CN104972463A - 根据力动作的机器人的机器人控制装置及机器人系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种在使力作用在机器人的前端部且使机器人移动的情况下，更简单地使期望的轴的位置移动的机器人控制装置及包括该机器人控制装置的机器人系统。机器人控制装置具备计测作用在机器人的前端部的力计测部、基于上述所计测的力计算进行机器人的各轴的位置的移动操作的操作力计算部、输出使机器人移动的指令的操作指令部、以及将机器人的多个轴内、根据力移动的轴设定为操作轴并设定与力的方向对应的操作轴的移动方向的操作轴设定部。操作轴设定部在操作轴是两个以上时，根据移动操作的状况，设定各操作轴的移动可否，操作指令部基于该设定及所计算的操作力，输出使操作轴的位置移动的操作指令。

Description

根据力动作的机器人的机器人控制装置及机器人系统

技术领域

本发明涉及基于作用于机器人的力使机器人移动的机器人控制装置与包括该机器人及该机器人控制装置的机器人系统。

背景技术

作为通过使力作用在机器人上，使机器人移动的机器人的操作方法、使机器人移动并示教位置的方法，已知直接示教法。通过使用这种方法，对机器人沿期望的移动方向使力作用并直接地引导，能够将机器人移动到正交坐标系上的期望的位置及/或姿势。

作为与之相关的技术，日本特开昭56-85106号公报公开了在操作安装于机器人的手臂的前端的力检测器的手动操作部时，根据由力检测器产生的信号，使机器人的手臂的前端位置、姿势移动的方法。

另外，在日本特开平06-250728号公报中公开了利用设在机器人的力传感器，检测人为地施加在手尖效果器上的力，使用由该检测得到的力信号控制机器人臂的动作时，只在由操作方向设定机构设定的方向引导机器人臂的机器人的直接示教装置。

日本特开昭56-85106号公报所记载的方法能够根据力使机器人的前端部的正交坐标系上的位置及/或姿势移动，但在直接示教中，无法将各轴移动到期望的位置。

在日本特开平06-250728号公报记载的装置中，在通过直接示教使机器人移动时，能够通过限制其移动方向，只在所限制的方向上移动，实现操作性的提高。该限制的方向是与机器人的前端的笛卡尔坐标系上的位置及/或姿势相关的姿势，在直接示教中，未提及在各轴的控制中切换、或只在期望的轴进行动作等的、驱动的轴的限制相关的方法等。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种机器人控制装置与包括该机器人控制装置及该机器人的机器人系统，该机器人控制装置在使力作用在机器人的前端部，改变机器人的前端部的正交坐标系上的位置及/或姿势时，能够移动到移动困难的位置，并且，不使用特别的输入装置等，也不需要进行移动方法的切换的输入作业，能简单地将轴移动到期望的位置。

为了实现上述目的，本申请发明提供一种机器人控制装置，其基于作用在由多个轴构成的机器人的力，使上述机器人移动，具备计测作用在上述机器人的前端部的力的力计测部、基于上述力计测部计测的力计算进行上述机器人的各轴的位置的移动操作的操作力的操作力计算部、输出使上述机器人移动的指令的操作指令部、将上述多个轴内、根据力移动的轴设定为操作轴并设定与力的方向对应的上述操作轴的移动方向的操作轴设定部，上述操作轴设定部在上述操作轴是两个以上时，根据移动操作的状况，基于相对于上述操作轴的上述力计测部计测的力的方向，对上述操作轴设定是否移动，上述操作指令部基于上述操作轴设定部的设定及上述操作力计算部计算的操作部，输出使上述操作轴的位置移动的操作指令。

另外，本申请发明提供一种机器人控制装置，其基于作用在由多个轴构成的机器人的力，使上述机器人移动，具备计测作用在上述机器人的前端部的力的力计测部、基于上述力计测部计测的力计算进行上述机器人的各轴的位置的移动操作的操作力的操作力计算部、输出使上述机器人移动的指令的操作指令部、将上述多个轴内、根据力移动的轴设定为操作轴并设定与力的方向对应的上述操作轴的移动方向的操作轴设定部，上述操作轴设定部在上述操作轴是两个以上时，根据移动操作的状况，基于上述操作轴与上述机器人的前端部的位置关系，对上述操作轴设定是否移动，上述操作指令部基于上述操作轴设定部的设定及上述操作力计算部计算的操作力，输出使上述操作轴的位置移动的操作指令。

另外，本申请发明提供一种机器人控制装置，其基于作用在由多个轴构成的机器人的力，使上述机器人移动，具备计测作用在上述机器人的前端部的力的力计测部、基于上述力计测部计测的力计算进行上述机器人的各轴的位置的移动操作的操作力的操作力计算部、输出使上述机器人移动的指令的操作指令部、将上述多个轴内、根据力移动的轴设定为操作轴并设定与力的方向对应的上述操作轴的移动方向的操作轴设定部，上述操作轴设定部在上述操作轴是两个以上时，根据移动操作的状况，基于相对于上述操作轴的上述力计测部计测的力的方向、及上述操作轴与上述机器人的前端部的位置关系内的至少一方和规定的优先顺序，对上述操作轴设定是否移动，上述操作指令部基于上述操作轴设定部的设定及上述操作力计算部计算的操作力，输出使上述操作轴的位置移动的操作指令。

另外，本申请发明提供一种机器人控制装置，其基于作用在由包括两个以上的旋转轴的多个轴构成的机器人的力，使上述机器人移动，具备计测作用在上述机器人的前端部的力的力计测部、基于上述力计测部计测的力计算进行上述机器人的各轴的位置的移动操作的操作力的操作力计算部、输出使上述机器人移动的指令的操作指令部、将上述多个轴内、根据力移动的轴设定为操作轴并设定与力的方向对应的上述操作轴的移动方向的操作轴设定部，上述操作轴设定部将上述多个轴内、不论上述多个轴的位置如何旋转轴的旋转中心线都正交的两个轴设定为上述操作轴，上述操作指令部基于上述操作轴设定部的设定及上述操作力计算部计算的操作力，输出使上述操作轴的位置移动的操作指令。

在优选的实施方式中，上述操作轴设定部将上述多个轴内、不论上述多个轴的位置如何旋转轴的旋转中心线都正交的两个旋转轴设定为上述操作轴，根据移动操作的状况，基于相对于上述操作轴的上述力计测部计测的力的方向、上述操作轴与上述机器人的前端部的位置关系、及规定的优先顺序内至少一个，对上述操作轴设定是否移动。

本发明的其他方案提供一种包括本申请发明的的机器人控制装置与上述机器人。

在优选的实施方式中，上述机器人系统具备向上述机器人控制装置输入设定的示教操作装置，上述操作轴设定部基于来自上述示教操作装置的输入设定上述操作轴，上述示教操作装置从组合了能设定为上述操作轴的轴内、成为操作轴的轴的选择肢项选择并输入。

在优选的实施方式中，上述机器人系统具备向上述机器人控制装置输入设定的示教操作装置，上述操作轴设定部基于来自上述示教操作装置的输入设定上述操作轴，上述示教操作装置显示上述多个轴内、能作为上述操作轴选择的轴，基于所选择的轴，在上述所选择的轴以外的轴中，显示能作为上述操作轴与上述所选择的轴同时选择、不能与上述所选择的轴同时选择的至少一方。

本申请发明的方式提供包括本申请发明的机器人控制装置与上述机器人的机器人系统，上述机器人系统具备显示装置，上述显示装置显示上述操作轴设定部设定是否使上述操作轴移动时的设定条件。

在优选的实施方式中，提供机器人系统，上述示教操作装置基于上述机器人的现在的轴的位置，在从上述多个轴内的旋转轴的旋转中心线到上述机器人的前端部的最短距离为规定的阈值以下时，表示上述机器人的前端部位于上述旋转轴的旋转中心线的附近，或不能进行作为上述操作轴设定包括该轴的设定。

