CN106945007B - 机器人系统、机器人、以及机器人控制装置 - Google Patents

机器人系统、机器人、以及机器人控制装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种能够通过直接示教来示教所希望的动作的机器人系统、机器人、以及机器人控制装置。机器人系统具备具有臂、末端执行器、以及力检测部的机器人，上述臂具有多个关节，并且具备机器人控制装置，该机器人控制装置能够在使末端执行器处于所希望的位置以及姿势的状态下，基于来自力检测部的输出值变更臂的姿势并进行示教。

Description

机器人系统、机器人、以及机器人控制装置
技术领域
本发明涉及机器人系统、机器人、以及机器人控制装置。
背景技术
对向机器人示教动作的方法进行了研究、开发。
关于这些开发、研究，已知有把持安装于臂的操作装置，通过直接示教向机器人示教动作的方法(参照专利文献1)。
专利文献1：日本特开2014-184541号公报
然而，在这样的方法中，存在在直接示教中不能够在保持固定机器人的指尖的位置以及姿势的状态下使臂的关节活动，难以向机器人示教所希望的动作的情况。
发明内容
为了解决上述课题的至少一个，本发明的一方式的机器人系统的特征在于，具备具有臂、末端执行器、以及力检测部的机器人，上述臂具有多个关节，并且具备机器人控制装置，上述机器人控制装置能够在使上述末端执行器处于所希望的位置以及姿势的状态下，基于来自上述力检测部的输出值变更上述臂的姿势并进行示教。
通过该构成，在机器人系统中，能够在使末端执行器处于所希望的位置以及姿势的状态下，基于来自力检测部的输出值变更臂的姿势并进行示教。由此，机器人系统能够通过直接示教来示教所希望的动作。
另外，本发明的其它方式也可以使用如下构成，即在机器人系统中，上述机器人控制装置基于来自上述力检测部的上述输出值使上述臂的肘活动，并变更上述臂的姿势。
通过该构成，机器人系统能够基于来自力检测部的输出值使臂的肘活动，变更臂的姿势。由此，机器人系统能够通过直接示教来示教伴随使臂的肘活动的所希望的动作。
另外，本发明的其它方式也可以使用如下构成，即，在机器人系统中，上述机器人控制装置基于通过向上述末端执行器的扭转而产生的转矩来变更上述臂的姿势。
通过该构成，机器人系统基于通过向末端执行器的扭转而产生的转矩来变更臂的姿势。由此，机器人系统能够基于通过向末端执行器的扭转而产生的转矩来通过直接示教来示教所希望的动作。
另外，本发明的其它方式也可以使用如下构成，即，在机器人系统中，上述机器人控制装置基于来自上述力检测部的上述输出值来检测上述转矩。
通过该构成，机器人系统基于来自力检测部的输出值来检测转矩。由此，机器人系统能够基于转矩通过直接示教来示教所希望的动作，其中，基于来自力检测部的输出值检测出该转矩。
另外，本发明的其它方式也可以使用如下构成，即，在机器人系统中，上述机器人控制装置能够切换第一模式和第二模式，在上述第一模式中，在使上述末端执行器处于上述所希望的位置以及姿势的状态下，基于来自上述力检测部的输出值来变更上述臂的姿势，在上述第二模式中，基于来自上述力检测部的输出值来变更上述末端执行器的位置以及姿势。
通过该构成，机器人系统能够切换第一模式和第二模式，在上述第一模式中，在使末端执行器处于所希望的位置以及姿势的状态下，基于来自力检测部的输出值来变更臂的姿势，在上述第二模式中，基于来自力检测部的输出值来变更该末端执行器的位置以及姿势的第二模式。由此，机器人系统能够通过切换第一模式和第二模式，通过直接示教来示教所希望的动作。
另外，本发明的其它方式也可以使用如下构成，即，在机器人系统中，上述机器人和上述机器人控制装置中的任意一方或者双方具备切换上述第一模式和上述第二模式的开关。
通过该构成，在机器人系统中，机器人和机器人控制装置中的任意一方或者双方具备切换第一模式和第二模式的开关。由此，机器人系统能够通过利用切换第一模式和第二模式的开关来切换第一模式和第二模式，通过直接示教来示教所希望的动作。
另外，本发明的其它方式也可以使用如下构成，即，在机器人系统中，上述机器人以7轴的自由度动作。
通过该构成，机器人系统能够在使以7轴的自由度动作的机器人的末端执行器处于所希望的位置以及姿势的状态下，基于来自力检测部的输出值来变更臂的姿势并进行示教。由此，机器人系统能够针对以7轴的自由度动作的机器人通过直接示教来示教所希望的动作。
另外，本发明的其它方式是机器人，其具备具有多个关节并能够安装末端执行器的臂，能够在使上述末端执行器处于所希望的位置以及姿势的状态下，基于来自力检测部的输出值来变更上述臂的姿势并进行示教。
通过该构成，机器人能够在使末端执行器处于所希望的位置以及姿势的状态下，基于来自力检测部的输出值变更臂的姿势并进行示教。由此，机器人能够通过直接示教来示教所希望的动作。
另外，本发明的其它方式是机器人控制装置，其能够在使设置于臂的末端执行器处于所希望的位置以及姿势的状态下，基于来自力检测部的输出值变更上述臂的姿势并进行示教，该臂由机器人具备且具有多个关节。
通过该构成，机器人控制装置能够在使末端执行器处于所希望的位置以及姿势的状态下，基于来自力检测部的输出值来变更臂的姿势并进行示教。由此，机器人控制装置能够通过直接示教来示教所希望的动作。
综上所述，机器人系统、机器人、以及机器人控制装置能够在使末端执行器处于所希望的位置以及姿势的状态下，基于来自力检测部的输出值来变更臂的姿势并进行示教。由此，机器人系统、机器人、以及机器人控制装置能够通过直接示教来示教所希望的动作。
附图说明
图1是表示本实施方式所涉及的机器人20的一个例子的构成图。
图2是表示设置有第一开关S1的第一末端执行器E1的一个例子的图。
图3是表示机器人控制装置30的硬件构成的一个例子的图。
图4是表示机器人控制装置30的功能构成的一个例子的图。
图5是表示控制部36进行的处理的流程的一个例子的流程图。
图6是表示在步骤S170计算出第一肘角度变化量后的步骤S150，使肘EL1的角度变化前的样子的一个例子的图。
图7是表示从图6所示的状态，机器人控制部46不使第一臂的TCP的位置以及姿势变化地使肘EL1的角度变化后的样子的一个例子的图。
图8是表示在机器人20的第一末端执行器E1与第一机械臂M1之间设置的第一力检测部11的一个例子的图。
图9是表示肘EL1所具备的力检测部101的一个例子的图。
图10是例示第一臂具备的7个关节的各关节所具备的力检测部的图。
图11是表示如图8所示在第一末端执行器E1与第一机械臂M1之间具备第一力检测部11，并且如图10所示在第一臂的各关节具备力检测部101～力检测部107的各检测部的第一臂的一个例子的图。
图12是表示第一开关S1设置于肘EL1的侧面的机器人20的一个例子的图。
图13是表示第一开关S1设置于关节J2的侧面的机器人20的一个例子的图。
图14是表示第一开关S1设置于支承台(主体)的侧面的机器人20的一个例子的图。
具体实施方式
实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。图1是表示本实施方式所涉及的机器人20的一个例子的构成图。
首先，对机器人20的构成进行说明。
机器人20是具备第一臂、第二臂、支承第一臂以及第二臂的支承台、以及机器人控制装置30的双手臂机器人。双手臂机器人是具备这一例子中的第一臂和第二臂这样的2个臂(手臂)的机器人。应予说明，对于机器人20，也可以代替双手臂机器人，是单手臂机器人。单手臂机器人是具备1个臂的机器人。例如，单手臂机器人具备第一臂和第二臂中的任意一方。另外，对于机器人20，也可以代替双手臂机器人，是具备3个以上的臂的多手臂机器人。第一臂和第二臂分别是臂的一个例子。
