CN110842909B - 控制装置、机器人系统以及机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供控制装置、机器人系统以及机器人，其减少在力控制的执行过程中停止作业时发生不良情况的可能性。控制装置具备控制部，其根据力检测部的输出对可动部进行力控制。在预定的停止条件成立时，控制部执行可动部的停止控制。停止控制包括在包括力控制的第一控制的执行过程中停止条件成立时继续进行力控制来控制可动部的第二控制。

Description

控制装置、机器人系统以及机器人

技术领域

本发明涉及机器人控制装置、机器人系统以及机器人。

背景技术

作为机器人，已知有使用力检测部进行力控制的机器人。在利用力控制的作业中，存在各种作业。专利文献1中记载了利用力控制进行螺纹紧固的技术。专利文献2中记载了使用双臂机器人并利用力控制搬运物品的技术。在机器人的作业中，由于安全门打开等一些原因，存在使机器人的作业停止的情况。

专利文献1：日本特开2018-62050号公报

专利文献2：日本特开2012-76805号公报

然而，本申请的发明人发现：在力控制的执行过程中停止作业的情况下，取决于停止的方式，有时会出现成为难以重启作业的状态，或者机器人处理的物品发生破损等不良情况。

发明内容

根据本发明的一方面，提供一种控制装置，该控制装置控制机器人，所述机器人具备可动部和力检测部，所述力检测部检测从与所述可动部接触的对象物施加到所述可动部的力，所述控制装置具备控制部，所述控制部根据所述力检测部的输出对所述可动部进行力控制，在预定的停止条件成立时，所述控制部执行所述可动部的停止控制，所述停止控制包括在包括所述力控制的第一控制的执行过程中所述停止条件成立时继续进行所述力控制来控制所述可动部的第二控制。

根据本发明的另一方面，提供一种机器人系统，该机器人系统具备：机器人，所述机器人具备可动部和力检测部，所述力检测部检测从与所述可动部接触的对象物施加到所述可动部的力；以及上述控制装置。

根据本发明的又一方面，提供一种机器人，该机器人具备：力检测部，检测从对象物施加到所述机器人的力；以及可动部，根据所述力检测部的输出而被进行力控制，所述可动部在所述力控制的执行过程中预定的停止条件成立时停止动作，并在停止之后被控制为继续被进行所述停止条件成立时的力控制的状态。

附图说明

图1是可以执行力/位置同时控制工序的机器人系统的说明图。

图2A是示出具有多个处理器的控制装置的一个示例的概念图。

图2B是示出具有多个处理器的控制装置的其它示例的概念图。

图3是机器人和控制装置的功能框图。

图4是示出作为力/位置同时控制工序的螺纹紧固工序的说明图。

图5是可以执行力/位置同时控制工序的机器人系统的其它结构的说明图。

图6是示出第一实施方式中的力/位置同时控制工序的执行步骤的流程图。

图7是示出第二实施方式中的力/位置同时控制工序的执行步骤的流程图。

图8是示出第三实施方式中的力/位置同时控制工序的执行步骤的流程图。

图9是第四实施方式中使用的机器人系统的说明图。

图10是示出第四实施方式中执行的作为力控制工序的粘结工序的说明图。

图11是示出第四实施方式中的力控制工序的执行步骤的流程图。

图12是第五实施方式中使用的机器人系统的说明图。

图13是示出第五实施方式中的作业序列的执行步骤的流程图。

图14是示出第五实施方式中的停止控制的设定窗口的说明图。

附图标记说明

30相机；50搬运装置；50a、50b搬运辊；100机器人；110臂；120臂凸缘；130力检测部；140螺丝起子；150夹钳；160物体检测部；200控制装置；210处理器；220存储器；222程序指令；224控制程序；240臂控制部；250起子控制部；260显示装置；270输入装置；300机器人；310L、310R臂；330L、330R力检测部；350L、350R手爪；370L、370R相机；500云服务；510、520个人计算机。

具体实施方式

A.第一实施方式：

图1是示出机器人系统的结构例的说明图。该机器人系统具备相机30、搬运装置50、机器人100和控制装置200。机器人100和控制装置200通过电缆或无线可通信地连接。机器人100的作业区域的周围被安全栅栏CG包围。在安全栅栏CG上设有人能够出入的安全门DR。表示安全门DR的开闭状态的信号被提供给控制装置200。

该机器人100是在位于臂110前端的臂凸缘120上安装各种末端执行器来进行使用的单臂机器人。臂110具备六个关节J1到J6。关节J2、J3、J5是弯曲关节，关节J1、J4、J6是扭转关节。在位于关节J6前端的臂凸缘120上安装有用于对工件进行把持、加工等作业的各种末端执行器。可以将臂110的前端附近的位置设定为工具中心点(TCP)。TCP是用作末端执行器的位置的基准的位置，可以设定在任意位置处。需要指出，在本实施方式中，虽然使用了6轴机器人，但也可以使用具有其它关节机构的机器人。

机器人100可以在臂110的可动范围内使末端执行器在任意位置上成为任意姿势。在臂凸缘120上安装有力检测部130和作为末端执行器的螺丝起子140。作为末端执行器，可以使用螺丝起子140以外的任意种类的末端执行器。力检测部130是6轴传感器，其计测作用于末端执行器的3轴的力和绕该3轴作用的扭矩。力检测部130检测与在作为固有坐标系的传感器坐标系中彼此正交的3个检测轴平行的力的大小以及绕该3个检测轴的扭矩的大小。需要指出，关节J6以外的关节J1至J5中的任一个以上的关节中也可以具备作为力检测部的力传感器。需要指出，力检测部只要能够检测进行控制的方向的力、扭矩即可，也可以使用如力检测部130那样直接检测力、扭矩的装置、检测机器人的关节的扭矩而间接求出力、扭矩的装置等。此外，也可以仅检测控制力的方向的力、扭矩。

在图1的机器人系统中，将臂110和作为末端执行器的螺丝起子140合在一起的机构称为“可动部MU”。此外，将接触可动部MU的物品称为“对象物OB”，将与对象物OB接触的可动部MU的部分称为“接触部”。在图1的示例中，螺丝SC是“对象物OB”，螺丝起子140的前端是“接触部”。力检测部130检测从与可动部MU接触的对象物OB施加到可动部MU的力。

在机器人100的基台中设置有检测接近机器人100的物体的物体检测部160。可以使用例如毫米波雷达、光幕等接近传感器作为物体检测部160。当物体接近到预定的距离阈值以下时，物体检测部160向控制装置200提供指示物体接近的输出信号。物体的代表性示例是人。物体检测部160也可以以任意数量设置在机器人100的任意位置。例如，为了在机器人100的周围360度的整个范围内检测物体的接近，也可以设有多个物体检测部160。

将限定设置有机器人100的空间的坐标系称为机器人坐标系。机器人坐标系是由在水平面上彼此正交的x轴和y轴以及以竖直向上为正方向的z轴所限定的三维直交坐标系。此外，可以通过x轴、y轴、z轴方向的位置表现三维空间中的任意位置，可以通过绕各轴的旋转角表现三维空间中的任意姿势。将用三维坐标值表示的位置称为狭义上的位置，将能够分解为与3轴方向平行的力分量的力称为狭义上的力。当简单地表述为“位置”时，其意指狭义上的位置和姿势两者。此外，当简单地表述为“力”时，其意指狭义上的力和扭矩两者。

在本实施方式中，由搬运装置50搬运工件WK。搬运装置50具备搬运辊50a、50b，通过使这些搬运辊50a、50b旋转，可以使搬运面移动，来搬运载置在搬运面上的工件WK。在搬运装置50的上方设置有相机30。该相机30被设置成使得搬运面上的工件WK包含在视野中。在工件WK的上表面形成有螺孔SH。螺丝起子140能够进行将螺丝SC拧入工件WK的螺孔SH中的作业。需要指出，该螺纹紧固作业也可以在使搬运面停止的状态下进行，或者还可以边移动搬运面边执行该螺纹紧固作业。搬运装置50、相机30可以省略。

控制装置200控制臂110、螺丝起子140、搬运装置50和相机30。例如，控制装置200的功能通过具备处理器和存储器的计算机执行计算机程序来实现。控制装置200也可以使用多个处理器来实现。

图2A是示出由多个处理器构成机器人的控制装置的一个示例的概念图。在该示例中，除了机器人100及其控制装置200之外，还描绘了个人计算机510、520以及通过LAN等网络环境提供的云服务500。个人计算机510、520分别包括处理器和存储器。此外，在云服务500中也可以利用处理器和存储器。可以利用这多个处理器的一部分或全部实现机器人100的控制装置。

图2B是示出由多个处理器构成机器人的控制装置的其它示例的概念图。在该示例中，机器人100的控制装置200容纳在机器人100中这一点与图2A不同。在该示例中，也可以利用多个处理器的一部分或全部实现机器人100的控制装置。

图3是示出控制装置200的功能的框图。控制装置200具备处理器210、存储器220、显示装置260和输入装置270。存储器220包括主存储器和非易失性存储器。处理器210通过执行预先存储在存储器220中的程序指令222，来实现控制臂110的臂控制部240和控制螺丝起子140的起子控制部250的功能。起子控制部250实现控创建为末端执行器的螺丝起子140的功能，并且该功能根据末端执行器的种类适当变更。即，处理器210构成为实现末端执行器控制部的功能。预先创建描述有机器人100的作业序列的控制程序224并存储在存储器220中。处理器210通过执行该控制程序224，使机器人100执行各种作业。输入装置270是键盘、鼠标等输入装置，示教人员、作业人员使用输入装置270进行输入、设置。需要指出，臂控制部240和起子控制部250的功能的一部分或全部也可以通过硬件电路来实现。

图4是示出使用机器人100进行的螺纹紧固作业的说明图。该螺纹紧固作业是使用螺丝起子140将螺丝SC拧入形成于工件WK的螺孔SH中的作业。当进行螺纹紧固时，在螺丝起子140旋转的状态下同时执行以目标力向-z方向压入螺丝起子140的力控制和使螺丝起子140向-z方向移动到目标位置的位置控制。这样，将同时执行力控制和位置控制的作业工序称为“力/位置同时控制工序”。如下所述，存在除螺纹紧固之外的各种作业工序作为力/位置同时控制工序。

图5是示出可以执行力/位置同时控制工序的机器人系统的其它结构示例的说明图。该机器人系统具备机器人300和与机器人300连接的控制装置200。机器人300是具有两个臂310L、310R的双臂机器人。在臂310L、310R中安装有力检测部330L、330R和作为末端执行器的手爪350L、350R。手爪350L、350R是可以把持工件、工具的把持机构。在机器人300的头部设有两个相机370L、370R。在图5中，图1中描述的安全门DR、物体检测部160省略了图示。

机器人300可以执行在将作为工件WK的箱体夹在两个手爪350L、350R之间加以保持的状态下来搬运箱体的搬运作业。该搬运作业是同时执行以目标力向彼此相向的方向推动两个手爪350L、350R的力控制和使保持在两个手爪350L、350R之间的工件WK移动到目标位置的位置控制的力/位置同时控制工序。在该机器人系统中，臂310L、310R和作为末端执行器的手爪350L、350R合在一起的机构相当于“可动部MU”。此外，手爪350L、350R的前端相当于“接触部”，工件WK相当于“对象物OB”。

如图1和图5所示，作为力/位置同时控制工序，可以执行各种作业工序。在以下第一实施方式的描述中，主要对使用图1所示的机器人100进行作为力/位置同时控制工序的螺纹紧固作业的情况进行描述。不过，以下的描述同样也可以适用于采用图5的机器人300、其它机器人的力/位置同时控制工序。

图6是示出第一实施方式中的力/位置同时控制工序的执行步骤的流程图。该工序由作为控制部的处理器210进行控制。工序开始后，在步骤S130中，判断预定的停止条件是否成立。停止条件例如可以规定为在下列条件1至5中至少一个条件成立时成立。

＜条件1＞安全门DR打开。

＜条件2＞作业人员按下了未图示的紧急停止按钮。

＜条件3＞作业人员向控制装置200发出了停止命令。

＜条件4＞物体检测部160在预定的距离阈值以下的距离检测出人等物体。

＜条件5＞作业人员接触到机器人100。

上述条件5中的接触检测例如可以通过力检测部130是否检测出非预期的力来进行。或者，也可以将未图示的接触传感器设在机器人100的表面上来检测接触。也可以采用上述条件1至5以外的条件作为停止条件。此外，也可以在条件1至5等多个条件成立时停止条件成立。

在停止条件不成立的情况下，进入步骤S140，仍然继续位置控制和力控制并进入步骤S150。在步骤S150中，判断工序是否结束，若未结束，则返回步骤S130。

另一方面，在停止条件成立的情况下，进入步骤S210，停止位置控制并继续进行力控制。这里，将位置控制停止之前紧邻的控制称为“第一控制”，将步骤S210中的控制称为“第二控制”或“停止控制”。在图1和图4所描述的螺纹紧固工序中，在该步骤S210中执行的第二控制中，停止使螺丝起子140向-z方向移动的位置控制，并仍然继续进行向-z方向压入螺丝起子140的力控制。此时的目标力例如优选维持在停止条件成立时的值。不过，第二控制中的目标力也可以设定为与第一控制中的目标力稍有不同的值。在这种情况下，也是当将第一控制中的目标力设为100％时，第二控制中的目标力优选设定为100±10％以内的范围内的值，更优选设定为100±5％以内的范围内的值。在第二控制中，螺丝起子140的旋转也停止。其结果，由臂110和螺丝起子140构成的可动部MU的动作停止，并且螺丝起子140的前端维持与形成于螺丝SC的头部的凹陷嵌合的状态。

设想在步骤S210中也停止力控制的情况时，由于螺丝起子140不再被压抵于螺丝SC，所以会发生螺丝起子140的前端与螺丝SC的头部的凹陷分离的情况。这样一来，当重启之后的作业时，使螺丝起子140的前端再次嵌合到螺丝SC的头部的凹陷是非常困难的。另一方面，在第一实施方式中，在步骤S210的停止控制中，停止位置控制而继续进行力控制，因此能够降低螺丝起子140的前端与螺丝SC的头部的凹陷分离这样的不良情况发生的可能性。

在图5中说明的工件WK的搬运作业中也是同样地，当设想在步骤S210中停止力控制的情况时，两个手爪350L、350R不再能够保持工件WK，工件WK可能会掉落。另一方面，在第一实施方式中，由于在步骤S210的停止控制中停止位置控制而继续力控制，所以能够降低工件WK从两个手爪350L、350R之间掉落这样的不良情况发生的可能性。

作为在各种实施方式中采用的力控制，优选进行按照下述式(1)的阻抗控制。

式(1)的左边由如下项构成：将虚拟惯性系数m与TCP的位置S的二阶微分值相乘后的第一项、将虚拟粘性系数d与TCP的位置S的微分值相乘后的第二项和将虚拟弹性系数k与TCP的位置S相乘后的第三项。变量t为时间。式(1)的右边是从目标力减去实际作用力所得的力偏差Δf_s(t)。TCP例如设定在螺丝起子140的前端。

在图6的步骤S210的停止控制中所执行的力控制中，也可以使虚拟惯性系数m和虚拟粘性系数d比在停止位置控制之前的时间点所使用的值更大。换言之，也可以使步骤S210的第二控制的虚拟惯性系数m大于位置控制停止之前的第一控制的虚拟惯性系数m，并且，使第二控制的虚拟粘性系数d大于位置控制停止之前的第一控制的虚拟粘性系数d。这样，能够降低可动部MU的位置变化相对于可动部MU和对象物OB之间的力的波动的响应性。在图1所示的示例中，由于在力暂时波动时，螺丝起子140的位置也不易变化，因此能够降低螺丝起子140的前端与螺丝SC的头部的凹陷分离这样的不良情况发生的可能性。同样，在图5所示的示例中，由于在力暂时波动时，手爪350L、350R的位置也不易变化，因此能够降低工件WK掉落这样的不良情况发生的可能性。

在步骤S220中，判断预定的重启条件是否成立。重启条件例如是在步骤S130中成立的停止条件已经解除。如果重启条件不成立，则进入步骤S240，维持停止时的力控制，并返回到步骤S220。另一方面，如果重启条件成立，则进入步骤S230，并重启力/位置同时控制。在该重启后，进入步骤S150，判断工序是否结束。

如上所述，在第一实施方式中，在包括力控制的第一控制的执行过程中预定的停止条件成立的情况下，执行可动部MU的停止控制。该停止控制是包括在停止可动部MU后继续进行停止条件成立时的力控制来控制可动部MU的第二控制的控制。这样，在包括力控制的第一控制的执行过程中停止条件成立而停止了可动部MU之后，执行继续进行停止条件成立时的力控制来控制可动部MU的第二控制，因此降低在力控制的执行过程中停止作业时发生不良情况的可能性。

B.第二实施方式：

图7是示出第二实施方式中的力/位置同时控制工序的执行步骤的流程图。第二实施方式仅力/位置同时控制工序的执行步骤的一部分与第一实施方式不同，装置结构与第一实施方式相同。图7与图6的不同之处仅在于，在步骤S240后增加了步骤S241至S244，其它与图6相同。

在步骤S241至S243中，处理器210监视施加在可动部MU上的力、可动部MU的移动量和可动部MU的速度，在它们中的至少一个值达到预定的阈值以上的情况下，进入步骤S244，执行错误处理。可动部MU的移动量是以在步骤S210中停止位置控制的时间点为基准的值。例如，可以预先设置也将力控制停止而完全停止机器人100的处理、向作业人员报警的处理等作为错误处理。

在图7的示例中，虽然针对力、移动量和速度这三个值进行了动作的限制，但也可以只使用它们中的一个值进行限制，或者也可以使用任意的组合进行限制。作为在该限制中使用的坐标系，可以使用机器人坐标系、以TCP为基准的工具坐标系、以工件为基准的工件坐标系、其它局部坐标系等任意的坐标系。另外，在该坐标系中，也可以按每个坐标轴将阈值、容许范围设定为不同的值、范围。进而，也可以仅针对该坐标系的一部分坐标轴进行限制。此外，移动量的阈值、容许范围既可以指定为以停止位置为基准的相对距离，或者也可以指定为机器人坐标系等绝对坐标系的坐标值。此外，也可以在由力、移动量和速度中的一个以上的值所规定的条件持续预定的时间成立的情况下进行动作的限制。例如，也可以允许力一刹那间超过力阈值，当力连续一秒超过力阈值时执行错误处理。

如上所述，在第二实施方式中，也与第一实施方式同样地，在包括力控制的第一控制的执行过程中停止条件成立而停止了可动部MU之后，执行以停止条件成立时的目标力控制可动部MU的第二控制，因此降低在力控制的执行过程中停止作业时发生不良情况的可能性。此外，在第二实施方式中，在停止控制后，监视施加在可动部MU上的力、可动部MU的移动量和可动部MU的速度中的至少一个值，当该值达到阈值以上时执行预设的错误处理，因此在步骤S210中开始的停止控制之后，可动部MU处于非预期状态的情况下，也能够降低由此发生一些不良情况的可能性。

C.第三实施方式：

图8是示出第三实施方式中的力/位置同时控制工序的执行步骤的流程图。第三实施方式仅力/位置同时控制工序的执行步骤的一部分与第一实施方式不同，装置结构与第一实施方式相同。图8与图6的不同之处仅在于，在步骤S240之后增加了步骤S245、S246，其它与图6相同。

在步骤S245中，判断在步骤S210中停止位置控制后的可动部MU的移动量是否在预定的阈值以上。在可动部MU的移动量未达到预定的阈值的情况下，仍然返回到步骤S220。另一方面，在可动部MU的移动量达到预定的阈值以上的情况下，进入步骤S246，在开始了结束力控制并维持可动部MU的位置的控制之后，返回到步骤S220。

进行图8的步骤S245、S246的理由如下。为了在从步骤S210开始的第二控制中维持力，臂110必须移动，但如果臂110的移动量过大，则有时会发生其它一些不良情况。例如，在图4的示例中，如果螺丝起子140在-z方向上的移动量过大，则螺丝SC可能在工件WK内进入至预想外的深度。因此，在第三实施方式中，在从步骤S210开始的第二控制中，当可动部MU的接触部的移动量达到预定的阈值以上时，转移至结束第二控制并维持可动部MU的位置的控制。其结果，能够降低由于可动部MU或其接触部的移动量过大而发生不良情况的可能性。

如上所述，在第三实施方式中，也与第一实施方式同样地，在包括力控制的第一控制的执行过程中停止条件成立而停止了可动部MU之后，执行继续进行停止条件成立时的力控制来控制可动部MU的第二控制，因此降低在力控制的执行过程中停止作业时发生不良情况的可能性。此外，在第三实施方式中，由于在第二控制中，当可动部MU或其接触部的移动量达到阈值以上时结束第二控制并维持可动部MU的位置，因此能够降低由于可动部MU或其接触部的移动量过大而发生不良情况的可能性。

D.第四实施方式：

图9是在第四实施方式中使用的机器人系统的说明图。该机器人系统将图1的机器人系统的末端执行器从螺丝起子140变更为了夹钳150。该机器人系统能够进行将由夹钳150把持的第一工件WK1粘结到第二工件WK2的作业。虽然按照力控制进行该粘结作业，但该粘结作业是不与力控制同时地进行位置控制的力控制工序。在该机器人系统中，臂110和夹钳150合在一起的机构相当于“可动部MU”。此外，夹钳150的把持部分相当于“接触部”，第一工件WK1相当于“对象物OB”。

图10是示出在第四实施方式中执行的作为力控制工序的粘结工序的说明图。在这里，在第一工件WK1的下表面涂覆有粘合剂AD，该第一工件WK1被压抵并粘结于第二工件WK2的表面。在粘结时，执行以目标力向-z方向压入夹钳150的力控制，但此时不执行位置控制。这样，仅执行力控制的作业工序称为“力控制工序”。

图11是示出第四实施方式中的力控制工序的执行步骤的流程图。图11的步骤相当于变更图6的步骤S140、S210、S230的内容后的步骤。

在步骤S130中判断为停止条件不成立的情况下，进入步骤S140a，仍然继续进行力控制并进入步骤S150。步骤S150中，判断工序是否结束，若未结束则返回到步骤S130。

另一方面，在停止条件成立的情况下，进入步骤S210a，停止可动部MU的移动，并执行继续进行力控制的停止控制。作为该停止控制，也可以执行按照在后述的第五实施方式中说明的各种选项、设定的停止控制。不过，在该步骤S210a中，也与第一实施方式的步骤S210同样地，优选维持为停止条件成立时的力控制。此外，如也在第一实施方式中所描述的，也可以使步骤S210a的第二控制的虚拟惯性系数m比可动部MU停止之前紧邻的第一控制的虚拟惯性系数m更大，并且，使第二控制的虚拟粘性系数d比可动部MU停止之前紧邻的第一控制的虚拟粘性系数d更大。

在步骤S220中，判断预定的重启条件是否成立，如果重启条件不成立，则进入步骤S240，维持停止时的控制，并返回到步骤S220。另一方面，如果重启条件成立，则进入步骤S230a，重启控制，并允许可动部MU移动。在该重启之后，进入步骤S150，判断工序是否结束。

如上所述，在第四实施方式中，也与第一实施方式同样地，在包括力控制的第一控制的执行过程中预定的停止条件成立的情况下，执行可动部MU的停止控制。该停止控制是包括在停止可动部MU后继续进行停止条件成立时的力控制来控制可动部MU的第二控制的控制。这样，在包括力控制的第一控制的执行过程中停止条件成立而停止了可动部MU之后，执行继续进行停止条件成立时的力控制来控制可动部MU的第二控制，因此能够降低在力控制的执行过程中停止作业时发生不良情况的可能性。

也可以将在上述第一实施方式中描述的各种优选方式、在第二实施方式、第三实施方式中描述的从第一实施方式进行变更后的变更部分应用于第四实施方式。

E.第五实施方式：

图12是在第五实施方式中使用的机器人系统的说明图。该机器人系统与图9所示的机器人系统相同，仅第二工件WK2具有嵌合孔H2这一点与图9不同。该机器人系统能够进行使由夹钳150所把持的第一工件WK1嵌合于第二工件WK2的嵌合孔H2的嵌合作业。按照包括利用力控制的多个工序的作业序列来执行该嵌合作业。

图13是示出第五实施方式中的作业序列的执行步骤的流程图。在此，设想控制装置200按照描述有包括多个工序的作业的控制程序来控制机器人100的情况。将包括多个工序的作业称为“作业序列”。图13的步骤相当于在图6的步骤中增加了步骤S100至S120、S160，并且变更了图6的步骤S140、S210、S230、S240的内容后的步骤。

在步骤S100中，作业人员使用控制装置200的输入装置270，针对作业序列中包含的多个工序各自进行在步骤S210b中执行的停止控制的设定。

图14示出了在步骤S100中使用的窗口W1的一例。在该示例中，整个作业序列用表示接触工序、探索工序以及按压工序这三个工序的对象OB1至OB3来表现。接触工序是在指定方向上移动可动部MU、一旦受到反作用力则停止的力控制工序。探索工序是探索指定方向的力为0的位置的力控制工序。按压工序是在指定方向上以指定的力进行按压的力控制工序。通过依次执行这三个工序，能够使图12的第一工件WK1嵌合于第二工件WK2。各工序中的指定方向、目标力使用未图示的参数设定窗口等另行设定。

作为构成作业序列的多个工序，除了如上述第一至第三实施方式中描述的力/位置同时控制工序、第四实施方式中描述的力控制工序之外，还可以利用进行阻抗控制以外的力控制的工序、不进行力控制而进行位置控制的工序等任意的各种工序。

如果选择窗口W1内的三个对象OB1至OB3中的任一个对象，则显示与该对象所示的工序相关的停止控制的设定区域PS。“停止控制”意指在图13的步骤S210a中执行的控制。

在停止控制的设定区域PS中，能够分别设定多个项目。具体而言，可以针对停止定时、停止控制的方式、停止对象、重启控制的方式这四个项目，分别从多个选项中选择一个。

(1)停止定时的选项示例：

作为停止定时的选项，例如可以采用“立即停止”、“工序结束时停止”和“继续至下一工序”。

·“立即停止”意指，在停止条件成立时，以所设定的停止方法立即停止可动部MU的动作。

·“工序结束时停止”意指，即使停止条件成立，在该工序中也不停止可动部MU的动作直到该工序结束，在该工序结束后再次判断停止条件是否成立，在停止条件成立的情况下，以所设定的停止方法停止可动部MU。

·“继续至下一工序”意指，即使停止条件成立，在该工序中也不停止可动部MU的动作而使该工序结束，并遵照其下一工序中的停止控制的设定。例如，在下一工序的停止定时的设定为“立即停止”的情况下，在下一工序开始时再次判断停止条件，在停止条件成立的情况下立即停止。此外，在下一工序的停止定时的设定为“工序结束时停止”的情况下，在下一工序结束后再次判断停止条件，在停止条件成立的情况下，在下一工序结束后停止。此外，在下一工序的停止定时的设定为“继续至下一工序”的情况下，按照再下一工序的设定确定停止定时。

需要指出，在停止条件一度成立，并根据停止定时的设定推迟动作的停止的情况下，如果动作持续了一定时间以上，则也可以强制停止动作。

(2)停止控制的方式的选项示例：

作为停止控制的方式的选项，可以采用“避让”、“停止并维持位置”和“停止并维持力”。

·“避让”意指，使可动部MU移动到避让位置并停止。

··避让位置可以是用户任意设定的位置，或者也可以设定为与开始停止时的位置的相对位置。

··避让动作既可以采用位置控制来进行，也可以采用力控制和位置控制两者来进行。例如，也可以按照使与可动部MU的避让方向垂直的方向的目标力小于避让方向的目标力的仿形控制，使可动部MU从对象物OB避让。如果按照仿形控制使可动部MU避让，则能够降低由于可动部MU的避让而使对象物OB产生损伤等不良情况发生的可能性。适宜的是，也可以使与可动部MU的避让方向垂直的方向的目标力为零。

·“停止并维持位置”意指，使可动部MU就地停止并停留在该位置。

·“停止并维持力”意指，使可动部MU就地停止并维持所指定的目标力。这与在第一实施方式中的图6的步骤S210中执行的第二控制中将目标力维持为与停止前的第一控制相同的值的情况相同。不过，如第一实施方式中所描述的，也可以将第二控制中的目标力设定为与第一控制中的目标力不同的值。在该情况下，也可以在设定区域PS中设置作业人员预先指定第二控制中的目标力的域。

(3)停止对象的选项示例：

作为停止对象的选项，例如可以采用“第一臂”、“第二臂”和“第一臂及第二臂”。由于上述图1、图9、图11的机器人100是单臂机器人，所以只能选择“第一臂”。由于图5的机器人300是双臂机器人，所以三个选项都可以选择。

(4)重启控制的方式的选项示例：

作为重启控制的方式的选项，例如可以采用“重启中断的工序”、“从另一工序开始”和“更换工件重新执行”。

·“重启中断的工序”意指，从使可动部MU停止的位置开始重启中断工序。

·在停止时可动部MU避让的情况下，也可以在重启中断的工序之前返回到停止开始位置，再现停止开始时的力的状态之后重启中断的工序。在这种情况下，当在力控制中停止了可动部MU时，由于在停止开始位置上可动部MU和对象物OB有时是处于接触状态，所以优选在返回到停止开始位置时，一边执行力控制，一边返回。

··在重启时，也可以在匹配停止时的可动部MU的速度之后重启。

··在停止时维持目标力的情况下，也可以根据在该维持状态下的可动部MU的移动量，就地重启，或返回到停止位置后重启。

·“从另一工序开始”意指，放弃中断的工序而开始与之不同的工序。为了该选项，也可以在设定区域PS中设置用于指定另一工序的域。

··另一工序既可以是中断前的工序，或者也可以是中断的工序下面的工序。

··另一工序也可以选择不与中断的工序连续的工序，例如返回到作业序列的初始结构，等等。

·“更换工件重新执行”意指，将在中断的工序中使用的旧工件更换为新的工件并重启该工序。

··旧工件也可以避让到预定的位置。该避让位置也可以由距停止位置的相对距离指定。

使用上述窗口W1和设定区域PS的停止控制的设定只是一个示例，可以使用除此之外的各种设定。不过，作为停止控制的设定，优选采用包括开始停止控制的定时即停止定时和停止控制的方式的组合的设定。此外，作为停止控制的方式，优选能够选择包括继续进行停止条件成立时的力控制来控制可动部MU的第一方式以及以与第一方式不同的控制设定控制可动部MU的第二方式的多种方式中任一种方式。这样，针对各个工序，预先存储停止条件成立时开始停止控制的定时与停止控制的方式的组合，如果按照该组合执行停止控制，则具有能够执行适合于各个工序的停止控制的优点。

此外，作为停止控制的多个方式，优选包括使可动部MU从对象物OB避让的方式。这样，由于在停止控制中使可动部MU从对象物OB避让，所以能够降低由于可动部MU与对象物OB相干涉等而发生不良情况的可能性。此外，在该方式中，也可以按照使与可动部MU的避让方向垂直的方向的目标力小于避让方向的目标力的仿形控制，使可动部MU从对象物OB避让。这样一来，由于按照仿形控制使可动部MU避让，所以能够降低由于可动部MU的避让而使对象物OB产生损伤等不良情况的可能性。

在图14的示例中，仅描绘了各个设定的选项，但也可以能够使用该窗口W1或其它窗口另行输入与各个设定相关联的参数。

需要指出，针对各工序的停止控制的设定也可以根据各工序的内容、名称自动地进行。具体而言，图14中例示的“接触工序”、“探索工序”和“按压工序”分别具有预定的动作内容，带有固有的名称。对于这些工序的停止控制，也可以进行预定的初始设定。此外，也可以根据工序的内容，不能选择停止控制的设定中的一个以上的项目、选项。

这样，当在图13的步骤S100中进行了与停止控制相关的设定时，将该设定内容存储在存储器220中。此外，在后述的步骤S210b的停止控制、步骤S230b的重启控制中，读出并使用与当前工序相关的设定。

在步骤S110中，选择一个工序，在步骤S120中开始该工序。在步骤S130中，判断预定的停止条件是否成立。作为停止条件，与第一实施方式同样地，可以采用下述的条件1至5等或它们的组合。

＜条件1＞安全门DR打开。

＜条件2＞作业人员按下了未图示的紧急停止按钮。

＜条件3＞作业人员向控制装置200发出了停止命令。

＜条件4＞物体检测部160在预定的距离阈值以下的距离检测出人等物体。

＜条件5＞作业人员接触到机器人100。

在第五实施方式中，在上述条件4中检测物体接近的情况下，也可以附加物体的接近速度在预定的速度阈值以上这一条件。此外，也可以设为组合了物体的接近次数、处于接近状态的时间的条件。此外，在上述条件5中检测接触的情况下，也可以设为组合了接触力的强度、方向、接触次数、接触的持续时间等的条件。此外，也可以在步骤S100中进行停止控制的设定，使得停止控制的内容根据这些详细条件是否成立而不同。

此外，对于同一事态，也可以将多个条件设定为不同的停止条件。例如，作为上述条件4的接近检测的条件，也可以分为接近速度在第一阈值以上的第一状况和在大于第一阈值的第二阈值以上的第二状况，将第一状况和第二状况判断为不同的状况，选择不同的方式作为停止控制、重启控制的方式。进而，除此之外，还可以组合臂110的位置、臂110的速度、工序的进展状态、直到下次停止判断为止的时间等作为停止条件。

在步骤S130中停止条件不成立的情况下进入步骤S140b，仍然继续进行控制并进入步骤S150。在步骤S150中，判断工序是否结束，若未结束则返回步骤S130。

在步骤S130中停止条件成立的情况下进入步骤S210b，按照在步骤S100中设定的停止定时、停止控制的方式以及停止对象执行停止控制。关于在图14中说明的停止定时，“工序结束时停止”、“继续至下一工序”被作为选项，但在图13的流程图中，为了图示方便，以符合“立即停止”的情况的顺序配置了步骤。

在步骤S220中，判断预定的重启条件是否成立。如果重启条件不成立，则进入步骤S240b，维持停止时的控制，并返回到步骤S220。另一方面，如果重启条件成立，则进入步骤S230b，按照在步骤S100中设定的重启控制的方式重启控制。重启后，进入步骤S150，判断工序是否结束。

如上所述，在第五实施方式中，对于作业序列中包含的多个工序中的每个工序，将停止条件成立时的停止定时与停止控制的方式的组合存储到存储器220中，在停止条件成立时按照该组合控制可动部MU。因此，可以执行适于各个工序的停止控制。

F.其它实施方式：

本发明不局限于上述实施方式，在不脱离其宗旨的范围内，可以以各种方式实现。例如，本发明也可以通过以下方面(aspect)来实现。为了解决本发明的技术问题的一部分或全部、或者为了达到本发明的效果的一部分或全部，以下记载的各方面中的技术特征所对应的上述实施方式中的技术特征可以适当地进行替换、组合。此外，该技术特征只要是在本说明书中未作为必要特征进行说明，则可以适当地进行删除。

(1)根据本发明的第一方面，提供一种控制装置，该控制装置控制机器人，该机器人具备可动部和力检测部，该力检测部检测从与上述可动部接触的对象物施加到上述可动部的力。该控制装置具备根据上述力检测部的输出对上述可动部进行力控制的控制部，在预定的停止条件成立时，上述控制部执行上述可动部的停止控制，上述停止控制包括在包括上述力控制的第一控制的执行过程中上述停止条件成立时继续进行上述力控制来控制上述可动部的第二控制。

根据该控制装置，由于在包括力控制的第一控制的执行过程中停止条件成立的情况下继续进行力控制来控制可动部，因此可以降低在力控制的执行过程中停止作业的情况下发生不良情况的可能性。

(2)在上述控制装置中，可选地，上述力控制是采用虚拟惯性系数和虚拟粘性系数的阻抗控制，上述第二控制的上述虚拟惯性系数大于上述第一控制的上述虚拟惯性系数，上述第二控制的上述虚拟粘性系数大于上述第一控制的上述虚拟粘性系数。

根据该控制装置，由于使第二控制的虚拟惯性系数、虚拟粘性系数比第一控制大，所以在第二控制中能够降低可动部的位置变化相对于可动部与对象物之间的力的波动的响应性，能够降低由于可动部的位置大幅波动而发生不良情况的可能性。

(3)在上述控制装置中，可选地，上述可动部具有与上述对象物接触的接触部，在上述第二控制中的上述接触部的移动量达到预定的阈值以上的情况下，上述控制部结束上述第二控制并维持上述可动部的位置。

根据该控制装置，由于在第二控制中接触部的移动量达到阈值以上的情况下结束第二控制并维持可动部的位置，因此能够降低由于接触部的移动量过大而发生不良情况的可能性。

(4)在上述控制装置中，可选地，上述机器人的作业序列包括利用力控制的多个工序，上述控制部能够选择包括第一方式和第二方式的上述停止控制的方式，上述第一方式包括上述第二控制，在上述第二方式中，上述可动部被按照与上述第二控制不同的控制设定来进行控制，在上述停止条件成立的情况下，上述控制部按照上述停止控制的方式与开始上述停止控制的定时的组合来控制上述可动部，上述组合是针对上述多个工序中的各个工序预定设定的。

根据该控制装置，由于针对各个工序在停止条件成立的情况下按照开始停止控制的定时与停止控制的方式的预定的组合执行停止控制，因此能够执行适于各个工序的停止控制。

(5)在上述控制装置中，可选地，所述停止控制的方式包括执行使上述可动部从上述对象物避让的第三控制的第三方式。

根据该控制装置，由于在停止控制中使可动部从对象物避让，因此能够降低由于可动部与对象物相干涉等而发生不良情况的可能性。

(6)在上述控制装置中，可选地，上述控制部在上述第三控制中，按照使与上述可动部的避让方向垂直的方向的目标力小于上述避让方向的目标力的仿形控制，使上述可动部从上述对象物避让。

根据该控制装置，由于按照仿形控制使可动部避让，因此能够降低由于可动部的避让而使对象物产生损伤等不良情况发生的可能性。

(7)在上述控制装置中，可选地，开始上述停止控制的定时包括上述工序的结束时。

根据该控制装置，由于即使停止条件成立也不停止作业而使该工序结束，因此能够降低由于在作业过程中停止而发生不良情况的可能性。

(8)在上述控制装置中，可选地，开始上述停止控制的定时包括针对上述停止条件成立的工序的下一工序设定的停止控制的开始定时。

根据该控制装置，在停止条件成立的工序中不适合停止作业的情况下，在对下一工序设定的开始定时进行停止控制，因此能够在更合适的定时执行停止控制。

(9)在上述控制装置中，可选地，上述组合包括重启通过上述停止控制中断的工序的重启控制的方式。

根据该控制装置，由于预先存储重启由停止控制中断的工序时的重启控制的方式，因此能够执行适于各工序的重启控制。

(10)在上述控制装置中，可选地，上述重启控制的方式包括从与通过上述停止控制中断的工序不同的工序进行重启的方式。

根据该控制装置，若从中断的工序重启会发生不良情况的情况下，通过从不同的工序进行重启，从而能够降低发生不良情况的可能性。

(11)根据本发明的第二方面，提供一种机器人系统。该机器人系统具备机器人以及上述控制装置，该机器人具备可动部和力检测部，该力检测部检测从与上述可动部接触的对象物施加到上述可动部的力。

根据该机器人系统，由于在包括力控制的第一控制的执行过程中停止条件成立而使可动部停止之后，继续进行停止条件成立时的力控制来控制可动部，因此能够降低在力控制的执行过程中停止作业时发生不良情况的可能性。

(12)根据本发明的第三方面，提供一种机器人。该机器人具备：力检测部，检测从对象物施加到上述机器人的力；以及可动部，根据力检测部的输出而被进行力控制，上述可动部在上述力控制的执行过程中预定的停止条件成立时停止动作，并在上述停止之后被控制为继续被进行上述停止条件成立时的力控制的状态。

根据该机器人，由于在力控制的执行过程中停止条件成立而可动部停止之后，继续停止条件成立时的力控制来控制可动部，因此能够降低在力控制的执行过程中停止作业时发生不良情况的可能性。

本发明也可以以上述之外的各种方面来实现。例如，能以具备机器人和机器人控制装置的机器人系统、用于实现机器人控制装置的功能的计算机程序、记录有该计算机程序的非暂时的记录介质(non-transitory storage medium)等方面实现。

Claims (10)

1.一种控制装置，其特征在于，控制机器人，所述机器人具备可动部和力检测部，所述力检测部检测从与所述可动部接触的对象物施加到所述可动部的力，

所述控制装置具备控制部，所述控制部根据所述力检测部的输出对所述可动部进行力控制，

在预定的停止条件成立时，所述控制部执行所述可动部的停止控制，

所述停止控制包括在包括所述力控制的第一控制的执行过程中所述停止条件成立时继续进行所述力控制来控制所述可动部的第二控制，

所述力控制是采用虚拟惯性系数和虚拟粘性系数的阻抗控制，

所述第二控制的所述虚拟惯性系数大于所述第一控制的所述虚拟惯性系数，

所述第二控制的所述虚拟粘性系数大于所述第一控制的所述虚拟粘性系数。

2.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，

所述可动部具有与所述对象物接触的接触部，

在所述第二控制中的所述接触部的移动量达到预定的阈值以上的情况下，所述控制部结束所述第二控制并维持所述可动部的位置。

3.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，

所述机器人的作业序列包括利用力控制的多个工序，

所述控制部能够选择包括第一方式和第二方式的所述停止控制的方式，所述第一方式包括所述第二控制，在所述第二方式中，所述可动部被按照与所述第二控制不同的控制设定来进行控制，

在所述停止条件成立的情况下，所述控制部按照所述停止控制的方式与开始所述停止控制的定时的组合来控制所述可动部，所述组合是针对所述多个工序中的各个工序预定设定的。

4.根据权利要求3所述的控制装置，其特征在于，

所述停止控制的方式包括执行使所述可动部从所述对象物避让的第三控制的第三方式。

5.根据权利要求4所述的控制装置，其特征在于，

所述控制部在所述第三控制中，按照使与所述可动部的避让方向垂直的方向的目标力小于所述避让方向的目标力的仿形控制，使所述可动部从所述对象物避让。

6.根据权利要求3至5中任一项所述的控制装置，其特征在于，

开始所述停止控制的定时包括所述工序的结束时。

7.根据权利要求3至5中任一项所述的控制装置，其特征在于，

开始所述停止控制的定时包括针对所述停止条件成立的工序的下一工序设定的停止控制的开始定时。

8.根据权利要求3至5中任一项所述的控制装置，其特征在于，

所述组合包括重启通过所述停止控制中断的工序的重启控制的方式。

9.根据权利要求8所述的控制装置，其特征在于，

所述重启控制的方式包括从与通过所述停止控制中断的工序不同的工序进行重启的方式。

10.一种机器人系统，其特征在于，具备：

机器人，所述机器人具备可动部和力检测部，所述力检测部检测从与所述可动部接触的对象物施加到所述可动部的力；以及

根据权利要求1至9中任一项所述的控制装置。

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