CN108687763A - 控制装置、控制系统、机器人以及机器人系统 - Google Patents
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Abstract
控制装置、控制系统、机器人以及机器人系统,当与机器人不同的部位的振动对机器人的控制造成影响时,以使该部位的振动降低的方式生成控制信号,降低影响。所述控制装置具备控制信号改变部,所述控制信号改变部能够使基于安装于通过机器人而振动的部位并检测振动的第一检测器的输出所得到的频率成分的至少一个从用于驱动所述机器人的第一控制信号降低,生成第二控制信号,并输出所述第二控制信号,所述部位与所述机器人以及设置于所述机器人的末端执行器不同。
Description
技术领域
本发明涉及在机器人中降低振动的技术。
背景技术
以往,在机器人的技术领域,存在用于降低保持于末端执行器的工件的振动的以下那样的技术。在专利文献1的技术中,预先确定在末端执行器保持有工件的状态下的机器人进行共振的振动频率。然后,将带阻滤波器应用于对机器人的伺服电动机进行驱动控制的电流控制部赋予的转矩控制信号(能够作为时间的函数来把握),并将该振动频率的成分从转矩控制信号除去。其结果,使不包含该振动频率的成分的转矩控制信号赋予电流控制部。基于该转矩控制信号,由电流控制部所驱动控制的伺服电动机不会使保持于末端执行器的工件以该振动频率共振。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利特开2001-293638号公报
在专利文献1的技术中,记载为在得到由末端执行器保持有工件的状态下的机器人的固有振动频率时,通过锤(hammer)对机器人的末端执行器施加冲击,测定残留振动。在专利文献1中,若测定残留振动发生的时间区间的、驱动手腕轴的电动机的干扰转矩的图案的峰-峰间(极大值间)或谷-谷间(极小值间)的时间,则可求出固有振动的周期。
但是,对不能测定对安装有末端执行器的手腕轴进行驱动的电动机的干扰转矩的机器人无法应用专利文献1的技术。
此外,在机器人的控制中,有时通过设置于远离机器人的位置的照相机对机器人的包含末端执行器的周围的状况进行摄影,基于该摄影图像控制机器人。作为这样的情况,例如,有时机器人对在皮带输送机上搬运的工件进行作业。在确认机器人的末端执行器相对工件到达预先决定的位置且在该位置静止之后,开始机器人对工件的作业。
在这样的情况下,在机器人的末端执行器移动到规定的位置之后,即使充分地收敛末端执行器的残留振动,在通过机器人的刚刚之前的动作而依然使照相机振动的情况下,产生以下那样的问题。即,在照相机获取的图像中,由于末端执行器相对图像的框架(框)振动,因此机器人的控制部不进行“能够对工件开始作业”这样的判定。因此,使机器人的作业的循环时间变长。
根据专利文献1的技术,能够降低保持于末端执行器的工件的共振,但不能解决上述问题。
发明内容
本发明是为了解决上述技术问题的至少一部分而完成的,能够作为以下的方式或者应用例来实现。
(1)根据本公开的一方式,提供控制装置。该控制装置具备控制信号改变部,该控制信号改变部能够使基于安装于通过机器人而振动的部位并检测振动的第一检测器的输出所得到的频率成分的至少一个从用于驱动所述机器人的第一控制信号降低,生成第二控制信号,并输出所述第二控制信号。所述部位与所述机器人以及设置于所述机器人的末端执行器不同。
若采用这样的方式,则在通过机器人而振动的、与机器人不同的部位对机器人的控制造成影响的情况下,能够以使该部位的振动降低的方式改变第一控制信号,生成第二控制信号,并对机器人输出。其结果,能够降低与机器人不同的部位通过振动而对机器人的控制造成的坏影响。
(2)上述方式的控制装置,也能够采用如下方式:所述部位是支承所述机器人的框架。
若采用这样的方式,则在从机器人的基部到末端执行器的部分,充分地收敛相对性振动,但在通过机器人的动作使支承机器人整体的框架振动的情况下,能够将降低该振动的第二控制信号向机器人输出。其结果,能够降低支承于框架的机器人的振动。
(3)上述方式的控制装置,也能够采用如下方式:所述部位是能够拍摄图像的拍摄部和设置有所述拍摄部的构造的至少一方。
若采用这样的方式,则在拍摄部通过机器人的动作而振动的情况下,能够将降低该振动的第二控制信号向机器人输出。其结果,能够降低拍摄部通过振动而对机器人的控制造成的坏影响以及/或者例如对基于拍摄到工件的图像的控制造成的坏影响。
(4)上述方式的控制装置,也能够采用如下方式:所述部位是所述机器人的作业对象即工件由所述机器人放置的场所、由所述机器人移动的所述工件至进行所述移动所放置的场所以及所述机器人对所述工件进行作业的场所之中的一个以上的场所。
若采用这样的方式,则从而能够防止如下事态:工件由所述机器人放置的场所、由机器人移动的工件所放置的场所、机器人对工件进行作业的场所通过机器人的动作而振动,从而使至作业中的动作开始的等待时间变长。
(5)上述方式的控制装置,也能够采用如下方式:所述控制信号改变部能够输出使基于安装于所述机器人并检测振动的第二检测器的输出所决定的频率成分的至少一个从所述第一控制信号进一步地降低而得到的所述第二控制信号。
若采用这样的方式,则能够对机器人输出也不易使与机器人不同的部位的振动和机器人自身的振动的任一方产生的第二控制信号。
(6)上述方式的控制装置,也能够采用如下方式:所述控制信号改变部能够使基于安装于所述机器人并检测振动的第二检测器的输出所决定的频率成分的至少一个从所述第一控制信号降低,生成第三控制信号,并切换地输出所述第二控制信号和所述第三控制信号。
若采用这样的方式,则能够选择性地对机器人输出不易使与机器人不同的部位的振动产生的第二控制信号和不易使机器人自身的振动产生的第三控制信号。
(7)上述方式的控制装置,也能够采用如下方式:所述第二检测器安装于所述机器人具备的臂。
(8)根据本公开的其它方式,提供控制系统,该控制系统是具备上述方式的任一项的控制装置和所述第一检测器的控制系统,所述第一检测器具备能够输出所述检测出的振动的信息的输出部和相对所述输出部能够更换地安装并能够安装于所述部位的安装部。
若采用这样的方式,则根据安装第一检测器的部位来准备安装部,从而能够在各种各样的部位安装第一检测器。
(9)上述方式的控制系统,也能够采用如下方式:包含向所述部位的安装方式不同的多个所述安装部。
若采用这样的方式,则通过从安装方式不同的多个安装部之中与安装第一检测器的部位对合地选择安装部,从而能够在各种各样的部位容易地安装第一检测器。
(10)上述方式的控制系统,也能够采用如下方式:所述第一检测器在相互正交的三个方向上能够检测所述第一检测器的加速度,在外表面具有示出所述三个方向的显示。
若采用这样的方式,则在将第一检测器安装在与机器人不同的部位时,能够与成为问题的振动的方向对合地安装第一检测器。因此,能够有效地检测成为问题的振动,并生成降低该振动的第二控制信号。
(11)根据本公开的其它方式,提供由上述方式的任一项的控制装置控制的机器人。
(12)根据本公开的其它方式,提供具备上述方式的任一项的控制装置和由所述控制装置控制的所述机器人的机器人系统。
上述的本公开的各方式具有的多个结构要素并不是所有都是必须的,为了解决上述技术问题的一部分或者全部,或者为了达成本说明书所记载的效果的一部分或全部,能够对上述多个结构要素的一部分的结构要素适当进行其变更、删除、与新的其它结构要素的替换、限定内容的一部分删除。此外,为了解决上述技术问题的一部分或者全部,或者为了达成本说明书所记载的效果的一部分或全部,也能够将包含于上述的本公开的一方式的技术特征的一部分或者全部与包含于上述的本公开的其它方式的技术特征的一部分或者全部组合,作为本公开的独立的一方式。
附图说明
图1是示出本实施方式的机器人系统的说明图。
图2是示出机器人控制装置300的结构要素与机器人100、照相机400以及输送装置500的关系的框图。
图3是示出表示在本实施方式的振动降低处理中设定的、从转矩控制信号除去的对象振动频率的显示的图。
图4是表示连续的两个动作中的转矩控制信号值的变化的曲线图。
图5是示出在滤波处理部340生成第三转矩控制信号时附加于在先的转矩控制信号的值的权值的比率[%]的一例的曲线图。
图6是示出滤波处理部340在图5所示的时间区间中生成的在先的转矩控制信号值、在后的转矩控制信号值、使用它们而生成的第三转矩控制信号值以及在先的转矩控制信号值和在后的转矩控制信号值的权值的一例的表。
图7是示出在滤波处理部340生成第三转矩控制信号时附加于在先的转矩控制信号值的权值的比率[%]的其它例子的曲线图。
图8是示出滤波处理部340在图7所示的时间区间中生成的在先的转矩控制信号值、在后的转矩控制信号值、使用它们而生成的第三转矩控制信号值以及在先的转矩控制信号值和在后的转矩控制信号值的权值的一例的表。
图9是示出关于某一方向的机器人100的臂110的前端的位置的曲线图。
图10是示出在对振动降低处理的设定的自动打开/关闭进行说明时参照的机器人100b的图。
图11是示出在控制信号生成部310从用户接受到实施振动降低处理的指示的情况下不实施振动降低处理的条件和在各个条件下使振动降低处理无效之后,使振动降低处理有效的定时的例子的表。
图12是使机器人100b动作的程序列表的一例。
图13是示出在使具备显示器的计算机系统连接于机器人控制装置的情况下的显示器的显示的图。
图14是示出本实施方式的机器人系统的运用的流程的流程图。
图15是示出进行振动降低处理的设定时的系统的结构的图。
图16是示出在本实施方式中采用的振动测量装置700的立体图。
图17是示出振动测量装置700的立体图。
图18是示出具备第一安装部760的振动测量装置700的立体图。
图19是示出具备第二安装部770、770的振动测量装置700的立体图。
图20是示出具备第三安装部780、780的振动测量装置700的立体图。
图21是示出具备第四安装部790的振动测量装置700的立体图。
图22是示出振动降低功能的设定的顺序的流程图。
图23是示出对机器人的某一伺服电动机指示的特定动作的一例的曲线图。
图24是示出对特定动作Mt1的速度的波形进行了高速傅立叶变换的结果。
图25是示出对机器人的某一伺服电动机指示的特定动作Mt2的曲线图。
图26是示出对特定动作Mt2的速度的波形进行了高速傅立叶变换的结果。
图27是在步骤S250中显示于显示器602的输出的一例。
图28是示出角速度曲线图Gg的图。
图29是示出加速度曲线图Ga的图。
图30是示出处理对象曲线图Gsa的图。
图31是示出放大曲线图Gsaa的图。
图32是示出频率曲线图Gf的图。
图33是示出频率曲线图Gf的其它例子Gf01的图。
图34是示出频率曲线图Gf的其它例子Gf02的图。
图35是示出频率曲线图Gf的其它例子Gf03的图。
图36是示出频率曲线图Gf的其它例子Gf04的图。
图37A是示出用于指定处理内容的输入和用于处理结果的输出的其它用户界面UI02的图。
图37B是示出用于指定处理内容的输入和用于处理结果的输出的其它用户界面UI02b的图。
图38是示出振动降低功能的设定的顺序的其它例子的流程图。
图39是相当于在图38的步骤S250中显示的放大曲线图Gsaa的曲线图。
图40是相当于在图38的步骤S250中显示的频率曲线图Gf的曲线图。
图41是相当于在图38的步骤S350中显示的放大曲线图Gsaa的曲线图。
图42是相当于在图38的步骤S350中显示的频率曲线图Gf的曲线图。
图43是相当于在图38的步骤S450中显示的放大曲线图Gsaa的曲线图。
图44是相当于在图38的步骤S450中显示的频率曲线图Gf的曲线图。
图45是示出用于指定处理内容的输入和用于处理结果的输出的其它用户界面UI03以及曲线图Gid的图。
图46是示出用于指定处理内容的输入和用于处理结果的输出的其它用户界面UI04以及曲线图Gid的图。
图47是示出并列地配置的两组机器人系统RS100b、RS100c的图。
附图标记说明:
At示出输送装置的输送方向的箭头;Ax表示X轴方向的加速度的曲线图;Ay表示Y轴方向的加速度的曲线图;Az表示Z轴方向的加速度的曲线图;Dvr示出振动降低处理的实施的显示;F100b、F100c框架;F11、F21、F31、F32表示被降低的频率成分的参数;F400、F400b、F400c支柱;Ga加速度曲线图;Gax最大加速度曲线图;Gf、Gf00、Gf01~Gf04频率曲线图;Gg角速度曲线图;Gid由指令ID表示处理的进展的程度的曲线图;Gsa对象处理曲线图;Gsaa、Gsab放大曲线图;Gx表示X轴方向的角速度的曲线图;Gy表示Y轴方向的角速度的曲线图;Gz表示Z轴方向的角速度的曲线图;Mt1、Mt2特定动作;P各频率的强度;RS100b、RS100c机器人系统;T从特定动作Mt1的开始至结束的时间;UI01~UI04用户界面;UI11输入窗;UI12测定开始按钮;UI23频率指定;UI24频率显示;UI25~UI28最大频率显示;UI29最大频率显示;UI31输入窗;UI45停止开关;UI50测定时间指定窗;UI51开始时间指示;UI52结束时间指示;UI62程序序号指定窗;UI91输入窗;UI94fx表示相对X轴方向的力的时间变化进行了短时间傅立叶变换的结果的频谱显示;UI94fy表示相对Y轴方向的力的时间变化进行了短时间傅立叶变换的结果的频谱显示;UI94fz表示相对Z轴方向的力的时间变化进行了短时间傅立叶变换的结果的频谱显示;UI94tx表示相对绕X轴的转矩的时间变化进行了短时间傅立叶变换的结果的频谱显示;UI94ty表示相对绕Y轴的转矩的时间变化进行了短时间傅立叶变换的结果的频谱显示;UI94tz表示相对绕Z轴的转矩的时间变化进行了短时间傅立叶变换的结果的频谱显示;V动作速度;P701~P706检测器的安装位置;P801~P806检测器的安装位置;Param1、2参数;W01、W02工件;X11~X16关节;X21~X24关节;fp1、fp2峰值频率;t时间;ts1、ts2、ts3、ts4、ts5、ts6、tsw时刻;100、100b、100c机器人;110、110b、110c臂;190、190b、190c力觉传感器;200、200b、200c末端执行器;300机器人控制装置;301RAM;302ROM;303CPU;305显示控制部;310控制信号生成部;320位置控制部;330速度控制部;340滤波处理部;345滤波设定部;350转矩控制部;360伺服放大器;370对象物位置获取部;380跟踪修正量获取部;390力控制部;400、400b、400c照相机;410伺服电动机;420位置传感器;500输送装置;510滚筒;520皮带;560b、560c支承台;600机器人示教装置(设定装置);602触摸显示器;604按键;606跟踪点;610CPU;611受理部;612处理部;613测定结果受理部;615显示控制部;630RAM;640ROM;700振动测量装置;710第一支承部;715、716螺丝孔;720第二支承部;722连接孔;724连接孔;730连接部;740测定部;745测量轴方向的标记;750输出部;760第一安装部;770第二安装部;780第三安装部;782贯通孔;790第四安装部。
具体实施方式
A.机器人系统的结构:
图1是示出本实施方式的机器人系统的说明图。本实施方式的机器人系统具备机器人100、末端执行器200、机器人控制装置300、照相机400和输送装置500。
机器人100是具有具备六个转动关节X11~X16的臂110的六轴机器人。关节X11、X14、X16是扭转关节。关节X12、X13、X15是弯曲关节。机器人100分别通过伺服电动机使六个关节X11~X16转动,从而能够将安装于臂110的前端部的末端执行器200在三维空间中的指定的位置以指定的姿势配置。另外,将三维空间中的代表末端执行器200的位置的地点也称为TCP(Tool Center Point:工具中心点)。
机器人100在臂110的前端具备力觉传感器190。末端执行器200经由力觉传感器190安装于机器人100的臂110。力觉传感器190能够测定作用于末端执行器200的X轴、Y轴、Z轴的三轴方向的力和绕X轴、Y轴、Z轴的转矩。使力觉传感器190的输出向机器人控制装置300发送,并使用于机器人100的控制。
机器人控制装置300连接于机器人100,控制机器人100的动作。更具体地,机器人控制装置300对使机器人100的关节X11~X16活动的伺服电动机进行驱动。
机器人控制装置300通过机器人示教装置600示教应该向机器人100指定的动作。机器人示教装置600是所谓的“示教盒”。在实际的机器人100的运用时,在机器人100的运用之前,首先,进行基于机器人示教装置600的机器人的动作的示教。机器人控制装置300将示教的结果作为数据进行存储。机器人控制装置300在运用机器人100的阶段,基于表示所存储的示教结果的数据控制机器人100。
输送装置500是具备滚筒510和皮带520的皮带输送机。输送装置500通过驱动滚筒510而使皮带520在图1中由箭头At示出的方向上运动。输送装置500将工件W01装载在皮带520上并在由箭头At示出的方向上输送。工件W01是机器人100进行作业的对象物。
末端执行器200安装于臂110的前端。末端执行器200由机器人控制装置300控制,能够抓住工件W01,此外,能够放开所抓住的工件W01。其结果,例如,机器人100和末端执行器200由机器人控制装置300控制,能够抓住并使输送装置500上的工件W01移动。
照相机400能够对包含位于输送装置500上的规定的位置的工件W01和该工件W01的周边的成像图像进行拍摄。使照相机400所生成的图像向机器人控制装置300发送,并使用于机器人100的控制。照相机400支承于支柱F400。支承于支柱F400的照相机400有时通过机器人100的动作而摇动。
图2是示出机器人控制装置300的结构要素与机器人100具备的伺服电动机410、位置传感器420、照相机400以及输送装置500的关系的框图。机器人控制装置300具备控制信号生成部310、位置控制部320、速度控制部330、滤波处理部340、转矩控制部350、伺服放大器360、滤波设定部345、对象物位置获取部370、跟踪修正量获取部380和力控制部390。
控制信号生成部310生成表示末端执行器200应该位于的目标位置的位置控制信号,并向位置控制部320输出。控制信号生成部310在从用户收到应该实施跟踪控制的指示的情况下,将应该实施跟踪控制的控制信号向位置控制部320输出。控制信号生成部310在从用户收到应该实施力觉控制的指示的情况下,将应该实施力觉控制的控制信号向位置控制部320输出。
控制信号生成部310在从用户收到应该实施力觉控制的指示的情况下,生成表示应该使末端执行器200产生的力以及该力的方向、转矩以及该转矩的朝向的力控制信号,并向力控制部390输出。控制信号生成部310根据预先输入的来自用户的指定,将是否应该实施振动降低处理的控制信号向滤波设定部345输出。此外,控制信号生成部310将表示机器人100执行中的动作的指令(例如,使实施CP控制的指令、“Power Low”指令等)向滤波设定部345输出。
对象物位置获取部370基于从照相机400接收到的工件W01周边的成像图像,确定并输出由输送装置500输送的工件W01的位置。
输送装置500输出表示滚筒510的转动位置的信号。通过滚筒510驱动皮带520,在皮带520上载置工件W01。因此,基于滚筒510的转动位置,能够推定在皮带520上输送的工件W01的当前的位置。
跟踪修正量获取部380从输送装置500接收表示滚筒510的转动位置的信号。此外,跟踪修正量获取部380从对象物位置获取部370接收工件W01的位置。跟踪修正量获取部380基于这些信息决定由输送装置500输送的工件W01的当前位置。然后,跟踪修正量获取部380基于工件W01的当前位置,决定并输出对应于工件W01的当前位置的跟踪修正量。
力控制部390从控制信号生成部310接收表示应该使末端执行器200产生的力以及该力的方向、转矩以及该转矩的朝向的力控制信号。力控制部390从力觉传感器190接收作用于末端执行器200的X轴、Y轴、Z轴的三轴方向的力和绕X轴、Y轴、Z轴的转矩。然后,力控制部390基于这些参数,决定并输出位置的修正量。
在驱动机器人100的各关节的伺服电动机410分别安装有位置传感器420。位置传感器420检测伺服电动机410的转动位置以及转动速度,并向机器人控制装置300发送。
位置控制部320从控制信号生成部310接收位置控制信号。位置控制部320从力控制部390接收位置的修正量。力控制部390从机器人100的位置传感器420接收各伺服电动机410的转动位置作为位置反馈。进一步地,位置控制部320从跟踪修正量获取部380接收工件W01的当前位置。位置控制部320基于这些信息生成并输出机器人100的各伺服电动机410的速度控制信号。
另外,位置控制部320在未从控制信号生成部310收到应该实施跟踪控制的指示的情况下,在速度控制信号的生成时,不考虑从跟踪修正量获取部380接收到的信息。此外,位置控制部320在未从从控制信号生成部310收到应该实施力觉控制的指示的情况下,在速度控制信号的生成时,不考虑从力控制部390接收到的信息。
速度控制部330从位置控制部320接收速度控制信号。此外,速度控制部330从机器人100的位置传感器420接收各伺服电动机410的转动速度作为速度反馈。速度控制部330基于该速度控制信号和各伺服电动机410的转动速度生成并输出转矩控制信号。
滤波设定部345从控制信号生成部310接收表示执行中的动作的指令。滤波设定部345根据接收到的指令生成并输出指示应该从转矩控制信号除去的一个以上的频率的控制信号。滤波设定部345也能够输出不存在应该从转矩控制信号除去的频率的内容的控制信号。
滤波处理部340从速度控制部330接收转矩控制信号。此外,滤波处理部340从滤波设定部345接收应该除去的一个以上的频率的控制信号。滤波处理部340对速度控制部330所输出的转矩控制信号进行除去对应于控制信号的一个以上的频率成分的处理,生成并输出新的转矩控制信号。滤波处理部340使用带除滤波器,进行这样的处理。
在滤波处理部340中除去的频率是根据表示执行中的动作的指令而预先决定的频率。根据表示执行中的动作的指令而预先决定的频率是(i)该动作的结束时刻的机器人100的姿势、或者(ii)在该动作的结束时刻在机器人100保持工件W01的情况下在保持有工件W01的状态下的该动作的结束时刻的机器人100的姿势下的、机器人100的振动的振动频率。通过进行这样的处理,从而能够防止在动作的结束时刻机器人100以该振动频率进行共振的事态。以下,在本说明书中,将通过在转矩控制信号等的控制信号中降低规定的频率成分而降低基于该频率的控制对象物的共振的处理称为“振动降低处理”。此外,将通过在控制信号中降低规定的频率成分而降低基于该频率的控制对象物的共振的功能称为“振动降低功能”。
滤波处理部340在从滤波设定部345接收到不存在应该除去的频率的内容的控制信号的情况下,将从速度控制部330接收到的转矩控制信号直接输出。通过进行这样的处理,从而能够基于从速度控制部330接收到的转矩控制信号忠实于原本的控制信号驱动机器人。
转矩控制部350从滤波处理部340接收转矩控制信号。此外,从伺服放大器360接收表示向各伺服电动机410供给的电流的电流量的反馈信号。转矩控制部350基于该转矩控制信号和各伺服电动机410的电流反馈信号决定向各伺服电动机410供给的电流量,并经由伺服放大器360驱动各伺服电动机410。
B.机器人系统的控制:
(1)振动降低处理的切换:
图3是示出表示在本实施方式的振动降低功能中设定的、从转矩控制信号除去的频率(在本说明书中称为“对象振动频率”)的显示的图。在使作为具备显示器602的振动降低功能的设定装置发挥功能的机器人示教装置600连接于机器人控制装置300并进行振动降低功能的设定时,使图3的显示在显示器602显示。表中的左端的列是用于区别设定的序号。用户能够对与各序号对应的振动降低功能设定最大至两个的对象振动频率。另外,“对象振动频率”可以是该系统的固有振动频率,也可以是该系统的固有振动频率的附近的振动频率。
在图3的例子中,使表示一个对象振动频率的F11作为第一个参数Param1存储于序号1的行。使表示一个对象振动频率的F21作为第一个参数Param1存储于序号2的行。使表示两个对象振动频率的F31、F32作为参数Param1、Param2存储于序号3的行。即,在序号3的设定中,从原来的转矩控制信号除去两个频率成分(参照图2的340)。另外,作为Param1、Param2而存储的值可以是频率本身,也可以是能够唯一决定频率的某种数值、符号。
在本实施方式中,在包含于一个作业中的多个动作中,可切换振动降低功能的处理内容。即,在包含于一个作业中的多个动作中,可切换从转矩控制信号除去的频率成分。例如,在某一动作中,在按照图3的序号1的设定除去F11的频率成分之后,在下一动作中,按照图3的序号2的设定除去F21的频率成分。
通过进行这样的处理,从而在使多个动作包含于一个作业的情况下,能够分别降低各动作的结束时刻的姿势下的共振。另外,在本实施方式中,在相同定时(timing)对驱动机器人100的关节的所有的电动机进行应该除去的频率成分的切换。
图4是表示连续的两个动作中的转矩控制信号值的变化的曲线图。在图4中,横轴表示时间,纵轴表示转矩控制信号的值。在图4的曲线图中,虚线的曲线图示出速度控制部330(参照图2)所输出的转矩控制信号的值。实线的曲线图示出滤波处理部340所输出的转矩控制信号的值。滤波处理部340在时刻tsw将应该从转矩控制信号除去的频率从F11的频率切换为F21的频率。其结果,滤波处理部340输出的转矩控制信号值如在图4中由实线示出的那样。
在图4中未表示,但滤波处理部340在从除去了F11的频率的转矩控制信号向除去了F21的频率的转矩控制信号进行切换时输出中间的转矩控制信号。
更具体地,滤波处理部340在进行从除去了F11的频率的转矩控制信号(以下,称为“在先的转矩控制信号”)向除去了F21的频率的转矩控制信号(以下,称为“在后的转矩控制信号”)的切换时,在规定的时间区间对在先的转矩控制信号的值和在后的转矩控制信号的值这两者进行计算。然后,通过这两个转矩控制信号的值的加权平均生成第三转矩控制信号的值。滤波处理部340能够选择性地输出在先的转矩控制信号、在后的转矩控制信号和第三转矩控制信号。
在切换并使用在先的转矩控制信号和在后的转矩控制信号的情况下,通过在在先的转矩控制信号的输出与在后的转矩控制信号的输出的期间进行中间的第三转矩控制信号的输出,从而能够进行使转矩的干扰、异响降低了的切换。然后,与不使用第三转矩控制信号而等待因基于在先的转矩控制信号的动作引起的振动收敛并输出在后的转矩控制信号的方式相比,能够缩短在基于在先的转矩控制信号的动作之后至开始基于在后的转矩控制信号的动作的时间。
另外,在图4中,对切换除去了分别由参数F11、F21表示的规定的频率成分的两个转矩控制信号的例子进行了说明。但是,在对除去了规定的频率成分的转矩控制信号和未除去频率成分的转矩控制信号(速度控制部330所输出的转矩控制信号)进行切换的情况下,通过输出中间的第三转矩控制信号,也可得到同样的效果。
图5是示出在滤波处理部340生成第三转矩控制信号时附加于在先的转矩控制信号的值的权值(混合比)的比率[%]的一例的曲线图。在图5中,横轴表示时间。只是,图5中示出的时间区间例如与图4中示出的时刻tsw附近的极短的时间对应。
图6是示出滤波处理部340在图5所示的时间区间中生成的在先的转矩控制信号值、在后的转矩控制信号值、使用它们而生成的第三转矩控制信号值以及在先的转矩控制信号值和在后的转矩控制信号值的权值的一例的表。将图6的自右第二列所示的在先的转矩控制信号的权值(混合比)沿时间轴方向曲线图化后的图是图5。另外,图6所示的在先的转矩控制信号值和在后的转矩控制信号值是一例,并不与图4的曲线图对应。
滤波处理部340在第一转矩控制信号与第二转矩控制信号的期间输出多个第三转矩控制信号。此时,如图5的曲线图以及图6的表所示的那样,滤波处理部340按在先的转矩控制信号值的权值变小的顺序生成并输出多个第三转矩控制信号。另外,在本说明书中,“按A变小的顺序输出X”包含在一部分中持续地输出A的值相等的多个X。例如,在图5中,在时间区间1~2以及时间区间12~13,在先的转矩控制信号值的权值是恒定的(参照图5以及图6)。
通过进行这样的处理,从而在从某一动作向下一动作转移时,通过使除去的频率成分改变而能够防止在经过时间0使转矩控制信号值被较大地变更而产生转矩的干扰、异响的事态。此外,如这样通过逐渐变更权值而切换控制信号值,从而与在使因之前的动作引起的控制信号值的变动、机器人的振动收敛在规定值以下之后进行下一动作的方式相比,能够在较短的时间开始下一动作。
图7是示出在滤波处理部340生成第三转矩控制信号时附加于在先的转矩控制信号值的权值(混合比)的比率[%]的其它例子的曲线图。在图7中,横轴表示时间。只是,图7中示出的时间区间与图4中示出的时刻tsw附近的极短的时间对应。
图8是示出滤波处理部340在图7所示的时间区间中生成的在先的转矩控制信号值、在后的转矩控制信号值、使用它们而生成的第三转矩控制信号值以及在先的转矩控制信号值和在后的转矩控制信号值的权值的一例的表。将图8的自右第二列所示的在先的转矩控制信号的权值(混合比)沿时间轴方向曲线图化后的图是图7。另外,图8所示的在先的转矩控制信号值和在后的转矩控制信号值是一例,并不与图4的曲线图对应。
在图5以及图6的例子中,附加于在先的转矩控制信号值的权值(混合比)在规定的时间区间的期间直线减少。与此相对,在图7的例子中,从在先的转矩控制信号向在后的转矩控制信号的切换处理的开始时附近(参照图7的时间区间1~4)以及从在先的转矩控制信号向在后的转矩控制信号的切换处理的结束时附近(参照图7的时间区间10~13)的附加于在先的转矩控制信号值的权值(混合比)的变化比率比该期间的区间(参照图7的时间区间5~9)小。通过采用这样的方式,从而与图5以及图6的例子相比,能够实现转矩变动、异响的产生更少的转移。
滤波处理部340在包含图4的时刻tsw的规定的时间区间执行在上述的图5~图8中所说明的切换处理。开始进行滤波处理部340除去的频率成分的切换的是均满足以下的条件1、2的定时。
另外,在本说明书中,关于某一结构“在满足某一条件的情况下,输出~控制信号”,并不限于判断该结构自身“是否满足某一条件”并输出规定的控制信号的情况。即,在客观地出现“满足某一条件”这样的状态的情况下,若该结构输出规定的控制信号,则关于该结构满足“在满足某一条件的情况下,输出~控制信号”。
[条件1]按照在先输出的转矩控制信号(在先的转矩控制信号)的情况下的机器人100的臂110的前端的位置与按照应该在后输出的转矩控制信号(在后的转矩控制信号)的情况下的机器人100的臂110的前端的位置的偏差小于预先决定的位置阈值。
[条件2]按照在先输出的转矩控制信号的情况下的机器人100的臂110的前端的速度与按照应该在后输出的转矩控制信号的情况下的机器人100的臂110的前端的速度的偏差小于预先决定的速度阈值。
图9是示出关于某一方向的机器人100的臂110的前端的位置的曲线图。在图9中,横轴表示时间。虚线的曲线图是示出在滤波处理部340中在未进行特定的频率成分的除去的情况下的机器人100的臂110的前端的位置的曲线图。实线的曲线图是示出在滤波处理部340中在进行了频率成分F11的除去的情况下、即输出了在先的转矩控制信号的情况下的机器人100的臂110的前端的位置的曲线图。单点划线的曲线图是示出在滤波处理部340中在进行了频率成分F21的除去的情况下、即输出了在后的转矩控制信号的情况下的机器人100的臂110的前端的位置的曲线图。
例如,在时刻ts1、ts5,进行了频率成分F11的除去的情况下的实线的曲线图与进行了频率成分F21的除去的情况下的单点划线的曲线图交叉。因此,在曲线图的交点,两者的情况下的臂110的前端的位置的偏差是零(参照条件1)。但是,进行了频率成分F11的除去的情况下的实线的曲线图的倾斜度与进行了频率成分F21的除去的情况下的单点划线的曲线图的倾斜度在两者的交点不同。即,存在两者的情况下的臂110的前端的速度的偏差。然后,速度偏差的大小比本实施方式中的速度阈值大(参照条件2)。因此,时刻ts1、ts5是不适合频率的切换的定时。
例如,在时刻ts2、ts4,进行了频率成分F11的除去的情况下的实线的曲线图与进行了频率成分F21的除去的情况下的单点划线的曲线图大致平行地伸长。因此,两者的情况下的臂110的前端的速度的偏差接近于零(参照条件2)。但是,进行了频率成分F11的除去的情况下的实线的曲线图与进行了频率成分F21的除去的情况下的单点划线的曲线图相互远离。即,存在两者的情况下的臂110的前端的位置的偏差。然后,位置偏差的大小比本实施方式中的位置阈值大(参照条件1)。因此,时刻ts2、ts4也是不适合频率的切换的定时。
另一方面,在时刻ts3,进行了频率成分F11的除去的情况下的实线的曲线图与进行了频率成分F21的除去的情况下的单点划线的曲线图交叉。因此,两者的情况下的臂110的前端的位置的偏差是零(参照条件1)。然后,进行了频率成分F11的除去的情况下的实线的曲线图的倾斜度与进行了频率成分F21的除去的情况下的单点划线的曲线图的倾斜度也接近于平行。即,两者的情况下的臂110的前端的速度的偏差比本实施方式中的速度阈值小(参照条件2)。因此,时刻ts3是适合频率的切换的定时。ts6也是同样的。
通过在这样的条件下进行应该除去的频率的切换,从而与不依据条件进行切换的方式相比,能够在切换时进行转矩的干扰、异响较少的切换。
另外,在本说明书中,滤波处理部340也被称为“受理部”、“第二控制信号生成部”、“第三控制信号生成部”以及“控制信号切换部”。速度控制部330生成的转矩控制信号也被称为“第一控制信号”。滤波处理部340进行由从速度控制部330接收到的转矩控制信号除去一个以上的频率成分的处理而生成的转矩控制信号也被称为“第二控制信号”。滤波处理部340从在先的转矩控制信号和在后的转矩控制信号生成的转矩控制信号也被称为“第三控制信号”。转矩控制部350和伺服放大器360也被称为“驱动信号生成部”。
通过图3的序号1的振动降低功能而在滤波处理部340中生成的转矩控制信号(参照图4的左侧)在本说明书中也被称为“第一种第二控制信号”。此时被除去的由图3的F11表示的频率成分也被称为“第一频率成分”。通过图3的序号2的振动降低功能而在滤波处理部340中生成的转矩控制信号(参照图4的右侧)也被称为“第二种第二控制信号”。此时被除去的由图3的F21表示的频率成分也被称为“第二频率成分”。
(2)振动降低处理的自动打开/关闭:
在本实施方式中,滤波设定部345(参照图2)根据从控制信号生成部310接收到的指令,生成并输出(i)指示应该从转矩控制信号除去的一个以上的频率的控制信号、或者(ii)不存在应该从转矩控制信号除去的频率的内容的控制信号。在以下,对在滤波设定部345中生成不存在应该从转矩控制信号除去的频率的内容的控制信号的情况更详细地进行说明。
图10是示出在对振动降低功能的设定的自动打开/关闭进行说明时参照的机器人100b的图。在此提及的机器人系统不具备输送装置500。此外,机器人100b的硬件结构与机器人100不同。
机器人100b安装于框架F100b。框架F100b具备大致四角形的顶板和大致四角形的支承台560b。框架F100b支承于分别连结顶板的四个角部和支承台560b的四个角部的四根支柱。机器人100b固定于框架F100b的顶板,并从其向下方延伸。
在框架F100b的四根支柱之中、一个支柱F400b安装有照相机400b。照相机400b的结构以及功能与照相机400相同。在框架F100b的支承台560b装载工件W01。
机器人100b是具有具备四个关节X21~X24的臂110b的四轴机器人。关节X21、X22、X24是扭转关节。关节X23是平移关节。机器人100b分别通过伺服电动机使四个关节X21~X24转动,从而能够将安装于臂110b的前端的末端执行器200b在三维空间中的指定的位置以指定的姿势配置。
机器人100b在臂110b的前端具备力觉传感器190b。力觉传感器190b的功能与图1的机器人100的力觉传感器190相同。
末端执行器200b安装于机器人100b的臂110b的前端。末端执行器200b由未图示的机器人控制装置控制,能够保持工件W01,此外,能够放开保持的工件W01。其结果,例如,机器人100b和末端执行器200b由机器人控制装置控制,能够拿起并使支承台560b上的工件W01移动,进行作业。
控制机器人100b的机器人控制装置不从输送装置500接收表示滚筒510的转动位置的信号(参照图2的500)。控制机器人100b的机器人控制装置的其它点与图2的机器人控制装置300相同。为了使技术的理解容易,在图10中省略了机器人控制装置。
图11是示出在控制信号生成部310从用户接受到实施振动降低处理的指示的情况下不实施振动降低处理的条件和在各个条件下使振动降低功能无效之后,使振动降低功能有效的定时的例子的表。在以下,对不实施振动降低处理的条件进行说明。
(i)“Motor On”指令的执行:
通过“Motor On”使机器人100b的伺服电动机励磁。在“Motor On”以前的状态下,用户能够通过手动使机器人100b的臂110b自由活动。“Motor On”并不指定伺服电动机的转动位置。因此,在由用户使机器人100b的臂110b移动至此的情况下,即使臂110b的姿势与原本在电源打开时应该采取的基本姿势不同,机器人100b的伺服电动机也保持臂110b的该姿势而被励磁。即,在执行“Motor On”的指令时,控制信号生成部310(参照图2)不是发出在电源打开时应该采取的基本姿势而是基于位置传感器420的输出发出表示实际的臂110b的姿势的位置控制信号。
在这样的情况下,在经过时间0使位置控制信号从在电源打开时应该采取的基本姿势、即系统已设想的姿势向用户通过手动活动后的姿势变更。这时,当滤波处理部340(参照图2)实施除去规定的频率的振动降低处理时,应该为零的转矩控制信号从原本的值零发生变动(例如,参照图4)。其结果,应该静止的臂110活动。因此,在执行“Motor On”指令时,不实施振动降低处理(参照图11的左栏、第一行)。
(ii)“Motor Off”指令的执行:
通过“Motor Off”使机器人100b的伺服电动机不再励磁。在“Motor Off”指令的执行后,至执行“Motor On”指令,不驱动机器人100b的伺服电动机。因此,不实施振动降低处理(参照图11的左栏、第二行)。
(iii)“Power Low”指令的执行:
“Power Low”是指定以使驱动机器人的电动机的转矩不超过规定的第一阈值的方式进行动作的第一动作模式的指令。在第一动作模式中,使伺服电动机产生的转矩较小。因此,机器人100b的臂110b的加速度也较小。因此,在一个动作结束而臂110b静止了时,机器人共振的可能性也较低。因此,在执行“Power Low”指令时,实施振动降低处理的要求不高。
另一方面,当实施振动降低处理时,使转矩控制信号值从原本的值进行变更(例如,参照图4)。其结果,施加于机器人的臂110b以及末端执行器200b的加速度也从原本的值偏离。于是,虽然进行位置反馈控制(参照图2),但是末端执行器200b存在于从原本的位置控制信号所指定的位置微妙地偏离后的位置。在实施振动降低处理的要求不高的指令的执行中,不优选产生这样的位置偏离。因此,执行“Power Low”指令,在机器人以第一动作模式动作的期间,不实施振动降低处理(参照图11的左栏、第三行)。
(iv)“Power High”指令的执行:
“Power High”是指定允许产生比第一阈值高的转矩的第二动作模式的指令。在第二动作模式中,使伺服电动机产生的转矩较大。因此,机器人的臂110b的加速度也较大。因此,在一个动作结束时,在动作结束时的姿势下应该静止的机器人共振的可能性较高。因此,在执行“Power High”指令时,实施振动降低处理的要求较高。因此,在“Motor On”指令、“Motor Off”指令的执行时以及在“Power Low”指令的执行时不被实施的振动降低功能在“Power High”指令的实施时重新被实施(参照图11的右栏、第一行)。通过进行这样的处理,从而与第一动作模式相比在机器人的各部分的加速度变大的第二动作模式中能够以不共振的方式驱动机器人。
(v)跟踪控制的执行:
在实施使末端执行器200追踪输送装置500上的工件W01的跟踪控制(也称为“追踪处理”)时(参照图1以及图2的380、500),优选末端执行器200准确地追踪输送装置500上的工件W01。因此,在进行输送机跟踪的期间,优选不实施相对原本的位置控制信号的位置而可能产生末端执行器200b的位置偏离的振动降低功能。因此,在执行跟踪控制的期间,不实施振动降低处理(参照图11的左栏、第四行)。然后,当跟踪控制结束或者执行Power High指令时,实施振动降低处理(参照图11的右栏、第二行)。通过执行这样的处理,从而在跟踪控制的执行中能够生成能够准确地追踪移动的对象物并使机器人动作的驱动信号。
(vi)力觉控制的执行:
在执行利用了力觉反馈的控制时(参照图2的190、390),也优选使末端执行器200b配置于按照原本的位置控制信号的准确的位置。因为末端执行器200b的位置偏离会使末端执行器200b应该产生的力、转矩从原本的值减少或者增大。因此,在执行力觉控制的期间,不实施振动降低处理(参照图11的左栏、第五行)。然后,当力觉控制结束或者执行PowerHigh指令时,实施振动降低处理(参照图11的右栏、第二行)。通过执行这样的处理,从而在力觉控制的执行中能够生成能够准确地考虑施加于机器人的外力、反作用力并使机器人动作的驱动信号。
(vii)寸动(jog)动作的执行:
寸动动作是不指定移动距离而使机器人的伺服电动机活动的动作。在向机器人示教动作时执行寸动动作。以比较低速度进行寸动动作。因此,在寸动动作的动作中或者寸动动作结束而臂110b静止了时,机器人共振的可能性较低。因此,在执行寸动动作时,实施振动降低处理的要求不高。另一方面,当实施振动降低处理时,如上述那样,存在使末端执行器200b存在于从原本的位置控制信号所指定的位置微妙地偏离后的位置的可能性。因此,在执行寸动动作的期间,不实施振动降低处理(参照图11的左栏、第六行)。然后,当寸动动作结束或者执行Power High指令时,实施振动降低处理(参照图11的右栏、第二行)。
(viii)执行CP控制:
连续路径控制是按照预先决定的移动路径使上述机器人动作的控制。连续路径控制也被称为CP控制(Continuous Path控制)。在连续路径控制的执行中,优选使末端执行器200b在各时刻配置于按照原本的位置控制信号的准确的位置。因此,在执行连续路径控制的期间,不实施振动降低处理(参照图11的左栏、第七行)。然后,当连续路径控制结束或者执行Power High指令时,实施振动降低处理(参照图11的右栏、第二行)。
通过执行这样的处理,从而在连续路径控制的执行中能够生成能够准确地按照预先决定的移动路径使机器人动作的驱动信号。然后,在使应该执行频率成分的降低的内容的指示输入到控制信号生成部310的情况下,在其它控制中,能够以不通过规定的频率共振的方式驱动机器人。
图12是使机器人100b动作的程序列表的一例。按照图12的例子对振动降低功能的自动打开/关闭以及振动降低功能的执行进行说明。另外,在图12中,对在以下提及的指令标注下划线。
通过“Motor On”指令的执行而不执行振动降低功能。在以下,将不执行振动降低功能也标记为“使振动降低功能关闭”。这之后,通过“Power High”指令的执行而实施振动降低功能。在以下,将实施振动降低处理也标记为“使振动降低功能打开”。
“ABCSet 1,30”是将序号1的振动降低功能的频率设定为参数“30”表示的规定的频率的指令(参照图3)。
“ABCSet 2,15,30”是将序号2的振动降低功能的频率设定为参数“15”表示的规定的频率和参数“30”表示的规定的频率的指令(参照图3)。
“ABC 1”是将实施序号1的振动降低处理的内容的指令(参照图3)。
“ABC 2”是将实施序号2的振动降低处理的内容的指令(参照图3)。
通过进行这样的处理,从而在从滤波设定部345输入了应该执行频率成分的降低的内容的指示的情况下,并在满足与被执行的指令等相关的规定的下位条件的情况下,滤波处理部340实施振动降低处理。其结果,能够以不通过规定的频率共振的方式驱动机器人100b。此外,在未从滤波设定部345输入应该执行频率成分的降低的内容的指示的情况下,即,在输入了没有应该降低的频率的内容的控制信号的情况下,滤波处理部340能够忠实于原本的控制信号驱动机器人100b。
在本实施方式中,作为下位条件,设定有不优选执行频率成分的降低的情况(参照图11)。因此,即使在使应该执行频率成分的降低的内容的指示输入到控制信号生成部310的情况下,在不优选执行频率成分的降低的情况下,也自动地变得不执行频率成分的降低。因此,用户没必要对各场面输入应该执行频率成分的降低的内容的指示和不应该执行频率成分的降低的内容的指示。因此,使用户的指示的负担降低。
图13是示出在使具备显示器602的机器人示教装置600连接于机器人控制装置的情况下的显示器602的显示的图。使图13的显示在显示器602的下段示出。作为一例,在图12所示的一系列的作业中,在实施振动降低处理的期间,由较浓的颜色显示“振动降低”这样的显示Dvr。另一方面,在未实施振动降低处理的期间,以比实施振动降低处理的期间淡的颜色显示“振动降低”这样的显示Dvr。
通过进行这样的处理,从而用户能够容易地了解在机器人的动作中实施振动降低处理、生成使机器人共振的可能性较少的转矩控制信号并驱动机器人(参照图12以及图13)。将进行这样的处理的机器人控制装置300以及机器人示教装置600的功能部作为显示控制部305、615在图1示出。显示控制部305通过机器人控制装置300的CPU303来实现。显示控制部615通过机器人示教装置600的CPU610来实现。
另外,在本说明书中,滤波处理部340也被称为“第二控制信号生成部”以及“控制信号切换部”(参照图2)。控制信号生成部310也被称为“受理部”。转矩控制部350和伺服放大器360也被称为“驱动信号生成部”。
控制信号生成部310(参照图2)未从用户接受到实施振动降低处理的指示作为包含于“第一条件”的“未输入应该执行上述频率成分的降低的内容的指示”发挥功能。控制信号生成部310(参照图2)从用户接受到实施振动降低处理的指示作为包含于“第二条件”的“输入了应该执行上述频率成分的降低的内容的指示”发挥功能。
连接于机器人控制装置的机器人示教装置600的显示器602也被称为“显示部”。
在上述实施方式中,位置控制部320从控制信号生成部310接收应该实施跟踪控制的指示,考虑从跟踪修正量获取部380接收到的信息生成速度控制信号(参照图2),其结果,速度控制部330根据该速度控制信号生成转矩控制信号。使进行这些处理当作作为“第三条件”的“下位条件”的“以实现追踪移动的对象物并使上述机器人动作的追踪处理的方式,生成上述第一控制信号”发挥功能。
力觉传感器190、190b(参照图1、图2以及图10)也被称为“力检测部”。位置控制部320从控制信号生成部310接收应该实施力觉控制的指示,考虑从力控制部390接收到的信息生成速度控制信号(参照图2),其结果,使速度控制部330根据该速度控制信号生成转矩控制信号当作作为“下位条件”的“基于设置于上述机器人的力检测部的输出而生成上述第一控制信号”发挥功能。
在上述实施方式中,控制信号生成部310按照实施CP控制的指令,生成表示目标位置的位置控制信号,位置控制部320根据该位置控制信号生成速度控制信号,速度控制部330根据速度控制信号生成转矩控制信号。使进行这些处理当作作为“下位条件”的“按照依据预先决定的移动路径使上述机器人动作的连续路径控制生成上述第一控制信号”发挥功能。
速度控制部330在执行“Power Low”指令的状态下生成转矩控制信号作为包含于“第二条件”的“按照上述第二动作模式生成上述第一控制信号”发挥功能。
C.振动降低处理的设定:
图14是示出本实施方式的机器人系统的运用的流程的流程图。在本实施方式的机器人系统的运用中,首先在步骤S100中,使机器人设置于工厂等并进行振动降低功能的设定。例如,在图3所示的Pram1、Pram2设定具体的参数。这之后,在步骤S200中,在该工厂等中运用机器人,使用于产品的制造等。上述B.中所说明的内容是机器人的运用阶段(图14的S200)中的机器人的控制内容。在以下,对相当于图14的S100的振动降低功能的设定进行说明。
(1)振动测量装置的安装:
图15是示出进行振动降低功能的设定时的系统的结构的图。机器人100、末端执行器200以及机器人控制装置300的结构以及功能正如使用图1以及图2所说明的那样。在机器人100以及其它部位安装能够进行相互正交的三轴方向的加速度的测定的振动测量装置。在图15的例子中,安装于机器人100的振动测量装置700是IMU(Inertial MeasurementUnit:惯性测量单元)。此外,使作为振动降低功能的设定装置发挥功能的机器人示教装置600连接于机器人控制装置300。以下,将机器人示教装置600也标记为设定装置600。
设定装置600是具备作为输出装置以及输入装置发挥功能的带触摸传感器的显示器602、作为输入装置发挥功能的按键604以及跟踪点(trackpoint)606的计算机。设定装置600连接于振动测量装置700以及机器人控制装置300。设定装置600能够基于来自振动测量装置700的输出来确定安装有振动测量装置700的对象物的对象振动频率。设定装置600使机器人控制装置300的RAM301或者ROM302(参照图1)存储该对象振动频率。其结果,机器人控制装置300的滤波设定部345(参照图2)参照该对象振动频率向滤波处理部340输出控制信号,滤波处理部340基于来自滤波设定部345的控制信号,生成除去了该对象振动频率的成分的转矩控制信号。
图16是示出在本实施方式中采用的振动测量装置700的立体图。在本实施方式中采用的振动测量装置700是IMU(Inertial Measurement Unit:惯性测量单元)。振动测量装置700具备第一支承部710、第二支承部720、连接部730、测定部740、输出部750和安装部。另外,在图16未示出安装部。
测定部740具备能够测量X轴、Y轴、Z轴方向的加速度的加速度传感器和能够测量分别以X轴、Y轴、Z轴方向为转动的中心的角速度的陀螺传感器。测定部740能够输出自身的X轴、Y轴、Z轴方向的加速度和分别以X轴、Y轴、Z轴方向为转动的中心的角速度。测定部740固定于板状的部件即第一支承部710。
在测定部740的上表面图示出测定部740能够测定的加速度以及角速度的方向即相互正交的X轴、Y轴、Z轴的方向。通过具有这样的标记745,从而用户在将振动测量装置700安装在机器人100时在沿设定装置600的处理的朝向能够准确无误地将振动测量装置700安装在机器人100。
输出部750具备输出端子。输出部750连接于测定部740,能够将测定部740的测定结果作为信号从输出端子向外部输出。输出端子有线连接于设定装置600。输出部750也固定于第一支承部710。
第一支承部710是大致四角形的板状的部件。第一支承部710通过一对连接部730连接于板状的第二支承部720。一对连接部730通过贯通螺丝孔715的螺丝(未图示)而固定于第一支承部710。此外,一对连接部730通过贯通螺丝孔716的螺丝(未图示)而固定于第二支承部720。
图17是示出振动测量装置700的立体图。图17所示的X轴、Y轴、Z轴与图16所示的X轴、Y轴、Z轴对应。第二支承部720是大致四角形的板状的部件。第二支承部720在连接有一对连接部730的孔714、716之间的位置具有三个连接孔724、722、724。在连接孔724、722、724的内面形成有内螺纹。
图18是示出具备第一安装部760的振动测量装置700的立体图。第一安装部760是在两端形成有外螺纹的棒状的部件。第一安装部760螺入第二支承部720的中央的孔722(参照图16以及图17)而固定。在设置有形成有与机器人100等的测定对象物对应的内螺纹的孔的情况下,振动测量装置700通过第一安装部760安装于测定对象物。
图19是示出具备第二安装部770、770的振动测量装置700的立体图。第二安装部770是圆柱状的磁铁。第二安装部770通过螺丝固定于第二支承部720的孔724、724(参照图16以及图17)。在使想要测定机器人100等的测定对象物的振动的部位由磁性体构成的情况下,振动测量装置700通过第二安装部770安装于测定对象物。
图20是示出具备第三安装部780、780的振动测量装置700的立体图。第三安装部780、780是分别具有用于使扎带通过的一对贯通孔782、782的固定器具。第三安装部780、780通过螺丝固定于第二支承部720的孔724、724(参照图16以及图17)。使扎带通过第三安装部780、780分别具备的贯通孔782、782而使振动测量装置700通过扎带相对测定对象物固定。
图21是示出具备第四安装部790的振动测量装置700的立体图。第四安装部790是由粘接部件构成的粘接层。第四安装部790通过粘接部件的粘接性固定于第二支承部720。振动测量装置700通过第四安装部790的粘接性安装于测定对象物。
第二支承部720也能够选择性地安装第一安装部760~第四安装部790的任一方。通过采用这样的结构,从而能够将振动测量装置700安装在各种各样的种类的测定对象物。其结果,在通过机器人而振动的、与机器人、设置于机器人的末端执行器不同的部位对机器人的控制造成影响的情况下,能够将振动测量装置700安装在这样的任意的部位。其结果,能够降低与机器人不同的部位通过振动而对机器人的控制造成的坏影响。
在图15的例子中,振动测量装置700安装于机器人100的臂110的前端。选择安装方式相互不同的第一~第四安装部760~790之中的适当的安装部,使振动测量装置700安装于机器人100的臂110的前端。
其结果,设定装置600能够基于从振动测量装置700得到的机器人100的臂110的前端部的振动的信息来决定其对象振动频率,使机器人控制装置300输出不易使机器人100的臂110的前端部的振动产生的转矩控制信号(参照图2的340)。其结果,在机器人中,在振动成为问题的部位,在未设置能够测定加速度、角速度的传感器的情况下,也能够生成不易使这样的机器人的振动产生的转矩控制信号。
例如,在机器人100的动作结束后,在从机器人的基部到末端执行器的部分,充分地收敛相对性振动,但在通过机器人的动作使支承机器人整体的框架振动的情况下,能够选择第一~第四安装部760~790之中的适当的安装部,将振动测量装置700安装在支承机器人的框架F100b(参照图10)。
其结果,设定装置600能够基于从振动测量装置700得到的框架F100b的振动的信息来决定其对象振动频率,使机器人控制装置300输出不易使框架F100b的振动产生的转矩控制信号(参照图2的340)。其结果,能够降低支承于框架的机器人的振动。
例如,在机器人的动作结束后,充分收敛机器人的振动,但在通过机器人的动作使拍摄机器人的图像的照相机振动而判断为未充分收敛机器人的振动并使下一动作的开始延迟的情况下,能够采取以下那样的处置。即,能够选择第一~第四安装部760~790之中的适当的安装部,将振动测量装置700安装在支承照相机400b(参照图10)、照相机400的支柱F400(参照图1)。
其结果,设定装置600能够基于从振动测量装置700得到的照相机的振动的信息来决定其对象振动频率,使机器人控制装置300输出不易使照相机的振动产生的转矩控制信号(参照图2的340)。其结果,能够降低照相机通过振动而对机器人的控制造成的坏影响以及/或者例如对基于拍摄到工件W01的图像的控制造成的坏影响。
例如,在机器人的动作结束后,充分收敛机器人的振动,但在通过机器人的动作使工件由机器人放置的场所、放置由机器人移动的工件的场所、机器人对工件进行作业的场所(在图10的例子中是支承台560b)振动而判断为未充分收敛该振动并使下一动作的开始延迟的情况下,能够采取以下那样的处置。即,能够选择第一~第四安装部760~790之中的适当的安装部,将振动测量装置700安装在这些场所(参照图10的P706)。
其结果,设定装置600能够基于从振动测量装置700得到的这些场所(例如支承台560b)的振动的信息来决定其对象振动频率,使机器人控制装置300输出不易使这些场所的振动产生的转矩控制信号(参照图2的340)。其结果,能够防止这些场所通过机器人的动作进行振动而使至作业中的动作开始的等待时间变长的事态。
如以上那样,在通过机器人而振动的、与机器人不同的部位对机器人的控制造成影响的情况下,通过将振动测量装置700安装在这样的部位并由设定装置600进行设定而可得到以下那样的效果。即,机器人控制装置300能够生成不易使与机器人不同的部位的振动产生的转矩控制信号,并对机器人输出。其结果,能够降低与机器人不同的部位通过振动而对机器人的控制造成的坏影响。
另一方面,如使用图4~图8所说明的那样,机器人控制装置300能够切换在振动降低处理中除去的频率成分并生成转矩控制信号。关于在以上所说明的、生成不易使不同的部位的振动产生的转矩控制信号的多个振动降低处理,机器人控制装置300也能够切换它们并按顺序实施。
例如,机器人控制装置300能够切换不易使与机器人不同的部位的振动产生的转矩控制信号和不易使机器人自身的振动产生的转矩控制信号并对机器人输出。此外,机器人控制装置300也能够切换不易使与机器人不同的第一部位的振动产生的转矩控制信号、不易使与机器人不同的第二部位的振动产生的转矩控制信号和不易使机器人自身的振动产生的转矩控制信号并对机器人输出。
此外,机器人控制装置300的滤波处理部340(参照图2)如在图3中所说明的那样能够生成除去了多个频率成分的转矩控制信号。因此,机器人控制装置300能够对机器人输出也不易使与机器人不同的部位的振动和机器人自身的振动的任一方产生的转矩控制信号。进一步地,机器人控制装置300也可以构成为能够对机器人输出也不易使与机器人不同的第一部位的振动、与机器人不同的第二部位的振动和机器人自身的振动的任一方产生的转矩控制信号。
另外,在以上,对在对象振动频率的测定以及设定中作为振动测量装置700而采用能够测定关于三轴方向的加速度和角速度的IMU的方式进行了说明。但是,在对象振动频率的测定时安装在测定对象物的振动测量装置,例如能够采用能够对相互正交的三轴测定加速度的加速度传感器。此外,将分别能够对一轴方向测定加速度的多个加速度传感器以相互的轴正交的方式安装在测定对象物,也能够对相互正交的两轴或者相互正交的三轴测定加速度。在这样的加速度传感器中,通过采用使用图18~图21所说明的那样的、相对输出部而能够更换的安装部,从而也能够将加速度传感器安装在各种各样的测定对象。
(2)使用了IMU的对象振动频率的测定以及设定:
图22是示出振动降低功能的设定的顺序的流程图。在步骤S210中,使振动测量装置700安装于测定对象物。关于向测定对象物的振动测量装置700的安装方法,正如在上述(1)中使用图1、图10、图15~图21所说明的那样。
在图22的步骤S220中,制作施振程序。在本实施方式中,代替由锤(hammer)进行的向机器人的冲击的应用,驱动机器人的伺服电动机并使机器人进行预先决定的动作(以下,也称为“特定动作”),从而使机器人振动。然后,测定结束特定动作之后的机器人的残留振动。在步骤S220中,制作用于使机器人进行特定动作的程序(在本说明书中也称为“施振程序”)。
图23是示出对机器人的某一伺服电动机指示的特定动作的一例的曲线图。在图23的曲线图中,横轴表示时间t,纵轴表示某一关节的伺服电动机的动作速度V。在特定动作Mt1中,伺服电动机的动作速度V从零直线增加,这之后,直线减少返回到零。从特定动作Mt1的开始至结束的时间为T。
图24是示出对特定动作Mt1的速度的波形进行了高速傅立叶变换的结果。在图24中,横轴表示频率,纵轴表示各频率的功率的有效值。可知特定动作Mt1在频率fp1具有最高的功率,越从其远离则该功率越低。
图25是示出对机器人的某一伺服电动机指示的特定动作Mt2的曲线图。在图25的曲线图中,横轴表示时间t,纵轴表示伺服电动机的动作速度V。在特定动作Mt2中,伺服电动机的动作速度V也从零直线增加,并直线减少返回到零。最大速度与Mt1相同。只是,从特定动作Mt2的开始至结束的时间为2T。
图26是示出对特定动作Mt2的速度的波形进行了高速傅立叶变换的结果。在图26中,横轴表示频率,纵轴表示各频率的功率的有效值。可知特定动作Mt2在频率fp2(<fp1)具有最高的功率,越从其远离则该功率越低。
如从图23~图26可知的那样,根据特定动作的速度变化的波形而各频率成分具有的功率不同。与加速度较小、高频成分较少的特定动作(参照图25以及图26)相比,加速度较大、高频成分较多的特定动作(参照图23以及图24)能够使更宽的范围的频率的残留振动发生。其结果,能够更准确地决定对象振动频率。另一方面,由于施加于机器人的力较小,因此加速度较小的特定动作(参照图25以及图26)对机器人的硬件造成的影响也较小。在图22的步骤S220中,根据在残留振动的测定中所重视的项目(测定的准确性、对硬件的影响的小的程度),制作程序。另外,在步骤S220中,也能够以进行多个特定动作的方式制作程序。
在此,为了使技术的理解容易,示出了具有三角形状的速度变化的动作(参照图23以及图25)。但是,特定动作中的机器人的活动能够根据该机器人的构造、产生想要降低的振动时的机器人的姿势等进行制作。例如,在想要使在臂变为规定的姿势时产生的残留振动降低的情况下,在动作结束时能够将臂变为该姿势的动作设为特定动作。此外,在想要使在拿起对象物移动并放置在其它场所的这样的动作中产生的残留振动的情况下,能够将以规定的移动距离以及规定的移动速度实施拿起对象物移动并放置在其它场所的动作的动作设为特定动作。
根据预想的固有振动的频率、方向以及/或者想要进行振动的降低的机器人的姿势等,预选准备多个特定动作(参照图23以及图25),从而能够使机器人进行能够准确且容易地检测设为目的的振动的对象振动频率的特定动作。
能够将上述那样的典型的且相互不同的多个动作预先作为多个指令来准备。此外,也能够使相互不同的多个动作作为指令与其参数的多个组合预先存储在设定装置600的RAM630。
作为特定动作即相互不同的多个动作,可列举动作的结束时的机器人的姿势相互不同的多个动作。若采用这样的方式,则根据期望该姿势下的振动的降低的机器人的姿势,预先准备多个特定动作,从而能够准确且容易地检测设为目的的振动的对象振动频率。此外,作为相互不同的多个动作,可列举至动作的结束为止的臂的移动速度相互不同的多个动作。即使动作结束时的臂的姿势相同,在至动作的结束为止的臂的移动速度相互不同的多个动作中也包含至动作的结束为止的臂的移动速度相互不同的多个动作。
此外,例如,通过指定程序中的指令的参数而能够指定在特定动作中驱动的机器人的臂的关节。通过采用这样的方式,从而根据期待该关节中的振动的降低的机器人的关节,预先准备特定动作,从而能够准确且容易地检测设为目的的振动的对象振动频率。
在图22的步骤S230中,设定装置600经由显示用户界面图像的触摸显示器602、按键604以及跟踪点606而从用户接受到应该执行在步骤S220中所制作的程序的内容的指示,使机器人控制装置300执行在步骤S220中所制作的程序。其结果,机器人按照程序进行特定动作。将从用户接受程序的执行的指示的设定装置600的功能部作为受理部611在图15示出。受理部611通过设定装置600的CPU610来实现。
在机器人控制装置300中,控制信号生成部310(参照图2)从设定装置600接受表示特定动作的执行的指示,根据该指令以及附属于该指令的参数,输出位置控制信号。在通过指令与参数的组合指定应该驱动特定的关节的内容的情况下,控制信号生成部310以仅驱动该关节的方式输出位置控制信号。
位置控制部320、速度控制部330、滤波处理部340、转矩控制部350和伺服放大器360使机器人100的伺服电动机410驱动(参照图2)。另外,在步骤S230中,滤波处理部340不进行除去特定的频率成分的处理而将从速度控制部330接收到的转矩控制信号直接向转矩控制部350输出。
在图22的步骤S240中,测定特定动作的结束后的残留振动。更具体地,设定装置600从振动测量装置700受理通过安装于机器人等的振动测量装置700所测定的基于特定动作的执行的振动的测定结果。使接收到的振动的测定结果作为数据文件保存在设定装置600的RAM630。将受理振动的测定结果并进行保存的设定装置600的功能部作为“测定结果受理部613”在图15示出。测定结果受理部613通过设定装置600的CPU610来实现。
通过采用这样的方式,从而不从外部通过锤等对机器人施加冲击,而能够基于从振动测量装置700得到的机器人的振动的执行的振动的测定的结果,了解机器人的对象振动频率。
另外,设定装置600能够将指示从机器人控制装置300接收的特定动作的指令的结束作为触发来进行残留振动的测定。更具体地,从机器人控制装置300通知使指示机器人100的动作的结束的位置控制信号从控制信号生成部310发出来,设定装置600能够决定应该测定振动的时间区间的开始时刻或者对振动进行了测定的时间区间之中、应该设为用于得到对象振动频率的处理对象的时间区间的开始时刻。例如,能够将在收取指示机器人100的动作的结束的位置控制信号之后经过了规定的时间的定时设为应该作为处理对象的时间区间的开始时刻。
通过进行这样的处理,从而用户不自行指定测定的开始时刻,而能够了解在设为对象的状态下使控制对象物最大地振动的可能性较高的对象振动频率。
在图22的步骤S250中,在设定装置600中,处理基于特定动作的执行的振动的测定结果,使处理结果显示在显示器602。
图27是在步骤S250中显示于显示器602的输出的一例。图27的显示是不仅作为处理结果的输出发挥功能还具有受理用于指定处理内容的输入的功能的用户界面UI01。用户界面UI01包含输入窗UI11、角速度曲线图Gg、加速度曲线图Ga、输入窗UI31、处理对象曲线图Gsa、开始时间指示UI51、结束时间指示UI52、放大曲线图Gsaa、频率曲线图Gf、频率指定UI123、频率显示UI24、最大频率显示UI25、停止开关UI45。
输入窗UI11是保存于设定装置600的RAM630的振动的测定结果的数据文件之中、用于指定应该进行处理的数据文件的输入窗。处理在此所指定的数据文件的信息,基于其结果,进行用户界面UI01的各显示。若采用这样的方式,则用户能够使用预先测定的振动的数据,容易地了解控制对象物的对象振动频率。
停止开关UI45是用于使通过用户界面UI01进行的处理强制结束的开关。
图28示出角速度曲线图Gg(也参照图27)。在图28中,横轴示出时间,纵轴示出角速度。基于从振动测量装置700接收到的信息,使分别以X轴、Y轴、Z轴为转动的中心的角速度的时间变化在角速度曲线图Gg示出。由曲线图Gx示出以X轴为中心的角速度。由曲线图Gy示出以Y轴为中心的角速度。由曲线图Gz示出以Z轴为中心的角速度。
在图28的角速度曲线图Gg中,以X轴为中心的角速度Gx首先在负方向上较大地偏转而返回到零,这之后,在正方向上较大地偏转而返回到零。然后,以Y轴为中心的角速度Gy和以Z轴为中心的角速度Gz几乎没有变化。即,可知在图22的步骤S230中,作为特定动作进行了以X轴为中心的转动运动的往返运动。
图29示出加速度曲线图Ga(也参照图27)。在图29中,横轴示出时间,纵轴示出加速度。基于从振动测量装置700接收到的信息,使分别以X轴、Y轴、Z轴的方向的加速度的时间变化在加速度曲线图Ga示出。由曲线图Ax示出X轴方向的加速度。由曲线图Ay示出Y轴方向的加速度。由曲线图Az示出Z轴方向的加速度。
图30示出处理对象曲线图Gsa(也参照图27)。在图30中,横轴示出时间,纵轴示出变化量。使分别以X轴、Y轴、Z轴为转动的中心的角速度以及X轴、Y轴、Z轴的方向的加速度之中选择出的对象在处理对象曲线图Gsa示出。使对象的选择向输入窗UI31(参照图27)输入。在此,假设选择出Z轴方向的加速度Az。其结果,处理对象曲线图Gsa的显示与加速度曲线图Ga的曲线图Az相似。
使开始时间指示UI51和结束时间指示UI52在处理对象曲线图Gsa中示出。开始时间指示UI51是由处理对象曲线图Gsa表示的测定结果之中、用于指定设为处理对象的部分的开始时刻的用户界面。结束时间指示UI52是由处理对象曲线图Gsa表示的测定结果之中、用于指定设为处理对象的部分的结束时刻的用户界面。能够使开始时间指示UI51和结束时间指示UI52分别在触摸显示器602上拖拽,在左右方向上活动。
若采用这样的方式,则用户能够将振动数据之中、较多地包含相对于用于得到对象振动频率的处理的噪声的部分除外,指定应该考虑的时间区间,应用用于得到对象振动频率的处理。另外,优选使开始时间指示UI51设定为由处理对象曲线图Gsa表示的测定结果之中、被认为用户能够识别的明确的变化结束的定时。由处理对象曲线图Gsa表示的测定结果之中、表示用户能够识别的明确的变化的部分是表示特定动作自身的活动的部分的可能性较高。
另外,开始时间指示UI51在默认下是使指示特定动作的结束的位置控制信号从控制信号生成部310(参照图2)发出来的定时。此外,结束时间指示UI52在默认下是从开始时间指示UI51经过了预先决定的时间(例如,0.5秒)的定时。
通过采用这样的方式,从而能够使成为处理对象的时间区间包含未对控制对象物发出使驱动的控制信号的时间区间。其结果,能够显示表示基于包含相当于残留振动的部分的振动数据而计算出的对象振动频率的参数。因此,用户能够经由用户界面UI01了解在应该静止的状态下使控制对象物最大地振动的可能性较高的对象振动频率。
另外,开始时间指示UI51也能够设为从使指示特定动作的结束的位置控制信号由控制信号生成部310(参照图2)发出来的定时经过了规定的时间T51(例如,0.1秒)之后的定时。结束时间指示UI52是从开始时间指示UI51经过了预先决定的时间T52(T52>T51。例如,T52=0.5秒)的定时。
通过采用这样的方式,从而能够以使成为处理对象的时间区间的所有成为未对控制对象物发出使驱动的控制信号的时间区间的方式,设定成为处理对象的时间区间。其结果,能够在用户界面UI01显示表示基于表示残留振动的振动数据而计算出的对象振动频率的参数。因此,用户能够了解在应该静止的状态下使控制对象物最大地振动的可能性较高的对象振动频率。
图31示出放大曲线图Gsaa(也参照图27)。在图31中,横轴示出时间,纵轴示出变化量。放大曲线图Gsaa是将处理对象曲线图Gsa之中、与由开始时间指示UI51和结束时间指示UI52分隔开的时间区间对应的部分在纵轴方向上放大后的曲线图。
图32示出频率曲线图Gf(也参照图27)。在图32中,横轴示出频率,纵轴示出各频率的强度。频率曲线图Gf是表示对放大曲线图Gsaa进行了高速傅立叶变换的结果的曲线图。使频率指定UI23在频率曲线图Gf中示出。频率指定UI23是在频率曲线图Gf中用于指定频率的用户界面。能够使频率指定UI23在触摸显示器602上拖拽,在左右方向上活动。使频率指定UI23与位于距在触摸显示器602上所指定的位置最近的位置的频率曲线图Gf中的峰值(局部的最大值)的位置自动地进行位置对合。使频率指定UI23示出的频率通过数值显示于频率显示UI24(参照图27)。
使在频率曲线图Gf中具有最大的功率的频率由数值自动地在图27所示的最大频率显示UI25示出。在此,示出110.0901Hz(也参照频率曲线图Gf的右部分)。由最大频率显示UI25示出的频率是使测定对象共振的振动频率的可能性较高。因此,若采用这样的方式,则用户能够了解使控制对象物最大地振动的可能性较高的对象振动频率。
另外,将向机器人控制装置300指示动作、处理从振动测量装置700得到的信息、生成频率曲线图Gf、最大频率显示UI25等用于用户界面UI01中的显示的数据的设定装置600的功能部作为“处理部612”在图15示出。处理部612通过设定装置600的CPU610来实现。
用户在确认最大频率显示UI25和频率曲线图Gf之后,在判断为由最大频率显示UI25显示的频率是应该降低的频率(测定对象的对象振动频率)的情况下,进行以下的处理。即,在图22的步骤S260中,经由显示用户界面图像的触摸显示器602、按键604以及跟踪点606使该频率作为应该除去的频率成分向机器人控制装置300输入。机器人控制装置300将该频率作为规定的序号的振动降低功能的参数Param1存储在RAM301或者ROM302(参照图3)。
此外,对最大频率显示UI25和频率曲线图Gf进行了确认的结果,在判断为由最大频率显示UI25显示的频率不是应该降低的频率的情况下,用户操作显示用户界面图像的触摸显示器602,使频率指定UI23向被认为是测定对象物的对象振动频率的频率曲线图Gf中的其它频率的附近移动。于是,使频率指定UI23与附近的峰值的位置自动地进行位置对合,使该频率显示于频率显示UI24。用户能够将该频率在图22的步骤S260中经由设定装置600的触摸显示器602等而作为应该除去的频率成分向机器人控制装置300输入。
若采用这样的方式,则用户能够经由设定装置600的输入输出装置容易地了解与机器人的对象振动频率相关的信息。另外,使显示器602进行在图27~图31中所说明的显示的设定装置600的功能部是“显示控制部615”(参照图15)。
图33是示出频率曲线图Gf的其它例子Gf01的图(参照图27以及图32)。更具体地,图33示出在将振动测量装置700安装于末端执行器200b(参照图10)的情况下的频率曲线图Gf01。将与图33对应的振动测量装置700的安装位置在图10中由P701示出。在该情况下,可知对象振动频率被表示为30Hz、48Hz、80Hz。
图34是示出频率曲线图Gf的其它例子Gf02的图(参照图27以及图32)。更具体地,图34示出在将振动测量装置700安装于机器人100b的臂110b的情况下的频率曲线图Gf02。将与图34对应的振动测量装置700的安装位置在图10中由P702示出。在该情况下,可知对象振动频率被表示为30Hz、33Hz、49Hz、80Hz。
图35是示出频率曲线图Gf的其它例子Gf03的图(参照图27以及图32)。更具体地,图35示出在将振动测量装置700安装于支承机器人100b的框架F100b的情况下的频率曲线图Gf03。将与图35对应的振动测量装置700的安装位置在图10中由P703示出。在该情况下,可知对象振动频率被表示为30Hz、33Hz。
图36是示出频率曲线图Gf的其它例子Gf04的图(参照图27以及图32)。更具体地,图36示出在将振动测量装置700安装于安装有照相机400b的支柱F400b的情况下的频率曲线图Gf04。将与图36对应的振动测量装置700的安装位置在图10中由P704示出。在该情况下,可知对象振动频率被表示为30Hz、72Hz。
另外,在图33~图36的例子中,频率曲线图Gf01~Gf04示出30Hz以上的频率区域。但是,频率曲线图Gf也可以示出30Hz以下的区域。即,能够根据测定的振动来设定频率曲线图Gf提示的频率区域。
如从图33~图36的频率曲线图Gf01~Gf04可知的那样,根据构成机器人系统的部位而其振动的振动频率不同。因此,在通过机器人而振动的、与机器人不同的部位对机器人的控制造成影响的情况下,即使生成并使用使机器人自身的对象振动频率的成分降低了的转矩控制信号,也并不一定使该部位的影响降低。如本实施方式那样,准备作为用于测定振动的测定部的振动测量装置700,并构成为不仅可安装于机器人也可安装于对机器人的控制造成影响的机器人以外的部位,从而可得到以下那样的效果。即,在通过机器人而振动的、与机器人不同的部位对机器人的控制造成影响的情况下,能够以降低该部位的振动的方式改变转矩控制信号并对机器人输出。其结果,能够降低与机器人不同的部位通过振动而对机器人的控制造成的坏影响。
另外,代替IMU而在采用了将能够对正交的三轴测定加速度的一个以上的加速度传感器作为振动测量装置的情况下,能够使用关于三轴的加速度的测定值和从测定对象物的转动的中心至加速度传感器的距离来得到关于三轴的角速度。在采用了将能够对正交的三轴测定加速度的加速度传感器作为振动测量装置的情况下,设定装置600的处理部612通过执行这样的处理而显示用户界面UI01的角速度曲线图Gg(参照图15以及图27)。另外,在采用了IMU作为振动测量装置的情况下,从IMU得到相互正交的三轴方向的加速度的测定值和绕相互正交的三轴方向的角速度的测定值,设定装置600的处理部612显示用户界面UI01的加速度曲线图Ga以及角速度曲线图Gg。
(3)使用了三轴的加速度传感器的对象振动频率的测定以及设定:
图37A是示出用于指定处理内容的输入和用于处理结果的输出的其它用户界面UI02的图。用户界面UI02是在采用了将能够对正交的三轴测定加速度的加速度传感器作为振动测量装置的情况下优选采用的用户界面。只是,用户界面UI02也能够应用于采用了IMU作为振动测量装置的情况。
用户界面UI02具备输入窗UI11以及停止开关UI45。用户界面UI02进一步地具备测定开始按钮UI12、测定时间指定窗UI50、最大频率显示UI26~UI28。
另一方面,用户界面UI02不具备角速度曲线图Gg、加速度曲线图Ga、输入窗UI31、处理对象曲线图Gsa、开始时间指示UI51、结束时间指示UI52、放大曲线图Gsaa、频率曲线图Gf、频率指定UI23、频率显示UI24。通过采用这样的结构,从而用户不会被多个信息困扰,此外,不会进行繁琐的操作,而能够了解能够使残留振动降低的可能性较高的频率(参照UI26~UI28)。
输入窗UI11以及停止开关UI45的功能与用户界面UI01的输入窗UI11以及停止开关UI45的功能相同。
测定开始按钮UI12是用于使设定装置600以及机器人控制装置300进行图22的步骤S230、S240的处理的开关。在该情况下,作为用于使机器人进行特定动作的程序,使用预先准备并存储于设定装置600的ROM640的程序。作为预先准备的程序,能够准备使机器人动作的条件(例如,动作的方向、机器人的姿势)不同的各种各样的程序。
测定时间指定窗UI50是用于指定进行振动的测定的时间区间的长度的输入窗。
最大频率显示UI26~UI28显示在特定动作之后的残留振动中关于X轴方向、Y轴方向、Z轴方向的各加速度而与具有最大的功率的频率对应的参数。用户界面UI02不具备输入窗UI31(参照图27)。因此,在用户界面UI02中,在默认下,关于X轴方向、Y轴方向、Z轴方向的各加速度,显示具有最大的功率的频率。此时,按功率大的顺序,即,按振幅大的顺序示出X轴方向、Y轴方向、Z轴方向的频率。通过进行这样的处理,从而用户能够容易地了解控制对象物在哪一方向上较大地振动以及该方向的振动的对象振动频率。
图37B是示出用于指定处理内容的输入和用于处理结果的输出的其它用户界面UI02b的图。用户界面UI02b与用户界面UI02同样地,是在采用了将能够对正交的三轴测定加速度的加速度传感器作为振动测量装置的情况下优选采用的用户界面。另外,用户界面UI02b也能够应用于采用了IMU作为振动测量装置的情况。
用户界面UI02b具备测定开始按钮UI12、测定时间指定窗UI50以及停止开关UI45。用户界面UI02b进一步地具备程序序号指定窗UI62、最大频率显示UI29、最大加速度程序Gax。
另一方面,用户界面UI02b不具备角速度曲线图Gg、加速度曲线图Ga、输入窗UI31、处理对象曲线图Gsa、开始时间指示UI51、结束时间指示UI52、放大曲线图Gsaa、频率曲线图Gf、频率指定UI123、频率显示UI24以及输入窗UI11、最大频率显示UI26~UI28。通过采用这样的结构,从而用户不会被多个信息困扰,此外,不会进行繁琐的操作,而能够了解能够使残留振动降低的可能性较高的频率(参照UI29)。
停止开关UI45的功能与用户界面UI01、UI02的停止开关UI45的功能相同。测定时间指定窗UI50的功能与用户界面UI02的测定时间指定窗UI50的功能相同。
测定开始按钮UI12是用于使设定装置600以及机器人控制装置300进行图22的步骤S230、S240的处理的开关。作为用于使机器人进行特定动作的程序,使用预先准备并存储于设定装置600的ROM640的程序之中、经由程序序号指定窗UI62输入了对应的序号的程序。作为预先准备的程序,能够准备使机器人动作的条件(例如,动作的方向、机器人的姿势)不同的各种各样的程序。
最大频率显示UI29显示在特定动作之后的残留振动中在X轴方向、Y轴方向、Z轴方向的各加速度的频率之中与具有最大的功率的一个频率对应的参数。通过进行这样的处理,从而用户不考虑控制对象物在哪一方向上较大地振动,而能够了解在残留振动之中具有最大的功率的频率、即应该降低的振动的频率。
最大加速度曲线图Gax基于从加速度传感器接收到的三轴的加速度信息而示出X轴、Y轴、Z轴的方向的加速度之中、具有最大的功率的频率所属的轴的加速度的时间变化。在进行振动降低处理并进行了加速度的测量的情况下,与不进行振动降低处理而进行了加速度的计量的情况相比,显示于最大加速度曲线图Gax的加速度的振幅应该被降低。用户能够通过最大加速度曲线图Gax的显示直观地了解不进行振动降低处理的情况下和进行振动降低处理的情况下的结果的差异。
另外,使图27、图37A、图37B的用户界面UI01、UI02、UI02b经由作为设定装置发挥功能的机器人示教装置600的用于操作机器人的触摸显示器602上的显示而被显示。即,在触摸显示器602上切换地显示用于操作机器人的画面和用于振动降低功能的设定的画面。画面的切换能够通过各画面的用户界面来进行。然后,经由机器人示教装置600的触摸显示器602的显示,输入各指示。
通过采用这样的方式,从而能够经由用户使用惯了的用于操作机器人的显示,调出作为操作部发挥功能的显示(参照图27、图37A、图37B的用户界面UI01、UI02、UI02b),测定对象物的对象振动频率。
另外,在本说明书中,图10中的框架F100b的一部分P703和支柱F400b的一部分P704也被称为“通过机器人而振动的部位”。安装于框架F100b的振动测量装置700(参照P703)以及安装于支柱F400b的振动测量装置700(参照P704)也被称为“第一检测器”。基于来自这样的振动测量装置700的输出设定振动降低功能的处理并通过滤波处理部340而生成的转矩控制信号也被称为“第二控制信号”。图2的滤波处理部340也被称为“控制信号改变部”。
在本说明书中,在图10中安装于机器人100b的臂110b的振动测量装置700(参照图10的P702)以及在图15中安装于机器人100的臂110的前端部的振动测量装置700也被称为“第二检测器”。基于来自这样的振动测量装置700的输出设定振动降低功能的处理并通过滤波处理部340而生成的转矩控制信号也被称为“第三控制信号”。
支承台560b作为“上述机器人的作业对象即工件由上述机器人放置的场所、由上述机器人移动的上述工件至进行上述移动所放置的场所以及上述机器人对上述工件进行作业的场所之中的一个以上的场所”发挥功能。
安装于框架F100b的振动测量装置700(参照P703)、安装于支柱F400b的振动测量装置700(参照P704)以及机器人控制装置300和设定装置600(机器人示教装置600)也被称为“控制系统”。测定部740和输出部750也被称为“输出部”。第一安装部760~第四安装部790也被称为“安装部”。
(4)多个对象振动频率的测定以及设定:
图38是示出振动降低功能的设定的顺序的其它例子的流程图。由于图38的步骤S210~S260的处理与图22所示的步骤S210~S260的处理相同,因此关于步骤S210~S260的处理,省略说明。通过至步骤S260的处理,设定应该从转矩控制信号降低的第一个频率(参照图3的F11、F21、F31)。
在步骤S330中,与步骤S230同样地,在机器人控制装置300中执行在步骤S220中所制作的程序,机器人按照程序进行特定动作。更具体地,控制信号生成部310(参照图2)接受表示特定动作的执行的指示的指令,根据该指令以及附属于该指令的参数,输出位置控制信号。
位置控制部320、速度控制部330、滤波处理部340、转矩控制部350和伺服放大器360按照位置控制信号使机器人100的伺服电动机410驱动(参照图2)。只是,在步骤S330中,滤波处理部340进行除去在步骤S260中所设定的特定的频率成分的处理,改变从速度控制部330接收到的转矩控制信号,并向转矩控制部350输出。
在步骤S340中,通过与步骤S240同样的处理来测定特定动作的结束后的残留振动。在步骤S350中,通过与步骤S250同样的处理而在设定装置600中处理基于步骤S330的特定动作的执行的振动的测定结果,使处理结果显示在显示器602(参照图27)。
图39是相当于在图38的步骤S250中显示的放大曲线图Gsaa(参照图27以及图31)的曲线图。只是,为了使技术的理解容易,在此,示出X轴、Y轴、Z轴的所有的加速度Ax、Ay、Az。
图40是相当于在图38的步骤S250中显示的频率曲线图Gf(参照图27以及图32)的曲线图。只是,为了使技术的理解容易,在此,示出X轴、Y轴、Z轴的所有的加速度Ax、Ay、Az的高速傅立叶变换的结果。
图41是相当于在图38的步骤S350中显示的放大曲线图Gsaa(参照图27以及图31)的曲线图。只是,为了使技术的理解容易,在此,示出X轴、Y轴、Z轴的所有的加速度Ax、Ay、Az。
图42是相当于在图38的步骤S350中显示的频率曲线图Gf(参照图27以及图32)的曲线图。只是,为了使技术的理解容易,在此,示出X轴、Y轴、Z轴的所有的加速度Ax、Ay、Az的高速傅立叶变换的结果。
如若比较图39与图41、图40与图42则可知的那样,可知通过图38的步骤S260中的设定而使最大的Z轴方向的加速度Az(由单点划线示出)的34Hz附近的振动降低了(特别是参照图40以及图42)。
在图38的步骤S355中,用户确认用户界面UI01的放大曲线图Gsaa、频率曲线图Gf、最大频率显示UI25(参照图27),判定是否充分降低了残留振动。在充分降低了残留振动的情况下,在步骤S357中,按照在步骤S260中所进行的参数Param1的设定来运用机器人。
另一方面,在步骤S355中,在未充分降低残留振动的情况下,使处理向步骤S360推进。在步骤S360中,用户确认用户界面UI01的放大曲线图Gsaa、频率曲线图Gf、最大频率显示UI25(参照图27、图41、图42),确定在剩余的振动之中具有最大的功率的频率。然后,用户经由设定装置600的触摸显示器602、按键604以及跟踪点606使该频率作为应该除去的频率成分向机器人控制装置300追加地输入。机器人控制装置300将该频率作为规定的序号的振动降低功能的参数Param2来存储(参照图3的F32)。
在步骤S430中,与步骤S230、S330同样地,在机器人控制装置300中执行在步骤S220中所制作的程序,机器人按照程序进行特定动作。只是,在步骤S430中,滤波处理部340进行除去在步骤S260和步骤S360中所设定的两个频率成分的处理,改变从速度控制部330接收到的转矩控制信号,并向转矩控制部350输出。
在步骤S440中,通过与步骤S240、S340同样的处理来测定特定动作的结束后的残留振动。在步骤S450中,通过与步骤S250、S350同样的处理而在设定装置600中处理基于步骤S430的特定动作的执行的振动的测定结果,使处理结果显示在显示器602(参照图27)。
图43是相当于在图38的步骤S450中显示的放大曲线图Gsaa(参照图27以及图31)的曲线图。只是,为了使技术的理解容易,在此,示出X轴、Y轴、Z轴的所有的加速度Ax、Ay、Az。
图44是相当于在图38的步骤S450中显示的频率曲线图Gf(参照图27以及图32)的曲线图。只是,为了使技术的理解容易,在此,示出X轴、Y轴、Z轴的所有的加速度Ax、Ay、Az的高速傅立叶变换的结果。
如若比较图41与图43、图42与图44则可知的那样,可知通过图38的步骤S360中的设定而使最大的Z轴方向的加速度Az(由单点划线示出)的31Hz附近的振动降低了(特别是参照图42以及图44)。
在步骤S455中,用户确认用户界面UI01的放大曲线图Gsaa、频率曲线图Gf、最大频率显示UI25(参照图27),判定是否充分降低了残留振动。在充分降低了残留振动的情况下,在步骤S457中,按照在步骤S260、S360中所进行的参数Param1、Param2的设定来运用机器人。
通过采用这样的方式,从而用户能够基于触摸显示器602上的用户界面UI01,在比较设定前后的振动的基础之上,在必要的情况下,进行追加的频率的设定。即,用户能够在对在步骤S230中特定动作所引起的振动和基于从指示特定动作的转矩控制信号降低对象振动频率成分而得到的转矩控制信号的动作所引起的步骤S330中的振动进行比较的基础之上,在必要的情况下,进行追加的频率的设定。
另一方面,在步骤S455中,在未充分降低残留振动的情况下,使处理向步骤S470推进。在步骤S470中,用户与维护服务提供者联系。
(5)使用了力觉传感器的对象振动频率的测定以及设定:
在以上,对将振动测量装置安装在包含机器人的各部分并进行振动降低功能的设定的方式进行了说明。但是,在机器人具备力觉传感器的情况下(参照图1的190以及图10的190b),代替振动测量装置,也能够使用机器人具有的力觉传感器进行振动的测量。
力觉传感器190能够测定作用于末端执行器200的X轴、Y轴、Z轴的三轴方向的力Fx、Fy、Fz和绕X轴、Y轴、Z轴的转矩Tx、Ty、Tz。在此,对以下方式进行说明:代替振动测量装置700输出的X轴、Y轴、Z轴方向的加速度和分别以X轴、Y轴、Z轴方向为转动的中心的角速度,而使用通过力觉传感器190得到的X轴、Y轴、Z轴的三轴方向的力Fx、Fy、Fz和绕X轴、Y轴、Z轴的转矩Tx、Ty、Tz,测量基于特定动作的振动,进行振动降低功能的设定。若采用这样的方式,则能够有效地活用设置于作为控制对象物的机器人的力觉传感器,进行对象振动频率的测定。
图45是示出用于指定处理内容的输入和用于处理结果的输出的其它用户界面UI03以及曲线图Gid的图。用户界面UI03具备输入窗UI91、放大曲线图Gsab、频率曲线图Gf00以及频谱显示UI94fx。
输入窗UI91是用于选择X轴、Y轴、Z轴的三轴方向的力Fx、Fy、Fz和绕X轴、Y轴、Z轴的转矩Tx、Ty、Tz的任一方的用户界面。在此,选择X轴方向的力Fx。输入窗UI91相当于图27的用户界面UI01中的输入窗UI31。
放大曲线图Gsab是放大地示出在输入窗UI91中选择出的测定结果的残留振动的曲线图。放大曲线图Gsab相当于图27的用户界面UI01中的放大曲线图Gsaa。在图45中,放大地示出特定动作后的X轴方向的力Fx的残留振动。
频谱显示UI94fx示出相对在输入窗UI31中选择出的测定值的时间变化(X轴方向的力Fx的时间变化)进行了短时间傅立叶变换的结果。在频谱显示UI94fx中,横轴表示时间,纵轴表示频率。由颜色的变化表示各频率的每个时间的功率的大小。通过采用这样的方式,从而用户能够了解频率成分的功率根据时刻变化的方式。可知在图45的例子中在频谱显示UI94fx中表示的时间区间之中、在中央附近的时刻在60Hz附近出现功率的峰值。另外,在图45中,为了使技术的理解容易,使频谱显示UI94fx中的颜色的变化设为两阶段的变化。
频率曲线图Gf00示出在时间轴方向上将表示于频谱显示UI94fx的结果合计后的结果(频数分布)。在频率曲线图Gf00中,纵轴表示频率,横轴表示强度。图45中的频率曲线图Gf00与图27中的频率曲线图Gf对应。
曲线图Gid是显示在机器人中执行的指令之中、与在振动的测定对象的时间区间完成执行的最新的指令的步骤对应的显示的曲线图。其结果,用户能够了解当前处理推进至哪一个指令。若采用这样的方式,则用户能够在通过多个指令进行特定动作并进行测定时,确认指示使残留振动产生的特定动作的指令,并了解对象振动频率。在图45的例子中,指令ID2.0的指令是完成执行的最新的指令。
图46是示出用于指定处理内容的输入和用于处理结果的输出的其它用户界面UI04以及曲线图Gid的图。曲线图Gid的功能与图45所示的曲线图Gid的功能相同。
图46的用户界面UI04具备频谱显示UI94fx、UI94fy、UI94fz、UI94tx、UI94ty、UI94tz。另一方面,用户界面UI04不具备输入窗UI91、放大曲线图Gsab、频率曲线图Gf00。
频谱显示UI94fx示出相对X轴方向的力Fx的时间变化进行了短时间傅立叶变换的结果。频谱显示UI94fx的内容与图45所示的频谱显示UI94fx的功能相同。频谱显示UI94fy示出相对Y轴方向的力Fy的时间变化进行了短时间傅立叶变换的结果。频谱显示UI94fz示出相对Z轴方向的力Fz的时间变化进行了短时间傅立叶变换的结果。
频谱显示UI94tx示出相对X轴方向的转矩Tx的时间变化进行了短时间傅立叶变换的结果。频谱显示UI94ty示出相对Y轴方向的转矩Ty的时间变化进行了短时间傅立叶变换的结果。频谱显示UI94tz示出相对Z轴方向的转矩Tz的时间变化进行了短时间傅立叶变换的结果。
即,用户界面UI04能够对相互不同的多个方向的力、转矩的振动显示各频率成分的功率的显示。通过采用这样的方式,从而用户能够了解在相互不同的多个方向上频率成分的功率根据时刻变化的方式。
另外,在图45以及图46的例子中,频谱显示UI94fx~fz、UI94tx~tz示出30Hz以上的频率区域。但是,频谱显示UI94fx~fz、UI94tx~tz也可以示出30Hz以下的区域。即,能够根据测定的振动来设定频谱显示UI94fx~fz、UI94tx~tz提示的频率区域。
另外,在本说明书中,控制信号生成部310也被称为“受理部”。位置控制部320、速度控制部330、滤波处理部340、转矩控制部350和伺服放大器360也被称为“执行部”。伺服电动机410也被称为“驱动部”。振动测量装置700以及力觉传感器190、190b也被称为“测定部”。作为设定装置600的功能部的测定结果受理部613也被称为“测定结果受理部”。机器人控制装置300和设定装置600(机器人示教装置600)作为“控制装置”发挥功能。
指示相互不同的多个动作的指令与其参数的多个组合作为“动作相互不同的多个种类的上述特定动作的执行的指示”发挥功能。指定驱动的机器人的臂的关节的指令与参数的组合作为“包含上述多个关节之中的一个以上的关节的指定的上述特定动作的执行的指示”发挥功能。
另外,在本说明书中,设定装置600的受理部611也被称为“受理部”。图22的步骤S230中的程序的执行的指示也被称为“第一指示”。触摸显示器602、按键604以及跟踪点606也作为“操作部”发挥功能。频率曲线图Gf以及最大频率显示UI25作为“与控制对象物的对象振动频率相关的信息”发挥功能。设定装置600的显示器602也被称为“显示部”。设定装置600的显示控制部615也被称为“显示控制部”。由开始时间指示UI51和结束时间指示UI52所指定的时间区间也被称为“表示控制对象物的振动的时间区间”或者“某一时间区间”。
向输入窗UI11输入的数据文件的指定也被称为“第二指示”。振动测量装置700也被称为“测定部”。步骤S250中的用户界面UI01也被称为“基于上述振动数据的显示”。步骤S350中的用户界面UI01作为“基于表示基于从对成为上述时间区间的上述控制对象物的上述振动的原因的动作进行了指示的第一控制信号降低特定的频率成分而得到的第二控制信号而动作的上述控制对象物的振动的振动数据的显示”发挥功能。
由最大频率显示UI25显示的频率作为“表示上述对象振动频率的至少一个的参数”发挥功能。开始时间指示UI51的位置的指定作为“指定上述时间区间的开始时刻的指示”发挥功能。
向输入窗UI31、UI91的对象的指定的输入作为“指定上述表示的对象振动频率的振动的方向的轴指定”发挥功能。处理对象曲线图Gsa、放大曲线图Gsaa、频率曲线图Gf、频率显示UI24、最大频率显示UI25也被称为“与上述所指定的方向的振动的上述对象振动频率相关的信息”。
包含频谱显示UI94fx、UI94fy、UI94fz、UI94tx、UI94ty、UI94tz的用户界面UI04也被称为“频谱显示部”。X轴、Y轴、Z轴作为“相互不同的多个方向”发挥功能。曲线图Gid作为“与最新的指令的步骤对应的显示”发挥功能。
(6)向其它机器人系统的振动测量装置的安装:
在上述实施方式中,使振动测量装置安装于降低振动的对象即机器人100、100b、构成包含该机器人的机器人系统的照相机400、400b以及安装它们的框架F100b、支柱F400b(参照图10的P701~P706)。但是,也能够在降低振动的对象即机器人、包含该机器人的机器人系统的结构要素以外的场所安装振动测量装置。
图47是示出并列地配置的两组机器人系统RS100b、RS100c的图。两个机器人系统RS100b、RS100c可以是负责用于生产相同产品的上游和下游的生产工序的机器人,也可以是包含于用于生产不同的产品的不同的生产线的机器人。
构成机器人系统RS100b的机器人100b以及框架F100b的结构正如已经说明的那样(参照图10)。构成机器人系统RS100c的机器人100c以及框架F100c的结构分别与机器人100b以及框架F100b的结构相同。代替表示机器人系统RS100b的结构要素的符号中的b,而使用对与机器人系统RS100b的各结构要素对应的机器人系统RS100c的各结构要素标注c的机器人系统。
机器人系统RS100c的末端执行器200c通过旁边的机器人系统RS100b的机器人100b的活动而可能振动。此外,机器人系统RS100c的照相机400c以及支承台560c也通过旁边的机器人系统RS100b的机器人100b的活动而可能振动。其结果,通过旁边的机器人系统RS100b的机器人100b而可能使机器人100c的活动的精度下降,此外,使下一动作开始定时延迟。因此,在此说明的实施方式中,在以机器人系统RS100b为对象的图22的振动降低功能的设定中,以不使机器人系统RS100c的结构要素振动的方式,决定应该除去的频率成分。
在图22的步骤S210中,在测定对象物安装振动测量装置。例如,在机器人系统RS100c的框架F100c安装振动测量装置700(参照图47的P803)。然后,对机器人系统RS100b进行步骤S220以下的处理。其结果,能够将能够生成不易使框架F100c振动的转矩控制信号的对象频率设定在机器人系统RS100b的机器人控制装置的滤波设定部345(参照图2)。
在图22的步骤S210中,例如,关于机器人系统RS100b,也能够在机器人系统RS100c中在安装有照相机400c的支柱F400c安装振动测量装置700(参照图47的P804)。然后,进行步骤S220以下的处理。其结果,能够将能够生成不易使安装于支柱F400c的照相机400c振动的转矩控制信号的对象频率设定在机器人系统RS100b的机器人控制装置的滤波设定部345(参照图2)。
同样地,在图22的步骤S210中,例如,也能够在机器人系统RS100c的支承台560c安装振动测量装置700(参照图47的P804)。支承台560c是装载机器人系统RS100c的处理对象即工件W02的构造。然后,对机器人系统RS100b进行步骤S220以下的处理。其结果,能够将能够生成不易使支承台560c以及其上的工件W02振动的转矩控制信号的对象频率设定在机器人系统RS100b的机器人控制装置的滤波设定部345(参照图2)。
同样地,也能够使振动测量装置安装于包含于机器人系统RS100c的照相机400c(参照图47的P805)、末端执行器200c(参照图47的P801)、臂110c(参照图47的P802)。其结果,能够将能够生成不易引发安装有振动测量装置的这些部位的振动的转矩控制信号的对象频率设定在机器人系统RS100b的机器人控制装置的滤波设定部345(参照图2)。
另外,在本说明书中,图47中的机器人系统RS100c的各部位P801~P806也被称为“通过机器人而振动的部位”。安装于这些部位的振动测量装置700也被称为“第一检测器”。基于来自振动测量装置700的输出来设定振动降低功能的处理并通过滤波处理部340而生成的转矩控制信号也被称为“第二控制信号”。
D.变形例:
D1.变形例1:
(1)在上述实施方式中,存在多个在在先的控制信号与在后的控制信号的期间输出的第三控制信号(参照图6以及图8)。但是,也可以在在先的控制信号与在后的控制信号的期间,只输出一个第三控制信号。
(2)在上述实施方式中,存在多个使不同的频率成分降低而生成的第二控制信号(参照图3的序号1~15)。但是,也可以采用只生成并应用一个降低了频率成分的第二控制信号的方式。
(3)在上述实施方式中,将在先的控制信号和在后的控制信号加权平均而得到第三控制信号。但是,也能够考虑在先的控制信号和在后的控制信号以外的要素来决定第三控制信号。
(4)在上述实施方式中,在机器人100的臂110的前端的位置的控制信号切换前后的偏差和机器人100的臂110的前端的速度的控制信号切换前后的偏差均小于阈值的情况下,进行控制信号的切换(参照图9)。但是,控制信号的切换也可以使关于驱动机器人的电动机的转动位置的偏差和速度的偏差分别变为规定的阈值以下作为条件。此外,在满足位置的偏差比阈值小这样的条件的情况下,也可以不依据速度偏差切换控制信号。
(5)在上述实施方式中,作为第二控制信号生成部的滤波处理部340,使用带除滤波器,进行频率成分的除去。但是,也能够采用第二控制信号生成部使用陷波滤波器、带通滤波器从第一控制信号生成第二控制信号的方式。另外,在从第一控制信号生成第二控制信号时,除了将特定的频率成分除去的方式之外,也能够采用将特定的频率成分降低的方式。
(6)在上述实施方式中,使振动降低功能相对转矩控制信号进行。但是,振动降低功能也能够应用于加速度的控制信号、电流量,也能够应用于速度控制信号、位置控制信号。在振动降低功能中,对成为对象的控制信号进行傅立叶变换,降低控制信号中的特定的频率成分,进行逆变换而生成新的控制信号。因此,能够对处于基于在上述例示出的转矩控制信号通过微积分以及比例而能够变换的关系的各种参数应用振动降低功能。
(7)关于多轴机器人,能够将在每个轴不同的频率作为应该从控制信号降低的频率来设定(参照图2的340、345)。在这样的方式中,关于多个关节的各个关节,滤波处理部340接收应该从滤波设定部345除去的一个以上的频率的控制信号。然后,滤波处理部340对速度控制部330对多个关节的各个关节所输出的转矩控制信号进行将对应于来自滤波设定部345的控制信号的一个以上的频率成分除去的处理,生成并输出新的转矩控制信号。关于多个关节的各个关节,滤波处理部340也可以在进行从在先的转矩控制信号向在后的转矩控制信号的切换时,通过这两个转矩控制信号的值的加权平均,生成并输出第三转矩控制信号的值。若采用这样的方式,则在应该通过关节(轴)降低的频率不同的情况下,能够分别有效地降低各轴的振动。
另外,在上述的方式中,也可以使应该从控制信号降低的频率成分在两个以上的轴一致。在本说明书中,将关于某一关节(轴)应该降低的频率成分不限定于关于其它关节(轴)应该降低的频率而可以进行设定记载为在每个关节(轴)设定的应该降低的频率是“独立”的。在可以独立地设定关于各个关节(轴)应该降低的频率成分的方式中,也能够偶然或者有意地对多个关节设定同一频率成分。
另一方面,也能够对多轴机器人的各轴以同一频率进行振动降低处理(参照图2的340、345)。在多轴机器人中,在应该协调地控制各轴的情况下,当对每个轴赋予具有特定的频率成分的控制信号或者赋予不具有特定的频率成分的控制信号时,有时产生预测不到的转矩变动、路径的位置偏离等。因此,通过对多轴机器人的各轴以同一频率进行振动降低处理而能够降低产生这样的事态的可能性。
进一步地,关于多轴机器人的各轴,能够设定不进行振动降低处理的轴和进行振动降低处理的轴(参照图2的340、345)。在这样的方式中,滤波处理部340受理多个关节之中、应该进行振动降低处理的一个以上的一部分的关节的指定。另外,滤波处理部340在受理多个关节之中、不进行振动降低处理的一个以上的一部分的关节的指定的这样的方式中,也可以受理应该进行振动降低处理的一个以上的一部分的关节的指定。然后,滤波处理部340对应该进行振动降低处理的一个以上的一部分的关节进行振动降低处理,对其它关节不进行振动降低处理。
通过采用这样的方式,从而能够对使机器人整体振动的影响的程度较高的轴(例如,图1的X11、X12那样的、接近于支撑机器人的基部的轴)进行振动降低处理,使机器人整体的振动降低。另一方面,能够对使机器人整体振动的影响的程度较低的轴(例如,图1的X15那样的臂的前端附近的轴)不进行振动降低处理,而提高抓住工件的动作等的基于末端执行器的作业的精度。
(8)本公开并不限于在机器人中想要降低的振动的振动频率的测定,也可以应用于对在进行自动控制而使物理性状态变化的各种各样的机械中想要降低的振动的振动频率进行测定的情况。
D2.变形例2:
(1)在上述实施方式中,在满足包含未输入应该执行频率成分的降低的内容的指示的第一条件的情况下,通过滤波处理部340输出未使频率成分降低的第一控制信号。进一步地,该第一条件也能够包含进行了规定的设定、未进行规定的设定等其它条件来作为下位的附加条件。
作为下位的附加条件,例如,可列举(a)输入了不执行频率成分的降低的内容的指示。作为下位的附加条件,除了(a)之外,进一步地,可列举(b)输入了预先决定的密码、(c)输入了预先决定的ID和与该ID对应的密码、(d)经由作为预先决定的设定装置的硬件(参照图1的600)而输入了(a)的指示等。也可以使这些下位条件组合使用。
此外,不执行频率成分的降低的内容的指示可以是明示性指示,也可以是暗示性指示。作为暗示性指示,例如,存在不认可使选择性地执行“应该执行频率成分的降低的内容的指示”的指示、即“应该执行的频率成分的降低的内容的指示”并存的指示。作为这样的指示,例如,可列举“应该以进行准确的位置控制的模式而动作的指示”。
此外,对是否满足了“未输入应该执行频率成分的降低的内容的指示”进行判断的结构要素(CPU的功能部等)在预先决定的长度的时间在未输入应该执行频率成分的降低的内容的明示性或者暗示性指示的情况下,也可以判断为满足了“未输入应该执行频率成分的降低的内容的指示”。另一方面,也可以不设置时间的限制。即,在输入了应该执行频率成分的降低的内容的明示性或者暗示性指示时,才开始判断为不再满足“未输入应该执行频率成分的降低的内容的指示”,在此以外的情况下,也可以判断为满足了“未输入应该执行频率成分的降低的内容的指示”。
(2)在上述实施方式中,在满足包含输入了应该执行频率成分的降低的内容的指示的第二条件的情况下,通过滤波处理部340输出第二控制信号。进一步地,该第二条件也能够包含进行了规定的设定、未进行规定的设定等其它条件来作为下位的附加条件。
作为下位的附加条件,例如,可列举(b)输入了预先决定的密码、(c)输入了预先决定的ID和与该ID对应的密码、(d)经由作为预先决定的设定装置的硬件(参照图1的600)而输入了应该执行频率成分的降低的内容的指示等。也可以使这些下位条件组合使用。
此外,执行频率成分的降低的内容的指示可以是明示性指示,也可以是暗示性指示。作为暗示性指示,例如,存在不认可使选择性地执行“不执行频率成分的降低的内容的指示”的指示、即“不执行的频率成分的降低的内容的指示”并存的指示。作为这样的指示,例如,可列举“应该以进行高速的运行的模式而动作的指示”、“应该以进行安静的运行的模式而动作的指示”。
(3)在上述实施方式中,在实施振动降低处理时,使图13所示的显示Dvr显示于显示器602。但是,在使降低了规定的频率成分的第二控制信号从控制信号切换部输出的情况下,显示于显示部的显示也可以是其它方式。例如,也能够采用如下方式:具备灯作为显示部,在输出降低了规定的频率成分的第二控制信号的情况下,灯点亮。此外,也能够采用如下方式:在输出降低了规定的频率成分的第二控制信号的情况下,不进行任何显示。
(4)在上述实施方式中,滤波处理部340在满足第三条件的情况下输出未降低频率成分的第一控制信号(参照图11以及图12),该第三条件包含满足输入了应该执行频率成分的降低的内容的指示和满足图11所示的预先决定的下位条件这两者。但是,进一步地,第三条件也能够包含进行了规定的设定、未进行规定的设定等其它条件来作为下位的附加条件。
另外,在上述实施方式中,在执行连续路径控制(CP控制)的情况下,不执行振动降低处理(参照图11的左栏、第七行)。但是,在执行连续路径控制的情况下,也可以执行振动降低处理。
(5)在上述实施方式中,力觉传感器190能够测定作用于末端执行器200的X轴、Y轴、Z轴的三轴方向的力Fx、Fy、Fz和绕X轴、Y轴、Z轴的转矩Tx、Ty、Tz。但是,力检测部可以是只能够检测一轴的力的方式,也可以是只能够检测一轴的转矩的方式。此外,力检测部也可以是能够检测两轴的力、转矩的方式。此外,能够采用能够检测三个以下的数量的轴的力和三个以下的数量的轴的转矩的任意的组合的方式。
(6)本公开并不限于机器人的控制,在进行自动控制的各种各样的机械中可以应用。
D3.变形例3:
(1)在本说明书中,“设置于机器人的测定部”这样的记载包含预先作为机器人的结构的一部分而组入的测定部和在测定时相对机器人安装的测定部。
(2)在上述实施方式中,设定装置600以及机器人控制装置300也能够受理应该执行一个特定动作的内容的指示,此外,也能够受理应该连续地执行多个特定动作的内容的指示。然后,设定装置600以及机器人控制装置300能够在不同的定时受理应该执行一个特定动作的内容的指示。然后,在这些不同的定时指示的特定动作可以是相同特定动作,也可以是不同的种类的特定动作。即,作为受理部的受理部611能够受理多个种类的特定动作的执行的指示,但该受理可以连续地进行,也可以逐一个在不同的定时进行。进一步地,也可以使受理部(参照图15的受理部611)以及执行部(参照图2的位置控制部320、速度控制部330、滤波处理部340、转矩控制部350、伺服放大器360)构成为只能够受理并执行一个特定动作。
(3)作为特定动作的多个动作,动作的结束时的机器人的姿势相同,至动作结束时的姿势的动作(例如,动作的路径、速度)能够包含不同的多个动作。
(4)也可以不指定关节而通过指定臂的前端的位置、活动的方法来确定特定动作。
(5)本公开并不限于在机器人中想要降低的振动的振动频率的测定,也可以应用于对在进行自动控制而使物理性状态变化的各种各样的机械中想要降低的振动的振动频率进行测定的情况。
D4.变形例4:
(1)在上述实施方式中,作为“与对象振动频率相关的信息”,使频率曲线图Gf、最大频率显示UI25、UI29、频谱显示UI94fx~fz、UI94tx~94tz等显示于显示器602。如这样,“与对象振动频率相关的信息”可以是对象振动频率本身,也可以是能够唯一确定对象振动频率的某种参数。此外,也可以是表示包含对象振动频率的振动的曲线图等。
此外,“振动”可以是施加于作为控制对象物的机器人的关节的力、转矩的振动,可以是测定对象物的结构部位的加速度的振动,可以是速度的振动,也可以是位置的振动。
(2)在上述实施方式中,基于力觉传感器190、190b的测定值,进行频谱显示。但是,也能够采用基于加速度、角速度的测定值进行频谱显示的方式。此外,也能够采用基于力觉传感器的测定值使在频率曲线图Gf中具有最大的功率的频率由数值自动地示出的方式。即,用户界面UI01~UI04也能够基于加速度、角速度的测定值来显示,也能够基于力、转矩的测定值来显示。
(3)在上述实施方式中,机器人示教装置600也作为设定装置发挥功能。但是,进行振动降低功能的设定的装置也可以是专用的装置。此外,进行振动降低功能的设定的装置也可以通过在通用的个人计算机、智能手机安装用于进行振动降低功能的设定的应用软件来实现。
(4)在上述实施方式中,用户界面UI01指定数据文件,进行振动降低功能的设定处理。但是,也可以不取得预先测定并生成的数据,而使机器人动作,从该动作生成数据,并进行处理,从而进行振动降低功能的设定。
此外,在上述实施方式的一部分中,通过作为第一指示的图22的步骤S230中的程序的执行的指示,使与控制对象物的对象振动频率相关的信息显示于显示部(参照图22的步骤S250)。但是,成为显示与控制对象物的对象振动频率相关的信息的契机的第一指示,可以是处理振动的测定结果的指示,也可以是显示与控制对象物的对象振动频率相关的信息的指示(参照图22的步骤S250)。此时,振动的测定结果的处理可以基于刚刚之前所进行的特定动作(参照图22的步骤S230)的数据来进行,也可以基于根据过去所进行的特定动作而制作的数据来进行(参照图27的UI11)。即,第一指示只要是设想使与控制对象物的对象振动频率相关的信息显示于显示部,用户进行的指示即可。
(5)在上述实施方式中,在图38的步骤S250中显示基于在除去特定的频率成分之前的特定动作的残留振动的测定结果,这之后,在步骤S350、S450中显示基于除去了特定的频率成分的特定动作的残留振动的测定结果。但是,也能够采用如下方式:不进行根据基于未降低特定的频率成分的第一控制信号的动作的振动数据的显示,而进行根据基于降低了特定的频率成分的第二控制信号的动作的振动数据的显示。
(6)在上述实施方式中,成为处理对象的时间区间的开始时间指示UI51在默认下是从控制信号生成部310发出来指示特定动作的结束的位置控制信号的定时。即,记录有振动的测定结果的数据自身包含比“基于此而决定控制对象物的对象振动频率的振动数据的时间区间”靠前的时刻的控制对象物的振动的数据(在对象振动频率的决定时不被考虑的数据)。但是,代替这样的方式,也能够采用如下方式:从“基于此而决定控制对象物的对象振动频率的振动数据的时间区间”的开始定时,开始测定。作为表示控制对象物的振动的时间区间的某一时间区间,可以自动地被设定,用户也可以自行设定。
(7)在上述实施方式中,成为决定控制对象物的对象振动频率的基础的数据的时间区间是未对控制对象物发出使驱动的控制信号的时间区间。但是,准备成为决定控制对象物的对象振动频率的基础的信息的时间区间也能够包含对控制对象物发出使等速运动的控制信号的时间区间。
若采用这样的方式,则能够显示表示基于应该进行等速运动的时间区间的振动数据而计算出的对象振动频率的参数。因此,用户能够了解在不振动而应该进行等速运动的状态下使控制对象物最大地振动的可能性较高的对象振动频率。另外,等速直线运动和等速转动运动包含于“等速运动”。另外,在本说明书中,“等速”意思是速度的变化在5%以内。
(8)在上述实施方式中,成为处理对象的时间区间的开始时间指示UI51在默认下是从控制信号生成部310发出来指示特定动作的结束的位置控制信号的定时。但是,也能够采用不会收到来自装置的开始时刻的提示而用户自行指定开始时刻的方式。
此外,也能够采用如下方式:在输入了应该进行振动降低功能的设定的内容的指示的情况下,不接受指示振动数据的一部分的指示、取得所指定的振动数据的一部分的指示,而显示控制部将表示基于振动数据所决定的对象振动频率的一个的参数显示在显示部。
此外,例如,也能够采用如下方式:在仅执行一个特定动作并测定振动的情况下,不进行与最新的指令的步骤对应的显示(参照图45以及图46的Gid)。
(9)本公开并不限于在机器人中想要降低的振动的振动频率的测定,也可以应用于对在进行自动控制而使物理性状态变化的各种各样的机械中想要降低的振动的振动频率进行测定的情况。
D5.变形例5:
(1)在上述实施方式中,为了测量照相机400b的振动,使振动测量装置700安装于安装有照相机400b的支柱F400b(参照图10的P704以及图36)。但是,也可以在测量拍摄部的振动时使第一检测器安装于能够拍摄图像的拍摄部(参照图10的P705)。
另外,拍摄部可以是拍摄静止图像的照相机,也可以是拍摄动态图像的照相机。即,照相机拍摄的图像可以是静止图像,也可以是动态图像。
(2)在上述实施方式中,在控制对象的机器人和控制对象的机器人以外的构造这两者安装振动测量装置700。然后,基于双方的测定结果,实施振动降低处理。但是,也能够采用如下方式:作为控制信号改变部的滤波处理部340不进行基于安装于控制对象的机器人的第二检测机的频率成分的降低。
(3)在上述实施方式中,振动测量装置700安装于机器人的臂110b(参照图10的P702)。但是,也能够使第二检测器安装于通过伺服电动机的驱动不进行移位的、机器人的臂的基部。
(4)在上述实施方式中,振动测量装置700具备分别在第二支承部720能够拆装且能够相互更换的第一~第四安装部760~790(参照图18~图21)。但是,也能够采用如下方式:检测器不具备能够更换的安装部而使输出部自身安装于测定对象部位。
此外,也能够采用如下方式:检测器不具有在外表面示出测量的振动的方向即三个方向的显示(参照图16的745)。
在上述实施方式中,振动测量装置700的输出部750具备的输出端子有线连接于设定装置600。但是,也能够采用使振动测量装置通过无线而与设定装置连接的方式。
(5)在上述实施方式中,对六轴或者四轴的机器人的振动的降低进行了说明。但是,在本说明书中所公开的技术并不限于六轴或者四轴的多轴机器人,也能够应用于打印机、投影仪等、进行控制而使物理性状态变化的各种各样的机械。例如,通过将在本说明书中所公开的技术应用在打印机的印刷头的动作、印刷介质的输送动作,从而也能够降低头与印刷介质的相对位置的变动(振动)。
(6)本公开并不限于为了机器人以及机器人的控制而使用的图像传感器,也可以应用于进行自动控制而使物理性状态变化的各种各样的机械以及对该自动控制造成影响的该机械以外的结构。
本公开并不限于上述的实施方式、实施例、变形例,能够在不脱离其主旨的范围内以各种结构来实现。例如,为了解决上述技术问题的一部分或者全部,或者为了达成上述效果的一部分或全部,能够对与发明内容部分所记载的各种方式中的技术特征对应的实施方式、实施例、变形例中的技术特征适当进行替换、组合。此外,该技术特征若在本说明书中未被描述为必须要的内容,则能够适当删除。
Claims (12)
1.一种控制装置,其特征在于,
所述控制装置具备控制信号改变部,所述控制信号改变部能够使基于安装于通过机器人而振动的部位并检测振动的第一检测器的输出所得到的频率成分的至少一个从用于驱动所述机器人的第一控制信号降低,生成第二控制信号,并输出所述第二控制信号,
所述部位与所述机器人以及设置于所述机器人的末端执行器不同。
2.根据权利要求1所述的控制装置,其特征在于,所述部位是支承所述机器人的框架。
3.根据权利要求1或2所述的控制装置,其特征在于,所述部位是能够拍摄图像的拍摄部和设置有所述拍摄部的构造的至少一方。
4.根据权利要求1所述的控制装置,其特征在于,所述部位是所述机器人的作业对象即工件由所述机器人放置的场所、由所述机器人移动的所述工件至进行所述移动所放置的场所以及所述机器人对所述工件进行作业的场所之中的一个以上的场所。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的控制装置,其特征在于,所述控制信号改变部能够输出使基于安装于所述机器人并检测振动的第二检测器的输出所决定的频率成分的至少一个从所述第一控制信号进一步地降低而得到的所述第二控制信号。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的控制装置,其特征在于,所述控制信号改变部能够使基于安装于所述机器人并检测振动的第二检测器的输出所决定的频率成分的至少一个从所述第一控制信号降低,生成第三控制信号,并切换地输出所述第二控制信号和所述第三控制信号。
7.根据权利要求5或6所述的控制装置,其特征在于,所述第二检测器安装于所述机器人具备的臂。
8.一种控制系统,其特征在于,
所述控制系统具备:
权利要求1至7中任一项所述的控制装置;以及
所述第一检测器,
所述第一检测器具备:
输出部,所述输出部能够输出所述检测出的振动的信息;以及
安装部,所述安装部相对所述输出部能够更换地安装,并能够安装于所述部位。
9.根据权利要求8所述的控制系统,其特征在于,
所述控制系统包含向所述部位的安装方式不同的多个所述安装部。
10.根据权利要求8或9所述的控制系统,其特征在于,所述第一检测器在相互正交的三个方向上能够检测所述第一检测器的加速度,在外表面具有示出所述三个方向的显示。
11.一种机器人,其特征在于,
所述机器人由权利要求1至7中任一项所述的控制装置控制。
12.一种机器人系统,其特征在于,
所述机器人系统具备:
权利要求1至7中任一项所述的控制装置;以及
由所述控制装置控制的机器人。
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