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JPS62119610A - Drive control device for arm having tactual sense - Google Patents

Drive control device for arm having tactual sense

Info

Publication number
JPS62119610A
JPS62119610A JP26028185A JP26028185A JPS62119610A JP S62119610 A JPS62119610 A JP S62119610A JP 26028185 A JP26028185 A JP 26028185A JP 26028185 A JP26028185 A JP 26028185A JP S62119610 A JPS62119610 A JP S62119610A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
output
control circuit
force
processor
control
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.)
Pending
Application number
JP26028185A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazuo Asakawa
浅川 和雄
Nobuhiko Onda
信彦 恩田
Tadashi Akita
正 秋田
Toru Kamata
徹 鎌田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Priority to JP26028185A priority Critical patent/JPS62119610A/en
Publication of JPS62119610A publication Critical patent/JPS62119610A/en
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  • A Measuring Device Byusing Mechanical Method (AREA)
  • Numerical Control (AREA)
  • Control Of Position Or Direction (AREA)

Abstract

PURPOSE:To get in contact with an object with a prescribed force without the intervention of a processor by switching automatically a position or speed command control for a drive control of a hand into a force command control when a hand or a contact is in contact with the object at a scheduled force. CONSTITUTION:A switch circuit 13 switching outputs of the 1st control circuit 11 generating a position of speed differential output the 2nd control circuit 12 generating a force differential output is provided, and when a force applied to an end effector exceeds a command value, the switch circuit 13 is thrown to the position of the 2nd control circuit 12 so as to drive an arm A coupled with said end effector via a plate spring S by the force control. Since the force command control is constituted by analog circuits, the response speed is fast and the processing by a processor is not required.

Description

【発明の詳細な説明】 〔概 要〕 位置または速度の差分出力を発生する第1制御回路と力
の差分出力を発生する第2制御回路との出力を切換え出
力するスイッチ回路を設け、エンドエフェクタに加わる
力が指令値を超えたとき上記スイッチ回路を第2制御回
路側に切換えてこのエンドエフェクタを板バネにより結
合したアームの駆動を力制御により行なうようにした。
[Detailed Description of the Invention] [Summary] A switch circuit is provided that switches and outputs the output of a first control circuit that generates a position or velocity differential output and a second control circuit that generates a force differential output, and an end effector. When the force applied to the end effector exceeds a command value, the switch circuit is switched to the second control circuit so that the arm connected to the end effector by the leaf spring is driven by force control.

〔産業上の利用分野〕[Industrial application field]

表面ならい装置あるいはロボットなどは接触子あるいは
ハンドを取付けたエンドエフェクタを対象とする物体に
接近さ・U、かつ所定の力により対象物体に接触させる
必要がある。
In a surface profiling device or a robot, it is necessary to bring an end effector equipped with a contactor or a hand close to a target object and to contact the target object with a predetermined force.

このような機能を達成するには、エンドエフェクタを対
象物体に近ず4Jるための位置制御あるいは速度制御を
行なうことが必要であるが、対象物に接触した後にも位
置あるいは速度のみの制御を続けると対象物を°押し動
かしたり、極端な場合には対象物を破壊することがあり
、そのため、対象物に接触したごとを感知する機能をも
つロボットが開発された。
To achieve such a function, it is necessary to perform position control or speed control to bring the end effector closer to the target object, but it is also necessary to control only the position or speed after contacting the target object. If this continues, the object may be pushed around, or in extreme cases, the object may be destroyed. Therefore, a robot was developed that has the ability to sense when it comes into contact with an object.

〔従来の技術とその問題点〕[Conventional technology and its problems]

エンドエフェクタが対象物に接触したことを検知するた
めに、アームとエンドエフェクタ(ロボットのハンド、
ならい装置の接触子など)の間に弾性体を介在させ、こ
の弾性体のたわみからフックの法則F=kx (ここに
、Fば力、kは弾性体のスティフネス、Xは弾性体のた
わみを示す。)によって力を検出するのが一般的である
The arm and end effector (robot hand,
Hooke's law F = kx (here, F force, k is the stiffness of the elastic body, and X is the deflection of the elastic body) It is common to detect force by

従来のこの種装置においては、例えば50μmピッチの
歩進動作機能を利用して弾性体のたわみを制御すること
によって所定の力制御を行なっていたが、このような制
御方式ではアームを高速動作させた場合に追従できなか
ったり、また動作が遅いことから製造ラインで用いられ
るロボットの制御には適用することが困難であり、しか
も、位置制御によっているためにプロセッサの負担が増
大する欠点があった。
In conventional devices of this type, a predetermined force was controlled by controlling the deflection of the elastic body using, for example, a 50 μm pitch stepping function. It is difficult to apply this method to control robots used on manufacturing lines because it cannot follow the robot's position and moves slowly, and it also has the disadvantage of increasing the burden on the processor because it relies on position control. .

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明は、ハンドあるいは接触子が対象物体に予定の力
で接触したときにハンドの駆動制御を位置あるいは速度
指令制御から力指令制御に自動的に切換えることにより
、プロセッサの介入を要することなく所定の力で対象物
体に接触し得るようにしたものである。
The present invention automatically switches the drive control of the hand from position or speed command control to force command control when the hand or contactor contacts a target object with a predetermined force, thereby achieving a predetermined control without the need for processor intervention. It is designed so that it can contact the target object with the force of .

そして、力指令制御は、アナログ回路によって構成する
ことができるので応答速度も早く、またプロセッサによ
る処理も必要としないので上記従来技術の欠点を除去す
ることができる。
Since the force command control can be configured by an analog circuit, the response speed is fast, and since processing by a processor is not required, the drawbacks of the above-mentioned prior art can be eliminated.

〔実施例〕〔Example〕

第1図は本発明の実施例を示すもので、曲面の形状を自
動計測するためのならい装置の制御に適用した例を示す
FIG. 1 shows an embodiment of the present invention, in which it is applied to control of a profiling device for automatically measuring the shape of a curved surface.

ならい装置(MM)は、ベース(B)に固定されたモー
タ′(M)により駆動されるウオーム軸(W)により上
下方向に移動するアーj、(A)とこのアーム(A)に
2枚の板バネ(S)を介して結合されて上下方向の自由
度を有し、被測物体に接触する接触子(P)を備えるエ
ンドエフェクタ(E)とを備えており、被測物体に一定
の力で接触子を接触させることによりならいを行なわせ
る。
The profiling device (MM) has an arm (A) that moves vertically by a worm shaft (W) driven by a motor (M) fixed to a base (B), and two pieces on this arm (A). The end effector (E) is connected via a leaf spring (S) and has a degree of freedom in the vertical direction, and is equipped with a contact (P) that contacts the object to be measured. Tracing is performed by bringing the contacts into contact with force.

この接触する力を検出するために、アーム(A)とエン
ドエフェクタ(E)間に設けられた上記板バネ(S)の
一方にはこのバネのたわみ量を検出するための歪ゲージ
(S G)が取付けられており、また、アーム(A)の
移動速度を検出するためにモータ(M)の回転軸に取付
けられたクコメータ(′F)およびアームの位置を検知
するポジションコーダ(P E)を備えている。
In order to detect this contact force, one of the leaf springs (S) installed between the arm (A) and the end effector (E) is equipped with a strain gauge (S G ) for detecting the amount of deflection of this spring. ) is attached to the rotating shaft of the motor (M) to detect the moving speed of the arm (A), and a position coder (PE) to detect the position of the arm. It is equipped with

第2図はエンドエフェクタ(E)に物品を把持する指と
その開閉用モータ(HM) 、および指(F)の開閉度
を検出するための角度エンコーダ(HE)とを設けたロ
ボットのハンドを示すもので、第1図に示したならい装
置と同様に本発明を適用することができる。
Figure 2 shows a robot hand in which the end effector (E) is equipped with a finger for gripping an object, a motor (HM) for opening and closing the finger, and an angle encoder (HE) for detecting the degree of opening and closing of the finger (F). The present invention can be applied in the same way as the tracing device shown in FIG.

第1制御回路(11)はエンドエフェクタ(E)の位置
あるいは移動速度を制御する回路であって、速度指令あ
るいは位置指令がプロセッサく10)から与えられ、ア
ーム(A>の垂直方向の移動速度がモータ(M)の軸に
取り付けられたクコメータ(T)から、またアーム(A
)の変位量がポジションコーダ(PE)から夫々フィー
ドハックされている。
The first control circuit (11) is a circuit that controls the position or movement speed of the end effector (E), and receives a speed command or position command from the processor (10), and the vertical movement speed of the arm (A). from the coucometer (T) attached to the shaft of the motor (M), and from the arm (A).
) are feed-hacked from the position coder (PE).

第2制御回路(12)は、プロセッサ(10)からの力
指令が与えられており、歪ゲージ(SG)により検出さ
れた板バネ(S)のたわみ量、すなわちエンドエフェク
タ(I?、)と被測物体の接触圧力が後述のスイッチ制
御回路(20)を介してフィードハックされCいる。
The second control circuit (12) receives a force command from the processor (10), and calculates the amount of deflection of the leaf spring (S) detected by the strain gauge (SG), that is, the end effector (I?,). The contact pressure of the object to be measured is feedhacked via a switch control circuit (20) to be described later.

これら第1.第2制御回路(i ] 、 12)の出力
は、スイッチ制御回路(20)の出力により切換制御さ
れるアナログスイッチ(13)、パワーアンプ(14)
を経てモータ(M)に駆動電力を供給する。
These first. The output of the second control circuit (i], 12) is an analog switch (13) whose switching is controlled by the output of the switch control circuit (20), and a power amplifier (14).
Drive power is supplied to the motor (M) through.

上記スイッチ(13)が第1制御回路(11)側にある
とき、この第1制御回路(11)はプロセッサ(10)
からの位置指令とポジションエンコーダからの変位量の
差、あるいは、プロセッサからの速度指令とタコメータ
からのモータの回転速度との差とを検出し′(その差分
をで一タ(M)に印加してプロセッサ(1(])からの
「1標値に変位量あるいは速度を合致させる通常のフィ
ードバック制御系を構成する。
When the switch (13) is on the first control circuit (11) side, the first control circuit (11) is connected to the processor (10).
The difference between the position command from the tachometer and the displacement amount from the position encoder, or the difference between the speed command from the processor and the motor rotation speed from the tachometer is detected and the difference is applied to the motor (M). A normal feedback control system is configured to match the displacement amount or speed to a standard value from the processor (1()).

今、アームを例えば30(・m下げるようにプ1−1セ
ッサ(10)から指令が発せられると、アーム(A)し
たがってエンドエフェクタ(E)は下降を開始し、接触
子(P)は被測物体に接触するので板バネ(S)はたわ
み、歪ゲージ(S G)は接触子の接触圧に比例した出
力を生ずる。
Now, when a command is issued from the puller 1-1 processor (10) to lower the arm by, for example, 30 m, the arm (A) and therefore the end effector (E) start lowering, and the contactor (P) is Since the leaf spring (S) is in contact with the object to be measured, the leaf spring (S) is deflected, and the strain gauge (SG) produces an output proportional to the contact pressure of the contact.

この出力は、接触圧を定めるプロセッサ(10)からの
オフセット指令値をディジタル−アナログ交換器(21
)によりアナログ信号に変換し、歪ゲージ(SG)の出
力からこのアナログ信号を減算器(22)により差し引
き、この差信号を第2制御回路(12)にフィードバッ
クして力指令を行なう。一方比較器(23)は、歪ゲー
ジ(S’G )からのバネ(S)のたわみ量に比例した
出力と上記ディジタル−アナログ変換器(21)の出力
とを比較し、歪ゲージの出力がプロセッサからのオフセ
ット値を超えるとアナログスイッチを第2制御回路(1
2)の出力がパワーアンプに供給されるように切換える
出力を生ずる。
This output converts the offset command value from the processor (10) that determines the contact pressure into the digital-to-analog exchanger (21).
), this analog signal is subtracted from the output of the strain gauge (SG) by a subtracter (22), and this difference signal is fed back to the second control circuit (12) to issue a force command. On the other hand, the comparator (23) compares the output from the strain gauge (S'G) proportional to the amount of deflection of the spring (S) with the output of the digital-to-analog converter (21), so that the output of the strain gauge is When the offset value from the processor is exceeded, the analog switch is switched to the second control circuit (1
2) produces an output that switches so that the output of 2) is supplied to the power amplifier.

しかしながら、エンドエフェクタ(E)が移動して停止
したときに慣性により生ずる振動、あるいは、エンドエ
フェクタに把持機構を設けてロボットとして用いる場合
に物品を押して行く場合などは歪ゲージの出力により力
制御を行なうと誤動作が生じるので、プロセッサ(10
)からスイッチイネーブル信号を送出してゲート−(2
4,)を遮断し、アナログスイッチ(13)を第1制御
回路(11)側に保持し、第1制御回路からの速度また
は位置制御信号をモータに供給し続けるようにする。
However, in cases where the end effector (E) moves and stops due to vibrations caused by inertia, or when the end effector is equipped with a gripping mechanism and used as a robot and pushes an object, force control is performed using the output of the strain gauge. If you do so, a malfunction will occur, so the processor (10
) sends a switch enable signal from gate -(2
4, ) is shut off, and the analog switch (13) is held on the first control circuit (11) side to continue supplying the speed or position control signal from the first control circuit to the motor.

以上のように、本発明では、歪ゲージ(SG)の出力が
プロセラ−’JilO)からのオフセント値を超えると
自動的に力制御に+′JJ +16るので、プロセッサ
は位置指令あるいは速度指令を出し続けていてもよく、
また、単に力指令値およびオフセット値のみを出力して
いれば何等の処理を行なう必要もないのでプロセッサの
負(■を軽減することができる。
As described above, in the present invention, when the output of the strain gauge (SG) exceeds the offset value from the processor, the force control is automatically performed. It is okay to continue to release
Further, if only the force command value and offset value are output, there is no need to perform any processing, so that the negative (■) of the processor can be reduced.

しかしながら、第2制御回11Pr(12)が単にプロ
セッサの指令値と歪ゲージの出力からオフセット値を差
し引いた値の差分増巾を行なうように構成したのでは安
定な制御を行なうことができない。
However, if the second control circuit 11Pr (12) is configured to simply increase the difference between the command value of the processor and the value obtained by subtracting the offset value from the output of the strain gauge, stable control cannot be performed.

第3図は第1図に示した実施例が力制御を行なっている
場合の等価回路を示すもので、Apは第2制御回路(1
2)内の演算項中器とパワーアンプ(14)とによる利
得であって、この出力は直流モータ(M)に印加される
が、そのモータ(M)の電気的特性は102に示すよう
にインダクタンスLとラプラス演算子Sの積に直流抵抗
Rを加えた値の逆数となり、モータ(M)の回転速度に
比例した逆起電力Keを減算した実効印加電圧によりそ
の出力には電流1  (s)が生ずることとなり、この
電流にモータの力定数(電流−機械力変換定数)Kfを
乗じたものがモータの機械出力を表わすものとなる。
FIG. 3 shows an equivalent circuit when the embodiment shown in FIG. 1 performs force control, Ap is the second control circuit (1
2) is the gain due to the operational term intermediater and the power amplifier (14), and this output is applied to the DC motor (M), and the electrical characteristics of the motor (M) are as shown in 102. The output current is 1 (s ) is generated, and this current multiplied by the motor's force constant (current-mechanical force conversion constant) Kf represents the mechanical output of the motor.

このモータの機械出力が物を動かす力は、アーム(A)
と接触子(P)との間にバネ(S)が介在しているため
このバネ(S)の移動量(たわみ)に比例した反撥力を
差し引いたものとなり、これを動く物体(第1図につい
ていえば、エンドエフェクタ(E)、プローブ(P)な
ど、また、第2図のようにこのエンドエフェクタ(E)
 iこ把持装置を設けてロボットとしC用いる場合に番
、1°更に把持装置と把持されている物とを含む。)の
質EIMとラプラス演算子Sの積に粘性制動定数(移動
速度の上昇に伴なって生ずるブレーキ力)Dを加算した
値の逆数が上記動く物の速度となり、これを積分した値
が物体の移動量となるから、プロセッサ(10)からの
力指令、すなわちバネ(S)のたりみによる移動量と一
致するようなフィードバンクを行なえば力制御が可能と
なる。
The force of the mechanical output of this motor to move the object is the arm (A)
Since a spring (S) is interposed between the and the contact (P), the repulsive force proportional to the amount of movement (deflection) of this spring (S) is subtracted, and this becomes the force of the moving object (Fig. 1). For example, the end effector (E), the probe (P), etc., and the end effector (E) as shown in Figure 2.
When the robot is used as a robot with a gripping device, the robot also includes the gripping device and the object being gripped. ) is the product of the quality EIM and the Laplace operator S, plus the viscous braking constant (braking force that occurs as the moving speed increases) D. The reciprocal of the value is the velocity of the moving object, and the integral value of this is the velocity of the moving object. Since the amount of movement is , force control becomes possible by performing a feedbank that matches the force command from the processor (10), that is, the amount of movement due to the slack of the spring (S).

このとき、プロセッサ(10)からの力指令F(S)に
対するバネ(S)のたわみ量X (s)は次式で与えら
れる。
At this time, the amount of deflection X (s) of the spring (S) in response to the force command F(S) from the processor (10) is given by the following equation.

・・・(1) 直流モータの電気的定数L/Rは一般にL/R(1であ
るから、分子分母をR/Rで除してL/R’=Oとする
と、上記(1)式は次のように近似できる。
...(1) The electrical constant L/R of a DC motor is generally L/R (1, so if the numerator and denominator are divided by R/R and L/R'=O, then the above equation (1) can be approximated as follows.

Xl5)            ApKf k+  
/RFls)     MS”  +  (D+XeK
f/R)S +K +ApKfkl/R・・・(2) この(2)式においてバネ(S)が振動を起さない条件
は、 であり、この式(3)の右辺は制御系の応答性を示す固
有振動数ω。であって、この値が大きい程応答性がよく
なり、等号が成立する場合には例えば叩いたとき直ちに
戻って停止し、不等号が成立する場合には叩いたあとシ
ワ−ともとに戻るような動きをするものであり、なるべ
く符号が成立する条件の近傍で動作することが好ましい
Xl5) ApKf k+
/RFls) MS” + (D+XeK
f/R)S +K +ApKfkl/R...(2) In this equation (2), the condition that the spring (S) does not cause vibration is as follows, and the right side of this equation (3) is the response of the control system. The natural frequency ω indicates The larger this value is, the better the responsiveness will be. If the equality holds, for example, when you hit it, it will immediately return and stop, and if the inequality holds, it will wrinkle and return to its original position after you hit it. It is preferable to operate as close to the condition that the sign holds as possible.

そこで、(3)式を見ると、特定の系において調節が可
能な値としてはに1が含まれているので、この(3)式
を書換えることによって次のklに関する式を得ること
ができる。
Therefore, if we look at equation (3), we can see that 1 is included as a value that can be adjusted in a particular system, so by rewriting equation (3), we can obtain the following equation for kl. .

Z ・・・(4) この式の公刊中のA、には第2制御回路中の演算項中器
の開ループゲインを含んでおり、通常120dbすなわ
ち100万の桁に達するのに対して分母の値は10の桁
の値であって右辺は実質上Oに等しく実現することは事
実上不可能であり、換言すれば、第1図記載のものは振
動し易いシステムであることが判る。
Z ... (4) A in the published version of this formula includes the open loop gain of the operational term intermediater in the second control circuit, and normally reaches 120 db, or 1 million digits, but the denominator is The value of is a tens-digit value, and the right side is substantially equal to O, which is virtually impossible to realize.In other words, it can be seen that the system shown in FIG. 1 is a system that is prone to vibration.

そこで、第4図に示すように、微分器Sを加えてエンド
エフェクタ(E)の移動距離を微分して定数・k2を乗
じて、これを項中器に1の出力から減算して演算項中器
の入力に帰還すると、このときの力指令F (s)に対
する板バネ(S)のたわみ量X (s)は、先に説明し
たと同様に、と表わされ、前述のようにL / R<<
 1として(5)式の近似式をi!iると、 X(SI             K f Ap k
 1F(sl       MS2十(04−KeKf
/ R+  Ap  Kfkz/R)S+(K十へp 
 Kfk+  / R)・・・(6) 式が得られる。ここで、右辺分母のSの二次の項ば粘性
を、また、−次の項は応答性を示す項となっており、二
次の項の値が大きくなれば粘性が増加し、−次の項の値
が大きくなれば応答性が上昇するものであり、これらの
値は、夫々に2 、に+により変化することができる。
Therefore, as shown in Fig. 4, a differentiator S is added to differentiate the moving distance of the end effector (E), multiplied by a constant k2, and this is subtracted from the output of 1 to the term middle unit to obtain the operational term. When it returns to the input of the intermediate device, the amount of deflection X (s) of the leaf spring (S) in response to the force command F (s) at this time is expressed as , as described above, and as described above, L / R<<
1, the approximate expression of equation (5) is i! i, X(SI K f Ap k
1F (sl MS20 (04-KeKf
/ R+ Ap Kfkz/R) S+ (K ten hep
Kfk+/R)...(6) Formula is obtained. Here, the quadratic term of S in the right-hand side denominator represents the viscosity, and the -th term represents the responsiveness, and as the value of the quadratic term increases, the viscosity increases, and the -th term represents the responsiveness. As the value of the term increases, the responsiveness increases, and these values can be changed by 2 and +, respectively.

この式によって平行バネ(S)が振動を起さない条件を
(3)式と同様に求めると、 ・・・(7) となり、この式(7)を満足するようにに1とに2とを
定めれば応答性、粘性を選択して安定な制御を行なうこ
ができる。ちなみに、klのみを大きくして応答性を上
げれば振動が生し易くなるので、1 ヘ に2を増大させて両辺の値の差を小さくすることが必要
である。
If we find the conditions under which the parallel spring (S) does not vibrate using this equation in the same way as equation (3), we get...(7), and in order to satisfy this equation (7), 1 and 2 are By determining the response and viscosity, stable control can be performed by selecting the response and viscosity. Incidentally, if only kl is increased to improve the responsiveness, vibrations are likely to occur, so it is necessary to increase 2 to 1 to reduce the difference between the values on both sides.

一般的に望ましい条件は(7)式の両辺を等しくするこ
とであり、前記した動かず質量Mおよび定数klの変化
に対しても、(7)式の両辺が等しくなる下記の値、 2Mω、。
Generally, a desirable condition is to make both sides of equation (7) equal, and even for the above-mentioned changes in the stationary mass M and constant kl, the following value where both sides of equation (7) are equal: 2Mω, .

を一定とするようにkl、に2を選べば安定な制御系を
得ることができる。
A stable control system can be obtained by choosing 2 for kl so as to keep it constant.

第5図は、上記のような微分器(D)を付加した第2制
御回路(■2)の具体例を示すもので、プロセッサ(1
0)からの力llt令値をディジタル−アナログ変換器
(31)によって変換したアナログ指令値を抵抗(32
)を介して加算入力に、また歪ゲージ(SG)の出力を
抵抗(33)を介して減算入力に夫々接続するとともに
、出力を抵抗(34)によって減算入力に饋還した演算
増巾器(35)から成る差動増巾器(A)と、上記歪ゲ
ージ(SG)出力をコンデンサ(36)および抵抗(3
7)により微分して減算入力端子に接続するとともに、
出力側から抵抗(38)を介して減算入力端子に饋還し
た演算増巾器(39)から成る微分器(D)とを備えて
おり、これら差動増巾器(A)および微分器の出力は抵
抗(40,41)により加算されて、出力演算増巾器(
42)により増巾されて第1図のアナログスイッチ(1
3)の固定端子に出力されるように構成されている。
FIG. 5 shows a specific example of the second control circuit (■2) to which the differentiator (D) as described above is added.
The analog command value obtained by converting the force command value from the resistor (32
), the output of the strain gauge (SG) is connected to the subtraction input via a resistor (33), and the output is fed back to the subtraction input via a resistor (34). 35), and the strain gauge (SG) output is connected to a capacitor (36) and a resistor (3
7) and connect it to the subtraction input terminal,
It is equipped with a differentiator (D) consisting of an operational amplifier (39) which is fed back from the output side to the subtraction input terminal via a resistor (38), and the differential amplifier (A) and the differentiator are The outputs are added by resistors (40, 41) and output to an output arithmetic amplifier (
42) and the analog switch (1
3) is configured to be output to the fixed terminal.

この具体例によれば、差動増巾器(A)の利得ば抵抗3
3と抵抗34の値の比により定まり、この利得が上記の
利得に1に相当し、また、微分器(D)の利得は抵抗3
7と抵抗38との値の比によって定まり、この利得が上
記の利得に2に相当するから、これら抵抗33,34,
37.38の値を調整することによって系の応答性およ
び粘性を最適な値にすることができる。
According to this specific example, if the gain of the differential amplifier (A) is 3
3 and the value of the resistor 34, and this gain corresponds to the above gain of 1, and the gain of the differentiator (D) is determined by the ratio of the value of the resistor 34.
7 and the value of the resistor 38, and this gain corresponds to the above gain of 2, so these resistors 33, 34,
By adjusting the value of 37.38, the responsiveness and viscosity of the system can be optimized.

したがって、第1図に示した実施例の第2制御回路に第
5図図示の回路を適用すると、更に安定した制御を行な
うことができる。
Therefore, if the circuit shown in FIG. 5 is applied to the second control circuit of the embodiment shown in FIG. 1, more stable control can be performed.

以上、1自由度について説明したが、2次元あるいは3
次元の移り」を制御する場合にに[これらの制御系を2
系統あるいは3系統設iJれば足りることは明らかであ
ろう。
Above, we explained about one degree of freedom, but two-dimensional or three-dimensional
When controlling the “transition of dimensions”, [these control systems are
It is clear that an iJ system or three systems would be sufficient.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、プロセッサは指令値を出力しておくだ
けで位置制御あるいは速度制御と力制御との切換えが自
動的に行なわれ、しかも力制御はアナログ制御によって
行なわれるので、応答速度は早く、しかもプロセッサの
負担が軽減される。
According to the present invention, the processor automatically switches between position control, speed control, and force control simply by outputting a command value, and since force control is performed by analog control, the response speed is fast. , and the burden on the processor is reduced.

また、第2制御回路に第5図に示した回路を適用すれば
、更に安定な制御を行なうことができる。
Moreover, if the circuit shown in FIG. 5 is applied to the second control circuit, even more stable control can be performed.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の実施例、第2図はロボットへの適用例
、第3図は力制御時の等価回路、第4図は改良された力
制御時の等価回路、第5図は改良された第2制御回路の
具体例を示す。
Figure 1 is an example of the present invention, Figure 2 is an example of application to a robot, Figure 3 is an equivalent circuit for force control, Figure 4 is an equivalent circuit for improved force control, and Figure 5 is an improved example. A specific example of the second control circuit is shown below.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)駆動源(M)によって駆動されるアーム(A)に
板バネ(S)を介して結合されたエンドエフェクタ(E
)と、上記アーム(A)の移動速度を検出する手段(T
)とこのアーム(A)の位置を検出する手段(PE)と
上記板バネ(S)のたわみを検出する手段(SG)とを
備えた機構部(MM)のアームの駆動を制御するために
、プロセッサ(10)からの位置指令値あるいは速度指
令値と上記位置検出手段(PE)あるいは上記移動速度
検出手段(T)の出力を比較して差分出力を発生する第
1制御回路(11)と、 プロセッサ(10)からのオフセット値を上記板バネの
たわみ検出手段(SG)の出力から減算器(22)によ
り差し引いた減算出力を第2制御回路に供給するととも
に、この検出手段(SG)の出力が上記オフセット値を
超えたときに出力を発生する比較回路(23)の出力を
プロセッサのスイッチイネーブル信号により開閉するゲ
ート(24)を介して出力するスイッチ制御回路(20
)と、 このスイッチ制御回路(20)から供給された上記減算
出力とプロセッサ(10)からの力指令値との差分出力
を発生する第2制御回路(12)と、 上記第1制御回路(11)の出力と上記第2制御回路(
12)の出力とを上記スイッチ制御回路(20)のゲー
ト(24)の出力により切換えて出力するアナログスイ
ッチ(13)と、このアナログスイッチ(13)の出力
を増巾して前記機構部(MM)の駆動源(M)に供給す
るようにしたことを特徴とする触覚を有するアームの駆
動制御装置。
(1) An end effector (E) connected to an arm (A) driven by a drive source (M) via a leaf spring (S).
), and means (T) for detecting the moving speed of the arm (A).
), means (PE) for detecting the position of this arm (A), and means (SG) for detecting the deflection of the leaf spring (S). , a first control circuit (11) that compares the position command value or speed command value from the processor (10) with the output of the position detecting means (PE) or the moving speed detecting means (T) and generates a differential output; , the subtractor (22) subtracts the offset value from the processor (10) from the output of the leaf spring deflection detecting means (SG) and supplies the subtracted output to the second control circuit; a switch control circuit (20) that outputs the output of a comparator circuit (23) that generates an output when the output exceeds the offset value via a gate (24) that opens and closes in response to a switch enable signal from the processor;
), a second control circuit (12) that generates a difference output between the subtraction output supplied from the switch control circuit (20) and the force command value from the processor (10), and the first control circuit (11). ) and the second control circuit (
12) and an analog switch (13) that outputs the output by switching the output of the gate (24) of the switch control circuit (20), and amplifying the output of the analog switch (13) 1. A drive control device for an arm having a tactile sense, characterized in that the drive control device is configured to supply power to a drive source (M) of a tactile sense.
(2)第2制御回路(12)が、スイッチ制御回路(2
0)からの減算出力とプロセッサ(10)からの力指令
値との差分出力を発生する回路の利得を制御する手段(
33、34)を備える差動増巾器(A)と、この回路と
並列に利得を制御する手段(37、38)を備えた微分
回路(D)と、この差動増巾器(A)と微分回路(D)
の出力を加算する手段(40、41)とを備えることを
特徴とする特許請求の範囲第1項記載の駆動制御装置。
(2) The second control circuit (12) is connected to the switch control circuit (2).
0) and a force command value from the processor (10).
33, 34), a differentiating circuit (D) including gain control means (37, 38) in parallel with this circuit, and this differential amplifier (A). and differential circuit (D)
2. The drive control device according to claim 1, further comprising means (40, 41) for adding the outputs of.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1989011120A1 (en) * 1988-05-12 1989-11-16 Hughes Aircraft Company Compliant motion servo
JP2007309684A (en) * 2006-05-16 2007-11-29 Mitsutoyo Corp Measurement controller, surface property measuring instrument, and measurement control method
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US10864608B2 (en) 2018-02-28 2020-12-15 Branson Ultrasonics Corporation Work piece processing device with servo-elastic actuator system with compliance elastic member and weight compensation elastic member

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