CN109719376B - 机器人系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种机器人系统，其使用机器人轴的转矩信息来高精度地检测处理工具与处理对象物的接触位置。该机器人系统具备：多关节型机器人，其在机械臂前端部保持处理工具，并具备驱动多个驱动轴的多个驱动部；以及机器人控制装置，其控制机器人的多个驱动部，从而控制处理对象物与处理工具的相对位置。机器人控制装置具备：转矩信息检测部，其检测与机器人的多个驱动部的转矩相关的转矩信息；接触位置推定部，其根据转矩信息检测部检测出的多个驱动部中的至少一个驱动部的转矩信息的变化倾向的变化，推定处理对象物与处理工具接触的接触位置；以及位置修正部，其根据接触位置推定部推定出的接触位置来修正机器人的目标位置。

Description

机器人系统
技术领域
本发明涉及一种使处理工具与处理对象物接触来对处理对象物实施预定处理的机器人系统。
背景技术
在专利文献1～4中记载一种点焊系统(机器人系统)，其使点焊枪(处理工具)与工件(处理对象物)接触来对工件实施点焊(预定的处理)。
该点焊系统具备：点焊枪，其具有通过枪轴用电动机进行驱动的可动电极以及与其相对配置的相对电极；以及多关节型机器人，其在机械臂前端部保持点焊枪，并通过多个机器人轴用电动机进行驱动。该点焊系统在使用机器人使工件与点焊枪相对移动后，使点焊枪的可动电极与相对电极朝向工件的打点位置闭合从而在可动电极与相对电极之间间隔工件，通过在两个电极之间施加电压来进行点焊。
在这样的点焊系统中，如果示教位置或机器人或点焊枪的动作程序(作业程序)的工件位置(点焊打点位置)偏离了实际的工件位置，则对工件作用过载而使工件变形，从而导致焊接品质的下降。
为了避免这样的情况，专利文献1～4中记载的点焊系统检测工件与点焊枪的电极的接触，修正点焊枪的目标位置(动作程序的工件位置)。
在进行使点焊枪闭合的动作时如果电极与工件接触，则枪轴用电动机的转矩特性的变化倾向(斜率、每单位时间的转矩变化量)发生变化(增加)。
着眼于该性质，专利文献1以及2所记载的点焊系统在进行使点焊枪闭合的动作时监视枪轴用电动机的转矩，根据转矩特性的变化倾向的变化来推定电机与工件的接触位置，并根据推定出的接触位置来修正点焊枪的目标位置(动作程序的工件位置)。
另外，在进行使点焊枪闭合的动作时如果电极与工件接触，则机器人轴用电动机的转矩也发生变化(增加或减少)。
着眼于该性质，专利文献3以及4所记载的点焊系统在进行使点焊枪闭合的动作时监视机器人轴用电动机的转矩，根据转矩达到阈值时的时刻或位置来修正点焊枪的目标位置(动作程序的工件位置)。
在专利文献1以及2所记载的点焊系统中，使用枪轴的转矩信息检测焊接电极与工件的接触。在这样使用枪轴的转矩信息的方法中，一定需要使可动电极与工件接触，当相对电极与工件接触时无法检测接触。另外，在单独具备控制机器人轴的控制器和控制枪轴的控制器的点焊系统中，在从机器人控制器参照枪轴的转矩信息时会产生延迟。
另外，在专利文献3以及4所记载的点焊系统中，监视电动机转矩是否达到阈值，并非像专利文献1以及2所记载的点焊系统那样监视电动机转矩特性的变化倾向的变化即电极与工件接触的瞬间，因此接触位置的检测精度比专利文献1以及2所记载的点焊系统的检测精度低。
专利文献1：日本特开2011-88175号公报
专利文献2：日本特开2011-152582号公报
专利文献3：日本特开2001-150150号公报
专利文献4：日本特开2012-11403号公报
发明内容
本发明的目的在于提供一种使用机器人轴的转矩信息来高精度地检测处理工具与处理对象物之间的接触位置的机器人系统。
(1)本发明的机器人系统(例如后述的点焊系统1)，使处理工具(例如后述的点焊枪20)与处理对象物(例如后述的工件W)接触来对上述处理对象物实施预定的处理(如后述的点焊)，该机器人系统具备：多关节型机器人 (例如后述的机器人10)，其在机械臂前端部(例如后述的机械臂前端部14) 保持上述处理对象物或上述处理工具，并且具备驱动多个驱动轴(例如后述的机器人轴J1～J6)的多个驱动部(例如后述的机器人轴用电动机15)；以及机器人控制装置(例如后述的机器人控制装置30)，其根据上述机器人的目标位置来控制上述机器人的上述多个驱动部，从而控制上述处理对象物与上述处理工具之间的相对位置，上述机器人控制装置具备：转矩信息检测部(例如后述的转矩信息检测部33)，其检测与上述机器人的上述多个驱动部的转矩相关的转矩信息；接触位置推定部(例如后述的接触位置推定部34)，其根据由上述转矩信息检测部检测出的上述多个驱动部中的至少一个驱动部的转矩信息的变化倾向的变化，推定上述处理对象物与上述处理工具进行接触的接触位置；以及位置修正部(例如后述的位置修正部35)，其根据由上述接触位置推定部推定出的接触位置来修正上述机器人的目标位置。
(2)在(1)记载的机器人系统中，上述机器人的上述多个驱动轴包含上述机械臂前端部侧的手腕轴(例如后述的手腕轴J4～J6)、与上述机械臂前端部相反侧的基本轴(例如后述的基本轴J1～J3)，上述机器人控制装置具备：转矩限制部(例如后述的转矩限制部36)，其限制上述多个驱动部中的至少一个驱动部的转矩；以及控制方式切换部(例如后述的控制方式切换部37)其根据上述机器人在目标位置的姿势，推定在上述处理对象物与上述处理工具接触时上述多个驱动轴受到的力矩S与在上述多个驱动轴产生的波动N之间的S/N 比，根据推定出的S/N比来切换控制方式，上述控制方式切换部在具有推定出的S/N比为第一切换阈值以上的驱动轴时，通过上述接触位置推定部来推定上述处理对象物与上述处理工具的接触位置，通过上述位置修正部来修正上述机器人的目标位置，当没有推定出的S/N比为第一切换阈值以上的驱动轴时，通过上述转矩限制部来限制基本轴的转矩。
(3)在(2)记载的机器人系统中，上述控制方式切换部在没有推定出的 S/N比为第一切换值以上的驱动轴的情况下，当具有推定出的S/N比为第二切换值以上的基本轴时，通过上述转矩限制部来限制基本轴的转矩。
(4)在(3)记载的机器人系统中，还具备进行警报通知的通知部(例如后述的通知部38)，上述控制方式切换部在没有推定出的S/N比为第一切换值以上的驱动轴并且也没有推定出的S/N比为第二切换值以上的基本轴时，使上述通知部进行警报通知。
(5)在(1)～(4)中的任意一项所述的机器人系统中，上述转矩信息的变化倾向的变化可以是上述转矩信息的每单位时间的变化量的变化。
(6)在(1)～(5)中的任意一项所述的机器人系统中，上述转矩信息可以是上述多个驱动部的转矩或驱动电流。
(7)在(1)～(6)中的任意一项所述的机器人系统可以是具备点焊枪来作为上述处理工具，对作为上述处理对象物的工件进行点焊的点焊系统。
根据本发明，能够提供一种使用机器人轴的转矩信息来高精度地检测处理工具与处理对象物之间的接触位置的机器人系统。
附图说明
图1表示本实施方式的点焊系统的结构。
图2是图1所示的机器人控制装置，表示第一实施方式的机器人控制装置的结构。
图3是第一实施方式的机器人控制装置进行的接触位置推定动作的流程图。
图4A表示通过机器人控制装置以在工件的打点位置配置点焊枪的方式对机器人进行了定位的状态。
图4B表示通过焊枪控制装置使点焊枪的电极已与工件的打点位置接触的状态。
图5是表示机器人轴用电动机的转矩特性的概要图。
图6是图1所示的机器人控制装置，表示第二实施方式的机器人控制装置的结构。
图7是第二实施方式的机器人控制装置的控制方式切换动作的流程图。
图8表示本实施方式的变形例的点焊系统的结构。
图9表示本实施方式的其他变形例的点焊系统的结构。
具体实施方式
以下，作为本发明的机器人系统的实施方式的一例，参照附图来说明点焊系统。另外，在各个附图中对相同或相当的部分赋予相同的附图标记。
(点焊系统：机器人系统)
图1表示本实施方式的点焊系统的结构。图1所示的点焊系统1使用机器人10使点焊枪20与工件W相对移动来使点焊枪20与工件W接触，从而对工件W实施点焊。点焊系统1具备机器人10、点焊枪20、控制机器人10的动作的机器人控制装置30、控制点焊枪20的动作的焊枪控制装置40。
机器人10例如是6轴垂直多关节型机器人，具有基座(底座)11、下臂 12、上臂13以及机械臂前端部14。基座11设置在地面上。在基座11上，以能够围绕第1轴(垂直轴)J1旋转，并且能够围绕第2轴(水平轴)J2旋转的方式连结了下臂12的一端侧。将上臂13的一端侧以能够围绕第3轴(水平轴)J3旋转的方式与下臂12的另一端侧连结。将机械臂前端部14以能够围绕垂直于第3轴J3的第4轴J4旋转，并且能够围绕垂直于第4轴J4的第5 轴J5旋转的方式与上臂13的另一端侧连结。在机械臂前端部14上，以能够围绕垂直于第5轴J5的第6轴J6进行旋转的方式安装了点焊枪20。
另外，机器人10不限于6轴垂直多关节型，如果能够使点焊枪20与工件 W相对移动，则可以是4轴垂直多关节型机器人等其他类型的多关节型机器人。
机器人10内置了分别对第1～第6轴J1～J6的多个驱动轴进行驱动的多个伺服电动机15(为了方便只图示一个)。伺服电动机15由来自机器人控制装置30的控制信号进行驱动，通过伺服电动机15的驱动来变更点焊枪20的位置以及姿势。
以下，有时将机器人10的第1～第6轴J1～J6称为机器人轴，将驱动这些机器人轴的伺服电动机15称为机器人轴用电动机。
另外，还将作为垂直轴或水平轴的第1轴J1、第2轴J2以及第3轴J3称为基本轴，将第4轴J4、第5轴J5以及第6轴J6称为手腕轴。作为垂直轴或水平轴的J1～J3主要帮助机器人10的机械臂前端部14的定位。另一方面，手腕轴J4～J6主要帮助确定机器人10的机械臂前端部14的姿势。
点焊枪20是所谓的C型点焊枪。点焊枪20具有与机械臂前端部14连结的C字型的枪臂23、夹持工件用的伺服电动机24。枪臂23具有从L字型的框体23a的端部突出的棒状的相对电极22、以及与相对电极22相对地突出的棒状的可动电极21。将可动电极21与相对电极22配置在同一轴上。相对电极22被固定在框体23a上，与此相对，可动电极21能够在与相对电极22相同的轴上相对于框体23a相对移动。
通过来自焊枪控制装置40的控制信号来驱动伺服电动机24，通过伺服电动机24的驱动，可动电极21接近相对电极22以及远离相对电极22。在可动电极21与相对电极22之间在板厚度方向上夹持工件W，进行工件W的点焊。工件W由未图示的工件支撑装置来支撑。
以下，有时将点焊枪20的可动电极21与相对电极22的相对移动的轴称为枪轴，将驱动该枪轴的伺服电动机24称为枪轴用电动机。
在机器人轴用的各个伺服电动机15中设置编码器15a，通过编码器15a 来检测伺服电动机15的围绕轴的旋转角度。将检测出的旋转角度反馈给机器人控制装置30，通过机器人控制装置30中的反馈控制来控制机械臂前端部14 的点焊枪20的位置以及姿势。由此，能够将与框体23a一体化的相对电极22 定位在工件W的板厚度方向的示教位置，并且能够根据来自编码器15a的信号来检测相对电极22的位置以及姿势。
另外，在枪轴用的伺服电动机24中设置编码器24a，通过编码器24a检测伺服电动机24的围绕轴的旋转角度。将检测出的旋转角度反馈给焊枪控制装置40，通过焊枪控制装置40中的反馈控制能够相对于相对电极22将可动电极21定位。电极21、22之间的打开量根据伺服电动机24的旋转角度而发生变化，在本实施方式中预先将可动电极21与相对电极22接触时，即打开量为0时的伺服电动机24的旋转角度设定为基准值。由此，能够根据来自编码器24a的信号检测从基准值开始的旋转角度，能够检测电极21、22间的打开量。
机器人控制装置30以及焊枪控制装置40分别包含具有CPU、ROM、RAM 以及其他周边电路等的运算处理装置而构成。将机器人控制装置30与焊枪控制装置40相连接，相互进行信号的发送接收(通信)。
机器人控制装置30存储了机器人10以及点焊枪20的动作程序(作业程序)以及示教数据等。示教数据中包含在多个焊接部位对工件W进行点焊时的机器人10以及点焊枪20的位置以及姿势，即焊接打点数据。根据该示教数据生成了用于自动运行的作业程序。
在自动运行时，机器人控制装置30使机器人10按照作业程序进行动作，控制点焊枪20相对于工件W的位置和姿势，将工件W配置在电极21、22之间。另外，焊枪控制装置40使可动电极21按照作业程序进行动作，控制对工件W施加负荷的电极21、22所产生的加压力，并且按照作业程序来控制提供给电机21、22的电流，在预先决定的焊接打点位置执行点焊。
在自动运行之前，机器人控制装置30在进行使点焊枪20闭合的动作时，检测电极21、22与工件W之间的接触位置。机器人控制装置30根据该接触位置来修正作业程序中的目标位置(打点位置)。
以下详细说明机器人控制装置30。
(第一实施方式的机器人控制装置)
图2表示第一实施方式的机器人控制装置的结构。图2所示的机器人控制装置30A适用于图1所示的点焊系统1的机器人控制装置30。机器人控制装置30A具备存储部31、动作控制部32、转矩信息检测部33、接触位置推定部 34以及位置修正部35。
存储部31例如是EEPROM等可擦写的存储器。如上所述，存储部31存储机器人10以及点焊枪20的动作程序(作业程序)以及示教数据等。示教数据中包含在多个焊接部位对工件W进行点焊时的机器人10以及点焊枪20的位置以及姿势，即焊接打点数据。例如，使用示教操作盘(未图示)等由示教人员来输入示教数据。根据该示教数据来生成用于自动运行的作业程序。
另外，存储部31将通过后述的转矩信息检测部33检测出的机器人轴用电动机15的转矩的时间序列数据与机器人10的位置的时间序列数据以及枪轴的位置的时间序列数据关联起来进行存储。
动作控制部32在自动运行时以及自动运行前，使机器人10按照在存储部 31中存储的作业程序进行动作。具体地说，动作控制部32根据目标位置(打点位置)以及来自机器人轴用电动机15的编码器15a的反馈来生成动作指令，从而驱动控制机器人轴用电动机15。由此，动作控制部32控制点焊枪20相对于工件W的位置以及姿势，在电极21、22之间配置工件W。
转矩信息检测部33在自动运行前，在由焊枪控制装置40按照作业程序进行使点焊枪20闭合的动作时，检测多个机器人轴用电动机15的转矩。具体地说，转矩信息检测部33取得多个机器人轴用电动机15的转矩的时间序列数据。此时，转矩信息检测部33从多个机器人轴用电动机15的编码器15a以及枪轴用电动机24的编码器24a取得反馈的时间序列数据。即，转矩信息检测部33 取得机器人10的位置的时间序列数据以及枪轴的位置的时间序列数据。转矩信息检测部33将机器人轴用电动机15的转矩的时间序列数据与机器人10的位置的时间序列数据以及枪轴的位置的时间序列数据关联起来，暂时存储在存储部31中。
另外，转矩信息检测部33可以检测驱动电流来代替机器人轴用电动机15 的转矩。
接触位置推定部34在自动运行前，根据基于转矩信息检测部33检测出并暂时存储在存储部31中的多个机器人轴用电动机15的转矩的时间序列数据的转矩特性的变化倾向(斜率、每单位时间的变化量)的变化，推定工件W与点焊枪20进行接触的接触位置。具体地说，接触位置推定部34根据转矩特性的变化倾向的变化来推定接触时刻。接触位置推定部34从转矩信息检测部33 检测出并暂时存储在存储部31中的机器人10的位置的时间序列数据以及枪轴的位置的时间序列数据，推定与上述推定出的接触时刻对应的机器人10的位置以及枪轴的位置来作为接触位置。
位置修正部35根据由接触位置推定部34推定出的接触位置来修正作业程序中的目标位置(打点位置)。例如，位置修正部35可以在自动运行前，修正在存储部31中存储的作业程序中的目标位置(打点位置)。或者，位置修正部 35可以在自动运行时，修正作业程序的目标位置(打点位置)来修正由动作控制部32生成的动作指令。
接着，参照图3～图5来说明第一实施方式的机器人控制装置30A进行的自动运行前的接触位置推定动作。图3是第一实施方式的机器人控制装置30A 进行的接触位置推定动作的流程图。图4A表示通过机器人控制装置30A以在工件的打点位置配置点焊枪20的方式对机器人10进行了定位的状态。图4B 表示通过焊枪控制装置40使点焊枪20的电极21、22已与工件W的打点位置接触的状态。图5是表示机器人轴用电动机15的转矩特性的概要图。
首先，动作控制部32使机器人10按照作业程序进行动作来使工件W与点焊枪20相对移动，如图4A所示，对机器人10进行定位，使得将点焊枪20 配置在工件W的打点位置(目标位置)(S1)。此时，点焊枪20为打开的状态。
接着，机器人控制装置30A控制焊枪控制装置40，按照作业程序开始进行使点焊枪20闭合的动作。此时，转矩信息检测部33检测机器人轴用电动机 15的转矩来作为时间序列数据。此时，转矩信息检测部33检测来自机器人轴用电动机15的编码器15a以及枪轴用电动机24的编码器24a的反馈即机器人 10的位置以及枪轴的位置来作为时间序列数据。转矩信息检测部33将检测出的机器人轴用电动机15的编码器15a的转矩的时间序列数据与机器人10的位置的时间序列数据以及枪轴的位置的时间序列数据关联起来，暂时存储在存储部31中(S2)。
接着，接触位置推定部34根据暂时存储在存储部31中的机器人轴用电动机15的转矩的时间序列数据，判定是否任意一个机器人轴用电动机15的转矩成为检测阈值以上(S3)。当所有的机器人轴用电动机15的转矩小于检测阈值时，接触位置推定部34判断为电极21、22与工件W还没有接触，并返回步骤S2。
如图5所示，当任意一个机器人轴用电动机15的转矩成为检测阈值以上时，接触位置推定部34判断为如图4B所示电机21、22与工件W已接触，根据机器人轴用电动机15的转矩特性的变化倾向(斜率、每单位时间的变化量)的变化来推定接触时刻(S4)。例如，如图5所示，接触位置推定部34 求出在转矩特性中斜率不同的2个近似直线L1、L2，将它们的交点推定为接触时刻。
接着，接触位置推定部34根据存储在存储部31中的机器人10的位置的时间序列数据以及枪轴的位置的时间序列数据，推定与上述推定出的接触时刻对应的机器人10的位置以及枪轴的位置来作为电极21、22与工件W的接触位置(S5)。
位置修正部35根据由接触位置推定部34推定出的接触位置来修正作业程序中的打点位置(目标位置)(S6)。例如，位置修正部35可以在自动运行前修正在存储部31中存储的作业程序中的打点位置(目标位置)。
此时，焊枪控制装置40也可以根据由接触位置推定部34推定出的接触位置来修正作业程序中的打点位置(目标位置)。
或者，位置修正部35可以在自动运行时，修正作业程序的打点位置(目标位置)，来修正由动作控制部32生成的动作指令。
此时，焊枪控制装置40也可以根据由接触位置推定部34推定出的接触位置修正作业程序的打点位置(目标位置)，来修正动作指令。
如以上说明的那样，根据第一实施方式的机器人控制装置30A以及点焊系统1，根据机器人轴用电动机15的转矩特性的变化倾向(斜率、每单位时间的转矩变化量)的变化来推定点焊枪20的电极21、22与工件W的接触位置，并根据推定出的接触位置来修正机器人10的目标位置(打点位置)。
如此，不使用枪轴电动机的转矩信息而使用机器人轴用电动机15的转矩信息，所以也能够适用于单独具备机器人控制装置30A与焊枪控制装置40的点焊系统(相对于专利文献1以及2的优势)。
另外，根据机器人轴用电动机15的转矩特性的变化倾向(斜率、每单位时间的转矩变化量)的变化来监视点焊枪20的电极21、22与工件W接触的瞬间，所以能够高精度地检测接触位置(相对于专利文献3以及4的优势)。
(第二实施方式的机器人控制装置)
在进行使点焊枪20闭合的动作时，如图5所示，在伺服电动机的电流以及转矩中会产生波动(变动)。机器人轴用电动机的转矩中产生的波动具有比枪轴电动机的转矩中产生的波动大的倾向，但是在机器人轴用电动机中，手腕轴电动机的转矩中产生的波动具有比基本轴电动机的转矩中产生的波动小的倾向。因此，在上述接触位置推定部34中，如果使用手腕轴电动机的转矩，则接触位置的推定精度提高。
另一方面，在接触位置推定部34中，如果使用基本轴电动机的转矩，则机器人轴用电动机的转矩的变化倾向的变化会埋没在波动中，接触位置的推定精度不会提高，并且可能错误地检测接触。
关于该这一点，具有限制对于工件的变形有较大影响的机器人轴用电动机的转矩(即，驱动电流)的方法。由此，在电极与工件接触时，能够限制机器人轴用电动机的转矩的上升，能够缓和工件的变形。该转矩限制方法对于具有上述问题的基本轴电动机是有效的。
另一方面，由于以下的理由，转矩限制方法大多时候对于手腕轴电动机没有效果。即，根据机器人的姿势的不同，即使限制手腕轴电动机的转矩也会成为相反效果，存在当电极与工件接触时停止或加速的情况。
并且，电极与工件接触时各个机器人轴从工件受到的反作用力的影响的大小，即转矩的变化倾向(斜率)的变化的大小根据机器人的姿势而发生变动。并且，6个机器人轴中的受到反作用力较大影响的轴根据机器人的姿势而变化。
因此，在本实施方式中，当电极与工件接触时受到来自工件的反作用力较大影响的轴为手腕轴时，通过上述的接触位置推定部34，使用手腕轴电动机的转矩来提高接触位置的推定精度。另一方面，根据机器人的姿势，当电极与工件接触时受到来自工件的反作用力较大影响的轴不是手腕轴时，如果具有受到来自工件的反作用力较大影响的基本轴，则限制该基本轴电动机的转矩。
图6表示第二实施方式的机器人控制装置的结构。图6所示的机器人控制装置30B适用于图1所示的点焊系统1中的机器人控制装置30。
机器人控制装置30B在图2所示的机器人控制装置30A中还具备转矩限制部36、控制方式切换部37以及通知部38，即在结构方面与机器人控制装置 30A不同。
转矩限制部36限制机器人10的多个机器人轴用电动机15的转矩。可以针对多个机器人轴用电动机15中的每一个进行设置，从而设置多个转矩限制部36。
控制方式切换部37根据按照作业程序定位在打点位置(目标位置)的机器人10的姿势，推定在使点焊枪20闭合从而电极21、22与工件W接触时的机器人轴受到的力矩S与在机器人轴用电动机15中产生的波动N之间的S/N 比。控制方式切换部37根据推定出的S/N比来切换控制方式。
具体地说，当具有推定出的S/N比为第一切换阈值以上的机器人轴(驱动轴，例如手腕轴)时，控制方式切换部37通过接触位置推定部34，根据该机器人轴的转矩特性的变化倾向的变化来推定工件W与电极21、22的接触位置，并通过位置修正部35来修正机器人10的作为打点位置的目标位置(接触检测方式)。
另一方面，当没有推定出的S/N比为第一切换阈值以上的机器人轴，并且具有推定出的S/N比为第二切换阈值以上的基本轴时，控制方式切换部37通过转矩限制部36来限制该基本轴的转矩(转矩极限方式)。
另外，当没有推定出的S/N比为第一切换阈值以上的机器人轴，并且也没有推定出的S/N比为第二切换阈值以上的基本轴时，控制方式切换部37使通知部38进行警报通知。
通知部38例如是通信接口，对示教操作盘等进行警报通知。
接着，参照图7说明第二实施方式的机器人控制装置30B进行的自动运行前的控制方式切换动作。此外，或者可以在自动运行时进行控制装置30B 进行的控制方式切换动作。图7是表示第二实施方式的机器人控制装置30B 进行的控制方式切换动作的流程图。
首先，与上述图3的步骤S1同样地，动作控制部32使机器人10按照作业程序进行动作来使工件W与点焊枪20相对移动，对机器人10进行定位使得在工件W的打点位置(目标位置)配置点焊枪20(S11)。此时，点焊枪20 为打开的状态。
接着，控制方式切换部37在假设由于电极21、22与工件W的接触，从工件W向电极21、22施加单位反作用力时，计算在定位后的机器人10的姿势下各个机器人轴受到的力矩S。另外，控制方式切换部37推定在定位后的机器人10的姿势下在各个机器人轴产生的波动N。控制方式切换部37推定所求出的力矩S与波动N之间的S/N比(以下也称为灵敏度)(S12)。
接着，控制方式切换部37判定是否任意一个机器人轴(例如手腕轴)的 S/N比为第一切换阈值以上(S13)。当任意一个机器人轴的S/N比为第一切换阈值以上时，控制方式切换部37选择接触检测方式，进行上述图3的步骤 S2～S6的接触位置推定动作(S14)。
另外，当S/N比为第一切换阈值以上的机器人轴为2个以上时，可以通过 S/N比最大的机器人轴来进行接触位置推定。或者，可以通过各个机器人轴来进行接触位置推定。
当所有的机器人轴的S/N比小于第一切换阈值时，控制方式切换部37判定是否任意一个基本轴的S/N比为第二切换阈值以上(S15)。当任意一个基本轴的S/N比为阈值以上时，控制方式切换部37选择转矩极限方式(S15)。由此，在自动运行时，转矩限制部36限制由动作控制部32生成的转矩。
另外，当S/N比为第二切换阈值以上的基本轴为2个以上时，通过S/N 比最大的基本轴来进行转矩限制即可。
当所有的基本轴的S/N比都小于第二切换阈值时，控制方式切换部37判断在当前的姿势下接触检测方式和转矩极限方式都不适当，使通知部38通知警报消息，督促用户变更机器人10的姿势。例如，通知部38可以通知示教操作盘，使示教操作盘的显示部显示警报消息。
在该第二实施方式的机器人控制装置30B以及点焊系统1中也能够得到与第一实施方式的机器人控制装置30A以及点焊系统1相同的优点。
并且，根据第二实施方式的机器人控制装置30B以及点焊系统1，当具有推定出的S/N比为第一切换阈值以上的机器人轴(驱动轴，例如手腕轴)时，使用该机器人轴，采用接触位置推定部34的接触检测方式来提高接触位置的推定精度。另一方面，当没有推定出的S/N比为第一切换阈值以上的机器人轴，但是具有推定出的S/N比为第二切换阈值以上的基本轴时，使用基本轴来采用转矩极限方式。
如此，根据机器人10的姿势分开使用接触检测方式和转矩极限方式，由此能够应对机器人10更多的姿势。
以上说明了本发明的实施方式，但是本发明不限于上述实施方式。另外，本实施方式所记载的效果不过是列举了本发明产生的最优选的效果，本发明的效果不限于本实施方式所记载的效果。
例如，在上述实施方式中，示例了具备C型点焊枪20的点焊系统1。但是，本发明的特征不限于此，能够适用于具备各种点焊枪的点焊系统。例如，如图8所示，还能够适用于具备所谓X型的点焊枪的点焊系统，该X型的点焊枪具有能够开闭的一对枪臂26a、26b以及安装在各枪臂26a、26b的前端部的可动电极21和相对电极22。
另外，在上述实施方式中，固定设置工件W，将点焊枪20安装在机器人10的机械臂前端部14，由此使点焊枪20相对于工件W相对移动。但是，也可以固定设置点焊枪20，将工件W保持在机器人10的机械臂前端部14，由此使点焊枪20相对于工件W相对移动。例如，如图9所示，可以通过设置在预定位置的枪架25来支撑点焊枪20，并且在机器人10的机械臂前端部经由机器人手19来保持工件W，由此通过机器人10的驱动使工件W相对于点焊枪20相对移动，在电极21、22之间配置了工件W。
另外，在上述实施方式中，示例了点焊系统，但是不限于此。本实施方式的特征能够适用于使处理工具与处理对象物接触来对处理对象物实施预定的处理的各种机器人系统中的机器人控制。
附图标记的说明
1：点焊系统(机器人系统)、10：机器人、11：基座、12：下臂、13：上臂、14：机械臂前端部、15：伺服电动机(驱动部)、15a：编码器、20：点焊枪(处理工具)、21：可动电极、22：相对电极、23：枪臂、23a：框体、24：伺服电动机、24a：编码器、30、30A、30B：机器人控制装置、31：存储部、 32：动作控制部、33：转矩信息检测部、34：接触位置推定部、35：位置修正部、36：转矩限制部、37：控制方式切换部、38：通知部、40：焊枪控制装置、 J1：第1轴(驱动轴、基本轴)、J2：第2轴(驱动轴、基本轴)、J3：第3轴 (驱动轴、基本轴)、J4：第4轴(驱动轴、手腕轴)、J5：第5轴(驱动轴、手腕轴)、J6：第6轴(驱动轴、手腕轴)、W：工件(处理对象物)。

Claims (7)

1.一种机器人系统，其使处理工具与处理对象物接触来对上述处理对象物实施预定的处理，其特征在于，
该机器人系统具备：
多关节型机器人，其在机械臂前端部保持上述处理对象物或上述处理工具，并且具备驱动多个驱动轴的多个驱动部；以及
