JPH07136953A - Controlling method for industrial robot - Google Patents
Controlling method for industrial robotInfo
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- JPH07136953A JPH07136953A JP28953193A JP28953193A JPH07136953A JP H07136953 A JPH07136953 A JP H07136953A JP 28953193 A JP28953193 A JP 28953193A JP 28953193 A JP28953193 A JP 28953193A JP H07136953 A JPH07136953 A JP H07136953A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は駆動源とロボットアーム
との間に無視出来ない弾性要素を持つ減速機構を備えた
産業用ロボットの制御方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for controlling an industrial robot provided with a reduction mechanism having a non-negligible elastic element between a drive source and a robot arm.
【0002】[0002]
【従来の技術】図1は一般的な産業用ロボットの模式図
であり、図中1は基台である。基台1には制御装置2、
図示しない駆動用モータ及び減速機構が設置され、また
基台1上には関節4にて連結されたアーム3が屈伸、並
びに回転可能に支持されている。アーム3の先端アーム
にはマニュピレータ5が設けられ、制御装置2からの指
令に基づき所定の作業を実行するようになっている。2. Description of the Related Art FIG. 1 is a schematic view of a general industrial robot, in which 1 is a base. A control device 2 is provided on the base 1.
A drive motor and deceleration mechanism (not shown) are installed, and an arm 3 connected by a joint 4 is supported on the base 1 so as to bend, extend, and rotate. A manipulator 5 is provided on the tip arm of the arm 3 and executes a predetermined work based on a command from the control device 2.
【0003】産業用ロボットについては現在位置に関し
ての高精度化,動作の高速化が基本的な目標とされてい
る。位置に関しての高精度化には軌跡精度と位置決め精
度とに関する面がある。前者は与えられた軌跡に対する
実軌跡との差であり、周辺機器との衝突,干渉をなく
し、効率的に塗装作業等を行なう上で、また後者は搬送
物のローディング,スポット溶接作業等を行なう上で夫
々重視されている。For industrial robots, the basic goals are to improve the accuracy of the current position and speed up the operation. Improvements in position accuracy include aspects related to trajectory accuracy and positioning accuracy. The former is the difference between the given locus and the actual locus, so that collisions and interference with peripheral equipment can be eliminated and efficient painting work etc. can be performed, and the latter performs loading of conveyed goods, spot welding work etc. Each is emphasized above.
【0004】一方動作の高速化は生産性と直結する重要
な要素であるがこの高速化にはロボットのアクチュエー
タと減速機構とから決まる速度それ自体の高速化技術の
外に、残留振動抑制技術があるが、特に後者は位置決め
完了時間と密接な関係があり、作業全体のサイクル時間
を支配することから極めて重要な要素となっている。On the other hand, speeding up the operation is an important factor that is directly linked to productivity. For this speeding up, in addition to speeding up the speed itself determined by the robot actuator and deceleration mechanism, residual vibration suppression technology is also used. However, the latter is a very important factor because it has a close relationship with the positioning completion time and controls the cycle time of the entire operation.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】ところで高精度化を実
現するには単純には指令値と実際の値との差を小さくす
る高ゲインの制御系を設計すればよいが、高ゲイン化は
特に現在産業用ロボットは動作範囲を広く、また高速化
を図るためにアーム減速機等の軽量化が図られている
が、これらの軽量化は剛性の低下を招きロボットに好ま
しくない振動を発生させる。By the way, in order to realize high precision, simply designing a high-gain control system that reduces the difference between the command value and the actual value is necessary. At present, industrial robots have a wide operating range, and the weight reduction of the arm reducer and the like has been attempted in order to increase the speed. However, these weight reductions lower the rigidity and cause undesirable vibrations in the robot.
【0006】ロボットアームはバネ振動系に近似出来、
機械的なダイナミクスを無視出来ない状況にあり、特に
高ゲイン制御を行なうと制御系が敏感になり、ロボット
アームのバネ振動系と制御系とが共振し、残留振動を発
生する。このような振動抑制には機械的剛性を高くする
のが良いが、アーム重量を増大せしめてしまう結果とな
る。The robot arm can be approximated to a spring vibration system,
In a situation where mechanical dynamics cannot be ignored, particularly when high gain control is performed, the control system becomes sensitive, and the spring vibration system of the robot arm resonates with the control system to generate residual vibration. To suppress such vibration, it is better to increase the mechanical rigidity, but this results in increasing the weight of the arm.
【0007】一方制御系としては加速度フィードバック
制御、又はオブザーバを用いた状態フィードバック制御
があるが、前者では高価なセンサが必要とされ、また後
者は姿勢変化等の非線形要素には無力であるという難点
がある。このため従来にあっては通常位置ループゲイン
を低くし、振動を抑制する方法を採っており、十分な高
精度化, 高速化が達成出来ないのが現状である。On the other hand, the control system includes acceleration feedback control or state feedback control using an observer, but the former requires an expensive sensor, and the latter is ineffective in non-linear elements such as posture changes. There is. For this reason, the conventional method is to reduce the position loop gain and suppress the vibration, and it is not possible to achieve sufficiently high accuracy and speed.
【0008】本発明者は前述の如くロボットアームの振
動の原因が機械的な振動系と高ゲインの制御系との共振
に起因することに着目し、実験研究を行なった結果、モ
ータに作用する外力とロボットアームの加速度とが所定
の関係にあることを知見した。この結果モータの外乱オ
ブサーバを用いて外力を推定し、前記関係式に基づいて
加速度を推定し、これをモータに対する位置指令に負帰
還することで効果的な防振制御が可能となる。As mentioned above, the present inventor has paid attention to the fact that the cause of the vibration of the robot arm is due to the resonance between the mechanical vibration system and the high gain control system, and as a result of an experimental study, it acts on the motor. It was found that the external force and the acceleration of the robot arm have a predetermined relationship. As a result, the external force is estimated using the disturbance observer of the motor, the acceleration is estimated based on the above relational expression, and this is negatively fed back to the position command for the motor, whereby effective anti-vibration control becomes possible.
【0009】本発明はかかる事情に鑑みなされたもので
あって、その目的とするところはロボットアームの残留
振動を効果的に抑制して作業サイクルの短縮化を図れる
ようにした産業用ロボットの制御方法を提供するにあ
る。The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to control an industrial robot capable of effectively suppressing residual vibration of a robot arm and shortening a work cycle. There is a way to provide.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明に係る産業用ロボ
ットの制御方法は、駆動源との間に弾性の無視出来ない
減速機構を備えたロボットのアームを目標位置に移動位
置決めすべく、前記駆動源に動作指令を与えるようにし
た産業用ロボットの制御方法において、動作中の駆動源
の動作位置を検出し、この検出位置と動作指令とに基づ
いて駆動源に作用する外力を推定し、この推定外力に基
づいてロボットアームの振動を演算し、演算値を前記動
作指令に負帰還することを特徴とする。A method for controlling an industrial robot according to the present invention comprises the steps of moving and positioning an arm of a robot having a speed-reducing mechanism whose elasticity cannot be ignored between a drive source and a drive source. In an industrial robot control method that gives an operation command to a drive source, the operation position of the drive source is detected during operation, and the external force acting on the drive source is estimated based on the detected position and the operation command, The vibration of the robot arm is calculated based on the estimated external force, and the calculated value is negatively fed back to the operation command.
【0011】[0011]
【作用】本発明にあってはこれによってオブザーバを用
いてロボットアームの加速度を推定し、ロボットアーム
の振動を演算するから姿勢変化等非線形要素を補償出
来、ソフトウェア変更での防振制御が可能となる。According to the present invention, the observer is used to estimate the acceleration of the robot arm and the vibration of the robot arm is calculated, so that non-linear elements such as posture changes can be compensated for and vibration control can be performed by changing software. Become.
【0012】(原理)ロボットにおける駆動モータの運
動方程式、ロボットアームの運動方程式は一般に次の如
くに与えられる。なおロボットアームの弾性項は減速機
の一点集中型と仮定し、一次モードのみを考慮した。(Principle) The equation of motion of a drive motor and the equation of motion of a robot arm in a robot are generally given as follows. The elastic term of the robot arm is assumed to be a one-point concentrated type of reduction gear, and only the primary mode is considered.
【0013】[0013]
【数1】 [Equation 1]
【0014】(4)式右辺の括弧内は理論的な減速機出
力軸回転角度とロボットアームの回転角度との差であ
り、弾性による旋回方向のねじれ角度を意味する。
(1)式のTi は駆動モータのトルクT1 又はロボット
アームのトルクT2 であり、トルク定数をKt 、モータ
電流をIm とすると駆動モータのトルクT1 は(5)式
で、更にアーム部にはトルク発生源が存在しないことか
らアームのトルクT2 は(6)式で表せる。The bracket in the right side of the equation (4) is the difference between the theoretical rotation angle of the output shaft of the reduction gear and the rotation angle of the robot arm, and means the twist angle in the turning direction due to elasticity.
(1) is of T i is the torque T 2 of the torque T 1 or the robot arm of the drive motor, the torque constant K t, the torque T 1 of the drive motor the motor current is I m in equation (5), Further, since there is no torque generation source in the arm portion, the arm torque T 2 can be expressed by equation (6).
【0015】T1 =Kt Im …(5) T2 =0 …(6)T 1 = K t I m (5) T 2 = 0 (6)
【0016】(1)〜(6)式からモータの運動方程式
である(7)式と、ロボットアームの運動方程式である
(8)式を得る。(7),(8)式をブロック線図とし
て示したのが図2である。From equations (1) to (6), equation (7), which is the equation of motion of the motor, and equation (8), which is the equation of motion of the robot arm, are obtained. FIG. 2 shows the equations (7) and (8) as a block diagram.
【0017】[0017]
【数2】 [Equation 2]
【0018】図2は従来における駆動モータとロボット
アームとの制御関係を示すブロック線図である。駆動モ
ータに対するモータ電流Im は比例要素(Kt :トルク
定数)17を経て加え合せ点に入り、ここでは前記Im
・Kt から、モータ部からのフィードバックデータであ
るモータ回転角速度を粘性摩擦要素(Dm :モータ粘性
摩擦20に通した値と、減速機部からのフィードバック
データである減速要素33を経た値、即ち外力(Tm )
とを減算されてモータ部へ入る。モータ部では慣性要素
(Jm :モータ慣性モーメント)18を経てモータ回転
角加速度に、次いで積分要素19を経てモータ回転角速
度に変換され、更に積分要素22を経て減速機部に入
る。減速機部では減速要素(N:軸減速比)31を経て
設定角度として加え合せ点に入り、ここでフィードバッ
クデータであるロボットアーム部からのアーム回転角度
θa を減算し、その偏差θerr が比例要素32を経て加
え合せ点に入る。ここではフィードバックデータである
アーム回転角速度を粘性摩擦要素(Da :アーム粘性摩
擦)36に通した値を減算され、ロボットアーム部へ入
る。ロボットアーム部では慣性要素34、積分要素3
5,37を経、アーム回転角度θa が取り出される。FIG. 2 is a block diagram showing the conventional control relationship between the drive motor and the robot arm. The motor current I m for the drive motor enters a summing point via a proportional element (K t : torque constant) 17, and here, I m
From K t , the value obtained by passing the motor rotation angular velocity, which is the feedback data from the motor unit, through the viscous friction element (D m : motor viscous friction 20) and the value through the deceleration element 33, which is the feedback data from the reduction gear unit, That is, external force ( Tm )
And are subtracted and the motor is entered. In the motor section, the inertial element (J m : motor inertial moment) 18 is converted into a motor rotation angular acceleration, then an integration element 19 is converted into a motor rotation angular velocity, and further the integration section 22 is entered to enter the speed reducer section. In the reduction gear unit, a deceleration element (N: axis reduction ratio) 31 is entered as a set angle to enter an addition point, where the arm rotation angle θ a from the robot arm unit, which is feedback data, is subtracted, and the deviation θ err is The addition point is entered via the proportional element 32. Here, the value obtained by passing the arm rotation angular velocity, which is the feedback data, through the viscous friction element (D a : arm viscous friction) 36 is subtracted, and the result enters the robot arm unit. In the robot arm, inertia element 34 and integral element 3
After 5 and 37, the arm rotation angle θ a is extracted.
【0019】図2よりロボットアームは駆動モータの回
転角度の減速比分の1を加振力(T p )とする強制振動
系である。(9)式は(8)式を強制振動系に変形した
式である。ここで加振力Tp を零とみなし、(10)式
を満足するものとするとロボットアームは減衰のある自
由振動系になり、その一般解は(11)式になる。As shown in FIG. 2, the robot arm rotates the drive motor.
The vibration force (T p) Forced vibration
It is a system. Expression (9) is modified from expression (8) into a forced vibration system.
It is an expression. Excitation force T herepIs regarded as zero, and the equation (10) is
If the robot arm is
It becomes a vibration system, and its general solution is given by equation (11).
【0020】[0020]
【数3】 [Equation 3]
【0021】(11)式よりロボットアームは振幅が時
間に対して指数関数的に小さくなっていく単振動と考え
ることができる。速度,加速度の初期値を零とし、ある
時刻で(12)式の状態の場合、図2の積分要素22の
出力は(12)式中の偏差θerr が三角関数に近似出来
ること、またループAでフィードバックされた値は2回
積分されて符号が変化することから、(13)式に示す
角度Δθm だけ瞬間的に負回転する。これはループAに
よって偏差θerr を抑制するためにモータ回転角度θm
に対する制御がなされ、その結果振動が抑制されること
を意味する。From the equation (11), it can be considered that the robot arm is a simple vibration whose amplitude decreases exponentially with respect to time. When the initial values of the velocity and the acceleration are set to zero and the equation (12) is present at a certain time, the output of the integrating element 22 in FIG. 2 is that the deviation θ err in the equation (12) can be approximated to a trigonometric function, and the loop The value fed back at A is integrated twice and the sign changes, so that the value instantaneously makes a negative rotation by the angle Δθ m shown in equation (13). This is the motor rotation angle θ m in order to suppress the deviation θ err by the loop A.
Is controlled, and as a result, vibration is suppressed.
【0022】[0022]
【数4】 [Equation 4]
【0023】ところで(13)式に示すようにモータ回
転角度θm がΔθm1だけ変化すると、位置偏差が発生
し、図3に示す如き制御装置内の位置コントローラで偏
差を抑えるための制御が行なわれる。By the way, when the motor rotation angle θ m changes by Δθ m1 as shown in the equation (13), a position deviation occurs, and the position controller in the control device as shown in FIG. 3 performs control for suppressing the deviation. Be done.
【0024】図3は従来の制御装置の制御系を示すブロ
ック線図である。図3において、加え合せ点で位置指令
θord からフィードバックデータであるモータ回転角度
θmを減算し、この減算値を並列結合された位置コント
ローラ(Kpp:比例ゲイン)11と、積分要素12,位
置コントローラ(Kpi:積分ゲイン)13とに通して加
え合せ点で加算する。更に加え合せ点で前記加算値から
フィードバックデータであるモータ回転角速度を減算
し、この減算値を速度コントローラ(Kvp:速度比例ゲ
イン)14にとおし、加え合せ点でフィードバックデー
タである電機子電流iを減算し、電流コントローラ(K
i :比例ゲイン)15を経、加え合せ点でフィードバッ
クデータであるモータ回転角速度を比例要素(Ke :逆
起電力定数)21にとおした値を減算し、これを電機子
の入力とする。電機子(R:電機子抵抗,L:電機子リ
アクタンス)16、比例要素(Kt :トルク分電流に対
する発生トルクの比)17を経て、加え合せ点で外力T
m を加算すると共に、これからモータ回転角速度を粘性
摩擦要素(Dm :モータ粘性摩擦)20に通した値を減
算し、これを慣性要素18、積分要素19,22を経て
モータ回転角度θm として得られることとなる。図3に
おけるKppからKt までの信号の等価ゲインをKall と
するとΔθm2は位置偏差抑制のため(14)式で与えら
れ、角度θm2だけ瞬間的に正回転する。FIG. 3 is a block diagram showing a control system of a conventional controller. In FIG. 3, at the addition point, the motor rotation angle θ m , which is feedback data, is subtracted from the position command θ ord , and the subtraction value is connected in parallel to the position controller (K pp : proportional gain) 11 and the integral element 12, It is passed through the position controller (K pi : integral gain) 13 and added at the addition point. Further, the motor rotation angular velocity, which is feedback data, is subtracted from the added value at the addition point, and the subtracted value is passed to a speed controller (K vp : speed proportional gain) 14, and the armature current i, which is feedback data, at the addition point. And subtract the current controller (K
i : proportional gain) 15, a value obtained by passing the motor rotation angular velocity as feedback data to a proportional element (K e : back electromotive force constant) 21 at the addition point is subtracted, and this is used as the input of the armature. An armature (R: armature resistance, L: armature reactance) 16 and a proportional element (K t : ratio of generated torque to torque component current) 17 are passed through an external force T at an addition point.
In addition to adding m , a value obtained by passing the motor rotation angular velocity through the viscous friction element (D m : motor viscous friction) 20 is subtracted, and this is set as the motor rotation angle θ m via the inertia element 18 and the integration elements 19 and 22. Will be obtained. Assuming that the equivalent gain of the signal from K pp to K t in FIG. 3 is K all , Δθ m2 is given by the equation (14) to suppress the position deviation, and instantaneously rotates forward by the angle θ m2 .
【0025】[0025]
【数5】 [Equation 5]
【0026】位置フィードバックによりモータ回転角度
θm を目標とする位置に移動させるが、目標値とθm が
一致した瞬間においてはθerr による弾性エネルギが存
在しており、モータ回転角度θm は静止せず、位置のフ
ィードバックループの影響とロボットアームの弾性力と
により減衰の遅い振動を発生する。(14)式において
Kall を大きくすると振動が顕著になる。このことから
フィードバック機構を持つ高ゲインの制御系とロボット
アームの機械的な振動系がループAにより共振すること
が振動の原因であると考えられる。The motor rotation angle θ m is moved to the target position by position feedback, but at the moment when the target value and θ m match, elastic energy due to θ err exists and the motor rotation angle θ m remains stationary. Instead, vibration with slow damping is generated due to the influence of the position feedback loop and the elastic force of the robot arm. When K all in the equation (14) is increased, the vibration becomes remarkable. From this, it is considered that the resonance is caused by the loop A between the high-gain control system having the feedback mechanism and the mechanical vibration system of the robot arm.
【0027】従って(11)式の減衰項に注目すると、
モータ粘性摩擦Da を大きくするか又はアーム慣性モー
メントJa を小さくすることで防振効果が得られること
となる。そこで(9)式にアーム回転角加速度と同位相
の加振力(比例定数Ka ×アームの加速度)を与えたと
すると、(15)式が得られる。(15)式ではアーム
慣性モーメントJa がJa −Ka となってアーム慣性モ
ーメントJa が見かけ上小さくなり防振効果が得られる
こととなる。Therefore, paying attention to the attenuation term of the equation (11),
The vibration damping effect can be obtained by increasing the motor viscous friction D a or decreasing the arm inertia moment J a . Therefore, if an exciting force (proportional constant K a × arm acceleration) in the same phase as the arm rotation angular acceleration is given to the equation (9), the equation (15) is obtained. (15) so that the arm inertia J a is J a -K a and becomes the arm inertia moment J a is apparently smaller becomes vibration damping effect is obtained by the equation.
【0028】[0028]
【数6】 [Equation 6]
【0029】即ち、図2においてモータ駆動電流Im か
らTp (θm /N)の間には2重積分器が存在し、また
(11)式よりアーム回転角加速度は三角関数とみなせ
ることら、これをトルク源、即ち駆動電流Im に負帰還
した場合を考える。三角関数が2回積分されて符号を変
えるから、アーム回転角加速度と同位相の加振力が加え
られたこととなり、(15)式に示すように防振効果を
得る。なおアーム回転加速度はロボットアームの場合ア
ーム粘性摩擦Da が非常に小さいから(16)式で与え
られる。That is, in FIG. 2, a double integrator exists between the motor drive current I m and T p (θ m / N), and the arm rotation angular acceleration can be regarded as a trigonometric function from the equation (11). Consider the case where this is negatively fed back to the torque source, that is, the drive current I m . Since the trigonometric function is integrated twice and the sign is changed, it means that the excitation force in the same phase as the arm rotation angular acceleration is applied, and the vibration isolation effect is obtained as shown in the equation (15). The arm rotational acceleration is given by the equation (16) because the arm viscous friction D a is very small in the case of the robot arm.
【0030】[0030]
【数7】 [Equation 7]
【0031】θerr ≪θa であることから、θerr を零
と考えることで(16)式中のアーム慣性モーメントJ
a は簡単に近似計算できる。従って外力Tm が測定でき
れば(16)式よりアーム回転角加速度を得、その結果
をフィードバックすることで加速度フィードバックが実
現できる。これが本発明に係る産業用ロボットの制御方
法の考え方である。Since θ err << θ a , by considering θ err to be zero, the arm inertia moment J in the equation (16) is calculated.
a can be calculated easily. Accordingly, if the external force T m can be measured, the arm rotation angular acceleration is obtained from the equation (16), and the acceleration feedback can be realized by feeding back the result. This is the concept of the industrial robot control method according to the present invention.
【0032】次に本発明に係る産業用ロボットの制御方
法を具体的に説明する。図4は本発明に係る制御装置の
制御系を示すブロック線図である。図4中のK g は防振
ゲインである。図3に示す従来方法のブロック線図と対
比すれば明らかな如く、この防振ゲインKg を零とすれ
ば、図3に示す従来の制御装置と同じになる。Next, a method for controlling the industrial robot according to the present invention
The method will be specifically described. FIG. 4 shows a control device according to the present invention.
It is a block diagram showing a control system. K in Figure 4 gIs anti-vibration
It is a gain. Paired with the block diagram of the conventional method shown in FIG.
As is clear from comparison, this anti-vibration gain KgIs zero
For example, it becomes the same as the conventional control device shown in FIG.
【0033】加え合せ点で位置指令θord からフィード
バックデータであるモータ回転角度θm を減算し、この
減算値を並列結合されている位置コントローラ(Kpp:
比例ゲイン)11と、積分要素12,位置コントローラ
(Kpi:積分ゲイン)13とに通して加え合せ点で加算
する。次の加え合せ点で前記加算値からオブザーバ22
にて求めた推定外力を要素(N:軸減速比、Ja アーム
慣性モーメント)24、要素(Kg :防振ゲイン)25
に通した疑似加速度を減算し、これを速度コントローラ
に対する速度入力uとする。この速度入力uは(17)
式で与えられる。At the addition point, the motor rotation angle θ m , which is the feedback data, is subtracted from the position command θ ord , and this subtracted value is connected in parallel to the position controller (K pp :
The proportional gain) 11, the integral element 12, and the position controller (K pi : integral gain) 13 are used to add at the addition point. The observer 22 is calculated from the added value at the next addition point.
The estimated external force obtained in step S2 is an element (N: shaft reduction ratio, J a arm inertia moment) 24, element (K g : anti-vibration gain) 25
The pseudo acceleration passed through is subtracted, and this is used as the speed input u to the speed controller. This speed input u is (17)
Given by the formula.
【0034】[0034]
【数8】 [Equation 8]
【0035】更に次の加え合せ点で速度入力uからフィ
ードバックデータであるモータ回転角速度を減算し、こ
の減算値を速度コントローラ(Kvp:比例ゲイン)14
にとおし、加え合せ点でフィードバックデータである駆
動モータの電機子電流を減算し、電流コントローラ(K
i :比例ゲイン)15を経、加え合せ点でこれからフィ
ードバックデータであるモータ回転角速度を比例要素
(Ke :逆起電力定数)21にとおした値を減算し、こ
れを駆動モータの電機子入力とする。駆動モータの電機
子電流iは比例要素(Kt :トルク分電流に対する発生
トルクの比)17を経て、加え合せ点でこれに外力Tm
を加算すると共に、これからモータ回転角速度を粘性摩
擦要素(Dm :モータ粘性摩擦)20に通した値を減算
し、これを慣性要素18、積分要素19,22を経てモ
ータ回転角度θm を得る。前述した外力Tm の計測方法
として図4に示す如きオブザーバ22を用いて推定計算
する。以下これを説明する。At the next addition point, the motor rotation angular velocity which is the feedback data is subtracted from the velocity input u, and the subtracted value is the velocity controller (K vp : proportional gain) 14
Then, the armature current of the drive motor, which is the feedback data, is subtracted at the addition point, and the current controller (K
i : Proportional gain) 15, and at the addition point, a value obtained by passing the motor rotation angular velocity as feedback data through a proportional element (K e : back electromotive force constant) 21 is subtracted, and this is input to the armature input of the drive motor. And The armature current i of the drive motor goes through a proportional element (K t : the ratio of the generated torque to the torque component current) 17 and is added to the external force T m at the addition point.
And a value obtained by passing the motor rotation angular velocity through a viscous friction element (D m : motor viscous friction) 20 is subtracted, and this is obtained through an inertia element 18 and integration elements 19 and 22 to obtain a motor rotation angle θ m . . As an external force T m measuring method described above, an estimation calculation is performed using an observer 22 as shown in FIG. This will be described below.
