JP3670892B2 - Control device for parallel mechanism - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、可動部に接続された複数の脚の各々をプログラムに基づいて伸縮させ、可動部の位置及び姿勢を制御するパラレルメカニズムの制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
パラレルメカニズムは、例えば、図2に示すような3本の脚25と、各脚に対応して設けられた駆動部26と、検出部27と、頂点に各脚25が支点23を介して接続された三角形状の固定部21と、頂点に各脚25の端部が支点24を介して接続された三角形状の可動部22とを具備する。
【0003】
ここで、固定部21を固定し、各脚25を適宜伸縮させると、可動部22の位置及び姿勢が制御され、傾斜、旋回、ねじりなどの動作を行う。このようなパラレルメカニズムについては、工業調査会発行の「機械と工具」,1995年2月号の103ページから110ページに掲載された、武野仲勝著の「GEODETICS社のHEXAPOD」なる記事に詳しい動作等が記載されているので、ここでの詳細な説明を省略する。
【0004】
図5は、従来のパラレルメカニズムの制御装置の一例を表す構成ブロック図である。尚、図5の制御装置は、図2のパラレルメカニズムに対応している。従来のパラレルメカニズムの制御装置は、図5に示すように、プログラム解釈部1と、座標変換部2と、各脚25に対応する駆動装置制御部3とから主に構成されている。
【0005】
プログラム解釈部1は、プログラムを解釈して可動部22の位置及び姿勢の指示を直交座標系(以下、デカルト座標系と記す)で出力する。座標変換部2は、可動部22のデカルト座標系での位置と姿勢に基づいて支点24a,24b,24cの座標を算出し、その座標に対応する脚25a,25b,25cの長さの指令を出力する。駆動装置制御部3a,3b,3cは、脚の長さの指令の入力を受け、また、検出部27から実際の脚の長さの検出結果の入力を受けて、当該検出結果と、予め設定された位置決め精度及び加減速時間に関するパラメータ(駆動装置制御パラメータ)によって、当該脚の長さの指令を換算し、当該換算した指令を駆動指令として対応する駆動部26a,26b,26cにそれぞれ出力する。
【0006】
すなわち、従来のパラレルメカニズムは、このようにして、一定の位置決め精度及び加減速時間のパラメータに基づいて脚を伸縮させ、可動部22の位置及び姿勢を制御している。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のパラレルメカニズムの制御装置では、次のような問題点があった。例えば、可動部22が横方向に動作した場合の一部を説明のために2本の脚に限定して、図3,4を用いて説明すると、図3では、上下方向の高い位置で動作しており、脚25a,25bの支点23a,23bと支点24a,24bとの間隔は比較的短い状態で動作している。図4では、上下方向の低い位置で動作しており、脚25a,25bの支点23a,23bと支点24a,24bとの間隔は比較的長い状態で動作している。すなわち、図3では機械剛性が高い状態で動作しており、図4では機械剛性が低い状態で動作している。このようにパラレルメカニズム機械では機械構造上、動作する位置により機械剛性が変化するのであるが、従来のパラレルメカニズムの制御装置では、パラレルメカニズムの機械剛性の大小に関わらず一定の駆動装置制御パラメータとしていたので、機械剛性が高い動作位置にあるときには、位置決め精度を高め、加減速時間を短縮できるにも関わらず、最も機械剛性が低くなる場合を考慮して、振動を抑制し、安定に動作させることができるように、位置決め精度は低く、加減速時間は長くなるように駆動装置制御パラメータを設定する必要があって、全体的に位置決め精度が低下し、動作速度が遅くなるという問題点があった。
【0008】
本発明は上記実情に鑑みて為されたもので、動作位置の機械剛性に応じて適切な駆動装置制御パラメータを設定し、それにより全体的な位置決め精度を向上でき、加減速時間を短縮できるパラレルメカニズムの制御装置を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記従来例の問題点を解決するための請求項1記載の発明は、可動部に接続された複数の脚の各々をプログラムに基づいて伸縮させ、可動部の位置及び姿勢を制御するパラレルメカニズムの制御装置において、前記プログラムに基づいて、各脚の現在の長さおよび指令の長さを求める手段と、求めた各脚の現在の長さおよび指令の長さに基づいて、所定時間内での動作で機械剛性の一番低い状態を検出し、当該一番低い機械剛性が高いほど、各脚の位置決め精度が高く、各脚の伸縮の加減速時間が短くなるように、各脚の位置決め精度と、伸縮の加減速時間とを設定する設定手段と、を含むことを特徴としている。
【0010】
上記従来例の問題点を解決するための請求項2記載の発明は、可動部に接続された複数の脚の各々をプログラムに基づいて伸縮させ、可動部の位置及び姿勢を制御するパラレルメカニズムの制御装置において、前記脚の各々の現在の長さを検出する検出部と、前記検出部で検出した各脚の現在の長さおよび指令の脚の長さに基づいて、所定時間内での動作で機械剛性の一番低い状態を検出し、当該一番低い機械剛性が高いほど、各脚の位置決め精度が高く、各脚の伸縮の加減速時間が短くなるように、各脚の位置決め精度と、伸縮の加減速時間とを設定する設定手段と、を含むことを特徴としている。
【0011】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【0012】
図1は、本発明の第1の実施の形態に係るパラレルメカニズムの制御装置を表す構成ブロック図である。尚、従来のものと同様の構成となるものについては、同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
【0013】
本発明の第1の実施の形態に係るパラレルメカニズムの制御装置は、図2に示したパラレルメカニズムを制御する。この制御装置は、図1に示すように、プログラム解釈部1と、座標変換部2と、各脚25に対応して設けられた駆動装置制御部3と、パラメータ設定手段としての駆動用パラメータ選択部4とから主に構成されている。
【0014】
パラメータ設定手段としての駆動用パラメータ選択部4は、各脚25の長さに応じて予め設定されたパラメータ設定テーブルを具備し、座標変換部2から入力される各脚25a,25b,25cの長さ指令の値と、現在の脚の長さの値とから、所定時間内での動作(例えば可動部22の各頂点が特定位置から別の特定位置へ移動するまでの所定時間内)で機械剛性の一番低い状態を検出して、当該機械剛性が最も低くなる状態に合わせて、パラメータ設定テーブルから駆動装置制御パラメータを選択して駆動装置制御部3a,3b,3cへ出力する。
【0015】
以下、具体的に、機械剛性に合わせた駆動装置制御パラメータを選択する例を脚が2本である場合を例として図3と図6とを用いて説明する。図3は可動部22が22’の位置に移動する時の状態を示したものである。ここで、脚25aの長さが支点23aと支点24aの間隔の長さから、支点23aと支点24a’の間隔の長さに変化し、同様に脚25bの長さが支点23bと支点24bの間隔の長さから、支点23bと支点24b’の間隔の長さに変化することにより可動部22が22’の位置へ移動する。
【0016】
また、駆動用パラメータ選択部4は、図6に示すようなパラメータ設定テーブルを具備している。図6に示すように、パラメータ設定テーブルには、脚25aと脚25bとの長さをS(短い)、M(中間)、L(長い)の3段階で評価し、長さの評価の組み合わせに応じて、駆動用パラメータを予め設定してある。特に、このパラメータ設定テーブルで特徴的なことは、双方の脚の長さが短いほど、精度は高めに、加減速時間は短めに設定されていることである。
【0017】
具体的に図3に示した可動部22の動作開始位置では、脚25aの長さがS、脚25bの長さがMとして評価される。しかし、動作の途中で脚25aと脚25bの長さが両方ともMとなり、動作終了状態の可動部22’では、脚25aの長さがM、脚25bの長さがSとして評価される。従って、これを図6のパラメータ設定テーブルにあてはめると、動作開始位置では条件Bであり、ここから条件E、さらに条件Dへと遷移しており、この時の動作で機械剛性が一番低い状態は条件Eであるので、精度に関しては中間精度(図中「○」としている)のパラメータを使用し、加減速時間は1.4のパラメータが選択される。
【0018】
この図6に示したテーブルでは、精度に関しては、「◎」が精度は高いが、機械剛性が低い場合に振動を誘発するパラメータであり、「△」は精度が低いが、機械剛性が低くても振動を誘発しないパラメータであり、「○」は両方の中間のパラメータを示している。また、加減速時間に関しては、条件Aの機械剛性が高い状態で安定に動作させる事ができる最短の時間設定を「1」として、他の条件での加減速時間は条件Aの時間に対する割合を倍率により示している。
【0019】
また、本実施の形態の駆動用パラメータ選択部4は、図7に示すように、座標変換した結果ではなく、プログラム解釈部1によって解釈された、プログラムに指定されたデカルト座標での位置そのものに基づいて、図6のパラメータ設定テーブルを参照し、駆動用パラメータを選択しても構わない。図7は、図1に示した本実施の形態の制御装置とほぼ同様であるが、駆動用パラメータ選択部4が、座標変換部2からではなく、プログラム解釈部1から信号の入力を受けるところが異なっている。すなわち、この場合には、駆動用パラメータ選択部4がプログラム解釈部1からデカルト座標系での指令の入力を受けて、駆動装置制御パラメータを選択し、駆動装置制御部3a,3b,3cへパラメータを出力することになる。
【0020】
さらに、本発明の第2の実施の形態に係るパラレルメカニズムの制御装置は、プログラムに基づいて求められた座標ではなく、検出部27で検出された脚25の長さに基づいて駆動装置制御パラメータを設定することとしてもよい。
【0021】
図8は、本発明の第2の実施の形態に係るパラレルメカニズムの制御装置を示す構成ブロック図である。本発明の第2の実施の形態に係るパラレルメカニズムの制御装置は、図2に示したパラレルメカニズムを制御する。この制御装置は、図8に示すように、プログラム解釈部1と、座標変換部2と、駆動装置制御部3と、駆動用パラメータ選択部5とから主に構成されている。尚、従来のものと同様の構成をとるものについては、同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
【0022】
駆動用パラメータ選択部5は、本発明の第1の実施の形態に係る駆動用パラメータ選択部4とほぼ同様のものであるが、駆動装置制御部3を介して、検出部27が対応する脚25の長さを表す検出データの入力を受けて、座標変換部2から入力される、各脚25a,25b,25cの長さ指令の値と、検出データに示された値とから、図6に示したパラメータ設定テーブルを参照し、駆動用パラメータを選択するところが異なっている。
【0023】
駆動用パラメータ選択部5がパラメータ設定テーブルに基づいて駆動用パラメータを選択する動作については、第1の実施の形態での動作と同じであるので説明を省略する。
【0024】
本第2の実施の形態において、検出部27から対応する脚25の長さの検出データを得ているので、適用した駆動装置制御パラメータを加味した各脚25a,25b,25cの長さ指令と比較することにより、振動等の誤差を検出できることに着目し、当該誤差の検出結果により、振動等の誤差を発生させないようにパラメータ設定テーブルの駆動用パラメータを調整して書き換えることも好適である。
【0025】
【発明の効果】
本発明のパラレルメカニズムの制御装置によれば、各脚の位置決め精度と伸縮の加減速時間とを、動作位置により機械剛性に合わせて適切に設定しているので、機械剛性の高い範囲では高精度で且つ高加減速で動作させることができ、機械剛性が低い範囲においては、振動を発生させることなく、スムーズに動作させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1の実施の形態に係るパラレルメカニズムの制御装置を示す構成ブロック図である。
【図2】 パラレルメカニズムの一例を示す説明図である。
【図3】 パラレルメカニズムの動作を示す説明図である。
【図4】 パラレルメカニズムの動作を示す説明図である。
【図5】 従来のパラレルメカニズムの制御装置を示す構成ブロック図である。
【図6】 本発明の駆動用パラメータ選択部で使用するパラメータ設定テーブルの一例を示す説明図である。
【図7】 本発明の第1の実施の形態に係るパラレルメカニズムの制御装置を示す構成ブロック図である。
【図8】 本発明の第2の実施の形態に係るパラレルメカニズムの制御装置を示す構成ブロック図である。
【符号の説明】
1 プログラム解釈部、2 座標変換部、3 駆動装置制御部、4,5 駆動用パラメータ選択部、21 固定部、22 可動部、23,24 支点、25 脚、26 駆動部、27 検出部。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a control device for a parallel mechanism that controls the position and posture of a movable part by expanding and contracting each of a plurality of legs connected to the movable part based on a program.
[0002]
[Prior art]
The parallel mechanism includes, for example, three
[0003]
Here, when the fixed portion 21 is fixed and each
[0004]
FIG. 5 is a configuration block diagram showing an example of a conventional parallel mechanism control device. The control device in FIG. 5 corresponds to the parallel mechanism in FIG. As shown in FIG. 5, the conventional parallel mechanism control device mainly includes a
[0005]
The
[0006]
That is, in the conventional parallel mechanism, the position and posture of the
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, the above conventional parallel mechanism control device has the following problems. For example, a part of the case where the
[0008]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is possible to set an appropriate drive device control parameter in accordance with the mechanical rigidity of the operating position, thereby improving the overall positioning accuracy and reducing the acceleration / deceleration time. It is an object of the present invention to provide a mechanism control device.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to
[0010]
The invention according to
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0012]
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the parallel mechanism control apparatus according to the first embodiment of the present invention. In addition, about the thing which becomes the same structure as a conventional thing, the same code | symbol is attached | subjected and detailed description is abbreviate | omitted.
[0013]
The parallel mechanism control apparatus according to the first embodiment of the present invention controls the parallel mechanism shown in FIG. As shown in FIG. 1, the control device includes a
[0014]
The driving
[0015]
Hereinafter, a specific example of selecting a drive device control parameter in accordance with mechanical rigidity will be described with reference to FIGS. 3 and 6 by taking as an example a case where there are two legs. FIG. 3 shows a state when the
[0016]
The driving
[0017]
Specifically, at the operation start position of the
[0018]
In the table shown in FIG. 6, regarding accuracy, “パ ラ メ ー タ” is a parameter that induces vibration when the mechanical rigidity is low, and “Δ” is a parameter that induces vibration when the mechanical rigidity is low. Is a parameter that does not induce vibration, and “◯” indicates an intermediate parameter. In addition, regarding the acceleration / deceleration time, the shortest time setting that can be stably operated with high mechanical rigidity in the condition A is set to “1”, and the acceleration / deceleration time in other conditions is a ratio to the time of the condition A. It shows by magnification.
[0019]
Further, as shown in FIG. 7, the driving
[0020]
Furthermore, the control device for the parallel mechanism according to the second embodiment of the present invention is not based on the coordinates obtained based on the program, but based on the length of the
[0021]
FIG. 8 is a block diagram showing the configuration of the parallel mechanism control apparatus according to the second embodiment of the present invention. The parallel mechanism control apparatus according to the second embodiment of the present invention controls the parallel mechanism shown in FIG. As shown in FIG. 8, the control device mainly includes a
[0022]
The drive
[0023]
The operation in which the drive
[0024]
In the second embodiment, since the detection data of the length of the
[0025]
【The invention's effect】
According to the control apparatus of the parallel kinematic mechanism of the present invention, the acceleration and deceleration time of the expansion and the positioning accuracy of each leg, since appropriately set to match the mechanical rigidity operation position, high in a high range of machine stiffness It can be operated with high accuracy and high acceleration / deceleration, and can be operated smoothly without generating vibration in a range where the mechanical rigidity is low.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration block diagram showing a parallel mechanism control device according to a first embodiment of the present invention;
FIG. 2 is an explanatory diagram showing an example of a parallel mechanism.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing the operation of a parallel mechanism.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing the operation of a parallel mechanism.
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a conventional parallel mechanism control device.
FIG. 6 is an explanatory diagram showing an example of a parameter setting table used in the driving parameter selection unit of the present invention.
FIG. 7 is a configuration block diagram showing a parallel mechanism control device according to the first embodiment of the present invention;
FIG. 8 is a configuration block diagram showing a parallel mechanism control device according to a second embodiment of the present invention;
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記プログラムに基づいて、各脚の現在の長さおよび指令の長さを求める手段と、
求めた各脚の現在の長さおよび指令の長さに基づいて、所定時間内での動作で機械剛性の一番低い状態を検出し、当該一番低い機械剛性が高いほど、各脚の位置決め精度が高く、各脚の伸縮の加減速時間が短くなるように、各脚の位置決め精度と、伸縮の加減速時間とを設定する設定手段と、
を含むことを特徴とするパラレルメカニズムの制御装置。In a parallel mechanism control device for controlling the position and posture of the movable part by expanding and contracting each of the plurality of legs connected to the movable part based on a program,
Means for determining the current length of each leg and the length of the command based on the program;
Based on the obtained current length of each leg and the length of the command , the lowest mechanical rigidity is detected by the movement within a predetermined time. The higher the lowest mechanical rigidity, the positioning of each leg. Setting means for setting the positioning accuracy of each leg and the acceleration / deceleration time of expansion / contraction so that the accuracy is high and the acceleration / deceleration time of expansion / contraction of each leg is shortened;
The control apparatus of the parallel mechanism characterized by including.
前記脚の各々の現在の長さを検出する検出部と、
前記検出部で検出した各脚の現在の長さおよび指令の脚の長さに基づいて、所定時間内での動作で機械剛性の一番低い状態を検出し、当該一番低い機械剛性が高いほど、各脚の位置決め精度が高く、各脚の伸縮の加減速時間が短くなるように、各脚の位置決め精度と、伸縮の加減速時間とを設定する設定手段と、
を含むことを特徴とするパラレルメカニズムの制御装置。In a parallel mechanism control device for controlling the position and posture of the movable part by expanding and contracting each of the plurality of legs connected to the movable part based on a program,
A detection unit for detecting a current length of each of the legs;
Based on the current length of each leg detected by the detection unit and the length of the commanded leg , the lowest mechanical rigidity is detected by detecting the lowest mechanical rigidity in an operation within a predetermined time. The setting means for setting the positioning accuracy of each leg and the acceleration / deceleration time of expansion / contraction so that the positioning accuracy of each leg is high and the acceleration / deceleration time of expansion / contraction of each leg is shortened,
The control apparatus of the parallel mechanism characterized by including.
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