机器人控制装置，其根据上述机器人的目标位置来控制上述机器人的上述多个驱动部，从而控制上述处理对象物与上述处理工具之间的相对位置，
上述机器人的上述多个驱动轴包含上述机械臂前端部侧的手腕轴、与上述机械臂前端部相反侧的基本轴，
上述机器人控制装置具备：
转矩信息检测部，其检测与上述机器人的上述多个驱动部的转矩相关的转矩信息；
接触位置推定部，其根据由上述转矩信息检测部检测出的上述多个驱动部中的至少一个驱动部的转矩信息的变化倾向的变化，推定上述处理对象物与上述处理工具进行接触的接触位置；
位置修正部，其根据由上述接触位置推定部推定出的接触位置来修正上述机器人的目标位置；
转矩限制部，其限制上述多个驱动部中的至少一个驱动部的转矩；以及
控制方式切换部，其根据上述机器人在目标位置的姿势，推定在上述处理对象物与上述处理工具接触时上述多个驱动轴受到的力矩S与在上述多个驱动轴产生的波动N之间的S/N比，根据推定出的S/N比来切换通过上述位置修正部修正上述机器人的目标位置的控制方式与通过上述转矩限制部限制基本轴的转矩的控制方式。
2.根据权利要求1所述的机器人系统，其特征在于，
上述控制方式切换部在具有推定出的S/N比为第一切换阈值以上的驱动轴时，通过上述接触位置推定部来推定上述处理对象物与上述处理工具之间的接触位置，并通过上述位置修正部来修正上述机器人的目标位置，当没有推定出的S/N比为第一切换阈值以上的驱动轴时，通过上述转矩限制部来限制基本轴的转矩。
3.根据权利要求2所述的机器人系统，其特征在于，
上述控制方式切换部在没有推定出的S/N比为第一切换值以上的驱动轴的情况下，当具有推定出的S/N比为第二切换值以上的基本轴时，通过上述转矩限制部来限制基本轴的转矩。
4.根据权利要求3所述的机器人系统，其特征在于，
该机器人系统还具备进行警报通知的通知部，
上述控制方式切换部在没有推定出的S/N比为第一切换值以上的驱动轴并且也没有推定出的S/N比为第二切换值以上的基本轴时，使上述通知部进行警报通知。
5.根据权利要求1～4中的任意一项所述的机器人系统，其特征在于，
上述转矩信息的变化倾向的变化是上述转矩信息的每单位时间的变化量的变化。
6.根据权利要求1～4中的任意一项所述的机器人系统，其特征在于，
上述转矩信息是上述多个驱动部的转矩或驱动电流。
7.根据权利要求1～4中的任意一项所述的机器人系统，其特征在于，
该机器人系统是具备点焊枪来作为上述处理工具，对作为上述处理对象物的工件进行点焊的点焊系统。
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7349605B2 (ja) * 2019-06-04 2023-09-25 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 ロボットの制御方法
JP7316114B2 (ja) * 2019-06-26 2023-07-27 ファナック株式会社 ワーク搬送装置
JP7312439B2 (ja) * 2019-07-05 2023-07-21 株式会社エスティー 加圧式歪取装置
EP4000820A4 (en) * 2019-07-18 2023-03-22 Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki ROBOT SYSTEM, ROBOT CONTROL METHOD AND SERVO SYSTEM
CN110539063A (zh) * 2019-07-26 2019-12-06 上海锥墨自动化工程有限公司 一种标准柔性机器人点焊系统
KR102701980B1 (ko) * 2019-09-18 2024-09-02 엘지전자 주식회사 액체통에 담긴 액체의 수위를 산출하는 로봇 및 방법
JP7320629B2 (ja) * 2020-01-21 2023-08-03 本田技研工業株式会社 溶接設備の干渉回避方法及び溶接設備の制御装置
CN113414482B (zh) * 2021-06-15 2023-05-16 中国第一汽车股份有限公司 一种检测机器人点焊电极位置补偿功能的装置和方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11129076A (ja) * 1997-10-31 1999-05-18 Toyota Motor Corp 溶接ガンの原位置割り出し方法
JP2001105153A (ja) * 1999-10-08 2001-04-17 Kawasaki Heavy Ind Ltd スポット溶接ロボット
CN102039480A (zh) * 2009-10-21 2011-05-04 发那科株式会社 利用可动电极的焊接工件位置检测方法
CN102139399A (zh) * 2010-01-28 2011-08-03 发那科株式会社 焊接工件位置检测装置以及焊接工件位置检测方法
CN106862742A (zh) * 2015-09-18 2017-06-20 发那科株式会社 点焊系统

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0475114A (ja) * 1990-07-18 1992-03-10 Fanuc Ltd コンプライアンス制御方式
JP3215086B2 (ja) * 1998-07-09 2001-10-02 ファナック株式会社 ロボット制御装置
JP3337448B2 (ja) * 1999-11-26 2002-10-21 川崎重工業株式会社 スポット溶接ガンの位置決め方法
JP2002283059A (ja) * 2001-03-26 2002-10-02 Fanuc Ltd サーボ式スポット溶接ガンの軸の基準位置設定方法及びロボット制御装置
SE0302092L (sv) * 2003-07-11 2005-01-12 Abb Ab Robotsystem
JP4809912B2 (ja) * 2009-07-03 2011-11-09 ホシデン株式会社 コンデンサマイクロホン
JP4880020B2 (ja) * 2009-10-21 2012-02-22 ファナック株式会社 可動電極による溶接ワーク位置検出方法
JP5170175B2 (ja) * 2010-06-30 2013-03-27 株式会社安川電機 ロボットシステム
JP5522207B2 (ja) * 2012-06-29 2014-06-18 株式会社安川電機 スポット溶接システムおよびスポット溶接ロボットの制御装置
JP5788861B2 (ja) * 2012-12-28 2015-10-07 株式会社エフテック 摩擦撹拌接合装置
JP6598495B2 (ja) * 2015-04-22 2019-10-30 キヤノン株式会社 ロボット装置、制御プログラム、記録媒体、ロボット装置の制御方法、および物品の製造方法
US9415508B1 (en) * 2015-05-15 2016-08-16 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Multi-link substrate scanning device
EP3299131B1 (en) * 2015-05-20 2021-06-23 Nissan Motor Co., Ltd. Failure diagnostic device and failure diagnostic method
DE102015008144B4 (de) * 2015-06-24 2024-01-18 Kuka Roboter Gmbh Umschalten einer Steuerung eines Roboters in einen Handführ-Betriebsmodus
JP2017154141A (ja) * 2016-02-29 2017-09-07 株式会社ヒロテック シーム溶接倣い装置
JP7020812B2 (ja) * 2017-07-19 2022-02-16 キヤノン株式会社 ロボット装置、ロボット装置の制御方法、ロボット装置を用いた物品の組立方法、制御プログラムおよび記録媒体

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11129076A (ja) * 1997-10-31 1999-05-18 Toyota Motor Corp 溶接ガンの原位置割り出し方法
JP2001105153A (ja) * 1999-10-08 2001-04-17 Kawasaki Heavy Ind Ltd スポット溶接ロボット
CN102039480A (zh) * 2009-10-21 2011-05-04 发那科株式会社 利用可动电极的焊接工件位置检测方法
CN102139399A (zh) * 2010-01-28 2011-08-03 发那科株式会社 焊接工件位置检测装置以及焊接工件位置检测方法
CN106862742A (zh) * 2015-09-18 2017-06-20 发那科株式会社 点焊系统

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