具备计算传感器的位置和方向的功能的机器人系统技术方案

本发明专利技术提供一种具备计算传感器的位置和方向的功能的机器人系统。对机器人进行控制的机器人控制装置具备传感器坐标系计算部，该传感器坐标系计算部通过使机器人执行预定动作来计算出传感器的位置和方向。传感器坐标系计算部具备动作参数最佳化部，该动作参数最佳化部依次使用分别变更预定种类的动作参数的值而得的多个组合中的各个组合，使机器人执行上述预定动作，由此从多个组合中求出用于计算传感器的位置和方向的最佳组合。

Robot system with function of calculating position and direction of sensor

The invention provides a robot system with the function of calculating the position and orientation of the sensor. A robot control device for controlling a robot is provided with a sensor coordinate system, which calculates the position and direction of the sensor by performing a predetermined action. The sensor coordinates calculation section having optimum action parameters, each combination of multiple combinations of the optimal parameters of action followed by the use of a predetermined kind of action parameter values and change respectively in the above, enables a robot to perform a predetermined action, resulting from the multiple combinations obtained for the best combination of calculation of the position and orientation of the sensor the.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种具备学习控制功能的机器人系统，尤其涉及一种计算出安装在机器人的可动部上的传感器的位置和方向的机器人系统。
技术介绍
在机器人中，为了按照指令控制由伺服电动机驱动的臂部的位置、速度，通常进行位置反馈控制、速度反馈控制和电流反馈控制。但是，即使进行这样的反馈控制，有时也会在动作中的臂部发生振动。因此，以往将加速度传感器被安装在机器人的可动部例如臂部的前端，通过加速度传感器测量动作中的臂部的振动，进行学习控制，由此使该振动减少(参照日本专利第4283214号公报)。具体地，基于从外部控制装置指示的臂部前端的位置指令数据与来自设置于驱动该臂部的伺服电动机的位置检测器的实际位置数据的差(即，位置偏差)，使臂部的前端移动。在这样的移动期间，根据安装于臂部前端的加速度传感器的测量结果来取得臂部前端的位置数据，根据该位置数据和上述的位置指令数据，求出相当于振动误差的修正量。然后，考虑该修正量来修正上述的位置偏差。另外，上述的学习控制是通过反复执行这样的一连串的过程使上述振动减少的控制。为了进行上述的学习控制，将加速度传感器安装在机器人的臂部前端后，需要实施求出所安装的加速度传感器的位置和方向的校准。因此，在日本特开2013-041478号公报中公开了使机器人执行预定动作，自动地计算位于臂部前端的加速度传感器的位置和方向的方法。具体地，在日本特开2013-041478号公报所公开的机器人中，将加速度传感器安装在臂部的前端，使该臂部前端分别在特定坐标系的X轴方向和Y轴方向上进行平移动作，来推定加速度传感器的方向。并且，使位于臂部前端侧的2个关节轴分别进行旋转动作来推定加速度传感器的位置。然而，在日本特开2013-041478号公报所公开的机器人中，安装于臂部前端的工具的重量越大，而且臂部的刚性越低，则在机器人的预定动作中向加速度传感器施加的干扰越大。其结果，有时无法高精度地计算出加速度传感器的位置和方向。若计算误差变大，则基于上述学习控制的振动的减少效果降低，有时还存在振动发散的危险性。并且，在日本特开2013-041478号公报所公开的专利技术中，自动计算出加速度传感器的位置和方向后，需要通过人的作业确认计算结果是否有足够的精度。
技术实现思路
本专利技术提供一种能够提高安装于机器人的可动部的传感器的位置和方向的计算结果的精度，不需要确认计算精度的人的作业的机器人系统。根据本专利技术的第一方式，提供一种机器人系统，具备：机器人，其具有安装了至少监视振动的传感器的可动部；以及控制装置，其控制机器人的动作，其中，控制装置具备：传感器坐标系计算部，其使机器人执行预定动作，由此计算出传感器的位置和方向，传感器坐标系计算部具备：动作参数最佳化部，其依次使用分别变更预定种类的动作参数的值而得的多个组合中的各个组合，使机器人执行上述预定动作，由此从多个组合中求出用于计算传感器的位置和方向的最佳组合。根据本专利技术的第二方式，提供一种机器人系统，在上述的第一方式的机器人系统中，上述预定种类的动作参数为控制装置对机器人指示的速度和加速度。根据本专利技术的第三方式，提供一种机器人系统，在上述的第一方式或第二方式的机器人系统中，上述动作参数最佳化部根据通过各个组合执行预定动作时从传感器输出的数据，计算出传感器的位置和方向，根据计算出的传感器的位置和方向以及预定动作中的机器人的位置和姿势，计算作用于上述传感器上的物理量，根据从传感器输出的数据和作用于传感器的物理量的计算值，判定上述多个组合中的哪个组合为传感器的位置和方向的计算结果的精度最高的组合。根据本专利技术的第四方式，提供一种机器人系统，在上述的第一方式至第三方式中任意方式的机器人系统中，上述动作参数最佳化部根据通过各个组合执行预定动作时从传感器输出的数据，计算出传感器的位置和方向，根据计算出的传感器的位置和方向以及预定动作中的上述机器人的位置和姿势，计算作用于传感器上的物理量；根据从传感器输出的数据和作用于传感器上的物理量的计算值，判定上述多个组合中的哪个组合为传感器的位置和方向的计算结果的精度最高的组合；判定传感器的位置和方向的计算精度是否充分，在判定为该计算精度不充分的情况下，将该情况通知给外部。根据本专利技术的第五方式，提供一种机器人系统，在上述的第一方式至第四方式中任意方式的机器人系统中，上述预定动作由对可动部定义的三维正交坐标系中的X轴、Y轴、Z轴中的至少2个轴方向的平移动作、和绕X轴、绕Y轴、绕Z轴中的至少2个绕轴的旋转动作构成。根据本专利技术的第六方式，提供一种机器人系统，在上述的第一方式至第五方式中任意方式的机器人系统中，上述传感器为加速度传感器、陀螺仪传感器、惯性传感器、力传感器、激光跟踪器、摄像机或动作捕捉装置。附图说明通过附图所示的本专利技术的典型的实施方式的详细说明，使本专利技术的这些目的、特征、优点以及其他目的、特征、优点变得更加明确。图1是表示本专利技术的一实施方式的机器人系统的结构的框图。图2是用于说明图1所示的多关节机器人的构成要素和坐标系的图。图3是表示通过图1所示的传感器坐标系计算部和动作参数最佳化部进行的处理的流程图。图4是示意性地表示加速度传感器绕机械接口坐标系的X轴旋转15度时的方式的图。图5是在机械接口坐标系的YZ面表示图4所示的方式的图。图6是表示预定的动作中的加速度的时间变化的一例的图表。图7是表示作用在加速度传感器上的加速度的计算值与加速度传感器的输出值的差的时间变化的一例的图表。具体实施方式以下，参照附图对本专利技术的实施方式进行说明。在以下的附图中，对相同部件赋予相同的参照符号。并且，在不同的附图中赋予了相同参照符号的部件表示是具有相同功能的构成要素。此外，为了使理解变得容易，这些附图适当变更了比例尺。图1是表示本专利技术的一实施方式的机器人系统的结构的框图。图2是用于说明图1所示的多关节机器人的构成要素和坐标系的图。如图1所示，本实施方式的机器人系统10具备机器人11和控制机器人11的机器人控制装置12。机器人11例如为垂直多关节机器人，为了测量成为多关节机器人的位置控制对象的可动部的振动，在该可动部上安装有加速度传感器13。在本实施方式中，如图1所示，经由托架15在机器人11的臂部11a的前端部安装有工具14，在该工具14上安装有加速度传感器13。此外，作为工具14可以使用手部、螺栓拧紧工具、焊枪等。并且，作为加速度传感器13可以使用3轴加速度传感器。并且，机器人11和机器人控制装置12经由电缆16相互连接。此外，加速度传感器13还经由电缆(未图示)与机器人控制装置12连接。此外，如图2所示那样，上述的机器人11具备6个关节轴11b1～11b6、旋转驱动各个关节轴11b1～11b6的伺服电动机(未图示)。通过来自机器人控制装置12的动作指令控制各伺服电动机。并且，机器人11是具备空间上被固定的世界坐标系21、在安装有工具14的臂部11a的前端部设定的机械接口坐标系22的典型的机器人。世界坐标系21和机械接口坐标系22分别是三维正交坐标系。另外，在图2中通过放大图示出了世界坐标系21中的XYZ轴的方向以及机械接口坐标系22中的XYZ轴的方向。在世界坐标系21中，在图2的右方向定义+X轴，在图2的上方向定义+Z轴，在相对于图2的纸面深处方向定义+Y轴。另一方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种机器人系统，具备：机器人，其具有安装了至少监视振动的传感器的可动部；以及控制装置，其控制上述机器人的动作，该机器人系统的特征在于，上述控制装置具备：传感器坐标系计算部，其使上述机器人执行预定动作，由此计算出上述传感器的位置和方向，上述传感器坐标系计算部具备：动作参数最佳化部，其依次使用分别变更预定种类的动作参数的值而得的多个组合中的各个组合，使上述机器人执行上述预定动作，由此从上述多个组合中求出用于计算上述传感器的位置和方向的最佳组合。

【技术特征摘要】
2015.10.15 JP 2015-2039021.一种机器人系统，具备：机器人，其具有安装了至少监视振动的传感器的可动部；以及控制装置，其控制上述机器人的动作，该机器人系统的特征在于，上述控制装置具备：传感器坐标系计算部，其使上述机器人执行预定动作，由此计算出上述传感器的位置和方向，上述传感器坐标系计算部具备：动作参数最佳化部，其依次使用分别变更预定种类的动作参数的值而得的多个组合中的各个组合，使上述机器人执行上述预定动作，由此从上述多个组合中求出用于计算上述传感器的位置和方向的最佳组合。2.根据权利要求1所述的机器人系统，其特征在于，上述预定种类的动作参数为上述控制装置对上述机器人指示的速度和加速度。3.根据权利要求1或2所述的机器人系统，其特征在于，上述动作参数最佳化部根据通过各个上述组合执行上述预定动作时从上述传感器输出的数据，计算出上述传感器的位置和方向，根据计算出的上述传感器的位置和方向以及上述预定动作中的上述机器人的位置和姿势，计算作用于上述传感器上的物理量，根据从上述传感器输出的数据和作用于上述传感器上的物...

【专利技术属性】
技术研发人员：山冈宣章，陈文杰，王凯濛，
申请(专利权)人：发那科株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP