机器人及其控制方法技术

本发明专利技术提供一种机器人及其控制方法。为了实现能够以更小的力直接示教更精密的动作的机器人，机器人(1)具备机器人手(11)、机器人臂(12)、力觉传感器(13)以及控制装置(15)。控制装置(15)根据由力觉传感器(13)检测出的力并通过导纳控制来决定机器人手(11)的位置，向机器人臂(12)发出命令以将机器人手(11)移动到所决定的位置。另外，控制装置(15)将向机器人臂(12)发出的命令作为示教数据进行记录。臂(12)发出的命令作为示教数据进行记录。臂(12)发出的命令作为示教数据进行记录。

【技术实现步骤摘要】
机器人及其控制方法


[0001]本专利技术涉及一种具备机器人臂和机器人手的机器人。还涉及一种这样的机器人的控制方法。

技术介绍

[0002]以往，作为向机器人示教动作的示教方法之一，使用了直接示教(直接教学(direct teaching))。直接示教是通过示教者直接移动机器人手或者机器人臂来向机器人示教动作的方法。作为公开了直接示教的文献，例如能够举出专利文献1。
[0003]现有技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1：日本特开2019
‑
018340号

技术实现思路

[0006]专利技术要解决的问题
[0007]在专利文献1所记载的作业用机器人中，在直接示教时对机器人臂进行了阻抗控制(运动输入/力输出型控制)。因此，在示教者直接移动机器人臂或者机器人手时，需要比较大的力。另外，由于各连杆的惯性的影响，难以如示教者所想的那样将机器人臂进行移动。其结果是，难以向机器人直接示教精密的动作。
[0008]本专利技术的一个方式是鉴于上述的问题而完成的，其目的在于实现一种能够以更小的力直接示教更精密的动作的机器人。
[0009]用于解决问题的方案
[0010]本专利技术的一个方式所涉及的机器人是具备机器人臂、安装于所述机器人臂的机器人手、对作用于所述机器人手的力进行检测的力觉传感器以及控制装置的机器人。控制装置是如下的装置：根据由所述力觉传感器检测出的力并通过导纳控制(力输入/运动输出型控制)来决定所述机器人手的位置，向所述机器人臂发出命令以将所述机器人手移动到所决定的位置，并且将向所述机器人臂发出的命令作为示教数据进行记录。
[0011]另外，本专利技术的一个方式所涉及的机器人的控制方法是具备机器人臂、安装于所述机器人臂的机器人手以及对作用于所述机器人手的力进行检测的力觉传感器的机器人的控制方法，包括控制工序。在控制工序中，根据由所述力觉传感器检测出的力并通过导纳控制(力输入/运动输出型控制)来决定所述机器人手的位置，向所述机器人臂发出命令以将所述机器人手移动到所决定的位置，并且将向所述机器人臂发出的命令作为示教数据进行记录。
[0012]专利技术的效果
[0013]根据本专利技术的一个方式，能够实现一种能够以更小的力直接示教更精密的动作的机器人。
附图说明
[0014]图1是示出本专利技术的一个实施方式所涉及的机器人的结构的示意图。
[0015]图2是示出图1所示的机器人所具备的控制装置的功能的框图。
[0016]图3是在导纳控制部不具有力灵敏度衰减功能的情况下得到的、示出力觉传感器所检测出的力、操作装置被输入的操作量、机器人手的位置以及力灵敏度的时间变化的曲线图。
[0017]图4是在导纳控制部具有力灵敏度衰减功能的情况下得到的、示出力觉传感器所检测出的力、操作装置被输入的操作量、机器人手的位置以及力灵敏度的时间变化的曲线图。
具体实施方式
[0018]参照图1来说明本专利技术的一个实施方式所涉及的机器人1。图1是示出本实施方式所涉及的机器人1的结构的示意图。
[0019]机器人1是能够直接示教任意的动作的机器人。在本实施方式中，作为向机器人1直接示教的动作，假定将第二构件W2(例如，金属销)压入第一构件W1(例如，金属箍)的开口或者凹部的压入动作。但是，向机器人1直接示教的动作是任意的，并不限定于此。
[0020]如图1所示，机器人1具备机器人手11、机器人臂12、力觉传感器13、操作装置14以及控制装置15。
[0021]机器人手11是用于把持工件(在本实施方式中为第二构件W2)的机构。在本实施方式中，作为机器人手11，使用了卡盘。机器人臂12是用于移动机器人手11的机构。在本实施方式中，作为机器人臂12，使用了垂直多关节臂。
[0022]机器人手11经由力觉传感器13而被安装于机器人臂12的前端。力觉传感器13是用于检测作用于机器人手11的3个方向(x、y、z轴方向)上的力、尤其是在直接示教中用户想要移动机器人手11的3个方向上的力的传感器。在本实施方式中，作为力觉传感器13，使用了6轴力觉传感器。但是，只要是能够检测3个方向上的力的传感器，则任何传感器均能够用作力觉传感器13。
[0023]另外，在机器人臂12的前端附近安装有操作装置14。操作装置14是用于受理对机器人手11在1个方向(z轴方向)上的速度、即在直接示教中用户想要移动机器人手11的1个方向上的速度进行指定的操作的装置。在本实施方式中，作为操作装置14，使用了操纵杆。但是，操作装置14只要是能够受理对1个方向上的速度进行指定的操作的装置，则任何装置均能够用作操作装置14。
[0024]控制装置15根据力觉传感器13所检测出的力以及操作装置14被输入的操作量(在本实施方式中为操纵杆的倾斜度)来决定机器人手11的位置，向机器人臂12发出命令以使机器人手11移动到所决定的位置。而且，控制装置15将向机器人臂发出的命令作为示教数据进行记录。由此实现示教(教学(teaching))。在本实施方式中，作为控制装置15，使用了PC(Personal Computer：个人计算机)。但是，只要是能够实现后述的控制装置15的功能的装置，则任何装置均能够用作控制装置15。
[0025]控制装置15在第一动作模式和第二动作模式中的任一个动作模式中进行动作。在此，第一动作模式是根据力觉传感器13所检测出的3个方向上的力F
x
、F
y
、F
z
并通过导纳控制
(力输入/运动输出型控制)来决定机器人手11在3个方向上的位置x、y、z的动作模式。第二动作模式是根据力觉传感器13所检测出的2个方向上的力F
x
、F
y
并通过导纳控制来决定机器人手11在2个方向上的位置x、y、并且根据操作装置14被输入的操作量θ并通过速度控制来决定机器人手11在1个方向上的位置z的模式。下面，详细地说明控制装置15的功能。
[0026]参照图2来说明机器人1所具备的控制装置15的功能。图2是示出控制装置15的功能的功能框图。
[0027]控制装置15具备导纳控制部151、乘法部152、积分部153以及模式开关154。向控制装置15输入力觉传感器13所检测出的3个方向上的力F
x
、F
y
、F
z
、以及操作装置14被输入的操作量θ(例如，操纵杆的倾斜度)。此外，力F
x
、F
y
、F
z
既可以是力觉传感器13所检测出的力本身，也可以是用死区对力觉传感器13所检测出的力进行整形后的力。
[0028]在第一动作模式中，导纳控制部151根据力觉传感器13所检测出的3个方向上的力F
x
、F
y
、F
z
，并通过导纳控制来决定机器人手11在3个方向上的位置x、y、z。具本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种机器人，具备机器人臂、安装于所述机器人臂的机器人手以及对作用于所述机器人手的力进行检测的力觉传感器，所述机器人的特征在于，具备控制装置，该控制装置根据由所述力觉传感器检测出的力并通过导纳控制来决定所述机器人手的位置，向所述机器人臂发出命令以将所述机器人手移动到所决定的位置，并且将向所述机器人臂发出的命令作为示教数据进行记录。2.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于，还具备操作装置，所述控制装置进行以下处理：在第一动作模式中，根据由所述力觉传感器检测出的3个方向上的力并通过导纳控制来决定所述机器人手在所述3个方向上的位置；以及在第二动作模式中，根据由所述力觉传感器检测出的2个方向上的力并通过导纳控制来决定所述机器人手在所述2个方向上的位置，并且根据所述操作装置被输入的操作量并通过速度控制来决定所述机器人手在剩余1个方向上的位置。3.根据权利要求2所述的机器人，其特征在于，在所述第一动作模式中，所述控制装置通过对包含由所述力觉传感器检测出的力F
x
、F
y
、F
z
和力灵敏度α
x
、α
y
、α
z
的运动方程式进行求解，来决定所述机器人手的位置x、y、z。4.根据权利要求3所述的机器人，其特征在于，所述运动方程式是下述式(1)，[数1][数1][数1]其中，x
’
表示位置x的1阶微分dx/dt，x”表示位置x的2阶微分d2x/dt2，y
’
表示位置y的1阶微分dy/dt，y”表示位置y的2阶微分d2y/dt2，z
’
表示位置z的1阶微分dz/dt，z”表示位置z的2阶微分d2z/dt2，m
x
、m
y
、m
z
是表示虚拟质量的常数，c
x
、c
y
、c
z
是表示虚拟粘性系数的常数。5.根据权利要求2～4中的任一项所述的机器人，其特征在于，在所述第二动作模式中，所述控制装置通过对包含由所述力觉传感器检测出的力F
x
、F
y
和力灵敏度α
x
、α
y
、α
z
的第一运动方程式进行求解，来决定所述机器人手的位置x、y，并通过对包含所述操作装置被输入的操作量θ的第二运...

【专利技术属性】
技术研发人员：田名网克周，林美由希，野田善之，
申请(专利权)人：国立大学法人山梨大学，
类型：发明
国别省市：