4的形式对第四实施例中图8所示的控制作出改变。首先，操作者操作示范终端设备102以从示范终端设备102输出位置命令值Phf，其被输入到动力学模型计算单元320和设备位置控制单元313 (Sll)。动力学模型计算单元320基于位置命令值Phf根据动力学模型来生成期望的推力F LEref (S12)。推力传递单元物理属性单元316生成实现期望的推力Fwraf的扭转量P Tref(S13)。
[0104]另一方面，设备控制器理想模型计算机单元307基于位置命令值Phf根据设备控制器理想模型来生成设备位置FF命令值Pmref、设备速度FF命令值\FFref以及设备推力FF命令值i\FFraf(S21)。设备位置控制单元313将由设备编码器108检测的设备位置反馈给设备位置FF命令值&FFraf，并且生成设备速度命令值Vhf (S14-2)。设备速度控制单元314向设备速度命令值Vhf反馈通过对来自设备编码器108的设备位置的微分获得的设备速度\的同时，还前馈设备速度FF命令值V LFFref,并且生成推力命令值Fhf (S15-2)。设备观察器单元317根据由设备编码器108输出的设备位置匕获得的设备速度^以及由推力计107检测的推力Fl获得的设备速度V L，来生成干扰推力Fd(S22)。推力控制单元302向推力命令值反馈推力F ^进一步反馈干扰推力F d的同时前馈设备推力FF命令值F LFFref,这样生成电机位置命令值PMraf (S16-2)。
[0105]电机控制器理想模型计算单元309首先将电机位置命令值PMref、扭转量PTref、及设备位置FF命令值PLFFraf相加。电机控制器理想模型计算单元309然后基于该相加值、根据电机控制理想模型，生成电机速度FF命令值VMFFraf、电机推力FF命令值FMFFraf及电机位置FF命令值PMFFraf(S3-4)。之后，以与第四实施例中相同的方式来执行步骤S4-2、S5及S6，由此生成要被输出到电机103的电流值IM。
[0106]每控制周期执行上述控制。控制周期越短，计算精度越好，并且振动可以被抑制，但是需要更多的计算资源。
[0107]设备控制器理想模型计算机单元307已被添加到如上所述的第五实施例中。因此，实现设备位置FF命令值Pmref的设备速度FF命令值V LFFref和设备推力FF命令值F LFFref被前馈，改善了设备位置FF命令值Pmraf的响应能力。也就是说，通过添加设备控制器理想模型计算机单元307改善了响应能力。然而，存在进行位置命令值Phf被添加到电机位置命令值？_的前馈引起设备控制器301的目标值与前馈给电机位置命令值P Mraf的值之间的失匹配、并且精度劣化的问题。为了处理该问题，将设备位置FF命令值Pmraf加到电机位置命令值Ptrf使得设备控制器301的目标值与前馈给电机位置命令值P 的值匹配，这样可以避免精度的劣化。
[0108]另外，添加了设备观察器单元317。结果是，由于电机103与臂106之间的干扰转矩及其计算误差、及摩擦的变化引起的位置精度的劣化可以被避免，由此提高了设备位置匕的精度。
[0109]图13A例示了如上所述控制的单轴机器人系统I1的实验结果。利用作为旋转关节的机器人臂100进行了该实验，使得其位置以度为单位来表现。在图13A中，纵轴代表设备角度，横轴以秒(s)代表时间。驱动条件是-50度的移动量以及0.5s的移动时间。可以看出当如上方的图中通过位置命令值Phf从O被驱动到-50度时，最大位置偏差是如下方的图中的细微的0.05度。在加速期间也几乎不出现任何偏差。
[0110]图13B例示了作为比较示例根据一般的半封闭式控制而控制的实验结果。虽然驱动条件与如上的那些相同，但是在加速时的位置偏差被发现为0.3度，与本实施例的实验结果相比要大，尽管条件不严格。也就是说，通过本实施例，加速时的位置偏差削减为1/6。
[0111]根据本实施例的单轴机器人系统^被控制使得经由预先提供的多个示教点串定义的路径来操作臂106。该路径可以遵循从具有速度和精度的一个动作的开始点到结束点，而不会由于电机103的输出轴与臂106之间(即，在减速器105)的推力干扰而在机器人中产生任何振动。
[0112]第六实施例
[0113]接着，将参照图14和图15来描述作为上述第五实施例的部分变型的第六实施例。图14是例示双轴机器人系统的整体示意图，图15是例示双轴机器人系统中的根据第六实施例的控制器的控制系统的框图。
[0114]图14中所示的双轴机器人系统I2具有第二关节以及臂116，臂116由串联地连接到图1所示的单轴机器人系统I1的臂106的关节来驱动。也就是说，根据第六实施例的双轴机器人臂(多轴电机驱动设备)100包括电机103、电机编码器104、减速器105、臂106、推力计107以及设备编码器108。机器人臂100还包括被臂106支撑的电机113、电机编码器114、减速器115、臂116、推力计117、以及设备编码器118。控制器101连接到这两个电机 103 和 113。
[0115]图15所示的控制器101 —般包括分别对应于这两个电机103和113的设备控制器301A和电机控制器310A，以及设备控制器301B和电机控制器310B。动力学模型计算单元(多轴动力学模型控制单元)320具有被整合成一体的、根据动力学对整个机器人臂100建模而成的动力学模型。也就是说，动力学模型计算单元320具有利用单个动力学模型来计算控制这两个臂106和116的移动所必须的期望的推力F_fdP F _f2的功能。
[0116]具有该双轴机器人臂100的双轴机器人系统I2也被控制使得经由预先提供的多个示教点串定义的路径来操作。与被控制的轴向的数量无关地，移动期间的路径可以遵循从具有速度和精度的一个动作的开始点到结束点，而不会由于轴向间的推力干扰而在机器人中产生任何振动。
[0117]虽然第六实施例被描述作为双轴机器人臂100，但是其可以是具有三个或更多个轴向的N轴向关节型机器人臂。动力学模型计算单元320能够计算在存在多轴向的一般情况下电机的输出轴与减速器之间的干扰推力。因此，可以通过改变以下三点来控制多个轴向。第一点是输入到动力学模型计算单元320的位置命令值Phf被改变为分别对应于多个轴向(N个轴向)的位置命令值第二点是从动力学模型计算单元320输出的期望的推力FLEraf被改变为分别对应于多个轴向(N个轴向)的期望的推力F &&至F LErefNO第三点是根据N个关节提供N个设备控制器301和电机控制器310的各个，并且输入其第η个关节处理控制的位置命令值PhfN和期望的推力F LErefNO使用的设备控制器301和电机控制器310与第四和第五实施例中的相同。在这种情况下，控制多关节型机器人臂的控制器被包括在机器人设备的控制设备中。也就是说，机器人设备的控制设备可构想为被构造为包括控制关节的多个控制器，以及向这些控制器输出位置命令值的更高级别的计算机。
[0118]具有该多关节型机器人臂的双轴机器人系统也被控制使得经由预先提供的多个示教点串定义的路径操作。与被控制的轴的数量无关地，移动期间的路径可以遵循从具有速度和精度的一个动作的开始点到结束点，而不会由于轴向间的推力干扰而在机器人中产生任何振动。
[0119]在考虑到轴向间的推力干扰而利用动力学模型计算单元320控制多个轴向的情况下，在具有多关节型机器人臂的机器人系统中通过从干扰的计算值中减去干扰推力的计算值，精度也得到提高。将计算的干扰推力与推力命令值Flraf相加(前馈)进一步提高了设备位置FF命令值PLFFref的响应能力。
[0120]虽然在第一至第六实施例中描述了示范终端设备102被用于对控制器101应用推力命令值和位置命令值的布置，但是这不是限制性的。例如，推力命令值和位置命令值可以从管理控制器101的单独计算机等被应用给控制器101。在这种情况下，控制器101具有的单元的功能可以被另一计算机保持。也就是说，哪些软件功能被安装在伺服控制设备与跟其连接的另一计算机之间的哪些硬件结构中是设计自由度的问题。
[0121]本发明还可以通过利用读出并执行实现上述实施例的一个以上功能的程序的系统或设备的计算机中的一个或多个处理器经由网络或存储介质向系统或设备提供所述程序来实现本发明。本发明还可以通过实现一个或多个功能的电路(例如，应用专用集成电路(ASIC))来被实现。
[0122]第七实施例
[0123]将参照图16到图19来描述关节的结构的特定示例作为第七实施例。图16是根据第七实施例的关节的分解图。图17是根据第七实施例的关节的示意图。
[0124]高速旋转轴穿过减速器105的主体，并且通过结合件109结合到作为电极103的输出轴的轴。减速器105的主体结合到电机103的主体，并且通过电机轴的旋转而旋转。
[0125]减速器105的驱动凸缘穿过中空结构的推力计107而结合到臂106。减速器105被构造为使得驱动凸缘以通过电机103旋转的减速器105的主单元的旋转而降低的转数旋转。设备编码器108的轴经由结合件119结合到减速器105的高速旋转轴。设备编码器108的主体而结合到臂106或减速器105的驱动凸缘。根据该结构，关于减速器105的高速旋转轴的旋转(即，电机旋转)的臂106或减速器105的驱动凸缘的位置可以被检测。
[0126]图17是在设备编码器108的主体结合到臂106的情况下的关节的示意图。设备编码器108从臂106突出，如图17中所示。
[0127]图18是例示设备编码器108被设在具有中空结构的推力计107的中心部分从而集为一体的情况的示意图。该结构使得能够在相同位置测量设备的推力和位置，因此周期偏差可以被抑制。推力计107、设备编码器108以及减速器105单独形成，从而可以在不受减速器105中产生的振动和热量的影响的情况下进行测量。
[0128]设备编码器108以减速器105的高速旋转轴的旋转(S卩，电机旋转)作为参照，来测量臂106或减速器105的驱动凸缘的位置。因此，必须根据高速旋转轴(电机编码器104)的位置进行校正以利用电机的旋转作为参照来做出测量。在通过这两个编码器的检测的方向相同的情况下(诸如针对这二者来说，顺时针方向为正)，通过从设备编码器108的检测值中减去电机编码器104的检测值来校正臂106的位置。
[0129]虽然进行了设备编码器108的主单元结合至臂106或减速器105的驱动凸缘的描述，但是可以做出设备编码器108结合至推力计107的布置。图19是设备编码器108与推力计107已结合的关节的示意图。臂106和设备编码器108可以一体化，如图19中所示。
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