機(jī)器人、機(jī)器人系統(tǒng)、控制裝置以及控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及機(jī)器人、機(jī)器人系統(tǒng)、控制裝置以及控制方法。
[0002] 本申請(qǐng)主張于2014年9月29日在日本申請(qǐng)的日本特愿2014 - 198013號(hào)的優(yōu)先 權(quán)，并在此引用其內(nèi)容。
【背景技術(shù)】
[0003] 正在研究、開發(fā)基于根據(jù)來自力傳感器的輸出值的順應(yīng)運(yùn)動(dòng)控制（力控制）的機(jī) 器人的控制方法。
[0004] 對(duì)此，已知基于來自力傳感器的輸出值來判定機(jī)器人是否與其它物體干擾（即， 接觸），并根據(jù)該判定結(jié)果分別使用專利文獻(xiàn)1所述的位置控制和力控制的機(jī)器人的控制 裝置、調(diào)整裝置（參照專利文獻(xiàn)1、2)。
[0005] 另外，已知基于接受的點(diǎn)動(dòng)操作等一邊使機(jī)器人把持的物體與其它物體接觸一邊 決定阻抗控制的控制變量的內(nèi)置智能控制器（BUILT-IN INTELLIGENCE CONTROLLER)(參照 專利文獻(xiàn)3)。該控制器根據(jù)基于點(diǎn)動(dòng)操作等的機(jī)器人的動(dòng)作來決定阻抗控制的控制變量， 所以能夠使用戶的示教作業(yè)簡(jiǎn)單化，并提高便利性。
[0006] 專利文獻(xiàn)1 :日本國特開2010 - 142909號(hào)公報(bào)
[0007] 專利文獻(xiàn)2 :日本國特開2011 - 88225號(hào)公報(bào)
[0008] 專利文獻(xiàn)3 :日本國特開2014 - 6566號(hào)公報(bào)
[0009] 然而，專利文獻(xiàn)1的控制裝置根據(jù)來自力傳感器的輸出值相對(duì)于規(guī)定值的大小來 切換位置控制和力控制，所以存在該切換所涉及的控制復(fù)雜化這一問題。另外，施加給機(jī)器 人的力的大小根據(jù)機(jī)器人把持的物體與其它物體的接觸狀態(tài)的變化而發(fā)生變化。然而，該 控制裝置無法根據(jù)機(jī)器人把持的物體與其它物體的接觸狀態(tài)的變化來使機(jī)器人20把持的 物體的剛性變化。據(jù)此，該控制裝置實(shí)施良好的組裝作業(yè)較困難。
[0010] 另外，專利文獻(xiàn)2的調(diào)整裝置存在需要判斷位置控制和力控制的切換的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 的學(xué)習(xí)，迫使用戶進(jìn)行繁瑣的示教作業(yè)這個(gè)問題。
[0011] 另外，專利文獻(xiàn)3的控制器無法在作業(yè)中根據(jù)來自力傳感器的輸出值使讓機(jī)器人 進(jìn)行作業(yè)前決定的控制變量變化，所以與專利文獻(xiàn)1的控制裝置同樣地，不能夠根據(jù)機(jī)器 人把持的物體與其它物體的相對(duì)位置以及姿勢(shì)的變化來使機(jī)器人20把持的物體的剛性變 化，實(shí)施良好的組裝作業(yè)較困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 因此，本發(fā)明是鑒于上述以往技術(shù)的問題而完成的，提供一種能夠進(jìn)行與物體間 的接觸狀態(tài)的變化對(duì)應(yīng)的順應(yīng)運(yùn)動(dòng)控制的機(jī)器人、機(jī)器人系統(tǒng)、控制裝置以及控制方法。
[0013] 本發(fā)明的一方式是一種機(jī)器人，該機(jī)器人包括臂；以及控制部，其使上述臂進(jìn)行動(dòng) 作，上述控制部根據(jù)與上述臂一起移動(dòng)的第1物體和第2物體之間的相對(duì)位置姿勢(shì)來變更 順應(yīng)運(yùn)動(dòng)控制的參數(shù)值。
[0014] 根據(jù)該構(gòu)成，機(jī)器人根據(jù)與臂一起移動(dòng)的第1物體和第2物體之間的相對(duì)位置姿 勢(shì)來變更順應(yīng)運(yùn)動(dòng)控制的參數(shù)值。由此，機(jī)器人能夠進(jìn)行與物體間的接觸狀態(tài)的變化對(duì)應(yīng) 的順應(yīng)運(yùn)動(dòng)控制。
[0015] 另外，本發(fā)明的其它方式可以使用如下的構(gòu)成：在機(jī)器人中，上述控制部根據(jù)基于 與上述第2物體之間的上述相對(duì)位置姿勢(shì)的上述第1物體的能夠移動(dòng)的范圍來變更上述參 數(shù)值。
[0016] 根據(jù)該構(gòu)成，機(jī)器人根據(jù)基于與第2物體之間的相對(duì)位置姿勢(shì)的第1物體的能夠 移動(dòng)的范圍來變更順應(yīng)運(yùn)動(dòng)控制的參數(shù)值。由此，即使在第1物體與第2物體不接觸的情 況下，機(jī)器人也能夠根據(jù)相對(duì)位置姿勢(shì)來變更順應(yīng)運(yùn)動(dòng)控制的參數(shù)值。
[0017] 另外，本發(fā)明的其它方式可以使用如下的構(gòu)成：在機(jī)器人中，上述控制部基于上述 能夠移動(dòng)的范圍，來計(jì)算與上述第1物體和上述第2物體之間的相對(duì)位置姿勢(shì)對(duì)應(yīng)的成為 上述第1物體的移動(dòng)難度或者移動(dòng)容易度的指標(biāo)的量，并基于計(jì)算出的成為上述指標(biāo)的量 來變更上述參數(shù)值。
[0018] 根據(jù)該構(gòu)成，機(jī)器人根據(jù)基于與第2物體之間的相對(duì)位置姿勢(shì)的第1物體的能夠 移動(dòng)的范圍，來計(jì)算與第1物體和第2物體的相對(duì)位置姿勢(shì)對(duì)應(yīng)的成為第1物體的移動(dòng)難 度或者移動(dòng)容易度的指標(biāo)的量，并基于計(jì)算出的成為指標(biāo)的量來變更順應(yīng)運(yùn)動(dòng)控制的參數(shù) 值。由此，機(jī)器人能夠調(diào)整為：在把持的物體難移動(dòng)的情況下，減小該物體的剛性，而在容易 移動(dòng)把持的物體的情況下，增大該物體的剛性。
[0019] 另外，本發(fā)明的其它方式可以使用如下的構(gòu)成：在機(jī)器人中，上述控制部變更上述 順應(yīng)運(yùn)動(dòng)控制中的阻抗控制的參數(shù)值。
[0020] 根據(jù)該構(gòu)成，機(jī)器人變更順應(yīng)運(yùn)動(dòng)控制中的阻抗控制的參數(shù)值。由此，機(jī)器人通過 根據(jù)第1物體與第2物體的相對(duì)位置姿勢(shì)來變更阻抗控制的參數(shù)值，從而能夠調(diào)整機(jī)器人 把持的物體的剛性。
[0021] 另外，本發(fā)明的其它方式是一種機(jī)器人系統(tǒng)，該機(jī)器人系統(tǒng)包括機(jī)器人，其具備 臂；以及控制裝置，其使上述臂進(jìn)行動(dòng)作，上述控制裝置根據(jù)與上述臂一起移動(dòng)的第1物體 和第2物體之間的相對(duì)位置姿勢(shì)來變更順應(yīng)運(yùn)動(dòng)控制的參數(shù)值。
[0022] 根據(jù)該構(gòu)成，機(jī)器人系統(tǒng)根據(jù)與機(jī)器人的臂一起移動(dòng)的第1物體和第2物體之間 的相對(duì)位置姿勢(shì)來變更順應(yīng)運(yùn)動(dòng)控制的參數(shù)值。由此，機(jī)器人系統(tǒng)能夠進(jìn)行與物體間的相 對(duì)位置以及姿勢(shì)對(duì)應(yīng)的順應(yīng)運(yùn)動(dòng)控制。
[0023] 另外，本發(fā)明的其它方式是一種控制裝置，該控制裝置根據(jù)與機(jī)器人的臂一起移 動(dòng)的第1物體和第2物體之間的相對(duì)位置姿勢(shì)來變更順應(yīng)運(yùn)動(dòng)控制的參數(shù)值。
[0024] 根據(jù)該構(gòu)成，控制裝置根據(jù)與機(jī)器人的臂一起移動(dòng)的第1物體和第2物體的相對(duì) 位置姿勢(shì)來變更順應(yīng)運(yùn)動(dòng)控制的參數(shù)值。由此，控制裝置能夠進(jìn)行與物體間的相對(duì)位置以 及姿勢(shì)對(duì)應(yīng)的順應(yīng)運(yùn)動(dòng)控制。
[0025] 另外，本發(fā)明的其它方式是一種控制方法，該控制方法根據(jù)與機(jī)器人的臂一起移 動(dòng)的第1物體和第2物體之間的相對(duì)位置姿勢(shì)來變更順應(yīng)運(yùn)動(dòng)控制的參數(shù)值。
[0026] 根據(jù)該構(gòu)成，控制方法根據(jù)與機(jī)器人的臂一起移動(dòng)的第1物體和第2物體之間的 相對(duì)位置姿勢(shì)來變更順應(yīng)運(yùn)動(dòng)控制的參數(shù)值。由此，控制方法能夠進(jìn)行與物體間的相對(duì)位 置以及姿勢(shì)對(duì)應(yīng)的順應(yīng)運(yùn)動(dòng)控制。
[0027] 根據(jù)以上，機(jī)器人、機(jī)器人系統(tǒng)、控制裝置以及控制方法根據(jù)與機(jī)器人的臂一起移 動(dòng)的第1物體和第2物體之間的相對(duì)位置姿勢(shì)來變更順應(yīng)運(yùn)動(dòng)控制的參數(shù)值。由此，機(jī)器 人、機(jī)器人系統(tǒng)、控制裝置以及控制方法能夠進(jìn)行與物體間的相對(duì)位置以及姿勢(shì)對(duì)應(yīng)的順 應(yīng)運(yùn)動(dòng)控制。
【附圖說明】
[0028] 圖1是表示第1實(shí)施方式所涉及的機(jī)器人系統(tǒng)1的一個(gè)例子的構(gòu)成圖。
[0029] 圖2是表示機(jī)器人20使操作對(duì)象N沿著包括組裝對(duì)象0的二維平面移動(dòng)而組裝 于組裝對(duì)象0的樣子的一個(gè)例子的圖。
[0030] 圖3是表示控制裝置30的硬件構(gòu)成的一個(gè)例子的圖。
[0031] 圖4是表示控制裝置30的功能構(gòu)成的一個(gè)例子的圖。
[0032] 圖5是表示控制裝置30計(jì)算操作對(duì)象N的可動(dòng)區(qū)域，并至進(jìn)行規(guī)定的作業(yè)為止的 處理的流程的一個(gè)例子的流程圖。
[0033] 圖6是表示圖5所示的步驟S100的可動(dòng)區(qū)域計(jì)算處理中的并進(jìn)可動(dòng)區(qū)域計(jì)算處 理的流程的一個(gè)例子的流程圖。
[0034] 圖7是表示圖5所示的步驟S100的可動(dòng)區(qū)域計(jì)算處理中的旋轉(zhuǎn)可動(dòng)區(qū)域計(jì)算處 理的流程的一個(gè)例子的流程圖。
[0035] 圖8是表示步驟S100中所選擇的坐標(biāo)表示的虛擬空間的點(diǎn)上所配置的操作對(duì)象 N的一個(gè)例子的圖。
[0036] 圖9是表示圖5所示的步驟S110的勢(shì)計(jì)算處理的流程的一個(gè)例子的流程圖。
[0037] 圖10A、圖10B是分別表示表現(xiàn)這樣計(jì)算出的并進(jìn)勢(shì)的一個(gè)例子的圖表以及表現(xiàn) 旋轉(zhuǎn)勢(shì)的一個(gè)例子的圖表的圖。
[0038] 圖11是表示由平滑化處理部39生成的平滑的旋轉(zhuǎn)勢(shì)的一個(gè)例子的圖表的圖。
[0039] 圖12是表示表現(xiàn)圖5所示的步驟S130的機(jī)器人控制處理的流程的一個(gè)例子的流 程圖。
[0040] 圖13是表示可動(dòng)區(qū)域計(jì)算部37a的并進(jìn)可動(dòng)區(qū)域計(jì)算處理的流程的一個(gè)例子的 流程圖。
[0041] 圖14是表示可動(dòng)區(qū)域計(jì)算部37a的旋轉(zhuǎn)可動(dòng)區(qū)域計(jì)算處理的流程的一個(gè)例子的 流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0042] 第1實(shí)施方式
[0043] 以下，參照附圖，對(duì)本發(fā)明的第1實(shí)施方式進(jìn)行說明。圖1是表示第1實(shí)施方式所 涉及的機(jī)器人系統(tǒng)1的一個(gè)例子的構(gòu)成圖。機(jī)器人系統(tǒng)1具備機(jī)器人20和控制裝置30。
[0044] 機(jī)器人系統(tǒng)1基于機(jī)器人20把持的物體與其它物體之間的相對(duì)位置以及姿勢(shì)一 邊使順應(yīng)運(yùn)動(dòng)控制的控制變量變化一邊使機(jī)器人20進(jìn)行作業(yè)。作為這種作業(yè)的一個(gè)例子， 機(jī)器人系統(tǒng)1使機(jī)器人20進(jìn)行將機(jī)器人20把持的物體組裝于其它物體的組裝作業(yè)。以 下，為了便于說明，將機(jī)器人20把持的物體稱為操作對(duì)象N，將其它物體稱為組裝對(duì)象0進(jìn) 行說明。此外，操作對(duì)象N是第1物體的一個(gè)例子，組裝對(duì)象0是第2物體的一個(gè)例子，操 作對(duì)象N與組裝對(duì)象0的相對(duì)位置以及姿勢(shì)是相對(duì)位置姿勢(shì)的一個(gè)例子。另外，控制變量 是參數(shù)值的一個(gè)例子。
[0045] 另外，上述的其它物體只要是代替組裝操作對(duì)象Ν的組裝對(duì)象0,而被設(shè)置為在使 操作對(duì)象Ν移動(dòng)時(shí)成為障礙的物體、某些夾具、壁面、作業(yè)臺(tái)等的位置以及姿勢(shì)相對(duì)于機(jī)器 人20的坐標(biāo)原點(diǎn)的位置以及姿勢(shì)沒有變化的物體就可以是任何的物體。此外，機(jī)器人20 的坐標(biāo)原點(diǎn)例如是機(jī)器人20的支承臺(tái)的重心的位置以及姿勢(shì)等，但也可以是機(jī)器人20的 其它部位的位置以及姿勢(shì)等。以下，將該組裝作業(yè)稱為規(guī)定作業(yè)，對(duì)機(jī)器人系統(tǒng)1使機(jī)器人 20執(zhí)行規(guī)定的作業(yè)的情況進(jìn)行說明。
[0046] 圖1中，組裝對(duì)象0被夾具F支承，但也可以是代替該構(gòu)成，而設(shè)置于桌子、某些底 座等的構(gòu)成。該情況下，假設(shè)組裝對(duì)象〇的位置以及姿勢(shì)被配置為相對(duì)于機(jī)器人20的坐標(biāo) 原點(diǎn)的位置以及姿勢(shì)沒有變化。另外，操作對(duì)象Ν可以代替被機(jī)器人20把持的物體，而是 機(jī)器人20的末端執(zhí)行器END的規(guī)定部位、機(jī)械手MNP的規(guī)定部位等。
[0047] 圖1中，虛線所示的物體VN表示組裝在組裝對(duì)象0上的狀態(tài)的操作對(duì)象N。在控 制機(jī)器人20以便將操作對(duì)象N組裝于組裝對(duì)象0時(shí)，機(jī)器人系統(tǒng)1如上所述通過順應(yīng)運(yùn)動(dòng) 控制來控制機(jī)器人20。另外，機(jī)器人系統(tǒng)1根據(jù)操作對(duì)象N與組裝對(duì)象0的相對(duì)位置以及 姿勢(shì)來使順應(yīng)運(yùn)動(dòng)控制中的控制變量變化。以下，作為順應(yīng)運(yùn)動(dòng)控制的一個(gè)例子，對(duì)機(jī)器人 系統(tǒng)1通過阻抗控制來控制機(jī)器人20的情況進(jìn)行說明。
[0048] 此處，操作對(duì)象N的位置以及姿勢(shì)例如通過操作對(duì)象N的重心的位置以及姿勢(shì)來 表示，但也可以取而代之，通過與操作對(duì)象N-起移動(dòng)的其它某些點(diǎn)的位置以及姿勢(shì)等來 表示。另外，組裝對(duì)象0的位置以及姿勢(shì)例如通過組裝對(duì)象0的重心的位置以及姿勢(shì)來表 示，但也可以取而代之，通過與組裝對(duì)象0-起固定的其它某些點(diǎn)的位置以及姿勢(shì)等來表 不。
[0049] 機(jī)器人20例如是具有具備能夠把持物體（在這一個(gè)例子中，為操作對(duì)象N)的爪 部的末端執(zhí)行器END、機(jī)械手MNP、力傳感器21、和未圖示的多個(gè)致動(dòng)器的單臂機(jī)器人。所謂 單臂機(jī)器人表示由末端執(zhí)行器END和機(jī)械手MNP (或者，僅機(jī)