CN102566570A

CN102566570A - 机器人控制装置、机器人控制方法以及机器人系统

Info

Publication number: CN102566570A
Application number: CN2011103348380A
Authority: CN
Inventors: 吉田纯也
Original assignee: Yaskawa Electric Corp
Current assignee: Yaskawa Electric Corp
Priority date: 2010-10-29
Filing date: 2011-10-28
Publication date: 2012-07-11
Also published as: EP2447015A2; EP2447015A3; US20120109380A1; JP2012096307A

Abstract

本发明提供一种机器人控制装置、机器人控制方法以及机器人系统，能够恰当地将表示机器人的预定部位移动至预先确定的位置这一情况的通知信号输出。机器人控制装置构成为：向量计算部计算表示基准部在基准部位置的移动方向的第1向量、和表示信号输出位置与基准部位置之间的相对位置的第2向量。此外，机器人控制装置构成为：信号输出判断部根据由向量计算部计算出的第1向量与第2向量来判断是否输出通知信号。

Description

机器人控制装置、机器人控制方法以及机器人系统

技术领域

本发明涉及对机器人进行控制的机器人控制装置、机器人控制方法以及机器人系统。

背景技术

以往，已知使机器人的基准部根据预先录入的指令路径移动的机器人系统。

关于所涉及的机器人系统，例如提出了下述这样的技术：以根据基准部的移动轨迹预测出的预测位置、或根据对机器人的动作指令推断出的推断位置与预定的信号输出位置一致为条件而输出通知信号(参照专利文献1和专利文献2)。

专利文献1：日本特开平9-258812号公报

专利文献2：日本特开2006-243926号公报

可是，在上述现有技术中，存在可能无法恰当地输出通知信号这样的问题。

例如，在机器人中，由于存在响应延迟，因此存在机器人的基准部的位置从与动作指令相对应的理想位置偏移的情况。即，存在预测位置或推断位置与基准部的实际位置不同的情况。

因此，即使以预测位置或推断位置与信号输出位置一致为条件来输出通知信号，也难以使通知信号的输出时刻变得恰当。例如，如果基准部的实际位置比预测位置靠移动路径的前方(先方)，则通知信号的输出时刻比理想的时刻延迟。

此外，在预测位置或推断位置没有通过信号输出位置的情况下，则通知信号的输出自身根本就不会进行。

发明内容

本发明公开的技术是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供能够恰当地输出通知信号的机器人控制装置、机器人控制方法以及机器人系统。

本申请所公开的机器人控制装置具备：录入部，其对表示应输出预定信号的位置的信号输出位置进行录入；位置获取部，其获取表示机器人的基准部的位置的基准部位置；向量计算部，其计算表示所述基准部在所述基准部位置的移动方向的第1向量、和表示所述信号输出位置与所述基准部位置之间的相对位置的第2向量；以及判断部，其根据由所述向量计算部计算出的所述第1向量和所述第2向量来判断是否输出所述预定信号。

根据本申请所公开的机器人控制装置的一个方式，能够恰当地进行表示机器人的预定部位移动至预先确定的位置这一情况的通知信号的输出。

附图说明

图1是实施例1所涉及的信号输出判断方法的说明图。

图2是示出实施例1所涉及的机器人系统的结构的图。

图3是示出实施例1所涉及的机器人控制装置的结构的框图。

图4A是示出向量计算处理的前提的一个例子的图。

图4B是示出向量之间的关系(其1)的图。

图4C是示出向量之间的关系(其2)的图。

图4D是示出向量之间的关系(其3)的图。

图5A是示出基于向量之间的内积值的信号输出判断处理的判断例(其1)的图。

图5B是示出基于向量之间的内积值的信号输出判断处理的判断例(其2)的图。

图5C是示出基于向量之间的内积值的信号输出判断处理的判断例(其3)的图。

图6A是示出基于向量大小的信号输出判断处理的判断例(其1)的图。

图6B是示出基于向量大小的信号输出判断处理的判断例(其2)的图。

图6C是示出基于向量大小的信号输出判断处理的判断例(其3)的图。

图7A是示出向量计算的变形(variation)(其1)的图。

图7B是示出向量计算的变形(其2)的图。

图8是示出由机器人控制装置执行的处理顺序的流程图。

图9是示出向量计算处理的处理顺序的流程图。

图10是示出实施例2所涉及的机器人控制装置的结构的框图。

图11A是示出双臂机器人的例子的图。

图11B是示出双臂机器人的动作例子的图。

标号说明

1：机器人系统；

10、10a：机器人；

11：基部；

12：机械人手臂；

13：伺服马达；

14：机械人手；

15：基准部；

20、20a：机器人控制装置；

21：通信部；

22：控制部；

22a：输出位置录入部；

22b：位置获取部；

22c：向量计算部；

22d：信号输出判断部；

22e：指示部；

22f：位置/速度获取部；

23：存储部；

23a：路径信息；

23b：输出位置信息；

23c：履历信息；

23d：判断条件信息；

30：外部装置。

具体实施方式

以下，参照附图对本申请所公开的机器人控制装置、机器人控制方法以及机器人系统的实施例详细地进行说明。并且，本发明并不限定于以下所示的实施例中的例示。

此外，在以下所示的各实施例中，从简化说明的观点出发，将机器人的移动作为二维移动进行说明，但是，所述说明也能够适用于机器人的移动是三维移动的情况。

【实施例1】

首先，利用图1对实施例1所涉及的信号输出判断方法进行说明。图1是实施例1所涉及的信号输出判断方法的说明图。

如图1所示，机器人的基准部应移动的路径(以下，记载为“指令路径”)由多个指示点(teaching point)S确定。并且，以下在分别区别多个指示点S的情况下，对其标有下标文字。例如，以下述方式进行标记：从作为指令路径的起始点的指示点S开始的第n个指示点S是指示点S_n，指示点S_n的前一个指示点S是指示点S_n-1。

