CN105382840A - 机器人的控制装置以及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够充分抑制臂的移动速度的机器人的控制装置及控制方法。一种具备臂的机器人(10)的控制装置(30)，所述臂包括多个旋转部(13～18)、可旋转地相互连接旋转部的关节、以及用于驱动各旋转部的伺服电机。所述机器人的控制装置具备：角速度计算单元，在每个动作周期计算出驱动各伺服电机的角速度；速度计算单元，计算出设定在各旋转部中的监视部的速度；角速度降低单元，当通过速度计算单元计算出的各监视部的速度大于基准速度时，降低各伺服电机的角速度，以使各监视部的速度小于等于基准速度；以及驱动单元，根据通过角速度降低单元降低的各伺服电机的角速度，驱动各伺服电机。

Description

机器人的控制装置以及控制方法

技术领域

本发明涉及一种机器人的控制装置以及控制方法。

背景技术

以往，在手动操作机器人时，存在如下做法：当机器人控制点的移动速度超过基准速度时，修改动作目标位置以使移动速度小于等于基准速度，并使机器人动作(参照专利文献1)。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第3994487号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

然而，本申请的发明人注意到，有时即使将作为机器人的控制点而设定的臂的顶端部的移动速度控制在基准速度以下，也无法充分抑制臂的移动速度。

本发明是鉴于这样的实际情况而做出的，其主要目的在于提供一种能够充分抑制臂的移动速度的机器人的控制装置以及控制方法。

用于解决技术问题的方案

第一方案是一种机器人的控制装置，所述机器人具有臂，所述臂包括多个旋转部、可旋转地相互连接所述旋转部的关节、以及用于驱动所述各旋转部的伺服电机，所述机器人的控制装置的特征在于，具备：角速度计算单元，在每个动作周期计算出驱动各伺服电机的角速度；速度计算单元，计算出设定在所述各旋转部中的监视部的速度；判断单元，判断由所述速度计算单元计算出的所述监视部的所述速度是否小于等于基准速度；角速度降低单元，当通过所述判断单元判断出所述监视部的所述速度并非小于等于基准速度时，发出指令降低所述各伺服电机的所述角速度，以使通过所述速度计算单元计算出的监视部的所述速度小于等于基准速度；以及驱动单元，根据通过所述角速度降低单元降低的各伺服电机的所述角速度，驱动各伺服电机。

根据上述结构，机器人的臂含有多个旋转部，并且旋转部通过关节可旋转地相互连接。并且，通过在每个动作周期计算出驱动各伺服电机的角速度，并以该角速度驱动各伺服电机，由此驱动各旋转部。

在此，本申请的发明人注意到，即使将作为机器人的控制点而设定的臂的顶端部的移动速度控制在基准速度以下，根据臂(机器人)的姿势，也会有臂中除控制点以外的部分的移动速度大于基准速度的情况。

对于这一点，可计算出设定在各旋转部中的监视部的速度。然后，降低各伺服电机的角速度，以使计算出的各监视部的速度小于等于基准速度。例如，将包括使各旋转部旋转时距离作为旋转中心的关节最远的部分在内的部分设定为各旋转部的监视部。然后，根据各伺服电机的降低后的角速度，驱动各伺服电机。其结果，不仅能够将机器人的控制点控制在基准速度以下，还能够使设定在各旋转部中的监视部的速度小于等于基准速度，从而能够充分抑制臂的移动速度。

在第二方案中，具备角度计算单元，该角度计算单元用于计算每个所述动作周期的各伺服电机的角度，所述速度计算单元根据各伺服电机的当前角度、通过所述角度计算单元计算出的各伺服电机在经过所述动作周期时的角度、以及各旋转部的大小(例如从轴线到监视部位之间的长度)，计算出设定在各旋转部中的监视部的速度。

根据上述结构，可在每个动作周期计算出各伺服电机的角度。然后，根据各伺服电机的当前角度、计算出的各伺服电机在经过动作周期时的角度、以及各旋转部的大小，能够计算出设定在各旋转部中的监视部的速度。

具体而言，如第三方案所示，所述速度计算单元能够采用如下结构：根据各伺服电机的当前角度以及各旋转部的大小，计算出各监视部的当前位置，根据由所述角度计算单元计算出的各伺服电机在经过所述动作周期时的角度以及各旋转部的大小，计算出各监视部在经过所述动作周期时的位置，并且，将各监视部的所述当前位置与经过所述动作周期时的位置之间的距离除以所述动作周期从而计算出所述速度。

在第四方案中，将包括使各旋转部旋转时距离作为旋转中心的所述关节最远的部分在内的部分设定为各旋转部的所述监视部。

根据上述结构，包括使各旋转部旋转时距离作为旋转中心的关节最远的部分在内的部分被设定为各旋转部的监视部。为此，在各旋转部中，可将速度提高可能性最大的部分设定为监视部，从而能够充分抑制臂的移动速度。

在第五方案中，所述角速度降低单元根据由所述速度计算单元计算出的各监视部的所述速度中的最大速度与所述基准速度的比值，来降低各伺服电机的所述角速度。

根据上述结构，可根据计算出的各监视部的速度中的最大速度与基准速度的比值，降低各伺服电机的角速度。为此，能够以使速度最大的监视部的速度变得小于等于基准速度的方式合理地降低各伺服电机的角速度。此外，最大速度与基准速度的比值是指，最大速度除以基准速度的所得值(比值＝最大速度/基准速度)。

在第六方案中，所述角速度降低单元通过将由所述角速度计算单元计算出的各伺服电机的所述角速度除以所述比值，从而降低各伺服电机的所述角速度。

根据上述结构，通过将计算出的各伺服电机的角速度除以上述比值从而可降低各伺服电机的角速度，因此，能够合理地并且容易地降低各伺服电机的角速度。

在第七方案中，具备：虚拟角度计算单元，计算每个虚拟动作周期的各伺服电机的虚拟角度；以及虚拟速度计算单元，根据各伺服电机的当前角度、通过所述虚拟角度计算单元计算出的各伺服电机在经过所述虚拟动作周期时的虚拟角度、以及各旋转部的大小，计算出设定在各旋转部中的所述监视部的虚拟速度。当由所述虚拟速度计算单元计算出的各监视部的所述虚拟速度中的最大速度大于所述基准速度时，所述角速度降低单元将所述虚拟动作周期除以所述比值来缩短所述虚拟动作周期，而当所述最大速度小于判定速度时，所述角速度降低单元计算各伺服电机的所述角速度，从而在每个所述动作周期，使各伺服电机被驱动至由所述虚拟角度计算单元计算出的各伺服电机的所述虚拟角度。

根据上述结构，可计算出每个虚拟动作周期的各伺服电机的虚拟角度。然后，根据各伺服电机的当前角度、计算出的各伺服电机在经过虚拟动作周期时的虚拟角度、以及各旋转部的大小，能够计算出设定在各旋转部中的监视部的虚拟速度。

在此，当计算出的各监视部的虚拟速度中的最大速度大于基准速度时，可将虚拟动作周期除以上述比值来缩短虚拟动作周期。为此，可再次计算在每个被缩短的虚拟动作周期的各伺服电机的虚拟角度。然后，当根据该虚拟角度再次计算出的各监视部的虚拟速度中的最大速度小于基准速度时，可计算出各伺服电机的角速度，从而在每个动作周期，使各伺服电机被驱动至各伺服电机的虚拟角度。因此，可减小在每个动作周期驱动各伺服电机的角度，从而能够实质性地降低各伺服电机的角速度。而且，通过缩短虚拟动作周期，从而能够一次性降低所有伺服电机的角速度。此外，当虚拟动作周期没有由动作周期缩短时，可维持各伺服电机的角速度。

另外，在如背景技术所述的对动作目标位置进行修改的结构中，当动作轨道呈曲线时将有可能导致轨道变化。对此，根据如上所述那样缩短虚拟动作周期的结构，就能够维持动作轨道。此外，判定速度既可以是与基准速度相同的速度，也可以是比基准速度稍大的速度。

在第八方案中，具备驱动禁止单元，当通过所述角速度降低单元执行的将所述虚拟动作周期除以所述比值来缩短所述虚拟动作周期的工序重复的次数大于规定次数时，禁止所述驱动单元驱动各伺服电机。

在机器人控制装置中，需要在动作周期内计算出各伺服电机的角速度等并执行指令。对于这一点，根据上述结构，当虚拟动作周期除以上述比值以缩短虚拟动作周期的操作重复了大于指定次数时，各伺服电机的驱动会被禁止。为此，当在动作周期内无法计算出各伺服电机的角速度等时，能够禁止伺服电机的驱动。

在第九方案中，具备角度计算单元，用于计算出每个所述动作周期的各伺服电机的角度。所述角速度降低单元以如下方式降低各伺服电机的所述角速度：当通过所述速度计算单元计算出的各监视部的所述速度中的最大速度大于所述基准速度时，对所述动作周期乘以所述比值以延长所述动作周期，从而在每个被延长的所述操作周期，使各伺服电机被驱动至所述角度计算单元计算出的各伺服电机的所述角度。

根据上述结构，当计算出的各监视部的速度中的最大速度大于基准速度时，对动作周期乘以上述比值从而延长动作周期。然后，以如下方式降低各伺服电机的角速度：在每个被延长的动作周期驱动各伺服电机直至计算出的各伺服电机的角度。为此，通过延长动作周期并驱动至计算出的各伺服电机的角度，从而能够一次性降低所有伺服电机的角速度。

另外，如背景技术所述的对动作目标位置进行修改的结构中，当动作轨道呈曲线时将有可能导致轨道变化。对此，根据如上所述那样延长动作周期的结构，能够维持动作轨道。

第十方案是一种机器人的控制方法，所述机器人具有臂，所述臂包括多个旋转部、可旋转地相互连接所述旋转部的关节、以及用于驱动所述各旋转部的伺服电机，所述机器人的控制方法，具备：角速度计算工序，在每个动作周期计算出驱动各伺服电机的角速度；速度计算工序，计算出设定在所述多个旋转部中的至少一个旋转部中的监视部的速度；判断工序，判断由所述速度计算工序计算出的所述监视部的所述速度是否小于等于基准速度；角速度降低工序，当通过所述判断工序判断出所述监视部的所述速度并非小于等于基准速度时，发出指令降低所述各伺服电机的所述角速度，以使通过所述速度计算工序计算出的监视部的所述速度小于等于基准速度；以及驱动工序，根据通过所述角速度降低工序降低的各伺服电机的所述角速度，驱动各伺服电机。

