JPH0740268A - Robot arm controlling device - Google Patents
Robot arm controlling deviceInfo
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- JPH0740268A JPH0740268A JP18308893A JP18308893A JPH0740268A JP H0740268 A JPH0740268 A JP H0740268A JP 18308893 A JP18308893 A JP 18308893A JP 18308893 A JP18308893 A JP 18308893A JP H0740268 A JPH0740268 A JP H0740268A
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- arm
- controller
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- Pending
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- Manipulator (AREA)
- Control Of Velocity Or Acceleration (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はロボットアームの駆動を
制御する装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a device for controlling the drive of a robot arm.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来ロボットアームの駆動を制御するた
めに、図2に示すようにアームの関節部にモータと減速
機構からなる駆動手段を設け、このモータの速度を制御
して、アームの速度を制御する方法が行われている。こ
の制御はモータの速度指令信号ωm*とモータの速度信
号ωmとを比較し、その偏差をモータ速度コントローラ
Cmの入力とし、出力である制御電流i*をパワーアン
プ5により増幅して前記モータを駆動するフィードバッ
ク制御が行われている。また、モータ速度コントローラ
としては、通常比例動作、積分動作をするPI型コント
ローラが採用されている。2. Description of the Related Art Conventionally, in order to control the drive of a robot arm, as shown in FIG. 2, a drive means including a motor and a speed reduction mechanism is provided at the joint part of the arm and the speed of the motor is controlled to control the speed of the arm. A method of controlling is done. In this control, the motor speed command signal ωm * is compared with the motor speed signal ωm, the deviation thereof is used as an input of the motor speed controller Cm, and the output control current i * is amplified by the power amplifier 5 to drive the motor. Feedback control to drive is being performed. Further, as the motor speed controller, a PI controller that normally performs proportional operation and integral operation is adopted.
【0003】しかし、前記の減速機構は完全な剛体で構
成することは物理的に不可能で、減速作用の他にバネや
ダンピング作用、更にガタによる動作の遅れも生じ、モ
ータ回転はこれらを介してアームに伝達されるため、ア
ームの動作に振動が生じる。また、アーム2に外乱が加
わった場合、その影響は上記バネ、ダンピング、がた等
の特性を有する減速機構を介してモータに伝達されるた
め、モータ部において外乱の影響が正確に検出できず制
御がうまく行われない。図4は従来のアームによるステ
ップ応答を示す。この図の応答は、0.5秒後にステッ
プ状のモータ速度指令を与え、1.5秒後にステップ状
外乱を加えたときのアームの速度の振動波形を示す。図
において、横軸は時間(秒)、縦軸は速度(rad/s)で
ある。However, it is physically impossible to form the deceleration mechanism with a completely rigid body, and besides the deceleration action, a spring or damping action and a delay in operation due to backlash occur, and the motor rotation passes through these. Vibration is generated in the operation of the arm. Further, when a disturbance is applied to the arm 2, the influence of the disturbance is transmitted to the motor through the speed reduction mechanism having the characteristics of the spring, damping, rattling, etc., so that the influence of the disturbance cannot be accurately detected in the motor section. Control does not work well. FIG. 4 shows the step response of a conventional arm. The response of this figure shows a vibration waveform of the speed of the arm when a stepwise motor speed command is given after 0.5 seconds and a stepwise disturbance is applied after 1.5 seconds. In the figure, the horizontal axis represents time (seconds) and the vertical axis represents velocity (rad / s).
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】以上に説明した如く、
アーム速度指令および外乱に対して上記減速機構のた
め、制御がうまく行われないという欠点があった。本発
明はこの欠点を解決し、振動の起きない制御装置を提供
することにある。As described above,
The speed reduction mechanism described above has a drawback that the control cannot be performed well with respect to the arm speed command and the disturbance. The present invention solves this drawback and provides a vibration-free control device.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明は上記した課題を
解決するため、ロボットアームを駆動する駆動手段と、
前記駆動手段の駆動速度を検出し、検出された駆動速度
信号とモータの速度指令信号との偏差に基づいて前記駆
動手段の駆動速度を制御する第1制御器を具備したロボ
ットアームの制御装置において、アームに設けたアーム
振動検出器と、前記アーム振動検出器からの情報に基づ
いてアーム速度の振動成分を制御するための第2制御器
と、前記第2制御器の出力によって前記第1制御器の出
力を修正するための演算器を具備した構成とする。In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a driving means for driving a robot arm,
A controller for a robot arm, comprising a first controller for detecting a drive speed of the drive means and controlling the drive speed of the drive means based on a deviation between the detected drive speed signal and a speed command signal of a motor. An arm vibration detector provided on the arm, a second controller for controlling the vibration component of the arm speed based on information from the arm vibration detector, and the first control by the output of the second controller It is configured to include an arithmetic unit for correcting the output of the container.
【0006】[0006]
【作用】ロボットアームの振動を含んだ運動が加速度セ
ンサによって検出され、この運動の内振動成分のみが第
2制御器及び演算器によって負帰還され、抑制される。The motion including the vibration of the robot arm is detected by the acceleration sensor, and only the internal vibration component of this motion is negatively fed back and suppressed by the second controller and the arithmetic unit.
【0007】[0007]
【実施例】本発明の実施例を図1に示す。図1におい
て、従来例と同じ要素については同一の番号を付す。ア
ーム2はロボット本体4に回転自在に関節7で固定され
ている。このアーム2は前記関節7の部分に設けられた
減速機構を有する駆動モータ5によって回転駆動され
る。この駆動モータの回転速度は図示省略の回転速度計
によって、電気信号ωmに変換され、加算器8に入力さ
れる。一方、この加算器8には、モータの速度指令信号
ωm*が入力され、偏差εが出力される。この偏差は第1
制御器Cmによって電流指令i*に変換される。この第1
制御器Cmは前記モータ速度を制御するためのものであ
って、例えばPI型コントローラ等によって構成され
る。電流指令i*はパワーアンプ10で増幅された後、
前記駆動モータ5を駆動するため該モータの入力端子に
印加される。FIG. 1 shows an embodiment of the present invention. In FIG. 1, the same numbers are attached to the same elements as in the conventional example. The arm 2 is rotatably fixed to the robot body 4 with a joint 7. The arm 2 is rotationally driven by a drive motor 5 having a speed reduction mechanism provided at the joint 7. The rotation speed of the drive motor is converted into an electric signal ωm by a rotation speed meter (not shown) and input to the adder 8. On the other hand, the speed command signal ωm * of the motor is input to the adder 8 and the deviation ε is output. This deviation is first
It is converted into a current command i * by the controller Cm. This first
The controller Cm is for controlling the motor speed and is composed of, for example, a PI type controller or the like. After the current command i * is amplified by the power amplifier 10,
It is applied to the input terminal of the drive motor 5 to drive it.
【0008】さらに、このロボットアームにはアームの
先端部に加速度センサ1が設けられており、アームの加
速度が測定される。このセンサ1による信号は第2制御
器であるアーム速度コントローラCaに入力される。こ
の第2制御器Caはセンサ1によって検出されたアーム
の振動情報を速度に変換し、アーム自体の動作に不必要
な帯域の振動をアームの運動から除去するためのもので
ある。第2制御器Caとしては、例えば伝達関数 G
(s)=(ωc2・s/(s2+2ωc・s+ωc2))・K
を有する制御器が用いられる。上記伝達関数におい
て、ωcはカットオフ周波数、Kはフィードバックゲイ
ン、sはラプラス演算子を表す。該伝達関数はカットオ
フ周波数ωcを持つ1次ローパスフィルタ、1次ハイパ
スフィルタを結合したバンドパスフィルタによって構成
することがでる。ωcより高域においては積分特性とな
る。第2制御器からの出力は第1制御器の出力端とパワ
ーアンプ10の間に設けられた演算器9に入力されて、
第1制御器の出力信号から第2制御器の出力信号が減算
された信号がパワーアンプ10により増幅されて駆動モ
ータ5を駆動する。Further, the robot arm is provided with an acceleration sensor 1 at the tip of the arm, and the acceleration of the arm is measured. The signal from the sensor 1 is input to the arm speed controller Ca that is the second controller. The second controller Ca is for converting the vibration information of the arm detected by the sensor 1 into a velocity, and for removing the vibration of the band unnecessary for the operation of the arm itself from the motion of the arm. As the second controller Ca, for example, a transfer function G
(S) = (ωc 2 · s / (s 2 + 2ωc · s + ωc 2 )) · K
A controller with is used. In the above transfer function, ωc represents a cutoff frequency, K represents a feedback gain, and s represents a Laplace operator. The transfer function can be configured by a bandpass filter in which a first-order lowpass filter having a cutoff frequency ωc and a first-order highpass filter are combined. The integral characteristic is obtained in a range higher than ωc. The output from the second controller is input to the arithmetic unit 9 provided between the output terminal of the first controller and the power amplifier 10,
A signal obtained by subtracting the output signal of the second controller from the output signal of the first controller is amplified by the power amplifier 10 to drive the drive motor 5.
【0009】本実施例は上記した構成になっており、加
速度センサによって振動成分を含む運動が検出され、第
2制御器により振動成分以外の信号が除去されて振動成
分に相当する信号のみが負帰還される。従って、アーム
2の振動は抑制されて、アームの速度制御が容易に行わ
れる。本実施例による効果を図3に示す。図3は図4と
同じ条件の下で行ったもので、縦軸及び横軸は同じスケ
ールである。これらの図において、5秒後にステップ状
のアーム速度指令を与え、1.5秒後にステップ状の外
乱をアームに加えたときのアーム速度ωa の波形を示
す。これらの図に見られる如く本実施例によるものは殆
ど振動が起きていない。なお、この実験例においてはカ
ットオフ周波数ωc=3rad/s、ゲインK=38 であ
る。In this embodiment, the acceleration sensor detects a motion including a vibration component, the second controller removes signals other than the vibration component, and only the signal corresponding to the vibration component is negative. Will be returned. Therefore, the vibration of the arm 2 is suppressed, and the speed control of the arm is easily performed. The effect of this embodiment is shown in FIG. FIG. 3 was performed under the same conditions as FIG. 4, and the vertical axis and the horizontal axis have the same scale. In these figures, a waveform of the arm speed ωa when a stepwise arm speed command is given after 5 seconds and a stepwise disturbance is applied to the arm after 1.5 seconds is shown. As can be seen from these figures, almost no vibration occurs in the device according to this embodiment. In this experimental example, the cutoff frequency ωc = 3 rad / s and the gain K = 38.
【0010】以上、本発明の1実施例を示したが、本発
明はこれに限られるものでない。例えば、第2制御器は
その伝達関数が前述したものに限られるのではなく、他
の形の2次関数または1次または3次以上の関数であっ
てもよい。また、振動成分の信号を負帰還する場所は実
施例の箇所に限られず、任意の等価の構成であればよ
い。例えば、アーム速度コントローラにモータ速度コン
トローラの逆システムを組み込んでモータ速度信号と同
じ位置で負帰還してもよい。さらに本実施例は1関節の
例を示したが、多関節のロボットアームにも適用でき
る。Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to this. For example, the transfer function of the second controller is not limited to that described above, but may be a quadratic function of another form or a linear, cubic, or higher-order function. Further, the place where the signal of the vibration component is negatively fed back is not limited to the place of the embodiment, and any equivalent configuration may be used. For example, an inverse system of the motor speed controller may be incorporated in the arm speed controller to provide negative feedback at the same position as the motor speed signal. Further, although the present embodiment shows an example of one joint, it can be applied to a multi-joint robot arm.
【0011】[0011]
【発明の効果】以上説明したように本発明によればロボ
ットアームの速度制御において、負帰還により振動成分
が十分に減衰しているので良好なロボットアームの制御
装置を提供することができる。As described above, according to the present invention, in the speed control of the robot arm, since the vibration component is sufficiently attenuated by the negative feedback, it is possible to provide a good controller for the robot arm.
【図1】本発明の実施例によるロボットアーム制御装置
のブロック図を示す。FIG. 1 shows a block diagram of a robot arm controller according to an embodiment of the present invention.
【図2】従来のロボットアーム制御装置のブロック図を
示す。FIG. 2 shows a block diagram of a conventional robot arm controller.
【図3】本発明による実施例のステップ応答の1例を示
す。FIG. 3 shows an example of a step response of an embodiment according to the present invention.
【図4】従来のロボットアーム制御装置のステップ応答
の1例を示す。FIG. 4 shows an example of a step response of a conventional robot arm controller.
1・・・振動検出器 2・・・アーム 3・・・アーム速度コントローラ 4・・・ロボット本体 5・・・駆動モータ 6・・・モータ速度コントローラ 8、9・・・加算演算器 10・・・パワアンプ 1 ... Vibration detector 2 ... Arm 3 ... Arm speed controller 4 ... Robot main body 5 ... Drive motor 6 ... Motor speed controller 8, 9 ... Addition calculator 10 ...・ Power amplifier
Claims (3)
記駆動手段の駆動速度を検出し、検出された駆動速度信
号とモータの速度指令信号との偏差に基づいて前記駆動
手段の駆動速度を制御する第1制御器を具備したロボッ
トアームの制御装置において、アームに設けたアーム振
動検出器と、前記アーム振動検出器からの情報に基づい
てアーム速度の振動成分を制御するための第2制御器
と、前記第2制御器の出力によって前記第1制御器の出
力を修正するための演算器を具備したことを特徴とする
ロボットアームの制御装置。1. A drive means for driving a robot arm, a drive speed of the drive means is detected, and the drive speed of the drive means is controlled based on a deviation between the detected drive speed signal and a motor speed command signal. In a controller for a robot arm including a first controller, an arm vibration detector provided on the arm, and a second controller for controlling a vibration component of the arm speed based on information from the arm vibration detector. And a controller for correcting the output of the first controller according to the output of the second controller.
報を速度に変換する機能を有することを特徴とする請求
項1記載のロボットアームの制御装置。2. The controller for the robot arm according to claim 1, wherein the second controller has a function of converting vibration information from the detector into velocity.
を特徴とする請求項1または請求項2に記載のロボット
アームの制御装置。3. The robot arm control device according to claim 1, wherein the vibration detector is an acceleration detector.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18308893A JPH0740268A (en) | 1993-07-23 | 1993-07-23 | Robot arm controlling device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18308893A JPH0740268A (en) | 1993-07-23 | 1993-07-23 | Robot arm controlling device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0740268A true JPH0740268A (en) | 1995-02-10 |
Family
ID=16129553
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP18308893A Pending JPH0740268A (en) | 1993-07-23 | 1993-07-23 | Robot arm controlling device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0740268A (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19620439C2 (en) * | 1995-05-30 | 2001-02-01 | Siemens Ag | Process for damping mechanical vibrations |
JP2013061834A (en) * | 2011-09-14 | 2013-04-04 | Seiko Epson Corp | Robot device and control method of the same |
JP2014046402A (en) * | 2012-08-31 | 2014-03-17 | Seiko Epson Corp | Robot |
JP2018001370A (en) * | 2016-07-06 | 2018-01-11 | 株式会社ダイヘン | Vibration reducing control device, and robot |
-
1993
- 1993-07-23 JP JP18308893A patent/JPH0740268A/en active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19620439C2 (en) * | 1995-05-30 | 2001-02-01 | Siemens Ag | Process for damping mechanical vibrations |
JP2013061834A (en) * | 2011-09-14 | 2013-04-04 | Seiko Epson Corp | Robot device and control method of the same |
JP2014046402A (en) * | 2012-08-31 | 2014-03-17 | Seiko Epson Corp | Robot |
JP2018001370A (en) * | 2016-07-06 | 2018-01-11 | 株式会社ダイヘン | Vibration reducing control device, and robot |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20020611 |