如图1所示，将上述指令路径作为以直线将各指示点S连接而成的路径的集合来表示。例如，在图1所示的情况下，以直线将指示点S_n-1与指示点S_n连接而成的路径111a、和以直线将指示点S_n与指示点S_n+1连接而成的路径111b相当于指令路径。

在此，如图1所示，在指示点S_n，对应有作为机器人应进行的作业的作业(S_n)。在该情况下，一般来说，机器人的基准部到达指示点S_n之后，才对机器人进行作业(S_n)的开始指示。

但是，为了高效地进行作业(S_n)，优选在基准部到达指示点S_n之前检测出机器人的基准部接近了指示点S_n这一情况。因此，如图1所示，在路径111a中的指示点Sn的附近设置有信号输出位置P_n。

并且，如果在机器人的基准部到达信号输出位置P_n的时刻输出通知信号的话，则能够根据输出的通知信号对机器人指示作业(S_n)的开始。但是，存在下述情况：机器人的基准部的移动轨迹如图1所示的轨迹110那样不通过信号输出位置P_n。

因此，在实施例1所涉及的信号输出判断方法中，基于向量Vr和向量Vp来决定输出与信号输出位置P_n相对应的通知信号的时刻，所述向量Vr表示基准部在最新的基准部位置的移动方向，所述向量Vp表示最新的基准部位置与信号输出位置P_n之间的相对位置。

即，实施例1所涉及的信号输出判断方法基于上述的向量Vr和向量Vp之间的关系，来检测最新的基准部位置最接近信号输出位置P_n这一情况。并且，只要向量Vp至少包括“方向”即可，对于“大小”，可以不必像单位向量那样设为1。

具体而言，如图1所示的区域112的放大图所示，在实施例1所涉及的信号输出判断方法中，基于从机器人获取的基准部位置R计算向量Vr。在此，按预定的采样间隔获取基准部位置R。

并且，以下在区别多个基准部位置R的情况下，对其标有下标文字。例如，以下述方式进行标记：最新的基准部位置R是基准部位置R_t，在基准部位置R_t的前一处获取的基准部位置R是基准部位置R_t-1。

在此，图1所示的向量Vr是基准部在基准部位置R_t的移动方向，因此，在采样间隔充分小的情况下，所述向量Vr能够通过最新的基准部位置R_t、和在最新的基准部位置R_t的前一处获取的基准部位置R_t-1近似计算(approximate)。例如，向量Vr能够通过以下所示的式子(1)来计算。

Vr＝R_t-R_t-1…(1)

并且，向量Vr的计算存在多种变形，关于这一点的详细情况，利用图7A和图7B在后面进行叙述。

此外，在实施例1所涉及的信号输出判断方法中，基于最新的基准部位置R_t和信号输出位置P_n来计算向量Vp。例如，向量Vp通过以下所示的式子(2)来计算。

Vp＝R_t-P_n…(2)

并且，在实施例1所涉及的信号输出判断方法中，基于计算出的向量Vr和向量Vp来进行通知信号的输出判断。例如，在实施例1所涉及的信号输出判断方法中，在检测到表示向量Vr和向量Vp的内积的值的“内积值”的符号变化的情况下，判断为输出通知信号。

具体而言，当设向量Vr的大小为vr，设向量Vp的大小为vp，设向量Vr和向量Vp所成的角度为θ，设内积值为I时，内积值I通过以下所示的式子(3)来表示。

I＝vr×vp×cosθ…(3)

在此，在基准部位置R最接近于信号输出位置Pn的情况下，上述向量Vr和向量Vp所成的角度成为90°。即，在该情况下，由于“cos90°＝0”，因此，根据式子(3)，内积值I变为0。因此，通过着眼于内积值I，能够检测出基准部位置R_t最接近于信号输出位置P_n这一情况。

另外，当分别以二维的xy坐标系表示向量Vr和向量Vp时，他们为(Vr_x，Vr_y)和(Vp_x，Vp_y)，因此，内积值I能够通过以下所示的式子(4)来计算。

I＝Vr_x×Vp_x+Vr_y×Vp_y…(4)

即，内积值I能够通过式子(4)所示的简单的计算来算出。因此，基于内积值I来检测基准部位置R_t最接近于信号输出位置P_n这一情况的方法的处理负担非常低。并且，也可以基于通过式子(4)算出的内积值I、作为已知量的vr及vp，并根据式子(3)来计算向量Vr和向量Vp所成的角度θ。

并且，着眼于向量Vr和向量Vp之间的关系的输出判断存在多种变形，关于这一点的详细情况，利用图5A～图5C在后面进行叙述。此外，在实施例1所涉及的信号输出判断方法中，也能够并用基于算出的向量Vp的大小的输出判断，关于这一点的详细情况，利用图6A～图6C在后面进行叙述。

这样，在实施例1所涉及的信号输出判断方法中，将表示基准部在最新的基准部位置R_t的移动方向的向量Vr、和表示最新的基准部位置R_t与信号输出位置P_n之间的相对位置的向量Vp这两个向量用于通知信号的输出判断。

因此，即使在机器人的基准部位置R不通过信号输出位置P的情况下，也能够精度良好地检测基准部位置R最接近于信号输出位置P这一情况，因此，能够恰当地进行上述通知信号的输出。

即，根据实施例1所涉及的信号输出判断方法，能够避免通知信号的输出自身没有进行的状况、和通知信号的输出时刻过早或过晚的状况。

接下来，利用图2对实施例1所涉及的机器人系统的结构进行说明。图2是示出实施例1所涉及的机器人系统的结构的图。如图2所示，机器人系统1包括机器人10、机器人控制装置20以及外部装置30。

此外，如图2所示，机器人10、机器人控制装置20以及外部装置30通过通信网络120相互连接。并且，作为通信网络120，能够使用有线局域网(有线LAN：Local Area Network)或无线局域网(无线LAN)这样的一般的网络。

机器人10经由基部11固定于地面等。此外，机器人10具有多个机械人手臂12，各机械人手臂12经由具备伺服马达13的关节部与其他机械人手臂12连接。

并且，在图2所示的具备伺服马达13的关节部中，存在以“圆”表示的关节部和以“菱形”表示的关节部，两者仅表示旋转轴方向的不同。例如，由“圆”表示的关节部以使两侧的机械人手臂12所形成的角度变化的方式旋转。此外，由“菱形”表示的关节部以保持两侧的机械人手臂12所形成的角度不变的方式旋转。

此外，在经由具备伺服马达13的关节部相互连接着的机械人手臂12中，最接近基部11的机械人手臂12的末端固定于基部11，最远的机械人手臂12的末端与机械人手14连接。并且，在机械人手14上的预定位置，定义有成为机器人10的基准位置的基准部15。

此外，作为安装于机械人手臂12的末端的末端执行器(end effector)，在此以机械人手为例子进行说明，但是末端执行器并不限定于此。例如，末端执行器也可以是焊接机械或涂装机械。

机器人10按照来自机器人控制装置20等的移动指示，使各伺服马达13单独地旋转任意的角度，由此使基准部15移动至任意的位置。并且，机器人10将各伺服马达13的旋转检测器的输出值(以下，记述为“编码器值”)、例如从预定的基准值开始的旋转角度通知给机器人控制装置20。

并且，从机器人10接收到编码器值的机器人控制装置20根据接收到的编码器值和各机械人手臂12的臂长计算出基准部15的位置。

机器人控制装置20是进行机器人10的动作控制的控制器。例如，该机器人控制装置20进行使机器人10的基准部15按照预先录入的指令路径移动的控制、使机器手14开闭这样的控制。

在此，机器人控制装置20对各伺服马达13决定为了使基准部15按照指令路径移动而所需的动作量，并将决定后的各动作量指示至机器人10。并且，关于机器人控制装置20的结构，利用图3在后面进行叙述。

外部装置30是作为机器人控制装置20的人机界面的输入输出装置。例如，该外部装置30包括开关或按钮、键这样的输入设备、和显示器等显示设备。并且，外部装置30根据来自操作者的输入操作将指令路径录入机器人控制装置20，或显示机器人10的动作状态。

并且，也可以在设置多个机器人控制装置20后，将外部装置30作为对机器人控制装置20之间的信号进行中转的中转装置而构成。在该情况下，机器人控制装置20将通知信号输出至外部装置30，外部装置30将接收到的通知信号发送到其他机器人控制装置。

此外，在图2中，将机器人控制装置20和外部装置30记述成了不同的装置，但是也可以使外部装置30的功能包含于机器人控制装置20。此外，在下面，从使说明易于理解的观点出发，如下这样来进行说明：使数据收发在机器人10和机器人控制装置20之间完成，即不经由外部装置30进行数据收发。

接下来，利用图3对实施例1所涉及的机器人控制装置20的结构进行说明。图3是示出实施例1所涉及的机器人控制装置20的结构的框图。如图3所示，机器人控制装置20包括通信部21、控制部22以及存储部23。并且，存储部23由非挥发性存储器、硬盘驱动器这样的存储设备构成。

此外，控制部22进一步包括输出位置录入部22a、位置获取部22b、向量计算部22c、信号输出判断部22d以及指示部22e。并且，存储部23存储路径信息23a、输出位置信息23b、履历信息23c以及判断条件信息23d。

并且，在图3中，从使说明易于理解的观点出发，对使机器人10的基准部15按照预先录入的指令路径移动的功能等、和一般的机器人控制器所具备的功能省略了记载。

通信部21是进行机器人10与机器人控制装置20之间的数据收发的LAN(局域网)电路板等通信设备。该通信部21进行将从机器人10接收到的数据送至控制部22的处理，并进行将从控制部22接收到的数据发送至机器人10的处理。

控制部22是对机器人控制装置20进行整体控制的控制部。输出位置录入部22a进行下述处理：从存储部23读取路径信息23a，并根据读取的路径信息23a计算图1所示的信号输出位置P_n。在此，路径信息23a是定义了指令路径所包含的各指示点S(参照图1)的坐标和顺序的信息。

此外，输出位置录入部22a一并进行下述处理：将计算出的信号输出位置P_n作为输出位置信息23b录入存储部23。并且，对于信号输出位置P_n的具体计算例子，利用图4A在后面进行叙述。

位置获取部22b根据经由通信部21从机器人10接收到的数据来获取表示基准部15的实际位置的基准部位置R。具体而言，该位置获取部22b利用以预定的采样间隔从机器人10的伺服马达13(参照图2)获取的旋转角数据等编码器值、和各机械人手臂12(参照图2)的臂长来进行“正变换处理”(順変換処理)，由此计算出基准部位置R。

在此，“正变换处理”是指根据多关节连杆结构中的各关节的旋转角度来求取各连杆的位置、姿势的处理。并且，“逆变换处理”是指根据各连杆应满足的特定的位置或姿势来求取各关节的旋转角度的处理。

这样，位置获取部22b根据从机器人10的伺服马达13(参照图2)获取的旋转角数据计算基准部位置R。因此，由位置获取部22b计算出的基准部位置R的精度比根据机器人的移动轨迹预测出的预测位置、或根据对机器人的动作指令推断出的推断位置的精度高。

另外，虽然对位置获取部22b根据从机器人10获取的编码器值来计算基准部位置R这一内容进行了说明，但是也可以通过其他方法来获取基准部位置R。例如，也可以为：在机器人10的基准部15设置位置传感器，位置获取部22b将所述位置传感器检测出的位置数据作为基准部位置R而获取。

并且，位置获取部22b还一并进行下述处理：将获取的基准部位置R作为履历信息23c存入存储部23。在此，履历信息23c至少包括最新的基准部位置R_t的坐标、和最新的基准部位置R_t的前一处、即跟前获取的基准部位置R_t-1的坐标。并且，可使履历信息23c所包括的基准部位置R的个数是两个以上的任意数量。

向量计算部22c进行下述处理：根据存储部23的输出位置信息23b和履历信息23c来计算图1所示的向量Vr和向量Vp。并且，向量计算部22c还一并进行将计算出的向量Vr和向量Vp发送至信号输出判断部22d的处理。

信号输出判断部22d根据从向量计算部22c接收到的向量Vr与向量Vp、和存储部23的判断条件信息23d来判断是否输出通知信号。即，信号输出判断部22d进行决定输出通知信号的时刻的处理。

在此，信号输出判断部22d在判断为输出通知信号的情况下，将通知信号向指示部22e输出。并且，在实施例1中，对信号输出判断部22d产生通知信号、并将产生的通知信号向指示部22e输出的情况进行了说明。

然而，并不限定于此，也可以为：信号输出判断部22d判断输出通知信号的时刻，未图示的输出部进行通知信号的输出。此外，关于通知信号的输出目的地，并不限于机器人控制装置20内，也可以是其他装置，例如图2所示的外部装置30。并且，在设置多个机器人控制装置20的情况下，也可以将通知信号的输出目的地设定为其他的机器人控制装置20。

并且，判断条件信息23d是包含有为信号输出判断部22d进行的判断处理的每种变形准备的判断条件的信息。通过改变所述判断条件信息23d，能够改变信号输出判断部22d进行的判断处理的内容。

在指示部22e从信号输出判断部22d接收到通知信号的情况下，指示部22e进行将与接收到的通知信号相对应的动作经由通信部21向机器人10指示的处理。例如，指示部22e对机器人10进行预先与对应于信号输出位置P_n的指示点S_n相关联的作业(S_n)的开始指示。

以下，对实施例1所涉及的机器人控制装置20执行的处理内容详细地进行说明。

首先，关于由向量计算部22c计算出的向量Vr和向量Vp之间的关系，利用图4A～图4D进行说明。并且，在图4A中，对作为说明的前提的指示点S与信号输出位置P之间的位置关系进行说明，在图4B～图4D中，以所述前提为基础，对在两个向量所形成的角度(θ)发生了变化的情况下的基准部位置R与信号输出位置P之间的位置关系进行说明。

图4A是示出向量计算处理的前提的一个例子的图。在此，在图4A中，设指令路径的起始点为指示点S_n-1，设中间点为指示点S_n，设终点为指示点S_n+1。在该情况下，指示点S_n-1与指示点S_n之间的最短路径是路径142a，指示点S_n与指示点S_n+1之间的最短路径是路径142b。

输出位置录入部22a根据预先确定的条件在路径142a上计算与指示点S_n对应的信号输出位置P_n。例如，作为所述条件，能够使用至指示点S_n为止的距离、至指示点S_n为止的时间等。

在此，假设使机器人10的基准部15(参照图2)沿着图4A所示的路径142a和路径142b移动，则基准部15的方向会在指示点S_n急剧变化。因此，通常进行使基准部15沿着图4A所示的路径140移动的控制。并且，也可以使输出位置录入部22a在路径140上计算信号输出位置P_n。

但是，由于在机器人10中存在响应延迟，因此存在下述情况：基准部15实际上沿着图4A所示的路径141移动。在该情况下，基准部15在以指示点S_n-1为起始点、以指示点S_n+1为终点的路径141上移动。

即，在路径141上移动的基准部15逐渐接近信号输出位置P_n，在最接近信号输出位置P_n之后远离信号输出位置P_n。并且，以下所示的图4B～图4D分别对应于下述情况：最新的基准部位置R_t与最接近位置相比靠前的情况、最新的基准部位置R_t位于最接近位置的情况、以及最新的基准部位置R_t超过了最接近位置的情况。

此外，以下所示的图4B～图4D是关于通过上述式子(1)计算出向量Vr的情况的例子。即，图4B～图4D所示的向量Vr是从基准部位置R_t-1朝向基准部位置R_t的向量，因此，将向量Vr的起始点记载为基准部R_t-1。不过，与如下这样记载的情况意思相同：平行移动向量Vr以使向量Vr的起始点成为基准部R_t。

此外，以下所示的图4B～图4D是关于通过上述式子(2)计算出向量Vp的情况的例子。即，图4B～图4D所示的向量Vp是从信号输出位置P_n朝向最新的基准部位置R_t的向量。

图4B是示出向量之间的关系(其1)的图。如图4B所示，在最新的基准部位置R_t逐渐接近信号输出位置P_n的情况下，向量Vr和向量Vp所形成的角度θ比90°大。因此，上述式子(3)中的cosθ是负值，因此内积值I也变为负值。

图4C是示出向量之间的关系(其2)的图。如图4C所示，在最新的基准部位置R_t最接近信号输出位置P_n的情况下，向量Vr和向量Vp所形成的角度θ是90°。因此，上述式子(3)中的cosθ是零，因此内积值I也变为零。

图4D是示出向量之间的关系(其3)的图。如图4D所示，在最新的基准部位置R_t逐渐远离信号输出位置P_n的情况下，向量Vr和向量Vp所形成的角度θ比90°小。因此，上述式子(3)中的cosθ是正值，因此内积值I也变为正值。

并且，在图4B～图4D中，示出了机器人10的基准部15沿着内绕信号输出位置P_n的路径而与该信号输出位置P_n接近、远离的情况。但是，可以说沿着外绕信号输出位置P_n的路径而与该信号输出位置P_n接近、远离的情况也相同。

此外，在使图4B～图4D所示的向量Vp反向的情况下，即，在设定成从最新的基准部位置R_t朝向信号输出位置P_n的向量的情况下，向量Vr和向量Vp所形成的角度变成从180°减去上述θ后的角度。

因此，关于该情况下的内积值I，在最新的基准部位置R_t逐渐接近信号输出位置P_n的情况下变为正值；在最新的基准部位置R_t最接近信号输出位置P_n的情况下变为零，在最新的基准部位置R_t逐渐远离信号输出位置P_n的情况下变为负值。即，内积值I的变化与图4B～图4D所示的情况正负相反。

接下来，利用图5A～图5C对由图3所示的信号输出判断部22d进行的信号输出判断处理的具体例子进行说明。并且，图5A～图5C是与使用图4B～图4D所示的方向、即从信号输出位置P_n朝向基准部位置R_t的方向的向量Vp的情况相对应的例子。此外，图5A～图5C所示的坐标轴为，纵轴是内积值I，横轴是时间。

图5A是示出基于向量之间的内积值I的信号输出判断处理的判断例(其1)的图。在此，图5A所示的判断例是基于内积值I的“符号变化”的判断例。

如已经利用图4B～图4D所说明的那样，向量Vr和向量Vp的内积值I在基准部信号R接近并远离信号输出位置P_n的情况下以负值、零、正值的方式进行变化。即，内积值I的符号从负(-)向正(+)进行变化。

在此，如上所述，由于基准部位置R按预定的采样间隔获取，因此，按照基准部位置R计算出的内积值I作为非连续值而被计算出。因此，存在计算出的内积值I未变位零的情况。

例如，如图5A所示，内积值I以在点150a处为负值、在点150b处为负值、在点150c处为正值的方式增加。这种情况下，信号输出判断部22d在与内积值I初次取得正值的点150c相对应的时刻判断为输出通知信号。

即，信号输出判断部22d在内积值I的符号从负(-)初次变化成正(+)的情况下判断为输出通知信号。并且，虽然在内积值I为零的情况下不存在符号，但是在所述情况下只要将符号看做正(+)即可。

并且，在使向量Vp的方向与图4B～图4D所示的向量Vp反向的情况下，只要在内积值的符号从正(+)初次变化为负(-)的情况下输出通知信号即可。

另外，在图5A中示出了基于内积值I的“符号变化”的判断例，但是，也可以基于将内积值I与预定的阈值进行比较的结果来进行通知信号的输出判断。

图5B是示出基于向量之间的内积值的信号输出判断处理的判断例(其2)的图。在此，图5B所示的判断例是基于内积值I与预定的阈值Th的比较结果的判断例。并且，在图5B中分别示出了与图5A相同的点150a、点150b以及点150c。

例如，如图5B所示，信号输出判断部22d在内积值I初次变为阈值Th以上的情况下，判断为输出通知信号。即，信号输出判断部22d在与内积值I初次变为阈值Th以上的点150b相对应的时刻判断为输出通知信号。

并且，在图5B中，虽然例示了负值的阈值Th，但是也可以使用正值的阈值。此外，也可以是：在内积值I的大小、即内积值I的绝对值变为预定值以下的情况下，信号输出判断部22d判断为输出通知信号。

此外，在使向量Vp的方向与图4B～图4D所示的向量Vp反向的情况下，只要在内积值I初次变为阈值Th以下的情况下输出通知信号即可。

图5C是示出基于向量之间的内积值的信号输出判断处理的判断例(其3)的图。并且，在图5C中，虽然计算出的内积值I处于增加的趋势，但是也示出微量地反复增减的情况。

在图5C所示的情况下，内积值I虽然在点153a处取得正值，但是在点153b处取得了负值，在点153c处再次取得了正值(参照图5C所示的曲线152)。这样的内积值I的增减是由于噪音的混入等而产生的。

在此，信号输出判断部22d进行对计算出的内积值I进行平滑化的修正处理。例如，信号输出判断部22d通过取得计算出的内积值I的移动平均值等来将内积值I平滑化(参照图5C所示的修正值154)。并且，也可以使信号输出判断部22d进行对内积值I使用低通滤波器等的修正处理。

如图5C所示，虽然内积值I在点153a处取得正值，但是，修正值154在与点153a相对应的时间却取得负值。与此相对，内积值I在点153c处取得正值，修正值154在与点153c相对应的时间也取得正值。