根据上述工序，能够达到与第一方案同样的作用效果。

附图说明

图1是示出包括本发明所涉及的控制装置(控制器)在内的具备机器人、控制器以及示教器的系统的概要的图。

图2是示出机器人的特定姿势的主视图。

图3是示出第一实施方式所涉及的臂的速度抑制控制的处理顺序的流程图。

图4是示出伺服电机的角速度模式的图。

图5是示出第二实施方式所涉及的臂的速度抑制控制的处理顺序的流程图。

图6是示出第三实施方式所涉及的臂的速度抑制控制的处理顺序的流程图。

附图标记说明

10：机器人13：旋转基座部15：下臂

16：上臂16A：第一上臂16B：第二上臂

17：手腕部18：手部30：控制器

具体实施方式

(第一实施方式)

下面，参照附图，对本发明所涉及的、机器人的控制装置的第一实施方式进行说明。本实施方式的机器人例如是垂直多关节型机器人，例如作为工业机器人用于机械装配工厂等中的装配系统。

首先，根据图1对作为垂直多关节型机器人的机器人10的概要进行说明。

如该图所示，机器人10为六轴机器人，作为用于将旋转部(或臂部)相互连接起来的各关节的旋转中心轴线，具有第一轴线J1、第二轴线J2、第三轴线J3、第四轴线J4、第五轴线J5以及第六轴线J6。此外，图1中的参考符号JT1、JT2、JT3概念性地图示出了分别提供第一轴线J1、第二轴线J2、第三轴线J3的关节。当然，对于第四轴线J4、第五轴线J5、第六轴线J6，虽然没有进行图示，但也是同样构成的。这些各轴线中的各部分的动作角度分别通过由伺服电机等构成的驱动源的驱动以及基于减速器等的减速来进行调整。伺服电机均能够沿正反两个方向进行旋转，并且通过伺服电机的驱动各个旋转部以原点位置为基准进行动作(驱动)。在各伺服电机中分别设置有用于控制其输出轴的电磁制动器以及用于输出与输出轴的旋转角度相对应的脉冲信号的编码器。

机器人10被设置在地板上，第一轴线J1向垂直方向延伸。在机器人10中，底座11具有固定在地板等上的固定部12以及设置在该固定部12的上方的旋转基座部13(第一旋转部或者第一臂部)，旋转基座部13能够以第一轴线J1为旋转中心水平方向旋转。即，旋转基座部13沿第一轴线J1的方向延伸，并且通过固定部12以能够以第一轴线J1为中心旋转的方式支承。

以如下方式连接有下臂15(第二旋转部或者第二臂部)：该下臂15能够以向水平方向延伸的第二轴线J2为旋转中心，顺时针方向旋转或逆时针方向旋转。即，下臂15向远离第二轴线J2的方向延伸，并通过旋转基座部13以能够以第二轴线J2为中心旋转的方式支承，所述第二轴线J2包含在与第一轴线J1正交的平面内。下臂15的基本姿势设置为向垂直方向延伸的姿势。

在下臂15的上端部，以如下方式连接有上臂16：该上臂16能够以向水平方向延伸的第三轴线J3为旋转中心，顺时针方向旋转或逆时针方向旋转。即，上臂16向远离第三轴线J3的方向延伸，并通过下臂15以能够以第三轴线J3为中心旋转的方式支承，所述第三轴线J3平行于第二轴线J2。上臂16的基本姿势设置为向水平方向延伸的姿势。

上臂16构成为，被划分成近端侧(旋转时以第三轴线J3为旋转中心的关节侧)以及远端侧两个臂部，近端侧为第一上臂16A(第三旋转部或者第三臂部)，远端侧为第二上臂16B(第四旋转部或者第四臂部)。第二上臂16B以向上臂16的长度方向延伸的第四轴线J4为旋转中心，相对于第一上臂16A沿扭转方向旋转。即，第二上臂16B沿第四轴线J4的方向延伸，并通过第一上臂16A以能够以第四轴线J4为中心旋转的方式支承，所述第四轴线J4包含在与第三轴线J3正交的平面内。

在上臂16(具体而言是第二上臂16B)的顶端部设置有手腕部17(第五旋转部或者第五臂部)。手腕部17能够以向水平方向延伸的第五轴线J5为旋转中心而相对于第二上臂16B旋转。即，手腕部17向远离第五轴线J的方向延伸，并通过第二上臂16B以能够以第五轴线J5为中心旋转的方式支承，所述第五轴线J5与第四轴线J4正交。

在手腕部17的顶端部设置有用于安装工件或工具等的手部18(第六旋转部或者第六臂部)。手部18能够以作为其中心线的第六轴线J6为旋转中心沿扭转方向旋转。即，手部18沿第六轴线J6的方向延伸，并且，通过手腕部17以能够以第六轴线J6为中心旋转的方式支承，所述第六轴线J6与第五轴线J5正交。如上所述，通过旋转基座部13、下臂15、上臂16、手腕部17以及手部18，构成了机器人10的臂。

控制器30(控制装置)具备CPU、ROM、RAM、驱动电路以及位置检测电路等。ROM中存储有机器人10的系统程序和动作程序等。RAM用于在执行这些程序时存储参数值等。在位置检测电路中可分别输入各编码器的检测信号。位置检测电路根据各编码器的检测信号，检测设置在各关节JT1(JT2、JT3、…)处的伺服电机的旋转角度。CPU通过执行预先设定的动作程序(进程)，并根据由位置检测电路输入的位置信息，将机器人10的臂中的各关节的旋转角度(臂的姿势)反馈控制为目标旋转角度(目标姿势)。在本实施方式中，在机器人10的示教时(手动操作时)，控制器30执行用于将机器人10的臂的移动速度抑制在基准速度以下的速度抑制控制。根据JIS或ISO等标准，基准速度例如被规定为250mm/s。

示教器40(操作机)具备：包括CPU、ROM以及RAM的微型计算机；各种手动操作键以及显示器42等。示教器40与控制器30连接，并能够与控制器30进行通信。操作员(使用者)手动操作该示教器40，从而能够对机器人10的动作程序进行制作、修改、登记以及设定各种参数。在进行动作程序的修改等的示教中，对作业过程中臂的手部18的中心点18a(控制点)通过的示教点(位置坐标)进行示教。然后，通过控制器30，操作员能够根据示教出的动作程序来让机器人10动作。换言之，控制器30根据预先设定的动作程序以及示教器40的操作，对机器人10的臂的动作进行控制。

在此，在机器人10的示教时(手动操作时)，即使将臂的手部18(具体而言是中心点18a)的移动速度控制在基准速度以下，根据机器人10的动作中的姿势，也会有臂中除手部18以外的部分的移动速度高于基准速度的情况。例如，当机器人10的姿势如图2所示时，在使旋转基座部13旋转时，手部18的中心点18a(点C5)的移动速度会充分小于基准速度。然而，有时下臂15的顶端部(点C2)以及上臂16的一个端部(点C3)的移动速度会大于基准速度。

由此，在本实施方式中，将作为点状监视部位的监视部(点)C1～C5依次设定在第二至第六旋转部上，对机器人动作中的监视部C1～C5的速度进行监测，并生成反映出该速度监测的臂的轨道。在此，将监视部定义为，在使某个轴旋转驱动时，通过该旋转而运动的各旋转部(各臂部)的两端部位置。

根据该定义，当使第二轴线J2(关节JT2)旋转时，在下臂15的长度方向的两端部的点C1、C2处设定有监视部(参照图1)。对于该第二轴线J2，一侧的监视部C1接近于该轴线J2，而另一侧的监视部C2在该下臂15中位于距离该轴线J2最远的位置。同样地，当使第三轴线J3(关节JT3)旋转时，在上臂16的长度方向的两端部的点C3、C4处设定有监视部(参照图1)。在使该第三轴线J3旋转时，由于下臂15自身不旋转，因此，在该速度监测中不包括所述监视部C1、C2。

此外，当在上臂16等的旋转部中安装有其他部件(零件)时，也可以将该部件的顶端部等设定为监视部C5。

根据以上所述的方式，在本实施方式中，除了作为第一旋转部的旋转基座部13以外，在作为第二旋转部的下臂15、作为第三以及第四旋转部的上臂16、作为第五旋转部的手腕部17、以及作为第六旋转部的手部18上依次设定有监视部C1～C5。在这些监视部C1～C5中，机器人动作过程中，最下位的监视部C1不会呈现出最大速度，因此，也可以从监视对象中将其省略。然而，根据机器人的种类和姿势，以最大速度旋转的臂端部会有较大变化，因此，优选至少将三个监视部C2～C4作为速度监测的对象。

此外，监视部的设定方法并不限定于上述方法，而是任意的。重点在于，只要将根据机器人的种类或者即使是相同的机器人也根据其姿势而时刻发生变化的各臂的速度之中、以最大速度活动的臂或者该臂的部位设定为监视部即可。为此，上述的监视部的定义是本实施方式特有的，也可以通过操作员任意进行设定等其他的方法(例如通过计算机/闪烁器进行检测)来设定。

在本实施方式中，以使所有监视部C1～C5的移动速度小于等于基准速度的方式对各伺服电机的角速度进行抑制。

图3是示出将机器人10的臂的移动速度抑制在基准速度以下的速度抑制控制的处理顺序的流程图。通过控制器30，这一系列的处理在每个使臂动作的动作周期Tr被重复执行一次。动作周期Tr(控制周期)例如为8ms。在本实施方式中，该处理虽然是例如在示教时(手动操作时)被执行的，但是也适用于在现场的机器人的实际作业时。

首先，将虚拟动作周期Tv设为动作周期Tr(S11)。即，将动作周期Tr作为虚拟动作周期Tv的初始值进行设定。虚拟动作周期Tv是指，在生成机器人的臂部各自的轨道时所使用的动作周期。在本实施方式中，在没有执行速度降低处理时，虚拟动作周期Tv＝动作周期Tr(控制周期)成立。

接下来，检测各伺服电机的当前角度θk(S12)。具体而言，根据设置在各伺服电机中的编码器的检测信号，通过位置检测电路对各伺服电机的当前角度θk进行检测。k是分别与第一轴线J1～第六轴线J6相对应的数字1～6。

接下来，计算各监视部的当前位置Pi(S13)。根据各伺服电机的当前角度θk以及各旋转部的大小(在此，由从旋转的轴线到监视部位之间的长度(距离)来表示)，计算出各监视部的当前位置Pi。i为分别与点C1～C5相对应的数字1～5。具体而言，根据各旋转部的大小以及各监视部的设定位置，计算出从各旋转部的旋转中心到监视部之间的距离。然后，通过组合各伺服电机的当前角度θk以及各旋转部的大小，计算出点C1～C5的位置。

接下来，计算各伺服电机的角速度ωk(S14)。具体而言，根据示教点，计算出各伺服电机的目标角度，所述示教点为在示教时示教为臂的手部18的中心点18a通过的点。然后，例如如图4所示，设定有对各伺服电机进行驱动直至其目标角度时的角速度ωk的模式。由此，根据所设定的角速度ωk的模式，计算出各伺服电机的当前角速度ωk。k为分别与第一轴线J1～第六轴线J6相对应的数字1～6。

接下来，计算各伺服电机的在虚拟动作周期Tv后的虚拟角度θvk(S15)。具体而言，根据数学式θvk＝θk+ωk×Tv计算出虚拟角度θvk。

接下来，计算各监视部的在虚拟动作周期Tv后的虚拟位置Pvi(S16)。具体而言，与S13的处理同样地，根据各伺服电机在虚拟动作周期Tv后的虚拟角度θvk以及各旋转部的大小，计算出各监视部在虚拟动作周期Tv后的虚拟位置Pvi。

接下来，计算各监视部的速度Vi(S17)。具体而言，将各监视部的当前位置Pi与虚拟动作周期Tv后的虚拟位置Pvi之间的距离除以动作周期Tr，从而计算出速度Vi。i为分别与点C1～C5相对应的数字1～5。

接下来，计算各监视部的速度Vi之中最大的速度Vi、即最大速度Vmx(S18)，并判定最大速度Vmx是否大于基准速度Vlm(S19)。在该判定中，当判定为最大速度Vmx大于基准速度Vlm时(S19：是)，计算最大速度Vmx与基准速度Vlm的比值α(S20)。即，根据数学式α＝Vmx/Vlm，计算出比值α(α＞1)。

接下来，将虚拟动作周期Tv除以比值α的值作为新的虚拟动作周期Tv(S21)。即，将虚拟动作周期Tv缩短为小于当前虚拟动作周期Tv(初始值为动作周期Tr)的周期。然后，使用缩短后的虚拟动作周期Tv，再次从S15的处理开始执行。

另一方面，在S19的判定中，当判定为最大速度Vmx小于等于基准速度Vlm时(S19：否)，根据虚拟动作周期Tv，计算出各伺服电机的角速度ωk(S22)。具体而言，根据数学式ωk←ωk×Tv/Tr，计算出角速度ωk。即，计算各伺服电机的角速度ωk，从而在动作周期Tr后，使各伺服电机被驱动至各伺服电机的虚拟角度θvk。此外，当虚拟动作周期Tv没有由动作周期Tr缩短时，维持角速度ωk。

接下来，根据计算出的各伺服电机的角速度ωk，驱动各伺服电机(S23)。然后，暂且结束这一系列的处理，直到下一个动作周期，并进行待机(结束)。

此外，S14的处理相当于角速度计算单元的处理(角速度计算工序)，S15的处理相当于虚拟角度计算单元(角度计算单元)的处理，S13～S17的处理相当于虚拟速度计算单元(速度计算单元)的处理(速度计算工序)，S18、S19的处理相当于判断单元(判断工序)的处理，S20、S21、S22的处理相当于角速度降低单元的处理(角速度降低工序)，S23的处理相当于驱动单元的处理(驱动工序)。

以上详细描述的本实施方式具有以下优点。

·可计算出设定在各旋转部中的监视部(点C1～C5)的速度Vi。然后，降低各伺服电机的角速度ωk，以使计算出的各监视部的速度Vi小于等于基准速度Vlm。根据降低后的各伺服电机的角速度ωk，各伺服电机被驱动。其结果，不仅能够将机器人10的控制点控制在基准速度Vlm以下，还能够将设定在各旋转部中的监视部的速度Vi控制在基准速度Vlm以下，从而能够充分抑制臂的移动速度。

·可在每个虚拟动作周期Tv(动作周期Tr)计算出各伺服电机的虚拟角度θvk(角度θak)。然后，根据各伺服电机的当前角度θk、计算出的各伺服电机的在虚拟动作周期Tv后的虚拟角度θvk、以及各旋转部的大小，能够计算出设定在各旋转部中的监视部的速度Vi。具体而言，能够根据各伺服电机的当前角度θk以及各旋转部的大小，计算出各监视部的当前位置Pi；根据各伺服电机的在虚拟动作周期Tv后的虚拟角度θvk以及各旋转部的大小，计算出各监视部在虚拟动作周期Tv(动作周期Tr)后的虚拟位置Pvi(位置Pai)；并且，将各监视部的当前位置Pi与虚拟动作周期Tv后的虚拟位置Pvi之间的距离除以动作周期Tr从而计算出速度Vi。

·可将包括使各旋转部旋转时距离作为旋转中心的关节(各旋转部的旋转中心轴线)最远的部分在内的部分设定为各旋转部的监视部。为此，能够在各旋转部中，将速度提高可能性最大的部分设定为监视部，从而能够充分抑制臂的移动速度。

·可根据计算出的各监视部的速度Vi中的最大速度Vmx与基准速度Vlm的比值α，降低各伺服电机的角速度ωk。为此，能够合理地降低各个伺服电机的角速度ωk，以使速度最大的监视部的速度Vi小于等于基准速度Vlm。

·可在计算出的各监视部的速度Vi中的最大速度Vmx大于基准速度Vlm时，将虚拟动作周期Tv除以比值α来缩短虚拟动作周期Tv。为此，可再次计算在被缩短的虚拟动作周期Tv后的各伺服电机的虚拟角度θvk。而且，当根据该虚拟角度θvk再次计算出的各监视部的速度Vi中的最大速度Vmx小于基准速度Vlm时，降低各伺服电机的角速度ωk，以使在动作周期Tr后，使各伺服电机被驱动至各伺服电机的虚拟角度θvk。因此，能够减小动作周期Tr后驱动各伺服电机的角度θak，从而实质性地降低各伺服电机的角速度ωk。而且，通过缩短虚拟动作周期Tv，从而能够一次性降低所有伺服电机的角速度ωk。

·在如背景技术所述的对动作目标位置进行修改的结构中，当动作轨道呈曲线时将有可能导致轨道变化。对此，根据以上述方式缩短虚拟动作周期Tv的结构，就能够维持动作轨道。

(第二实施方式)

在第一实施方式中是让机器人10进行了PTP(PointToPoint：点到点)动作，而在第二实施方式中，让机器人10进行CP(ContinuousPath：连续轨迹)动作。下面，围绕与第一实施方式的不同点进行说明。

图5是示出将机器人10的臂的移动速度抑制在基准速度以下的速度抑制控制的处理顺序的流程图。通过控制器30，这一系列的处理在每个使臂动作的动作周期Tr被重复执行一次。

首先，将虚拟动作周期Tv设为动作周期Tr(S31)。即，将动作周期Tr作为虚拟动作周期Tv的初始值进行设定。

接下来，检测臂的控制点(手部18的中心点18a)的当前位置以及姿势PP(S32)。在使控制点沿着示教出的轨道移动的CP动作中，计算出当前位置以及姿势PP。

接下来，检测各伺服电机的当前角度θk(S33)，并计算各监视部的当前位置Pi(S34)。S33、S34的处理与图3的S12、S13的处理相同。

接下来，计算臂的控制点的位置以及姿势的速度PV(S35)。具体而言，根据示教时示教出的控制点的轨道，计算出控制点的目标位置以及目标姿势。由此，根据控制点的目标位置以及目标姿势，计算出控制点的位置以及姿势的速度PV。

接下来，计算在虚拟动作周期Tv后的控制点的虚拟位置以及姿势PPv(S36)。具体而言，根据数学式PPv＝PP+PV×Tv，计算出虚拟的位置以及姿势PPv。

接下来，计算各伺服电机的在虚拟动作周期Tv后的虚拟角度θvk(S37)。具体而言，根据在虚拟动作周期Tv后的控制点的虚拟位置以及姿势PPv，计算出各伺服电机在虚拟动作周期Tv后的虚拟角度θvk。

接下来，计算各监视部的在虚拟动作周期Tv后的虚拟位置Pvi(S38)，计算各监视部的速度Vi(S39)，计算各监视部的速度Vi之中最大的速度Vi、即最大速度Vmx(S40)，并判定最大速度Vmx是否大于基准速度Vlm(S41)。S38～S41的处理与图3的S16～S19的处理相同。

在S41的判定中，当判定为最大速度Vmx大于基准速度Vlm时(S41：是)，计算最大速度Vmx与基准速度Vlm的比值α(S42)，并将虚拟动作周期Tv除以比值α的值作为新的虚拟动作周期Tv(S43)。S42、S43的处理与图3的S20、S21的处理相同。然后，使用缩短后的虚拟动作周期Tv，再次从S36的处理开始执行。

另一方面，在S41的判定中，当判定为最大速度Vmx小于等于基准速度Vlm时(S41：否)，计算出各伺服电机从当前角度θk驱动至虚拟角度θvk的角速度ωk(S44)。具体而言，根据数学式ωk←(θvk-θk)/Tr，计算出角速度ωk。即，计算各伺服电机的角速度ωk，以使在动作周期Tr后，驱动各伺服电机直至各伺服电机的虚拟角度θvk。

接下来，根据计算出的各伺服电机的角速度ωk，驱动各伺服电机(S45)。然后，暂且结束这一系列的处理(结束)。

此外，S37的处理相当于虚拟角度计算单元(角度计算单元)的处理，S34～S39的处理相当于虚拟速度计算单元(速度计算单元)的处理(速度计算工序)，S42、S43、S44的处理相当于角速度降低单元的处理(角速度降低工序)，S45的处理相当于驱动单元的处理(驱动工序)。

以上详细描述的本实施方式具有以下优点。在此，只描述与第一实施方式不同的优点。

·能够根据控制点在虚拟动作周期Tv(动作周期Tr)后的虚拟位置以及姿势PPv，计算出各伺服电机在虚拟动作周期Tv后的虚拟角度θvk(角度θak)。

·当计算出的各监视部的速度Vi中的最大速度Vmx大于基准速度Vlm时，可通过将虚拟动作周期Tv除以比值α来缩短虚拟动作周期Tv。为此，能够使用缩短的虚拟动作周期Tv，再次计算出控制点的虚拟位置以及姿势PPv。因此，不论是PTP动作还是CP动作，都能够充分抑制臂的移动速度。

此外，还能够将第一实施方式以及第二实施方式以如下方式变更以进行实施。

·控制器30(驱动禁止单元)也可以在通过将虚拟动作周期Tv除以比值α以缩短虚拟动作周期Tv的工序(S21、S43)重复的次数大于规定次数时，禁止驱动各伺服电机。在机器人10的控制器30(控制装置)中，需要在动作周期Tr内计算出各伺服电机的角速度ωk等并执行指令。对于这一点，根据上述结构，当在动作周期Tr内无法计算出各伺服电机的角速度ωk时，能够禁止伺服电机的驱动。此外，作为上述的规定次数，例如可设定为5次左右。

·在图3的S19以及图5的S41中，判定了最大速度Vmx是否大于基准速度Vlm，但是，也可以判定最大速度Vmx是否大于设定为比基准速度Vlm稍大的判定速度。在这种情况下，能够迅速结束臂的速度抑制控制。

·在图3的S21以及图5的S43中，以将虚拟动作周期Tv除以比值α的方式缩短了虚拟动作周期Tv，但是，也可以将虚拟动作周期Tv除以稍大于比值α的值来缩短虚拟动作周期Tv。在这种情况下，也能够迅速结束臂的速度抑制控制。

·作为基准速度Vlm，使用了根据JIS或ISO等标准规定的250mm/s，但是，也可以使用比该速度稍低的速度，例如使用230mm/s作为基准速度Vlm。在这种情况下，能够可靠地并且容易地使臂的移动速度低于250mm/s。

(第三实施方式)

在第一实施方式以及第二实施方式中，是通过缩短虚拟动作周期Tv来降低各伺服电机的角速度ωk的，但是，在第三实施方式中，通过延长动作周期Tr来降低各伺服电机的角速度ωk。下面，围绕与第一实施方式的不同点进行说明。

图6是示出将机器人10的臂的移动速度抑制在基准速度以下的速度抑制控制的处理顺序的流程图。通过控制器30，这一系列的处理在每个使臂动作的动作周期Tr被重复执行一次。此外，本实施方式中，动作周期Tr可变。

首先，将修正动作周期Ta设为动作周期Tr(S51)。即，将修改前的动作周期Tr作为修正动作周期Ta的初始值进行设定。

接下来，检测各伺服电机的当前角度θk(S52)，计算各监视部的当前位置Pi(S53)，并计算各伺服电机的角速度ωk(S54)。S52～S54的处理与图3的S12～S14的处理相同。

接下来，计算各伺服电机的在动作周期Tr后的角度θak(S55)。具体而言，根据数学式θak＝θk+ωk×Tr，计算出动作周期Tr后的角度θak。

接下来，计算各监视部的在动作周期Tr后的位置Pai(S56)。具体而言，与图3的S13的处理同样地，根据各伺服电机在动作周期Tr后的角度θak以及各旋转部的大小，计算出各监视部在动作周期Tr后的位置Pai。

接下来，计算各监视部的速度Vi(S57)。具体而言，将各监视部的当前位置Pi与动作周期Tr后的位置Pai之间的距离除以动作周期Tr，从而计算出速度Vi。

接下来，计算各监视部的速度Vi之中最大的速度Vi、即最大速度Vmx(S58)，并判定最大速度Vmx是否大于基准速度Vlm(S59)。S58、S59的处理与图3的S18、S19的处理相同。

在S59的判定中，当判定为最大速度Vmx大于基准速度Vlm时(S59：是)，计算最大速度Vmx与基准速度Vlm的比值α(S60)，并将动作周期Tr乘以比值α的值作为修正动作周期Ta(S61)。然后，使用由动作周期Tr延长的修正动作周期Ta，执行S62的处理。

另一方面，在S59的判定中，当判定为最大速度Vmx小于等于基准速度Vlm时(S59：否)，也执行S62的处理。根据修正动作周期Ta计算出各伺服电机的角速度ωk(S62)。具体而言，根据数学式ωk←ωk×Tr/Ta，计算出角速度ωk。即，计算各伺服电机的角速度ωk，以使在修正动作周期Ta后，使各伺服电机被驱动至各伺服电机的角度θak。此外，当修正动作周期Ta没有由动作周期Tr延长时，维持角速度ωk。

接下来，根据计算出的各伺服电机的角速度ωk，在修正动作周期Ta中驱动各伺服电机(S63)。然后，暂且结束这一系列的处理(结束)。

此外，S54的处理相当于角速度计算单元的处理(角速度计算工序)，S55的处理相当于角度计算单元的处理，S53～S57的处理相当于速度计算单元的处理(速度计算工序)，S60、S61、S62的处理相当于角速度降低单元的处理(角速度降低工序)，S63的处理相当于驱动单元的处理(驱动工序)。

以上详细描述的本实施方式具有以下优点。在此，只描述与第一实施方式不同的优点。

·可计算出在动作周期Tr后的各伺服电机的角度θak。然后，根据各伺服电机的当前角度θk、计算出的各伺服电机的在动作周期Tr后的角度θak、以及各旋转部的大小，能够计算出设定在各旋转部中的监视部的速度Vi。具体而言，能够根据各伺服电机的当前角度θk以及各旋转部的大小，计算出各监视部的当前位置Pi；根据各伺服电机的在动作周期Tr后的角度θak以及各旋转部的大小，计算出各监视部在动作周期Tr后的位置Pai；并且，将各监视部的当前位置Pi与动作周期Tr后的位置Pai之间的距离除以动作周期Tr，从而计算出速度Vi。

·可在计算出的各监视部的速度Vi中的最大速度Vmx大于基准速度Vlm时，用动作周期Tr乘以比值α得到的修正动作周期Ta来延长动作周期。而且，可降低各伺服电机的角速度ωk，以使在修正动作周期Ta后，驱动各伺服电机直至计算出的各伺服电机的角度θak。因此，通过延长动作周期使其驱动至计算出的各伺服电机的角度θak，从而能够一次性降低所有伺服电机的角度ωk。

·实质上，可通过将计算出的各伺服电机的角速度ωk除以比值α，来降低各伺服电机的角速度ωk，因此，能够合理地并且容易地降低各伺服电机的角速度ωk。

·在如背景技术所述的对动作目标位置进行修改的结构中，当动作轨道呈曲线时将有可能导致轨道变化。对此，根据以上述方式延长动作周期的结构时，就能够维持动作轨道。

此外，还能够将第三实施方式以如下方式变更并进行实施。

·在图6的S61中，以对动作周期Tr乘以比值α的方式延长了动作周期Tr，但是，也可以对动作周期乘以稍大于比值α的值来延长动作周期Tr。另外，作为基准速度Vlm，使用了根据JIS或ISO等标准规定的250mm/s，但是，也可以使用比该速度稍低的速度，例如使用230mm/s作为基准速度Vlm。在这些情况下，能够可靠地并且容易地使臂的移动速度低于250mm/s。

另外，在各个实施方式中，也可采用水平多关节型的机器人，以替代垂直多关节型的机器人10。

Claims (10)

1.一种机器人的控制装置，所述机器人具有臂，所述臂包括多个旋转部、可旋转地相互连接所述旋转部的关节、以及用于驱动所述各旋转部的伺服电机，

所述机器人的控制装置，其特征在于，具备：

角速度计算单元，在每个动作周期计算出驱动各伺服电机的角速度；

速度计算单元，计算出设定在所述各旋转部中的监视部的速度；

判断单元，判断由所述速度计算单元计算出的所述监视部的所述速度是否小于等于基准速度；

角速度降低单元，当通过所述判断单元判断出所述监视部的所述速度并非小于等于基准速度时，发出指令降低所述各伺服电机的所述角速度，以使通过所述速度计算单元计算出的监视部的所述速度小于等于基准速度；以及

驱动单元，根据通过所述角速度降低单元降低的各伺服电机的所述角速度，驱动各伺服电机。

2.根据权利要求1所述的机器人的控制装置，其特征在于，

具备角度计算单元，该角度计算单元用于计算每个所述动作周期的各伺服电机的角度，

所述速度计算单元根据各伺服电机的当前角度、通过所述角度计算单元计算出的各伺服电机在经过所述动作周期时的角度、以及各旋转部的大小，计算出设定在各旋转部中的监视部的速度。

3.根据权利要求2所述的机器人的控制装置，其特征在于，

所述速度计算单元根据各伺服电机的当前角度以及各旋转部的大小，计算出各监视部的当前位置，根据由所述角度计算单元计算出的各伺服电机在经过所述动作周期时的角度以及各旋转部的大小，计算出各监视部在经过所述动作周期时的位置，并且，将各监视部的所述当前位置与经过所述动作周期时的位置之间的距离除以所述动作周期从而计算出所述速度。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的机器人的控制装置，其特征在于，

所述监视部包括，使所述旋转部之中的至少一个旋转部旋转时在距离作为旋转中心的所述关节最远的该旋转部的一部分中所设定的监视部。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的机器人的控制装置，其特征在于，

所述角速度降低单元根据由所述速度计算单元计算出的各监视部的所述速度中的最大速度与所述基准速度的比值，来降低各伺服电机的所述角速度。

6.根据权利要求5所述的机器人的控制装置，其特征在于，

所述角速度降低单元将由所述角速度计算单元计算出的各伺服电机的所述角速度除以所述比值，从而降低各伺服电机的所述角速度。

7.根据权利要求5或6所述的机器人的控制装置，其特征在于，具备：

虚拟角度计算单元，计算每个虚拟动作周期的各伺服电机的虚拟角度；以及

虚拟速度计算单元，根据各伺服电机的当前角度、通过所述虚拟角度计算单元计算出的各伺服电机在经过所述虚拟动作周期时的虚拟角度、以及各旋转部的大小，计算出设定在各旋转部中的所述监视部的虚拟速度；

当由所述虚拟速度计算单元计算出的各监视部的所述虚拟速度中的最大速度大于所述基准速度时，所述角速度降低单元通过将所述虚拟动作周期除以所述比值来缩短所述虚拟动作周期，而当所述最大速度小于判定速度时，所述角速度降低单元计算各伺服电机的所述角速度，从而在每个所述动作周期，使各伺服电机被驱动至由所述虚拟角度计算单元计算出的各伺服电机的所述虚拟角度。

8.根据权利要求7所述的机器人的控制装置，其特征在于，具备：

驱动禁止单元，当通过所述角速度降低单元执行的将所述虚拟动作周期除以所述比值来缩短所述虚拟动作周期的工序重复的次数大于规定次数时，禁止所述驱动单元驱动各伺服电机。

9.根据权利要求5或6所述的机器人的控制装置，其特征在于，

具备角度计算单元，用于计算出每个所述动作周期的各伺服电机的角度，

所述角速度降低单元以如下方式降低各伺服电机的所述角速度：当通过所述速度计算单元计算出的各监视部的所述速度中的最大速度大于所述基准速度时，对所述动作周期乘以所述比值以延长所述动作周期，从而在每个被延长的所述动作周期，使各伺服电机被驱动至所述角度计算单元计算出的各伺服电机的所述角度。

10.一种机器人的控制方法，所述机器人具有臂，所述臂包括多个旋转部、可旋转地相互连接所述旋转部的关节、以及用于驱动所述各旋转部的伺服电机，

所述机器人的控制方法，其特征在于，具备：

角速度计算工序，在每个动作周期计算出驱动各伺服电机的角速度；

速度计算工序，计算出设定在所述多个旋转部中的至少一个旋转部中的监视部的速度；

判断工序，判断由所述速度计算工序计算出的所述监视部的所述速度是否小于等于基准速度；

角速度降低工序，当通过所述判断工序判断出所述监视部的所述速度并非小于等于基准速度时，发出指令降低所述各伺服电机的所述角速度，以使通过所述速度计算工序计算出的监视部的所述速度小于等于基准速度；以及

驱动工序，根据通过所述角速度降低工序降低的各伺服电机的所述角速度，驱动各伺服电机。