CN111716329A - 多关节型机器人系统及其多关节臂的驱动方法和控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够直接用手握住并简单地移动臂的机器人系统。机器人系统具备：基座；多个臂，设置在基座上；多个轴，与各臂对应地设置并将臂相互连接；多个马达，与各轴对应地设置并驱动各轴；多个检测部，设置于各臂，能够检测出由使用者进行的握持；以及控制装置，基于检测部的检测状况对各马达进行驱动控制，以控制各臂的动作。控制装置在各检测部未检测出使用者的握持的情况下，约束各轴，在各检测部检测出使用者的握持的情况下，在各马达中根据检测出握持的检测部解除规定的轴的约束。

Description

多关节型机器人系统及其多关节臂的驱动方法和控制装置

技术领域

本发明的实施方式涉及多关节型机器人系统及其多关节臂的驱动方法和控制装置，尤其涉及垂直型或水平型的多关节机器人系统及其多关节臂的驱动方法和控制装置。

背景技术

以往，多关节机器人在不进行动作的状态即停止的状态下，通过机械性或者基于马达的控制等的电气性的制动器来约束各轴的动作，从而使各轴不意外动作。在该结构中，例如在如直接示教即所谓的直接教学等那样直接接触机器人的臂来移动臂的情况下，需要操作设置于机器人本身或示教器的按钮，解除各轴的约束。

在这种情况下，当通过按钮的操作解除所有的轴的约束时，有可能导致使用者(操作者)预想外的轴动作。因此，以往的机器人系统例如仅在按下设置于机器人本身或示教器的按钮的期间，解除所有的轴的约束或者与该按钮对应的轴的约束。然而，在这种结构的情况下，使用者为了维持各轴的约束的解除状态，需要至少用一只手持续按下按钮。因此，使用者不得不仅用单手进行机器人的操作，因此非常不方便。

另外，在以往的机器人系统中还存在如下结构：例如操作示教器等来选择作为操作对象的轴，或设定轴的约束条件。然而，在这种结构的情况下，需要进行轴的选择或约束条件的设定等，使用者的工作较多。再有，在变更轴的选择或约束条件的设定时，使用者需要临时停止机器人的操作，以操作示教器等。因此，在以往结构中直接操作机器人时，使用者的工作较多，很繁琐。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2011-212837号公报

发明内容

本发明所要解决的技术问题

本发明是鉴于上述情况作出的，其目的在于提供一种能够直接用手握住并简单地移动臂的机器人系统。

用于解决技术问题的技术方案

(第一项技术方案)

第一项技术方案中记载的机器人系统具备：基座；多个臂，设置在所述基座上；多个轴，与各所述臂对应地设置并将所述臂相互连接；电动的多个马达，与各所述轴对应地设置并驱动各所述轴；多个检测部，设置于各所述臂，能够检测出由使用者(操作者)进行的握持；以及控制装置，基于所述检测部的检测状况对各所述马达进行驱动控制，以控制各所述臂的动作。所述控制装置在各所述检测部未检测出使用者的握持的情况下，约束各所述轴，在各所述检测部检测出使用者的握持的情况下，在各所述马达中根据检测出握持的所述检测部解除规定的所述轴的约束。

由此，使用者无需为了解除各轴的约束而持续按下设置于示教器或机器人的用于解除轴的约束的按钮，或通过示教器选择要解除约束的轴。即，使用者通过握持想移动的臂，能够解除与该握持的臂相应的轴的约束，由此，能够直接用手握住并简单地移动与握持的臂对应的轴。另外，臂中的与使用者未握持的臂对应的轴被约束。因此，可防止臂违背使用者的意图而移动。其结果是，使用者能够不费事简单地直接接触机器人的臂来进行移动。

(第二项技术方案)

在此，本申请的发明人发现存在如下倾向：在使用者用单手握住各臂中的一个臂时，使用者具有想以基座为支点，使直至使用者握持的臂为止整体地移动的意图。因此，本结构的控制装置在由各检测部中的一个检测部检测出握持的情况下，解除位于比设置有检测出握持的一个该检测部的臂更靠根基侧的轴的约束，并且约束其他的轴。

由此，使用者通过用单手握住各臂中的一个臂，使用者能够以基座为支点，使直至使用者握持的臂为止作为一体而移动。因此，使用者在用单手移动臂时，能够更直感且更简单地移动各臂中的希望的臂。

(第三项技术方案)

另外，本申请的发明人发现存在如下倾向：在使用者用双手握住臂中的两个臂进行操作时，使用者具有想以用基座侧的一只手握住的臂为支点，使从用该一只手握住的臂至用另一只手握住的臂为止作为一体而移动的意图。因此，本结构的控制装置在由各检测部中的两个检测部检测出握持的情况下，解除设置有检测出握持的两个该检测部的臂之间的轴的约束，并且约束其他的轴。

由此，使用者通过用双手握住各臂中的两个臂，使用者能够以用一只手、在此为基座侧的手握住的臂为支点，使从用该一只手握住的臂至用另一只手握住的臂为止作为一体而移动。即，由此，对于用双手握持的两个臂以及存在于该臂之间的臂，使用者能够自由地移动。进一步，其他的臂即存在于用双手握持的两个臂的外侧的臂被固定。因此，使用者移动用双手握持的臂时该臂的移动被牵拉，可抑制使用者不想移动的臂也移动。因此，使用者能够容易地将用双手握持的臂移动到希望的姿态。这样，根据本结构，使用者在用双手移动臂时，能够更直感且更简单地移动各臂中的希望的臂。

(第四项技术方案)

另外，在各轴的约束被解除的状态下，也就是在使用者握持臂使各臂移动的情况下，控制装置进行以臂不因自重而移动的方式控制各马达的重力修正。由此，使用者能够以较轻的力移动各臂，而不会感受到各臂的重量。

进一步，根据该结构，在使用者移动臂并要在目标位置停止时，能够抑制因臂的惯性力导致超过该目标位置而移动。由此，能够快速地、高精度地使各臂在目标位置处停止，其结果是，例如在进行直接示教时能够提高其精度。

(第五项技术方案)

另外，控制装置具有如下功能：在解除轴的约束的状态下各臂被移动时，保存各臂的动作内容或者动作位置。由此，通过使用者握持各臂121～126进行移动，该动作被作为示教内容保存。因此，在进行直接示教的过程中，能够减少操作设置于机器人或外部装置的未图示的操作单元的机会。其结果是，使用者能够更简单地进行直接示教。

附图说明

图1是示意性地示出第一实施方式的机器人系统的结构的图。

图2是示出第一实施方式的机器人系统的电气结构的框图。

图3是用表格示出第一实施方式中检测部的检测结果与各轴的约束状态的对应关系的图。

图4是示出第一实施方式中机器人的动作形态的一例的图(其一)。

图5是示出第一实施方式中机器人的动作形态的一例的图(其二)。

图6是示出第一实施方式中机器人的动作形态的一例的图(其三)。

图7是示出第一实施方式中机器人的动作形态的一例的图(其四)。

图8是示出第一实施方式中机器人的动作形态的一例的图(其五)。

图9是示出第一实施方式中机器人的动作形态的一例的图(其六)。

图10是示出第一实施方式中机器人的动作形态的一例的图(其七)。

图11是示出第一实施方式中机器人的动作形态的一例的图(其八)。

图12是示出第一实施方式中机器人的动作形态的一例的图(其九)。

图13是示出第一实施方式中由控制装置执行的控制内容的流程图。

图14是示出第二实施方式中由控制装置执行的控制内容的流程图。

图15是示意性地示出第三实施方式的机器人系统的结构的图。

图16是用表格示出第三实施方式中检测部的检测结果与各轴的约束状态的对应关系的图。

附图标记说明

1：机器人系统

10：多关节机器人

11：基座

12：臂

121：第一臂

122：第二臂

131：第三臂

141：第四臂

151：第五臂

161：第六臂

14：马达

141：第一马达

142：第二马达

143：第三马达

144：第四马达

145：第五马达

146：第六马达

15：检测部

151：第一检测部

152：第二检测部

153：第三检测部

154：第四检测部

155：第五检测部

156：第六检测部

20：控制装置(在功能上实现握持判断单元、约束控制单元、用于握持判断的步骤、以及用于约束控制的步骤)

J：轴

J1：第一轴

J2：第二轴

J3：第三轴

J4：第四轴

J5：第五轴

J6：第六轴

具体实施方式

以下，参照附图对多个实施方式进行说明。此外，对于在各实施方式中实质上相同的部位标注相同的附图标记进行说明。

(第一实施方式)

以下，参照图1至图13，对第一实施方式进行说明。

图1所示的机器人系统1具备多关节机器人10(以下，简称为机器人10)和控制装置20。机器人10是具有多个臂的垂直多关节型的所谓的六轴机器人，其被控制装置20控制。当然，不限定于六轴机器人，只要是四轴、五轴等的多关节机器人即可。本实施方式的机器人10例如是可由一个人拿起搬运的程度的小型且轻量的机器人。本实施方式的机器人10例如以与人协同工作为前提，设想为设计成在其动作环境中不需要安全栅栏的人协同工作机器人。机器人10内置有控制装置20，设定成整体重量约4kg，可搬运重量约500g左右。

此外，机器人10的尺寸以及重量不限定于上述尺寸以及重量。另外，控制装置20不限于内置在机器人10中，也可以设置在机器人10的外部。在这种情况下，机器人10和控制装置20构成为可通过有线或者无线的方式相互通信。另外，控制装置20也可以通过有线或者无线的方式可相互通信地与计算机、智能手机等移动终端等其他的外部装置90连接。

如图1所示，机器人10具有：基座11；多个、在此为六个臂121～126；以及手指部13。基座11既可以固定于设置面，也可以不固定。各臂121～126以及手指部13依次设置在基座11上。在本实施方式的情况下，从基座11侧起，依次称为第一臂121、第二臂122、第三臂123、第四臂124、第五臂125以及第六臂126。另外，在不特定各臂121～126的情况下，对各臂121～126进行统称，简称为臂12。

手指部13设置在第六臂126的顶端部。在这种情况下，基座11侧为各臂121～126的根基侧，手指部13侧为各臂121～126的顶端侧。此外，手指部13例如可采用卡盘、夹具、或被称为吸附机械手等的机器人手等，可根据机器人10的用途适当选择。

各臂121～126分别通过多个轴J1～J6可旋转地连接。在这种情况下，从基座11侧起，依次称为第一轴J1、第二轴J2、第三轴J3、第四轴J4、第五轴J5以及第六轴J6。此外，在不特定各轴J1～J6的情况下，对各轴J1～J6进行统称，简称为轴J。第一轴J1是在垂直方向上延伸的旋转轴，相对于基座11以可在水平方向上旋转的方式连接第一臂121。第二轴J2是在水平方向上延伸的旋转轴，相对于第一臂121以可在铅垂方向上旋转的方式连接第二臂122。

第三轴J3是在水平方向上延伸的旋转轴，相对于第二臂122以可在铅垂方向上旋转的方式连接第三臂123。第四轴J4是在第三臂123的长度方向上延伸的旋转轴，相对于第三臂123以可旋转的方式与第四臂124连接。第五轴J5是在水平方向上延伸的旋转轴，相对于第四臂124以可在铅垂方向上旋转的方式连接第五臂125。另外，第六轴J6是在第五臂125的长度方向上延伸的旋转轴，相对于第五臂125以可旋转的方式连接第六臂126。

如图2所示，机器人10具有驱动各轴J1～J6的多个马达，在此为六个马达141～146。在本实施方式中，将与第一轴J1对应的马达称为第一马达141，将与第二轴J2对应的马达称为第二马达142。另外，将与第三轴J3对应的马达称为第三马达143，将与第四轴J4对应的马达称为第四马达144。另外，将与第五轴J5对应的马达称为第五马达145，将与第六轴J6对应的马达称为第六马达146。此外，在不特定各马达141～146的情况下，对各马达141～146进行统称，简称为马达14。

各马达141～146具有机械性或者电气性的制动功能。各马达141～146通过使制动器动作，约束与各马达141～146对应的各轴J1～J6，由此，限制即禁止通过各轴J1～J6相互连接的各臂121～126的旋转动作。在本实施方式的情况下，将各马达141～146中制动器动作的状态称为各轴J1～J6被约束的状态。另外，将各马达141～146中制动器未动作的状态、即制动被解除的状态称为各轴J1～J6的动作未被约束的状态、即各轴J1～J6的约束被解除的状态。

如图1以及图2所示，机器人10具有多个检测部，在此为六个检测部151～156。检测部151～156设置于各臂121～126，能够检测出针对各臂121～126的由使用者(操作者)进行的握持动作(以下，根据需要，简称为握持)。各检测部151～156例如能够由电阻膜方式、静电容量式、超声波表面弹性方式、电磁诱导方式或者光学式的触摸传感器、或者通过橡胶、树脂、金属等构成的机械式的开关等构成。由此，构成为，通过用操作者的手握住臂121～126，能够将与该握持相伴的按压力作为电信号检测出来。

也就是说，各检测部151～156能够分别检测对于各臂121～126的表面的、使用者的手的接触(抓握)。在本实施方式的情况下，检测部151～156分别内置于对应的臂121～126，构成为使用者无法观察到。此外，各检测部151～156也可以露出各臂121～126的表面进行设置。

在本实施方式中，控制装置20与包括检测部151～156的多种传感器组合，如图2所示，构成了多关节臂控制装置CA。此外，虽未图示，但传感器中包括用于控制马达141～146的驱动的角度传感器等各种传感器。

在本实施方式中，将检测部151～156中的设置于第一臂121的检测部称为第一检测部151，将设置于第二臂122的检测部称为第二检测部152。另外，将设置于第三臂123的检测部称为第三检测部153，将设置于第四臂124的检测部称为第四检测部154。另外，将设置于第五臂125的检测部称为第五检测部155，将设置于第六臂126的检测部称为第六检测部156。此外，在不特定各检测部151～156的情况下，对各检测部151～156进行统称，简称为检测部15。

控制装置20例如以微型计算机为主体构成，控制机器人10整体的动作，该微型计算机具有CPU21、ROM、RAM以及可写的闪存等的存储区域22。存储区域22(也作为非暂时性计算机可读记录介质发挥功能)存储有用于对机器人10进行驱动控制的机器人控制程序。而且，控制装置20通过在CPU21中执行机器人控制程序，控制机器人10的动作。在本实施方式的情况下，如图2所示，各检测部151～156以及各马达141～146与控制装置20电连接。而且，控制装置20基于各检测部151～156的检测结果，对各马达141～146进行驱动控制。

在此，已知在使用者直接接触机器人10进行操作时，在该操作中存在如下的倾向。即，存在如下倾向：在使用者用单手握住臂121～126中的一个臂12进行操作时，使用者具有想以基座11为支点，使从与基座11连接的第一臂121至使用者握持的臂12为止作为一体而移动的意图。另外，存在如下倾向：在使用者用双手握住臂121～126中的两个臂12进行操作时，使用者具有想以用一只手、在此为基座11侧的手握住的臂12为支点，使从用该一只手握住的臂12至用另一只手握住的臂12为止作为一体而移动的意图。

因此，在本实施方式中，控制装置20在各检测部151～156未检测出使用者的握持的情况下，约束各轴J1～J6，禁止各臂121～126的移动。另外，控制装置20在各检测部151～156检测出使用者的握持的情况下，在各马达141～146中根据检测出握持的检测部151～156，如图3所示那样解除规定的轴J1～J6的约束。

即，在不存在使用者直接接触机器人10进行操作的意图的情况下，必然在各检测部151～156中不会检测出握持。因此，在通过各检测部151～156中的所有的检测部未检测出握持的情况下，控制装置20约束所有的轴J1～J6，以禁止所有的臂121～126的动作。

另外，在使用者要用单手操作机器人10的情况下，即在使用者用单手抓住臂121～126中的一个臂12的情况下，由各检测部151～156中的一个检测部15检测出使用者的握持。因此，控制装置20在由各检测部151～156中的一个检测部15检测出握持的情况下，解除各轴J1～J6中的、位于比设置有检测出握持的一个该检测部15的臂12更靠根基侧的所有的轴J的约束，并且约束其他的轴J。由此，使相对于使用者握持的臂12位于根基侧的臂12能够动作，并且禁止顶端侧的臂12的动作。

而且，在使用者要用双手操作机器人10的情况下，即在使用者用双手抓住臂121～126中的两个臂12的情况下，由各检测部151～156中的两个检测部15检测出使用者的握持。因此，控制装置20在由各检测部151～156中的两个检测部15检测出握持的情况下，解除各轴J1～J6中的、设置有检测出握持的两个该检测部15的臂12之间的所有的轴J的约束，并且约束其他的轴J。由此，使存在于使用者握持的两个臂12之间的臂12能够动作，并且禁止其他的臂12的动作。

在本实施方式中，检测部151～156的检测结果与各轴J1～J6的约束状态的对应关系如图3的表格所示。在图3的表格中，“－”表示未通过检测部151～156检测出使用者的握持。另外，“〇”表示各轴J1～J6的约束被解除。另外，“×”表示各轴J1～J6被约束。

接下来，参照图4～图12，说明由使用者进行的机器人10的直接操作的一例。例如，在通过所有的检测部151～156未检测出使用者的握持的情况下，如图3的“第一个：－”以及“第二个：－”的行所示，控制装置20约束所有的轴J1～J6。由此，机器人10的各臂121～126成为被固定的状态。

另外，如图4所示，在使用者用双手抓住第一臂121和第六臂126，并要以第一臂121为支点移动第六臂126的情况下，在第一检测部151和第六检测部156这两个检测部中检测出使用者的握持。在这种情况下，如图3的“第一个：第一检测部”以及“第二个：第六检测部”的行所示，控制装置20约束第一轴J1，并且解除第二轴J2～第六轴J6的约束。由此，如图4至图5所示，使用者能够以第一臂121为支点移动第六臂126。

另外，例如如图6所示，在使用者用双手抓住第二臂122和第三臂123，并要以第二臂122为支点移动第三臂123的情况下，在第二检测部152和第三检测部153这两个检测部中检测出使用者的握持。在这种情况下，如图3的“第一个：第二检测部”以及“第二个：第三检测部”的行所示，控制装置20解除位于第二臂122与第三臂123之间的第三轴J3的约束，并且约束第三轴J3以外的所有的轴J1、J2、J4～J6。由此，如图6至图7所示，使用者能够在将第三臂123以外的臂固定成不动的状态下，以第二臂122为支点仅移动第三臂123。

另外，例如如图8所示，在使用者用双手抓住第三臂123和第六臂126，并要以第三臂123为支点移动第四臂124、第五臂125以及第六臂126的情况下，在第三检测部153和第六检测部156这两个检测部中检测出使用者的握持。在这种情况下，如图3的“第一个：第三检测部”以及“第二个：第六检测部”的行所示，控制装置20解除位于第三臂123与第六臂126之间的所有的轴J4～J6的约束，并且约束上述轴J4～J6以外的所有的轴J1～J3。由此，如图8至图9所示，使用者能够在将第一臂121、第二臂122以及第三臂123固定成不动的状态下，移动第四臂124、第五臂125以及第六臂126。

而且，例如如图10所示，在使用者用单手抓住第六臂126，并要移动机器人10整体的情况下，仅由第六检测部156检测出使用者的握持。在这种情况下，如图3的“第一个：第六检测部”以及“第二个：－”的行所示，控制装置20解除位于比第六臂更靠根基侧的所有的轴J1～J6的约束。由此，如图10至图12所示，使用者能够握住第六臂126移动所有的臂121～126。

