[發(fā)明專利]多關(guān)節(jié)機(jī)器人的彈性變形補(bǔ)償控制裝置以及控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201380028233.6
• 申請(qǐng)日: 2013-05-30
• 公開（公告）號(hào): CN104349873A
• 公開（公告）日: 2015-02-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 西田吉晴;和田堯;井上芳英;稻田修一
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 株式會(huì)社神戶制鋼所
• 主分類號(hào): B25J9/10
• 分類號(hào): B25J9/10;B23K9/095;B23K9/12;G05B19/4093
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 張玉玲

1.一種多關(guān)節(jié)機(jī)器人的彈性變形補(bǔ)償控制裝置，通過電動(dòng)機(jī)來驅(qū)動(dòng)多個(gè)關(guān)節(jié)軸，以使安裝于將所述電動(dòng)機(jī)和臂經(jīng)由彈性變形的減速器而結(jié)合的所述多關(guān)節(jié)機(jī)器人的工具進(jìn)行所期望的動(dòng)作，

所述多關(guān)節(jié)機(jī)器人的彈性變形補(bǔ)償控制裝置的特征在于，構(gòu)成為包括：

關(guān)節(jié)角度指令值計(jì)算部，其算出并輸出用于實(shí)現(xiàn)所述工具的所期望的動(dòng)作的各關(guān)節(jié)軸的關(guān)節(jié)角度指令值θlc；

軸力轉(zhuǎn)矩計(jì)算部，其基于動(dòng)力學(xué)模型，根據(jù)關(guān)節(jié)角度指令值θlc來算出并輸出按照所述關(guān)節(jié)角度指令值θlc而動(dòng)作時(shí)產(chǎn)生的作用于各關(guān)節(jié)軸的軸力轉(zhuǎn)矩fc；

電動(dòng)機(jī)角度指令值計(jì)算部，其基于包含所述關(guān)節(jié)軸的剛性參數(shù)的參數(shù)，根據(jù)關(guān)節(jié)角度指令值θlc和軸力轉(zhuǎn)矩fc來算出并輸出電動(dòng)機(jī)角度指令值θmc；

第1動(dòng)態(tài)特性運(yùn)算部，其具備具有比所述多關(guān)節(jié)機(jī)器人的固有振動(dòng)頻率低的截止頻率的高頻阻隔特性，對(duì)所述電動(dòng)機(jī)角度指令值θmc進(jìn)行濾波處理，并輸出處理后的電動(dòng)機(jī)角度目標(biāo)值θmd；

電動(dòng)機(jī)角度控制部，其輸入所述電動(dòng)機(jī)角度目標(biāo)值θmd，以作為針對(duì)所述電動(dòng)機(jī)的目標(biāo)值；

第2動(dòng)態(tài)特性運(yùn)算部，其具備具有低于或等于所述第1動(dòng)態(tài)特性運(yùn)算部的截止頻率的高頻阻隔特性，對(duì)向所述軸力轉(zhuǎn)矩計(jì)算部的輸入以及來自所述軸力轉(zhuǎn)矩計(jì)算部的輸出的至少任一者進(jìn)行濾波處理，并輸出處理后的軸力轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償值fd；以及

電動(dòng)機(jī)電流控制部，其輸入在從所述電動(dòng)機(jī)角度控制部輸出的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩指令值中加上所述軸力轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償值fd而得到的值，以作為目標(biāo)值。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多關(guān)節(jié)機(jī)器人的彈性變形補(bǔ)償控制裝置，其特征在于，

所述多關(guān)節(jié)機(jī)器人的彈性變形補(bǔ)償控制裝置構(gòu)成為：

將所述電動(dòng)機(jī)角度控制部的響應(yīng)較慢的軸的第1動(dòng)態(tài)特性運(yùn)算部的相位滯后賦予得比所述電動(dòng)機(jī)角度控制部的響應(yīng)較快的軸的第1動(dòng)態(tài)特性運(yùn)算部的相位滯后短。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多關(guān)節(jié)機(jī)器人的彈性變形補(bǔ)償控制裝置，其特征在于，

所述多關(guān)節(jié)機(jī)器人的彈性變形補(bǔ)償控制裝置構(gòu)成為：基于包含位置反饋增益以及速度反饋增益的至少任一者的參數(shù)來算出從沒有各軸間的軸力的狀態(tài)下的電動(dòng)機(jī)角度目標(biāo)值θmd到實(shí)際的電動(dòng)機(jī)角度θm為止的反饋控制動(dòng)態(tài)特性，

所述多關(guān)節(jié)機(jī)器人的彈性變形補(bǔ)償控制裝置構(gòu)成為：將所述第1動(dòng)態(tài)特性運(yùn)算部的特性賦予成使所述第2動(dòng)態(tài)特性運(yùn)算部中的截止頻率低于所述第1動(dòng)態(tài)特性運(yùn)算部中的截止頻率，并與將所述第2動(dòng)態(tài)特性運(yùn)算部中的特性除以所述反饋控制動(dòng)態(tài)特性而得到的特性對(duì)應(yīng)。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多關(guān)節(jié)機(jī)器人的彈性變形補(bǔ)償控制裝置，其特征在于，

所述多關(guān)節(jié)機(jī)器人的彈性變形補(bǔ)償控制裝置構(gòu)成為：基于包含位置反饋增益以及速度反饋增益的至少任一者的參數(shù)來算出從沒有各軸間的軸力的狀態(tài)下的電動(dòng)機(jī)角度目標(biāo)值θmd到實(shí)際的電動(dòng)機(jī)角度θm為止的反饋控制動(dòng)態(tài)特性，

所述多關(guān)節(jié)機(jī)器人的彈性變形補(bǔ)償控制裝置構(gòu)成為：將所述第1動(dòng)態(tài)特性運(yùn)算部的特性賦予成使所述第2動(dòng)態(tài)特性運(yùn)算部中的截止頻率低于所述第1動(dòng)態(tài)特性運(yùn)算部中的截止頻率，并與將所述第2動(dòng)態(tài)特性運(yùn)算部中的特性除以所述反饋控制動(dòng)態(tài)特性而得到的特性對(duì)應(yīng)。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多關(guān)節(jié)機(jī)器人的彈性變形補(bǔ)償控制裝置，其特征在于，

所述多關(guān)節(jié)機(jī)器人的彈性變形補(bǔ)償控制裝置構(gòu)成為：在考慮所述電動(dòng)機(jī)電流控制部的電流控制特性的情況下，將所述第1動(dòng)態(tài)特性運(yùn)算部的特性賦予成與將所述第2動(dòng)態(tài)特性運(yùn)算部中的特性除以所述反饋控制動(dòng)態(tài)特性再乘以電流控制特性而得到的特性對(duì)應(yīng)。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的多關(guān)節(jié)機(jī)器人的彈性變形補(bǔ)償控制裝置，其特征在于，

所述多關(guān)節(jié)機(jī)器人的彈性變形補(bǔ)償控制裝置構(gòu)成為：在考慮所述電動(dòng)機(jī)電流控制部的電流控制特性的情況下，將所述第1動(dòng)態(tài)特性運(yùn)算部的特性賦予成與將所述第2動(dòng)態(tài)特性運(yùn)算部中的特性除以所述反饋控制動(dòng)態(tài)特性再乘以電流控制特性而得到的特性對(duì)應(yīng)。