专利名称：机器人、机器人的控制装置、控制方法以及控制程序的制作方法
技术领域：
本发明涉及在工场内、或家庭内、或护理现场等进行能力辅助等的作业支援的机器人手臂的机器人等的与人协作的机器人、机器人的控制装置、控制方法以及控制程序。
背景技术：
近年来，在工场等与人协调动作进行能力辅助等的作业支援的人协调型的机器人受到关注。这样的人协调型的机器人通过人的操作进行动作，所以即便没有高度的自律功能，也可以进行实用性的作业。另外，由于是在人的控制下进行动作，所以安全性高，将来不仅限于工场内，期待在家庭内的生活支援或护理方面也能应用。人协调型的机器人，主要通过使用阻抗控制而可以对应于人施加给机器人的力进行动作，其操作性由惯性、粘性和刚性的阻抗参数来决定。例如，在将粘性较低设定的情况下，机器人以较轻的力进行动作，所以容易移动，相反稳定性低，对于定位等精密的动作成为不适合的特性。另一方面，在将粘性较高设定的情况下，阻力增大而难以移动，相反，稳定性增高，对于定位等精密的动作成为合适特性。如此，在某一个固定的阻抗参数中，例如无法兼顾移动的容易性和定位的容易性。对于这样的课题，以往技术公开了通过对应于作业阶段使阻抗参数发生变化来获得合适的操作性的作业辅助装置(专利文献I)。另外，作为其他的以往技术，公开有如下的能力辅助装置:根据物体所在的区域划分、物体的位置、规定的标量场、或规定的矢量场来决定辅助力，对规定的矢量场进行动态变更(专利文献2)。以往技术文献
专利文献I日本专利第3504507号公報专利文献2日本特开2003-081599号公報
发明内容
发明所要解决的技术问题但是，在上述专利文献I的以往技术中，需要对作业阶段进行判断，在无法准确判断时，有可能不能设成合适的阻抗参数。另外，在作业内容改变时，需要重新找到判断规则，在各种作业中应用是不容易的。 另外，在上述专利文献2的以往技术中，公开有对矢量场进行动态变更，但具体而言，仅公开了判定是否通过收敛状态判定单元进行定位，在位势方面设定极小点，仅能在定位动作的操作性提高方面发挥效果。另外，仅仅是设定了极小点，难以实现进一步的操作性的提闻。本发明的目的在于，解决上述以往的控制装置的课题，提供一种通过简洁的算法稳定地设定成最佳的阻抗参数并可以使作业的操作性提高的机器人、机器人的控制装置、控制方法以及控制程序。
用于解决技术问题的技术手段为了实现上述目的，本发明如下构成。根据本发明的第一方式，提供一种机器人，其特征在于，具有:多关节机器人手臂；配设于上述多关节机器人手臂且获得外力的外力获得部；阻抗地图存储部，其将阻抗参数的基准分布作为阻抗地图加以存储，所述阻抗参数的基准分布是将伴随上述多关节机器人手臂的动作而移动的上述多关节机器人手臂的手尖的各个位置、与上述各个位置的包括惯性、粘性、以及刚性在内的阻抗参数建立对应；阻抗地图可变部，其对应于上述多关节机器人手臂的上述手尖的当前的位置的信息，相对于上述阻抗地图中上述阻抗参数的基准分布使在进行上述多关节机器人手臂的动作的上述手尖的位置之前或 之后的位置处的阻抗参数的分布发生变化；和阻抗控制部，其根据由上述外力获得部获得的外力以及通过上述阻抗地图可变部发生了变化的上述阻抗参数的分布，对上述多关节机器人手臂阻抗进行控制。根据本发明的第九方式，提供一种机器人的控制装置，其特征在于，具有:阻抗地图存储部，其将阻抗参数的基准分布作为阻抗地图加以存储，所述阻抗参数的基准分布将伴随多关节机器人手臂的动作而移动的上述多关节机器人手臂的手尖的各个位置、与上述各个位置的包括惯性、粘性、以及刚性在内的阻抗参数建立对应；阻抗地图可变部，其对应于上述多关节机器人手臂的上述手尖的当前的位置的信息，相对于上述阻抗地图中上述阻抗参数的基准分布，使在进行上述多关节机器人手臂的动作的上述手尖的位置之前或之后的位置处的阻抗参数的分布发生变化；和阻抗控制部，根据由配设于上述多关节机器人手臂的外力获得部获得的外力以及通过上述阻抗地图可变部发生了变化的上述阻抗参数的分布，对上述多关节机器人手臂阻抗进行控制。根据本发明的第十方式，提供一种机器人的控制方法，其特征在于，由在多关节机器人手臂配设的外力获得部获得外力，将阻抗参数的基准分布作为阻抗地图存储于阻抗地图存储部，所述阻抗参数的基准分布将伴随上述多关节机器人手臂的动作而移动的上述多关节机器人手臂的手尖的各个位置、与上述各个位置的包括惯性、粘性、以及刚性在内的阻抗参数建立对应，通过阻抗地图可变部，对应于上述多关节机器人手臂的上述手尖的当前的位置的信息，相对于上述阻抗地图的上述阻抗参数的基准分布，使在进行上述多关节机器人手臂的动作的位置之前或之后的位置的阻抗参数的分布发生变化，根据由上述外力获得部获得的外力以及通过上述阻抗地图可变部发生了变化的上述阻抗参数的分布，利用阻抗控制部对上述多关节机器人手臂进行阻抗控制。根据本发明的第十一方式，提供一种机器人的控制程序，其用于使计算机作为下述部分发挥功能:阻抗地图存储部，其将阻抗参数的基准分布作为阻抗地图加以存储，所述阻抗参数的基准分布将伴随多关节机器人手臂的动作而移动的上述多关节机器人手臂的手尖的各个位置、与上述各个位置的包括惯性、粘性、以及刚性在内的阻抗参数建立对应；阻抗地图可变部，其对应于上述多关节机器人手臂的上述手尖的当前的位置的信息，相对于上述阻抗地图中上述阻抗参数的基准分布，使在进行上述多关节机器人手臂的动作的上述手尖的位置之前或之后的位置处的阻抗参数的分布发生变化；和阻抗控制部，根据由配设于上述多关节机器人手臂的外力获得部获得的外力以及通过上述阻抗地图可变部发生了变化的上述阻抗参数的分布，对上述多关节机器人手臂阻抗进行控制。发明效果根据本发明的机器人、机器人的控制装置、控制方法以及控制程序，通过具有阻抗地图可变部，根据机器人手臂的手尖的当前的位置对阻抗地图进行更新，因此可以通过简洁的算法，稳定地设定成最佳的阻抗参数。
本发明的这些和其他的目的和特征，由有关附图的实施方式所相关的下面的记载加以明确。在该附图中，图1是表示本发明的第一实施方式的机器人的全体构成的图，图2是表示本发明的第一实施方式中机器人的阻抗控制单元的构成的框图，图3是对本发明的第一实施方式中利用机器人的与人的协调传送作业进行说明的图，图4是对本发明的第一实施方式中协调传送作业的详细过程进行说明的图，图5是对本发明的第一实施方式的阻抗地图进行说明的图，图6A是对本发明的第一实施方式中利用阻抗可变单元的粘性D的分布的更新方法进行说明的图，图6B是对本发明的第一实施方式中利用阻抗可变单元的粘性D的分布的更新方法进行说明的图，图7是表示本发明的第一实施方式中上述机器人的阻抗控制单元的全体动作步骤的流程图，图8是对本发明的第一实施方式中利用阻抗可变单元的粘性D的分布的其他更新方法进行说明的图，图9A是对本发明的第二实施方式的阻抗地图进行说明的图，图9B是对本发明的第二实施方式的阻抗地图进行说明的图，图9C是对本发明的第二实施方式的阻抗地图进行说明的图，图9D是对本发明的第二实施方式的阻抗地图进行说明的图，图1OA是对本发明的第三实施方式的阻抗地图进行说明的图，图1OB是对本发明的第三实施方式的阻抗地图进行说明的图，图11是对本发明的第一实施方式的阻抗参数的具体数值进行说明的图，图12A是对本发明的第一实施方式中机器人的手部的作业区域的y = Y1的X方向的粘性D的分布进行说明的图，图12B是对本发明的第一 实施方式中机器人的手部的作业区域的y = y2的X方向的粘性D的分布进行说明的图，图12C是对本发明的第一实施方式中机器人的手部的作业区域的y = y3的X方向的粘性D的分布进行说明的图，图12D是对本发明的第一实施方式中机器人的手部的作业区域的y = y4的X方向的粘性D的分布进行说明的图，图12E是对本发明的第一实施方式中机器人的手部的作业区域的y = y5的X方向的粘性D的分布进行说明的图，图12F是对本发明的第一实施方式中机器人的手部的作业区域的y = y6的X方向的粘性D的分布进行说明的图，图12G是对本发明的第一实施方式中机器人的手部的作业区域的y = y7的X方向的粘性D的分布进行说明的图，图13是对本发明的第一实施方式和第二实施方式的组合中利用阻抗可变单元的粘性D的分布的更新方法进行说明的图，图14A是对本发明的第四实施方式中利用阻抗可变单元的惯性M的分布的更新方法进行说明的图，图14B是对本发明的第四实施方式中利用阻抗可变单元的惯性M的分布的更新方法进行说明的图。
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。以下参照附图对本发明的实施方式进行详细说明之前，对本发明的各种实施方式进行说明。根据本发明的第一方式，提供一种机器人，其特征在于，具有:多关节机器人手臂；配设于上述多关节机器人手臂且获得外力的外力获得部；阻抗地图存储部，其将阻抗参数的基准分布作为阻抗地图加以存储，所述阻抗参数的基准分布将伴随上述多关节机器人手臂的动作而移动的上述多关节机器人手臂的手尖的各个位置、与上述各个位置的包括惯性、粘性、以及刚性的阻抗参数建立对应；阻抗地图可变部，其对应于上述多关节机器人手臂的上述手尖的当前的位置的信息，相对于上述阻抗地图中上述阻抗参数的基准分布，使在进行上述多关节机器人手臂的动作的上述手尖的位置之前或之后的位置处的阻抗参数的分布发生变化；和阻抗控制部，其根据由上述外力获得部获得的外力以及通过上述阻抗地图可变部发生了变化的上述阻抗参数的分布，对上述多关节机器人手臂阻抗进行控制。根据本发明的第二方式，在第一方式中记载的机器人的基础上，其还具有:对上述多关节机器人手臂的上述手尖的位置的信息进行微分而求出速度的速度获得部，上述阻抗地图可变部，对应于上述多关节机器人手臂的上述手尖的当前的位置的信息和由上述速度获得部获得的速度，相对于上述阻抗地图的阻抗参数的基准分布，使在进行上述多关节机器人手臂的动作的上述手尖的位置之前或之后的位置的阻抗参数的分布发生变化。根据本发明的第三方式，在第一方式中记载的机器人的基础上，上述阻抗地图可变部，使上述多关节机器人手臂的上述手尖通过的位置的上述阻抗参数的粘性，按照与上述多关节机器人手臂的上述手尖通过之前相比在上述手尖通过之后升高的方式使其发生变化。根据本发明的第四方式，在第三方式中记载的机器人的基础上，上述阻抗地图可变部，使上述多关节机器人手臂的上述手尖通过的位置的粘性在上述多关节机器人手臂的上述手尖通过上述位置之后升高之后，在上述多关节机器人手臂的上述手尖离开上述位置一定距离时，使上述位置的粘性低于上述升高的粘性的值。根据本发明的第五方式，在第一方式中记载的机器人的基础上，在上述阻抗地图存储部中存储的上述阻抗地图，具有:用于移动上述多关节机器人手臂的上述手尖的低粘性的第一区域、用于对上述多关节机器人手臂的上述手尖进行定位的、粘性比上述第一区域高的第二区域、和进而配置成包围上述第二区域的周边且粘性比上述第二区域高的第三区域，上述阻抗地图可变部，在上述多关节机器人手臂的上述手尖进入上述第二区域之后，按照上述第三区域所包围的上述第二区域的面积小于上述手尖进入上述第二区域之前的面积的方式发生变化。根据本发明的第六方式，在第五方式中记载的机器人的基础上，上述阻抗地图可变部，在上述多关节机器人手臂的上述手尖进入上述第二区域之后，使上述第二区域的粘性的值向低于上述手尖进入上述第二区域之前的粘性的值的方向变化。根据本发明的第七方式，在第一方式中记载的机器人的基础上，在上述阻抗地图存储部中存储的上述阻抗地图，具有:用于移动上述多关节机器人手臂的上述手尖的低粘性的第一区域、和用于对上述手尖进行定位的、粘性高于上述第一区域的粘性的第二区域，并且，在上述第二区域和上述第一区域之间设定用于对上述手尖进行定位的、粘性高于第一区域的粘性且为第二区域的粘性以下的第四区域，上述阻抗地图可变部，在上述手尖进入上述第四区域之后，按照使上述第四区域的粘性高于上述第二区域的粘性的方式变化。根据本发明的第八方式，在第七方式中记载的机器人的基础上，还具有:对上述多关节机器人手臂的上述手尖的位置的信息进行微分而求出速度的速度获得部，上述阻抗地图可变部，对应于上述多关节机器人手臂的上述手尖的当前的位置的信息、和上述多关节机器人手臂的上述手尖进入上述第四区域的速度且由上述速度获得部获得的速度，来设定上述第四区域的粘性的高度。根据本发明的第九方式，提供一种机器人的控制装置，其中，具有:阻抗地图存储部，其将阻抗参数的基准分布作为阻抗地图加以存储，所述阻抗参数的基准分布将伴随多关节机器人手臂的动作而移动的上述多关节机器人手臂的手尖的各个位置、与上述各个位置的包括惯性、粘性、以及刚性的阻抗参数建立对应；阻抗地图可变部，其对应于上述多关节机器人手臂的上述手尖的当前的位置的信息，相对于上述阻抗地图中上述阻抗参数的基准分布使在进行上述多关节机器人手臂的动作的上述手尖的位置之前或之后的位置处的阻抗参数的分布发生变化；和阻抗控制部，根据由配设于上述多关节机器人手臂的外力获得部获得的外力以及通过上述阻抗地图可变部发生了变化的上述阻抗参数的分布，对上述多关节机器人手臂阻抗进行控制。
根据本发明的第十方式，提供一种机器人的控制方法，其中，由在多关节机器人手臂配设的外力获得部获得外力，将阻抗参数的基准分布作为阻抗地图存储于阻抗地图存储部，所述阻抗参数的基准分布是将伴随上述多关节机器人手臂的动作而移动的上述多关节机器人手臂的手尖的各个位置、与上述各个位置的包括惯性、粘性、以及刚性的阻抗参数建立对应，通过阻抗地图可变部，对应于上述多关节机器人手臂的上述手尖的当前的位置的信息，相对于上述阻抗地图的上述阻抗参数的基准分布使在进行上述多关节机器人手臂的动作的位置之前或之后的位置的阻抗参数的分布发生变化，根据由上述外力获得部获得的外力以及通过上述阻抗地图可变部发生了变化的上述阻抗参数的分布，利用阻抗控制部对上述多关节机器人手臂进行阻抗控制。根据本发明的第十一方式，提供一种机器人的控制程序，其用于使计算机作为下述部分发挥功能:阻抗地图存储部，其将阻抗参数的基准分布作为阻抗地图加以存储，所述阻抗参数的基准分布将伴随多关节机器人手臂的动作而移动的上述多关节机器人手臂的手尖的各个位置、与上述各个位置的包括惯性、粘性、以及刚性的阻抗参数建立对应；阻抗地图可变部，其对应于上述多关节机器人手臂的上述手尖的当前的位置的信息，相对于上述阻抗地图中上述阻抗参数的基准分布使在进行上述多关节机器人手臂的动作的上述手尖的位置之前或之后的位置处的阻抗参数的分布发生变化；和阻抗控制部，根据由配设于上述多关节机器人手臂的外力获得部获得的外力以及通过上述阻抗地图可变部发生了变化的上述阻抗参数的分布，对上述多关节机器人手臂阻抗进行控制。以下根据附图对本发明涉及的实施方式附图进行详细说明。(第一实施方式)图1示出本发明的第一实施方式的机器人I的构成。机器人I具有:多关节机器人手臂5、和对多关节机器人手臂5的动作进行控制的控制装置2。控制装置2在硬件上由通常的个人电脑构成。此外，控制装置2中除了阻抗控制单元(阻抗控制部)4的输入输出IF19以外的部分，由软件以由个人电脑执行的控制程序17的形式来实现。输入输出IF19，由与个人电脑的PCI总线等的扩展槽连接的、D/A板20、A/D板21、计数板22构成。通过执行用于对机器人I的多关节机器人手臂5的动作进行控制的控制程序17，控制装置2发挥功能。 由作为机器人手臂5的各关节11、12 (12a、12b)、13、14、15的关节角度传感器的一例的各编码器42输出的关节角度信息，通过计数板22分别取入到控制装置2。控制装置2根据取入的关节角度信息，分别算出各关节11、12、13、14、15的旋转动作的控制指令值。算出的各控制指令值，通过D/A板20被提供给马达驱动器18，按照从马达驱动器18发送的各控制指令值，对机器人手臂5的各关节11、12、13、14、15各自的马达41进行驱动。 机器人手臂5是5自由度的多联杆操作器，具有用于握持物体的手部(多关节机器人手臂5的手尖的一例)6、前臂联杆8、肘块16、一对上臂联杆9a、9b、第一关节支柱24、和基台部10。前臂联杆8在顶端连接安装有手部6的手腕部7，并连接成手腕部7可绕第四关节14的关节轴旋转。在肘块16的一端连接有前臂联杆8的基端，并连接成所述基端可绕第三关节13的关节轴旋转。一对上臂联杆9a、9b，由它们的各一端分别与肘块16的另一端连接且可以绕第二关节中的2个关节12c、12d的关节轴旋转的平行联杆构造构成。关于第一关节支柱24，通过基台部10和支承构件124位于上下方向，且支承成可绕第一关节11的关节轴旋转。在第一关节支柱24的上端邻近部分别连接有上臂联杆9a、9b的各另一端，且连接成所述上臂联杆9a、9b的各另一端可绕第二关节中2个关节12a、12b的关节轴旋转。详细而言，第一关节支柱24的下端在基台部10被支承成可绕第一关节11的关节轴旋转，第一关节支柱24的上端，在从竖立设置于基台部10的支承构件124的支承部124b的上端伸出的支承构件124的上端支承部124c，被支承成可绕第一关节11的关节轴旋转。通过绕第二关节12a、12b、12c、12d的关节轴的旋转，第三关节13的关节轴相对于第一关节11的关节轴始终保持平行，肘块16进行绕第二关节12a以及第二关节12b的旋转运动。通过如此构成，机器人手臂5可绕共计5个轴旋转，构成上述5自由度的多联杆操作器。关于手腕部7，大括弧(])形状的第一托架部7a和由倒T字形的上部与一对L字形的下部构成的第二托架部7b相互组合而构成手部6。即，第一托架部7a的上端中央部与前臂联杆8的顶端连结并连结成可绕第四关节14的关节轴旋转。在第一托架部7a的两端部的内侧连结有第二托架部7b的倒T字形的上部的两端部，且连结成所述两端部可绕第五关节15的关节轴旋转。第二托架部7b的倒T字形的上部的中央部，如后所述安装有操作把手40。在第一托架部7a和第二托架部7b，在倒T字形的上部的上端和两端部邻近部和一对L字形的下部的下端的合计5处分别具有可与薄型电视等的面板等的物体卡合的卡合部7c。该结果，例如，可以由第一托架部7a、倒T字形的上部的上端的卡合部7c和两端部邻近部的卡合部7c，对薄型电视等的面板等的矩形板状的物体的上端缘和两侧缘进行支承，由第二托架部7b、一对L字形的下部的下端的卡合部7c对薄型电视等的面板等的矩形板状的物体的下端缘进行支承，能够由手部6稳定地握持薄型电视等的面板等的矩形板状的物体。由此，手部6相互正交，且具有沿着上下方向配置的第四关节14和沿着与上下方向正交的横方向配置的第五关节15的2个旋转轴，相对于基台部10，使手部6的相对的姿势(朝向)发生变化，可以使用手部6握持的物体的相对姿势(朝向)发生变化。在构成各轴的旋转部分的各关节ll、12a、13、14、15，具有:在各关节ll、12a、13、14、15的一个构件设置的旋转驱动装置(在本第一实施方式为马达41)、和对马达41的旋转轴的旋转相位角(即关节角)进行检测的编码器42。此外，马达41的旋转轴与关节的另一个构件连结，而使上述旋转轴正反旋转，由此可以使另一个构件相对于一个构件绕各关节轴旋转。旋转驱动装置被后述的马达驱动器18驱动控制。在本第一实施方式中，作为旋转驱动装置的一例的马达41和编码器42，配设于机器人手臂5的各关节11、12a、13、14、15的内部。图1的参照符号35是相对于基台部10相对位置关系被固定的绝对坐标系,参照符号36是相对于手部6相对位置关系被固定的手尖坐标系。把从绝对坐标系35看到的手尖坐标系36的原点位置0e(x、y、z)定义为机器人手臂5的手尖位置，在将从绝对坐标系35看到的手尖坐标系36的姿势用侧摆角和俯仰角表现出来的(φ、Θ)定义为机器人手臂5的手部6的手尖姿势，把手部6的手尖位置以及姿势矢量定义为r=[x、y、ζ、φ、θ]τ。在对机器人手臂5的手部6的手尖位置以及姿势进行控制的情况下，使手尖位置以及姿势矢量r与目标手尖位置以及姿势矢量rd随动。操作把手40和手部6借助作为外力获得单元(外力获得部或外力获得装置)的一例发挥功能的力传感器3被连接并 由中央部被力传感器3固定的H型支承体40b加以固定的一对沿着上下方向的棒状抓握部40a构成，人39直接抓握操作把手40的一对抓握部40a施加力，由此可以对机器人5进行操作。在操作把手40和机器人手臂5之间配设有力传感器3，人39操作时的力可以由力传感器3加以检测。接着，使用图2，对阻抗控制单元4进行详细说明。在图2中，参照符号5是图1所示的机器人手臂。从机器人手臂5输出由各关节的关节轴的编码器42测量的关节角的当前值(关节角度矢量)q= Lq1, q2, q3，q4，q5]T，通过计数板22取入到阻抗控制单元4。其中，q1、q2、q3、q4、q5分别是第一关节11、第二关节12a、第三关节13、第四关节14、第五关节15的关节角度。另外，从机器人手臂5的力传感器3输出由力传感器3测量得到的外力(测量值)Fs = [fx, fy, fz, nx, ny, nz]T,通过A/D板21取入到阻抗控制单元4。在这里，fx、fy、fz是手尖坐标系36的相互正交的3个方向(X轴、y轴、ζ轴方向)的不同方向的力的成分。另外，nx、ny、nz是绕手尖坐标系36的相互正交的3个方向的旋转力矩。目标轨道生成单元(目标轨道生成部)23，输出用于实现成为目标的机器人手臂5的动作的手尖位置以及姿势目标矢量rd。成为目标的机器人手臂5的动作，根据目的作业事先提供以各自的时间(t = 0、t = tpt = t2、…)计的每个点的位置(rdQ、rdl、rd2、…)作为时间序列数据。目标轨道生成单元23使用多项式插值，对各点间的轨道进行插值，生成手尖位置以及姿势目标矢量rd。阻抗地图存储部48，将机器人手臂5的作业区域内的三维位置中的阻抗参数M、D以及K (惯性M、粘性D以及刚性K)的基准分布(变更或更新前的成为基准的分布或初期状态的分布)作为阻抗地图的数据库，加以存储、保存。阻抗地图可变单元(阻抗地图可变部)50，根据来自正运动学计算单元26的机器人手臂5的手尖(手部)6的当前位置，对阻抗地图存储部48的阻抗参数的基准分布进行变更。阻抗计算单元(阻抗计算部)25，是发挥使机器人手臂5实现机器人手臂5的机械阻抗的值向机械阻抗设定值的控制的功能的部分。阻抗计算单元25，在机器人手臂5以沿着目标轨道生成单元23生成的目标轨道的方式通过位置控制来单独进行动作的情况下，输出O。另一方面，在机器人手臂5和人协同作业的情况下，阻抗计算单元25，从在阻抗地图存储部48中设定的阻抗参数M、D以及K (惯性M、粘性D、以及刚性K)、和向后述的力变
换单元(力变换部)30输入的外力？=[^,€為,11()]\利用以下的式⑴计算出用于使机器人手臂5实现机械阻抗的手尖位置以及姿势目标矫正输出Ard，并输出。手尖位置以及姿势目标矫正输出Ard，通过第一运算部51与由目标轨道生成单元23输出的手尖位置以及姿势目标rd加和，生成手尖位置以及姿势矫正目标矢量rdm。其中，ηφ、η0是绕侧滚轴(roll轴)、偏转轴(yaw轴)的旋转力矩。Ard= (s2M+sD+K) ^1F.....(I)其中，分别是下述式(2)、(3)、(4)。
权利要求
1.一种机器人,其中，具有: 多关节机器人手臂； 配设于所述多关节机器人手臂且获得外力的外力获得部； 阻抗地图存储部，其将阻抗参数的基准分布作为阻抗地图加以存储，所述阻抗参数的基准分布将伴随所述多关节机器人手臂的动作而移动的所述多关节机器人手臂的手尖的各个位置、与所述各个位置的包括惯性、粘性以及刚性在内的阻抗参数建立对应； 阻抗地图可变部，其对应于所述多关节机器人手臂的所述手尖的当前的位置的信息，相对于所述阻抗地图中所述阻抗参数的基准分布，使在进行所述多关节机器人手臂的动作的所述手尖的位置之前或之后的位置处的阻抗参数的分布发生变化；和 阻抗控制部，其根据由所述外力获得部获得的外力以及通过所述阻抗地图可变部发生了变化的所述阻抗参数的分布，对所述多关节机器人手臂的阻抗进行控制。
2.如权利要求1所述的机器人，其中， 还具有:对所述多关节机器人手臂的所述手尖的位置的信息进行微分而求出速度的速度获得部， 所述阻抗地图可变部，对应于所述多关节机器人手臂的所述手尖的当前的位置的信息和由所述速度获得部获得的速度，相对于所述阻抗地图的阻抗参数的基准分布使在进行所述多关节机器人手臂的动作的所述手尖的位置之前或之后的位置处的阻抗参数的分布发生变化。
3.如权利要求1所述的机器人，其中， 所述阻抗地图可变部，使所述多关节机器人手臂的所述手尖通过的位置的所述阻抗参数的粘性，按照与所述多关节机器人手臂的所述手尖通过之前相比在所述手尖通过之后升高的方式发生变化。
4.如权利要求3所述的机器人，其中， 所述阻抗地图可变部，使所述多关节机器人手臂的所述手尖通过了的位置的粘性，在所述多关节机器人手臂的所述手尖通过所述位置之后升高之后，在所述多关节机器人手臂的所述手尖离开所述位置一定距离时使所述位置的粘性低于所述升高的粘性的值。
5.如权利要求1所述的机器人，其中， 在所述阻抗地图存储部中存储的所述阻抗地图，具有:用于移动所述多关节机器人手臂的所述手尖的低粘性的第一区域、用于对所述多关节机器人手臂的所述手尖进行定位的粘性比所述第一区域高的第二区域、和进而配置成包围所述第二区域的周边且粘性比所述第二区域高的第三区域， 所述阻抗地图可变部，在所述多关节机器人手臂的所述手尖进入所述第二区域之后，按照使所述第三区域所包围的所述第二区域的面积小于所述手尖进入所述第二区域之前的面积的方式发生变化。
6.如权利要求5所述的机器人，其中， 所述阻抗地图可变部，在所述多关节机器人手臂的所述手尖进入所述第二区域之后，使所述第二区域的粘性的值向比所述手尖进入所述第二区域之前的粘性的值低的方向变化。
7.如权利要求1所述的机器人，其中，在所述阻抗地图存储部中存储的所述阻抗地图，具有:用于移动所述多关节机器人手臂的所述手尖的低粘性的第一区域、和用于对所述手尖进行定位的粘性高于所述第一区域的粘性的第二区域，并且，在所述第二区域和所述第一区域之间设定用于对所述手尖进行定位的粘性高于第一区域的粘性且为第二区域的粘性以下的第四区域， 所述阻抗地图可变部，在所述手尖进入所述第四区域之后，按照使所述第四区域的粘性高于所述第二区域的粘性的方式变化。
8.如权利要求7所述的机器人，其中， 还具有:对所述多关节机器人手臂的所述手尖的位置的信息进行微分而求出速度的速度获得部， 所述阻抗地图可变部，对应于所述多关节机器人手臂的所述手尖的当前的位置的信息、和由所述速度获得部获得的在所述多关节机器人手臂的所述手尖进入所述第四区域的速度，来设定所述第四区域的粘性的高度。
9.一种机器人的控制装置，其中，具有: 阻抗地图存储部，其将阻抗参数的基准分布作为阻抗地图加以存储，所述阻抗参数的基准分布将伴随多关节机器人手臂的动作而移动的所述多关节机器人手臂的手尖的各个位置、与所述各个位置的包括惯性、粘性以及刚性在内的阻抗参数建立对应； 阻抗地图可变部，其对应于所述多关节机器人手臂的所述手尖的当前的位置的信息，相对于所述阻抗地图中所述阻抗参数的基准分布，使在进行所述多关节机器人手臂的动作的所述手尖的位置之前或之后的位置处的阻抗参数的分布发生变化；和 阻抗控制部，根据由配设于所述 多关节机器人手臂的外力获得部获得的外力以及通过所述阻抗地图可变部发生了变化的所述阻抗参数的分布，对所述多关节机器人手臂的阻抗进行控制。
10.一种机器人的控制方法，其中， 由在多关节机器人手臂配设的外力获得部获得外力， 将阻抗参数的基准分布作为阻抗地图存储于阻抗地图存储部，所述阻抗参数的基准分布将伴随所述多关节机器人手臂的动作而移动的所述多关节机器人手臂的手尖的各个位置、与所述各个位置的包括惯性、粘性以及刚性在内的阻抗参数建立对应， 通过阻抗地图可变部，对应于所述多关节机器人手臂的所述手尖的当前的位置的信息，相对于所述阻抗地图的所述阻抗参数的基准分布，使在进行所述多关节机器人手臂的动作的位置之前或之后的位置处的阻抗参数的分布发生变化， 根据由所述外力获得部获得的外力以及通过所述阻抗地图可变部发生了变化的所述阻抗参数的分布，利用阻抗控制部对所述多关节机器人手臂的阻抗进行控制。
11.一种机器人的控制程序，其用于使计算机作为下述部分发挥功能: 阻抗地图存储部，其将阻抗参数的基准分布作为阻抗地图加以存储，所述阻抗参数的基准分布将伴随多关节机器人手臂的动作而移动的所述多关节机器人手臂的手尖的各个位置、与所述各个位置的包括惯性、粘性以及刚性在内的阻抗参数建立对应； 阻抗地图可变部，其对应于所述多关节机器人手臂的所述手尖的当前的位置的信息，相对于所述阻抗地图中所述阻抗参数的基准分布，使在进行所述多关节机器人手臂的动作的所述手尖的位置之前或之后的位置处的阻抗参数的分布发生变化；和阻抗控制部，根据由配设于所述多关节机器人手臂的外力获得部获得的外力以及通过所述阻抗地图可变部发生了变化的所述阻抗参数的分布，对所述多关节机器人手臂的阻抗进行控制 。
全文摘要
一种机器人、机器人的控制装置、控制方法以及控制程序，该机器人具有多关节机器人手臂(5)、配设于多关节机器人手臂(5)且获得外力的外力获得部(3)、根据外力获得部(3)获得的外力使多关节机器人手臂(5)作为假想的弹簧质量阻尼系统进行动作的阻抗控制部(49)，阻抗控制部(49)具有对作业区域的各地点的阻抗参数进行定义的阻抗地图存储部(48)、和对应于多关节机器人手臂(5)的当前手尖位置或者当前手尖速度使阻抗地图存储部(48)的阻抗参数的分布发生变化的阻抗地图可变部(50)。
文档编号B25J13/08GK103118842SQ20128000289
公开日2013年5月22日 申请日期2012年3月15日 优先权日2011年3月17日
发明者冈崎安直 申请人:松下电器产业株式会社