另外，控制装置20在轴J1～J6的约束被解除的状态下，以与约束被解除的轴J1～J6连接的各臂121～126不因该臂121～126的自重而移动的方式，控制各马达141～146，从而进行重力修正。在这种情况下，使各马达141～146产生可对抗因各臂121～126的自重而作用于各马达141～146的转矩的程度的、较弱的转矩。因此，使用者即使在轴J1～J6的约束被解除的情况下，也能够以较轻的力移动任意的臂121～126，而不会感觉到臂121～126的重量。

接下来，参照图13，对在控制装置20中执行的控制内容进行说明。当控制装置20在CPU21中执行机器人控制程序时，执行图13中示出的处理内容。控制装置20开始控制时(开始)，首先如步骤S11所示，使各马达141～146的制动器动作，以约束各轴J1～J6。由此，将机器人10设置成各臂121～126不动的状态即所谓的锁定状态。

接下来，控制装置20在步骤S12中判断是否由各检测部151～156检测出握持(也就是握持动作)。在未检测出握持的情况下(步骤S12中为“否”)，控制装置20结束处理(结束)。另一方面，在检测部151～156中检测出握持的情况下(步骤S12中为“是”)，控制装置20使处理转移到步骤S13。

控制装置20在步骤S13中判断检测部151～156中的检测数量。在由各检测部151～156中的三个以上的检测部检测出握持的情况下(步骤S13中为“3以上”)，无法判断使用者的意图即使用者想移动哪个臂121～126。因此，在这种情况下，控制装置20使处理转移到步骤S14进行出错的判断，之后结束处理(结束)。

另外，在由各检测部151～156中的一个检测部检测出握持的情况下(步骤S13中为“1”)，控制装置20使处理转移到步骤S15。然后，控制装置20在步骤S15中，如图3的表格所示，解除各轴J1～J6中的、比检测出握持的臂12更靠基座11侧的轴J的约束，并且维持其他的轴J的约束。之后，控制装置20使处理转移到步骤S17。

另外，在由各检测部151～156中的两个检测部检测出握持的情况下(步骤S13中为“2”)，控制装置20使处理转移到步骤S16。然后，控制装置20在步骤S16中，如图3的表格所示，解除各轴J1～J6中的、位于检测出握持的两个臂之间的轴J的约束，并且维持其他的轴J的约束。之后，控制装置20使处理转移到步骤S17。

控制装置20在步骤S17中判断是否持续在各检测部151～156中检测出握持(即，握持动作是否已结束)。在持续检测出握持的情况下，控制装置20反复进行步骤S17的处理，维持已在步骤S15或者步骤S16中进行的轴的约束状态以及约束的解除状态。

然后，在使用者使手离开臂121～126，各检测部151～156中不再检测出握持的情况下(即，握持动作已结束的情况下)，控制装置20使处理转移到步骤S18。然后，与步骤S11中的处理同样地，控制装置20使各马达141～146的制动器动作，约束各轴J1～J6。由此，将机器人10再次设置成各臂121～126不动的状态即所谓的锁定状态。控制装置20在该机器人控制程序被执行的期间，反复进行图13中示出的开始至结束的处理。

在上述结构中，控制装置20作为握持判断单元以及约束控制单元发挥功能。另外，步骤S11在功能上作为初始约束控制(步骤)被提供，步骤S12在功能上作为第一判断单元(步骤)被提供，基于步骤S12中“否”的判断的控制路径在功能上作为第一控制单元(步骤)被提供，步骤S12以及S13的组对在功能上作为第二、第三判断单元(步骤)被提供，步骤S15在功能上作为第二控制单元(步骤)被提供，步骤S16在功能上作为第三控制单元(步骤)被提供，步骤S17在功能上作为第四判断单元被提供，步骤S18在功能上作为第四控制单元被提供。

根据以上说明的实施方式，机器人系统1具备多关节机器人10和控制装置20。多关节机器人10具有：基座11；多个、在此为六个臂121～126；多个、在此为六个轴J1～J6；多个、在此为六个马达141～146；以及多个、在此为六个检测部151～156。各臂121～126相互连接并设置在基座11上。各轴J1～J6与各臂121～126对应地设置并相互连接臂121～126。各马达141～146与各轴J1～J6对应地设置并驱动各轴J1～J6。各检测部151～156设置于各臂121～126，能够检测出由使用者进行的握持。

另外，控制装置20基于检测部151～156的检测状况对各马达141～146进行驱动控制，以控制各臂121～126的动作。而且，控制装置20在各检测部151～156未检测出使用者的握持的情况下，约束各轴J1～J6，在各检测部151～156检测出使用者的握持的情况下，在各马达141～146中根据检测出握持的检测部151～156解除规定的轴J1～J6的约束。

由此，使用者无需为了解除各轴J1～J6的约束而持续按下设置于示教器或机器人10的用于解除轴的约束的按钮，或通过示教器选择要解除约束的轴J1～J6。即，使用者通过握持想移动的臂121～126，能够解除与该握持的臂121～126相应的轴J1～J6的约束，由此，能够直接用手握住并简单地移动与握持的臂121～126对应的轴J1～J6。另外，臂121～126中的与使用者未握持的臂121～126对应的轴J1～J6被约束。因此，可防止臂121～126违背使用者的意图而移动。其结果是，使用者能够不费事简单地直接接触机器人10的臂121～126来进行移动。

在此，如上所述，存在如下倾向：在使用者用单手握住臂121～126中的一个臂时，使用者具有想以基座11为支点，使直至使用者握持的臂12为止整体地移动的意图。因此，本实施方式的控制装置20在由各检测部151～156中的一个检测部15检测出握持的情况下，解除位于比设置有检测出握持的一个该检测部15的臂12更靠根基侧的轴J的约束，并且约束其他的轴J。

由此，使用者通过用单手握住各臂121～126中的一个臂，使用者能够以基座11为支点，使直至使用者握持的臂12为止作为一体而移动。因此，使用者在用单手移动臂121～126时，能够更直感且更简单地移动各臂121～126中的希望的臂12。

另外，如上所述，存在如下倾向：在使用者用双手握住臂121～126中的两个臂12进行操作时，使用者具有想以用一只手握住的臂12为支点，使从用该一只手握住的臂12至用另一只手握住的臂12为止作为一体而移动的意图。因此，本实施方式的控制装置20在由各检测部151～156中的两个检测部15检测出握持的情况下，解除设置有检测出握持的两个该检测部15的臂12之间的轴J的约束，并且约束其他的轴J。

由此，使用者通过用双手握住各臂121～126中的两个臂12，使用者能够以用一只手、在此为基座11侧的手握住的臂12为支点，使从用该一只手握住的臂12至用另一只手握住的臂12为止作为一体而移动。即，由此，对于用双手握持的两个臂12以及存在于该臂12之间的臂12，使用者能够自由地移动。进一步，其他的臂12即存在于用双手握持的两个臂12的外侧的臂12被固定。因此，使用者移动用双手握持的臂12时该臂12的移动被牵拉，可抑制使用者不想移动的臂12也移动。因此，使用者能够容易地将用双手握持的臂12移动到希望的姿态。这样，根据本实施方式，使用者在用双手移动臂121～126时，能够更直感且更简单地移动各臂121～126中的希望的臂12。

另外，在各轴J1～J6的约束被解除的状态下，也就是在使用者握持臂121～126使各臂121～126移动的情况下，控制装置20进行以臂121～126不因自重而移动的方式控制各马达141～146的重力修正。由此，使用者能够以较轻的力移动各臂121～126，而不会感受到各臂121～126的重量。

进一步，根据该结构，在使用者移动臂121～126并要在目标位置停止时，能够抑制因臂121～126的惯性力导致超过该目标位置而移动。由此，能够快速地、高精度地使各臂121～126在目标位置处停止，其结果是，例如在进行直接示教时能够提高其精度。

(第二实施方式)

接下来，参照图14，对第二实施方式进行说明。

本实施方式涉及使用者进行接触机器人10使其移动的直接示教、即所谓的直接教学时的控制内容。在本实施方式中，如图14所示，控制装置20相对于图13中示出的处理内容进一步执行步骤S21、S22的处理。作为图14的处理的前提，在执行图14所示的处理内容之前，使用者操作设置于机器人10或外部装置90的未图示的操作单元，切换成进行直接示教的直接示教模式。

然后，如图14所示，当在检测部151～156中检测出握持时(步骤S12中为“是”)，控制装置20使处理转移到步骤S21，开始例如各臂121～126的移动路径、移动速度或者位置等的示教内容的保存。然后，当使用者使手离开臂121～126时，在检测部151～156中不再检测出握持(步骤S17中为“否”)，由此控制装置20判断为由使用者进行的直接示教结束。然后，控制装置20在步骤S22中结束示教内容的保存。

由此，使用者能够简单地进行接触各臂121～126进行示教的直接示教。进一步，根据本实施方式，通过使用者握持各臂121～126进行移动，该动作被作为示教内容保存。因此，在进行直接示教的过程中，能够减少操作设置于机器人10或外部装置90的未图示的操作单元的机会。其结果是，使用者能够更简单地进行直接示教。

(第三实施方式)

接下来，参照图15以及图16，对第三实施方式进行说明。

在第三实施方式中，机器人10进一步具备基座检测部16。基座检测部16为与上述各检测部151～156相同的结构，设置于基座11。基座检测部16检测针对基座11的使用者的握持。而且，控制装置20在各检测部151～156、16检测出使用者的握持的情况下，在各马达141～146中根据检测出握持的检测部151～156，如图16所示那样解除规定的轴J1～J6的约束。

在这种情况下，控制装置20如果未在各检测部151～156、16中的两个检测部中检测出握持，则对于所有的轴J1～J6均维持约束状态。也就是说，控制装置20在仅在各检测部151～156、16中的一个检测部中检测出握持的状态下，不解除任何轴J1～J6的约束。而且，如图16所示，在基座检测部16、以及设置于臂121～126的各检测部151～156中的一个中检测出握持的情况下，控制装置20解除设置有检测出握持的检测部15的臂12与基座11之间的轴J的约束。也就是说，进行与在上述第一实施方式中由一个检测部15检测出握持的情况相同的控制。

由此，当使用者不用双手握持臂121～126时，不使各臂121～126移动。也就是说，机器人10构成为，在使用者仅用单手握住臂121～126状态下，不使臂121～126移动。换言之，在本实施方式的机器人10中，为了移动各臂121～126，具有使用者用双手握持两个臂121～126的明确的意思。因此，即使在使用者误接触臂121～126或误握住臂121～126的情况下，也能够抑制各臂121～126误动。

此外，在上述各实施方式中，检测部151～156、16可以在各臂121～126以及基座11中设置多个，另外，也可以将各臂121～126以及基座11的整个表面设置成可检测握持的区域。

另外，机器人10不限于垂直多关节的六轴机器人，也可以是水平多关节机器人。另外，机器人的轴数可任意地变更。

以上说明的各实施方式并不限定于上述且在附图中记载的各实施方式，在不脱离发明宗旨的范围内可进行适当变更。

Claims (20)

1.一种多关节型机器人系统，具备：

基座；

多个臂，设置在所述基座上；

多个轴，与各所述臂对应地设置，并将所述臂相互连接；

多个马达，与各所述轴对应地设置，并驱动各所述轴；

电动的多个检测部，设置于各所述臂，能够检测出由使用者进行的握持；以及

控制装置，基于所述检测部的检测状况对各所述马达进行驱动控制，以控制各所述臂的动作；

所述控制装置在各所述检测部未检测出使用者的握持的情况下，约束各所述轴，在各所述检测部检测出使用者的握持的情况下，在各所述马达中根据检测出握持的所述检测部解除规定的所述轴的约束。

2.根据权利要求1所述的多关节型机器人系统，其中，

所述控制装置在由各所述检测部中的一个所述检测部检测出握持的情况下，解除位于比设置有检测出握持的一个该检测部的所述臂更靠根基侧的所述轴的约束，并且约束其他的所述轴。

3.根据权利要求1或2所述的多关节型机器人系统，其中，

所述控制装置在由各所述检测部中的两个所述检测部检测出握持的情况下，解除设置有检测出握持的两个该检测部的所述臂之间的所述轴的约束，并且约束其他的所述轴。

4.根据权利要求1或2所述的多关节型机器人系统，其中，

所述控制装置在所述轴的约束被解除的状态下，进行以所述臂不因自重而移动的方式控制所述马达的重力修正。

5.根据权利要求1或2所述的多关节型机器人系统，其中，

所述控制装置具有如下功能：在解除所述轴的约束的状态下各所述臂被移动时，保存各所述臂的动作内容或者动作位置。

6.一种多关节型机器人系统，其特征在于，具备：

基座；

多关节型的多个臂，设置在所述基座上，具有多个轴并且通过该多个轴相互以可相对旋转的方式连接；

电动的多个马达，分别设置于所述多个轴，并能够分别旋转驱动所述多个臂；

多个检测部，分别设置于所述多个臂，检测表示使用者是否握持了该多个臂的信息；

握持判断单元(20)，基于所述多个检测部检测出的信息，判断使用者对所述多个臂的握持状态；以及

约束控制单元(20)，根据所述判断单元的判断结果，以控制使所述多个轴不可旋转的约束状态以及该约束状态的解除的方式，控制所述多个马达的旋转。

7.根据权利要求6所述的多关节型机器人系统，其特征在于，

所述约束控制单元具备初始约束控制单元(S11)，该初始约束控制单元在所述约束状态以及该约束状态的解除的控制之前，作为初始控制，以约束所述多个轴全部的旋转的方式，控制所述多个马达全部的驱动。

8.根据权利要求7所述的多关节型机器人系统，其特征在于，

所述握持判断单元具有第一判断单元(S12)，该第一判断单元基于所述多个检测部检测出的信息，判断所述使用者是否握持着所述多个臂，

所述约束控制单元具备第一控制单元(S12，“否”)，该第一控制单元在由所述初始约束控制单元(S11)进行的控制之后由所述第一判断单元判断为所述多个臂未被握持的情况下，以维持所述多个轴的旋转的约束的方式，控制所述多个马达的驱动。

9.根据权利要求7所述的多关节型机器人系统，其特征在于，

所述握持判断单元具有第二判断单元(S12、S13)，该第二判断单元基于所述多个检测部检测出的信息，判断所述使用者是否握持着所述多个臂中的任意一个臂，

所述约束控制单元具备第二控制单元(S15)，该第二控制单元在由所述初始约束控制单元(S11)进行的控制之后由所述第二判断单元判断为所述任意一个臂被握持的情况下，以解除位于比该任意一个臂更靠所述基座的、所述多个轴的旋转的约束的方式，控制所述多个马达中的位于靠所述基座的马达的驱动。

10.根据权利要求9所述的多关节型机器人系统，其特征在于，

所述第二判断单元(S12、S13)构成为，判断所述使用者是否握持着所述多个臂中的最位于手指侧的最顶端臂。

11.根据权利要求7所述的多关节型机器人系统，其特征在于，

所述握持判断单元具有第三判断单元(S12、S13)，该第三判断单元基于所述多个检测部检测出的信息，判断所述使用者是否握持着所述多个臂中的任意两个臂，

所述约束控制单元具备第三控制单元(S16)，该第三控制单元在由所述初始约束控制单元(S11)进行的控制之后由所述第三判断单元判断为所述任意两个臂被握持的情况下，以解除位于该任意两个臂中间的、所述多个轴中相应的轴的旋转的约束的方式，控制所述多个马达中的所述两个臂中间的轴的马达的驱动。

12.根据权利要求11所述的多关节型机器人系统，其特征在于，

所述第三判断单元(S12、S13)构成为，判断所述使用者是否握持着所述多个臂中的、隔着任意一个臂并与该一个臂的两端相邻的所述两个臂。

13.根据权利要求11所述的多关节型机器人系统，其特征在于，

所述第三判断单元(S12、S13)构成为，判断所述使用者是否握持着所述多个臂中的、隔着任意两个或两个以上的臂并与该两个或两个以上的臂的两端相邻的所述两个臂。

14.根据权利要求9至13中任意一项所述的多关节型机器人系统，其特征在于，

具备第四判断单元(S17)，该第四判断单元在由所述第二控制单元(S15)或所述第三控制单元(S16)进行的控制之后，判断基于所述第二判断单元(S12、S13)或所述第三判断单元(S12、S13)的握持是否已结束，

所述约束控制单元具备第四控制单元(S18)，该第四控制单元在由所述第四判断单元判断为所述握持已结束的情况下，以约束所述多个轴全部的旋转的方式，控制所述多个马达的驱动。

15.一种多关节型机器人系统的多关节臂的驱动方法，该多关节型机器人系统具备：

基座；

多关节型的多个臂，设置在所述基座上，具有多个轴并且通过该多个轴相互以可相对旋转的方式连接；以及

电动的多个马达，分别设置于所述多个轴，并能够分别旋转驱动所述多个臂；

其特征在于，

在所述多个臂分别设置有检测表示使用者是否握持了该多个臂的信息的多个检测部，

基于所述多个检测部检测出的信息，判断使用者对所述多个臂的握持状态，

根据该判断结果，以控制使所述多个轴不可旋转的约束状态以及该约束状态的解除的方式，控制所述多个马达的旋转。

16.根据权利要求15所述的多关节臂的驱动方法，其特征在于，

在所述约束状态以及该约束状态的解除的控制之前，作为初始控制，以约束所述多个轴全部的旋转的方式，控制所述多个马达全部的驱动。

17.根据权利要求16所述的多关节臂的驱动方法，其特征在于，

通过所述判断，基于所述多个检测部检测出的信息，判断所述使用者是否握持着所述多个臂，

在判断出未进行所述握持的状态的情况下，以维持所述多个轴的旋转的约束的方式，控制所述多个马达的驱动。

18.根据权利要求16所述的多关节臂的驱动方法，其特征在于，

通过所述判断，基于所述多个检测部检测出的信息，判断所述使用者是否握持着所述多个臂中的任意一个臂，

在判断为所述任意一个臂被握持的情况下，以解除位于比该任意一个臂更靠所述基座的、所述多个轴的旋转的约束的方式，控制所述多个马达中的位于靠所述基座的马达的驱动。

19.根据权利要求15所述的多关节臂的驱动方法，其特征在于，

通过所述判断，基于所述多个检测部检测出的信息，判断所述使用者是否握持着所述多个臂中的任意两个臂，

在判断为所述任意两个臂被握持的情况下，以解除位于该任意两个臂中间的、所述多个轴中相应的轴的旋转的约束的方式，控制所述多个马达中的所述两个臂中间的轴的马达的驱动。

20.一种多关节臂的控制装置，搭载于机器人系统，该机器人系统具备：

基座；

多关节型的多个臂，设置在所述基座上，具有多个轴并且通过该多个轴相互以可相对旋转的方式连接；以及

电动的多个马达，分别设置于所述多个轴，并能够分别旋转驱动所述多个臂；

其特征在于，具备：

多个检测部，分别设置于所述多个臂，检测表示使用者是否握持了该多个臂的信息；以及

控制装置，对所述多个马达进行驱动控制，以控制所述多个臂的动作；

所述控制装置具备：

握持判断单元(20)，基于所述多个检测部检测出的信息，判断使用者对所述多个臂的握持状态；以及

约束控制单元(20)，根据所述判断单元的判断结果，以控制使所述多个轴不可旋转的约束状态以及该约束状态的解除的方式，控制所述多个马达的旋转。

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