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JP2018058164A - Drive control device, torque control device, and assist control device - Google Patents

Drive control device, torque control device, and assist control device Download PDF

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JP2018058164A JP2016197479A JP2016197479A JP2018058164A JP 2018058164 A JP2018058164 A JP 2018058164A JP 2016197479 A JP2016197479 A JP 2016197479A JP 2016197479 A JP2016197479 A JP 2016197479A JP 2018058164 A JP2018058164 A JP 2018058164A
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driving
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JP2016197479A
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山田 淳
Atsushi Yamada
淳 山田
杉山 恵介
Keisuke Sugiyama
恵介 杉山
小嶋 晃
Akira Kojima
晃 小嶋
章洋 武捨
Akihiro Takesute
章洋 武捨
正忠 佐藤
Masatada Sato
正忠 佐藤
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Ricoh Co Ltd
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Ricoh Co Ltd
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Abstract

【課題】粘性変化を持つ動力伝達部を有する機構部に適用しても、時間経過に応じた粘性変化を考慮して駆動部の駆動状態に見合うように外乱推定の精度を極力向上できる駆動制御装置を提供する。【解決手段】装置の各部では、制御対象物と結合される各機構部の電動機をモータドライバ235、241が駆動部のアクチュエータ230、232を介して駆動し、駆動情報検出部236が各駆動部の駆動情報を検出し、電流検出部234、240が各駆動部の電流を検出する。CPU210内では、外乱推定部238が各機構部に加わる負荷外乱を電流、駆動情報に基づいて推定し、駆動制御部213が駆動指令を負荷外乱に含まれる各駆動部と各機構部との粘性係数、駆動情報に基づいて制御する他、粘性係数の値を予め決められた関数データの特性パラメータを元に計算し、各機構部の駆動開始後から粘性係数が一定の範囲に収まった後に各機構部のクラッチの動力伝達を行う。【選択図】図3Drive control capable of improving the accuracy of disturbance estimation as much as possible to meet the drive state of a drive unit in consideration of the change in viscosity over time even when applied to a mechanism unit having a power transmission unit having a viscosity change Providing equipment. In each part of the apparatus, motor drivers 235 and 241 drive motors of each mechanism unit coupled to an object to be controlled through actuators 230 and 232 of a drive unit, and a drive information detection unit 236 is connected to each drive unit. The drive information is detected, and the current detection units 234 and 240 detect the current of each drive unit. In the CPU 210, the disturbance estimation unit 238 estimates the load disturbance applied to each mechanism unit based on the current and drive information, and the drive control unit 213 determines the viscosity between each drive unit and each mechanism unit included in the load disturbance. In addition to controlling based on the coefficient and drive information, the value of the viscosity coefficient is calculated based on the characteristic parameters of the predetermined function data, and after the viscosity coefficient falls within a certain range after the start of driving of each mechanism unit, Power transmission of the clutch of the mechanism part is performed. [Selection] Figure 3

Description

本発明は、駆動制御装置、トルク制御装置、アシスト制御装置に関する。   The present invention relates to a drive control device, a torque control device, and an assist control device.

従来、この種の駆動制御装置による制御対象の一例となる産業ロボットの腕や手に相当する部分のマニピュレータにおける外乱や外乱トルクを推定する方法として、外乱オブザーバを使用する技術が知られている。このような技術では、マニピュレータに結合される機構部に接続された電動機であるモータの電流・角速度・角加速度等から外乱を推定する。具体的には、モータの電流及びトルク定数を乗算した入力トルク、並びにモータの回転系慣性モーメントを示すイナーシャ及び角加速度を乗算した出力トルクとクーロン摩擦や粘性摩擦に係る摩擦力との関係から外乱トルクを推定する場合を例示できる。   2. Description of the Related Art Conventionally, a technique using a disturbance observer is known as a method for estimating a disturbance or disturbance torque in a manipulator corresponding to an arm or hand of an industrial robot that is an example of an object to be controlled by this type of drive control device. In such a technique, a disturbance is estimated from the current, angular velocity, angular acceleration, and the like of a motor that is an electric motor connected to a mechanism unit coupled to a manipulator. Specifically, the disturbance is determined from the relationship between the input torque multiplied by the motor current and the torque constant, the output torque multiplied by the inertia and angular acceleration indicating the motor inertia moment, and the frictional force related to Coulomb friction and viscous friction. A case where torque is estimated can be exemplified.

このような制御対象における外乱や外乱トルクの推定に関連する周知技術の一例は下記に挙げられる。モータに動力伝達部を介して被駆動部を機械的に結合したものを制御対象とするような機械装置への適用に適し、機械装置における摩擦や装置の自重のような外乱が存在しても精度良く装置特性を同定して駆動制御を実行できる「機械装置の制御装置及び機械装置の特性同定方法」(特許文献1参照)である。   An example of a well-known technique related to estimation of disturbance and disturbance torque in such a controlled object is given below. Suitable for application to mechanical devices that are controlled by a mechanically connected driven part to a motor via a power transmission unit, even if there is a disturbance such as friction in the mechanical device or the weight of the device. This is a “mechanical device control device and mechanical device characteristic identification method” (see Patent Document 1) that can accurately identify device characteristics and execute drive control.

上述した特許文献1に係る技術は、機械装置における摩擦や装置の自重のような外乱が存在しても精度良く装置特性を同定する目的である。そして、モータと被駆動部との間を動力伝達部で連結した慣性共振系を制御対象とし、同定されたパラメータに基づいてトルク指令値を調整する手法を開示している。   The technique according to Patent Document 1 described above is for the purpose of identifying apparatus characteristics with high accuracy even when there is a disturbance such as friction in the machine apparatus or the weight of the apparatus. A technique is disclosed in which an inertial resonance system in which a motor and a driven part are connected by a power transmission part is a control target, and a torque command value is adjusted based on the identified parameters.

しかしながら、特許文献1に係る技術によれば、動力伝達部を有する制御対象を摩擦の変化に対して精度良く制御できる。しかしながら、グリース等の潤滑剤による粘性変化を持つ機構部に適用した場合、時間経過に伴って摩擦力が変化するため、時間経過に応じた粘性摩擦係数の変化を考慮したトルク推定が必要になってしまうという問題がある。即ち、現状では粘性変化を持つ動力伝達部を有する機構部に適用すると、外乱推定の精度が悪化してしまうという難点が解消されない。   However, according to the technique according to Patent Document 1, it is possible to accurately control a control target having a power transmission unit with respect to a change in friction. However, when applied to a mechanism that has a viscosity change due to a lubricant such as grease, the frictional force changes with the passage of time, making it necessary to estimate the torque in consideration of the change of the viscous friction coefficient with the passage of time. There is a problem that it ends up. That is, at present, when applied to a mechanism unit having a power transmission unit having a viscosity change, the difficulty that the accuracy of disturbance estimation deteriorates cannot be solved.

本発明は、このような問題点を解決すべくなされたもので、その技術的課題は、以下のように表現できる。粘性変化を持つ動力伝達部を有する機構部に適用しても、時間経過に応じた粘性変化を考慮して駆動部の駆動状態に見合うように外乱推定の精度を極力向上できる駆動制御装置、トルク制御装置、アシスト制御装置を提供するものである。   The present invention has been made to solve such problems, and the technical problem can be expressed as follows. A drive control device and torque that can improve the accuracy of disturbance estimation as much as possible to meet the drive state of the drive unit considering the viscosity change over time even when applied to a mechanism unit having a power transmission unit with a viscosity change A control device and an assist control device are provided.

上記技術的課題を解決するため、本発明の一形態は、制御対象物を駆動する駆動部と、制御対象物及び駆動部に接続され、潤滑剤を含んだ粘性変化を持つ機構部と、制御対象物及び機構部を支持する支持部と、機構部及び支持部に接続され、駆動部から支持部への動力伝達をオン・オフする動力伝達機構部と、駆動部による機構部への駆動情報を検出する駆動情報検出部と、駆動部に流れる電流を検出する電流検出部と、機構部に加わる負荷外乱を電流検出部で検出された電流と駆動情報検出部で検出された駆動情報とに基づいて推定する外乱推定部と、駆動部の駆動指令を外乱推定部により推定された負荷外乱に含まれる当該駆動部と機構部とに関する粘性係数、及び駆動情報検出部により検出された駆動情報に基づいて制御する制御部と、を備えた駆動制御装置であって、制御部は、外乱推定部で推定される粘性係数の値を予め決められた関数データの特性パラメータに基づいて計算し、駆動部による機構部の駆動開始後から当該粘性係数が一定の範囲に収まった後に動力伝達機構部の動力伝達を行わせることを特徴とする。   In order to solve the above technical problem, an embodiment of the present invention includes a drive unit that drives a controlled object, a mechanism unit that is connected to the controlled object and the drive unit and has a viscosity change including a lubricant, and a control. A support unit that supports the object and the mechanism unit, a power transmission mechanism unit that is connected to the mechanism unit and the support unit and that turns on / off power transmission from the drive unit to the support unit, and drive information from the drive unit to the mechanism unit A drive information detection unit for detecting current, a current detection unit for detecting a current flowing in the drive unit, a load disturbance applied to the mechanism unit into a current detected by the current detection unit and a drive information detected by the drive information detection unit A disturbance estimation unit that estimates based on the viscosity coefficient relating to the drive unit and the mechanism unit included in the load disturbance estimated by the disturbance estimation unit, and the drive information detected by the drive information detection unit Control unit based on control and The control unit calculates a value of the viscosity coefficient estimated by the disturbance estimation unit based on a characteristic parameter of a predetermined function data, and after the drive of the mechanism unit by the drive unit is started Therefore, the power transmission mechanism unit transmits power after the viscosity coefficient falls within a certain range.

本発明では、上記一形態に係る構成により、粘性変化を持つ動力伝達部を有する機構部に適用しても、時間経過に応じた粘性変化を考慮して駆動部の駆動状態に見合うように外乱推定の精度を極力向上できるようになる。上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施の形態の説明により明らかにされる。   In the present invention, with the configuration according to the above aspect, even when applied to a mechanism unit having a power transmission unit having a viscosity change, a disturbance is applied so as to match the drive state of the drive unit in consideration of the viscosity change with time. The accuracy of estimation can be improved as much as possible. Problems, configurations, and effects other than those described above will be clarified by the following description of embodiments.

本発明の実施例に係る駆動制御装置が適用されたマニピュレータ装置の概略構成を示したものである。同図(a)はマニピュレータの外観を側面方向から示した図、同図(b)は駆動制御装置を備えたマニピュレータ本体と制御対象のマニピュレータ並びに周辺装置との接続構成の一形態に係るブロック図である。1 shows a schematic configuration of a manipulator device to which a drive control device according to an embodiment of the present invention is applied. The figure (a) is the figure which showed the external appearance of the manipulator from the side direction, The figure (b) is a block diagram which concerns on one form of the connection structure of the manipulator main body provided with the drive control apparatus, the manipulator to be controlled, and the peripheral device It is. 図1(b)に示すマニピュレータ装置の接続構成に代用可能なマニピュレータ装置の概略構成を示したものである。同図(a)は駆動制御装置を備えたマニピュレータ本体と制御対象のマニピュレータ並びに周辺装置との接続構成の他形態に係るブロック図、同図(b)は駆動制御装置を備えたマニピュレータ本体と制御対象のマニピュレータ並びに周辺装置との接続構成の別形態に係るブロック図である。FIG. 2 shows a schematic configuration of a manipulator device that can be substituted for the connection configuration of the manipulator device shown in FIG. FIG. 4A is a block diagram according to another embodiment of a connection configuration of a manipulator body provided with a drive control device, a manipulator to be controlled, and peripheral devices, and FIG. 5B is a block diagram showing a manipulator body provided with the drive control device and control. It is a block diagram which concerns on another form of a connection structure with a target manipulator and a peripheral device. 図2(b)に示すマニピュレータ装置の細部構成を周辺装置を含めて示したブロック図である。It is the block diagram which showed the detailed structure of the manipulator apparatus shown in FIG.2 (b) including a peripheral device. 図3に示すマニピュレータ装置のマニピュレータ本体に備えられる入力部の外観構成を示した概略図である。It is the schematic which showed the external appearance structure of the input part with which the manipulator main body of the manipulator apparatus shown in FIG. 3 is equipped. 図3に示すマニピュレータ装置のマニピュレータ本体に備えられる外乱推定部を外乱トルク推定部とした場合の回路構成を例示したものである。同図(a)はローパスフィルタを持たない回路構成図、同図(b)ローパスフィルタを持つ回路構成図である。FIG. 4 illustrates a circuit configuration when a disturbance estimation unit provided in the manipulator body of the manipulator device shown in FIG. 3 is a disturbance torque estimation unit. FIG. 4A is a circuit configuration diagram without a low-pass filter, and FIG. 4B is a circuit configuration diagram with a low-pass filter. 図5(b)に示す外乱トルク推定部で得られた外乱トルク推定値を用いてトルク制御を行う場合のトルク制御回路の構成例を示したブロック図である。FIG. 6 is a block diagram illustrating a configuration example of a torque control circuit in the case where torque control is performed using a disturbance torque estimation value obtained by a disturbance torque estimation unit illustrated in FIG. 図6に示すトルク制御回路を用いてアシスト制御を行うイメージの模式図を示したものである。同図(a)はマニピュレータの操作状態推移に対比される位置変化に対する力の変化の関係で示される動作に必要な力の特性図、同図(b)は外力の操作力に対する操作力指令値の関係を示した図である。FIG. 7 is a schematic diagram of an image for performing assist control using the torque control circuit shown in FIG. 6. FIG. 5A is a characteristic diagram of the force required for the operation indicated by the relationship of the force change with respect to the position change compared with the operation state transition of the manipulator, and FIG. 5B is the operation force command value for the operation force of the external force. FIG. 図6に示すトルク制御回路を用いてアシスト制御を行う場合の図3に示すマニピュレータ装置のマニピュレータ本体に備えられるCPU内の駆動制御部に係る動作処理を示すフローチャートである。7 is a flowchart showing an operation process related to a drive control unit in a CPU provided in the manipulator body of the manipulator device shown in FIG. 3 when assist control is performed using the torque control circuit shown in FIG. 6. 図5(b)に示す外乱トルク推定部を粘性摩擦係数の補正用とした場合の回路構成を例示した図である。It is the figure which illustrated the circuit structure at the time of using the disturbance torque estimation part shown in FIG.5 (b) for correction | amendment of a viscous friction coefficient. 図9に示す外乱トルク推定部を適用した場合の回転角速度に対する粘性摩擦係数及び摩擦力との関係を示した特性図である。同図(a)は回転角速度に対する粘性摩擦係数の特性図、同図(b)は回転角速度に対する摩擦力の特性図である。FIG. 10 is a characteristic diagram illustrating a relationship between a viscous friction coefficient and a frictional force with respect to a rotational angular velocity when the disturbance torque estimation unit illustrated in FIG. 9 is applied. FIG. 4A is a characteristic diagram of the viscous friction coefficient with respect to the rotational angular velocity, and FIG. 4B is a characteristic diagram of the frictional force with respect to the rotational angular velocity. 図9に示す外乱トルク推定部を適用した場合の駆動部による機構部に対する駆動時間に対応して回転角速度を異なるパターンで変化させて粘性摩擦係数を補正する場合の特性を移動回転距離と対比させて示した図である。同図(a)は特性パラメータのパターン1に関する図、同図(b)は特性パラメータのパターン2に関する図、同図(c)は特性パラメータのパターン3に関する図である。When the disturbance torque estimation unit shown in FIG. 9 is applied, the characteristic in the case of correcting the viscous friction coefficient by changing the rotation angular velocity in a different pattern corresponding to the drive time of the mechanism unit by the drive unit is compared with the moving rotation distance. FIG. 4A is a diagram related to the characteristic parameter pattern 1, FIG. 4B is a diagram related to the characteristic parameter pattern 2, and FIG. 4C is a diagram related to the characteristic parameter pattern 3. FIG. 図9に示す外乱トルク推定部を適用した場合の駆動部による機構部に対する駆動時間に対応して回転角速度を途中で変化させて粘性摩擦係数を補正する場合の特性を移動回転距離と対比させて示した図である。同図(a)は特性パラメータのパターン4に関する図、同図(b)は特性パラメータのパターン5に関する図である。When the disturbance torque estimation unit shown in FIG. 9 is applied, the characteristic in the case of correcting the viscous friction coefficient by changing the rotation angular velocity in the middle corresponding to the drive time of the mechanism by the drive unit is compared with the moving rotation distance. FIG. FIG. 4A is a diagram related to the characteristic parameter pattern 4, and FIG. 4B is a diagram related to the characteristic parameter pattern 5. 図12(a)に示す特性パラメータのパターン4で回転角速度を第1の回転角速度で駆動開始してから十分時間が経過して粘性摩擦係数が第1の粘性摩擦係数に漸近する前に第3の回転角速度に変化させた場合の時間に対する粘性摩擦係数及び回転角速度の特性を対比して示した図である。In the characteristic parameter pattern 4 shown in FIG. 12A, the third time before the viscous friction coefficient gradually approaches the first viscous friction coefficient after a sufficient time has elapsed since the rotation angular speed is started to drive at the first rotation angular speed. It is the figure which contrasted and showed the characteristic of the viscous friction coefficient with respect to time at the time of changing to rotation angular velocity of this, and the characteristic of rotational angular velocity. 図8で説明した駆動制御部による駆動部を介しての機構部への駆動後の駆動時間に基づく粘性摩擦係数の計算及びクラッチの動力伝達の動作処理に係るフローチャートである。FIG. 9 is a flowchart relating to a calculation process of a viscous friction coefficient based on a driving time after driving to a mechanism unit via a driving unit by the driving control unit described in FIG. 8 and an operation process of clutch power transmission. 図8で説明した駆動制御部による駆動部を介しての機構部への駆動後の移動した移動回転距離に基づく粘性摩擦係数の計算及びクラッチの動力伝達の動作処理に係るフローチャートである。FIG. 9 is a flowchart relating to an operation process of calculating a viscous friction coefficient based on a moving rotational distance after driving to a mechanism unit via a drive unit by the drive control unit described in FIG. 8 and a power transmission operation of a clutch. 図8で説明した駆動制御部による駆動部を介しての機構部への駆動後の駆動時間に基づいて粘性摩擦係数を算出した場合のクラッチによる動力伝達のオン・オフの関係を示すタイミングチャートである。FIG. 9 is a timing chart showing the ON / OFF relationship of power transmission by the clutch when the viscous friction coefficient is calculated based on the driving time after driving the mechanism through the driving unit by the driving control unit described in FIG. is there.

以下に、本発明の駆動制御装置、トルク制御装置、アシスト制御装置について、実施例を挙げ、図面を参照して詳細に説明する。   Hereinafter, the drive control device, the torque control device, and the assist control device of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

図1は、本発明の実施例に係る駆動制御装置が適用されたマニピュレータ装置200Aの概略構成を示したものである。同図(a)はマニピュレータの外観を側面方向から示した図、(b)は駆動制御装置を備えたマニピュレータ本体201と制御対象のマニピュレータ並びに周辺装置との接続構成の一形態に係るブロック図である。   FIG. 1 shows a schematic configuration of a manipulator device 200A to which a drive control device according to an embodiment of the present invention is applied. FIG. 4A is a diagram showing the appearance of the manipulator from the side, and FIG. 4B is a block diagram according to one embodiment of a connection configuration between a manipulator body 201 having a drive control device, a manipulator to be controlled, and peripheral devices. is there.

図1(a)、図1(b)を参照すれば、このマニピュレータ装置200Aは、一端側が手の役割を持つアーム101の他端部の根元部分がベース板108に取付け固定された土台102との間で軸支されて関節となる。また、軸心を駆動中心103としてアーム101が回転可能な1自由度を持つ制御対象物のマニピュレータとして機構部に結合される。この上でマニピュレータ本体201に備えられる駆動制御装置で機構部の電動機を駆動するように構成される。ここでのマニピュレータの駆動中心103は、動力伝達機構部となるクラッチ111を介在させて減速機106に接続され、電動機としてのモータ105からの動力によって回転駆動される。これにより、減速機106に接続されたモータ105の動力がクラッチ111から伝達されてアーム101が駆動中心103に対して回転駆動する。モータ105にはその回転量を計測可能なモータ用エンコーダ(ENC)104が取付けられている。ここでの機構部は、モータ105及びこれを駆動する駆動部に接続される減速機106及びモータ用エンコーダ104を含む構成(或いはアーム101を含めても良い)を示す。土台102は、機構部及びモータ105とマニピュレータのアーム101とに対する支持部として働く。クラッチ111は、機構部及び土台102に接続され、駆動部から土台102への動力伝達をオン・オフする動力伝達機構部として機能する。マニピュレータ自体は、クラッチ111を介在させた減速機106とモータ用エンコーダ104が取付けられたモータ105とがアーム101に固定され、駆動中心103が土台102に固定される構造となる。その他、マニピュレータ本体201には、後文で説明する外部接続装置107が接続される。即ち、ここでのマニピュレータ装置200Aは、制御対象物である1つのアーム101に対してモータ105、減速機106、クラッチ111を1個ずつ具備した構成となっている。   Referring to FIGS. 1A and 1B, the manipulator device 200A includes a base 102 in which a base portion of the other end portion of the arm 101 whose one end side serves as a hand is attached and fixed to the base plate 108. It is pivotally supported and becomes a joint. In addition, the arm 101 is coupled to the mechanism unit as a manipulator of a controlled object having one degree of freedom in which the arm 101 can rotate with the drive shaft 103 as an axis. On this, the drive controller provided in the manipulator body 201 is configured to drive the electric motor of the mechanism unit. Here, the drive center 103 of the manipulator is connected to a speed reducer 106 with a clutch 111 serving as a power transmission mechanism interposed therebetween, and is rotationally driven by power from a motor 105 as an electric motor. As a result, the power of the motor 105 connected to the speed reducer 106 is transmitted from the clutch 111, and the arm 101 is rotationally driven with respect to the drive center 103. A motor encoder (ENC) 104 capable of measuring the amount of rotation is attached to the motor 105. Here, the mechanism unit shows a configuration including a motor 105 and a speed reducer 106 and a motor encoder 104 connected to a drive unit that drives the motor 105 (or the arm 101 may be included). The base 102 serves as a support part for the mechanism part and the motor 105 and the arm 101 of the manipulator. The clutch 111 is connected to the mechanism unit and the base 102 and functions as a power transmission mechanism unit that turns on / off power transmission from the drive unit to the base 102. The manipulator itself has a structure in which a speed reducer 106 with a clutch 111 interposed and a motor 105 to which a motor encoder 104 is attached are fixed to an arm 101 and a drive center 103 is fixed to a base 102. In addition, an external connection device 107, which will be described later, is connected to the manipulator body 201. That is, the manipulator device 200A here has a configuration in which one motor 101, one speed reducer 106, and one clutch 111 are provided for each arm 101 that is a control target.

図2は、図1(b)に示すマニピュレータ装置200Aの接続構成に代用可能なマニピュレータ装置200B、200Cの概略構成を示したものである。同図(a)は駆動制御装置を備えたマニピュレータ本体200と制御対象のマニピュレータ並びに周辺装置との接続構成の他形態を示したブロック図、同図(b)は駆動制御装置を備えたマニピュレータ本体200と制御対象のマニピュレータ並びに周辺装置との接続構成の別形態を示したブロック図である。   FIG. 2 shows a schematic configuration of manipulator devices 200B and 200C that can be substituted for the connection configuration of the manipulator device 200A shown in FIG. FIG. 5A is a block diagram showing another embodiment of a connection configuration between a manipulator body 200 having a drive control device, a manipulator to be controlled, and peripheral devices, and FIG. 5B is a manipulator body having the drive control device. It is the block diagram which showed another form of the connection structure of 200, the manipulator of control object, and a peripheral device.

図2(a)に示すマニピュレータ装置200Bの接続構成では、制御対象物である1つのアーム101に対してモータ105を1個、減速機106、110とクラッチ111、112とを2個ずつ具備した構成となっている。ここでもアーム101は、駆動中心103に回転可能に支持されている。また、マニピュレータの駆動中心103はアーム101端面の一方側にクラッチ111を介在させた減速機106とアーム101端面の他方側にクラッチ112を介在させた減速機110とに接続されている。これにより、減速機106に接続されたモータ105の動力がクラッチ111、112から伝達されてアーム101が駆動中心103に対して回転駆動する。詳細には、モータ105が減速機106との間に介在されたギア113を回動し、ギア113の回動が減速機106との間に介在された他のギア114を回動させる。また、ギア114がシャフト115を回動させ、シャフト115が減速機110の外側に設けられたギア116を回動させることで最終的に減速機110に動力が伝達される。尚、減速機110への動力伝達は、減速機106への動力とは逆方向の回転動力となるような構成となっている。更に、ここでもモータ用エンコーダ104がモータ105の回転量を計測可能に取付けられている。また、減速機106、110及びモータ105はアーム101に固定され、駆動中心103が土台102に固定されている。   In the connection configuration of the manipulator device 200B shown in FIG. 2A, one motor 105, two speed reducers 106 and 110, and two clutches 111 and 112 are provided for one arm 101 that is a controlled object. It has a configuration. Again, the arm 101 is rotatably supported by the drive center 103. The drive center 103 of the manipulator is connected to a speed reducer 106 having a clutch 111 interposed on one side of the end face of the arm 101 and a speed reducer 110 having a clutch 112 interposed on the other side of the end face of the arm 101. Thereby, the power of the motor 105 connected to the speed reducer 106 is transmitted from the clutches 111 and 112, and the arm 101 is rotationally driven with respect to the drive center 103. Specifically, the motor 105 rotates the gear 113 interposed between the reduction gear 106 and the rotation of the gear 113 rotates the other gear 114 interposed between the reduction gear 106 and the gear 113. Further, the gear 114 rotates the shaft 115, and the shaft 115 rotates the gear 116 provided outside the speed reducer 110, so that power is finally transmitted to the speed reducer 110. The power transmission to the speed reducer 110 is configured to be rotational power in the opposite direction to the power to the speed reducer 106. Furthermore, the motor encoder 104 is also attached here so that the rotation amount of the motor 105 can be measured. The reduction gears 106 and 110 and the motor 105 are fixed to the arm 101, and the drive center 103 is fixed to the base 102.

即ち、マニピュレータ装置200Bでは、モータ105及び駆動部に接続される減速機106とギア113、114とが潤滑剤を含んだ粘性変化を持つ第1の機構部として働く。また、駆動部に接続される減速機110とギア116及びシャフト115とが第1の機構部とは逆方向に駆動される潤滑剤を含んだ粘性変化を持つ第2の機構部として働く。更に、土台102がモータ105と第1の機構部及び第2の機構部とを支持する支持部となる。加えて、第1の機構部及び土台102に接続されるクラッチ111が駆動部から土台102への動力伝達をオン・オフする第1の動力伝達機構部となる。その他、第2の機構部及び土台102に接続されるクラッチ112が駆動部から土台102への動力伝達をオン・オフする第2の動力伝達機構部となる。   That is, in the manipulator device 200B, the speed reducer 106 connected to the motor 105 and the drive unit and the gears 113 and 114 function as a first mechanism unit having a viscosity change including a lubricant. In addition, the speed reducer 110, the gear 116, and the shaft 115 connected to the drive unit function as a second mechanism unit having a viscosity change including a lubricant that is driven in a direction opposite to the first mechanism unit. Further, the base 102 serves as a support portion that supports the motor 105 and the first mechanism portion and the second mechanism portion. In addition, the clutch 111 connected to the first mechanism unit and the base 102 serves as a first power transmission mechanism unit that turns on / off power transmission from the drive unit to the base 102. In addition, the clutch 112 connected to the second mechanism unit and the base 102 serves as a second power transmission mechanism unit that turns on / off power transmission from the drive unit to the base 102.

図2(b)に示すマニピュレータ装置200Cの接続構成では、1つのアーム101に対してモータ105、109と減速機106、110とクラッチ111、112とが2個ずつ具備された構成となっている。ここでもアーム101は、駆動中心103に回転可能に支持されている。また、マニピュレータの駆動中心103はアーム101端面の一方側にクラッチ111を介在させた減速機106とアーム101端面の他方側にクラッチ112を介在させた減速機110とに接続されている。これにより、減速機106、110に接続されたモータ105、109の動力がそれぞれクラッチ111、112から伝達されてアーム101が駆動中心103に対して回転駆動する。尚、ここでも減速機110への動力伝達は、減速機106への動力とは逆方向の回転動力となるような構成となっている。更に、ここでもモータ用エンコーダ104、117がモータ105、109の回転量を計測可能に取付けられている。また、減速機106、110及びモータ105、109はアーム101に固定され、駆動中心103が土台102に固定されている。   In the connection configuration of the manipulator device 200 </ b> C shown in FIG. 2B, two motors 105 and 109, speed reducers 106 and 110, and two clutches 111 and 112 are provided for one arm 101. . Again, the arm 101 is rotatably supported by the drive center 103. The drive center 103 of the manipulator is connected to a speed reducer 106 having a clutch 111 interposed on one side of the end face of the arm 101 and a speed reducer 110 having a clutch 112 interposed on the other side of the end face of the arm 101. Thereby, the power of the motors 105 and 109 connected to the speed reducers 106 and 110 is transmitted from the clutches 111 and 112, respectively, and the arm 101 is rotationally driven with respect to the drive center 103. Here, the power transmission to the speed reducer 110 is also configured to be rotational power in the direction opposite to the power to the speed reducer 106. Furthermore, the motor encoders 104 and 117 are also attached here so that the rotation amounts of the motors 105 and 109 can be measured. The reduction gears 106 and 110 and the motors 105 and 109 are fixed to the arm 101, and the drive center 103 is fixed to the base 102.

即ち、マニピュレータ装置200Cでは、モータ105及びこれを駆動する第1の駆動部に接続される減速機106が潤滑剤を含んだ粘性変化を持つ第1の機構部として働く。また、モータ109及びこれを駆動する第2の駆動部に接続される減速機110が第1の機構部とは逆方向に駆動される潤滑剤を含んだ粘性変化を持つ第2の機構部として働く。更に、土台102がモータ105、109と第1の機構部及び第2の機構部とを支持する支持部となる。加えて、クラッチ111は第1の機構部及び土台102に接続されるクラッチ111が第1の駆動部から土台102への動力伝達をオン・オフする第1の動力伝達機構部となる。その他、第2の機構部及び土台102に接続されるクラッチ112が第2の駆動部から土台102への動力伝達をオン・オフする第2の動力伝達機構部となる。   In other words, in the manipulator device 200C, the motor 105 and the speed reducer 106 connected to the first drive unit that drives the motor 105 function as a first mechanism unit having a viscosity change including a lubricant. In addition, as a second mechanism unit having a viscosity change in which the reduction gear 110 connected to the motor 109 and the second driving unit that drives the motor 109 includes a lubricant that is driven in the opposite direction to the first mechanism unit. work. Further, the base 102 serves as a support portion that supports the motors 105 and 109 and the first mechanism portion and the second mechanism portion. In addition, the clutch 111 is a first power transmission mechanism unit that turns on / off power transmission from the first drive unit to the base 102 by the clutch 111 connected to the first mechanism unit and the base 102. In addition, the clutch 112 connected to the second mechanism unit and the base 102 serves as a second power transmission mechanism unit that turns on / off power transmission from the second drive unit to the base 102.

上述したマニピュレータ装置200A、200B、200Cにおけるマニピュレータの単一のクラッチ111を有する機構部や一対のクラッチ111、112を有する第1の機構部及び第2の機構部は、潤滑剤を含む粘性変化を持つ場合を想定している。因みに、ここでは制御対象物をマニピュレータのアーム101としたが、その他にグリース等の潤滑剤を含む波動歯車装置や工作機器等に適用することも可能である。こうした場合、第1の機構部のモータ105や第2の機構部のモータ109は、それ以外の流体機械や熱機関を含む広義な意味での原動機であっても良い。   In the above-described manipulator devices 200A, 200B, and 200C, the mechanism portion having the single clutch 111 and the first mechanism portion and the second mechanism portion having the pair of clutches 111 and 112 exhibit viscosity changes including a lubricant. It is assumed that you have one. Incidentally, although the controlled object is the arm 101 of the manipulator here, it can also be applied to a wave gear device, a machine tool or the like including a lubricant such as grease. In such a case, the motor 105 of the first mechanism unit and the motor 109 of the second mechanism unit may be prime movers in a broad sense including other fluid machines and heat engines.

図3は、上述したマニピュレータ装置200Cの細部構成を周辺装置を含めて示したブロック図である。   FIG. 3 is a block diagram showing a detailed configuration of the above-described manipulator device 200C including peripheral devices.

図3を参照すれば、ここでのマニピュレータ装置200Cは、マニピュレータ本体201に対して周辺装置として上述した外部接続装置107に該当する電源部291とホストコントローラ281とが接続されて構成される。マニピュレータ動作に画像情報が必要な場合には更にホストコントローラ281に対して画像入力装置271が接続される。因みに、マニピュレータ装置200C自体は、マニピュレータ本体201、ホストコントローラ281、電源部291を別体として構成する以外、これらの全てをマニピュレータ本体201内に実装したスタンドアロン式の構成としても良い。   Referring to FIG. 3, the manipulator device 200 </ b> C here is configured by connecting a power supply unit 291 corresponding to the external connection device 107 described above as a peripheral device to the manipulator body 201 and a host controller 281. When image information is required for manipulator operation, an image input device 271 is further connected to the host controller 281. Incidentally, the manipulator device 200 </ b> C itself may have a stand-alone configuration in which all of these are mounted in the manipulator body 201, except that the manipulator body 201, the host controller 281, and the power supply unit 291 are configured separately.

マニピュレータ本体201の細部構成は、第1の駆動部のアクチュエータ230、第2の駆動部のアクチュエータ232に対する動作制御をモータドライバ235、モータドライバ241を介して行うCPU210を備える。このCPU210内の通信制御部211がホストコントローラ281と通信網282で接続され、ホストコントローラ281から通信網282及び通信制御部211を経由してCPU210内の駆動制御部213に各種情報が伝送されるようになっている。各種情報は、動作モード情報、駆動制御に必要な各種パラメータ、マニピュレータの目標移動位置情報等である。   The detailed configuration of the manipulator body 201 includes a CPU 210 that performs operation control on the actuator 230 of the first drive unit and the actuator 232 of the second drive unit via the motor driver 235 and the motor driver 241. The communication control unit 211 in the CPU 210 is connected to the host controller 281 through the communication network 282, and various information is transmitted from the host controller 281 to the drive control unit 213 in the CPU 210 via the communication network 282 and the communication control unit 211. It is like that. The various information includes operation mode information, various parameters necessary for drive control, target movement position information of the manipulator, and the like.

CPU210には、各種センサ220や各種スイッチ221の信号が入力される。また、例えばCPU210に接続可能な入力部239から動作モードを入力して設定することもできる。この際、これらの信号情報に基づいてマニピュレータに対する緊急停止等の軌道停止動作が駆動制御部213の動作指令によって行われる。更に、CPU210にはクロック223が入力端子及び出力端子で接続され、クロック信号が取り込まれるようになっている。   The CPU 210 receives signals from various sensors 220 and various switches 221. For example, an operation mode can be input and set from an input unit 239 that can be connected to the CPU 210. At this time, an orbit stop operation such as an emergency stop for the manipulator is performed by an operation command of the drive control unit 213 based on the signal information. Further, a clock 223 is connected to the CPU 210 via an input terminal and an output terminal, and a clock signal is taken in.

加えて、CPU210内には、動作プログラムやマニピュレータの動作制御に必要な情報を書き換え可能に格納するための各種メモリ機能を持つ記憶部214やカウント計数用のタイマ212が搭載されている。これらに接続された駆動制御部213は、マニピュレータの動作制御として、モータドライバ235、241によるアクチュエータ230、232への駆動指令を出力する。このとき、駆動制御部213は、外乱推定部238により推定された負荷外乱に含まれるモータ105、109を含む機構部とアクチュエータ230、232を含む駆動部と関する粘性係数に基づいて駆動指令の出力を制御する。即ち、マニピュレータの各関節は、駆動制御部213から駆動指令を受けたモータドライバ235、241がドライブするアクチュエータ230、232によってモータ105、109を駆動することで行われる。   In addition, the CPU 210 is equipped with a storage unit 214 having various memory functions for rewritably storing operation programs and information necessary for operation control of the manipulator, and a timer 212 for counting. The drive control unit 213 connected to these outputs drive commands to the actuators 230 and 232 by the motor drivers 235 and 241 as operation control of the manipulator. At this time, the drive control unit 213 outputs a drive command based on the viscosity coefficient related to the mechanism unit including the motors 105 and 109 and the drive unit including the actuators 230 and 232 included in the load disturbance estimated by the disturbance estimation unit 238. To control. That is, each joint of the manipulator is performed by driving the motors 105 and 109 by the actuators 230 and 232 driven by the motor drivers 235 and 241 that have received a drive command from the drive control unit 213.

アクチュエータ230、232の駆動情報は、それらに付設されたエンコーダ231、233からの信号として駆動情報検出部236に入力される。駆動情報検出部236は、エンコーダ231、233からの信号を移動量、移動速度、移動加速度といった駆動情報に変換する。   The drive information of the actuators 230 and 232 is input to the drive information detection unit 236 as signals from the encoders 231 and 233 attached thereto. The drive information detection unit 236 converts the signals from the encoders 231 and 233 into drive information such as a movement amount, a movement speed, and a movement acceleration.

また、アクチュエータ230、232に流れる電流は第1の電流検出部234、第2の電流検出部240によって検出される。駆動情報検出部236で検出された駆動情報、及び電流検出部234、240で検出された電流は、CPU210内の外乱推定部238に入力される。外乱推定部238は、入力された駆動情報、及び電流に基づいて機構部に加わる負荷外乱を推定して駆動制御部213に送出する。   Further, the current flowing through the actuators 230 and 232 is detected by the first current detection unit 234 and the second current detection unit 240. The drive information detected by the drive information detection unit 236 and the current detected by the current detection units 234 and 240 are input to the disturbance estimation unit 238 in the CPU 210. The disturbance estimation unit 238 estimates a load disturbance applied to the mechanism unit based on the input drive information and current and sends the estimated load disturbance to the drive control unit 213.

駆動制御部213では、駆動情報検出部236で検出された駆動情報、外乱推定部238で推定された負荷外乱値、並びに入力部239等で設定された動作モードに基づいて目標指令値を生成する。このとき、駆動制御部213は、目標指令値に沿った駆動となるように、モータドライバ235、241に駆動指令を送出し、アクチュエータ230、232をフィードバック制御で駆動する。この結果、図2(b)に示したモータ105、109が目標指令値に沿うように回転制御される。尚、外乱推定部238により推定された負荷外乱には、モータ105、109を含む機構部とアクチュエータ230、232を含む駆動部とに関する粘性係数が含まれる。   The drive control unit 213 generates a target command value based on the drive information detected by the drive information detection unit 236, the load disturbance value estimated by the disturbance estimation unit 238, and the operation mode set by the input unit 239 and the like. . At this time, the drive control unit 213 sends a drive command to the motor drivers 235 and 241 so as to drive according to the target command value, and drives the actuators 230 and 232 by feedback control. As a result, the motors 105 and 109 shown in FIG. 2B are controlled to rotate along the target command value. The load disturbance estimated by the disturbance estimation unit 238 includes a viscosity coefficient related to the mechanism unit including the motors 105 and 109 and the drive unit including the actuators 230 and 232.

モータドライバ235は電動機のモータ105を駆動し、モータドライバ241は電動機のモータ109を駆動する。モータ105、109を含む機構部とアクチュエータ230、232を含む駆動部とは潤滑剤を含んだ粘性変化を持つ。駆動情報検出部236は、モータドライバ235、241によるアクチュエータ230、232の駆動情報を検出する。電流検出部234、240は、モータドライバ235、241に流れる電流を検出する。   The motor driver 235 drives the motor 105 of the electric motor, and the motor driver 241 drives the motor 109 of the electric motor. The mechanism unit including the motors 105 and 109 and the drive unit including the actuators 230 and 232 have a viscosity change including a lubricant. The drive information detection unit 236 detects drive information of the actuators 230 and 232 by the motor drivers 235 and 241. The current detection units 234 and 240 detect currents flowing through the motor drivers 235 and 241.

外乱推定部238は、アクチュエータ230、232に加わる負荷外乱を電流検出部234、240で検出された電流、及び駆動情報検出部236で検出された駆動情報に基づいて推定する。駆動制御部213は、モータドライバ235、241への駆動指令を外乱推定部238により推定された負荷外乱に含まれるモータ105、109を含む機構部とアクチュエータ230、232を含む駆動部とに関する粘性係数と駆動情報検出部236により検出された駆動情報とに基づいて制御する。モータ105を含む第1の機構部とモータ109を含む第2の機構部とを駆動するための各部構成は、駆動制御装置と呼ばれても良い。詳しくは上述したモータドライバ235、241及びエンコーダ231、233付きのアクチュエータ230、232を含み、駆動情報検出部236及び電流検出部234、240と、外乱推定部238及び駆動制御部213と、が該当する。   The disturbance estimation unit 238 estimates the load disturbance applied to the actuators 230 and 232 based on the current detected by the current detection units 234 and 240 and the drive information detected by the drive information detection unit 236. The drive control unit 213 is a viscosity coefficient related to the mechanism unit including the motors 105 and 109 and the drive unit including the actuators 230 and 232 included in the load disturbance estimated by the disturbance estimation unit 238 based on the drive command to the motor drivers 235 and 241. And the drive information detected by the drive information detector 236. Each component configuration for driving the first mechanism unit including the motor 105 and the second mechanism unit including the motor 109 may be referred to as a drive control device. Specifically, the motor drivers 235 and 241 and the actuators 230 and 232 with the encoders 231 and 233 described above are included, and the drive information detection unit 236 and the current detection units 234 and 240, the disturbance estimation unit 238, and the drive control unit 213 are applicable. To do.

また、ここでの駆動制御部213は、特徴的機能として、外乱推定部238で推定される粘性係数の値を予め決められた特性パラメータに基づいて計算する。また、モータドライバ235を介してのアクチュエータ230によるモータ105、モータドライバ241を介してのアクチュエータ232によるモータ109の駆動開始後から粘性係数が一定の範囲に収まった後にクラッチ111、112の動力伝達をそれぞれ行わせる。   In addition, the drive control unit 213 here calculates the value of the viscosity coefficient estimated by the disturbance estimation unit 238 based on a predetermined characteristic parameter as a characteristic function. In addition, after the viscosity coefficient is within a certain range after the start of driving of the motor 105 by the actuator 230 via the motor driver 235 and the motor 109 by the actuator 232 via the motor driver 241, the power transmission of the clutches 111 and 112 is performed. Let each do.

因みに、図1(b)に示すマニピュレータ装置200Aであれば、駆動制御部213は、同様に予め決められた特性パラメータに基づいて粘性係数の値を計算する。そして、単一のモータドライバ235を介してのアクチュエータ230によるモータ105の駆動開始後から粘性係数が一定の範囲に収まった後に単一のクラッチ111の動力伝達を行わせる機能となる。一方、図2(a)に示すマニピュレータ装置200Bであれば、駆動制御部213は、同様に予め決められた特性パラメータに基づいて粘性係数の値を計算する。そして、単一のモータドライバ235を介してのアクチュエータ230によるモータ105の駆動開始後から粘性係数が一定の範囲に収まった後に一対のクラッチ111、112の動力伝達をそれぞれ行わせる機能となる。   Incidentally, in the case of the manipulator device 200A shown in FIG. 1B, the drive control unit 213 similarly calculates the value of the viscosity coefficient based on a predetermined characteristic parameter. Then, after the start of driving of the motor 105 by the actuator 230 via the single motor driver 235, the function of transmitting power of the single clutch 111 is performed after the viscosity coefficient falls within a certain range. On the other hand, in the case of the manipulator device 200B shown in FIG. 2A, the drive control unit 213 similarly calculates the value of the viscosity coefficient based on a predetermined characteristic parameter. Then, after the viscosity coefficient falls within a certain range from the start of driving of the motor 105 by the actuator 230 via the single motor driver 235, the power transmission of the pair of clutches 111 and 112 is performed.

こうした機能を持つ場合、粘性変化を持つ動力伝達部を有する機構部に適用しても、時間経過に応じた粘性変化を考慮して駆動部の駆動状態に見合うように外乱推定の精度を極力向上することができる。因みに、負荷外乱には負荷外乱トルク以外にも装置の自重等が含まれる。   If it has such a function, the accuracy of disturbance estimation will be improved as much as possible to match the drive state of the drive unit, taking into account the change in viscosity over time even when applied to a mechanism unit having a power transmission unit with a change in viscosity. can do. Incidentally, the load disturbance includes the weight of the apparatus in addition to the load disturbance torque.

ところで、上述した外乱推定部238は、例えば単一のモータ105を含む機構部又は一対のモータ105、109を含む第1の機構部、第2の機構部に加わる負荷外乱トルクを推定するようにしても良い。こうした場合、駆動制御部213は、粘性係数として粘性摩擦係数を扱い、外乱トルク推定部による負荷外乱トルクの推定時に粘性摩擦係数の値について、上述した特徴的機能の処理を行うことになる。ここでも粘性摩擦係数の値の補正には、予め決められた補正用パラメータの特性に係る計算結果が用いられる。   By the way, the disturbance estimation unit 238 described above estimates, for example, a load disturbance torque applied to a mechanism unit including a single motor 105 or a first mechanism unit including a pair of motors 105 and 109 and a second mechanism unit. May be. In such a case, the drive control unit 213 treats the viscous friction coefficient as the viscosity coefficient, and performs the above-described characteristic function processing on the value of the viscous friction coefficient when estimating the load disturbance torque by the disturbance torque estimation unit. Again, for the correction of the value of the viscous friction coefficient, a calculation result relating to the characteristics of a predetermined correction parameter is used.

また、駆動制御部213は、他の特徴的機能として、補正用パラメータの特性をアクチュエータ230によるモータ105、並びにアクチュエータ232によるモータ109の動作開始後から一次関数的に変化して予め決められた値に漸近するように設定する。或いは動作開始後から指数関数的に減衰して予め決められた値に漸近するように設定する。図1(b)及び図2(a)の構成であればアクチュエータ230により駆動されるモータ105が対象となる。   In addition, as another characteristic function, the drive control unit 213 changes a characteristic of the correction parameter in a linear function after the operation of the motor 105 by the actuator 230 and the motor 109 by the actuator 232 starts, and is a predetermined value. Set asymptotically. Alternatively, it is set so that it gradually decreases exponentially from the start of operation and approaches a predetermined value. In the configuration of FIG. 1B and FIG. 2A, the motor 105 driven by the actuator 230 is an object.

更に、上述した駆動情報検出部236は、駆動情報としてアクチュエータ230によるモータ105、並びにアクチュエータ232によるモータ109の回転角速度を検出する回転角速度検出部としても良い。図1(b)及び図2(a)の構成であればアクチュエータ230により駆動されるモータ105が対象となる。こうした場合、駆動制御部213は、粘性係数を予め決められた値に漸近させるための回転角速度検出部による回転角速度を切り替え可能な機能を持つことが好ましい。   Furthermore, the above-described drive information detection unit 236 may be a rotation angular velocity detection unit that detects the rotation angular velocity of the motor 105 by the actuator 230 and the motor 109 by the actuator 232 as drive information. In the configuration of FIG. 1B and FIG. 2A, the motor 105 driven by the actuator 230 is an object. In such a case, the drive control unit 213 preferably has a function capable of switching the rotation angular velocity by the rotation angular velocity detection unit for making the viscosity coefficient asymptotically approach a predetermined value.

因みに、上述した駆動制御装置は、負荷外乱トルクを推定して粘性摩擦係数の値を計算し、粘性摩擦係数が一定の範囲に収まった後に単一のクラッチ111や一対のクラッチ111、112の動力伝達を行わせる機能を持つ。この駆動制御装置は、一対の第1の駆動部、第2の駆動部のアクチュエータ230、232により一対の第1の機構部、第2の機構部のモータ105、109をそれぞれ駆動するため、トルク制御装置と呼ばれても良い。また、図1(b)の構成であれば単一の駆動部のアクチュエータ230により駆動される単一の機構部に備えられたモータ105が対象となる。更に、図2(a)の構成であれば単一の駆動部のアクチュエータ230により駆動される一対の第1の機構部、第2の機構部の何れか一方に備えられたモータ105が対象となる。また、こうした観点でのトルク制御装置は、入力部239からの操作力指令値の外力に対して一対の第1の機構部、第2の機構部のモータ105、109の出力により制御対象物のアーム101の関節をアシスト制御するため、アシスト制御装置と呼ばれても良い。図1(b)及び図2(a)の構成であれば単一のモータ105の出力により制御対象物のアーム101の関節をアシスト制御することになる。   Incidentally, the above-described drive control device calculates the value of the viscous friction coefficient by estimating the load disturbance torque, and after the viscous friction coefficient falls within a certain range, the power of the single clutch 111 or the pair of clutches 111 and 112 is calculated. Has a function to transmit. In this drive control device, the actuators 230 and 232 of the pair of first drive units and the second drive unit drive the motors 105 and 109 of the pair of first mechanism units and second mechanism units, respectively. It may be called a control device. In the configuration of FIG. 1B, the motor 105 provided in a single mechanism unit driven by the actuator 230 of a single drive unit is a target. Further, in the configuration of FIG. 2A, the motor 105 provided in either one of the pair of the first mechanism unit and the second mechanism unit driven by the actuator 230 of the single driving unit is targeted. Become. In addition, the torque control device from this point of view is based on the output of the motors 105 and 109 of the pair of first mechanism unit and second mechanism unit against the external force of the operation force command value from the input unit 239. Since the assist control of the joint of the arm 101 is performed, it may be called an assist control device. In the configuration of FIGS. 1B and 2A, the joint of the arm 101 of the control object is assisted and controlled by the output of the single motor 105.

