JP2740691B2 - Control method - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はロボットの複数の制御対象の動作を制御する
制御方法に関する。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a control method for controlling operations of a plurality of control targets of a robot.
従来、ロボットの複数の制御対象の各動作を制御して
この各動作の合成によりロボットに所望の動作を実行さ
せる場合には、ロボットに所望の動作を実行させる動作
指令パターンを制御対象ごとに複数のサーボ系に入力
し、この複数のサーボ系で入力に追従して複数の制御対
象をそれぞれ制御している。また、例えば第10図に示す
ようにロボットのX/Y軸方向の水平動作aとZ軸方向の
挿入動作bとの複合動作を高速に行わせる場合は、経路
Cを通るようにロボットを動作させるために、挿入動作
bを開始させるタイミングdをロボットの水平動作aに
よる移動距離によって決定していた。この場合、ロボッ
トが部品を確実に挿入するためにはロボットの挿入時の
Z軸方向の動作ZEの直線性を確保することが必要であ
り、このZ軸方向の動作ZEの直線性を確保するために、
試行錯誤しながらタイミングdを決めていた。Conventionally, when each operation of a plurality of control targets of a robot is controlled and the robot performs a desired operation by synthesizing the respective operations, a plurality of operation command patterns for causing the robot to execute the desired operation are provided for each control target. , And the plurality of servo systems respectively control a plurality of control targets in accordance with the input. For example, as shown in FIG. 10, when performing a high-speed composite operation of the horizontal motion a in the X / Y-axis direction and the insertion motion b in the Z-axis direction, the robot is moved along the path C. For this purpose, the timing d at which the insertion operation b is started is determined by the moving distance of the horizontal operation a of the robot. In this case, the robot is to ensure insertion of the component is necessary to ensure the linearity of the operation Z E in the Z-axis direction during insertion of the robot, the linearity of the Z-axis direction of the operation Z E To secure
The timing d was determined by trial and error.
また、ロボットに第4図に示すようなアーミモーショ
ンを実行させる場合、そのZ軸方向の直線部分ZSを保証
することは比較的容易であり、サーボ系において、Z軸
についての速度指令パルスと,Z軸についてのフィードバ
ックパルスとを管理することで、制御対象のX/Y軸方向
の動作開始タイミングを決めることができる。つまり、
第4図に示すように制御対象からZ軸についてのフィー
ドバックパルスをサンプリングしてロボットがS点から
ZSだけ移動したタイミングS′を求め、このタイミング
S′でロボットX/Y軸方向の動作を開始させればよい。Also, the case of executing the earth Mi motion as shown in FIG. 4 to the robot, ensuring that the Z-axis direction of the linear portion Z S is relatively easy, in the servo system, and the speed instruction pulse for the Z axis By managing the feedback pulse for the Z axis, the operation start timing of the control target in the X / Y axis direction can be determined. That is,
As shown in FIG. 4, the feedback pulse for the Z axis is sampled from the controlled object and the robot moves from point S
A timing S ′ at which the robot has moved by Z S may be obtained, and the operation in the X / Y-axis direction of the robot may be started at this timing S ′.
従来は上述の如く第10図に示すロボットのX/Y軸方向
の水平動作aとZ軸方向の挿入動作bとの複合動作を高
速に行わせる場合にはZ軸方向の動作ZEの直線性を確保
するために、試行錯誤しながらタイミングdを決めてい
たので、このような複合動作が多い場合は試行錯誤する
回数が著しく増加し、ほとんど実行不可能となってい
る。また、Z軸方向の動作ZEの直線性を保証することは
ロボットの実軌道の未近予測という問題であり、Z軸方
向の動作ZEの直線性を完全に保証することは不可能であ
る。Straight in the Z axis direction of the operation Z E when conventionally to perform the combined operation of the insertion operation b of the horizontal operating a and Z-axis direction of the X / Y-axis direction of the robot shown in FIG. 10 as described above at high speed In order to ensure the performance, the timing d is determined by trial and error. Therefore, when there are many such complex operations, the number of times of trial and error increases significantly, and it is almost impossible to execute. Also, guaranteeing the linearity of the motion Z E in the Z-axis direction is a problem of predicting the near-field of the actual trajectory of the robot, and it is impossible to completely guarantee the linearity of the motion Z E in the Z-axis direction. is there.
本発明は上記欠点を改善し、複数の制御対象の各動作
の合成でロボットに所望の動作を行わせる上で、複数の
制御対象の各動作の発生タイミングを精度良く、しかも
簡単に設定することができる制御方法を提供することを
目的とする。The present invention solves the above-mentioned drawbacks, and makes it possible to precisely and easily set the generation timing of each operation of a plurality of control targets in order to cause a robot to perform a desired operation by synthesizing each operation of a plurality of control targets. It is an object of the present invention to provide a control method capable of performing the following.
上記目的を達成するため、本発明は、複数の制御対象
を有するロボットに水平動作と垂直動作との複合動作を
実行させる動作指令パターンを前記制御対象ごとに複数
のサーボ系に入力し、この複数のサーボ系で入力に追従
して前記複数の制御対象をそれぞれ制御する制御方法に
おいて、 第1図に示すように前記複数のサーボ系の各伝達関数
を一次の伝達関数に近似させ、前記動作指令パターンに
対する前記制御対象の実際の各動作パターンを求めてこ
の求めた各動作パターンと前記一次の伝達関数による遅
れ時間に基づいて前記ロボットに前記複合動作を実行さ
せるための動作起動タイミングを計算し、前記制御対象
の各動作を前記サーボ系により前記動作起動タイミング
に従って実行させてこの各動作の合成により前記ロボッ
トに前記複合動作を実行させる。In order to achieve the above object, the present invention provides an operation command pattern for causing a robot having a plurality of controlled objects to execute a combined operation of a horizontal operation and a vertical operation to a plurality of servo systems for each of the controlled objects. In the control method of controlling each of the plurality of control targets by following an input in the servo system, the transfer functions of the plurality of servo systems are approximated to a primary transfer function as shown in FIG. Calculate the operation start timing for causing the robot to execute the composite operation based on each of the obtained operation patterns and the delay time due to the primary transfer function by obtaining the actual operation patterns of the control target with respect to the pattern, Each operation of the control target is executed by the servo system in accordance with the operation start timing, and the robot combines the operations with the robot to perform the composite operation. Execute the operation.
第3図は本発明により制御される水平旋回アームロボ
ットの例を示す。FIG. 3 shows an example of a horizontal turning arm robot controlled by the present invention.
このロボットはロボット本体1に対して水平方向に旋
回可能に設けられた第1のアーム2と、この第1のアー
ム2の先端部に取付けられた垂直軸の関節を中心として
回転自在に設けられた第2のアーム3と、第2のアーム
3の先端部分に上下動自在に設けられたZ軸4とを備
え、第1のアーム2及び第2のアーム3は垂直軸の関節
を中心として水平方向に旋回自在に支持されている。第
1のアーム2及び第2のアーム3はそれぞれ関節軸上で
モータからなる直接駆動方式の駆動源5,6により駆動さ
れて旋回し、Z軸4は第2のアーム3に水平方向旋回軸
と平行に取付けられたモータからなる駆動源7によりプ
ーリ,ベルト,送りねじなどの伝達手段8を介して駆動
されて上下方向に移動する。上記モータ5,6,7は制御装
置9により制御される。This robot is provided so as to be rotatable about a first arm 2 that is provided to be able to turn in the horizontal direction with respect to a robot main body 1 and a vertical axis joint that is attached to the distal end of the first arm 2. A second arm 3 and a Z-axis 4 movably provided at the tip of the second arm 3 so as to be movable up and down. The first arm 2 and the second arm 3 are centered on a vertical axis joint. It is supported so as to be pivotable in the horizontal direction. The first arm 2 and the second arm 3 are driven by direct drive type driving sources 5 and 6 composed of motors on the joint axes, respectively. The first arm 2 and the second arm 3 are turned. The drive unit 7 is driven by a drive source 7 composed of a motor mounted in parallel with a transmission means 8 such as a pulley, a belt, and a feed screw to move in the vertical direction. The motors 5, 6, 7 are controlled by the control device 9.
第2図は上記制御装置9の構成を示す。 FIG. 2 shows the configuration of the control device 9.
制御装置9はモータ5,6,7に対応したサーボ系10,11,1
2とコントローラ13とで構成され、サーボ系10,11,12は
それぞれコントローラ13からの指令信号によりモータ5,
6,7と機構部2,3,4からなる制御対象を制御する。The control device 9 includes servo systems 10, 11, 1 corresponding to the motors 5, 6, 7.
2 and a controller 13, and the servo systems 10, 11, 12
The control target composed of 6, 7 and the mechanical units 2, 3, 4 is controlled.
サーボ系10は位置制御手段14,速度制御手段15,ドライ
バー16,速度変換手段17及び位置変換手段18により構成
され、サーボ系11,12は上記サーボ系10と同様に構成さ
れている。また、各モータ5,6,7の軸にはパルスジェネ
レータ19,20,21が取付けられ、このパルスジェネレータ
19,20,21はそれぞれモータ5,6,7の現在位置(回転角)
を検出する。なお、パルスジェネレータ19,20,21はモー
タ5,6,7の現在位置を検出する磁気センサなどを用いて
もよい。The servo system 10 includes a position control unit 14, a speed control unit 15, a driver 16, a speed conversion unit 17, and a position conversion unit 18. The servo systems 11, 12 are configured in the same manner as the servo system 10. Pulse generators 19, 20, and 21 are mounted on the axes of the motors 5, 6, and 7, respectively.
19, 20, and 21 are the current positions (rotation angles) of motors 5, 6, and 7, respectively.
Is detected. Note that the pulse generators 19, 20, and 21 may use magnetic sensors or the like that detect the current positions of the motors 5, 6, and 7.
サーボ系10において、位置変換手段14はパルスジェネ
レータ19からのパルス信号をモータ5の現在位置に比例
したパルス信号に変換して比較部22へフィードバックす
る。位置制御手段14はコントローラ13からの指令信号と
位置変換手段18からのパルス信号とを比較部22で比較し
てその差分を速度制御手段15へ出力し、最終的にモータ
5を目標位置に動かす役割を果たす。制御対象2,5が目
標位置に来ると、比較部22の比較結果が0となるが、制
御対象2,5は慣性によって目標位置を通り越してしま
い、制御対象2,5が目標位置からはずれるほど位置変換
手段18からのフィードバック量が増加して制御対象2,5
を目標位置に戻そうとする力が増加することによってバ
ネのような働きがなされる。In the servo system 10, the position conversion means 14 converts the pulse signal from the pulse generator 19 into a pulse signal proportional to the current position of the motor 5 and feeds it back to the comparison unit 22. The position control means 14 compares the command signal from the controller 13 with the pulse signal from the position conversion means 18 in the comparison section 22 and outputs the difference to the speed control means 15, and finally moves the motor 5 to the target position. Play a role. When the controlled objects 2 and 5 reach the target position, the comparison result of the comparing unit 22 becomes 0, but the controlled objects 2 and 5 pass over the target position by inertia, and the more the controlled objects 2 and 5 deviate from the target position. The amount of feedback from the position conversion means 18 increases and the
The force acting to return the target to the target position increases, thereby acting like a spring.
速度制御手段15は位置制御手段14からのバネ力の信号
に対して制御対象2,5の速度に比例した信号を減算す
る。具体的にはパルスジェネレータ19からのパルス信号
が速度変換手段17によりF/V変換(パルス周波数/電圧
変換)されて比較部23へフィードバックされ、速度制御
手段15が位置制御手段14からのバネ力の信号に対して速
度変換手段17の出力信号を比較部22で減算してドライバ
ー16へ出力する。これは位置制御手段15,19によるバネ
力のような振動を抑えるためのものであり、モータ5を
目標位置に高速でかつ精度良く到達させる。モータ5の
軸位置が目標位置に来た時には、比較部23の比較結果が
0となるが、速度変換手段17からのフィードバックがか
かっていると、その時の制御対象2,5の速度が大きいほ
ど、モータ5を逆に回転させるような力が大きく働いて
慣性力に対して制動がかかり、ダンパの働きをする。The speed control means 15 subtracts a signal proportional to the speed of the control target 2, 5 from the signal of the spring force from the position control means 14. Specifically, the pulse signal from the pulse generator 19 is subjected to F / V conversion (pulse frequency / voltage conversion) by the speed conversion unit 17 and fed back to the comparison unit 23, and the speed control unit 15 receives the spring force from the position control unit 14. The comparison unit 22 subtracts the output signal of the speed conversion unit 17 from the above signal and outputs the result to the driver 16. This is for suppressing vibration such as spring force by the position control means 15 and 19, and makes the motor 5 reach the target position at high speed and with high accuracy. When the shaft position of the motor 5 reaches the target position, the comparison result of the comparison unit 23 becomes 0. However, when the feedback from the speed conversion unit 17 is applied, the higher the speed of the control target 2, 5 at that time, the higher the speed. In addition, a large force acting to rotate the motor 5 in the reverse direction acts greatly to apply a braking to the inertial force, thereby acting as a damper.
サーボ系11,12もサーボ系10と同様に動作する。 The servo systems 11 and 12 operate similarly to the servo system 10.
ここで、サーボ系10,11,12は高次の系(内部に積分要
素を多く持っている系)であるが、位置制御手段14,モ
ータ5,パルスジェネレータ19,位置変換手段18を含む位
置制御ループのループゲインKp比べてに速度制御手段1
5,ドライバー16,モータ5,パルスジェネレータ19,速度変
換手段17を含む速度制御ループAのループケインKがKp
≪Kである場合には、速度制御ループAは積分要素のな
いただのゲイン1(K=1)の要素に近似できる。した
がって、サーボ系10,11,12の全体はそれぞれ発振のない
1次の系とみなすことができ、伝達関数でみれば第8図
に示すような1次フィルタとなる。なお、サーボ系10,1
1,12はそれぞれ位置制御ループのループゲインKpが大き
いほど、追従性の良い高性能なサーボ系となるが、不安
定な系ともなって制御対象2,3,4が振動を起こし易くな
る。また、Kpはシステム全体(制御装置9,モータや機械
を含むシステム)の特性により制限を受ける。ここに、
サーボ系10,11,12の伝達関数は一次の伝達関数とみなす
のであり、この伝達関数は逆伝達関数ではない。Here, the servo systems 10, 11, and 12 are higher-order systems (systems having a large number of integral elements inside), but include a position control unit 14, a motor 5, a pulse generator 19, and a position conversion unit 18. Speed control means 1 compared to loop gain Kp of control loop
5, the loop cane K of the speed control loop A including the driver 16, the motor 5, the pulse generator 19, and the speed conversion means 17 is Kp
If ≪K, the speed control loop A can be approximated to a mere gain 1 (K = 1) element without an integral element. Therefore, the whole of the servo systems 10, 11, 12 can be regarded as a primary system having no oscillation, respectively, and becomes a primary filter as shown in FIG. 8 in terms of a transfer function. The servo system 10,1
As the loop gains Kp of the position control loops become larger, the servo systems 1 and 12 each have a high-performance servo system with good tracking performance. However, the control systems 2, 3, and 4 are more likely to vibrate as an unstable system. Further, Kp is limited by the characteristics of the entire system (the control device 9, the system including the motor and the machine). here,
The transfer functions of the servo systems 10, 11, 12 are regarded as primary transfer functions, and this transfer function is not an inverse transfer function.
次に、制御装置9の動作について説明する。 Next, the operation of the control device 9 will be described.
水平旋回アームロボットの旋回運動は第1のアーム2,
第2のアーム3,伝達手段8毎にコントローラ13からの指
令信号により制御される。コントローラ13は第11図に示
すようにキーボード等から入力された制御対象について
の移動距離,速度,加速度,直線距離等のデータにより
各サーボ系10,11,12の動作パターン及び動作タイミング
を算出し、各サーボ系10,11,12に対してその動作タイミ
ングで動作パターンを出力して制御対象を目標値に位置
決めさせる。The swing motion of the horizontal swing arm robot is the first arm 2,
Each of the second arm 3 and the transmission means 8 is controlled by a command signal from the controller 13. The controller 13 calculates the operation pattern and operation timing of each of the servo systems 10, 11, and 12 based on data such as the moving distance, speed, acceleration, and linear distance of the control target input from a keyboard or the like as shown in FIG. Then, an operation pattern is output to each of the servo systems 10, 11, 12 at the operation timing to position the control target at the target value.
今、コントローラ13が第1のアーム2に所定の回転角
に相当する位置指令信号(パルス数信号)をサーボ系10
に与えると、この位置指令信号はサーボ系10において、
位置制御手段14により速度指令信号に変換され、さら
に、速度制御手段15によりトルク指令信号に変換され
る。ドライバー16は速度制御手段15からトルク指令信号
が入力されてこのトルク指令信号を対応する電流を発生
し、この電流でモータ5を回転させて第1のアーム2を
駆動する。また、パルスジェネレータ19はモータ5の現
在位置を検出してモータ5の現在位置に比例したパルス
数信号を出力する。このパルスジェネレータ19からのパ
ルス信号は位置変換手段18により位置信号に変換されて
比較部22に入力され、コントローラ13からの位置指令信
号と位置交換手段18からの位置信号との偏差が求められ
る。位置制御手段14はその偏差に対応した信号、即ち、
偏差量を0にするような信号を出力する。Now, the controller 13 sends a position command signal (pulse number signal) corresponding to a predetermined rotation angle to the first arm 2 in the servo system 10.
, This position command signal in the servo system 10,
It is converted into a speed command signal by the position control means 14, and further converted into a torque command signal by the speed control means 15. The driver 16 receives the torque command signal from the speed control means 15, generates a current corresponding to the torque command signal, and rotates the motor 5 to drive the first arm 2 with the current. The pulse generator 19 detects the current position of the motor 5 and outputs a pulse number signal proportional to the current position of the motor 5. The pulse signal from the pulse generator 19 is converted into a position signal by the position conversion means 18 and input to the comparison unit 22, where the deviation between the position command signal from the controller 13 and the position signal from the position exchange means 18 is obtained. The position control means 14 outputs a signal corresponding to the deviation, that is,
A signal that makes the deviation amount zero is output.
また、パルスジェネレータ19からのパルス数信号は速
度変換手段17により速度信号に変換されて比較部23に入
力され、位置制御手段14の出力信号と速度変換手段17か
らの速度信号との偏差が求められる。速度制御手段15は
その偏差が0となるような信号をドライバー16へ出力す
る。Further, the pulse number signal from the pulse generator 19 is converted into a speed signal by the speed conversion means 17 and input to the comparison unit 23, and a deviation between the output signal of the position control means 14 and the speed signal from the speed conversion means 17 is obtained. Can be The speed control means 15 outputs a signal to the driver 16 so that the deviation becomes zero.
このような動作によりサーボ系10はモータ5及び第1
のアームに対してコントローラ13からの指令信号により
応答遅れのない制御を行う。By such an operation, the servo system 10 is connected to the motor 5 and the first
The control without any response delay is performed by the command signal from the controller 13 for the arm.
サーボ系11,12もサーボ系10と同様にコントローラ13
からの指令信号によりモータ6,7及び第2のアーム,3,Z
軸4の制御を行う。Servo systems 11 and 12 are the same as servo system 10 with controller 13
Motors 6, 7 and second arms 3, 3, Z according to command signals from
The axis 4 is controlled.
上記制御装置9は例えばロボットに第4図に示すよう
なアーチモーションを実行させる場合にはサーボ系10,1
1,12をそれぞれ第8図に示すような1次フィルタに近似
してZ軸4の起動タイミングdを算出することにより、
高い精度と確率でロボットのZ軸方向の動作ZEの直線性
を保証している。For example, when the robot 9 executes an arch motion as shown in FIG.
By calculating the start timing d of the Z-axis 4 by approximating 1, 1 and 12 respectively to a primary filter as shown in FIG.
It guarantees the linearity of the Z-axis direction of the operation Z E of the robot with high accuracy and probability.
制御装置9がロボットに第4図に示すようなアーチモ
ーションを実行させる場合には、ロボットのX/Y軸方向
動作(第1のアーム2及び第2のアーム3の動作)が始
点S′より開始されてからタイミングdでロボットのZ
軸方向動作(Z軸4の動作)が開始されるまでの時間tS
を求めるのが問題であるが、このtSは第6図に示すよう
にtc,tf,teに分解して tS=(tc+tf)−te ……(1) と表わすことができる。ここに、tcはロボットのX/Y軸
方向動作開始点S′からX/Y軸方向動作に対する指令終
了点(コントローラ13からサーボ系10,12への指令信号
が両方とも終了する点)までの時間であり、これはコン
トローラ13においてX/Y軸方向動作の開始前に知ること
ができる。tfはX/Y軸方向動作に対する指令終了点から
実際に制御対象2,3のX/Y軸方向動作が終了するまでの遅
れ時間であり、コントローラ13で予測する部分である。
このtfはコントローラ13からのサーボ系10,11への指令
信号に対する1次フィルタ10,11の出力信号から算出す
ることができる。例えば第9図に示すような台形速度パ
ターンの指令信号に対して時定数1/Kp secの1次フィル
タをかけた時には指令信号パターンの終了から、1次フ
ィルタから出力される残りのパルスがPeとなるまでの時
間tfは次の(2)式で与えられる。When the control device 9 causes the robot to execute an arch motion as shown in FIG. 4, the motion of the robot in the X / Y-axis direction (the motion of the first arm 2 and the second arm 3) starts from the starting point S '. Robot Z at timing d from the start
Time t S until axial movement (movement of Z axis 4) starts
Is a problem of finding a, the t S is t c as shown in FIG. 6, t f, is decomposed to t e t S = (t c + t f) -t e ...... (1) Can be represented. Here, t c until instruction completion point for X / Y-axis direction operation from the robot in X / Y-axis direction operation start point S '(point command signal from the controller 13 to the servo system 10, 12 is completed both) This can be known before the controller 13 starts the X / Y axis direction operation. t f is a delay time from the command end point for the X / Y-axis direction operation to the actual end of the X / Y-axis direction operation of the controlled objects 2 and 3, and is a part predicted by the controller 13.
The t f can be calculated from the output signal of the primary filter 10 and 11 with respect to the command signal to the servo system 10, 11 from the controller 13. For example, when a primary filter having a time constant of 1 / Kp sec is applied to a command signal having a trapezoidal velocity pattern as shown in FIG. 9, the remaining pulses output from the primary filter from the end of the command signal pattern are Pe. the time t f until a given by the following equation (2).
である。また、teはZ軸4が起動されてからロボットの
動作終了点EよりZEを残した点までの時間であり、第7
図に示すようにtecとtqとに分解できる。tecは指令信号
パターンにおいてZ軸4が起動されてからロボットの動
作終了点EよりZEを残した点までの時間であり、コント
ローラ13が指令信号パターンを出力する前に計算するこ
とが可能である。tqはtecに対する制御対象の実動作の
遅れ時間であり、コントローラ13で予測する時間であ
る。このtqはコントローラ13からのサーボ系12への指令
信号に対する1次フィルタ12の出力信号から(2)式で
算出することができるが、実際上は時間を解とする逆演
算が行えないので、予め速度指令パターンとtqとの関係
を示すテーブルを作成してこのテーブルのデータを補間
することにより算出する。 It is. Also, t e is the time to the point of leaving the Z E from operation end point E of the robot from the Z axis 4 is activated, the seventh
As shown in the figure, it can be decomposed into tec and tq . t ec is the time from the start of the Z-axis 4 in the command signal pattern to the point at which ZE is left from the robot operation end point E, and can be calculated before the controller 13 outputs the command signal pattern. It is. t q is a delay time of the actual operation of the control target with respect to t ec , and is a time predicted by the controller 13. This tq can be calculated by the equation (2) from the output signal of the primary filter 12 with respect to the command signal from the controller 13 to the servo system 12, but in practice, the inverse operation using time as a solution cannot be performed. Is calculated by preparing a table indicating the relationship between the speed command pattern and tq in advance and interpolating the data of this table.
そこで、制御装置9は上記(1)式のtS=(tc+tf)
−teによりtSを求める。この場合、制御装置9はtcを指
令信号パターンより算出し、tfを指令信号パターンと
(2)式により算出する。さらに、制御装置9はteを上
述のようにtecとtqとに分解してtecを指令信号パターン
より算出し、tqを上述のようにテーブルを用いて算出す
る。そして、制御装置9はtSに従ってサーボ系12への指
令信号パターンを出力して挿入動作bをタイミングdで
開始させる。Therefore, the control device 9 calculates t S = (t c + t f ) in the above equation (1)
Seek t S by the -t e. In this case, the control unit 9 calculates from the command signal pattern t c, is calculated by the command signal pattern t f (2) expression. Furthermore, the control device 9 a t ec is calculated from the command signal patterns by decomposing the t e to a t ec and t q as described above, is calculated using the table t q as described above. Then, the control unit 9 outputs a command signal patterns to the servo system 12 to insert operation b is started at the timing d in accordance with t S.
この制御装置9ではロボットへの指令信号を発生する
段階で挿入動作bの開始タイミングdを予め決定するの
で、ロボットのプログラム上で動作記述とともに直線性
を保ちたい部分ZEの情報を書き込むことで、試行錯誤を
せずに発生タイミングdを精度良く、しかも簡単に設定
することができ、ロボットの高速で高い軌跡精度の複合
動作が可能となる。Since predetermining the start timing d of the insertion operation b at the stage of generating a command signal to the controller 9, the robot, by writing the information of the partial Z E you want to keep the linearity as well as the operation described in the robot program In addition, the generation timing d can be set accurately and easily without trial and error, and the combined operation of the robot at high speed and high trajectory accuracy can be performed.
なお、上記ロボットは直接駆動方式の水平関節型ロボ
ットであるが、本発明は減速駆動方式の水平多関節型ロ
ボット,円筒座標系のロボットのように水平旋回方向の
アームを有するロボットにも同様に適用することができ
る。また、上記モータ7は上下方向のZ軸4に限らず、
他の回転部分、例えばチャックなどアーム以外の回転部
分を駆動する回転駆動源であってもよい。また、上記コ
ントローラ13からの指令信号やサーボ系の応答信号はパ
ルス、即ちデジタルであるが、アナログ信号であっても
よい。Although the above-mentioned robot is a direct drive type horizontal articulated robot, the present invention is similarly applied to a robot having a horizontally turning arm such as a horizontal articulated robot of a deceleration drive type and a robot of a cylindrical coordinate system. Can be applied. Further, the motor 7 is not limited to the Z-axis 4 in the vertical direction,
It may be a rotary drive source for driving other rotating parts, for example, a rotating part other than the arm such as a chuck. The command signal from the controller 13 and the response signal of the servo system are pulses, that is, digital signals, but may be analog signals.
以上のように本発明によれば、複数の制御対象を有す
るロボットに水平動作と垂直動作との複合動作を実行さ
せる動作指令パターンを前記制御対象ごとに複数のサー
ボ系に入力し、この複数のサーボ系で入力に追従して前
記複数の制御対象をそれぞれ制御する制御方法におい
て、 前記複数のサーボ系の各伝達関数を一次の伝達関数に
近似させ、前記動作指令パターンに対する前記制御対象
の実際の各動作パターンを求めてこの求めた各動作パタ
ーンと前記一次の伝達関数による遅れ時間に基づいて前
記ロボットに前記複合動作を実行させるための動作起動
タイミングを計算し、前記制御対象の各動作を前記サー
ボ系により前記動作起動タイミングに従って実行させて
この各動作の合成により前記ロボットに前記複合動作を
実行させるので、試行錯誤をせずに複数の制御対象の各
動作の発生タイミングを精度良く、しかも簡単に設定す
ることができ、ロボットの高速で高い軌跡精度の複合動
作が可能となる。As described above, according to the present invention, an operation command pattern for causing a robot having a plurality of controlled objects to execute a combined operation of a horizontal operation and a vertical operation is input to a plurality of servo systems for each of the controlled objects, and the plurality of In a control method of controlling each of the plurality of control targets by following an input in a servo system, each transfer function of the plurality of servo systems is approximated to a primary transfer function, and an actual transfer target of the control target with respect to the operation command pattern is obtained. An operation start timing for causing the robot to execute the composite operation is calculated based on each obtained operation pattern and the obtained operation pattern and a delay time due to the primary transfer function, and each operation of the controlled object is Since the servo system causes the robot to execute the composite operation by synthesizing each of the operations according to the operation start timing, The occurrence timing of each operation of a plurality of controlled objects can be accurately and easily set without performing line-by-line errors, and a combined operation of the robot with high speed and high trajectory accuracy can be performed.
第1図は本発明を示すフローチャート、第2図は本発明
の実施に用いた装置の一例を示すブロック図、第3図は
本発明により制御される水平旋回アームロボットの例を
示す概略図、第4図は同ロボットの動作例を示す図、第
5図乃至第7図は上記例における指令パターンと制御対
象の実際の動作とを示す図、第8図は上記例におけるサ
ーボ系の等価回路図、第9図は指令パターンとKpとを示
す図、第10図はロボットの動作例を示す図、第11図は上
記例におけるコントローラの処理フローを示すフローチ
ャートである。 10,11,12……サーボ系、13……コントローラ。FIG. 1 is a flowchart showing the present invention, FIG. 2 is a block diagram showing an example of an apparatus used for carrying out the present invention, FIG. 3 is a schematic diagram showing an example of a horizontal turning arm robot controlled by the present invention, FIG. 4 is a diagram showing an operation example of the robot, FIGS. 5 to 7 are diagrams showing a command pattern and an actual operation of a controlled object in the above example, and FIG. 8 is an equivalent circuit of a servo system in the above example. FIG. 9, FIG. 9 is a diagram showing a command pattern and Kp, FIG. 10 is a diagram showing an operation example of the robot, and FIG. 11 is a flowchart showing a processing flow of the controller in the above example. 10,11,12 ... servo system, 13 ... controller.
Claims (1)
作と垂直動作との複合動作を実行させる動作指令パター
ンを前記制御対象ごとに複数のサーボ系に入力し、この
複数のサーボ系で入力に追従して前記複数の制御対象を
それぞれ制御する制御方法において、 前記複数のサーボ系の各伝達関数を一次の伝達関数に近
似させ、前記動作指令パターンに対する前記制御対象の
実際の各動作パターンを求めてこの求めた各動作パター
ンと前記一次の伝達関数による遅れ時間に基づいて前記
ロボットに前記複合動作を実行させるための動作起動タ
イミングを計算し、前記制御対象の各動作を前記サーボ
系により前記動作起動タイミングに従って実行させてこ
の各動作の合成により前記ロボットに前記複合動作を実
行させることを特徴とする制御方法。An operation command pattern for causing a robot having a plurality of controlled objects to execute a combined operation of a horizontal operation and a vertical operation is input to a plurality of servo systems for each of the controlled objects, and the plurality of servo systems input the command. In the control method of controlling the plurality of control targets according to each of the following, each transfer function of the plurality of servo systems is approximated to a primary transfer function, and an actual operation pattern of the control target with respect to the operation command pattern is obtained. An operation start timing for causing the robot to execute the composite operation is calculated based on each of the obtained operation patterns and a delay time caused by the primary transfer function, and each operation of the control target is performed by the servo system. A control method characterized by causing the robot to execute the composite operation by executing the operations in accordance with a start timing and combining the operations. .
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---|---|---|---|
JP2220317A JP2740691B2 (en) | 1990-08-22 | 1990-08-22 | Control method |
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JPH04102905A JPH04102905A (en) | 1992-04-03 |
JP2740691B2 true JP2740691B2 (en) | 1998-04-15 |
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JPS61169905A (en) * | 1985-01-23 | 1986-07-31 | Hitachi Ltd | Track control device of robot |
-
1990
- 1990-08-22 JP JP2220317A patent/JP2740691B2/en not_active Expired - Fee Related
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