JP3457019B2 - ならい制御方法 - Google Patents

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。

【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)

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。