JPS6365508A - Locus controller for articulated working machine - Google Patents
Locus controller for articulated working machineInfo
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- JPS6365508A JPS6365508A JP21048886A JP21048886A JPS6365508A JP S6365508 A JPS6365508 A JP S6365508A JP 21048886 A JP21048886 A JP 21048886A JP 21048886 A JP21048886 A JP 21048886A JP S6365508 A JPS6365508 A JP S6365508A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
A、産業上の利用分野
本発明は、高所作業車、コンクリートディストリビュー
タ等の多関節作業機の軌跡制御装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION A. Field of Industrial Application The present invention relates to a trajectory control device for multi-joint working machines such as aerial work vehicles and concrete distributors.
B、従来の技術
この種の軌跡制御装置では、軌跡制御対象部位、例えば
多関節のアームの最先端の水平方向および垂直方向の速
度を指令し、各アームの相対角度にしたがって各アーム
を所定量だけ移動させる制御信号を演算し、目標位置と
実際の位置との偏差に所定のフィードバックゲインを付
与し、その信号により電気−油圧サーボ弁のような制御
部を制御しその制御部により油圧シリンダのようなアク
チュエータを駆動して軌跡制御が行われる。B. Prior Art In this type of trajectory control device, the most advanced horizontal and vertical velocities of a portion to be trajectory controlled, such as a multi-jointed arm, are commanded, and each arm is moved by a predetermined amount according to the relative angle of each arm. A control signal is calculated to move the hydraulic cylinder by a certain amount, a predetermined feedback gain is given to the deviation between the target position and the actual position, and the signal is used to control a control unit such as an electro-hydraulic servo valve. Trajectory control is performed by driving such actuators.
C1発明が解決しようとする問題点
一般に軌跡精度を上げるためには上述したフィードバッ
クゲインを上げればよいが、多関節作業機のようにリー
チの長い作業機では、制御系の発振によりアームに不所
望の振動が生じフィードバックゲインをあまり大きくで
きず、軌跡精度に限界があった。C1 Problems to be Solved by the Invention Generally, in order to improve trajectory accuracy, it is sufficient to increase the feedback gain described above, but in a work machine with a long reach such as an articulated work machine, oscillations in the control system may cause undesirable effects on the arm. vibration occurred, making it impossible to increase the feedback gain very much, and there was a limit to trajectory accuracy.
本発明の目的は、フィードバックゲインを上げても制御
系が発振しないようにした多関節作業機の軌跡制御装置
を提供することにある。An object of the present invention is to provide a trajectory control device for an articulated work machine in which the control system does not oscillate even when the feedback gain is increased.
D0問題点を解決するための手段
本発明に係る多関節作業機は、関節を介して回動可能に
連結された3本以上のアームを有し、各アームはそれぞ
れアクチュエータによって駆動され、入力される制御信
号に基づいて各アームが所定量だけ移動するよう制御部
がアクチュエータを制御する。このような多関節作業機
に用いられる本発明軌跡制御装置は、軌跡制御対象部位
の所定方向における速度を指令し速度指令信号を出力す
る指令手段と、各アームの相対角度を検出して角度信号
を出力する角度検出手段と、各アームの加速度を検出し
て加速度信号を出力する加速度検出手段と、速度指令信
号および角度信号に基づき目標位置と実際の位置との偏
差によるフィードバックゲインをかけつつ軌跡対象部位
を軌跡制御すべく制御信号を演算し、加速度信号に基づ
き、演算された制御信号にフィードバックゲインを与え
て制御部に供給する演算手段とにより構成される。Means for Solving the D0 Problem The multi-joint working machine according to the present invention has three or more arms rotatably connected via joints, each arm being driven by an actuator and receiving an input signal. The control unit controls the actuator so that each arm moves by a predetermined amount based on the control signal. The trajectory control device of the present invention used in such a multi-joint work machine includes a command unit that commands the speed of a region to be controlled in a predetermined direction and outputs a speed command signal, and a command unit that outputs a speed command signal by detecting the relative angle of each arm. An angle detection means that outputs an acceleration signal, an acceleration detection means that detects the acceleration of each arm and outputs an acceleration signal, and detects a trajectory while applying feedback gain based on the deviation between the target position and the actual position based on the speed command signal and the angle signal. It is constituted by a calculation means that calculates a control signal to control the trajectory of the target part, gives a feedback gain to the calculated control signal based on the acceleration signal, and supplies it to the control section.
E0作用
指令手段を操作して速度指令信号が演算手段に入力され
ると入力されている角度信号と速度指令信号とから、目
標位置と実際の位置との偏差によるフィードバックゲイ
ンをかけつつアームを軌跡制御すべく制御信号が演算さ
れる。一方、演算手段には角速度信号も入力されており
、その信号に基づいて、演算された制御信号にフィード
バックゲインを与える。したがって、加速度に相応して
フィードバックゲインがかけられた制御信号により制御
部が制御されてアクチュエータが駆動される。When the speed command signal is input to the calculation means by operating the E0 action command means, the arm is traced while applying a feedback gain based on the deviation between the target position and the actual position from the input angle signal and speed command signal. A control signal is calculated for controlling. On the other hand, an angular velocity signal is also input to the calculation means, and based on the signal, a feedback gain is given to the calculated control signal. Therefore, the control section is controlled by a control signal to which a feedback gain is applied in accordance with the acceleration, and the actuator is driven.
F、実施例
第1図〜第3図(a)、(b)は本発明を4本のアーム
を有する多関節作業機に適用した場合の一実施例を示す
。F. Embodiment FIGS. 1 to 3 (a) and (b) show an embodiment in which the present invention is applied to a multi-joint working machine having four arms.
第1図において、本体に固定された架台15にはピンを
介して第1のアーム11が回動可能に連結されている。In FIG. 1, a first arm 11 is rotatably connected to a pedestal 15 fixed to the main body via a pin.
第1のアーム11の他端にはピンを介して第2のアーム
12が回動可能に連結され、第2のアーム12の他端に
はピンを介して第3のアーム13が、また第3のアーム
13の他端にはピンを介して第4のアーム14が回動可
能に連結されている。第1のアーム11と本体との間に
は油圧シリンダ16が介装されている。また第1のアー
ム11には油圧シリンダ17の基端が連結され、そのピ
ストンロッドが、第1のアーム11と第2のアーム12
との間に取付けられたリンク機構20に連結されている
。また同様に、油圧シリンダ18.19の基端が第2お
よび第3のアーム12.13にそれぞれ連結され、それ
らのピストンロッドが、第2のアーム12と第3のアー
ム13との間に取付けられたリンク機構21および第3
のアーム13と第4のアーム14との間に取付けられた
リンク機構22にそれぞれ連結されている。これらの油
圧シリンダ16〜19は、例えば各油圧シリンダ毎に設
けられた電気−油圧サーボ弁から成る油圧装置23によ
って制御される。この油圧装置23は制御装置50から
の信号により制御される。A second arm 12 is rotatably connected to the other end of the first arm 11 via a pin, and a third arm 13 is connected to the other end of the second arm 12 via a pin. A fourth arm 14 is rotatably connected to the other end of the third arm 13 via a pin. A hydraulic cylinder 16 is interposed between the first arm 11 and the main body. Further, the base end of a hydraulic cylinder 17 is connected to the first arm 11, and the piston rod is connected to the first arm 11 and the second arm 12.
It is connected to a link mechanism 20 installed between the two. Similarly, the base ends of the hydraulic cylinders 18.19 are connected to the second and third arms 12.13, respectively, and their piston rods are mounted between the second arm 12 and the third arm 13. The link mechanism 21 and the third
and a link mechanism 22 installed between the arm 13 and the fourth arm 14, respectively. These hydraulic cylinders 16 to 19 are controlled by a hydraulic device 23, which comprises, for example, an electro-hydraulic servo valve provided for each hydraulic cylinder. This hydraulic system 23 is controlled by a signal from a control device 50.
各アーム11〜14の相対角度はポテンショメータのよ
うな角度検出器24〜27によって検出され、各油圧シ
リンダ16〜19のヘッド圧PH1〜PH,およびロッ
ド圧PR1〜PR4はそれぞれ圧力計28〜35によっ
て検出される。これらの検出結果は制御装置50に入力
されている。The relative angles of the arms 11-14 are detected by angle detectors 24-27 such as potentiometers, and the head pressures PH1-PH and rod pressures PR1-PR4 of each hydraulic cylinder 16-19 are detected by pressure gauges 28-35, respectively. Detected. These detection results are input to the control device 50.
また第3のアーム13の先端の水平方向(X方向)およ
び垂直方向(y方向)の速度を指令し速度指令信号Vx
、Vyを出力する速度指令装置36が制御装置50と接
続されている。Further, the speed of the tip of the third arm 13 in the horizontal direction (X direction) and vertical direction (y direction) is commanded, and a speed command signal Vx
, Vy is connected to the control device 50.
周知のとおり4本のアームにより軌跡制御する場合、拘
束条件を定めて2本のアームを駆動するが、この実施例
では、
■ 第1のアーム11を固定する。As is well known, when trajectory control is performed using four arms, two arms are driven by setting constraint conditions, but in this embodiment, (1) the first arm 11 is fixed.
■ 第4のアーム14の姿勢角を一定とする。■ The attitude angle of the fourth arm 14 is kept constant.
という拘束条件を採用するため、第2のアーム12およ
び第3のアーム13を駆動して、第3のアーム13の先
端を速度指令装置36からの指令により軌跡制御し、更
に、第4のアーム14の姿勢角を一定とする。In order to adopt this constraint condition, the second arm 12 and the third arm 13 are driven, the tip of the third arm 13 is trajectory controlled by the command from the speed command device 36, and the fourth arm 14 is assumed to be constant.
今、第1図に示した4本アームの多関節作業機は第2図
のようにモデル化される。第3のアー413の先端の座
標(x、y)は、
x = Q 1cosθ1−Q、cos(θ1+02)
+Q3cos(θ1+02十〇、) −
(1)y = Q 1sinθ、−Q2sin(01十
02)+ Q 、5in(θ、+02+03)
−(2)と表すことができる。したがって、x
y力方向速度は。The four-arm multi-joint working machine shown in FIG. 1 is now modeled as shown in FIG. 2. The coordinates (x, y) of the tip of the third arm 413 are x = Q 1 cos θ1-Q, cos (θ1+02)
+Q3cos(θ1+0210,) −
(1) y = Q 1 sin θ, -Q 2 sin (01 + 02) + Q, 5in (θ, +02 + 03)
−(2). Therefore, x
The velocity in the y force direction is.
x”LQ、5in(θ1+oz) −Q 、5in(0
1+θ2+θa))az+ (−a asun(θ1+
02十03)) bx ・(3)y = (
−Q 2cos(θ、十〇、)+Q、cos(θ1+0
2十〇a))az+(n、cos(θ、+θ2+θ、)
) b、 ・ (4)と表せるから
、士、ンを速度指令信号Vx、Vyとして第2のアーム
12および第3のアーム13の角速度’o、、 b、は
、
・・・(5)
・・・(6)
となる。x”LQ, 5in (θ1+oz) -Q, 5in (0
1+θ2+θa)) az+ (-a asun(θ1+
02103)) bx ・(3)y = (
-Q 2cos(θ, 10,)+Q,cos(θ1+0
200a)) az+(n, cos(θ, +θ2+θ,)
) b, ・ (4) Therefore, the angular velocities of the second arm 12 and the third arm 13 'o, b, are expressed as (5) ・...(6) becomes.
一方、第4のアーム14の姿勢角制御は、θ1+02+
01十〇、=一定となるようにθ、を制御すればよい。On the other hand, the attitude angle control of the fourth arm 14 is θ1+02+
θ may be controlled so that 0100=constant.
軌跡ff1lJ#に伴う第2のアームエ2.第3のアー
ム13の目標値を02b、θ、b、(θ、+02十〇、
+04)の初期値をθ。、姿勢角制御に伴う第4のアー
ムI4の目標値を04bとしたときに、目標値θ4bは
。Second arm e along trajectory ff1lJ#2. Set the target value of the third arm 13 to 02b, θ, b, (θ, +02〇,
+04) initial value is θ. , when the target value of the fourth arm I4 associated with attitude angle control is 04b, the target value θ4b is.
θ4b=θ。−(θ1+02b十〇ib)
・・・(7)となる。ここで、データのサンプリング時
間をΔtて示すとき、第4のアーム14の角速度す、は
。θ4b=θ. -(θ1+02b10ib)
...(7). Here, when the data sampling time is expressed as Δt, the angular velocity of the fourth arm 14 is:
b4=(θ4b−04)/Δt ・・・
(8)と表せる。b4=(θ4b-04)/Δt...
It can be expressed as (8).
制御装置50について第3図(a)、(b)に基づいて
説明する。The control device 50 will be explained based on FIGS. 3(a) and 3(b).
制御装置50は、角速度演算部51と、サーボ制御部5
2と、リンク補正部53と、電流演算部54と、初期値
演算部55と、目標値演算部56と、推力フィードバッ
ク部57(第3図(b)参照)とが図示の如く接続され
て構成されている。The control device 50 includes an angular velocity calculation section 51 and a servo control section 5.
2, a link correction section 53, a current calculation section 54, an initial value calculation section 55, a target value calculation section 56, and a thrust feedback section 57 (see FIG. 3(b)) are connected as shown. It is configured.
角速度演算部51には速度指令信号Vx、Vy。The angular velocity calculation section 51 receives velocity command signals Vx and Vy.
角度信号01〜θいおよび後述のようにして求まる第4
のアーム14の目標値θ4bが入力される。演算部51
は(5) 、 (6) 、 (8)式の演算を行ない、
それらの演算結果り、、 S3a a、が角速度演算信
号?) 、a、 a、a、 S4aとして次段のリンク
補正部53に入力されるm 8.a、 S3aは目標値
演算部521゜525にも入力される。The angle signals 01 to θ and the fourth
The target value θ4b of the arm 14 is input. Arithmetic unit 51
calculates equations (5), (6), and (8),
As a result of those calculations, is S3a a the angular velocity calculation signal? ) , a, a, a, m input to the next stage link correction unit 53 as S4a 8. a and S3a are also input to the target value calculating sections 521 and 525.
リンク補正部53には角度信号θ、〜θ4も入力されて
おり、入力される角速度演算信号bmal 82a9?
J 4aに対して、
Zz”0zaB<02)
z、=b、af、(θ3)
z 4 =04 a f 4 (θ4)ただし、f2(
θ、)、 f、(θ3)−t’−(θ4)は各アーム角
θ2.θ1.θ、の関数として表されるリンク補正のゲ
インである。Angular signals θ, ~θ4 are also input to the link correction unit 53, and the input angular velocity calculation signal bmal 82a9?
For J 4a, Zz”0zaB<02) z, = b, af, (θ3) z 4 =04 a f 4 (θ4) However, f2(
θ, ), f, (θ3)-t'-(θ4) are each arm angle θ2. θ1. is the link correction gain expressed as a function of θ.
の演算を施し、シリンダ速度221 Z31 z4を次
段の電流演算部54に出力する。The cylinder speed 221 Z31 z4 is output to the current calculation section 54 at the next stage.
この電流演算部54は、入力されるシリンダ速度2□l
Z)? Z4に対して、
xzx”z’t・A、/に
121=Z3・A、/に
141=24・A、/ k (θ4)
ただし、kはサーボ弁流量係数、A2〜A。This current calculation unit 54 is configured to input cylinder speed 2□l.
Z)? For Z4, xzx"z't・A, /to 121=Z3・A, /to 141=24・A, /k (θ4) However, k is the servo valve flow coefficient, A2 to A.
はシリンダの受圧面積である。is the pressure receiving area of the cylinder.
の演算を施してサーボ弁の制御信号12□y 131t
i41を出力する。The servo valve control signal 12□y131t is calculated by
Output i41.
サーボ制御部52は目標値演算部521,525を有し
、軌跡制御開始時の第2のアーム12および第3のアー
ム13の初期相対アーム角θ、、θ、6と角速度演算信
号?J 2a、 ’e、aとから、目標値θ2b、
0.bを、
θ2b=θ2゜+ f ?)、adt
θ、b=θ、。+ f b、acit
として偏差発生器522,526へ出力する。The servo control unit 52 has target value calculation units 521 and 525, and calculates the initial relative arm angles θ, θ, 6 of the second arm 12 and the third arm 13 at the start of trajectory control and the angular velocity calculation signal ? From J 2a, 'e, a, the target value θ2b,
0. b as θ2b=θ2゜+f? ), adt θ, b=θ,. + f b , acit to the deviation generators 522 and 526.
これらの偏差発生器522,526は、目標値θ2bl
03bと実際のアーム角度θ2.θ、との偏差Δθ
2L Δθ、bをとりゲイン設定器523,527へ出
力する。These deviation generators 522, 526 generate a target value θ2bl
03b and the actual arm angle θ2. θ, deviation Δθ
2L Δθ,b is taken and output to gain setters 523 and 527.
両ゲイン設定器523,527は、偏差Δθzb+Δθ
3bに所定のフィードバックゲインに2.に、をかけ、
制御信号i。(=Δθxb X k z ) * l
3x(=Δθ、bXk、)を出力する。これらの信号1
22713□は加算器524,528にて、電流演算部
54からの出力信号12□、i、1とそれぞれ加算され
、制御信号lit i3が得られる。Both gain setters 523 and 527 set the deviation Δθzb+Δθ
3b to a predetermined feedback gain; 2. Multiply the
control signal i. (=Δθxb X k z ) * l
3x (=Δθ, bXk,) is output. These signals 1
22713□ is added to the output signals 12□, i, and 1 from the current calculation unit 54 in adders 524 and 528, respectively, to obtain the control signal lit i3.
初期値演算部55には、角度信号θ□〜θ4が入力され
、軌跡制御開始時に、
θ。=(θ1÷02+03+04)
を実行し、第4のアーム14の姿勢制御に用いる初期値
0゜を次段の目標値演算部56および制御偏差演算部5
29に出力する。The angle signals θ□ to θ4 are input to the initial value calculation unit 55, and at the start of trajectory control, θ. = (θ1÷02+03+04), and the initial value 0° used for posture control of the fourth arm 14 is set to the target value calculation unit 56 and control deviation calculation unit 5 of the next stage.
Output to 29.
目標値演算部56には、角度信号θ1.第2のアーム1
2および第3のアーム13の目標値θ1lblθ3bも
入力されており、(7)式の演算により第4のアーム1
4の目標値θ、bを前述した角速度演算部51に出力す
る。これにより、上述したとおり、電流演算部54から
出力信号141が出力される。The target value calculation unit 56 receives the angle signal θ1. second arm 1
The target values θ1lblθ3b of the second and third arms 13 are also input, and the fourth arm 1
The target values θ and b of 4 are output to the angular velocity calculation section 51 described above. As a result, as described above, the output signal 141 is output from the current calculation section 54.
一方、サーボ制御部52を構成する制御偏差演算部52
9には角度信号θ□〜θ、が入力され、偏差Δθ4が、
Δθ、=θ、−(θ。−(θ□十01十〇、))として
出力される。この偏差Δθ。はゲイン設定器530に入
力され、所定のフィードバックゲインに4が掛けられ、
ゲイン設定器530から制御信号Lx(=Δθ、・k4
)が出力される。そして、電流演算部54からの出力信
号141とこの制御信号142とが加算器531で加算
され、制御信号i4が得られる。On the other hand, the control deviation calculation section 52 that constitutes the servo control section 52
The angle signals θ□ to θ are input to 9, and the deviation Δθ4 is output as Δθ,=θ,−(θ.−(θ□10110, )). This deviation Δθ. is input to the gain setter 530, a predetermined feedback gain is multiplied by 4,
Control signal Lx (=Δθ, ・k4
) is output. Then, the output signal 141 from the current calculation section 54 and this control signal 142 are added by an adder 531 to obtain a control signal i4.
なお、以上のサーボ制御部52が主フイードバツク系で
ある。Note that the servo control section 52 described above is the main feedback system.
第3図(b)に示す推力フィードバック部57は、各ヘ
ッド圧力計で検出された油圧シリンダ17〜19のヘッ
ド圧力とヘッド側受圧面積とを掛けるヘッド側掛算器5
71〜573と、各ロッド圧力計で検出された油圧シリ
ンダ17〜19のロッド圧力とロッド側受圧面積とを掛
けるロンド側掛算器574〜576と、各ヘッド側掛算
器571〜573と各ロンド側掛算器574〜576と
の差から各シリンダの推力を求める減算器577〜57
9と、それら各減算器577〜579の出力から推力変
化の高周波成分をとり出すバイパスフィルタ580〜5
82と、バイパスフィルタ580〜582の出力に推力
フィードバックゲインk 、’、 k3’。The thrust feedback unit 57 shown in FIG. 3(b) has a head side multiplier 5 which multiplies the head pressure of the hydraulic cylinders 17 to 19 detected by each head pressure gauge by the head side pressure receiving area.
71 to 573, rond side multipliers 574 to 576 that multiply the rod pressure of the hydraulic cylinders 17 to 19 detected by each rod pressure gauge and the rod side pressure receiving area, each head side multiplier 571 to 573, and each rond side. Subtractors 577-57 that calculate the thrust of each cylinder from the difference with multipliers 574-576
9, and bypass filters 580 to 5 that extract high frequency components of thrust changes from the outputs of each of these subtractors 577 to 579.
82, and thrust feedback gains k,', k3' at the outputs of the bypass filters 580-582.
k4″を掛けて制御信号i。? 133? 143を得
るゲイン設定器583〜585と、サーボ制御部52で
得られた制御信号iis 13914と制御信号123
? l 331143とを加算して油圧装置23へ制
御信号12″l xi’s 14″を供給する加算器5
86〜588とから構成される。The gain setters 583 to 585 obtain the control signal i.?133?143 by multiplying by k4'', the control signal IIS13914 obtained by the servo control unit 52, and the control signal 123
? Adder 5 adds control signal 12"l 331143 and supplies control signal 12"l xi's 14" to hydraulic system 23
86 to 588.
なお、以上の推力フィードバック部57がマイナーフィ
ードバック系である。Note that the thrust feedback section 57 described above is a minor feedback system.
以上の実施例の構成において、油圧シリンダ16〜19
がアクチュエータを、油圧装置23が制御部を、速度指
令装置36が指令手段を、角度検出器24〜27が角度
検出手段を、圧力計29〜35.掛算器571〜576
、減算器577〜579.バイパスフィルタ580〜5
82が加速度検出手段を、制御装置!50が演算手段を
それぞれ構成する。In the configuration of the above embodiment, the hydraulic cylinders 16 to 19
is the actuator, the hydraulic device 23 is the control section, the speed command device 36 is the command means, the angle detectors 24 to 27 are the angle detection means, and the pressure gauges 29 to 35. Multipliers 571-576
, subtractors 577-579. Bypass filter 580~5
82 is the acceleration detection means and the control device! 50 respectively constitute calculation means.
このような実施例の動作を説明する。The operation of such an embodiment will be explained.
速度指令装置36により第3のアーム13の先端の速度
Vx、Vyを指令すると、角速度演算部51から角速度
演算信号?j 、a、 2+、aが出力され、これら
の信号はリンク補正部53でシリンダ速度Z2t z3
に変換され、更に電流演算部54にて制御信号12□。When the velocity command device 36 commands the velocities Vx and Vy of the tip of the third arm 13, the angular velocity calculation section 51 outputs an angular velocity calculation signal? j, a, 2+, a are output, and these signals are sent to the link correction section 53 to adjust the cylinder speed Z2t z3.
The control signal 12□ is further converted into a control signal 12□ by the current calculation unit 54.
i3.に変換される。角速度演算信号す、a、 ?J
、aは目標値演算部521,525にも入力され、目標
値θ2btθ、bが得られる。偏差発生器522,52
6で得られるこれらの値と実際の角度θ2.θ、との偏
差はゲイン設定器523,527に入力されてフィード
バックゲインに2. k3が掛けられ、ゲイン設定器5
23゜527から制御信号12□、i、2が出力される
。加算器524は入力信号12□と12□とを加算して
制御信号i、を出力し、加算器528は入力信号xzz
と132とを加算して制御信号i、を出力する。これら
制御信号12+ 13は推力フィードバック部57の加
算器586および587に入力される。これらの加算器
586,587には、油圧シリンダ17の推力の変化分
とフィードバックゲインk 2 ’との積である制御信
号123と、油圧シリンダ18の推力の変化分とフィー
ドバックゲインに、′との積である制御信号113とが
それぞれ入力されており、加算器586は、
i2+itz=1g’
を出力し、加算器587は、
i3+ 131= i、’
を出力する。これらの制御信号ii’s 13′は油圧
装置23のサーボ弁に供給され、サーボ弁からの圧油の
吐出量および吐出方向が制御され、油圧シリンダ17.
18が伸縮して、第3のアーム13の先端が軌跡制御さ
れる。i3. is converted to Angular velocity calculation signal a, ? J
, a are also input to target value calculation units 521 and 525, and target values θ2btθ,b are obtained. Deviation generator 522, 52
6 and the actual angle θ2. The deviation from θ is input to gain setters 523, 527 and set as a feedback gain of 2. k3 is multiplied by the gain setter 5.
Control signals 12□, i, 2 are output from 23°527. The adder 524 adds the input signals 12□ and 12□ and outputs the control signal i, and the adder 528 adds the input signal xzz
and 132 are added to output a control signal i. These control signals 12+13 are input to adders 586 and 587 of the thrust feedback section 57. These adders 586 and 587 receive a control signal 123 which is the product of the change in the thrust of the hydraulic cylinder 17 and the feedback gain k2', and a control signal 123 which is the product of the change in the thrust of the hydraulic cylinder 18 and the feedback gain k2'. The adder 586 outputs i2+itz=1g', and the adder 587 outputs i3+131=i,'. These control signals ii's 13' are supplied to the servo valves of the hydraulic system 23, and the amount and direction of pressure oil discharged from the servo valves are controlled, and the pressure oil discharged from the hydraulic cylinders 17.
18 expands and contracts, and the trajectory of the tip of the third arm 13 is controlled.
一方、軌跡制御開始時に、角度検出器24〜27からの
角度信号θ、〜θ、が初期値演算部55に取り込まれて
初期値θ。が演算される。この初期値θ。は目標値演算
部56に入力されて第4のアーム14の目標値04bが
演算される。角速度演算部51において、この目標値θ
4bとある時点での角度信号θ。との差をデータサンプ
リングタイムΔtで割り第4のアーム14の角速度演算
信号b4aが演算され、他の信号と同様にして電流演算
部54から制御信号i4、が得られる。On the other hand, at the start of trajectory control, the angle signals θ, ~θ, from the angle detectors 24 to 27 are taken into the initial value calculation unit 55 and set to the initial value θ. is calculated. This initial value θ. is input to the target value calculating section 56, and the target value 04b of the fourth arm 14 is calculated. In the angular velocity calculation section 51, this target value θ
4b and the angle signal θ at a certain point. The angular velocity calculation signal b4a of the fourth arm 14 is calculated by dividing the difference between the two by the data sampling time Δt, and the control signal i4 is obtained from the current calculation unit 54 in the same manner as other signals.
初期値θ。と角度信号01〜04とから、アーム角度θ
、についての偏差Δθ。が制御偏差演算部529で求め
られる。この偏差へ〇、にゲイン設定器530にてフィ
ードバックゲインに4を掛は制御信号142が得られ、
加算器531で制御信号141とi4Zとが加算され制
御信号i4が得られる。この制御信号i4は推力フィー
ドバック部57の加算器588に入力される。この加算
器588には、油圧シリンダ19の推力の変化分とフィ
ードバックゲインに4′との積である制御信号143が
入力されており、加算器588は。Initial value θ. From the angle signals 01 to 04, the arm angle θ
, the deviation Δθ. is determined by the control deviation calculation unit 529. By multiplying this deviation by 4 by the feedback gain in the gain setter 530, the control signal 142 is obtained,
The adder 531 adds the control signal 141 and i4Z to obtain the control signal i4. This control signal i4 is input to the adder 588 of the thrust feedback section 57. A control signal 143 which is the product of the change in thrust of the hydraulic cylinder 19 and the feedback gain by 4' is input to the adder 588.
i4+143=:44’
を出力する。これらの制御信号i4′は油圧袋[23の
サーボ弁に供給され、サーボ弁からの油の吐出量および
吐出方向が制御され、油圧シリンダ19が伸縮して、第
4のアーム14の姿勢角が一定に制御される。Outputs i4+143=:44'. These control signals i4' are supplied to the servo valve of the hydraulic bag [23, the amount and direction of oil discharge from the servo valve are controlled, the hydraulic cylinder 19 expands and contracts, and the attitude angle of the fourth arm 14 is adjusted. Constantly controlled.
以上ではアクチュエータを油圧シリンダとして説明した
が、空圧シリンダでもよい。あるいは、油圧、空圧モー
タ、電動機としてもよく、この場合、回転運動をそのま
まアームに伝えたり、いったん直線運動に変換してもよ
い。Although the actuator has been described above as a hydraulic cylinder, it may also be a pneumatic cylinder. Alternatively, a hydraulic, pneumatic motor, or electric motor may be used, and in this case, rotational motion may be directly transmitted to the arm or may be converted into linear motion.
また、アームの本数は3本以上であれば何本でもよく、
更に、軌跡制御時の拘束条件はこの実施例に限られず、
例えば、第1のアーム11と第2の lアーム12とを
固定し第4のアーム14の先端を第3のアーム13と第
4のアーム14とにより軌跡制御するようにしてもよい
。更にまた。各アームの加速度を推力の変動として求め
ず、各アームに加速度計を設けて直接検出してもよい。Also, the number of arms may be any number as long as it is 3 or more,
Furthermore, the constraint conditions during trajectory control are not limited to this embodiment;
For example, the first arm 11 and the second l-arm 12 may be fixed, and the tip of the fourth arm 14 may be trajectory-controlled by the third arm 13 and the fourth arm 14. Yet again. Instead of determining the acceleration of each arm as a variation in thrust, each arm may be provided with an accelerometer to directly detect the acceleration.
G1発明の効果
本発明によれば、軌跡制御演算により得られた制御信号
にアーム加速度に基づ(フィードバックゲインを与えて
制御部を制御するマイナーフィードバック制御を採用し
たため、主フイードバツク系のフィードバックを高めに
設定しても主フイードバツク系が発振せず軌跡精度を向
上できる。G1 Effects of the Invention According to the present invention, minor feedback control is adopted in which the control unit is controlled by giving a feedback gain to the control signal obtained by the trajectory control calculation based on the arm acceleration, thereby increasing the feedback of the main feedback system. Even if set to , the main feedback system will not oscillate and trajectory accuracy can be improved.
第1図〜第3図(a) 、 (b)は本発明の一実施例
を示し、第1図は全体構成図、第2図は4本アームのモ
デル図、第3図(a)、(b)は制御装置の詳細図であ
る。
11〜14:アーム 16〜19:油圧シリンダ
23:油圧装置 24〜27:角度検出器28〜3
5:圧力計 36:速度指令装置50:制御
装置 51:角速度演算部52:サーボ制御部
53:リンク補正部54;電流演算部 5
5:初期値演算部56:目標値演算部
57:推力フィードバック部
特許出顆人 日立建機株式会社
代理人弁理士 永 井 冬 紀
第3図(1))
−〆1フtFigures 1 to 3 (a) and (b) show an embodiment of the present invention; Figure 1 is an overall configuration diagram, Figure 2 is a model diagram of four arms, Figure 3 (a), (b) is a detailed diagram of the control device. 11-14: Arm 16-19: Hydraulic cylinder 23: Hydraulic device 24-27: Angle detector 28-3
5: Pressure gauge 36: Speed command device 50: Control device 51: Angular velocity calculation section 52: Servo control section 53: Link correction section 54; Current calculation section 5
5: Initial value calculation unit 56: Target value calculation unit 57: Thrust feedback unit Patent author: Hitachi Construction Machinery Co., Ltd. Patent attorney Fuyuki Nagai Figure 3 (1)) - 1 foot
Claims (1)
、 それらのアームを駆動する複数のアクチュエータと、 入力される制御信号により各アクチュエータによるアー
ムの移動量を制御する制御部とを有する多関節作業機の
軌跡制御装置において、 軌跡制御対象部位の所定方向における速度を指令し速度
指令信号を出力する指令手段と、 各アームの相対角度を検出して角度信号を出力する角度
検出手段と、 各アームの加速度を検出して加速度信号を出力する加速
度検出手段と、 前記速度指令信号および角度信号に基づき目標位置と実
際の位置との偏差によるフィードバックゲインをかけつ
つ軌跡対象部位を軌跡制御すべく制御信号を演算し、前
記加速度信号に基づき、前記演算された制御信号にフィ
ードバックゲインを与えて制御部に供給する演算手段と
、を具備したことを特徴とする多関節作業機の軌跡制御
装置。[Claims] Three or more arms rotatably connected via joints, a plurality of actuators that drive these arms, and an input control signal to control the amount of movement of the arms by each actuator. In a trajectory control device for an articulated working machine, the trajectory control device includes a control unit for controlling a trajectory control target portion in a predetermined direction and outputting a speed command signal; An angle detection means for outputting an output, an acceleration detection means for detecting acceleration of each arm and outputting an acceleration signal, and a trajectory while applying feedback gain based on the deviation between the target position and the actual position based on the speed command signal and the angle signal. A multi-joint device comprising: calculation means for calculating a control signal to control the trajectory of a target part, giving a feedback gain to the calculated control signal based on the acceleration signal, and supplying the calculated control signal to a control unit. Trajectory control device for work equipment.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21048886A JPS6365508A (en) | 1986-09-06 | 1986-09-06 | Locus controller for articulated working machine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21048886A JPS6365508A (en) | 1986-09-06 | 1986-09-06 | Locus controller for articulated working machine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6365508A true JPS6365508A (en) | 1988-03-24 |
Family
ID=16590176
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP21048886A Pending JPS6365508A (en) | 1986-09-06 | 1986-09-06 | Locus controller for articulated working machine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6365508A (en) |
Citations (8)
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1986
- 1986-09-06 JP JP21048886A patent/JPS6365508A/en active Pending
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