JP3200059B2 - ロボットの制御装置 - Google Patents
ロボットの制御装置Info
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J9/00—Programme-controlled manipulators
- B25J9/16—Programme controls
- B25J9/1628—Programme controls characterised by the control loop
- B25J9/163—Programme controls characterised by the control loop learning, adaptive, model based, rule based expert control
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J9/00—Programme-controlled manipulators
- B25J9/16—Programme controls
- B25J9/1628—Programme controls characterised by the control loop
- B25J9/1638—Programme controls characterised by the control loop compensation for arm bending/inertia, pay load weight/inertia
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- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/41—Servomotor, servo controller till figures
- G05B2219/41088—If error too large, switch over to signal identification and servo correction
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- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/42—Servomotor, servo controller kind till VSS
- G05B2219/42152—Learn, self, auto tuning, calibrating, environment adaptation, repetition
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Mechanical Engineering (AREA)
- Feedback Control In General (AREA)
- Manipulator (AREA)
- Control Of Position Or Direction (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、ロボットの制御装置に係り、詳細には手先
負荷の変動や、ロボットの動特性の固体差や、経年変化
によって設定し直す必要があるサーボ定数を自動的に調
整するためのロボットの制御装置に関する。
負荷の変動や、ロボットの動特性の固体差や、経年変化
によって設定し直す必要があるサーボ定数を自動的に調
整するためのロボットの制御装置に関する。
（従来の技術） この種のロボット制御装置の制御では、第８図に示す
ように、例えば、多関節ロボットの関節を駆動するモー
タは、PID（比例積分微分）サーボ制御を行い、モータ
回転角目標値θREFにモータ回転角θを追従させる方法
がとられている。
ように、例えば、多関節ロボットの関節を駆動するモー
タは、PID（比例積分微分）サーボ制御を行い、モータ
回転角目標値θREFにモータ回転角θを追従させる方法
がとられている。
ところが、良好な目標軌道追従性を得ることが出来る
PID定数（サーボ定数）の調整には、ロボットを動作さ
せながらの多大な試行錯誤を繰り返している。また同一
機構のロボットでもその動特性にはかならず固体差が存
在し、同じサーボ定数では追従性が悪化するので、この
場合にも一台ずつサーボ定数を調整する必要がある。こ
のため多大な労力を必要とする。
PID定数（サーボ定数）の調整には、ロボットを動作さ
せながらの多大な試行錯誤を繰り返している。また同一
機構のロボットでもその動特性にはかならず固体差が存
在し、同じサーボ定数では追従性が悪化するので、この
場合にも一台ずつサーボ定数を調整する必要がある。こ
のため多大な労力を必要とする。
また同じロボットでも経年変化により動特性が変化す
るので、この場合にもサーボ定数を調節する必要があ
る。さらにロボットに加わる手先の負荷が変化しても調
整が必要であり、やはり多大な労力を必要とする。サー
ボ定数を試行錯誤することなく調整するためには、ロボ
ットの動特性を正確に知る必要がある。
るので、この場合にもサーボ定数を調節する必要があ
る。さらにロボットに加わる手先の負荷が変化しても調
整が必要であり、やはり多大な労力を必要とする。サー
ボ定数を試行錯誤することなく調整するためには、ロボ
ットの動特性を正確に知る必要がある。
ロボットの動特性を知るために一般的には周波数応答
を同定することが行われている。従来、この周波数応答
の同定は、サーボアナライザ等による正弦波掃引加振が
用いられている。
を同定することが行われている。従来、この周波数応答
の同定は、サーボアナライザ等による正弦波掃引加振が
用いられている。
周波数応答で動特性を知るには、例えば、1Hzのサイ
ン波をロボットへ入力すると、定常状態においてロボッ
トから出力される信号はこの入力した信号に対してある
一定の振幅と位相のずれを伴って追従する。この振幅と
位相がどのくらいずれているかということで動特性を知
ることが出来る。
ン波をロボットへ入力すると、定常状態においてロボッ
トから出力される信号はこの入力した信号に対してある
一定の振幅と位相のずれを伴って追従する。この振幅と
位相がどのくらいずれているかということで動特性を知
ることが出来る。
第10図（ａ）、第10図（ｂ）に示されるように10-2Hz
から100Hzの低周波では、ゲインすなわち振幅は約0dBで
あり、位相は約０゜である。これは入力した正弦波にロ
ボットが追従していることを示している。しかし101Hz
では、ゲインが約−10dBであり、位相が約−10゜とな
