CN105729441A - 机器人、机器人系统、控制装置以及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种机器人、机器人系统、控制装置以及控制方法。为了成为能够容易地进行机械手校正的机器人,该机器人具备臂和力传感器,针对多个第二部件的每一个,在使安装于臂的前端的第一部件的一部分亦即设置于臂的前端的和旋转轴上不同的位置的一部分以与第二部件成为1的距离的方式移动的状态下,至少基于力传感器的输出值,使臂形成多个姿势,从而对臂进行校正。
Description
技术领域
本发明涉及机器人、机器人系统、控制装置以及控制方法。
背景技术
为了使机器人进行精度较高的作业,而对机器人的机构、摄像装置、作业环境等的校正进行了研究、开发。
对此,公知有不使用外部的计测装置而通过某些夹具在构造方面束缚机械手的TCP(ToolCenterPoint工具中心点),或者通过将机械手彼此连结而进行机械手的校正的方法(例如,参照专利文献1、非专利文献1)。
与机械手的驱动一同移动的TCP的位置,能够通过赋予机械手所具备的多个促动器的每一个的旋转角,并基于正运动学进行计算。但是,为了实现所赋予的旋转角而驱动这些促动器的情况下所到达的实际的TCP的位置,存在因构成机械手的部件的弹性等所引起的误差的影响,而成为与计算出的TCP的位置不同的位置的情况。在该说明书中,机械手的校正是表示为了缩小上述那样的实际的TCP的位置与计算出的TCP的位置之差而对各促动器的旋转角进行修正。
另外,为了通过多个机械手进行协调作业,而进行了对多个机器人进行对位的发明(例如,参见专利文献2)。
例如,在专利文献2所记载的相对位置关系取得方式中,在第一机器人的臂的前端安装面状工具,在第二机器人的臂的前端安装针状工具。而且在该方式中,使针状工具的前端在不处于同一直线上的三点以上与面状工具的面进行点接触。该方式在第一机器人的基座坐标系与第二机器人的基座坐标系中计算出该点接触时的针状工具的前端的位置。该方式基于计算出的第一机器人的基座坐标系的面状工具的前端的位置与计算出的第二机器人的基座坐标系的针状工具的前端的位置,计算出第一机器人的基座坐标系与第二机器人的基座坐标系之间的坐标变换矩阵,通过计算出的坐标变换矩阵而求出第一机器人与第二机器人之间的相对位置关系。
专利文献1:日本特开2013-184236号公报
专利文献2:日本特开平5-111897号公报
非专利文献1:http://www.cs.utah.edu/~jmh/Papers/Hollerbach_IJRR96.pdf「TheCalibrationIndexAndTaxonomyforRobotKinematicsCalibrationMethods(JohnM.Hollerbach,etal.):ClosedLoopKinematicCalibration」
但是,在专利文献1以及非专利文献1所记载的方法中,在通过手动作业对机械手进行校正的情况下,必须使各促动器的动作停止,并通过手动作业来改变机械手的姿势,因而需要时间和劳力。另外,在驱动各促动器来对机械手进行校正的情况下,由于机械手的校正未结束,因此无法使机械手正确地动作,从而在TCP被束缚的状态下不向构成机械手的促动器、部件等施加负荷而对机械手进行控制是很困难的。另外,为了利用某些夹具在构造方面束缚机械手,需要耐机械手的动作负载的大规模的夹具,因而存在校正夹具的设置位置、便携性受到损害的问题。
另外,在专利文献2所记载的机器人中,若未对第一机器人与第二机器人双方适当地进行校正,则无法正确地进行第一机器人与第二机器人双方的作业。
发明内容
本发明是为了解决上述课题的至少一部分所做出的,能够作为以下的方式或者应用例来实现。
本发明的一方式为一种机器人,其特征在于,具备臂和力传感器,针对多个第二部件的每一个,在使安装于所述臂的前端的第一部件的一部分亦即设置于所述臂的前端的和旋转轴上不同的位置的所述一部分以与所述第二部件成为1的距离的方式移动的状态下,至少基于所述力传感器的输出值,使所述臂形成多个姿势,从而对所述臂进行校正。
根据该结构,机器人针对多个第二部件的每一个,在使安装于臂的前端的第一部件的一部分亦即设置于臂的前端的与旋转轴上不同的位置的第一部件的一部分以与第二部件成为1的距离的方式移动的状态下,至少基于力传感器的输出值,使臂形成多个姿势,从而对臂进行校正。由此,机器人能够容易地进行机械手的校正。
另外,本发明的其他方式,在机器人中也可以使用所述1的距离大致为0的结构。
根据该结构,机器人针对多个第二部件的每一个,在使安装于臂的前端的第一部件的一部分亦即设置于臂的前端的与旋转轴上不同的位置的第一部件的一部分以与第二部件大致成为0的距离的方式移动的状态下,至少基于力传感器的输出值,使臂形成多个姿势,从而对臂进行校正。由此机器人保持使第一部件的一部分与第二部件接触的状态,使臂采取一个以上的姿势,从而能够对臂进行校正。
另外,本发明的其他方式,在机器人中也可以使用如下结构,即针对多个所述第二部件的每一个,在使所述第一部件的所述一部分以与所述第二部件成为所述1的距离的方式移动后,使所述第一部件的所述一部分移动至与所述第二部件成为与所述1的距离不同的其他距离,进行所述力传感器的初始化,使所述第一部件的所述一部分以与所述第二部件成为所述1的距离的方式移动。
根据该结构,机器人针对多个第二部件的每一个,在使第一部件的一部分以与第二部件成为1的距离的方式移动后,使第一部件的一部分移动至与第二部件成为与1的距离不同的其他距离,并进行力传感器的初始化,从而使第一部件的一部分以与第二部件成为1的距离的方式移动。由此机器人能够抑制施加于力传感器的重力等的外力所引起的误差。
另外,本发明的其他方式,在机器人中也可以使用如下结构,即在进行所述力传感器的所述初始化时,在待机直至所述第一部件的振动结束为止后,进行所述力传感器的所述初始化,使所述第一部件的所述一部分以与所述第二部件成为所述1的距离的方式移动。
根据该结构,机器人在进行力传感器的初始化时,在待机直至第一部件的振动结束为止后,进行力传感器的初始化,从而使第一部件的一部分以与第二部件成为1的距离的方式移动。由此机器人能够抑制因第一部件的振动而产生的力传感器的初始化的误差。
另外,本发明的其他方式,在机器人中也可以使用如下结构,即在使所述第一部件的所述一部分与所述第二部件的凹部接触的状态下,使所述臂形成多个姿势。
根据该结构,机器人在使第一部件的一部分与第二部件的凹部接触的状态下,使臂形成多个姿势。由此机器人保持对第一部件的一部分的位置固定的状态,使臂形成多个姿势,从而能够对臂进行校正。
另外,本发明的其他方式,在机器人中也可以使用具备两个以上所述臂,对所述两个以上所述臂一并进行校正的结构。
根据该结构,机器人对两个以上的臂一并进行校正。由此机器人能够提高两个以上的臂的协调作业的精度。
另外,本发明的其他方式为一种机器人系统,其特征在于,包括:机器人,其具备臂和力传感器;控制装置,其使所述机器人动作;第一部件,其在所述臂的前端的与旋转轴上不同的位置具有端部;以及多个第二部件,所述控制装置针对所述多个所述第二部件的每一个,在使安装于所述臂的前端的所述第一部件的一部分亦即设置于所述臂的前端的和旋转轴上不同的位置的所述一部分以与所述第二部件成为1的距离的方式移动的状态下,至少基于所述力传感器的输出值,使所述臂形成多个姿势,从而对所述臂进行校正。
根据该结构,机器人系统针对多个第二部件的每一个,在使安装于臂的前端的第一部件的一部分亦即设置于臂的前端的与旋转轴不同的位置的第一部件的一部分以与第二部件成为1的距离的方式移动的状态下,至少基于力传感器的输出值,使臂形成多个姿势,从而对臂进行校正。由此机器人系统能够容易进行机械手的校正。
另外,本发明的其他方式为一种控制装置,其特征在于,针对多个第二部件的每一个,在使安装于机器人所具备的臂的前端的第一部件的一部分亦即设置于所述臂的前端的与旋转轴上不同的位置的所述一部分以与所述第二部件成为1的距离的方式移动的状态下,至少基于所述力传感器的输出值,使所述臂形成多个姿势,从而对所述臂进行校正。
根据该结构,控制装置针对多个第二部件的每一个,在使安装于机器人所具备的臂的前端的第一部件的一部分亦即设置于臂的前端的与旋转轴不同的位置的第一部件的一部分以与第二部件成为1的距离的方式移动的状态下,至少基于力传感器的输出值,使臂形成多个姿势,从而对臂进行校正。由此控制装置能够容易地进行机械手的校正。
另外,本发明的其他方式为一种控制方法,其特征在于,针对多个第二部件的每一个,在使安装于机器人所具备的臂的前端的第一部件的一部分亦即设置于所述臂的前端的与旋转轴上不同的位置的所述一部分以与所述第二部件成为1的距离的方式移动的状态下,至少基于所述力传感器的输出值,使所述臂形成多个姿势,从而对所述臂进行校正。
根据该结构,控制方法针对多个第二部件的每一个,在使安装于机器人具备的臂的前端的第一部件的一部分亦即设置于臂的前端的和旋转轴不同的位置的第一部件的一部分以与第二部件成为1的距离的方式移动的状态下,至少基于力传感器的输出值,使臂形成多个姿势,从而对臂进行校正。由此控制方法能够容易地进行机械手的校正。
如上所述,机器人、机器人系统、控制装置以及控制方法针对多个第二部件的每一个,在使安装于臂的前端的第一部件的一部分亦即设置于臂的前端的和旋转轴上不同的位置的第一部件的一部分以与第二部件成为1的距离的方式移动的状态下,至少基于力传感器的输出值,使臂形成多个姿势,从而对臂进行校正。由此机器人系统、机器人、控制装置以及控制方法能够容易地进行机械手的校正。
本发明的一个方式为一种机器人,其特征在于,具备主体部、臂以及力传感器,在使安装于所述臂的前端的第一部件的一部分亦即设置于所述臂的前端的和旋转轴上不同的位置的所述一部分以与第二部件成为1的距离的方式移动后,至少基于所述力传感器的输出值,使所述臂形成多个姿势,从而对臂进行校正。
根据该结构,机器人在使安装于臂的前端的第一部件的一部分亦即设置于臂的前端的和旋转轴上不同的位置的第一部件的一部分以与第二部件成为1的距离的方式移动后,至少基于力传感器的输出值,使臂形成多个姿势,从而对臂进行校正。由此机器人能够容易地进行机械手的校正。
另外,本发明的其他方式,在机器人中也可以使用所述1的距离大致为0的结构。
根据该结构,机器人在使安装于臂的前端的第一部件的一部分亦即设置于臂的前端的和旋转轴上不同的位置的第一部件的一部分以与第二部件大致成为0的距离的方式移动后,至少基于力传感器的输出值,使臂形成多个姿势,从而对臂进行校正。由此机器人保持使第一部件的一部分与第二部件接触的状态,使臂采取一个以上的姿势,从而能够对臂进行校正。
另外,本发明的其他方式,在机器人中也可以使用如下结构,即在使所述第一部件的所述一部分以与所述第二部件成为所述1的距离的方式移动后,使所述第一部件的所述一部分移动至与所述第二部件成为与所述1的距离不同的其他距离,进行所述力传感器的初始化,从而使所述第一部件的所述一部分以与所述第二部件成为所述1的距离的方式移动。
根据该结构,机器人在使第一部件的一部分以与第二部件成为1的距离的方式移动后,使第一部件的一部分移动至与第二部件成为与1的距离不同的其他距离,进行力传感器的初始化,从而使第一部件的一部分以与第二部件成为1的距离的方式移动。由此机器人能够抑制施加于力传感器的重力等的外力所引起的误差。
另外,本发明的其他方式,在机器人中也可以使用如下结构,即在进行所述力传感器的所述初始化时,在待机直至所述第一部件的振动结束为止后,进行所述力传感器的所述初始化,从而使所述第一部件的所述一部分以与所述第二部件成为所述1的距离的方式移动。
根据该结构,机器人在进行力传感器的初始化时,在待机直至第一部件的振动结束为止后,进行力传感器的初始化,从而使第一部件的一部分以与第二部件成为1的距离的方式移动。由此机器人能够抑制因第一部件的振动而产生的力传感器初始化的误差。
另外,本发明的其他方式,在机器人中也可以使用如下结构,即在使所述第一部件的所述一部分与所述第二部件的凹部接触的状态下,使所述臂形成多个姿势。
根据该结构,机器人在使第一部件的一部分与第二部件的凹部接触的状态下,使臂形成多个姿势。由此机器人保持对第一部件的端部的位置固定的状态,使臂形成多个姿势,从而能够对臂进行校正。
另外,本发明的其他方式,在机器人中也可以使用具备两个以上的所述臂,对所述两个以上的所述臂一并进行校正的结构。
根据该结构,机器人对两个以上的臂一并进行校正。由此机器人能够提高两个以上的臂的协调作业的精度。
另外,本发明的其他方式为一种机器人系统,其特征在于,包括:机器人,其具备主体部、臂以及力传感器;控制装置,其使所述机器人动作;第一部件,其安装于所述臂的前端侧;以及所述第二部件,所述控制装置在使所述第一部件的一部分亦即设置于所述臂的前端的和旋转轴上不同的位置的所述第一部件的所述一部分以与所述第二部件成为1的距离的方式移动后,至少基于所述力传感器的输出值,时所述臂形成多个姿势,从而对臂进行校正。
根据该结构,机器人系统在使第一部件的一部分亦即设置于臂的前端的和旋转轴上不同的位置的第一部件的一部分以与第二部件成为1的距离的方式移动后,至少基于力传感器的输出值,使臂形成多个姿势,从而对臂进行校正。由此机器人系统能够容易地进行机械手的校正。
另外,本发明的其他方式为一种控制装置,其特征在于,在使安装于机器人具备的臂的前端的第一部件的一部分亦即设置于所述臂的前端的和旋转轴上不同的位置的所述一部分以与第二部件成为1的距离的方式移动后,至少基于所述力传感器的输出值,使所述臂形成多个姿势,从而对臂进行校正。
根据该结构,控制装置在使安装于机器人具备的臂的前端的第一部件的一部分亦即设置于臂的前端的和旋转轴上不同的位置的第一部件的一部分以与第二部件成为1的距离的方式移动后,至少基于力传感器的输出值,使臂形成多个姿势,从而对臂进行校正。由此控制装置能够容易地进行机械手的校正。
另外,本发明的其他方式为一种控制方法,其特征在于,在使安装于机器人具备的臂的前端的第一部件的一部分亦即设置于所述臂的前端的与旋转轴上不同的位置的所述一部分以与第二部件成为1的距离的方式移动后,至少基于所述力传感器的输出值,使所述臂形成多个姿势,从而对臂进行校正。
根据该结构,控制方法在使安装于机器人具备的臂的前端的第一部件的一部分亦即设置于臂的前端的和旋转轴上不同的位置的第一部件的一部分以与第二部件成为1的距离的方式移动后,至少基于力传感器的输出值,使臂形成多个姿势,从而对臂进行校正。由此控制方法能够容易地进行机械手的校正。
如上所述,机器人、机器人系统、控制装置以及控制方法,在使安装于臂的前端的第一部件的一部分亦即设置于臂的前端的和旋转轴上不同的位置的第一部件的一部分以与第二部件成为1的距离的方式移动后,至少基于力传感器的输出值,使臂形成多个姿势,从而对臂进行校正。由此机器人、机器人系统、控制装置以及控制方法能够容易地进行机械手的校正。
本发明的一方式为一种机器人,其特征在于,具备第一臂、第二臂、安装于所述第一臂的前端侧的第一臂用第一部件、以及安装于所述第二臂的前端侧的第二臂用第一部件,基于从控制装置取得的控制信号,在使所述第一臂用第一部件的一部分以与第二部件成为1的距离的方式移动后,进行使所述第一臂形成多个姿势的第一动作,在使所述第二臂用第一部件的一部分以与所述第二部件成为2的距离的方式移动后,进行使所述第二臂形成多个姿势的第二动作,基于所述第一动作与所述第二动作的结果,对用于控制所述第一臂的参数与用于控制所述第二臂的参数进行校正。
根据该结构,机器人在使第一臂用第一部件的一部分以与第二部件成为1的距离的方式移动后,进行使第一臂形成多个姿势的第一动作、和使第二臂用第一部件的一部分以与第二部件成为2的距离的方式移动后进行使第二臂形成多个姿势的第二动作,基于第一动作和第二动作的结果,对用于控制第一臂的参数和用于控制第二臂的参数进行校正。由此机器人能够抑制由多个臂进行作业的情况下的误差。
另外,本发明的其他方式,在机器人中也可以使用所述1的距离与所述2的距离大致相同的结构。
根据该结构,机器人在使第一臂用第一部件的一部分以与第二部件成为1的距离的方式移动后,进行使第一臂形成多个姿势的第一动作、和使第二臂用第一部件的一部分以与第二部件成为与1的距离大致相同的距离亦即2的距离的方式移动后进行使第二臂形成多个姿势的第二动作,基于第一动作和第二动作的结果,对第一臂和第二臂进行校正。由此机器人在使第一臂用第一部件的一部分相对于第二部件保持恒定的距离的状态下,使第一臂采取一个以上的姿势,在使第二臂用第一部件的一部分相对于第二部件保持恒定的距离的状态下,使第二臂采取一个以上的姿势,从而能够对第一臂和第二臂进行校正。
另外,本发明的其他方式,在机器人中也可以使用所述1的距离与所述3的距离双方均大致为0的结构。
根据该结构,机器人在使第一臂用第一部件的一部分以与第二部件距离为0的方式移动后,进行使第一臂形成多个姿势的第一动作、和使第二臂用第一部件的一部分以与第二部件距离为0的方式移动后进行使第二臂形成多个姿势的第二动作,从而基于第一动作和第二动作的结果,对第一臂与第二臂进行校正。由此机器人在保持使第一臂用第一部件的一部分与第二部件接触的状态下,使第一臂采取一个以上的姿势,在保持使第二臂用第一部件的一部分与第二部件接触的状态下,使第二臂采取一个以上的姿势,从而能够对第一臂与第二臂进行校正。
另外,本发明的其他方式,在机器人中也可以使用如下结构,即具备第一力传感器和第二力传感器,在使所述第一臂用第一部件的一部分以与所述第二部件成为1的距离的方式移动后,至少基于第一力传感器的输出值,进行使所述第一臂形成多个姿势的所述第一动作,和使所述第二臂用第一部件的一部分以与所述第二部件成为2的距离的方式移动后,至少基于第二力传感器的输出值进行使所述第二臂形成多个姿势的所述第二动作。
根据该结构,机器人在使第一臂用第一部件的一部分以与第二部件成为1的距离的方式移动后,至少基于第一力传感器的输出值进行将第一臂形成多个姿势的第一动作,和使第二臂用第一部件的一部分以与第二部件成为2的距离的方式移动后,至少基于第二力传感器的输出值进行将第二臂形成多个姿势的第二动作。由此机器人能够根据基于力传感器的输出值的第一动作与第二动作的结果,对第一臂与第二臂进行校正。
另外,本发明的其他方式,在机器人中也可以使用如下结构,即在使所述第一臂用第一部件的一部分以与所述第二部件成为所述1的距离的方式移动的情况下,在使所述第一臂用第一部件的一部分以与所述第二部件成为所述1的距离的方式移动后,使所述第一臂用第一部件的一部分移动至与所述第二部件成为与所述1的距离不同的其他距离,进行所述第一力传感器的初始化,从而使所述第一臂用第一部件的一部分以与所述第二部件成为所述1的距离的方式移动,在使所述第二臂用第一部件的一部分以与所述第二部件成为所述2的距离的方式移动的情况下,使所述第二臂用第一部件的一部分以与所述第二部件成为所述2的距离的方式移动后,使所述第二臂用第一部件的一部分移动至与所述第二部件成为与所述2的距离不同的其他距离,进行所述第二力传感器的初始化,从而使所述第二臂用第一部件的一部分以与所述第二部件成为所述2的距离的方式移动。
根据该结构,机器人在使第一臂用第一部件的一部分以与第二部件成为1的距离的方式移动的情况下,在使第一臂用第一部件的一部分以与第二部件成为1的距离的方式移动后,使第一臂用第一部件的一部分移动至与第二部件成为与1的距离不同的其他距离,进行第一力传感器的初始化,从而使第一臂用第一部件的一部分以与第二部件成为1的距离的方式移动,在使第二臂用第一部件的一部分以与第二部件成为2的距离的方式移动的情况下,在使第二臂用第一部件的一部分以与第二部件成为2的距离的方式移动后,使第二臂用第一部件的一部分移动至与第二部件成为与2的距离不同的其他距离,进行第二力传感器的初始化,从而使第二臂用第一部件的一部分以与第二部件成为2的距离的方式移动。由此机器人能够抑制施加于第一力传感器以及第二力传感器的重力等的外力所引起的误差。
另外,本发明的其他方式,在机器人中也可以使用如下结构,即在进行所述第一力传感器的所述初始化时,在待机直至所述第一臂用第一部件的振动结束为止后,进行所述第一力传感器的所述初始化,从而使所述第一臂用第一部件的一部分以与所述第二部件成为所述1的距离的方式移动,在进行所述第二力传感器的所述初始化时,在待机直至所述第二臂用第一部件的振动结束后,进行所述第二力传感器的所述初始化,从而使所述第二臂用第一部件的一部分以与所述第二部件成为所述2的距离的方式移动。
根据该结构,机器人在进行第一力传感器的初始化时,在待机直至第一臂用第一部件的振动结束为止后,进行第一力传感器的初始化,使第一臂用第一部件的一部分以与第二部件成为1的距离的方式移动,在进行第二力传感器的初始化时,在待机直至第二臂用第一部件的振动结束后,进行第二力传感器的初始化,从而使第二臂用第一部件的一部分以与第二部件成为2的距离的方式移动。由此机器人能够抑制因第一臂用第一部件的振动而产生的第一力传感器的初始化的误差与因第二臂用第一部件的振动而产生的第二力传感器的初始化的误差。
另外,本发明的其他方式,在机器人中也可以使用如下结构,即所述第一臂用第一部件的一部分设置于所述第一臂的前端的与旋转轴上不同的位置,所述第二臂用第一部件的一部分设置于所述第二臂的前端的与旋转轴上不同的位置。
根据该结构,机器人在使设置于第一臂的前端的和旋转轴上不同的位置的第一臂用第一部件的一部分以与第二部件成为1的距离的方式移动的状态下,进行使第一臂形成多个姿势的第一动作、和使设置于第二臂的前端的和旋转轴上不同的位置的第二臂用第一部件的一部分以与第二部件成为2的距离的方式移动的状态下进行将第二臂形成多个姿势的第二动作。由此机器人能够基于第一动作与第二动作的结果,对第一臂的前端的旋转轴与第二臂的前端的旋转轴进行校正。
另外,本发明的其他方式,在机器人中也可以使用如下结构,即在使所述第一臂用第一部件的一部分与所述第二部件的凹部接触的状态下,进行使所述第一臂形成多个姿势的所述第一动作、和使所述第二臂用第一部件的一部分与所述第二部件的所述凹部接触的状态下进行使所述第二臂形成多个姿势的所述第二动作。
根据该结构,机器人在使第一臂用第一部件的一部分与第二部件的凹部接触的状态下,进行使第一臂形成多个姿势的第一动作,在使第二臂用第一部件的一部分与第二部件的凹部接触的状态下,进行使第二臂形成多个姿势的第二动作。由此机器人能够将第一臂用第一部件的一部分的位置与第二臂用第一部件的一部分的位置固定于相同的位置,其结果能够抑制第一臂用第一部件的一部分与第二臂用第一部件的一部分中的任意一方或者双方与第二部件的接触点的位置偏移而产生的误差。
另外,本发明的其他方式,在机器人中也可以使用如下结构,即所述控制装置基于所述第一动作与所述第二动作的所述结果,对所述第一臂与所述第二臂一并进行校正。
根据该结构,机器人基于第一动作与第二动作的结果,对第一臂与第二臂一并进行校正。由此机器人能够抑制第一臂的校正与第二臂的校正的误差。
另外,本发明的其他方式为一种机器人校正系统,其特征在于,包括:机器人,其具备第一臂以及第二臂;控制装置,其使所述机器人动作;第一臂用第一部件,其安装于所述第一臂的前端侧;第二臂用第一部件,其安装于所述第二臂的前端侧;以及第二部件,所述控制装置在使所述第一臂用第一部件的一部分以与所述第二部件成为1的距离的方式移动后,进行使所述第一臂形成多个姿势的第一动作,在使所述第二臂用第一部件的一部分以与所述第二部件成为2的距离的方式移动后,进行使所述第二臂形成多个姿势的第二动作,基于所述第一动作与所述第二动作的结果,对所述第一臂与所述第二臂进行校正。
根据该结构,机器人校正系统在使第一臂用第一部件的一部分以与第二部件成为1的距离的方式移动后,进行使第一臂形成多个姿势的第一动作,在使第二臂用第一部件的一部分以与第二部件成为2的距离的方式移动后,进行使第二臂形成多个姿势的第二动作,基于第一动作与第二动作的结果,对第一臂和第二臂进行校正。由此机器人校正系统能够抑制由多个臂进行作业的情况下的误差。
如上所述,机器人以及机器人校正系统,在使第一臂用第一部件的一部分以与第二部件成为1的距离的方式移动后,进行使第一臂形成多个姿势的第一动作、和使第二臂用第一部件的一部分以与第二部件成为2的距离的方式移动后进行使第二臂形成多个姿势的第二动作,基于第一动作与第二动作的结果,对用于控制第一臂的参数与用于控制第二臂的参数进行校正。由此机器人以及机器人校正系统能够抑制由多个臂进行作业的情况下的误差。
附图说明
图1是表示本实施方式的机器人系统的一个例子的构成图。
图2是表示夹具的一个例子的图。
图3是表示TCP的位置不根据校正用信息取得动作而变化,而是使TCP的姿势变化的状况的一个例子的图。
图4是例示机器人具备的第一机械手以及第二机械手的各关节与机器人的腰轴的图。
图5是表示第一末端执行器的一个例子的图。
图6是表示控制装置的硬件构成的一个例子的图。
图7是表示控制装置的功能构成的一个例子的图。
图8是表示直至控制装置结束第一机械手以及第二机械手的校正的处理的流程的一个例子的流程图。
图9是例示第一机械手的姿势的图。
图10是表示本实施方式的机器人系统的一个例子的构成图。
图11是表示直至控制装置结束第一机械手以及第二机械手的校正的处理的流程的一个例子的流程图。
图12是表示本实施方式的机器人系统的一个例子的构成图。
图13是表示控制装置的功能构成的一个例子的图。
图14是表示控制装置使机器人进行规定作业的处理的流程的一个例子的流程图。
具体实施方式
第一实施方式
以下,参照附图对本发明的第一实施方式进行说明。
图1是表示本实施方式的机器人系统1的一个例子的构成图。
机器人系统1具备机器人20以及控制装置30。机器人系统1使用多个夹具对机器人20具备的机械手进行校正。在该例中,机器人系统1为使用图1所示的三个夹具J1~J3作为上述多个夹具的结构,但也可以为使用四个以上夹具的结构。以下只要不将夹具J1~J3加以区别来进行说明,则总称为夹具J进行说明。
在此,对机器人系统1进行的机械手的校正进行说明。机器人系统1从连接于各促动器的(或者所具备的)编码器取得表示机器人20的机械手具备的多个促动器的每一个的旋转角的信息。另外,促动器的旋转角是用于控制臂的参数的一个例子。以下为了便于说明,有时将促动器的旋转角简称为旋转角进行说明。
机器人系统1根据从各编码器取得的旋转角,并根据正运动学由控制装置30计算当前的机械手的TCP的位置。以下为了便于说明,将机械手的TCP的位置简称为TCP的位置进行说明。机器人系统1基于该计算出的TCP的位置,对机器人20进行控制,以便由机械手进行各种作业。
但是,计算出的TCP的位置存在因由构成机械手的部件的弹性而产生的误差、促动器的旋转的误差等,而显示与实际的TCP的位置不同的位置的情况。例如若考虑机械手仅具备一个促动器的情况,则在将从编码器取得的旋转角设为θ,将计算出的TCP的位置再现实际的TCP的位置的促动器的旋转角设为φ时,该修正如以下的算式(1)所示,通过将某值η(正或负的任意的值)与旋转角θ相加来进行该修正。
φ=θ+η···(1)
以下,将用于修正上述算式(1)表示的促动器的旋转角的值η称为关节偏置并进行说明。因此机器人系统1进行的机械手的校正即表示针对机械手具备的多个促动器的每一个的旋转角,计算出关节偏置,并通过计算出的关节偏置,对机械手所具备的多个促动器的每一个的旋转角进行修正。以下为了便于说明,将针对机械手具备的多个促动器的每一个的旋转角的关节偏置简称为关节偏置来进行说明。
通过该机械手的校正,机器人系统1能够使基于正运动学计算出的TCP的位置与实际的TCP的位置精度良好地一致。其结果,机器人系统1能够使机器人20所具备的机械手进行高精度的作业。以下对该机械手的校正中、直至机器人系统1计算出修正促动器的旋转角的关节偏置,并将计算出的关节偏置教导(存储)于控制装置30为止的处理进行说明。
三个夹具J分别设置于作业台TB的上表面。三个夹具J分别配置于在作业台TB的上表面不相互重叠的任意的位置。所谓作业台TB,为工作台等台,但除此之外也可以为地面、壁面等能够供三个夹具J的每一个设置的其他物体。在该例中,三个夹具J分别为板状的金属。另外,夹具J1在上表面设置有凹部H1,夹具J2在上表面设置有凹部H2,夹具J3在上表面设置有凹部H3。以下只要不将凹部H1~H3加以区别进行说明,则总称为凹部H进行说明。
另外,对于三个夹具J的每一个而言,如果设置有凹部H,则可以为地面、壁面等其他物体。
图2是表示夹具J1的一个例子的图。
在本实施方式中,夹具J2、J3均具有与夹具J1相同的构造,因此省略说明。另外,对于三个夹具J的每一个而言,若在上表面设置有凹部H,则三个夹具J的每一个也可以具有相互不同的构造。如图2所示,在夹具J1的上表面设置有圆锥状的凹部H1。
该凹部H1若为能够保持对TCP的位置固定的状态使TCP的姿势变化的形状,则可以为其他形状,例如也可以为研钵状等。另外在该例中,三个凹部H分别具有相同的构造,但除此之外,三个凹部H的每一个也可以具有相互不同的构造。在该情况下,三个凹部H分别为能够保持对TCP的位置固定的状态使TCP的姿势变化的形状。另外夹具J为第二部件的一个例子。
在进行机械手的校正时,机器人系统1将TCP的位置固定于某个位置。机器人系统1为了将TCP的位置固定于某个位置而使用夹具J。机器人系统1使机器人20所具备的末端执行器的规定部位与设置于夹具J的上表面的凹部H接触。末端执行器的规定部位,例如为设置于第一末端执行器END1的突起状的部位的前端。在该前端设置有球。在该球的中心设定有第一TCP位置。设置于夹具J的上表面的凹部H在接触到上述的末端执行器的规定部位的情况下,对末端执行器的规定部位向沿着夹具J的上表面的方向的移动进行固定。
以下为了便于说明,将使末端执行器的规定部位与凹部H接触,从而末端执行器的规定部位不向沿着夹具J的上表面的方向移动的情况称为将第一末端执行器END1的规定部位嵌入凹部H来进行说明。另外,以下为了便于说明,将在夹具J1中固定TCP的位置的某个位置称为固定位置X1,将在夹具J2中固定TCP的位置的某个位置称为固定位置X2,将在夹具J3中固定TCP的位置的某个位置称为固定位置X3进行说明。另外,以下只要不将固定位置X1~X3加以区别,则将这些固定位置X1~X3总称为固定位置X进行说明。另外在该例中,对第一末端执行器END1的规定部位为球的情况进行说明,但对于第一末端执行器END1的规定部位而言,若能够将第一机械手MNP1的TCP的位置固定于固定位置X,则不必为球,也可以为其他形状。
即,机器人系统1为了将TCP的位置固定于固定位置X,而将末端执行器的规定部位嵌入凹部H。然后,机器人系统1在保持将末端执行器的规定部位嵌入凹部H的状态下,使机器人20进行校正用信息取得动作。
在此,保持将末端执行器的规定部位嵌入凹部H的状态是表示将TCP的位置固定于固定位置X,但TCP的姿势未被固定的状态。在该例中,机械手的TCP的姿势在CPU(CentralProcessingUnit中央处理器)的计算方面,设定与末端执行器的规定部位的姿势一致的值来使用。而且,末端执行器的规定部位的姿势由设定于末端执行器的规定部位的坐标轴的方向规定。另外,TCP的姿势也可以设定为与其他部位的姿势一致。
另外,校正用信息取得动作是表示在保持将末端执行器的规定部位嵌入夹具J的凹部H的状态下,变更机械手的姿势的动作。所谓机械手的姿势,由机械手所具备的多个促动器的每一个的旋转角指定。
由于保持将末端执行器的规定部位嵌入凹部H的状态,因此TCP的位置不会因校正用信息取得动作而移动。另一方面,TCP的姿势因校正用信息取得动作而变化。这样为了实现TCP的位置不根据校正用信息取得动作发生变化而TCP的姿势变化的状况,末端执行器的规定部位的形状优选为球状,但若TCP的位置不因校正用信息取得动作而从固定位置X变化,则可以为其他形状。
在此,参照图3对TCP的位置不根据校正用信息取得动作发生变化,而TCP的姿势变化的状况进行说明。
图3是表示TCP的位置不根据校正用信息取得动作发生变化,而TCP的姿势变化的状况的一个例子的图。
机器人系统1为了保持向夹具J的凹部H嵌入末端执行器的规定部位O的状态,而相对于夹具J的上表面朝向铅垂下方用力F1向凹部H持续按压规定部位O。
此时,机器人系统1通过基于从力传感器取得的力传感器信息的控制(例如,柔量控制等),以不破坏夹具J的方式用规定大小的力F1将规定部位O持续按压于凹部H。据此,TCP的位置被固定于固定位置X,而无法向沿着夹具J的上表面的方向移动(被固定)。因此保持该状态,在末端执行器因校正用信息取得动作例如沿着箭头F2移动的情况下,规定部位O的姿势(即,TCP的姿势)变化,但规定部位O的位置(即,TCP的位置)不变化。
机器人系统1保持将末端执行器的规定部位嵌入凹部H的状态,使机器人20进行校正用信息取得动作,从而每当使机械手的姿势变化时,均从机械手所具备的多个促动器的每一个的编码器取得表示旋转角的信息。机器人系统1将所取得的表示多个旋转角的信息与表示此时的机械手的姿势的信息建立关联并存储为校正用信息。另外,末端执行器的规定部位只要为能够与TCP的位置一致的部位即可,也可以为机械手的规定部位等以外的部位。另外,机械手的姿势的旋转角的数量与机械手的关节数相同。
机器人系统1相对于夹具J1~J3的每一个反复进行上述的校正用信息的取得,从而取得(存储)与夹具J1~J3的每一个对应的校正用信息。另外,以下为了便于说明,对机器人系统1为按照夹具J1、J2、J3的顺序取得校正用信息的结构进行说明,但不需要按该顺序取得校正用信息,取得校正用信息的顺序可以为任意的顺序。
机器人系统1基于所取得的全部的校正用信息,并根据正运动学而对机器人20的每个姿势导出计算TCP的位置的方程式。这些被导出的方程式为:以从各编码器取得的促动器的每一个的旋转角作为输入参数,并将表示TCP的位置的坐标(三个坐标值)和关节偏置作为未知数的方程式。另外,TCP的位置由机械手的机器人坐标系表示。
机器人系统1通过求解所导出的方程式的联立方程式,从而计算出表示作为未知数的TCP的位置的坐标和关节偏置。然后,机器人系统1基于计算出的关节偏置来进行机械手的校正。通过该校正,机器人系统1能够在机器人20使机械手进行高精度的作业。
在此,对机器人系统1具备的机器人20和控制装置30进行说明。另外,在本实施方式中,作为一个例子,对机器人20具备两个机械手的情况进行说明。
机器人20为一种双臂机器人,该双臂机器人具备:第一动态摄像部11、第二动态摄像部12、第一固定摄像部21、第二固定摄像部22、第一力传感器23-1、第二力传感器23-2、第一末端执行器END1、第二末端执行器END2、第一机械手MNP1、第二机械手MNP2以及未图示的多个促动器。所谓双臂机器人,示出具有两条臂(手腕)的机器人,在本实施方式中,具有:由第一末端执行器END1与第一机械手MNP1构成的臂(以下,称为第一臂)、和由第二末端执行器END2与第二机械手MNP2构成的臂(以下,称为第二臂)这两条臂。
另外,机器人20除了双臂机器人之外,也可以为单臂机器人。所谓单臂机器人,示出具有一条臂的机器人,例如示出具有上述的第一臂和第二臂中的任意一方的机器人。另外,机器人20除了双臂机器人之外,也可以为三臂以上的机器人。所谓三臂以上的机器人,示出具有三条以上的臂的机器人。另外机器人20进一步内置控制装置30,并由内置的控制装置30控制。另外机器人20也可以代替内置控制装置30的结构,而采用由设置于外部的控制装置30控制的结构。
另外,多个促动器分别由第一机械手MNP1具备的各关节、以及第二机械手MNP2具备的各关节所具备。在此,参照图4对机器人20具备的第一机械手MNP1、第二机械手MNP2的各关节进行说明。
图4是例示机器人20具备的第一机械手MNP1以及第二机械手MNP2的各关节的图。
如图4所示,第一机械手MNP1具备由J01~J07表示的七个关节,即七个促动器。
另外,第二机械手MNP2具备由J11~J17表示的七个关节,即七个促动器。关节J01~J07、关节J11~J17分别沿着图4所示的箭头旋转。各个促动器的编码器输出表示该旋转的旋转角的信息。
在此,参照图5对机器人20具备的第一末端执行器END1进行说明。另外,第二末端执行器END2具有与第一末端执行器END1相同的构造,因此省略说明。
图5是表示第一末端执行器END1的一个例子的图。
如图5所示,第一末端执行器END1具备突起部位P,在该突起部位P的前端设置有球TCP1。
所谓上述的末端执行器的规定部位是表示该前端球。即,所谓第一末端执行器END1的规定部位是表示前端球TCP1。另外,前端球TCP1设置为前端球TCP1的中心位置与第一机械手MNP1的TCP的位置一致(或者设定为使第一机械手MNP1的TCP的位置与前端球TCP1的中心位置一致)。另外,以下将第二末端执行器END2的规定部位称为前端球TCP2来进行说明。另外,以下为了便于说明,将前端球TCP1的中心位置称为前端球TCP1的位置,将前端球TCP2的中心位置称为前端球TCP2的位置进行说明。
突起部位P以使沿突起部位的长边方向延伸的中心轴CL2和通过第一机械手MNP1的凸缘的中心的中心轴CL1偏置OF而分离的方式设置于第一末端执行器END1。以下,将这样使前端球TCP1的中心轴CL2从第一机械手MNP1的中心轴CL1偏置OF而分离的构造称为偏置构造来进行说明。
在本实施方式中,第一末端执行器END1为用于对第一机械手MNP1进行校正的专用的末端执行器,但取而代之,也可以为具备具有偏置构造的规定部位的其他末端执行器。另外中心轴CL1为图4所示的关节J07的旋转轴,且为臂的前端的旋转轴的一个例子。另外,第二末端执行器END2的中心轴CL1为图5所示的关节J17的旋转轴,且为臂的前端的旋转轴的一个例子。另外,第一末端执行器END1或第二末端执行器END2分别为第一部件的一个例子。并且前端球TCP1或前端球TCP2分别为第一部件的一部分的一个例子。
返回图1。第一臂形成为七轴垂直多关节型,支承台、第一机械手MNP1以及第一末端执行器END1,能够通过促动器的联合的动作进行七轴的自由度的动作。另外,第一臂也可以以六个自由度(六轴)以下进行动作,也可以以八个自由度(八轴)以上进行动作。另外,第一臂具备第一动态摄像部11。
第一动态摄像部11例如为照相机,具备:作为将所聚集的光转换成电信号的摄像元件的CCD(ChargeCoupledDevice电荷耦合器件)、CMOS(ComplementaryMetalOxideSemiconductor互补性氧化金属半导体)等。
第一动态摄像部11通过电缆连接为能够与控制装置30通信。经由电缆的有线通信,例如依据以太网(注册商标)、USB(UniversalSerialBus通用串行总线)等的规格来进行。另外,第一动态摄像部11和控制装置30也可以为通过依据Wi-Fi(注册商标)等的通信规格而进行的无线通信连接的结构。如图1所示,第一动态摄像部11由构成第一臂的第一机械手MNP1的一部分所具备,并且能够通过第一臂的移动而移动。
第二臂形成为七轴垂直多关节型,支承台、第二机械手MNP2以及第二末端执行器END2能够通过促动器的联合的动作,进行六轴的自由度的动作。另外,第二臂可以以六个自由度(六轴)以下进行动作,也可以以八个自由度(八轴)以上进行动作。另外,第二臂具备第二动态摄像部12。
第二动态摄像部12例如为照相机,具备作为将所聚集的光转换成电信号的摄像元件的CCD、CMOS等。
第二动态摄像部12由电缆连接为能够与控制装置30通信。经由电缆的有线通信,例如依据以太网(注册商标)、USB等的规格而进行。另外,第二动态摄像部12和控制装置30也可以为通过依据Wi-Fi(注册商标)等的通信规格而进行的无线通信连接的结构。如图1所示,第二动态摄像部12由构成第二臂的第二机械手MNP2的一部分所具备,能够通过第二臂的移动而移动。
第一固定摄像部21例如为照相机,具备作为将所聚集的光转换成电信号的摄像元件的CCD、CMOS等。第一固定摄像部21由电缆连接为能够与控制装置30通信。经由电缆的有线通信,例如依据以太网(注册商标)、USB等的规格而进行。另外,第一固定摄像部21和控制装置30也可以为通过依据Wi-Fi(注册商标)等的通信规格而进行的无线通信连接的结构。
第二固定摄像部22例如为照相机,具备作为将所聚集的光转换成电信号的摄像元件的CCD、CMOS等。第二固定摄像部22由电缆连接为能够与控制装置30通信。经由电缆的有线通信,例如依据以太网(注册商标)、USB等的规格而进行。另外,第二固定摄像部22与控制装置30也可以为通过依据Wi-Fi(注册商标)等的通信规格而进行的无线通信连接的结构。
另外,在本实施方式中,机器人20也可以为不具备第一动态摄像部11、第二动态摄像部12、第一固定摄像部21以及第二固定摄像部22的一部分或者全部的结构。
在机器人20的第一末端执行器END1与第一机械手MNP1之间具备第一力传感器23-1。第一力传感器23-1对作用于第一末端执行器END1的力、力矩进行检测。第一力传感器23-1通过通信,将表示检测出的力、力矩的信息(以下,称为力传感器信息)向控制装置30输出。
在第二末端执行器END2与第二机械手MNP2之间具备第二力传感器23-2。第二力传感器23-2对作用于第二末端执行器END2的力、力矩进行检测。第二力传感器23-2通过通信将表示检测出的力、力矩的信息(以下,称为力传感器信息)向控制装置30输出。由第一力传感器23-1和第二力传感器23-2中的任意一方或双方检测出的力传感器信息,例如用于基于由控制装置30进行的机器人20的力传感器信息的控制。另外,以下只要不需要将第一力传感器23-1与第二力传感器23-2加以区别,则总称为力传感器23来进行说明。另外,表示力传感器信息所包括的力的大小、力矩的大小的值是力传感器的输出值的一个例子。
机器人20所具备的第一动态摄像部11、第二动态摄像部12、第一固定摄像部21、第二固定摄像部22、第一力传感器23-1、第二力传感器23-2、第一末端执行器END1、第二末端执行器END2、第一机械手MNP1、第二机械手MNP2以及未图示的多个促动器的每一个(以下,称为机器人20所具备的各功能部),例如由电缆连接为能够与内置于机器人20的控制装置30通信。经由电缆的有线通信,例如依据以太网(注册商标)、USB等的规格而进行。另外,机器人20所具备的各功能部与控制装置30,也可以通过依据Wi-Fi(注册商标)等的通信规格而进行的无线通信连接。
在本实施方式中,机器人20所具备的各功能部,取得从内置于机器人20的控制装置30所输入的控制信号,并基于取得的控制信号进行第一机械手MNP1以及第二机械手MNP2的校正用信息取得动作。
控制装置30接受由用户进行的微调操作等操作,以进行基于所接受的操作的动作的方式控制机器人20。另外,控制装置30以进行校正用信息取得动作的方式控制机器人20。控制装置30基于机器人20进行的校正用信息取得动作,计算出修正机器人20所具备的多个促动器的每一个的旋转角的关节偏置。然后控制装置30对计算出的关节偏置进行存储。
接下来,参照图6对控制装置30的硬件构成进行说明。
图6是表示控制装置30的硬件构成的一个例子的图。
控制装置30例如具备:CPU31、存储部32、输入接受部33、通信部34以及显示部35,经由通信部34与机器人20进行通信。这些构成要素被连接为经由总线Bus能够相互通信。CPU31执行储存于存储部32的各种程序。
存储部32例如包括HDD(HardDiskDrive硬盘驱动器)、SSD(SolidStateDrive固态驱动器)、EEPROM(ElectricallyErasableProgrammableRead-OnlyMemory电可擦编程只读存储器)、ROM(Read-OnlyMemory只读存储器)、RAM(RandomAccessMemory随机存取存储器)等,并储存控制装置30处理的各种信息、图像、程序等。另外,代替内置于控制装置30,存储部32也可以为通过USB等数字输入输出端口等连接的外置式的存储装置。
输入接受部33例如是具备键盘、鼠标、触摸屏等的示教板、或其他输入装置。另外输入接受部33也可以与显示部构成为一体来作为触摸面板。
通信部34例如构成为包括USB等数字输入输出端口、以太网(注册商标)端口等。
显示部35例如为液晶显示面板或者有机EL(ElectroLuminescence电致发光)显示面板。
接下来,参照图7对控制装置30的功能构成进行说明。
图7是表示控制装置30的功能构成的一个例子的图。
控制装置30具备:存储部32、输入接受部33、显示部35以及控制部36。控制部36所具备的功能部中的一部分或者全部,例如通过CPU31执行存储于存储部32的各种程序而实现。另外,这些功能部中的一部分或者全部也可以为LSI(LargeScaleIntegration大规模集成)、ASIC(ApplicationSpecificIntegratedCircuit专用集成电路)等硬件功能部。
控制部36对控制装置30的整体进行控制。控制部36具备显示控制部40和校正控制部41。
显示控制部40在机械手的校正处理中生成辅助由用户进行的操作的GUI(GraphicalUserInterface图形用户界面),并使所生成的GUI显示于显示部35。在该GUI中例如包括:用于开始机械手的校正处理的按钮、用于对机器人20进行微调操作的微调键等。
校正控制部41具备:机器人控制部42、力传感器初始化部43、力传感器信息取得部44、旋转角取得部45、关节偏置计算部46、误差评价部47以及教示部48。校正控制部41对第一机械手MNP1以及第二机械手MNP2的校正的处理的整体进行控制。
更具体而言,校正控制部41基于由输入接受部33接受的操作(例如,经由GUI的微调操作),并通过机器人控制部42使机器人20移动。另外,在本实施方式中,对校正控制部41经由GUI而从输入接受部33接受操作的情况进行说明,但也可以为校正控制部41不经由GUI而经由开关、按钮等接受操作的构成。另外,在该GUI中包括:使机器人20移动的微调画面、开始第一机械手MNP1的校正用信息取得动作的按钮、开始第二机械手MNP2的校正用信息取得动作的按钮等。
机器人控制部42根据来自校正控制部41的要求使机器人20动作。另外,机器人控制部42从力传感器信息取得部44取得由力传感器23检测出的力传感器信息,并通过基于所取得的力传感器信息的控制,对机器人20进行控制。
力传感器初始化部43设定(初始化)由力传感器23检测出的力传感器信息的零点。例如,力传感器初始化部43在未从力传感器23检测出重力以外的状态下,将由力传感器23检测出的重力的大小设为零点。以下将上述的处理称为力传感器23的初始化来进行说明。
力传感器信息取得部44取得由力传感器23检测出的力传感器信息。然后力传感器信息取得部44将所取得的力传感器信息向机器人控制部42输出。
旋转角取得部45从第一机械手MNP1所具备的多个促动器的编码器取得表示旋转角的信息。然后旋转角取得部45将所取得的表示多个旋转角的信息与表示该时刻的第一机械手MNP1的姿势的信息(例如,用于区别姿势的ID等)建立关联,并作为校正用信息存储于存储部32。另外,表示该旋转角的信息,表示第一机械手MNP1的姿势。另外,在具有多个夹具J的情况下,在校正用信息中,将表示供前端球TCP1嵌入的夹具J的凹部H的信息相对于表示多个旋转角的信息建立关联。所谓表示夹具J的凹部H的信息,例如为用于区别凹部H的每一个的ID等,但若能够区别凹部H的每一个,则也可以为其他信息。另外,旋转角取得部45对第二机械手MNP2进行与对第一机械手MNP1的上述处理相同的处理。
关节偏置计算部46取得由存储部32存储的校正用信息。关节偏置计算部46基于所取得的校正用信息,计算出对第一机械手MNP1以及第二机械手MNP2所具备的多个促动器的每一个的旋转角进行修正的关节偏置。关节偏置计算部46将计算出的表示关节偏置的信息存储于存储部32。
误差评价部47逐个读取存储于存储部32的第一机械手MNP1的校正用信息,针对所读取的每个校正用信息,通过基于校正用信息所包括的表示旋转角的信息与存储于存储部32的表示关节偏置的信息的正运动学,计算出第一机械手MNP1的TCP的位置。
而且,误差评价部47基于针对每个校正用信息(即,针对机器人20的每个姿势)而计算出的全部的第一机械手MNP1的TCP的位置,计算出表示这些第一机械手MNP1的TCP的位置的差异程度的量。以下,作为一个例子,对表示该差异程度的量为标准偏差的情况进行说明。即,误差评价部47基于针对每个校正用信息而计算出的全部的第一机械手MNP1的TCP的位置,将这些第一机械手MNP1的TCP的位置的标准偏差计算为第一标准偏差。另外,表示差异程度的量除了标准偏差之外,例如也可以为方差、标准误差等。误差评价部47对计算出的第一标准偏差是否小于规定值进行判定(评价)。
另外,误差评价部47逐个读取存储于存储部32的第二机械手MNP2的校正用信息,针对所读取的每个校正用信息,通过基于校正用信息所包括的表示旋转角的信息与存储于存储部32的表示关节偏置的信息的正运动学,计算出第二机械手MNP2的TCP的位置。然后误差评价部47基于针对每个校正用信息(即,针对机器人20的每个姿势)而计算出的全部的第二机械手MNP2的TCP的位置,将这些第二机械手MNP2的TCP的位置的标准偏差计算为第二标准偏差。误差评价部47对计算出的第二标准偏差是否小于规定值进行判定(评价)。
教示部48在误差评价部47判定为由误差评价部47计算出的第一标准偏差以及第二标准偏差双方小于规定值Y1的情况下,将修正第一机械手MNP1以及第二机械手MNP2所具备的多个促动器的每一个的旋转角的关节偏置存储于存储部32。另外,教示部48也可以为对第一标准偏差是否小于规定值Y1进行判定,对第二标准偏差是否小于与规定值Y1不同的规定值Y2进行判定的结构。
以下,参照图8对直至控制装置30结束第一机械手MNP1以及第二机械手MNP2的校正为止的处理进行说明。
图8是表示直至控制装置30结束第一机械手MNP1以及第二机械手MNP2的校正为止的处理的流程的一个例子的流程图。
首先,显示控制部40使在机械手的校正处理中辅助用户进行的操作的GUI显示于显示部35(步骤S100)。
接下来,控制部36针对机器人20所具备的每个机械手(即,第一机械手MNP1和第二机械手MNP2),反复进行从步骤S120至步骤S210的处理(步骤S110)。以下为了便于说明,对首先对第一机械手MNP1进行从步骤S120至步骤S210的处理,接下来对第二机械手MNP2进行从步骤S120至步骤S210的处理的情况进行说明。
因此,对从步骤S120至步骤S210的处理进行说明,主要说明对第一机械手MNP1的处理。另外,控制部36也可以为首先对第二机械手MNP2进行从步骤S120至步骤S210的处理,接下来对第一机械手MNP1进行从步骤S120至步骤S210的处理的构成。
机器人控制部42基于在步骤S100中经由显示于显示部35的GUI而由输入接受部33接受的来自用户的微调操作,例如使第一机械手MNP1移动,直至第一末端执行器END1的前端球TCP1的位置嵌入三个夹具J中的任意的凹部H为止(步骤S120)。
在此,对机器人控制部42基于来自用户的微调操作,将第一末端执行器END1的前端球TCP1的位置首先嵌入夹具J1的凹部H1进行说明。而且如以下说明的那样,机器人控制部42保持将第一末端执行器END1的前端球TCP1嵌入夹具J1的凹部H1的状态,进行从步骤S130至步骤S200的处理。另外,机器人控制部42按照夹具J1、J2、J3的顺序反复进行从该步骤S130至步骤S200的处理。另外,该顺序仅是一个例子,也可以为其他顺序。
接下来,校正控制部41通过输入接受部33接受用于在步骤S100中经由显示于显示部35的GUI开始第一机械手MNP1的校正处理的操作(例如,点击开始第一机械手MNP1的校正处理的按钮)(步骤S130)。接下来,机器人控制部42使嵌入夹具J1的凹部H1的前端球TCP1,从夹具J1的凹部H1向规定方向移动规定距离。然后力传感器初始化部43在该时刻进行第一力传感器23-1的初始化(步骤S140)。
另外,规定方向例如为铅垂上方,但也可以为其他方向。另外,规定距离只要为前端球TCP1从夹具J1的凹部H1分离的距离即可,但优选为在前端球TCP1从夹具J1的凹部H1分离的期间,前端球TCP1的位置不因振动等而向沿着设置有凹部H1的夹具J1的上表面的方向偏移(或者即使偏移,通过基于柔量控制那样的力传感器信息的控制而使前端球TCP1沿着凹部H1的内壁,从而容易地返回偏移前的位置)的程度的距离。另外,在前端球TCP1从夹具J的凹部H分离的期间,前端球TCP1的位置向沿着夹具J的上表面的方向偏移的原因,除了前端球TCP1的振动之外,也考虑有在该阶段未计算出修正各促动器的旋转角的关节偏置而引起的使前端球TCP1的位置移动时的误差、或力传感器23的值的振动(增减)等。
另外,机器人控制部42在使嵌入到夹具J1的凹部H1的前端球TCP1从夹具J的凹部H1向规定方向移动规定距离后,待机直至前端球TCP1(或者第一机械手MNP1)的振动结束。更具体而言,机器人控制部42在该待机过程中,待机直至经过规定时间,然后,迁移至步骤S150的处理,但取而代之,也可以为由力传感器23对第一机械手MNP1的振动的每个单位时间的振动数进行测定,并待机至测定出的振动数成为预先决定的阈值以下的构成等。
接下来,机器人控制部42为了使前端球TCP1再次嵌入到夹具J1的凹部H1,而向与步骤S140中的规定方向相反的方向移动。此时,机器人控制部42从力传感器信息取得部44取得力传感器信息,并通过基于所取得的力传感器信息的控制,使前端球TCP1移动,直至前端球TCP1嵌入夹具J1的凹部H1为止(步骤S150)。在将前端球TCP1的位置嵌入到夹具J1的凹部H1后,机器人控制部42对嵌入到凹部H1的前端球TCP1向铅垂下方施加规定大小的力。然后,机器人控制部42保持向步骤S140中的规定方向的相反方向施加规定大小的力的状态,进行从步骤S160至步骤S200的处理。
接下来,旋转角取得部45从第一机械手MNP1具备的多个促动器的每一个的编码器取得表示旋转角的信息(步骤S160)。另外,在从第一机械手MNP1具备的多个促动器的每一个的编码器取得表示旋转角的信息时,机器人控制部42通过第一力传感器23-1对第一机械手MNP1的振动的每个单位时间的振动数进行测定,并待机直至测定出的振动数成为预先决定的阈值以下。由此,机器人控制部42能够抑制各促动器的旋转角因第一机械手MNP1的振动而变化。接着,旋转角取得部45将使表示当前的第一机械手MNP1的姿势的信息与在步骤S160中取得的表示旋转角的信息建立关联的校正用信息存储于存储部32(步骤S170)。接下来,校正控制部41对存储于存储部32的校正用信息的个数是否为预先决定的规定量以上进行判定(步骤S180)。
在此,该规定量只要为关节偏置计算部46计算出关节偏置时所使用的联立方程式的未知数的个数以上即可,在该例中为13。另外,优选通过在步骤S190中变更的姿势,以第一机械手MNP1具备的多个促动器分别移动恒定角以上的方式取得校正用信息。
在步骤S180中,在校正控制部41判定为存储于存储部32的校正用信息的个数并非预先决定的规定量以上的情况下(步骤S180-否),机器人控制部42以将第一机械手MNP1的姿势变更成接下来的姿势的方式对机器人20进行控制(步骤S190),然后,以变更后的第一机械手MNP1的姿势,进行从步骤S160至步骤S180的处理。
