机器人手臂的控制装置及控制方法、机器人、机器人手臂控制程序、以及集成电路制造方法及图纸

本发明专利技术提供能够改善对于在进行协调搬运或者直接示教等作业之际的机器人手臂的操作性的机器人手臂的控制装置及控制方法、机器人、机器人手臂控制程序、以及集成电路。具备安装在机器人手臂(100)上的指尖效果部(102)和形成与其分离的结构的把持部(103)，当人把持所述把持部并使其移动时，通过追踪控制部追踪该把持部而移动。具有固定切换部，其在切换为“再生模式”时，切换为使固定部(1001)位于固定位置，对所述指尖效果部与所述把持部进行固定而维持所述指尖效果部与所述把持部之间的间隙的间隔的固定状态，在切换为“教示模式”时，切换为使所述固定部位于收纳位置，不维持所述指尖效果部与所述把持部之间的所述间隙的间隔而使所述指尖效果部与所述把持部能够相对移动的相对移动状态。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及生成机器人的动作，用于进行教示或者协调搬运等所期望的作业的机器人手臂的控制装置及控制方法、具有机器人手臂的控制装置的机器人、机器人手臂控制程序、以及集成电路。
技术介绍
近年以来，在制造现场中，由于进行多品种少量生产，从而频繁地发生型号改变。在単元生产盛行地进行的近年以来的制造现场中，为了通过机器人使螺纹紧固作业或者部件的嵌合作业、装接作业、柔性基板等的插入作业、或者研磨作业等自动化，需要灵活地对应多种多祥的部件或者作业顺序。每当部件变化时所组装的位置或者朝向等发生变化，进行作业的顺序也发生变化，因此，需要应对这样的变化。另外，如柔性基板的插入作业等那样处理柔软物的作业等的作业复杂化，依然以人手中心来进行。人通过柔软物与对象物接触且向柔软物弯曲之际的向手传递的反作用力，来推测柔软物的弯曲状况或者位置，由此能够进行复杂的作业。与其相对，在机器人中，在毎次试行时无法将弯曲方式或者位置等变化的柔软物的力信息或者位置信息公式化，故进行与所获得的反作用力相应的复杂的操作非常困难。解决以上的问题，并通过机器人使那样的以人手中心来进行的作业自动化的需要很大。对此，在现有技术中，采用的是利用示教吊架或者程序设计，对机器人教示作业的方法。但是，当通过这些方法进行教示时，教示エ时非常増加。另外，使机器人的多个关节同时移动那样的、需要复杂动作的作业往往也无法进行教示。如上所述，在采用示教吊架或者程序设计的方法中存在界限。 由此，在现有技术中，采用的是利用接触机器人来进行教示的直接示教而简单地教示的方法。在直接示教中，通过能够实现直观的操作或者机器人与对象物接触之际作业的人感觉到物理性的反作用力，由此存在能够实现与反作用力相应的操作等长处。另一方面，在机器人自身较重的情况下，也同时具有人无法支承机器人而无法实现机器人的操作、或者因机器人自身较重故人感觉不到机器人与对象物接触之际的物理性的反作用力等短处。这样，在对于操作性较差的机器人进行教示之际，对该机器人的操作性的改善非常重要。关于直接示教，考虑到在第一机器人手臂的指尖前端部具有由弹簧安装的第二机器人手臂的结构。通过形成为具有两个机器人手臂的结构，与现有的仅仅ー个机器人手臂的结构相比较，能够实现更加精密的直接示教(參考专利文献I)。另外，采用以下的方法，S卩，通过将保持构件的动作限定在水平方向上，对外部环境(所保持的对象物的变位量或者力信息)进行检测而进行阻抗控制，由此，即便在保持比较重的对象物的情况下，也能够通过较小的力来使保持构件变位(參考专利文献2)。另ー方面，在产品的搬运作业或者较重的部件的嵌合作业中，在采用示教吊架或者程序设计的方法中由于复杂化故通过机器人无法实现的情况下，通过两个作业者进行作业。非常期望采用机器人进行这样的作业来减轻作业者的劳力。在将这样的作业自动化的情况下，在直接示教中，产品较重而导致作业者无法对机器人进行教示。对此，采用使机器人与作业者协调搬运想要把持的较重的产品的协调搬运这样的方法。关于协调搬运，考虑到使机器人产生辅助力以能够通过较小的操作カ来实现协调搬运的情況。该辅助力的值如下所述来求出。即，对机器人的关节角度、指尖位置、与机器人协调作业的作业者对对象物施加的力分别进行检测，通过这些值来对作业者的指尖粘性系数、弾性系数、作业者的指尖自然长度位置分别进行推定，根据这些值来求出辅助力的值(參考专利文献3)。需要说明的是，公开有如下的内容，S卩，在搬运物品时的动カ辅助搬运中，在人所把持的部分和所搬运的部分之间具有浮动机构，与浮动机构的变位量相应地来控制辅助搬运(參考专利文献4)。在先技术文献专利文献专利文献I日本特开平4-164584号公报专利文献2日本特开2006-247787号公报专利文献3日本特开2007-76807号公报 专利文献4日本特开2005-193340号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题在专利文献I中，安装在指尖的前端部上的机器人手臂通过弹簧来安装，故受到弹簧的弾性力的影响，从而在操作性方面残留有课题。另外，第二机器人手臂与第一机器人手臂未连动动作，因此，在进行作业区域较为宽敞的作业的情况下，必须在使第一机器人手臂动作了之后才使第二机器人手臂动作，故导致操作エ时增加。在专利文献2中，保持构件的动作仅仅限定在水平方向上，在其他的方向上难以动作。另外，保持构件与机器人手臂接触，受到保持构件的重力或者接触的摩擦力的影响，故在操作性方面残 留有课题。在专利文献3中，机器人产生辅助力，但由于推定值的误差而使人感觉到的是对象物或者机器人的重量，残留有操作性的课题。另外，需要采用カ传感器，花费了较大的成本。在专利文献4中，仅仅公开有关于动カ辅助的教示，但关于教示之后进行切换而再生的再生模式完全没有公开。本专利技术就是鉴于这样的课题而作出的，其目的在于，提供能够改善对于在进行协调搬运或者直接示教等作业之际的机器人手臂的操作性，从而能够容易地移动机器人手臂的机器人手臂的控制装置及控制方法、机器人、机器人手臂控制程序、以及集成电路。用于解决课题的手段为了实现所述的目的，本专利技术如以下所述构成。根据本专利技术的第一方式，提供一种机器人手臂的控制装置，对所述机器人手臂进行动作控制，所述机器人手臂具备指尖效果部，其安装在通过人接触地操作来进行作业的机器人手臂的主体上；把持部，其在与所述指尖效果部之间形成规定间隔的间隙，且同时与所述指尖效果部分体地安装在所述机器人手臂的主体上，能够相对于所述指尖效果部进行相对移动，且在所述操作时所述人能够把持该把持部，所述机器人手臂的控制装置具有相对位置信息取得部，其在所述操作时取得所述把持部相对于所述指尖效果部的相对位置的信息；追踪控制部，其以使由所述相对位置信息取得部取得的所述相对位置的信息收敛于规定的阈值的范围内的方式，基于所述指尖效果部与所述把持部之间的所述间隙的间隔的变化量，来求出使所述机器人手臂移动的追踪控制用的所述机器人手臂的移动量；控制部，其根据由所述追踪控制部求出的所述机器人手臂的移动量，基于所述指尖效果部与所述把持部之间的所述间隙的间隔的变化量，对所述机器人手臂进行移动控制；固定部，其具有固定构件，该固定构件能够在固定位置与收纳位置之间移动，所述固定位置为该固定构件与所述指尖效果部和所述把持部接触而将所述指尖效果部与所述把持部固定，从而对所述指尖效果部与所述把持部的相对移动进行限制的位置，所述收纳位置为将该固定构件收纳于所述指尖效果部或者所述把持部内而容许所述指尖效果部与所述把持部的相对移动的位置，并且，在所述固定构件位于所述固定位置吋，该固定部維持所述指尖效果部与所述把持部之间的所述间隙的间隔；模式切換部，其将所述机器人手臂的控制模式切换为“教示模式”和“再生模式”中的任ー种；固定切換部，其在通过所述模式切換部切换为所述“再生模式”时，切换为固定状态，该固定状态为使所述固定部位于所述固定位置，对所述指尖效果部与所述把持部进行固定而维持所述指尖效果部与所述把持部之间的所述间隙的间隔的状态，在通过所述模式切換部切换为所述“教示模式”时，切換为相对移动状态，该相对移动状态为使所述固定部位于所述收纳位置，不维持所述指尖效果部与所述把持部之间的所述间隙的间隔而使所述指尖效果部与所述把持部能够相对本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.01.27 JP 2011-0152261.一种机器人手臂的控制装置，对所述机器人手臂进行动作控制，所述机器人手臂具备指尖效果部，其安装在通过人接触地操作来进行作业的机器人手臂的主体上；把持部，其在与所述指尖效果部之间形成规定间隔的间隙，且同时与所述指尖效果部分体地安装在所述机器人手臂的主体上，能够相对于所述指尖效果部进行相对移动，且在所述操作时所述人能够把持该把持部，所述机器人手臂的控制装置具有相对位置信息取得部，其在所述操作时取得所述把持部相对于所述指尖效果部的相对位置的信息；追踪控制部，其以使由所述相对位置信息取得部取得的所述相对位置的信息收敛于规定的阈值的范围内的方式，基于所述指尖效果部与所述把持部之间的所述间隙的间隔的变化量，来求出使所述机器人手臂移动的追踪控制用的所述机器人手臂的移动量；控制部，其根据由所述追踪控制部求出的所述机器人手臂的移动量，基于所述指尖效果部与所述把持部之间的所述间隙的间隔的变化量，对所述机器人手臂进行移动控制；固定部，其具有固定构件，该固定构件能够在固定位置与收纳位置之间移动，所述固定位置为该固定构件与所述指尖效果部和所述把持部接触而将所述指尖效果部与所述把持部固定，从而对所述指尖效果部与所述把持部的相对移动进行限制的位置，所述收纳位置为将该固定构件收纳于所述指尖效果部或者所述把持部内而容许所述指尖效果部与所述把持部的相对移动的位置，并且，在所述固定构件位于所述固定位置时，该固定部维持所述指尖效果部与所述把持部之间的所述间隙的间隔；模式切换部，其将所述机器人手臂的控制模式切换为“教示模式”和“再生模式”中的任一种；固定切换部，其在通过所述模式切换部切换为所述“再生模式”时，切换为固定状态，该固定状态为使所述固定部位于所述固定位置，对所述指尖效果部与所述把持部进行固定而维持所述指尖效果部与所述把持部之间的所述间隙的间隔的状态，在通过所述模式切换部切换为所述“教示模式”时，切换为相对移动状态，该相对移动状态为使所述固定部位于所述收纳位置，不维持所述指尖效果部与所述把持部之间的所述间隙的间隔而使所述指尖效果部与所述把持部能够相对移动的状态；指尖位置信息取得部，其在所述“教示模式”时，取得所述机器人手臂的所述指尖效果部的位置信息；目标轨道生成部，其在所述“教示模式”时，根据由所述指尖位置信息取得部取得的所述指尖位置信息和由所述相对位置信息取得部取得的所述相对位置的信息，来生成所述机器人手臂的所述指尖效果部的目标轨道，所述控制部在通过所述模式切换部切换为所述教示模式时，通过所述追踪控制部来对根据所述人的教示操作而动作的所述机器人手臂进行追踪控制，另一方面，在通过所述模式切换部切换为所述“再生模式”时，根据由所述目标轨道生成部生成的所述目标轨道来对所述机器人手臂进行控制。2.如权利要求1所述的机器人手臂的控制装置，其中，还具备可动区域取得部，其取得所述机器人手臂的可动区域；可动区域限制部，其根据由所述可动区域取得部取得的所述可动区域和由所述相对位置信息取得部取得的所述相对位置的信息，导出比所述可动区域窄的限制区域，所述控制部以如下的方式进行控制，即，在所述“教示模式”时，以使所述机器人手臂仅仅在由所述可动区域限制部导出的所述限制区域可动的方式对该机器人手臂施加限制。3.如权利要求1所述的机器人手臂的控制装置，其中，还具备力信息取得部，其取得从外部对所述把持部施加的力信息，所述控制部以如下的方式对所述机器人手臂进行控制，即，根据由所述力信息取得部取得的所述力信息，能够进行与所述人与所述把持部之间的接触相伴的作业的教示及再生。4.如权利要求3所述的机器人手臂的控制装置，其中，所述控制部在所述“教示模式”时，根据由所述目标轨道生成部生成的所述目标轨道和由所述力信息取得部取得的所述力信息而生成传感器反馈项，所述控制部在所述“再生模式”时，根据所述目标轨道、在所述再生模式时由所述力信息取得部取得的所述力信息及所述生成的传感器反馈项，来对所述机器人手臂进行动作控制。5.一种机器人，具备权利要求1 4中任一项所述的所述机器人手臂和所述机器人手臂的控制装置。6.一种机器人手臂的控制方法，对所述机器人手臂进行动作控制，所述机器人手臂具备指尖效果部，其安装在通过人接触地操作来进行作业的机器人手臂的主体上；把持部，其在与所述指尖效果部之间形成规定间隔的间隙，且同时与所述指尖效果部分体地安装在所述机器人手臂的主体上，能够相对于所述指尖效果部进行相对移动，且在所述操作时所述人能够把持该把持部，在所述机器人手臂的控制方法中，通过相对位置信息取得部，在所述操作时取得所述把持部相对于所述指尖效果部的相对位置的信息，通过追踪控制部，以使由所述相对位置信息取得部取得的所述相对位置的信息收敛于规定的阈值的范围内的方式，基于所述指尖效果部与所述把持部之间的所述间隙的间隔的变化量，来求出使所述机器人手臂移动的追踪控制用的所述机器人手臂的移动量，通过控制部，根据由所述追踪控制部求出的所述机器人手臂的移动量，基于所述指尖效果部与所述把持部之间的所述间隙的间隔的变化量，对所述机器人手臂进行移动控制，通过具有能够在固定位置与收纳位置之间移动的固定构件的固定部，在所述固定构件位于所述固定位置时来维持所述指尖效果部与所述把持部之间的所述间隙的间隔，所述固定位置为该固定构件与所述指尖效果部和所述把持部接触而将所述指尖效果部与所述把持部固定，从而对所述指尖效果部与所述把持部的相对移动进行限制的位置，所述收纳位置为将该固定构件收纳于所述指尖效果部或者所述把持部内而容许所述指尖效果部与所述把持部的相对移动的位置，通过模式切换部，将所述机器人手臂的控制模式切换为“教示模式”和“再生模式”中的任一种，通过固定切换部，在通过所述模式切换部切换为所述“再生模式”时，切换为固定状态，该固定状态为使所述固定部位于所述固定位置，对所述指尖效果部与所述把持部进行固定而维持所述指尖效果部与所述把持部之间的所述间隙的间隔的状态，在通过所述模式切换部切换为所述“教示模式”时，切换为相对移动状态，该相对移动状态为使所述固定部位于所述收纳位置，不维持所述指尖效果部与所述把持部之间的所述间隙的间隔而使所述指尖效果部与所述把持部能够...

【专利技术属性】
技术研发人员：札场勇大，山本正树，津坂优子，佐藤太一，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：
国别省市：