JPS6246003B2 - - Google Patents
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- JPS6246003B2 JPS6246003B2 JP18788780A JP18788780A JPS6246003B2 JP S6246003 B2 JPS6246003 B2 JP S6246003B2 JP 18788780 A JP18788780 A JP 18788780A JP 18788780 A JP18788780 A JP 18788780A JP S6246003 B2 JPS6246003 B2 JP S6246003B2
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- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
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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
- G05B19/416—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 control of velocity, acceleration or deceleration
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- Control Of Position Or Direction (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、被制御体の制御方式に係り、特にロ
ボツトのアームやマニピユレータの各関節部に設
けられる被制御体であるモータの制御方式に関す
る。[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] The present invention relates to a control method for a controlled object, and particularly to a control method for a motor, which is a controlled object, provided at each joint of a robot arm or a manipulator. .
従来、ロボツトのアームやマニピユレータの制
御方式としては位置を指示値として与えてアーム
やマニピユレータの移動状態を制御する方式が多
く使用されている。
BACKGROUND ART Conventionally, as a control method for a robot arm or manipulator, a method is often used in which a position is given as an instruction value to control the movement state of the arm or manipulator.
このような移動状態制御方式では、動作中の速
度を任意に制御したり、各関節を滑らかに動かし
たりすることができないという欠点がある。
Such a movement state control method has the disadvantage that it is not possible to arbitrarily control the speed during movement or to move each joint smoothly.
また、このような制御方式では、位置の指示値
から速度の指示値を求めるのに長い時間を要する
ため、いくつかのサンプリング点において予めオ
フラインで計算した値を準備しておき、任意の点
における速度はこれらを補間して求めなくてはな
らず、極めて精度が悪いという欠点があつた。 In addition, in this type of control method, it takes a long time to calculate the speed instruction value from the position instruction value, so values calculated offline at several sampling points are prepared in advance, and the values at any point are calculated in advance. The speed had to be determined by interpolating these values, which had the disadvantage of extremely low accuracy.
本発明の目的は、被制御体の各位置及び角度に
対して連続的に滑らかな動きを実現するために各
位置及び角度の速度及び角速度を指示値として与
え、更に現時点の目標値と実測位置との位置偏差
を補正するように速度の指示値が生成されるよう
にしたことにより、速度指示値をリアルタイムで
正確に発生することができ、被制御体を各指定経
由点をなめらかに精度よく移動させうる被制御体
の制御方式を提供することにある。 The purpose of the present invention is to provide the speed and angular velocity of each position and angle as instruction values in order to realize continuous smooth movement for each position and angle of a controlled object, and also to provide the current target value and actual measured position. The speed command value is generated to correct the positional deviation between An object of the present invention is to provide a control method for a controlled object that can be moved.
上記目的を達成するために本発明は、移動する
被制御体のあらかじめ定められた軌道上の各サン
プリング時点での位置情報に基づいて各サンプリ
ング時点における速度指示値を出力する速度指示
値発生手段と、前記速度指示値と比較速度情報と
を比較し該比較結果に応じて該比較速度情報を該
速度指示値に追従するよう所定の割合で変化させ
る速度関数発生手段と、前記比較速度情報を積分
することにより比較位置情報を算出する比較位置
情報算出手段と、前記被制御体の現在位置を算出
する現在位置算出手段と、前記比較位置情報算出
手段と現在位置算出手段より出力の差を演算する
手段と、前記演算手段の出力に基づいて前記被制
御体の位置偏差を補正する位置制御手段とを備え
た被制御体の制御装置において、前記被制御体の
現時点での移動位置情報を前記速度指示値発生手
段に帰還させるフイードバツクループを形成し、
前記速度指示値発生手段は次のサンプリング時点
における速度指示値を次のサンプリング時点にお
ける移動位置情報と前記現時点での移動位置情報
との位置偏差を演算することによつて生成するよ
うにしたものである。
In order to achieve the above object, the present invention provides a speed instruction value generating means for outputting a speed instruction value at each sampling point based on position information at each sampling point on a predetermined trajectory of a moving controlled object. , speed function generating means for comparing the speed instruction value and comparison speed information and changing the comparison speed information at a predetermined rate so as to follow the speed instruction value according to the comparison result; and integrating the comparison speed information. a comparison position information calculation means that calculates comparison position information by doing so, a current position calculation means that calculates the current position of the controlled object, and a difference between outputs from the comparison position information calculation means and the current position calculation means. and a position control means for correcting a positional deviation of the controlled object based on the output of the calculation means, the control device for the controlled object is configured to calculate the current movement position information of the controlled object at the speed. Forming a feedback loop to feed back to the indicated value generation means,
The speed instruction value generating means is configured to generate the speed instruction value at the next sampling point by calculating a positional deviation between the moving position information at the next sampling point and the moving position information at the current point in time. be.
本発明の具体的な実施例については、第１図及
び第２図と共に説明する。
Specific embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
まず、直交座標上で始点X0（x0，y0，z0，α
０，β０，γ０）と終点ＸN（ｘN，ｙN，ｚN，α
N，βN，γN）が演算処理装置１へ与えられる。
ここで、α，β，γはオイラー角である。演算処
理装置１は上記データから、各ｘ，ｙ，ｚ軸方向
の移動が同時に終了するような速度曲線（第２図
のＡを作成し、それに基づいて始点X0から終点
ＸNへの推移曲線Ｂを計算する。さらに演算処理
装置１は、この曲線に基づいて各サンプリング時
点の関節角θk+1を速度指示値発生部２へ出力す
る。速度指示値発生部２は、演算処理装置１から
得られた関節角θk+1と、後述するエンコーダ位
置カウンタ８から得られた現位置の値θk′とによ
つて回転速度指示値〓θk′＝θｋ＋１−θｋ′／Δｔ
を生成し、
この指示値を速度関数発生部３へ入力する。この
回転速度指示値は、第２図のＤに示されている。 First, the starting point X 0 (x 0 , y 0 , z 0 , α
0 , β 0 , γ 0 ) and the end point X N (x N , y N , z N , α
N , β N , γ N ) are provided to the arithmetic processing device 1.
Here, α, β, and γ are Euler angles. From the above data, the arithmetic processing unit 1 creates a velocity curve (A in Figure 2) in which movement in each of the x, y, and z axes directions ends simultaneously, and based on it creates a transition from the starting point X 0 to the ending point X N. A curve B is calculated.Furthermore, the arithmetic processing unit 1 outputs the joint angle θ k+1 at each sampling point based on this curve to the speed instruction value generation unit 2.The arithmetic processing unit 1 Rotation speed instruction value θ k ′ = θ k+1 −θ k ′/ Δt
is generated, and this instruction value is input to the speed function generator 3. This rotational speed instruction value is shown at D in FIG.
速度関数発生部３は、基準パルスを発振出力す
る基準パルス発振器と、この基準パルス発振器か
らの基準パルスをアツプ／ダウンカウントするア
ツプ／ダウンカウンタと、このアツプ／ダウンカ
ウンタからの出力値を速度指示値発生部２からの
速度指示値と比較し、指示値の方が大きい場合に
は、アツプ／ダウンカウンタをアツプカウントさ
せ、小さい場合にはダウンカウントさせる比較回
路と、アツプ／ダウンカウンタの計数値をアナロ
グ信号に変換するＤ／Ａ変換器とを含んで構成さ
れている。 The speed function generator 3 includes a reference pulse oscillator that oscillates and outputs reference pulses, an up/down counter that counts up and down the reference pulses from this reference pulse oscillator, and an output value from this up/down counter that instructs the speed. A comparator circuit that compares the speed instruction value from the value generator 2 and causes the up/down counter to count up if the instruction value is larger and to count down if the instruction value is smaller, and the count value of the up/down counter. and a D/A converter that converts the signal into an analog signal.
従つて、速度関数発生部３では、入力される速
度指示値を、比較回路によつてアツプ／ダウンカ
ウンタの計数値と比較し、比較した結果に基づい
てアツプ／ダウンカウンタをアツプ／ダウンカウ
ントさせて、入力された速度指示値に対応した計
数値となるようにし、この計数値をＤ／Ａ変換し
て出力することによつて、所望の速度信号を得る
ようにしている。 Therefore, in the speed function generating section 3, the input speed instruction value is compared with the count value of the up/down counter by the comparison circuit, and the up/down counter is caused to count up/down based on the comparison result. A desired speed signal is obtained by converting the counted value into a counted value that corresponds to the inputted speed instruction value, converting the counted value from analog to analog, and outputting it.
尚、この速度信号は、Ｖ／Ｆコンバータ５及び
微分器４に入力される。 Note that this speed signal is input to the V/F converter 5 and the differentiator 4.
Ｖ／Ｆコンバータ５は速度関数発生部３からの
アナログ信号をデイジタル信号に変換する。ま
た、このアナログ信号は微分器４を経て加速度と
してモータ駆動制御系へ入力される。比較位置カ
ウンタ６は、Ｖ／Ｆコンバータ５からのデイジタ
ル信号をカウントしこれを積算してその結果を目
標関節角θkとして出力する。エンコーダ位置カ
ウンタ８はモータ７の駆動情報を入力して、現在
位置を知らせる関節角θk′を、速度指示値発生部
２及び位置制御部１０に接続されたＤ／Ａコンバ
ータ９へ出力する。関節角θkの情報と、エンコ
ーダ位置カウンタ８からの現在位置を示す関節角
θk′との差分はＤ／Ａコンバータ９を経て位置制
御部１０へ入力される。第２図のＣには、θkと
θk′との関係が示されている。位置制御部１０で
は関節角θkとθk′との位置偏差が零になるよう
にモータ駆動回路を制御する。一方、エンコーダ
位置カウンタ８からの出力θk′は同時に速度指示
値発生部２へフイードバツクされるのは前述した
とおりである。 The V/F converter 5 converts the analog signal from the speed function generator 3 into a digital signal. Further, this analog signal is inputted as acceleration to the motor drive control system via the differentiator 4. The comparison position counter 6 counts and integrates the digital signals from the V/F converter 5, and outputs the result as a target joint angle θ k . The encoder position counter 8 inputs drive information of the motor 7 and outputs a joint angle θ k ' indicating the current position to the D/A converter 9 connected to the speed instruction value generation section 2 and the position control section 10. The difference between the information on the joint angle θ k and the joint angle θ k ′ indicating the current position from the encoder position counter 8 is input to the position control unit 10 via the D/A converter 9 . FIG. 2C shows the relationship between θ k and θ k '. The position control unit 10 controls the motor drive circuit so that the positional deviation between the joint angles θ k and θ k ′ becomes zero. On the other hand, as described above, the output θ k ' from the encoder position counter 8 is simultaneously fed back to the speed instruction value generating section 2.
この実施例では、ロボツトのアーム等３次元空
間を移動する被制御体の制御を前提としたために
回転角について述べたがｘ―ｙステージなどの２
次元空間の直交座標系の移動についても本実施例
のような方式は応用できる。 In this example, the rotation angle was described because it was assumed that the controlled object moving in three-dimensional space, such as a robot arm, was to be controlled.
The method of this embodiment can also be applied to movement in an orthogonal coordinate system in a dimensional space.
さらに、この実施例はロボツトのアームの動作
経路や動作速度が任意のパターンにおいても容易
に適用できる。例えば第３図のＡでは滑らかな運
動性を得るために始点及び終点近傍で一定加速度
の加減速を行なわせる場合、あるいは第３図のＢ
では加速度の変分を一定とする場合においても極
めて有効である。 Furthermore, this embodiment can be easily applied to any pattern in which the movement path or movement speed of the robot arm is arbitrary. For example, A in Fig. 3 is a case where constant acceleration/deceleration is performed near the starting point and end point to obtain smooth maneuverability, or B in Fig. 3
This is extremely effective even when the variation in acceleration is kept constant.
上述の如く本発明では、被制御体の現時点での
移動位置情報を、演算処理によつて速度を発生す
る速度指示値発生部に帰還させるフイードバツク
ループを有し、前記速度指示値発生部で得られる
速度を次の移動目標位置と前記観測された移動位
置との位置偏差を演算することによつて得ている
ため、速度がリアルタイムで瞬時に発生でき、関
数発生制御系に起因する誤差θk−θk（これは速
度指示値発生部２から速度指示値θkを出力して
も、実際には、速度関数発生部３に内蔵されるア
ツプ／ダウンカウンタによりアツプまたはダウン
カウントしながら速度を生成するための加減速に
よる時間分の追従遅れである。）および摩擦等に
起因する閉ループ制御系での偏差θk−θk′を常
に補正した指示速度を与えることができ、さらに
は、実観測θk′を速度指示値発生部へフイードバ
ツクさせていることにより位置制御部が破損しロ
ボツトのアームが暴走した場合でもそれを抑制す
る方向に速度を与えることができるという効果を
得られる。
As described above, the present invention includes a feedback loop that feeds back current movement position information of the controlled object to a speed instruction value generation section that generates a speed through arithmetic processing, and the speed instruction value generation section The speed obtained by is obtained by calculating the positional deviation between the next movement target position and the observed movement position, so the speed can be generated instantaneously in real time, and errors caused by the function generation control system can be generated. θ k - θ k (This means that even if the speed instruction value θ k is output from the speed instruction value generator 2, it is actually counted up or down by the up/down counter built in the speed function generator 3. It is possible to give a commanded speed that is always corrected for the deviation θ k −θ k ′ in the closed-loop control system caused by friction, etc. By feeding back the actual observation θ k ' to the speed instruction value generation unit, even if the position control unit is damaged and the robot arm goes out of control, it is possible to give speed in a direction to suppress it. .
第１図は本発明に係る被制御体の制御方式の一
実施例のブロツク図、第２図は第１図の演算処理
装置の入力、出力のデータを示す図、第３図は第
１図のブロツク図から出力される様々な速度、加
速度関数の図である。
１…演算処理装置、２…速度指示値発生部、３
…速度関数発生部、４…微分器、５…Ｖ／Ｆコン
バータ、６…比較位置カウンタ、７…モータ、８
…エンコーダ位置カウンタ、９…Ｄ／Ａコンバー
タ、１０…位置制御部。
FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of the control method for a controlled object according to the present invention, FIG. 2 is a diagram showing input and output data of the arithmetic processing unit of FIG. 1, and FIG. 3 is a diagram of the system shown in FIG. 1. FIG. 3 is a diagram of various velocity and acceleration functions output from the block diagram of FIG. 1... Arithmetic processing unit, 2... Speed instruction value generation section, 3
...Speed function generator, 4...Differentiator, 5...V/F converter, 6...Comparison position counter, 7...Motor, 8
...Encoder position counter, 9...D/A converter, 10...Position control section.
Claims (1)
道上の各サンプリング時点での位置情報に基づい
て各サンプリング時点における速度指示値を出力
する速度指示値発生手段と、前記速度指示値と比
較速度情報とを比較し該比較結果に応じて該比較
速度情報を該速度指示値に追従するよう所定の割
合で変化させる速度関数発生手段と、前記比較速
度情報を積分することにより比較位置情報を算出
する比較位置情報算出手段と、前記被制御体の現
在位置を算出する現在位置算出手段と、前記比較
位置情報算出手段と現在位置算出手段より出力の
差を演算する手段と、前記演算手段の出力に基づ
いて前記被制御体の位置偏差を補正する位置制御
手段とを備えた被制御体の制御装置において、 前記被制御体の現時点での移動位置情報を前記
速度指示値発生手段に帰還させるフイードバツク
ループを形成し、前記速度指示値発生手段は次の
サンプリング時点における速度指示値を次のサン
プリング時点における移動位置情報と前記現時点
での移動位置情報との位置偏差を演算することに
よつて生成することを特徴とする被制御体の制御
方式。[Scope of Claims] 1. Speed instruction value generation means for outputting a speed instruction value at each sampling point based on position information at each sampling point on a predetermined trajectory of a moving controlled object; speed function generating means for comparing the comparison speed information with the comparison speed information and changing the comparison speed information at a predetermined rate so as to follow the speed instruction value according to the comparison result, and comparing the comparison speed information by integrating the comparison speed information. a comparison position information calculation means for calculating position information; a current position calculation means for calculating the current position of the controlled object; a means for calculating a difference between outputs from the comparison position information calculation means and the current position calculation means; A control device for a controlled object, comprising: a position control means for correcting a positional deviation of the controlled object based on an output of the calculation means; A feedback loop is formed to feed back the speed instruction value at the next sampling point, and the speed instruction value generating means calculates a positional deviation between the moving position information at the next sampling point and the moving position information at the current point in time. A method for controlling a controlled object, characterized in that the controlled object is generated by:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18788780A JPS57113112A (en) | 1980-12-29 | 1980-12-29 | Control system for robot |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18788780A JPS57113112A (en) | 1980-12-29 | 1980-12-29 | Control system for robot |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57113112A JPS57113112A (en) | 1982-07-14 |
| JPS6246003B2 true JPS6246003B2 (en) | 1987-09-30 |
Family
ID=16213925
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18788780A Granted JPS57113112A (en) | 1980-12-29 | 1980-12-29 | Control system for robot |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57113112A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62113701U (en) * | 1986-01-09 | 1987-07-20 | ||
| JPH0421282Y2 (en) * | 1987-08-24 | 1992-05-15 | ||
| JPH0517921Y2 (en) * | 1987-07-31 | 1993-05-13 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58177287A (en) * | 1982-04-05 | 1983-10-17 | 株式会社日立製作所 | Control system of robot |
| JPS59124587A (en) * | 1982-12-29 | 1984-07-18 | 富士通株式会社 | Controller for speed of manipulator |
| US9278766B2 (en) | 2012-07-24 | 2016-03-08 | Nec Corporation | Trajectory generation device, trajectory generation method, and storage medium having trajectory generation program stored therein |
-
1980
- 1980-12-29 JP JP18788780A patent/JPS57113112A/en active Granted
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62113701U (en) * | 1986-01-09 | 1987-07-20 | ||
| JPH0517921Y2 (en) * | 1987-07-31 | 1993-05-13 | ||
| JPH0421282Y2 (en) * | 1987-08-24 | 1992-05-15 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57113112A (en) | 1982-07-14 |
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