CN101152719A - 机器人控制装置 - Google Patents

Abstract

进行在机器人的刀具和作业对象物之间使虚拟弹簧或虚拟阻尼器进行作用的柔性控制的机器人控制装置(RC)中包含：在进行柔性控制时，根据开始柔性控制的柔性控制开始位置和虚拟弹簧或虚拟阻尼器，从机器人的多个关节轴(J1～J6)中选择特定的关节轴，降低该特定的关节轴的位置增益以及/或者速度增益，使其低于特定的关节轴的位置增益通常值以及速度增益通常值的增益降低单元(41，42)；和在进行柔性控制时，降低根据柔性控制开始位置和虚拟弹簧或虚拟阻尼器计算出的特定的关节轴的修正转矩，使其低于所述特定的关节轴的修正转矩通常值的修正转矩降低单元(43)。由此，抑制在虚拟弹簧等作用的方向上妨碍平滑动作的情况。

Description

机器人控制装置

技术领域

本发明涉及控制产业用机器人(以下简单称“机器人”)的机器人控制装置。

背景技术

驱动机器人的多个关节轴的伺服电动机通常通过具有位置控制环和速度控制环的伺服系统控制。在通过这样的伺服系统，机器人的刀具前端点向目标位置移动时刀具前端点遭遇·接触到某种障碍物时，会发生机器人的刀具前端点抵抗障碍物，继续向目标位置移动的现象。

该现象如下所述。即，即使存在障碍物伺服电动机也会朝向目标位置移动，但是实际上由于障碍物的影响，向该目标位置的移动受阻，因此位置偏差e增大。结果，对该位置偏差乘以位置环增益Kp得到的速度指令vc也增大。并且，该增大的速度指令vc和电动机的速度v(在接触到障碍物时认为速度v近似“0”)的差通过速度环具有的积分器进行积分而增大，转矩指令tc成为较大的值。

最终，伺服电动机为了实现向目标位置的移动输出最大的转矩，成为引起机器人停止或工件、末端效应器(End Effector)等损害(干扰事故)的原因。因此，作为避免这样的不良情况的方法，使用以下的方式：根据需要降低位置环增益Kp以及速度环增益Kv，由此来抑制速度指令vc以及转矩指令tc值的增大。

在该方式中，预先设定柔性控制用增益值Kp’、Kv’，在输入柔性控制指令时，将增益分别从通常控制用增益值Kp、Kv切换为柔性控制用增益值Kp’、Kv’。

这样的柔性控制使机器人的关节轴(以下有时也简称为“轴”)变得柔性来执行“各轴空间上的软浮点(soft float)功能”(以下适当地称为“各轴软浮点”)。

在特开2005-219205号公报中，公开了以下的柔性控制：使用与直角坐标系中设定的虚拟弹簧有关的参数(Kx，Ky，Kz)求出直角坐标系中的力(Fx，Fy，Fz)，把该力变换为刀具坐标系的力，并根据Newton-Euler法计算各轴的转矩Ti，把计算出的转矩Ti作为各轴的转矩指令使用。

图7表示直角坐标系中的柔性控制(以下适当地称为“正交软浮点”)的一例。机器人R具有如图示那样配置的六个关节轴J1～J6，在机器人R的前端安装刀具H。另外，直角坐标系∑0如图示那样决定。

当成型品W1通过成型机W2内的销P3在-X方向上被推出时，机器人R为了取出成型品W1，需要随动于成型品W1的动作，在X方向上柔性地并且在Z方向上刚性(rigid)地进行正交软浮点。即，在图7中，X方向为柔性的方向，即应平滑地进行动作的方向，Z方向是刚性的方向，即不应进行动作的方向。

图8说明在一个例中进行正交软浮点时作用的力。在图8中，作为X方向以及Z方向上的虚拟弹簧的参数Kx、Kz，决定(Kx，Kz)＝(0，Kz)。此外，为了方便说明，不表示Ky。

由于销P3推出成型品W1的力以及其他的干扰，如图8所示，在目标位置p0和反馈位置pf之间产生差。而且，设该偏差为偏差pf-p0＝(Δx，Δz)。对于Δx、Δz虚拟弹簧输出的力分别是-KxΔx、-KzΔz。因为如上所述决定了(Kx，Kz)＝(0，Kz)，所以在此仅-KzΔz＝Fz启作用。

当通过Newton-Euler法计算在刀具H的刀具前端点TCP产生力Fz时各轴的转矩时，在关节轴J2、J3、J5得到转矩T2、T3、T5。从图8可知，在关节轴J3中，转矩T3作用在妨碍向-X方向的动作的方向上，结果，妨害X方向上的柔性度，即妨害平滑的动作。因此，在抵抗转矩T3进行动作时，需要比各轴软浮点的情况大的力。但在特开2005-219205号公报的情况下，不能仅对于特定的关节轴例如转矩T3作用的关节轴J3调节转矩。

本发明是鉴于这样的问题而提出的，其目的在于提供一种机器人控制装置，在进行柔性控制时，可以抑制在虚拟弹簧等作用的方向上妨碍平滑动作的情况。

发明内容

为实现上述目的，根据第一方式，提供一种机器人控制装置，其控制具有多个关节轴的机器人，在通过对于所述机器人的刀具处于一定位置姿势关系的刀具坐标系或者对于作业对象物处于一定的位置姿势关系的作业坐标系定义的方向上，在所述机器人的所述刀具和所述作业对象物之间进行使虚拟弹簧作用的柔性控制，其具有：在进行所述柔性控制时，根据开始所述柔性控制的柔性控制开始位置和所述虚拟弹簧，从所述机器人的所述多个关节轴中选择特定的关节轴，降低该特定的关节轴的位置增益以及速度增益中的至少一方，使其低于所述特定的关节轴的位置增益通常值以及速度增益通常值的增益降低单元；和在进行所述柔性控制时，降低根据所述柔性控制开始位置和所述虚拟弹簧计算出的所述特定的关节轴的修正转矩，使其低于所述特定的关节轴的修正转矩通常值的修正转矩降低单元。

根据第二方式，提供一种机器人控制装置，其控制具有多个关节轴的机器人，其在通过对于所述机器人的刀具处于一定位置姿势关系的刀具坐标系或者对于作业对象物处于一定位置姿势关系的作业坐标系定义的方向上，在所述机器人的所述刀具和所述作业对象物之间进行使虚拟阻尼器作用的柔性控制，其具有：在进行所述柔性控制时，根据开始所述柔性控制的柔性控制开始位置和所述虚拟阻尼器，从所述机器人的所述多个关节轴中选择特定的关节轴，降低该特定的关节轴的位置增益以及速度增益中的至少一方，使其低于所述特定的关节轴的位置增益通常值以及速度增益通常值的增益降低单元；和在进行所述柔性控制时，降低根据所述柔性控制开始位置和所述虚拟阻尼器计算出的所述特定的关节轴的修正转矩，使其低于所述特定的关节轴的修正转矩通常值的修正转矩降低单元。

即，在第一或者第二方式中，通过增益降低单元降低关于特定关节轴的位置增益和/或速度增益，同时通过修正转矩降低单元降低关于特定关节轴的转矩。结果，能够抑制在虚拟弹簧或者虚拟阻尼器作用的方向上妨碍平滑动作的情况。换言之，在第一以及第二方式中，能够以较小的力进行向柔性化方向的动作。

根据第三方式，在第一或者第二方式中，在所述柔性控制开始位置计算从关节轴向所述作业坐标系的雅可比矩阵，选择在与进行所述柔性控制的方向对应的所述雅可比矩阵的行中与绝对值最大的列对应的关节轴，作为所述特定的关节轴。

根据第四方式，在第一方式到第三方式的任何一个方式中，自动地设定所述特定的关节轴的所述位置增益和/或所述速度增益的降低量。

根据第五方式，在第一方式到第四方式的任何一个方式中，自动地设定所述特定的关节轴的所述修正转矩的降低量。

即，在第三方式到第五方式中，因为能够自动地进行关节轴的选择的设定；以及位置增益、速度增益和/或修正转矩的降低量的设定，所以即使是不熟练的操作者也能恰当地操作机器人。

根据第六方式，在第一方式到第五方式的任何一个方式中，在开始所述柔性控制前，通过通常控制使所述机器人的刀具在指定的方向上预先移动指定的距离。

即，在第六方式中，进行通过通常控制在柔性方向上稍微地进行动作的预备动作，由此可以补偿每个关节轴不同的摩擦，抑制动作方向从正交方向偏离。

根据第七方式，在第一方式到第五方式的任何一个方式中，在进行所述柔性控制时，加上指定方向并且指定量的修正转矩。

即，在第七方式中，即使在根据机器人和周边设备的布局关系无法确保预备动作所需要的距离时，也能够补偿每个关节轴不同的摩擦，抑制动作方向从正交方向偏离。

根据第八方式，在第一方式到第五方式的任何一个方式中，在进行所述柔性控制时，在转矩上加上周期的修正转矩。

即，在第八方式中，即使在柔性控制中动作的方向未知的情况下，也能够补偿每个关节轴不同的摩擦，抑制动作方向从正交方向偏离。

根据第九方式，在第一方式到第八方式的任何一个方式中，根据所指定的直角坐标系上的两个以上的位置姿势决定进行所述柔性控制的坐标系或刀具坐标系。

根据第十方式，在第六方式中，根据所指定的直角坐标系上的两个以上的位置姿势决定进行所述预备移动的方向。

根据第十一方式，在第七方式中，根据所指定的直角坐标系上的两个以上的位置姿势决定所述修正转矩的方向。

即，在第九方式到第十一方式中，对于操作者来说能够直感而且明确地指定坐标系上的方向。

根据附图所示的本发明典型的实施方式的详细说明，本发明的这些目的、特征、优点以及其他目的、特征以及优点变得更加明确

附图说明

图1表示本发明的机器人控制装置。

图2是图1所示的机器人控制装置的功能框图。

图3表示在示教操作盘上显示的参数设定画面。

图4是在本发明的机器人控制装置中执行正交软浮点功能时的第一流程图。

图5是在本发明的机器人控制装置中执行正交软浮点功能时的第二流程图。

图6是执行正交软浮点功能时的控制系统的功能框图。

图7表示直角坐标系中的柔性控制的一例。

图8用于说明在一个例子中进行正交软浮点时作用的力。

具体实施方式

下面。参照附图对本发明的实施方式进行说明。在以下的附图中，对同一部件附以相同的参照符号。为了容易理解，对这些附图进行了适当的比例变更。

图1表示本发明的机器人控制装置，图2是图1所示的机器人控制装置的功能框图。如这些附图所示，机器人控制装置RC与示教操作盘TP以及机器人R，严格地说是机器人R的机器人机构部RM连接。

如图2所示，机器人控制装置RC包含控制整个机器人控制装置RC的主CPU11。另外，机器人控制装置RC包含存储有各种系统程序的ROM 12a、主CPU11为临时存储数据使用的RAM 12b、存储与机器人的动作内容有关的各种程序以及关联设定值等的非易失性存储器12c。

如图2所示，在主CPU11上连接有多个公用RAM#1～#n，在这些公用RAM#1～#n上连接有数字伺服电路C1～Cn。多个公用RAM#1～#n启动以下的作用：向数字伺服电路C1～Cn的各个处理器传递从主CPU11输出的移动指令或控制信号，并且，向主CPU11传递来自数字伺服电路C1～Cn的处理器的各种信号。因此，虽然在图中未表示，但数字伺服电路C1～Cn分别包含处理器、ROM、RAM等。

另外，公用RAM#1～#n的个数以及数字伺服电路C1～Cn的个数与机器人的机器人机构部RM的电动机M1～Mn的个数对应。这些电动机M1～Mn用于驱动机器人的各个关节轴。典型的六轴结构的垂直多关节型机器人包含六个关节轴J1～J6，因此，电动机、公用RAM、数字伺服电路分别为六个。

如图所示，示教操作盘TP具有液晶显示器15和键盘16。它们用于进行上述程序中的数据的输入以及变更、关联的设定值输入以及变更。

图3表示在示教操作盘TP上显示的参数设定画面。在进行柔性控制前，操作者在示教操作盘TP的液晶显示器15上调出图3所示的参数设定画面。

然后，在设定画面中的“柔性度”项目中，设定在X方向、Y方向、Z方向上配置“虚拟弹簧”，还是配置“虚拟阻尼器”。在实际的画面中，可以简单地由键盘16输入“弹簧”或者“阻尼器”。此外，这些X方向、Y方向、Z方向与预定的直角坐标系∑0(参照图7)中的各方向相对应。

然后，操作者输入与设定的弹簧或者阻尼器有关的比例常数。在图3所示的设定画面中，在X方向、Y方向、Z方向输入“弹簧”，各个方向上的数值输入0(kgf/cm)、0(kgf/cm)、200(kgf/cm)。输入的数值为零以上的数值。输入的数值越小越设定柔性的状态，输入的数值越大越设定刚性的状态。因此，此时，X方向以及Y方向是希望柔性控制的方向。

设定了“弹簧”时的这些数值分别与直角坐标系∑0中的虚拟弹簧的比例常数Kx、Ky、Kz对应。另外，设定了“阻尼器”时输入的数值分别与直角坐标系∑0中的虚拟阻尼器的比例常数Dx、Dy、Dz对应。此外，在图示的设定画面中，还可以关于X轴旋转、Y轴旋转、Z轴旋转设定虚拟弹簧或虚拟阻尼器，同样可以输入数值。

在图3的设定画面中，还存在“增益降低设定”的项目。在该项目中，如下自动地选择对于已设定的希望柔性控制的方向(在图3中X方向以及Y方向)的动作造成较大影响的关节轴。

当操作者在图3所示的设定画面的“开始位置”的项目中输入开始位置时，机器人控制装置RC计算从关节轴向作业坐标的雅可比矩阵J的该开始位置的值。然后，机器人控制装置RC在虚拟弹簧的设定与柔性方向对应的行中，降低与绝对值大的列对应的关节轴的位置增益和/或速度增益。因此，机器人控制装置RC把这些关节轴的增益降低设定显示为“有效”。

具体地说，当操作者输入开始位置时，机器人控制装置RC计算以下表示的雅可比矩阵。

$J=\left(\begin{array}{cccccc}\∂X/\∂J1& \∂X/\∂J2& \∂X/\∂J3& \∂X/\∂J4& \∂X/\∂J5& \∂X/\∂J6\\ \∂Y/\∂J1& \∂Y/\∂J2& \∂Y/\∂J3& \∂Y/\∂J4& \∂Y/\∂J5& \∂Y/\∂J6\\ \∂Z/\∂J1& \∂Z/\∂J2& \∂Z/\∂J3& \∂Z/\∂J4& \∂Z/\∂J5& \∂Z/\∂J6\\ \∂\mathrm{RX}/\∂J1& \∂\mathrm{RX}/\∂J2& \∂\mathrm{RX}/\∂J3& \∂\mathrm{RX}/\∂J4& \∂\mathrm{RX}/\∂J5& \∂\mathrm{RX}/\∂J6\\ \∂\mathrm{RY}/\∂J1& \∂\mathrm{RY}/\∂J2& \∂\mathrm{RY}/\∂J3& \∂\mathrm{RY}/\∂J4& \∂\mathrm{RY}/\∂J5& \∂\mathrm{RY}/\∂J6\\ \∂\mathrm{RZ}/\∂J1& \∂\mathrm{RZ}/\∂J2& \∂\mathrm{RZ}/\∂J3& \∂\mathrm{RZ}/\∂J4& \∂\mathrm{RZ}/\∂J5& \∂\mathrm{RZ}/\∂J6\end{array}\right)$

在上式中，设与柔性的X方向对应的行是第一行，与柔性的Y方向对应的行是第二行。然后，选择雅可比矩阵J的第一行(X/J1，X/J2，X/J3，X/J4，X/J5，X/J6)中绝对值最大的列。在这样的列是X/J3时，自动地将作为对应的轴的J3轴的增益降低设定设定为“有效”(请参照图3中的“增益降低设定”项目)。

同样，选择雅可比矩阵J的第二行(Y/J1，Y/J2，Y/J3，Y/J4，Y/J5，Y/J6)中绝对值最大的列。在这样的列是Y/J1时，自动地将作为对应的轴的J1轴的增益降低设定设定为“有效”(请参照图3中的“增益降低设定”项目)。

此外，这样的关节轴的选择也可以通过和图1所示的机器人控制装置RC不同的装置进行。例如，还可以通过其他的计算机软件求出使增益降低有效的关节轴，操作者通过示教操作盘输入进行降低增益的关节轴。

在设定了关节轴之后，对于该关节轴设定位置增益和/或速度增益降低的比例。具体地说，输入作为降低前的增益和降低后的增益的比的位置增益比αp(＝降低后位置增益Kps/通常位置增益Kp)、速度增益比αv(＝降低后速度增益Kvs/通常速度增益Kv)(0≤αp≤100，0≤αv≤100)。在图3中，设定关节轴J1的位置增益比αp是5％，速度增益比αv是5％，关节轴J3的位置增益比αp是10％，速度增益比αv是10％。

进而，在关于这些关节轴J1、J3的修正转矩Ti(后述)中，还输入与转矩指令tc(后述)相加的比例αt(0≤αt≤100)。在图3中，设定关节轴J1、J3的修正转矩的比例为0％。

此外，在机器人控制装置RC具有对柔性控制用增益Kp’、Kv’和通常控制用增益Kp、Kv进行切换的功能时，还可以把降低后增益Kps、Kvs和柔性控制用增益Kp’、Kv’的比作为αp、αv输入。此外，在柔性控制用增益Kp’、Kv’和通常控制用增益Kp、Kv之间假定具有Kp＞Kp’、Kv＞Kv’的关系。

另外，这些比或比例的设定可以由操作者使用键盘16输入，也可以根据预定的规则由机器人控制装置RC决定，仅将其结果在液晶显示器15上显示。例如，还可以对这些位置增益比αp、速度增益比αv以及比例αt自动设定规定的常数，例如(αp，αv，αt)＝(10％，10％，0％)。此时，即使是不熟练的操作者也能恰当地操作机器人。

通常，机器人R由机器人控制装置RC进行通常控制。而且，在希望正交软浮点时，操作者通过示教操作盘TP有效地设定正交软浮点功能。例如图7所示，所谓进行正交软浮点的情况是指机器人R为取出成型品W1，需要随动于成型品W1的动作，在X方向柔性地进行动作并且在Z方向刚性地进行动作的情况。

图4以及图5是在本发明的机器人控制装置RC中执行正交软浮点功能时的流程图，图6是执行正交软浮点功能时的控制系统的功能框图。下面参照图4、图5以及图6，说明在本发明的机器人装置RC中进行的正交软浮点功能。

在机器人控制装置RC具有切换柔性控制用增益Kp’、Kv’和通常控制用增益Kp、Kv的功能时，在正交软浮点开始时，首先把全部关节轴的位置增益Kp以及速度增益Kv分别变更为柔性控制用位置增益Kp’以及速度增益Kv’。

在主CPU11中，以规定周期执行图4的流程图中所示的处理。在图4的步骤101中，根据各关节轴的位置指令通过顺序运动学(sequential kinematics)计算正交指令位置，并且，根据各关节轴的位置反馈通过顺序运动学计算正交反馈位置。然后，作为直角坐标系∑0上的位置偏差(Δx，Δy，Δz)，即柔性控制开始位置，计算这些正交指令位置和正交反馈位置之间的差(请参照图6中的框21、22)。

然后，对该位置偏差乘以在图3所示的设定画面中输入的虚拟弹簧的参数(Kx，Ky，Kz)，由此计算直角坐标系∑0中的力(Fx，Fy，Fz)((Fx，Fy，Fz)＝(Kx，Ky，Kz)·(-Δx，-Δy，-Δz))(请参照图6中的框23)。

然后，在步骤102中，使用机器人的姿势数据，把直角坐标系∑0中的力(Fx，Fy，Fz)变换为刀具坐标系∑n+1中的力(Fx(n+1)，Fy(n+1)，Fz(n+1))。

之后，在步骤103中，通过Newton-Euler法，根据机器人的当前位置和刀具坐标系∑n+1中的力(Fx(n+1)，Fy(n+1)，Fz(n+1))计算各轴的修正转矩Ti(i＝1～n)(请参照图6中的框24)。

然后，在步骤104，将关于各关节轴得到的修正转矩Ti存储在各公用RAM#1～#n中。以上的处理在机器人控制装置RC的主CPU11中进行。

然后，实施图5所示的流程图。在图5的步骤111，向各个数字伺服电路C1～Cn发送公用RAM#1～#n的修正转矩Ti。图5所示的以下的处理在各个数字伺服电路C1～Cn中以规定的周期实施。

然后，在步骤112，判定与某个数字伺服电路Ci对应的关节轴Ji是否为在图3中被设定为“增益降低设定”的关节轴。在为被设定为“增益降低设定”的关节轴时，进入到步骤113。

在步骤113，位置增益降低单元41对通常的位置增益Kp或者Kp’乘以位置增益比αp(参照图3)来计算降低后位置增益Kps。同样，速度增益降低单元42对通常速度增益Kv或Kv’乘以速度增益比αv(参照图3)来计算降低后速度增益Kvs。这样的降低位置增益以及速度增益的处理分别由图6所示的位置增益降低单元41以及速度增益降低单元42进行。

图6所示的框31是位置环增益Kp的项，框32是速度环增益Kv的项，框33是积分项，框34是修正转矩的比例αt的项。

在步骤113，上述降低后Kps、Kvs分别在框31、32中使用。从图6可知，向框31输入根据由机器人控制装置RC生成的电动机Mi的位置指令和反馈的实际的电动机位置生成的位置偏差e。然后，在框31中，乘以降低后增益Kps来生成速度指令vc。进而，通过速度指令vc和电动机速度v计算速度偏差ev，对该速度偏差ev乘以速度环增益Kvs后输出转矩指令tc。

然后，如步骤114所示，通过修正转矩降低单元43对修正转矩Ti乘以上述的比例αt。在图3中因为作为αt设定为0％，所以修正后的修正转矩为零。这样的降低修正转矩的处理通过图6所示的修正转矩降低单元43进行。

然后，对转矩指令tc相加修正后修正转矩(此时为零)作为新的转矩指令tc’。然后，向电动机Mi提供与新的转矩指令tc’对应的驱动电流，之后结束处理。

如此，在本发明中，通过位置增益降低单元41使有关特定关节轴的位置增益Kp降低至降低后增益Kps，通过速度增益降低单元42使关于相同关节轴的速度增益Kv降低至降低后增益Kvs。进而，在本发明中，通过修正转矩降低单元43降低进行用于实现虚拟弹簧的控制的修正转矩Ti。因为进行这样的处理，所以在本发明中，可以抑制在虚拟弹簧作用的方向上妨碍平滑动作的情况。换言之，在本发明中，能够用较小的力进行向柔性化方向的动作。

如参照图8说明的那样，在现有技术中例如在决定为(Kx，Kz)＝(0，Kz)时，在关节轴J2、J3、J5产生转矩T2、T3、T5。而且，在关节轴J3中，转矩T3在妨碍向-X方向的动作的方向上作用，结果，妨碍X方向上的柔性度。

但是，根据本发明，除了通过增益降低单元41、42抑制转矩指令tc之外，还可以通过修正转矩降低单元43降低追加的修正转矩Ti。因此，在本发明中，通过增益降低单元41、42以及修正转矩降低单元43能够抑制转矩T3自身。因此，在本发明中，能够抑制妨碍X方向上的柔性度的情况，减小为在-X方向上进行动作需要的力。

再次参照图5，当在步骤112中判定为不是被设定为“降低增益设定”的关节轴时，进入步骤115。此时，在框31、32中使用柔性控制用增益Kp’Kv’。然后，和上述相同生成转矩指令tc。

然后，在步骤116，将修正转矩Ti原样不变地加在转矩指令tc上生成新的转矩指令tc’。即，此时，不使用增益比αp、αv以及比例αt。其后，对电动机Mi提供与新的转矩指令tc’对应的驱动电流，然后结束处理。

但是，在直角坐标系∑0中修正转矩指令时，因为某时刻的关节轴的摩擦对于各关节轴来说不同，所以虽然某关节轴立即进行动作，但在其他的关节轴中在实际开始动作前产生微小的延迟，因此，存在动作方向从所设定的正交方向逐渐偏离的问题。

为了解决这一问题，优选进行通过通常控制在柔性方向上进行微小的动作的预备动作，并在速度环的积分器33中对转矩进行积分。由此，在积分器33中对补偿摩擦方向的转矩进行积分。具体地说，在开始柔性控制前，操作者命令进行预备动作的位置控制动作。通过这样的预备动作，补偿每个关节轴不同的摩擦。即，每个关节轴的摩擦大体相等。因此，通过进行这样的预备动作，能够抑制动作方向从正交方向偏离。

如此用于摩擦补偿的预备动作不一定需要由操作者进行命令。即使在操作者不命令位置控制动作时，也可以在存在柔性控制开始命令时，由控制装置的解释程序生成并执行预备动作，然后开始柔性控制。但此时，需要预先决定用于预备动作的方向以及距离。

但是，还存在根据机器人和周边设备的布局关系，无法确保预备动作所需要的距离的情况。此时，预先设定在预备动作中与积分器33中积分的转矩相当的量。而且，在执行柔性控制时还可以对速度环输出相加该转矩。即，因为没有必要实际进行预备动作，所以即使在无法确保预备动作所需要的距离时，也能够得到和上述相同的效果。

此外，这样的用于补偿摩擦的方法仅限于预先知道在柔性控制中进行动作的方向的情况。当在柔性控制中进行动作的方向未知时，加上与静摩擦的大小相近的振幅的正弦波、三角波、矩形波等周期性转矩。在这样的状态下从一个方向施加外力时，在外力和所述周期性转矩的方向一致时，合计的转矩超过静摩擦量能够在该方向上开始动作。即，即使在柔性控制中进行动作的方向未知时，也能够补偿每个关节轴不同的摩擦，抑制动作方向从正交方向偏离。

另外，当在作业坐标系中进行正交软浮点时，或者在坐标系上指定预备动作的方向时，需要预先设定坐标系。因此，设想直接输入坐标系的参数。或者，也可以示教关于刀具前端点TCP的两个位置，把连接该两点的方向设定为正交软浮点的作业坐标系的一个轴(例如Z轴)，或者设定为预备动作的方向。由此，对于操作者来说可以直感而且明确地指定坐标系中的方向。

此外，虽然未进行详细的说明，但在图3的设定画面中取代虚拟弹簧，使用阻尼参数Dx、Dy、Dz设定了虚拟阻尼器时，使用满足-Dx·Δvx＝Fx，-Dy·Δvy＝Fy，-Dz·Δvz＝Fz的关系的速度偏差Δvx、Δvy、Δvz。此时，对于本领域的技术人员来说应该清楚可以得到和上述大体相同的效果。

另外，在图3中通过在画面进行输入来设定各种参数，但也可以在动作程序中设定这些参数。该情况也包含在本发明的范围中。

以上使用典型的实施方式对本发明进行了说明，但本领域的技术人员应该可以理解，在不脱离本发明范围的前提下能够进行上述的变更以及各种其他的变更、省略以及追加。

Claims (11)

1.一种机器人控制装置(RC)，其控制具有多个关节轴(J1～J6)的机器人(R)，其在通过对于所述机器人(R)的刀具(H)处于一定位置姿势关系的刀具坐标系或者对于作业对象物处于一定的位置姿势关系的作业坐标系定义的方向上，在所述机器人(R)的所述刀具(H)和所述作业对象物之间进行使虚拟弹簧作用的柔性控制，其特征在于，

具有：

在进行所述柔性控制时，根据开始所述柔性控制的柔性控制开始位置和所述虚拟弹簧，从所述机器人(R)的所述多个关节轴(J1～J6)中选择特定的关节轴，降低该特定的关节轴的位置增益以及速度增益中的至少一方，使其低于所述特定的关节轴的位置增益通常值以及速度增益通常值各自的增益降低单元(41，42)，和

在进行所述柔性控制时，降低根据所述柔性控制开始位置和所述虚拟弹簧计算出的所述特定的关节轴的修正转矩，使其低于所述特定的关节轴的修正转矩通常值的修正转矩降低单元(43)。

2.一种机器人控制装置(RC)，其控制具有多个关节轴(J1～J6)的机器人(R)，其在通过对于所述机器人(R)的刀具(H)处于一定位置姿势关系的刀具坐标系或者对于作业对象物处于一定位置姿势关系的作业坐标系定义的方向上，在所述机器人(R)的所述刀具(H)和所述作业对象物之间进行使虚拟阻尼器作用的柔性控制，其特征在于，

具有：

在进行所述柔性控制时，根据开始所述柔性控制的柔性控制开始位置和所述虚拟阻尼器，从所述机器人(R)的所述多个关节轴(J1～J6)中选择特定的关节轴，降低该特定的关节轴的位置增益以及速度增益中的至少一方，使其低于所述特定的关节轴的位置增益通常值以及速度增益通常值的增益降低单元(41，42)，和

在进行所述柔性控制时，降低根据所述柔性控制开始位置和所述虚拟阻尼器计算出的所述特定的关节轴的修正转矩，使其低于所述特定的关节轴的修正转矩通常值的修正转矩降低单元(43)。

3.根据权利要求1或者2所述的机器人控制装置，其特征在于，

在所述柔性控制开始位置计算从关节轴向所述作业坐标系的雅可比矩阵，选择在与进行所述柔性控制的方向对应的所述雅可比矩阵的行中与绝对值最大的列对应的关节轴，作为所述特定的关节轴。

4.根据权利要求1至3的任何一项所述的机器人控制装置，其特征在于，

自动地设定所述特定的关节轴的所述位置增益和/或所述速度增益的降低量。

5.根据权利要求1至4的任何一项所述的机器人控制装置，其特征在于，

自动地设定所述特定的关节轴的所述修正转矩的降低量。

6.根据权利要求1至5的任何一项所述的机器人控制装置，其特征在于，

在开始所述柔性控制前，通过通常控制使所述机器人(R)的刀具(H)在指定的方向上预先移动指定的距离。

7.根据权利要求1至5的任何一项所述的机器人控制装置，其特征在于，

在进行所述柔性控制时，加上指定方向并且指定量的修正转矩。

8.根据权利要求1至5的任何一项所述的机器人控制装置，其特征在于，

在进行所述柔性控制时，对转矩加上周期性的修正转矩。

9.根据权利要求1至8的任何一项所述的机器人控制装置，其特征在于，

根据所指定的直角坐标系上的两个以上的位置姿势决定进行所述柔性控制的坐标系或刀具坐标系。

10.根据权利要求6所述的机器人控制装置，其特征在于，

根据所指定的直角坐标系上的两个以上的位置姿势决定进行所述预先移动的方向。

11.根据权利要求7所述的机器人控制装置，其特征在于，

根据所指定的直角坐标系上的两个以上的位置姿势决定所述修正转矩的方向。

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