る。またこれ以上の高周波では、ゲイン、位相共に小さ
くなって、追従性が悪くなることを示している。
から100Hzの低周波では、ゲインすなわち振幅は約0dBで
あり、位相は約０゜である。これは入力した正弦波にロ
ボットが追従していることを示している。しかし101Hz
では、ゲインが約−10dBであり、位相が約−10゜とな
る。またこれ以上の高周波では、ゲイン、位相共に小さ
くなって、追従性が悪くなることを示している。
ところが、この正弦波掃引法では、正弦波を周波数を
変化させて一点一点入力して、その時その時のゲインと
位相がどのくらいずれたかということをプロットしてい
るので時間がかかる。特に大型のロボットの場合には、
低周波から入力していくので、時間がかかるという問題
がある。
変化させて一点一点入力して、その時その時のゲインと
位相がどのくらいずれたかということをプロットしてい
るので時間がかかる。特に大型のロボットの場合には、
低周波から入力していくので、時間がかかるという問題
がある。
さらに、高周波をロボットへ長い時間入力すると猛烈
な負荷が付与され、ロボットに機械的な負担がかかる。
な負荷が付与され、ロボットに機械的な負担がかかる。
従って、上記正弦波掃引によって周波数応答を知るこ
とは、所定の周波数をいれて、その時のゲインと位相を
求めるので、確実にこれらを求めることが出来るという
利点がある。ところが周波数を入力してロボットの動特
性を知ることは、時間がかかると共にロボットに機械的
な負担がかかるという問題がある。
とは、所定の周波数をいれて、その時のゲインと位相を
求めるので、確実にこれらを求めることが出来るという
利点がある。ところが周波数を入力してロボットの動特
性を知ることは、時間がかかると共にロボットに機械的
な負担がかかるという問題がある。
また、ロボットの動特性である周波数特性を知るため
の方法として最小２乗法が近年研究されている。これ
は、入力する信号が正弦波ではなく、いろいろな周波数
を含む信号を入力信号とし、ロボットの入出力データを
最小２乗処理して、周波数応答を同定する方法が考えら
れている。この方法によれば、比較的短時間のデータで
よく、機械への負担も少ないという利点がある。
の方法として最小２乗法が近年研究されている。これ
は、入力する信号が正弦波ではなく、いろいろな周波数
を含む信号を入力信号とし、ロボットの入出力データを
最小２乗処理して、周波数応答を同定する方法が考えら
れている。この方法によれば、比較的短時間のデータで
よく、機械への負担も少ないという利点がある。
この方法では、サイン波を入力する必要がなく、第９
図（ａ）に示されるように適当な信号、例えばＭ系列信
号を入力すれば良い。この第９図（ａ）に入力されるＭ
系列の信号を入力して、ロボットから出力される信号
は、第９図（ｂ）に示されるように様々な周波数の信号
を含んだ信号となる。この出力信号を最小２乗処理す
る。
図（ａ）に示されるように適当な信号、例えばＭ系列信
号を入力すれば良い。この第９図（ａ）に入力されるＭ
系列の信号を入力して、ロボットから出力される信号
は、第９図（ｂ）に示されるように様々な周波数の信号
を含んだ信号となる。この出力信号を最小２乗処理す
る。
まず、ロボット各軸をパルス伝達関数Ｇ（z-1）で表
される１入出力系とみなし、ロボットのアームの慣性変
化や軸間の干渉は外乱と考える。サンプリング時間ΔＴ
でサンプリングされたロボットの各軸の入出力データに
対して、次式のARMA（Auto Rgressive Moving Average:
自己回帰移動平均）を設定する。
される１入出力系とみなし、ロボットのアームの慣性変
化や軸間の干渉は外乱と考える。サンプリング時間ΔＴ
でサンプリングされたロボットの各軸の入出力データに
対して、次式のARMA（Auto Rgressive Moving Average:
自己回帰移動平均）を設定する。
Ａ（z-1）（ｋ）＝Ｂ（z-1）ｕ（ｋ）＋ｅ（ｋ） Ａ（z-1）＝１＋a1z-1＋・・・anz-n …（１） Ｂ（z-1）＝b1z-1＋・・・bnz-n ここで（ｋ）とｕ（ｋ）は各々モータ回転角速度と
モータへのトルク指令値、ｅ（ｋ）は残差である。角速
度は、回転角センサの値を差分して求める。
モータへのトルク指令値、ｅ（ｋ）は残差である。角速
度は、回転角センサの値を差分して求める。
（ｋ）＝［θ（ｋ）−θ（ｋ−１）］／ΔＴ …（２） （１）式のａ、ｂを参考文献（中溝高好：信号解析と
システム同定、コロナ社（1988））の最小２乗法で同定
すれば、Ｇ（z-1）は次式で表される。
システム同定、コロナ社（1988））の最小２乗法で同定
すれば、Ｇ（z-1）は次式で表される。
Ｇ（z-1）＝Ａ（z-1）/B（z-1） 周波数応答Ｇ（ｊω）はＧ（-1）にz-1＝exp（−ｊω
ΔＴ）を代入すれば、計算することが出来る。
ΔＴ）を代入すれば、計算することが出来る。
しかしながら、高周波帯域の周波数応答まで求めよう
とすると、データのサンプル周期ΔＴを短くする必要が
あり、最小２乗法の特性により低周波数帯域の周波数応
答が正確に求められないという問題がある。
とすると、データのサンプル周期ΔＴを短くする必要が
あり、最小２乗法の特性により低周波数帯域の周波数応
答が正確に求められないという問題がある。
第９図（ａ）、第９図（ｂ）には、入出力信号（Inpu
t−outputdata）のデータが示されている。第９図
（ａ）は入力信号を示しており、横軸に時間（Time［se
c］）、左右の縦軸にトルク（Torque［％］）、速度（V
elocity［rps］）がとられている。
t−outputdata）のデータが示されている。第９図
（ａ）は入力信号を示しており、横軸に時間（Time［se
c］）、左右の縦軸にトルク（Torque［％］）、速度（V
elocity［rps］）がとられている。
また第10図（ａ）、第10図（ｂ）には同定された周波
数応答（Frequency response estimates）が示されてい
る。第10（ａ）は周波数（Frequency［Hz］）に対する
ゲイン（Gain［dB］）を示している。また第10図（ｂ）
は周波数に対する位相角（Phase［deg］）を示してい
る。
数応答（Frequency response estimates）が示されてい
る。第10（ａ）は周波数（Frequency［Hz］）に対する
ゲイン（Gain［dB］）を示している。また第10図（ｂ）
は周波数に対する位相角（Phase［deg］）を示してい
る。
これらの図において同定時間は、約２秒間（１［ms］
サンプリングで1990個のデータ）である。この軸は実際
には200Hz、100Hz、20Hz付近に共振点を持っているが、
