机器人、机器人的控制装置及控制方法、以及机器人的控制装置的控制程序制造方法及图纸

技术编号:4887412 阅读:194 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
本发明专利技术提供一种机器人、机器人的控制装置及控制方法、以及机器人的控制装置的控制程序。基于物体(3)及手(30)间的铅直方向的力、和手(30)与水平面所成角度,由搬运力估算部(14)估算人(2)在铅直方向上施加的搬运力,基于估算出的力进行力控制,以使得机器人系统(1)中的机械臂的铅直方向的力成为规定力。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种人和机器人协作进行作业(协调作业)时的机器人、机器人的控 制装置及控制方法、以及机器人的控制装置的控制程序。
技术介绍
近年来,正积极进行看护机器人或家务支援机器人等家庭用机器人的研发。此外, 与到目前为止与人隔离的情形不同,工业用的机器人也正增加进行与人的协作作业的功 能。这些机器人由于靠近人进行作业,所以与人的物理接触是不可缺少的。为此,基于安全 性方面,有必要使机器人在机构上柔软,在活动上也柔和。作为机器人装置的一例,已提出了一种人和机械臂协作搬运物体的装置。在其中 提出,一方面控制钳爪的旋转运动,以使得机械臂的钳爪的手的旋转力变为零,另一方面控 制钳爪的铅直方向的平移运动,以便维持物体水平的技术(参照专利文献1)。根据此专利文献1的技术,实现作为现有课题的物体的质量不明确,或物体的质 量在中途发生变化的情形的协作搬运。专利文献1 JP特开2000-343470号公报
技术实现思路
但是,在专利文献1这样的现有的技术中,如图13A所示,为了与作用于机械臂101 上的力无关系地上下移动机械臂101,以便保持搬运的物体103A水平,而在搬运物体103A 之下具有另一物体103B,此外在人102要降下搬运的物体103A的时候,即使物体103A、 103B相互接触,也会产生机械臂101还要向下移动的现象。由此,如图13A、13B所示,存在 物体103A、103B彼此相互挤压、破损,在机械臂101上产生过多的负载这样的课题。鉴于这样的课题而进行本专利技术,其目的在于,提供一种机器人、机器人的控制装置 及控制方法、以及机器人的控制装置的控制程序,其中,在人和机械臂协作搬运物体时,即 使搬运的物体的重量不明确、或重量在中途变化也能搬运,并且即使是在机械臂或搬运的 物体之下存在其它的物体的情况下,物体彼此也不会有所需以上的相互挤压,能实现安全 的机器人控制。为了实现上述目的,本专利技术结构如下。根据本专利技术的第一方式,提供一种机器人,该机器人具有机械臂、和配置在上述机械臂的钳爪上的手,按照由人和上述手来 保持位于上述人和上述机器人之间的物体的状态,进行协作,搬运上述物体,该机器人包括驱动部,其调整上述手的角度;力检测部,其检测并输出作用在上述物体和上述手之间的力;角度检测部,其检测并输出上述手的上述角度;以及控制部,其进行以下力控制,即基于上述角度检测部的输出和上述力检测部的输 出来进行控制,以使得上述机械臂的铅直方向的力成为规定力。根据这样的结构,无论搬运的物体的重量如何,都能估算人的搬运力,实现对机械 臂和人进行协作来搬运物体的机器人的控制。此外,根据本专利技术的第四方式,提供一种机器人的控制装置,其中,上述机器人具有机械臂、和配置在上述机械臂的钳爪上的手,该机器人的控 制装置控制上述机器人,以便按照由人和上述手来保持位于上述人和上述机器人之间的物 体的状态,进行协作,搬运上述物体,该机器人的控制装置包括输入部,其输入由力检测部检测出的力信息、以及由角度检测部检测出的角度信 息,其中,上述力检测部检测作用在上述物体和上述手之间的力,上述角度检测部检测通过 驱动部而被进行角度调整的上述手的角度;以及控制部,其进行以下力控制,即基于上述力检测部的上述力信息和上述角度检测 部的上述角度信息来进行控制,以使得上述机械臂的铅直方向的力成为规定力。通过此结构,在人将物体放置在例如桌子等上时,能实现可安全、水平地放置物体 的机器人的控制。根据本专利技术的第九方式,提供一种机器人的控制方法,其中,上述机器人具有机械臂和配置在上述机械臂的钳爪上的手,在该机器人的 控制方法中,控制上述机器人,以便按照由人和上述手来保持位于上述人和上述机器人之 间的物体的状态,进行协作,搬运上述物体,输入由力检测部检测出的力信息、以及由角度检测部检测出的角度信息,其中,上 述力检测部检测作用在上述物体和上述手之间的力,上述角度检测部检测通过驱动部而被 进行角度调整的上述手的角度,通过控制部进行以下力控制,即基于上述力检测部的上述力信息和上述角度检 测部的上述角度信息来进行控制,以使得上述机械臂的铅直方向的力成为规定力。根据本专利技术的第十方式,提供一种机器人的控制装置的控制程序,其中,上述机器人具有机械臂和配置在上述机械臂的钳爪上的手,利用该机器人 的控制装置的控制程序控制上述机器人,以便按照由人和上述手来保持位于上述人和上述 机器人之间的物体的状态,进行协作,搬运上述物体,该机器人的控制装置的控制程序用于使计算机实现如下功能输入由力检测部检测出的力信息、以及由角度检测部检测出的角度信息的功能, 其中,上述力检测部检测作用在上述物体和上述手之间的力,上述角度检测部检测通过驱 动部而被进行角度调整的上述手的角度;以及通过控制部进行力控制的功能,其中,上述力控制为基于上述力检测部的上述力 信息和上述角度检测部的上述角度信息来进行控制,以使得上述机械臂的铅直方向的力成 为规定力。通过这些这样的结构,无论搬运的物体的重量如何,都能估算人的搬运力,实现对 机械臂和人进行协作来搬运物体的机器人的控制。专利技术效果5如上所述,根据本专利技术的机器人、机器人的控制装置及控制方法、以及机器人的控 制装置的控制程序,在机器人的机械臂和人进行协作搬运物体的情况下,根据在机械臂的 钳爪上产生的力和机械臂的钳爪的手的角度,一边援助物体的重量部分,一边由上述控制 部估算人在铅直方向上对物体施加的力,并基于此估算的力由上述控制部进行铅直方向的 力控制,所以即使是在物体的重量不明确的情况下或物体的重量在中途变化的情况下,也 能不测量物体的重量就实现对机械臂和人能够进行协动搬运物体的机器人控制。并且,由于在根据在机械臂的钳爪上产生的力和钳爪角度来估算人要搬运的力的 同时,还基于在机械臂的钳爪上产生的力进行铅直方向的力控制,所以,在搬运的物体与处 于其下的其它物体干扰时,没有进行无用地相互挤压,安全的机器人控制成为可能。附图说明本专利技术的这些以及其他目的、特征,基于与针对添加的附图的优选实施方式相关 的如下记述会明确。在此附图中,图1是表示本专利技术的1个实施方式中的机器人系统的结构的概况的图,图2是表示本专利技术的上述实施方式中的构成上述机器人系统的机器人控制装置 和作为控制对象的机械臂的详细结构的图,图3A是本专利技术的上述实施方式中的上述机器人控制装置的控制方框图,图3B是本专利技术的上述实施方式中的上述机器人控制装置的另一控制方框图,图4A是用于说明本专利技术的上述实施方式中的由上述机器人控制装置控制的上述 机械臂的钳爪的记号等的说明图,图4B是用于说明本专利技术的上述实施方式中的由上述机器人控制装置控制的上述 机械臂的钳爪的滚动角(roll)、俯仰角(pitch)、偏转角(yaw)的说明图,图4C是用于说明本专利技术的上述实施方式中的由上述机器人控制装置控制的上述 机械臂的钳爪的滚动角、俯仰角、偏转角的说明图,图4D是用于说明本专利技术的上述实施方式中的由上述机器人控制装置控制的上述 机械臂的钳爪的滚动角、俯仰角、偏转角的说明图,图5是用于说明本专利技术的上述实施方式中的上述机械臂的钳爪中的记号等的说 明图,图6A是表示本专利技术的上述实施方式中的根据上述机械臂和人的协作而产生的物 体搬运的状态的图,图6B是表示本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种机器人,其具有机械臂、和配置在上述机械臂的钳爪上的手,按照由人和上述手来保持位于上述人和上述机器人之间的物体的状态,进行协作,搬运上述物体,该机器人包括:驱动部,其调整上述手的角度;力检测部,其检测并输出作用在上述物体和上述手之间的力;角度检测部,其检测并输出上述手的上述角度;以及控制部,其进行以下力控制,即:基于上述角度检测部的输出和上述力检测部的输出来进行控制,以使得上述机械臂的铅直方向的力成为规定力。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2008-2-6 2008-026489一种机器人,其具有机械臂、和配置在上述机械臂的钳爪上的手,按照由人和上述手来保持位于上述人和上述机器人之间的物体的状态,进行协作,搬运上述物体,该机器人包括驱动部,其调整上述手的角度;力检测部,其检测并输出作用在上述物体和上述手之间的力;角度检测部,其检测并输出上述手的上述角度;以及控制部,其进行以下力控制,即基于上述角度检测部的输出和上述力检测部的输出来进行控制,以使得上述机械臂的铅直方向的力成为规定力。2.根据权利要求1所述的机器人,其中,上述控制部使用上述角度检测部的输出和上述力检测部的输出,估算上述人要在铅直 方向上作用于上述机器人的力,并进行以下力控制,即用估算出的力进行控制,以使得上 述机械臂的铅直方向的力成为规定力。3.根据权利要求1或2所述的机器人,其中,上述力检测部检测并输出作用在上述物体和上述手之间的铅直方向的力,上述控制部基于上述角度检测部的输出和上述力检测部的输出,决定上述力控制的铅 直方向的输入,当上述人提升上述物体且上述力控制的铅直方向的输入变为向上时,进行 力控制,以使得上述机械臂上升,并且当上述人使上述物体下降且上述力控制的铅直方向 的输入变为向下时,进行力控制,以使得上述机械臂下降,另一方面,在由上述力检测部检 测出的上述铅直方向的力变大时,进行力控制,以使得上述机械臂的向上的力增加,并且在 由上述力检测部检测出的上述铅直方向的力变小时,进行力控制,以使得上述机械臂的向 上的力减少。4.一种机器人的控制装置,其中,上述机器人具有机械臂和配置在上述机械臂的钳爪 上的手,该机器人的控制装置控制上述机器人,以便按照由人和上述手来保持位于上述人 和上述机器人之间的物体的状态,进行协作,搬运上述物体,该机器人的控制装置包括输入部,其输入由力检测部检测出的力信息、以及由角度检测部检测出的角度信息,其 中,上述力检测部检测作用在上述物体和上述手之间的力,上述角度检测部检测通过驱动 部而被进行角度调整的上述手的角度;以及控制部,其进行以下力控制,即基于上述力检测部的上述力信息和上述角度检测部的 上述角度信息来进行控制,以使得上述机械臂的铅直方向的力成为规定力。5.根据权利要求4所述的机器人的控制装置,其中,该机器人的控制装置包括搬运力估算部,该搬运力估算部基于上述角度检测部的输出 和上述力检测部的输出,估算上述人要在铅直方向上作用于上述机器人的力,该机器人的控制装置进行以下力控制,即基于由上述搬运力估算部估算出的上述力 来进行控制,以使得...

【专利技术属性】
技术研发人员:小松真弓冈崎安直
申请(专利权)人:松下电器产业株式会社
类型:发明
国别省市:JP[日本]

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