专利名称：机器人手臂的控制装置及控制方法、机器人、机器人手臂的控制程序及集成电子电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于生成、示教机器人的动作的机器人手臂的控制装置及控制方法、 具有机器人手臂的控制装置的机器人、机器人手臂的程序以及集成电子电路。
背景技术：
近年来，看护机器人或家务支援机器人等家庭用机器人在被积极研发。家庭机器 人与工业用机器人不同，由于是家庭中的外行来操作，所以有必要能够简单地示教动作。进 而，机器人作业时的动作环境也根据家庭而多种多样，所以有必要灵活地与家庭环境相对应。作为机器人装置的示教方法的一例，在机器人的手腕等上安装力传感器，示教者 直接把持在力传感器的前端安装的手柄，将机器人向示教点引导，进行机器人的位置的示 教(参考专利文献1)。专利文献1 特开昭59-157715号公报但是，在专利文献1中，示教者有必要对所有的示教点进行示教，所以示教比较耗 费时间，非常麻烦。进而，在工业用领域，在对已示教的运动的一部分进行修正的情况下，通 过称之为示教器(teaching pendant)的远程装置，必须由编程来进行修正，或者，从一开始 示教所有的动作，效率差。特别是，就家庭用机器人而言，有必要尽可能缩短示教的时间。进而，关于利用示 教器等远程装置的编程的并用，操作步骤增大，需要学会编程语言，这对于家庭中的外行而 言比较困难。另外，家庭环境时时刻刻在变化，难以在示教时预测全部的环境变动，另外，即便 可以搭载大量的传感器进行检测，但在检测精度不是100%的情况下，会有发生错误工作的 情况。另外，在工业机器人中，明确分成对机器人的动作进行示教的示教作业和机器人 实际作业的正式作业，但在家庭用机器人中，为了使家庭中的外行进行操作，难以区分成示 教作业和正式作业进行操作，比较麻烦(参照专利文献1)。因此，对于动作中的机器人，人进行状况的辨识，每次都将其传达给机器人，由此 可以在未意识到示教的情况下进行操作，另外，即便在示教时发生不属于预期的环境变动 的情况下，每次都可以通过人来示教以使机器人进行动作。例如，擦拭清洁作业是对有污渍的面施加某力而将污渍擦拭掉的作业。在正由机 器人执行擦拭清洁作业时，人对污渍严重的场所进行确认，人直接把持机器人强力地进行 擦拭清洁以指示力的施加情形时，控制机器人动作强力地进行擦拭清洁作业，进行作业。擦拭清洁作业是施加某力而将污渍擦拭掉的作业，机器人以力为目标值进行控 制，这与以位置为目标值进行控制相比，能以更好的精度进行作业。在这样的作业中，由于 是以力为目标值进行作业，所以例如在以人直接把持机器人而强力进行擦拭清洁的方式指示力的施加情形的情况下，存在未将人施加的力是来自人的力或来自接触面(污渍面)的 阻力等干扰加以区别的课题。进而，为了检测人施加的力，当在机器人手臂搭载力传感器等时，工业用机器人 中，或是保持机器人的某处进行示教，或是预先决定机器人手臂所具备的把手(手柄部分) 等并在该手柄部分搭载力传感器等而对人施加的力进行测量。但是，如图18所示在家庭 内，在如下的情况下无法正确检测出入所施加的力，(a)把手部分有障碍物99等而人把持 把手以外进行操作的情况；(b)多个人同时操作的情况；(c)人使用双手把持多处的情况寸。
发明内容
本发明的目的在于，提供针对这样的课题能够实现即便有无法预测的环境变动作 业者也能在短时间内简单地进行机器人的示教的机器人控制的、机器人手臂的控制装置及 控制方法、机器人、机器人手臂的控制程序、以及集成电子电路。为了实现上述目的，本发明如下所示构成。根据本发明的第一方式，提供一种对机器人手臂的动作进行控制而进行基于上述 机器人手臂的作业的机器人手臂的控制装置，其特征在于，具备动作信息取得部，其取得与上述机器人手臂的上述动作有关的动作信息；把持位置检测部，其检测出人把持上述机器人手臂时上述人对上述机器人手臂的 把持位置；取得下述特性信息的特性信息取得部，所述特性信息有上述人在由上述把持位 置检测部检测出的上述把持位置进行把持时有无检测出力所涉及的信息、和上述人在上述 把持位置进行把持并对上述机器人手臂进行操作时有无来自接触面的阻力的影响所涉及 的信息；控制方法切换部，其对应于由上述把持位置检测部检测出的上述把持位置、和由 上述特性信息取得部取得的上述特性信息来对上述机器人手臂的控制方法进行切换；和动作矫正部，其在基于由上述动作信息取得部取得的上述动作信息的上述机器人 手臂的上述动作中，对应于上述把持位置和上述特性信息并通过上述控制方法切换部对控 制方法进行了切换之后，对应于上述人的操作，对由上述动作信息取得部取得的上述动作 信息的力所涉及的信息进行矫正；根据通过上述动作矫正部矫正后的上述动作信息，对上述机器人手臂的上述动作 进行控制。根据本发明的第十方式，提供一种对机器人手臂的动作进行控制而进行基于上述 机器人手臂的作业的机器人手臂的控制方法，其特征在于通过动作信息取得部取得与上述机器人手臂的上述动作有关的动作信息；通过把持位置检测部检测出人把持上述机器人手臂时上述人对上述机器人手臂 的把持位置；通过特性信息取得部取得下述特性信息，所述特性信息有上述人在由上述把持 位置检测部检测出的上述把持位置进行把持时有无检测出力所涉及的信息、和上述人在上 述把持位置进行把持并对上述机器人手臂进行操作时有无来自接触面的阻力的影响所涉及的信息；通过控制方法切换部，对应于由上述把持位置检测部检测出的上述把持位置、和 由上述特性信息取得部取得的上述特性信息来对上述机器人手臂的控制方法进行切换；和在基于由上述动作信息取得部取得的上述动作信息的上述机器人手臂的上述动 作中，对应于上述把持位置和上述特性信息并通过上述控制方法切换部对控制方法进行了 切换之后，对应于上述人的操作，通过动作矫正部对由上述动作信息取得部取得的上述动 作信息的力所涉及的信息进行矫正；根据通过上述动作矫正部矫正后的上述动作信息，对上述机器人手臂的上述动作 进行控制。根据本发明的第十二方式，提供一种对机器人手臂的动作进行控制而进行基于上 述机器人手臂的作业的机器人手臂的控制程序，用于使计算机执行如下的步骤，即通过动作信息取得部取得与上述机器人手臂的上述动作有关的动作信息的步 骤；通过把持位置检测部检测出人把持上述机器人手臂时上述人对上述机器人手臂 的把持位置的步骤；通过特性信息取得部取得下述特性信息的步骤，所述特性信息有上述人在由上 述把持位置检测部检测出的上述把持位置进行把持时有无检测出力所涉及的信息、和上述 人在上述把持位置进行把持并对上述机器人手臂进行操作时有无来自接触面的阻力的影 响所涉及的信息；通过控制方法切换部，对应于由上述把持位置检测部检测出的上述把持位置、和 由上述特性信息取得部取得的上述特性信息来对上述机器人手臂的控制方法进行切换的 步骤；在基于由上述动作信息取得部取得的上述动作信息的上述机器人手臂的上述动 作中，对应于上述把持位置和上述特性信息并通过上述控制方法切换部对控制方法进行了 切换之后，对应于上述人的操作，通过动作矫正部对由上述动作信息取得部取得的上述动 作信息的力所涉及的信息进行矫正的步骤；和根据通过上述动作矫正部矫正后的上述动作信息，对上述机器人手臂的上述动作 进行控制的步骤。根据本发明的第十三方式，提供一种对机器人手臂的动作进行控制而进行基于上 述机器人手臂的作业的控制机器人手臂的集成电子电路，其特征在于，通过动作信息取得部取得作为与上述机器人手臂的上述动作有关的信息的动作 fn息；通过把持位置检测部检测出人把持上述机器人手臂时上述人对上述机器人手臂 的把持位置；通过特性信息取得部取得下述特性信息，所述特性信息有上述人在由上述把持 位置检测部检测出的上述把持位置进行把持时有无检测出力所涉及的信息、和上述人在上 述把持位置进行把持并对上述机器人手臂进行操作时有无来自接触面的阻力的影响所涉 及的信息；通过控制方法切换部，对应于由上述把持位置检测部检测出的上述把持位置、和由上述特性信息取得部取得的上述特性信息来对上述机器人手臂的控制方法进行切换；在基于由上述动作信息取得部取得的上述动作信息的上述机器人手臂的上述动 作中，对应于上述把持位置和上述特性信息并通过上述控制方法切换部对控制方法进行了 切换之后，对应于上述人的操作，通过动作矫正部对由上述动作信息取得部取得的上述动 作信息的力所涉及的信息进行矫正；根据通过上述动作矫正部矫正后的上述动作信息，对上述机器人手臂的上述动作 进行控制。发明效果如上所述，根据本发明的机器人手臂的控制装置及机器人，通过具有动作信息取 得部、把持位置检测部、特性信息取得部、控制方法切换部、和动作矫正部，无论人把持机器 人手臂的哪一部分，都可以对由动作信息记述的机器人的动作进行简单的动作矫正的机器 人控制成为可能。即，根据包含人的机器人手臂的把持位置、有无检测出力的信息及有无阻 力影响的信息的特性信息，对上述机器人手臂的控制方法进行切换，同时在基于动作信息 的机器人手臂动作中，对应于把持位置和特性信息并通过控制方法切换部对控制方法进行 了切换之后，可以对应于人的操作，用动作矫正部对动作信息的力所涉及的信息进行矫正。另外，根据本发明的机器人手臂的控制方法、机器人手臂的控制程序、及、集成电 子电路，在机器人手臂的动作中，下述的机器人控制成为可能。即根据包含人的机器人手臂 的把持位置、有无检测出力的信息及有无阻力影响的信息的特性信息，用控制方法切换部 对机器人手臂的控制方法进行了切换之后，无论人把持机器人手臂的哪一部分，都可以对 应于人的操作，通过动作矫正部对动作信息的力所涉及的信息进行矫正。
本发明的这些和其它目的和特征，由有关附图的优选实施方式的下列记述而明 确。其附图如下所示图1是表示本发明的第一实施方式中的机器人控制装置的简要构成的图；图2是表示构成本发明的第一实施方式中的机器人系统的上述控制装置和作为 控制对象的机器人手臂的详细构成的图；图3是表示本发明的上述第一实施方式中上述控制装置的控制部的构成的框图；图4A是涉及本发明的上述第一实施方式中上述控制装置中的上述机器人手臂的 坐标系的图；图4B是涉及本发明的上述第一实施方式中上述控制装置中的上述机器人手臂的 坐标系的图；图4C是涉及本发明的上述第一实施方式中上述控制装置中的上述机器人手臂的 坐标系的图；图5是对上述第一实施方式中上述机器人控制装置的动作信息数据库的动作信 息的一览表进行说明的图；图6是对上述第一实施方式中上述机器人控制装置的动作信息数据库的标志的 信息进行说明的图；图7是对涉及上述第一实施方式中上述机器人控制装置的动作信息数据库的矫10正参数标志的信息进行说明的图；图8是表示本发明的上述第一实施方式中上述机器人控制装置的动作及人对机 器人手臂的操作状态的图；图9A是对本发明的上述第一实施方式中上述机器人控制装置的力检测部特性数 据库的一览表进行说明的图；图9B是对本发明的上述第一实施方式中上述机器人控制装置的力检测部特性数 据库的一览表进行说明的图；图10是表示本发明的上述第一实施方式中上述机器人控制装置的动作及人对机 器人手臂的操作状态的图；图11是表示本发明的上述第一实施方式中上述机器人控制装置的控制方法切换 部的动作步骤的流程图；图12A是表示本发明的上述第一实施方式中上述机器人控制装置的动作及人对 机器人手臂的操作状态的图；图12B是表示本发明的上述第一实施方式中上述机器人控制装置的动作及人对 机器人手臂的操作状态的图；图12C是表示本发明的上述第一实施方式中上述机器人控制装置的动作及人对 机器人手臂的操作状态的图；图13是表示本发明的上述第一实施方式中上述机器人控制装置的动作状态的 图；图14是表示本发明的上述第一实施方式中上述机器人控制装置的动作状态的 图；图15是表示本发明的上述第一实施方式中上述机器人控制装置的控制部的动作 步骤的流程图；图16A是表示本发明的上述第一实施方式中上述机器人控制装置的动作及人对 机器人手臂的操作状态的图；图16B是表示本发明的上述第一实施方式中上述机器人控制装置的动作及人对 机器人手臂的操作状态的图，图17是表示本发明的上述第一实施方式中上述机器人控制装置的动作矫正部、 动作指令部、动作存储部、控制方法切换部、把持位置检测部和控制参数管理部的动作步骤 的流程图；图18是表示本发明的第二实施方式中上述机器人控制装置的动作及人对机器人 手臂的操作状态的图；图19是表示构成本发明的上述第二实施方式中的机器人系统的上述控制装置和 作为控制对象的机器人手臂的详细构成的图；图20A是对本发明的上述第二实施方式中上述机器人控制装置的力算出部中使 用的力算出方法表格的一览表进行说明的图；图20B是对本发明的上述第二实施方式中上述机器人控制装置的力算出部中使 用的力算出方法表格的一览表进行说明的图；图20C是对本发明的上述第二实施方式中上述机器人控制装置的力算出部中使用的力算出方法表格的一览表进行说明的图；图21A是表示本发明的上述第一实施方式中上述机器人控制装置的动作及人对 机器人手臂的操作状态的图；图21B是表示本发明的上述第一实施方式中上述机器人控制装置的动作及人对 机器人手臂的操作状态的图；图22A是表示本发明的第三实施方式中机器人控制装置的动作及人对机器人手 臂的操作状态的图；图22B是表示本发明的上述第三实施方式中上述机器人控制装置的动作及人对 机器人手臂的操作状态的图；图22C是表示本发明的上述第三实施方式中上述机器人控制装置的动作及人对 机器人手臂的操作状态的图；图22D是表示本发明的上述第三实施方式中上述机器人控制装置的动作及人对 机器人手臂的操作状态的图；图23是表示构成本发明的上述第三实施方式中的机器人系统的上述控制装置和 作为控制对象的机器人手臂的详细构成的图；图M是对本发明的上述第三实施方式中上述机器人控制装置的动作信息数据库 的动作信息的一览表进行说明的图；图25A是对本发明的上述第三实施方式中上述机器人控制装置的力检测部特性 数据库的一览表进行说明的图；图25B是对本发明的上述第三实施方式中上述机器人控制装置的力检测部特性 数据库的一览表进行说明的图；图26A是对本发明的上述第三实施方式中上述机器人控制装置的力算出部中使 用的力算出方法表格的一览表进行说明的图；图26B是对本发明的上述第三实施方式中上述机器人控制装置的力算出部中使 用的力算出方法表格的一览表进行说明的图；图26C是对本发明的上述第三实施方式中上述机器人控制装置的力算出部中使 用的力算出方法表格的一览表进行说明的图；图27A是对本发明的上述第一实施方式中上述机器人控制装置的力检测部的1个 构成例进行说明的图；图27B是对本发明的上述第一实施方式中上述机器人控制装置的力检测部的其 他构成例进行说明的图；图观是表示本发明的上述第一实施方式中的上述机器人控制装置中针对机器人 手臂的人对机器人手臂的操作状态的图；图四是表示本发明的上述第一实施方式中人对机器人手臂的操作状态的图；图30A是对本发明的上述第一实施方式中上述机器人控制装置的力检测部特性 数据库的一览表进行说明的图；图30B是对本发明的上述第一实施方式中上述机器人控制装置的力检测部特性 数据库的一览表进行说明的图；图31A是对本发明的上述第一实施方式中上述机器人控制装置的力检测部特性12数据库的一览表进行说明的图；图31B是对本发明的上述第一实施方式中上述机器人控制装置的力检测部特性 数据库的一览表进行说明的图。
具体实施例方式以下，根据附图对本发明涉及的实施方式进行详细说明。以下，在参照附图对本发明中的实施方式进行详细说明之前，对本发明的各种方 式进行说明。根据本发明的第一方式，提供一种对机器人手臂的动作进行控制而进行基于上述 机器人手臂的作业的机器人手臂的控制装置，其特征在于，具备动作信息取得部，其取得与上述机器人手臂的上述动作有关的动作信息；把持位置检测部，其检测出人把持上述机器人手臂时上述人对上述机器人手臂的 把持位置；取得下述特性信息的特性信息取得部，上述特性信息具有上述人在由上述把持 位置检测部检测出的上述把持位置进行把持时有无检测出力所涉及的信息、和上述人在上 述把持位置进行把持并对上述机器人手臂进行操作时有无来自接触面的阻力的影响所涉 及的信息；控制方法切换部，其对应于由上述把持位置检测部检测出的上述把持位置、和由 上述特性信息取得部取得的上述特性信息来对上述机器人手臂的控制方法进行切换；和动作矫正部，其在基于由上述动作信息取得部取得的上述动作信息的上述机器人 手臂的上述动作中，对应于上述把持位置和上述特性信息并通过上述控制方法切换部对控 制方法进行了切换之后，对应于上述人的操作，对由上述动作信息取得部取得的上述动作 信息的力所涉及的信息进行矫正；根据通过上述动作矫正部矫正后的上述动作信息，对上述机器人手臂的上述动作 进行控制。根据本发明的第二方式，提供一种上述第一方式记载的机器人手臂的控制装置， 其特征在于，还具备对从外部施加给上述机器人手臂的力进行检测的力检测部，上述特性信息取得部，在由上述力检测部检测出上述从外部施加给上述机器人手 臂的力时，取得上述特性信息当中上述人把持时有无来自上述接触面的阻力的影响所涉及 的信息，上述动作矫正部，在通过上述动作信息的上述机器人手臂的上述动作中，利用上 述控制方法切换部对上述控制方法进行了切换之后，作为上述人的操作，对应于由上述力 检测部检测出的上述力，对上述动作信息的力所涉及的信息进行矫正。根据本发明的第三方式，提供一种上述第二方式记载的机器人手臂的控制装置， 其特征在于，上述控制方法切换部切换成下述控制方法的任意一个控制方法，上述控制方法 为(I)按照使上述机器人手臂通过上述人施加给上述机器人手臂的力进行移动的方式对上述机器人手臂的上述动作进行控制的控制方法；(II)按照即便上述人对上述机器人手臂施加力而上述机器人手臂也不会移动的 方式对上述机器人手臂的上述动作进行控制的控制方法；(III)利用上述切换前的控制方法对上述机器人手臂的上述动作进行控制的控制 方法；上述力检测部，在上述(I)的控制方法的情况下，以下述的任意方法对力进行检 测，即在上述机器人手臂正在移动期间检测出上述力，或在上述机器人手臂移动后，上述机 器人手臂直接或间接碰撞上述接触面而在上述机器人手臂已停止移动的状态下检测上述 力，在上述(II)的控制方法及上述(III)的控制方法的情况下，在上述人将上述力施加给 上述机器人手臂的阶段对上述力进行检测。根据本发明的第四方式，提供一种上述第三方式记载的机器人手臂的控制装置， 其特征在于，上述控制方法切换部，(I)在上述特性信息包含没有来自上述接触面的阻力的影响的信息的情况下且包 含所谓在上述人的上述把持位置施加给上述机器人手臂的力在上述力检测部可以检测的 范围内的信息的情况下，切换成以上述切换前的控制方法对上述机器人手臂的上述动作进 行控制、或按照不以上述人施加给上述机器人手臂的力进行移动的方式对上述机器人手臂 的上述动作进行控制的控制方法；(II)在上述特性信息包含没有来自上述接触面的阻力的影响的信息的情况下且 包含所谓在上述人的上述把持位置施加给上述机器人手臂的力在上述力检测部可以检测 的范围内的信息的情况下，切换成按照即便上述人向上述机器人手臂施加力上述机器人手 臂也不会移动而与接触面直接或间接接触的方式对上述机器人手臂的上述动作进行控制 的控制方法；(III)在上述特性信息包含没有来自上述接触面的阻力的影响的信息的情况下且 包含所谓上述人的上述把持位置为上述力检测部可以检测的范围外的信息的情况下，切换 成按照上述机器人手臂通过上述人施加给上述机器人手臂的力进行移动的方式对上述机 器人手臂的上述动作进行控制的控制方法。根据本发明的第五方式，提供一种上述第三方式记载的机器人手臂的控制装置， 其特征在于，在利用上述把持位置检测部检测出多个上述把持位置的情况下，对应于各把持位 置和上述力检测部的特性，上述控制方法切换部依次对下述控制方法的任意一个控制方法进行切换，上述力 检测部利用各控制方法对上述力进行检测，上述控制方法为(I)按照上述机器人手臂通过上述人施加的力进行移动的方式对上述机器人手臂 的上述动作进行控制的控制方法、(II)按照即便上述人对上述机器人手臂施加力而上述机器人手臂也不会移动的 方式对上述机器人手臂的上述动作进行控制的控制方法、(III)利用上述切换前的控制方法对上述机器人手臂的上述动作进行控制的控制 方法；14
还具备根据在各上述把持位置通过上述力检测部检测出的多个值而算出上述人 施加给上述机器人手臂的力的值的力算出部，上述动作矫正部，通过由上述力算出部算出的力的值，对上述动作信息数据库的 上述动作信息进行矫正。根据本发明的第六方式，提供一种上述第五方式记载的机器人手臂的控制装置， 其特征在于，上述力算出部通过下述的任意一种算出方法，算出上述人施加给上述机器人手臂 的力的值，上述算出方法为(I)将由上述力检测部检测出的多个值加和而算出的方法、(II)算出由上述力检测部检测出的上述多个值当中的最小值的方法、(III)算出由上述力检测部检测出的上述多个值当中的最大值的方法、(IV)使由上述力检测部检测出的上述多个值分别乘以加权系数并加和而算出的 方法，上述动作矫正部，根据由上述力算出部算出的值，对由上述动作信息取得部取得 的上述动作信息的力所涉及的信息进行矫正。根据本发明的第七方式，提供一种上述第二或第三方式记载的机器人手臂的控制 装置，其特征在于，具备多个机器人手臂，上述把持位置检测部检测出上述人在把持上述多个机器人手臂中哪一机器人手 臂，在上述人把持上述多个机器人手臂当中的一方机器人手臂的情况下，由该一方机 器人手臂所具备的上述力检测部对上述力进行检测，进而，还具备从上述力检测部检测出的值算出对上述人未把持的另一方机器人手 臂进行矫正的值的力算出部，上述动作矫正部根据由上述力算出部算出的值对由上述动作信息取得部取得的 上述动作信息进行矫正。根据本发明的第八方式，提供一种上述第七方式记载的机器人手臂的控制装置， 其特征在于，上述力算出部通过下述的任意一种算出方法，算出上述人施加给上述机器人手臂 的力的值，上述算出方法为(I)将由上述力检测部检测出的多个值加和而算出的方法、(II)算出由上述力检测部检测出的上述多个值当中的最小值的方法、(III)算出由上述力检测部检测出的上述多个值当中的最大值的方法、(IV)使由上述力检测部检测出的上述多个值分别乘以加权系数并加和而算出的 方法，上述动作矫正部，根据由上述力算出部算出的值，对由上述动作信息取得部取得 的、全部机器人手臂的上述动作信息进行矫正。根据本发明的第九方式，提供一种上述第三方式记载的机器人手臂的控制装置， 其特征在于，上述控制方法切换部，在切换成按照即便上述人将力施加给上述机器人手臂而上述机器人手臂也不会移动的方式对上述机器人手臂的上述动作进行控制的控制方法的情 况下，对切换前的控制方法和上述切换后的控制方法交替进行切换；上述力检测部在切换成上述切换后的控制方法时，对上述力进行检测。根据本发明的第十方式，提供一种对机器人手臂的动作进行控制而进行基于上述 机器人手臂的作业的机器人手臂的控制方法，其特征在于通过动作信息取得部取得与上述机器人手臂的上述动作有关的动作信息；通过把持位置检测部检测出人把持上述机器人手臂时上述人对上述机器人手臂 的把持位置；通过特性信息取得部取得下述特性信息，该特性信息具有上述人在由上述把持 位置检测部检测出的上述把持位置进行把持时有无检测出力所涉及的信息、和上述人在上 述把持位置进行把持并对上述机器人手臂进行操作时有无来自接触面的阻力的影响所涉 及的信息；通过控制方法切换部，对应于由上述把持位置检测部检测出的上述把持位置、和 由上述特性信息取得部取得的上述特性信息来对上述机器人手臂的控制方法进行切换；和在基于由上述动作信息取得部取得的上述动作信息的上述机器人手臂的上述动 作中，对应于上述把持位置和上述特性信息并通过上述控制方法切换部对控制方法进行了 切换之后，对应于上述人的操作，通过动作矫正部对由上述动作信息取得部取得的上述动 作信息的力所涉及的信息进行矫正；根据通过上述动作矫正部矫正后的上述动作信息，对上述机器人手臂的上述动作 进行控制。根据本发明的第十一方式，提供一种机器人，其特征在于，具备上述机器人手臂、和对上述机器人手臂的上述动作进行控制的第一 八中任一方式记载的机器人手 臂的控制装置。根据本发明的第十二方式，提供一种对机器人手臂的动作进行控制而进行基于上 述机器人手臂的作业的机器人手臂的控制程序，用于使计算机执行如下的步骤，即通过动作信息取得部取得与上述机器人手臂的上述动作有关的动作信息的步 骤；通过把持位置检测部检测出人把持上述机器人手臂时上述人对上述机器人手臂 的把持位置的步骤；通过特性信息取得部取得下述特性信息的步骤，该特性信息具有上述人在由上 述把持位置检测部检测出的上述把持位置进行把持时有无检测出力所涉及的信息、和上述 人在上述把持位置进行把持并对上述机器人手臂进行操作时有无来自接触面的阻力的影 响所涉及的信息；通过控制方法切换部，对应于由上述把持位置检测部检测出的上述把持位置、和 由上述特性信息取得部取得的上述特性信息来对上述机器人手臂的控制方法进行切换的 步骤；在基于由上述动作信息取得部取得的上述动作信息的上述机器人手臂的上述动 作中，对应于上述把持位置和上述特性信息并通过上述控制方法切换部对上述控制方法进行了切换之后，对应于上述人的操作，通过动作矫正部对由上述动作信息取得部取得的上 述动作信息的力所涉及的信息进行矫正的步骤；和根据通过上述动作矫正部矫正后的上述动作信息，对上述机器人手臂的上述动作 进行控制的步骤。根据本发明的第十三方式，提供一种对机器人手臂的动作进行控制而进行基于上 述机器人手臂的作业的控制机器人手臂的集成电子电路，其特征在于，通过动作信息取得部取得作为与上述机器人手臂的上述动作有关的信息的动作 fn息；通过把持位置检测部检测出人把持上述机器人手臂时上述人对上述机器人手臂 的把持位置；通过特性信息取得部取得下述特性信息，上述特性信息具有上述人在由上述把 持位置检测部检测出的上述把持位置进行把持时有无检测出力所涉及的信息、和上述人在 上述把持位置进行把持并对上述机器人手臂进行操作时有无来自接触面的阻力的影响所 涉及的信息；通过控制方法切换部，对应于由上述把持位置检测部检测出的上述把持位置、和 由上述特性信息取得部取得的上述特性信息来对上述机器人手臂的控制方法进行切换；在基于由上述动作信息取得部取得的上述动作信息的上述机器人手臂的上述动 作中，对应于上述把持位置和上述特性信息并通过上述控制方法切换部对控制方法进行了 切换之后，对应于上述人的操作，通过动作矫正部对由上述动作信息取得部取得的上述动 作信息的力所涉及的信息进行矫正；根据通过上述动作矫正部矫正后的上述动作信息，对上述机器人手臂的上述动作 进行控制。以下，使用附图详细说明本发明的实施方式。(第一实施方式)首先，对本发明的第一实施方式中的具备机器人手臂的控制装置的机器人系统1 的构成进行说明。图1及图2是表示本发明的第一实施方式中的具备机器人手臂5及其控 制装置70的机器人系统1的简图。如图1所示，机器人系统1的机器人手臂5，例如设置在家庭内的厨房或桌子等作 业台7的壁面7a，机器人手臂5的基端fe被在壁面7a固定的导轨8以可以移动的方式支 承，通过人4施加的力，可以使机器人手臂5在导轨8上沿着横向方向(例如水平方向)移动。机器人系统1在家庭内由机器人手臂5和人4协作而进行的作业、例如使用机器 人手臂5擦去厨房的污渍91的作业、或使用机器人手臂5搅拌锅底的作业等。作为一例， 将进行擦拭清洁作业的基于机器人系统1的作业的操作步骤的一例示于图1。首先，人4直接把持机器人手臂5，由此人4向机器人手臂5施加力。此外，通过由 人4向机器人手臂5施加的力，使机器人手臂5沿着导轨8移动，由此将机器人手臂5引导 至IH烹调电炉或燃气炉等烹调装置6的附近。接着，人4向机器人手臂5的前端的手部30，安装用于擦拭清洁作业的海绵46。接着，人4对在烹调装置6的侧面等配置的、机器人系统1的操纵盘13的按钮13a进行按压等，人4通过使用数据输入IF26，向机器人手臂5输入动作开始指令时，机器人手 臂5进行工作，使预先选择的作业(在这里为擦拭清洁作业)开始。机器人手臂5通过用手部30把持的清洁用具46实施烹调装置6的擦拭清洁时， 在与实施擦拭清洁的场所不同的场所，且人4发现污渍严重的部分91a，用人4的手如直 接把持机器人手臂5，向机器人手臂5施加力而使机器人手臂5移动至该部分91a(在图四 的情况下为箭头(1)的方向)。此外，进而在污渍严重的部分91a，在想要矫正的方向(在 图四的情况下为箭头O)的方向)上用人4的手如向机器人手臂5施加力，由此输入用 于对机器人手臂5的动作进行矫正的矫正指令，将机器人手臂5的动作矫正成强力实施擦 拭清洁作业(参照图四)。导轨8配置于作业台7的壁面7a，但在没有壁面的岛式厨房的情况下，可以设置在 顶棚面或岛式厨房的顶板侧面等适于作业的场所。进而，操纵盘13固定在烹调装置6的侧面，但也可以用能远程操作的遥控来代替 操纵盘13。图2是表示构成机器人系统1的、作为控制对象的机器人手臂5、和机器人手臂5 的控制装置70的详细构成的图。机器人手臂5的控制装置70，如图2所示具备把持位置 检测部23、生成机器人手臂5的动作的动作生成装置12、控制装置本体部11和周边装置 14。-机器人手臂-就该第一实施方式的机器人手臂5而言，作为一例，为由6自由度的多联杆机械手 构成的多关节机器人手臂。机器人手臂5具备手部30、在前端3 具有安装有手部30的 手腕部31的前臂联杆32、前端33a以能旋转的方式与前臂联杆32的基端32b连结的上臂 联杆33、和以能旋转的方式连结支承上臂联杆33的基端33b的台架部34。台架部34与能 移动的导轨8连结，但可以被固定在恒定位置。手腕部31具有第四关节部38、第五关节部 39、第六关节部40三个旋转轴，可以使手部30相对于前臂联杆32的相对姿势(朝向)发 生变化。即，在图2中，第四关节部38可以使手部30相对于手腕部31绕横轴(Ψ)的相对 姿势发生变化。第五关节部39可以使手部30相对于手腕部31绕与第四关节部38的横轴 正交的纵轴(Φ)的相对姿势发生变化。第六关节部40可以使手部30相对于手腕部31绕 与第四关节部38的横轴(V)及第五关节部39的纵轴(Φ)分别正交的横轴(θ )的相对 姿势发生变化。前臂联杆32的另一端，可以相对于上臂联杆33的前端，绕第三关节部37、 即绕与第四关节部38的横轴平行的横轴旋转。上臂联杆33的另一端可以相对于台架部34 绕第二关节部36、即绕与第四关节部38的横轴平行的横轴旋转。进而，台架部34的上侧可 动部34a，可以相对于台架部34的下侧固定部34b，绕第一关节部35、即绕与第五关节部39 的纵轴平行的纵轴旋转。其结果，机器人手臂5可以绕总计6个轴旋转而构成上述6自由度的多联杆机械手。在构成各轴的旋转部分的各关节部，具备电机43之类的旋转驱动装置、和检测电 机43的旋转轴的旋转相位角(即关节角)的编码器44。该第一实施方式的电机43配设在 机器人手臂5的各关节部的内部。电机43被在构成各关节部的两个联杆构件中的一方的 联杆构件上具备的后述电机驱动器25进行驱动控制。在各关节部的一个联杆构件的关节部上具备的电机43的旋转轴，与另一个联杆构件连结，使上述旋转轴正反旋转，由此可以 使另一个联杆构件相对于上述一个联杆构件绕各轴旋转。41是相对于台架部34的下侧固定部34b而相对位置关系被固定的绝对坐标系， 42是相对于手部30而相对位置关系被固定的手指坐标系。将从绝对坐标系41看到的手指 坐标系42的原点位置Oe (X，y，ζ)定义为机器人手臂5的手指位置(手部30的位置)，将 从绝对坐标系41看到的手指坐标系42的姿势用滚动角(roll)、俯仰角(pitch)和偏航角 (yaw)来表现(Φ，θ，ψ)并定义为机器人手臂5的手指姿势，将手指位置及姿势矢量定义为矢量 r=[x, y, ζ, φ, θ, ψ]τ ο在该第一实施方式中，考虑以绝对坐标系35的Z轴为旋转轴、使坐标系旋转角度φ 的坐标系(参照图4Α)，将此时的坐标轴定义为[X'，V，Ζ]。接着，使该坐标系以Y'为 旋转轴旋转角度θ (参照图4Β)，将此时的坐标轴定义为[X" ,Y'，Ζ"]。最后，使该坐标 系以X"为旋转轴旋转角度Ψ (参照图4C)，将此时的坐标系的姿势定义为滚动角φ、俯仰角 θ、偏航角Ψ，此时的姿势矢量成为(φ，θ，ψ)。在姿势(φ，θ，ψ)的坐标系使原点位 置平行于手指坐标系42的原点位置0e(x，y，z)移动得到的坐标系与手指坐标系42 —致的 情况下，手指坐标系的姿势矢量为(φ，θ，ψ)。在对机器人手臂5的手指位置及姿势进行控制的情况下，使手指位置及姿势矢量 r随动于由后述的目标轨道生成部55生成的手指位置及姿势目标矢量rd。力传感器等的力检测部53检测出从人4等向机器人手臂5施加的力。具体而言， 按照施加给力检测部53的3个方向(X，y，ζ方向)和姿势方向(φ，θ，ψ方向)的6轴 方向的不同对力进行检测。需要说明的是，作为力检测部53的1个构成例，如图27Α所示，在搭载有操作用的 力传感器53a和后述的力控制用的力传感器53b的情况下，作为力检测部53检测出施加给 各力传感器53a、53b的力。另外，作为力检测部53的其他构成例，如图27B所示，在各关节部搭载有转矩传感 器53c、53d、53e的情况下，由电机驱动器25的电流传感器测量的在对机器人手臂5的各关 节部进行驱动的电机43流过的电流值i = [ii; i2, i3，i4，i5, i6]T，借助输入输出IFM被取 入到力检测部53，作为力检测部53对力进行检测。另外，借助输入输出IFM取入由各编码 器44测量的关节角的当前值q，同时取入来自后述的近似逆运动学计算部57的关节角度误 差补偿输出ιι#。力检测部53作为观测器发挥功能，通过以上的电流值i、关节角的当前值 q和关节角度误差补偿输出U-算出因施加给机器人手臂5的外力而在各关节部发生的转 矩、T。此外，通过!U = Jv(q)_T、xt-W，0，mg]T换算成机器人手臂5的手指中的等效手指 外力Frart，将该等效手指外力Frait向阻抗计算部51输出。在这里，Jv(q)是满足下式的雅可 比矩阵。V =不过，ν= [vx, vy, νζ, ωχ，coy，ωζ]Τ，(νχ, Vy, νζ)是手指坐标系 42 的机器人手臂 5 的手指的平移速度，(ωχ，coy，ωζ)是手指坐标系42的机器人手臂5的手指的角速度。另 外，m是用手部30把持的把持物体的重量，g是重力加速度。把持物体的重量m的值可以 在保持该物体之前，由人4借助输入输出IFM输入到力检测部53。另外，通过机器人手臂195的手部30实际进行物体的把持，也可以根据此时的力检测部53的等效手指外力Fext的估 计结果算出把持物体的重量m的值。为了控制机器人手臂5的动作，动作生成装置12、控制装置主体部11和周边装置 14的各自动作得到执行，机器人手臂5的各关节部的由后述的编码器44输出的各关节角度 信息，通过输入输出IFM的计数器板而被控制装置主体部11取入，根据已取入的各关节角 度信息，由控制装置主体部11算出各关节部的旋转动作中的控制指令值。已算出的各控制 指令值通过输入输出IFM的D/A板被提供给用于对机器人手臂5的各关节部进行驱动控 制的电机驱动器25，按照从电机驱动器25发送的各控制指令值，机器人手臂5的各关节部 的电机43被驱动。另外，作为经电机驱动器25被驱动控制的手驱动装置的一例，进而在手 部30具备手驱动用的电机62和对手驱动用的电机62的旋转轴的旋转相位角进行检测的 编码器61，由编码器61检测的旋转角度信息，通过输入输出IFM的计数器板被控制装置主 体部11取入，以已取入的旋转角度信息为基础，通过控制装置主体部11的控制部22的手 控制部图示于图3)算出手部30的开闭动作的控制指令值。所算出的控制指令值通过 输入输出IFM的D/A板被提供给也进行手部30的开闭驱动的电机驱动器25，按照从电机 驱动器25发送的各控制指令值，对电机62的旋转进行驱动控制，使手驱动用的电机62的 旋转轴进行正反旋转，由此使手部30进行开闭。控制装置主体部11、动作生成装置12、周边装置14及把持位置检测部23，作为一 例，分别由普通的个人计算机构成。-把持位置检测部-23是把持位置检测部，在人4把持机器人手臂5时，检测出人4在把持机器人手臂 5的哪一部分(哪一位置)进行操作(检测出人4对机器人手臂5的把持位置)。具体而 言，通过相机等图像摄像装置19的图像数据，用把持位置检测部23进行在操作的人4的手 4a的图像辨识，用把持位置检测部23检测出该手如是把持机器人手臂5的前臂联杆32、 还是把持上臂联杆33、还是把持手部30进行操作。(动作生成装置12)动作生成装置12构成为具有作为动作信息取得部的一例发挥功能的动作信息数 据库17、作为特性信息取得部的一例发挥功能的力检测部特性数据库18、动作选择部27、 动作矫正部20、动作存储部15和控制方法切换部16。在动作矫正部20和控制参数管理部 21之间，进行机器人手臂5的手指位置及姿势的信息、由人4施加的力的信息、动作指令等 的输入输出。从控制参数管理部21将机器人手臂5的手指位置及姿势、由人4施加给机器 人手臂5的力的信息等向动作存储部15输出。需要说明的是，关于动作生成装置12中的 各控制模式((i)位置控制模式、(ii)阻抗控制模式、(iii)力控制模式)的详细内容，用控 制装置主体部11的控制参数管理部21如后所述。-动作信息数据库_动作信息数据库17在其于动作指令部27之间进行动作信息的输入输出，同时在 其于动作矫正部20之间进行动作信息的输入输出，由动作存储部15输入各种动作信息并 存储。接着，对动作信息数据库17的详细内容进行说明。动作信息数据库17，例如通过动作存储部15来存储图5所示的机器人手臂5的动作涉及的信息(动作信息)。作为动作信息的具体数据例，如以下所示。(1)对作业进行识别的作业ID编号(参照图5的“作业ID”栏)。(2)对作业中的各动作进行识别的动作ID编号(参照图5的“动作ID”栏)。(3)动作中的机器人手臂5的手指位置及姿势涉及的信息(参照图5的“位置姿 势”栏)。(4)机器人手臂5在进行作业时对成为对象的物体施加的力所涉及的信息(参照 图5的“力”栏)。(5)示出机器人手臂5的手指位置、姿势、及力的参数当中的任意信息是否有效的 标志所涉及的信息(参照图5的“标志”栏)。(6)表示手部30是否在开闭的手部开闭状态的信息(参照图5的“手部”栏)。(7)各动作作用的时间所涉及的信息(参照图5的“时间”栏)。(8)利用动作矫正部20对动作信息数据库17的动作信息进行矫正时应该矫正的 参数的种别所涉及的信息(参照图5的“矫正参数标志”栏)。(9)示出机器人手臂5的动作是在执行中的进程信息(参照图5的“进程信息” 栏)。在这里，作业ID是用于识别作业所涉及的信息的符号，动作ID是用于识别动作所 涉及的信息的符号。图5的动作信息数据库17的“位置姿势”即机器人手臂5的手指位置及姿势所涉 及的信息，表示上述的机器人手臂5的手指位置及姿势，从原点位置O6的坐标及姿势示为 (χ, y, ζ,φ, θ，ψ)。力所涉及的信息，表示在机器人手臂5进行作业时对成为对象的物体施加的力所 涉及的信息，将力的x、y、z、cp、θ、ψ方向的成分表示为(fx，fy, fz，f(p，f0，fv)。例如，在 fz = 5[N]的情况下，表示在ζ轴方向上施加5 [N]的力进行作业。具体而言，在对IH烹调 电炉6等的顶板进行擦拭清洁作业时，是在沿着顶板的表面的方向上施加力而擦拭等时使用。图5的动作信息数据库的“标志”所涉及的信息，是表示以各“动作ID”所示的动 作信息为基础的机器人手臂5的手指位置、姿势及力中的任意信息有效的值，具体由图6所 示的32位(bit)的数值表示。在图6中，就各自的位而言，将手指位置、姿势及力各自的 值有效的情况设为“1”，将手指位置、姿势及力各自的值无效的情况设为“0”。例如，就第0 位而言，将机器人手臂5的手指位置的χ坐标的值有效的情况设为“ 1 ”，将无效的情况设为 “0”。另外，就第1位而言，将机器人手臂5的手指位置的y坐标的值有效的情况设为“1”， 将无效的情况设为“0”。另外，就第2位而言，将机器人手臂5的手指位置的ζ坐标的值有 效的情况设为“ 1”，将无效的情况设为“0”。以后，依次地，就第3、4、5位而言，表示姿势的φ、 θ、Ψ的有效性(即，将有效的情况设为“1”，将无效的情况设为“0”)。进而，就第6位 第11位而言，表示力的各成分是有效还是无效(即，将有效的情况设为“1”，将无效的情况 设为“0”)。另外，标志所涉及的信息为了将来可以扩展准备多位(32位)，在该例中，不使 用第12位 第31位，所以事先放入“0”，但可以为仅能储存12位的变量。在图6中，第0 位 第1位、第3位 第5位、及第8位成为“ 1”，所以表示作为动作信息的手指位置及姿势 信息，x、y、9、θ、Ψ信息有效，作为力信息，仅fz有效。其结果，在动作信息当中，第2位、第6 7位、及第9 11位成为“0”，所以对于z、fx、fy、f<p、f 0、f ψ的值，无论存储什么样 的值都是无效的。图5的动作信息数据库17的手部30是否开闭的信息即“手部”所涉及的信息，作 为表示机器人手臂5的动作中的手部30的有无开闭的标志，在手部30打开的情况下记载 为“0”，在手部30闭合的情况下记载为“1”。图5的动作信息数据库17的“时间”所涉及的信息，是用于执行机器人手臂5的 各动作的时间，表示花费作为该“时间”所涉及的信息而存储的时间进行在该“动作ID”中 存储的动作。即，不是表示绝对时刻，而是表示自先前的动作起的相对时间。即，表示机器 人手臂5的手部30向“动作ID”所示的“位置及姿势”移动的时间或达到“动作ID”所示 的“力”的时间。图5的动作信息数据库17的“矫正参数标志”所涉及的信息，是表示后述的动作 矫正部20对哪一参数进行矫正的信息。具体用图7所示的32位的数值表示。在图7中， 就各自的位而言，将能对手指位置、姿势及力的各自的值进行矫正的情况设为“1”，将不能 对手指位置、姿势及力的各自的值进行矫正的情况设为“0”。例如，就第0位而言，将能对手 指位置的χ坐标的值进行矫正的情况设为“1”，将不能对手指位置的χ坐标的值进行矫正 的情况设为“0”。另外，就第一位而言，将能对手指位置的y坐标的值进行矫正的情况设为 “1”，将不能对手指位置的y坐标的值进行矫正的情况设为“0”。另外，就第二位而言，将能 对手指位置的ζ坐标的值进行矫正的情况设为“1”，将不能对手指位置的ζ坐标的值进行 矫正的情况设为“0”。以后，依次地第3、4、5位表示姿势的φ、θ、ψ的矫正可能性(即，将 能矫正的情况设为“1”，将不能矫正的情况设为“0”)。进而，就第6位 第11位而言，表 示力的各成分的矫正可能性(即，将能矫正的情况设为“ 1 ”，将不能矫正的情况设为“0”)。 另外，标志所涉及的信息为了将来可以扩展准备多位(32位)，在该例中，由于不使用第12 位 第31位，所以事先放入“ 0 ”，但可以为仅能储存12位的变量。图5的动作信息数据库17的“进程信息”所涉及的信息，为表示是否是当前执行 中的动作的信息，将为执行中的动作的情况存储设为“ 1 ”，将不是执行中的动作的情况存储 设为“0”。通过动作存储部15在动作信息数据库17中存储。具体而言，通过动作指令部 27使作业开始时，在其作业的各动作当中，关于当前动作(执行)中的动作，由动作存储部 15来存储“1”，关于当前未动作(执行)的动作，由动作存储部15来存储“0”。-动作指令部-人4通过数据输入ΙΜ6指定的“作业ID”的作业的动作开始的指令被输入到动作 指令部27。动作指令部27接受经指定的“作业ID”的作业的动作开始的指令，使经指定的 “作业ID”的作业的动作开始。具体而言，通过动作信息指令部27将“动作ID”的“进程信 息”设成“1”，通过动作存储部15在动作信息数据库17中存储。关于其他的“动作ID”的 “进程信息”，在动作指令部27设成“0”，通过动作存储部15在动作信息数据库17中存储。 由动作指令部27进行指令的作业ID的作业的全部动作，从“动作ID”的编号小的动作起按 顺序执行，直到执行至最后的动作时，返回到该“作业ID”的最前头的“动作ID”的动作，反 复执行一系列的动作。动作信息数据库17的机器人手臂5的手指的位置姿势和时间的信息，例如图8所 示，人4把持机器人手臂5，以后述的阻抗控制模式，使机器人手臂5移动，在每某恒定时间22(例如每0. 2msec)取得机器人手臂5的手指位置及姿势的信息，与时间一起通过动作存储 部15存储在动作信息数据库17中，由此作成。进而，动作信息数据库17的力的信息，利用 数据输入IM6输入想要施加的力的值而作成。需要说明的是，图8中，3是作为烹调器具的 一例的锅，9是用手部30把持用于对锅3进行搅拌的烹调用具的一例的勺子。-力检测部特性数据库_力检测部特性数据库18中存储有表示力检测部53 (图3中图示)的特性的信息 (特性信息)，图9A中示出一例。关于特性信息，作为一例，由人4对机器人手臂5的把持 位置涉及的信息(参照图9A的“把持位置ID”栏)、是否能在人4把持机器人手臂5的位置 检测出力所涉及的信息(参照图9A的“有无检测”栏)、和在检测力时是否有可能受到来自 接触面的阻力的影响所涉及的信息(参照图9A的“有无受阻力影响的可能性”栏)构成。图9A的“把持位置ID”涉及的信息，通过在力检测部特性数据库18中存储的图9B 的表格，示出人4在保持机器人手臂5的哪一部分的信息。各个“把持位置ID”涉及的信 息，由图9B所示的表格来决定。具体而言，在把持图2的上臂联杆33的情况(图观的操 作A)下，根据图9B，“上臂”的“把持位置ID”成为“1”。另外，在把持前臂联杆32把持的 情况(图观的操作B)下，根据图9B，“前臂”的“把持位置ID”成为“2”，这由控制方法切 换部16从力检测部特性数据库18检测出。同样地，在把持手腕部31的情况下，根据图9B， “手腕”的“把持位置ID”成为“3”。同样地，在把持手部30的情况(图28的操作C)下，根 据图9B，“手部”的“把持位置ID”成为“4”，这由控制方法切换部16从力检测部特性数据 库18检测出。图9A的“有无检测”涉及的信息，在人4把持各“把持位置ID”所示的把持位置， 人4在把持位置施加力的情况下，将可以由力检测部53检测的情况设为“1”，将不可由力检 测部53检测的情况设为“0”。图9A的“有无受阻力影响的可能性”涉及的信息，是在机器人手臂5进行规定作业 时例如机器人手臂5用手部30直接与接触面接触时或机器人手臂5借助用手部30把持的 物体等间接与接触面接触时，力检测部53是否有可能受到来自接触面的阻力的影响的信 息。具体而言，假定如图10所示机器人手臂5保持物体，例如把持作为擦拭清洁用具的一 例的海绵46，对IH烹调电炉或燃气炉等烹调装置6施加力而进行擦拭清洁。在正在进行该 擦拭清洁期间，当检测出人4把持机器人手臂5施加了力时的力的情况下，力检测部53受 到来自接触面的阻力的影响，无法用力检测部53正确检测出力时，受到阻力的影响，设为 “1”。相反，在力检测部53未受到来自接触面的阻力的影响，能准确检测出来自人4的力的 情况下，设为“0”。作为具体的例子，如图10所示的例子那样，当仅在手腕部31设置力检测部53，而 且用手部30把持海绵46进行擦拭清洁时，假定手部30通过海绵46与烹调装置6直接或 间接接触而从烹调装置6的顶板受到阻力的影响。此时，进而在用人4的手如把持手部30 或手腕部31的情况下，可以用力检测部53进行力检测。与此相对，在用人4的手如把持 手部30或手腕部31以外的部分的情况下，无法用力检测部53进行力检测。在这样的情况 下，力检测部特性数据库18为如图9A所示。即，所设置的力检测部53有可能受到阻力的 影响，所以图9A的“有无受阻力影响的可能性”所涉及的信息与把持位置无关，全部为“1”。 进而，力检测部53在用手部30或手腕部31把持的情况下可以进行力检测，所以，表示手腕部31的“把持位置ID”为“3”的情况和表示手部30的“把持位置ID”为“4”的情况的“有 无检测”，分别为“1”。同样地，在把持了上臂联杆33或前臂联杆32的情况下，无法直接检 测出由人4施加的力，表示上臂联杆33的“把持位置ID”为“1”的情况和表示前臂联杆32 的“把持位置ID”为“2”的情况的“有无检测”，分别为“0”。像图27A那样在前臂联杆32搭载有操作用的力传感器53a和力控制用的力传感 器5 时的力检测部特性数据库18，如图30A所示。像图27A那样在人4对前臂联杆32进 行操作的时，可以直接用图27A的操作用的力传感器53a检测出来自人4的力，所以“把持 位置ID”为“2”时(用图30B示出“前臂”的情况)的“有无检测”，成为“1”。进而，如果操 作用的力传感器53a即便与烹调装置6直接或间接接触也不会受到阻力的影响，“把持位置 ID”为“2”的“有无受阻力影响的可能性”，成为“0”。关于其以外的把持位置，与图10的例 子相同，所以省略说明。进而，在像图27B那样在机器人手臂5的各关节部搭载有转矩传感器53c、53d、53e 搭载的情况下，不管把持机器人手臂5的哪一部分进行操作，都可以检测出人4所施加的力 检测，所以如图31A及图31B所示，就全部的把持位置而言，“有无检测”为“1”。另外，在图 27B的转矩传感器53c、53d、5;3e是受到来自接触面的阻力的影响那样的传感器的情况下， 就全部的把持位置而言，“有无受阻力影响的可能性”为“1”。综上，准备力检测部特性数据库18并使其与力传感器等力检测部53的特性一致， 由此可以用后述的控制方法切换部16对控制方法进行切换。-动作矫正部-动作矫正部20通过动作信息数据库17的位置、姿势、力和时间的信息，在⑴位 置控制模式、(ii)阻抗控制模式、(iii)力控制模式、和将这些按方向不同组合起来的控制 模式当中的任一种模式下的机器人手臂5的动作中，借助动作指令部27，用动作矫正部20 从数据输入IM6接受开始动作矫正的指令。于是，动作矫正部20具有如下的功能，即通过 控制方法切换部16对控制方法进行了切换之后，根据动作矫正信息数据库18的动作矫正 信息，人4对机器人手臂5施加力，由此对动作信息数据库17的机器人手臂5的动作信息 进行矫正。需要说明的是，关于(i)、(ii)、(iii)各控制模式的详细内容，与控制参数管理 部21的动作一起在后面描述。以下，对动作矫正部20的功能进行说明。人4通过数据输入IM6从动作信息数据库17的作业中“作业ID”所涉及的作业 中选择想要使机器人手臂5执行的作业，将选择信息输入到动作指令部27而进行指定。关 于所指定的作业，动作指令部27对动作矫正部20进行作业选择的指示。动作矫正部20以 遵照标志对从动作信息数据库17中选择的“作业ID”的作业的动作信息(具体而言，位置 的信息、姿势的信息、时间的信息和力的信息)设定控制模式而进行动作的方式，向控制参 数管理部21发出指令。具体而言，在选择图5的“作业ID”为“1”的作业时，表示在“作业ID”为“1”且 “动作ID”为“1”的动作的情况下，“标志”的第0、1、3、4、5位为“1”，机器人手臂5的手指 位置的x、y、<P、θ、ψ有效。由此，关于x、y、cp、θ、Ψ，以位置控制模式使其动作，关于ζ 轴，“标志”的第8位为“1”，所以按照以力控制模式进行动作的方式，从动作矫正部20向控 制参数管理部21发出指令。
综上，如图16A所示，机器人手臂5开始对IH烹调电炉6等的顶板的擦拭清洁作 业。在对IH烹调电炉6等的顶板实施擦拭清洁动作时，由于人4发现在与IH烹调电 炉6等的顶板上的进行擦拭清洁动作的场所不同的场所有污渍，且想要使机器人手臂5进 行其他场所的擦拭清洁动作，所以，人4按照通过数据输入IM6使机器人手臂5向其他场 所移动的方式，通过数据输入IM6向动作指令部27输入矫正开始的命令。此时，动作指令 部27接受来自数据输入IM6的矫正开始的指令，向动作矫正部20输出矫正开始。动作矫正部20接受来自数据输入IM6的矫正开始的指令，按照动作信息数据库 17的矫正参数标志，按照设定控制模式进行动作的方式，向控制参数管理部21发出指令。 具体而言，图5的“作业ID”为“1”的作业表示动作中(进程信息为“1”的动作)的“动作 ID”的矫正参数标志在图5中仅第8位是“1”而其他是“0”，所以在机器人手臂5的动作当 中，仅能对ζ轴的力成分进行矫正。在对力成分进行矫正的情况下，按照可以用人4所施加 的力对该力成分进行矫正的方式，进行力混合阻抗控制模式的设定，将ζ轴方向的控制方 法的切换的指令从动作矫正部20向控制方法切换部16输出。在人4把持机器人手臂5时，用把持位置检测部23检测出人4把持机器人手臂5 的哪部分，将检测结果从把持位置检测部23向控制方法切换部16输入。于是，用控制方法 切换部16对应于把持位置对控制方法进行切换，为了用该控制方法进行动作，控制方法切 换部16向控制参数管理部21发出指令。如图16B所示，人4为了施加强力对污渍91的附近进行清洁，人4把持机器人手臂 5，朝向有污渍的部分91a，人4向机器人手臂5施加力。所施加的力的信息由控制部22的 力检测部53检测出，借助控制参数管理部21向动作矫正部20输入。通过动作矫正部20， 将当前动作中的“作业ID”的信息和“动作ID”的动作信息当中以力控制进行动作的ζ轴 的力成分的值修正成所输入的力成分的值而进行矫正。通过动作矫正部20，以人4向机器人手臂5施加的力，对机器人手臂5的动作进行 矫正，增强机器人手臂5擦拭IH烹调电炉6的力而进行擦拭清洁作业。综上，关于动作矫正部20，以利用动作信息数据库17的动作信息在动作的状态， 人4向机器人手臂5施加力，由此能对动作信息进行矫正。进而，通过控制方法切换部16， 人4把持机器人手臂5的任意部分，都可以准确检测出人4所施加的力。-控制方法切换部-控制方法切换部16在以下述任一模式动作过程中接受来自动作矫正部20的指令 时，根据由把持位置检测部23检测出的把持位置和在力检测部特性数据库18中存储的信 息，人4把持机器人手臂5，切换对力的参数进行矫正时的控制方法。需要说明的是，在本发 明中，作为一例，用控制方法切换部16判断是否对控制方法进行切换时，切换成用切换前 (判断进行切换之前)的控制方法对机器人手臂5的动作进行控制的控制方法(其结果，未 变更控制方法)时，也称为“切换成控制方法”。所述模式为(i)位置控制模式、(ii)阻抗控制模式、(iii)力控制模式、和(iv)按方向的不同将它们组合后的控制模式。
例如，在像图10那样在手腕部31配置了作为力检测部53的一例的力传感器配置 的情况下，在机器人手臂5正以(iii)的力控制模式进行动作期间，关于接受到要以作为 (iv)的控制模式的一例的力混合阻抗控制模式进行动作的指令时的控制方法的切换，如图 11的流程图所示。首先，控制方法切换部16从动作矫正部20接受到要以(iv)的力混合阻抗控制模 式进行控制的指令时，控制方法切换部16通过把持位置检测部23检测出机器人手臂5中 人4的把持位置，将检测出的结果的信息向控制方法切换部16输入(步骤Si)。接着，使用力检测部特性数据库18，通过控制方法切换部16检测出在由把持位置 检测部23检测出的把持位置力检测部53有无受到阻力所涉及的特性(步骤S》。例如， 在人4把持前臂联杆32的情况下，图9B的力检测部特性数据库18的表示“前臂”的“把持 位置ID”为“2”，所以根据图9A，控制方法切换部16检测出“把持位置ID”为“2”时的“有 无受阻力影响的可能性”是“1”。同样地，在人4把持手部30的情况下，图9B的表示[手 部]的“把持位置ID”为“4”，所以由控制方法切换部16检测出图9A的“把持位置ID”为 “4”时的“有无受阻力影响的可能性”是“1”。在这些情况下，“有无受阻力影响的可能性” 是“1”(有阻力的影响)，在步骤S2中为^s，移入步骤S3。如果“有无受阻力影响的可能 性”是“0” (未受到阻力影响)，步骤S2中为No，移入步骤S4。接着，在步骤S3及步骤S4中，使用力检测部特性数据库18，通过控制方法切换部 16分别检测出在由把持位置检测部23检测出的把持位置力检测部53有无检测出所涉及 的特性(步骤S3、步骤S4)。在该步骤S3及步骤S4中，如果是“有无检测”为“1”的情况 (可以用力检测部53检测的情况)，在步骤S3及步骤S4中，分别为^s，移入步骤S5或S7。 如果是“有无检测”为“0”的情况(可以用力检测部53检测的情况)，在步骤S3及步骤S4 中，分别为No，移入步骤S6或S8。例如，在步骤S3及步骤S4中，在人4把持前臂联杆32 的情况下，图9B的力检测部特性数据库18的“前臂”的“把持位置ID”为“2”，所以由控制 方法切换部16检测出图9A的“把持位置ID”为“2”时的“有无检测”是“0” (即，检测出 在前臂不能用力检测部53检测出)。同样地，在人4把持手部30的情况下，由控制方法切 换部16检测出图9B的[手部]的“把持位置ID”为“4”，图9A的“把持位置ID”为“4”时 的“有无检测”是“1” (即，检测出在手部30可以用力检测部53检测)。在步骤S5中，通过控制方法切换部16切换成后述的高刚性位置控制模式(机器 人手臂5无法用人4的力移动的控制方法)。即，对于在步骤S2中“有无受阻力影响的可 能性”为“1” (即，受到阻力影响的情况)且在步骤S3中“有无检测”为“1”的情况(例如， 把持手部30并受到阻力影响、同时可以用力检测部53检测的情况)，在步骤S5中，在机器 人手臂5未直接或间接接触接触面的位置，通过控制方法切换部16切换成后述的高刚性位 置控制模式(机器人手臂5无法用人4的力移动的控制方法)。需要说明的是，以图21A为 基础如后所述，取得在接触面进行擦拭清洁等作业的机器人手臂5的当前的手指位置，从 该手指位置设定距离接触面为高度h的位置，由此可以设定不与接触面直接或间接接触的 状态。另外，在不是“未与接触面接触的位置”的位置的情况下，在人把持机器人手臂5的 时间点，执行切换动作直至“未与接触面接触的位置”。如此，通过使机器人手臂5不与接触面直接或间接接触，消除来自接触面的阻力 的影响，进而使其为高刚性位置控制模式，机器人手臂5容易移动，由此可以防止与接触面26直接或间接接触。另一方面，在步骤S6中，通过控制方法切换部16切换成机器人手臂5能通过人4 的力进行移动的控制方法即低刚性位置控制模式。即，当在步骤S2中“有无受阻力影响的 可能性”是“ 1”且在步骤S3中“有无检测”是“0”时(例如，把持前臂联杆32并受到阻力 的影响，同时不能用力检测部53进行检测的情况)，在步骤S6中，切换成机器人手臂5能通 过人4的力进行移动的控制方法即低刚性位置控制模式。人4将借助机器人手臂5施加给 接触面的力施加给机器人手臂5，人4把持机器人手臂5在接近接触面的方向上按压机器 人手臂5。由于是低刚性位置控制模式，所以机器人手臂5能在人4所施加的力的作用下 容易地移动，可以使机器人手臂5与接触面直接或间接接触。由于“有无检测”为“0”，所以 无法用力检测部53直接检测人4向机器人手臂5施加的力，但由于来自机器人手臂5的接 触面的阻力与人4所施加的力相等，所以通过用力检测部53检测出来自接触面的阻力，可 以用力检测部53检测出人4所施加的力。需要说明的是，在通过接触面的摩擦的影响等， 人4施加给机器人手臂5的力微小的情况下，在人4未对是施加给机器人手臂5的力还是 因摩擦的影响所致的错误检测加以区别的情况下，由力检测部53检测出的力仅在为某阈 值以上(例如0.5(N))的情况下可以有效。进而，在步骤S7中，不进行利用控制方法切换部16的控制方法的切换。S卩，当在 步骤S2中“有无受阻力影响的可能性”为“0”且在步骤S4中“有无检测”为“1”时(像图 27A那样配置力传感器53a、5;3b并把持了前臂联杆32的情况参照图30A)，不进行控制方 法的切换。即，即便机器人手臂5以人4所施加的力进行了移动，没有来自接触面的阻力的 影响，进而，“有无检测”为“ 1 ”，所以可以用力检测部53直接检测出人4所施加的力，设成 以切换成(iv)的力混合阻抗控制模式之前的力控制模式进行控制(换言之，设成以进行S2 及S4的切换判断之前(在判断切换之前)的控制模式进行控制，或设成切换成力控制模 式)。需要说明的是，在这里，未通过控制方法切换部16进行控制方法的切换，但即便切换 成位置控制模式，也可以准确地进行力的检测，因此可以通过控制方法切换部16切换成位 置控制模式，来代替不进行控制方法的切换。另外，在步骤S8中，由于不能检测出来自接触面的阻力，无法检测出人4施加的 力，移入步骤S9。在步骤S9中，会对人4示出警告等，将无法检测的情况通知给人4。艮口， 当在步骤S2中“有无受阻力影响的可能性”为“0”且在步骤S4中“有无检测”为“0”时， 不能检测出来自接触面的阻力，所以在步骤8中，通过控制方法切换部16判断为无法检测 出人4所施加的力。因此，在步骤S9中，会对人4示出警告等，通过控制方法切换部16将 无法检测的情况通知给人4。-动作存储部-动作存储部15将由动作矫正部20矫正后的动作信息存储在动作信息数据库17 中。进而，从控制参数管理部21向动作存储部15中输入机器人手臂5的手指位置(手部 30的位置)及姿势和人4向机器人手臂5施加的力的信息，在动作存储部15中存储。(控制装置主体部11)控制装置主体部11具有控制参数管理部21和控制部22。在控制部22和控制参 数管理部21之间进行机器人手臂5的手指位置或力的信息等的输入输出。-控制参数管理部-
接着，对控制参数管理部21进行详细说明。控制参数管理部21，根据动作矫正部20或控制方法切换部16的指示，在机器人手 臂5的位置控制模式、阻抗控制模式、混合阻抗控制模式、(iv)的力混合阻抗控制模式、高 刚性位置控制模式、和低刚性位置控制模式6个模式之间进行切换控制模式的设定。另外， 控制参数管理部21对阻抗控制模式时及力混合阻抗控制模式时的机械阻抗设定值进行设 定。另外，控制参数管理部21，对由后述的阻抗计算部51输出的手指位置及姿势目标矫正 输出rdA的设定、和向目标轨道生成部55的动作信息进行设定。控制参数管理部21，根据 动作矫正部20或控制方法切换部16的指示，向控制部22发出指令，以便机器人手臂5按 照所设定的控制模式进行动作，在控制部22的控制下使机器人手臂5动作。进而，控制参 数管理部21从控制部22将机器人手臂5的手指位置或力的信息等通知给动作矫正部20。(i)位置控制模式位置控制模式是机器人手臂5根据后述的目标轨道生成部55的手指位置和姿势 目标矢量指令进行工作的模式，是按照即便人4向机器人手臂5施加力而机器人手臂5也 不会移动的方式对机器人手臂5的动作进行控制的控制方法的模式。具体而言，在搅拌作 业或擦拭清洁作业等作业时与机器人手臂5的移动相伴随而动作的模式为位置控制模式。(ii)阻抗控制模式阻抗控制模式是根据力检测部53检测的从人4等施加给机器人手臂5的力进行 控制使机器人手臂5工作的控制方法的模式。例如，如图8所示，人4直接握持机器人手臂 5，在将机器人手臂5引导至作业场所(图8中为锅3的位置)的情况下，进行动作的模式 是阻抗控制模式。(iii)力控制模式就力控制模式而言，是以从动作矫正部20向控制参数管理部21设定的力边用机 器人手臂5按压对象物边进行动作的方式对机器人手臂5的动作进行控制的控制方法的控 制模式。例如，在像图13那样对IH烹调电炉6等的顶板进行擦拭清洁作业时，对顶板的表 面施加力进行擦拭这样的擦拭清洁作业的情况，或像图14那样对锅3的底部施加力进行 擦拭这样的搅拌作业的情况等时，在施加力进行控制的方向上使用的控制模式是力控制模 式。(iv)混合阻抗控制模式就混合阻抗控制模式而言，在机器人手臂5以位置控制模式进行动作时，施加给 机器人手臂5的力被力检测部53检测出，且对应于由力检测部53检测出的力控制机器人 手臂5使机器人手臂5动作的控制方法的模式。具体而言，机器人手臂5在如图12A所示 机器人手臂5以位置控制模式进行搅拌作业时，在人4想要对机器人手臂5的动作进行矫 正以便对锅3中的底侧部分进行搅拌的情况下，控制参数管理部21向控制部22输出切换 成混合阻抗控制模式的指令。其结果，如图12B所示，在人4把持机器人手臂5的同时，通 过混合阻抗控制模式向下方施加力(参照图12B中向下的箭头)，在以位置控制模式在水平 方向上进行搅拌的同时，如图12C的向下的箭头及下侧的旋转方向的箭头所示，可以成为 垂直方向即可以矫正成对锅底进行搅拌的动作。这样的控制方法是混合阻抗控制模式。(ν)力混合阻抗控制模式关于力混合阻抗控制模式，是在机器人手臂5以力控制模式进行动作时，按照使28机器人手臂5对应于从人4施加给机器人手臂5的力进行工作的方式，对机器人手臂5的 动作进行控制的控制方法的模式。具体而言，是在像图16A那样对IH烹调电炉6等的顶板 进行擦拭清洁作业时，图16B那样人4发现污渍严重的部分91a，把持机器人手臂5使机器 人手臂5移动至污渍严重的部分91a，在对机器人手臂5向顶板施加的力进行矫正时使用 的模式。需要说明的是，关于力混合阻抗控制模式的具体的控制模式，通过控制方法切换部 16切换的模式是力混合阻抗控制模式。以上的控制模式，可以按照6轴的不同方向分别设定。例如，图16A的擦拭清洁作业，按照6轴的不同方向，通过控制方法切换部16切 换混合阻抗控制模式、阻抗控制模式、或位置控制模式，进而是以使通过控制方法切换部16 指定的力发挥作用而进行动作的力控制模式进行动作的控制模式。需要说明的是，无法在 设定了力控制模式的方向上设定阻抗控制模式(力控制模式和阻抗控制模式是排他的关 系)。例如，在像图16A那样对IH烹调电炉6等的顶板实施擦拭清洁作业时，边平行于 清洁面以圆状动作，边向清洁面施加垂直向下的指定的力，在进行擦拭清洁的情况下，具体 而言，分别对(x，y，z，9，θ , ψ)的6轴设定以下的控制模式。SP，(x，y)成分为混合阻抗 控制模式，(φ，θ，ψ)成分为阻抗控制模式，ζ轴成分为力控制模式。在进行ζ轴成分的 力的矫正的情况下，切换成力混合阻抗控制模式。如此与清洁面平行的方向为混合阻抗控制模式，在正以位置控制模式进行动作期 间，可以使机器人手臂5对应于从人4等施加给机器人手臂5的力进行移动。进而，通过使 (φ，θ，ψ)成分为阻抗控制模式，可以对应于在停止的状态下从人4等向机器人手臂5施 加的力，变更机器人手臂5的姿势。另外，通过将ζ轴成分设成力控制模式，可以边以所指 定的力进行按压边动作。进而，通过设为力混合阻抗控制模式，可以对机器人手臂5的动作 进行矫正以便用人4所施加的力进行擦拭清洁。需要说明的是，在(x，y，z，Cp，θ , ψ)6轴 当中，ζ轴成分以力控制模式进行动作，其他的轴以位置控制模式进行动作。在该情况下， 即便碰撞等出其不意的力作用于机器人手臂5，也不会弄错位置控制成分进行移动。高刚性位置控制模式是使机器人手臂5的动作中的位置控制模式进而为高刚性 的控制模式。具体而言，通过增大后述的位置误差补偿部56的增益而得以实现，即便人4施 加力，也无法容易地移动机器人手臂5。为此，在不与接触面直接或间接接触的状态下，切换 成高刚性位置控制模式，由此不会受到来自接触面的阻力的影响，所以可以准确检测出人4 施加的力。进而，取得在接触面进行擦拭清洁等作业的机器人手臂5的当前的手指位置，从 该手指位置设定距离接触面为高度h的位置，由此可以设定不与接触面直接或间接接触的 状态(图21A中示出)。低刚性位置控制模式是使机器人手臂5的动作中的位置控制模式进而为低刚性 的控制模式。具体而言，通过减小后述的位置误差补偿部56的增益而得以实现，在人4施 加力的情况下，可以使机器人手臂5容易地移动。此外，当在人4所把持的位置无法用力检 测部53对力进行检测时，人4使机器人手臂5移动直至与接触面直接或间接接触(碰撞接 触面)并在接触位置停止，通过力检测部53检测出来自该接触面的阻力，由此可以准确地 检测出人4所施加的力。这些控制模式在机器人手臂5动作时，按照机器人手臂5的方向及姿势的不同分别设定合适的控制模式使其动作。进而，人4在机器人手臂5以混合阻抗控制模式或阻抗控制模式进行动作的过程 中，对应于要矫正的参数，变更机械阻抗参数或由阻抗计算部51输出的手指位置及姿势目 标矫正输出的设定。作为机械阻抗设定值的设定参数，有惯性M、粘滞性D和刚性K。机械阻抗设定值 的各参数的设定使用矫正值，根据以下的评价式进行。M = KMX (矫正值)· · · ·式(3)D = KDX (矫正值)· · · ·式(4)K = KKX (矫正值)· · · ·式(5)上述式(3) 式(5)中的KM、KD、KK分别是增益，分别为某常数值。控制参数管理部21向控制部22输出根据上述式(；3) 式( 计算出的机械阻抗 参数的惯性M、粘滞性D和刚性K。通过上述式(3) 式(5)，例如在针对如图12B那样人4使用由机器人手臂5的手 部30把持的勺子9对锅3中的上侧部分进行搅拌的动作，想要将机器人手臂5的动作矫正 成对锅3中的底侧部分进行搅拌的动作时，如果机器人手臂5的ζ轴以外的位置成分及姿 势成分简单运动，则机器人手臂5的动作的矫正作业变得难以进行。因此，通过控制参数管 理部21，仅对机器人手臂5的ζ轴以外的位置成分及姿势成分将上述的矫正值设定得较高 (具体而言，例如上述的矫正值的约10倍)，由此设成机器人手臂5的粘滞性D及刚性K增 大，机器人手臂5的运动产生抵抗感或生硬感，机器人手臂5变得难以运动。或者，作为其他方法，有使从阻抗计算部51输出的手指位置及姿势目标矫正输出 rd.的各成分中ζ轴以外的值全部为0的方法。由此，ζ轴以外无法通过人4的力进行移动， 所以可以防止误操作。进而，如上所述，有必要从控制参数管理部21向动作选择部27、动作存储部15和 动作矫正部20，通知机器人手臂5的手指位置及姿势、和人4施加的力的信息。为此，在控 制参数管理部21从控制部22接受机器人手臂5的手指位置及力的信息时，控制参数管理 部21向动作存储部15和动作矫正部20进行这些信息的通知。另外，将从动作矫正部20 向控制参数管理部21输入的、位置及姿势和时间等动作信息，从控制参数管理部21通知给 控制部22。-控制部-接着，利用图3对控制部22进行详细说明。控制部22具有目标轨道生成部55、手 控制部M、力检测部53、阻抗计算部51、位置控制系59 (具有位置误差补偿部56、近似逆运 动学计算部57和正运动学计算部58。)和位置误差计算部80。力检测部53在图3作为控 制部22的一部分示出，可以为与控制部22不同的构成。从机器人手臂5输出通过各自的关节轴的编码器44测量的关节角的当前值(关 节角度矢量)矢量q=[如％，如如％，(16]\通过输入输出IFM取入到控制部22。不过， qi,q2,q3>q4>q5>q6分别是第一关节部35、第二关节部36、第三关节部37、第四关节部38、第 五关节部39、第六关节部40的关节角度。关于目标轨道生成部55，按照以位置控制模式，或力控制模式，或按方向的不同以 位置控制模式或者力控制模式使机器人手臂5动作的方式，从由动作矫正部20生成且借助控制参数管理部21输入到目标轨道生成部55的动作信息，通过目标轨道生成部55生成成 为目标的手指位置及姿势目标矢量rd和施加给成为目标的手指(手部30)的力矢量fd。具体而言，从动作矫正部20借助控制参数管理部21将动作信息输入到目标轨道 生成部55时，用于实现成为目标的机器人手臂5的动作的手指位置及姿势目标矢量rd、施 加给成为目标的手指的力矢量fd、和表示在各不同方向上哪一参数有效的标志，从目标轨 道生成部55被输出到位置误差计算部80。成为目标的机器人手臂5的动作，对应于目的作 业，从动作矫正部20提供以各自的时间(t = 0、t =、、t = t2、…)计的各点的位置及姿 势(rdtl、rdl、rd2,…)和力(fd(l、fdl、fd2、…)，目标轨道生成部55使用多项式插值，对各点 间的轨道及力进行插值，生成手指位置及姿势目标矢量rd、和目标力矢量fd。在阻抗控制模式时，将切换成阻抗控制模式时的机器人手臂5的手指位置，作为 成为目标的手指位置及姿势目标矢量rd而输出。进而，通过动作信息数据库17的手部30 的开闭标志，向后述的手控制部M发出手部30的开闭指令。54是手控制部，通过从目标轨道生成部55输入的开闭标志，借助输入输出IFM向 机器人手臂5发出指令以使手部30开闭。53是力检测部，检测出通过人4等和机器人手臂5的接触而施加给机器人手臂5 的外力Frat。不过，在用手指把持重量为m的物体进行作业的情况下，预先从所检测的Frait 减去mg。在这里，g是重力加速度。把持物体的重量m的值可以在保持该物体之前，由人4 借助数据输入IF26输入到力检测部53。阻抗计算部51是发挥下述功能的部分，即在上述机器人手臂5实现将机器人手臂 5的机械阻抗的值控制成机械阻抗设定值的功能，在切换成位置控制模式时从控制参数管 理部21输出0。另一方面，在切换成阻抗控制模式或混合阻抗控制模式时，根据作为由控制参数 管理部21设定的阻抗参数的惯性M和粘滞性D和刚性K、关节角的当前值q、和由力检测部 53检测出的外力Frart，利用阻抗计算部51，按照以下的式(6)计算用于实现在上述机器人手 臂5将机器人手臂5的机械阻抗的值控制成机械阻抗设定值的手指位置及姿势目标矫正输 出rd,，将经计算求出的手指位置及姿势目标矫正输出向位置误差计算部80输出。进而，在通过控制参数管理部21切换成力控制模式时，当存在由“标志”指定的力 成分时，从作为由控制参数管理部21设定的阻抗参数的惯性M和粘滞性D和刚性K、关节角 的当前值q、由力检测部53检测出的外力Fext、和从目标轨道生成部55输出的fd，根据以下 的式(10)通过阻抗计算部51计算用于实现在上述机器人手臂5将机器人手臂5的机械阻 抗的值控制成机械阻抗设定值的手指位置及姿势目标矫正输出，将计算求出的手指位 置及姿势目标矫正输出向位置误差计算部80输出。手指位置及姿势目标矫正输出，通过位置误差计算部80与由目标轨道生成部 55输出的手指位置及姿势目标矢量rd相加，生成手指位置及姿势矫正目标矢量rdm。不过， 在混合阻抗控制模式时，在对应于矫正参数对机器人手臂5的动作进行约束的情况下，例 如，为了使机器人手臂5仅在ζ轴上运动，由阻抗计算部51将手指位置及姿势目标矫正输 出的ζ成分以外的成分设成0。rd￡,= {s2M^sD+KYxFext · · · 式(6)
其中，
权利要求
1.一种机器人手臂的控制装置，其对机器人手臂的动作进行控制而基于所述机器人手 臂进行作业，其特征在于，具备动作信息取得部，其取得与所述机器人手臂的所述动作有关的动作信息；把持位置检测部，其检测出人把持所述机器人手臂时所述人对所述机器人手臂的把持 位置；取得下述特性信息的特性信息取得部，所述特性信息具有所述人在由所述把持位置 检测部检测出的所述把持位置进行把持时有无检测出力所涉及的信息、和所述人在所述把 持位置进行把持并对所述机器人手臂进行操作时有无来自接触面的阻力的影响所涉及的 fn息；控制方法切换部，其对应于由所述把持位置检测部检测出的所述把持位置、和由所述 特性信息取得部取得的所述特性信息来对所述机器人手臂的控制方法进行切换；和动作矫正部，其在基于由所述动作信息取得部取得的所述动作信息所述机器人手臂进 行所述动作中，对应于所述把持位置和所述特性信息通过所述控制方法切换部对控制方法 进行了切换之后，对应于所述人的操作，对由所述动作信息取得部取得的所述动作信息的 力所涉及的信息进行矫正；所述机器人手臂的控制装置根据所述动作矫正部矫正后的所述动作信息，对所述机器 人手臂的所述动作进行控制。
2.如权利要求1所述的机器人手臂的控制装置，其特征在于，还具备对从外部施加给所述机器人手臂的力进行检测的力检测部，所述特性信息取得部，在由所述力检测部检测出从所述外部施加给所述机器人手臂的 力时，取得所述特性信息当中所述人把持时有无来自所述接触面的阻力的影响所涉及的信 息？所述动作矫正部，在通过所述动作信息所述机器人手臂进行所述动作中，利用所述控 制方法切换部对所述控制方法进行了切换之后，作为所述人的操作，对应于由所述力检测 部检测出的所述力，对所述动作信息的力所涉及的信息进行矫正。
3.如权利要求2所述的机器人手臂的控制装置，其特征在于，所述控制方法切换部切换成下述(I)、(II)、(III)的控制方法中任意一个控制方法(I)按照使所述机器人手臂通过所述人施加给所述机器人手臂的力进行移动的方式对 所述机器人手臂的所述动作进行控制的控制方法；(II)按照即便所述人对所述机器人手臂施加力而所述机器人手臂也不会移动的方式 对所述机器人手臂的所述动作进行控制的控制方法；(III)利用所述切换前的控制方法对所述机器人手臂的所述动作进行控制的控制方法；所述力检测部，在所述(I)的控制方法的情况下，以下述的任意方法对所述力进行检 测，即在所述机器人手臂正在移动期间检测出所述力，或在所述机器人手臂移动后，所述机 器人手臂直接或间接碰撞所述接触面而在所述机器人手臂已停止移动的状态下检测所述 力，在所述(II)的控制方法及所述(III)的控制方法的情况下，在所述人向所述机器人手 臂施加所述力的阶段对所述力进行检测。
4.如权利要求3所述的机器人手臂的控制装置，其特征在于，所述控制方法切换部，(I)在所述特性信息包含没有来自所述接触面的阻力的影响的信息的情况下且包含在 所述人的所述把持位置施加给所述机器人手臂的力在所述力检测部可以检测的范围内的 信息的情况下，切换成以所述切换前的控制方法对所述机器人手臂的所述动作进行控制、 或按照不以所述人施加给所述机器人手臂的力进行移动的方式对所述机器人手臂的所述 动作进行控制的控制方法；(II)在所述特性信息包含有来自所述接触面的阻力的影响的信息的情况下且包含在 所述人的所述把持位置施加给所述机器人手臂的力在所述力检测部可以检测的范围内的 信息的情况下，切换成按照即便所述人向所述机器人手臂施加力也不会所述机器人手臂 移动而与接触面直接或间接接触的方式对所述机器人手臂的所述动作进行控制的控制方 法；(III)在所述特性信息包含有来自所述接触面的阻力的影响的信息的情况下且包含所 述人的所述把持位置为所述力检测部可以检测的范围外的信息的情况下，切换成按照所述 机器人手臂通过所述人施加给所述机器人手臂的力进行移动的方式对所述机器人手臂的 所述动作进行控制的控制方法。
5.如权利要求3所述的机器人手臂的控制装置，其特征在于，在利用所述把持位置检测部检测出多个所述把持位置的情况下，对应于各个把持位置 和所述力检测部的特性，所述控制方法切换部依次对下述(I)、(II)、(III)的控制方法的任意一个控制方法进行切换，所述力检测部利用各个控 制方法对所述力进行检测(I)按照所述机器人手臂通过所述人施加的力进行移动的方式对所述机器人手臂的所 述动作进行控制的控制方法、(II)按照即便所述人对所述机器人手臂施加力而所述机器人手臂也不会移动的方式 对所述机器人手臂的所述动作进行控制的控制方法、(III)利用所述切换前的控制方法对所述机器人手臂的所述动作进行控制的控制方法；所述机器人手臂的控制装置还具备根据在各个所述把持位置通过所述力检测部检测 出的多个值而算出所述人施加给所述机器人手臂的力的值的力算出部，所述动作矫正部，根据由所述力算出部算出的力的值，对所述动作信息数据库的所述 动作信息进行矫正。
6.如权利要求5所述的机器人手臂的控制装置，其特征在于，所述力算出部通过下述(I)、(II)、(III)、(IV)的任意一种算出方法，算出所述人施加 给所述机器人手臂的力的值(I)将由所述力检测部检测出的多个值加和而算出的方法、(II)算出由所述力检测部检测出的所述多个值当中的最小值的方法、(III)算出由所述力检测部检测出的所述多个值当中的最大值的方法、(IV)使由所述力检测部检测出的所述多个值分别乘以加权系数再加和而算出的方法， 所述动作矫正部，根据由所述力算出部算出的值，对由所述动作信息取得部取得的所述动作信息的力所涉及的信息进行矫正。
7.如权利要求2或者3所述的机器人手臂的控制装置，其特征在于，具备多个机器人手臂，所述把持位置检测部检测出所述人是否在把持所述多个机器人手臂当中任意机器人手臂，在所述人把持所述多个机器人手臂当中的一方机器人手臂的情况下，由该一方机器人 手臂所具备的所述力检测部对所述力进行检测，进而，还具备从所述力检测部检测出的值算出对所述人未把持的另一方机器人手臂进 行矫正的值的力算出部，所述动作矫正部根据由所述力算出部算出的值对由所述动作信息取得部取得的所述 动作信息进行矫正。
8.如权利要求7所述的机器人手臂的控制装置，其特征在于，所述力算出部通过下述(I)、(II)、(III)、(IV)的任意一种算出方法，算出所述人施加 给所述机器人手臂的力的值(I)将由所述力检测部检测出的多个值加和而算出的方法、(II)算出由所述力检测部检测出的所述多个值当中的最小值的方法、(III)算出由所述力检测部检测出的所述多个值当中的最大值的方法、(IV)使由所述力检测部检测出的所述多个值分别乘以加权系数再加和而算出的方法， 所述动作矫正部，根据由所述力算出部算出的值，对由所述动作信息取得部取得的全部机器人手臂的所述动作信息进行矫正。
9.如权利要求3所述的机器人手臂的控制装置，其特征在于，所述控制方法切换部，在切换成按照即便所述人将力施加给所述机器人手臂而所述机 器人手臂也不会移动的方式对所述机器人手臂的所述动作进行控制的控制方法的情况下， 对切换前的控制方法和所述切换后的控制方法交替进行切换；所述力检测部在切换成所述切换后的控制方法时，对所述力进行检测。
10.一种机器人手臂的控制方法，其对机器人手臂的动作进行控制而基于所述机器人 手臂进行作业，其特征在于通过动作信息取得部取得与所述机器人手臂的所述动作有关的动作信息； 通过把持位置检测部检测出人把持所述机器人手臂时所述人对所述机器人手臂的把 持位置；通过特性信息取得部取得下述特性信息，所述特性信息具有所述人在由所述把持位 置检测部检测出的所述把持位置进行把持时有无检测出力所涉及的信息、和所述人在所述 把持位置进行把持并对所述机器人手臂进行操作时有无来自接触面的阻力的影响所涉及 的信息；通过控制方法切换部，对应于由所述把持位置检测部检测出的所述把持位置、和由所 述特性信息取得部取得的所述特性信息来对所述机器人手臂的控制方法进行切换；和在基于由所述动作信息取得部取得的所述动作信息所述机器人手臂进行所述动作中， 对应于所述把持位置和所述特性信息通过所述控制方法切换部对控制方法进行了切换之 后，对应于所述人的操作，通过动作矫正部对由所述动作信息取得部取得的所述动作信息 的力所涉及的信息进行矫正；所述机器人手臂的控制方法根据所述动作矫正部矫正后的所述动作信息，对所述机器 人手臂的所述动作进行控制。
11.一种机器人，其特征在于，具备所述机器人手臂、和对所述机器人手臂的所述动作进行控制的权利要求1 8中任意一项所述的机器人手 臂的控制装置。
12.—种对机器人手臂的动作进行控制而基于所述机器人手臂进行作业的机器人手臂 的控制程序，用于使计算机执行如下的步骤通过动作信息取得部取得与所述机器人手臂的所述动作有关的动作信息的步骤；通过把持位置检测部检测出人把持所述机器人手臂时所述人对所述机器人手臂的把 持位置的步骤；通过特性信息取得部取得下述特性信息的步骤，所述特性信息具有所述人在由所述 把持位置检测部检测出的所述把持位置进行把持时有无检测出力所涉及的信息、和所述人 在所述把持位置进行把持并对所述机器人手臂进行操作时有无来自接触面的阻力的影响 所涉及的信息；通过控制方法切换部，对应于由所述把持位置检测部检测出的所述把持位置、和由 所述特性信息取得部取得的所述特性信息来对所述机器人手臂的控制方法进行切换的步 骤；在基于由所述动作信息取得部取得的所述动作信息所述机器人手臂进行所述动作中， 对应于所述把持位置和所述特性信息通过所述控制方法切换部对所述控制方法进行了切 换之后，对应于所述人的操作，通过动作矫正部对由所述动作信息取得部取得的所述动作 信息的力所涉及的信息进行矫正的步骤；和根据通过所述动作矫正部矫正后的所述动作信息，对所述机器人手臂的所述动作进行 控制的步骤。
13.一种对机器人手臂的动作进行控制而基于所述机器人手臂进行作业的控制机器人 手臂的集成电子电路，其特征在于，通过动作信息取得部取得作为与所述机器人手臂的所述动作有关的信息的动作信息；通过把持位置检测部检测出人把持所述机器人手臂时所述人对所述机器人手臂的把持位置；通过特性信息取得部取得下述特性信息，所述特性信息具有所述人在由所述把持位 置检测部检测出的所述把持位置进行把持时有无检测出力所涉及的信息、和所述人在所述 把持位置进行把持并对所述机器人手臂进行操作时有无来自接触面的阻力的影响所涉及 的信息；通过控制方法切换部，对应于由所述把持位置检测部检测出的所述把持位置、和由所 述特性信息取得部取得的所述特性信息来对所述机器人手臂的控制方法进行切换；在基于由所述动作信息取得部取得的所述动作信息所述机器人手臂进行所述动作中， 对应于所述把持位置和所述特性信息通过所述控制方法切换部对控制方法进行了切换之 后，对应于所述人的操作，通过动作矫正部对由所述动作信息取得部取得的所述动作信息的力所涉及的信息进行矫正；根据通过所述动作矫正部矫正后的所述动作信息，对所述机器人手臂的所述动作进行 控制。
全文摘要
在机器人手臂(5)的动作中，根据包含人对机器人手臂(5)的把持位置、有无检测出力的信息及有无阻力影响的信息的特性信息，由控制方法切换部(16)对机器人手臂(5)的控制方法进行了切换之后，对应于人的操作，由动作矫正部(20)对动作信息的力所涉及的信息进行矫正。
文档编号G05B19/42GK102056715SQ20098012150
公开日2011年5月11日 申请日期2009年12月24日 优先权日2009年1月9日
发明者冈崎安直, 津坂优子 申请人:松下电器产业株式会社