JPH05228824A - 研磨ロボットの制御方法 - Google Patents
研磨ロボットの制御方法Info
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- JPH05228824A JPH05228824A JP6136992A JP6136992A JPH05228824A JP H05228824 A JPH05228824 A JP H05228824A JP 6136992 A JP6136992 A JP 6136992A JP 6136992 A JP6136992 A JP 6136992A JP H05228824 A JPH05228824 A JP H05228824A
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- JP
- Japan
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- robot
- control
- force
- deviation
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- Feedback Control In General (AREA)
- Constituent Portions Of Griding Lathes, Driving, Sensing And Control (AREA)
- Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
- Manipulator (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ロボットの姿勢が変化しても補償ゲインを変
化させる手順を踏むことなく、またサンプリング遅れに
よる性能劣化が生じることなく、所定のトルク指令値が
得られる研磨ロボットの制御方法を提供する。 【構成】 位置制御と力制御が組み合わされてなるハイ
ブリッド制御による研磨ロボットの制御方法であって、
トルク指令値の制御が、力の偏差e、該偏差の変化量d
e、ロボットの手先位置D、モータのトルクの指令値の
変化量duおよび出力のリミッタLについて設定された
メンバーシップ関数と、前記力の偏差と該偏差の変化量
とロボットの手先位置とトルクの指令値の変化量と出力
のリミッタに関するファジィルールを用いたファジィ制
御によりなされるものである。
化させる手順を踏むことなく、またサンプリング遅れに
よる性能劣化が生じることなく、所定のトルク指令値が
得られる研磨ロボットの制御方法を提供する。 【構成】 位置制御と力制御が組み合わされてなるハイ
ブリッド制御による研磨ロボットの制御方法であって、
トルク指令値の制御が、力の偏差e、該偏差の変化量d
e、ロボットの手先位置D、モータのトルクの指令値の
変化量duおよび出力のリミッタLについて設定された
メンバーシップ関数と、前記力の偏差と該偏差の変化量
とロボットの手先位置とトルクの指令値の変化量と出力
のリミッタに関するファジィルールを用いたファジィ制
御によりなされるものである。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は研磨ロボットの制御方法
に関する。さらに詳しくは、ファジィ制御を用いてなる
研磨ロボットの制御方法に関する。
に関する。さらに詳しくは、ファジィ制御を用いてなる
研磨ロボットの制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より研磨ロボットの制御において
は、位置制御と力制御が組み合わされてなるハイブリッ
ド制御が行なわれている。この従来のハイブリッド制御
における力制御は、PIやPID制御によりなされてい
るため、ロボットの姿勢により補償ゲインを変化させな
ければならないという問題がある。
は、位置制御と力制御が組み合わされてなるハイブリッ
ド制御が行なわれている。この従来のハイブリッド制御
における力制御は、PIやPID制御によりなされてい
るため、ロボットの姿勢により補償ゲインを変化させな
ければならないという問題がある。
【0003】また、力指令値をファジィ制御により処理
を行ない、この処理値を位置指令値に加算して制御する
こともなされているが、この場合は、位置の逆変換処理
(手先位置、姿勢から関節角を求める処理)が必要なた
め、それに伴いサンプリング周期が長期化し、制御性能
が劣化するという問題がある。
を行ない、この処理値を位置指令値に加算して制御する
こともなされているが、この場合は、位置の逆変換処理
(手先位置、姿勢から関節角を求める処理)が必要なた
め、それに伴いサンプリング周期が長期化し、制御性能
が劣化するという問題がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる従来技
術の問題点に鑑みなされたものであって、ロボットの姿
勢が変化しても補償ゲインを変化させる手順を踏むこと
なく、またサンプリング遅れによる性能劣化が生じるこ
となく、所定のトルク指令値が得られる研磨ロボットの
制御方法を提供することを目的とする。
術の問題点に鑑みなされたものであって、ロボットの姿
勢が変化しても補償ゲインを変化させる手順を踏むこと
なく、またサンプリング遅れによる性能劣化が生じるこ
となく、所定のトルク指令値が得られる研磨ロボットの
制御方法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】本発明の研磨ロボットの
制御方法は、位置制御と力制御が組み合わされてなるハ
イブリッド制御による研磨ロボットの制御方法であっ
て、力制御がファジィ制御によりなされ、前記ファジィ
制御が、(1)力の偏差e、該偏差の変化量de、ロボ
ットの手先位置D、トルクの指令値の変化量duおよび
出力のリミッタLについて設定された、NB,NM,N
S,ZO,PS,PMおよびPBをファジィ変数とする
三角型メンバーシップ関数と、(2)前記力の偏差、該
偏差の変化量、ロボットの手先位置、トルクの指令値の
変化量および出力のリミッタについて下記の表3〜4に
より規定されたファジィルールとを用いてなされること
を特徴としている。
制御方法は、位置制御と力制御が組み合わされてなるハ
イブリッド制御による研磨ロボットの制御方法であっ
て、力制御がファジィ制御によりなされ、前記ファジィ
制御が、(1)力の偏差e、該偏差の変化量de、ロボ
ットの手先位置D、トルクの指令値の変化量duおよび
出力のリミッタLについて設定された、NB,NM,N
S,ZO,PS,PMおよびPBをファジィ変数とする
三角型メンバーシップ関数と、(2)前記力の偏差、該
偏差の変化量、ロボットの手先位置、トルクの指令値の
変化量および出力のリミッタについて下記の表3〜4に
より規定されたファジィルールとを用いてなされること
を特徴としている。
【0006】
【表3】
【0007】
【表4】
【0008】
【作用】本発明の研磨ロボットの制御方法においては、
(1)力の偏差、該偏差の変化量、ロボットの手先位
置、トルクの指令値の変化量および出力のリミッタにつ
いて設定された、NB,NM,NS,ZO,PS,PM
およびPBをファジィ変数とする三角型メンバーシップ
関数と、(2)前記力の偏差、該偏差の変化量、ロボッ
トの手先位置、トルクの指令値の変化量および出力のリ
ミッタについて、もし力の偏差eがNM、かつ、力の偏
差の変化量deがZOであれば、トルクの指令値の変化
量duはNMであるとし、もしロボットの手先位置Dが
PSであれば、出力のリミッタLはNSであるとすると
いうように規定したファジィルールとを用いたファジィ
制御により力指令値を求めているので、ロボットの姿勢
の如何にかかわらず、所望のトルクの指令値を得ること
ができる。
(1)力の偏差、該偏差の変化量、ロボットの手先位
置、トルクの指令値の変化量および出力のリミッタにつ
いて設定された、NB,NM,NS,ZO,PS,PM
およびPBをファジィ変数とする三角型メンバーシップ
関数と、(2)前記力の偏差、該偏差の変化量、ロボッ
トの手先位置、トルクの指令値の変化量および出力のリ
ミッタについて、もし力の偏差eがNM、かつ、力の偏
差の変化量deがZOであれば、トルクの指令値の変化
量duはNMであるとし、もしロボットの手先位置Dが
PSであれば、出力のリミッタLはNSであるとすると
いうように規定したファジィルールとを用いたファジィ
制御により力指令値を求めているので、ロボットの姿勢
の如何にかかわらず、所望のトルクの指令値を得ること
ができる。
【0009】
【実施例】以下、添付図面を参照しながら本発明を実施
例に基づいて説明するが、本発明はかかる実施例のみに
限定されるものではない。
例に基づいて説明するが、本発明はかかる実施例のみに
限定されるものではない。
【0010】図1は本発明の制御方法が適用されるロボ
ットの概略図、図2は本発明の制御方法のブロックダイ
ヤグラム、図3はメンバーシップ関数のグラフ、図4は
本発明による電流指令値とロボット手先位置との関係の
グラフを示す。図において、1は制御部、2は動作部、
3は力センサ、4はグラインダ、5はコンプレッサを示
す。
ットの概略図、図2は本発明の制御方法のブロックダイ
ヤグラム、図3はメンバーシップ関数のグラフ、図4は
本発明による電流指令値とロボット手先位置との関係の
グラフを示す。図において、1は制御部、2は動作部、
3は力センサ、4はグラインダ、5はコンプレッサを示
す。
【0011】本発明の制御方法が適用されるロボットに
おいては、サンプリング遅れによる性能劣化を防ぐため
に、デジタルシグナルプロセッサ(DSP1,DSP
2)が制御部に組込まれて高速処理がなされている。
おいては、サンプリング遅れによる性能劣化を防ぐため
に、デジタルシグナルプロセッサ(DSP1,DSP
2)が制御部に組込まれて高速処理がなされている。
【0012】次に本発明の制御方法について説明する
が、位置制御については従来と同様であるのでその説明
は省略する。
が、位置制御については従来と同様であるのでその説明
は省略する。
【0013】オペレータなどにより入力された力指令値
は、ロボットの手先部に配設されている力センサ3より
のフィードバックされた力信号により修正された後、位
置制御と力制御とを選択する位置/力選択部に入力され
る。この位置/力選択部に入力された力信号は、選択行
列により力制御がなされている座標における力の偏差
(力指令値とフィードバックされた力信号との差)eと
して出力される。この際、出力される出力数は2であ
り、その内の一つは直接ファジィ制御部入力され、残り
の一つは時間微分された後ファジィ制御部に入力され
る。また、ロボットの手先位置Dがファジィ制御部に入
力される。
は、ロボットの手先部に配設されている力センサ3より
のフィードバックされた力信号により修正された後、位
置制御と力制御とを選択する位置/力選択部に入力され
る。この位置/力選択部に入力された力信号は、選択行
列により力制御がなされている座標における力の偏差
(力指令値とフィードバックされた力信号との差)eと
して出力される。この際、出力される出力数は2であ
り、その内の一つは直接ファジィ制御部入力され、残り
の一つは時間微分された後ファジィ制御部に入力され
る。また、ロボットの手先位置Dがファジィ制御部に入
力される。
【0014】ファジィ制御部の入力をこの様に定めるの
は、力の偏差eとその変化量deに基づき非線形制御を
行なうためと、ロボットの手先位置Dにより出力のリミ
ッタLの値を調整するためである。
は、力の偏差eとその変化量deに基づき非線形制御を
行なうためと、ロボットの手先位置Dにより出力のリミ
ッタLの値を調整するためである。
【0015】ファジィ制御部では、図3に示すメンバー
シップ関数および下記の表5〜6に示すファジィルール
を用いてファジィ演算処理がなされて、トルク指令値が
出力される。なお、図3に示すメンバーシップ関数のう
ち、(a)は力の偏差e、力の偏差の変化量duおよび
トルクの指令値の変化量duについてのものであり、
(b)はロボットの手先位置Dおよび出力のリミッタL
についてのものである。メンバーシップ関数をこの様に
規定するのは、演算処理の容易性、演算精度の向上のた
めである。また、ファジィルールを下記の表5〜6のよ
うに規定するのは、前記と同様に演算処理の容易性、演
算精度の向上のためである。
シップ関数および下記の表5〜6に示すファジィルール
を用いてファジィ演算処理がなされて、トルク指令値が
出力される。なお、図3に示すメンバーシップ関数のう
ち、(a)は力の偏差e、力の偏差の変化量duおよび
トルクの指令値の変化量duについてのものであり、
(b)はロボットの手先位置Dおよび出力のリミッタL
についてのものである。メンバーシップ関数をこの様に
規定するのは、演算処理の容易性、演算精度の向上のた
めである。また、ファジィルールを下記の表5〜6のよ
うに規定するのは、前記と同様に演算処理の容易性、演
算精度の向上のためである。
【0016】ここでファジィ集合のラベルは、 NB:ネガティブビッグ NM:ネガティブミディアム NS:ネガティブスモール ZO:ゼロ PS:ポジティブスモール PM:ポジティブミディアム PB:ポジティブビッグ XSAPN:力の偏差の規格化定数 YSAPN:力の偏差の変化量の規格化定数 USAPN:トルク指令値の規格化定数 DSAPN:ロボットの手先位置の規格化定数 LSAPN:出力のリミッタの規格化定数 を示す。
【0017】
【表5】
【0018】
【表6】
【0019】ファジィ制御部から出力された補正力指令
値は、座標変換部Cowによりその座標系がワーク座標か
ら絶対座標への座標変換がなされる。しかるのち、補正
力指令値は力・トルク変換部により各軸のモータのトル
ク指令値に変換される。このトルク指令値は、トルク補
償部により位相補償などの補償がされた後、位置制御部
の電流指令値に加算され、この電流指令値によりロボッ
トの制御がなされる。この補正値を電流指令値に加算す
るのは、位置指令値そのものに加算した場合よりもサン
プリング周期が短縮され、制御性能の劣化が防止される
ことによる。
値は、座標変換部Cowによりその座標系がワーク座標か
ら絶対座標への座標変換がなされる。しかるのち、補正
力指令値は力・トルク変換部により各軸のモータのトル
ク指令値に変換される。このトルク指令値は、トルク補
償部により位相補償などの補償がされた後、位置制御部
の電流指令値に加算され、この電流指令値によりロボッ
トの制御がなされる。この補正値を電流指令値に加算す
るのは、位置指令値そのものに加算した場合よりもサン
プリング周期が短縮され、制御性能の劣化が防止される
ことによる。
【0020】図4にこの様に制御されたロボットの電流
指令値とロボット本体からの手先位置との関係が示され
ている。図4より明らかなように、本発明の制御方法に
よれば、ロボットの手先位置に応じた電流指令値が得ら
れるのがわかる。
指令値とロボット本体からの手先位置との関係が示され
ている。図4より明らかなように、本発明の制御方法に
よれば、ロボットの手先位置に応じた電流指令値が得ら
れるのがわかる。
【0021】以下、より具体的な実施例に基づいて本発
明をさらに詳細に説明する。
明をさらに詳細に説明する。
【0022】実施例1および比較例1 図5に示されるモデルを用いて外乱を加えたときの制御
性について、本発明の制御方法(実施例1)と固定ゲイ
ンのPI制御による制御方法(比較例1)についてシミ
ュレーションを行なった。結果を図6〜9に示した。
性について、本発明の制御方法(実施例1)と固定ゲイ
ンのPI制御による制御方法(比較例1)についてシミ
ュレーションを行なった。結果を図6〜9に示した。
【0023】図6は実施例1において外乱A(h=20
mm)を加えたときの応答性のグラフ、図7は実施例1
において外乱B(h=25mm)を加えたときの応答性
のグラフ、図8は比較例1において外乱A(h=20m
m)を加えたときの応答性のグラフ、図7は比較例1に
おいて外乱B(h=25mm)を加えたときの応答性の
グラフを示す。図6〜9より明らかなように、外乱Aを
加えたときは実施例1と比較例1との応答性に顕著な差
がみられないが、外乱Bを加えたときには実施例1と比
較例1とには顕著な差がみられ、比較例1では制御不能
になっているのがわかる。
mm)を加えたときの応答性のグラフ、図7は実施例1
において外乱B(h=25mm)を加えたときの応答性
のグラフ、図8は比較例1において外乱A(h=20m
m)を加えたときの応答性のグラフ、図7は比較例1に
おいて外乱B(h=25mm)を加えたときの応答性の
グラフを示す。図6〜9より明らかなように、外乱Aを
加えたときは実施例1と比較例1との応答性に顕著な差
がみられないが、外乱Bを加えたときには実施例1と比
較例1とには顕著な差がみられ、比較例1では制御不能
になっているのがわかる。
【0024】実施例2〜3および比較例2〜3 図1に示す研磨ロボットにおいて、XSAPNを1.3
3とし、YSAPNを0.0476とし、USAPNを
2.56として平板の研磨を行ない、研磨特性を調査し
た(実施例2)。結果を図10に示す。固定ゲインのP
I制御による研磨ロボットにおいて、Pを15、Iを2
4として実施例2と同一の平板の研磨を行ない、研磨特
性を調査した(比較例2)。結果を図11に示す。図1
0〜11より明らかなように、実施例2でも比較例2で
も平板では問題なく研磨されている。
3とし、YSAPNを0.0476とし、USAPNを
2.56として平板の研磨を行ない、研磨特性を調査し
た(実施例2)。結果を図10に示す。固定ゲインのP
I制御による研磨ロボットにおいて、Pを15、Iを2
4として実施例2と同一の平板の研磨を行ない、研磨特
性を調査した(比較例2)。結果を図11に示す。図1
0〜11より明らかなように、実施例2でも比較例2で
も平板では問題なく研磨されている。
【0025】次に、実施例2と同様に調整された研磨ロ
ボットにより、曲面板の研磨を行ない、研磨特性を調査
した(実施例3)。結果を図12に示す。比較例2と同
様に調整された研磨ロボットにより実施例3と同一の曲
面板の研磨を行ない、研磨特性を調査した(比較例
3)。結果を図13に示す。図12〜13より明らかな
ように、実施例3では問題なく研磨されているが、比較
例3では発振がおこり研磨されていないのがわかる。
ボットにより、曲面板の研磨を行ない、研磨特性を調査
した(実施例3)。結果を図12に示す。比較例2と同
様に調整された研磨ロボットにより実施例3と同一の曲
面板の研磨を行ない、研磨特性を調査した(比較例
3)。結果を図13に示す。図12〜13より明らかな
ように、実施例3では問題なく研磨されているが、比較
例3では発振がおこり研磨されていないのがわかる。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の研磨ロボ
ットの制御方法によれば、サンプリング遅れによる性能
劣化を生ずることなく、また姿勢変化に応じた所望の電
流指令値を得ることができる。
ットの制御方法によれば、サンプリング遅れによる性能
劣化を生ずることなく、また姿勢変化に応じた所望の電
流指令値を得ることができる。
【図1】本発明の制御方法が適用されるロボットの概略
図である。
図である。
【図2】本発明の制御方法のブロックダイヤグラムであ
る。
る。
【図3】メンバーシップ関数のグラフであり、(a)は
力の偏差e、力の偏差の変化量duおよびトルクの指令
値の変化量duについてのものであり、(b)はロボッ
トの手先位置Dおよび出力のリミッタLについてのもの
である。
力の偏差e、力の偏差の変化量duおよびトルクの指令
値の変化量duについてのものであり、(b)はロボッ
トの手先位置Dおよび出力のリミッタLについてのもの
である。
【図4】本発明による電流指令値とロボット手先位置と
の関係のグラフである。
の関係のグラフである。
【図5】シミュレーションに用いられたモデルを示す。
【図6】シミュレーションにおける外乱Aを加えたとき
の実施例1の応答性を示すグラフである。
の実施例1の応答性を示すグラフである。
【図7】シミュレーションにおける外乱Aを加えたとき
の比較例1の応答性を示すグラフである。
の比較例1の応答性を示すグラフである。
【図8】シミュレーションにおける外乱Bを加えたとき
の実施例1の応答性を示すグラフである。
の実施例1の応答性を示すグラフである。
【図9】シミュレーションにおける外乱Bを加えたとき
の比較例1の応答性を示すグラフである。
の比較例1の応答性を示すグラフである。
【図10】実施例2における研磨特性を示すグラフであ
る。
る。
【図11】比較例2における研磨特性を示すグラフであ
る。
る。
【図12】実施例3における研磨特性を示すグラフであ
る。
る。
【図13】比較例3における研磨特性を示すグラフであ
る。
る。
1 制御部 2 作動部 3 力センサ 4 グラインダ 5 コンプレッサ
Claims (1)
- 【請求項1】 位置制御と力制御が組み合わされてなる
ハイブリッド制御による研磨ロボットの制御方法であっ
て、力制御がファジィ制御によりなされ、前記ファジィ
制御が、 (1)力の偏差、該偏差の変化量、ロボットの手先位
置、モータのトルク指令値の変化量および出力のリミッ
タについて設定された、NB,NM,NS,ZO,P
S,PMおよびPBをファジィ変数とする三角型メンバ
ーシップ関数と、 (2)前記力の偏差、該偏差の変化量、ロボットの手先
位置、トルク指令値の変化量、出力のリミッタについて
下記の表1〜2により規定されたファジィルールとを用
いてなされることを特徴とする研磨ロボットの制御方
法。 【表1】 【表2】
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6136992A JP3034685B2 (ja) | 1992-02-14 | 1992-02-14 | 研磨ロボットの制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6136992A JP3034685B2 (ja) | 1992-02-14 | 1992-02-14 | 研磨ロボットの制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05228824A true JPH05228824A (ja) | 1993-09-07 |
| JP3034685B2 JP3034685B2 (ja) | 2000-04-17 |
Family
ID=13169189
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6136992A Expired - Fee Related JP3034685B2 (ja) | 1992-02-14 | 1992-02-14 | 研磨ロボットの制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3034685B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08286705A (ja) * | 1994-07-25 | 1996-11-01 | Consorzio Per La Ric Sulla Microelettronica Nel Mezzogiorno | 位置決めおよび機械的振動の迅速な減衰のためのファジー制御プロセスおよびその装置、ならびにファジー制御位置決め装置 |
| CN109202688A (zh) * | 2018-08-02 | 2019-01-15 | 华南理工大学 | 一种恒力研磨装置及其研磨控制方法 |
| CN119973986A (zh) * | 2025-01-22 | 2025-05-13 | 国营芜湖机械厂 | 一种基于模糊柔顺控制算法的电位计插孔调整方法 |
-
1992
- 1992-02-14 JP JP6136992A patent/JP3034685B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08286705A (ja) * | 1994-07-25 | 1996-11-01 | Consorzio Per La Ric Sulla Microelettronica Nel Mezzogiorno | 位置決めおよび機械的振動の迅速な減衰のためのファジー制御プロセスおよびその装置、ならびにファジー制御位置決め装置 |
| CN109202688A (zh) * | 2018-08-02 | 2019-01-15 | 华南理工大学 | 一种恒力研磨装置及其研磨控制方法 |
| CN109202688B (zh) * | 2018-08-02 | 2023-09-26 | 华南理工大学 | 一种恒力研磨装置及其研磨控制方法 |
| CN119973986A (zh) * | 2025-01-22 | 2025-05-13 | 国营芜湖机械厂 | 一种基于模糊柔顺控制算法的电位计插孔调整方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3034685B2 (ja) | 2000-04-17 |
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