本發(fā)明涉及對帶移動軸的機器人進行控制的機器人控制裝置。

背景技術：

在工業(yè)用機器人中，提出了對由其它地方的軸的動作所引起的機構部的變形、以及轉(zhuǎn)矩的發(fā)生進行補償?shù)目刂萍夹g。

日本特開2006-293624號公報公開了以下技術，在對相互干擾的多個軸進行控制的多軸控制裝置中，基于相對于其它軸的位置指令來推斷擾動轉(zhuǎn)矩，并對各關節(jié)軸的轉(zhuǎn)矩進行修正。

日本特開2009-082997號公報公開了一種機器人控制裝置，其將正交坐標系的各坐標軸上的機器人指尖部的移動速度與閾值進行比較，在至少一個坐標軸上的移動速度比閾值大的情況下，使機器人停止。

日本特開2002-307344號公報公開了一種機器人控制裝置，其將各關節(jié)部設置成彈簧進行模型化，從而考慮多關節(jié)機器人的機構部的撓曲來對機器人的指尖的位置姿勢進行修正。

對于帶移動軸的機器人，有時在將工具前端固定于空間上的某位置的狀態(tài)下，通過移動軸使機器人移動。圖5是從上方觀察通過移動軸110移動的機器人100的圖。參照圖5，相對于機器人100的底座通過移動軸110從由虛線表示的位置移動至由實線表示的位置，安裝于臂120的工具130的前端132的位置在移動前后沒有變化。

在執(zhí)行這樣的動作時，繞機器人100的J1軸(繞相對于移動軸的設置面垂直延伸的軸線進行旋轉(zhuǎn)的軸)產(chǎn)生干擾轉(zhuǎn)矩T(參照圖6)。在移動軸110的移動速度或加速度大的情況下，由于干擾轉(zhuǎn)矩T的影響，工具130的前端132的位置有時如圖6中由箭頭140所示地進行振動。在由卷邊輥等夾持著工件的狀態(tài)下，若作用點的位置振動，則存在使工件變形成意想之外的形狀的擔憂。

若將J1軸周邊的機構部使用高剛性材料形成，則能夠抑制由干擾轉(zhuǎn)矩所引起的工具前端的振動。另外，若將各關節(jié)設置成彈簧進行模型化，從而考慮關節(jié)的撓曲來對工具前端的位置進行修正，則能夠?qū)ぞ咔岸说恼駝舆M行補償。

技術實現(xiàn)要素：

然而，高剛性材料通常價格高，隨之而來的是成本增大。將關節(jié)設置成彈簧進行模型化的方法對于接近實際的機器人的機構部的舉動存在界限，不能達到足夠的精度。

因此，要求一種能夠抑制由移動軸的動作所引起的機器人的工具前端的振動的機器人控制裝置。

在優(yōu)選的實施方式中，提供一種機器人控制裝置，其對在臂前端具備工具的多關節(jié)機器人以及使上述多關節(jié)機器人往復移動的移動軸進行控制，上述機器人控制裝置具備：移動量計算部，每當上述移動軸根據(jù)指令動作時，上述移動量計算部分別計算出上述移動軸的移動量及工具前端的移動量；以及修正部，在上述移動軸的上述移動量比預定的第一閾值大、且上述工具前端的上述移動量比預定的第二閾值小時，上述修正部對上述指令值進行修正，以使針對上述移動軸的速度及加速度中的至少任一方的指令值變小。

在優(yōu)選的實施方式中，在上述移動軸的上述移動量比上述第一閾值大、且上述工具前端的上述移動量比上述第二閾值小時，上述修正部修正上述指令值，以隨著上述工具前端的上述移動量變小而上述指令值逐漸變小。

在優(yōu)選的實施方式中，上述修正部構成為，在上述移動軸的上述移動量比上述第一閾值大、且上述工具前端的上述移動量比第三閾值小時，上述修正部對上述指令值進行修正，以使上述指令值變小至預定的下限值，上述第三閾值比上述第二閾值小。

附圖說明

參照附圖所示的本發(fā)明的示例的實施方式的詳細說明，將更清楚本發(fā)明的上述的及其他的目的、特征以及優(yōu)點。

圖1是表示一個實施方式的機器人裝置的圖。

圖2是表示由機器人控制裝置執(zhí)行的指令值的修正處理的流程圖。

圖3是表示工具前端的移動量與指令速度的關系的圖。

圖4是表示工具前端的移動量與指令加速度的關系的圖。

圖5是表示帶移動軸的機器人的動作的示例的圖。

圖6是表示工具前端的振動的圖。

具體實施方式

以下，參照附圖對本發(fā)明的實施方式進行說明。為了幫助理解本發(fā)明，圖示的實施方式的結構要素的尺寸進行了適當改變。另外，對相同或?qū)慕Y構要素使用相同的參照符號。

圖1是表示一個實施方式的機器人裝置1的圖。機器人裝置1具備機器人2、使機器人2往復移動的移動軸4以及對機器人2及移動軸4進行控制的機器人控制裝置3。

機器人2是在臂23的前端的手腕24具備工具、例如卷邊輥25的六軸垂直多關節(jié)機器人。機器人2還具備載置于移動軸4上且本身為固定部的底座21以及繞在鉛錘方向上延伸的軸線29相對于底座21能夠旋轉(zhuǎn)的回旋主體22。下面，雖然對圖1示出的機器人2的示例進行說明，但是本領域技術人員應當清楚，在具有其他結構的工業(yè)用機器人中也能夠應用本發(fā)明。

機器人2的各關節(jié)軸由旋轉(zhuǎn)電機26(僅圖示若干個旋轉(zhuǎn)電機)驅(qū)動。旋轉(zhuǎn)電機26具備測量旋轉(zhuǎn)電機26的位置及速度等的編碼器27。

移動軸4由驅(qū)動器41驅(qū)動，并使機器人2在左右方向上移動。驅(qū)動器41由直線電機或旋轉(zhuǎn)電機構成。在將旋轉(zhuǎn)電機作為驅(qū)動器41使用的情況下，移動軸4具有將旋轉(zhuǎn)運動變換成直線運動的機構，例如，滾珠絲杠。移動軸4的驅(qū)動器41具備編碼器42，測量移動軸4的位置，進而測量機器人2的底座21的位置、速度等。

針對移動軸4的指令可以是機器人控制裝置3根據(jù)控制程序生成的指令，也可以是根據(jù)來自操作人員的輸入生成的人工輸入指令。

機器人控制裝置3是具有硬件結構的數(shù)字計算機，上述硬件結構包括CPU31、存儲器32以及接口33。CPU31、存儲器32以及接口33相互通過母線連接。

CPU31執(zhí)行控制程序、或者進行執(zhí)行機器人控制裝置3的其它各種功能所需要的運算。

存儲器32由ROM、RAM、非易失性存儲器等構成。ROM中存儲有進行機器人控制裝置3的整體控制的系統(tǒng)程序。RAM中臨時存儲CPU31的運算結果以及編碼器27、42的檢測值等。非易失性存儲器中存儲控制機器人2及移動軸4的控制程序、及參數(shù)等的設定值。

接口33與外部裝置、例如，顯示器、鍵盤、操作演示板等連接，用于在這些之間收發(fā)信號及數(shù)據(jù)。

機器人控制裝置3基于控制程序及來自編碼器27、42的反饋信號對機器人2及移動軸4施加指令，控制機器人2及移動軸4的動作。

在機器人裝置1中，如參照圖5及圖6在上面所述，有時因為在將工具前端28的位置固定在三維空間中的狀態(tài)下使移動軸4動作時所產(chǎn)生的干擾轉(zhuǎn)矩，在工具前端28產(chǎn)生振動。

根據(jù)本實施方式，為了修正針對移動軸4的指令值并抑制工具前端28的振動，機器人控制裝置3具備移動量計算部34、判斷部35以及修正部36。

每當移動軸4根據(jù)指令動作時，移動量計算部34分別計算出移動軸4的移動量及工具前端28的移動量。移動軸4的移動量基于針對移動軸4的指令進行計算。工具前端28的移動量基于針對驅(qū)動各關節(jié)的旋轉(zhuǎn)電機26的指令、機器人2固有的機構參數(shù)以及移動軸4的移動量進行計算。應當指出，工具前端28的移動量不是相對于機器人2的底座21固定的機器人坐標系，而是世界坐標系中的移動量。

判斷部35判斷移動軸4的移動量是否比預定的第一閾值大，并且判斷工具前端28的移動量是否比預定的第二閾值小。判斷部35的判斷結果輸入修正部36。

修正部36在視為工具前端28的位置不變而移動軸4動作的情況下，修正指令值，以使針對移動軸4的速度或加速度的指令值或這兩者的指令值變小。

接下來，參照圖2，對由本實施方式的機器人控制裝置3執(zhí)行的處理進行說明。每次執(zhí)行對移動軸4的指令時，都執(zhí)行后面敘述的步驟S01～S05的處理。例如，在移動軸4從第一位置向右方向移動到第二位置，之后從第二位置向左方向移動到第三位置的情況下，在移動軸4從第一位置移動到第二位置時，執(zhí)行上述處理。然后，在移動軸4從第二位置移動到第三位置時，再次執(zhí)行上述處理。

在步驟S01中，移動量計算部34計算出與輸出的指令對應的移動軸4的移動量。在步驟S02中，在移動軸4僅移動在步驟S01計算出的移動量的期間，移動量計算部34計算出三維空間中的工具前端28的移動量。

在步驟S03中，判斷部35判斷移動軸4的移動量是否比第一閾值大。第一閾值以能夠判斷移動軸4是否已移動了的方式適當?shù)剡M行設定。例如，第一閾值通常設定為接近于零的值。

或者，第一閾值也可以根據(jù)視為工具前端28的振動足夠小的移動軸4的移動量來設定。例如，在移動軸4的移動量足夠小且在移動速度變大前移動軸4停止的情況下，也可以不考慮工具前端28的振動。從而，步驟S03的判斷有時即使在移動軸4的移動量不是零的情況下，也是否定。

在步驟S03的判斷結果為肯定的情況下，進入步驟S04。在步驟S04中，判斷部35判斷工具前端28的移動量是否比第二閾值小。第二閾值以能夠判斷工具前端28的位置在移動軸4的移動前后是否發(fā)生了變化的方式適當進行設定。在對工具前端28的移動量在世界坐標系中計算出的情況下，第二閾值通常設定為接近于零的值。

在步驟S04的判斷結果為肯定的情況下，進入步驟S05。在步驟S05中，修正部36降低針對移動軸4的指令值。修正的指令值可以是速度指令值，或者也可以是加速度指令，或者也可以是這兩者。

在步驟S03的判斷結果為否定的情況，或者在步驟S04的判斷結果為否定的情況下，視為無需修正針對移動軸4的指令值，結束處理。該情況下，移動軸4根據(jù)原本輸出的指令值進行動作。典型地，將與最高速度及最高加速度對應的指令值分別施加至移動軸4。

下面，參照圖3及圖4，對指令值的修正處理的示例進行說明。圖3是表示工具前端28的移動量與對移動軸4的指令速度之間的關系。如圖所示，在工具前端28的移動量為第二閾值Th2以上的情況下，將與最大速度對應的速度指令v2施加至移動軸4。在工具前端28的移動量比小于第二閾值Th2的第三閾值Th3小的情況下，將與最小速度對應的速度指令v1施加至移動軸4。

在工具前端28的移動量處于第二閾值Th2與第三閾值Th3之間的范圍內(nèi)的情況下，隨著工具前端28的移動量變小，對移動軸4施加逐漸變小的速度指令。

圖4是表示工具前端28的移動量與對移動軸4的指令加速度之前的關系。如圖所示，在工具前端28的移動量為第二閾值Th2以上的情況下，將與最大加速度對應的加速度指令a2施加至移動軸4。在工具前端28的移動量比小于第二閾值Th2的第三閾值Th3小的情況下，將與最小加速度對應的加速度指令a1施加至移動軸4。

在工具前端28的移動量處于第二閾值Th2與第三閾值Th3之間的范圍內(nèi)的情況下，隨著工具前端28的移動量變小，對移動軸4施加逐漸變小的加速度指令。

根據(jù)本實施方式的機器人控制裝置3，在將工具前端28的位置固定的狀態(tài)下使移動軸4動作時，修正指令值以限制移動軸4的速度或加速度或者這兩者。從而，能夠抑制由移動軸4的動作所引起的工具前端的振動，能夠提高機器人2的定位精度。另外，在為了使用卷邊輥25加工工件而使用機器人2的情況下，能夠防止由于工具前端28的振動的原因而工件變形成意想之外的形狀。

由于能夠一邊執(zhí)行使用工具的作業(yè)一邊通過移動軸4改變機器人2的底座21的位置，因此能夠使機器人裝置1順利地過度到接下來的工序，能夠縮短周期。

在工具前端28移動的情況下，不執(zhí)行修正部36進行的修正處理、且移動軸4能夠以最大速度移動機器人2。從而能夠一邊維持使用了工具的作業(yè)的可靠性，一邊抑制周期增大至所需以上。

由于無需對機器人2的機構部使用高價的高剛性材料，因此能夠低價提供機器人裝置1。

以上雖然對本發(fā)明的各種實施方式進行了說明，但是本領域技術人員將認識到，通過其它實施方式也能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明的作用效果。特別地，在不脫離本發(fā)明的范圍的前提下，能夠刪除或置換上述的實施方式的構成要素，或者進一步添加公知的方案。另外，本領域技術人員自然清楚，通過將本說明書中明示或暗示地公開的多個實施方式的特征進行任意組合，也能夠?qū)嵤┍景l(fā)明。

根據(jù)本發(fā)明的機器人控制裝置，在將工具前端的位置固定的狀態(tài)下使移動軸移動時修正指令，以使移動軸的速度或加速度變小。從而能夠抑制由移動軸的動作所引起的工具前端的振動。