CN108000517B - 具备学习控制功能的机器人控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种具备学习控制功能的机器人控制装置。该机器人控制装置具备：计算学习修正量的学习控制部；在学习控制中存储机器人机构部的前端部的位置的位置存储部；在学习控制中存储机器人机构部的前端部的速度的速度存储部。机器人控制装置在学习控制后根据位置指令使机器人机构部正在进行动作的期间，根据相对于在学习控制中存储的上述前端部的位置以及速度的误差，判定上述前端部的位置以及速度是否是异常状态。机器人控制装置根据该判定结果切换是否应用学习修正量。

Description

具备学习控制功能的机器人控制装置

技术领域

本发明涉及一种具备学习控制功能的机器人控制装置。

背景技术

目前，为了控制由伺服电动机驱动的被驱动体的位置和速度，通常进行位置反馈控制、速度反馈控制还有电流反馈控制。但是，即使进行这样的反馈控制，在被驱动体的刚性低的情况下或在被驱动体以高加速度进行动作的情况下，会有被驱动体产生位置偏差，被驱动体的位置精度不稳定的情况。因此，目前提出一种方案，为了提高被驱动体的位置精度而进行学习控制。

例如，日本特开2006-172149号公报公开了以下技术，即在具备安装了被加工物且由伺服电动机驱动的被驱动体、安装了用于加工被加工物的工具的被安装部件的机床本体中，在被安装部件的前端点安装加速度传感器来进行学习控制。

学习控制是一种过程，针对以预定的周期重复相同模式的动作的指令求出学习修正量，该学习修正量用于使位置指令值与位置反馈值之间的差即位置偏差收敛在零附近。

具体地说，针对位置指令的每个输入来取得向用于控制伺服电动机的控制电路输入的位置指令值与从用于检测被驱动体的位置的位置检测器输出的位置反馈值之间的差(以下称为第一位置偏差)。此时，对在被安装部件的前端点安装的加速度传感器检测出的加速度进行2次积分，从而还取得被安装部件的前端点的位置偏差量(位移量)。通过将该位置偏差量与上述第一偏差量进行相加，计算相对于指令位置的被安装部件的前端点的位置误差(以下称为第二位置偏差)。如果该计算出的第二位置偏差收敛为零，则被安装部件的前端点的位置与位置指令的位置一致。因此，计算用于使第二位置偏差收敛为零的修正量(以下称为学习修正量)。

通过根据相同的移动指令以预定的试验次数重复上述一连串的处理，更新上述的学习修正量直到上述第二位置偏差收敛到零附近的预定阈值以下为止，求出学习修正量的最佳值。将学习修正量的最佳值保存在控制装置内的存储器中。以上的控制过程也被称为学习控制。

在学习控制结束后，从被安装部件的前端点拆除加速度传感器。在学习控制后的通常控制中，通过与学习控制时相同的移动指令进行控制，并且将上述学习修正量的最佳值应用于上述第一位置偏差。

在日本特开2006-172149号公报中公开了以下技术，在学习控制时，在被安装部件的前端点不安装加速度传感器，而使用机械模型来预测相对于指令位置的被安装部件的前端点的位置误差。

另外，在日本特开2009-83074号公报中公开一种机床用控制装置，其具备学习控制部，该学习控制部为了抑制使工件旋转的伺服电动机的旋转驱动力的变动，计算用于减小位置指令值与位置反馈值之间的差即位置偏差的位置修正量。

如上所述，在机床中，与学习控制相关的技术正在实用化。在工业用机器人中，安装在臂部前端的工具的重量越大，并且臂部的刚性越低，在动作中在臂部前端的工具中产生的振动和摆动越大，工具的位置精度越差。因此，正在研究在机器人的动作中也应用学习控制。特别是在使机器人重复执行相同模式的作业时，学习控制是有效的。

但是，存在不能够将用于机床的学习控制技术直接应用于机器人控制的情况。

即，学习控制是一种过程，其前提为按照预定的周期重复预定的次数向电动机控制电路输入相同模式的移动指令。在机床的情况下，安装了被加工物的移动驱动体的轨迹以及速度在学习控制时以及实际运转时没有大的改变，所以进行学习控制的意义大。另一方面，在工业用机器人中，机器人的工具移动模式在机器人的运转中大多与生产线上的周边设备相关联地进行变化。例如，在机器人的运转过程中，产生为了等待外部信号的输入而使工具移动到待机位置的需要，或者为了机器人进行其它的动作而切换工具的移动模式。另外，为了针对机器人示教或修正工具的移动模式，用户通过示教操作盘来操作机器人。由于这些要因，在学习控制后的机器人的实际运转中，机器人的工具不一定按照与学习控制时完全相同的轨迹和速度来移动。当针对如此轨迹和速度与学习控制时不同的机器人的动作应用通过学习控制取得的学习修正量，不仅工具的振动不会收敛，有可能相反地振动发散。因此，实际情况是几乎不对工业用机器人应用学习控制技术。

发明内容

因此本发明鉴于上述问题，其目的在于提供一种能够有效地抑制在机器人机构部的前端部可能产生的振动和摆动来实现高精度的机器人的动作的机器人控制装置。

为了达成上述目的，本发明的一个方式提供一种用于控制由伺服电动机驱动的机器人机构部的动作的机器人控制装置。机器人控制装置具备学习控制部，该学习控制部进行用于计算学习修正量的学习控制，该学习修正量修正根据位置指令使机器人机构部进行动作时的机器人机构部的前端部的位置。机器人控制装置具备：位置存储部，其在正在执行学习控制时以预定的时间间隔来存储机器人机构部的前端部的位置；以及速度存储部，其在正在执行学习控制时以预定的时间间隔来存储机器人机构部的前端部的速度。机器人控制装置具备位置误差计算部，其计算在学习控制后根据位置指令使机器人机构部正在进行动作的期间，以预定的时间间隔取得的前端部的实际位置与该实际位置所对应的在位置存储部中存储的前端部的位置之间的位置误差。机器人控制装置具备速度误差计算部，其计算在学习控制后根据位置指令使机器人机构部正在进行动作的期间，以预定的时间间隔取得的前端部的实际速度与该实际速度所对应的在速度存储部中存储的前端部的速度之间的速度误差。机器人控制装置具备：学习修正量应用判定部，其在学习控制后根据位置指令使机器人机构部正在进行动作的期间，根据位置误差以及速度误差，判定前端部的位置以及速度是异常状态还是正常状态，并根据该判定结果来切换是否针对前端部位置应用学习修正量。

并且，根据本发明的另一方式提供一种机器人控制装置，其在上述方式的机器人控制装置中，学习修正量应用判定部构成为在位置误差超过了预定的第一阈值或速度误差超过了预定的第二阈值的情况下，判定为前端部的位置或速度为异常状态，并且不应用学习修正量。

根据本发明的另一方式提供一种机器人控制装置，其在上述方式的机器人控制装置中，学习修正量应用判定部构成为在位置误差为预定的第一阈值以下且速度误差为预定的第二阈值以下的情况下，判定为前端部的位置以及速度为正常状态，并且应用学习修正量。

根据本发明的另一方式提供一种机器人控制装置，其在上述方式的机器人控制装置中还具备速度指令调节部，该速度指令调节部构成为在通过学习修正量应用判定部判定为前端部的位置或速度为异常状态时，将前端部的速度调节为预定的安全速度以下。

根据本发明的另一方式提供一种机器人控制装置，其在上述方式的机器人控制装置中，学习控制部构成为存储与机器人机构部相关的多个不同动作分别对应的多个学习修正量。

根据本发明的另一方式提供一种机器人控制装置，其在上述方式的机器人控制装置中，学习修正量应用判定部构成为在将针对前端部的位置或速度的判定结果切换为正常状态时，应用在学习控制部中存储的多个学习修正量中的与成为了正常状态的机器人机构部的动作对应的学习修正量。

附图说明

通过详细说明附图所示的本发明典型的实施方式，本发明的这些目的、特征、优点以及其他目的、特征以及优点变得更加明确。

图1是用于说明本发明一个实施方式的机器人控制装置的框图。

图2是用于说明本发明一个实施方式的机器人控制装置的处理流程的主要部分的图。

图3更加具体地表示了图2所示的从步骤S13到步骤S14的处理。

图4更加具体地表示了图2所示的从步骤S17到步骤S18的处理。

图5表示通过学习控制执行了机器人动作时的机器人机构部的前端部的位置轨迹和在学习控制后执行了实际的机器人动作时的机器人机构部的前端部的位置轨迹相互不同的例子。

图6表示机器人动作程序的一例，其包含执行与多个移动模式中的各个模式相关的学习控制的部分。

图7表示根据各个机器人动作的检索编号和机器人机构部的前端部的当前位置来确定学习修正量时的处理流程。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的实施方式。在所参照的附图中，对相同的结构部分或功能部分标注相同的参照标记。为了容易理解，这些附图会适当变更比例尺。另外，图面所示的方式是用于实施本发明的一个例子，本发明并不限于图示的方式。

图1是用于说明本发明一个实施方式的机器人控制装置10的框图。本实施方式的机器人控制装置10是控制机器人100的装置，该机器人100具有经由通过伺服电动机11驱动的关节轴而连接的多个臂部(未图示)。机器人100例如是工业用途的垂直多关节机器人。在机器人100远端侧的臂部的前端(以下称为机器人机构部的前端部)例如安装了抓持手、工具或焊枪等作业工具(未图示)。

如图1所示，伺服电动机11内置了检测位置FB(位置反馈值)以及速度FB(速度反馈值)的脉冲编码器12，例如旋转编码器。机器人控制装置10分别具备检测机器人100的机器人机构部的前端部的位置的位置检测部13、检测该机器人机构部的前端部的速度的速度检测部14。

另外，位置检测部13按顺序对位置FB进行变换来计算机器人机构部的前端部的位置。另外，速度检测部14将通过位置检测部13计算出的前端部的位置进行微分来计算速度。

并且参照图1，在机器人控制装置10中作为用于控制伺服电动机11的基本结构要素，具备动作指令部15、位置控制部16、速度控制部17、电流控制部18以及放大器19。

动作指令部15按照预先生成的机器人动作程序或来自示教操作盘(未图示)的动作指示，对位置控制部16输出使机器人动作的指令(位置指令值)。机器人动作程序被存储在机器人控制装置10内的ROM等存储器中。

位置控制部16针对从动作指令部15赋予的位置指令值与通过脉冲编码器12检测出的位置FB之间的差即位置偏差量进行处理，来对速度控制部17输出速度指令值。

速度控制部17针对从位置控制部16赋予的速度指令值与通过脉冲编码器12检测出的速度FB之间的差即速度偏差量进行处理，来对电流控制部18输出电流指令值。

电流控制部18针对从速度控制部17赋予的电流指令值与来自放大器19的电流FB(即电流反馈值)之间的差即电流偏差量进行处理，来对放大器19输出电流指令值(转矩指令值)。

放大器19从电流控制部18分别接收电流指令值，并且根据接收到的电流指令值生成用于驱动伺服电动机11的驱动电流，旋转驱动伺服电动机11。

当按照来自动作指令部15的位置指令值使与机器人100的各关节轴连结的伺服电动机11进行旋转驱动时，在机器人100的机器人结构部的前端部安装的作业工具移动到所指令的位置。

并且，如图1所示，本实施方式的机器人控制装置10具备学习控制部20、位置存储部21、速度存储部22、位置误差计算部23、速度误差计算部24、学习修正量应用判定部25以及速度指令调节部26。以下，详细说明这些结构要素的功能。

学习控制部20是在背景技术一栏中说明的用于进行所谓的学习控制的功能部分。即，学习控制部20进行用于计算学习修正量的学习控制，该学习修正量用于修正根据位置指令使机器人机构部进行了动作时的该机器人机构部的前端部的位置。

更具体地说，学习控制部20构成为求出学习修正量，该学习修正量用于使从动作指令部15赋予的位置指令值与通过在机器人100的机器人机构部的前端部安装的传感器30检测出的位置之间的差即位置偏差量收敛到零附近。这里，传感器30只要是能够监视机器人100的机器人机构部的前端部位置和位移的装置，可以是任何传感器。作为这种的装置，例如能够应用加速度传感器、陀螺传感器、惯性传感器、激光跟踪仪、照相机或运动捕捉装置等能够测量位置和位移的装置。另外，在求出学习修正量时，使用通过传感器30检测出的机器人机构部的前端部位置，但是在学习控制结束后从机器人机构部的前端部拆卸传感器30。并且，学习控制部20构成为，对于以预定周期重复预定次数的同一动作指令，每次一边更新学习修正量一边求出最佳值。学习控制部20的具体结构与日本特开2006-172149号公报(例如参照图2、图4、图6)中记载的众所周知的装置相同，所以这里省略说明。

在本实施方式的学习控制部20的输出部设置将学习修正量的输出目的地切换为位置控制部16和学习修正量应用判定部25中的某一个的开关27。

在通过学习控制部进行机器人动作时，切换开关27使得学习控制部20的输出成为位置控制部16的输入。学习控制部20具有存储学习修正量的存储器20a，在每次重复相同的动作指令时，在存储器20a内写入学习修正量来进行更新。

另一方面，在学习控制结束后，在通过实施了学习控制时的动作指令而使机器人100实际动作时，切换开关27使得学习控制部20的输出成为学习修正量应用判定部25的输入(图1所示的开关27的状态)。由此，将存储器20a内的学习修正量经由学习修正量应用判定部25输出给位置控制部16。

在通过学习控制进行的机器人动作的过程中，位置存储部21以预定的时间间隔T来存储由位置检测部13检测出的机器人机构部的前端部的位置。在学习控制结束后，在位置存储部21内存储了通过学习控制进行了机器人动作时的机器人机构部的前端部的位置数据(轨迹数据)。

在通过学习控制进行的机器人动作的过程中，速度存储部22以上述预定的时间间隔T来存储由速度检测部14检测出的机器人机构部的前端部的速度。在学习控制结束后，在速度存储部22内存储了通过学习控制进行了机器人动作时的机器人机构部的前端部的速度数据。

对于位置存储部21、速度存储部22、存储器20a等，例如可以使用RAM(RandomAccess Memory随机存取存储器)这样的存储装置、硬盘这样的磁存储装置等。分别单独地设置了图1所示的位置存储部21、速度存储部22以及存储器20a。但是也可以使它们成为在一个存储装置内分配的不同的存储区域。

位置误差计算部23在学习控制后在通过学习控制时的动作指令使机器人100正在进行动作的期间，以上述预定的时间间隔T从位置检测部13接收机器人机构部的前端部的实际位置。

并且，位置误差计算部23计算以上述预定的时间间隔T从位置检测部13接收的机器人机构部的前端部的实际位置与该实际位置所对应的在位置存储部21中存储的机器人机构部的前端部的位置之间的误差。以后，将该误差称为位置误差。

速度误差计算部24在学习控制后在通过学习控制时的动作指令使机器人100正在进行动作的期间，以上述预定的时间间隔T从速度检测部14接收机器人机构部的前端部的实际速度。

并且，速度误差计算部24计算以上述预定的时间间隔T从速度检测部14接收的机器人机构部的前端部的实际速度与该实际速度所对应的在速度存储部22中存储的机器人机构部的前端部的速度之间的误差。以后，将该误差称为速度误差。

但是，需要使在学习控制后的机器人100的实际动作中从位置检测部13输出的位置数据不会覆盖在位置存储部21中存储的位置数据。另外，需要使在学习控制后的机器人100的实际动作中从速度检测部14输出的速度数据不会覆盖在速度存储部22中存储的速度数据。

因此，在位置检测部13的输出部设置了开关28，该开关28用于在学习控制时将位置检测部13的输出目的地设定为位置存储部21，并且在学习控制后的机器人100的实际动作时将位置检测部13的输出目的地设定为位置误差计算部23。还在速度检测部14的输出部设置了开关29，该开关29用于在学习控制时将速度检测部14的输出目的地设定为速度存储部22，并且在学习控制后的机器人100的实际动作时将速度检测部14的输出目的地设定为速度误差计算部24。在学习控制后的机器人100的实际动作中，开关28以及开关29成为图1所示的状态。

优选上述的开关27、开关28以及开关29构成为，例如根据针对机器人控制装置10的学习控制的开始信号的输入或通常动作的开始信号的输入来进行切换。

学习修正量应用判定部25根据由位置误差计算部13和速度误差计算部24分别计算出的位置误差和速度误差来判定机器人机构部的前端部的位置或速度是异常状态还是正常状态。

本说明书中所说的“异常”意味着在学习控制后的机器人100的实际动作中机器人机构部的前端部的位置以及速度相对于实施了学习控制时的机器人机构部的位置以及速度超出了预定的阈值范围。“正常”为不是“异常”的状态。

并且，学习修正量应用判定部25构成为在判定为机器人机构部的前端部的位置以及速度中的至少一方为异常状态时，不将学习控制部20的存储器20a中存储的学习修正量输出给位置控制部16。更具体地说，当与机器人机构部的前端部相关的位置误差以及速度误差中的至少一方超过预先决定的阈值时，学习修正量应用判定部25判定为产生了异常，不应用学习修正量。

另外，学习修正量应用判定部25构成为在判定为机器人机构部的前端部的位置以及速度都为正常状态时，将学习控制部20的存储器20a中存储的学习修正量输出给位置控制部16。更具体地说，当与机器人机构部的前端部相关的位置误差以及速度误差都在预先决定的阈值以下时，学习修正量应用判定部25判定为没有产生异常，应用学习修正量。

简而言之，学习修正量应用判定部25判定在机器人100的实际动作中机器人机构部的前端部的位置以及速度与学习控制时的位置以及速度相比是异常状态还是正常状态。而且，学习修正量应用判定部25在异常状态时，不将学习修正量应用于上述位置偏差量。学习修正量应用判定部25在正常状态时，将学习修正量应用于上述位置偏差量。

优选这样的学习修正量应用判定部25具备设定阈值的设定部(未图示)，该阈值用于判定有无分别与上述机器人机构部的前端部的位置以及速度相关的异常。优选设定部形成为通过机器人控制装置10的外部的装置来改写这些阈值。

速度指令调节部26构成为从学习修正量应用判定部25接收异常的有无，当有异常时，将机器人机构部的前端部的速度调节为预定安全速度以下。

更具体地说，学习修正量应用判定部25在判定为机器人机构部的前端部的位置以及速度为异常状态时，将产生了异常的意思的信号(以下称为异常检测信号)输出给速度指令调节部26。速度指令调节部26只有在接收到异常检测信号时，以预定的比例减小来自位置控制部16的速度指令值，并将减小后的速度指令值输出给速度控制部17。由此，机器人机构部的前端部的速度(伺服电动机11的旋转速度)下降到预定的安全速度以下。另一方面，在没有输出异常检测信号的期间，不进行将来自位置控制部16的速度指令值减小的调节。

另外，本发明的机器人控制装置可以不一定具备这样的速度指令调节部26。

[机器人控制装置10的动作]

图2是用于说明本实施方式的机器人控制装置10的处理流程的主要部分。以下，参照图1以及图2说明本实施方式的机器人控制装置10的动作。

在进行学习控制时，对图1所示的状态的开关27进行切换使得学习控制部20的输出目的地从学习修正量应用判定部25变为位置控制部16。并且，对图1所示的状态的开关28进行切换使得位置检测部13的输出目的地从位置误差计算部23变为位置存储部21。对图1所示的状态的开关29进行切换使得速度检测部14的输出目的地从速度误差计算部24变为速度存储部22。通过对机器人控制装置10输入学习控制的开始信号来同时进行这样的开关27～29的切换。

在学习控制中，将来自动作指令部15的位置指令值与来自脉冲编码器12的位置FB之间的差即位置偏差量、以及位置检测部13的检测位置输入给学习控制部20，在学习控制部20内求出学习修正量并输出给位置控制部16。并且，在每次从动作指令部15重复相同的动作指令时，在学习控制部20的存储器20a内写入学习修正量来进行更新。

在学习控制结束后，在通过实施了学习控制时的动作指令使机器人100实际动作时，将开关27～29分别切换为图1所示的状态。通过对机器人控制装置10输入通常动作的开始信号来同时进行这些开关的切换。

图2所示的处理流程是在学习控制后使机器人100实际动作时的处理流程。因此在开始图2所示的处理流程之前，如上所述成为学习控制结束，开关27～29各自成为图1所示的状态。并且，将通过学习控制进行了机器人动作时的机器人机构部的前端部的位置数据(轨迹数据)以及速度数据分别存储在图1所示的位置存储部21以及速度存储部22中。

当在学习控制后开始了机器人100的实际动作时，首先位置误差计算部23通过与在学习控制中位置存储部21存储了机器人机构部的前端部的位置时相同的预定时间间隔T从位置检测部13接收机器人机构部的前端部的位置。

位置误差计算部23计算以上述预定的时间间隔T从位置检测部13接收的机器人机构部的前端部的实际位置与该实际位置所对应的在位置存储部21中存储的机器人机构部的前端部的位置之间的位置误差(图2的步骤S11)。

接着，在图2的步骤S12中，学习修正量应用判定部25判定与上述机器人机构部的前端部相关的位置误差是否超过了预定的第一阈值。当该位置误差超过了预定的第一阈值时，学习修正量应用判定部25判定为位置为异常状态，并且判定针对位置控制部16的学习修正量的应用是否成为无效状态(图2的步骤S13)。

作为该判定处理的结果，如果学习修正量的应用不是无效的状态，则学习修正量应用判定部25将针对位置控制部16的学习修正量的应用切换为无效的状态(图2的步骤S14)。

在该步骤S14之后或在上述步骤S13中判定为学习修正量的应用成为无效的状态后，直到从上述步骤12得出下一个判定结果为止，不进行上述步骤S13以及步骤S14的处理。

另外，在上述步骤S12中，在通过学习修正量判定部25判定为与上述机器人机构部的前端部相关的位置误差在上述预定的第一阈值以下时，执行图2的步骤S15。

在步骤S15中，速度误差计算部24计算以预定的时间间隔T从速度检测部14接收的机器人机构部的前端部的实际速度与该实际速度所对应的在速度存储部22中存储的机器人机构部的前端部的速度之间的速度误差。

速度误差计算部24从速度检测部14接收机器人机构部的前端部的速度的时刻以及定时与上述位置误差计算部23从位置检测部13接收机器人机构部的前端部的位置的时刻以及定时相同。

接着，在图2的步骤S16中，学习修正量应用判定部25判定与上述机器人机构部的前端部相关的速度误差是否超过了预定的第二阈值。当该速度误差超过了预定的第二阈值时，学习修正量应用判定部25判定为速度为异常状态，并且进行从上述步骤S13到步骤S14的处理。

另一方面，在上述步骤S16中，在通过学习修正量应用判定部25判定为与上述机器人机构部的前端部相关的速度误差为上述预定的第二阈值以下时，进行图2的步骤S17。

在上述步骤S17中，学习修正量应用判定部25判定速度为正常状态，并且判定针对位置控制部16的学习修正量的应用是否为有效状态。作为该判定的结果，如果学习修正量的应用不是有效状态，则学习修正量应用判定部25将针对位置控制部16的学习修正量的应用切换为有效状态(图2的步骤S18)。

在该步骤S18之后或在上述步骤S17中判定为学习修正量的应用成为有效的状态后，直到从上述步骤S16得出下一个判定结果为止，不进行上述步骤S17以及步骤S18的处理。

图3更加具体地表示了图2所示的从步骤S13到步骤S14的处理。以下，参照图1、图2以及图3说明从步骤S13到步骤S14的处理的具体例。

当图2的步骤S12的判定结果为“是”时，即通过位置误差计算部23计算出的位置误差超过了上述预定的第一阈值时，学习修正量应用判定部25判定为位置为异常状态(图3的步骤S21)。并且，当上述步骤S16的判定结果为“是”时，即通过速度误差计算部24计算出的速度误差超过了上述预定的第二阈值时，学习修正量应用判定部25判定为速度为异常状态(图3的步骤S21)。

如上所述，学习修正量应用判定部25在判定为位置或速度为异常状态时，将针对位置控制部16的学习修正量的应用切换为无效状态(图3的步骤S22)。这样，学习修正量应用判定部25在判定为位置为异常状态的期间，不将在学习控制部20的存储部20a中存储的学习修正量输出给位置控制部16。例如，学习修正量应用判定部25将输出给位置控制部16的学习修正量设定为零(图3的步骤S23)。

接着，学习修正量应用判定部25将上述的异常检测信号输出给速度指令调节部26。速度指令调节部26在接收异常检测信号的过程中，以预定的比例减小来自位置控制部16的速度指令值，并将减小的速度指令值输出给速度控制部17。由此，当在学习修正量应用判定部25中判定为速度为异常状态的期间，机器人机构部的前端部的速度(伺服电动机11的旋转速度)降低到预定的安全速度以下(图3的步骤S24)。

另外，上述步骤S23以及步骤S24的顺序可以相反。

图4更加具体地表示了图2所示的从步骤S17到步骤S18的处理。以下，参照图1、图2以及图4来说明从步骤S17到步骤S18的处理的具体例。

当在图2的步骤S12的判定结果为“否”时，即通过位置误差计算部23计算出的位置误差在上述预定的第一阈值以下时，学习修正量应用判定部25判定为位置为正常状态(图4的步骤S31)。并且，当上述步骤S17的判定结果为“否”时，即通过速度误差计算部24计算出的速度误差在上述预定的第二阈值以下时，学习修正量应用判定部25判定为速度为正常状态(图4的步骤S31)。

如上所述，学习修正量应用判定部25当判定为位置和速度为正常状态时，将针对位置控制部16的学习修正量的应用切换为有效状态(图4的步骤S32)。由此，学习修正量应用判定部25在判定为位置和速度为正常状态的期间，将在学习控制部20的存储器20a中存储的学习修正量输出给位置控制部16。即，学习修正量应用判定部25将存储器20a内的学习修正量应用于上述位置偏差量(图4的步骤S33)。

学习修正量应用判定部25在判定为位置和速度为正常状态的期间，不向速度指令调节部26输出上述异常检测信号。因此，不通过速度指令调节部26降低来自位置控制部16的速度指令值。由此，当在学习修正量应用判定部25中判定为位置和速度为正常状态的期间，将机器人机构部的前端部的速度(伺服电动机11的旋转速度)维持在与来自位置控制部16的速度指令值对应的速度(图4的步骤S34)。即，当学习修正量应用判定部25的判定结果从异常状态切换为正常状态时，机器人机构部的前端部的速度从低速状态恢复为高速状态。

另外，上述步骤S33以及步骤S34的顺序可以相反。

图5示意性地表示通过学习控制执行了机器人动作时的机器人机构部的前端部的位置轨迹与在学习控制后实际执行了机器人动作时的机器人机构部的前端部的位置轨迹相互不同的例子。

例如，在学习控制中，如图5的虚线X所示，机器人机构部的前端部从位置P1开始直线移动了预定距离后进行曲线移动。之后，执行机器人100的动作，使得机器人机构部的前端部进一步直线移动而到达位置P3。

在上述学习控制后在生产线实际使机器人100进行动作时，为了避免与在机器人100的附近设置的周边设备或其他机器人等发生干扰，有时互锁功能起作用。一般不考虑在机器人100的附近设置的周边设备等的动作来执行学习控制，但是当生产线实际运转时，机器人100附近的周边设备或其他的机器人会与机器人100的动作相关联地进行动作。

在互锁功能起作用时，例如机器人100的机器人机构部的前端部移动到图5所示的位置P2(待机位置)进行待机，在接收到互锁解除信号后向位置P3移动。因此，机器人机构部的前端部描绘与学习控制时不同的位置轨迹，如图5的实线Y所示描绘从位置P1经过位置P2移动到位置P3的轨迹。

当比较图5中的虚线X与实线Y的轨迹时，从位置P1向位置P3移动的机器人机构部的前端部的轨迹在图5所示的位置Q1附近与学习控制时的轨迹相差大。另外，从位置P1向位置P3移动的机器人机构部的前端部的轨迹在图5所示的Q2附近与学习控制时的轨迹接近并成为一致。

当在机器人机构部的前端部的位置轨迹与学习控制时不一致的机器人100的实际动作控制中应用通过学习控制取得的学习修正量时，有时在机器人机构部的前端部产生振动和摆动。

因此，本实施方式的机器人控制装置10在机器人机构部的前端部的实际位置轨迹与实施了学习控制时的机器人机构部的前端部的位置轨迹相差大时，判定为产生了异常，不应用学习修正量。另外，如果机器人机构部的前端部的实际位置轨迹恢复为与执行了学习控制时的机器人机构部的前端部的位置轨迹一致，则重新开始应用学习修正量。

因此，根据上述的机器人控制装置10，能够有效地抑制在机器人机构部的前端部可能产生的振动和摆动从而实现高精度的机器人动作。并且，能够针对可执行多个动作模式的大多工业用机器人有效地应用学习控制的技术。

另外，在学习控制后使机器人100实际进行动作时，机器人机构部的前端部的位置轨迹与学习控制时的位置轨迹不同的原因不仅仅是上述那样的通过互锁功能使机器人机构部的前端部移动到待机位置P2的例子。

例如，作业者会有时根据实际的生产现场的情况通过示教操作盘修正在机器人控制装置10中预先存储的机器人机构部的前端部的位置以及轨迹的一部分。此时，在生产线实际使机器人100进行动作时的机器人机构部的前端部的轨迹从事先执行了学习控制时的机器人机构部的前端部的轨迹发生变化。

此外，也有以下的原因。例如，在通过机器人100进行用于制造车体的点焊作业时，当在生产线中设置的机器人100被送来的车体种类改变时，焊接位置也改变。因此，需要改变在机器人100上安装的焊枪的移动模式(轨迹)。此时，需要用于将到此为止的移动模式切换为其他的移动模式的机器人动作。在这样的动作分支点，不使机器人100通过与学习控制时相同的移动模式(轨迹)进行动作。

本实施方式的机器人控制装置10能够用于由于这样的原因实际的移动模式从学习控制时的移动模式偏离的状况。

(其他实施方式)

在通过机器人100进行上述的车体点焊作业时，一般根据多个车种，在机器人100的动作程序中记述了机器人100的焊接枪的多个移动模式。以下说明通过机器人控制装置10使机器人100执行这种多个移动模式的动作的情况。

此时，图1所示的机器人控制装置10的动作指令部15按照机器人动作程序中记述的多个移动模式中的与机器人100的作业目的对应的移动模式来输出位置指令值。

关于这样的多个移动模式的每一个，优选通过事先执行学习控制来取得每个移动模式的学习修正量并存储在学习控制部20的存储器20a中。

例如图6表示机器人动作程序的一例，其包括执行与上述多个移动模式中的各个模式相关的学习控制的部分。如图6所示，在机器人动作程序内记述了多个机器人动作(LP[1]FINE SPOT、LP[2]CNT100等)。这些机器人动作中的被设为学习控制的对象的机器人动作被夹在学习开始命令(LVC START[1])和学习结束命令(LVC END[1])之间。

机器人控制装置10当接收到上述学习控制的开始信号时，进行与机器人100的预定动作相关的学习控制。此时，机器人控制装置10按照从学习开始命令到学习结束命令的程序的流程来依次执行图6所示的机器人动作程序中的在学习开始命令与学习结束命令之间记述的多个机器人动作。关于进行学习控制时的机器人控制装置10的动作，为参照图1所说明的那样。

在每次按照程序的流程进行各个机器人动作的学习控制时，在图1所示的机器人控制装置10的学习控制部20中求出学习修正量并存储在存储器20a中。此时，按照进行了各个机器人动作的学习控制的顺序来分配索引编号，例如图6所示的编号(1)～(5)。图1所示的存储器20a将各个机器人动作的索引编号与在各个机器人动作的学习控制中取得的学习修正量相互对应地进行存储。图1所示的位置存储部21还将各个机器人动作的索引编号与在各个机器人动作的学习控制中取得的机器人机构部的前端部的位置数据(轨迹数据)相互对应地进行存储。

通过以上的措施，将各个机器人动作的索引编号、在各个机器人动作的学习控制中取得的学习修正量、在各个机器人动作的学习控制中取得的机器人结构部的前端部的位置数据(轨迹数据)相互关联起来。

因此，如果知道当前正在进行的机器人动作的索引编号、当前的机器人动作中的机器人机构部的前端部的位置，则能够确定与该机器人动作中的机器人机构部的前端部的位置相对应的学习修正量。

图7表示如上述那样根据各个机器人动作的检索编号和机器人机构部的前端部的当前位置来确定学习修正量时的处理流程。

在机器人100进行的实际生产作业中，从图6所示的索引编号(1)的机人动作切换为索引编号(2)的机器人动作。

机器人控制装置10识别出执行了机器人动作程序中的索引编号(2)的机器人动作。因此，机器人控制装置10使用在位置存储部21中存储的与索引编号(2)对应的学习控制时的位置数据(轨迹数据)。

索引编号(2)的机器人动作与索引编号(1)的机器人动作不同。因此，在切换为索引编号(2)的机器人动作的过程中，通过学习修正量应用判定部25判定为在机器人机构部的前端部的位置产生了异常。此时，如参照图2和图3已经说明的那样，学习修正量的应用成为无效的状态(参照图2的步骤S14以及图3的步骤S22)。

此后，在切换到索引编号(2)的机器人动作的过程中，机器人机构部的前端部的位置接近与索引编号(2)的机器人动作对应的机器人机构部的前端部的位置轨迹。因此，通过位置误差计算部23以及速度误差计算部24计算出的位置误差以及速度误差都在预先决定的阈值以下。这样，学习修正量应用判定部25判定为机器人机构部的前端部的位置以及速度为正常状态，将针对位置控制部16的学习修正量的应用从无效切换为有效的状态(参照图4的步骤S31到步骤S32以及图7的步骤S41)。

但是，即使将学习修正量的应用设为有效状态，还没有从存储器20a内确定与索引编号(2)的机器人动作对应的学习修正量。因此，在图7的步骤S42中，机器人控制装置10取得通过学习修正量应用判定部25判定为位置以及速度为正常状态的机器人动作的索引编号和成为了正常状态的机器人动作中的机器人机构部的前端部的位置。

此时，机器人控制装置10识别出执行了索引编号(2)的机器人动作的情况，所以能够取得当前正在进行的机器人动作的索引编号(2)。另一方面，从位置检测部13能够取得成为了正常状态的机器人动作中的机器人机构部的前端部的位置。

接着，在图7的步骤S43中，机器人控制装置10基于取得的索引编号(2)，从存储器20a内确定与该索引编号(2)的机器人动作对应的学习修正量。

并且，在图7的步骤S44中，机器人控制装置10的学习修正量应用判定部25针对成为了正常状态的机器人动作中的机器人机构部的前端部的位置应用所确定的学习修正量。

根据上述的处理流程，当学习控制后实际动作的机器人机构部的前端部的位置从异常状态恢复为正常状态时，对成为了正常状态的机器人动作中的机器人机构部的前端部的位置应用与该机器人动作对应的学习修正量。由此，在如上述那样切换为索引编号(2)的机器人动作时，能够迅速地应用符合该机器人动作的学习修正量。

另外，上述实施方式的机器人控制装置10可使用计算机***来构成，该计算机***具备经由总线相互连接的存储部、CPU(central processing unit中央处理单元)以及通信部等。该存储部是ROM(read only memory只读存储器)和RAM(random access memory随机存取存储器)等。另外，能够通过由CPU执行存储在ROM中的程序来达成上述机器人控制装置10所具备的动作指令部15、位置误差计算部23、速度误差计算部24、学习修正量应用判定部25、速度指令调节部26等的功能和动作。

根据本发明，在学习控制后实际使机器人动作时，能够根据机器人机构部的前端部的实际位置和速度，将事先在学习控制时计算出的学习修正量的应用切换为有效或无效。由此，能够有效地抑制在机器人机构部的前端部可能产生的振动和摆动从而实现高精度的机器人动作。并且，能够针对可执行多个动作模式的工业用机器人有效地应用学习控制技术。

以上，使用典型的实施方式说明了本发明，但是如果是本领域技术人员，则能够理解可在不脱离本发明的范围的情况下对上述实施方式的机器人控制装置的结构要素和功能等进行变更以及其他的各种变更、省略、追加。

Claims (6)

1.一种机器人控制装置，其控制由伺服电动机驱动的机器人机构部的动作，其特征在于，具备：

学习控制部，其进行用于计算学习修正量的学习控制，该学习修正量用于修正根据位置指令使所述机器人机构部进行了动作时的所述机器人机构部的前端部的位置；

位置存储部，其在正在执行所述学习控制时以预定的时间间隔存储所述机器人机构部的前端部的位置；

速度存储部，其在正在执行所述学习控制时以所述预定的时间间隔存储所述机器人机构部的前端部的速度；

位置误差计算部，其计算在所述学习控制后根据所述位置指令使所述机器人机构部正在进行动作的期间，以所述预定的时间间隔取得的所述前端部的实际位置与该实际位置所对应的在所述位置存储部中存储的所述前端部的位置之间的位置误差；

速度误差计算部，其计算在所述学习控制后根据所述位置指令使所述机器人机构部正在进行动作的期间，以所述预定的时间间隔取得的所述前端部的实际速度与该实际速度所对应的在所述速度存储部中存储的所述前端部的速度之间的速度误差；以及

学习修正量应用判定部，其在所述学习控制后根据所述位置指令使所述机器人机构部正在进行动作的期间，根据所述位置误差以及所述速度误差，判定所述前端部的位置以及速度是否为异常状态或者是否为正常状态，并根据该判定结果来切换是否对所述前端部的位置应用所述学习修正量。

2.根据权利要求1所述的机器人控制装置，其特征在于，

所述学习修正量应用判定部构成为，在所述位置误差超过了预定的第一阈值或所述速度误差超过了预定的第二阈值的情况下，判定为所述前端部的位置或速度为异常状态，并且不应用所述学习修正量。

3.根据权利要求2所述的机器人控制装置，其特征在于，

所述学习修正量应用判定部构成为，在所述位置误差为预定的第一阈值以下，且所述速度误差为预定的第二阈值以下的情况下，判定为所述前端部的位置以及速度为正常状态，并且应用所述学习修正量。

4.根据权利要求1或2所述的机器人控制装置，其特征在于，

所述机器人控制装置还具备速度指令调节部，

该速度指令调节部构成为，在通过所述学习修正量应用判定部判定为所述前端部的位置或速度为所述异常状态时，将所述前端部的速度调节为预定的安全速度以下。

5.根据权利要求1～3中的任意一项所述的机器人控制装置，其特征在于，

所述学习控制部构成为，存储与所述机器人机构部相关的多个不同的动作所分别对应的多个所述学习修正量。

6.根据权利要求5所述的机器人控制装置，其特征在于，

所述学习修正量应用判定部构成为，在已将针对所述前端部的位置或速度的判定结果切换为所述正常状态时，应用在所述学习控制部中存储的多个所述学习修正量中的与成为了所述正常状态的所述机器人机构部的动作对应的所述学习修正量。