第一臂具备第一末端执行器E1、第一开关S1、第一机械臂M1、以及第一力检测部11。应予说明，在本实施方式中，对第一臂包括第一末端执行器E1的情况进行了说明，但第一臂和第一末端执行器E1也可以是独立的。该情况下，第一臂具备第一机械臂M1以及第一力检测部11。
第一末端执行器E1在这一例子中是具备能够把持物体的爪部的末端执行器。应予说明，对于第一末端执行器E1，也可以代替具备该爪部的末端执行器，是具备电动驱动器的末端执行器等其它末端执行器。第一末端执行器E1是相当于第一臂的指尖的部位。第一末端执行器E1是末端执行器的一个例子。
第一末端执行器E1通过电缆与机器人控制装置30以能够通信的方式连接。由此，第一末端执行器E1进行基于从机器人控制装置30获取的控制信号的动作。应予说明，经由电缆的有线通信例如按照以太网(注册商标)、USB(Universal Serial Bus，通用串行总线)等标准进行。另外，第一末端执行器E1也可以是通过按照Wi-Fi(注册商标)等通信标准进行的无线电通信与机器人控制装置30连接的构成。
第一开关S1是切换机器人控制装置30控制机器人20时的控制模式的开关。第一开关S1在这一例子中设置于第一末端执行器E1。应予说明，对于第一开关S1，也可以代替上述构成，是设置于第一机械臂M1等的第一臂的其它部位、机器人控制装置30的构成。该情况下，机器人20也可以是不具备第一末端执行器E1的构成。
在此，参照图2，对设置有第一开关S1的第一末端执行器E1进行说明。图2是表示设置有第一开关S1的第一末端执行器E1的一个例子的图。图2所示的三维坐标系是表示第一末端执行器E1的位置以及姿势的局部坐标系。在这一例子中，第一臂的TCP被设定为与表示第一末端执行器E1的位置以及姿势的局部坐标系的原点一致。即，该局部坐标系的原点的位置表示第一臂的TCP的位置，该局部坐标系的3个坐标轴的方向表示第一臂的TCP(ToolCenter Point，工具中心点)的姿势。另外，如图2所示，第一开关S1在这一例子中设置于第一末端执行器E1的侧面。第一末端执行器E1的侧面是将第一末端执行器E1的设置于第一机械臂M1的侧设为背面，将第一末端执行器E1的爪部侧设为表面的情况下的侧面。
第一机械臂M1具备7个关节亦即关节J1～关节J7、以及第一拍摄部21。另外，关节J1～关节J7分别具备未图示的致动器。即，具备第一机械臂M1的第一臂是7轴垂直多关节型的臂。第一臂通过由支承台、第一末端执行器E1、第一机械臂M1、以及第一机械臂M1具备的7个关节亦即关节J1～关节J7的各关节的致动器进行的协作的动作进行7轴的自由度的动作。应予说明，第一臂也可以是以8轴以上的自由度动作的构成。
在第一臂以7轴的自由度动作的情况下，与以6轴以下的自由度动作的情况相比，第一臂能够采取的姿势增加。由此，例如，第一臂的动作变得顺畅，能够进一步容易避免与存在于第一臂的周边的物体的干扰。另外，在第一臂以7轴的自由度动作的情况下，与第一臂以8轴以上的自由度动作的情况相比，第一臂的控制的计算量较少从而较容易。
如图1所示，第一机械臂M1具备的7个关节中的从支承台侧数第4个关节亦即关节J4是相当于第一臂的肘EL1的关节。另外，第一机械臂M1具备的7个关节中的从支承台侧数第7个关节亦即关节J7是臂的关节中的最前端的关节的一个例子。在关节J7的端部中的与支承台侧为相反侧的端部设置有用于设置第一末端执行器E1的凸缘。
第一机械臂M1具备的7个(关节所具备的)致动器分别通过电缆与机器人控制装置30以能够通信的方式连接。由此，该致动器基于从机器人控制装置30获取的控制信号使第一机械臂M1动作。应予说明，经由电缆的有线通信例如按照以太网(注册商标)、USB等标准进行。另外，第一机械臂M1具备的7个致动器中的一部分或者全部也可以是通过按照Wi-Fi(注册商标)等通信标准进行的无线电通信与机器人控制装置30连接的构成。
第一拍摄部21例如是具备将聚集的光变换为电信号的拍摄元件亦即CCD(ChargeCoupled Device，电荷耦合器件)、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体)等的摄像机。在这一例子中，第一拍摄部21由第一机械臂M1的一部分具备。因此，第一拍摄部21与第一臂的动作相应地移动。另外，第一拍摄部21能够拍摄的范围与第一臂的动作相应地变化。第一拍摄部21可以拍摄该范围的静态图像，也可以拍摄该范围的动态图像。
另外，第一拍摄部21通过电缆与机器人控制装置30以能够通信的方式连接。经由电缆的有线通信例如按照以太网(注册商标)、USB等标准进行。应予说明，第一拍摄部21也可以是通过按照Wi-Fi(注册商标)等通信标准进行的无线电通信与机器人控制装置30连接的构成。
第一力检测部11设置于第一末端执行器E1与第一机械臂M1之间。第一力检测部11例如是力传感器。第一力检测部11检测作用于第一末端执行器E1(或者用于在第一机械臂M1设置第一末端执行器E1的凸缘)的力、力矩(转矩)。第一力检测部11将表示检测出的力、力矩的大小的值作为输出值包括的第一力检测信息通过通信输出给机器人控制装置30。
第一力检测信息被用于由机器人控制装置30进行的基于第一臂的第一力检测信息的控制。基于第一力检测信息的控制例如是阻抗控制等柔顺控制。应予说明，第一力检测部11也可以是转矩传感器等检测表示施加至第一末端执行器E1(或者用于在第一机械臂M1设置第一末端执行器E1的凸缘)的力、力矩的大小的值的其它传感器。
第一力检测部11通过电缆与机器人控制装置30以能够通信的方式连接。经由电缆的有线通信例如按照以太网(注册商标)、USB等标准进行。应予说明，第一力检测部11和机器人控制装置30也可以是通过按照Wi-Fi(注册商标)等通信标准进行的无线电通信连接的构成。
第二臂具备第二末端执行器E2、第二开关S2、第二机械臂M2、以及第二力检测部12。应予说明，在本实施方式中，对第二臂包括第二末端执行器E2的情况进行了说明，但第二臂和第二末端执行器E2也可以是独立的。该情况下，第二臂具备第二机械臂M2和第二力检测部12。
第二末端执行器E2在这一例子中是具备能够把持物体的爪部的末端执行器。应予说明，对于第二末端执行器E2，也可以代替具备该爪部的末端执行器，是具备电动驱动器的末端执行器等其它末端执行器。第二末端执行器E2是相当于第二臂的指尖的部位。第二末端执行器E2是末端执行器的一个例子。
第二末端执行器E2通过电缆与机器人控制装置30以能够通信的方式连接。由此，第二末端执行器E2进行基于从机器人控制装置30获取的控制信号的动作。应予说明，经由电缆的有线通信例如按照以太网(注册商标)、USB等标准进行。另外，第二末端执行器E2也可以是通过按照Wi-Fi(注册商标)等通信标准进行的无线电通信与机器人控制装置30连接的构成。
第二开关S2是切换机器人控制装置30控制机器人20时的控制模式的开关。第二开关S2在这一例子中设置于第二末端执行器E2。在这一例子中，第二开关S2与图2所示的第一开关S1相同，设置于第二末端执行器E2的侧面。应予说明，对于第二开关S2，也可以代替上述构成，是设置于第二机械臂M2等的第二臂的其它部位、机器人控制装置30的构成。该情况下，机器人20也可以是不具备第二末端执行器E2的构成。
第二机械臂M2具备7个关节亦即关节J11～关节J17、以及第二拍摄部22。另外，关节J11～关节J17分别具备未图示的致动器。即，具备第二机械臂M2的第二臂是7轴垂直多关节型的臂。第二臂通过由支承台、第二末端执行器E2、第二机械臂M2、以及第二机械臂M2具备的7个关节亦即关节J11～关节J17的各关节的致动器进行的协作的动作进行7轴的自由度的动作。应予说明，第二臂也可以是以8轴以上的自由度动作的构成。
如图1所示，第二机械臂M2具备的7个关节中的从支承台侧数第4个关节亦即关节J14是相当于第二臂的肘EL2的关节。另外，第二机械臂M2具备的7个关节中的从支承台侧数第7个关节亦即关节J17是臂的关节中的最前端的关节的一个例子。在关节J17的端部中的与支承台侧为相反侧的端部设置有用于设置第二末端执行器E2的凸缘。
在第二臂以7轴的自由度动作的情况下，与以6轴以下的自由度动作的情况相比，第二臂能够采取的姿势增加。由此，例如，第二臂的动作变得顺畅，能够进一步容易避免与存在于第二臂的周边的物体的干扰。另外，在第二臂以7轴的自由度动作的情况下，与第二臂以8轴以上的自由度动作的情况相比，第二臂的控制的计算量较少从而较容易。
第二机械臂M2具备的7个(关节所具备的)致动器分别通过电缆与机器人控制装置30以能够通信的方式连接。由此，该致动器基于从机器人控制装置30获取的控制信号使第二机械臂M2动作。应予说明，经由电缆的有线通信例如按照以太网(注册商标)、USB等标准进行。另外，第二机械臂M2具备的7个致动器中的一部分或者全部也可以是通过按照Wi-Fi(注册商标)等通信标准进行的无线电通信与机器人控制装置30连接的构成。
第二拍摄部22例如是具备将聚集的光变换为电信号的拍摄元件亦即CCD、CMOS等的摄像机。在这一例子中，第二拍摄部22由第二机械臂M2的一部分具备。因此，第二拍摄部22与第二臂的动作相应地移动。另外，第二拍摄部22能够拍摄的范围与第二臂的动作相应地变化。第二拍摄部22可以拍摄该范围的静态图像，也可以拍摄该范围的动态图像。
另外，第二拍摄部22通过电缆与机器人控制装置30以能够通信的方式连接。经由电缆的有线通信例如按照以太网(注册商标)、USB等标准进行。应予说明，第二拍摄部22也可以是通过按照Wi-Fi(注册商标)等通信标准进行的无线电通信与机器人控制装置30连接的构成。
第二力检测部12设置于第二末端执行器E2与第二机械臂M2之间。第二力检测部12例如是力传感器。第二力检测部12检测作用于第二末端执行器E2(或者用于在第二机械臂M2设置第二末端执行器E2的凸缘)的力、力矩(转矩)。第二力检测部12将表示检测出的力、力矩的大小的值作为输出值包括的第二力检测信息通过通信输出给机器人控制装置30。
第二力检测信息被用于由机器人控制装置30进行的基于第二臂的第二力检测信息的控制。基于第二力检测信息的控制例如是阻抗控制等柔顺控制。应予说明，第二力检测部12也可以是转矩传感器等检测表示施加至第二末端执行器E2(或者用于在第二机械臂M2设置第二末端执行器E2的凸缘)的力、力矩的大小的值的其它传感器。
第二力检测部12通过电缆与机器人控制装置30以能够通信的方式连接。经由电缆的有线通信例如按照以太网(注册商标)、USB等标准进行。应予说明，第二力检测部12和机器人控制装置30也可以是通过按照Wi-Fi(注册商标)等通信标准进行的无线电通信连接的构成。
另外，机器人20具备第三拍摄部23和第四拍摄部24。
第三拍摄部23例如是具备将聚集的光变换为电信号的拍摄元件亦即CCD、CMOS等的摄像机。第三拍摄部23设置于能够跟第四拍摄部24一同立体拍摄第四拍摄部24能够拍摄的范围的部位。第三拍摄部23通过电缆与机器人控制装置30以能够通信的方式连接。经由电缆的有线通信例如按照以太网(注册商标)、USB等标准进行。应予说明，第三拍摄部23也可以是通过按照Wi-Fi(注册商标)等通信标准进行的无线电通信与机器人控制装置30连接的构成。
第四拍摄部24例如是具备将聚集的光变换为电信号的拍摄元件亦即CCD、CMOS等的摄像机。第四拍摄部24设置于能够跟第三拍摄部23一同立体拍摄第三拍摄部23能够拍摄的范围的部位。第四拍摄部24通过电缆与机器人控制装置30以能够通信的方式连接。经由电缆的有线通信例如按照以太网(注册商标)、USB等标准进行。应予说明，第四拍摄部24也可以是通过按照Wi-Fi(注册商标)等通信标准进行的无线电通信与机器人控制装置30连接的构成。
在上文中说明的机器人20具备的这些各功能部在这一例子中从内置于机器人20的机器人控制装置30获取控制信号。然后，该各功能部进行基于获取到的控制信号的动作。应予说明，对于机器人20，也可以代替内置机器人控制装置30的构成，是被设置于外部的机器人控制装置30控制的构成。该情况下，机器人20和机器人控制装置30构成机器人系统。另外，机器人20也可以是不具备第一拍摄部21、第二拍摄部22、第三拍摄部23、以及第四拍摄部24中的一部分或者全部的构成。
机器人控制装置30通过将控制信号发送至机器人20，使机器人20动作。另外，用户能够通过直接示教向这一例子中的机器人控制装置30示教(存储)机器人20的动作。机器人20的动作是第一臂的动作和第二臂的动作中的任意一方或者双方。
机器人控制装置30基于用户的直接示教时，针对第一末端执行器E1施加的力矩(转矩)中的以绕关节J7的转动轴的方式施加的力矩的大小，不使第一臂的TCP的位置以及姿势变化地使第一臂的姿势变化。另外，机器人控制装置30基于用户的直接示教时，针对第二末端执行器E2施加的力矩(转矩)中的以绕关节J17的转动轴的方式施加的力矩的大小，不使第二臂的TCP的位置以及姿势变化地使第二臂的姿势变化。
在本实施方式中，对基于直接示教时针对第一末端执行器E1施加的力矩的、机器人控制装置30的处理详细地进行说明。以下，作为这一例子，对通过用户的直接示教使第一臂的动作存储于机器人控制装置30的情况进行说明。
该情况下，在直接示教中，通过用户把持机器人20的第一臂并使其移动，针对机器人控制装置30示教第一臂的动作。另外，在直接示教中，向机器人控制装置30示教表示想要向机器人控制装置30示教的第一臂的动作中经由第一臂的TCP的1个以上的经由点(示教点、点)的位置的信息、表示在各经由点的位置的各位置中想要使第一臂实现的TCP的姿势的信息、以及在各经由点的位置的各位置中想要使第一臂实现的姿势。在这一例子中，第一臂的姿势由第一机械臂M1的7个关节分别具备的致动器的旋转角表示。
另外，在基于直接示教的示教中，第一臂通过基于从第一力检测部11获取的第一力检测信息的控制(例如阻抗控制等)，被机器人控制装置30以第一臂的姿势不因自重变化的方式控制。
在此，对直接示教时的本实施方式所涉及的机器人控制装置30的处理的概要进行说明。机器人控制装置30能够在使设置于第一臂的关节中的最前端的关节J7的前端的构件亦即第一末端执行器E1处于所希望的位置以及姿势的状态(即，在使第一臂的TCP的位置以及姿势固定在所希望的位置以及姿势的状态)下，基于包括来自第一力检测部11的输出值的第一力检测信息变更第一臂的姿势并进行示教。
更具体而言，本实施方式所涉及的机器人控制装置30在基于从用户施加至第一末端执行器E1的力矩使第一臂的TCP处于所希望的位置以及姿势的状态下(即，在保持使第一臂的TCP的位置以及姿势固定于所希望的位置以及姿势的状态下)，使第一臂的姿势变化。在这一例子中，机器人控制装置30通过在保持基于该力矩使第一臂的TCP的位置以及姿势固定于所希望的位置以及姿势的状态下使上述的肘EL1的角度变化，使第一臂的姿势变化。由此，机器人控制装置30能够通过直接示教来示教所希望的动作。肘EL1的角度是关节J4具备的致动器的旋转角。应予说明，对于机器人控制装置30，也可以代替通过在保持使第一臂的TCP的位置以及姿势固定于所希望的位置以及姿势的状态下使上述的肘EL1的角度变化来使第一臂的姿势变化的构成，是通过在保持使第一臂的TCP的位置以及姿势固定于所希望的位置以及姿势的状态下使其它关节的角度变化来使第一臂的姿势变化的构成。
接下来，参照图3对机器人控制装置30的硬件构成进行说明。图3是表示机器人控制装置30的硬件构成的一个例子的图。机器人控制装置30例如具备CPU(CentralProcessing Unit，中央处理器)31、存储部32、输入受理部33、通信部34、以及显示部35。另外，机器人控制装置30经由通信部34与机器人20进行通信。这些构成要素经由总线Bus以能够相互通信的方式连接。
CPU31执行储存于存储部32的各种程序。
存储部32例如包括HDD(Hard Disk Drive，硬盘驱动器)、SSD(Solid StateDrive，固态硬盘)、EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory，电可擦可编程只读存储器)、ROM(Read-Only Memory，只读存储器)、RAM(Random AccessMemory，随机存储器)等。存储部32储存机器人控制装置30处理的各种信息、图像，程序，图3所示的指尖运动模型信息321以及肘运动模型信息322等。应予说明，对于存储部32，也可以代替内置于机器人控制装置30的存储装置，是通过USB等数字输入输出端口等连接的外置型的存储装置。
指尖运动模型信息321是表示计算机器人控制装置30基于从第一力检测部11获取的第一力检测信息使第一臂的TCP的位置以及姿势变化的变化量亦即第一TCP位置姿势变化量的数理模型的信息。使第一臂的TCP的位置变化的变化量由从当前的第一臂的TCP的位置至变化后的第一臂的TCP的位置的位移量表示。另外，使第一臂的TCP的姿势变化的变化量由直至使表示当前的第一臂的TCP的姿势的3个坐标轴的各坐标轴与表示变化后的第一臂的TCP的姿势的3个坐标轴的各坐标轴一致的欧拉角表示。
另外，指尖运动模型信息321是表示计算机器人控制装置30基于从第二力检测部12获取的第二力检测信息使第二臂的TCP的位置以及姿势变化的变化量亦即第二TCP位置姿势变化量的数理模型的信息。使第二臂的TCP的位置变化的变化量由从当前的第二臂的TCP的位置至变化后的第二臂的TCP的位置的位移量表示。另外，使第二臂的TCP的位置变化的变化量由直至使表示当前的第二臂的TCP的姿势的3个坐标轴的各坐标轴与表示变化后的第二臂的TCP的姿势的3个坐标轴的各坐标轴一致的欧拉角表示。
肘运动模型信息322是表示计算机器人控制装置30基于从第一力检测部11获取的第一力检测信息使肘EL1的角度变化的变化量亦即第一肘角度变化量的数理模型的信息。使肘EL1的角度变化的变化量由从当前的肘EL1的角度至变化后的肘EL1的角度的旋转角表示。
另外，肘运动模型信息322是表示计算机器人控制装置30基于从第二力检测部12获取的第二力检测信息使肘EL2的角度变化的变化量亦即第二肘角度变化量的数理模型的信息。使肘EL2的角度变化的变化量由从当前的肘EL2的角度至变化后的肘EL2的角度的旋转角表示。
在此，对指尖运动模型信息321以及肘运动模型信息322进行说明。这些数理模型是基于以下所示的式(1)表示的运动方程式的数理模型。应予说明，由于该式(1)是以往在柔顺控制等中使用的式子，因此省略对于式(1)表示的运动方程式的详细说明。
[式1]
Figure BDA0001123544690000141
M是惯性质量矩阵。D是阻尼系数矩阵。K是弹簧常数矩阵。惯性质量矩阵M、阻尼系数矩阵D、以及弹簧常数矩阵K被预先决定。F(t)是在时刻t作为成分具有施加至第一末端执行器E1或者第二末端执行器E2的力以及力矩的矩阵。另外，在指尖运动模型信息321中，x(t)是作为成分具有由矩阵F(t)所包括的力以及力矩施加至第一末端执行器E1产生的第一臂的TCP的位置以及姿势的变化量、或者由矩阵F(t)所包括的力以及力矩施加至第二末端执行器E2产生的第二臂的TCP的位置以及姿势的变化量的矢量。另外，在肘运动模型信息322中，x(t)是表示由矩阵F(t)所包括的力以及力矩施加至第一末端执行器E1产生的肘EL1的角度的变化量、或者由矩阵F(t)所包括的力以及力矩施加至第二末端执行器E2产生的肘EL2的角度的变化量的变量。
例如，机器人控制装置30通过将第一力检测信息表示的力以及力矩(即，从用户处针对第一末端执行器E1施加的力以及力矩)的大小代入至上述的式(1)的矩阵F(t)并求解上述的式(1)，计算作为成分具有由矩阵F(t)所包括的力以及力矩施加至第一末端执行器E1产生的第一臂的TCP的位置以及姿势的变化量的矢量x(t)来作为上述的第一TCP位置姿势变化量。另外，机器人控制装置30能够通过将第二力检测信息表示的力以及力矩(即，从用户处针对第二末端执行器E2施加的力、力矩)的大小代入至上述的式(1)的矩阵F(t)并求解上述的式(1)，计算作为成分具有由矩阵F(t)所包括的力以及力矩施加至第二末端执行器E2产生的第二臂的TCP的位置以及姿势的变化量的矢量x(t)来作为上述的第二TCP位置姿势变化量。
另外，例如，机器人控制装置30能够通过将第一力检测信息表示的力以及力矩代入至上述的式(1)的矩阵F(t)并求解上述的式(1)，计算表示由矩阵F(t)所包括的力以及力矩施加至第一末端执行器E1产生的肘EL1的角度的变化量的变量x(t)来作为上述的第一肘角度变化量。另外，机器人控制装置30能够通过将第二力检测信息表示的力以及力矩(即，从用户处针对第二末端执行器E2施加的力、力矩)的大小代入至上述的式(1)的矩阵F(t)并求解上述的式(1)，计算表示由矩阵F(t)所包括的力以及力矩施加至第二末端执行器E2产生的肘EL2的角度的变化量的变量x(t)来作为上述的第二肘角度变化量。
输入受理部33例如是具备键盘、鼠标、触摸面板等的示教器、其它的输入装置。应予说明，输入受理部33也可以作为触摸面板与显示部35一体地构成。
通信部34例如包括USB等数字输入输出端口、以太网(注册商标)端口等而构成。
显示部35例如是液晶显示器面板、或者有机EL(Electro Luminescence，电致)显示器面板。
接下来，参照图4对机器人控制装置30的功能构成进行说明。图4是表示机器人控制装置30的功能构成的一个例子的图。机器人控制装置30具备存储部32、输入受理部33、显示部35、以及控制部36。
控制部36控制机器人控制装置30的整体。控制部36具备显示控制部40、力检测信息获取部41、模式切换控制部42、变化量计算部43、反向运动学处理部44、正向运动学处理部45、机器人控制部46、以及示教控制部47。
控制部36具备的这些功能部例如通过CPU31执行存储于存储部32的各种程序来实现。应予说明，这些功能部中的一部分或者全部也可以是LSI(Large Scale Integration，大规模集成)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit，专用集成电路)等硬件功能部。
显示控制部40生成从用户处受理与基于直接示教的示教相关的操作的示教画面。显示控制部40使生成的示教画面显示于显示部35。
力检测信息获取部41从第一力检测部11获取第一力检测信息。另外，力检测信息获取部41从第二力检测部12获取第二力检测信息。
模式切换控制部42在第一开关S1被按下的情况下，将控制部36针对第一臂的控制模式(上述的机器人控制装置30的控制模式)设定(切换)为第一模式。另外，模式切换控制部42在第一开关S1的按下被解除的情况下，将控制部36针对第一臂的控制模式设定(切换)为第二模式。另外，模式切换控制部42在第二开关S2被按下的情况下，将控制部36针对第二臂的控制模式(上述的机器人控制装置30的控制模式)设定(切换)为第一模式。另外，模式切换控制部42在第二开关S2的按下被解除的情况下，将控制部36针对第二臂的控制模式设定(切换)为第二模式。应予说明，对于模式切换控制部42，也可以代替上述构成，例如是在第一开关S1或者第二开关S2被按下的情况下，将控制部36针对第一臂以及第二臂这双方的控制模式设定为第一模式，在对第一开关S1以及第二开关S2这双方的按下被解除的情况下，将控制部36针对第一臂以及第二臂这双方的控制模式设定为第二模式的构成。
变化量计算部43在控制部36的控制模式为第一模式的情况下，从存储部32读出肘运动模型信息322。然后，变化量计算部43基于从力检测信息获取部41获取到的第一力检测信息和读出的肘运动模型信息322来计算第一肘角度变化量。另外，变化量计算部43基于从力检测信息获取部41获取到的第二力检测信息和读出的肘运动模型信息322来计算第二肘角度变化量。
另外，在控制部36的控制模式为第二模式的情况下，变化量计算部43从存储部32读出指尖运动模型信息321。然后，反向运动学处理部44基于从力检测信息获取部41获取到的第一力检测信息和读出的指尖运动模型信息321来计算第一TCP位置姿势变化量。另外，变化量计算部43基于从力检测信息获取部41获取到的第二力检测信息和读出的指尖运动模型信息321来计算第二TCP位置姿势变化量。
在控制部36的控制模式为第一模式的情况下，反向运动学处理部44基于变化量计算部43计算出的第一肘角度变化量、当前的第一臂的TCP的位置以及姿势、以及反向运动学来计算不使该位置以及姿势变化地使当前的肘EL1的角度变化第一肘角度变化量的情况下的、第一机械臂M1的7个关节分别具备的致动器的旋转角。该旋转角是表示第一臂的姿势的旋转角。另外，在控制部36的控制模式为第一模式的情况下，反向运动学处理部44基于变化量计算部43计算出的第二肘角度变化量、当前的第二臂的TCP的位置以及姿势、以及反向运动学来计算不使该位置以及姿势变化地使当前的肘EL2的角度变化第二肘角度变化量的情况下的、第二机械臂M2的7个关节分别具备的致动器的旋转角。该旋转角是表示第二臂的姿势的旋转角。
另外，在控制部36的控制模式为第二模式的情况下，反向运动学处理部44基于变化量计算部43计算出的第一TCP位置姿势变化量、当前的第一臂的TCP的位置以及姿势、以及反向运动学来计算该位置以及姿势变化第一TCP位置姿势变化量的情况下的、第一机械臂M1的7个关节分别具备的致动器的旋转角。该旋转角是表示第一臂的姿势的旋转角。另外，在控制部36的控制模式为第二模式的情况下，反向运动学处理部44基于变化量计算部43计算出的第二TCP位置姿势变化量、当前的第二臂的TCP的位置以及姿势、以及反向运动学来计算该位置以及姿势变化第二TCP位置姿势变化量的情况下的、第二机械臂M2的7个关节分别具备的致动器的旋转角。该旋转角是表示第二臂的姿势的旋转角。
正向运动学处理部45基于当前的第一机械臂M1的7个关节分别具备的致动器的旋转角来计算当前的第一臂的TCP的位置以及姿势。
另外，正向运动学处理部45基于当前的第一臂的TCP的位置和姿势、以及正向运动学来判定基于反向运动学处理部44计算出的第一TCP位置姿势变化量的由机器人控制部46进行的第一臂的TCP的位置以及姿势的变化是否完成。另外，正向运动学处理部45基于当前的第二臂的TCP的位置和姿势、以及正向运动学来判定基于反向运动学处理部44计算出的第二TCP位置姿势变化量的由机器人控制部46进行的第二臂的TCP的位置以及姿势的变化是否完成。
另外，正向运动学处理部45基于当前的第一臂的姿势来判定基于反向运动学处理部44计算出的第一臂姿势变化量的由机器人控制部46进行的第一臂的姿势的变化是否完成。另外，正向运动学处理部45基于当前的第二臂的姿势和正向运动学来判定基于反向运动学处理部44计算出的第二臂姿势变化量的由机器人控制部46进行的第二臂的姿势的变化是否完成。
机器人控制部46基于反向运动学处理部44计算出的是表示第一臂的姿势的旋转角且是第一机械臂M1的7个关节分别具备的致动器的旋转角使第一臂的姿势变化。另外，机器人控制部46基于反向运动学处理部44计算出的是表示第二臂的姿势的旋转角且是第二机械臂M2的7个关节分别具备的致动器的旋转角使第二臂的姿势变化。
示教控制部47基于经由显示控制部40显示于显示部35的示教画面从用户处受理的操作，例如使当前的第一臂的TCP的位置以及姿势和当前的第一臂的姿势相对应地存储于存储部32。另外，示教控制部47基于经由显示控制部40显示于显示部35的示教画面从用户处受理的操作，例如使当前的第二臂的TCP的位置以及姿势和当前的第二臂的姿势相对应地存储于存储部32。
通过以上的构成，控制部36在用户保持按下第一开关S1的状态下使第一末端执行器E1绕关节J7的轴扭转情况下，不使第一臂的TCP的位置以及姿势从所希望的位置以及姿势(例如，当前的第一臂的TCP的位置以及姿势)变化地使肘EL1的角度变化。另外，控制部36在用户不按下第一开关S1并对第一末端执行器E1施加力、或者使第一末端执行器E1绕关节J7的轴扭转的情况下，使第一臂的TCP的位置以及姿势变化。以下，参照图5，对这样的控制部36的处理进行说明。图5是表示控制部36进行的处理的流程的一个例子的流程图。
模式切换控制部42根据第一开关S1是否被按下来设定控制部36的控制模式(步骤S100)。更具体而言，模式切换控制部42判定第一开关S1是否被按下。然后，在判定为第一开关S1被按下的情况下，模式切换控制部42将控制部36的控制模式设定(切换)为第一模式。另一方面，在判定为第一开关S1未被按下的情况下，模式切换控制部42将控制部36的控制模式设定(切换)为第二模式。
在步骤S100中，模式切换控制部42设定控制部36的控制模式后，力检测信息获取部41从第一力检测部11获取第一力检测信息(步骤S110)。接下来，变化量计算部43判定在步骤S100中模式切换控制部42设定的控制部36的控制模式是否为第一模式(步骤S120)。
在判定为控制部36的控制模式不是第一模式的情况下(步骤S120为“否”)，变化量计算部43从存储部32读出指尖运动模型信息321，并基于读出的指尖运动模型信息321和在步骤S110中力检测信息获取部41获取到的第一力检测信息来计算第一TCP位置姿势变化量(步骤S130)。另一方面，在判定为控制部36的控制模式是第一模式的情况下(步骤S120为“是”)，变化量计算部43从存储部32读出肘运动模型信息322，并基于读出的肘运动模型信息322和在步骤S110中力检测信息获取部41获取到的第一力检测信息来计算第一肘角度变化量(步骤S170)。
在步骤S130的处理或者步骤S170的处理之后，反向运动学处理部44进行反向运动学处理(步骤S140)。在此，对步骤S140的处理进行说明。
在步骤S130中计算出第一TCP位置姿势变化量后的步骤S140中，反向运动学处理部44使正向运动学处理部45基于当前的第一机械臂M1的7个关节分别具备的致动器的旋转角来计算当前的第一臂的TCP的位置以及姿势(所希望的位置以及姿势的一个例子)。然后，反向运动学处理部44基于正向运动学处理部45计算出的当前的第一臂的TCP的位置以及姿势、在步骤S130中计算出的第一TCP位置姿势变化量、以及反向运动学，计算使第一臂的TCP的位置以及姿势变化第一TCP位置姿势变化量的情况下的、是表示第一臂的姿势的旋转角且是第一机械臂M1的7个关节分别具备的致动器的旋转角。
在步骤S170中计算出第一肘角度变化量后的步骤S140中，反向运动学处理部44使正向运动学处理部45基于当前的第一机械臂M1的7个关节分别具备的致动器的旋转角来计算当前的第一臂的TCP的位置以及姿势。然后，反向运动学处理部44基于正向运动学处理部45计算出的当前的第一臂的TCP的位置以及姿势、在步骤S170中计算出的第一肘角度变化量、以及反向运动学，计算不使第一臂的TCP的位置以及姿势从这一例子中的作为所希望的位置以及姿势的当前的位置以及姿势变化地使肘EL1的角度变化第一肘角度变化量的情况下的、是表示第一臂的姿势的旋转角且是第一机械臂M1的7个关节分别具备的致动器的旋转角。
在步骤S140的处理之后，机器人控制装置30通过使当前的第一臂具备的7个关节的各关节的致动器的旋转角与在步骤S140中计算出的7个致动器的旋转角一致，使第一臂的姿势变化(步骤S150)。
在此，对步骤S150的处理进行说明。在步骤S130中计算出第一TCP位置姿势变化量后的步骤S150中，机器人控制部46通过使当前的第一臂具备的7个关节的各关节的致动器的旋转角与在步骤S140中计算出的7个致动器的旋转角一致，使第一臂的姿势变化，并且使第一臂的TCP的位置以及姿势变化。即，机器人控制部46基于作为用户针对第一末端执行器E1施加力的结果、或者使第一末端执行器E1绕关节J7的轴扭转的结果获取到的第一力检测信息(在步骤S110中获取到的第一力检测信息)，使第一臂的TCP的位置以及姿势变化。此时，机器人控制部46使第一臂的姿势、以及第一臂的TCP的位置以及姿势持续变化，直至正向运动学处理部45基于当前的第一臂的TCP的位置和姿势、以及正向运动学判定为基于反向运动学处理部44计算出的第一TCP位置姿势变化量的由机器人控制部46进行的第一臂的TCP的位置以及姿势的变化完成。
另外，在步骤S170中计算出第一肘角度变化量后的步骤S150中，机器人控制部46通过使当前的第一臂具备的7个关节的各关节的致动器的旋转角与在步骤S140中计算出的7个致动器的旋转角一致，不使第一臂的TCP的位置以及姿势从当前的位置以及姿势变化地使肘EL1的角度变化，使第一臂的姿势变化。即，机器人控制部46基于作为用户使第一末端执行器E1绕关节J7的轴扭转的结果获取到的第一力检测信息(在步骤S110中获取到的第一力检测信息)，不使第一臂的TCP的位置以及姿势从当前的位置以及姿势变化地使第一臂的姿势变化。此时，机器人控制部46使第一臂的姿势持续变化，直至正向运动学处理部45基于当前的第一臂的TCP的位置和姿势、当前的第一臂的姿势、以及正向运动学判定为基于反向运动学处理部44计算出的第一肘角度变化量的由机器人控制部46进行的第一臂的姿势的变化完成。
图6是表示在步骤S170中计算出第一肘角度变化量后的步骤S150中，使肘EL1的角度变化前的样子的一个例子的图。另外，图7是表示从图6所示的状态，机器人控制部46不使第一臂的TCP的位置以及姿势变化地使肘EL1的角度变化后的样子的一个例子的图。
通过比较图6和图7可知，机器人控制部46使第一末端执行器E1的位置以及姿势即第一臂的TCP的位置以及姿势不从当前的位置以及姿势变化地使肘EL1的角度变化。通过像这样，使第一臂的TCP的位置以及姿势不从当前的位置以及姿势变化地使肘EL1的角度变化，用户能够通过直接示教向机器人控制装置30示教所希望的动作。例如，在使第一臂的TCP的位置与某经由点一致时，若不使第一臂的肘EL1的角度变化，则第一臂与其它物体产生干扰那样的情况下，用户通过在保持按下第一开关S1的状态下使第一末端执行器E1绕关节J7的轴扭转，能够使第一臂的TCP的位置以及姿势不从当前的位置以及姿势变化地使肘EL1的角度向第一臂不与其它物体产生干扰的角度变化。
在步骤S150的处理之后，示教控制部47基于经由显示控制部40显示于显示部35的示教画面从用户处受理的操作，使当前的第一臂的TCP的位置以及姿势和当前的第一臂的姿势相对应地存储于存储部32(步骤S155)。接下来，示教控制部47判定基于直接示教的示教是否结束(步骤S160)。示教控制部47例如在经由显示控制部40显示于显示部35的示教画面从用户处受理了用于使基于直接示教的示教结束的操作的情况下，判定为基于直接示教的示教结束。
在示教控制部47判定为基于直接示教的示教未结束的情况下(步骤S160为“否”)，模式切换控制部42转移至步骤S100，再次设定控制部36的控制模式。另一方面，在示教控制部47判定为基于直接示教的示教结束的情况下(步骤S160为“是”)，控制部36结束处理。
应予说明，对于在上文中说明的机器人控制装置30，也可以代替基于从设置在第一末端执行器E1与第一机械臂M1之间的第一力检测部11获取到的第一力检测信息来变更第一臂的姿势、或者第一臂的TCP的位置以及姿势的构成，是基于从检测施加至第一机械臂M1具备的7个致动器的一部分或者全部的各致动器的力或力矩的传感器或转矩传感器、以及力传感器和转矩传感器的组合等输出的输出值(力、力矩(转矩))来变更第一臂的姿势、或者第一臂的TCP的位置以及姿势的构成。该情况下，用户能够通过对第一机械臂M1具备的7个致动器(即7个关节)的一部分或者全部各致动器施加力、力矩，变更第一臂的姿势、或者第一臂的TCP的位置以及姿势，进行直接示教。
实施方式的变形例1
以下，参照附图对本发明的实施方式的变形例1进行说明。应予说明，以下，以第一臂为例进行说明，但在实施方式的变形例1中说明的内容对于第二臂也同样适用。
在上文中说明的实施方式中，如图8所示，第一力检测部11设置在第一末端执行器E1与第一机械臂M1之间。图8是表示设置在机器人20的第一末端执行器E1与第一机械臂M1之间的第一力检测部11的一个例子的图。在图8中，为了简化图，第一力检测部11由虚线的四边形表示。该情况下，机器人控制装置30能够基于针对第一末端执行器E1施加的力矩使肘EL1的角度变化，使第一臂的姿势变化。由此，每当用户欲使肘EL1的角度变化时，用户也可以不将第一末端执行器E1从正在把持的位置移动。结果，机器人控制装置30能够使用户的直接示教的作业效率提高。
但是，也可以如图9以及图10所示，在上述的实施方式中说明的机器人20是在与第一末端执行器E1和第一机械臂M1之间不同的其它部位具备力检测部的构成。图9是表示在肘EL1具备的力检测部101的一个例子的图。在图9中，为了简化图，力检测部101由虚线的四边形表示。
力检测部101在这一例子中是转矩传感器。力检测部101设置于肘EL1。力检测部101检测施加至肘EL1具备的致动器的力矩(转矩)。力检测部101将表示检测出的力矩的大小的值作为输出值包括的力检测信息通过通信输出给机器人控制装置30。应予说明，力检测部101也可以代替转矩传感器，是力传感器等检测施加至肘EL1的力、力矩的其它传感器。
在第一臂在肘EL1具备力检测部101的情况下，机器人控制装置30从力检测部101获取将表示施加至肘EL1的力矩的大小的值作为输出值包括的力检测信息。然后，机器人控制装置30通过基于获取到的力检测信息使肘EL1的角度变化来使第一臂的姿势变化。即，在欲改变肘EL1的角度的情况下，用户能够通过针对肘EL1向想要使肘EL1的角度变化的方向施加力(例如推压)，使肘EL1的致动器产生力矩，使肘EL1的角度变化。结果，机器人控制装置30能够抑制由于针对第一末端执行器E1施加的力、力矩，非意图地在保持固定第一臂的TCP的位置的状态下使第一臂的姿势变化的用户的误操作。应予说明，在这一例子中，力检测部101由肘EL1具备，但也可以代替该构成，是由与肘EL1不同的其它关节具备的构成。
图10是表示由第一臂具备的7个关节的各关节具备的力检测部的图。在图10中，第一臂具备力检测部101～力检测部107这7个力检测部。应予说明，在图10中，为了简化图，力检测部101～力检测部107的各力检测部由虚线的四边形表示。
对于力检测部101，由于在图9中已经说明，因此省略说明。力检测部102～力检测部107的各力检测部在这一例子中是转矩传感器。
力检测部102设置于第一机械臂M1具备的7个关节中的从支承台侧数第一个关节亦即关节J1。力检测部102检测施加至关节J1具备的致动器的力矩(转矩)。力检测部102将表示检测出的力矩的大小的值作为输出值包括的力检测信息通过通信输出给机器人控制装置30。
力检测部103设置于第一机械臂M1具备的7个关节中的从支承台侧数第二个关节亦即关节J2。力检测部103检测施加至关节J2具备的致动器的力矩(转矩)。力检测部103将表示检测出的力矩的大小的值作为输出值包括的力检测信息通过通信输出给机器人控制装置30。
力检测部104设置于第一机械臂M1具备的7个关节中的从支承台侧数第三个关节亦即关节J3。力检测部104检测施加至关节J3具备的致动器的力矩(转矩)。力检测部104将表示检测出的力矩的大小的值作为输出值包括的力检测信息通过通信输出给机器人控制装置30。
力检测部105设置于第一机械臂M1具备的7个关节中的从支承台侧数第五个关节亦即关节J5。力检测部105检测施加至关节J5具备的致动器的力矩(转矩)。力检测部105将表示检测出的力矩的大小的值作为输出值包括的力检测信息通过通信输出给机器人控制装置30。
力检测部106设置于第一机械臂M1具备的7个关节中的从支承台侧数第六个关节亦即关节J6。力检测部106检测施加至关节J6具备的致动器的力矩(转矩)。力检测部106将表示检测出的力矩的大小的值作为输出值包括的力检测信息通过通信输出给机器人控制装置30。
力检测部107设置于第一机械臂M1具备的7个关节中的从支承台侧数第七个关节亦即关节J7。力检测部107检测施加至关节J7具备的致动器的力矩(转矩)。力检测部107将表示检测出的力矩的大小的值作为输出值包括的力检测信息通过通信输出给机器人控制装置30。
应予说明，对于力检测部101～力检测部107的一部分或者全部，也可以代替转矩传感器，是力传感器等检测施加至肘EL1的力、力矩的其它传感器。
这样，在第一臂具备力检测部101～力检测部107的情况下，机器人控制装置30从力检测部102获取将表示施加至关节J1的力矩的大小的值作为输出值包括的力检测信息。另外，机器人控制装置30从力检测部103获取将表示施加至关节J2的力矩的大小的值作为输出值包括的力检测信息。另外，机器人控制装置30从力检测部104获取将表示施加至关节J3的力矩的大小的值作为输出值包括的力检测信息。
另外，机器人控制装置30从力检测部101获取将表示施加至关节J4即肘EL1的力矩的大小的值作为输出值包括的力检测信息。另外，机器人控制装置30从力检测部105获取将表示施加至关节J5的力矩的大小的值作为输出值包括的力检测信息。另外，机器人控制装置30从力检测部106获取将表示施加至关节J6的力矩的大小的值作为输出值包括的力检测信息。另外，机器人控制装置30从力检测部107获取将表示施加至关节J7的力矩的大小的值作为输出值包括的力检测信息。
然后，机器人控制装置30基于从力检测部101～力检测部107的各力检测部获取的力检测信息使第一臂的各关节的角度变化。更具体而言，机器人控制装置30基于从力检测部102获取到的力检测信息使关节J1的角度变化。另外，机器人控制装置30基于从力检测部103获取到的力检测信息使关节J2的角度变化。另外，机器人控制装置30基于从力检测部104获取到的力检测信息使关节J3的角度变化。
另外，机器人控制装置30基于从力检测部101获取到的力检测信息使关节J4的角度变化。另外，机器人控制装置30基于从力检测部105获取到的力检测信息使关节J5的角度变化。另外，机器人控制装置30基于从力检测部106获取到的力检测信息使关节J6的角度变化。另外，机器人控制装置30基于从力检测部107获取到的力检测信息使关节J7的角度变化。
换句话说，用户能够通过针对想要改变第一臂中的角度的关节向想要使角度变化的方向施加力(例如推压)来使该关节的致动器产生力矩，由此使该关节的角度变化。由此，机器人控制装置30能够使第一臂具备的关节中的用户所希望的关节的角度容易变化，能够使能够在直接示教中示教的第一臂的姿势的自由度提高。
应予说明，力检测部101～力检测部107的各力检测部也可以是检测被用户按压的部位的压力的大小的传感器。该情况下，对于力检测部101～力检测部107的一部分或者全部，例如也可以代替由第一臂的各关节具备的构成，设置于连接第一臂的关节与关节之间(例如，连接关节J4和关节J5的连杆)的连杆的一部分的表面。然后，机器人控制装置30根据从用户处针对该表面施加的压力来使与检测该压力的传感器对应的关节的角度变化。
另外，也可以是机器人20如图8所示在第一末端执行器E1与第一机械臂M1之间具备第一力检测部11，并且如图10所示在第一臂的各关节具备力检测部101～力检测部107的各力检测部的构成。图11是表示如图8所示在第一末端执行器E1与第一机械臂M1之间具备第一力检测部11，并且如图10所示在第一臂的各关节具备力检测部101～力检测部107的各力检测部的、第一臂的一个例子的图。
该情况下，用户能够根据直接示教的作业的状况选择是通过针对第一末端执行器E1施加力矩来使第一臂的姿势变化还是通过针对第一臂的关节中的任意一个关节施加力来使第一臂的姿势变化。由此，机器人控制装置30能够提高用户的作业效率。
实施方式的变形例2
以下，参照附图对本发明的实施方式的变形例2进行说明。应予说明，以下，以第一臂为例进行说明，但在实施方式的变形例2中说明的内容对于第二臂也同样适用。
在上文中说明的实施方式中，第一开关S1设置于第一末端执行器E1的侧面。但是，在上述的实施方式中说明的机器人20也可以如图12～图14所示，是设置在与第一末端执行器E1的侧面不同的其它位置的构成。
图12是表示第一开关S1设置于肘EL1的侧面的机器人20的一个例子的图。肘EL1的侧面例如是关于肘EL1旋转的轴的圆周侧的侧面。应予说明，在图12中，由于第二臂的姿势导致看不见第二开关S2。另外，图13是表示第一开关S1设置于关节J2的侧面的机器人20的一个例子的图。关节J2的侧面例如是与关节J2旋转的轴正交的面且是连结关节J1和关节J2的连杆上的面。应予说明，在图13中，由于第二臂的姿势导致看不见第二开关S2。另外，图14是表示第一开关S1设置于支承台(主体)的侧面的机器人20的一个例子的图。支承台的侧面例如是支承台的表面中的设置有第一臂的一侧的面。应予说明，在图14中，由于第二开关S2设置于支承台的设置有第二臂的面，因此看不见第二开关S2。
这样，第一开关S1能够设置于与第一末端执行器E1的侧面不同的其它位置。由此，用户能够在机器人20的所希望的位置设置第一开关S1。结果，机器人控制装置30提高由用户进行的直接示教的作业效率。
实施方式的变形例3
以下，对本发明的实施方式的变形例3进行说明。在上文中说明的实施方式所涉及的机器人控制装置30也可以是具备向机器人控制装置30示教机器人20的动作的示教装置(例如示教器)的构成。该情况下，在示教装置中也可以具备将机器人控制装置30中的第一臂和第二臂中任意一方或者双方的控制模式切换为第一模式和第二模式的任意一个开关(包括硬件的按钮或者软件的按钮这双方)。由此，例如，在用户与第一开关S1相比在示教装置的附近的情况下，能够不移动至第一开关S1的附近而通过示教装置将第一臂的控制模式切换为第一模式和第二模式中的任意一个。结果，机器人控制装置30能够提高由用户进行的直接示教的作业效率。
如以上说明那样，本实施方式中的机器人控制装置30能够在使末端执行器(在这一例子中为第一末端执行器E1)处于所希望的位置以及姿势的状态下，基于来自力检测部(在这一例子中为第一力检测部11)的输出值(在这一例子为第一力检测信息所包括的力、力矩的大小)变更臂(在这一例子中为第一臂)的姿势(在这一例子中，由第一机械臂M1具备的各致动器的旋转角表示)并进行示教。由此，机器人控制装置30能够通过直接示教来示教所希望的动作。
另外，机器人控制装置30基于来自力检测部的输出值来使臂的肘(在这一例子中为关节J4)活动，变更臂的姿势。由此，机器人控制装置30能够通过直接示教来示教伴随使臂的肘活动的所希望的动作。
另外，机器人控制装置30基于通过向末端执行器的扭转而产生的转矩来变更臂的姿势。由此，机器人控制装置30能够基于通过向末端执行器的扭转而产生的转矩，通过直接示教来示教所希望的动作。
另外，机器人控制装置30基于来自力检测部的输出值来检测转矩。由此，机器人控制装置30能够基于转矩，通过直接示教来示教所希望的动作，其中，基于来自力检测部的输出值检测出该转矩。
另外，机器人控制装置30能够在使末端执行器处于所希望的位置以及姿势的状态下，切换基于来自力检测部的输出值变更臂的姿势的第一模式、以及来自力检测部的输出值变更该末端执行器的位置以及姿势的第二模式。由此，机器人控制装置30能够通过切换第一模式和第二模式，通过直接示教来示教所希望的动作。
另外，在机器人控制装置30中，机器人20和机器人控制装置30中的任意一方或者双方具备切换第一模式和第二模式的开关(在这一例子中为第一开关S1)。由此，机器人控制装置30能够通过利用切换第一模式和第二模式的开关来切换第一模式和第二模式，通过直接示教来示教所希望的动作。
另外，在机器人控制装置30中，能够在使以7轴的自由度动作的机器人20的末端执行器处于所希望的位置以及姿势的状态下，基于来自力检测部的输出值变更臂的姿势病进行示教。由此，机器人控制装置30能够针对以7轴的自由度动作的机器人20通过直接示教来示教所希望的动作。
以上，参照附图对本发明的实施方式进行了详述，具体的构成并不局限于该实施方式，只要不脱离本发明的主旨，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20的机器人控制装置30)中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，并使计算机系统读入该程序并执行。应予说明，此处所指的“计算机系统”包括OS(Operating System，操作系统)、周边设备等硬件。另外，“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等可移动介质、内置于计算机系统的硬盘等存储装置。并且，“计算机能够读取的记录介质”也包括像经由因特网等网络、电话线路等通信线路发送程序的情况下的成为服务器、客户端的计算机系统内部的易失性存储器(RAM)那样，将程序保持一定时间的介质。
另外，也可以将上述的程序从将该程序储存于存储装置等的计算机系统经由传输介质、或者通过传输介质中的传输波传输至其它计算机系统。在此，传输程序的“传输介质”是指像因特网等网络(通信网)、电话线路等通信线路(通信线)那样具有传输信息的功能的介质。
另外，上述的程序可以是用于实现上述的功能的一部分的程序。并且，上述的程序也可以是能够通过与已经将上述的功能记录于计算机系统的程序的组合来实现的、所谓的差异文件(差异程序)。
附图标记说明：20…机器人，11…第一力检测部，12…第二力检测部，21…第一拍摄部，22…第二拍摄部，23…第三拍摄部，24…第四拍摄部，30…机器人控制装置，31…CPU，32…存储部，33…输入受理部，34…通信部，35…显示部，36…控制部，40…显示控制部，41…力检测信息获取部，42…模式切换控制部，43…变化量计算部，44…反向运动学处理部，45…正向运动学处理部，46…机器人控制部，47…示教控制部，321…指尖运动模型信息，322…肘运动模型信息。

Claims (7)

1.一种机器人系统，其特征在于，具备：
机器人，具备具有多个关节的臂、与所述臂连接的末端执行器、以及力检测部；以及
机器人控制装置，在使所述末端执行器处于所希望的位置以及姿势的状态下，基于来自所述力检测部的输出值来变更所述臂的姿势之后，存储所述臂的姿势，
所述机器人控制装置能够切换第一模式和第二模式，在所述第一模式中，在使所述末端执行器处于所述所希望的位置以及姿势的状态下，基于来自所述力检测部的输出值来变更所述臂的姿势，在所述第二模式中，基于来自所述力检测部的输出值来变更所述末端执行器的位置以及姿势。
2.根据权利要求1所述的机器人系统，其特征在于，
由所述力检测部来检测通过直接示教施加的力，所述机器人控制装置基于来自所述力检测部的所述输出值使所述臂活动来变更所述臂的姿势。
3.根据权利要求1所述的机器人系统，其特征在于，
所述机器人控制装置基于转矩来变更所述臂的姿势，所述转矩通过所述机器人控制装置向所述末端执行器的扭转而产生。
4.根据权利要求3所述的机器人系统，其特征在于，
所述机器人控制装置基于来自所述力检测部的所述输出值来检测所述转矩。
5.根据权利要求1所述的机器人系统，其特征在于，
所述机器人或者所述机器人控制装置具备切换所述第一模式和所述第二模式的开关。
6.一种机器人，其特征在于，具备：
臂，具有多个关节；
末端执行器，与所述臂连接；
力检测部；以及
示教控制部，在使所述末端执行器处于所希望的位置以及姿势的状态下，基于来自所述力检测部的输出值来变更所述臂的姿势之后，存储所述臂的姿势，
机器人控制装置能够切换第一模式和第二模式，在所述第一模式中，在使所述末端执行器处于所述所希望的位置以及姿势的状态下，基于来自所述力检测部的输出值来变更所述臂的姿势，在所述第二模式中，基于来自所述力检测部的输出值来变更所述末端执行器的位置以及姿势。
7.一种机器人控制装置，其特征在于，
所述机器人控制装置控制机器人，所述机器人具备具有多个关节的臂、与所述臂连接的末端执行器、以及力检测部，
所述机器人控制装置具备示教控制部，所述示教控制部在使所述末端执行器处于所希望的位置以及姿势的状态下，基于来自所述力检测部的输出值来变更所述臂的姿势之后，存储所述臂的姿势，
所述机器人控制装置能够切换第一模式和第二模式，在所述第一模式中，在使所述末端执行器处于所述所希望的位置以及姿势的状态下，基于来自所述力检测部的输出值来变更所述臂的姿势，在所述第二模式中，基于来自所述力检测部的输出值来变更所述末端执行器的位置以及姿势。
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