CN112088073B - 关节型机器人及其气体弹簧的气体减少状态的推断方法 - Google Patents

Abstract

本发明的机器人(2)具备手臂支承部(12)、可转动地支承于手臂支承部(12)的转动手臂(14)、使转动手臂(14)转动的驱动马达、支承作用于转动手臂(14)的载荷并减轻驱动马达的负荷的气体弹簧(8)、以及控制装置(10)。控制装置(10)具备如下功能：判定转动手臂(14)处于转动状态的情况；基于转动手臂(14)处于转动状态时的驱动马达的实际电流值和理论电流值的比较，推断气体弹簧(8)的气体的减少状态。

Description

关节型机器人及其气体弹簧的气体减少状态的推断方法

技术领域

本发明涉及关节型机器人及其气体弹簧的气体减少状态的推断方法。

背景技术

在日本特开2017-159402公报中公开了关节型机器人。该机器人具备手臂、使手臂转动的驱动马达、以及气体弹簧。该气体弹簧对作用于手臂的载荷进行支承，减轻驱动马达的负荷。

该气体弹簧通过被封入的气体的压力(以下，也称为气压)产生减轻驱动马达的负荷的平衡力。封入于气体弹簧的气体由于长期的使用而泄漏。该气体的泄漏使气压降低。该气压的降低使气体弹簧所产生的平衡力降低。该平衡力的降低使驱动马达的负荷增大。

该机器人的控制机构具备推断气体弹簧的气体的减少状态的功能。该控制机构在使驱动马达进行驱动而使手臂停止的状态下获取驱动马达的实际电流值。该控制机构基于该实际电流值推断气体的减少状态。若气体的减少状态成为规定的减少状态，则该控制机构通知气体的减少状态。由此，在该机器人中，抑制由于气体的泄漏而使驱动马达的负荷变得过大的情况。

专利文献1：日本特开2017-159402公报

如上述那样，在该机器人中，在使驱动马达进行驱动而使手臂停止的状态下，获取驱动马达的实际电流值。在该手臂的停止状态下，静止摩擦力作用于手臂。该手臂在静止摩擦力的大小超过最大静止摩擦力之前停止。在该手臂的停止状态下，实际作用的静止摩擦力产生偏差。该静止摩擦力的偏差使手臂的停止状态下的驱动马达的扭矩产生偏差。该驱动马达的扭矩的偏差也使驱动马达的实际电流值产生偏差。该实际电流值的偏差使推断气体的减少状态的精度降低。

发明内容

本发明的目的在于提供能够高精度地推断气体弹簧的气体的减少状态的机器人、和使用了机器人的气体弹簧的气体减少状态的推断方法。

本发明所涉及的关节型机器人具备：手臂支承部；转动手臂，可转动地支承于上述手臂支承部；驱动马达，使上述转动手臂转动；气体弹簧，对作用于上述转动手臂的载荷进行支承而减轻上述驱动马达的负荷；以及控制装置。

上述控制装置具备如下功能：判定上述转动手臂处于转动状态的情况；基于上述转动手臂处于转动状态时的上述驱动马达的实际电流值和理论电流值的比较，推断上述气体弹簧的气体的减少状态。

本发明所涉及的另一关节型机器人具备：手臂支承部；转动手臂，可转动地支承于上述手臂支承部；驱动马达，使上述转动手臂转动；气体弹簧，对作用于上述转动手臂的载荷进行支承而减轻上述驱动马达的负荷；以及控制装置。上述控制装置具备如下功能：基于上述转动手臂不处于停止状态而处于转动状态时的上述驱动马达的实际电流值和理论电流值的比较，推断上述气体弹簧的气体的减少状态。

优选上述控制装置具备如下功能：判定上述驱动马达的角加速度的变动的大小。

优选上述控制装置使用上述转动手臂处于产生上述气体弹簧所承担的最大扭矩的25％以上的扭矩的姿势时的实际电流值。

对于本发明所涉及的气体减少量推断方法而言，在具备转动手臂、使上述转动手臂转动的驱动马达、以及对作用于上述转动手臂的载荷进行支承而减轻上述驱动马达的负荷的气体弹簧的关节型机器人中，推断上述气体弹簧的气体的减少状态。该方法具备如下工序：实际电流值获取工序，获取上述驱动马达的实际电流值；推断工序，基于上述实际电流值，推断上述气体弹簧的气体的减少状态。在上述实际电流值获取工序中，获取上述转动手臂处于转动状态时的上述实际电流值。在上述推断工序中，基于在上述实际电流值获取工序中获取到的上述实际电流值和理论电流值的比较，推断上述气体弹簧的气体的减少状态。

本发明所涉及的机器人基于转动手臂处于转动状态的实际电流值，推断气体弹簧的气体的减少状态。在静止摩擦力还未作用于转动手臂的状态下，该机器人推断气体弹簧的气体的减少状态。在该机器人中，能够高精度地推断气体弹簧的气体的减少状态。在使用了该机器人的气体减少状态推断方法中，能够高精度地推断该气体的减少状态。

附图说明

图1是表示本发明的一个实施方式所涉及的关节型机器人的侧视图。

图2的(a)是表示图1的机器人的气体弹簧的使用状态的说明图，图2的(b)是表示该气体弹簧的另一使用状态的说明图。

图3是图1的机器人的气体弹簧的使用状态的说明图。

图4的(a)是图1的机器人的初始的设定状态下的气体弹簧的扭矩与驱动马达的扭矩的关系的说明图，图4的(b)是气体的减少状态下的气体弹簧的扭矩与驱动马达的扭矩的关系的说明图。

图5是表示图1的机器人的动作中的气体弹簧的压力Pa的变化的情况的说明图。

图6的(a)是表示使用图1的机器人在气压P1下由本发明所涉及的推断方法而得到的气压和由现有的推断方法而得到的气压的图表，图6的(b)是表示在另一气压P2下由本发明所涉及的推断方法而得到的气压和由现有的推断方法而得到的气压的图表，图6的(c)是表示在又一气压P3下由本发明所涉及的推断方法而得到的气压和由现有的推断方法而得到的气压的图表。

图7的(a)是表示使用图1的机器人由本发明所涉及的推断方法而得到的气压的分布的图表，图7的(b)是表示由本发明所涉及的另一推断方法而得到的气压的分布的图表。

图8是表示使用图1的机器人由本发明所涉及的推断方法而得到的气压与第二手臂的角度θc的关系的图表。

具体实施方式

以下，适当地参照附图，并基于优选的实施方式详细地说明本发明。

图1表示本发明所涉及的机器人2。该机器人2具备基台4、机器人手臂6、气体弹簧8以及控制装置10。虽然未图示，但该机器人2还具备驱动马达M1～M6、旋转传感器E1～E6以及电流传感器C1～C6。

机器人手臂6具备第一手臂12、第二手臂14、第三手臂16、第四手臂18、第五手臂20以及第六手臂22。在该机器人2中，基台4、第一手臂12、第二手臂14、第三手臂16、第四手臂18、第五手臂20以及第六手臂22被依次连结。该机器人2具备多个关节作为这些的连结部。该机器人2是所谓的多关节型机器人。

如图1所示那样，在该机器人2中，在第六手臂22的前端部安装有手部24。该手部24具备把持未图示的工件的功能。该手部24是安装于机器人2的工具的例示，也可以安装其他的工具。

在该机器人2中，第一手臂12能够以上下方向的轴线L1为旋转轴进行旋转的方式与基台4连结。第二手臂14能够以水平方向的轴线L2为转动轴进行转动的方式与第一手臂12连结。第三手臂16能够以水平方向的轴线L3为转动轴进行转动的方式与第二手臂14连结。第四手臂18能够以其轴线L4为旋转轴进行旋转的方式与第三手臂16连结。第五手臂20能够以与轴线L4正交的轴线L5为转动轴进行转动的方式与第四手臂18连结。第六手臂22能够以其轴线L6为转动轴进行转动的方式与第五手臂20连结。在这里，以第二手臂14为转动手臂，以第一手臂12为手臂支承部，进行本发明的说明。

驱动马达M1具备使第一手臂12旋转的功能。该驱动马达M1由控制装置10控制。驱动马达M1例如是伺服马达。驱动马达M2具备使第二手臂14转动的功能。该驱动马达M2由控制装置10控制。驱动马达M2例如是伺服马达。同样地，驱动马达M3、M5具备使第三手臂16、第五手臂20转动的功能，驱动马达M4、M6具备使第四手臂18、第六手臂22旋转的功能。驱动马达M3、M4、M5以及M6由控制装置10控制。驱动马达M3、M4、M5以及M6例如是伺服马达。

