多关节机器人的摆动控制装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及例如用于电弧焊接的多关节机器人的控制，尤其是涉及能够以高轨迹 精度进行摆动动作的多关节机器人的控制。
【背景技术】
[0002] 在利用电弧焊接进行多个母材的焊接时，采用使焊接电极沿焊接方向前进的同 时，一边在焊接线的左右方向上进行正弦波摆动动作一边进行焊接的摆动焊接。以往，该摆 动焊接都是通过使焊炬本身左右摇动、或以焊炬本身为中心左右倾动来进行。在使多关节 机器人进行这样的摆动焊接的情况下，要求高轨迹精度。
[0003] 关于摆动动作，以下这样的技术是公知的。
[0004] 日本特开2006-59037号公报（专利文献1)公开一种能够使得以预先示教的振幅 可靠并且正确地进行摆动动作的焊接机器人控制装置。
[0005] 当使焊接机器人进行摆动动作时，基于被指令的摆动频率、振幅，生成各关节的电 动机的角度指令值，基于该指令值来控制摆动动作。但是，依赖于电动机的动态特性（反馈 系统的控制时间常数），电动机无法按照角度指令值那样进行动作，作为结果，不能以被指 令的振幅进行摆动。因此，专利文献1所公开的技术如下所述解决了该问题。首先，将不进 行摆动动作的情况与进行摆动动作的情况的各关节的角度指令值之差作为摆动信号来计 算出来。然后，基于电动机的反馈系统的控制时间常数和摆动频率，计算出电动机的反馈系 统的增益（输出振幅/指令振幅），将该增益的倒数乘以摆动信号而得到的值与不进行摆动 动作的情况下的各关节的角度指令值相加，由此计算出最终的各关节的角度指令值。
[0006] 此外，日本特开平6-222817号公报（专利文献2)公开一种技术，能够应用于进行 摆动焊接的机器人使其高精度地描绘摆动波形。
[0007] 专利文献2所公开的技术为了解决依赖于电动机的动态特性而摆动振幅变动的 问题点，求取基于机器人的姿势来决定的电动机驱动系统的模型（传递函数G (s))，将摆动 动作时的各轴的角度指令值与1/G(s)进行乘法运算而得到的角度指令值输入到电动机。
[0008] 在先技术文献
[0009] 专利文献
[0010] 专利文献1 :日本国特开2006-59037号公报
[0011] 专利文献2 :日本国特开平6-222817号公报
【发明内容】
[0012] 发明要解决的课题
[0013] 在对使多关节机器人的各轴进行动作的电动机输入摆动动作那样的周期信号作 为指令值的情况下，输出角度具有相对于指令值而言振幅/相位产生变化的特性。因此，为 了使机器人前端位置正确地活动，需要对该变化特性进行预测来校正角度指令值。此外，涉 及该振幅/相位的变化的主要原因有电动机自身的动态特性（反馈系统的控制时间常数）、 和来自外部的外力（机器人的情况下其他轴活动所带来的影响）。若进行整理则问题点汇 总如下。
[0014] (1)由于电动机的反馈系统的控制时间常数，相对于指令值而言电动机角度的振 幅广生变化。
[0015] (2)由于各电动机的反馈系统的控制时间常数不同，因此相对于指令值而言各电 动机角度的相位不同。
[0016] (3)由于其他轴的动作影响，相对于指令值而言电动机角度的振幅产生变化。
[0017] (4)由于其他轴的动作影响，相对于指令值而言各电动机角度的相位不同。
[0018] 但是，上述的专利文献1是仅解决了这些问题点中的（1)的技术，关于（2)~（4) 并未作任何考虑。
[0019] 而且，作为用于解决上述这样的问题点的方法，可以列举出对角度指令值进行校 正（专利文献1也采用该方法）。但是，为了进行校正，需要将输出角度相对于角度指令值 的变化特性模型化，准确地预测产生什么程度的变化。若校正的量较大、或者模型变得复 杂，则当然误差也会增加。为了降低该误差，说来还需要进行用于尽可能减小上述的变化特 性所引起的振幅/相位的变化量的控制。
[0020] 此外，专利文献2是解决了上述4个问题点中的⑴以及⑵的技术，关于⑶以 及（4)并未作任何考虑。
[0021] 而且，与专利文献1所公开的技术相同，专利文献2所公开的技术也通过将电动机 的特性模型化，预测振幅/相位的变化量，校正角度指令值来解决问题。因此，若从根本上 校正量不变小而校正的量较大、或者模型变得复杂则误差会较大。
[0022] 也就是说，在这些专利文献1、2所公开的技术中，上述4个问题点未必全部都得到 解决，并未能实现高轨迹精度下的摆动动作。
[0023] 本发明鉴于上述的问题点而作，其目的在于提供一种多关节机器人的摆动控制装 置，在具备多个轴的多关节机器人中，能够抑制起因于使多关节机器人的轴进行动作的电 动机自身的动态特性（上述的问题点（1)以及（2))的摆动动作的误差、以及起因于其他轴 动作所带来的影响（上述的问题点（3)、（4))的摆动动作的误差的产生，并能够实现以高轨 迹精度进行摆动动作。
[0024] 用于解决课题的手段
[0025] 为了解决上述课题，本发明所涉及的多关节机器人的摆动控制装置采取以下的技 术手段。
[0026] 本发明所涉及的多关节机器人的摆动控制装置使多个关节轴进行驱动以使得安 装于多关节机器人的工具描绘所希望的摆动轨迹。该摆动控制装置的特征在于，构成为包 含：信号运算部，其基于所述摆动轨迹，对多关节机器人的各轴的目标位置信号进行运算； 滤波器运算部，其针对所述运算出的目标位置信号，进行用于去除所述多关节机器人的固 有振动分量的低通滤波器处理，对于所述多关节机器人的各轴运算进行滤波器处理后的目 标指令信号；和电动机控制部，其以所述滤波器处理后的目标指令信号为输入，对多关节机 器人的各轴进行驱动。所述电动机控制部中的增益的频率特性构成为大致平坦，所述信号 运算部运算增益校正后的目标位置信号。
[0027] 优选为，所述电动机控制部能够构成为包含：位置反馈部、速度反馈部和速度前馈 部，所述信号运算部能够构成为，运算基于所述滤波器运算部中的滤波器特性以及所述摆 动轨迹进行增益校正后的目标位置信号。
[0028] 还优选为，能够构成为，所述低通滤波器处理中使用的滤波器在所有轴为同样的， 所述信号运算部能够构成为，运算通过将根据所述滤波器运算部的滤波器特性而得到的摆 动频率下的滤波器增益的倒数与目标位置信号进行乘法运算来进行增益校正后的目标位 置信号。
[0029] 还优选为，所述信号运算部能够构成为，运算基于所述滤波器运算部的滤波器特 性以及根据所述滤波器运算部的滤波器特性而得到的摆动频率，在增益校正的基础上，进 行相位补偿后的目标位置信号。
[0030] 还优选为，所述电动机控制部能够构成为，还包含：预测通过本轴进行加减速而作 用于本轴的惯性力、重力以及摩擦力，并加到从所述速度反馈部输出的转矩指令值中的前 馈控制部。
[0031] 还优选为，所述电动机控制部能够构成为，还包含：预测通过其他轴进行加减速而 作用于本轴的惯性力以及离心科里奥利力，并加到从所述速度反馈部输出的转矩指令值中 的前馈控制部。
[0032] 发明效果
[0033] 通过使用本发明所涉及的摆动控制装置，从而在具备多个轴的多关节机器人中， 能够抑制起因于使多关节机器人的轴进行动作的电动机自身的动态特性的摆动动作的误