使用电动机编码器和传感器来进行学习控制的机器人系统技术方案

本发明专利技术提供一种使用电动机编码器和传感器来进行学习控制的机器人系统。机器人系统具有：机器人机构部，其具有用于检测控制对象部位的位置的传感器和电动机编码器；以及机器人控制装置，其按照作业程序来控制机器人机构部的动作，学习控制部具有：位置偏差推定部，其构成为从电动机编码器的信息推定位置偏差的低频成分，并且从传感器的信息推定位置偏差的高频成分。

【技术实现步骤摘要】
使用电动机编码器和传感器来进行学习控制的机器人系统
本专利技术涉及机器人系统的学习控制，特别是涉及使用电动机编码器和传感器来进行学习控制的机器人系统。
技术介绍
提出了如下方法：通过在机器人前端安装传感器来测量动作中的振动，从而学习控制机器人前端的振动。例如，在日本特开2011-167817号公报中，为了推定轨迹误差而使用传感器，作为这样的传感器的实施方式，记载有视觉传感器、加速度传感器、陀螺仪传感器、惯性传感器、应变计等。在使用这样的传感器来学习控制机器人前端的振动的技术中，存在以下问题点。(1)在视觉传感器中，有时在密集的场所的动作、姿势发生变化的动作等中，障碍物侵入测定设备与测定点之间，或隐藏于测定对象物本身的暗处而无法测量测定点的位置。(2)在加速度传感器、陀螺仪传感器、惯性传感器、以及应变计中，有时因从传感器的数据推定位置的计算处理导致位置的推定误差变大。(3)在使用传感器完成学习之后，可以拆除设置于机器人的传感器而将传感器用于其他机器人的学习，但是在修正原本的机器人的示教而再次进行学习时，需要再次安装传感器，花费工数。对上述(2)的问题点进行进一步详细叙述。图10A是表示基于传感器的推定位置与目标位置之间的位置偏差和时间之间的关系的图表，图10B是通过针对图10A所示的图表施加高通滤波器而除去低频成分的图。在加速度传感器的情况下，进行如下计算处理：对从传感器取得的加速度进行积分而推定速度，并且对速度进行积分而推定位置，并且从基于传感器的推定位置减去目标位置而推定位置偏差。因此，若在从传感器取得的加速度中稍微存在一点误差，则时间、速度、位置的推定误差累积，如图10A所示时间与位置偏差越来越大。这样的推定误差累积为位置偏差的低频成分，因此，如图10B所示通过施加高通滤波器可以去除包含推定误差在内的低频成分。但是，不包含推定误差的位置偏差的低频成分也被去除，因此，无法高精度地学习控制机器人前端的振动。
技术实现思路
因此，谋求高精度地学习控制空置对象部位的振动的技术。本公开的一方式提供一种机器人系统，具有：机器人机构部，其具有用于检测控制对象部位的位置的传感器和电动机编码器；以及机器人控制装置，其按照作业程序来控制所述机器人机构部的动作，机器人系统具有：学习控制部，其根据与控制对象部位的目标位置相关的动作指令使机器人机构部动作，来推定控制对象部位的推定位置与目标位置之间的位置偏差，并且进行根据推定出的位置偏差和为了使控制对象部位的推定位置接近目标位置而前次计算出的校正量来本次计算新的校正量的学习；以及机器人控制部，其使用本次计算出的校正量来校正动作指令，控制机器人机构部的动作，学习控制部具有：位置偏差推定部，其构成为从电动机编码器的信息推定位置偏差的低频成分，并且从传感器的信息推定位置偏差的高频成分。附图说明图1是一实施方式中的机器人系统的概要图。图2是一实施方式中的机器人机构部的结构图。图3是一实施方式中的机器人控制装置的框图。图4是表示一实施方式中的机器人系统的学习控制流程的流程图。图5是第一实施方式中的位置偏差推定部的框图。图6是第二实施方式中的位置偏差推定部的框图。图7是第三实施方式中的位置偏差推定部的框图。图8A是判定能否只通过电动机编码器来实现学习的学习控制部的框图。图8B是判定能否只通过电动机编码器来实现学习的其他学习控制部的框图。图9是校正基于电动机编码器的推定位置的学习控制部的框图。图10A是表示基于传感器的推定位置与目标位置之间的位置偏差和时间之间的关系的图表。图10B是通过针对图10A所示的图表施加高通滤波来去除低频成分的图。具体实施方式以下，参照附图对本公开的实施方式进行详细说明。在各附图中，对相同或类似的结构要素标注相同或类似的符号。此外，以下记载的实施方式并非限定请求专利保护的范围所记载的专利技术的技术范围以及用语的意义。图1是本实施方式中的机器人系统10的概要图。机器人系统10具有：机器人机构部14，其具有用于检测作为位置控制对象的控制对象部位11的位置的传感器12以及电动机编码器13；机器人控制装置15，其按照作业程序来控制机器人机构部14；以及显示装置16，其显示各种信息，所述机器人系统10对控制对象部位11的振动进行学习控制。传感器12、电动机编码器13、机器人机构部14、机器人控制装置15、以及显示装置16经由有线或无线能够通信地相互连接。传感器12是检测为了推定控制对象部位11的位置而需要计算处理的信息(例如，加速度、角速度、应变(电阻值)等)的传感器，例如，包括加速度传感器、陀螺仪传感器、惯性传感器、应变计等。电动机编码器13是对配置于机器人机构部14的各个关节轴的伺服电动机的旋转量、转速等进行检测的编码器，例如包括增量编码器、绝对编码器等，这些编码器具备狭缝(slit)板、以及以夹持狭缝板的方式配置的发光元件和受光元件。图2是本实施方式中的机器人机构部14的结构图。机器人机构部14具有拥有伺服电动机、减速机等的六个关节轴J1～J6。机器人机构部14是定义了在空间上固定的世界坐标系C1和位于关节轴J6的凸缘位置的机械接口坐标系C2的机器人控制器。图3是本实施方式中的机器人控制装置15的框图。机器人控制装置15具有：机器人控制部21，其按照作业程序20来控制机器人机构部14的动作；以及学习控制部22，其进行如下学习：通过与控制对象部位11的目标位置相关的动作指令使机器人机构部14动作，推定控制对象部位11的推定位置与目标位置之间的位置偏差，并且根据推定出的位置偏差和为了使控制对象部位11的推定位置接近目标位置而前次计算出的校正量，本次计算出新的校正量。机器人控制部21以及学习控制部22具有公知的CPU、ASIC、FPGA等。在其他实施方式中，学习控制部22并不设置于机器人控制装置15，可以设置于经由有线或无线能够通信地与机器人控制装置15连接的计算机装置。此外，学习控制部22中的学习并不通过在线执行，也可以通过离线来执行。学习控制部22具有：第一存储器30，其存储从传感器12取得的传感器信息、从电动机编码器13取得的编码器信息、以及动作指令；第二存储器31，其存储为了使控制对象部位11的推定位置接近目标位置而前次或本次计算出的校正量；以及第三存储器32，其存储反复学习而收敛的校正量。优选第一存储器30以及第二存储器31为了进行高速的学习是易失性存储器，优选第三存储器32是即使断开电源后也可存储校正量的非易失性存储器。接通电源后，收敛的校正量从第三存储器32读出到第二存储器31在机器人控制部21中被再次利用。学习控制部22还具有：位置偏差推定部33，其根据传感器信息、编码器信息、以及动作指令来推定控制对象部位11的推定位置与目标位置之间的位置偏差。位置偏差推定部33从传感器信息中推定位置偏差的高频成分，并且从编码器信息中推定位置偏差的低频成分。根据电动机编码器13推定出的位置偏差的低频成分不包含基于传感器12的推定误差，因此，像所述的以往技术那样不需要通过高通滤波器来去除位置偏差的低频成分。此外，在位置偏差推定部33中最终获得的位置偏差是去除基于传感器12的低频成分的推定误差后的位置偏差，因此，学习控制部22可以高精度地学习控制控制对象部位11的振动。学习本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种机器人系统，具有：机器人机构部，其具有用于检测控制对象部位的位置的传感器和电动机编码器；以及机器人控制装置，其按照作业程序来控制所述机器人机构部的动作，其特征在于，所述机器人系统具有：学习控制部，其根据与所述控制对象部位的目标位置相关的动作指令使所述机器人机构部动作，来推定所述控制对象部位的推定位置与所述目标位置之间的位置偏差，并且进行根据推定出的所述位置偏差和为了使所述控制对象部位的推定位置接近所述目标位置而前次计算出的校正量来本次计算新的校正量的学习；以及机器人控制部，其使用所述本次计算出的校正量来校正所述动作指令，控制所述机器人机构部的动作，所述学习控制部具有：位置偏差推定部，其构成为从所述电动机编码器的信息推定所述位置偏差的低频成分，并且从所述传感器的信息推定所述位置偏差的高频成分。

【技术特征摘要】
2018.04.06 JP 2018-0740221.一种机器人系统，具有：机器人机构部，其具有用于检测控制对象部位的位置的传感器和电动机编码器；以及机器人控制装置，其按照作业程序来控制所述机器人机构部的动作，其特征在于，所述机器人系统具有：学习控制部，其根据与所述控制对象部位的目标位置相关的动作指令使所述机器人机构部动作，来推定所述控制对象部位的推定位置与所述目标位置之间的位置偏差，并且进行根据推定出的所述位置偏差和为了使所述控制对象部位的推定位置接近所述目标位置而前次计算出的校正量来本次计算新的校正量的学习；以及机器人控制部，其使用所述本次计算出的校正量来校正所述动作指令，控制所述机器人机构部的动作，所述学习控制部具有：位置偏差推定部，其构成为从所述电动机编码器的信息推定所述位置偏差的低频成分，并且从所述传感器的信息推定所述位置偏差的高频成分。2.根据权利要求1所述的机器人系统，其特征在于，所述位置偏差推定部通过将第一成分的低频成分和第二成分的高频成分相加来推定所述位置偏差，其中，所述第一成分的低频成分是从基于所述电动机编码器的推定位置减去所述目标位置而获得的成分，所述第二成分的高频成分是从基于所述传感器的推定位置减去所述目标位置而获得的成分。3.根据权利要求1所述的机器人系统，其特征在于，所述位置偏差推定部将第一成分和从第二成分减去第一成分而获得的第三成分的高频成分相加来推定所述位置偏差，其中，所述第一成分是从基于所述电动机编码器的推定位置减去所述目标位置而获得的成分，所述第二成分是从基于所述传感器的推定位置减去所述目标位置而获得的成分。4.根据权利要求1所述的机器人系统，其特征在于，所述位置偏差推定部通过将第四成分的高频成分和基于所述电动机编码器的推定位置相加，并且从所述相加而获得的第五成分减去所述目标位置来推定所述位置偏差，其中，所述第四成分的高频成分是从基于所述传感器的推定位置减去基于所述电动机编码器的推定位置而获得的成分。5.根据权利要求1～4中任一项所述的机器人系统，其特征在于，所述位置偏差推定部去除噪音或难以控制的高频成分。6.根据权利要求1～5中任一项所述的机器人系统，...

【专利技术属性】
技术研发人员：鹫头伸一，铃木元，
申请(专利权)人：发那科株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP