機(jī)械手裝置以及機(jī)械手裝置的控制方法
【專利說明】機(jī)械手裝置以及機(jī)械手裝置的控制方法
[0001]本申請是申請?zhí)枮?01110198074.7、申請日為2011年07月11日、申請人為精工愛普生株式會社、發(fā)明名稱為“機(jī)械手裝置以及機(jī)械手裝置的控制方法”的發(fā)明專利申請的分案申請。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及機(jī)械手裝置以及機(jī)械手裝置的控制方法。
【背景技術(shù)】
[0003]作為1C分類機(jī)和組裝裝置的一部分被經(jīng)常使用的具有多關(guān)節(jié)構(gòu)造的機(jī)械手裝置，逐漸被經(jīng)常用于各種操作現(xiàn)場中。因此，怎樣能夠讓機(jī)械手裝置更迅速且更準(zhǔn)確地將手臂移動到規(guī)定位置，已成為重要的性能標(biāo)準(zhǔn)和品質(zhì)。
[0004]通常為了使機(jī)械手裝置的手臂高速且準(zhǔn)確地移動，需要減少施加于手臂的慣性力，且不增大對驅(qū)動手臂的致動器施加的負(fù)荷。作為減少施加到手臂的慣性力的方法之一，手臂本身的輕型化作為簡便且有效的方法被使用。但是，通過手臂的輕型化，會導(dǎo)致手臂的剛性降低，從而會使因在手臂停止時產(chǎn)生的手臂的撓曲而產(chǎn)生振動的情況增加，即使進(jìn)行控制以使得手臂前端部停止在目標(biāo)位置，也會產(chǎn)生手臂振動的振幅量的位置偏移，振動衰減的時間變成到開始下一動作為止的待機(jī)時間，從而成為高速動作的障礙。
[0005]針對該問題，公開有如下方法:在手臂前端設(shè)置加速度傳感器，以加速度信號為基礎(chǔ)使手臂工作，并抑制振動的方法(例如，專利文獻(xiàn)1)，在手臂前端以及手臂上設(shè)置角速度傳感器，以角速度信號為基礎(chǔ)控制手臂動作的方法(例如，專利文獻(xiàn)2)，和基于設(shè)置在手臂前端的慣性傳感器的信號來驅(qū)動驅(qū)動體的方法(例如，專利文獻(xiàn)3)等。
[0006]但是，在這些現(xiàn)有文獻(xiàn)中，在作為手臂控制的基準(zhǔn)的加速度傳感器或角速度傳感器等慣性傳感器本身發(fā)生了故障的情況下，即使所得到的數(shù)據(jù)信號不好，也進(jìn)行基于該不良信號的控制，會導(dǎo)致因機(jī)械手裝置的失控等帶來的危險的發(fā)生。作為檢測該傳感器自身的故障的技術(shù)，公開有如下技術(shù):預(yù)先設(shè)定針對傳感器的檢測值的閾值，在閾值和檢測值之差超過了判斷值時判斷為傳感器發(fā)生了故障(專利文獻(xiàn)4、5)。
[0007]【專利文獻(xiàn)1】日本特開平1一 173116號公報
[0008]【專利文獻(xiàn)2】日本特開2005- 242794號公報
[0009]【專利文獻(xiàn)3】日本特開平7- 9374號公報
[0010]【專利文獻(xiàn)4】日本特開2009- 8412號公報
[0011]【專利文獻(xiàn)5】日本特開2009- 184035號公報
[0012]但是，就上述專利文獻(xiàn)所公開的技術(shù)來說，由于以使用的傳感器的正常工作時的檢測值作為基準(zhǔn)來預(yù)先設(shè)定閾值，因此在實際的機(jī)械手裝置的各種動作狀態(tài)下，有時即使傳感器發(fā)生故障，在不超過閾值的情況下也無法進(jìn)行正確的故障判斷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]因此，提供一種在實際工作時與作為基準(zhǔn)的傳感器檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，根據(jù)該檢測數(shù)據(jù)的差值來進(jìn)行可靠的故障判斷的機(jī)械手裝置以及機(jī)械手裝置的控制方法。
[0014]本發(fā)明為了至少解決上述的課題之一，能夠作為下述的方式或者應(yīng)用例被實現(xiàn)。
[0015]〔應(yīng)用例1〕本應(yīng)用例的機(jī)械手裝置，其特征在于，具備:手臂連結(jié)裝置，其具有致動器、將上述致動器的轉(zhuǎn)矩以規(guī)定的減速比進(jìn)行傳遞的轉(zhuǎn)矩傳遞機(jī)構(gòu)、和檢測上述致動器的旋轉(zhuǎn)角度的角度傳感器；手臂體，其是由多個手臂通過上述手臂連結(jié)裝置串聯(lián)且可旋轉(zhuǎn)地被連結(jié)而形成的；基體，上述手臂體通過設(shè)置在上述手臂體的一個端部的基體連結(jié)裝置被可旋轉(zhuǎn)地連結(jié)在該基體上，該基體連結(jié)裝置具備上述致動器、將上述致動器的轉(zhuǎn)矩以規(guī)定的減速比進(jìn)行傳遞的轉(zhuǎn)矩傳遞機(jī)構(gòu)、和檢測上述致動器的旋轉(zhuǎn)角度的角度傳感器；慣性傳感器，其安裝在上述手臂上；第一計算部，其根據(jù)來自上述角度傳感器的上述致動器的旋轉(zhuǎn)角度數(shù)據(jù)來計算上述致動器的角速度以及角加速度；第二計算部，其根據(jù)由上述慣性傳感器檢測到的輸出，計算上述手臂的角速度或者角加速度；比較部，其對由上述第一計算部計算出的上述致動器的角速度或者角加速度、和由上述第二計算部計算出的上述手臂的角速度或者角加速度進(jìn)行比較；故障判斷部，當(dāng)在上述比較部中，上述致動器的角速度或者角加速度與上述手臂的角速度或者角加速度之差的絕對值大于閾值Ω時，該故障判斷部判斷為上述慣性傳感器發(fā)生了故障，并輸出使上述致動器的動作停止的信號。
[0016]〔應(yīng)用例2〕在上述的應(yīng)用例中，其特征在于，在承受上述機(jī)械手裝置的最大負(fù)荷的120%的負(fù)荷、且以最大負(fù)荷時的允許加速度的120%的加速度進(jìn)行動作的情況下，當(dāng)由上述第一計算部計算的角速度為《?；、由上述第二計算部計算的角速度為時，相對于^ ?；和
之差的絕對值的最大值，上述閾值Ω是:。
[0017]Ω = 2X (| ω5- ω L|)nax
[0018]根據(jù)上述的應(yīng)用例，構(gòu)成為不將決定閾值的基準(zhǔn)值設(shè)為固定值而是以動作狀態(tài)下的致動器的動作數(shù)據(jù)作為基準(zhǔn)值來檢測慣性傳感器的故障。根據(jù)該構(gòu)成，對于使用了固定值的閾值，例如，也發(fā)生過沒有檢測到動作速度或加速度較小的情況下等的故障的情況，而基于動作中的依次信息，成為作為基準(zhǔn)的致動器的基準(zhǔn)的動作數(shù)據(jù)也被依次改寫，由此例如即使是微小動作，也能夠在各種動作模式下可靠地檢測慣性傳感器的故障。
[0019]〔應(yīng)用例3〕本應(yīng)用例的機(jī)械手裝置，其特征在于，具備:手臂連結(jié)裝置，其具有致動器、和將上述致動器的轉(zhuǎn)矩以規(guī)定的減速比進(jìn)行傳遞的轉(zhuǎn)矩傳遞機(jī)構(gòu)；手臂體，其是由多個手臂通過上述手臂連結(jié)裝置串聯(lián)且可旋轉(zhuǎn)地被連結(jié)而形成的；基體，上述手臂體通過設(shè)置在上述手臂體的一個端部的基體連結(jié)裝置被可旋轉(zhuǎn)地連結(jié)在該基體上，該基體連結(jié)裝置具備上述致動器、和將上述致動器的轉(zhuǎn)矩以規(guī)定的減速比進(jìn)行傳遞的轉(zhuǎn)矩傳遞機(jī)構(gòu)；至少2個慣性傳感器，被安裝在上述手臂上；計算部，其存儲上述慣性傳感器檢測出的多個輸出值，并計算平均值；比較部，其對由上述計算部計算出的上述輸出值的平均值進(jìn)行比較；故障判斷部，當(dāng)在上述比較部中，2個上述輸出值的平均值之差的絕對值中存在大于閾值S的上述差時，該故障判斷部判斷為上述慣性傳感器中的任意一個以上發(fā)生了故障，并輸出使上述致動器的動作停止的信號。
[0020]〔應(yīng)用例4〕在上述的應(yīng)用例中，其特征在于，在上述慣性傳感器的白噪聲的標(biāo)準(zhǔn)偏差是σ時，上述閾值S為:
[0021]S = 6 σ
[0022]根據(jù)上述應(yīng)用例，構(gòu)成為不將決定閾值的基準(zhǔn)值設(shè)為固定值而是求出動作狀態(tài)下的具備的2個以上的慣性傳感器的檢測值之差，如果是正常則以白噪聲的標(biāo)準(zhǔn)偏差作為基準(zhǔn)值來檢測慣性傳感器的故障。根據(jù)該構(gòu)成，對于使用了固定值的閾值，例如發(fā)生過沒有檢測到動作速度或加速度較小的情況下等的故障的情況，而基于動作中的依次信息，與基準(zhǔn)值進(jìn)行比較的慣性傳感器的動作數(shù)據(jù)也被依次改寫，由此例如即使是微小動作，也能夠在各種動作模式下可靠地檢測慣性傳感器的故障。
[0023]〔應(yīng)用例5〕本應(yīng)用例的機(jī)械手裝置，其特征在于，具備:基體，其具備基體致動器、將上述基體致動器的轉(zhuǎn)矩以規(guī)定的減速比進(jìn)行傳遞的轉(zhuǎn)矩傳遞機(jī)構(gòu)、檢測上述基體致動器的旋轉(zhuǎn)角度的基體角度傳感器、和手臂驅(qū)動裝置，該手臂驅(qū)動裝置具有手臂連結(jié)裝置，與上述轉(zhuǎn)矩傳遞機(jī)構(gòu)連結(jié)，并直線往返驅(qū)動上述手臂連結(jié)裝置；手臂，其與上述基體的上述手臂連結(jié)裝置連結(jié)，具有手臂致動器、將上述手臂致動器的轉(zhuǎn)矩以規(guī)定的減速比進(jìn)行傳遞的轉(zhuǎn)矩傳遞機(jī)構(gòu)、檢測上述手臂致動器的旋轉(zhuǎn)角度的手臂角度傳感器、和工件保持裝置驅(qū)動裝置，該工件保持裝置驅(qū)動裝置具有工件保持裝置，與上述手臂連結(jié)裝置連結(jié)，并直線往返驅(qū)動上述工件保持裝置；2個以上慣性傳感器，其安裝在上述工件保持裝置上，至少包含加速度傳感器；第一計算部，其根據(jù)來自上述基體角度傳感器的上述基體致動器的旋轉(zhuǎn)角度數(shù)據(jù)來計算上述手臂驅(qū)動裝置的加速度，并根據(jù)來自上述手臂角度傳感器的上述手臂致動器的旋轉(zhuǎn)角度數(shù)據(jù)來計算上述工件保持裝置驅(qū)動裝置的加速度；第二計算部，其根據(jù)由上述慣性傳感器檢測到的輸出，計算上述工件保持裝置的加速度；比較部，其對由上述第一計算部計算出的上述加速度和由上述第二計算部計算出的上述加速度進(jìn)行比較；故障判斷部，其在由上述第一計算部計算出的上述加速度和由上述第二計算部計算出的上述加速度之差的絕對值大于閾值A(chǔ)的情況下，判斷為上述慣性傳感器發(fā)生了故障，并輸出使上述基體致動器以及上述手臂致動器的動作停止的信號。
[0024]〔應(yīng)用例6〕在上述的應(yīng)用例中，其特征在于，在承受上述機(jī)械手裝置的最大負(fù)荷的120%的負(fù)荷，并以最大負(fù)荷時的允許加速度的120%的加速度進(jìn)行動作的情況下，當(dāng)由上述第一計算部計算的加速度為a s、由上述第二計算部計算的加速度為時，相對于α 5和a 差的絕對值的最大值，上述閾值k為..。
[0025]A = 2 X (I a s— a L|) max
[0026]根據(jù)上述應(yīng)用例，構(gòu)成為不將決定閾值的基準(zhǔn)值設(shè)為固定值而是將動作狀態(tài)下的致動器的動作數(shù)據(jù)作為基準(zhǔn)值來檢測慣性傳感器的故障。根據(jù)該構(gòu)成，對于使用了固定值的閾值，例如發(fā)生過沒有檢測到動作速度或加速度較小的情況下等的故障的情況，而基于動作中的依次信息，成為作為基準(zhǔn)的致動器的基準(zhǔn)的動作數(shù)據(jù)也被依次改寫，由此例如即使是微小動作，也能夠在各種動作模式下可靠地檢測慣性傳感器的故障。
[0027]〔應(yīng)用例7〕本應(yīng)用例的機(jī)械手裝置的控制方法，其特征在于，該機(jī)械手裝置具備:手臂連結(jié)裝置，其具有致動器、將上述致動器的轉(zhuǎn)矩以規(guī)定的減速比進(jìn)行傳遞的轉(zhuǎn)矩傳遞機(jī)構(gòu)、和檢測上述致動器的旋轉(zhuǎn)角度的角度傳感器；手臂體，其是由多個手臂通過上述手臂連結(jié)裝置串聯(lián)且可旋轉(zhuǎn)地被連結(jié)而形成的；基體，上述手臂體通過設(shè)置在上述手臂體的一個端部的基體連結(jié)裝置被可旋轉(zhuǎn)地連結(jié)在該基體上，該基體連結(jié)裝置具備上述致動器、將上述致動器的轉(zhuǎn)矩以規(guī)定的減速比進(jìn)行傳遞的轉(zhuǎn)矩傳遞機(jī)構(gòu)、和檢測上述致動器的旋轉(zhuǎn)角度的角度傳感器；和安裝在上述手臂上的慣性傳感器，該機(jī)械手裝置的控制方法包括:計算步驟，根據(jù)來自上述角度傳感器的上述致動器的旋轉(zhuǎn)角度數(shù)據(jù)來計算上述致動器的角速度以及角加速度，并根據(jù)由上述慣性傳感器檢測到的輸出來計算上述手臂的角速度或者角加速度；比較步驟，對通過上述計算步驟而計算出的上述致動器的角速度或者角加速度、與上述手臂的角速度或者角加速度進(jìn)行比較；判斷步驟，當(dāng)在上述比較步驟中上述致動器的角速度或者角加速度與上述手臂的角速度或者角加速度之差的絕對值大于閾值Ω時，判斷為上述慣性傳感器發(fā)生了故障；停止指示步驟，當(dāng)在上述判斷步驟中判斷為發(fā)生了故障時，輸出使上述致動器的動作停止的信號。
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