CN107866810A - 用于机器人的控制装置 - Google Patents

Abstract

一种控制机器人(10)的控制装置，所述机器人包括驱动单元(31，32)、沿着预定轨迹可滑动的移动单元(21，22，22a)以及由所述移动单元可滑动地支撑的预定轴(23)，所述控制机器人的控制装置包括：指令值计算单元(51，S12)，计算驱动所述驱动单元使得所述移动单元移动到目标位置的指令值；加速度计算单元(52，S13)，计算当所述指令值变化时的角加速度；重心距离计算单元(52，S14)，计算重心距离；校正指令值计算单元(52，S15至S18)，通过校正所述指令值来计算校正指令值，使得投影在所述预定轨迹上的重心的位置接近所述目标位置；以及驱动控制单元(53)，基于所述校正指令值控制所述驱动单元。

Description

用于机器人的控制装置

技术领域

本发明涉及一种控制机器人(robot)的操作的控制装置。

背景技术

根据JPH10-100085A，根据装配在末端附近位置的加速度传感器所感测的加速度量来补偿控制每个关节的驱动单元以抑制在机器人的臂的末端产生的振动的指令值。

发明内容

然而，在加速度传感器感测加速度量的配置中，需要将加速度传感器装配在实际产生振动的臂的末端附近的位置。当上述配置实际应用于机器人时，难以确保在臂的末端附近装配加速度传感器的空间并且难以铺设加速度传感器的布线。

本发明的目的是提供一种应用于机器人的控制装置，该控制装置可以抑制机器人的振动并且容易实际应用于机器人。

根据本发明的第一方面，控制装置应用于机器人，该机器人包括：驱动单元；移动单元，由驱动单元驱动并且在水平面上沿预定轨迹可滑动；以及预定轴，在垂直方向上由移动单元可滑动地支撑，对象(subject)装配在预定轴上。所述控制装置包括：指令值计算单元，计算驱动所述驱动单元使得所述移动单元移动到目标位置的指令值，所述目标位置是所述移动单元的最新(latest)目标位置；加速度计算单元，计算当由所述指令值计算单元计算的指令值变化时的加速度；重心距离计算单元，基于等同于所述预定轴和所述对象的总负载的重心和所述预定轴在垂直方向上的位置计算重心距离，所述重心距离是从支撑所述预定轴的移动单元的支撑部到等同于所述预定轴和所述对象的总负载的重心的距离；校正指令值计算单元，基于所述指令值、所述支撑部相对于所述预定轴的扭转的弹簧常数、所述总负载的质量(mass)、由所述加速度计算单元计算的加速度以及由所述重心距离计算单元计算的重心距离，通过校正由所述指令值计算单元计算的指令值来计算校正指令值，使得投影在所述预定轨迹上的重心的位置接近所述目标位置；以及驱动控制单元，基于由所述校正指令值计算单元计算的校正指令值来控制所述驱动单元。

根据上述方面，机器人包括驱动单元、移动单元和预定轴。移动单元由驱动单元驱动并且在水平面上沿预定轨迹可滑动。预定轴在垂直方向上由移动单元可滑动地支撑，并且对象装配在预定轴上。

指令值计算单元计算驱动所述驱动单元使得移动单元移动到最新的目标位置的指令值。加速度计算单元计算当由指令值计算单元计算的指令值变化时的加速度。当指令值变化时的加速度与移动单元移动到最新目标位置的加速度相关。

当移动单元加速或减速时，与总负载的质量存在时的惯性力相同的惯性力被施加在重心距离的位置，该重心距离被定义为从支撑预定轴的移动单元的支撑部到预定轴和对象的总负载的重心。在这种情况下，由于在垂直方向上可滑动地支撑预定轴，所以重心距离根据预定轴的操作状态而变化，并且所施加的惯性力的高度发生变化。重心距离计算单元基于总负载的重心和预定轴在垂直方向上的位置来计算重心距离。

投影到预定轨迹上的总负载的重心的位置根据支撑部相对于预定轴的扭转的弹簧常数通过惯性力从目标位置发生位移。当投影到预定轨迹上的重心的位置与目标位置不同时，在消除位移的情况下，在预定轴处产生振动。可以根据总负载的质量和指令值变化时的加速度来计算惯性力。此外，可以基于惯性力、重心距离和弹簧常数来计算投影到预定轨迹上的重心的位置从目标位置位移的量。

校正指令值计算单元基于指令值、弹簧常数、总负载的质量、指令值变化时的加速度以及重心距离通过校正由指令值计算单元计算的指令值来计算校正指令值，使得投影到预定轨迹上的重心的位置接近目标位置。换句话说，校正指令值计算单元通过校正指令值来计算校正指令值，以便减小重心的位置与目标位置之间的位移。驱动控制单元基于计算出的校正指令值来控制驱动单元。因此，当重心的位置与目标位置之间的位移被消除时，可以抑制在预定轴处产生振动。此外，由于可以基于指令值、作为弹簧常数的已知值、指令值的加速度和重心距离来计算校正指令值，而不在实际产生振动的位置处设置加速度传感器，所以可以容易地将控制装置实际应用于机器人。

根据本发明的第二方面，控制装置应用于机器人，该机器人包括：驱动单元；移动单元，由驱动单元驱动并且在水平面上沿预定轨迹可滑动；以及预定轴，在垂直方向上由移动单元可滑动地支撑，对象装配在预定轴上。所述控制装置包括：目标位置计算单元，计算目标位置，所述目标位置是所述移动单元的最新目标位置；加速度计算单元，计算当由所述目标位置计算单元计算的目标位置变化时的加速度；重心距离计算单元，基于等同于所述预定轴和所述对象的总负载的重心和所述预定轴在垂直方向上的位置计算重心距离，所述重心距离是从支撑所述预定轴的移动单元的支撑部到等同于所述预定轴和所述对象的总负载的重心的距离；校正目标位置计算单元，基于由所述目标位置计算单元计算的目标位置、相对于所述预定轴的扭转的弹簧常数、所述总负载的质量、由所述加速度计算单元计算的加速度以及由所述重心距离计算单元计算的重心距离，计算通过校正所述目标位置获得的校正目标位置，使得投影在所述预定轨迹上的重心的位置接近所述目标位置；校正指令值计算单元，计算驱动所述驱动单元以控制所述驱动单元移动到由所述校正目标位置计算单元计算的所述校正目标位置的校正指令值；以及驱动控制单元，基于由所述校正指令值计算单元计算的校正指令值来控制所述驱动单元。

根据上述方面，机器人包括驱动单元、移动单元和预定轴。移动单元由驱动单元驱动并且在水平面上沿预定轨迹可滑动。预定轴在垂直方向上由移动单元可滑动地支撑，并且对象被装配到预定轴上。

目标位置计算单元计算移动单元的最新目标位置。加速度计算单元计算当由目标位置计算单元计算的目标位置变化时的加速度。

当移动单元加速或减速时，与总负载的质量存在时的惯性力相同的惯性力被施加在重心距离的位置，该重心距离被定义为从支撑预定轴的移动单元的支撑部到预定轴和对象的总负载的重心。在这种情况下，由于在垂直方向上可滑动地支撑预定轴，所以重心距离根据预定轴的操作状态而变化，并且所施加的惯性力的高度发生变化。重心距离计算单元基于总负载的重心和预定轴在垂直方向上的位置来计算重心距离。

投影到预定轨迹上的总负载的重心的位置根据支撑部相对于预定轴的扭转的弹簧常数通过惯性力从目标位置发生位移。当投影到预定轨迹上的重心的位置与目标位置不同时，在消除位移的情况下，在预定轴处产生振动。可以根据总负载的质量和目标位置的加速度来计算惯性力。此外，可以基于惯性力、重心距离和弹簧常数来计算投影到预定轨迹上的重心的位置从目标位置位移的量。

因此，校正目标位置计算单元基于目标位置、弹簧常数、总负载的质量、当目标位置改变时的加速度和重心距离通过校正目标位置来计算校正目标位置，使得投影在预定轨迹上的重心的位置接近目标位置。换句话说，校正目标位置计算单元通过校正目标位置来计算校正目标位置，以便减小重心的位置与目标位置之间的位移。

校正指令值计算单元计算驱动所述驱动部以使移动单元移动到由校正目标位置计算单元计算的校正目标位置的校正指令值。驱动控制单元基于计算出的校正指令值来控制驱动单元。因此，当重心的位置与目标位置之间的位移被消除时，可以抑制在预定轴处产生振动。此外，可以基于目标位置、作为弹簧常数的已知值、目标位置的加速度和重心距离来计算校正目标位置，而不将加速度传感器布置在实际产生振动的位置，并且可以基于校正目标位置来计算校正指令值。因此，可以容易地将控制装置实际应用于机器人。

附图说明

从以下参考附图的详细描述中，本发明的上述及其它目的、特征和优点将变得更加明显。图中：

图1是示出水平多关节机器人和机器人控制器的示意图；

图2是示出第三轴的振动状态的示意图；

图3是示出水平多关节机器人的工作模式的示意图；

图4A是示出在比较例中当第二轴停止时的目标位置与重力位置之间的关系的示意图；

图4B是示出在比较例中当第二轴加速时的目标位置与重力位置之间的关系的示意图；

图4C是示出在比较例中当第二轴以恒定速度维持移动时的目标位置与重力位置之间的关系的示意图；

图4D是示出在比较例中当第二轴减速时的目标位置与重力位置之间的关系的示意图；

图4E是示出在比较例中当第二轴完成移动时的目标位置与重力位置之间的关系的示意图；

图4F是示出在本发明的第一实施例中当第二轴停止时的目标位置与重力位置之间的关系的示意图；

图4G是示出在第一实施例中当第二轴加速时的目标位置与重力位置之间的关系的示意图；

图4H是示出在第一实施例中当第二轴以恒定速度维持移动时的目标位置与重力位置之间的关系的示意图；

图4I是示出在第一实施例中当第二轴减速时的目标位置与重力位置之间的关系的示意图；

图4J是示出在第一实施例中当第二轴完成移动时的目标位置与重力位置之间的关系的示意图；

图5是示出重心距离的前视图；

图6是示出第一轴和第二轴的长度和角位置的平面图；

图7是示出根据第一实施例的振动抑制控制的流程图；

图8是示出第一实施例和比较例中的角速度图形(angular speed pattern)的时间图；

图9是分别示出第一实施例和比较例中的目标停止位置与重心的投影位置之间的位移的时间图；

图10是示出根据本发明的第二实施例的振动抑制控制的流程图；并且

图11是示出将校正目标位置变更为可移动范围内的位置的实施例的示意图。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的实施例。本发明的实施例应用于在机械装配工厂的装配线中使用的工业机器人。

(第一实施例)

如图1所示，水平多关节机器人10包括基座20、第一轴21、第二轴22和第三轴23。根据本发明的第一实施例，水平多关节机器人10被称为机器人10。

基座20紧固在地面上。第一轴21通过轴承与基座20可水平旋转地连接。第一轴21相对于第一轴线C1可水平旋转，该第一轴线C1等同于被预定为中心的中心轴。第一轴21具有末端部，该末端部是等同于移动单元的第一移动单元。第一移动单元在水平面上沿第一弧形轨迹可滑动，该第一弧形轨迹被预定为围绕作为中心的第一轴线C1。

第二轴22与第一轴21的末端部可水平旋转地连接。第二轴22相对于作为中心的第二轴线C2可水平旋转。第二轴22具有作为第二移动单元的末端部。第二移动单元由第一移动单元可移动地支撑，并且在水平面上沿第二弧形轨迹可滑动，该第二弧形轨迹被预定为围绕作为中心的第一移动单元。在这种情况下，第二弧形轨迹等同于预定的弧形轨迹和预定轨迹。

第三轴23与第二轴22的末端部可垂直移动地连接。等同于预定轴的第三轴23沿第三轴线C3在垂直方向上由第二移动单元可滑动地支撑。第三轴23相对于作为中心的第三轴线C3可水平旋转。第三轴23具有下部，等同于执行预定操作的工具、工件或部件的对象W装配在该下部上。

可水平旋转地驱动第一轴21的第一驱动单元31紧固在基座20上。等同于驱动单元的第一驱动单元31包括电动机、传动机构和减速机构。在这种情况下，电动机包括通过传动机构和减速机构与第一轴21的基座端部连接的输出轴。减速机构紧固在基座20上。

可水平旋转地驱动第二轴22的第二驱动单元32紧固在第一轴21上。等同于驱动单元的第二驱动单元32包括电动机、传动机构和减速机构。在这种情况下，电动机包括通过传动机构和减速机构与第二轴22的基座端部连接的输出轴。

可垂直移动地驱动第三轴23的第三驱动单元33紧固在第二轴22上。第三驱动单元33包括电动机、传动机构和减速机构。在这种情况下，电动机包括通过传动机构和减速机构与第三轴23连接的输出轴。根据本实施例，传动机构和减速机构包括皮带、滑轮和滚珠丝杠螺母(ball screw nut)。

可水平旋转地驱动第三轴23的第四驱动单元紧固在第二轴22上。未示出的第四驱动单元包括电动机、传动机构和减速机构。在这种情况下，电动机包括通过传动机构和减速机构与第三轴23连接的输出轴。

作为上述结构，第一轴21由第一驱动单元31可水平旋转地驱动。第一轴21由轴承支撑并被驱动以水平旋转。第二轴22由第二驱动单元32可水平旋转地驱动。第二轴22由轴承支撑并被驱动以水平旋转。第三轴23由第三驱动单元33可垂直移动地驱动。第三轴23由第四驱动单元可水平旋转地驱动。

机器人控制器50控制机器人10的操作。根据本实施例，机器人控制器50被称为控制器50。等同于控制装置的控制器50包括CPU、ROM、RAM、驱动电路和位置感测电路。ROM存储机器人10的系统程序和机器人10的操作程序。RAM存储在执行上述程序时的参数值。位置感测电路分别接收设置在机器人10的关节中的编码器的感测信号。根据本实施例，未示出编码器。位置感测电路分别基于编码器的感测信号来感测设置在关节中的电动机的旋转角位置。控制器50包括轨迹生成单元51、校正处理单元52和伺服(servo)机构53。

控制器50基于机器人10的操作程序来计算第二轴22的末端部的目标停止位置。控制器50基于目标停止位置计算各个轴的目标停止角位置。轨迹生成单元51基于每个轴的目标停止角位置生成当每个轴的角位置θn变化到目标停止角位置时的每个轴的角速度图形。轨迹生成单元51基于每个轴的角速度图形来计算作为每个轴的最新目标角位置的指令值θan。等同于驱动控制单元的伺服机构53基于编码器感测的每个轴的角位置θn和指令值θan以驱动转矩Tn控制驱动单元31至33中的每一个，并且将每个轴的角位置控制为指令值θan。根据本实施例，n可以是1或2。

然而，当第一轴21被可水平旋转地驱动时，或者当第二轴22被可水平旋转地驱动时，第三轴23的末端可能发生振动。图2是示出第三轴23的振动状态的示意图。

第三轴23沿着第三轴线C3由第二轴22的支撑部22a可滑动地支撑。等同于第二移动单元和移动单元的支撑部22a由第三驱动单元33的传动机构和减速机构构成，并且具有比第二轴22的框架的刚性和第三轴23的刚性低的刚性。根据本实施例，第二轴22的框架等同于从动单元(driven unit)。支撑部22a用作弹簧元件，该弹簧元件具有相对于在使第三轴23扭转的方向上的力的弹簧常数K。因此，当第二轴22的末端部被加速或减速时，第三轴23的末端根据施加到第三轴23和对象W的惯性力相对于作为中心的支撑部22a振动。对象W的质量越大，第三轴23的末端的振动越大。此外，支撑部22a和对象W之间的距离越长，振动越大。

根据本实施例，如图3所示，控制器50在控制器50估计机器人10的工作模式的情况下执行振动抑制控制，以抑制第三轴23的振动。如图3所示，作为机器人10的水平旋转轴的第一轴21和第二轴22使用轴21和22的支撑状态不发生变化的恒定模式。此外，作为机器人10的垂直可滑动轴的第三轴23使用由支撑部22a支撑的第三轴23的位置发生变化的可变模式。通过计算第三轴23和对象W的总和来获得总负载WA。此外，总负载WA具有存在总负载WA的质量M的重心。

图4A至4J是示出在本实施例和比较例中当第二轴22被启动时的目标位置和重力位置之间的关系的示意图。图4A至图4E示出了比较例，其中第二轴22的支撑部22a的位置被控制为匹配对应于第一轴21和第二轴22的指令值θa1和指令值θa2的虚线所指示的目标位置。根据本实施例，第二轴22的支撑部22a等同于第二轴22的末端部。图4F至图4J示出了本实施例，其中投影到水平面H上的总负载WA的重心的位置被控制为匹配对应于第一轴21和第二轴22的指令值θa1和指令值θa2的虚线所指示的目标位置。根据本实施例，将水平面H称为水平轨迹H。

如图4A至4E所示，在比较例中，当以加速度a加速支撑部22a时，与支承部22a的移动方向相反的方向上的惯性力(-Ma)被施加到总负载WA。因此，支撑部22a弹性变形，投影到水平面H上的总负载WA的重心在支撑部22a之后延迟移动。当支撑部22a保持以恒定的速度移动时，惯性力(-Ma)变小，并且支撑部22a的弹性变形恢复到支撑部22a的初始形状。当支撑部22a的弹性变形恢复到支撑部22a的初始形状时，在第三轴23处产生振动。

然后，当支撑部22a以减速度(-a)减速时，沿着支撑部22a的移动方向的方向上的惯性力Ma被施加到总负载WA。因此，支撑部22a弹性变形，投影到水平面H上的总负载WA的重心在支撑部22a之前移动。当支撑部22a的移动完成时，惯性力Ma变小，并且支撑部22a的弹性变形恢复到支撑部22a的初始形状。当支撑部22a的弹性变形恢复到支撑部22a的初始形状时，在第三轴23处产生振动。

如图4F至4J所示，在本实施例中，当以加速度a加速支撑部22a时，与支撑部22a的移动方向相反的方向上的惯性力(-Ma)被施加到总负载WA。根据本实施例，当支撑部22a加速时，支撑部22a被控制在虚线所示的目标位置之前。具体而言，通过考虑支撑部22a弹性变形的量，投影到水平面H上的总负载WA的重心的位置被控制以匹配虚线所示的目标位置。然后，当支撑部22a保持以恒定速度移动时，惯性力(-Ma)变小，并且支撑部22a相对于目标位置的前进量减小，使得支撑部22a的弹性变形恢复到支撑部22a的初始形状。因此，当支撑部22a的弹性变形恢复到支撑部22a的初始形状时，可以抑制在第三轴23处产生振动。

然后，当支撑部22a以减速度(-a)减速时，沿着支撑部22a的移动方向的方向上的惯性力Ma被施加到总负载WA。根据本实施例，当支撑部22a减速时，支撑部22a被控制在虚线所示的目标位置之后。具体而言，通过考虑支撑部22a弹性变形的量，投影到水平面H上的总负载WA的重心的位置被控制以匹配虚线所示的目标位置。当支撑部22a的移动完成时，惯性力Ma变小，并且支撑部22a相对于目标位置的延迟量减小，使得支撑部22a的弹性变形恢复到支撑部22a的初始形状。因此，当支撑部22a的弹性变形恢复到支撑部22a的初始形状时，可以抑制在第三轴23处产生振动。

如图5所示，当第二轴22的末端部加速或减速时，与总负载WA的质量M存在时的惯性力相同的惯性力施加在一个位置，从该位置到支撑第三轴23的第二轴22的支撑部22a限定重心距离L3。在这种情况下，该位置等同于第三轴23和对象W的总负载WA的重心Cw。由于在垂直方向上可滑动地支撑第三轴23，所以重心距离L3根据第三轴23的操作状态而变化，并且所施加的惯性力的高度发生变化。根据本实施例，等同于重心距离计算单元的校正处理部52基于总负载WA的重心和第三轴23在垂直方向上的位置来计算重心距离L3。可以基于驱动第三轴23的指令值和/或编码器的感测信号来计算第三轴23在垂直方向上的位置。可以基于第三轴23的长度和质量以及对象W的高度、宽度和质量来计算总负载WA的重心。

图6是示出第一轴21和第二轴22的长度和角位置的平面图。如图6所示，第一长度L1是从作为第一轴21的旋转中心的第一轴线C1到作为第二轴22的旋转中心的第二轴线C2的长度。第二长度L2是从第二轴线C2到作为第三轴23的中心轴的第三轴线C3的长度。基座20的前方向被称为x轴。第一角度θ1是限定在第一轴21的长度方向和x轴之间的角度。第二角度θ2是限定在第二轴22的长度方向和第一轴21的长度方向之间的角度。

当第一轴21和第二轴22水平旋转时，加速度a是第二轴22的末端部的加速度，角加速度aω是第二轴22的旋转的角加速度。根据本实施例，第二轴22的末端部等同于第三轴线C3的位置。距离Lr是第一轴C1和第三轴C3之间的距离。在这种情况下，满足如下公式(i)。

a＝aω×Lr...(i)

当质量M是第三轴23和对象W的总负载WA的质量时，通过如下公式(ii)获得施加到总负载WA的惯性力F。

F＝M×a...(ii)

当重心距离L3被定义为如上文所述时，通过如下公式(iii)获得施加到第二轴22的支撑部22a的转矩T。

T＝F×L3...(iii)

当弹簧常数K是支撑部22a相对于第三轴23的扭转的弹簧常数时，通过如下公式(iv)获得由于惯性力F相对于轨迹产生的总负载WA的重心的位移量Δd。

Δd＝L3×T/K...(iv)

通过如下公式(v)获得作为支撑部22a的旋转角度量并用于消除位移量Δd的校正量Δθ。

Δθ＝Δd/Lr...(v)

通过将公式(i)至(iv)代入公式(v)中，得到如下公式(vi)。L3²是L3的平方。

Δθ＝M×L3²×aω/K...(vi)

因此，可以基于作为已知常数的质量M和弹簧常数K、第二轴22的旋转的角加速度aω和重心距离L3来计算校正量Δθ。

图7是示出本实施例的振动抑制控制的流程图。振动抑制控制包括由控制器50相对于机器人10的各个水平旋转轴执行的多个处理。在这种情况下，作为控制对象的水平旋转轴是第n轴。

在S10，轨迹生成单元51获取第n轴的目标停止角位置。在S11，轨迹生成单元51基于第n轴的目标停止角位置产生第n轴的角速度图形。在这种情况下，轨迹生成单元51生成与图8所示的虚线所示的指令角速度对应的梯形的角速度图形。在S12，轨迹生成单元51基于在S11生成的角速度图形来计算第n轴的角位置的指令值θa。指令值θa等同于当前控制周期中第n轴的目标角位置。由于每个水平旋转轴通过指令值θa控制，因此在当前控制周期中将第二轴22的末端部控制在目标位置。在这种情况下，当前控制周期中的目标位置是最新的目标位置。

在S13，校正处理单元52基于第n轴的旋转的角速度ω计算第n轴的旋转的角加速度aω。具体地，校正处理单元52使用作为当前值的角速度ω(k)和作为最新值的角速度ω(k-1)之差作为角加速度aω。换句话说，角加速度aω等同于当指令值θa改变时的加速度。在S14，校正处理单元52计算如上所述的重心距离L3。在S15，校正处理单元52通过使用公式(vi)计算校正量Δθ。在S16，校正处理单元52通过将校正量Δθ与指令值θa相加来计算校正指令值θb。

在S17，校正处理单元52通过使用低通滤波器处理校正指令值θb。在S18，校正处理单元52将在校正指令值θb在S17被滤波后的校正指令值θb发送到伺服机构53。换句话说，校正处理单元52将校正指令值θb改变为通过对在S16计算的校正指令值θb进行滤波而获得的指令值，并将改变的校正指令值发送到伺服机构53。

在S19，校正处理单元52基于设置在第n轴处的编码器的感测信号来确定第n轴的角位置是否到达目标停止角位置。当校正处理单元52确定第n轴的角位置未到达目标停止角位置时(S19：否)，校正处理单元52返回到S12以从S12开始执行处理。当校正处理单元52确定第n轴的角位置到达目标停止角位置时(S19：是)，校正处理单元52终止当前的振动抑制控制。

根据本实施例，S12中的处理等同于指令值计算单元，S13中的处理等同于加速度计算单元，S14中的处理等同于重心距离计算单元，并且S15至S18中的处理等同于校正指令值计算单元。

图8是示出根据本实施例和比较例的角速度图形的时间图。图8所示的虚线表示与图7所示的S11处生成的角速度图形等同的指令角速度。如图8所示，点划线指示当在比较例中将在S12基于所生成的角速度图形计算的指令值θa发送到伺服机构53时所达到的角速度的角速度图形。此外，如图8所示，实线表示当如图7所示执行本实施例的振动抑制控制时所达到的角速度的角速度图形。

如图8所示，当第二轴22开始从停止状态加速时，在本实施例中角速度开始增加的时间早于比较例中的时间。在停止状态下，第二轴22完全停止。因此，根据本实施例，投影到水平轨迹H上的总负载WA的重心的位置可以被控制为匹配第二轴22的支撑部22a的最新目标位置。在这种情况下，由于在图7所示的S17处由低通滤波器处理校正指令值θb，因此抑制了校正指令值θb的急剧变化。当基于校正指令值θb来控制驱动单元31和32时，轴21和22的角速度急剧变化被抑制。

当第二轴22从加速状态被控制到恒定状态时，在本实施例中角速度开始恒定的时间晚于比较例中的时间。在加速状态下，第二轴22加速。在恒定状态下，第二轴22被控制为以恒定速度移动。因此，根据本实施例，由于当第二轴22的支撑部22a的弹性变形恢复到支撑部22a的初始形状时加速度减小，投影到水平轨迹H上的总负载WA的重心的位置可以被控制以匹配支撑部22a的最新目标位置。当基于在校正指令值θb被滤波之后的校正指令值θb来控制驱动单元31和32时，轴21和22的角速度急剧变化被抑制。

当第二轴22从恒定状态被控制到减速状态时，在本实施例中角速度开始降低的时间早于比较例中的时间。在减速状态下，第二轴22减速。因此，根据本实施例，投影到水平轨迹H上的总负载WA的重心的位置可以被控制为匹配支撑部22a的最新目标位置。当基于在校正指令值θb被低通滤波器处理之后的校正指令值θb来控制驱动单元31和32时，轴21和22的角速度急剧变化能够被抑制。

当第二轴22从减速状态被控制到移动终止状态时，在本实施例中角速度开始降低的时间晚于比较例中的时间。在移动终止状态下，第二轴22被控制为逐渐变得静止。因此，根据本实施例，由于当第二轴22的支撑部22a的弹性变形恢复到支撑部22a的初始形状时减速度减小，投影到水平轨迹H上的总负载WA的重心的位置可以被控制为匹配支撑部22a的最新目标位置。当基于在校正指令值θb被低通滤波器处理之后的校正指令值θb来控制驱动单元31和32时，轴21和22的角速度急剧变化被抑制。

图9是分别示出本实施例和比较例中的目标停止位置与重心的投影位置之间的位移的时间图。在这种情况下，重心的投影位置是投影到水平轨迹上的总负载的重心的位置，也称为重力位置。图9所示的比较例等同于图8所示的比较例。

如图9所示，在点划线所示的比较示例中，目标停止位置与重心的投影位置之间的位移在相对较大的正值和负值之间交替。换句话说，第三轴23在第二轴22的支撑部22a的移动方向上在作为第二轴22的支撑部22a的支撑点处振动。相反，根据实线所示的实施例，目标停止位置与重心的投影位置之间的位移为接近零的值。因此，有效地抑制了在作为第二轴22的支撑部22a的支撑点处产生的第三轴23的振动。

本实施例可以实现以下效果。

由于在垂直方向上可滑动地支撑第三轴23，所以重心距离L3根据第三轴23的操作状态而变化，并且所施加的惯性力的高度发生变化。在这种情况下，等同于S14的处理的重心距离计算单元根据总负载WA的重心和第三轴23的垂直方向的位置计算重心距离L3。等同于S15和S16中的处理的校正指令值计算单元基于指令值θa、弹簧常数K、总负载WA的质量、指令值θa变化时的角加速度aω以及重心距离L3，通过校正由等同于S12的处理的指令值计算单元计算的指令值θa来计算校正指令值θb，使得投影到预定轨迹上的总负载WA的重心的位置接近最新的目标位置。根据本发明，预定轨迹等同于水平轨迹H。伺服机构53基于计算出的校正指令值θb来控制驱动单元31和32。因此，当重力位置与目标位置之间的位移被消除时，可以抑制在第三轴23处产生振动。此外，由于可以基于指令值θa、作为弹簧常数K的已知值、指令值θa的角加速度aω和重心距离L3来计算校正指令值θb，而不在实际产生振动的位置处设置加速度传感器，所以可以容易地将控制装置应用于机器人10。

根据上述描述，机器人包括驱动单元、移动单元和预定轴。移动单元由驱动单元驱动并且在水平面上沿预定轨迹可滑动。预定轴在垂直方向上由移动单元可滑动地支撑，并且对象被装配到预定轴上。

指令值计算单元计算驱动所述驱动单元使得移动单元移动到最新的目标位置的指令值。加速度计算单元计算当由指令值计算单元计算的指令值变化时的加速度。当指令值变化时的加速度与移动单元移动到最新目标位置的加速度相关。

当移动单元加速或减速时，与总负载的质量存在时的惯性力相同的惯性力被施加在重心距离的位置，该重心距离被定义为从支撑预定轴的移动单元的支撑部到预定轴和对象的总负载的重心。在这种情况下，由于在垂直方向上可滑动地支撑预定轴，所以重心距离根据预定轴的操作状态而变化，并且所施加的惯性力的高度发生变化。重心距离计算单元基于总负载的重心和预定轴在垂直方向上的位置来计算重心距离。

投影到预定轨迹上的总负载的重心的位置根据支撑部相对于预定轴的扭转的弹簧常数通过惯性力从目标位置发生位移。当投影到预定轨迹上的重心的位置与目标位置不同时，在消除位移的情况下，在预定轴处产生振动。可以根据总负载的质量和指令值变化时的加速度来计算惯性力。此外，可以基于惯性力、重心距离和弹簧常数来计算投影到预定轨迹上的重心的位置从目标位置位移的量。

校正指令值计算单元基于指令值、弹簧常数、总负载的质量、指令值变化时的加速度以及重心距离通过校正由指令值计算单元计算的指令值来计算校正指令值，使得投影到预定轨迹上的重心的位置接近目标位置。换句话说，校正指令值计算单元通过校正指令值来计算校正指令值，以便减小重心的位置与目标位置之间的位移。驱动控制单元基于计算出的校正指令值来控制驱动单元。因此，当重心的位置与目标位置之间的位移被消除时，可以抑制在预定轴处产生振动。此外，由于可以基于指令值、作为弹簧常数的已知值、指令值的加速度和重心距离来计算校正指令值，而不在实际产生振动的位置处设置加速度传感器，所以可以容易地将控制装置实际应用于机器人。

当第二轴22的支撑部22a加速时，惯性力在与第二轴22的支撑部22a的移动方向相反的方向上被施加到第三轴23和对象W的总负载WA。因此，投影到预定轨迹上的总负载WA的重心相对于第二轴22的支撑部22a延迟移动。当第二轴22的支撑部22a处于加速状态时，校正指令值计算单元计算校正指令值θb，使得第二轴22的支撑部22a被控制在目标位置之前。因此，校正指令值计算单元可以计算校正指令值θb，以减小投影到预定轨迹上的重心的位置与目标位置之间的位移。

当第二轴22的支撑部22a减速时，惯性力在沿着第二轴22的支撑部22a的移动方向的方向上被施加到第三轴23和对象W的总负载WA。因此，投影到预定轨迹上的总负载WA的重心相对于第二轴22的支撑部22a提前移动。当第二轴22的支撑部22a处于减速状态时，校正指令值计算单元计算校正指令值θb，使得第二轴22的支撑部22a被控制在目标位置之后。因此，校正指令值计算单元可以计算校正指令值θb，以减小投影到预定轨迹上的重心的位置与目标位置之间的位移。

校正指令值计算单元计算校正指令值θb，使得投影到预定轨迹上的重心的位置与目标位置匹配。因此，可以使投影到预定轨迹上的重心的位置与目标位置之间的位移最小化，并且可以进一步抑制在第三轴23处产生振动。

当指令值θa的角加速度aω急剧变化时，基于指令值θa的角加速度aω计算的校正指令值θb会急剧变化。在这种情况下，在驱动单元31和32处可能会请求大于基于校正指令值θb控制的驱动单元31和32可以产生的上限转矩的转矩。校正指令值计算单元将校正指令值θb改变为通过对计算出的校正指令值θb进行滤波而获得的指令值。因此，可以抑制校正指令值θb急剧变化并且可以抑制在驱动单元31和32处请求大于上限转矩的转矩。

第二轴22的支撑部22a在水平面上沿着围绕作为中心的第二轴线C2的预定弧形轨迹可滑动。在这种情况下，支撑部22a相对于作为中心的轴线C2的目标角位置θ(对应于目标位置)可以用作驱动第二驱动单元32的指令值θ，以使第二轴22的支撑部22a移动到最新的目标位置。校正指令值计算单元可以通过将通过使用公式Δθ＝M×aω×L²/K计算的校正量Δθ与指令值θa相加来计算校正指令值θb。因此，可以容易地计算校正指令值θb，并且可以容易地将控制装置实际应用于机器人10。

机器人10是水平多关节机器人10，其包括：第一轴21，在水平面上旋转；第二轴22，在水平面上由第一轴21可旋转地支撑；以及第三轴23，在垂直方向上可相对于第二轴22的末端部移动。指令值计算单元、加速度计算单元、重心距离计算单元、校正指令值计算单元和伺服机构53执行与第一轴21和第二轴22相关的处理。因此，在水平多关节机器人10中，可以抑制第三轴23的振动。

(第二实施例)

在本发明的第二实施例中，用相同的附图标记指示与第一实施例相同的零件和部件，并且将省略相同的描述。

当第一轴21和第二轴22水平旋转时，加速度a是第二轴22的末端部的加速度。根据本实施例，第二轴的末端部等同于第三轴线C3的位置。当质量M是第三轴23和对象W的总负载WA的质量时，通过如下公式(vii)获得施加到总负载WA的惯性力F。

F＝M×a...(vii)

当重心距离L3被定义为如上文所述时，通过如下公式(viii)获得施加到第二轴22的支撑部22a的转矩T。

T＝F×L3...(viii)

当弹簧常数K是支撑部22a相对于第三轴23的扭转的弹簧常数时，通过如下公式(ix)获得由于惯性力F相对于轨迹产生的总负载WA的重心的位移量Δd。

Δd＝L3×T/K...(ix)

可以使用等于位移量Δd的校正量ΔP来消除位移量Δd。

通过将公式(vii)和(viii)代入公式(ix)中得到如下公式(x)。L3²是L3的平方。

ΔP＝M×L3²×a/K...(x)

因此，可以基于作为已知常数的质量M和弹簧常数K、第二轴22的支撑部22a的旋转的加速度a和重心距离L3来计算校正量ΔP。

图10是示出根据本实施例的振动抑制控制的流程图。振动抑制控制包括由控制器50相对于机器人10的所有水平旋转轴执行的多个处理。

在S20，轨迹生成单元51获取所有轴的目标停止角位置。在S21，轨迹生成单元51基于所有轴的目标停止角位置生成所有轴的角速度图形。在这种情况下，轨迹生成单元51生成与由图8所示的虚线指示的指令角速度对应的梯形的角速度图形。在S22，轨迹生成单元51基于在S21生成的角速度图形来计算所有轴的角位置的指令值θa。指令值θa分别等同于当前控制周期中的所有轴的目标角位置。

在S23，校正处理单元52基于所有轴的角位置的指令值θa来计算第二轴22的支撑部22a的目标位置Pa(x,y)。目标位置Pa(x,y)等同于作为当前控制周期中的目标位置的最新目标位置。

在S24，校正处理单元52基于目标位置Pa(x,y)计算目标位置Pa(x,y)的加速度a(x,y)。具体地，校正处理单元52使用作为当前目标位置Pa(k)的x分量的x(k)与作为最新目标位置Pa(k-1)的x分量的x(k-1)之差作为加速度a(x)。具体地，校正处理单元52使用作为当前目标位置Pa(k)的y分量的y(k)与作为最新目标位置Pa(k-1)的y分量的y(k-1)之差作为加速度a(y)。在S25，校正处理单元52计算如上所述的重心距离L3。在S26，校正处理单元52通过使用公式(x)计算校正量ΔP(x,y)。在S27，校正处理单元52通过将校正量ΔP(x,y)与目标位置Pa(x,y)相加来计算校正目标位置Pb(x,y)。

在S28，校正处理单元52通过使用低通滤波器处理校正目标位置Pb(x,y)。换句话说，校正处理单元52将校正目标位置Pb(x,y)改变为通过对在S27计算的校正目标位置Pb(x,y)进行滤波而获得的目标位置。

在S29，校正处理单元52基于由低通滤波器处理的校正目标位置Pb(x,y)来计算所有轴的校正指令值θb。等同于第一校正指令值和第二校正指令值的校正指令值θb是第二轴22的末端部移动到校正目标位置Pb(x,y)的所有轴的指令值。校正处理单元52可以通过执行已知的变换处理(converting processing)来计算校正目标位置Pb(x,y)。在S30，校正处理单元52将所有轴的校正指令值θb发送到伺服机构53。

在S31，校正处理单元52基于设置在所有轴上的编码器的感测信号来确定所有轴的角位置是否到达所有轴的目标停止角位置。当校正处理单元52确定至少一个角位置未到达目标停止角位置时(S31：否)，校正处理单元52返回到S22从S22开始执行处理。当校正处理单元52确定所有轴的角位置到达所有轴的目标停止角位置时(S31：是)，校正处理单元52终止当前振动抑制控制。

根据本实施例，S23中的处理等同于目标位置计算单元，S24中的处理等同于加速度计算单元，S25中的处理等同于重心距离计算单元，S26至S28中的处理等同于校正目标位置计算单元，并且S29中的处理等同于校正指令值计算单元。

图8是示出根据本实施例和比较例的角速度图形的时间图。图8所示的虚线表示与图10所示的S21处生成的角速度图形等同的指令角速度。如图8所示，点划线指示当在比较例中将在S22基于所生成的角速度图形计算的指令值θa发送到伺服机构53时所达到的角速度的角速度图形。此外，如图8所示，实线表示当如图10所示执行本实施例的振动抑制控制时所达到的角速度的角速度图形。

如图8所示，当第二轴22开始从停止状态加速时，在本实施例中角速度开始增加的时间早于比较例中的时间。在停止状态下，第二轴22完全停止。因此，根据本实施例，投影到水平轨迹H上的总负载WA的重心的位置可以被控制为匹配第二轴22的支撑部22a的最新目标位置。在这种情况下，由于校正目标位置Pb(x，y)在图10所示的S28处通过低通滤波器处理，所以校正目标位置Pb(x，y)的急剧变化被抑制。校正处理单元52基于在S28中校正目标位置Pb(x，y)被滤波后的校正目标位置Pb(x，y)来计算校正指令值θb。当基于校正指令值θb来控制驱动单元31和32时，轴21和22的角速度急剧变化被抑制。

当第二轴22从加速状态被控制到恒定状态时，在本实施例中角速度开始恒定的时间晚于比较例中的时间。在加速状态下，第二轴22加速。在恒定状态下，第二轴22被控制为以恒定速度移动。因此，根据本实施例，由于当第二轴22的支撑部22a的弹性变形恢复到支撑部22a的初始形状时加速度减小，投影到水平轨迹上的总负载WA的重心的位置可以被控制为匹配支撑部22a的最新目标位置。当基于在校正目标位置Pb(x，y)被低通滤波器处理之后的校正目标位置Pb(x，y)来控制驱动单元31和32时，能够抑制轴21和22的角速度急剧变化。

当第二轴22从恒定状态被控制到减速状态时，在本实施例中角速度开始降低的时间早于比较例中的时间。在减速状态下，第二轴22减速。因此，根据本实施例，投影到水平轨迹上的总负载WA的重心的位置可以被控制为匹配支撑部22a的最新目标位置。当基于在校正目标位置Pb(x，y)被低通滤波器处理之后的校正目标位置Pb(x，y)来控制驱动单元31和32时，轴21和22的角速度急剧变化能够被抑制。

当第二轴22从减速状态被控制到移动终止状态时，在本实施例中角速度开始降低的时间晚于比较例中的时间。在移动终止状态下，第二轴22被控制为逐渐变得静止。因此，根据本实施例，由于当第二轴22的支撑部22a的弹性变形恢复到支撑部22a的初始形状时减速度减小，投影到水平轨迹上的总负载WA的重心的位置可以被控制为匹配支撑部22a的最新目标位置。当基于在校正目标位置Pb(x，y)被低通滤波器处理之后的校正目标位置Pb(x，y)来控制驱动单元31和32时，轴21和22的角速度急剧变化能够被抑制。

图9是分别示出本实施例和比较例中的目标停止位置与重心的投影位置之间的位移的时间图。在这种情况下，重心的投影位置是投影到水平轨迹上的总负载的重心的位置，也称为重力位置。图9所示的比较例等同于图8所示的比较例。

如图9所示，在点划线所示的比较示例中，目标停止位置与重心的投影位置之间的位移在相对较大的正值和负值之间交替。换句话说，第三轴23在第二轴22的支撑部22a的移动方向上在作为第二轴22的支撑部22a的支撑点处振动。相反，根据实线所示的本实施例，目标停止位置与重心的投影位置之间的位移为接近零的值。因此，有效地抑制了在作为第二轴22的支撑部22a的支撑点处产生的第三轴23的振动。

本实施例可以实现以下效果。

由于在垂直方向上可滑动地支撑第三轴23，所以重心距离L3根据第三轴23的操作状态而变化，并且所施加的惯性力的高度发生变化。在这种情况下，等同于S25的处理的重心距离计算单元根据总负载WA的重心和第三轴23的垂直方向的位置计算重心距离L3。与S26和S27中的处理等同的校正目标位置计算单元基于目标位置Pa、弹簧常数K、总负载WA的质量、目标位置Pa变化时的加速度a以及重心距离L3，通过校正目标位置Pa来计算校正目标位置Pb，使得投影到预定轨迹上的总负载WA的重心的位置接近最新的目标位置。根据本发明，预定轨迹等同于水平轨迹H。与S29中的处理等同的校正指令值计算单元计算驱动所述驱动单元31和32的校正指令值θb，使得第二轴22的支撑部22a移动到由校正目标位置计算单元计算的校正目标位置Pb。伺服机构53基于计算出的校正指令值θb来控制驱动单元31和32。因此，当重力位置和目标位置之间的位移被消除时，可以抑制在第三轴23处产生振动。此外，可以基于目标位置Pa、作为弹簧常数的已知值、目标位置Pa的加速度a和重心距离L3来计算校正目标位置Pb和校正指令值θb，而不在实际产生振动的位置设置加速度传感器。因此，可以容易地将控制装置实际应用于机器人10。

根据上述描述，机器人包括驱动单元、移动单元和预定轴。移动单元由驱动单元驱动并且在水平面上沿预定轨迹可滑动。预定轴在垂直方向上由移动单元可滑动地支撑，并且对象被装配到预定轴上。

目标位置计算单元计算移动单元的最新目标位置。加速度计算单元计算当由目标位置计算单元计算的目标位置变化时的加速度。

当移动单元加速或减速时，与总负载的质量存在时的惯性力相同的惯性力被施加在重心距离的位置，该重心距离被定义为从支撑预定轴的移动单元的支撑部到预定轴和对象的总负载的重心。在这种情况下，由于在垂直方向上可滑动地支撑预定轴，所以重心距离根据预定轴的操作状态而变化，并且所施加的惯性力的高度发生变化。重心距离计算单元基于总负载的重心和预定轴在垂直方向上的位置来计算重心距离。

投影到预定轨迹上的总负载的重心的位置根据支撑部相对于预定轴的扭转的弹簧常数通过惯性力从目标位置发生位移。当投影到预定轨迹上的重心的位置与目标位置不同时，在消除位移的情况下，在预定轴处产生振动。可以根据总负载的质量和目标位置的加速度来计算惯性力。此外，可以基于惯性力、重心距离和弹簧常数来计算投影到预定轨迹上的重心的位置从目标位置位移的量。

因此，校正目标位置计算单元基于目标位置、弹簧常数、总负载的质量、当目标位置改变时的加速度和重心距离通过校正目标位置来计算校正目标位置，使得投影在预定轨迹上的重心的位置接近目标位置。换句话说，校正目标位置计算单元通过校正目标位置来计算校正目标位置，以便减小重心的位置与目标位置之间的位移。

校正指令值计算单元计算驱动所述驱动部以使移动单元移动到由校正目标位置计算单元计算的校正目标位置的校正指令值。驱动控制单元基于计算出的校正指令值来控制驱动单元。因此，当重心的位置与目标位置之间的位移被消除时，可以抑制在预定轴处产生振动。此外，可以基于目标位置、作为弹簧常数的已知值、目标位置的加速度和重心距离来计算校正目标位置，而不在实际产生振动的位置设置加速度传感器，并且可以基于校正目标位置来计算校正指令值。因此，可以容易地将控制装置实际应用于机器人。

当第二轴22的支撑部22a加速时，惯性力在与第二轴22的支撑部22a的移动方向相反的方向上被施加到第三轴23和对象W的总负载WA。因此，投影到预定轨迹上的总负载WA的重心相对于第二轴22的支撑部22a延迟移动。当第二轴22的支撑部22a处于加速状态时，校正目标位置计算单元计算校正目标位置Pb，使得第二轴22的支撑部22a被控制在目标位置之前。因此，校正目标位置计算单元可以计算校正目标位置Pb，以减小投影到预定轨迹上的重心的位置与目标位置之间的位移。

当第二轴22的支撑部22a减速时，惯性力在沿着第二轴22的支撑部22a的移动方向的方向上被施加到第三轴23和对象W的总负载WA。因此，投影到预定轨迹上的总负载WA的重心相对于第二轴22的支撑部22a提前移动。当第二轴22的支撑部22a处于减速状态时，校正目标位置计算单元计算校正目标位置Pb，使得第二轴22的支撑部22a被控制在目标位置之后。因此，校正目标位置计算单元可以计算校正目标位置Pb，以减小投影到预定轨迹上的重心的位置与目标位置之间的位移。

校正目标位置计算单元计算校正目标位置Pb，使得投影到预定轨迹上的重心的位置与目标位置匹配。因此，可以使投影到预定轨迹上的重心的位置与目标位置之间的位移最小化，并且可以进一步抑制在第三轴23处产生振动。

当校正指令值θb急剧变化时，在驱动单元31和32处可能会请求大于基于校正指令值θb控制的驱动单元31和32可产生的上限转矩的转矩。校正目标位置计算单元将校正目标位置Pb改变为通过对计算出的校正目标位置Pb进行滤波而获得的目标位置。因此，能够抑制驱动所述驱动单元31和32使得第二轴22的支撑部22a移动到校正目标位置Pb的校正指令值θb急剧变化。伺服机构53基于由校正指令值计算单元计算的校正指令值θb来控制驱动单元31和32。因此，可以抑制在驱动单元31和32处请求大于上限转矩的转矩。

校正目标位置计算单元可以通过将通过公式ΔP＝M×a×L²/K计算的校正量ΔP与目标位置Pa相加来计算校正目标部分Pb。因此，可以容易地计算校正目标位置Pb和校正指令值θb，并且可以容易地将控制装置实际应用于机器人10。

机器人10是水平多关节机器人10，其包括：第一轴21，在水平面上旋转；第二轴22，在水平面上由第一轴21可旋转地支撑；以及第三轴23，在垂直方向上相对于第二轴22的末端部可移动。因此，在水平多关节机器人10中，可以抑制第三轴23的振动。

上述实施例可以被修改为如下所述。

根据第一实施例，在图7所示的流程图中，可以取消由低通滤波器处理校正指令值θb的S17处的处理。

根据第一实施例，校正指令值计算单元计算校正指令值θb，使得投影到预定轨迹上的总负载WA的重心的位置与目标位置匹配。然而，校正指令值计算单元可以计算校正指令值θb，使得重心的位置与重心的位置和目标位置之间的中间位置(intermediateposition)相匹配。在这种情况下，由于通过校正所述指令值θa来计算校正指令值θb，使得重心的位置接近目标位置，所以可以抑制在第三轴23处产生振动。

根据第二实施例，在图10所示的流程图中，可以取消由低通滤波器处理校正目标位置Pb的S28处的处理。在这种情况下，可以通过低通滤波器来处理在S29计算的校正指令值θb。或者，可以取消由低通滤波器处理校正指令值θb的处理。

根据第二实施例，机器人10的控制不限于点对点(PTP)控制。该控制可以包括连续路径(CP)控制。在这种情况下，可以在图10所示的S23的处理中使用在CP控制中使用的最新目标位置Pa(x,y)，而不从所有轴的指令值θa计算最新目标位置Pa(x,y)。

根据第二实施例，如图11所示，当由校正目标位置计算单元计算的校正目标位置Pb在与第三轴23的支撑部22a的可移动范围等同的第三轴线C3的可移动范围之外时，不能计算驱动所述驱动单元31、32使得支撑部22a移动到校正目标位置Pb的校正指令值θb。在这种情况下，在机器人10的控制中可能产生错误，并且机器人10停止。当校正目标位置Pb在支撑部22a的可移动范围之外时，校正目标位置计算单元将校正目标位置Pb改变为最接近校正目标位置Pb的可移动范围内的位置。换句话说，如图11所示，校正目标位置计算单元将校正目标位置Pb改变到第三轴线C3的位置。因此，可以在能够继续进行机器人10的控制的范围内抑制第三轴23的振动。

根据第二实施例，校正目标位置计算单元计算校正目标位置Pb使得投影到预定轨迹上的第三轴23和对象W的总负载WA的重心的位置与目标位置匹配。然而，校正目标位置计算单元可以计算校正目标位置Pb，使得重心的位置与重心的位置和目标位置之间的中间位置相匹配。在这种情况下，由于通过校正所述目标位置Pa来计算校正目标位置Pb，使得重心的位置接近目标位置，所以可以抑制在第三轴23处产生振动。

根据本发明，第三轴23的末端可以不装配对象W。也就是说，可以取消对象W。在这种情况下，第三轴23等同于总负载WA。

根据本发明，振动抑制控制也可以应用于XR机器人，该XR机器人包括：第一移动单元，可相对于第一轨迹滑动，该第一轨迹被预定为在水平面上沿着X方向轨道；以及第二移动单元，由第一移动单元可移动地支撑，并且可相对于第二轨迹滑动，该第二轨迹是弧形轨迹并且被预定为在水平面上围绕作为中心的第一移动单元。在这种情况下，通过用速度替换角速度并且用位置替换角位置，可以针对第一移动单元执行振动抑制控制。

或者，振动抑制控制可以应用于XY机器人，该XY机器人包括：第一移动单元，可相对于第一轨迹滑动，该第一轨迹被预定为在水平面上沿着X方向轨道；以及第二移动单元，由第一移动单元可移动地支撑，并且可相对于第二轨迹滑动，该第二轨迹被预定为在水平面上沿着Y方向轨道。在这种情况下，通过用速度替换角速度并且用位置替换角位置，可以针对第一移动单元和/或第二移动单元执行振动抑制控制。

或者，振动抑制控制可以应用于包括第二移动单元和第三轴23而没有第一移动单元的机器人。

尽管已经参照本发明的实施例描述了本发明，但是应当理解，本发明不限于实施例和结构。本发明旨在涵盖各种修改和等同布置。另外，尽管描述了各种组合和配置，但是包括更多、更少元件或仅包括单个元件的其他组合和配置也在本发明的精神和范围内。

Claims (21)

1.一种用于机器人(10)的控制装置，所述机器人(10)包括驱动单元(31，32)、由所述驱动单元驱动并且在水平面上沿预定轨迹可滑动的移动单元(21，22，22a)以及在垂直方向上由所述移动单元可滑动地支撑的预定轴(23)，对象(W)装配在所述预定轴上，所述用于机器人(10)的控制装置包括:

指令值计算单元(51，S12)，计算驱动所述驱动单元使得所述移动单元移动到目标位置的指令值，所述目标位置是所述移动单元的最新目标位置；

加速度计算单元(52，S13)，计算当由所述指令值计算单元计算的所述指令值变化时的加速度；

重心距离计算单元(52，S14)，基于等同于所述预定轴和所述对象的总负载(WA)的重心和所述预定轴在垂直方向上的位置计算重心距离，所述重心距离是从支撑所述预定轴的所述移动单元的支撑部到所述重心的距离；

校正指令值计算单元(52，S15至S18)，基于由所述指令值计算单元计算的所述指令值、所述支撑部相对于所述预定轴的扭转的弹簧常数、所述总负载的质量、由所述加速度计算单元计算的所述加速度以及由所述重心距离计算单元计算的所述重心距离，通过校正所述指令值来计算校正指令值，使得投影在所述预定轨迹上的所述重心的位置接近所述目标位置；以及

驱动控制单元(53)，基于由所述校正指令值计算单元计算的所述校正指令值来控制所述驱动单元。

2.根据权利要求1所述的用于机器人的控制装置，其中，

当所述移动单元处于加速状态时，所述校正指令值计算单元计算所述校正指令值，使得所述移动单元在所述目标位置之前。

3.根据权利要求1或2所述的用于机器人的控制装置，其中，

当所述移动单元处于减速状态时，所述校正指令值计算单元计算所述校正指令值，使得所述移动单元在所述目标位置之后。

4.根据权利要求1或2所述的用于机器人的控制装置，其中，

所述校正指令值计算单元计算所述校正指令值，使得所述重心的位置与所述目标位置相匹配。

5.根据权利要求1或2所述的用于机器人的控制装置，其中，

所述校正指令值计算单元计算所述校正指令值，使得所述重心的位置与所述重心的位置和所述目标位置之间的中间位置相匹配。

6.根据权利要求1或2所述的用于机器人的控制装置，其中，

所述校正指令值计算单元将计算的所述校正指令值改变为通过对所述校正指令值进行滤波而获得的指令值。

7.根据权利要求1或2所述的用于机器人的控制装置，其中，

所述移动单元在水平面上沿弧形轨迹可滑动，所述弧形轨迹被预定为围绕被预定为中心的中心轴，

所述弹簧常数表示为K，所述总负载的质量表示为M，与所述目标位置对应的、所述移动单元相对于作为中心的所述中心轴的目标角位置表示为θ，当所述目标角位置θ变化时的角加速度表示为aω，所述重心距离表示为L，并且所述目标角位置θ的校正量表示为Δθ，

所述指令值计算单元计算所述目标角位置θ作为所述指令值，并且

所述校正指令值计算单元通过将使用公式Δθ＝M×aω×L²/K计算的所述校正量Δθ与所述目标角位置θ相加来计算所述校正指令值。

8.根据权利要求7所述的用于机器人的控制装置，其中，

所述机器人包括所述移动单元，所述移动单元包括第一移动单元以及第二移动单元，所述第一移动单元在水平面上相对于第一弧形轨迹可滑动，所述第一弧形轨迹被预定为围绕被预定为中心的中心轴，

所述第二移动单元由所述第一移动单元可移动地支撑，所述第二移动单元在水平面上相对于第二弧形轨迹可滑动，所述第二弧形轨迹是预定的并且被包含在围绕作为中心的所述第一移动单元的所述弧形轨迹中，并且所述弧形轨迹等同于所述预定轨迹，并且

所述指令值计算单元、所述加速度计算单元、所述重心距离计算单元、所述校正指令值计算单元和所述驱动控制单元执行与所述第一移动单元和所述第二移动单元相关的处理。

9.一种用于机器人(10)的控制装置，所述机器人(10)包括驱动单元(31，32)、由所述驱动单元驱动并且在水平面上沿预定轨迹可滑动的移动单元(21，22，22a)以及在垂直方向上由所述移动单元可滑动地支撑的预定轴(23)，对象(W)装配在所述预定轴上，所述用于机器人(10)的控制装置包括:

目标位置计算单元(52，S23)，计算目标位置，所述目标位置是所述移动单元的最新目标位置；

加速度计算单元(52，S24)，计算当由所述目标位置计算单元计算的所述目标位置变化时的加速度；

重心距离计算单元(52，S25)，基于等同于所述预定轴和所述对象的总负载(WA)的重心和所述预定轴在垂直方向上的位置计算重心距离，所述重心距离是从支撑所述预定轴的所述移动单元的支撑部到所述重心的距离；

校正目标位置计算单元(52，S26至S28)，基于由所述目标位置计算单元计算的所述目标位置、相对于所述预定轴的扭转的弹簧常数、所述总负载的质量、由所述加速度计算单元计算的所述加速度以及由所述重心距离计算单元计算的所述重心距离，计算通过校正所述目标位置获得的校正目标位置，使得投影在所述预定轨迹上的所述重心的位置接近所述目标位置；

校正指令值计算单元(52，S29)，计算驱动所述驱动单元以控制所述驱动单元移动到由所述校正目标位置计算单元计算的所述校正目标位置的校正指令值；以及

驱动控制单元(53)，基于由所述校正指令值计算单元计算的所述校正指令值来控制所述驱动单元。

10.根据权利要求9所述的用于机器人的控制装置，其中，

当所述移动单元处于加速状态时，所述校正目标位置计算单元计算所述校正目标位置，使得所述移动单元在所述目标位置之前。

11.根据权利要求9或10所述的用于机器人的控制装置，其中，

当所述移动单元处于减速状态时，所述校正目标位置计算单元计算所述校正目标位置，使得所述移动单元在所述目标位置之后。

12.根据权利要求9或10所述的用于机器人的控制装置，其中，

所述校正目标位置计算单元计算所述校正目标位置，使得所述重心的位置与所述目标位置相匹配。

13.根据权利要求9或10所述的用于机器人的控制装置，其中，

所述校正目标位置计算单元计算所述校正目标位置，使得所述重心的位置与所述重心的位置和所述目标位置之间的中间位置相匹配。

14.根据权利要求9或10所述的用于机器人的控制装置，其中，

所述校正目标位置计算单元将所述校正目标位置改变为通过对计算的所述校正目标位置进行滤波而获得的目标位置。

15.根据权利要求9或10所述的用于机器人的控制装置，其中，

所述校正指令值计算单元将所述校正指令值改变为通过对计算的所述校正指令值进行滤波而获得的指令值。

16.根据权利要求9或10所述的用于机器人的控制装置，其中，

所述弹簧常数表示为K，所述总负载的质量表示为M，所述目标位置表示为P，当所述目标位置P变化时的所述加速度表示为a，所述重心距离表示为L，并且所述目标位置P的校正量表示为ΔP，

所述校正目标位置计算单元通过将使用公式ΔP＝M×a×L²/K计算的所述校正量ΔP与所述目标位置P相加来计算所述校正目标位置。

17.根据权利要求9或10所述的用于机器人的控制装置，其中

所述机器人包括所述移动单元，所述移动单元包括第一移动单元和第二移动单元，所述第一移动单元由所述驱动单元的第一驱动单元驱动并且在水平面上沿预定的第一轨迹可滑动，所述第二移动单元由所述驱动单元的第二驱动单元驱动，

所述第二移动单元由所述第一移动单元可移动地支撑，并且相对于所述第一移动单元在水平面上沿第二轨迹可滑动，所述第二轨迹被预定为所述预定轨迹，

所述目标位置计算单元计算所述第二移动单元的最新目标位置作为所述目标位置，

所述校正指令值计算单元分别计算驱动所述第一驱动单元和所述第二驱动单元的第一校正指令值和第二校正指令值，使得所述第二移动单元移动到由所述校正目标位置计算单元计算的所述校正目标位置，并且

所述驱动控制单元分别基于由所述校正指令值计算单元计算的所述第一校正指令值和所述第二校正指令值来控制所述第一驱动单元和所述第二驱动单元。

18.根据权利要求17所述的用于机器人的控制装置，其中，

所述第一移动单元在水平面上沿第一弧形轨迹可滑动，所述第一弧形轨迹被预定为所述第一轨迹，所述第一轨迹围绕被预定为中心的中心轴，并且所述第二移动单元在水平面上沿第二弧形轨迹可滑动，所述第二弧形轨迹被预定为所述第二轨迹，所述第二轨迹围绕作为中心的所述第一移动单元。

19.根据权利要求9、10和18中任意一项所述的用于机器人的控制装置，其中，

当计算的所述校正目标位置在所述移动单元的可移动范围之外时，所述校正目标位置计算单元将所述校正目标位置改变为最接近所述校正目标位置的所述可移动范围内的位置。

20.一种用于机器人(10)的控制装置，所述机器人(10)包括驱动单元(31，32)、由所述驱动单元驱动并且在水平面上沿预定轨迹可滑动的移动单元(21，22，22a)以及在垂直方向上由所述移动单元可滑动地支撑的预定轴(23)，对象(W)装配在所述预定轴上，所述用于机器人(10)的控制装置包括:

指令值计算单元(51，S12)，计算驱动所述驱动单元使得所述移动单元移动到目标位置的指令值，所述目标位置是所述移动单元的最新目标位置；

加速度计算单元(52，S13)，计算当由所述指令值计算单元计算的所述指令值变化时的角加速度；

重心距离计算单元(52，S14)，基于等同于所述预定轴和所述对象的总负载(WA)的重心和所述预定轴在垂直方向上的位置计算重心距离，所述重心距离是从支撑所述预定轴的所述移动单元的支撑部到所述重心的距离；

校正指令值计算单元(52，S15至S18)，基于由所述指令值计算单元计算的所述指令值、所述支撑部相对于所述预定轴的扭转的弹簧常数、所述总负载的质量、由所述加速度计算单元计算的所述角加速度以及由所述重心距离计算单元计算的所述重心距离，通过校正所述指令值来计算校正指令值，使得投影在所述预定轨迹上的所述重心的位置接近所述目标位置；以及

驱动控制单元(53)，基于由所述校正指令值计算单元计算的所述校正指令值来控制所述驱动单元。

21.根据权利要求20所述的用于机器人的控制装置，其中，

所述移动单元在水平面上沿弧形轨迹可滑动，所述弧形轨迹被预定为围绕被预定为中心的中心轴，

所述弹簧常数表示为K，所述总负载的质量表示为M，与所述目标位置对应的、所述移动单元相对于作为中心的所述中心轴的目标角位置表示为θ，当所述目标角位置θ变化时的所述角加速度表示为aω，所述重心距离表示为L，并且所述目标角位置θ的校正量表示为Δθ，

所述指令值计算单元计算所述目标角位置θ作为所述指令值，并且

所述校正指令值计算单元通过将使用公式Δθ＝M×aω×L²/K计算的所述校正量Δθ与所述目标角位置θ相加来计算所述校正指令值。