在此,机器人控制部42可以为在将第一机械手MNP1的姿势变更成接下来的姿势时,按顺序读取表示第一机械手MNP1的姿势的信息,并按照所读取的顺序变更第一机械手MNP1的姿势的构成,也可以为随机变更第一机械手MNP1的姿势的构成等。以下,对机器人控制部42按顺序读取存储于存储部32的表示姿势的信息,按所读取的顺序变更第一机械手MNP1的姿势的情况进行说明。另外,第一机械手MNP1或者第二机械手MNP2的姿势分别为臂的姿势的一个例子。并且机器人控制部42在将第一机械手MNP1的姿势向第一姿势所包括的姿势变更时,通过柔量控制来变更姿势。由此机器人控制部42能够不破坏第一末端执行器END1、构成夹具J、第一机械手MNP1的各部件,而变更第一机械手MNP1的姿势。
在此,参照图9对机器人控制部42在步骤S190中变更第一机械手MNP1的姿势的处理进行说明。
图9是例示第一机械手MNP1的姿势的图。图9(A)示出第一机械手MNP1的姿势的一个例子。图9(B)示出第一机械手MNP1的姿势的其他例子。图9(C)示出第一机械手MNP1的姿势的又一其他例子。
机器人控制部42保持将前端球TCP1嵌入夹具J的凹部H的状态,并且例如将第一机械手MNP1的姿势从图9(A)所示的第一机械手MNP1的姿势向图9(B)、图9(C)所示的第一机械手MNP1的姿势变更。通过这样变更姿势,从而不使设定于前端球TCP1的中心的第一机械手MNP1的TCP的位置从固定位置X改变,就能够取得针对第一机械手MNP1的每个姿势而不同的多个旋转角、亦即第一机械手MNP1所具备的多个促动器的每一个的旋转角。
另一方面,在校正控制部41判定为在步骤S180中存储于存储部32的校正用信息的个数为预先决定的规定量以上的情况下(步骤S180-是),机器人控制部42针对夹具J1~夹具J3的全部的夹具判定是否反复进行了从步骤S140至步骤S190的处理(步骤S200)。另外,从步骤S140至步骤S190的处理是使第一机械手MNP1以及第二机械手MNP2分别进行上述的校正用信息取得动作的处理的一个例子。
在对夹具J1~夹具J3的全部的夹具判定为未反复进行从步骤S140至步骤S190的处理的情况下(步骤S200-否),机器人控制部42从存储部32读取表示设置于夹具J1、J2、J3的每一个的上表面的凹部H1~H3的相对的位置的信息。而且,机器人控制部42基于被读取的表示凹部H1~H3的相对的位置的信息,使前端球TCP1移动直至嵌入到下一个夹具(在该例中为夹具J2)的凹部H(步骤S210)。然后,力传感器初始化部43返回步骤S140,进行第一力传感器23-1的初始化。
另一方面,在对夹具J1~夹具J3的全部的夹具判定为反复进行了从步骤S140至步骤S190的处理的情况下(步骤S200-是),机器人控制部42返回步骤S110,对第二机械手MNP2再次进行从步骤S120至步骤S210的处理(步骤S215)。而且,在对第二机械手MNP2的这些处理结束后,关节偏置计算部46读取全部存储于存储部32的校正用信息。另外,关节偏置计算部46读取表示凹部H1~H3的相对的位置的信息。然后关节偏置计算部46基于所读取的表示校正用信息以及凹部H1~H3的相对的位置的信息,计算出第一机械手MNP1以及第二机械手MNP2的每一个所具备的多个促动器的关节偏置,并使计算出的关节偏置存储于存储部32(步骤S220)。
另外,步骤S220的表示关节偏置的信息向存储部32的存储,是在步骤S230的处理中用于使用关节偏置的暂时的存储,与上述的关节偏置的教示不同。
在此,对基于关节偏置计算部46的关节偏置的计算处理进行说明。在正运动学中,针对第一机械手MNP1的每个校正用信息(即,针对凹部H的每一个的位置与第一机械手MNP1的姿势的每个组合),获得计算出第一机械手MNP1的TCP的位置以及姿势的方程式。计算出这些第一机械手MNP1的TCP的位置以及姿势的方程式的输入参数为:第一机械手MNP1具备的多个促动器的每一个的旋转角。
另外,计算出这些第一机械手MNP1的TCP的位置以及姿势的方程式的未知数为:修正第一机械手MNP1所具备的多个促动器的每一个的旋转角的关节偏置(七个关节偏置)、凹部H1~H3的每一个的表示第一机械手MNP1的TCP的位置的坐标(九个坐标值)、表示第一机械手MNP1的TCP的姿势的角度(三个角度值)。另外,关节偏置计算部46不需要从计算出这些第一机械手MNP1的TCP的位置的方程式计算出全部的未知数,例如,关于第一机械手MNP1的TCP的位置,在满足机械精度的情况下,不需要计算出第一机械手MNP1的TCP的位置。
在此,凹部H1的第一机械手MNP1的TCP的位置(即,固定位置X1)、凹部H2的第一机械手MNP1的TCP的位置(即,固定位置X2)、凹部H3的第一机械手MNP1的TCP的位置(即,固定位置X3),能够由表示凹部H1~H3的相对的位置的信息,由凹部H1~H3中的任意一个位置表示。即,凹部H1~H3的每一个的表示第一机械手MNP1的TCP的位置的坐标,能够由三个坐标值表示。在本实施方式中,凹部H1的第一机械手MNP1的TCP的位置、凹部H2的第一机械手MNP1的TCP的位置、凹部H3的第一机械手MNP1的TCP的位置,由固定位置X1的坐标表示,但也可以由固定位置X2、固定位置X3的位置表示。
另一方面,在正运动学中,针对第二机械手MNP2的每个校正用信息(即,针对凹部H的每一个的位置、第二机械手MNP2的姿势的每个组合),获得计算出第二机械手MNP2的TCP的位置以及姿势的方程式。计算出这些第二机械手MNP2的TCP的位置以及姿势的方程式的输入参数为:第二机械手MNP2具备的多个促动器的每一个的旋转角。
另外,计算出这些第二机械手MNP2的TCP的位置以及姿势的方程式的未知数为:修正第二机械手MNP2具备的多个促动器的每一个的旋转角的关节偏置(七个关节偏置)、凹部H1~H3的每一个的表示第二机械手MNP2的TCP的位置的坐标(九个坐标值)、表示第二机械手MNP2的TCP的姿势的角度(三个坐标值)。另外,关节偏置计算部46不需要从计算出这些第二机械手MNP2的TCP的位置的方程式计算全部的未知数,例如,关于第二机械手MNP2的TCP的位置,在满足机械精度的情况下,不需要计算出第二机械手MNP2的TCP的位置。
在此,与第一机械手MNP1的情况同样,凹部H1的第二机械手MNP2的TCP的位置(即,固定位置X1)、凹部H2的第二机械手MNP2的TCP的位置(即,固定位置X2)、凹部H3的第二机械手MNP2的TCP的位置(即,固定位置X3),能够由表示凹部H1~H3的相对的位置的信息,由凹部H1~H3中的任意一个位置表示。即,凹部H1~H3的每一个的表示第二机械手MNP2的TCP的位置的坐标,能够由三个坐标值表示。
在本实施方式中,凹部H1的第二机械手MNP2的TCP的位置、凹部H2的第二机械手MNP2的TCP的位置、凹部H3的第二机械手MNP2的TCP的位置,由固定位置X1表示,但也可以由固定位置X2、固定位置X3表示。但是,为了便于求解联立方程式,第一机械手MNP1的TCP的位置与第二机械手MNP2的TCP的位置必须为固定位置X1~X3中的任一个或被共通化。
如上所述,第一机械手MNP1的多个方程式与第二机械手MNP2的多个方程式所包括的TCP的位置,由相同的变量表示。利用该位置,并通过最快下降法、牛顿法、拉凡格氏法等那样的非线性最佳化计算,来求解基于第一机械手MNP1的多个方程式与第二机械手MNP2的多个方程式的联立方程式,由此能够计算出修正第一机械手MNP1所具备的多个促动器的每一个的旋转角的关节偏置、和修正第二机械手MNP2具备的多个促动器的每一个的旋转角的关节偏置的双方。
因此,关节偏置计算部46基于从存储部32所读取的校正用信息,导出第一机械手MNP1的多个方程式与第二机械手MNP2的多个方程式,并基于导出的方程式一并通过最快下降法、牛顿法、拉凡格氏法等那样的非线性最佳化计算来求解联立方程式,从而计算出修正第一机械手MNP1具备的多个促动器的每一个的旋转角的关节偏置、和修正第二机械手MNP2具备的多个促动器的每一个的旋转角的关节偏置的双方。
由此,关节偏置计算部46能够提高第一机械手MNP1与第二机械手MNP2的协调作业的精度。所谓协调作业是使第一机械手MNP1的TCP的位置与第二机械手MNP2的TCP的位置分别向相同的位置移动,而由第一机械手MNP1以及第二机械手MNP2双方进行的作业。
另外,机器人系统1使用通过一并求解上述的联立方程式而计算出关节偏置的方法,能够避免修正机械手的根部(与末端执行器具备的一侧相反的一侧的端部)的促动器的旋转角的关节偏置变得不定,从而能够全部计算出相对于机械手具备的多个促动器的旋转角的每一个的关节偏置,其中,联立方程式基于将机械手的TCP的位置固定于相对的位置已知的多个点(在该例中为三点,但只要为两点以上即可)的每一个而获得的校正用信息。
接下来,误差评价部47从存储部32读取在步骤S220中存储于存储部32的表示第一机械手MNP1的关节偏置的信息。而且,误差评价部47从存储部32逐个读取在步骤S170中计算出的第一机械手MNP1的校正用信息,针对所读取的每个校正用信息,通过基于校正用信息所包括的旋转角和所读取的关节偏置的正运动学,计算出第一机械手MNP1的TCP的位置。而且,误差评价部47基于针对每个校正用信息(即,针对第一机械手MNP1的每个姿势)而计算出的全部的第一机械手MNP1的TCP的位置,将这些TCP的位置的标准偏差计算为第一标准偏差。
另外,误差评价部47从存储部32读取在步骤S220中存储于存储部32的表示第二机械手MNP2的关节偏置的信息。而且,误差评价部47从存储部32逐个读取在步骤S170中计算出的第二机械手MNP2的校正用信息,针对所读取的每个校正用信息,并通过基于校正用信息所包括的旋转角与所读取的关节偏置的正运动学,计算出第二机械手MNP2的TCP的位置。而且,误差评价部47基于针对每个校正用信息(即,针对第二机械手MNP2的每个姿势)而计算出的全部的第二机械手MNP2的TCP的位置,将这些TCP的位置的标准偏差计算为第二标准偏差(步骤S230)。
接下来,误差评价部47对在步骤S230中计算出的第一标准偏差与在步骤S230中计算出的第二标准偏差双方分别是否小于规定值Y1进行判定(评价)(步骤S240)。在判定为在步骤S230中计算出的第一标准偏差与在步骤S230中计算出的第二标准偏差中的任意一方并非小于规定值的情况下(步骤S240-否),机器人控制部42返回步骤S110,取得第一机械手MNP1以及第二机械手MNP2的校正用信息,并重新计算出关节偏置。
另一方面,在误差评价部47判定为在步骤S230中计算出的第一标准偏差与在步骤S230中计算出的第二标准偏差双方小于规定值Y1的情况下(步骤S240-是),教示部48使在步骤S220中计算出的关节偏置存储于存储部32(步骤S250)。另外,在本实施方式中,教示部48为对在步骤S230中计算出的第一标准偏差与在步骤S230中计算出的第二标准偏差双方是否小于规定值Y1进行判定的构成,但除此之外,也可以为在误差评价部47判定为在步骤S230中计算出的第一标准偏差与在步骤S230中计算出的第二标准偏差中的任意一方小于规定值Y1的情况下,使在步骤S220中计算出的关节偏置存储于存储部32的(教示的)构成。
另外,机器人控制部42在从步骤S150至步骤S210的处理中,保持将前端球TCP1嵌入到夹具J的凹部H的状态、即接触的状态,来变更第一机械手MNP1的姿势,从而取得表示各促动器的旋转角的信息,但除此之外,也可以为保持凹部H与前端球TCP1分开规定距离的状态,来变更第一机械手MNP1的姿势,从而取得表示各促动器的旋转角的信息的构成。在该情况下,机器人控制部42以前端球TCP1与凹部H的相对位置关系不发生变化的方式(即,固定相对位置关系),来变更第一机械手MNP1的姿势。
另外,机器人控制部42,在从步骤S150至步骤S210的处理中,保持将前端球TCP2嵌入到夹具J的凹部H的状态、即接触的状态,来变更第二机械手MNP2的姿势,从而取得表示各促动器的旋转角的信息,但除此之外,也可以为保持凹部H与前端球TCP2分开规定距离的状态,来变更第二机械手MNP2的姿势,从而取得表示各促动器的旋转角的信息的构成。在该情况下,机器人控制部42以前端球TCP2与凹部H的相对位置关系不发生变化的方式(即,固定相对位置关系),来变更第二机械手MNP2的姿势。前端球TCP1(或者前端球TCP2)与凹部H的相对位置关系固定时前端球TCP1(或者前端球TCP2)与凹部H之间的距离为1的距离的一个例子。
如以上说明的那样,本实施方式的机器人系统1针对多个(在该例中为三个)夹具J的每一个,在使前端球TCP1(或者前端球TCP2)以与夹具J成为1的距离的方式移动的状态下,至少基于从力传感器23取得的力传感器信息,使第一机械手MNP1(或者第二机械手MNP2)形成多个姿势,从而对第一机械手MNP1(或者第二机械手MNP2)进行校正。由此机器人系统1能够容易地进行机械手的校正。
另外,机器人系统1针对多个夹具J的每一个,在使前端球TCP1(前端球TCP2)与夹具J大致成为0的距离的方式移动的状态下,至少基于从力传感器23取得的力传感器信息,使第一机械手MNP1(第二机械手MNP2)形成多个姿势,从而对第一机械手MNP1(第二机械手MNP2)进行校正。由此机器人系统1保持使前端球TCP1(前端球TCP2)与夹具J接触的状态,使第一机械手MNP1(第二机械手MNP2)采取一个以上的姿势,从而能够对第一机械手MNP1(第二机械手MNP2)进行校正。
另外,机器人系统1针对多个夹具J的每一个,在使前端球TCP1(前端球TCP2)以与夹具J成为1的距离的方式移动后,使前端球TCP1(前端球TCP2)移动至与夹具J成为与1的距离不同的其他距离,并进行力传感器23的初始化,从而使前端球TCP1(前端球TCP2)以与夹具J成为1的距离的方式移动。由此机器人系统1能够抑制施加于力传感器23的重力等的外力所引起的误差。
另外,机器人系统1在进行力传感器23的初始化时,待机直至第一末端执行器END1(或者第二末端执行器END2)的振动结束后,进行力传感器23的初始化,从而使前端球TCP1(前端球TCP2)以与夹具J成为1的距离的方式移动。由此机器人系统1能够抑制因前端球TCP1(或者前端球TCP2)的振动而产生的力传感器23的初始化的误差。
另外,机器人系统1在使前端球TCP1(或者前端球TCP2)与夹具J的凹部H接触的状态下,使第一机械手MNP1(或者第二机械手MNP2)形成多个姿势。由此,机器人系统1保持固定前端球TCP1(或者前端球TCP2)的位置的状态,使第一机械手MNP1(或者第二机械手MNP2)形成多个姿势,从而能够通过关节偏置对用于控制第一机械手MNP1(或者第二机械手MNP2)的促动器的旋转角进行校正。
另外,机器人系统1对第一机械手MNP1以及第二机械手MNP2一并进行校正。由此机器人系统1能够提高第一机械手MNP1以及第二机械手MNP2的协调作业的精度。
第二实施方式
以下,参照附图对本发明的第二实施方式进行说明。
图10是表示本实施方式的机器人系统2的一个例子的构成图。另外,在第二实施方式中,对与第一实施方式相同的构成部标注相同的附图标记,并省略说明。
机器人系统2具备机器人20和控制装置30。机器人系统2使用图10所示的夹具J1对机器人20具备的机械手进行校正。在此,对机器人系统2进行的机械手的校正进行说明。机器人系统2从连接于各促动器的(或者具备的)编码器取得表示机器人20的机械手具备的多个促动器的每一个的旋转角的信息。以下为了便于说明,有时将促动器的旋转角简称为旋转角来进行说明。
机器人系统2根据从各编码器取得的旋转角,并基于正运动学由控制装置30计算当前的机械手的TCP的位置。以下为了便于说明,将机械手的TCP的位置简称为TCP的位置进行说明。机器人系统2基于该计算出的TCP的位置,以由机械手进行各种作业的方式对机器人20进行控制。
但是,计算出的TCP的位置存在因由构成机械手的部件的弹性而产生的误差或促动器的旋转的误差等,而表示出与实际的TCP的位置不同的位置的情况。
以下,将用于修正上述算式(1)表示的促动器的旋转角的值η称为关节偏置来进行说明。因此机器人系统2进行的机械手的校正是表示:针对机械手具备的多个促动器的每一个的旋转角计算出关节偏置,并通过计算出的关节偏置,对机械手具备的多个促动器的每一个的旋转角进行修正的情况。以下为了便于说明,将机械手具备的多个促动器的每一个的旋转角的关节偏置简称为关节偏置进行说明。
通过该机械手的校正,机器人系统2能够使基于正运动学计算出的TCP的位置与实际的TCP的位置精度良好地一致。其结果,机器人系统2能够使机器人20具备的机械手进行高精度的作业。以下,对该机械手的校正中、直至机器人系统2计算出修正促动器的旋转角的关节偏置,并将计算出的关节偏置教示(存储)于控制装置30为止的处理进行说明。
在进行上述的机械手的校正时,机器人系统2将TCP的位置固定于某个位置。机器人系统2为了将TCP的位置固定于某个位置而使用夹具J1。机器人系统2使机器人20具备的末端执行器的规定部位与设置于夹具J1的上表面的凹部H1接触。末端执行器的规定部位,例如为设置于第一末端执行器END1的突起状的部位的前端。在该前端设置有球。在该球的中心设定有第一TCP位置。设置于夹具J1的上表面的凹部H1在接触到这样的末端执行器的规定部位的情况下,对末端执行器的规定部位向沿着夹具J1的上表面的方向的移动进行固定。
以下为了便于说明,将使末端执行器的规定部位与凹部H1接触,从而末端执行器的规定部位不向沿着夹具J1的上表面的方向移动的情况称为将第一末端执行器END1的规定部位嵌入凹部H1来进行说明。另外,以下为了便于说明,将TCP的位置被固定的某个位置称为固定位置X进行说明。另外在该例中,对第一末端执行器END1的规定部位为球的情况进行说明,但对于第一末端执行器END1的规定部位而言,若能够将TCP的位置固定于固定位置X,则不必为球,也可以为其他形状。
即,机器人系统2为了将TCP的位置固定于固定位置X,而将末端执行器的规定部位嵌入凹部H1。然后机器人系统2在保持将末端执行器的规定部位嵌入凹部H1的状态下,使机器人20进行校正用信息取得动作。
在此,参照图3对TCP的位置不根据校正用信息取得动作发生变化,而TCP的姿势变化的状况进行说明。
机器人系统2为了保持将末端执行器的规定部位嵌入至夹具J1的凹部H1O的状态,而利用力F1将规定部位O相对于夹具J1的上表面朝向铅垂下方持续按压于凹部H1。
