CN112672853A

CN112672853A - 控制装置

Info

Publication number: CN112672853A
Application number: CN201980058584.9A
Authority: CN
Inventors: 浪越孝宏
Original assignee: Nidec Corp
Current assignee: Nidec Corp
Priority date: 2018-09-28
Filing date: 2019-09-26
Publication date: 2021-04-16
Also published as: WO2020067240A1

Abstract

本发明的对具有多个关节部和臂部的多关节机器人进行控制的控制装置，包括：获取部，该获取部获取为驱动所述多个关节部的每一个马达所分配的固有的识别信息；判定部，该判定部根据所述获取部所获取的各个所述马达的识别信息，判定所述马达中是否有某个或多个进行了更换；以及更新部，在所述判定部判定为所述马达中有某个或多个进行了更换的情况下，该更新部根据被判定为进行了更换的所述马达的识别信息，更新用于使该马达进行动作的调整值信息。

Description

控制装置

技术领域

本发明涉及对多关节机器人进行控制的控制装置。

背景技术

多关节机器人使用多个马达。为了高精度地控制多关节机器人，对每一个马达都需要设定调整值信息(校准数据)。例如，日本授权公报专利第3910134号公报公开了如下技术：在机器人机构部件自身进行更换或者以构成一部分机器人机构部件的机构单元为单位进行更换的情况下，也无需对机器人机构部的各个部位或者机构单元的尺寸、安装角度等进行校准，而是成为能够即时且无障碍地使用机器人装置的状态。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本授权公报：专利第3910134号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

在日本授权公报专利第3910134号公报所公开的技术中，在机器人的机构部等设置存储器，并在存储器中预先存储用于进行轨道计算的参数等存储信息，并将存储器中存储的存储信息读取到与机器人的机构部等相连接的机器人控制装置。

然而，用于轨道计算的参数等相当于预先进行了校准的结果，因此仍需要在事先进行校准。所以在发生紧急故障等时会耗费时间，从而有可能难以迅速地进行应对。而且，还需要在机器人的机构部等预先设置存储器。另一方面，如果在更换马达时不更新校准值，则有可能导致误差增大至零部件的偏差值以上，从而会使动作精度降低。

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种能够简便地更新进行了更换的马达的调整值信息的控制装置。

解决技术问题所采用的技术方案

为了解决上述问题，根据本发明所涉及的控制装置的某一方式，其提供一种对具有多个关节部和手臂的多关节机器人进行控制的控制装置，包括：获取部，该获取部获取为驱动所述多个关节部的每一个马达所分配的固有的识别信息；判定部，该判定部根据所述获取部所获取的各个所述马达的识别信息，判定所述马达中是否有某个或多个进行了更换；以及更新部，在所述判定部判定为所述马达中有某个或多个进行了更换的情况下，该更新部根据被判定为进行了更换的所述马达的识别信息，更新用于使该马达进行动作的调整值信息。

发明效果

根据具有以上结构的本发明，能够简便地更新进行了更换的马达的调整值信息。

附图说明

图1是表示使用本发明的实施方式1的控制装置的机器人控制系统的结构例的立体图。

图2是表示机器人控制系统的结构例的框图。

图3是表示马达的校准数据的示例的图。

图4是表示校准数据的中心值的示例的图。

图5是表示校准数据的更新处理的示例的流程图。

图6是表示更新处理后的校准数据的示例的图。

图7是表示标记部的具体例的图。

图8是表示机器人启动时的处理示例的流程图。

图9是表示机器人的基本姿势的示例的立体图。

图10是表示在基本姿势下从摄像头的拍摄信号获取的图像的示例图。

图11是表示将机器人的手臂的一部分更换后的状态的示例概念图。

图12是表示将手臂的一部分更换后的状态下的基本姿势的示例图。

图13是表示在以将手臂的一部分更换后的状态的基本姿势下从摄像头的拍摄信号获取的图像的示例图。

具体实施方式

下面，参照附图，对用于实施本发明的实施方式进行详细说明。

<实施方式1>

图1是表示使用实施方式1所涉及的控制装置的机器人控制系统的结构例的立体图。

该机器人控制系统包括：具有多个关节部A和手臂部B的多关节机器人(以下简称为机器人)1、根据来自外部装置的指示控制机器人1的动作的控制器(控制装置)2、以及拍摄周围图像的摄像头3。摄像头3例如安装在机器人1的前端的手部。该机器人控制系统还具备标记部(图像显示部)4，其显示用于检测机器人1的状态的基准图像。机器人1的关节部A包括多个关节部31a、31b、32a、32b、33a、33b。关节部31安装在基座30上且能自由转动。手臂部B包括多个手臂35、36。该机器人1根据用途采用模块化的结构，从而可以更换多个关节部31a～33b和手臂35、36中的一部分。

