机器人控制装置、机器人系统以及机器人控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及机器人控制装置、机器人系统以及机器人控制方法。机器人控制装置包括：力控制部，其基于从力觉传感器获取的检测传感器值来输出机器人的目标轨道的修正值；目标值输出部，其对目标轨道进行基于修正值的修正处理来求出目标值，并输出所求出的目标值；以及机器人控制部，其基于目标值进行机器人的反馈控制。力控制部包括：阻抗处理部，其求出力控制中的常微分方程式的解作为转换处理前的修正值；以及非线性转换部，其对从阻抗处理部获取的转换处理前的修正值进行非线性转换处理，从而求出转换处理后的修正值，并输出所求出的转换处理后的修正值。

Robot control device, robot system and robot control method

The invention relates to a robot control device, a robot system and a robot control method. The robot control device comprises a control force, which is based on the modified testing sensor obtained from the force value to the target track robot output value; the target value of the output of the target orbit to calculate the target value based on the correction correction value, and outputs the calculated target value; and robot control the Department, based on the target value of feedback control for mobile robot. Power control unit includes a processing unit for output impedance, the ordinary differential equation in the control solution as a correction value before conversion processing; and the correction of nonlinear conversion, conversion part obtained from the impedance values of nonlinear processing before the conversion process, to calculate the correction value after treatment to change, correction the conversion process and output the calculated value after.

【技术实现步骤摘要】
机器人控制装置、机器人系统以及机器人控制方法
本专利技术涉及机器人控制装置、机器人系统以及机器人控制方法等。
技术介绍
在使用机械手等机器人进行的作业中，存在各种约束条件，例如伴随着与物体的接触的作业。在这种情况下，除了位置的控制之外，还要求力的控制的情况较多。例如，在描绘物体的表面的情况、使一个物体嵌合于其他物体的情况、不破坏柔软物地进行把持的情况下等，除了单纯的位置的控制之外，还需要与来自物体的反作用力对应的动作。作为在机器人中进行力控制的代表手法，存在被称为阻抗控制的手法。所谓阻抗控制是，使机器人以不管其实际的质量、粘性特性、弹性特性如何，都宛如具有适合作业的这些值的方式动作的控制手法。这是基于从安装在机器人上的力觉传感器等得到的力信息来求解运动方程式，并使机器人按照该解进行动作的控制手法。通过适当地设定该运动方程式，从而能够使机械手等机器人以宛如具有规定的质量、粘性、弹性那样的方式动作。此外，在阻抗控制中，为了使机器人等以具有所希望的特性（质量、粘性特性、弹性特性）的方式动作，需要对使用了与该特性对应的系数参数的常微分方程式（作为二阶线性常微分方程式的运动方程式）进行求解。已知各种求解常微分方程式的手法，可以使用Runge－Kutta法、Newton法等。作为与这种阻抗控制、力控制有关的现有技术，已知专利文献1或2所公开的技术。专利文献1：日本特开平10－128685号公报专利文献2：日本特开2011－8360号公报在阻抗控制中，例如指定力作为假想的弹簧的伸缩（假想位移）。可是，在需要较大的力的情况下，若指定较大的假想位移，则相对于该力的外力消失时，机械手进行与所指定的假想位移对应的非常大的动作。这样大的动作在实用上、安全上尤其成为问题。另外，通过指定较大的假想位移，在原理上能够使非常大的力（外力）产生，但也存在有下述问题，即、因产生的力而有破坏作为机器人的作业对象物的工件的危险等。这些是为了进行对假想位移进行线性的输出的阻抗控制而产生的问题。在前述的专利文献1以及专利文献2中，公开了进行对假想位移进行非线性的输出的阻抗控制的手法。首先，在专利文献1中公开了如下的手法：使力控制中的运动方程式的弹性项相对于假想位移形成为非线性函数，从而进行非线性阻抗控制。可是，在这种技术中存在非常难以判断用于力控制的运动方程式是否稳定这样的问题。在专利文献2中公开了如下的手法：具有2个（多个）控制机构与2个控制参数，并在控制状态空间中假定有被称为滑动面的超平面，根据控制状态处于被该超平面分割的空间的哪个空间，切换2个（多个）控制机构与2个控制参数，由此，将控制状态约束在滑动面上，保证控制系统的稳定性、收敛性。可是，在该技术中，存在滑动模式控制系统的设计较困难，欠缺实用性这样的问题。
技术实现思路
根据本专利技术的几个方式，能够提供一种进行非线性阻抗控制，使运动方程式的解的稳定性的验证、硬件化容易的机器人控制装置、机器人系统以及机器人控制方法等。本专利技术的一方式涉及机器人控制装置，该机器人控制装置包括：力控制部，其基于从力觉传感器获取的检测传感器值来输出机器人的目标轨道的修正值；目标值输出部，其对上述目标轨道进行基于上述修正值的修正处理来求出目标值，并输出所求出的上述目标值；以及机器人控制部，其基于上述目标值，进行上述机器人的反馈控制，上述力控制部包括：阻抗处理部，其求出力控制中的常微分方程式的解作为转换处理前的修正值；以及非线性转换部，其对上述从阻抗处理部获取的上述转换处理前的修正值进行非线性转换处理，从而求出上述转换处理后的上述修正值，并输出所求出的上述转换处理后的上述修正值。在本专利技术的一方式中，对线性阻抗处理的输出值进行滤波器处理，从而能够实现非线性阻抗控制。另外，能够通过使用线性的系统的组合，进行运动方程式的解的稳定性的验证。另外，在本专利技术的其他方式中涉及机器人控制装置，该机器人控制装置包括：力控制部，其基于从力觉传感器获取的检测传感器值来输出机器人的目标轨道的修正值；目标值输出部，其对上述目标轨道进行基于上述修正值的修正处理来求出目标值，并输出所求出的上述目标值；以及机器人控制部，其基于上述目标值进行上述机器人的反馈控制，上述力控制部包括：非线性转换部，其对从上述力觉传感器获取的上述检测传感器值进行非线性转换处理，从而求出转换处理后的上述检测传感器值；以及阻抗处理部，其基于从上述非线性转换部获取的上述转换处理后的上述检测传感器值，求出力控制中的常微分方程式的解作为上述修正值。在本专利技术的其他方式中，对线性阻抗处理的输入值进行滤波器处理，从而能够实现非线性阻抗控制。另外，能够通过使用线性的系统的组合，进行运动方程式的解的稳定性的验证。另外，在本专利技术的一方式中，在将与上述修正值对应的上述机器人的假想位移是第一位移的情况下的、相对于外力的位移变化量设为第一位移变化量，将上述假想位移是第二位移的情况下的上述位移变化量设为第二位移变化量的情况下，上述力控制部可以在上述假想位移是比上述第二位移大的上述第一位移的情况下以上述第一位移变化量变得比上述第二位移变化量大的方式进行上述非线性转换处理，并输出上述修正值。由此，例如能够进行假想位移的绝对值越大、位移变化量越大那样的力控制等。另外，在本专利技术的一方式中，在将与上述修正值对应的上述机器人的假想位移是第一位移的情况下的、相对于外力的位移变化量设为第一位移变化量，将上述假想位移是第二位移的情况下的上述位移变化量设为第二位移变化量的情况下，上述力控制部可以在上述假想位移是比上述第二位移大的上述第一位移的情况下以上述第一位移变化量比上述第二位移变化量小的方式进行上述非线性转换处理，并输出上述修正值。由此，例如能够进行假想位移的绝对值越大、位移变化量越小那样的力控制等。另外，在本专利技术的一方式中，上述力控制部也可以在与上述修正值对应的上述机器人的上述假想位移的方向是第一方向的情况下，进行第一力控制，在上述假想位移的方向是与上述第一方向相反的方向即、第二方向的情况下，进行与第一力控制不同的第二力控制。由此，能够基于假想位移的方向来切换执行的力控制等。另外，在本专利技术的一方式中，上述非线性转换部也可以对从上述阻抗处理部获取的上述转换处理前的上述修正值或者从上述力觉传感器获取的上述检测传感器值使用S型函数进行上述非线性转换处理。由此，能够使用S型函数来进行非线性转换处理等。另外，在本专利技术的一方式中，上述阻抗处理部可以具有数字滤波器部，该数字滤波器部求出力控制中的上述常微分方程式的解作为上述修正值。由此，在求出常微分方程式的解这样的力控制中能够使用数字滤波器进行所需的处理，所以能够使硬件化较容易等。另外，在本专利技术的一方式中，上述力控制部也可以对求出上述修正值的上述数字滤波器部的动作的稳定度进行判定，在判定出上述数字滤波器部的上述动作稳定的情况下，求出力控制中的上述常微分方程式的解作为上述修正值。由此，能够判定数字滤波器的稳定性等。另外，在本专利技术的一方式中，上述常微分方程式也可以是将假想质量项、假想粘性项以及假想弹性项作为系数参数的运动方程式。由此，能够求出运动方程式的解等。另外，在本专利技术的其他方式中涉及机器人系统，该机器人系统包括上述机器人控制装置、和上述机器人，其基于从目标本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种机器人控制装置，其特征在于，包括：力控制部，其基于从力觉传感器获取的检测传感器值来输出机器人的目标轨道的修正值；目标值输出部，其对所述目标轨道进行基于所述修正值的修正处理来求出目标值，并输出所求出的所述目标值；以及机器人控制部，其基于所述目标值，进行所述机器人的反馈控制，所述力控制部包括：阻抗处理部，其求出力控制中的常微分方程式的解，并输出所求出的所述常微分方程式的解；以及非线性转换部，其对从所述阻抗处理部获取的所述常微分方程式的解进行非线性转换处理来求出所述修正值，并输出所求出的所述修正值。

【技术特征摘要】
2012.01.17 JP 2012-0067751.一种机器人控制装置，其特征在于，包括：力控制部，其基于从力觉传感器获取的检测传感器值来输出机器人的目标轨道的修正值；目标值输出部，其对所述目标轨道进行基于所述修正值的修正处理来求出目标值，并输出所求出的所述目标值；以及机器人控制部，其基于所述目标值，进行所述机器人的反馈控制，所述力控制部包括：阻抗处理部，其求出力控制中的常微分方程式的解，并输出所求出的所述常微分方程式的解；以及非线性转换部，其对从所述阻抗处理部获取的所述常微分方程式的解进行非线性转换处理来求出所述修正值，并输出所求出的所述修正值，在将与所述修正值对应的所述机器人的假想位移是第一位移的情况下的、相对于外力的位移变化量设为第一位移变化量，并将所述假想位移是与所述第一位移不同的第二位移的情况下的、相对于所述外力的位移变化量设为第二位移变化量的情况下，所述力控制部在所述假想位移是比所述第二位移大的所述第一位移的情况下以所述第一位移变化量变得比所述第二位移变化量大的方式进行所述非线性转换处理，并输出所述修正值。2.一种机器人控制装置，其特征在于，包括：力控制部，其基于从力觉传感器获取的检测传感器值来输出机器人的目标轨道的修正值；目标值输出部，其对所述目标轨道进行基于所述修正值的修正处理来求出目标值，并输出所求出的所述目标值；以及机器人控制部，其基于所述目标值，进行所述机器人的反馈控制，所述力控制部包括：非线性转换部，其对从所述力觉传感器获取的所述检测传感器值进行非线性转换处理，并输出所述非线性转换处理后的所述检测传感器值；以及阻抗处理部，其基于从所述非线性转换部获取的所述非线性转换处理后的所述检测传感器值，求出力控制中的常微分方程式的解作为所述修正值，并输出所求出的所述修正值，在将与所述修正值对应的所述机器人的假想位移是第一位移的情况下的、相对于外力的位移变化量设为第一位移变化量，并将所述假想位移是与所述第一位移不同的第二位移的情况下的、相对于所述外力的位移变化量设为第二位移变化量的情况下，所述力控制部在所述假想位移是比所述第二位移大的所述第一位移的情况下以所述第一位移变化量变得比所述第二位移变化量大的方式进行所述非线性转换处理，并输出所述修正值。3.一种机器人控制装置，其特征在于，包括：力控制部，其基于从力觉传感器获取的检测传感器值来输出机器人的目标轨道的修正值；目标值输出部，其对所述目标轨道进行基于所述修正值的修正处理来求出目标值，并输出所求出的所述目标值；以及机器人控制部，其基于所述目标值，进行所述机器人的反馈控制，所述力控制部包括：阻抗处理部，其求出力控制中的常微分方程式的解，并输出所求出的所述常微分方程式的解；以及非线性转换部，其对从所述阻抗处理部获取的所述常微分方程式的解进行非线性转换处理来求出所述修正值，并输出所求出的所述修正值，在将与所述修正值对应的所述机器人的假想位移是第一位移的情况下的、相对于外力的位移变化量设为第一位移变化量，并将所述假想位移是与所述第一位移不同的第二位移的情况下的、相对于所述外力的位移变化量设为第二位移变化量的情况下，所述力控制部在所述假想位移是比所述第二位移大的所述第一位移的情况下，以所述第一位移变化量变得比所述第二位移变化量小的方式进行所述非线性转换处理，并输出所述修正值。4.一种机器人控制装置，其特征在于，包括：力控制部，其基于从力觉传感器获取的检测传感器值来输出机器人的目标轨道的修正值；目标值输出部，其对所述目标轨道进行基于所述修正值的修正处理来求出目标值，并输出所求出的所述目标值；以及机器人控制部，其基于所述目标值，进行所述机器人的反馈控制，所述力控制部包括：非线性转换部，其对从所述力觉传感器获取的所述检测传感器值进行非线性转换处理，并输出所述非线性转换处理后的所述检测传感器值；以及阻抗处理部，其基于从所述非线性转换部获取的所述非线性转换处理后的所述检测传感器值，求出力控制中的常微分方程式的解作为所述修正值，并输出所求出的所述修正值，在将与所述修正值对应的所述机器人的假想位移是第一位移的情况下的、相对于外力的位移变化量设为第一位移变化量，并将所述假想位移是与所述第一位移不同的第二位移的情况下的、相对于所述外力的位移变化量设为第二位移变化量的情况下，所述力控制部在所述假想位移是比所述第二位移大的所述第一位移的情况下，以所述第一位移变化量变得比所述第二位...

【专利技术属性】
技术研发人员：稻积满广，
申请(专利权)人：精工爱普生株式会社，
类型：发明
国别省市：