远程操作机器人系统技术方案

远程操作机器人系统，其具备：主臂；和从动臂，具有多个控制模式，所述多个控制模式包含基于预先存储的工作程序动作的自动模式和基于主臂所接受的操作者的操作动作的手动模式。主臂具有：驱动主臂的关节的一个以上的马达；和马达驱动部，生成按照施加于主臂的外力使关节动作的扭矩指令值，且将与扭矩指令值对应的驱动电流向马达赋予。马达驱动部，在控制模式为手动模式时，以关节克服马达的摩擦力而按照外力动作的形式生成扭矩指令值。

Remote operating robot system

The remote operation robot system has two main control modes: the main arm and the driven arm, and the multiple control modes include the automatic mode based on pre stored working procedure actions and the manual mode based on the operation actions of the main operators. The main arm has more than one motor driving the joints of the main arm, and the motor drive part generates the torque command value of the joint action according to the external force applied to the main arm, and gives the driving current corresponding to the torque instruction value to the motor. In the motor drive unit, when the control mode is manual mode, the torque commands are generated in the form of external force action with the joint overcoming the friction force of the motor.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】远程操作机器人系统
本专利技术涉及具备主臂及从动臂的远程操作机器人系统。
技术介绍
以往，已知有具备主臂和按照主臂的操作动作的从动臂的远程操作机器人系统。像这样的远程操作机器人系统中，已知有具备主臂的力量辅助机构。专利文献1中公开了这种技术。专利文献1中，记载了在主臂的各关节设置电动马达，使该电动马达以补偿主臂的质量或惯性力的形式产生力。此处，以6轴力传感器检测操作者对主臂的操作输入，基于此算出输入操作力，以减轻该输入操作力的形式生成扭矩指令值，对电动马达供给与该扭矩指令值对应的电流。现有技术文献：专利文献专利文献1：日本特开平11-198067号公报。
技术实现思路
专利技术要解决的问题：上述专利文献1所记载的技术中，虽然补偿主臂的质量或惯性力，但未考虑驱动主臂的各关节的马达或将其输出向关节传达的传动机构的摩擦力的补偿。解决问题的手段：从而，本申请的专利技术人研究一种远程操作机器人系统的实现，所述远程操作机器人系统使用了主臂和从动臂，所述从动臂具有多个控制模式，所述多个控制模式包含基于预先存储的工作程序动作的自动模式、基于主臂所接受的操作者的操作动作的手动模式、以及藉由主臂所接受的操作者的操作而逐次修正并且基于工作程序动作的修正自动模式。在像这样的系统中适用上述专利文献1的技术，在补偿主臂的质量或惯性力方面有用。进而，本申请的专利技术人，想到了进行驱动主臂的各关节的马达的摩擦补偿。因此，根据本专利技术一形态的远程操作机器人系统，具备：主臂，接受操作者的操作；和从动臂，具有多个控制模式，所述多个控制模式包含基于预先存储的工作程序动作的自动模式和基于所述主臂所接受的操作者的操作动作的手动模式；所述主臂，具有：驱动所述主臂的关节的一个以上的马达；和马达驱动部，生成按照施加于所述主臂的外力使所述关节动作的扭矩指令值，且将与所述扭矩指令值对应的驱动电流向所述马达赋予；所述马达驱动部，在所述控制模式为所述手动模式时，以所述关节克服所述马达的摩擦力而按照所述外力动作的形式生成所述扭矩指令值。上述远程操作机器人系统中，可以是，所述马达驱动部，在所述控制模式为所述手动模式时，求出用于所述关节克服所述马达的摩擦力而按照所述外力动作的摩擦补偿扭矩修正值，生成以所述摩擦补偿扭矩修正值修正后的所述扭矩指令值。上述远程操作机器人系统中，在从动臂的控制模式为手动模式时，以关节克服马达的摩擦力而按照外力动作的形式生成扭矩指令值，以此主臂以操作者所感受到的摩擦阻抗减轻的形式动作。所以，能减轻对主臂的操作所需的操作力。专利技术的效果：根据本专利技术的远程操作机器人系统，能减轻对主臂的的操作所需的操作力。附图说明图1是示出根据本专利技术一实施形态的远程操作机器人系统的概略构成的框图；图2是示出从动臂的控制系统的构成的框图；图3是示出主臂的马达驱动部的构成的框图；图4是主控制部的功能块图；图5是摩擦模型的一例。具体实施方式以下，参照附图，针对本专利技术的实施形态进行说明。（远程操作机器人系统100）图1是示出远程操作机器人系统100的概略构成的框图。如图1所示，远程操作机器人系统100是主从方式的机器人系统，其具备从动臂1、主臂2、输入装置7、输出装置4、状况取得装置5、综合控制系统100的控制单元6。本实施形态的从动臂1具有自动模式、手动模式、以及修正自动模式的三个控制模式。能以通过这些多个控制模式中所选择的一个模式控制动作的形式切换从动臂1的控制模式。在本说明书中，将从动臂1按照预先设定的工作程序动作的控制模式称为“自动模式”。在自动模式中，与以往的教示再现（teachingplayback）机器人同样地，不藉由操作者操作主臂2，从动臂1自动地进行规定的作业。又，在本说明书中，将从动臂1基于主臂2所接受的操作者的操作动作的控制模式称为“手动模式”。主臂2能接受藉由操作者直接移动主臂2而输入的操作。此外，在手动模式中，主臂2所接受的操作者的操作或基于该操作动作的从动臂1的移动也可被自动地修正。又，在本说明书中，将从动臂1藉由主臂2所接受的操作者的操作而逐次修正并且按照预先设定的工作程序而动作的控制模式称为“修正自动模式”。在修正自动模式中，按照预先设定的工作程序而动作的从动臂1的移动，根据主臂2所接受的操作者的操作而被修正。以下，对于远程操作机器人系统100的各构成要素进行详细说明。（从动臂1）从动臂1是多关节机器臂，其由多个连杆11a～11f的连接体和支持其的基台15构成，且具有多个关节JT1～JT6。更详言而言，第一关节JT1中，基台15与第一连杆11a的基端部连结成能绕延伸于铅垂方向的轴旋转。第二关节JT2中，第一连杆11a的梢端部与第二连杆11b的基端部连结成能绕延伸于水平方向的轴旋转。第三关节JT3中，第二连杆11b的梢端部与第三连杆11c的基端部连结成能绕延伸于水平方向的轴旋转。第四关节JT4中，第三连杆11c的梢端部与第四连杆11d的基端部连结成能绕延伸于第四连杆11d的长度方向的轴旋转。第五关节JT5中，第四连杆11d的梢端部与第五连杆11e的基端部连结成能绕与第四连杆11d的长度方向正交的轴旋转。第六关节JT6中，第五连杆11e的梢端部与第六连杆11f的基端部连结成能扭转旋转。而且，在第六连杆11f的梢端部设有机械式接口。在该机械式接口能装卸地安装有与作业内容对应的末端执行器12。图2是示出从动臂1的控制系统的构成的框图。该图中，显示有以马达控制部16为中心的具体电气的构成。如图2所示，在从动臂1的各关节JT1～JT6，设有使其连结的两个构件相对旋转的执行器作为一例的驱动马达M1～M6。在各个驱动马达M1～M6设有控制系统，由于这些具有类似的构成，因此作为代表针对一个控制系统进行说明。驱动马达M1～M6例如是藉由马达控制部16伺服控制的伺服马达。又，在各驱动马达M1～M6，设有用于检测其旋转位置的位置传感器E1～E6和用于检测控制其旋转的电流的电流传感器C1～C6。位置传感器E1～E6例如是编码器、分解器、脉冲发生器等能检测旋转位置即可。此外，在上述驱动马达M1～M6、位置传感器E1～E6、以及电流传感器C1～C6的记载中，与各关节JT1～JT6对应地对字母附加了添加字的1～6。以下，在表示关节JT1～JT6中的任意的关节的情况下则省略添加字而称为“JT”，而关于驱动马达M、位置传感器E、以及电流传感器C也同样。驱动马达M、位置传感器E、以及电流传感器C与马达控制部16电连接。本实施形态的马达控制部16，虽能以一台伺服控制多个驱动马达M，但也可设有与各驱动马达M对应的马达控制部。马达控制部16中，基于从后述的控制单元6（更详言而言，为从动控制部61）取得的位置指令值或伺服增益等生成扭矩指令值（电流指令值），将与扭矩指令值对应的驱动电流向驱动马达M供给。驱动马达M的输出旋转角由位置传感器E检测，并向马达控制部16反馈。但是，马达控制部16和从动控制部61的功能也可作为单一的电路或单一的运算装置而实现。在从控制单元6（更详言而言，为从动控制部61）向马达控制部16输入位置指令值时，输入的位置指令值赋予至减算器31b的正侧的输入。表示以位置传感器E检测出的旋转角的信号（位置现在值）则赋予至该减算器31b的负侧的输入。减算器31b中，从位置指令值减去旋本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种远程操作机器人系统，其具备：主臂，接受操作者的操作；和从动臂，具有多个控制模式，所述多个控制模式包含基于预先存储的工作程序动作的自动模式和基于所述主臂所接受的操作者的操作动作的手动模式；所述主臂，具有：驱动所述主臂的关节的一个以上的马达；和马达驱动部，生成按照施加于所述主臂的外力使所述关节动作的扭矩指令值，且将与所述扭矩指令值对应的驱动电流向所述马达赋予；所述马达驱动部，在所述控制模式为所述手动模式时，以所述关节克服所述马达的摩擦力而按照所述外力动作的形式生成所述扭矩指令值。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.08.25 JP 2015-1654791.一种远程操作机器人系统，其具备：主臂，接受操作者的操作；和从动臂，具有多个控制模式，所述多个控制模式包含基于预先存储的工作程序动作的自动模式和基于所述主臂所接受的操作者的操作动作的手动模式；所述主臂，具有：驱动所述主臂的关节的一个以上的马达；和马达驱动部，生成按照施加于所述主臂的外力使所述关节动作的扭矩指令值，且将与所述扭矩指令值对应的驱动电流向所述马达赋予；所述马达驱动部，在所述控制模式为所述手动模式时，以所述关节克服所述马达的摩擦力而按照所述外力动作的形式生成所述扭矩指令值。2.根据权利要求1所述的远程操作机器人系统，其特征在于，所述马达驱动部，在所述控制模式为所述手动模式时，求出用于所述关节克服所述马达的摩擦力而按照所述外力动作的摩擦补偿扭矩修正值，生成以所述摩擦补偿扭矩修正值被修正的所述扭矩指令值。3.根据权利要求2所述的远程操作机器人系统，其特征在于，所述主臂还具有切换摩擦补偿的ON/OFF的切换单元；所述马达驱动部，在所述控制模式为所述手动模式且所述切换单元为ON时，生成以所述摩擦补偿扭矩修正值被修正的所述扭矩指令值。4.根据权利要求1所述的远程操作机...

【专利技术属性】
技术研发人员：桥本康彦，扫部雅幸，
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