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JPS58181590A - Method of controlling robot arm - Google Patents

Method of controlling robot arm

Info

Publication number
JPS58181590A
JPS58181590A JP6490182A JP6490182A JPS58181590A JP S58181590 A JPS58181590 A JP S58181590A JP 6490182 A JP6490182 A JP 6490182A JP 6490182 A JP6490182 A JP 6490182A JP S58181590 A JPS58181590 A JP S58181590A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
arm
deflection
tip
detector
robot arm
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP6490182A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH0428509B2 (en
Inventor
西 洋三
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Komatsu Ltd
Original Assignee
Komatsu Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Komatsu Ltd filed Critical Komatsu Ltd
Priority to JP6490182A priority Critical patent/JPS58181590A/en
Publication of JPS58181590A publication Critical patent/JPS58181590A/en
Publication of JPH0428509B2 publication Critical patent/JPH0428509B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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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】 本発明は、フィードバック制御系管用いてロボットアー
ムを制御する方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method of controlling a robot arm using a feedback control system.

産業用ロボットのアームの先端位置は、従来つぎのよう
にして検出している。すなわち、第1図に示す如く上記
アームaが角度変位する場合には、鋏アーム10回動軸
に連結したパルスエンコーダ等の角度検出器すによって
、まfc、第2図に示すようにアームaが軸方向運動す
る場合には、該アームの基端に連結したリニアポテンシ
ッメータ等の位置検出器Cにより各々検出するようにし
ている。
The position of the tip of an industrial robot's arm has conventionally been detected in the following manner. That is, when the arm a is angularly displaced as shown in FIG. When the arm moves in the axial direction, it is detected by a position detector C such as a linear potentiometer connected to the base end of the arm.

ところで上記アームaけ、その先端部が@線に示す態様
で撓み、その撓み量はアームの自重、アーム先端に負荷
されるワークの)、量、アームの作動位置等により変化
する。かかる酔みを生じた場合、上記検出器btたFi
Cで検出さする位置と実際のアーム先端位置と0間にズ
レを生じ、そのため従来、上記検出器すまたueO川力
用号に基づいて上記アーム先端の位置をフィードバック
制御した嘔いに、該アーム先端を精度よく位置決めする
ことができなかった。
By the way, the tip of the arm aperture is deflected in the manner shown by the @ line, and the amount of deflection varies depending on the arm's own weight, the amount of the workpiece loaded on the arm tip, the operating position of the arm, etc. If such intoxication occurs, the detector btFi
A discrepancy occurs between the position detected by C and the actual arm tip position.For this reason, conventionally, the position of the arm tip was feedback-controlled based on the detector sumata ueO river power signal. It was not possible to accurately position the tip of the arm.

上記撓みを防止するKは、アームaの形状を大きくして
その剛性を高めねばよいが、かくするとアームの重量が
増大してその制御性が低下するので、アクチュエータの
大型化17図ったシ自重バランス機構を追加する等の手
段を施す必要が生じる。
In order to prevent the above-mentioned deflection, K should increase the rigidity of the arm a by enlarging its shape, but this increases the weight of the arm and reduces its controllability. It becomes necessary to take measures such as adding a balance mechanism.

本発明の目的は、軽量のアームを用いた場合においても
該アームの先端の位置決めを精度よく行なうことかでき
るロボットアームの制御方法を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method for controlling a robot arm, which enables accurate positioning of the tip of the arm even when a lightweight arm is used.

本発明はかかる目的を達成するため、上記アームの先端
における撓み量を電気信号として検出し、この検出信号
を用いてフィードバック系の位置検出誤差を補正するよ
うにしている。
In order to achieve this object, the present invention detects the amount of deflection at the tip of the arm as an electrical signal, and uses this detection signal to correct the position detection error of the feedback system.

以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

本発明に保る制御力法は、第3図に例示する装置を用い
て実施される。
The control force method according to the present invention is implemented using the apparatus illustrated in FIG.

同図ニおいて、ロボットアーム1の先端に付設された加
速度検出器2は、その検出方向を上記アーム1の揺動力
向に合わせである。
In FIG. 2, the acceleration detector 2 attached to the tip of the robot arm 1 has its detection direction aligned with the direction of the swinging force of the arm 1.

この加速度検出器2によって検出される上記アーム1の
加速度成分のうち、低周波成分(たとえばI Hz以下
)Fi重力の加速度に基づくものと考えられ、したがっ
てローパスフィルタ3(九とえはIHz以下O周波数を
通過させるように構成される)の出力信号は、上記アー
ム1の揺動力向についての重力む加速&を示す。しかし
てこの加速度は、上記アーム10角度変什に対し第4図
に示す態様で、つま9正弦波状に変化する。
Among the acceleration components of the arm 1 detected by the acceleration detector 2, the low frequency components (for example, below IHz) are considered to be based on the acceleration of gravity. The output signal of the (configured to pass a frequency) is indicative of the gravitational acceleration & for the direction of the swinging force of the arm 1. However, the acceleration of the lever changes sinusoidally in the manner shown in FIG. 4 with respect to the angle change of the arm 10.

いま、第5図に鎖線で示す如く上記アーム1が重力の加
速J[によって撓んだとすると、このアームの撓み角t
Fi柳んだアームの先naにおける接線と撓まない状態
で示したアームとのなす角度(−−θ′)である、同図
に示す角度θは、第3図に示した位置検出器4(第1図
に示した角度検出器すに対応する)によって検出され、
また上記角度−′は上記ローパスフィルタ3の出力信号
より検出されるので、上記撓み角1は両者の出力信号よ
シ得ることができる。
Now, if the arm 1 is deflected by acceleration J of gravity as shown by the chain line in FIG. 5, the deflection angle t of this arm is
The angle θ shown in the same figure, which is the angle (--θ') formed by the tangent at the tip na of the bent arm and the arm shown in the unflexed state, is the angle θ shown in the figure, which is the angle θ made by the position detector 4 shown in FIG. (corresponding to the angle detector shown in Figure 1),
Further, since the angle -' is detected from the output signal of the low-pass filter 3, the deflection angle 1 can be obtained from both output signals.

ところで、上記アーム1の撓みによって生ずる撓み量δ
、つまり撓みを伴ったアーム1の実際のづ〈成分6首と
、該アーム1の先端0重量(集中荷重)K基づく成分δ
、との和で近似でき、また上記撓み角t4.上記個々の
重量に基づく各成分l。
By the way, the amount of deflection δ caused by the deflection of arm 1 is
, that is, the actual size of the arm 1 with deflection (component 6) and the component δ based on the zero weight (concentrated load) K at the tip of the arm 1
, and the deflection angle t4. 1 of each ingredient based on the individual weights listed above.

およびl、の和で近似することができる。つまりδキδ
、+δ*、  i=i、+1゜ そこで第6図に示したように、上記加速度検出器を上記
アーム1の先端より苔千基部111に寄せて配置し、該
検出器2の設置点ニジアーム基端およびアーム先端に至
る距離を各々石およびt、とすると、上記設置点におけ
るアーム10撓み量の各成分J I’ *δ、′け、F
iりの撓・みを求める周知の式に基づいて各々 δ、′=−・tl・i、            (1
1の如く表わさね、したがりて上記撓みt−はζ−J、
+J菅−J+’+δ、’+t、・lと表わされる。しか
して上式(3)に示す角lI は、上記アーム1の自重
が知られていることから、上記位置検出@2によって得
られる該アーム10基部O回動角より算定することがで
きる。
It can be approximated by the sum of and l. In other words, δkiδ
, +δ*, i=i, +1° Therefore, as shown in FIG. Letting the distances to the end and the tip of the arm be stone and t, respectively, each component of the amount of deflection of the arm 10 at the above installation point J I'*δ,',F
Based on the well-known formula for determining the deflection and deflection of i, δ, ′=-・tl・i, (1
1, so the above deflection t- is ζ-J,
It is expressed as +Jkan-J+'+δ,'+t,·l. Therefore, since the weight of the arm 1 is known, the angle lI shown in the above equation (3) can be calculated from the rotation angle of the base O of the arm 10 obtained by the position detection @2.

第3図に示した演算回路5tj、上記ローノζスフイル
タ30出力信号と位置検出器4の出力信号(角度信号)
とに基づいて上記撓み角it演算するとともに、上記位
置検出器4の出力信号から上記角1+ を演算し、さら
にそれらの演算結果に基づき上式(3)に示した演算゛
【行なって上記撓み量JK対応した信号を出力する。
The arithmetic circuit 5tj shown in FIG. 3, the output signal of the rotor ζ filter 30 and the output signal (angle signal) of the position detector 4
The above-mentioned deflection angle it is calculated based on the above-mentioned deflection angle it, and the above-mentioned angle 1+ is calculated from the output signal of the above-mentioned position detector 4.Furthermore, based on the results of these calculations, the above-mentioned deflection angle A signal corresponding to the amount JK is output.

しかして上記演算回路5の出力信号は、加算点6におい
て位置検出器4の出力信号と加算され、これによりて上
記検出器4の出力信号が補正される。すなわち、上記検
出器4の出力信号は、第5図に示した位#Pnを示して
いるが、上記加算点6に上記撓み量Jに対応する信号が
入力されることから、該加算点6よシ実際のアーム先熾
位置Pムを示す信号が出力嘔れる。
Thus, the output signal of the arithmetic circuit 5 is added to the output signal of the position detector 4 at the addition point 6, thereby correcting the output signal of the detector 4. That is, the output signal of the detector 4 indicates the position #Pn shown in FIG. 5, but since the signal corresponding to the deflection amount J is input to the addition point 6, A signal indicating the actual arm tip position P is output.

上記加算点6の出力信号は、アームlの位置を指令する
目標値とともに加算点7に入力され、これによって該加
算点7からは両者の偏差が出力される。そしてこの偏差
は、加算点8においてモータ9の速J[1に検出する速
度検出器10の出力信号と加算1t−+たのち、周知の
P I D (Preportbnalintegra
l Diff@r@neiml)制御回路11 を介し
て上記モータ9に入力される。その結果、上記偏差が零
となる方向に減速機12ヲ介して上記アーム1が回動嘔
れ、これによって該アーム10先端が目標値に対応し曳
位置に正lX位置決めされる。
The output signal of the summing point 6 is inputted to the summing point 7 together with the target value for commanding the position of the arm l, and the summing point 7 outputs the deviation between the two. Then, this deviation is added to the output signal of the speed detector 10 detected at the speed J[1 of the motor 9 at the addition point 8 (1t-+), and then calculated using the well-known PID (Preportbnalintegra
l Diff@r@neiml) is input to the motor 9 via the control circuit 11 . As a result, the arm 1 is rotated via the speed reducer 12 in a direction in which the deviation becomes zero, and thereby the tip of the arm 10 is positioned at the towing position corresponding to the target value by exactly 1X.

つf9上記偏差は、上記アーム10撓み量J會加味した
値となるので、該撓み量aYt補正した精度の高い位置
決めが行なわれる。
Since the deviation f9 is a value that takes into account the amount of deflection J of the arm 10, highly accurate positioning is performed by correcting the amount of deflection aYt.

なお、上記加算点8に入力される速度検出器IOの出力
信号は、モータ9の速度が大きいときに該モータの速I
ILを低下させるように作用する。またこの検出器10
の出力信号は、系の応答性を改善する目的で上記PID
制御回路11内の微分回路(図示せず)に入力さねてい
る。
Note that the output signal of the speed detector IO input to the addition point 8 is the speed I of the motor 9 when the speed of the motor 9 is high.
Acts to lower IL. Also, this detector 10
The output signal of the above PID is
The signal is not input to a differential circuit (not shown) in the control circuit 11.

上記5N!111@においては、加速度検出器2の出力
信号の低周波成分子o−パスフィルタ3によって検出し
、アーム7の揺動方向についンの重力加速度を示す上記
低周波成分から第5図に示した角度θ′を得るようにし
ているか、上記加速度検出器2に代えて傾斜検出器(傾
斜計)を用いることにより、該傾斜検出器の出力信号か
ら直接上記角度θ′金得ることができ、かかる場合には
当然上記フィルタ3を必要としない。
Above 5N! 111@, the low frequency component of the output signal of the acceleration detector 2 is detected by the O-pass filter 3, and the low frequency component indicating the gravitational acceleration in the swinging direction of the arm 7 is shown in FIG. Alternatively, by using an inclination detector (inclinometer) in place of the acceleration detector 2, the angle θ' can be obtained directly from the output signal of the inclination detector. In this case, the filter 3 is of course not required.

また上記実施例でF′1PID制御回路11を使用して
いるが、本発明ij該回路11を用いないフィードバッ
ク系に対しても適用しうろことは言う1でもない、さら
に本発明は第2図に示した態様で作動するアームに対し
ても有効に適用できる。
Furthermore, although the F'1PID control circuit 11 is used in the above embodiment, the present invention can also be applied to a feedback system that does not use the circuit 11. It can also be effectively applied to an arm that operates in the manner shown in .

上記するように本発明に係る制御方法によれば、ロボッ
トアーム撓みに基づく位置検出誤差が補正さ4るので、
軽量なアームを用いた場合においても該アームの先端を
精度よく位置決め制御することができる。
As described above, according to the control method according to the present invention, the position detection error based on the robot arm deflection is corrected.
Even when a lightweight arm is used, the tip of the arm can be precisely positioned and controlled.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図および第2図は、各々0ボツトアームの位置検出
誤差と撓みの態様を示した概念図、第3図は本発明の方
法を実施するための装置の一例を示したブロック図、第
4図はアームの揺動力向についての重力加速度の変化態
様を示した概念図、第5図および第6図はアームの撓み
によって生じる撓み角と撓み量との関係を示した概念図
でりる。 1・−ロボットアーム、2・・・加速度検出器、3・・
−ローパスフィルタ、4・・・位置検出器、5・・・演
算回路、■1・−PID制御回路。 第1図 第2図 第4図 第5図 8口 第6図
1 and 2 are conceptual diagrams showing the position detection error and deflection of the zero-bot arm, respectively. FIG. 3 is a block diagram showing an example of a device for carrying out the method of the present invention. The figure is a conceptual diagram showing how the gravitational acceleration changes with respect to the direction of the swinging force of the arm, and FIGS. 5 and 6 are conceptual diagrams showing the relationship between the deflection angle and the deflection amount caused by the deflection of the arm. 1.-Robot arm, 2.. Acceleration detector, 3..
-Low pass filter, 4...Position detector, 5...Arithmetic circuit, ■1.-PID control circuit. Figure 1 Figure 2 Figure 4 Figure 5 Figure 8 Figure 6

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)フィードバック制御′4を用いてロボットアーム
を制御する方法において、上記アームの先端における撓
み量を電気信号として検出し、この検出信号を用いて上
記フィードバック制御系における位置検出誤差を補正す
るようにしたことを%徴トするロボットアームの制御方
法。
(1) In a method of controlling a robot arm using feedback control '4, the amount of deflection at the tip of the arm is detected as an electrical signal, and this detection signal is used to correct position detection errors in the feedback control system. A method of controlling a robot arm that allows you to see what you are doing.
(2)上記アームの先端部において該アームの揺動力向
の加速度を検出するとともに、該加速度の低周波成分を
取り出し、該低周波成分と上記フィードバック制御系に
おける位置フィードバック信号とに基づいて上記撓み量
を検出するようにしたことを特徴とする特許請求の範囲
第α)g4記載のロボットアームの制御方法。
(2) Detect the acceleration in the direction of the swinging force of the arm at the tip of the arm, extract the low frequency component of the acceleration, and adjust the deflection based on the low frequency component and the position feedback signal in the feedback control system. The method for controlling a robot arm according to claim α)g4, characterized in that the amount is detected.
JP6490182A 1982-04-19 1982-04-19 Method of controlling robot arm Granted JPS58181590A (en)

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