机器人的控制方法及控制装置与流程

本发明涉及工业用机器人的控制，特别涉及对机器人的臂、手的前端的挠曲进行修正的控制方法及控制装置。

背景技术：

1、将各自在水平面内旋转的多个臂连结而构成的水平多关节型机器人用于工件的搬运等。在这样的机器人中，在以能够旋转的方式保持于基台的臂的前端连接其他的臂，在该其他的臂的前端进一步连接其他的臂或手，以此连结臂而构成。因此，当从基台观察时，臂、手以悬臂梁结构连接。这些臂、手应该各自在水平方向上延伸，但由于其自身的质量，前端向铅直方向下方挠曲，特别是前端的臂或手的挠曲最大。挠曲量根据机器人的姿势，例如，整个臂是折叠还是展开并伸展而不同。挠曲的结果是，机器人的前端的位置的高度比假设各臂、手严格地成为水平时的高度低，所以在使机器人移动时，对于高度方向的坐标值，需要进行与挠曲量对应的补偿。

2、在多个存取点(access point)之间搬送工件时使用这样的机器人的情况下，即使每个存取点的臂的挠曲量不同，只要进行机器人的示教，示教本身就是在包含挠曲的状态下指定机器人的位置的动作，所以自动地进行对挠曲的修正。但是，对每个存取点进行示教来进行挠曲的修正是复杂的。另外，在以前端的轨道成为直线的方式使机器人在两个存取点移动的情况下，由于在移动中挠曲量变化，所以即使对两端的存取点分别进行示教，机器人的实际的轨道也有可能从直线偏离。

3、作为修正机器人的臂的挠曲的技术，专利文献1公开了将检测臂的倾斜的倾斜角传感器安装在前端臂的自由端，基于倾斜角传感器的检测结果驱动组装在臂上的压电致动器，将臂维持为水平。专利文献2涉及无论臂延伸的方向如何，挠曲的特性都相同的机器人，公开了对臂前端的水平移动量与挠曲量的关系进行实测，基于实测的关系，根据臂的水平移动量计算挠曲的补偿量。专利文献3公开了在使机器人从第一示教点移动到第二示教点时，逐渐减小补偿在臂上产生的挠曲的补偿量。

4、专利文献4涉及垂直多关节型机器人中的由重力引起的减速器扭转的补偿，公开了在示教点间的距离为某长度以上时，在这些示教点之间确定1以上的插值点，计算插值点处的轨迹的偏移量，在插值点也进行减速器扭转的补偿。此外，专利文献5公开了在机器人中作用于安装在臂前端的工具与工件之间的力比较大而机器人的关节轴挠曲时，检测作用于工具与工件之间的力或力矩，将其转换为关节轴的力或力矩而计算关节轴的挠曲，以补偿计算出的挠曲的方式修正对关节轴的位置指令或速度指令。

5、现有技术文献

6、专利文献

7、专利文献1：日本特开h7-178689号公报

8、专利文献2：日本特开2000-183128号公报

9、专利文献3：日本特许第7133757号公报

10、专利文献4：日本特开h8-118270号公报

11、专利文献5：日本特开2008-296310号公报

技术实现思路

1、发明所需解决的技术问题

2、作为对连结在水平面内旋转的臂、手而构成的机器人中的由重力引起的前端臂或手的挠曲进行修正的方法，专利文献1所记载的方法需要倾斜角传感器或压电致动器，因此使机器人的结构变得复杂，并且伴随着成本的上升，因此，特别是在现有的机器人中难以容易地实施。专利文献2所记载的方法以在使臂伸缩时前端沿着通过机器人的中心的直线移动的机器人为前提，因此无法应用于伴随着臂的伸缩的臂的动作更复杂的机器人。在专利文献3所记载的方法中存在以下技术问题：根据机器人的轨道，有时即使单纯地减少补偿量也无法补偿挠曲。

3、本发明的目的在于提供一种控制方法及控制装置，在连结在水平面内旋转的臂、手而构成的臂的动作复杂的机器人中，不需要复杂的操作或数学运算，就能够简单地补偿由重力引起的臂、手的挠曲。

4、解决技术问题所采用的技术方案

5、根据本发明的一方式，控制方法是水平多关节型机器人的控制方法，该水平多关节型机器人具有：至少连结多个臂而构成且基端由基台支承的悬臂梁结构的连结体；以及设置于基台并使连结体升降的升降机构，其中，连结体至少具备第一臂和与第一臂连接的第二臂，将第一臂中的基端侧的轴设为第一轴，将连接第一臂和第二臂的轴设为第二轴，根据在水平面内从第二轴观察到的连结体的前端的移动方向的方位角，求出对连结体的前端的挠曲进行补偿的补偿量，基于补偿量驱动升降机构来补偿挠曲。

6、根据一方式的控制方法，根据从第二轴观察到的实际的手的移动方向来求出补偿量，因此不需要复杂的操作或数学运算，能够简单地补偿由重力引起的臂、手的挠曲。

7、在一方式的控制方法中，可以在水平面内将第二轴的周围分割为多个角度范围，对每个角度范围设定补偿量，根据连结体的前端的移动方向的方位角处于哪个角度范围内来选择用于升降机构的驱动的补偿量。在该结构中，预先设定每个角度范围的挠曲补偿量，根据实际的手的移动方向来选择补偿量，因此能够更简单地补偿由重力引起的臂、手的挠曲。

8、在一方式的控制方法中，也可以在水平面内将第二轴的周围分割为多个角度范围，对每个角度范围设定规定连结体的伸长量和补偿量的关系的修正曲线，对于根据连结体的前端的移动方向的方位角处于哪个角度范围内而选择的修正曲线，应用连结体的伸长量来确定用于升降机构的驱动的补偿量。在该结构中，每个角度范围的修正曲线被预先设定，并针对与实际的手的移动方向对应的修正曲线获得连结体的挠曲补偿量，因此能够更简单地补偿由重力引起的臂、手的挠曲。在这种情况下，优选执行在相邻的角度范围之间连接修正曲线的插值处理。通过执行插值处理，在使机器人以跨越相邻的角度范围的边界的方式移动时，能够预防补偿量大幅变化而引起例如机器人的动作错误等事态的发生。另外，也可以根据第二轴的位置设定不同的修正曲线。通过根据第二轴的位置设定不同的修正曲线，例如，在挠曲量的特性根据臂延伸的方向而不同的机器人中，也能够准确地进行挠曲的补偿。

9、在应用一方式的控制方法的机器人中，例如，第一臂是在第一轴上与基台连接的臂，第二臂是弯曲的臂且在弯曲的位置具有第二轴，在第二臂的两端分别连接第三臂。通过应用该控制方法，能够容易地进行这样的机器人中的挠曲的补偿。

10、一方式的控制装置是控制水平多关节型机器人的控制装置，所述水平多关节型机器人具有：至少连结多个臂而构成且基端支承于基台的悬臂梁结构的连结体；以及设置于基台而使连结体升降的升降机构，连结体至少具备第一臂和与第一臂连接的第二臂，将第一臂的基端侧的轴设为第一轴，将连接第一臂和第二臂的轴设为第二轴，其中，所述控制装置具有：存储部，在水平面内将第二轴的周围分割为多个角度范围，存储每个角度范围的补偿量；以及运算部，根据在水平面内从第二轴观察到的连结体的前端的移动方向的方位角处于哪个角度范围而从存储部读取补偿量，根据读取的补偿量控制升降机构。

11、在一方式的控制装置中，在水平面内将第二轴的周围分割为多个角度范围，对每个角度范围设定补偿量，将该补偿量预先存储在存储部中，因此能够根据连结体的前端的移动方向的方位角处于哪个角度范围内来容易地确定用于升降机构的驱动的补偿量，不需要复杂的操作或数学运算，能够简单地补偿由重力引起的臂、手的挠曲。

12、在另一方式的控制装置中，是控制水平多关节型机器人的控制装置，所述水平多关节型机器人具有：至少连结多个臂而构成且基端由基台支承的悬臂梁结构的连结体；以及设置于基台并使连结体升降的升降机构，连结体至少具备第一臂和与第一臂连接的第二臂，将第一臂的基端侧的轴设为第一轴，将连接第一臂和第二臂的轴设为第二轴，其中，所述控制装置具有：存储部，存储修正曲线，该修正曲线是在水平面内将第二轴的周围分割为多个角度范围并按每个角度范围而设定的，且规定连结体的伸长量和补偿量的关系；以及运算部，根据在水平面内从第二轴观察到的连结体的前端的移动方向的方位角处于哪个角度范围而从存储部读取修正曲线，对读取的修正曲线应用连结体的伸长量来确定补偿量，根据确定的补偿量控制所述升降机构。

13、在另一方式的控制装置中，将在平面内将第二轴的周围分割成多个角度范围并对每个角度范围设定的规定连结体的伸长量与补偿量的关系的修正曲线预先存储于存储部，根据连结体的前端的移动方向的方位角处于哪个角度范围内来选择修正曲线，对所选择的修正曲线应用实际的臂伸长量来确定挠曲的补偿量，因此不需要复杂的操作或数学运算，能够简单且准确地补偿由重力引起的臂、手的挠曲。

14、发明效果

15、根据本发明，在将在水平面内旋转的臂、手连结而构成且臂的动作复杂的机器人中，不需要复杂的操作或数学运算，能够简单地补偿由重力引起的臂、手的挠曲。