关节型机器人及其气弹簧的气体减少状态推定方法技术

该关节型机器人(1)具备：臂(2、3)；驱动马达(9)，用来驱动臂(2、3)；气弹簧(5)，用来支撑作用于臂(2、3)的负荷而减轻驱动马达(9)的负载；及控制机构(8)，用来控制驱动马达(9)；控制机构(8)具有如下功能，即，基于在使驱动马达(9)动作并以通电状态停止的停止位置上所获取的驱动马达(9)的实际电流值，推定气弹簧(5)的内部所封入的气体的减少状态。能够在不引起机器人的运转率降低等的状态下，基于伺服马达的电流值推定气弹簧的内部所封入的气体的减少状态。

Joint robot and its gas reduction method for gas spring estimation

The articulated robot (1) has the following functions: arm (2, 3); driving motor (9) for driving arm (2, 3); air spring (5) for supporting the load acting on arm (2, 3) and reducing the load of driving motor (9); and control mechanism (8) for controlling driving motor (9); and control mechanism (8) for making driving motor (9), i.e., based on the following functions: driving motor (9, 3); air spring (5) for supporting the load acting on arm (2, 3) and reducing the load of driving motor (9). The actual current value of the driving motor (9) obtained at the stop position when the gas spring (5) operates and stops in the electrified state is used to deduce the reduced state of the gas enclosed in the inner part of the gas spring (5). It can deduce the reduced state of the gas in the air spring based on the current value of the servo motor without causing the decrease of the robot's operation rate and so on.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】关节型机器人及其气弹簧的气体减少状态推定方法
本专利技术涉及一种具备由驱动马达驱动的臂的关节型机器人及其气弹簧的气体减少状态推定方法。
技术介绍
以往，在各种机械或设备中使用气弹簧，所述气弹簧利用具有沿轴向滑动的活塞的气缸内所封入的气体的压缩性，将因相应于活塞移动而被压缩的气体的压力增大而产生的对活塞的反作用力用作弹力。作为利用气弹簧之物的代表例，有在多关节机器人中，对于作用因重力产生的负载的臂，作为气体平衡器而采用之物(例如专利文献1)。所谓气体平衡器，是将气弹簧附加于机器人的臂，通过气弹簧向与作用于臂的负荷相反的方向作用平衡力。由此，在臂的升降动作时或位置保持时谋求马达负载的减轻，从而可实现机器人的小型化或可搬运重量的增大。然而，气弹簧由于在活塞沿轴向滑动的气缸的内部封入高压气体，所以存在如下问题：因使用而导致气体泄漏从而气体内压降低，由此导致活塞反作用力减小，如果气体泄漏量变大则无法作为气体平衡器有效地发挥功能。针对这种问题，例如在专利文献2中，提出了如下方法：获取基准时的伺服马达的电流值作为基准电流值，使机器人的姿势及动作等动作条件与基准时相同，获取与基准时不同的时间点的伺服马达的电流值作为对象电流值，基于基准电流值与对象电流值的差分推定气弹簧的气体内压的减少量。然而，在专利文献2所提出的方法中，获取使机器人的姿势及速度等动作条件相同而获得的基准电流值及对象电流值，基于它们的差分值推定内压的减少量，因此，通过获取以与获取基准电流值的基准时的动作条件不同的动作条件获得的对象电流值，无法推定气体内压的减少量。因此，在专利文献2的方法中，必须预先以基准时预先设定的动作条件(基准时动作条件)获取基准电流值，且必须在检测气体内压降低的时间点即获取对象电流值的时间点以与基准时相同的动作条件使臂动作。因此，为了获取对象电流值，例如必须停止生产线，进行用来获取对象电流值的特别动作，对机器人使用者来说，有运转率降低等问题。
技术介绍
文献专利文献专利文献1：日本专利特开平10-138189号专利文献2：日本专利特开2014-195849号
技术实现思路
[专利技术要解决的问题]本专利技术鉴于现有技术的所述问题而完成，目的在于提供一种能够在不引起机器人的运转率降低等的状态下，基于伺服马达的电流值推定气弹簧的内部所封入的气体的减少状态的关节型机器人及气体减少状态推定方法。[解决问题的技术手段]为了解决所述问题，本专利技术的第1形态的关节型机器人的特征在于具备：臂；驱动马达，用来驱动所述臂；气弹簧，用来支撑作用于所述臂的负荷而减轻所述驱动马达的负载；及控制机构，用来控制所述驱动马达；且所述控制机构具有如下功能，即，基于在使所述驱动马达动作并以通电状态停止的停止位置上所获取的所述驱动马达的实际电流值，推定所述气弹簧的内部所封入的气体的减少状态。本专利技术的第2形态根据第1形态，其特征在于：所述控制机构具有如下功能，即，在使所述驱动马达动作并以通电状态停止的所述停止位置上，基于所述臂的旋转角度，算出假定所述气弹簧的内部所封入的气体未减少的设定状态下的所述驱动马达的设定电流值，基于所述设定电流值与所述实际电流值，推定所述气弹簧的内部所封入的气体的减少状态。本专利技术的第3形态根据第2形态，其特征在于：所述设定电流值是在使所述驱动马达动作并以通电状态停止的所述停止位置上，基于所述设定状态下所述驱动马达负担的负载根据转矩-电流特性而算出。本专利技术的第4形态根据第2或第3形态，其特征在于：所述控制机构具有如下功能，即，基于用来将所述实际电流值与所述设定电流值进行对比的修正系数乘以所述实际电流值所得的换算电流值和所述设定电流值的差分，推定所述气弹簧的内部所封入的气体的减少状态。本专利技术的第5形态根据第1至第4中的任一形态，其特征在于：使所述驱动马达动作并以通电状态停止的所述停止位置包含多个不同的位置，且所述控制机构具有如下功能，即，基于在所述多个不同的位置上所获取的所述驱动马达的所述实际电流值，推定所述气弹簧的内部所封入的气体的减少状态。为了解决所述问题，本专利技术的第6形态是一种气体减少状态推定方法，其特征在于推定具备驱动马达及气弹簧的关节型机器人的所述气弹簧的内部所封入的气体的减少状态，所述驱动马达用来驱动臂，所述气弹簧用来支撑作用于所述臂的负荷而减轻所述驱动马达的负载，且所述气体减少状态推定方法具备：第一步骤，用来使所述驱动马达动作并以通电状态停止；第二步骤，在所述第一步骤中的停止位置获取所述驱动马达的实际电流值；及第三步骤，基于所述第二步骤中所获取的所述实际电流值，推定所述气弹簧的内部所封入的气体的减少状态。本专利技术的第7形态根据第6形态，其特征在于：在使所述驱动马达动作并以通电状态停止的所述停止位置上，基于所述臂的旋转角度，算出假定所述气弹簧的内部所封入的气体未减少的设定状态下的所述驱动马达的设定电流值，基于所述设定电流值与所述实际电流值，推定所述气弹簧的内部所封入的气体的减少状态。本专利技术的第8形态根据第7形态，其特征在于：所述设定电流值是在使所述驱动马达动作并以通电状态停止的所述停止位置上，基于所述设定状态下所述驱动马达负担的负载根据转矩-电流特性而算出。本专利技术的第9形态根据第7或第8形态，其特征在于：基于用来将所述实际电流值与所述设定电流值进行对比的修正系数乘以所述实际电流值所得的换算电流值和所述设定电流值的差分，推定所述气弹簧的内部所封入的气体的减少状态。本专利技术的第10形态根据第6至第9中的任一形态，其特征在于：使所述驱动马达动作并以通电状态停止的所述停止位置包含多个不同的位置，且基于在所述多个不同的位置上所获取的所述驱动马达的所述实际电流值，推定所述气弹簧的内部所封入的气体的减少状态。[专利技术的效果]根据本专利技术，可提供一种能够在不引起机器人的运转率降低等的状态下，基于伺服马达的电流值推定气弹簧的内部所封入的气体的减少状态的关节型机器人及气体减少状态推定方法。附图说明图1是概略性地表示本专利技术的一实施方式的多关节机器人的主要部分的构成的图。图2是表示用来支撑机器人的臂的气弹簧的代表性特性的图。图3是用来说明当保持对伺服马达通电的状态使机器人的臂停止在某停止位置时，利用伺服马达输出转矩与气弹簧输出转矩达成负载转矩的图，(a)表示设定状态，(b)表示内压降低状态。图4(a)是以伺服马达的电流值表示图3(a)的设定状态的图，(b)是以伺服马达的电流值表示图3(b)的内压降低状态的图。图5是用来说明保持对伺服马达通电的状态使机器人停止在3个不同的停止位置而推定气弹簧的气体减少状态的方法的图。具体实施方式以下，一边参照附图，一边对本专利技术的一实施方式的多关节机器人及其气弹簧的气体减少状态推定方法进行说明。图1是概略性地表示本实施方式的主要部分的构成的图，在作为构成机器人1的臂的连杆2与连杆3的连结部的驱动轴4，配备着伺服马达9作为用来驱动连杆3的驱动马达。通过使伺服马达9旋转，使连杆3相对于连杆2旋转并定位。伺服马达9的旋转速度及定位基于机器人控制装置8的指令执行。另外，在本实施方式的机器人1中，在连杆2及连杆3连结着用来支撑作用于臂的负荷的气弹簧5。气弹簧5具备气缸6及活塞杆7，气缸6的基端部自由旋转地支撑在连杆2，活塞杆7的前端部自由旋转地支撑在连杆3。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种关节型机器人，具备：臂；驱动马达，用来驱动所述臂；气弹簧，用来支撑作用于所述臂的负荷而减轻所述驱动马达的负载；及控制机构，用来控制所述驱动马达；且所述控制机构具有如下功能，即，基于在使所述驱动马达动作并以通电状态停止的停止位置上所获取的所述驱动马达的实际电流值，推定所述气弹簧的内部所封入的气体的减少状态。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.09 JP 2016-0461351.一种关节型机器人，具备：臂；驱动马达，用来驱动所述臂；气弹簧，用来支撑作用于所述臂的负荷而减轻所述驱动马达的负载；及控制机构，用来控制所述驱动马达；且所述控制机构具有如下功能，即，基于在使所述驱动马达动作并以通电状态停止的停止位置上所获取的所述驱动马达的实际电流值，推定所述气弹簧的内部所封入的气体的减少状态。2.根据权利要求1所述的关节型机器人，其中所述控制机构具有如下功能，即，在使所述驱动马达动作并以通电状态停止的所述停止位置上，基于所述臂的旋转角度，算出假定所述气弹簧的内部所封入的气体未减少的设定状态下的所述驱动马达的设定电流值，基于所述设定电流值与所述实际电流值，推定所述气弹簧的内部所封入的气体的减少状态。3.根据权利要求2所述的关节型机器人，其中所述设定电流值是在使所述驱动马达动作并以通电状态停止的所述停止位置上，基于所述设定状态下所述驱动马达负担的负载根据转矩-电流特性而算出。4.根据权利要求2或3所述的关节型机器人，其中所述控制机构具有如下功能，即，基于用来将所述实际电流值与所述设定电流值进行对比的修正系数乘以所述实际电流值所得的换算电流值和所述设定电流值的差分，推定所述气弹簧的内部所封入的气体的减少状态。5.根据权利要求1至4中任一项所述的关节型机器人，其中使所述驱动马达动作并以通电状态停止的所述停止位置包含多个不同的位置，且所述控制机构具有如下功能，即，基于在所述多个不同的位置上所获取的所述驱动马达的所述实际电流值，推定所述气弹簧的内部所封入...

【专利技术属性】
技术研发人员：北村伸二，姫野元希，藤井勇辅，胁光俊介，
申请(专利权)人：川崎重工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP