[發(fā)明專利]阻抗控制參數(shù)調(diào)節(jié)裝置和調(diào)節(jié)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010515986.8
• 申請(qǐng)日: 2010-10-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102039594A
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-05-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 安藤慎悟;永井亮一;井上康之
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 株式會(huì)社安川電機(jī)
• 主分類號(hào): B25J9/16
• 分類號(hào): B25J9/16
• 代理公司: 北京三友知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11127
• 代理人: 李輝;黃綸偉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及基于設(shè)在產(chǎn)業(yè)用機(jī)器人的末端執(zhí)行器上的力傳感器的信息的阻抗控制的參數(shù)調(diào)節(jié)裝置和參數(shù)調(diào)節(jié)方法。

阻抗控制是這樣的位置和力的控制方法：用于將在從外部向機(jī)器人的手指尖施加力的情況下產(chǎn)生的機(jī)械阻抗(慣性、衰減系數(shù)、剛性)設(shè)定為適合于目標(biāo)作業(yè)的值。

背景技術(shù)

廣泛公知有這樣的技術(shù)，即，在使用產(chǎn)業(yè)用機(jī)器人執(zhí)行嵌合等接觸作業(yè)的情況下，在機(jī)器人機(jī)械手的末端執(zhí)行器或手腕部設(shè)置力傳感器，構(gòu)成利用力傳感器信息的力控制。作為具體的力控制方法，例如容易利用阻抗控制。

阻抗控制構(gòu)成反饋控制，使得外力作用于末端執(zhí)行器時(shí)的位置響應(yīng)根據(jù)期望的慣性、粘性、剛性特性進(jìn)行動(dòng)作。可在嵌合作業(yè)時(shí)避免工件(workpiece：加工件)之間接觸時(shí)的力而吸收位置誤差。不過(guò)，當(dāng)慣性、粘性、剛性的參數(shù)不適當(dāng)時(shí)，具有作業(yè)執(zhí)行極端花費(fèi)時(shí)間的情況。此外，有時(shí)在接觸時(shí)控制系統(tǒng)變得不穩(wěn)定(振蕩)而不能作業(yè)。因此，需要適當(dāng)調(diào)節(jié)阻抗控制的參數(shù)。

作為調(diào)節(jié)阻抗控制參數(shù)的技術(shù)，日本特開(kāi)2001-277162號(hào)(專利文獻(xiàn)1)公報(bào)作了公開(kāi)。

在該公報(bào)中，調(diào)節(jié)作業(yè)者(示教者)在使用顯示部確認(rèn)力響應(yīng)的同時(shí)，通過(guò)按鈕操作調(diào)節(jié)重量(重輕)和硬度(硬軟)的舉動(dòng)指定參數(shù)，根據(jù)該舉動(dòng)指定參數(shù)，通過(guò)模糊推理調(diào)節(jié)阻抗參數(shù)。

在專利文獻(xiàn)1中，在目視確認(rèn)力響應(yīng)的同時(shí)，通過(guò)按鈕操作調(diào)節(jié)參數(shù)。在專利文獻(xiàn)1中，采用這樣的作法：利用2個(gè)舉動(dòng)指定參數(shù)，通過(guò)模糊推理調(diào)節(jié)3個(gè)阻抗參數(shù)。然而，模糊推理用于對(duì)個(gè)人的主觀判斷進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理，而不是用于消除個(gè)人差異。因此，具有調(diào)節(jié)結(jié)果或調(diào)節(jié)時(shí)間取決于個(gè)人技能的問(wèn)題。由于調(diào)節(jié)結(jié)果取決于個(gè)人差異，因而難以進(jìn)行最佳的參數(shù)調(diào)節(jié)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是鑒于上述問(wèn)題而完成的，本發(fā)明的目的在于提供一種使阻抗控制的多個(gè)參數(shù)不取決于個(gè)人技能、即使不具有特別的知識(shí)也總能調(diào)節(jié)最佳參數(shù)的裝置及其調(diào)節(jié)方法。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種阻抗控制參數(shù)調(diào)節(jié)裝置，該裝置調(diào)節(jié)根據(jù)設(shè)在機(jī)器人機(jī)械手的末端執(zhí)行器上的力傳感器的信息構(gòu)成的阻抗控制的參數(shù)，其中，該阻抗控制參數(shù)調(diào)節(jié)裝置具有：

參數(shù)初始值計(jì)算部，其計(jì)算在參數(shù)調(diào)節(jié)時(shí)設(shè)定的慣性參數(shù)和粘性參數(shù)的初始值；

力指令施加部，其通過(guò)對(duì)阻抗控制接通/斷開(kāi)階梯狀的力指令，將末端執(zhí)行器所把持的工件反復(fù)按壓對(duì)象工件；

評(píng)價(jià)基準(zhǔn)計(jì)測(cè)部，其在每次按壓時(shí)記錄來(lái)自力傳感器的力反饋的時(shí)間響應(yīng)，并且自動(dòng)計(jì)測(cè)力反饋的時(shí)間響應(yīng)的整定時(shí)間、過(guò)沖量和振動(dòng)次數(shù)；

容許值設(shè)定部，其設(shè)定作為可容許過(guò)沖量的最大值的過(guò)沖量容許值、和作為可容許整定時(shí)間的最大值的整定時(shí)間容許值；

粘性參數(shù)搜索部，其固定慣性參數(shù)，執(zhí)行反復(fù)按壓，搜索整定時(shí)間最小的粘性參數(shù)；

結(jié)束判斷部，其對(duì)作為粘性參數(shù)搜索部的粘性參數(shù)搜索結(jié)果而從評(píng)價(jià)基準(zhǔn)計(jì)測(cè)部獲得的整定時(shí)間調(diào)節(jié)值和過(guò)沖量調(diào)節(jié)值分別與所述過(guò)沖量容許值和所述整定時(shí)間容許值進(jìn)行比較，判斷是結(jié)束還是繼續(xù)反復(fù)處理；以及

慣性參數(shù)調(diào)節(jié)部，其在結(jié)束判斷部判斷為繼續(xù)處理的情況下，增減慣性參數(shù)、或者緩和過(guò)沖量容許值和整定時(shí)間容許值中的任一方，之后再執(zhí)行粘性參數(shù)搜索部的處理。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種阻抗控制參數(shù)調(diào)節(jié)方法，該方法通過(guò)反復(fù)測(cè)定力反饋的時(shí)間響應(yīng)來(lái)調(diào)節(jié)根據(jù)設(shè)在機(jī)器人機(jī)械手的末端執(zhí)行器上的力傳感器的信息構(gòu)成的阻抗控制的參數(shù)，該阻抗控制參數(shù)調(diào)節(jié)方法執(zhí)行以下步驟：

計(jì)算在參數(shù)調(diào)節(jié)時(shí)設(shè)定的慣性參數(shù)和粘性參數(shù)的初始值；

(a)容許值設(shè)定步驟，設(shè)定與力反饋的時(shí)間響應(yīng)相關(guān)的過(guò)沖量容許值(上限)和整定時(shí)間容許值(上限)；

(b)粘性參數(shù)搜索步驟，固定慣性參數(shù)來(lái)搜索整定時(shí)間最小的粘性參數(shù)；

(c)結(jié)束判斷步驟，對(duì)根據(jù)所述粘性參數(shù)搜索步驟的執(zhí)行結(jié)果獲得的過(guò)沖量調(diào)節(jié)值和整定時(shí)間調(diào)節(jié)值分別與所述過(guò)沖量容許值和整定時(shí)間容許值進(jìn)行比較，由此判斷是結(jié)束還是繼續(xù)反復(fù)處理；以及

(d)慣性參數(shù)調(diào)節(jié)步驟，在所述結(jié)束判斷步驟判斷為繼續(xù)處理的情況下，增減慣性參數(shù)、或者緩和過(guò)沖量容許值和整定時(shí)間容許值中的任一方，之后再執(zhí)行粘性參數(shù)搜索步驟。

根據(jù)本發(fā)明，具有能自動(dòng)調(diào)節(jié)阻抗控制的多個(gè)參數(shù)而不取決于個(gè)人技能的效果。

并且，根據(jù)本發(fā)明，由于根據(jù)力響應(yīng)的振動(dòng)次數(shù)朝整定時(shí)間減少的方向增減粘性參數(shù)，并根據(jù)力響應(yīng)的過(guò)沖量朝過(guò)沖量減小的方向增減慣性參數(shù)，因而具有能調(diào)節(jié)整定時(shí)間和過(guò)沖量最小的最佳阻抗參數(shù)的效果。

附圖說(shuō)明

通過(guò)以下的詳細(xì)說(shuō)明，結(jié)合附圖，將更全面地理解本發(fā)明及其相關(guān)優(yōu)點(diǎn)，在附圖中：