專利名稱：機(jī)器人系統(tǒng)、機(jī)器人控制裝置以及機(jī)器人控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本文所討論的實(shí)施方式涉及機(jī)器人系統(tǒng)、機(jī)器人控制裝置以及機(jī)器人控制方法。
背景技術(shù)：
已知有一種機(jī)器人控制裝置，該機(jī)器人控制裝置控制其中多個(gè)連桿通過關(guān)節(jié)連接的機(jī)器人。該機(jī)器人控制裝置控制設(shè)置在機(jī)器人的關(guān)節(jié)部處的馬達(dá)并且將馬達(dá)的動(dòng)カ通過減速器傳遞到連桿。在減速器中存在扭轉(zhuǎn)。因此，提出一種通過補(bǔ)償減速器的扭轉(zhuǎn)來提高定位精度的機(jī)器人控制裝置。例如，美國(guó)專利申請(qǐng)第2010/0191374號(hào)公報(bào)的說明書提出了一種機(jī)器人控制裝置，該機(jī)器人控制裝置通過基于設(shè)置在減速器的輸出軸側(cè)的編碼器的輸出和預(yù)定位置命令之間的差分來校正位置命令而補(bǔ)償減速器的扭轉(zhuǎn)。 然而，在上述傳統(tǒng)的機(jī)器人控制裝置中，在編碼器的輸出和位置命令之間存在控制延遲的元素，使得需要通過根據(jù)控制延遲執(zhí)行調(diào)節(jié)來校正位置命令?？刂蒲舆t時(shí)間根據(jù)機(jī)器人的響應(yīng)性而改變。因此，需要根據(jù)機(jī)器人的響應(yīng)性設(shè)定延遲時(shí)間，使得假如設(shè)定值的精度低，則不能以高精度執(zhí)行定位。實(shí)施方式的一方面的目的在于提供ー種能容易執(zhí)行高精確定位的機(jī)器人系統(tǒng)、機(jī)器人控制裝置以及機(jī)器人控制方法。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)實(shí)施方式的一方面的機(jī)器人系統(tǒng)包括機(jī)器人和機(jī)器人控制裝置。在所述機(jī)器人中相鄰的連桿經(jīng)由關(guān)節(jié)連接，并且所述機(jī)器人包括位于所述關(guān)節(jié)中的馬達(dá)和減速器，其中所述減速器將所述馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)カ傳遞到所述連桿。所述機(jī)器人控制裝置通過驅(qū)動(dòng)所述馬達(dá)來控制所述機(jī)器人。所述機(jī)器人包括檢測(cè)所述馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)角的第一檢測(cè)單元和檢測(cè)所述減速器的輸出軸的旋轉(zhuǎn)角的第二檢測(cè)單元。所述機(jī)器人控制裝置包括控制單元，該控制單元基于由所述第一檢測(cè)單元檢測(cè)的所述馬達(dá)的所述旋轉(zhuǎn)角和由所述第二檢測(cè)單元檢測(cè)的所述減速器的所述輸出軸的所述旋轉(zhuǎn)角來校正所述馬達(dá)的位置命令。根據(jù)實(shí)施方式的一方面，可以提供一種能夠容易地執(zhí)行高精確定位的機(jī)器人系統(tǒng)、機(jī)器人控制裝置以及機(jī)器人控制方法。


結(jié)合附圖參考下述詳細(xì)說明，將會(huì)更好地理解本發(fā)明和本發(fā)明的許多相關(guān)優(yōu)點(diǎn)，從而容易獲得對(duì)本發(fā)明和本發(fā)明的許多相關(guān)優(yōu)點(diǎn)的更全面的了解，在附圖中圖I是根據(jù)第一實(shí)施方式的機(jī)器人的示意性側(cè)視圖；圖2是根據(jù)第一實(shí)施方式的機(jī)器人的示意性正視圖；圖3是示出第二編碼器的構(gòu)造的一部分的圖；圖4是示出根據(jù)第一實(shí)施方式的機(jī)器人系統(tǒng)的構(gòu)造的圖5是示出根據(jù)第一實(shí)施方式的命令產(chǎn)生單元的構(gòu)造的圖；圖6是根據(jù)第二實(shí)施方式的機(jī)器人的示意性側(cè)視圖；圖7是沿圖6中的線A-A剖取的示意性剖視圖；圖8是示出應(yīng)變儀的配線狀態(tài)的示意圖；圖9是示出根據(jù)第二實(shí)施方式的機(jī)器人系統(tǒng)的構(gòu)造的圖；以及
圖10是示出根據(jù)第二實(shí)施方式的命令產(chǎn)生單元的構(gòu)造的圖。