実施例に係るマニピュレータ装置200A、200B、200Cのマニピュレータ本体201に備えられる駆動制御装置は、負荷外乱の推定に際して時間関数で変化する粘性係数を用いることができる。負荷外乱の推定の対象は、単一のアクチュエータ230を含む駆動部又は一対のアクチュエータ230、232を含む第1の駆動部及び第2の駆動部が挙げられる。また、単一のモータ105を含む機構部や一対のモータ105、109を含む第1の機構部及び第2の機構部が挙げられる。負荷外乱の推定を行う際、粘性係数が一定値又は回転情報に応じてその値を変える手法は確立されており、機構部に含まれるグリース等の潤滑剤には粘性が時間に応じて変化する特性があることも知られている。従って、負荷外乱の推定で用いる粘性係数を時間の関数で変化させれば粘性係数が実機モデルに近くなるため、負荷外乱の推定の精度が向上するようになる。ここで、具体的に負荷外乱推定を負荷外乱トルク推定とし、粘性係数を粘性摩擦係数とする場合を例示できるのは上述した通りである。   The drive control device provided in the manipulator body 201 of the manipulator devices 200A, 200B, and 200C according to the embodiment can use a viscosity coefficient that changes with a time function when estimating the load disturbance. The target of load disturbance estimation includes a drive unit including a single actuator 230 or a first drive unit and a second drive unit including a pair of actuators 230 and 232. Further, a mechanism unit including a single motor 105, a first mechanism unit including a pair of motors 105 and 109, and a second mechanism unit may be used. When estimating the load disturbance, a method for changing the viscosity coefficient according to a constant value or rotation information has been established, and the viscosity of a lubricant such as grease contained in the mechanism section changes with time. It is also known to have characteristics. Therefore, if the viscosity coefficient used in the estimation of the load disturbance is changed as a function of time, the viscosity coefficient becomes close to an actual machine model, so that the accuracy of the estimation of the load disturbance is improved. Here, specifically, the case where the load disturbance estimation is the load disturbance torque estimation and the viscosity coefficient is the viscous friction coefficient can be exemplified as described above.

図4は、上述したマニピュレータ装置200Cのマニピュレータ本体201に備えられる入力部239の外観構成を示した概略図である。   FIG. 4 is a schematic diagram illustrating an external configuration of the input unit 239 provided in the manipulator body 201 of the above-described manipulator device 200C.

図4を参照すれば、入力部239は、ユーザによるマニピュレータの操作用又は動作プロファイルの作成用とされるタッチパネルaと、動作プロファイルの作成用のテンキーbと、を備える。また、その他にマニピュレータの動作開始用の実行ボタンcと、電源オン用の電源ボタンdと、マニピュレータの動作を緊急に停止するための緊急停止ボタンeと、を備えている。   Referring to FIG. 4, the input unit 239 includes a touch panel a that is used for manipulator operation by a user or for creating an action profile, and a numeric keypad b for creating an action profile. In addition, an execution button c for starting the operation of the manipulator, a power button d for turning on the power, and an emergency stop button e for urgently stopping the operation of the manipulator are provided.

入力部239をユーザが使用する場合、電源ボタンdをオンにすると、タッチパネルaが表示され、その表示内容に従ってマニピュレータの操作が可能となる。そこで、ユーザはタッチパネルaやテンキーbにより動作プロファイルを作成した後、実行ボタンcによりマニピュレータの動作を開始する。このとき、上述した粘性係数や粘性摩擦係数を補正するモードと補正しないモードとを切り替え設定することが可能となっている。   When the user uses the input unit 239, when the power button d is turned on, the touch panel a is displayed, and the manipulator can be operated according to the display content. Therefore, the user creates an operation profile with the touch panel a or the numeric keypad b, and then starts the operation of the manipulator with the execution button c. At this time, it is possible to switch between a mode for correcting the viscosity coefficient and the viscous friction coefficient described above and a mode for not correcting.

例えば、タッチパネルaに表示されるメニューから「動作モード選択」を選定すると、タッチパネルa上に粘性係数或いは粘性摩擦係数を補正するか否かのオン・オフスイッチが表示される。そこで、ユーザはテンキーbやタッチパネルaを利用して補正モードオン・オフを切り替えることができる。また、補正モードをオフとした場合、粘性係数或いは粘性摩擦係数のデフォルト値を決めることができる。補正モードのオン・オフに係る情報とデフォルト値とはCPU210に入力され、外乱推定部238或いは外乱トルク推定部で使用される。   For example, when “select operation mode” is selected from a menu displayed on the touch panel a, an on / off switch for whether to correct the viscosity coefficient or the viscous friction coefficient is displayed on the touch panel a. Therefore, the user can switch the correction mode on / off using the numeric keypad b or the touch panel a. Further, when the correction mode is turned off, the default value of the viscosity coefficient or the viscous friction coefficient can be determined. Information regarding the on / off of the correction mode and the default value are input to the CPU 210 and used by the disturbance estimation unit 238 or the disturbance torque estimation unit.

図5は、上述したマニピュレータ装置200Cのマニピュレータ本体201に備えられる外乱推定部238を外乱トルク推定部とした場合の回路構成を例示したもので、同図(a)はローパスフィルタを持たない回路構成図、同図(b)ローパスフィルタを持つ回路構成図である。但し、ここでは説明を簡単にするため、1系統の電流検出部234からの電流に基づいて1系統の出力を行う場合を示している。   FIG. 5 illustrates a circuit configuration when the disturbance estimation unit 238 provided in the manipulator body 201 of the manipulator device 200C described above is a disturbance torque estimation unit. FIG. 5A illustrates a circuit configuration without a low-pass filter. FIG. 4B is a circuit configuration diagram having a low-pass filter. However, here, in order to simplify the description, the case where one system of output is performed based on the current from the one system of current detection unit 234 is shown.

図5(a)に示される外乱トルク推定部は、実機部404に対するトルク推定部403Aがローパスフィルタを持たない場合に該当する。これに対し、図5(b)に示される外乱トルク推定部は、実機部404に対するトルク推定部403Bが擬似微分用のローパスフィルタ405を持つ場合に該当する。何れの外乱トルク推定部についても、実機部404は通常、減速機106、110を含めると多慣性系のブロック図になるが、ここでは1慣性系と捉えて簡略化して示している。また、ここでは電流検出部234から入力される電流の検出結果及び駆動情報検出部236から得られる駆動情報に含まれる外乱トルク及びクーロン摩擦に基づいて実機部404の出力をモータ105の回転角速度ωを積分1/sした値のモータ軸の角度θとする。この他、慣性モーメントJとして第1の機構部や減速機106に係る慣性モーメントをモータ軸に換算した値を使用する。尚、1/sはラプラス変換の表記上で積分を示すものである。   The disturbance torque estimation unit shown in FIG. 5A corresponds to the case where the torque estimation unit 403A for the actual machine unit 404 does not have a low-pass filter. On the other hand, the disturbance torque estimation unit shown in FIG. 5B corresponds to the case where the torque estimation unit 403B for the actual unit 404 has a low-pass filter 405 for pseudo differentiation. For any disturbance torque estimation unit, the actual unit 404 is usually a block diagram of a multi-inertia system including the speed reducers 106 and 110, but here it is simplified and shown as a one-inertia system. Further, here, the output of the actual unit 404 is determined based on the detection result of the current input from the current detection unit 234 and the disturbance torque and Coulomb friction included in the drive information obtained from the drive information detection unit 236. Is the angle θ of the motor shaft obtained by integrating 1 / s. In addition, as the moment of inertia J, a value obtained by converting the moment of inertia related to the first mechanism unit or the speed reducer 106 to the motor shaft is used. Note that 1 / s indicates integration in terms of Laplace transform.

図5(a)及び図5(b)に共通する実機部404では、電流の検出結果に対応するトルク定数Ktと後述する演算パラメータとの差分を慣性モーメントJの逆数1/Jで乗算した値を積分1/sした値によりモータ105の回転角速度ωを算出する。また、この回転角速度ωを積分1/sした値によりモータ軸の角度θを出力する。重力項付加部401は、モータ105に接続されている第1の機構部により力が異なるため、その機構部で出力される角度θに対する関数で重力項g(θ)を決定して外乱トルク及びクーロン摩擦の加算値にパラメータとして加算する。粘性摩擦係数付加部402は、回転角速度ωに対応するモータ105と減速機106及び第1の機構部とに関する粘性摩擦係数Cを外乱トルク及びクーロン摩擦の加算値と重力項g(θ)との加算値に加算して演算パラメータとする。   In the real machine unit 404 common to FIGS. 5A and 5B, a value obtained by multiplying a difference between a torque constant Kt corresponding to the current detection result and a calculation parameter described later by an inverse 1 / J of the moment of inertia J. The rotational angular velocity ω of the motor 105 is calculated from the value obtained by integrating 1 / s. Further, the motor shaft angle θ is output by a value obtained by integrating 1 / s of the rotational angular velocity ω. Since the force of the gravity term adding unit 401 differs depending on the first mechanism unit connected to the motor 105, the gravity term g (θ) is determined by a function with respect to the angle θ output from the mechanism unit, and the disturbance torque and Add as a parameter to the added value of Coulomb friction. The viscous friction coefficient adding unit 402 calculates the viscous friction coefficient C related to the motor 105, the speed reducer 106, and the first mechanism unit corresponding to the rotational angular velocity ω between the disturbance torque and the Coulomb friction added value, and the gravity term g (θ). Add to the added value to make it a calculation parameter.

また、図5(a)のトルク推定部403Aでは、推定値を示すトルク定数Ktからクーロン摩擦及び後述する演算パラメータを減算した値を外乱トルク推定値とする。この演算パラメータは、外乱オブザーバを用いるもので、重力項g(θ)に推定値を示す粘性摩擦係数Cを加算した値に対して推定値を示す慣性モーメントJを加算した値で得られる。   Further, in the torque estimation unit 403A in FIG. 5A, a disturbance torque estimated value is obtained by subtracting Coulomb friction and a calculation parameter described later from the torque constant Kt indicating the estimated value. This calculation parameter uses a disturbance observer and is obtained as a value obtained by adding an inertia moment J indicating an estimated value to a value obtained by adding a viscous friction coefficient C indicating an estimated value to the gravity term g (θ).

更に、図5(b)のトルク推定部403Bでは、推定値を示すトルク定数Ktと回転角速度ωを推定値を示す慣性モーメントJ/時定数τで乗算した値との加算値を算出する。また、この加算値に対して回転角速度ωに対応する推定値を示す粘性摩擦係数Cを減算した値から更に重力項g(θ)及びクーロン摩擦を減算した値をローパスフィルタ405で疑似微分1/(sτ+1)する。更に、疑似微分1/(sτ+1)の値から先の推定値を示す慣性モーメントJ/時定数τの値を減算して外乱トルク推定値を得る。   Further, the torque estimation unit 403B in FIG. 5B calculates an addition value of the torque constant Kt indicating the estimated value and the value obtained by multiplying the rotational angular velocity ω by the moment of inertia J / time constant τ indicating the estimated value. Further, a value obtained by subtracting the gravitational term g (θ) and the Coulomb friction from the value obtained by subtracting the viscous friction coefficient C indicating the estimated value corresponding to the rotational angular velocity ω from this added value is obtained by the pseudo-differentiation 1 / (Sτ + 1). Further, a disturbance torque estimated value is obtained by subtracting the value of the moment of inertia J / time constant τ indicating the previous estimated value from the value of the pseudo differential 1 / (sτ + 1).

何れにしても、実機部404及びトルク推定部403A、403Bで使われる各種パラメータであるトルク定数Kt、慣性モーメントJ、粘性摩擦係数C、或いはそれらの推定値等には誤差が含まれているため、パラメータを同定して値を合わせる必要がある。実用上では、例えば実験データを用いて統計処理上での重回帰分析を行ったり、或いは周波数応答解析からパラメータの同定を行う場合を例示できる。   In any case, the torque constant Kt, the moment of inertia J, the viscous friction coefficient C, or the estimated values thereof, which are various parameters used in the actual machine unit 404 and the torque estimation units 403A and 403B, include errors. It is necessary to identify the parameters and match the values. Practically, for example, multiple regression analysis on statistical processing is performed using experimental data, or parameters are identified from frequency response analysis.

図6は、図5(b)に示す外乱トルク推定部で得られた外乱トルク推定値を用いてトルク制御を行う場合のトルク制御回路の構成例を示したブロック図である。   FIG. 6 is a block diagram illustrating a configuration example of a torque control circuit in the case where torque control is performed using the disturbance torque estimation value obtained by the disturbance torque estimation unit illustrated in FIG.

図6を参照すれば、このトルク制御回路は、図5(b)の外乱トルク推定部で得られる外乱トルク推定値をフィードバックし、操作力目標となるトルク指令と比較して外乱トルク推定値をトルク指令の値から減算した結果を得る。この結果に対して比例、積分、微分を含むPID演算を行うPID制御器501でPID演算する。また、そのPID演算の結果を受けた電流ドライバ502がモータ105へ電流値を供給する。このときの電流値が外乱トルク推定部に入力されるが、こうしたフィードバック制御を行うことでトルク指令値に追従したトルク制御を精度良く行うことができる。このトルク制御回路では、演算パラメータに重力項g(θ)を用いているものの、重力補償等の動力学的補償を行っていない。そこで、更に摩擦補償や重力補償、慣性力等の補償を実施すれば、より追従性の優れたフィードバック制御並びに負荷外乱を打ち消すためのフィードフォワード制御を精度良く行わせることができる。   Referring to FIG. 6, the torque control circuit feeds back the estimated disturbance torque value obtained by the disturbance torque estimation unit shown in FIG. 5B, and compares the estimated torque value with the torque command as the operation force target. The result obtained by subtracting from the torque command value is obtained. The PID calculation is performed by the PID controller 501 that performs PID calculation including proportionality, integration, and differentiation on the result. The current driver 502 that has received the result of the PID calculation supplies a current value to the motor 105. The current value at this time is input to the disturbance torque estimation unit. By performing such feedback control, torque control that follows the torque command value can be accurately performed. This torque control circuit uses the gravity term g (θ) as a calculation parameter, but does not perform dynamic compensation such as gravity compensation. Therefore, if further compensation such as friction compensation, gravity compensation, inertial force, and the like is performed, feedback control with better followability and feedforward control for canceling load disturbance can be performed with high accuracy.

図7は、図6に示すトルク制御回路を用いてアシスト制御を行うイメージの模式図を示したものである。同図(a)はマニピュレータ503の操作状態推移に対比される位置変化に対する力の変化の関係で示される動作に必要な力の特性図、同図(b)は外力の操作力に対する操作力指令値の関係を示した図である。   FIG. 7 shows a schematic diagram of an image of performing assist control using the torque control circuit shown in FIG. FIG. 4A is a characteristic diagram of the force required for the operation indicated by the relationship of the force change with respect to the position change compared with the operation state transition of the manipulator 503, and FIG. 4B is an operation force command for the operation force of the external force. It is the figure which showed the relationship of the value.

図7(a)を参照すれば、図6に示すトルク制御回路でアシスト制御を行う際、マニピュレータ503を或る位置Pから他の位置P′へ操作して移動させるときには、トルク指令の値による操作力の目標値を設定する。これにより、動作に必要な力の一部がモータ出力のアシスト力で補われて外力の操作力への合力となるため、一定の外力の操作力で目標値に追従した操作が可能となる。また、図7(b)を参照すれば、操作力指令値の目標値Fとしては、外力の操作力の変化−F1〜F1の区間のように外力の操作力の目標値Fに対して不感帯を持つようなプロファイルを持たせれば良い。これにより、突然動作することや発振を抑制でき、安定した動作が可能となる。   Referring to FIG. 7A, when assist control is performed by the torque control circuit shown in FIG. 6, when the manipulator 503 is moved from one position P to another position P ′, it depends on the value of the torque command. Set the target value of operating force. As a result, a part of the force required for the operation is supplemented by the assist force of the motor output and becomes a resultant force to the operation force of the external force, so that the operation following the target value can be performed with the operation force of the constant external force. Referring to FIG. 7B, the target value F of the operating force command value is a dead zone with respect to the target value F of the operating force of the external force as in the section of changes in operating force of the external force -F1 to F1. A profile that has As a result, sudden operation and oscillation can be suppressed, and stable operation is possible.

