[發明專利]機器人裝置及機器人控制方法

有效

• 申請號: 201410379795.1
• 申請日: 2014-08-04
• 公開（公告）號: CN104339349B
• 公開（公告）日: 2016-11-16
• 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: B25J9/06
• 分類號: B25J9/06;G05B19/416
• 代理公司: 北京怡豐知識產權代理有限公司 11293
• 代理人: 遲軍

技術領域

本發明涉及一種包括多關節機器人的機器人裝置和多關節機器人的控制方法。

背景技術

近年來，使多關節機器人進行諸如裝配工件的工作的機器人裝置日益發展。這種機器人裝置的最終目的在于使多關節機器人像人手一樣移動，并且使多關節機器人高速進行諸如裝配復雜工件的工作。

令人遺憾地，多關節機器人具有多個姿態(即所謂的奇異點(singular?point))，在所述多個姿態中在三維空間中指定的一個位置和姿態無法被確定為關節空間中的一個位置和姿態，而這些奇異點阻礙了多關節機器人以高速進行復雜的移動。因此，在機器人裝置的開發中對這些奇異點進行適當的處理是重要的。

在圖13中示出了對多關節機器人進行控制的一般控制裝置的框圖。在圖13中，當前位置C_i表示在三維空間中代表的機械手的手端梢的位置和姿態，偏差命令V_i表示手端梢的位置和姿態針對預先決定的各控制周期(例如2ms)的偏差。因為控制周期是恒定的，所以偏差命令V_i代表速度，并且使用示教器等針對各控制周期生成偏差命令V_i。

在這種配置中，位置命令計算單元150將偏差命令V_i與當前位置C_i相加，以獲得下一位置C_i+1，并且逆向運動學計算單元155對下一位置C_i+1進行逆向運動學計算，以獲得下一關節角命令q_i+1。然后，將其發送給對多關節機器人的關節進行控制的伺服控制裝置130，由此對多關節機器人進行驅動控制。然而，如果多關節機器人位于奇異點附近，則關節角命令q_i+1從前一關節角命令q_i顯著改變，因而多關節機器人可能會急劇移動。

為了應對上述問題，能夠想到限制關節角命令速度的方法。然而，如果關節角命令速度受限，則多關節機器人可能從手端梢的原始目標位置顯著偏離，并且一旦多關節機器人從其偏離，返回到原始目標位置就變得很難。根據公開的應對該問題的技術，如果關節角速度過大，則針對減速進行速度限制，由此防止多關節機器人在奇異點附近急劇移動(日本特開2003-300183號公報)。

令人遺憾地，在日本特開2003-300183號中公開的技術中，總是限制關節角速度，因此多關節機器人的運動在奇異點之外的位置和姿態也變慢。

發明內容

鑒于上述情況，本發明的目的是提供能夠對奇異點進行適當處理并且能夠提高多關節機器人的運動速度的機器人裝置及機器人控制方法。

根據實施例的一個方面，提供一種機器人裝置，所述機器人裝置包括：多關節機器人，其包括多個旋轉關節；以及控制裝置，其基于輸入的運動命令，對所述多關節機器人進行驅動控制，其中，所述控制裝置包括：關節角計算單元，其計算所述多個旋轉關節中的各個的關節角命令，所述關節角命令用于基于所述運動命令驅動所述多關節機器人；關節驅動控制單元，其通過基于由所述關節角計算單元計算出的所述關節角命令對所述多個旋轉關節中的各個進行旋轉驅動，來移動所述多關節機器人；奇異點計算單元，其針對所述多關節機器人的奇異點，計算所述多個旋轉關節中的各個的奇異點角度和奇異點距離中的一個；以及關節速度限制單元，其在由所述奇異點計算單元計算出的所述奇異點角度和所述奇異點距離中的一個變為小于預定值的情況下，限制基于所述奇異點的類型預先指定的旋轉關節的旋轉速度。

根據實施例的另一方面，提供一種機器人控制方法，所述機器人控制方法用于基于輸入的運動命令對包括多個旋轉關節的多關節機器人進行驅動控制，所述機器人控制方法包括：控制單元計算所述多個旋轉關節中的各個的關節角命令，所述關節角命令用于基于所述運動命令驅動所述多關節機器人；所述控制單元通過基于在計算所述關節角命令中計算出的所述關節角命令對所述多個旋轉關節中的各個進行旋轉驅動，來移動所述多關節機器人；所述控制單元針對所述多關節機器人的奇異點，計算所述多個旋轉關節中的各個的奇異點角度和奇異點距離中的一個；以及在計算所述奇異點角度和所述奇異點距離中的一個中計算出的所述奇異點角度和所計算出的奇異點距離中的一個變為小于預定值的情況下，所述控制單元限制基于所述奇異點的類型預先指定的旋轉關節的旋轉速度。

本發明能夠提供一種機器人裝置和機器人控制方法，其能夠對奇異點進行適當處理，并且能夠提高多關節機器人的運動速度。

通過以下參照附圖對示例性實施例的描述，本發明的其他特征將變得清楚。

附圖說明