CN105710889B - 检测与人的接触力而使机器人停止的机器人控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种检测与人的接触力而使机器人停止的机器人控制装置，机器人控制装置具备：质量参数设定部，其设定质量参数；以及停止指令部，其发出机器人的停止指令。设定有与外力相关的第一上限值以及小于第一上限值的第二上限值。停止指令部在估计出的外力超出第一上限值的情况下使机器人停止。并且，停止指令部在外力的平均值超出第二上限值的情况下使机器人处于停止状态。

Description

检测与人的接触力而使机器人停止的机器人控制装置

技术领域

本发明涉及一种控制机器人的机器人控制装置。

背景技术

在机器人进行动作的期间中，机器人有时从外部承受力、扭矩(以下，称为“外力”)。例如，有时机器人与***设备接触或者作业人员与机器人接触。在这种情况下，公知的是机器人检测到外力而停止或者进行避开被接触物的回避动作。

在日本特开2006-21287号公报中公开了以下一种接触力检测装置：在机械臂根部的机器人基座上配置力检测器，检测对机械臂施加的力。在该公报中公开了以下内容：在控制装置中，从对机械臂施加的力减去由机械臂的动作产生的内力，由此计算出作用于机械臂的接触力。另外，在该公报中公开了进行减少机械臂的接触力的动作。

在上述日本特开2006-21287号公报所公开的机器人控制装置中，计算出由机器人的动作产生的内力，从由力检测器检测出的整体外力减去该内力，由此计算出从外部对机器人的接触力。在计算出作用于机器人的接触力的情况下，除了机器人的质量以外需要正确地设定机器人所把持的工件的质量。

能够将工件的质量预先设定于控制装置。然而，在机器人进行动作的期间中，有时所把持的工件会脱落。另外，有时由于作业人员的失误而没有正确地设定工件的质量。或者，有时机器人所把持的工件与期望的工件不同。在处于用于计算的工件的质量与实际把持的工件的质量不同的状况的情况下，产生无法正确地估计由机器人的动作产生的内力这种问题。或者，存在无法正确地计算与机器人接触时的接触力这种问题。因此，可能产生尽管本来应该停止的外力作用于机器人，却发生机器人不停止的状态。

发明内容

本发明的机器人控制装置用于控制机器人，该机器人具备：力检测器，其检测作用于机器人的力和扭矩中的至少一方；以及状态检测器，其检测机器人的位置和姿势，其中，该机器人控制装置具备：质量参数设定部，其设定包括机器人的质量和工件的质量的质量参数；以及停止指令部，其发出用于使机器人成为停止的状态的指令，停止指令部包括：内力估计部，其根据由状态检测器检测出的机器人的位置和姿势以及质量参数，来估计通过机器人的动作而产生的内力；以及外力估计部，其从力检测器的输出减去上述内力来估计因从机器人的外侧对机器人施加的力而产生的外力，预先设定在机器人与人或者物相接触时用于使机器人停止的与上述外力相关的第一上限值以及小于第一上限值的第二上限值，停止指令部形成为在机器人的动作期间中由外力估计部估计出的上述外力超出预先设定的第一上限值的情况下使机器人停止，并且在机器人的动作期间中或者停止期间中上述外力在预定时间长度中的平均值超出第二上限值的情况下，使机器人处于停止状态。

在上述发明中，可以是，所述机器人控制装置具备用于存储多个质量参数的质量参数存储部，在机器人随着质量参数设定部对质量参数的切换和工件的把持状态的变更而停止之后，在由外力估计部估计出的上述外力在预定时间长度中的平均值超出第二上限值的情况下，停止指令部维持机器人的停止状态。

在上述发明中，可以是，在机器人的动作期间中由外力估计部估计出的上述外力超出第一上限值而机器人停止之后，在上述外力在预定时间长度中的平均值超出第二上限值的情况下、或者上述外力在预定时间长度中的变化幅度超出预定变化幅度判断值的情况下，停止指令部维持机器人的停止状态。

在上述发明中，可以是：在机器人随着质量参数的切换和工件的把持状态的变更而停止之后，在上述外力在预定时间长度中的变化幅度超出预定变化幅度判断值的情况下，停止指令部维持机器人的停止状态。

在上述发明中，可以是，第一上限值被设定为从人或者物与机器人接触时使机器人停止的接触力减去第二上限值而得到的值。

附图说明

图1是实施方式中的机器人***的概要图。

图2是实施方式中的机器人***的框图。

图3是实施方式中的控制装置的外力判断部的框图。

图4是实施方式中的第一运转控制的时间图。

图5是实施方式中的第二运转控制的时间图。

图6是实施方式中的第三运转控制的时间图。

图7是实施方式中的第四运转控制的时间图。

图8是实施方式中的运转控制的流程图。

具体实施方式

参照图1至图8来说明实施方式中的机器人控制装置。图1是本实施方式中的机器人***的概要图。机器人***具备搬送工件W的机器人1以及控制机器人1的作为机器人控制装置的控制装置2。本实施方式的机器人1为多关节机器人。在本发明中，除了机械臂12以外还包括机械手17在内称为机器人1。机械手17作为把持工件W或者释放工件W的把持部而发挥功能。机械臂12支承机械手17。本实施方式的机械臂12包括多个关节部13。

机器人1包括驱动各关节部13的机械臂驱动装置。机械臂驱动装置包括配置于关节部13内部的机械臂驱动电机14。通过由机械臂驱动电机14进行驱动，能够使机械臂12在关节部13处弯曲到期望的角度。

机器人1具备关闭或者打开机械手17的机械手驱动装置。本实施方式的机械手驱动装置通过气压来驱动机械手17。机械手驱动装置包括与机械手17相连接的机械手驱动气缸18以及用于对机械手驱动气缸18提供压缩空气的空气泵和电磁阀。

机器人1具备支承机械臂12的基座部11。本实施方式中的机器人1具备力检测器19，该力检测器19检测作用于基座部11的力和扭矩。作用于基座部11的力相当于作用于机器人1的力。在基座部11下侧配置有力检测器19。力检测器19固定于设置面20。

本实施方式中的力检测器19包括与基座部11相连结的金属基材以及安装于基材表面上的应变传感器。应变传感器配置于基材表面的多个部位。当对基材向规定方向施加力时，基材稍微变形。应变传感器检测基材的规定位置的变形量。而且，根据由应变传感器检测出的变形量，计算出对基材施加的力、扭矩、即作用于机器人1的力、扭矩。

作为作用于机器人1的力，能够例示向规定方向起作用的直线性的力。例如，作用于机器人1的力包括因机器人1的质量和工件W的质量来而作用的在铅直方向朝下的力。另外，作为作用于机器人1的扭矩，能够例示规定的旋转方向的扭矩。例如，在机械臂12在绕沿铅直方向延伸的旋转轴旋转的情况下，作用于机器人1的扭矩包括绕该旋转轴的方向扭矩。本实施方式中的力检测器19形成为能够检测作用于机器人1的力和扭矩两者。

本实施方式中的机器人1包括对机器人的位置和姿势进行检测的状态检测器。状态检测器对机械臂12的基准点的位置、机械臂12在关节部13处的弯折状态以及机械臂12所朝向的方向等进行检测。本实施方式中的状态检测器包括安装于各机械臂驱动电机14上的旋转角检测器15。旋转角检测器15对机械臂驱动电机14进行驱动时的旋转角度进行检测。能够根据各机械臂驱动电机14的旋转角度对机械臂12在关节部13处的角度进行检测。

另外，本实施方式的机器人1形成为机械臂12整体能够绕沿铅直方向延伸的旋转轴旋转。机械臂驱动装置包括使机械臂12旋转的驱动电机。状态检测器包括旋转角检测器，该旋转角检测器检测机械臂12相对于基座部11的旋转角度。能够根据检测出的旋转角度来检测机械臂12延伸的方向。

根据控制装置2的动作指令来驱动机器人1。由控制装置2控制机械臂驱动装置和机械手驱动装置。例如，由控制装置2控制机械臂驱动电机14的旋转角度和机械手驱动气缸18的气压。另外，状态检测器的输出被输入到控制装置2。

在图2中示出本实施方式中的机器人***的框图。在本实施方式中，例示说明根据动作程序41来搬送工件的控制。机器人1能够自动地将工件从初始位置搬送至目标位置。控制装置2包括数字计算机，该数字计算机具有经由总线相连接的CPU(Central ProcessingUnit：中央处理器)、RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)以及ROM(Read OnlyMemory：只读存储器)等。

为了进行机器人1的动作而预先生成的动作程序41被输入到控制装置2中。动作程序41被存储于动作程序存储部42。动作控制部43根据动作程序来送出用于驱动机器人1的动作指令。动作控制部43将用于驱动机械臂驱动装置的动作指令送出至臂机械驱动部44。机械臂驱动部44包括用于驱动机械臂驱动电机14等的电路，并根据动作指令对机械臂驱动电机14等供给电力。通过由机械臂驱动电机14进行驱动，来调整机械臂12的折弯角度、机械臂12的方向等。

另外，动作控制部43将用于驱动机械手驱动装置的动作指令送出至机械手驱动部45。机械手驱动部45包括用于驱动空气泵等的电路，并根据动作指令对机械手驱动气缸18供给压缩空气。通过对供给至机械手驱动气缸18的空气的压力进行调整来打开和关闭机械手17。通过机械手17的打开和关闭，能够把持或者释放工件W。

质量参数51被输入至本实施方式的控制装置2中。质量参数51被存储到控制装置2的质量参数存储部52。此外，也可以将具有动作程序存储部42的功能和质量参数存储部52的功能的存储装置配置于控制装置。

质量参数51包括与用于估计作用于机器人1的内力的机器人1的各部位的质量、工件W的质量相关联的信息。质量参数51例如包括机器人1的各部件的质量和与各部件相关的质量中心(重心位置)的信息。另外，质量参数51能够包括在计算机器人1的各坐标轴上的惯性矩时使用的惯性矩阵。

控制装置2包括质量参数设定部53。质量参数设定部53根据来自动作控制部43的指令来设定质量参数。在本实施方式中，分别按工件W的种类来设定质量参数。质量参数设定部53在每次变更工件的种类时变更质量参数。另外，质量参数设定部53在机械手17把持工件W的状态和释放工件W的状态下变更质量参数。

本实施方式的控制装置2包括停止指令部46，该停止指令部46将用于使机器人1处于停止的状态的指令发送向动作控制部43。停止指令部46形成为在机器人1处于进行动作的期间和停止的期间中的任意状态下均能够发送使动作停止的指令。当在机器人1停止时发送了停止指令的情况下，维持机器人1的停止状态。

质量参数设定部53将所设定的质量参数送出至停止指令部46。停止指令部46包括内力估计部47，该内力估计部47对因机器人1的质量和机器人的动作而产生的内力进行估计。内力估计部47在没有从机器人1的外侧施加力的状态下，计算在机器人1进行动作时因自重而作用于机器人1的力。能够根据由状态检测器16检测出的机器人的位置和姿势以及质量参数51来计算内力。内力估计部47形成为能够计算作用于机器人1的直线方向的力和旋转方向的扭矩两者。

停止指令部46包括外力估计部48，该外力估计部48对因从机器人1的外侧向机器人1施加的力而产生的外力进行估计。外力估计部48通过将力检测器19的输出减去由内力估计部47估计出的内力来计算外力。本实施方式的力检测器19形成为能够检测力和扭矩两者。本实施方式的外力估计部48形成为作为外力而计算出作用于机器人1的力和扭矩两者。

停止指令部46包括判断计算出的外力的外力判断部49。外力判断部49判别计算出的外力是否与规定条件一致。在外力满足规定条件的情况下，停止指令部46对动作控制部43发送机器人1的停止指令。

在图3中表示本实施方式中的外力判断部的框图。外力判断部49包括外力超出判断部56。外力超出判断部56判别由外力估计部48估计出的外力是否超出预先决定的第一上限值。在估计出的外力超出第一上限值的情况下，能够判断为机器人1被比被允许的力更大的力推压。然后，停止指令部46将机器人1的停止指令送出至动作控制部43。动作控制部43使动作程序的执行中断而使机器人1处于停止的状态。第一上限值是预先决定的值。第一上限值例如能够采用比人或者物与机器人接触时所允许的接触力要小的值。

这样，当在机器人进行动作的期间中人或物与机器人1接触的情况下，机器人1自动地停止。

本实施方式的外力超出判断部56使用外力的力和扭矩中的力来进行判断。外力超出判断部56使用各坐标轴的方向上的力的合力来进行判断。外力的判断并不限定于本方式，也可以根据扭矩来进行判断。或者，也可以使用力和扭矩两者。例如，能够在力和扭矩中的至少一个超出各自的上限值的情况下，使机器人停止。在以下控制中也同样地，能够使用力和扭矩中的至少一个来进行判断。

在图4中示出本实施方式中的第一运转控制的时间图。在第一运转控制中，能够判别实际由机械手17把持的工件的质量是否与质量参数的工件的质量一致。在图4中，例示在搬送工件W的期间中工件W从机械手17脱落而落下的情况下的控制。第一上限值HL1为如上所述那样用于判别人或者物进行接触的情况的判断值。

纵轴表示由外力估计部48计算出的外力的大小。例如，使多个方向的力合成而得到的外力朝向规定的方向。另外，在设定了坐标轴的情况下，有时外力的方向不是正方向而成为负方向。在此，不考虑外力的朝向而根据外力的大小来进行判别。

参照图3和图4，外力判断部49包括质量异常判断部57，该质量异常判断部57判别实际由机械手17把持的工件W的质量是否与质量参数内包含的工件W的质量一致。

在本实施方式的控制装置2中，除了第一上限值HL1以外，还预先设定了第二上限值HL2。第二上限值HL2是用于检测工件W的质量的异常的判断值。第二上限值能够包含在质量参数51中。第二上限值HL2是小于第一上限值HL1的判断值。或者，能够根据工件W的质量来设定第二上限值。在本实施方式中，将第二上限值HL2设定为小于与工件W的质量对应的外力。

在图4示出的示例中，机器人1在正常状态下搬送工件W直到时刻t1为止。每隔预定的时间间隔，内力估计部47估计内力，外力估计部48估计外力。由于随着机器人1的动作产生的振动等，检测了微小的外力。外力随伴有小振动但维持大致为零的值。

在时刻t1，工件W从机械手17脱落。在工件W从机械手17落下的情况下，实际由机械手17把持的工件W的质量变为零。成为质量参数51内包含的机械手17和工件W的合计质量与实际的机械手17和工件W的合计质量不同的状态。内力估计部47在机器人1把持工件W的条件下估计内力。然而，实际上机器人1没有把持工件W，因此变得与以相当于工件W的质量的力从下侧按压机器人1的状态相同。

在时刻t1外力上升。此时的外力的上升在第一上限值HL1以下。因此，紧接着时刻t1之后，机器人1持续进行动作。

外力判断部49的质量异常判断部57每隔预定的时间间隔计算时间长度TL1中的平均值。时间长度TL1是预先决定的，例如能够采用1秒钟。而且，在预定的时间长度TL1中的平均值超出第二上限值HL2的情况下使机器人1停止。

质量异常判断部57在时刻t2时对时间长度TL1中的外力的平均值EFAVE超出第二上限值HL2这一情况进行检测。停止指令部46将停止指令输出到动作控制部43。在时刻t2以后也实施质量异常判断部57的判断以及停止指令部46对停止指令的发送。因此，在时刻t2以后，维持机器人1的停止状态。

这样，控制装置2在外力没有到达第一上限值HL1的情况下，也能够对工件W的质量发生变化这一情况进行检测，使机器人1停止。在本实施方式中，质量变化的判断采用了预定的时间长度TL1中的平均值EFAVE。外力随着机器人1的动作而振动，因此外力有时暂时超出第二上限值HL2。在第一运转控制中，通过使用时间长度TL1中的外力的平均值，能够稳定地通过作用于机器人1的外力来进行判别。能够正确地检测机械手17把持的物的质量发生变化这一情况。因此，能够避免由于暂时的外力的变动而超出第二上限值从而使机器人停止这一情况。

