CN114536321B - 机器人***及其控制方法和力控制参数的调整方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供机器人***及其控制方法和力控制参数的调整方法。机器人***具有机器人、力检测器和末端执行器。在使机器人执行仿形动作时，基于由力检测器检测的测定值来进行力控制。仿形动作是如下的动作：将被末端执行器保持的第一对象物一边接触第二对象物，一边***第二对象物的空隙或者从空隙抽出。调整方法包括：测定工序，使用包含与***或者抽出的方向正交的方向上的目标力的力控制参数的候选值，使机器人进行仿形动作，得到力测定值；参数更新工序，使用力测定值进行优化处理，得到力控制参数的新候选值；和参数确定工序，重复测定工序和参数更新工序，确定并输出力控制参数。

Description

机器人***及其控制方法和力控制参数的调整方法

技术领域

本发明涉及一种机器人***、机器人***的控制方法、机器人***的力控制参数的调整方法。

背景技术

以往，在将零部件***孔的***作业中，存在一种进行阻抗控制的机器人控制装置。在专利文献1的技术中，以与沿着孔的深度方向设定的多个区间对应的方式来设定阻抗控制的粘性参数。在粘性参数的调整处理中，降低与各区间对应的粘性参数中的一个，执行由机器人进行的***动作，通过设置于机器人的力传感器来测定作用于机械手的反作用力。通过重复对与各区间对应的粘性参数依次执行这样的处理的处理，一边满足使反作用力成为规定值以下的条件，一边设定***作业r的时间较短的粘性参数的设置。

在专利文献1中，在控制中没有涉及与零部件的***方向垂直的方向的目标力。这是由于在专利文献1中，预先以零部件的***方向为铅锤下方作为前提的原因。以往，在这样的情况下，与***方向垂直的方向的目标力的大小被设定为零。

专利文献1：国际公开2014/037999号

但是，零部件的***方向并不限于始终为铅锤下方。在零部件的***方向为铅锤方向以外的方向的情况下，被***的零部件与孔的内壁接触，受到来自孔的内壁的垂直阻力和摩擦力。因此，实际上有时无法通过与***方向垂直的方向的目标力的大小被设定为零的控制，适当地将零部件***孔中。

另外，力传感器具有以下这样的特性：在受到外力的情况下，检测实际所受到力的方向上的力并且输出检测信号，另一方面，检测与实际所受到力的方向垂直的方向上实际所受到的力的几％左右的力，并且输出检测信号。因此，在零部件的***方向为铅锤方向的情况下，也会由于这样的力传感器的特性，进行检测与***方向垂直的方向的力并且希望使该力为零的控制，因此有时无法适当地将零部件***孔中。

发明内容

根据本发明的一方式，提供一种在机器人***的力控制中所使用的力控制参数的调整方法。所述机器人***具有：机器人；力检测器，被设置于所述机器人，能够测定外力；以及末端执行器，被设置于所述机器人，能够保持第一对象物，在使用所述机器人执行仿形动作时，基于由所述力检测器检测的所述外力的测定值来进行所述力控制，所述仿形动作是如下的动作：将被所述末端执行器保持的所述第一对象物的至少一部分一边接触第二对象物，一边***所述第二对象物所具有的空隙，或者将所述一部分一边接触所述第二对象物，一边从所述空隙抽出，所述调整方法包括：

测定工序，使用包含与所述***或者所述抽出的方向正交的方向上的目标力的所述力控制参数的候选值，使所述机器人进行所述仿形动作，得到所述仿形动作中的作为所述外力的测定值的力测定值；参数更新工序，使用所述力测定值进行所述力控制参数的优化处理，得到所述力控制参数的新候选值；以及参数确定工序，通过重复所述测定工序和所述参数更新工序，确定并输出在所述机器人***的所述力控制中所使用的力控制参数。

附图说明

图1是表示第一实施方式中的机器人***1的立体图。

图2是表示机器人控制装置200和设定装置600的功能的框图。

图3是表示由控制程序224所使用的力控制参数226的图。

图4是表示控制程序的作成步骤的流程图。

图5是表示图4的步骤S120中的力控制参数的调整方法的流程图。

图6是表示由步骤S123、S124的参数更新处理所使用的优化算法的输入和输出的框图。

图7是表示动作时间随着重复步骤S123～S126的处理的推移的曲线图。

图8是表示步骤S140中的仿形动作开始时的状态的说明图。

图9是表示步骤S140中的仿形动作中途的状态的说明图。

图10是表示步骤S140中的仿形动作中途的状态的说明图。

图11是表示步骤S140中的仿形动作中途的状态的说明图。

图12是表示步骤S140中的仿形动作刚结束之前的状态的说明图。

图13是表示在仿形动作中末端执行器140所受到的y轴正方向的力Fy的曲线图。

图14是表示在仿形动作中由末端执行器140支承工件WK1的z轴正方向的力Fz的曲线图。

图15是表示本发明技术的其他应用例一的说明图。

图16是表示本发明技术的其他应用例二的说明图。

图17是表示由多个处理器构成机器人的控制装置的一例的概念图。

图18是表示由多个处理器构成机器人的控制装置的另一例的概念图。

附图标记说明

1：机器人***；30：照相机；50：作业台；100：机器人；110：机械臂；120：臂凸缘；130：力检测器；140：末端执行器；200：机器人控制装置；210：处理器；220：存储器；222：程序命令；224：控制程序；226：力控制参数；250：控制执行部；381：差速器齿轮箱；381H：孔；383：左传动轴；386：右传动轴；387：右侧齿轮；500：NC工作机械；501：NC操作板；502：加工空间；503：开关门；504：主轴台；505：卡紧件；600：设定装置；610：处理器；620：存储器；622：程序命令；624：设定程序；650：程序作成部；660：显示装置；670：输入装置；680：个人计算机；690：个人计算机；900：云服务；CP：控制点；CPb：控制点；Fd：检测力；Ff1：y轴正方向上的力；Ff2：y轴正方向上的力；Ff3：y轴正方向上的力；Ff4：y轴正方向上的力；Fg：重力；Fgb：重力；Flg：标志；Fn1：垂直阻力；Fn：垂直阻力；Fn21：力；Ft：目标力；Fxt：目标力的x轴方向上的力分量；Fy：y轴正方向上的力；Fyt：目标力的y轴方向上的力分量；Fz：z轴正方向上的力；Fzt：目标力的z轴方向上的力分量；G：重心；Gb：重心；H2：嵌合孔；J1：关节；J2：关节；J3：关节；J4：关节；J5：关节；J6：关节；OT：动作时间；P9：图9所示的状态下的控制点CP的位置；P10：图10所示的状态下的控制点CP的位置；P11：图11所示的状态下的控制点CP的位置；P12：图12所示的状态下的控制点CP的位置；Rth：成为收敛判定的基准的范围；Rxp：表示中继点的末端执行器的姿态的参数；Ryp：表示中继点的末端执行器的姿态的参数；Rzp：表示中继点的末端执行器的姿态的参数；Rxs：表示仿形动作开始时的末端执行器的姿态的参数；Rys：表示仿形动作开始时的末端执行器的姿态的参数；Rzs：表示仿形动作开始时的末端执行器的姿态的参数；SN：捕捉机构；Sc：阈值平面；Sc2：阈值平面；TR1：托盘；TR2：托盘；Td：检测转矩；Txt：目标力的以x轴为中心的转矩分量；Tyt：目标力的以y轴为中心的转矩分量；Tzt：目标力的以z轴为中心的转矩分量；WK1：工件；WK1b：左侧齿轮；WK1c：工件；WK1d：工件；WK2：工件；WK2b：差动齿轮；WK2c：差动齿轮；WK2d：爪；d：虚拟粘性系数；k：虚拟弹性系数；m：虚拟质量系数；xp：表示中继点的末端执行器的位置的参数；yp：表示中继点的末端执行器的位置的参数；zp：表示中继点的末端执行器的位置的参数；xs：表示仿形动作开始时的末端执行器的位置的参数；ys：表示仿形动作开始时的末端执行器的位置的参数；zs：表示仿形动作开始时的末端执行器的位置的参数。

具体实施方式

A.实施方式：

A1.机器人***的结构：

图1是表示实施方式中的机器人***1的立体图。该机器人***1具有照相机30、机器人100、力检测器130、末端执行器140、机器人控制装置200和设定装置600。机器人100、机器人控制装置200和设定装置600能够经由线缆或者无线以可通信的方式连接。

机器人100为在位于机械臂110的顶端的臂凸缘120上安装各种末端执行器来使用的单臂机器人。机械臂110具有六个关节J1～J6。关节J2、J3、J5为弯曲关节，关节J1、J4、J6为扭转关节。在位于关节J6的顶端的臂凸缘120上，安装有用于对对象物进行把持、加工等作业的各种末端执行器。在本说明书中，将由机器人100处理的对象物称为“工件”。

能够将机械臂110的顶端附近的位置设为工具中心点。以下，将工具中心点称为“TCP”。TCP为作为末端执行器的位置的基准而使用的位置，能够将其设定为任意的位置。例如，能够将关节J6的旋转轴上的规定位置设定为TCP。此外，在本实施方式中使用六轴机器人，也可以使用具有其他的关节机构的机器人。

机器人100能够在机械臂110的可动范围内将末端执行器在任意的位置配置为任意的姿态。在臂凸缘120上设置有力检测器130和末端执行器140。末端执行器140在本实施方式中为夹持器。但是，机器人100可以安装其他任意种类的末端执行器。

力检测器130被设置于机器人100，能够测定外力。更具体而言，力检测器130为测量作用于末端执行器140的三个轴的力和绕这三个轴作用的转矩的六轴传感器。力检测器130检测在作为固有的坐标系的传感器坐标系中与相互正交的三个检测轴平行的力的大小和绕该三个检测轴的转矩的大小。此外，也可以在除了关节J6以外的关节J1～J5中的至少任一个设置作为力检测器的力传感器。此外，对于力检测器而言，只要能够检测进行控制的方向的力、转矩即可，可以使用如力检测器130这样直接检测力、转矩的机构或检测机器人的关节的转矩而间接地求得力、转矩的机构等。另外，也可以检测仅对力进行控制的方向上的力、转矩。

将规定机器人100被设置的空间的坐标系称为机器人坐标系。机器人坐标系为由在水平面上相互正交的x轴和y轴、以及将铅锤向上设为正方向的z轴所规定的三维正交坐标系。另外，将绕x轴旋转的旋转角用Rx来表示，将绕y轴旋转的旋转角用Ry来表示，将绕z轴旋转的旋转角用Rz来表示。通过x、y、z轴方向的位置能够表达三维空间中的任意的位置，通过Rx、Ry、Rz轴方向的旋转角能够表达三维空间中的任意的姿态。在本说明书中，在表述为“位置”的情况下，也能够表示位置和姿态的意思。另外，在本说明书中，在表述为“力”的情况下，也能够表示力和转矩的意思。

作为机器人100的作业对象之一的工件WK2被配置于作业台50的上方。在工件WK2的侧面上形成有嵌合孔H2。嵌合孔H2为具有圆形的截面、从工件WK2的侧面的开口向y轴正方向延伸、且具有底的孔。在作业台50的上方设置有照相机30。该照相机30以作业台50上的工件WK2被包含于视野的方式设置。此外，在本发明的技术中，能够省略照相机30。

末端执行器140被设置于机器人100，能够保持工件WK1。工件WK1为圆柱形的零部件。工件WK1的外径略小于嵌合孔H2的内径。末端执行器140能够进行使由末端执行器140所把持的工件WK1嵌合于工件WK2的嵌合孔H2的作业。

机器人控制装置200控制机械臂110、末端执行器140和照相机30。更具体而言，机器人控制装置200使机器人100执行仿形动作。仿形动作通常为与外力相应的动作。本实施方式中的仿形动作更具体而言为如下的动作：将被末端执行器140所保持的工件WK1的一部分一边接触工件WK2一边将其***工件WK2所具有的嵌合孔H2。此外，在仿形动作中，也可以存在工件WK1离开工件WK2的时间区间。在机器人控制装置200的仿形动作中，基于由力检测器130所检测的外力的测定值来进行机器人100的力控制。机器人控制装置200的功能通过由具有处理器和存储器的计算机执行计算机程序来实现。

设定装置600接收来自示教人员的指示而生成控制程序。另外，设定装置600进行在力控制中所使用的力控制参数的调整。通过设定装置600所生成的控制程序和力控制参数被传送至机器人控制装置200，并且被储存于机器人控制装置200的存储器220。

图2是表示机器人控制装置200和设定装置600的功能的框图。机器人控制装置200具有处理器210和存储器220。存储器220包含易失性存储器和非易失性存储器。处理器210通过执行被预先储存于存储器220的程序命令222来实现控制执行部250的功能。控制执行部250通过执行被储存于存储器220的控制程序224来使机器人100执行作业的动作。此外，控制执行部250的功能的一部分或者全部也可以由硬件电路来实现。

设定装置600具有处理器610、存储器620、显示装置660和输入装置670。存储器620包含易失性存储器和非易失性存储器。处理器610通过执行预先被储存于存储器620的程序命令622来实现程序作成部650的功能。程序作成部650通过执行被储存于存储器620的设定程序624，按照来自用户的输入来作成控制程序224。程序作成部650还通过执行设定程序624来确定控制程序224的参数。此外，程序作成部650的功能的一部分或者全部也可以由硬件电路来实现。

图3是表示由控制程序224所使用的力控制参数226的图。力控制参数226为与机器人100的力控制有关的参数。力控制参数226在按照控制程序224进行的力控制时被参照。

在力控制参数226中，包含表示各动作中的“起始点”和“终点”的参数(参照图3的上部分)。在本实施方式中，由机器人坐标系来定义控制对象的机器人100的TCP的“起始点”和“终点”。能够定义机器人坐标系的各轴上的平移位置和旋转位置。此外，也可以由各种坐标系来定义起始点和终点。

在力控制中，有时在一个动作中不定义起始点和终点中的至少一部分。例如，在某一动作中，在以使作用于某一方向的力成为零的方式来避免碰撞、进行仿形控制的情况下，也有时以该方向上的力成为零的方式，定义位置能够任意地变化的状态，而不定义在该方向上的起始点和终点。

在力控制参数226中，包含多个动作中的TCP的“加减速特性”(参照图3的中间部分)。规定当机器人100的TCP根据加减速特性从各动作的起始点移动至终点时的、各时刻下的TCP的速度。在本实施方式中，根据加减速特性来表述的速度为关于控制对象的机器人100的TCP的速度。在本实施方式中，由机器人坐标系来定义TCP的速度。即，定义机器人坐标系的各轴上的平移速度和旋转速度、即角速度。此外，也可以由各种坐标系来定义加减速特性。

在力控制参数226中，包含TCP的位置的反馈控制中的伺服增益(参照图3的中间部分)。伺服增益包含TCP的位置的PID控制中的比例增益、积分增益和微分增益。

在力控制参数226中，包含表示“力控制坐标系”的信息(参照图3的下部分)。力控制坐标系为用于定义力控制的目标力的坐标系。在进行优化之前，目标力矢量的起点为力控制坐标系的原点，力控制坐标系的一个轴朝向目标力矢量的方向。在机器人的示教中，当定义力控制中的各种目标力时，示教各作业的各动作中的目标力的作用点。例如，将对象物的一个点与其他的物体抵接，在两者的接触点上，从对象物向其他的物体作用一定的目标力，在该状态下，使对象物的朝向变化，在该情况下，如以下那样重新定义力控制坐标系。即，使对象物与其他的物体接触的点成为目标力的作用点，定义将该作用点作为原点的力控制坐标系。

力控制参数226包含用于特定以力控制的目标力所作用的点为原点且一个轴朝向目标力的方向的坐标系、即力控制坐标系的信息作为参数。该参数能够进行各种的定义。例如，用于特定力控制坐标系的参数能够通过表示力控制坐标系与其他的坐标系(机器人坐标系等)的关系的数据来进行定义。

在力控制参数226中，包含“目标力”(参照图3的下部分)。目标力为在各种作业中，是作为应作用于任意的点的力而被示教的力，由力控制坐标系来进行定义。表示目标力的目标力矢量被定义为目标力矢量的起点和距起点的六轴分量，即三个轴的平移力和三个轴的转矩，由力控制坐标系来表达。此外，只要利用力控制坐标系与其他的坐标系的关系，就能够将该目标力转换为任意的坐标系，例如机器人坐标系中的矢量。

在力控制参数226中，包含“阻抗参数”(参照图3的下部分)。阻抗控制为通过驱动各关节的马达的驱动力来实现虚拟的机械性阻抗的控制。在阻抗控制中，TCP虚拟地具有的质量被定义为虚拟质量系数m。TCP虚拟地承受的粘性阻力被定义为虚拟粘性系数d。TCP虚拟地承受的弹力的弹簧常数被定义为虚拟弹性系数k。阻抗参数为它们的系数m、d、k。定义相对于机器人坐标系的各轴平移和旋转的阻抗参数。

在本实施方式中，在由各机器人执行的动作中，能够分别设定根据控制点的位置所确定的多个区间的目标力和阻抗参数。其结果，这些参数能够按时间序列而变化。

A2.控制程序的作成和参数的调整：

图4是表示控制程序的作成步骤的流程图。在本实施方式中，由图4的处理所作成的控制程序为实现被末端执行器140保持的工件WK1***设置于工件WK2的嵌合孔H2的仿形动作的程序。图4的处理通过设定装置600的作为处理器610的功能部的程序作成部650来执行。

在步骤S110中，作成由机器人100的控制程序224实现的动作的流程。具体而言，按照经由设定装置600的显示装置660和输入装置670所输入的示教人员的指示，确定使机器人100执行的动作和这些动作的顺序。

在步骤S120中，进行在机器人***1的力控制中所使用的力控制参数的调整。在后面详细说明力控制参数的调整。

在步骤S130中，将由步骤S110所确定的动作流程和由步骤S120所调整的力控制参数转换为控制程序。转换后的控制程序由低级语言来表述。

在步骤S140中，将控制程序从设定装置600传送至机器人控制装置200，并且储存于存储器220(参照图2的224)。然后，机器人控制装置200按照控制程序224控制机器人，使机器人执行作业。该作业能够作为在制造流水线上确认机器人100的动作的确认作业或在制造流水线上用于制造产品的主作业来执行。

图5是表示图4的步骤S120中的力控制参数的调整方法的流程图。在以下的说明中，为了易于技术的理解，沿着机器人坐标系的x轴、y轴、z轴来表述目标力Ft的各分量。

在步骤S121中，使用由步骤S110所确定的仿形动作的动作流程和仿形动作的力控制参数的初始候选值，使机器人100进行仿形动作。仿形动作的力控制参数的初始候选值是以可适用于各种仿形动作的方式来确定的值，而不是根据特定的动作来确定的值。在仿形动作的力控制参数的初始候选值中，除了***或者抽出的方向上的目标力以外，还包含与***或者抽出的方向正交的方向上的目标力。仿形动作的力控制参数的初始候选值被预先储存于机器人控制装置200的存储器220(参照图2的中间部分右部)。

在步骤S122中，取得步骤S121的仿形动作中的外力的测定值。将外力的测定值称为“力测定值”。另外，在步骤S122中，计量步骤S121的仿形动作所需的时间。将仿形动作所需的时间称为“动作时间”。步骤S122的处理实质上与步骤S121的处理并列进行。将步骤S121和步骤S122的处理统称为“测定处理”。

步骤S121的由机器人100进行的仿形动作被执行七次。在步骤S122中，采用进行了七次的仿形动作的外力的测定值的最大值作为力测定值。采用进行了七次的仿形动作的每一次所需的时间的平均值作为动作时间。在得到了作为最大值的力测定值和作为平均值的动作时间之后，处理进入步骤S123。此外，虽然采用了仿形动作的外力的测定值的最大值来作为力测定值，但并不限定于此，也可以使用平均值。

在步骤S123中，力测定值和动作时间被输入至优化算法。优化算法使用力测定值和动作时间对力控制参数进行优化处理，输出力控制参数的新的候选值(参照图3)。在后面说明由优化算法进行的处理。

在步骤S124中，取得从优化算法输出的力控制参数的新的候选值。将步骤S123和步骤S124的处理统称为“参数更新处理”。

在步骤S125中，使用由步骤S110所确定的仿形动作的动作流程和由步骤S124所取得的力控制参数的新的候选值，使机器人100进行仿形动作。

在步骤S126中，取得步骤S125的仿形动作的力测定值。另外，在步骤S126中，计量步骤S125的仿形动作的动作时间。步骤S126的处理实质上与步骤S125的处理并列进行。步骤S126的处理与步骤S122的处理相同。将步骤S125和步骤S126的处理统称为“测定处理”。

步骤S125的由机器人100进行的仿形动作被执行七次。在步骤S126中，采用进行了七次的仿形动作的外力的测定值的最大值作为力测定值。采用进行了七次的仿形动作的每一次所需的时间的平均值作为动作时间。在得到了作为最大值的力测定值和作为平均值的动作时间之后，处理进入步骤S127。

在步骤S127中，判定由步骤S125所得到的评价值是否收敛。在本实施方式中，采用动作时间作为步骤S127中的评价值。在后面说明判定评价值是否收敛的具体的处理。在判定为评价值收敛了的情况下，图5的处理结束。在判定为评价值未收敛的情况下，处理返回至步骤S123。

通过重复步骤S123～S126的处理，确定在机器人***1的力控制中所使用的力控制参数。所确定的力控制参数被从设定装置600输出至机器人控制装置200。

图6是表示由步骤S123、S124的参数更新处理所使用的优化算法的输入和输出的框图。在本实施方式中所使用的优化算法为输入力测定值和动作时间，输出力控制参数的候选值的算法。具体而言，在本实施方式中所使用的优化算法为CMA-ES(CovarianceMatrix Adaptation Evolution Strategy：协方差矩阵适应进化策略)。

在优化算法中，输入动作时间OT和作为力测定值的检测力Fd和检测转矩Td。在优化算法中，输出力控制参数的候选值(参照图6的右部)。

根据如这样的结构，在步骤S123、S124的参数更新处理中，通过考虑了力测定值和动作时间的优化处理，可以得到力控制参数的新的候选值。因此，通过以在图5的处理中所确定的力控制参数来进行力控制，能够以在仿形动作中的机器人100所受到的外力和仿形动作的动作时间OT的评价较高的动作，使机器人100适当地将工件WK1***嵌合孔H2。

优化算法例如以使以下的式(1)中所确定的评价值Eval变小的方式进行优化处理。式(1)的第二项、第三项为所谓的损失项。

Eval＝α×OT

+β×[if(Fmax＞Flimit)、then 100]

+γ×[if(Tmax＞Flimit)、then 100]···(1)

OT：仿形动作的动作时间(秒)。

Fmax：在仿形动作中检测出的检测力Fd的最大值的大小。

此外，检测力Fd为x轴、y轴、z轴的各分量的合力。

Flimit：检测力Fd的最大值的大小的允许值。

Tmax：在仿形动作中检测出的检测转矩Td的最大值的大小。

此外，检测转矩Td为x轴、y轴、z轴的各分量的合成转矩。

Tlimit：检测转矩Td的最大值的大小的允许值。

α、β、γ：权重系数。

优化算法输出的力控制参数的候选值包含仿形动作中的目标力Ft和阻抗参数(参照图6的右上部分和图3的下部分)。目标力Ft由x轴方向上的力分量Fxt、y轴方向上的力分量Fyt、z轴方向上的力分量Fzt、以及以x轴为中心的转矩分量Txt、以y轴为中心的转矩分量Tyt、以z轴方向为中心的转矩分量Tzt表示。即，在仿形动作的力控制参数的候选值中，除了***或者抽出的方向上的目标力以外，还包含与***或者抽出的方向正交的方向上的目标力。阻抗参数包含虚拟质量系数m、虚拟粘性系数d和虚拟弹性系数k。

在通过如这样的处理所确定的力控制参数中，与***或者抽出的方向正交的方向上的目标力可以被设定为除了0以外的适当的值。因此，通过以如上所述的力控制参数来进行力控制，能够不限于沿着铅锤方向的***或者抽出，根据作业环境进行适当的力控制，使机器人100适当地将工件WK1***嵌合孔H2。另外，在力检测器输出与实际所受到的力的方向垂直的方向上的其他轴的分量的情况下，也可以使机器人100适当地将工件WK1***嵌合孔H2。而且，通过使用优化方法来调整力控制参数，能够容易地确定力控制参数，而不会重复用户的试验失败。

优化算法输出指定力控制的有效或者无效的标志Flg、末端执行器140在仿形动作开始时的位置xs、ys、zs、Rxs、Rys、Rzs、以及末端执行器140在仿形动作开始时与结束时的期间所确定的时刻下的位置xp、yp、zp或者Rxp、Ryp、Rzp(图6的右下部分)。此外，在本实施方式中，末端执行器140的位置是指，以设定于末端执行器140的顶端的控制点为基准的位置。

参数xs、ys、zs作为三维空间内的一个点的位置表示末端执行器140在仿形动作开始时的位置。参数Rxs、Rys、Rzs表示末端执行器140在仿形动作开始时的姿态。

参数xp、yp、zp作为三维空间内的一个点的位置表示末端执行器140在仿形动作开始时与结束时的期间的时刻下的位置。换言之，参数xp、yp、zp作为三维空间内的一个点的位置表示仿形动作中的通过点的位置。参数Rxp、Ryp、Rzp表示末端执行器140在仿形动作开始时与结束时的期间的时刻下的姿态。换言之，参数Rxp、Ryp、Rzp表示末端执行器140在仿形动作中的通过点的姿态。优化算法输出与通过点有关的参数xp、yp、zp和参数Rxp、Ryp、Rzp中被指定的一方的参数。

以通过如这样的处理所确定的力控制参数来进行力控制，由此，能够对力控制的有效或者无效、末端执行器140在仿形动作开始时的位置xs、ys、zs、Rxs、Rys、Rzs和末端执行器140在仿形动作的通过点的位置xp、yp、zp或者Rxp、Ryp、Rzp适当地进行所指定的控制，使机器人100适当地将工件WK1***嵌合孔H2。

例如，即使不进行力控制，有时也能够通过机器人100的硬件结构的挠曲，适当地将工件WK1***嵌合孔H2。在优化处理的对象中包含指定力控制的有效或者无效的标志Flg，由此，在这样的情况下，可以不进行力控制。

此外，除了图6所示的参数以外，优化算法还输出作为力控制参数的加减速特性、伺服增益和力控制坐标系(参照图3)。

图7是表示动作时间随着重复步骤S123～S126的处理的推移的曲线图。横轴为重复步骤S123～S126的处理的次数。左侧的纵轴为动作时间OT。右侧的纵轴为每次的动作时间与上次的动作时间的差值。图7的曲线图中的圆形表示在步骤S125中通过测定七次所得到的动作时间的平均值。三角形表示这些通过测定七次所得到的动作时间的最大值。四边形表示这些通过测定七次所得到的动作时间的最小值。可知平均值、最大值、最小值均随着重复处理而变小。

图7的曲线图中的X表示每一次测定处理中的动作时间的平均值与前一次测定处理中的动作时间的平均值的差值。可知差值的绝对值也随着重复处理而接近于0。

在图5的步骤S127中，重复步骤S123～S126的处理，在连续四次差值在以0为中心的预先确定的范围Rth内的情况下，判断为评价值收敛。通过进行这样的处理，即使不缩短动作时间，也能够防止重复步骤S123～S126的处理的情况。

在本实施方式中，对于目标力Ft，不设置使与***方向垂直的方向上的力分量为0的制约，能够通过图5的处理来进行力控制参数的调整。因此，原则上设定与***方向垂直的方向上的力分量为除了0以外的值。其结果，在图4的步骤S140中，按照包含与***的方向正交的方向上的分量、即具有不为0的大小的分量的目标力来执行力控制。由此，通过还进行施加与***的方向正交的方向上的力的力控制的控制方法，能够使机器人100适当地将工件WK1***嵌合孔H2。

A3.仿形动作的例：

按照图8～图12来说明仿形动作的例子。在图8～图12中说明的作业为捕捉(snapping)作业。在此说明的仿形动作通过由机器人控制装置200执行的力控制来实现。在图8～图12中，并未准确地表示工件WK1、WK2、末端执行器140和力检测器130的形状。

图8是表示步骤S140中的仿形动作开始时的状态的说明图。在此，为了易于技术的理解，按照机器人坐标系来说明技术内容。仿形动作中的***方向为机器人坐标系中的y轴负方向(参照图1的H2)。

在工件WK2的嵌合孔H2的内表面中的位于z轴正方向的面上，设置有捕捉机构SN。捕捉机构SN的爪通过弹簧而向z轴负方向被推压，从嵌合孔H2的内表面只突出预先所确定的尺寸。捕捉机构SN的爪在向z轴正方向被推压时，从嵌合孔H2内向z轴正方向移动。捕捉机构SN的爪可以向z轴正方向退至不从嵌合孔H2的内表面突出的位置。

机器人100的控制点CP被配置于由末端执行器140所保持的工件WK1的顶端面的中心。在嵌合孔H2的***方向的端部的附近，设置有虚拟的阈值平面Sc。阈值平面Sc为与z轴和x轴平行的平面。在仿形动作中，当控制点CP到达阈值平面Sc时，判定为仿形动作完成。

在图8的状态中，重力Fg作用于工件WK1。将作用于工件WK1的重力用以工件WK1的重心G为基点的矢量表示。在图8的状态中，机器人100以克服作用于工件WK1的重力Fg并维持工件WK1的位置和姿态的方式来进行力控制。此时的工件WK1的位置和姿态为如下的位置和姿态：在向作为***方向的y轴方向投影的情况下，工件WK1所占的区域包含于工件WK2的嵌合孔H2所占的区域内。在该状态下，机器人100并不受到来自工件WK2的y轴方向上的反作用力。

图9是表示步骤S140中的仿形动作中途的状态的说明图。在图9的状态中，工件WK1的y轴负方向上的顶端位于嵌合孔H2内(参照图9的CP)。但是，工件WK1的y轴负方向上的顶端并不与捕捉机构SN接触。此时，工件WK1的下表面与嵌合孔H2的内表面相接。

在该状态下，工件WK1在嵌合孔H2的内表面上向z轴负方向推压，受到来自嵌合孔H2的内表面的z轴正方向上的垂直阻力Fn1。

通过机器人100的仿形动作而被向y轴负方向移动的工件WK1受到来自与嵌合孔H2的内表面接触的接触面的y轴正方向上的摩擦力Ff1。在图9中，将工件WK1受到的来自工件WK2的y轴方向上的力一并在工件WK1的上部表示为Ff1。在图9的状态中，工件WK1受到的来自与嵌合孔H2的内表面接触的接触面的摩擦力随着工件WK1被***嵌合孔H2并且工件WK1的下表面与嵌合孔H2的内表面的接触区域变大而变大。

机器人控制装置200以使y轴方向和z轴方向上生成所设定的目标力的方式，对机器人100进行控制。换言之，机器人控制装置200以使由力检测器130检测的y轴方向上的力Ff1和z轴方向上的力Fn1分别与目标力的y轴方向分量和z轴方向分量一致的方式进行力控制。其结果，工件WK1在嵌合孔H2内向上移动。

图10是表示步骤S140中的仿形动作中途的状态的说明图。在图10的状态下，工件WK1的y轴负方向的顶端与捕捉机构SN的爪接触。工件WK1的下表面与嵌合孔H2的内表面相接触。

在该状态下，工件WK1将捕捉机构SN的爪向y轴负方向推压，受到来自捕捉机构SN的爪的y轴正方向上的阻力。工件WK1将嵌合孔H2的内表面向z轴负方向推压，受到来自嵌合孔H2的内表面的z轴正方向上的垂直阻力Fn2。而且，通过机器人100的仿形动作而被向y轴负方向移动的工件WK1受到来自与嵌合孔H2的内表面接触的接触面的y轴正方向上的摩擦力。在图10中，将工件WK1受到的来自工件WK2的y轴方向上的力一并在工件WK1的上部表示为Ff2。

机器人控制装置200以使由力检测器130检测的y轴方向上的力Ff2和z轴方向上的力Fn2分别与目标力的y轴方向分量和z轴方向分量一致的方式进行力控制。其结果，与图9的状态相比，工件WK1被更大的力向y轴负方向推压。另一方面，工件WK1向y轴负方向的移动速度下降。当工件WK1向y轴负方向推压捕捉机构SN的爪的力成为一定值以上时，捕捉机构SN的爪开始向z轴正方向退出。工件WK1受到来自捕捉机构SN的y轴正方向上的阻力随着捕捉机构SN向z轴正方向的退出而变大。另外，在图10的状态下，工件WK1受到的来自与嵌合孔H2的内表面接触的接触面的摩擦力也随着工件WK1被***嵌合孔H2并且工件WK1的下表面与嵌合孔H2的内表面的接触区域变大而变大。由此，随着工件WK1向y轴负方向被移动，由力检测器130检测的y轴方向上的力Ff变大。

图11是表示步骤S140中的仿形动作中途的状态的说明图。在图11的状态下，工件WK1的顶端通过捕捉机构SN，工件WK1的上表面与捕捉机构SN接触。

在该状态下，工件WK1被捕捉机构SN的爪向z轴负方向推压。工件WK1将嵌合孔H2的内表面向z轴负方向推压，受到来自嵌合孔H2的内表面的z轴正方向上的垂直阻力Fn3。而且，通过机器人100的仿形动作而被向y轴负方向移动的工件WK1受到来自与捕捉机构SN的爪接触的接触部和与嵌合孔H2的内表面接触的接触面的y轴正方向上的摩擦力。在图11中，将工件WK1受到的来自包含捕捉机构SN的爪的工件WK2的y轴方向上的力一并在工件WK1的上部表示为Ff3。

机器人控制装置200以使由力检测器130检测的y轴方向上的力Ff3和z轴方向上的力Fn3分别与目标力的y轴方向分量和z轴方向分量一致的方式进行力控制。其结果，与图10的状态相比，工件WK1被更小的力向y轴负方向推压。但是，在图11的状态下，工件WK1受到的来自与嵌合孔H2的内表面接触的接触面的摩擦力也随着工件WK1被***嵌合孔H2并且工件WK1的下表面与嵌合孔H2的内表面的接触区域变大而变大。由此，随着工件WK1向y轴负方向被移动，由力检测器130检测的y轴方向上的力Ff变大。

图12是表示步骤S140中的仿形动作刚结束之前的状态的说明图。在图12的状态下，工件WK1的y轴负方向上的顶端到达阈值平面Sc(参照图12的CP)。当检测到TCP到达了阈值平面Sc时，机器人控制装置200结束仿形动作。

在图12中，将工件WK1受到的来自包含捕捉机构SN的爪的工件WK2的y轴方向上的力一并在工件WK1的上部表示为Ff4。在图12中，将工件WK1受到的来自嵌合孔H2的内表面的z轴正方向上的垂直阻力表示为Fn4。

在图12所示的仿形动作刚结束之前的状态下，工件WK1受到的来自工件WK2的内表面和捕捉机构SN的爪的力与图11的状态大致相同。但是，随着工件WK1向工件WK2的***进一步的进行，y轴方向上的力Ff4大于图11的力Ff3，z轴方向上的力Fn4大于图11的力Fn3。

当仿形动作结束时，作为末端执行器140的夹持器卸下工件WK1，机器人100转移至下一个动作。

图13是表示在仿形动作中末端执行器140所受到的y轴正方向上的力Fy的曲线图。横轴为沿着y轴负方向的控制点CP的位置。在图8～图12所示的仿形动作中，末端执行器140所受到的y轴正方向上的力Fy如图13所示这样进行变化。力Fy在工件WK1的位于顶端面的控制点CP位于捕捉机构SN的爪的顶点的位置时变得最大(参照图10)。在图13中，将图9～图12所示的状态下的控制点CP的位置分别由P9～P12表示。在图13中，示出图9～图12所示的状态下的y轴正方向上的力Ff1～Ff4。

机器人控制装置200以使在仿形动作中生成图13所示的力Fy的方式，按时间序列来设定目标力。在图4的步骤S120的处理中，首先，对于作为***方向的y轴方向，设定区分进行仿形动作的范围的多个区间。在图5的步骤S123中，进行调整y轴方向上的多个区间的边界位置以及各区间的边界中的目标力的y轴方向分量的优化处理。此外，各区间中的目标力通过插补各区间的两端边界的目标力来确定。按照如此优化后的按时间序列的目标力的y轴方向分量，进行对y轴负方向施力的力控制(参照图4的S120和图13)。其结果，工件WK1不会在y轴方向上受到过大的力，并且以短时间被***嵌合孔H2内。

图14是表示在仿形动作中末端执行器140受到的z轴正方向上的力Fz的曲线图。横轴为沿着y轴负方向的控制点CP的位置。在由图8～图12所示的仿形动作中，末端执行器140受到的z轴正方向上的力Fz如图14所示这样进行变化。力Fz随着工件WK1被***嵌合孔H2而变大。在图14中，将图9～图12所示的状态下的控制点CP的位置分别由P9～P12表示。在图14中，示出图9～图12所示的状态下的z轴正方向上的力Fn1～Fn4。

机器人控制装置200以使在仿形动作中生成图14所示的力Fz的方式，按时间序列来设定目标力。在图5的步骤S123中，进行调整y轴方向上的多个区间的边界位置以及各区间的边界中的目标力的z轴方向分量的优化处理。此外，各区间中的目标力通过插补各区间的两端边界的目标力来确定。按照如此优化后的按时间序列的目标力的z轴方向分量，进行对z轴负方向施力的力控制(参照图4的S120和图14)。其结果，工件WK1不会在z轴方向上受到过大的力，并且以短时间被***嵌合孔H2内。

如以上所说明的那样，通过使力控制的各参数为按时间序列变化的值，在反作用力、摩擦力在***、抽出的中途存在变化的动作中，也能够以施加适当的力的方式来设定力控制参数。因此，能够防止向对象物施加过大的力，并且能够缩短动作时间。

将本实施方式中的机器人控制装置200称为“控制部”。将设定装置600称为“调整部”。将工件WK1称为“第一对象物”。将工件WK2称为“第二对象物”。将嵌合孔H2称为“空隙”。将步骤S121、S122以及S125、S126称为“测定工序”。将步骤S123、S124称为“参数更新工序”。将步骤S123～S127称为“参数确定工序”。将在步骤S123～S127中进行的处理称为“参数确定处理”。

B.其他应用例一：

图15是表示本发明技术的其他应用例一的说明图。在此，说明将本发明技术应用于汽车的动作装置、所谓的差速齿轮的组装的例子。此外，在图15中，为了易于技术的理解，省略除了由机器人100处理的对象物、末端执行器140以及力检测器130以外的结构。在图15中，并未准确地表示由机器人100处理的对象物、末端执行器140以及力检测器130的形状。

在图15所示的组装中途的动作装置中，在左传动轴383的顶端上安装有左侧齿轮WK1b(参照图15的中央部)。在右传动轴386的顶端上安装有右侧齿轮387。在差速器齿轮箱381内，组装有相向的一对差动齿轮WK2b、WK2c(参照图15的右部)。此外，为了易于技术的理解，在图15中，仅示出差动齿轮WK2b、WK2c中设置有齿的部分，而省略了其他部分的图示。

差速器齿轮箱381的重量通常较大。因此，右传动轴386被从右起组装于以预先所确定的姿势固定的差速器齿轮箱381。左传动轴383被从左起组装于差速器齿轮箱381。在图15中，右传动轴386已经被组装于差速器齿轮箱381。在该状态下，右侧齿轮387与相向的一对差动齿轮WK2b、WK2c啮合。

在本应用例中，左传动轴383从差速器齿轮箱381的孔381H通过，被组装于差速器齿轮箱381。本应用例中的仿形动作是如下的动作：在汽车的动作装置的组装中，将被末端执行器140保持的左侧齿轮WK1b一边与差动齿轮WK2b、WK2c接触，一边***差动齿轮WK2b、WK2c之间的空隙。

机器人100通过末端执行器140来保持左传动轴383。末端执行器140受到作用于左传动轴383和左侧齿轮WK1b的重力Fgb。将左传动轴383和左侧齿轮WK1b的重心Gb在图15中示出。

力检测器130检测作用于末端执行器140的铅锤向下的力Fg和因力Fg引起的转矩。机器人控制装置200在力控制中，使机械臂110的各关节产生与这些力和转矩抵消的力和转矩，从而保持左传动轴383和左侧齿轮WK1b的位置和姿态。机器人100的控制点CPb被确定于左传动轴383和左侧齿轮WK1b的中心轴线上，且左侧齿轮WK1b内的位置(参照图15的中央部)。

在图15的状态下，左侧齿轮WK1b不与差动齿轮WK2b、WK2c接触。因此，左侧齿轮WK1b不受到来自差动齿轮WK2b、WK2c的力。

从图15的状态起开始仿形动作，向y轴负方向移动左传动轴383和左侧齿轮WK1b。之后，左侧齿轮WK1b与差动齿轮WK2b、WK2c接触。于是，与实施方式的情况同样地，左侧齿轮WK1b受到来自差动齿轮WK2b、WK2c的垂直阻力和摩擦力(参照图9的Ff1、Fn1)。在图15中，将左侧齿轮WK1b受到的来自差动齿轮WK2b的垂直阻力用虚线表示为力Fn21。

对于左侧齿轮WK1b受到的来自差动齿轮WK2b、WK2c的垂直阻力和摩擦力而言，与实施方式的情况同样地，随着***的进入而变化。另一方面，差动齿轮WK2b、WK2c的形状、位置和姿态会由于差动齿轮WK2b、WK2c的制造误差以及差动齿轮WK2b、WK2c相对于差速器齿轮箱381组装的差异而与理想的形状、位置和姿态偏离。左侧齿轮WK1b受到的来自差动齿轮WK2b、WK2c的垂直阻力和摩擦力也会由于差动齿轮WK2b、WK2c的制造误差以及差动齿轮WK2b、WK2c相对于差速器齿轮箱381的组装的差异而与设计上的假想值偏离。

机器人控制装置200以使由力检测器130检测的y轴方向上的力和z轴方向上的力分别与目标力的y轴方向分量和z轴方向分量一致的方式进行力控制，将左传动轴383***差速器齿轮箱381。当控制点CPb到达预先所确定的阈值平面Sc2时，***作业结束。阈值平面Sc2为与z轴和x轴平行的平面。

本发明的技术能够应用于像这样的仿形动作(参照图4和图5)。通过应用本发明的技术，能够适当地设定与***方向正交的x轴方向和z轴方向上的目标力的值。其结果，通过以所设定的力控制参数来进行力控制，能够使机器人***1适当地将左侧齿轮WK1b***差动齿轮WK2b、WK2c之间的空隙。

将本实施方式中的左侧齿轮WK1b称为“第一对象物”。将差动齿轮WK2b、WK2c称为“第二对象物”。

C.其他应用例二：

图16是表示本发明技术的其他应用例二的说明图。在此，说明将本发明的技术应用于针对NC(Numerically Control：数字控制)工作机械进行的机械抚育、即对NC工作机械供给加工对象物、以及从NC工作机械取出加工对象物的例子。此外，在图16中，为了易于技术的理解，省略除了由机器人100处理的工件WK1c、WK1d、处理对象物的NC工作机械500、机器人100以及末端执行器140以外的结构。在图16中，并未准确地表示工件WK1c、WK1d、处理对象物的NC工作机械500、机器人100以及末端执行器140的形状。

NC工作机械500具有NC操作板501、加工空间502、开关门503、主轴台504、卡紧件505、刀架和车刀。在图16中，为了易于技术的理解，省略刀架和车刀。

NC操作板501为用于操作NC工作机械500的输入装置。加工空间502为通过车刀加工工件WK1c的空间。主轴台504、卡紧件505、刀架和车刀被配置于加工空间502内。开关门503为用于将加工空间502与外部的空间分离的门。

卡紧件505被设置于主轴台504。卡紧件505具有以主轴台504旋转的中心轴线为中心等间隔配置的三个爪WK2d。卡紧件505通过所述的三个爪WK2d从三个方向推压工件WK1c，将工件WK1c固定于主轴台504。主轴台504使卡紧件505和被卡紧件505保持的工件WK1c一起以中心轴线为中心进行旋转。

车刀被支承于刀架。通过将刀架以接近旋转的工件WK1c的方式配置于规定的位置，从而车刀被向旋转的工件WK1c推压，对工件WK1c进行切削加工。随着时间的经过而变化的刀架的位置和主轴台504的旋转速度通过经由NC操作板501的输入被预先确定。

本应用例中的一个仿形动作是如下的动作：将被末端执行器140保持的工件WK1c的一部分一边与NC工作机械500的卡紧件505的三个爪WK2d中的至少一个接触，一边***由卡紧件505的三个爪WK2d所包围的空隙。本应用例中的另一个仿形动作是如下的动作：将以可抽出的方式被卡紧件505的三个爪WK2d保持的加工后的工件WK1d的一部分一边与卡紧件505的三个爪WK2d中的至少一个接触，一边从由卡紧件505的三个爪WK2d所包围的空隙抽出。

在对工件WK1c进行加工之前，打开开关门503，敞开加工空间502。此时，将卡紧件505的三个爪WK2d以打开能够接受加工前的工件WK1c的大小的间隔的方式配置。加工前的工件WK1c放置于托盘TR1内。机器人100通过末端执行器140保持加工前的工件WK1c，将工件WK1c的一部分***由卡紧件505的三个爪WK2d所包围的空隙。之后，三个爪WK2d接近工件WK1c，从三个方向推压工件WK1c，将工件WK1c固定于主轴台504。

机器人控制装置200以使由力检测器130检测的y轴方向上的力、z轴方向上的力和x轴方向上的力分别与目标力的y轴方向分量、z轴方向分量、x轴方向分量一致的方式进行力控制，将加工前的工件WK1c***由卡紧件505的三个爪WK2d所包围的空隙。当控制点到达预先所确定的阈值平面时，***作业结束。阈值平面为与z轴和x轴平行的平面。

本发明的技术能够应用于如上所述的仿形动作(参照图4和图5)。通过应用本发明的技术，能够适当地设定与***方向正交的x轴方向和z轴方向上的目标力的值。其结果，通过以所设定的控制参数来进行力控制，能够使机器人***1将加工前的工件WK1c适当地***由卡紧件505的三个爪WK2d所包围的空隙。

在对工件WK1c进行加工之后，打开开关门503，敞开加工空间502。之后，将卡紧件505的三个爪WK2d以打开能够将加工后的工件WK1d由机器人100抽出的大小的间隔的方式配置。加工后的工件WK1d仍然被卡紧件505的三个爪WK2d保持。机器人100通过末端执行器140保持加工后的工件WK1d，将加工后的工件WK1d从由卡紧件505的三个爪WK2d所包围的空隙抽出。之后，机器人100将工件WK1d放置于托盘TR2。

机器人控制装置200以使由力检测器130检测的y轴方向上的力、z轴方向上的力和x轴方向上的力分别与目标力的y轴方向分量、z轴方向分量和x轴方向分量一致的方式进行力控制，将加工前的工件WK1d从由卡紧件505的三个爪WK2d所包围的空隙抽出。

本发明的技术能够应用于如上所述的仿形动作(参照图4和图5)。通过应用本发明的技术，能够适当地设定与抽出方向正交的x轴方向和z轴方向上的目标力的值。其结果，通过以所确定的力控制参数来进行力控制，能够使机器人***1适当地将加工前的工件WK1d从由卡紧件505的三个爪WK2d所包围的空隙抽出。

将本实施方式中的工件WK1c、WK1d称为“第一对象物”。将NC工作机械500的卡紧件505的三个爪WK2d称为“第二对象物”。

D.其他应用例三：

图17是表示由多个处理器构成机器人的控制装置的一例的概念图。在该例中，除了机器人100及其机器人控制装置200以外，还描绘有个人计算机680、690和通过LAN(局域网)等网络环境所提供的云服务900。个人计算机680、690分别包括处理器和存储器。另外，云服务900也能够利用处理器和存储器。能够利用所述多个处理器的一部分或者全部来实现机器人100的控制装置和设定装置。

图18是表示由多个处理器构成机器人的控制装置的另一例的概念图。在该例中，与图17不同的是机器人100的机器人控制装置200储存于机器人100中。在该例中，也能够利用多个处理器的一部分或者全部来实现机器人100的控制装置和设定装置。

E.其他实施方式：

E1.其他实施方式一：

(1)在上述实施方式中，末端执行器140能够保持工件WK1。但是，如其他应用例一所示那样，末端执行器140也可以为经由其他结构能够保持第一对象物的方式(参照图15)。

(2)在上述实施方式中，说明了目标力的时间序列上的变化(参照图13和图14)。对于实现目标力的时间序列上的变化的位置的区分而言，可以单独地在x轴、y轴、z轴上进行确定，也可以统一在x轴、y轴、z轴上进行确定。

(3)在上述实施方式中，说明了目标力的时间序列上的变化(参照图13和图14)。但是，例如，也可以使阻抗参数等目标力以外的参数成为随着控制点的位置进行变化的值(参照图6的右上部分和图3的下部分)。但是，算法输出的各参数也可以为常数。

(4)在上述实施方式中，在步骤S124中进行使用了CMA-ES的优化处理(参照图5和图6)。但是，优化处理也可以通过PSO(Particle Swarm Optimization：粒子群优化算法)、贝叶斯优化等其他的方法来进行。

(5)在上述实施方式中，采用动作时间OT作为在图5的步骤S127中的判定中使用的评价值(参照图7)。但是，也可以使在判定处理的结束条件中所使用的评价值为检测力等其他的评价值。

(6)在上述实施方式的步骤S127中，判定由步骤S125所得到的评价值是否收敛作为判定处理的结束条件。但是，也可以将使评价值成为优于预先所确定的阈值的值作为处理的结束条件。

(7)虽然并未特别在上述实施方式中提及，但优选设定装置600将例如如图7所示这样的与重复处理相对应的评价值的推移作为曲线图向显示装置660输出。同样，优选将与重复所输出的参数的候选值的处理相对应的推移作为曲线图向显示装置660输出。

(8)在上述应用例二中，机器人100并不相对于NC工作机械500进行移动。但是，机器人100也可以构成为能够与具有托盘TR1、TR2的基座一起移动的自主移动机器人。若使其为这样的方式，则能够由一台机器人对NC工作机械500进行机械抚育。

E2.其他实施方式二：

(1)在上述实施方式中，使用输入力测定值和动作时间、输出力控制参数的候选值的算法(参照图6)。但是，算法的输入也可以仅进行力测定值和动作时间中的任一方。另外，算法的输入也可以为寿命或最大转矩比例等其他的评价值。在这样的方式中，对输入的评价值进行优化，确定对输入的评价值带来优选的结果的力控制参数的候选值。

(2)在上述实施方式中，使用输入力测定值和动作时间的算法(参照图6)。但是，也可以使优化算法为进行输入三个以上的评价值的方式。在优化算法进行输入多个评价值的方式中，通过对作为输入的评价值进行适当的加权，能够以更少的重复次数得到优选的力控制参数(参照图5的S123～S127)。

在优化算法为进行输入多个评价值的方式中，能够使用多个评价值来适当地确定优化处理的目标函数。目标函数可以为例如动作时间OT等一个评价值。另外，也可以使目标函数为由检测力Fd的最大值、检测转矩Td的最大值以及动作时间OT构成的三个评价值的加权和或者由所述三个评价值所确定的超体积。还可以使目标函数为由在仿形动作中任意确定的时间下的检测力Fd的积分值和检测转矩Td的积分值以及动作时间OT构成的三个评价值的加权和或者由所述三个评价值所确定的超体积。

此外，检测力Fd的最大值也可以为作为x轴、y轴和z轴的分量的合力的检测力Fd的最大值。另外，检测力Fd的最大值也可以为x轴、y轴和z轴的每个分量的检测力的最大值。检测转矩Td的最大值也可以为作为绕x轴、y轴和z轴旋转的分量的合成转矩的检测转矩Td的最大值。另外，检测转矩Td的最大值也可以为绕x轴、y轴和z轴旋转的每个分量的检测转矩的最大值。

检测力Fd的积分值也可以为作为x轴、y轴和z轴的分量的合力的检测力Fd的积分值。另外，检测力Fd的积分值也可以为x轴、y轴和z轴的每个分量的检测力的积分值。检测转矩Td的积分值也可以为作为绕x轴、y轴和z轴旋转的分量的合成转矩的检测转矩Td的积分值。另外，检测转矩Td的积分值也可以为绕x轴、y轴和z轴旋转的每个分量的检测转矩的积分值。

另一方面，在优化算法为进行输入多个评价值的方式中，优化处理也可以为进行多目的优化的处理。例如，也可以进行使检测力Fd的最大值、检测转矩Td的最大值和动作时间OT中的每一值尽可能小的多目的优化。还可以进行使仿形动作中任意所确定的时间下的检测力Fd的积分值和检测转矩Td的积分值及动作时间OT中的每一值尽可能小的多目的优化。

E3.其他实施方式三：

在上述实施方式中，优化算法输出指定力控制的有效或者无效的标志Flg、仿形动作开始时的末端执行器140的位置xs、ys、zs、Rxs、Rys、Rzs、以及在仿形动作开始时与结束时的期间所确定的时刻下的末端执行器140的位置xp、yp、zp、Rxp、Ryp、Rzp(图6的右下部分)。但是，也可以使输出为不包含这些当中的至少一个的参数的方式。例如，作为力控制的进行，可以使输出为不包含指定力控制的有效或者无效的标志Flg的方式。

另一方面，可以使优化算法为输出与多个通过点对应的多个组的末端执行器140的位置xp、yp、zp、Rxp、Ryp、Rzp的方式。

E4.其他实施方式四：

优化算法输出的力控制参数的候选值包含作为阻抗参数的虚拟质量系数m、虚拟粘性系数d以及虚拟弹性系数k(参照图6的右上部分以及图3的下部分)。但是，也可以将虚拟质量系数m、虚拟粘性系数d以及虚拟弹性系数k中的至少一个系数作为预先确定的固定值，使优化算法为不输出该至少一个系数的方式。

F.又一其他实施方式：

(1)根据本发明的一方式，提供一种在机器人***的力控制中所使用的力控制参数的调整方法。所述机器人***具有：机器人；力检测器，被设置于所述机器人，能够测定外力；和末端执行器，被设置于所述机器人，能够保持第一对象物。所述力控制在使用所述机器人执行仿形动作时，基于由所述力检测器检测的所述外力的测定值来进行。所述仿形动作是如下的动作：将被所述末端执行器保持的所述第一对象物的至少一部分一边接触第二对象物，一边***所述第二对象物所具有的空隙，或者将所述一部分一边接触所述第二对象物，一边从所述空隙抽出。所述调整方法包含：测定工序，使用包含与所述***或者所述抽出的方向正交的方向上的目标力的所述力控制参数的候选值，使所述机器人进行所述仿形动作，得到所述仿形动作中的作为所述外力的测定值的力测定值；参数更新工序，使用所述力测定值进行所述力控制参数的优化处理，得到所述力控制参数的新候选值；和参数确定工序，通过重复所述测定工序和所述参数更新工序，确定并输出在所述机器人***的所述力控制中所使用的力控制参数。

根据这样的方式，能够适当地设定与***或者抽出的方向正交的方向上的目标力的值。其结果，通过以所确定的力控制参数进行力控制，能够使机器人适当地将第一对象物***空隙，或者将第一对象物从空隙抽出。

(2)在上述方式的调整方法中，可以设为如下的方式：所述测定工序包含计量作为所述仿形动作所需的时间的动作时间的工序，在所述参数更新工序中，使用并执行输入所述力测定值和所述动作时间、输出所述力控制参数的候选值的算法。

根据这样的方式，在参数更新工序中，通过考虑了力测定值和动作时间的优化处理，可以得到力控制参数的新候选值。因此，通过以所确定的力控制参数来进行力控制，能够通过在仿形动作中机器人所受到的外力和仿形动作的动作时间的评价较高的动作，使机器人***适当地将第一对象物***空隙，或者将第一对象物从空隙抽出。

(3)在上述方式的调整方法中，可以设为如下的方式：所述算法输出所述力控制的有效或者无效的指定、所述仿形动作开始时的所述末端执行器的位置、在所述仿形动作开始时与结束时的期间的时刻下的所述末端执行器的位置。

以通过这样的方式所确定的力控制参数来进行力控制，由此，能够进行适当地指定力控制的有效或者无效、仿形动作开始时的末端执行器的位置、以及在仿形动作开始时与结束时的期间的时刻下的末端执行器的位置的控制，使机器人***适当地将第一对象物***空隙，或者将第一对象物从空隙抽出。

(4)在上述方式的调整方法中，可以设为如下的方式：所述力控制参数为包含所述力控制中的所述***或者所述抽出的方向上的目标力、虚拟粘性系数、虚拟弹性系数以及虚拟质量系数。

根据这样的方式，通过以所确定的力控制参数来进行力控制，能够进行适当的力控制，使机器人***适当地将第一对象物***空隙，或者将第一对象物从空隙抽出。

(5)根据本发明的其他方式，提供一种机器人***的控制方法。该机器人***的控制方法包括在使用所述机器人***执行仿形动作时进行力控制的工序。所述机器人***具有：机器人；力检测器，被设置于所述机器人，能够测定外力；和末端执行器，被设置于所述机器人，能够保持第一对象物。所述仿形动作是如下的动作：将被所述末端执行器保持的所述第一对象物的至少一部分一边接触第二对象物，一边将其***所述第二对象物所具有的空隙，或者将所述一部分一边接触所述第二对象物，一边将其从所述空隙抽出。所述力控制基于由所述力检测器检测的所述外力的测定值，按照包含与所述***或者所述抽出的方向正交的方向上的分量，即包含具有不为零的大小的分量的目标力来执行。

根据这样的方式，通过在与***或者抽出的方向正交的方向上也施力的力控制，能够使机器人***适当地将第一对象物***空隙，或者将第一对象物从空隙抽出。

(6)在本发明的其他方式中，提供一种机器人***。该机器人***具有：机器人；力检测器，被设置于所述机器人，能够测定外力；末端执行器，被设置于所述机器人，能够保持第一对象物；控制部，使所述机器人执行如下的仿形动作：将被所述末端执行器保持的所述第一对象物的至少一部分一边接触第二对象物，一边***所述第二对象物所具有的空隙，或者将所述一部分一边接触所述第二对象物，一边从所述空隙抽出，在所述仿形动作中，基于由所述力检测器检测的所述外力的测定值来进行所述机器人的力控制；和调整部，能够对在所述力控制中所使用的力控制参数进行调整。所述调整部能够进行：测定处理，使用包含与所述***或者所述抽出的方向正交的方向上的目标力的所述力控制参数的候选值，使所述机器人进行所述仿形动作，得到所述仿形动作中的作为所述外力的测定值的力测定值；参数更新处理，使用所述力测定值进行所述力控制参数的优化处理，得到所述力控制参数的新候选值；和参数确定处理，通过重复所述测定处理和所述参数更新处理，确定并输出在所述机器人***的所述力控制中所使用的力控制参数。

根据这样的方式，能够适当地设定与***或者抽出的方向正交的方向上的目标力的值。其结果，通过以所确定的力控制参数进行力控制，能够使机器人适当地将第一对象物***空隙，或者将第一对象物从空隙抽出。

(7)在上述方式的机器人***中，可以设为如下的方式：所述测定处理包含计量作为所述仿形动作所需的时间的动作时间的处理，所述参数更新处理使用并执行输入所述力测定值和所述动作时间、输出所述力控制参数的候选值的算法。

(8)在上述方式的机器人***中，可以设为如下的方式：所述算法输出所述力控制的有效或者无效的指定、所述仿形动作开始时的所述末端执行器的位置、以及在所述仿形动作开始时与结束时的期间的时刻下的所述末端执行器的位置。

(9)在上述方式的机器人***中，可以设为如下的方式：所述力控制参数包含所述力控制中的所述***或者所述抽出的方向上的目标力、虚拟粘性系数、虚拟弹性系数以及虚拟质量系数。

本发明并不限于上述的实施方式或实施例、变形例，能够在不脱离其主旨的范围内由各种结构来实现。例如，与发明内容的部分所记载的各方式中的技术特征对应的实施方式、实施例、变形例中的技术特征能够适当地进行替换或组合，以便解决上述技术问题的一部分或者全部，或者以便实现上述技术效果的一部分或者全部。另外，只要并非作为在本说明书中必须说明的技术特征，能够适当对其进行删除。

Claims (9)

1.一种机器人***的力控制参数的调整方法，其特征在于，是在机器人***的力控制中所使用的力控制参数的调整方法，

所述机器人***具有：

机器人；

力检测器，被设置于所述机器人，能够测定外力；以及

末端执行器，被设置于所述机器人，能够保持第一对象物，

在使用所述机器人执行仿形动作时，基于由所述力检测器检测的所述外力的测定值来进行所述力控制，

所述仿形动作是如下的动作：将被所述末端执行器保持的所述第一对象物的至少一部分一边接触第二对象物，一边***所述第二对象物所具有的空隙，或者将所述一部分一边接触所述第二对象物，一边从所述空隙抽出，

所述调整方法包括：

测定工序，使用包含与所述***或者所述抽出的方向正交的方向上的目标力的所述力控制参数的候选值，使所述机器人进行所述仿形动作，得到所述仿形动作中的作为所述外力的测定值的力测定值；

参数更新工序，使用所述力测定值进行所述力控制参数的优化处理，得到所述力控制参数的新候选值；以及

参数确定工序，通过重复所述测定工序和所述参数更新工序，确定并输出在所述机器人***的所述力控制中所使用的力控制参数。

2.根据权利要求1所述的机器人***的力控制参数的调整方法，其特征在于，

所述测定工序包含计测作为所述仿形动作所需的时间的动作时间的工序，

在所述参数更新工序中，使用并执行输入所述力测定值和所述动作时间、输出所述力控制参数的候选值的算法。

3.根据权利要求2所述的机器人***的力控制参数的调整方法，其特征在于，

所述算法输出：

所述力控制的有效或者无效的指定；

所述仿形动作开始时的所述末端执行器的位置；以及

在所述仿形动作开始时与结束时的期间的时刻下的所述末端执行器的位置。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的机器人***的力控制参数的调整方法，其特征在于，

所述力控制参数包含所述力控制中的所述***或者所述抽出的方向上的目标力、虚拟粘性系数、虚拟弹性系数以及虚拟质量系数。

5.一种机器人***的控制方法，其特征在于，

包括在使用所述机器人***执行仿形动作时进行力控制的工序，所述机器人***具有：

机器人；

力检测器，被设置于所述机器人，能够测定外力；以及

末端执行器，被设置于所述机器人，能够保持第一对象物，

所述仿形动作是如下的动作：将被所述末端执行器保持的所述第一对象物的至少一部分一边接触第二对象物，一边***所述第二对象物所具有的空隙，或者将所述一部分一边接触所述第二对象物，一边从所述空隙抽出，

基于由所述力检测器检测的所述外力的测定值，按照包含与所述***或者所述抽出的方向正交的方向上的分量即包含具有不为零的大小的分量的目标力来执行所述力控制。

6.一种机器人***，其特征在于，具有：

机器人；

力检测器，被设置于所述机器人，能够测定外力；

末端执行器，被设置于所述机器人，能够保持第一对象物；

控制部，使所述机器人执行如下的仿形动作：将被所述末端执行器保持的所述第一对象物的至少一部分一边接触第二对象物，一边***所述第二对象物所具有的空隙，或者将所述一部分一边接触所述第二对象物，一边从所述空隙抽出，在所述仿形动作中，基于由所述力检测器检测的所述外力的测定值来进行所述机器人的力控制；以及

调整部，能够对在所述力控制中所使用的力控制参数进行调整，

所述调整部能够进行：

测定处理，使用包含与所述***或者所述抽出的方向正交的方向上的目标力的所述力控制参数的候选值，使所述机器人进行所述仿形动作，得到所述仿形动作中的作为所述外力的测定值的力测定值；

参数更新处理，使用所述力测定值进行所述力控制参数的优化处理，得到所述力控制参数的新候选值；以及

参数确定处理，通过重复所述测定处理和所述参数更新处理，确定并输出在所述机器人***的所述力控制中所使用的力控制参数。

7.根据权利要求6所述的机器人***，其特征在于，

所述测定处理包含计测作为所述仿形动作所需的时间的动作时间的处理，

所述参数更新处理使用并执行输入所述力测定值和所述动作时间、输出所述力控制参数的候选值的算法。

8.根据权利要求7所述的机器人***，其特征在于，

所述算法输出：

所述力控制的有效或者无效的指定；

所述仿形动作开始时的所述末端执行器的位置；以及

在所述仿形动作开始时与结束时的期间的时刻下的所述末端执行器的位置。

9.根据权利要求6～8中任一项所述的机器人***，其特征在于，

所述力控制参数包含所述力控制中的所述***或者所述抽出的方向上的目标力、虚拟粘性系数、虚拟弹性系数以及虚拟质量系数。

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