指令発生器１から
出力された指令パルスと回転モータの回転位置検
出器からの回転位置信号を比較し、その偏差を増
幅する演算増幅器である。３は演算増幅器２の出
力である速度指令信号と回転モータの回転速度検
出器からの回転速度信号を比較し、その偏差を増
幅する演算増幅器である。４は回転モータの位相
特性を補償するためのもので、前述の直線加速度
検出器で検出した加速度信号を入力して速度の交
流成分と逆位相の補正信号を得る位相調整回路で
ある。５は振動は減衰させるための補正信号の大
きさを決定するゲイン調整回路である。以上の位
相調整回路４およびゲイン調整回路５については
前述の特願昭56−92155に詳述されている。６は
演算増幅器を含む電力増幅器である。
前述の特許公報に開示された技術を実現するもの
で、第１１図にその実施例を示す。１は回転モー
タの回転位置を指令する指令パルスを出力する位
置指令発生器である。２は位置指令発生器１から
出力された指令パルスと回転モータの回転位置検
出器からの回転位置信号を比較し、その偏差を増
幅する演算増幅器である。３は演算増幅器２の出
力である速度指令信号と回転モータの回転速度検
出器からの回転速度信号を比較し、その偏差を増
幅する演算増幅器である。４は回転モータの位相
特性を補償するためのもので、前述の直線加速度
検出器で検出した加速度信号を入力して速度の交
流成分と逆位相の補正信号を得る位相調整回路で
ある。５は振動は減衰させるための補正信号の大
きさを決定するゲイン調整回路である。以上の位
相調整回路４およびゲイン調整回路５については
前述の特願昭56−92155に詳述されている。６は
演算増幅器を含む電力増幅器である。
また、直線加速度検出器は圧電形、サーボ形
等、汎用性のある多くの種類が市販されており、
安価で、しかも容易に入手することができる。
等、汎用性のある多くの種類が市販されており、
安価で、しかも容易に入手することができる。
以上のように、各軸毎に、その可動機構要素の
運動の速度の交流分と逆位相になるように位相調
整された加速度の補正信号をモータの制御装置に
入力することにより、互いに干渉する軸間の過渡
振動を防止することができる。
運動の速度の交流分と逆位相になるように位相調
整された加速度の補正信号をモータの制御装置に
入力することにより、互いに干渉する軸間の過渡
振動を防止することができる。
本発明は回転モータに連結された可動機構要素
上でかつ該回転モータの回転により生ずる運動の
接線方向と平行な方向に直線加速度検出器をもう
けることにより静止座標系に対する加速度信号を
検出し、各サーボ軸に該加速度信号を前記各サー
ボ軸の制御装置に帰還し、加速度信号を、当該可
動機構要素の速度の交流成分と逆位相になるよう
に位相調整することにより、産業用ロボツトを高
速に軌道制御する際に発生する回転モータの駆動
トルクの変化あるいは回転モータのトルクリツプ
ルあるいは機械系の共振現象に基づく産業用ロボ
ツトの過渡振動を防止して、高速、かつ精度の高
い軌道制御が可能となる。すなわち、産業用ロボ
ツトの機構部の剛性を数倍高くすることとと同じ
効果を得る。本発明は既存の産業用ロボツトに加
速度検出器を適切に配置するだけで、産業用ロボ
ツトの機構部や制御装置には何らの変更も要しな
いために、容易にしかも安価に実現できる。
上でかつ該回転モータの回転により生ずる運動の
接線方向と平行な方向に直線加速度検出器をもう
けることにより静止座標系に対する加速度信号を
検出し、各サーボ軸に該加速度信号を前記各サー
ボ軸の制御装置に帰還し、加速度信号を、当該可
動機構要素の速度の交流成分と逆位相になるよう
に位相調整することにより、産業用ロボツトを高
速に軌道制御する際に発生する回転モータの駆動
トルクの変化あるいは回転モータのトルクリツプ
ルあるいは機械系の共振現象に基づく産業用ロボ
ツトの過渡振動を防止して、高速、かつ精度の高
い軌道制御が可能となる。すなわち、産業用ロボ
ツトの機構部の剛性を数倍高くすることとと同じ
効果を得る。本発明は既存の産業用ロボツトに加
速度検出器を適切に配置するだけで、産業用ロボ
ツトの機構部や制御装置には何らの変更も要しな
いために、容易にしかも安価に実現できる。
第１図は産業用ロボツトの基本となる機構を記
号化した図、第２図、第３図、第４図はそれぞれ
直交座標型、円筒座標型、平行四辺形リンクを構
成した関節型ロボツトの機構構成を示す図、第５
図は干渉する２軸間の振動を示す図、第６図〜第
１０図は本発明の実施例を示す図、第１１図は制
御装置のブロツク図である。 Mx，My，M2，Mθ，Mγ，M，Mψ……回転
モータ、TGx，TGy，TGz，TGθ，TGγ，
Tg，TGψ……回転速度検出器、PGx，PGy，
PGz，PGθ，PGγ，PG，PGψ……回転位置検
出器、Ａ，Ax，Ay，Az，Aθ，Aγ，A，Aψ…
…加速度検出器、Gx，Gy，Gz，Gθ，Gγ，G，
Gψ……制御装置、４……位相調整回路、５……
ゲイン調整回路。
号化した図、第２図、第３図、第４図はそれぞれ
直交座標型、円筒座標型、平行四辺形リンクを構
成した関節型ロボツトの機構構成を示す図、第５
図は干渉する２軸間の振動を示す図、第６図〜第
１０図は本発明の実施例を示す図、第１１図は制
御装置のブロツク図である。 Mx，My，M2，Mθ，Mγ，M，Mψ……回転
モータ、TGx，TGy，TGz，TGθ，TGγ，
Tg，TGψ……回転速度検出器、PGx，PGy，
PGz，PGθ，PGγ，PG，PGψ……回転位置検
出器、Ａ，Ax，Ay，Az，Aθ，Aγ，A，Aψ…
…加速度検出器、Gx，Gy，Gz，Gθ，Gγ，G，
Gψ……制御装置、４……位相調整回路、５……
ゲイン調整回路。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 複数のサーボ軸により構成され、各サーボ軸
の回転モータが、直接に、あるいは機械的伝達機
構を介して該サーボ軸の可動機構要素に結合さ
れ、該可動機構要素を直線あるいは回転運動さ
せ、かつ該運動中の前記可動機構要素の静止座標
系に対する位置が、該サーボ軸の回転モータの回
転位置のみで規定される多軸の産業用ロボツトに
おいて、 各サーボ軸の可動機構要素の静止座標系に対す
る加速度を検出する直線加速度検出器が、該可動
機構要素上で、かつ当該回転モータの回転により
生ずる運動の接線方向と平行な方向に設けられ、 回転モータの回転位置信号と回転速度信号とと
もに、前記直線加速度検出器で検出された加速度
信号が当該サーボ軸の制御装置に帰還され、 各サーボ軸の制御装置には、帰還された加速度
信号を、当該可動機構要素の速度の交流成分と逆
位相になるように調整する回路を有することを特
徴とする産業用ロボツト。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17815382A JPS5969280A (ja) | 1982-10-09 | 1982-10-09 | 産業用ロボツト |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17815382A JPS5969280A (ja) | 1982-10-09 | 1982-10-09 | 産業用ロボツト |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5969280A JPS5969280A (ja) | 1984-04-19 |
| JPH0233169B2 true JPH0233169B2 (ja) | 1990-07-25 |
Family
ID=16043556
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17815382A Granted JPS5969280A (ja) | 1982-10-09 | 1982-10-09 | 産業用ロボツト |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5969280A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6123212A (ja) * | 1984-07-11 | 1986-01-31 | Hitachi Ltd | 多関節構造機械の制御装置 |
| JPH083758B2 (ja) * | 1986-04-04 | 1996-01-17 | 日立建機株式会社 | 多関節構造機械の制御装置 |
| JP2784002B2 (ja) * | 1987-09-07 | 1998-08-06 | 科学技術振興事業団 | 加速度制御形サーボシステム |
| JPH0683976B2 (ja) * | 1988-03-15 | 1994-10-26 | インターナシヨナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーシヨン | コンプライアンス制御方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5922104A (ja) * | 1982-07-29 | 1984-02-04 | Akashi Seisakusho Co Ltd | ロボツト可動腕の制御方法およびその装置 |
-
1982
- 1982-10-09 JP JP17815382A patent/JPS5969280A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5969280A (ja) | 1984-04-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11090805B2 (en) | Robot | |
| JP3883544B2 (ja) | ロボット制御装置およびロボットの制御方法 | |
| JP6332899B2 (ja) | ロボット | |
| US6296093B1 (en) | Vibration-damped machine and control method therefor | |
| JP2014046401A (ja) | ロボット | |
| JPH02213907A (ja) | 磁気軸受を自動平衡させるためのサーボ制御ループ装置 | |
| Morel et al. | The precise control of manipulators with joint friction: A base force/torque sensor method | |
| KR920006670B1 (ko) | 포인팅 밀러 및 시선 안정화 시스템 | |
| JPH057727B2 (ja) | ||
| JPH0233169B2 (ja) | ||
| Xu et al. | Joint acceleration feedback control for robots: analysis, sensing and experiments | |
| Ahmad | Constrained motion (force/position) control of flexible joint robots | |
| JPS58223583A (ja) | 産業用ロボツトの制御装置 | |
| JPH0149962B2 (ja) | ||
| Stoten et al. | The application of the minimal control synthesis algorithm to the hybrid control of a class 1 manipulator | |
| JPH0678182A (ja) | 安定化雲台サーボループ回路 | |
| JPS62235602A (ja) | ロボットアームの防振制御方法 | |
| JPH0717496A (ja) | 人工衛星の姿勢制御方式 | |
| JPH0282303A (ja) | 振動抑制駆動装置 | |
| JPS59100903A (ja) | 産業用ロボツトのサ−ボ制御装置 | |
| Aldridge | Robot position sensor fault tolerance | |
| JPS633317A (ja) | 加速度帰還装置 | |
| JPS61264414A (ja) | 移動体制御装置 | |
| JPH0691568A (ja) | ロボット制御装置 | |
| JPS61265294A (ja) | 能動型力検出装置 |