JPS603716A - Controller for robot - Google Patents
Controller for robotInfo
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- JPS603716A JPS603716A JP11090083A JP11090083A JPS603716A JP S603716 A JPS603716 A JP S603716A JP 11090083 A JP11090083 A JP 11090083A JP 11090083 A JP11090083 A JP 11090083A JP S603716 A JPS603716 A JP S603716A
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- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B19/00—Programme-control systems
- G05B19/02—Programme-control systems electric
- G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
- G05B19/19—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by positioning or contouring control systems, e.g. to control position from one programmed point to another or to control movement along a programmed continuous path
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明はロボットの制御装置に係り、特にロボット機構
系の低剛性に起因する振動などにより生ずる性能低下を
改善するに好適なロボットの制御装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Application of the Invention] The present invention relates to a robot control device, and more particularly to a robot control device suitable for improving performance degradation caused by vibrations caused by low rigidity of a robot mechanical system. .
〔発明の背景］
従来の電気駆動式のロボットはモータと減速機とを組合
わせた駆動系を有している。その制御装置には駆動用モ
ータ部に設けられたエンコーダ。[Background of the Invention] Conventional electrically driven robots have a drive system that combines a motor and a speed reducer. The control device includes an encoder installed in the drive motor.
タコジエネＶ−夕およびモータ電流検出装置等からの信
号によるフィートノ（ツクループが形成され、ロボット
を駆動している。すなわち、この制御装置はモータ出力
軸から先の減速機およびロボットアームの実際の動きに
は関係しない、いわゆるセミクローズトループによる制
御回路を形成している。このため、アーム部分、特に作
業点である手首部からのフィードバックループがないた
め、正確な動作制御が保証されない欠点を有し工いる。A feedback loop is formed based on signals from the motor output shaft and the motor current detection device to drive the robot. In other words, this control device controls the actual movement of the reducer and robot arm beyond the motor output shaft. It forms a so-called semi-closed-loop control circuit in which there is no relationship between There is.
また、駆動系の一部に剛性の低い部分を有する場合には
、動作速度によっては駆動系の共振点に一致し、アーム
先端に振動を生じることもあるが、従来の制御装置にお
いてはこの動きを検知するセンサ等を有しておらず、割
振制御もできなかった。In addition, if a part of the drive system has a low rigidity part, depending on the operating speed, it may coincide with the resonance point of the drive system and cause vibration at the end of the arm. It did not have a sensor to detect this, and it was not possible to control allocation.
この場合には先に述べたフィートノ（ツクループのゲイ
ン、時定数を適正化して、極力小さくするようにしてい
たが、ロボットのごとく、可搬重量が種々に変化する場
合には常に適正なる状態を保持することができないため
、作業精度が良好でないという問題点があった。In this case, we tried to minimize the gain and time constant of the Fitor loop mentioned earlier, but when the payload changes in various ways, such as with a robot, we always make sure to keep it in an appropriate state. Since it cannot be held, there is a problem that the working accuracy is not good.
本発明の目的は、ロボットの駆動系に剛性の低い部分を
有していることによるアーム先端ノ振動等の現象を極力
小さくすることができるロボットの制御装置を提供する
ことにある。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a robot control device that can minimize phenomena such as vibrations at the end of an arm due to the robot's drive system having a portion with low rigidity.
本発明は上記の目的を達成するために、アーム先端の可
搬重量を検知し、アーム姿勢、慣性モーメント等から、
点Ａから点Ｂへのロボット動作中に発生する振動を、シ
ミュレータにより計算し、その結果を基に制御装置のゲ
イン・時定数を変化し、振動を極力小さくすること、お
よび仮想的なりローズトフィードパックループを形成す
るようにしたものである。In order to achieve the above object, the present invention detects the payload at the tip of the arm, and determines the weight from the arm posture, moment of inertia, etc.
The vibrations that occur during robot movement from point A to point B are calculated using a simulator, and based on the results, the gain and time constant of the control device are changed to minimize vibrations and to create a virtual low temperature A feed pack loop is formed.
以下、本発明の詳細な説明する。 The present invention will be explained in detail below.
第１図は本発明の装置の一実施例を備えたロボットの構
成を示すもので、第１図において、ロボット本体１は、
旋回部２、第１アーム３、第２７−ム４および手首（図
示せず）より構成されている。手首にはワーク５に応じ
たハンド（図示せず）が取付けられる。またハンドには
ワーク５０重量を検知する検知器６を設ける。ここでは
ハンドに重量を検知する検知器６を設ける例を示したが
、重量が検知することが目的であって、これを満足でき
ればその設置位置はハンドに限定されるものではない。FIG. 1 shows the configuration of a robot equipped with an embodiment of the device of the present invention. In FIG. 1, a robot main body 1 includes:
It is composed of a rotating part 2, a first arm 3, a 27th arm 4, and a wrist (not shown). A hand (not shown) corresponding to the workpiece 5 is attached to the wrist. The hand is also provided with a detector 6 for detecting the weight of the workpiece 50. Although an example in which the detector 6 for detecting weight is provided on the hand is shown here, the purpose is to detect the weight, and the installation position is not limited to the hand as long as this can be satisfied.
ロボットを駆動するための制御装置７は、従来のロボッ
トの制御回路８と、この制御回路８とロボット本体１と
を含めた振動をシミュレーションする演算回路９とより
構成されている。A control device 7 for driving the robot includes a conventional robot control circuit 8 and an arithmetic circuit 9 for simulating vibrations including the control circuit 8 and the robot body 1.
ロボットの如く三次元空間を運動するものは、（−。ア
ー４゜や□よ□ヵ。□ヵ８ア。−ｏｌまた各駆動系の振
動の状態が異なることは明白である。すなわち、第２図
に示すシミュレーションモデルの一実施例において、駆
動モータ側の慣性モーメン）をＪ、、ロボットアーム側
の慣性モーメントをＪ２、さらにねじり剛性をＫとすれ
ば、この系の固有振動数ｆｏは以下の（１）式で与えら
れる。For objects that move in three-dimensional space, such as robots, it is obvious that the state of vibration of each drive system is different. In an example of the simulation model shown in Figure 2, if the moment of inertia on the drive motor side is J, the moment of inertia on the robot arm side is J2, and the torsional stiffness is K, the natural frequency fo of this system is as follows. It is given by equation (1).
ロボットの場合にはアームの姿勢、可搬重量が変化する
ことにより、慣性モーメントＪ２が変化し駆動系の固有
振動数ｆｏが変化する。In the case of a robot, when the posture of the arm and the payload change, the moment of inertia J2 changes and the natural frequency fo of the drive system changes.
同様にねじれ角は、
よりめられる。この場合にも慣性モーメントＪ２の影響
を受ける。上記（２）式で１°はモータ等のトルクであ
シ、減衰環は無視したが、本発明の本質を左右するもの
ではない。Similarly, the torsion angle is twisted. This case is also affected by the moment of inertia J2. In the above equation (2), 1° is the torque of the motor, etc., and the damping ring is ignored, but this does not affect the essence of the present invention.
以上述べたごとくロボットの振動を推定することができ
るが、慣性モーメン）Ｊ２を決定するにはロボットアー
ムの姿勢および手首部のハンドによりつかむワークの重
量を知る必要がある。As described above, the vibration of the robot can be estimated, but in order to determine the moment of inertia (J2), it is necessary to know the posture of the robot arm and the weight of the workpiece gripped by the hand at the wrist.
本発明はこれを可能にしたものである。まず、ロボット
アーム３，４の姿勢は各アーク駆動モータに設けられた
エンコーダの信号より入力できる。The present invention makes this possible. First, the postures of the robot arms 3 and 4 can be input from signals from encoders provided on each arc drive motor.
さらにワーク５の重量は検知器６により検知し制御装置
８へのアーム角度、アーム重量などの情報とともに演算
回路９におくられる。演算回路９は地点Ａから地点Ｂへ
の移動中に生ずるアーム先端の手首の振動波形をめる。Furthermore, the weight of the workpiece 5 is detected by the detector 6 and sent to the arithmetic circuit 9 along with information such as the arm angle and arm weight to the control device 8. The arithmetic circuit 9 calculates the vibration waveform of the wrist at the tip of the arm that occurs during movement from point A to point B.
そこで、この振動波形は許容振動値と比較され、許容値
を越える場合には制御装置８のケイン、時定数を変化さ
せて許容値内の振動となるように制御するものである。Therefore, this vibration waveform is compared with a permissible vibration value, and if the permissible value is exceeded, the time constant of the control device 8 is changed to control the vibration so that the vibration is within the permissible value.
第３図は本発明に用いられる搬送重量によって最適ゲイ
ンの変化の一例を示したものであるが、シミュレーショ
ンの結果によってゲインを選定することにより振動を極
力小さくできる。すなわち、搬送重量が小のときはゲイ
ンをａ１大のときはｂにすればよい。FIG. 3 shows an example of a change in the optimum gain depending on the conveyed weight used in the present invention, and vibration can be minimized by selecting the gain based on the simulation results. That is, when the conveyed weight is small, the gain may be set to a1, and when the conveyed weight is large, the gain may be set to b.
以上述べたごとく、本発明の装置においてはロボットに
より取扱われるワーク５の搬送重量を検知器６で検知し
、この検知器からの搬送重量と口ポットの各種定数とを
組合わせて演算回路９で振動を予測し、制御回路８のゲ
インあるいは時定数等を変化させる。これにより、低剛
性系を含むロボット駆動系の振動を極力小さくおさえる
ことができる。また、本発明においては手首の振動を予
測できるので、仮想的なりローズトフィードバックルー
ズが形成され、制御特性を向上できる。As described above, in the apparatus of the present invention, the conveyance weight of the workpiece 5 handled by the robot is detected by the detector 6, and the arithmetic circuit 9 combines the conveyance weight from this detector with various constants of the mouth pot. The vibration is predicted and the gain or time constant of the control circuit 8 is changed. As a result, vibrations in the robot drive system including the low-rigidity system can be suppressed as much as possible. Furthermore, in the present invention, since the vibration of the wrist can be predicted, a virtual reduced feedback looseness is formed, and the control characteristics can be improved.
第４図は本発明の制御装置７の一実施例の機能を示すブ
ロック線図である。ロボットの制御回路８は、ＣＰＵｌ
０．サーボコントローラ１１．パワーアンプ１２より構
成きれている。演算回路９はシミュレータ１３．評価基
準部１４．エバリュ工−夕１５より構成されている。FIG. 4 is a block diagram showing the functions of one embodiment of the control device 7 of the present invention. The robot control circuit 8 is a CPUl
0. Servo controller 11. It consists of 12 power amplifiers. The arithmetic circuit 9 is a simulator 13. Evaluation criteria section 14. It is made up of 15 Everu Engineering and Engineering Divisions.
前述したごとく、演算回路９はロボット１の搬送重量信
号と、ＣＩ）ＵＩＯからの位置、姿勢等のデータを基に
シミュレータ１３により、ロボット１の手首の動きを予
測し、その結果と評価基準部１４からの評価基準とをエ
バリュエータ１５で比較検討し、その計算結果がＯＫな
らば、その時のゲイン等の情報をもとに、制御装置８の
サーボコントローラ１１のゲインを適正化する。これに
より、制御装置８のパワーアンプ１２によりロボット１
を駆動する。エバリュエータ１５でＮＧの場合は第３図
を基にゲインを変更し１、再度シミュレータ１３で計Ｉ
Ｆ−を行なう。ここで、ゲ・ｒンを変更してシミュレー
タ１３で計算した結果が前回の結果に対しその変化散が
少ない場合はＯＫとして作動させる機能を追加すること
も可能である。As mentioned above, the arithmetic circuit 9 uses the simulator 13 to predict the movement of the wrist of the robot 1 based on the transfer weight signal of the robot 1 and data such as the position and posture from the CI) UIO, and uses the results and the evaluation criteria section. The evaluator 15 compares and examines the evaluation criteria from 14, and if the calculation result is OK, the gain of the servo controller 11 of the control device 8 is optimized based on information such as the gain at that time. As a result, the power amplifier 12 of the control device 8 causes the robot 1 to
to drive. If the evaluator 15 is NG, change the gain to 1 based on Figure 3, and use the simulator 13 again to calculate the I
Do F-. Here, it is also possible to add a function that operates as OK if the result calculated by the simulator 13 after changing the gene has a small variance compared to the previous result.
〔発明の効果Ｊ
以上詳述したように、本発明によれば、制御対象の応答
波形を計算し、その計算結果を基に、制御回路のゲイン
あるいは時定数を適正化して、最適な応答波形を得るこ
とができるので、ロボットの機構系の弱点をカバーシ２
、良好な動特性を州ることができる。また手首の特性を
シミュレーション予測し、その結果を制御回路にフィー
ドバックできるので、仮想的なりローズトフイードバツ
クループを形成し、制御特性を改善できるものであ す
る。[Effect of the Invention J As described in detail above, according to the present invention, the response waveform of the controlled object is calculated, and the gain or time constant of the control circuit is optimized based on the calculation result to obtain the optimal response waveform. Since it is possible to obtain
, can have good dynamic characteristics. Furthermore, since the characteristics of the wrist can be predicted by simulation and the results can be fed back to the control circuit, it is possible to form a virtual loose feedback loop and improve control characteristics.
第１図は本発明の装置の一実施例を備えたロボットシス
テムを示す図、第２図は本発明を適用すルロホットの機
構系−制御系のシミュレーションモデルの一実施例を示
す図、第３図は本発明の装置に用いられる制御回路の可
搬重量をパラメータとしたゲインと振動との関係の一例
を示す特性図、第４図は本発明の制御装置の一実施例の
詳細な構成を示すブロック線図である。
１・・・ロボット本体、２・・・旋回部、３・・・第１
アーム、４・・・第２アーム、５・・・ワーク、６・・
・重量を検知する検知器、７・・・制御装置、８・・・
制御回路、９・・・演算回路、１０・・・ＣＰＵ、１１
・・・サーボコントローラ、１２・・・パワーアンプ、
工３・・・シミュレータ、￥Ｊ １ 図
第２図
２
２
１θ
防３図
第 ４ 図1 is a diagram showing a robot system equipped with an embodiment of the device of the present invention, FIG. 2 is a diagram illustrating an embodiment of a simulation model of the mechanical system and control system of Lurohot to which the present invention is applied, and FIG. The figure is a characteristic diagram showing an example of the relationship between gain and vibration using the payload of the control circuit used in the device of the present invention as a parameter, and Fig. 4 shows the detailed configuration of one embodiment of the control device of the present invention. FIG. 1...Robot body, 2...Swivel part, 3...First
Arm, 4...Second arm, 5...Work, 6...
・Detector for detecting weight, 7...Control device, 8...
Control circuit, 9... Arithmetic circuit, 10... CPU, 11
... Servo controller, 12... Power amplifier,
Engineering 3...Simulator, ￥J 1 Figure 2 Figure 2 2 1θ Prevention 3 Figure 4
Claims (1)
の搬送重量を検知する検知器と、ロボットアームにその
姿勢を検知する手段とを設け、ロボットの各定数を基に
、アーム先端の移動中の振動特性を計算する演算回路を
設け、制御系に仮想的なりローズドループのフィードバ
ック系を創成したことを特徴とするロボットの制御装置
。 ２ 演算回路は計算した振動特性によって、ロボットの
制御回路のゲイン、時定数を最適に制御することを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載のロボットの制御装置
。[Claims] 1. In a robot that handles a workpiece, the robot is equipped with a detector for detecting the weight carried by the robot, and a means for detecting the posture of the robot arm, and the tip of the arm is determined based on each constant of the robot. A control device for a robot, characterized in that it is equipped with an arithmetic circuit that calculates vibration characteristics during movement, and creates a virtual closed-loop feedback system in the control system. 2. The robot control device according to claim 1, wherein the arithmetic circuit optimally controls the gain and time constant of the robot control circuit based on the calculated vibration characteristics.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11090083A JPS603716A (en) | 1983-06-22 | 1983-06-22 | Controller for robot |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11090083A JPS603716A (en) | 1983-06-22 | 1983-06-22 | Controller for robot |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS603716A true JPS603716A (en) | 1985-01-10 |
Family
ID=14547521
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11090083A Pending JPS603716A (en) | 1983-06-22 | 1983-06-22 | Controller for robot |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS603716A (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62241003A (en) * | 1986-04-11 | 1987-10-21 | Mitsubishi Electric Corp | Auto-tuning controller |
| JPS62241002A (en) * | 1986-04-11 | 1987-10-21 | Mitsubishi Electric Corp | Auto-tuning controller |
| JPS6365508A (en) * | 1986-09-06 | 1988-03-24 | Hitachi Constr Mach Co Ltd | Locus controller for articulated working machine |
| JP2016153164A (en) * | 2016-04-25 | 2016-08-25 | セイコーエプソン株式会社 | Robot device and method for controlling the robot device |
| CN108681252A (en) * | 2018-05-15 | 2018-10-19 | 浙江工业大学 | Mean value coupling-based finite time parameter identification and position synchronization control method for multi-mechanical arm system |
-
1983
- 1983-06-22 JP JP11090083A patent/JPS603716A/en active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62241003A (en) * | 1986-04-11 | 1987-10-21 | Mitsubishi Electric Corp | Auto-tuning controller |
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| JP2016153164A (en) * | 2016-04-25 | 2016-08-25 | セイコーエプソン株式会社 | Robot device and method for controlling the robot device |
| CN108681252A (en) * | 2018-05-15 | 2018-10-19 | 浙江工业大学 | Mean value coupling-based finite time parameter identification and position synchronization control method for multi-mechanical arm system |
| CN108681252B (en) * | 2018-05-15 | 2021-01-01 | 浙江工业大学 | Multi-mechanical-arm system finite time parameter identification and position synchronization control method |
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