JP3457019B2 - ならい制御方法 - Google Patents
ならい制御方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、溶接、溶断、塗装、接
着剤塗布等のならい動作を行うロボットや、ならい工作
機械等の制御方法に関する。 【0002】 【従来の技術】従来のならい制御方法としては、ティー
チングや数値演算により求めた目標指令を記憶し、なら
い動作時に用いる方法(第1の方法)や、センサ情報に
より目標指令をある程度修正する方法(第2の方法)
や、センサ信号のみを利用する方法(第3の方法)など
がある。 【0003】 【発明が解決しようとする課題】ところが、従来技術の
センサを用いない第1の方法では、目標指令作成に手間
がかかり、据え付け誤差に適応できず、さらに、多くの
メモリを必要とするなどの問題点があった。また、セン
サを利用する第2、第3の方法では、現在のならい動作
点の目標指令は利用しているが、未来時刻の目標指令を
積極的に利用してならい動作駆動軸のサーボ系の遅れを
なくすような工夫はされていないため、ならい動作駆動
軸の遅れが無視できる程度まで、ならい動作を遅くする
必要があった。一方、特開平2−15956号公報に示
される倣い制御ロボットは、将来位置・将来姿勢を用い
るものであるが、未来の目標位置指令はセンサで検出さ
れたものではなく、予め記憶されたもの、あるいは現在
位置より算出されたものであって、未来の追従偏差を予
測して、その予測値を最小とするよう補正を行うもので
はないため、目標値と手先の間に遅れが生じてしまうこ
とは同様である。そこで本発明は、ならい動作駆動軸の
サーボ系の遅れをなくす、ならい制御方法を提供するこ
とを目的とする。 【0004】 【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め、本発明では、センサにより得られた目標位置指令に
沿って、制御対象の位置をならわせるよう補正指令を出
力するならい制御系において、ならい動作時に、センサ
により、数ステップ未来までの目標位置指令を得、予見
・予測制御により、補正指令を出力して、制御対象を動
作させることを特徴とする。 【0005】 【作用】上記手段により、ならい動作駆動軸のサーボ系
の遅れがなくなるため、より高速高精度のならい動作が
可能となる。 【0006】 【実施例】以下、本発明の具体的実施例を図1、図2、
図3に示して説明する。図1は、1個のモータでならい
動作を行う場合のブロック図である。ここで、1は、予
見制御器であり、Mステップ未来までの目標指令r
(i),r(i+1),…, r(i+M) とならい動作駆動軸モータ3
の位置検出器4からの位置信号y(i) を入力し、予測し
た未来時刻の追従偏差が最も小さくなるように決定した
補正指令u(i) を出力する。この補正指令u(i) は位置
指令である。補正指令の決定法としては、例えば、本出
願人が既に発明した方法によると、次式で与えられる。 【0007】 【数1】 【0008】ここで、qm , Q, gn は、制御対象のス
テップ応答等から決定される定数である。また、入力す
る目標指令をMステップ未来時刻のr(i+M) のみとし、
r(i),r(i+1),…r(i+M-1) は、予見制御器内で記憶し
ておいても良い。2は、ならい動作駆動軸モータ3の制
御器、5は未来目標値を得るためのセンサ、6はその信
号処理回路である。ならい動作駆動軸モータ制御器2
は、前述したように、位置指令となっている補正指令u
(i) を入力してならい動作軸モータ3を駆動する構成の
ものである。次に、本発明をならい工作機に適用した場
合の実施例を図2に示す。11は、モデル14との距離
を検出するセンサで、円盤12に固定される。円盤12
は、センサ11が常にMステップ未来時刻のならい動作
点上にくるように、T軸モータにより回転する。なお、
本発明を適用したならい工作機の上記Z軸モータは、図
1ではモータ3に相当する。13は、ボールエンドミル
16を回転させる主軸で、T軸モータと連結しており、
ならい動作駆動軸のZ軸モータにより、上下方向に移動
する。17は、モデル14とワーク15を水平方向に移
動するXYテーブルである。時刻iにおけるセンサ11
の出力信号をa (i+M)、センサとモデルとの理想距離を
A、z軸モータの位置検出器の出力信号をz(i)とする
と、Mステップ未来時刻のZ軸モータの目標指令r(i+
M) は r(i+M) = z(i) + a(i+M) - A により得られるため、図1に示した構成で、ならい動作
駆動軸のZ軸を動かすことにより、ならい動作が行われ
る。なお、z軸モータの位置検出器の出力信号z (i)
は、前記により図1の位置信号y(i)に相当することが
明らかである。XYテーブルの速度が変化する場合に
は、Mの値も変化させるか、センサを複数個つけたり、
センサを半径方向に移動することによって対応すれば良
い。図3は、本発明をならい動作をするロボットに適用
した場合の実施例である。視覚センサ31から得られる
未来目標指令10 を利用して、エンドエフェクタ32の
先端が対象物34に沿って動くように、アーム33の目
標指令が予見制御により補正される。 【0009】 【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、セ
ンサによって得られた未来時刻の目標指令を利用して、
予見制御により、ならい動作駆動軸のサーボ系の遅れが
なくなるため、より高速高精度のならい動作を行うなら
い制御系が実現されるという効果がある。
着剤塗布等のならい動作を行うロボットや、ならい工作
機械等の制御方法に関する。 【0002】 【従来の技術】従来のならい制御方法としては、ティー
チングや数値演算により求めた目標指令を記憶し、なら
い動作時に用いる方法(第1の方法)や、センサ情報に
より目標指令をある程度修正する方法(第2の方法)
や、センサ信号のみを利用する方法(第3の方法)など
がある。 【0003】 【発明が解決しようとする課題】ところが、従来技術の
センサを用いない第1の方法では、目標指令作成に手間
がかかり、据え付け誤差に適応できず、さらに、多くの
メモリを必要とするなどの問題点があった。また、セン
サを利用する第2、第3の方法では、現在のならい動作
点の目標指令は利用しているが、未来時刻の目標指令を
積極的に利用してならい動作駆動軸のサーボ系の遅れを
なくすような工夫はされていないため、ならい動作駆動
軸の遅れが無視できる程度まで、ならい動作を遅くする
必要があった。一方、特開平2−15956号公報に示
される倣い制御ロボットは、将来位置・将来姿勢を用い
るものであるが、未来の目標位置指令はセンサで検出さ
れたものではなく、予め記憶されたもの、あるいは現在
位置より算出されたものであって、未来の追従偏差を予
測して、その予測値を最小とするよう補正を行うもので
はないため、目標値と手先の間に遅れが生じてしまうこ
とは同様である。そこで本発明は、ならい動作駆動軸の
サーボ系の遅れをなくす、ならい制御方法を提供するこ
とを目的とする。 【0004】 【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め、本発明では、センサにより得られた目標位置指令に
沿って、制御対象の位置をならわせるよう補正指令を出
力するならい制御系において、ならい動作時に、センサ
により、数ステップ未来までの目標位置指令を得、予見
・予測制御により、補正指令を出力して、制御対象を動
作させることを特徴とする。 【0005】 【作用】上記手段により、ならい動作駆動軸のサーボ系
の遅れがなくなるため、より高速高精度のならい動作が
可能となる。 【0006】 【実施例】以下、本発明の具体的実施例を図1、図2、
図3に示して説明する。図1は、1個のモータでならい
動作を行う場合のブロック図である。ここで、1は、予
見制御器であり、Mステップ未来までの目標指令r
(i),r(i+1),…, r(i+M) とならい動作駆動軸モータ3
の位置検出器4からの位置信号y(i) を入力し、予測し
た未来時刻の追従偏差が最も小さくなるように決定した
補正指令u(i) を出力する。この補正指令u(i) は位置
指令である。補正指令の決定法としては、例えば、本出
願人が既に発明した方法によると、次式で与えられる。 【0007】 【数1】 【0008】ここで、qm , Q, gn は、制御対象のス
テップ応答等から決定される定数である。また、入力す
る目標指令をMステップ未来時刻のr(i+M) のみとし、
r(i),r(i+1),…r(i+M-1) は、予見制御器内で記憶し
ておいても良い。2は、ならい動作駆動軸モータ3の制
御器、5は未来目標値を得るためのセンサ、6はその信
号処理回路である。ならい動作駆動軸モータ制御器2
は、前述したように、位置指令となっている補正指令u
(i) を入力してならい動作軸モータ3を駆動する構成の
ものである。次に、本発明をならい工作機に適用した場
合の実施例を図2に示す。11は、モデル14との距離
を検出するセンサで、円盤12に固定される。円盤12
は、センサ11が常にMステップ未来時刻のならい動作
点上にくるように、T軸モータにより回転する。なお、
本発明を適用したならい工作機の上記Z軸モータは、図
1ではモータ3に相当する。13は、ボールエンドミル
16を回転させる主軸で、T軸モータと連結しており、
ならい動作駆動軸のZ軸モータにより、上下方向に移動
する。17は、モデル14とワーク15を水平方向に移
動するXYテーブルである。時刻iにおけるセンサ11
の出力信号をa (i+M)、センサとモデルとの理想距離を
A、z軸モータの位置検出器の出力信号をz(i)とする
と、Mステップ未来時刻のZ軸モータの目標指令r(i+
M) は r(i+M) = z(i) + a(i+M) - A により得られるため、図1に示した構成で、ならい動作
駆動軸のZ軸を動かすことにより、ならい動作が行われ
る。なお、z軸モータの位置検出器の出力信号z (i)
は、前記により図1の位置信号y(i)に相当することが
明らかである。XYテーブルの速度が変化する場合に
は、Mの値も変化させるか、センサを複数個つけたり、
センサを半径方向に移動することによって対応すれば良
い。図3は、本発明をならい動作をするロボットに適用
した場合の実施例である。視覚センサ31から得られる
未来目標指令10 を利用して、エンドエフェクタ32の
先端が対象物34に沿って動くように、アーム33の目
標指令が予見制御により補正される。 【0009】 【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、セ
ンサによって得られた未来時刻の目標指令を利用して、
予見制御により、ならい動作駆動軸のサーボ系の遅れが
なくなるため、より高速高精度のならい動作を行うなら
い制御系が実現されるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の具体的実施例を示す図
【図2】本発明の具体的実施例を示す図
【図3】本発明の具体的実施例を示す図
【符号の説明】
1 予見制御器
2 ならい動作軸モータ制御器
3 ならい動作軸モータ
4 位置検出器
5 センサ
6 センサ信号処理回路
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】センサにより得られた目標位置指令に沿っ
て、制御対象の位置をならわせるよう補正指令を出力す
るならい制御系において、 ならい動作時に、センサにより、制御演算周期の数ステ
ップ未来までの目標位置指令を検出し、該目標位置指令を目標指令として、 予測した未来時刻の
追従偏差、すなわち、前記目標指令と前記制御対象の位
置との偏差、が最も小さくなるように決定した補正指令
を出力する予見・予測制御により、制御対象を動作させ
ることを特徴とするならい制御方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP31782592A JP3457019B2 (ja) | 1992-11-02 | 1992-11-02 | ならい制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP31782592A JP3457019B2 (ja) | 1992-11-02 | 1992-11-02 | ならい制御方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06149328A JPH06149328A (ja) | 1994-05-27 |
JP3457019B2 true JP3457019B2 (ja) | 2003-10-14 |
Family
ID=18092475
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP31782592A Expired - Fee Related JP3457019B2 (ja) | 1992-11-02 | 1992-11-02 | ならい制御方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3457019B2 (ja) |
-
1992
- 1992-11-02 JP JP31782592A patent/JP3457019B2/ja not_active Expired - Fee Related
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---|---|
JPH06149328A (ja) | 1994-05-27 |
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