附图说明

本发明的上述或其他目的、特征及长处通过参照附图说明以下优选的实施方式进行说明，变得更明确。

图1是表示具备由本发明的一实施方式的机器人控制装置控制的机器人的机器人系统的概略结构的图。

图2是功能性地表示本发明的一实施方式的机器人控制装置的结构的图。

图3是表示利用本发明的一实施方式的机器人控制装置进行的处理的过程的流程图。

图4是用于说明由操作力计算部计算操作力的方法的一例的图。

图5是用于说明由操作力计算部计算操作力的方法的一例的图。

图6是用于说明判断、设定相对于操作轴是否为移动的操作轴的方法的一例的图。

图7是用于说明判断、设定相对于操作轴是否为移动的操作轴的方法的一例的图。

图8是用于说明判断、设定相对于操作轴是否为移动的操作轴的方法的一例的图。

图9是表示利用本发明的一实施方式的机器人控制装置的处理的过程的流程图。

图10是表示利用本发明的一实施方式的机器人控制装置的处理的过程的流程图。

图11是表示具备由本发明的一实施方式的机器人控制装置控制的机器人的机器人系统的、示教操作装置的安装位置的一例的图。

图12是表示具备由本发明的一实施方式的机器人控制装置控制的机器人的机器人系统的、示教操作装置的安装位置的一例的图。

图13a是表示在向本发明的一实施方式的机器人控制装置输入设定的示教操作装置上显示的画面的一例的图。

图13b是表示在向本发明的一实施方式的机器人控制装置输入设定的示教操作装置上显示的画面的一例的图。

图14a是表示在向本发明的一实施方式的机器人控制装置输入设定的示教操作装置上显示的画面的一例的图。

图14b表示在向本发明的一实施方式的机器人控制装置输入设定的示教操作装置上显示的画面的一例的图。

具体实施方式

下面，参照附图说明本发明的实施方式。在下面的附图中，对相同的部件标注相同的参照符号。另外，为了容易地理解，适当改变在附图中的比例尺。

在本申请说明书中，“力”未特别地限定，包括力的并进方向及力的力矩成分，“位置及/或姿势”包括位置及姿势的至少一方。另外，“轴”是连接构成机器人的联杆与联杆的关节部分，为改变联杆与联杆的位置关系或角度关系的部分。例如，通过改变轴的位置(旋转轴的情况下的位置为角度)，能改变联杆与联杆的位置关系，从而能改变机器人的前端部的位置及或姿势。另外，可在与成为轴的部分不同的部位配置使轴的位置移动的驱动器。另外，“力控制增益”为在根据作用的力使机器人移动的控制中，基于作用的力的大小，用于求出每个控制周期的、正交坐标系上的机器人的前端部的位置及/或姿势、机器人的各轴的位置等移动量的系数。

另外，绕机器人的轴的旋转中心线作用的力或绕机器人的轴的旋转中心线施加的力在机器人的轴为旋转轴的情况下，在以坐标系的一个轴与机器人的轴的旋转中心线一致的方式，对机器人的轴设定坐标系时，在该坐标系上，为在与机器人的轴的旋转中心线正交的平面、且原点为与机器人的轴的旋转中心线与其平面的交点的平面中存在的并列方向的力、或绕机器人的轴的旋转中心线作用的力的力矩。

图1是表示具备本发明的一实施方式的机器人控制装置10与由机器人控制装置10控制的机器人50的机器人系统11的结构例的概略图。机器人控制装置10构成为在每个规定的控制周期控制机器人50的各轴的位置。

在机器人系统11中，在操作人员60向机器人550的前端部58施加力(外力)时，机器人控制装置10基于力计测部21(参照图2)计测的作用于机器人50的前端部58的力、所设定的数据、及机器人50的位置数据等，控制使机器人50的各轴移动的驱动器，改变构成机器人50的轴的位置，使机器人50移动。另外，机器人控制装置10具有包括运算处理装置、ROM、RAM等的硬件结构，执行后述的各种功能。

下面，参照图1更具体地说明机器人50的结构。在图1的实施方式中，机器人50是六轴结构的垂直多关节型机器人，但只要是各轴的位置能控制、且正交位置能控制的机器人，则能同样适用于具有上述结构的任意的公知的机器人。另外，在本实施方式中，六个轴均是旋转轴，但可以包括直动轴。

机器人50具有六个轴、即从靠近机器人50的底座59的一侧按顺序使第一轴为J1轴51、使第二轴为J2轴52、使第三轴为J3轴53、使第四轴为J4轴54、使第五轴为J5轴55、使第六轴为J6轴56的轴。J1轴51、J4轴54、J6轴56在附图上具有连接轴与轴的、绕联杆旋转(即在该轴位置与纸面平行的)旋转轴R1，J2轴52、J3轴53、J5轴55在附图上具有连接轴与轴的、绕与联杆正交的方向旋转(即在该轴位置与纸面垂直的)旋转轴R2。另外，图1是用于表示机器人50的轴的结构的简单的说明图。另外，当将各轴的原点定义为设在各轴上的坐标系的原点且连接联杆与联杆的点时，各轴的原点的位置表示为在空间上设定的坐标系(以后也称为基准坐标系)上的位置。在图1的结构中，J1轴51与J2轴52的轴的原点位于相同位置，J3轴53与J4轴54的原点位于相同位置，J5轴55与J6轴56的原点位于相同位置。

在本实施方式中，在叙述为相对于旋转轴使该轴的位置移动的情况下，该轴的位置是旋转轴的旋转角度，“使轴的位置移动”表示使该旋转轴旋转并改变位置。另外，“轴的原点的位置”表示相对于空间设定的坐标系(基准坐标系)上的、设定在各轴上的坐标系的原点的位置。另外，基准坐标系为用于在相对于空间固定的正交坐标系上，表示机器人50的前端部58或凸缘部57(相对于机器人50的前端部58的安装部位)、且设定在各轴上的坐标系等的位置及/或姿势的坐标系。

另外，为了表示相对于空间设定的基准坐标系上的、机器人50的位置及/或姿势，将相对于机器人50设定的坐标系作为工具坐标系，将作为工具坐标系的原点且并进移动的点或旋转移动时的中心点作为控制点。另外，将与基准坐标系平行地相对于控制点设定的坐标系作为控制坐标系。另外，控制点的位置只要是相对于机器人50设定的位置，可以是任意的位置。

机器人50的前端部58是安装于距机器人50的底座59最远的轴(在此为J6轴56)的前端侧(机器人50的凸缘部57)的物体存在的部分。在机器人50的前端部58安装有未图示的六轴力传感器。机器人控制装置10基于在每个规定时间检测的力传感器的输出，利用力计测部21计测作业人员作用在机器人50的前端部58的力。

力计测部21设定原点位于在机器人50的前端部58中的、计测力的点的坐标系，作为作用在机器人50的前端部58的力，计测该坐标系上的、力的并进方向的成分F或力的力矩成分M。下面，将该坐标系作为力计测坐标系，将力计测坐标系的原点作为力计测点。此时，将设在机器人50的前端部58的坐标系的X轴、Y轴、Z轴的力的并进方向成分分别表示为Fx、Fy、Fz，并且，将绕X轴、Y轴、Z轴检测的力的力矩成分分别表示为Mx、My、Mz。

在此，力计测点能够设定为操作人员使力进行作用的作用点、或设定在力传感器上的传感器坐标系的原点、传感器坐标系的轴上的点等。在本实施方式中，计测六成分，但可以计测力的并进方向成分F、或力的力矩成分M。另外，力传感器的安装位置只要能够计测作用在机器人50的前端部58上的力，则可以是任意的场所。另外，计测作用在机器人50的前端部58上的力的计测机构可以不是六轴的力传感器，例如可以使用三轴的力传感器。或者，可以代替使用力传感器，基于使构成机器人50的轴移动的驱动器是马达的场合的电流值、或轴的指令位置与实际的轴的位置之间的偏差、或安装于各轴的力矩传感器的输出等推断作用在机器人50的前端部58上的力。

在机器人50的前端部58上能够安装用于进行加工工件、或搬运工件等作业的工具、用于进行根据力的移动操作的操纵装置等。操纵装置例如具有操作人员60能把持的把手或操作杆的形态，能具备用于进行示教的按钮等。在将力传感器安装于机器人50的前端部58时，可以相对于安装于机器人50的力传感器安装工具或操纵装置，或者，可以相对于安装于机器人50的工具安装力传感器，并在其前端安装操纵装置。在使力作用于机器人50的前端部58时，可以不使用操纵装置地相对于安装于力传感器的工具使力作用，或者，可以使力作用于安装于力传感器的操纵装置。

在操作人员使力作用于安装于力传感器的工具或操纵装置，使机器人50移动的情况下，力计测部21基于力传感器检测的力计测作业人员作用在机器人50的前端部58的实质的力。在此，当在安装于机器人50的前端部58的工具上安装组合了力传感器与操纵装置的装置时，安装于力传感器的物体由于重力或惯性力而给力传感器带来的影响变小，求出实质的力的情况的误差也变小。

另外，由于能相对于工具简单地装卸组合了力传感器与操纵装置的装置，通过使用由使用磁铁或弹簧等而构成的机构等安装，只在根据力对机器人50进行移动操作的情况下，能安装检测力的装置。由此，能在不需要示教操作时卸下装置，根据需要能在其他机器人系统中使用。

图2是功能性地表示本发明的第一实施方式的机器人控制装置10的结构的图。如图所示，机器人控制装置10具备力计测部21、操作力计算部22、操作指令部23、操作轴设定部24、存储部25、输入部71以及显示输出部72。

力计测部21计测操作人员作用在机器人50的前端部58的实质的力。此时，力计测部21相对于力传感器检测的力，根据需要补偿安装于力传感器的工具或操纵装置、或把持的工件等物体由于重力或惯性力(包括科里奥利力、夏洛克效果)等带来的影响，计测操作人员作用于机器人50的前端部58的实质的力。安装于力传感器的物体带来的重力或惯性力的影响的补偿能够由公知的方法进行。例如，在作业人员使力相对于安装于力传感器的物体进行作用前，预先计算质量或重心，参照上述计算出的物体的质量及重心、机器人的移动动作，并且例如由日本特开2008-142810号公报所公开的方法计算。

操作力计算部22基于力计测部21计测的、作用于机器人50的前端部58的、包括力的并进方向的成分及/或力的力矩成分的力，计算用于使机器人50的各轴的位置移动的操作力。操作力计算部22例如如本实施方式那样移动的轴是旋转轴的情况下，如下计算操作力。

基于力计测部21计测的、实际作用于机器人50的前端部58的实质的力(计测值)计算操作力。或者，可以基于作用于机器人50的前端部58的力，相对于移动的轴，将假想地进行作用的力即假想力作为操作力计算。具体地说，相对于移动的轴，在向与轴的旋转中心线正交的平面投影作用于机器人50的前端部58的并进方向的力时，基于相对于轴朝向正负的哪个旋转方法，换言之，基于绕轴的旋转中心线进行作用的并进方向的力的方向，决定使轴移动的操作力的方向，基于力计测部21计测的并进方向的力的大小、或上述投影的力的大小、或者与上述投影的力的、从旋转中心线到投影的力的作用点的位置向量正交的成分的大小，求出操作力的大小。

另外，可以基于力计测部21计测的、作用于机器人50的前端部58的力，相对于移动的轴，计算绕旋转中心线的力的力矩，并求出操作力。或者，可以基于力计测部21计测的、作用于机器人50的前端部58的力，相对于移动的轴计算绕旋转中心线的力的力矩时，适当在力的向量或位置向量的计算方法下功夫，以提高操作性的方式计算力矩，求出操作力。

另外，可以相对于移动的轴，基于绕轴的旋转中心线作用的力的力矩的正负，决定使轴移动的操作力的方向，基于力计测部21计测的力的大小，求出根据操作的适当的操作力的大小。另外，操作力的方向只要是能够决定移动的轴的移动方向那样的、决定方向、正负的符号等顺方向或逆方向的方向即可。另外，为了提高根据力移动时的机器人的操作性，优选根据需要考虑操作中的机器人的移动方向、移动速度等，调整操作力。另外，在本实施方式中，表示旋转轴的场合，但在操作的轴是直动轴的情况下，计算轴向的力的并进方向的成分。

操作轴设定部24将上述多个轴(即J1轴51、J2轴52、J3轴53、J4轴54、J5轴55及J6轴56)内、根据力移动的轴设定为操作轴，并且，设定与力的方向对应的操作轴的移动方向。另外，在操作轴是多个的情况下，根据移动操作的状况设定相对于操作轴的是否移动，换言之，设定成为操作轴的轴内、使哪个轴移动、哪个轴不移动。

在根据力移动的轴(即操作轴)的选定中，可以基于来自操作人员的输入设定，也可以基于机器人50的现在的各轴的位置设定。与力的方向对应的操作轴的移动方向可以基于预先设定的值设定，或者根据移动操作中的、机器人50的各轴的位置或作用于机器人50的前端部58的力设定。在操作轴是多个的情况下，根据移动操作的状况，相对于操作轴设定是否移动时(换言之，选定操作轴内、移动的轴时)基于相对于操作轴的、力计测部21计测的力的方向、操作轴与机器人50的前端部58的位置关系或规定的优先顺序等设定。

操作指令部23为了基于作用于机器人50的前端部58的力使机器人50移动的，基于操作轴设定部24的设定、以及操作力计算部22基于力计测部21计测的力计算的操作力，输出使操作轴的位置移动的操作指令。操作指令部23在操作轴具有多个时，基于操作轴设定部24的设定，并根据移动操作的状况决定使操作轴内、哪个轴移动，输出使该轴移动的操作指令。在基于操作力生成操作指令时，可以通过力控制增益，决定相对于操作力的移动速度。另外，优选根据操作时的状况，使相对于操作力的应答性下降，或对速度进行加减速等，根据需要调整移动速度。

在存储部25中存储对力计测部21计测力必要的参数、对操作力计算部22计算操作力必要的参数、对操作轴设定部24设定操作轴必要的参数或设定的结果等、对各种计算必要的参数及计算结果等。

输入部71接受从与机器人控制装置10连接并且输入各种设定的输入装置转送的数据、输入至其他控制装置或电脑的设定通过因特网转送到机器人控制装置10的数据等的、输入机器人控制装置10的数据并处理。

显示输出部72执行输入各种设定等时必要的信息、由操作轴设定部24设定的操作轴、根据操作轴的力的方向的移动方向、相对于操作轴的是否移动的设定、等显示输出处理。

接着，参照图3说明操作人员使力作用在机器人50的前端部58，使机器人50移动时的、利用本发明的第一实施方式的机器人控制装置10的处理的一例。图3是表示机器人控制装置10进行的处理的过程的一例的流程图。

当开始使机器人50移动的处理，通过操作人员60等外力作用在机器人50的前端部58时，力计测部21计测作用在前端部58的力(步骤S1)。接着，操作轴设定部24设定根据力移动的操作轴，并且，设定与力的方向对应的操作轴的移动方向(步骤S2)。

接着，基于力计测部21计测的作用于机器人50的前端部58的力，相对于操作轴设定部24设定的操作轴，操作力计算部24计算用于使操作轴的位置移动的操作力(步骤S3)，操作轴设定部24判断操作轴是否是两个以上(步骤S4)。该判断用于在操作轴具有多个的情况下，根据移动操作的状况，判断是否设定根据力移动的轴内、移动的轴与不移动的轴。在操作轴是两个以上的情况下，进入步骤S6。在操作轴小于两个的情况下，进入步骤S5。

操作轴设定部24在操作轴是一个时，将该操作轴设定为“移动的轴”(换言之，不为“不移动的轴”)(步骤S5)。另一方面，在操作轴是两个以上时，操作轴设定部24根据移动操作的状况，相对于成为操作轴的轴的各个设定是否移动(步骤S6)。即，在根据力移动的操作轴具有多个的情况下，为了使期望的轴移动，通过步骤S6，根据移动操作的状况，设定移动的轴与不移动的轴。接着，操作指令部23基于操作力计算部22计算的操作力、操作轴设定部24的设定，生成使操作轴的位置移动的操作指令并输出(步骤S7)。

在此，在步骤S3中，对操作力计算部22计算用于使操作轴的位置移动的操作力的处理的几个例子进一步进行说明。另外，这些计算处理可以在每个操作轴不同，也可以根据移动操作的状况适当不同。

图4是表示在机器人50的前端部58中，由力计测部21计测力Fs进行作用的图。力Fs为包括力的并进方向的成分F及力的力矩成分M，由力的并进方向的成分Fx、Fy、Fz及力的力矩成分Mx、My、Mz构成的力。在相对于操作轴设定坐标系时，以操作轴的旋转中心线与坐标系的Z轴一致的方式设定坐标系。将力计测部21计测的力Fs坐标转换为设定在该操作轴上的坐标系上的力，能够将所计算的力的绕Z轴的力的力矩作为操作力求出。

或者，操作力可以如下那样求出。图5是说明在图4所示的、使构成机器人50的多个轴内的任一个的轴作为操作轴31的情况下，基于力计测部21计测的力Fs，操作力计算部22计算相对于操作轴31的操作力的方法的图。首先，对操作轴31设定由点P1、X轴Ax、Y轴Ay、Z轴Az轴构成的坐标系。该设定以表示操作轴31的基准坐标系上的位置的点P1为坐标系的原点，Z轴Az与操作轴31的旋转中心线一致，X轴Ax、Y轴Ay构成的平面C与操作轴的旋转中心线正交的平面的方式进行。平面C为设定在操作轴31上的坐标系的、X轴Ax、Y轴Ay所成的平面(X-Y平面)。另外，点P2为计测作用在机器人50的前端部58的力时的力计测坐标系的原点、将力计测点投影到平面C上的点。在此，对力计测部21计测的力Fs的力矩成分的力M(Mx、My、Mz)而言，将转换为平面C上的力的力矩的力的力矩作为力的力矩M21，或将转换为设定在操作轴31上的坐标系上的力的力矩时的绕Z轴Az的力的力矩作为力的力矩M21。

位置向量Pv是平面C上的、从点P1到点P2的位置向量。位置向量Pv的大小为操作轴的旋转中心线与力计测点的最短距离。力Fp是基于力计测部21计测的力F(Fx、Fy、Fz)，在平面C上作为绕操作轴的旋转中心线作用的力求出的、并进方向的力。或者，可以将通过将并进的方向的成分的力F投影到平面C而得到的并进方向的力作为力Fp。另外，在基于力Fs的并进方向的成分的力F求出力Fp时，可以基于力Fs的并进方向的成分的力F进行作用的方向与向规定方向的方向的旋转操作计算力Fp。另外，可以减少在求出平面C上的力Fp时，由于力Fs的并进方向的成分F的方向的变动，使得由力F求得的力Fp的大小变动的情况。

接着，基于由平面C上的力Fp、与位置向量Pv的向量积运算求得的力的力矩M11或力的力矩M21求得操作力。具体地说，在位置向量Pv的大小比规定的阈值小时，将力的力矩M21作为操作力。另一方面，在位置向量Pv的大小是规定的阈值以上时，根据位置向量Pv与力Fp的矢量积运算计算力的力矩，并将算出的力的力矩M11作为操作力。另外，可以将组合了计算的力的力矩M11与力的力矩M21的力的力矩作为操作力。或者，可以在力的力矩M11与力的力矩M21的各个上乘上系数，即考虑了各个的影响力的基础上组合。此时，这些系数可以基于位置向量Pv的大小或力Fp的大小等调整。

以排除力计测部21计测的力Fs的力的力矩成分的力M的影响的方式进行的情况或只利用力Fs的并进方向的力移动的情况下，优选不考虑力的力矩M21地只将力的力矩M11作为操作力。另外，即使力Fp的大小相同，也根据位置向量Pv的大小，所计算的力的力矩M11的大小变化。因此，与力的力矩M21不同，力的力矩M11根据机器人50的前端部58的位置的移动，大小变化，操作力变动。因此，在位置向量Pv的大小是规定的阈值以上、且力Fp的大小比规定的阈值小的情况下，存在优选只将力的力矩M21作为操作力的情况。

如上所述，根据基于力计测部21计测的Fs的并进方向的成分的力F求出的平面C上的力Fp、基于平面C上的位置向量Pv求出的力的力矩M11及/或基于力计测部21计测的力Fs的力的力矩成分的力M求出的力的力矩M21，将假想地作用在操作轴31上的力作为操作力求出。在求出该力的力矩M11时，如上所述，通过以力Fp的大小尽量不会由于力F的方向的变动而变动的方式求出力Fp，或求出根据方向将力Fp的方向作为代表的方向的并进方向的力，或根据位置向量Pv的大小求出代表的位置向量，从而求出力的力矩，减少移动操作时的操作力的变动，使机器人50稳定地移动，能提高操作性。另外，此时，在改变力Fp的方向或大小、位置向量Pv的大小等的情况下，优选以求出的操作力不会急剧地变化的方式、即平滑地变化的方式进行上述改变。

另外，作为操作力的其他计算方法，可以如下那样计算。通过计算位置向量Pv与力Fp所成的角度，判断由位置向量Pv与力Fp求出的力的力矩的符号是正还是负，决定将操作轴31的位置向正方向还是负方向哪个方向移动，求出操作力的符号。操作力的大小为力Fp的大小、力Fs的并进方向的成分的力F的大小等。可以这样求出操作力。此时，在位置向量Pv的大小较小的情况下，使用力的力矩M21。另外，可以也以同时考虑力的力矩M21的方式，将组合在这样计算符号与大小求出的值上乘上系数的值与在力的力矩M21上乘上其他系数而得的值而计算的假想力作为操作力。

接着，进一步详细地说明本发明的第一实施方式的机器人控制装置10的操作轴设定部24的处理。操作轴设定部24将多个轴内、根据力移动的轴设定为操作轴，进一步设定与力的方向对应的上述操作轴的移动方向。另外，根据移动操作的状况，相对于成为操作轴的轴，设定是否移动。在操作轴设定部24中，在步骤S6中，根据移动操作的状况，基于相对于操作轴的、力计测部21计测的力的方向，相对于操作轴设定是否移动。另外，操作轴设定部24根据移动操作的状况，相对于成为操作轴的轴，判断是否移动并设定。参照图4～图6说明这些方法。

利用操作轴设定部24，基于输入或设定、机器人50的现在的轴的位置等设定构成机器人50的多个轴内、成为操作轴的轴。在此，作为操作轴，设定两个以上的多个轴。在操作轴具有两个以上的情况下，根据作用在机器人50的前端部58的力的方向，基于由操作力计算部22计算的操作力使操作轴移动时，多个轴有时同时移动。此时，为了使多个操作轴内、期望的轴或满足规定的条件的轴移动，并且，为了不使其他的满足规定的条件的轴移动，根据移动操作的状况，基于相对于操作轴的、力计测部21计测的力的方向，设定移动的操作轴与不移动的操作轴。另外，“移动的操作轴”表示容许根据力移动的操作轴，“不移动的操作轴”表示即使力作用也不移动的操作轴。

基于相对于操作轴的、力计测部21计测的力的方向，判断是否为移动的操作轴的方法只要能通过将基于相对于操作轴的、力计测部21计测的力的方向求出的值与规定的阈值比较，或与相对于其他操作轴以同样的方法求出的值比较，能判断是否移动，则可以使用任意方法。

下面，对基于相对于操作轴的、力计测部21计测的力的方向，设定是否移动时的判断方法的例子进行说明。在将力作用在机器人50的前端部58时，是否通过操作力使多个操作轴移动能通过由操作力计算部22计算出的、操作轴的各个的操作力的大小是否为规定的阈值以上判断。由此，在判断为多个操作轴通过作用在机器人50的前端部58的力移动时，可以决定不移动的操作轴。

相对于操作轴判断是否移动时，在同时满足条件的轴存在多个，进一步限制或选定移动的轴的情况下，优选通过同时使用利用对每个轴决定的规定的优先顺序的选定方法、其他操作轴的选定方法等，以多个判断方法不矛盾的方式进行组合，进一步选定移动的轴。另外，在进行是否为移动的操作轴的判断时，预先设定相对于全部的操作轴判断时的规定的优先顺序，相对于全部的操作轴并根据优先顺序依次判断。此时，在存在成为移动的轴的轴的情况下，只将该操作轴作为移动的操作轴，直到发现移动的操作轴位置，可以相对于全部的操作轴依次探索移动的操作轴。

如上所述，图4表示由力计测部21计测力Fs作用在机器人50的前端部58。作为相对于操作轴判断是否移动的方法的一例，将作用在机器人50的前端部58的力Fs的并进方向的成分的力F与操作轴的旋转中心线为多个操作轴内、最平行地靠近的操作轴判断为不移动的操作轴。或者，可以将力F与操作轴的旋转中心线所成的角度为距成为平行时的角度规定阈值以内的范围的操作轴判断为不移动的操作轴。

作为其他方法，如图5所示，可以将相对于操作轴31的计算操作力时求出的平面C上的力Fp与位置向量Pv所成的角度为距正交时的角度规定的阈值以内的范围的操作轴判断为移动的操作轴。或者，可以将平面C上的力Fp与位置向量Pv所成的角度为多个操作轴内、最接近正交时的角度的操作轴判断为移动的操作轴。

参照图6说明其他方法。图6是用于说明基于力Fp的方向，判断是否为移动的操作轴的其他方法的图。在图6中，相对于图5，追加后述的直线Lw、直线Lv、范围Ra、范围Rb。直线Lw为在平面C上延伸，包括点P1、点P2的直线。直线Lv为在平面C上延伸，在点P2与直线Lw正交的直线。基于力Fp与直线Lw所成的角度，求出力Fp的方向在平面C上相对于直线Lv是位于点P1所处的一侧的规定范围Ra内、还是范围Ra外(不存在点P1的一侧)的规定的范围Rb内，根据力Fp的方向，判断是否为移动的操作轴。但是，在力Fp与位置向量Pv或直线Lw所成的角度距与之平行时的角度规定阈值以内时，设定为不移动的轴。换言之，在力Fp的方向与位置向量Pv或直线Lw的方向近似平行的情况下，该操作轴设定为不移动的轴。使用该方法，相对于某操作轴，对某操作轴求出的力Fp位于规定的范围Ra内时，为移动的操作轴，相对于其他某操作轴，对该操作轴求出的力Fp位于规定的范围Rb内时，判断为移动的操作轴等。

参照图7说明其他方法。图7是用于说明基于由力计测部21计测的力Fs的并进方向的成分的力F的方向与操作轴的旋转中心线所成的角度，判断是否为移动的操作轴的其他方法的图。另外，与其他相同，省略说明符号相同的部件。在图7中，表示以某操作轴31的旋转中心线与Z轴Az一致的方式，设定在操作轴31上的坐标系上的力F。力F在力计测点F3进行作用。另外，以点P3位于其上的方式将使Z轴Az平行移动的轴作为轴Aza。

此时，计算力F的方向相对于轴Aza所成的角度Da，判断角度Da是否为0度至90度以内还是从90度至180度以内。基于该角度Da存在的范围，判断是否为移动的操作轴。通过基于该角度Da存在的范围，求出相对于操作轴的旋转中心线的力F的方向，判断是否为移动的操作轴。使用该方法，可以为相对于某操作轴，对某操作轴求出的角度Da为0度至90度以内时，为移动的操作轴，相对于其他某操作轴，在对该操作轴求出的角度Da位于90度至180度以内时，判断为移动的操作轴等。

通过单独使用或组合使用上述多个方法，能根据移动操作的状况，基于相对于操作轴的、力计测部21计测的力的方向，相对于操作轴判断是否移动。

在步骤S7中，对通过操作指令部23生成、输出用于使操作轴的位置移动的操作指令的方法进一步进行说明。操作指令部23基于由操作轴设定部24设定的多个轴内、成为操作轴的轴、与力的方向对应的移动方向、是否使该轴移动的设定，基于由操作力计算部22求出的操作力与由操作轴设定部24设定的与力的方向对应的移动方向使移动的操作轴移动。此时，操作指令部23基于操作力的符号、操作轴设定部24设定的力的方向、在此为根据操作力的符号的操作轴的移动方向，决定成为操作轴的目标的移动方向(旋转轴的情况下为旋转方向)，基于操作力的大小计算成为操作轴的目标的移动速度。

此时，优选通过在操作力的大小上乘以决定相对于力的移动的应答性的力控制增益的力控制，计算成为操作轴的目标的移动速度。另外，可以根据从操作轴的旋转中心线到机器人50的前端部58的最短距离，改变力控制增益。由此，能够根据机器人50的前端部58的位置，改变相对于操作力的应答性，在每个空间中的区域调整机器人50的移动速度。

另外，在从操作轴的旋转中心线到机器人50的前端部58的最短距离比较大与比较小的情况下，当相对于相同的操作力，使操作轴的速度以相同的角速度移动时，在上述最短距离大的情况下，相对于上述最短距离小的情况，机器人50的前端部58的并进方向的速度变快。根据情况，在相对于相同的操作力，不使操作轴的角速度相同，机器人50的前端部58的位置远离操作轴的情况下，与机器人50的前端部58的位置靠近操作轴的情况相比，慢的一方安全，并且机器人50的操作也容易。

因此，随着从操作轴的旋转中心线到机器人50的前端部58的最短距离变大，可以基于上述最短距离，减小力控制增益。由此，即使操作力的大小相同的情况下，随着机器人50的前端部58远离操作轴，能够减小机器人50的前端部58的速度，提高安全性，提高操作性。

另外，在根据操作力的大小改变成为操作轴的目标的速度的情况下，即使操作力的大小相同，机器人50的前端部58也随着远离操作轴，机器人50的前端部58的切线速度变大。因此，操作指令部23相对于移动的操作轴，在基于如上那样求出的操作力、根据由操作轴设定部24设定的力的方向的移动方向移动时，基于操作力，求出绕操作轴的旋转中心线的、成为机器人50的前端部58的目标的移动方向及成为目标的切线速度，基于成为机器人50的前端部58的目标的移动方向及成为目标的切线速度，求出成为操作轴的目标的移动方向及成为目标的移动速度，使该操作轴移动。

由此，在操作力的大小相同的情况下，不论机器人50的前端部58的位置如何，都能使机器人50的前端部58的切线速度相同。在该情况下，随着机器人50的前端部58离开操作轴，即使操作力的大小相同，操作轴的旋转速度也变小。另外，为了得到这种效果，在基于操作力的大小计算成为操作轴的目标的移动速度的情况下，在计算操作力时，可以利用从操作轴的旋转中心线到机器人50的前端部58的最短距离进行除法运算等。另外，也基于操作力，求出绕操作轴的旋转中心线的、机器人50的前端部58的移动方向及切线速度后，求出成为操作轴的目标的移动方向及成为目标的移动速度时，通过在操作力的大小上乘以决定相对于力的移动的应答性的力控制增益，并求出机器人50的前端部58的移动量的力控制，计算成为机器人50的前端部58的目标的切线速度。如上所述，操作指令部23基于由操作轴设定部24设定的、多个轴内成为操作轴的轴、与力的方向对应的移动方向、是否使该轴移动的设定，生成根据由操作力计算部22求出的操作力和根据由操作轴设定部24设定的力的方向的移动方向使移动的操作轴移动的指令并输出。

接着，说明本发明的第二实施方式的机器人控制装置。在第二实施方式的机器人控制装置中，与本发明的第一实施方式的机器人控制装置10相比，只有步骤S6中的、操作轴设定部24相对于操作轴设定是否移动时的设定方法不同，其他与第一实施方式相同，因此，对与图2及图3中第一实施方式相同的部分省略说明。即，在第二实施方式中，操作轴设定部24使用的设定方法根据移动操作的状况，相对于操作轴设定是否移动，根本的技术思想与第一实施方式相同。

在本发明的第二实施方式中，操作轴设定部24将多个轴内、根据力移动的轴设定为操作轴，并且设定与力的方向对应的上述操作轴的移动方向。另外，根据移动操作的状况，相对于成为操作轴的轴设定是否移动。在第二实施方式的操作轴设定部24中，在步骤S6中，根据移动操作的状况，基于操作轴与机器人50的前端部58的位置关系，对各操作轴设定是否移动。

更详细地说明第二实施方式的机器人控制装置的操作轴设定部24的功能。首先，通过操作轴设定部24，基于输入或设定、机器人50的现在的轴的位置等，设定构成机器人50的多个轴内、成为操作轴的轴。在此，作为操作轴，设定两个以上的多个轴。

在操作轴为两个以上的情况下，当根据作用在机器人50的前端部58的力的方向，基于由操作力计算部22计算的操作力使操作轴移动时，有时使多个轴同时移动。此时，为了使多个操作轴内、期望的轴或满足规定条件的轴移动，并且，为了使其他的满足规定条件的轴不移动，根据移动操作的状况，基于操作轴与机器人50的前端部58的位置关系，设定移动的操作轴与不移动的操作轴。并且，“移动的操作轴”表示容许根据力移动的操作轴，“不移动的操作轴”表示即使力作用也不移动的操作轴。

基于操作轴与机器人50的前端部58的位置关系判断是否为移动的操作轴的方法只要能使用通过将基于操作轴与机器人50的前端部58的位置关系求出的值与规定的阈值比较，或者与相对于其他操作轴以相同的方法求出的值比较，判断是否移动，则可以使用任意的方法。

在使力作用在机器人50的前端部58时，多个操作轴是否由于操作力移动能够通过由操作力计算部22计算的、操作轴的各个的操作力的大小是否为规定的阈值以上判断。由此，在判断为多个操作轴通过作用在机器人50的前端部58的力移动时，可以决定不移动的操作轴。

在相对于操作轴判断是否移动时，在存在多个同时满足条件的轴，进一步限制或选定移动的轴的情况下，优选通过同时使用根据对每个轴决定的规定的优先顺序的选定方法或其他操作轴的选定方法等，以不使多个判断方法矛盾的方式组合，进一步选定移动的轴。另外，在进行是否为移动的操作轴的判断时，预先相对于全部的操作轴设定判断时的规定的优先顺序，对全部的操作轴按照优选顺序依次判断。此时，在存在称为移动的轴的轴的情况下，可以只将该操作轴作为移动的操作轴，直到发现移动的操作轴，对全部的操作轴依次探索移动的操作轴。

参照图8说明基于操作轴与机器人50的前端部58的位置关系，设定是否移动时的判断方法的一例。在图8中，与上述相同，表示相对于某操作轴设定的坐标系。首先，对某操作轴设定由点P1、X轴Ax、Y轴Ay、Z轴Az轴构成的坐标系。该设定以表示操作轴的基准坐标系上的位置的点P1为坐标系的原点，Z轴Az与操作轴的旋转中心线一致，X轴Ax、Y轴Ay所成的平面C为与操作轴的旋转中心线正交的平面的方式进行。点P3是表示机器人50的前端部58的位置的点，在此为力计测点。平面C为设定在某操作轴上的坐标系的X轴Ax、Y轴Ay所成的平面(X-Y)平面。

在相对于操作轴判断是否移动的方法的一例中，对各操作轴求出表示操作轴的原点的点P1和机器人50的前端部58的位置的点P3之间的距离Ea，将多个操作轴内、距离Ea最小的操作轴判断为移动的操作轴。或者，将距离Ea位于规定的阈值内的某操作轴判断为移动的操作轴。