図8は、図6に示すトルク制御回路を用いてアシスト制御を行う場合の図3に示すマニピュレータ装置200Cのマニピュレータ本体201に備えられるCPU210内の駆動制御部213に係る動作処理を示すフローチャートである。   FIG. 8 is a flowchart showing an operation process related to the drive control unit 213 in the CPU 210 provided in the manipulator body 201 of the manipulator device 200C shown in FIG. 3 when assist control is performed using the torque control circuit shown in FIG. .

図8を参照すれば、駆動制御部213のアシスト制御に係る動作処理では、まずトルク指令となる操作力目標値設定(ステップS1)を行ってからマニピュレータ503の位置を関節角により検出(ステップS2)する。この後、駆動制御部213はマニピュレータ503の外力の操作力を検出(ステップS3)する。次に、検出結果に基づいて操作有りか否かの判定(ステップS4)を行う。この判定の結果、操作が無ければマニピュレータ503の位置を関節角により検出(ステップS2)する処理の前に戻ってそれ以降の処理を繰り返す。これに対し、操作が有ればアシスト制御を開始する。ここまでの処理の流れでは、駆動制御部213においてマニピュレータ503の位置や回転角速度ωの変化や外力の操作力の変化から入力部239による操作の有無を判断してアシスト制御を開始できることを示している。   Referring to FIG. 8, in the operation process related to the assist control of the drive control unit 213, first, an operation force target value setting as a torque command is set (step S1), and then the position of the manipulator 503 is detected by the joint angle (step S2). ) Thereafter, the drive control unit 213 detects the operating force of the external force of the manipulator 503 (step S3). Next, it is determined whether or not there is an operation based on the detection result (step S4). As a result of this determination, if there is no operation, the process returns to before the process of detecting the position of the manipulator 503 based on the joint angle (step S2) and the subsequent processes are repeated. On the other hand, if there is an operation, the assist control is started. The processing flow so far shows that the drive control unit 213 can start assist control by determining the presence or absence of an operation by the input unit 239 from the change in the position of the manipulator 503, the rotation angular velocity ω, and the change in the external force operation force. Yes.

アシスト制御が開始されると、駆動制御部213は初期的に設定されたマニピュレータ503の操作力目標値を検出結果に基づいて操作目標値誤差検出(ステップS5)を行ってからモータ105のトルク出力値を算出(ステップS6)する。このトルク出力値は、モータの回転系慣性モーメントを示すイナーシャと回転角速度ωを微分した角加速度とを乗算して得られる。そこで、駆動制御部213は算出されたトルク出力値でモータ駆動(ステップS7)してから再度マニピュレータ503の位置を関節角により検出(ステップS8)した後、マニピュレータ503の外力の操作力を検出(ステップS9)する。   When the assist control is started, the drive control unit 213 performs the operation target value error detection (step S5) based on the detection result of the initially set operation force target value of the manipulator 503, and then outputs the torque output of the motor 105. A value is calculated (step S6). This torque output value is obtained by multiplying the inertia indicating the rotational system moment of inertia of the motor and the angular acceleration obtained by differentiating the rotational angular velocity ω. Accordingly, the drive control unit 213 drives the motor with the calculated torque output value (step S7), and again detects the position of the manipulator 503 based on the joint angle (step S8), and then detects the operating force of the external force of the manipulator 503 ( Step S9).

更に、検出結果に基づいて操作有りか否かの判定(ステップS10)を行う。この判定の結果、操作が有れば操作目標値誤差検出(ステップS5)する処理の前に戻ってそれ以降の処理を繰り返す。これに対し、操作が無ければアシスト制御を終了する。ここまでの処理の流れでは、駆動制御部213において検出した操作目標値誤差に基づいてモータ105を駆動制御しつつ、外力の操作力との比較を行ってその外力の操作力が操作目標値になるようモータ105をフィードバック制御することを示している。この結果、アシスト制御の動作を精度良く行わせることができる。   Further, it is determined whether or not there is an operation based on the detection result (step S10). As a result of the determination, if there is an operation, the process returns to the process before the operation target value error detection (step S5) and the subsequent processes are repeated. On the other hand, if there is no operation, the assist control is terminated. In the processing flow so far, the motor 105 is driven and controlled based on the operation target value error detected by the drive control unit 213, and compared with the operation force of the external force, the operation force of the external force becomes the operation target value. It shows that the motor 105 is feedback-controlled so that As a result, the assist control operation can be performed with high accuracy.

図9は、図5(b)に示す外乱トルク推定部を粘性摩擦係数の補正用とした場合の回路構成を例示した図である。   FIG. 9 is a diagram illustrating a circuit configuration when the disturbance torque estimation unit illustrated in FIG. 5B is used for correcting the viscous friction coefficient.

図8を参照すれば、この外乱トルク推定部は、図5(b)の回路構成と比べ、実機部404における粘性摩擦係数付加部601がグリース等の潤滑剤による粘性変化を持つ第1の機構部を対象とした場合に粘性摩擦係数Cが駆動時間t及び回転角速度ωによって変化することを考慮する。そこで、粘性摩擦係数C(ω,t)をパラメータとして用いる。また、トルク推定部403Bでは、推定値を示すトルク定数Ktと回転角速度ωを推定値を示す慣性モーメントJ/時定数τで乗算した値との加算値に対する減算用に推定値を示す粘性摩擦係数C(ω,t)をパラメータとして用いる点が相違している。   Referring to FIG. 8, the disturbance torque estimating unit is a first mechanism in which the viscous friction coefficient adding unit 601 in the actual machine unit 404 has a viscosity change caused by a lubricant such as grease, as compared with the circuit configuration of FIG. Considering that the viscous friction coefficient C varies depending on the driving time t and the rotational angular velocity ω when the part is targeted. Therefore, the viscous friction coefficient C (ω, t) is used as a parameter. Further, the torque estimation unit 403B has a viscous friction coefficient indicating an estimated value for subtraction with respect to an addition value of a torque constant Kt indicating an estimated value and a value obtained by multiplying the rotation angular velocity ω by an inertia moment J / time constant τ indicating an estimated value. The difference is that C (ω, t) is used as a parameter.

ところで、トルク推定部403Bで用いるパラメータは、予め取得しておいた駆動時間t及び回転角速度ωに応じたデータ値を用いることが好ましい。そのデータとしては、一定の回転角速度ωで駆動したとき及び回転角速度ωを途中で変化させたときの粘性摩擦係数Cxの値の駆動時間tの変化を複数の回転角速度ωの組合せで取得しておき、それらのデータに基づいて駆動時間t、回転角速度ωに対する粘性摩擦係数Cxの値を関数化したものを用いる。因みに、粘性摩擦係数Cxのxは0〜∞とする場合を例示できる。これらのデータは、複数のテーブル形式として記憶部214に格納するようにすれば精度の高いトルク推定を行うことができる。   By the way, it is preferable to use data values corresponding to the drive time t and the rotational angular velocity ω acquired in advance as parameters used in the torque estimation unit 403B. As the data, a change in the driving time t of the value of the viscous friction coefficient Cx when driving at a constant rotational angular velocity ω and when the rotational angular velocity ω is changed in the middle is acquired by a combination of a plurality of rotational angular velocities ω. In addition, a function of the value of the viscous friction coefficient Cx with respect to the driving time t and the rotational angular velocity ω based on these data is used. Incidentally, the case where x of the viscous friction coefficient Cx is 0 to ∞ can be exemplified. If these data are stored in the storage unit 214 as a plurality of table formats, highly accurate torque estimation can be performed.

また、上述したデータは個体毎に異なることが多いため、個体毎に取得することが望ましい。粘性摩擦係数Cxの補正方法として、図9に示す回路構成を例示して説明したが、本実施例では駆動時間t及び回転角速度ωに対する粘性摩擦係数Cxの補正を行うことを技術的要旨とする。このため、図9に示す回路構成以外に、例えば電流値の多項式から推定する手法、電流及び電圧、磁束から推定する手法等を適用することができる。また、トルク推定をせずに摩擦補償をする場合であっても、粘性摩擦係数Cxの補正を行うことができる。   In addition, since the above-mentioned data is often different for each individual, it is desirable to acquire for each individual. As a method for correcting the viscous friction coefficient Cx, the circuit configuration shown in FIG. 9 has been described as an example, but in this embodiment, the technical gist is to correct the viscous friction coefficient Cx with respect to the driving time t and the rotational angular velocity ω. . For this reason, in addition to the circuit configuration shown in FIG. 9, for example, a method of estimating from a current value polynomial, a method of estimating from a current, voltage, and magnetic flux can be applied. Even when the friction compensation is performed without estimating the torque, the viscous friction coefficient Cx can be corrected.

図10は、図9に示す外乱トルク推定部を適用した場合の回転角速度ωに対する粘性摩擦係数C及び摩擦力fとの関係を示した特性図である。同図(a)は回転角速度ωに対する粘性摩擦係数Cの特性図、同図(b)は回転角速度ωに対する摩擦力fの特性図である。   FIG. 10 is a characteristic diagram showing the relationship between the viscous friction coefficient C and the frictional force f with respect to the rotational angular velocity ω when the disturbance torque estimation unit shown in FIG. 9 is applied. FIG. 4A is a characteristic diagram of the viscous friction coefficient C with respect to the rotational angular velocity ω, and FIG. 4B is a characteristic diagram of the frictional force f with respect to the rotational angular velocity ω.

図10(a)を参照すれば、回転角速度ωに対する粘性摩擦係数Cの特性では、粘性摩擦係数Cが回転角速度ω=0の初期値C0から第1の機構部或いは第2の機構部を駆動開始して回転角速度ωを増加させると、駆動時間tに応じてそれぞれ異なる曲線状に減衰して降下するように変化する特性であることを示している。   Referring to FIG. 10A, in the characteristic of the viscous friction coefficient C with respect to the rotational angular velocity ω, the viscous friction coefficient C drives the first mechanism portion or the second mechanism portion from the initial value C0 of the rotational angular velocity ω = 0. It is shown that when the rotational angular velocity ω is increased from the start, the characteristic changes so as to be attenuated and lowered according to the driving time t.

具体的に云えば、図10(a)の特性図では、駆動時間tの初期値t0では一定値を維持する特性になるが、所定時間t1経過後や長時間t∞経過後では回転角速度ωが速い程、粘性摩擦係数Cが低くなる特性であることを示している。長時間t∞経過後の粘性摩擦係数Cは、第1の回転角速度ω1のときの第1の粘性摩擦係数C1の値よりも速度アップした第2の回転角速度ω2のときの第2の粘性摩擦係数C2の値の方が小さくなっている。   Specifically, in the characteristic diagram of FIG. 10 (a), the constant value is maintained at the initial value t0 of the driving time t, but the rotational angular velocity ω after a predetermined time t1 or after a long time t∞ has elapsed. This indicates that the faster the is, the lower the viscous friction coefficient C is. The viscous friction coefficient C after the elapse of a long time t∞ is the second viscous friction at the second rotational angular velocity ω2 that is higher than the value of the first viscous friction coefficient C1 at the first rotational angular velocity ω1. The value of the coefficient C2 is smaller.

要するに、図10(a)からは、粘性摩擦係数Cの特性は駆動時間tに伴って下降する傾向にあることが判る他、回転角速度ωが速い程、粘性摩擦係数Cの値や特性が低下することが判る。   In short, from FIG. 10A, it can be seen that the characteristic of the viscous friction coefficient C tends to decrease with the driving time t, and the higher the rotational angular velocity ω, the lower the value and characteristic of the viscous friction coefficient C. I know that

これに対し、図10(b)を参照すれば、回転角速度ωに対する摩擦力fの特性では、摩擦力fが回転角速度ω=0の初期値F0から第1の機構部或いは第2の機構部を駆動開始して回転角速度ωを増加させると、駆動時間tに応じてそれぞれ異なる曲線状に増大して上昇するように変化する特性となることを示している。   On the other hand, referring to FIG. 10B, in the characteristic of the frictional force f with respect to the rotational angular velocity ω, the frictional force f is changed from the initial value F0 of the rotational angular velocity ω = 0 to the first mechanism unit or the second mechanism unit. It is shown that if the rotational angular velocity ω is increased by starting driving, the characteristic changes so as to increase and rise in different curves according to the driving time t.

具体的に云えば、図10(b)の特性図では、回転角速度ωの増加で粘性摩擦係数Cが低下するのに伴い、駆動時間tの初期値t0、所定時間t1経過後、長時間t∞経過後と次第に摩擦力fの特性が低下することを示している。但し、ここでの摩擦力fの特性の低下は回転角速度ωの増加に対して比例せず、駆動時間tに応じて粘性摩擦係数Cの大きさを示す特性上の第1の回転角速度ω1や第2の回転角速度ω2のときの傾きが徐々に小さくなるような特性となることを示している。即ち、駆動時間tの初期値t0での第1の回転角速度ω1や第2の回転角速度ω2のときの特性上の傾きよりも、所定時間t1経過後、長時間t∞経過後での第1の回転角速度ω1や第2の回転角速度ω2のときの特性上の傾きが徐々に小さくなっている。   Specifically, in the characteristic diagram of FIG. 10 (b), as the viscous friction coefficient C decreases as the rotational angular velocity ω increases, the initial value t0 of the driving time t, a long time t1 after the elapse of the predetermined time t1. It shows that the characteristic of the frictional force f gradually decreases after elapse of ∞. However, the decrease in the characteristic of the frictional force f here is not proportional to the increase in the rotational angular velocity ω, and the first rotational angular velocity ω1 on the characteristic indicating the magnitude of the viscous friction coefficient C according to the driving time t, It shows that the characteristic is such that the slope at the second rotational angular velocity ω2 gradually decreases. That is, the first slope after the elapse of the predetermined time t1 and after the elapse of the long time t∞, from the characteristic gradient at the first rotational angular velocity ω1 and the second rotational angular velocity ω2 at the initial value t0 of the driving time t. The characteristic inclination at the time of the rotational angular velocity ω1 and the second rotational angular velocity ω2 gradually decreases.

要するに、図10(b)からは、摩擦力fの特性は駆動時間tに伴って上昇する傾向にあることが判る他、回転角速度ωが速い程、摩擦力fの値や特性が上昇することが判る。   In short, it can be seen from FIG. 10B that the characteristic of the frictional force f tends to increase with the driving time t, and that the value and characteristic of the frictional force f increase as the rotational angular velocity ω increases. I understand.

図11は、図8に示す外乱トルク推定部を適用した場合の第1の駆動部による第1の機構部或いは第2の駆動部による第2の機構部に対する駆動時間tに対応して回転角速度ωを異なるパターンで変化させて粘性摩擦係数Cを補正する場合の特性パラメータを移動回転距離と対比させて示した図である。同図(a)は特性パラメータのパターン1に関する図、同図(b)は特性パラメータのパターン2に関する図、同図(c)は特性パラメータのパターン3に関する図である。   FIG. 11 shows a rotational angular velocity corresponding to the driving time t for the first mechanism unit by the first driving unit or the second mechanism unit by the second driving unit when the disturbance torque estimating unit shown in FIG. 8 is applied. It is the figure which showed the characteristic parameter in the case of correct | amending the viscous friction coefficient C by changing (omega) by a different pattern, and contrasting with the moving rotation distance. 4A is a diagram related to the characteristic parameter pattern 1, FIG. 4B is a diagram related to the characteristic parameter pattern 2, and FIG. 4C is a diagram related to the characteristic parameter pattern 3. FIG.

図11(a)を参照すれば、特性パラメータのパターン1では、機構部への駆動をオンに維持した状態で異なる第1の回転角速度ω1及び第2の回転角速度ω2の組み合わせで粘性摩擦係数Cが未動作時の初期値C0からそれぞれ異なる曲線状に減衰して降下した後に一定値となる特性を示している。即ち、図11(a)では特性パラメータとして、機構部の動作開始後から指数関数的に減衰して予め決められた値に漸近するように粘性摩擦係数Cの補正特性を設定したパターンを用いる場合に該当している。   Referring to FIG. 11A, in the characteristic parameter pattern 1, the viscous friction coefficient C is obtained by combining different first and second rotational angular velocities ω1 and ω2 with the drive to the mechanism unit kept on. Shows a characteristic that becomes a constant value after being attenuated and lowered in different curved shapes from the initial value C0 when not operating. That is, in FIG. 11 (a), as a characteristic parameter, a pattern in which the correction characteristic of the viscous friction coefficient C is set so that the characteristic parameter attenuates exponentially after the start of operation of the mechanism and approaches a predetermined value is used. It corresponds to.

具体的に云えば、図11(a)の特性図では、第1の回転角速度ω1での第1の粘性摩擦係数C1の減衰下限値、第2の回転角速度ω2でのそれより小さい第2の粘性摩擦係数C2の減衰下限値、第2の回転角速度ω2での更にそれより小さい第3の粘性摩擦係数C3の減衰下限値となることを示している。   Specifically, in the characteristic diagram of FIG. 11A, the lower limit of attenuation of the first viscous friction coefficient C1 at the first rotational angular velocity ω1, the second smaller than that at the second rotational angular velocity ω2. It shows that the lower limit of attenuation of the viscous friction coefficient C2 is the lower limit of attenuation of the third viscous friction coefficient C3, which is smaller than that at the second rotational angular velocity ω2.

また、そのときの移動回転距離は、第1の回転角速度ω1又は第2の回転角速度ω2を示す回転角速度ωの絶対値をオン時間分で積分して得られる様子を示している。即ち、図11(a)では、図10(a)の場合と同様に、回転角速度ω及び駆動時間tの変化に対して急激に粘性摩擦係数Cの値が下がる特性を示している。尚、駆動時間tについては経過時間と同じとみなして良いもので、初期値t0となっている。但し、グリースの種類等によって粘性摩擦係数Cの特性が異なるため、図示した例に限らず実測値に基づいて粘性摩擦係数Cの特性を決定して補正を行えば良い。粘性摩擦係数Cの特性の変化の仕方は回転角速度ω及び駆動時間tの変化に対して指数関数、多項式関数、比例等で表わされる。また、それらの変化の仕方に応じて区間に分けて補正用の式を変更するようにしても良い。   Further, the moving rotational distance at that time shows a state obtained by integrating the absolute value of the rotational angular velocity ω indicating the first rotational angular velocity ω1 or the second rotational angular velocity ω2 by the on-time. That is, FIG. 11A shows a characteristic in which the value of the viscous friction coefficient C suddenly decreases with changes in the rotational angular velocity ω and the driving time t, as in the case of FIG. The drive time t may be regarded as the same as the elapsed time, and has an initial value t0. However, since the characteristic of the viscous friction coefficient C varies depending on the type of grease and the like, the characteristic is not limited to the illustrated example, and the correction may be performed by determining the characteristic of the viscous friction coefficient C based on actually measured values. The way of changing the characteristic of the viscous friction coefficient C is expressed by an exponential function, a polynomial function, a proportionality, etc. with respect to the change of the rotational angular velocity ω and the driving time t. Further, the correction formula may be changed by dividing into sections according to the way of change.

これに対し、図11(b)を参照すれば、特性パラメータのパターン2では、機構部への駆動をオンに維持した状態で異なる第1の回転角速度ω1及び第2の回転角速度ω2の組み合わせで粘性摩擦係数Cが未動作時の初期値C0からそれぞれ直線状に異なる傾きにより減衰した後に一定値となる特性を示している。即ち、図11(b)では特性パラメータとして、機構部の動作開始後から一次関数的に減衰変化して予め決められた値に漸近するように設定するパターンを用いる場合の一例に該当している。   On the other hand, referring to FIG. 11B, in the characteristic parameter pattern 2, the combination of the first rotational angular velocity ω1 and the second rotational angular velocity ω2 which are different in a state where the drive to the mechanism unit is kept on. It shows a characteristic that the viscous friction coefficient C becomes a constant value after being attenuated by a linearly different slope from the initial value C0 when not operating. That is, FIG. 11B corresponds to an example of a case where a pattern is used as the characteristic parameter, which is set so as to attenuate gradually in a linear function after the start of the operation of the mechanism unit and gradually approach a predetermined value. .

具体的に云えば、図11(b)の特性図では、第1の回転角速度ω1での第1の粘性摩擦係数C1の減衰下限値、第2の回転角速度ω2でのそれより小さい第2の粘性摩擦係数C2の減衰下限値、第2の回転角速度ω2での更にそれより小さい第3の粘性摩擦係数C3の減衰下限値となることを示している。   Specifically, in the characteristic diagram of FIG. 11B, the lower limit of attenuation of the first viscous friction coefficient C1 at the first rotational angular velocity ω1, the second smaller than that at the second rotational angular velocity ω2. It shows that the lower limit of attenuation of the viscous friction coefficient C2 is the lower limit of attenuation of the third viscous friction coefficient C3, which is smaller than that at the second rotational angular velocity ω2.

また、そのときの移動回転距離は、第1の回転角速度ω1又は第2の回転角速度ω2を示す回転角速度ωの絶対値をオン時間分で積分して得られる様子を示している。図11(b)は、図11(a)のように回転角速度ω及び駆動時間tの変化に対して急激に減衰するように変化する粘性摩擦係数Cの補正特性の全体を一次関数で近似して補正する場合の特性に該当する。   Further, the moving rotational distance at that time shows a state obtained by integrating the absolute value of the rotational angular velocity ω indicating the first rotational angular velocity ω1 or the second rotational angular velocity ω2 by the on-time. FIG. 11B approximates the entire correction characteristic of the viscous friction coefficient C that changes so as to rapidly attenuate with respect to the change in the rotational angular velocity ω and the driving time t as shown in FIG. This corresponds to the characteristics when correcting.

更に、図11(c)を参照すれば、特性パラメータのパターン3では、機構部の駆動をオンに維持した状態で異なる第1の回転角速度ω1及び第2の回転角速度ω2の組み合わせで粘性摩擦係数Cが未動作時の初期値C0からそれぞれ直線状に異なる傾きにより段階別で減衰した後に一定値となる特性を示している。即ち、図11(c)では特性パラメータとして、機構部の動作開始後から一次関数的に減衰変化して予め決められた値に漸近するように設定するパターンを用いる場合の他例に該当している。   Further, referring to FIG. 11C, in the characteristic parameter pattern 3, the viscous friction coefficient is obtained by combining the first rotational angular velocity ω1 and the second rotational angular velocity ω2 which are different in the state where the driving of the mechanism unit is kept on. C shows a characteristic in which C becomes a constant value after being attenuated step by step with a linearly different slope from the initial value C0 when not operating. That is, FIG. 11C corresponds to another example in which a pattern that is set so that the characteristic parameter is attenuated in a linear function and gradually approaches a predetermined value after the operation of the mechanism unit is started as the characteristic parameter. Yes.

具体的に云えば、図11(c)の特性図についても、第1の回転角速度ω1での第1の粘性摩擦係数C1の減衰下限値、第2の回転角速度ω2でのそれより小さい第2の粘性摩擦係数C2の減衰下限値、第2の回転角速度ω2での更にそれより小さい第3の粘性摩擦係数C3の減衰下限値となることを示している。   Specifically, also in the characteristic diagram of FIG. 11C, the lower limit of attenuation of the first viscous friction coefficient C1 at the first rotational angular velocity ω1, the second smaller than that at the second rotational angular velocity ω2. This indicates that the lower limit of attenuation of the viscous friction coefficient C2 is smaller than the lower limit of attenuation of the third viscous friction coefficient C3 at the second rotational angular velocity ω2.

また、そのときの移動回転距離は、第1の回転角速度ω1又は第2の回転角速度ω2を示す回転角速度ωの絶対値をオン時間分で積分して得られる様子を示している。図11(c)は、図11(a)のように回転角速度ω及び駆動時間tの変化に対して急激に減衰するように変化する粘性摩擦係数Cの補正特性を区間分けして一次関数で段階別に近似して補正する場合の特性に該当する。図11(c)のように一次関数で近似する関数等のデータが多いときには予めそれらをテーブル形式で記憶部214に持たせるようにすれば、CPU210内部における演算処理を少なくしたり、或いは使用する記憶部214における記憶容量を減らすことができる。   Further, the moving rotational distance at that time shows a state obtained by integrating the absolute value of the rotational angular velocity ω indicating the first rotational angular velocity ω1 or the second rotational angular velocity ω2 by the on-time. FIG. 11C shows a linear function by dividing the correction characteristic of the viscous friction coefficient C that changes so as to be rapidly attenuated with respect to changes in the rotational angular velocity ω and the driving time t as shown in FIG. This corresponds to the characteristic when correction is performed by approximation for each stage. As shown in FIG. 11C, when there is a lot of data such as a function approximated by a linear function, if the storage unit 214 has these data in a table format in advance, the arithmetic processing in the CPU 210 is reduced or used. The storage capacity in the storage unit 214 can be reduced.

上述した特性パラメータのパターン2、3において、CPU210内の駆動制御部213は、粘性摩擦係数Cの値について、以下のような補正を行うことになる。即ち、駆動情報検出部236として用いる回転角速度検出部での回転角速度ωが第1の回転角速度ω1のときの第1の粘性摩擦係数C1と第2の回転角速度ω2のときの第2の粘性摩擦係数C2との関係において、第1の回転角速度ω1<第2の回転角速度ω2のときには第2の粘性摩擦係数C2<第1の粘性摩擦係数C1として設定するものである。このような設定を行えば、回転角速度ωが上がると粘性摩擦係数Cが下がるものの、実際の粘性摩擦係数Cは回転角速度ωに比例しないため、回転角速度ωへの比例の値を使うよりもトルク推定の精度が向上する。   In the characteristic parameter patterns 2 and 3 described above, the drive control unit 213 in the CPU 210 performs the following correction on the value of the viscous friction coefficient C. That is, the first viscous friction coefficient C1 when the rotational angular velocity ω at the rotational angular velocity detector used as the drive information detector 236 is the first rotational angular velocity ω1 and the second viscous friction when the second rotational angular velocity ω2 is used. In relation to the coefficient C2, when the first rotational angular velocity ω1 <the second rotational angular velocity ω2, the second viscous friction coefficient C2 <the first viscous friction coefficient C1 is set. With such a setting, although the viscous friction coefficient C decreases as the rotational angular velocity ω increases, the actual viscous friction coefficient C is not proportional to the rotational angular velocity ω, so that the torque is used rather than using a value proportional to the rotational angular velocity ω. The accuracy of estimation is improved.

図12は、図9に示す外乱トルク推定部を適用した場合の第1の駆動部による第1の機構部或いは第2の駆動部による第2の機構部に対する駆動時間tに対応して回転角速度ωを途中で変化させて粘性摩擦係数Cを補正する場合の特性パラメータを移動回転距離と対比させて示した図である。同図(a)は特性パラメータのパターン4に関する図、同図(b)は特性パラメータのパターン5に関する図である。   FIG. 12 shows the rotational angular velocity corresponding to the driving time t for the first mechanism unit by the first driving unit or the second mechanism unit by the second driving unit when the disturbance torque estimating unit shown in FIG. 9 is applied. It is the figure which showed the characteristic parameter in the case of changing omega on the way and correct | amending viscous friction coefficient C contrasted with the movement rotation distance. FIG. 4A is a diagram related to the characteristic parameter pattern 4, and FIG. 4B is a diagram related to the characteristic parameter pattern 5.

図12(a)を参照すれば、特性パラメータのパターン4では、回転角速度ωを第1の回転角速度ω1から途中で第3の回転角速度ω3へと遅くした状態で粘性摩擦係数Cが未動作時の初期値C0から第1の粘性摩擦係数C1の減衰下限値、それを初期値としてより大きな第3の粘性摩擦係数C3の上昇値となる特性となっている。   Referring to FIG. 12A, in the characteristic parameter pattern 4, the viscous friction coefficient C is not operating in the state where the rotational angular velocity ω is delayed from the first rotational angular velocity ω1 to the third rotational angular velocity ω3. From the initial value C0 to the attenuation lower limit value of the first viscous friction coefficient C1, and using this as an initial value, a larger increase value of the third viscous friction coefficient C3 is obtained.

また、そのときの移動回転距離は、第1の回転角速度ω1での駆動時における時間分で第1の回転角速度ω1の絶対値を積分して得られる区間と第3の回転角速度ω3での駆動時における時間分で第3の回転角速度ω3の絶対値を積分して得られる区間とに分けられる様子を示している。即ち、図12(a)では、回転角速度ωが速い方が粘性摩擦係数Cは小さくなるので、第3の粘性摩擦係数C3は第1の粘性摩擦係数C1よりも高い値になる。漸近する第3の粘性摩擦係数C3の値は、最初から第3の回転角速度ω3で駆動した場合に漸近する値と同じである。駆動時間tを基準にする場合はそれぞれの第1の回転角速度ω1、第3の回転角速度ω3の時間、移動回転距離を基準にする場合はそれぞれの第1の回転角速度ω1、第3の回転角速度ω3での移動回転距離に対して粘性摩擦係数Cが変化するようにする。   In addition, the moving rotational distance at that time is a time period obtained by integrating the absolute value of the first rotational angular velocity ω1 by the time during driving at the first rotational angular velocity ω1, and driving at the third rotational angular velocity ω3. It shows a state of being divided into sections obtained by integrating the absolute value of the third rotational angular velocity ω3 by the time in the hour. That is, in FIG. 12A, the higher the rotational angular velocity ω, the smaller the viscous friction coefficient C. Therefore, the third viscous friction coefficient C3 is higher than the first viscous friction coefficient C1. The asymptotic value of the third viscous friction coefficient C3 is the same as the asymptotic value when driving at the third rotational angular velocity ω3 from the beginning. When the drive time t is used as a reference, the time of the first rotation angular velocity ω1 and the third rotation angular velocity ω3, and when the drive rotation distance is used as a reference, the first rotation angular velocity ω1 and the third rotation angular velocity. The viscous friction coefficient C is changed with respect to the moving rotation distance at ω3.

これに対し、図12(b)を参照すれば、特性パラメータのパターン5では回転角速度ωを第1の回転角速度ω1から途中で第4の回転角速度ω4と速くした状態で粘性摩擦係数Cが未動作時の初期値C0から第1の粘性摩擦係数C1の減衰下限値、それを初期値としてより小さな第4の粘性摩擦係数C4の減衰下限値となる特性を示している。   On the other hand, referring to FIG. 12B, in the characteristic parameter pattern 5, the viscous friction coefficient C is not obtained in the state where the rotational angular velocity ω is increased from the first rotational angular velocity ω1 to the fourth rotational angular velocity ω4. The characteristic shows the initial value C0 in operation to the lower limit of attenuation of the first viscous friction coefficient C1, and the lower limit of attenuation of the fourth viscous friction coefficient C4 with the initial value as the initial lower limit.

また、そのときの移動回転距離は、第1の回転角速度ω1での駆動時における時間分で第1の回転角速度ω1の絶対値を積分して得られる区間と第4の回転角速度ω4での駆動時における時間分で第4の回転角速度ω4の絶対値を積分して得られる区間とに分けられる様子を示している。即ち、図12(b)では、回転角速度ωが速い方が粘性摩擦係数Cは小さくなるので、第4の粘性摩擦係数C4は第1の粘性摩擦係数C1よりも小さな値となる。ここでも漸近する第4の粘性摩擦係数C4の値は、それぞれ最初から第4の回転角速度ω4で駆動した場合に漸近する値と同じである。更に、駆動時間tを基準にする場合はそれぞれの第1の回転角速度ω1、第4の回転角速度ω4の時間、移動回転距離を基準にする場合はそれぞれの第1の回転角速度ω1、第4の回転角速度ω4の移動回転距離に対して粘性摩擦係数Cが変化するようにする。   In addition, the moving rotational distance at that time is a section obtained by integrating the absolute value of the first rotational angular velocity ω1 by the time during driving at the first rotational angular velocity ω1, and driving at the fourth rotational angular velocity ω4. It shows a state in which it can be divided into sections obtained by integrating the absolute value of the fourth rotational angular velocity ω4 by the time in the hour. That is, in FIG. 12B, the viscous friction coefficient C decreases as the rotational angular velocity ω increases, so the fourth viscous friction coefficient C4 is smaller than the first viscous friction coefficient C1. Here again, the value of the fourth viscous friction coefficient C4 asymptotic is the same as the value asymptotic when driven at the fourth rotational angular velocity ω4 from the beginning. Furthermore, when the drive time t is used as a reference, the time of the first rotation angular velocity ω1 and the fourth rotation angular velocity ω4, and when the movement rotation distance is used as a reference, the first rotation angular velocity ω1 and the fourth rotation angular velocity ω4 are used. The viscous friction coefficient C is changed with respect to the moving rotational distance of the rotational angular velocity ω4.

上述した特性パラメータのパターン4、5におい及びインターフェースケーブル300を経由してて、CPU210内の駆動制御部213は、粘性摩擦係数Cの値について、以下のような補正を行うことになる。具体的に云えば、駆動情報検出部236として用いる回転角速度検出部での回転角速度ωが第1の回転角速度ω1のときの第1の粘性摩擦係数C1と第3の回転角速度ω3のときの第3の粘性摩擦係数C3又は第4の回転角速度ω4のときの第4の粘性摩擦係数C4との関係に注視する。そこで、第1の回転角速度ω1から第3の回転角速度ω3又は第4の回転角速度ω4へと切り替わったときには第1の粘性摩擦係数C1から第3の粘性摩擦係数C3又は第4の粘性摩擦係数C4へと時間的に連続して変化する値を設定するものである。このような設定を行えば、回転角速度ωによって粘性摩擦係数Cが異なるものの、回転角速度ωを変えた瞬間に粘性摩擦係数Cが変化するのではなく、駆動時間tに伴ってその回転角速度ωにおける粘性摩擦係数Cに近付くため、そうした点を考慮してトルク推定の精度を向上させることができる。   The drive control unit 213 in the CPU 210 performs the following correction on the value of the viscous friction coefficient C via the characteristic parameter patterns 4 and 5 and the interface cable 300. More specifically, the first viscous friction coefficient C1 when the rotation angular velocity ω in the rotation angular velocity detection unit used as the drive information detection unit 236 is the first rotation angular velocity ω1 and the first angular velocity ω3 when the rotation angular velocity ω3 is the third rotation angular velocity ω3. Attention is paid to the relationship with the viscous friction coefficient C3 of 3 or the fourth viscous friction coefficient C4 at the fourth rotational angular velocity ω4. Therefore, when switching from the first rotational angular velocity ω1 to the third rotational angular velocity ω3 or the fourth rotational angular velocity ω4, the first viscous friction coefficient C1 to the third viscous friction coefficient C3 or the fourth viscous friction coefficient C4. A value that changes continuously in time is set. With such a setting, although the viscous friction coefficient C differs depending on the rotational angular velocity ω, the viscous friction coefficient C does not change at the moment when the rotational angular velocity ω is changed, but at the rotational angular velocity ω with the driving time t. Since it approaches the viscous friction coefficient C, the accuracy of torque estimation can be improved in consideration of such points.

図13は、図12(a)に示す特性パラメータのパターン4で回転角速度ωを第1の回転角速度ω1で駆動開始してから十分時間が経過して粘性摩擦係数Cが第1の粘性摩擦係数C1に漸近する前に第3の回転角速度ω3に変化させた場合の時間に対する粘性摩擦係数C及び回転角速度ωの特性を対比して示した図である。   FIG. 13 shows a characteristic parameter pattern 4 shown in FIG. 12A. When the rotational angular velocity ω starts to drive at the first rotational angular velocity ω1, sufficient time has elapsed and the viscous friction coefficient C becomes the first viscous friction coefficient. It is the figure which contrasted and showed the characteristic of the viscous friction coefficient C with respect to time at the time of changing to 3rd rotational angular velocity (omega) 3 before approaching C1, and rotational angular velocity (omega).

図13を参照すれば、ここでは回転角速度ωの切り替え時における粘性摩擦係数Cについて、回転角速度パターンAは第3の粘性摩擦係数C3よりも小さい場合、回転角速度パターンBは第3の粘性摩擦係数C3よりも大きい場合を示している。この他、何れの回転角速度パターンA、Bであっても粘性摩擦係数Cが第3の粘性摩擦係数C3に漸近するように変化することを示している。   Referring to FIG. 13, when the rotational angular velocity pattern A is smaller than the third viscous friction coefficient C3 with respect to the viscous friction coefficient C at the time of switching the rotational angular velocity ω, the rotational angular velocity pattern B is the third viscous friction coefficient. The case where it is larger than C3 is shown. In addition, in any of the rotational angular velocity patterns A and B, it is shown that the viscous friction coefficient C changes so as to approach the third viscous friction coefficient C3.

図14は、上述した駆動制御部213による第1の駆動部を介しての第1の機構部、或いは第2の駆動部を介しての第2の機構部への駆動後の駆動時間tに基づく粘性摩擦係数Cの計算及びクラッチ111、112の動力伝達の動作処理に係るフローチャートである。但し、ここでは予め計算して取得した関数データを持つテーブルが用意され、駆動開始から一定時間毎に駆動中の駆動時間t及び回転角速度ωに基づいて粘性摩擦係数Cを計算するものとする。   FIG. 14 shows the drive time t after the drive control unit 213 drives the first mechanism unit via the first drive unit or the second mechanism unit via the second drive unit. 6 is a flowchart according to the calculation processing of the viscous friction coefficient C based on this and the operation processing of power transmission of the clutches 111 and 112. However, here, a table having function data calculated and acquired in advance is prepared, and the viscous friction coefficient C is calculated on the basis of the driving time t during driving and the rotational angular velocity ω at regular intervals from the start of driving.

図14を参照すれば、駆動制御部213では、まずテーブル形式で記憶部214に格納された粘性摩擦係数Cのデータを読み込んで取得する粘性摩擦係数データ取得(ステップS1)の処理を行う。次に、入力部239の操作等で第1の機構部或いは第2の機構部への駆動が指示されているかを確認して駆動開始か否かの判定(ステップS2)を行う。この判定の結果、駆動開始されていなければ、この判定(ステップS2)の前に戻って処理を繰り返すようにして待機する。これに対し、駆動開始されていれば、第1の機構部或いは第2の機構部の駆動時間tの計測を開始する駆動時間計測スタート(ステップS3)の処理を行う。更に、駆動制御部213は、駆動時間tを取得する駆動時間取得(ステップS4)の処理を行う。   Referring to FIG. 14, the drive control unit 213 first performs viscous friction coefficient data acquisition (step S <b> 1) processing that reads and acquires viscous friction coefficient C data stored in the storage unit 214 in a table format. Next, it is determined whether or not the first mechanism unit or the second mechanism unit is instructed to be driven by operating the input unit 239 or the like to determine whether or not to start driving (step S2). If the result of this determination is that driving has not started, the process returns to before this determination (step S2) and waits so as to repeat the processing. On the other hand, if the driving has been started, a driving time measurement start process (step S3) for starting the measurement of the driving time t of the first mechanism section or the second mechanism section is performed. Furthermore, the drive control unit 213 performs drive time acquisition (step S4) processing for acquiring the drive time t.

この後、駆動制御部213は、一定時間経過したか否かの判定(ステップS5)を行う。この判定の結果、一定時間経過していなければ、駆動時間取得(ステップS4)の処理の前に戻ってそれ以降の処理を繰り返す。これに対し、一定時間経過していれば、第1の機構部に含まれるモータ105や第2の機構部に含まれるモータ109の回転角速度ωを検出する回転角速度検出(ステップS6)の処理を行う。更に、駆動制御部213は、取得した駆動時間t及び検出した回転角速度ωから粘性摩擦係数Cを計算(ステップS7)する処理を行う。更に、駆動制御部213は、粘性摩擦係数Cの前回値との差が一定値未満であるか否かの判定(ステップS8)を行う。   Thereafter, the drive control unit 213 determines whether or not a predetermined time has elapsed (step S5). As a result of this determination, if the predetermined time has not elapsed, the process returns to the process before the drive time acquisition (step S4) and the subsequent processes are repeated. On the other hand, if the fixed time has elapsed, the rotational angular velocity detection (step S6) processing for detecting the rotational angular velocity ω of the motor 105 included in the first mechanism unit and the motor 109 included in the second mechanism unit is performed. Do. Further, the drive control unit 213 performs a process of calculating the viscous friction coefficient C from the acquired drive time t and the detected rotational angular velocity ω (step S7). Furthermore, the drive control unit 213 determines whether or not the difference from the previous value of the viscous friction coefficient C is less than a certain value (step S8).

この判定の結果、上記差が一定値未満でなく一定値以上であれば、先の駆動時間取得(ステップS4)の処理の前に戻ってそれ以降の処理を繰り返す。これに対し、差が一定値未満であればクラッチ111、112による動力伝達をオン(ステップS9)にする処理を行ってから動作処理を終了する。   As a result of this determination, if the difference is not less than a certain value but greater than a certain value, the process returns to the previous drive time acquisition (step S4) and the subsequent processes are repeated. On the other hand, if the difference is less than a certain value, the process of turning on the power transmission by the clutches 111 and 112 is performed (step S9), and then the operation process ends.

図15は、上述した駆動制御部213による第1の駆動部を介しての第1の機構部、或いは第2の駆動部を介しての第2の機構部への駆動後の移動した移動回転距離に基づく粘性摩擦係数Cの計算及びクラッチ111、112の動力伝達の動作処理に係るフローチャートである。但し、ここでは予め計算して取得した関数データを持つテーブルが用意され、駆動開始から一定時間毎に駆動中の移動回転距離及び回転角速度ωに基づいて粘性摩擦係数Cを計算するものとする。   FIG. 15 shows the movement rotation after the drive control unit 213 moves after driving to the first mechanism unit via the first drive unit or the second mechanism unit via the second drive unit. It is a flowchart which concerns on the calculation process of the viscous friction coefficient C based on distance, and the operation | movement process of the power transmission of the clutch 111,112. However, here, a table having function data calculated and acquired in advance is prepared, and the viscous friction coefficient C is calculated on the basis of the moving rotational distance and rotational angular velocity ω being driven at regular intervals from the start of driving.

図15を参照すれば、図14で説明した粘性摩擦係数データ取得(ステップS1)〜回転角速度検出(ステップS6)までの処理が共通しているため、これらの処理プロセス分の説明は省略する。ここでは、回転角速度検出(ステップS6)の処理の後、駆動制御部213は移動回転距離を算出する移動回転距離算出(ステップS7)の処理を行う。更に、駆動制御部213は算出された移動回転距離及び検出した回転角速度ωから粘性摩擦係数Cを計算(ステップS8)する処理を行う。その後に駆動制御部213は、粘性摩擦係数Cの前回値との差が一定値未満であるか否かの判定(ステップS9)を行う。この判定の結果、上記差が一定値未満でなく一定値以上であれば、先の駆動時間取得(ステップS4)の処理の前に戻ってそれ以降の処理を繰り返す。これに対し、差が一定値未満であればクラッチ111、112による動力伝達をオン(ステップ10)にする処理を行ってから動作処理を終了する。   Referring to FIG. 15, the processes from the viscous friction coefficient data acquisition (step S1) to the rotational angular velocity detection (step S6) described in FIG. Here, after the rotation angular velocity detection (step S6), the drive control unit 213 performs a movement rotation distance calculation (step S7) that calculates a movement rotation distance. Further, the drive control unit 213 performs a process of calculating a viscous friction coefficient C from the calculated moving rotational distance and the detected rotational angular velocity ω (step S8). Thereafter, the drive control unit 213 determines whether or not the difference from the previous value of the viscous friction coefficient C is less than a certain value (step S9). As a result of this determination, if the difference is not less than a certain value but greater than a certain value, the process returns to the previous drive time acquisition (step S4) and the subsequent processes are repeated. On the other hand, if the difference is less than a certain value, the process of turning on the power transmission by the clutches 111 and 112 is performed (step 10), and then the operation process is terminated.

図14及び図15の何れの動作処理についても、粘性摩擦係数Cの変化は数ミリ秒単位の変化ではなく、数秒〜数十秒単位での変化であることが多い。このため、演算処理を考えた場合、双方で共通して持たせたように一定時間経過したか否かの判定(ステップS5)を実施して間隔を空けるのが望ましいが、逐次値を更新するようにしても良い。   14 and 15, the change in the viscous friction coefficient C is not a change in units of several milliseconds but is often a change in units of several seconds to several tens of seconds. For this reason, when considering the arithmetic processing, it is desirable to carry out a determination (step S5) as to whether or not a certain period of time has passed as if they were shared by both, but the values are updated sequentially. You may do it.

図16は、上述した駆動制御部213による第1の駆動部を介しての第1の機構部或いは第2の駆動部を介しての第2の機構部への駆動後の駆動時間tに基づいて粘性摩擦係数Cを算出した場合のクラッチ111、112による動力伝達のオン・オフの関係を示すタイミングチャートである。   FIG. 16 is based on the drive time t after the drive control unit 213 drives the first mechanism unit via the first drive unit or the second mechanism unit via the second drive unit. 6 is a timing chart showing the on / off relationship of power transmission by the clutches 111 and 112 when the viscous friction coefficient C is calculated.

図16を参照すれば、ここでは駆動開始後に5秒(s)毎に粘性摩擦係数Cを計算し、粘性摩擦係数Cの前回値との差が1.0E−5未満であれば、駆動制御部213がクラッチ111、112による電力伝達をオンにする設定を示している。クラッチ111、112のオンのタイミングは駆動時間tの経過が40秒(s)であり、モータ105、109の回転数が300[rad/s]のときに該当する。因みに、ここでの設定値1.0E−5は入力部239のタッチパネルaの操作で変更することが可能である。   Referring to FIG. 16, here, the viscous friction coefficient C is calculated every 5 seconds (s) after the start of driving, and if the difference from the previous value of the viscous friction coefficient C is less than 1.0E-5, the drive control is performed. The part 213 shows a setting for turning on the power transmission by the clutches 111 and 112. The on-timing of the clutches 111 and 112 corresponds to when the drive time t has elapsed 40 seconds (s) and the motors 105 and 109 have a rotational speed of 300 [rad / s]. Incidentally, the set value 1.0E-5 here can be changed by operating the touch panel a of the input unit 239.

以上に説明したように、実施例に係る各種制御装置によれば、駆動制御部213が外乱推定部238で推定される粘性係数又は粘性摩擦係数Cの値を予め決められた特性パラメータに基づいて計算する。そして、駆動部による機構部の駆動開始後から粘性係数又は粘性摩擦係数Cが一定の範囲に収まった後に動力伝達機構部としての単一のクラッチ111又は一対のクラッチ111、112の動力伝達を行わせる。このため、粘性変化を持つ動力伝達部を有する機構部に適用しても、時間経過に応じた粘性変化を考慮して駆動部の駆動状態に見合うように外乱推定の精度を極力向上することができる。   As described above, according to the various control devices according to the embodiment, the drive control unit 213 determines the value of the viscosity coefficient or the viscous friction coefficient C estimated by the disturbance estimation unit 238 based on a predetermined characteristic parameter. calculate. Then, after the drive of the mechanism unit by the drive unit is started, the power transmission of the single clutch 111 or the pair of clutches 111 and 112 as the power transmission mechanism unit is performed after the viscosity coefficient or the viscous friction coefficient C falls within a certain range. Make it. For this reason, even if it is applied to a mechanism unit having a power transmission unit having a viscosity change, it is possible to improve the accuracy of disturbance estimation as much as possible so as to match the driving state of the driving unit in consideration of the viscosity change with time. it can.

101 アーム
102 土台
103 駆動中心
104、117 モータ用エンコーダ
105、109 モータ
106、110 減速機
107 外部接続装置
108 ベース板
111、112 クラッチ
113、114、116 ギア
115 シャフト
200 マニピュレータ装置
201 マニピュレータ本体
210 CPU
211 通信制御部
212 タイマ
213 駆動制御部
214 記憶部
220 各種センサ
221 各種スイッチ
223 クロック
230、232 アクチュエータ
231、233 エンコーダ
234、240 電流検出部
235 モータドライバ
236 駆動情報検出部
238 外乱推定部
239 入力部
401 重力項付加部
402、601 粘性摩擦係数付加部
403A、403B トルク推定部
404 実機部
501 PID制御器
502 電流ドライバ
503 マニピュレータ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Arm 102 Base 103 Drive center 104, 117 Motor encoder 105, 109 Motor 106, 110 Reducer 107 External connection device 108 Base plate 111, 112 Clutch 113, 114, 116 Gear 115 Shaft 200 Manipulator device 201 Manipulator main body 210 CPU
211 Communication control unit 212 Timer 213 Drive control unit 214 Storage unit 220 Various sensors 221 Various switches 223 Clock 230, 232 Actuators 231, 233 Encoder 234, 240 Current detection unit 235 Motor driver 236 Drive information detection unit 238 Disturbance estimation unit 239 Input unit 401 Gravity term adding section 402, 601 Viscous friction coefficient adding section 403A, 403B Torque estimating section 404 Actual machine section 501 PID controller 502 Current driver 503 Manipulator

特開2011−015550号公報JP 2011-015550 A

Claims (16)

制御対象物を駆動する駆動部と、前記制御対象物及び前記駆動部に接続され、潤滑剤を含んだ粘性変化を持つ機構部と、前記制御対象物及び前記機構部を支持する支持部と、前記機構部及び前記支持部に接続され、前記駆動部から前記支持部への動力伝達をオン・オフする動力伝達機構部と、前記駆動部による前記機構部への駆動情報を検出する駆動情報検出部と、前記駆動部に流れる電流を検出する電流検出部と、前記機構部に加わる負荷外乱を前記電流検出部で検出された前記電流と前記駆動情報検出部で検出された前記駆動情報とに基づいて推定する外乱推定部と、前記駆動部の駆動指令を前記外乱推定部により推定された前記負荷外乱に含まれる当該駆動部と前記機構部とに関する粘性係数、及び前記駆動情報検出部により検出された前記駆動情報に基づいて制御する制御部と、を備えた駆動制御装置であって、
前記制御部は、前記外乱推定部で推定される前記粘性係数の値を予め決められた関数データの特性パラメータに基づいて計算し、前記駆動部による前記機構部の駆動開始後から当該粘性係数が一定の範囲に収まった後に前記動力伝達機構部の動力伝達を行わせることを特徴とする駆動制御装置。
A drive unit that drives a control object; a mechanism unit that is connected to the control object and the drive unit and has a viscosity change including a lubricant; and a support unit that supports the control object and the mechanism unit; A power transmission mechanism unit connected to the mechanism unit and the support unit to turn on / off power transmission from the drive unit to the support unit, and drive information detection for detecting drive information from the drive unit to the mechanism unit A current detection unit that detects a current flowing through the drive unit, a load disturbance applied to the mechanism unit, the current detected by the current detection unit, and the drive information detected by the drive information detection unit A disturbance estimation unit that estimates based on the viscosity, a viscosity coefficient relating to the drive unit and the mechanism unit included in the load disturbance estimated by the disturbance estimation unit, and a drive information detection unit that detects a drive command of the drive unit Is A drive control apparatus and a control section for controlling, based on said driving information,
The control unit calculates the value of the viscosity coefficient estimated by the disturbance estimation unit based on a characteristic parameter of a predetermined function data, and the viscosity coefficient is calculated after the drive unit starts driving the mechanism unit. A drive control device characterized in that power transmission of the power transmission mechanism section is performed after being within a certain range.
請求項1記載の駆動制御装置であって、
前記制御部は、前記特性パラメータとして、前記駆動部による前記機構部の駆動開始後から一次関数的に変化して予め決められた値に漸近するように設定されたパターンを用いることを特徴とする駆動制御装置。
The drive control device according to claim 1,
The control unit uses, as the characteristic parameter, a pattern set so as to be asymptotic to a predetermined value by changing in a linear function after the driving unit starts driving the mechanism unit. Drive control device.
請求項1記載の駆動制御装置であって、
前記制御部は、前記特性パラメータとして、前記駆動部による前記機構部の駆動開始後から指数関数的に減衰して予め決められた値に漸近するように設定されたパターンを用いることを特徴とする駆動制御装置。
The drive control device according to claim 1,
The control unit uses, as the characteristic parameter, a pattern set so as to gradually decay to an exponential value after the start of driving of the mechanism unit by the driving unit. Drive control device.
請求項1記載の駆動制御装置であって、
前記駆動情報検出部は、前記駆動情報として前記機構部の回転角速度を検出する回転角速度検出部であり、
前記制御部は、前記粘性係数を前記予め決められた値に漸近させるための前記回転角速度検出部による前記回転角速度を切り替え可能であることを特徴とする駆動制御装置。
The drive control device according to claim 1,
The drive information detection unit is a rotation angular velocity detection unit that detects a rotation angular velocity of the mechanism unit as the drive information,
The drive control device, wherein the control unit is capable of switching the rotation angular velocity by the rotation angular velocity detection unit for making the viscosity coefficient asymptotic to the predetermined value.
請求項1〜4の何れか1項記載の駆動制御装置を備え、前記駆動部のアクチュエータにより前記機構部に備えられた電動機を駆動することを特徴とするトルク制御装置。   A torque control device comprising the drive control device according to claim 1, wherein an electric motor provided in the mechanism portion is driven by an actuator of the drive portion. 制御対象物を駆動する駆動部と、前記制御対象物及び前記駆動部に接続され、潤滑剤を含んだ粘性変化を持つ第1の機構部と、前記駆動部に接続され、前記第1の機構部とは逆方向に駆動される潤滑剤を含んだ粘性変化を持つ第2の機構部と、前記制御対象物と前記第1の機構部及び前記第2の機構部とを支持する支持部と、前記第1の機構部及び前記支持部に接続され、前記駆動部から前記支持部への動力伝達をオン・オフする第1の動力伝達機構部と、前記第2の機構部及び前記支持部に接続され、前記駆動部から前記支持部への動力伝達をオン・オフする第2の動力伝達機構部と、前記駆動部による前記第1の機構部と前記第2の機構部との駆動情報を検出する駆動情報検出部と、前記駆動部に流れる電流を検出する電流検出部と、前記第1の機構部と前記第2の機構部とに加わる負荷外乱を前記電流検出部で検出された前記電流と前記駆動情報検出部で検出された前記駆動情報とに基づいて推定する外乱推定部と、前記駆動部への駆動指令を前記外乱推定部により推定された前記負荷外乱に含まれる当該駆動部と前記第1の機構部、前記第2の機構部とに関するそれぞれの粘性係数、及び前記駆動情報検出部により検出された前記駆動情報に基づいて制御する制御部と、を備えた駆動制御装置であって、
前記制御部は、前記外乱推定部で推定される前記粘性係数の値を予め決められた関数データの特性パラメータに基づいて計算し、前記駆動部による前記第1の機構部、前記第2の機構部の駆動開始後から当該粘性係数が一定の範囲に収まった後に前記第1の動力伝達機構部、前記第2の動力伝達機構部の動力伝達をそれぞれ行わせることを特徴とする駆動制御装置。
A drive unit that drives a control object; a first mechanism unit that is connected to the control object and the drive unit and has a viscosity change including a lubricant; and a first mechanism unit that is connected to the drive unit, A second mechanism part having a viscosity change including a lubricant driven in a direction opposite to the part, and a support part for supporting the control object, the first mechanism part, and the second mechanism part A first power transmission mechanism unit connected to the first mechanism unit and the support unit and configured to turn on / off power transmission from the drive unit to the support unit; and the second mechanism unit and the support unit. A second power transmission mechanism connected to the drive unit for turning on / off the power transmission from the drive unit to the support unit, and driving information of the first mechanism unit and the second mechanism unit by the drive unit A drive information detection unit for detecting current, a current detection unit for detecting current flowing in the drive unit, A disturbance estimation unit that estimates a load disturbance applied to the first mechanism unit and the second mechanism unit based on the current detected by the current detection unit and the drive information detected by the drive information detection unit And the respective viscosity coefficients related to the drive unit, the first mechanism unit, and the second mechanism unit included in the load disturbance estimated by the disturbance estimation unit with a drive command to the drive unit, and A drive control device comprising: a control unit that performs control based on the drive information detected by the drive information detection unit;
The control unit calculates a value of the viscosity coefficient estimated by the disturbance estimation unit based on a characteristic parameter of predetermined function data, and the first mechanism unit and the second mechanism by the driving unit. A drive control device that causes the first power transmission mechanism unit and the second power transmission mechanism unit to perform power transmission after the viscosity coefficient falls within a certain range from the start of driving of the unit.
請求項6記載の駆動制御装置であって、
前記制御部は、前記特性パラメータとして、前記駆動部による前記第1の機構部及び前記第2の機構部の駆動開始後から一次関数的に変化して予め決められた値に漸近するように設定されたパターンを用いることを特徴とする駆動制御装置。
The drive control device according to claim 6,
The control unit is set as the characteristic parameter so as to gradually approach a predetermined value by changing in a linear function after the driving unit starts driving the first mechanism unit and the second mechanism unit. A drive control apparatus using the patterned pattern.
請求項6記載の駆動制御装置であって、
前記制御部は、前記特性パラメータとして、前記駆動部による前記第1の機構部及び前記第2の機構部の駆動開始後から指数関数的に減衰して予め決められた値に漸近するように設定されたパターンを用いることを特徴とする駆動制御装置。
The drive control device according to claim 6,
The control unit sets the characteristic parameter so as to gradually approach a predetermined value by exponentially decaying from the start of driving of the first mechanism unit and the second mechanism unit by the drive unit. A drive control apparatus using the patterned pattern.
請求項6記載の駆動制御装置であって、
前記駆動情報検出部は、前記駆動情報として前記第1の機構部及び前記第2の機構部の少なくとも一方の回転角速度を検出する回転角速度検出部であり、
前記制御部は、前記粘性係数を前記予め決められた値に漸近させるための前記回転角速度検出部による前記回転角速度を切り替え可能であることを特徴とする駆動制御装置。
The drive control device according to claim 6,
The drive information detection unit is a rotation angular velocity detection unit that detects a rotation angular velocity of at least one of the first mechanism unit and the second mechanism unit as the drive information,
The drive control device, wherein the control unit is capable of switching the rotation angular velocity by the rotation angular velocity detection unit for making the viscosity coefficient asymptotic to the predetermined value.
請求項6〜9の何れか1項記載の駆動制御装置を備え、前記駆動部のアクチュエータにより前記第1の機構部及び前記第2の機構部の何れか一方に備えられた電動機を駆動することを特徴とするトルク制御装置。   A drive control device according to any one of claims 6 to 9, comprising: an electric motor provided in one of the first mechanism portion and the second mechanism portion by an actuator of the drive portion. Torque control device characterized by the above. 制御対象物を駆動する第1の駆動部と、前記制御対象物を駆動する第2の駆動部と、前記制御対象物及び前記第1の駆動部に接続され、潤滑剤を含んだ粘性変化を持つ第1の機構部と、前記制御対象物及び前記第2の駆動部に接続され、前記第1の機構部とは逆方向に駆動される潤滑剤を含んだ粘性変化を持つ第2の機構部と、前記制御対象物と前記第1の機構部及び前記第2の機構部とを支持する支持部と、前記第1の機構部及び前記支持部に接続され、前記第1の駆動部から前記支持部への動力伝達をオン・オフする第1の動力伝達機構部と、前記第2の機構部及び前記支持部に接続され、前記第2の駆動部から前記支持部への動力伝達をオン・オフする第2の動力伝達機構部と、前記第1の駆動部による前記第1の機構部と前記第2の駆動部による前記第2の機構部との駆動情報を検出する駆動情報検出部と、前記第1の駆動部に流れる第1の電流を検出する第1の電流検出部と、前記第2の駆動部に流れる第2の電流を検出する第2の電流検出部と、前記第1の機構部、前記第2の機構部に加わる負荷外乱を前記第1の電流検出部で検出された前記第1の電流、前記第2の電流検出部で検出された前記第2の電流と前記駆動情報検出部で検出された前記駆動情報とに基づいてそれぞれ推定する外乱推定部と、前記第1の駆動部、前記第2の駆動部への駆動指令を前記外乱推定部により推定された前記負荷外乱に含まれる当該第1の駆動部、当該第2の駆動部と前記第1の機構部、前記第2の機構部とに関するそれぞれの粘性係数、及び前記駆動情報検出部により検出された前記駆動情報に基づいて制御する制御部と、を備えた駆動制御装置であって、
前記制御部は、前記外乱推定部で推定される前記粘性係数の値を予め決められた関数データの特性パラメータに基づいて計算し、前記第1の駆動部による前記第1の機構部、前記第2の駆動部による前記第2の機構部の駆動開始後から当該粘性係数が一定の範囲に収まった後に前記第1の動力伝達機構部、前記第2の動力伝達機構部の動力伝達をそれぞれ行わせることを特徴とする駆動制御装置。
A first drive unit that drives the controlled object, a second drive unit that drives the controlled object, and a viscosity change that includes a lubricant connected to the controlled object and the first drive unit. A first mechanism having a second mechanism having a viscosity change including a lubricant that is connected to the control object and the second drive unit and is driven in a direction opposite to the first mechanism unit. A support unit that supports the control unit, the first mechanism unit, and the second mechanism unit, and the first drive unit connected to the first mechanism unit and the support unit. A first power transmission mechanism that turns on / off power transmission to the support, and the second mechanism and the support connected to the second drive and transfer the power from the second drive to the support. A second power transmission mechanism that turns on and off; the first mechanism by the first drive; and the second A driving information detecting unit for detecting driving information with respect to the second mechanism unit by the moving unit; a first current detecting unit for detecting a first current flowing through the first driving unit; and the second driving. A second current detection unit for detecting a second current flowing through the first part, the first mechanism unit, and a load disturbance applied to the second mechanism unit detected by the first current detection unit. , A disturbance estimation unit that estimates the current based on the second current detected by the second current detection unit and the drive information detected by the drive information detection unit, and the first drive unit The first drive unit, the second drive unit and the first mechanism unit, and the second drive unit included in the load disturbance estimated by the disturbance estimation unit with a drive command to the second drive unit. And the respective viscosity coefficients relating to the mechanism part of the motor, and detected by the drive information detection part A drive control apparatus and a control section for controlling, based on the serial driving information,
The control unit calculates a value of the viscosity coefficient estimated by the disturbance estimation unit based on a characteristic parameter of predetermined function data, and the first mechanism unit by the first drive unit, the first After the start of the driving of the second mechanism by the second driving unit, the power transmission of the first power transmission mechanism and the second power transmission mechanism is performed after the viscosity coefficient is within a certain range. A drive control device.
請求項11記載の駆動制御装置であって、
前記制御部は、前記特性パラメータとして、前記第1の駆動部による前記第1の機構部、並びに前記第2の駆動部による前記第2の機構部の駆動開始後から一次関数的に変化して予め決められた値に漸近するように設定されたパターンを用いることを特徴とする駆動制御装置。
The drive control device according to claim 11,
The control unit changes as the characteristic parameter in a linear function from the start of driving of the first mechanism unit by the first drive unit and the second mechanism unit by the second drive unit. A drive control apparatus using a pattern set so as to be asymptotic to a predetermined value.
請求項11記載の駆動制御装置であって、
前記制御部は、前記特性パラメータとして、前記第1の駆動部による前記第1の機構部、並びに前記第2の駆動部による前記第2の機構部の駆動開始後から指数関数的に減衰して予め決められた値に漸近するように設定されたパターンを用いることを特徴とする駆動制御装置。
The drive control device according to claim 11,
The control unit attenuates exponentially as the characteristic parameter from the start of driving of the first mechanism unit by the first drive unit and the second mechanism unit by the second drive unit. A drive control apparatus using a pattern set so as to be asymptotic to a predetermined value.
請求項11記載の駆動制御装置であって、
前記駆動情報検出部は、前記駆動情報として前記第1の機構部及び前記第2の機構部の少なくとも一方の回転角速度を検出する回転角速度検出部であり、
前記制御部は、前記粘性係数を前記予め決められた値に漸近させるための前記回転角速度検出部による前記回転角速度を切り替え可能であることを特徴とする駆動制御装置。
The drive control device according to claim 11,
The drive information detection unit is a rotation angular velocity detection unit that detects a rotation angular velocity of at least one of the first mechanism unit and the second mechanism unit as the drive information,
The drive control device, wherein the control unit is capable of switching the rotation angular velocity by the rotation angular velocity detection unit for making the viscosity coefficient asymptotic to the predetermined value.
請求項11〜14の何れか1項記載の駆動制御装置を備え、前記第1の駆動部及び前記第2の駆動部のアクチュエータにより前記第1の機構部及び前記第2の機構部に備えられた電動機を駆動することを特徴とするトルク制御装置。   15. A drive control apparatus according to claim 11, comprising the drive mechanism according to any one of claims 11 to 14, wherein the first mechanism section and the second mechanism section are provided by an actuator of the first drive section and the second drive section. A torque control device that drives an electric motor. 請求項5、10、15の何れか1項記載のトルク制御装置を備え、入力部からの操作力指令値の外力に対して前記電動機の出力により前記制御対象物の関節をアシスト制御することを特徴とするアシスト制御装置。   A torque control device according to any one of claims 5, 10, and 15 is provided, and assist control of the joint of the control object is performed by an output of the electric motor with respect to an external force of an operation force command value from an input unit. Assist control device characterized.
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