CN108025439A - 机器人示教方法及机器臂控制装置 - Google Patents

机器人示教方法及机器臂控制装置 Download PDF

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Abstract

在机器人的直接示教中，检测臂的各控制轴（J）的轴角度（θ1），根据各轴角度（θ1）求出被规定在臂或工具中的标准点（K）的目前位置（Pr），生成以将目前位置（Pr）投影至规定的移动路径（移动方向）所得的位置作为目标位置（Pcom）的位置指令值（Tcom），根据该位置指令值（Tcom）驱动各控制轴（J），反复进行以上步骤，直至对于各控制轴（J），对应于位置指令值（Tcom）的指令角度（θcom）与所检测出的轴角度（θ）的偏差、或位置指令值（Tcom）与对应于所检测出的轴角度（θ）的标准点（K）的目前位置（Pr）的偏差达到规定值以下，并且在该偏差达到规定值以下后，对机器人示教臂的位置信息。

Description

机器人示教方法及机器臂控制装置
技术领域
本发明是关于一种机器人的示教方法及机器臂控制装置。
背景技术
以往，产业用机器人的动作程序是藉由对机器人的示教而作成，机器人具有示教重现（teaching playback）功能。作为如上所述的产业用机器人的示教方式之一，已知有直接示教方式。在直接示教方式中，示教者以手动使机器人的臂移动至欲示教的位置，机器人自身存储位置传感器的位置信息（即示教位置），藉此进行示教。在专利文献1及2中，表示有关于此种机器人的示教的技术。
专利文献1的直接示教方式机器人，是在腕部设置检测施加在该腕部的力的力觉传感器，藉由将该检测信号作为输入的依从性（compliance）控制而进行动作，藉由示教者对工具施加力而使机器人移动，藉由手动操作将工具定位于示教者所期望的位置并将位置信息输入至机器人。在该机器人中，在工具的前端移动时，可选择不约束机器人的动作的自由的移动、及被约束在特定直线上或面上的移动。
又，专利文献2的机器人示教装置，是以机器人成为所示教的位置姿势的方式使该机器人依照按压力移动，并示教移动后的机器人的位置姿势。在该机器人示教装置中，在机器人位于规定的有效区域内时，检测或推定施加在机器人的外力，并允许基于所检测或推定出的外力的移动。而且，该移动被限制为往规定方向的移动和/或围绕特定方向的姿势变更。
现有技术文献：
专利文献：
专利文献1：日本特开平9-141580号公报
专利文献2：日本特开2005-293098号公报。
发明内容
发明要解决的问题：
在专利文献1、2的技术中，机器人以检测或推定施加在腕部或工具的外力并根据该外力使工具移动的方式进行动作。因此，机器人具备力觉传感器，从而使控制变得复杂。又，由于机器人根据所检测出的外力进行动作，因此在示教者直接赋予力使机器臂或工具移动时，难以对机器臂或工具的位置进行微调整。
本发明鉴于以上情况而完成，其目的在于：在机器人的直接示教中，提高示教者直接赋予力使机器臂或工具移动时的机器臂和/或工具的操作性。
解决问题的手段：
本发明一形态的机器人示教方法，是对于具备安装有工具的至少一只机器臂的机器人，示教者藉由直接施加力使该机器臂或该工具移动而示教位置的直接示教方式，其特征在于：
将被规定在该机器臂或该工具中的标准点的移动限制在规定的移动路径上，
在该示教者使该机器臂或该工具移动的期间，检测该机器臂的各控制轴的轴角度，根据该轴角度求出该标准点的目前位置，生成以将该目前位置投影至该规定的移动路径所得的位置作为目标位置的位置指令值，根据该位置指令值驱动该各控制轴，反复进行以上步骤，直至对于该各控制轴，对应于该位置指令值的轴角度与所检测出的轴角度的偏差、或该位置指令值与对应于所检测出的轴角度的该标准点的目前位置的偏差达到规定值以下，并且在该偏差达到该规定值以下后，对该机器人示教该机器臂的位置信息。
又，本发明一实施形态的机器臂控制装置，使设定在机器臂上的标准点移动，其检测该机器臂的各控制轴的轴角度，根据该轴角度求出该标准点的目前位置，求出将该目前位置投影至预先储存的移动路径所得的投影位置，根据该投影位置生成位置指令值，并且根据该位置指令值使该标准点进一步移动。
根据该机器人示教方法及机器臂控制装置，在机器人的直接示教中，各控制轴以辅助示教者赋予至机器臂或工具的力的方式进行动作。此处，位置指令值根据逐次变化的各轴角度而逐次变更，因此机器臂的标准点不会超出示教者的期望而移动。因此，在将机器臂的标准点定位于所欲示教位置时，容易进行位置的微调整。而且，机器人能够藉由使以往所具备的功能发挥而进行该辅助动作，因此无需检测赋予至机器臂的外力的力觉传感器及用于此的控制。
又，在机器人的直接示教中，将被规定在机器臂或工具中的标准点的移动限制在规定的移动路径，因此即便例如示教者赋予至机器臂或工具的外力的方向与标准点的移动方向不一致，标准点也沿着规定的移动路径移动。因此，容易使标准点移动至示教者所欲的位置。
又，由于藉由直接示教中的各控制轴的动作而辅助示教者赋予至机器臂或工具的力，因此示教者也能够以相对较小的力使静摩擦力较大的轴（例如臂的基端侧的轴）等移动。
发明效果：
根据本发明，在机器人的直接示教中，能够提高示教者直接赋予力使机器臂或工具移动时的机器臂和/或工具的操作性。
附图说明
图1是显示本发明一实施形态的多关节机器人的整体结构的概略主视图；
图2是机器人的示意性的俯视图；
图3是显示机器人的控制系统的结构的图；
图4是显示以伺服控制部为中心的具体的电气结构的图；
图5是说明机器臂的标准点的移动的概念图；
图6是说明坐标转换矩阵Q的坐标转换的图；
图7是显示直接示教动作时的控制装置的处理流程的图。
具体实施方式
接下来，参照附图，对本发明的实施形态进行说明。本发明一实施形态的多关节机器人（以下有时简称为 “机器人1”），例如是在以生产线生产方式或单元生产方式组装电气零件、电子零件等而生产制品的生产工场中被利用，沿着设置在该生产工场的作业台配置，能够对作业台上的工件进行移送、零件的组装或配置更换、姿势转换等作业中的至少一种。但是，本发明的机器人的实施形态并不限定于上述，可不限水平多关节型、垂直多关节型而广泛地适用于多关节机器人。
首先，从机器人1的概略结构开始进行说明。图1是显示本发明一实施形态的机器人1的整体结构的主视图，图2是其示意性的俯视图。如图1及2所示，机器人1，具备台车17、被支承在台车17的一对机器臂（以下简称为“臂”）10A、10B、安装在各臂10A、10B的梢端的工具5（末端执行器（end effector））、以及控制臂10A、10B及工具5的动作的控制装置6。
实施形态的机器人1，是具备左右的臂10A、10B的双臂机器人。左右的臂10A、10B可独立进行动作，或者相互关联地进行动作。但是，本发明的机器人1并不限于双臂机器人，只要至少具备一只臂即可。左右的臂10A、10B是实质上相同的构造，在不区分左右的臂10A、10B时，省略后缀的字母而表示为“臂10”。
各臂10是水平多关节型机器臂，具备第一连杆11、第二连杆12、及具有供工具5安装的机械接口的腕部13，这些串行连结。
第一连杆11，藉由旋转关节而与固定在台车17的上面的基轴16连结。第一连杆11可绕通过基轴16的轴心的垂直的旋转轴线L1转动。又，第二连杆12藉由旋转关节而与第一连杆11的梢端连结。第二连杆12可绕被规定在第一连杆11的梢端的垂直的旋转轴线L2转动。
腕部13，通过直进关节及旋转关节而与第二连杆12的梢端连结。腕部13藉由直进关节而可相对于第二连杆12升降移动。又，腕部13藉由旋转关节而可绕相对于第二连杆12垂直的旋转轴线转动。
上述结构的臂10，具有对应于各关节而设置的4个控制轴J1～J4。而且，在臂10，以与各控制轴J1～J4建立对应的方式，设置有驱动用的伺服马达M1～M4、及检测伺服马达M1～M4的旋转角的编码器E1～E4（参照图3）。另外，在不特别区分各控制轴J1～J4时，省略后缀的数字而表示为“控制轴J”，在不特别区分各伺服马达M1～M4时，省略后缀的数字而表示为 “伺服马达M”，在不特别区分各编码器E1～E4时，省略后缀的数字而表示为“编码器E”。
上述结构的二只臂10A、10B的第一连杆11的旋转轴线L1位于同一直线上，一方的臂10A的第一连杆11与另一臂10B的第一连杆11以在上下设有高低差的方式配置。机器人1的基本坐标系的原点被规定在第一连杆11的旋转轴线L1上。
接着，对控制装置6进行说明。控制装置6控制机器人1的通常动作及示教动作。左右的臂10A、10B的控制系统的结构实质上相同，因此以下针对其中一个臂10的控制系统的结构进行说明。
图3是将机器人1的控制系统的结构简化表示的图。如图3所示，对臂10的控制轴J1～J4分别设置有对应的驱动部24。在该图中，详细地表示四个驱动部24中的一个，省略其他驱动部。在各驱动部24连接伺服控制部23，在伺服控制部23连接主控制部22，藉由这些结构控制装置6。
作为对主控制部22输入操作指令的输入设备62，使用具有图形接口的平板型计算机。输入设备62与控制装置6可进行无线通信，示教者（操作者）输入至输入设备62的指令被输入至控制装置6。该输入设备62也兼具作为示教机器人1时对控制装置6的输入手段即示教器（teach pendant）的功能。
控制装置6是所谓的计算机，包含CPU等运算处理部、及ROM、RAM等存储部（均未图标）。在存储部中储存有运算处理部所执行的程序、各种固定数据等。运算处理部，例如与输入设备62等的外部装置进行数据的收发。又，运算处理部，进行从各种传感器输入检测信号或对各控制对象输出控制信号。在控制装置6中，藉由运算处理部读出并执行储存在存储部的程序等软件，进行用于控制机器人1的各种动作的处理。尤其是，控制装置6的主控制部22，至少具备作为在示教机器人1时进行用于控制机器人1的动作的处理的示教控制部22a的功能。另外，控制装置6可藉由利用单一的计算机的集中控制来执行各处理，也可藉由利用多个计算机的协动的分散控制来执行各处理。又，控制装置6也可由微控制器、可程序逻辑控制器（PLC）等构成。
主控制部22，生成位置指令值并将其输出至伺服控制部23。伺服控制部23，根据从主控制部22取得的位置指令值生成驱动指令值（转矩指令值），并将其输出至放大电路26。放大电路26，将与所输入的驱动指令值对应的驱动电流供应至伺服马达M。在伺服马达M，设置有检测其输出旋转角等的编码器E。将由编码器E检测出的旋转角，传输至主控制部22及伺服控制部23。
图4是显示以伺服控制部23为中心的具体的电气结构的图。如图4所示，当将位置指令值从主控制部22输入至伺服控制部23时，所输入的位置指令值被赋予至减法器29的正侧的输入。对该减法器29的负侧的输入，赋予表示由编码器E检测出的旋转角的信号。藉由减法器29，从位置指令值减去旋转角。
减法器29的输出被赋予至系数器（coefficient unit）31，在此处以位置增益Kp放大后，被赋予至加法器32的一方的输入。对该加法器32的另一方的输入，赋予将来从编码器E的旋转角藉由微分电路33进行微分并进一步藉由系数器34以速度增益Kv放大所得者。加法器32的输出被赋予至积分器35，进行积分运算。积分器35的增益G1，以如下的式1表示。另外，在式1中，Kx为常数，s为运算符。
[式1]
。
上述积分器35的输出被赋予至相位补偿器36，在相位控制动作时进行相位补偿的运算。相位补偿器36的相位补偿的运算的增益G2，以如下的式2表示。另外，在式2中，a为常数。
[式2]
。
相位补偿器36的输出，被赋予至另一个加法器37的一方的输入。对该加法器37的另一方的输入，赋予响应编码器E的输出的来从重力补偿运算器22b的输出（重力补偿值）并相加，将该加法输出作为驱动指令值输入至放大电路26。
另外，在本实施形态的臂10中，因重力生成的负载作用于多个控制轴J中的第三控制轴J3。因此，在第三控制轴J3的控制系统中，在主控制部22具备重力补偿运算器22b。在其他控制轴的驱动部24的控制系统中，不具备重力补偿运算器22b，或者即便具备该重力补偿运算器也将输出设为零。重力补偿运算器22b，根据由编码器E检测出的第三控制轴J3的旋转角，藉由预先储存的计算式运算重力补偿值。藉此，在第三控制轴J3的控制系统中，对从伺服控制部23输出的驱动指令值，加上从重力补偿运算器22b输出的重力补偿值，其结果，第三控制轴J3的驱动部24以生成重力补偿转矩的方式进行动作。
此处，对机器人1的示教动作时的控制装置6的处理流程进行说明。首先，示教者使用输入设备62，将示教所涉及的各种信息输入至控制装置6。
例如，在输入设备62显示选择所要示教的臂10的臂选择画面。可选择左右的臂10A、10B中的任一者或两者作为所要示教的臂10。接着，在输入设备62显示选择示教方式的示教方式选择画面。示教者可在该示教方式选择画面中，从使用输入设备62作为示教器的远距操作示教、直接示教等多种示教方式中选择任一者。此处，在选择直接示教的情形时，在输入设备62显示选择臂移动模式的臂移动模式选择画面。示教者可在该臂移动模式选择画面中，选择自由模式与限制模式中的任一者，上述自由模式是被规定在臂10或工具5中的规定的标准点K自由移动，上述限制模式是标准点K的移动路径被限制在规定的直线上、规定的平面上、或绕规定的轴。标准点K是被规定在例如在腕部13的机械接口坐标系中确定的工具的代表点、腕标准点等任意的点。此处，在选择限制模式的情形时，在输入设备62显示移动限制指定画面。示教者可在该移动限制指定画面中，选择约束臂10的标准点K的移动的直线、平面、或轴。
以下，对限制模式、直接示教动作时的控制装置6的处理流程的一例进行说明。在该例中，如图5所示，标准点K被规定在臂10的梢端，该标准点K的移动路径被限制在从初始位置Ps起与移动向量V平行的方向。而且，示教者直接将力赋予至臂10或工具5，在保持初始位置Ps处的工具5的初始姿势S的状态下，使标准点K从初始位置Ps沿着图中双点划线所示的规定的移动路径移动。
在机器人1的示教中，将机器人1的控制轴J中被容许进行动作的控制轴J的位置及速度的各增益设定为十分低。因此，若示教者对臂10或工具5赋予外力而使工具5移动，则在标准点K产生位移。当藉由编码器E检测该情况时，藉由主控制部22求出目标位置Pcom，该目标位置Pcom藉由将标准点K的位移投影至规定的移动路径而求出，换言之，将标准点K的目前位置Pr仅置换为规定的移动路径所具有的方向成分而得。主控制部22生成与该目标位置Pcom对应的位置指令值Tcom并将其输出至伺服控制部23。以下，使用图7，针对藉由控制装置6的主控制部22进行的具体的处理流程进行说明。
如上所述，将被输入至输入设备62的示教所涉及的各种信息传输至控制装置6，主控制部22取得这些信息（步骤S1），开始进行用于生成位置指令值Tcom的运算处理。示教所涉及的各种信息包含约束标准点K的移动的直线、平面、或轴等的移动限制信息。
已开始处理的主控制部22，首先，从编码器E取得各控制轴J的旋转角，并根据此检测各控制轴J的初始的轴角度θ0（步骤S2）。接着，主控制部22根据各轴角度θ0求出臂10的标准点K的基本坐标系的初始位置Ps、及工具5的初始姿势S，进一步地，求出表示初始位置Ps及姿势S的姿势旋转矩阵R（θ0）（步骤S3）。
接着，主控制部22算出移动向量V（步骤S4）。移动向量V，是表示标准点K被容许的移动方向的单位向量。控制装置6，根据所取得的移动限制信息（即，特定出约束移动的直线、平面、或轴等移动路径的信息）求出移动向量V。例如，在将标准点K的移动路径约束在某直线上的情形时，移动向量V为与该直线平行的单位向量。
又，主控制部22，使用姿势旋转矩阵R（θ0）等，算出坐标转换矩阵Q（步骤S5）。坐标转换矩阵Q，是对基准坐标系的坐标进行坐标转换以使其转换成新的Q坐标系的坐标的矩阵。坐标转换矩阵Q，较理想为表示如移动向量V成为与Q坐标系的x'y'z'正交3轴中的一者、例如与x'轴平行的转换的矩阵。
图6是说明坐标转换矩阵Q的坐标转换的图。如图6所示，坐标转换矩阵Q，是进行如移动向量V与将基本坐标系的x轴转换至Q坐标系所得的x'轴成为平行的转换的矩阵。只要如上述方式般移动向量V平行于Q坐标系的x'y'z'正交3轴的任一轴，则Q坐标系中的运算将变容易。
接着，主控制部22变更伺服控制部23的控制参数的值（步骤S6）。具体而言，将与所要示教的臂10的动作被容许的控制轴J对应的伺服控制部23的系数器31的位置增益Kp及系数器34的速度增益Kv设定为十分地小，将积分器35的增益Kx设为零，将该积分器35的内容清除为零，进一步停止相位补偿器36的功能。也就是，将加法器32的输出直接赋予至加法器37。另外，控制参数的值的变更（步骤S6），只要从步骤S1之后至下述步骤S8之前的期间进行即可，因此该处理的顺序并不限于本实施形态。
进一步地，主控制部22对必需重力补偿的控制轴J开始进行重力补偿（步骤S7）。在本实施形态中，在驱动控制轴J3的伺服马达M3的控制系统中开始运算重力补偿。
此处，示教者直接将力施加至臂10或工具5的任意部位以使臂10移动，使标准点K缓慢移动至所欲的示教点。在该移动期间，标准点K的位置时时刻刻在变化，但臂10的各控制轴J以标准点K的移动被限制在规定的移动路径上、且辅助示教者赋予至臂10或工具5的力的方式进行动作。
在步骤S8中，主控制部22检测标准点K位移时的各控制轴J的轴角度θ1。主控制部22根据所检测出的各控制轴J的轴角度θ1，算出标准点K的基本坐标系的目前位置Pr（步骤S9）。进一步地，在步骤S10中，主控制部22将所算出的标准点K的目前位置Pr坐标转换为Q坐标系的标准点K的目前位置Pr'（Pr'=Q‧Pr）。
在步骤S11中，主控制部22根据所算出的标准点K的基本坐标系的目前位置Pr，求出基本坐标系中的标准点K的移动量dPr。进一步地，主控制部22将移动量dPr转换为Q坐标系中的标准点K的移动量dPr'（步骤S12）。
在步骤S13中，主控制部22以将目前位置Pr'投影至规定的移动路径所得的位置（投影位置）作为Q坐标系的目标位置Pcom'（参照图5）。换言之，主控制部22求出将规定的移动路径所具有的方向成分置换为目前位置的Q坐标系的目标位置Pcom'。例如，仅容许往x'方向移动的情形时的目标位置Pcom'，是y'成分及z'成分为0，x'成分为移动量dPr'的x'成分。又，例如仅容许在x'y'平面内移动的情形时的目标位置Pcom'，是z'成分为0，x'成分及y'成分分别为移动量dPr'的x'成分、y'成分。
在步骤S14中，主控制部22将Q坐标系的目标位置Pcom'逆转换（Pcom＝Q-1‧Pcom'）至基本坐标系中，求出基本坐标系中的目标位置Pcom。
在步骤S15中，主控制部22生成与目标位置Pcom及姿势S对应的位置指令值Tcom。最后，主控制部22将该位置指令值Tcom输出至伺服控制部23（步骤S16）。其结果，根据位置指令值Tcom驱动各控制轴J，使臂10进行动作。
在臂10的标准点K持续位移期间，以规定时间间隔反复进行上述步骤S8至S16的处理。在此期间，在对应于位置指令值Tcom的指令角度θcom与所检测出的各控制轴J的轴角度θ产生偏差，因此以该偏差达到规定值以下的方式对各驱动部24进行负反馈控制。另外，上述规定值可为十分接近零的较小的任意值。藉此，辅助示教者为了使臂10移动而赋予至臂10的力。
而且，当臂10的标准点K到达至示教者的所欲示教位置，示教者停止赋予外力时，指令角度θcom与所检测出的各控制轴J的轴角度θ的偏差达到规定值以下（步骤S17中为否），臂10的动作停止，利用机器人1的辅助力终止。当臂10不再位移时，主控制部22通过输入设备62提示示教者输入位置示教指令。当示教者通过输入设备62取得被输入至主控制部22的位置示教指令（步骤S18中为是）时，主控制部22将标准点K的目前位置信息记录为示教位置之一（步骤S19），结束重力补偿运算（步骤S20），将控制系统的增益等控制参数复原（步骤S21）。
如上所述，本实施形态的机器人示教方法，其特征在于：在机器人1的直接示教中，检测臂10的各控制轴J的轴角度θ1，根据各轴角度θ1求出臂10的标准点K的目前位置Pr，生成以将目前位置Pr投影至规定的移动路径（移动方向）所得的位置作为目标位置Pcom的位置指令值Tcom，并根据该位置指令值Tcom驱动各控制轴J，反复进行以上步骤，直至对于各控制轴J，对应于位置指令值的轴角度（指令角度θcom）与所检测出的轴角度θ的偏差达到规定值以下，在该偏差达到规定值以下后，对机器人1示教臂10的位置信息。此处，将机器人1的直接示教中的臂10的标准点K的移动，限制在规定的移动路径上。
又，本实施形态的机器人控制装置（控制装置6），使设定在机器臂10上的标准点K移动，其特征在于：检测机器臂10的各控制轴J的轴角度θ1，根据轴角度θ1求出标准点K的目前位置Pr，求出将目前位置Pr投影至预先储存的移动路径所得的投影位置（即，目标位置Pcom），根据该投影位置生成位置指令值Tcom，并根据位置指令值Tcom，使标准点K进一步移动。
根据上述机器人示教方法及控制装置6，在机器人1的直接示教中，反复进行如下运算处理：控制装置6检测各轴角度θ1，根据此算出目前位置Pr，将目前位置Pr投影至预定的移动路径（移动方向）而求出目标位置Pcom，并根据该目标位置Pcom生成位置指令值Tcom。
如上述方式，在机器人1的直接示教中，根据位置指令值Tcom驱动臂10的各控制轴J，藉此，臂10自身以辅助示教者赋予至臂10或工具5的外力的方式进行动作。此处，位置指令值Tcom根据逐次变化的各轴角度θ1而逐次变更，因此标准点K不会超出示教者的意图而移动。因此，在将标准点K定位于所欲的示教位置时，容易进行臂10和/或工具5的位置的微调整。又，机器人1能够藉由发挥以往所具备的功能而进行上述动作，因此无需检测赋予至臂10的外力的外力检测手段及用于此的控制。
另外，在上述实施形态中，反复地进行根据位置指令值Tcom驱动各控制轴J，直至对于各控制轴J，对应于位置指令值Tcom的轴角度（指令角度θcom）与所检测出的轴角度θ的偏差达到规定值以下，但也可不根据轴角度θ而根据标准点K的目前位置，判断反复处理的结束。也就是，反复地进行根据位置指令值Tcom驱动各控制轴J，直至位置指令值Tcom与对应于所检测出的轴角度θ的标准点K的目前位置的偏差达到规定值以下。
又，在机器人1的直接示教中，将标准点K的移动限制在规定的移动路径（规定的移动方向），因此即便示教者赋予至臂10或工具5的外力的方向与标准点K的移动方向不一致，标准点K也沿着规定的移动路径移动。据此，容易使标准点K移动至示教者的所欲的位置。又，藉由直接示教中的各控制轴J的动作而辅助示教者赋予至臂10或工具5的力，因此示教者也能够藉由相对较小的力使静摩擦力较大的轴（例如基端侧的第一控制轴J1）等移动。另外，在本实施形态中，虽针对一只臂10具备4个控制轴J1～J4的机器人1的示教方法进行了说明，但机器人1的控制轴J的数量并不限于上述。
又，在上述实施形态的机器人示教方法中，可任意设定各控制轴J的位置增益及速度增益。在本实施形态中，将机器人1的控制轴J中的在直接示教中被容许进行动作的控制轴J的位置及速度的各增益设定为十分地低。
藉此，容易藉由示教者赋予至臂10或工具5的力使轴位移。进一步地，也能够对示教者赋予至臂10或工具5的微弱的力产生辅助力。
又，在上述实施形态的机器人示教方法中，对各控制轴J中的至少一个（第三控制轴J3）进行重力补偿运算，将其运算结果加在该控制轴的转矩指令值（驱动指令值）。
藉此，在机器人1的直接示教中，即便臂10的各控制轴J的姿势变化，也能够准确地进行对应于该姿势的重力补偿。
又，在上述实施形态的机器人示教方法中，在示教者使臂10或工具5移动之前，根据各控制轴J的轴角度θ0求出工具5的初始姿势S，以在示教者使臂10或工具5移动的期间维持工具5的初始姿势的方式生成位置指令值Tcom。
藉此，在机器人1的直接示教中，能够在维持工具5的初始姿势S的状态下，仅使臂10移动。也就是，能够在维持工具5的初始姿势S的状态下，仅使工具5的位置变化。另外，在上述实施形态中，虽在机器人1的直接示教中维持工具5的初始姿势S，但也可在机器人1的直接示教中，使工具5的位置及姿势伴随臂10的移动而变化，或者固定工具5的位置而仅使工具5的姿势变化。
又，在上述实施形态的机器人示教方法中，可选择将标准点K的移动限制在规定的移动路径的限制模式、及不将标准点K的移动限定在规定的移动路径的自由模式。
像这样，在直接示教中可选择限制模式与自由模式，因此示教者能够根据其状况选择模式，而容易使臂10和/或工具5根据示教者的意图移动。
另外，在上述实施形态的机器人示教方法中，如图6所示般，将标准点K的规定的移动路径规定在与基本坐标系中的xyz正交3轴中x-y平面平行的某直线上。但是，在本发明中，规定的移动路径（移动方向）并不限于此，可根据标准点K的初始位置Ps与下一示教位置的关系适当地决定。
例如，标准点K的规定的移动路径，可在与基本坐标系中的xyz正交3轴方向的任一者、或工具坐标系的xyz正交3轴方向的任一者平行的直线上。又，例如，标准点K的规定的移动路径，可在与由基本坐标系中的xyz正交3轴中的2个的组合、或工具坐标系的xyz正交3轴中的2个的组合所规定的平面平行的平面上。又，例如，标准点K的规定的移动路径，可在以基本坐标系中的xyz正交3轴的任一者、或工具坐标系的xyz正交3轴的任一者为旋转中心的旋转轨迹上。
又，在上述实施形态的机器人示教方法中，在根据目前位置Pr生成位置指令值Tcom时，求出规定的移动路径上的移动向量V，以移动向量V与新的Q坐标系的x'y'z'正交3轴的任一者平行的方式，求出将基本坐标系转换成Q坐标系的坐标转换矩阵Q，将基本坐标系的标准点K的目前位置Pr坐标转换至Q坐标系中，以将Q坐标系的目前位置Pr'投影至规定的移动路径所得的位置作为Q坐标系的目标位置Pcom'，并将该目标位置Pcom'坐标转换至基本坐标系中以求出目标位置Pcom。
如上述方式般藉由利用坐标转换，能够将控制装置6的运算处理简化。
如上所述，根据本实施形态的机器人示教方法，在机器人1的直接示教中，使示教者直接赋予力使臂10或工具5移动时的臂10和/或工具5的操作性整体提高。
以上已针对本发明的较佳的实施形态进行了说明。根据这些说明，对本领域技术人员而言，可明了本发明的诸多改良或其他实施形态。因此，上述说明应仅作为例示解释，且是以对本领域技术人员示教实行本发明的最佳形态的目的而提供。可在不脱离本发明的精神下，实质性地变更其构造和/或功能的细节。
符号说明：
1：机器人
5：工具
6：控制装置
10、10A、10B：臂
22：主控制部
22b：重力补偿运算器
23：伺服控制部
24：驱动部
26：放大电路
62：输入设备
E（E1～E4）：编码器
J（J1～J4）：控制轴
K：标准点
M（M1～M4）：伺服马达。

Claims (10)

1.一种机器人示教方法，是对于具备安装有工具的至少一只机器臂的机器人，示教者藉由直接施加力使该机器臂或该工具移动而示教位置的直接示教方式，其特征在于，
将被规定在该机器臂或该工具中的标准点的移动限制在规定的移动路径上，
在该示教者使该机器臂或该工具移动的期间，检测该机器臂的各控制轴的轴角度，根据该轴角度求出该标准点的目前位置，生成以将该目前位置投影至该规定的移动路径所得的位置作为目标位置的位置指令值，并根据该位置指令值驱动所述各控制轴，反复进行以上步骤，直至对于所述各控制轴，与该位置指令值对应的轴角度与所检测出的轴角度的偏差、或该位置指令值与对应于所检测出的轴角度的该标准点的目前位置的偏差达到规定值以下，并且
在该偏差达到该规定值以下后，对该机器人示教该机器臂的位置信息。
2.根据权利要求1所述的机器人示教方法，其特征在于，
能够任意设定所述各控制轴的位置增益及速度增益。
3.根据权利要求1或2所述的机器人示教方法，其特征在于，
对该控制轴中的至少一个进行重力补偿运算，将该运算结果加在该控制轴的转矩指令值。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的机器人示教方法，其特征在于，
在该示教者使该机器臂或该工具移动之前，根据所述各控制轴的轴角度求出该工具的初始姿势，以在该示教者使该机器臂或该工具移动的期间维持该工具的该初始姿势的方式，生成所述各控制轴的该指令值。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的机器人示教方法，其特征在于，
能够选择将该标准点的移动限制在该规定的移动路径的限制模式、及不将该标准点的移动限定在该规定的移动路径的自由模式。
6.根据权利要求1至5中任意一项所述的机器人示教方法，其特征在于，
该标准点的该规定的移动路径，是在与基本坐标系中的xyz正交3轴方向的任一者、或工具坐标系的xyz正交3轴方向的任一者平行的直线上。
7.根据权利要求1至5中任意一项所述的机器人示教方法，其特征在于，
该标准点的该规定的移动路径，是在与由基本坐标系中的xyz正交3轴中的2个的组合、或工具坐标系的xyz正交3轴中的2个的组合所规定的平面平行的平面上。
8.根据权利要求1至5中任意一项所述的机器人示教方法，其特征在于，
该标准点的该规定的移动路径，是在以基本坐标系中的xyz正交3轴的任一者、或工具坐标系的xyz正交3轴的任一者为旋转中心的旋转轨迹上。
9.根据权利要求1所述的机器人示教方法，其特征在于，
根据该目前位置生成该位置指令值的动作，包含：
求出该规定的移动路径上的移动向量；
以该移动向量与新的坐标系的xyz正交3轴的任一者平行的方式，求出将基本坐标系转换成该新的坐标系的坐标转换矩阵；
将该基本坐标系的该标准点的该目前位置坐标转换至该新的坐标系中；
以将该新的坐标系的该目前位置投影至该规定的移动路径所得的位置作为该新的坐标系的目标位置，将该目标位置坐标转换至该基本坐标系中以求出该目标位置。
10.一种机器臂控制装置，使设定在机器臂上的标准点移动，其特征在于，
检测该机器臂的各控制轴的轴角度，
根据该轴角度求出该标准点的目前位置，
求出将该目前位置投影至预先储存的移动路径所得的投影位置，
根据该投影位置生成位置指令值，并且
根据该位置指令值使该标准点进一步移动。
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