此时,机器人系统2通过基于从后述的力传感器23取得的力传感器信息的控制,以不破坏夹具J1的方式用规定大小的力F1将规定部位O持续按压于凹部H1。据此,TCP的位置固定于固定位置X,而无法向沿着夹具J1的上表面的方向移动(被固定)。因此在保持该状态,末端执行器因校正用信息取得动作例如沿着箭头F2移动的情况下,规定部位O的姿势(即,TCP的姿势)发生变化,但规定部位O的位置(即,TCP的位置)不变化。
机器人系统2保持将末端执行器的规定部位嵌入凹部H1的状态使机器人20进行校正用信息取得动作,从而每当使机器人20的姿势变化时,均从机器人20具备的多个促动器的每一个的编码器取得表示旋转角的信息。机器人系统2将所取得的表示多个旋转角的信息与表示此时的机器人20的姿势的信息建立关联,并存储为校正用信息。另外,末端执行器的规定部位只要为能够与TCP的位置一致的部位即可,也可以为机械手的规定部位等以外的部位。
机器人系统2基于通过上述说明的处理所存储的校正用信息,并根据正运动学,针对机器人20的每个姿势导出计算TCP的位置的方程式。这些导出的方程式是:以从各编码器取得的促动器的每一个的旋转角为输入参数,并将表示TCP的位置的坐标(三个坐标值)与关节偏置作为未知数的方程式。另外,TCP的位置由机械手的机器人坐标系表示。
机器人系统2通过求解基于导出的方程式的联立方程式,从而计算出表示作为未知数的TCP的位置的坐标和关节偏置。然后机器人系统2基于计算出的关节偏置进行机械手的校正。通过该校正,机器人系统2能够在机器人20使机械手进行高精度的作业。
多个促动器分别由第一机械手MNP1具备的各关节、第二机械手MNP2具备的各关节、图10所示的机器人20的腰部C所具备。另外,腰部C若为能够通过促动器使机器人20的包括第一机械手MNP1以及第二机械手MNP2的部分整体旋转的位置,则也可以为其他位置。以下为了便于说明,将机器人20的腰部C所具备的促动器称为机器人20的腰轴进行说明。另外,腰部C为主体部的一个例子,腰轴为主体部的轴的一个例子。
参照图4,对机器人20具备的第一机械手MNP1、第二机械手MNP2的各关节、机器人20的腰轴进行说明。
如图4所示,在腰部C具备由J0表示的腰轴,即促动器。腰轴J0、关节J01~J07、关节J11~J17分别沿着图4所示的箭头旋转。各个促动器的编码器输出表示该旋转的旋转角的信息。另外如图4所示,第一固定摄像部21以及第二固定摄像部22以与腰轴J0一同移动的方式设置于比腰部C靠上侧的位置。
以下,参照图11对直至控制装置30结束第一机械手MNP1以及第二机械手MNP2的校正为止的处理进行说明。
图11是表示直至控制装置30结束第一机械手MNP1以及第二机械手MNP2的校正为止的处理的流程的一个例子的流程图。
首先,显示控制部40使在机械手的校正处理中辅助用户进行的操作的GUI显示于显示部35(步骤S100)。
接下来,控制部36对机器人20所具备的每个机械手(即,第一机械手MNP1与第二机械手MNP2),反复进行从步骤S120至步骤S206的处理(步骤S110)。以下为了便于说明,对首先对第一机械手MNP1进行从步骤S120至步骤S206的处理,接着对第二机械手MNP2进行从步骤S120至步骤S206的处理的情况进行说明。
因此,对于从步骤S120至步骤S206的处理,主要说明对第一机械手MNP1的处理。另外,控制部36也可以为首先对第二机械手MNP2进行从步骤S120至步骤S206的处理,接着对第一机械手MNP1进行从步骤S120至步骤S206的处理的构成。
机器人控制部42基于在步骤S100中经由显示于显示部35的GUI由输入接受部33接受的来自用户的微调操作,使第一末端执行器END1的前端球TCP1嵌入夹具J1的凹部H1(步骤S120)。接下来,校正控制部41通过输入接受部33来接受用于在步骤S100中经由显示于显示部35的GUI而开始第一机械手MNP1的校正处理的操作(例如,点击开始第一机械手MNP1的校正处理的按钮)(步骤S130)。
接下来,机器人控制部42使嵌入夹具J1的凹部H1的前端球TCP1从夹具J1的凹部H1向规定方向移动规定距离。然后,力传感器初始化部43在该时刻进行第一力传感器23-1的初始化(步骤S140)。另外,规定方向例如为铅垂上方,但也可以为其他方向。另外,规定距离只要是前端球TCP1从凹部H1分离的距离即可,但优选为在前端球TCP1从凹部H1分离的期间,前端球TCP1的位置不因振动等而向沿着设置有凹部H1的夹具J1的上表面的方向偏移(或者,即使偏移,通过基于力传感器信息的控制而使前端球TCP1沿着凹部H1的内壁,从而容易地返回到偏移前的位置)程度的距离。
另外,机器人控制部42在使嵌入到夹具J1的凹部H1的前端球TCP1从夹具J1的凹部H1向规定方向移动规定距离后,进行待机直至前端球TCP1(或者第一机械手MNP1)的振动结束为止。更具体而言,机器人控制部42在该待机过程中,待机至经过规定时间,然后迁移至步骤S150的处理。另外取而代之,机器人控制部42也可以为通过第一力传感器23-1对第一机械手MNP1的振动的每个单位时间的振动数进行测定,并待机直至测定出的振动数成为预先决定的阈值以下为止的构成等。
接下来,机器人控制部42为了使前端球TCP1再次嵌入到夹具J1的凹部H1,而向与步骤S140的规定方向相反的方向移动。此时,机器人控制部42从力传感器信息取得部44取得力传感器信息,并通过基于所取得的力传感器信息的控制,使前端球TCP1移动直至前端球TCP1嵌入夹具J1的凹部H1(步骤S150)。在将前端球TCP1嵌入夹具J1的凹部H1后,机器人控制部42相对于嵌入到凹部H1的前端球TCP1向铅垂下方施加规定大小的力。而且,机器人控制部42保持对嵌入到凹部H1的前端球TCP1向步骤S140的规定方向的相反方向施加规定大小的力的状态,进行从步骤S160至步骤S204的处理。
接下来,旋转角取得部45从机器人20的腰部C以及第一机械手MNP1所具备的多个促动器的每一个的编码器,取得表示旋转角的信息(步骤S160)。接下来,旋转角取得部45将使表示当前的机器人20的姿势的信息与在步骤S160中取得的表示旋转角的信息建立关联的校正用信息存储于存储部32(步骤S170)。接着,校正控制部41对存储于存储部32的校正用信息的个数是否为预先决定的规定量以上进行判定(步骤S180)。
在此,该规定量只要为关节偏置计算部46计算出关节偏置时所使用的联立方程式的未知数的个数以上即可,在该例中为10。另外,优选通过在步骤S190中变更的姿势,以第一机械手MNP1所具备的多个促动器分别移动一定角以上的方式取得校正用信息。
在校正控制部41判定为存储于存储部32的校正用信息的个数并非预先决定的规定量以上的情况下(步骤S180-否),机器人控制部42将第一机械手MNP1的姿势变更为下一个姿势(步骤S190),然后,以变更后的第一机械手MNP1的姿势,进行从步骤S160至步骤S180的处理。
在此,机器人控制部42可以为在将第一机械手MNP1的姿势变更成下一个姿势时,按顺序读取表示第一机械手MNP1的姿势的信息,按所读取的顺序变更第一机械手MNP1的姿势的构成,也可以为随机变更第一机械手MNP1的姿势的构成等。
以下,对机器人控制部42按顺序读取存储于存储部32的表示姿势的信息,按所读取的顺序变更第一机械手MNP1的姿势的情况进行说明。另外,第一机械手MNP1以及第二机械手MNP2的姿势分别为臂的姿势的一个例子。
另一方面,在校正控制部41判定为存储于存储部32的校正用信息的个数为预先决定的规定量以上的情况下(步骤S180-是),机器人控制部42将第一机械手MNP1的姿势变更为在步骤S150中将前端球TCP1嵌入夹具J1的凹部H1时第一机械手MNP1的姿势(步骤S202)。在图11中,将该控制称为机械手的姿势的初始化。
在此,参照图9对机器人控制部42在步骤S190中变更第一机械手MNP1的姿势的处理进行说明。
机器人控制部42保持将前端球TCP1嵌入到夹具J1的凹部H1的状态,并且例如将第一机械手MNP1的姿势从图9(A)表示的第一机械手MNP1的姿势向图9(B)、图9(C)表示的第一机械手MNP1的姿势变更。通过这样变更姿势,从而不使设定于前端球TCP1的中心的第一机械手MNP1的TCP的位置从固定位置X变更,就能够取得针对第一机械手MNP1的每个姿势而不同的多个旋转角、亦即第一机械手MNP1所具备的多个促动器的每一个的旋转角。
接下来,机器人控制部42对是否使机器人20的腰轴变更规定次数以上进行判定(步骤S204)。在判定为未使机器人20的腰轴变更规定次数以上的情况下(步骤S204-否),机器人控制部42以将腰轴的姿势变更成接下来的姿势的方式对机器人20进行控制(步骤S206),然后,以变更后的腰轴的姿势,进行从步骤S160至步骤S204的处理。
另一方面,在机器人控制部42判定为使机器人20的腰轴变更规定次数以上的情况下(步骤S204-是),机器人控制部42返回到步骤S100,对第二机械手MNP2再次进行从步骤S120至步骤S206的处理(步骤S215)。另外,从步骤S160至步骤S206的处理是使第一机械手MNP1以及第二机械手MNP2分别进行上述的校正用信息取得动作的处理的一个例子。
在对第二机械手MNP2的从步骤S160至步骤S206的处理结束后,关节偏置计算部46读取全部存储于存储部32的校正用信息。关节偏置计算部46基于所读取的全部的校正用信息,计算出第一机械手MNP1以及第二机械手MNP2的每一个所具备的多个促动器的关节偏置,并使计算出的表示关节偏置的信息存储于存储部32(步骤S220)。
另外,步骤S220的表示关节偏置的信息向存储部32的存储是在步骤S230的处理中用于关节偏置的暂时的存储,与上述的关节偏置的教示不同。
在此,对基于关节偏置计算部46的关节偏置的计算处理进行说明。
在正运动学中,针对第一机械手MNP1的每个校正用信息(即,针对机器人20的腰轴的姿势与第一机械手MNP1的姿势的每个组合),获得计算出第一机械手MNP1的TCP的位置的方程式。计算出这些第一机械手MNP1的TCP的位置的方程式的输入参数为腰轴的促动器的旋转角与第一机械手MNP1具备的多个促动器的每一个的旋转角。另外,计算出这些第一机械手MNP1的TCP的位置的方程式的未知数为:修正第一机械手MNP1具备的多个促动器的每一个的旋转角的关节偏置(七个关节偏置)、表示第一机械手MNP1的TCP的位置的坐标(三个坐标值)。另外,关节偏置计算部46不需要从计算出这些第一机械手MNP1的TCP的位置的方程式计算出全部的未知数,例如,关于第一机械手MNP1的TCP的位置,在满足机械精度的情况下不需要计算第一机械手MNP1的TCP的位置。
另外,在正运动学中,针对第二机械手MNP2的每个校正用信息(即,针对机器人20的腰轴的姿势与第二机械手MNP2的姿势的每个组合),获得计算出第二机械手MNP2的TCP的位置的方程式。计算出这些第二机械手MNP2的TCP的位置的方程式的输入参数为:腰轴的促动器的旋转角、第二机械手MNP2具备的多个促动器的每一个的旋转角。另外,计算出这些第二机械手MNP2的TCP的位置的方程式的未知数为:修正第二机械手MNP2具备的多个促动器的每一个的旋转角的关节偏置(七个关节偏置)、表示第二机械手MNP2的TCP的位置的坐标(三个坐标值)。另外,关节偏置计算部46不需要从计算出这些第二机械手MNP2的TCP的位置的方程式计算全部的未知数,例如关于第二机械手MNP2的TCP的位置在满足机械精度的情况下,不需要计算第二机械手MNP2的TCP的位置。
在此,在机器人系统2中,计算出第一机械手MNP1的TCP的位置的方程式分别所包括的表示第一机械手MNP1的TCP的位置的坐标与计算出第二机械手MNP2的TCP的位置的方程式分别所包括的表示第二机械手MNP2的TCP的位置的坐标在进行校正用信息取得动作的期间,由于第一机械手MNP1的TCP的位置与第二机械手MNP2的TCP的位置固定于固定位置X,因此必须为共通的值。关节偏置计算部46利用该值,一并通过最快下降法、牛顿法、拉凡格氏法等那样的非线性最佳化计算求解基于计算出第一机械手MNP1的TCP的位置的方程式与计算出第二机械手MNP2的TCP的位置的方程式的联立方程式。
其结果,关节偏置计算部46计算出:修正第一机械手MNP1具备的多个促动器的每一个的旋转角的关节偏置、和修正第二机械手MNP2具备的多个促动器的每一个的旋转角的关节偏置。另外,在该计算时,关节偏置计算部46将第一机械手MNP1的TCP的位置与第二机械手MNP2的TCP的位置计算为在某一个坐标系中表示的位置。以下,将该坐标系称为共享机器人坐标系。
通过计算出的关节偏置,机器人系统2能够提高第一机械手MNP1与第二机械手MNP2的协调作业的精度。所谓协调作业是使第一机械手MNP1的TCP的位置与第二机械手MNP2的TCP的位置分别向相同的位置移动,而由第一机械手MNP1以及第二机械手MNP2双方进行的作业。
另外,在求解基于根据将机械手的TCP的位置固定于固定位置X而获得的校正用信息所导出的多个方程式的联立方程式,由此在计算出关节偏置的方法中,即使欲对修正机械手的根部(与具备末端执行器的一侧相反的一侧的端部)的促动器的旋转角的关节偏置进行计算,在正运动学的数学方面,也成为不定。
但是,在机器人系统2中,与机械手的根部的促动器对应的促动器成为机器人20的腰轴的促动器。因此,机器人系统2能够全部计算出修正第一机械手MNP1以及第二机械手MNP2分别具备的多个促动器的每一个的旋转角的关节偏置。
另外,机器人系统2通过计算出的第一关节偏置以及第二关节偏置对第一机械手MNP1以及第二机械手MNP2分别进行校正,并且固定腰轴,从而能够提高基于第一机械手MNP1以及第二机械手MNP2的协调作业的精度。另外,机器人系统2通过计算出的第一关节偏置以及第二关节偏置对第一机械手MNP1以及第二机械手MNP2分别进行校正,并且固定腰轴,从而能够提高由第一机械手MNP1以及第二机械手MNP2分别进行的作业的精度。另外,机器人系统2也可以为使用其他装置计算出腰轴的促动器的关节偏置,通过计算出的关节偏置对腰轴的促动器进行校正的构成。
接下来,误差评价部47从存储部32读取在步骤S220中存储于存储部32的表示第一机械手MNP1的关节偏置的信息。另外,误差评价部47从存储部32逐个读取在步骤S170中存储的第一机械手MNP1的全部的校正用信息。误差评价部47针对被读取的每个校正用信息,通过基于校正用信息所包括的旋转角与被读取的关节偏置的正运动学,计算出第一机械手MNP1的TCP的位置。然后误差评价部47基于针对每个校正用信息(即,针对机器人20的每个姿势)而计算出的全部的第一机械手MNP1的TCP的位置,将这些TCP的位置的标准偏差计算为第一标准偏差。
另外,误差评价部47从存储部32读取在步骤S220中存储于存储部32的表示第二机械手MNP2的关节偏置的信息。然后,误差评价部47从存储部32逐个读取在步骤S170中所存储的第二机械手MNP2的全部的校正用信息。误差评价部47针对被读取的每个校正用信息,通过基于校正用信息所包括的旋转角与被读取的关节偏置的正运动学,计算出第二机械手MNP2的TCP的位置。而且,误差评价部47基于针对每个校正用信息(即,针对机器人20的每个姿势)而计算出的全部的第二机械手MNP2的TCP的位置,将这些TCP的位置的标准偏差计算为第二标准偏差(步骤S230)。
接下来,误差评价部47对第一标准偏差与第二标准偏差双方是否分别小于规定值X1进行判定(评价)(步骤S240)。在判定为在步骤S230中计算出的第一标准偏差与在步骤S230中计算出的第二标准偏差中的任意一方并非小于规定值的情况下(步骤S240-否),机器人控制部42返回到步骤S110,重新取得第一机械手MNP1以及第二机械手MNP2的校正用信息,从而重新计算出关节偏置。
另一方面,在误差评价部47判定为在步骤S230中计算出的第一标准偏差与在步骤S230中计算出的第二标准偏差双方小于规定值Y1的情况下(步骤S240-是),教示部48使在步骤S220中计算出的关节偏置存储于存储部32(步骤S250)。步骤S250中的表示第一关节偏置的信息、和表示第二关节偏置的信息向存储部32的存储,表示上述第一关节偏置以及第二关节偏置的教示。
另外,在本实施方式中,教示部48为对在步骤S230中计算出的第一标准偏差与在步骤S230中计算出的第二标准偏差双方是否小于规定值Y1进行判定的构成,但取而代之,也可以为在误差评价部47判定为在步骤S230中计算出的第一标准偏差与在步骤S230中计算出的第二标准偏差中的任意一方小于规定值Y1的情况下,使在步骤S220中计算出的关节偏置存储于存储部32(教示)的构成。
另外,机器人控制部42在从步骤S150至步骤S204的处理中,保持将前端球TCP1嵌入到夹具J1的凹部H1的状态、即接触的状态,并变更第一机械手MNP1的姿势,从而取得表示各促动器的旋转角的信息,但除此之外,也可以为保持凹部H1与前端球TCP1分开规定的距离的状态,并变更第一机械手MNP1的姿势,从而取得表示各促动器的旋转角的信息的构成。在该情况下,机器人控制部42以前端球TCP1与凹部H1的相对位置关系不发生变化的方式(即,将相对位置关系固定),来变更第一机械手MNP1的姿势。另外,前端球TCP1与凹部H1的相对位置关系被固定时前端球TCP1与凹部H1之间的距离,例如为从凹部H1的最深的部分(在该例中为凹部H1的中心)的位置至前端球TCP1的与凹部H1接触的点的距离,但也可以为其他两点之间的距离。
另外,机器人控制部42在从步骤S150至步骤S204的处理中,保持将前端球TCP2嵌入到夹具J1的凹部H1的状态、即接触的状态,来变更第二机械手MNP2的姿势,从而取得表示各促动器的旋转角的信息,但除此之外,也可以为保持凹部H1与前端球TCP2分开规定的距离的状态,来变更第二机械手MNP2的姿势,从而取得表示各促动器的旋转角的信息的构成。在该情况下,机器人控制部42以前端球TCP2与凹部H1的相对位置关系不发生变化的方式(即,将相对位置关系固定),来变更第二机械手MNP2的姿势。
另外,前端球TCP2与凹部H1的相对位置关系被固定时前端球TCP2与凹部H1之间的距离,例如为从凹部H1的最深的部分(在该例中为凹部H1的中心)的位置至前端球TCP2的与凹部H1接触的点的距离,但也可以为其他两点之间的距离。前端球TCP1(或者前端球TCP2)与凹部H1的相对位置关系被固定时前端球TCP1(或者前端球TCP2)与凹部H1之间的距离为1的距离的一个例子。
如以上说明的那样,本实施方式的机器人系统2在使前端球TCP1(或者前端球TCP2)以与夹具J1成为1的距离的方式移动后,至少基于从力传感器23取得的力传感器信息,使第一机械手MNP1(或者第二机械手MNP2)形成多个姿势,从而对机械手进行校正。由此机器人系统2能够容易地进行机械手的校正。
另外,机器人系统2在使前端球TCP1(或者前端球TCP2)以与夹具J1大致成为0的距离的方式移动后,至少基于从力传感器23取得的力传感器信息,使第一机械手MNP1(或者第二机械手MNP2)形成多个姿势,从而对机械手进行校正。由此机器人系统2保持使前端球TPC1(或者前端球TCP2)与夹具J1接触的状态,使第一机械手MNP1(或者第二机械手MNP2)采取一个以上的姿势,从而能够对第一机械手MNP1(或者第二机械手MNP2)进行校正。
另外,机器人系统2在使前端球TCP1(或者前端球TCP2)以与夹具J1成为1的距离的方式移动后,使前端球TCP1(前端球TCP2)移动至与夹具J1成为与1的距离不同的其他距离,并进行力传感器23的初始化,从而使前端球TCP1(前端球TCP2)以与夹具J1成为1的距离的方式移动。由此机器人系统2能够抑制施加于力传感器23的重力等外力所引起的误差。
另外,机器人系统2在进行力传感器23的初始化时,在待机直至第一末端执行器END1(或者第二末端执行器END2)的振动结束后,进行力传感器23的初始化,并使前端球TCP1(前端球TCP2)以与夹具J1成为1的距离的方式移动。由此机器人系统2能够抑制因前端球TCP1(或者前端球TCP2)的振动而产生的力传感器23的初始化的误差。
另外,机器人系统2在使前端球TCP1(前端球TCP2)与夹具J1的凹部H1接触的状态下,使第一机械手MNP1(或者第二机械手MNP2)形成多个姿势。由此机器人系统2保持固定前端球TCP1(或者前端球TCP2))的位置的状态,使第一机械手MNP1(或者第二机械手MNP2)形成多个姿势,从而能够对第一机械手MNP1(或者第二机械手MNP2)进行校正。
另外,机器人系统2对第一机械手MNP1以及第二机械手MNP2一并进行校正。由此机器人系统2能够提高第一机械手MNP1以及第二机械手MNP2的协调作业的精度。
第三实施方式
以下,参照附图对本发明的第三实施方式进行说明。
图12是表示本实施方式的机器人系统3的一个例子的构成图。
第三实施方式的机器人系统3具备机器人20a和控制装置30a。另外,在第三实施方式中,对与第二实施方式相同的构成部标注相同的附图标记,并省略说明。
机器人系统3利用在第二实施方式中说明的方法,对第一机械手MNP1以及第二机械手MNP2分别进行校正,然后,使机器人20a进行将配置于作业台TB的上表面的作业对象M重新配置于规定位置的作业。以下将该作业称为规定的作业来进行说明。在进行该规定的作业时,在机器人系统3中,将机器人20a的腰轴的旋转角固定于某个旋转角,在机器人20a使用第一机械手MNP1和第二机械手MNP2中的任意一方或者双方进行规定的作业。
图12表示的机器人20a为对第二实施方式的机器人20利用在第二实施方式中说明的方法,进行了第一机械手MNP1以及第二机械手MNP2各自的校正后的状态。另外,机器人20a除了机器人20所具备的第一末端执行器END1以及第二末端执行器END2之外,还具备分别具有能够把持作业对象M的爪部的第三末端执行器END3以及第四末端执行器END4。以下,对机器人20a进行了第一机械手MNP1以及第二机械手MNP2的校正后,将第一末端执行器END1以及第二末端执行器END2替换成第三末端执行器END3以及第四末端执行器END4来进行说明。
作业对象M为具有能够被第三末端执行器END3与第四末端执行器END4中的任意一方或者双方把持的大小和形状的物体,例如为工业机械等所使用的部件(螺钉、螺栓等)。在图12中,作业对象M表示为长方体形状的物体,但也可以为其他形状、大小的物体。
第一固定摄像部21与第二固定摄像部22对能够摄像的范围进行立体摄像。以下将被第一固定摄像部21与第二固定摄像部22立体摄像的图像称为立体摄像图像来进行说明。在此,所谓能够摄像的范围是表示将腰轴的旋转角固定为某个旋转角时,能够通过第一固定摄像部21以及第二固定摄像部22立体摄像的范围。另外,作业对象M与配置作业对象M的规定位置包含于能够通过第一固定摄像部21以及第二固定摄像部22立体摄像的范围。另外立体摄像图像为静止图像,但除此之外,也可以为动态图像。
另外,立体摄像图像上的位置与照相机坐标系的位置预先通过某些定标而建立关联。另外,世界坐标系中的位置与照相机坐标系中的位置预先通过某些定标而建立关联。
机器人20a所具备的各功能部(第一动态摄像部11、第二动态摄像部12、第一固定摄像部21、第二固定摄像部22、第一力传感器23-1、第二力传感器23-2、第三末端执行器END3、第四末端执行器END4、第一机械手MNP1、第二机械手MNP2以及未图示的多个促动器的每一个),基于从控制装置30a输入的控制信号而被控制。机器人20a配置为通过第三末端执行器END3与第四末端执行器END4中的任意一方或者双方对作业对象M进行把持,并使把持的作业对象M移动至规定位置。
控制装置30a利用在第二实施方式中说明的方法,进行第一机械手MNP1与第二机械手MNP2各自的校正。另外,机器人20a的第一末端执行器END1以及第二末端执行器END2在被用户替换成第三末端执行器END3以及第四末端执行器END4后,控制装置30a使第一固定摄像部21以及第二固定摄像部22对第一固定摄像部21以及第二固定摄像部22能够摄像的范围进行立体摄像,基于所摄像的立体摄像图像并通过图案匹配等对作业对象M进行检测。控制装置30a在从立体摄像图像检测出作业对象M的情况下,基于该立体摄像图像计算出照相机坐标系的作业对象M的位置以及姿势。
控制装置30a将照相机坐标系的作业对象M的位置以及姿势,转换成上述的共享机器人坐标系中的位置以及姿势。然后控制装置30a基于通过该转换而获得的共享机器人坐标系中的作业对象M的位置以及姿势,通过第三末端执行器END3与第四末端执行器END4中的任意一方或者双方来把持作业对象M,并将所把持的作业对象M配置于规定位置。另外,照相机坐标系中的位置与共享机器人坐标系中的位置,预先通过某些定标而建立关联。
接下来,参照图13对控制装置30a的功能构成进行说明。
图13是表示控制装置30a的功能构成的一个例子的图。
控制装置30a具备:存储部32、输入接受部33、显示部35、控制部36a以及图像取得部50。控制部36a具备的功能部中的一部分或者全部例如通过CPU31执行存储于存储部32的各种程序来实现。另外,这些功能部中的一部分或者全部也可以为LSI、ASIC等硬件功能部。
图像取得部50取得被第一固定摄像部21以及第二固定摄像部22立体摄像的立体摄像图像。图像取得部50将取得的立体摄像图像向控制部36a输出。
控制部36a对控制装置30a的整体进行控制。控制部36a具备显示控制部40、校正控制部41、摄像控制部51、检测控制部52、位置姿势计算部53以及机器人控制部54。
摄像控制部51将第一固定摄像部21以及第二固定摄像部22控制为可对能够摄像的范围进行立体摄像。
检测控制部52基于从图像取得部50取得的立体摄像图像,从立体摄像图像通过图案匹配等对作业对象M进行检测。
位置姿势计算部53对由检测控制部52从立体摄像图像检测出的作业对象M的共享机器人坐标系中的位置以及姿势进行计算。
机器人控制部54基于由位置姿势计算部53计算出的共享机器人坐标系中的作业对象M的位置以及姿势,使机器人20a进行规定的作业。
以下,参照图14对控制装置30a使机器人20a进行规定的作业的处理进行说明。
图14是表示控制装置30a使机器人20a进行规定的作业的处理的流程的一个例子的流程图。
首先,摄像控制部51使第一固定摄像部21以及第二固定摄像部22对能够摄像的范围进行立体摄像(步骤S300)。接下来,图像取得部50取得由第一固定摄像部21以及第二固定摄像部22立体摄像的立体摄像图像,并将取得的立体摄像图像向控制部36a输出(步骤S310)。
接着,检测控制部52根据在步骤S310中从图像取得部50取得的立体摄像图像,对作业对象M进行检测(步骤S320)。接下来,位置姿势计算部53基于在步骤S310中被图像取得部50取得的立体摄像图像,对在步骤S320中检测出的作业对象M的机器人坐标系中的位置以及姿势进行计算(步骤S330)。接下来,机器人控制部54基于在步骤S330中计算出的机器人坐标系的作业对象M的位置以及姿势,使机器人20a进行规定的作业(步骤S340)。
如以上说明的那样,第三实施方式的机器人系统3通过在第二实施方式中说明的机械手的校正,能够以较高的精度进行规定的作业。
第四实施方式
以下,参照附图对本发明的第四实施方式进行说明。另外在第四实施方式中,对与第二实施方式相同的构成部标注相同的附图标记,并省略说明。
机器人校正系统(机器人系统)2具备具有多个机械手的机器人20和控制装置30。机器人校正系统2使用图10表示的夹具J1对机器人20所具备的多个机械手进行校正。另外,机器人校正系统2相对于其他一个以上的机械手反复进行对某一个机械手进行的校正处理中的一部分的处理。
因此,首先对机器人20具备的机械手为一个的情况进行说明。另外为了便于说明,以下,将机器人20具备的机械手为一个的情况下的该机械手称为第一机械手MNP1进行说明。
机器人校正系统2从连接于各促动器的(或者具备的)编码器取得表示第一机械手MNP1所具备的多个促动器的每一个的旋转角的信息。以下为了便于说明,将促动器的旋转角简称为旋转角进行说明。
机器人校正系统2根据从各编码器取得的旋转角,并基于正运动学,通过控制装置30计算出当前的第一机械手MNP1的TCP的位置。以下为了便于说明,将第一机械手MNP1的TCP称为第一TCP进行说明,将第一TCP的位置称为第一TCP位置进行说明。机器人校正系统2基于该计算出的第一TCP位置对机器人20进行控制,以便由第一机械手MNP1进行各种作业。
但是,存在计算出的第一TCP位置因构成第一机械手MNP1的部件的弹性而产生的误差、促动器的旋转的误差等而显示与实际的第一TCP位置不同的位置的情况。所谓机器人校正系统2进行的第一机械手MNP1的校正是表示对该计算出的第一TCP位置与实际的第一TCP位置之差进行修正。
以下,将用于对上述算式(1)表示的旋转角进行修正的值η称为关节偏置来进行说明。因此,所谓机器人校正系统2进行的第一机械手MNP1的校正,即表示针对第一机械手MNP1所具备的多个促动器的每一个计算出关节偏置,通过计算出的关节偏置对第一机械手MNP1所具备的多个促动器的每一个的旋转角进行修正。以下为了便于说明,将第一机械手MNP1具备的多个促动器的每一个的旋转角的关节偏置总称为第一关节偏置进行说明。
通过该第一机械手MNP1的校正,机器人校正系统2能够使基于正运动学计算出的第一TCP位置与实际的第一TCP位置精度良好地一致。其结果,机器人校正系统2能够使机器人20具备的第一机械手MNP1进行高精度的作业。以下,在简称为第一TCP位置的情况下,表示实际的第一TCP位置。
在进行这样的第一机械手MNP1的校正时,机器人校正系统2将第一TCP位置固定于某个位置。另外,机器人校正系统2除了将第一TCP位置固定于某个位置的构成之外,也可以为固定于某个规定的区域内的构成,但将第一TCP位置固定于某个位置的构成能够抑制因第一TCP位置在规定的区域内偏移而产生的误差,因此优选。
机器人校正系统2为了将第一TCP位置固定于某个位置,例如使用夹具J1。机器人校正系统2使第一机械手MNP1具备的第一末端执行器END1的规定部位与设置于夹具J1的上表面的凹部H1接触。第一末端执行器END1的规定部位,例如是设置于第一末端执行器END1的突起状的部位的前端。在该前端设置有球。在该球的中心设定有第一TCP位置。设置于夹具J1的上表面的凹部H1,在接触到上述的第一末端执行器END1的规定部位的情况下,第一末端执行器END1的规定部位不向沿着夹具J1的上表面的方向移动。
以下为了便于说明,对将使第一末端执行器END1的规定部位与凹部H1接触,从而第一末端执行器END1的规定部位不向沿着夹具J1的上表面的方向移动的情况称为将第一末端执行器END1的规定部位嵌入于凹部H1来进行说明。另外,以下为了便于说明,将第一TCP位置被固定的某个位置称为固定位置X进行说明。另外,在该例中,对第一末端执行器END1的规定部位为球的情况进行说明,但对于第一末端执行器END1的规定部位而言,若能够将第一TCP位置固定于固定位置X,则不必为球,也可以为其他形状。
即,机器人校正系统2为了将第一TCP位置固定于固定位置X,而将第一末端执行器END1的规定部位嵌入凹部H1。然后机器人校正系统2在保持将第一末端执行器END1的规定部位嵌入到凹部H1的状态下,使机器人20进行校正用信息取得动作。
在此,所谓保持将第一末端执行器END1的规定部位嵌入到凹部H1的状态是表示:将第一TCP位置固定于固定位置X,但第一TCP的姿势未被固定的状态。在该例中,第一机械手MNP1的第一TCP的姿势,在CPU的计算方面,设定与末端执行器的规定部位的姿势一致的值来使用。而且,末端执行器的规定部位的姿势由设定于末端执行器的规定部位的坐标轴的方向规定。另外,第一TCP的姿势也可以设定为与其他部位的姿势一致。
另外,所谓校正用信息取得动作是表示在保持将第一末端执行器END1的规定部位嵌入到夹具J1的凹部H1的状态下,变更机器人20的姿势的动作。所谓机器人20的姿势,由机器人20具备的多个促动器(包括第一机械手MNP1具备的促动器、和在机器人20中第一机械手MNP1具备的促动器以外的机器人20具备的其他促动器)的每一个的旋转角指定。
由于第一TCP位置是保持将第一末端执行器END1的规定部位嵌入到凹部H1的状态,因此不会因校正用信息取得动作而移动。另一方面,第一TCP的姿势因校正用信息而变化。这样为了实现第一TCP位置不根据校正用信息取得动作发生变化,而第一TCP的姿势变化的状况,优选第一末端执行器END1的规定部位的形状为球状,但若第一TCP位置不因校正用信息取得动作而从固定位置X变化,则也可以为其他形状。
在此,参照图3对第一TCP位置不根据校正用信息取得动作发生变化,而第一TCP的姿势变化的状况进行说明。机器人校正系统2为了保持将第一末端执行器END1的规定部位O嵌入到夹具J1的凹部H1的状态,而用力F1将规定部位O相对于夹具J1的上表面朝向铅垂下方持续按压于凹部H1。
此时,机器人校正系统2通过基于力传感器信息的控制(例如,柔量控制等)以不破坏夹具J1的方式用规定大小的力F1,将规定部位O持续按压于凹部H1。据此,第一TCP位置固定于固定位置X,而无法向沿着夹具J1的上表面的方向移动(被固定)。因此保持该状态,在第一末端执行器END1因校正用信息取得动作例如沿着箭头F2移动的情况下,规定部位O的姿势(即,TCP的姿势)发生变化,但规定部位O的位置(即,第一TCP位置)不发生变化。
机器人校正系统2保持将第一末端执行器END1的规定部位嵌入到凹部H1的状态,使机器人20进行校正用信息取得动作,从而每当使机器人20的姿势变化时,均从机器人20具备的多个促动器的每一个的编码器取得表示旋转角的信息。机器人校正系统2将所取得的表示多个旋转角的信息与表示此时的机器人20的姿势的信息建立关联并存储为校正用信息。另外,第一末端执行器END1的规定部位若为能够与TCP的位置一致的部位,则也可以为其他部位。
机器人校正系统2基于通过在上述说明的处理所存储的校正用信息,并根据正运动学而对机器人20的每个姿势导出计算第一TCP位置的方程式。这些导出的方程式为:从各编码器取得的促动器的每一个的旋转角为输入参数,并以表示第一TCP位置的坐标(三个坐标值)和第一关节偏置为未知数的方程式。另外,第一TCP位置由第一机械手MNP1的机器人坐标系表示。
机器人校正系统2求解基于所导出的方程式的联立方程式,从而计算出表示作为未知数的第一TCP位置的坐标与第一关节偏置。然后机器人校正系统2基于计算出的第一关节偏置,对第一机械手MNP1进行校正。通过该校正,机器人校正系统2能够使第一机械手MNP1进行高精度的作业。
至此,对机器人20具备的机械手为一个的情况下机械手的校正的处理进行了说明。接下来,对机器人校正系统2进行的多个机械手的校正进行说明。以下为了便于说明,对机器人20具备两个机械手的情况进行说明。另外,以下将机器人20具备的两个机械手分别称为第一机械手MNP1、第二机械手MNP2进行说明。另外,以下将第二机械手MNP2的TCP称为第二TCP,将第二TCP的位置称为第二TCP位置进行说明。
机器人校正系统2针对第一机械手MNP1与第二机械手MNP2的每一个,进行在上述说明的校正用信息取得动作。以下为了便于说明,将使第一机械手MNP1、第二机械手MNP2分别进行的校正用信息取得动作,按顺序称为第一校正用信息取得动作、第二校正用信息取得动作。另外,以下将通过第一校正用信息取得动作、第二校正用信息取得动作分别取得的校正用信息,按顺序称为第一校正用信息、第二校正用信息进行说明。
即,机器人校正系统2使第一机械手进行第一校正用信息取得动作,从而取得机器人20的每个姿势的第一校正用信息。另外,在该第一校正用信息取得动作时,机器人校正系统2持续保持将第一机械手MNP1具备的第一末端执行器END1的规定部位嵌入到夹具J1的凹部H1的状态。然后机器人校正系统2对所取得的机器人的每个姿势的第一校正用信息进行存储。此时,机器人校正系统2将对第一机械手MNP1进行识别的识别信息(例如,识别ID等)包含(建立关联)于第一校正用信息。
机器人校正系统2对第二机械手MNP2也同样地进行对第一机械手MNP1进行的处理。由此,机器人校正系统2取得机器人20的每个姿势的第一校正用信息与机器人20的每个姿势的第二校正用信息。然后机器人校正系统2对所取得的机器人20的每个姿势的第一校正用信息与机器人20的每个姿势的第二校正用信息进行存储。
机器人校正系统2基于所存储的第一校正用信息,并根据正运动学,对机器人20的每个姿势导出计算表示第一TCP位置的坐标的多个方程式。机器人校正系统2对第一校正用信息、第二校正用信息的每一个进行这些方程式的导出。在此,如上所述第一校正用信息以及第二校正用信息全部在第一TCP位置以及第二TCP位置分别固定于固定位置X的状态下取得。
因此,这些方程式所包含的未知数中、分别表示第一TCP位置以及第二TCP位置的坐标不论在哪个方程式中,均必须成为共通的值(以下,将其称为束缚条件)。在该束缚条件的基础上,表示成为该共通的值的第一TCP位置以及第二TCP位置的坐标,对于第一机械手MNP1与第二机械手MNP2双方而言,由共通的坐标系表示。以下将该共通的坐标系称为共享机器人坐标系进行说明。
基于该束缚条件,机器人校正系统2一并求解基于对第一校正用信息与第二校正用信息的每一个所导出的全部方程式的联立方程式,从而对作为未知数的第一关节偏置以及第二关节偏置一并进行计算。在此,所谓第二关节偏置是表示相对于第二机械手MNP2具备的多个促动器的每一个的旋转角的关节偏置。
这样一并求解联立方程式,从而机器人校正系统2能够针对每个机械手使计算出的第一关节偏置以及第二关节偏置所产生的误差共通化。换言之,机器人校正系统2一并求解上述的联立方程式,从而能够缩小每个机械手的个体差。
另外,在一并求解联立方程式时,机器人校正系统2若附加上述束缚条件,则也可以省略关于计算出共享机器人坐标系的表示TCP的位置的坐标的处理。通过该省略,机器人校正系统2与未省略的情况相比,能够快速结束第一关节偏置以及第二关节偏置的计算。
基于该计算出的第一关节偏置以及第二关节偏置,对第一机械手MNP1与第二机械手MNP2的每一个进行校正,从而机器人校正系统2能够使在共享机器人坐标系中根据正运动学计算出的TCP的位置与第一TCP位置以及第二TCP的每一个精度良好地一致。其结果,机器人校正系统2能够抑制由多个机械手进行作业的情况下的误差。
换言之,机器人校正系统2能够基于在某一个共享机器人坐标系中表示的位置,使机器人20具备的多个机械手的一部分或者全部进行精度较高的协调作业。该理由是因为在计算出的第一关节偏置以及第二关节偏置使各机械手的TCP的位置与在共享机器人坐标系中表示的位置一致时,为了对各促动器的旋转角进行修正而进行计算。另外,所谓协调作业是使某个机械手的TCP的位置与其他机械手的TCP的位置分别向相同的位置(例如,某个位置X)移动,由各个机械手进行的作业。
另外,机器人校正系统2对基于计算出的第一关节偏置以及第二关节偏置的第一机械手MNP1以及第二机械手MNP2进行校正,由此能够在包括夹具J1的作业区域,或者夹具J1附近的作业区域,提高由多个机械手进行的作业的精度。
另外,机器人校正系统2对基于计算出的第一关节偏置的第一机械手MNP1进行校正,从而能够使机器人20具备的第一机械手MNP1进行较高的精度的作业。另外,机器人校正系统2对基于计算出的第二关节偏置的第二机械手MNP2进行校正,从而能够使机器人20具备的第二机械手MNP2进行高精度的作业。
在计算出第一关节偏置以及第二关节偏置后,机器人校正系统2将计算出的第一关节偏置以及第二关节偏置教示(存储)于控制装置30。以下,对直至机器人校正系统2计算出第一关节偏置以及第二关节偏置,并将计算出的第一关节偏置以及第二关节偏置教示(存储)于控制装置30为止的处理进行说明。
在此,对机器人校正系统2具备的机器人20和控制装置30进行说明。另外在本实施方式中,为了便于说明,对机器人20具备两个机械手的情况进行说明,但除此之外,也可以为具备三个以上机械手的构成。
机器人20为一种双臂机器人,该双臂机器人具备:第一动态摄像部11、第二动态摄像部12、第一固定摄像部21、第二固定摄像部22、第一力传感器23-1、第二力传感器23-2、第一末端执行器END1、第二末端执行器END2、第一机械手MNP1、第二机械手MNP2以及未图示的多个促动器。所谓双臂机器人是表示具有两条臂(手腕)的机器人,在本实施方式中,具有由第一末端执行器END1和第一机械手MNP1构成的臂(以下,称为第一臂)、以及由第二末端执行器END2和第二机械手MNP2构成的臂(以下,称为第二臂)这两条臂。
另外,机器人20除了双臂机器人之外,也可以为三臂以上的机器人。所谓三臂以上的机器人是表示具有三条以上臂的机器人。另外,机器人20进一步内置控制装置30,并由内置的控制装置30控制。另外,机器人20除了内置控制装置30的构成之外,也可以为由设置于外部的控制装置30控制的构成。
另外,多个促动器分别由第一机械手MNP1具备的各关节、第二机械手MNP2具备的各关节、图10所示的机器人20的腰部C所具备。另外,腰部C若为能够通过促动器使机器人20的包括第一机械手MNP1以及第二机械手MNP2的部分整体旋转的位置,则也可以为其他位置。以下为了便于说明,将机器人20的腰部C所具备的促动器称为机器人20的腰轴进行说明。另外,腰部C为主体部的一个例子,腰轴为主体部的轴的一个例子。
参照图4,对机器人20具备的第一机械手MNP1、第二机械手MNP2的各关节、机器人20的腰轴进行说明。如图4所示,第一机械手MNP1具备由J01~J07表示的七个关节,即七个促动器。
另外,第二机械手MNP2具备由J11~J17表示的七个关节,即七个促动器。另外,在腰部C具备由J0表示的腰轴,即促动器。腰轴J0、关节J01~J07以及关节J11~J17,分别沿着图4所示的箭头旋转。各个促动器的编码器输出表示该旋转的旋转角的信息。另外如图4所示,第一固定摄像部21以及第二固定摄像部22以与腰轴J0一同移动的方式设置于比腰部C靠上侧的位置。另外,第一机械手MNP1所具备的多个促动器的每一个的旋转角是用于控制第一臂的参数的一个例子。另外,第二机械手MNP2所具备的多个促动器的每一个的旋转角是用于控制第二臂的参数的一个例子。
在此,参照图5对机器人20具备的第一末端执行器END1进行说明。另外,第二末端执行器END2具有与第一末端执行器END1相同的构造,因此省略说明。如图5所示,第一末端执行器END1具备突起部位P,在该突起部位P的前端设置有球TCP1。
以下,将该前端的球TCP1称为前端球TCP1进行说明。所谓上述的末端执行器的规定部位是表示该前端球。即,所谓第一末端执行器END1的规定部位是表示前端球TCP1。另外,前端球TCP1设置为前端球TCP1的中心位置与第一机械手MNP1的TCP的位置一致(或者,将第一机械手MNP1的TCP的位置设定为与前端球TCP1的中心位置一致)。以下为了便于说明,将前端球TCP1的中心位置称为前端球TCP1的位置,将前端球TCP2的中心位置称为前端球TCP2的位置进行说明。另外,前端球TCP1是第一臂用第一部件的一个例子。另外,前端球TCP2是第二臂用第一部件的一个例子。
突起部位P以沿突起部位的长边方向延伸的中心轴CL2与通过第一机械手MNP1的凸缘的中心的中心轴CL1偏置OF而分离的方式设置于第一末端执行器END1。以下,如上将前端球TCP1的中心轴CL2从第一机械手MNP1的中心轴CL1偏置OF而分离的构造称为偏置构造来进行说明。
在本实施方式中,第一末端执行器END1是用于对第一机械手MNP1进行校正的专用的末端执行器,但取而代之,也可以为具备具有偏置构造的规定部位的其他末端执行器。另外,中心轴CL1为图4所示的关节J07的旋转轴,且为第一臂的前端的旋转轴的一个例子。另外,第二末端执行器END2的中心轴CL1为图4所示的关节J17的旋转轴,且为第二臂的前端的旋转轴的一个例子。
接下来,参照图7对控制装置30的功能构成进行说明。
关节偏置计算部46取得由存储部32存储的第一校正用信息。关节偏置计算部46基于所取得的第一校正用信息,计算出第一关节偏置。另外,关节偏置计算部46取得由存储部32存储的第二校正用信息。关节偏置计算部46基于所取得的第二校正用信息,计算出第二关节偏置。关节偏置计算部46使计算出的表示第一关节偏置的信息与表示第二关节偏置的信息存储于存储部32。
误差评价部47逐个读取存储于存储部32的第一校正用信息,针对所读取的每个第一校正用信息,通过基于第一校正用信息所包含的表示旋转角的信息、和存储于存储部32的表示第一关节偏置的信息的正运动学,计算出第一TCP位置。
然后,误差评价部47基于对每个第一校正用信息(即,针对机器人20的每个姿势)计算出的全部的第一TCP位置,计算出表示这些第一TCP位置的差异程度的量。以下,作为一个例子,对表示该差异程度的量为标准偏差的情况进行说明。即,误差评价部47基于对每个第一校正用信息计算出的全部的第一TCP位置,将这些第一TCP位置的标准偏差计算为第一标准偏差。另外,表示差异程度的量除了标准偏差之外,例如也可以为方差、标准误差等。误差评价部47对计算出的第一标准偏差是否小于规定值进行判定(评价)。
另外,误差评价部47逐个读取存储于存储部32的第二校正用信息,针对被读取的每个第二校正用信息,根据基于第二校正用信息所包含的表示旋转角的信息、和存储于存储部32的表示第二关节偏置的信息的正运动学,计算出第二TCP位置。然后误差评价部47对每个校正用信息(即,针对机器人20的每个姿势)计算出的全部的第二TCP位置,将这些第二TCP位置的标准偏差计算为第二标准偏差。误差评价部47对计算出的第二标准偏差是否小于规定值进行判定(评价)。
以下,参照图11对直至控制装置30结束第一机械手MNP1以及第二机械手MNP2的校正为止的处理进行说明。另外,从步骤S100至步骤S160是与第二实施方式相同的处理,因此省略说明。
另外,在步骤S140的前端球TCP1从夹具J1的凹部H1离开期间,前端球TCP1的位置向沿着夹具J1的上表面的方向偏移的原因除了前端球TCP1的振动之外,也考虑有在该阶段未计算出修正各促动器的旋转角的关节偏置而引起的使前端球TCP1的位置移动时的误差、力传感器23的值的振动(增减)等。
另外,例如在步骤S140的规定方向为铅垂上方的情况下,所谓规定方向的相反方向是表示铅垂下方。而且,机器人控制部42对嵌入到凹部H1的前端球TCP1,保持向步骤S140的规定方向的相反方向施加规定大小的力的状态,进行从步骤S160至步骤S206为止的处理。
另外,在从步骤S160的第一机械手MNP1具备的多个促动器的每一个的编码器取得表示旋转角的信息时,机器人控制部42通过第一力传感器23-1对第一机械手MNP1的振动的每个单位时间的振动数进行测定,并进行待机直至测定出的振动数成为预先决定的阈值以下为止。由此机器人控制部42能够抑制各促动器的旋转角因第一机械手MNP1的振动而发生变化。
接下来,旋转角取得部45使在步骤S160中取得的表示旋转角的信息作为第一校正用信息,并存储于存储部32(步骤S170)。接下来,校正控制部41对存储于存储部32的第一校正用信息的个数是否为预先决定的规定量以上进行判定(步骤S180)。
在此,该规定量只要为关节偏置计算部46计算出第一关节偏置时所使用的联立方程式的未知数的个数以上即可,在该例中为10。另外,优选通过在步骤S190中变更的姿势,以第一机械手MNP1具备的多个促动器分别移动恒定角以上的方式取得第一校正用信息。
在校正控制部41判定为存储于存储部32的第一校正用信息的个数并非预先决定的规定量以上的情况下(步骤S180-否),机器人控制部42将第一机械手MNP1的姿势变更为下一个姿势(步骤S190),然后,以变更后的第一机械手MNP1的姿势,进行从步骤S160至步骤S180为止的处理。
在此,机器人控制部42可以为在将第一机械手MNP1的姿势变更为下一个姿势时,按顺序读取表示存储于存储部32的姿势的信息,并按所读取的顺序变更第一机械手MNP1的姿势的构成等,也可以为随机变更第一机械手MNP1的姿势的构成。另外,第一机械手MNP1的姿势为第一臂的姿势的一个例子。另外,第二机械手MNP2的姿势为第二臂的姿势的一个例子。另外,机器人控制部42在变更第一机械手MNP1的姿势时,通过基于力传感器信息的控制来变更姿势。由此,机器人控制部42能够不破坏第一末端执行器END1、构成夹具J1、第一机械手MNP1的各部件,而变更第一机械手MNP1的姿势。另外,机器人控制部42在变更第二机械手MNP2的姿势时,通过柔量控制变更姿势。由此机器人控制部42能够不破坏第二末端执行器END2、构成夹具J1、第二机械手MNP2的各部件,而变更第二机械手MNP2的姿势。
另一方面,在校正控制部41判定为存储于存储部32的第一校正用信息的个数为预先决定的规定量以上的情况下(步骤S180-是),机器人控制部42将第一机械手MNP1的姿势变更成在步骤S150中将前端球TCP1嵌入到夹具J1的凹部H1时第一机械手MNP1的姿势(步骤S202)。
在此,参照图9对机器人控制部42在步骤S190中变更第一机械手MNP1的姿势的处理进行说明。
机器人控制部42保持将前端球TCP1嵌入到夹具J1的凹部H1的状态,并且例如将第一机械手MNP1的姿势从图9(A)表示的第一机械手MNP1的姿势向图9(B)、图9(C)表示的第一机械手MNP1的姿势变更。通过这样变更姿势,从而能够不使设定于前端球TCP1的中心的第一TCP位置从固定位置X变更,而取得针对第一机械手MNP1的每个姿势而不同的多个旋转角、亦即第一机械手MNP1所具备的多个促动器的每一个的旋转角。
另一方面,在机器人控制部42判定为使机器人20的腰轴变更规定次数以上的情况下(步骤S204-是),机器人控制部42返回到步骤S110,对第二机械手MNP2再次进行从步骤S120至步骤S206的处理(步骤S215)。另外,从步骤S160至步骤S206的处理是使第一机械手MNP1进行上述的第一校正用信息取得动作的处理的一个例子,且为使第二机械手MNP2进行第二校正用信息取得动作的处理的一个例子。
在对第二机械手MNP2结束从步骤S160至步骤S206的处理后,关节偏置计算部46读取全部存储于存储部32的校正用信息(即,第一校正用信息以及第二校正用信息)。关节偏置计算部46基于所读取的全部的校正用信息,计算出第一关节偏置以及第二关节偏置,从而使计算出的表示第一关节偏置的信息与表示第二关节偏置的信息存储于存储部32(步骤S220)。
另外,步骤S220中表示第一关节偏置的信息和表示第二关节偏置的信息向存储部32的存储是:在步骤S230的处理中用于第一关节偏置以及第二关节偏置的暂时的存储,与上述第一关节偏置以及第二关节偏置的教示不同。
在此,对基于关节偏置计算部46的第一关节偏置以及第二关节偏置的计算处理进行说明。在正运动学中,对每个第一校正用信息(即,对机器人20的腰轴的姿势与第一机械手MNP1的姿势的每个组合),获得计算出第一TCP位置的方程式。
计算出这些第一TCP位置的方程式的每一个的输入参数是腰轴的促动器的旋转角、和第一机械手MNP1所具备的多个促动器的每一个的旋转角。另外,计算出这些第一TCP位置的方程式的每一个的未知数为第一关节偏置(七个关节偏置)与表示第一TCP位置的坐标(三个坐标值)。另外,关节偏置计算部46不需要从计算出这些第一TCP位置的方程式计算出全部的未知数,例如,关于第一TCP位置在满足机械精度的情况下,不需要对第一TCP位置进行计算。
另外,在正运动学中,对每个第二校正用信息(即,对机器人20的腰轴的姿势与第二机械手MNP2的姿势的每个组合),获得计算出第二TCP位置的方程式。计算出这些第二TCP位置的方程式的每一个的输入参数是:腰轴的促动器的旋转角与第二机械手MNP2具备的多个促动器的每一个的旋转角。另外,计算出这些第二TCP位置的方程式的每一个的未知数是第二关节偏置(七个关节偏置)与表示第二TCP位置的坐标(三个坐标值)。另外,关节偏置计算部46不需要从计算出这些第二TCP位置的方程式计算出全部未知数,例如,关于第二TCP位置在满足机械精度的情况下,不需要对第二TCP位置进行计算。
在此,在机器人校正系统2中,计算出第一TCP位置的方程式的每一个所包含的表示第一TCP位置的坐标、和计算出第二TCP位置的方程式的每一个所包含的表示第二TCP位置的坐标,在进行第一校正用信息取得动作以及第二校正用信息取得动作的期间,由于TCP的位置在固定位置X被固定,因此必须为共通的值(上述的束缚条件)。
利用该束缚条件,关节偏置计算部46一并通过最快下降法、牛顿法、拉凡格氏法等那样的非线性最佳化计算,来求解基于计算出第一TCP位置的多个方程式与计算出第二TCP位置的多个方程式的联立方程式。更具体而言,关节偏置计算部46基于从存储部32读取的第一校正用信息以及第二校正用信息,导出计算出第一TCP位置的多个方程式与计算出第二TCP位置的方程式,并一并通过最急下降法、牛顿法、拉凡格氏法等那样的非线性最佳化计算。求解基于所导出的全部方程式的联立方程式。
其结果,关节偏置计算部46能够计算出第一关节偏置与第二关节偏置双方和共享机器人坐标系中表示TCP的位置的坐标。该共享机器人坐标系中TCP的位置表示固定于固定位置X的第一TCP位置与第二TCP位置双方。由此,机器人校正系统2基于在共享机器人坐标系中表示的位置,能够使第一机械手MNP1与第二机械手MNP2进行精度较高的协调作业。
另外,在通过求解联立方程式计算出第一关节偏置以及第二关节偏置的方法中,对机械手的根部(与末端执行器具备的一侧相反的一侧的端部)的促动器的旋转角进行修正的关节偏置在正运动学的数学方面成为不定,其中,联立方程式由基于将第一TCP位置固定于固定位置X而获得的第一校正用信息、和将第二TCP位置固定于固定位置X而获得的第二校正用信息所导出的多个方程式组成。
但是,在机器人校正系统2中,与机械手的根部的促动器对应的促动器成为机器人20的腰轴的促动器。因此机器人校正系统2能够计算出全部第一关节偏置以及第二关节偏置。
另外,机器人校正系统2通过计算出的第一关节偏置以及第二关节偏置,进行第一机械手MNP1以及第二机械手MNP2各自的校正,并且固定腰轴,从而能够提高第一机械手MNP1以及第二机械手MNP2的协调作业的精度。另外,机器人校正系统2也可以为通过计算出腰轴的促动器的关节偏置的其他装置,对腰轴的促动器进行校正的构成。
接下来,误差评价部47从存储部32读取在步骤S220中存储于存储部32的表示第一关节偏置的信息。另外,误差评价部47从存储部32逐个读取在步骤S170所存储的全部第一校正用信息。误差评价部47针对所读取的每个第一校正用信息,基于第一校正用信息所包含的旋转角和所读取的第一关节偏置并根据正运动学,计算出第一TCP位置。然后误差评价部47基于对每个第一校正用信息(即,对机器人20的每个姿势)计算出的全部的第一TCP位置,计算出这些第一TCP位置的标准偏差。
另外,误差评价部47从存储部32读取在步骤S220中存储于存储部32的表示第二关节偏置的信息。然后误差评价部47从存储部32逐个读取在步骤S170中所存储的全部的第二校正用信息。误差评价部47针对被读取的每个第二校正用信息,基于第二校正用信息所包含的旋转角与所读取的第二关节偏置并根据正运动学,计算出第二TCP位置。然后误差评价部47基于对每个第二校正用信息(即,针对机器人20的每个姿势)计算出的全部的第二TCP位置,计算出这些第二TCP位置的标准偏差(步骤S230)。
