CN116061152A - 机器人及其控制方法、制造物品的方法及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机器人及其控制方法、制造物品的方法及存储介质。本发明公开了一种机器人，其包括：第一连杆；驱动设备，其被构造为使第一连杆转动；传送构件，其被构造为传送驱动设备的转动；第一止动器，其配设在第一连杆上；以及第二止动器，其配设在传送构件上，其中，第一止动器和第二止动器通过第一连杆和传送构件之间的相对移动而彼此接触。

Description

机器人及其控制方法、制造物品的方法及存储介质

技术领域

本公开涉及机器人。

背景技术

如下的机器人最近引起了人们的关注，该机器人包括与关节结合操作的连杆，并且具有这样的构造：其中用于获取关于施加在各连杆上的力的信息的传感器被定位在各连杆中，以基于该力信息进行控制处理。特别地，用于获取作为力信息的扭矩信息的扭矩传感器被定位在各连杆中，从而便于控制在机器人的各连杆中产生的力，以及控制由定位在机器人顶端的末端执行器(end effector)施加到各个零件的负荷或力。然而，如果在使用机器人执行工作期间或在执行机器人示教工作期间，机器人错误地沿非预期的方向运行，那么机器人可能与外围装置碰撞，并且机器人和外围装置可能被损坏。为了解决这样的问题，日本特开第2019-166579号公报讨论了一种技术，其中用于机械地限制机器人的各关节的可移动范围的止动器被定位在各关节中，并且止动器的位置被任意改变以限制各关节的可移动范围。即使在机器人错误地沿非预期方向运行的情况下，这种构造也有助于降低机器人与外围装置碰撞的风险，并且也有助于降低损坏机器人和外围装置的风险。

发明内容

根据本公开的方面，机器人包括：第一连杆；驱动设备，其被构造为使所述第一连杆转动；传送构件，其被构造为传送所述驱动设备的转动；第一止动器，其配设在所述第一连杆上；以及第二止动器，其配设在所述传送构件上，其中，所述第一止动器和所述第二止动器通过所述第一连杆与所述传送构件之间的相对移动而彼此接触。

本公开的进一步特征将由以下参照附图对示例性实施例的描述变得明显。

附图说明

图1示出了根据第一示例性实施例的机器人系统的示意性构造。

图2是示出根据第一示例性实施例的机器人系统的控制框图。

图3是示出根据第一示例性实施例的连杆和基部的示意图。

图4是根据第一示例性实施例的扭矩传感器的截面图。

图5A和图5B是分别示出根据第一示例性实施例的连杆与基部之间的详细连接关系的分解图和装配图。

图6A和图6B是分别示出根据第一示例性实施例的变型例的连杆与基部之间的详细连接关系的分解图和装配图。

图7A至图7H分别示出了根据第一示例性实施例的变型例的止动器和可动部件的操作。

图8A和图8B是分别示出根据第二示例性实施例的连杆与基部之间的详细连接关系的分解图和装配图。

图9A和图9B是分别示出根据第三示例性实施例的连杆与基部之间的详细连接关系的分解图和装配图。

图10示出了根据第三示例性实施例的止动器的详细构造。

图11A和图11B是分别示出根据第四示例性实施例的连杆与基部之间的详细连接关系的分解图和装配图。

图12A和图12B是分别示出根据第五示例性实施例的连杆与基部之间的详细连接关系的分解图和装配图。

图13是示出根据第五示例性实施例的驱动设备的控制框图。

图14是根据第五示例性实施例的控制流程图。

图15是根据第六示例性实施例的控制流程图。

图16A和图16B是分别示出根据第七示例性实施例的连杆与基部之间的详细连接关系的分解图和装配图。

图17A至图17H分别示出了根据第七示例性实施例的止动器和可动部件的操作。

图18示出了在根据第八示例性实施例的监视器的显示单元上显示的设置画面。

具体实施方式

在日本特开第2019-166579号公报中讨论的技术中，取决于当机器人臂(连杆)和止动器彼此碰撞时产生的冲击力的大小，不能通过与机器人臂(连杆)接触的止动器充分减小机器人臂(连杆)的驱动力。特别地，诸如扭矩传感器的用于检测力的传感器被构造为在一定程度上可变形，使得传感器能够检测力。因此，如果没有充分减小的冲击力被传送到配设在机器人臂(连杆)中的诸如扭矩传感器的用于检测力的传感器，则扭矩传感器会变形超过容许的变形范围，并且会被损坏。

鉴于上述问题，本公开的各方面提供了在机器人通过机械止动器停止时降低损坏用于检测力的传感器的风险。

下面将参照附图中示出的示例来描述本公开的示例性实施例。

下面的示例性实施例仅仅是示例。例如，在不脱离本公开的范围的情况下，本领域的技术人员可以适当地改变详细的构造。示例性实施例中给出的数值是用于参考的数值，而不是限制本公开的数值。在附图中，箭头X、Y和Z表示机器人系统的整个坐标系。一般来说，XYZ三维坐标系统表示整个安装环境的世界坐标系。此外，根据需要，取决于控制处理等，可以使用局部坐标系来表示机器人手、指部、关节等的位置。

图1示出了根据第一示例性实施例的机器人系统1000的示意性构造。如图1所示，机器人系统1000包括构造为铰接式机器人的机器人臂主体200、控制机器人臂主体200的控制设备300以及外部输入设备400。

根据本示例性实施例的机器人臂主体200是六轴铰接式臂。机器人臂主体200包括基部210和六个连杆201至206。连杆201至206分别通过六个驱动设备231至236沿由图1中的各箭头指示的方向围绕关节轴A1至A6转动驱动。驱动设备231至236各自包括电机和减速器，所述减速器对来自电机的输出进行减速。在本示例性实施例中，使用波齿轮减速器。换句话说，在驱动设备231至236中配设的各自的电机用作产生驱动力的驱动源，该驱动力用于使与关节联接的连杆201至206相对于彼此移位。

电机分别包含编码器211至216，以检测相应电机的转动角度。

作为用于检测力信息的传感器的扭矩传感器221至226分别配设在驱动设备231至236的输出端与跟输出端一起转动的连杆201至206之间。扭矩传感器221至226各自包括要在下面描述的结构和用于检测所述结构的相对移动量的光学编码器。在驱动机器人臂主体200的各关节期间，由光学编码器检测与机器人臂主体200的连杆的相对位移相关联的、扭矩传感器221至226的结构的相对移动量。

如图1所示，机器人臂主体200的连杆201用轴承(未示出)连接到基部210，使得连杆201可以通过图1所示的驱动设备231与扭矩传感器221一起转动。驱动设备231在从初始方位起的箭头所指示的方向上具有可移动范围。机器人臂主体200的连杆202用轴承(未示出)连接到连杆201上，使得连杆202可以通过图1中所示的驱动设备232与扭矩传感器222一起转动。驱动设备232在从初始方位起的箭头方向上具有可移动范围。

机器人臂主体200的连杆203用轴承(未示出)连接到连杆202，使得连杆203可以通过图1中所示的驱动设备233与扭矩传感器223一起转动。驱动设备233在从初始方位起的箭头方向上具有可移动范围。机器人臂主体200的连杆204用轴承(未示出)连接到连杆203，使得连杆204可以通过图1中所示的驱动设备234与扭矩传感器224一起转动。驱动设备234在从初始方位起的箭头方向上具有可移动范围。

机器人臂主体200的连杆205用轴承(未示出)连接到连杆204，使得连杆205可以通过图1中所示的驱动设备235与扭矩传感器225一起转动。驱动设备235在从初始方位起的箭头方向上具有可移动范围。机器人臂主体200的连杆206用轴承(未示出)连接到连杆205，使得连杆206可以通过图1中所示的驱动设备236与扭矩传感器226一起转动。驱动设备236在从初始方位起的箭头方向上具有可移动范围。

机器人臂主体200的连杆206的顶端与诸如(电力驱动)手或(气动驱动)空气手的末端执行器主体连接，所述末端执行器主体用于生产线上的装配工作或转移工作。该末端执行器主体可以使用(半)紧固单元(未示出)安装，诸如拧在连杆206上，或者可以使用诸如闩锁(棘轮)的附接/拆卸单元(未示出)安装。特别地，在末端执行器主体可拆卸地安装的情况下，可以设想如下方法，其中通过控制机器人臂主体200而由机器人臂主体200本身的操作来拆卸或替换被定位在供应位置(未示出)的末端执行器主体。

在本示例性实施例中，机器人臂主体200的末端对应于连杆206和/或末端执行器主体。当末端执行器主体正在握持物体时，末端执行器主体和正由末端执行器主体握持的物体(例如，零件或工具)被称为机器人臂主体200的末端。换句话说，机器人臂主体200的末端对应于连杆206和/或末端执行器主体，无论末端执行器主体是否正在握持物体。

外部输入设备400配设有操作单元，该操作单元包括用于例如改变机器人臂主体200的各关节的方位(位置或角度)或移动机器人臂主体200的末端的操作键。当在外部输入设备400的操作单元上进行任何操作时，控制设备300根据外部输入设备400的操作，将信号发送给各关节的驱动设备231至236，以控制机器人臂主体200的操作。在这种情况下，控制设备300执行包括要在下面描述的控制程序的机器人控制程序，以控制机器人臂主体200的各单元。

上述构造使得机器人臂主体200能够使连杆206和/或末端执行器主体操作到任何位置并进行期望的操作。例如，可以将预定工件和另一工件用作材料，并且可以将预定工件和其他工件组装来将组装工件制造为产品。以这样的方式，可以使用机器人臂主体200制造物品。虽然本示例性实施例示出了通过使用机器人臂主体200组装工件来制造物品的示例，但本公开不限于此示例。例如，可以通过使用机器人臂主体200上配设的工具(诸如切割工具或抛光工具)来加工工件而制造物品。

图2是示出图1中所示出的机器人系统1000的控制系统的详细构造的框图。控制设备300由计算机组成，并且包括作为处理器的中央处理单元(CPU)301。控制设备300还包括：作为存储单元的只读存储器(ROM)302、随机存取存储器(RAM)303、硬盘驱动器(HDD)304以及记录盘驱动器305。控制设备300还包括：接口306、接口307、接口308和接口309，以及与各装置建立通信的总线311。CPU 301、ROM 302、RAM 303以及接口306至接口309经由总线311彼此可通信地连接。

RAM 303用于临时存储数据，诸如基于外部输入设备400的操作而输入的示教要点和控制命令。ROM 302存储用于使CPU 301执行各种算术处理的诸如基本输入/输出系统(BIOS)的基本程序330。CPU 301基于HDD 304上记录(存储)的控制程序执行各种算术处理。HDD 304是存储单元，其存储诸如由CPU 301进行的算术处理的结果的各种数据。记录盘驱动器305可以读出记录在记录盘331上的各种数据、控制程序等。接口307和接口308与监视器411(在其上显示各种图像)和外部存储设备412(诸如可重写的非易失性存储器或外部HDD)连接。

外部输入设备400可以是例如诸如示教器(TP)的操作设备，但也可以是被构造为编辑机器人程序的另一计算机装置(个人计算机(PC)或服务器)。外部输入设备400可以经由有线或无线通信连接单元连接到控制设备300，并包括用于机器人操作、状态显示等的用户界面功能。从外部输入设备400输入的各关节的目标关节角度经由接口306和总线311输出到CPU 301。

CPU 301接收例如由外部输入设备400从接口306输入的示教要点数据。进一步地，CPU 301可以基于从外部输入设备400输入的示教要点数据生成机器人臂主体200的各个轴的轨迹，并且可以经由接口309使用臂电机驱动器230将生成的轨迹发送到驱动设备231至236。CPU 301以预定的时间间隔经由总线311和接口309向臂电机驱动器230输出指示各驱动设备231至236中的电机的转动角度的控制量的驱动命令数据。

臂电机驱动器230基于从CPU 301接收的驱动命令计算要输出到各驱动设备231至236中的电机的电流量，并向各电机提供电流以控制各关节的关节角度。来自编码器211至216和扭矩传感器221至226的检测信号经由接口309和总线311被输出到CPU 301。具体地，CPU 301对各驱动设备231至236中的电机执行反馈控制，使得经由臂电机驱动器230将由编码器211至216检测到的各关节的关节角度的当前值设置为目标关节角度值。类似地，CPU301执行各电机的反馈控制，使得由扭矩传感器221至226检测的各关节的扭矩的当前值可以被设置为目标扭矩值。虽然在本示例性实施例中使用了单个臂电机驱动器230，但是驱动设备231至236可以配设有各自的臂电机驱动器230。

可以通过将来自扭矩传感器221至226的输出返回到控制设备300并在驱动设备231至236的驱动中反馈所述输出，来控制在驱动操作期间施加到各连杆201至206的扭矩。此外，可以通过基于对来自扭矩传感器221至226的检测值的计算来获取在机器人臂主体200的连杆206中产生的力，并且可以进行对施加到要组装零件上的负荷的反馈控制。

在使用机器人手主体作为末端执行器主体(未示出)的情况下，控制设备300还可以经由接口和手电机驱动器与手电机(未示出)连接。手电机驱动器基于从CPU 301接收到的驱动命令计算要输出到手电机的电流量，并向手电机提供电流以控制手电机的速度。此外，来自手电机的编码器的脉冲信号经由接口和总线311输出到CPU 301。具体地，CPU 301经由手电机驱动器执行手电机的反馈控制，使得由编码器检测到的手电机的速度的当前值被设置为目标速度值。

图3示意性示出了机器人臂主体200的基部210和连杆201之间的连接关系。为了简化描述，将基部210和连杆201之间的连接关系作为示例来描述。然而，其他关节也具有类似的连接关系。如图3所示，驱动设备231配设在基部210上，并使连杆201能够围绕轴A1转动。驱动设备231被紧固在基部210上。

驱动法兰241被定位在扭矩传感器221与驱动设备231的减速器的输出轴之间，该扭矩传感器221被定位在连杆201上。驱动法兰241作为将减速器输出轴的操作传送到连杆201的传送构件进行操作。扭矩传感器221的一端被紧固在驱动法兰241上，扭矩传感器221的另一端被紧固在连杆201上。扭矩传感器221包括要在下面描述的结构和用于检测所述结构的相对移动量的光学编码器。当连杆201由驱动设备231驱动时，由光学编码器检测跟驱动法兰241与连杆201之间的相对位移相关联的、扭矩传感器221的结构的相对移动量，并且基于相对移动量检测扭矩。

图4是根据本示例性实施例的扭矩传感器221的截面图。为了简化描述，将扭矩传感器221描述为示例。然而，其他关节中的其他扭矩传感器也具有类似的连接关系。如图4所示，扭矩传感器221包括圆柱形的第一固定构件511、第二固定构件512、联接构件513以及光学编码器514。光学编码器514被定位成以轴A1为中心面对扭矩传感器221的圆周。

第一固定构件511和第二固定构件512与被定位在扭矩传感器221的圆周上的联接构件513联接，使得第一固定构件511和第二固定构件512可以相对于彼此移动。在本示例性实施例中，第一固定构件511、第二固定构件512和联接构件513由同一材料一体形成。第一固定构件511被紧固在驱动法兰241上，而第二固定构件512被紧固在连杆201上。第一固定构件511配设有支索(stay)构件515。支索构件515作为支撑下面要描述的光学编码器514的检测头521的支撑构件操作。支索构件515被固定到第一固定构件511上。

联接构件513形成为肋状构件，其联接第二固定构件512和环状的第一固定构件511。联接构件513被布置成在第一固定构件511和第二固定构件512之间形成围绕轴线A2的圆。使用预定材料形成扭矩传感器221的各部分，该预定材料具有取决于预期的扭矩检测范围、所需的分辨率等的弹性模量。预定材料的示例包括树脂和金属(钢、不锈钢等)。此外，可以使用三维(3D)打印机来制造第一固定构件511、第二固定构件512和联接构件513。具体地，可以通过基于这些构件的设计数据(例如，计算机辅助设计(CAD)数据)为3D打印机创建切片数据并将数据输入到已知的3D打印机，来制造第一固定构件511、第二固定构件512和联接构件513。在本示例性实施例中，使用相同的材料形成构成扭矩传感器222的第一固定构件511、第二固定构件512和联接构件513，但是也可以使用不同的材料形成这些构件。

光学编码器514包括用作检测部分的检测头521和用作被检测部分的标尺522。检测头521配设在支索构件515上，并且标尺522配设在第二固定构件512上。标尺522固定到第一固定构件511和第二固定构件512中的各个，并且检测头521固定到支索构件515。

标尺522是反射式标尺，并且具有格子状的光学图案531。该光学图案531由例如Al和Cr形成。检测头521是反射式检测头，并且包括发光元件541和光接收元件542。支索构件515配设有开口516，以用来自检测头521的发光元件541的光照射光学图案531。该照射空间用密封构件517密封，以防止照射空间内的污染，并配设有用于向发光元件541提供电力的布线518。检测头521用来自发光元件541的光照射标尺522，并且光接收元件542接收从标尺522的光学图案531反射的光。

在本示例性实施例中，检测头521配设在第一固定构件511上，并且标尺522配设在第二固定构件512上。然而，检测头521可以配设在第二固定构件512上，并且标尺522可以配设在第一固定构件511上。检测头521可以配设在第一固定构件511和第二固定构件512中的一个上，并且标尺522可以配设在第一固定构件511和第二固定构件512中的另一个上，只要能够检测到相对移动量即可。

