机器人控制装置和机器人系统的制作方法

本发明涉及机器人控制装置和机器人系统。

背景技术：

已知具备机械手的机器人。机械手中多个臂经由关节部连结并在最前端侧的臂处例如装配手爪作为末端执行器。另外，在最前端侧的臂和末端执行器之间装配检测施加于手爪的力的力觉传感器(力检测装置)。另外，关节部被电机驱动，臂通过该关节部的驱动而转动。并且，机器人例如用手爪把持对象物，使该对象物向规定的场所移动，进行组装等规定的作业。这种机器人由用电缆等与机器人电连接的机器人控制装置控制。

另外，例如在专利文献1中公开了具备机器人、设于机器人的力觉传感器、控制机器人的驱动的机器人控制器以及力觉控制器(连接单元)的机器人系统。力觉控制器是在将力觉传感器连接到机器人控制器进行使用的情况下对力觉传感器和机器人控制器进行中继的连接单元。该力觉控制器基于从力觉传感器输出的信号求出施加于手爪的力的大小和方向，并将其结果输出到机器人控制器。

专利文献1：日本特开平8-323671号公报

在专利文献1所记载的机器人系统中，为了将力觉传感器连接到机器人控制器进行使用，需要在机器人控制器的外部有连接单元，因此需要用于配置连接单元和该连接单元的连接所需的电缆的宽大的空间。另外，需要对连接连接单元的电缆进行走线，噪声对策是必须的。

技术实现要素：

本发明是为了解决上述问题的至少一部分而完成的，可作为以下的应用例或方式来实现。

本发明的机器人控制装置其特征在于，控制设有力检测装置的机器人，所述机器人控制装置具备扩展用连接部，所述扩展用连接部具有能够连接与所述力检测装置进行通信的接口基板的连接部。

根据这样的本发明的机器人控制装置，能在不使用电缆等的情况下连接接口基板。因此，能缩小设置机器人和机器人控制装置所需的空间。另外，由于无需为了连接接口基板而使用电缆等，因此不需要噪声对策。

优选地，在本发明的机器人控制装置中，所述扩展用连接部是能拆装的。

由此，能仅在需要的情况下设置扩展用连接部。

优选地，在本发明的机器人控制装置中，具备具有与所述扩展用连接部连接的连接部的所述接口基板。

由此，能在力检测装置和机器人控制装置之间进行通信。

优选地，在本发明的机器人控制装置中，所述接口基板具有电源部，所述电源部从供给到所述机器人控制装置的电力生成向所述力检测装置供给的电力。

由此，无需另外设置力检测装置用的电源即可对力检测装置供给电力。

优选地，在本发明的机器人控制装置中，由所述接口基板进行所述力检测装置所进行的处理的一部分。

由此，能够减少力检测装置的电路部件而使力检测装置小型化。

优选地，在本发明的机器人控制装置中，所述接口基板具有变更地址设定的功能。

由此，机器人控制装置能与力检测装置和力检测装置以外的装置进行通信。

优选地，在本发明的机器人控制装置中，所述接口基板具有多个连接部。

由此，能将不同于力检测装置的另外的装置连接到接口基板。

优选地，在本发明的机器人控制装置中，所述扩展用连接部具有多个连接部。

由此，能将其它的接口基板等连接到扩展用连接部。

优选地，在本发明的机器人控制装置中，所述力检测装置具有进行运算的运算部。

由此，力检测装置能通过运算部算出施加于机器人的力并将其输出。

本发明的机器人系统其特征在于，具备：机器人，设有力检测装置；以及本发明的机器人控制装置，控制所述机器人。

根据这样的本发明的机器人系统，能在不使用电缆等的情况下连接接口基板。因此，能缩小设置机器人系统所需的空间。另外，由于无需为了连接接口基板而使用电缆等，因此不需要噪声对策。

附图说明

图1是表示本发明的机器人系统的第一实施方式中的机器人的立体图(包括框图)。

图2是图1所示的机器人系统的机器人控制装置的主视图。

图3是图1所示的机器人系统的机器人控制装置的主视图。

图4是表示图1所示的机器人系统的扩展用插槽和接口基板的图。

图5是表示图1所示的机器人系统的接口基板的立体图。

图6是表示图1所示的机器人系统的力检测装置和接口基板的一部分的框图。

图7是表示本发明的机器人系统的第二实施方式中的力检测装置和接口基板的一部分的框图。

附图标记说明

1：机器人控制装置、2：机器人、3：力检测装置、4：电缆、5：电缆、6：接口基板、7：控制部、11：外壳、12：扩展用插槽、20：机械手、21：臂、22：臂、23：臂、24：臂、25：臂、26：臂、27：末端执行器、28：安装部件、31：运算部、61：电路基板、62：连接部、63：安装板、64：连接部、100：机器人系统、121：连接部、210：基台、601：电源部、602：运算部、611：边、612：边。

具体实施方式

以下，基于附图所示的实施方式详细地说明本发明的机器人控制装置和机器人系统。

图1是表示本发明的机器人系统的第一实施方式中的机器人的立体图(包括框图)。图2和图3分别是图1所示的机器人系统的机器人控制装置的主视图。图4是表示图1所示的机器人系统的扩展用插槽和接口基板的图。图5是表示图1所示的机器人系统的接口基板的立体图。图6是表示图1所示的机器人系统的力检测装置和接口基板的一部分的框图。需要注意的是，在图2和图3中，省略了一部分的图示。另外，在图5中，省略了电路部件的图示。

另外，为了便于说明，将图1中的基台210侧称为“基端”，将其相反侧(末端执行器27侧)称为“前端”。

图1所示的机器人系统100例如能在电子部件和电子设备等工件(对象物)的保持、输送、组装以及检查等作业中使用。机器人系统100具备机器人控制装置1和机器人2。

另外，机器人2和机器人控制装置1通过电缆4而电连接(以下也简称为“连接”)。

需要注意的是，机器人2和机器人控制装置1不限于通过有线方式进行通信，例如也可以省略电缆4而用无线方式进行通信。另外，机器人控制装置1的局部或全部也可以内置于机器人2中。

＜机器人＞

虽然机器人2的种类没有特别限定，但在本实施方式中，机器人2是垂直多关节机器人。

如图1所示，机器人2具有基台210和以能转动的方式与基台210连结的机械手20。另外，力检测装置3以能够拆装的方式连接于机械手20，末端执行器27(被安装部件)经由安装部件28以能够拆装的方式连接于力检测装置3。需要说明的是，力检测装置3也可以设置为不能脱离，另外，末端执行器27也可以设置为不能脱离。

基台210例如是固定于地板、墙壁、天花板和能移动的平台上等的部分。不过，基台210也可以是能移动的。

机械手20具有臂21(第一臂)、臂22(第二臂)、臂23(第三臂)、臂24(第四臂)、臂25(第五臂)、臂26(第六臂)。这些臂21～26从基端侧朝着前端侧依次连结。各臂21～26相对于相邻的臂或基台210能够转动。

在位于机械手20的前端部(最前端)的臂26和末端执行器27之间设有力检测装置3。该力检测装置3直接连接到臂26，并经由安装部件28连接到末端执行器27。需要说明的是，力检测装置3也可以经由安装部件(未图示)连接到臂26。另外，力检测装置3也可以直接连接到末端执行器27。

力检测装置3检测施加于末端执行器27的力(包括力矩)。力检测装置3虽然没有特别限定，但例如由6轴力觉传感器等构成。作为具体例，力检测装置3具备：多个(例如4个)传感器器件，传感器器件具有压电元件(电荷输出元件)；模拟电路基板，具有将从各传感器器件输出的电荷转换为电压的转换输出部；以及数字电路基板，具有基于从将模拟信号转换为数字信号的ad转换器和上述转换输出部输出的电压而算出规定方向的力的运算部31(参照图6)。通过运算部31进行各运算。

