【手続補正書】
【提出日】平成30年11月16日(2018.11.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の名称】ロボット装置の制御方法、及びロボット装置
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は、モータに接続された減速機構を介して移動部材を制御するロボット装置の制御方法、及びロボット装置に関する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
そこで本発明は、俊敏にかつ精密に移動部材を制御することが可能なロボット装置の制御方法、及びロボット装置を提供することを目的とするものである。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
本発明は、モータに接続された減速機構を介して移動部材を制御するロボット装置の制御方法において、前記ロボット装置は、前記減速機を介して移動する前記移動部材にかかるトルクを計測するトルク計測手段と、出力軸の位置を検出する第１の位置検出手段と、前記ロボット装置を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、第１のフィードバックとして、前記第１の位置検出手段の検出結果を前記ロボット装置の制御にフィードバックし、第２のフィードバックとして、前記トルク計測手段の検出結果を前記ロボット装置の制御にフィードバックすることを特徴とする。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
また、本発明は、モータの出力軸に接続された減速機を介して移動部材を制御するロボット装置において、前記減速機を介して移動する前記移動部材にかかるトルクを計測するトルク計測手段と、前記出力軸の位置を検出する第１の位置検出手段と、前記減速機を介して移動する移動部材の位置を検出する第２の位置検出手段と、を備えることを特徴とする。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
本発明によると、移動部材に発生したトルクを検出するトルク計測手段の検出結果に応じた第２のフィードバック制御を実行する。これにより、減速機構を介して移動部材に伝達されるトルクを、入力されたトルク指令値に倣うようにすることができ、移動部材の動作を精密にできる。さらに、移動部材に発生したトルクには、温度変動や経時変化する伝達誤差の成分も含まれているので、伝達誤差も効果的に抑制できるフィードバック制御を実行することができる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
また、制御装置は、出力軸の位置を検出する第１の位置検出手段の検出結果に応じた第１のフィードバック制御を実行する。これにより、減速機構の弾性力の反作用には、減速機構におけるバックラッシ、摩擦、固有振動数等の影響による振動現象の成分が含まれているので、この振動現象を俊敏に抑制することができる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
このように減速機構による振動現象及び伝達誤差を抑制しつつ動作速度を早くすることができるので、俊敏にかつ精密に移動部材を移動制御することを可能とすることができる。さらには、振動現象及び伝達誤差を効果的に抑制できるので、モータの補正のゲインを上げることもできて、さらに動作速度を上げることも可能となる。これにより、フルクローズド制御のように精密で、かつセミクローズド制御と同等な動作速度を可能とすることができる。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータに接続された減速機構を介して移動部材を制御するロボット装置の制御方法において、
前記ロボット装置は、
前記減速機を介して移動する前記移動部材にかかるトルクを計測するトルク計測手段と、
出力軸の位置を検出する第１の位置検出手段と、
前記ロボット装置を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
第１のフィードバックとして、前記第１の位置検出手段の検出結果を前記ロボット装置の制御にフィードバックし、
第２のフィードバックとして、前記トルク計測手段の検出結果を前記ロボット装置の制御にフィードバックする、
ことを特徴とするロボット装置の制御方法。
【請求項２】
前記制御装置は、
前記トルク計測手段の検出結果により生成された前記モータの位置指令値に基づき前記モータの速度指令値を生成するモータ位置制御部と、
前記モータ位置制御部により生成された前記モータの速度指令値に基づき前記モータのトルク指令値を生成するモータ速度制御部と、
前記速度制御部により生成された前記モータのトルク指令値に基づき電流値を生成する電流制御部と、を有し、
前記第１の位置検出手段の検出結果は、
検出された前記出力軸の位置、検出された前記出力軸の位置を微分した前記出力軸の速度、検出された前記出力軸の位置を２階微分した前記出力軸の加速度、のうちの少なくとも１つであり、
前記第１のフィードバックとして、前記モータ位置制御部による前記出力軸の位置に応じたフィードバック制御、前記モータ速度制御部による前記出力軸の速度に応じたフィードバック制御、前記電流制御部による前記出力軸の加速度に応じたフィードバック制御、のうちの少なくとも１つを実行する、
ことを特徴とする請求項１に記載のロボット装置の制御方法。
【請求項３】
前記制御装置は、
前記トルク計測手段により生成された前記モータの位置指令値に応じて、前記モータをフィードフォワード制御するフィードフォワード値を生成するモータＦＦ制御部を有する、
ことを特徴とする請求項１または２に記載のロボット装置の制御方法。
【請求項４】
前記モータＦＦ制御部は、前記モータをモデル化した理想モデルにより前記フィードフォワード値を生成する、
ことを特徴とする請求項３に記載のロボット装置の制御方法。
【請求項５】
前記理想モデルは、前記モータのイナーシャをモデル化したイナーシャ仮想モデルと、所定の制御ゲインを設定して前記モータの通電回路をモデル化した回路仮想モデルと、を有する、
ことを特徴とする請求項４に記載のロボット装置の制御方法。
【請求項６】
前記制御装置は、
前記モータを動力学的にモデル化した動力学モデルにより、外部より入力される前記移動部材の位置指令値から動力学トルク予測値を生成する動力学モデル制御部を有する、
ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載のロボット装置の制御方法。
【請求項７】
前記制御装置は、
前記動力学モデル制御部により、前記動力学トルク予測値に応じたフィードフォワード制御を実行する、
ことを特徴とする請求項６に記載のロボット装置の制御方法。
【請求項８】
前記制御装置は、
前記モータの剛性に基づき前記動力学トルク予測値から前記モータのねじれ量の予測値を生成するねじれ量制御部を有する、
ことを特徴とする請求項６または７に記載のロボット装置の制御方法。
【請求項９】
前記ロボット装置は、
前記減速機を介して移動する前記移動部材の位置を検出する第２の位置検出手段を備え、
前記制御装置は、
外部より入力される前記移動部材の位置指令値に基づきトルク指令値を生成する駆動装置制御部を有し、
前記駆動装置制御部により、前記移動部材の位置を検出する前記第２の位置検出手段の検出結果に応じた第３のフィードバック制御を実行する、
ことを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載のロボット装置の制御方法。
【請求項１０】
前記駆動装置制御部は、
前記外部より入力される前記移動部材の位置指令値に基づき前記移動部材の速度指令値を生成する移動部材位置制御部と、
前記移動部材位置制御部により生成された前記移動部材の速度指令値に基づき前記移動部材のトルク指令値を生成する移動部材速度制御部と、を有し、
前記第２の位置検出手段の検出結果は、検出された前記移動部材の位置、検出された前記移動部材の位置を微分した前記移動部材の速度、のうちの少なくとも１つであり、
前記第３のフィードバック制御として、前記移動部材位置制御部による前記移動部材の位置に応じたフィードバック制御、前記移動部材速度制御部による前記移動部材の速度に応じたフィードバック制御、のうちの少なくとも１つを実行する、
ことを特徴とする請求項９に記載のロボット装置の制御方法。
【請求項１１】
前記制御装置は、
前記外部より入力される前記移動部材の位置指令値に応じて、前記駆動装置制御部をフィードフォワード制御するフィードフォワード値を生成する駆動装置ＦＦ制御部を有する、
ことを特徴とする請求項９または１０に記載のロボット装置の制御方法。
【請求項１２】
前記駆動装置ＦＦ制御部は、前記モータをモデル化した理想モデルにより前記フィードフォワード値を生成する、
ことを特徴とする請求項１１に記載のロボット装置の制御方法。
【請求項１３】
前記制御装置は、
前記トルク計測手段の検出結果と前記第２の位置検出手段の検出結果とに基づき前記移動部材に外乱により発生するトルクを監視する監視制御部を有し、
前記監視制御部により、前記外乱により発生するトルクに応じた第４のフィードバック制御を実行する、
ことを特徴とする請求項９ないし１２のいずれか１項に記載のロボット装置の制御方法。
【請求項１４】
モータの出力軸に接続された減速機を介して移動部材を制御するロボット装置において、
前記減速機を介して移動する前記移動部材にかかるトルクを計測するトルク計測手段と、
前記出力軸の位置を検出する第１の位置検出手段と、
前記減速機を介して移動する前記移動部材の位置を検出する第２の位置検出手段と、を備える、
ことを特徴とするロボット装置。
【請求項１５】
前記トルク計測手段は、中空構造であり、
前記トルク計測手段と、前記第２の位置検出手段とは、一体となって設けられている、
ことを特徴とする請求項１４に記載のロボット装置。
【請求項１６】
前記減速機は、前記トルク計測手段及び前記第２の位置検出手段と別体となって設けられている、
ことを特徴とする請求項１５に記載のロボット装置。
【請求項１７】
前記トルク計測手段は、前記移動部材と前記減速機との間に設けられ、
前記第２の位置検出手段のシャフトは、前記トルク計測手段と締結され、
前記第２の位置検出手段は、前記モータに所定の構造体を介して設けられている、
ことを特徴とする請求項１４ないし１６のいずれか１項に記載のロボット装置。
【請求項１８】
請求項１ないし１３のいずれか１項に記載のロボット装置の制御方法を用いて物品を製造する物品の製造方法。
【請求項１９】
請求項１ないし１３のいずれか１項に記載のロボット装置の制御方法を前記制御装置に実行させるための制御プログラム。
【請求項２０】
請求項１９に記載の制御プログラムを格納した、コンピュータで読み取り可能な記録媒体。
【請求項２１】
請求項１８に記載の物品の製造方法を前記制御装置に実行させるための制御プログラム。
【請求項２２】
請求項２１に記載の制御プログラムを格納した、コンピュータで読み取り可能な記録媒体。