加减速控制方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种以简单的算法、对应于例如电机的驱动方向以及加减速等地决定电机的加减速度的加减速控制方法、装置等。重力扭矩运算部（１Ａ）算出作用于使具有关节的机械即机械手（１００）动作的关节驱动电机上的重力扭矩，加减速度修正系数运算部（１Ｂ）利用预先设定的多个重力补偿系数中根据由重力所影响的驱动条件而选择的重力补偿系数与重力扭矩来算出加减速度修正系数，从而加减速度运算部（１Ｄ）基于加减速度修正系数与设定的基本加减速度来算出关节驱动电机的加速度以及／或者减速度。

Acceleration and deceleration control method and device

The invention provides a method and a device for controlling acceleration and deceleration of a motor with a simple algorithm, corresponding to a drive direction of an electric motor, such as an acceleration, a deceleration, etc., and a device for controlling the speed of the motor. The gravity torque arithmetic unit (1A) to calculate the effect on joint with mechanical manipulator: (100) the joint action driven gravity torque motor, correction coefficient calculation of acceleration (1B) using the preset multiple gravity compensation coefficients according to the driving conditions affected by gravity and the choice of gravity compensation coefficient with the gravity torque coefficient calculated and speed, so as to acceleration arithmetic unit (1D) acceleration correction coefficient and the basic addition and subtraction speed setting to calculate joint drive motor acceleration and / or deceleration based on.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及例如具有关节的机械的关节驱动电机的加减速控制方法、装置等。特别是涉及用于控制例如在垂直多关节机器人等中受到重力的影响的关节驱动电机的加减速控制方法、装置等。
技术介绍
在例如多关节型的机器人(以下，称为机械手)中，存在如下所述问题关节驱动电机(以下，称为电机)的扭矩因重力作用于关节部上的重力扭矩而消耗，从而产生扭矩饱和，或者在定位时残留有振动。为了解决该问题，必须考虑作用于多关节型机械手的各关节上的重力的影响，调整加速以及/或者减速(以下，称为加减速，称其速度为加减速度)。一直以来，提出了如下方法对应于机械手的姿势来实时地计算重力扭矩，从而前馈地消除重力的影响(参照专利文献1)。该方法具体如下述从机械手的姿势信息来计算作用于关节上的重力扭矩，然后将其从电机的驱动扭矩指令中减去，以此来消除重力的影响。又，也提出了如下方法利用机械手的指示点的位置、姿势或者各轴的驱动方向、驱动速度，基于由运动方程式导出的计算式，来调整加减速时的常数(参照专利文献2)。专利文献1特开平10-244482号公报专利文献2特开平7-261822号公报但是，在上述前馈地消除重力的影响这一方法中，因为只将基于姿势而算出的重力扭矩减去从而消除重力的影响，所以并不进行对应于驱动方向、状况的消除。特别是，即使要一律地消除重力扭矩的影响，也不可能分别相对于例如受到重力扭矩的影响的扭矩饱和、残留振动而进行调整，以达到消除的目的。又，就调整加减速时常数的方法而言，用于求解运动方程式的计算量多，且为了进行实时的处理必须使用处理能力(CPU能力)高的运算机构。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于提供一种以简单的顺序、对应于驱动状态(特别是电机的驱动方向以及加减速等的状况)地决定电机的加减速度的加减速控制方法、装置等。本专利技术的加减速控制方法，具有如下工序算出作用于使具有关节的机械动作的关节驱动电机的驱动上的重力扭矩的工序、与基于预先设定的多个重力补偿系数中基于由重力所影响的驱动状态而选择的重力补偿系数与重力扭矩来算出加减速度修正系数的工序、与基于加减速度修正系数和设定的基本加减速度来算出关节驱动电机的加速度以及/或者减速度的工序。根据本专利技术，因为基于算出的重力扭矩与从预先设定的多个重力补偿系数中选择的重力补偿系数来算出加减速度修正系数，基于加减速度修正系数与设定的基本加减速度来算出关节驱动电机的加速度以及/或者减速度，所以可以在运算重力扭矩之后，利用简单的顺序来算出与因驱动状态而不同的重力的影响(例如扭矩饱和、残留振动等)适当地对应的加减速度。