机器人的控制参数调整方法、机器人系统及机器人控制装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及机器人的控制参数调整方法、机器人系统、以及机器人控制装置。
【背景技术】
[0002] 在专利文献1中记载有如下力控制装置，所述力控制装置通过在动作过程中切换 力界限值和柔顺控制参数，在高速化作业的同时，能够防止在发生位置偏移时施加过大的 力的情况。
[0003] 现有技术文献
[0004] 专利文献
[0005] 专利文献1 :日本特开2011-104740号公报
【发明内容】
[0006] 本发明要解决的问题
[0007] 在机器人向形成在被插入工件上的孔内插入部件（插入工件）的插入作业中，机 器人一边观测从搭载在臂前端部的力传感器中输出的力传感器信号，一边通过阻抗控制以 使因部件和被插入工件的接触而产生的力与目标值一致的方式来控制动作。
[0008] 在此，确定阻抗控制的特性的阻抗参数基于以下的观点进行调整。
[0009] 1)为了降低部件到达孔底时的反作用力，需要较大地设定粘性参数（或者较小地 设定部件的推压力）。
[0010] 2)为了增大插入速度从而缩短生产节拍时间，需要较小地设定粘性参数（或者较 大地设定部件的推压力）。
[0011] 为了不破坏部件及被插入工件，一般基于所述的1)的观点来调整参数。其结果， 导致延长生产节拍时间。
[0012] 本发明的目的是提供能够缩短为了将部件插入孔内所需要的时间的机器人的控 制参数调整方法、机器人系统、以及机器人控制装置。另外，本发明的目的是提供能够比预 先确定的大小更降低部件到达孔的底部时的反作用力的机器人的控制参数调整方法、机器 人系统、以及机器人控制装置。
[0013] 用于解决问题的方法
[0014] 为了解决上述课题，根据本发明的一个观点，适用如下机器人的控制参数调整方 法，包括：具有检测从外部施加的力的力传感器的机器人基于阻抗控制，向设定有多个深度 方向上的区间的孔插入部件的插入步骤；以及
[0015] 以相同的区间不会连续地成为更新的对象的方式来降低所述多个区间之中的任 一个区间的粘性参数的参数更新步骤，
[0016] 调整所述各区间的所述粘性参数。
[0017] 另外，根据其它的观点，适用如下机器人系统，所述机器人系统具备：机器人，其进 行向设定有多个深度方向上的区间的孔插入部件的插入作业；以及
[0018] 机器人控制装置，其控制所述机器人的动作，
[0019] 所述机器人控制装置具有：控制部，其用于对所述机器人进行的所述插入作业进 行阻抗控制；以及
[0020] 参数调整部，其对根据所述部件的插入量而阶段性地设定的所述阻抗控制的粘性 参数进行调整。
[0021] 另外，根据其它的观点，适用如下机器人控制装置，具备：控制部，其用于对机器人 的动作进行阻抗控制，所述机器人进行向设定有多个深度方向上的区间的孔插入部件的插 入作业；以及
[0022] 参数调整部，其根据所述部件的插入量而阶段性地调整所述阻抗控制的粘性参 数。
[0023] 发明效果
[0024] 根据本发明，能够缩短为了将部件插入孔内所需要的时间。另外，能够比预先确定 的大小更降低机器人所插入的部件到达孔的底部时的反作用力。
【附图说明】
[0025] 图1是本发明的一个实施例涉及的机器人系统的结构图。
[0026] 图2是由所述机器人系统进行的插入作业的示意图。
[0027] 图3是所述机器人系统的机器人控制装置具有的控制部的框图。
[0028] 图4是表示所述机器人系统的控制参数调整方法的概要的说明图。
[0029] 图5A是表示所述机器人系统具有的机器人的事先调整中的动作的说明图。
[0030]图5B是表示所述机器人系统具有的机器人的事先调整中的力指令的说明图。
[0031] 图6是表示所述机器人系统具有的机器人的插入动作的说明图。
[0032] 图7是表示所述机器人系统具有的机器人插入部件的孔的说明图。
[0033] 图8是表示所述机器人系统具有的机器人控制装置的调整算法的流程图。
[0034] 图9是表示第一实验例中的插入开始姿态的说明图。
[0035] 图10是表示第一实验例中的反作用力峰值Fpeakl、Fpeak2和插入时间Tim的变 化的曲线图。
[0036] 图11是表示插入动作中的反作用力及位置的曲线图。
[0037] 图12是表示第一实验例中的粘性参数的调整结果的曲线图。
[0038] 图13是表示第二实验例中的插入开始姿态的说明图。
[0039] 图14是表示第二实验例中的反作用力峰值Fpeakl、Fpeak2和插入时间Tim的变 化的曲线图。
[0040] 图15是表示第二实验例中的粘性参数的调整结果的曲线图。
【具体实施方式】
[0041] 接着，参照附图并对于将本发明具体化的实施例进行说明，以供本发明的理解。此 夕卜，在各图中，关于与说明无关的部分有时省略图示。
[0042] 如图1所示，本发明的一个实施例涉及的机器人系统10具备：机器人20 ;以及机 器人控制装置30,其控制机器人20的动作。
[0043] 如图2所示，机器人20通过基于阻抗控制模型的阻抗控制来修正手202的位置。 具体而言，机器人20能够进行如下插入作业，利用手202来把持例如圆柱状的部件P的预 先确定的部位，并向形成在被插入工件W上的孔H插入部件P。
[0044] 机器人20例如是六轴的多关节机器人。机器人20在手腕部204和手202之间具 有检测从外部施加的力的力传感器FS。该力传感器FS例如是六轴的力传感器。力传感器 FS能够计测被固定于手202的工具坐标系的X轴、Y轴、以及Z轴的各轴的方向的力。另 夕卜，力传感器FS能够计测绕工具坐标系的X轴、Y轴、以及Z轴的各轴的力矩。即，力传感 器FS能够检测作用于机器人20的手202的外力。
[0045] 机器人控制装置30 (参照图1)根据部件P的插入量而阶段性地切换阻抗控制的 粘性参数，并能够通过阻抗控制来控制机器人20的动作。在此，粘性参数是与插入部件P 的方向相关的粘性参数，以下，有时简称为粘性参数。
[0046] 另外，机器人控制装置30能够分别调整沿孔H的深度方向设定的各区间（参照图 7)的粘性参数。
[0047] 机器人控制装置30具有力信号处理部302、参数存储部304、参数调整部306、执行 程序存储部310、以及控制部312。
[0048] 力传感器FS所检测的外力作为电信号被输入到力信号处理部302中。力信号处 理部302对该电信号进行处理，并作为力反馈值Ffb而进行输出。
[0049] 参数存储部304能够存储为了对机器人20进行阻抗控制而需要的阻抗参数Pins、 为了调整粘性参数而操作者进行设定的设定参数Ps、以及为了调整粘性参数而参数调整部 306所使用的内部参数Pi。
[0050] 参数调整部306基于从力信号处理部302中输入的力反馈值Ffb、以及顺序转换驱 动机器人20的各轴的伺服电机的编码器值而获得的位置信息POS，能够调整存储在参数存 储部304中的各区间的粘性参数。即，参数调整部306能够调整根据部件P的插入量而阶 段性地设定的阻抗控制的粘性参数。
[0051] 执行程序存储部310能够存储对机器人20的动作进行规定的执行程序prg。执行 程序存储部310例如由闪存器、硬盘驱动器构成。
[0052] 控制部312对存储在执行程序存储部310中的执行程序prg进行解析，并基于力 反馈值Ffb及阻抗参数Pins，能够对机器人20进行阻抗控制。机器人20基于阻抗控制来 执行插入作业。
[0053] 如图3所示，控制部312具有阻抗控制器312a、坐标转换器312b、以及位置控制器 312c〇
[0054] 阻抗控制器312a基于力反馈值Ffb及力指令值Fref，通过阻抗控制来输出机器人 坐标系（固定于机器人20的基部的正交坐标系）中的位置修正量δ P。
[0055] 在此，使用惯性参数Μ、粘性参数D、刚性参数Κ、以及拉普拉斯算符s，通过下式（1) 来表示阻抗控制的模型。
[0056] [公式 1]
[0057] (Ms2+Ds+K) δ P = Fref-Ffb (式 I)
[0058] 其中，关于插入方向的粘性参数，使用与部件P的前端部所通过的区间相对应的 值。基于位置信息POS来识别区间。