控制器2例如图2所示，包括：从摄像头3拍摄到的影像信号获取图像的图像获取部21；对图像获取部21获取到的图像进行分析的图像分析部22；对用于控制机器人1的调整值信息等进行保持的设定保持部23；以及根据来自外部装置的指示信号来计算机器人1的姿势的姿势计算部24。该控制器2还具备：根据姿势计算部24计算出的姿势来驱动机器人1的驱动指示部25；控制整个控制器2的动作的控制部26；以及输出用于进行警告显示的警告信号的警告指示部27。与来自警告指示部27的警告信号相应的警告显示可以是声、光、字符中的任一种。该控制器2通过在图像分析部22对图像获取部21获取到的图像进行分析，从而能够控制机器人1的动作。

机器人1还具备驱动多个关节部31a～33b的马达11、12、13、14、15、16、以及驱动各马达11～16的马达驱动器17。各马达11～16采用能进行更换的结构。各马达11～16被分配了固有的识别信息(UID：Unique Identification唯一标识)。该识别信息UID包含用于识别马达类型的类型识别信息(MID：Model Identification型号标识，例如“AA”等字符)。具体而言，识别信息UID包含类型识别信息(例如“AA”)、序列号(例如“01”、“02”等数字)。各马达11～16的识别信息例如经由菊链连接的传输线路提供给控制部26。

例如，设定保持部23中如图3所示，为每一台用模组编号指定的马达存储调整值信息(校准数据)等，该调整值信息用于使马达对应于机器人1的前一次驱动结束时所使用的马达的识别信息UID来进行动作。该校准数据包括例如马达的额定转矩电流值(差分)、马达的旋转角偏移值、减速器的偏差等参数。额定转矩电流值(差分)是马达以额定负载旋转时的电流值相对于基准值的差分值，用于判断马达故障。旋转角偏移值是向具有伺服功能的马达输出0度指令进行驱动时实际的手臂位置与0度位置的偏差，用于校正机器人采取基准姿势时的角度偏差。当马达旋转过与减速器的减速比相应的大小时，关节部原本应当转过一周，但实际上并不是准确地转过一周，有时会产生少许偏差。减速器的偏差是用检测关节部的角度的用编码器的脉冲数来表示马达转过与减速比相应的大小时的偏差量。该减速器的偏差值用于使马达准确地进行旋转。

设定保持部23中例如图4所示，还为用于识别马达类型的每一个类型识别信息(MID)存储校准数据的中心值。该中心值通过对同一类型马达的校准数据进行统计处理而求出。控制部26例如还在机器人1启动时获取分配给每一台马达11～16的固有的识别信息。控制部26根据所获取的各马达11～16的识别信息，判定马达11～16中是否有某个或多个进行了更换。此外，控制部26根据判定为进行了更换的马达的识别信息，来更新校准数据。具体而言，控制部26从设定保持部23获取被判断为进行了更换的马达的识别信息中的类型识别信息所对应的校准数据的中心值，并更新该校准数据的值。

<校准数据的更新处理>

该机器人控制系统中，当机器人1启动时，控制部26执行图5所示的校准数据更新处理。

机器人1启动时，控制部26首先在S21中获取各马达11～16的识别信息(UID)。然后，在S22中，控制部26将所获取的各马达11～16的识别信息与存储在设定保持部23中的校准数据中的各马达的识别信息进行比较，确认是否与前一次结束时的马达识别信息相一致。

当所获取的各马达11～16的识别信息与存储在设定保持部23中的校准数据中的各马达的识别信息全部一致时，所有马达11～16在前一次驱动结束后都没有进行更换，因此，控制部26前往S23，转移至正常动作，结束图5的处理。另一方面，当存在所获取的各马达11～16的识别信息与存储在设定保持部23中的校准数据中的各马达的识别信息不一致的组合时，相应的马达11～16在前一次驱动结束后进行了更换，因此，控制部26前往S24，进行校准数据更新。具体而言，控制部26从设定保持部23获取与进行了更换的马达的识别信息中的类型识别信息相对应的校准数据的中心值，例如图6所示，与进行了更换的马达的识别信息相对应地登记到校准数据中。然后，控制部26前往S23，转移至正常动作，结束图5的处理。图5的处理结束后，用更新后的校准数据的控制机器人1。

如上所述，本实施方式中，控制部26能够根据从各马达11～16获取的识别信息，来判定马达11～16中是否有某个或多个进行了更换。而且，本实施方式中，当马达11～16中有某个或多个进行了更换时，能够使用对进行了更换的马达的类型进行识别的类型识别信息所对应的校准数据的中间值，来进行校准数据的更新。因此，即使在因紧急故障等而更换了马达的情况下，也能够简便地更新进行了更换的马达的调整值信息。若在更换马达后再次进行校准，既耗时间又费精力，还需要有器材。本实施方式中，使用校准数据的中间值来更新校准数据，因此，虽然有时候更新精度会下降，但可以利用更新后的校准数据来控制机器人1。尤其是在本实施方式中，通过在图像分析部22对图像获取部21获取到的图像进行分析，从而能够控制机器人1的动作，因此，即使使用校准数据的中间值，也能抑制精度降低的同时来控制机器人1。

另外，在标记部4的表面例如图7所示，显示刻度尺的图像。该图像只要是摄像头3能够拍摄到的图像即可，可以是印刷的，也可以通过刻印等来显示。标记部4设置在当机器人1被控制成基本姿势(机器人1启动时获取周围图像的姿势)时进入到摄像头3的视角内的位置上。

<机器人1启动时的处理>

该机器人控制系统中，当机器人1启动时，将机器人1控制成规定的基本姿势，利用摄像头3拍摄标记部4的图像，并检测机器人1的状态。具体而言，作为机器人1的状态，判定关节部31a～33b和手臂35、36中是否有某个或多个进行了更换。

控制器2的控制部26在机器人1的启动开始后，执行图8所示的处理。首先，在S1中，将机器人1控制成规定的基本姿势。基本姿势例如图9所示，是利用摄像头3能够拍摄到标记部4的图像的姿势。控制部26为了将机器人1控制成基本姿势，向姿势计算部24指示基本姿势的信息(关节部31a～33b的旋转角等)。姿势计算部24根据来自控制部26的指示，计算机器人1的姿势，并使驱动指示部25生成驱动指示。驱动指示部25根据来自姿势计算部24的指示，生成机器人1的驱动指示，并提供给机器人1的马达驱动器17。马达驱动器17根据来自驱动指示部25的驱动指示，驱动马达11～16。由此，机器人1被控制在基本姿势。

接着，在S2中，图像获取部21从来自摄像头3的影像信号获取图像。

图像获取部21获取到基本姿势的图像后，控制部26在S3中指示图像分析部22进行图像分析。具体而言，图像分析部22例如将前一次结束时的基本姿势的图像作为基准图像进行保持，并将该基准图像与本次启动时的基本姿势的图像进行比较。或者，图像分析部22也可以将前一次启动时的基本姿势的图像作为基准图像进行保持，并将该基准图像与本次启动时的基本姿势的图像进行比较。

然后，在S4中，控制部26根据图像分析部22的分析结果，确认(判定)本次启动时的基本姿势的图像与基准图像之间是否有差异。在与基准图像没有差异的情况下，控制部26判定为关节部31a～33b和手臂35、36均没有更换，前往S5，转移至正常动作，结束图8的处理。另一方面，在与基准图像有差异的情况下，控制部26判定为关节部31a～33b和手臂35、36中的某个或多个进行了更换，前往S6，使机器人1紧急停止，结束图8的处理。

如上所述，本实施方式中，根据将机器人1控制在基本姿势时从摄像头3的影像信号获取的图像与基准图像之间是否存在差异，能够判定关节部31a～33b和手臂35、36中是否有某个或多个进行了更换。关节部31a～33b和手臂35、36中的某个或多个进行了更换的情况下，需要变更用于使机器人1动作的设定信息。在设定信息的变更没有恰当进行的情况下，有可能会妨碍机器人1的动作。因此，本实施方式中，在关节部31a～33b和手臂35、36中的某个或多个进行了更换的情况下，使机器人1紧急停止。从而，能够通知用户需要变更设定信息。如上所述，在使机器人1紧急停止时，也可以利用警告指示部27输出警告信号，以使外部的装置进行警告显示。从而，能够可靠地通知用户需要变更设定信息。

<图像示例>

图10表示在基本姿势下从摄像头3的拍摄信号获取的图像的示例。该图像中是显示了机器人1前端的手部的局部图像71和标记部4的图像72的状态。例如，图像分析部22预先将该图像作为上述基准图像进行保持。例如图11所示，在长度为L1的手臂36被更换为长度L2且比L1要短的手臂37的情况下，机器人1启动时的基本姿势变为图12所示。在该状态下从摄像头3的拍摄信号获取的图像例如变成图13所示，成为在不同于图10的位置上显示标记部4的图像73的状态。若在图像分析部22对图13所示的图像和图10所示的图像(基准图像)进行比较，可知其与基准图像存在差异。其结果是，在上述图8的S4中，控制部26判定为关节部31a～33b和手臂35、36中的某一个或多个进行了更换，前往S6，使机器人1紧急停止。在关节部31a～33b进行了更换的情况下，由于进行了更换的关节部的尺寸等，在基本姿势下的图像与基准图像之间也会产生差异，因此，能够判定关节部31a～33b和手臂35、36中的某个或多个进行了更换。

＜变形例＞

上述实施方式中，设置了标记部4，并基于基本姿势下从摄像头3的影像信号获取的图像与基准图像之间的差异，来判定关节部31a～33b和手臂35、36中是否有某个或多个进行了更换。但是，也可以不设置标记部4，而是利用机器人1周围的图像，来判定关节部31a～33b和手臂35、36中是否有某个或多个进行了更换。在这种情况下，可以进一步利用周围图像中的特征点等，来判定关节部31a～33b和手臂35、36中是否有某个或多个进行了更换。

此外，基本姿势可以不止一种。

在基本姿势有多种的情况下，预先在进入到与多种基本姿势相对应的摄像头3的视角内的位置上设置多个标记部。然后，将机器人1控制成多种基准姿势并获取各标记部的图像。从而，能够在多种基本姿势下判定关节部31a～33b和手臂35、36中是否有某个或多个进行了更换。因此，即使在多个关节部31a～33b和手臂35、36被更换的情况下，也能够提高判定的精度。

另外，在机器人1采用的是只有特定的关节部31a～33b、手臂35、36才能更换的结构的情况下，对应于能够进行更换的部件来设定基本姿势。

上述实施方式中，说明了在机器人1启动时使机器人1处于基本姿势而从来自摄像头3的影像信号获取图像的情况，但并不限于启动时，例如也可以根据用户的指示等，适当地使机器人1处于基本姿势来获取图像。上述实施方式是本发明的实现方式的一个示例，可根据适用本发明的装置、系统结构和各种条件进行适当的修正或变更，本发明并不限于上述实施方式。

标号说明

1机器人；2控制器；3摄像头；4标记部；A关节部；B手臂部；21图像获取部；22图像分析部；23设定保持部；24姿势计算部；25驱动指示部；26控制部；27警告指示部；31a、31b、32a、32b、33a、33b关节部；35、36、37手臂。

Claims

1.一种控制装置，对具有多个关节部和手臂的多关节机器人进行控制，其特征在于，包括：

获取部，该获取部获取为驱动所述多个关节部的每一个马达所分配的固有的识别信息；

判定部，该判定部根据所述获取部所获取的各个所述马达的识别信息，判定所述马达中是否有某个或多个进行了更换；以及

更新部，在所述判定部判定为所述马达中有某个或多个进行了更换的情况下，该更新部根据被判定为进行了更换的所述马达的识别信息，更新用于使该马达进行动作的调整值信息。

2.如权利要求1所述的控制装置，其特征在于，

所述识别信息包括用于识别所述马达的类型的类型识别信息，

所述更新部根据与所述马达的类型识别信息相对应的所述调整值信息的中心值，来更新用于使被判定为进行了更换的所述马达进行动作的所述调整值信息。

3.如权利要求1或2所述的控制装置，其特征在于，

具备存储部，该存储部存储前一次结束时各个所述马达的识别信息，

所述判定部根据启动时各所述马达的识别信息和存储在所述存储部中的各所述识别信息，来判定所述马达中是否有某个或多个进行了更换。

4.如权利要求1至3的任一项所述的控制装置，其特征在于，

所述调整值信息至少包括额定转矩电流值的差分、旋转角偏移值、减速器的偏差中的任意一项。

5.如权利要求1至4的任一项所述的控制装置，其特征在于，包括：

拍摄部，该拍摄部安装在所述多关节机器人的规定位置上，拍摄周围的图像；

控制部，该控制部将所述多关节机器人控制在规定的基本姿势；

比较部，该比较部将所述多关节机器人被控制在所述规定的基本姿势时的由所述拍摄部拍摄到的图像与规定图像进行比较；以及

更换判定部，该更换判定部根据所述比较部的比较结果，判定所述多个关节部和手臂中是否有某个或多个进行了更换。