[發(fā)明專利]機(jī)器人的控制裝置、控制方法以及機(jī)器人

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310322411.8
• 申請(qǐng)日: 2013-07-29
• 公開（公告）號(hào): CN103568013A
• 公開（公告）日: 2014-02-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 元吉正樹
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 精工愛普生株式會(huì)社
• 主分類號(hào): B25J9/18
• 分類號(hào): B25J9/18;B25J9/02
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 舒艷君;李洋

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及機(jī)器人的控制裝置、控制方法以及機(jī)器人。

背景技術(shù)

針對(duì)工業(yè)用機(jī)器人，不斷地提出實(shí)現(xiàn)其快速化、多功能化、高精度化、省電化的更高的要求。對(duì)于體現(xiàn)上述要求的多關(guān)節(jié)機(jī)器人而言，用于實(shí)現(xiàn)快速化、省電化的輕型化與實(shí)現(xiàn)高精度化的高剛性化為相反的要素，因此，作為控制技術(shù)而兼顧實(shí)現(xiàn)了上述兩個(gè)要素。例如，在專利文獻(xiàn)1中提出了抑制機(jī)器人的動(dòng)作停止時(shí)產(chǎn)生的機(jī)器人前端的振動(dòng)的方法。具體而言是如下方法，即：在機(jī)器人的前端具備加速度傳感器，基于檢測(cè)出的扭轉(zhuǎn)角速度和扭轉(zhuǎn)角度，將消除扭轉(zhuǎn)的補(bǔ)償量相加于驅(qū)動(dòng)各連桿的電機(jī)的控制輸入，從而進(jìn)行減振。由此實(shí)現(xiàn)了提高停止時(shí)的位置精度、縮短振動(dòng)消除之前的待機(jī)時(shí)間。

專利文獻(xiàn)1：日本特開2011-136395號(hào)公報(bào)

然而，在專利文獻(xiàn)1所記載的控制方法（減振方法）中，存在無(wú)法抑制在機(jī)器人的動(dòng)作中產(chǎn)生的振動(dòng)的課題。具體而言，加速度檢測(cè)的時(shí)機(jī)是以機(jī)器人的動(dòng)作停止時(shí)為前提的，因此，例如存在如下課題，即：無(wú)法消除在機(jī)器人臂移動(dòng)中產(chǎn)生的振動(dòng)、動(dòng)作變形，在使機(jī)器人一邊移動(dòng)一邊進(jìn)行涂裝、焊接等作業(yè)的情況下，無(wú)法抑制由于振動(dòng)引起的那些作業(yè)精度降低的情況。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是為了解決上述課題的至少一部分而完成的，能夠以如下的應(yīng)用例或者方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。

應(yīng)用例1

本應(yīng)用例所涉及的機(jī)器人的控制裝置是具備機(jī)器人主體、與上述機(jī)器人主體連結(jié)且包含多個(gè)連桿的臂、驅(qū)動(dòng)多個(gè)上述連桿的驅(qū)動(dòng)部、以及檢測(cè)上述驅(qū)動(dòng)部的驅(qū)動(dòng)量的角度傳感器的機(jī)器人的控制裝置，其特征在于，上述機(jī)器人的控制裝置具備：慣性傳感器，其設(shè)置于能夠?qū)ι鲜霰鄣恼駝?dòng)進(jìn)行抑制的減振位置，并且檢測(cè)在上述減振位置的加速度以及角速度中的至少一方；第一運(yùn)算部，其根據(jù)上述慣性傳感器檢測(cè)出的上述減振位置處的加速度以及角速度中的至少一方，來(lái)計(jì)算上述減振位置處的第一臂速度；第二運(yùn)算部，其根據(jù)上述角度傳感器檢測(cè)出的上述驅(qū)動(dòng)部的驅(qū)動(dòng)量來(lái)計(jì)算驅(qū)動(dòng)速度，并基于上述驅(qū)動(dòng)量以及上述驅(qū)動(dòng)速度來(lái)計(jì)算上述減振位置處的第二臂速度；第三運(yùn)算部，其基于上述第一臂速度和上述第二臂速度來(lái)計(jì)算第三臂速度；第四運(yùn)算部，其基于上述第三臂速度，計(jì)算對(duì)位于上述機(jī)器人主體與上述減振位置之間的上述連桿進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的各驅(qū)動(dòng)部的修正速度；以及控制部，其基于上述驅(qū)動(dòng)量、上述驅(qū)動(dòng)速度以及上述修正速度，對(duì)驅(qū)動(dòng)位于上述機(jī)器人主體與上述減振位置之間的上述連桿的上述驅(qū)動(dòng)部進(jìn)行控制。

根據(jù)本應(yīng)用例所涉及的機(jī)器人的控制裝置，基于從慣性傳感器獲取的第一臂速度的信息和從角度傳感器獲取的第二臂速度的信息來(lái)計(jì)算減振位置的第三臂速度。另外，基于計(jì)算出的第三臂速度，來(lái)計(jì)算對(duì)位于機(jī)器人主體與減振位置之間的連桿進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的各驅(qū)動(dòng)部的修正速度。通過(guò)基于該各驅(qū)動(dòng)部的修正速度控制各驅(qū)動(dòng)部，能夠抑制在減振位置產(chǎn)生的振動(dòng)。

更詳細(xì)地進(jìn)行說(shuō)明，例如，在輕型且剛性高并且沒有彎曲、沒有由彎曲引起的振動(dòng)等理想的機(jī)器人的情況下，實(shí)際的臂的速度表示該理想臂速度。相對(duì)于此，從慣性傳感器獲取的第一臂速度是通過(guò)安裝有慣性傳感器的減振位置的實(shí)際動(dòng)作而檢測(cè)出的速度。即，是包含由于不具有理想剛性的臂的彎曲等而伴隨著實(shí)際動(dòng)作產(chǎn)生的振動(dòng)等速度成分的速度。因此，通過(guò)分析第一臂速度與第二臂速度的差異，能夠提取基于彎曲、振動(dòng)的速度成分。將提取出的該速度成分作為修正速度而分配至驅(qū)動(dòng)各連桿的驅(qū)動(dòng)部，產(chǎn)生抑制彎曲、振動(dòng)的扭矩，從而能夠?qū)崿F(xiàn)振動(dòng)的抑制。

通過(guò)隨時(shí)進(jìn)行基于第一臂速度與第二臂速度的差異分析的振動(dòng)的抑制，不僅能夠抑制停止時(shí)的振動(dòng)，還能夠抑制驅(qū)動(dòng)時(shí)（動(dòng)作中）的臂的振動(dòng)。其結(jié)果是，能夠更準(zhǔn)確地控制驅(qū)動(dòng)時(shí)的臂位置精度。另外，不用等待臂的停止動(dòng)作就能夠抑制停止時(shí)的振動(dòng)，因此能夠縮短從停止后到消除振動(dòng)的待機(jī)時(shí)間。

如上所述，根據(jù)本應(yīng)用例所涉及的機(jī)器人的控制裝置，能夠在多關(guān)節(jié)機(jī)器人等中進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)高精度化、快速化等。

應(yīng)用例2

在上述應(yīng)用例所涉及的機(jī)器人的控制裝置中，優(yōu)選上述第三運(yùn)算部還具備濾波器，該濾波器除去上述第三臂速度的波形中所包含的規(guī)定頻率以下的低頻成分。

如本應(yīng)用例所述，通過(guò)還具備除去第三臂速度的低頻成分的濾波器，能更準(zhǔn)確地進(jìn)行基于第一臂速度與第二臂速度的差異分析的振動(dòng)成分的提取。具體而言，通過(guò)除去第三臂速度的低頻成分，能夠減少誤進(jìn)行抑制機(jī)器人臂的本來(lái)的動(dòng)作的修正、慣性傳感器的偏置誤差等的影響。

應(yīng)用例3