CN108349086A - 机器人的直接教示方法 - Google Patents

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Abstract

将多个机器人臂（10）中的一条指定为主臂（10M），将剩余的机器人臂中的至少一条指定为从属臂（10S），在教示者对包含工具（5）的主臂（10M）的任意部位直接施加力而使主臂（10M）向任意的教示位置移动的期间，以主臂（10M）的手腕部（13）与从属臂（10S）的手腕部（13）的相对的位置及姿势成为规定关系的形式，使从属臂（10S）相对于主臂（10M）进行协调动作，且储存主臂（10M）已到达任意的教示位置时的主臂（10M）及从属臂（10S）中的至少一方的位置信息。

Description

机器人的直接教示方法
技术领域
本发明涉及一种具备多个机器人臂的机器人的直接教示方法。
背景技术
以往，产业用机器人的动作程序藉由对机器人的教示而作成，机器人具有示教再现功能。作为上述产业用机器人的教示方式的一，已知有直接教示方式。直接教示方式中，教示者手动地使机器人的臂移动至欲教示的位置，藉由机器人自身储存位置传感器的位置信息（即教示位置）而进行教示。专利文献1中揭示了与此种机器人的教示相关的技术。
专利文献1的直接教示方式机器人中，检测对手腕部施加的力的力传感器设置于该手腕部，藉由输入该检测讯号的顺应性控制而动作，教示者藉由对工具施加力而使机器人移动，并利用手动操作使工具位于教示者所期望的位置而将位置信息输入至机器人。该机器人中，工具的梢端移动时，可选择不约束机器人的动作的自由移动、及约束于特定的直线上或者平面上的移动。
而且，存在构建了多个机器人协调地进行作业的多机器人系统的情况。多个机器人的协调作业中，有多个机器人一边避免彼此发生碰撞一边进行的动作、由多个机器人对一个对象物进行操作的动作等。
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。
发明内容
发明要解决的问题：
专利文献1的技术中，对施加至手腕部或工具的外力进行检测或推断，以相应于该外力而使工具移动的形式使机器人动作。因此，机器人具备力传感器，控制变得复杂。而且，因机器人根据所检测到的外力而动作，故当教示者直接对机器人臂或工具付与力而使其移动时，机器人臂或工具的位置的微调困难。
通常，机器人的直接教示作业中，设想逐个对机器人臂进行教示，但当对多个机器人臂直接教示时，甚至一条机器人臂亦难以如上述般进行位置的微调，因而严密地调整多个机器人臂的相对的位置或姿势的作业为专业性高、且非常烦杂的作业。
本发明是鉴于以上的情况而完成，其目的在于提出如下技术：在具备多个机器人臂的机器人中，当使多个机器人臂相关联地进行直接教示时，简化该教示作业。
解决问题的单元：
本发明一形态的机器人的直接教示方法是具备多个机器人臂的机器人的直接教示方法，其特征在于，
将所述多个机器人臂中的一条指定为主臂，将剩余的机器人臂中的至少一条指定为从属臂；
在教示者对包含工具的所述主臂的任意部位直接施加力而使所述主臂向任意的教示位置移动的期间，以所述主臂的手腕部与所述从属臂的手腕部的相对的位置及姿势成为规定关系的形式，使所述从属臂相对于所述主臂进行协调动作；
储存所述主臂已到达所述任意的教示位置时的所述主臂及所述从属臂的位置信息。
根据上述机器人的直接教示方法，追随由教示者直接移动的主臂的移动，以主臂的手腕部与从属臂的手腕部的相对的位置及姿势维持规定关系的形式使从属臂自动地进行协调动作。藉此，在多个机器人臂的教示作业中，可省略用以调整多个机器人臂的相对的位置及姿势的烦杂且专业性高的作业，从而教示作业变得简单。而且，因教示者可视觉捕捉机器人臂的位置及姿势的关系，故教示者可容易确认多个机器人臂的状况。
发明效果：
根据本发明，在具备多个机器人臂的机器人中，当使多个机器人臂相关联地进行直接教示时，可简化该教示作业。
附图说明
图1是示出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是机器人的示意性俯视图；
图3是示出机器人的控制系统的概略结构的图；
图4是示出机器人的控制系统的概略结构的图；
图5是示出以伺服控制部为中心的具体电气结构的图；
