機械定数自動計測機能を有するロボットアームの制振制御に関する研究

• Project/Area Number: 05750411
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: 計測・制御工学
• Research Institution: Nagoya Institute of Technology
• Principal Investigator: 岩崎 誠 名古屋工業大学, 工学部, 助手 (10232662)
• Project Period (FY): 1993
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1993)
• Budget Amount: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 1993: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
• Keywords: 二慣性系 / 制振制御 / フィードフォワード制御 / 定数自動計測 / FFT / 共振周波数 / ロボットアーム

Research Abstract

本研究は、現在多用されている産業用ロボットにおける減速機ねじれ振動に対して、その振動抑制と制御系に用いる機械定数の自動計測を実現したものである。本研究では、モータ・減速機・アームからなるロボットアームの二慣性系モデルを基に、モデルの伝達特性に着目したアーム振動を励起しないモータ位置指令を与える、フィードフォワード制御によって制振制御系を構成している。その際、制御系には機械系の共振周波数に関係する定数が必要となるため、人手を介さない自律制御系を目指してFFTアルゴリズムを用いた定数自動計測機能を制御系に付加している。
本研究で得られた成果をまとめると、以下のようになる。
1.従来から提案されているアーム位置推定値のフィードバック制御に比べ、フィードフォワード制御の特徴である高速応答性を有する新しい制振制御系を実現できた。
2.制振効果を持つモータ位置指令に対して高精度な位置制御系を実現するため、モータ負荷外乱フィードフォワード補償によってロバスト位置制御系を付加した。その結果、二慣性系に起因するアームからの反力トルクによる位置制御精度劣化を回避できた。
3.本制振制御で用いる制御定数に含まれる機械系共振周波数を、FFTアルゴリズムによって自動計測した。その際、制御定数設定誤差に対する制御精度を考慮してFFTを設計した結果、要求する制御精度を満足する計測を実現できるシステムの構築が可能となった。
4.モータを加振器、モータ位置検出器を振動検出器、制御用プロセッサをFTT解析器とすることで、他の計測機器を用いることなくシステムに自律適応能力を持たせることができた。
以上の成果は、電気学会の論文(現在投稿中)・口頭発表,技術委員会への報告によって公表されている。