JPH0356084A - 減速器付きモータにより被駆動体に加わる実トルク測定方法及び位置と力のハイブリット制御方法 - Google Patents
減速器付きモータにより被駆動体に加わる実トルク測定方法及び位置と力のハイブリット制御方法Info
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- JPH0356084A JPH0356084A JP1188949A JP18894989A JPH0356084A JP H0356084 A JPH0356084 A JP H0356084A JP 1188949 A JP1188949 A JP 1188949A JP 18894989 A JP18894989 A JP 18894989A JP H0356084 A JPH0356084 A JP H0356084A
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- Control Of Electric Motors In General (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、ロボット等において、組立て,ネジ締め,パ
リ取り等の作業を行う減速器付きモータの制御方法に関
する。
リ取り等の作業を行う減速器付きモータの制御方法に関
する。
従来の技術
ロボット等においては、ロボットの各軸を駆動するモー
タは位置ループと該位置ループのマイナーループとして
速度ループ、該速度ループのマイナーループとして電流
ループを有する位置制御系で制御して位置の制御が行わ
れているが、力の制御は一般的に行われていない。
タは位置ループと該位置ループのマイナーループとして
速度ループ、該速度ループのマイナーループとして電流
ループを有する位置制御系で制御して位置の制御が行わ
れているが、力の制御は一般的に行われていない。
しかし、ロボット等の作業において、即ち、モータを駆
動制御して何らかの作業を行う場合、例えば、ネジ締め
,パリ取り作業のような場合には力の制御をも必要とす
る。さらには、組立て作業において穴に部品を嵌合する
ような場合、穴の位置に部品をロボット等により移動さ
せ位置決めし嵌合させるときに位置ずれが生じていると
、部品が穴に嵌合できず、かつ、ロボット等のモータは
部品を嵌合させるようにして位置偏差に応じて大きな力
を発生させ、結局アラームを出して停止するという事態
になる。このような時、力の制御をも可能にしておけば
このような事態を避けることも可能になる。
動制御して何らかの作業を行う場合、例えば、ネジ締め
,パリ取り作業のような場合には力の制御をも必要とす
る。さらには、組立て作業において穴に部品を嵌合する
ような場合、穴の位置に部品をロボット等により移動さ
せ位置決めし嵌合させるときに位置ずれが生じていると
、部品が穴に嵌合できず、かつ、ロボット等のモータは
部品を嵌合させるようにして位置偏差に応じて大きな力
を発生させ、結局アラームを出して停止するという事態
になる。このような時、力の制御をも可能にしておけば
このような事態を避けることも可能になる。
そこで、ロボットの関節にトルクセンサ等を取付け、各
自独自のカループを組んでカループの制御を行う方式も
採用されている。
自独自のカループを組んでカループの制御を行う方式も
採用されている。
発明が解決しようとする課題
上述したように、力の制御を行うためにロボットの関節
に特別なトルクセンサを取付けると、精度のよいトルク
センサは一般的にねじれ量や歪み量を測定してトルクを
測定するものであるから、トルクセンサ中に剛性の弱い
部分を持っており、そのため、系全体において剛性の弱
い部分を有することとなる。
に特別なトルクセンサを取付けると、精度のよいトルク
センサは一般的にねじれ量や歪み量を測定してトルクを
測定するものであるから、トルクセンサ中に剛性の弱い
部分を持っており、そのため、系全体において剛性の弱
い部分を有することとなる。
また、ダイレクトドライブ方式は別として、ロボットの
各軸の駆動は減速器を介してモータによって駆動される
ものが一般的である。その結果、上述したようなトルク
センサを用いると、制御系中にはトルクセンサによる剛
性の弱さによるバネ系と減速器によるバネ系とにより、
制御系の伝達関数が非常に次数の高い特性となってしま
い、制御ループを組んだとき、安定に制御できるゲイン
の設定が非常に困難となる。
各軸の駆動は減速器を介してモータによって駆動される
ものが一般的である。その結果、上述したようなトルク
センサを用いると、制御系中にはトルクセンサによる剛
性の弱さによるバネ系と減速器によるバネ系とにより、
制御系の伝達関数が非常に次数の高い特性となってしま
い、制御ループを組んだとき、安定に制御できるゲイン
の設定が非常に困難となる。
そこで、本発明の目的は、減速器を介して被駆動体をモ
ータで駆動するものにおいて、その制御系の伝達関数特
性を損うことなく、被駆動体に加わる実トルクを測定す
る方法を提供することにある。
ータで駆動するものにおいて、その制御系の伝達関数特
性を損うことなく、被駆動体に加わる実トルクを測定す
る方法を提供することにある。
さらに、本発明の目的は、制御系の伝達関数の特性を損
うことなく、力と位置の制御ができるハイブリッド制御
方法を提供することにある。
うことなく、力と位置の制御ができるハイブリッド制御
方法を提供することにある。
課題を解決するための手段
減速器を介してモータによって駆動される被駆動体にお
いて、本発明は、減速度の入力及び出力側に速度検出器
を取付け、両速度検出器で検出される速度の差.位置の
差及び出力側の速度検出器出力によって求められる加速
度によって被駆動体に加わる実トルクを測定する。
いて、本発明は、減速度の入力及び出力側に速度検出器
を取付け、両速度検出器で検出される速度の差.位置の
差及び出力側の速度検出器出力によって求められる加速
度によって被駆動体に加わる実トルクを測定する。
また、指令トルクと上記測定した実トルクによりカルー
プを構或すると共に、上記モータの制御として位置ルー
プと該位置ループのマイナーループとして速度ループ、
該速度ループのマイナーループとしての加速度ループを
持つ位置制御系を構威し、上記力ループから出力される
指令電圧と上記加速度ループから出力される指令電圧を
加算して上記モータへの指令電圧とすることにより位置
と力を制御することにより、上記課題を解決した。
プを構或すると共に、上記モータの制御として位置ルー
プと該位置ループのマイナーループとして速度ループ、
該速度ループのマイナーループとしての加速度ループを
持つ位置制御系を構威し、上記力ループから出力される
指令電圧と上記加速度ループから出力される指令電圧を
加算して上記モータへの指令電圧とすることにより位置
と力を制御することにより、上記課題を解決した。
作用
第1図は、本発明の作用を説明する説明図で、?中、符
号1はモータ、該モータ1のロータ軸には減速器4が接
続されると共に、減速器4の人力側の速度検出器として
モータ1のロータ軸に速度検出器2が接続され、また、
減速器4の出力側にも速度検出器3が取付けられ、被駆
動体5を減速器4を介してモータ1によって駆動するよ
うになっている。
号1はモータ、該モータ1のロータ軸には減速器4が接
続されると共に、減速器4の人力側の速度検出器として
モータ1のロータ軸に速度検出器2が接続され、また、
減速器4の出力側にも速度検出器3が取付けられ、被駆
動体5を減速器4を介してモータ1によって駆動するよ
うになっている。
減速器4のバネ定数をK1粘性係数をCとし、減速器4
の入力側の速度検出器2から検出される減速器入力側の
位置,速度,加速度をθ、,,θ3,θ,,,減速器4
の出力側の速度検出器3から検出される減速器出力側の
位置,速度,加速度の入力側に換算した値を01,θ■
,θ,とする。また、被駆動体5に直接及ぼすトルク(
加速度等を含まないもの)をτ、モータ1の軸イナーシ
ャをJM,被駆動体5等の負荷イナーシャ(モータ軸換
算)JT,モータ1の出力トルクをTとする。 そこで
、減速器4の入力側で運動方程式を立てると、次の第(
1)式となる。
の入力側の速度検出器2から検出される減速器入力側の
位置,速度,加速度をθ、,,θ3,θ,,,減速器4
の出力側の速度検出器3から検出される減速器出力側の
位置,速度,加速度の入力側に換算した値を01,θ■
,θ,とする。また、被駆動体5に直接及ぼすトルク(
加速度等を含まないもの)をτ、モータ1の軸イナーシ
ャをJM,被駆動体5等の負荷イナーシャ(モータ軸換
算)JT,モータ1の出力トルクをTとする。 そこで
、減速器4の入力側で運動方程式を立てると、次の第(
1)式となる。
T=JM−θ、,+(θ、,一〇〇)・C+(θ8一0
1)・K・・・・・・(1) また、減速器4の出力側で運動方程式を立てると次の第
(2)式となる。
1)・K・・・・・・(1) また、減速器4の出力側で運動方程式を立てると次の第
(2)式となる。
0−JT−07+(θ7−θM)・C+(θ丁−θM)
・K+て・・・・・・(2) 上記第(2)式を変形すると、次の第(3)式となり、
減速器4の入出力側の各速度検出器2,3から得られる
速度の差(θ、,一〇T)、速度を積分して得られる位
置の差(θ,.一θT)、出力側の速度検出器3からの
検出速度を微分して得られる加速度θ1と、減速器4の
粘性係数C,バネ定数K,負荷イナーシャJtより被駆
動体5に直接及ぼすトルクτを検出することができる。
・K+て・・・・・・(2) 上記第(2)式を変形すると、次の第(3)式となり、
減速器4の入出力側の各速度検出器2,3から得られる
速度の差(θ、,一〇T)、速度を積分して得られる位
置の差(θ,.一θT)、出力側の速度検出器3からの
検出速度を微分して得られる加速度θ1と、減速器4の
粘性係数C,バネ定数K,負荷イナーシャJtより被駆
動体5に直接及ぼすトルクτを検出することができる。
τ=(θエーθT)・C+(θ.,一〇T)・K−JT
・θ.・・・・・・(3) また、第(11式,第(2)式を加算すると次の第(4
)式が得られる。
・θ.・・・・・・(3) また、第(11式,第(2)式を加算すると次の第(4
)式が得られる。
T=J,−θ+a + JT−/jT+τ ・・・・
・・(4)加速度θエ,eTに大きな差はないとすると
、?記第(4)式は次の第(5)式となる。
・・(4)加速度θエ,eTに大きな差はないとすると
、?記第(4)式は次の第(5)式となる。
T= (JM + JT ) ・ljy +r
−−( 5)そこで、(JM +JT ) ・θ■
をモータの制御ループ内の加速度ループで補い、トルク
τに関しては指令トルクと第(3)式で検出されるトル
クτとのカループで補えば、指令トルクを被駆動体に及
ぼすようにモータ出力トルクをTを制御できることとな
る。
−−( 5)そこで、(JM +JT ) ・θ■
をモータの制御ループ内の加速度ループで補い、トルク
τに関しては指令トルクと第(3)式で検出されるトル
クτとのカループで補えば、指令トルクを被駆動体に及
ぼすようにモータ出力トルクをTを制御できることとな
る。
実施例
本発明の一実施例を1軸制御のみのロボットについて説
明する。
明する。
この場合、第1図において、被駆動体5はロボットのア
ームとなる。また、速度検出器2,3とパルスコーダを
使用し、減速器4の出力側のパルスコーダ3は減速器4
の減速比に応じて、入力側のパルスコーダ3よりも分解
能の高いものを使用する。また、モータ1としてサーボ
モータを使用する。
ームとなる。また、速度検出器2,3とパルスコーダを
使用し、減速器4の出力側のパルスコーダ3は減速器4
の減速比に応じて、入力側のパルスコーダ3よりも分解
能の高いものを使用する。また、モータ1としてサーボ
モータを使用する。
第2図は本実施例におけるサーボモータ1の位置制御系
と力制御系のブロック線図である。第2?中において、
符号10はサーボモータ1の位置制御系を示し、位置ル
ープとして比例制御(P制御)、位置ループのマイナー
ループとしての速度ループとして比例積分(P I)制
御、速度ループのマイナーループとして加速度のPI制
御ループを持つ例を示している。伝達関数11のKPは
位置ループの比例ゲイン、伝達関数12のKl,K2は
速度ループの積分ゲイン,比例ゲイン、伝達関数13の
K3,K4は加速度ループの積分ゲイン,比例ゲインで
ある。また、符号14はサーボモータIの伝達関数であ
り、Rはモータ巻線の抵抗、Lは巻線のインダクタンス
、Ktはトルク定数、Jは全イナーシャである(J=J
M +JT )。符号15は加速度を積分して速度を求
める伝達関数、符号16は速度を積分して位置を求める
伝達関数である。
と力制御系のブロック線図である。第2?中において、
符号10はサーボモータ1の位置制御系を示し、位置ル
ープとして比例制御(P制御)、位置ループのマイナー
ループとしての速度ループとして比例積分(P I)制
御、速度ループのマイナーループとして加速度のPI制
御ループを持つ例を示している。伝達関数11のKPは
位置ループの比例ゲイン、伝達関数12のKl,K2は
速度ループの積分ゲイン,比例ゲイン、伝達関数13の
K3,K4は加速度ループの積分ゲイン,比例ゲインで
ある。また、符号14はサーボモータIの伝達関数であ
り、Rはモータ巻線の抵抗、Lは巻線のインダクタンス
、Ktはトルク定数、Jは全イナーシャである(J=J
M +JT )。符号15は加速度を積分して速度を求
める伝達関数、符号16は速度を積分して位置を求める
伝達関数である。
サーボモータ1の位置指令θ『とパルスコーダ2によっ
て求められるモータの位置θ■との差に位置ループゲイ
ンK,を乗じて速度指令θrを求め、該速度指令θrと
パルスコーダ2で検出され?サーボモータ1の実速度θ
■との差に対し伝達関数12のPI制御をなって、加速
度指令θrを求める。そして、加速度ループのPI制御
を行ってサーボモータへの位置制御系からの電圧指令A
を求める。なお、伝達関数14,15.16はブロック
線図上においてサーボモータ1の加速度θ、,速度θエ
,位置θ。を求める伝達関数である。
て求められるモータの位置θ■との差に位置ループゲイ
ンK,を乗じて速度指令θrを求め、該速度指令θrと
パルスコーダ2で検出され?サーボモータ1の実速度θ
■との差に対し伝達関数12のPI制御をなって、加速
度指令θrを求める。そして、加速度ループのPI制御
を行ってサーボモータへの位置制御系からの電圧指令A
を求める。なお、伝達関数14,15.16はブロック
線図上においてサーボモータ1の加速度θ、,速度θエ
,位置θ。を求める伝達関数である。
一方、カループ20は上述した第(′A)式の演算を行
ってアーム5に加わるトルク、すなわち、ロボットの作
業に直接及ぼすトルクτを求め、指令トルクτrと該ト
ルクτとの差を伝達関数21で示すようにPI制御を行
ってカループからのサーポモータ1への電圧指令Bを求
める。
ってアーム5に加わるトルク、すなわち、ロボットの作
業に直接及ぼすトルクτを求め、指令トルクτrと該ト
ルクτとの差を伝達関数21で示すようにPI制御を行
ってカループからのサーポモータ1への電圧指令Bを求
める。
なお、伝達関数22はカルーブにおけるサーボモータ部
の伝達関数を示し、Rは巻線抵抗、Lは巻線インダクタ
ンス、Ktはトルク定数である。
の伝達関数を示し、Rは巻線抵抗、Lは巻線インダクタ
ンス、Ktはトルク定数である。
上述したサーボモータ1の位置制御系10からの電圧指
令Aとカループからの電圧指令Bを加算し、サーボモー
タ1への電圧指令(=A+B)としてPWM$i{J御
を行ってサーボモータを駆動すれば、第(5)式に示す
ように、サーボモータ1の出力トルクはTとなり、ロボ
ットのアーム5による作業に及ぼすトルクはτとなり、
指令トルクτrに制御されることとなる。なお、伝達関
数30,31はモータ部の伝達関数であり、Rは巻線抵
抗、Lは巻線のインダクタンス、Ktはトルク定数であ
る。
令Aとカループからの電圧指令Bを加算し、サーボモー
タ1への電圧指令(=A+B)としてPWM$i{J御
を行ってサーボモータを駆動すれば、第(5)式に示す
ように、サーボモータ1の出力トルクはTとなり、ロボ
ットのアーム5による作業に及ぼすトルクはτとなり、
指令トルクτrに制御されることとなる。なお、伝達関
数30,31はモータ部の伝達関数であり、Rは巻線抵
抗、Lは巻線のインダクタンス、Ktはトルク定数であ
る。
なお、加速度ループ及びカループの積分ゲイン,比例ゲ
インK3,K5,K4,K6は次のように設定する。
インK3,K5,K4,K6は次のように設定する。
K3ヨ J−R
Tα ● Kt
K4== J−L
Tα ●Kt
なお、
Tαは加速度ループの時定数、
Tfは力
ループの時定数であり、加速度を安定した後、力を安定
させる必要からTα<<Tfとして干渉を防ぐようにす
る。
させる必要からTα<<Tfとして干渉を防ぐようにす
る。
第2図において、加速度ループからの電圧指令Aについ
て検討すると、次の第(6)式が成立する。
て検討すると、次の第(6)式が成立する。
A・ I Kt =θ ・・・・・・
(6)R+LS J ’上記第
(6)式より A=θ (R+LS)・ 1 ・・・・・・(7)
’ Kt また、カループからの電圧指令Bは次のようになる。
(6)R+LS J ’上記第
(6)式より A=θ (R+LS)・ 1 ・・・・・・(7)
’ Kt また、カループからの電圧指令Bは次のようになる。
B. Kt
R+LS =・ −゜− (8)故に、
B=τ・ (R+LS)/Kt ・・・・・・
(9)上記第(7)式,第(8)式で求められる電圧指
令A, Bを加算してサーボモー夕への電圧指令とし
てサーボモータを駆動すると、サーボモータ1からの出
力トルクTは次の第(10)式のようになる。
(9)上記第(7)式,第(8)式で求められる電圧指
令A, Bを加算してサーボモー夕への電圧指令とし
てサーボモータを駆動すると、サーボモータ1からの出
力トルクTは次の第(10)式のようになる。
T= (A+B)
( 1 )・Kt
R+LS
Kt
=(θ, (R+LS) J/Kt+τ●(R + L
S ) /K t ) R +L S=J●θ8+τ ・・・・・・(lO) J=JM +JTであるから、上記第(10)式は第(
5)式で示される式と同一となり、サーボモータ1から
は出力トルクTが出力され、ロボットのアーム5が作業
する力τはカループで指令トルクτrになるように制御
されることとなる。
S ) /K t ) R +L S=J●θ8+τ ・・・・・・(lO) J=JM +JTであるから、上記第(10)式は第(
5)式で示される式と同一となり、サーボモータ1から
は出力トルクTが出力され、ロボットのアーム5が作業
する力τはカループで指令トルクτrになるように制御
されることとなる。
第3図は上記実施例を実行するロボット制御系のブロッ
ク線図である。図中、40はロボットの軸、すなわち、
アーム5を駆動するサーボモータ1への位置指令orを
出力する数値制御装置等のホストコンピュータ(以下、
ホストCPUという)、41はホストCPUから書込ま
れた位置指令orを指令トルクτr等デジタルサーボ回
路42のプロセッサへ受け渡す共有メモリである。また
、42はデジタルシグナルプロセッサ等で構威されるデ
ジタルサーボ回路であり、ロボットのサーボモータ1の
位置,速度,電流のフィードバックループ制御を行うも
のである。43は減速器4の人力側,出力側に設けられ
たバルスコーダ2,3テ検出された速度θ2,θ.等が
書込まれる帰還信号レジスタである。
ク線図である。図中、40はロボットの軸、すなわち、
アーム5を駆動するサーボモータ1への位置指令orを
出力する数値制御装置等のホストコンピュータ(以下、
ホストCPUという)、41はホストCPUから書込ま
れた位置指令orを指令トルクτr等デジタルサーボ回
路42のプロセッサへ受け渡す共有メモリである。また
、42はデジタルシグナルプロセッサ等で構威されるデ
ジタルサーボ回路であり、ロボットのサーボモータ1の
位置,速度,電流のフィードバックループ制御を行うも
のである。43は減速器4の人力側,出力側に設けられ
たバルスコーダ2,3テ検出された速度θ2,θ.等が
書込まれる帰還信号レジスタである。
なお、上記第3図に示すロボットの制御系は従来から公
知のデジタルサーボ制御の制御系と同一であり、帰還レ
ジスタ43内に減速器4の人力側.出力側のパルスコー
ダ2,3からの速度信号θ.,θ7が書込まれるレジス
タ(従来は例えば速度信号θ8のレジスタのみ)が設け
られている点が相違するのみである。
知のデジタルサーボ制御の制御系と同一であり、帰還レ
ジスタ43内に減速器4の人力側.出力側のパルスコー
ダ2,3からの速度信号θ.,θ7が書込まれるレジス
タ(従来は例えば速度信号θ8のレジスタのみ)が設け
られている点が相違するのみである。
第4図は上記デジタルサーボ回路42のCPUが加速度
ループ処理周期毎に実行する処理のフローチャートで、
デジタルサーボ回路42のCPUは従来と同様にホスト
CPU40から共有メモリ41に書込まれた位置指令θ
rに基いて、位置ループ処理及び速度ループ処理を所定
周期毎実行し、第2図に示すように加速度指令θrを算
出する。
ループ処理周期毎に実行する処理のフローチャートで、
デジタルサーボ回路42のCPUは従来と同様にホスト
CPU40から共有メモリ41に書込まれた位置指令θ
rに基いて、位置ループ処理及び速度ループ処理を所定
周期毎実行し、第2図に示すように加速度指令θrを算
出する。
?して、位置,速度ループ処理周期より早い周期の加速
度ループ処理周期毎第4図に示す処理を実行し、加速度
ループ処理,カループ処理を実行する。
度ループ処理周期毎第4図に示す処理を実行し、加速度
ループ処理,カループ処理を実行する。
まず、共有メモリ41に書込まれているトルク指令τr
を読出すと共に、帰還レジスタ43内に書込まれている
減速器4の出力側のパルスコーダ3からの速度信号(入
力側に換算した値)θアを読出す(ステップSL)。次
に、速度信号θ1から減速器4の出力側の位置θ■,加
速度θ1を算出する(ステップS2)。すなわち、該加
速度ループ処理周期の各周期のステップS1で読取った
速度信号θ■を累積することによって速度信号θ1の積
分値として位置θ■を求め、また、前周期と今周期の速
度信号θ1の差によって速度信号θアを微分した加速度
θアを求める。
を読出すと共に、帰還レジスタ43内に書込まれている
減速器4の出力側のパルスコーダ3からの速度信号(入
力側に換算した値)θアを読出す(ステップSL)。次
に、速度信号θ1から減速器4の出力側の位置θ■,加
速度θ1を算出する(ステップS2)。すなわち、該加
速度ループ処理周期の各周期のステップS1で読取った
速度信号θ■を累積することによって速度信号θ1の積
分値として位置θ■を求め、また、前周期と今周期の速
度信号θ1の差によって速度信号θアを微分した加速度
θアを求める。
こうして求められた減速器4の出力側の位置θ1,速度
θア,加速度θ■と、サーボモータ1の位置,速度ルー
プ処理によって求められている減速器4の入力側の位置
θ.,速度θ■により第?3)式の演算を行ってトルク
τを求める(ステップS3)。次に、ステップS1で読
出したトルク指令τrとステップS3で算出したトルク
τに対して第2図の伝達関数21で示すPI制御を行っ
てカループの電圧指令Bを求める(ステップS4)。即
ち、指令トルクτrと算出トルクτの差を積分し(各周
期毎求められるトルク偏差(τr一τ)を累積して積分
値を求める)、その積分値に積分定数K5を乗じて得ら
れる値に指令トルクτrと算出トルクτの差(τr一τ
)に比例定数K6を乗じて電圧指令Bを求める。
θア,加速度θ■と、サーボモータ1の位置,速度ルー
プ処理によって求められている減速器4の入力側の位置
θ.,速度θ■により第?3)式の演算を行ってトルク
τを求める(ステップS3)。次に、ステップS1で読
出したトルク指令τrとステップS3で算出したトルク
τに対して第2図の伝達関数21で示すPI制御を行っ
てカループの電圧指令Bを求める(ステップS4)。即
ち、指令トルクτrと算出トルクτの差を積分し(各周
期毎求められるトルク偏差(τr一τ)を累積して積分
値を求める)、その積分値に積分定数K5を乗じて得ら
れる値に指令トルクτrと算出トルクτの差(τr一τ
)に比例定数K6を乗じて電圧指令Bを求める。
次に、減速器4の入力側、即ち、サーボモータ1のロー
タ軸に取付けられたパルスコーダ2から検出される速度
θ8を微分し(前周期と今周期の速度θ2の差)、加速
度θ、,を算出し(ステップS5)、速度ループ処理で
算出されている加速度指令θrとステップS5で求めた
加速度θ■により第2図の伝達関数13で示すPI制御
処理を行って加速度ループによる電圧指令Aを求める(
ステップS6)。そして、ステップS6及びステップS
5で求めた電圧指令A, Bを加算して、この値(A
+B)を電圧指令として出力して(ステップS7)、当
該周期の加速度ループ処理を終了する。こうして出力さ
れた電圧指令に対し、従来と同様に、PWM制御を行っ
てサーボモータ1を制御してアーム5の先端、即ち、作
業点の位置が指令位置θrになるように位置制御を行う
と共に、ロボットがアーム5の先端で行う作業に及ぼす
力が指令トルクτrになるように力制御を行うこととな
る。
タ軸に取付けられたパルスコーダ2から検出される速度
θ8を微分し(前周期と今周期の速度θ2の差)、加速
度θ、,を算出し(ステップS5)、速度ループ処理で
算出されている加速度指令θrとステップS5で求めた
加速度θ■により第2図の伝達関数13で示すPI制御
処理を行って加速度ループによる電圧指令Aを求める(
ステップS6)。そして、ステップS6及びステップS
5で求めた電圧指令A, Bを加算して、この値(A
+B)を電圧指令として出力して(ステップS7)、当
該周期の加速度ループ処理を終了する。こうして出力さ
れた電圧指令に対し、従来と同様に、PWM制御を行っ
てサーボモータ1を制御してアーム5の先端、即ち、作
業点の位置が指令位置θrになるように位置制御を行う
と共に、ロボットがアーム5の先端で行う作業に及ぼす
力が指令トルクτrになるように力制御を行うこととな
る。
なお、上記実施例では1軸のロボットの例を示したが、
多軸のロボットに対しても同様であり、各軸を駆動する
サーボモータに対して上述したような力と位置の制御を
行えばよい。また、ロボット以外のものにおいても、位
置と力の制御の制御を必要なものにおいては、上述した
ように減速器の人力側,出力側に各々パルスコーダを取
り付け、パルスコーダから検出される速度を人力側また
は出力側、どちらか一方へ換算して上述した処理を実行
させれば、位置と力の制御が可能となる。
多軸のロボットに対しても同様であり、各軸を駆動する
サーボモータに対して上述したような力と位置の制御を
行えばよい。また、ロボット以外のものにおいても、位
置と力の制御の制御を必要なものにおいては、上述した
ように減速器の人力側,出力側に各々パルスコーダを取
り付け、パルスコーダから検出される速度を人力側また
は出力側、どちらか一方へ換算して上述した処理を実行
させれば、位置と力の制御が可能となる。
発明の効果
本発明は、減速器の入力側と出力側にそれぞれ速度検出
器を取付けるのみで、特別なトルクセンサを設けること
なくモータによって駆動される被駆動体に加わるトルク
を検出できるようにしたから減速器のバネ系のみとなり
、制御系の伝達関数特性を損なうことなく安定した制御
のできるゲインの選択範囲が増え、力の早い応答性が得
られ、位置と力が同時に安定に制御できる。
器を取付けるのみで、特別なトルクセンサを設けること
なくモータによって駆動される被駆動体に加わるトルク
を検出できるようにしたから減速器のバネ系のみとなり
、制御系の伝達関数特性を損なうことなく安定した制御
のできるゲインの選択範囲が増え、力の早い応答性が得
られ、位置と力が同時に安定に制御できる。
第1図は、本発明の作用を説明する説明図、第2図は本
発明の一実施例の制御系のブロック線図、第3図は同実
施例における制御系のブロック図、第4図は同実施例に
おける加速度ループ処理周期の加速度ループとカループ
の処理を示すフローチャートである。 1・・・モータ(サーボモータ)、2・・・減速器入力
側の速度検出器(パルスコーダ)、3・・・減速器出力
側の速度検出器(パルスコーダ)、4・・・減速器、5
・・・被駆動体(アーム)、10・・・位置制御系のブ
ロック線図、 20・・・カループのブロック線図。
発明の一実施例の制御系のブロック線図、第3図は同実
施例における制御系のブロック図、第4図は同実施例に
おける加速度ループ処理周期の加速度ループとカループ
の処理を示すフローチャートである。 1・・・モータ(サーボモータ)、2・・・減速器入力
側の速度検出器(パルスコーダ)、3・・・減速器出力
側の速度検出器(パルスコーダ)、4・・・減速器、5
・・・被駆動体(アーム)、10・・・位置制御系のブ
ロック線図、 20・・・カループのブロック線図。
Claims (2)
- (1)減速器を介してモータによって駆動される被駆動
体において、減速度の入力及び出力側に速度検出器を取
付け、両速度検出器で検出される速度の差、位置の差及
び出力側の速度検出器出力によって求められる加速度に
よって被駆動体に加わる実トルクを測定することを特徴
とする実トルク測定方法。 - (2)減速器を介してモータによって駆動される被駆動
体において、減速度の入力及び出力側に速度検出器を取
付け、両速度検出器で検出される速度の差、位置の差及
び出力側の速度検出器出力によって求められる加速度に
よって被駆動体に加わる実トルクを検出し、指令トルク
と検出トルクにより力ループを構成すると共に、上記モ
ータの制御として位置ループと該位置ループのマイナー
ループとしての速度ループ、該速度ループのマイナール
ープとしての加速度ループを持つ位置制御系を構成し、
上記力ループから出力される指令電圧と上記加速度ルー
プから出力される指令電圧を加算して上記モータへの指
令電圧とすることにより位置と力を制御するようにした
ハイブリット制御方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1188949A JPH0356084A (ja) | 1989-07-24 | 1989-07-24 | 減速器付きモータにより被駆動体に加わる実トルク測定方法及び位置と力のハイブリット制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1188949A JPH0356084A (ja) | 1989-07-24 | 1989-07-24 | 減速器付きモータにより被駆動体に加わる実トルク測定方法及び位置と力のハイブリット制御方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0356084A true JPH0356084A (ja) | 1991-03-11 |
Family
ID=16232738
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1188949A Pending JPH0356084A (ja) | 1989-07-24 | 1989-07-24 | 減速器付きモータにより被駆動体に加わる実トルク測定方法及び位置と力のハイブリット制御方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0356084A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0614592A (ja) * | 1992-06-23 | 1994-01-21 | Fanuc Ltd | Acサーボモータの加速度制御方式 |
US6293366B1 (en) * | 2000-02-16 | 2001-09-25 | Ford Global Technologies, Inc. | Vehicle electric power assist steering system and method using angle based torque estimation |
CN105515461A (zh) * | 2015-07-01 | 2016-04-20 | 刘国建 | 基于无刷电机的智能化电动工具控制***及其控制方法 |
-
1989
- 1989-07-24 JP JP1188949A patent/JPH0356084A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0614592A (ja) * | 1992-06-23 | 1994-01-21 | Fanuc Ltd | Acサーボモータの加速度制御方式 |
US6293366B1 (en) * | 2000-02-16 | 2001-09-25 | Ford Global Technologies, Inc. | Vehicle electric power assist steering system and method using angle based torque estimation |
CN105515461A (zh) * | 2015-07-01 | 2016-04-20 | 刘国建 | 基于无刷电机的智能化电动工具控制***及其控制方法 |
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