图6是说明机器人臂的标准点的移动的概念图；
图7是说明藉由坐标变换矩阵Q而进行的坐标变换的图；
图8是示出直接教示动作时的控制装置的处理流程的图。
具体实施方式
其次，参照图式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（以下有时简称作“机器人1”）例如在以流水线生产方式或细胞式生产方式组装电气/电子零件等而生产产品的生产工厂中使用，沿着设置于该生产工厂的作业台配置，可对作业台上的工件进行移送、零件的组装或配置转换、姿势变换等作业中的至少一个。然而，本发明的机器人的实施形态不限定于上述，可广泛用于不论是水平多关节型/垂直多关节型的多关节机器人。
首先，根据机器人1的概略结构进行说明。图1是示出本发明一实施形态的机器人1的整体结构的主视图，图2是其示意性俯视图。如图1及2所示，机器人1具备：转向架17，支持于转向架17的一对机器人臂（以下，简称作“臂”）10A、10B，安装于各臂10A、10B的梢端的工具5（末端执行器），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为具备左右的臂10A、10B的双臂机器人。左右的臂10A、10B可独立地动作，或可彼此关联地动作。左右的臂10A、10B为实质相同的构造，再不区分左右的臂10A、10B时省略附标的字母而表示为“臂10”。
各臂10为水平多关节型机器人臂，具备第一连杆11、第二连杆12、以及具有供工具5安装的机械接口的手腕部13，该些串联连结。
第一连杆11藉由旋转关节与固定于转向架17的上表面的基轴16连结。第一连杆11能绕通过基轴16的轴心的垂直旋转轴线L1转动。而且，第二连杆12藉由旋转关节与第一连杆11的梢端连结。第二连杆12能绕规定于第一连杆11的梢端的垂直旋转轴线L2转动。
手腕部13通过直进关节及旋转关节而与第二连杆12的梢端连结。手腕部13藉由直进关节而能相对于第二连杆12进行升降移动。而且，手腕部13藉由旋转关节而能绕与第二连杆12垂直的旋转轴线转动。
上述结构的臂10具有与各关节对应设置的4个控制轴J1～J4。而且，臂10中以与各控制轴J1～J4对应的形式，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4）。另外，在未特别区分各控制轴J1～J4时省略附标的数字而表示为“控制轴J”，在未特别区分各伺服马达M1～M4时省略附标的数字而表示为“伺服马达M”，在未特别区分各编码器E1～E4时省略附标的数字而表示为“编码器E”。
上述结构的两条臂10A、10B的第一连杆11的旋转轴线L1位于同一直在线，其中一臂10A的第一连杆11与另一臂10B的第一连杆11上下设有高低差而配置。机器人1的基本坐标系的原点是规定于第一连杆11的旋转轴线L1上。藉此，当使两条臂10A、10B相关联地动作时，其控制/运算变得单纯。
继而，对控制装置6进行说明。控制装置6控制机器人1的通常动作及教示动作。图3及图4是示出机器人1的控制系统的概略结构的图。左右的臂10A、10B的控制系统的结构实质相同，因此图4中仅更详细地示出其中的一个臂10的控制系统的结构。
如图3及图4所示，控制装置6具备：主控制部22，与各臂10A、10B对应的伺服控制部23A、23B，以及与各臂10A、10B对应的驱动部24A、24B。另外，虽本实施形态中，是利用一个主控制部22控制两条臂10A、10B的动作，但亦可针对各臂10A、10B而设置主控制部。两个伺服控制部23A、23B具有实质相同的结构，在未特别区分各伺服控制部23A、23B时省略附标的字母而表示为“伺服控制部23”。而且，两个驱动部24A、24B具有实质相同的结构，在未特别区分各驱动部24A、24B时省略附标的字母而表示为“驱动部24”。
驱动部24与臂10的控制轴J1～J4的各者对应设置。其中，图4中详细示出了相对于一条臂10而设置的4个驱动部24中的一个，其他的则省略。各驱动部24上连接有伺服控制部23，伺服控制部23上连接有主控制部22，由其等构成控制装置6。
作为向主控制部22输入操作指令的输入装置62，使用具有图形接口的平板电脑。输入装置62与控制装置6能以无线方式进行通讯，教示者（操作者）输入至输入装置62的指令被输入至控制装置6。该输入装置62亦可同时具备作为教示机器人1时的对控制装置6的输入单元即示教盒（Teach Pendant）的功能。
控制装置6为所谓的计算机，具有CPU（Central Processing Unit，中央处理单元）等运算处理部、ROM（Read Only Memory，只读存储器）、RAM（Random Access Memory，随机存取内存）等存储部（均未图标）。存储部中储存有运算处理部执行的程序、各种固定数据等。运算处理部例如与输入装置62等外部装置进行数据的收发。而且，运算处理部进行来自各种传感器的检测讯号的输入或对各控制对象的控制讯号的输出。控制装置6中，运算处理部读出并执行储存于存储部的程序等软件，藉此进行用以控制机器人1的各种动作的处理。尤其，控制装置6的主控制部22至少具备作为教示机器人1时进行用以控制机器人1的动作的处理的教示控制部22a的功能。另外，控制装置6可藉由单个计算机进行的集中控制执行各处理，亦可藉由多个计算机协作而进行的分散控制执行各处理。而且，控制装置6亦可由微控制器、可程序化逻辑控制器（PLC，Programmable Logic Controller）等构成。
主控制部22生成位置指令值并输出至伺服控制部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），并输出至放大电路26。放大电路26将与输入的驱动指令值对应的驱动电流供给至伺服马达M。伺服马达M中设置有对其输出旋转角等进行检测的编码器E。由编码器E检测出的旋转角被传递至主控制部22及伺服控制部23。
图5是示出以伺服控制部23为中心的具体电气结构的图。如图5所示，若从主控制部22对伺服控制部23输入位置指令值，则所输入的位置指令值被付与至减法器29的正侧的输入。该减法器29的负侧的输入中被付与表示由编码器E检测的旋转角的讯号。减法器29中，从位置指令值减去旋转角。
减法器29的输出被付与至系数器31，在此以位置增益Kp被放大后，被付与至加法器32的一方输入。该加法器32的另一方输入中被付与如下值：将来自编码器E的旋转角利用微分电路33进行微分，进而由系数器34以速度增益Kv放大。加法器32的输出被付与至积分器35，并进行积分运算。积分器35的增益G1由以下的第一式表示。另外，第一式（1）中，Kx为常数，s为运算符。
【数1】
。
上述积分器35的输出被付与至相位补偿器36而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由如下的第二式表示。另外，第二式中α为常数。
【数2】
。
相位补偿器36的输出被付与至另一个加法器37的一方输入中。该加法器37的另一方输入中，被付与响应编码器E的输出的来自重力补偿运算器22b的输出（重力补偿值）并进行加法运算，该加法运算输出作为驱动指令值而被输入至放大电路26。
另外，本实施形态的臂10中，因重力引起的负载作用于多个控制轴J中的第三控制轴J3。因此，第三控制轴J3的控制系统中，主控制部22上具备重力补偿运算器22b。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，或即便具备输出亦为零。重力补偿运算器22b基于编码器E检测出的第三控制轴J3的旋转角而根据预先储存的计算式运算重力补偿值。藉此，第三控制轴J3的控制系统中，在伺服控制部23输出的驱动指令值加上重力补偿运算器22b输出的重力补偿值，其结果是第三控制轴J3的驱动部24以产生重力补偿转矩的形式进行动作。
〔直接教示相关的控制〕
此处，对机器人1的教示动作时的控制装置6的处理流程进行说明。首先，教示者使用输入装置62，将教示相关的各种信息输入至控制装置6。
例如，输入装置62中显示有如下的单独/协调选择画面：选择单独地教示两条臂10A、10B中任一方的单独教示、或选择以两条臂10A、10B协调动作的形式使两条臂10相关联地进行教示的协调教示。若在单独/协调选择画面中输入单独的选择，则接着输入装置62中显示将两条臂10A、10B中任一条选择为教示的臂的臂选择画面。而且，若在单独/协调选择画面中输入协调的选择，则接着输入装置62中显示将两条臂10A、10B中任一条选择为主臂10M的臂选择画面。任一臂选择画面中，均可输入对两条臂10A、10B中任一方的选择。
其次，输入装置62中显示有供选择教示方式的教示方式选择画面。教示者可利用该教示方式选择画面，从将输入装置62用作示教盒（Teaching Pendant）的远距离操作教示、直接教示等多个教示方式中选择任一个。当此处选择了直接教示时，输入装置62中显示供选择臂移动模式的臂移动模式选择画面。教示者可利用该臂移动模式选择画面，选择规定于臂10或工具5中的规定标准点K能移动自如的自由模式、标准点K的移动路径被限制于规定的直线上、规定的平面上或绕规定的轴的限制模式中的任一方。标准点K例如被规定为手腕部13的机械接口坐标系中决定的工具的代表点、手腕标准点等任意点。当此处选择了限制模式时，输入装置62中将显示移动限制指定画面。教示者可利用该移动限制指定画面选择约束臂10的标准点K的移动的直线、平面或轴。
以下，对两条臂10A、10B的协调/限制模式/直接教示动作时的控制装置6的处理流程的一例进行说明。该例中，将两条臂10A、10B中的一方作为主臂10M，将另一方作为从属臂10S，标准点K被规定于主臂10M的梢端。而且，如图6所示，该标准点K的移动路径被限制为从初始位置Ps向与移动向量V平行的方向。而且，教示者直接对主臂10M或其工具5付与力，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自初始位置Ps沿着图中虚线所示的规定的移动路径移动。
机器人1的教示中，将主臂10M的控制轴J中的允许动作的控制轴J的位置及速度的各增益设定得充分低。因此，教示者若对主臂10M或其工具5付与外力而使主臂10M移动，则标准点K会产生位移。若该情况被编码器E检测出，则将标准点K的位移投影至规定的移动路径而求出的目标位置Pcom，换言之，仅以规定的移动路径所具有的方向分量替换标准点K的当前位置Pr而得的目标位置Pcom由主控制部22求出。主控制部22生成与该目标位置Pcom对应的主臂位置指令值Tcom并输出至伺服控制部23。以下，使用图8对由控制装置6的主控制部22进行的具体的处理流程进行说明。
如上述般，输入至输入装置62的与教示相关的各种信息被传递至控制装置6，主控制部22取得该些信息，开始用于生成位置指令值Tcom的运算处理。与教示相关的各种信息中包含主臂10M的选择信息、约束标准点K的移动的直线、平面或轴等的移动限制信息。
已开始进行处理的主控制部22首先基于以臂选择画面输入的信息，将两条臂10A、10B中被选择的一臂指定为主臂10M，将另一臂指定为从属臂10S（步骤S1）。然后，主控制部22从主臂10M的编码器E取得各控制轴J的旋转角，并基于该旋转角检测各控制轴J的初始的轴角度θ0（步骤S2）。其次，主控制部22基于主臂10M的各轴角度θ0求出标准点K的基本坐标系的初始位置Ps及其工具5的初始姿势S，进而，求出表示主臂10M的初始位置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为表示标准点K的被允许的移动方向的单位向量。控制装置6基于所取得的移动限制信息（即用于特定出移动被约束的直线、平面或轴等移动路径的信息）而求出移动向量V。例如，标准点K的移动路径被约束于某直线上时，移动向量V为与该直线平行的单位向量。
而且，主控制部22使用姿势旋转矩阵R（θ0）等，算出坐标变换矩阵Q（步骤S5）。坐标变换矩阵Q为将基准坐标系的坐标向新的Q坐标系的坐标进行坐标变换的矩阵。坐标变换矩阵Q理想为如下矩阵：表示使移动向量V与Q坐标系的x’y’z’正交三轴中的一个，例如x’轴平行的变换。
图7是说明藉由坐标变换矩阵Q而进行的坐标变换的图。如图7所示，坐标变换矩阵Q是进行如下变换的矩阵：使移动向量V与将基本坐标系的x轴转换为Q坐标系的x’轴平行。只要如上述般使移动向量V与Q坐标系的x’y’z’正交三轴中的任一个轴平行，则Q坐标系中的运算将变得容易。
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，将与主臂10M的控制轴J中的允许动作的控制轴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设定得充分小，将积分器5的增益Kx设为零，将该积分器35的内容归零，进而停止相位补偿器36的功能。亦即，加法器32的输出被直接付与至加法器37。另外，控制参数的值的变更（步骤S6）只要在步骤S1后至后述步骤S8前之间进行即可，因此该处理的顺序不限定于本实施形态。
进而，主控制部22对需要重力补偿的控制轴J开始重力补偿（步骤S7）。本实施形态中，在驱动控制轴J3的伺服马达M3的控制系统中开始重力补偿的运算。
此处，教示者对主臂10M或其工具5的任意部位直接施加力而使主臂10M移动，使标准点K向所期望的教示点缓慢移动。于该移动期间标准点K的位置时刻发生变化，但标准点K的移动被限制于规定的移动路径上，而且，以辅助教示者对主臂10M或其工具5付与的力的形式，主臂10M的各控制轴J进行动作。
步骤S8中，主控制部22检测标准点K位移时的主臂10M的各控制轴J的轴角度θ1。主控制部22基于所检测出的各控制轴J的轴角度θ1，算出标准点K的基本坐标系的当前位置Pr（步骤S9）。进而，步骤S10中，主控制部22将所算出的标准点K的当前位置Pr坐标变换为Q坐标系的标准点K的当前位置Pr’（Pr’＝Q·Pr）。
步骤S11中，主控制部22基于所算出的标准点K的基本坐标系的当前位置Pr，求出基本坐标系中的标准点K的移动量dPr。进而，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）。
步骤S13中，主控制部22将当前位置Pr’投影至规定的移动路径而得的位置设为Q坐标系的目标位置Pcom’（参照图6）。换言之，主控制部22求出将规定的移动路径所具有的方向分量替换为当前位置而得的Q坐标系的目标位置Pcom’。例如，允许仅向x’方向的移动时的目标位置Pcom’的y’分量及z’分量为0，x’分量为移动量dPr’的x’分量。而且，例如，仅在x’y’平面内允许移动时的目标位置Pcom’的z’分量为0，x’分量及y’分量分别为移动量dPr’的x’分量、y’分量。
步骤S14中，主控制部22将Q坐标系的目标位置Pcom’逆变换为基本坐标系（Pcom＝Q-1·Pcom’），从而求出基本坐标系中的目标位置Pcom。
步骤S15中，主控制部22生成与目标位置Pcom及姿势S对应的主臂位置指令值Tcom。进而，主控制部22基于该主臂位置指令值Tcom，生成从属臂位置指令值Tcom’（步骤S16）。
主臂位置指令值Tcom（位置及姿势）与从属臂位置指令值Tcom’（位置及姿势）具有预先储存的关系（规定关系）。该“规定关系”预先储存于主控制部22中。或者，亦可求出初始的主臂10M的手腕部13与从属臂10S的手腕部13的相对的位置及姿势，将其作为规定关系而储存于主控制部22中。主控制部22可使用表示该规定关系的变换矩阵等，基于主臂位置指令值Tcom而生成从属臂位置指令值Tcom’。
主控制部22将如上述般生成的主臂位置指令值Tcom输出至主臂10M的伺服控制部23A，并且，将所生成的从属臂位置指令值Tcom’输出至从属臂10S的伺服控制部23B（步骤S17）。
如上述般取得了主臂位置指令值Tcom的主臂10M的伺服控制部23A基于主臂位置指令值Tcom驱动各控制轴J，藉此主臂10M进行动作。与此同时，取得了从属臂位置指令值Tcom’的从属臂10S的伺服控制部23B基于从属臂位置指令值Tcom’驱动各控制轴J，藉此从属臂10S进行动作。如上述般动作的主臂10M与从属臂10S中，主臂10M的手腕部13与从属臂10S的手腕部13的相对的位置及姿势维持为规定关系。
在臂10的标准点K继续位移的期间，上述步骤S8至S17的处理以规定时间间隔重复。其间，与主臂位置指令值Tcom对应的指令角度θcom和所检测出的各控制轴J的轴角度θ产生偏差，因此以该偏差为零的形式对各驱动部24进行负反馈控制。藉此，对教示者为使主臂10M移动而付与至臂10的力加以辅助。
然后，当主臂10M的标准点K到达教示者所期望的教示位置，教示者停止外力的付与时，指令角度θcom与所检测出的各控制轴J的轴角度θ的偏差成为零（步骤S18中的否），主臂10M的动作停止，机器人1的辅助力停止。同时，从属臂10S亦停止。
若主臂10M不再位移，则主控制部22提醒教示者通过输入装置62进行位置教示指令的输入。若取得教示者通过输入装置62输入至主控制部22的位置教示指令（步骤S19中的是），则主控制部22将标准点K的当前位置信息（或者主臂10M的位置信息及从属臂10S的位置信息）作为教示位置的一个而加以储存（步骤S20），从而结束重力补偿运算（步骤S21），使控制系统的增益等控制参数复原（步骤S22）。
如以上说明，本实施形态的机器人1的直接教示方法中，控制装置6将两条臂10分配为主臂10M与从属臂10S，当教示者对包含工具5的主臂10M的任意部位直接施加力而使主臂10M向任意的教示位置移动的期间，以主臂10M的手腕部13与从属臂10S的手腕部13的相对的位置及姿势成为规定关系的形式，使从属臂10S相对于主臂10M进行协调动作。而且，控制装置6储存主臂10M到达任意的教示位置时的主臂10M及从属臂10S的位置信息。
根据上述方法，以追随由教示者直接移动的主臂10M的移动，且主臂10M的手腕部13与从属臂10S的手腕部13的相对的位置及姿势维持为规定关系的形式，从属臂10S自动地进行协调动作。藉此，两条臂10的教示作业中，可省略用以调整两条臂10的相对的位置及姿势的烦杂且专业性高的作业，从而教示作业变得简单。而且，因教示者可视觉捕捉臂10的位置及姿势的关系，故教示者可容易确认两条臂10的状况。
而且，本实施形态的机器人1的直接教示方法中，控制装置6将主臂10M及从属臂10S移动前的主臂10M的手腕部13与从属臂10S的手腕部13的相对的位置及姿势作为规定关系而加以储存，并将其用于教示控制中。
据此，教示作业开始时，只要利用主臂10M与从属臂10S，例如保持住被操作的工件，便可设定主臂10M的手腕部13与从属臂10S的手腕部13的相对的位置及姿势的关系，从而教示作业变得简单。
而且，本实施形态的机器人1的直接教示方法中，在主臂10M上规定标准点K，能选择标准点K的移动被限制于规定的移动路径的限制模式、与标准点K的移动不被限制于规定的移动路径的自由模式。
如此，因直接教示中能选择限制模式与自由模式，故教示者可基于其状况而选择模式，容易使主臂10M及/或工具5进行符合教示者的意图的移动。
而且，本实施形态的机器人1的直接教示方法中，在教示者使主臂10M移动的期间，对主臂10M的控制轴J的各个重复进行如下步骤直至与主臂位置指令值Tcom对应的轴角度（指令角度θcom）和所检测到的轴角度θ的偏差为零为止：检测主臂10M的控制轴J的轴角度θ1，基于轴角度θ1求出标准点K的当前位置Pr，生成将当前位置Pr投影至规定的移动路径（移动方向）而得的位置设为目标位置Pcom的主臂位置指令值Tcom，基于主臂位置指令值Tcom与规定关系而生成从属臂位置指令值Tcom’，基于从属臂位置指令值Tcom’驱动从属臂10S的控制轴J，并且基于主臂位置指令值Tcom驱动主臂10M的控制轴J，而当偏差为零后，将主臂10M及从属臂10S中的至少一方的位置信息储存于控制装置6。此处，机器人1的直接教示中的主臂10M的标准点K的移动被限制于规定的移动路径上。
上述中，机器人1的直接教示中，控制装置6重复如下运算处理：检测主臂10M的各轴角度θ1，并基于该角度算出当前位置Pr，将当前位置Pr投影至预先规定的移动路径（移动方向）而求出目标位置Pcom，基于该目标位置Pcom生成主臂位置指令值Tcom。
如此，机器人1的直接教示中，主臂10M的各控制轴J基于主臂位置指令值Tcom而被驱动，藉此以对教示者付与至主臂10M或工具5的外力加以辅助的形式，主臂10M自身进行动作。此处，因主臂位置指令值Tcom基于逐渐变化的主臂10M的各轴角度θ1而逐渐变更，故标准点K不会超出教示者的意图而移动。因此，当将标准点K定位于所期望的教示位置时，主臂10M及/或工具5的位置的微调变得容易。而且，机器人1可发挥以往具备的功能而进行上述动作，因此不再需要检测付与至主臂10M的外力的外力检测单元及用于其的控制。
而且，机器人1的直接教示中，标准点K的移动被限制于规定的移动路径（规定的移动方向），因此即便例如教示者付与至主臂10M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亦沿规定的移动路径移动。藉此，标准点K向教示者所期望的位置的移动变得容易。而且，藉由直接教示中的主臂10M的各控制轴J的动作对教示者付与至主臂10M或工具5的力加以辅助，因此教示者也可以相对小的力移动静摩擦力大的轴（例如基端侧的第一控制轴J1）等。另外，本实施形态中，虽对一条主臂10M具备四个控制轴J1～J4的机器人1的直接教示方法进行了说明，但主臂10M的控制轴J的数量不限定于上述。
而且，上述实施形态的机器人1的直接教示方法中，主臂10M的控制轴J的位置增益及速度增益能任意地设定。本实施形态中，主臂10M的控制轴J中的直接教示中允许动作的控制轴J的位置及速度的各增益被设定得充分低。
因此，轴容易因教示者付与至主臂10M或工具5的力而位移。进而，即便对于教示者付与至主臂10M或工具5的微小的力亦可产生辅助力。
而且，上述实施形态的机器人1的直接教示方法中，对主臂10M的控制轴J中的至少一个（第三控制轴J3）进行重力补偿运算，将其运算结果与该控制轴的转矩指令值（驱动指令值）相加。
藉此，机器人1的直接教示中，即便主臂10M的控制轴J的姿势发生变化，亦能正确地进行与该姿势对应的重力补偿。
而且，上述实施形态的机器人1的直接教示方法中，在教示者使主臂10M移动之前，基于主臂10M的控制轴J的轴角度θ1求出工具5的初始姿势S，以在教示者使主臂10M移动的期间维持工具5的初始姿势的形式生成主臂位置指令值Tcom。
藉此，机器人1的直接教示中，可在维持工具5的初始姿势S的状态下仅使主臂10M移动。亦即，可在维持工具5的初始姿势S的状态下，仅使工具5的位置发生变化。另外，上述实施形态中，虽在机器人1的直接教示中维持工具5的初始姿势S，但亦可在机器人1的直接教示中，使工具5的位置及姿势伴随主臂10M的移动而发生变化，或将工具5的位置加以固定而仅使工具5的姿势发生变化。
另外，上述实施形态的机器人1的直接教示方法中，如图7所示，标准点K的规定的移动路径规定于基本坐标系中的xyz正交三轴中与x-y平面平行的某直线上。然而，本发明中，规定的移动路径（移动方向）并不限于此，可基于标准点K的初始位置Ps与下一教示位置的关系而适当地决定。
例如，标准点K的规定的移动路径亦可在与基本坐标系中的xyz正交三轴方向中的任一个、或工具坐标系的xyz正交三轴方向中的任一个平行的直线上。而且，例如，标准点K的规定的移动路径亦可在与由基本坐标系中的xyz正交三轴中两个的组合、或工具坐标系的xyz正交三轴中两个的组合所规定的平面平行的平面上。而且，例如，标准点K的规定的移动路径亦可在以基本坐标系中的xyz正交三轴中的任一个、或工具坐标系的xyz正交三轴中的任一个为旋转中心的旋转轨迹上。
而且，上述实施形态的机器人1的直接教示方法中，在基于当前位置Pr生成主臂位置指令值Tcom时，求出规定的移动路径上的移动向量V，求出以移动向量V与新的Q坐标系的x’y’z’正交三轴中的任一个平行的形式将基本坐标系变换为Q坐标系的坐标变换矩阵Q，将基本坐标系的标准点K的当前位置Pr坐标变换为Q坐标系，将由Q坐标系的当前位置Pr’投影至规定的移动路径而得的位置设为Q坐标系的目标位置Pcom’，将该目标位置Pcom’坐标变换为基本坐标系而求出目标位置Pcom。
如此利用坐标变换，可简化控制装置6的运算处理。
如以上所述，基于本实施形态的机器人1的直接教示方法，在具备多个臂10的机器人1中，当使多个臂10相关联而直接进行教示时，可简化该教示作业。
以上已对本发明的较佳的实施形态进行了说明，但上述结构例如可以如下变更。
上述实施形态中，机器人1为具备两条臂10A、10B的双臂机器人，但机器人1所具备的臂10的数量亦可为三条以上的多条。此时，上述步骤S1中，将多个臂10中的一条指定为主臂10M，将剩余的臂10中的至少一条指定为从属臂10S。此处，从属臂10S为两条以上时，针对各个从属臂10S，将主臂10M的手腕部13与从属臂10S的手腕部1的相对的位置及姿势作为规定关系而储存于控制装置6中。而且，在机器人1的直接教示中，控制装置6以主臂10M的手腕部13与从属臂10S的手腕部13的相对的位置及姿势成为规定关系的形式，使各从属臂10S相对于主臂10M进行协调动作。另外，多个臂10中的未被指定为主臂10M及从属臂10S中的任一个的臂10在机器人1的直接教示中亦可静止。
基于以上说明，对本领域技术人员而言，可知本发明的许多改良或其他实施形态。因此，上述说明应仅作为例示而解释，是为了对本领域技术人员教示执行本发明的最佳形态而提供。只要不脱离本发明的精神，则可实质变更其构造及/或功能的详情。
