[發明專利]機器人控制設備

有效

• 申請號: 201110339526.9
• 申請日: 2011-11-01
• 公開（公告）號: CN102528809A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 根岸真人
• 申請（專利權）人: 佳能株式會社
• 主分類號: B25J13/00
• 分類號: B25J13/00
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 楊小明

技術領域

本發明涉及一種機器人控制設備，該機器人控制設備控制驅動多關節機器人主體的關節的多個驅動單元。

背景技術

在多軸多關節機器人主體中，有必要在同步地改變關節角度的同時操作主體。如果不同步改變這些關節角度，則多關節機器人主體的端點位置的軌跡偏離(shift)。因此，機器人控制設備同步地控制驅動多關節機器人主體的各個關節的多個驅動單元(參見JP-A-2004-524171(PCT國際申請的日本譯文))。指出，從多關節機器人主體的期望的位置姿勢(position?posture)計算各關節角度被稱為逆問題。相反，從各個關節角度計算多關節機器人主體的位置姿勢被稱為正問題。處理這些問題的領域被稱為機械學。

該常規機器人控制設備具有在其中組合具有不同特性的兩個計算機的構造。計算機之一是通用計算機，另一個計算機是實時計算機。而且，通用計算機將指示多關節機器人主體的期望的位置姿勢的命令輸出到實時計算機。實時計算機可根據逆運動學基于輸入命令來計算操作命令數據，在該操作命令數據中，命令值按時間序列排列，各命令值指示各驅動單元的關節角度。

當按時安全地操作各個驅動單元時，有必要以預先確定的時間間隔(比如，5ms)將計算的命令值同步輸出到多關節機器人主體的各個驅動單元。

然而，常規機器人控制設備不能允許多關節機器人主體執行任意人類靈巧的操作。具體地講，非常高級的復雜算法隱藏在人類靈巧的操作中，機器人控制系統必須執行基于高級的復雜算法的計算。而且，即使當多關節機器人主體的期望的位置姿勢簡單時，多關節機器人主體的各關節角度也繪制復雜的軌跡。也就是說，與基于正運動學的計算處理相比，基于逆運動學的計算處理復雜，并且需要很多時間。

因此，當執行這樣的復雜的軌跡計算時，計算所需的時間有時變得比同步時間(輸出命令值的時間間隔)長。而且，所需時間通常根據計算條件而改變。也就是說，軌跡計算所需的時間是不確定的。假設例如比同步時間(比如，5ms)無可比擬地長的1s的時間作為該所需的時間。

然而，在JP-A-2004-524171中所公開的機器人控制設備中，實時計算機有必要并行地執行復雜的軌跡計算和同步操作。因此，實時計算機必須在同步時間內完成軌跡計算，但是軌跡計算所需的時間是不確定的，以使得有時在同步時間內沒有完成軌跡計算。在這樣的情況下，實時計算機有必要在完成所有的軌跡計算之后執行同步操作，并且必須停止多關節機器人主體的操作，直到軌跡計算結束為止。結果，多關節機器人主體不能執行任何平滑的操作，并且不能實現人類靈巧的操作。

為了解決所述問題，本發明的目的是提供一種機器人控制設備，即使軌跡計算復雜并且計算所需的時間不確定，該機器人控制設備也能并行地執行復雜的軌跡計算和同步操作。

發明內容

根據本發明，提供一種機器人控制設備，所述機器人控制設備將關節角度的命令值輸出到驅動多關節機器人主體的關節的多個驅動單元中的每個，以控制各個驅動單元的驅動操作，所述機器人控制設備包括：共享存儲器；以及，第一處理單元和第二處理單元，所述第一處理單元和第二處理單元與所述共享存儲器可存取地連接，其中，所述第一處理單元執行軌跡計算處理，所述軌跡計算處理包括基于用于將所述多關節機器人主體操作成期望的位置姿勢的命令計算操作命令數據，并將所述操作命令數據作為計算結果存儲在共享存儲器中，所述操作命令數據指示要被輸出到各個驅動單元的命令值的序列；以及，所述第二處理單元執行同步處理，所述同步處理包括獲取存儲在共享存儲器中的操作命令數據，并以預先確定的時間間隔將命令值同步地輸出到各個驅動單元。

根據本發明，由于通過第一處理單元執行軌跡計算處理以將操作命令數據作為計算結果存儲在共享存儲器中，所以第二處理單元不必執行任何復雜的軌跡計算處理。而且，由于第二處理單元不執行任何復雜的軌跡計算處理，所以可實現同步處理，所述同步處理包括將已由第一處理單元計算的操作命令數據的命令值同步地輸出到各個驅動單元，而不停止多關節機器人主體的操作。因此，多關節機器人主體可執行人類靈巧的操作。

從以下參照附圖對示例性實施例的描述，本發明的進一步的特征將變得清楚。

附圖說明

圖1是示出根據本發明的第一實施例的機器人裝置的示意性構造的說明性視圖。

圖2是示出根據本發明的第一實施例的機器人裝置的示意性構造的框圖。

圖3是示出根據本發明的第一實施例的機器人控制設備的各單元的操作流程的說明性圖表。