CN102950596B - 并联连杆机器人及其动作示教方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种并联连杆机器人及其动作示教方法。并联连杆机器人的直接示教方法是直观易懂的示教方法，但是用户的操作被原样复制，所以有时并联连杆机器人无法实现的动作也被复制。用户为了确认示教的动作是否为能够由并联连杆机器人实现的动作，要重复示教和再现，因而经常要花费时间。本发明的并联连杆机器人的动作示教方法取得通过用户直接使并联连杆机器人的可动板动作而示教的第一示教动作，基于作为所述并联连杆机器人的动力源的多个马达所允许的转矩即允许转矩或/及所述多个马达所允许的转速即允许转速，预先设定允许判定值，基于所述允许判定值，判定能否通过所述并联连杆机器人的动作实现所述第一示教动作。

Description

并联连杆机器人及其动作示教方法

技术领域

本发明涉及以产业用途为主的机器人的控制。本发明尤其涉及具有如下构造的并联连杆机器人（parallellinkrobot），该构造为：通过多个臂部，将固定机器人的固定板与安装有末端执行器（end-effector）等作用部件的可动板之间连结。

背景技术

作为具备通过多个臂部将固定机器人的固定板与安装有末端执行器等作用部件的可动板之间连结的构造的并联连杆机器人的一例，有专利文献1中公开的并联连杆机器人。专利文献1中公开的并联连杆机器人如图11所示，具备：固定板2，固定并联连杆机器人1；可动板3，安装有末端执行器8等作用部件；以及臂部4及杆部7，将固定板2和可动板3之间连结。臂部4的一端安装在固定板2上，构成为绕着规定的1轴在规定的面内旋转。杆部7的两端通过在空间内自由旋转的轴承9连接。杆部7的一端通过轴承9与臂部4的另一端连接，杆部7的另一端通过轴承9与可动板3连接。并且，可动板3由臂部4及杆部7连结及约束，并且能够根据臂部4及杆部7的位置及姿态而在空间内变更其位置或姿态。即，通过由马达5等驱动源对臂部4的旋转位置进行控制，能够变更可动板3的位置或姿态。

这样构成的并联连杆机器人1的可动板3没有驱动源等重物，是极轻的构造。因此，提出了如下示教方法：由用户直接使可动板3移动，由此示教并联连杆机器人1的可动板3的位置和姿态。

专利文献1：日本特开平6－270077号公报

但是，在上述那样的并联连杆机器人的直接示教方法中，虽然是直观易懂的示教方法，但是用户的操作被原样复制，所以有时并联连杆机器人无法实现的动作也被复制。用户为了确认示教的动作是能够由并联连杆机器人实现的动作，反复进行示教和再现，因而为了示教并联连杆机器人能够实现的动作，经常要花费时间。

发明内容

本发明的目的在于，作为并联连杆机器人的动作示教方法，使用直观易懂的直接示教方法，并且能够容易地对并联连杆机器人进行动作示教。

为达成上述目的，本发明的并联连杆机器人的动作示教方法为，取得通过用户直接使并联连杆机器人的可动板动作而示教的第一示教动作，基于作为所述并联连杆机器人的动力源的多个马达所允许的转矩即允许转矩或/及所述多个马达所允许的转速即允许转速，预先设定允许判定值，基于所述允许判定值，判定能否通过所述并联连杆机器人的动作实现所述第一示教动作。

此外，为了达成上述目的，本发明的并联连杆机器人具备：控制部，执行技术方案1～9的任一项所述的并联连杆机器人的动作示教方法；以及所述可动板。

发明效果

根据本发明的并联连杆机器人及其动作示教方法，能够有效利用直接示教的直观易懂这一特征，并且容易地对并联连杆机器人进行动作示教。

附图说明

图1是本发明的实施方式的并联连杆机器人的概略构成图。

图2是表示在本实施方式的显示部上显示的画面示意的图。

图3是表示本实施方式的加载时的示教动作适当与否判定的处理的流程的流程图。

图4是表示本实施方式的直接示教的示教动作的图表中的一个坐标轴的图。

图5是表示对本实施方式的编辑后的示教动作进行的示教动作适当与否判定的处理的流程的流程图。

图6中（a）是表示本实施方式的并联连杆机器人的可动板的动作点的图，（b）是表示对本实施方式的并联连杆机器人的可动板的动作点进行编辑时的示意的图。

图7是表示本实施方式的可动范围映射表的示意的图。

图8是表示对本实施方式的再现确认时的示教动作进行的示教动作适当与否判定的处理的流程的流程图。

图9是示意性地表示图2的纸面左侧图表的一部分的图。

图10中（a）、（b）是本实施方式的并联连杆机器人的接头（joint）部的要部扩大图。

图11是以往的并联连杆机器人的概略构成图。

附图标记说明

1、100并联连杆机器人；2固定板；3可动板；4臂部；5马达；5a编码器；6板；7杆部；8末端执行器；9轴承；10控制部；11取得部；12存储部；13判定部；14制作部；15编辑部；16变更部；17再现确认部；18减速部；19动作控制部；20输入部；21显示部；21a数值信息；21b设定按钮；21c动作按钮；31当前位置指针（pointer）；32动作指定区域；33开始点；34结束点

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的实施方式。另外，以下说明的实施方式都示出本发明的一具体例。在以下的实施方式中示出的数值、形状、构成要素、构成要素的配置位置及连接形态、步骤、步骤的顺序等只是本发明的一例。此外，在以下的说明中，对于相同构成赋予相同附图标记，并适当省略说明。此外，为了易于理解，对附图进行了简化。

（实施方式）

图1是本发明的实施方式的并联连杆机器人100的概略构成图。在图1中，并联连杆机器人100通过臂部4及杆部7将固定板2和可动板3连结。并且，在并联连杆机器人100中，通过控制该臂部4及杆部7的位置或姿态，来控制可动板3的动作。

臂部4与内置于固定板2的马达5的主轴连接。马达5的凸缘面固定在板6上，由此将马达5固定在固定板2上。板6固定在固定板2上。马达5具备作为关节角度检测机构的编码器5a。通过使用编码器5a，能够检测臂部4的角度。马达5是并联连杆机器人100的动力源的一例。在图1中，为了简化附图而仅图示了1个马达5，但是本实施方式的并联连杆机器人100的6个臂部4分别与马达5连接。即，在本实施方式的并联连杆机器人100的固定板2中内置有各6个板6、马达5及编码器5a。

在此，为了在设定于规定的空间内的固定坐标系中，自由地定义并联连杆机器人100的可动板3的位置及姿态，可动板3需要具有6个自由度（可动轴）。本实施方式的并联连杆机器人100使用6组由1个臂部4、1个杆部7及1个马达5构成的组，并且按照每1组独立地控制马达5的旋转，由此能够在空间内自由地设定可动板3的位置及姿态。即，可动板3的位置及姿态根据6个臂部4的旋转角度而变化。即，可动板3的位置及姿态能够通过表示该6个臂部4的旋转角度的编码器5a的值求出。

臂部4的一端安装在固定板2上，构成为绕着规定的1轴在规定的面内旋转。杆部7的两端通过轴承9连接，该轴承9由能够在空间内自由旋转的万向接头（参照图10）构成。杆部7的一端通过轴承9与臂部4的另一端连接，杆部7的另一端通过轴承9与可动板3连接。并且，可动板3的位置及姿态由臂部4及杆部7连结及约束，由此能够根据臂部4及杆部7的位置及姿态在空间内变化。即，可动板3的位置及姿态能够通过由马达5等驱动源对臂部4的旋转角度进行控制而改变。另外，在可动板3上例如安装有用于把持对象物的末端执行器8。另外，轴承9只要能够满足本发明所需的功能，也可以由基于球窝接头的球形接头等构成。

本实施方式的并联连杆机器人100的可动板3没有驱动源等重物，是极轻的构造，因此在使可动板3高速地动作的高速动作或直接示教等中是有用的。另外，“直接示教”是指如下方法：通过由用户直接用手抓取可动板3而使其直接移动，并记录该用户的手所示教的动作轨迹，从而直接向并联连杆机器人示教可动板3的动作轨迹。

此外，在本实施方式中，能够一边观察并联连杆机器人100的实物，一边对示教的动作所示的可动板3的位置及姿态进行编辑而变更。这样，在本实施方式中，能够一边观察实物一边进行编辑，由此能够删除示教时想要省去的数据或以数值管理并联连杆机器人100的姿态等，实现通过以往的直接示教难以实现的操作。

用于实现该并联连杆机器人100的示教动作的各构成由控制部10控制。控制部10例如通过搭载有CPU及存储器等的计算机来实现。控制部10具有：取得部11、存储部12、判定部13、制作部14、编辑部15、变更部16、再现确认部17、减速部18、动作控制部19。控制部10与输入部20和显示部21连接，该输入部20接受来自用户的输入，该显示部21用于显示表示由控制部10制作的示教动作的图表及其编辑画面。输入部20例如由鼠标等示教设备或键盘构成。显示部21例如由液晶显示器或触摸屏等监视器构成。显示部21为触摸屏的情况下，该触摸屏还具有作为输入部20的功能。

取得部11取得由用户直接使可动板3移动而直接示教的示教动作中的可动板3在各时刻的时间序列坐标值。取得部11在预先决定的不同的多个定时（例如0.15s间隔的定时）取得可动板3的6轴坐标。这时，取得部11为了取得可动板3的6轴坐标，取得此时的多个马达5的各编码器5a所示的值。即，取得部11取得用户对并联连杆机器人100的可动板3示教的示教动作。具体地说，取得部11取得不同的多个定时的表示可动板3的位置的X轴及Y轴及Z轴的坐标和表示可动板3的姿态的θx轴及θy轴及θz轴的坐标，作为用户对可动板3的示教动作。此外，取得部11取得由后述的编辑部15编辑后的示教动作和由再现确认部17再现时（参照后述。以下称为“再现确认时”。）的示教动作，作为由用户示教的示教动作。在此，用户直接使可动板3移动而直接示教的示教动作是第一示教动作的一例。

存储部12存储由取得部11取得的示教动作。即，存储部12存储由用户直接使可动板3移动而直接示教的示教动作、编辑后的示教动作、以及再现确认时的示教动作。

在判定部13中，对于在取得部11中取得的示教动作，判定是否为并联连杆机器人100能够再现的示教动作（以下称为“示教动作适当与否判定”）。判定部13在加载时、编辑后、以及再现确认时的3种情况下进行示教动作适当与否判定。在此，加载时是指由用户直接示教的时刻。加载时的示教动作由在用户对可动板3直接进行示教时由编码器5a在不同的多个定时取得的原始数据构成。此外，编辑后是指，将已经取得的示教动作编辑为用户期望的理想的动作之后。此外，再现确认时是指，对于取得的示教动作或编辑后的示教动作，使并联连杆机器人100实际进行再现而确认的时刻。再现确认时的示教动作例如是在想要确认的示教动作之中指定再现区间及再现时间、并以该再现区间及再现时间进行再现时的示教动作。在此，在用户直接使可动板3移动而直接示教之后编辑的示教动作是第二示教动作的一例。

详细说明判定部13的示教动作适当与否判定。判定部13基于作为并联连杆机器人100的动力源的多个马达5所允许的转矩即允许转矩、以及多个马达5能够允许的转速即允许转速，判定能否再现由取得部11取得的并联连杆机器人100的示教动作。具体地说，判定部13在多个马达5的全部转矩为以允许转矩为基准的允许转矩基准值以下时，判定为并联连杆机器人100能够再现该示教动作，在多个马达5的某一个的转矩超过允许转矩基准值时，判定为并联连杆机器人100无法再现该示教动作。此外，判定部13还在假定为在并联连杆机器人100中再现示教动作的情况下，在多个马达5的全部转速为以允许转速为基准的允许转速基准值以下时，判定为并联连杆机器人100能够再现该示教动作，在多个马达5的某一个的转速超过允许转速基准值时，判定为并联连杆机器人100无法再现该示教动作。在此，允许转矩和允许转速是用于判定并联连杆机器人100实际能否动作的允许判定值的一例。该允许判定值可以预先设定并存储，也可以每当动作时计算。此外，在此，并联连杆机器人100能够再现示教动作是指，并联连杆机器人100能够实际执行示教动作，并联连杆机器人100的动作能够实现示教动作。

制作部14制作表示由取得部11取得的示教动作的图表。该图表是表示可动板3的位置及姿态的经时变化的图表，是表示示教的动作轨迹的图表。即，制作部14基于不同的多个定时的表示可动板3的位置的X轴及Y轴及Z轴的坐标、以及表示可动板3的姿态的θx轴及θy轴及θz轴的坐标，制作表示作为可动板3的示教动作而输入的动作轨迹的图表。由制作部14制作的图表存储在存储部12中。

编辑部15接受通过输入部20输入的来自用户的操作，根据该操作对存储在存储部12中的图表进行编辑。在此，通过输入部20输入的来自用户的操作包括，使用输入部20在显示部21上选择了按钮的情况、以及在作为触摸屏的显示部21上选择了按钮的情况。具体地说，编辑部15对于由用户指定的时刻的表示可动板3的位置及姿态的图表上的点（以下称为“编辑点”），根据来自用户的操作变更编辑点，从而对图表进行编辑。通过对表示所示教的动作轨迹的图表进行编辑，示教动作的各个时刻的可动板3的位置及姿态被变更。用户例如通过对显示在作为后述的显示部21的一例的显示器上的图表上的编辑点进行变更，能够一边确认图表一边对可动板3的动作轨迹进行编辑。在显示部21上显示的内容至少包含表示可动板3的位置及姿态的6轴坐标的每个轴的时间序列的动作坐标值、或当前的并联连杆机器人100的可动板3的位置（以下称为“当前位置”）。此外，能够由编辑部15编辑的功能至少包含动作坐标的追加、删除、压缩、拉伸、平滑化。另外，动作坐标的追加、删除、压缩、拉伸、平滑化的详细情况在后面记载。

编辑后的图表所示的示教动作，在刚由编辑部15对图表进行了编辑之后，由取得部11取得。并且，在假定为在并联连杆机器人100中再现由编辑部15编辑的图表所示的示教动作的情况下，判定部13判定并联连杆机器人100能否在规定的区间中再现该示教动作。这里的规定的区间是指，在编辑后的图表中，将从比成为编辑对象的编辑点靠前第一规定时间的第一时刻到编辑点为止的第一区间、以及从编辑点到比编辑点靠后第二规定时间的第二时刻为止的第二区间合并而成的区间。另外，在此，例如可以作为编辑对象的图表上的点对应于以预先决定的不同的多个定时、即规定间隔（例如0.15s间隔的定时）取得可动板3的位置及姿态的时的值的情况下，“第一规定时间”及“第二规定时间”是规定时间。此外，判定部13还基于预先计算并存储在存储部12中的并联连杆机器人100的可动范围内，判定并联连杆机器人100能否再现由编辑部15编辑的图表所示的示教动作。

变更部16在由判定部13判定为并联连杆机器人100无法动作的情况下，通过由用户经由输入部20进行操作，自动变更编辑后的图表上的点（编辑点），以使包含编辑点的规定的区间中的多个马达5的转速为允许转速以下、并且转矩为允许转矩以下。这里的规定的区间是将从第一时刻到编辑点为止的区间及从编辑点到第二时刻为止的区间合并而成的区间。在此，由变更部16自动变更编辑点的控制优选为，在由用户进行的从输入部20的输入中断的时刻（例如用户解除鼠标的点击的时刻）进行。此外，为了将由变更部16变更了编辑点这一情况传达给用户，优选为例如将变更的状况在显示部21上以动画动作显示。

再现确认部17基于用户的输入，接受想要确认的示教动作中的规定的区间、以及作为比取得示教动作的规定的区间时的时间更短的时间的再现时间。这里的规定的区间是指从第三时刻到第四时刻之间的区间。即，再现确认部17接受图表中的第三时刻及第三时刻之后的第四时刻、以及比从第三时刻到第四时刻为止的时间更短的再现时间。另外，由再现确认部17接受的规定的区间的示教动作是比1倍速快的再现速度的示教动作。并且，由再现确认部17接受的规定的区间的示教动作由取得部11取得并存储在存储部12中。这时，在假定为在并联连杆机器人100中再现从第三时刻到第四时刻为止的图表所示的示教动作的情况下，判定部13判定并联连杆机器人100能否在再现时间内再现该示教动作。

减速部18在由判定部13判定为并联连杆机器人100无法再现示教动作的情况下，减慢并联连杆机器人100的再现速度，以使多个马达5的转矩成为允许转矩以下。此外，这种情况下，减速部18减慢并联连杆机器人100的再现速度，以使多个马达5各自的转速成为允许转速以下。

动作控制部19是基于存储在存储部12中的示教动作，对多个马达5进行控制的控制部。

以下，说明能够一边观看实物一边编辑的本实施方式的并联连杆机器人100的动作控制。

图2是表示显示在显示部21上的画面示意的图。

在显示部21的画面左侧（图2的纸面左侧），将并联连杆机器人100的示教动作轨迹按每个轴以时间序列图形化。这些各图表的横轴是时间轴，纵轴是各轴的坐标值。当前的可动板3的位置及姿态由当前位置指针31表示。当前位置指针31能够通过鼠标等输入部20在作为显示部21的显示器上进行操作。并联连杆机器人100的可动板3的坐标以6轴（X轴、Y轴、Z轴、θx轴、θy轴、θz轴）来管理。在此，当前位置以当前的可动板3的中央的假想点坐标（X轴、Y轴、Z轴）和包含该假想点的可动板3的面的绕X轴、Y轴、Z轴的各轴的旋转量（θx轴、θy轴、θz轴）来表现。本实施方式的并联连杆机器人100通过该6轴的坐标来对可动板3的位置及姿态进行数值管理。

在显示部21的画面右侧（图2的纸面右侧），显示有各种数值信息21a（当前值、变更值）、设定按钮21b（追加、删除、变更为变更值、压缩等）、以及动作按钮21c（再现、逐点再现、停止）。这些各种数值信息21a、设定按钮21b及动作按钮21c通过作为输入部20的一例的鼠标的操作来选择，将用于执行图2所示的各种设定及动作的指令发送给控制部10。另外，在本实施方式的并联连杆机器人100中，选择了动作按钮21c的情况下，并联连杆机器人100以再现模式动作，在其以外的情况下，并联连杆机器人100以编辑模式动作。

用户通过经由输入部20操作控制部10，能够与当前位置不同地设定成为动作轨迹的信息的编辑对象的动作指定区域32。动作指定区域32包含开始点33及结束点34，作为这些点间的区域而定义。开始点33需要设定为与结束点34相同，或者比结束点34的时刻更早的侧（图2的纸面左侧）。

编辑部15通过用户选择设定按钮21b，对当前位置或动作指定区域32内的动作点群进行追加（图2的“追加当前位置”）、删除（图2的“删除当前位置”）、变更为变更值（图2的“将当前值变更为变更值”）、压缩（图2的“将指定区域内压缩”）、拉伸（图2的“将指定区域内拉伸”）、平滑化（图2的“将指定区域内平滑化”）。动作点是指动作指定区域32内的示教动作轨迹上的点。动作点如前所述，例如是每隔0.15s记录的可动板3的当前位置。

在此，追加是指，在设定的动作指定区域32内，以等间隔生成与动作指定区域32内的开头的动作点相同坐标的点的功能。想要变更生成的动作点群的坐标的情况下，通过后述的“变更为变更值”的坐标值的变更功能，变更为最佳的坐标值。

此外，删除是指，将设定的动作指定区域32内的动作点删除，并且在动作指定区域32内将删除的动作点的前后的动作点群连结的功能。

此外，变更为变更值是指，将设定的动作指定区域32内的动作点群的坐标值置换为另外设定的坐标值，从而将坐标值变更的功能。另外设定的坐标值可以由用户设定，也可以基于预先存储在存储部12中的规则来设定。

此外，压缩是指，对于设定的动作指定区域32内的动作点群，基于另外设定的间隔剔除数，将相应动作点删除，并将删除的动作点的前后的动作点群连结的功能。间隔剔除数为1的情况下，在动作指定区域32内，每隔1个动作点成为删除对象，动作指定区域32内的动作点群的数量成为一半。间隔剔除数为2的情况下，在动作指定区域32内，每隔2个动作点成为删除对象，动作指定区域32内的动作点群的数量成为2/3。

此外，拉伸是指，对于设定的动作指定区域32内的动作点群，基于另外设定的生成数，追加相应动作点，并将追加的动作点的前后的动作点群连结的功能。生成数为1的情况下，在动作指定区域32内，每隔1个动作点成为追加对象，动作指定区域32内的动作点群的数量成为2倍。生成数为2的情况下，在动作指定区域32内，每隔2个动作点成为追加对象，动作指定区域32内的动作点群的数量成为3/2倍。

此外，平滑化是指以下功能：对于设定的动作指定区域32内的动作点群，自动变更各个动作点的坐标值，以使动作点间的连结圆滑地相连。具体地说，平滑化是指以下功能：对于动作点，基于一般的近似法，使用样条函数等进行曲线近似，变更动作点的坐标值以成为该曲线上的点。

此外，在本实施方式的并联连杆机器人100中，为了确认编辑后的动作轨迹，能够执行使可动板3在动作指定区域32内实际动作的指定区域内再现的功能、或在每个动作点以逐点（帧）再现（コマ送り）使并联连杆机器人100动作并详细确认动作轨迹的指定区域内逐点再现的功能。这些功能通过控制部10的控制来执行。

在此，指定区域内再现是指如下动作：设定了动作指定区域32之后，由用户选择再现按钮（图2的指定区域内再现的按钮），由此可动板3从当前位置慢慢地直线移动到在图表上设定的动作指定区域32的开头点所示的位置及姿态，到达开头点后，依次跟踪（trace、描摹）动作指定区域32内的动作点群。通过执行该指定区域内再现，用户能够通过对并联连杆机器人100的可动板3的动作进行目视等，直接确认示教的可动板3的示教动作轨迹。

此外，指定区域内逐点再现是指在前述的指定区域内再现的再现中使用的功能。在指定区域内再现中，若由用户选择了逐点再现按钮（图2的指定区域内逐点再现的按钮），则首先可动板3的动作暂停。以后，每当按下逐点再现按钮，就跟踪当前位置之后的动作轨迹上的1个动作点。这样，通过逐点跟踪动作点，用户能够通过目视等仔细地直接确认对并联连杆机器人100示教的示教动作实际被再现时的动作轨迹。此外，在逐点再现后，通过由用户选择再现按钮，解除暂停，能够依次连续地跟踪动作指定区域32内的当前位置之后的动作点群。

接着，说明在加载时（由用户直接示教的时刻）进行的示教动作适当与否判定的处理（示教动作适当与否判定处理）。

图3是表示加载时的示教动作适当与否判定的处理的流程的流程图。图4是表示示出直接示教的示教动作的图表中的一个坐标轴的图。即，图4是在可动板3被进行直接示教时，在表示可动板3的位置及姿态的6轴坐标中的一个坐标轴上，表示经时变化的图表。在此，使用图3及图4说明对于直接示教的示教动作的示教动作适当与否判定的处理。另外，在此说明一个坐标轴，但是对于6轴坐标中的其他坐标轴也能够同样地进行处理。

首先，用户对并联连杆机器人100的可动板3进行直接示教，进行示教动作轨迹的输入。具体地说，用户手持可动板3而使其进行期望的动作，由取得部11以预先决定的规定间隔（例如0.15s间隔）取得通过该动作而经时变化的多个马达5的编码器5a的值，从而进行示教动作轨迹的输入（S11）。即，在此，取得部11作为示教动作取得步骤，取得由用户对并联连杆机器人100的可动板3直接示教的示教动作。取得部11通过像这样每隔规定间隔取得表示可动板3的位置及姿态的6轴坐标，得到动作点群P（n）。该动作点群P（n）用于表示示教动作。另外，在步骤S11中，取得部11可以取得预先输入的示教动作，取得部11也可以取得存储在存储部12中的示教动作。

接着，对于由取得部11取得并且成为对象的n点的动作点群P（n），判定部13计算动作速度S（n）（S12）。另外，在此，动作速度S（n）为S（n）＝（各轴的位移量）/ΔT。

接着，确认该S（n）的最大值即max｛S（n）｝是否适合第一条件（S13）。

在此，第一条件是指max｛S（n）｝≤（马达的允许转速）。马达的允许转速是指马达5所允许的旋转最高速度。即，判定部13作为并联连杆机器人100能否再现示教动作的判定，在多个马达5的全部转速为以允许转速为基准的允许转速基准值（旋转最高速度）以下时，判定为并联连杆机器人100能够再现该示教动作，在多个马达5的某一个的转速超过允许转速基准值时，判定为并联连杆机器人100无法再现该示教动作。

接着，符合第一条件的情况下（S13：是），基于多个马达5的马达转矩T（n），通过雅克比矩阵运算，计算各动作点的最大马达转矩max｛T（n）｝（S14）。

接着，确认马达转矩T（n）的最大值即最大马达转矩max｛T（n）｝是否符合第二条件（S15）。

在此，第二条件是指max｛T（n）｝≤（马达的允许转矩）×a。其中，a是安全率系数（0＜a≤1），（马达的允许转矩）×a是以马达的允许转矩为基准的允许转矩基准值。即，判定部13作为并联连杆机器人100能否再现示教动作的判定，在多个马达5的全部转矩为允许转矩基准值以下时，判定为并联连杆机器人100能够再现该示教动作，在多个马达5的某一个的转矩超过允许转矩基准值时，判定为并联连杆机器人100无法再现该示教动作。

设定第一条件及第二条件是为了防止马达5的过载。使马达5进行剧烈的动作的情况下，马达5的负载变高而成为过载，最差的情况下，伺服控制会瘫痪。因此，设定第一条件及第二条件而防止多个马达5的过载是有效的。

如上那样，判定部13在步骤S12～步骤S15中，假定为在并联连杆机器人100中再现在示教动作取得步骤中取得的示教动作的情况下，基于作为并联连杆机器人100的动力源的多个马达5的允许转矩及允许转速，判定并联连杆机器人100能否再现该示教动作。这样，作为动作判定步骤，判定并联连杆机器人100能否再现该示教动作。

接着，符合第二条件的情况下（S15：是），将以该动作点群P（n）表示的示教动作存储到存储部12中（S16）。

此外，不符合第一条件及第二条件的任何一方的情况下（S13：否及/或S15：否），将动作点群P（n）之中不符合上述条件的部位可辨别地输出。在此，例如将显示在显示部上的图表之中不符合上述条件的范围以红色等警告色进行报错显示等，通知是不符合上述条件的部分这一情况（S17）。在此，作为报错显示的方法，除了以警告色显示之外，可以使用以警告音报告出现错误这一情况的方法、显示报错消息的方法等。另外，若以警告色对不符合的范围进行报错显示，则能够将发生了错误的部位报告给用户，所以作为报错显示特别有效。

步骤S16或步骤S17结束后，结束加载时的示教动作适当与否判定处理。

图5是表示对编辑后的示教动作进行的示教动作适当与否判定的处理的流程的流程图。图6（a）是表示并联连杆机器人的可动板的动作点的图，图6（b）是表示对并联连杆机器人的可动板的动作点进行编辑时的示意的图。

图5所示的处理流程对于图6（a）所示的连续的动作点P（n-1）、P（n）、P（n+1）、…，在作为变更对象的动作点P（n）变更为P（n）’时，（参照图6（b）），是如以下说明进行处理的流程。另外，在本实施方式中，从动作点P（n）向P（n）’的变更，通过输入部在显示于显示部21上的画面上将动作点P（n）沿上下方向拖曳及放开，从而能够直观地进行。此外，动作点P（n）被变更为P（n）’时，控制部10的制作部14为了示出可动板3的位置及姿态的经时变化，对在图表制作步骤中制作的图表进行编辑。

在图5中，首先，编辑部15接受用户对输入部20的操作，根据该操作，对通过图表制作步骤制作的图表进行编辑（S21）。然后，取得部11对由编辑部15编辑了动作点P（n）这一情况进行识别（S22），取得动作点P（n）被编辑后的示教动作。

接着，判定部13判断编辑后的P（n）’的坐标是否为可动范围内（S23）。即，判定部13基于编辑后的图表所示的示教动作是否位于预先设定的并联连杆机器人100的可动范围内，判定并联连杆机器人100能否再现该示教动作。具体地说，通过比较预先决定的表示并联连杆机器人100的可动范围的可动范围映射表和示教动作，判定编辑后的P（n）’的坐标是否为可动范围内。可动范围映射表是例如使用3D－CAD或模拟器等，预先求出可动板3能够动作的范围而成的映射表。图7表示该可动范围映射表的示意。并联连杆机器人100的可动板3能够动作的区域（可动范围）受到臂部4和杆部7的长度、轴承9的弯曲范围等机械制约的限制。图7表示对于上述制约，按照X轴、Y轴、Z轴、θx轴、θy轴、θz轴的各轴进行分割，判断在各分割交点能否进行动作，并置换为6维的矩阵数据。另外，各轴的分割交点是离散的，所以成为对象的P（n）’与分割交点未必一致。因此，求出值与P（n）’接近、并且处于原点的外侧的分割交点，判定该分割交点是否为可动范围内。具体地说，例如X轴被分割为…，-1，0，1，2，3，…，P（n）’的X＝0.7的情况下，将X＝1作为分割交点的X坐标采用。同样，对X轴以外的Y轴、Z轴、θx轴、θy轴、θz轴的各轴求出分割交点的各轴坐标值，并求出由这些坐标值表示的分割交点是否为可动范围内。

在此，在由判定部13判定为P（n）’是可动范围外的情况下（S23：否），作为可动范围外报错消息，将对象点以红色等警告色进行报错显示等，向用户通知是可动范围外这一情况（S26）。

与此相对，由判定部13判定为P（n）’是可动范围内的情况下（S23：是），接下来，判断P（n-1）～P（n）’的转速及马达转矩是否为允许范围内（S24）。该判断通过与参照前述的图3说明的在步骤S12～步骤S15中进行的内容相同的方法来进行。即，若设P（n-1）～P（n）’的移动时间为ΔT，则S（n）＝（各轴的位移量）/ΔT，判定其是否符合第一条件。在此，第一条件是指max｛S（n）｝≤（马达的允许转速）。

此外，计算各动作点的马达转矩T（n），并判定其是否符合第二条件。在此，第二条件是指max｛T（n）｝≤（马达的允许转矩）×a。其中，a是安全率系数（0＜a≤1）。

另外，P（n）是动作的开始点的情况下，不需要步骤S24的判定处理。

在由判定部13判定为P（n-1）～P（n）’的转速及马达转矩处于允许范围内的情况下（S24：是），判定P（n）’～P（n+1）的转速及马达转矩是否为允许范围内（S25）。该判断也与步骤S24同样，通过与参照前述的图3说明的方法相同的方法来判断。此外，P（n）是动作的结束点的情况下，不需要步骤S25的判定处理。在步骤S24或步骤S25中，判定为马达5的转速和马达转矩难以实现而无法动作的情况下（S24：否或S25：否），将对象点以红色等警告色进行显示，而显示动作超载的意思等，从而通知给用户（S27）。

即，判定部13在编辑后的图表中，假定为在并联连杆机器人100中再现从比作为编辑对象的编辑点的P（n）’靠前第一规定时间的第一时刻即P（n-1）到编辑点P（n）’为止的第一区间（P（n-1）～P（n）’）、以及从编辑点P（n）’到比编辑点P（n）’靠后第二规定时间的第二时刻P（n＋1）为止的第二区间（P（n）’～P（n+1））所示的示教动作的情况下，判定并连机器人100能否再现该示教动作。

由判定部13判定为P（n-1）～P（n）’及P（n）’～P（n+1）的转速及马达转矩处于允许范围内的情况下（S24：是及S25：是），将编辑后的示教动作存储到存储部12中，并显示在显示部21上（S28）。

步骤S25、步骤S27或步骤S28结束后，结束动作适当与否判定处理。

图8是表示对再现确认时的示教动作进行的示教动作适当与否判定的处理的流程的流程图。图9是表示机器人的动作点变更示意的图，示意性地示出图2的纸面左侧图表的一部分。使用图8及图9，说明使当前位置指针31从开始点33向结束点34移动的情况，该当前位置指针31表示并联连杆机器人100的可动板3的当前位置。图9示意性地示出图2的纸面左侧图表的一部分。以下，使用图9仅说明图表的一部分的坐标轴，但是对于其他坐标轴也应用同样的考虑方法。

在图9中，当前位置指针31表示可动板3的当前位置，与图2中的当前位置指针31相同。用户在对显示于图表上的示教动作中由用户指定的动作指定区域32进行再现确认时，指定动作指定区域32的开始点33和结束点34。更具体地说，用户将最初指定了当前位置指针31的位置指定为开始点33，将当前位置指针31沿着时间轴左右方向拖曳，并将拖曳结束的位置指定为结束点34，由此，能够进行处理以设定动作指定区域32。即，在表示示教动作的图表上，在用户拖曳当前位置指针31而想要再现的区间（动作指定区域32）中，拖曳的开始位置作为开始点33被识别，拖曳的结束位置作为结束点34被识别。然后，再现确认部17接受图表中的第三时刻（开始点33）及第三时刻（开始点33）之后的第四时刻（结束点34）、以及比第三时刻（开始点33）到第四时刻（结束点34）的时间更短的再现时间。这时的再现时间是针对从开始点33到结束点34为止的时间，拖曳当前位置指针31所需的时间。这样，由取得部11取得由再现确认部17接受的开始点33、结束点34、以及再现时间所示的示教动作（S31）。

以下，在步骤S32～步骤S35的处理中，由判定部13进行与图3中说明的步骤S12～S15同样的处理，所以省略说明。

接着，符合第二条件的情况下（S35：是），使并联连杆机器人100的可动板3实际动作，然后将并联连杆机器人100的可动板3的位置及姿态更新为当前位置指针31所示的时刻的可动板3的位置及姿态（S36）。

此外，不符合第一条件及第二条件的任一个的情况下（S33：否或S35：否），存在拖曳的速度过快的情况。即，从开始点33到结束点34为止的期间中的再现时间较短，而再现速度过快。这种情况下，可动板3的动作在构造上无法实现，所以为了符合第一条件及第二条件的双方，将从开始点33到结束点34进行的再现时间设定得较长，从而将再现速度设定得较慢（S37）。即，在此，减速部18减慢并联连杆机器人100的再现速度，以使多个马达5的转速成为允许转速以下。

步骤S36或步骤S37结束后，结束图8所示的处理流程。

通过进行以上说明的图8所示的处理流程的处理，拖曳能够动作的当前位置指针31而使并联连杆机器人100实际动作，用户能够通过目视等直接确认直接示教的示教动作轨迹和编辑内容。

在本实施方式的并联连杆机器人100的示教动作方法中，对于刚进行了直接示教之后的加载时的情况、对示教动作进行编辑之后的情况、将再现确认时的再现速度设定得较快的情况这3种情况的示教动作，判定并联连杆机器人100的可动板3能否动作。此外，基于马达5所允许的允许转速及允许转矩，利用是否满足第一条件及第二条件，来判定并联连杆机器人100能否再现示教动作。

因此，对于在最初取得示教动作的加载时、在对示教动作进行了编辑的编辑后、以及再现确认时这样的首次取得示教动作时、或对示教动作进行了变更时的示教动作，能够可靠地判定能否由并联连杆机器人100再现。并且，判定结果为不能再现的情况下，实时地向用户通知不能再现的意思，用户例如在这时进行编辑以能够再现，能够使不能再现的示教动作能够再现。由此，作为并联连杆机器人100的动作示教方法，在使用直观易懂的直接示教方法的同时，能够容易地进行并联连杆机器人100的动作示教。

此外，根据本实施方式的并联连杆机器人100的动作示教方法，在动作点的编辑中，预先判定成为编辑对象的动作点能否动作，在能够动作的情况下，能够一边使并联连杆机器人100的可动板3的实际的位置及姿态改变，一边观察实际的动作而直接确认编辑结果的妥当性。因此，能够进行在以往的直接示教中难以实现的直观易懂的操作，能够扩大其应用范围，能够大大有助于本技术领域和产业的进步。

在此，使用图10（a）、（b）说明本实施方式的并联连杆机器人100中的接头部的构造。

图10（a）是本实施方式的并联连杆机器人100中臂部4和杆部7的接头部的要部扩大图。图10（b）是本实施方式的并联连杆机器人100中杆部7和可动板3的接头部的要部扩大图。这些接头部分别是万向接头。

如图10（a）所示，在臂部4和杆部7的接头部中，各旋转轴以1轴相交，能够绕2轴旋转。此外，臂部4和杆部7的接头部在各轴中都在内部装入了旋转的轴承。

如图10（b）所示，在杆部7和可动板3的接头部中，各旋转轴以1点相交，能够绕3轴旋转。此外，杆部7和可动板3的接头部在各轴中都在内部装入了旋转的轴承。本实施方式的并联连杆机器人100在杆部7和可动板3的接头部中，绕呈十字状的2轴能够向各方向倾斜45°。

另外，在本实施方式中，在并联连杆机器人100的动作示教方法中，也可以作为编辑后的指针的动作点P（n）’的坐标和动作范围及马达转矩为允许范围外的情况下，将允许范围内且尽可能接近编辑后的指针的值作为下一候选的动作点而显示在显示部21上。通过将允许范围内且接近编辑后的指针的值显示在显示部21上，在用户变更指针时，能够辅助判断到何种程度为止能够动作。

另外，在本实施方式中，在图5的步骤S24及步骤S25中判定为“否”的情况下进行报错显示，但是也可以不进行报错显示，而以使编辑后的动作点P（n）’成为允许转速以下且允许转矩以下的方式，自动变更编辑后的动作点P（n）’。这种情况下，由判定部13计算成为编辑后的动作点P（n）’的转速以下且马达转矩以下、且最大的转速以下且最大马达转矩以下的动作点P（n）’’，将编辑后的动作点P（n）’变更为P（n）’’，并显示在显示部21上。

另外，也可以是，对于正在编辑的动作点P（n）’，在上述那样判定为并联连杆机器人100无法再现的情况下，变更部16作为第二变更步骤对表示编辑时间内的编辑点以外的可动板的位置及姿态的图表进行变更，以使假定为将以编辑点（动作点P（n）’）为基准的时间范围即编辑时间范围内的编辑后的图表所示的示教动作再现时的多个马达的转速及转矩分别成为允许转速以下及允许转矩以下。即，将以动作点P（n）’为基准的例如1s间的编辑时间内的动作点P（n-5）～P（n+5）的点，以能够维持编辑点（动作点P（n）’）的值的方式变更，并作为P（n-5）’～P（n+5）’，并且变更P’（n-5）～P（n-1）’及P（n+1）’～P（n+5）’的值，以使将P（n-5）’～P（n+5）’再现时的多个马达的转速及转矩分别成为允许转速以下及允许转矩以下。更具体地说，为了不因为采用动作点P’（n）而造成动作剧烈变化，而将P（n-5）’～P（n-1）’及P（n+1）’～P（n+5）’的值向与从动作点P（n）向动作点P（n）’编辑的方向相同的方向（即，使动作点P（n）’向上方向移动的情况下为上方向，向下方向移动的情况下为下方向）变更，从而进行变更以使动作点P（n）’不会剧烈变化。

工业实用性

本发明能够实现在以往的直接示教中难以实现的简单操作，所以能够用于对并联连杆机器人的可动板的直接示教等。

Claims (10)

1.一种并联连杆机器人的动作示教方法，其中，

取得第一示教动作，该第一示教动作是通过用户直接使并联连杆机器人的可动板运动而示教的示教动作，

基于作为所述并联连杆机器人的动力源的多个马达所允许的转矩即允许转矩、或/及所述多个马达所允许的转速即允许转速，预先设定允许判定值，基于所述允许判定值，判定所述第一示教动作能否由所述并联连杆机器人实际执行、且能否由所述并联连杆机器人的动作实现，由此判定能否通过所述并联连杆机器人的动作再现所述第一示教动作。

2.如权利要求1所述的并联连杆机器人的动作示教方法，其中，

取得第二示教动作，该第二示教动作是用户对所述第一示教动作进行编辑之后的示教动作，

基于所述允许判定值，判定能否通过所述并联连杆机器人的动作实现所述第二示教动作。

3.如权利要求1所述的并联连杆机器人的动作示教方法，其中，

所述第一示教动作通过图表来定义，该图表基于所述可动板的位置及姿态的经时变化，以时间轴和坐标轴表示所述可动板的动作点信息。

4.如权利要求3所述的并联连杆机器人的动作示教方法，其中，

针对作为所述图表上的点且表示由用户指定的时刻的所述可动板的位置及姿态的点，按照来自所述用户的操作来变更该点所示的所述可动板的位置及姿态，由此对所述图表进行编辑，

在编辑后的图表中，判定能否在所述并联连杆机器人的动作中实现包含成为编辑对象的编辑点的动作点在内的区间所示的示教动作。

5.如权利要求2所述的并联连杆机器人的动作示教方法，其中，

基于是否处于预先计算的所述并联连杆机器人的可动范围内，判定能否通过所述并联连杆机器人的动作实现所述第二示教动作。

6.如权利要求2所述的并联连杆机器人的动作示教方法，其中，

所述第二示教动作基于包含用户对所述第一示教动作进行编辑的编辑点在内的区间的图表，

在基于包含所述编辑点在内的区间的图表的所述第二示教动作超过所述允许判定值的情况下，变更所述编辑点，以使包含所述编辑点在内的区间中的所述可动板的转速或/及转矩成为所述允许判定值以下。

7.如权利要求2所述的并联连杆机器人的动作示教方法，其中，

所述第二示教动作基于包含用户对所述第一示教动作进行编辑的编辑点在内的区间的图表，

在基于包含所述编辑点在内的区间的图表的所述第二示教动作超过所述允许判定值的情况下，变更所述编辑点的前后的动作点。

8.如权利要求3所述的并联连杆机器人的动作示教方法，其中，

在用户在所述图表上设定了再现区间及再现时间的情况下，取得第二示教动作，基于所述允许判定值，判定能否在所述再现区间中以所述再现时间由所述并联连杆机器人的动作实现所述第一示教动作或所述第二示教动作，在无法实现的情况下，延长所述再现时间，所述第二示教动作是用户对所述第一示教动作进行编辑之后的示教动作。

9.如权利要求1～8中任一项所述的并联连杆机器人的动作示教方法，其中，

取得不同的多个定时的表示所述可动板的位置的X轴、Y轴及Z轴的坐标以及表示所述可动板的姿态的θx轴、θy轴及θz轴的坐标，来作为所述第一示教动作。

10.一种并联连杆机器人，具备：

控制部，执行权利要求1～8中任一项所述的并联连杆机器人的动作示教方法；以及

所述可动板。