TWI809817B - 機器人控制器、控制方法以及控制程式 - Google Patents

Abstract

機器人控制器包括：動作控制部，使保持著工件的所述機器人進行至少包含第一動作及第二動作的一連串動作；以及決定部，根據表示一連串動作完成後的位置及姿勢的動作完成位置，來決定表示開始第一動作之前的位置及姿勢的動作開始位置。

Description

機器人控制器、控制方法以及控制程式

本發明是有關於一種機器人控制器、機器人控制器中的控制方法以及用於對機器人控制器進行控制的控制程式。

在生產現場，機器人的用途逐漸擴大。例如，負責生產步驟的工業用的機器人在多數情況下被設定及控制為，針對每個製品進行預先規定的動作。為了高精度地控制機器人，被稱作示教(teaching)的事先設定成為一個重要的因素。

例如，日本專利特開2017-177279號公報(專利文獻1)揭示了一種可提高被加工體的加工精度的機器人系統。

[現有技術文獻]

[專利文獻]

[專利文獻1]日本專利特開2017-177279號公報

日本專利特開2017-177279號公報(專利文獻1)所揭示的機器人系統中，必須對機器人的運作軌道進行示教，以使安裝於機械臂的末端執行器的前端部沿著目標軌道運動。此種機器人的運作軌道的示教耗費時間及勞力。

本發明的一個目的在於，提供一種可降低與示教相關的勞力的機器人控制器、控制方法以及控制程式。

依據本發明的一例的、對機器人進行控制的機器人控制器包括：動作控制部，使保持著工件的所述機器人進行至少包含第一動作及第二動作的一連串動作；以及決定部，根據表示一連串動作完成後的位置及姿勢的動作完成位置，來決定表示開始第一動作之前的位置及姿勢的動作開始位置。

根據該結構，可自一連串動作完成後的動作完成位置來決定動作開始位置，因此不需要用戶來示教動作開始位置。因此，即便工件的種類等發生改變，亦能縮短用於應對新工件的時間。

決定部亦可藉由自動作完成位置偏移預先規定的餘量來決定動作開始位置。根據該結構，藉由設定餘量，可應對工件中產生的各種外界干擾。

決定部亦可藉由自動作完成位置進行相當於預先規定的餘量的反向的動作，來決定動作開始位置。根據該結構，可決定與實際的動作相應的動作開始位置。

亦可為，第一動作包含使機器人所保持的工件沿著第一方向移動的動作，第二動作包含使工件沿著與第一方向不同的第二方向移動的動作。根據該結構，可適當地進行將其他工件插入至具有開口部的工件的處理等。

動作控制部亦可在第一動作中控制機器人，以沿第一方 向產生預先規定的力，在第二動作中控制機器人，以沿第二方向產生預先規定的力。根據該結構，藉由進行控制，以分別產生預先規定的力，從而可對第一動作及第二動作確實地檢測完成。

機器人控制器亦可更包括：高度決定部，使動作開始位置的高度不同，而使工件沿第一方向及第二方向均移動，藉此來算出間隙，將所算出的間隙可確保偏移的高度決定為動作開始位置的高度。根據該結構，可使動作開始位置的高度最佳化，因此可縮短直至完成第一動作及第二動作為止所需的時間。

動作控制部亦可在動作開始位置使工件傾斜預先規定的動作開始斜度。根據該結構，使工件傾斜了動作開始斜度後進行第一動作及第二動作，藉此，例如即便在間隙相對較小的情況下，亦能更確實地檢測工件中產生的外力。藉此，可降低動作失敗的可能性。

機器人控制器亦可更包括：斜度決定部，當一連串動作中所包含的任一動作失敗時，將動作開始斜度變更為更大的值。根據該結構，藉由將動作開始斜度變更為更大的值，從而可降低第一動作及第二動作失敗的可能性。

依據本發明的另一例的對機器人進行控制的控制方法包括下述步驟：使保持著工件的所述機器人進行至少包含第一動作及第二動作的一連串動作；以及根據表示一連串動作完成後的位置及姿勢的動作完成位置，來決定表示開始第一動作之前的位置及姿勢的動作開始位置。

依據本發明的又一例的用於對機器人進行控制的控制程式中，控制程式使電腦執行下述步驟：使保持著工件的所述機器人進行至少包含第一動作及第二動作的一連串動作；以及根據表示一連串動作完成後的位置及姿勢的動作完成位置，來決定表示開始第一動作之前的位置及姿勢的動作開始位置。

根據本發明的一方面，可降低與示教相關的勞力。

1:機器人系統

10:機器人

11:底座

12、13、14、15、16、17:可動部

18:末端執行器

19:載荷感測器

20:握爪

21、22、23、24、25、26:驅動器

28:伺服驅動器

31、32、33、34、35、36:馬達

38:示教器

40、106:介面

50、52:工件配置台

60、70:工件

72:開口部

74、76:內面

100:機器人控制器

102:處理器

104:記憶體

108:匯流排

110:儲存器

112:系統程式

114:控制程式

130:位置控制邏輯

132、142:差分器

134:反向運動運算部

136:運動運算部

140:力控制邏輯

144、154:虛擬內部模型

150:阻抗控制邏輯

160:動作控制模組

162:位置決定模組

164:高度決定模組

166:斜度決定模組

S1~S5、S10~S32、S100~S134、S200~S212、S140~S142:步驟

圖1是表示本實施形態的機器人系統的適用例的示意圖。

圖2是表示本實施形態的機器人系統的結構例的示意圖。

圖3是表示本實施形態的機器人系統的硬體結構例的示意圖。

圖4是表示使用本實施形態的機器人系統的應用的一例的示意圖。

圖5的(A)至圖5的(C)是表示用於實現使用本實施形態的機器人系統的應用的控制結構的一例的示意圖。

圖6是表示使用本實施形態的機器人系統的應用的處理流程的流程圖。

圖7的(A)至圖7的(D)是用於說明本實施形態的機器人系統中的與動作開始位置的決定相關的處理流程的示意圖。

圖8是表示本實施形態的機器人系統中的與動作開始位置的 決定相關的處理流程的流程圖。

圖9的(A)至圖9的(C)是用於說明本實施形態的機器人系統中的動作開始位置的高度的影響的圖。

圖10是表示本實施形態的機器人系統中的用於決定動作開始位置的高度成分的處理流程的流程圖。

圖11的(A)及圖11的(B)是用於說明本實施形態的機器人系統中的動作開始斜度的影響的圖。

圖12是表示本實施形態的機器人系統中的用於決定動作開始斜度的處理流程的流程圖。

一邊參照圖式，一邊詳細說明本發明的的實施形態。再者，對於圖中的相同或相當的部分，標註同一符號並不再重覆其說明。

<A.適用例>

首先，對適用本發明的場景的一例進行說明。

圖1是表示本實施形態的機器人系統1的適用例的示意圖。參照圖1，機器人控制器100對機器人(參照圖2等)進行控制。機器人控制器100包含動作控制模組160、位置決定模組162、高度決定模組164以及斜度決定模組166，來作為主要的功能構成元件。該些模組亦可藉由機器人控制器100的處理器執行程式來實現。

作為適用例，設想在工件70的開口部72的內部對工件 60進行掃描的處理。機器人控制器100的動作控制模組160將機器人所保持的工件60配置於動作開始位置。並且，機器人控制器100的動作控制模組160使保持著工件的機器人進行至少包含第一動作及第二動作的一連串動作。圖1所示的示例中，動作控制模組160進行使工件60沿著第一方向移動的第一動作、與在第一動作完成後使工件60沿著與第一方向不同的第二方向移動的第二動作。

本說明書中，「動作」是指機器人或者機器人所保持的工件產生的活動的單位。例如，如圖1所示，將使機器人所保持的工件60沿著同一方向移動的活動設為一個「動作」。例如，即便是使機器人所保持的工件60沿著同一方向移動的活動，在使移動速度發生變化的情況下，亦可在移動速度變化前與變化後視為不同的動作。即，亦存在移動速度的變化劃分「動作」的情況。如此，本說明書中的「動作」是根據移動方向、移動速度、姿勢等要素的變化而劃分的、包含活動的單位的用語。

本說明書中，「一連串動作」是包含多個「動作」的集合的用語。通常設想「一連串動作」中所含的多個「動作」是被串列地執行。但是，「一連串動作」中所含的多個「動作」亦可被並列地執行。

位置決定模組162自表示一連串動作完成後的位置及姿勢的動作完成位置來決定表示開始第一動作之前的位置及姿勢的動作開始位置。

如此，可自動作完成位置來自動決定動作開始位置，因此用戶不需要準確地示教動作開始位置等。

高度決定模組164決定或變更動作開始位置的高度。斜度決定模組166決定或變更動作開始斜度的大小。

為了方便說明，以下對一連串動作包含兩個動作的示例進行說明，但一連串動作亦可包含三個以上的動作。對於一連串動作中所含的動作的數量並無限制。

<B.機器人系統1的結構例>

圖2是表示本實施形態的機器人系統1的結構例的示意圖。參照圖2，機器人系統1包含多關節機器人(以下簡稱作「機器人10」)以及對機器人10進行控制的機器人控制器100。

機器人10包含底座11與多個可動部12、13、14、15、16、17。可動部12、可動部13、可動部14、可動部15、可動部16、可動部17相當於機器人10的關節(joint)。可動部12、可動部13、可動部14、可動部15、可動部16、可動部17各自沿著圖2所示的旋轉軸來驅動構成機器人10的鏈節(link)。在機器人10的臂前端，安裝有末端執行器18。在機器人10的臂上安裝末端執行器18的部分，設有對末端執行器18中產生的載荷進行檢測的載荷感測器19。載荷感測器19輸出表示所產生的載荷的大小、及產生載荷的方向的檢測結果。載荷感測器19的檢測結果亦可以一種向量的形式而輸出。

在末端執行器18，設有用於握持工件的握爪20。根據 來自機器人控制器100的指令，握爪20的間隔發生變化，藉此，對配置於握爪20間的任意工件進行握持。

再者，機器人10只要可保持工件，則使用任何機構皆可。即，並不限於圖2所示的握爪20，例如，亦可採用使用負壓來吸附工件的結構，還可採用使用電磁力來保持工件的結構。

以下的說明中，主要基於將末端執行器18作為基準的座標系XYZ(以下亦稱作「TCP座標系」)來說明機器人10的動作。再者，TCP座標系中，末端執行器18的垂直方向相當於Z軸。即，Z軸相當於將由握爪20所握持的工件予以插入的方向。

更具體而言，載荷感測器19分別輸出TCP座標系的X軸方向(X)的載荷、Y軸方向(Y)的載荷、Z軸方向(Z)的載荷，並且輸出以X軸為中心的旋轉方向(RX)的載荷(力矩)、以Y軸為中心的旋轉方向(RY)的載荷(力矩)、以Z軸為中心的旋轉方向(RZ)的載荷(力矩)，以作為檢測結果。

機器人10包含用於進行示教等的示教器(teaching pendant)38。再者，示教器38亦可構成為可自機器人10裝卸。

圖3是表示本實施形態的機器人系統1的硬體結構例的示意圖。參照圖3，機器人10包含：與可動部12、可動部13、可動部14、可動部15、可動部16、可動部17分別關聯的馬達31、馬達32、馬達33、馬達34、馬達35、馬達36；以及分別驅動馬達31、馬達32、馬達33、馬達34、馬達35、馬達36的驅動器21、驅動器22、驅動器23、驅動器24、驅動器25、驅動器26。 機器人10包含驅動握爪20的伺服驅動器28。

驅動器21、驅動器22、驅動器23、驅動器24、驅動器25、驅動器26、伺服驅動器28、載荷感測器19及示教器38經由介面40而與機器人控制器100電性連接。

機器人控制器100是一種電腦，包含處理器102、記憶體104、介面106以及儲存器110來作為主要的硬體組件。該些組件經由匯流排108而電性連接。

處理器102典型的是包含中央處理單元(Central Processing Unit，CPU)或微處理單元(Micro-Processing Unit，MPU)等。記憶體104典型的是包含動態隨機存取記憶體(Dynamic Random Access Memory，DRAM)或靜態隨機存取記憶體(Static Random Access Memory，SRAM)等揮發性記憶裝置。儲存器110典型的是包含固態硬碟(Solid State Disk，SSD)或快閃記憶體等非揮發性記憶裝置。儲存器110保存用於實現基本處理的系統程式112與控制程式114。控制程式114包含用於對機器人10進行控制的電腦可讀取的命令。處理器102讀出保存於儲存器110中的系統程式112及控制程式114，並展開至記憶體104中來執行，藉此來實現如後所述的用於對機器人10進行控制的處理。

介面106負責機器人控制器100與機器人10之間的訊號及/或資料的交換。機器人系統1中，用於對驅動器21、驅動器22、驅動器23、驅動器24、驅動器25、驅動器26及伺服驅動器28進行控制的指令自機器人控制器100被發送至機器人10，並 且，載荷感測器19得出的檢測結果自機器人10被發送至機器人控制器100。

圖3中表示了藉由處理器102執行程式來提供所需的處理的結構例，但該些提供的處理的一部分或全部亦可使用專用的硬體電路(例如特殊應用積體電路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)或現場可程式閘陣列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)等)來實現。

圖3中表示了使機器人控制器100獨立於機器人10而構成的示例，但亦可將機器人控制器100所提供的功能及處理的一部分或全部編入至機器人10。此時，機器人控制器100既可作為專用於機器人控制的控制器來實現，亦可使用通用的可程式邏輯控制器(Programmable Logic Controller，PLC)(可程式化控制器)或者個人電腦來實現。

進而，機器人控制器100所提供的功能及處理的一部分或全部亦可使用被稱作所謂的雲的網路上的計算資源來實現。

如上所述，本實施形態的機器人系統1無論怎樣實現皆可。

<C.機器人系統1的應用例>

接下來，對機器人系統1的應用例進行說明。

圖4是表示使用本實施形態的機器人系統1的應用的一例的示意圖。圖4中表示將棒狀的工件60插入至具有開口部的工件70的應用的示例。為了方便說明，誇張地描繪了工件60與工 件70的開口部的物理關係，但實際上，工件60的剖面形狀與工件70的開口部的剖面形狀之間的間隔相對較小的情況多。

機器人10利用握爪20來握持配置於工件配置台50的工件60，並插入至配置於工件配置台52的工件70。更具體而言，機器人10握持工件60移動至動作開始位置為止(步驟S1)。在此狀態下，機器人10相對於工件70的開口部的縱深方向而具備預先規定的斜度地握持著工件60。

繼而，機器人10使工件60沿著工件70的一個內面移動(步驟S2)。為了方便，亦有時將步驟S2的動作稱作「單面觸抵動作」。單面觸抵動作相當於使機器人10所保持的工件60沿著第一方向移動的第一動作。而且，動作開始位置表示開始單面觸抵動作(第一動作)之前的位置及姿勢。

當判斷為工件60已接觸至工件70的鄰接的內面時(當判斷為單面觸抵動作已完成時)，機器人10使工件60沿著所述接觸的內面移動(步驟S3)。為了方便，亦有時將步驟S3的動作稱作「兩面觸抵動作」。兩面觸抵動作相當於單面觸抵動作完成後，使機器人10所保持的工件60沿著與第一方向不同的第二方向移動的第二動作。

當判斷為工件60已接觸至工件70的鄰接的內面時(當判斷為兩面觸抵動作已完成時)，可認為工件60已成為與兩個面同時接觸的狀態。即，可認為是工件60以規定的角接觸工件70的兩個內面而配置的狀態。

並且，機器人10調整工件60的姿勢，以使工件60符合插入方向(步驟S4)。為了方便，亦有時將步驟S4的動作稱作「豎立動作」。繼而，機器人10朝向工件70的內部(開口部的裡側)插入工件60(步驟S5)。為了方便，亦有時將步驟S5的動作稱作「插入動作」。

藉由如上所述的處理流程，由機器人10所進行的工件60向工件70的插入完成。

再者，作為「動作」的一例，例示了使工件60沿著工件的內面移動的單面觸抵動作及兩面觸抵動作，但未必需要使移動工件60的方向沿著工件70的內面，在適用於所述應用以外的應用的情況下，則使工件60沿與所述應用相應的方向移動。

<D.機器人系統1的控制結構及處理流程>

接下來，對機器人系統1的控制結構及處理流程進行說明。

圖5的(A)至圖5的(C)是表示用於實現使用本實施形態的機器人系統1的應用的控制結構的一例的示意圖。參照圖5的(A)至圖5的(C)，機器人系統1的機器人控制器100包含位置控制邏輯130、力控制邏輯140以及阻抗控制邏輯150來作為控制結構。

機器人控制器100關於六軸(X、Y、Z、RX、RY、RZ)的各軸，可任意選擇位置控制、力控制、阻抗控制來執行。為了方便說明，圖5的(A)至圖5的(C)中示意性地表示關於特定的一個軸的控制系統。

參照圖5的(A)，位置控制邏輯130對相關的一個或多個驅動器(驅動器21、驅動器22、驅動器23、驅動器24、驅動器25、驅動器26)輸出角度指令(目標角度)，以使對象軸成為位置指令(目標位置)。更具體而言，位置控制邏輯130包含差分器132、反向運動運算部134以及運動運算部136。

差分器132算出位置指令與來自運動運算部136的位置實績的差值(位置偏差)。

反向運動運算部134具有包含關節及鏈節的機器人10的模型，算出與所輸入的位置對應的馬達31、馬達32、馬達33、馬達34、馬達35、馬達36的各角度。更具體而言，反向運動運算部134根據來自差分器132的位置偏差，來算出馬達31、馬達32、馬達33、馬達34、馬達35、馬達36的角度偏差。反向運動運算部134所算出的角度偏差被輸出給對應的驅動器。

運動運算部136與反向運動運算部134同樣地，具有包含關節及鏈節的機器人10的模型，算出與所輸入的馬達31、馬達32、馬達33、馬達34、馬達35、馬達36的各角度對應的位置。更具體而言，運動運算部136根據馬達31、馬達32、馬達33、馬達34、馬達35、馬達36的角度實績來算出機器人10的位置實績。

參照圖5的(B)，力控制邏輯140對相關的一個或多個驅動器(驅動器21、驅動器22、驅動器23、驅動器24、驅動器25、驅動器26)輸出角度指令(目標角度)，以使對象軸中產生的力成為力指令(目標力)。更具體而言，力控制邏輯140包含差分 器142、虛擬內部模型144以及位置控制邏輯130。

差分器142算出力指令與來自載荷感測器19的力實績的差值(力偏差)。

虛擬內部模型144具有以數學方式算出機器人10所產生的力的模型，算出與所輸入的力偏差對應的位置指令(位置修正值)。虛擬內部模型144所算出的位置指令被輸出給位置控制邏輯130。位置控制邏輯130的處理與所述的處理同樣。

參照圖5的(C)，阻抗控制邏輯150根據由載荷感測器19所檢測出的載荷來控制機器人10。更具體而言，阻抗控制邏輯150包含虛擬內部模型154與位置控制邏輯130。

虛擬內部模型154算出來自載荷感測器19的力實績響應輸入而表示機器人10的移動量的位置指令(位置修正值)。虛擬內部模型154所算出的位置指令被輸入至位置控制邏輯130。位置控制邏輯130的處理與所述的處理同樣。

圖6是表示使用本實施形態的機器人系統1的應用的處理流程的流程圖。典型的是，圖6所示的各步驟是藉由機器人控制器100的處理器102執行控制程式114而實現。

參照圖6，機器人控制器100對機器人10給予指令，以使其握持著工件60移動至動作開始位置為止(步驟S10)。步驟S10的處理相當於圖4所示的步驟S1。步驟S10中，機器人控制器100關於各軸利用位置控制來生成指令。

此處，假設關於動作開始位置，藉由調諧等而事先決定 了位置及姿勢(X、Y、Z、RX、RY、RZ)。

繼而，機器人控制器100對機器人10給予指令，以使工件60成為預先規定的動作開始斜度(步驟S12)。如此，機器人控制器100使工件60在動作開始位置傾斜預先規定的動作開始斜度。

繼而，機器人控制器100對機器人10給予指令，以使工件60沿著工件70的一個內面而移動(步驟S14)。然後，機器人控制器100判斷X軸方向的載荷是否超過預先規定的臨限值(步驟S16)。

步驟S14及步驟S16的處理相當於圖4所示的步驟S2的單面觸抵動作。再者，在動作開始位置，工件60以單面觸抵動作對應於X軸方向的移動，兩面觸抵動作對應於Y軸方向的移動的姿勢而配置。步驟S14中，機器人控制器100關於X、Y、Z、RZ而利用力控制來生成指令，關於RX、RY而利用阻抗控制來生成指令。即，機器人控制器100對機器人10進行控制，以沿單面觸抵動作的移動方向(X軸方向)產生預先規定的力。

若X軸方向的載荷未超過預先規定的臨限值(步驟S16中為否)，則重覆步驟S14以下的處理。

若X軸方向的載荷超過預先規定的臨限值(步驟S16中為是)，則判斷為單面觸抵動作已完成。繼而，機器人控制器100對機器人10給予指令，以使工件60沿著工件70的另一內面而移動(步驟S18)。然後，機器人控制器100判斷Y軸方向的載荷是 否超過預先規定的臨限值(步驟S20)。

步驟S18及步驟S20的處理相當於圖4所示的步驟S3的兩面觸抵動作。步驟S18中，機器人控制器100關於X、Y、Z、RZ而利用力控制來生成指令，關於RX、RY而利用阻抗控制來生成指令。即，機器人控制器100對機器人10進行控制，以沿兩面觸抵動作的移動方向(Y軸方向)產生預先規定的力。

若Y軸方向的載荷未超過預先規定的臨限值(步驟S20中為否)，則重覆步驟S18以下的處理。

若Y軸方向的載荷超過預先規定的臨限值(步驟S20中為是)，則判斷為兩面觸抵動作已完成。繼而，機器人控制器100給予關於以X軸為中心的旋轉方向(RX)以及以Y軸為中心的旋轉方向(RY)的指令，以使工件60成為水平姿勢(步驟S22)。然後，機器人控制器100判斷X軸及Y軸的旋轉角度是否與預先規定的目標角度一致(步驟S24)。即，機器人控制器100對機器人10給予指令，以使X軸及Y軸的旋轉角度與預先規定的目標角度一致。

步驟S22及步驟S24的處理相當於圖4所示的步驟S4的豎立動作。步驟S22及步驟S24中，機器人控制器100關於X、Y、Z、RZ而利用力控制來生成指令，關於RX、RY而利用位置控制來生成指令。

若X軸及Y軸的旋轉角度與預先規定的目標角度不一致(步驟S24中為否)，則重覆步驟S22以下的處理。

若X軸及Y軸的旋轉角度與預先規定的目標角度一致(步驟S24中為是)，則判斷為豎立動作已完成。繼而，機器人控制器100對機器人10給予指令，以將工件60插入至工件70(步驟S26)。然後，機器人控制器100判斷Z軸方向的載荷是否超過預先規定的臨限值(步驟S28)。若Z軸方向的載荷未超過預先規定的臨限值(步驟S28中為否)，則重覆步驟S26以下的處理。

若Z軸方向的載荷超過預先規定的臨限值(步驟S28中為是)，則機器人控制器100判斷工件60是否已朝Z軸方向插入至預先規定的位置為止(步驟S30)。若工件60尚未朝Z軸方向插入至預先規定的位置(步驟S30中為否)，則機器人控制器100對機器人10給予指令，以將工件60自工件70拉出預先規定的距離(步驟S32)。繼而，重覆步驟S26以下的處理。即，步驟S32相當於如下所述的處理，即：在工件60以相對於工件70傾斜的狀態(所謂的撬起狀態)而插入的情況下，暫時拉出工件60，並再次插入。

步驟S26~步驟S32的處理相當於圖4所示的步驟S5的插入動作。步驟S26~步驟S32中，機器人控制器100關於X、Y、RZ而利用力控制來生成指令，關於Z而利用位置控制來生成指令，關於RX、RY而利用阻抗控制來生成指令。

若工件60已朝Z軸方向插入至預先規定的位置(步驟S30中為是)，則判斷為插入動作已完成。

藉由如上所述的處理流程，握持工件60來插入至工件 70的處理完成。

<E.動作開始位置的決定>

接下來，對用於決定動作開始位置的處理例進行說明。

圖7的(A)至圖7的(D)是用於說明本實施形態的機器人系統1中的與動作開始位置的決定相關的處理流程的示意圖。

參照圖7的(A)，首先，用戶操作示教器38，將由機器人10所握持的工件60配置於工件70的附近。隨後，接受用戶所進行的示教的完成，機器人控制器100使工件60下降至與工件70的表面接觸的程度為止。然後，如圖7的(B)所示，在工件60與工件70以面彼此接觸的狀態下，機器人10停止動作。

繼而，如圖7的(C)所示，用戶操作示教器38，將由機器人10所握持的工件60配置於工件70的開口部72的附近。如圖7的(C)所示，工件60被配置於工件70的開口部72附近的狀態相當於所謂的臨時的動作開始位置。

當用戶所進行的示教完成時，機器人控制器100執行單面觸抵動作、兩面觸抵動作以及豎立動作。更具體而言，如圖7的(D)所示，機器人控制器100使工件60沿著工件70的內面74移動(步驟S2)，當判斷為工件70已接觸至內面76時，使工件60沿著工件70的內面76移動(步驟S3)。最終，機器人控制器100調整工件60的姿勢(步驟S4)。當工件60的姿勢調整完成時，機器人控制器100自當前的位置及姿勢(以下亦稱作「動作 完成位置」)來決定動作開始位置。

如此，機器人控制器100獲取表示包含單面觸抵動作(第一動作)及兩面觸抵動作(第二動作)的一連串動作完成後的位置及姿勢的動作完成位置，自所獲取的動作完成位置來決定動作開始位置。

此處，對動作完成位置及動作開始位置進行說明。圖7的(A)至圖7的(D)所示的示例中，動作完成位置是指開始工件60的插入動作的位置及姿勢。理想的是，藉由將靠近動作完成位置的位置設定為動作開始位置，可縮短單面觸抵動作、兩面觸抵動作、插入動作所需的時間。另一方面，存在工件60及工件70的形狀偏差、機器人10對工件60的握持位置偏差、工件70的配置位置偏差等的各種誤差。因此，若動作開始位置過於靠近動作完成位置，則亦存在由於此種誤差導致無法適當地進行單面觸抵動作、兩面觸抵動作、插入動作的情況。

因此，相對於動作完成位置，考慮餘量來決定動作開始位置，所述餘量考慮到外界干擾等。關於動作開始位置的決定方法的詳細將後述。

圖8是表示本實施形態的機器人系統1中的與動作開始位置的決定相關的處理流程的流程圖。圖8所示的各步驟典型的是藉由機器人控制器100的處理器102執行控制程式114來實現。

參照圖8，機器人控制器100根據用戶所進行的示教操作，將由機器人10所握持的工件60配置於工件70的附近(步驟 S100)(參照圖7的(A))。

機器人控制器100判斷是否已接受了示教完成的用戶操作(步驟S102)。若未接受示教完成的用戶操作(步驟S102中為否)，則重覆步驟S100以下的處理。

若接受了示教完成的用戶操作(步驟S102中為是)，則機器人控制器100對機器人10給予指令，以朝Z軸方向按壓工件60(步驟S104)。步驟S104中，機器人控制器100關於X、Y而利用位置控制來生成指令，關於Z而利用力控制來生成指令，關於RX、RY而利用阻抗控制來生成指令。然後，機器人控制器100判斷Z軸方向的載荷是否超過預先規定的臨限值(步驟S106)。

若Z軸方向的載荷未超過預先規定的臨限值(步驟S106中為否)，則重覆步驟S104以下的處理。若Z軸方向的載荷超過預先規定的臨限值(步驟S106中為是)，則機器人控制器100判斷以X軸為中心的旋轉方向(RX)的力矩是否小於臨限值，且以Y軸為中心的旋轉方向(RY)的力矩是否小於臨限值(步驟S108)。

若以X軸為中心的旋轉方向(RX)的力矩為臨限值以上、或以Y軸為中心的旋轉方向(RY)的力矩為臨限值以上(步驟S108中為否)，則重覆步驟S104以下的處理。

若以X軸為中心的旋轉方向(RX)的力矩小於臨限值，且以Y軸為中心的旋轉方向(RY)的力矩小於臨限值(步驟S108中為是)，則機器人控制器100停止機器人10的動作(步驟S110)。在此狀態下，如圖7的(B)所示，判斷工件60與工件70為以面 彼此接觸的狀態。

機器人控制器100根據用戶所進行的示教操作，將由機器人10所握持的工件60配置於工件70的開口部72附近(步驟S112)(參照圖7的(C))。

機器人控制器100判斷是否已接受示教完成的用戶操作(步驟S114)。若未接受示教完成的用戶操作(步驟S114中為否)，則重覆步驟S112以下的處理。

若接受了示教完成的用戶操作(步驟S114中為是)，則機器人控制器100對機器人10給予指令，以使工件60成為預先規定的動作開始斜度(步驟S116)。如此，機器人控制器100使工件60在動作開始位置(或者臨時的動作開始位置)傾斜預先規定的動作開始斜度。

然後，機器人控制器100對機器人10給予指令，以使工件60沿著Z軸方向朝工件70靠近預先規定的距離(步驟S118)。隨後，執行單面觸抵動作及兩面觸抵動作。

即，機器人控制器100進行使機器人10所保持的工件60沿著X軸方向(第一方向)移動的第一動作。更具體而言，機器人控制器100對機器人10給予指令，以使工件60沿著工件70的一個內面移動(步驟S120)。然後，機器人控制器100判斷X軸方向的載荷是否超過預先規定的臨限值(步驟S122)。步驟S120中，機器人控制器100關於X、Y、Z、RZ而利用力控制來生成指令，關於RX、RY而利用阻抗控制來生成指令。即，機器人控制 器100控制機器人10，以沿單面觸抵動作的移動方向(X軸方向)產生預先規定的力。

若X軸方向的載荷未超過預先規定的臨限值(步驟S122中為否)，則重覆步驟S120以下的處理。

若X軸方向的載荷超過預先規定的臨限值(步驟S122中為是)，則判斷為單面觸抵動作已完成。

並且，機器人控制器100在單面觸抵動作完成後，進行使工件60沿著與X軸方向(第一方向)不同的Y軸方向(第二方向)移動的第二動作。更具體而言，機器人控制器100對機器人10給予指令，以使工件60沿著工件70的另一內面移動(步驟S124)。然後，機器人控制器100判斷Y軸方向的載荷是否超過預先規定的臨限值(步驟S126)。步驟S124中，機器人控制器100關於X、Y、Z、RZ而利用力控制來生成指令，關於RX、RY而利用阻抗控制來生成指令。即，機器人控制器100控制機器人10，以沿兩面觸抵動作的移動方向(Y軸方向)產生預先規定的力。

若Y軸方向的載荷未超過預先規定的臨限值(步驟S126中為否)，則重覆步驟S124以下的處理。

若Y軸方向的載荷超過預先規定的臨限值(步驟S126中為是)，則判斷為兩面觸抵動作已完成。並且，機器人控制器100給予關於以X軸為中心的旋轉方向(RX)以及以Y軸為中心的旋轉方向(RY)的指令，以使工件60成為水平姿勢(步驟S128)。然後，機器人控制器100判斷X軸及Y軸的旋轉角度是否與預先 規定的目標角度一致(步驟S130)。即，機器人控制器100對機器人10給予指令，以使X軸及Y軸的旋轉角度與預先規定的目標角度一致。步驟S128及步驟S130中，機器人控制器100關於X、Y、Z、RZ而利用力控制來生成指令，關於RX、RY而利用位置控制來生成指令。

若X軸及Y軸的旋轉角度與預先規定的目標角度不一致(步驟S130中為否)，則重覆步驟S128以下的處理。

若X軸及Y軸的旋轉角度與預先規定的目標角度一致(步驟S130中為是)，則判斷為豎立動作已完成。

然後，機器人控制器100自步驟S130中的工件60的位置及姿勢(動作完成位置)來決定動作開始位置(步驟S132)。如此，機器人控制器100自表示包含單面觸抵動作(第一動作)及兩面觸抵動作(第二動作)的一連串動作完成後的位置及姿勢的動作完成位置，來決定表示開始單面觸抵動作(第一動作)之前的位置及姿勢的動作開始位置。

最終，機器人控制器100保存所決定的動作開始位置(步驟S134)。藉由如上所述的處理流程，決定動作開始位置的處理完成。

<F.動作開始位置的決定方法>

接下來，對自動作完成位置來決定動作開始位置的方法進行說明。

(f1：餘量的偏移)

作為決定動作開始位置的一種方法，可列舉自動作完成位置偏移預先規定的餘量量的方法。

例如，當將動作完成位置設為(Xe、Ye、Ze、RXe、RYe、RZe)，則可附加預先規定的餘量(△X、△Y、△Z、0、0、0)，而將(Xe+△X、Ye+△Y、Ze+△Z、RXe、RYe、RZe)決定為動作開始位置。

即，作為餘量，亦可考慮水平位置偏離量(△X、△Y)與高度偏離量(△Z)。

餘量例如可列舉(1)工件60的形狀偏差、(2)工件70的形狀偏差、(3)機器人10對工件60的握持位置偏差、(4)工件70的配置位置偏差等。

餘量既可由用戶輸入任意的值，亦可基於設計資料等來算出。例如，工件60及/或工件70的形狀偏差可根據零件設計中的加工公差等來算出或者推測。而且，在對多個零件進行組合的情況下，餘量可根據組件圖中的組裝公差等來算出或者推測。尤其，亦可根據所組合的零件的數量與各零件的加工公差之積來推測最差值。

或者，亦可基於對實際的工件60及/或工件70進行實測所得的值來決定餘量。

再者，關於餘量，一般亦可不含旋轉方向的成分(斜度)(△RXe=△RYe=△RZe=0)，但亦可根據需要而包含一個或多個旋轉方向的成分(斜度)。

如此，機器人控制器100亦可藉由自動作完成位置偏移預先規定的餘量來決定動作開始位置。

(f2：反向動作)

作為決定動作開始位置的另一種方法，亦可藉由自動作完成位置進行相當於預先規定的餘量及動作開始斜度的反向的動作，來決定動作開始位置。

更具體而言，自動作完成位置(Xe、Ye、Ze、RXe、RYe、RZe)反向地運作餘量(△X、△Y、△Z、0、0、0)量(即，進行運作，以返回動作開始位置)。其結果，機器人10移動後的位置成為(Xe+△X、Ye+、Ze+△Z、RXe、RYe、RZe)。亦可將該移動後的位置及姿勢(Xe+△X、Ye+、Ze+△Z、RXe、RYe、RZe)決定為動作開始位置。

進而，亦可以預先規定的動作開始斜度(RXs、RYs、0)(僅僅以X軸為中心的旋轉成分以及以Y軸為中心的旋轉成分)來修正斜度。

此時，亦可將移動後的位置及姿勢(Xe+△X、Ye+、Ze+△Z、RXe-RXs、RYeRYs、RZe)決定為動作開始位置。

如此，機器人控制器100亦可藉由自動作完成位置進行相當於預先規定的餘量的反向的動作來決定動作開始位置。

(f3：自動決定動作開始位置的高度成分(Z))

接下來，對自動決定動作開始位置的高度成分的方法進行說明。

圖9的(A)至圖9的(C)是用於說明本實施形態的機器人系統1中的動作開始位置的高度的影響的圖。圖9的(A)至圖9的(C)中表示將工件60插入至工件70的開口部72的處理的側面圖。

如圖9的(A)所示，若工件60的動作開始位置相對於工件70的開口部72而距離過遠，則工件60的下降所需的時間將變得過大。其結果，需要更多的處理時間。

另一方面，如圖9的(B)所示，若工件60的動作開始位置相對於工件70的開口部72而過近，則在工件60的下降時，工件60與工件70容易發生干涉。其結果，工件60向工件70的插入失敗的可能性升高。

因此，如圖9的(C)所示，亦可藉由對工件60的水平方向(XY平面)相對於工件70的間隙進行評價，來自動決定動作開始位置的最佳的高度成分。即，亦可將可相對於工件70而確保預先規定的間隙的高度決定為動作開始位置的高度成分。

圖10是表示本實施形態的機器人系統1中的用於決定動作開始位置的高度成分的處理流程的流程圖。典型的是，圖10所示的各步驟是藉由機器人控制器100的處理器102執行控制程式114而實現。

參照圖10，機器人控制器100對機器人10給予指令，以使其握持工件60而移動至當前的動作開始位置(步驟S200)。繼而，機器人控制器100對機器人10給予指令，以使工件60成 為預先規定的動作開始斜度(步驟S202)。

機器人控制器100使工件60沿水平方向移動而獲取與工件70的接觸位置(步驟S204)。步驟S204中，機器人控制器100使工件60沿著X軸進行振幅移動，而且，使工件60沿著Y軸進行振幅移動。藉由使工件60在X軸及Y軸的各軸上進行振幅，從而可算出直至工件70為止的間隙。然後，機器人控制器100算出X軸方向上的間隙以及Y軸方向上的間隙(步驟S206)。即，機器人控制器100算出在X軸上與工件70接觸的位置的最大值與最小值之差以作為X軸方向上的間隙。同樣地，機器人控制器100算出在Y軸上與工件70接觸的位置的最大值與最小值之差以作為Y軸方向上的間隙。

機器人控制器100判斷X軸方向上的間隙及Y軸方向上的間隙是否分別大於預先規定的餘量的X成分(△X)及Y成分(△Y)(步驟S208)。

若X軸方向上的間隙及Y軸方向上的間隙分別大於預先規定的餘量的X成分(△X)及Y成分(△Y)(步驟S208中為是)，則機器人控制器100對機器人10給予指令，以使工件60沿著Z軸方向朝工件70靠近預先規定的距離(步驟S210)。然後，重覆步驟S204以下的處理。

另一方面，若X軸方向上的間隙及Y軸方向上的間隙為預先規定的餘量的X成分(△X)及Y成分(△Y)以下(步驟S208中為否)，則機器人控制器100將當前的Z軸的位置決定為 動作開始位置的高度成分(Z)(步驟S212)。然後，處理結束。

如參照圖9的(A)至圖9的(C)及圖10所說明般，可將相對於以預先規定的動作開始斜度下降的工件60而可確保預先規定的余量的水平成分(XY平面)的間隙的高度決定為動作開始位置。即，機器人控制器100使動作開始位置的高度不同，而使工件60在第一方向(X軸方向)及第二方向(Y軸方向)上均移動，藉此來算出間隙，並將所算出的間隙可確保偏移的高度決定為動作開始位置的高度。

藉由採用此種可自動決定動作開始位置的高度成分(Z)的功能，從而可削減用戶進行輸入的勞力。而且，可使動作開始位置的高度最佳化，因此可防止處理時間過度變長。

<G.動作開始斜度的決定方法>

接下來，對自動決定動作開始斜度的方法進行說明。

圖11的(A)及圖11的(B)是用於說明本實施形態的機器人系統1中的動作開始斜度的影響的圖。圖11的(A)及圖11的(B)中表示將工件60插入至工件70的開口部72的處理的側面圖。

如圖11的(A)所示，若工件60的動作開始斜度小，則工件60與工件70接觸的面積變小，載荷感測器19所檢測的載荷亦變小。因此，工件60與工件70的接觸判斷失敗的可能性變高。

另一方面，如圖11的(B)所示，若工件60的動作開 始斜度大，則在豎立動作中，使工件60的斜度恢復所需的時間變長。其結果，需要更多的處理時間。

因此，較佳為，使動作開始斜度的大小最佳化。更具體而言，較佳為，在一連串動作不會失敗的範圍內，採用儘可能小的動作開始斜度。

圖12是表示本實施形態的機器人系統1中的用於決定動作開始斜度的處理流程的流程圖。典型的是，圖12所示的各步驟是藉由機器人控制器100的處理器102執行控制程式114來實現。圖12所示的流程圖是對圖8所示的流程圖追加步驟S123、步驟S127、步驟S140、步驟S142的處理者。

步驟S123中，機器人控制器100判斷單面觸抵動作是否失敗。而且，步驟S127中，機器人控制器100判斷兩面觸抵動作是否失敗。

若單面觸抵動作失敗(步驟S123中為是)，或者，若兩面觸抵動作失敗(步驟S127中為是)，則機器人控制器100將當前的動作開始斜度增大預先規定的角度(步驟S140)。繼而，機器人控制器100對機器人10給予指令，以使工件60返回至用戶所示教的位置(步驟S142)。然後，重覆步驟S116以下的處理。

如此，當一連串動作中所含的任一動作失敗時，機器人控制器100亦可將動作開始斜度變更為更大的值。

再者，決定或變更圖12所示的動作開始斜度的處理亦可在使用圖6所示的機器人系統1的應用的處理中，當動作失敗 時執行。

如參照圖11的(A)及圖11的(B)與圖12所說明般，在動作失敗的情況下，變更動作開始斜度後再次執行處理，藉此，可決定動作失敗的動作開始斜度。藉由採用此種可自動決定動作開始斜度的功能，從而可根據工件種類或餘量等來自動決定適當的動作開始斜度。而且，由於可使動作開始斜度最佳化，因此可防止處理時間過度變長。

<H.優點>

根據本實施形態，由於可自動作完成位置自動決定動作開始位置，因此用戶不需要準確地示教動作開始位置等。

<I.附註>

如上所述的本實施形態包含如下所述的技術思想。

[結構1]

一種機器人控制器100，對機器人10進行控制，所述機器人控制器100包括：動作控制部160，使保持著工件的所述機器人進行至少包含第一動作及第二動作的一連串動作；以及決定部162，根據表示所述一連串動作完成後的位置及姿勢的動作完成位置，來決定表示開始所述第一動作之前的位置及姿勢的動作開始位置。

[結構2]

如結構1所述的機器人控制器，其中 所述決定部藉由自所述動作完成位置偏移預先規定的餘量來決定所述動作開始位置。

[結構3]

如結構1所述的機器人控制器，其中所述決定部藉由自所述動作完成位置進行相當於預先規定的餘量的反向的動作，來決定所述動作開始位置。

[結構4]

如結構1至結構3中任一項所述的機器人控制器，其中所述第一動作包含使所述機器人所保持的工件沿著第一方向移動的動作，所述第二動作包含使所述工件沿著與所述第一方向不同的第二方向移動的動作。

[結構5]

如結構4所述的機器人控制器，其中所述動作控制部在所述第一動作中控制所述機器人，以沿所述第一方向產生預先規定的力，所述動作控制部在所述第二動作中控制所述機器人，以沿所述第二方向產生預先規定的力。

[結構6]

如結構4或結構5所述的機器人控制器，更包括：高度決定部，使所述動作開始位置的高度不同，而使所述工件沿所述第一方向及所述第二方向均移動，藉此來算出間隙，將 所算出的所述間隙可確保所述偏移的高度決定為所述動作開始位置的高度。

[結構7]

如結構1至結構6中任一項所述的機器人控制器，其中所述動作控制部在所述動作開始位置使所述工件傾斜預先規定的動作開始斜度。

[結構8]

如結構7所述的機器人控制器，更包括：斜度決定部166，當所述一連串動作中所包含的任一動作失敗時，將所述動作開始斜度變更為更大的值。

[結構9]

一種控制方法，對機器人10進行控制，所述控制方法包括：步驟S120、S122、S124、S126，使保持著工件的所述機器人進行至少包含第一動作及第二動作的一連串動作；以及步驟S132，根據表示所述一連串動作完成後的位置及姿勢的動作完成位置，來決定表示開始所述第一動作之前的位置及姿勢的動作開始位置。

[結構10]

一種控制程式114，用於對機器人10進行控制，所述控制程式使電腦100執行：步驟S120、S122、S124、S126，使保持著工件的所述機器人進行至少包含第一動作及第二動作的一連串動作；以及 步驟S132，根據表示所述一連串動作完成後的位置及姿勢的動作完成位置，來決定表示開始所述第一動作之前的位置及姿勢的動作開始位置。

應認為，此次揭示的實施形態在所有方面為例示而非限制者。本發明的範圍是由申請專利範圍而非所述說明所示，且意圖包含與申請專利範圍均等的含義及範圍內的所有變更。

1:機器人系統

60、70:工件

72:開口部

100:機器人控制器

160:動作控制模組

162:位置決定模組

164:高度決定模組

166:斜度決定模組

Claims (10)

1. 一種機器人控制器，對機器人進行控制，所述機器人控制器包括：動作控制部，使保持著工件的所述機器人進行至少包含第一動作及第二動作的一連串動作；以及決定部，根據表示所述一連串動作完成後的位置及姿勢的動作完成位置，來決定表示開始所述第一動作之前的位置及姿勢的動作開始位置。
2. 如請求項1所述的機器人控制器，其中所述決定部藉由自所述動作完成位置偏移預先規定的餘量，來決定所述動作開始位置。
3. 如請求項1所述的機器人控制器，其中所述決定部藉由自所述動作完成位置進行相當於預先規定的餘量的反向的動作，來決定所述動作開始位置。
4. 如請求項2所述的機器人控制器，其中所述第一動作包含使所述機器人所保持的工件沿著第一方向移動的動作，所述第二動作包含使所述工件沿著與所述第一方向不同的第二方向移動的動作。
5. 如請求項4所述的機器人控制器，其中所述動作控制部在所述第一動作中控制所述機器人，以沿所述第一方向產生預先規定的力， 所述動作控制部在所述第二動作中控制所述機器人，以沿所述第二方向產生預先規定的力。
6. 如請求項4或5所述的機器人控制器，更包括：高度決定部，使所述動作開始位置的高度不同，而使所述工件沿所述第一方向及所述第二方向均移動，藉此來算出間隙，將所算出的所述間隙可確保所述偏移的高度決定為所述動作開始位置的高度。
7. 如請求項1至5中任一項所述的機器人控制器，其中所述動作控制部在所述動作開始位置使所述工件傾斜預先規定的動作開始斜度。
8. 如請求項7所述的機器人控制器，更包括：斜度決定部，當所述一連串動作中所包含的任一動作失敗時，將所述動作開始斜度變更為更大的值。
9. 一種控制方法，對機器人進行控制，所述控制方法包括下述步驟：使保持著工件的所述機器人進行至少包含第一動作及第二動作的一連串動作；以及根據表示所述一連串動作完成後的位置及姿勢的動作完成位置，來決定表示開始所述第一動作之前的位置及姿勢的動作開始位置。
10. 一種控制程式，用於對機器人進行控制，所述控 制程式使電腦執行下述步驟：使保持著工件的所述機器人進行至少包含第一動作及第二動作的一連串動作；以及根據表示所述一連串動作完成後的位置及姿勢的動作完成位置，來決定表示開始所述第一動作之前的位置及姿勢的動作開始位置。

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