特别是，在工件W脱落的状态下，在机械臂12上升的期间中作业人员有时与机械臂12的上表面接触。在该情况下，朝向下侧的接触力作用于机械臂12。然而，内力估计部47是在工件W被把持的条件下估计内力的。因此，在外力变为将第一上限值加上相当于工件W的质量的力而得到的值之前，机器人不会停止。其结果为，有可能对作业人员施加大的力。

在第一运转控制中，能够迅速地检测工件落下这一情况，因此能够避免对作业人员施加大的力。第一运转控制除了机器人1的动作期间中以外还能够在机器人1的停止期间中实施。另外，使机器人1停止并不限定于工件W的落下，在质量参数所存储的工件的质量与实际的工件的质量不同的情况下，也能够使机器人停止。例如，在质量参数的输入有误、搬送与期望的工件不同的工件的情况下等，能够使机器人停止。

在图5中示出本实施方式中的第二运转控制的时间图。在第二运转控制中，例示使工件W的搬送结束而机械手17离开工件W时的控制。参照图3，外力判断部49包括质量参数切换监视部58。质量参数切换监视部58判断对质量参数进行切换时的外力。

参照图2，在释放工件W时，质量参数设定部53根据来自动作控制部43的指令来切换质量参数。即，质量参数设定部53从把持工件W的状态的质量参数切换为没有把持工件W的状态的质量参数。

参照图5，机器人1进行动作而将工件W搬送至目标位置直到时刻t3。此时的质量参数采用把持工件的状态的质量参数。在时刻t3时工件W到达目标位置。

在时刻t3时，停止指令部46发送机械臂12的动作的停止指令而使机械臂12的动作停止。质量参数设定部53切换为没有把持工件W的状态的质量参数51。实际上，机械手17尚未释放工件W，因此检测到外力。例如，通过切换质量参数51，由内力估计部47估计出的内力变小，因此外力变大。

在时刻t4时，机械手17释放工件W。通过释放工件W，质量参数内包含的工件和机械手的合计质量与实际的工件和机械手的合计质量一致，从而外力估计部48估计正确的外力。外力变为第二上限值HL2以下。

外力估计部48每隔预定的时间间隔估计外力。外力判断部49的质量参数切换监视部58计算外力的平均值EFAVE。此时，质量参数切换监视部58计算预定的时间长度TL2中的外力的平均值。然后，质量参数切换监视部58判别外力的平均值EFAVE是否大于第二上限值HL2。在外力的平均值EFAVE大于第二上限值HL2的情况下，停止指令部46将停止指令输出到动作控制部43。即，维持机器人1的停止直到外力的平均值EFAVE达到第二上限值HL2以下。在外力的平均值EFAVE变为第二上限值HL2以下的情况下，能够判别为质量参数与实际的状态一致。在该情况下，停止指令部46将解除停止指令的指令输出到动作控制部43。

在图5示出的示例中，在时刻t5时预定的时间长度TL2中的外力的平均值EFAVE变为第二上限值HL2以下。因此，在时刻t5以后机器人1再次开始进行动作。

在变更机械手17对工件W的把持状态的情况下，需要切换质量参数。在变更了工件的把持状态时，有时由于作业人员的错误等而使得质量参数所存储的工件的质量与实际的工件的质量不同。当在质量参数与实际的状态不同的状态下再次开始机器人1的驱动时，在作业人员进行接触的情况下有时会受到大的接触力。尽管机器人1受到了本来要停止的接触力，当仍有时不会停止。

在第二运转控制中，使机器人1停止直到外力的平均值EFAVE变为第二上限值HL2以下。即，使机器人1停止直到确认质量参数与实施的状态一致。因此，在再次开始机器人1的驱动时，质量参数与实施状态一致。在再次开始机器人1的驱动之后，即使作业人员与机器人接触也能够避免受到大接触力。

在本实施方式中，示出从机械手把持工件的状态转变为离开工件的状态的示例，但是并不限定于本方式，能够在工件的把持状态变更时实施同样的控制。例如，在从离开工件的状态转变为机械手把持工件的状态的情况下，也能够实施同样的控制。另外，第二运转控制适合于变更工件种类的情况。

此外，在机器人停止的状态下，维持机器人1停止直到外力的平均值EFAVE变为第二上限值HL2以下的控制与上述控制无关地，能够在任意的条件下在机器人处于停止状态的情况下实施。例如，能够在外力超出第一上限值而使机器人停止之后的期间实施。

在图6中示出本实施方式的第三运转控制的时间图。第三运转控制是在机器人停止的期间中作业人员与机器人接触的情况下的控制。在此，举例说明作业人员以手动方式操作机器人1的例子。

在时刻t6以前，机器人1搬送工件W。在时刻t6中，工件W到达目标位置。在时刻t6时，机械手17释放工件W。作业人员应在工件W的释放的同时变更质量参数，但是，在此例示质量参数没有变更的情况。在时刻t6时，计算出相当于工件W的质量的外力。

在这里的示例中，实施了第一运转控制。外力判断部49计算预定的时间长度中的外力的平均值。在从时刻t6至时刻t7为止的期间，外力大于第二上限值HL2。因此，停止指令部46发出停止指令，机器人1应持续停止的状态。

然而，在时刻t7时，作业人员与机器人1接触。在本实施例中，作业人员以朝下按压机器人1的方式进行接触。在此时的接触力接近相当于工件的质量的力的情况下，计算出的外力变小，因而有时预定的时间长度中的外力的平均值EFAVE变为第二上限值HL2以下。因此，有时尽管作业人员进行了接触，但机器人仍再次进行动作。或者，也有时尽管所选定的质量参数错误，但机器人再次进行驱动。其结果为，作业人员与机器人接触时有可能对作业人员施加大的力。

在人与机器人接触的情况下，难以连续地将固定的接触力施加到机器人1。因此，接触力随时间而变动。力检测器19的输出变化量变大。而且，所估计的外力的变化量变大。因此，在第三运转控制中，外力判断部49计算外力在预定的时间长度TL3中的变化幅度EFW。变化幅度EFW采用时间长度TL3的期间内的力的最大值与最小值的差。外力判断部49判别变化幅度EFW是否小于预定的变化幅度判断值。在变化幅度EFW为预定的变化幅度判断值以上的情况下，能够判断为人与机器人接触。在该情况下，停止指令部46将机器人1的停止指令送出至动作控制部43。另一方面，在变化幅度EFW小于预定的变化幅度判断值的情况下，停止指令部46解除机器人的停止指令。

这样，在第三运转控制中，进行使机器人停止的控制直到变化幅度EFW变为小于预定的变化幅度判断值为止。其结果为，即使人与机器人1接触而外力的平均值变为第二上限值以下,也能够避免机器人再次驱动这一情况。

此外，作为外力的变化幅度，并不限定于预定的期间中的外力的最大值与最小值的差，能够采用对外力的变化量进行估计的任意的值。例如，计算每隔预定的时间间隔计算出的外力的分散。能够在计算出的外力的分散为预定的变化幅度判断值以上的情况下，维持机器人停止。

第三运转控制并不限定于释放工件时的控制，能够在机器人停止的任意的状态下实施。例如，能够在第二运转控制中检测出工件的质量变化而停止的情况下实施。另外，在上述控制中，在使机器人1停止之后进行第一运转控制和第三运转控制，但是并不限定于本方式，也可以不实施第一运转控制的基于外力的平均值的判断控制，就实施第三运转控制的基于外力的变化幅度的判断控制。

在图7中示出本实施方式中的第四运转控制的时间图。在质量参数变更时等，质量参数内包含的工件的质量与实际工件的质量有时存在通过第二上限值无法检测出的小差。在该情况下，不发出机器人1的停止指令而使机器人1持续进行动作。即，有时在质量参数的工件的质量与实际工件的质量之间存在小于与第二上限值对应的质量差的差的状态下，机器人进行动作。

在该状态下，例如当在机械臂12进行动作时作业人员与机械臂12接触的情况下，有时尽管接触力大于与应使机器人1停止的第一上限值HL1相当的力，但计算出的外力变为第一上限值HL1以下。即，有时将外力减去对应于质量参数的工件的质量与实际工件的质量之质量差的力。

在第一运转控制中，第一上限值设定成使人与机器人接触时的接触力不会大于所允许的力。在第四运转控制中，将第一运转控制中的第一上限值HL1减去第二上限值HL2而得到的值(HL1-HL2)设定为第一上限值。将第四运转控制的第一上限值设定为将人与机器人接触时所允许的外力减去第二上限值而得到的值。换言之，将第一上限值设定为将人或者物与机器人接触时使机器人停止的接触力减去第二上限值而得到的值。在第四运转控制中，由外力估计部48估计出的外力超出第一上限值(HL1-HL2)的情况下的控制也与第一运转控制相同。

在图7示出的示例中，在机器人1搬送工件W的期间中，在时刻t9时作业人员与机器人1接触。在时刻t9时外力上升，外力变得大于第一上限值(HL1-HL2)。停止指令部46将机器人的停止指令输出到动作控制部43。这样，估计出的外力没有到达第一运转控制的第一上限值HL1，但是能够使机器人1停止。

在第四运转控制中，即使在质量参数内包含的工件的质量与实际的工件的质量之间存在质量差，也能够避免作业人员受到大于所允许的接触力的接触力。在进行任意的运转控制时都能够采用这种第四运转控制的第一上限值。

在图8中示出本实施方式中的运转控制的流程图。在该运转控制中包含上述第一运转控制至第四运转控制。

参照图2、图3以及图8，在步骤71中，内力估计部47估计内力。在步骤72中，外力估计部48根据计算出的内力和力检测器19的输出来估计外力。

在步骤73中，判别停止指令部46是否发出了机器人1或者机械臂12的停止指令。在步骤73中，在停止指令部46发出了停止指令的情况下，转移到步骤84。在步骤73中，在停止指令部46没有发出停止指令的情况下，转移到步骤74。

在步骤74中，判别质量参数设定部53是否变更了质量参数。此外，在步骤74中，也可以判别把持或者释放工件。在步骤74中，在质量参数没有变更的情况下，转移到步骤75。

另一方面，在步骤74中，在变更了质量参数的情况下，转移到步骤81。在步骤81中，停止指令部46对动作控制部43输出机器人的停止指令。动作控制部43使动作程序的执行中断。动作控制部43在根据动作程序使机器人1进行动作的情况下，使机器人1停止。

在步骤75中，外力判断部49判别估计出的外力是否超出第一上限值。作为该控制例的第一上限值，采用第四运转控制中的第一上限值(HL1-HL2)。作为第一上限值，并不限定于本方式，也可以使用在第一运转控制中采用的第一上限值HL1。在步骤75中，在外力大于第一上限值的情况下，转移到步骤81。在步骤75中，在外力为第一上限值以下的情况下，转移到步骤76。

在步骤76中，外力判断部49判别预定的时间长度中的外力的平均值是否超出第二上限值。在外力的平均值为第二上限值以下的情况下，结束该控制。停止指令部46不发出停止指令而结束该控制。其结果为，动作控制部43持续进行基于动作程序41的机器人1的控制。在步骤76中，在外力的平均值大于第二上限值的情况下，转移到步骤81。

接着，在步骤84中，外力判断部49判别外力在预定的时间长度中的变化幅度是否小于预定的变化幅度判断值。即，判别外力的变化幅度是否小。在外力的变化幅度为变化幅度判断值以上的情况下，例如能够判别为人进行了接触。在该情况下，转移到步骤81，维持机器人1的停止状态。在步骤84中，在外力的变化幅度小于变化幅度判断值的情况下，例如能够判别为人没有进行接触。在该情况下，转移到步骤85。

在步骤85中，外力判断部49判别预定的时间长度中的外力的平均值是否大于第二上限值。在外力的平均值大于第二上限值的情况下，能够判别为工件脱落或者质量参数的选定错误或者工件的种类错误。在该情况下，转移到步骤81，维持机器人1的停止状态。

在步骤85中，在外力的平均值为第二上限值以下的情况下，转移到步骤86。在该情况下，能够判别为使机器人1停止的问题被消除。例如能够判别为质量参数与实际机器人1的状态一致并且人没有与机器人1接触。

接着，在步骤86中，解除机器人1的停止指令。停止指令部46对动作控制部43输出机器人的停止指令的解除。动作控制部43根据动作程序41使机器人1进行动作或者停止。

本实施方式中的力检测器形成为能够检测作用于机器人的力和扭矩两者，但是并不限定于本方式，力检测器形成为能够检测力和扭矩中的至少一个即可。在检测力或者扭矩中的一个的情况下，能够根据检测出的变量来判断外力。

在本实施方式中，例示说明了多关节机器人，但是并不限定于本方式，能够将本发明应用于任意的机器人控制装置。另外，本实施方式的把持工件的把持部由相互相对的爪部进行打开和关闭的机械手构成，但是并不限定于本方式，把持部能够采用任意的构造。例如，把持部也可以通过磁力来把持或者释放工件。另外，本实施方式的机械手驱动装置通过气压来夹持或者释放工件，但是并不限定于本方式，机械手驱动装置能够采用能够驱动机械手的任意的装置。例如，机械手驱动装置也可以构成为通过电磁铁的磁力来驱动机械手。

上述各运转控制能够应用于机器人根据动作程序来自动地进行动作的情况以及通过作业人员对操作盘进行操作来以手动方式使机器人进行动作的情况。

根据本发明，能够提供一种在把持部所把持的工件的质量与期望工件的质量不同的情况下使机器人停止的机器人控制装置。

在上述各控制中，在功能和作用不变的范围内能够适当地变更步骤的顺序。上述实施方式能够适当地进行组合。在上述各图中，对相同或者相等的部分附加相同的附图标记。此外，上述实施方式仅是例示，并不限定发明。另外，在实施方式中，包含了权利要求的范围示出的实施方式的变更。

Claims (5)

1.一种机器人控制装置，用于控制机器人，该机器人具备：力检测器，其检测作用于机器人的力和扭矩中的至少一方；以及状态检测器，其检测机器人的位置和姿势，其特征在于，

该机器人控制装置具备：

质量参数设定部，其设定包括机器人的质量和工件的质量的质量参数；以及

停止指令部，其发出用于使机器人成为停止的状态的指令，

停止指令部包括：内力估计部，其根据由状态检测器检测出的机器人的位置和姿势以及质量参数，来估计通过机器人的动作而产生的内力；以及外力估计部，其从力检测器的输出减去上述内力来估计因从机器人的外侧对机器人施加的力而产生的外力，

预先设定在机器人与人或者物相接触时用于使机器人停止的与上述外力相关的第一上限值以及小于第一上限值的第二上限值，

停止指令部形成为在机器人的动作期间中由外力估计部估计出的上述外力超出预先设定的第一上限值的情况下使机器人停止，并且在机器人的动作期间中或者停止期间中上述外力在预定时间长度中的平均值超出第二上限值的情况下，使机器人处于停止状态。

2.根据权利要求1所述的机器人控制装置，其特征在于，

所述机器人控制装置具备用于存储多个质量参数的质量参数存储部，

在机器人随着质量参数设定部对质量参数的切换和工件的把持状态的变更而停止之后，在由外力估计部估计出的上述外力在预定时间长度中的平均值超出第二上限值的情况下，停止指令部维持机器人的停止状态。

3.根据权利要求1或2所述的机器人控制装置，其特征在于，

在机器人的动作期间中由外力估计部估计出的上述外力超出第一上限值而机器人停止之后，在上述外力在预定时间长度中的平均值超出第二上限值的情况下、或者上述外力在预定时间长度中的变化幅度超出预定变化幅度判断值的情况下，停止指令部维持机器人的停止状态。

4.根据权利要求2所述的机器人控制装置，其特征在于，

在机器人随着质量参数的切换和工件的把持状态的变更而停止之后，在上述外力在预定时间长度中的变化幅度超出预定变化幅度判断值的情况下，停止指令部维持机器人的停止状态。

5.根据权利要求1或2所述的机器人控制装置，其特征在于，

第一上限值被设定为从人或者物与机器人接触时使机器人停止的接触力减去第二上限值而得到的值。