机器人装置及机器人控制装置制造方法及图纸

本发明专利技术提升对机械臂机构的平移移动、姿势变更的操作性。机器人装置具备：机械臂机构(200)，其具有在前端可装备末端效应器(3)的多个关节部；操作部(300)，其用于操作末端效应器的移动、姿势变更；及控制部(100)，其依照操作部的操作而控制关节部的驱动。控制部将来自操作部的平移操作关联在机械臂机构的机器人坐标系的正交三轴而移动末端基准点。该移动中末端效应器的姿势是维持为平移操作的开始时的机器人坐标系上的姿势。将经由操作部输入的末端效应器的姿势变更操作关联在以末端效应器的基准点为原点的末端坐标系的正交三轴而变更末端效应器的姿势。此时将末端基准点的位置维持为姿势变更操作开始时的机器人坐标系上的位置。

Robot device and robot control device

The invention improves the maneuverability of translation, movement and posture change of the mechanical arm mechanism. The robot device includes a mechanical arm mechanism (200), which has equipped the end effector at the front end (3) a number of joint operations; (300), for moving the end effector of the operation, posture change; and control section (100), the Ministry of operation in accordance with the operation and control of joint the driver. The control portion is associated with the translational operation of the operating unit on the orthogonal three axis of the robot coordinate system of the manipulator mechanism, and the moving end reference point. The position of the effector effector in the movement is maintained as a pose on the robot coordinate system at the beginning of the translation operation. The posture of a terminal effector that is input by the operating unit is associated with an orthogonal three axis of the terminal coordinate system with the reference point of the terminal effector as the origin, and the posture of the end effector is changed. At this point, the position of the end reference point is maintained as the position of the robot coordinate system at the beginning of the postural change operation.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】机器人装置及机器人控制装置
本专利技术涉及一种机器人装置及机器人控制装置。
技术介绍
近年来，机器人与使用者位于同一空间的环境不断变多。可以认为今后看护用机器人、产业用机器人与作业者在一起进行作业的状况会不断扩大。这种机器人大多具备垂直多关节部臂机构。垂直多关节部臂机构针对位置要求三自由度(x、y、z)、针对姿势要求三自由度(、θ、ψ)，通常是利用被称为根部三轴的旋转关节部J1、J2、J3及被称为腕部三轴的旋转关节部J4、J5、J6而实现。例如关节部J1、J4、J6应用扭转关节部，关节部J2、J3、J5应用弯曲关节部。臂前端装备有手等末端效应器(末端执行器)。此末端的位置姿势控制是通过使用参数(关节角、伸缩长、链路长等)的齐次变换矩阵而实现。在教学或看护等中，要求使用者对垂直多关节臂机构操作被称为悬垂的操作部使前端的手在三维空间移动，或者进行变更手的姿势的操作。该手动操作是以用户视角(用户坐标系)或手视角(末端坐标系)进行，因操作目的不同而有并不直观的情形。使用者坐标系是以使用者为基准的正交三轴的坐标系，区别于作为以机器人的臂机构为基准的动作控制的基本的机器人坐标系。末端坐标系是在使用者坐标系或机器人坐标系之中任意移动、旋转的所谓的移动坐标系，例如以设定在手的前端附近的基准点为原点利用正交三轴进行规定。在使手平移移动时采用用户视角的情形时，是按照用户的观察视角指定想要移动的方向(或位置)，因而容易理解。然而，在以用户视角变更手的姿势的情形时，需要自行计算出表现手姿势的绕使用者坐标系的各轴的角度，达到要求的姿势需要进行多次反复试验。在手视角的情形时，可利用其末端坐标系的各轴进行指定，因而姿势变更的操作变得直观。然而，在手视角时难以使手平移移动。这样，期望提升使用者操作机器人时的操作性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提升对机械臂机构的平移移动、姿势变更的操作性。本实施方式所涉及的机器人装置具备：机械臂机构，其具有在前端可装备末端效应器的多个关节部；操作部，其用于操作末端效应器的移动及姿势变更；及控制部，其依照操作部的操作而控制关节部的驱动。控制部将经由操作部输入的平移操作关联在机械臂机构的机器人坐标系的正交三轴而移动末端或腕部。将经由操作部输入的末端效应器的姿势变更操作关联在以末端效应器的基准点为原点的末端坐标系的正交三轴而变更末端效应器的姿势。在该姿势变更中，将基准点的位置维持为姿势变更操作开始时的机器人坐标系上的位置。附图说明图1是本实施方式所涉及的机器人装置的机械臂机构的外观立体图；图2是表示图1的机械臂机构的内部构造的立体图；图3是通过图中符号表现来表示图1的机械臂机构的图；图4是本实施方式所涉及的机器人装置的框图；图5是表示图4的操作部的操作面的图；图6是具体地表示图3的末端坐标系的图；图7是表示本实施方式中的末端姿势的定义的图；图8是表示本实施方式的平移移动、姿势变更的控制处理的流程图；图9是表示本实施方式的平移移动的图；图10是表示本实施方式的利用末端坐标系的侧倾、俯仰、摆动的姿势变更的图；图11是表示本实施方式的利用腕部三轴直接旋转指示的姿势变更的图。具体实施方式以下，参照附图对本实施方式所涉及的机器人装置进行说明。在以下的说明中，对具有大致相同的功能及构成的构成要素标注相同符号，且仅在必要的情形时进行重复说明。图1是本实施方式所涉及的机械臂机构的外观立体图。图2是表示图1的机械臂机构的内部构造。图3中通过图中符号表现来表示机械臂机构。机械臂机构200具有大致圆筒形状的基部1及与基部1连接的臂部2。在机械臂部2的前端安装有被称为末端执行器的末端效应器3。图1图示把可把持住对象物的手部作为末端效应器3。末端效应器3并不限定于手部，也可为其他工具、或相机、显示器。也可在机械臂部2的前端设置可更换为任意种类的末端效应器3的转接器。机械臂部2具有多个、此处为六个关节部J1、J2、J3、J4、J5、J6。多个关节部J1、J2、J3、J4、J5、J6从基部1依序配设。一般而言，第一、第二、第三轴RA1、RA2、RA3被称为根部三轴，第四、第五、第六轴RA4、RA5、RA6被称为腕部三轴。第一关节部J1是以例如被基座面垂直支撑的第一旋转轴RA1为中心的扭转关节。第二关节部J2是以与第一旋转轴RA1垂直配置的第二旋转轴RA2为中心的弯曲关节。第三关节部J3是以与第二旋转轴RA2垂直配置的第三轴(移动轴)RA3为中心而直线伸缩的关节。第四关节部J4是以与第三移动轴RA3一致的第四旋转轴RA4为中心的扭转关节，第五关节部J5是以与第四旋转轴RA4正交的第五旋转轴RA5为中心的弯曲关节。第六关节部J6是以与第四旋转轴RA4正交、且与第五旋转轴RA5垂直配置的第六旋转轴RA6为中心的弯曲关节。通过第一关节部J1的扭动旋转，臂部2与手部3一起旋转。通过第二关节部J2的弯曲旋转，臂部2与手部3一起以第二关节部J2的第二旋转轴RA2为中心进行起伏移动。形成基部1的臂支撑体(第一支撑体)11a具有以第一关节部J1的旋转轴RA1为中心形成的圆筒形状的中空构造。第一关节部J1安装在未图示的固定台。当第一关节部J1旋转时，第一支撑体11a与臂部2的旋旋一起进行轴旋转。另外，第一支撑体11a也可固定在接地层。在此情形时，设为与第一支撑体11a分开而臂部2独立旋转的构造。在第一支撑体11a的上部连接有第二支撑部11b。第二支撑部11b具有与第一支撑部11a连续的中空构造。第二支撑部11b的一端安装在第一关节部J1的旋转部。第二支撑部11b的另一端开放，第三支撑部11c转动自如地嵌入第二关节部J2的旋转轴RA2。第三支撑部11c具有与第一支撑部11a及第二支撑部连通的鳞状的中空构造。第三支撑部11c伴随第二关节部J2的弯曲旋转而其后部被收纳在第二支撑部11b并被送出。构成臂部2的直动关节部的第三关节部J3的后部通过其收缩而被收纳在第一支撑部11a与第二支撑部11b连续的中空构造的内部。第一关节部J1由圆环形状的固定部及旋转部构成，且在固定部被固定在未图示的基座。在旋转部安装有第一支撑部11a及第二支撑部11b。当第一关节部J1旋转时，第一、第二、第三支撑体11a、11b、11c以第一旋转轴RA1为中心而与臂部2及手部3一起旋转。第三支撑部11c是其后端下部以旋转轴RA2为中心转动自如地嵌入至第二支撑部11b的开放端下部。由此，构成作为以旋转轴RA2为中心的弯曲关节部的第二关节部J2。当第二关节部J2转动时，臂部2与手部3一起以第二关节部J2的旋转轴RA2为中心朝垂直方向转动、即进行起伏动作。如上所述，作为直动伸缩关节部的第三关节部J3是构成臂部2的主要构成部分。在臂部2的前端设有所述手部3。通过第一至第六关节部J1-J6的旋转、弯曲、伸缩，可将手部3的2指手16配置为任意的位置、姿势。特别是，第三关节部J3的直动伸缩距离的长度可实现手部3对基部1的附近位置至远距离位置的大范围的对象的作用。第三关节部J3的特征为通过构成的直动伸缩臂机构而实现直动伸缩距离的长度。直动伸缩距离的长度是通过图2所示的构造达成。直动伸缩机构具有第一连结链节排21及第二连结链节排20。在臂部2水平配置的基准姿势下，第一连结链节排21位于第二连结链节排2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种机器人装置，其具备：机械臂机构，其具有在前端可装备末端效应器的多个关节部；操作部，其用于操作所述末端效应器的移动及姿势变更；及控制部，其依照所述操作部的操作而控制所述关节部的驱动；其特征在于：所述控制部是以将经由所述操作部输入的平移操作关联在所述机械臂机构的机器人坐标系的正交三轴而移动末端或腕部的方式，控制所述关节部的驱动，且以将经由所述操作部输入的所述末端效应器的姿势变更操作关联在以所述末端基准点为原点的末端坐标系的正交三轴，变更所述末端效应器的在所述机器人坐标系上的姿势，并且以将所述末端基准点的位置维持为所述姿势变更操作的开始时的所述机器人坐标系上的位置的方式，控制所述关节部的驱动。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.11.29 JP 2014-2426591.一种机器人装置，其具备：机械臂机构，其具有在前端可装备末端效应器的多个关节部；操作部，其用于操作所述末端效应器的移动及姿势变更；及控制部，其依照所述操作部的操作而控制所述关节部的驱动；其特征在于：所述控制部是以将经由所述操作部输入的平移操作关联在所述机械臂机构的机器人坐标系的正交三轴而移动末端或腕部的方式，控制所述关节部的驱动，且以将经由所述操作部输入的所述末端效应器的姿势变更操作关联在以所述末端基准点为原点的末端坐标系的正交三轴，变更所述末端效应器的在所述机器人坐标系上的姿势，并且以将所述末端基准点的位置维持为所述姿势变更操作的开始时的所述机器人坐标系上的位置的方式，控制所述关节部的驱动。2.一种机器人装置，其具备：机械臂机构，其具有在前端可装备末端效应器的多个关节部；操作部，其用于操作所述末端效应器的移动及姿势变更；及控制部，其依照所述操作部的操作而控制所述关节部的驱动；其特征在于：所述控制部是以将经由所述操作部输入的平移操作关联在操作所述操作部的使用者的使用者坐标系的正交三轴而移动末端或腕部的方式，控制所述关节部的驱动，且以将经由所述操作部输入的所述末端效应器的姿势变更操作关联在以所述末端基准点为原点的末端坐标系的正交三轴而变更所述末端效应器的姿势，并且以将所述末端基准点的位置维持为所述姿势变更操作的开始时的所述用户坐标系上的位置的方式，控制所述关节部的驱动。3.一种机器人装置，其具备：机械臂机构，其具有在前端可装备末端效应器的多个关节部；操作部，其用于操作所述末端效应器的移动及姿势变更；及控制部，其依照所述操作部的操作而控制所述关节部的驱动；其特征在于：所述控制部是以将经由所述操作部输入的平移操作关联在所述机械臂机构的机器人坐标系的正交三轴而移动末端或腕部的方式，控制所述关节部的驱动，且将经由所述操作部输入的针对所述末端效应器的操作直接关联在所述关节部中的腕部三轴的三个关节部各者的旋转，而控制所述关节部的驱动。4.一种机器人装置，其具备：机械臂机构，其具有在前端可装备末端效应器的多个关节部；操作部，其用于操作所述末端效应器的移动及姿势变更；及控制部，其依照所述操作部的操作而控制所述关节部的驱动；其特征在于：所述控制部是以将经由所述操作部输入的平移操作关联在操作所述操作部的使用者的使用者坐标系的正交三轴而移动末端或腕部的方式，控制所述关节部的驱动，且将经由所述操作部输入的针对所述末端效应器的操作直接关联在所述关节部中的腕部三轴的三个关节部各者的旋转，而控制所述关节部的驱动。5.一种机器人装置，其具备：机械臂机构，其具有在前端可装备末端效应器的多个关节部；操作部，其用于操作所述末端效应器的移动及姿势变更；及控制部，其依照所述操作部的操作而控制所述关节部的驱动；其特征在于：所述控制部是以将...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹祐根，川口顺央，栗原真二，
申请(专利权)人：生活机器人学股份有限公司，
类型：发明
国别省市：日本,JP