第10図（ａ）、第10図（ｂ）では、10Hz、100Hz付近が
うまく同定されていない。これを時間応答で評価する
と、第11図（ａ）、（ｂ）に示されるようになる。
サンプリングで1990個のデータ）である。この軸は実際
には200Hz、100Hz、20Hz付近に共振点を持っているが、
第10図（ａ）、第10図（ｂ）では、10Hz、100Hz付近が
うまく同定されていない。これを時間応答で評価する
と、第11図（ａ）、（ｂ）に示されるようになる。
第11図（ａ）は、速度Ｉ−Ｐサーボ定数を与え速度制
御ループを組んだ時の実際の装置のステップ応答を示し
ている。この第11図（ａ）は横軸に時間（Time［se
c］）、横軸に速度（Velocity［rsp］）をとっている。
また第11図（ｂ）は、実機と同じ条件で第10図（ａ）、
第10図（ｂ）を用いてシミュレーションして求めたステ
ップ応答である。このシミュレーションでは、第10図
（ａ）、第10図（ｂ）に第11図（ａ）と同じ速度Ｉ−Ｐ
サーボ定数を与えて速度閉ループの周波数応答を求め、
これを逆フーリエ変換した。第11図（ｂ）に示されるよ
うに第10図（ａ）、第10図（ｂ）では低周波帯域での周
波数応答が正確に求められていないので、第11図（ａ）
と、第11図（ｂ）の応答が異なったものになってしまっ
ている。
御ループを組んだ時の実際の装置のステップ応答を示し
ている。この第11図（ａ）は横軸に時間（Time［se
c］）、横軸に速度（Velocity［rsp］）をとっている。
また第11図（ｂ）は、実機と同じ条件で第10図（ａ）、
第10図（ｂ）を用いてシミュレーションして求めたステ
ップ応答である。このシミュレーションでは、第10図
（ａ）、第10図（ｂ）に第11図（ａ）と同じ速度Ｉ−Ｐ
サーボ定数を与えて速度閉ループの周波数応答を求め、
これを逆フーリエ変換した。第11図（ｂ）に示されるよ
うに第10図（ａ）、第10図（ｂ）では低周波帯域での周
波数応答が正確に求められていないので、第11図（ａ）
と、第11図（ｂ）の応答が異なったものになってしまっ
ている。
このような場合、従来では低周波数帯域の周波数応答
を求めるために、サンプリング周期を長くして、再度ロ
ボットを動作させて何種類かのデータを収集しなければ
ならず、手間がかかるという欠点があった。
を求めるために、サンプリング周期を長くして、再度ロ
ボットを動作させて何種類かのデータを収集しなければ
ならず、手間がかかるという欠点があった。
また、近年、第12図に示されるような適応器２を用い
たオンライン方式の制御装置が考案されている。しかし
この適応器２はロボットの動特性同定とPID定数の計算
を一度に実行しているため、リアルタイムの計算量が膨
大でサーボ制御周期が長くなり、かえって追従性能が悪
化するという欠点がある。
たオンライン方式の制御装置が考案されている。しかし
この適応器２はロボットの動特性同定とPID定数の計算
を一度に実行しているため、リアルタイムの計算量が膨
大でサーボ制御周期が長くなり、かえって追従性能が悪
化するという欠点がある。
さらに、適用器２のアルゴリズム自体にもまだ不備が
あり、適応器２に入力されるロボットの入出力信号にノ
イズが含まれている場合には、適応器２が正常に作動し
なくなるおそれがあると指摘されている。
あり、適応器２に入力されるロボットの入出力信号にノ
イズが含まれている場合には、適応器２が正常に作動し
なくなるおそれがあると指摘されている。
（発明が解決しようとする課題） 以上のように、従来のロボットの制御装置は、サーボ
定数を調整するのに多大な労力を要したり、サーボ定数
の調整を支援するための周波数応答の同定技術にも欠点
があり、さらにはオンライン方式の適応制御も実用には
供しない。
定数を調整するのに多大な労力を要したり、サーボ定数
の調整を支援するための周波数応答の同定技術にも欠点
があり、さらにはオンライン方式の適応制御も実用には
供しない。
本発明は上記事実を考慮し、ロボットの手先負荷の変
動や、ロボットの固体差や経年変化に対処した良好なサ
ーボ定数（制御定数）を自動的に得ることが出来、サー
ボ定数の調整の労力を削減することが出来るロボットの
制御装置を提供することが目的である。
動や、ロボットの固体差や経年変化に対処した良好なサ
ーボ定数（制御定数）を自動的に得ることが出来、サー
ボ定数の調整の労力を削減することが出来るロボットの
制御装置を提供することが目的である。
［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため請求項（１）の発明では、前
記サーボ定数を調整する調整モードと前記サーボ定数が
設定されたサーボ制御モードとを切り替える切り替え手
段と、前記切り替え手段によって、前記サーボ制御モー
ドが前記調整モードに切り替わると、同定用信号を発生
する同定用信号発生部と、前記同定用信号で前記ロボッ
トを作動させたときの入出力信号をサンプリングし、こ
のサンプリングされた入出力信号をそれぞれ複数の低域
通過フィルタによって複数の周波数帯域に分割し、この
分割された複数の入出力信号をそれぞれ前記周波数帯域
に対応した周期で間引いてサンプリングし直し、このサ
ンプリングし直した複数の入出力信号をそれぞれ最小２
乗処理し周波数応答を同定する周波数応答同定部と、こ
の同定した周波数応答に基づいて前記目標軌道と前記ロ
ボットの実際の動作軌道との偏差を小さくするように前
記サーボ制御のサーボ定数を計算するサーボ定数計算部
と、を備えたことを特徴としている。
記サーボ定数を調整する調整モードと前記サーボ定数が
設定されたサーボ制御モードとを切り替える切り替え手
段と、前記切り替え手段によって、前記サーボ制御モー
ドが前記調整モードに切り替わると、同定用信号を発生
する同定用信号発生部と、前記同定用信号で前記ロボッ
トを作動させたときの入出力信号をサンプリングし、こ
のサンプリングされた入出力信号をそれぞれ複数の低域
通過フィルタによって複数の周波数帯域に分割し、この
分割された複数の入出力信号をそれぞれ前記周波数帯域
に対応した周期で間引いてサンプリングし直し、このサ
ンプリングし直した複数の入出力信号をそれぞれ最小２
乗処理し周波数応答を同定する周波数応答同定部と、こ
の同定した周波数応答に基づいて前記目標軌道と前記ロ
ボットの実際の動作軌道との偏差を小さくするように前
記サーボ制御のサーボ定数を計算するサーボ定数計算部
と、を備えたことを特徴としている。
また、請求項（２）の発明では、前記サーボ定数を調
整する調整モードと前記サーボ定数が設定されたサーボ
制御モードとを切り替える切り替え手段と、前記目標軌
道と前記ロボットの実際の動作軌道との偏差を求め、こ
の偏差が予め設定された所定の目標値範囲を越えた場合
に前記切り替え手段を作動させて前記サーボ制御モード
から前記調整モードへ切り替えさせる偏差監視部と、前
記偏差監視部によって前記サーボ制御モードから前記調
整モードに切り替えられると同定用信号を発生する同定
用信号発生部と、前記同定用信号でロボットを作動させ
たときの入出力信号をサンプリングし、このサンプリン
グされた入出力信号をそれぞれ複数の低域通過フィルタ
によって複数の周波数帯域に分割し、この分割された複
数の入出力信号をそれぞれ前記周波数帯域に対応した周
期で間引いてサンプリングし、このサンプリングし直し
た複数の入出力信号をそれぞれ最小２乗処理して周波数
応答を同定する周波数応答同定部と、この同定した周波
数応答から前記偏差監視部で求められた偏差を小さくす
るようなサーボ定数を計算するサーボ定数計算部と、を
備えたことを特徴としている。
整する調整モードと前記サーボ定数が設定されたサーボ
制御モードとを切り替える切り替え手段と、前記目標軌
道と前記ロボットの実際の動作軌道との偏差を求め、こ
の偏差が予め設定された所定の目標値範囲を越えた場合
に前記切り替え手段を作動させて前記サーボ制御モード
から前記調整モードへ切り替えさせる偏差監視部と、前
記偏差監視部によって前記サーボ制御モードから前記調
整モードに切り替えられると同定用信号を発生する同定
用信号発生部と、前記同定用信号でロボットを作動させ
たときの入出力信号をサンプリングし、このサンプリン
グされた入出力信号をそれぞれ複数の低域通過フィルタ
によって複数の周波数帯域に分割し、この分割された複
数の入出力信号をそれぞれ前記周波数帯域に対応した周
期で間引いてサンプリングし、このサンプリングし直し
た複数の入出力信号をそれぞれ最小２乗処理して周波数
応答を同定する周波数応答同定部と、この同定した周波
数応答から前記偏差監視部で求められた偏差を小さくす
るようなサーボ定数を計算するサーボ定数計算部と、を
備えたことを特徴としている。
（作用） 上記構成の請求項（１）の発明によれば、制御モード
から調整モードに切り替わると、同定信号発生部で発生
した同定信号でロボットを作動させた時の入出力信号が
周波数応答同定部によりサンプリングされる。周波数応
答同定部は、サンプリングしたロボットの入出力信号を
それぞれ複数の低域通過フィルタ（ローパスフィルタ）
を通過させて、複数の周波数帯域に分割する。この分割
された複数の周波数帯域の信号は、それぞれ低域通過フ
ィルタのカットオフ周波数に対応した周期で間引いて再
度サンプリングする。再度サンプリングした複数の入出
力信号をそれぞれ最小２乗処理して各帯域の周波数を求
めて、これらの各帯域の周波数を持続して広い帯域の周
波数応答を同定する。この同定された結果に基づいて、
サーボ制御のサーボ定数をサーボ定数計算部で計算す
る。制御モードでは、サーボ制御部が計算されたサーボ
定数を用いてロボットを制御する。
から調整モードに切り替わると、同定信号発生部で発生
した同定信号でロボットを作動させた時の入出力信号が
周波数応答同定部によりサンプリングされる。周波数応
答同定部は、サンプリングしたロボットの入出力信号を
それぞれ複数の低域通過フィルタ（ローパスフィルタ）
を通過させて、複数の周波数帯域に分割する。この分割
された複数の周波数帯域の信号は、それぞれ低域通過フ
ィルタのカットオフ周波数に対応した周期で間引いて再
度サンプリングする。再度サンプリングした複数の入出
力信号をそれぞれ最小２乗処理して各帯域の周波数を求
めて、これらの各帯域の周波数を持続して広い帯域の周
波数応答を同定する。この同定された結果に基づいて、
サーボ制御のサーボ定数をサーボ定数計算部で計算す
る。制御モードでは、サーボ制御部が計算されたサーボ
定数を用いてロボットを制御する。
また、請求項（２）の発明では、通常は制御モードに
なっており、偏差監視部が目標軌道とロボットの実際の
動作軌道との偏差を求めて、この値が所定の範囲を越え
たか否かを監視している。ここで、制御モード中にロボ
ットの手先負荷が変動したり、ロボットの経年変化など
によりサーボ定数が変化して、偏差が予め設定された所
定の目標値範囲を越えると、この偏差監視部は切り替え
手段を作動させて、制御モードから調整モードに切り替
える。
なっており、偏差監視部が目標軌道とロボットの実際の
動作軌道との偏差を求めて、この値が所定の範囲を越え
たか否かを監視している。ここで、制御モード中にロボ
ットの手先負荷が変動したり、ロボットの経年変化など
によりサーボ定数が変化して、偏差が予め設定された所
定の目標値範囲を越えると、この偏差監視部は切り替え
手段を作動させて、制御モードから調整モードに切り替
える。
制御モードから調整モードに切り替えられると、同定
信号発生部で発生した同定信号でロボットを作動させた
時の入出力信号が周波数応答同定部によりサンプリング
される。周波数応答同定部は、サンプリングしたロボッ
トの入出力信号をそれぞれ複数の低域通過フィルタ（ロ
ーパスフィルタ）を通過させて、複数の周波数帯域に分
割する。この分割された複数の周波数帯域の信号は、そ
れぞれ低減通過フィルタのカットオフ周波数に対応した
周期で間引いて再度サンプリングする。再度サンプリン
グした複数の入出力信号をそれぞれ最小２乗処理して各
帯域の周波数を求めて、これらの各帯域の周波数を持続
して広い帯域の周波数応答を同定する。この同定結果か
ら前記偏差を小さくするように、サーボ定数がサーボ定
数計算部により計算される。このサーボ定数計算部によ
り計算されたサーボ定数に設定されると、偏差監視部は
偏差が所定の範囲に入ったことを認識して、切り替え手
段を作動させて調整モードから制御モードへ切り替え
る。
信号発生部で発生した同定信号でロボットを作動させた
時の入出力信号が周波数応答同定部によりサンプリング
される。周波数応答同定部は、サンプリングしたロボッ
トの入出力信号をそれぞれ複数の低域通過フィルタ（ロ
ーパスフィルタ）を通過させて、複数の周波数帯域に分
割する。この分割された複数の周波数帯域の信号は、そ
れぞれ低減通過フィルタのカットオフ周波数に対応した
周期で間引いて再度サンプリングする。再度サンプリン
グした複数の入出力信号をそれぞれ最小２乗処理して各
帯域の周波数を求めて、これらの各帯域の周波数を持続
して広い帯域の周波数応答を同定する。この同定結果か
ら前記偏差を小さくするように、サーボ定数がサーボ定
数計算部により計算される。このサーボ定数計算部によ
り計算されたサーボ定数に設定されると、偏差監視部は
偏差が所定の範囲に入ったことを認識して、切り替え手
段を作動させて調整モードから制御モードへ切り替え
る。
従って、ロボットの手先負荷の変動や、ロボットの固
体差や経年変化に対処した良好なサーボ定数（制御定
数）を自動的に得ることが出来る。
体差や経年変化に対処した良好なサーボ定数（制御定
数）を自動的に得ることが出来る。
さらに、従来と比較して、サーボ定数の調整時間が短
くなり、またサーボ定数の調整の労力を削減することが
出来る。
くなり、またサーボ定数の調整の労力を削減することが
出来る。
（実施例） 次に本発明に係るロボットの制御装置の実施例につい
て第１図から第７図に従い説明する。第１図及び第２図
はロボットの制御装置１の構成を示すブロック図であ
る。
て第１図から第７図に従い説明する。第１図及び第２図
はロボットの制御装置１の構成を示すブロック図であ
る。
このロボットの制御装置１は、例えば図示しない多関
節型マニピュレータで構成されるロボットを制御すると
して、アクチュエータはサーボモータを用い、関節の変
位はモータ回転角度センサーで検出する。また多軸の場
合は軸数分このロボットの制御装置を用意すれば良い。
節型マニピュレータで構成されるロボットを制御すると
して、アクチュエータはサーボモータを用い、関節の変
位はモータ回転角度センサーで検出する。また多軸の場
合は軸数分このロボットの制御装置を用意すれば良い。
第１図に示されるように、ロボットの制御装置１に
は、サーボ定数を調整する調整モードＴとサーボ定数が
設定された制御モードＳとを切り替えるための切り替え
手段であるスイッチ３が設けられている。第１図におい
て、実線が調整モードＴの状態を示しており、点線が制
御モードを示している。
は、サーボ定数を調整する調整モードＴとサーボ定数が
設定された制御モードＳとを切り替えるための切り替え
手段であるスイッチ３が設けられている。第１図におい
て、実線が調整モードＴの状態を示しており、点線が制
御モードを示している。
このスイッチ３が制御モードＳになっている場合に
は、サーボ制御部11によって、入力された目標軌道値θ
REFIに追従するようにロボットアームが制御される。こ
の制御では、ロボットアームの移動量であるモータの回
転角度θがサーボ制御部13へフィードバックされる。
は、サーボ制御部11によって、入力された目標軌道値θ
REFIに追従するようにロボットアームが制御される。こ
の制御では、ロボットアームの移動量であるモータの回
転角度θがサーボ制御部13へフィードバックされる。
また、ロボットの制御装置１には、目標軌道θREFと
ロボットの実際の動作軌道θとの偏差を求めこの偏差が
予め設定された所定の目標値範囲を越えた場合に前記切
り替え手段を作動させて制御モードＳから調整モードＴ
へ切り替えさせる偏差監視部５が設けられている。
ロボットの実際の動作軌道θとの偏差を求めこの偏差が
予め設定された所定の目標値範囲を越えた場合に前記切
り替え手段を作動させて制御モードＳから調整モードＴ
へ切り替えさせる偏差監視部５が設けられている。
さらに、偏差監視部５によって制御モードＳから調整
モードＴに切り替えられてロボットの動特性を同定する
動特性モデル同定手段７と、この動特性同定手段７によ
って同定された結果から前記偏差監視部５で求められた
偏差を小さくするようなサーボ定数を計算するサーボ定
数計算部９とが設けられている。
モードＴに切り替えられてロボットの動特性を同定する
動特性モデル同定手段７と、この動特性同定手段７によ
って同定された結果から前記偏差監視部５で求められた
偏差を小さくするようなサーボ定数を計算するサーボ定
数計算部９とが設けられている。
一方、調整モードＴの場合に、広い周波数帯域の成分
を持つ同定用信号を発生する同定信号発生部15が設けら
れている。
を持つ同定用信号を発生する同定信号発生部15が設けら
れている。
動特性モデル同定部７は、デシメーション17と周波数
応答33とで構成されている。デシメーション17は第２図
に示されるようにローパスフィルタ19、21と間引き操作
部23、25とで構成されている。
応答33とで構成されている。デシメーション17は第２図
に示されるようにローパスフィルタ19、21と間引き操作
部23、25とで構成されている。
同定用信号発生部15の同定用信号でロボットを動作さ
せたときの入力信号ｕ、出力信号ｙをサンプリングし、
このサンプリングされた入出力信号ｕ、ｙを低域通過フ
ィルタ（ローパスフィルタ）19、21はそれぞれ複数の周
波数帯域に分割する。
せたときの入力信号ｕ、出力信号ｙをサンプリングし、
このサンプリングされた入出力信号ｕ、ｙを低域通過フ
ィルタ（ローパスフィルタ）19、21はそれぞれ複数の周
波数帯域に分割する。
また間引き操作部23、25は分割された複数の入出力信
号をそれぞれ周波数帯域に対応した周期で間引してサン
プリングし直す。
号をそれぞれ周波数帯域に対応した周期で間引してサン
プリングし直す。
この間引かれてサンプリングし直した複数の入出力信
号を用いて最小２乗処理部27、29、31が各帯域の周波数
応答を同定する。最小２乗処理部27、29、31で同定され
た各帯域の周波数応答を接続して広い帯域の周波数応答
を求める周波数応答接続部33とが設けられている。
号を用いて最小２乗処理部27、29、31が各帯域の周波数
応答を同定する。最小２乗処理部27、29、31で同定され
た各帯域の周波数応答を接続して広い帯域の周波数応答
を求める周波数応答接続部33とが設けられている。
以上のように構成されたロボットの制御装置１の作用
について説明する 通常、スイッチ３は制御モードＳになっており、ロボ
ットはサーボ制御部13の働きにより目標関節軌道に追従
するように制御されている。
について説明する 通常、スイッチ３は制御モードＳになっており、ロボ
ットはサーボ制御部13の働きにより目標関節軌道に追従
するように制御されている。
サーボ制御中には、目標関節軌道θREFと実際のロボ
ットの関節変位θとの偏差が偏差監視部５により監視さ
れている。
ットの関節変位θとの偏差が偏差監視部５により監視さ
れている。
ロボットの手先の負荷の変動や、ロボットの経年変化
によってサーボ定数が変化して、予め設定された所定の
目標値範囲の許容偏差以上になると、スイッチ３が作動
されて、調整モードＴに自動的に切り替わる。
によってサーボ定数が変化して、予め設定された所定の
目標値範囲の許容偏差以上になると、スイッチ３が作動
されて、調整モードＴに自動的に切り替わる。
すると、同定信号発生部15が広い帯域の周波数成分を
持つ同定信号（第４図（ａ）に示されるＭ系列信号）を
モータに入力して関節を駆動し、関節変位信号を収集す
る。第２図に示されるように、この関節変位信号と同定
信号は動特性モデル同定部７へ入力される。
持つ同定信号（第４図（ａ）に示されるＭ系列信号）を
モータに入力して関節を駆動し、関節変位信号を収集す
る。第２図に示されるように、この関節変位信号と同定
信号は動特性モデル同定部７へ入力される。
動特性モデル同定部７では、サーボモータへの入力ｕ
と、モータ回転角速度（式（２）で与えられる。）を
可能な範囲でできるだけ小さな周期ΔＴでサンプリング
する。これは高周波帯域での情報の損失を抑えるためで
ある。
と、モータ回転角速度（式（２）で与えられる。）を
可能な範囲でできるだけ小さな周期ΔＴでサンプリング
する。これは高周波帯域での情報の損失を抑えるためで
ある。
次に、それらの入出力データを低域通過フィルタ19、
21に入力し、その出力をｄΔＴでリサンプリングする。
この値は（ｄ−１）個ごとに間引いてサンプリングした
値と等価になる。また、フィルタのカットオフ周波数ω
ｃはｄに対応させる。この（フィルタ＋間引き）操作は
信号処理の分野ではデシメーションと呼ばれている。デ
シメーションされた入出力データに対して、式（１）の
ところで説明した最小２乗法を適用して対象軸の周波数
応答を最小２乗処理部27、29、31で同定する。
21に入力し、その出力をｄΔＴでリサンプリングする。
この値は（ｄ−１）個ごとに間引いてサンプリングした
値と等価になる。また、フィルタのカットオフ周波数ω
ｃはｄに対応させる。この（フィルタ＋間引き）操作は
信号処理の分野ではデシメーションと呼ばれている。デ
シメーションされた入出力データに対して、式（１）の
ところで説明した最小２乗法を適用して対象軸の周波数
応答を最小２乗処理部27、29、31で同定する。
ロボットの動特性を示す周波数応答を同定し、サーボ
定数計算部９でサーボ制御部13のサーボ定数と目標軌道
値との偏差が少なくなるようにサーボ定数が計算され
る。
定数計算部９でサーボ制御部13のサーボ定数と目標軌道
値との偏差が少なくなるようにサーボ定数が計算され
る。
従来から、経験的に最小２乗法で十分な精度の同定が
行える周波数帯域は、1/100ΔＴ〜1/5ΔTBの間の約１
［decade］余りであるとされている。
行える周波数帯域は、1/100ΔＴ〜1/5ΔTBの間の約１
［decade］余りであるとされている。
従って、サンプリング周波数から離れた低域の特性を
同定することは困難であった。しかし、デシメーション
を適切に行って、低域に焦点を合わせることにより、細
かいサンプリングでは同定しにくい低域の振動特性を精
度良く同定することが可能になる。そこで、第２図のよ
うにデシメーションを複数個用意し、各帯域の周波数応
答を同定して接続すれば、広帯域に渡る周波数応答を高
精度に同定することが出来る。
同定することは困難であった。しかし、デシメーション
を適切に行って、低域に焦点を合わせることにより、細
かいサンプリングでは同定しにくい低域の振動特性を精
度良く同定することが可能になる。そこで、第２図のよ
うにデシメーションを複数個用意し、各帯域の周波数応
答を同定して接続すれば、広帯域に渡る周波数応答を高
精度に同定することが出来る。
また、サーボ定数計算部９では、一例として第３図に
示すＩ−PD制御系が考えるが、PID制御系でも考え方は
同じである。
示すＩ−PD制御系が考えるが、PID制御系でも考え方は
同じである。
Ｉ−PD制御系を２つのループに別けて考え、速度ルー
プの制御系35、位置ループの制御系37を設計する。
プの制御系35、位置ループの制御系37を設計する。
同定された各軸に伝達関数Ｇ（ｊω）を用いて、外乱
特性を決める速度ループのＩ−Ｐ制御系、次に位置ルー
プを計算する、速度ループ偏差evからモータ回転角速度
θまでの一巡伝達関数の周波数応答GR（ｊω）は で表される。速度ループ35のカットオフ角周波数をωcv
［rad/sec］、ωcvで規定される位相余裕をφMV［deg］
とすると、GR（ｊω）＝１が成り立つので、式（４）か
らＩ、Ｐパラメータは次式で求められる。
特性を決める速度ループのＩ−Ｐ制御系、次に位置ルー
プを計算する、速度ループ偏差evからモータ回転角速度
θまでの一巡伝達関数の周波数応答GR（ｊω）は で表される。速度ループ35のカットオフ角周波数をωcv
［rad/sec］、ωcvで規定される位相余裕をφMV［deg］
とすると、GR（ｊω）＝１が成り立つので、式（４）か
らＩ、Ｐパラメータは次式で求められる。
kPV=y・tan[φｖ・π/180-π/2+∠D(jω)]-x …（５） ただし、 ｘ＝cos（∠Ｇ（ｊω））/G（ｊω） ｙ＝−sin（∠Ｇ（ｊω））/G（ｊω） ここで、φMVは65〜70゜ωCVはＧ（ｊω）の位相が90
゜遅れる付近の周波数で与える。
゜遅れる付近の周波数で与える。
また、位置ループ37はＰパラメータ（KPP）は、 ωCV/3.0≦KPP≦ωCV/2.5 …（７） で設定する。
次にロボットの適応制御装置１を実際の産業用ロボッ
トに適応した例について説明する。
トに適応した例について説明する。
第４図（ａ）には入力信号であるＭ系列の信号が示さ
れており、このＭ系列の信号を入力した場合の角速度出
力が第４図（ｄ）に示されている。
れており、このＭ系列の信号を入力した場合の角速度出
力が第４図（ｄ）に示されている。
同定時間は２秒間（１［ms］サンプリングで1990個の
データ）である。ここでは第２図に示されるように、デ
シメーションの次数をｄ＝１、２、４として周波数応答
の同定を行う。ｄ＝１はもとの入出力データである第４
図（ａ）、第４図（ｄ）の入出力信号に相当しており、
ｄ＝２、４でデシメーションされた入出力信号は第４図
（ｂ）、第４図（ｅ）及び第４図（ｃ）、第４図（ｆ）
に相当する。これらの第４図（ａ）〜第４図（ｆ）に示
される入出力信号を最小２乗法で処理して周波数応答を
求め、100Hz以上の帯域はｄ＝１、50〜100［Hz］の間の
帯域はｄ＝２、50Hzまでの帯域はｄ＝４でデシメーショ
ンされた入出力信号を用いて、推定した周波数応答を採
用し形成したものが第５図に示されるボード線図であ
る。
データ）である。ここでは第２図に示されるように、デ
シメーションの次数をｄ＝１、２、４として周波数応答
の同定を行う。ｄ＝１はもとの入出力データである第４
図（ａ）、第４図（ｄ）の入出力信号に相当しており、
ｄ＝２、４でデシメーションされた入出力信号は第４図
（ｂ）、第４図（ｅ）及び第４図（ｃ）、第４図（ｆ）
に相当する。これらの第４図（ａ）〜第４図（ｆ）に示
される入出力信号を最小２乗法で処理して周波数応答を
求め、100Hz以上の帯域はｄ＝１、50〜100［Hz］の間の
帯域はｄ＝２、50Hzまでの帯域はｄ＝４でデシメーショ
ンされた入出力信号を用いて、推定した周波数応答を採
用し形成したものが第５図に示されるボード線図であ
る。
第５図（ａ）、第５図（ｂ）に示されるように、マル
チデシメーション同定法を用いると従来では同定するこ
とが出来なかった100Hz及び20Hz付近に存在する共振点
も同定できることがわかる。
チデシメーション同定法を用いると従来では同定するこ
とが出来なかった100Hz及び20Hz付近に存在する共振点
も同定できることがわかる。
ここで、この同定結果を時間応答で評価する。まず、
実機で速度Ｉ−Ｐループを構成した時のステップ応答が
第６図（ａ）に示されている。次にマルチデシメーショ
ンで同定された周波数応答を求め、それに対して逆フー
リエ変換を利用してステップ応答を求めたが、第６図
（ｂ）である。本実施例のマルチデシメーションによる
同定法では、低次の振動モードまで同定できているの
で、第６図（ｂ）は第６図（ａ）と一致していることが
わかる。
実機で速度Ｉ−Ｐループを構成した時のステップ応答が
第６図（ａ）に示されている。次にマルチデシメーショ
ンで同定された周波数応答を求め、それに対して逆フー
リエ変換を利用してステップ応答を求めたが、第６図
（ｂ）である。本実施例のマルチデシメーションによる
同定法では、低次の振動モードまで同定できているの
で、第６図（ｂ）は第６図（ａ）と一致していることが
わかる。
次に上記実際のロボットの制御装置の効果について説
明する。
明する。
上記の場合は、Ｉ−Ｐ制御系に対して台形加減速の位
置目標値を与えることにより制御した。第７図（ａ）と
第７図（ｃ）はモータへのトルク指令入力と、モータの
角速度応答で、一度調整したが、手先負荷を大きく変化
させた結果、速度の上昇時及び下降時の角速度のオーバ
ーシュートが大きくなってしまったものを表している。
そこで偏差監視部５がスイッチ３を切り替えて速度調整
を行うと、第７図（ｂ）、第７図（ｄ）のようにオーバ
ーシュートのない望ましい波形にすることができた。
置目標値を与えることにより制御した。第７図（ａ）と
第７図（ｃ）はモータへのトルク指令入力と、モータの
角速度応答で、一度調整したが、手先負荷を大きく変化
させた結果、速度の上昇時及び下降時の角速度のオーバ
ーシュートが大きくなってしまったものを表している。
そこで偏差監視部５がスイッチ３を切り替えて速度調整
を行うと、第７図（ｂ）、第７図（ｄ）のようにオーバ
ーシュートのない望ましい波形にすることができた。
なお、ロボットの動作中に、急に調整モードに切り替
えるとロボットの作業が急に停止して支障をきたすおそ
れがあるので、ロボットが停止してから、調整モードへ
切り替える。
えるとロボットの作業が急に停止して支障をきたすおそ
れがあるので、ロボットが停止してから、調整モードへ
切り替える。
また、本実施例では、ロボットの１軸分のサーボ定数
の調整について説明したが、多軸の場合でも各軸につい
て同様に行うことが出来る。
の調整について説明したが、多軸の場合でも各軸につい
て同様に行うことが出来る。
また次々とアームが連なっている多軸のロボットの場
合でもロボットの架台に近い軸から順に調整するような
アルゴリズムを組み込んでおけば良い。
合でもロボットの架台に近い軸から順に調整するような
アルゴリズムを組み込んでおけば良い。
例えば、２本のアームが連なっている場合、まず１軸
の調整をする。このとき２軸はサーボフリーの状態すな
わち制御しない状態にしておく。次に２軸の調整を行
う。このとき１軸はすでに調整されたサーボ定数でサー
ボロックしておく。ここで、２軸を調整されたサーボ定
数でサーボロックしておき、１軸の調整を再度行う。最
後に１軸をサーボロックして調整が完了する。
の調整をする。このとき２軸はサーボフリーの状態すな
わち制御しない状態にしておく。次に２軸の調整を行
う。このとき１軸はすでに調整されたサーボ定数でサー
ボロックしておく。ここで、２軸を調整されたサーボ定
数でサーボロックしておき、１軸の調整を再度行う。最
後に１軸をサーボロックして調整が完了する。
同様に３本以上のアームを有するロボットも良好な調
整が可能となる。
整が可能となる。
［発明の効果］ 以上説明したように本発明に係るロボットの制御装置
によれば、ロボットの手先負荷の変動や、経年変化によ
ってロボットの目標値とロボットの実際の動作値との偏
差が予め設定された許容値を超えた場合でも、偏差を小
さくするようにサーボ定数を自動的に計算するので、サ
ーボ定数を調整労力を削減することができるという効果
が得られる。
によれば、ロボットの手先負荷の変動や、経年変化によ
ってロボットの目標値とロボットの実際の動作値との偏
差が予め設定された許容値を超えた場合でも、偏差を小
さくするようにサーボ定数を自動的に計算するので、サ
ーボ定数を調整労力を削減することができるという効果
が得られる。
また、同定用信号でロボットを動作させたときの入出
力信号を最小２乗処理して周波数応答を同定する周波数
応答同定部を備えたことにより、比較的短時間のデータ
である入出力信号を用いることができ、ロボットへの負
担も少ないという効果が得られる。
力信号を最小２乗処理して周波数応答を同定する周波数
応答同定部を備えたことにより、比較的短時間のデータ
である入出力信号を用いることができ、ロボットへの負
担も少ないという効果が得られる。
さらに、低域通過フィルタによって、サンプリングし
た入出力信号をそれぞれ複数の周波数帯域に分割し、分
割された複数の入出力信号をそれぞれ周波数帯域に対応
した周期で間引いてサンプリングし直すことで、細かい
サンプリングでは同定しにくい低域の振動特性を精度良
く同定することができ、周波数応答を高精度に同定する
ことができるという効果が得られる。
た入出力信号をそれぞれ複数の周波数帯域に分割し、分
割された複数の入出力信号をそれぞれ周波数帯域に対応
した周期で間引いてサンプリングし直すことで、細かい
サンプリングでは同定しにくい低域の振動特性を精度良
く同定することができ、周波数応答を高精度に同定する
ことができるという効果が得られる。
第１図は本発明に係るロボット制御装置の実施例の構成
を示すブロック図、第２図は動特性モデル同定部の構成
を示すブロック図、第３図はサーボ制御部の構成の一例
を示すブロック図、第４図（ａ）は同定信号発生部で発
生させたＭ系列信号を示す線図、第４図（ｂ）はデシメ
ーション次数が２の場合の入力信号を示す線図、第４図
（ｃ）はデシメーション次数が４の場合の入力信号を示
す線図、第４図（ｄ）は第４図（ａ）に示される入力信
号を入力した場合の出力信号を示す線図、第４図（ｅ）
は第４図（ｂ）に示される入力信号を入力した場合の出
力信号を示す線図、第４図（ｆ）は第４図（ｄ）に示さ
れる入力信号を入力した場合の出力信号を示す線図、第
５図（ａ）は周波数に対するゲインを示すボード線図、
第５図（ｂ）は周波数に対する位相を示すボード線図、
第６図（ａ）は実際のロボットのステップ応答を示す線
図、第６図（ｂ）は第５図（ａ）及び第５図（ｂ）を用
いてシミュレーションしたステップ応答を示す線図、第
７図（ａ）から第７図（ｄ）は適応機能が働く前後のモ
ータの指令入力とモータ角速度の応答波形を示す線図、
第８図から第12図は従来の制御装置を示し第８図は従来
の制御装置の構成を示すブロック図、第９図（ａ）及び
第９図（ｂ）はロボットの入出力信号を示す線図、第10
図（ａ）及び第10図（ｂ）は周波数に対するゲインと位
相の関係を示すボード線図、第11図（ａ）は実際のロボ
ットのステップ応答を示す線図、第11図（ｂ）は第10図
を利用してシミュレーションしたステップ応答を示す線
図、第12図は実用的でないオンライン方式の制御装置の
構成を示すブロック図である。 １……ロボットの制御装置 ３……（切り替え）スイッチ ５……偏差監視部 ７……動特性同定手段 ９……サーボ定数計算部 11……ロボットアーム 13……サーボ制御部 15……同定用信号発生部 19、21……ローパスフィルタ 23、25……間引き操作部 27、29、31……最小２乗処理部 33……周波数応答接続部
を示すブロック図、第２図は動特性モデル同定部の構成
を示すブロック図、第３図はサーボ制御部の構成の一例
を示すブロック図、第４図（ａ）は同定信号発生部で発
生させたＭ系列信号を示す線図、第４図（ｂ）はデシメ
ーション次数が２の場合の入力信号を示す線図、第４図
（ｃ）はデシメーション次数が４の場合の入力信号を示
す線図、第４図（ｄ）は第４図（ａ）に示される入力信
号を入力した場合の出力信号を示す線図、第４図（ｅ）
は第４図（ｂ）に示される入力信号を入力した場合の出
力信号を示す線図、第４図（ｆ）は第４図（ｄ）に示さ
れる入力信号を入力した場合の出力信号を示す線図、第
５図（ａ）は周波数に対するゲインを示すボード線図、
第５図（ｂ）は周波数に対する位相を示すボード線図、
第６図（ａ）は実際のロボットのステップ応答を示す線
図、第６図（ｂ）は第５図（ａ）及び第５図（ｂ）を用
いてシミュレーションしたステップ応答を示す線図、第
７図（ａ）から第７図（ｄ）は適応機能が働く前後のモ
ータの指令入力とモータ角速度の応答波形を示す線図、
第８図から第12図は従来の制御装置を示し第８図は従来
の制御装置の構成を示すブロック図、第９図（ａ）及び
第９図（ｂ）はロボットの入出力信号を示す線図、第10
図（ａ）及び第10図（ｂ）は周波数に対するゲインと位
相の関係を示すボード線図、第11図（ａ）は実際のロボ
ットのステップ応答を示す線図、第11図（ｂ）は第10図
を利用してシミュレーションしたステップ応答を示す線
図、第12図は実用的でないオンライン方式の制御装置の
構成を示すブロック図である。 １……ロボットの制御装置 ３……（切り替え）スイッチ ５……偏差監視部 ７……動特性同定手段 ９……サーボ定数計算部 11……ロボットアーム 13……サーボ制御部 15……同定用信号発生部 19、21……ローパスフィルタ 23、25……間引き操作部 27、29、31……最小２乗処理部 33……周波数応答接続部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 重政 隆 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１ 株式 会社東芝総合研究所内 (56)参考文献 特開 昭59−136815（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G05D 3/12 305 B25J 13/00 G05B 13/02
Claims (2)
- 【請求項１】目標軌道に追従するようにサーボ定数が設
定されたサーボ制御でアクチュエータを駆動するロボッ
トの制御装置において、 前記サーボ定数を調整する調整モードと前記サーボ定数
が設定されたサーボ制御モードとを切り替える切り替え
手段と、 前記切り替え手段によって、前記サーボ制御モードが前
記調整モードに切り替わると、同定用信号を発生する同
定用信号発生部と、 前記同定用信号で前記ロボットを作動させたときの入出
力信号をサンプリングし、このサンプリングされた入出
力信号をそれぞれ複数の低域通過フィルタによって複数
の周波数帯域に分割し、この分割された複数の入出力信
号をそれぞれ前記周波数帯域に対応した周期で間引いて
サンプリングし直し、このサンプリングし直した複数の
入出力信号をそれぞれ最小２乗処理し周波数応答を同定
する周波数応答同定部と、 この同定した周波数応答に基づいて前記目標軌道と前記
ロボットの実際の動作軌道との偏差を小さくするように
前記サーボ制御のサーボ定数を計算するサーボ定数計算
部と、を備えたことを特徴とするロボットの制御装置。 - 【請求項２】目標軌道を追従するようにサーボ定数が設
定されたサーボ制御でアクチュエータを駆動するロボッ
トの制御装置において、 前記サーボ定数を調整する調整モードと前記サーボ定数
が設定されたサーボ制御モードとを切り替える切り替え
手段と、 前記目標軌道と前記ロボットの実際の動作軌道との偏差
を求め、この偏差が予め設定された所定の目標値範囲を
越えた場合に前記切り替え手段を作動させて前記サーボ
制御モードから前記調整モードへ切り替えさせる偏差監
視部と、 前記偏差監視部によって前記前記サーボ制御モードから
前記調整モードに切り替えられると同定用信号を発生す
る同定用信号発生部と、 前記同定用信号でロボットを作動させたときの入出力信
号をサンプリングし、このサンプリングされた入出力信
号をそれぞれ複数の低域通過フィルタによって複数の周
波数帯域に分割し、この分割された複数の入出力信号を
それぞれ前記周波数帯域に対応した周期で間引いてサン
プリングし、このサンプリングし直した複数の入出力信
号をそれぞれ最小２乗処理して周波数応答を同定する周
波数応答同定部と、 この同定した周波数応答から前記偏差監視部で求められ
た偏差を小さくするようなサーボ定数を計算するサーボ
定数計算部と、を備えたことを特徴とするロボットの制
御装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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