JP2020197951A - Information processing device, machine tool, robot, control method for information processing device and control program for information processing device - Google Patents

Abstract

To accurately estimate external force even if modeling error is large.SOLUTION: An information processing device comprises: a drive unit (motor); a first detection unit detecting a position θM of the driving unit; a load unit to which external force dL is applied; a second detection unit detecting a position XL of the load unit; a power transmission unit transmitting driving force of the drive unit to the load unit; and a first calculation unit calculating power transmission force Ts based on the position θM of the drive unit and the position XL of the load unit. Upon combining power transmission force TsM obtained from the position θM of the drive unit and power transmission force TsK obtained from difference between the position θM of the drive unit and the position XL of the load unit while changing weighting αM to calculate first estimated power transmission force Ts1=αMTsM+(1-αM)TsK, the first calculation unit determines the weighting αM so that the variance σ2Ts1 of the first estimated power transmission force Ts1 or the variance σ2dL of the external force dL is minimized.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、情報処理装置、工作機械、ロボット、情報処理装置の制御方法および情報処理装置の制御プログラムに関する。 The present invention relates to an information processing device, a machine tool, a robot, a control method of the information processing device, and a control program of the information processing device.

上記技術分野において、非特許文献１には、軸トルクセンサを用いずに、駆動部側センサ値を用いた駆動部側推定と、伝達部側センサ値を用いた伝達部側推定とを組み合わせて、負荷側の外部トルクを推定する技術が開示されている。 In the above technical field, Non-Patent Document 1 combines drive unit side estimation using the drive unit side sensor value and transmission unit side estimation using the transmission unit side sensor value without using the shaft torque sensor. , A technique for estimating the external torque on the load side is disclosed.

J. Lee, C. Lee, N. Tsagarakis, and S. Oh: “Residual-Based External Torque Estimation in Series Elastic Actuators Over a Wide Stiffness Range: Frequency Domain Approach”, IEEE Robotics and Automation Letters, vol. 3 no. 3, pp. 1442-1449, Jul. 2018.J. Lee, C. Lee, N. Tsagarakis, and S. Oh: “Residual-Based External Torque Estimate in Series Elastic Actuators Over a Wide Stiffness Range: Frequency Domain Approach”, IEEE Robotics and Automation Letters, vol. 3 no. 3, pp. 1442-1449, Jul. 2018.

しかしながら、上記文献に記載の技術では、周波数特性がよく表れている場合には外力を推定できるが、モデル化誤差が大きい場合には精度よく外力を推定できなかった。 However, with the technique described in the above document, the external force can be estimated when the frequency characteristics are well represented, but the external force cannot be estimated accurately when the modeling error is large.

本発明の目的は、上述の課題を解決する技術を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a technique for solving the above-mentioned problems.

上記目的を達成するため、本発明に係る情報処理装置は、
駆動部と、
前記駆動部の位置θ_Ｍを検出する第１検出部と、
外力ｄ_Ｌが与えられる負荷部と、
前記負荷部の位置Ｘ_Ｌを検出する第２検出部と、
前記駆動部の駆動力を前記負荷部に伝達する動力伝達部と、
前記駆動部の位置θ_Ｍと前記負荷部の位置Ｘ_Ｌとに基づいて、動力伝達力Ｔ_ｓを算出する第１算出部と、
を備え、
前記第１算出部は、
前記駆動部の位置θ_Ｍから求めた動力伝達力Ｔ_ｓＭと、前記駆動部の位置θ_Ｍと前記負荷部の位置ＸＬとの差から求めた動力伝達力Ｔ_ｓＫとを、重みづけα_Ｍを変えつつ統合して第１推定動力伝達力Ｔ_ｓ１＝α_ＭＴ_ｓＭ＋（１−α_Ｍ）Ｔ_ｓＫを算出するにあたり、前記第１推定動力伝達力Ｔ_ｓ１の分散σ^２ _Ｔｓ１または前記外力ｄ_Ｌの分散σ^２ _ｄＬが最小になるように前記重みづけα_Ｍを決定する。 In order to achieve the above object, the information processing device according to the present invention
With the drive unit
A first detection unit that detects the position θ _{M of the} drive unit,
The load part to which the external force d _L is applied and
A second detector for detecting the position X _L of the load unit,
A power transmission unit that transmits the driving force of the drive unit to the load unit,
On the basis of the position X _L of the load unit and the position theta _M of the driving unit, a first calculation unit for calculating a power transmission force T _s,
With
The first calculation unit
The power transmission force T _sM obtained from the position θ _{M of the} drive unit and the power transmission force T _sK obtained from the difference between the position θ _{M of the} drive unit and the position XL of the load unit are weighted α _M. Upon first estimated power transmission force integrated _{T s1 = α M T sM +} (1-α M) T sK calculates a while changing the dispersion sigma ² _Ts1 or the external force d of the first estimated power transmission force _{T s1 The} weighting α _M is determined so that the variance σ ² _{dL of L} is minimized.

上記目的を達成するため、本発明に係る情報処理装置の制御方法は、
駆動部と、
前記駆動部の位置θ_Ｍを検出する第１検出部と、
外力ｄ_Ｌが与えられる負荷部と、
前記負荷部の位置Ｘ_Ｌを検出する第２検出部と、
前記駆動部の駆動力を前記負荷部に伝達する動力伝達部と、
前記駆動部の位置θ_Ｍと前記負荷部の位置Ｘ_Ｌとに基づいて、動力伝達力Ｔ_ｓを算出する第１算出部と、
を備えた情報処理装置の制御方法であって、
前記駆動部の位置θ_Ｍから動力伝達力Ｔ_ｓＭを求める第１ステップと、
前記駆動部の位置θ_Ｍと前記負荷部の位置Ｘ_Ｌとの差から動力伝達力Ｔ_ｓＫを求める第２ステップと、
前記第１ステップで求めた前記動力伝達力Ｔ_ｓＭと前記第２ステップで求めた動力伝達力Ｔ_ｓＫとを、重みづけα_Ｍを変えつつ統合して第１推定動力伝達力Ｔ_ｓ１＝α_ＭＴ_ｓＭ＋（１−α_Ｍ）Ｔ_ｓＫを算出するにあたり、前記第１推定動力伝達力Ｔ_ｓ１の分散σ^２ _Ｔｓ１または前記外力ｄ_Ｌの分散σ^２ _ｄＬが最小になるように前記重みづけα_Ｍを決定する第３ステップと、
を含む。 In order to achieve the above object, the control method of the information processing apparatus according to the present invention is
With the drive unit
A first detection unit that detects the position θ _{M of the} drive unit,
The load part to which the external force d _L is applied and
A second detector for detecting the position X _L of the load unit,
A power transmission unit that transmits the driving force of the drive unit to the load unit,
On the basis of the position X _L of the load unit and the position theta _M of the driving unit, a first calculation unit for calculating a power transmission force T _s,
It is a control method of an information processing device equipped with
The first step of _{obtaining the} power transmission force T _sM from the position θ _{M of the} drive unit, and
A second step of obtaining the power transmission force T _sK from the difference between the position X _L of the load unit and the position theta _M of the driving portion,
The power transmission force T _sM obtained in the first step and the power transmission force T _sK obtained in the second step are integrated while changing the weighting α _M , and the first estimated power transmission force T _s1 = α _M. In calculating T _sM + (1-α _M ) T _sK , the weighting α is such that the variance σ ² _{Ts1 of} the first estimated power transmission force T _s1 or the variance σ ² _dL of the external force d _L is minimized. The third step to determine _M and
including.

上記目的を達成するため、本発明に係る情報処理装置の制御プログラムは、
駆動部と、
前記駆動部の位置θ_Ｍを検出する第１検出部と、
外力ｄ_Ｌが与えられる負荷部と、
前記負荷部の位置Ｘ_Ｌを検出する第２検出部と、
前記駆動部の駆動力を前記負荷部に伝達する動力伝達部と、
前記駆動部の位置θ_Ｍと前記負荷部の位置Ｘ_Ｌとに基づいて、動力伝達力Ｔ_ｓを算出する第１算出部と、
を備えた情報処理装置の制御プログラムであって、
前記駆動部の位置θ_Ｍから動力伝達力Ｔ_ｓＭを求める第１ステップと、
前記駆動部の位置θ_Ｍと前記負荷部の位置Ｘ_Ｌとの差から動力伝達力Ｔ_ｓＫを求める第２ステップと、
前記第１ステップで求めた前記動力伝達力Ｔ_ｓＭと前記第２ステップで求めた動力伝達力Ｔ_ｓＫとを、重みづけα_Ｍを変えつつ統合して第１推定動力伝達力Ｔ_ｓ１＝α_ＭＴ_ｓＭ＋（１−α_Ｍ）Ｔ_ｓＫを算出するにあたり、前記第１推定動力伝達力Ｔ_ｓ１の分散σ^２ _Ｔｓ１または前記外力ｄ_Ｌの分散σ^２ _ｄＬが最小になるように前記重みづけα_Ｍを決定する第３ステップと、
をコンピュータに実行させる。 In order to achieve the above object, the control program of the information processing device according to the present invention
With the drive unit
A first detection unit that detects the position θ _{M of the} drive unit,
The load part to which the external force d _L is applied and
A second detector for detecting the position X _L of the load unit,
A power transmission unit that transmits the driving force of the drive unit to the load unit,
On the basis of the position X _L of the load unit and the position theta _M of the driving unit, a first calculation unit for calculating a power transmission force T _s,
It is a control program of an information processing device equipped with
The first step of _{obtaining the} power transmission force T _sM from the position θ _{M of the} drive unit, and
A second step of obtaining the power transmission force T _sK from the difference between the position X _L of the load unit and the position theta _M of the driving portion,
The power transmission force T _sM obtained in the first step and the power transmission force T _sK obtained in the second step are integrated while changing the weighting α _M , and the first estimated power transmission force T _s1 = α _M. In calculating T _sM + (1-α _M ) T _sK , the weighting α is such that the variance σ ² _{Ts1 of} the first estimated power transmission force T _s1 or the variance σ ² _dL of the external force d _L is minimized. The third step to determine _M and
Let the computer run.

本発明によれば、モデル化誤差が大きい場合であっても精度よく外力を推定できる。 According to the present invention, the external force can be estimated accurately even when the modeling error is large.

本発明の第１実施形態に係る情報処理装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the information processing apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第２実施形態に係る情報処理装置の概要を説明する図である。It is a figure explaining the outline of the information processing apparatus which concerns on 2nd Embodiment of this invention. ２慣性系モデル（回転駆動系）を説明する２慣性系モデル図である。It is a 2 inertial system model diagram explaining 2 inertial system model (rotational drive system). ２慣性系モデル（回転駆動系）の２慣性系ブロック図である。It is a 2 inertial system block diagram of the 2 inertial system model (rotational drive system). 本発明の第２実施形態に係る２慣性系の最小次元オブザーバのブロック図である。It is a block diagram of the minimum dimension observer of the 2 inertial system which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第２実施形態に係る２慣性系ブロック図であり、図２Ｄに示した２慣性系ブロック図を等価変形した図である。It is the 2 inertial system block diagram which concerns on 2nd Embodiment of this invention, and is the figure which equivalently modified the 2 inertial system block diagram shown in FIG. 2D. 本発明の第２実施形態に係る推定方法を説明する図である。It is a figure explaining the estimation method which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第２実施形態に係る分散を用いた負荷部に与えられる外力の推定を説明する図である。It is a figure explaining the estimation of the external force applied to the load part using the dispersion which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第２実施形態に係る確率密度関数を説明する図である。It is a figure explaining the probability density function which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第２実施形態に係るゲイン設計のイメージを説明する図である。It is a figure explaining the image of the gain design which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第２実施形態に係る情報処理装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the information processing apparatus which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第２実施形態に係る情報処理装置の情報処理部が有する決定テーブルの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the determination table which the information processing part of the information processing apparatus which concerns on 2nd Embodiment of this invention has. 本発明の第２実施形態に係る情報処理装置の情報処理部のハードウェア構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the hardware structure of the information processing part of the information processing apparatus which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第２実施形態に係る情報処理装置の情報処理部の処理手順を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the processing procedure of the information processing part of the information processing apparatus which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第３実施形態に係る情報処理装置の概要を説明する図である。It is a figure explaining the outline of the information processing apparatus which concerns on 3rd Embodiment of this invention. ２慣性系モデル（並進駆動系）を説明する２慣性系モデル図である。It is a 2 inertial system model diagram explaining 2 inertial system model (translation drive system). ２慣性系モデル（並進駆動系）の２慣性系ブロック図である。It is a block diagram of 2 inertial system of a 2 inertial system model (translational drive system). 本発明の第４実施形態に係る２慣性系ブロック図である。It is a 2 inertial frame block diagram which concerns on 4th Embodiment of this invention. 本発明の第４実施形態に係る推定方法を説明する図である。It is a figure explaining the estimation method which concerns on 4th Embodiment of this invention. 本発明の第４実施形態に係る分散を用いた負荷部に与えられる外力の推定を説明する図である。It is a figure explaining the estimation of the external force applied to the load part using the dispersion which concerns on 4th Embodiment of this invention. 本発明の第４実施形態に係る情報処理装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the information processing apparatus which concerns on 4th Embodiment of this invention. 本発明の第４実施形態に係る情報処理装置の情報処理部が有する決定テーブルの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the determination table which the information processing part of the information processing apparatus which concerns on 4th Embodiment of this invention has. 本発明の第４実施形態に係る情報処理装置の情報処理部のハードウェア構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the hardware structure of the information processing part of the information processing apparatus which concerns on 4th Embodiment of this invention. 本発明の第４実施形態に係る情報処理装置の情報処理部の処理手順を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the processing procedure of the information processing part of the information processing apparatus which concerns on 4th Embodiment of this invention.

以下に、本発明を実施するための形態について、図面を参照して、例示的に詳しく説明記載する。ただし、以下の実施の形態に記載されている、構成、数値、処理の流れ、機能要素などは一例に過ぎず、その変形や変更は自由であって、本発明の技術範囲を以下の記載に限定する趣旨のものではない。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail, exemplarily, with reference to the drawings. However, the configuration, numerical values, processing flow, functional elements, etc. described in the following embodiments are merely examples, and modifications and changes thereof are free, and the technical scope of the present invention is described below. It is not intended to be limited.

［第１実施形態］
本発明の第１実施形態としての情報処理装置１００について、図１を用いて説明する。情報処理装置１００は、駆動部の位置および負荷部の位置に基づいて、駆動部からの駆動力を負荷部に伝達する動力伝達部の動力伝達力を算出する装置である。 [First Embodiment]
The information processing device 100 as the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The information processing device 100 is a device that calculates the power transmission force of the power transmission unit that transmits the driving force from the drive unit to the load unit based on the position of the drive unit and the position of the load unit.

図１に示すように、情報処理装置１００は、駆動部１０１、第１検出部１１１、負荷部１０２、第２検出部１２１、動力伝達部１０３および第１算出部１０４を含む。 As shown in FIG. 1, the information processing device 100 includes a drive unit 101, a first detection unit 111, a load unit 102, a second detection unit 121, a power transmission unit 103, and a first calculation unit 104.

第１検出部１１１は、駆動部１０１の位置θ_Ｍを検出する。負荷部１０２は、外力ｄ_Ｌ１２２が与えられる。第２検出部１２１は、負荷部１０２の位置Ｘ_Ｌを検出する。動力伝達部１０３は、駆動部１０１の駆動力を負荷部１０２に伝達する。第１算出部１０４は、駆動部１０１の位置θ_Ｍと負荷部１０２の位置Ｘ_Ｌとに基づいて、動力伝達力Ｔ_ｓを算出する。第１算出部１０４は、駆動部１０１の位置θ_Ｍから求めた動力伝達力Ｔ_ｓＭと、駆動部１０１の位置θ_Ｍと負荷部１０２の位置Ｘ_Ｌとの差から求めた動力伝達力Ｔ_ｓＫとを、重みづけα_Ｍを変えつつ統合して第１推定動力伝達力Ｔ_ｓ１＝α_ＭＴ_ｓＭ＋（１−α_Ｍ）Ｔ_ｓＫを算出するにあたり、第１推定動力伝達力Ｔ_ｓ１の分散σ_Ｔｓ１ ^２または外力ｄ_Ｌ１２２の分散σ_ｄＬ ^２が最小になるように重みづけα_Ｍを決定する。 The first detection unit 111 detects the position θ _M of the drive unit 101. An external force d _L 122 is applied to the load unit 102. Second detector 121 detects the position _{X L} of the load unit 102. The power transmission unit 103 transmits the driving force of the drive unit 101 to the load unit 102. The first calculation unit 104, based on the position theta _M of the drive unit 101 and the position _{X L} of the load unit 102, calculates the power transmission force _{T s.} The first calculation unit 104, a power transmission force _{T sM} determined from the position theta _M of the drive unit 101, the power transmission force was determined from the difference between the position _{X L} of the load unit 102 and the position theta _M of the drive unit 101 _{T sK} To calculate the first estimated power transmission force T _s1 = α _M T _sM + (1-α _M ) T _sK by integrating while changing the weighting α _M , the variance of the first estimated power transmission force T _s1 variance sigma _dL ² of sigma _Ts1 ² or external force _d L 122 determines the weighting alpha _M to minimize.

本実施形態によれば、モデル化誤差が大きい場合であっても精度よく外力を推定できる。 According to this embodiment, the external force can be estimated accurately even when the modeling error is large.

［第２実施形態］
次に本発明の第２実施形態に係る情報処理装置について、図２Ａ乃至図６を用いて説明する。図２Ａは、本実施形態に係る情報処理装置の概要を説明する図である。なお、本実施形態は、上記第１実施形態と比べると、推定動力伝達力を用いて、外力ｄ_Ｌを算出する算出部をさらに有する。 [Second Embodiment]
Next, the information processing apparatus according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2A to 6. FIG. 2A is a diagram illustrating an outline of the information processing apparatus according to the present embodiment. Compared with the first embodiment, the present embodiment further includes a calculation unit for calculating an external force d _L using an estimated power transmission force.

情報処理装置２００は、産業機械２１０と情報処理部２２０とを含む。産業機械２１０は、駆動部２１１、負荷部２１２および動力伝達部２１３を含む。産業機械２１０は、例えば、工作機械、ロボットなどであるが、これらには限定されない。 The information processing device 200 includes an industrial machine 210 and an information processing unit 220. The industrial machine 210 includes a drive unit 211, a load unit 212, and a power transmission unit 213. The industrial machine 210 is, for example, a machine tool, a robot, and the like, but is not limited thereto.

駆動部２１１は、例えば、サーボモータなどの回転型モータであるが、これには限定されず、リニアモータであってもよい。負荷部２１２は、被駆動体である。動力伝達部２１３は、駆動部２１１から負荷部２１２へ動力を伝達する。動力伝達部２１３は、例えば、シャフトであるが、これには限定されない。動力伝達部２１３には、伝達機構２１４として、カップリングや減速機が取り付けられてもよい。駆動部２１１の回転力が動力伝達部２１３により負荷部２１２へと伝達され、被駆動体としての負荷部２１２が回転する。情報処理部２２０は、負荷部２１２に与えられる外力ｄ_Ｌを算出する。 The drive unit 211 is, for example, a rotary motor such as a servo motor, but is not limited to this, and may be a linear motor. The load unit 212 is a driven body. The power transmission unit 213 transmits power from the drive unit 211 to the load unit 212. The power transmission unit 213 is, for example, a shaft, but is not limited thereto. A coupling or a speed reducer may be attached to the power transmission unit 213 as the transmission mechanism 214. The rotational force of the drive unit 211 is transmitted to the load unit 212 by the power transmission unit 213, and the load unit 212 as the driven body rotates. The information processing unit 220 calculates the external force d _L applied to the load unit 212.

図２Ｂは、２慣性系モデル（回転駆動系）を説明する図である。駆動部２１１は、ねじり剛性Ｋを有する動力伝達部２１３を介して負荷部２１２を駆動する。 FIG. 2B is a diagram illustrating a two-inertial frame model (rotational drive system). The drive unit 211 drives the load unit 212 via a power transmission unit 213 having a torsional rigidity K.

駆動部２１１の運動方程式は、

となる。 The equation of motion of the drive unit 211 is

Will be.

動力伝達部２１３の運動方程式は、

となる。 The equation of motion of the power transmission unit 213 is

Will be.

負荷部２１２の運動方程式は、

となる。 The equation of motion of the load unit 212 is

Will be.

なお、各記号の定義は、
Ｔ_Ｍ：駆動トルク
θ_Ｍ：駆動部角度
ω_Ｍ：駆動部角速度
Ｊ_Ｍ：駆動部イナーシャ
Ｄ_Ｍ：駆動部粘性摩擦係数
Ｋ：ねじり剛性
Ｔ_ｓ：軸トルク
θ_Ｌ：負荷部角度
ω_Ｌ：負荷部角速度
Ｊ_Ｌ：負荷部イナーシャ
Ｄ_Ｌ：負荷部粘性摩擦係数
ｄ_Ｌ：外力（負荷トルク）
である。 The definition of each symbol is
_TM : Drive torque θ _M : Drive angle ω _M : Drive angular velocity J _M : Drive inertia D _M : Drive viscous friction coefficient K: Torsional rigidity T _s : Shaft torque θ _L : Load angle ω _L : Load Part angular velocity J _L : Load part inertia D _L : Load part viscous friction coefficient d _L : External force (load torque)
Is.

図２Ｃは、２慣性系モデル（回転駆動系）の２慣性系ブロック図である。 FIG. 2C is a two-inertial frame block diagram of a two-inertial frame model (rotational drive system).

駆動部２１１の運動方程式は、

となる。 The equation of motion of the drive unit 211 is

Will be.

動力伝達部２１３の運動方程式は、

となる。 The equation of motion of the power transmission unit 213 is

Will be.

負荷部２１２の運動方程式は、

となる。 The equation of motion of the load unit 212 is

Will be.

そして、ｄ^・ _Ｌ＝０として拡大形を組んだ最小次元オブザーバは、

となる。 And the smallest dimensional observer that formed an enlarged form with d ^· _L = 0

Will be.

そして、ω_Ｍ、ω_Ｌ、Δθ（軸ねじれ角度）は観測可能であり、最小次元オブザーバは、

のように組むことができる。 Then, ω _M , ω _L , and Δθ (axis twist angle) are observable, and the minimum dimensional observer is

It can be assembled like this.

図２Ｄは、本実施形態に係る２慣性系の最小次元オブザーバのブロック図である。また、図２Ｅは、図２Ｄに示した２慣性系ブロック図を等価変形したブロック図である。点線で示した部分は、２慣性系のプラント２３０を示す。ここで、Ｔ_ｓ、α_Ｍはそれぞれ、

となり、１つのパラメータα_Ｍで、配合比を調整可能となる。 FIG. 2D is a block diagram of a minimum dimensional observer of a two-inertial frame according to the present embodiment. Further, FIG. 2E is a block diagram obtained by equivalently modifying the two-inertial frame block diagram shown in FIG. 2D. The part shown by the dotted line shows the plant 230 of the bi-inertial system. Here, T _s and α _M are, respectively.

Therefore, the compounding ratio can be adjusted with one parameter α _M.

図２Ｆは、本実施形態に係る推定方法を説明する図である。図示したように、新たに生まれたゲインの設計によって、ロバストなプラントパラメータやノイズの影響が異なる推定手法を任意の比率で組み合わせることが可能となる。 FIG. 2F is a diagram illustrating an estimation method according to the present embodiment. As shown, the newly created gain design makes it possible to combine robust plant parameters and estimation methods with different noise effects at any ratio.

そして、α_Ｍは、手動調整可能であるが、手動調整によるチューニングではなく、システマティックなゲイン設計が可能となる。

Although the α _M can be manually adjusted, a systematic gain design is possible instead of tuning by manual adjustment.

負荷部２１２のパラメータ誤差は、帯域とトレードオフな関係となるので考慮していない（σ_Ｌ ^２と一括りしておく）。プラントのパラメータやトルクセンサのノイズはノミナル値を平均値とし、ある分散に従う互いに独立な正規性確率分布を持つものとする。

で分散は最小になる。 The parameter error of the load unit 212 is not taken into consideration because it has a trade-off relationship with the band (collected with σ _L ² ). It is assumed that the plant parameters and torque sensor noise have a normality probability distribution that is independent of each other and follows a certain variance, with the nominal value as the mean value.

The variance is minimized.

次に、ゲイン設計の線形近似について説明する。動力伝達部２１３の運動方程式は、

となる。 Next, a linear approximation of the gain design will be described. The equation of motion of the power transmission unit 213 is

Will be.

式（１５）は、２変数の積となっていて非線形なので、線形化すると、

となる。 Equation (15) is the product of two variables and is non-linear.

Will be.

それぞれの変数の分散を考慮して展開すると、

となる。 When expanded considering the variance of each variable,

Will be.

次に、駆動部２１１の運動方程式は、

となる。 Next, the equation of motion of the drive unit 211 is

Will be.

これも２変数の積となっていて非線形なので、線形化すると、

となる。 This is also a product of two variables and is non-linear, so if you linearize it,

Will be.

これについても、それぞれに変数の分散を考慮して展開すると、

となる。 Again, if you expand each by considering the variance of the variables,

Will be.

そして、最小分散となるα_Ｍは、

となり、分散を最小化する状態量に依存して時変なα_Ｍが得られる。 And α _{M, which} is the minimum variance, is

Therefore, a time-varying α _M is obtained depending on the state quantity that minimizes the variance.

図２Ｇは、本実施形態に係る分散を用いた負荷部に与えられる外力の推定を説明する図である。そして、図２Ｇに示したように、最小分散となるα_Ｍを用いることにより負荷部２１２に与えられる外力ｄ_Ｌを推定できる。これは、２つの従来のオブザーバを混合した形であるため、極設計可能かつ容易に拡張することができる。また、物理的意味が明確な設計を行うことができる（エンコーダ分解能やプラントパラメータの分散）。 FIG. 2G is a diagram for explaining the estimation of the external force applied to the load portion using the dispersion according to the present embodiment. Then, as shown in FIG. 2G, the external force d _L applied to the load unit 212 can be estimated by using α _M which is the minimum variance. Since this is a mixture of two conventional observers, it is extremely designable and can be easily expanded. In addition, it is possible to design with a clear physical meaning (encoder resolution and dispersion of plant parameters).

図２Ｈは、本実施形態に係る確率密度関数を説明する図である。分解能ｑの場合の確率密度関数は、図示した通り、

となる。 FIG. 2H is a diagram illustrating a probability density function according to the present embodiment. The probability density function in the case of the resolution q is as shown in the figure.

Will be.

そして、分散は、
角度の場合：σ^２ _θＭ，Ｌ＝ｑ^２／１２≒２．９９２１ｅ−１２（２０ｂｉｔ）
角速度の場合：σ^２ _ωＭ＝ｑ^２／１２Ｔ^２ _Ｓ≒１．８７０１ｅ−５（２０ｂｉｔ、２．５ｋＨｚ後進差分）
角加速度の場合：σ^・２ _ωＭ＝ｑ^２／１２Ｔ^４ _Ｓ≒１１６．８８（２０ｂｉｔ、２．５ｋＨｚ２階後進差分）
となる。 And the variance is
In the case of angle: σ ² _{θM, L} = q 2/12 ≒ 2.9921e-12 ( ²⁰ bits)
In the case of angular velocity: σ ² _ωM = q ² / 12T ² _S ≒ 1.8701e-5 (20 bits, 2.5 kHz backward difference)
In the case of angular acceleration: σ^{・ 2} _ωM = q ² / 12T ⁴ _S ≒ 116.88 (20 bits, 2.5 kHz 2nd order backward difference)
Will be.

次に、プラントパラメータの確率密度関数は、

となる。ここで、σ^２ _Ｋ、σ^２ _ＪＭ、σ^２ _ＤＭおよびσ^２ _ｄＭは、正規性と仮定する。ノミナル値からの最大変動幅は比較的想定しやすい。例えば、ノミナル値からの変動が±３０％となるのが３σ（９９．７％）となるとすると、σ＝０．１μとなる。 Next, the probability density function of the plant parameters is

Will be. Here, σ ² _K , σ ² _JM , σ ² _DM and σ ² _dM are assumed to be normal. The maximum fluctuation range from the nominal value is relatively easy to estimate. For example, if the fluctuation from the nominal value is ± 30% when it is 3σ (99.7%), then σ = 0.1μ.

図２Ｉは、本実施形態に係るゲイン設計のイメージを説明する図である。駆動部２１１のパラメータやセンサノイズの分布は、グラフ２４０のようになる。また、駆動部２１１の推定値の分布は、グラフ２４１のようになり、推定値の分布は、状態量に応じて時々刻々と変化する。 FIG. 2I is a diagram illustrating an image of a gain design according to the present embodiment. The parameters of the drive unit 211 and the distribution of sensor noise are as shown in Graph 240. Further, the distribution of the estimated values of the driving unit 211 is as shown in Graph 241 and the distribution of the estimated values changes from moment to moment according to the state quantity.

次に、動力伝達部２１３のパラメータやセンサノイズの分布は、グラフ２５０のようになる。また、動力伝達部２１３の推定値の分布は、グラフ２５１のようになり、推定値の分布は、状態量に応じて時々刻々と変化する。 Next, the distribution of the parameters and sensor noise of the power transmission unit 213 is as shown in Graph 250. Further, the distribution of the estimated values of the power transmission unit 213 is as shown in Graph 251 and the distribution of the estimated values changes from moment to moment according to the state quantity.

そして、負荷部２１２の外力推定値の分布は、グラフ２６０のようになり、α_Ｍの設計を変えること、例えば、最適設計とすることで、任意の時間での分散を最小化することができる。 Then, the distribution of the external force estimated value of the load unit 212 becomes as shown in Graph 260, and the dispersion at an arbitrary time can be minimized by changing the design of α _M , for example, by making the design optimal. ..

図３は、本実施形態に係る情報処理装置の構成を示すブロック図である。情報処理装置２００は、産業機械２１０および情報処理部２２０を含む。産業機械２１０は、駆動部３０１、動力伝達部３０３および負荷部３０２を有する。負荷部３０２には、外力ｄ_Ｌ３２２が与えられる。 FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of an information processing device according to the present embodiment. The information processing device 200 includes an industrial machine 210 and an information processing unit 220. The industrial machine 210 has a drive unit 301, a power transmission unit 303, and a load unit 302. An external force d _L 322 is applied to the load unit 302.

駆動部３０１は、自ら駆動して、駆動力を伝達する部材であり、例えば、サーボモータなどの回転型モータであるが、これには限定されず、リニアモータであってもよい。負荷部３０２は、駆動部３０１の駆動力により駆動される被駆動体である。動力伝達部３０３は、駆動部３０１の駆動力を伝達する部材であり、例えば、シャフトやボールねじであるが、これには限定されない。そして、負荷部３０２は、動力伝達部３０３を介して伝達された駆動部３０１の駆動力により回転駆動する。 The drive unit 301 is a member that drives itself and transmits a driving force. For example, the drive unit 301 is a rotary motor such as a servo motor, but the present invention is not limited to this, and a linear motor may be used. The load unit 302 is a driven body driven by the driving force of the driving unit 301. The power transmission unit 303 is a member that transmits the driving force of the drive unit 301, and is, for example, a shaft or a ball screw, but is not limited thereto. Then, the load unit 302 is rotationally driven by the driving force of the drive unit 301 transmitted via the power transmission unit 303.

情報処理部２２０は、検出部３１１，３２１、算出部３０４，３０５を有する。検出部３１１は、駆動部３０１の位置θ_Ｍを検出する。検出部３１１は、駆動部３０１の位置を検出できるセンサであり、例えば、エンコーダであるが、位置を検出できるセンサであれば、これには限定されない。検出部３２１は、負荷部３０２の位置Ｘ_Ｌを検出する。検出部３２１は、負荷部３０２の位置を検出できるセンサであり、例えば、リニアスケールであるが、位置を検出できるセンサであれば、これには限定されない。 The information processing unit 220 has detection units 311, 321 and calculation units 304 and 305. The detection unit 311 detects the position θ _M of the drive unit 301. The detection unit 311 is a sensor capable of detecting the position of the drive unit 301, and is, for example, an encoder, but the sensor is not limited to this as long as it is a sensor capable of detecting the position. Detector 321 detects the position _{X L} of the load unit 302. The detection unit 321 is a sensor capable of detecting the position of the load unit 302, and is, for example, a linear scale, but is not limited to this as long as it is a sensor capable of detecting the position.

算出部３０４は、検出部３１１で検出した駆動部３０１の位置θ_Ｍと検出部３２１で検出した負荷部３０２の位置Ｘ_Ｌとに基づいて、動力伝達力Ｔ_ｓを算出する。動力伝達力Ｔ_ｓは、動力伝達部３０３が、駆動部３０１から伝達された動力を負荷部３０２に伝達する際の伝達力である。 Calculator 304, based on the position _{X L} of the load unit 302 which is detected by the position theta _M and the detection portion 321 of the drive unit 301 detected by the detection unit 311, calculates the power transmission force _{T s.} The power transmission force T _s is a transmission force when the power transmission unit 303 transmits the power transmitted from the drive unit 301 to the load unit 302.

算出部３０４は、駆動部３０１の位置θ_Ｍから動力伝達力Ｔ_ｓＭを求める。さらに、算出部３０４は、駆動部３０１の位置θ_Ｍと負荷部３０２の位置Ｘ_Ｌとの差から動力伝達力Ｔ_ｓＫを求める。そして、算出部３０４は、動力伝達力Ｔ_ｓＭと動力伝達力Ｔ_ｓＫとを、重みづけα_Ｍを変えつつ統合して、推定動力伝達力Ｔ_ｓ１＝α_ＭＴ_ｓＭ＋（１−α_Ｍ）Ｔ_ｓＫを算出するにあたり、推定動力伝達力Ｔ_ｓ１の分散σ^２ _Ｔｓ１または外力ｄ_Ｌの分散σ^２ _ｄＬが最小になるように、重みづけα_Ｍを決定する。 The calculation unit 304 obtains the power transmission force T _sM from the position θ _M of the drive unit 301. Further, calculator 304 calculates the power transmission force _{T sK} from the difference between the position theta _M of the drive unit 301 and the position _{X L} of the load unit 302. Then, the calculation unit 304 integrates the power transmission force T _sM and the power transmission force T _sK while changing the weighting α _M, and integrates the estimated power transmission force T _s1 = α _M T _sM + (1-α _M ). in calculating the T _sK, as dispersed sigma ² _dL of variance sigma ² _Ts1 or external force _{d L} of the estimated power transmission force _{T s1} is minimized, determines the weighting alpha _M.

算出部３０５は、算出部３０４が算出した推定動力伝達力Ｔ_ｓ１＝α_ＭＴ_ｓＭ＋（１−α_Ｍ）Ｔ_ｓＫを用いて、外力ｄ_Ｌを算出する。これにより、情報処理装置２００は、負荷部３０２に与えられる外力ｄ_Ｌ３２２の推定値を算出できる。 The calculation unit 305 calculates the external force d _L using the estimated power transmission force T _s1 = α _M T _sM + (1-α _M ) T _sK calculated by the calculation unit 304. As a result, the information processing apparatus 200 can calculate an estimated value of the external force d _L 322 applied to the load unit 302.

図４は、本実施形態に係る情報処理装置２００の情報処理部２２０が有する算出テーブルの一例を示す図である。算出テーブル４０１は、位置４１１に関連付けて動力伝達力４１２、分散４１３および重みづけ４１４を記憶する。位置４１１は、駆動部２１１の位置θ_Ｍと負荷部２１２の位置θ_Ｌを含む。動力伝達力４１２は、駆動部２１１の位置θ_Ｍから求めた動力伝達力Ｔ_ｓＭ、負荷部２１２の位置θ_Ｌから求めた動力伝達力Ｔ_ｓＫ、これらを統合して算出した推定動力伝達力Ｔ_ｓ１を含む。分散４１３は、推定動力伝達力Ｔ_ｓ１の分散σ^２ _Ｔｓ１、および外力ｄ_Ｌの分散σ^２ _ｄＬを含む。重みづけ４１４（α_Ｍ）は、推定動力伝達力Ｔ_ｓ１の算出に用いられる。外力４１５（ｄ_Ｌ）は、負荷部３０２に与えられる力である。そして、情報処理部２２０は、算出テーブル４０１を参照して外力ｄ_Ｌを算出する。 FIG. 4 is a diagram showing an example of a calculation table included in the information processing unit 220 of the information processing device 200 according to the present embodiment. The calculation table 401 stores the power transmission force 412, the variance 413, and the weighting 414 in association with the position 411. The position 411 includes the position θ _M of the drive unit 211 and the position θ _L of the load unit 212. The power transmission force 412 is an estimated power transmission force T _sK calculated by integrating the power transmission force T _sM obtained from the position θ _M of the drive unit 211 and the power transmission force T _sK obtained from the position θ _L of the load unit 212. Includes _s1 . Dispersion 413, variance sigma ² _Ts1 estimated power transmission force _{T s1,} and a variance sigma ² _dL external force _{d L.} The weighting 414 (α _M ) is used to calculate the estimated power transmission force T _s1 . The external force 415 (d _L ) is a force applied to the load unit 302. Then, the information processing unit 220 calculates the external force d _L with reference to the calculation table 401.

図５は、本実施形態に係る情報処理装置２００の情報処理部２２０のハードウェア構成を示すブロック図である。ＣＰＵ(Central Processing Unit)５１０は、演算制御用のプロセッサであり、プログラムを実行することで図３の情報処理装置２００の機能構成部を実現する。ＣＰＵ５１０は複数のプロセッサを有し、異なるプログラムやモジュール、タスク、スレッドなどを並行して実行してもよい。ＲＯＭ(Read Only Memory)５２０は、初期データおよびプログラムなどの固定データおよびその他のプログラムを記憶する。また、ネットワークインタフェース５３０は、ネットワークを介して他の装置などと通信する。なお、ＣＰＵ５１０は１つに限定されず、複数のＣＰＵであっても、あるいは画像処理用のＧＰＵ(Graphics Processing Unit)を含んでもよい。また、ネットワークインタフェース５３０は、ＣＰＵ５１０とは独立したＣＰＵを有して、ＲＡＭ(Random Access Memory)５４０の領域に送受信データを書き込みあるいは読み出しするのが望ましい。また、ＲＡＭ５４０とストレージ５５０との間でデータを転送するＤＭＡＣ(Direct Memory Access Controller)を設けるのが望ましい（図示なし）。さらに、ＣＰＵ５１０は、ＲＡＭ５４０にデータが受信あるいは転送されたことを認識してデータを処理する。また、ＣＰＵ５１０は、処理結果をＲＡＭ５４０に準備し、後の送信あるいは転送はネットワークインタフェース５３０やＤＭＡＣに任せる。 FIG. 5 is a block diagram showing a hardware configuration of the information processing unit 220 of the information processing device 200 according to the present embodiment. The CPU (Central Processing Unit) 510 is a processor for arithmetic control, and realizes the functional component of the information processing device 200 of FIG. 3 by executing a program. The CPU 510 has a plurality of processors, and may execute different programs, modules, tasks, threads, and the like in parallel. The ROM (Read Only Memory) 520 stores fixed data such as initial data and programs, and other programs. Further, the network interface 530 communicates with other devices and the like via the network. The CPU 510 is not limited to one, and may be a plurality of CPUs, or may include a GPU (Graphics Processing Unit) for image processing. Further, it is desirable that the network interface 530 has a CPU independent of the CPU 510 and writes or reads transmission / reception data in the area of the RAM (Random Access Memory) 540. Further, it is desirable to provide a DMAC (Direct Memory Access Controller) for transferring data between the RAM 540 and the storage 550 (not shown). Further, the CPU 510 recognizes that the data has been received or transferred to the RAM 540 and processes the data. Further, the CPU 510 prepares the processing result in the RAM 540, and the subsequent transmission or transfer is left to the network interface 530 or the DMAC.

ＲＡＭ５４０は、ＣＰＵ５１０が一時記憶のワークエリアとして使用するランダムアクセスメモリである。ＲＡＭ５４０には、本実施形態の実現に必要なデータを記憶する領域が確保されている。位置５４１は、駆動部２１１の位置および負荷部２１２の位置である。動力伝達力５４２は、駆動部２１１の位置から求めた動力伝達力Ｔ_ｓＭ、および駆動部２１１の位置と負荷部２１２の位置との差から求めた動力伝達力Ｔ_ｓＫである。推定動力伝達力５４３は、動力伝達力Ｔ_ｓＭおよび動力伝達力Ｔ_ｓＫを統合して算出された動力伝達力である。分散５４４は、推定動力伝達力Ｔ_ｓ１の分散σ^２ _Ｔｓ１および外力ｄ_Ｌの分散σ^２ _ｄＬである。重みづけ５４５は、動力伝達力Ｔ_ｓＭおよび動力伝達力Ｔ_ｓＫを統合する際に用いられる重みであり、重みづけα_Ｍを変えつつ動力伝達力を統合して、推定動力伝達力が算出される。外力５４６は、負荷部２１２に与えられる力である。 The RAM 540 is a random access memory used by the CPU 510 as a temporary storage work area. The RAM 540 secures an area for storing data necessary for realizing the present embodiment. The position 541 is the position of the drive unit 211 and the position of the load unit 212. The power transmission force 542 is a power transmission force T _sM obtained from the position of the drive unit 211 and a power transmission force T _sK obtained from the difference between the position of the drive unit 211 and the position of the load unit 212. The estimated power transmission force 543 is a power transmission force calculated by integrating the power transmission force T _sM and the power transmission force T _sK . Dispersion 544 is the variance sigma ² _dL of variance sigma ² _Ts1 and external force _{d L} of the estimated power transmission force _{T s1.} The weighting 545 is a weight used when integrating the power transmission force T _sM and the power transmission force T _sK , and the estimated power transmission force is calculated by integrating the power transmission force while changing the weighting α _M. .. The external force 546 is a force applied to the load unit 212.

送受信データ５４７は、ネットワークインタフェース５３０を介して送受信されるデータである。また、ＲＡＭ５４０は、各種アプリケーションモジュールを実行するためのアプリケーション実行領域５４８を有する。 The transmission / reception data 547 is data transmitted / received via the network interface 530. The RAM 540 also has an application execution area 548 for executing various application modules.

ストレージ５５０には、データベースや各種のパラメータ、あるいは本実施形態の実現に必要な以下のデータまたはプログラムが記憶されている。ストレージ５５０は、算出テーブル４０１を格納する。算出テーブル４０１は、図４に示した位置４１１と外力４１５などとの関係を管理するテーブルである。 The storage 550 stores a database, various parameters, and the following data or programs necessary for realizing the present embodiment. The storage 550 stores the calculation table 401. The calculation table 401 is a table that manages the relationship between the position 411 shown in FIG. 4 and the external force 415 and the like.

ストレージ５５０は、さらに、検出モジュール５５１，５５２および算出モジュール５５３，５５４を格納する。検出モジュール５５１は、駆動部２１１の位置θ_Ｍを検出するモジュールである。検出モジュール５５２は、負荷部２１２の位置Ｘ_Ｌを検出するモジュールである。算出モジュール５５３は、駆動部２１１の位置と負荷部２１２の位置とに基づいて動力伝達力Ｔ_ｓを算出するモジュールである。さらに、算出モジュール５５３は、駆動部２１１の位置から求めた動力伝達力Ｔ_ｓＭと、駆動部２１１の位置と負荷部２１２の位置との差から求めた動力伝達力Ｔ_ｓＫとを、重みづけα_Ｍを変えつつ統合して推定動力伝達力Ｔ_ｓ１＝α_ＭＴ_ｓＭ＋（１−α_Ｍ）Ｔ_ｓＫを算出する際に、推定動力伝達力Ｔ_ｓ１の分散σ^２ _Ｔｓ１または外力ｄ_Ｌの分散σ^２ _ｄＬが最小になるように重みづけα_Ｍを決定するモジュールである。算出モジュール５５４は、推定動力伝達力Ｔ_ｓ１を用いて外力ｄ_Ｌを算出するモジュールである。これらのモジュール５５１〜５５４は、ＣＰＵ５１０によりＲＡＭ５４０のアプリケーション実行領域５４８に読み出され、実行される。制御プログラム５５５は、情報処理部２２０の全体を制御するためのプログラムである。 The storage 550 further stores the detection modules 551 and 552 and the calculation modules 535 and 554. The detection module 551 is a module that detects the position θ _M of the drive unit 211. Detection module 552 is a module for detecting the position _{X L} of the load unit 212. The calculation module 553 is a module that calculates the power transmission force T _s based on the position of the drive unit 211 and the position of the load unit 212. Furthermore, calculation module 553, a power transmission force T _sM determined from the position of the drive unit 211, the position of the drive unit 211 and a power transmission force T _sK determined from the difference between the position of the load unit 212, weighting α when calculating the estimated power transmission force _{T s1 = α M T sM +} (1-α M) T sK integrates while changing the _M, the dispersion of the dispersion sigma ² _Ts1 or external force _{d L} of the estimated power transmission force _{T s1} It is a module that determines the weighted α _M so that σ ² _dL is minimized. The calculation module 554 is a module that calculates the external force d _L using the estimated power transmission force T _s1 . These modules 551 to 554 are read by the CPU 510 into the application execution area 548 of the RAM 540 and executed. The control program 555 is a program for controlling the entire information processing unit 220.

入出力インタフェース５６０は、入出力機器との入出力データをインタフェースする。入出力インタフェース５６０には、表示部５６１、操作部５６２、が接続される。また、入出力インタフェース５６０には、さらに、記憶媒体５６４が接続されてもよい。さらに、音声出力部であるスピーカ５６３や、音声入力部であるマイク（図示せず）、あるいは、ＧＰＳ位置判定部が接続されてもよい。なお、図５に示したＲＡＭ５４０やストレージ５５０には、情報処理部２２０が有する汎用の機能や他の実現可能な機能に関するプログラムやデータは図示されていない。 The input / output interface 560 interfaces input / output data with the input / output device. A display unit 561 and an operation unit 562 are connected to the input / output interface 560. Further, a storage medium 564 may be further connected to the input / output interface 560. Further, a speaker 563 which is a voice output unit, a microphone (not shown) which is a voice input unit, or a GPS position determination unit may be connected. The RAM 540 and the storage 550 shown in FIG. 5 do not show programs or data related to general-purpose functions and other feasible functions of the information processing unit 220.

図６は、本実施形態に係る情報処理装置２００の情報処理部２２０の処理手順を説明するフローチャートである。このフローチャートは、図５のＣＰＵ５１０がＲＡＭ５４０を使用して実行し、図３の情報処理部２２０の機能構成部を実現する。 FIG. 6 is a flowchart illustrating a processing procedure of the information processing unit 220 of the information processing apparatus 200 according to the present embodiment. This flowchart is executed by the CPU 510 of FIG. 5 using the RAM 540, and realizes the functional configuration unit of the information processing unit 220 of FIG.

ステップＳ６０１において、情報処理部２２０は、検出部３１１，３２１により駆動部３０１および負荷部３０２の位置データを取得する。ステップＳ６０３において、情報処理部２２０は、取得した位置データに基づいて、駆動部３０１の位置θ_Ｍおよび負荷部３０２の位置Ｘ_Ｌをそれぞれ検出する。ステップＳ６０５において、情報処理部２２０は、検出した位置θ_ＭとＸ_Ｌとに基づいて、動力伝達力を算出する。 In step S601, the information processing unit 220 acquires the position data of the drive unit 301 and the load unit 302 by the detection units 311, 321. In step S603, the information processing unit 220, based on the acquired position data to detect the position _{X L} of the location theta _M and the load portion 302 of the drive unit 301, respectively. In step S605, the information processing unit 220, based on the detected position theta _M and _{X L,} to calculate the power transmission force.

ステップＳ６０７において、情報処理部２２０は、駆動部３０１の位置から求めた動力伝達力Ｔ_ｓＭと、駆動部３０１の位置と負荷部３０２の位置との差から求めた動力伝達力Ｔ_ｓＫとを、重みづけα_Ｍを変えつつ統合して推定動力伝達力Ｔ_ｓ１を算出するにあたり、推定動力伝達力Ｔ_ｓ１の分散σ^２ _Ｔｓ１または外力の分散σ^２ _ｄＬが最小になるように重みづけα_Ｍを決定する。ステップＳ６０９において、情報処理部２２０は、決定したα_Ｍを用いて算出した推定動力伝達力Ｔ_ｓ１を用いて、外力ｄ_Ｌを算出する。 In step S607, the information processing unit 220 _obtains the power transmission force T _sM obtained from the position of the drive unit 301 and the power transmission force T _sK obtained from the difference between the position of the drive unit 301 and the position of the load unit 302. in calculating the estimated power transmission force T _s1 integrated while changing the weighting alpha _M, the weighted alpha _M so that the variance sigma ² _dL of variance sigma ² _Ts1 or external force estimated power transmission force T _s1 is minimized decide. In step S609, the information processing unit 220 calculates the external force d _L using the estimated power transmission force T _s1 calculated using the determined α _M.

本実施形態によれば、力センサを用いない場合であっても負荷部に与えられる外力を推定することができる。また、力センサを用いないので、低コストで装置を組み立てることができる。さらに、２慣性系モデルを用いて外力を推定するので、剛体モデルで推定した場合と比較して共振の影響などを排除できる。また、本実施形態によれば、汎用性が高いため、モデル化誤差が大きい場合であっても精度よく外力を推定できる。 According to this embodiment, the external force applied to the load unit can be estimated even when the force sensor is not used. Moreover, since the force sensor is not used, the device can be assembled at low cost. Furthermore, since the external force is estimated using the two-inertial frame model, the influence of resonance can be eliminated as compared with the case of estimating with the rigid body model. Further, according to the present embodiment, since the versatility is high, the external force can be estimated accurately even when the modeling error is large.

［第３実施形態］
次に本発明の第３実施形態に係る情報処理装置について、図７Ａ乃至図７Ｃを用いて説明する。図７Ａは、本実施形態に係る情報処理装置の概要を説明する図である。本実施形態に係る情報処理装置は、上記第２実施形態と比べると、上記第２実施形態が回転駆動機構であるのに対して、本実施形態はボールねじ駆動機構である点で異なる。 [Third Embodiment]
Next, the information processing apparatus according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 7A to 7C. FIG. 7A is a diagram illustrating an outline of the information processing apparatus according to the present embodiment. The information processing apparatus according to the present embodiment is different from the second embodiment in that the second embodiment is a rotation drive mechanism, whereas the present embodiment is a ball screw drive mechanism.

情報処理装置７００は、産業機械７１０および情報処理部７２０を有する。産業機械７１０は、駆動部７１１、負荷部７１３および動力伝達部７１６を含む。 The information processing device 700 has an industrial machine 710 and an information processing unit 720. The industrial machine 710 includes a drive unit 711, a load unit 713, and a power transmission unit 716.

駆動部７１１は、例えば、サーボモータなどの回転型モータであるが、これらには限定されず、リニアモータであってもよい。駆動部７１１からの動力は、カップリング７１２を介して動力伝達部７１６へ伝えられる。 The drive unit 711 is, for example, a rotary motor such as a servo motor, but is not limited to these, and may be a linear motor. The power from the drive unit 711 is transmitted to the power transmission unit 716 via the coupling 712.

負荷部７１３は、例えば、テーブルである。ワーク７１４は、負荷部７１３上に載置される。ツール７１５が、ワーク７１４に接触する。 The load unit 713 is, for example, a table. The work 714 is placed on the load unit 713. The tool 715 comes into contact with the work 714.

動力伝達部７１６は、駆動部７１１から負荷部７１３に動力を伝達する。動力伝達部７１６は、例えば、ボールねじ、ベルト、ギアなどであるが、これらには限定されない。動力伝達部７１６がボールねじである場合、動力伝達部７１６は、駆動部７１１から負荷部７１３に並進力を伝達する。 The power transmission unit 716 transmits power from the drive unit 711 to the load unit 713. The power transmission unit 716 is, for example, a ball screw, a belt, a gear, or the like, but is not limited thereto. When the power transmission unit 716 is a ball screw, the power transmission unit 716 transmits a translational force from the drive unit 711 to the load unit 713.

ボールナット７１７は、動力伝達部７１６から伝達された動力を負荷部７１３へ伝える。負荷部７１３は、矢印７３０の方向へ移動する。なお、駆動部７１１を逆回転させれば、負荷部７１３は、矢印７３０とは逆方向へ移動する。なお、産業機械７１０は、例えば、工作機械、半導体製造装置などであるがこれらには限定されない。情報処理部７２０は、負荷部７１３に与えられる外力ｄ_Ｌを算出する。 The ball nut 717 transmits the power transmitted from the power transmission unit 716 to the load unit 713. The load unit 713 moves in the direction of arrow 730. If the drive unit 711 is rotated in the reverse direction, the load unit 713 moves in the direction opposite to that of the arrow 730. The industrial machine 710 is, for example, a machine tool, a semiconductor manufacturing apparatus, or the like, but is not limited thereto. The information processing unit 720 calculates the external force d _L applied to the load unit 713.

図７Ｂは、２慣性系モデル（並進駆動系）を説明する２慣性系モデル図である。また、図７Ｃは、２慣性系モデル（並進駆動系）の２慣性系ブロック図である。本実施形態の並進駆動系の２慣性系モデルは図示した通りとなる。情報処理装置７００の情報処理部７２０は、負荷部７１３に与えられる外力ｄ_Ｌを算出する。駆動部７１１は、軸方向剛性Ｋ_ｔを有する動力伝達部７１６を介して負荷部７１３を駆動する。 FIG. 7B is a two-inertial frame model diagram illustrating a two-inertial frame model (translational drive system). Further, FIG. 7C is a bi-inertial frame block diagram of the bi-inertial frame model (translational drive system). The two-inertial frame model of the translational drive system of the present embodiment is as shown in the figure. The information processing unit 720 of the information processing device 700 calculates the external force d _L applied to the load unit 713. Drive unit 711 via a power transmission portion 716 having an axial stiffness _{K t} to drive the load 713.

駆動部７１１（回転部）の運動方程式は、

となる。 The equation of motion of the drive unit 711 (rotating unit) is

Will be.

動力伝達部７１６の運動方程式は、

となる。 The equation of motion of the power transmission unit 716 is

Will be.

負荷部７１３（直進部）の運動方程式は、

となる。 The equation of motion of the load section 713 (straight section) is

Will be.

なお、各記号の定義は、
Ｔ_Ｍ：駆動トルク
θ_Ｍ：駆動部角度（回転部角度）
ω_Ｍ：駆動部角速度（回転部角速度）
Ｊ_Ｍ：駆動部イナーシャ（回転部イナーシャ）
Ｄ_Ｍ：駆動部粘性摩擦係数（回転部粘性摩擦係数）
Ｒ：回転−直進変換係数
Ｋ_ｔ：軸方向剛性
Ｆ_ｓ：推力
ｘ_Ｌ：負荷部位置（直進部位置）
ｖ_Ｌ：負荷部速度（直進部速度）
Ｍ_Ｌ：負荷部質量（直進部質量）
Ｃ_Ｌ：負荷部粘性摩擦係数（直進部粘性摩擦係数）
ｄ_Ｌ：外力（負荷トルク）
である。 The definition of each symbol is
_TM : Drive torque θ _M : Drive angle (rotating angle)
ω _M : Drive unit angular velocity (rotating unit angular velocity)
J _M: drive unit inertia (rotating portion inertia)
_DM : Drive part viscous friction coefficient (rotating part viscous friction coefficient)
R: Rotation-straight conversion coefficient K _t : Axial rigidity F _s : Thrust x _L : Load part position (straight part position)
v _L : Load speed (straight speed)
M _L: load unit mass (straight parts by weight)
_CL : Viscous friction coefficient of load part (viscous friction coefficient of straight part)
d _L : External force (load torque)
Is.

図７Ｃは、２慣性系モデル（並進駆動系）の２慣性系ブロック図である。本実施形態の並進駆動系の２慣性系ブロック図は図示した通りとなる。 FIG. 7C is a two-inertial frame block diagram of the two-inertial frame model (translational drive system). The two-inertial frame block diagram of the translational drive system of the present embodiment is as shown in the figure.

駆動部７１１の運動方程式は、回転運動となるので、

となる。 Since the equation of motion of the drive unit 711 is a rotary motion,

Will be.

動力伝達部７１６の運動方程式は、

となる。 The equation of motion of the power transmission unit 716 is

Will be.

負荷部７１３の運動方程式は、

となる。 The equation of motion of the load unit 713 is

Will be.

これらの式（２７）、式（２８）、式（２９）から、第２実施形態と同様に、負荷部７１３に与えられる外力ｄ_Ｌを算出できる。 From these equations (27), (28), and (29), the external force d _L applied to the load unit 713 can be calculated as in the second embodiment.

本実施形態によれば、ボールねじ駆動機構であっても負荷部に与えられる外力を算出できる。 According to this embodiment, the external force applied to the load unit can be calculated even with the ball screw drive mechanism.

［第４実施形態］
次に本発明の第４実施形態に係る情報処理装置について、図８Ａ乃至図１２を用いて説明する。図８Ａは、本実施形態に係る２慣性系モデルの２慣性系ブロック図である。また、図８Ｂは、本実施形態に係る推定方法を説明する図である。本実施形態に係る情報処理装置は、上記第１実施形態乃至第３実施形態と比べると、動力伝達部にも軸トルクセンサを設けた点で異なる。なお、本実施形態に係る情報処理装置を上記第１実施形態乃至第３実施形態のいずれかと組み合わせた構成であってもよい。 [Fourth Embodiment]
Next, the information processing apparatus according to the fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 8A to 12. FIG. 8A is a bi-inertial frame block diagram of the bi-inertial frame model according to the present embodiment. Further, FIG. 8B is a diagram illustrating an estimation method according to the present embodiment. The information processing apparatus according to the present embodiment is different from the first to third embodiments in that a shaft torque sensor is also provided in the power transmission unit. The information processing apparatus according to the present embodiment may be combined with any of the first to third embodiments.

産業機械８１０の情報処理部は、負荷部に与えられる外力ｄ_Ｌを算出（推定）する。駆動部は、軸方向剛性Ｋ_ｔを有する動力伝達部を介して負荷部を駆動する。 The information processing unit of the industrial machine 810 calculates (estimates) the external force d _L applied to the load unit. Drive unit via a power transmission unit having an axial stiffness K _t driving the load unit.

外力ｄ_Ｌの推定値は、

となる。 The estimated value of the external force d _L is

Will be.

これを展開すると、

となる。 If you expand this,

Will be.

最適なα_Ｍ、β_Ｋのとき、

となる。 When the optimum α _M and β _K ,

Will be.

軸トルクセンサを適用することにより分散は必ず低減する。σ^２ _ＴｓＳが大きいときは、低減効果は小さくなり、小さいときは、低減効果は大きくなる。実際には分散自体も小さくなるが、ノミナル値の誤差の影響を受けにくくなることが重要であると考えられる。 Dispersion is always reduced by applying the shaft torque sensor. When σ ² _TsS is large, the reduction effect is small, and when it is small, the reduction effect is large. In reality, the variance itself becomes smaller, but it is important that it is less susceptible to the error of the nominal value.

図８Ｃは、本実施形態に係る分散を用いた負荷部に与えられる外力の推定を説明する図である。そして、図８Ｃに示したように、最小分散となるα_Ｍおよびβ_Ｋを用いることにより負荷部７１３に与えられる外力ｄ_Ｌを推定できる。 FIG. 8C is a diagram for explaining the estimation of the external force applied to the load unit using the dispersion according to the present embodiment. Then, as shown in FIG. 8C, the external force d _L applied to the load unit 713 can be estimated by using α _M and β _K which are the minimum variances.

図９は、本実施形態に係る情報処理装置の構成を示すブロック図である。情報処理装置９００は、産業機械７１０および情報処理部７２０を含む。産業機械７１０は、駆動部７０１、動力伝達部７０３および負荷部７０２を有する。負荷部７０２には、外力ｄ_Ｌ９２２が与えられる。 FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of an information processing device according to the present embodiment. The information processing device 900 includes an industrial machine 710 and an information processing unit 720. The industrial machine 710 has a drive unit 701, a power transmission unit 703, and a load unit 702. An external force d _L 922 is applied to the load unit 702.

情報処理部７２０は、検出部９０１を有する。検出部９０１は、動力伝達部の動力伝達力Ｔ_ｓＳを検出する。検出部９０１は、例えば、軸トルクセンサである。 The information processing unit 720 has a detection unit 901. The detection unit 901 detects the power transmission force T _sS of the power transmission unit. The detection unit 901 is, for example, a shaft torque sensor.

情報処理部７２０は、さらに、算出部９０２および算出部９０３を有する。算出部９０２は、動力伝達力Ｔ_ｓＭと、動力伝達力Ｔ_ｓＫと、動力伝達力Ｔ_ｓＳとを、重みづけα_Ｍおよび重みづけβ_Ｋを変えつつ統合して推定動力伝達力Ｔ_ｓ２＝α_ＭＴ_ｓＭ＋β_ＫＴ_ｓＫ−（１−α_Ｍ−β_Ｋ）Ｔ_ｓＳを算出するにあたり、推定動力伝達力Ｔ_ｓ２の分散σ^２ _Ｔｓ２または外力ｄ_Ｌ９２２の分散σ^２ _ｄＬが最小になるように重みづけα_Ｍおよびβ_Ｋを決定する。算出部９０３は、推定動力伝達力Ｔ_ｓ２を用いて外力ｄ_Ｌ９２２を算出する。 The information processing unit 720 further includes a calculation unit 902 and a calculation unit 903. Calculator 902, a power transmission force _{T sM,} a power transmission force _{T sK,} a power transmission force _{T sS,} estimated power transmission force to integrate while changing the weighting alpha _M and weighting β _{K T s2} = α _{M T sM + β K T sK} - in calculating the _{(1-α M -β K)} T sS, so the variance sigma ² _dL of variance sigma ² _Ts2 or external force _d L 922 estimates the power transmission force _{T s2} is minimized Weighted to determine α _M and β _K. The calculation unit 903 calculates the external force d _L 922 using the estimated power transmission force T _s2 .

図１０は、本実施形態に係る情報処理装置の情報処理部が有する算出テーブルの一例を示す図である。算出テーブル１００１は、位置４１１に関連付けて重みづけ１０１１（β_Ｋ）を記憶する。重みづけ１０１１（β_Ｋ）は、推定動力伝達力Ｔ_ｓ２の算出に用いられる。そして、情報処理部７２０は、算出テーブル１００１を算出して外力ｄ_Ｌ１０１２の推定値を算出する。 FIG. 10 is a diagram showing an example of a calculation table included in the information processing unit of the information processing apparatus according to the present embodiment. The calculation table 1001 stores the weighting 1011 (β _K ) in association with the position 411. The weighting 1011 (β _K ) is used to calculate the estimated power transmission force T _s2 . Then, the information processing unit 720 calculates the calculation table 1001 and calculates the estimated value of the external force d _L 1012.

図１１は、本実施形態に係る情報処理装置７００の情報処理部７２０のハードウェア構成を示すブロック図である。ストレージ１１５０には、データベースや各種のパラメータ、あるいは本実施形態の実現に必要な以下のデータまたはプログラムが記憶されている。ストレージ１１５０は、算出テーブル１００１を格納する。算出テーブル１００１は、図１０に示した位置４１１と重みづけ１０１１（β_Ｋ）などとの関係を管理するテーブルである。 FIG. 11 is a block diagram showing a hardware configuration of the information processing unit 720 of the information processing device 700 according to the present embodiment. The storage 1150 stores a database, various parameters, and the following data or programs necessary for realizing the present embodiment. The storage 1150 stores the calculation table 1001. The calculation table 1001 is a table that manages the relationship between the position 411 shown in FIG. 10 and the weighting 1011 (β _K ) and the like.

ストレージ１１５０は、さらに、検出モジュール１１５１および算出モジュール１１５２，１１５３を格納する。検出モジュール１１５１は、動力伝達部の動力伝達力Ｔ_ｓＳを検出するモジュールである。算出モジュール１１５２は、駆動部２１１の位置から求めた動力伝達力Ｔ_ｓＭと、駆動部２１１の位置と負荷部２１２の位置との差から求めた動力伝達力Ｔ_ｓＫと、動力伝達力Ｔ_ｓＳとを、重みづけα_Ｍおよび重みづけβ_Ｋを変えつつ統合して推定動力伝達力Ｔ_ｓ２＝α_ＭＴ_ｓＭ＋β_ＫＴ_ｓＫ−（１−α_Ｍ−β_Ｋ）Ｔ_ｓＳを算出する際に、推定動力伝達力Ｔ_ｓ２の分散σ^２ _Ｔｓ２または外力ｄ_Ｌの分散σ^２ _ｄＬが最小になるように重みづけα_Ｍおよび重みづけβ_Ｋを決定するモジュールである。 The storage 1150 further stores the detection module 1151 and the calculation modules 1152, 1153. The detection module 1151 is a module that detects the power transmission force _TsS of the power transmission unit. The calculation module 1152 includes a power transmission force T _sM obtained from the position of the drive unit 211, a power transmission force T _sK obtained from the difference between the position of the drive unit 211 and the position of the load unit 212, and a power transmission force T _sS . when calculating the _{(1-α M -β K)} T sS, - the estimated power transmission force _{T s2 = α M T sM +} β K T sK to integrate while changing the weighting alpha _M and weighting beta _K variance sigma ² _dL of variance sigma ² _Ts2 or external force _{d L} of the estimated power transmission force _{T s2} is a module for determining a weighting alpha _M and weighting beta _K to minimize.

算出モジュール１１５３は、推定動力伝達力Ｔ_ｓＳを用いて、外力ｄ_Ｌを算出するモジュールである。 The calculation module 1153 is a module that calculates the external force d _L using the estimated power transmission force T _sS .

図１２は、本実施形態に係る情報処理装置７００の情報処理部７２０の処理手順を説明するフローチャートである。このフローチャートは、図１１のＣＰＵ５１０がＲＡＭ５４０を使用して実行し、図９の情報処理部７２０の機能構成部を実現する。 FIG. 12 is a flowchart illustrating a processing procedure of the information processing unit 720 of the information processing apparatus 700 according to the present embodiment. This flowchart is executed by the CPU 510 of FIG. 11 using the RAM 540, and realizes the functional configuration unit of the information processing unit 720 of FIG.

ステップＳ１１０１において、情報処理部７２０は、駆動部７１１の位置から求めた動力伝達力Ｔ_ｓＭと、駆動部７１１の位置と負荷部７１３の位置との差から求めた動力伝達力Ｔ_ｓＫと、動力伝達力Ｔ_ｓＳとを、重みづけα_Ｍおよび重みづけβ_Ｋを変えつつ統合して推定動力伝達力Ｔ_ｓ２を算出するにあたり、推定動力伝達力Ｔ_ｓ２の分散σ^２ _Ｔｓ２または外力の分散σ^２ _ｄＬが最小になるように重みづけα_Ｍおよびβ_Ｋを決定する。ステップＳ１１０３において、情報処理部２２０は、決定したα_Ｍおよびβ_Ｋを用いて算出した推定動力伝達力Ｔ_ｓ２を用いて、外力ｄ_Ｌの推定値を算出する。 In step S1101, the information processing unit 720 has the power transmission force T _sM obtained from the position of the drive unit 711, the power transmission force T _sK obtained from the difference between the position of the drive unit 711 and the position of the load unit 713, and the power. a transmission force _{T sS,} in calculating the estimated power transmission force _{T s2} to integrate while changing the weighting alpha _M and weighting beta _K, variance of variance sigma ² _Ts2 or external force estimated power transmission force _{T s2} sigma ² Weighted α _M and β _K are determined so that _dL is minimized. In step S1103, the information processing unit 220 calculates an estimated value of the external force d _L by using the estimated power transmission force T _s2 calculated by using the determined α _M and β _K.

本実施形態によれば、軸トルクセンサをさらに追加して、軸トルクセンサの検出値を用いるので、より正確な外力の推定値を算出できる。 According to the present embodiment, since the shaft torque sensor is further added and the detected value of the shaft torque sensor is used, a more accurate estimated value of the external force can be calculated.

［他の実施形態］
以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明の技術的範囲で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。また、それぞれの実施形態に含まれる別々の特徴を如何様に組み合わせたシステムまたは装置も、本発明の技術的範囲に含まれる。 [Other Embodiments]
Although the present invention has been described above with reference to the embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments. Various changes that can be understood by those skilled in the art can be made to the structure and details of the present invention within the technical scope of the present invention. Also included in the technical scope of the present invention are systems or devices in any combination of the different features contained in each embodiment.

また、本発明は、複数の機器から構成されるシステムに適用されてもよいし、単体の装置に適用されてもよい。さらに、本発明は、実施形態の機能を実現する情報処理プログラムが、システムあるいは装置に直接あるいは遠隔から供給される場合にも適用可能である。したがって、本発明の機能をコンピュータで実現するために、コンピュータにインストールされるプログラム、あるいはそのプログラムを格納した媒体、そのプログラムをダウンロードさせるＷＷＷ(World Wide Web)サーバも、本発明の技術的範囲に含まれる。特に、少なくとも、上述した実施形態に含まれる処理ステップをコンピュータに実行させるプログラムを格納した非一時的コンピュータ可読媒体（non-transitory computer readable medium）は本発明の技術的範囲に含まれる。 Further, the present invention may be applied to a system composed of a plurality of devices, or may be applied to a single device. Furthermore, the present invention is also applicable when the information processing program that realizes the functions of the embodiment is supplied directly or remotely to the system or device. Therefore, in order to realize the functions of the present invention on a computer, a program installed on the computer, a medium containing the program, and a WWW (World Wide Web) server for downloading the program are also within the technical scope of the present invention. included. In particular, at least a non-transitory computer readable medium containing a program that causes a computer to execute the processing steps included in the above-described embodiment is included in the technical scope of the present invention.

Claims (8)

駆動部と、
前記駆動部の位置θ_Ｍを検出する第１検出部と、
外力ｄ_Ｌが与えられる負荷部と、
前記負荷部の位置Ｘ_Ｌを検出する第２検出部と、
前記駆動部の駆動力を前記負荷部に伝達する動力伝達部と、
前記駆動部の位置θ_Ｍと前記負荷部の位置Ｘ_Ｌとに基づいて、動力伝達力Ｔ_ｓを算出する第１算出部と、
を備え、
前記第１算出部は、
前記駆動部の位置θ_Ｍから求めた動力伝達力Ｔ_ｓＭと、前記駆動部の位置θ_Ｍと前記負荷部の位置ＸＬとの差から求めた動力伝達力Ｔ_ｓＫとを、重みづけα_Ｍを変えつつ統合して第１推定動力伝達力Ｔ_ｓ１＝α_ＭＴ_ｓＭ＋（１−α_Ｍ）Ｔ_ｓＫを算出するにあたり、前記第１推定動力伝達力Ｔ_ｓ１の分散σ^２ _Ｔｓ１または前記外力ｄ_Ｌの分散σ^２ _ｄＬが最小になるように前記重みづけα_Ｍを決定する情報処理装置。 With the drive unit
A first detection unit that detects the position θ _{M of the} drive unit,
The load part to which the external force d _L is applied and
A second detector for detecting the position X _L of the load unit,
A power transmission unit that transmits the driving force of the drive unit to the load unit,
On the basis of the position X _L of the load unit and the position theta _M of the driving unit, a first calculation unit for calculating a power transmission force T _s,
With
The first calculation unit
The power transmission force T _sM obtained from the position θ _{M of the} drive unit and the power transmission force T _sK obtained from the difference between the position θ _{M of the} drive unit and the position XL of the load unit are weighted α _M. Upon first estimated power transmission force integrated _{T s1 = α M T sM +} (1-α M) T sK calculates a while changing the dispersion sigma ² _Ts1 or the external force d of the first estimated power transmission force _{T s1} An information processing apparatus that determines the weighted α _M so that the variance σ ² _{dL of L} is minimized. 前記第１推定動力伝達力を用いて、前記外力ｄ_Ｌを算出する第２算出部をさらに備えた請求項１に記載の情報処理装置。 The information processing apparatus according to claim 1, further comprising a second calculation unit for calculating the external force d _L using the first estimated power transmission force. 前記動力伝達部の動力伝達力Ｔ_ｓＳを検出する第３検出部をさらに備え、
前記第１算出部は、前記動力伝達力Ｔ_ｓＭと、前記動力伝達力Ｔ_ｓＫと、前記動力伝達力Ｔ_ｓＳとを、重みづけα_Ｍおよび重みづけβ_Ｋを変えつつ統合して第２推定動力伝達力Ｔ_ｓ２＝α_ＭＴ_ｓＭ＋β_ＫＴ_ｓＫ−（１−α_Ｍ−β_Ｋ）Ｔ_ｓＳを算出するにあたり、前記第２推定動力伝達力_Ｔｓ２の分散σ^２ _Ｔｓ２または前記外力ｄ_Ｌの分散σ^２ _ｄＬが最小になるように前記重みづけα_Ｍおよび前記重みづけβ_Ｋを決定する請求項１または２に記載の情報処理装置。 A third detection unit for detecting the power transmission force _TsS of the power transmission unit is further provided.
Wherein the first calculation unit and the power transmission force T _sM, and the power transmission force T _sK, and the power transmission force T _sS, second estimation integrate while changing the weighting alpha _M and weighting beta _K power transmission force _{T s2 = α M T sM +} β K T sK - in calculating the _{(1-α M -β K)} T sS, the second estimated power transmission force _Ts2 of variance sigma ² _Ts2 or the external force _{d L} The information processing apparatus according to claim 1 or 2, wherein the weighted α _M and the weighted β _K are determined so that the variance σ ² _dL is minimized. 前記第２推定動力伝達力を用いて、前記外力ｄ_Ｌを算出する第３算出部をさらに備えた請求項３に記載の情報処理装置。 The information processing apparatus according to claim 3, further comprising a third calculation unit for calculating the external force d _L using the second estimated power transmission force. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の情報処理装置を含み、前記負荷部としてのステージに与えられた外力を推定する工作機械。 A machine tool that includes the information processing device according to any one of claims 1 to 4 and estimates an external force applied to a stage as a load unit. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の情報処理装置を含み、前記負荷部としてのアームに与えられた外力を推定するロボット。 A robot that includes the information processing device according to any one of claims 1 to 4 and estimates an external force applied to an arm as a load unit. 駆動部と、
前記駆動部の位置θ_Ｍを検出する第１検出部と、
外力ｄ_Ｌが与えられる負荷部と、
前記負荷部の位置Ｘ_Ｌを検出する第２検出部と、
前記駆動部の駆動力を前記負荷部に伝達する動力伝達部と、
前記駆動部の位置θ_Ｍと前記負荷部の位置Ｘ_Ｌとに基づいて、動力伝達力Ｔ_ｓを算出する第１算出部と、
を備えた情報処理装置の制御方法であって、
前記駆動部の位置θ_Ｍから動力伝達力Ｔ_ｓＭを求める第１ステップと、
前記駆動部の位置θ_Ｍと前記負荷部の位置Ｘ_Ｌとの差から動力伝達力Ｔ_ｓＫを求める第２ステップと、
前記第１ステップで求めた前記動力伝達力Ｔ_ｓＭと前記第２ステップで求めた動力伝達力Ｔ_ｓＫとを、重みづけα_Ｍを変えつつ統合して第１推定動力伝達力Ｔ_ｓ１＝α_ＭＴ_ｓＭ＋（１−α_Ｍ）Ｔ_ｓＫを算出するにあたり、前記第１推定動力伝達力Ｔ_ｓ１の分散σ^２ _Ｔｓ１または前記外力ｄ_Ｌの分散σ^２ _ｄＬが最小になるように前記重みづけα_Ｍを決定する第３ステップと、
を含む情報処理装置の制御方法。 With the drive unit
A first detection unit that detects the position θ _{M of the} drive unit,
The load part to which the external force d _L is applied and
A second detector for detecting the position X _L of the load unit,
A power transmission unit that transmits the driving force of the drive unit to the load unit,
On the basis of the position X _L of the load unit and the position theta _M of the driving unit, a first calculation unit for calculating a power transmission force T _s,
It is a control method of an information processing device equipped with
The first step of _{obtaining the} power transmission force T _sM from the position θ _{M of the} drive unit, and
A second step of obtaining the power transmission force T _sK from the difference between the position X _L of the load unit and the position theta _M of the driving portion,
The power transmission force T _sM obtained in the first step and the power transmission force T _sK obtained in the second step are integrated while changing the weighting α _M , and the first estimated power transmission force T _s1 = α _M. In calculating T _sM + (1-α _M ) T _sK , the weighting α is such that the variance σ ² _{Ts1 of} the first estimated power transmission force T _s1 or the variance σ ² _dL of the external force d _L is minimized. The third step to determine _M and
A method of controlling an information processing device including. 駆動部と、
前記駆動部の位置θ_Ｍを検出する第１検出部と、
外力ｄ_Ｌが与えられる負荷部と、
前記負荷部の位置Ｘ_Ｌを検出する第２検出部と、
前記駆動部の駆動力を前記負荷部に伝達する動力伝達部と、
前記駆動部の位置θ_Ｍと前記負荷部の位置Ｘ_Ｌとに基づいて、動力伝達力Ｔ_ｓを算出する第１算出部と、
を備えた情報処理装置の制御プログラムであって、
前記駆動部の位置θ_Ｍから動力伝達力Ｔ_ｓＭを求める第１ステップと、
前記駆動部の位置θ_Ｍと前記負荷部の位置Ｘ_Ｌとの差から動力伝達力Ｔ_ｓＫを求める第２ステップと、
前記第１ステップで求めた前記動力伝達力Ｔ_ｓＭと前記第２ステップで求めた動力伝達力Ｔ_ｓＫとを、重みづけα_Ｍを変えつつ統合して第１推定動力伝達力Ｔ_ｓ１＝α_ＭＴ_ｓＭ＋（１−α_Ｍ）Ｔ_ｓＫを算出するにあたり、前記第１推定動力伝達力Ｔ_ｓ１の分散σ^２ _Ｔｓ１または前記外力ｄ_Ｌの分散σ^２ _ｄＬが最小になるように前記重みづけα_Ｍを決定する第３ステップと、
をコンピュータに実行させる情報処理装置の制御プログラム。 With the drive unit
A first detection unit that detects the position θ _{M of the} drive unit,
The load part to which the external force d _L is applied and
A second detector for detecting the position X _L of the load unit,
A power transmission unit that transmits the driving force of the drive unit to the load unit,
On the basis of the position X _L of the load unit and the position theta _M of the driving unit, a first calculation unit for calculating a power transmission force T _s,
It is a control program of an information processing device equipped with
The first step of _{obtaining the} power transmission force T _sM from the position θ _{M of the} drive unit, and
A second step of obtaining the power transmission force T _sK from the difference between the position X _L of the load unit and the position theta _M of the driving portion,
The power transmission force T _sM obtained in the first step and the power transmission force T _sK obtained in the second step are integrated while changing the weighting α _M , and the first estimated power transmission force T _s1 = α _M. In calculating T _sM + (1-α _M ) T _sK , the weighting α is such that the variance σ ² _{Ts1 of} the first estimated power transmission force T _s1 or the variance σ ² _dL of the external force d _L is minimized. The third step to determine _M and
A control program for an information processing device that causes a computer to execute.

Images