CN112518777A - 机器人控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种机器人控制装置(1)。机器人控制装置(1)具备：手动脉冲发生部(4、5、6)，其发生与作业人员的操作量相应的脉冲数的脉冲；指令信号计算部(13、14)，其基于所输入的脉冲数，计算对机器人的动作指令信号；以及脉冲数限制部(12)，当由手动脉冲发生部(4、5、6)发生的脉冲数大于预定的阈值时，该脉冲数限制部(12)将输入到指令信号计算部(13、14)的脉冲数限制为阈值，当手动脉冲发生部(4、5、6)发生的脉冲数在阈值以下时，按原样输出脉冲数。

Description

机器人控制装置
技术领域
本发明涉及机器人控制装置。
背景技术
目前已知如下机器人的控制方法以及控制装置，作业人员手动操作手动脉冲发生装置而使得机器人动作(例如，参照专利文献1)。
利用该控制方法，即使手动脉冲发生装置的操作速度大幅度地变动，也能够使机器人平稳地加减速。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平4-354683号公报
发明内容
发明要解决的问题
手动脉冲发生装置通过作业人员的手动操作，能够自由地变更脉冲的发生数以及发生间隔。因此，若作业人员高速地操作手动脉冲发生装置，使其在短时间内发生大量的脉冲，则会有机器人不能跟随的情况。在该情况下，例如，即使作业人员停止操作手动脉冲发生装置，机器人也将继续动作。
另一方面，若为了使机器人跟随而增大机器人的速度和加速度，则机器人的动作会变得振动。
因此，希望在不使机器人振动的情况下，防止手动脉冲发生装置的操作和机器人的动作较大背离。
用于解决问题的方案
本发明的一个方案是一种机器人控制装置，该机器人控制装置具备：手动脉冲发生部，其发生与作业人员的操作量相应的脉冲数的脉冲；指令信号计算部，其基于所输入的脉冲数，计算对机器人的动作指令信号；以及脉冲数限制部，当由所述手动脉冲发生部发生的脉冲数大于预定的阈值时，该脉冲数限制部将输入到所述指令信号计算部的脉冲数限制为所述阈值。
附图说明
图1是示出具备本发明的一个实施方式的机器人控制装置的系统的整体结构图。
图2是示出图1的机器人控制装置的框图。
图3是示出输入脉冲数与输出脉冲数之间的关系，以说明图2的机器人控制装置的脉冲数限制部的图。
图4是示出图2的机器人控制装置的变形例的框图。
图5是示出图2的机器人控制装置的另一个变形例的框图。
图6是示出图1的系统的变形例的框图。
附图标记说明：
1：机器人控制装置
4：标度盘(手动脉冲发生部)
5：脉冲发生部(手动脉冲发生部)
6：倍率设定开关(手动脉冲发生部)
11：脉冲数计算部(手动脉冲计算部)
12：脉冲数限制部
13：目标位置计算部(指令信号计算部)
14：控制部(指令信号计算部)
TH：阈值
具体实施方式
以下参照附图对本发明的一个实施方式的机器人控制装置1进行说明。
如图1所示，本实施方式的机器人控制装置1具备：控制装置主体2，其与机器人100连接，并基于预先示教的动作程序来控制机器人100；以及手动脉冲发生装置3，其与控制装置主体2连接。机器人100可以采用任意结构的机器人，在此以六轴多关节型机器人为例进行说明。
如图2所示，手动脉冲发生装置3具备：标度盘(手动脉冲发生部)4，其通过作业人员的操作能够双向旋转；以及脉冲发生部(手动脉冲发生部)5，其与标度盘4连接，并发生与标度盘4的旋转角度相应的数量的脉冲。
另外，手动脉冲发生装置3具备：倍率设定开关(手动脉冲发生部)6，其选择脉冲倍率；轴动作设定开关7，其选择轴的动作方法；以及使能开关8，其切换手动脉冲发生装置3的操作为有效或无效。而且，手动脉冲发生装置3具备安全开关9和紧急制动开关10。