符号说明：
1：机器人
5：工具
6：控制装置
10、10A、10B：机器人臂
22：主控制部
22b：重力补偿运算器
23（23A、23B）：伺服控制部
24（24A、24B）：驱动部
26：放大电路
62：输入装置
E（E1～E4）：编码器
J（J1～J4）：控制轴
K：标准点
M（M1～M4）：伺服马达。

Claims (11)

1.一种机器人的直接教示方法，是具备多个机器人臂的机器人的直接教示方法，其包含以下动作：
将所述多个机器人臂中的一条指定为主臂，将剩余的机器人臂中的至少一条指定为从属臂；
在教示者对包含工具的所述主臂的任意部位直接施加力而使所述主臂向任意的教示位置移动的期间，以所述主臂的手腕部与所述从属臂的手腕部的相对的位置及姿势成为规定关系的形式，使所述从属臂相对于所述主臂进行协调动作；
储存所述主臂已到达所述任意的教示位置时的所述主臂及所述从属臂的位置信息。
2.根据权利要求1所述的机器人的直接教示方法，其特征在于，
将所述主臂及所述从属臂移动前的所述主臂的手腕部与所述从属臂的手腕部的相对的位置及姿势作为所述规定关系而加以储存。
3.根据权利要求1或2所述的机器人的直接教示方法，其特征在于，
在所述主臂规定标准点，能选择所述标准点的移动被限制于规定的移动路径的限制模式、和所述标准点的移动不被限定于所述规定的移动路径的自由模式。
4.根据权利要求3所述的机器人的直接教示方法，其特征在于，
将所述标准点的移动限制于所述规定的移动路径上，
在所述教示者使所述主臂移动的期间，对所述主臂的控制轴的各个重复进行如下步骤直至与主臂位置指令值对应的轴角度和所检测到的轴角度的偏差为零为止：检测所述主臂的控制轴的轴角度，基于所述轴角度求出所述标准点的当前位置，生成将所述当前位置投影至所述规定的移动路径所得的位置作为目标位置的主臂位置指令值，基于所述主臂位置指令值与所述规定关系生成从属臂位置指令值，基于所述从属臂位置指令值驱动所述从属臂的控制轴，并且基于所述主臂位置指令值驱动所述主臂的所述控制轴，
在所述偏差为零后储存所述主臂及所述从属臂的位置信息。
5.根据权利要求4所述的机器人的直接教示方法，其特征在于，
所述主臂的所述控制轴的位置增益及速度增益能任意地设定。
6.根据权利要求4或5所述的机器人的直接教示方法，其特征在于，
对所述主臂的所述控制轴中的至少一个进行重力补偿运算，将其运算结果与该控制轴的转矩指令值相加。
7.根据权利要求4至6中任意一项所述的机器人的直接教示方法，其特征在于，
在使所述主臂移动前，基于所述主臂的所述控制轴的轴角度求出安装于所述主臂的所述工具的初始姿势，以在所述教示者使所述主臂或安装于其上的所述工具移动的期间维持所述工具的所述初始姿势的形式生成所述主臂位置指令值。
8.根据权利要求4至7中任意一项所述的机器人的直接教示方法，其特征在于，
所述标准点的所述规定的移动路径在与基本坐标系中的xyz正交三轴方向中的任一个、或与工具坐标系的xyz正交三轴方向中的任一个平行的直线上。
9.根据权利要求4至7中任意一项所述的机器人的直接教示方法，其特征在于，
所述标准点的所述规定的移动路径在与由基本坐标系中的xyz正交三轴中的两个的组合、或与工具坐标系的xyz正交三轴中的两个的组合所规定的平面平行的平面上。
10.根据权利要求4至7中任意一项所述的机器人的直接教示方法，其特征在于，
所述标准点的所述规定的移动路径在以基本坐标系中的xyz正交三轴中的任一个、或工具坐标系的xyz正交三轴中的任一个为旋转中心的旋转轨迹上。
11.根据权利要求4至7中任意一项所述的机器人的直接教示方法，其特征在于，
由所述当前位置生成所述主臂位置指令值的处理包括：
求出所述规定的移动路径上的移动向量，
求出以所述移动向量与新的坐标系的xyz正交三轴中的任一个平行的形式，将基本坐标系变换为所述新的坐标系的坐标变换矩阵，
将所述基本坐标系的所述标准点的所述当前位置坐标变换为所述新的坐标系，
将所述新的坐标系的所述当前位置投影至所述规定的移动路径所得的位置设为所述新的坐标系的目标位置，将其目标位置坐标变换为所述基本坐标系而求出所述目标位置。
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