自行机器人和自行台车的制作方法

自行机器人和自行台车的制作方法
【专利摘要】一种自行机器人（100），设置有：台车（1），其能够借助伺服控制行进；机器人臂（22），其安装在所述台车上；控制器（9），其伺服控制所述台车的行进。所述控制器将所述台车的伺服控制的伺服增益设置成用于使所述机器人臂进行动作的增益。
【专利说明】自行机器人和自行台车
【技术领域】
[0001]本发明涉及自行机器人和自行台车，更具体地，本发明涉及均包括安装有机器人臂的台车的自行机器人和自行台车。
【背景技术】
[0002]通常，已知包括安装有机器人臂的台车的自行机器人。这种自行机器人被配置成在通过使台车行进而将机器人臂移动到规定的作业位置之后，在规定的作业位置用机器人臂执行作业。
[0003]然而，在传统的自行机器人中，存在的不便是，由于机器人臂的转动动作所产生的反作用力，导致台车从规定的作业位置摆动，并且当用机器人臂执行作业时不能精确地用机器人臂执行作业。
[0004]通常，因此例如在日本专利特开2000-71183号公报中公开了能够抑制由机器人臂作业期间机器人臂的转动动作产生的反作用力导致的台车摆动的自行机器人。
[0005]在根据上述的日本专利特开2000-71183号公报的自行机器人中，在搬送台车(自行台车)中设置了真空机构并且该真空机构在机器人臂作业期间吸住地面，由此，可抑制由机器人臂的转动动作等产生的反作用力导致的搬送台车摆动。
[0006]现有技术
[0007]专利文献
[0008]专利文献1:日本专利特开2000-71183号公报
【发明内容】

[0009]本发明要解决的问题
[0010]然而，在根据上述的日本专利特开2000-71183号公报的移动机器人(自行机器人)中，必须在搬送台车中单独地设置真空机构，以抑制搬送台车的摆动，因此存在搬送台车的结构变复杂这样的问题。
[0011]提出本发明是为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种自行机器人和自行台车，它们都能够抑制在机器人臂作业期间由机器人臂的动作产生的反作用力导致的台车的摆动，同时抑制台车的结构变复杂。
[0012]解决问题的手段
[0013]为了实现上述目的，根据第一方面的一种自行机器人包括:台车，其能够通过伺服控制而行进；机器人臂，其安装在所述台车上；以及控制部，其对所述台车的行进进行伺服控制，其中所述控制部被配置成在所述台车的行进期间将针对所述台车的伺服控制的伺服增益设置成行进用增益，并且在所述机器人臂的动作期间将针对所述台车的伺服控制的伺服增益设置成机器人臂动作用增益。
[0014]在根据第一方面的自行机器人中，如上所述，控制部被配置成在机器人臂动作期间将针对台车的伺服控制的伺服增益设置成机器人臂动作用增益，由此通过根据机器人臂作业期间的状态将针对台车的伺服控制的伺服增益设置成适于机器人臂动作的伺服增益，可抑制由机器人臂的动作产生的反作用力导致的台车的摆动。因此，不需要为了抑制台车的摆动在台车中单独设置诸如真空机构的专用机构，因此可抑制台车的结构变复杂。此外，可抑制在机器人臂作业期间台车摆动，因此操作者不需要台车一旦摆动后等待通过伺服控制将台车返回到原始位置，或者可缩短等待时间。因此，可减少作业时间的损失。另外，在台车行进期间，控制部将针对台车的伺服控制的伺服增益设置成行进用增益，由此可通过将行进期间的伺服增益设置成适于台车行进的伺服增益来进一步稳定行进期间台车的行为。
[0015]为了实现上述目的，根据第二方面的一种自行台车包括:台车，其安装有机器人臂并且能够通过伺服控制而行进；控制部，其对所述台车的行进进行伺服控制，其中所述控制部被配置成在所述台车的行进期间将针对所述台车的伺服控制的伺服增益设置成行进用增益，并且在所述机器人臂的动作期间将针对所述台车的伺服控制的伺服增益设置成机器人臂动作用增益。
[0016]在根据第二方面的自行台车中，如上所述，控制部被配置成在机器人臂动作期间将针对台车的伺服控制的伺服增益设置成机器人臂动作用增益，由此通过根据机器人臂作业期间的状态将针对台车的伺服控制的伺服增益设置成适于机器人臂动作的伺服增益，可抑制由机器人臂的动作产生的反作用力导致的台车的摆动。因此，不需要为了抑制台车的摆动在台车中单独设置诸如真空机构的专用机构，因此可抑制台车的结构变复杂。此外，可抑制在机器人臂作业期间台车摆动，因此操作者不需要台车一旦摆动后等待通过伺服控制将台车返回到原始位置，或者可缩短等待时间。因此，可减少作业时间的损失。另外，在台车行进期间，控制部将针对台车的伺服控制的伺服增益设置成行进用增益，由此可通过将行进期间的伺服增益设置成适于台车行进的伺服增益来进一步稳定行进期间台车的行为。
[0017]发明效果
[0018]根据上述的自行机器人和自行台车，可抑制机器人臂作业期间由机器人臂的动作产生的反作用力导致的台车的摆动，同时抑制台车的结构变复杂。
【专利附图】

【附图说明】
[0019][图1]示出根据第一实施方式的自行机器人的整体结构的侧面图。
[0020][图2]示出根据第一实施方式的自行机器人的整体结构的平面图。
[0021][图3]示意性示出根据第一实施方式的自行机器人的作业区的平面图。
[0022][图4]示出根据第一实施方式的自行机器人的结构的框图。
[0023][图5]用于示出根据第一实施方式的自行机器人的台车的伺服控制的示图。
[0024][图6]示出根据第一实施方式的自行机器人的基本姿势的平面图。
[0025][图7]示出其中根据第一实施方式的自行机器人的机器人本体转动规定量的状态的平面图。
[0026][图8]示出其中台车由于根据第一实施方式的自行机器人的机器人本体的转动产生的反作用力而摆动的状态的平面图。
[0027][图9]用于示出当根据第一实施方式的自行机器人的控制部接收动作命令时控制部执行的处理的流程图。
[0028][图10]示出根据第二实施方式的自行机器人的整体结构的侧面图。[0029][图11]示出根据第二实施方式的自行机器人的整体结构的平面图。
[0030][图12]示出根据第二实施方式的自行机器人的车轮的立体图。
[0031][图13]用于示出根据第二实施方式的自行机器人的移动的平面图。
[0032][图14]示出根据第二实施方式的自行机器人的结构的框图。
[0033][图15]用于示出当根据第二实施方式的自行机器人的控制部接收动作命令时控制部执行的处理的流程图。
[0034][图16]用于示出通过根据第二实施方式的自行机器人的车轮的驱动而产生的力的平面图。
[0035][图17]示出根据第二实施方式的变型例的自行机器人的整体结构的侧面图。
[0036][图18]用于示出当根据第二实施方式的变型例的自行机器人的控制部接收动作命令时控制部执行的处理的流程图。
【具体实施方式】
[0037]下文中，基于附图描述实施方式。
[0038](第一实施方式)
[0039]参照图1至图8描述根据第一实施方式的自行机器人100的结构。
[0040]根据第一实施方式的自行机器人100包括能够通过伺服控制而行进的台车I和安装在台车I上的机器人本体2，如图1和图2中所示。自行机器人100被配置成由台车I移动到与规定的处理装置110对应的作业位置并且由机器人本体2在作业位置(目的地)根据对应的处理装置110执行规定的动作，如图3中所示。台车I是“台车”或“自行台车”的示例。
[0041]台车I包括:台车本体11 ;右驱动车轮12和左驱动车轮13，其设置在台车本体11的前部；两个从动车轮(脚轮)，其设置在台车本体11的后部，如图1和图2中所示。右驱动车轮12和左驱动车轮13被配置成分别被右车轮伺服电机121和左车轮伺服电机131 (参见图4)驱动。台车I是差动两轮驱动台车，其中，行进方向根据右驱动车轮12的旋转(旋转量)和左驱动车轮13的旋转(旋转量)之间的差而变化。右驱动车轮12和左驱动车轮13是“车轮”的示例。右车轮伺服电机121和左车轮伺服电机131是“伺服电机”的示例。
[0042]机器人本体2被配置成在与多个处理装置110对应的多个作业位置处根据多个处理装置110中的每个执行不同动作。机器人本体2安装在台车本体11上，如图1和图2中所示。机器人本体2是双臂机器人，包括主体部分21和安装在主体部分21上的右臂22和左臂23。主体部分21被配置成绕着在垂直方向上延伸的轴线LI相对于台车I能旋转(能转动)。右臂22具有包括多个关节的多关节结构。右臂22是“机器人臂”或“臂部”的示例。右臂22被配置成能够用设置在顶端的手部22a抓握对象110a。主体部分21、右臂22和左臂23被配置成被机器人本体伺服电机24 (参见图4)驱动。图4只示出一个机器人本体伺服电机24，但实际上为了主体部分21的旋转动作、右臂22和左臂23中的每个的伸缩等，设置了多个伺服电机。由于这个结构，机器人本体2可通过组合主体部分21的旋转(转动)动作、右臂22的旋转(转动)动作及伸缩动作等,将通过手部22a抓握的对象IlOa移动到任意位置。
[0043]自行机器人100设置有显示器3、磁带检测部4、停止标记检测部5、地址标记检测部6、红外传感器7、电源部8和控制部9，如图4中所示。显示器3被配置成能够显示自行机器人100的状态信息、错误信息等。磁带检测部4被设置成检测事先沿着自行机器人100的行进路线铺设在作业区的地面120上的磁带120a。自行机器人100被配置成在用磁带检测部4检测磁带120a的同时沿着规定的行进路线行进。停止标记检测部5被设置成检测对应于各处理装置110的作业位置而设置的停止标记120b。自行机器人100被配置成基于停止标记检测部5得到的检测结果停在规定的作业位置。停止标记检测部5是“停止位置检测部”的示例。地址标记检测部6被设置成检测对应于行进路线的分支点而设置的地址标记120c。地址标记120c具有用条形码等表现的独特识别信息(地址信息)。因此，自行机器人100能行进，同时基于地址标记检测部6得到的检测结果确认它在行进路线上行进的位置。
[0044]红外传感器7被设置成检测行进路线上的障碍物。自行机器人100被配置成基于红外传感器7得到的检测结果避免与障碍物碰撞。电源部8包括可再充电电池并且具有向自行机器人100的各部分供电的功能。自行机器人100可移动到与设置在作业区中的充电装置120d对应的位置并且从充电装置120d为电源部8充电。
[0045]控制部9被配置成能够控制自行机器人100的整体动作。控制部9被配置成对台车I的行进和机器人本体2的动作进行伺服控制。控制部9被配置成能够通过无线电和与自行机器人100分开设置的总体控制器200通信并且被配置成基于从总体控制器200发送的动作命令控制自行机器人100的动作。具体地讲，控制部9设置有存储器9a，存储器9a存储以将停止标记120b、地址标记120c、分支方向、处理装置110的信息等彼此关联这样的方式存储的工作数据。控制部9被配置成基于工作数据和来自总体控制器200的动作命令根据动作命令确定行进路线。控制部9对台车I的行进进行伺服控制，使得台车I沿着确定的行进路线移动到规定的作业位置。控制部9被配置成对机器人本体2进行伺服控制，以在规定的作业位置执行对应于动作命令的规定作业。此外，控制部9被配置成向总体控制器200顺序地发送诸如红外传感器7得到的检测结果和自行机器人100的动作状态的信肩、O
[0046]根据第一实施方式，控制部9被配置成能够执行改变针对台车I的右车轮伺服电机121和左车轮伺服电机131的伺服控制的伺服增益的控制。伺服增益是控制参数。随着伺服增益增大，伺服控制的响应性提高，随着伺服增益减小，伺服控制的响应性降低。具体地，控制部9被配置成在台车I行进期间将针对右伺服电机121和左伺服电机131的伺服增益设置成行进时增益，并且在机器人本体2作业期间将针对右伺服电机121和左伺服电机131的伺服增益设置成比行进时增益大的作业时增益(例如，是行进时增益的十倍)。换句话讲，在机器人本体2作业期间，控制部9被配置成使针对右伺服电机121和左伺服电机131的伺服增益大于台车I行进期间的针对右伺服电机121和左伺服电机131的伺服增益。此外，控制部9被配置成当台车I停在规定的作业位置时将针对右伺服电机121和左伺服电机131的伺服增益从行进时增益切换成作业时增益。行进时增益是“行进用增益”的示例，作业时增益是“机器人臂动作用增益”的示例。
[0047]控制部9被配置成基于来自总体控制器200的动作命令通过位置控制和速度控制来对右车轮伺服电机121 (左车轮伺服电机131)进行伺服控制，如图5中所示。具体地讲，控制部9被配置成从右车轮伺服电机121 (左车轮伺服电机131)中设置的编码器121a(131a)获取信息并且执行反馈控制。此外，在机器人本体2作业期间，控制部9被配置成使针对右车轮伺服电机121 (左车轮伺服电机131)的位置控制的伺服增益和速度控制的伺服增益都大于台车I行进期间的针对右车轮伺服电机121 (左车轮伺服电机131)的位置控制的伺服增益和速度控制的伺服增益。换句话讲，在机器人本体2作业期间，控制部9被配置成将针对右车轮伺服电机121 (左车轮伺服电机131)的位置控制回路和速度控制回路中的伺服增益从行进时增益切换成作业时增益。
[0048]根据第一实施方式，控制部9被配置成在针对任一个处理装置110进行作业期间将伺服增益一致地设置成相同的作业时增益。在反作用力最大的作业位置机器人本体2作业期间台车I不会由于机器人本体2的动作而相对于地面120打滑的范围内，将作业时增益设置成比行进时增益大的值。此外，作业时增益被设置成当在反作用力最大的作业位置机器人本体2作业期间机器人本体2的右臂22从图6中示出的基本姿势的状态如图7中所示相对于台车I转动规定量(例如，α度)的情况下、使由于右臂22的转动产生的反作用力导致的台车I的摆动(参见图8)在右臂22相对于台车I的转动量达到规定量(例如，α度)之前的时间内基本上恢复到零的值，并且所述值大于行进时增益。
[0049]现在，参照图9描述当根据第一实施方式的自行机器人100的控制部9接收到动作命令时控制部9执行的处理。
[0050]首先，在步骤SI，控制部9确定是否已经从总体控制器200接收了动作命令。控制部9重复这个确定直到接收到动作命令为止，并且当接收到动作命令时在步骤S2基于工作数据和接收到的动作命令根据动作命令确定行进路线。然后，在步骤S3，控制部9将针对台车I的右车轮伺服电机121和左车轮伺服电机131的伺服控制的伺服增益设置成行进时增益。此后，在步骤S4，控制部9控制台车I的行进，使得台车I沿着在步骤S2确定的行进路线移动到规定的作业位置。在步骤S5，控制部9确定停止标记检测部分5是否检测到对应于动作命令的作业位置处的停止标记120b，并且在停止标记检测部5检测到停止标记120b之前继续针对台车I的行进控制。然后，在步骤S6，控制部9在当停止标记检测部5检测到停止标记120b时确定台车I已经到达规定的作业位置并且通过停止右伺服电机121和左伺服电机131的驱动来使台车I停止。
[0051]在步骤S7，当台车I停在作业位置时，控制部9将针对右车轮伺服电机121和左车轮伺服电机131的伺服控制的伺服增益设置(切换)成作业时增益。此后，在步骤S8，控制部9在使台车I停在作业位置的同时通过控制机器人本体伺服电机24来允许机器人本体2执行对应于动作命令的规定动作。在步骤S9，控制部9确定作业是否已经结束，并且重复这个确定直到作业结束为止。
[0052]当作业结束时，在步骤S10，控制部9确定是否已经执行(完成)了从总体控制器200接收到的动作命令的所有内容。当还没有完成命令内容时，控制部9返回到步骤S3并且将针对右车轮伺服电机121和左车轮伺服电机131的伺服增益设置成行进时增益。换句话讲，在机器人本体2的作业结束之后，控制部9执行将针对右车轮伺服电机121和左车轮伺服电机131的伺服增益恢复到行进时增益的控制。此后，控制部9在步骤S4执行使台车I行进到对应于动作命令的下一作业位置的控制。
[0053]根据第一实施方式，如以上描述的，控制部9被配置成在右臂22动作期间将针对台车I的伺服控制的伺服增益设置成作业时增益，由此，可通过在右臂22作业期间将针对台车I的伺服控制的伺服增益设置成适于右臂22动作的伺服增益，抑制由于右臂22的动作产生的反作用力而导致的台车I的摆动。因此，不需要为了抑制台车I的摆动而单独地在台车I中设置诸如真空机构的专用机构，因此可抑制台车I的结构变复杂。此外，可抑制右臂22作业期间台车I的摆动，因此，操作者不需要在台车I 一旦摆动后通过伺服控制将台车I返回到原始位置，或者可缩短等待时间。因此，可降低作业时间的损失。另外，在台车I行进期间，控制部9将针对台车I的伺服控制的伺服增益设置成行进时增益，由此可通过将行进期间的伺服增益设置成适于台车I行进的伺服增益，来稳定行进期间台车I的行为。
[0054]根据第一实施方式，如上所述，控制部9将作业时增益设置在其中在右臂22动作期间台车I不会由于右臂22的动作而相对于地面120打滑的范围内，由此可抑制针对由机器人本体2作业期间右臂22的动作产生的反作用力导致的反馈控制的、台车I的基准位置的偏移。
[0055]根据第一实施方式，如上所述，控制部9将针对台车I的伺服控制的伺服增益设置成当在机器人本体2作业期间机器人本体2的右臂22相对于台车I转动规定量(例如，α度)导致台车I因右臂22的转动产生的反作用力而摆动的情况下、使台车I的摆动在右臂22的转动量达到规定量(例如，α度)之前的时间内基本上恢复到零的伺服增益，该伺服增益大于台车I行进期间的伺服增益。因此，即使在当机器人本体2的右臂22相对于台车I转动规定量(例如，α度)以执行作业时台车I由于右臂22转动产生的反作用力而摆动的情况下，也可抑制作业时间的损失。
[0056]根据第一实施方式，如上所述，在机器人本体作业期间，控制部9被配置成使针对台车I的伺服控制的伺服增益大于台车I行进期间的针对台车I的伺服控制的伺服增益，由此机器人本体2作业期间针对台车I的伺服控制的响应性提高以增大伺服锁定力，因此可抑制由机器人本体2的动作产生的反作用力导致的台车I的摆动。此外，在机器人本体2作业期间，控制部9使针对台车I的伺服控制的伺服增益大于台车I行进期间的针对台车I的伺服控制的伺服增益，由此，可在行进期间降低伺服增益，同时在机器人本体2作业期间使伺服增益变大。因此，针对台车I的伺服控制的响应性可只在作业期间而非行进期间增强，因此，在机器人本体2作业期间可抑制由机器人本体2的动作产生的反作用力导致的台车I的摆动，同时抑制行进期间由台车I的灵敏行为导致的不稳定性。
[0057]根据第一实施方式，如上所述，当台车I停在作业位置时，控制部9将针对台车I的伺服控制的伺服增益从行进时增益切换成大于行进时增益的作业时增益。因此，通过当台车I停在作业位置时使针对台车I的伺服控制的伺服增益大于行进期间的针对台车I的伺服控制的伺服增益，能可靠地抑制由机器人本体2的动作产生的反作用力导致的台车I的摆动。
[0058]根据第一实施方式，如上所述，控制部9基于停止标记检测部5得到的检测结果确定台车I已到达作业位置。因此，控制部9可容易地确定台车I已经到达作业位置。
[0059]根据第一实施方式，如上所述，在右臂22动作期间，控制部9使针对台车I的伺服控制的伺服增益大于台车I行进期间的针对台车I的伺服控制的伺服增益，并且在右臂22的动作结束之后，控制部9将针对台车I的伺服控制的伺服增益恢复成台车I行进期间的针对台车I的伺服控制的伺服增益。因此，即使在结束规定作业位置的作业之后机器人本体2移动到另一个作业位置并且执行另一个作业的情况下，由于在作业结束之后恢复到行进时增益，所以可抑制由灵敏行进行为造成的不稳定性，因此台车I可稳定地行进到下一个作业位置。
[0060]根据第一实施方式，如上所述，在机器人本体2作业期间，控制部9使位置控制的伺服增益和速度控制的伺服增益大于台车I行进期间的位置控制的伺服增益和速度控制的伺服增益。因此，通过在机器人本体2作业期间使位置控制的伺服增益和速度控制的伺服增益大，能可靠地抑制台车I的摆动。
[0061](第二实施方式)
[0062]现在，参照图10至图16描述根据第二实施方式的自行机器人300的结构。在第二实施方式中，与上述第一实施方式中的包括两个驱动车轮的自行机器人100不同，描述了包括四个驱动车轮的自行机器人300。在第二实施方式中，附图示出与上述第一实施方式中的结构类似的结构，采用了相同的符号，并且省略了描述。
[0063]参照图10至图16描述根据第二实施方式的自行机器人300的结构。
[0064]台车Ia包括台车本体11a、设置在台车本体Ila前部的右前驱动车轮301和左前驱动车轮302、设置在台车本体Ila后部的右后驱动车轮303和左后驱动车轮304，如图10和图11中所示。右前驱动车轮301和左前驱动车轮302被配置成分别由右前车轮伺服电机311和左前车轮伺服电机312(参见图14)驱动。右后驱动车轮303和左后驱动车轮304被配置成分别由右后车轮伺服电机313和左后车轮伺服电机314 (参见图14)驱动。右前驱动车轮301、左前驱动车轮302、右后驱动车轮303和左后驱动车轮304被配置成能够分别被右前车轮伺服电机311、左前车轮伺服电机312、右后车轮伺服电机313和左后车轮伺服电机314驱动，使得其旋转方向和旋转速度彼此独立。右前驱动车轮301、左前驱动车轮302、右后驱动车轮303和左后驱动车轮304是“车轮”的示例。右前车轮伺服电机311、左前车轮伺服电机312、右后车轮伺服电机313和左后车轮伺服电机314是“伺服电机”的示例。
