本發(fā)明涉及基于施加于機(jī)器人的外力來控制機(jī)器人的機(jī)器人控制裝置以及機(jī)器人系統(tǒng)。

背景技術(shù)：
公知有在機(jī)器人的工作中檢測(cè)到該機(jī)器人與物體接觸時(shí)，使該機(jī)器人執(zhí)行退避動(dòng)作的機(jī)器人控制裝置(例如，專利文獻(xiàn)1～3)。日本特開2000－052286號(hào)公報(bào)日本特開2001－117618號(hào)公報(bào)日本特開2014－018901號(hào)公報(bào)在物體與機(jī)器人瞬間接觸，且機(jī)器人與物體的接觸被即刻消除的情況下，有時(shí)也可以不使機(jī)器人退避，而使其繼續(xù)工作。然而，在上述的現(xiàn)有技術(shù)中，機(jī)器人控制裝置在檢測(cè)到機(jī)器人與物體接觸時(shí)，即刻使機(jī)器人執(zhí)行退避動(dòng)作。因此，存在使機(jī)器人進(jìn)行不必要的退避動(dòng)作的情況。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
在本發(fā)明的一個(gè)方式中，基于檢測(cè)施加于機(jī)器人的外力的傳感器的輸出來控制機(jī)器人的動(dòng)作的機(jī)器人控制裝置具備：接觸判斷部，其基于由傳感器檢測(cè)到的外力，來判斷機(jī)器人是否與物體接觸；以及停止指令部，其在由接觸判斷部判斷為機(jī)器人與物體接觸時(shí)，使機(jī)器人停止。另外，機(jī)器人控制裝置具備：接觸繼續(xù)判斷部，其判斷在使機(jī)器人停止后該機(jī)器人是否繼續(xù)與物體接觸；以及退避指令部，其在由接觸繼續(xù)判斷部判斷為機(jī)器人繼續(xù)與物體接觸時(shí)，使機(jī)器人向從物體離開的方向退避。接觸判斷部也可以在檢測(cè)到預(yù)定的閾值以上的外力的情況下，判斷為機(jī)器人與物體接觸。接觸繼續(xù)判斷部也可以在從由停止指令部使機(jī)器人停止的時(shí)刻開始經(jīng)過預(yù)定的時(shí)間為止檢測(cè)到超過預(yù)定的閾值的外力的情況下，判斷為機(jī)器人繼續(xù)與物體接觸。機(jī)器人控制裝置還具備累計(jì)值計(jì)算部，該累計(jì)值計(jì)算部計(jì)算從由停止指令部使機(jī)器人停止的時(shí)刻開始的外力的累計(jì)值，接觸繼續(xù)判斷部也可以在從上述時(shí)刻開始經(jīng)過預(yù)定的時(shí)間為止累計(jì)值超過預(yù)定的閾值的情況下，判斷為機(jī)器人繼續(xù)與物體接觸。在本發(fā)明的另一個(gè)方式中，機(jī)器人系統(tǒng)具備機(jī)器人以及控制機(jī)器人的上述的機(jī)器人控制裝置。附圖說明圖1是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的機(jī)器人系統(tǒng)的圖。圖2是圖1所示的機(jī)器人系統(tǒng)的框圖。圖3是表示機(jī)器人的控制方法的一個(gè)例子的流程圖。圖4是本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式的機(jī)器人系統(tǒng)的框圖。圖5是表示機(jī)器人的控制方法的另一個(gè)例子的流程圖。具體實(shí)施方式以下，基于附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。首先，參照?qǐng)D1以及圖2對(duì)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的機(jī)器人系統(tǒng)10進(jìn)行說明。機(jī)器人系統(tǒng)10具備機(jī)器人12和控制該機(jī)器人12的機(jī)器人控制裝置50。機(jī)器人12例如是垂直多關(guān)節(jié)機(jī)器人，具備機(jī)器人基座14、回旋軀體16、機(jī)器人臂18、以及機(jī)器人手20。機(jī)器人基座14固定于工件間的地板A?；匦|體16以能夠繞鉛垂軸回旋的方式安裝于機(jī)器人基座14。機(jī)器人臂18具有以能夠旋轉(zhuǎn)的方式安裝于回旋軀體16的下臂部22、和以能夠旋轉(zhuǎn)的方式安裝于該下臂部22的前端的前臂部24。機(jī)器人手20經(jīng)由手腕部26安裝于前臂部24的前端。機(jī)器人手20例如能夠?qū)ぜM(jìn)行工件(未圖示)的把持以及釋放這樣的各種工作。如圖2所示，機(jī)器人12具有伺服馬達(dá)28以及力傳感器30。伺服馬達(dá)28分別內(nèi)置于回旋軀體16、機(jī)器人臂18、以及手腕部26，根據(jù)來自機(jī)器人控制裝置50的指令，使這些構(gòu)件繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)。力傳感器30內(nèi)置于回旋軀體16、機(jī)器人臂18、或者手腕部26，能夠檢測(cè)施加于機(jī)器人12的外力。作為一個(gè)例子，力傳感器30包括應(yīng)變片，測(cè)量設(shè)置有力傳感器30的位置中的構(gòu)件的應(yīng)變值。機(jī)器人控制裝置50具備CPU(中央運(yùn)算處理裝置)52、計(jì)時(shí)部54、以及存儲(chǔ)部56。計(jì)時(shí)部54以及存儲(chǔ)部56經(jīng)由總線與CPU52連接。計(jì)時(shí)部54根據(jù)來自CPU52的指令測(cè)量從預(yù)定的時(shí)刻開始的時(shí)間。CPU52將由計(jì)時(shí)部54測(cè)量到的時(shí)間記錄到存儲(chǔ)部56。存儲(chǔ)部56由例如EEPROM(注冊(cè)商標(biāo))等的電可擦除可記錄的非易失性存儲(chǔ)器、或者例如DRAM、SRAM等的能夠高速讀寫的隨機(jī)存取存儲(chǔ)器構(gòu)成。在本實(shí)施方式中，CPU52承擔(dān)作為接觸判斷部58、停止指令部60、接觸繼續(xù)判斷部62、以及退避指令部64的功能。此外，接觸判斷部58、停止指令部60、接觸繼續(xù)判斷部62、退避指令部64的功能將在后面描述。接下來，參照?qǐng)D1～圖3對(duì)機(jī)器人系統(tǒng)10的動(dòng)作進(jìn)行說明。機(jī)器人控制裝置50向內(nèi)置于機(jī)器人12的伺服馬達(dá)28發(fā)送指令，使機(jī)器人12動(dòng)作。在機(jī)器人12的動(dòng)作中，存在機(jī)器人12與部件B(圖1)、操作員C(圖1)等這樣的機(jī)器人12的外部的物體接觸的情況。圖3是表示在機(jī)器人12的動(dòng)作中機(jī)器人12與物體接觸的情況下的機(jī)器人12的控制方法的一個(gè)例子的流程圖。在步驟S1中，CPU52以預(yù)定的周期T從力傳感器30獲取與施加于機(jī)器人12的外力相關(guān)的信息。作為一個(gè)例子，在力傳感器30包括應(yīng)變片的情況下，CPU52以預(yù)定的周期T從力傳感器30獲取應(yīng)變值，基于該應(yīng)變值計(jì)算施加于機(jī)器人12的外力。CPU52將獲取到的外力存儲(chǔ)到存儲(chǔ)部56。在步驟S2中，CPU52判斷在步驟S1中獲取到的最近的外力是否為預(yù)定的第一閾值以上。該第一閾值預(yù)先存儲(chǔ)于存儲(chǔ)部56。CPU52從存儲(chǔ)部56讀出第一閾值和在步驟S1中周期性地存儲(chǔ)的外力中最近的外力，并比較它們。在CPU52判斷為外力是第一閾值以上(即“是”)的情況下，前進(jìn)到步驟S3。另一方面，在CPU52判斷為外力比第一閾值小(即“否”)的情況下，前進(jìn)到步驟S8。這樣，CPU52比較由力傳感器30檢測(cè)到的外力和第一閾值，在該外力為第一閾值以上時(shí)，判斷為機(jī)器人12與物體(例如部件B或者操作員C)接觸。因此，CPU52承擔(dān)作為基于由力傳感器30檢測(cè)到的外力來判斷機(jī)器人12是否與物體接觸的接觸判斷部58(圖2)的功能。在步驟S3中，CPU52向伺服馬達(dá)28發(fā)送指令，使機(jī)器人12的動(dòng)作停止。這樣，在本實(shí)施方式中，CPU52承擔(dān)作為在由接觸判斷部58判斷為機(jī)器人12與物體接觸時(shí)使機(jī)器人12停止的停止指令部(圖2)的功能。在步驟S4中，CPU52向計(jì)時(shí)部54發(fā)送指令，開始經(jīng)過時(shí)間的計(jì)時(shí)。作為一個(gè)例子，在步驟S4中開始計(jì)時(shí)的時(shí)刻tS例如設(shè)定為在步驟S3中使機(jī)器人12停止的時(shí)刻t1。另外，作為另一例子，也可以是計(jì)時(shí)部54對(duì)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間(例如日本標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間)進(jìn)行計(jì)時(shí)，CPU52將時(shí)刻tS時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間存儲(chǔ)到存儲(chǔ)部56。在步驟S5中，CPU52判斷在步驟S4中計(jì)時(shí)的經(jīng)過時(shí)間是否為預(yù)定的時(shí)間t3(例如5秒)。該時(shí)間t3預(yù)先存儲(chǔ)于存儲(chǔ)部56。此外，在計(jì)時(shí)部54對(duì)上述標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間進(jìn)行計(jì)時(shí)的情況下，CPU52判斷是否從在步驟S4中存儲(chǔ)的時(shí)刻tS時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間經(jīng)過了預(yù)定的時(shí)間t3。在CPU52判斷為未經(jīng)過預(yù)定的時(shí)間t3(即“否”)的情況下，前進(jìn)到步驟S6。另一方面，在CPU52判斷為經(jīng)過了預(yù)定的時(shí)間t3(即“是”)的情況下，前進(jìn)到步驟S8。在步驟S6中，CPU52判斷在步驟S1中周期性地獲取的外力中最近的外力是否超過預(yù)定的第二閾值。第二閾值預(yù)先存儲(chǔ)于存儲(chǔ)部56。CPU52從存儲(chǔ)部56讀出第二閾值和在步驟S1中周期性地存儲(chǔ)的外力中最近的外力，并比較它們。在CPU52判斷為外力超過第二閾值(即“是”)時(shí)，前進(jìn)到步驟S7。另一方面，在CPU52判斷為外力未超過第二閾值(即“否”)時(shí)，返回到步驟S5。這樣，在本實(shí)施方式中，CPU52在從時(shí)刻t1開始經(jīng)過時(shí)間t3為止檢測(cè)到超過第二閾值的外力的情況下，則判斷為在機(jī)器人12的停止后機(jī)器人12也繼續(xù)與物體(例如部件B或者操作員C)接觸。因此，CPU52承擔(dān)作為判斷機(jī)器人12是否繼續(xù)與物體接觸的接觸繼續(xù)判斷部62(圖2)的功能。在步驟S7中，CPU52向伺服馬達(dá)28發(fā)送指令，使機(jī)器人12從物體退避。作為一個(gè)例子，在機(jī)器人臂18與物體接觸的情況下，CPU52基于來自內(nèi)置于機(jī)器人臂18的力傳感器30的外力的信息(例如應(yīng)變值)來計(jì)算物體與機(jī)器人臂18抵接的方向D1。然后，CPU52向內(nèi)置于機(jī)器人臂18的伺服馬達(dá)28發(fā)送指令，使機(jī)器人臂18向方向D1移動(dòng)。由此，CPU52使機(jī)器人臂18以遠(yuǎn)離物體的方式退避。另外，作為另一例子，CPU52將機(jī)器人臂18的位置指令值依次存儲(chǔ)到存儲(chǔ)部56。然后，在機(jī)器人臂18與物體接觸時(shí)，CPU52從在步驟S2中判斷為“是”的時(shí)刻開始最近存儲(chǔ)的位置指令值，按照時(shí)間序列依次讀出位置指令值。然后，CPU52使機(jī)器人臂18依次移動(dòng)到與依次讀出的位置指令對(duì)應(yīng)的位置。由此，CPU52能夠使機(jī)器人臂18沿著與物體碰撞之前的路徑從該物體退避。在步驟S8中，CPU52判斷是否從用戶或者上位控制器接受到機(jī)器人12的工作指令。在CPU52判斷為接受到機(jī)器人12的工作指令(即“是”)的情況下，前進(jìn)到步驟S9。另一方面，在CPU52判斷為未接受機(jī)器人12的工作指令(即否)的情況下，結(jié)束圖3所示的流程。在步驟S9中，CPU52向伺服馬達(dá)28發(fā)送指令，執(zhí)行例如通過機(jī)器人手20把持工件、搬運(yùn)該工件這樣的工作。然后，在步驟S8中判斷為“否”之前，CPU52循環(huán)執(zhí)行步驟S1～S9。如上所述，在本實(shí)施方式中，僅在CPU52判斷為在使機(jī)器人12停止后機(jī)器人12繼續(xù)與物體(例如部件B或者操作員C)接觸的情況下，執(zhí)行機(jī)器人12的退避動(dòng)作。根據(jù)該構(gòu)成，能夠防止僅通過物體與機(jī)器人12瞬間接觸就使機(jī)器人12退避的情況。因此，能夠省略機(jī)器人12的不必要的退避動(dòng)作，所以能夠提高由機(jī)器人12進(jìn)行的工作效率。另外，根據(jù)本實(shí)施方式，在應(yīng)用于近年來需求提高的人機(jī)合作型機(jī)器人的情況下，帶來以下所述的優(yōu)點(diǎn)。利用圖1對(duì)該優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行說明。有時(shí)在操作員C和機(jī)器人12配合地進(jìn)行工作的情況下，操作員C使動(dòng)作中的機(jī)器人12在所希望的位置停止，接下來操作員C對(duì)工件進(jìn)行規(guī)定的工作，在操作員C的工作結(jié)束后，想要進(jìn)行由機(jī)器人12進(jìn)行的工件搬運(yùn)等工作。在這樣的情況下，在本實(shí)施方式中，操作員C用手拍打動(dòng)作中的機(jī)器人12(例如，機(jī)器人臂18或者機(jī)器人手20)，對(duì)機(jī)器人12施加瞬間的外力。若這樣做，則CPU52在上述的步驟S2中判斷為對(duì)機(jī)器人12施加了第一閾值以上的外力，在步驟S3中使機(jī)器人12停止。另一方面，因?yàn)閺牟僮鲉TC施加給機(jī)器人12的外力是瞬間的(即沖量)，所以在機(jī)器人12的停止后，檢測(cè)不到外力。因此，步驟S7的機(jī)器人退避動(dòng)作不被執(zhí)行。由此，操作員C能夠僅通過拍打機(jī)器人12使該機(jī)器人12在所希望的位置停止。通過該構(gòu)成，操作員C能夠順利地進(jìn)行與機(jī)器人12的配合工作。接下來，參照?qǐng)D1以及圖4對(duì)本發(fā)明的另一實(shí)施方式的機(jī)器人系統(tǒng)70進(jìn)行說明。此外，對(duì)與上述的實(shí)施方式相同的構(gòu)件標(biāo)注相同的符號(hào)，省略詳細(xì)的說明。機(jī)器人系統(tǒng)70具備機(jī)器人12和控制該機(jī)器人12的機(jī)器人控制裝置80。機(jī)器人控制裝置80具備CPU82、計(jì)時(shí)部54、以及存儲(chǔ)部56。CPU82承擔(dān)作為接觸判斷部58、停止指令部60、接觸繼續(xù)判斷部84、退避指令部64、以及累計(jì)值計(jì)算部86的功能。此外，接觸繼續(xù)判斷部84以及累計(jì)值計(jì)算部86的功能將在后面描述。接下來，參照?qǐng)D1、圖4、以及圖5對(duì)在機(jī)器人12的動(dòng)作中機(jī)器人12與物體接觸的情況下的機(jī)器人控制裝置80所進(jìn)行的機(jī)器人12的控制方法進(jìn)行說明。此外，在圖5所示的流程中，對(duì)與圖3所示的流程相同的步驟標(biāo)注相同的符號(hào)，省略詳細(xì)的說明。在步驟S11中，CPU82開始計(jì)算在步驟S1中周期性地獲取的外力的累計(jì)值。具體而言，CPU82累計(jì)在步驟S3中使機(jī)器人12停止的時(shí)刻t1以后從力傳感器30以周期T獲取的外力，將計(jì)算出的外力的累計(jì)值存儲(chǔ)到存儲(chǔ)部56。例如，若將在步驟S11的開始后，從力傳感器30在第n個(gè)周期(即，nT)獲取到的外力作為fn，則外力的累計(jì)值Σf根據(jù)下式計(jì)算。這樣，在本實(shí)施方式中，CPU82從在步驟S3中使機(jī)器人12停止的時(shí)刻t1開始計(jì)算從力傳感器30獲取的外力的累計(jì)值Σf。因此，CPU82承擔(dān)計(jì)算從時(shí)刻t1開始的外力的累計(jì)值Σf的累計(jì)值計(jì)算部86(圖4)的功能。在步驟S12中，CPU82判斷在步驟S11中計(jì)算的累計(jì)值是否超過預(yù)定的第三閾值。第三閾值預(yù)先存儲(chǔ)于存儲(chǔ)部56。CPU82從存儲(chǔ)部56比較第三閾值和最近存儲(chǔ)的累計(jì)值Σf。在CPU82判斷為累計(jì)值Σf超過第三閾值(即“是”)時(shí)，前進(jìn)到步驟S7。另一方面，在CPU82判斷為累計(jì)值Σf未超過第三閾值(即“否”)的情況下，返回到步驟S5。這樣，在本實(shí)施方式中，CPU82在從時(shí)刻t1開始經(jīng)過時(shí)間t3為止累計(jì)值Σf超過第三閾值的情況下，判斷為在機(jī)器人12的停止后機(jī)器人12也繼續(xù)與物體(例如部件B或者操作員C)接觸。因此，CPU82承擔(dān)作為判斷機(jī)器人12是否繼續(xù)與物體接觸的接觸繼續(xù)判斷部84(圖4)的功能。根據(jù)本實(shí)施方式，僅在CPU82判斷為在使機(jī)器人12停止后機(jī)器人12繼續(xù)與物體(例如部件B或者操作員C)接觸的情況下，執(zhí)行機(jī)器人12的退避動(dòng)作。根據(jù)該構(gòu)成，能夠省略機(jī)器人12的不必要的退避動(dòng)作，所以能夠提高由機(jī)器人12進(jìn)行的工作效率。另外，根據(jù)本實(shí)施方式，操作員C能夠僅通過拍打機(jī)器人12使該機(jī)器人12在所希望的位置停止。因此，操作員C能夠順利地進(jìn)行與機(jī)器人12的配合工作。此外，在圖5的步驟S11中，CPU82也可以代替外力的累計(jì)值Σf而具有作為計(jì)算外力的平均值的平均值計(jì)算部的功能。具體而言，CPU82能夠根據(jù)下式來計(jì)算外力的平均值fAVE。另外，在圖5的步驟S11中，CPU82也可以代替外力的累計(jì)值Σf而具有作為計(jì)算外力的標(biāo)準(zhǔn)偏差的標(biāo)準(zhǔn)偏差計(jì)算部的功能。具體而言，CPU82能夠根據(jù)下式來計(jì)算外力的標(biāo)準(zhǔn)偏差fSD。在該情況下，存儲(chǔ)部56預(yù)先存儲(chǔ)與fAVE或者fSD對(duì)應(yīng)的閾值。然后，在步驟S12中，CPU82比較計(jì)算出的最近的fAVE或者fSD和對(duì)應(yīng)的閾值。然后，也可以在CPU82判斷為fAVE或者fSD超過對(duì)應(yīng)的閾值的情況下，判斷為在機(jī)器人12的停止后機(jī)器人12也繼續(xù)與物體(例如部件B或者操作員C)接觸。此外，在上述的實(shí)施方式中，對(duì)計(jì)時(shí)部54以及存儲(chǔ)部56組裝于機(jī)器人控制裝置50、80的情況進(jìn)行了描述。然而，并不局限于此，計(jì)時(shí)部54以及存儲(chǔ)部56也可以作為機(jī)器人控制裝置50、80的外部設(shè)備設(shè)置。例如，也可以將作為外部設(shè)備的存儲(chǔ)部經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)與機(jī)器人控制裝置連接，機(jī)器人控制裝置將獲取到的外力、累計(jì)值這樣的數(shù)據(jù)經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到存儲(chǔ)部，并存儲(chǔ)于該存儲(chǔ)部。另外，在上述的實(shí)施方式中，對(duì)力傳感器30包括應(yīng)變片的情況進(jìn)行了描述。然而，并不局限于此，力傳感器30也可以包括激光位移儀、接近傳感器、光電傳感器、或者靜電電容式位移儀等。CPU52、82能夠基于來自這些傳感器的輸出值，計(jì)算施加于機(jī)器人12的外力的大小、以及方向。以上，通過發(fā)明的實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了說明，但上述的實(shí)施方式并不限定權(quán)利要求書所涉及的發(fā)明。另外，組合了在本發(fā)明的實(shí)施方式中說明的特征的方式也能夠包含于本發(fā)明的技術(shù)范圍，但并不限定這些特征的所有組合必須在發(fā)明的解決方法中。并且，本領(lǐng)域技術(shù)人員也清楚，能夠?qū)ι鲜龅膶?shí)施方式實(shí)施各種變更或者改進(jìn)。另外，應(yīng)該注意的是，在權(quán)利要求書、說明書、以及附圖中示出的裝置、系統(tǒng)、程序、以及方法中的動(dòng)作、流程、步驟、工序、以及階段等的各處理的執(zhí)行順序，只要未特別明示為“在之前”、“事先”等，另外，不在以后的處理使用之前的處理的輸出，就能夠以任意的順序?qū)崿F(xiàn)。關(guān)于權(quán)利要求書、說明書、以及附圖中的動(dòng)作流程，即使為了方便而使用“首先”、“接下來”等進(jìn)行了說明，但也并不意味著必須按該順序?qū)嵤?