CN112384340A - 机器人控制装置 - Google Patents

Abstract

机器人控制装置(100)具有：存储部(20)，其对包含示教点在内的机器人程序(21)进行存储；避免干涉处理部(12)，其在由机器人(30)对工件进行抓持时，进行避免干涉处理；抓持校正量取得部(13)，其取得避免干涉处理中的、工件由机器人(30)抓持的抓持位置及工件的姿态的校正量即抓持校正量；示教点取得部(14)，其取得示教点；示教点校正部(15)，其在抓持位置及工件的姿态伴随避免干涉处理而变更后的情况下，对示教点进行校正；以及动作命令部(16)，其按照对示教点进行校正后的机器人程序(21)，向机器人(30)发送动作命令。

Description

机器人控制装置

技术领域

本发明涉及基于机器人程序使机器人动作的机器人控制装置。

背景技术

在通过图像处理对杂乱地配置的工件进行识别而通过机器人进行抓持时，如果使机器人进行动作以使得以示教所示的姿态对工件的示教所示的位置进行抓持，则有时工件的周围的障碍物和机器人或工件会发生干涉。因此，对表示机器人的位置及姿态中的至少一者的示教点进行变更，使工件被抓持的位置即抓持位置及姿态与示教时不同，由此试图避免工件周围的障碍物和机器人或工件的干涉。

在专利文献1中公开了下述技术，即，对各示教点的可变更容许量进行规定，在进行了动作程序的避免干涉修正的情况下，对各示教点的变更量是否处于容许量范围内进行判定。

专利文献1：日本特开2015－231640号公报

发明内容

但是，在专利文献1中公开的发明，没有与为了避免干涉而从示教点将抓持位置等变更后的动作中的工件的抓持位置及姿态的变化对应的考虑。因此，在通过避免干涉而将工件的抓持位置及姿态校正后的情况下，在组装及嵌合这样的抓持后的动作中，工件的抓持位置及姿态会与示教时不同，由此组装有可能失败。

因此，希望实现考虑了工件的抓持位置及姿态会伴随避免干涉而发生变化的情况的避免干涉技术。

本发明就是鉴于上述情况而提出的，其目的在于，得到在进行避免干涉的处理而工件的抓持位置及姿态与示教时不同的情况下，抑制了抓持有工件后的动作失败的机器人控制装置。

为了解决上述的课题，达到目的，本发明是一种机器人控制装置，其具有：存储部，其对包含示教点的机器人程序进行存储，该示教点表示机器人的位置及姿态的至少一者；避免干涉处理部，其在由机器人对工件进行抓持时，进行避免机器人或工件与障碍物发生干涉的避免干涉处理；以及抓持校正量取得部，其取得避免干涉处理中的、工件由机器人抓持的抓持位置及工件的姿态的校正量即抓持校正量。本发明具有：示教点取得部，其取得示教点：示教点校正部，其在抓持位置及工件的姿态伴随避免干涉处理而基于抓持校正量进行了变更的情况下，基于抓持校正量对示教点进行校正；以及动作命令部，其按照基于抓持校正量对示教点进行校正后的机器人程序，向机器人发送动作命令。

发明的效果

本发明所涉及的机器人控制装置具有下述效果，即，在进行避免干涉的处理而工件的抓持位置及姿态与示教时不同的情况下，能够抑制抓持有工件后的动作失败。

附图说明

图1是本发明的实施方式1所涉及的机器人控制装置的功能框图。

图2是表示实施方式1所涉及的机器人控制装置的动作流程的流程图。

图3是本发明的实施方式2所涉及的机器人控制装置的功能框图。

图4是表示实施方式2所涉及的机器人控制装置的动作流程的流程图。

图5是本发明的实施方式3所涉及的机器人控制装置的功能框图。

图6是表示实施方式3所涉及的机器人控制装置的动作流程的流程图。

图7是表示将实施方式1、实施方式2或实施方式3所涉及的控制部的功能通过硬件实现的结构的图。

图8是表示将实施方式1、实施方式2或实施方式3所涉及的控制部的功能通过软件实现的结构的图。

具体实施方式

下面，基于附图，对本发明的实施方式所涉及的机器人控制装置详细地进行说明。此外，本发明不受本实施方式限定。

实施方式1.

图1是本发明的实施方式1所涉及的机器人控制装置的功能框图。实施方式1所涉及的机器人控制装置100具有：控制部10，其对机器人30进行控制；以及存储部20，其对使机器人30动作的机器人程序21进行存储。在机器人程序21中包含有示教点组24。示教点组24至少包含一个示教点，该示教点表示机器人30的位置及姿态中的至少一者。控制部10具有：动作组创建部11，其将示教点组24所包含的示教点的一部分进行分组化而创建动作组23；避免干涉处理部12，其进行避免干涉的处理；抓持校正量取得部13，其基于避免干涉的处理的结果而取得抓持校正量；示教点取得部14，其取得动作组23所包含的示教点；示教点校正部15，其对示教点进行校正；以及动作命令部16，其输出使机器人30动作的动作命令。在存储部20中还存储有障碍物信息22，该障碍物信息22表示有可能与机器人30干涉的障碍物的位置及形状。

机器人30具有对工件进行抓持的手部31。手部31通过按照机器人程序21中的抓持命令而从动作命令部16输出的动作命令对工件进行抓持，通过按照机器人程序21中的抓持解除命令而从动作命令部16输出的动作命令将工件释放。即，抓持命令是对工件的抓持发出指令的命令，抓持解除命令是对工件的抓持解除发出指令的命令。此外，能够在对工件进行抓持的手部31中例示出对工件进行夹持的手部夹持器、通过空气吸引实现的吸附末端执行器及通过磁力实现的吸附末端执行器。因此，抓持命令及抓持解除命令能够例示出对手部31的开闭发出指令的命令及对吸附的通断发出指令的命令。但是，通过手部31实现的工件的吸附方法并不限定于例示出的方法。

动作组创建部11能够设定为手动模式或自动模式的任意模式，该手动模式对通过用户的输入操作所指定出的示教点进行分组化，该自动模式对机器人程序21进行解析而对示教点进行分组化。在将动作组创建部11设定为手动模式的情况下，动作组创建部11对在创建机器人程序21时通过由用户进行选择而附带标签的示教点进行分组化，创建动作组23。在将动作组创建部11设定为自动模式的情况下，动作组创建部11对机器人程序21中的抓持命令及抓持解除命令进行检测，对是否是机器人30一边抓持物体、一边动作的期间的示教点进行判别，对将物体抓持中的示教点进行分组化而创建动作组23。

通过将动作组创建部11设定为手动模式，从而即使是由机器人30将物体抓持中的示教点，也能够不包含于动作组23。因此，在将机器人30的动作速度进行优化这一目的下，在希望通过以用户示教出的关节角使机器人30动作的情况下，即使是由机器人30将物体抓持中的示教点，也能够使得不包含于动作组23。

通过将动作组创建部11设定为自动模式，从而用户无需进行对动作组23所包含的示教点进行指定的操作，实现省力化。另外，能够避免要进行分组化的示教点的选择遗漏这样的人为错误的发生。

此外，即使在对动作组创建部11进行了手动设定的情况下，通过对机器人程序21进行解析，或在机器人30的动作中对抓持命令及抓持解除命令进行检测，从而也能够对被认为没有由机器人30抓持物体的示教点是否包含于动作组23进行判别。在被认为没有由机器人30抓持物体的示教点包含于动作组23的情况下输出警告而通知给用户，由此能够防止将不必要的示教点进行分组化。

另外，在对动作组创建部11进行了手动设定的情况下，动作组创建部11对与由机器人30抓持物体的一系列的动作相关的示教点进行检测而提示给用户，从提示出的示教点中使用户对要进行分组化的示教点进行选择，由此能够减少示教点的选择错误。

避免干涉处理部12基于在存储部20中存储的障碍物信息22和机器人程序21，对在机器人30的动作中是否进行避免干涉的处理进行判断。

如果进行避免干涉的处理，则工件以与示教时的抓持位置及姿态不同的抓持位置及姿态由机器人30抓持。因此，由抓持校正量取得部13取得的抓持校正量被定义为，使工件的示教时的抓持位置及姿态变换为进行避免干涉的处理后的抓持位置及姿态的变化量。

用于避免干涉的抓持校正量的取得方式，可以是在避免干涉的处理每次被执行时对变化量进行计算而取得的随时计算方式，也可以是预先保持有多个校正模式，从其中进行选择的模式选择方式。在随时计算方式的情况下，抓持校正量取得部13基于障碍物信息22及机器人程序21而计算并取得抓持校正量。在模式选择方式的情况下，抓持校正量取得部13将在存储部20中存储的抓持校正量读出而取得。

在通过随时计算方式进行避免干涉的处理的情况下，在创建机器人程序21的时刻，即使无法决定抓持校正量，也能够进行避免干涉的处理。

在通过模式选择方式进行避免干涉的处理的情况下，能够削减抓持校正量的计算量。

示教点校正部15即使在基于抓持校正量，伴随避免干涉的处理而对工件的抓持位置及姿态进行了变更的情况下，也对由示教点取得部14所取得的示教点进行校正，以使得抓持中的工件的位置及姿态不变。

在抓持校正量及校正对象的示教点通过工具坐标系进行了记述的情况下，通过针对校正对象的示教点进行与抓持位置及姿态的校正相同的校正，从而能够使校正后的工件的位置及姿态和没有进行避免干涉的处理的情况下的工件的位置及姿态一致。在抓持校正量及校正对象的示教点中的至少一者没有通过工具坐标系进行记述的情况下，通过将坐标系统一为工具坐标系，从而能够进行相同的校正。

图2是表示实施方式1所涉及的机器人控制装置的动作流程的流程图。在步骤S1中，避免干涉处理部12取得机器人程序21中的全部示教点即示教点组24。在步骤S2中，避免干涉处理部12对是否需要进行避免干涉的处理进行判断。在需要进行避免干涉的处理的情况下，在步骤S2中成为Yes，在步骤S3中，抓持校正量取得部13取得抓持校正量。在步骤S4中，避免干涉处理部12进行避免干涉的处理，对工件的抓持位置及姿态进行变更。在步骤S5中，示教点取得部14取得由动作组创建部11创建出的动作组23。在步骤S6中，示教点取得部14对在动作组23所包含的示教点中是否存在未校正的示教点进行判断。在存在未校正的示教点的情况下，在步骤S6中成为Yes，在步骤S7中，示教点取得部14取得动作组23内的未校正的示教点的值。在步骤S8中，示教点校正部15对示教点进行校正。在步骤S8后返回至步骤S6。

在动作组23所包含的示教点之中不存在未校正的示教点的情况下，在步骤S6中成为No，在步骤S9中，动作命令部16按照基于抓持校正量对示教点进行校正后的机器人程序21，向机器人30发送动作命令。在步骤S10中，动作命令部16对是否结束机器人30的动作进行判断。在存在其他要执行的机器人程序21的情况下，继续机器人30的动作，如果不存在其他要执行的机器人程序21，则结束机器人30的动作。在结束机器人30的动作的情况下，在步骤S10中成为Yes，结束处理。在不结束机器人30的动作的情况下，在步骤S10中成为No，返回至步骤S1。

实施方式1所涉及的机器人控制装置100，通过由示教点校正部15对示教点进行校正而执行避免干涉的处理。实施方式1所涉及的机器人控制装置100，即使在通过进行避免干涉的处理而使工件的抓持位置及姿态发生了变化的情况下，动作组23内的各示教点处的工件的位置及姿态也不变化。因此，实施方式1所涉及的机器人控制装置100能够实现保证了工件抓持后的动作不失败的避免干涉。并且，实施方式1所涉及的机器人控制装置100在机器人控制装置100的内部进行示教点的校正，因此无需在机器人程序21中追加示教点的校正式等，能够实现可用性的提高及避免机器人程序21的复杂化。此外，在上述的说明中，对动作组23内的各示教点进行了校正，但也可以省略动作组创建部11，不仅对动作组23内的示教点，还对示教点组24内的全部示教点进行校正。

实施方式2.

图3是本发明的实施方式2所涉及的机器人控制装置的功能框图。实施方式2所涉及的机器人控制装置101具有动作可否判定部17，该动作可否判定部17对机器人30是否能够移动至通过示教点校正部15校正后的动作组23内的示教点进行判定。除此以外与实施方式1所涉及的机器人控制装置100相同。

动作可否判定部17对通过示教点校正部15校正后的动作组23内的示教点是否处于机器人30的动作极限的范围内进行检查，由此对机器人30是否能够移动至该示教点为止进行判定。

动作极限能够设为是任意的坐标系中的机器人30的位置及姿态的可取范围，或机器人30的各关节的关节角的可取范围。动作极限能够通过由用户进行设定而确定正交坐标系中的平移位置及姿态的值的范围。

动作极限可以是机器人30的可动范围。在这里所谓机器人30的可动范围，是机器人30的关节在物理上的可取范围。此外，机器人30的可动范围也可以是设计值或按照规格确定出的值。

或者，也可以针对在机器人30的周围存在的构件而由用户指定机器人30及与机器人30连接的设备不会碰撞的范围而确定机器人30的可动范围。此外，与机器人30连接的设备能够例示出末端执行器及视觉传感器。可以在对机器人30的动作进行模拟的仿真空间中对机器人30的周围的构件的配置状态进行模拟，由此通过仿真对机器人30不与周围的构件碰撞而能够动作的范围进行计算而设定机器人30的可动范围。

另外，也可以通过能够对物体的位置进行检测的激光扫描器这样的装置而取得机器人30周围的物体的位置，基于所取得的物体的位置而决定动作极限。

动作极限可以通过将多个设定方法组合而设定。能够例示出兼用可动范围和正交坐标系的范围指定的方法，但并不限定于此。

图4是表示实施方式2所涉及的机器人控制装置的动作流程的流程图。实施方式2所涉及的机器人控制装置101的动作与实施方式1所涉及的机器人控制装置100的动作的差异点在于，在步骤S8的后段追加有步骤S11及步骤S12。

在步骤S8中由示教点校正部15对示教点进行校正后，在步骤S11中，动作可否判定部17对校正后的示教点是否处于动作极限的范围内进行判断。

在校正后的示教点处于动作极限的范围内的情况下，在步骤S11中成为Yes，进入至步骤S6。在校正后的示教点不处于动作极限的范围内的情况下，在步骤S11中成为No，在步骤S12中，动作可否判定部17将错误进行输出。

实施方式2所涉及的机器人控制装置101在通过示教点校正部15对动作组23内的示教点进行了校正时，能够事先知晓校正后的示教点是否处于所设定出的动作极限的范围内，因此能够防止机器人30与周围的构件碰撞这样的事故。

实施方式3.

图5是本发明的实施方式3所涉及的机器人控制装置的功能框图。实施方式3所涉及的机器人控制装置102具有：抓持校正范围取得部18，其取得抓持校正量的可取范围；以及抓持校正量变更部19，其在抓持校正量的可取范围对抓持校正量进行变更。除此以外与实施方式2所涉及的机器人控制装置101相同。下面，将抓持校正量的可取范围称为抓持校正范围。

抓持校正范围取得部18在避免干涉的处理中在以范围取得工件的抓持位置及姿态的情况下，即抓持校正量不是特定的值而是具有幅度的值的情况下取得抓持校正范围。

为了避免干涉而能够取得的抓持校正量有时不被唯一地决定。如果以圆筒形的工件为例，则在保持圆筒形的工件和机器人30的末端执行器的相对性的姿态不变的情况下，在通过沿工件的圆筒轴的方向使抓持位置滑动而能够避免干涉的情形中，工件的抓持位置不被唯一地决定。在如上所述的情况下，抓持校正范围取得部18能够取得抓持校正范围。

抓持校正范围通过任意的坐标系中的坐标值的范围表示。如果是上述的圆筒形的工件，则对工件的工件坐标系进行设定，如果圆筒轴方向是工件的X轴方向，则只要设定能够避免干涉的X值的最大值及最小值即可。抓持校正范围通过坐标值的范围表示，是指抓持校正量的候选值设为连续值。

抓持校正范围可以通过多个范围的组合而构成。抓持校正范围可以是多个范围重复的范围。

另外，抓持校正范围可以不是连续的坐标值的范围，而是离散值的集合。

抓持校正量变更部19基于抓持校正范围及动作可否判定部17中的判定结果对抓持校正量进行变更。在抓持校正范围为连续值的情况下，从抓持校正范围内的值对动作可否判定部17中的判定结果为可的值进行选择而进行抓持校正量的变更。在抓持校正范围为离散值的集合的情况下，抓持校正量的变更是取得抓持校正量的候选值，从所取得的候选中对动作可否判定部17中的判定结果为可的值进行选择而进行的。

在候选值的取得方法中能够例示出下述方法，即，通过将抓持校正范围以任意的间隔分隔而对多个抓持校正量进行计算的方法、随机地提取抓持校正范围所包含的抓持位置及姿态的方法。在随机地提取抓持校正范围所包含的抓持位置及姿态的情况下，根据提取出的候选值而动作可否判定的结果不同，因此能够通过重新进行候选值的提取而成功避免干涉。

图6是表示实施方式3所涉及的机器人控制装置的动作流程的流程图。实施方式3所涉及的机器人控制装置102的动作与实施方式2所涉及的机器人控制装置101的动作的差异点在于，在步骤S11的后段追加有步骤S21、步骤S22及步骤S23。

在步骤S11中动作可否判定部17判断为校正后的示教点没有处于动作极限的范围内的情况下，在步骤S11中成为No，在步骤S21中，抓持校正量变更部19判断是否对抓持校正量进行变更。在对抓持校正量进行变更的情况下，在步骤S21中成为Yes，在步骤S22中，抓持校正范围取得部18取得抓持校正范围。在步骤S23中，抓持校正量变更部19在抓持校正范围内对抓持校正量进行变更。在步骤S23后进入至步骤S5。

另一方面，在不变更抓持校正量的情况下，在步骤S21中成为为No，进入至步骤S12。

如上所述，在实施方式3所涉及的机器人控制装置102中，抓持校正量在抓持校正范围内具有多个候选值，在将抓持校正范围内的候选值的任意者设为抓持校正量进行校正后的示教点不处于动作极限的范围内的情况下，将抓持校正量变更为其他候选值，能够重新判定校正后的示教点是否处于动作极限的范围内。在通过唯一地决定的抓持校正量进行了校正的情况下，根据抓持后的机器人动作，担心处于动作极限的范围外，机器人无法移动至校正后的示教点为止。根据实施方式3所涉及的机器人控制装置102，在能够避免干涉的范围内，能够对抓持校正量进行修正以使得成为机器人30能够移动的校正量。由此，能够实现机器人30的动作的调整容易化及停止的次数减少。

上述实施方式1、实施方式2或实施方式3所涉及的控制部10的功能是通过处理电路实现的。处理电路可以是专用的硬件，也可以是执行在存储装置中储存的程序的运算装置。

在处理电路为专用的硬件的情况下，处理电路相当于单一电路、复合电路、被程序化的处理器、被并行程序化的处理器、面向特定用途的集成电路、现场可编程门阵列或它们的组合。图7是表示将实施方式1、实施方式2或实施方式3所涉及的控制部的功能通过硬件实现的结构的图。在处理电路29中装入有实现控制部10的功能的逻辑电路29a。在实现处理电路29的硬件中能够例示出微控制器。

在处理电路29为运算装置的情况下，控制部10的功能通过软件、固件或软件和固件的组合而实现。

图8是表示将实施方式1、实施方式2或实施方式3所涉及的控制部的功能通过软件实现的结构的图。处理电路29具有：中央处理装置291，其执行程序29b；随机存取存储器292，其由中央处理装置291用作工作区域；以及存储装置293，其对程序29b进行存储。通过将在存储装置293中存储的程序29b由中央处理装置291在随机存取存储器292上展开并执行，从而实现控制部10的功能。软件或固件通过程序语言记述，储存于存储装置293。

处理电路29将在存储装置293中存储的程序29b读出而执行，由此实现控制部10的功能。程序29b也能够说是使计算机执行将控制部10的功能实现的顺序及方法。

此外，处理电路29可以将一部分通过专用的硬件而实现，将一部分通过软件或固件而实现。

如上所述，处理电路29能够通过硬件、软件、固件或它们的组合而实现上述各功能。

以上的实施方式所示的结构，表示本发明的内容的一个例子，也能够与其他公知技术进行组合，在不脱离本发明的主旨的范围，也能够对结构的一部分进行省略、变更。

标号的说明

10控制部，11动作组创建部，12避免干涉处理部，13抓持校正量取得部，14示教点取得部，15示教点校正部，16动作命令部，17动作可否判定部，18抓持校正范围取得部，19抓持校正量变更部，20存储部，21机器人程序，22障碍物信息，23动作组，24示教点组，29处理电路，29a逻辑电路，29b程序，30机器人，31手部，100、101、102机器人控制装置，291中央处理装置，292随机存取存储器，293存储装置。

Claims (5)

1.一种机器人控制装置，其特征在于，具有：

存储部，其对包含示教点在内的机器人程序进行存储，该示教点表示机器人的位置及姿态中的至少一者；

避免干涉处理部，其在由所述机器人对工件进行抓持时，进行避免所述机器人或所述工件与障碍物发生干涉的避免干涉处理；

抓持校正量取得部，其取得所述避免干涉处理中的、所述工件由所述机器人抓持的抓持位置及所述工件的姿态的校正量即抓持校正量；

示教点取得部，其取得所述示教点：

示教点校正部，其在所述抓持位置及所述工件的姿态伴随所述避免干涉处理而基于所述抓持校正量进行了变更的情况下，基于所述抓持校正量对所述示教点进行校正；以及

动作命令部，其按照基于所述抓持校正量对所述示教点进行校正后的所述机器人程序，向所述机器人发送动作命令。

2.根据权利要求1所述的机器人控制装置，其特征在于，

具有动作可否判定部，该动作可否判定部对校正后的所述示教点是否处于所述机器人的动作极限的范围内进行判断，在不处于所述动作极限的范围内的情况下发出警告。

3.根据权利要求2所述的机器人控制装置，其特征在于，

所述抓持校正量在抓持校正范围内具有多个候选值，

在将所述抓持校正范围内的候选值的任意者设为所述抓持校正量的校正后的所述示教点不处于所述动作极限的范围内的情况下，将所述抓持校正量变更为其他所述候选值，重新对校正后的所述示教点是否处于所述动作极限的范围内进行判定。

4.根据权利要求3所述的机器人控制装置，其特征在于，

将所述抓持校正量变更为随机地选择出的其他所述候选值。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的机器人控制装置，其特征在于，

具有动作组创建部，该动作组创建部将所述机器人程序所包含的大于或等于2个所述示教点进行分组化而创建动作组，

所述动作组创建部检测所述机器人程序中的对所述工件的抓持发出指令的命令及对抓持解除发出指令的命令，提取所述机器人抓持着所述工件的状态下的所述示教点而进行分组化，

所述示教点取得部取得所述动作组所包含的所述示教点，

所述示教点校正部基于所述抓持校正量对所述动作组所包含的所述示教点进行校正。

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