CN116887953A - 弹簧常数校正装置及弹簧常数校正方法以及记录介质 - Google Patents

弹簧常数校正装置及弹簧常数校正方法以及记录介质 Download PDF

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Abstract

本发明的弹簧常数校正装置及弹簧常数校正方法是当多关节机器人在弹性变形已被补偿的状态下进行动作时，测量所述多关节机器人的远端的位置及姿势，比较所述远端的位置及姿势的测量值与它们的目标值，并基于该比较的结果来校正弹簧常数。在该校正时，在规定位置上，根据基于所述测量出的所述姿势所得到的端点姿势的角度、所述远端的所述端点姿势的转矩、所述远端的目标姿势下的角度、以及所述远端的所述目标姿势下的转矩中的至少三个，来校正所述弹簧常数。在本发明的记录介质中记录此种方法的程序。

Description

弹簧常数校正装置及弹簧常数校正方法以及记录介质
技术领域
本发明涉及应用于多关节机器人并校正作为弹簧要素的弹簧常数的弹簧常数校正装置及弹簧常数校正方法，该多关节机器人让减速器作为所述弹簧要素起作用进行弹性变形。本发明还涉及记录有弹簧常数校正程序的记录介质。
背景技术
在通过电弧焊接(arc welding)来焊接多个母材时，大多会使用摆动焊接(weaving welding)，即，一边使焊接电极沿着焊接方向前进，一边向焊接线的左右方向实施正弦波状的摆动动作并进行焊接。该摆动焊接一般是通过使焊炬(welding torch)自身左右摇动，或者通过以焊炬自身为中心而左右倾斜来实施。在令多关节机器人实施此种摆动焊接的情况下，要求高的轨迹精度。例如，通过专利文献1所公开的多关节机器人的弹簧常数校正装置，在考虑到机器人的动力传送***中的减速器的弹性变形的情况下来实现了高的轨迹精度。
该专利文献1所公开的多关节机器人的弹簧常数校正装置是应用于让减速器作为弹簧要素起作用进行弹性变形的多关节机器人的弹簧常数校正装置，所述多关节机器人在由机器人控制器所含的弹性变形补偿部基于所述弹簧要素的弹簧常数补偿了弹性变形的状态下进行动作，所述弹簧常数校正装置包含：比较部，将所述多关节机器人在所述弹性变形已被补偿的状态下进行动作时由传感器测量出的所述多关节机器人的远端的位置及姿势的测量值与所述多关节机器人的远端的位置及姿势的目标值进行比较；以及校正部，使用由所述比较部进行比较所得的结果，校正所述弹簧常数，其中，所述校正部将由所述比较部进行比较所得的结果即远端的位置及姿势的误差转换成机器人关节角度误差，根据多关节机器人的模型计算摆动远端位置处的估计转矩，基于所述机器人关节角度误差与估计转矩之间的关系计算弹簧常数误差，并使用所述计算出的弹簧常数误差来校正弹簧常数。
然而，对于专利文献1所公开的多关节机器人的弹簧常数校正装置而言，校正精度会随着摆动动作的端点位置处的臂转矩与在其目标端点位置所需的转矩之间的差异变大而开始降低，因此，尚有改善的余地。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本发明专利第6091272号公报(公开公报特开2014-180726号)
发明内容
本发明是鉴于上述情况而做出的发明，其目的在于提供能够进一步提高校正精度的弹簧常数校正装置及弹簧常数校正方法。本发明的另一目的在于提供记录有弹簧常数校正程序的记录介质。
本发明所涉及的弹簧常数校正装置及弹簧常数校正方法，当多关节机器人在弹性变形已被补偿的状态下进行动作时，测量所述多关节机器人的远端的位置及姿势，将所述测量出的所述多关节机器人的远端的位置及姿势的测量值与所述多关节机器人的远端的位置及姿势的目标值进行比较，并基于该比较的结果来校正弹簧常数。在该校正时，在规定位置上，根据基于所述测量出的所述多关节机器人的远端的姿势所得到的端点姿势的角度、所述多关节机器人的远端的所述端点姿势的转矩、所述多关节机器人的远端的目标姿势下的角度、以及所述多关节机器人的远端的所述目标姿势下的转矩中的至少三个，来校正所述弹簧常数。在本发明所涉及的记录介质中，记录此种弹簧常数校正方法的程序。
本发明的上述以及其他目的、特征及优点根据以下的详细记载与附图而变得明确。
附图说明
图1是表示实施方式中的应用弹簧常数校正装置的多关节机器人的构成的示意图。
图2是表示所述多关节机器人中的一个关节轴的模型的示意图。
图3是表示包含所述弹簧常数校正装置的所述多关节机器人的控制装置的构成的方框图。
图4是表示所述多关节机器人的摆动检查处理及由所述弹簧常数校正装置执行的弹簧常数校正处理的流程图。
图5是用于对图4所示的流程图的处理S5进行说明的图。
图6是用于说明摆动动作的端点处的马达角度、实际的臂角度、臂目标角度、实际的臂转矩及臂目标角度所需的转矩的关系的图。
图7是用于说明在变形实施方式中，摆动动作的端点处的马达角度、实际的臂角度、臂目标角度、以及在校正后的弹簧常数下使臂角度达到臂目标角度所需的马达角度的关系的图。
具体实施方式
以下，参照附图来说明本发明的一个或多个实施方式。但是，发明范围并不限定于所公开的实施方式。此外，各图中标注有相同符号的结构表示相同结构，适当省略其说明。在本说明书中，在进行统称的情况下，以省略了后缀的参考符号进行表示，在指示单独的结构的情况下，以标注有后缀的参考符号进行表示。
实施方式所涉及的弹簧常数校正装置是如下装置，应用于让减速器作为弹簧要素起作用并弹性变形的多关节机器人，并校正所述弹簧要素的弹簧常数。所述多关节机器人在由机器人控制器所含的弹性变形补偿部基于所述弹簧要素的弹簧常数补偿了弹性变形的状态下进行动作。对于此种多关节机器人，弹簧常数校正装置包括：测量部，当所述多关节机器人在所述弹性变形已被补偿的状态下进行动作时，测量所述多关节机器人的远端的位置及姿势；比较部，将由所述测量部测量出的所述多关节机器人的远端的位置及姿势的测量值与所述多关节机器人的远端的位置及姿势的目标值进行比较；以及校正部，基于由所述比较部进行比较所得的结果，校正所述弹簧常数。而且，所述校正部在规定位置上，根据基于由所述测量部测量出的所述多关节机器人的远端的姿势所得到的端点姿势的角度、所述多关节机器人的远端的所述端点姿势的转矩、所述多关节机器人的远端的目标姿势下的角度、以及所述多关节机器人的远端的所述目标姿势下的转矩中的至少三个，来校正所述弹簧常数。以下，更具体地说明此种弹簧常数校正装置以及安装于该弹簧常数校正装置的弹簧常数校正方法及弹簧常数校正程序。
图1是表示实施方式中的应用弹簧常数校正装置(spring constant correctiondevice)的多关节机器人的构成的示意图。图2是表示所述多关节机器人中的一个关节轴的模型的示意图。图3是表示包含所述弹簧常数校正装置的所述多关节机器人的控制装置的构成的方框图。
(整体构成)
实施方式中的应用弹簧常数校正装置的多关节机器人1是所谓的垂直多关节型的具备六个第一关节JT1～第六关节JT6的六自由度的六轴机器人。第一关节JT1～第六关节JT6分别具备作为关节而发挥作用的致动器。在本实施方式中，所述致动器例如是马达15(15-1～15-6)。在第六关节JT6的轴的远端设置焊炬作为工具的一例，多关节机器人1能够利用从焊炬送出的焊丝，通过电弧焊接进行焊接。以如下方式设置多关节机器人1，即，预定的焊接开始点与焊接结束点之间为焊接作业区间，该多关节机器人1一边沿着连结焊接开始点与焊接结束点的焊接线方向移动，一边执行使焊丝以预定的振幅及频率倾斜的动作(摆动动作)。此外，在本实施方式中，虽然应用弹簧常数校正装置的多关节机器人是焊接用途的机器人，但是并不限定于此。例如，可以在第六关节JT6的轴的远端设置与多关节机器人1的用途对应的适当的工具来代替焊炬。
该多关节机器人1的一个关节轴能够如图2所示地模型化。更具体而言，表示一个关节轴的模型具备马达2、设置于马达2并作为测量马达2的旋转角度的角度测量部的一例的编码器3、通过马达2而转动的臂4以及连接马达2与臂4的减速器5。减速器5能够模型化为弹簧要素(弹性要素)，因此，在将该弹簧常数设为K，将马达2侧的旋转角度设为θm，并将臂4侧的旋转角度设为θl的情况下，臂4侧的转矩τl由τl＝K·(θl－θm)表示。
(控制装置：作为该控制装置的一例的机器人控制器)
该多关节机器人1由该多关节机器人1的控制装置的一例即机器人控制器10控制。如图3所示，机器人控制器10分别连接测量传感器12、以及多关节机器人1中的第一关节JT1～第六关节JT6的各轴的马达15(15-1～15-6)。测量传感器12是测量多关节机器人1的远端的位置及姿势的传感器。多关节机器人1如下所述，因为在弹性变形已被补偿的状态下进行动作，所以，测量传感器12在多关节机器人1在所述弹性变形已被补偿的状态下进行动作时测量所述多关节机器人1的远端的位置及姿势。测量传感器12将其测量结果输出至机器人控制器10。多关节机器人1中的第一关节JT1～第六关节JT6的各轴的马达15由该机器人控制器10控制(例如伺服控制等)。在该控制中，因为利用众所周知的常用手段，因此在图3中并未详细地记载用于该控制的控制块(control block)。
机器人控制器10具备例如电脑及所谓的示教器。所述电脑具备例如输入装置、输出装置、存储器、接口装置、分别控制这些装置并执行规定的信息处理的CPU(CentralProcessing Unit，中央处理器)及它们的周边电路等。机器人控制器10将使多关节机器人1进行动作所需的各种规定的程序及各种规定的数据存储于其存储器。在上述各种规定的程序中例如包含控制处理程序，在所述控制处理程序中例如包含控制程序、弹性变形补偿程序、目标位置比较程序、弹簧常数校正程序等，所述控制程序控制测量传感器12获取测量结果，并分别对所述各轴的马达15进行伺服控制，所述弹性变形补偿程序使多关节机器人1在基于所述弹簧要素的弹簧常数K补偿了弹性变形的状态下进行动作，所述目标位置比较程序比较由测量传感器12测量出的多关节机器人1的远端的位置及姿势的测量值、与多关节机器人1的远端的位置及姿势的目标值，所述弹簧常数校正程序基于由所述比较程序进行比较所得的结果，校正所述弹簧常数。在所述各种规定的数据中包含例如弹簧常数K、弹簧常数K的初始值、示教程序等。此种规定的程序及规定的数据，作为一个例子，可以从记录有这些规定的程序及规定的数据的记录介质(例如USB存储器或CD-ROM等)被读取至所述电脑并存储于所述存储器。
机器人控制器10通过执行所述控制程序，功能性地构成弹性变形补偿部11，并功能性地构成目标位置比较部13及弹簧常数校正部14。
机器人控制器10以如下方式控制多关节机器人1，即，使设置于多关节机器人1的焊炬根据已预先示教的示教程序，沿着焊接线进行摆动动作并移动。所述示教程序，例如，可以使用连接于机器人控制器10的所述示教器预先制作，或者也可以使用利用了所述上级计算机的离线示教***预先制作。
实施方式中的弹簧常数校正装置用该机器人控制器10来实现。此外，在本实施方式，弹簧常数校正装置虽然是用机器人控制器10来实现的，但是并不限定于此。例如，弹簧常数校正装置也可以用连接于机器人控制器10的上级计算机来实现。
弹性变形补偿部11包含目标位置比较部13和弹簧常数校正部14，所述目标位置比较部13比较由测量传感器12测量出的多关节机器人1的远端(在本实施方式中为焊炬的远端)的例如XY平面坐标系中的位置及姿势的测量值与所述位置及姿势的目标值，所述弹簧常数校正部14基于由目标位置比较部13进行比较所得的结果，校正所述弹簧常数(在本实施方式为已模型化的减速器5的弹簧常数)K。弹性变形补偿部11利用由该弹簧常数校正部14校正后的弹簧常数K来补偿弹性变形，机器人控制器10控制多关节机器人1中的各轴的各马达15(15-1～15-6)。
(摆动检查处理及弹簧常数校正处理)
图4是表示所述多关节机器人的摆动检查处理及由所述弹簧常数校正装置执行的弹簧常数校正处理的流程图。图5是用于对图4所示的流程图的处理S5进行说明的图。图6是用于说明摆动动作的端点处的马达角度、实际的臂角度、臂目标角度、实际的臂转矩及臂目标角度所需的转矩的关系的图。
此种动作受到机器人控制器10控制的多关节机器人1，例如在制造后的产品交付前，会被实施交付检查。该交付检查之一是左右摆动检查。在该左右摆动检查中，减速器5的弹簧常数K被从初始值而校正。
在该左右摆动检查中，在图4，弹性变形补偿部11执行左右摆动检查处理(S1)。例如，将机器人控制器10设定为检查模式，并手动地实施伺服控制，多关节机器人1的臂远端左右地进行摆动动作。在此情况下，如图5所示，获取并存储摆动远端位置的坐标数据(例如垂直方向(Z方向)、水平方向(X方向))。此外，在此对六个轴中的一个轴进行说明。
其次，弹性变形补偿部11判定合格与否(S2)。例如，在偏差(目标值与测量值之差)为预先设定的阈值(合否判定阈值)以下的情况下，弹性变形补偿部11判定为合格，在所述偏差超过所述合格判定阈值的情况下，弹性变形补偿部11不判定为合格(不合格)。在该判定的结果为合格的情况下(是(Yes))，弹性变形补偿部11接着执行处理S3，另一方面，在不合格的情况下(否(No))，弹性变形补偿部11接着执行处理S4，以便执行弹簧常数校正处理。
在该处理S3，弹性变形补偿部11执行合格判定处理。该合格判定处理例如是如下处理，即，确定弹簧常数K并将其存储于存储器、使机器人控制器10从检查模式向通常模式过渡。
在所述处理S4，弹性变形补偿部11获取多关节机器人1的各种机器人参数。例如，获取机器人控制器10或上级计算机所存储的多关节机器人1的各轴的惯性项J、非线性项C、重力项G及校正前的弹簧常数K。此外，因为弹簧常数K会在反复处理的各过程被重写，因此，在该处理S4获取由上一次的弹簧常数校正处理计算并存储的弹簧常数K或弹簧常数K的初始值。
接着，弹性变形补偿部11通过目标位置比较部13求出摆动动作的端点位置处的误差(S5)。如图5所示，求出由虚线表示的多关节机器人1的远端的位置的理想波形与由测量传感器12测量出的测量波形之差作为误差。对于所述理想波形的水平方向的各点而言，其垂直方向的各值为规定的恒定值。测量波形由下式1表示，误差dX由下式2表示。此外，在文中的记载中，因为无法在“X”的正上方标注/>所以方便起见，将正上方标注有/>的“X”记载为/>对于后述的正上方的“＾”、“·”或“··”的情况也相同。
[公式1]
式1；
[公式2]
式2；dX＝[dx，dy，dz，dα，dβ，dγ]
在该式2中，x、y、z是多关节机器人1中的臂远端的位置的坐标，α、β、γ是所述臂远端的姿势角度(欧拉角或翻滚·俯仰·偏航角)。
此处，虽然较为理想的是能够测量全部的上述六个自由度(x、y、z、α、β、γ)，但是也可以仅测量所述六个自由度(x、y、z、α、β、γ)中的至少两个自由度(例如在摆动为左右摆动的情况下，测量作为主要动作方向的水平方向及垂直方向的两个自由度)，将dα、dβ及dγ假定为0，并将dx或dy假定为0。由此，即使在用于测量多关节机器人1中的臂远端的位置(或者，姿势)的传感器为两个的情况下，也能够实施本实施方式中的弹簧常数校正方法。此外，弹簧常数校正方法并不限定于如上所述的假定。
接着，弹性变形补偿部11，如下式3所示，使用雅可比矩阵(Jacobian matrix)将所述位置的误差转换成关节JT的角度误差dθ(S6)。
[公式3]
式3；dθ＝J(θ0)-1·dX
(θo：摆动中心位置时的各轴的角度)
当校正(更新)弹簧常数K时，首先，使用雅可比矩阵，将由目标位置比较部13进行比较所得的比较结果即多关节机器人1的远端的位置及姿势的误差转换为关节JT的角度误差dθ。
接着，弹性变形补偿部11，通过弹簧常数校正部14，校正(更新)弹簧常数K，并使处理返回处理S1(S7)。更具体而言，以如下方式校正弹簧常数K。
对于一个关节JT的轴，摆动动作的端点位置的马达角度θm、实际的臂角度θl、臂目标角度θd、实际的臂转矩τl、臂目标角度θd所需的转矩τd的物理关系性如图6所示。此外，虽然各关节JT进行旋转运动，但是在图6中，为了简化起见，将旋转角度转换成线性运动弹簧(linear motion springs)的直线距离而进行了图示。后述的图7也相同。
机器人控制器10在控制马达15(2)时，基于当前的弹簧常数Kold，决定使臂角度达到臂目标角度θd的马达角度θm。这些关系由下式4给出。
[公式4]
式4；τd＝Kold(θd-θm)
另一方面，根据下式5所示的多关节机器人1的运动方程，求出臂目标角度θd所需的转矩τd。此处，τd＾是由将各轴的转矩作为分量的向量表示的转矩，τd是τd＾中的一个分量。θD、θD ·及θD ··分别是摆动动作的端点位置的目标姿势下的各轴的角度、角速度及角加速度。
[公式5]
式5；
θD，：摆动端点目标姿势下的各轴的角度、角速度、角加速度
若将校正后(更新后的真值)的弹簧常数设为Knew，因为当前的弹簧常数Kold相对于校正后的弹簧常数Knew包含误差dθ，所以，实际的臂角度θl与臂目标角度θd之间会产生误差dθd＝θl－θd。误差dθd是向量的误差dθ的一个分量。若马达15(2)的角度受到马达角度θm控制，则这些关系由下式6给出。
[公式6]
式6；τl＝Knew(θl-θm)
另一方面，根据下式7所示的多关节机器人1的运动方程求出实际的臂转矩τl。此处，τl＾是由将各轴的转矩作为分量的向量表示的转矩，τl是τl＾中的一个分量。及/>分别是摆动动作的端点位置/>处的各轴的角度、角速度及角加速度。
[公式7]
式7；
(摆动端点/>处的各轴的角度、角速度、角加速度)
根据所述式4及所述式6，获得下式8。
[公式8]
式8；
所述式8中的右边的各变量全部已知或者能够根据已知的数据求出，因此，通过使用所述式8，可以将当前的弹簧常数Kold校正(更新)为校正后的弹簧常数Knew。
即，弹簧常数校正部14，在规定位置上，根据基于由测量部12测量出的多关节机器人的远端的姿势所得到的端点姿势的角度(θl)、所述多关节机器人的远端的所述端点姿势的转矩(τl)、所述多关节机器人的远端的目标姿势下的角度(θd)、以及所述多关节机器人的远端的所述目标姿势下的转矩(τd)中的至少三个，来校正弹簧常数K。更具体而言，在本实施方式中，校正后的弹簧常数Knew用函数式8来表示，该函数式8使用了在摆动动作的端点位置处所述多关节机器人的远端的所述端点姿势的转矩(τl)、所述多关节机器人的远端的目标姿势下的角度(θd)、以及所述多关节机器人的远端的所述目标姿势下的转矩(τd)。虽然在上述例子中，所述规定位置是摆动动作的端点位置，但是也可以是摆动动作中的其他位置。
使用如上所述的式8来实施弹簧常数K的校正处理S7。
此外，也可以是，校正后的弹簧常数Knew用如下函数式表示，在所述规定位置，该函数式使用了基于由测量部12测量出的多关节机器人1的远端的姿势所得到的端点姿势的角度(θl)、所述多关节机器人1的远端的所述端点姿势的转矩(τl)、所述多关节机器人1的远端的目标姿势下的角度(θd)、以及所述多关节机器人1的远端的所述目标姿势下的转矩(τd)中的至少三个，弹簧常数校正部14使用对于所述函数式的最小二乘法，来校正所述弹簧常数。因为此种弹簧常数校正装置使用最小二乘法，所以能够根据应用该弹簧常数校正装置的多关节机器人1来自定义函数式，从而能够以最适合于所述多关节机器人1的校正精度来校正弹簧常数。
例如，通过令多关节机器人1实施多个摆动动作，收集多个数据，并将这些收集到的多个数据用于所述式8，由此，求出校正后的弹簧常数Knew作为最小二乘解。此处，也可以对于将所述式8变形而成的下式9拟合(fit)多个数据，求出校正后的弹簧常数Knew作为最小二乘解。最小二乘法也可以使用加权最小二乘法。
[公式9]
式9；
如以上所说明，实施方式中的弹簧常数校正装置以及安装于该弹簧常数校正装置的弹簧常数校正方法及弹簧常数校正程序，在规定位置(在上述例子中为摆动动作的端点位置)，根据基于由测量部12测量出的多关节机器人1的远端的姿势所得到的端点姿势的角度(θl)、所述多关节机器人1的远端的所述端点姿势的转矩(τl)、所述多关节机器人1的远端的目标姿势下的角度(θd)、以及所述多关节机器人1的远端的所述目标姿势下的转矩(τd)中的至少三个来校正所述弹簧常数，因此，无论摆动动作的端点位置处的臂转矩与在目标端点位置所需的转矩之间的差异如何，均能够校正弹簧常数。因此，上述弹簧常数校正装置、弹簧常数校正方法及弹簧常数校正程序能够进一步提高校正精度。
在所述专利文献1中，根据下式10，求出校正后的弹簧常数Knew(所述专利文献1的[0032]段)。现在获得了如下见解，即，若根据该式10的观点将所述式8变形，则能够以下式11的方式进行变形，并且现在获得了所述式10相当于所述式11中的τl＝τd的情况这一见解。因此得出，对于专利文献1所公开的多关节机器人的弹簧常数校正装置而言，校正精度会随着摆动动作的端点位置处的臂转矩τl与在目标端点位置所需的转矩τd之间的差异变大而开始降低，这与到目前为止的经验相符。本实施方式的弹簧常数校正装置等如上所述，无论摆动动作的端点位置处的臂转矩τl与在目标端点位置所需的转矩τd之间的差异如何，均能够校正弹簧常数，因此，所述校正精度的降低得到了改善。
[公式10]
式10；
Knew：更新后的弹簧常数
Kold：更新前的弹簧常数
[公式11]
式11；
根据本实施方式，能够提供使用了函数式8的弹簧常数校正装置、弹簧常数校正方法及弹簧常数校正程序。
此外，在上述实施方式，弹簧常数K用函数式8(第一函数)来表示，但是并不限定于此，所述函数式8(第一函数)使用了在摆动动作的端点位置，所述多关节机器人的远端的所述端点姿势的转矩(τl)、所述多关节机器人的远端的目标姿势下的角度(θd)、以及所述多关节机器人的远端的所述目标姿势下的转矩(τd)。
例如，弹簧常数K也可以用后述的函数式15(第二函数式)来表示，所述后述的函数式15(第二函数式)使用了在摆动动作的端点位置，基于由所述测量部测量出的所述多关节机器人的远端的姿势所得到的端点姿势的角度(θl)、所述多关节机器人的远端的目标姿势下的角度(θd)、以及所述多关节机器人的远端的目标姿势下的转矩(τd)。
或者，例如弹簧常数K还可以用后述的函数式16(第三函数式)来表示，所述后述的函数式16(第三函数式)使用了在摆动动作的端点位置，基于由测量部12测量出的所述多关节机器人的远端的姿势所得到的端点姿势的角度(θl)、所述多关节机器人的远端的所述端点姿势的转矩(τl)、以及所述多关节机器人的远端的目标姿势下的角度(θd)。
图7是用于说明在变形实施方式中，对于摆动动作的端点处的马达角度、实际的臂角度、臂目标角度、以及在校正后的弹簧常数，使臂角度达到臂目标角度所需的马达角度的关系的图。
在该变形实施方式，如图7所示，对于校正后的弹簧常数Knew的情况，考虑使臂角度达到臂目标角度θd所需的马达角度θx。这些关系由下式12给出。
[公式12]
式12；τd＝Knew(θd-θX)
此处，在马达15(2)与臂(4)由线性弹簧连接的情况下，马达角度的振幅与臂角度的振幅之比仅依赖于振动频率(摆动频率)。因此，对于相同频率下的动作，下式13成立。
[公式13]
式13；
根据所述式6、式12及式13，获得下式14。通过使用该式14从所述式8消去τl，获得下式15，并通过使用所述式14从所述式8消去τd，获得下式16。
[公式14]
式14；
[公式15]
式15；
[公式16]
式16；
另外，在上述实施方式，虽然根据多关节机器人1的运动方程可以求出所述端点姿势的转矩(τl)，但是还可以具备第二测量部(第二测量传感器)，该第二测量部(第二测量传感器)测量所述多关节机器人1的远端的所述端点姿势的转矩。因为多关节机器人1在弹性变形已被补偿的状态下进行动作，所以这样的第二测量传感器当多关节机器人1在所述弹性变形已被补偿的状态下进行动作时测量所述多关节机器人1的远端的所述端点姿势的转矩。而且，所述第二测量传感器将测量结果输出至机器人控制器10。
如上所述，本说明书公开了各种实施方式的技术，其中的主要技术归纳如下。
一个方式所涉及的弹簧常数校正装置是应用于减速器作为弹簧要素起作用而弹性变形的多关节机器人的弹簧常数校正装置，所述多关节机器人在由机器人控制器所含的弹性变形补偿部基于所述弹簧要素的弹簧常数补偿了弹性变形的状态下进行动作，所述弹簧常数校正装置包括：测量部，当所述多关节机器人在所述弹性变形已被补偿的状态下进行动作时，测量所述多关节机器人的远端的位置及姿势；比较部，将由所述测量部测量出的所述多关节机器人的远端的位置及姿势的测量值与所述多关节机器人的远端的位置及姿势的目标值进行比较；以及校正部，基于由所述比较部进行比较所得的结果，校正所述弹簧常数，其中，所述校正部，在规定位置上，根据基于由所述测量部测量出的所述多关节机器人的远端的姿势所得到的端点姿势的角度、所述多关节机器人的远端的所述端点姿势的转矩、所述多关节机器人的远端的目标姿势下的角度、以及所述多关节机器人的远端的所述目标姿势下的转矩中的至少三个，来校正所述弹簧常数。较为理想的是，在上述弹簧常数校正装置中，所述弹簧常数校正部根据所述多关节机器人的运动方程，求出所述端点姿势的转矩。较为理想的是，在上述弹簧常数校正装置中，还包括第二测量部，当所述多关节机器人在所述弹性变形已被补偿的状态下进行动作时，测量所述多关节机器人的远端的所述端点姿势的转矩。
此种弹簧常数校正装置，在规定位置上，根据基于由所述测量部测量出的所述多关节机器人的远端的姿势所得到的端点姿势的角度、所述多关节机器人的远端的所述端点姿势的转矩、所述多关节机器人的远端的目标姿势下的角度、以及所述多关节机器人的远端的所述目标姿势下的转矩中的至少三个，来校正所述弹簧常数，因此，无论摆动动作的端点位置处的臂转矩与在目标端点位置所需的转矩之间的差异如何，均能够校正弹簧常数。因此，上述弹簧常数校正装置能够进一步提高校正精度。
对于另一实施方式，在上述弹簧常数校正装置中，所述弹簧常数用函数式表示，在所述规定位置，所述函数式使用了基于由所述测量部测量出的所述多关节机器人的远端的姿势所得到的端点姿势的角度、所述多关节机器人的远端的所述端点姿势的转矩、所述多关节机器人的远端的目标姿势下的角度、以及所述多关节机器人的远端的所述目标姿势下的转矩中的至少三个，所述校正部使用对于所述函数式的最小二乘法，来校正所述弹簧常数。
因为此种弹簧常数校正装置使用最小二乘法，所以能够根据应用该弹簧常数校正装置的多关节机器人来自定义函数式，从而能够以最适合于所述多关节机器人的校正精度来校正弹簧常数。
对于另一实施方式，在这些上述弹簧常数校正装置中，所述规定位置是摆动动作的端点位置，所述弹簧常数用函数式表示，在所述规定位置，所述函数式使用了所述多关节机器人的远端的所述端点姿势的转矩、所述多关节机器人的远端的目标姿势下的角度、以及所述多关节机器人的远端的所述目标姿势下的转矩。较为理想的是，在上述弹簧常数校正装置中，所述函数式是式8。由此，能够提供一实施方式的使用了函数式的弹簧常数校正装置。
对于另一实施方式，在这些上述弹簧常数校正装置中，所述规定位置是摆动动作的端点位置，所述弹簧常数用函数式表示，在所述规定位置，所述函数式使用了基于由所述测量部测量出的所述多关节机器人的远端的姿势所得到的端点姿势的角度、所述多关节机器人的远端的目标姿势下的角度、以及所述多关节机器人的远端的目标姿势下的转矩。较为理想的是，在上述弹簧常数校正装置中，所述函数式是式15。由此，能够提供另一实施方式的使用了函数式的弹簧常数校正装置。
对于另一实施方式，在这些上述弹簧常数校正装置中，所述规定位置是摆动动作的端点位置，所述弹簧常数用函数式表示，在所述规定位置，所述函数式使用了基于由所述测量部测量出的所述多关节机器人的远端的姿势所得到的端点姿势的角度、所述多关节机器人的远端的所述端点姿势的转矩、以及所述多关节机器人的远端的目标姿势下的角度。较为理想的是，在上述弹簧常数校正装置中，所述函数式是式16。由此，能够提供另一实施方式的使用了函数式的弹簧常数校正装置。
另一实施方式所涉及的弹簧常数校正方法是应用于减速器作为弹簧要素起作用而弹性变形的多关节机器人的弹簧常数校正方法，所述多关节机器人在由机器人控制器所含的弹性变形补偿部基于所述弹簧要素的弹簧常数补偿了弹性变形的状态下进行动作，所述弹簧常数校正方法包括：测量工序，当所述多关节机器人在所述弹性变形已被补偿的状态下进行动作时，测量所述多关节机器人的远端的位置及姿势；比较工序，将由所述第一测量工序测量出的所述多关节机器人的远端的位置及姿势的测量值与所述多关节机器人的远端的位置及姿势的目标值进行比较；以及校正工序，基于由所述比较工序进行比较所得的结果，校正所述弹簧常数，其中，所述校正工序，在规定位置上，根据基于由所述测量工序测量出的所述多关节机器人的远端的姿势所得到的端点姿势的角度、所述多关节机器人的远端的所述端点姿势的转矩、所述多关节机器人的远端的目标姿势下的角度、以及所述多关节机器人的远端的所述目标姿势下的转矩中的至少三个，来校正所述弹簧常数。
另一实施方式所涉及的弹簧常数校正程序是应用于减速器作为弹簧要素起作用而弹性变形的多关节机器人，并由电脑执行的弹簧常数校正程序，所述多关节机器人在由机器人控制器所含的弹性变形补偿部基于所述弹簧要素的弹簧常数补偿了弹性变形的状态下进行动作，所述弹簧常数校正程序包括：测量工序，当所述多关节机器人在所述弹性变形已被补偿的状态下进行动作时，测量所述多关节机器人的远端的位置及姿势；比较工序，将由所述第一测量工序测量出的所述多关节机器人的远端的位置及姿势的测量值与所述多关节机器人的远端的位置及姿势的目标值进行比较；以及校正工序，基于由所述比较工序进行比较所得的结果，校正所述弹簧常数，其中，所述校正工序，在规定位置上，根据基于由所述测量工序测量出的所述多关节机器人的远端的姿势所得到的端点姿势的角度、所述多关节机器人的远端的所述端点姿势的转矩、所述多关节机器人的远端的目标姿势下的角度、以及所述多关节机器人的远端的所述目标姿势下的转矩中的至少三个，来校正所述弹簧常数。
这些弹簧常数校正方法及弹簧常数校正程序，在规定位置上，根据基于由所述测量工序测量出的所述多关节机器人的远端的姿势所得到的端点姿势的角度、所述多关节机器人的远端的所述端点姿势的转矩、所述多关节机器人的远端的目标姿势下的角度、以及所述多关节机器人的远端的所述目标姿势下的转矩中的至少三个，来校正弹簧常数，因此，无论摆动动作的端点位置处的臂转矩与在目标端点位置所需的转矩之间的差异如何，均能够校正弹簧常数。因此，上述弹簧常数校正方法及弹簧常数校正程序能够进一步提高校正精度。
另一实施方式所涉及的记录介质记录上述弹簧常数校正程序。由此，能够提供记录有上述弹簧常数校正程序的记录介质。
本申请以2021年2月19日提交的日本发明申请特愿2021-024925为基础，其内容包含于本申请。
为表述本发明，上文结合附图并通过实施例对本发明进行了适当且充分的说明，但应当认识到，只要是本领域技术人员就可容易地变更及/或改良上述实施方式。因而，应该解释为，本领域技术人员所实施的变更方式或改良方式只要未脱离权利要求书中记载的权利要求的权利范围，则该变更方式或该改良方式就仍包括在本权利要求的权利范围内。
工业实用性
根据本发明，能够提供弹簧常数校正装置及弹簧常数校正方法以及记录介质。

Claims (7)

1.一种弹簧常数校正装置，应用于让减速器作为弹簧要素起作用而弹性变形的多关节机器人，其特征在于：
所述多关节机器人在由机器人控制器所包含的弹性变形补偿部基于所述弹簧要素的弹簧常数补偿了弹性变形的状态下进行动作，
所述弹簧常数校正装置包括：
测量部，当所述多关节机器人在所述弹性变形已被补偿的状态下进行动作时，测量所述多关节机器人的远端的位置及姿势；
比较部，将由所述测量部测量出的所述多关节机器人的远端的位置及姿势的测量值与所述多关节机器人的远端的位置及姿势的目标值进行比较；以及，
校正部，基于由所述比较部进行比较所得的结果，校正所述弹簧常数，其中，
所述校正部，在规定位置，根据基于由所述测量部测量出的所述多关节机器人的远端的姿势所得到的端点姿势的角度、所述多关节机器人的远端的所述端点姿势的转矩、所述多关节机器人的远端的目标姿势下的角度、以及所述多关节机器人的远端的所述目标姿势下的转矩中的至少三个，来校正所述弹簧常数。
2.根据权利要求1所述的弹簧常数校正装置，其特征在于：
所述弹簧常数用函数式表示，在所述规定位置，所述函数式使用了基于由所述测量部测量出的所述多关节机器人的远端的姿势所得到的端点姿势的角度、所述多关节机器人的远端的所述端点姿势的转矩、所述多关节机器人的远端的目标姿势下的角度、以及所述多关节机器人的远端的所述目标姿势下的转矩中的至少三个，
所述校正部使用对于所述函数式的最小二乘法，来校正所述弹簧常数。
3.根据权利要求1或2所述的弹簧常数校正装置，其特征在于：
所述规定位置是摆动动作的端点位置，
所述弹簧常数用函数式表示，在所述规定位置，所述函数式使用了所述多关节机器人的远端的所述端点姿势的转矩、所述多关节机器人的远端的目标姿势下的角度、以及所述多关节机器人的远端的所述目标姿势下的转矩。
4.根据权利要求1或2所述的弹簧常数校正装置，其特征在于：
所述规定位置是摆动动作的端点位置，
所述弹簧常数用函数式表示，在所述规定位置，所述函数式使用了基于由所述测量部测量出的所述多关节机器人的远端的姿势所得到的端点姿势的角度、所述多关节机器人的远端的目标姿势下的角度、以及所述多关节机器人的远端的目标姿势下的转矩。
5.根据权利要求1或2所述的弹簧常数校正装置，其特征在于：
所述规定位置是摆动动作的端点位置，
所述弹簧常数用函数式表示，在所述规定位置，所述函数式使用了基于由所述测量部测量出的所述多关节机器人的远端的姿势所得到的端点姿势的角度、所述多关节机器人的远端的所述端点姿势的转矩、以及所述多关节机器人的远端的目标姿势下的角度。
6.一种弹簧常数校正方法，应用于让减速器作为弹簧要素起作用而弹性变形的多关节机器人，其特征在于：
所述多关节机器人在由机器人控制器所包含的弹性变形补偿部基于所述弹簧要素的弹簧常数补偿了弹性变形的状态下进行动作，
所述弹簧常数校正方法包括以下工序：
测量工序，当所述多关节机器人在所述弹性变形已被补偿的状态下进行动作时，测量所述多关节机器人的远端的位置及姿势；
比较工序，将在所述第一测量工序测量出的所述多关节机器人的远端的位置及姿势的测量值与所述多关节机器人的远端的位置及姿势的目标值进行比较；以及，
校正工序，基于在所述比较工序进行比较所得的结果，校正所述弹簧常数，其中，
所述校正工序，在规定位置，根据基于在所述测量工序测量出的所述多关节机器人的远端的姿势所得到的端点姿势的角度、所述多关节机器人的远端的所述端点姿势的转矩、所述多关节机器人的远端的目标姿势下的角度、以及所述多关节机器人的远端的所述目标姿势下的转矩中的至少三个，来校正所述弹簧常数。
7.一种记录介质，应用于让减速器作为弹簧要素起作用而弹性变形的多关节机器人，记录有由电脑执行的弹簧常数校正程序，其特征在于：
所述多关节机器人在由机器人控制器所包含的弹性变形补偿部基于所述弹簧要素的弹簧常数补偿了弹性变形的状态下进行动作，
所述弹簧常数校正程序包括：
测量工序，当所述多关节机器人在所述弹性变形已被补偿的状态下进行动作时，测量所述多关节机器人的远端的位置及姿势；
比较工序，将在所述第一测量工序测量出的所述多关节机器人的远端的位置及姿势的测量值与所述多关节机器人的远端的位置及姿势的目标值进行比较；以及，
校正工序，基于在所述比较工序进行比较所得的结果，校正所述弹簧常数，其中，
所述校正工序，在规定位置，根据基于在所述测量工序测量出的所述多关节机器人的远端的姿势所得到的端点姿势的角度、所述多关节机器人的远端的所述端点姿势的转矩、所述多关节机器人的远端的目标姿势下的角度、以及所述多关节机器人的远端的所述目标姿势下的转矩中的至少三个，来校正所述弹簧常数，
所述记录介质记录有所述弹簧常数校正程序且可由电脑进行读取。
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