另外，电缆5(参照图1、图6)的一端部与力检测装置3连接。该电缆5具有信号线和电源线，配置于机器人2的内部。另外，电缆5的一端部例如既可以以不能脱离的方式连接到力检测装置3，另外也可以在电缆5的一端部设有连接部(连接器)(未图示)，该连接部以能拆装的方式与设于力检测装置3的连接部(连接器)(未图示)连接。另外，在电缆5的另一端部设有以能拆装的方式与后述的接口基板6的连接部64连接的连接部(连接器)(未图示)。另外，电缆5也可以配置于机器人2的外部。

末端执行器27是对作为机器人2的作业对象的对象物进行作业的器具(装置)，例如由具有把持(保持)对象物的功能的手爪构成。需要说明的是，作为末端执行器27，使用与机器人2的作业内容等相应的器具即可，不限于手爪，例如也可以是进行螺丝紧固的螺丝紧固器具等。

安装部件28是用于将末端执行器27安装于力检测装置3的部件。该安装部件28是独立于末端执行器27的部件，但不限于此，也可以与末端执行器27是一体的。

另外，虽未图示，但机器人2具有驱动部，该驱动部具备使一方的臂相对于另一方的臂(或基台210)转动的电机等。驱动部既可以具有减速机，另外也可以不具有减速机。另外，虽未图示，但机器人2具有检测电机的旋转轴或减速机的旋转轴的旋转角度的角度传感器(位置传感器)。虽未图示，但驱动部和角度传感器例如设于基台210、各臂21～26等中的规定的部位。

＜机器人控制装置＞

机器人控制装置1具备进行各控制的控制部7和存储各信息的存储部(未图示)等。另外，机器人控制装置1例如能够由内置有cpu(centralprocessingunit：中央处理单元)(未图示)等的个人计算机(pc)等构成，控制机器人2的各驱动部等各部。另外，控制机器人2的程序预先存储到存储部中。

如图2～图4所示，该机器人控制装置1具备：外壳11；扩展用插槽12，设于外壳11的内部，为扩展用连接部的1例；以及接口基板6，以能拆装的方式与扩展用插槽12连接。图2示出未设有接口基板6的状态的机器人控制装置1，图3示出设有接口基板6的状态的机器人控制装置1。

扩展用插槽12在本实施方式中以能拆装的方式设于外壳11的内部，并连接到机器人控制装置1所具有的控制部7等。由此，能够仅在需要的情况下设置扩展用插槽12。需要注意的是，扩展用插槽12也可以设置为不能脱离。

另外，扩展用插槽12具有多个(在本实施方式中为4个)连接部121(连接器)。各连接部121沿规定方向(图4中的上下方向)等间隔地配置。另外，各连接部121例如分别使得接口基板6等连接对象物的连接部(连接器)(在接口基板6的情况下为连接部62)以能拆装的方式连接。在本实施方式中，接口基板6的连接部62以能拆装的方式与4个连接部121中的1个连接部连接。另外，能够将其它接口基板等其它连接对象物以能拆装的方式与其它连接部121连接。需要说明的是，作为与其它接口基板(连接对象物)连接的对象物，没有特别限定，例如可举出距离测定装置(距离传感器)等各种测定装置、摄像装置、外围加工装置、plc(programmablelogiccontroller：可编程逻辑控制器)等。

需要说明的是，各连接部121的间隔也可以不是等间隔。另外，连接部121的数量不限于4个，也可以是2个、3个或5个以上。另外，连接部121的数量也可以不是多个，而是1个。

＜接口基板＞

接口基板6具有与力检测装置3进行通信的功能、即将力检测装置3和机器人控制装置1以能通信的方式连接的功能。

如图4和图5所示，该接口基板6具备：电路基板61，具有通过未图示的电路元件(电路部件)、配线等而构成的电路；连接部62(连接器)，设于电路基板61；以及安装板63，设于电路基板61。在安装板63上设有多个(在本实施方式中为2个)连接部64(连接器)。

电路基板61的形状虽然没有特别限定，但在本实施方式中，当俯视观察电路基板61时，如图5所示，呈将四边形的1个角部按照四边形除去(缺损)而成的形状。

另外，连接部62设于电路基板61的边611。另外，安装板63设于电路基板61的未设有连接部62的边612。另外，该边612是不同于电路基板61的设有连接部62的边611和与边611相对的边各者的边。因而，连接部62的突出方向与连接部64的突出方向相差规定角度(在本实施方式中为90°)。

通过使连接部62、64的配置为这样的配置，由此能使连接部62的连接方向和连接部64的连接方向不同。

另外，在该接口基板6的情况下，在使连接部62、64的配置与接口基板6同样的多个接口基板(未图示)连接到扩展用插槽12的情况下，能够使各连接部64的朝向全部朝着相同的方向。

需要说明的是，连接部62、安装板63的配置也可以是与上述配置不同的配置。

该接口基板6的连接部62以能拆装的方式与扩展用插槽12的连接部121连接。另外，接口基板6例如通过螺丝等以能拆装的方式安装到外壳11(参照图3)。在该接口基板6的连接部62连接到扩展用插槽12的连接部121、且接口基板6安装到外壳11的状态下，各连接部64从外壳11露出到外部(参照图3)。

另外，例如力检测装置3等连接对象物的连接部(连接器)能够以能拆装的方式分别与各连接部64连接。在本实施方式中，设于连接到力检测装置3的电缆5的端部的连接部(未图示)以能拆装的方式与2个连接部64中的一方连接。

需要说明的是，作为与2个连接部64中的另一方连接的连接对象物，没有特别限定，例如可举出距离测定装置(距离传感器)等各种测定装置、摄像装置、外围加工装置、plc(programmablelogiccontroller)等。另外，例如在使用双臂机器人作为机器人的情况下，能够将设于双臂机器人的2个机械手的2个力检测装置连接到2个连接部64。另外，例如也能够在机器人2的机械手20的前端部(臂26与末端执行器27之间)和基端部(臂21与基台210之间)分别设置力检测装置，将该2个力检测装置连接到2个连接部64。

另外，作为接口基板6与力检测装置3的通信标准，没有特别限定，可举出并行通信(例如isa(industrystandardarchitecture：工业标准结构)、ata(advancedtechnologyattachment：先进技术附件)、scsi(smallcomputersysteminterface：小型计算机系统接口)、pci(peripheralcomponentinterconnect：外围组件互连)、前端总线等)、串行通信(例如rs‐485、rs‐422、rs‐232、ethernet、usb(universalserialbus：通用串行总线)、光通信等)。

另外，接口基板6与机器人控制装置1中的接口基板的后级的电路的连接方式虽然没有特别限定，但在本实施方式中构成为用总线连接。另外，作为接口基板6与机器人控制装置1中的接口基板的后级的电路的连接用标准，虽然没有特别限定，但可举出并行通信(例如isa(industrystandardarchitecture)、ata(advancedtechnologyattachment)、scsi(smallcomputersysteminterface)、pci(peripheralcomponentinterconnect)、前端总线等)、串行通信(例如rs‐485、rs‐422、rs‐232、ethernet、usb(universalserialbus)、光通信等)。

需要注意的是，连接部64的数量不限于2个，也可以是3个以上。另外，连接部64的数量也可以不是多个，而是1个。

另外，接口基板6除了具有作为通常的接口的功能(通信等功能)以外，还具有下面的各功能。

(功能1)

如图6所示，接口基板6具有电源部601(电源)，电源部601从供给到机器人控制装置1的电力生成向力检测装置3供给的电力，并将生成的电力供给到力检测装置3。以下，具体地进行说明。

从外部对机器人控制装置1供给电力(电源电压)，在机器人控制装置1中将其变更为规定的电源电压而在机器人控制装置1中使用。另外，上述规定的电源电压经由扩展用插槽12输入(施加)到接口基板6的电源部601。电源部601将在机器人控制装置1中使用的规定的电源电压变更(在本实施方式中为升压)为在力检测装置3中使用的规定的电源电压。并且，在该力检测装置3中使用的电源电压从接口基板6经由电缆5输入到力检测装置3。这样，通过接口基板6具有电源部601，从而无需另外设置力检测装置3用的电源就能对力检测装置3供给电力，由此能够缩小设置机器人系统100所需的空间。

(功能2)

接口基板6具有变更通信中的地址设定的功能。

具体地，接口基板6具有设定地址的多个开关(未图示)。当将该多个开关中的规定开关“导通”时，设定规定的地址(例如地址“3”)，当将其它规定的开关“导通”时，设定其它规定的地址(例如地址“7”)。像这样地，能变更地址设定。

在此，在将机器人控制装置1与力检测装置3进行通信时的地址例如设定为了“3”的情况下，通过接口基板6的上述开关将地址设定为“3”。另外，当在扩展用插槽12的其它连接部121上连接有其它接口基板(未图示)，在该接口基板上连接有距离测定装置(未图示)，并将机器人控制装置1与距离测定装置进行通信时的地址例如设定为了“7”的情况下，在上述接口基板中将地址设定为“7”。

由此，若流经地址线的信号所示的地址为“3”，则机器人控制装置1经由接口基板6与力检测装置3进行通信，若上述地址为“7”，则机器人控制装置1经由其它接口基板与距离测定装置进行通信。这样，机器人控制装置1能与力检测装置3和距离测定装置进行通信。

下面，说明使用机器人系统100的力检测装置3时的动作。

机器人控制装置1在机器人2进行的作业中，基于各角度传感器的输出、力检测装置3的输出、即各角度传感器的检测信息(检测结果)、力检测装置3的检测信息(检测结果)等，通过位置控制、力控制等对机器人2的驱动(动作)进行控制。

位置控制是指，基于与机器人2的机械手20的前端部或末端执行器27的位置、姿态有关的信息，使机械手20的前端部或末端执行器27以成为目标姿态的方式移动到目标位置的机器人2的动作的控制。另外，与机械手20的前端部或末端执行器27的位置、姿态有关的信息能基于各角度传感器的检测信息求出。

另外，力控制是指，通过力检测装置3进行力的检测，并基于力检测装置3的检测信息变更机械手20的前端部或末端执行器27的位置、姿态，或推或拉拽末端执行器27的机器人2的动作的控制。在力控制中包括例如阻抗控制等。

首先，通过力检测装置3检测施加于末端执行器27的力。这时，在力检测装置3中，从力检测装置3所具有的各传感器器件输出电荷，力检测装置3所具有的模拟电路基板的转换输出部将该电荷转换为电压。然后，力检测装置3所具有的数字电路基板的运算部31基于从转换输出部输出的电压算出(求出)规定方向的力，并输出表示该力的信号。从力检测装置3输出的信号被发送到机器人控制装置1。在该情况下，从力检测装置3输出的信号经由电缆5发送(输入)到机器人控制装置1的接口基板6，在接口基板6中转换为能在机器人控制装置1中使用的规定的标准(形式)，并经由扩展用插槽12输入到控制部7等。输入到机器人控制装置1的力检测装置3的检测信息用于机器人2的控制。说明机器人控制装置1进行的机器人2的控制的1例的话，机器人控制装置1控制机器人2的驱动，以使由力检测装置3检测出的规定方向的力为目标力。

如以上说明的，根据机器人系统100，能在不使用电缆等的情况下将接口基板6连接。因此，能缩小设置机器人系统100所需的空间。另外，由于无需为了连接接口基板6而使用电缆等，因此不需要噪声对策。

如以上说明的，机器人控制装置1是控制设有力检测装置3的机器人2的装置。机器人控制装置1具备具有连接部121的扩展用插槽12(扩展用连接部)，该连接部121能连接与力检测装置3进行通信的接口基板6。

根据这样的机器人控制装置1，能在不使用电缆等的情况下连接接口基板6。因此，能缩小设置机器人2和机器人控制装置1所需的空间。另外，由于无需为了连接接口基板6而使用电缆等，因此不需要噪声对策。

另外，扩展用插槽12(扩展用连接部)是能拆装的。由此，能仅在需要的情况下设置扩展用插槽12。

另外，机器人控制装置1具备具有连接部62的接口基板6，该连接部62与扩展用插槽12(扩展用连接部)连接。由此，能在力检测装置3和机器人控制装置1之间进行通信。

另外，接口基板6具有从供给到机器人控制装置1的电力生成向力检测装置3供给的电力的电源部601。由此，无需另外设置力检测装置3用的电源就可对力检测装置3供给电力。

另外，接口基板6具有变更地址设定的功能。由此，机器人控制装置1能与力检测装置3和力检测装置3以外的装置进行通信。

另外，接口基板6具有多个连接部64。由此，能够将不同于力检测装置3的另外的装置连接于接口基板6。

另外，扩展用插槽12(扩展用连接部)具有多个连接部121。由此，能够将其它接口基板等连接于扩展用插槽12。

另外，力检测装置3具有进行运算的运算部31。由此，力检测装置3能通过运算部31算出施加于机器人2的力并将其输出。

另外，机器人系统100具备设有力检测装置3的机器人2和控制机器人2的机器人控制装置1。

根据这样的机器人系统100，能在不使用电缆等的情况下连接接口基板6。因此，能缩小设置机器人系统100所需的空间。另外，由于无需为了连接接口基板6而使用电缆等，因此不需要噪声对策。

＜第二实施方式＞

图7是表示本发明的机器人系统的第二实施方式中的力检测装置和接口基板的局部的框图。

以下，说明第二实施方式，但围绕与前述实施方式的不同点进行说明，关于相同的事项，省略其说明。

在第二实施方式的机器人系统100中，接口基板6具有进行在第一实施方式中由力检测装置3进行的处理的一部分(运算处理)的功能。

具体地，如图7所示，接口基板6具有进行运算的运算部602。该运算部602具有第一实施方式的力检测装置3所具有的运算部31的功能。另外，省略了力检测装置3的运算部31。在该机器人系统100中，运算部602基于从力检测装置3所具有的转换输出部输出的电压算出规定方向的力。

需要说明的是，运算部602也可以不是具有力检测装置3的运算部31的所有功能而是具有一部分功能。即、力检测装置3也可以具有运算部31，通过运算部31和运算部602双方进行(完成)运算。作为该具体例，例如在使用6轴力觉传感器作为力检测装置3的情况下，运算部31算出6轴方向的力中的一部分轴方向的力，运算部602算出余下的轴方向的力。另外，作为其它的具体例，在算出规定方向的力的情况下，运算部31进行到中途为止的运算，运算部602进行余下的运算。

通过如上的第二实施方式，也能发挥与前述的实施方式同样的效果。

另外，在该机器人系统100中，能够减少力检测装置3的电路部件而使力检测装置3小型化。

如以上说明的，在机器人控制装置1中，通过接口基板6进行力检测装置3所进行的处理的一部分(运算处理)。由此，能够减少力检测装置3的电路部件而使力检测装置3小型化。

以上，基于图示的实施方式说明了本发明的机器人控制装置和机器人系统，但本发明不限定于此，各部的构成能替换为具有同样功能的任意的构成。另外，也可以附加其它任意的构成物。

另外，本发明也可以将上述各实施方式中的任意2个以上的构成(特征)组合。

另外，在上述实施方式中，机械手的转动轴的数量是6个，但在本发明中不限定于此，机械手的转动轴的数量例如也可以是2个、3个、4个、5个或7个以上。即、在上述实施方式中，虽然臂(连结物)的数量是6个，但在本发明中不限定于此，臂的数量例如也可以是2个、3个、4个、5个或7个以上。

另外，在上述实施方式中，机械手的数量是1个，但在本发明中不限定于此，机械手的数量例如也可以是2个以上。即、机器人例如也可以是双臂机器人等多臂机器人。

另外，在本发明中，机器人(机器人主体)也可以是其它种类(形式)的机器人。作为具体例，例如可举出scara机器人等水平多关节机器人、具有腿部的腿式步行(行走)机器人等。