以此，就不需要高速的运算处理，从而不使用高价的处理机构亦可。又，本专利技术的加减速控制方法，为了关节驱动电机的扭矩饱和防止以及残留振动抑制，基于关节驱动电机的驱动方向不同以及加速/减速不同的驱动状态来设定重力补偿系数。根据本专利技术，因为为了对动作影响较大的扭矩饱和防止以及残留振动抑制，基于关节驱动电机的驱动方向不同以及加速/减速不同的驱动状态来设定重力补偿系数，所以可以利用基于因在与重力作用方向相反方向上加速时的扭矩饱和、进行伴随着减速的定位时的残留振动而导致的影响分别容易产生这一状态的重力补偿系数来算出加速度、减速度，从而可以有效地实现扭矩饱和防止以及残留振动抑制。又，本专利技术的加减速控制方法，具有如下工序基于与具有关节的机械的动作开始以及动作结束有关的数据、和与机械的机构参数以及/或者有效负载有关的数据，来算出动作开始以及动作结束时的姿势的、作用于关节驱动电机的驱动上的重力扭矩的工序、与基于由关节驱动电机的驱动方向不同以及加速/减速不同所设定的重力补偿系数、重力扭矩以及关节驱动电机的输出扭矩，来算出动作中加速以及/或者减速时的加减速度修正系数的工序、与将加减速度修正系数与设定的基本加减速度相乘，从而算出关节驱动电机的加速度以及/或者减速度的工序。根据本专利技术，因为基于动作开始以及结束时的姿势的重力扭矩、为了扭矩饱和防止以及残留振动抑制而由关节驱动电机的驱动方向不同以及加速/减速不同所设定的重力补偿系数以及输出扭矩，来算出加减速度修正系数，并将该加减速度修正系数与基本加减速度相乘从而算出加速度以及/或者减速度，所以可以利用简单的顺序来算出与较大地受到重力的影响的扭矩饱和、残留振动适当地对应的加减速度。以此，就不需要高速的运算处理，从而不使用高价的处理机构亦可。又，本专利技术的加减速控制方法，还具有如下工序设定加减速度修正系数的最大值以及/或者最小值，若判断为算出的加减速度修正系数在范围外，则将加减速度修正系数限制为最大值或者最小值。根据本专利技术，因为限制加减速度修正系数，所以可以实现动作的安全。又，在本专利技术的加减速控制方法中，机械是多关节型机械手。上述的专利技术，可以相对于必须采取多样的姿势、进行更细致的加减速控制、定位的多关节型机械手而发挥最大的效果。又，本专利技术的加减速控制装置，包括如下机构算出作用于使多关节型机械手动作的多关节驱动电机的驱动上的重力扭矩的重力扭矩运算机构、与基于预先设定的多个重力补偿系数中基于由重力所影响的驱动状态而选择的重力补偿系数与重力扭矩来算出加减速度修正系数的加减速度修正系数运算机构、与基于加减速度修正系数和设定的基本加减速度来算出关节驱动电机的加速度以及/或者减速度的加减速度运算机构。根据本专利技术，因为加减速度修正系数运算机构，基于重力扭矩运算机构算出的重力扭矩与从预先设定的多个重力补偿系数中例如基于驱动状态来选择的重力补偿系数，来算出加减速度修正系数，加减速度运算机构，基于加减速度修正系数与设定的基本加减速度，来算出关节驱动电机的加速度以及/或者减速度，所以各机构并不进行复杂的计算，可以以简单的顺序算出与因驱动状态而不同的重力的影响(扭矩饱和、残留振动等)适当地对应的加减速度。以此，装置的成本也可以降低。又，本专利技术的加减速控制装置，具有如下机构基于具有多关节型机械手的动作开始以及动作结束时的数据和与多关节型机械手的机构参数以及/或者有效负载有关的数据，来算出动作开始以及动作结束时的姿势的、作用于关节驱动电机的驱动上的重力扭矩的重力扭矩运算机构、与基于由关节驱动电机的驱动方向不同以及加速/减速不同所设定的重力补偿系数、重力扭矩以及关节驱动电机的输出扭矩，来算出动作中加速以及/或者减速时的加减速度修正系数的加减速度修正系数运算机构、与将加减速度修正系数与由关节所设定的基本加减速度相乘从而算出关节驱动电机的加速度以及/或者减速度的加减速度运算机构。根据本专利技术，因为加减速度修正系数运算机构基于重力扭矩运算机构所算出的动作开始以及结束时的姿势的重力扭矩、为了扭矩饱和防止以及残留振动抑制而由关节驱动电机的驱动方向不同以及加速/减速不同所设定的重力补偿系数以及输出扭矩，来算出加减速度修正系数，加减速度运算机构将加减速度修正系数与基本加减速度相乘从而算出加速度以及/或者减速度，所以各机构并不进行复杂的计算，可以以简单的顺序算出与较大地受到重力的影响的扭矩饱和、残留振动等适当地对应的加减速度。以此，装置的成本也可以降低。又，本专利技术的加减速控制装置还具有将加减速度修正系数运算机构基于由加减速度修正系数所设定的最大值以及/或者最小值而算出的加减速度修正系数限制为最大值或者最小值的系数校验机构。根本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种加减速控制方法，其特征在于，包括：　　　　算出作用于使具有关节的机械动作的关节驱动电机上的重力扭矩的工序；　　　　根据预先设定的多个重力补偿系数中基于受重力影响的驱动状态而选择的重力补偿系数、和所述重力扭矩，来算出加减速度修正系数的工序；　　　　基于该加减速度修正系数和设定的基本加减速度来算出所述关节驱动电机的加速度以及／或者减速度的工序。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：平林友一，
申请(专利权)人：精工爱普生株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]