机器人控制装置、机器人以及机器人系统的制作方法_5

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[0190]另外,利用角速度传感器730检测绕各检测轴的角速度,并将其检测值输出至角速度计算部909m。在角速度计算部909m中,基于上述检测值,来计算第一肩部241的绕转动轴02’的角速度ωΑ9,并将该角速度ωΑ9输出至减法器909g。
[0191]向减法器909g输入角速度ωΑ9以及角速度ω A9m,减法器909g将从该角速度ωΑ9减去角速度ωΑ9πι所得的值oA9s( = ωΑ9 — ωΑ9πι)输出至转换部909h。该值oA9s相当于第一肩部241的绕转动轴02’的角速度的振动成分(振动角速度)。以下,将《A9s称为振动角速度。
[0192]在本实施方式中,进行将该振动角速度《A9s (详细而言,是作为基于振动角速度coA9s生成的值的电机511中的角速度um9s)放大后述的增益Kb倍再返回到电机511的输入侧的反馈控制。具体而言,以振动角速度《A9s尽可能地为O的方式,对电机511进行反馈控制。由此,能够抑制第一肩部241的振动,由此能够抑制机器人系统100的振动。此夕卜,在该反馈控制中,控制电机511的角速度。
[0193]转换部909h将振动角速度oA9s转换为电机511中的角速度com9s,并将该角速度om9s输出至修正值计算部909i。该转换能够通过振动角速度oA9s乘以电机511与第一肩部241之间即关节机构510处的减速比而得到。
[0194]修正值计算部909i对角速度om9s乘以作为预先确定出的系数的增益(反馈增益)Kb,来求出修正值(第二修正成分)Kb.0m9s,并将该修正值Kb.0m9s输出至加法器909jo增益Kb通过反馈增益调整部909k进行调整。此外,关于该增益Kb的调整,在后面详细叙述。
[0195]向加法器909j输入角速度ωπι9,而且,输入修正值Kb.0m9s。加法器909j将角速度ωηι9与修正值Kb.0m9s的相加值作为角速度反馈值ω fb输出至减法器909c。此夕卜,以下的动作如上所示。
[0196]此外,这里,若在第九驱动源控制部909的控制动作中,将基于角速度传感器730的检测值计算的第一肩部241的绕X轴的角速度设为ω ax’、将绕Y轴的角速度设为Way’、将绕Z轴的角速度设为coaz’,则上述绕Z轴的角速度oaz’包含上述机体220的绕Z轴的角速度ω¥Ζ。因此,对于第一肩部241,将(oaz’ 一 ω¥Ζ)作为实际的绕Z轴的角速度来处理。此外,对于上述绕X轴的角速度ω&χ’以及上述绕Y轴的角速度ω ay’,使用其值。这样,对于针对第一肩部241的绕Z轴的角速度的第二修正成分,基于角速度传感器710以及730的检测结果来求出,对于绕X轴的角速度以及绕Y轴的角速度的第二修正成分,基于角速度传感器730的检测结果来求出。
[0197]这里,在该机器人系统100中,优选第三修正成分的增益Kc比第一修正成分的增益Ka以及第二修正成分的增益Kb大。S卩,优选Kc/Ka比I大,更为优选是1.5以上,进一步优选是1.5以上、5以下。另外,优选Kc/Kb比I大,更为优选是1.5以上,进一步优选是1.5以上、5以下。由此,机体220绕转动轴01的刚性等效提高,能够提高抑制机械臂230、240、机体220的振动的效果。此外,Kc/Ka与Kc/Kb可以相同,另外,也可以不同。
[0198]另外,优选机器人控制装置900根据机械臂230、和机械臂240的任意一方或者两方的姿势,来调整增益Kc。
[0199]具体而言,优选对于机器人200的姿势是第一姿势时、和与该第一姿势相比机器人200的绕转动轴01的惯性力矩大的第二姿势时而言,第二姿势时比第一姿势时增大增益Kco即,优选机器人200的绕转动轴01的惯性力矩越大,越增大增益Kc。
[0200]由此,能够提高抑制机械臂230、240、机体220的振动的效果。
[0201]另外,在该机器人系统100中,在将机械臂240设为静止状态、使机械臂230从静止状态绕转动轴01转动而移动到目标位置的动作中,在将基于角速度传感器710的检测结果求出,在机械臂230到达目标位置之前的机体220的绕转动轴01的角速度的振幅的最大值设为A(参照图12)、将机械臂230最早到达目标位置后的机体220的绕转动轴01的角速度的振幅的最大值设为B(参照图12)时,满足下述(I)式。此外,在使上述机械臂230从静止状态移动到目标位置的动作中,如图8所示,使向机械臂230的上臂部233的长度方向延伸的中心轴(长边轴)2331 (转动轴04)与向第一前臂部234的长度方向延伸的中心轴(长边轴)2341所成的角成为90°,另外,使转动轴01与转动轴04平行的状态下,使机械臂的230的上臂部233绕转动轴04旋转90°。另外,在使上述机械臂230从静止状态移动到目标位置的动作中,也对静止状态的机械臂240以及机体220进行上述的抑制振动的控制。
[0202]B/A < 0.27…(I)
[0203]由此,机体220绕转动轴01的刚性等效提高,能够提高抑制使机械臂230工作时的机械臂230、240以及机体220的振动的效果。
[0204]此外,更为优选B/A < 0.16。
[0205]这里,上述所谓的“静止状态”是指,未积极地使机械臂240移动的状态,不仅仅是机械臂240完全静止的情况,例如,也包括机械臂240产生振动的状态、为了抑制机械臂240振动而动作的状态等。
[0206]例如,在机器人系统100中,使用示教器,生成如以下所示的教学JOB。在该JOB中,有即使POSIT1N/1、P0SIT10N/3的速度是O也振动的情况,但将该情况也称为静止(静止状态)。
[0207]POSIT1N/1:用户移动机器人维持POSIT1N/1并按下确定按钮
[0208]VEL0CITY/0:速度输入
[0209]LINEAR:从POSIT1N/I到P0SIT10N/2以直线运动(运动也输入)
[0210]P0SIT10N/2:
[0211]VELOCITY/MIDDLE:
[0212]LINEAR:从 P0SIT10N/2 到 P0SIT10N/3 以直线活动
[0213]P0SIT10N/3:
[0214]VELOCITY/。:
[0215]此外,POSIT1N/I是静止的动作开始点,P0SIT10N/3是停止的动作结束点。
[0216]另外,上述所谓的“机体220的绕转动轴01的角速度的振幅”是指,如图12所示,在以图表的横轴代表时间,以纵轴代表机体220的绕转动轴01的角速度时的该图表的波形的振幅(例如,图12中的A、B)。
[0217]另外,上述角速度是作为各角速度传感器710、720、730,分别使用精工爱普生公司制的6轴惯性传感器“AH - 6120LR”,由角速度传感器710测定出的值。
[0218]同样,在将第一机械臂设为静止状态、使第二机械臂从静止状态绕轴转动而移动到目标位置的动作中,在将基于第三惯性传感器的检测结果求出,在第二机械臂到达目标位置之前的机体的绕轴的角速度的振幅的最大值设为C,将第二机械臂最早到达上述目标位置后的机体的绕轴的角速度的振幅的最大值设为D时,满足下述(2)式。此外在使上述机械臂240从静止状态移动到目标位置的动作中,如图9所示,在使向机械臂240的上臂部243的长度方向延伸的中心轴(长边轴)2431 (转动轴04’)和向第一前臂部244的长度方向延伸的中心轴(长边轴)2441所成的角成为90°,另外,使转动轴01与转动轴04’平行的状态下,使机械臂的240的上臂部243绕转动轴04’旋转90°。另外,在使上述机械臂240从静止状态移动到目标位置的动作中,也对静止状态的机械臂230以及机体220进行上述的抑制振动的控制。
[0219]D/C<0.27…(2)
[0220]由此,机体220绕转动轴01的刚性等效提高,能够提高抑制使机械臂240工作时的机械臂230、240以及机体220的振动的效果。
[0221]此外,更为D/C < 0.16。
[0222]另外,B/A与D/C可以相同,另外,也可以不同。
[0223]接下来,变更对于机械臂230的第一修正成分的增益Ka、对于机械臂240的第二修正成分的增益Kb、对于机体220的第三修正成分的增益Kc,进行下述的实验。此外,进行将增益Ka、Kb设为0、将增益Kc设为O的情况(比较例),将增益Ka、Kb设为0.25、将增益Kc设为O的情况(比较例),将增益Ka、Kb设为0.25、将增益Kc设为0.25的情况(本发明)、以及将增益Ka、Kb设为0.25、将增益Kc设为0.5的情况(本发明)这4个模式。
[0224]如图8所示,在将机械臂240设为静止状态,另外,使向机械臂230的上臂部233的长度方向延伸的中心轴2331和向第一前臂部234的长度方向延伸的中心轴2341所成的角成为90°,另外,使转动轴01与转动轴04平行的状态下,使机械臂230从静止状态使其上臂部233绕转动轴04转动了 90°。而且,利用角速度传感器730,求出绕转动轴01 (Z轴)的机体220的角速度,另外,利用角速度传感器720,求出绕转动轴Ol (Z轴)的机械臂230的前端部的角速度。其结果,如图10以及图11的图所示。此外,图11的图是将图10的图的纵轴放大后的图。另外,图11中的静止开始时刻(稳定开始时刻)是机械臂230最早到达目标位置时,即,上臂部233绕转动轴04转动了 90°时(图12也相同)。
[0225]另外,图12示有绕Z轴(转动轴01)的机体220的角速度。
[0226]另外,在图12中,图示有机械臂230到达目标位置之前的机体220的绕转动轴01的角速度的振幅的最大值A、和机械臂230最早到达目标位置后的机体220绕转动轴01的角速度的振幅的最大值B。
[0227]另外,在图13、图14中示有,将增益Ka、Kb设为0.25、将增益Kc设为0.5的情况下(本发明)的绕转动轴01的机体220的角速度,绕转动轴01的机械臂230的前端部的角速度。此外,图14的图表是对图13的图表的纵轴进行了放大后的图。
[0228]另外,在图15、图16中示有,将增益Ka、Kb设为0、将增益Kc设为O的情况下(比较例)的绕转动轴01的机体220的角速度,绕转动轴01的机械臂230的前端部的角速度。此外,图16的图表是对图15的图表的纵轴进行了放大后的图。
[0229]而且,分别测定了 B/A。
[0230]其结果,在将增益Ka、Kb设为0、将增益Kc设为O的情况下(比较例)是0.34,在将增益Ka、Kb设为0.25、将增益Kc设为O的情况下(比较例)是0.34,分别振动非常大。
[0231]与此相对,在将增益Ka、Kb设为0.25、将增益Kc设为0.25的情况下(本发明)是0.27,在将增益Ka、Kb设为0.25、将增益Kc设为0.5的情况下(本发明)是0.15,分别振动非常小。
[0232]如以上说明的那样,根据该机器人系统100,能够抑制机械臂230、240以及机体220的振动。而且,通过如上述那样设定B/A、D/C,机体220的转动轴01的刚性等效提高,能够提高抑制机械臂230、240以及机体220的振动的效果。
[0233]具体而言,例如,能够抑制机体220因机械臂230、240的动作的反作用而振动,另夕卜,能够提高抑制其振动的效果。由此,动作的机械臂、机体220、与动作的机械臂相反的一侧的机械臂三者都被抑制振动,能够迅速定位。
[0234]以上,基于图示的实施方式对本发明的机器人控制装置、机器人以及机器人系统进行了说明,但本发明并不限于此,各部的结构能够置换为具有相同的功能的任意的结构。另外,也可以对本发明添加其他的任意的构成物。
[0235]另外,在上述实施方式中,作为惯性传感器,使用了角速度传感器,但在本发明中,并不限于此,作为惯性传感器,例如,也可以使用加速度传感器等。
[0236]另外,各位置传感器的方式都不特别限定,例如,列举出光学式、
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