具體實(shí)施例方式在下文中，將基于附圖詳細(xì)地描述本申請(qǐng)中所公開的機(jī)器人系統(tǒng)的ー些實(shí)施方式。本發(fā)明不限于這些實(shí)施方式。<第一實(shí)施方式>根據(jù)第一實(shí)施方式的機(jī)器人系統(tǒng)包括機(jī)器人和機(jī)器人控制裝置。機(jī)器人中的相鄰連桿經(jīng)由關(guān)節(jié)相互連接，并且機(jī)器人控制裝置通過驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)來控制機(jī)器人。多關(guān)節(jié)機(jī)器人被解釋為機(jī)器人的一個(gè)實(shí)施例，然而，機(jī)器人是包括至少ー個(gè)關(guān)節(jié)的機(jī)器人便可。作為經(jīng)由關(guān)節(jié)連接的連桿，例示出基座、旋轉(zhuǎn)頭和臂，然而，連桿不限于此。首先，說明根據(jù)第一實(shí)施方式的機(jī)器人的構(gòu)造。圖I是根據(jù)第一實(shí)施方式的機(jī)器人的示意性側(cè)視圖，圖2是根據(jù)本實(shí)施方式的機(jī)器人的示意性正視圖。如圖I和圖2所示，機(jī)器人2是多關(guān)節(jié)機(jī)器人，其包括基座25、旋轉(zhuǎn)頭26a、下臂26b、上臂26c以及關(guān)節(jié)29a至29c。關(guān)節(jié)29a將旋轉(zhuǎn)頭26a可旋轉(zhuǎn)地連接到基座25。關(guān)節(jié)29b將下臂26b可旋轉(zhuǎn)地連接到旋轉(zhuǎn)頭26a。關(guān)節(jié)29c將上臂26c可旋轉(zhuǎn)地連接到下臂26b。在下文中，有時(shí)為了便于說明，每個(gè)關(guān)節(jié)29a至29c均統(tǒng)稱為關(guān)節(jié)29，旋轉(zhuǎn)頭26a、下臂26b和上臂26c統(tǒng)稱為連桿26?；?5借助未示出的錨定螺栓固定到諸如地板和天花板的固定表面?；?5、旋轉(zhuǎn)頭26a、下臂26b以及上臂26c例如是由金屬鑄件等制成的結(jié)構(gòu)支承構(gòu)件，并且經(jīng)由關(guān)節(jié)29從基座25按順序布置。關(guān)節(jié)29a包括致動(dòng)器10a、第一編碼器13a和第二編碼器14a。以類似的方式，關(guān)節(jié)29b包括致動(dòng)器10b、第一編碼器13b和第二編碼器14b，并且關(guān)節(jié)29c包括致動(dòng)器10c、第一編碼器13c和第二編碼器14c。在下文中，有時(shí)為了便于說明，致動(dòng)器IOa至IOc統(tǒng)稱為致動(dòng)器10。以類似方式，有時(shí)第一編碼器13a至13c (第一檢測(cè)器的實(shí)施例)統(tǒng)稱為第一編碼器13，并且第二編碼器14a至14c (第二檢測(cè)器的實(shí)施例)統(tǒng)稱為第二編碼器14。第一編碼器13是檢測(cè)致動(dòng)器10的輸入軸的旋轉(zhuǎn)角的編碼器。第二編碼器14是檢測(cè)致動(dòng)器10的輸出軸的旋轉(zhuǎn)角的編碼器。如稍后所述，致動(dòng)器10包括馬達(dá)11 (參見圖4)和減速器12 (參見圖4)。馬達(dá)11的驅(qū)動(dòng)カ經(jīng)由減速器12被傳遞到連桿26。第一編碼器13檢測(cè)馬達(dá)11的旋轉(zhuǎn)角，并且第二編碼器14檢測(cè)減速器12的輸出軸的旋轉(zhuǎn)角。第二編碼器14a至14c均包括齒條16、與該齒條16嚙合的小齒輪17以及檢測(cè)器18。檢測(cè)器18根據(jù)小齒輪17的旋轉(zhuǎn)量檢測(cè)減速器12的輸出軸的旋轉(zhuǎn)角。在第二編碼器14中，齒條16和小齒輪17的相對(duì)位置隨減速器12的輸出軸的旋轉(zhuǎn)而改變。圖3是示出第二編碼器14的構(gòu)造的一部分的圖。如圖3所示，小齒輪17包括剪式齒輪機(jī)構(gòu)，從而消除齒隙。換言之，小齒輪17的第一齒輪171和第二齒輪172彼此沿相反的方向被偏壓，由此小齒輪17與齒條16在齒隙被消除的狀態(tài)下嚙合。在該實(shí)施方式中，說明了小齒輪17包括剪式齒輪機(jī)構(gòu)的實(shí)施例，然而，齒條16可以包括剪式齒輪機(jī)構(gòu)。接下來，說明控制機(jī)器人2的機(jī)器人控制裝置的構(gòu)造和操作。圖4是示出根據(jù)第ー實(shí)施方式的機(jī)器人系統(tǒng)I的構(gòu)造的圖。機(jī)器人控制裝置對(duì)任何致動(dòng)器10執(zhí)行類似的控制，從而，在該實(shí)施方式中，說明驅(qū)動(dòng)ー個(gè)致動(dòng)器10的實(shí)施例。例如，在控制致動(dòng)器IOb的情況下，機(jī)器人控制裝置3基于從第一編碼器13b和第二編碼器14b獲得的信息控制致動(dòng)器 IOb0機(jī)器人控制裝置3驅(qū)動(dòng)設(shè)置在機(jī)器人2的關(guān)節(jié)中的馬達(dá)11。從而，馬達(dá)11的驅(qū)動(dòng)カ借助減速器12被傳遞到連桿26，因此連桿26被驅(qū)動(dòng)。如圖4所示，機(jī)器人控制裝置3包括命令產(chǎn)生單元20,該命令產(chǎn)生單元輸出馬達(dá)11的位置命令Pref ;以及伺服控制單元21，該伺服控制單元控制馬達(dá)11，使得馬達(dá)11的旋轉(zhuǎn)角與位置命令Pref匹配。位置命令Pref是限定馬達(dá)11的旋轉(zhuǎn)角的位置命令。命令產(chǎn)生單元20將基于從第一編碼器13和第二編碼器14獲得的旋轉(zhuǎn)角Pfbl和Pfb2校正的位置命令Pref輸出到伺服控制單元21。第一編碼器13檢測(cè)作為旋轉(zhuǎn)角Pfbl的馬達(dá)11的旋轉(zhuǎn)軸Ila的旋轉(zhuǎn)角，并且第二編碼器14檢測(cè)作為旋轉(zhuǎn)角Pfb2的減速器12的輸出軸12a的旋轉(zhuǎn)角。伺服控制單元21從命令產(chǎn)生單元20獲得位置命令Pref并且從第一編碼器13獲得馬達(dá)11的旋轉(zhuǎn)角Pfbl。伺服控制單元21基于位置命令Pref和旋轉(zhuǎn)角Pfbl計(jì)算用于使馬達(dá)11的旋轉(zhuǎn)角Pfbl與位置命令Pref匹配的電流命令Eref，并且將電流命令Eref輸出到馬達(dá)11。如上，基于馬達(dá)11的旋轉(zhuǎn)角Pfbl和減速器12的輸出軸12a的旋轉(zhuǎn)角Pfb2校正從命令產(chǎn)生單元20輸出的位置命令Pref。因?yàn)樗欧刂频难舆t時(shí)間的元素不包括在馬達(dá)11的旋轉(zhuǎn)角Pfbl和減速器12的輸出軸12a的旋轉(zhuǎn)角Pfb2中，所以減速器12的扭轉(zhuǎn)能被補(bǔ)償而不需要執(zhí)行補(bǔ)償伺服控制的延遲時(shí)間的設(shè)定操作。圖5是示出根據(jù)第一實(shí)施方式的命令產(chǎn)生單元20的構(gòu)造的圖。如圖5所示，命令產(chǎn)生單元20包括位置命令產(chǎn)生單元30和位置命令校正單元31。位置命令產(chǎn)生單元30基于預(yù)定的命令簡(jiǎn)要表產(chǎn)生馬達(dá)11的位置命令PrefO。然后，位置命令產(chǎn)生單元30將產(chǎn)生的位置命令PrefO輸出到位置命令校正單元31。例如如下產(chǎn)生命令簡(jiǎn)要表。首先，計(jì)算末端執(zhí)行器位置命令(XYZ坐標(biāo))，使得附接到機(jī)器人2的連桿的末端的未示出的末端執(zhí)行器的軌跡以預(yù)定加速度和速度通過。XYZ坐標(biāo)是作為控制點(diǎn)的末端執(zhí)行器在其中操作的空間的坐標(biāo)。然后，通過執(zhí)行對(duì)于末端執(zhí)行器位置命令的坐標(biāo)變換而產(chǎn)生馬達(dá)11的位置命令PrefO (馬達(dá)坐標(biāo))。馬達(dá)坐標(biāo)是驅(qū)動(dòng)機(jī)器人2的連桿26的馬達(dá)11的旋轉(zhuǎn)角的坐標(biāo)。命令簡(jiǎn)要表由根據(jù)末端執(zhí)行器的軌跡產(chǎn)生的位置命令PrefO的群形成。位置命令校正単元31產(chǎn)生作為位置命令校正信號(hào)的位置補(bǔ)償值Padd并且借助該 位置補(bǔ)償值Padd校正從位置命令產(chǎn)生單元30輸出的位置命令PrefO。具體地,位置命令校正単元31包括扭轉(zhuǎn)位置計(jì)算單元32、扭轉(zhuǎn)位置初始值存儲(chǔ)單元33、扭轉(zhuǎn)位置差分計(jì)算單元34、位置補(bǔ)償值計(jì)算單元35、位置補(bǔ)償累加単元36以及補(bǔ)償位置命令計(jì)算單元37。扭轉(zhuǎn)位置計(jì)算單元32基于旋轉(zhuǎn)軸Ila的旋轉(zhuǎn)角Pfbl和減速器12的輸出軸12a的旋轉(zhuǎn)角Pfb2產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)位置Pdif，并且將產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)位置Pdif輸出到扭轉(zhuǎn)位置差分計(jì)算單元34。扭轉(zhuǎn)位置Pdif是指示減速器12的扭轉(zhuǎn)的信息。具體地，扭轉(zhuǎn)位置計(jì)算單元32從基于減速比從計(jì)算器12的輸出軸12a的旋轉(zhuǎn)角Pfb2計(jì)算出的旋轉(zhuǎn)角Pfb2減去馬達(dá)11的旋轉(zhuǎn)角Pfbl，并且將該差分值設(shè)定為扭轉(zhuǎn)位置Pdif。例如，當(dāng)減速器12的減速比設(shè)為η時(shí)，扭轉(zhuǎn)位置計(jì)算單元32從η倍的旋轉(zhuǎn)角Pfb2減去馬達(dá)11的旋轉(zhuǎn)角Pfbl并且將該差分值設(shè)為扭轉(zhuǎn)位置Pdif。當(dāng)輸入初始化信號(hào)Init吋，扭轉(zhuǎn)位置初始值存儲(chǔ)單元33將從扭轉(zhuǎn)位置計(jì)算單元32輸出的扭轉(zhuǎn)位置Pdif作為扭轉(zhuǎn)位置初始值PdifO存儲(chǔ)。例如，當(dāng)機(jī)器人2的姿勢(shì)是基本姿勢(shì)時(shí)，初始化信號(hào)Init被輸入到扭轉(zhuǎn)位置初始值存儲(chǔ)單元33，并且此時(shí)從扭轉(zhuǎn)位置計(jì)算單元32輸出的扭轉(zhuǎn)位置Pdif作為扭轉(zhuǎn)位置初始值PdifO被存儲(chǔ)在扭轉(zhuǎn)位置初始值存儲(chǔ)單元33中。扭轉(zhuǎn)位置差分計(jì)算單元34從由扭轉(zhuǎn)位置計(jì)算單元32獲得的扭轉(zhuǎn)位置Pdif減 去從扭轉(zhuǎn)位置初始值存儲(chǔ)單元33獲得的扭轉(zhuǎn)位置初始值PdifO，以產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)位置差分Perr ( = Pdif-PdifO)。扭轉(zhuǎn)位置差分Perr是指示扭轉(zhuǎn)位置Pdif的從扭轉(zhuǎn)位置初始值PdifO的位移的信息。位置補(bǔ)償值計(jì)算單元35從扭轉(zhuǎn)位置差分Perr減去位置補(bǔ)償累加值Padded以產(chǎn)生位置補(bǔ)償值Padd。位置補(bǔ)償值Padd是位置命令校正信號(hào)并且被從位置補(bǔ)償值計(jì)算單元35輸出到補(bǔ)償位置命令計(jì)算單元37。位置補(bǔ)償累加值Padded是從位置補(bǔ)償累加単元36輸出的信息，并且位置補(bǔ)償累加単元36對(duì)從位置補(bǔ)償值計(jì)算單元35輸出的位置補(bǔ)償值Padd進(jìn)行累加以產(chǎn)生位置補(bǔ)償累加值Padded。補(bǔ)償位置命令計(jì)算單元37將從位置補(bǔ)償值計(jì)算單元35獲得的位置補(bǔ)償值Padd加到從位置命令產(chǎn)生單元30獲得的位置命令PrefO，以產(chǎn)生新的位置命令Pref。然后，ネト償位置命令計(jì)算單元37將產(chǎn)生的位置命令Pref輸出到伺服控制單元21。以該方式，在根據(jù)第一實(shí)施方式的機(jī)器人系統(tǒng)I中，命令產(chǎn)生單元20通過將從馬達(dá)11的旋轉(zhuǎn)角Pfbl和減速器12的輸出軸12a的旋轉(zhuǎn)角Pfb2之間的差分獲得的位置補(bǔ)償值Padd作為位置命令校正信號(hào)加到位置命令PrefO來校正該位置命令PrefO。雖然伺服控制的延遲時(shí)間的元素被包括在位置命令PrefO和馬達(dá)11的旋轉(zhuǎn)角Pfbl之間，但是伺服控制的延遲時(shí)間的元素不包括在馬達(dá)11的旋轉(zhuǎn)角Pfbl和減速器12的輸出軸12a的旋轉(zhuǎn)角Pfb2中。因此，在根據(jù)第一實(shí)施方式的機(jī)器人系統(tǒng)I中，由減速器12的扭轉(zhuǎn)造成位置誤差能夠在不執(zhí)行補(bǔ)償伺服控制的延遲時(shí)間的設(shè)定操作的情況下減小。而且，在位置補(bǔ)償值計(jì)算單元35中，因?yàn)槲恢醚a(bǔ)償累加值Padded被從扭轉(zhuǎn)位置差分Perr減去，所以一旦作為位置補(bǔ)償值Padd被加上則扭轉(zhuǎn)位置差分Perr下次不再被加上。因此，位置命令Pref根據(jù)扭轉(zhuǎn)位置差分Perr被精確地補(bǔ)償。在上述實(shí)施方式中，第二編碼器14被設(shè)置到三個(gè)軸，然而，因?yàn)槊總€(gè)軸均被獨(dú)立地控制，所以第二編碼器14可以視情況而僅被設(shè)置到一個(gè)或兩個(gè)軸?？梢蕴峁┲T如限幅器和濾波器之類的限制單元以避免由于校正造成的位置命令Pref的突然波動(dòng)。在該情況下，限制単元能被設(shè)置在扭轉(zhuǎn)位置差分計(jì)算單元34和補(bǔ)償位置命令計(jì)算單元37之間的路徑中。例如，由補(bǔ)償位置命令計(jì)算單元37獲得的位置補(bǔ)償值Padd能通過在位置補(bǔ)償值計(jì)算單元35和補(bǔ)償位置命令計(jì)算單元37之間設(shè)置限幅器而被限制到極限值。而且，例如，由補(bǔ)償位置命令計(jì)算單元37獲得的位置補(bǔ)償值Padd的變化率能通過在位置補(bǔ)償值計(jì)算單元35和補(bǔ)償位置命令計(jì)算單元37之間設(shè)置濾波器而被限制。而且，編碼器作為檢測(cè)馬達(dá)11的旋轉(zhuǎn)角Pfbl的第一檢測(cè)單元的實(shí)施例被說明，然而，第一檢測(cè)單元能檢測(cè)馬達(dá)11的旋轉(zhuǎn)角Pfbi便足夠。例如，第一檢測(cè)單元可以是觀測(cè)器。以類似方式，編碼器作為檢測(cè)減速器12的輸出軸12a的旋轉(zhuǎn)角Pfb2的第二檢測(cè)單元的實(shí)施例被說明，然而，第二檢測(cè)單元能檢測(cè)減速器12的輸出軸12a的旋轉(zhuǎn)角Pfb2便足夠。例如，第二檢測(cè)單元可以是觀測(cè)器。<第二實(shí)施方式> 接下來，說明根據(jù)第二實(shí)施方式的機(jī)器人系統(tǒng)。與根據(jù)第一實(shí)施方式的機(jī)器人系統(tǒng)相比，根據(jù)第二實(shí)施方式的機(jī)器人系統(tǒng)通過進(jìn)ー步補(bǔ)償連桿的偏轉(zhuǎn)來控制致動(dòng)器10。因此，即使在例如由于連桿的自重、施加到位于連桿末端處的末端執(zhí)行器的力等而使連桿自身被偏轉(zhuǎn)的情況下，也能精確地執(zhí)行機(jī)器人的定位。圖6是根據(jù)第二實(shí)施方式的機(jī)器人的示意性側(cè)視圖，圖7是沿圖6中的線A-A剖取的示意性剖視圖。通過賦予相同的附圖標(biāo)記來說明類似于根據(jù)第一實(shí)施方式的機(jī)器人系統(tǒng)I的構(gòu)造。如圖6所示，在根據(jù)第二實(shí)施方式的機(jī)器人2A中，除根據(jù)第一實(shí)施方式的機(jī)器人2的構(gòu)造之外，應(yīng)變儀單元40a附接到下臂26b并且應(yīng)變儀單元40b附接到上臂26c。通過將應(yīng)變儀單元40a和40b (第三檢測(cè)器的實(shí)施例)附接到下臂26b和上臂26c中應(yīng)變量大的區(qū)域，能精確地檢測(cè)下臂26b和上臂26c的偏轉(zhuǎn)。如圖7所示，應(yīng)變儀単元40a附接到下臂26b的矩形內(nèi)壁27。具體地，配置為應(yīng)變儀單元40a的應(yīng)變儀41a至41d中的每個(gè)均附接到下臂26b的內(nèi)壁27的相應(yīng)邊，并且基板43附接到下臂26b的內(nèi)壁27的ー邊。在應(yīng)變儀41a至41d中，阻力系數(shù)根據(jù)下臂26b的偏轉(zhuǎn)而變化。應(yīng)變儀41a和41c是用于檢測(cè)下臂26b的偏轉(zhuǎn)中的沿第一方向(圖7中的豎直方向)的偏轉(zhuǎn)的應(yīng)變儀，應(yīng)變儀41b和41d是用于檢測(cè)下臂26b的偏轉(zhuǎn)中的沿與第一方向正交的第二方向(圖7中的水平方向)的偏轉(zhuǎn)的應(yīng)變儀。如8所示，應(yīng)變儀41a和41c經(jīng)由配線42a和42c連接到基板43，并且與基板43上的兩個(gè)電阻器R橋接。以類似方式，應(yīng)變儀41b和41d經(jīng)由配線42b和42d連接到基板43，并且與基板43上的兩個(gè)電阻器R橋接。將應(yīng)變儀41a至41d與基板43相連的配線42a至42d形成為具有相同長(zhǎng)度。因此，精確地檢測(cè)到下臂26b的偏轉(zhuǎn)。具有電阻器R的橋接結(jié)構(gòu)可以為每個(gè)應(yīng)變儀41a至41d而設(shè)。以該方式，應(yīng)變儀単元40a檢測(cè)下臂26b的沿第一方向和第二方向的偏轉(zhuǎn)信息。下臂26b的沿第一方向的偏轉(zhuǎn)可以通過調(diào)節(jié)關(guān)節(jié)29a來補(bǔ)償，下臂26b的沿第二方向的偏轉(zhuǎn)可以通過調(diào)節(jié)關(guān)節(jié)29b來補(bǔ)償。應(yīng)變儀單元40b具有與應(yīng)變儀40a類似的構(gòu)造。機(jī)器人控制裝置3A基于從應(yīng)變儀單元40a和40b輸出的偏轉(zhuǎn)信息檢測(cè)下臂26b和上臂26c沿每個(gè)方向的偏轉(zhuǎn)，并且通過將偏轉(zhuǎn)量轉(zhuǎn)換成馬達(dá)坐標(biāo)值來校正馬達(dá)11的控制。因此，補(bǔ)償了下臂26b和上臂26c的偏轉(zhuǎn)。臂26b和26c的偏轉(zhuǎn)可以在應(yīng)變儀單元40a和40b的基板43上被數(shù)字化以輸出到機(jī)器人控制裝置3A。在該情況下，通過使應(yīng)變儀單元40a和40b菊花式鏈接能簡(jiǎn)化過程。
例如，應(yīng)變儀單元40b連接到應(yīng)變儀單元40a，并且應(yīng)變儀單元40a連接到機(jī)器人控制裝置3A(參見圖9)。然后，應(yīng)變儀単元40b通過串行信號(hào)將該應(yīng)變儀單元40b的檢測(cè)結(jié)果輸出到應(yīng)變儀單元40a。而且，應(yīng)變儀單元40a通過串行信號(hào)將該應(yīng)變儀單元40a的檢測(cè)結(jié)果連同應(yīng)變儀40b的檢測(cè)結(jié)果一起傳輸?shù)綑C(jī)器人控制裝置3A(參見圖9)。在下文中，為了便于說明，應(yīng)變儀単元40a和40b有時(shí)統(tǒng)稱為應(yīng)變儀單元40。接下來，說明根據(jù)第二實(shí)施方式的控制機(jī)器人2A的機(jī)器人控制裝置的構(gòu)造和操作。圖9是示出根據(jù)第二實(shí)施方式的機(jī)器人系統(tǒng)IA的構(gòu)造的圖。在該實(shí)施方式中，為了易于理解說明，說明其中根據(jù)第二實(shí)施方式 的機(jī)器人控制裝置3A控制ー個(gè)致動(dòng)器10的實(shí)施例。例如，在控制致動(dòng)器IOb的情況下，機(jī)器人控制裝置3A基于從第一編碼器13b和第二編碼器14b以及應(yīng)變儀單元40a獲得的信息來控制致動(dòng)器10b。如上所述，機(jī)器人2A包括應(yīng)變儀単元40。應(yīng)變儀単元40將檢測(cè)的偏轉(zhuǎn)信息Pfc輸出到機(jī)器人控制裝置3A。機(jī)器人控制裝置3A包括命令產(chǎn)生單元20A和伺服控制單元21。根據(jù)第二實(shí)施方式的伺服控制單元21具有類似于根據(jù)第一實(shí)施方式的伺服控制單元21的構(gòu)造。從命令產(chǎn)生單元20A輸出的位置命令Pref除基于旋轉(zhuǎn)角Pfbl和Pfb2之外還基于偏轉(zhuǎn)信息Pfc來校正。因此，減速器12的扭轉(zhuǎn)被補(bǔ)償，而且連桿26的應(yīng)變能被補(bǔ)償。圖10是示出根據(jù)第二實(shí)施方式的命令產(chǎn)生單元20A的構(gòu)造的圖。如圖10所示，以類似于根據(jù)第一實(shí)施方式的命令產(chǎn)生單元20的方式，命令產(chǎn)生單元20A包括位置命令產(chǎn)生單元30。而且,命令產(chǎn)生單元20A包括位置命令校正單元31A。以與根據(jù)第一實(shí)施方式的位置命令校正單元31相似的方式，位置命令校正單元31A包括扭轉(zhuǎn)位置計(jì)算單元32、扭轉(zhuǎn)位置初始值存儲(chǔ)單元33、扭轉(zhuǎn)位置差分計(jì)算單元34、位置補(bǔ)償值計(jì)算單元35以及位置補(bǔ)償累加単元36。此外，位置命令校正単元31A包括偏轉(zhuǎn)量逆變換單元51、偏轉(zhuǎn)位置初始值存儲(chǔ)單元52、偏轉(zhuǎn)位置差分計(jì)算單元53、位置補(bǔ)償值計(jì)算單元54、位置補(bǔ)償累加単元55以及補(bǔ)償位置命令計(jì)算單元56。偏轉(zhuǎn)量逆變換單元51根據(jù)從應(yīng)變儀單元40獲得的偏轉(zhuǎn)信息Pfc計(jì)算偏轉(zhuǎn)位置Pdif2。具體地，偏轉(zhuǎn)量逆變換單元51檢測(cè)偏轉(zhuǎn)信息Pfc中的驅(qū)動(dòng)桿件26沿預(yù)定方向的偏轉(zhuǎn)量并且根據(jù)偏轉(zhuǎn)量執(zhí)行坐標(biāo)變換，從而產(chǎn)生由馬達(dá)11驅(qū)動(dòng)的連桿26的偏轉(zhuǎn)位置Pdif2(馬達(dá)坐標(biāo))。馬達(dá)坐標(biāo)是驅(qū)動(dòng)機(jī)器人2A的連桿26的馬達(dá)11的旋轉(zhuǎn)角的坐標(biāo)。例如，在對(duì)驅(qū)動(dòng)下臂26b的致動(dòng)器IOb的控制中，偏轉(zhuǎn)量逆變換單元51通過根據(jù)從應(yīng)變儀單元40a獲得的偏轉(zhuǎn)信息Pfc中的下臂26b沿第二方向的偏轉(zhuǎn)量執(zhí)行坐標(biāo)變換來產(chǎn)生由馬達(dá)11驅(qū)動(dòng)的下臂26b的偏轉(zhuǎn)位置Pdif2。當(dāng)輸入初始化信號(hào)Init吋，偏轉(zhuǎn)位置初始值存儲(chǔ)單元52將從偏轉(zhuǎn)量逆變換單元51輸出的偏轉(zhuǎn)位置Pdif2作為偏轉(zhuǎn)位置初始值Pdif3存儲(chǔ)在該偏轉(zhuǎn)位置初始值存儲(chǔ)單元52中。例如，當(dāng)在機(jī)器人2A的姿勢(shì)為基本姿勢(shì)的狀態(tài)下將初始化信號(hào)Init輸入到偏轉(zhuǎn)位置初始值存儲(chǔ)單元52吋，從偏轉(zhuǎn)量逆變換單元51輸出的偏轉(zhuǎn)位置Pdif2作為偏轉(zhuǎn)位置初始值Pdif3被存儲(chǔ)在偏轉(zhuǎn)位置初始值存儲(chǔ)單元52中。偏轉(zhuǎn)位置差分計(jì)算單元53從由偏轉(zhuǎn)量逆變換單元51獲得的偏轉(zhuǎn)位置Pdif2減去從偏轉(zhuǎn)位置初始值存儲(chǔ)單元52獲得的偏轉(zhuǎn)位置初始值Pdif3，以產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)位置差分Perrl ( = Pdif2_Pdif3)。偏轉(zhuǎn)位置差分Perrl是指示偏轉(zhuǎn)位置Pdif2從偏轉(zhuǎn)位置初始值Pdif3的位移的信息。位置補(bǔ)償值計(jì)算單元54從偏轉(zhuǎn)位置差分Perrl減去位置補(bǔ)償累加值Paddedl，并且將減去值作為位置補(bǔ)償值Paddl輸出到補(bǔ)償位置命令計(jì)算單元56。位置補(bǔ)償累加值Paddedl是從位置補(bǔ)償累加単元55輸出的信息，并且位置補(bǔ)償累加単元55對(duì)從位置補(bǔ)償值計(jì)算單元54輸出的位置補(bǔ)償值Paddl求累加以產(chǎn)生位置補(bǔ)償累加值Paddedl。補(bǔ)償位置命令計(jì)算單元56將從位置補(bǔ)償值計(jì)算單元35獲得的位置補(bǔ)償值Padd和從位置補(bǔ)償值計(jì)算單元54獲得的位置補(bǔ)償值Paddl加到從位置命令產(chǎn)生單元30獲得的位置命令PrefO以產(chǎn)生新的位置命令Pref。然后，補(bǔ)償位置命令計(jì)算單元56將產(chǎn)生的位置命令Pref輸出到伺服控制單元21。以該方式，在根據(jù)第二實(shí)施方式的機(jī)器人系統(tǒng)IA中，命令產(chǎn)生單兀20A包括基于旋轉(zhuǎn)角Pfbl和Pfb2計(jì)算的位置補(bǔ)償值Padd以及基于從偏轉(zhuǎn)量逆變換單元51輸出的偏轉(zhuǎn)量Pdif2計(jì)算的位置補(bǔ)償值Paddl，以待加到位置命令PrefO。因此，除減小由于減速器12的扭轉(zhuǎn)而造成的位置誤差之外，還能減小由于連桿26的偏轉(zhuǎn)造成的位置誤差。以該實(shí)施方式，因?yàn)槔缂词巩?dāng)由于連桿26的自重、施加到末端執(zhí)行器的カ等而被偏轉(zhuǎn)時(shí)，也能減小由于連桿26的偏轉(zhuǎn)而造成的位置誤差，所以能精確地執(zhí)行機(jī)器人2A的定位。而且，在位置補(bǔ)償值計(jì)算單元54中，因?yàn)槲恢醚a(bǔ)償累加值Paddedl被從偏轉(zhuǎn)位置差分Perrl減去,所以一旦作為位置補(bǔ)償值Paddl被加上則偏轉(zhuǎn)位置差分Perrl從下次不被加上。因此，能根據(jù)偏轉(zhuǎn)位置差分Perrl精確地補(bǔ)償位置命令Pref。在上述中，應(yīng)變儀作為檢測(cè)連桿26的偏轉(zhuǎn)的檢測(cè)器的實(shí)施例被說明，然而，例如，可以使用壓電式應(yīng)變傳感器作為檢測(cè)連桿26的偏轉(zhuǎn)的檢測(cè)器。如上所述，在根據(jù)第一實(shí)施方式和第二實(shí)施方式的機(jī)器人系統(tǒng)I和IA中，從馬達(dá)11的旋轉(zhuǎn)角Pfbl和減速器12的輸出軸12a的旋轉(zhuǎn)角Pfb2獲得的位置補(bǔ)償值Padd被加到位置命令PrefO。因此，在沒有執(zhí)行補(bǔ)償伺服控制的延遲時(shí)間的設(shè)定操作的情況下能減小由 于減速器12的扭轉(zhuǎn)而造成的位置誤差，從而能執(zhí)行高精確的定位。
權(quán)利要求
1.一種機(jī)器人系統(tǒng),該機(jī)器人系統(tǒng)包括 機(jī)器人，在該機(jī)器人中相鄰的連桿經(jīng)由關(guān)節(jié)連接，并且在所述關(guān)節(jié)中設(shè)置馬達(dá)和減速器，所述減速器將所述馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)カ傳遞到所述連桿；和 機(jī)器人控制裝置，該機(jī)器人控制裝置通過驅(qū)動(dòng)所述馬達(dá)來控制所述機(jī)器人，其中， 所述機(jī)器人包括 第一檢測(cè)單元，該第一檢測(cè)單元檢測(cè)所述馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)角，和第二檢測(cè)單元，該第二檢測(cè)単元檢測(cè)所述減速器的輸出軸的旋轉(zhuǎn)角，并且 所述機(jī)器人控制裝置包括命令產(chǎn)生單元，該命令產(chǎn)生單元基于所述第一檢測(cè)單元的檢測(cè)結(jié)果和所述第二檢測(cè)單元的檢測(cè)結(jié)果來校正所述馬達(dá)的位置命令。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的機(jī)器人系統(tǒng)，其中，所述命令產(chǎn)生單元根據(jù)所述第一檢測(cè)單元的所述檢測(cè)結(jié)果和所述第二檢測(cè)單元的所述檢測(cè)結(jié)果之間的差來校正所述位置命令。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的機(jī)器人系統(tǒng)，其中，所述第二檢測(cè)單元包括 齒條， 小齒輪，該小齒輪與所述齒條嚙合，并且隨著所述減速器的所述輸出軸的旋轉(zhuǎn)而改變相對(duì)于所述齒條的相對(duì)位置，以及 檢測(cè)器，該檢測(cè)器根據(jù)所述小齒輪的旋轉(zhuǎn)量而檢測(cè)所述減速器的所述輸出軸的旋轉(zhuǎn)位置，并且 所述齒條或所述小齒輪是剪式齒輪。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的機(jī)器人系統(tǒng)，其中，所述第二檢測(cè)單元包括 齒條， 小齒輪，該小齒輪與所述齒條嚙合，并且隨著所述減速器的所述輸出軸的旋轉(zhuǎn)而改變相對(duì)于所述齒條的相對(duì)位置，以及 檢測(cè)器，該檢測(cè)器根據(jù)所述小齒輪的旋轉(zhuǎn)量而檢測(cè)所述減速器的所述輸出軸的旋轉(zhuǎn)位置，并且 所述齒條或所述小齒輪是剪式齒輪。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至4中的任一項(xiàng)所述的機(jī)器人系統(tǒng)，該機(jī)器人系統(tǒng)還包括檢測(cè)所述連桿的偏轉(zhuǎn)的第三檢測(cè)單元，其中 所述命令產(chǎn)生單元除了其于所述第一檢測(cè)單元的所述檢測(cè)結(jié)果和所述第二檢測(cè)單元的所述檢測(cè)結(jié)果之外還基于所述第三檢測(cè)單元的檢測(cè)結(jié)果來校正所述位置命令。
6.一種機(jī)器人控制裝置，該機(jī)器人控制裝置包括 位置命令產(chǎn)生單元，該命令位置產(chǎn)生單元產(chǎn)生限定包括多個(gè)連桿的機(jī)器人的位置的位置命令；和 位置命令校正単元，該位置命令校正単元基于馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)角和減速器的輸出軸的旋轉(zhuǎn)角校正所述馬達(dá)的位置命令，所述馬達(dá)經(jīng)由所述減速器驅(qū)動(dòng)所述機(jī)器人的所述連桿。
7.—種機(jī)器人控制方法,該機(jī)器人控制方法包括 檢測(cè)馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)角，該馬達(dá)經(jīng)由減速器驅(qū)動(dòng)機(jī)器人的連桿； 檢測(cè)所述減速器的輸出軸的旋轉(zhuǎn)角；以及 基于所述馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)角的檢測(cè)結(jié)果和所述輸出軸的旋轉(zhuǎn)角的檢測(cè)結(jié)果來校正所述馬達(dá)的位置命令。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種機(jī)器人系統(tǒng)、機(jī)器人控制裝置以及機(jī)器人控制方法。根據(jù)實(shí)施方式的機(jī)器人系統(tǒng)包括位置命令產(chǎn)生單元，該位置命令產(chǎn)生單元基于馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)角和減速器的輸出軸的旋轉(zhuǎn)角來校正所述馬達(dá)的位置命令，其中所述馬達(dá)經(jīng)由所述減速器驅(qū)動(dòng)機(jī)器人的連桿。
文檔編號(hào)B25J13/00GK102649270SQ20111045659
公開日2012年8月29日 申請(qǐng)日期2011年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月23日
發(fā)明者松尾智弘, 泉哲郎 申請(qǐng)人:株式會(huì)社安川電機(jī)