【0036】まず図4に示す電機子抵抗Rに比べインダ
クタンスLが非常に小さいことから(18)式を得る。First, since the inductance L is much smaller than the armature resistance R shown in FIG. 4, the equation (18) is obtained.
【0037】[0037]
【数9】 [Equation 9]
【0038】また図4に示すモータ回転角加速度は速度
コントローラへの速度入力をuとすると(18)式を用
いて(19)式で与えられる。(19)式と外力Tm の
時間微分を零とすることで、モータの連続時間系状態方
程式(21)が得られる。The motor rotational angular acceleration shown in FIG. 4 is given by equation (19) using equation (18), where u is the velocity input to the velocity controller. By setting the equation (19) and the time derivative of the external force T m to zero, the continuous time system state equation (21) of the motor can be obtained.
【0039】[0039]
【数10】 [Equation 10]
【0040】(21)式をある制御周期で離散化すると
離散時間系状態方程式(22)を得る。When the equation (21) is discretized with a certain control period, a discrete time system state equation (22) is obtained.
【0041】[0041]
【数11】 [Equation 11]
【0042】モータ回転角度θm はエンコーダから得ら
れるため出力行列はC=[100]となる。コピナスの
手法を用い、C行列と(22)式とから(25),(2
6)式に示す如き外乱オブザーバ22を設計する。Since the motor rotation angle θ m is obtained from the encoder, the output matrix is C = [100]. From the C matrix and the equation (22), the (25) and (2
The disturbance observer 22 as shown in the equation (6) is designed.
【0043】[0043]
【数12】 [Equation 12]
【0044】(25),(26)式から速度入力uとモ
ータ回転角度θm とを用いて外力QTm を推定計算する
ことが出来る。この外乱オブザーバ22で推定した推定
外力を下記(27)式に代入し、疑似力速度を計算す
る。From equations (25) and (26), the external force QT m can be estimated and calculated using the speed input u and the motor rotation angle θ m . The estimated external force estimated by the disturbance observer 22 is substituted into the following equation (27) to calculate the pseudo force velocity.
【0045】[0045]
【数13】 [Equation 13]
【0046】次に本発明方法と従来方法との比較試験結
果を説明する。図5は比較試験結果を示すグラフであ
り、図5(a)は本発明方法による結果を、また図5
(b)に防振制御を行なわない従来方法による結果を示
している。図5(a),図5(b)は夫々横軸に時間
(秒)を、また縦軸に加速度(G)をとって示してい
る。Next, the comparison test results of the method of the present invention and the conventional method will be described. FIG. 5 is a graph showing the results of the comparative test, and FIG. 5 (a) shows the results by the method of the present invention.
(B) shows the result of the conventional method in which the image stabilization control is not performed. 5A and 5B, the horizontal axis represents time (seconds) and the vertical axis represents acceleration (G).
【0047】両者を比較すれば明らかなように、図5
(b)に示す従来方法に比較して図5(a)に示す本発
明方法ではロボットアームの振動が小さく、しかも急速
に減衰されており、従来方法では整定までに要した時間
が700msecであったのに対し、本発明方法では3
40msecに低減された。As is clear from a comparison between the two, FIG.
Compared with the conventional method shown in FIG. 5B, the method of the present invention shown in FIG. 5A has a small vibration of the robot arm and is rapidly damped. In the conventional method, the time required for settling is 700 msec. On the other hand, in the method of the present invention, 3
It was reduced to 40 msec.
【0048】[0048]
【発明の効果】以上の如く本発明方法にあってはモータ
の外乱をオブザーバを用いて推定し、アームの加速度を
求めるから姿勢変化等非線形要素を補償出来、また防振
の程度は防振ゲインのみの変更で対応出来て調整が簡単
となり、またアームの移動軌跡精度が高く、作業サイク
ルが短くなって、生産性が向上する等本発明は優れた効
果を奏する。As described above, according to the method of the present invention, the disturbance of the motor is estimated by using the observer and the acceleration of the arm is obtained, so that the non-linear element such as the posture change can be compensated, and the degree of the vibration isolation is the vibration isolation gain. The present invention has excellent effects such as a simple change and a simple adjustment, a high movement trajectory accuracy of the arm, a short work cycle, and improved productivity.
【図1】一般的な産業用ロボットの模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram of a general industrial robot.
