CN112677135A - 机器人系统 - Google Patents

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CN112677135A CN202011082942.0A CN202011082942A CN112677135A CN 112677135 A CN112677135 A CN 112677135A CN 202011082942 A CN202011082942 A CN 202011082942A CN 112677135 A CN112677135 A CN 112677135A
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Abstract

本发明提供一种机器人系统(1)。该机器人系统(1)具备：机器人(2)，其具备围绕轴线(A、B、C)由马达驱动旋转的一个以上的旋转关节(6、8、10)；以及控制装置(3)，其基于作用于各旋转关节(6、8、10)的围绕轴线(A、B、C)的外力转矩控制马达；机器人(2)上预先设定有施加外力的力点；控制装置(3)基于机器人(2)的旋转关节(6、8、10)的角度，计算从一个以上的旋转关节(6、8)的轴线(A、B)至力点的距离，并且计算出的距离越短，越调节增大对于马达的操作量。

Description

机器人系统
技术领域
本发明涉及机器人系统。
背景技术
目前已知如下引导式示教(直接示教)，其作为机器人的示教方法，当作业人员直接用手推动并操作机器人时进行示教(例如，参照专利文献1)。
专利文献1的机器人，基于马达电流计算作业人员施加于机器人的外力转矩，并且基于计算出的外力转矩控制马达而使得外力转矩为零。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开昭61-273610号公报
发明内容
发明要解决的问题
在引导式示教中，为了减轻作业人员的负担，期望减小作业人员施加于机器人的外力。然而，即使作业人员施加于机器人的外力转矩相同，作业人员施加于机器人的外力也会根据机器人的姿态而不同。即，当在接近于要旋转的轴的位置上施加外力时，如果不施加比在远离轴的位置施加外力时大的外力，则得不到相同的外力转矩。因此，期望即使在必须在接近于要旋转的轴的位置上对机器人施加外力的情况下，作业人员也能够在不施加大的外力的情况下进行引导式示教。
用于解决问题的方案
本发明的一个方案是一种机器人系统，该机器人系统具备：机器人，其具备围绕轴线由马达驱动旋转的一个以上的旋转关节；以及控制装置，其基于作用于各该旋转关节的围绕所述轴线的外力转矩控制所述马达；所述机器人上预先设定有施加外力的力点；所述控制装置基于所述机器人的所述旋转关节的角度，计算从一个以上的所述旋转关节的所述轴线至所述力点的距离，并且计算出的所述距离越短，越调节增大对于所述马达的操作量。
附图说明
图1是示出本发明的一个实施方式的机器人系统的整体结构图。
图2是示出图1的机器人系统所具备的控制装置的框图。
图3是示出由图2的控制装置的马达控制部调节的操作量和距离的关系的图表。
图4是示出图1的机器人系统的机器人折叠时第一轴线以及第二轴线与外力的力点的距离变小的状态的机器人的侧视图。
图5是示出图1的机器人系统的机器人伸长时第一轴线以及第二轴线与外力的力点的距离变大的状态的机器人的侧视图。
图6是示出图3的图表的另一个例子的图表。
附图标记说明：
1：机器人系统
2：机器人
3：控制装置
4：底座
5：旋转体
6：第一旋转关节(旋转关节，第一轴)
7：第一臂(臂)
8：第二旋转关节(旋转关节，第二轴)
10：第三旋转关节(旋转关节)
12、13、14：旋转关节
18：手柄(力点)
A：第一轴线(竖直轴线，轴线)
B：第二轴线(水平轴线，轴线)
C：第三轴线(轴线)
F：地面
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系统1进行说明。
如图1所示，本实施方式的机器人系统1具备机器人2和控制装置3。
机器人2例如是具备六个旋转关节的垂直多关节型机器人，其具备第一旋转关节(旋转关节，第一轴)6，该第一旋转关节6具备旋转体5，旋转体5以能够围绕竖直的第一轴线(竖直轴线，轴线)A相对于设置在地面F上的底座4旋转的方式被支撑。另外，机器人2具备第二旋转关节(旋转关节，第二轴)8，该第二旋转关节8具备第一臂(臂)7，第一臂7以能够围绕水平的第二轴线(水平轴线，轴线)B相对于旋转体5旋转的方式被支撑。
另外，机器人2具备第三旋转关节(旋转关节)10，该第三旋转关节10具备第二臂9，第二臂9以能够围绕水平的第三轴线(轴线)C相对于第一臂7旋转的方式被支撑。而且，机器人2在第二臂9的前端具备手腕单元11。手腕单元11具备三个旋转关节12、13和14。
机器人2例如在第一旋转关节6的底座4和旋转体5之间，第二旋转关节8的旋转体5和第一臂7之间，以及第一臂7和第二臂9之间，分别具备检测施加于两者之间的外力转矩的转矩传感器15、16、17。
另外，机器人2在手腕单元11的前端的附近安装有工具S，该工具S具备由作业人员握持并施加外力的手柄(力点)18。
如图2所示，控制装置3具备马达控制部22，若通过作业人员向工具S的手柄18施加外力并且由转矩传感器15、16、17检测外力转矩，则该马达控制部22根据检测出的外力转矩控制各旋转关节6、8、20、12、13、14的马达(省略图示)。
具体地，若施加外力转矩，则控制装置3向减小外力转矩的方向驱动各旋转关节6、8、10、12、13、14的马达，所述外力转矩通过转矩传感器15、16、17检测。
在本实施方式中，控制装置3具备存储部19，该存储部19中存储有安装在机器人2的手腕单元11的前端的工具S的形状。另外，控制装置3具备距离计算部21，该距离计算部21接收来自各旋转关节6、8、10、12、13、14的马达所具备的编码器20的角度信息以及存储部19所存储的工具S的形状信息，并逐次计算从第一轴线A以及第二轴线B至手柄18的距离。
并且，例如，如图3所示，马达控制部22计算出的距离越大，越减少对于马达的操作量。
例如，如图4所示，当第一臂7和第二臂9折叠时，工具S的手柄18与第一轴线A以及第二轴线B的距离D1、D2变小。另一方面，如图5所示，当第一臂7和第二臂9伸长时，工具S的手柄18配置在远离于第一轴线A以及第二轴线B的位置。
这些情况下施加于手柄18的外力与转矩的关系是，手柄18距离轴线A、B越近，则由转矩传感器15、16检测出的外力转矩越小。因此，在由马达产生的转矩仅基于外力转矩而产生时，手柄18距离轴线A、B越近，作业人员除非施加大的外力，否则不能在马达中产生所需的转矩，作业人员的负担大。
根据本实施方式的机器人系统1，除了基于由转矩传感器15、16检测出的转矩的大小设定马达的操作量之外，手柄18与轴线A、B的距离D1、D2越小，越增加命令马达的操作量。
该结果具有如下优点：在手柄18配置在轴线A、B的附近位置时，作业人员即使不施加大的外力也能够使机器人2动作，并且在进行引导式示教时能够减轻作业人员的负担。另外，在进行引导式示教中，与手柄18的位置无关，若作业人员施加的外力大致同等，则能够提高引导式示教的操作性。
此外，在本实施方式中，控制装置3根据手柄18与轴线A、B的距离D1、D2而增大马达的操作量。取而代之，控制装置3也可以基于机器人2的各部的形状以及重量，以及，安装在手腕单元11的前端的工具S的形状以及重量而计算机器人2以及工具S的实际的惯性量，并且计算出的惯性量的越小，越增大马达的操作量。
另外，在本实施方式中，在工具S所具备的手柄18上设定力点，距离计算部21计算从第一轴线A以及第二轴线B至手柄18的距离D1、D2，但是不限于此。距离计算部21也可以计算从作业人员能够施加物理的外力的轴线A、B至距离最远的点的距离，例如，也可以设想将手腕单元11的前端点或者手腕单元11的中心作为力点，并计算至这些位置的距离。
另外，在本实施方式中，计算从手柄18至第一轴线A以及第二轴线B的距离D1、D2，但取而代之，也可以计算到其他的旋转关节10、12、13、14的轴线的距离，并且距离越小，越进行控制以增大对各旋转关节10、12、13、14的马达的操作量。
另外，在本实施方式中，从第一轴线A以及第二轴线B至手柄18的距离D1、D2越大，越线性减小马达的操作量，但取而代之，如图6所示，也可以沿着任意的曲线将其减小。
另外，示例说明了六轴多关节型机器人，但是机器人2的形态并不限于此。

Claims (3)

1.一种机器人系统，其特征在于，具备：
机器人，其具备围绕轴线由马达驱动旋转的一个以上的旋转关节；以及
控制装置，其基于作用于各该旋转关节的围绕所述轴线的外力转矩，控制所述马达；
所述机器人上预先设定有施加外力的力点；
所述控制装置基于所述机器人的所述旋转关节的角度，计算从一个以上的所述旋转关节的所述轴线至所述力点的距离，并且计算出的所述距离越短，越调节增大对于所述马达的操作量。
2.一种机器人系统，其特征在于，具备：
机器人，其具备围绕轴线由马达驱动旋转的一个以上的旋转关节；以及
控制装置，其基于作用于各该旋转关节的围绕所述轴线的外力转矩，控制所述马达；
所述控制装置基于所述机器人的所述旋转关节的角度，计算所述机器人的惯性量，并且计算出的所述惯性量越小，越调节增大对于所述马达的操作量。
3.根据权利要求1或2所述的机器人系统，其特征在于，
所述机器人具备：
底座，其设置在地面上；
第一轴，其具备围绕竖直轴线相对于所述底座旋转驱动的旋转体；以及
第二轴，其具备围绕水平轴线相对于所述旋转体旋转驱动的臂；
该控制装置基于所述机器人的所述旋转关节的角度，调节对于所述马达的所述操作量，该马达驱动旋转所述第一轴和/或所述第二轴。
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