这种情况下，信号输出判断部22d在与点153c、而不是与点153a相对应的时刻判断为输出通知信号。并且，也可以将所述时刻设定为修正值154初次取得正值的时刻、即、与点153b相对应的时刻。

并且，虽然在上述图5C的说明中例示了下述情况：对像图5A那样将内积值I与0相比较的情况应用修正处理，但是在像图5B那样将内积值I与阈值Th相比较的情况下，也能够应用所述修正处理。

接下来，利用图6A～图6C对由图3所示的信号输出判断部22d进行的信号输出判断处理的变形进行说明。

图6A是示出基于向量的大小的信号输出判断处理的判断例(其1)的图。并且，在图6A中示出基准部位置R笔直地靠近信号输出位置P_n的情况。

在该情况下，如图6A所示，基准部位置R在通过信号输出位置P_n的直线160上移动，因此，向量Vr和向量Vp所成的角度θ总是180°。因此，在这样的情况下，不会产生在图5A中所说明的内积值I的符号变化。

因此，在向量Vp的大小变为预定值以下的情况下，信号输出判断部22d判断为进行通知信号的输出。即，如图6A所示，在最新的基准部位置R_t进入以信号输出位置P_n为中心的预定半径的圆161内的时刻，进行通知信号的输出。

即，通过进行图6A所示的判断，即使是在根据向量Vr和向量Vp之间的关系无法判断基准部位置R_t是否已经最接近信号输出位置P_n的情况下，也能够进行通知信号的输出。

图6B是示出基于向量的大小的信号输出判断处理的判断例(其2)的图。并且，在图6B中，示出基准部位置R按与信号输出位置P_n稍微偏移的路径162靠近信号输出位置P_n的情况。

在这种情况下，也可以与图6A的情况相同地进行基于向量Vp的大小的信号输出判断。如图6B所示，在基准部位置R在圆161的内侧最接近信号输出位置P_n的情况下，在圆161的外侧不发生内积值I的符号变化。在该情况下，在圆161的内侧进行基于向量Vp的大小的判断处理。

图6C是示出基于向量的大小的信号输出判断处理的判断例(其3)的图。并且，在图6C中，除了图6A或图6B所示的圆161外，还示出了半径比圆161大的圆163。

圆163表示信号输出判断部22d所进行的信号输出判断处理的有效范围。即，信号输出判断部22d在最新的基准部位置R_t位于圆163外侧的情况下不进行判断处理，在最新的基准部位置R_t位于圆163内侧的情况下进行判断处理。

此外，信号输出判断部22d在圆163的内侧进行基于内积值I的符号变化的判断处理，在圆161的内侧进行基于向量Vp大小的判断处理。并且，与向量Vp的大小进行比较的阈值、即圆161的半径、圆163的半径能够适宜地确定。

这样，信号输出判断部22d能够将向量Vp的大小用作信号输出判断处理的开始条件或结束条件。这样，能够仅在恰当的区域进行基于向量Vr和向量Vp之间的关系的判断处理。

接下来，利用图7A和图7B对向量Vr的计算顺序的变形进行说明。

图7A是示出向量计算的变形(其1)的图。并且，在图7A中示出了基准部位置R_t-3、基准部位置R_t-2、基准部位置R_t-1以及基准部位置R_t，并使这些位置全部位于路径170上。即，使基准部位置R在路径170上移动。

在此，在图7A中示出下述情况：如上述式子(1)所示，根据最新的基准部位置R_t、和在基准部位置R_t的前一处获取的基准部位置R_t-1来计算表示基准部15在最新的基准部位置R_t处的移动方向的向量Vr(参照图7A的圆171)。

这样，如果根据基准部位置R_t与基准部位置R_t-1来计算向量Vr，则能够通过简单的处理来计算向量Vr。此外，如果基准部位置R的采样间隔足够短，则向量Vr的精度也完全没问题。并且，图7A中的向量Vr表示为在包括基准部位置R_t-1和基准部位置R_t的直线173上的向量172。

图7B是示出向量计算的变形(其2)的图。并且，在图7B中，对与图7A相同的要素标有相同的标号。在图7B所示的情况下，向量计算部22c对表示基准部15在最新的基准部位置R_t处的移动方向的向量Vr的方向以更加靠近路径170的方式来计算。

具体而言，向量计算部22c进一步利用比基准部位置R_t-1更靠前(older)的基准部位置R(例如，基准部位置R_t-2或基准部位置R_t-3等)来计算向量Vr(参照图7B的椭圆174)。

例如，向量计算部22c基于根据基准部位置R_t-2、基准部位置R_t-1以及基准部位置R_t所求得的路径170的曲率来计算向量Vr(参照图7B所示的向量175)。

并且，也可以是：进一步根据基准部位置R_t-3、基准部位置R_t-2以及基准部位置R_t-1求得路径170的曲率，并考虑其与先前求得的曲率的差来求取向量Vr。此外，也可以是：根据上述曲率或曲率的变化来对图7A中暂时计算出的向量172进行修正，由此求得向量Vr。

这样，通过利用三个以上的基准部位置R来计算向量Vr，能够进一步提高向量Vr的精度。

接下来，利用图8对由图3所示的机器人控制装置20执行的处理顺序进行说明。图8是示出由机器人控制装置20执行的处理顺序的流程图。

如图8所示，输出位置录入部22a获取路径信息23a(步骤S101)，并根据获取的路径信息23a计算信号输出位置R(步骤S102)。并且，输出位置录入部22a将计算出的信号输出位置R录入输出位置信息23b。

然后，机器人控制装置20对机器人10进行动作开始指示(步骤S103)，位置获取部22b获取机器人10的基准部15的位置(步骤S104)。此外，位置获取部22b使用新获取的位置更新履历信息23c(步骤S105)。

然后，向量计算部22c根据输出位置信息23b与履历信息23c进行向量计算处理(步骤S106)。并且，对于该向量计算处理的详细处理顺序，利用图9在后面进行叙述。

然后，信号输出判断部22d根据由向量计算部22c计算出的向量Vr与向量Vp来判断是否输出通知信号。例如，信号输出判断部22d判断向量Vr与向量Vp的内积值I是否大于0(步骤S107)。此外，也可以在步骤S107中判断内积值I是否在0以上。

然后，在内积值I大于0的情况下(步骤S107，是)，输出通知信号(步骤S108)。此外，在不满足步骤S107的判断条件的情况下(步骤S107，否)，重复进行步骤S104以后的处理。

然后，从信号输出判断部22d接收到通知信号的指示部22e对机器人10进行预订作业的执行指示(步骤S109)。此外，机器人控制装置20对机器人10的基准部15的位置是否到达结束位置进行判断(步骤S110)。

然后，在机器人10的基准部15的位置到达了结束位置的情况下(步骤S110，是)，机器人控制装置20对机器人10进行动作结束指示(步骤S111)并结束处理。此外，在不满足步骤S110的判断条件的情况下(步骤S110，否)，重复进行步骤S104以后的处理。

此外，在图8所示的步骤S107中，例示了信号输出判断部22d进行图5所示的判断处理的情况，但是，也可以使信号输出判断部22d进行图5B、图5C、图6A或图6C的判断处理。

接下来，利用图9对图8的步骤S106所示的向量计算处理的详细处理顺序进行说明。图9是示出向量计算处理的处理顺序的流程图。

向量计算部22c从输出位置信息23b读取相应的信号输出位置P的位置(步骤S201)，并获取履历信息23c(步骤S202)。并且，可以使步骤S201与步骤S202的顺序相反，也可以并行处理步骤S201与步骤S202。

然后，向量计算部22c利用上述式子(1)计算向量Vr(步骤S203)，并利用上述式子(2)计算向量Vp(步骤S204)，然后返回。此外，可以使步骤S203与步骤S204的顺序相反，也可以并行处理步骤S203与步骤S204。

如上所述，在实施例1中，输出位置录入部对表示应输出通知信号的位置的信号输出位置(P)进行录入，位置获取部获取表示机器人的基准部的位置的基准部位置(R)。此外，在实施例1中，向量计算部对表示基准部在基准部位置(R)的速度的第1向量(Vr)、和表示信号输出位置(P)与基准部位置(R)之间的相对位置的第2向量(Vp)进行计算。

并且，在实施例1中，信号输出判断部根据由向量计算部计算出的第1向量(Vr)与第2向量(Vp)来判断是否输出通知信号。

因此，根据实施例1所涉及的机器人控制装置，即使是在机器人的基准部位置(R)不通过信号输出位置(P)的情况下，也能够恰当地进行通知信号的输出。即，根据实施例1所涉及的机器人控制装置，能够避免通知信号的输出自身没有进行的状况、和通知信号的输出时刻过早或过晚的状况。

另外，在上述实施例1中，对机器人控制装置从机器人仅获取基准部位置(R)的情况进行了说明，但是，也可以一并获取机器人在基准部位置(R)的速度。因此，在以下所示的实施例2中，对机器人控制装置获取在基准部位置(R)的速度的情况进行说明。

【实施例2】

图10是示出实施例2所涉及的机器人控制装置20a的结构的框图。并且，在图10中，对与实施例1所涉及的机器人控制装置20(参照图3)的结构要素相对应的结构要素标有相同的标号。此外，以下省略与实施例1重复的说明。

如图10所示，实施例2所涉及的机器人控制装置20a在设置位置/速度获取部22f来取代位置获取部22b这一点上与实施例1所涉及的机器人控制装置20不同。此外，实施例2所涉及的机器人控制装置20a在不将履历信息23c存储于存储部23这一点上也与实施例1所涉及的机器人控制装置20不同。

具体而言，位置/速度获取部22f经由通信部21从机器人10获取机器人10的最新基准部位置R_t和基准部15在基准部位置R_t的速度。然后，位置/速度获取部22f将获取的基准部位置R_t与速度传递至向量计算部22c。

向量计算部22c将从位置/速度获取部22f接收到的速度作为向量Vr而保持原状态地采用。并且，向量计算部22c根据从位置/速度获取部22f接收到的基准部位置R_t以与实施例1相同的方法计算向量Vp。

这样，在机器人控制装置20a从机器人10获取在基准部位置R_t的速度的情况下，在机器人10的基准部15设置速度传感器即可。例如，作为所述速度传感器，能够使用下述这样的多普勒效应利用型传感器等：检测光或声音这样的放射波的反射波，并根据检测出的反射波与放射波的频率的不同来检测速度。

并且，根据实施例2所涉及的机器人控制装置20a，能够通过比实施例1更简便的处理来决定通知信号的输出时刻。

并且，上述机器人控制装置能够通过例如计算机构成。在该情况下，控制部是CPU(Central Processing Unit)，存储部是存储器。此外，控制部的各个功能能够通过将预先作成的程序装入(load)控制部并进行执行来实现。

接下来，利用图11A与图11B对实施例1与实施例2中使用的机器人10的例子进行说明。图11A是示出双臂机器人10a的例子的图，图11B是示出双臂机器人10a的动作例子的图。并且，在下面将双臂机器人10a当作人来进行说明。

如图11A所示，双臂机器人10a包括回转的躯干部200。该躯干部200绕腰转动。此外，在躯干部200连接有右臂部201R和左臂部201L。在此，右臂部201R与左臂部201L分别对应于图2所示的机器人10。

即，右臂部201R与左臂部201L以肩、肘、手腕这样的关节为轴进行动作。并且，在图11A所示的双臂机器人10a中，在右臂部201R的末端连接有具备把持机构的机械人手202，另一方面，在左臂部201L的末端连接有具备吸附机构的机械人手203。

例如，双臂机器人10a进行下述作业：以右臂部201R的机械人手202把持预定的物体，并将所述物体换手到左臂部201L的机械人手203。

具体而言，在以右臂部201R的机械人手202把持着预定的物体的状态下使机械人手202移动，并将其放在左臂部201L的机械人手203附近。然后，当左臂部201L的机械人手203完成物体的吸附后，右臂部201R的机械人手202进行放开物体的动作。

并且，在使右臂部201R与左臂部201L联动地动作的情况下，需要进行移动控制以使得右臂部201R与左臂部201L不接触。此外，在这样使多个机器人10联动地动作的情况下，优选使机器人10之间的协作(連係)顺畅地进行。

例如，如图11B所示，对下述情况进行说明：控制右臂部201R的机械人手202从指示点S_n-1移动至指示点S_n，并使在指示点S_n附近待机的左臂部201L的机械人手203吸附物体300。

在该情况下，如已经说明的那样，在指示点S的近前侧(图11B所示的机械人手202侧)设置信号输出位置P_n。但是，存在机械人手202的实际移动路径204不通过信号输出位置P_n的情况。

即使是这样的情况，通过使用实施例1所说明的机器人控制装置20或使用实施例2所说明的机器人控制装置20a，也能够在机械人手202最接近于信号输出位置P_n的时刻输出通知信号。并且，如果根据所述通知信号开始机械人手203的吸附动作，则能够可靠且顺畅地进行物体300的交接动作。此外，也能够可靠地防止机器人10彼此接触。

这样，能够将各实施例所公开的内容广泛应用于各种机器人系统。此外，在各实施例中对机器人的移动是二维移动的情况进行了说明，但是在机器人的移动是三维移动的情况下，利用xyz坐标系表示的坐标来计算向量之间的内积值或向量的大小即可。

本领域人员能够容易地导出进一步的效果或变形例。因此，本发明的更广范的形态并不限定于以上那样表示且记述的特定的详细内容和代表性的实施例。因此，在不脱离由附上的权利要求书和其等同物所定义的总括的发明的概念的精神或范围的情况下，能够进行各种变更。

Claims

1.一种机器人控制装置，其特征在于，

所述机器人控制装置具备：

录入部，其对表示应输出预定信号的位置的信号输出位置进行录入；

位置获取部，其获取表示机器人的基准部的位置的基准部位置；

向量计算部，其计算表示所述基准部在所述基准部位置的移动方向的第1向量、和表示所述信号输出位置与所述基准部位置之间的相对位置的第2向量；以及

判断部，其根据由所述向量计算部计算出的所述第1向量和所述第2向量来判断是否输出所述预定信号。

2.根据权利要求1所述的机器人控制装置，其特征在于，

所述判断部根据所述第1向量与所述第2向量的内积值来判断是否输出所述预定信号。

3.根据权利要求2所述的机器人控制装置，其特征在于，

所述判断部在所述内积值的符号发生了变化的情况下判断为输出所述预定信号。

4.根据权利要求2所述的机器人控制装置，其特征在于，

所述判断部在所述内积值的绝对值变为预定值以下的情况下判断为输出所述预定信号。

5.根据权利要求1至4中的任何一项所述的机器人控制装置，其特征在于，

所述机器人控制装置还具备履历存储部，所述履历存储部对由所述位置获取部所获取的所述基准部位置的履历进行存储，

所述向量计算部将最新的所述基准部位置相对于紧前面的所述基准部位置的相对位置作为所述第1向量进行计算。

6.根据权利要求5所述的机器人控制装置，其特征在于，

所述向量计算部根据比所述紧前面的所述基准部位置还靠前的所述基准部位置对计算出的所述第1向量进行修正。

7.根据权利要求1至6中的任何一项所述的机器人控制装置，其特征在于，

所述判断部根据所述第2向量的大小来判断是否输出所述预定信号。

8.一种机器人控制方法，其特征在于，

所述机器人控制方法包括：

录入工序，其对表示应输出预定信号的位置的信号输出位置进行录入；

位置获取工序，其获取表示机器人的基准部的位置的基准部位置；

向量计算工序，其计算表示所述基准部在所述基准部位置的移动方向的第1向量、和表示所述信号输出位置与所述基准部位置之间的相对位置的第2向量；以及

判断工序，其根据由所述向量计算工序计算出的所述第1向量和所述第2向量来判断是否输出所述预定信号。

9.一种机器人系统，其特征在于，

所述机器人系统具备：

一个或多个机器人，其根据预先录入的指示点进行动作，并执行预先与所述指示点对应了的作业；

位置获取部，其获取表示所述机器人的基准部的位置的基准部位置；

向量计算部，其计算表示所述基准部在所述基准部位置的移动方向的第1向量、和表示所述信号输出位置与所述基准部位置之间的相对位置的第2向量；

判断部，其根据由所述向量计算部计算出的所述第1向量和所述第2向量来判断是否输出所述预定信号；以及

指示部，其在所述预定信号被输出的情况下对所述机器人指示预定动作。