JPH03500101A

JPH03500101A - フィードバックおよび開放ループ制御を使用したロボット軸制御装置

Info

Publication number: JPH03500101A
Application number: JP1504340A
Authority: JP
Inventors: エバンス，ダニエル・デイ・ジュニア
Original assignee: ヒューズ・エアクラフト・カンパニー
Priority date: 1988-04-04
Filing date: 1989-03-27
Publication date: 1991-01-10
Also published as: IL89756A; DE68909574T2; IL89756A0; EP0375749A1; WO1989009953A1; DE68909574D1; US4912753A; EP0375749B1

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。

Description

【発明の詳細な説明】フィードバックおよび開放ループ制御を使用したロボット軸制御装置発明の背景にロボット部品を位置する軸制御装置に関する。

である。これはエラーがフィードバック駆動信号を生成するなるが、それらがエラー（および導関数）フィードバックにットにおいて使用される各軸モータの速度と精度との間に矛に、ロボットアーム調整は速度が高まると劣化する。したがって、伝統的な制御の下では最大受容エラーを決定するエラー“バジェット（ｂｕｄｇｅｔ）”は特定され、ロボット速度はエラーが予め定められた限界内にとどまるように限定される。

市販ロボットは全てそれ自身に特有の運動制御装置を具備しているが、ロボット制御の共通点は軸上でロボット運動を制御するモータへの入力が電圧であることである。この電圧がどのように発生されるかはロボットにより異なる。典型的には、電圧はモータ入力用のアナログ電圧信号にデジタル制御命令を変換するパワー増幅器の出力である。パワー増幅器の特有の選択である電流または電圧モードはこの変換の性質、したがってデジタル命令の性質を決定する。したがって、パワー増幅器の選択は制御アルゴリズム自身の設計の一部である。

パワー増幅器はまた定められたレベルにモータパワーのアスペクトを制御するように機能する電力調節装置である。制御される特有のアスペクトは、フィードバックされる定められたモータ特性に依存する。いわゆる電流モード増幅器は、モータアーマチャ電流をフィードバックし、コンピュータ制御装置によって計算された命令電流ｉ、に等しいアーマチャ電圧ｉを生成するようにアーマチャ電圧を変化する。これは最も共通した運動制御増幅器の形態である。

位置制御に対して、電流モード増幅器にはいくつかの欠点がある。１つはモータ命令信号が一定速度での制御に相反する加速に主に使用されなければならないことである。他の１つは、電流が線形でなく計算的に予測することが困難なトルクにさらに影響されることである。

電圧モード増幅器はフィードバックし、入力電圧に比例するモータ電圧を維持する。電圧モード増幅器には位置制御に対するいくつかの利点がある。１つは入力がモータ速度に比例するモータ電圧に比例することである。この特性は、位置制御システムに対して電圧モード増幅器を電流モード増幅器よりも本質的により安定させる。別の利点は、モータ命令信号範囲が一定速度の制御に費やされることである。

市販のロボット制御アルゴリズムの設計に共通した別の考察は、目標通路の滑らかさのレベルである。はとんどの目標通路は、加速中のジャンプ不連続を備えた連続的な位置および速度プロフィールを有する。別のタイプの目標通路もまた連続的な加速プロフィールを含む。本発明は前者のタイプ、すなわち加速プロフィール中にジャンプ不連続を有するが連続的な加速により機能するものの命令通路に関する。目標位置の追跡に必要な制御信号は、例えばロボットの動作に重要な所望の目標通路を示すデジタルサーボおよびデータからパワー増幅器に供給される。理解されるように、目標位置の追跡は伝統的なフィードバックアルゴリズムが使用される場合に固有のエラーを含む。

アルゴリズムを制御する別の方法は、いわゆるフィードフォワードまたは“開放ループ”制御である。シミュレーションおよび理論において、開放ループ制御はロボット力学が知られている場合はエラーなしに滑らかな目標通路を追跡することができる。しかしながら、未知の負荷、製造上の変化およびその他の要因のために、これらの力学を非常に厳密に知ることができない。純粋な開放ループ制御下において、ロボット力学におけるこれらの不確かな要因は結果的にロボット運動中の位置エラーになる。

したがって、フィードバックおよび開放ループの両制御アルゴリズムはロボット素子を位置する際にエラーを発生させる欠点を呈する。

発明の要約したがって、本発明の目的はロボット制御メカニズムを改善することである。

本発明の別の目的は、機械的な位置装置の制御方法を提供することである。

本発明のさらに別の目的は、単独で使用された場合にフィードバックまたは開放ループ制御システムよりも正確な目標通路位置を追跡する制御メカニズムを提供することである。

本発明の別の目的は、電流モード増幅器を使用しなくてもよいような制御メカニズムを提供することである。

本発明によると、エラーを追跡するデジタルサーボ通路は開放ループ制御と組合せたフィードバック制御を使用することによるで著しく減少される。開放ループ制御は、システム開放ループプラントモデルおよび目標通路位置に基づいて開放ループ制御信号を発生することによって実行される。制御信号は、所望の通路だけに基づいて計算され、実際のシステム中に存在するどの追跡エラーにも依存しないため、“開放ループ′と呼ばれる。合計命令信号は、開放ループ制御信号とフィードバック制御信号を合計することによって計算される。開放ループ制御信号は、追跡エラーがほぼゼロになるまでシステムを駆動し、外部の妨害およびモデルの不正確によるエラーに関してのみフィードバック制御を許容する。開放ループ（フィードフォワード）制御とフィードバック制御組合せは実際のシステムエラーを著しく減少する。

図面の簡単な説明第１図は好ましい実施例のシステムブロック図である。

第２図は好ましい実施例による特有のプラント伝達関数を示す。

第３図は好ましい実施例を実現する回路の機能的なブロック図である。

第４図および第５図は、マイクロプロセッサにおいて第３図のデジタルフィルタを構成するフローチャートを示す。

第６図および第７図は、対応した位置および加速を有する典型的な台形の速度プロフィールを示す。

第８図は、好ましい実施例によって実行可能なＸＹＺ座標における移動を示す。

第９図はＺＲ座標系における第８図の運動を示す。

第１０図および第１１図は、第８図および第９図の運動を実行するときのステップを示す。

好ましい実施例の詳細な説明第１図において、好ましい実施例のフィードフォワードシステムが示されている。それは各出力ライン１４．１５上を所望の通路位置データｘＫ−１，Ｘ、、ＸＫ、およびＸＫを出力する通路発生器１３を含む。通路データＸト。は１方向の通路運動に対する通路位置データである。

通路発生器１３の出力ライン１４は、通路データに伝達関数１／Ｇ　（Ｚ）を適用し、ライン１８で開放ループ制御電圧ＵＯＰＥＮ　ＬＯＯＰ（ｋ＋を出力する計算素子１７の入力に接続されている。ライン１５は、ライン１６で計算素子２１にエラー信号Ｅ、を出力する合計装置２７に１人力として接続されている。計算素子２１は入力Ｅ、にフィードバック制御伝達関数Ｄ　（Ｚ）を適用し、ライン１９でフィードバック制御電圧Ｕ　ＦＥＥＤＢＡＣＫ（＊）を出力する。ライン１８および１９は、ライン２３で合計出力制御電圧Ｕ　ＴＯＴＡＬ　ｌｋ）を生成するために開放ループとフィードバック制御電圧Ｕ。ＰＥＮ　ＬＯｏ、。１、ＰＥＥＤＢＡＣＫ＋。とを加算する合計装置２９に接続される。ライン２３は実際のプラント２５に供給され、実際の通路配置または位置Ｙｋとなり、ライン２６で出力される。実際の通路位置Ｙ１はまた第１の合計装置２７にフィードバックされ、フィードバックエラー信号Ｅ、すなわちＥｋ−Ｘｈ−Ｙｈを生成するために所望の通路信号Ｘ、から減算される。実際のプラント２５の伝達関数はＧゝ　（Ｚ）で表される。

第２図は実際のプラント３３の一例を示し、入力電圧Ｕ　（Ｚ）は出力位置Ｘ　（Ｚ）を生成する。このプラント８３のデジタル伝達関数は、Ｇ”　（Ｚ）　−Ｋ（Ｚ−Ａ）／１２−１＞（Ｚ−Ｂ）　（１）Ｇ”　（Ｚ）は、例えば以下においてさらに詳細に説明する第３図で示されているような電圧モード増幅器、モータ、負荷およびエンコーダを含むプラントを表す。

上記の開放ループおよびフィードバック制御のワイヤボンダーに対するデジタルサーボ位置システムに対する適用において、フィードバック制御Ｄ　（Ｚ）は現在のエラーに基づく標準的な進相遅相制御であり、差の方程式、すなわち［Ｕｐ＋：＋：ｏｎＡｃｘ（ｋ）−（Ａ３　）　ＥｒｒＯｒｈ　（Ａ２　）　ＥｒｒＯｒｈ−１＋　ＣＡｓ　’）　ＵｐＥＥＤＢＡｃＫ（トｒ＞コで実行され・ここにおいてパラメータＡ、、Ａ２およびＡ、は安定したシステムを生成するように選択される。この場合において進相遅相制御が使用されるが、フィードバック制御は工場で使用される多数の通常形態の任意のものでよい。

開放ループ制御は、ＤＣモータ、増幅器、リードスクリュー、負荷およびエンコーダの力学を表すプラントモデルＧ　（Ｚ）から得られた異なる式を解くことによって発生されるｏ　Ｕ　０ＰＥＮ　ＬＯＯＰ（ｈ）″（Ｂ］）Ｘｉ−＋　（Ｂ２）Ｘｍ　十（Ｂ３　）　Ｘｔ−ｔ　＋　（Ｂ４　）　ＵＯＰＥＮ　Ｌｏｏｐｔｈ−】＞に対して開放ループの異なる式を解く。この形の式は、現在の制御の計算ＵＯＰＥＮ　ＬＯＯＰｌｋ）が将来のイベントの情報・すなわちＸｋ・１を必要とするためノンヨーザル（ｎｏｎｃａｕｓａｌ　）と呼ばれる。ノンヨーザル式は、将来のエラーＥい、が知られていないためフィードバック制御において不可能である。しかしながら、開放ループ計算には通路に沿って将来の目標点Ｘｋ、１が必要である。論議されているデジタル位置システムにおいて、目標位置は良く知られている台形速度プロフィールを使用して予め計算されおり、したがって利用することができる。目標位置が前に知られていない場合には、目標命令は１サンプル期間遅延されることができる。したがって、次の目標はそれが命令される前の１サンプル期間に判明する。

説明するために、第２図に示されたプラントのＸｌ・ｌに対してＵ、を予測する差の方程式が発見されてもよい。伝達関数Ｇ”　（Ｚ）は以下のように反転される。

１／Ｇ　（Ｚ）−Ｕ（Ｚ）／Ｘ　（Ｚ）−（Ｚ−１）（Ｚ−Ｂ）　／Ｋ　（Ｚ− Ａ）　（２）この式（２）を簡単にすると、以下の式が生じる。

Ｕｘ　−１／Ｋ　［Ｘｘ＋ｔ　−（１＋Ｂ）　ＸＫ＋　（Ｂ）　ＸＫ−１＋　（ＫＡ）　Ｕ　Ｋ−＋　コ　（３）したがって、Ｕｋはプラントパラメータ（力学）および次の所望の位置Ｘ　ｋｌｌに依存するフィードフォワード値である。

式（３）は第１図における素子１７を計算することによって実行される。式（３）はまた以下のように速度ｖ１に関連して再度書き表されることができる。

Ｕｘ　＝　（１／Ｋ）［ＶＫ− （Ｂ）Ｖに一１＋ＡＵＫ−１１（４）好ましい実施例のハードウェアの態様は第３図に示されている。この実施例は通路発生器１３、バッファ３９、デジタル制御カード２８、増幅器２９、モータ３４およびエンコーダ３５を含む。

モータ３４は、技術的に良く知られているように選択された軸に沿った機械アームのようなロボット部材３６の運動を制御する。

デジタル制御カードまたは制御セクション２８は、例えば１２−１／２ＭＨｚで動作するモトローラ６８０００マイクロプロセツサに内蔵されたデジタルフィルタ３７を含む。デジタルフィルタ３７はまた種々のデジタル論理、他のプログラムされたプロセッサまたは特殊目的信号プロセッサ回路網の形態で内蔵されてもよい。

デジタルフィルタ３７は、第１図におけるフィルタ１７、フィルタ２Ｉおよび合計装置２７および２９の機能を実行する。デジタルフィルタ８７は、通路発生器１３によって提供され、バッファ８９に蓄積された通路または軌道情報を受信する。デジタルフィルタ３７はデジタルアナログ変換器２７に合計制御信号ＵＴＯ ↑＾Ｌを出力する。デジタルアナログ（ＤＡＣ）変換器２７は、モータ３４を制御する増幅器２９にアナログ制御信号を供給する。エンコーダ３５は実際のモータ位置を追跡し、ライン３１でデジタルフィルタ３７にフィードバック信号を供給する。

ＤＡＣ２７、増幅器２９、モータ３４、エンコーダ３５および負荷３６は、伝達関数Ｇ”　（Ｚ）を有する第１図に示されたプラント２５を構成する。

本発明の好ましい実施例によると、カード４０．・・・４１で示されているように７個の付加カードおよび対応したデジタルフィルタ、増幅器、モータ、エンコーダは８方向の運動まで制御するために設けられている。各付加カード４０・・・４１はそれ自身のバッファ３９を含む。各バッファ３９はその特定方向の運動を制御するために通路データを受信する。例えばカード２８の゛バッファ３９はＸ通路データを受信し、カード４０のバッファ３９はＹ通路データを受信し、カード４１のバッファ３９はＺ通路データを受信する。その他の方向はロボット技術において知られているようにロール、ピッチ、ヨー等を含む。

実際の実施例において、Ｐａｃｉｆｉｃ　５ｃｉｅｎｔｉｆｉｃ　２ＶＭ　−８２０２０−７ＤＣサーボモータがモータ３４として使用され、９０°の間に１回転で４．０００カウントを発生するディスクインスツルメント社の回転光学エンコーダＮ！　−９８Ａ−１０００−Ｉ　ＣＬＰはエンコーダ３５として使用される。この実施例において、増幅器２９は４０ボルト、１２アンペアのＣ１ｅｎｔｅｋＧ　Ａ　４５５５５線形電圧モ一ド増幅器である。デジタルアナログ変換器２７はＢｕｒｒ−ＢｒｏｗｎＡ　Ｄ　６６７である。

デジタルフィルタ３７のデジタルフィルタ機能を実行するようにモトローラ６８０００マイクロプロセツサをプログラムするフローチャートは第４図および第５図に示されている。作業ルーチンの実行は、ステップ５１で全てのサンプル期間の開始時にスタートする。フィルタアルゴリズムの実行は第４図および第５図のステップ５７．５９．６１等で連続的に続いている。

全てのアルゴリズムはサンプル期間内に計算される。アルゴリズムは、関連バッファ３９を介して各カード２８．４０・・・４１へ供給される通路データを有する各方向に対する各カード２８．４０・・・４１で各デジタルフィルタ３７によって自動的に実行される。

モータ３４の実際の位置はライン３１に対して示され、ステップ５７で読取られる。ステップ５９において、第１図における合、計装置２７にしたがって位置エラー：　Ｅ、−Ｘ、−Ｙ、が決定される。ステップ６１において、フィードバック制御Ｄ　（Ｚ）が計算される。この記号Ｄ　（Ｚ）は、エラー信号Ｅ、を定数Ａ１と乗算し、以降に示されるように予め計算された量であるＰｒｅｃｌで示された量にそれを加算することによって計算される。ステップ６３において、次の目標Ｘ　ｋ＋ｌはバッファ３９からプロセッサ中に読取られる。ステップ６５において示されるように、開放ループ制御パラメータはＸ　ｋ＋ｌを定数Ｂ１回乗算し、以降に示されるように第２の予め計算された量であるＰｒｅｃ２にそれを加算することによって計算される。次のステップ６７において、合計制御信号は第１図における合計装置２９にしたがって決定される。

ステップ６９において、合計制御信号Ｕ　ＴＯＴＡＬに関して限界試験が実行される。信号Ｕ　ＴＯＴＡＬはＤ　Ａ　ＣＭ　Ａ　ＸおよびＤＡＣＭＩＮと示されたパラメータと比較され、必要ならばクリップされる。これらのパラメータは、増幅器２９に整合される範囲内に入力電圧信号を制限するように選択される。制御信号ＵＴＯＴＡＬはＤＡＣ２７に送信され、その後ステップ７１でアンプ２９およびモータ３４に送られる。このサーボデータ更新期間に決定されたパラメータは、次のサーボ更新５１のためにステップ７３において貯蔵される。作業ルーチンはブロック７５に進み、ここで次のサーボ更新５１に対して可能な全ての項目がステップ５１のサンプル期間の開始と、ステップ７３のＤＡＣ／アンプ／モータへのＵ　ＴＯＴＡＬの出力との間の時間を最小にするように計算される。このステップ７５において、前にＰｒｅｃｌおよびＰｒｅｃ２と呼ばれた２つのパラメータは設定された式にしたがって計算される。

好ましい実施例において、全てのヒストリィ項目は最初にゼロに設定される。サンプル期間は１ミリ秒であり、デジタルサーボアルゴリズムの開始が全てのサンプル期間の開始に同期されるようにプロセッサに対して高い優先遮断を発生する。通路発生器１３は、運動をスタートする前またはそれと同時にランすることができる。通路発生器１３は、前に番積されｆ通路情報を読取るか、或は所望に応じて全体位置命令に応答して目標通路の詳細な軌道データを計算するコンピュータであってもよい。

第６図および第７図は、好ましい実施例が適用されることができる典型的なプロフィールを示す。第６図は台形速度プロフィール制限下における単一軸の点から点の移動に対する位置、速度および加速度プロフィールを示す。台形速度プロフィールは、第６図に示されている固有の位置および加速度対時間プロフィールを有する。加速度が時間ａ、ｂ、ｃおよびｄでジャンプ不連続を有することに留意すべきである。

第７図は、各速度曲線の下の面積に等しい距離を移動する２つの座標軸の速度プロフィールを示す。加速、減速および一定速度期間の時間は実際の座標に対して等しく設定されなれければならないことに留意すべきである。ピーク速度、加速度および減速度の比は軸間の移動距離の比率に等しく設定される゛。ピーク特性に対して、移動時間の減少を制限している軸はピーク加速度、減速度および速度でランする。別の軸パラメータは上記の位置比率にしたがって縮小される。したがって好ましい実施例によると多数の軸上の運動は全移動範囲にわたって位置および速度を制御することによって座標化される。

第８図および第９図は、好ましい実施例にしたがって達成される典型的な３次元運動を示す。特に示された運動は、部品７７に関するワイヤボンダーによるワイヤの運動である。

第８図はＸＹＺ座標における３次元運動を示し、一方第９図は、Ｒ軸がＸおよびＹから構成され、ＸＹ平面において“ａ″から“ｈｏまでの直線を形成するＺおよび“Ｒ”軸中にマツプされた運動を示す。第１０図および第１１図は、第８図および第９図によって示された運動を実行するステップの一例を示す。運動には以下のような７つのセグメントが含まれる。

番号　セグメント　説　明１　ａ−ｂ　Ｚ軸を部品からリフトする２ｂ−ｃＺがＺｆｌｍｇと示された高さより上になる都度開始することができるＸＹ軸移動３Ｃ−ｄＺが高さＺｌ＋より上であるということが認識される都度要求されるＺ軸移動４ｄ−ｅ　アークｄｇの最初の部分に近付くＸＹＺ移動５ｅ−ｆ　アークｄｇの第２の部分に近付くＸＹＺ移動６　ｆ−ｇ　アークｄｇの第３の部分に近付くＸＹＺ移動７　ｇ−ｈ　表面との接触のために下方にサーチする特別のＺ軸移動。Ｚのサーチが完了される都度通知が要求される第１のステップ１０１において、通路発生器１３はＺｂにＺ軸を移動するためにＺ軸に対するデジタルフィルタ３７に目標位置アレイを供給する。その後“Ｇｏ　Ｚ　ＢＥＬ　Ｚ＞Ｚ　ＦＬＡＧ”と示された命令１０３が実行され、ここでデジタルフィルタ３７がＺ軸上の位置ｂヘロボット部品を移動するように第４図および第５図に示された作業を実行する。ベル状態Ｂ　Ｅ　Ｌ　Ｚ　＞　Ｚ　ＦＬＡＧは、実際のＺ値がＺＦＬＡＧよりも大きいため、一度ＺがＺ　ＦＬＡＧで示される高さに設けられたある障害物より上になるとＸ、、Ｙ、へのＸＹ運動が開始することができるときを示すためにステップ１０３において開始される。

流れは、Ｘｃに対してＸ軸およびＹ、に対してＹ軸を移動するために必要な位置アレイが通路発生器１３によって通路制御ハードウェアに供給されるステップ１０５に進む。ステップ１０７において、ベル状態Ｚ　＞　Ｚ　ＦＬＡＧが満足された後、ＸｃおよびＹｌにＸおよびＹを移動し、それによってセグメントｂｃを完了するために“Ｇｏ　ＸＹ”命令が実行される。

セグメントｃｄを発生するために、ステップ１１１が実行され、ここで２６に２を移動する位置アレイは通路発生器１３によって位置制御装置に供給される。ステップ１１３における“Ｇｏ　Ｚ　ＰＥＮＤＩＮＣＸＹ”命令にしたがって、位置制御装置は、ＸおよびＹがＸｃおよびＹｃに命令される都度通路発生器によって供給されたアレイに応答してＺ、への移動を開始する。さらにステップ１１３において、実際のＺ位置が選択された高さの値ＺＨよりも大きくなる都度ベルは信号に対して作動状態にされる。

Ｚｌ＋が送られる関連したワイヤボンダーに対する信号の遮断はステップ１１５で示される。関連したワイヤボンダーはワイヤクランプの閉鎖のようなある外部処理を開始させることが可能である。

点ｄから点ｇに示されたアーク放電はステップ１１９　、１２１　。

１２５　、１３１および１３３によって実行される。これらのステップにおける命令は、連続的に位置制御装置に対してＸｌ、Ｙ　ｅ　、ｌ　；　Ｘｆ　ｓ　Ｙｆ　、Ｚｆ　；およびＸ、、Ｙよ、Ｚｉへ順次ＸＳＹおよびＺを移動するために必要なアレイを提供する。各Ｇｏ命令１２１．１２７および１３３は、連続的に各位置にロボット部品を移動するために各方向に対して第４図および第５図に示された位置制御ルーチンを初期化する。

サーチＺ命令１３９（第１１図）はＺに特別軌道アレイの発生を示す。このアレイは、“接触“が感知されるまで所定の速度で下方向にＺ軸をサーチするための命令を含んでいる。ステップ１４１１ニオＬＮで、”Ｇｏ　Ｚ　ＰＥＮＤＩＮＭ　ＸＹ”は、ＸおよびＹが完全にＸ、　、Ｙ、に設定されるとＺサーチをスタートする。再度、特別軌道アレイは、所望の位置にロボット部品を移動するために第４図および第５図に示された動作を実行する位置制御装置に与えられる。ＧＯ命令１４３は接触が生じると関連した装置を遮断する。

上記の好ましい実施例は、さらに正確にロボットまたはその他の部品を位置する開放ループとフィードバック制御との組合せを実現する。好ましい実施例は、第７図に関して示されるように全運動範囲にわたって位置および速度を制御することによって多数の軸上の運動を調整する。当業者は、本発明の技術的範囲を逸脱することなく上記の好ましい実施例の種々の修正および適用が行われることを理解するであろう。

したがって、本発明はここに記載された実施例に限定されず添付された請求の範囲の各請求項の技術的範囲内において実現されることが理解されるべきである。

ＦＩＧ、４ＦＩＧ、５ＦＩＧ、　７ＦＩＧ、　８ＦＩＧ、　９ＦＩＧ、１１補正書の翻訳文提出書（特許法第１８４条の７第１項）平成元年１２月４１、国際出願番号ＰＣＴ／ＵＳ８９１０１２６０２、発明の名称フィードバックおよび開放ループ制御を使用したロボット軸制御装置３、特許出願人住所　アメリカ合衆国　カリフォルニア州９００４５−００６６０サンゼルス、ヒユーズ・テラス７２００名称　ヒユーズ・エアクラフト・カンパニー国籍　アメリカ合衆国４、代理人東京都千代田区霞が関３丁目７番２号（ほか３名）５、補正書の提出年月日１９８９年９月８日６、添付書類の目録（１）補正書の翻訳文　１通請求の範囲（１）選択されたプラントに対して実際の位置を設定するために位置制御信号を発生するために目標通路位置情報を供給されるように構成された軸制御装置において、開放ループ位置制御信号を発生するために前記目標通路位置情報をフィルタする位置専用の関連した入力のような前記目標通路位置情報を受信する手段と、フィードバック制御信号を発生するために前記実際の位置および前記目標通路位置情報に応答する手段と、前記開放ループ位置制御信号および前記フィードバック制御信号から前記位置制御信号を発生する手段とを具備した軸制御装置。

（２）前記フィルタ手段は、前記開放ループ制御信号を発生するために前記プラントのモデルの伝達関数の逆数と前記目標通路位置情報とを組合せる手段を含む請求項１記載の軸制御装置。

（３）前記位置情報はデジタルデータを含み、前記フィルタ手段は開放ループ制御信号を生成するために前記デジタルデータに関してデジタルフィルタ動作を実行するデジタルフィルタ手段を含む請求項１記載の軸制御装置。

（４）前記実際の位置はデジタル位置信号で表され、フィードバック制御信号を発生する前記手段は、エラー信号を生成するために前記実際のデジタル位置信号から前記デジタルデータを減算する手段と、前記エラー信号にフィードバック制御伝達関数を適用し、フィードバック制御信号を出力する手段とを含む請求項３記載の軸制御装置。

（５）前記位置制御信号を発生する前記手段は、前記位置制御信号を発生するために前記フィードバック制御信号と開放ループ制御信号とを加算する手段および出力信号に前記位置制御信号を変換する手段を含む請求項４記載の軸制御装置。

（６）前記プラントは、入力として前記出力信号を受信し出力を有している増幅手段と、前記増幅手段の出力に応答して位置移動をもたらすモータ手段と、前記モータ手段の位置移動を追跡するエンコード手段とを含む請求項５記載の軸制御装置。

（７）前記増幅手段は電圧制御増幅器である請求項６記載の軸制御装置。

（８）前記エンコード手段はさらに前記デジタル位置信号を供給する請求項７記載の軸制御装置。

（９）前記デジタルフィルタ手段はプログラムされたデジタルプロセッサを含む請求項３記載の軸制御装置。

（１０）前記プログラムされたデジタルプロセッサは前記フィードバック制御信号を発生する手段を含む請求項９記載の軸制御装置。

（１１）前記プログラムされたデジタルプロセッサは前記位置制御信号を発生する手段を含む請求項１１記載の軸制御装置。

（１２）デジタル目標通路位置データを供給されるように構成された、位置調節可能なロボット部品を含むロボット装置において、前記デジタルデータからフィードバック制御信号を発生し。

前記開放ループおよびフィードバック制御信号から位置制御信号を発生するためにエラー信号に応答して前記デジタルデータから開放ループ制御信号を発生するデジタルプロセッサ手段と、前記ロボット部品の位置を調節するために前記位置制御信号に応答する手段と、前記エラー信号を発生し、前記デジタルプロセッサ手段にそれを供給するために前記ロボット部品の実際の位置に応答する手段とを含むロボット装置。

（１３）前記デジタルプロセッサ手段は、前記デジタルフィルタ動作下に前記デジタルデータを置くことによって前記開放ループ制御信号を発生する請求項１２記載のロボット装置。

（１４）前記位置調節可能なロボット部品はプラント伝達関数によって表され、前記デジタルフィルタ動作は前記プラント変換関数の逆数を含むフィルタ関数にしたがって実行される請求項１３記載のロボット装置。

（１５）前記デジタルプロセッサ手段は、前記デジタルデータから前記エラー信号を減算し、減算結果にフィードバック制御伝達関数を適用することによって前記フィードバック信号を発生する請求項１４記載のロボット装置。

（１６）前記位置手段は、増幅手段と、増幅手段の出力に応答するモータ手段とを含む請求項１５記載のロボット装置。

（１７）前記エラー信号発生段は、前記エラー信号を発生するために前記モータ手段の位置に応答するエンコード手段を含む請求項１５記載のロボット装置。

（１８）目標通路位置情報から選択されたプラントに対する実際位置を設定するために位置制御信号を発生する方法において、前記プラントのモデルの伝達関数から得られた表現を使用して前記目標通路位置情報から開放ループ位置制御信号を発生し、前記実際の位置および前記目標通路位置情報からフィードバック制御信号を発生し、前記開放ループ位置制御信号および前記フィードバック制御信号から前記位置制御信号を発生するステップを含む方法。

（１９）前記位置情報はデジタルデータを含み、前記フィルタステップは開放ループ位置制御信号を生成するために前記デジタルデータのデジタルフィルタ処理を含む請求項１８記載の（２０）前記実際の位置はデジタル位置信号によって表され、フィードバック制御信号を発生する前記ステップは、エラー信号を生成するために前記実際のデジタル位置信号から前記デジタルデータを減算し、前記エラー信号にフィードバック制御伝達関数を適用し、フィードバック制御信号を出力するステップを含む請求項１９記載の方法。

国際調査報告ｏｒｙｎ＜　ＡＱｔｎｌ）６Ｄ国際調査報告

Claims

【特許請求の範囲】

（１）選択されたプラントに対して実際の位置を設定するために位置制御信号を発生するために目標通路位置情報を供給されるように構成された軸制御装置において、開放ループ位置制御信号を発生するために前記目標通路位置情報をフィルタする位置専用の関連した入力として前記目標通路位置情報を受信する手段と、フィードバック制御信号を発生するために前記実際の位置および前記目標通路位置情報に応答する手段と、前記開放ループ位置制御信号および前記フィードバック制御信号から前記位置制御信号を発生する手段とを具備した軸制御装置。
（２）前記フィルタ手段は、前記開放ループ制御信号を発生するために前記プラントのモデルの伝達関数の逆数と前記目標通路位置情報とを組合せる手段を含む請求項１記載の軸制御装置。
（３）前記位置情報はデジタルデータを含み、前記フィルタ手段は開放ループ制御信号を生成するために前記デジタルデータに関してデジタルフィルタ動作を実行するデジタルフィルタ手段を含む請求項１記載の軸制御装置。
（４）前記実際の位置はデジタル位置信号で表され、フィードバック制御信号を発生する前記手段は、エラー信号を生成するために前記実際のデジタル位置信号から前記デジタルデータを減算する手段と、前記エラー信号にフィードバック制御伝達関数を適用し、フィードバック制御信号を出力する手段とを含む請求項３記載の軸制御装置。
（５）前記発生手段は、前記位置制御信号を発生するために前記フィードバック制御信号と開放ループ制御信号とを加算する手段および出力信号に前記位置制御信号を変換する手段を含む請求項４記載の軸制御装置。
（６）前記プラントは、入力として前記出力信号を受信し出力を有している増幅手段と、前記増幅手段の出力に応答して位置移動をもたらすモータ手段と、前記モータ手段の位置移動を追跡するエンコード手段とを含む請求項５記載の軸制御装置。
（７）前記増幅手段は電圧制御増幅器である請求項６記載の軸制御装置。
（８）前記エンコード手段はさらに前記デジタル位置信号を供給する請求項７記載の軸制御装置。
（９）前記デジタルフィルタ手段はプログラムされたデジタルプロセッサ手段を含む請求項３記載の軸制御装置。
（１０）前記プログラムされたデジタルプロセッサ手段は前記フィードバック制御信号を発生する請求項９記載の軸制御装置。
（１１）前記プログラムされたデジタルプロセッサ手段は前記位置制御信号を発生する請求項１０記載の軸制御装置。
（１２）デジタル目標通路位置データを供給されるように調節された、位置調節可能なロボット部品を含むロボット装置において、前記デジタルデータからフィードバック制御信号を発生し、前記開放ループおよびフィードバック制御信号から位置制御信号を発生するためにエラー信号に応答して前記デジタルデータから開放ループ制御信号を発生するデジタルプロセッサ手段と、前記ロボット部品の位置を調節するために前記位置制御信号に応答する手段と、前記エラー信号を発生し、前記デジタルプロセッサ手段にそれを供給するために前記ロボット部品の実際の位置に応答する手段とを含むロボット装置。
（１３）前記デジタルプロセッサ手段は、前記デジタルフィルタ動作下に前記デジタルデータを置くことによって前記開放ループ制御信号を発生する請求項１２記載のロボット装置。
（１４）前記位置調節可能なロボット部品はプラント伝達関数によって表され、前記デジタルフィルタ動作は前記プラント伝達関数の逆数を含むフィルタ関数にしたがって実行される請求項１３記載のロボット装置。
（１５）前記デジタルプロセッサ手段は、前記デジタルデータから前記エラー信号を減算し、減算結果にフィードバック制御伝達関数を適用することによって前記フィードバック信号を発生する請求項１４記載のロボット装置。
（１６）前記位置手段は、増幅手段と、増幅手段の出力に応答するモータ手段とを含む請求項１５記載のロボット装置。
（１７）前記エラー信号発生段は、前記エラー信号を発生するために前記モータ手段の位置に応答するエンコード手段を含む請求項１５記載のロボット装置。
（１８）目標通路位置情報から選択されたプラントに対する実際位置を設定するために位置制御信号を発生する方法において、前記プラントのモデルの伝達関数から得られた表現を使用して前記目標通路位置情報から開放ループ位置制御信号を発生し、前記実際の位置および前記目標通路位置情報からフィードバック制御信号を発生し、前記開放ループ位置制御信号および前記フィードバック制御信号から前記位置制御信号を発生するステップを含む方法。
（１９）前記位置情報はデジタルデータを含み、前記フィルタステップは開放ループ位置制御信号を生成するために前記デジタルデータのデジタルフィルタ処理を含む請求項１８記載の方法。
（２０）前記実際の位置はデジタル位置信号によって表され、フィードバック制御信号を発生する前記ステップは、エラー信号を生成するために前記実際のデジタル位置信号から前記デジタルデータを減算し、前記エラー信号にフィードバック制御伝達関数を適用し、フィードバック制御信号を出力するステップを含む請求項１９記載の方法。