[發(fā)明專(zhuān)利]多關(guān)節(jié)機(jī)器人的軌跡控制裝置以及控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201380028244.4
• 申請(qǐng)日: 2013-05-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104334323A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-02-04
• 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(zhuān)利權(quán)）人: 株式會(huì)社神戶(hù)制鋼所
• 主分類(lèi)號(hào): B25J9/10
• 分類(lèi)號(hào): B25J9/10;B23K9/095;B23K9/12;G05B19/4093
• 代理公司: 中科專(zhuān)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)器人的軌跡控制裝置，通過(guò)電動(dòng)機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)多個(gè)關(guān)節(jié)軸，以使安裝于多關(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)器人的軌跡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θc；

干涉轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償指令值計(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θc來(lái)算出按照所述關(guān)節(jié)角度指令值θc而動(dòng)作時(shí)產(chǎn)生的在各關(guān)節(jié)軸間相互作用的干涉轉(zhuǎn)矩，并輸出干涉轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償指令值cc；

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)所述關(guān)節(jié)角度指令值θc進(jìn)行濾波處理，并輸出處理后的關(guān)節(jié)角度目標(biāo)值θd；

關(guān)節(jié)角度控制部，其輸入所述關(guān)節(jié)角度目標(biāo)值θd，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)向所述干涉轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償指令值計(jì)算部的輸入以及來(lái)自所述干涉轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償指令值計(jì)算部的輸出的至少任一者進(jìn)行濾波處理，并輸出處理后的干涉轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償值cd；和

電動(dòng)機(jī)電流控制部，其輸入在從所述關(guān)節(jié)角度控制部輸出的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩指令值中加上所述干涉轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償值cd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)器人的軌跡控制裝置，其特征在于，

所述多關(guān)節(jié)機(jī)器人的軌跡控制裝置構(gòu)成為：

將所述關(guān)節(jié)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關(guān)節(jié)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)器人的軌跡控制裝置，其特征在于，

所述多關(guān)節(jié)機(jī)器人的軌跡控制裝置構(gòu)成為：

按照所述多關(guān)節(jié)機(jī)器人的姿態(tài)來(lái)變更所述第1動(dòng)態(tài)特性運(yùn)算部的特性。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多關(guān)節(jié)機(jī)器人的軌跡控制裝置，其特征在于，

所述多關(guān)節(jié)機(jī)器人的軌跡控制裝置構(gòu)成為：

按照所述多關(guān)節(jié)機(jī)器人的姿態(tài)來(lái)變更所述第1動(dòng)態(tài)特性運(yùn)算部的特性。

5.根據(jù)權(quán)利要求1～4中任一項(xiàng)所述的多關(guān)節(jié)機(jī)器人的軌跡控制裝置，其特征在于，

所述多關(guān)節(jié)機(jī)器人的軌跡控制裝置構(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(lái)算出從沒(méi)有各軸間的干涉的狀態(tài)下的關(guān)節(jié)角度目標(biāo)值θc到實(shí)際的關(guān)節(jié)角度θ為止的反饋控制動(dòng)態(tài)特性，

所述多關(guān)節(jié)機(jī)器人的軌跡控制裝置構(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，并且與將所述第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)。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的多關(guān)節(jié)機(jī)器人的軌跡控制裝置，其特征在于，

所述多關(guān)節(jié)機(jī)器人的軌跡控制裝置構(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)特性后再乘以所述電流控制特性而得到的特性對(duì)應(yīng)。

7.一種多關(guān)節(jié)機(jī)器人的軌跡控制方法，通過(guò)電動(dòng)機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)多個(gè)關(guān)節(jié)軸，以使安裝于多關(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)器人的軌跡控制方法的特征在于，構(gòu)成為包括：

關(guān)節(jié)角度指令值計(jì)算步驟，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θc；

干涉轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償指令值計(jì)算步驟，基于動(dòng)力學(xué)模型，根據(jù)關(guān)節(jié)角度指令值θc來(lái)算出按照所述關(guān)節(jié)角度指令值θc而動(dòng)作時(shí)產(chǎn)生的在各關(guān)節(jié)軸間相互作用的干涉轉(zhuǎn)矩，并輸出干涉轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償指令值cc；

第1動(dòng)態(tài)特性運(yùn)算步驟，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)所述關(guān)節(jié)角度指令值θc進(jìn)行濾波處理，并輸出處理后的關(guān)節(jié)角度目標(biāo)值θd；

關(guān)節(jié)角度控制步驟，輸入所述關(guān)節(jié)角度目標(biāo)值θd，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)算步驟，具備具有低于或等于所述第1動(dòng)態(tài)特性運(yùn)算步驟的截止頻率的高頻阻隔特性，對(duì)向所述干涉轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償指令值計(jì)算步驟的輸入以及來(lái)自所述干涉轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償指令值計(jì)算步驟的輸出的至少任一者進(jìn)行濾波處理，并輸出處理后的干涉轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償值cd；和

電動(dòng)機(jī)電流控制步驟，輸入在從所述關(guān)節(jié)角度控制步驟輸出的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩指令值中加上所述干涉轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償值cd而得到的值，以作為目標(biāo)值。