旋转传感器E1具备检测驱动马达M1的旋转位置的功能。旋转传感器E2具备检测驱动马达M2的旋转位置的功能。同样地，旋转传感器E3、E4、E5以及E6具备检测驱动马达M3、M4、M5以及M6的旋转位置的功能。该旋转传感器E1、E2、E3、E4、E5以及E6例如是编码器。

电流传感器C1具备对控制驱动马达M1的旋转的电流进行检测的功能。电流传感器C2具备对控制驱动马达M2的旋转的电流进行检测的功能。同样地，电流传感器C3、C4、C5以及C6具备对控制驱动马达M3、M4、M5以及M6的旋转的电流进行检测的功能。

气体弹簧8将其基端部8b枢接于作为手臂支承部的第一手臂12。气体弹簧8将其前端部8c枢接于作为转动手臂的第二手臂14。该气体弹簧8能够在该基端部8b与前端部8c之间进行伸缩。伴随第二手臂14的转动，该气体弹簧8能够进行转动。

图1的附图标记Pa表示第二手臂14的转动中心。附图标记Pb表示气体弹簧8的基端部8b的转动中心。附图标记Pc表示气体弹簧8的前端部8c的转动中心。双向箭头S表示从基端部8b的旋转中心Pb到前端部8c的旋转中心Pc的距离。该距离S根据气体弹簧8的伸缩变动。

控制装置10具备输入输出数据的输入输出部、存储数据的存储部以及对数据进行运算的运算部。控制装置10具备控制驱动马达M1～M6的各自的旋转的功能。控制装置10具备从各个旋转传感器E1～E6接收驱动马达M1～M6的旋转位置信息的功能。控制装置10具备特定第一手臂12、第四手臂18以及第六手臂22的旋转位置和第二手臂14、第三手臂16以及第五手臂20的转动位置的功能。控制装置10具备接收电流传感器C1～C6的电流值的功能。控制装置10具备根据驱动马达M1～M6的电流值计算驱动马达M1～M6的扭矩的功能。

图2的(a)表示图1的气体弹簧8的使用状态。该气体弹簧8具备缸体26以及活塞28。缸体26安装于基端部8b。活塞28安装于前端部8c。该活塞28可滑动地插入缸体26。该活塞28和缸体26形成气体室30。在该气体室30中封入有高压的气体。该气体没有特别限定，但例如是惰性气体。

图2的(b)表示图2的(a)的气体弹簧8的全长被伸长的使用状态。图2的(b)的距离S比图2的(a)的距离S大。在图2的(b)中，通过伸长气体弹簧8的全长，气体室30的容积缩小。在图2的(b)的使用状态中，与图2的(a)的使用状态相比，气体室30的气体被压缩。在图2的(b)的气体弹簧8中，与图2的(a)相比，在气体弹簧8的全长缩短的方向上作用有较大的力。

此外，在该气体弹簧8中，在其全长伸长时，作用有其全长缩短的方向的力。也可以将该气体弹簧8的基端部8b枢接于第二手臂14来代替第一手臂12，将其前端部8c枢接于第一手臂12来代替第二手臂14。该气体弹簧8只要能够发挥支承作用于第二手臂14的载荷并减轻驱动马达M2的负荷的功能即可。气体弹簧8也可以构成为在其全长缩短时，使其全长延伸的方向的力发挥作用。也可以构成为在气体弹簧8的全长缩短时，使其全长延伸的方向的力发挥作用，减轻驱动马达M2的负荷。

图3表示图1的机器人2的转动中心Pa、Pb以及Pc的位置关系。在图3中，投影到与图1的纸面平行的平面而示出它们的位置关系。点划线C表示伴随图1的第二手臂14的转动而移动的转动中心Pc的轨迹。该轨迹C是以转动中心Pa为中心的圆弧。双点划线Lb表示基准线。该基准线Lb是通过转动中心Pa和转动中心Pb延伸的直线。

附图标记Pc1是轨迹C与基准线Lb的交点。双点划线C’表示以转动中心Pb为中心，在交点Pc1与轨迹C内切的圆弧的轨迹。双向箭头S1表示从转动中心Pb到交点Pc1的距离。该距离S1在图3中作为转动中心Pb与交点Pc1的直线距离而求出。该距离S1是轨迹C’的半径。

双点划线Lc表示假想线。该假想线Lc是通过转动中心Pa沿轨迹C的径向延伸的直线。附图标记Pc2是轨迹C与假想线Lc的交点。双点划线Ld是通过转动中心Pb和交点Pc2延伸的直线。附图标记Pc’表示该直线Ld与轨迹C’的交点。双向箭头S2表示从转动中心Pb到交点Pc2的距离。该距离S2在图3中作为转动中心Pb与交点Pc2的直线距离而求出。双向箭头θc表示基准线Lb与假想线Lc形成的角度。该角度θc在图3中表示为以基准线Lb为0°，以顺时针方向为正，以逆时针方向为负。

在该机器人2中，在第二手臂14进行转动，图1的转动中心Pc移动至交点Pc1时，气体弹簧8的距离S形成为距离S1。该距离S1是距离S的最小值。另外，在第二手臂14进行转动，转动中心Pc移动至交点Pc2时，该距离S形成为距离S2。此时，气体弹簧8的距离S从距离S1伸长到距离S2。气体弹簧8伸长距离S1与距离S2的差(S2－S1)。

即，转动中心Pc从交点Pc1移动到交点Pc2，从而气体弹簧8的距离S伸长差(S2－S1)。此时，气体被压缩，气体弹簧8产生其全长缩短的方向的力。由此，该气体弹簧8发挥支承作用于转动的第二手臂14的载荷并减轻驱动马达M2的负荷的功能。

图4的(a)示意性地表示驱动马达M2所产生的扭矩Tm和气体弹簧8所产生的扭矩Tg。该图4的(a)表示第二手臂14为转动状态的机器人2的某个姿势下的扭矩Tm和扭矩Tg。该图4的(a)表示气体没有泄漏的初始的设定状态下的扭矩Tm和扭矩Tg。对于该转动状态的第二手臂14而言，作用该扭矩Tg和扭矩Tm进行规定的转动动作。

图4的(b)表示气体的一部分泄漏的状态下的扭矩Tm和扭矩Tg。该图4的(b)表示机器人2与图4的(a)相同的姿势下的扭矩Tm和扭矩Tg。在图4的(b)中，由于气体的泄漏，气体弹簧8所负担的扭矩Tg减少。扭矩Tg减少减少量ΔT。为了第二手臂14进行规定的转动动作，驱动马达M2所产生的扭矩Tm增大。该扭矩Tm增大减少量ΔT。

在该机器人2中，根据第二手臂14的姿势确定角度θc(参照图3)。气体弹簧8的距离S也唯一地确定。因此，在气体没有泄漏的初始的设定状态下，气体弹簧8的扭矩Tg也根据第二手臂14的姿势确定。基于由该第二手臂14的姿势确定的扭矩Tg，驱动马达M2所应负担的扭矩Tm也被唯一地确定。另外，如果该扭矩Tm被确定，则基于驱动马达M2的电流-扭矩特性，能够计算求出应向驱动马达M2供给的电流值。

如图4的(b)所示那样，若气体弹簧8的气体的一部分泄漏而使得气压降低，则气体弹簧8的扭矩Tg减少。为了使第二手臂14进行规定的动作，通过增加驱动马达M2的扭矩Tm来补偿该扭矩Tg的减少量ΔT。该增加的扭矩Tm能够基于驱动马达M2的电流-扭矩特性，根据驱动马达M2的实际电流值计算地求出。

在这里，使用该机器人2对本发明所涉及的气体减少状态推断方法进行说明。该气体减少状态推断方法是在机器人2的气体弹簧8的使用开始后的任意的时刻，推断气体弹簧8的气体的减少量的方法。

该气体减少状态推断方法具备准备工序(STEP1)、实际电流值获取工序(STEP2)以及推断工序(STEP3)。

在准备工序(STEP1)中，控制装置10存储预先求出的系数K。该系数K根据实际电流值Im和后述的理论电流值Ii被求出。从驱动的驱动马达M2获取实际电流值Im作为实际的电流值。理论电流值Ii作为驱动马达M2的计算上的电流值被求出。该系数K被计算为理论电流值Ii相对于实际电流值Im的比(Ii/Im)。

理论电流值Ii是在气体弹簧8的初始的气压Pi下的设定状态下应向驱动马达M2供给的电流值。在该设定状态下，根据第二手臂14的转动姿势唯一地确定驱动马达M2所应负担的扭矩Tm。基于驱动马达M2的电流-扭矩特性，根据该驱动马达M2所应负担的扭矩Tm，求出理论电流值Ii。为了检测碰撞，以往进行求出考虑了动摩擦力的理论电流值Ii、和控制装置10存储该理论电流值Ii。

例如，在第二手臂14处于转动状态不同的多个姿势下，控制装置10从电流传感器C2获取驱动马达M2的实际电流值Im。控制装置10求出并存储与上述各自的姿势对应的驱动马达M2的理论电流值Ii。控制装置10根据这些理论电流值Ii和实际电流值Im求出比(Ii/Im)。控制装置10求出该系数K作为这些比(Ii/Im)的平均值。如果该系数K的偏差小，则控制装置10存储该系数K。

如果该系数K的偏差大，则例如设定将转动状态的第二手臂14的姿势的范围细分化后的区域。对每个被设定的区域求出系数K。该区域不仅包括第二手臂14的姿势，也可以包括第一手臂12～第六手臂22的姿势的范围而被细分化。该情况下，控制装置10存储被设定的区域和与该区域对应的系数K。

实际电流值获取工序(STEP2)具备判定工序(STEP2-1)以及转动实际电流值获取工序(STEP2-2)。在实际电流值获取工序(STEP2)中，控制装置10判定第二手臂14是否为转动状态。在转动实际电流值获取工序(STEP2-2)中，控制装置10获取第二手臂14的转动状态的实际电流值Im。该实际电流值Im也被特别称为转动实际电流值Ir。

例如，在该实际电流值获取工序(STEP2)中，控制装置10在机器人2的一系列的动作中获取实际电流值Im。该实际电流值Im例如作为第二手臂14处于转动状态的规定时间的电流值的平均值被获取。该电流值的平均值能够通过将规定时间内的进行了积分的积分量除以该规定时间而求出。该规定时间可以是几秒，也可以是几分钟。

控制装置10根据与一系列的动作对应的实际电流值Im，存储第二手臂14处于转动状态而不是停止状态时的实际电流值Im(转动实际电流值Ir)。

此外，该转动实际电流值Ir的获取方法是例示，并不限于此。在该方法中，只要能够获取不包括第二手臂14停止中的实际电流值Im的第二手臂14的转动实际电流值Ir即可。例如，控制装置10也可以在获取实际电流值Im之前判定第二手臂14是否为转动状态。然后，控制装置10可以获取第二手臂14处于转动状态时的实际电流值Im。

在推断工序(STEP3)中，控制装置10推断气体弹簧8的气体的减少状态。控制装置10例如通过求出气压的减少压ΔP，来推断气体的减少状态。具体而言，控制装置10根据第二手臂14处于转动状态下的系数K、转动实际电流值Ir、理论电流值Ii、后述的假想电流值Ig求出气压的减少压ΔP。

假想电流值Ig是在驱动马达M2产生气体弹簧8的扭矩Tg时的电流值。在气体弹簧8的初始的气压Pi下的设定状态下，气体弹簧8所应负担的扭矩Tg被唯一地确定。在该设定状态下，根据第二手臂14的转动姿势确定扭矩Tg。基于驱动马达M2的电流-扭矩特性，求出在驱动马达M2产生该扭矩Tg时的假想电流值Ig。

如图4的(a)以及图4的(b)所示，若气体弹簧8的气压降低，则为了使第二手臂14进行规定的动作，驱动马达M2的扭矩Tm增大减少量ΔT。该驱动马达M2伴随该减少量ΔT的增大，使实际电流值Im(转动实际电流值Ir)增大。因此，控制装置10能够根据以下的算式(1)计算气体弹簧8的气压的降低率Gp。进而，作为初始的气压Pi，控制装置10能够根据以下的算式(2)计算气压的减少压ΔP。

Gp＝(K·Im－Ii)/Ig (1)

ΔP＝Pi·Gp (2)

该控制装置10存储减少压ΔP的阈值ΔPr。在该推断工序(STEP3)中，机器人2在减少压ΔP为阈值ΔPr以上时，通过未图示的警报器发出警报。然后，机器人2在返回到规定的停止位置时，停止并成为待机状态。

在该机器人2中，基于第二手臂14处于转动状态的实际电流值Im(转动实际电流值Ir)和理论电流值Ii的比较，推断减少压ΔP。在该机器人2中，不使用第二手臂14处于停止状态时的实际电流值Im，推断减少压ΔP。

在第二手臂14的停止状态下，静止摩擦力作用于第二手臂14。由于作用有该静止摩擦力，在该第二手臂14的停止状态中，驱动马达M2的扭矩Tm以及实际电流值Im产生偏差。由于该偏差，基于处于停止状态的第二手臂14的实际电流值Im而推断的减少压ΔP容易产生误差。该机器人2的控制装置10基于转动状态的第二手臂14的实际电流值Im(转动实际电流值Ir)推断减少压ΔP。在转动状态的第二手臂14不作用有静止摩擦力，作用有一定的动摩擦力。在作用有该动摩擦力的转动状态的第二手臂14中，驱动马达M2的扭矩Tm的增减使第二手臂14的转动速度增减。在转动状态的第二手臂14中，驱动马达M2的实际电流值Im的增减使第二手臂14的转动速度增减。该控制装置10基于转动状态的第二手臂14中的实际电流值Im(转动实际电流值Ir)推断减少压ΔP，从而能够高精度地推断减少压ΔP。该机器人2的控制装置10能够高精度地推断气体弹簧8的气体的减少状态。

在该机器人2中，在运转中的任意的时刻，都能够推断减少压ΔP。在该机器人2中，不需要用于推断气体的减少状态的特别的动作。该机器人2能够推断气体的减少状态而不用停止生产线。另外，能够一边运转该机器人2，一边立即推断减少压ΔP。在气体的减少状态成为规定的状态时，能够立即发出警报。该机器人2能够避免由气体弹簧8的气体的减少而导致的动作不良、故障。

在驱动马达M2的角加速度的变动大的情况下，由该驱动马达M2测定的实际电流值Im的变动也大。该变动大的实际电流值Im使减少压ΔP的推断精度降低。从提高该推断精度的观点来看，优选驱动马达M2的每单位时间的角加速度的变化率、即角加速度的变动小。从该观点来看，优选控制装置10具备判定角加速度的变动的大小的功能。优选控制装置10具备如下功能：基于不包括该角加速度的变动超过规定的绝对值时的实际电流值Im的、该角加速度的变动为规定的绝对值以下时的实际电流值Im，推断减少压ΔP。

另外，对于延伸小的气体弹簧8而言，气体的压缩率小。该压缩率小的气体弹簧8使气压的减少压ΔP的推断精度降低。相反，在延伸大的气体弹簧8中，能够高精度推断减少压ΔP。从该观点来看，优选在图3的基准线Lb与假想线Lc所形成的角度θc的绝对值大的状态下，获取驱动马达M2的实际电流值Im。从高精度地推断减少压ΔP的观点来看，该角度θc的绝对值优选为20°以上，更优选为25°以上，特别优选为30°以上。

从高精度地推断该减少压ΔP的观点来看，优选在气体的压缩率大的气体弹簧8中推断减少压ΔP。优选在承担的扭矩Tg大的气体弹簧8中推断减少压ΔP。优选基于该第二手臂14处于产生气体弹簧8所承担的最大扭矩Tgmax的25％以上的扭矩Tg的姿势时的实际电流值Im推断该减少压ΔP。优选基于不包括小于最大扭矩Tgmax的25％的扭矩Tg地、产生最大扭矩Tgmax的25％以上的扭矩Tg时的实际电流值Im推断该减少压ΔP。该最大扭矩Tgmax在该机器人2中是气体弹簧8能够负担的最大值。

在这里，推断了气压的减少压ΔP，但由本发明推断的气体的减少状态并不限定于此。只要基于第二手臂14处于转动状态的驱动马达M2的实际电流值Im和理论电流值Ii的比较推断气体的减少状态即可。作为气体的减少状态，也可以求出气压的降低率Gp、气体弹簧8的气压、气体室30的气体量或者从气体室30泄漏的气体泄漏量。进而，作为表示气体的减少状态的情况，也可以直接使用驱动马达M2的转动状态的实际电流值Im和理论电流值Ii的比较。

在该机器人2中，第二手臂14作为本发明所涉及的转动手臂，第一手臂12作为本发明所涉及的手臂支承部而进行了说明，但不限于此。例如，也可以在第二手臂14与第三手臂16之间设置有气体弹簧，将第二手臂14设为手臂支承部，将第三手臂16设为转动手臂。同样地，也可以在第四手臂18与第五手臂20之间设置有气体弹簧，将第四手臂18设为手臂支承部，将第五手臂20设为转动手臂。在这里，对于本发明所涉及的机器人2来说，以多关节型机器人为例进行了说明，但只要是具备手臂支承部和转动手臂的关节型机器人即可。

在图5中，图表中例示了机器人2进行某个动作时的气体弹簧8的气压Pa的变化的情况。该图表的横轴是时间t(s)，纵轴是压力P(MPa)。机器人2的第二手臂14进行转动从而使气体弹簧8伸缩。根据第二手臂14的转动，如图5所示那样，气体弹簧8的气压Pa进行增减。

[测试1]

图6的(a)表示由本发明所涉及的推断方法推断的气压与实际的气压Pa之差、由现有的推断方法推断的气压与实际的气压Pa之差。在图6的(a)中，在M1～M12的不同的12个动作中，推断气体弹簧8的气压。由附图标记A表示的斜线的气压差是基于本发明所涉及的推断方法的气压差。由附图标记B表示的斜线的气压差是基于现有的推断方法的气压差。在该现有的推断方法中，基于驱动马达M2为驱动状态且第二手臂14为停止状态的实际电流值Im推断气压的减少压ΔP。求出基于该减少压ΔP的气压与实际的气压Pa之差。在图6的(a)中，初始的设定状态下的气体弹簧8的气压形成为P1(11(MPa))。在图6的(a)中，压力P作为基准线用实线表示，压力Pa+1(MPa)和压力Pa-1(MPa)用点划线表示。

如图6的(a)所示那样，在12种动作中的M1、M2、M4、M5、M8、M10、M11以及M12的8种动作中，由本发明所涉及的推断方法推断的气压差比由现有的推断方法推断的气压差小。进而，由本发明所涉及的推断方法推断的气压与气压Pa之差在任一动作中均是1(MPa)以下。与此相对，由现有的推断方法推断的气压与气压Pa之差在动作M11以及动作M12中超过1(MPa)。本发明所涉及的推断方法与现有的推断方法相比，能够高精度地推断气体的减少状态。

在图6的(b)以及图6的(c)中，除了变更初始的设定状态下的气体弹簧8的气压之外，与图6的(a)的推断方法同样，求出气压差。在图6的(b)中，将初始的设定状态下的气体弹簧8的气压设为P2(9(MPa))。在图6的(c)中，将初始的设定状态下的气体弹簧8的气压设为P3(7(MPa))。如该图6的(b)以及图6的(c)所示的那样，即使气体弹簧8的气压降低，根据本发明所涉及的推断方法，也能够高精度地推断气体的减少状态。

[测试2]

图7的(a)表示由本发明所涉及的推断方法推断的气压与实际的气压Pa的关系。图7的(a)的气压基于第二手臂14处于转动状态时的实际电流值Im被推断。在图7的(a)中，横轴是时间t(s)，纵轴是气压P相对于实际的气压Pa的比(P/Pa)。直线(Pa/Pa)表示实际的气压Pa与该气压Pa之比(Pa/Pa)的基准线。黑圆点所示的点表示分别推断出的气压与气压Pa之比。

在图7的(a)中，在双点划线中，在区域A1、A2以及A3中，推断的气压的偏差与其他的区域相比小。该区域A1、A2以及A3均基于角加速度为一定的状态下被测定出的实际电流值Im(转动实际电流值Ir)被推断。该区域A1、A2以及A3表示如下情况：在基于驱动马达M2的角加速度为一定的状态下的实际电流值Im而推断的气压中，偏差小。从高精度地推断气体弹簧8的气体的减少状态的观点来看，优选控制装置10具备判定驱动马达M2的角加速度的大小的功能。优选该控制装置10具备如下功能：基于不包括驱动马达M2的角加速度发生变动时的实际电流值Im的、该角加速度在一定的状态下的实际电流值Im，推断气体的减少状态。

在图7的(b)中，表示由本发明所涉及的其他的推断方法推断的气压与实际的气压Pa的关系。在该图7的(b)中，使用驱动马达M2的角加速度的变动的大小为规定的绝对值以下时的实际电流值Im(转动实际电流值Ir)。除此之外与图7的(a)的推断方法同样，求出推断的气压与气压Pa之比。该图7的(a)和图7的(b)的纵轴以及横轴的刻度的大小相同而表示。图7的(b)与图7的(a)相比，所推断的气压的偏差小。从高精度地推断气体弹簧8的气体的减少状态的观点来看，优选控制装置10具备判定驱动马达M2的角加速度的变动的大小的功能。优选该控制装置10具备如下功能：基于不包括驱动马达M2的角加速度的变动超过规定的绝对值时的实际电流值Im的、该角加速度的变动为规定的绝对值以下时的实际电流值Im，推断气体的减少状态。

[测试3]

图8表示由本发明所涉及的推断方法推断的气压与角度θc(参照图3)的关系。在图8中，横轴是角度θc，纵轴是气压P相对于实际的气压Pa之比(P/Pa)。直线(Pa/Pa)表示实际的气压Pa与该气压Pa之比(Pa/Pa)的基准线。黑圆点所示的点表示分别推断的气压与气压Pa之比。

图8表示如下情况：在角度θc的绝对值大的范围内，所推断的气压的偏差小。所推断的气压的偏差在角度θc的绝对值为20°以上明显变小。该推断的气压的偏差在角度θc的绝对值为25°以上进一步变小，在角度θc的绝对值为30°以上特别变小。

从高精度地推断该气体的减少状态的观点来看，优选控制装置10具备判定角度θc的绝对值的功能。优选控制装置10基于该角度θc为规定的角度以上时的实际电流值Im推断气体的减少状态。该规定的角度优选为20°以上，更优选为25°以上，特别优选为30°以上。

另外，该图8表示通过在气体的压缩率大的气体弹簧8中推断减少压ΔP，从而能够高精度地推断气体的减少状态。从该观点来看，优选在承担的扭矩Tg大的气体弹簧8中推断减少压ΔP。优选基于该第二手臂14处于产生气体弹簧8所承担的最大扭矩Tgmax的25％以上的扭矩Tg的姿势时的实际电流值Im推断该减少压ΔP。

附图标记说明

2…机器人；4…基台；6…机器人手臂；8…气体弹簧；8b…基端部；8c…前端部；10…控制装置；12…第一手臂(手臂支承部)；14…第二手臂(转动手臂)；16…第三手臂；18…第四手臂；20…第五手臂；22…第六手臂；24…手部；26…缸体；28…活塞；30…气体室。

Claims (4)

1.一种关节型机器人，其中，具备：

手臂支承部；

转动手臂，可转动地支承于所述手臂支承部；

驱动马达，使所述转动手臂转动；

气体弹簧，对作用于所述转动手臂的载荷进行支承而减轻所述驱动马达的负荷；以及

控制装置，

所述控制装置具备如下功能：

判定所述转动手臂处于转动状态的情况；和

通过所述转动手臂处于转动状态的情况的判定，不使用所述转动手臂处于停止状态时的所述驱动马达的实际电流值，基于所述转动手臂处于转动状态时的所述驱动马达的实际电流值和理论电流值的比较，推断所述气体弹簧的气体的减少状态。

2.根据权利要求1所述的关节型机器人，其中，

所述控制装置具备判定所述驱动马达的角加速度的变动的大小的功能。

3.根据权利要求1或2所述的关节型机器人，其中，

所述控制装置使用所述转动手臂处于产生所述气体弹簧所承担的最大扭矩的25％以上的扭矩的姿势时的实际电流值。

4.一种气体减少量推断方法，在具备转动手臂、使所述转动手臂转动的驱动马达、以及对作用于所述转动手臂的载荷进行支承而减轻所述驱动马达的负荷的气体弹簧的关节型机器人中，推断所述气体弹簧的气体的减少状态，

在所述气体减少量推断方法中，具备：

实际电流值获取工序，获取所述驱动马达的实际电流值；

推断工序，基于所述实际电流值，推断所述气体弹簧的气体的减少状态，

在所述实际电流值获取工序中，判定所述转动手臂处于转动状态的情况，不使用所述转动手臂处于停止状态时的所述驱动马达的实际电流值，获取所述转动手臂处于转动状态时的所述实际电流值，

在所述推断工序中，基于在所述实际电流值获取工序中获取的所述实际电流值和理论电流值的比较，推断所述气体弹簧的气体的减少状态。