JPH0413588A - Control unit for robot - Google Patents
Control unit for robotInfo
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- JPH0413588A JPH0413588A JP2118303A JP11830390A JPH0413588A JP H0413588 A JPH0413588 A JP H0413588A JP 2118303 A JP2118303 A JP 2118303A JP 11830390 A JP11830390 A JP 11830390A JP H0413588 A JPH0413588 A JP H0413588A
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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。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、力制御機能を有するロボットの制御装置に関
する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a control device for a robot having a force control function.
従来の技術
第3図、第4図を用いて従来の力制御機能を有するロボ
ットの制御装置の一例について説明する。BACKGROUND OF THE INVENTION An example of a conventional robot control device having a force control function will be described with reference to FIGS. 3 and 4.
第3図において、1は力指令部で、力指令iFcを出力
する。6はロボット、11はロボットの先端に取り付け
られた力センサ、5はロボットを駆動するモータ、7は
ロボットの位置を検出するためにモータ5に取り付けら
れた位置検出器である。8は力センサ11から検出され
る力Fの信号を処理する力センサ処理部で、力センサ1
1て検出された微小信号を増幅し、力指令値Fcに対応
した力帰還値Ffを出力する。2は力指令値Fcと力帰
還値Ffを入力とする力制御演算部で、減算器10とゲ
イン演算部9とで構成されている。In FIG. 3, 1 is a force command unit which outputs a force command iFc. 6 is a robot, 11 is a force sensor attached to the tip of the robot, 5 is a motor for driving the robot, and 7 is a position detector attached to the motor 5 for detecting the position of the robot. 8 is a force sensor processing unit that processes the signal of the force F detected from the force sensor 11;
1, the detected minute signal is amplified and a force feedback value Ff corresponding to the force command value Fc is output. Reference numeral 2 denotes a force control calculating section which receives the force command value Fc and the force feedback value Ff, and is composed of a subtracter 10 and a gain calculating section 9.
減算器10は力指令値Fcと力帰還値Ffを入力として
両者の減算値である方路差値ΔFを出力する。この、方
路差値ΔFはゲイン演算部9に入力されて、ロボット6
の関節角座標系の位置指令値Xc (R)に変換される
。ここで(R)はロボット6の関節角座標系での値であ
ることを示し、以後も同様である。3は位置制御部で、
位置指令値Xc (R)と位置検出器7の出力である位
置帰還値XF (R)とを出力として演算を行い電流指
令値re(R)を出力する。4はモータ5を駆動するモ
ータ駆動部である。第4図に力制訂演算部2の構成を示
す。12は方路差値ΔFにゲインKfを掛けて位置誤差
指令値ΔXcを出力する乗算器、14は位置誤差指令値
ΔXcが積分器13で積分されて得られる値Xcを絶対
座標系Wからロボット6の関節座標系Rでの位置指令値
Xc (R)に変換する座標変換器である。The subtracter 10 inputs the force command value Fc and the force feedback value Ff and outputs a path difference value ΔF which is a subtracted value between the two. This path difference value ΔF is input to the gain calculation unit 9, and the robot 6
is converted into a position command value Xc (R) in the joint angle coordinate system. Here, (R) indicates a value in the joint angle coordinate system of the robot 6, and the same applies hereafter. 3 is a position control section,
The position command value Xc (R) and the position feedback value XF (R) which is the output of the position detector 7 are used as outputs to perform calculations and output the current command value re(R). 4 is a motor drive unit that drives the motor 5. FIG. 4 shows the configuration of the force correction calculation section 2. 12 is a multiplier that multiplies the path difference value ΔF by a gain Kf and outputs a position error command value ΔXc; 14 is a multiplier that outputs a position error command value ΔXc by an integrator 13, and a value Xc obtained by integrating the position error command value ΔXc from the absolute coordinate system W to the robot This is a coordinate converter that converts the position command value Xc (R) in the joint coordinate system R of No. 6.
上記のロボットの制御装置について、以下、その動作に
ついて説明する。The operation of the robot control device described above will be explained below.
力指令部1はロボット6の先端に対して特定の座標系の
一方向での力指令値Fcを出力する。力センサ11はロ
ボット6の先端に作用する力を検出する。センサ11で
検出された力Fは力センサ処理部8に入力される。力セ
ンサ処理部8は、この人力Fを受けて力指令部1で指定
された座標系の特定の軸方向の力Ffを出力し、これを
減算器10に入力する。減算器10は、力指令値Fcと
力帰還値Ffとの差ΔFをとり、これをゲイン演算部9
に送る。ゲイン演算部9は、下記(1)式及び(2)式
の演算を行うとともに、(2)式で得られる積分値Xc
に対し座標系の変換を行う。The force command unit 1 outputs a force command value Fc in one direction of a specific coordinate system to the tip of the robot 6. The force sensor 11 detects the force acting on the tip of the robot 6. The force F detected by the sensor 11 is input to the force sensor processing section 8. The force sensor processing unit 8 receives this human force F and outputs a force Ff in a specific axial direction of the coordinate system designated by the force command unit 1, and inputs this to the subtracter 10. The subtracter 10 takes the difference ΔF between the force command value Fc and the force feedback value Ff, and applies this to the gain calculation unit 9.
send to The gain calculation unit 9 calculates the following equations (1) and (2), and calculates the integral value Xc obtained from equation (2).
Perform coordinate system transformation for .
ΔXc=Kf・ΔF ・・・・・・・・・・・・・
・・(1)Xc−ΣΔXc ・・・・・・・
・・・・・・・・(2)ゲイン演算部9で得られた位置
指令値Xc (R)は位置制御部3に送られる。位置制
御部3は、位置指令値Xc (R)と位置検出器7から
の帰還値Xf (R)を用いて位置誤差値ΔX(R)を
計算し速度指令値Vc (R)をつくる。位置制御3は
、次に速度指令値Vc (R)と位置帰還値ΔXf (
R)から速度帰還値Vf (R)を演算し、これを用い
て電流指令値Ic(R)をつくリモータ駆動部4に送る
。モータ駆動部4は、モータ5に流れる電流値Ifが電
流指令値1c(R)に一致するようにモータ5の電流を
制御する。その結果、モータ5は方路差値ΔFがゼロに
なるようにロボット6を駆動することになり、ロボット
6の先端の特定の座標系の一方向の力指令値Fcに力の
帰還f&Ffが一致するように各関節角が動作制御され
るようになるのである。ΔXc=Kf・ΔF ・・・・・・・・・・・・・・・
・・・(1)Xc−ΣΔXc ・・・・・・・・・
(2) The position command value Xc (R) obtained by the gain calculation section 9 is sent to the position control section 3. The position control unit 3 uses the position command value Xc (R) and the feedback value Xf (R) from the position detector 7 to calculate the position error value ΔX (R) and generates the speed command value Vc (R). Position control 3 next controls speed command value Vc (R) and position feedback value ΔXf (
A speed feedback value Vf (R) is calculated from R) and sent to the remote drive unit 4, which uses this to generate a current command value Ic (R). The motor drive unit 4 controls the current of the motor 5 so that the current value If flowing through the motor 5 matches the current command value 1c (R). As a result, the motor 5 drives the robot 6 so that the direction difference value ΔF becomes zero, and the force feedback f&Ff matches the force command value Fc in one direction of the specific coordinate system at the tip of the robot 6. The motion of each joint angle will be controlled to do so.
発明が解決しようとする課題
ところが、上記の構成では、例えば、力が作用していな
い状態から物体に力を作用させて目標値まで到達させ釣
り合うようにさせるまでには時間がかかるという開題が
ある。目標値まで短時間で達するようにさせるためにゲ
インを太き(すると、力が作用したところでロボットが
振動を起こしやすくなる。Problems to be Solved by the Invention However, with the above configuration, for example, there is a problem that it takes time to apply a force to an object from a state where no force is acting to reach a target value and balance the object. . In order to reach the target value in a short time, the gain is increased (this makes the robot more likely to vibrate when a force is applied).
課題を解決するための手段
本発明のうち、第1の発明にかかるロボットの制御装置
は、上記問題点を解決するために複数組の条件値とゲイ
ン値を設定する手段と、指示条件値に達したかどうかを
判別する手段と、指示ゲイン値で力制御する手段と、指
示条件値に達したときに指示条件値と指示ゲイン値を別
の条件値とゲイン値の組に切り替えるゲイン切り替え手
段を備えている。第2の発明は、第1の発明において、
条件値として、検出される力の大きさを用いる。Means for Solving the Problems In order to solve the above problems, a robot control device according to a first aspect of the present invention includes means for setting a plurality of sets of condition values and gain values, and a means for setting a plurality of sets of condition values and gain values, and a means for setting a plurality of sets of condition values and gain values. a means for determining whether the commanded condition value has been reached, a means for controlling the force using the commanded gain value, and a gain switching means for switching the commanded condition value and commanded gain value to another set of condition value and gain value when the commanded condition value is reached. It is equipped with The second invention is, in the first invention,
The magnitude of the detected force is used as the condition value.
第3の発明は、第1の発明において、条件値として、検
出される力の変化量を用いるようにしている。In a third invention, in the first invention, the amount of change in the detected force is used as the condition value.
作 用
この制御装置では、第7図に示すような複数組の条件値
とゲイン値に従い、力センサにより検出される力に応じ
てゲインを切り替える。はじめに、検出される力の大き
さまたは変化量が01を超えるまでは、ゲイン値G。の
ままで動作が制御される。指示条件値に達したかどうか
を判別する手段が、検出される力の大きさまたは変化量
がCを超えたことを検出すると、ゲイン切り替え手段よ
りゲイン値が61に更新される。そして、検出される力
の大きさまたは変化量が02を超えるまではこのゲイン
Gのままで動作が制御される。同様にして、ゲイン値G
。−1で動作制御しているききに、検出される力の大き
さまたは変化量がGnを超えると、ゲイン値はGに更新
されるのである。Operation This control device switches the gain according to the force detected by the force sensor according to a plurality of sets of condition values and gain values as shown in FIG. First, the gain value G is used until the magnitude or amount of change in the detected force exceeds 01. The operation is controlled as it is. When the means for determining whether the instruction condition value has been reached detects that the magnitude or amount of change in the detected force exceeds C, the gain value is updated to 61 by the gain switching means. The operation is controlled using this gain G until the magnitude or amount of change in the detected force exceeds 02. Similarly, gain value G
. When the magnitude or amount of change in the detected force exceeds Gn while the operation is controlled at -1, the gain value is updated to G.
制御装置内に保持される複数組の条件値とゲイン値は、
操作者が、複数組の条件値とゲイン値を設定する手段よ
り、ロボットの作業内容に合わせて適当に設定すること
ができる。Multiple sets of condition values and gain values held within the control device are
The operator can set a plurality of sets of condition values and gain values appropriately according to the content of the robot's work.
実施例
第1図に本発明の実施例における制御装置の構成を示す
。第3図に示した前記制御装置の構成と異なる点は、複
数組の条件値とゲイン値を設定する手段15が付加され
たこととゲイン演算部9の処理内容のみである。指示条
件値に達したかどうかを判別する手段と、指示条件値に
達したときに指示条件と指示ゲインを別の条件値とゲイ
ン値の組に切り替えるゲイン切り替え手段は、ゲイン演
算部9の処理の中で実現されている。したがって、その
他の部分の説明は、第3図に基づ(前述の説明を援用す
る。Embodiment FIG. 1 shows the configuration of a control device in an embodiment of the present invention. The only difference from the configuration of the control device shown in FIG. 3 is that a means 15 for setting a plurality of sets of condition values and gain values is added and the processing contents of the gain calculating section 9. The means for determining whether the instruction condition value has been reached and the gain switching means for switching the instruction condition and instruction gain to another set of condition value and gain value when the instruction condition value is reached are processed by the gain calculation unit 9. is realized within. Therefore, the explanation of other parts will be based on FIG. 3 (the above explanation will be referred to).
本実施例では、力指令部1と複数組の条件値とゲイン値
を設定する手段15は、たとえば、マイクロプロセッサ
とメモリとIloを有する第5図のマイクロコンピュー
タとプログラムにより構成され、制御演算部又は、たと
えば、同じ(マイクロプロセッサとメモリとIloを有
する第6図のマイクロコンピュータとプログラムにより
構成されている。そして、複数組の条件値とゲイン値を
設定する手段15は、第7図に示すような複数組の条件
値とゲイン値をキーボード19から入力し、2ボートメ
モリ20の所定番地に格納する力制御演算部2ゲイン演
算部9は、2ポートメモリ20の所定番地に格納された
複数組の条件値とゲイン値を読みだし、これを用いて第
2図に示す処理フローで位置指令値を演出する。c、H
の初期値としてC8,goが設定され、力の目標値と帰
還値との差ΔFの絶対値がC以上である間はゲインgを
変えずにΔXの演算を行い、ΔFの絶対値がC以下とな
った時にCとgを次の条件値とゲインに更新してΔXの
演出を行う。In this embodiment, the force command section 1 and the means 15 for setting a plurality of sets of condition values and gain values are constituted by, for example, a microcomputer and program shown in FIG. 5 having a microprocessor, memory, and Ilo, and a control calculation section Or, for example, it is configured by the same microcomputer (having a microprocessor, memory, and Ilo) as shown in FIG. The force control calculation unit 2 and the gain calculation unit 9 input a plurality of sets of condition values and gain values from the keyboard 19 and store them at a predetermined location in the two-port memory 20. Read out the set of condition values and gain values, and use them to produce the position command value according to the processing flow shown in Figure 2.c, H
C8,go is set as the initial value of ΔX, and while the absolute value of the difference ΔF between the target force value and the feedback value is greater than or equal to C, ΔX is calculated without changing the gain g, and the absolute value of ΔF becomes C. When the following is achieved, C and g are updated to the next condition value and gain to produce ΔX.
次に、上記実施例の制御装置を用いて、第8図のような
位置変位Xと張力fの関係を有する物体を引っ張り、力
の目標値Fcで釣り合うまで動作させる例について説明
する。Next, an example will be described in which the control device of the above embodiment is used to pull an object having a relationship between positional displacement X and tension f as shown in FIG. 8, and to operate the object until it is balanced at the target force value Fc.
複数組の条件値とゲイン値として以下のようなCI’
g、を設定する。CI' as below as multiple sets of condition values and gain values
Set g.
C2〈0くc。くc
gQ>g、>g2
はじめは、■の領域でFc−〇oC以下力が作用してい
る間はg。のゲインで動作する。C2〈0c. c gQ > g, > g2 Initially, while a force of less than Fc-〇oC is acting in the area of ■, g. It operates with a gain of
x=a 1まで達し、Fc−08以上の力が検出される
と、ゲイン切り替え手段によりゲインはgに更新されF
c−c、以上の力が検出されるまでゲインg1で動作す
る(領域■)。さらにFc−c、以上の力が検出される
とゲインはG2に更新され、力の目標値に対する力の差
の絶対値が02に達するまでゲインg2で動作するが(
領域■)、C2<Oであるので目標の力に達するまでゲ
インは切り替わらない。以上の動作の中でg。When x=a reaches 1 and a force of Fc-08 or more is detected, the gain is updated to g by the gain switching means and F
It operates at gain g1 until a force equal to or greater than c-c is detected (region ■). Furthermore, when a force equal to or greater than Fc-c is detected, the gain is updated to G2, and the operation continues at gain g2 until the absolute value of the difference between the force and the target force value reaches 02.
Since C2<O, the gain is not switched until the target force is reached. In the above operation, g.
からglへ、g、からg2へとゲインを小さ(してい(
ので、物体が柔らかいところではゲインが高(速い動作
をし、物体が硬くなるに従って振動しにくい低ゲインで
動作させている。これにより早く安定に力の目標値に達
することができる。From gl to g2, the gain is decreased (
Therefore, when the object is soft, the gain is high (moves quickly), and as the object becomes harder, it is operated at a low gain that makes it less likely to vibrate.This allows the target force to be reached quickly and stably.
また、上記実施例において、指示条件値に達したかどう
かを判別する処理を検出された力の変化量とCを比較す
るように構成することもできる。Furthermore, in the embodiment described above, the process for determining whether the instruction condition value has been reached can be configured to compare the detected force change amount and C.
この場合のゲイン演算部の処理フローを第9図に示す。FIG. 9 shows the processing flow of the gain calculation section in this case.
ここで力の変化量は前回の動作位置指令変位ΔXに対す
る力の帰還値の変化量ΔFfとして演出されており、力
の作用する物体のそのときのコンプライアンスとみなす
ことができる。検出された力の変化量を用いて指示条件
値に達したかどうかを判別するように構成すると、位置
変位と力の関係にオフセットがある場合にも対応できる
という利点がある。Here, the amount of change in force is expressed as the amount of change ΔFf in the force feedback value with respect to the previous operation position command displacement ΔX, and can be regarded as the compliance of the object on which the force acts at that time. If the amount of change in the detected force is used to determine whether the instruction condition value has been reached, there is an advantage that it can be handled even when there is an offset in the relationship between positional displacement and force.
発明の効果
本発明のロボットの制御装置では、指示条件値に従って
ゲイン値と条件値の組が小きざみに切り替わり、大きな
変更がないため異常振動が起きに(いほか、力の目標値
に早く安定に到達するように設定することもできる。Effects of the Invention In the robot control device of the present invention, the pair of gain value and condition value is switched in small increments according to the commanded condition value, and since there are no large changes, abnormal vibrations do not occur (in addition, the force quickly stabilizes at the target value). It can also be set to reach .
第1図は本発明の実施例におけるロボットの制御装置の
構成図、第2図は本発明の一実施例におけるゲイン演算
部の処理フロ〈第3図は従来のロボットの制御装置の構
成図、第4図は従来のゲイン演算部の構成図、第5図は
複数組の条件値とゲイン値を設定する手段15を実現す
るマイクロコンピュータの構成図、第6図は力制御演算
部2作例における物体の位置変位と張力の関係図、第1
・・・・・・力指令部、2・・・・・・力制御演算部、
3・・・・・・位置制御部、4・・・・・・モータ駆動
部、5・・・・・・モータ、6・・・・・・ロボット、
7・・・・・・位置検出器、8・・・・・・力センサ処
理部、9・・・−・・ゲイン演算部、1o・・・・・・
減算器、11・・・・・・力センサ、12・・・・・・
乗算器、13・・・・・・積分器、14・・・・・・座
標変換器、15−・・・・・複数の条件値とゲイン値を
設定する手段、16・・・・・・CPU、17・・・・
・・メモリ、18・・・・・・Ilo、19・・・・・
・CRTとキーボード、20・・・・・・ポートメモリ
、21・・・・・・CPU、22・・・・・・メモリ、
23・・・・・・I100第
図
第
図
■−−−−−−−−−=■−■−FIG. 1 is a block diagram of a robot control device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a processing flow of a gain calculation unit in an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a block diagram of a conventional robot control device. Fig. 4 is a block diagram of a conventional gain calculation unit, Fig. 5 is a block diagram of a microcomputer that implements the means 15 for setting multiple sets of condition values and gain values, and Fig. 6 is a configuration diagram of two examples of the force control calculation unit. Relationship diagram between positional displacement of object and tension, 1st
...force command section, 2...force control calculation section,
3...Position control unit, 4...Motor drive unit, 5...Motor, 6...Robot,
7...Position detector, 8...Force sensor processing unit, 9...-Gain calculation unit, 1o...
Subtractor, 11...Force sensor, 12...
Multiplier, 13... Integrator, 14... Coordinate converter, 15-... Means for setting a plurality of condition values and gain values, 16... CPU, 17...
...Memory, 18...Ilo, 19...
・CRT and keyboard, 20... port memory, 21... CPU, 22... memory,
23...I100 Figure Figure ■-------------=■-■-
Claims (3)
示条件値に達したかどうかを判別する手段と、指示ゲイ
ン値で力制御する手段と、指示条件値に達したときに指
示条件値と指示ゲイン値を別の条件値とゲイン値の組に
切り替えるゲイン切り替え手段を備えるロボットの制御
装置。(1) A means for setting multiple sets of condition values and gain values, a means for determining whether the instructed condition value has been reached, a means for force control using the instructed gain value, and an instruction when the instructed condition value is reached. A robot control device comprising gain switching means for switching a condition value and instruction gain value to another condition value and gain value set.
載のロボットの制御装置。(2) The robot control device according to claim 1, wherein the condition value is the magnitude of the detected force.
載のロボットの制御装置。(3) The robot control device according to claim 1, wherein the condition value is an amount of change in the detected force.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2118303A JPH0413588A (en) | 1990-05-07 | 1990-05-07 | Control unit for robot |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2118303A JPH0413588A (en) | 1990-05-07 | 1990-05-07 | Control unit for robot |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0413588A true JPH0413588A (en) | 1992-01-17 |
Family
ID=14733344
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2118303A Pending JPH0413588A (en) | 1990-05-07 | 1990-05-07 | Control unit for robot |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0413588A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06195127A (en) * | 1992-12-22 | 1994-07-15 | Agency Of Ind Science & Technol | Hybrid remote control device for manipulators |
| CN103252781A (en) * | 2013-04-28 | 2013-08-21 | 海尚集团有限公司 | Application of GM code in robot program |
-
1990
- 1990-05-07 JP JP2118303A patent/JPH0413588A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06195127A (en) * | 1992-12-22 | 1994-07-15 | Agency Of Ind Science & Technol | Hybrid remote control device for manipulators |
| CN103252781A (en) * | 2013-04-28 | 2013-08-21 | 海尚集团有限公司 | Application of GM code in robot program |
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