【図2】従来におけるロボット制御方法におけるロボッ
トアームと駆動モータとの関係を示すブロック線図であ
る。FIG. 2 is a block diagram showing a relationship between a robot arm and a drive motor in a conventional robot control method.
【図3】従来のロボット制御方法における制御装置の制
御系を示すブロック線図である。FIG. 3 is a block diagram showing a control system of a control device in a conventional robot control method.
【図4】本発明に係る産業用ロボットの制御装置におけ
る制御系を示すブロック線図である。FIG. 4 is a block diagram showing a control system in a control device for an industrial robot according to the present invention.
【図5】本発明方法と従来方法との比較試験結果を示す
グラフである。FIG. 5 is a graph showing the results of comparative tests between the method of the present invention and the conventional method.
11 位置コントローラ 12 積分要素 13 位置コントローラ 14 速度コントローラ 15 電流コントローラ 23 オブザーバ 24 慣性要素 25 比例要素 11 Position Controller 12 Integral Element 13 Position Controller 14 Speed Controller 15 Current Controller 23 Observer 24 Inertial Element 25 Proportional Element
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G05D 3/12 306 G 9179−3H ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Office reference number FI technical display location G05D 3/12 306 G 9179-3H
Claims (1)
機構を備えたロボットのアームを目標位置に移動位置決
めすべく、前記駆動源に動作指令を与えるようにした産
業用ロボットの制御方法において、 動作中の駆動源の動作位置を検出し、この検出位置と動
作指令とに基づいて駆動源に作用する外力を推定し、こ
の推定外力に基づいてロボットアームの振動を演算し、
演算値を前記動作指令に負帰還することを特徴とする産
業用ロボットの制御方法。1. A method of controlling an industrial robot, wherein an operation command is given to the drive source in order to move and position an arm of a robot having a speed reduction mechanism whose elasticity cannot be ignored between the drive source and the drive source. In, the operating position of the driving source during operation is detected, the external force acting on the driving source is estimated based on the detected position and the operation command, and the vibration of the robot arm is calculated based on this estimated external force.
A method for controlling an industrial robot, characterized by negatively feeding back a calculated value to the operation command.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28953193A JP3355420B2 (en) | 1993-11-18 | 1993-11-18 | Control method of industrial robot |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP28953193A JP3355420B2 (en) | 1993-11-18 | 1993-11-18 | Control method of industrial robot |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07136953A true JPH07136953A (en) | 1995-05-30 |
JP3355420B2 JP3355420B2 (en) | 2002-12-09 |
Family
ID=17744463
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
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Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3355420B2 (en) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000052286A (en) * | 1998-07-31 | 2000-02-22 | Yaskawa Electric Corp | Robot control device |
JP2006116650A (en) * | 2004-10-21 | 2006-05-11 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Robot collision detection method |
JP2010064183A (en) * | 2008-09-10 | 2010-03-25 | Toyota Motor Corp | Bolt fastening device |
AT507257B1 (en) * | 2008-09-10 | 2011-08-15 | Engel Austria Gmbh | HANDLING PART FOR INJECTION MOLDING MACHINE WITH ACTIVE CUSHIONING |
JP2015030076A (en) * | 2013-08-05 | 2015-02-16 | 株式会社東芝 | Robot controller |
JP2017151590A (en) * | 2016-02-23 | 2017-08-31 | 新日鐵住金株式会社 | Actuator drive control method, and actuator drive control device |
-
1993
- 1993-11-18 JP JP28953193A patent/JP3355420B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000052286A (en) * | 1998-07-31 | 2000-02-22 | Yaskawa Electric Corp | Robot control device |
JP2006116650A (en) * | 2004-10-21 | 2006-05-11 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Robot collision detection method |
JP2010064183A (en) * | 2008-09-10 | 2010-03-25 | Toyota Motor Corp | Bolt fastening device |
AT507257B1 (en) * | 2008-09-10 | 2011-08-15 | Engel Austria Gmbh | HANDLING PART FOR INJECTION MOLDING MACHINE WITH ACTIVE CUSHIONING |
JP2015030076A (en) * | 2013-08-05 | 2015-02-16 | 株式会社東芝 | Robot controller |
JP2017151590A (en) * | 2016-02-23 | 2017-08-31 | 新日鐵住金株式会社 | Actuator drive control method, and actuator drive control device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP3355420B2 (en) | 2002-12-09 |
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