JPH04310112A - ロボットアームのサーボ制御装置 - Google Patents
ロボットアームのサーボ制御装置Info
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- JPH04310112A JPH04310112A JP3076217A JP7621791A JPH04310112A JP H04310112 A JPH04310112 A JP H04310112A JP 3076217 A JP3076217 A JP 3076217A JP 7621791 A JP7621791 A JP 7621791A JP H04310112 A JPH04310112 A JP H04310112A
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- Japan
- Prior art keywords
- speed
- robot arm
- vibration
- frequency
- circuit
- Prior art date
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- Manipulator (AREA)
- Feedback Control In General (AREA)
- Control Of Position Or Direction (AREA)
- Control Of Velocity Or Acceleration (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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、回転むらを有する位置
伝達機構を持つサーボ系、特に多関節型産業用ロボット
の円滑制御を行なうロボットアームのサーボ制御装置に
関する。
伝達機構を持つサーボ系、特に多関節型産業用ロボット
の円滑制御を行なうロボットアームのサーボ制御装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、ロボットアームを円滑に制御する
ための制御装置は例えば図２に示すように、位置制御回
路３１，速度制御回路３２，電流制御回路３３，サーボ
モーター３４，速度検出器３５，電流検出器３６，減速
機３７，ロボットアーム３８を備えている。速度検出器
３５から検出された速度フィードバック値４０を積分器
３９により積分した値を位置フィードバック値４１とし
、速度フィードバック値４０と、電流検出器３６から検
出された電流フィードバック値４２から、それぞれ位置
制御，速度制御，電流制御を行なう。これらのフィード
バック制御回路によりロボットアームを指令値通りに動
かすためのサーボ系が構成されている。速度制御回路３
２では、例えば図３のブロック図に示すように速度比例
積分制御が行なわれ、速度指令値４４と速度フィードバ
ック値４０との偏差量に速度比例ゲイン４６を乗算した
値と、偏差量の積分値に速度積分ゲイン４７を乗算した
値との和を電流指令値４５に設定している。これらのゲ
インはサーボ系が最も安定する最適値となるように決定
され、そのゲインを使用してロボットアームの制御がな
されていた。
ための制御装置は例えば図２に示すように、位置制御回
路３１，速度制御回路３２，電流制御回路３３，サーボ
モーター３４，速度検出器３５，電流検出器３６，減速
機３７，ロボットアーム３８を備えている。速度検出器
３５から検出された速度フィードバック値４０を積分器
３９により積分した値を位置フィードバック値４１とし
、速度フィードバック値４０と、電流検出器３６から検
出された電流フィードバック値４２から、それぞれ位置
制御，速度制御，電流制御を行なう。これらのフィード
バック制御回路によりロボットアームを指令値通りに動
かすためのサーボ系が構成されている。速度制御回路３
２では、例えば図３のブロック図に示すように速度比例
積分制御が行なわれ、速度指令値４４と速度フィードバ
ック値４０との偏差量に速度比例ゲイン４６を乗算した
値と、偏差量の積分値に速度積分ゲイン４７を乗算した
値との和を電流指令値４５に設定している。これらのゲ
インはサーボ系が最も安定する最適値となるように決定
され、そのゲインを使用してロボットアームの制御がな
されていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の従来の
構成では、前記した速度制御回路の比例積分制御でのゲ
インを共振時と非共振時で全く同じ値にしていると、非
共振時は振動が最小でも共振振動は大きくなってしまう
という問題点を有していた。この共振振動は、モーター
のコギングや減速機の角度伝達誤差等の、外的なトルク
むらによる周期的な速度変動が、ロボットアームの固有
振動数と一致した時に起こり、非共振時のゲインのまま
であると、速度指令と速度フィードバックとの時間的な
位相のずれから、共振振動を制御できないという問題が
あった。速度比例積分ゲインを、振動抑制用の値に常時
固定すれば、振動抑制が可能であるが、非共振時に先端
振動が大きくなる弊害があった。またデジタルサーボ技
術によって速度によるゲイン変更の方法も可能であるが
、アーム姿勢により固有振動数が変わるため、速度だけ
で共振振動を判別できず問題の解決には至っていなかっ
た。
構成では、前記した速度制御回路の比例積分制御でのゲ
インを共振時と非共振時で全く同じ値にしていると、非
共振時は振動が最小でも共振振動は大きくなってしまう
という問題点を有していた。この共振振動は、モーター
のコギングや減速機の角度伝達誤差等の、外的なトルク
むらによる周期的な速度変動が、ロボットアームの固有
振動数と一致した時に起こり、非共振時のゲインのまま
であると、速度指令と速度フィードバックとの時間的な
位相のずれから、共振振動を制御できないという問題が
あった。速度比例積分ゲインを、振動抑制用の値に常時
固定すれば、振動抑制が可能であるが、非共振時に先端
振動が大きくなる弊害があった。またデジタルサーボ技
術によって速度によるゲイン変更の方法も可能であるが
、アーム姿勢により固有振動数が変わるため、速度だけ
で共振振動を判別できず問題の解決には至っていなかっ
た。
【０００４】本発明は、上記の従来の課題を解決するも
ので、ロボットアームの共振時のアーム先端振動を抑制
したロボットアームのサーボ制御装置を提供することを
目的とする。
ので、ロボットアームの共振時のアーム先端振動を抑制
したロボットアームのサーボ制御装置を提供することを
目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明のサーボ制御装置は、ロボットアームの共振
振動発生時に、共振振動状態になっていることの判別と
、先端振動の振幅値と周波数の判定と、判定された振幅
値と周波数から、それぞれ速度比例ゲインと速度積分ゲ
インを、系が最も安定になる最適ゲインに決定する回路
を有し、共振振動を最小にする最適な制御を行なうよう
にしたものである。
めに本発明のサーボ制御装置は、ロボットアームの共振
振動発生時に、共振振動状態になっていることの判別と
、先端振動の振幅値と周波数の判定と、判定された振幅
値と周波数から、それぞれ速度比例ゲインと速度積分ゲ
インを、系が最も安定になる最適ゲインに決定する回路
を有し、共振振動を最小にする最適な制御を行なうよう
にしたものである。
【０００６】
【作用】上記した手段によれば、共振振動を最小にする
最適な速度比例積分ゲインが得られるので、ロボットア
ーム先端の共振振動を抑制することができる。
最適な速度比例積分ゲインが得られるので、ロボットア
ーム先端の共振振動を抑制することができる。
【０００７】
【実施例】以下本発明の一実施例について、図面を参照
しながら説明する。
しながら説明する。
【０００８】図１において、１は位置制御回路、２は速
度制御回路、３は電流制御回路、４はサーボモーター、
５はサーボモーター４の速度検出器、６はサーボモータ
ー４に流れる電流の電流検出器、７は共振振動判別回路
、８は振幅周波数判定回路、９は比例積分ゲイン決定回
路、１０は減速機、１１はロボットアーム、１２は位置
ループの積分器である。
度制御回路、３は電流制御回路、４はサーボモーター、
５はサーボモーター４の速度検出器、６はサーボモータ
ー４に流れる電流の電流検出器、７は共振振動判別回路
、８は振幅周波数判定回路、９は比例積分ゲイン決定回
路、１０は減速機、１１はロボットアーム、１２は位置
ループの積分器である。
【０００９】以上のように構成されたサーボ制御装置は
、ロボットアーム１１の共振振動発生時に速度検出器５
から送られてくる速度フィードバック値１６と、電流検
出器６から送られてくる電流フィードバック値１８によ
り、共振振動判別回路７で共振振動が発生したかどうか
を判別し、共振振動が発生した場合は共振振動発生信号
１９を速度制御回路２と振幅周波数判定回路８へ送る。
、ロボットアーム１１の共振振動発生時に速度検出器５
から送られてくる速度フィードバック値１６と、電流検
出器６から送られてくる電流フィードバック値１８によ
り、共振振動判別回路７で共振振動が発生したかどうか
を判別し、共振振動が発生した場合は共振振動発生信号
１９を速度制御回路２と振幅周波数判定回路８へ送る。
【００１０】振幅周波数判定回路８では共振振動発生信
号１９が送られてくると、速度フィードバック値１６と
電流フィードバック値１８から、共振振動の振幅値と周
波数を判定し、判定値２０は比例積分ゲイン決定回路９
に送られる。比例積分ゲイン決定回路９ではロボットア
ーム１１の先端振動を最小にするゲインを数式で求める
ことができるようになっており、振幅に対しては比例ゲ
イン、周波数に対しては積分ゲインを決定し、決定され
た速度比例積分ゲイン２１が速度制御回路２に送られる
。速度制御回路２では、共振振動判別回路７から共振振
動発生信号１９が送られているときは、常に比例積分ゲ
イン決定回路９から送られる上記の速度比例積分ゲイン
２１を使用し、その他の時はあらかじめ設定されている
通常のゲインを使用する。共振状態の判別と、振動の振
幅値と周波数の判定、および最適ゲインの決定はすべて
デジタルサーボ技術に依存しており、デジタルシグナル
プロセッサーなどを利用して、電流フィードバック値と
速度フィードバック値の過去の情報の記憶や高速演算に
より実現できる。共振振動の振幅値から速度比例ゲイン
を決定するのは、速度指令値に対するフィードバック値
を最も安定して追従させるためである。また共振振動の
周波数から速度積分ゲインを決定するのは、共振時に速
度指令と速度フィードバックの時間的な位相のずれ量を
変えて、振動を増長させないようにするためである。 このように通常時と共振振動時でそれぞれ最適な速度比
例積分ゲインを使用して、ロボットアームの共振を抑制
した制御が行なわれる。
号１９が送られてくると、速度フィードバック値１６と
電流フィードバック値１８から、共振振動の振幅値と周
波数を判定し、判定値２０は比例積分ゲイン決定回路９
に送られる。比例積分ゲイン決定回路９ではロボットア
ーム１１の先端振動を最小にするゲインを数式で求める
ことができるようになっており、振幅に対しては比例ゲ
イン、周波数に対しては積分ゲインを決定し、決定され
た速度比例積分ゲイン２１が速度制御回路２に送られる
。速度制御回路２では、共振振動判別回路７から共振振
動発生信号１９が送られているときは、常に比例積分ゲ
イン決定回路９から送られる上記の速度比例積分ゲイン
２１を使用し、その他の時はあらかじめ設定されている
通常のゲインを使用する。共振状態の判別と、振動の振
幅値と周波数の判定、および最適ゲインの決定はすべて
デジタルサーボ技術に依存しており、デジタルシグナル
プロセッサーなどを利用して、電流フィードバック値と
速度フィードバック値の過去の情報の記憶や高速演算に
より実現できる。共振振動の振幅値から速度比例ゲイン
を決定するのは、速度指令値に対するフィードバック値
を最も安定して追従させるためである。また共振振動の
周波数から速度積分ゲインを決定するのは、共振時に速
度指令と速度フィードバックの時間的な位相のずれ量を
変えて、振動を増長させないようにするためである。 このように通常時と共振振動時でそれぞれ最適な速度比
例積分ゲインを使用して、ロボットアームの共振を抑制
した制御が行なわれる。
【００１１】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明の
ロボットアームのサーボ制御装置は、ロボットアームの
共振時の振動を抑制するのに有効であり、すぐれたサー
ボ性能を実現することができる。
ロボットアームのサーボ制御装置は、ロボットアームの
共振時の振動を抑制するのに有効であり、すぐれたサー
ボ性能を実現することができる。
【図１】本発明の実施例における共振振動を抑制するロ
ボットアームのサーボ制御装置のブロック図
ボットアームのサーボ制御装置のブロック図
【図２】従
来のサーボ制御装置のブロック図
来のサーボ制御装置のブロック図
【図３】速度比例積分
回路のブロック図
回路のブロック図
２ 速度制御回路
７ 共振振動判別回路
８ 振幅周波数判定回路
９ 比例積分ゲイン決定回路
１１ ロボットアーム
１９ 共振振動発生信号
２０ 共振振動振幅周波数判定値
２１ 速度比例積分ゲイン
Claims (1)
- 【請求項１】ロボットアームがその先端振動の周波数が
機械的な固有振動数と一致する共振を起こした時にそれ
を検知して共振振動発生信号を発する共振振動判別回路
と、振動の振幅値と周波数を検知する振幅周波数判定回
路と、共振振動発生信号が発されている時、振動を抑制
するのに最適である速度制御回路の速度比例ゲインと速
度積分ゲインの値を検知された振幅値と周波数から算出
し、速度制御回路に設定する比例積分ゲイン決定回路と
を備えたロボットアームのサーボ制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07621791A JP3173031B2 (ja) | 1991-04-09 | 1991-04-09 | ロボットアームのサーボ制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07621791A JP3173031B2 (ja) | 1991-04-09 | 1991-04-09 | ロボットアームのサーボ制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04310112A true JPH04310112A (ja) | 1992-11-02 |
| JP3173031B2 JP3173031B2 (ja) | 2001-06-04 |
Family
ID=13599012
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP07621791A Expired - Fee Related JP3173031B2 (ja) | 1991-04-09 | 1991-04-09 | ロボットアームのサーボ制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3173031B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003053643A (ja) * | 2001-08-13 | 2003-02-26 | Mori Seiki Co Ltd | 工作機械送り系の制御方法及び制御装置 |
| JP2015199149A (ja) * | 2014-04-04 | 2015-11-12 | キヤノン株式会社 | ロボット制御方法、ロボット装置、プログラム及び記録媒体 |
| WO2020009237A1 (ja) * | 2018-07-06 | 2020-01-09 | 川崎重工業株式会社 | ロボットシステム及びロボットシステムの制御方法 |
| JP2020011367A (ja) * | 2018-07-06 | 2020-01-23 | 川崎重工業株式会社 | ロボットシステム及びロボットシステムの制御方法 |
-
1991
- 1991-04-09 JP JP07621791A patent/JP3173031B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003053643A (ja) * | 2001-08-13 | 2003-02-26 | Mori Seiki Co Ltd | 工作機械送り系の制御方法及び制御装置 |
| JP2015199149A (ja) * | 2014-04-04 | 2015-11-12 | キヤノン株式会社 | ロボット制御方法、ロボット装置、プログラム及び記録媒体 |
| WO2020009237A1 (ja) * | 2018-07-06 | 2020-01-09 | 川崎重工業株式会社 | ロボットシステム及びロボットシステムの制御方法 |
| JP2020011367A (ja) * | 2018-07-06 | 2020-01-23 | 川崎重工業株式会社 | ロボットシステム及びロボットシステムの制御方法 |
| CN112584989A (zh) * | 2018-07-06 | 2021-03-30 | 川崎重工业株式会社 | 机器人系统和机器人系统的控制方法 |
| CN112584989B (zh) * | 2018-07-06 | 2023-08-18 | 川崎重工业株式会社 | 机器人系统和机器人系统的控制方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3173031B2 (ja) | 2001-06-04 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |