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JPS60263206A - Control device of manipulator - Google Patents

Control device of manipulator

Info

Publication number
JPS60263206A
JPS60263206A JP11816184A JP11816184A JPS60263206A JP S60263206 A JPS60263206 A JP S60263206A JP 11816184 A JP11816184 A JP 11816184A JP 11816184 A JP11816184 A JP 11816184A JP S60263206 A JPS60263206 A JP S60263206A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
manipulator
parameter
feedback
value
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
JP11816184A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toru Takahashi
徹 高橋
Kunihiko Kurami
倉見 邦彦
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.)
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co 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 Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
Priority to JP11816184A priority Critical patent/JPS60263206A/en
Publication of JPS60263206A publication Critical patent/JPS60263206A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Manipulator (AREA)
  • Feedback Control In General (AREA)
  • Control Of Position Or Direction (AREA)

Abstract

PURPOSE:To reduce the non-linearity and time interference which a manipulator has, and to execute a good positioning control by adjusting a compensating characteristic of a non-linear compensating means, in the direction in which a feedback quantity detected successively decreases. CONSTITUTION:A non-linear compensating means B compensates the non-linearity which a manipulator A has and sets a control input to the manipulator A like a feedforward. A feedback means C sets a feedback quantity corresponding to a deviation of a target value and an actual value and adds it to the control input. The manipulator A is controlled thereby, and on the other hand, a compensating characteristic adjusting means D is provided, by which a feedback quantity by the feedback means C is deteced, a compensating characteristic of the non-linear compensating means B is adjusted in the direction in which the feedback quantity detected successively decreases, and the compensating characteristic is corrected.

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野) 本発明は非線形補償機能を有するマニピュレータの制御
装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a control device for a manipulator having a nonlinear compensation function.

〈従来の技術〉 従来のマニピュレータの制御装置として、例えば特開昭
58−169203号公報に示されるようなものがある
<Prior Art> As a conventional manipulator control device, there is one disclosed in, for example, Japanese Unexamined Patent Publication No. 169203/1983.

これは、移動体(ロボット)の制御特性はある範囲内で
は線形であると仮定して、姿勢・動作速度・負荷に応じ
て補償器の制御ゲインを切替えて制御する方式とし、補
償機能を向上させようとしたものである。
This method assumes that the control characteristics of a moving object (robot) are linear within a certain range, and controls the compensator by switching the control gain according to the posture, operating speed, and load, improving the compensation function. This is what I was trying to do.

〈発明が解決しようとする問題点〉 しかし、一般にマニピュレータの運動は剛体と仮定して
も線形にはなり得す、またアームイナーシャの大きなマ
ニピュレータや、動作速度の速いマニピュレータについ
ては、更に非線形性が強まることから、線形近位に基づ
く制御方式では、極めてアームイナーシャが小さく、か
つ動作速度の遅いマニピュレータにしか適用できない。
<Problems to be solved by the invention> However, in general, the motion of a manipulator can be linear even if it is assumed to be a rigid body, and for manipulators with large arm inertia or manipulators with high operating speed, nonlinearity may occur. Therefore, a control method based on linear proximity can only be applied to manipulators with extremely small arm inertia and slow operating speed.

そこで本発明は、アームイナーシャの大きいマニピュレ
ータでも、又高速動作を行う時でも、又アクチュエータ
パワー(モータパワー)が充分な上で重量大のワークを
把持して動作する時でも、マニピュレータの持つ強い非
線形性、軸間干渉を少なくすることができ、良好な位置
決め制御のできるマニピュレータの制御装置を提供する
ことを目的とする。
Therefore, the present invention aims to improve the strong non-linearity of a manipulator, even when the arm inertia is large, when performing high-speed operation, or when operating while gripping a heavy workpiece with sufficient actuator power (motor power). It is an object of the present invention to provide a manipulator control device that can reduce interference between shafts and perform good positioning control.

く問題点を解決するための手段と作用〉このため、本発
明では、第1図に示すように、マニピュレータAの有す
る非線形性を補償してフィードフォワード的にマニピュ
レータAへの制御入力を設定する非線形補償手段Bと、
目標値と実際値との偏差に応じたフィードハック量を設
定して前記制御入力に加算するフィードハック手段Cと
を設けて、マニピュレータAを制御する一方、前記フィ
ードバンク手段Cによるフィードバンク量を検出し、順
次検出されるフィードハック量が減少する方向に前記非
線形補償手段Bの補償特性を調整する補償特性調整手段
りを設けて、補償特性を適正化する。
Means and operation for solving the above problems> Therefore, in the present invention, as shown in FIG. 1, the control input to the manipulator A is set in a feedforward manner by compensating for the nonlinearity of the manipulator A. nonlinear compensation means B;
Feedhacking means C is provided to set a feedhacking amount according to the deviation between the target value and the actual value and add it to the control input, and while controlling the manipulator A, the feedbanking amount by the feedbanking means C is controlled. A compensation characteristic adjustment means is provided to adjust the compensation characteristic of the nonlinear compensation means B in a direction that reduces the amount of feed hack detected sequentially, thereby optimizing the compensation characteristic.

〈実施例〉 第2図は本発明の一実施例のシステム構成を示している
<Embodiment> FIG. 2 shows a system configuration of an embodiment of the present invention.

! 1は制御対象であるマニピュレータである。! 1 is a manipulator to be controlled.

2はフィードフォワード補償用コントローラであり、マ
ニピュレータ1の各リンクに関するジヨイントの関節角
及び関節角速度の目標値θd、θdからマニピュレータ
1が有する非線形性(慣性力。
2 is a feedforward compensation controller, which determines the nonlinearity (inertial force) of the manipulator 1 from the target values θd and θd of the joint angle and joint angular velocity of the joint for each link of the manipulator 1.

コリオリ・遠心力、粘性摩擦2重力)をフィードフォワ
ード的に補償してマニピュレータ1へのフィードフォワ
ード制御人力UFFを定め、マニピュレータグイナミソ
クスを線形化する。ここで、補償量は、予め記憶された
マニピュレータ1固有のパラメータ、すなわち各リンク
に設定された座標系から見た各リンクの重心位置Si 
(Si、、Si、。
Coriolis centrifugal force, viscous friction, and gravity) are compensated in a feedforward manner to determine the feedforward control human power UFF to the manipulator 1, and the manipulator tag force is linearized. Here, the amount of compensation is a previously stored parameter unique to the manipulator 1, that is, the center of gravity position Si of each link as seen from the coordinate system set for each link.
(Si,,Si,.

SL、)、リンク重量mi、リンク長11.各リンクの
慣性モーメント行列J = −d+ag [’ tx−
I my。
SL, ), link weight mi, link length 11. Moment of inertia matrix of each link J = -d+ag [' tx-
I my.

It2] (i=1〜n、n:関節数)を用イ”]計)
Eされる。
It2] (i = 1 to n, n: number of joints)
E is done.

3はフィードハックコントローラであり、関節角及び関
節角速度の目標値θd、θdと実際値θ。
3 is a feed hack controller, which has target values θd, θd and actual values θ of joint angles and joint angular velocities.

θとの各々の偏差に応じてフィードバンク量UFBを定
める。詳しくは、各々の偏差をにθ、に6倍し、これら
を加算して、フィードバック量UFBを定める。
The feed bank amount UFB is determined according to each deviation from θ. Specifically, each deviation is multiplied by θ by 6, and these are added to determine the feedback amount UFB.

そして、フィードフォワード補償用コントローラ2によ
るフィードフォワード制御人力UFFにフィードバック
コントローラ3からのフィードバック量U□を加算し、
これにより得られた制御人力Uをマニピュレータ1に与
えるようにし、フィードフォワード補償で補償し切れな
い部分をフィードハック制御によって目標値との偏差が
ゼロに近づくように制御している。
Then, the feedback amount U□ from the feedback controller 3 is added to the feedforward control human power UFF by the feedforward compensation controller 2,
The control human power U thus obtained is applied to the manipulator 1, and the portion that cannot be compensated for by feedforward compensation is controlled by feedhack control so that the deviation from the target value approaches zero.

4はパラメータ修正装置であり、特にマニピュレータ1
のハンドがワークを把持することにより変化する制御特
性を効果的に補償しようとする場合は、ハンドと一体化
した先端リンクのパラメータ、すなわち重心位置S、、
、リンク重量m7.リンク長X11.慣性モーメントJ
11等について、フィードフォワード補償用コントロー
ラ2の記憶値を修正し、その補償特性を調整する。ここ
で、修正の方法は、フィードバックコントローラ3によ
るフィードバック量UFBを順次検出していて、前回の
パラメータ修正の方向とフィードバックit’u r 
−の推移とから、フィードバック量U、8が減少する方
向にパラメータ値を所定値増減する。
4 is a parameter correction device, especially the manipulator 1
In order to effectively compensate for the control characteristics that change when the hand grasps a workpiece, the parameters of the tip link integrated with the hand, that is, the center of gravity position S,
, link weight m7. Link length x11. moment of inertia J
11, etc., the stored values of the feedforward compensation controller 2 are corrected and the compensation characteristics thereof are adjusted. Here, the correction method is to sequentially detect the feedback amount UFB by the feedback controller 3, and to compare the direction of the previous parameter correction and the feedback it'ur r.
-, the parameter value is increased or decreased by a predetermined value in the direction that the feedback amount U, 8 decreases.

以下では更に詳しく説明する。This will be explained in more detail below.

よく知られているように、多関節マニピュレータは次の
(1)式の様な非線形性を有しており、高速・高精度な
動作を線形フィードバックで実現するには、この非線形
性が問題となってくる。
As is well known, multi-joint manipulators have nonlinearity as shown in equation (1) below, and this nonlinearity is a problem in achieving high-speed, high-precision motion with linear feedback. It's coming.

J(θ) #+ff (θ、/)) +V (θ)t+
g、(θ′)−τ ・・・(1) ここに、θ−[θ1.・・・θn]t (θ8 :各ジ
ヨイント関節角、n:ジョイント数) τ=[τ1.・・・τll]’ (τl :各ジヨイン
トへの駆動トルク) J(θ):慣性モーメント行列 f (θ、6):コリオリ・遠心力項 V(θ)′:各ジヨイントの粘性摩擦 g(θ):重力型 そこで、例えば次の(2)式の様にフィードフォワード
的に入力トルクを定めてやることで、マニピュレータの
非線形性をある程度取除けて、次の(3)式の様に線形
化され、線形フィードバンク制御をより効果的に行うこ
とができる。
J(θ) #+ff (θ,/)) +V (θ)t+
g, (θ')-τ...(1) Here, θ-[θ1. ...θn]t (θ8: each joint joint angle, n: number of joints) τ=[τ1. ...τll]' (τl: Driving torque to each joint) J(θ): Moment of inertia matrix f (θ, 6): Coriolis centrifugal force term V(θ)': Viscous friction g(θ) of each joint ): Gravity type Therefore, by determining the input torque in a feedforward manner as in the following equation (2), the nonlinearity of the manipulator can be removed to some extent, and it can be linearized as in the following equation (3). This allows linear feedbank control to be performed more effectively.

r=J (θ) [K1 θ十に2 /)+GUFF]
十fr (L /)) +V <e) /)+g <1
)) ・(21(但し、K+ 、IKz 、Gは定数行
列)θ=に2/)+に、θ +GUFF ・・・(3)
尚、θ、汐は予め与えられる関節角及び関節角速度の目
標値θd、/)dを用いている。
r=J (θ) [K1 θ102/)+GUFF]
10 fr (L /)) +V <e) /) +g <1
)) ・(21 (K+, IKz, G are constant matrices) θ=2/)+, θ+GUFF...(3)
Note that for θ and tide, target values θd and /)d of the joint angle and joint angular velocity given in advance are used.

ここで、(2)式の様な複雑な計算は、予めめられた、
各リンクに設定された座標系であられされた各リンクの
重心位置Si = [Si、、Siy、Si、] t。
Here, complicated calculations such as equation (2) are performed using
The center of gravity position of each link, Si = [Si,, Siy, Si,] t, based on the coordinate system set for each link.

リンク重量mi、リンク長!、、慣性モーメント行列J
、と、リンク座標系間の変換行列とを用いて計算するこ
とができる(Luhのアルゴリズム)。
Link weight mi, link length! ,, moment of inertia matrix J
, and a transformation matrix between link coordinate systems (Luh's algorithm).

しかし、マニピュレータがワークを把持すると、先端リ
ンクに関する前述のパラメータS。1m7゜7!、、’
J、は変化してしまい、非線形補償の効果は劣化してし
まう。特に重量の大きいワークを把持した時には顕著と
なる。
However, when the manipulator grips the workpiece, the aforementioned parameter S regarding the tip link. 1m7゜7! ,,'
J changes, and the effect of nonlinear compensation deteriorates. This is especially noticeable when gripping a heavy workpiece.

そこで、先端リンクに関するパラメータ変化を推定し、
より正確な非線形補償を施す必要がある。
Therefore, we estimated the parameter changes related to the tip link,
It is necessary to perform more accurate nonlinear compensation.

ところで、多くの場合、ワークを把持したハンドと先端
リンクを考えると、はぼリンク長方向に対し対称とみな
すことができ、以下では先端リンクに関するパラメータ
を、S、、= [0,0,sz]t(リンク長方向にZ
軸をとる)1mア、#、、J。
By the way, in many cases, considering the hand that grips the workpiece and the tip link, they can be considered symmetrical with respect to the link length direction, and below, the parameters related to the tip link are expressed as S, , = [0, 0, sz ]t (Z in the link length direction
Take the axis) 1m a, #,, J.

−diag [’l )+、 I Il+ I z ]
 として、6つのパラメータl’n + Sz + ”
n + IIIXI I、、y、l1ll! (以下6
つのパラメータをP(i)(i=1〜6)とおく。)を
推定する。
-diag ['l)+, I Il+ Iz]
As, six parameters l'n + Sz + ”
n + IIIXI I,,y,l1ll! (below 6
Let these parameters be P(i) (i=1 to 6). ) is estimated.

第3図にパラメータ推定のアルゴリズムのフローチャー
トを、また第4図及び第5図にパラメータ推定の様子を
示した。これらの図をもとに説明する。
FIG. 3 shows a flowchart of the algorithm for parameter estimation, and FIGS. 4 and 5 show the state of parameter estimation. The explanation will be based on these figures.

パラメータ推定の基本的な考え方は次の通りである。6
つのパラメータのうら先ず1つのパラメータp (11
に注目し、ワークを把持していない時に与えられた初期
パラメータ値P。(1)を先ずプラス方向に所定値ΔP
(1)だけ動かし、非線形補償した結果の制御成績、す
なわち目標値と実際値との偏差に相当するフィードバッ
ク量が前回のパラメータ値(最初の探索はP。(i))
で同じ動作をさせた時のフィードバック量より小さくな
ったかどうかで、パラメータ探索の成功、失敗を評価す
る。成功(すなわち前回より小さくなった)ならば、同
じ方向つまりプラス方向に更にΔP (i)動かして行
き、探索開始で失敗したら逆方向にΔP (i)動かし
、成功を続けて失敗したら、前回のパラメータ値と失敗
した時のパラメータ値との間に真のパラメータ値がある
とし、例えば中間値をパラメータ推定値とし、次のパラ
メータP (i+1>の探索に移り、同様のことを繰返
す。
The basic idea of parameter estimation is as follows. 6
First of all, one parameter p (11
Pay attention to the initial parameter value P given when no workpiece is being gripped. (1) first by a predetermined value ΔP in the positive direction.
(1) and the control result as a result of nonlinear compensation, that is, the feedback amount corresponding to the deviation between the target value and the actual value is the previous parameter value (the first search is P. (i))
The success or failure of the parameter search is evaluated based on whether the amount of feedback is smaller than when performing the same operation. If it is successful (that is, it is smaller than the previous time), move ΔP (i) further in the same direction, that is, in the positive direction, and if it fails at the start of the search, move ΔP (i) in the opposite direction, and if it continues to be successful and fails, the previous Assuming that there is a true parameter value between the parameter value and the parameter value at the time of failure, for example, use the intermediate value as the parameter estimate value, move on to the search for the next parameter P (i+1>, and repeat the same process.

第4図は以上の基本的考え方に従ってパラメータ探索し
た時の制御状態のうちフィードバンク制御量UFBの状
態を時系列で示したものである。横軸ハパラメータ推定
時刻にで例えば1つの繰返し動作にかかる時間を10分
割したものを示し、縦軸はフィードバック制御量UFB
の絶対値を示している。時刻に=0で静止状態から動作
を開始し、時刻に=10までに目標に位置決めしている
。図中O印は前回の繰返し動作中にパラメータ修正して
いる時のフィードバンク制御量U r B Tk)の値
を示し、X印は今回の繰返し動作中にパラメータ修正を
している時のフィードバンク制御量U r m (k)
の値を示している。
FIG. 4 shows, in chronological order, the state of the feed bank control amount UFB among the control states when parameters are searched according to the above basic idea. The horizontal axis represents the parameter estimation time, for example, the time taken for one repetitive operation divided into 10, and the vertical axis represents the feedback control amount UFB.
shows the absolute value of It starts operating from a stationary state at time =0, and has positioned itself at the target by time =10. In the figure, the mark O indicates the value of the feed bank control amount U r B Tk) when the parameter was being corrected during the previous repetitive operation, and the mark X indicates the value of the feed bank control amount U r B Tk) when the parameter was being corrected during the current repetitive operation. Bank control amount U r m (k)
shows the value of

第3図の推定フローチャートと併せて推定アルゴリズム
を説明して行く。
The estimation algorithm will be explained in conjunction with the estimation flowchart shown in FIG.

先ず時刻に=0であるパラメータP (i)に対しP(
11+ A P (i)と微動させ(第3図の7o−の
34)、他のパラメータPU)(jf−i)と合わせ、
非線形補償の計算(式(2)をLuhのアルゴリズムで
計算)を行ってフィードフォワード制御入力OFFを設
定し出力した(S6)ものとする。
First, for the parameter P(i) that is 0 at time, P(
11+ A P (i) and finely move it (7o-34 in Figure 3), combined with other parameters PU) (jf-i),
It is assumed that nonlinear compensation is calculated (calculating equation (2) using Luh's algorithm), and the feedforward control input is set to OFF and output (S6).

次の時刻に=1ではフィードバンク量U□(1)を読込
み(Sl)、パラメータ修正していない時の同じ動作時
のフィードバック量UFllとの差ΔU(1)= l 
UFI(1) l ’ l UFI(111をめ、この
ΔU (11が正か否か、つまりパラメータ修正してフ
ィードバック量(の絶対値)が減ったか否かを判定する
(S2)。
At the next time, when =1, the feed bank amount U
UFI (1) l ' l UFI (111) is determined, and it is determined whether this ΔU (11) is positive or not, that is, whether the parameter has been corrected and (the absolute value of) the amount of feedback has decreased (S2).

ΔUが負であれば、パラメータ探索が失敗したとし、初
めての探索であれば微動方向を変え(812〜514)
、成功後の失敗であれば、真のパラメータP (ilの
値は前回の値と今回修正して失敗した値の中間にあると
し、P(1)’AΔP (i)をパラメータ推定値とし
て(S 8) 、P(i)の探索を終え、他のパラメー
タP (il1)の探索に移る(S9)。
If ΔU is negative, it is assumed that the parameter search has failed, and if this is the first search, change the direction of the slight movement (812 to 514).
, if it is a failure after success, the value of the true parameter P (il is assumed to be between the previous value and the corrected failed value this time, and P(1)'AΔP (i) is the parameter estimate ( S8), the search for P(i) is completed, and the search for another parameter P(il1) is started (S9).

そして全ての6つのパラメータの探索が終ったか否かを
判定しく510)、終わったら再び最初のパラメータか
ら探索し直す(S 11)。この理由は、パラメータ探
索中に瞬時外乱が混入しパラメータ探索が誤る可能性が
あり、常に繰返すことにより最適パラメータ推定値を得
ることができるからである。
Then, it is determined whether the search for all six parameters has been completed (510), and once the search has been completed, the search is performed again from the first parameter (S11). The reason for this is that there is a possibility that an instantaneous disturbance may be mixed in during the parameter search, resulting in an error in the parameter search, and the optimal parameter estimate can be obtained by constantly repeating the process.

さてS2でΔU (11が正の場合は、パラメータ探索
が成功している可能性があるとする。但し、前回他のパ
ラメータP(i−1)の修正が成功していれば、ΔU(
1)は当然圧となるので、ΔU(k)の正負だけで、今
回のパラメータP (11の探索が成功し゛ た七は言
えない、。
Now, if ΔU(11) is positive in S2, it is assumed that the parameter search may have been successful.However, if the modification of other parameters P(i-1) was successful last time, then ΔU(
1) is naturally a pressure, so it is impossible to tell whether the search for parameter P (11 was successful) just by the sign or minus of ΔU(k).

そこで、時刻に=0のΔU (0)よりΔU(1)が大
きければ成功、小さければ失敗とする(S3)。
Therefore, if ΔU (1) is larger than ΔU (0) at time = 0, it is determined to be a success, and if it is smaller, it is determined to be a failure (S3).

失敗した時は前記のような処理(37〜511)を経て
、次のパラメータP (il1)の探索に移る。
If the search fails, the process goes through the processes described above (37 to 511) and moves on to searching for the next parameter P (il1).

成功した時は、同じ微動方向に更にΔP fi)微動さ
せ、探索を繰返す(34〜S6)。
If successful, the search is repeated by further making a fine movement (ΔP fi) in the same fine movement direction (34 to S6).

第4図は、時刻に=0からパラメータP (11の探索
を開始し、時刻に=4までのパラメータ修正は成功し、
時刻に=5でパラメータ修正した結果、k=6で探索失
敗し、パラメータP (klの推定値をP(i) ’A
ΔP (11としている。そして、次のパラメータp(
il、1)の探索を開始し、時刻に=7までのパラメー
タ修正は成功し、時刻に=8で探索失敗して、p (i
l1)の推定値をP (il1)’、4P(il1)と
してp (il1)の探索を終了している様子を表して
いる。
Fig. 4 shows that the search for the parameter P (11 is started from =0 at time, and the parameter modification up to =4 is successful at time,
As a result of modifying the parameter at time = 5, the search failed at k = 6, and the estimated value of parameter P (kl was changed to P(i) 'A
ΔP (11.Then, the next parameter p(
The search for p (i
The search for p (il1) is completed with the estimated value of l1) being P (il1)', 4P (il1).

第5図は、このときの6つのパラメータP(1)(i=
1〜6)の値の変化を示している。但し、第4図のiを
1とし、パラメータ探索したP (1)とP(2)だけ
示し、P(3)〜P(6)は一定値なので省略した。
Figure 5 shows the six parameters P(1) (i=
1 to 6). However, when i in FIG. 4 is set to 1, only P(1) and P(2), which were searched for parameters, are shown, and P(3) to P(6) are omitted because they are constant values.

以上のアルゴリズムを実行するパラメータ修正装置4、
Luhのアルゴリズムに基づくフィードフォワード補償
用コントローラ2、および位置偏差。
a parameter correction device 4 that executes the above algorithm;
Feedforward compensation controller 2 based on Luh's algorithm and positional deviation.

速度偏差に対し比例フィードバック制御するフィードバ
ンクコントローラ3などは、例えばマイクロコンピュー
タで構成することもできるし、又専用ディスクリートI
C等で構成することもできるが、第6図に6軸マニピユ
レータの場合でマイクロコンピュータで構成した例を示
す。
The feed bank controller 3, which performs proportional feedback control on speed deviation, can be configured with a microcomputer, for example, or a dedicated discrete I
Although it can be constructed using C or the like, FIG. 6 shows an example of a 6-axis manipulator constructed using a microcomputer.

第6図において、11はマイクロプロセッサ(MPU)
であり、図では電源回路2発振回路、リセント回路等は
省略した。12は6細分すなわち6つのD/A変換器、
13は電流アンプ、14はDCモータであり、MPUI
Iからのトルク指令をD/A変換器12によりアナログ
電圧に変換し、電流アンプ13を介して各軸のDCモー
タ14を駆動する。15はパルスジェネレータ、16は
波形整形回路であり、パルスジェネレータ15で各ジヨ
イントの角速度を検出し、波形整形回路16を介してM
PUIIに入力する。17はアンプダウンカウンタであ
り、波形整形回路16を介して入力される各ジヨイント
の角速度から関節角を検出し、MPUIIに入力する。
In Figure 6, 11 is a microprocessor (MPU)
In the figure, the power supply circuit 2 oscillation circuit, recent circuit, etc. are omitted. 12 is six subdivisions, that is, six D/A converters;
13 is a current amplifier, 14 is a DC motor, and MPUI
The torque command from I is converted into an analog voltage by the D/A converter 12, and the DC motor 14 of each axis is driven via the current amplifier 13. 15 is a pulse generator; 16 is a waveform shaping circuit; the pulse generator 15 detects the angular velocity of each joint;
Enter in PUII. Reference numeral 17 denotes an amplifier down counter, which detects a joint angle from the angular velocity of each joint input via the waveform shaping circuit 16 and inputs it to the MPU II.

ここで、MPUII内部では各関節の目標関節角θ4゜
角速度θ4をソフトウェアで発生させ、フィードフォワ
ード補償計算、フィードバンク制御計算を行い、各軸の
トルク指令を出力する。
Here, inside the MPU II, software generates a target joint angle θ4° and angular velocity θ4 for each joint, performs feedforward compensation calculation and feedbank control calculation, and outputs a torque command for each axis.

尚、この実施例では先端リンクのパラメータ推定のみ行
ったが、全てのリンクに適用し、モデル誤差を修正し、
より良い非線形補償をすることも可能であり、また各リ
ンクの慣性モーメント行列に全ての要素がパラメータと
して入る場合も適用可能である。
In addition, in this example, only the parameter estimation of the tip link was performed, but it was applied to all links, corrected the model error,
It is also possible to perform better nonlinear compensation, and it is also applicable when all elements are included as parameters in the moment of inertia matrix of each link.

また、この実施例では、フィードバンク量tJFRを直
接検出するようにしたが、目標値と実際値との偏差から
検出するようにしてもよく、フィードバックゲインが一
定でない場合はこの方がより正確な制御が可能である。
Further, in this embodiment, the feed bank amount tJFR is directly detected, but it may also be detected from the deviation between the target value and the actual value.If the feedback gain is not constant, this method provides more accurate control. is possible.

〈発明、の効果〉 以上説明したように本発明によれば、ワーク把持等によ
り変化するマニピュレータの制御特性を極めて簡単なア
ルゴリズムで推定し、これに対応した補償特性を得るよ
うにしたため、制御特性の変動にかかわらず当初狙って
いた非線形マニピュレータの線形化ができ、最適な線形
フィードバンク制御ができる。よって、マニピュレータ
の強い非線形性にもかかわらず、高速動作を実現でき、
また、未知ワークを把持してもあるいは重量大のワーク
を把持しても、繰返し位置決め精度を向上させることが
できるという効果が得られる。
<Effects of the Invention> As explained above, according to the present invention, the control characteristics of the manipulator that change due to gripping of a workpiece, etc. are estimated using an extremely simple algorithm, and the corresponding compensation characteristics are obtained, so that the control characteristics The originally intended nonlinear manipulator can be linearized regardless of the fluctuation of Therefore, despite the strong nonlinearity of the manipulator, high-speed operation can be achieved.
Furthermore, even when an unknown workpiece or a heavy workpiece is gripped, the repeatable positioning accuracy can be improved.

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

第1図は本発明の構成を示すブロック図、第2図は本発
明の一実施例を示すシステム構成図、第3図はパラメー
タ推定のアルゴリズムのフローチャート、第4図及び第
5図は第3図のフローに従って推定した時の状態を示す
図、第6図はマイクロコンピュータによるハードウェア
構成例を示す図である。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the present invention, FIG. 2 is a system configuration diagram showing an embodiment of the present invention, FIG. 3 is a flowchart of the parameter estimation algorithm, and FIGS. FIG. 6 is a diagram showing an example of a hardware configuration using a microcomputer.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] マニピュレータの有する非線形性を補償してフィードフ
ォワード的にマニピュレータへの制御入力を設定する非
線形補償手段と、目標値と実際値との偏差に応じたフィ
ードバンク量を設定して前記制御入力に加算するフィー
ドバンク手段とを備え、更に、前記フィードバンク手段
によるフィードバンク量を検出し、順次検出されるフィ
ードバンク量が減少する方向に前記非線形補償手段の補
償特性を調整する補償特性調整手段を備えたことを特徴
とするマニピュレータの制御装置。
nonlinear compensation means that compensates for nonlinearity of the manipulator and sets a control input to the manipulator in a feedforward manner; and sets a feedbank amount according to a deviation between a target value and an actual value and adds it to the control input. Feedbank means; further comprising compensation characteristic adjusting means for detecting the feedbank amount by the feedbank means and adjusting the compensation characteristic of the nonlinear compensation means in a direction in which the detected feedbank amount sequentially decreases. A manipulator control device characterized by:
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