倍率设定开关6能够切换为选择例如1倍、10倍、100倍的三个脉冲倍率。
当机器人100是六轴多关节型机器人时，轴动作设定开关7能够设定为选择要动作的轴的六个部位的切换位置和通过使多个轴联动而使工具前端点进行线性动作的切换位置中的任何一个。
控制装置主体2由处理器和存储器构成，该控制装置主体2具备：脉冲数计算部(手动脉冲计算部)11、脉冲数限制部12、目标位置计算部(指令信号计算部)13以及控制部(指令信号计算部)14。
脉冲数计算部11与手动脉冲发生装置3的脉冲发生部5以及倍率设定开关6连接。脉冲数计算部11以每个预定时间间隔Δt，对脉冲发生部5根据标度盘4的操作而发生的脉冲数进行采样，并且对所采样的脉冲数与由倍率设定开关6选择的脉冲倍率进行乘法运算，计算脉冲数。
脉冲数限制部12与脉冲数计算部11以及手动脉冲发生装置3的轴动作设定开关7连接，并判定在脉冲数计算部11中计算出的脉冲数是否大于预定的阈值TH。阈值TH设定为：在利用使能开关8使得手动脉冲发生装置3有效的情况下，与用于控制部14输出与机器人100的各轴的最大动作速度对应的动作指令信号的脉冲数相等的值，并且针对每个轴进行存储。
其结果是，如图3所示，当从脉冲数计算部11输入的脉冲数在阈值TH以下时，脉冲数限制部12按原样输出所输入的脉冲数。另一方面，当从脉冲数计算部11输入的脉冲数大于阈值TH时，脉冲数限制部12输出阈值TH作为脉冲数。
目标位置计算部13与脉冲数限制部12以及手动脉冲发生装置3的轴动作设定开关7连接。目标位置计算部13基于从脉冲数限制部12输出的脉冲数计算目标位置，该目标位置用于使工具前端点向通过由轴动作设定开关7选择的动作方法而规定的方向移动。
控制部14与目标位置计算部13、手动脉冲发生装置3的轴动作设定开关7、安全开关9以及紧急制动开关10连接。
控制部14计算各轴的动作指令信号，并输出到机器人100，该各轴的动作指令信号用于通过由轴动作设定开关7选择的动作方法，使机器人100向由目标位置计算部13计算出的新的目标位置进行动作。
以下对利用如此构成的本实施方式的机器人控制装置1，作业人员利用手动脉冲发生装置3使机器人100动作的情况进行说明。
在本实施方式中，作业人员把持手动脉冲发生装置3，握住安全开关9，解除紧急制动开关10，且将使能开关8切换到有效。
在该状态下，利用倍率设定开关6选择脉冲倍率，利用轴动作设定开关7选择动作方法。所选择的脉冲倍率和动作方法被发送到控制装置主体2。
然后，将标度盘4向一个方向或者另一方向旋转。由此，在脉冲发生部5中发生与标度盘4的旋转角度相应的脉冲数的脉冲，并将其发送到控制装置主体2。
在控制装置主体2中，首先，在脉冲数计算部11中，以每个预定时间间隔Δt对脉冲发生部5根据标度盘4的操作而发生的脉冲数进行采样，并与由倍率设定开关6选择的脉冲倍率进行乘法运算，计算出脉冲数。
接着，在脉冲数限制部12中，判定由脉冲数计算部11计算出的脉冲数是否大于阈值TH。在脉冲数限制部12中，当脉冲数在阈值TH以下时，按原样输出该脉冲数，当脉冲数大于阈值TH时，输出阈值TH作为脉冲数。
然后，基于从脉冲数限制部12输出的脉冲数以及由轴动作设定开关7选择的动作方法，在目标位置计算部13中，计算用于使工具前端点移动的目标位置。控制部14计算各轴的动作指令信号，并输出到机器人100，该各轴的动作指令信号用于通过由轴动作设定开关7选择的动作方法，使机器人100向由目标位置计算部13计算出的新的目标位置进行动作。由此，机器人100根据动作指令信号进行动作。
在该情况下，作业人员利用倍率设定开关6选择的脉冲倍率越高，并且，作业人员使标度盘4越高速旋转，则在每个预定时间间隔Δt在脉冲数计算部11中计算出的脉冲数越大。若输入到目标位置计算部13的脉冲数大，则从当前位置到所计算的目标位置的距离变大。
根据本实施方式的机器人控制装置1，如果在脉冲数计算部11中计算出的脉冲数在预定的阈值TH以下，则计算出的脉冲数按原样输入到目标位置计算部13。由此，在目标位置计算部13中，计算具有与标度盘4的旋转角度成比例的大小的距离的目标位置。然后，在控制部14中计算动作指令信号，该动作指令信号以将到计算出的目标位置为止的距离除以时间间隔Δt得出的速度使机器人100动作。
另一方面，当在脉冲数计算部11中计算出的脉冲数大于阈值TH时，该阈值TH作为脉冲数被输入到目标位置计算部13。由此，在目标位置计算部13中，不管标度盘4的旋转角度如何，都利用阈值TH计算目标位置。然后，在控制部14中计算动作指令信号，该动作指令信号以将到计算出的目标位置为止的距离除以时间间隔Δt得出的速度使机器人100动作。该情况下的速度与操作手动脉冲发生装置3时的机器人100的最大动作速度一致。
即，无论作业人员使标度盘4以多快的速度旋转，所计算的动作指令信号也不会成为以超过最大动作速度的动作速度来使机器人100动作的值。由此，如果作业人员停止操作标度盘4，则能够使机器人100快速地停止，如果使标度盘4反转，则能够使机器人100快速地向反方向移动。
如此，根据本实施方式的机器人控制装置1具有如下优点：能够使机器人100更加快速地跟随手动脉冲发生装置3的操作，该手动脉冲发生装置3的操作使高速旋转的标度盘4突然停止或反转。另外，由于将操作手动脉冲发生装置3时的最大动作速度控制得足够低，因此能够防止机器人100的动作变得振动或变成危险的速度。
另外，在使标度盘4以低速旋转时，由于标度盘4的旋转角度和机器人100的移动量呈线性对应，因此操作性良好。即，无需大量旋转标度盘4，也能够高速动作。
在此，当使标度盘4高速旋转时，由于不管标度盘4的旋转角度如何，机器人100的动作速度都被限制为恒定，因此在该意义上，不能说机器人100的动作跟随标度盘4的操作。然而，由于使标度盘4越高速旋转，作业人员越难注意到标度盘4的旋转角度和机器人100的移动量不是线性对应的情况，因此操作性不会降低。
此外，在本实施方式中，能够进行以下的变形或变更。
第一，作为在脉冲数限制部12中使用的阈值TH，采用与在控制部14中计算的动作指令信号与操作手动脉冲发生部4、5、6时的机器人100的最大动作速度对应的脉冲数相等的值，但是不限于此。
例如，如果该值近似于与最大动作速度的动作速度对应的脉冲数，也可以采用小于或大于该脉冲数的值。
另外，在本实施方式中，脉冲数计算部11以及脉冲数限制部12配置在控制装置主体2内。取而代之，如图4所示，脉冲数计算部11也可以配置在手动脉冲发生装置3内，如图5所示，脉冲数计算部11以及脉冲数限制部12也可以配置在手动脉冲发生装置3内。
另外，举例说明了手动脉冲发生装置3连接到只控制机器人100的控制装置主体2的机器人控制装置1的情况，如图6所示，手动脉冲发生装置3也可以连接到NC控制装置300，该NC控制装置300与机床200以及控制装置主体2连接。
另外，举例说明了手动脉冲发生装置3发生与标度盘4的旋转角度相应的脉冲数的脉冲的情况，取而代之，也可以发生与滑块的滑动量相应的脉冲数的脉冲。

Claims (2)

1.一种机器人控制装置，其特征在于，具备：
手动脉冲发生部，其发生与作业人员的操作量相应的脉冲数的脉冲；
指令信号计算部，其基于所输入的脉冲数，计算对机器人的动作指令信号；以及
脉冲数限制部，当由所述手动脉冲发生部发生的脉冲数大于预定的阈值时，该脉冲数限制部将输入到所述指令信号计算部的脉冲数限制为所述阈值。
2.根据权利要求1所述的机器人控制装置，其特征在于，
所述阈值，与用于计算与操作所述手动脉冲发生部时的所述机器人的最大动作速度对应的所述动作指令信号的脉冲数相等。
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