机械手装置以及机械手装置的控制方法
【专利说明】机械手装置以及机械手装置的控制方法
[0001]本申请是申请号为201110198074.7、申请日为2011年07月11日、申请人为精工爱普生株式会社、发明名称为“机械手装置以及机械手装置的控制方法”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
[0002]本发明涉及机械手装置以及机械手装置的控制方法。
【背景技术】
[0003]作为1C分类机和组装装置的一部分被经常使用的具有多关节构造的机械手装置，逐渐被经常用于各种操作现场中。因此，怎样能够让机械手装置更迅速且更准确地将手臂移动到规定位置，已成为重要的性能标准和品质。
[0004]通常为了使机械手装置的手臂高速且准确地移动，需要减少施加于手臂的惯性力，且不增大对驱动手臂的致动器施加的负荷。作为减少施加到手臂的惯性力的方法之一，手臂本身的轻型化作为简便且有效的方法被使用。但是，通过手臂的轻型化，会导致手臂的刚性降低，从而会使因在手臂停止时产生的手臂的挠曲而产生振动的情况增加，即使进行控制以使得手臂前端部停止在目标位置，也会产生手臂振动的振幅量的位置偏移，振动衰减的时间变成到开始下一动作为止的待机时间，从而成为高速动作的障碍。
[0005]针对该问题，公开有如下方法:在手臂前端设置加速度传感器，以加速度信号为基础使手臂工作，并抑制振动的方法(例如，专利文献1)，在手臂前端以及手臂上设置角速度传感器，以角速度信号为基础控制手臂动作的方法(例如，专利文献2)，和基于设置在手臂前端的惯性传感器的信号来驱动驱动体的方法(例如，专利文献3)等。
[0006]但是，在这些现有文献中，在作为手臂控制的基准的加速度传感器或角速度传感器等惯性传感器本身发生了故障的情况下，即使所得到的数据信号不好，也进行基于该不良信号的控制，会导致因机械手装置的失控等带来的危险的发生。作为检测该传感器自身的故障的技术，公开有如下技术:预先设定针对传感器的检测值的阈值，在阈值和检测值之差超过了判断值时判断为传感器发生了故障(专利文献4、5)。
[0007]【专利文献1】日本特开平1一 173116号公报
[0008]【专利文献2】日本特开2005- 242794号公报
[0009]【专利文献3】日本特开平7- 9374号公报
[0010]【专利文献4】日本特开2009- 8412号公报
[0011]【专利文献5】日本特开2009- 184035号公报
[0012]但是，就上述专利文献所公开的技术来说，由于以使用的传感器的正常工作时的检测值作为基准来预先设定阈值，因此在实际的机械手装置的各种动作状态下，有时即使传感器发生故障，在不超过阈值的情况下也无法进行正确的故障判断。
【发明内容】
[0013]因此，提供一种在实际工作时与作为基准的传感器检测数据进行比较，根据该检测数据的差值来进行可靠的故障判断的机械手装置以及机械手装置的控制方法。
[0014]本发明为了至少解决上述的课题之一，能够作为下述的方式或者应用例被实现。
[0015]〔应用例1〕本应用例的机械手装置，其特征在于，具备:手臂连结装置，其具有致动器、将上述致动器的转矩以规定的减速比进行传递的转矩传递机构、和检测上述致动器的旋转角度的角度传感器；手臂体，其是由多个手臂通过上述手臂连结装置串联且可旋转地被连结而形成的；基体，上述手臂体通过设置在上述手臂体的一个端部的基体连结装置被可旋转地连结在该基体上，该基体连结装置具备上述致动器、将上述致动器的转矩以规定的减速比进行传递的转矩传递机构、和检测上述致动器的旋转角度的角度传感器；惯性传感器，其安装在上述手臂上；第一计算部，其根据来自上述角度传感器的上述致动器的旋转角度数据来计算上述致动器的角速度以及角加速度；第二计算部，其根据由上述惯性传感器检测到的输出，计算上述手臂的角速度或者角加速度；比较部，其对由上述第一计算部计算出的上述致动器的角速度或者角加速度、和由上述第二计算部计算出的上述手臂的角速度或者角加速度进行比较；故障判断部，当在上述比较部中，上述致动器的角速度或者角加速度与上述手臂的角速度或者角加速度之差的绝对值大于阈值Ω时，该故障判断部判断为上述惯性传感器发生了故障，并输出使上述致动器的动作停止的信号。
[0016]〔应用例2〕在上述的应用例中，其特征在于，在承受上述机械手装置的最大负荷的120%的负荷、且以最大负荷时的允许加速度的120%的加速度进行动作的情况下，当由上述第一计算部计算的角速度为《?；、由上述第二计算部计算的角速度为时，相对于^ ?；和
之差的绝对值的最大值，上述阈值Ω是:。
[0017]Ω = 2X (| ω5- ω L|)nax
[0018]根据上述的应用例，构成为不将决定阈值的基准值设为固定值而是以动作状态下的致动器的动作数据作为基准值来检测惯性传感器的故障。根据该构成，对于使用了固定值的阈值，例如，也发生过没有检测到动作速度或加速度较小的情况下等的故障的情况，而基于动作中的依次信息，成为作为基准的致动器的基准的动作数据也被依次改写，由此例如即使是微小动作，也能够在各种动作模式下可靠地检测惯性传感器的故障。
[0019]〔应用例3〕本应用例的机械手装置，其特征在于，具备:手臂连结装置，其具有致动器、和将上述致动器的转矩以规定的减速比进行传递的转矩传递机构；手臂体，其是由多个手臂通过上述手臂连结装置串联且可旋转地被连结而形成的；基体，上述手臂体通过设置在上述手臂体的一个端部的基体连结装置被可旋转地连结在该基体上，该基体连结装置具备上述致动器、和将上述致动器的转矩以规定的减速比进行传递的转矩传递机构；至少2个惯性传感器，被安装在上述手臂上；计算部，其存储上述惯性传感器检测出的多个输出值，并计算平均值；比较部，其对由上述计算部计算出的上述输出值的平均值进行比较；故障判断部，当在上述比较部中，2个上述输出值的平均值之差的绝对值中存在大于阈值S的上述差时，该故障判断部判断为上述惯性传感器中的任意一个以上发生了故障，并输出使上述致动器的动作停止的信号。
[0020]〔应用例4〕在上述的应用例中，其特征在于，在上述惯性传感器的白噪声的标准偏差是σ时，上述阈值S为:
[0021]S = 6 σ
[0022]根据上述应用例，构成为不将决定阈值的基准值设为固定值而是求出动作状态下的具备的2个以上的惯性传感器的检测值之差，如果是正常则以白噪声的标准偏差作为基准值来检测惯性传感器的故障。根据该构成，对于使用了固定值的阈值，例如发生过没有检测到动作速度或加速度较小的情况下等的故障的情况，而基于动作中的依次信息，与基准值进行比较的惯性传感器的动作数据也被依次改写，由此例如即使是微小动作，也能够在各种动作模式下可靠地检测惯性传感器的故障。
[0023]〔应用例5〕本应用例的机械手装置，其特征在于，具备:基体，其具备基体致动器、将上述基体致动器的转矩以规定的减速比进行传递的转矩传递机构、检测上述基体致动器的旋转角度的基体角度传感器、和手臂驱动装置，该手臂驱动装置具有手臂连结装置，与上述转矩传递机构连结，并直线往返驱动上述手臂连结装置；手臂，其与上述基体的上述手臂连结装置连结，具有手臂致动器、将上述手臂致动器的转矩以规定的减速比进行传递的转矩传递机构、检测上述手臂致动器的旋转角度的手臂角度传感器、和工件保持装置驱动装置，该工件保持装置驱动装置具有工件保持装置，与上述手臂连结装置连结，并直线往返驱动上述工件保持装置；2个以上惯性传感器，其安装在上述工件保持装置上，至少包含加速度传感器；第一计算部，其根据来自上述基体角度传感器的上述基体致动器的旋转角度数据来计算上述手臂驱动装置的加速度，并根据来自上述手臂角度传感器的上述手臂致动器的旋转角度数据来计算上述工件保持装置驱动装置的加速度；第二计算部，其根据由上述惯性传感器检测到的输出，计算上述工件保持装置的加速度；比较部，其对由上述第一计算部计算出的上述加速度和由上述第二计算部计算出的上述加速度进行比较；故障判断部，其在由上述第一计算部计算出的上述加速度和由上述第二计算部计算出的上述加速度之差的绝对值大于阈值A的情况下，判断为上述惯性传感器发生了故障，并输出使上述基体致动器以及上述手臂致动器的动作停止的信号。
[0024]〔应用例6〕在上述的应用例中，其特征在于，在承受上述机械手装置的最大负荷的120%的负荷，并以最大负荷时的允许加速度的120%的加速度进行动作的情况下，当由上述第一计算部计算的加速度为a s、由上述第二计算部计算的加速度为时，相对于α 5和a 差的绝对值的最大值，上述阈值k为..。
[0025]A = 2 X (I a s— a L|) max
[0026]根据上述应用例，构成为不将决定阈值的基准值设为固定值而是将动作状态下的致动器的动作数据作为基准值来检测惯性传感器的故障。根据该构成，对于使用了固定值的阈值，例如发生过没有检测到动作速度或加速度较小的情况下等的故障的情况，而基于动作中的依次信息，成为作为基准的致动器的基准的动作数据也被依次改写，由此例如即使是微小动作，也能够在各种动作模式下可靠地检测惯性传感器的故障。
[0027]〔应用例7〕本应用例的机械手装置的控制方法，其特征在于，该机械手装置具备:手臂连结装置，其具有致动器、将上述致动器的转矩以规定的减速比进行传递的转矩传递机构、和检测上述致动器的旋转角度的角度传感器；手臂体，其是由多个手臂通过上述手臂连结装置串联且可旋转地被连结而形成的；基体，上述手臂体通过设置在上述手臂体的一个端部的基体连结装置被可旋转地连结在该基体上，该基体连结装置具备上述致动器、将上述致动器的转矩以规定的减速比进行传递的转矩传递机构、和检测上述致动器的旋转角度的角度传感器；和安装在上述手臂上的惯性传感器，该机械手装置的控制方法包括:计算步骤，根据来自上述角度传感器的上述致动器的旋转角度数据来计算上述致动器的角速度以及角加速度，并根据由上述惯性传感器检测到的输出来计算上述手臂的角速度或者角加速度；比较步骤，对通过上述计算步骤而计算出的上述致动器的角速度或者角加速度、与上述手臂的角速度或者角加速度进行比较；判断步骤，当在上述比较步骤中上述致动器的角速度或者角加速度与上述手臂的角速度或者角加速度之差的绝对值大于阈值Ω时，判断为上述惯性传感器发生了故障；停止指示步骤，当在上述判断步骤中判断为发生了故障时，输出使上述致动器的动作停止的信号。
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