负载参数设定装置以及负载参数设定方法与流程

本发明涉及一种对由机器人把持的工件的负载参数进行设定的负载参数设定装置以及负载参数设定方法。

背景技术：

在需要机器人依次把持多个种类的工件的情况下，操作者预先设定关于各个工件的负载参数、例如工件的质量、重心位置、惯量、尺寸等。而且，在机器人进行动作时，根据由机器人把持的工件来适当地变更负载参数或者检测机器人的状态。

另外，负载参数也可以在机器人进行动作时求出。在日本特开2011-235374号公报和日本特开2013-56402号公报中公开了如下内容：求出作为工件的重量的负载参数。

技术实现要素：

然而，操作者有时会忘记切换所把持的工件的负载参数或者错误地设定负载参数。在这种情况下，无法进行与负载参数相应的适当的控制。另外，在日本特开2011-235374号公报和日本特开2013-56402号公报中，存在如下问题：为求出负载参数而需要进行复杂的计算，花费时间而导致处理延迟。

本发明是鉴于这种情况而完成的，其目的在于提供一种不进行复杂的计算就能够自动地设定与由机器人把持的工件相应的负载参数的负载参数设定装置以及负载参数设定方法。

为了达成前述的目的，根据第一发明，提供一种负载参数设定装置，对由机器人把持的工件的负载参数进行设定，该机器人具备对多个动作轴分别进行驱动的多个电动机，该负载参数设定装置具备：存储部，其存储与要由所述机器人把持的多个种类的工件分别对应的多个负载参数；指标计算部， 其针对存储于所述存储部的多个负载参数中的每个负载参数，基于所述机器人的当前位置姿势来计算用于选择由所述机器人把持的所述工件的负载参数的指标；以及选择部，其基于由该指标计算部计算出的指标来从存储于所述存储部的多个负载参数中选择所述工件的负载参数。

根据第二发明，在第一发明中，还具备动作区域指定部，该动作区域指定部对要选择所述负载参数的所述机器人的的动作区域进行指定。

根据第三发明，在第一发明或第二发明中，所述机器人的动作程序包括用于选择所述负载参数的指令。

根据第四发明，在第一发明至第三发明中的任一发明中，所述指标计算部包括：理论转矩计算部，其针对所述多个负载参数，基于所述机器人的当前位置姿势来计算所述多个电动机中的一个电动机所输出的多个理论转矩；以及实际转矩计算部，其基于所述一个电动机的电流反馈信息来计算所述一个电动机的实际转矩，所述选择部选择与所述多个理论转矩中的最接近所述实际转矩的理论转矩对应的负载参数。

根据第五发明，在第四发明中，所述理论转矩计算部具有用于计算所述理论转矩的多个计算方法，第五发明还具备计算方法设定部，该计算方法设定部设定所述多个计算方法中的一个计算方法。

根据第六发明，提供一种负载参数设定方法，对由机器人把持的工件的负载参数进行设定，该机器人具备对多个动作轴分别进行驱动的多个电动机，该负载参数设定方法包括以下步骤：存储与要由所述机器人把持的多个种类的工件分别对应的多个负载参数；针对所存储的所述多个负载参数中的每个负载参数，基于所述机器人的当前位置姿势来计算用于选择由所述机器人把持的所述工件的负载参数的指标；以及基于计算出的所述指标来从所存储的所述多个负载参数中选择所述工件的负载参数。

根据第七发明，在第六发明中，还包括以下步骤：对要选择所述负载参数的所述机器人的动作区域进行指定。

根据第八发明，在第六发明或第七发明中，所述机器人的动作程序包括 用于选择所述负载参数的指令。

根据第九发明，在第六发明至第八发明中的任一发明中，计算所述指标的步骤包括：针对所述多个负载参数，基于所述机器人的当前位置姿势来计算所述多个电动机中的一个电动机所输出的多个理论转矩；以及基于所述一个电动机的电流反馈信息来计算所述一个电动机的实际转矩，所述负载参数设定方法选择与所述多个理论转矩中的最接近所述实际转矩的理论转矩对应的负载参数。

根据第十发明，在第九发明中，还包括以下步骤：设定用于计算所述理论转矩的多个计算方法中的一个计算方法。

根据附图所示的本发明的典型的实施方式的详细的说明，本发明的这些目的、特征和优点以及其它目的、特征和优点会变得更加明确。

附图说明

图1是包括基于本发明的参数选择装置的系统的略图。

图2是表示存储于存储部的负载参数的图。

图3是表示基于本发明的参数选择装置的第一流程图的图。

图4是表示动作程序的一部分的图。

图5是表示其它动作程序的一部分的图。

图6是表示基于本发明的参数选择装置的第二流程图的图。

具体实施方式

下面，参照附图来说明本发明的实施方式。在下面的附图中，对相同的部件标注相同的参照标记。为了易于理解，这些附图适当地变更了比例尺。

图1是包括基于本发明的参数选择装置的系统的略图。图1所示的系统1主要包括机器人10以及对机器人10进行控制的机器人控制装置20。

机器人10是多关节机器人，具有由多个伺服电动机M1～Mn驱动的多个动作轴。在该多个伺服电动机M1～Mn处分别安装有对伺服电动机M1～Mn的 位置进行检测的编码器E1～En。而且，在机器人10的前端设置有把持工件C的手11。

机器人控制装置20是数字计算机，具有包括各动作轴的伺服控制器#1～#n的伺服控制部15。这些伺服控制器#1～#n接收机器人10的移动指令，并将转矩指令与从附属于机器人10的各动作轴的编码器E1～En接收到的反馈信号一起输出到伺服放大器A1～An。这些伺服放大器A1～An基于各转矩指令向各动作轴的伺服电动机M1～Mn提供电流，来对伺服电动机M1～Mn进行驱动。由此，将机器人10的手11定位到期望的位置处。

另外，机器人控制装置20还作为对由机器人10把持的工件C的负载参数进行设定的负载参数设定装置发挥作用。如图1所示，机器人控制装置20包括存储部21，该存储部21存储与要由机器人10把持的多个种类的工件分别对应的多个负载参数21a。另外，存储部21还存储机器人10的动作程序21b。

在此，图2是表示存储于存储部的负载参数的图。如图2所示，负载参数包括工件C的重量W、重心位置B、惯量I、尺寸S中的至少一个。这些负载参数是按工件C的种类(C1、C2、C3、…Cn)预先通过实验等求出的，以表的形式存储于存储部21。

再次参照图1，机器人控制装置20还包括指标计算部29，该指标计算部29针对存储于存储部21的多个负载参数中的每个负载参数，基于机器人10的当前位置姿势来计算用于选择由机器人10把持的工件的负载参数的指标。

根据图1可知，指标计算部29包括：理论转矩计算部22，其针对多个负载参数21a，基于机器人10的当前位置姿势来计算多个伺服电动机M1～Mn中的一个电动机所输出的多个理论转矩；以及实际转矩计算部23，其基于前述的一个电动机的电流反馈信息来计算一个电动机的实际转矩。作为电流反馈信息，可以使用由伺服放大器A1～An提供至伺服电动机M1～Mn的电流。

并且，机器人控制装置20还包括选择部24，该选择部24基于由指标计算部29计算出的指标来从存储于存储部21的多个负载参数中选择工件的负载参数。选择部24可以选择与由理论转矩计算部22计算出的多个理论转矩中的 最接近由实际转矩计算部23计算出的实际转矩的理论转矩对应的负载参数。

并且，机器人控制装置20还包括：动作区域指定部25，其对要选择负载参数的机器人10的动作区域进行指定；以及计算方法设定部26，其设定理论转矩计算部22所包括的、用于计算理论转矩的多个计算方法中的一个计算方法。

图3是表示基于本发明的参数选择装置的第一流程图的图。关于图3所示的内容，在使机器人10基于存储于存储部21的动作程序21b来进行动作时，按规定的控制周期重复实施。此外，设是在实施图3所示的内容时，机器人10的手11把持着任意的工件。

首先，在步骤S11中，判定是否需要变更负载参数。在不需要变更负载参数时进入步骤S15，使机器人10继续动作。在需要变更负载参数时进入步骤S12。

关于该点，图4是表示动作程序的一部分的图。在图4的动作程序21b中，在两处记载有“负载参数的自动选择命令”。因而，在动作程序21b的内容进行至表示“负载参数的自动选择命令”的行时，判定为需要变更负载参数。

再次参照图3，在步骤S12中，指标计算部29的理论转矩计算部22根据设置于机器人10的各动作轴的电动机M1～Mn的编码器E1～En，掌握机器人10的当前的位置姿势。然后，理论转矩计算部22针对存储于存储部21的负载参数，基于机器人10的当前的位置姿势计算电动机M1～Mn中的一个电动机所输出的多个理论转矩。

上述一个电动机是对机器人10的与负载参数相应的转矩的变化大的动作轴进行驱动的电动机。在机器人10处于静止状态的情况下，上述一个电动机是对被施加基于重力的转矩的大部分的动作轴、例如相当于机器人10的肩部的动作轴进行驱动的电动机M2。

接着，在步骤S13中，指标计算部29的实际转矩计算部23基于一个电动机Mn的电流反馈信息，计算一个电动机Mn的实际转矩来作为实际指标。接着，在步骤S14中，选择部24将由理论转矩计算部22计算出的多个理论转矩 与由实际转矩计算部23计算出的实际转矩进行比较。然后，选择部24选择与多个理论转矩中的最接近实际转矩的理论转矩对应的负载参数，并对机器人10设定该负载参数。

接着，在步骤S15中，使用所选择的负载参数来使机器人10动作。然后，在步骤S16中，在判定为动作程序21b的内容已结束的情况下，结束处理。

在本发明中，使用存储于存储部的负载参数来计算理论转矩。因此，计算理论转矩无需使用复杂的计算式。而且，根据通过简单的计算而计算出的多个理论转矩求出最接近实际转矩的理论转矩，只是选择与该理论转矩对应的负载参数。因此，在本发明中，不进行复杂的计算就能够自动地选择与由机器人10把持的工件相应的负载参数。

另外，只是从预先存储的多个负载参数中选择一个负载参数，因此操作者无需指定要由机器人10把持的工件，操作者也不会错误地设定负载参数。并且，在本发明中，不另外使用特别的硬件来选择负载参数，因而，能够廉价地构成负载参数设定装置20。

在前述的实施方式中，选择部24选择与最接近实际转矩的理论转矩对应的负载参数。在未图示的实施方式中，也可以选择与大于实际转矩且最接近实际转矩的理论转矩对应的负载参数。

另外，也可以具备理论力计算部和实际力计算部来取代前述的实施方式中的理论转矩计算部22和实际转矩计算部23，该理论力计算部计算理论上作用于机器人10的力，该实际力计算部计算实际上作用于机器人10的力。

在该情况下，理论力计算部基于机器人10的当前的位置姿势、速度、加速度等计算针对每个负载参数的理论力来作为理论指标。另外，实际力计算部是设置于机器人10的例如机器人基座的力传感器，输出实际力来作为实际指标。而且，与前述同样，选择部24选择与针对负载参数分别计算出的多个理论力中的最接近实际力的理论力对应的负载参数。很明显，在这种情况下也能够得到与前述同样的效果。此外，力传感器只要具有能够选择负载参数的程度的精度就足够了。换言之，该情况下的力传感器的精度可以不用那么 高。

另外，也可以使用图1所示的动作区域指定部25来预先指定要选择负载参数的机器人10的动作区域。图5是表示其它动作程序的一部分的图。图5所示的动作程序包括向位置1、位置2、位置3以及位置4的动作命令。而且，通过动作区域指定部25例如针对包括位置2的规定范围和包括位置4的规定范围预先进行指定来选择负载参数。

在使机器人10基于图5所示的动作程序进行动作的情况下，当使机器人10移动到包括位置2的规定范围和包括位置4的规定范围内时，自动地进行如前所述的负载参数的选择。在这种情况下，能够避免操作者忘记切换负载参数的情况。或者，也可以在机器人10从包括位置2或位置4的规定范围离开时，进行前述的负载参数的选择。

另外，图6是表示基于本发明的参数选择装置的第二流程图的图。关于图6所示的内容，在使机器人10基于存储于存储部21的动作程序21b进行动作时按规定的控制周期重复实施。另外，关于与参照图3说明的步骤相同的步骤，为避免重复而省略说明。此外，设是在实施图6所示的内容时，机器人10的手11把持着任意的工件。

如图6所示，在步骤S11与步骤S12之间的步骤S11a中，计算方法设定部26设定用于计算理论转矩的多个计算方法中的一个计算方法。在本发明中，设理论转矩计算部22具有第一计算方法～第三计算方法。

第一计算方法例如是如参照图3说明的那样选择与多个理论转矩中的最接近实际转矩的理论转矩对应的负载参数的方法。该方法在机器人10静止的情况下特别有利。

第二计算方法例如如下所述。在机器人10持续动作的固定时间段或固定区间中，按规定的控制周期来如前所述地计算机器人10的电动机、例如电动机M2应输出的多个理论转矩与一个实际转矩的组，并将计算出的组依次存储于存储部21。然后，针对所存储的多个组的各个组如前所述地求出多个理论转矩的各个理论转矩与一个实际转矩之间的偏差的绝对值。然后，求出这 些偏差的绝对值的平均值和方差，并决定平均值或方差最小的组。然后，选择与所决定的组中的多个理论转矩中的最接近实际转矩的理论转矩对应的负载参数。

若将在机器人10静止时计算出的理论转矩和实际转矩应用于实际正在进行动作的机器人10，则这些转矩不具有所需的精度，因此不是优选的。另外，当在机器人10伴随速度和/或加速度地进行动作时计算理论转矩和实际转矩时，存在这些转矩含有瞬时误差的情况。关于该点，由于前述的第二计算方法使用平均值和方差，因此不受瞬时误差的影响。因此，第二计算方法在机器人10伴随速度和/或加速度地进行动作的情况下特别有利。

另外，在前述的第一计算方法中，在估计负载参数时没有使机器人10动作。并且，在前述的第二计算方法中，虽然使机器人10动作，但是并不是为了估计负载参数而使机器人10特别地动作。因此，在存储部21中存储有重量大致相等但惯量互不相同的两种工件的负载参数的情况下，有可能无法从这些负载参数中选择出适当的负载参数。

因此，在第三计算方法中，为了估计负载参数而使机器人10特别地动作。这种特别的动作是对机器人10的各动作轴施加速度和加速度的规定的动作。在第三计算方法中，使机器人10进行前述的特别的动作，其结果，机器人的电动机M2应输出的理论转矩和实际转矩由于惯量的不同而变得十分不同。然后，与前述同样，使用这些转矩来选择负载参数。

在图6的步骤S11a中，例如设定了第一计算方法。然后，在步骤S12中，基于第一计算方法来计算理论转矩。之后，如前所述地计算实际转矩(步骤S13)，选择负载参数(步骤S14)。接着，在步骤S14a中，计算理论转矩与实际转矩之间的偏差的绝对值。步骤S14a中所使用的理论转矩是最接近实际转矩的理论转矩。

然后，判定该理论转矩与实际转矩之间的偏差的绝对值是否小于规定的阈值。规定的阈值是通过实验等预先求出的。在偏差的绝对值小于规定的阈值的情况下，能够判断为理论转矩比较接近实际转矩，计算出理论转矩的第 一计算方法是合适的。在这种情况下，使用选择出的负载参数来使机器人10动作(步骤S15)，在规定的情况下结束动作(步骤S16)。

与此相对，在偏差的绝对值不小于规定的阈值的情况下，理论转矩比较偏离于实际转矩，计算出理论转矩的第一计算方法不合适的可能性高。在这种情况下，返回至步骤S11a。然后，计算方法设定部26设定多个计算方法中的其它计算方法、例如第二计算方法。

然后，在步骤S12中，基于第二计算方法来计算理论转矩。之后，如前所述地计算实际转矩(步骤S13)，选择负载参数(步骤S14)。接着，在步骤S14a中，如前所述地计算理论转矩与实际转矩之间的偏差的绝对值。然后，在判定为理论转矩与实际转矩之间的偏差的绝对值不小于规定的阈值的情况下，返回至步骤S11a，计算方法设定部26设定第三计算方法，并重复进行相同的处理。当然，也可以准备其它计算方法。

在参照图6说明的实施方式中，在一个计算方法的计算结果不理想的情况下，采用其它计算方法。然后，重复进行处理，直到偏差的绝对值变为小于规定的阈值。因此，可知在图6所示的实施方式中，能够基于适当的负载参数来使机器人10准确地动作。

并且，在未图示的实施方式中，可以将计算处理所要时间最短的方法、或者无需为了估计负载参数而使机器人10特别地动作的方法作为第一计算方法。而且，也能够采用比第一计算方法更花费时间来进行计算处理的方法、或者需要为了估计负载参数而使机器人10特别地动作的方法来作为第二计算方法。可知在该未图示的实施方式中，在根据通过第一计算方法选择出的负载参数来使机器人10动作的情况下，能够抑制计算处理或设定负载参数所要的时间。

发明的效果

在第一发明和第六发明中，基于由指标计算部计算出的指标，从多个负载参数中选择适合于工件的负载参数，由此设定负载参数。因此，不进行复杂的计算就能够自动地选择与由机器人把持的工件相应的负载参数。另外， 只是从预先存储的多个负载参数中选择一个负载参数，因此操作者无需指定要由机器人把持的工件，另外，操作者也不会错误地设定负载参数。

在第二发明和第七发明中，能够在机器人进入规定的动作区域的情况下自动地选择负载参数。因此，能够避免操作者忘记切换负载参数的情况。

在第三发明和第八发明中，在机器人的动作程序中记载有对负载参数进行选择。因此，操作者能够明确地指定进行负载参数切换的定时。

在第四发明和第九发明中，选择与通过简单的计算而计算出的多个理论转矩中的最接近实际转矩的理论转矩对应的负载参数，由此设定负载参数。因此，不进行复杂的计算就能够简单地选择负载参数。

在第五发明和第十发明中，在一个计算方法的计算结果不理想的情况下能够采用其它计算方法。

使用典型的实施方式说明了本发明，但是本领域技术人员应当能够理解，能够不脱离本发明的范围地进行前述的变更以及各种其它变更、省略、追加。