在其他方法中，对各操作轴求出表示操作轴的旋转中心线与机器人50的前端部58的位置的点P3的最短距离Eb，将多个操作轴内、距离Eb最小的操作轴判断为移动的操作轴。或者，将距离Eb位于规定的阈值内的某操作轴判断为移动的轴。

另外，在其他方法中，对各轴求出与操作轴的旋转中心线正交且包括操作轴的原点的点P1的平面C和表示机器人50的前端部58的位置的点P3的最短距离Ec，将多个操作轴内、距离Ec最小的操作轴判断为移动的操作轴。或者，将距离Ec位于规定的阈值内的操作轴判断为移动的操作轴。

另外，在其他方法中，可以根据机器人50的前端部58是否位于设定在操作轴上的坐标系上的某个区域，判断是否移动。例如，在将坐标系上的区域分割为第一象限(X轴Ax方向的位置为正，Y轴Ay方向的位置为正，Z轴Az方向的位置为正)、第二象限(X轴Ax方向的位置为负、Y轴Ay方向的位置为正、Z轴Az方向的位置为正)、第三象限(X轴Ax方向的位置为负、Y轴Ay方向的位置为负、Z轴Az方向的位置为正)、第四象限(X轴Ax方向的位置为正、Y轴Ay方向的位置为负、Z轴Az方向的位置为正)、第五象限(X轴Ax的方向为正、Y轴Ay方向的位置为正、Z轴Az方向的位置为负)、第六象限(X轴Ax方向的位置为负、Y轴Ay方向的位置为正、Z轴Az方向的位置为负)、第七象限(X轴Ax方向的位置为负、Y轴Ay方向的位置为负、Z轴Az方向的位置为负)、第八象限(X轴Ax方向的位置为正、Y轴Ay方向的位置为负、Z轴Az方向的位置为负)时，在每个象限对应是否移动。此时，根据表示机器人50的前端部58的位置的点P3位于哪个象限，判断是否为移动的轴。此时，在各象限，可以进一步设定区域的限制。例如，区域的限制的设定可以基于X轴Ax、Y轴Ay、Z轴Az的各方向的位置是否位于规定的范围内进行，也可以基于上述距离Ea、距离Eb、距离Ec等是否位于规定的范围内进行。这样，在表示机器人50的前端部58的位置的点P3位于设定在操作轴上的坐标系上的某象限的、某规定的区域时，判断为移动的操作轴。

通过单独使用或组合使用上述多个判断方法，根据移动操作的状况，基于操作轴与机器人50的前端部58的位置关系，能够对操作轴判断是否移动。

接着，说明本发明的第三实施方式的机器人控制装置。在第三实施方式的机器人控制装置中，与本发明的第一实施方式的机器人控制装置10相比，只在步骤S6中的、操作轴设定部24相对于操作轴设定是否移动时的设定方法不同，其他与第一实施方式相同，因此，对与图2及图3的第一实施方式相同的部分省略说明。即，在第二实施方式中，操作轴设定部24使用的设定方法根据移动操作的状况，对操作轴设定是否移动，根本的技术思想与第一实施方式相同。

在本发明的第三实施方式中，操作轴设定部24将多个轴内、根据力移动的轴设定为操作轴，并设定与力的方向对应的上述操作轴的移动方向。另外，根据移动操作的状况，相对于成为操作轴的轴，设定是否移动。在第三实施方式的操作轴设定部24中，在步骤S6中，根据移动操作的状况，基于相对于操作轴的力计测部21计测的力的方向、操作轴与机器人50的前端部58的位置关系内至少一方和规定的优先顺序，相对于操作轴设定是否移动。

更详细地说明第三实施方式的机器人控制装置的操作轴设定部24的功能。首先，通过操作轴设定部24，基于输入或设定、机器人50的现在的轴的位置等设定构成机器人50的多个轴内、成为操作轴的轴。在此，作为操作轴设定两个以上的多个轴。此时，为了使多个操作轴内、期望的轴或满足规定的条件的轴移动，并且，为了使其他的满足规定条件的轴不移动，根据移动操作的状况，相对于操作轴设定移动的操作轴与不移动的操作轴。另外，“移动的操作轴”表示容许根据力移动的操作轴，“不移动的操作轴”表示即使力进行作用，也不移动的操作轴。

此时，作为判断是否使操作轴为移动的操作轴的方法，使用在第一或第二实施方式中说明那样的、基于力计测部21计测的力的方向进行判断的方法、基于操作轴与机器人50的前端部58的位置关系进行判断的方法的至少一方、以及基于规定的优先顺序判断是否移动的方法。

能够适当组合相对于操作轴的、基于力计测部21计测的力的方向进行判断的方法、基于操作轴与机器人50的前端部58的位置关系进行判断的方法，并通过多个条件的组合判断是否使操作轴移动。例如，在对于某个操作轴，即使以多个条件中的任一个判断为移动的情况，该操作轴也判断为移动。或者，在由多个条件的全部判断为移动的情况下，可以判断为移动的操作轴。或者，可以相对于多个条件，以各个条件决定判断为移动的情况的点数，在由多个条件判断时的点数的合计为规定的值以上的情况下，判断为移动的操作轴。

另外，在只利用基于相对于操作轴的、力计测部21计测的力的方向判断的方法未定为移动的操作轴的情况下，或只利用基于操作轴与机器人50的前端部58的位置关系进行判断的方法未定为移动的操作轴的情况下，能够使用其他方法进行判断。此时，可以还考虑相对于操作轴的、力计测部21计测的力的方向和操作轴与机器人50的前端部58的位置关系以及规定的优先顺序的关系地进行判断。例如，通过上述的是否移动的判断，在存在多个判断为移动的操作轴，相对于这些操作轴，进一步选定移动的操作轴的情况下，可以相对于各操作轴决定优先顺序并选定。这样，在通过使用力的方向的条件、位置关系的条件、规定的优先顺序的条件之类的多个条件，是否为移动的操作轴、或是否为不移动的操作轴的判断中，能使期望的操作轴移动或不使不需要的轴移动。

接着，说明本发明的第四实施方式的机器人控制装置。第四实施方式的机器人控制装置与本发明的第一实施方式的机器人控制装置10相比，如图9的流程图所示，在从图3所示的流程图省略步骤S4～S6这一点不同。另外，在第四实施方式中，图2所记载的操作轴设定部24不执行相对于操作轴是否移动的设定，为了更容易地使期望的操作轴移动，选定构成机器人50的多个轴内、两个操作轴。

本发明的第一～第三实施方式的机器人控制装置在存在多个操作轴的情况下，相对于设定为操作轴的轴，根据移动操作的状况，设定是否移动，并使成为期望的轴移动。相对于此，本发明的第四实施方式的机器人控制装置在存在多个操作轴的情况下，为了更容易地使成为期望的轴移动，预先将两个轴设定为操作轴。即，通过从构成机器人50的多个轴使适当的两个轴为操作轴，在移动操作时实现选择性地使成为期望的轴移动。第四实施方式在存在多个作为根据力移动的轴的操作轴的情况下，实现选择性地使期望的轴移动的方法这方面，与本发明的第一～第三实施方式的机器人控制装置技术思想相同。

如图9所示，当开始使机器人50移动的处理时，当通过操作人员60等外力作用在机器人50的前端部58时，力计测部21计测作用在前端部58的力(步骤S1)。操作轴设定部24设定根据力移动的操作轴，并且，设定与力的方向对应的操作轴的移动方向(步骤S2)。

基于力计测部21计测的、作用在机器人50的前端部58的力，相对于操作轴设定部24设定的操作轴，操作力计算部22计算用于使操作轴的位置移动的操作力(步骤S3)。操作指令部23基于操作力计算部22计算的操作力、操作轴设定部24的设定，生成使操作轴的位置移动的操作指令并输出(步骤S7)。

进一步说明第四实施方式的机器人控制装置的操作轴设定部24的处理。在步骤S2中，操作轴设定部24将多个轴内、根据力移动的轴设定为操作轴，并且设定与力的方向对应的操作轴的移动方向。此时，操作轴设定部24将构成机器人50的多个轴内、不论据多个轴的位置如何旋转轴的旋转中心线都正交的两个旋转轴设定为操作轴。

这样，通过将构成机器人50的多个轴内、不论多个轴的位置如何旋转轴的旋转中心线都正交的两个旋转轴设定为操作轴，在使作用在机器人50的前端部58的力的方向为适当的方向的情况下，能使操作轴独立移动，根据力使期望的轴移动。即，在相对于这样设定的两个操作轴，只想使期望的一方的操作轴移动的情况下，通过使力沿与另一方的操作轴的旋转中心线平行的方向作用在机器人50的前端部58，能只使期望的一方的操作轴移动。

参照图1说明这种轴的设定方法的一例。另外，在此，操作力计算部22基于绕操作轴的旋转中心线作用的力，如与本发明的第一实施方式的机器人控制装置10相关地说明那样求出操作力。与力的方向对应的操作轴的移动方向与操作力作用的方向为相同方向。

在由图1所示的轴构成的机器人50的情况下，例如作为两个操作轴能够设定J1轴51及J2轴52。这些轴为不论构成机器人50的多个轴的位置如何旋转轴的旋转中心线都正交的两个旋转轴(后述的两个轴也相同)。在该情况下，当相对于机器人50的前端部58，使与J2轴52的旋转中心线平行的方向的、并进方向的力作用时，对于J1轴51，为了力绕旋转中心线作用，能基于由操作力计算部22计算的操作力移动。另一方面，对于J2轴52，力未绕旋转中心线作用，因此无法移动。另外，当相对于机器人50的前端部58，使与J1轴51的旋转中心线平行的方向的、并进方向的力作用时，对于J2轴52，由于力绕旋转中心线作用，因此能基于由操作力计算部22计算的操作力移动。另一方面，对于J1轴51，由于力不绕旋转中心线作用，因此无法移动。

另一方面，可以作为两个操作轴设定J3轴53及J4轴54。在该情况下，也在只想使一方的操作轴移动的情况下，通过使力沿与另一方的操作轴的旋转中心线平行的方向作用，能只使期望的一方的操作轴移动。或者，可以作为两个操作轴设定J4轴54及J5轴55。该场合也在只想使一方的操作轴移动的情况下，通过使力沿与另一方的操作轴的旋转中心线平行的方向作用，能只使期望的一方的操作轴移动。或者，两个操作轴可以设定为J5轴55及J6轴56。在该情况下，也在只想使一方的操作轴移动的情况下，通过使力沿与另一方的操作轴的旋转中心线平行的方向作用，能只使期望的一方的操作轴移动。

如上所述，将构成机器人50的多个轴内、不论多个轴的位置如何旋转轴的旋转中心线都正交的两个旋转轴设定为操作轴，在使作用在机器人50的前端部58的力为适当的方向的情况下，能相对于两个操作轴只使期望的操作轴移动。由此，能不使用示教操作装置等切换设定移动的轴地选择移动的轴，并且，也能根据机器人50的轴的位置、作用的力的方向，使两个轴同时移动。

在本发明的第五实施方式的机器人控制装置中，在第四实施方式中进一步，操作轴设定部24根据移动操作的状况，基于相对于操作轴的力计测部21计测的力的方向、操作轴与机器人50的前端部58的位置关系、规定的优先顺序内至少一个，相对于操作轴设定是否移动。

第五实施方式的机器人控制装置与第四实施方式的机器人控制装置相比，如图10的流程图所示，在图9所示的流程图中追加根据移动动作的状况，相对于操作轴设定是否移动的步骤(步骤S6)这一点不同。但是，第五实施方式的机器人控制装置也与其他实施方式的机器人控制装置相同，以在存在多个操作轴的情况下，实现选择性地使期望的操作轴移动的方法为目的。

在利用本发明的第四实施方式的机器人控制装置的、操作轴的移动操作中，在只想使一方的操作轴移动的情况下，通过使力沿与另一方的操作轴的旋转中心线平行的方向作用，能只使期望的一方的操作轴移动。此时，由于移动操作的状况，存在难以使力沿与另一方的操作轴的旋转中心线平行的方向作用的场合。另外，成为即使使力沿与另一方的操作轴的旋转中心线平行的方向作用，操作力的大小也为零，或者操作力不进行作用的状况，存在难以使一方的操作轴移动的场合。在第五实施方式中，即使在这种状况中，也能够使期望的操作轴移动，因此，作用在机器人50的前端部58的力即使不是与另一方的操作轴的旋转中心线平行的方向，也能使一方的操作轴移动。

在图10所示的步骤S2中，操作轴设定部24将多个轴内、根据力移动的轴设定为操作轴，并设定与力的方向对应的操作轴的移动方向。此时，操作轴设定部24基于来自操作人员的输入或机器人50的现在的各轴的位置等，将构成机器人50的多个轴内、不论多个轴的位置如何旋转轴的旋转中心线都正交的两个旋转轴设定为操作轴。

在图10所示的步骤S6中，操作轴设定部24根据移动操作的状况，相对于操作轴设定是否移动。更详细地说，操作轴设定部24根据移动操作的状况，基于相对于操作轴的、力计测部21计测的力的方向、操作轴与机器人50的前端部58的位置关系、规定的优先顺序的关系内的至少一个关系，相对于操作轴设定是否移动。

此时，作为判断使操作轴是否为移动的操作轴的方法，使用基于相对于操作轴的、力计测部21计测的力的方向进行判断的方法、基于操作轴与机器人50的前端部58的位置关系进行判断的方法、基于规定的优先顺序进行判断的方法中至少一个方法。由于操作轴具有两个，因此，通过基于作用在机器人50的前端部58的力计算的操作力，在两个操作轴双方都移动的情况下，预先相对于各操作轴设定规定的优先顺序，并据此使其中某一个移动。

另外，操作轴设定部24与根据移动操作的状况，相对于成为操作轴的轴，判断是否移动并设定的方法相同，可以相对于两个操作轴判断是否移动并设定。

在本发明的第六实施方式中，如图11所示，机器人系统11具备向机器人控制装置10输入各种设定等的示教操作装置70，操作轴设定部24基于来自示教操作装置70的输入设定操作轴，示教操作装置70从组合能设定为上述操作轴的轴内、成为操作轴的轴的选择项中选择并输入。

如图11所示，在具备由机器人控制装置10控制的机器人50的机器人系统11中，向机器人控制装置10输入各种设定等的示教操作装置70连接于机器人控制装置10。另外，输入各种设定等时，操作人员60即使不保持示教操作装置70，示教操作装置70也在机器人50上的适当部位，例如如图12所示，能安装于机器人50的前端部58、且连接构成机器人50的轴间的联杆上等。另外，该示教操作装置70可以是具备显示输出各种状态的显示功能的装置，并且，可以是能够输入各种设定等，或进行机器人50的移动操作、停止的操作输入，或显示与机器人50的移动操作相关的各种状态的装置。

操作轴设定部24基于来自示教操作装置70的输入设定操作轴。操作轴在此能将构成机器人50的多个轴内、不论多个轴的位置如何旋转轴的旋转中心线都正交的两个旋转轴能设定为操作轴。

图13a及图13b表示将能设定为操作轴的轴表示为选择项，能从该选择项输入操作轴(设定)的显示例。例如，“J1-J2”表示使J1轴与J2轴为操作轴，利用与之相关(在图示例中显示在文字的左侧)的记号的颜色，能够显示是否选择该操作轴的组合。当选择某组合时，优选其他组合从选择脱离。

例如，在图13b的显示例中，在选择项中包括作为两个操作轴表示J4轴与J5轴的组合的“J4-J5”，在图13a的显示例中，没有该选择项，因此无法选择“J4-J5”。这样，设定不优选的操作轴的组合能够无法设定。另外，在将构成机器人50的多个轴内、不论多个轴的位置如何旋转轴的旋转中心线都正交的两个旋转轴的情况下，哪个轴的组合为这种组合、还是不能选择难以明白的情况下，能利用这种输入方法容易地进行操作轴的设定。

在本发明的第七实施方式中，如图12所示，机器人系统11具备向机器人控制装置10输入各种设定等的示教操作装置70，操作轴设定部24基于来自示教操作装置70的输入设定操作轴，示教操作装置70表示构成机器人50的多个轴内、能选择为操作轴的轴，表示基于所选择的轴，在所选择的轴以外的轴，能与作为操作轴上述所选择的轴同时进行选择，还是及/或无法与上述所选择的轴同时选择。

在第七实施方式中，如图14a及图14b所示，在第七实施方式中，表示构成机器人50的多个轴内、能选择为操作轴的轴，基于所选择的轴，在所选择的轴以外的轴中，表示能选择还是及/或不能选择。此时，相对于显示为选择项的轴，改变记号或按钮、文字等的颜色或形状、大小，追加包围或线等方式表示能选择还是及/或不能选择。操作轴在此，构成机器人50的多个轴内、不论多个轴的位置如何旋转轴的旋转中心线都正交的两个旋转轴能设定为操作轴。

在图14a中，表示构成机器人50的轴内、能选择为操作轴的轴，J4轴作为操作轴已经被选择。此时，为了表示J3轴或J5轴能作为操作轴与J4轴组合，在J3轴及J5轴的显示部分，表示改变文字的左侧的记号的颜色或记号的形状等的显示。另外，以其以外的J1轴、J2轴及J6轴表示无法作为操作轴与J4轴组合的方式，改变文字的左侧的记号的显示。

另一方面，在图14b中，在J5轴作为操作轴已经被选择时，为了作为操作轴，J4轴及J6轴相对于J5轴，能同时作为操作轴组合，并且，相对于其以外的轴，表示不能同时组合，改变文字的左侧的记号的显示。

这样，在将构成机器人50的多个轴内、一个轴设定为操作轴时，视觉地显示能同时选择其他某个轴，或不能同时选择其他轴。由此，如应将构成机器人50的多个轴内、不论多个轴的位置如何旋转轴的旋转中心线都正交的两个旋转轴选择为操作轴的场合那样，在难以明白是否能进行哪个轴的组合的场合，能容易地进行操作轴的设定。

在本发明的第八实施方式中，在第一、第二、第三及第五实施方式中，机器人系统11具备示教操作装置70那样的显示装置73，该显示装置73显示操作轴设定部24设定是否使操作轴移动的设定条件。另外，显示装置73可以与示教操作装置70为不同的装置。另外，显示装置73与能进行输入及显示的示教操作装置70不同，可以只进行显示。通过在上述显示装置73上显示操作轴设定部24设定是否使操作轴移动时的设定条件，容易明白只要如何进行移动操作，便能使期望的轴移动，因此，能提高移动操作时的操作性。

在本发明的第九实施方式中，在第六及第七实施方式中，示教操作装置在某轴是旋转轴的情况下，基于机器人50的现在的轴的位置，在构成机器人50的多个轴内、从某个轴的旋转中心线到机器人50的前端部58的最短距离为规定阈值以下的情况下，表示机器人50的前端部58位于该轴的旋转中心线的附近、或者能表示不能进行作为操作轴包括该轴的轴的设定。

在根据机器人50的轴的位置，从某操作轴的旋转中心线到机器人50的前端部58的位置的最短距离比规定阈值小的情况下，无法通过使并进方向的力作用在机器人50的前端部58，适当地求出相对于该操作轴的操作力，因此，存在无法按照意图使该操作轴移动的情况。为了将这种情况报告给操作人员，根据情况避免，表示机器人50的前端部58位于该轴的旋转中心线的附近，或无法设定作为操作轴包括该轴的轴的设定。

另外，在本发明的第六及第七实施方式中，在从示教操作装置70设定操作轴时，在操作轴、操作轴的组合的选择项中，包括从某操作轴的旋转中心线到机器人50的前端部58的位置的最短距离比规定阈值小的轴的选择项可以无法选择。另外，在从示教操作装置70设定操作轴时，在将某轴选择为操作轴时，在所选择的轴以外的轴中，优选显示无法选择这种轴。由此，能适当地设定操作轴，因此，能提高操作性。

根据本发明，在通过使力作用在机器人的前端部，使机器人移动的操作方法中，能不使用特别的输入装置等，且不进行移动方法的切换的输入作业地更简单地使成为期望的轴的位置移动。

Claims (10)

1.一种机器人控制装置(10)，其基于作用在由多个轴构成的机器人(50)的力，使上述机器人移动，该机器人控制装置(10)的特征在于，

具备：

计测作用在上述机器人的前端部(58)的力的力计测部(21)；

基于上述力计测部计测的力计算进行上述机器人的各轴的位置的移动操作的操作力的操作力计算部(22)；

输出使上述机器人移动的指令的操作指令部(23)；以及

将上述多个轴中的根据力移动的轴设定为操作轴(31)，并设定与力的方向对应的上述操作轴的移动方向的操作轴设定部(24)，

上述操作轴设定部在上述操作轴是两个以上时，根据移动操作的状况，基于相对于上述操作轴的上述力计测部计测的力的方向，对上述操作轴设定是否移动，

上述操作指令部基于上述操作轴设定部的设定及上述操作力计算部计算的操作力，输出使上述操作轴的位置移动的操作指令。

2.一种机器人控制装置(10)，其基于作用在由多个轴构成的机器人(50)的力，使上述机器人移动，该机器人控制装置(10)的特征在于，

具备：

计测作用在上述机器人的前端部(58)的力的力计测部(21)；

基于上述力计测部计测的力计算进行上述机器人的各轴的位置的移动操作的操作力的操作力计算部(22)；

输出使上述机器人移动的指令的操作指令部(23)；以及

将上述多个轴中的根据力移动的轴设定为操作轴(31)，并设定与力的方向对应的上述操作轴的移动方向的操作轴设定部(24)，

上述操作轴设定部在上述操作轴是两个以上时，根据移动操作的状况，基于上述操作轴与上述机器人的前端部的位置关系，对上述操作轴设定是否移动，

上述操作指令部基于上述操作轴设定部的设定及上述操作力计算部计算的操作力，输出使上述操作轴的位置移动的操作指令。

3.一种机器人控制装置(10)，其基于作用在由多个轴构成的机器人(50)的力，使上述机器人移动，该机器人控制装置(10)的特征在于，

具备：

计测作用在上述机器人的前端部(58)的力的力计测部(21)；

基于上述力计测部计测的力计算进行上述机器人的各轴的位置的移动操作的操作力的操作力计算部(22)；

输出使上述机器人移动的指令的操作指令部(23)；以及

将上述多个轴中的根据力移动的轴设定为操作轴(31)，并设定与力的方向对应的上述操作轴的移动方向的操作轴设定部(24)，

上述操作轴设定部在上述操作轴是两个以上时，根据移动操作的状况，基于相对于上述操作轴的上述力计测部计测的力的方向及上述操作轴与上述机器人的前端部的位置关系中的至少一方和规定的优先顺序，对上述操作轴设定是否移动，

上述操作指令部基于上述操作轴设定部的设定及上述操作力计算部计算的操作力，输出使上述操作轴的位置移动的操作指令。

4.一种机器人控制装置(10)，其基于作用在由包括两个以上的旋转轴的多个轴构成的机器人(50)的力，使上述机器人移动，该机器人控制装置(10)的特征在于，

具备：

计测作用在上述机器人的前端部(58)的力的力计测部(21)；

基于上述力计测部计测的力计算进行上述机器人的各轴的位置的移动操作的操作力的操作力计算部(22)；

输出使上述机器人移动的指令的操作指令部(23)；以及

将上述多个轴中的根据力移动的轴设定为操作轴(31)，并设定与力的方向对应的上述操作轴的移动方向的操作轴设定部(24)，

上述操作轴设定部将上述多个轴中的、旋转轴的旋转中心线不论上述多个轴的位置如何都正交的两个旋转轴设定为上述操作轴，

上述操作指令部基于上述操作轴设定部的设定及上述操作力计算部计算的操作力，输出使上述操作轴的位置移动的操作指令。

5.根据权利要求4所述的机器人控制装置(10)，其特征在于，

上述操作轴设定部将上述多个轴中的、旋转轴的旋转中心线不论上述多个轴的位置如何都正交的两个旋转轴设定为上述操作轴，根据移动操作的状况，基于相对于上述操作轴的上述力计测部计测的力的方向、上述操作轴与上述机器人的前端部的位置关系、及规定的优先顺序中的至少一个，对上述操作轴设定是否移动。

6.一种机器人系统(11)，其特征在于，

包括权利要求1～5任一项所述的机器人控制装置与上述机器人。

7.根据权利要求6所述的机器人系统(11)，其特征在于，

上述机器人系统具备向上述机器人控制装置输入设定的示教操作装置(70)，

上述操作轴设定部基于来自上述示教操作装置的输入设定上述操作轴，

上述示教操作装置从组合了能设定为上述操作轴的轴中的成为操作轴的轴的选择项进行选择并输入。

8.根据权利要求6所述的机器人系统(11)，其特征在于，

上述机器人系统具备向上述机器人控制装置输入设定的示教操作装置(70)，

上述操作轴设定部基于来自上述示教操作装置的输入设定上述操作轴，

上述示教操作装置显示上述多个轴中的能选择为上述操作轴的轴，并且基于所选择的轴，显示在上述所选择的轴以外的轴中作为上述操作轴能够与上述选择的轴同时选择和不能与上述选择的轴同时选择的至少一方。

9.一种机器人系统(11)，其包括权利要求1～3及5任一项所述的机器人控制装置与上述机器人，该机器人系统(11)的特征在于，

上述机器人系统具备显示装置(73)，

上述显示装置显示上述操作轴设定部设定是否使上述操作轴移动时的设定条件。

10.根据权利要求7或8所述的机器人系统(11)，其特征在于，

基于上述机器人的现在的轴的位置，在从上述多个轴中的旋转轴的旋转中心线到上述机器人的前端部的最短距离为规定的阈值以下时，上述示教操作装置表示上述机器人的前端部位于上述旋转轴的旋转中心线的附近，或表示不能进行作为上述操作轴设定包括该轴的轴的设定。