CN102672717B - 机器人系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供机器人系统。机器人系统(1)具备机器人(100)以及控制此机器人(100)的动作的机器人控制器(200)。机器人(100)具有：在前端各自具备工具(150L、150R)的2个手臂(103L、103R)；以及支撑此2个手臂(103L、103R)并使2个手臂(103L、103R)旋转的躯干部(102)。机器人控制器(200)控制机器人(100)，以使2个手臂(103L、103R)之中至少1个手臂(103)的前端所具备的工具(150)从旋转前至旋转后保持为在同一位置及同一姿势。

Description

机器人系统
技术领域
本发明涉及机器人系统。
背景技术
近年，执行以机器人手臂把持对象物而搬送至其他地方的作业的机器人有所普及。在对象物存在于机器人手臂可把持范围的端部的情况下，由于与对象物的距离远，故机器人手臂需以极度伸展的姿势来把持对象物，从而在机器人的支撑机器人手臂的位置的力矩变大。因此，造成了机器人的可把持的质量小于原来构造上可容许的质量的问题。
例如，在日本特开2009-034741号公报中，公开有在旋转装置上装配机器人手臂的技术。此以往技术的机器人(机器人系统)具备有可保持有工具的机器人手臂(机器人)和使该机器人手臂旋转的旋转装置。
然而，例如当机器人执行向对象物(以下称为“第1对象物”)嵌合其他对象物(以下称为“第2对象物”)的嵌合作业时，用机器人手臂固定第1对象物的同时，执行需要关于固定的第1对象物的旋转的作业，例如：通过旋转去取第2对象物的作业；通过旋转将此第2对象物搬送到固定的第1对象物的位置的作业等。上述以往技术的机器人，仅具备1个机器人手臂，以该1个机器人手臂在固定第1对象物的同时，难以执行需要关于固定的第1对象物旋转的作业。
发明内容
本发明鉴于上述课题而完成，其目的在于，提供一种机器人系统，其可以以1台机器人，在固定对象物的同时，执行需要旋转的作业。
为解决上述课题，本发明的机器人系统具备：机器人，其具有围绕与设置面正交的回转轴旋转的旋转装置，和各自连结于所述旋转装置的多个机器人手臂；以及控制单元，其控制所述机器人，以使所述多个机器人手臂之中至少1个机器人手臂的控制点从所述旋转装置的旋转前至旋转后保持为在同一位置及同一姿势。所谓“同一”并不是在严格意义上适用，而是实质上的在有用范围内的同一之意。例如，允许有由机器人的控制上的干扰、响应延迟、公差、间隙(backlash)等而造成的误差。
再者，优选所述多个机器人手臂之中的至少1个在其前端分别具备工具；所述控制单元控制所述机器人,以使所述工具作为所述控制点，且使所述工具从所述旋转装置的旋转前至旋转后保持为在同一位置及同一姿势。
再者，优选进一步具备用于输入所述机器人的示教点的输入装置，所述输入装置具有手臂选择部，其用于在输入所述示教点时，从所述多个机器人手臂之中选择所述工具保持为在同一位置及同一姿势的所述至少1个机器人手臂。
再者，优选所述控制单元具有：内插运算部，其对所述机器人手臂在动作开始时的前端位置与所述示教点之间的内插点进行运算；以及驱动部，其根据所述内插点驱动所述机器人手臂，所述内插运算部对内插点进行运算，以使所述手臂选择部选择的所述至少1个机器人手臂，执行在所述前端位置与所述示教点之间以直线状移动的直线内插动作。
再者，优选所述输入装置具有内插选择部，其用于在输入所述示教点时选择其他的机器人手臂的内插动作的类别，所述其他的机器人手臂为从所述多个机器人手臂之中，以所述手臂选择部选择的所述至少1个机器人手臂之外的其他的机器人手臂；所述内插运算部对所述内插点进行运算，以使所述其他的机器人手臂执行以所述内插选择部选择的类别的内插动作。
再者，优选所述输入装置具有：手臂操作部，其操作所述机器人手臂，以引导所述机器人手臂的前端至三维空间上的任意位置；旋转操作部，其操作所述旋转装置，以使所述旋转装置旋转至任意角度；以及示教点设定部，其将通过所述手臂操作部和所述旋转操作部的操作而定位的所述机器人手臂的前端位置设定为示教点，所述控制单元控制所述机器人，以使所述至少1个机器人手臂的所述工具从旋转前至旋转后保持为在同一位置及同一姿势，而不受输入所述示教点时的所述旋转操作部的操作的限制。
再者，优选所述多个机器人手臂包括第1机器人手臂和第2机器人手臂，所述控制单元以如下的方式控制所述机器人，即：在所述第1机器人手臂，通过使所述工具从旋转前至旋转后保持为在同一位置及同一姿势而固定对象物，并且在所述第2机器人手臂，执行需要关于对象物旋转的作业。
根据本发明，可以以1台机器人在固定对象物的同时，执行需要旋转的作业。
附图说明
图1是概括地表示一实施方式的机器人系统的整体构成的系统构成图；
图2是示意地表示机器人构成的主视图；
图3是表示机器人控制器及输入装置的功能构成的功能方框图；
图4A～图4D分别是，示意地表示在输入示教点时通过操作对象选择键的操作而使躯干部被选择作为操作对象时，操作旋转键使躯干部旋转时，随着躯干部的旋转而手臂旋转移动的一例的示意图；
图5A～图5D是用于说明通过内插运算部执行的内插控制方法的一例的模式图；以及
图6A～图6C是示意地表示机器人基于机器人控制器的控制而执行的，向第1对象物嵌合第2对象物的嵌合作业的一例的示意图。
具体实施方式
以下，参照附图对一实施方式进行说明。
(A)机器人系统及机器人的构成
首先，对本实施方式的机器人系统的整体构成，以及本实施方式的机器人系统所具备的机器人的构成进行说明。图1是概括地表示本实施方式的机器人系统的整体构成的系统构成图。图2是示意地表示本实施方式的机器人系统所具备的机器人构成的主视图。
在图1和图2中，本实施方式的机器人系统1具备机器人100以及控制机器人的动作的控制单元200。机器人100具有：在前端具备工具150L、150R的机器人手臂103L、103R；以及支撑机器人手臂103L、103R并使机器人手臂103L、103R旋转的旋转装置102。控制单元200控制机器人100，以使机器人手臂103L、103R之中至少一者的工具从旋转前至旋转后保持为在同一位置及同一姿势。此外，在本说明书中，控制单元200也被称为机器人控制器200。
例如，本实施方式的机器人系统1具备：机器人100，其执行向对象物W1(以下酌情称为“第1对象物”)嵌合其他的对象物W2(以下酌情称为“第2对象物”)的作业；机器人控制器200(控制单元)，其控制机器人100的动作；以及输入装置(所谓编程器，programming pendant)300，用于输入机器人100的示教点或各种设定。各示教点包括机器人的所指定的控制点的位置及姿势的信息。机器人100的动作由若干个示教点的组合所规定。此外，机器人100与机器人控制器200，通过缆线Ca可互相通信地连接在一起(或者也可以为无线连接)。机器人控制器200与输入装置300，通过缆线Cb可互相通信地连接在一起(或者也可以为无线连接)。
机器人100具有：基台101、躯干部102(旋转装置)以及2个手臂103L、103R(机器人手臂)。此外，根据对象物W的数量和形状等条件，机器人手臂的数量也可为3以上。
基台101通过未图示的锚栓等固定于设置面E(例如地面部等)。
躯干部102具有第1关节部J1,该第1关节部设有围绕与上述设置面E略垂直的第1回转轴回转驱动的第1致动器(省略图示)，并且躯干部102通过第1关节部J1，围绕第1回转轴相对于基台101可回转地设置于基台101。躯干部102，在一侧(图1和图2中的右侧)和另一侧(图1和图2中的左侧)分别支撑有手臂103L、103R，并通过第1致动器的驱动围绕第1回转轴回转，从而使手臂103L、103R的整体进行旋转。
手臂103L具有肩部104L、上臂A部105L、上臂B部106L、下臂部107L、手腕A部108L、手腕B部109L、法兰110L以及设置有分别回转驱动上述各部分的第2～第8致动器(省略图示)的第2～第8关节部J2～J8。
肩部104L通过第2关节部J2相对于躯干部102可回转地连结于躯干部102，并且通过设置在于第2关节部J2的第2致动器的驱动而围绕与上述设置面E略平行的第2回转轴回转。上臂A部105L通过第3关节部J3相对于肩部104L可旋转地连结于肩部104L，并且通过设置于第3关节部J3的第3致动器的驱动而围绕与上述第2回转轴略垂直的第3回转轴旋转。上臂B部106L通过第4关节部J4相对于上臂A部105L的前端可回转地连结于上臂A部105L的前端，并且通过设置在第4关节部J4的第4致动器的驱动而围绕与上述第3回转轴略垂直的第4回转轴回转。下臂部107L通过第5关节部J5相对于上臂B部106L可旋转地连结于上臂B部106L，并且通过设置于第5关节部J5的第5致动器的驱动而围绕与上述第4回转轴略垂直的第5回转轴旋转。手腕A部108L通过第6关节部J6相对于下臂部107L的前端可回转地连结于下臂部107L的前端，并且通过设置于第6关节部J6的第6致动器的驱动而围绕与上述第5回转轴略垂直的第6回转轴回转。手腕B部109L通过第7关节部J7相对于手腕A部108L可旋转地连结于手腕A部108L，并且通过设置于第7关节部J7的第7致动器的驱动而围绕与上述第6回转轴略垂直的第7回转轴旋转。法兰110L通过第8关节部J8相对于手腕B部109L的前端可回转地连结于手腕B部109L的前端，并且通过设置于第8关节部J8的第8致动器的驱动而围绕与上述第7回转轴略垂直的第8回转轴回转。
再者，在法兰110L的前端安装有依用途而定的(此例为可固定第1对象物W1的)工具150L(例如手部等)。此工具150L可通过法兰110L的回转而进行从动式的回转。
手臂103R与上述手臂103L具备同样的结构。即，手臂103R具有肩部104R、上臂A部105R、上臂B部106R、下臂部107R、手腕A部108R、手腕B部109R、法兰110R以及设置有分别回转驱动上述各部分的第9～第15致动器(省略图示)的第9～第15关节部J9～J15。
肩部104R通过第9关节部J9相对于躯干部102可回转地连结于躯干部102，并且通过设置于第9关节部J9的第9致动器的驱动而围绕与上述设置面E略平行的第9回转轴回转。上臂A部105R通过第10关节部J10相对于肩部104R可旋转地连结于肩部104R，并且通过设置于第10关节部J10的第10致动器的驱动而围绕与上述第9回转轴略垂直的第10回转轴旋转。上臂B部106R通过第11关节部J11相对于上臂A部105R的前端可回转地连结于上臂A部105R的前端，并且通过设置于第11关节部J11的第11致动器的驱动而围绕与上述第10回转轴略垂直的第11回转轴回转。下臂部107R通过第12关节部J12相对于上臂B部106R可旋转地连结于上臂B部106R，并且通过设置于第12关节部J12的第12致动器的驱动而围绕与上述第11回转轴略垂直的第12回转轴旋转。手腕A部108R通过第13关节部J13相对于下臂部107R的前端可回转地连结于下臂部107R的前端，并且通过设置于第13关节部J13的第13致动器的驱动而围绕与上述第12回转轴略垂直的第13回转轴回转。手腕B部109R通过第14关节部J14相对于手腕A部108R可旋转地连结于手腕A部108R，并且通过设置于第14关节部J14的第14致动器的驱动而围绕与上述第13回转轴略垂直的第14回转轴旋转。法兰110R通过第15关节部J15相对于手腕B部109R的前端可回转地连结于手腕B部109R的前端，并且通过设置于第15关节部J15的第15致动器的驱动而围绕与上述第14回转轴略垂直的第15回转轴回转。
再者，在法兰110R的前端，安装有依用途而定的(此例为可搬送第2对象物W2的)工具150R(例如手部等)。该工具150R可通过法兰110R的回转而进行从动式的回转。
此外，在此例中，手臂103L、103R具有7个关节部，即7个自由度，具有相对于平移3自由度及转动3自由度的1自由度的冗余自由度。但手臂103L、103R的自由度不限于“7”。
如上述所构成的机器人100，在第1～第15关节部J1～J15设置有第1～第15致动器，而通过包括有此第1～第15关节部J1～J15的各驱动部位的驱动可使工具150L、150R的前端移动至任意的位置，或朝向任意的方向。换言之，可使其为任意的姿势。此外，在本说明书中，把工具150L、150R的前端定义为手臂103L、103R的前端，把工具150L、150R的前端位置定义为手臂103L、103R的前端位置。再者，机器人100以其中一手臂103(后文中的第1手臂。例如手臂103L)使工具150从躯干部102旋转前至旋转后保持为在同一位置及同一姿势。由此，在固定第1对象物W1的状态时，上述的各驱动部位的动作由机器人控制器200以如下的方式控制，即：以另一手臂103(后文中的第2手臂。例如手臂103R)执行需关于上述被固定的第1对象物W1的躯干部102旋转的作业。
此动作可举例为：通过躯干部102的旋转而去取第2对象物W2的作业；通过躯干部102的旋转而进行以工具150把持该第2对象物W2并搬送至上述所固定的第1对象物W1的位置的作业等。
(B)机器人控制器及输入装置的功能构成
其次，对机器人控制器200及输入装置300的功能构成进行说明。图3是表示机器人控制器200及输入装置300的功能构成的功能方框图。
在图3，输入装置300由例如编程器等构成，并且具有：通过上述缆线Cb向机器人控制器200输出各种数据的输出部301、操作对象选择键302、固定指定选择键303(手臂选择部)、内插类别选择键304(内插选择部)、方向键305(手臂操作部)、旋转键306(旋转操作部)、确定键307(示教点设定部)以及再启动键308。
操作对象选择键302是用于由方向键305或旋转键306等从躯干部102及手臂103L、103R之中选择其一而作为操作对象的键。
固定指定选择键303是用于在输入示教点时，从手臂103L、103R之中选择第1手臂(第1机器人手臂)的键，并且所述第1手臂的工具150在躯干部102从旋转前至旋转后保持为在同一位置及同一姿势。即，第1手臂被自动设定为，动作开始位置的同一位置为示教点。此外，在本说明书中，把手臂103L、103R的动作开始位置定义为工具150L、150R的动作开始时(详细为操作再启动键308时)所在的前端位置。此处，在手臂103L、103R可执行的，在动作开始位置与示教点之间的内插动作之中有：与在动作开始位置与示教点之间的路径无关的PTP(Point To Point)内插动作、在动作开始位置与示教点之间以直线状移动的直线内插动作、在动作开始位置与示教点之间以圆弧状移动的圆弧内插动作等，而对于第1手臂，内插动作的类别则自动设定为直线内插动作。
内插类别选择键304是用于在输入示教点时，从手臂103L、103R之中，选择第2手臂(第2机器人手臂)的内插动作的类别的键，该第2手臂是除了以固定指定选择键303选择的第1手臂之外的手臂。即，关于第2手臂，内插动作的类别可从上述PTP内插动作、直线内插动作、圆弧内插动作等之中选择。
方向键305是操作手臂103以引导工具150的前端至三维空间上的任意位置的键。
旋转键306是用于操作躯干部102以使其旋转至任意角度的键。
确定键307是将通过方向键305及旋转键306的操作而定位的工具150的前端位置，设定为示教点的键。有关所设定的示教点的数据和，与内插动作类别的相对应的移动命令等一同，通过上述缆线Cb由输出部301输出向机器人控制器200。
再启动键308是用于使机器人100依据示教数据而再次启动动作的键，并且该示教数据保存在机器人控制器200的示教数据保存部201(后述)。
另一方面，由具备例如未图示的运算器、存储装置、输入装置等的计算机所构成的机器人控制器200，具有示教数据保存部201、内插运算部202、驱动部203、通过上述缆线Cb由输入装置300输入各种数据的输入部204和参数保存部205。
在示教数据保存部201保存有：有关上述示教点的数据，其通过上述缆线Cb及输入部204，由输入装置300输入；以及示教数据，其基于与内插动作类别相对应的移动命令等所生成。以下，表示有在示教数据保存部201所保存的示教数据的一例。
START
MOVJ C000RB＝1TOOL＝4
+MOVJ C001RB＝2TOOL＝5
+MOVJ C002RB＝3
MOVJ C003RB＝1TOOL＝4
+MOVL C004RB＝2TOOL＝5
+MOVJ C005RB＝3
END                     ···(1)
在上述(1)的示教数据之中，“START”是表示示教数据的开始的命令，“END”是表示示教数据的结束的命令。
“MOVJ”是在上述PTP内插动作的移动命令(PTP控制命令)，“MOVL”是在上述直线间内插动作的移动命令(直线内插控制命令)。
“C000”“C001”“C002”“C003”“C004”“C005”是对于在移动命令的示教点的，躯干部102的第1关节部J1、或手臂103L的第2～第8关节部J2～J8、或手臂103R的第9～第15关节部J9～J15的角度信息进行表示的指数。
“RB＝1”“RB＝2”“RB＝3”是指定移动命令的对象(内插控制对象)的命令，以“RB”指定的号码“1”“2”“3”表示为与移动命令的对象相对应的号码。在此例中，“1”与手臂103L相对应，“2”与手臂103R相对应，“3”与躯干部102相对应。
“TOOL＝4”“TOOL＝5”是对于在手臂103的前端所具备的工具150的类别进行表示的命令，以“TOOL”指定的号码“4”“5”，表示有与工具150的类别相对应的工具文档的号码，并且是针对表示有：从法兰110到工具150的前端为止的位置；以及工具150的坐标的位置及姿势的工具文档的指数。
再者，在上述(1)的示教数据中包含有关于一连串动作中的2个示教点的数据。即包含有：
MOVJ C000RB＝1TOOL＝4
+MOVJ C001RB＝2TOOL＝5
+MOVJ C002RB＝3            ···(1A)
以及
MOVJ C003RB＝1TOOL＝4
+MOVL C004RB＝2TOOL＝5
+MOVJ C005RB＝3             ···(1B)
的数据。
上述(1A)的数据是与在一连串动作中的第1(第1动作的)示教点相关的数据。此数据包含以下指令：
·将在前端具备工具150L(“TOOL＝4”)的手臂103L(“RB＝1”)作为内插控制对象,并且将以指数“C000”所示的第2～第8关节部J2～J8的角度作为目标位置及姿势，执行PTP内插动作(“MOVJ”)；
·将在前端具备工具150R(“TOOL＝5”)的手臂103R(“RB＝2”)作为内插控制对象，并且将以指数“C001”所示的第9～第15关节部J9～J15的角度作为目标位置及姿势，执行PTP内插动作(“MOVJ”)；
·将躯干部102(“RB＝3”)作为内插控制对象,并且将以指数“C002”所示的第1关节部J1的角度作为目标位置及姿势，执行PTP内插动作(“MOVJ”)。
上述(1B)的数据是与在一连串动作的第2(第2动作的)示教点相关的数据。此数据包含以下指令：
·将在前端具备工具150L(“TOOL＝4”)的手臂103L(“RB＝1”)作为内插控制对象,并且将以指数“C003”所示的第2～第8关节部J2～J8的角度作为目标位置及姿势，执行PTP内插动作(“MOVJ”)；
·将前端具备工具150R(“TOOL＝5”)的手臂103R(“RB＝2”)作为内插控制对象，并且将以指数“C004”所示的第9～第15关节部J9～J15的角度作为目标位置及姿势，执行直线内插动作(“MOVL”)；
·将躯干部102(“RB＝3”)作为内插控制对象,并且将以指数“C005”所示的第1关节部J1的角度作为目标位置及姿势，执行PTP内插动作(“MOVJ”)。
内插运算部202，对于从动作开始位置至示教数据保存部201保存的示教数据所表示的示教点之间的内插点进行运算，从而使上述第1手臂执行直线内插动作，并且使上述第2手臂执行以上述内插类别选择键304选择的类别的内插动作。内插点是指，从动作开始位置至示教点的动作之中，工具150的前端应以固定的周期，在连结动作开始位置与示教点之间的直线或曲线(移动轨迹)上，通过的多个通过点。而且，对于在动作开始位置与示教点之间的各内插点的躯干部102的第1关节部J1的角度、手臂103L的第2～第8关节部J2～J8的角度、以及手臂103R的第9～第15关节部J9～J15的角度进行运算，并输入至驱动部203。
驱动部203依据，由内插运算部202所输入的，在动作开始位置与示教点之间的各内插点的躯干部102的第1关节部J1的角度信息、手臂103L的第2～第8关节部J2～J8的角度信息、以及手臂103R的第9～第15关节部J9～J15的角度信息，来驱动躯干部102和手臂103L、103R的各驱动部位。
在参数保存部205保存有与机器人100的动作控制相关的各种参数。
如上述构成的机器人控制器200以如下的方式控制机器人100，即：使在手臂103L、103R的前端所具备的工具150L、150R的前端从动作开始位置通过各内插点而移动至示教点。具体而言，控制机器人100：使在第1手臂的前端所具备的工具150从躯干部102的旋转前至旋转后保持为在同一位置及同一姿势，而不受输入示教点时上述旋转键306的操作的限制；并且通过使工具150从躯干部102的旋转前至旋转后保持为在同一位置及同一姿势从而以第1手臂对上述第1对象物W1进行固定。与此同时，控制机器人100：执行通过躯干部102的旋转以第2手臂去取上述第2对象物W2的作业，执行以工具150把持该第2对象物，并通过躯干部102的旋转将该第2对象物W2搬送至上述固定的第1对象物W1的位置的作业等。
(C)通过输入装置而执行的机器人的输入示教点的方法
其次，对于通过输入装置300而执行的机器人100的输入示教点方法的一例进行说明。
在输入示教点时，通过操作对象选择键302的操作而选择手臂103L作为操作对象时，若操作方向键305，则根据此方向键305的操作量由驱动部203驱动手臂103L的各驱动部位，而工具150L的前端向方向键305所示的方向移动。通过操作对象选择键302的操作而选择手臂103R作为操作对象时，若操作方向键305，则根据该方向键305的操作量由驱动部203驱动手臂103R的各驱动部位，而工具150R的前端向方向键305所示的方向移动。
图4A、图4B、图4C和图4D是示意地表示，在输入示教点时，通过操作对象选择键302的操作而选择躯干部102作为操作对象的情况下操作旋转键306而使躯干部102旋转时，随着躯干部102的旋转而手臂103L、103R旋转移动的一例的示意图。此外，在这些图4A～图4D之中，将与机器人100的设置面E(参照图2)平行，且与机器人100的正面相对应的方向作为X轴方向；将与设置面E平行，且与X轴方向正交的方向作为Y轴方向；将与设置面E垂直的方向作为Z轴方向(纸面的眼前-进深方向)，图示有表示X轴方向与Y轴方向的箭头符号。以虚线表示有躯干部102旋转前的手臂103L、103R的位置，以及躯干部102旋转前的X轴方向及Y轴方向。
在图4A,表示有第1手臂未被固定指定选择键303选择的状态时，操作旋转键306的情况的一例。如图4A所示，通过操作对象选择键302的操作而选择躯干部102作为操作对象，第1手臂未被固定指定选择键303选择的状态时，若操作旋转键306，则根据该旋转键306的操作量由驱动部203驱动躯干部102的驱动部位，而躯干部102向旋转键306所示的方向旋转。而且，此时随着躯干部102的旋转，手臂103L、103R的整体进行旋转移动。
在图4B,表示有通过固定指定选择键303的操作选择手臂103R作为第1手臂的状态时，操作旋转键306的情况的一例。如图4B所示，通过操作对象选择键302的操作而选择躯干部102作为操作对象，通过固定指定选择键303的操作而选择手臂103R作为第1手臂的状态时，若操作旋转键306，则与上述同样地，躯干部102进行旋转。而且，此时随着躯干部102的旋转，手臂103L的整体进行旋转移动，并且根据方向键305的操作量通过驱动部203驱动手臂103R的驱动部位，而工具150R从躯干部102的旋转前至旋转后保持为在同一位置及同一姿势的同时，手臂103R进行旋转移动。
在图4C，表示有通过固定指定选择键303的操作选择手臂103L作为第1手臂的状态时，操作旋转键306的情况的一例。如图4C所示，通过操作对象选择键302的操作而选择躯干部102作为操作对象，通过固定指定选择键303的操作而选择手臂103L作为第1手臂的状态时，若操作旋转键306，则与上述同样地，躯干部102进行旋转。而且，此时随着躯干部102的旋转，根据方向键305的操作量通过驱动部203驱动手臂103L的驱动部位，而工具150L从躯干部102的旋转前至旋转后保持为在同一位置及同一姿势的同时，手臂103L进行旋转移动,并且手臂103R的整体进行旋转移动。
在图4D，表示有通过固定指定选择键303的操作而选择手臂103L、103R一同作为第1手臂的状态时，操作旋转键306的情况的一例。如图4D所示，通过操作对象选择键302的操作而选择躯干部102作为操作对象，通过固定指定选择键303的操作而选择手臂103L、103R一同作为第1手臂的状态时，若操作旋转键306，则与上述同样地，躯干部102进行旋转。而且，此时随着躯干部102的旋转，根据方向键305的操作量通过驱动部203驱动手臂103L、103R的驱动部位，而工具150L、150R从躯干部102的旋转前至旋转后保持为在同一位置及同一姿势的同时，手臂103L、103R进行旋转移动。
然后，如果通过方向键305及旋转键306的操作而引导工具150L、150R的前端位置至任意的位置并操作确定键307，则操作该确定键307时的工具150L、150R的前端位置，即通过方向键305及旋转键306的操作而定位的工具150L、150R的前端位置，设定为示教点。与设定的示教点有关的数据，通过输出部301，与内插动作的类别相对应的移动命令等一同输出至机器人控制器200，并且根据这些而生成的示教数据保存于示教数据保存部201。
