CN113290542B - 机器人装置及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了机器人装置及控制方法。该机器人装置包括机器人臂；末端执行器，其被配设在机器人臂中并被构造为握持工件；以及控制器，其被构造为基于在末端执行器正握持工件的状态下作用在末端执行器上的在预定方向上的第一扭矩，进行用于控制末端执行器以释放工件的控制处理。

Description

机器人装置及控制方法
技术领域
本发明涉及机器人技术。
背景技术
如今，包括机器人臂和末端执行器的机器人在工厂等中被广泛地用于生产的自动化。特别是，与人协作的机器人被越来越多地使用。提及将末端执行器所握持的工件直接递交给人的操作，作为人与机器人协作工作的示例。日本特开第2008-200847号公报公开了在从机器人向人递交工件的操作中对机器人的控制。
在从机器人向人递交工件的操作中，要求确保在机器人不掉落工件的情况下将工件递交给人。另外，在这样的递交操作中，要求缩短节拍时间(takt time)。
发明内容
根据本发明的第一方面，机器人装置包括：机器人臂；末端执行器，其被配设在机器人臂中并被构造为握持工件；以及控制器，其被构造为基于在末端执行器正握持工件的状态下作用在末端执行器上的在预定方向上的第一扭矩，进行用于控制末端执行器以释放工件的控制处理。
根据本发明的第二方面，一种接口装置被构造为向握持工件的末端执行器发送释放工件的命令。基于通过用户的操作而施加到末端执行器上的在预定方向上的扭矩来发送所述命令。
根据本发明的第三方面，一种控制装置被构造为基于在末端执行器正握持工件的状态下作用在末端执行器上的在预定方向上的扭矩，控制握持工件的末端执行器，以释放工件。
根据本发明的第四方面，末端执行器被配设在机器人臂中并被构造为握持工件。基于在握持工件的状态下作用在所述末端执行器上的在预定方向上的扭矩来释放工件。
根据本发明的第五方面，用于控制配设在机器人臂中并被构造为握持工件的末端执行器的控制方法包括：使所述末端执行器握持工件；以及基于作用在所述末端执行器上的在预定方向上的扭矩，控制所述末端执行器以释放工件。
通过以下参照附图对示例性实施例的描述，本发明的其他特征将变得清楚。
附图说明
图1是根据第一实施例的机器人装置的说明图。
图2是图示根据第一实施例的机器人装置的控制系统的框图。
图3A是图示根据第一实施例的机器人与操作者之间的协作工作的示意图。
图3B是根据第一实施例的机器人的机器人手附近的放大的示意图。
图4是用于描述根据第一实施例的控制装置的功能的框图。
图5是根据第一实施例的控制方法的流程图。
图6是根据第二实施例的机器人装置的说明图。
图7是用于描述根据第二实施例的控制装置的功能的框图。
图8是根据第三实施例的控制方法的流程图。
图9是根据第三实施例的机器人手的旋转操作的说明图。
具体实施方式
下面将参照附图详细地描述本发明的实施例。
第一实施例
图1是根据第一实施例的机器人装置100的说明图。机器人装置100包括机器人110和用作接口装置的示例的控制装置400。机器人110是操纵器并且包括机器人臂200和用作末端执行器的示例的机器人手300。机器人手300配设在机器人臂200上。控制装置400控制机器人臂200和机器人手300。机器人手300握持诸如部件或工具等的工件W。
例如，机器人臂200为垂直多关节机器人臂。机器人臂200包括多个连杆。例如，机器人臂200包括七个连杆210至216。多个连杆210至216通过多个关节可旋转地互连。例如，多个连杆210至216通过六个关节J1至J6可旋转地互连。多个连杆210至216串联互连。
具体地，连杆211经由关节J1连接至连杆210，以便可绕轴线C1相对于连杆210旋转。连杆212经由关节J2连接至连杆211，以便绕轴线C2相对于连杆211可旋转。连杆213经由关节J3连接至连杆212，以便绕轴线C3相对于连杆212可旋转。连杆214经由关节J4连接至连杆213，以便绕轴线C4相对于连杆213可旋转。连杆215经由关节J5连接至连杆214，以便绕轴线C5相对于连杆214可旋转。连杆216经由关节J6连接至连杆215，以便绕轴线C6相对于连杆215可旋转。
在多个连杆210至216当中，用作定位在根端的基部的连杆210固定在台座150上。在多个连杆210至216当中，机器人手300固定在用作定位在远端的凸缘部的连杆216上。因此，通过改变机器人臂200的姿势，机器人手300可以移动到可移动范围内的任意位置。具体地，通过使连杆216相对于连杆215旋转，可以使机器人手300与连杆216一起旋转。要注意，尽管在第一实施例中，机器人手300与连杆216直接连接，但在机器人手300与连杆216之间还可以配设附加构件。
这里，将基于连杆210的坐标系，即基于安装环境的全局坐标系定义为XYZ坐标系。XYZ坐标系是正交坐标系。Z轴是在平行于重力方向G的方向上延伸的轴线。X轴和Y轴是垂直于Z轴的轴线。将基于机器人手300的局部坐标系定义为αβγ坐标系。αβγ坐标系是正交坐标系。γ轴是在平行于轴线C6方向上延伸的轴。α轴和β轴是垂直于γ轴的轴线。
机器人手300被构造为握持工件W。机器人手300包括手主体301、以及由手主体301以可打开和可合拢的方式支撑的多个手指。例如，机器人手300包括两个手指302。手主体301被固定在连杆216上。两个手指302可以彼此移近或移远，即合拢和打开，以握持和释放工件W。
图2是图示根据第一实施例的机器人装置100的控制系统的框图。控制装置400由计算机构成，并且包括中央处理单元：作为处理器的CPU401。CPU 401是控制器的示例。此外，控制装置400包括只读存储器：ROM 402，和硬盘驱动器：作为存储部的HDD 404。另外，控制装置400包括记录盘驱动器405和用作输入/输出接口的I/O 406。CPU 401、ROM402、HDD404、记录盘驱动器405和I/O 406经由总线410可通信地互连。
ROM 402是非暂时性存储设备。ROM 402存储计算机开机时由CPU401读出的基本程序。RAM403是用于CPU 401的计算的暂时性存储设备。HDD 404是存储各种数据(诸如CPU401的计算结果)的非暂时性存储设备。在第一实施例中，HDD 404存储用于使CPU 401执行稍后描述的控制方法的程序411。记录盘驱动器405能够读出在记录盘412中记录的各种数据、程序等。
I/O 406连接至机器人臂200、机器人手300、输入设备501、显示装置502和外部存储设备503。
输入设备501例如是操作者可以用来输入数据的装置，诸如示教盒的示教设备。示教盒由操作者操作，以示教机器人臂200或机器人手300的位置。显示装置502是在CPU 401的控制下显示各种图像的显示器。外部存储设备503是非暂时性存储设备，诸如HDD或通用串行总线：USB存储器。
机器人臂200包括用作输入/输出接口的I/O 231，以及多个驱动单元。在第一实施例中，机器人臂200包括与关节相同数量的驱动单元，即六个驱动单元251至256。驱动单元251至256分别对应于关节J1至J6。
驱动单元251包括驱动器261、电机271、编码器281和扭矩传感器291。驱动单元252包括驱动器262、电机272、编码器282和扭矩传感器292。驱动单元253包括驱动器263、电机273、编码器283和扭矩传感器293。驱动单元254包括驱动器264、电机274、编码器284和扭矩传感器294。驱动单元255包括驱动器265、电机275、编码器285和扭矩传感器295。驱动单元256包括驱动器266、电机276、编码器286和扭矩传感器296。
驱动器261至266各自包括未图示的微计算机、未图示的A/D转换电路、未图示的电机驱动电路等。多个驱动器261至266和I/O 231经由总线240可通信地互连。I/O 231与控制装置400的I/O 406可通信地连接。驱动器261至266可以各自布置于任何位置。例如，驱动器261至266各自布置在机器人臂200的连杆中的一个中。
驱动单元251至256各自具有基本相同的构造和功能。电机271至276分别驱动关节J1至J6。具体地，电机271至276各自直接地或经由诸如减速器等未图示的传动机构，相对于通过关节J1至J6中的一个对应关节而互连的两个连杆当中的根端侧的连杆，驱动远端侧的连杆。编码器281至286是旋转编码器，该旋转编码器是分别输出与各电机271至276的旋转轴的旋转位置(即，旋转角度θ1至θ6)相对应的信号的传感器。扭矩传感器291至296分别布置在关节J1至J6中。扭矩传感器291至296是这样的传感器：其各自输出与相对于在通过关节J1至J6中的一个对应关节而互连的两个连杆当中的根端侧的连杆而作用在远端侧的连杆上的扭矩相对应的信号。即，扭矩传感器291至296分别输出与分别作用在关节J1至J6上的扭矩τ1至τ6相对应的信号。具体地，扭矩传感器296是输出与在绕图1所图示的轴线C6的旋转方向上作用在机器人手300上的扭矩τ6相对应的信号的传感器。
驱动器261至266以预定的周期分别接收来自编码器281至286的信号，并将信号转换成分别指示旋转角θ1至θ6的数字信号。另外，驱动器261至266以预定的周期分别接收来自扭矩传感器291至296的信号，并将信号转换为分别指示扭矩τ1至τ6的数字信号。
另外，在驱动器261至266从控制装置400的CPU 401接收到了各自的角度命令值的情况下，驱动器261至266基于各自的角度命令值与各自的旋转角度θ1至θ6之间的差来分别控制电机271至276。因此，可以使电机271至276的旋转角度θ1至θ6更接近各自的角度命令值。另外，在驱动器261至266从控制装置400的CPU 401接收到了各自的扭矩命令值的情况下，驱动器261至266基于各自的扭矩命令值和各自的扭矩τ1至τ6之间的差来分别控制电机271至276。因此，可以使作用在关节J1至J6的扭矩τ1至τ6更接近各自的扭矩命令值。以预定的周期周期地进行上述控制。
因此，控制装置400的CPU 401可以通过向驱动器261至266发送角度命令值来控制机器人臂200的姿势。这种控制将被称为位置控制。另外，控制装置400的CPU 401可以通过向驱动器261至266发送扭矩命令值来控制机器人手300的力。这种控制将被称为扭矩控制或力控制。
机器人手300包括作为输入/输出接口的I/O 331和驱动单元351。驱动单元351包括驱动器361、电机371、编码器381和力传感器391。驱动装置361包括未图示的微计算机、未图示的A/D转换电路、未图示的电机驱动电路等。驱动器361和I/O 331通过总线340可通信地互连。I/O331可通信地连接至控制装置400的I/O 406。驱动器361可以被布置在任何位置。例如，驱动器361布置在手主体301中。
电机371驱动图1中所图示的多个手指302。具体地，电机371驱动多个手指302以直接或经由诸如齿条齿轮机构等未图示的传动机构来打开或合拢多个手指302。编码器381是旋转编码器，其是输出与电机371的旋转轴的旋转位置(即，旋转角度)对应的信号的传感器。力传感器391是输出与作用在多个手指302上的力(即，握持工件W的力)相对应的信号的传感器。
驱动器361以预定的周期接收来自编码器381的信号，并将该信号转换成指示旋转角度的数字信号。驱动器361以预定的周期接收来自力传感器391的信号，并将该信号转换为指示力的数字信号。驱动器361将指示旋转角度的数字信号和指示力的数字信号发送至控制装置400的CPU 401。
另外，在驱动器361从控制装置400的CPU 401接收到了角度命令值的情况下，驱动器361基于角度命令值与基于来自编码器381的信号的、电机371的旋转角度之间的差，来控制电机371。因此，可以使电机371的旋转角度更接近于角度命令值。即，可以控制多个手指302在打开/合拢方向上的位置。即，控制多个手指302的打开/合拢操作。另外，在驱动器361从控制装置400的CPU 401接收到力命令值的情况下，驱动器361基于力命令值与基于来自力传感器391的信号的力之间的差，来控制电机371。因此，使握持工件W的手指302的力更接近力命令值。以预定的周期周期地进行上述控制。
因此，控制装置400的CPU 401可以通过向驱动器361发送角度命令值来控制机器人手300握持和释放工件W。另外，控制装置400的CPU401可以通过向驱动器361发送力命令值来控制机器人手300握持工件W的力。
注意，尽管在在第一实施例中描述HDD 404用作存储程序411的非暂时性计算机可读记录介质的情况，但是构造不限于此。可以将程序411记录在任何记录介质中，只要该记录介质是非暂时性计算机可读记录介质即可。例如，ROM 402、记录盘412、外部存储设备503等都可以用作存储程序411的记录介质。记录介质的具体示例包括软盘、硬盘、光盘、磁光盘、CD-ROM、CD-R、磁带、非易失性存储器及ROM。
图3A是图示第一实施例中机器人110与操作者A之间的协作工作的示意图。操作者A是用户。如图3A所图示，协作工作的示例包括将工件W从机器人110递交给操作者A的操作。当将工件W从机器人110递交给操作者A时，优选的是，机器人110在操作者A牢靠地支撑工件W的状态下释放工件W。这是因为特别是在工件W是重物的情况下，当机器人110释放工件W时，工件W的所有重量都加在操作者A上，因此操作者A需要为该重量做好准备。
当将工件W从机器人110递交给操作者A时，机器人臂200维持预定姿势P0。预定姿势P0是将工件W递交给操作者A的姿势。例如，预定姿势P0是机器人手300在重力方向G上低于用作机器人臂200的远端的连杆216的姿势，即，手指302在重力方向G上低于手主体301的姿势。
图3B是图3A所图示的机器人110中的机器人手300的附近的放大的示意图。由于机器人手300的重量和工件W的重量，力Fz沿重力方向G作用在机器人手300上，即，作用在机器人臂200的连杆216上。重力方向G和γ轴延伸的方向彼此平行。机器人手300可在绕轴线C6的旋转方向R6旋转。绕轴线C6的旋转方向R6与绕γ轴的旋转方向Rγ相同。而且，旋转方向R6上的扭矩τ6与旋转方向Rγ上的扭矩τγ相同。旋转方向R6，即旋转方向Rγ用作预定方向。
在第一实施例中，控制装置400在检测到操作者A扭转工件W时，使机器人手300释放工件W。扭转工件W意味着对工件W施加等于或大于阈值的绕γ轴的扭矩，并且包括机器人手300由于机器人臂200的位置控制而未旋转的情况。
在工件W为重物的情况下，如图3A所图示，操作者A用双手支撑工件W。由于操作者A正使用双手，因此，操作者A难以另外操作按钮。在第一实施例中，操作者A可以通过扭转工件W，通知控制装置400操作者A已经准备好支撑工件W以接收工件W。
图4是用于描述根据第一实施例的控制装置的功能的框图。图2中图示的CPU 401执行程序411，因此用作图4中图示的检测部420和操作控制器430。要注意，尽管将描述检测部420和操作控制器430的功能由单个CPU 401实现的情况，但检测部420和操作控制器430的功能可以由多个CPU实现。另外，虽然将描述CPU 401用软件实现检测部420和操作控制器430的功能的情况，但检测部420和操作控制器430可以由电路构造即硬件构造来实现。另外，图4是用于描述控制流程的图，并且省略了对驱动器261至266和361的图示。检测部420包括力检测部421和姿势检测部422。
姿势检测部422获得作为编码器281至286的检测结果的旋转角度θ1至θ6的信息。姿势检测部422根据旋转角度θ1至θ6的信息和机器人110的尺寸信息，检测机器人臂200的姿势P。在第一实施例中，机器人臂200的姿势P的检测涉及计算。例如，该计算包括机器人正向运动学的计算。要注意，机器人110的尺寸信息预先登记在图2所图示的HDD 404中。
力检测部421获得作为扭矩传感器291至296的检测结果的扭矩τ1至τ6的信息和机器人臂200的姿势P的信息。力检测部421根据扭矩τ1至τ6的信息、姿势P的信息以及机器人110的各个部分的重量的信息，检测作用在机器人手300上的力F。在第一实施例中，力F的检测涉及计算。力F是αβγ坐标系中的六维力矢量，并且包括在各轴α、β和γ上的三个平移力Fα、Fβ和Fγ，以及绕各轴α、β和γ的三个旋转力，即三个扭矩τα、τβ和τγ。要注意，机器人110的各个部的重量信息被预先登记在图2中图示的HDD 404中。
力检测部421基于力F的信息，检测作用在机器人手300上的在重力方向G上的力Fz。要注意，如果将机器人臂200控制在预定姿势P0，则在重力方向G上的力Fz为力Fγ。当机器人臂200处于预定姿势P0时，如果不对机器人110施加外力，则除力Fz以外的其他力为0。
检测部420将机器人臂200的姿势P的信息、作用于机器人手300的扭矩τγ的信息、以及作用于机器人手300的在重力方向G上的力Fz的信息输出到操作控制器430。
图5是根据第一实施例的控制方法的流程图。CPU 401执行程序411，因此用作图4中图示的检测部420和操作控制器430以执行图5中图示的控制方法的步骤S101至S109。
在步骤S101中，操作控制器430控制电机371以使机器人手300握持工件W。
接着，在步骤S102中，操作控制器430控制机器人臂200的电机271至276，使得在机器人手300正握持工件W的状态下机器人臂200的姿势是用作目标姿势的预定姿势P0。根据该位置控制，机器人臂200被定位在预定姿势P0，然后维持预定姿势P0。而且，即使向机器人110上施加外力，由于位置控制，机器人臂200也会抵抗外力而维持预定姿势P0。如图3A所图示，预定姿势P0是将工件W递交给操作者A的姿势。预定姿势P0的信息预先设置在HDD 404中。作为步骤S102的该处理的结果，维持机器人臂200静止在预定姿势P0。作为维持机器人臂200静止在预定姿势P0的结果，即，作为将机器人臂200暂时停止在预定姿势P0的结果，操作者A能够识别出：操作者A可以从机器人110接收工件W。
在步骤S103中，检测部420检测作用在机器人手300上的在重力方向G上的力Fz。在此步骤S103中，在步骤S102中操作控制器430将机器人臂200控制至预定姿势P0之后，检测部420检测在机器人手300正握持工件W的状态下的力Fz。操作控制器430从检测部420获得力Fz的信息。这里，在时间t的力Fz称为力Fz(t)。在第一实施例中，检测部420在预定的周期Δt检测力Fz。即，操作控制器430在每次经过预定周期Δt时，从检测部420获得力Fz的信息。
在步骤S104中，操作控制器430将力Fz(t)与力Fz(t-Δt)进行比较。例如，操作控制器430确定Fz(t)-Fz(t-Δt)<0是否成立。力Fz(t-Δt)是在力Fz(t)之前的最后一个周期中获得的力Fz。即，操作控制器430确定重力方向G上的力Fz是否从将机器人臂200控制在预定姿势P0的状态减小。在操作者A从下方支撑工件W时检测到的力Fz小于在机器人臂200停止在预定姿势P0时检测到的力Fz。即，在步骤S104中，操作控制器430确定操作者A是否正在支撑工件W。
在Fz(t)-Fz(t-Δt)≥0成立的情况下，即，在力Fz没有减小的情况下并且步骤S104的结果为“否”的情况下，操作者A没有充分支撑工件W，因此操作控制器430返回到步骤S103的处理。
在Fz(t)-Fz(t-Δt)<0成立的情况下，即，在力Fz已减小且步骤S104的结果为“是”的情况下，在步骤S105中操作控制器430开始计数时间。
在步骤S106中，操作控制器430确定从开始时间计数起是否经过了预定的时间，并且在经过了预定的时间的情况下，即在步骤S106的结果为“是”的情况下，操作控制器430返回到步骤S103的处理。
在未经过预定时间的情况下，即，在步骤S106的结果为“否”的情况下，在步骤S107中，检测部420检测作用于机器人手300的在旋转方向Rγ上的扭矩τγ。在该步骤S106中，机器人手300正握持工件W。操作控制器430从检测部420获得扭矩τγ的信息。检测部420以预定周期Δt检测扭矩τγ。即，操作控制器430在每次经过预定周期Δt时，从检测部420获得扭矩τγ的信息。
在步骤S108中，操作控制器430确定扭矩τγ是否超过用作预定值的阈值TH。阈值TH是在HDD 404中预先设置的值。
在步骤S108中，操作控制器430确定操作者A是否扭转了机器人手300握持的工件W。在第一实施例中，在步骤S102中操作控制器430控制机器人臂200，使得机器人臂200维持预定姿势P0。因此，即使操作者A扭转工件W，即，即使将扭矩τγ施加于机器人手300，机器人臂200的姿势也维持预定姿势P0。
在扭矩τγ没有超过阈值TH的情况下，即，在τγ≤TH成立且步骤S108的结果为“否”的情况下，操作控制器430返回到步骤S106的处理。在经过了预定时间而扭矩τγ没有超过阈值TH的情况下，即，在步骤S106的结果为“是”的情况下，操作控制器430返回到步骤S103的处理。即，如果操作者A在一定时间内没有扭转工件W，则处理返回到步骤S103。
在扭矩τγ超过阈值TH的情况下，即，在τγ>TH成立且步骤S108的结果为“是”的情况下，在步骤S109中操作控制器430控制机器人手300的电机371，使得机器人手300释放工件W。从步骤S105到步骤S109的一系列操作用作控制处理。作为控制处理，操作控制器430基于扭矩τ控制机器人手300以释放工件W。此外，在步骤S102至S109，操作控制器430通过位置控制来控制机器人臂200。
如上所述，通过操作者A在支撑工件W的同时仅进行扭转机器人手300的简单操作，就可以将工件W从机器人手300释放。因此，即使在操作者A无法使用任何一只手的情况下，操作者A也可以容易地向控制装置400通知操作者A已经准备好接收工件W，而无需进行诸如按下按钮等操作。通过使用由操作者A对工件W的操作作为打开机器人手300的触发，控制装置400可以可靠地将工件W从机器人100递交给操作者A。另外，由于响应于操作者A的操作来进行递交工件W的操作，因此不必提供附加的等待时间，因此能够缩短递交工件W的操作的节拍时间。
第二实施例
接下来，将描述第二实施例。图6是根据第二实施例的机器人装置100A的说明图。在上述第一实施例中，已经描述了控制装置400通过使用并入机器人臂200中的扭矩传感器291至296来检测作用在机器人手300上的力的情况。在第二实施例中，机器人臂200A包括六轴力传感器290A而不是扭矩传感器。机器人臂200A的其他元件与第一实施例的机器人臂200的元件基本相同，因此将省略其描述。
力传感器290A固定在连杆216上。即，力传感器290A布置在机器人手300的手主体301与连杆216之间。力传感器290A是支撑机器人手300的传感器，并输出与作用在机器人手300上的与在三个轴方向上的平移力和绕这三个轴的旋转力相对应的信号。这三个轴是α轴、β轴和γ轴。在第二实施例中，控制装置400通过使用力传感器290A检测作用在机器人手300上的力。
图7是用于描述根据第二实施例的控制装置400的功能的框图。图2中图示的CPU401执行程序411，并因此用作图7中图示的检测部420A和操作控制器430。要注意，尽管将描述检测部420A和操作控制器430的功能由单个CPU 401实现的情况，但检测部420A和操作控制器430的功能可以由多个CPU实现。另外，尽管将描述CPU 401用软件实现检测部420A和操作控制器430的功能的情况，但检测部420A和操作控制器430可以由电路构造即硬件构造来实现。另外，图7是用于描述控制的流程的图，省略了对驱动器的图示。检测部420A包括力检测部421A和姿势检测部422。
如第一实施例所述，姿势检测部422检测机器人臂200A的姿势P。力检测部421A基于来自力传感器290A的信号检测力F。在第二实施例中，力F的检测涉及计算。力F是αβγ坐标系中的六维力矢量，并且包括在各轴α、β、γ上的三个平移力Fα、Fβ、Fγ，以及绕各轴α、β、γ的三个旋转力，即三个扭矩τα、τβ、τγ。
力检测部421A根据力F的信息，检测作用在机器人手300上的在重力方向G上的力Fz。要注意，如果将机器人臂200A控制在预定姿势P0，则在重力方向G上的力Fz为力Fγ。当机器人臂200A处于预定姿势P0时，如果没有外力施加到机器人110A上，则力Fz以外的其他力为0。
检测部420A将机器人臂200A的姿势P的信息、作用于机器人手300的扭矩τγ的信息、作用于机器人手300的在重力方向G上的力Fz的信息输出到操作控制器430。
操作控制器430和检测部420A执行在第一实施例中描述的图5所图示的控制方法。因此，同样在第二实施例中，通过图3A所图示的操作者A在支撑工件W的同时仅进行扭转机器人手300的简单操作，就可以将工件W从机器人手300释放。因此，即使在操作者A无法使用任何一只手的情况下，操作者A也可以容易地向控制装置400通知操作者A已经准备好接收工件W，而无需进行诸如按下按钮等操作。通过使用由操作者A对工件W的操作作为打开机器人手300的触发，控制装置400能够可靠地将工件W从机器人110A递交给操作者A。另外，由于响应于操作者A的操作来进行递交工件W的操作，因此不必提供附加的等待时间，因此能够缩短递交工件W的操作的节拍时间。
第三实施例
接下来，将描述第三实施例。图8是根据第三实施例的控制方法的流程图。在第三实施例中，机器人装置的构造与第一实施例中的构造相同，而控制装置对机器人的控制方法不同。因此，在第三实施例的描述中，参照图1至图4，适当省略对装置构造的描述。另外，在图8中图示的流程图中，将省略对进行了与图5图示的流程图的步骤中的处理基本相同的处理的步骤的描述。
在图2中图示的并用作控制器的示例的CPU 401执行程序411，并因此用作图4中图示的检测部420和操作控制器430。在图8中，步骤S201至S204的处理与图5图示的步骤S101至S104的处理相同。
在第三实施例中，在步骤S205中，操作控制器430将机器人臂200的控制从位置控制切换到力控制。在步骤S205中，操作控制器430将与机器人臂200的关节J6对应的扭矩命令值设置为作为足够小值的值τC1。这使得当在图3B所图示的旋转方向Rγ上施加扭矩τγ时，机器人手300能够在施加了扭矩τγ的旋转方向Rγ上旋转。即，操作控制器430控制机器人臂200，使机器人手300根据施加到机器人手300的扭矩τγ旋转。
在图8中，步骤S206至S209的处理与图5所图示的步骤S105至S108的处理相同。要注意，在第三实施例中，值τC1等于阈值TH。
在扭矩τγ超过阈值TH的情况下，即，在τγ>TH成立且步骤S209的结果为“是”的情况下，在步骤S210中，随着旋转角度的增大，操作控制器430将对应于关节J6的扭矩命令值从值τC1增大。图9是根据第三实施例的机器人手300的旋转操作的说明图。要注意，在图9中，旋转前的机器人手300和工件W用实线指示，旋转之后的机器人手300和工件W用虚线指示。
将详细描述步骤S210的处理。操作控制器430控制机器人臂200，以便随着机器人手300根据扭矩τγ的旋转更多，而增大施加于机器人手300的在方向Rγ'上扭矩，方向Rγ'与机器人手300根据扭矩τγ的旋转方向Rγ相反。此时，随着机器人手300在旋转方向Rγ上的旋转角度增大，操作控制器430在等于或低于预设上限值τC2的范围内增大扭矩命令值。这里，在第三实施例中，满足关系τC1＜τC2。因此，当操作者对机器人手300施加旋转力时，操作控制器430可以给操作者如下印象：随着机器人手300在旋转方向Rγ上的旋转更多，逐渐变得更难以旋转机器人手300。
在机器人手300根据扭矩τγ旋转了预定角度θγ的情况下，在步骤S211中，操作控制器430控制机器人臂200，以便停止机器人手300的旋转。即，操作控制器430停止机器人臂200的关节J6的旋转。具体地，在关节J6已经旋转了预定角度θγ的情况下，操作控制器430通过将对机器人臂200的关节J6的控制从扭矩控制切换到位置控制，来停止关节J6的旋转。
根据上述步骤S210和S211的处理，特别是步骤S211，操作者可以识别出机器人手300即将释放工件W，要注意，在步骤S211中，当在机器人手300旋转了预定角度之后停止机器人手300的旋转时，操作控制器430可以控制机器人臂200，使得机器人手300快速振动。
在停止机器人手300的旋转之后，在步骤S212中，操作控制器430控制机器人手300的电机371，使得机器人手300释放工件W。从步骤S205到步骤S212的一系列处理用作控制处理。
如上所述，根据第三实施例，与第一实施例类似，通过操作者A在支撑工件W的状态下仅进行扭转机器人手300的简单操作，就可以将工件W从机器人手300释放。因此，即使在操作者A不能使用任何一只手的情况下，操作者A也可以很容易地向控制装置400通知操作者A已经准备好接收工件W，而无需执行诸如按下按钮等操作。通过使用由操作者A对工件W的操作作为打开机器人手300的触发，控制装置400可以可靠地将工件W从机器人100递交到操作者A。另外，由于响应于操作者A的操作来进行递交工件W的操作，因此不必提供附加的等待时间，因此能够缩短递交工件W的操作的节拍时间。
要注意，尽管在第三实施例中描述了机器人臂具有与第一实施例中的构造相同的构造的情况，但构造并不限于此，并且机器人臂可以具有与第二实施例中的构造相同的构造。
本发明不限于上述实施例，并且可以在本发明的技术理念范围内以多种方式变型。另外，实施例中描述的效果仅是本发明可以实现的最优选的效果的列举，并且本发明的效果不限于在实施例中描述的那些效果。
尽管在第一至第三实施例中描述了机器人臂是垂直多关节的机器人臂的情况，但是构造不限于此。机器人臂的可能示例包括各种机器人臂，例如水平多关节的机器人臂、平行连杆的机器人臂和正交机器人。
尽管在第一至第三实施例中已经描述了机器人臂的预定姿势P0是机器人手指向垂直向下的姿势的情况，但是构造不限于此。例如，机器人臂的预定姿势可以是机器人手相对于重力方向倾斜的姿势，或者是机器人手指向垂直向上的姿势。在任何姿势，都可以检测作用在机器人手上的在重力方向上的力。
尽管在第一实施例中已经描述了如图5所图示的在步骤S103中检测力Fz的情况，但构造不限于此，并且可以省略步骤S103和S104的处理。同样地，尽管在第三实施例中描述了在步骤S203中检测力Fz的情况，但构造并不限于此，并且可以省略步骤S203和S204的处理。
另外，尽管在上述各种实施例中已经描述了由控制装置400构成接口装置的情况，但是构造不限于此。例如，接口装置可以由合并了微计算机的末端执行器构成，该微计算机包括能够实现上述各种实施例的CPU。在这种情况下，可向微计算机输入响应于操作者对末端执行器施加的扭矩而释放工件的命令。
另外，尽管在上述各种实施例中已经作为示例描述了将工件从机器人装置100递交给操作者的情况，但这种工件的递交可以是制造产品的处理的一部分。例如，制造产品的处理可以是使机器人装置100握持第一构件并使机器人装置100将第一构件安装在第二构件上的处理。在制造产品的处理中，要从机器人装置100递交给操作者的工件可以是已制造的产品。另外，从机器人装置100递交给操作者的工件可以是用于产品的制造的构件，例如，第一构件或第二构件。
另外，上述各种实施例适用于能够基于配设在控制装置中的存储设备中存储的信息，自动地进行拉伸/压缩、弯折/延展、垂直移动、水平移动或枢转移动或这些操作的组合的机器。
其它实施例
还可以通过读出并执行记录在存储介质(也可更完整地称为“非暂时性计算机可读存储介质”)上的计算机可执行指令(例如，一个或更多个程序)以执行上述实施例中的一个或更多个的功能、并且/或者包括用于执行上述实施例中的一个或更多个的功能的一个或更多个电路(例如，专用集成电路(ASIC))的系统或装置的计算机，来实现本公开的实施例，并且，可以通过由系统或装置的计算机例如读出并执行来自存储介质的计算机可执行指令以执行上述实施例中的一个或更多个的功能、并且/或者控制一个或更多个电路执行上述实施例中的一个或更多个的功能而执行的方法，来实现本公开的实施例。计算机可以包括一个或更多个处理器(例如，中央处理单元(CPU)、微处理单元(MPU))并且可以包括由单独的计算机或单独的处理器组成的网络，以读取和执行计算机可执行指令。计算机可执行指令可以例如从网络或存储介质被供给计算机。存储介质可以包括例如硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、分布式计算系统的存储器、光盘(诸如压缩光盘(CD)、数字通用光盘(DVD)或蓝光光盘(BD)TM)、闪存设备、存储卡等中的一者或更多。
本发明的实施例还可以通过如下的方法来实现，即，通过网络或者各种存储介质将执行上述实施例的功能的软件(程序)提供给系统或装置，该系统或装置的计算机或是中央处理单元(CPU)、微处理单元(MPU)读出并执行程序的方法。
虽然参照示例性实施例描述了本发明，但是应当理解，本发明不限于所公开的示例性实施例。应当对所附权利要求的范围给予最宽的解释，以使其涵盖所有这些变型以及等同的结构和功能。

Claims (17)

1.一种机器人装置，所述机器人装置包括：
机器人臂；
末端执行器，其被配设在机器人臂中并被构造为握持工件；以及
控制器，其被构造为进行用于控制末端执行器以释放工件的控制处理，
其中，在由于用户支撑正被末端执行器握持的工件而使从工件作用在末端执行器上的重力方向上的力减小并且获得由试图改变工件的姿势的用户施加到工件的力的情况下，所述控制器进行所述控制处理。
2.根据权利要求1所述的机器人装置，其中，由试图改变工件的姿势的用户施加到工件的力是经由工件作用在末端执行器上的扭矩，并且
其中，在重力方向上的力减小并且扭矩超过预定值的情况下，所述控制器进行所述控制处理。
3.根据权利要求1所述的机器人装置，其中，由试图改变工件的姿势的用户施加到工件的力通过在用户支撑工件的同时用户对末端执行器进行扭转操作而作用在末端执行器上。
4.根据权利要求2所述的机器人装置，其中，在所述控制处理中，控制器控制机器人臂，使得即使在扭矩作用在握持工件的末端执行器上的情况下机器人臂也能维持预定姿势。
5.根据权利要求2所述的机器人装置，其中，在所述控制处理中，控制器控制机器人臂，使得末端执行器根据作用在末端执行器上的扭矩旋转。
6.根据权利要求5所述的机器人装置，其中，在所述控制处理中，控制器控制机器人臂，使得随着末端执行器根据第一扭矩而旋转，施加到末端执行器的在与末端执行器的根据第一扭矩的旋转方向相反的方向上的第二扭矩增大。
7.根据权利要求5所述的机器人装置，其中，在所述控制处理中，在末端执行器根据第一扭矩旋转了预定角度的情况下，控制器控制机器人臂以停止末端执行器的旋转。
8.根据权利要求7所述的机器人装置，其中，在所述控制处理中，控制器控制末端执行器以在末端执行器的旋转停止之后释放工件。
9.根据权利要求2所述的机器人装置，
其中，机器人臂包括被构造为输出与扭矩相对应的信号的传感器，并且
其中，控制器基于从所述传感器输出的信号获得扭矩的信息。
10.根据权利要求1所述的机器人装置，
其中，机器人臂包括多个关节和多个传感器，所述多个传感器各自与所述多个关节中的一个相对应，
其中，所述多个传感器各自被构造为输出与作用在所述多个关节中的一个对应关节上的扭矩相对应的信号，以及
其中，控制器基于从所述多个传感器输出的信号获得在重力方向上的力的信息。
11.根据权利要求1所述的机器人装置，
其中，机器人臂包括，被构造为支撑末端执行器并输出与作用在末端执行器上的三个轴的平移力和绕三个轴的旋转力相对应的信号的传感器，并且
其中，控制器基于从所述传感器输出的信号获得在重力方向上的力的信息。
12.一种制造方法，其通过使用根据权利要求1至11中的任一项所述的机器人装置来制造产品。
13.一种接口装置，其被构造为向握持工件的末端执行器发送释放工件的命令，其中，在由于用户支撑正被末端执行器握持的工件而使从工件作用在末端执行器上的重力方向上的力减小并且获得由试图改变工件的姿势的用户施加到工件的力的情况下来发送所述命令。
14.一种控制装置，其被构造为在由于用户支撑正被末端执行器握持的工件而使从工件作用在末端执行器上的重力方向上的力减小并且获得由试图改变作用在末端执行器上的工件的姿势的用户施加到工件的力的情况下，控制握持工件的末端执行器，以释放工件。
15.一种末端执行器，其被构造为握持工件，其中，在由于用户支撑正被末端执行器握持的工件而使从工件作用在末端执行器上的重力方向上的力减小并且获得由试图改变工件的姿势的用户施加到工件的力的情况下，释放工件。
16.一种控制方法，其用于控制末端执行器，所述末端执行器配设在机器人臂中并被构造为握持工件，所述控制方法包括：
使所述末端执行器握持工件；以及
在由于用户支撑正被末端执行器握持的工件而使从工件作用在末端执行器上的重力方向上的力减小并且获得由试图改变工件的姿势的用户施加到工件的力的情况下，控制所述末端执行器以释放工件。
17.一种非暂时性计算机可读记录介质，其存储有用于使计算机执行根据权利要求16所述的控制方法的程序。
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