接下来,误差评价部47对在第一TCP位置步骤S230中计算出的标准偏差与在第二TCP步骤S230中计算出的标准偏差双方是否分别小于规定值Y1进行判定(评价)(步骤S240)。在判定为在步骤S230中计算出的标准偏差亦即第一TCP位置的标准偏差与在步骤S230中计算出的标准偏差亦即第二TCP位置的标准偏差中的任意一方并非小于规定值的情况下(步骤S240-否),机器人控制部42返回到步骤S110,重新取得第一校正用信息以及第二校正用信息,从而重新计算出第一关节偏置以及第二关节偏置。
另一方面,在误差评价部47判定为在步骤S230中计算出的标准偏差亦即第一TCP位置的标准偏差与在步骤S230中计算出的标准偏差亦即第二TCP位置的标准偏差双方小于规定值Y1的情况下(步骤S240-是),教示部48使在步骤S220中计算出的表示第一关节偏置的信息与表示第二关节偏置的信息存储于存储部32(步骤S250)。步骤S250的表示第一关节偏置的信息与表示第二关节偏置的信息向存储部32的存储表示上述第一关节偏置以及第二关节偏置的教示。
另外,在本实施方式中,教示部48为对在步骤S230中计算出的标准偏差亦即第一TCP位置的标准偏差与在步骤S230中计算出的标准偏差亦即第二TCP位置的标准偏差双方是否小于规定值Y1进行判定的构成,但除此之外,在误差评价部47判定为在步骤S230中计算出的标准偏差亦即第一TCP位置的标准偏差与在步骤S230中计算出的标准偏差亦即第二TCP位置的标准偏差中的任意一方小于规定值Y1的情况下,也可以为使在步骤S220中计算出的表示第一关节偏置的信息与表示第二关节偏置的信息存储于存储部32(教示)的构成。
另外,第一末端执行器END1是第一臂用第一部件的一个例子,第二末端执行器END2是第二臂用第一部件的一个例子。另外,第一末端执行器END1的前端球TCP1是第一臂用第一部件的一部分的一个例子,第二末端执行器END2的前端球TCP2是第二臂用第一部件的一部分的一个例子。
另外,机器人控制部42在从步骤S150至步骤S206的处理中,保持将前端球TCP1嵌入到夹具J1的凹部H1的状态、即接触的状态,变更第一机械手MNP1的姿势,从而取得表示各促动器的旋转角的信息,但除此之外,也可以为保持凹部H1与前端球TCP1分开规定的距离的状态,变更第一机械手MNP1的姿势,从而取得表示各促动器的旋转角的信息的构成。在该情况下,机器人控制部42以前端球TCP1与凹部H1的相对位置关系不发生变化的方式(即,将相对位置关系固定),变更第一机械手MNP1的姿势。另外,前端球TCP1与凹部H1的相对位置关系被固定时前端球TCP1与凹部H1之间的距离,例如为从凹部H1的最深的部分(在该例中为凹部H1的中心)的位置至前端球TCP1与凹部H1接触的点的距离,但也可以为其他两点之间的距离。前端球TCP1与凹部H1的相对位置关系被固定时前端球TCP1与凹部H1之间的距离是1的距离的一个例子。
另外,机器人控制部42在从步骤S150至步骤S206的处理中,保持将前端球TCP2嵌入到夹具J1的凹部H1的状态、即接触的状态,变更第二机械手MNP2的姿势,从而取得表示各促动器的旋转角的信息,但除此之外,也可以为保持凹部H1与前端球TCP2分开规定的距离的状态,变更第二机械手MNP2的姿势,从而取得表示各促动器的旋转角的信息的构成。在该情况下,机器人控制部42以前端球TCP2与凹部H1的相对位置关系不发生变化的方式(即,固定相对位置关系),变更第二机械手MNP2的姿势。另外,前端球TCP2与凹部H1的相对位置关系被固定时前端球TCP2与凹部H1之间的距离,例如为从凹部H1的最深的部分(在该例中为凹部H1的中心)的位置至前端球TCP1与凹部H1接触的点的距离,但也可以为其他两点之间的距离。前端球TCP2与凹部H1的相对位置关系被固定时前端球TCP2与凹部H1之间的距离为2的距离的一个例子。
如以上说明的那样,本实施方式的机器人校正系统2在使前端球TCP1以与夹具J1成为1的距离的方式移动后,进行将第一机械手MNP1形成多个姿势的第一动作,在使前端球TCP2以与夹具J1成为2的距离的方式移动后,进行将第二机械手MNP2形成多个姿势的第二动作,基于第一动作与第二动作的结果,对第一机械手MNP1与第二机械手MNP2进行校正。由此机器人校正系统2能够抑制由多个机械手(臂)进行作业的情况下的误差。
另外,机器人校正系统2在使前端球TCP1以与夹具J1成为1的距离的方式移动后,进行将第一机械手MNP1形成多个姿势的第一动作,在使前端球TCP2以与夹具J1形成与1的距离大致相同的距离亦即2的距离的方式移动后,进行将第二机械手MNP2形成多个姿势的第二动作,基于第一动作与第二动作的结果,对第一机械手MNP1与第二机械手MNP2进行校正。由此机器人校正系统2将前端球TCP1相对于夹具J1保持恒定的距离,使第一机械手MNP1采取一个以上的姿势,将第二前端球TCP2相对于夹具J1保持恒定的距离,使第二机械手MNP2采取一个以上的姿势,从而能够对第一机械手MNP1与第二机械手MNP2进行校正。
另外,机器人校正系统2在使前端球TCP1以距离与夹具J1成为0的方式移动后,进行将第一机械手MNP1形成多个姿势的第一动作,在使前端球TCP2以距离与夹具J1成为0的方式移动后,进行将第二机械手MNP2形成多个姿势的第二动作,基于第一动作与第二动作的结果,对第一机械手MNP1与第二机械手MNP2进行校正。由此机器人校正系统2保持使前端球TCP1与夹具J1接触的状态,使第一机械手MNP1采取一个以上的姿势,保持使前端球TCP2与夹具J1接触的状态,使第二机械手MNP2采取一个以上的姿势,从而能够对第一机械手MNP1与第二机械手MNP2进行校正。
另外,机器人校正系统2在使前端球TCP1以与夹具J1成为1的距离的方式移动后,至少基于从第一力传感器23-1取得的力传感器信息,进行将第一机械手MNP1形成多个姿势的第一动作,在使前端球TCP2以与夹具J1成为2的距离的方式移动后,至少基于从第二力传感器23-2取得的力传感器信息,进行将第二机械手MNP2形成多个姿势的第二动作。由此机器人校正系统2能够根据基于从力传感器23取得的力传感器信息的第一动作与第二动作的结果,对第一机械手MNP1与第二机械手MNP2进行校正。
另外,机器人校正系统2在使前端球TCP1以与夹具J1成为1的距离的方式移动的情况下,在使前端球TCP1以与夹具J1成为1的距离的方式移动后,使前端球TCP1移动至与夹具J1成为与1的距离不同的其他距离,并进行第一力传感器23-1的初始化,从而使前端球TCP1以与夹具J1成为1的距离的方式移动,在使前端球TCP2以与夹具J1成为2的距离的方式移动的情况下,在使前端球TCP2以与夹具J1成为2的距离的方式移动后,使前端球TCP2移动至与夹具J1成为与2的距离不同的其他距离,并进行第二力传感器23-2的初始化,从而使前端球TCP2以与夹具J1成为2的距离的方式移动。由此机器人校正系统2能够抑制施加于第一力传感器23-1以及第二力传感器23-2的重力等外力所引起的误差。
另外,机器人校正系统2在进行第一力传感器23-1的初始化时,在待机直至第一末端执行器END1的振动结束后,进行第一力传感器23-1的初始化,从而使前端球TCP1以与夹具J1成为1的距离的方式移动,在进行第二力传感器23-2的初始化时,在待机直至第二末端执行器END2的振动结束后,进行第二力传感器23-2的初始化,从而使前端球TCP2以与夹具J1成为2的距离的方式移动。由此机器人校正系统2能够抑制因第一末端执行器END1的振动而产生的第一力传感器23-1的初始化的误差、和因第二末端执行器END2的振动而产生的第二力传感器23-2的初始化的误差。
另外,机器人校正系统2在使具有偏置构造的第一末端执行器END1的规定部位亦即前端球TCP1以与夹具J1成为1的距离的方式移动的状态下,进行将第一机械手MNP1形成多个姿势的第一校正用信息取得动作,在使具有偏置构造的第二末端执行器END2的规定部位亦即前端球TCP2以与夹具J1成为2的距离的方式移动的状态下,进行将第二机械手MNP2形成多个姿势的第二校正用信息取得动作。由此机器人校正系统2能够基于第一校正用信息取得动作与第二校正用信息取得动作的结果,对第一机械手MNP1的前端的旋转轴与第二机械手MNP2的前端的旋转轴进行校正。
另外,机器人校正系统2在使前端球TCP1与夹具J1的凹部H1接触的状态下,进行将第一机械手MNP1形成多个姿势的第一校正用信息取得动作,在使前端球TCP2与夹具J1的凹部H1接触的状态下,进行将第二机械手MNP2形成多个姿势的第二校正用信息取得动作。由此机器人校正系统2能够将前端球TCP1的位置与前端球TCP2的位置固定于相同的位置,其结果能够抑制前端球TCP1与前端球TCP2中的任意一方或者双方与夹具J1的接触点的位置偏移而产生的误差。
另外,机器人校正系统2基于第一校正用信息取得动作与第二校正用信息取得动作的结果,对用于控制第一机械手MNP1的参数与用于控制第二机械手MNP2的参数一并进行校正。由此机器人校正系统2能够抑制用于控制第一机械手MNP1的参数的校正与用于控制第二机械手MNP2的参数的校正的误差。
第五实施方式
以下,参照附图对本发明的第五实施方式进行说明。
如图12所示,第五实施方式的机器人校正系统(机器人系统)3具备机器人20a与控制装置30a。另外,在第五实施方式中,对与第四实施方式相同的构成部标注相同的附图标记,并省略说明。
图12所示的机器人20a是对第四实施方式的机器人20利用在第四实施方式中说明的方法,进行第一机械手MNP1以及第二机械手MNP2各自的校正后的状态。另外,机器人20a除了机器人20具备的第一末端执行器END1以及第二末端执行器END2之外,还具备分别具有能够把持作业对象M的爪部的第三末端执行器END3以及第四末端执行器END4。以下,对机器人20a在对第一机械手MNP1以及第二机械手MNP2进行校正后,将第一末端执行器END1以及第二末端执行器END2替换成第三末端执行器END3以及第四末端执行器END4的情况进行说明。
机器人校正系统3使第三末端执行器END3把持配置于作业台TB的上表面的作业对象M的一方的端部,使作业对象M移动至预先决定的位置。然后,机器人校正系统3使第四末端执行器END4把持作业对象M的未被第三末端执行器END3把持的一方的端部。而且,机器人校正系统3使第三末端执行器END3从作业对象M分离。即,机器人校正系统3使被第三末端执行器END3把持的作业对象M倒换给第四末端执行器END4。机器人校正系统3使机器人20a进行这样的作业对象M的倒换之类的协调作业。
以下,将该协调作业称为规定的作业进行说明。另外,在本实施方式中,第一臂由第一机械手MNP1以及第三末端执行器END3构成,第二臂由第二机械手MNP2以及第四末端执行器END4构成。在进行规定的作业时,在机器人校正系统3中,将机器人20a的腰轴的旋转角固定为某个旋转角,在机器人20a使用第一臂与第二臂的双方进行规定的作业。
作业对象M为具有能够被第三末端执行器END3与第四末端执行器END4双方把持的大小以及形状的物体,例如,为工业机械等所使用的部件(螺钉、螺栓等)。在图12中,作业对象M表示为长方体形状的物体,但也可以为其他形状、大小的物体。
第一固定摄像部21与第二固定摄像部22对能够摄像的范围进行立体摄像。以下将被第一固定摄像部21与第二固定摄像部22立体摄像的图像称为立体摄像图像来进行说明。在此,所谓能够摄像的范围是表示将腰轴的旋转角固定于某个旋转角时,能够通过第一固定摄像部21以及第二固定摄像部22立体摄像的范围。另外,作业对象M与配置作业对象M的规定位置包含于能够通过第一固定摄像部21以及第二固定摄像部22立体摄像的范围。另外,立体摄像图像为静止图像,但除此之外,也可以为动态图像。
另外,立体摄像图像上的位置与照相机坐标系中的位置预先通过定标而建立关联。另外,共享机器人坐标系中的位置与照相机坐标系中的位置预先通过某些定标而建立关联。
机器人20a具备的各功能部(第一动态摄像部11、第二动态摄像部12、第一固定摄像部21、第二固定摄像部22、第一力传感器23-1、第二力传感器23-2、第三末端执行器END3、第四末端执行器END4、第一机械手MNP1、第二机械手MNP2以及未图示的多个促动器的每一个),基于从控制装置30a输入的控制信号而被控制。机器人20a基于从控制装置30a输入的控制信号进行规定的作业。
控制装置30a通过在第四实施方式中说明的方法,进行第一机械手MNP1与第二机械手MNP2各自的校正。另外,机器人20a的第一末端执行器END1以及第二末端执行器END2在被用户替换成第三末端执行器END3以及第四末端执行器END4后,控制装置30a使第一固定摄像部21以及第二固定摄像部22对第一固定摄像部21以及第二固定摄像部22能够摄像的范围进行立体摄像,基于摄像的立体摄像图像并通过图案匹配等对作业对象M进行检测。控制装置30a在从立体摄像图像检测出作业对象M的情况下,基于该立体摄像图像计算出照相机坐标系中的作业对象M的位置以及姿势。
控制装置30a将照相机坐标系中的作业对象M的位置以及姿势转换成共享机器人坐标系中的位置以及姿势。然后控制装置30a基于通过该转换而获得的共享机器人坐标系中的作业对象M的位置以及姿势,通过第三末端执行器END3把持作业对象M,并通过第四末端执行器END4重新把持所把持的作业对象M。
如以上说明的那样,第五实施方式的机器人校正系统3,能够通过在第四实施方式中说明的多个机械手的校正,以较高的精度进行规定的作业。
以上,参照附图对本发明的实施方式进行了详述,但具体的构成不限定于该实施方式,只要不脱离本发明的主旨,则也可以进行变更、置换、删除等。
另外,也可以将用于实现以上说明的装置(例如,机器人系统1的控制装置30、机器人系统2的控制装置30以及机器人系统3的控制装置30a)的任意构成部的功能的程序,记录于计算机能够读取的记录介质,使计算机系统读取该程序并执行。另外,在此所说的“计算机系统”包括:OS(OperatingSystem操作系统)、周边设备等硬件。另外,所谓“计算机能够读取的记录介质”是指软盘、光磁盘、ROM、CD(CompactDisk光盘)-ROM等的便携介质、内置于计算机系统的硬盘等存储装置。另外,所谓“计算机能够读取的记录介质”,也包括如经由因特网等网络、电话线路等的通信线路发送程序的情况下的服务器、成为客户机的计算机系统内部的易失性存储器(RAM)那样保持程序一定时间的记录介质。
另外,上述程序也可以将该程序从储存于存储装置等的计算机系统经由传送介质、或者通过传送介质中的传送波传送至其他计算机系统。在此,传送程序的“传送介质”是指如因特网等网络(通信网)、电话线路等通信线路(通信线)那样具有传送信息的功能的介质。
另外,上述程序也可以用于实现上述的功能的一部分。此外,上述程序能够通过与已经记录于计算机系统的程序的组合来实现上述的功能,但也可以为所谓的差分文件(差分程序)。
附图符号说明:1、2、3…机器人系统(机器人校正系统);11…第一动态摄像部;12…第二动态摄像部;20、20a…机器人;21…第一固定摄像部;22…第二固定摄像部;23-1…第一力传感器;23-2…第二力传感器;30、30a…控制装置;31…CPU;32…存储部;33…输入接受部;34…通信部;35…显示部;36、36a…控制部;40…显示控制部;41…校正控制部;42、54…机器人控制部;43…力传感器初始化部;44…力传感器信息取得部;45…旋转角取得部;46…关节偏置计算部;47…误差评价部;48…教示部;50…图像取得部;51…摄像控制部;52…检测控制部;53…位置姿势计算部。
Claims (9)
1.一种机器人,其特征在于,
具备臂和力传感器,
针对多个第二部件的每一个,在使安装于所述臂的前端的第一部件的一部分亦即设置于所述臂的前端的和旋转轴上不同的位置的所述一部分以与所述第二部件成为1的距离的方式移动的状态下,至少基于所述力传感器的输出值,使所述臂形成多个姿势,从而对所述臂进行校正。
2.根据权利要求1所述的机器人,其特征在于,
所述1的距离大致为0。
3.根据权利要求1或2所述的机器人,其特征在于,
针对多个所述第二部件的每一个,在使所述第一部件的所述一部分以与所述第二部件成为所述1的距离的方式移动后,使所述第一部件的所述一部分移动至与所述第二部件成为与所述1的距离不同的其他距离,进行所述力传感器的初始化,使所述第一部件的所述一部分以与所述第二部件成为所述1的距离的方式移动。
4.根据权利要求3所述的机器人,其特征在于,
在进行所述力传感器的所述初始化时,在待机直至所述第一部件的振动结束为止后,进行所述力传感器的所述初始化,使所述第一部件的所述一部分以与所述第二部件成为所述1的距离的方式移动。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的机器人,其特征在于,
在使所述第一部件的所述一部分与所述第二部件的凹部接触的状态下,使所述臂形成多个姿势。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的机器人,其特征在于,
具备两个以上所述臂,
对所述两个以上所述臂一并进行校正。
7.一种机器人系统,其特征在于,包括:
机器人,其具备臂和力传感器;
控制装置,其使所述机器人动作;
第一部件,其在所述臂的前端的与旋转轴上不同的位置具有端部;以及
多个第二部件,
所述控制装置针对所述多个所述第二部件的每一个,在使安装于所述臂的前端的所述第一部件的一部分亦即设置于所述臂的前端的和旋转轴上不同的位置的所述一部分以与所述第二部件成为1的距离的方式移动的状态下,至少基于所述力传感器的输出值,使所述臂形成多个姿势,从而对所述臂进行校正。
8.一种控制装置,其特征在于,
针对多个第二部件的每一个,在使安装于机器人所具备的臂的前端的第一部件的一部分亦即设置于所述臂的前端的与旋转轴上不同的位置的所述一部分以与所述第二部件成为1的距离的方式移动的状态下,至少基于所述力传感器的输出值,使所述臂形成多个姿势,从而对所述臂进行校正。
9.一种控制方法,其特征在于,
针对多个第二部件的每一个,在使安装于机器人所具备的臂的前端的第一部件的一部分亦即设置于所述臂的前端的与旋转轴上不同的位置的所述一部分以与所述第二部件成为1的距离的方式移动的状态下,至少基于所述力传感器的输出值,使所述臂形成多个姿势,从而对所述臂进行校正。
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