CN108326851B

CN108326851B - 机器人控制装置

Info

Publication number: CN108326851B
Application number: CN201810029967.0A
Authority: CN
Inventors: 池田优; 有田创一
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2017-01-17
Filing date: 2018-01-12
Publication date: 2020-01-07
Anticipated expiration: 2038-01-12
Also published as: DE102018200249B4; US20180200885A1; DE102018200249A1; JP2018114577A; CN108326851A; US10583558B2; JP6464205B2

Abstract

本发明提供一种机器人控制装置(1)，其能够预先防止意外发生如控制性的恶化或碰撞的误检测那样的问题。机器人控制装置(1)具有：参数推算部(11)，其在由用户输入的推算条件下使机器人(2)进行动作，并推算安装于机器人(2)上的负载的负载参数；转矩计算部(12)，其计算出在推算负载参数时进行动作的机器人(2)的各关节的动作转矩；以及通知部(13)，其在动作转矩的最大值与最小值之差为预定的阈值以下的情况下，向用户通知警告。

Description

机器人控制装置

技术领域

本发明涉及机器人控制装置，该机器人控制装置适用于推算安装于机器人上的负载的负载参数。

背景技术

为了使机器人准确地发挥前馈或碰撞检测等功能，需要安装于机器人上的负载或安装于机器人上的手所把持的负载的质量、重心位置、惯性矩阵等负载参数。以往，在负载参数为未知的情况下，进行负载参数的推算。

例如，在专利文献1中公开了如下技术：经由力传感器而安装负载，并根据多个姿态以及力传感器的输出，推算负载参数。

另外，例如，在专利文献2中公开了如下技术：根据示教的基准位置而制作动作模式程序，根据使机器人按照所制作的该动作模式程序进行动作的情况下的各轴的驱动电流，求出驱动转矩，认为该驱动转矩与包含未知的负载的质量以及重心位置的负载转矩一致，从而推算未知的负载参数。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平3－55189号公报

专利文献2：日本特开平10－138187号公报

发明内容

发明要解决的问题

然而，在如上所述推算负载参数的情况下，根据进行推算时的条件、例如用于进行推算的机器人的位置或姿态、负载参数的一部分是否为已知等的条件，在推算精度上产生偏差是不可避免的。另外，为了提高推算精度，要求用于进行推算的机器人的位置或姿态为适用于推算的条件。但是，在机器人可动作的范围和机器人的动作自身上存在限制，存在不能采取适合于推算的位置或姿态的情况，在这种情况下，存在已推算的负载参数的精度不满足用户要求的可能性。不管在如不能期待推算具有足够精度的负载参数那样的条件下进行了推算，在用户对其未认识到的情况下，存在发生如控制性的恶化或碰撞的误检测那样的用户未预期的问题的可能性。

本发明是鉴于上述情况而做出的，其目的是提供一种机器人控制装置，该机器人控制装置能够预先防止意外发生如控制性的恶化或碰撞的误检测那样的问题。

用于解决问题的方案

为了达到上述目的，本发明提供以下方案。

本发明的一个方案是一种机器人控制装置，该机器人控制装置具有：参数推算部，其在由用户输入的推算条件下使机器人进行动作，并推算安装于该机器人上的负载的负载参数；转矩计算部，其计算出在推算所述负载参数时进行动作的所述机器人的各关节的动作转矩；以及通知部，其在所述动作转矩的最大值与最小值之差为预定的阈值以下的情况下，向所述用户通知警告。

根据该结构，利用参数推算部，在由用户输入的推算条件下使机器人进行动作，并推算安装于机器人上的负载的负载参数。而且，利用转矩计算部，计算出在推算负载参数时进行动作的机器人的各关节的动作转矩。而且，利用通知部，在动作转矩的最大值与最小值之差为预定的阈值以下的情况下，向用户通知警告。

通过如此，用户能够知道未进行具有足够的精度的负载参数的推算。其结果，能够防止意外发生如控制性的恶化或碰撞的误检测那样的问题。

在上述一个方案的机器人控制装置中，还可以是如下结构：所述转矩计算部测定所述机器人的所述各关节所具备的马达中所流过的电流值，基于该电流值，计算出所述动作转矩。

上述一个方案的机器人控制装置还可以是如下结构：还具有：存储部，其存储当对所述机器人进行所述负载参数的推算时推荐的预先确定的推荐推算条件、以及条件判定部，其基于所述推荐推算条件，判定由所述用户输入的所述推算条件的适合与否，只有由所述条件判定部判断为适合的所述推算条件，输入到所述参数推算部中。

根据该结构，在存储部中存储有当对机器人进行所述负载参数的推算时推荐的预先确定的推荐推算条件。而且，利用条件判定部，基于推荐推算条件，判定由用户输入的推算条件的适合与否。而且，只有由条件判定部判断为适合的推算条件，输入到参数推算部中。

通过如此，在使机器人进行推算动作之前，在条件判定部中，能够挑选能够期待进行精度高的负载参数推算的推算条件。由此，在如不能进行精度高的负载参数推算那样的推算条件下，不需要使作为实际机器的机器人进行无用的推算动作。其结果，能够减少推算负载参数所需的时间。

在该机器人控制装置中，还可以是如下结构：在所述条件判定部中，在判断出由所述用户输入的所述推算条件不适合的情况下，所述通知部向所述用户通知警告。

通过如此，在使机器人进行推算动作之前，能够催促用户将能够期待进行精度高的负载参数推算的推算条件输入到机器人控制装置中，再次执行上述的处理。

发明效果

根据本发明，起到能够防止意外发生如控制性的恶化或碰撞的误检测那样的问题的效果。

附图说明

图1是表示本发明的第一实施方式的机器人控制装置的概略结构的图。

图2是表示利用图1所示的机器人控制装置执行的处理的流程图。

图3是表示本发明的第二实施方式的机器人控制装置的概略结构的图。

图4是表示利用图3所示的机器人控制装置执行的处理的流程图。

图5是表示图4所示的流程图中的条件判定的处理的流程图。

附图标记说明：

1、10：机器人控制装置

2：机器人

3：负载

11：参数推算部

12：转矩计算部

13、103：通知部

101：存储部

102：条件判定部

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的机器人控制装置的实施方式进行详细说明。

本实施方式的机器人控制装置1具有：互相经由母线而连接的、未图示的、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)等主存储装置；HDD(Hard Disk Drive)等辅助存储装置；键盘等输入装置；监视器等输出装置；以及在与机器人等外部设备之间进行各种数据的交换的外部接口等。在辅助存储装置中存储有各种程序，由CPU将程序从辅助存储装置读出到RAM等主存储装置中，并执行，从而实现各种处理。

如图1所示，本实施方式的机器人控制装置1，作为利用CPU执行的功能模块，具有参数推算部11、转矩计算部12、以及通知部13。

参数推算部11与机器人2以及转矩计算部12连接。转矩计算部12与机器人2以及参数推算部11连接。通知部13与转矩计算部12连接。

参数推算部11构成为：在由用户输入的用于进行推算的条件(以下，称作推算条件。)的下，通过使作为实际机器的机器人2进行特定的动作(推算动作)，进行安装于机器人2上的负载3的负载参数的推算。另外，参数推算部11构成为：对转矩计算部12，发出正进行负载参数的推算的意思的通知。

作为推算条件，输入进行推算时的机器人2的位置、姿态、动作范围、动作速度、加速度。另外，在负载参数中存在负载3的重量等已知参数的情况下，还输入该已知参数。作为位置、姿态，输入用于划定作为推算动作的基点的轴的位置、姿态的轴角度。作为动作范围，输入表示推算动作的始点以及终点的轴角度。在图1所示的例子中，基于所输入的推算条件，将第4轴作为推算动作的基点，通过使前端的两个轴移动，使机器人2进行用于推算参数的推算动作。此外，作为负载参数的推算方法，能够利用公知的方法。

转矩计算部12构成为：在从参数推算部11接收到正进行负载参数的推算的意思的通知的期间，计算出机器人2所具备的以推算动作进行运转中的各关节的动作转矩。具体而言，动作转矩通过测定流过各关节的马达的电流值而计算出。

通知部13构成为：只在用转矩计算部12计算出的动作转矩的最大值与最小值之差为预定的阈值以下的情况下，经由监视器等而对用户通知警告。阈值是作为相对于额定转矩的比率而根据经验预先确定的值。例如，在将阈值设为额定转矩的50％的情况下，若动作转矩的最大值与最小值之差为额定转矩的50％以下，则对用户通知警告。

下面，对在具备上述结构的机器人控制装置1中执行的处理，参照图1以及图2进行说明。

首先，由用户输入推算条件(图2的步骤SA1)。然后，在参数推算部11中，在所输入的推算条件下使机器人2进行动作，进行安装于机器人2上的负载3的负载参数的推算(图2的步骤SA2)。其次，在转矩计算部12中，测定在参数推算过程中进行动作的机器人2的各关节所具备的马达中所流过的电流值，基于测定的电流值，计算出各关节的动作转矩(图2的步骤SA3)。接着，在通知部13中，判断计算出的动作转矩的作为最大值的最大转矩与作为最小值的最小转矩之差是否为预定的阈值以下(图2的步骤SA4)。而且，在最大转矩与最小转矩之差为预定的阈值以下的情况下，在通知部13中，对用户通知警告(图2的步骤SA5)。

如此，在最大转矩与最小转矩之差为预定的阈值以下的情况下，由于动作转矩的变化少，机器人2的推算动作中的姿态变化也少，因此能够预测到所推算的负载参数不具有足够的精度。于是，在这种情况下，如上所述对用户通知警告，从而能够预先防止意外发生如控制性的恶化或碰撞的误检测那样的问题。

被通知警告的用户，在预测有可能发生如控制性的恶化或碰撞的误检测那样的问题的基础上，既可以在动作方面绰绰有余地使用机器人2，也可以将能够期待进行精度高的负载参数推算的推算条件输入到机器人控制装置1中，再次执行上述的处理。

第二实施方式

以下，参照附图对本发明的第二实施方式的机器人控制装置的实施方式，进行详细说明。此外，在以下说明中，关于参数推算部11以及转矩计算部12，由于是与上述的第一实施方式相同的结构，因此标注相同的附图标记，省略其说明。

本实施方式的机器人控制装置10具有：经由母线而相互连接的、未图示的、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)等主存储装置；HDD(Hard Disk Drive)等辅助存储装置；键盘等输入装置；监视器等输出装置；以及在与机器人等外部设备之间进行各种数据的交换的外部接口等。在辅助存储装置中存储有各种程序，由CPU将程序从辅助存储装置读出到RAM等主存储装置中，并执行，从而实现各种处理。

如图3所示，本实施方式的机器人控制装置10，作为利用CPU执行的功能模块，具有参数推算部11、转矩计算部12、存储部101、条件判定部102、以及通知部103。

存储部101与条件判定部102连接。条件判定部102与存储部101、参数推算部11、以及通知部103连接。通知部103与转矩计算部12、以及条件判定部102连接。

存储部101由上述的主存储装置或辅助存储装置的一部分构成，并且构成为：对在进行安装于机器人2上的负载3的负载参数的推算时推荐的预先确定的推荐推算条件进行存储。所谓推荐推算条件，是指以要求的推算精度来推算负载参数时所推荐的推算条件，并根据机器人2的动作性能以及实验结果等来预先确定。

条件判定部102构成为：在由用户输入的推算条件下进行参数推算的情况下，基于存储在存储部101中的推荐推算条件，在实际进行参数推算之前，判定能否以足够的精度来推算负载参数。另外，条件判定部102构成为：只在判断出能够以足够的精度来推算负载参数的情况下，将所输入的推算条件提交给参数推算部11。另外，条件判定部102构成为：在判定出不能以足够的精度来推算负载参数的情况下，将其判定结果通知给通知部103。

通知部103构成为：根据来自条件判定部102的判定结果，经由监视器等对用户通知警告。另外，通知部103构成为：与第一实施方式的通知部13相同地，只在用转矩计算部12计算出的动作转矩的最大值与最小值之差为预定的阈值以下的情况下，经由监视器等对用户通知警告。

下面，参照图3至图5对在具备上述结构的机器人控制装置10中执行的处理进行说明。

首先，若由用户输入推算条件(图4的步骤SA1)，则在条件判定部102中，判定所输入的推算条件是否为能够以足够的精度来推算负载参数的条件(图4的步骤SB1)。

在步骤SB1中，具体而言，如图5所示，首先，在所输入的推算条件下使机器人2进行推算动作的情况下，判断在动作范围内相对于负载3的重力的方向是否发生变化，即，判断动作时的旋转轴与重力的方向是否错开一定量以上(图5的步骤SB11)。在判断出在动作范围内相对于负载3的重力的方向不发生变化的情况下，在通知部103中，对用户通知警告(图4的步骤SB2)，并结束处理。

在判断出在动作范围内相对于负载3的重力的方向发生变化的情况下，接着，判断负载3的质量是否已知，即，判断在所输入的推算条件中是否包含负载3的质量(图5的步骤SB12)。

在负载3的质量未知的情况下，接着，判断在所输入的推算条件下使机器人2进行推算动作的情况下，是否估计一定以上的速度、加速度，即，判断所输入的推算条件下的速度、加速度，是否为存储于存储部101内的推荐推算条件下的速度、加速度以上(图5的步骤SB14)。

在判断出未估计一定以上的速度、加速度的情况下，在通知部103中，对用户通知警告(图4的步骤SB2)，并结束处理。在判断出估计了一定以上的速度、加速度的情况下，在所输入的推算条件下，进行参数推算(图4的步骤SA2)。

在负载3的质量为已知的情况下，接着，判断在所输入的推算条件下使机器人2进行推算动作的情况下，是否存在一定以上的动作范围，即，判断所输入的推算条件下的动作范围，是否为存储于存储部101内的推荐推算条件下的动作范围以上(图5的步骤SB13)。

在判断出不存在一定以上的动作范围的情况下，在通知部103中，对用户通知警告(图4的步骤SB2)，并结束处理。在判断出存在一定以上的动作范围的情况下，在所输入的推算条件下，进行参数推算(图4的步骤SA2)。

而且，在参数推算部11中，在所输入的推算条件下使机器人2进行动作，进行安装于机器人2上的负载3的负载参数的推算(图4的步骤SA2)。然后，在转矩计算部12中，测定在参数推算过程中进行动作的机器人2的各关节所具备的马达中所流过的电流值，基于测定的电流值，计算出各关节的动作转矩(图4的步骤SA3)。接着，在通知部13中，判断计算出的动作转矩之中最大转矩与最小转矩之差是否为预定的阈值以下(图4的步骤SA4)。而且，在最大转矩与最小转矩之差为预定的阈值以下的情况下，在通知部103中，对用户通知警告(图4的步骤SB2)。

如此，在使机器人2进行推算动作之前，在条件判定部102中，能够挑选能够期待进行精度高的负载参数推算的推算条件。由此，在不能进行精度高的负载参数推算的推算条件下，不需要使作为实际机器的机器人2进行无用的推算动作。其结果，能够减少推算负载参数所需的时间。

另外，在最大转矩与最小转矩之差为预定的阈值以下的情况下，对用户通知警告，从而能够预先防止意外发生如控制性的恶化或碰撞的误检测那样的问题。

被通知警告的用户，既可以在预测有可能发生如控制性的恶化或碰撞的误检测那样的问题的基础上使用机器人2，也可以将能够期待进行精度高的负载参数推算的推算条件输入到机器人控制装置10中，再次执行上述处理。

以上，参照附图对本发明的实施方式进行了详细说明，但具体的结构不限于这些实施方式，还包含不脱离本发明的要点的范围内的设计变更等。

例如，在上述的实施方式的通知部13、103中，在最大转矩与最小转矩之差为预定的阈值以下的情况下，向用户通知警告，但也可以在由转矩计算部12测定的流过马达的电流值的最大值与最小值之差为预定的阈值以下的情况下，向用户通知警告。

Claims

1.一种机器人控制装置，其特征在于，具有：

参数推算部，其在由用户输入的推算条件下使机器人进行动作，并推算安装于该机器人上的负载的负载参数；

转矩计算部，其计算出在推算所述负载参数时进行动作的所述机器人的各关节的动作转矩；以及

通知部，其在所述动作转矩的最大值与最小值之差为预定的阈值以下的情况下，向所述用户通知警告。

2.根据权利要求1所述的机器人控制装置，其特征在于，

所述转矩计算部测定所述机器人的所述各关节所具备的马达中所流过的电流值，并基于该电流值，计算出所述动作转矩。

3.根据权利要求1或2所述的机器人控制装置，其特征在于，

所述机器人控制装置具有：

存储部，其存储当对所述机器人进行所述负载参数的推算时推荐的预先确定的推荐推算条件；以及

条件判定部，其基于所述推荐推算条件，判定由所述用户输入的所述推算条件的适合与否，

只有由所述条件判定部判断为适合的所述推算条件，输入到所述参数推算部中，

在所述条件判定部中，在判断出由所述用户输入的所述推算条件不适合的情况下，所述通知部向所述用户通知警告。