多关节机器人的弹性变形补偿控制装置的制造方法_2

文档序号:9264277阅读:来源:国知局

[0039] 图4B表示通过本实施方式的方法构成动态特性(1)并进行了控制的结果(Z轴方 向的动作的放大图)(N = 3、M = 1)。
[0040] 图5A表示通过本实施方式的方法构成动态特性(1)并进行了控制的结果(X、Z轴 方向的动作)(N = 2、M= 2)。
[0041] 图5B表示通过本实施方式的方法构成动态特性(1)并进行了控制的结果(Z轴方 向的动作的放大图)(N = 2、M = 2)。
[0042] 图6A表示通过本实施方式的方法构成动态特性(1)并进行了控制的结果(X、Z轴 方向的动作)(N = 1、M = 3)。
[0043] 图6B表示通过本实施方式的方法构成动态特性(1)并进行了控制的结果(Z轴方 向的动作的放大图)(N = 1、M = 3)。
[0044] 图7A表示通过本实施方式的方法构成动态特性(1)并进行了控制的结果(X、Z轴 方向的动作)(N = 0、M = 4)。
[0045] 图7B表示通过本实施方式的方法构成动态特性(1)并进行了控制的结果(Z轴方 向的动作的放大图)(N = 0、M = 4)。
[0046] 图8A是表示一阶滤波器的阶跃响应的图。
[0047] 图8B是表示一阶滤波器的阶跃响应的一阶微分值的图。
[0048] 图9A是表示相当于一阶的移动平均滤波器的移动平均权重的图。
[0049] 图9B是表示相当于一阶的移动平均滤波器的阶跃响应的图。
[0050] 图9C是表示相当于一阶的移动平均滤波器的阶跃响应的一阶微分值的图。
[0051] 图IOA是表示使用三次内插和相当于一阶的移动平均滤波器并进行了控制的结 果(X、Z轴方向的动作)的图。
[0052] 图IOB是表示使用三次内插和相当于一阶的移动平均滤波器并进行了控制的结 果(Z轴方向的动作的放大图)的图。
[0053] 图IlA是表示相当于二阶的移动平均滤波器的移动平均权重的图。
[0054] 图IlB是表示相当于二阶的移动平均滤波器的阶跃响应的图。
[0055] 图IlC是表示相当于二阶的移动平均滤波器的阶跃响应的一阶微分值的图。
[0056] 图IlD是表示相当于二阶的移动平均滤波器的阶跃响应的二阶微分值的图。
[0057] 图12A是表示相当于三阶的移动平均滤波器的移动平均权重的图。
[0058] 图12B是表示相当于三阶的移动平均滤波器的阶跃响应的图。
[0059] 图12C是表示相当于三阶的移动平均滤波器的阶跃响应的一阶微分值的图。
[0060] 图12D是表示相当于三阶的移动平均滤波器的阶跃响应的二阶微分值的图。
[0061] 图12E是表示相当于三阶的移动平均滤波器的阶跃响应的三阶微分值的图。
[0062] 图13是运用本实施方式的动态特性(1)的弹性变形补偿控制装置的框图。
[0063] 图14A表示通过现有的方法(零阶保持)构成动态特性(1)并进行控制的结果 (X、Z轴方向的动作)。
[0064] 图14B表示通过现有的方法(一次内插)构成动态特性(1)并进行控制的结果 (X、Z轴方向的动作)。
[0065] 图14C表示通过现有的方法(二次内插)构成动态特性(1)并进行控制的结果 (X、Z轴方向的动作)。
[0066] 图14D表示通过现有的方法(三次内插)构成动态特性(1)并进行控制的结果 (X、Z轴方向的动作)。
[0067] 图14E表示通过现有的方法(三次内插)构成动态特性(1)并进行控制的结果(Z 轴方向的动作的放大图)。
[0068] 图15是运用本实施方式的动态特性(1)的其它弹性变形补偿控制装置的框图。
[0069] 图16是表示运用弹性变形补偿控制装置的多关节机器人的整体构成的概略图。
[0070] 图17是用于说明N次内插的图。
【具体实施方式】
[0071] 以下根据附图来详细说明本发明的实施方式所涉及的多关节机器人的弹性变形 补偿控制装置。另外,在以下的说明中,对同一部件标注同一标号。它们的名称以及功能也 相同。因此,不再重复针对它们的详细的说明。另外,以下作为控制对象说明了使焊炬进行 倾动动作(摆动动作)的多关节机器人,但这仅是一例。本发明所涉及的弹性变形补偿控 制装置能够广泛运用在用于使多个关节轴进行驱动使得安装于将驱动多关节机器人的关 节轴的电动机和臂经由弹性变形的减速器而结合的多关节机器人的工具进行所期望的动 作的控制。
[0072][成为前提的实施方式]
[0073] 首先,说明运用本实施方式所涉及的弹性变形补偿控制装置的垂直多关节机器人 (以下有时仅记载为多关节机器人)的概要。
[0074] 图16是使焊炬进行倾动动作(摆动动作)的机器人的一例,是表示运用本实施方 式所涉及的弹性变形补偿控制装置的多关节机器人1的概要的图。该多关节机器人1是垂 直多关节型,具备Sl~S6这6个关节。在S6轴的前端设置焊炬,通过从焊炬送出的焊丝 来进行电弧焊接。该多关节机器人1将预先规定的焊接开始点与焊接结束点之间设定为焊 接作业区间内,在连结焊接开始点和焊接结束点的焊接线方向上移动,并对焊丝进行设置, 以使其以预先规定的振幅以及频率进行倾动的动作(摆动动作)。
[0075] 这样的多关节机器人1除了包括图示的多关节机器人1的主体以外,还包括具备 未图示的示教器并对各轴进行伺服控制的控制装置(伺服控制部)、和未图示的上级计算 机(上级CPU)。通过这些控制装置以及上级计算机实现本实施方式所涉及的弹性变形补偿 控制装置。
[0076] 控制装置(伺服控制部)按照预先示教的程序来控制设置在多关节机器人1的焊 炬,以使其模仿上述的焊接线进行摆动动作来移动。示教程序有使用与控制装置连接的示 教器来制成的情况、和使用利用了上级计算机的在线示教系统来制成的情况。不管是哪种 情况,都在实际的动作前预先制成示教程序。
[0077] 在上级计算机中,生成焊接路径或生成基于焊接路径的摆动动作指令。
[0078] 图13表示控制图16的多关节机器人1的弹性变形补偿控制装置10的控制框图。 如上述那样,该弹性变形补偿控制装置10构成为包括以上级CPU实现的部分和以伺服控制 部实现的部分。
[0079] 该弹性变形补偿控制装置10驱动多个关节轴,以使安装在多关节机器人1的工具 (在此为焊炬)进行所期望的动作(例如摆动动作)。
[0080] 该弹性变形补偿控制装置10由以上级CPU实现的关节角度指令值计算部100、轴 力转矩计算部(图示为"轴力FF")200以及电动机角度指令值计算部(图示为"弹性变形 补偿")600、和以伺服控制部实现的第1动态特性运算部(图示为"动态特性(1) ")300、第 2动态特性运算部(图示为"动态特性(2) ") 400以及反馈控制部(图示为"伺服控制FB特 性")500构成。反馈控制部500构成为包括电动机角度控制部510以及电动机电流控制部 (图示为"电流控制")520。另外,以下,控制块中的要素的特性(即使没有记载为动态特性 也)全都是动态特性。另外,记载"FB"是指反馈,记载"FF"是指前馈。
[0081] 关节角度指令值计算部100计算用于实现焊炬的摆动动作的各关节轴的关节角 度指令值Qlc,并予以输出。
[0082] 轴力转矩计算部200基于动力学模型,根据关节角度指令值Θ Ic来计算按照从关 节角度指令值计算部100输出的关节角度指令值Θ Ic进行动作时产生的作用于各关节轴 的轴力转矩fc。
[0083] 电动机角度指令值计算部600基于包括关节轴的刚性参数在内的参数,根据关节 角度指令值9 1c和轴力转矩fc来计算电动机角度指令值0mc,并予以输出。
[0084] 更详细地,轴力转矩计算部200计算在基于关节角度指令值Θ Ic按照指令值动作 时作用于各轴的轴力转矩fc。电动机角度指令值计算部600根据轴力转矩fc基于轴刚性 K、粘性B等(粘性较小因而能省略)来计算弹性变形量ec,根据关节角度指令值Θ Ic和弹 性变形量ec来计算电动机角度指令值Θ mc。
[0085] 第1动态特性运算部300对从电动机角度指令值计算部600输出的电动机角度指 令值0 mc进行滤波处理,并将处理后的电动机角度目标值0md输出。该第1动态特性运 算部300具备具有低
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