CN110480628B - 机器人、控制装置以及机器人控制方法 - Google Patents
机器人、控制装置以及机器人控制方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110480628B CN110480628B CN201910393431.1A CN201910393431A CN110480628B CN 110480628 B CN110480628 B CN 110480628B CN 201910393431 A CN201910393431 A CN 201910393431A CN 110480628 B CN110480628 B CN 110480628B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- robot
- force sensor
- sensor
- vibration
- force
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J13/00—Controls for manipulators
- B25J13/08—Controls for manipulators by means of sensing devices, e.g. viewing or touching devices
- B25J13/085—Force or torque sensors
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J13/00—Controls for manipulators
- B25J13/08—Controls for manipulators by means of sensing devices, e.g. viewing or touching devices
- B25J13/088—Controls for manipulators by means of sensing devices, e.g. viewing or touching devices with position, velocity or acceleration sensors
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J9/00—Programme-controlled manipulators
- B25J9/16—Programme controls
- B25J9/1602—Programme controls characterised by the control system, structure, architecture
- B25J9/161—Hardware, e.g. neural networks, fuzzy logic, interfaces, processor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J9/00—Programme-controlled manipulators
- B25J9/16—Programme controls
- B25J9/1628—Programme controls characterised by the control loop
- B25J9/1633—Programme controls characterised by the control loop compliant, force, torque control, e.g. combined with position control
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J9/00—Programme-controlled manipulators
- B25J9/16—Programme controls
- B25J9/1628—Programme controls characterised by the control loop
- B25J9/1653—Programme controls characterised by the control loop parameters identification, estimation, stiffness, accuracy, error analysis
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J9/00—Programme-controlled manipulators
- B25J9/16—Programme controls
- B25J9/1674—Programme controls characterised by safety, monitoring, diagnostic
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J9/00—Programme-controlled manipulators
- B25J9/16—Programme controls
- B25J9/1674—Programme controls characterised by safety, monitoring, diagnostic
- B25J9/1676—Avoiding collision or forbidden zones
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/40—Robotics, robotics mapping to robotics vision
- G05B2219/40198—Contact with human allowed if under pain tolerance limit
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/40—Robotics, robotics mapping to robotics vision
- G05B2219/40202—Human robot coexistence
Abstract
一种机器人、控制装置以及机器人控制方法,力传感器的检测精度较高。机器人的特征在于,具有:机械臂;第一力传感器,探测外力;以及振动传感器,检测所述机械臂的振动,根据所述振动传感器的检测值来重置所述第一力传感器。并且,优选地,所述力传感器设置于所述机械臂的基端侧。
Description
技术领域
本发明涉及机器人、控制装置以及机器人控制方法。
背景技术
人机协调机器人是与人类共享相同的作业空间,与人类协调进行作业的机器人。
例如,专利文献1中记载的人机协调机器人具备机械臂、安装在机械臂前端的机械手腕凸缘以及设置在机械手腕凸缘的前端的把持手。这样的人机协调机器人能够进行例如通过把持手来把持工件并移动到目的地的作业。
另一方面,这样的人机协调机器人与人类共享相同的作业空间,所以存在无意间与人类接触的危险。
为此,专利文献1中记载的人机协调机器人具备:力传感器,测量机器人从外部受到的力并输出测量值;力检测值算出部,从测量值减去校正值从而计算力检测值;以及校正值更新部,将在机器人停止或者以固定的速度动作且在预定单位时间内的力检测值的波动幅度在阈值以下的条件成立时的力检测值作为校正值而进行更新。
由于这样的人机协调机器人设置有力传感器,所以可以监视机器人与人类之间的接触力。
另一方面,由于随时间的变化、带电、温度变化、湿度变化等原因,存在即使向力传感器作用相同大小的力,检测值还是背离实际的值的问题。
为此,在专利文献1记载的人机协调机器人中,在加速或减速带来的惯性力未作用于机器人时,校正(重置)力传感器。由此,能够良好地保持力传感器的精度,提高人机协调机器人的安全性。
专利文献1:日本特开2016-112627号公报
但是,根据专利文献1记载的人机协调机器人,若在机器人停止或者以固定的速度动作且在预定单位时间内的力检测值的波动幅度在阈值以下的条件成立则进行重置,所以有可能无法高精度地检测到机械臂与物体碰撞。
发明内容
一种机器人,具有:机械臂;第一力传感器,探测外力;以及振动传感器,检测所述机械臂的振动,根据所述振动传感器的检测值来重置所述第一力传感器。
一种控制装置,接收包含机械臂的振动信息的信号,输出对能够检测施加于所述机械臂的外力的力传感器的输出值进行重置的信号。
一种机器人控制方法,控制具有机械臂和探测外力的力传感器的机器人,所述机器人控制方法包括:检测所述机械臂的振动的步骤;以及根据所述振动的检测值来重置所述力传感器的步骤。
附图说明
图1是示出本发明的第一实施方式涉及的机器人的立体图。
图2是图1所示的机器人的框图。
图3是用于说明图1以及图2所示的机器人控制方法的流程图。
图4是示出基于图1以及图2所示的机器人所具备的振动传感器的检测值的频率特性的图。
图5是示出基于图1以及图2所示的机器人所具备的振动传感器的检测值的频率特性的图。
图6是示出基于图1以及图2所示的机器人所具备的振动传感器的检测值的频率特性的图。
图7是用于说明本发明的第二实施方式涉及的机器人控制方法的流程图。
图8是示出本发明的第三实施方式涉及的机器人的立体图。
图9是示出本发明的第四实施方式涉及的机器人的立体图。
附图标记说明
1…机器人;1A…机器人;1B…机器人;10…机械臂;11…臂部;12…臂部;13…臂部;14…臂部;15…臂部;16…臂部;17…末端执行器;21…力传感器;22…力传感器;23…振动传感器;50…控制装置;51…处理器;52…存储器;53…I/F;110…基座;130…驱动部;131…角度传感器;170…驱动部;171…主体;172…把持部;173…把持力传感器;R1…频率范围;R3…阈值;HT…半高宽的阈值;S11…步骤;S12…步骤;S13…步骤;S14…步骤;S15…步骤;S21…步骤。
具体实施方式
下面,基于附图详细说明本发明的机器人、控制装置以及机器人控制方法的优选实施方式。
<第一实施方式>
图1是示出本发明的第一实施方式涉及的机器人的立体图。图2是图1所示的机器人的框图。需要说明的是,在下面,将机器人1的基座110侧称为“基端侧”,将其相反侧(末端执行器17侧)称为“前端侧”。
图1所示的机器人1是利用安装有末端执行器17的机械臂10来进行例如精密设备或构成精密设备的部件(对象物)的材料供给、材料去除、输送以及组装等作业的系统。该机器人1具备:机械臂10:具有多个臂部11~16;末端执行器17,安装于机械臂10前端侧;以及控制装置50,控制机械臂10和末端执行器17的动作。下面,首先说明机器人1的概略。
机器人1是所谓的6轴垂直多关节机器人。如图1所示,机器人1具备:基座110;以及机械臂10,以可转动的方式连结于基座110。
基座110固定于例如地板、墙壁、天花板、可移动的板车上等。机械臂10具有:臂部11(第一臂部),以相对于基座110可转动的方式连结;臂部12(第二臂部),以相对于臂部11可转动的方式连结;臂部13(第三臂部),以相对于臂部12可转动的方式连结;臂部14(第四臂部),以相对于臂部13可转动的方式连结;臂部15(第五臂部),以相对于臂部14可转动的方式连结;以及臂部16(第六臂部),以相对于臂部15可转动的方式连结。需要说明的是,使基座110以及臂部11~16中彼此连结的两个部件之间弯曲或者转动的部分构成“关节部”。
并且,如图2示出,机器人1具有驱动部130,驱动机械臂10的各关节部;以及角度传感器131,检测机械臂10的各关节部的驱动状态(例如,旋转角度)。驱动部130例如构成为包括电机以及减速器。角度传感器131例如构成为包括磁旋转编码器或者光学旋转编码器。
这样的机器人1的臂部16的前端面安装有末端执行器17。需要说明的是,臂部16与末端执行器17之间可以配置力敏传感器。
末端执行器17是把持对象物的把持手。如图1所示,该末端执行器17具有:主体171;驱动部170,设置于主体171;一对把持部172,通过来自驱动部170的驱动力而打开或关闭;以及把持力传感器173,设置于把持部172。
其中,驱动部170构成为包括例如电机以及将来自电机的驱动力传递至一对把持部172的齿轮等传递机构。另外,一对把持部172通过来自驱动部170的驱动力打开或关闭。由此,能够在一对把持部172之间抓住对象物并保持,或者使在一对把持部172之间保持的对象物脱离。把持力传感器173是例如电阻式、静电式等压力传感器,并配置在把持部172或者把持部172与驱动部170之间,用于检测施加于一对把持部172之间的力。需要说明的是,末端执行器17不限定于上述的把持手,例如还可以是通过吸附来保持对象物的方式的末端执行器。在本说明书中“保持”是包括吸附以及把持的两种的概念。并且,“吸附”是包括通过磁力的吸附、通过负压的吸附等的概念。并且,用于末端执行器17的把持手的手指数量不限定于两根,还可以是三根以上。
图1以及图2所示的控制装置50具有根据角度传感器131的检测结果来控制机械臂10的驱动的功能。并且,控制装置50具有根据把持力传感器173的检测结果以及机器人1的动作条件来确定末端执行器17的把持力或者变更机器人1的动作条件的功能。
该控制装置50具有CPU(Central Processing Unit:中央处理装置)等处理器51、ROM(Read Only Memory:只读存储器)、RAM(Random Access Memory:随机存取存储器)等存储器52以及I/F(接口电路)53。另外,控制装置50通过处理器51适当地读取并执行存储在存储器52中的程序,从而实现机器人1以及末端执行器17的动作的控制、各种运算以及判断等处理。并且,I/F53构成为与机器人1以及末端执行器17可以进行通信。
需要说明的是,在附图中,控制装置50配置在机器人1的基座110内,但是,并不限定于此,例如还可以配置在基座110的外部或者机械臂10内。并且,控制装置50还可以连接具备显示器等监视器的显示装置、具备例如鼠标和键盘等的输入装置等。
并且,图1以及图2所示的机器人1具备力传感器21(第一力传感器),所述力传感器21设置于相比机械臂10更靠近基端侧且机械臂10与基座110之间。
力传感器21是探测施加于机械臂10的外力的传感器。通过设置这样的力传感器21,当向臂部16或者末端执行器17施加有外力时,该外力经由机械臂10传递至力传感器21,能够在力传感器21中探测该力的大小和朝向。由此,可以进行碰撞探测。
而且,图1以及图2所示的机器人1具备设置于末端执行器17的振动传感器23。通过设置这样的振动传感器23,能够间接检测人或物体是否触碰到机械臂10。振动传感器23的检测结果通过后述的方法,成为用于执行力传感器21的重置的一个条件。需要说明的是,重置是指例如将力传感器21的输出值校正为0电平。
振动传感器23是检测机械臂10的振动的传感器。作为振动传感器23,可以例举例如加速度传感器、角速度传感器或者同时设置它们的组合传感器等惯性传感器、光学振动传感器、声波振动传感器等,但是,优选采用惯性传感器。
图1以及图2所示的控制装置50还具有基于振动传感器23的检测结果来重置力传感器21的功能。
I/F53(接口)构成为能够与力传感器21以及振动传感器23进行通信。
以上,说明了机器人1的概要,在施加有外力时,该机器人1在力传感器21中高精度地探测该外力,并根据该外力进行动作。这时,力传感器21通过在适当的时机被重置,从而维持较高探测精度。换言之,不允许不适当的时机的重置,通过在适当的时机重置来防止探测精度的下降。其结果,在机器人1中,由于能够针对力传感器21维持较高探测精度,所以能够更加准确地进行例如把持物体或者输送物体等作为目标的作业。下面,详细说明这一点。
图3是用于说明图1以及图2所示的机器人控制方法(控制装置50的控制方法)的流程图。图4至图6是分别示出基于图1以及图2所示的机器人所具备的振动传感器的检测值的频谱的图。
首先,机器人1开始通常动作(步骤S11)。作为通常动作,可以例举例如精密设备或构成该精密设备的部件(对象物)的材料供给、材料去除、输送以及组装等作业。
在开始通常动作后,判断机器人1是否停止(步骤S12)。具体地,根据设置在机械臂10的角度传感器131,在臂部11~16的动作均停止的情况下,判断为机器人1停止,在臂部11~16中的任意一个进行动作的情况下,判断为机器人1没有停止。
在判断为机器人1停止时(步骤S12的“是”),进入后述的步骤S14。
另一方面,当判断为机器人1没有停止时(步骤S12的“否”),判断该机器人1是否在以固定的速度动作中(步骤S13)。即,判断动作中的机器人1的速度是否为固定速度。具体地,根据包括在机械臂10中的角度传感器131,当臂部11~16中进行动作的臂部全部以固定的角速度进行动作时,判断为机器人1以固定的速度进行动作,当臂部11~16中的任意一个以不是固定的角速度,即随着时间的经过而改变角速度来进行动作(加速或者减速)时,判断为机器人1的动作速度不固定。
在判断为机器人1以固定的速度动作时(步骤S13的“是”),进入后述的步骤S14。
另一方面,当判断为机器人1的动作速度不固定时(步骤S13的“否”),该时间点不适合作为执行力传感器21的重置的时机,所以返回上述的通常动作(步骤S11)。
当判断为机器人1停止时,或者判断为机器人1以固定的速度进行动作时,判断振动传感器23的检测值是否满足预定条件(步骤S14)。具体地,判断设置在机械臂10的振动传感器23的检测值是否满足事先指示的条件。作为事先指示的条件,可以例举例如机械臂10的特定的频率或者特定的频率的振幅等。
图4是示出振动传感器23的检测值的频率特性(频谱)的图。频率特性是指,针对振动传感器23的检测值,通过如快速傅里叶变换等频谱推测处理来进行运算处理后的结果。图4的图是频率特性的一个例子,横轴是振动频率,纵轴对应于振幅。另外,在图4中,用实线表示物体触碰到机械臂10时的频率特性,用虚线表示物体未触碰机械臂10时的频率特性。
在物体未触碰机械臂10时,从振动传感器23输出的检测值的频谱可以观察到特定频率上的峰值。这些峰值中有与机械臂10的固有振动数对应的峰值。这样的频率峰值的位置和峰值的波形等频率特性在人或物体触碰到机械臂10时发生变化。因此,通过以频率特性为指标进行监视,能够间接地捕捉到人或物体触碰到机械臂10。
因此,在步骤S14中,判断振动传感器23的检测值是否满足预定条件的流程可以通过例如图4所示的频率范围R1中是否包括特定的振动数来进行判断。在图4所示的虚线的频谱峰值的位置在频率范围R1内时,判断为振动传感器23的检测值满足预定条件。
另一方面,在图4的情况下,若物体触碰到机械臂10,则特定的振动数下降大约十几Hz。即,图4是特定的频率变化的例子。这样下降的结果,图4所示的实线的频谱峰值的位置偏离频率范围R1。在这种情况下,判断为振动传感器23的检测值不满足预定条件。
其中,对于步骤S14,根据图5以及图6说明与图4不同的例子。
图5的图是频率特性的一个例子,横轴是振动频率,纵轴对应于振幅。另外,在图5中,用实线表示物体触碰到机械臂10时的频率特性,用虚线表示物体未触碰机械臂10时频率特性。
在步骤S14中,例如能够通过如图5所示的频谱的峰值波形的半高宽来判断振动传感器23的检测值是否满足预定条件。将半高宽的阈值设为HT,检测值的频谱的峰值波形的半高宽设为H1、H2时,能够判断半高宽H2是否超过阈值HT。如图5所示的虚线的频谱峰值波形,在半高宽H2在半高宽的阈值HT以下时,判断为振动传感器23的检测值满足预定条件。
另一方面,若物体触碰到机械臂10,则存在频谱的峰值波形的半高宽增加而变成宽幅曲线的情况。这样的半高宽增加的结果为,在图5所示的实线的频谱峰值波形中,半高宽H1超过半高宽的阈值HT。在这种情况下,判断为振动传感器23的检测值不满足预定条件。
图6的图是频率特性的一个例子,横轴是振动频率,纵轴对应于振幅。另外,在图6中,用实线表示物体触碰到机械臂10时的频率特性,用虚线表示物体未触碰机械臂10时的频率特性。
在步骤S14中,判断振动传感器23的检测值是否满足预定条件的流程例如能够通过频谱的峰值波形的峰值是在图6所示的阈值R3以上还是低于阈值R3来判断。在如图6所示的虚线的频谱峰值波形在峰值在阈值R3以上时,判断为振动传感器23的检测值满足预定条件。
另一方面,如图6所示,若物体触碰到机械臂10,则存在频谱的峰值波形的峰值下降的情况。即,图6是频谱的峰值波形的峰值发生变化的例子。在图6所示的实线的频谱峰值波形的峰值低于阈值R3时,判断为振动传感器23的检测值不满足预定条件。
如上所述判断为振动传感器23的检测值不满足预定条件时(步骤S14的“否”),由于该时间点不适合作为执行力传感器21的重置的时机,所以返回上述的通常动作(步骤S11)。
另一方面,在判断为振动传感器23的检测值满足预定条件时(步骤S14的“是”),执行力传感器21的重置(步骤S15)。
需要说明的是,在上述说明中,说明了若物体触碰到机械臂10则频谱的峰值位置向低频侧位移的例子,但是,当物体触碰到机械臂10时,频谱的峰值位置还可以向高频侧位移。相同地,说明了若物体触碰到机械臂10,则频谱的峰值下降的例子,但是,当物体触碰到机械臂10时,频谱的峰值还可以增加。相同地,说明了若物体触碰到机械臂10,则频谱的峰值波形的半高宽增加的例子,但是,当物体触碰到机械臂10时,频谱的峰值波形的半高宽还可以减少。并且,还可以将图4至图6所示的模式中的两个以上组合使用,并且据此执行力传感器21的重置。
并且,振动传感器输出的频率特性根据机械臂10的姿态变化,所以还可以动态改变设定为R1、HT、R3等的有关频率和振幅的阈值和判定基准。
并且,如上所述,力传感器21的重置是指例如使基于力传感器21的力的测量值偏移到零(或者任意的值)。即,校正测量值,以便可以使基于力传感器21的力的测量值视为零(或者任意的值)。当机器人1停止时,或者机器人1以固定的速度动作且人或物体未触碰机械臂10时,由于这时是未对机械臂10施加外力的状态,所以在这样的时机执行力传感器21的重置,从而可以实现更加正确的偏移。其结果,在之后的基于力传感器21的力的测量中,能够将测量值与真实的值的背离抑制在最小。由此,力传感器21的校正后的测量值变成接近真实的值的值,所以能够使得机器人1的动作更加稳定。
并且,由控制装置50来进行这样的机器人1的控制方法。具体地,如上所述,控制装置50具有存储器52(存储部)以及处理器51(处理部)。另外,存储器52存储计算机可读取的指示,处理器51根据存储在存储器52的指示和来自振动传感器23的检测值来重置力传感器21。
因此,在图4至图6的例子中,首先控制装置50的处理器51(处理部)获取来自振动传感器23的检测值,从而求出其频率特性。之后,判断该频率特性是否满足存储在存储器52的指示,即频率范围R1和阈值R3、频谱的峰值波形的半高宽的阈值HT等指示来重置力传感器21。据此,由于在控制装置50中能够高效率地执行重置,所以能够高频率地进行力传感器21的重置。
需要说明的是,这样的控制装置50进行上述的步骤S11、S12、S13、S14、S15。
并且,可以根据随时间变化的各种信息,随时更新存储在存储器52中的频率范围R1和阈值R3、频谱的峰值波形的半高宽的阈值HT等指示。
并且,如上所述,存储在存储器52的指示包括例如频率特性中的频率的范围。具体地,例如在图4的情况下,频率范围R1相当于频率的范围,并作为计算机可读数据而存储在存储器52中。因此,处理器51依次读出存储在存储器52中的该指示,供与来自振动传感器23的检测值的比较。
并且,如上所述,存储在存储器52中的其它的指示包括例如频率特性中的振幅的范围。具体地,例如在图6的情况下,阈值R3相当于振幅的范围,并作为计算机可读数据而存储在存储器52中。因此,处理器51依次读出存储在存储器52中的该指示,供与来自振动传感器23的检测值的比较。
并且,如上所述,存储在存储器52中的其它的指示包括例如频率特性中的频谱的峰值波形的半高宽的范围。具体地,例如在图5的情况下,频谱的峰值波形的半高宽的阈值HT相当于频谱的半高宽的范围,并作为计算机可读数据存储在存储器52中。因此,处理器51依次读出存储在存储器52中的该指示,供与来自振动传感器23的检测值的比较。
如上所述,机器人1的控制方法是具有机械臂10和探测外力的力传感器21(第一力传感器)的机器人1的控制方法,具有检测机械臂10的振动的步骤S14以及根据振动的检测值重置力传感器21的步骤S15。
通过这样基于振动的检测值,能够更加正确地捕捉到末端执行器17和机械臂10触碰到人或物体。具体地,通过对比振动的检测值和存储在存储器52中的指示,能够更加正确地捕捉到末端执行器17和机械臂10触碰到人或物体。由此,能够在适当的时机重置力传感器21,并能够较高地维持力传感器21的探测精度。尤其是,与仅根据力传感器21的输出值来探测是否有力的情况相比,能够降低虽然人或物体有接触但是错误识别为没有接触的概率。因此,能够提高机器人1的安全性以及可靠性。
并且,机器人1具有:机械臂10;力传感器21(第一力传感器),探测外力;振动传感器23,检测机械臂10的振动;存储器52(存储部),存储计算机可读取的指示;以及处理器51(处理部),根据存储在存储器52中的指示和来自振动传感器23的检测值来重置力传感器21。
根据这样的机器人1,如上所述,能够抑制人或物体未接触的错误识别,并且能够在适当的时机重置力传感器21,所以能够较高地维持力传感器21的探测精度。因此,例如能够更加正确地探测末端执行器17接触到物体等,能够使机器人1的动作更加稳定。
并且,控制装置50是控制具有机械臂10以及探测外力的力传感器21(第一力传感器)的机器人1的装置,检测机械臂10的振动,并根据该检测值来重置力传感器21(第一力传感器)。即,控制装置50接收包含机械臂10的振动信息的信号,并输出对能够检测施加于机械臂10的外力的力传感器21的输出值进行重置(力的测量值的校正)的信号。之后,根据该信号来进行力传感器21的重置。这样,通过控制装置50,统一进行振动的检测和重置信号的输出,从而能够抑制时滞,能够更高频率地进行力传感器21的重置。
并且,在根据本实施方式的机器人1中,力传感器21(第一力传感器)设置在机械臂10的基端侧。即,图1所示的力传感器21设置在机械臂10与基座110之间。
通过力传感器21设置在这样的位置,不管机械臂10的姿态如何,力传感器21均能够高效率地探测施加于末端执行器17的外力。即,力传感器21设置在机械臂10的基端侧,所以施加于末端执行器17的外力集中在力传感器21,从而能够高效率地探测。
需要说明的是,设置力传感器21的位置不限定于图1所示的位置,还可以是任意的位置。
另一方面,在根据本实施方式的机器人1中,振动传感器23设置于末端执行器17。末端执行器17位于机械臂10的前端侧部位,所以通过在该部位设置振动传感器23,能够以更高的灵敏度检测机械臂10的振动。
需要说明的是,设置振动传感器23的位置不限定于图1示出的位置,还可以是任意的位置。
并且,在本实施方式中,如上所述,使用惯性传感器作为振动传感器23。在惯性传感器中,输出反映加速度和角速度等物理量的电信号。该物理量因受到振动的影响而波动,所以根据该波动,电信号也波动。因此,根据惯性传感器,输出在控制装置50中容易处理的信号,所以可以用作振动传感器23。
需要说明的是,设置振动传感器23的位置不限定于末端执行器17,只要是可以检测机械臂10的振动的位置即可,可以是例如机械臂10自身的任意位置。
并且,振动传感器23不限定于惯性传感器,还可以是上述的光学振动传感器和声波振动传感器等。其中,作为光学振动传感器,可以例举例如光学测量机械臂10与外部的基准点之间的距离,并根据该距离的变动来检测振动的传感器。
并且,作为力传感器21(第一力传感器)的测定原理,可以例举例如压电方式、应变方式、静电电容方式等。其中,优选地,采用压电方式,更加优选地,采用使用水晶的压电方式。即,优选地,力传感器21是包含水晶的传感器。这样的使用水晶的力传感器21对于各种大小的外力产生特别正确的电荷量,所以容易同时实现高灵敏度和宽波段(Wide range)。因此,可以用作用于机器人1的力传感器21。
需要说明的是,作为力传感器21,还可以并用多个不同方式的传感器。
并且,通常,基于图3所示的流程图的机器人1的控制方法在一旦结束流程后(结束力传感器21的重置后),立即再次开始(立即开始通常动作)。因此,以相对较短的间隔重复执行力传感器21的重置,并维持较高的探测精度。
<第二实施方式>
图7是用于说明本发明的第二实施方式涉及的机器人控制方法的流程图。
下面,对于第二实施方式,以与上述的实施方式的区别为中心进行说明,对于相同的事项,省略其说明。需要说明的是,在图7中,对于与上述的第一实施方式相同的构成,标注相同的标记。
除了增加了步骤之外,本实施方式与第一实施方式相同。
首先,机器人1开始通常动作(步骤S11)。
当振动传感器的检测值满足预定条件时(步骤S14的“是”),判断力传感器21的重置从上次执行起是否经过了预定时间以上(步骤S21)。具体地,在存储器52存储重置力传感器21的历史记录,对比最后执行的时刻与当前的时刻。之后,算出从最后执行起的经过的时间,如果算出结果在预定时间以上,则判断为经过,如果算出结果少于预定时间,则判断为没有经过。
需要说明的是,预定时间对重复力传感器21的重置的频率带来影响。因此,为了较高地维持力传感器21的探测精度,增加重置的频率即可,即缩短预定时间即可。另一方面,为了重置力传感器21,如在第一实施方式中说明那样,需要机器人1停止或者满足以固定的速度动作的条件。因此,为了避免机器人1的动作受限,无止境地加大重置的频率是不现实的。因此,需要将重置频率抑制在力传感器21的探测精度的下降限制在允许范围内的程度。
当判断为力传感器21的重置从上次执行起经过了预定时间以上时(步骤S21的“是”),进入与第一实施方式相同的步骤S15。
另一方面,当判断为力传感器21的重置从上次执行起没有经过预定时间以上时(步骤S21的“否”),进入步骤S11。
如上所述,步骤S15与第一实施方式相同。由此,能够将力传感器21的测量值与真实的值的背离保持在最小。
需要说明的是,在执行步骤S15后,还可以根据需要将那时的时刻存储在存储器52中。由此,下次执行步骤S21时,能够求出从上次执行起的经过的时间。
并且,通过基于图7所示的流程图的机器人1的控制方法,可以在适当的时机进行力传感器21的重置,维持较高的探测精度。
通过如上所述的第二实施方式,也能够发挥与上述的第一实施方式相同的效果。
需要说明的是,控制装置50进行步骤S11、S12、S13、S14、S15、S21。
<第三实施方式>
图8是示出本发明的第三实施方式涉及的机器人的立体图。
下面,对于第三实施方式,以与上述的实施方式的区别为中心说明,对于相同的事项,省略其说明。需要说明的是,在图8中,对于与上述的第一实施方式相同的构成,标注相同的标记。
在上述的图1示出的机器人1中,力传感器21设置在机械臂10的基端侧,相对于此,在图8所示的机器人1A中,力传感器21(第一力传感器)设置在机械臂10的前端侧。即,图8所示的力传感器21设置在机械臂10与末端执行器17之间。
通过将力传感器21设置在这样的位置,力传感器21可以高效率地探测到施加于与人或物体特别容易接触的末端执行器17的周围的外力。
根据如上所述的第三实施方式,也能够发挥与上述的第一实施方式相同的效果。
需要说明的是,力传感器21的设置位置不限定于第一实施方式和本实施方式的位置,还可以是除此之外的位置,例如机械臂10的内部。
<第四实施方式>
图9是示出本发明的第四实施方式涉及的机器人的立体图。
下面,对于第四实施方式,以与上述的实施方式的区别为中心说明,对于相同的事项,省略其说明。需要说明的是,在图9中,对于与上述的第一实施方式相同的构成,标注相同的标记。
在上述的图1示出的机器人1中,力传感器21设置在机械臂10的基端侧,相对于此,在图9示出的机器人1B中,与力传感器21不同的力传感器22(第二力传感器)追加在机械臂10的前端侧。即,图9所示的机器人1B具备力传感器21(第一力传感器)以及力传感器22(第二力传感器)的两个。
通过这样具备力传感器21、22,在机器人1中能够高精度地探测被施加的外力,能够使机器人1的动作更加稳定。
并且,力传感器21、22成为其双方均按照第一实施方式那样被重置。由此,对于力传感器21、22双方,能够维持较高的探测精度。
根据如上所述的第四实施方式,也能够发挥与上述的第一实施方式相同的效果。
需要说明的是,力传感器的数量不限定于一个或两个,还可以是三个以上。
并且,还可以是力传感器21、22中的只有一个设置为按照上述的方法重置,另一个按照其他的方法重置。
以上,根据图示的实施方式说明了本发明的机器人、控制装置以及机器人控制方法,但是,本发明不限定于此,各部分的构成能够替换为具有相同功能的任意的构成。并且,其它的任意的构成物可以附加在本发明。
并且,本发明还可以是上述的实施方式中的任意的两个以上的构成(特征)的组合。
并且,本发明的机器人只要具有机械臂即可,不限定于单臂机器人,则还可以是例如双臂机器人、水平多关节机器人(SCARA机器人)等其它机器人。并且,机械臂具有的臂部的数量(关节的数量)不限定于上述的实施方式的数量(六个),还可以是一个以上五个以下或者七个以上。
Claims (8)
1.一种机器人,其特征在于,具有:
机械臂;
第一力传感器,探测外力;以及
振动传感器,检测所述机械臂的振动,
在所述振动传感器的检测值的频率特性满足动态改变的预定条件、并且从上次重置所述第一力传感器起的经过时间在预定时间以上时,重置所述第一力传感器,
在所述经过时间少于所述预定时间时,不重置所述第一力传感器。
2.根据权利要求1所述的机器人,其特征在于,
所述第一力传感器设置在所述机械臂与基座之间。
3.根据权利要求1所述的机器人,其特征在于,
所述第一力传感器设置在所述机械臂与末端执行器之间。
4.根据权利要求1所述的机器人,其特征在于,
所述机器人还具有第二力传感器,
所述第一力传感器设置在所述机械臂与基座之间,
所述第二力传感器设置在所述机械臂与末端执行器之间。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的机器人,其特征在于,
所述第一力传感器是包含水晶的传感器。
6.根据权利要求1所述的机器人,其特征在于,
所述振动传感器是惯性传感器。
7.一种控制装置,其特征在于,控制机器人的动作,
所述机器人具有:
机械臂;
力传感器,探测外力;以及
振动传感器,检测所述机械臂的振动,
所述控制装置从所述振动传感器接收包含所述机械臂的振动信息的检测值,
在所述振动传感器的所述检测值的频率特性满足动态改变的预定条件、并且从上次重置所述力传感器起的经过时间在预定时间以上时,所述控制装置输出对所述力传感器进行重置的信号,在所述经过时间少于所述预定时间时,所述控制装置不输出所述信号。
8.一种机器人控制方法,其特征在于,控制具有机械臂和探测外力的力传感器的机器人,所述机器人控制方法包括:
检测所述机械臂的振动的步骤;
判断振动传感器的检测值的频率特性是否满足动态改变的预定条件的步骤;以及
在所述频率特性满足所述预定条件、并且从上次重置所述力传感器起的经过时间在预定时间以上时,重置所述力传感器,在所述经过时间少于所述预定时间时,不重置所述力传感器的步骤。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018093228A JP7225563B2 (ja) | 2018-05-14 | 2018-05-14 | ロボット、制御装置およびロボットの制御方法 |
JP2018-093228 | 2018-05-14 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN110480628A CN110480628A (zh) | 2019-11-22 |
CN110480628B true CN110480628B (zh) | 2023-09-12 |
Family
ID=68463814
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201910393431.1A Active CN110480628B (zh) | 2018-05-14 | 2019-05-13 | 机器人、控制装置以及机器人控制方法 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20190344451A1 (zh) |
JP (1) | JP7225563B2 (zh) |
CN (1) | CN110480628B (zh) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7092307B2 (ja) * | 2019-02-01 | 2022-06-28 | 三菱電機株式会社 | 作業判別装置および作業判別方法 |
CN111267105A (zh) * | 2020-03-18 | 2020-06-12 | 无锡砺成智能装备有限公司 | 一种六关节机器人的动力学参数辨识及碰撞检测方法 |
JP2021160031A (ja) | 2020-03-31 | 2021-10-11 | セイコーエプソン株式会社 | 故障予測方法および故障予測装置 |
CN114055515B (zh) * | 2020-07-31 | 2023-07-07 | 配天机器人技术有限公司 | 一种抖动分析方法与系统 |
CN114055521A (zh) * | 2020-08-04 | 2022-02-18 | 北京福田康明斯发动机有限公司 | 一种移动机器人缓碰撞方法及系统 |
JP2022116606A (ja) * | 2021-01-29 | 2022-08-10 | セイコーエプソン株式会社 | ロボットの制御方法およびロボットシステム |
CN112548986B (zh) * | 2021-03-01 | 2021-05-14 | 国网瑞嘉(天津)智能机器人有限公司 | 带电作业机器人碰撞检测方法及带电作业机器人 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101239467A (zh) * | 2007-02-06 | 2008-08-13 | 发那科株式会社 | 机器人控制装置 |
JP2013013988A (ja) * | 2011-07-06 | 2013-01-24 | Seiko Epson Corp | ロボット、ロボットの制御方法、およびプログラム |
CN105313142A (zh) * | 2014-07-31 | 2016-02-10 | 发那科株式会社 | 移动式人机协调型机器人 |
CN105690383A (zh) * | 2014-12-11 | 2016-06-22 | 发那科株式会社 | 人机协调机器人系统 |
JP2017209762A (ja) * | 2016-05-26 | 2017-11-30 | キヤノン株式会社 | ロボット装置、ロボット制御方法、プログラム、記録媒体及び物品の製造方法 |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2713899B2 (ja) * | 1987-03-30 | 1998-02-16 | 株式会社日立製作所 | ロボツト装置 |
JP5285350B2 (ja) | 2008-08-04 | 2013-09-11 | 株式会社タニタ | 重量測定装置 |
JP2015182165A (ja) | 2014-03-24 | 2015-10-22 | セイコーエプソン株式会社 | ロボット、ロボットシステムおよびロボット制御装置 |
JP2017159427A (ja) | 2016-03-11 | 2017-09-14 | セイコーエプソン株式会社 | 制御装置、ロボット、及びロボットシステム |
JP2019141966A (ja) | 2018-02-22 | 2019-08-29 | セイコーエプソン株式会社 | ロボット制御装置、ロボット、及びロボットシステム |
-
2018
- 2018-05-14 JP JP2018093228A patent/JP7225563B2/ja active Active
-
2019
- 2019-05-13 CN CN201910393431.1A patent/CN110480628B/zh active Active
- 2019-05-13 US US16/410,011 patent/US20190344451A1/en not_active Abandoned
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101239467A (zh) * | 2007-02-06 | 2008-08-13 | 发那科株式会社 | 机器人控制装置 |
JP2013013988A (ja) * | 2011-07-06 | 2013-01-24 | Seiko Epson Corp | ロボット、ロボットの制御方法、およびプログラム |
CN105313142A (zh) * | 2014-07-31 | 2016-02-10 | 发那科株式会社 | 移动式人机协调型机器人 |
CN105690383A (zh) * | 2014-12-11 | 2016-06-22 | 发那科株式会社 | 人机协调机器人系统 |
JP2017209762A (ja) * | 2016-05-26 | 2017-11-30 | キヤノン株式会社 | ロボット装置、ロボット制御方法、プログラム、記録媒体及び物品の製造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2019198904A (ja) | 2019-11-21 |
US20190344451A1 (en) | 2019-11-14 |
CN110480628A (zh) | 2019-11-22 |
JP7225563B2 (ja) | 2023-02-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN110480628B (zh) | 机器人、控制装置以及机器人控制方法 | |
US10150215B2 (en) | Robot control device and robot | |
US10618175B2 (en) | Vibration measurement method for moving part, vibration measurement method for robot, and control device | |
US8498745B2 (en) | Robot apparatus and gripping method for use in robot apparatus | |
US10434646B2 (en) | Robot control apparatus, robot, and robot system | |
JP5685842B2 (ja) | ロボット装置およびロボット装置の制御方法 | |
US20200238526A1 (en) | Calibration device, calibration method, and control device | |
CN110539301B (zh) | 控制装置、机器人以及机器人系统 | |
US20140121837A1 (en) | Robot system, control device of robot, and robot control device | |
JP7206638B2 (ja) | ロボット、制御装置およびロボットの制御方法 | |
US9950427B2 (en) | Robot, control apparatus, and robot system | |
JP5924107B2 (ja) | ロボットハンド、およびロボット | |
US11045951B2 (en) | Control system and method for controlling driven body | |
US20170066137A1 (en) | Control device, robot, and robot system | |
CN111721391B (zh) | 用机器人推定负荷的重量及重心位置的装置、方法及计算机可读记录介质 | |
JP2015182165A (ja) | ロボット、ロボットシステムおよびロボット制御装置 | |
US11541541B2 (en) | Gripping system | |
US11623340B2 (en) | Robot system, control apparatus, and control method | |
US11590648B2 (en) | Robot system, control apparatus, and control method | |
JP2838582B2 (ja) | ロボットハンドの把持制御方法 | |
US20240100695A1 (en) | Information processing apparatus, information processing method, and program | |
JP2015168050A (ja) | ロボット制御装置、ロボットおよびロボット制御方法 | |
JP2014188643A (ja) | ロボット | |
JP2019141976A (ja) | 制御装置、ロボットの制御方法およびロボットシステム |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |