CN114800437A - Direct teaching device and direct teaching method - Google Patents
Direct teaching device and direct teaching method Download PDFInfo
- Publication number
- CN114800437A CN114800437A CN202210025748.1A CN202210025748A CN114800437A CN 114800437 A CN114800437 A CN 114800437A CN 202210025748 A CN202210025748 A CN 202210025748A CN 114800437 A CN114800437 A CN 114800437A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- unit
- calculation unit
- robot arm
- control
- constraint
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J9/00—Programme-controlled manipulators
- B25J9/0081—Programme-controlled manipulators with leader teach-in means
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J9/00—Programme-controlled manipulators
- B25J9/16—Programme controls
- B25J9/1679—Programme controls characterised by the tasks executed
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Robotics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Numerical Control (AREA)
- Manipulator (AREA)
Abstract
本发明机器人的直接示教装置及直接示教方法做到能兼顾机械臂的示教精度与操作感。本发明的直接示教装置具备:从动控制运算部(103),其算出从动控制指令值;约束控制运算部(108),其算出约束控制指令值;约束控制调整部(107),其能连续地或者以至少三阶段以上的方式阶段性地调整约束控制运算部(108)所算出的机械臂(2)的运动的速度;合成部(109),其将从动控制运算部(103)给出的算出结果与约束控制运算部(108)给出的算出结果加以合成;以及驱动控制部(110),其根据合成部(109)给出的合成结果来驱动机械臂(2)。
The direct teaching device and the direct teaching method of the robot of the present invention can achieve both the teaching precision and the operation feeling of the mechanical arm. The direct teaching device of the present invention includes: a slave control calculation unit (103) for calculating a slave control command value; a constraint control calculation unit (108) for calculating a constraint control command value; and a constraint control adjustment unit (107) for The speed of the motion of the manipulator (2) calculated by the constraint control calculation unit (108) can be adjusted continuously or in stages in at least three stages or more; a synthesis unit (109), which slave control calculation unit (103) ) and the calculation result given by the constraint control arithmetic part (108) are combined; and a drive control part (110), which drives the robot arm (2) according to the combined result given by the combining part (109).
Description
技术领域technical field
本发明涉及一种进行机器人的直接示教的直接示教装置及直接示教方法。The present invention relates to a direct teaching device and a direct teaching method for performing direct teaching of a robot.
背景技术Background technique
在工业用机器人中,为了让机器人进行作业,要事先实施称为示教(Teaching)的作业。作为进行该机器人的示教的方法之一,有称为直接示教(Direct Teaching)的方法。In an industrial robot, in order for the robot to perform an operation, an operation called teaching is performed in advance. As one of the methods of teaching the robot, there is a method called direct teaching.
例如专利文献1揭示了一种使用力传感器或转矩传感器的机器人的直接示教装置。该直接示教装置的特征在于,可以切换带约束的直接示教与无约束的直接示教。For example,
带约束的直接示教的目的在于提高示教精度。一般的直接示教装置能对机器人直观地进行操作及示教,另一方面,机器人的位置姿态会因外力而简单地改变,所以难以提高示教精度。相对于此,在带约束的直接示教中,以成为指尖朝向铅垂朝下的姿态的方式加以约束来进行操作及示教,或者以指尖位于某一平面或曲面上的方式加以约束,或者以指尖位于某一轴上的方式加以约束,只能在规定的制约的范围内对机器人进行操作及示教。由此,能以姿态准确地成为铅垂朝下的方式、能以位置准确地处于规定平面、曲面或轴上的方式进行示教,从而解决了难以提高示教精度这一问题。The purpose of direct teaching with constraints is to improve the teaching accuracy. A general direct teaching device can intuitively operate and teach the robot. On the other hand, the position and posture of the robot are easily changed by external force, so it is difficult to improve the teaching accuracy. On the other hand, in direct teaching with constraints, operations and teaching are constrained so that the fingertips face vertically downward, or the fingertips are constrained to lie on a certain plane or curved surface. , or constrained by the fingertip on a certain axis, the robot can only be operated and taught within the scope of the specified constraints. Thereby, teaching can be performed so that the posture is accurately vertically downward, and the position can be accurately positioned on a predetermined plane, curved surface, or axis, and the problem that it is difficult to improve the teaching accuracy can be solved.
另一方面,并非始终需要带约束的直接示教。因此,较理想为在不需要的情况下能转为无约束的直接示教而摆脱约束来自由地进行操作及示教。因此,在专利文献1的直接示教装置中,以如下方式自动进行切换:当接近欲作约束的姿态或位置时转为带约束的直接示教,否则转为无约束的直接示教。On the other hand, direct teaching with constraints is not always required. Therefore, it is desirable to be able to switch to unconstrained direct teaching when not required, and to be free to operate and teach without constraints. Therefore, in the direct teaching device of
图13展示专利文献1的直接示教装置1b的概略构成图。FIG. 13 shows a schematic configuration diagram of the direct teaching device 1b of
在该直接示教装置1b中,首先,位置姿态测量部101b测量机器人所具有的机械臂2的位置姿态相关的参数。再者,作为机械臂2的位置姿态相关的参数,可列举机械臂2的位置、机械臂2的姿态或者机械臂2的关节角等。In this direct teaching device 1b, first, the position and
此外,外力检测部102b检测操作者对机械臂2施加的外力。In addition, the external
接着,从动控制运算部103b根据位置姿态测量部101b给出的测量结果来算出遵从外力检测部102b所检测到的外力的机械臂2的运动(从动控制指令值)。Next, the slave
接着,位置姿态运算部104b根据从动控制运算部103b给出的算出结果来算出机械臂2的位置姿态。所谓机械臂2的位置姿态,意指机械臂2的位置或姿态中的至少一方。Next, the position and
接着,接近判定部105b根据位置姿态运算部104b给出的算出结果来判定机械臂2的位置姿态是否已接近约束目标。Next, the
接着,切换部106b按照接近判定部105b给出的判定结果来切换约束控制运算部108b的动作。即,在接近判定部105b判定机械臂2的位置姿态已接近约束目标的情况下,切换部106b将约束控制运算部108b的处理设为有效。另一方面,在接近判定部105b判定机械臂2的位置姿态尚未接近约束目标的情况下,切换部106b将约束控制运算部108b的处理设为无效。Next, the
接着,目标值算出部107b根据约束目标以及位置姿态运算部104b给出的算出结果来算出约束控制的目标值。例如,目标值算出部107b算出遵从规定的姿态(约束姿态)、规定的曲面或平面(约束面)、或者规定的轴或曲线(约束轴)的机械臂2的位置姿态作为目标值。Next, the target
接着,约束控制运算部108b根据位置姿态运算部104b给出的算出结果来算出朝目标值算出部107b所算出的目标值移动的机械臂2的运动(约束控制指令值)。Next, the restraint
接着,约束控制限制部109b对约束控制运算部108b给出的算出结果进行限制。即,约束控制限制部109b以从动控制运算部103b给出的算出结果优先于约束控制运算部108b给出的算出结果的方式对约束控制运算部108b给出的算出结果施加限制。Next, the constraint
接着,合成部110b将从动控制运算部103b给出的算出结果(从动控制指令值)与约束控制限制部109b给出的限制结果(约束控制指令值)合成为一个指令值。Next, the combining
接着,驱动控制部111b根据合成部110b给出的合成结果来驱动机械臂2。Next, the
在图13所示的直接示教装置1b中,通过上述那样的一系列动作来进行机械臂2按照人借助力量给出的指示进行运动这样的控制。其后,当机械臂2的位置及姿态变为操作者想要的状态时,直接示教装置1b将此时的关节角或位置及姿态作为示教点加以记录。记录下来的示教点在机器人进行作业时加以使用。此外,在直接示教装置1b中,通过由切换部106b切换约束控制运算部108b的动作,能在切换带约束的直接示教与无约束的直接示教的情况下进行直接示教。In the direct teaching apparatus 1b shown in FIG. 13, the control that the
【现有技术文献】【Existing technical documents】
【专利文献】【Patent Literature】
【专利文献1】日本专利特开2019-202383号公报[Patent Document 1] Japanese Patent Laid-Open No. 2019-202383
发明内容SUMMARY OF THE INVENTION
【发明要解决的问题】【Problems to be Solved by Invention】
然而,专利文献1的直接示教装置为是否进行约束控制运算的二选一,所以在切换约束控制运算的开闭时存在机械臂骤然运动或者产生振动的情况。因此存在损害操作者的操作感这一情况。However, since the direct teaching device of
若减弱使机械臂跟随约束姿态、约束面或者约束轴的力,则能减轻该问题,但如此一来,通过跟随约束姿态、约束面或者约束轴来提高示教精度的性能就会变差。因此,示教精度与操作感的兼顾是比较困难的。This problem can be alleviated by reducing the force that causes the robot to follow the constraint pose, constraint surface, or constraint axis, but then the performance of improving the teaching accuracy by following the constraint pose, constraint surface, or constraint axis will be degraded. Therefore, it is difficult to balance the teaching accuracy and the operability.
本发明是为了解决上述那样的问题而成,其目的在于提供一种能够兼顾机械臂的示教精度与操作感的直接示教装置。The present invention is made in order to solve the above-mentioned problems, and an object thereof is to provide a direct teaching device which can achieve both the teaching accuracy and the operational feeling of the robot arm.
【解决问题的技术手段】【Technical means to solve the problem】
本发明的直接示教装置的特征在于,具备:外力检测部,其检测施加到机器人所具有的机械臂的外力;从动控制运算部,其算出遵从外力检测部所检测到的外力的机械臂的运动;位置姿态运算部,其算出作为机械臂的位置或姿态中的至少一方的位置姿态的当前值或预测值;目标值算出部,其根据约束目标以及位置姿态运算部给出的算出结果来算出约束控制的目标值;约束控制运算部,其根据位置姿态运算部给出的算出结果来算出朝目标值算出部所算出的目标值移动的机械臂的运动;约束控制调整部,其能够连续地或者以至少三阶段以上的方式阶段性地调整约束控制运算部所算出的机械臂的运动的速度;合成部,其将从动控制运算部给出的算出结果与约束控制运算部给出的算出结果加以合成;以及驱动控制部,其根据合成部给出的合成结果来驱动机械臂。The direct teaching device of the present invention is characterized by comprising: an external force detection unit that detects an external force applied to a robot arm included in the robot; and a slave control calculation unit that calculates a robot arm that conforms to the external force detected by the external force detection unit The movement of the robot arm; the position and attitude calculation part, which calculates the current value or the predicted value of the position and attitude as at least one of the position and the attitude of the robot arm; the target value calculation part, which is based on the constraint target and the calculation result given by the position and attitude calculation part to calculate the target value of the restraint control; the restraint control calculation unit, which calculates the motion of the robot arm moving toward the target value calculated by the target value calculation unit according to the calculation result given by the position and attitude calculation unit; the restraint control adjustment unit, which can The speed of the motion of the manipulator calculated by the constraint control calculation part is adjusted continuously or in stages in at least three stages or more; the synthesis part, the calculation result given by the active control calculation part and the constraint control calculation part are given. and a driving control unit, which drives the manipulator according to the combined result given by the combining unit.
【发明的效果】【Effect of invention】
根据本发明,由于以上述方式构成,所以能兼顾机械臂的示教精度与操作感。According to the present invention, since it is configured as described above, it is possible to achieve both the teaching accuracy and the operational feeling of the robot arm.
附图说明Description of drawings
图1为表示实施方式1的直接示教装置的构成例的图。FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of the direct teaching device according to the first embodiment.
图2为表示实施方式1中的从动控制运算部的构成例的图。FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of a slave control calculation unit in
图3为表示实施方式1中的约束控制运算部的构成例的图。FIG. 3 is a diagram showing a configuration example of a constraint control calculation unit in
图4为表示实施方式1的直接示教装置的动作例的流程图。4 is a flowchart showing an example of the operation of the direct teaching device according to the first embodiment.
图5为表示实施方式1中的目标值算出部的动作例的图(姿态约束的情况)。5 is a diagram showing an example of the operation of the target value calculation unit in Embodiment 1 (in the case of posture constraints).
图6为表示实施方式1中的目标值算出部的动作例的图(姿态约束的情况)。6 is a diagram showing an example of the operation of the target value calculation unit in Embodiment 1 (in the case of posture constraints).
图7为表示实施方式1的直接示教装置中使用的约束控制区域的一例的图。FIG. 7 is a diagram showing an example of a constraint control area used in the direct teaching device according to
图8为表示实施方式1中的约束控制调整部的动作例的图。FIG. 8 is a diagram showing an example of the operation of the restraint control adjustment unit in
图9为表示实施方式2中的约束控制运算部的构成例的图。FIG. 9 is a diagram showing a configuration example of a constraint control calculation unit in
图10为表示实施方式2中的约束控制调整部的动作例的图。FIG. 10 is a diagram showing an example of the operation of the restraint control adjustment unit in
图11为表示实施方式3的直接示教装置的构成例的图。FIG. 11 is a diagram showing a configuration example of a direct teaching device according to Embodiment 3. FIG.
图12为表示实施方式4的直接示教装置的构成例的图。FIG. 12 is a diagram showing a configuration example of a direct teaching device according to Embodiment 4. FIG.
图13为表示以往的直接示教装置的构成例的图。FIG. 13 is a diagram showing a configuration example of a conventional direct teaching device.
具体实施方式Detailed ways
下面,一边参考附图,一边对本发明的实施方式进行详细说明。Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
实施方式1.
图1为表示实施方式1的直接示教装置1的构成例的图。FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of the
直接示教装置1进行机器人的直接示教。如图1所示,直接示教装置1具备位置姿态测量部101、外力检测部102、从动控制运算部103、位置姿态运算部104、目标值算出部105、距离运算部106、约束控制调整部107、约束控制运算部108、合成部109以及驱动控制部110。再者,直接示教装置1是通过系统LSI(Large-Scale Integration)等处理电路或者执行存储器等当中存储的程序的CPU(Central Processing Unit)等来实现。The
位置姿态测量部101测量机器人所具有的机械臂2的位置姿态相关的参数。再者,所谓机械臂2的位置姿态,意指机械臂2的位置以及机械臂2的姿态中的至少一方。此外,所谓机械臂2的位置,意指设置在机械臂2顶端的末端执行器3(参考图5等)的位置,所谓机械臂2的姿态,意指末端执行器3的朝向。此外,作为机械臂2的位置姿态相关的参数,可列举机械臂2的关节角(各关节的角度)。使用安装在马达的转轴上的编码器等来测量该关节角。此外,位置姿态测量部101也可测量机械臂2的位置或者机械臂2的姿态作为机械臂2的位置姿态相关的参数。The position and posture measuring
外力检测部102检测操作者对机械臂2施加的外力。作为外力检测部102所检测的外力,可列举力的大小及朝向、或者转矩的大小等。The external
例如,外力检测部102可使用安装在机械臂2顶端的力传感器而将该力传感器所测量出的力的大小及朝向检测为外力。此外,例如外力检测部102也可使用机械臂2的每一关节的马达驱动轴上安装的转矩传感器而将该转矩传感器所测量出的转矩的大小检测为外力。此外,外力检测部102也可使用根据机械臂2所具有的马达的电流或者机械臂2的关节角的测量值等而间接地检测外力的外力观测器来检测上述外力,而不是像上述那样使用传感器来直接测定外力。For example, the external
再者,外力检测部102在外力的检测中使用传感器时,根据传感器的结构等的不同,存在以不仅是人所施加的外力还重叠有重力所引起的力或转矩的状态进行检测的情况。因此,在这样的情况下,外力检测部102宜推断并扣除重力所引起的分量、由此来仅获得外力分量。这是称为重力补偿的公知技术,在专利文献2等多个文献中有揭示。In addition, when the external
【专利文献2】日本专利特开平01-066715号公报[Patent Document 2] Japanese Patent Laid-Open No. 01-066715
从动控制运算部103算出遵从外力检测部102所检测到的外力的机械臂2的运动(从动控制指令值)。此时,首先,从动控制运算部103根据外力检测部102所检测到的外力来判定操作者欲如何移动机械臂2。继而,从动控制运算部103根据上述判定结果来算出用于驱动机械臂2的指令值(从动控制指令值)。作为从动控制指令值,例如可列举机械臂2的每一关节的角速度或移动量(每一关节的角度的差分)。The slave
位置姿态运算部104根据位置姿态测量部101给出的测量结果来算出机械臂2的位置姿态的当前值或预测值。The position and
再者,图1中,位置姿态运算部104使用位置姿态测量部101给出的测量结果而不使用从动控制运算部103给出的算出结果。但并不限于此,位置姿态运算部104也可使用从动控制运算部103给出的算出结果,由此算出反映了遵从外力检测部102所检测到的外力的机械臂2的运动的位置姿态。In addition, in FIG. 1 , the position and
目标值算出部105根据约束目标以及位置姿态运算部104给出的算出结果来算出约束控制的目标值。再者,所谓约束目标,是机械臂2的位置姿态的约束目的地。The target
作为针对机械臂2的位置的约束目标,有约束点、约束轴以及约束面。约束点是将机械臂2的顶端或者以该顶端为基准而决定的位置约束到某一特定点的情况下的位置。作为约束轴的类别,有直线及曲线。作为约束面的类别,有平面及曲面。As a constraint target for the position of the
作为针对机械臂2的姿态的约束目标即约束姿态,有约束方向及约束转轴。约束方向是将机械臂2的姿态完全地约束到某一方向的情况下的姿态。约束转轴是进行容许沿所指定的1个或2个转轴使姿态旋转这一动作的约束的情况下的转轴。在该情况下,机械臂2的姿态能沿所指定的转轴进行变更,但无法取所有姿态,成为受到限制的状态,所以这也是姿态约束的一种。As a constraint target for the posture of the
此外,直接示教装置1中使用的约束目标不限于1个,也可为多个。此外,所谓约束控制的目标值,意指机械臂2的目标位置以及机械臂2的目标姿态中的至少一方。In addition, the constraint target used in the
距离运算部106根据位置姿态运算部104给出的算出结果来算出到约束控制区域的距离。所谓约束控制区域,是进行约束控制的区域。The
约束控制调整部107根据距离运算部106给出的算出结果来连续地或者阶段性地调整约束控制运算部108所算出的机械臂2的运动的速度(强度)。再者,约束控制调整部107在阶段性地调整机械臂2的运动的速度的情况下,以至少三阶段以上进行调整。The restraint
约束控制运算部108根据位置姿态运算部104给出的算出结果来算出朝目标值算出部105所算出的目标值移动的机械臂2的运动(约束控制指令值)。The restraint
合成部109将从动控制运算部103给出的算出结果(从动控制指令值)与约束控制运算部108给出的算出结果(约束控制指令值)合成为一个指令值。The combining
驱动控制部110根据合成部109给出的合成结果来驱动机械臂2。The
接着,一边参考图2,一边对从动控制运算部103的构成例进行说明。Next, a configuration example of the slave
从动控制运算部103例如像图2所示那样具有乘法部1031。The slave control
乘法部1031对外力检测部102所检测到的外力(每一关节的转矩的大小)乘以增益,由此获得每一关节的角速度的指令值(从动控制指令值)。再者,外力是通过外力检测部102将重力分量等外部干扰去掉后得到的。此外,增益通常为对角矩阵。此外,增益也可按每一关节而不同。The
再者,图2中,表示外力检测部102所检测到的转矩的大小,KT表示增益,表示从动控制运算部103所算出的角速度的指令值(从动控制指令值)。Furthermore, in Figure 2, represents the magnitude of the torque detected by the external
再者,从动控制运算部103也可以对得到的每一关节的角速度的指令值运用限幅器来限制从动控制的速度。Furthermore, the slave
此外,上文中展示的是由外力检测部102检测转矩的大小作为外力、由从动控制运算部103算出每一关节的角速度的指令值作为从动控制指令值的情况,但并不限于此。In addition, the case where the magnitude of the torque is detected by the external
例如,在由外力检测部102检测施加至机械臂2指尖的力(或者施加至末端执行器3顶端的力)的大小及朝向作为外力的情况下,也能实现类似的控制运算(例如参考专利文献1)。此外,从动控制运算部103也可算出机械臂2指尖的移动量或者每一关节的驱动转矩等作为从动控制指令值。该控制运算在多个文献中有公开,是公知的,开发有各种方式,所以省略更多的详情。For example, when the magnitude and direction of the force applied to the fingertip of the robot arm 2 (or the force applied to the tip of the end effector 3 ) are detected by the external
接着,一边参考图3,一边对约束控制运算部108的构成例进行说明。Next, a configuration example of the constraint
约束控制运算部108例如像图3所示那样具有偏差运算部1081、指令值运算部1082、变量变换部1083以及限制部1084。在该情况下,约束控制调整部107对限制部1084的行为进行调整。The constraint
偏差运算部1081算出目标值算出部105所算出的目标值与位置姿态运算部104所算出的位置姿态的当前值或预测值的偏差。The
指令值运算部1082根据偏差运算部1081给出的算出结果来算出限制前的约束控制指令值。即,指令值运算部1082根据偏差运算部1081所算出的偏差来算出机械臂2的位置姿态朝目标值算出部105所算出的目标值渐进这样的指令值。将该指令值运算部1082所算出的指令值称为限制前的约束控制指令值。再者,指令值运算部1082所算出的指令值在限制部1084中加以限制后的值成为通过约束控制运算部108获得的约束控制指令值。The command
变量变换部1083将指令值运算部1082所算出的指令值变换为适于合成部109中的合成的变量。The
再者,图3中展示的是变量变换部1083设置在约束控制运算部108中的情况。然而,变量变换部1083并非约束控制运算部108必需的构成,约束控制运算部108中也可不设置变量变换部1083。Furthermore, FIG. 3 shows a case where the
限制部1084对指令值运算部1082所算出的限制前的约束控制指令值以成为规定范围内的方式进行限制。再者,在通过变量变换部1083进行了变量的变换的情况下,限制部1084对该变换后的限制前的约束控制指令值以成为规定范围内的方式进行限制。The
并且,在实施方式1中,约束控制调整部107对限制部1084的限制范围进行调整,由此来调整机械臂2的运动的速度。Furthermore, in
接着,一边参考图4,一边对图1所示的实施方式1的直接示教装置1的动作例进行说明。此外,下文中,约束控制运算部108具有图3所示的构成。Next, an operation example of the
在图1所示的实施方式1的直接示教装置1的动作例中,如图4所示,首先,位置姿态测量部101测量机器人所具有的机械臂2的位置姿态相关的参数(步骤ST401)。In the operation example of the
然后,外力检测部102检测操作者对机械臂2施加的外力(步骤ST402)。Then, the external
然后,从动控制运算部103算出遵从外力检测部102所检测到的外力的机械臂2的运动(从动控制指令值)(步骤ST403)。Then, the slave
然后,位置姿态运算部104根据位置姿态测量部101给出的测量结果来算出机械臂2的位置姿态的当前值或预测值(步骤ST404)。Then, the position and
此处,在直接示教装置1进行位置约束的情况,即直接示教装置1将机械臂2的位置约束到规定的约束点、约束轴或约束面的情况下,位置姿态运算部104至少须算出机械臂2的位置。Here, when the
此外,在直接示教装置1进行姿态约束的情况,即直接示教装置1将机械臂2的姿态约束到规定的约束方向的情况或者进行仅容许沿着规定的约束转轴的姿态的旋转的约束的情况下,位置姿态运算部104至少须算出机械臂2的姿态。In addition, when the
此外,在直接示教装置1进行位置约束及姿态约束的情况下,位置姿态运算部104须算出机械臂2的位置及姿态两方。In addition, when the
位置姿态运算部104所求的可为仅基于测量值的当前值,也可为还导入了从动控制运算部103给出的算出结果的将来的预测值。What the position and
此处,位置姿态运算部104可以根据位置姿态测量部101所测量出的每一关节的角度而通过使用正向运动学运算来算出位置姿态的当前值。此外,位置姿态运算部104除了上述内容以外还使用从动控制运算部103所得到的从动控制指令值,由此,可以算出假定没有约束控制的情况下的位置姿态的将来的预测值。Here, the position and
然后,目标值算出部105根据约束目标以及位置姿态运算部104给出的算出结果来算出约束控制的目标值(步骤ST405)。Then, the target
例如,约束控制的目的是将末端执行器3的顶端的Z轴坐标固定在0.1[m]的位置,位置姿态运算部104所算出的末端执行器3的顶端的当前值为[Xp,Yp,Zp]。在该情况下,目标值算出部105将约束控制的目标值设为[Xp,Yp,0.1](再者,在该情况下,姿态不作变更,所以省略记述)。For example, the purpose of the constraint control is to fix the Z-axis coordinate of the tip of the end effector 3 at a position of 0.1 [m], and the current value of the tip of the end effector 3 calculated by the position and
此外,如图5所示,例如约束控制的目的是将末端执行器3的朝向中的Z轴设为正下方向(符号502所示的方向)、之后使X轴与机器人坐标系的X轴一致。再者,图5中,符号501表示正上方向(基准方向)。在该情况下,约束控制的目标值即目标姿态以旋转矩阵表达来表示即为下式(1)(再者,在该情况下,位置不作变更,所以省略记述)。In addition, as shown in FIG. 5 , for example, the purpose of the constraint control is to set the Z-axis in the orientation of the end effector 3 to the directly downward direction (the direction indicated by reference numeral 502 ), and then set the X-axis to the X-axis of the robot coordinate system. Consistent. In addition, in FIG. 5, the code|
再者,旋转矩阵下的姿态的表达例如在非专利文献1等当中有揭示,其详情从略。It should be noted that the expression of the posture under the rotation matrix is disclosed in, for example,
【非专利文献1】John J.Craig(三浦下山译):机器人学(Robotics),共立出版(1991)[Non-Patent Document 1] John J.Craig (translated by Miura Shimoyama): Robotics, Kyoritsu Publishing (1991)
再者,作为约束控制的目标值,目标值算出部105可仅算出1个目标值,也可算出多个目标值而从中选择1个目标值。In addition, as the target value of the constraint control, the target
例如,在约束控制的目的是将末端执行器3的顶端的Z轴坐标以0.1[m]单位固定在最近的位置的情况下,目标值算出部105选择[Xp,Yp,0.1n](n为整数)中最接近当前位置的值作为约束控制的目标值。For example, when the purpose of the restraint control is to fix the Z-axis coordinate of the tip of the end effector 3 at the nearest position in units of 0.1 [m], the target
此外,在约束控制的目的是像图6所示那样将末端执行器3的朝向中的Z轴设为正下方向而且以该Z轴为转轴来作π/2单位(90度单位)的旋转并在所得姿态下固定的情况下,目标值算出部105选择最接近当前姿态的值作为约束控制的目标值。在该情况下,约束控制的目标值即目标姿态以旋转矩阵表达来表示即为下式(2)。In addition, as shown in FIG. 6 , the purpose of the restraint control is to set the Z axis in the direction of the end effector 3 as the direct downward direction, and use the Z axis as the rotation axis to rotate by π/2 units (90 degree units). When the obtained posture is fixed, the target
该式(2)中,如图6所示,目标姿态根据n而存在4种变化,目标值算出部105从中选择1个最接近当前姿态的值。目标值算出部105可以根据从当前姿态朝各目标姿态旋转时的旋转角的大小等来判定是否接近当前姿态。In this formula (2), as shown in FIG. 6 , there are four kinds of changes in the target posture depending on n, and the target
然后,距离运算部106根据位置姿态运算部104给出的算出结果来算出机械臂2的位置姿态的当前值或预测值到约束控制区域的距离(步骤ST406)。Then, the
例如,在直接示教装置1进行Z轴方向的轴约束以及铅垂朝下的姿态约束两方的情况下,首先,距离运算部106将轴约束的轴定义为约束控制区域。继而,距离运算部106像下式(3)所示那样算出机械臂2的位置姿态的当前值或预测值到上述轴的距离。再者,式(3)中,l表示到轴约束的轴的距离,x、y表示机械臂2的位置的当前值或预测值的X坐标及Y坐标,xa、ya表示轴约束的轴的X坐标及Y坐标。For example, when the
l=√{(x-xa)2+(y-ya)2} (3)l=√{(xx a ) 2 +(yy a ) 2 } (3)
此外,例如在直接示教装置1进行铅垂朝下的姿态约束的情况下,距离运算部106首先像图7所示那样将x、y满足下式(4)的范围预先定义为约束控制区域。图7中,符号701表示约束控制区域。该约束控制区域是以覆盖对工件进行作业的场所、拿取工件的场所或者放置工件的场所及其周边的方式来决定。继而,距离运算部106算出位置姿态运算部104所算出的机械臂2的位置的当前值或预测值到该约束控制区域的最短距离。Further, for example, when the
此外,例如在直接示教装置1沿规定曲面进行曲面约束的情况下,首先,距离运算部106将该曲面本身定义为约束控制区域。继而,距离运算部106算出位置姿态运算部104所算出的机械臂2的位置的当前值或预测值到该曲面的最短距离。Further, for example, when the
此外,例如在直接示教装置1进行沿着规定平面的平面约束以及铅垂朝下的姿态约束两方的情况下,首先,距离运算部106将与铅垂朝下一致的姿态定义为约束控制区域。继而,距离运算部106算出位置姿态运算部104所算出的机械臂2的姿态的当前值或预测值成铅垂朝下方向的角度作为距离。如此一来,在当前或预测出的指尖的方向为铅垂朝下的情况下距离为0,当距铅垂朝下方向的倾斜增大时,距离也增大。In addition, for example, when the
再者,距离运算部106也可定义多个约束控制区域。在该情况下,距离运算部106宜求出对应于各约束控制区域的距离而选择其中最小的值。Furthermore, the
如上所述,距离运算部106预先定义遵循进行带约束的直接示教这一目的的恰当的约束控制区域,并求出该约束控制区域到位置姿态运算部104所算出的机械臂2的位置姿态的当前值或预测值的最短距离。As described above, the
然后,约束控制调整部107根据距离运算部106所算出的距离来连续地或者阶段性地调整约束控制运算部108所算出的机械臂2的运动的速度(强度)(步骤ST407)。即,约束控制调整部107根据距离运算部106所算出的距离来决定对约束控制的强度进行调整的参数。Then, the restraint
例如,约束控制调整部107将距离为0的情况设为100%,并以其相对值的形式定下决定约束控制的强度的参数。在该情况下,随着参数向0%靠近,约束控制的强度减弱,0%表示约束控制变得无效。For example, the constraint
该参数根据距离而连续地变化,或者以三阶段以上阶段性地变化。即,在两阶段下,约束控制的强度只有最大和无效这两种,与现有技术(切换约束控制的开闭)并无差别。因此,若要使参数阶段性地变化,就需要设为三阶段以上。This parameter changes continuously according to the distance, or changes stepwise in three or more steps. That is, in two stages, the strength of the restraint control has only two types: maximum and invalid, which is no different from the prior art (switching on and off of restraint control). Therefore, in order to change the parameters stepwise, three or more steps are required.
再者,约束控制调整部107所决定的参数的值优选相对于距离而单调递减。由此,能做到随着离开约束控制区域而约束控制逐渐减弱。在不设为单调递减的情况下,随着离开约束控制区域而约束控制会增强或减弱,所以有损害操作感之虞。In addition, it is preferable that the value of the parameter determined by the constraint
然后,约束控制运算部108根据位置姿态运算部104给出的算出结果来算出朝目标值算出部105所算出的目标值移动的机械臂2的运动(约束控制指令值)(步骤ST408)。即,约束控制运算部108通过运算来求出机械臂2的位置姿态朝目标值算出部105所算出的位置姿态的目标值渐进这样的约束控制指令值。Then, the restraint
该约束控制运算部108在具有图3所示的构成的情况下进行如下动作。When the constraint
在约束控制运算部108的动作例中,首先,偏差运算部1081算出目标值算出部105所算出的目标值与位置姿态运算部104所算出的位置姿态的当前值或预测值的偏差。In an operation example of the constraint
此处,位置的偏差是通过从目标值的坐标值减去当前值的坐标值来获得。姿态的偏差是通过从当前值的姿态向目标值的姿态求旋转变换来获得。像下式(5)那样表示偏差运算部1081所获得的偏差。式(5)中,e表示偏差运算部1081所获得的偏差,Δx、Δy、Δz表示位置的偏差的X分量、Y分量、Z分量,Δrx、Δry、Δrz表示姿态的偏差分别相对于X轴、Y轴、Z轴的旋转量。Here, the deviation of the position is obtained by subtracting the coordinate value of the current value from the coordinate value of the target value. The deviation of the attitude is obtained by calculating the rotation transformation from the attitude of the current value to the attitude of the target value. The deviation obtained by the
接着,指令值运算部1082根据偏差运算部1081给出的算出结果来算出限制前的约束控制指令值。即,指令值运算部1082根据偏差运算部1081所算出的偏差来算出机械臂2的位置姿态朝目标值算出部105所算出的目标值渐进这样的指令值。Next, the command
换句话说,指令值运算部1082所进行的控制是偏差运算部1081所算出的偏差向0靠近这样的控制。这样的控制例如可以通过将像下式(6)那样对偏差乘以恰当的增益(6×6的对角矩阵)得到的结果作为速度指令值来实现。该增益通常设为对角矩阵。式(6)中,KC表示增益,vx、vy、vz表示速度指令值的X轴方向、Y轴方向、Z轴方向的平移分量,ωx、ωy、ωz分别表示相对于X轴、Y轴、Z轴的旋转分量。In other words, the control performed by the command
或者,也可以将像下式(7)那样对将偏差以其范数或加权范数加以归一化得到的值乘以增益得到的结果作为速度指令值。在该方法的情况下,成为不论偏差的大小如何都以固定的速度朝目标值渐进的控制。式(6)中,随着朝目标值渐进,控制的速度减慢。式(7)中,‖e‖表示偏差的范数。Alternatively, as in the following formula (7), a value obtained by normalizing the deviation with its norm or weighted norm and multiplying it by the gain may be used as the speed command value. In the case of this method, regardless of the magnitude of the deviation, the control is gradually made to the target value at a constant speed. In equation (6), the speed of control slows down as it progresses toward the target value. In formula (7), ‖e‖ represents the norm of the deviation.
不管怎样,指令值运算部1082中进行的控制运算只要是机械臂2的位置姿态朝目标值算出部105所算出的目标值渐进这样的控制运算,都是可以的。In any case, the control calculation performed by the command
接着,变量变换部1083将指令值运算部1082所算出的指令值变换为每一关节的角度指令值。Next, the
即,上文中由指令值运算部1082得到的速度指令值为笛卡尔坐标系中的速度指令值,所以通过变量变换部1083变换为每一关节的角速度指令值。变量变换部1083像下式(8)那样从左方对笛卡尔坐标系中的速度指令值乘以位置姿态的当前值或预测值下的雅可比矩阵的逆矩阵,由此变换为每一关节的角速度指令值。式(8)中,J-1表示雅可比矩阵的逆矩阵。That is, since the speed command value obtained by the command
再者,在指令值运算部1082直接算出各关节的角速度指令值的情况或者约束控制运算部108所算出的约束控制指令值为笛卡尔坐标系等情况下,有时也不需要变量变换部1083。因此,变量变换部1083不是必需的构成要素。In addition, when the command
接着,限制部1084对指令值运算部1082所算出的限制前的约束控制指令值以成为规定范围内的方式进行限制。再者,在通过变量变换部1083进行了变量的变换的情况下,限制部1084对该变换后的限制前的约束控制指令值以成为规定范围内的方式进行限制。Next, the
并且,在实施方式1中,约束控制调整部107通过调整限制部1084的控制范围来调整机械臂2的运动的速度。下面,以约束控制调整部107限制每一关节的角速度指令值的情况为例来进行说明。Furthermore, in
首先,限制部1084预先决定好每一关节的角速度指令值的最大上限(上限值的最大值)。该最大上限是约束控制运算部108所算出的约束控制指令值能取的最大值。此处,最大上限可按每一关节而不同,也可相同。以下,以来表示第i关节的角速度指令值的最大上限(最大上限设为正值)。First, the limiting
接着,限制部1084算出实际运用的角速度指令值的上限值。该上限值是根据最大上限及调整参数来决定。通过根据约束控制调整部107的输出来改变该调整参数,对约束控制运算部108所算出的约束控制指令值的上限进行调整,结果,对约束控制移动机械臂2的速度进行调整。即,若以来表示对第i关节实际运用的角速度指令值的上限,则为下式(9)。式(9)中,α表示调整参数。Next, the limiting
该调整参数是根据约束控制调整部107所输出的参数的值而在0以上1以下的范围内决定值。若约束控制调整部107输出100%,则设为1,若输出0%,则设为0。This adjustment parameter is a value determined in the range of 0 or more and 1 or less in accordance with the value of the parameter output from the constraint
图8展示距离运算部106所算出的距离与调整参数的关系。在距离为0的情况下,调整参数为1,随着距离增大,调整参数连续地或者阶段性地减小,当距离大于预先决定的规定值时,调整参数变为0。由此,约束控制调整部107对约束控制运算部108的控制动作进行调整。结果,在距离运算部106所算出的距离为0的情况下,实际运用的角速度指令值的上限达到最大,约束控制移动机械臂2的速度达到最大。这是位置姿态运算部104所算出的机械臂2的位置姿态的当前值或预测值处于约束控制区域内的情况。继而,当距离运算部106所算出的距离增大时,即,当机械臂2的位置姿态的当前值或预测值离开约束控制区域时,实际运用的角速度指令值的上限减小,约束控制移动机械臂2的速度也受到限制而减慢。当距离运算部106所算出的距离达到规定值以上时,即,当机械臂2的位置姿态的当前值或预测值充分离开约束控制区域时,实际运用的角速度指令值的上限变为0,约束控制变得无效。这时,操作者能摆脱约束来自由地移动机械臂2。FIG. 8 shows the relationship between the distance calculated by the
当定下实际运用的角速度指令值的上限时,限制部1084以所有关节的角速度指令值都不超过该上限的方式对该值进行限制。即,以第i关节的角速度指令值满足下式(10)的方式限制每一关节的角速度指令值。式(10)中,表示第i关节的角速度指令值。When the upper limit of the angular velocity command value actually used is set, the
在限制部1084限制每一关节的角速度指令值时,优选通过约束控制以机械臂2运动的方向不变的方式进行限制。下面展示进行这样的运算的次序的一例。When the
首先,限制部1084像下式(11)所示那样按每一关节求角速度指令值的大小与实际运用的角速度指令值的上限的比。式(11)中,ci表示比。First, the limiting
接着,限制部1084求上述比的最大值。Next, the limiting
接着,限制部1084将各关节角的角度指令值除以上述比的最大值来算出限制后的角速度指令值。式(12)中,表示限制后的角速度指令值,c表示比的最大值。Next, the restricting
继而,限制部1084将以如上方式求出的角加速度指令值作为约束控制指令值输出。Next, the limiting
再次返回至图4所示的流程的说明,然后,合成部109将从动控制运算部103给出的算出结果(从动控制指令值)与约束控制运算部108给出的算出结果(约束控制指令值)合成为一个指令值(步骤ST409)。Returning to the description of the flow shown in FIG. 4 again, the combining
例如,从动控制运算部103算出关节的角速度指令值作为从动控制指令值,约束控制运算部108算出关节的角速度指令值作为约束控制指令值。在该情况下,合成部109获得它们的和即作为指令值。For example, the slave
当然并不限于此,从动控制运算部103算出转矩指令值(τD)作为从动控制指令值,约束控制运算部108算出转矩指令值(τC)作为约束控制指令值。在该情况下,合成部109获得它们的和即τD+τC作为指令值。此外,从动控制运算部103算出位置指令值(θD)作为从动控制指令值,约束控制运算部108算出关节的角度变化量(ΔθC)作为约束控制指令值。在该情况下,合成部109获得它们的和即θD+ΔθC作为指令值。另外,即便在从动控制运算部103和约束控制运算部108中算出的物理量不一样的情况下,合成部109也可以通过控制运算来合成指令值。Of course, it is not limited to this. The driven
然后,驱动控制部110根据合成部109给出的合成结果来驱动机械臂2(步骤ST410)。即,驱动控制部110按照指令值来控制机械臂2。该部分的控制为平常的机械臂2的控制,所以省略详情。Then, the
此处,带约束的直接示教通过约束控制的运算而以机械臂2跟随约束姿态、约束面或者约束轴的方式进行控制,但该强度可以调整。因此,在实施方式1的直接示教装置1中,不是进行或不进行约束控制的二选一,而是连续地或者阶段性地进行例如越接近约束姿态、约束面或者约束轴便越是增强约束控制以及越远离约束姿态、约束面或者约束轴便越是减弱约束控制的调整,由此,可以减轻现有技术那样的骤然的运动及振动。另一方面,在实施方式1的直接示教装置1中,在接近约束控制区域时会增强约束控制,由此,不易发生像单纯地减弱约束控制时那样直接示教的精度变差的问题。如此一来,实施方式1的直接示教装置1能够兼顾机械臂2的示教精度与操作感。Here, the direct teaching with constraints is controlled so that the
如上所述,根据该实施方式1,直接示教装置1具备:外力检测部102,其检测施加到机器人所具有的机械臂2的外力;从动控制运算部103,其算出遵从外力检测部102所检测到的外力的机械臂2的运动;位置姿态运算部104,其算出机械臂2的位置或姿态中的至少一方即位置姿态的当前值或预测值;目标值算出部105,其根据约束目标以及位置姿态运算部104给出的算出结果来算出约束控制的目标值;约束控制运算部108,其根据位置姿态运算部104给出的算出结果来算出朝目标值算出部105所算出的目标值移动的机械臂2的运动;约束控制调整部107,其能连续地或者以至少三阶段以上的方式阶段性地调整约束控制运算部108所算出的机械臂2的运动的速度;合成部109,其将从动控制运算部103给出的算出结果与约束控制运算部108给出的算出结果加以合成;以及驱动控制部110,其根据合成部109给出的合成结果来驱动机械臂2。由此,实施方式1的直接示教装置1能够兼顾机械臂2的示教精度与操作感。As described above, according to the first embodiment, the direct teaching device 1 includes the external force detection unit 102 that detects the external force applied to the arm 2 of the robot, and the slave control calculation unit 103 that calculates the compliance with the external force detection unit 102 The motion of the robot arm 2 by the detected external force; the position and attitude calculation part 104, which calculates at least one of the position or the attitude of the robot arm 2, that is, the current value or the predicted value of the position and attitude; the target value calculation part 105, which according to constraints The target value and the calculation result given by the position and attitude calculation unit 104 are used to calculate the target value of the restraint control; The movement of the robot arm 2 whose value is moved; the constraint control adjustment unit 107 can continuously or in stages adjust the speed of the movement of the robot arm 2 calculated by the constraint control calculation unit 108 continuously or in stages in at least three stages or more; the synthesis unit 109 , which synthesizes the calculation result given by the slave control computing part 103 and the computing result given by the constraint control computing part 108 ; As a result, the direct teaching device 1 according to the first embodiment can achieve both the teaching accuracy and the operating feeling of the robot arm 2 .
实施方式2.
在实施方式1中,展示了由约束控制调整部107对约束控制运算部108所具有的限制部1084进行调整、由此来调整约束控制移动机械臂2的速度的情况,但调整速度的方法并不限于此。在实施方式2中,展示由约束控制调整部107对约束控制运算部108所具有的乘法部1085进行调整、由此来调整约束控制移动机械臂2的速度的情况。In
图9为表示实施方式2中的约束控制运算部108的构成例的图。图9所示的实施方式2中的约束控制运算部108相对于图3所示的实施方式1中的约束控制运算部108而言将指令值运算部1082变更为乘法部1085并去掉了限制部1084。此外,约束控制调整部107对乘法部1085进行调整。实施方式2的直接示教装置1的其他构成与图1、3所示的实施方式1的直接示教装置1相同,从而标注同一符号,仅对不同部分进行说明。FIG. 9 is a diagram showing a configuration example of the constraint
乘法部1085对偏差运算部1081所算出的偏差乘以调整增益。The
并且,约束控制调整部107对通过乘法部1085来相乘的调整增益进行调整,由此调整机械臂2的运动的速度。Then, the constraint
如下式(13)所示,乘法部1085对偏差运算部1081所算出的偏差乘以调整增益(增益及调整参数)。此处,增益为6×6的矩阵(优选对角矩阵),调整参数为标量。As shown in the following equation (13), the
乘法部1085根据约束控制调整部107的输出在0到1的范围内改变调整参数的值。若约束控制调整部107输出100%,则乘法部1085将调整参数设为1,若约束控制调整部107输出0%,则乘法部1085将调整参数设为0。The
图10展示距离运算部106所算出的距离与调整参数的关系。FIG. 10 shows the relationship between the distance calculated by the
在距离为0的情况下,调整参数为1,随着距离增大,调整参数连续地或者阶段性地减小,当距离大于预先决定的规定值时,调整参数变为0。由此,约束控制调整部107对约束控制运算部108的控制动作进行调整。结果,在距离运算部106所算出的距离为0的情况下,约束控制运算部108所算出的约束控制指令值达到最大,约束控制移动机械臂2的速度达到最大。继而,当距离运算部106所算出的距离增大时,约束控制指令值减小,约束控制移动机械臂2的速度也减慢。当距离运算部106所算出的距离达到规定值以上时,约束控制变得无效,操作者能摆脱约束来自由地移动机械臂2。When the distance is 0, the adjustment parameter is 1, and as the distance increases, the adjustment parameter decreases continuously or in stages, and when the distance is greater than a predetermined value, the adjustment parameter becomes 0. Thereby, the constraint
在实施方式2的直接示教装置1中,像以上那样根据离约束控制区域的距离来调整约束控制移动机械臂2的速度。In the
实施方式3.Embodiment 3.
在实施方式1、2中,展示了由约束控制调整部107根据距离运算部106所算出的距离来调整约束控制的速度的情况,但成为约束控制的速度的调整基础的值并不限于此。在实施方式3中,展示根据人用手操作机械臂2的量(操作量)来调整约束控制运算部108所算出的机械臂2的运动的速度的情况。In
图11为表示实施方式3的直接示教装置1的构成例的图。图11所示的实施方式3的直接示教装置1相对于图1所示的实施方式1的直接示教装置1而言将距离运算部106变更为手动操作量运算部111。实施方式3的直接示教装置1的其他构成与实施方式1的直接示教装置1相同,从而标注同一符号,仅对不同部分进行说明。FIG. 11 is a diagram showing a configuration example of the
手动操作量运算部111根据从动控制运算部103给出的算出结果来算出操作者对机械臂2的操作量。The manual operation
并且,约束控制调整部107根据手动操作量运算部111给出的算出结果来调整机械臂2的运动的速度。Then, the restraint
作为优选的一例,将从动控制运算部103所算出的从动控制指令值作为角加速度指令值,手动操作量运算部111根据该角加速度指令值的大小而通过运算来求出操作量,根据该操作量来调整约束控制运算部108所算出的机械臂2的运动的速度。并且,约束控制调整部107以操作量越大、约束控制运算部108所算出的机械臂2的运动的速度便越是减慢的方式进行调整,而且以操作量越小、上述机械臂2的运动的速度便越是加快的方式进行调整。由此,当操作者快速地操作机械臂2时,约束控制减弱,所以操作者能摆脱约束来自由地移动机械臂2。此外,当慢慢地操作机械臂2时,约束控制增强,所以能遵从约束而高精度地操作机械臂2,从而能提高示教控制的示教精度。As a preferable example, the slave control command value calculated by the slave
此外,不限于上述例子,直接示教装置1也可以根据位置姿态测量部101所测量的每一关节的角度或者位置姿态运算部104所算出的位置姿态的当前值或预测值来求出机械臂2的每一关节的角速度,进而根据该值来进行调整。其中,从动控制运算部103所算出的从动控制指令值由操作者的操作决定,相对于此,根据这些值计算出的角速度还受到约束控制的算出结果的影响,所以存在操作者的操作未良好地反映到约束控制调整部107的调整动作中的情况。In addition, not limited to the above example, the
再者,手动操作量运算部111不仅根据角速度来求操作量,也可根据其他物理量来求机械臂2的指尖的速度或角加速度等。In addition, the manual operation
实施方式4.Embodiment 4.
关于约束控制调整部107,实施方式1、2中展示了根据距离运算部106所算出的距离来调整约束控制的速度的情况,实施方式3中展示了根据手动操作量运算部111所算出的操作量来调整约束控制的速度的情况。能够认为这些是由约束控制调整部107根据从动控制运算部103、位置姿态运算部104以及目标值算出部105中的一个以上的计算结果对约束控制运算部108所算出的机械臂2的运动的速度进行调整。在某种意义上,约束控制的速度不是由人直接进行调整,而是经由算出结果来间接地进行调整。另一方面,并不限于此,也考虑由人直接对约束控制运算部108所算出的机械臂2的运动的速度进行调整的方法。Regarding the restraint
图12为表示实施方式4的直接示教装置1的构成例的图。该图12所示的实施方式4的直接示教装置1相对于图1所示的实施方式1的直接示教装置1而言将距离运算部106变更为输入部112。实施方式4的直接示教装置1中的其他构成与实施方式1的直接示教装置1相同,从而标注同一符号而省略其说明。FIG. 12 is a diagram showing a configuration example of the
输入部112受理来自操作者的输入。The
并且,约束控制调整部107根据输入部112给出的受理结果来调整机械臂2的运动的速度。Then, the constraint
作为输入部112的一例,可列举设置在机械臂2的主体或者机器人操作用的示教器上的2个按钮。在该情况下,约束控制调整部107以至少三阶段以上的方式进行调整,即,当上述2个按钮中的一方受到按压时,使约束控制运算部108所算出的机械臂2的运动的速度加快一级,当另一方受到按压时,减慢一级。An example of the
此外,作为输入部112的别的例子,可列举设置在机械臂2的主体或者机器人操作用的示教器上的调整用的滑块(音量调整用的音量滑块那样的物体)。在该情况下,约束控制调整部107以如下方式连续地进行调整:当朝一方拨动滑块时,进一步加快约束控制运算部108所算出的机械臂2的运动的速度,当朝另一方拨动滑块时,进一步减慢约束控制运算部108所算出的机械臂2的运动的速度。再者,调整用的滑块也可为对示教器等的画面上显示的滑块进行操作这样的结构而不是物理滑块。Further, another example of the
此外,作为输入部112的别的例子,可列举设置在机械臂2上、对操作者抓握机械臂2的力进行检测的传感器。在该情况下,约束控制调整部107根据该传感器的输出来进行调整。例如,约束控制调整部107以如下方式连续地进行调整:当抓握机械臂2的力减弱时,进一步加快约束控制运算部108所算出的机械臂2的运动的速度,当抓握机械臂2的力增强时,进一步减慢约束控制运算部108所算出的机械臂2的运动的速度。Moreover, as another example of the
此外,作为输入部112的别的例子,可列举脚踏板。在该情况下,约束控制调整部107根据脚踏板被踩踏的量来进行调整。例如,约束控制调整部107以如下方式连续地或者阶段性地进行调整:在脚踏板完全没有被踩踏的状态下,将约束控制运算部108所算出的机械臂2的运动的速度设为最大,当被踩踏的量增大时,逐渐减慢速度,当被踩踏到底时,将速度设为0,约束控制运算实质上变得无效。Moreover, as another example of the
在实施方式4的直接示教装置1中,如上所述,由输入部112检测来自人的输入,由约束控制调整部107根据该检测到的值对约束控制运算部108所算出的机械臂2的运动的速度进行调整。In the
再者,在实施方式1~4中,一部分是以6轴机械臂2为前提来进行的说明及例示,但即便是6轴以外的机械臂2,也能以相同的方式加以实施。In addition, in
此外,在实施方式1~4中,是以从动控制运算部103所算出的从动控制指令值和约束控制运算部108所算出的约束控制指令值为角速度的指令值的例子为中心来进行的说明,但即便是角加速度或转矩等其他物理量,也能实现。In addition, in
再者,本申请发明可以在本发明的范围内进行各实施方式的自由组合或者各实施方式的任意构成要素的变形、或者在各实施方式中省略任意构成要素。In addition, the invention of the present application can freely combine the respective embodiments, modify any constituent elements of the respective embodiments, or omit any constituent elements in the respective embodiments within the scope of the present invention.
符号说明Symbol Description
1…直接示教装置1...Direct teaching device
2…机械臂2…Robot arm
3…末端执行器3…End effector
101…位置姿态测量部101...Position and attitude measurement unit
102…外力检测部102...External force detection department
103…从动控制运算部103...Slave control calculation part
104…位置姿态运算部104...Position and attitude calculation unit
105…目标值算出部105...Target value calculation part
106…距离运算部106...Distance calculation section
107…约束控制调整部107...Restriction control adjustment section
108…约束控制运算部108...Constraint control calculation unit
109…合成部109…Synthesis Department
110…驱动控制部110...Drive control section
111…手动操作量运算部111...Manual operation amount calculation part
112…输入部112...Input section
1031…乘法部1031…Multiplication Department
1081…偏差运算部1081...Difference calculation unit
1082…指令值运算部1082...Command value calculation unit
1083…变量变换部1083...Variable Transformer
1084…限制部1084…Restriction Department
1085…乘法部。1085…Multiplication Department.
Claims (7)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021-010722 | 2021-01-27 | ||
JP2021010722A JP2022114472A (en) | 2021-01-27 | 2021-01-27 | DIRECT TEACHING DEVICE AND DIRECT TEACHING METHOD FOR ROBOT |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN114800437A true CN114800437A (en) | 2022-07-29 |
Family
ID=82527377
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202210025748.1A Withdrawn CN114800437A (en) | 2021-01-27 | 2022-01-11 | Direct teaching device and direct teaching method |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2022114472A (en) |
CN (1) | CN114800437A (en) |
-
2021
- 2021-01-27 JP JP2021010722A patent/JP2022114472A/en not_active Withdrawn
-
2022
- 2022-01-11 CN CN202210025748.1A patent/CN114800437A/en not_active Withdrawn
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2022114472A (en) | 2022-08-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11090814B2 (en) | Robot control method | |
CN102056715B (en) | Control apparatus and control method for robot arm, robot, control program for robot arm, and integrated electronic circuit | |
JP5129415B2 (en) | ROBOT, ROBOT CONTROL DEVICE, CONTROL METHOD, AND CONTROL PROGRAM | |
US11161249B2 (en) | Robot control apparatus and robot system | |
WO2013038544A1 (en) | Robotic system and robot controller | |
KR20180059888A (en) | Robot teaching method and robot arm control device | |
JP2014180704A (en) | Robot picking system and manufacturing method for workpiece | |
JP2015085445A (en) | Robot control device, robot, and robot control method | |
JP2016519813A (en) | 3D input device with complementary rotation controller | |
CN109129525B (en) | Load center-of-gravity position estimation device and load center-of-gravity position estimation method for robot | |
EP1795315A1 (en) | Hand-held control device for an industrial robot | |
JPH05158514A (en) | Robot controller | |
JP2001100906A (en) | Three-dimensional data display device | |
JP2015221073A (en) | Rehabilitation apparatus, control method and control program | |
JP6682120B2 (en) | Robot teaching device | |
CN114800437A (en) | Direct teaching device and direct teaching method | |
JP6322948B2 (en) | Robot control apparatus, robot system, robot, robot control method, and program | |
CN112118940B (en) | Direct teaching device and direct teaching method of manipulator | |
JPH1158278A (en) | Control device for robot | |
US20220193906A1 (en) | User Interface for Supervised Autonomous Grasping | |
JP4842561B2 (en) | Force controller device | |
JPH05303425A (en) | Direct teaching type robot | |
CN113474130B (en) | Method and system for executing preset tasks by using robot | |
JP2003062775A (en) | Teaching system for human hand type robot | |
WO2020050032A1 (en) | Robot direct teaching device and direct teaching method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20220729 |
|
WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |