JPH03225514A - ロボットの制御装置 - Google Patents
ロボットの制御装置Info
- Publication number
- JPH03225514A JPH03225514A JP1914490A JP1914490A JPH03225514A JP H03225514 A JPH03225514 A JP H03225514A JP 1914490 A JP1914490 A JP 1914490A JP 1914490 A JP1914490 A JP 1914490A JP H03225514 A JPH03225514 A JP H03225514A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- observer
- motor
- inertia
- angle
- parameter
- 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.)
- Pending
Links
Landscapes
- Manipulator (AREA)
- Control Of Position Or Direction (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
発明の要約
オブザーバによる状態フィードバックを用いてロボット
を制御する場合、負荷変動や姿勢変化によるイナーシャ
変動の影響で正常なオブザーバ出力が得られないことが
ある。そこで、ワーク重量や姿勢変化によるオブザーバ
・パラメータ変化に対応するため１代表点におけるオブ
ザーバ・パラメータをあらかじめ記憶しておき、動作時
のイナーシャに応じてオブザーバ・パラメータを変更す
る。
を制御する場合、負荷変動や姿勢変化によるイナーシャ
変動の影響で正常なオブザーバ出力が得られないことが
ある。そこで、ワーク重量や姿勢変化によるオブザーバ
・パラメータ変化に対応するため１代表点におけるオブ
ザーバ・パラメータをあらかじめ記憶しておき、動作時
のイナーシャに応じてオブザーバ・パラメータを変更す
る。
発明の背景
技術分野
この発明はロボットの制御装置、とくにソフトウェアに
よる閉ループ制御装置に関する。
よる閉ループ制御装置に関する。
従来技術とその問題点
ロボットの制御装置において、少数のセンサを用いて高
精度の制御を実現できるものとして、オブザーバまたは
状態観測器といわれるものがある。オブザーバは、セン
サ出力および制御操作量を入力し、制御対象の内部状態
量を推定してこれを出力する。このオブザーバの推定出
力から制御対象に与えるべき制御操作量が演算される。
精度の制御を実現できるものとして、オブザーバまたは
状態観測器といわれるものがある。オブザーバは、セン
サ出力および制御操作量を入力し、制御対象の内部状態
量を推定してこれを出力する。このオブザーバの推定出
力から制御対象に与えるべき制御操作量が演算される。
オブザーバは制御対象の動作状態を記述した状態方程式
を用いて制御操作量に関する値を推定する。この推定演
算で用いられる各種のパラメータは、一般にはあらかじ
め固定的に設定されている。ところが、制御対象の負荷
変動、姿勢変化等によってそのイナーシャが変動すると
、あらかじめ設定したパラメータを用いては正確なオブ
ザーバ出力が得られず、高精度な制御が実現できないと
いう問題がある。
を用いて制御操作量に関する値を推定する。この推定演
算で用いられる各種のパラメータは、一般にはあらかじ
め固定的に設定されている。ところが、制御対象の負荷
変動、姿勢変化等によってそのイナーシャが変動すると
、あらかじめ設定したパラメータを用いては正確なオブ
ザーバ出力が得られず、高精度な制御が実現できないと
いう問題がある。
発明の概要
発明の目的
この発明は、制御対象のイナーシャ変動があっても常に
高精度の制御が可能なオブザーバを用いたロボットの制
御装置を提供することを目的とする。
高精度の制御が可能なオブザーバを用いたロボットの制
御装置を提供することを目的とする。
発明の構成１作用および効果
この発明は、センサ出力および制御操作量を入力し、制
御対象の内部状態量を推定して出力するオブザーバの推
定出力値に基づいて制御対象を駆動するロボットの制御
装置において、制御対象の位置、姿勢等に応じてイナー
シャが変化する範囲について、オブザーバで用いるパラ
メータのうちイナーシャの変化に応じて変化するパラメ
ータに関してその変化に関する量（パラメータそのもの
でもよい）をあらかじめ記憶する記憶手段、および制御
対象の位置、姿勢等のイナーシャが変化する要因につい
てのセンサ入力に応じて上記記憶手段に記憶しているパ
ラメータの変化に関する量を選択する手段を備え、上記
オブザーバが選択されたパラメータの変化に関する量を
用いて制御対象の駆動制御のための推定値を演算するも
のであることを特徴とする。
御対象の内部状態量を推定して出力するオブザーバの推
定出力値に基づいて制御対象を駆動するロボットの制御
装置において、制御対象の位置、姿勢等に応じてイナー
シャが変化する範囲について、オブザーバで用いるパラ
メータのうちイナーシャの変化に応じて変化するパラメ
ータに関してその変化に関する量（パラメータそのもの
でもよい）をあらかじめ記憶する記憶手段、および制御
対象の位置、姿勢等のイナーシャが変化する要因につい
てのセンサ入力に応じて上記記憶手段に記憶しているパ
ラメータの変化に関する量を選択する手段を備え、上記
オブザーバが選択されたパラメータの変化に関する量を
用いて制御対象の駆動制御のための推定値を演算するも
のであることを特徴とする。
この発明によると、オブザーバはその推定演算ごとに、
そのときの制御対象のイナーシャに応じてパラメータを
選択し２選択したパラメータを用いて演算を行なう。そ
してこのオブザーバの推定出力に基づいて制御対象の制
御操作量が生成されるから、制御対象のイナーシャに変
動があっても常に高精度のロボット制御が実現できる。
そのときの制御対象のイナーシャに応じてパラメータを
選択し２選択したパラメータを用いて演算を行なう。そ
してこのオブザーバの推定出力に基づいて制御対象の制
御操作量が生成されるから、制御対象のイナーシャに変
動があっても常に高精度のロボット制御が実現できる。
実施例の説明
第１図はロボットの一例を示すものである。
基台１０上に第１アーム１１がその基端部で回転可能に
支持され、さらに第１アーム１１の先端部に第２アーム
１２がその基端部で回転可能に支持されている。第２ア
ーム１２の先端にはロボットφハンド４が設けられ、こ
のハンド４によって対象物３を把持する。第１アーム１
１は第１モータ１によって、第２アーム１２は第２モー
タ２によってそれぞれ駆動される。第１モータ１および
第２モータ２はそれぞれそれらのモータ制御部７，８に
よって制御される。これらのモータ制御部７．８はロボ
ット・コントローラ９に含まれている。
支持され、さらに第１アーム１１の先端部に第２アーム
１２がその基端部で回転可能に支持されている。第２ア
ーム１２の先端にはロボットφハンド４が設けられ、こ
のハンド４によって対象物３を把持する。第１アーム１
１は第１モータ１によって、第２アーム１２は第２モー
タ２によってそれぞれ駆動される。第１モータ１および
第２モータ２はそれぞれそれらのモータ制御部７，８に
よって制御される。これらのモータ制御部７．８はロボ
ット・コントローラ９に含まれている。
第２図は第１モータの制御部７の一例を示すものである
。
。
１・ψ作置演算部２１は、目標角度およびオブザーバ２
３から与えられる状態量に基づいて操作量を算出する。
３から与えられる状態量に基づいて操作量を算出する。
サーボ回路２２は、操作量演算部２１からの操作量に応
じた電流を第１モータ１に与える。これによりモータ１
が回転され、第１アーム１１が駆動される。またモータ
１に設けられたエンコーダ等のセンサからモータ１の回
転角度θＩｌｌがオブザーバ２３にフィードバックされ
る。オブザーバ２３は操作量およびモータ角度θ。１か
ら状態量を演算し。
じた電流を第１モータ１に与える。これによりモータ１
が回転され、第１アーム１１が駆動される。またモータ
１に設けられたエンコーダ等のセンサからモータ１の回
転角度θＩｌｌがオブザーバ２３にフィードバックされ
る。オブザーバ２３は操作量およびモータ角度θ。１か
ら状態量を演算し。
出力する。
オブザーバ・パラメータ記憶部２４にはオブザーバ２３
における状態量演算のためのパラメータがあらかじめ記
憶されている。第１モータの角度６．１および第２モー
タ制御部８から同様に得られる第２モータの回転角度θ
ｌｌ１２がこの記憶部２４に入力しており、記憶部２４
はこれらのモータ角度θ、１゜θＩ２に応じてパラメー
タを選択し、オブザーバ２３に与える。
における状態量演算のためのパラメータがあらかじめ記
憶されている。第１モータの角度６．１および第２モー
タ制御部８から同様に得られる第２モータの回転角度θ
ｌｌ１２がこの記憶部２４に入力しており、記憶部２４
はこれらのモータ角度θ、１゜θＩ２に応じてパラメー
タを選択し、オブザーバ２３に与える。
第１図において、第２モータ２によって第２アーム１２
が駆動されると、第１モータからみたイナーシャが変動
する。第２アーム１２に保持された対象物３の質量を一
定とすると、このイナーシャは第１アーム１１と第２ア
ーム１２とのなす角θｄによって一義的に定まる。この
角度θ、は第１アーム１■の角度θ１ （これは上述し
た第１モータ１の角度θ、１とほぼ等しい、または対応
関係にある）と第２アーム１２の角度θ２ （これは第
２モータ２の角度θ、２とほぼ等しい、または対応関係
にある）を用いて算出され、第１アーム１１と第２アー
ム１２が重なった状態をθ、−〇とする。
が駆動されると、第１モータからみたイナーシャが変動
する。第２アーム１２に保持された対象物３の質量を一
定とすると、このイナーシャは第１アーム１１と第２ア
ーム１２とのなす角θｄによって一義的に定まる。この
角度θ、は第１アーム１■の角度θ１ （これは上述し
た第１モータ１の角度θ、１とほぼ等しい、または対応
関係にある）と第２アーム１２の角度θ２ （これは第
２モータ２の角度θ、２とほぼ等しい、または対応関係
にある）を用いて算出され、第１アーム１１と第２アー
ム１２が重なった状態をθ、−〇とする。
簡単のために角度θ６を０″〜６０°、６０°〜１２０
’および１２０°〜１８０°に区分し、それらの中間
角度点３０°、９０°、１５０°を代表点とする。
’および１２０°〜１８０°に区分し、それらの中間
角度点３０°、９０°、１５０°を代表点とする。
これらの代表角度点におけるイナーシャをＩ （３０）
。
。
Ｉ （９０）、 Ｉ （１５０）とする。これは計算
または実測により求めることができる。オブザーバ２３
における状態量の推定演算では各種のパラメータを用い
るが２ このパラメータは上記イナーシャの値によって
変化する。そこで、各イナーシャ１ （３０）。
または実測により求めることができる。オブザーバ２３
における状態量の推定演算では各種のパラメータを用い
るが２ このパラメータは上記イナーシャの値によって
変化する。そこで、各イナーシャ１ （３０）。
！ （９０）、 Ｉ （１５０）に対応するオブザー
バ・パラメータをあらかじめ求めておき、記憶部２４に
記憶しておく。これらのオブザーバ・パラメータをＱ
（３０）、 Ｑ （９０）、 Ｑ （１５０）とす
る（ Ｑ （３０）等は行列で表わされ、複数のパラメ
ータを含む）。記憶部２４に角度θ、に対応して記憶さ
れているイナーシャ１およびパラメータＱが第３図に示
されている。オブザーバ・パラメータ記憶部２４は、与
えられるモータ角度θ θ にしたがって角度θｄａ
＋１’ ｍ２ を求め（またはその区分を決定し）、角度θ６に応じて
（または与えられるイナーシャＩに応じて）オブザーバ
・パラメータＱを選択してオブザーバ２３に与える。こ
のようにして、第１モータ１からみた負荷イナーシャＩ
に応じて最適なオブザーバ・パラメータが選択されるの
で、オブザーバ２３は正確な状態演算を行なうことがで
き、正確なロボット制御が可能となる。
バ・パラメータをあらかじめ求めておき、記憶部２４に
記憶しておく。これらのオブザーバ・パラメータをＱ
（３０）、 Ｑ （９０）、 Ｑ （１５０）とす
る（ Ｑ （３０）等は行列で表わされ、複数のパラメ
ータを含む）。記憶部２４に角度θ、に対応して記憶さ
れているイナーシャ１およびパラメータＱが第３図に示
されている。オブザーバ・パラメータ記憶部２４は、与
えられるモータ角度θ θ にしたがって角度θｄａ
＋１’ ｍ２ を求め（またはその区分を決定し）、角度θ６に応じて
（または与えられるイナーシャＩに応じて）オブザーバ
・パラメータＱを選択してオブザーバ２３に与える。こ
のようにして、第１モータ１からみた負荷イナーシャＩ
に応じて最適なオブザーバ・パラメータが選択されるの
で、オブザーバ２３は正確な状態演算を行なうことがで
き、正確なロボット制御が可能となる。
オブザーバ２３における演算例を以下に挙げておく。
第１モーターについて次式が成立する。
Ｊ θ 十Ｋ（θ。１−θｌ）−τ。
ｍ ｍｌ
Ｉθ 十Ｋ（θ１−θｌ１１１）−〇
■
・・・（１）
・・・（２）
これを状態方程式で表わすと次のようになる。
・・・（３）
ここで、に；第１モーターの関節のバネ定数Ｉ：第１モ
ーターからみた負荷イナー シャ 、Ｊ ：第１モーターのロータイナーシャＱ ：第１ア
ーム１１の角度すなわちθ１．１１にねじれ角度を加え
たもの τ、：第１モーターの発生トルク 交：変数Ｘの時間微分を表わす θ ・第１モーターの角度 −１゜ 第（３）式で表わされる状態方程式に基づいて構成され
るオブザーバはたとえば次式により角度θ を推定する
。θ 、θ１は推定値を表わす。
ーターからみた負荷イナー シャ 、Ｊ ：第１モーターのロータイナーシャＱ ：第１ア
ーム１１の角度すなわちθ１．１１にねじれ角度を加え
たもの τ、：第１モーターの発生トルク 交：変数Ｘの時間微分を表わす θ ・第１モーターの角度 −１゜ 第（３）式で表わされる状態方程式に基づいて構成され
るオブザーバはたとえば次式により角度θ を推定する
。θ 、θ１は推定値を表わす。
１
θｌ（ｋ＋１）”ｋ１ビθ１（ｋ）＋に１２°θ１（ｋ
）＋に１３°θｍ１（ｋ） ＋に１４°θａ＋１（ｋ）
十に１５・τ、（ｋ） ・
・・（４）？ ０１ （ｋ＋１） ’″に２ビ” １ （ｋ） ＋に２
２°０１（ｋ）＋に２３°０Ｐｉ（ｋ） ＋に２４°”
ｇｌｌ （ｋ）＋に２５°ｒｒＡ（ｋ） ・・・（５） 第（３）式のイナーシャＩは第２アームの角度θ２をパ
ラメータとした複雑な非線形関数となるので、制御動作
中の姿勢変化により系の特性が変動し、オブザーバ出力
に誤差が生じる。そこで上述したように第（４）式およ
び第（５）式の係数に、。
）＋に１３°θｍ１（ｋ） ＋に１４°θａ＋１（ｋ）
十に１５・τ、（ｋ） ・
・・（４）？ ０１ （ｋ＋１） ’″に２ビ” １ （ｋ） ＋に２
２°０１（ｋ）＋に２３°０Ｐｉ（ｋ） ＋に２４°”
ｇｌｌ （ｋ）＋に２５°ｒｒＡ（ｋ） ・・・（５） 第（３）式のイナーシャＩは第２アームの角度θ２をパ
ラメータとした複雑な非線形関数となるので、制御動作
中の姿勢変化により系の特性が変動し、オブザーバ出力
に誤差が生じる。そこで上述したように第（４）式およ
び第（５）式の係数に、。
Ｊ
（ｉ−１，２，ｊ＝１〜５）を要素としてもつオブザー
バ・パラメータＱを角度θｄに応じて（またはイナーシ
ャｌの値に応じて）あらかじめ算出し、記憶部２４に記
憶しておいて、最適なパラメータを選択することにより
誤差を少なくすることができる。
バ・パラメータＱを角度θｄに応じて（またはイナーシ
ャｌの値に応じて）あらかじめ算出し、記憶部２４に記
憶しておいて、最適なパラメータを選択することにより
誤差を少なくすることができる。
上記実施例では角度θ、を３段階に区分しているか、任
意段階に区分てきるのはいうまでもない。
意段階に区分てきるのはいうまでもない。
また、対象物３の質量が変化してもイナーシャが変動す
るので、対象物３の質量に応じて第３図に示すようなオ
ブザーバ・パラメータをあらかじめ設定しておけば、対
象物の質量が変化した場合にも高精度な制御も可能とな
る。
るので、対象物３の質量に応じて第３図に示すようなオ
ブザーバ・パラメータをあらかじめ設定しておけば、対
象物の質量が変化した場合にも高精度な制御も可能とな
る。
第１図はロボットの一例を示す構成図、第２図はモータ
制御部の一例を示すブロック図、第３図はオブザーバ・
パラメータ記憶部のデータの一例を示すものである。 １．２・・・モータ。 １１、１２・・アーム。 ２３・・・オブザーバ ２４・・・オブザーバ・パラメータ記憶部。 以 上
制御部の一例を示すブロック図、第３図はオブザーバ・
パラメータ記憶部のデータの一例を示すものである。 １．２・・・モータ。 １１、１２・・アーム。 ２３・・・オブザーバ ２４・・・オブザーバ・パラメータ記憶部。 以 上
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 センサ出力および制御操作量を入力し、制御対象の内部
状態量を推定して出力するオブザーバの推定出力値に基
づいて制御対象を駆動するものにおいて、 制御対象の位置、姿勢等に応じてイナーシャが変化する
範囲について、オブザーバで用いるパラメータのうちイ
ナーシャの変化に応じて変化するパラメータに関してそ
の変化に関する量をあらかじめ記憶する記憶手段、およ
び 制御対象の位置、姿勢等のイナーシャが変化する要因に
ついてのセンサ入力に応じて上記記憶手段に記憶してい
るパラメータの変化に関する量を選択する手段を備え、 上記オブザーバは選択されたパラメータの変化に関する
量を用いて制御対象の駆動制御のための推定値を演算す
る、 ロボットの制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1914490A JPH03225514A (ja) | 1990-01-31 | 1990-01-31 | ロボットの制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1914490A JPH03225514A (ja) | 1990-01-31 | 1990-01-31 | ロボットの制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03225514A true JPH03225514A (ja) | 1991-10-04 |
Family
ID=11991255
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1914490A Pending JPH03225514A (ja) | 1990-01-31 | 1990-01-31 | ロボットの制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03225514A (ja) |
-
1990
- 1990-01-31 JP JP1914490A patent/JPH03225514A/ja active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101678551B (zh) | 用于弹性机器人结构的运动控制器 | |
| JP2645004B2 (ja) | 多自由度マニピユレータの制御装置 | |
| US20070030271A1 (en) | Robot controller and robot control method using spline interpolation | |
| CN110871456B (zh) | 机器人 | |
| JPS63314606A (ja) | 多関節ロボットの制御装置 | |
| JPH0683403A (ja) | 適応ｐｉ制御方式 | |
| JPS6223322B2 (ja) | ||
| WO1991005296A1 (fr) | Procede de commande de mode de glissement | |
| JP2014136260A (ja) | 制御装置 | |
| WO2018212307A1 (ja) | 減速機角度伝達誤差同定システム及び減速機角度伝達誤差同定方法 | |
| JP3698770B2 (ja) | 負荷重量の推定方法 | |
| JP2000148210A (ja) | ゲイン算出装置 | |
| JPH05111889A (ja) | 制御方式可変型ロボツト制御方式 | |
| JP4389980B2 (ja) | 多関節型ロボットの制御方法 | |
| JPH02205489A (ja) | マニピュレータのインピーダンス制御方式 | |
| JPH06332535A (ja) | ロボットの制御装置 | |
| JPH03225514A (ja) | ロボットの制御装置 | |
| JP6943906B2 (ja) | ロボット | |
| JPH07185817A (ja) | 多軸ロボットのウィービング制御方法 | |
| JPS60118478A (ja) | 関節形ロボツトの位置制御装置 | |
| JPH0760667A (ja) | ロボットのウィービング制御装置 | |
| JPH06190750A (ja) | ロボットの制御装置 | |
| JPS5851304A (ja) | ロボツトハンドの姿勢補間方式 | |
| JP2594546B2 (ja) | ロボツトの仮想内部モデルに基づく制御方法 | |
| JP2006119958A (ja) | ロボット制御装置およびその制御方法 |