(D)通过内插运算部执行的内插控制方法
其次，对于通过机器人控制器200的内插运算部202执行的内插控制方法进行说明。
如上所述，设定机器人100的示教点之后，若操作再启动键308，则内插运算部202将在其再启动键308的操作时(动作开始时)的工具150L、150R的前端位置作为手臂103L、103R的动作开始位置，并且对从动作开始位置至示教数据保存部201保存的示教数据所表示的示教点之间的移动所需的移动时间或加减速时间进行运算。此时，移动时间以不实施加减速情况时的运算周期的次数来求得，设为分割数n。
图5A、图5B、图5C及图5D是用于对内插运算部202的内插控制方法的一例进行说明的示意图。此外，在这些图5A、图5B、图5C及图5D中，仅表示有，手臂103L、103R之中的在手臂103L侧的内插控制的控制点。再者，将在躯干部102上设置的手臂103L的末端(详细为肩部104L的末端)设定为内插控制的第1控制点P；将第1控制点P的动作开始时所在的位置设定为P1；将第1控制点P的示教点的所在位置设定为P2。此外，将工具150L的前端设定为内插控制的第2控制点Q；将第2控制点Q的动作开始时所在的位置设定为Q1；将第2控制点Q的示教点的所在位置设定为Q2。
在图5A，表示有相对于躯干部102的旋转，手臂103L执行直线内插动作的情况的一例，而在图5B表示图5A的细部。在图5A及图5B中，内插运算部202，对从动作开始位置至示教点之间的移动所需要的移动时间或加减速时间进行运算后，根据已周知的适当的方法对第1控制点P执行内插控制，以此被内插控制的第1控制点P为基准而对第2控制点Q执行直线内插控制。
即，内插运算部202，根据示教数据保存部201所保存的示教数据，取得在第2控制点Q1、Q2的位置及姿势的手臂103L的第2～第8关节部J2～J8的角度信息。其次，关于第2控制点Q，为了使其执行从Q1到Q2的直线内插动作而进行计算。此时，将上述分割数n之中的第i个第2控制点Qi的位置及姿势进行表示的矩阵设为Ti(i＝1…n)。进而，为了使躯干部102上的第1控制点P执行从P1到P2的旋转移动，而进行计算。此时，将对于上述分割数n之中的第i个第1控制点Pi的位置进行表示的矩阵设定为Si(i＝1…n)。通过将此Si进行反变换，而计算出在动作开始位置与示教点之间的各内插点的躯干部102的第1关节部J1的角度。此后，通过对由以下的矩阵计算的结果所得到的Ui进行反变换，而计算出在动作开始位置和示教点之间的各内插点的手臂103L的第2～第8关节部J2～J8的角度。
Ti＝Si×Ui
Ui＝Si -1×Ti(i＝1…n)
此外，关于在手臂103R侧的内插控制的控制点，也进行与上述同样的计算，计算出在动作开始位置与示教点之间的各内插点的手臂103R的第9～第15关节部J9～J15的角度。
然后，内插运算部202将如上述所算出的，在动作开始位置与示教点之间的各内插点的躯干部102的第1关节部J1的角度信息以及手臂103L的第2～第8关节部J2～J8的角度信息、手臂103R的第9～第15关节部J9～J15的角度信息输入至上述驱动部203。由此，驱动部203驱动躯干部102及手臂103L、103R的各驱动部位，从而使躯干部102及手臂103L、103R并行地执行动作。即，使躯干部102执行旋转动作的同时，使手臂103L执行直线内插动作，并且使手臂103R执行内插动作。
图5C表示有在手臂103L的前端具备的工具150L从躯干部102的旋转前至旋转后保持为在同一位置及同一姿势的一例，而图5D表示图5C的细部。在图5C及图5D之中，内插运算部202，对于从动作开始位置至示教点之间的移动所需的移动时间或加减速时间进行运算后，根据已周知的适当的方法对于第1控制点P执行内插控制，以此内插控制的第1控制点P为基准而对第2控制点Q执行直线内插控制，以使Q1及Q2在同一位置及同一姿势。
即，内插运算部202，根据示教数据保存部201保存的示教数据，取得第2控制点Q1、Q2的位置及姿势的手臂103L的第2～第8关节部J2～J8的角度信息。其次，关于第2控制点Q，为了使其执行内插动作而进行与上述相同的计算，从而使Q1及Q2在同一位置及同一姿势，进而，为了使躯干部102上的第1控制点P执行从P1到P2的旋转移动而进行与上述相同的计算。再者，关于在手臂103R侧的内插控制的控制点，也进行与上述相同的对执行内插动作的计算。由此，可计算出在动作开始位置与示教点之间的各内插点的，躯干部102的第1关节部J1的角度及手臂103L的第2～第8关节部J2～J8的角度、手臂103R的第9～第15关节部J9～J15的角度。
然后，内插运算部202将如上述所算出的，在动作开始位置与示教点之间的各内插点上的躯干部102的第1关节部J1的角度信息及手臂103L的第2～第8关节部J2～J8的角度信息、手臂103R的第9～第15关节部J9～J15的角度信息输入至上述驱动部203。由此，驱动部203驱动躯干部102及手臂103L、103R的各驱动部位，使躯干部102及手臂103L、103R并行地执行动作。即，使躯干部102执行旋转动作的同时，为了使工具150从躯干部102的旋转前至旋转后保持为在同一位置及同一姿势，而使手臂103L执行内插动作，并且使手臂103R执行内插动作。
(E)机器人的动作
图6A、图6B及图6C是示意地表示机器人100根据机器人控制器200的控制而执行的，向第1对象物W1嵌合第2对象物W2的嵌合作业的一例的示意图。作为此情况的第1及第2对象物W1、W2的组合，可列举出茶托和杯子等。
首先，如图6A所示，在手臂103L、103R之中，通过在示教时固定指定选择键303的操作，选择为第1手臂的其中一手臂103(此例为手臂103L)执行内插动作(例如上述PTP内插动作等)，从而以工具150L固定第1对象物W1。另外，此时作为第1对象物W1的嵌合对象的第2对象物W2，位于相当于第2手臂的另一手臂(此例为手臂103R)的可把持的区域外。
其次，如图6B所示，为了使第2对象物W2进入到手臂103R的可把持区域内，躯干部102仅旋转指定的角度。与此并行地，手臂103L执行直线内插动作，通过使工具150L从躯干部102的旋转前至旋转后保持为在同一位置及同一姿势，从而第1对象物W1的固定得以保持。进而，手臂103R执行内插动作(例如上述PTP内插动作等)，从而使其以工具150R把持第2对象物W2为可执行搬送的状态。
此后，如图6C所示，为了使手臂103R可将第2对象物W2搬送至上述被固定的第1对象物W1的位置，躯干部102仅旋转指定的角度。与此并行地，手臂103L执行直线内插动作，通过使工具150L从躯干部102的旋转前至旋转后保持为在同一位置及同一姿势，从而第1对象物W1的固定得以保持。进而，手臂103R执行内插动作(例如上述PTP内插动作等)，从而以工具150R把持第2对象物W2并搬送至上述被固定的第1对象物W1的位置。由此，第2对象物W2搬送至上述第1对象物W1的位置，并且向第1对象物W1嵌合第2对象物W2。
(F)本实施方式的效果
如上述说明，本实施方式的机器人系统1具备机器人100、机器人控制器200以及输入装置300。机器人100具有：在前端具备有工具150L、150R的手臂103L、103R以及支撑此手臂103L、103R并使其旋转的躯干部102。此机器人100的动作由机器人控制器200所控制。
此时，机器人控制器200控制机器人100，以使手臂103L、103R之中至少1个手臂103的前端具备的工具150从躯干部102的旋转前至旋转后保持为在同一位置及同一姿势。由此，利用保持为在同一位置及同一姿势的工具150(例如手部)，可从躯干部102旋转前至旋转后对第1对象物W1进行固定。此后，被保持的手臂103之外的手臂103可执行需要躯干部102关于上述固定的第1对象物W1进行旋转的作业。尤其是，在本实施方式中，机器人100具有2个手臂103，机器人控制器200控制机器人100，通过使工具150从躯干部102的旋转前至旋转后保持为在同一位置及同一姿势，从而以其中一手臂103固定第1对象物，并且以另一手臂103执行需要躯干部102关于上述固定的第1对象物W1进行旋转的作业。由此，在机器人100执行向第1对象物W1嵌合第2对象物W2的嵌合作业的情况时，以指定的手臂103固定第1对象物W1的同时、可执行通过躯干部102的旋转以其他的手臂103去取第2对象物W2的作业，或执行通过躯干部102的旋转将该第2对象物W2搬送至上述固定的第1对象物W1的位置的作业。
如此，根据本实施方式，可以以1台机器人100执行在固定第1对象物的同时，执行需要旋转的作业。此种情况下，因为可使躯干部102与手臂103L、103R并行地执行动作，所以具有：可谋求机器人100的设置面积的效率化；缩短周期；及提高作业效率的效果。
再者，尤其是在本实施方式中，由于输入装置300具有固定指定选择键303，在输入示教点时可从手臂103L、103R中容易地选择出欲使工具150保持为在同一位置及同一姿势的第1手臂。由于输入示教点时可指定第1手臂，故对该第1手臂可自动设定与动作开始位置相同的示教点，从而可简化示教作业。
再者，尤其是在本实施方式中，为了使以输入装置300的固定指定选择键303所选择的第1手臂执行直线内插动作，机器人控制器200的内插运算部202对内插点进行运算，并且机器人控制器200的驱动部203根据该运算的内插点驱动第1手臂。由此，因为第1手臂在动作开始时所在的前端位置与示教点之间以直线状移动，所以可确实地控制机器人100，以使第1手臂的工具150从旋转前至旋转后保持为在同一位置及同一姿势。
再者，尤其是在本实施方式中，在输入示教点时，以输入装置300的内插类别选择键304可选择第2手臂的内插动作的类别，从而可根据机器人系统1的动作环境和状况等区别使用第2手臂的内插动作。
再者，尤其是在本实施方式中，输入装置300具有：方向键305，其操作手臂103，以引导工具150的前端至三维空间上的任意位置；旋转键306，可操作躯干部102使其旋转至任意角度；以及确定键307。若操作方向键305及旋转键306，则机器人控制器200的驱动部203根据其操作量驱动手臂103及躯干部102。如此，确定键307将通过方向键305及旋转键306的操作所定位的手臂103的工具150的前端位置设定为示教点。此时，机器人控制器200控制机器人100，从而使第1手臂的工具150从躯干部102的旋转前至旋转后保持为在同一位置及同一姿势，而不受输入示教点时的旋转键306的操作限制。由此，在输入示教点时，即使在使躯干部102旋转的情况下，也可自动的设定与动作开始位置相同的示教点而不需用方向键305定位。因此可简化示教作业。