在这种情况下，当第一固定构件511和第二固定构件512由于围绕轴A2的扭矩作用而相对于彼此转动时，检测头521和标尺522的相对位置发生变化。此外，照射在标尺522上的光的照射位置在标尺522上移动。

在这种情况下，当照射在标尺522上的光穿过配设在标尺522上的图案531时，由检测头521的光接收元件542检测的光量发生变化。基于光量的变化，检测第一固定构件511和第二固定构件512的相对移动量。由配设在扭矩传感器221或控制设备300中的算术电路(未示出)使用灵敏度系数计算(获取)检测到的扭矩值，以将由检测头521检测到的相对移动量转换为作用在扭矩传感器221上的扭矩。

该标尺图案不限于单一的标尺图案，而是可以根据计算方法(例如，在不同的布置阶段)配设多个梯度图案。根据位置检测等所需的分辨率来确定标尺图案的间距。近年来，由于编码器的精度和分辨率的提高，也可以使用具有微米(μm)数量级的间距的标尺图案。如上所述，扭矩传感器221至226可以检测绕扭矩传感器221至226分别所定位的相应关节之一的轴的扭矩。

图5A和图5B分别示出了根据本示例性实施例的机器人臂主体200的基部210和连杆201之间的更详细的连接关系。为了简化描述，基座210和连杆201之间的连接关系被描述为示例。然而，其他关节也可以具有类似的连接关系。

图5A是分解图，而图5B是装配图。在本示例性实施例中，相对于基部210转动的连杆201可以被称为第一连杆，并且基部210可以被称为第二连杆。

如图5A和图5B所示，驱动设备231利用可转动地支撑减速器输出轴231a的壳体231b，用螺栓紧固至基部210的内侧。此外，驱动法兰241用螺栓紧固到减速器输出轴231a的表面。扭矩传感器221用螺栓紧固到驱动法兰241，而连杆201紧固到扭矩传感器221的结构。为了简化图示，没有示出用于紧固驱动法兰241和扭矩传感器221的螺栓。如图5A和图5B所示，基部210配设有止动器251，驱动法兰241配设有止动器252，并且连杆201配设有止动器253。当基部210和连杆201相对于彼此移动时，止动器252和止动器253彼此接触，从而机械地限制了可移动范围。在本示例性实施例中，止动器253可被称为第一止动器，止动器252可被称为第二止动器，并且止动器251可被称为第三止动器。

如图5A和图5B所示，驱动法兰241的止动器252配设有作为定位止动器253的空间的开口252a，连杆201的止动器253配设有凸台253a。当连杆201从图5A上方经由扭矩传感器221紧固到驱动法兰241时，止动器253被插入到止动器252的开口252a中并被紧固。通过与在扭矩传感器221沿顺时针转动和逆时针转动时的检测范围内的驱动法兰241与连杆201之间的相对位移量相对应的量，来确保当止动器253插入到开口252a中时止动器253和止动器252之间的间隙。在本示例性实施例中，在止动器252的两侧配设约1.0毫米的间隙。然而，根据需要，取决于扭矩传感器221的规格，可以改变预定间隙。因此，当扭矩传感器221在负荷在可检测范围内的情况下顺时针或逆时针转动时，止动器253和止动器252彼此不会接触。

然而，如果止动器252和止动器251彼此剧烈碰撞，并且对扭矩传感器221施加意外大的冲击负荷(预定力)，则止动器253和止动器252彼此接触。因此，如果止动器252和止动器251彼此剧烈碰撞并由此产生意外大的负荷，则可以减少通过驱动法兰241要直接传送给扭矩传感器221的所产生的意外大的负荷。这种构造防止了意外大的负荷被施加到扭矩传感器221上，从而降低损坏扭矩传感器221的风险。

扭矩传感器221以及止动器251、252和253中的各个由预定材料形成，该预定材料具有取决于预期的扭矩检测范围和所需的分辨率及强度的弹性模量和抗拉强度。预定材料的示例包括树脂和金属(钢、不锈钢等)。在本示例性实施例中，扭矩传感器221以及止动器251、252和253由相同的材料形成，但也可以由不同材料形成。

根据上述的本示例性实施例，如果止动器252和止动器251彼此剧烈碰撞并且由此产生意外大的负荷，则可以减少通过驱动法兰241要直接传送给扭矩传感器221的所产生的意外大的负荷。因此，当机器人通过机械止动器停止时，可以降低用于检测力的传感器被损坏的风险。此外，作为用于限制各关节的可移动范围的止动器251和止动器252的一部分的止动器252可以与止动器253一起用作机械止动器，以降低损坏扭矩传感器221的风险。因此，可以减少所需的机械止动器的数量，从而降低机器人的成本。

[变型例]

接下来，将详细描述本示例性实施例的变型例。虽然在上述示例性实施例中，描述了使用用于将连杆201的可移动范围限制为小于360°的机械止动器的示例，但本示例性实施例不限于该示例。例如，如果连杆201的可移动范围被限制为360°或更大，那么使用可移动的机械止动器是有效的。下面将详细描述这种构造。

图6A和图6B分别示出了根据本示例性实施例的变型例的机器人臂主体200的基部210和连杆201之间的连接关系。图6A是分解图，而图6B是装配图。如图6A所示，驱动设备231经由壳体231b用螺栓紧固到基部210，驱动法兰241用螺栓紧固到驱动设备231的输出轴231a。扭矩传感器221用螺栓紧固到驱动法兰241，连杆201用螺栓紧固到扭矩传感器221的相对表面。为了简化图示，未示出用于紧固驱动法兰241和扭矩传感器221的螺栓。

如图6A所示，用于机械地限制连杆201的可移动范围的止动器251配设在基部210的内侧。图6A示出了可动部件254与可滑动的滑动部分255分离的状态。如图6B所示，可动部件254被定位在滑动部分255上。驱动法兰241在从基部210的中心到止动器251的直径大小内配设有止动器252(以防止止动器252接触止动器251)。止动器252配设有开口252a，配设在连杆201上的止动器253被插入到开口252a中。当连杆201和驱动法兰241移动时，可动部件254与止动器252接触，可动部件254沿着滑动部分255滑动，从而使可动部件254能够与连杆201一起移动。

当可动部件254和止动器251彼此接触时，由此限制连杆201的可移动范围。

图7A至图7H分别示出了根据本示例性实施例的变型例的各止动器的操作。在图7A至图7H中，省略了连杆201和扭矩传感器221的图示，以便于说明止动器252和可动部件254中的各个的操作。实际上，在图7A至图7H中，连杆201形成在各个止动器的上方，并且止动器253被插入到止动器252中。在图纸的右下方位置示出了坐标系。

图7A示出了止动器252的初始状态。在初始状态下，可动部件254被定位在滑动部分255中，并且与止动器251的右侧相接触。驱动法兰241的止动器252被定位在与止动器251相对的位置。在驱动法兰241和止动器252从初始状态按图7B中示出的箭头所指示的顺时针转动时，止动器252和可动部件254彼此接触。进一步地，在驱动法兰241和止动器252按图7C中的箭头所指示的顺时针转动时，可动部件254和止动器252在彼此接触的同时移动。进一步地，在驱动法兰241和止动器252按图7D中的箭头所指示的顺时针转动时，可动部件254被夹在止动器251和止动器252之间，从而不再进一步转动。

在驱动法兰241和止动器252从图7D中示出的状态按由图7E中的箭头所指示的逆时针转动时，如图7F所示，止动器252和可动部件254彼此接触。进一步地，在驱动法兰241和止动器252按图7G中的箭头所指示的逆时针转动时，可动部件254和止动器252在彼此接触的同时移动。此外，在驱动法兰241和止动器252按图7H中的箭头所指示的逆时针转动时，可动部件254被夹在止动器251和止动器252之间，从而不再进一步转动。上述构造使得即使在连杆201可以转动360°或更大时也可以机械地限制操作范围。

通过与在扭矩传感器221的检测范围内的驱动法兰241和连杆201之间的相对位移量相对应的量，来确保当止动器253被插入到开口252a中时止动器253和止动器252之间的间隙。在本示例性实施例的变型例中，在止动器252的两侧上配设约1.0毫米的间隙。然而，根据需要，取决于扭矩传感器221的规格，可以改变间隙的大小。因此，当扭矩传感器221在负荷在可检测范围内的情况下顺时针或逆时针转动时，止动器253和止动器252彼此不会接触。

然而，如果止动器252和止动器251经由可动部件254彼此剧烈碰撞，并且对扭矩传感器221施加意外的冲击负荷，则止动器253和止动器252彼此接触。因此，如果止动器252和止动器251经由可动部件254彼此剧烈碰撞，并且由此产生了意外大的负荷，则可以减少通过驱动法兰241要直接传送给扭矩传感器221的所产生的意外大的负荷。这种构造防止了意外大的负荷被施加到扭矩传感器221上，从而降低损坏扭矩传感器221的风险。

根据上述变型例，即使在使用可移动的机械止动器的情况下，当止动器252和止动器251彼此剧烈碰撞并且由此产生意外大的负荷时，可以减少通过驱动法兰241要直接传送到扭矩传感器221的所产生的意外大的负荷。

相应地，当机器人通过机械止动器停止时，可以降低用于检测力的传感器被损坏的风险。此外，作为用于限制各关节的可移动范围的止动器251和止动器252的一部分的止动器252可以与止动器253一起用作机械止动器，以降低损坏扭矩传感器221的风险。因此，可以减少所需的机械止动器的数量，从而降低机器人的成本。

现在将描述第二示例性实施例。在上述第一示例性实施例中，在止动器252的开口252a中确保，与在扭矩传感器221的检测范围内的驱动法兰241和连杆201之间的相对位移量相对应的、止动器252和止动器253之间的间隙。然而，当在止动器253中确保间隙时，也可以应用这种构造。下面将详细描述这种构造。在第二示例性实施例中，下面将说明和描述与第一示例性实施例中的控制系统的硬件模块和组件不同的控制系统的硬件模块和组件。第二示例性实施例中的、与第一示例性实施例的组件相似的组件具有相同的构造和操作，因此省略了其详细描述。

图8A和图8B分别示出了根据本示例性实施例的机器人臂主体200的基部210和连杆201之间的连接关系。为了简化描述，基座210和连杆201之间的连接关系被描述为示例。然而，其他关节也可以具有类似的连接关系。图8A是分解图，而图8B是装配图。

如图8A和图8B所示，驱动设备231经由壳体231b用螺栓紧固到基部210，并且驱动法兰241用螺栓紧固到驱动设备231的输出轴231a。扭矩传感器221用螺栓紧固到驱动法兰241，并且连杆201用螺栓紧固到扭矩传感器221的相对表面。为了简化图示，没有示出用于紧固驱动法兰241和扭矩传感器221的螺栓。如图8A和图8B所示，基部210配设有止动器251，连杆201配设有止动器253，并且驱动法兰241配设有止动器252。当基部210和连杆201相对于彼此移动时，止动器251和止动器253彼此接触，从而机械地限制可移动范围。

如图8A和图8B所示，连杆201的止动器253由两个止动器组成，使得可以配设空隙253e作为止动器252被定位的空间。当连杆201从图8A上方经由扭矩传感器221紧固到驱动法兰241时，止动器252被置于止动器253的空隙253e中并被紧固。

通过与在扭矩传感器221沿顺时针转动和逆时针转动的检测范围内的驱动法兰241和连杆201之间的相对位移量相对应的量，来确保当止动器252被置于空隙253e中时止动器253和止动器252之间的间隙。在本示例性实施例中，在止动器252的两侧配设约1.0毫米的间隙。然而，根据需要，取决于扭矩传感器221的规格，可以改变间隙的大小。因此，当扭矩传感器221在负荷在可检测范围内的情况下顺时针或逆时针转动时，止动器253和止动器251彼此不会接触。

然而，如果止动器253和止动器251彼此剧烈碰撞，并且对扭矩传感器221施加意外大的冲击负荷，则止动器253和止动器252彼此接触。因此，如果止动器253和止动器251彼此剧烈碰撞并且由此产生了意外大的负荷，那么可以减少通过连杆201要直接传送给扭矩传感器221的所产生的意外大的负荷。这种构造防止了意外大的负荷被施加到扭矩传感器221上，从而降低损坏扭矩传感器221的风险。

根据上述的本示例性实施例，如果止动器253和止动器251彼此剧烈碰撞并且由此产生意外大的负荷，那么可以减少通过连杆201要直接传送给扭矩传感器221的所产生的意外大的负荷。因此，当机器人通过机械止动器停止时，可以降低用于检测力的传感器被损坏的风险。此外，作为用于限制各关节的可移动范围的止动器251和止动器253的一部分的止动器253可以与止动器252一起用作机械止动器，以降低损坏扭矩传感器221的风险。因此，可以减少所需的机械止动器的数量，从而降低机器人的成本。在预定机器人中，可以与上述示例性实施例及其变型例结合来实施本示例性实施例及其变型例。

现在将描述第三示例性实施例。在以上描述的示例性实施例中，给出的是止动器252和止动器253持续固定在驱动法兰241和连杆201上的情况的描述。然而，止动器252或止动器253可以可拆卸地安装。下面将详细描述根据本示例性实施例的这种构造。在第三示例性实施例中，下面说明和描述与上述示例性实施例的控制系统的硬件模块和组件不同的控制系统的硬件模块和组件。第三示例性实施例中的、与上述示例性实施例的组件相似的组件具有相同的构造和操作，因此省略了对其的详细描述。

图9A和图9B分别示出了根据本示例性实施例的机器人臂主体200的基部210和连杆201之间的连接关系。为了简化描述，基座210和连杆201之间的连接关系被描述为示例。然而，其他关节也具有类似的连接关系。图9A是分解图，而图9B是装配图。如图9A和图9B所示，驱动设备231经由壳体231b用螺栓紧固到基部210，驱动法兰241用螺栓紧固到驱动设备231的输出轴231a。扭矩传感器221用螺栓紧固到驱动法兰241。此外，连杆201用螺栓紧固到扭矩传感器221的相对表面。

为了简化图示，没有示出用于紧固驱动法兰241和扭矩传感器221的螺栓。如图9A和图9B所示，基部210配设有止动器251。

止动器253配设有一对螺孔253b(图10)，使得止动器253可以用一对螺栓273可拆卸地安装在连杆201上。连杆201配设有分别供螺栓273穿过的一对通孔273a。

用螺栓271和安装部分272将止动器252可拆卸地安装在驱动法兰241上。当基部210和连杆201相对于彼此移动时，止动器251和止动器253彼此接触，从而机械地限制可移动范围。在驱动法兰241的圆周上的任何位置配设有多个安装部分272。在本示例性实施例中，四个安装部分272包括图9A中示出的两个安装部分272和被定位在图9A背侧、与两个安装部分272相对180°的另外两个安装部分272。类似地，在与各安装部分272相对应的位置配设一对螺栓273，并且配设四对通孔273a(即八个通孔273a)。

如图9A和图9B所示，连杆201的止动器253配设有作为容纳止动器252的空间的空隙253e。当连杆201从图9A上方经由扭矩传感器221紧固到驱动法兰241时，止动器252被置于止动器253的空隙253e中并被紧固。通过与在扭矩传感器221沿顺时针转动和逆时针转动的检测范围内的驱动法兰241和连杆201之间的相对位移量相对应的量，来确保当止动器252被置于空隙253e中时止动器253和止动器252之间的间隙。在本示例性实施例中，在止动器252的两侧配设约1.0毫米的间隙。然而，根据需要，取决于扭矩传感器221的规格，可以改变间隙的大小。因此，当扭矩传感器221在负荷在可检测的范围内的情况下顺时针或逆时针转动时，止动器253和止动器252彼此不会接触。

然而，如果止动器251和止动器253彼此剧烈碰撞，并且对扭矩传感器221施加意外大的冲击负荷，则止动器253和止动器252彼此接触。因此，如果止动器253和止动器251彼此剧烈碰撞并且由此产生了意外大的负荷，则可以减少通过连杆201要直接传送给扭矩传感器221的所产生的意外大的负荷。这种构造可以防止意外大的负荷被施加到扭矩传感器221上，从而降低损坏扭矩传感器221的风险。

图10示出了根据本示例性实施例的止动器252和止动器253中的各个的详细构造。如图10所示，止动器252配设有两个销钉252c和供螺栓271穿过的通孔252b。虽然图10仅示出了一个销钉252c，但另一销钉252c配设在图10的背侧。安装部分272配设有：内螺纹螺孔272b和分别供销钉252c插入的两个销孔272a，螺栓271通过内螺纹螺孔272b紧固。通孔252b被配设使得螺栓271的螺钉部分271a穿过通孔252b并被紧固到螺孔272b。螺栓271的头部271b不穿过通孔252b。止动器252的销钉252c分别插入到销孔272a中，从而使止动器252相对于驱动法兰241定位。螺栓271被使得穿过通孔252b，并被紧固到螺孔272b，从而将驱动法兰241固定到止动器252。通过拧开螺栓271，可以从驱动法兰241上卸下止动器252。

如图10所示，止动器253配设有空隙253e和两个内螺纹螺孔253b，螺栓273通过所述螺孔253b紧固。连杆201配设有分别供螺栓273穿过的两个通孔273a。螺栓273的螺钉部分273c被使得穿透通孔273a并分别紧固到螺孔253b，从而将止动器253固定到连杆201。通过拧开螺栓273，可以从连杆201上卸下止动器253。各通孔273a的直径大于螺栓273的螺钉部分273c和螺孔253b中的各个的直径，并且小于螺栓273的头部273b的直径。因此，在止动器252固定到驱动法兰241并且连杆201紧固到扭矩传感器221的状态下，可以在各通孔273a的直径范围内调整止动器253的紧固位置。

根据上述的本示例性实施例，如果止动器251和止动器253彼此剧烈碰撞并且由此产生意外大的负荷，则可以减少通过连杆201要直接传送到扭矩传感器221的所产生的意外大的负荷。因此，当机器人通过机械止动器停止时，可以降低用于检测力的传感器被损坏的风险。此外，作为用于限制各关节的可移动范围的止动器251和止动器253的一部分的止动器253可以与止动器252一起用作机械止动器，以降低损坏扭矩传感器221的风险。因此，可以减少所需的机械止动器的数量，从而降低机器人的成本。

进一步地，在本示例性实施例中，止动器252和止动器253可拆卸地安装。相应地，可以在机器人臂主体200被组装的状态下安装止动器252和止动器253。这种构造使得在机器人臂主体200的组装过程中，当止动器252和止动器253彼此接触时，可以降低损坏的风险。进一步地，止动器253被构造为位置可调节。相应地，在止动器252和止动器253的相对位置在组装机器人臂主体200的状态下被调整的同时，可以安装止动器252和止动器253。此外，安装部分272和通孔273a使得止动器252和止动器253能够被固定在任何位置。

虽然在本示例性实施例中，能够调整止动器253的位置，但也可以调整止动器252的位置。在本示例性实施例中，止动器252配设有用于定位的销钉，而安装部分272配设有销孔。或者，止动器252可以配设有销孔，而安装部分272可以配设有销钉。止动器253可以配设有销钉或销孔，并且连杆201可以包括安装部分且可以配设有销钉或销孔。在预定机器人中，可以与上述示例性实施例及其变型例结合来实施本示例性实施例及其变型例。

现在将描述第四示例性实施例。虽然在上述示例性实施例中，给出了在扭矩传感器221外侧上的驱动法兰241和连杆201的部分处配设止动器252和止动器253的情况的描述。然而，止动器252或止动器253可以配设在扭矩传感器221的内侧。下面将详细描述根据本示例性实施例的这种构造。在第四示例性实施例中，下面说明和描述与上述示例性实施例的控制系统的硬件模块和组件不同的控制系统的硬件模块和组件。第四示例性实施例中的、与上述示例性实施例的组件相似的组件具有相同的构造和操作，因此省略了对其的详细描述。

图11A和图11B分别示出了根据本示例性实施例的机器人臂主体200的基部210和连杆201之间的更详细的连接关系。为了简化描述，基座210和连杆201之间的连接关系被描述为示例。然而，其他关节也可以具有类似的连接关系。图11A是分解图，而图11B是装配图。如图11A和图11B所示，驱动设备231利用可转动地支撑减速器输出轴231a的壳体231b，用螺栓紧固到基部210的内侧。此外，驱动法兰241用螺栓紧固到减速器输出轴231a的表面。扭矩传感器221紧固到驱动法兰241，而连杆201紧固到扭矩传感器221的结构。为了简化图示，没有示出用于紧固驱动法兰241和扭矩传感器221的螺栓。

在本示例性实施例中，扭矩传感器221的结构分成配设在驱动法兰241上的部分扭矩传感器221a和部分扭矩传感器221b，并且在部分扭矩传感器221a和部分扭矩传感器221b之间配设止动器252。假设部分扭矩传感器221a和部分扭矩传感器221b被紧固到连杆201，以在连杆201被操作时部分扭矩传感器221a和部分扭矩传感器221b具有基本相同的相对位移量。如图11A和图11B所示，基部210配设有止动器251，并且连杆201配设有具有倒L形的止动器253。当基部210和连杆201相对于彼此移动时，止动器251和止动器253彼此接触，从而机械地限制可移动范围。

如图11A和图11B所示，驱动法兰241的止动器252配设有作为止动器253所定位的空间的凹槽部分252d。止动器253配设有：要置于凹槽部分252d中的接触部分253c，以及要与止动器251接触的接触部分253d。当连杆201从图11A上方经由扭矩传感器221紧固到驱动法兰241时，止动器253的接触部分253c被置于止动器252的凹槽部分252d中并被紧固。通过与在扭矩传感器221沿顺时针转动和逆时针转动的检测范围内的驱动法兰241和连杆201之间的相对位移量相对应的量，来确保当止动器253的接触部分253c被置于凹槽部分252d中时止动器253和止动器252之间的间隙。在本示例性实施例中，在止动器253的两侧配设约1.0毫米的间隙。然而，根据需要，取决于扭矩传感器221的规格，可以改变间隙的大小。因此，当扭矩传感器221在负荷在可检测范围内的情况下顺时针或逆时针转动时，止动器253和止动器252彼此不会接触。

然而，如果止动器253的接触部分253d和止动器251彼此剧烈碰撞，并且对扭矩传感器221施加意外大的冲击负荷，则止动器253和止动器252彼此接触。因此，如果止动器253和止动器251彼此剧烈碰撞并且由此产生了意外大的负荷，则可以减少通过连杆201要直接传送给扭矩传感器221的所产生的意外大的负荷。这种构造防止了意外大的负荷被施加到扭矩传感器221上，从而降低损坏扭矩传感器221的风险。

根据上述的本示例性实施例，如果止动器253和止动器251彼此剧烈碰撞并且由此产生意外大的负荷，则可以减少通过连杆201要直接传送到扭矩传感器221的所产生的意外大的负荷。因此，当机器人通过机械止动器停止时，可以降低用于检测力的传感器被损坏的风险。此外，作为用于限制各关节的可移动范围的止动器251和止动器253的一部分的止动器253可以与止动器252一起用作机械止动器，以降低损坏扭矩传感器221的风险。因此，所需的机械止动器的数量可以减少，从而降低机器人的成本。此外，各止动器可以被定位在扭矩传感器221的内侧，从而减小机器人臂主体200的直径方向上的各关节部分的尺寸。在本示例性实施例中，扭矩传感器221被分为两部分，但根据要配设的止动器252，可以分为三部分或更多个部分。在预定机器人中，可以与上述示例性实施例及其变型例结合来实施本示例性实施例及其变型例。

接下来，将描述本公开的第五示例性实施例。在上述示例性实施例中，通过为机械止动器提供机械机构，可以降低损坏各扭矩传感器的风险。在本示例性实施例中，不仅将详细描述用于通过各扭矩传感器检测机械止动器的接近状态或接触状态以降低损坏机械止动器的风险的构造，而且将描述用于在机器人装置停止时控制位置和方位以提高安全性的构造。在第五示例性实施例中，下面说明和描述与上述示例性实施例的控制系统的硬件模块和组件不同的控制系统的硬件模块和组件。第五示例性实施例中的、与上述示例性实施例的部件相似的部件具有相同的构造和操作，因此省略了对其的详细描述。

图12A和图12B分别示出了根据本示例性实施例的机器人臂主体200的基部210和连杆201之间的详细连接关系。图12A是分解图，而图12B是装配图。如图12A和图12B所示，驱动设备231利用可转动地支撑减速器输出轴231a的壳体231b，用螺栓紧固到基部210的内侧。驱动设备231包括制动器261。此外，驱动法兰241用螺栓紧固到减速器输出轴231a的表面。扭矩传感器221紧固到驱动法兰241，而连杆201紧固到扭矩传感器221的结构。为了简化图示，没有示出用于紧固驱动法兰241和扭矩传感器221的螺栓。如图12A和图12B所示，在本示例性实施例中，基部210配设有止动器251，连杆201配设有止动器252，当基部210和连杆201相对于彼此移动时，止动器251和止动器252彼此接触，从而机械地限制了可移动范围。在本示例性实施例中，止动器251可被称为第一止动器，并且止动器252可被称为第二止动器。

扭矩传感器221以及止动器251和止动器252中的各个由预定材料形成，所述预定材料具有取决于期望的扭矩检测范围以及所需的分辨率和强度的弹性模量和抗拉强度。预定材料的示例包括树脂和金属(钢、不锈钢等)。在本示例性实施例中，扭矩传感器221以及止动器251和止动器252由相同的材料形成，但也可以使用不同的材料形成。

图13示出了根据本示例性实施例的驱动设备231的控制块的细节。用于控制驱动设备231的臂电机驱动器230包括速度控制单元230a、扭矩控制单元230b和电流控制单元230c。与控制设备300一样，臂电机驱动器230也包括CPU、RAM、ROM和接口，并被构造为执行功能单元。

如图13所示，基于来自驱动设备231的编码器211的检测值(检测结果)反馈驱动设备231的速度信息，并且从控制设备300向速度控制单元230a输出速度命令值。速度控制单元230a基于速度命令值和速度信息生成扭矩命令值。来自扭矩传感器211的扭矩传感器检测值(检测结果)被反馈到扭矩命令值，并被输出到扭矩控制单元230b。扭矩控制单元230b基于扭矩命令值和扭矩传感器检测值生成电流命令值。驱动设备231的电机中的电流值被反馈到生成的电流命令值，并且经由电流控制单元230c执行对驱动设备231的电机的反馈控制。

图14是根据本示例性实施例的控制流程图。由控制设备300和臂电机驱动器230执行下面要描述的流程图中的控制处理。假定在当止动器251和止动器252在正常的臂操作期间彼此接触时执行控制处理的情况下来描述控制处理的流程图。用于操作连杆201的控制处理被描述为示例。在本示例性实施例中，扭矩传感器221和编码器211检测止动器251和止动器252之间的接触状态，包括止动器251和止动器252彼此接触的接触状态以及止动器251和止动器252已经彼此接近的接近状态。

首先，在步骤S101中，控制设备300经由臂电机驱动器230向驱动设备231的电机输出用于使连杆201在正常操作中操作的速度命令。

在步骤S102中，确定止动器251和止动器252是否已经彼此接近。在该确定处理中，初步获取编码器211在止动器251和止动器252彼此接触的状态下的值，并且基于该值设置预定范围内的阈值并将该阈值存储在控制设备300中。在步骤S102中，确定编码器211的检测值是否满足阈值，从而确定止动器251和止动器252是否已经彼此接近。在本示例性实施例中，存储当连杆201顺时针转动时止动器251和止动器252彼此接触的状态的阈值以及当连杆201逆时针转动时止动器251和止动器252彼此接触的状态的阈值。在本示例性实施例中，由电机编码器设置阈值，但也可以使用被构造为直接检测连杆201的位置的编码器(输出轴编码器)来设置阈值。如果确定止动器251和止动器252没有彼此接近(在步骤S102中为“否”)，则处理返回到步骤S101，并且控制设备300输出速度命令以继续连杆201的正常操作。如果确定止动器251和止动器252已经彼此接近(在步骤S102中为“是”)，则处理进入步骤S103。

在步骤S103中，控制设备300经由臂电机驱动器230向驱动设备231的电机输出用于将连杆201的操作减速的速度命令。通过增加粘性项作为驱动设备231的电机的控制项来实现所述减速操作。通过增加粘性项来实现连杆201的减速操作。此外，可以通过逐渐减小速度命令值来实现连杆201的操作的减速。制动器261也可用于实施连杆201的操作的减速。

在步骤S104中，确定止动器251和止动器252是否彼此接触。在本示例性实施例中，扭矩传感器221检测在止动器251和止动器252彼此接触时产生的力，从而确定止动器251和止动器252是否彼此接触。通过使止动器251和止动器252预先彼此接触多次而产生的力的平均值被设置为针对接触确定的阈值，并将该阈值存储在控制设备300中。可以通过使止动器251和止动器252沿顺时针转动彼此接触多次以及使止动器251和止动器252沿逆时针转动彼此接触多次来设置该阈值。或者，可以存储两种类型的阈值，即顺时针转动的阈值和逆时针转动的阈值。如果确定止动器251和止动器252没有彼此接触(在步骤S104中为“否”)，则处理进行到步骤S105。如果确定止动器251和止动器252彼此接触(在步骤S104中为“是”)，则处理进行到步骤S106。

在步骤S105中，基于驱动设备231的编码器211的检测值确定连杆201是否已经停止。基于编码器检测值的时间位移量是否为“0”或近似于“0”来做出该确定。如果确定连杆201没有停止(在步骤S105中为“否”)，则处理返回到步骤S103，并且控制设备300继续连杆201的减速操作。如果确定连杆201已经停止(在步骤S105中为“是”)，则处理进行到步骤S106。

如果止动器251和止动器252彼此接触(在步骤S104中为“是”)并且连杆201已经停止，或者如果在止动器251和止动器252彼此接触之前连杆201已经停止(在步骤S105中为“是”)，则处理进行到步骤S106。在步骤S106中，控制设备300经由臂电机驱动器230向驱动设备231的电机输出用于补偿连杆201的重量以维持停止状态的扭矩命令(重力补偿扭矩命令)。在该处理中，当由用户对连杆201施加外力时，连杆201随外力操作。然后，控制处理的流程结束。

根据上述的本示例性实施例，在使用扭矩传感器221使止动器251和止动器252彼此接触并且连杆201已经停止的状态下，输出用于补偿连杆201的重量的扭矩命令以控制连杆201的停止状态被维持。因此，连杆201的停止状态不仅可以由止动器251和止动器252维持，而且可以由驱动设备231维持，从而降低机器人臂的方位不能由止动器251和止动器252维持的可能性。检测止动器251和止动器252之间的接近状态并且对连杆201进行减速，并且在检测到接触状态时也立即输出用于补偿连杆201的重量的扭矩命令值。因此，可以降低连杆201的操作和连杆201的重量对扭矩传感器221的不利影响，并且还可以降低损坏扭矩传感器221的可能性。

当在维持连杆201的停止状态的状态下由用户施加外力时，连杆201被构造为随外力操作。这使得用户能够容易且快速地对处于停止状态的机器人臂主体200进行恢复操作。

进一步地，在连杆201被减速且止动器彼此接触的状态下，确定连杆201是否已经停止。因此，即使在止动器以非接触状态停止的情况下，也会输出用于补偿连杆201的重量的扭矩命令，并且当用户施加外力时，连杆201可以随外力操作，从而可以应对不规则的停止操作。在预定机器人中，可以与上述示例性实施例及其变型例结合来实施本示例性实施例及其变型例。

现在将描述第六示例性实施例。在上述第五示例性实施例中，如果连杆201已经停止，则输出用于补偿连杆201的重量的扭矩命令，并且当用户施加外力时，连杆201随外力操作。然而，如果预先确定恢复方位(预定方位)，并且在恢复操作期间不存在机器人臂主体200与周边物体接触的风险，则可以自动进行用于从停止状态恢复的恢复操作。下面将详细描述这种构造。在第六示例性实施例中，下面说明和描述与上述示例性实施例的控制系统的硬件模块和组件不同的控制系统的硬件模块和组件。第六示例性实施例中与上述示例性实施例的组件相似的组件具有相同的构造和操作，因此省略了对其的详细描述。

图15是根据本示例性实施例的控制处理的流程图。由控制设备300和臂电机驱动器230执行下面要描述的流程图中的控制处理。将假定在正常的臂操作期间，当止动器251和止动器252彼此接触时执行控制处理，来描述控制处理的流程图。用于操作连杆201的控制处理被描述为示例。

第六示例性实施例与第五示例性实施例大的区别在于，在检测到连杆201已经停止后，在步骤S107中进行恢复操作。在步骤S107中，当检测到连杆201的停止状态时，进行用于将连杆201定位在恢复位置(预定位置)的恢复操作，使得机器人臂主体200具有预定的恢复方位。在该恢复操作中，假定不存在机器人臂主体200与任何周边物体接触的风险。

在完成步骤S107中的恢复操作之后，然后在步骤S108中，启用制动器261，使得连杆201能够维持恢复方位。然后，控制处理的流程结束。

根据上述本示例性实施例，在使用扭矩传感器221而使止动器251和止动器252彼此接触并且连杆201已经停止的状态下，启用制动器261，使得连杆201维持恢复方位状态。因此，连杆201的停止状态不仅可以由止动器251和止动器252维持，而且可以由制动器261维持，从而降低机器人臂的方位不能由止动器维持的可能性。进一步说，检测到止动器251和止动器252之间的接近状态并且对连杆201进行减速，并且在检测到接触状态后立即输出用于补偿连杆201重量的扭矩命令值。因此，可以降低连杆201的操作和连杆201的重量对扭矩传感器221的不利影响，并且也可以降低损坏扭矩传感器221的可能性。当检测到连杆201的停止状态时，执行恢复操作而无需等待用户操作，这使得可以更迅速地进行恢复操作。在预定机器人中，可以与上述示例性实施例及其变型例结合来实施本示例性实施例及其变型例。

现在将描述第七示例性实施例。虽然在上文描述的第五示例性实施例和第六示例性实施例中，给出了机械止动器用于将连杆201的可移动范围限制为小于360°的示例的描述，但本公开不限于此示例。例如，如果连杆201的可移动范围被限制为360°或更大，那么使用可移动的机械止动器是有效的。下面将详细描述这种构造。在第七示例性实施例中，下面说明和描述与第一示例性实施例和第二示例性实施例的控制系统的硬件模块和组件不同的控制系统的硬件模块和组件。第七示例性实施例中与第一示例性实施例和第二示例性实施例的组件相似的组件具有相同的构造和操作，因此省略了对其的详细描述。

图16A和图16B分别示出了根据本示例性实施例的机器人臂主体200的基部210和连杆201之间的连接关系。图16A是分解图，而图16B示出了在组装状态下止动器部分的细节。如图16A所示，驱动设备231经由壳体231b用螺栓紧固到基部210，驱动法兰241用螺栓紧固到驱动设备231的输出轴231a。扭矩传感器221用螺栓紧固到驱动法兰241，并且连杆201用螺栓紧固到扭矩传感器221的相对表面。

如图16A所示，用于机械地限制连杆201的可移动范围的止动器251配设在基部210的内侧。图16A示出了可动部件254与可滑动的凹槽部分255分离的状态。如图16B所示，可动部件254被定位在凹槽部分255中。连杆201在从基部210的中心到止动器251的直径大小内配设有止动器252(以防止止动器252与止动器251接触)。当连杆201被移动时，可动部件254和止动器252彼此接触，并且可动部件254沿着凹槽部分255滑动，从而使可动部件254能够与连杆201一起移动。可动部件254和止动器251彼此接触，从而限制了连杆201的可移动范围。

图17A至图17H分别示出了根据本示例性实施例的各止动器的操作。在图17A至图17H中，省略了连杆201和扭矩传感器221的图示，以便于说明止动器252和可动部件254中的各个的操作。实际上，在图17A至图17H中，连杆201形成在各止动器的上方，止动器252配设在连杆201上而非配设在驱动法兰241上，并与连杆201一起移动。在图纸的右下方位置示出了坐标系。

图17A示出了止动器252的初始状态。在初始状态下，可动部件254被定位在凹槽部分255中，并与止动器251的右侧相接触。连杆201的止动器252被定位在与止动器251相对的位置。在连杆201和止动器252从初始状态按图17B中的箭头所指示的顺时针转动时，止动器252和可动部件254彼此接触。进一步地，在连杆201和止动器252按图17C中的箭头所指示的顺时针转动时，可动部件254和止动器252在彼此接触的同时移动。进一步地，在连杆201和止动器252按图17D中的箭头所指示的顺时针转动时，可动部件254被夹在止动器251和止动器252之间，因此不再进一步转动。

在连杆201和止动器252从图17D中示出的状态按由图17E中的箭头所指示的逆时针转动时，如图17F中所示，止动器252和可动部件254彼此接触。进一步地，在连杆201和止动器252按图17G中的箭头所指示的逆时针转动时，可动部件254和止动器252在彼此接触的同时移动。此外，在连杆201和止动器252按图17H中的箭头所指示的逆时针转动时，可动部件254被夹在止动器251和止动器252之间，因此不再进一步转动。上述构造使得即使在连杆201可以转动360°或更大的情况下也可以机械地限制操作范围。

在本示例性实施例中，基于在可动部件254被夹在止动器251和止动器252之间的状态下编码器211的检测值，来设置在步骤S102中用于止动器接近确定的阈值。而且，在本示例性实施例中，设置了沿顺时针转动时可动部件254被夹在止动器251和止动器252之间的状态的阈值以及沿逆时针转动时可动部件254被夹在止动器251和止动器252之间的状态的阈值。

基于在可动部件254被夹在止动器251和止动器252之间的状态下扭矩传感器221的检测值，来设置在步骤S104中用于止动器接触确定的阈值。另外，在本示例性实施例中，通过使止动器251和止动器252彼此接触多次而产生的力的平均值可以被设置为用于接触确定的阈值。可以在控制设备300中存储：当止动器252和可动部件254彼此接触时扭矩传感器221的检测值和当可动部件254沿凹槽部分255滑动时扭矩传感器221的检测值。这种构造使得可以准确地确定可动部件254与止动器251之间的接触状态以及可动部件254与止动器252之间的接触状态。

根据上述的本示例性实施例，在使用扭矩传感器221而使止动器251和止动器252彼此接触并且连杆201已经停止的状态下，输出用于补偿连杆201的重量的扭矩命令，或者通过制动器261维持连杆201的预定方位状态。因此，连杆201的预定方位状态不仅可以由止动器251和止动器252维持，而且可以由驱动设备231和制动器261维持，从而降低机器人臂的方位不能由止动器维持的可能性。检测到止动器251和止动器252之间的接近状态并且对连杆201进行减速，并且在检测到接触状态后立即输出用于补偿连杆201重量的扭矩命令值。因此，可以降低连杆201的操作和连杆201的重量对扭矩传感器221的不利影响，并且还可以降低损坏扭矩传感器221的可能性。

也可以在使用可移动的机械止动器时实施本示例性实施例。在预定机器人中，可以与上述示例性实施例及其变型例结合来实施本示例性实施例及其变型例。

现在将描述第八示例性实施例。使用预先设置用于接近确定的阈值和用于接触确定的阈值的示例来描述上述第五示例性实施例、第六示例性实施例和第七示例性实施例。然而，例如，在可以使止动器之间的接触位置的类型变化的机械止动器中，编辑用于确定的阈值(控制参数)是有效的。

下面将详细描述这种构造。在第八示例性实施例中，下面说明和描述与第五示例性实施例、第六示例性实施例和第七示例性实施例的控制系统的硬件模块和组件不同的控制系统的硬件模块和组件。第八示例性实施例中的与第五示例性实施例、第六示例性实施例和第七示例性实施例的组件相似的组件具有相同的构造和操作，因此省略了对其的详细描述。

图18示出了根据本示例性实施例的监视器411的显示单元411a上的阈值设置画面。框421、框422、框423以及框424是用于设置用于接近确定的阈值的框。框425、框426、框427、框428、框429以及框430是用于设置用于接触确定的阈值的框。这些框的显示由控制设备300的CPU 301控制。

框421是用于在顺时针操作连杆201并且止动器251和止动器252彼此接触时输入值的框。在图18中，输入30°的转动角，并将该转动角设置为用于接近确定的阈值的参考值。框422是用于基于框421中输入的参考值输入用于接近确定的阈值范围的框。在图18中，输入±10°，并且在30°±10°的范围内进行接近确定。

框423是用于在逆时针操作连杆201并且止动器251和止动器252彼此接触时输入值的框。在图18中，输入240°的转动角，并将该转动角设置为用于接近确定的阈值的参考值。框424是用于基于框423中输入的参考值输入用于接近确定的阈值范围的框。在图18中，输入±10°，并且在240°±10°的范围内进行接近确定。

框425是用于输入用于确定止动器之间的接触状态的阈值的框。在图18中，3N·m被输入作为扭矩值。框426是用于基于框425中输入的扭矩值输入用于接触确定的阈值范围的框。在图18中，输入±0.5N·m，如果获取3±0.5N·m范围内的检测值，则确定止动器彼此接触。框425和框426中的值可以用于确定可动部件254被夹在止动器251和止动器252之间的状态。

框427是用于输入用于确定可动部件254的滑动的阈值的框。在图18中，2N·m被输入作为扭矩值。框428是用于基于框427中输入的扭矩值输入用于滑动确定的阈值范围的框。在图18中，输入±0.1N·m，如果获取2±0.1N·m范围内的检测值，则确定可动部件254正在滑动。

框429是用于输入用于确定可动部件254和止动器252之间的接触状态的阈值的框。在图18中，1N·m被输入作为扭矩值。框430是用于基于框429中输入的扭矩值输入用于确定可动部件254和止动器252之间的接触状态的阈值范围的框。在图18中，输入±0.1N·m，如果获取1±0.1N·m范围内的检测值，则确定可动部件254和止动器252彼此接触。在设置所有阈值后，可以通过按下登记按钮431来登记这些阈值。

根据上述的本示例性实施例，在可以使止动器之间接触位置变化的类型的机械止动器中，可以编辑用于确定止动器之间接近状态或接触状态的阈值。这有利于确定止动器之间的接近状态或接触状态，即使在改变止动器位置时也是如此。此外，即使来自各扭矩传感器的检测值改变，也可以容易地调整用于确定的阈值。在预定机器人中，可以与上述示例性实施例及其变型例结合来实施本示例性实施例及其变型例。

其他示例性实施例

具体地，由控制设备300的CPU 301执行根据上述示例性实施例的处理程序。相应地，可以通过从存储软件程序的存储介质中读出和执行能够执行上述功能的软件程序来执行处理程序。在这种情况下，从存储介质中读出的程序根据上述示例性实施例实现功能，并且所述程序和存储所述程序的存储介质构成本公开。

在上述示例性实施例中，给出了以下情况的描述：各个ROM、各个RAM或各个闪存ROM被用作计算机可读存储介质以及程序被存储在ROM、RAM或闪存ROM中。然而，本公开并不限于这种构造。只要存储介质是计算机可读存储介质，用于执行本公开的程序就可以记录在任何存储介质上。用于提供控制程序的存储介质的示例包括HDD、外部存储设备和记录盘。

虽然基于机器人臂主体200使用包括多个关节的铰接式机器人臂的示例描述了上述各种示例性实施例，但关节的数量并不限于该示例中的数量。虽然在上述示例性实施例中，将垂直多轴构造描述为机器人臂的形式，但上述构造也可以以诸如水平铰接形式、平行连杆形式和正交机器人的不同关节形式实现。用于驱动各关节的驱动源的示例可以包括诸如人工肌肉的设备。本公开还可应用于包括用于检测力的传感器(诸如扭矩传感器)和动力服(动力辅助服)的假手和假肢。

上述各种示例性实施例也可以应用于如下机器，该机器被构造为基于存储在控制设备中配设的存储设备中的信息自动进行膨胀/收缩操作、弯曲/拉伸操作、上下移动、左右移动或翻转操作或其组合操作。

上述各种示例性实施例中描述的扭矩传感器221至226使用光学编码器来检测第一固定构件511和第二固定构件512之间的相对移动量，但相反可以采用其他构造。例如，为了用磁力测量位移，可以将磁通量生成源和磁电式传感器定位在第一固定构件511和第二固定构件512中的中一者来检测位移。当第一固定构件511和第二固定构件512相对于彼此移动时，流入磁电式传感器的磁通量的密度大小随着磁通量生成源和磁电式传感器之间距离的变化而变化，使得来自磁电式传感器的输出随着磁通量密度的变化而变化。可以通过检测来自磁电式传感器输出的变化来测量位移。

本公开并不局限于上述示例性实施例。可以在本公开的技术思想范围内进行各种变型。本公开的示例性实施例中描述的有利效果仅仅是本公开产生的效果的示例。本公开的有利效果不限于本公开的示例性实施例中描述的那些效果。

根据本公开的方面，可以降低当机器人通过机械止动器停止时用于检测力的传感器被损坏的风险。

其他实施例

本公开的(多个)实施例也可以通过如下实现：一种系统或装置的计算机，该系统或装置读出并执行在存储介质(其也可被更完整地称为“非暂态计算机可读存储介质”)上记录的计算机可执行指令(例如，一个或多个程序)，以执行上述(多个)实施例中的一个或多个的功能，并且/或者，该系统或装置包括用于执行上述(多个)实施例中的一个或多个的功能的一个或多个电路(例如，专用集成电路(ASIC))；以及由该系统或者装置的计算机执行的方法，例如，从存储介质读出并执行计算机可执行指令，以执行上述(多个)实施例中的一个或多个的功能，并且/或者，控制所述一个或多个电路以执行上述(多个)实施例中的一个或多个的功能。该计算机可以包括一个或更多处理器(例如，中央处理单元(CPU)，微处理单元(MPU))，并且可以包括分开的计算机或分开的处理器的网络，以读出并执行所述计算机可执行指令。所述计算机可执行指令可以例如从网络或存储介质提供给计算机。所述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)、闪存设备以及存储卡等中的一者或更多。

其他实施例

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，所述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。

虽然已经参照示例性实施例描述了本公开，但应当理解，本公开不限于所公开的示例性实施例。所附权利要求书的范围应给予最广泛的解释，以包括所有这些变型和同等的结构和功能。

Claims (25)

1.一种机器人，其包括：

第一连杆；

驱动设备，其被构造为使所述第一连杆转动；

传送构件，其被构造为传送所述驱动设备的转动；

第一止动器，其配设在所述第一连杆上；以及

第二止动器，其配设在所述传送构件上，

其中，所述第一止动器和所述第二止动器通过所述第一连杆与所述传送构件之间的相对移动而彼此接触。

2.根据权利要求1所述的机器人，其中，所述第二止动器配设有放置所述第一止动器的空间，并且所述第一止动器以预定的间隙放置在所述空间内。

3.根据权利要求2所述的机器人，其中，所述空间是开口。

4.根据权利要求2所述的机器人，其中，所述第一止动器配设有凸台。

5.根据权利要求1所述的机器人，其中，所述第一止动器配设有放置所述第二止动器的空间，并且所述第二止动器以预定的间隙放置在所述空间内。

6.根据权利要求5所述的机器人，其中，所述空间是空隙。

7.根据权利要求1所述的机器人，其中，所述第一止动器和所述第二止动器中的一者可拆卸地安装。

8.根据权利要求7所述的机器人，其中，所述第一止动器和所述第二止动器中的一者的位置是可调节的。

9.根据权利要求7所述的机器人，其中，所述第一连杆和所述传送构件中的一者配设有安装所述第一止动器和所述第二止动器中的一者的安装部分。

10.根据权利要求9所述的机器人，其中，所述第一连杆和所述传送构件中的一者配设有多个安装部分。

11.根据权利要求7所述的机器人，其中，所述第一止动器和所述第二止动器中的一者用螺栓可拆卸地安装。

12.根据权利要求7所述的机器人，其中，所述第一止动器和所述第二止动器中的一者用销钉定位。

13.根据权利要求1所述的机器人，

其中，在所述第一连杆与所述传送构件之间配设被构造为检测力的传感器，

其中，所述传感器被分为至少两个部分，并且

其中，所述第二止动器被配设在所述至少两个部分之间。

14.根据权利要求13所述的机器人，其中，所述第二止动器配设有凹槽部分，所述第一止动器以预定的间隙放置在所述凹槽部分中。

15.根据权利要求1所述的机器人，所述机器人还包括第二连杆，所述驱动设备配设在所述第二连杆上，

其中，所述第二连杆配设有将通过所述第一连杆与所述第二连杆之间的相对移动而与所述第一止动器和所述第二止动器中的一者接触的第三止动器。

16.根据权利要求15所述的机器人，其中，当所述第一止动器和所述第二止动器中的一者以预定力与所述第三止动器接触时，所述第一止动器和所述第二止动器彼此接触。

17.根据权利要求16所述的机器人，其中，在所述第一连杆和所述传送构件在小于预定力的力作用于所述第一连杆和所述传送构件中的各个的状态下转动的情况下，所述第一止动器和所述第二止动器彼此不接触。

18.根据权利要求15所述的机器人，

其中，所述第二连杆配设有滑动部分，并且

其中，所述第二连杆包括如下构件，所述构件被构造为沿滑动部分滑动，在所述构件与所述第一止动器和所述第二止动器中的一者接触的状态下与所述第一连杆一起移动，并且将与所述第三止动器接触。

19.根据权利要求18所述的机器人，其中，所述构件是可动部件。

20.根据权利要求1所述的机器人，

其中，所述驱动设备包括电机和减速器，所述减速器被构造为使所述电机的转动减速，并且

其中，所述传送构件连接到所述减速器的输出轴。

21.一种使用根据权利要求1至20中任一项所述的机器人制造物品的方法。

22.一种用于机器人的控制方法，所述机器人包括：

第一连杆；

驱动设备，其被构造为使所述第一连杆转动；

传送构件，其被构造为传送所述驱动设备的转动；

第一止动器，其配设在所述第一连杆上，以及

第二止动器，其配设在所述传送构件上，

其中，所述第一止动器和所述第二止动器通过所述第一连杆与所述传送构件之间的相对移动而彼此接触，

所述控制方法包括：

通过控制设备控制所述驱动设备。

23.一种非暂时性计算机可读存储介质，其存储控制程序，所述控制程序用于使计算机执行根据权利要求22所述的控制方法。

24.一种机器人系统，其包括：

机器人，其包括第一连杆和第二连杆，所述第二连杆被构造为相对于所述第一连杆转动；以及

控制设备，其被构造为控制所述第二连杆的操作，

其中，所述第一连杆和所述第二连杆中的一者配设有被构造为检测所述第二连杆的状态的传感器，

其中，所述第一连杆配设有第一止动器，并且所述第二连杆配设有第二止动器，并且

其中，所述控制设备基于所述传感器的检测值来检测所述第一止动器与所述第二止动器之间的接触状态，并且基于所述接触状态进行控制以在所述第二连杆中维持预定方位。

25.一种用于机器人系统的控制方法，所述机器人系统包括：

机器人，其包括第一连杆和第二连杆，所述第二连杆被构造为相对于第一连杆转动，以及

控制设备，其被构造为控制所述第二连杆的操作，

其中，所述第一连杆和所述第二连杆中的一者配设有被构造为检测所述第二连杆的状态的传感器，并且

其中，所述第一连杆配设有第一止动器，并且所述第二连杆配设有第二止动器，

所述控制方法包括：

基于所述传感器的检测值，由所述控制设备检测所述第一止动器与所述第二止动器之间的接触状态，以及

基于所述接触状态进行控制以在所述第二连杆中维持预定方位。

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