[0065]右前驱动车轮301、左前驱动车轮302、右后驱动车轮303和左后驱动车轮304均包括麦克纳姆(Mecanum)轮。具体地，右前驱动车轮301包括多个辊301a，各辊301a具有相对于车轮的旋转轴倾斜45度的旋转轴，如图12中所示。辊301a被配置成能自由旋转。左前驱动车轮302、右后驱动车轮303和左后驱动车轮304也分别包括与右前驱动车轮301的辊301a类似的辊302a、303a和304a。因此，台车Ia被配置成在前后方向上能移动，在与前后方向交叉的方向上能移动，并且能转动。例如，所有车轮在前向方向上旋转，由此台车Ia在前向方向上移动，并且所有车轮在后向方向上旋转，由此台车Ia在后向方向上移动。右前驱动车轮301和左后驱动车轮304在后向方向上旋转，左前驱动车轮302和右后驱动车轮303在前向方向上旋转，由此台车Ia在右向方向上移动，如图13中所示。此外，右前驱动车轮301和左后驱动车轮304不被驱动，左前驱动车轮302和右后驱动车轮303在前向方向上旋转，由此台车Ia在右斜前方向上移动。右前驱动车轮301和右后驱动车轮303在前向方向上旋转，左前驱动车轮302和左后驱动车轮304在后向方向上旋转，由此台车Ia在逆时针方向上转动。车轮旋转方向的组合变化，由此台车Ia能在其它方向上移动和转动。
[0066]根据第二实施方式，控制部309被配置成在台车Ia行进期间将针对台车Ia的伺服控制的伺服增益设置成行进时增益并且在右臂22动作期间将针对台车Ia的伺服控制的伺服增益设置成作业时增益。控制部309被配置成驱动右前车轮伺服电机311、左前车轮伺服电机312、右后车轮伺服电机313和左后车轮伺服电机314，使得通过驱动右前驱动车轮301产生的力、通过驱动左前驱动车轮302产生的力、通过驱动右后驱动车轮303产生的力和通过驱动左后驱动车轮304产生的力在右臂22动作期间彼此平衡并且在针对台车Ia的多个伺服电机311至314的伺服控制的伺服增益被设置成作业时增益的状态下使右臂22进行动作。具体地，控制部309被配置成驱动多个伺服电机311至314，使得通过驱动前车轮产生的力和通过驱动后车轮产生的力彼此平衡。如在图16中示出的示例中，例如，控制部309向后驱动右前驱动车轮301和左前驱动车轮302并且向前驱动右后驱动车轮303和左后驱动车轮304。换句话讲，伺服电机311至314被驱动，使得通过驱动右前驱动车轮301产生的力F1、通过驱动左前驱动车轮302产生的力F2、通过驱动右后驱动车轮303产生的力F3和通过驱动左后驱动车轮304产生的力F4彼此平衡。行进时增益是“行进用增益”的示例，作业时增益是“机器人臂动作用增益”的示例。
[0067]控制部309被配置成驱动多个伺服电机311至314，使得通过驱动右前驱动车轮301产生的力、通过驱动左前驱动车轮302产生的力、通过驱动右后驱动车轮303产生的力和通过驱动左后驱动车轮304产生的力在右臂22动作期间在其中车轮不会由于驱动车轮产生的力而相对于地面打滑(旋动)的范围内彼此平衡。换句话讲，在这种情况下，通过驱动右前驱动车轮301产生的力、通过驱动左前驱动车轮302产生的力、通过驱动右后驱动车轮303产生的力和通过驱动左后驱动车轮304产生的力彼此抵消，由此车轮不旋转。根据第二实施方式，针对台车Ia的多个伺服电机311至314设置的作业时增益被设置成基本上等于行进时增益的伺服增益。根据第二实施方式的自行机器人300的其余结构与根据上述第一实施方式的自行机器人100类似。
[0068]现在，参照图15和图16描述当根据第二实施方式的自行机器人300的控制部309接收到动作命令时控制部309执行的处理。
[0069]步骤SI至S6中的动作与上述第一实施方式类似。根据第二实施方式，在步骤S7，控制部309将针对右前车轮伺服电机311、左前车轮伺服电机312、右后车轮伺服电机313和左后车轮伺服电机314的伺服控制的伺服增益设置成作业时增益，此后在步骤S21驱动伺服电机，使得通过组合通过驱动车轮产生的力而得到的合力变成零。具体地，控制部309驱动右前车轮伺服电机311和左前车轮伺服电机312，以分别向后驱动右前驱动车轮301和左前驱动车轮302，并且驱动右后车轮伺服电机313和左后车轮伺服电机314，以分别向前驱动右后驱动车轮303和左后驱动车轮304，如图16中所示。此后，控制部309前进至步骤S8。步骤S8和此后的动作与上述第一实施方式类似。
[0070]如上所述，另外，在根据第二实施方式的自行机器人300的结构中，与上述第一实施方式类似，控制部309被配置成在右臂22动作期间将针对台车Ia的伺服控制的伺服增益设置成作业时增益，由此，可抑制右臂22作业期间由右臂22的动作产生的反作用力导致的台车Ia的摆动，同时抑制台车Ia的结构变复杂。
[0071]根据第二实施方式，如上所述，控制部309驱动右前车轮伺服电机311、左前车轮伺服电机312、右后车轮伺服电机313和左后车轮伺服电机314，使得通过驱动右前驱动车轮301产生的力、通过驱动左前驱动车轮302产生的力、通过驱动右后驱动车轮303产生的力和通过驱动左后驱动车轮304产生的力在右臂22动作期间彼此平衡，并且在针对台车Ia的多个伺服电机311至314的伺服控制的伺服增益被设置成作业时增益的状态下使右臂22进行动作，由此，台车Ia可在与驱动车轮产生的力相抵的强力下停留，而不会因针对伺服电机311至314的伺服控制而过多增加伺服锁定力。因此，即使在使作业期间针对台车Ia的多个伺服电机311至314的伺服增益等于行进期间的伺服增益的情况下，也可抑制由右臂22的动作产生的反作用力导致的台车Ia的摆动。
[0072]根据第二实施方式，如上所述，控制部309驱动右前车轮伺服电机311、左前车轮伺服电机312、右后车轮伺服电机313和左后车轮伺服电机314，使得通过驱动右前驱动车轮301和左前驱动车轮302产生的力以及通过驱动右后驱动车轮303和左后驱动车轮304产生的力彼此平衡，由此通过容易地使通过驱动右前驱动车轮301和左前驱动车轮302产生的力和通过驱动右后驱动车轮303和左后驱动车轮304产生的力彼此相抵，合力可被设置成零。
[0073]根据第二实施方式，如上所述，控制部309驱动右前车轮伺服电机311、左前车轮伺服电机312、右后车轮伺服电机313和左后车轮伺服电机314，使得通过驱动右前驱动车轮301产生的力、通过驱动左前驱动车轮302产生的力、通过驱动右后驱动车轮303产生的力、驱动左后驱动车轮304产生的力在右臂22动作期间在其中车轮不会由于通过驱动车轮产生的力而相对于地面打滑的范围内彼此平衡，由此可抑制针对车轮的驱动力导致的反馈控制的、台车Ia的基准位置的偏移。
[0074]根据第二实施方式，如上所述，台车Ia被配置成在前后方向上能移动，在与前后方向交叉的方向上能移动，并且能转动，由此即使在右臂22的作业期间台车Ia摆动的情况下，通过在前后方向上移动、在与前后方向交叉的方向上移动、并且转动，台车Ia也可容易地返回原始位置。
[0075]根据第二实施方式，如上所述，使针对台车Ia的右前车轮伺服电机311、左前车轮伺服电机312、右后车轮伺服电机313和左后车轮伺服电机314设置的作业时增益基本上等于行进时增益，由此，不必在台车Ia的行进和右臂22的动作之间切换时改变伺服电机的伺服增益，因此可简化对伺服增益的控制。
[0076]第二实施方式的其余效果与上述第一实施方式类似。
[0077](第二实施方式的变型例)
[0078]现在，描述第二实施方式的变型例。根据第二实施方式的这个变型例，在设置有台车Ia的四个驱动车轮的根据上述第二实施方式的自行机器人300的结构中，在四个驱动车轮的每个中进一步设置待机状态期间采用的盘式制动器，如图17中所示。
[0079]具体地，包括制动转子305a和制动钳305b的盘式制动器设置在右前驱动车轮301、左前驱动车轮302、右后驱动车轮303和左后驱动车轮304中的每个中。盘式制动器被配置成通过用制动钳305b保持制动转子305a来使与车轮一起旋转的制动转子305a制动。包括制动转子305a和制动钳305b的盘式制动器是“机械制动器”的示例。根据变型例的自行机器人400的其余结构与根据上述第二实施方式的自行机器人300类似。
[0080]现在，参照图18描述当图17中示出的根据第二实施方式的变型例的自行机器人400的控制部309接收到动作命令时控制部309执行的处理。步骤SI至S5的动作与上述第二实施方式类似。根据第二实施方式的变型例，在步骤S6，控制部309通过停止右前车轮伺服电机311、左前车轮伺服电机312、右后车轮伺服电机313和左后车轮伺服电机314的驱动来使台车Ia停止，此后在步骤S31，启动盘式制动器。具体地，用制动钳305b保持每个车轮的制动转子305a，由此锁定车轮。在步骤S32，控制部309将台车Ia置于待机。此时，自行机器人400准备由机器人本体2执行的作业并且被充电。换句话讲，根据第二实施方式的这个变型例，盘式制动器不是在作业期间而是在待机状态期间采用的。在步骤S33，控制部309释放盘式制动器。具体地，释放用制动钳305b保持各车轮的制动转子305a，由此对车轮的锁定被释放。此后，控制部309前进至步骤S7。步骤S7和此后的动作与上述第二实施方式类似。
[0081]根据第二实施方式的变型例，如上所述，控制部309在自行机器人400的待机状态期间应用盘式制动器，在右臂22动作期间释放盘式制动器，并且在针对台车Ia的伺服控制的伺服增益被设置成作业时增益的状态下移动右臂22，由此在右臂22动作期间可通过伺服控制来抑制由右臂22的动作产生的反作用力导致的台车Ia的摆动，同时通过在待机状态期间停止伺服电机311至314的驱动来抑制待机状态期间的电力消耗增大。该变型例的其余效果与上述第二实施方式类似。
[0082]此时公开的实施方式必须被视为在所有方面都是示例性而非限制性的。本发明的范围不是由以上对实施方式的描述表示的而是用专利的权利要求书的范围表示的，进一步包括了与专利的权利要求书的范围等同的含义和范围内的所有变型例。
[0083]例如，虽然已经将多关节型机器人臂表示为上述第一实施方式和第二实施方式中的每个中的机器人臂的示例，但可采用除了多关节型机器人臂之外的机器人臂。
[0084]虽然已经将差动两轮驱动台车表示为上述的第一实施方式中的台车的示例，但可采用例如除了差动两轮驱动台车之外的台车，诸如，转向台车，只要它能被配置成能进行伺服控制。
[0085]虽然在上述的第一 实施方式和第二实施方式中的每个中已经示出了在针对任何处理装置进行作业期间将伺服增益一致地设置成相同的作业时增益(机器人臂动作用增益)的示例，但可针对执行彼此不同动作的多个作业位置设置根据作业彼此不同的机器人臂动作用增益。在这种情况下，根据处理装置的机器人臂动作用增益的信息可先前作为工作数据存储在控制部的存储器中。根据这个结构，与在针对任何处理装置进行作业期间一致地采用相同的机器人臂动作用增益的情况不同，可抑制相对于针对处理装置的各作业期
间产生的反作用力的机器人臂动作用增益的过度增大，因此可针对各作业设置更合适的增.、/
Mo
[0086]虽然在上述的第一实施方式和第二实施方式中的每个中已经示出了单个控制部控制台车的车轮伺服电机和机器人本体的伺服电机二者的示例，但彼此分开的多个控制部可控制台车的车轮伺服电机和机器人本体的伺服电机。
[0087]虽然在上述的第一实施方式中已经示出了将作业时增益(机器人臂动作用增益)设置成比行进时增益(行进用增益)大的值的示例并且在上述的第二实施方式中已经示出了将作业时增益(机器人臂动作用增益)设置与行进时增益(行进用增益)基本上相等的值的示例，但在其中地面光滑等情况下，机器人臂动作用增益可被设置成小于行进用增益的值。
[0088]虽然在上述的第二实施方式中已经示出了其中驱动车轮包括麦克纳姆轮的示例，但驱动车轮可不包括麦克纳姆轮，只要台车被配置成能在前后方向上移动，能在与前后方向交叉的方向上移动，并且能转动。例如，驱动车轮可包括全向轮。
[0089]虽然在上述的第二实施方式中已经示出了向后驱动前车轮并且向前驱动后车轮使得四个车轮产生的力彼此平衡的示例，但可向前驱动前车轮并且可向后驱动后车轮使得四个车轮产生的力彼此平衡。
[0090]虽然在上述的第二实施方式的变型例中已经示出了在台车中设置盘式制动器(机械制动器)的示例，但可在台车中设置除盘式制动器之外的机械制动器。
[0091]虽然在上述的第二实施方式中已经示出了为每个驱动车轮提供一个车轮伺服电机的示例，但可为每两个驱动车轮提供一个车轮伺服电机，可为四个驱动车轮提供两个车轮伺服电机。另选地，在具有多个驱动车轮的结构中，可为每个驱动车轮提供多个车轮伺服电机。另外，在这些情况下，如果控制多个车轮伺服电机使得多个车轮产生的力彼此平衡，则可得到与上述的第二实施方式的效果类似的效果。
[0092]虽然在上述的第一实施方式和第二实施方式中的每个中为方便示出而使用按其中依照处理流次序执行处理的流驱动方式描述的流程图描述了控制部执行的处理，但控制部执行的处理动作可以按其中基于事件执行处理的事件驱动方式执行。在这种情况下，控制部执行的处理可以按完全事件驱动方式执行或者按事件驱动方式和流驱动方式的组合来执行。
[0093]参考标号说明
[0094]1、Ia台车(自行台车)
[0095]5 停止标记检测部(停止位置检测部)
[0096]9、309 控制部
[0097]12 右驱动车轮(车轮)
[0098]13 左驱动车轮(车轮)
[0099]22 右臂(机器人臂、臂部)
[0100]100、300、400 自行机器人
[0101]121右车轮伺服电机(伺服电机)
[0102]131左车轮伺服电机(伺服电机)
[0103]301右前驱动车轮(车轮)
[0104]302左前驱动车轮(车轮)
[0105]303右后驱动车轮(车轮)
[0106]304左后驱动车轮(车轮)
[0107]305a制动转子(机械制动器)
[0108]305b制动钳(机械制动器)
[0109]311右前车轮伺服电机(伺服电机)
[0110]312左前车轮伺服电机(伺服电机)
[0111]313右后车轮伺服电机(伺服电机)
[0112]314左后车轮伺服电机(伺服电机)
【权利要求】
1.一种自行机器人，所述自行机器人包括: 台车(l、la)，其能够通过伺服控制而行进； 机器人臂(22)，其安装在所述台车上；以及 控制部(9、309 )，其对所述台车的行进进行伺服控制，其中 所述控制部被配置成在所述台车的行进期间将针对所述台车的伺服控制的伺服增益设置成行进用增益，并且在所述机器人臂的动作期间将针对所述台车的伺服控制的伺服增益设置成机器人臂动作用增益。
2.根据权利要求1所述的自行机器人，其中 所述控制部被配置成在所述机器人臂的动作期间，在所述台车不会由于所述机器人臂的动作而相对于地面打滑的范围内设置所述机器人臂动作用增益。
3.根据权利要求1所述的自行机器人，其中 所述机器人臂被配置成在多个作业位置执行彼此不同的动作， 所述控制部被配置成针对执行彼此不同的动作的所述多个作业位置中的每个，将针对所述台车的伺服控制的伺服增益设置成与各个动作相应的机器人臂动作用增益。
4.根据权利要求1所述的自行机器人，其中 所述台车包括驱动多个车轮(301、302、303、304)的多个伺服电机(311、312、313、314)，` 所述控制部被配置成在所述机器人臂的动作期间以由于所述多个车轮的驱动而产生的力彼此平衡的方式驱动所述多个伺服电机，并且在针对所述台车的所述多个伺服电机的伺服控制的伺服增益被设置成机器人臂动作用增益的状态下使所述机器人臂进行动作。
5.根据权利要求4所述的自行机器人，其中 所述控制部被配置成驱动所述多个伺服电机，使得通过驱动前车轮产生的力和通过驱动后车轮产生的力彼此平衡。
6.根据权利要求4所述的自行机器人，其中 所述控制部被配置成在所述机器人臂的动作期间，在不会由于所述多个车轮的驱动而产生的力使所述车轮相对于地面打滑的范围内，以由于所述多个车轮的驱动而产生的力彼此平衡的方式驱动所述多个伺服电机。
7.根据权利要求4所述的自行机器人，其中 所述台车被配置成能在前后方向上移动，能在与前后方向交叉的方向上移动，并且能转动， 所述控制部被配置成在所述机器人臂的动作期间以由于所述多个车轮的驱动而产生的力彼此平衡的方式驱动所述多个伺服电机，并且在针对所述台车的所述多个伺服电机的伺服控制的伺服增益被设置成所述机器人臂动作用增益的状态下使所述机器人臂进行动作。
8.根据权利要求4所述的自行机器人，其中 针对所述台车的所述多个伺服电机设置的所述机器人臂动作用增益基本上等于所述行进用增益。
9.根据权利要求1所述的自行机器人，其中 所述台车包括限制所述台车移动的机械制动器(305a、305b)，所述控制部被配置成在所述自行机器人的待机状态期间应用所述机械制动器，在所述机器人臂的动作期间释放所述机械制动器，并且在针对所述台车的伺服控制的伺服增益被设置成所述机器人臂动作用增益的状态下使所述机器人臂进行动作。
10.根据权利要求1所述的自行机器人，其中 所述机器人臂包括多关节臂部并且被配置成所述臂部能相对于所述台车转动， 所述控制部被配置成在所述机器人臂的动作期间，在由于所述臂部相对于所述台车转动规定量导致所述台车因所述臂部的转动产生的反作用力而摆动的情况下，把所述机器人臂动作用增益设置为使所述台车的摆动在所述臂部的转动量达到所述规定量之前的时间内基本上恢复为零的伺服增益。
11.根据权利要求1所述的自行机器人，其中 所述台车包括驱动车轮(12、13、301、302、303、304)的伺服电机(121、131、311、312、313,314), 所述控制部被配置成在所述机器人臂的动作期间将针对所述台车的所述伺服电机的伺服控制的伺服增益设置成所述机器人臂动作用增益。
12.根据权利要求1所述的自行机器人，其中 所述控制部被配置成在所述机器人臂的动作期间将针对所述台车的伺服控制的伺服增益设置成比所述行进用 增益大的所述机器人臂动作用增益。
13.根据权利要求12所述的自行机器人，其中 所述控制部被配置成当所述台车停在作业位置时将针对所述台车的伺服控制的伺服增益从所述台车行进期间的所述行进用增益切换成比所述行进用增益大的所述机器人臂动作用增益。
14.根据权利要求13所述的自行机器人，所述自行机器人还包括停止位置检测部(5)，所述停止位置检测部检测所述台车到达与所述作业位置对应的停止位置的情况，其中 所述控制部被配置成基于所述停止位置检测部得到的检测结果判断所述台车已经到达所述作业位置的情况，并且当所述台车停在所述作业位置时将针对所述台车的伺服控制的伺服增益切换成所述机器人臂动作用增益。
15.根据权利要求12所述的自行机器人，其中 所述控制部被配置成在所述机器人臂的动作期间将针对所述台车的伺服控制的伺服增益设置成比所述行进用增益大的所述机器人臂动作用增益，并且在所述机器人臂的动作结束之后将针对所述台车的伺服控制的伺服增益恢复成所述行进用增益。
16.一种自行台车，所述自行台车包括: 台车(l、la)，其安装有机器人臂(22)并且能够通过伺服控制而行进； 控制部(9、309 )，其对所述台车的行进进行伺服控制，其中 所述控制部被配置成在所述台车的行进期间将针对所述台车的伺服控制的伺服增益设置成行进用增益，并且在所述机器人臂的动作期间将针对所述台车的伺服控制的伺服增益设置成机器人臂动作用增益。
17.根据权利要求16所述的自行台车，其中 所述控制部被配置成在所述机器人臂的动作期间，在所述台车不会由于所述机器人臂的动作而相对于地面打滑的范围内设置所述机器人臂动作用增益。
18.根据权利要求16所述的自行台车，其中 所述台车包括驱动多个车轮(301、302、303、304)的多个伺服电机(311、312、313、314)， 所述控制部被配置成在所述机器人臂的动作期间以由于所述多个车轮的驱动而产生的力彼此平衡的方式驱动所述多个伺服电机，并且在针对所述台车的所述多个伺服电机的伺服控制的伺服增益被设置成机器人臂动作用增益的状态下使所述机器人臂进行动作。
19.根据权利要求18所述的自行台车，其中 所述控制部被配置成驱动所述多个伺服电机，使得通过驱动前车轮产生的力和通过驱动后车轮产生的力彼此平衡。
20.根据权利要求18所述的自行台车，其中 所述控制部被配置成在所述机器人臂的动作期间，在不会由于所述多个车轮的驱动而产生的力使所述车轮相对于地面打滑的范围内，以由于所述多个车轮的驱动而产生的力彼此平衡的方式驱动所述`多个伺服电机。
【文档编号】B25J5/00GK103796806SQ201280044332
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2012年9月7日 优先权日:2011年9月13日
【发明者】河野大, 泉哲郎, 中村民男, 西邑考史 申请人:株式会社安川电机