此外，实施方式不限于上述的内容，在不脱离其主旨及技术思想的范围内可进行各种变形。例如，在上述实施方式中，虽然对机器人100具有2个手臂103L、103R的一例进行了说明，但不限于此例，也可适用于机器人100具有3个以上机器人手臂的情况。
再者，在上述实施方式中，虽然将作为控制单元的机器人控制器200设置在了与机器人100不同的地方，但不限于此例，也可将控制单元，例如设置在机器人100的基台101的部分等，或设置在机器人100的侧面。
再者，在上述实施方式中，虽然将输入装置300与作为控制单元的机器人控制器200分别设置，但不限于此例，也可使控制单元的构成为具备输入装置。
再者，在上述实施方式中，为了使第1手臂执行直线内插动作，内插运算部202对内插点进行了运算，但不限于此，也可通过使内插运算部202对内插点进行运算，从而使第1手臂执行圆弧内插动作。或者，根据情况而定，也可使内插运算部202对内插点进行运算以使第1手臂执行PTP内插动作、直线内插动作、及圆弧内插动作的任意一个。
再者，在上述实施方式中，对于适用于使机器人系统1执行向第1对象物W1嵌合第2对象物W2的嵌合作业的情况进行了举例，但不限于此，也可适用于其他作业。也适用于例如在钉入钉子，或进行拧紧螺栓的作业时，以第1手臂固定钉子或螺栓的同时，以第2手臂去取(搬送)锤子或螺丝刀的情况等。
再者，除上述之外，也可组合利用根据上述实施方式或各个变形例的方法。
此外，不作一一列举，上述实施方式或各个变形例在不脱离其主旨的范围之内可加有各种变更而实施。

Claims (5)

1.一种机器人系统，其特征在于，该机器人系统具备：
机器人，其具有围绕与设置面正交的回转轴旋转的旋转装置，和各自连结于所述旋转装置的多个机器人手臂；以及
控制单元，其控制所述机器人，以使所述多个机器人手臂之中至少1个机器人手臂的控制点从所述旋转装置的旋转前至旋转后保持为在同一位置及同一姿势，
所述多个机器人手臂之中的至少1个在其前端分别具备工具，
所述控制单元控制所述机器人,以使所述工具作为所述控制点，且使所述工具从所述旋转装置的旋转前至旋转后保持为在同一位置及同一姿势，
所述多个机器人手臂包括第1机器人手臂及第2机器人手臂，
所述控制单元以如下的方式控制所述机器人，即：在所述第1机器人手臂，通过使所述工具从旋转前至旋转后保持为在同一位置及同一姿势而固定对象物，并且在所述第2机器人手臂，执行需要关于所述固定的对象物旋转的作业。
2.一种机器人系统，其特征在于，该机器人系统具备：
机器人，其具有围绕与设置面正交的回转轴旋转的旋转装置，和各自连结于所述旋转装置的多个机器人手臂；
控制单元，其控制所述机器人，以使所述多个机器人手臂之中至少1个机器人手臂的控制点从所述旋转装置的旋转前至旋转后保持为在同一位置及同一姿势；以及
用于输入所述机器人的示教点的输入装置，
所述多个机器人手臂之中的至少1个在其前端分别具备工具，
所述控制单元控制所述机器人,以使所述工具作为所述控制点，且使所述工具从所述旋转装置的旋转前至旋转后保持为在同一位置及同一姿势，
所述输入装置具有手臂选择部，其用于在输入所述示教点时从所述多个机器人手臂之中，选择所述工具保持为在同一位置及同一姿势的所述至少1个机器人手臂。
3.根据权利要求2所述的机器人系统，其特征在于，所述控制单元具有：
内插运算部，其对所述机器人手臂在动作开始时的前端位置与所述示教点之间的内插点进行运算；以及
驱动部，其根据所述内插点驱动所述机器人手臂，
所述内插运算部对内插点进行运算，以使以所述手臂选择部选择的所述至少1个机器人手臂，执行在所述前端位置与所述示教点之间以直线状移动的直线内插动作。
4.根据权利要求3所述的机器人系统，其特征在于，
所述输入装置具有内插选择部，其用于在输入所述示教点时选择其他的机器人手臂的内插动作的类别，所述其他的机器人手臂为从所述多个机器人手臂之中，以所述手臂选择部选择的所述至少1个机器人手臂之外的其他的机器人手臂，
所述内插运算部对所述内插点进行运算，以使所述其他的机器人手臂执行以所述内插选择部选择的类别的内插动作。
5.根据权利要求2～4中任一项所述的机器人系统，其特征在于，
所述输入装置具有：手臂操作部，其操作所述机器人手臂，以引导所述机器人手臂的前端至三维空间上的任意位置；
旋转操作部，其操作所述旋转装置，以使所述旋转装置旋转至任意角度；以及
示教点设定部，其将通过所述手臂操作部和所述旋转操作部的操作而定位的所述机器人手臂的前端位置设定为示教点，
所述控制单元控制所述机器人，以使所述至少1个机器人手臂的所述工具从旋转前至旋转后保持为在同一位置及同一姿势，而不受输入所述示教点时的所述旋转操作部的操作的限制。
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