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機器人、控制裝置以及機器人系統的製作方法

2024-03-30 07:42:05


本發明涉及機器人、控制裝置以及機器人系統。



背景技術:

以往,公知有具備底座(基座)以及多個連杆(臂)的機器人(例如,參照專利文獻1)。相鄰的兩個連杆中的一個連杆經由關節部以能夠轉動的方式與另一個連杆連結,最靠近基臺側的連杆經由關節部以能夠轉動的方式與底座連結。

在這樣的機器人中,連結底座和連杆的關節部、連結連杆和連杆的關節部因其彈簧元件的影響,其剛性比基臺、連杆低。因此,存在由於連杆的轉動、對連杆施加的幹擾等而連杆容易產生振動的問題。

在專利文獻1所記載的機器人中,對連杆設置角速度傳感器,使用該角速度傳感器的檢測值,對使連杆轉動的電機進行反饋控制。由此,能夠抑制機器人的振動。

專利文獻1:日本特開2005-242794號公報

然而,在專利文獻1所記載的機器人中,存在如下問題:

首先,機器人在伸展臂的狀態下,慣性力矩較大且振動較大,在摺疊了臂的狀態下,慣性力矩較小且振動較少。

另外,機器人在伸展臂的狀態下,即使增加反饋增益也難以振蕩,但在摺疊了臂的狀態下,卻容易發生振蕩。

因此,在固定的一個反饋增益中,不能充分地得到振動抑制效果、或者容易發生振蕩。像這樣,在以往的機器人中,不能夠充分地抑制振動。



技術實現要素:

本發明是為了解決上述課題的至少一部分而完成的,能夠作為以下的方式或者應用例來實現。

本發明的機器人的特徵在於,具備:機械臂;和慣性傳感器,其設置於上述機械臂,使用對來自上述慣性傳感器的輸出加權的加權值來控制上述機械臂,在上述機械臂的可動範圍中的至少一部分中,在上述機械臂的加速度是第一加速度的情況下,上述加權值是第一值,在上述機械臂的加速度從上述第一加速度變化為比上述第一加速度低的第二加速度的情況下,上述加權值從上述第一值變化為比上述第一值高的第二值。

由此,能夠容易並且準確地抑制機器人的振動。即,通過使機械臂的加速度具體而言是構成機械臂的臂的角加速度與加權值相對應來設定該加權值,從而能夠容易地提高機器人的振動抑制效果。

在本發明的機器人中,優選上述機械臂設置於基臺並具有能夠繞第一轉動軸轉動的第一臂和能夠繞作為與上述第一轉動軸的軸向不同的軸向的第二轉動軸轉動的第二臂,上述第一轉動軸與上述機械臂的前端之間的最大長度是970mm以上。

由此,能夠實現相對較大的機器人,能夠增大最大負荷,另外,能夠擴大可動區域。

在本發明的機器人中,優選上述機械臂的質量是30kg以上。

由此,能夠實現相對較大的機器人,能夠增大最大負荷,另外,能夠擴大可動的區域。

在本發明的機器人中,優選對上述機械臂設置的最大負荷超過5kg。

由此,能夠安裝的末端執行器的選擇範圍變寬,另外,能夠通過末端執行器把持相對較重的對象物。

在本發明的機器人中,優選在上述機械臂的可動範圍中的至少一部分中,對上述機械臂設置的負荷是規定的閾值以上的情況下的上述機械臂的加速度比上述負荷小於上述閾值的情況下的上述機械臂的加速度低。

由於在負荷相對較大的情況下,機械臂容易在其根部彎曲,所以通過減小機械臂的加速度,具體而言是構成機械臂的臂的角加速度,能夠抑制上述彎曲,由此,能夠抑制機器人的振動。

在本發明的機器人中,優選上述加權值根據上述機械臂的加速度而發生變化。

由此,能夠提高機器人的振動抑制效果。

在本發明的機器人中,優選上述機械臂具有能夠轉動的臂,上述機械臂的加速度是上述臂的角加速度。

由此,通過使臂的角加速度與加權值相對應來設定該加權值,能夠提高機器人的振動抑制效果。

在本發明的機器人中,優選上述機械臂具有能夠轉動的臂,上述機械臂的可動範圍是上述臂的能夠轉動的範圍。

由此,在臂的能夠轉動的範圍中的至少一部分中,通過滿足上述關係,能夠提高機器人的振動抑制效果。

在本發明的機器人中,優選上述機械臂設置於基臺並具有:能夠繞第一轉動軸轉動的第一臂、能夠繞作為與上述第一轉動軸的軸向不同的軸向的第二轉動軸轉動的第二臂、使上述第一臂的驅動減速的第一減速器、以及使上述第二臂的驅動減速的第二減速器,上述第一減速器的剛性以及上述第二減速器的剛性是40000Nm/rad以上。

由此,能夠高效地得到振動抑制效果。

本發明的控制裝置的特徵在於對本發明的機器人進行控制。

由此,能夠容易並且準確地抑制機器人的振動。即,通過使機械臂的加速度具體而言是構成機械臂的臂的角加速度與加權值相對應來設定該加權值,從而能夠容易地提高機器人的振動抑制效果。

本發明的機器人系統的特徵在於,具備:本發明的機器人;以及和控制裝置,其控制上述機器人。

由此,能夠容易並且準確地抑制機器人的振動。即,通過使機械臂的加速度具體而言是構成機械臂的臂的角加速度與加權值相對應來設定該加權值,從而能夠容易地提高機器人的振動抑制效果。

附圖說明

圖1是從正面側觀察本發明的機器人系統的機器人的實施方式的立體圖。

圖2是從背面側觀察圖1所示的機器人系統的機器人的立體圖。

圖3是圖1所示的機器人系統的機器人的示意圖。

圖4是圖1所示的機器人系統的機器人的示意圖。

圖5是圖1所示的機器人系統的機器人的示意圖。

圖6是圖1所示的機器人系統的機器人的示意圖。

圖7是圖1所示的機器人系統的主要部位的框圖。

圖8是圖1所示的機器人系統的主要部位的框圖。

圖9是圖1所示的機器人系統的主要部位的框圖。

圖10是圖1所示的機器人系統的主要部位的框圖。

圖11是圖1所示的機器人系統的主要部位的框圖。

圖12是圖1所示的機器人系統的主要部位的框圖。

圖13是表示圖1所示的機器人系統的校正曲線的構成例的圖表。

圖14是表示圖1所示的機器人系統的校正曲線的構成例的圖表。

圖15是表示圖1所示的機器人系統的校正曲線的構成例的圖表。

具體實施方式

以下,基於附圖所示的實施方式對本發明的機器人、控制裝置以及機器人系統進行詳細說明。

圖1是從正面側觀察本發明的機器人系統的機器人的實施方式的立體圖。圖2是從背面側觀察圖1所示的機器人系統的機器人的立體圖。圖3~圖6分別是圖1所示的機器人系統的機器人的示意圖。圖7~圖12分別是圖1所示的機器人系統的主要部位的框圖。圖13~圖15分別是表示圖1所示的機器人系統的校正曲線的構成例的圖表。

此外,以下,為了便於說明,將圖1~圖6中的上側稱為「上」或者「上方」,將下側稱為「下」或者「下方」。另外,將圖1~圖6中的基臺側稱為「基端」,將其相反側稱為「前端」。

圖1~圖7所示的機器人系統(工業用機器人系統)100具備機器人(工業用機器人)1以及控制機器人1的動作(驅動)的控制裝置(控制部)20。本機器人系統100例如能夠用於製造手錶那樣的精密設備等的製造工序等。控制裝置20可以內置於機器人1,另外也可以與機器人1分立。另外,控制裝置20例如能夠由內置了CPU(Central Processing Unit:中央處理器)的個人計算機(PC)等構成。

機器人1具有基臺(支承部)11以及機械臂10。機械臂10具備:第一臂(第一臂部件)(臂部)12、第二臂(第二臂部件)(臂部)13、第三臂(第三臂部件)(臂部)14、第四臂(第四臂部件)(臂部)15、第五臂(第五臂部件)(臂部)17及第六臂(第六臂部件)(臂部)18(6個臂)、以及第一驅動源(第一驅動部)401、第二驅動源(第二驅動部)402、第三驅動源(第三驅動部)403、第四驅動源(第四驅動部)404、第五驅動源(第五驅動部)405及第六驅動源(第六驅動部)406(6個驅動源)。此外,由第五臂17以及第六臂18構成肘杆(wrist)16,能夠在第六臂18的前端,即肘杆16的前端例如以能夠拆裝的方式安裝末端執行器(未圖示)等。

機器人1是從基端側朝向前端側依次連結有基臺11、第一臂12、第二臂13、第三臂14、第四臂15、第五臂17、第六臂18的垂直多關節(6軸)機器人。此外,以下,將第一臂12、第二臂13、第三臂14、第四臂15、第五臂17、第六臂18、肘杆16分別也稱為「臂」。另外,將第一驅動源401、第二驅動源402、第三驅動源403、第四驅動源404、第五驅動源405以及第六驅動源406分別也稱為「驅動源(驅動部)」。

如圖3以及圖4所示,分別將臂12~15、肘杆16以能夠相對於基臺11獨立地位移的方式支承於基臺11。對於該臂12~15、肘杆16的長度均並未進行特別限定,但在圖示的結構中,將臂12~14的長度設定為比其它臂15以及肘杆16長。此外,例如,也可以使第三臂14的長度比第一臂12以及第二臂13的長度短。

基臺11和第一臂12經由關節(接頭)171連結。而且,第一臂12能夠相對於基臺11以與鉛垂方向平行的第一轉動軸O1為轉動中心繞該第一轉動軸O1轉動。第一轉動軸O1與基臺11的設置面即地面101的上表面的法線一致。另外,第一轉動軸O1是位於機器人1的最上遊側的轉動軸。通過具有電機(第一電機)401M以及減速器(未圖示)的第一驅動源401的驅動來完成繞該第一轉動軸O1的轉動(第一臂12的驅動)。第一驅動源401由電機401M和電纜(未圖示)驅動,而該電機401M經由與其電連接的電機驅動器301被控制裝置20控制。此外,也可以省略上述減速器。

第一臂12和第二臂13經由關節(接頭)172連結。而且,第二臂13能夠相對於第一臂12以與水平方向平行的第二轉動軸O2為轉動中心轉動。第二轉動軸O2與第一轉動軸O1正交。通過具有電機(第二電機)402M以及減速器(未圖示)的第二驅動源402的驅動來完成繞該第二轉動軸O2的轉動(第二臂13的驅動)。第二驅動源402由電機402M和電纜(未圖示)驅動,而該電機402M經由與其電連接的電機驅動器302被控制裝置20控制。此外,也可以省略上述減速器。另外,轉動軸O2也可以與相對於轉動軸O1正交的軸平行。

第二臂13和第三臂14經由關節(接頭)173連結。而且,第三臂14能夠相對於第二臂13以與水平方向平行的轉動軸O3為轉動中心,繞該第三轉動軸O3轉動。第三轉動軸O3與第二轉動軸O2平行。通過具有電機(第三電機)403M以及減速器(未圖示)的第三驅動源403的驅動來完成繞該第三轉動軸O3的轉動(第三臂14的驅動)。第三驅動源403由電機403M和電纜(未圖示)驅動,而該電機403M經由與其電連接的電機驅動器303被控制裝置20控制。此外,也可以省略上述減速器。

第三臂14和第四臂15經由關節(接頭)174連結。而且,第四臂15能夠相對於第三臂14(基臺11)以與第三臂14的中心軸向平行的第四轉動軸O4為轉動中心,繞該第四轉動軸O4轉動。第四轉動軸O4與第三轉動軸O3正交。通過具有電機(第四電機)404M以及減速器(未圖示)的第四驅動源404的驅動來完成繞該第四轉動軸O4的轉動(第四臂15的驅動)。第四驅動源404由電機404M和電纜(未圖示)驅動,而該電機404M經由與其電連接的電機驅動器304被控制裝置20控制。此外,也可以省略上述減速器。另外,第四轉動軸O4也可以與相對於第三轉動軸O3正交的軸平行。

第四臂15和肘杆16的第五臂17經由關節(接頭)175連結。而且,第五臂17能夠相對於第四臂1以第五轉動軸O5為轉動中心繞該第五轉動軸O5轉動。第五轉動軸O5與第四轉動軸O4正交。通過具有電機(第五電機)405M以及減速器(未圖示)的第五驅動源405的驅動來完成繞該第五轉動軸O5的轉動(第五臂17的驅動)。第五驅動源405由電機405M和電纜(未圖示)驅動,而該電機405M經由與其電連接的電機驅動器305被控制裝置20控制。此外,也可以省略上述減速器。另外,第五轉動軸O5也可以與相對於第四轉動軸O4正交的軸平行。

肘杆16的第五臂17和第六臂18經由關節(接頭)176連結。而且,第六臂18能夠相對於第五臂17以第六轉動軸O6為轉動中心繞該第六轉動軸O6轉動。轉動軸O6與轉動軸O5正交。通過具有電機(第六電機)406M以及減速器(未圖示)的第六驅動源406的驅動來完成繞該第六轉動軸O6的轉動(第六臂18的驅動)。第六驅動源406由電機406M和電纜(未圖示)驅動,而該電機406M經由與其電連接的電機驅動器306被控制裝置20控制。此外,也可以省略上述減速器。另外,第六轉動軸O6也可以與相對於第五轉動軸O5正交的軸平行。

另外,在第一臂12上設置有第一慣性傳感器31(參照圖4)。通過該第一慣性傳感器31能夠檢測第一臂12的角速度(例如,繞第一轉動軸O1的角速度等)。並沒有對第一臂12上的第一慣性傳感器31的設置位置進行特別限定,但在本實施方式中,將第一慣性傳感器31設置於第一臂12的基端部。此外,也可以將第一慣性傳感器31例如設置於第一臂12的前端部。由於第一臂12的振動在其前端部最大,所以由此能夠更加可靠地抑制機器人1的振動。

另外,在第三臂14上設置有第二慣性傳感器32(參照圖4)。通過該第二慣性傳感器32能夠檢測第三臂14的角速度(例如,繞第二轉動軸O2的角速度等)。並沒有對第三臂14上的第二慣性傳感器32的設置位置進行特別限定,但在本實施方式中,講第二慣性傳感器32設置於第三臂14的基端部。此外,也可以將第二慣性傳感器32例如設置於第三臂14的前端部。由於第三臂14的振動在其前端部最大,所以由此能夠更加可靠地抑制機器人1的振動。另外,第二慣性傳感器32並不局限於設定於第三臂14,例如,也可以設定於第二臂13。

另外,作為第一慣性傳感器31、第二慣性傳感器32均未進行特別限定,在本實施方式中,例如能夠使用角速度傳感器(陀螺儀傳感器)等。

這裡,在該機器人1中,通過抑制臂12、13以及14的振動,來抑制機器人1整體的振動。但是,並不是為了抑制臂12、13以及14的振動,而對臂12、13以及14全體都設置慣性傳感器,而是如上述那樣僅對臂12、14設置第一慣性傳感器31、第二慣性傳感器32,基於該第一慣性傳感器31、第二慣性傳感器32的檢測結果來控制驅動源401、402的動作。由此,與對臂12、13以及14全體設置慣性傳感器的情況相比,能夠減少慣性傳感器的個數,並能夠減少成本,還能夠簡化電路結構。

在驅動源401~406中,在各個電機或者減速器上設置有第一角度傳感器411、第二角度傳感器412、第三角度傳感器413、第四角度傳感器414、第五角度傳感器415、第六角度傳感器416。作為上述角度傳感器例如能夠使用編碼器、旋轉編碼器等。利用這些角度傳感器411~416來分別檢測驅動源401~406的電機或者減速器的旋轉軸(轉動軸)的旋轉(轉動)角度。作為該驅動源401~406的電機,均未進行特別限定,例如,優選使用AC伺服電機、DC伺服電機等伺服電機。另外,上述各電纜也可以分別插入機器人1內。

如圖7所示,機器人1與控制裝置20電連接。即,驅動源401~406、角度傳感器411~416、慣性傳感器31、32分別與控制裝置20電連接。

而且,控制裝置20能夠分別使臂12~15、肘杆16獨立地動作,即,能夠經由電機驅動器301~306分別獨立地控制驅動源401~406。在該情況下,控制裝置20通過角度傳感器411~416、第一慣性傳感器31、第二慣性傳感器32來進行檢測,並基於其檢測結果,分別控制驅動源401~406的驅動,例如角速度、旋轉角度等。該控制程序被預先存儲在內置於控制裝置20的記錄介質(存儲部)。

如圖1、圖2所示,在本實施方式中,基臺11是位於機器人1的鉛垂方向的最下方且固定(設置)於設置空間的地面(地面部)101的部分。作為其固定方法並未進行特別限定,例如,在圖1、圖2所示的本實施方式中,使用利用多根螺栓111的固定方法。

基臺11具有中空的基臺主體(外殼)112。基臺主體112能夠分為呈圓筒狀的圓筒狀部113、以及一體地形成於該圓筒狀部113的外周部的呈箱狀的箱狀部114。而且,在這樣的基臺主體112中例如收納有電機401M、電機驅動器301~306。

臂12~15分別具有中空的臂主體2、驅動機構3、以及密封機構4。此外,以下為了便於說明,將第一臂12所具有的臂主體2、驅動機構3、密封機構4分別稱作「臂主體2a」、「驅動機構3a」、「密封機構4a」,將第二臂13所具有的臂主體2、驅動機構3、密封機構4分別稱作「臂主體2b」、「驅動機構3b」、「密封機構4b」,將第三臂14所具有的臂主體2、驅動機構3、密封機構4分別稱作「臂主體2c」、「驅動機構3c」、「密封機構4c」,將第四臂15所具有的臂主體2、驅動機構3、密封機構4分別稱作「臂主體2d」、「驅動機構3d」、「密封機構4d」。

另外,關節171~176分別具有轉動支承機構(未圖示)。該轉動支承機構是將相互連結的2根臂中的一根支承為能夠相對於另一根轉動的機構,且是將相互連結的基臺11和第一臂12中的一個支承為能夠相對於另一個轉動的機構。在以相互連結的第四臂15和肘杆16的第五臂17作為例子的情況下,轉動支承機構能夠使肘杆16相對於第四臂15轉動。另外,各轉動支承機構分別具有使對應的電機的旋轉速度以規定的減速比減速,並將其驅動力傳遞至對應的臂、肘杆16的肘杆主體161、支承環162的減速器(未圖示)。

第一臂12以相對於水平方向傾斜的姿勢與基臺11的上端部(前端部)連結。在該第一臂12中,驅動機構3a具有電機402M,並收納於臂主體2a內。另外,臂主體2a內被密封機構4a氣密密封。

第二臂13與第一臂12的前端部連結。在該第二臂13中,驅動機構3b具有電機403M,並收納在臂主體2b內。另外,臂主體2b內被密封機構4b氣密密封。

第三臂14與第二臂13的前端部連結。在該第三臂14中,驅動機構3c具有電機404M,並收納在臂主體2c內。另外,臂主體2c內被密封機構4c氣密密封。

第四臂15以與第三臂14中心軸向平行地連結在其前端部。在該臂15中,驅動機構3d具有電機405M、406M,並收納在臂主體2d內。另外,臂主體2d內被密封機構4d氣密密封。

在第四臂15的前端部(與基臺11相反側的端部)連結有肘杆16。在該肘杆16的前端部(與第四臂15相反側的端部),例如以能夠拆裝的方式安裝末端執行器等。

作為末端執行器,並未對其進行特別限定,例如舉出把持像手錶等那樣的精密設備、部件等的機械手(未圖示)等。該機械手(末端執行器)的驅動由控制裝置20來控制。此外,作為機械手,並未對其進行特別限定,例如舉出具有多根手指部(指狀物)的結構。而且,該機器人1能夠進行在保持用機械手把持精密設備、部件等的狀態下,通過控制臂12~15、肘杆16等的動作,來輸送該精密設備、部件等各作業。

肘杆16作為第六臂18具有呈圓筒狀的肘杆主體161,另外,作為第五臂17,具有與肘杆主體161獨立地構成且設置於該肘杆主體161的基端部,呈環狀的支承環162。

肘杆主體161的前端面163為平坦的面,為安裝機械手的安裝面。另外,肘杆主體161經由關節176與第四臂15的驅動機構3d連結,通過該驅動機構3d的電機406M的驅動,繞轉動軸O6轉動。

支承環162經由關節175與第四臂15的驅動機構3d連結,通過該驅動機構3d的電機405M的驅動,與肘杆主體161一起繞轉動軸O5轉動。

另外,對於機器人1的各尺寸、各特性、各能力等並未進行特別限定,能夠根據各條件適當地設定,但優選第一轉動軸O1與機械臂10(肘杆16)的前端之間的最大長度L1是970mm以上,更為優選是970mm以上3000mm以下,進一步優選是970mm以上2000mm以下。

此外,最大長度L1是如圖4所示,使第二臂13~肘杆16向水平方向(與第一轉動軸O1垂直的方向)且是圖4中右側伸展成直線狀的狀態下的第一轉動軸O1與機械臂10的前端之間的長度。

另外,優選第二轉動軸O2與機械臂10的前端之間的最大長度L2是870mm以上,更為優選是870mm以上2800mm以下,進一步優選是870mm以上1800mm以下。

此外,最大長度L2是如圖4所示,使第二臂13~肘杆16伸展成直線狀的狀態下的第二轉動軸O2與機械臂10的前端之間的長度。

另外,優選第一臂12~第四臂15以及肘杆16的合計質量,即,機械臂10的質量M1是30kg以上,更為優選是30kg以上200kg以下,進一步優選是30kg以上100kg以下。

另外,優選第二臂13~第四臂15以及肘杆16的合計質量M2是20kg以上,更為優選是20kg以上150kg以下,進一步優選是20kg以上80kg以下。

另外,優選對機械臂10設置的最大負荷(承重能力)是5kg以上,更為優選是5kg以上50kg以下,進一步優選是5kg以上20kg以下。

另外,優選對機械臂10設置的額定負荷是2kg以上,更為優選是2kg以上20kg以下,進一步優選是2kg以上10kg以下。

此外,上述最大負荷以及定負荷分別是對肘杆16的前端部施加的負荷,也包含末端執行器的質量。

另外,與圖4所示的姿勢下的機械臂10的第一轉動軸O1相關的(以第一轉動軸O1為旋轉中心軸的)慣性力矩(慣性力矩的最大值)優選是7.0kg·m2以上,更為優選是7.0kg·m2以上70.0kg·m2以下,進一步優選是8.5kg·m2以上50.0kg·m2以下。

另外,與圖4所示的姿勢下的機械臂10的第二轉動軸O2相關的(以第二轉動軸O2為旋轉中心軸的)慣性力矩(慣性力矩的最大值)是優選5.0kg·m2以上,更為優選是5.0kg·m2以上50.0kg·m2以下,進一步優選是6.0kg·m2以上40.0kg·m2以下。

另外,對於周期而言,例如在將對肘杆16的前端部施加的負荷設為2kg進行測定的情況下,優選是0.40秒以下,更為優選是0.05秒以上0.40秒以下,進一步優選是0.10秒以上0.38秒以下,另外,在將上述負荷設為5kg來測定的情況下,優選是0.70秒以下,更為優選是0.10秒以上0.70秒以下,進一步優選是0.15秒以上0.68秒以下。

通過滿足上述條件,如後所述那樣地調整反饋增益以及角加速度,從而能夠進一步提高抑制機器人1的振動的效果(振動抑制效果)。

另外,使第一臂12的驅動減速的第一減速器的剛性(彈簧常量)、以及使第二臂13的驅動減速的第二減速器的剛性(彈簧常量)分別優選是40000Nm/rad以上,更為優選是40000Nm/rad以上400000Nm/rad以下,進一步優選是60000Nm/rad以上200000Nm/rad以下。根據將減速器的輸入側(電機側)固定,並對輸出側(臂側)施加了扭矩T(Nm)時的減速器的輸出側的扭轉角度θ(rad),將這裡所謂的減速器的剛性(彈簧常量)定義為T/θ。

由此,能夠高效地得到振動抑制效果(減振效果)。

相反地,如果機器人1的承重能力增大,而減速器的剛性沒有達到某一程度的話則得不到充分的振動抑制效果。即,若承重能力增大,則對剛性是40000Nm/rad以上的減速器進行使用了後述的反饋控制(陀螺儀伺服)的減振控制(扭轉角速度修正),就能夠得到特別大的振動抑制效果。

接下來,參照圖7、圖8~圖12,對控制裝置20的結構進行說明。

如圖7、圖8~圖12所示,控制裝置20具有:控制第一驅動源401的動作(驅動)的第一驅動源控制部201、控制第二驅動源402的動作的第二驅動源控制部202、控制第三驅動源403的動作的第三驅動源控制部203、控制第四驅動源404的動作的第四驅動源控制部204、控制第五驅動源405的動作的第五驅動源控制部205、以及控制第六驅動源406的動作的第六驅動源控制部206。

如圖8所示,第一驅動源控制部201具有:減法器511、位置控制部521、減法器531、角速度控制部541、旋轉角度計算部551、角速度計算部561、減法器571、轉換部581、修正值計算部591、以及加法器601。

如圖9所示,第二驅動源控制部202具有:減法器512、位置控制部522、減法器532、角速度控制部542、旋轉角度計算部552、角速度計算部562、加減法器622、轉換部582、修正值計算部592、以及加法器602。

如圖9所示,第三驅動源控制部203具有:減法器513、位置控制部523、減法器533、角速度控制部543、旋轉角度計算部553、以及角速度計算部563。

如圖10所示,第四驅動源控制部204具有:減法器514、位置控制部524、減法器534、角速度控制部544、旋轉角度計算部554、以及角速度計算部564。

如圖11所示,第五驅動源控制部205具有:減法器515、位置控制部525、減法器535、角速度控制部545、旋轉角度計算部555、以及角速度計算部565。

如圖12所示,第六驅動源控制部206具有:減法器516、位置控制部526、減法器536、角速度控制部546、旋轉角度計算部556、以及角速度計算部566。

這裡,控制裝置20基於機器人1所進行的處理的內容來運算肘杆16的目標位置,並生成用於使肘杆16移動到該目標位置的軌跡。而且,控制裝置20按照規定的控制周期測定各驅動源401~406的旋轉角度,使得肘杆16沿著該生成的軌跡移動,並將基於該測定結果運算出的值分別作為各驅動源401~406的位置指令Pc輸出至驅動源控制部201~206(參照圖8~圖12)。應予說明,雖然在上述以及以下,記作「輸入、輸出值」等,但其是「輸入、輸出與該值對應的信號」的意思。

如圖8所示,向第一驅動源控制部201除了第一驅動源401的位置指令Pc以外,還分別從第一角度傳感器411、第一慣性傳感器31輸入檢測信號。第一驅動源控制部201通過使用了各檢測信號的反饋控制來驅動第一驅動源401,以使根據第一角度傳感器411的檢測信號計算的第一驅動源401的旋轉角度(位置反饋值Pfb)成為位置指令Pc,並且使後述的角速度反饋值ωfb成為後述的角速度指令ωc。

即,向第一驅動源控制部201的減法器511輸入位置指令Pc,另外,從旋轉角度計算部551輸入後述的位置反饋值Pfb。在旋轉角度計算部551中,對從第一角度傳感器411輸入的脈衝數進行計數,並且將與該計數值對應的第一驅動源401的旋轉角度作為位置反饋值Pfb輸出至減法器511。減法器511將這些位置指令Pc與位置反饋值Pfb的偏差(從第一驅動源401的旋轉角度的目標值減去位置反饋值Pfb所得的值)輸出至位置控制部521。

位置控制部521通過進行使用了從減法器511輸入的偏差和作為預先決定出的係數的比例增益等的規定的運算處理,來運算與該偏差對應的第一驅動源401的角速度的目標值。位置控制部521將表示該第一驅動源401的角速度的目標值(指令值)的信號作為角速度指令(第一角速度指令)ωc輸出至減法器531。此外,這裡,在本實施方式中,雖然作為反饋控制進行比例控制(P控制),但並不限定於此。

向減法器531輸入角速度指令ωc,另外,輸入後述的角速度反饋值ωfb。減法器531將這些角速度指令ωc與角速度反饋值ωfb的偏差(從第一驅動源401的角速度的目標值減去角速度反饋值ωfb後的值)輸出至角速度控制部541。

角速度控制部541通過使用從減法器531輸入的偏差、以及作為預先決定出的係數的比例增益、積分增益等,進行包含積分的規定的運算處理,來生成與該偏差對應的第一驅動源401的驅動信號(驅動電流),並經由電機驅動器301供給至電機401M。此外,這裡,在本實施方式中,雖然作為反饋控制進行PI控制,但並不限定於此。

像這樣,進行反饋控制,控制第一驅動源401的驅動電流,以便位置反饋值Pfb儘可能等於位置指令Pc,並且角速度反饋值ωfb儘可能等於角速度指令ωc。

接下來,對第一驅動源控制部201中的角速度反饋值ωfb進行說明。

在角速度計算部561中,基於從第一角度傳感器411輸入的脈衝信號的頻率,來計算第一驅動源401的角速度ωm1,並將該角速度ωm1輸出至加法器601。

另外,在角速度計算部561中,基於從第一角度傳感器411輸入的脈衝信號的頻率,來計算第一臂12的繞轉動軸O1的角速度ωA1m,並將該角速度ωA1m輸出至減法器571。此外,角速度ωA1m是角速度ωm1除以第一驅動源401的電機401M與第一臂12之間即關節171的減速比所得的值。

另外,通過第一慣性傳感器31檢測第一臂12的繞轉動軸O1的角速度。而且,將該第一慣性傳感器31的檢測信號,即,由第一慣性傳感器31檢測出的第一臂12的繞轉動軸O1的角速度ωA1被輸出至減法器571。

向減法器571輸入角速度ωA1以及角速度ωA1m,減法器571將從該角速度ωA1減去角速度ωA1m所得的值ωA1s(=ωA1-ωA1m)輸出至轉換部581。該值ωA1s相當於第一臂12的繞轉動軸O1的角速度的振動成分(振動角速度)。以下,將ωA1s稱為振動角速度。在本實施方式中,將該振動角速度ωA1s(詳細而言基于振動角速度ωA1s生成的值即電機401M的角速度ωm1s)放大後述的增益Ka倍並進行返回到驅動源401的輸入側的反饋控制。具體而言,以振動角速度ωA1s儘可能為0的方式,對驅動源401進行反饋控制。由此,能夠抑制機器人1的振動。此外,在該反饋控制中,控制驅動源401的角速度。

轉換部581將振動角速度ωA1s轉換為第一驅動源401中的角速度ωm1s,並將該角速度ωm1s輸出至修正值計算部591。能夠通過振動角速度ωA1s乘以第一驅動源401的電機401M與第一臂12之間即關節171中的減速比來得到該轉換。

修正值計算部591對角速度ωm1s乘以作為預先決定出的係數的增益(反饋增益)Ka,來求出修正值(第一修正成分)Ka·ωm1s,並將該修正值Ka·ωm1s輸出至加法器601。

向加法器601輸入角速度ωm1,還輸入修正值Ka·ωm1s。加法器601將角速度ωm1與修正值Ka·ωm1s的加法值作為角速度反饋值ωfb輸出至減法器531。此外,以後的動作如上所述。

如圖9所示,向第二驅動源控制部202除了第二驅動源402的位置指令Pc以外,還從第二角度傳感器412、第二慣性傳感器32分別輸入檢測信號。另外,向第二驅動源控制部202從第三驅動源控制部203輸入第三臂14的繞轉動軸O3的角速度ωA3m。第二驅動源控制部202通過使用了各檢測信號的反饋控制來驅動第二驅動源402,以使根據第二角度傳感器412的檢測信號計算出的第二驅動源402的旋轉角度(位置反饋值Pfb)成為位置指令Pc,並且使後述的角速度反饋值ωfb成為後述的角速度指令ωc。

即,向第二驅動源控制部202的減法器512輸入位置指令Pc,另外,從旋轉角度計算部552輸入後述的位置反饋值Pfb。在旋轉角度計算部552中,對從第二角度傳感器412輸入的脈衝數進行計數,並且將與該計數值對應的第二驅動源402的旋轉角度作為位置反饋值Pfb輸出至減法器512。減法器512將這些位置指令Pc與位置反饋值Pfb的偏差(從第二驅動源402的旋轉角度的目標值減去位置反饋值Pfb所得的值)輸出至位置控制部522。

位置控制部522通過進行使用了從減法器512輸入的偏差、以及作為預先決定出的係數的比例增益等的規定的運算處理,來運算與該偏差對應的第二驅動源402的角速度的目標值。位置控制部522將表示該第二驅動源402的角速度的目標值(指令值)的信號作為角速度指令(第二角速度指令)ωc輸出至減法器532。此外,這裡,在本實施方式中,雖然作為反饋控制進行比例控制(P控制),但並不限定於此。

向減法器532輸入角速度指令ωc,還輸入後述的角速度反饋值ωfb。減法器532將這些角速度指令ωc與角速度反饋值ωfb的偏差(從第二驅動源402的角速度的目標值減去角速度反饋值ωfb所得的值)輸出至角速度控制部542。

角速度控制部542通過使用從減法器532輸入的偏差以及作為預先決定出的係數的比例增益、積分增益等,進行包含積分的規定的運算處理,來生成與該偏差對應的第二驅動源402的驅動信號(驅動電流),並經由電機驅動器302供給至電機402M。此外,這裡,在本實施方式中,雖然作為反饋控制進行PI控制,但並不限定於此。

像這樣,進行反饋控制,來控制第二驅動源402的驅動電流,以便位置反饋值Pfb儘可能等於位置指令Pc,並且角速度反饋值ωfb儘可能等於角速度指令ωc。此外,由於轉動軸O2與轉動軸O1正交,所以能夠不受第一臂12的動作或振動的影響地與第一驅動源401獨立地控制第二驅動源402的動作。

接下來,對第二驅動源控制部202中的角速度反饋值ωfb進行說明。

在角速度計算部562中,基於從第二角度傳感器412輸入的脈衝信號的頻率,來計算第二驅動源402的角速度ωm2,並將該角速度ωm2輸出至加法器602。

另外,在角速度計算部562中,基於從第二角度傳感器412輸入的脈衝信號的頻率,來計算第二臂13的繞轉動軸O2的角速度ωA2m,並將該角速度ωA2m輸出至加減法器622。此外,角速度ωA2m是角速度ωm2除以第二驅動源402的電機402M與第二臂13之間即關節172的減速比的值。

另外,通過第二慣性傳感器32檢測第三臂14的繞轉動軸O2的角速度。而且,將該第二慣性傳感器32的檢測信號,即,由第二慣性傳感器32檢測出的第三臂14的繞轉動軸O2的角速度ωA3輸出至加減法器622。此外,由於轉動軸O2、O3與轉動軸O1正交,所以能夠不受第一臂12的動作或振動的影響地容易且可靠地求出第三臂14的繞轉動軸O2的角速度。

另外,從後述的第三驅動源控制部203的角速度計算部563將第三臂14的繞轉動軸O3的角速度ωA3m輸出至加減法器622。

向加減法器622輸入角速度ωA3、角速度ωA2m以及角速度ωA3m,加減法器622將從角速度ωA3減去角速度ωA2m以及角速度ωA3m所得的值ωA2s(=ωA3-ωA2m-ωA3m)輸出至轉換部582。該值ωA2s相當於第二臂13和第三臂14的繞轉動軸O2的合計的角速度的振動成分(振動角速度)。以下,將ωA2s稱為振動角速度。在本實施方式中,將該振動角速度ωA2s(詳細而言,基于振動角速度ωA2s生成的值即電機402M中的角速度ωm2s)放大後述的增益Ka倍並進行返回到第二驅動源402的輸入側的反饋控制。具體而言,對第二驅動源402進行反饋控制,以便振動角速度ωA2s儘可能為0。由此,能夠抑制機器人1的振動。此外,在該反饋控制中,控制第二驅動源402的角速度。

轉換部582將振動角速度ωA2s轉換為第二驅動源402的角速度ωm2s,並將該角速度ωm2s輸出至修正值計算部592。能夠通過對振動角速度ωA2s乘以第二驅動源402的電機402M與第二臂13之間即關節172中的減速比來得到該轉換。

修正值計算部592對角速度ωm2s乘以作為預先決定出的係數的增益(反饋增益)Ka,來求出修正值(第二修正成分)Ka·ωm2s,並將該修正值Ka·ωm2s輸出至加法器602。此外,該第二驅動源控制部202的增益Ka與第一驅動源控制部201的增益Ka可以相同,另外,也可以不同。

向加法器602輸入角速度ωm2,還輸入修正值Ka·ωm2s。加法器602將角速度ωm2與修正值Ka·ωm2s的加法值作為角速度反饋值ωfb輸出至減法器532。此外,以後的動作如上所述。

如圖9所示,向第三驅動源控制部203除了輸入第三驅動源403的位置指令Pc以外,還從第三角度傳感器413輸入檢測信號。第三驅動源控制部203通過使用了各檢測信號的反饋控制來驅動第三驅動源403,以使根據第三角度傳感器413的檢測信號計算出的第三驅動源403的旋轉角度(位置反饋值Pfb)成為位置指令Pc,並且使後述的角速度反饋值ωfb成為後述的角速度指令ωc。

即,向第三驅動源控制部203的減法器513輸入位置指令Pc,另外,從旋轉角度計算部553輸入後述的位置反饋值Pfb。在旋轉角度計算部553中,對從第三角度傳感器413輸入的脈衝數進行計數,並且將與該計數值對應的第三驅動源403的旋轉角度作為位置反饋值Pfb輸出至減法器513。減法器513將這些位置指令Pc與位置反饋值Pfb的偏差(從第三驅動源403的旋轉角度的目標值減去位置反饋值Pfb所得的值)輸出至位置控制部523。

位置控制部523通過進行使用了從減法器513輸入的偏差、以及作為預先決定的係數的比例增益等的規定的運算處理,來運算與該偏差對應的第三驅動源403的角速度的目標值。位置控制部523將表示該第三驅動源403的角速度的目標值(指令值)的信號作為角速度指令ωc輸出至減法器533。此外,這裡,在本實施方式中,雖然作為反饋控制進行比例控制(P控制),但並不限定於此。

另外,在角速度計算部563中,基於從第三角度傳感器413輸入的脈衝信號的頻率,來計算第三驅動源403的角速度,並將該角速度作為角速度反饋值ωfb輸出至減法器533。

向減法器533輸入角速度指令ωc,還輸入角速度反饋值ωfb。減法器533將這些角速度指令ωc與角速度反饋值ωfb的偏差(從第三驅動源403的角速度的目標值減去角速度反饋值ωfb所得的值)輸出至角速度控制部543。

角速度控制部543通過使用從減法器533輸入的偏差、以及作為預先決定出的係數比例增益、積分增益等,進行包含積分的規定的運算處理,來生成與該偏差對應的第三驅動源403的驅動信號(驅動電流),並經由電機驅動器303供給至電機403M。此外,這裡,在本實施方式中,雖然作為反饋控制進行PI控制,但並不限定於此。

像這樣,進行反饋控制,控制第三驅動源403的驅動電流,以便位置反饋值Pfb儘可能等於位置指令Pc,並且角速度反饋值ωfb儘可能等於角速度指令ωc。

此外,對於驅動源控制部204~206,由於分別與上述第三驅動源控制部203相同,所以省略其說明。

這裡,在該機器人系統100中,對第一臂12(第一驅動源401)以及第二臂13(第二驅動源402),進行上述的反饋增益(加權值)等的調整。

首先,對於第一臂12,根據機器人1(機械臂10)的姿勢即與第一轉動軸O1相關的慣性力矩,來調整第一臂12的繞第一轉動軸O1的角加速度(加速度)。若上述慣性力矩較大,則上述角加速度較小,若上述慣性力矩較小,則上述角加速度較大。

另外,根據上述慣性力矩,對有關第一臂12的反饋增益進行調整。若上述慣性力矩較大(參照圖4),則上述反饋增益較大,若上述慣性力矩較小(參照圖5),則上述反饋增益較小。

其理由是因為具有如以下那樣的趨勢。首先,若上述慣性力矩較大,則機器人1的振動較大,另外,即使增大上述反饋增益,機器人1也難以振蕩。因此,增大上述反饋增益,來提高振動抑制效果。另外,若上述慣性力矩較大,則需要較大的驅動力,所以減小上述角加速度。

另外,若上述慣性力矩較小,則機器人1的振動較小,另外,若增大上述反饋增益則機器人1容易振蕩。因此,減小上述反饋增益,來抑制機器人1的振蕩。另外,若上述慣性力矩較小,則驅動力也可以較小,所以增大上述角加速度。

另外,上述慣性力矩與第二臂13的繞第二轉動軸O2的旋轉角度θ1(參照圖4)相對應。因此,在實際的機器人1的控制中,例如,檢測旋轉角度θ1,並基於其檢測結果,來求出第一臂12的繞第一轉動軸O1的角加速度以及有關第一臂12的反饋增益。此外,也能夠將其稱為基於上述角加速度來求上述反饋增益。即,根據上述角加速度而發生變化。此外,旋轉角度θ1能夠基於第二角度傳感器412的檢測結果來求出上述反饋增益。

預先通過實驗求出表示這樣的旋轉角度θ1、第一臂12的繞第一轉動軸O1的角加速度以及有關第一臂12的反饋增益的關係的運算式或者表等的校正曲線,並存儲於控制裝置20的未圖示的存儲部。而且,在使機器人1動作時使用上述校正曲線,來決定上述反饋增益。即,在機器人1的動作中,使用上述校正曲線,依次對上述反饋增益進行調整(變更)。

此外,對於上述旋轉角度θ1(參照圖4)而言,在第二臂13相對於第一臂12的姿勢是圖5所示的姿勢的情況下,即,第二臂13向鉛垂方向上側伸展,而第二臂13的中心軸與鉛垂方向平行的情況下設為0°,在第二臂13相對於第一臂12的姿勢是圖4所示的姿勢的情況下,即,第二臂13向圖4中左側伸展,而第二臂13的中心軸與水平方向平行的情況下設為-90°。

另外,對於第二臂13(第二驅動源402),也與上述第一臂12相同進行上述的反饋增益的調整。

首先,對於第二臂13,根據機器人1(機械臂10)的姿勢,即,與第二轉動軸O2相關的慣性力矩,來調整第二臂13的繞第二轉動軸O2的角加速度(加速度)。若上述慣性力矩較大,則上述角加速度較小,若上述慣性力矩較小,則上述角加速度較大。

另外,根據上述慣性力矩,來調整有關第二臂13的反饋增益。上若述慣性力矩較大(參照圖4、圖5),則上述反饋增益較大,若上述慣性力矩較小(參照圖6),則上述反饋增益較小。

另外,上述慣性力矩與第三臂14的繞第三轉動軸O3的旋轉角度θ2(參照圖4)相對應。因此,在實際的機器人1的控制中,例如,檢測旋轉角度θ2,並基於其檢測結果,來求出第二臂13的繞第二轉動軸O2的角加速度以及有關第二臂13的反饋增益。此外,也能夠將其稱為基於上述角加速度來求上述反饋增益。即,上述反饋增益根據上述角加速度而發生變化。此外,能夠基於第三角度傳感器413的檢測結果來求出旋轉角度θ2。

預先通過實驗來求出表示這樣的旋轉角度θ2、第二臂13的繞第二轉動軸O2的角加速度以及有關第二臂13的反饋增益的關係的運算式或者表等的校正曲線,並存儲至控制裝置20的未圖示的存儲部。而且,在使機器人1動作時,使用上述校正曲線,來決定上述反饋增益。即,在機器人1的動作中,使用上述校正曲線,依次對上述反饋增益進行調整(變更)。

此外,對於上述旋轉角度θ2(參照圖4)而言,在第三臂14相對於第二臂13的姿勢是圖6所示的姿勢的情況下,即,第二臂13向圖6所示水平方向左側伸展的情況下,第三臂14向鉛垂方向下側伸展,而第三臂14的中心軸與鉛垂方向平行的情況下設為0°,在第三臂14相對於第二臂13的姿勢是圖4所示的姿勢的情況下,即,第二臂13向圖4所示水平方向左側伸展的情況下,第二臂13向圖4中左側伸展,而第二臂13的中心軸與水平方向平行的情況下設為90°。此外,在圖5所示的第三臂14的姿勢下,旋轉角度θ2是90°。

另外,對於第一臂12,分為對機器人1的肘杆16的前端部施加的(設置的)負荷是規定的閾值以上的情況和小於上述閾值的情況,在上述負荷是閾值以上的情況下和小於閾值的情況下分別設定在設定反饋增益時所使用的校正曲線。即,負荷是閾值以上的情況下的校正曲線與小於閾值的情況下的校正曲線不同。

其理由是因為:負荷較大的情況下與負荷較小的情況相比,由於規定的臂的彎曲會產生較大的振動,所以需要抑制該臂的彎曲,並抑制振動。例如,機器人1在圖4所示的機械臂10的姿勢下,存在第一臂12的根部彎曲並振動的情況。因此,機械臂10的姿勢越接近圖4所示的姿勢,越減小第一臂12的繞第一轉動軸O1的角加速度。

另外,上述閾值並沒有被特別限定,能夠根據機器人1的尺寸、特性、能力等各種條件適當地設定,但優選設定為1kg以上6kg以下的範圍內的值,更為優選設定為2kg以上4kg以下的範圍內的值,例如,設定為3kg。

此外,上述的有關第一臂12的反饋增益的調整在上述負荷小於上述閾值的情況下進行。對於上述負荷是上述閾值以上的情況下的有關第一臂12的反饋增益的調整,在以下的具體例中進行說明。

以下,作為一個例子,將機器人1的各尺寸等是下述標準的情況下的校正曲線的構成例示於圖13~圖15,並基於該圖13~圖15,對反饋增益的調整進行說明。

此外,在以下的說明中,用將反饋增益的最大值設為1時的相對值來表示該反饋增益,但也可以用絕對值來表示。

最大負荷:8kg

額定負荷:3kg

最大長度L1:980mm

最大長度L2:880mm

機械臂10的質量M1:37kg

第二臂13~肘杆16的合計的質量M2:23kg

與第一轉動軸O1相關的慣性力矩的最大值:9.5kg·m2

與第二轉動軸O2相關的慣性力矩的最大值:6.8kg·m2

周期(負荷:2kg):0.35秒

在圖13以及圖14中分別示出了對第一臂12的上述修正值「Ka·ωm1s」中的反饋增益「Ka」以及第一臂12的角加速度進行調整的情況下所使用的校正曲線。圖13所示的校正曲線為負荷小於閾值的情況下的校正曲線,圖14所示的校正曲線為負荷是閾值以上的情況下的校正曲線。

另外,圖13以及圖14所示的圖表的橫軸是第二臂13的旋轉角度θ1,縱軸是第一臂12的繞第一轉動軸O1的角加速度以及第一臂12的反饋增益。

如圖13所示,在對機械臂10設置的負荷小於閾值的情況下,在機械臂10的可動範圍中的至少一部分,即,第二臂13的能夠轉動的範圍中的至少一部分中,反饋增益在第一臂12的角加速度(機械臂10的加速度)是第一角加速度(第一加速度)的情況下是第一值,在第一臂12的角加速度從第一角加速度變化為比該第一角加速度低的第二角加速度(第二加速度)的情況下,從第一值變化為比該第一值高的第二值。由此,能夠提高抑制機器人1的振動的效果。

作為具體例,在旋轉角度θ1是0°的情況下,第一臂12的角加速度是87.5rad/秒2,反饋增益是0.73(第一值),但在旋轉角度θ1是-90°的情況下,第一臂12的角加速度是36.8rad/秒2,反饋增益是1(第二值)。

另外,如圖14所示,在對機械臂10設置的負荷是閾值以上的情況下,在機械臂10的可動範圍中的至少一部分即第二臂13的能夠轉動的範圍中的至少一部分中,第一臂12的角加速度(機械臂10的加速度)比上述負荷小於閾值的情況下的第一臂12的角加速度低。由此,能夠抑制機械臂10在其根部彎曲,由此,能夠抑制機器人1的振動。

作為具體例,在旋轉角度θ1比-90°大的情況下,在上述負荷是閾值以上時的第一臂12的角加速度比上述負荷小於閾值時的第一臂12的角加速度低。

另外,在圖15中示出了對第二臂13的上述修正值「Ka·ωm2s」中的反饋增益「Ka」以及第二臂13的角加速度進行調整的情況下所使用的校正曲線。

另外,圖15所示的圖表的橫軸是第三臂14的旋轉角度θ2,縱軸是第二臂13的繞第二轉動軸O2的角加速度以及有關第二臂13的反饋增益。

如圖15所示,在機械臂10的可動範圍中的至少一部分即第三臂14的能夠轉動的範圍中的至少一部分中,反饋增益在第二臂13的角加速度(機械臂10的加速度)是第一角加速度(第一加速度)的情況下是第一值,在第二臂13的角加速度從第一角加速度變化為比該第一角加速度低的第二角加速度(第二加速度)的情況下,從第一值變化為比該第一值高的第二值。

作為具體例,在旋轉角度θ2是-55°的情況下,第二臂13的角加速度是70.0rad/秒2,反饋增益是0.67(第一值),但在旋轉角度θ1是0°的情況下,第二臂13的角加速度是32.8rad/秒2,反饋增益是1(第二值)。

如以上說明的那樣,根據該機器人系統100(機器人1),能夠抑制機器人1的振動,另外,由於如上述那樣進行有關第一臂12以及第二臂13的反饋增益的調整,所以能夠容易地提高抑制機器人1的振動的效果(振動抑制效果)。

另外,由於對驅動第二臂13的第二驅動源402,使用設置於產生比第二臂13大的振動的前端側的第三臂14的第二慣性傳感器32的檢測結果,來進行抑制振動的控制,所以能夠提高抑制機器人1的振動的效果。另外,通過控制使比第三臂14靠近基端側的第二臂13轉動的第二驅動源402的動作,能夠提高抑制機器人1的振動的效果。

另外,由於對第一臂12和第三臂14分別設置慣性傳感器31、32,並且使第一臂12轉動的第一轉動軸O1、第二臂13轉動的第二轉動軸O2以及第三臂14轉動的第三轉動軸O3相互正交,所以能夠將第一臂12和第三臂14的角速度作為彼此不混合的單純的旋轉成分來檢測。而且,由於進行使用了這些的運算的控制,所以能夠更加容易地、高精度地、準確地抑制機器人1的振動。

另外,由於使第一臂12轉動的第一轉動軸O1、第二臂13轉動的第二轉動軸O2以及第三臂14轉動的第三轉動軸O3相互正交,所以能夠將第一臂12和第三臂14的角速度作為相互不混合的單純的旋轉成分來檢測,由於對上述沒有混合的旋轉成分分別乘以反饋增益,所以能夠以較高的精度對上述各個旋轉成分進行修正。

以上,基於圖示的實施方式對本發明的機器人、控制裝置以及機器人系統進行了說明,但本發明並不限定於此,各部的結構能夠置換為具有相同的功能的任意的結構。另外,也可以附加有其它任意的結構物。

此外,在上述實施方式中,構成為對於第二臂(第二驅動源)以及第三臂(第三驅動源),進行反饋增益(加權值)的調整,但在本發明中,並不局限於此,進行反饋增益的調整的臂(驅動源)也可以是第二臂和第三臂的任意一個,另外,也可以是其它臂。即,只要構成為對機器人的各臂中的至少一個進行反饋增益的調整即可。

另外,在本發明中,作為各電機分別並不限定於上述伺服電機,例如,舉出步進電機等。

另外,在上述實施方式中,作為各角度傳感器,分別使用了編碼器,但在本發明中,並不局限於此,例如,也可以使用解析器、電位計等檢測電機的轉子、減速器的旋轉軸(轉動軸)的旋轉角度的其它各種傳感器,另外,也可以使用轉速傳感器等,檢測電機的轉子、減速器的旋轉軸的旋轉速度的各種傳感器。此外,在作為電機使用步進電機的情況下,例如,通過測量向步進電機輸入的驅動脈衝的個數,也可以檢測電機的轉子的旋轉角度、旋轉速度。

另外,在上述實施方式中,作為各慣性傳感器,分別使用了角速度傳感器(陀螺儀傳感器),但在本發明中,並不局限於此,例如,也可以使用檢測臂的加速度的各種加速度傳感器等。此外,在使用加速度傳感器的情況下,使用加速度傳感器的檢測值來計算角速度。

另外,對於各角度傳感器、各慣性傳感器的方式均未進行特別限定,例如,舉出光學式、磁式、電磁式、電氣式等。

另外,在上述實施方式中,機器人的轉動軸的個數是6個,但在本發明中,並不局限於此,機器人的轉動軸的個數也可以是2個、3個、4個、5個或者7個以上。

即,在上述實施方式中,由於肘杆具有兩個臂,所以機器人的臂的個數是6個,但在本發明中,並不局限於此,機器人的臂的個數也可以是2個、3個、4個、5個或者7個以上。

另外,在上述實施方式中,機器人是具備一個機械臂的單臂機器人,該機械臂具有能夠轉動的多個臂,但在本發明中,並不局限於此,例如,也可以是具備2個機械臂的雙臂機器人等,也可以是具備多個上述機械臂的機器人。

另外,在上述實施方式中,作為末端執行器,以機械手作為例子,但在本發明中,並不局限於此,作為末端執行器舉出其它,例如,鑽孔機、焊接機、雷射照射機等。

另外,在上述實施方式中,機器人的基臺的固定位置是地面,但在本發明中,並不局限於此,其他例如,舉出設置空間中的天棚、牆壁、作業臺、地上等。另外,機器人也可以設置於密室內。在該情況下,基臺的固定位置並沒有被特別限定,例如,舉出密室的天棚部、牆壁部、作業臺等。

另外,在上述實施方式中,固定機器人(基臺)的面是與水平面平行的平面(面),但在本發明中,並不局限於此,例如,也可以是相對於水平面、鉛垂面傾斜的平面(面),另外,也可以是與鉛垂面平行的平面(面)。即,第一轉動軸也可以相對於鉛垂方向、水平方向傾斜,另外,也可以與水平方向平行。

另外,在本發明中,機器人也可以是其它形式的機器人。作為具體例,例如舉出具有腳部的足式步行(行走)機器人等。

附圖標記說明:1…機器人(工業用機器人);10…機械臂;100…機器人系統;101…地面;11…基臺;111…螺栓;112…基臺主體;113…圓筒狀部;114…箱狀部;12、13、14、15、17、18…臂;16…肘杆;161…肘杆主體;162…支承環;163…前端面;171、172、173、174、175、176…關節(接頭);2、2a、2b、2c、2d…臂主體;3、3a、3b、3c、3d…驅動機構;31、32…慣性傳感器;4、4a、4b、4c、4d…密封機構;20…控制裝置;201、202、203、204、205、206…驅動源控制部;301、302、303、304、305、306…電機驅動器;401、402、403、404、405、406…驅動源;401M、402M、403M、404M、405M、406M…電機;411、412、413、414、415、416…角度傳感器;511、512、513、514、515、516…減法器;521、522、523、524、525、526…位置控制部;531、532、533、534、535、536…減法器;541、542、543、544、545、546…角速度控制部;551、552、553、554、555、556…旋轉角度計算部;561、562、563、564、565、566…角速度計算部;571…減法器;581、582…轉換部;591、592…修正值計算部;601、602…加法器;622…加減法器;O1、O2、O3、O4、O5、O6…轉動軸。

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