JPH1148181A - 負荷パラメータ推定方法 - Google Patents
負荷パラメータ推定方法Info
- Publication number
- JPH1148181A JPH1148181A JP21097197A JP21097197A JPH1148181A JP H1148181 A JPH1148181 A JP H1148181A JP 21097197 A JP21097197 A JP 21097197A JP 21097197 A JP21097197 A JP 21097197A JP H1148181 A JPH1148181 A JP H1148181A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- load
- torque command
- motor torque
- axis
- center
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Manipulator (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 推定計算値の誤差を小さくし、正確な負荷パ
ラメータを推定することのできる方法を提供する。 【解決手段】 リンク機構を有する多軸のロボットを駆
動するサーボモータを制御するに際して、各軸のモータ
トルク指令値とモータ位置のデータおよび各軸のアーム
長から、ロボットアーム先端に取り付けた負荷の重量お
よび重心位置を推定計算する負荷パラメータ推定方法に
おいて、まず、リンク機構を有する軸の回転中心を含む
軸のモータトルク指令値とモータ位置データとアーム長
に基づいて、負荷の重量を推定計算し、次に、その他の
軸のモータトルク指令値とモータ位置データおよびアー
ム長に基づいて、負荷の重心位置を計算する負荷パラメ
ータ推定方法。リンク機構の特性を有効に利用し、先端
の負荷の重量を計算するため、計算が非常に簡単であ
り、各軸の誤差が蓄積されることが無く、結果として、
精度良く先端負荷重量Ｍgを算出することができる
ラメータを推定することのできる方法を提供する。 【解決手段】 リンク機構を有する多軸のロボットを駆
動するサーボモータを制御するに際して、各軸のモータ
トルク指令値とモータ位置のデータおよび各軸のアーム
長から、ロボットアーム先端に取り付けた負荷の重量お
よび重心位置を推定計算する負荷パラメータ推定方法に
おいて、まず、リンク機構を有する軸の回転中心を含む
軸のモータトルク指令値とモータ位置データとアーム長
に基づいて、負荷の重量を推定計算し、次に、その他の
軸のモータトルク指令値とモータ位置データおよびアー
ム長に基づいて、負荷の重心位置を計算する負荷パラメ
ータ推定方法。リンク機構の特性を有効に利用し、先端
の負荷の重量を計算するため、計算が非常に簡単であ
り、各軸の誤差が蓄積されることが無く、結果として、
精度良く先端負荷重量Ｍgを算出することができる
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、平行リンク機構
を含む多軸のロボットを駆動するサーボモータの制御に
関し、特に、ロボットアームの先端に取り付けた負荷の
重量および重心位置等の負荷パラメータを推定する方法
に関する。
を含む多軸のロボットを駆動するサーボモータの制御に
関し、特に、ロボットアームの先端に取り付けた負荷の
重量および重心位置等の負荷パラメータを推定する方法
に関する。
【０００２】
【従来の技術】複数のサーボモータにより多軸の機械系
を制御する場合、制御部に実機モデルを有する制御を適
用することによって振動や応答を改善する、または、所
望の動作を実現するといった方法がよく用いられる。そ
れらの制御手法の効果を十分に得るためには、軸先端に
取り付けた負荷のパラメータ、すなわち、重量Ｍgと重
心位置(ｅx，ｅy，ｅz)が精度良く分かることが必要に
なる。従来では、これらの値は、負荷取り付け時、ある
いは、負荷交換時に、 １．パラメータとしてオペレータが設計値を手入力する
方法 ２．各軸を動作させてみてその時のトルク値もしくは電
流値から推定計算を行う方法 がとられてきた。以下に第２の方法の一例を示す。各軸
の先端負荷に相当するトルク値または電流値の値をＴ
(ｉ) (ｉ＝１，２，３．．．：ｉ軸目)、先端負荷の重
量をＭg、重心位置を(ｅx，ｅy，ｅz)とすると、Ｔ(ｉ)
は Ｔ(ｉ)＝ｆ(ｉ)(ｅx，ｅy，ｅz，Ｍg) ・・・(１) の形で表される。ここで、ｆ(ｉ)は各軸長さと各軸角度
から一意に求まる関数である。未知変数が４つあるの
で、上記(１)式を４軸分もしくは４姿勢分導いて、４元
連立方程式を解くことによって、先端負荷パラメータを
推定する。
を制御する場合、制御部に実機モデルを有する制御を適
用することによって振動や応答を改善する、または、所
望の動作を実現するといった方法がよく用いられる。そ
れらの制御手法の効果を十分に得るためには、軸先端に
取り付けた負荷のパラメータ、すなわち、重量Ｍgと重
心位置(ｅx，ｅy，ｅz)が精度良く分かることが必要に
なる。従来では、これらの値は、負荷取り付け時、ある
いは、負荷交換時に、 １．パラメータとしてオペレータが設計値を手入力する
方法 ２．各軸を動作させてみてその時のトルク値もしくは電
流値から推定計算を行う方法 がとられてきた。以下に第２の方法の一例を示す。各軸
の先端負荷に相当するトルク値または電流値の値をＴ
(ｉ) (ｉ＝１，２，３．．．：ｉ軸目)、先端負荷の重
量をＭg、重心位置を(ｅx，ｅy，ｅz)とすると、Ｔ(ｉ)
は Ｔ(ｉ)＝ｆ(ｉ)(ｅx，ｅy，ｅz，Ｍg) ・・・(１) の形で表される。ここで、ｆ(ｉ)は各軸長さと各軸角度
から一意に求まる関数である。未知変数が４つあるの
で、上記(１)式を４軸分もしくは４姿勢分導いて、４元
連立方程式を解くことによって、先端負荷パラメータを
推定する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、パラメータ
としてオペレータが設計値を手入力する第１の方法で
は、負荷の形状が複雑で、重心位置が正確に算出できな
いような時や、オペレータが入力する際の誤入力等によ
り、実機との誤差が大きくなる可能性があり、また、重
心位置の正確な計算やパラメータ入力に、時間と労力が
かかるという問題があった。また、第２の方法では、ロ
ボットの姿勢によって、各未知変数(Ｍg，ｅx，ｅy，ｅ
z)が、ある軸のトルク値におよぼす影響の度合いが変化
するため、４つの式の選び方が難しい。また、４つの式
全てのトルク値に、あまり影響しない変数がある場合な
どは、トルク値Ｔ(ｉ)が誤差を含む場合は特に、推定計
算値の誤差が、非常に大きくなり正確な値を推定できな
いといった問題があった。さらに、４つの式を最適に選
ぶことができたとしても、各軸のトルク値Ｔ(ｉ)がそれ
ぞれ誤差を含む場合、計算過程で誤差が蓄積された結果
として推定計算値の誤差が大きくなるという問題があっ
た。そこで、この発明は、推定計算値の誤差を小さく
し、正確な負荷パラメータを推定することのできる方法
を提供することを目的とする。
としてオペレータが設計値を手入力する第１の方法で
は、負荷の形状が複雑で、重心位置が正確に算出できな
いような時や、オペレータが入力する際の誤入力等によ
り、実機との誤差が大きくなる可能性があり、また、重
心位置の正確な計算やパラメータ入力に、時間と労力が
かかるという問題があった。また、第２の方法では、ロ
ボットの姿勢によって、各未知変数(Ｍg，ｅx，ｅy，ｅ
z)が、ある軸のトルク値におよぼす影響の度合いが変化
するため、４つの式の選び方が難しい。また、４つの式
全てのトルク値に、あまり影響しない変数がある場合な
どは、トルク値Ｔ(ｉ)が誤差を含む場合は特に、推定計
算値の誤差が、非常に大きくなり正確な値を推定できな
いといった問題があった。さらに、４つの式を最適に選
ぶことができたとしても、各軸のトルク値Ｔ(ｉ)がそれ
ぞれ誤差を含む場合、計算過程で誤差が蓄積された結果
として推定計算値の誤差が大きくなるという問題があっ
た。そこで、この発明は、推定計算値の誤差を小さく
し、正確な負荷パラメータを推定することのできる方法
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】上記問題を解決するた
め、この発明の負荷パラメータ推定方法は、平行リンク
機構を有する多軸のロボットを駆動するサーボモータを
制御するに際して、各軸のモータトルク指令値とモータ
位置データおよび各軸のアーム長から、ロボットアーム
先端に取り付けた負荷の重量および重心位置を推定計算
する負荷パラメータ推定方法において、まず、前記平行
リンク機構を有する軸の回転中心を含む軸のモータトル
ク指令値とモータ位置データとアーム長に基づいて、前
記負荷の重量を推定計算し、次に、その他の軸のモータ
トルク指令値とモータ位置データおよびアーム長に基づ
いて、前記負荷の重心位置を計算するものである。
め、この発明の負荷パラメータ推定方法は、平行リンク
機構を有する多軸のロボットを駆動するサーボモータを
制御するに際して、各軸のモータトルク指令値とモータ
位置データおよび各軸のアーム長から、ロボットアーム
先端に取り付けた負荷の重量および重心位置を推定計算
する負荷パラメータ推定方法において、まず、前記平行
リンク機構を有する軸の回転中心を含む軸のモータトル
ク指令値とモータ位置データとアーム長に基づいて、前
記負荷の重量を推定計算し、次に、その他の軸のモータ
トルク指令値とモータ位置データおよびアーム長に基づ
いて、前記負荷の重心位置を計算するものである。
【０００５】第一の実施態様として、前記各軸モータト
ルク指令値として、各軸に正転、逆転の動作をさせた時
のモータトルク指令値より、摩擦トルク分と加減速トル
ク分をキャンセルし、重力トルク分のみを計算した値を
使用する。第二の実施態様として、前記モータトルク指
令値の代わりに、ある動作時間内のモータトルク指令値
を制御周期毎に積算し、積算値を積算回数で割った値を
使用する。第三の実施態様として、前記モータトルク指
令値の代わりに、モータ電流指令値を使用する。第四の
実施態様として、前記負荷の重心位置を推定計算する方
法として、アーム動作時の各軸モータトルク指令値の値
を監視し、前記モータトルク指令値のピーク時の各軸位
置から、各軸座標上での重心方向の角度を算出し、該重
心方向の角度とアーム長を使用することにより、前記負
荷の重心位置を推定計算する。第五の実施態様として、
前記ロボットの動作プログラム中に、推定動作及び推定
計算をする命令を有する。
ルク指令値として、各軸に正転、逆転の動作をさせた時
のモータトルク指令値より、摩擦トルク分と加減速トル
ク分をキャンセルし、重力トルク分のみを計算した値を
使用する。第二の実施態様として、前記モータトルク指
令値の代わりに、ある動作時間内のモータトルク指令値
を制御周期毎に積算し、積算値を積算回数で割った値を
使用する。第三の実施態様として、前記モータトルク指
令値の代わりに、モータ電流指令値を使用する。第四の
実施態様として、前記負荷の重心位置を推定計算する方
法として、アーム動作時の各軸モータトルク指令値の値
を監視し、前記モータトルク指令値のピーク時の各軸位
置から、各軸座標上での重心方向の角度を算出し、該重
心方向の角度とアーム長を使用することにより、前記負
荷の重心位置を推定計算する。第五の実施態様として、
前記ロボットの動作プログラム中に、推定動作及び推定
計算をする命令を有する。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施例を図に基
づいて説明する。図１は、本発明の方法を実施するため
のロボット制御装置の構成を示すブロック図である。同
図において、ロボット制御装置３０にはプロセッサボー
ド３１があり、プロセッサボード３１にはプロセッサ３
１ａ、ＲＯＭ３１ｂ、ＲＡＭ３１ｃおよび不揮発性メモ
リ３５ａ、３５ｂが搭載されている。プロセッサ３１ａ
は、ＲＯＭ３１ｂに予め設定されたプログラムに基づい
て、ロボット制御装置３０全体を制御する。ＲＡＭ３１
ｃには各種のデータが格納されている。不揮発性メモリ
３５ａ、３５ｂには、ロボット１００の動作プログラム
や本発明に係る負荷パラメータ推定のためのプログラム
がＲＯＭ３１ｂからロードされている。後述する図２お
よび図３に示されている負荷パラメータ推定のための各
動作および各計算は、プロセッサ３１ａが不揮発性メモ
リ３５ａ、３５ｂ内のプログラムを読みとって実行する
ソフトウエアによる機能である。プロセッサボード３１
はバス３７に結合されている。ディジタルサーボ制御回
路３２はバス３７に結合され、プロセッサボード３１か
らの指令によって、サーボアンプ３３を経由して、サー
ボモータ５１，５２，５３，５４，５５および５６を駆
動する。これらのサーボモータはロボット１００に内蔵
され、ロボット１００の各軸を動作させる。シリアルポ
ート３４はバス３７に結合され、教示操作盤５７やその
他のＲＳ２３２Ｃ機器５８と接続されている。教示操作
盤５７はロボットへの教示点入力に使用される。また、
Ｉ／Ｏ３６を経て外部とのデータおよび信号等の入出力
が行われる。
づいて説明する。図１は、本発明の方法を実施するため
のロボット制御装置の構成を示すブロック図である。同
図において、ロボット制御装置３０にはプロセッサボー
ド３１があり、プロセッサボード３１にはプロセッサ３
１ａ、ＲＯＭ３１ｂ、ＲＡＭ３１ｃおよび不揮発性メモ
リ３５ａ、３５ｂが搭載されている。プロセッサ３１ａ
は、ＲＯＭ３１ｂに予め設定されたプログラムに基づい
て、ロボット制御装置３０全体を制御する。ＲＡＭ３１
ｃには各種のデータが格納されている。不揮発性メモリ
３５ａ、３５ｂには、ロボット１００の動作プログラム
や本発明に係る負荷パラメータ推定のためのプログラム
がＲＯＭ３１ｂからロードされている。後述する図２お
よび図３に示されている負荷パラメータ推定のための各
動作および各計算は、プロセッサ３１ａが不揮発性メモ
リ３５ａ、３５ｂ内のプログラムを読みとって実行する
ソフトウエアによる機能である。プロセッサボード３１
はバス３７に結合されている。ディジタルサーボ制御回
路３２はバス３７に結合され、プロセッサボード３１か
らの指令によって、サーボアンプ３３を経由して、サー
ボモータ５１，５２，５３，５４，５５および５６を駆
動する。これらのサーボモータはロボット１００に内蔵
され、ロボット１００の各軸を動作させる。シリアルポ
ート３４はバス３７に結合され、教示操作盤５７やその
他のＲＳ２３２Ｃ機器５８と接続されている。教示操作
盤５７はロボットへの教示点入力に使用される。また、
Ｉ／Ｏ３６を経て外部とのデータおよび信号等の入出力
が行われる。
【０００７】図２は、この発明の方法を説明するフロー
チャートである。本実施例では図５の６軸ロボットの構
成を用いて説明する。図５中１〜６はそれぞれ第１軸〜
第６軸、７は負荷である。第３軸は５０１と５０２によ
り構成される平行リンク機構を有している。推定計算で
必要なモータトルク指令値を計算する方法としては、第
二の実施態様の方法を使用する。以下、図２のフローチ
ャートを参照しながら詳細に説明する。(ＳＴＥＰ１)で
は、まず、第２軸２を正負方向に動作させ、その時のモ
ータトルク指令値として、正方向Ｔ(＋)と、負方向Ｔ
(−)を保存する。(ＳＴＥＰ２)ではＳＴＥＰ１で保存し
たモータトルク指令値から、加減速トルク分と摩擦トル
ク分をキャンセルして重量トルク分Ｔg2’のみを算出す
る。第２軸目重力トルクＴg2’は図４に示すように、正
方向と負方向動作時のトルクの和を２で割って求めるこ
とができ、 Ｔg2’＝｛［Ｔ(＋)］＋［Ｔ(−)］｝／２ ・・・(２) となる。
チャートである。本実施例では図５の６軸ロボットの構
成を用いて説明する。図５中１〜６はそれぞれ第１軸〜
第６軸、７は負荷である。第３軸は５０１と５０２によ
り構成される平行リンク機構を有している。推定計算で
必要なモータトルク指令値を計算する方法としては、第
二の実施態様の方法を使用する。以下、図２のフローチ
ャートを参照しながら詳細に説明する。(ＳＴＥＰ１)で
は、まず、第２軸２を正負方向に動作させ、その時のモ
ータトルク指令値として、正方向Ｔ(＋)と、負方向Ｔ
(−)を保存する。(ＳＴＥＰ２)ではＳＴＥＰ１で保存し
たモータトルク指令値から、加減速トルク分と摩擦トル
ク分をキャンセルして重量トルク分Ｔg2’のみを算出す
る。第２軸目重力トルクＴg2’は図４に示すように、正
方向と負方向動作時のトルクの和を２で割って求めるこ
とができ、 Ｔg2’＝｛［Ｔ(＋)］＋［Ｔ(−)］｝／２ ・・・(２) となる。
【０００８】次に、第三の実施態様の方法を説明する。
ＳＴＥＰ１で保存するモータトルク指令値正方向Ｔ(＋)
と、負方向Ｔ(−)として、第２軸２を正方向に動作させ
ている間のモータトルク指令値を制御周期毎に積算した
値をＩＮＴT(＋)、負方向に動作させている間のモータ
トルク指令値を制御周期毎に積算した値をＩＮＴT(−)
とする。また、積算回数をＮ回とすると、(２)式は、 Ｔg2’＝｛［ＩＮＴT(＋)］＋［ＩＮＴT(−)］｝／Ｎ／２ ・・・(２’) となる。第三の実施態様の方法を使用することによっ
て、モータトルク指令値にリップルやノイズがある場
合、それらの誤差の影響を小さくすることができる。こ
こで、Ｔg2’は水平から第２軸２の姿勢角度θ2傾いた
ときの重力トルクであるので、重力モーメントＴg2のco
s(θ2)倍したものになっている。 Ｔg2’=Ｔg2＊cos(θ2) ・・・(３) よって重力モーメントＴg2は、 Ｔg2＝Ｔg2’／cos(θ2) ・・・(４) で計算される。(ＳＴＥＰ３)
ＳＴＥＰ１で保存するモータトルク指令値正方向Ｔ(＋)
と、負方向Ｔ(−)として、第２軸２を正方向に動作させ
ている間のモータトルク指令値を制御周期毎に積算した
値をＩＮＴT(＋)、負方向に動作させている間のモータ
トルク指令値を制御周期毎に積算した値をＩＮＴT(−)
とする。また、積算回数をＮ回とすると、(２)式は、 Ｔg2’＝｛［ＩＮＴT(＋)］＋［ＩＮＴT(−)］｝／Ｎ／２ ・・・(２’) となる。第三の実施態様の方法を使用することによっ
て、モータトルク指令値にリップルやノイズがある場
合、それらの誤差の影響を小さくすることができる。こ
こで、Ｔg2’は水平から第２軸２の姿勢角度θ2傾いた
ときの重力トルクであるので、重力モーメントＴg2のco
s(θ2)倍したものになっている。 Ｔg2’=Ｔg2＊cos(θ2) ・・・(３) よって重力モーメントＴg2は、 Ｔg2＝Ｔg2’／cos(θ2) ・・・(４) で計算される。(ＳＴＥＰ３)
【０００９】(ＳＴＥＰ４)では、先端の負荷７の重量Ｍ
gを算出する。ここで、第３軸３が平行リンク機構を有
するため、第６軸６先端に取り付けた負荷７の重量分の
トルクは、重心位置(ｅx，ｅy，ｅz)の値に関係なく、
第２軸２と第３軸３の結合部に重力トルクとしてのみか
かってくる。よって、先端の重量Ｍgは、 Ｍg＝(Ｔg2−Ｔg2 ini)／Ｌ2 ・・・(５) の計算式のみで求まる。Ｌ2は２軸目アーム長である。
Ｔg2 iniは予め、先端に負荷がついていないときの第２
軸２にかかる重力モーメントを計算もしくは計測してお
いた値である。以上、第２軸２だけを使用して先端負荷
７の重量Ｍgが求まつた。
gを算出する。ここで、第３軸３が平行リンク機構を有
するため、第６軸６先端に取り付けた負荷７の重量分の
トルクは、重心位置(ｅx，ｅy，ｅz)の値に関係なく、
第２軸２と第３軸３の結合部に重力トルクとしてのみか
かってくる。よって、先端の重量Ｍgは、 Ｍg＝(Ｔg2−Ｔg2 ini)／Ｌ2 ・・・(５) の計算式のみで求まる。Ｌ2は２軸目アーム長である。
Ｔg2 iniは予め、先端に負荷がついていないときの第２
軸２にかかる重力モーメントを計算もしくは計測してお
いた値である。以上、第２軸２だけを使用して先端負荷
７の重量Ｍgが求まつた。
【００１０】(ＳＴＥＰ５)では、重心位置(ｅx，ｅy，
ｅz)を求める。本実施例では、第五の実施態様で示され
る、重心位置の推定計算方法の一実施例を説明する。以
下、図３のフローチャートを用いて説明する。(ＳＴＥ
Ｐ５−１) まず、第６軸６の回転軸方向が鉛直方向で
ないことを確認する。もし、鉛直方向を向いていた場合
は、適当な角度まで(実施例では４５°以上)第４軸４と
第５軸５を動作させ調整する。(ＳＴＥＰ５−２) 次
に、第６軸６を正方向に９０°以上、低速で動作させ
る。低速で動作させるのは、加減速時のトルクを抑える
ためである。このときのモータトルク指令値を監視し、
ピーク値(最大または最小値)をとる時の第６軸６座標の
Ｘ軸からのなす角θp(この方向に負荷の重心がある)を
記憶しておく。(図６) (ＳＴＥＰ５−３) 次に、第６軸６を動作させ第５軸５
の回転方向に負荷の重心位置がくるようにする。ここで
第５軸５を低速で９０°以上動作させ、モータトルク指
令値がピーク値をとる時のモータ位置から、θg5を求め
る。(図７) (ＳＴＥＰ５−４) 次に、第５軸５を動作させ、第４軸
４と第５軸５が一直線上にのるようにする。ここで第３
軸３を低速で９０°以上動作させ、モータトルク指令値
がピーク値をとる時のモータ位置から、θg3を求める。
(図８)
ｅz)を求める。本実施例では、第五の実施態様で示され
る、重心位置の推定計算方法の一実施例を説明する。以
下、図３のフローチャートを用いて説明する。(ＳＴＥ
Ｐ５−１) まず、第６軸６の回転軸方向が鉛直方向で
ないことを確認する。もし、鉛直方向を向いていた場合
は、適当な角度まで(実施例では４５°以上)第４軸４と
第５軸５を動作させ調整する。(ＳＴＥＰ５−２) 次
に、第６軸６を正方向に９０°以上、低速で動作させ
る。低速で動作させるのは、加減速時のトルクを抑える
ためである。このときのモータトルク指令値を監視し、
ピーク値(最大または最小値)をとる時の第６軸６座標の
Ｘ軸からのなす角θp(この方向に負荷の重心がある)を
記憶しておく。(図６) (ＳＴＥＰ５−３) 次に、第６軸６を動作させ第５軸５
の回転方向に負荷の重心位置がくるようにする。ここで
第５軸５を低速で９０°以上動作させ、モータトルク指
令値がピーク値をとる時のモータ位置から、θg5を求め
る。(図７) (ＳＴＥＰ５−４) 次に、第５軸５を動作させ、第４軸
４と第５軸５が一直線上にのるようにする。ここで第３
軸３を低速で９０°以上動作させ、モータトルク指令値
がピーク値をとる時のモータ位置から、θg3を求める。
(図８)
【００１１】先端負荷７の重心(ｅx，ｅy，ｅz)は、第
３軸３のアーム長Ｌ3、第５軸アーム長Ｌ5、θp、
θg3、θg5を使って図８の幾何学問題を解くことによっ
て、以下のように求めることができる。図８のＬ6につ
いて、２つの式が成り立つ。 Ｌ6＝(Ｌ3＋Ｌ5＋ｅz)＊tan(θg3) ・・・(６) Ｌ6＝(Ｌ5＋ｅz)＊tan(θg5) ・・・(７) (６)(７)式をｅzについて解くと、(８)式のようにな
る。 ｅz＝｛(Ｌ3＋Ｌ5)＊tan(θg3)−Ｌ5＊tan(θg5)｝ ／｛tan(θg5)−tan(θg3)｝ ・ ・・(８) また、ｅx，ｅyはＬ6とθpから、以下のように求めるこ
とができる。 ｅx＝Ｌ6＊cos(θp)＝｛(Ｌ5＋ｅz)＊tan(θg5)｝＊cos(θp) ・・・(９) ｅy＝Ｌ6＊sin(θp)＝｛(Ｌ5＋ｅz)＊tan(θg5)｝＊sin(θp)・・・(１０) 以上が、先端負荷７の重心位置を推定計算する方法であ
る。
３軸３のアーム長Ｌ3、第５軸アーム長Ｌ5、θp、
θg3、θg5を使って図８の幾何学問題を解くことによっ
て、以下のように求めることができる。図８のＬ6につ
いて、２つの式が成り立つ。 Ｌ6＝(Ｌ3＋Ｌ5＋ｅz)＊tan(θg3) ・・・(６) Ｌ6＝(Ｌ5＋ｅz)＊tan(θg5) ・・・(７) (６)(７)式をｅzについて解くと、(８)式のようにな
る。 ｅz＝｛(Ｌ3＋Ｌ5)＊tan(θg3)−Ｌ5＊tan(θg5)｝ ／｛tan(θg5)−tan(θg3)｝ ・ ・・(８) また、ｅx，ｅyはＬ6とθpから、以下のように求めるこ
とができる。 ｅx＝Ｌ6＊cos(θp)＝｛(Ｌ5＋ｅz)＊tan(θg5)｝＊cos(θp) ・・・(９) ｅy＝Ｌ6＊sin(θp)＝｛(Ｌ5＋ｅz)＊tan(θg5)｝＊sin(θp)・・・(１０) 以上が、先端負荷７の重心位置を推定計算する方法であ
る。
【００１２】また、本実施例では、(ｅx，ｅy，ｅz)の
推定計算方法として、すべてを幾何学的に求めたが、θ
pとθg5を算出した後、第４軸４または、第５軸５を動
作させ、その時のモータトルク指令値Ｔg4と、先で算出
した先端負荷７の重量Ｍgからモーメント長Ｌg4(図７)
を求め、 Ｌg4＝Ｔg4／Ｍg ・・・(１１) それらを使って、重心位置(ｅx，ｅy，ｅz)を求めるこ
とも可能である。以下に計算結果のみを示す。 ｅz＝Ｌg4＊cos(θg5)−Ｌ5 ・・・(１２) ｅx＝｛Ｌg4＊sin(θg5)｝＊cos(θp) ・・・(１３) ｅy＝｛Ｌg4＊sin(θg5)｝＊sin(θp) ・・・(１４) この場合も、従来の方法と違い、第４軸、５軸、６軸の
各軸モータトルク指令値の誤差が蓄積されないので、精
度良く重心位置を求めることができる。
推定計算方法として、すべてを幾何学的に求めたが、θ
pとθg5を算出した後、第４軸４または、第５軸５を動
作させ、その時のモータトルク指令値Ｔg4と、先で算出
した先端負荷７の重量Ｍgからモーメント長Ｌg4(図７)
を求め、 Ｌg4＝Ｔg4／Ｍg ・・・(１１) それらを使って、重心位置(ｅx，ｅy，ｅz)を求めるこ
とも可能である。以下に計算結果のみを示す。 ｅz＝Ｌg4＊cos(θg5)−Ｌ5 ・・・(１２) ｅx＝｛Ｌg4＊sin(θg5)｝＊cos(θp) ・・・(１３) ｅy＝｛Ｌg4＊sin(θg5)｝＊sin(θp) ・・・(１４) この場合も、従来の方法と違い、第４軸、５軸、６軸の
各軸モータトルク指令値の誤差が蓄積されないので、精
度良く重心位置を求めることができる。
【００１３】最後に第四の実施態様の方法について説明
する。ロボットに動作を教示し、実行するためには動作
プログラムが作成される。動作プログラムは、特定のプ
ログラム言語によって記述されている。第四の実施形態
の方法は、そのプログラム言語の命令の一つとして、前
記ＳＴＥＰ１からＳＴＥＰ５までの処理を実行させる命
令を持っておき、その命令の入ったプログラムを実行す
るだけで、上記各軸動作ならびに各ＳＴＥＰでの一連の
処理を自動的に実行するものである。
する。ロボットに動作を教示し、実行するためには動作
プログラムが作成される。動作プログラムは、特定のプ
ログラム言語によって記述されている。第四の実施形態
の方法は、そのプログラム言語の命令の一つとして、前
記ＳＴＥＰ１からＳＴＥＰ５までの処理を実行させる命
令を持っておき、その命令の入ったプログラムを実行す
るだけで、上記各軸動作ならびに各ＳＴＥＰでの一連の
処理を自動的に実行するものである。
【００１４】
【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
平行リンク機構を有する軸の回転中心を含む軸のモータ
トルク指令値を使用して、先端負荷の重心位置に関係な
く、負荷重量の値だけを算出できるという、平行リンク
機構の特性を有効に利用し、先端の負荷の重量を計算す
るため、計算が非常に簡単であり、各軸の誤差が蓄積さ
れることが無く、結果として、精度良く先端負荷重量Ｍ
gを算出することができるという効果がある。また、負
荷重心位置の計算にモータトルク指令値のピーク時のア
ーム位置から幾何学的に解く方法を採用すれば、モータ
トルク指令値や先に計算した負荷の重量Ｍｇに誤差を含
む場合も、それらの誤差の影響を受けずに、精度良く重
心位置を推定計算することができるという効果がある。
また、第四の実施態様の方法を使用すれば、オペレータ
はロボットアーム先端に負荷を取り付け、プログラムを
実行するだけで、あとはすべて制御のソフト上で自動的
に動作および計算をするため、負荷が変わった場合も簡
単に精度良く負荷パラメータを推定でき、オペレータの
労力と作業時間を最小にすることができるという効果が
ある。
平行リンク機構を有する軸の回転中心を含む軸のモータ
トルク指令値を使用して、先端負荷の重心位置に関係な
く、負荷重量の値だけを算出できるという、平行リンク
機構の特性を有効に利用し、先端の負荷の重量を計算す
るため、計算が非常に簡単であり、各軸の誤差が蓄積さ
れることが無く、結果として、精度良く先端負荷重量Ｍ
gを算出することができるという効果がある。また、負
荷重心位置の計算にモータトルク指令値のピーク時のア
ーム位置から幾何学的に解く方法を採用すれば、モータ
トルク指令値や先に計算した負荷の重量Ｍｇに誤差を含
む場合も、それらの誤差の影響を受けずに、精度良く重
心位置を推定計算することができるという効果がある。
また、第四の実施態様の方法を使用すれば、オペレータ
はロボットアーム先端に負荷を取り付け、プログラムを
実行するだけで、あとはすべて制御のソフト上で自動的
に動作および計算をするため、負荷が変わった場合も簡
単に精度良く負荷パラメータを推定でき、オペレータの
労力と作業時間を最小にすることができるという効果が
ある。
【図１】 この発明の方法を実施するためのロボット制
御装置の構成を示すブロック図である。
御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】 この発明の方法を示すフローチャートであ
る。
る。
【図３】 この発明の負荷重心位置の推定計算方法を示
すフローチャートである。
すフローチャートである。
【図４】 重力分トルクの値を求める式の説明図であ
る。
る。
【図５】 この発明の実施例を示すロボットの構成図で
ある。
ある。
【図６】 この発明の実施例のＳＴＥＰ５−２を説明す
る図である。
る図である。
【図７】 この発明の実施例のＳＴＥＰ５−３を説明す
る図である。
る図である。
【図８】 この発明の実施例のＳＴＥＰ５−４を説明す
る図である。
る図である。
１ 第１軸、２ 第２軸、３ 第３軸、４ 第４軸、５
第５軸、６ 第６軸、７ 負荷、３０ ロボット制御
装置、３１ プロセッサボード、３１ａ プロセッサ、
３１ｂ ＲＯＭ、３１ｃ ＲＡＭ、３２ ディジタルサ
ーボ制御回路、３３ サーボアンプ、３４ シリアルポ
ート、３５ａ、３５ｂ 不揮発性メモリ、３６ Ｉ／
Ｏ、３７ バス、５１〜５６ サーボモータ、５７ 教
示操作盤、５８ ＲＳ２３２Ｃ機器、１００ ロボット
第５軸、６ 第６軸、７ 負荷、３０ ロボット制御
装置、３１ プロセッサボード、３１ａ プロセッサ、
３１ｂ ＲＯＭ、３１ｃ ＲＡＭ、３２ ディジタルサ
ーボ制御回路、３３ サーボアンプ、３４ シリアルポ
ート、３５ａ、３５ｂ 不揮発性メモリ、３６ Ｉ／
Ｏ、３７ バス、５１〜５６ サーボモータ、５７ 教
示操作盤、５８ ＲＳ２３２Ｃ機器、１００ ロボット
Claims (6)
- 【請求項１】 平行リンク機構を有する多軸のロボット
を駆動するサーボモータを制御するに際して、各軸のモ
ータトルク指令値とモータ位置データおよび各軸のアー
ム長から、ロボットアーム先端に取り付けた負荷の重量
および重心位置を推定計算する負荷パラメータ推定方法
において、 まず、前記平行リンク機構を有する軸の回転中心を含む
軸のモータトルク指令値とモータ位置データとアーム長
に基づいて、前記負荷の重量を推定計算し、次に、その
他の軸のモータトルク指令値とモータ位置データおよび
アーム長に基づいて、前記負荷の重心位置を計算するこ
とを特徴とする負荷パラメータ推定方法。 - 【請求項２】 前記各軸モータトルク指令値として、各
軸に正転、逆転の動作をさせた時のモータトルク指令値
より、摩擦トルク分と加減速トルク分をキャンセルし、
重力トルク分のみを計算した値を使用することを特徴と
する請求項１記載の負荷パラメータ推定方法。 - 【請求項３】 前記モータトルク指令値の代わりに、あ
る動作時間内のモータトルク指令値を制御周期毎に積算
し、積算値を積算回数で割った値を使用することを特徴
とする請求項１または２記載の負荷パラメータ推定方
法。 - 【請求項４】 前記モータトルク指令値の代わりに、モ
ータ電流指令値を使用することを特徴とする請求項１、
２または３記載の負荷パラメータ推定方法。 - 【請求項５】 前記負荷の重心位置を推定計算する方法
として、アーム動作時の各軸モータトルク指令値の値を
監視し、前記モータトルク指令値のピーク時の各軸位置
から、各軸座標上での重心方向の角度を算出し、該重心
方向の角度とアーム長を使用することにより、前記負荷
の重心位置を推定計算することを特徴とする請求項１か
ら４のいずれかの項に記載の負荷パラメータ推定方法。 - 【請求項６】 前記ロボットの動作プログラム中に、推
定動作及び推定計算をする命令を有することを特徴とす
る請求項１から５のいずれかの項に記載の負荷パラメー
タ推定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21097197A JP3835641B2 (ja) | 1997-08-05 | 1997-08-05 | ロボットの負荷パラメータ推定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21097197A JP3835641B2 (ja) | 1997-08-05 | 1997-08-05 | ロボットの負荷パラメータ推定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1148181A true JPH1148181A (ja) | 1999-02-23 |
| JP3835641B2 JP3835641B2 (ja) | 2006-10-18 |
Family
ID=16598169
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21097197A Expired - Fee Related JP3835641B2 (ja) | 1997-08-05 | 1997-08-05 | ロボットの負荷パラメータ推定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3835641B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010158460A (ja) * | 2009-01-09 | 2010-07-22 | Toyota Motor Corp | 移乗装置、バランス状態評価装置、バランス状態評価方法、及びプログラム |
| JP2013193183A (ja) * | 2012-03-21 | 2013-09-30 | Toyota Motor Corp | トルク検出方法及びアーム装置 |
| US11161242B2 (en) * | 2016-12-16 | 2021-11-02 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Method for controlling robot |
-
1997
- 1997-08-05 JP JP21097197A patent/JP3835641B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010158460A (ja) * | 2009-01-09 | 2010-07-22 | Toyota Motor Corp | 移乗装置、バランス状態評価装置、バランス状態評価方法、及びプログラム |
| JP2013193183A (ja) * | 2012-03-21 | 2013-09-30 | Toyota Motor Corp | トルク検出方法及びアーム装置 |
| US11161242B2 (en) * | 2016-12-16 | 2021-11-02 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Method for controlling robot |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3835641B2 (ja) | 2006-10-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7912584B2 (en) | Power consumption estimation apparatus | |
| US9149931B2 (en) | Robot system, robot control device and method for controlling robot | |
| JP4759660B2 (ja) | ロボットアーム制御用の装置、方法、プログラム及び集積電子回路、並びに、組立ロボット | |
| CN109849025B (zh) | 振动抑制装置 | |
| JP2019166626A (ja) | 制御装置及び機械学習装置 | |
| JPH079606B2 (ja) | ロボット制御装置 | |
| JP2007054942A (ja) | ロボットプログラム評価・修正方法及びロボットプログラム評価・修正装置 | |
| JPS59218513A (ja) | 工業用ロボツトの円弧制御法 | |
| JP3766484B2 (ja) | 多関節ロボットの負荷重量及び負荷重心位置の自動算出方法 | |
| JP3927454B2 (ja) | 多関節ロボットの負荷重量及び負荷重心位置の自動算出方法 | |
| JP3698770B2 (ja) | 負荷重量の推定方法 | |
| JP4016305B2 (ja) | ロボットの制御装置 | |
| JPH1148181A (ja) | 負荷パラメータ推定方法 | |
| JP2662864B2 (ja) | 産業用ロボット制御装置 | |
| CN114800523B (zh) | 机械臂轨迹修正方法、***、计算机及可读存储介质 | |
| JP2703767B2 (ja) | ロボットの教示データ作成方法 | |
| JPH05345291A (ja) | ロボットの動作範囲制限方式 | |
| JPH08190433A (ja) | 負荷重量推定方法 | |
| JP6896824B2 (ja) | ロボット装置、ロボットシステム、ロボット装置の制御方法、ロボット装置を用いた物品の製造方法、情報処理装置、情報処理方法、制御プログラム及び記録媒体 | |
| JP2001092511A (ja) | ロボットなどの制御ゲイン調整装置 | |
| JPH11191005A (ja) | ロボット制御装置 | |
| JP2021142596A (ja) | シミュレーション装置およびプログラム | |
| JP2007313612A (ja) | 多関節ロボットの制御装置及びその制御方法 | |
| JP2020055095A (ja) | 制御装置及び制御システム | |
| JP3216496B2 (ja) | ロボット装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20030909 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20051215 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20051226 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060217 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060519 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060614 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20060707 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20060720 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090804 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100804 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110804 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120804 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130804 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140804 Year of fee payment: 8 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |