CN108068110A - 控制装置、机器人及机器人*** - Google Patents

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CN108068110A CN201711010468.9A CN201711010468A CN108068110A CN 108068110 A CN108068110 A CN 108068110A CN 201711010468 A CN201711010468 A CN 201711010468A CN 108068110 A CN108068110 A CN 108068110A
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Abstract

提供一种控制装置、机器人及机器人***。该控制装置能够缩短循环时间，此外能够提高力检测部的检测精度，从而能够使机器人适当地驱动。该机器人通过这样的控制装置来控制。该机器人***具备这样的控制装置和机器人。该控制装置是控制具有包括力检测部的机器人臂的机器人的驱动的控制装置，该控制装置具有如下的控制部：在使所述机器人臂以第一速度移动后进行所述力检测部的复位，其后使所述机器人臂以比所述第一速度快的第二速度移动，并基于所述力检测部的输出来进行力控制。

Description

控制装置、机器人及机器人***
技术领域
本发明涉及控制装置、机器人及机器人***。
背景技术
一直以来，具备机器人臂和安装于机器人臂前端的末端执行器的工业用机器人的开发正在进行。
作为这样的机器人，例如，在专利文献1中公开了具有机器人臂、力敏传感器以及控制机器人臂的工作的控制部的机器人。在这样的机器人中，控制部基于从力敏传感器检测出的结果而进行力控制。
此外，在专利文献1记载的机器人中，为了提高力敏传感器的检测精度，进行力敏传感器的初始化。进而，在专利文献1记载的机器人中，为了缩短循环时间，在机器人臂以恒定速度移动中进行上述力敏传感器的初始化。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利申请公开第2015-182164号公报。
发明内容
发明要解决的技术问题
然而，虽然在专利文献1记载的具有控制部的机器人中，能够缩短循环时间，但在机器人臂的速度较快时，存在无法充分排除伴随着机器人臂的移动的振动的影响，从而难以提高力敏传感器的检测精度的问题。
用于解决技术问题的手段
本发明旨在解决上述技术问题，可以通过以下来实现。
本发明的控制装置是控制机器人的驱动的控制装置，所述机器人具有包括力检测部的机器人臂，所述控制装置的特征在于，具有如下的控制部：使所述机器人臂以第一速度移动后，进行所述力检测部的复位，其后，使所述机器人臂以比第一速度快的第二速度移动，并基于从所述力检测部的输出而进行力控制。
根据这样的本发明的控制装置，通过能够缩短基于力控制或力的信息进行的动作的变更操作的循环时间，同时能够提高力检测部的检测精度，从而能够使机器人适当地驱动。
在此，“复位(reset，重置)”是指将从力检测部输出的当前的力输出值作为规定值(例如，零)。换言之，“复位”意味着例如去除由对象物的重量、机器人臂的姿势变化等引起的重力的影响，由力检测电路的漏电流、力检测器壳体的热膨胀等引起的漂移的影响等，或使影响减少。
在本发明的控制装置中，所述第二速度优选是50mm/s以上。
由此，能够缩短循环时间。
在本发明的控制装置中，所述第一速度优选是20mm/s以下。
由此，能够进一步提高力检测部的检测精度。
在本发明的控制装置中，所述第二速度优选是200mm/s以上。
由此，能够缩短循环时间。
在本发明的控制装置中，所述第一速度优选是80mm/s以下。
由此，能够进一步提高力检测部的检测精度。
在本发明的控制装置中，所述第二速度优选是所述第一速度的2.5倍以上。
由此，能够进一步缩短循环时间，此外，能够进一步提高力检测部的检测精度。
在本发明的控制装置中，所述第二速度优选是所述第一速度的10.0倍以上。
由此，能够进一步缩短循环时间，此外，能够进一步提高力检测部的检测精度。
在本发明的控制装置中，所述控制部优选以在进行所述复位之前使所述机器人保持对象物的方式来控制。
这样，通过保持对象物并以第一速度拿起后进行力检测部的复位，与在保持对象物之前进行复位时或在保持对象物并以第二速度移动后进行复位时相比，能够缩短循环时间，且提高力检测部的检测精度。
在此，对象物的“保持”意味着包括对象物的把持、吸附等。
在本发明的控制装置中，所述控制部优选分别通过位置控制来进行所述机器人臂的所述第一速度的移动和所述第二速度的移动。
由此，例如能够使机器人臂的前端部从当前位置适当地移动至希望位置。
在此，在本说明书中的“位置控制”包括速度控制。
在本发明的控制装置中，所述控制部优选在使所述机器人臂以所述第二速度移动后，不使所述机器人臂停止而进行所述力控制。
由此，能够进一步缩短循环时间。
在本发明的控制装置中，所述控制部优选以使进行所述复位时所述机器人臂的前端部的姿势与开始所述力控制时所述机器人臂的前端部的姿势成为相同的方式而控制。
由此，能够进一步提高力检测部的检测精度，并能够使机器人更加适当地驱动。
在本发明的控制装置中，所述控制部优选在进行所述复位时所述机器人臂的前端部的姿势和开始所述力控制时所述机器人臂的前端部的姿势不同时，进行所述力检测部的重力补偿。
由此，即使在复位时和力控制的开始时机器人的前端部的姿势不同，也能够缩短循环时间。
在本发明的控制装置中，所述控制部优选基于一个指令进行所述力检测部的所述复位，其后，使所述机器人臂以比所述第一速度快的第二速度移动，并基于所述力检测部的输出而进行所述力控制。
这样，通过用一个指令执行多个处理(进行复位的处理、使其以第二速动移动的处理以及进行力控制的处理)，可读性提高，能够简单且最适宜地执行多个处理。
本发明的机器人的特征在于，通过本发明的控制装置而控制。
根据这样的本发明的机器人，能够缩短循环时间，此外能够适当地进行希望的动作。
本发明的机器人***的特征在于，具备：本发明的控制装置；机器人，通过该控制装置而控制，具有包括力检测部的机器人臂。
根据这样的本发明的机器人***，在控制装置的控制下，能够缩短循环时间，此外能够使机器人适当地进行希望的动作。
附图说明
图1是本发明的第一实施方式涉及的机器人***的概略侧视图。
图2是图1所示的机器人***的***构成图。
图3是示出图1的机器人的目标轨道的一个例子的图。
图4是图1所示的机器人的操作流程。
图5是本发明的第二实施方式涉及的机器人***的概略侧视图。
图6是示出图5所示的机器人的目标轨道的一个例子的图。
图7是图5所示的机器人的操作流程。
图8是示出图7的步骤S24的末端执行器的姿势的概略图。
图9是示出图7的步骤S25的末端执行器的姿势的概略图。
附图标记说明
1机器人；1A机器人；5控制装置；10机器人臂；10A机器人臂；11第一臂；12第二臂；13第三臂；14第四臂；15第五臂；16第六臂；20力检测部；25惯性传感器；30末端执行器；30A末端执行器；300中心线；41显示装置；42输入装置；51显示控制部；52输入控制部；53控制部；54获取部；55存储部；60配线；81螺钉；82部件；83零件；90设置位置；91供给台；92操作台；93供给台；94载置台；100机器人***；100A机器人***；101第一臂；102第二臂；103花键轴；104操作头；105配线引导部；110底座；120电动机驱动器；130驱动部；131位置传感器；171关节；172关节；173关节；174关节；175关节；176关节；821螺钉孔；941凹部；A1目标轨道；A2目标轨道；J1转动轴；J2转动轴；J3轴；O1第一转动轴；O2第二转动轴；O3第三转动轴；O4第四转动轴；O5第五转动轴；O6第六转动轴；P1点；P1A点；P2点；P2A点；P3点；P3A点；S11步骤；S12步骤；S13步骤；S14步骤；S15步骤；S16步骤；S21步骤；S22步骤；S23步骤；S24步骤；S25步骤；S26步骤；S27步骤；S28步骤；TCP工具中心点。
具体实施方式
以下，基于附图所示的优选的实施方式对本发明的控制装置、机器人以及机器人***进行详细地说明。
第一实施方式
〈机器人***〉
首先，对本发明的第一实施方式进行说明。
图1是本发明的第一实施方式涉及的机器人***的概略侧视图。图2是图1所示的机器人***的***构成图。需要注意的是，在下文中，为了方便说明，将图1中的上侧称为“上”，将下侧称为“下”。此外，将图1中的底座一侧称为“底端”，将与其相反的一侧(末端执行器一侧)称为“前端”。此外，在图1中，为了方便说明，作为相互正交的三个轴图示有X轴、Y轴以及Z轴。此外，在下文中，将与X轴平行的方向也称为“X轴方向”，将与Y轴平行的方向也称为“Y轴方向”，将与Z轴平行的方向也称为“Z轴方向”。此外，在下文中，将图示的各箭头的前端侧称为“+(正)”，底端侧称为“-(负)”。此外，将图1的上下方向作为“铅垂方向”，将左右方向作为“水平方向”。在本说明书中，“水平”也包括相对于水平以5°以下的范围内倾斜的情况。同样地，在本说明书中，“铅垂”也包括相对于铅垂以5°以下的范围内倾斜的情况。
图1所示的机器人***100具备机器人1和控制机器人1的驱动的控制装置5。
〈机器人〉
图1所示的机器人1是所谓的水平多关节型机器人(SCARA机器人)。机器人1具有底座110、连接于底座110的机器人臂10以及配线引导部105。机器人臂10具有第一臂101、第二臂102、操作头104、末端执行器30、力检测部20以及惯性传感器25。此外，如图1及图2所示，机器人1具有使驱动机器人臂10的动力产生的多个驱动部130、多个位置传感器131(角度传感器)以及多个电动机驱动器120。
该机器人1例如用于制造精密仪器等制造工序等中，在控制装置5的控制下，能够进行精密仪器、零件等对象物的把持、输送等。
底座110是在任意的设置位置90上安装机器人1的部分。需要注意的是，底座110的设置位置没有特别限定，例如可以列举地板、墙壁、顶棚、可移动的台车上等。
在底座110的上端部连结有第一臂101。第一臂101可以相对于底座110绕沿铅垂方向的作为第一轴的转动轴J1转动。
在第一臂101的前端部连结有第二臂102。第二臂102可以相对于第一臂101绕沿铅垂方向的作为第二轴的转动轴J2转动。
在第二臂102的前端部配置有操作头104。操作头104具有花键轴103，花键轴103插通在第二臂102的前端部同轴配置的花键螺母以及滚珠丝杠螺母(均未图示)。花键轴103可以相对于第二臂102绕其轴J3(第三轴)转动，且可以沿上下方向移动(升降)。
此外，在底座110内设置有：驱动部130，具有使驱动(转动)第一臂101的驱动力产生的电动机(未图示)和减小电动机的驱动力的减速机(未图示)；以及位置传感器131，检测相对于底座110，第一臂101的旋转状态(转动状态)。此外，同样地，在第二臂102内设置有：使第二臂102进行驱动的驱动部130以及检测第二臂102的旋转状态的位置传感器131；以及使花键轴103进行驱动的驱动部130以及检测花键轴103的旋转状态的位置传感器131。即，机器人1具有三个驱动部130及三个位置传感器131。
作为驱动部130具有的电动机，例如可以使用AC伺服电动机、DC伺服电动机等伺服电动机。作为减速机，例如可以使用行星齿轮型的减速机、波动齿轮装置等。作为位置传感器131(角度传感器)，例如可以使用编码器、回转式编码器等。
此外，各驱动部130经由电连接的多个(本实施方式中是三个)电动机驱动器120通过控制装置5来控制。需要注意的是，在本实施方式中，各电动机驱动器120内置于底座110中。
如图1所示，在花键轴103的前端部(下端部)设置有惯性传感器25。需要注意的是，惯性传感器25也可以设置在花键轴103的前端部以外的位置。
在本实施方式中，作为惯性传感器25使用检测花键轴103的前端部的三个轴(x轴、y轴、z轴)旋转的角速度的三轴角速度传感器。但是，作为惯性传感器25，例如也可以使用检测三个轴方向的加速度的三轴加速度传感器等。此外，作为惯性传感器25，例如也可以使用检测三个轴中的一个或两个轴旋转的角速度的角速度传感器、检测三个轴中的一个或两个轴旋转的加速度的加速度传感器。
此外，如图1所示，在花键轴103的前端部(下端部)可装卸地安装有力检测部20。
力检测部20是检测施加于末端执行器30的力(包括力矩)的力检测器(力敏传感器)。在本实施方式中，作为力检测部20使用能够检测相互正交的三个轴(x轴、y轴、z轴)方向的平移力分量Fx、Fy、Fz以及三个轴系的旋转力分量(力矩)Mx、My、Mz六个分量的六轴力敏传感器。此外，力检测部20将检测出的力输出值(力检测信息)输出至控制装置5。需要注意的是，力检测部20不限于六轴力敏传感器，例如也可以是三轴力敏传感器等。
此外，如图1所示，在力检测部20的前端部(下端部)可装卸地安装有末端执行器30。末端执行器30是相对于各种对象物进行操作的工具，具有保持对象物的功能。在此，对象物的“保持”意味着包括对象物的把持、吸附等。此外，在本实施方式中，末端执行器30具有能够磁吸对象物的机构。由此，如图1所示，通过磁吸作为对象物的螺钉81而能够保持螺钉81。需要注意的是，作为末端执行器30，只要具有保持对象物的功能即可，例如，也可以是具有把持对象物的手、吸附对象物的吸附机构的装置。
这样的作为本发明的机器人的一个例子的机器人1通过后述的控制装置5而控制。为此，能够缩短循环时间，此外能够适当地进行希望的动作。
下面，对控制装置5进行说明。
〈控制装置〉
在本实施方式中，控制装置5例如可以由内置有CPU(Central Processing Unit：中央处理器)、ROM(Read Only Memory：只读存储器)以及RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)的个人电脑(PC)等构成。如图1所示，该控制装置5相对于机器人1经由配线60等连接。需要注意的是，机器人1和控制装置5也可以通过无线通信连接。此外，在本实施方式中，控制装置5与机器人1分体设置，但也可以内置于机器人1中。
如图2所示，控制装置5具备显示控制部51、输入控制部52、控制部53(机器人控制部)、获取部54以及存储部55。
显示控制部51连接于具备显示器等监视器(未图示)的显示装置41。该显示控制部51例如由图形控制器构成，具有使各种画面(例如，操作用的窗口等)显示于显示装置41的监视器上的功能。
输入控制部52例如连接于鼠标、键盘等输入装置42，具有接收来自输入装置42的输入的功能。
需要注意的是，输入装置42和上述的显示装置41也可以一体地构成。在那种情况下，例如可以使用触摸面板等。
控制部53由CPU等构成，或能够通过由CPU执行各种程序而实现，具有控制机器人1的各部分的驱动的功能。该控制部53分别独立地控制机器人臂10、力检测部20、惯性传感器25以及末端执行器30的驱动等。
控制部53相对于各驱动部130输出控制信号，并控制机器人臂10具备的第一臂101、第二臂102以及花键轴103的驱动。控制部53相对于机器人1(机器人臂10)执行位置控制(包括速度控制)和力控制。
具体而言，控制部53以末端执行器30的前端沿着目标轨道移动的方式进行使机器人臂10进行驱动的位置控制。更具体而言，控制部53以如下方式控制各驱动部130的驱动：末端执行器30的位置以及姿势成为目标轨道上多个目标点的位置及姿势(目标位置及目标姿势)。此外，在本实施方式中，进行基于从各位置传感器131输出的位置检测信息(例如，各驱动部130的旋转轴的旋转角度、角速度)的控制。此外，在本实施方式中，作为位置控制，例如进行CP控制或PTP控制。
需要注意的是，控制部53具有如下功能：设定(生成)目标轨道，设定(生成)末端执行器30的前端的位置及姿势、末端执行器30沿目标轨道的方向移动的速度(包括角速度)等。
此外，控制部53以末端执行器30以目标力(希望的力)按压(接触)对象物的方式进行控制机器人1的力控制。具体而言，控制部53以使作用于末端执行器30的力(包括力矩)成为目标力(包括目标的力矩)的方式控制各驱动部130的驱动。此外，控制部53基于从力检测部20输出的力输出值控制各驱动部130的驱动。在本实施方式中，控制部53设定与作用于末端执行器30的前端的力相应的阻抗(质量、粘性系数、弹性系数)作为力控制，以模拟实现该阻抗的方式进行控制各驱动部130的阻抗控制。
此外，控制部53具有如下功能：组合(合成)上述的位置控制相关的分量(控制量)和力控制相关的分量(控制量)，生成使机器人臂10进行驱动的控制信号并输出。因此，控制部53进行力控制、进行位置控制、进行组合力控制及位置控制的混合控制，使机器人臂10动作。
此外，如上所示，控制部53控制末端执行器30的驱动。在本实施方式中，例如，磁吸螺钉81而保持螺钉81；解除其磁吸，使螺钉81从末端执行器30脱离。
此外，控制部53使力检测部20工作。例如，进行力检测部20的复位。在此，“复位”是指将从力检测部20输出的当前的力输出值作为规定值(例如，零)。换言之，“复位”意味着例如，去除因对象物的重量、机器人臂的姿势等引起的重力的影响，因漏电流、热膨胀等引起的漂移的影响等，或使影响减少。
此外，控制部53使惯性传感器25工作，此外，基于惯性传感器25的检测结果进行减震控制。
图2所示的获取部54获取从力检测部20、惯性传感器25以及各位置传感器131输出的检测结果等。
此外，图2所示的存储部55具有存储用于控制部53进行各种处理的程序、数据等的功能。此外，在存储部55中例如可以存储目标轨道，从力检测部20、惯性传感器25以及各位置传感器131输出的检测结果等。
以上对机器人***100的构成进行了简单的说明。接着，说明由机器人***100的操作的一个例子，同时对基于控制装置5的控制的机器人1的动作进行说明。
图3是示出图1所示的机器人的目标轨道的一个例子的图。图4是图1所示的机器人的操作流程。
在以下中，以机器人1的螺钉拧紧操作为例进行说明。具体而言，机器人1以如下操作为例进行说明：从供给台91保持螺钉81(对象物)，在将螺钉81输送至载置有具有螺钉孔821的部件82的操作台92上后，将螺钉81***螺钉孔821中并拧紧螺钉(参照图1及图3)。
图3所示的目标轨道A1是上述的螺钉拧紧操作的作为机器人1的末端执行器30的前端的工具中心点TCP移动的路径(参照图1)。在上述的螺钉拧紧操作中，控制装置5在保持螺钉81后，使末端执行器30的前端沿着目标轨道A1从供给台91上沿+Z轴方向移动后，沿+X轴方向移动，再沿-Z轴方向移动。于是，进行螺钉拧紧。需要注意的是，在该螺钉拧紧操作中，不使末端执行器30的姿势改变而使末端执行器30移动。
此外，目标轨道A1上的点P1是保持供给台91上的螺钉81的地点。目标轨道A1上的点P2是机器人1拿起螺钉81的地点，也是用末端执行器30拿螺钉81而使螺钉81离开供给台91的地点。目标轨道A1上的点P3是将螺钉81***部件82的螺钉孔821的地点。
需要注意的是，目标轨道A1例如既可以是通过CAD数据等生成的路径，也可以是通过直接示教生成的路径等。此外，目标轨道A1存储于存储部55中，示范了用于末端执行器30的前端沿着目标轨道A1移动的机器人1的各部分的驱动。此外，控制部53基于具有多个指令(动作指令)的程序，使机器人1进行上述的螺钉拧紧操作。
以下，沿着图4所示的操作流程，对基于控制装置5的控制的机器人1的螺钉拧紧操作进行说明。
首先，控制部53使机器人臂10进行驱动，以使末端执行器30的前端位于点P1(步骤S11)。该驱动通过位置控制来执行。
接着，控制部53使末端执行器30保持载置于供给台91上的螺钉81(步骤S12)。此时，基于从力检测部20输出的力输出值进行力控制。
接着，控制部53使机器人臂10进行驱动，以使末端执行器30的前端位于点P2(步骤S13)。即，控制部53将螺钉81从供给台91沿+Z轴方向拿起，使螺钉81相对于供给台91离开。该驱动通过位置控制进行。此外，该步骤S13中末端执行器30的前端从点P1向点P2的移动以作为较慢速度的第一速度V11进行。
接着，控制部53进行力检测部20的复位(步骤S14)。此时，控制部53优选在使末端执行器30的前端移动至点P2后，使机器人臂10进行的驱动在规定的时间内停止，其后进行力检测部20的复位。由此，能够降低力检测部20的复位中机器人臂10的振动的影响。为此，能够进一步提高步骤S14以后通过力控制的操作中力检测部20的检测精度。作为停止的时间，例如优选是0.01s以上、1.0s以下，更优选0.1s以上、0.5s以下。尤其是在本实施方式中使停止的时间成为0.15s。由此，不仅能够将对循环时间的影响抑制地较小，还能够更有效地降低力检测部20的复位中机器人臂10的振动的影响。
在此，上述的第一速度V11没有特别限定，优选是20mm/s以下，更优选是18mm/s以下，进一步优选是15mm/以下。由此，在力检测部20复位时，能够降低机器人臂10的振动的影响。为此，能够进一步提高步骤S14以后通过力控制的操作中力检测部20的检测精度。
此外，第一速度V11例如优选是0.1mm/s以上，更优选是1mm/s以上。由此，能够确实地将拿起螺钉81的动作花费的时间对循环时间的影响抑制地较小。
接着，控制部53使机器人臂10进行驱动，以使末端执行器30的前端位于点P3(步骤S15)。即，控制部53使机器人臂10进行驱动，以使末端执行器30的前端沿着目标轨道A1移动，使末端执行器30的前端位于操作台92上，将螺钉81***螺钉孔821。沿着该目标轨道A1的驱动通过位置控制进行，向螺钉孔821***螺钉81通过力控制进行。在此，在本实施方式中，由于在步骤S14中进行力检测部20的复位，因此能够提高向螺钉孔821***螺钉81的操作中力检测部20的检测精度，由此能够高精度地进行***操作。此外，在本实施方式中，作为向螺钉孔821***螺钉81的力控制进行阻抗控制。由此，能够在使螺钉81***螺钉孔821时，抑制或防止对部件82施加不合适的力，同时以较短的时间适当地进行其***操作。
此外，该步骤S15中沿着目标轨道A1的移动，即，末端执行器30的前端从点P2向点P3的移动以比所述第一速度V11快的第二速度V21进行。第二速度V21没有特别限定，优选是50mm/s以上，更优选是100mm/s以上，进一步优选是250mm/s以上。由此，能够进一步缩短循环时间。此外，第二速度V21例如优选是4000mm/s以下，更优选是1000mm/s以下。由此，能够进行更稳定的动作。
此外，第二速度V21优选是第一速度V11的2.5倍以上，更优选是10.0倍以上，进一步优选是15.0倍以上。由此，能够更适宜地发挥在能够进一步缩短循环时间的同时还能够进一步提高力检测部20的检测精度这两方面的优点。尤其是当成为10.0倍以上时，能够进一步显著且平衡性良好地发挥上述的效果。
此外，在本实施方式中，通过位置控制使末端执行器30的前端沿着目标轨道A1移动至点P3后不停止而开始力控制并进行向螺钉孔821***螺钉81的操作。这样，在本实施方式中，控制部53在使机器人臂10以第二速度移动后，不使机器人臂10停止而进行力控制。由此，能够进一步缩短循环时间。
接着，如果控制部53通过力控制将螺钉81***螺钉孔821，则控制末端执行器30的工作而进行螺钉拧紧(步骤S16)。
像以上那样进行，通过机器人1的螺钉拧紧操作结束。
如以上说明的那样，作为本发明的控制装置的一个例子的控制装置5是控制机器人1的驱动的控制装置5，所述机器人1具有包括力检测部20的机器人臂10，控制装置5具有如下的控制部53：使机器人臂10以第一速度V11移动后，进行力检测部20的复位，其后，使机器人臂10以比第一速度V11快的第二速度V21移动，并基于力检测部20的输出(力输出值)而进行力控制。根据这样的控制装置5，如上所述，在保持作为对象物的螺钉81并以第一速度V11拿起后，通过进行力检测部20的复位，能够提高力检测部20的检测精度。为此，能够通过力控制高精度地进行其后的螺钉拧紧操作。此外，由于通过使机器人臂10的规定的位置(更准确来说是末端执行器30的前端)以比第一速度V11快的第二速度V21移动，能够使螺钉81在部件82上移动，因此能够缩短机器人1的操作的循环时间。这样，通过控制装置5，能够缩短循环时间，同时能够提高力检测部20的检测精度，因此能够使机器人1适当地进行驱动。
尤其是通过使第一速度V11和第二速度V21成为上述那样的值，能够更显著地发挥缩短循环时间并提高力检测部20的检测精度的效果。在以下的表1中例示第一速度V11和第二速度V21的优选组合。
表1
表1中的“A”、“B”以及“C”示出基于以下的评价基准的评价。
〈评价基准〉
A：(1)上述的螺钉拧紧操作的循环时间非常快，且(2)使末端执行器30的前端以第一速度V11移动后，使其停止时力检测部20的力输出值是0.3N以下。需要注意的是，力输出值越接近0(零)，表示机器人臂10的振动的影响越小。
B：上述的(1)和(2)中的至少一方差于评价A。
C：上述的(1)和(2)中的至少一方差于评价B。
但是，评价A、B、C都比现有的循环时间快，机器人臂10的振动的影响更小。
此外，第一速度和第二速度优选除在上述的数值范围以外，根据机器人1的操作内容等满足以下那样的数值范围。具体而言，第二速度V22没有特别限定，优选是200mm/s以上，更优选是300mm/s以上，进一步优选是500mm/s以上。由此，能够进一步缩短循环时间。此外，此时，第一速度V12没有特别限定，优选是80mm/s以下，更优选是70mm/s以下，进一步优选是60mm/以下。由此，由于在复位力检测部20时，能够降低机器人臂10的振动影响，因此能够进一步提高力检测部20的检测精度。
在以下的表2中例示第一速度V12和第二速度V22的优选组合。
表2
表2中的“D”、“E”以及“F”示出基于以下的评价基准的评价。
〈评价基准〉
D：(3)上述的螺钉拧紧操作的循环时间非常快，且(4)在使末端执行器30的前端以第一速度V12移动后，使其停止时力检测部20的力输出值是0.3N以下。需要注意的是，力输出值越接近0(零)，表示机器人臂10的振动的影响越小。
E：上述的(3)和(4)中的至少一方差于评价D。
F：上述的(3)和(4)中的至少一方差于评价E。
但是，评价D、E、F都比现有的循环时间快，机器人臂10的振动的影响更小。
通过这样的第一速度V12和第二速度V22也能够发挥与上述的第一速度V11和第二速度V21的组合同样的效果。这些第一速度V11和第二速度V21的组合以及第一速度V12和第二速度V22的组合例如能够根据机器人1的操作内容、对象物的形状、重量等设定。
此外，如上所述，控制部53进行控制，以在步骤S13中进行力检测部20的复位之前，在步骤S12中使机器人1保持作为“对象物”的螺钉81。由此，由于能够在保持螺钉81并以第一速度(第一速度V11或第一速度V12)拿起后进行力检测部20的复位，因此与在保持螺钉81之前进行复位时或在保持螺钉81并以第二速度(第二速度V21或第二速度V22)移动后进行复位时相比，能够缩短循环时间，且能够提高力检测部20的检测精度。
此外，如上所述，控制部53通过位置控制而分别进行步骤S13的机器人臂10通过第一速度移动以及步骤S15的通过第二速度移动。由此，能够使末端执行器30的前端适当地从当前的位置(例如，点P1或点P3)移动至希望的位置(例如，点P2或点P3)。
进而，如上所述，控制部53在步骤S15中使机器人臂10以第二速度移动后，不使机器人臂10停止而进行力控制。由此，能够进一步缩短循环时间。这是由于机器人1具有惯性传感器25，控制装置5能够进行减震控制等。
此外，控制部53以使进行力检测部20的复位时机器人臂10的前端部的姿势(点P2处的姿势)和开始力控制时机器人臂10的前端部的姿势(点P3处的姿势)成为相同的方式来进行控制。这样，通过在与开始力控制时末端执行器30的姿势是相同的姿势的情况下进行力检测部20的复位，能够特别提高力检测部20的检测精度，因此，能够使机器人1适当地驱动。为此，能够高精度地进行螺钉拧紧操作。
此外，如本实施方式那样，在作为水平多关节型机器人的机器人1中，由于能够不使末端执行器30的姿势改变而进行螺钉拧紧操作，因此在与开始力控制时末端执行器30的姿势是相同的姿势的情况下能够容易地进行力检测部20的复位。
此外，如上所示，控制部53基于具有多个指令的程序使机器人1进行驱动。而且，在本实施方式中，控制部53基于一个指令进行力检测部20的复位，其后，使机器人臂10以比第一速度快的第二速度移动，并基于力检测部20的输出(力输出值)而进行力控制。即，能够基于一个指令，执行步骤S14和步骤S15的机器人1的动作。这样，通过用一个指令执行多个处理(进行复位的处理、使其以第二速动移动的处理以及进行力控制的处理)，可读性(程序的易读度)提高，能够简单且最适宜地执行多个处理。
如以上说明的那样，本发明的作为机器人***的一个例子的机器人***100具备：控制装置5；机器人1，通过控制装置5控制，具有包括力检测部20的机器人臂10。根据这样的机器人***100，能够在控制装置5的控制下，缩短循环时间，此外使机器人1适当地进行希望的动作。
第二实施方式
接着，对本发明的第二实施方式进行说明。
图5是本发明的第二实施方式涉及的机器人***的概略侧视图。图6是示出图5所示的机器人的目标轨道的一个例子的图。图7是图5所示的机器人的操作流程。图8是示出在图7的步骤S24中末端执行器的姿势的概略图。图9是示出在图7的步骤S25中末端执行器的姿势的概略图。
需要注意的是，在以下的说明中，关于本实施方式以与上述的实施方式不同的点为中心进行说明，省略关于同样的事项的说明。
图5所示的机器人***100A具有的机器人1A是所谓的六轴垂直多关节型机器人。机器人1A具有底座110和机器人臂10A。
如图6所示，机器人臂10A具有第一臂11(臂)、第二臂12(臂)、第三臂13(臂)、第四臂14(臂)、第五臂15(臂)、第六臂16(臂)、具有以相对于另一方的臂(或底座110)可转动的方式支承一方的臂的机构的六个关节171至176、力检测部20、惯性传感器25以及末端执行器30A。
底座110和第一臂11经由关节171连结，第一臂11可以相对于底座110绕沿铅垂方向的第一转动轴O1转动。此外，第一臂11和第二臂12经由关节172连结，第二臂12可以相对于第一臂11绕沿水平方向的第二转动轴O2转动。此外，第二臂12和第三臂13经由关节173连结，第三臂13可以相对于第二臂12绕沿水平方向的第三转动轴O3转动。此外，第三臂13和第四臂14经由关节174连结，第四臂14可以相对于第三臂13绕与第三转动轴O3正交的第四转动轴O4转动。此外，第四臂14和第五臂15经由关节175连结，第五臂15可以相对于第四臂14绕与第四转动轴O4正交的第五转动轴O5转动。此外，第五臂15和第六臂16经由关节176连结，第六臂16可以相对于第五臂15绕与第五转动轴O5正交的第六转动轴O6转动。
此外，虽然在图5中未图示，但在关节171至176上分别设置有多个驱动部130和多个位置传感器131。机器人1A具有与六个关节171至176(或六个臂11至16)相同数量(在本实施方式中是六个)的驱动部130以及位置传感器131(参照图2)。
此外，在本实施方式中，如图5所示，作为末端执行器30A，使用能够把持作为对象物的零件83且具有2根手指的手。
此外，控制装置5具有的控制部53(参照图2)具有如下功能：对力检测部20的力输出值(力检测信息)实施对应于机器人1A的姿势变化的加算或减算以进行重力补偿，以使重力的影响去除或降低。
这样的构成的机器人***100A例如能够进行零件83的输送操作。具体而言，例如，机器人1A能够在控制装置5的控制下，进行从供给台93把持零件83(对象物)，将零件83输送至具有在一侧开口的凹部941的载置台94上的操作(参照图5及图6)。
图6所示的目标轨道A2是在上述的输送操作中作为机器人1A的末端执行器30A的前端的工具中心点TCP移动的路径。需要注意的是，在本实施方式中，如图5所示，工具中心点TCP是手的2根手指的前端之间的位置。
如图6所示，在上述的输送操作中，沿着目标轨道A2，控制装置5在把持零件83后，使末端执行器30A的前端从供给台93上沿+Z轴方向移动后，沿+X轴方向移动，再沿-Z轴方向移动。于是，在载置台94上载置零件83。
此外，目标轨道A2上的点P1A是把持供给台93上的零件83的地点。目标轨道A2上的点P2A是机器人1A拿起零件83的地点。目标轨道A2上的点P3A是在载置台94上载置零件83的地点。
以下，沿着图7所示的操作流程，对基于控制装置5的控制的机器人1A的输送操作进行说明。
首先，与第一实施方式的步骤S11同样，控制部53使机器人臂10A进行驱动，以使末端执行器30A的前端位于点P1A(步骤S21)。
接着，与第一实施方式的步骤S12同样，控制部53使末端执行器30A把持载置于供给台93上的零件83(步骤S22)。
接着，与第一实施方式的步骤S13同样，控制部53使机器人臂10A进行驱动，以使末端执行器30A的前端位于点P2A(步骤S23)。在本实施方式中也与上述的第一实施方式同样地使末端执行器30A的前端从点P1A向点P2A的移动以作为较慢速度的第一速度移动。
接着，与第一实施方式的步骤S14同样，控制部53进行力检测部20的复位(步骤S24)。
接着，控制部53使机器人臂10A进行驱动，以将末端执行器30A的姿势从图8所示的状态变更为图9所示的状态(步骤S25)。具体而言，末端执行器30A的姿势从如图8所示的末端执行器30A的中心线300位于沿着铅垂方向的方向上的状态变更为如图9所示的中心线300位于沿着水平方向的方向上的状态。该变更后的末端执行器30A的姿势与在载置台94上载置零件83时的姿势相同。
接着，控制部53开始重力补偿(步骤S26)。需要注意的是，重力补偿的开始只要在变更末端执行器30A的姿势之后即可，例如，也可以在将要把零件83载置于载置台94上时进行。
接着，与第一实施方式的步骤S15同样，控制部53使机器人臂10A进行驱动，以使末端执行器30A的前端位于点P3A(步骤S27)。此外，在本实施方式中也与上述的第一实施方式同样地，使末端执行器30A的前端从点P2A向点P3A的移动以比第一速度快的第二速度移动。
接着，控制部53将零件83载置于载置台94的凹部941内(步骤S28)。
像以上那样进行，通过机器人1A的输送操作结束。
如以上说明的那样，在进行步骤S24的力检测部20的复位时作为机器人臂10A的前端部的末端执行器30A的姿势与步骤S25的开始力控制时末端执行器30A的姿势不同的情况下，控制部53进行力检测部20的重力补偿。由此，即使在复位时和力控制开始时末端执行器30A的姿势不同的情况下，也能够提高力检测部20的检测精度。为此，能够高精度地进行零件83的输送操作。
此外，控制部53能够基于一个指令进行力检测部20的复位，在使末端执行器30的姿势变更后，开始重力补偿，使机器人臂10A以比第一速度快的第二速度移动，并基于力检测部20的输出(力输出值)来进行力控制。即，能够基于一个指令，执行从步骤S24到步骤S27的机器人1A的动作。由此，可读性提高，能够简单且最适宜地执行多个处理。
需要注意的是，在本实施方式中，在步骤S25中变更末端执行器30A的姿势之前，进行了力检测部20的复位，但也可以在变更末端执行器30A的姿势之后进行力检测部20的复位，在这种情况下，也可以省略进行重力补偿。
在如上所述的机器人***100A中，也能够发挥与上述的第一实施方式的机器人***100同样的效果。
以上，基于图示的实施方式对本发明的控制装置、机器人以及机器人***进行了说明，但本发明不限于此，各部分的构成可以置换成具有同样功能的任意的构成。此外，也可以在本发明中附加其它任意的构成物。此外，也可以适当地组合各实施方式。
此外，机器人臂的转动轴的数量没有特别限定，例如也可以是四个、五个或七个以上。此外，机器人臂的数量没有特别限定，也可以是两个以上。
此外，在上述的实施方式中，以设置于机器人臂的前端部的例子说明了力检测部，但力检测部的设置位置也可以是机器人的任意位置，只要能够检测力、力矩的任意位置即可。例如，力检测部也可以设置于第六臂的底端部(第五臂和第六臂之间)。

Claims (15)

1.一种控制装置，其是控制机器人的驱动的控制装置，所述机器人具有包括力检测部的机器人臂，所述控制装置的特征在于，
所述控制装置具有控制部，所述控制部在使所述机器人臂以第一速度移动后进行所述力检测部的复位，其后使所述机器人臂以比所述第一速度快的第二速度移动，并基于所述力检测部的输出来进行力控制。
2.根据权利要求1所述的控制装置，其中，
所述第二速度是50mm/s以上。
3.根据权利要求2所述的控制装置，其中，
所述第一速度是20mm/s以下。
4.根据权利要求1所述的控制装置，其中，
所述第二速度是200mm/s以上。
5.根据权利要求4所述的控制装置，其中，
所述第一速度是80mm/s以下。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的控制装置，其中，
所述第二速度是所述第一速度的2.5倍以上。
7.根据权利要求6所述的控制装置，其中，
所述第二速度是所述第一速度的10.0倍以上。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的控制装置，其中，
所述控制部进行控制，以在进行所述复位前使所述机器人保持对象物。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的控制装置，其中，
所述控制部分别通过位置控制来进行所述机器人臂的所述第一速度的移动和所述第二速度的移动。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的控制装置，其中，
所述控制部在使所述机器人臂以所述第二速度移动后，不使所述机器人臂停止而进行所述力控制。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的控制装置，其中，
所述控制部进行控制，以使在进行所述复位时所述机器人臂的前端部的姿势与开始所述力控制时所述机器人臂的前端部的姿势成为相同。
12.根据权利要求1至10中任一项所述的控制装置，其中，
在进行所述复位时所述机器人臂的前端部的姿势与开始所述力控制时所述机器人臂的前端部的姿势不同的情况下，所述控制部进行所述力检测部的重力补偿。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的控制装置，其中，
基于一个指令，所述控制部进行所述力检测部的所述复位，其后使所述机器人臂以比所述第一速度快的所述第二速度移动，并基于所述力检测部的输出来进行所述力控制。
14.一种机器人，其特征在于，
由权利要求1至13中任一项所述的控制装置来控制。
15.一种机器人***，其特征在于，具备：
权利要求1至13中任一项所述的控制装置；以及
机器人，由所述控制装置控制，具有包括力检测部的机器人臂。
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