[发明专利]多关节型臂机器人、控制方法以及控制程序

说明书

技术领域

本发明涉及具有多个关节部的多关节型臂机器人、控制方法以及控制程序。

背景技术

一般来说，对与人共处进行作业的臂机器人要求高的安全性，为了安全地操作臂机器人，优选充分地降低其驱动力来确保安全性。但是，在类似于人的胳膊的臂轴构成中，当想要通过一般的垂直多关节臂来兼顾大的可动区域和应对大的工件重量时，尤其是力矩长度变长的臂基部的关节需要大的驱动力。因此，不能说是安全且低消耗电力的臂构成。

另一方面，使用组合了水平多关节轴和铅垂轴的SCARA(SCARA：Selective Compliance Assembly Robot Arm，选择顺应性装配机器手臂)机器人等产业用机器人，来进行组装作业等。另外，已知有如下的多关节机器人：构成偏移旋转关节，所述偏移旋转关节在主动侧连杆和从动侧连杆之间在相对于连杆轴线倾斜的面上设置旋转控制构造，并且从动侧连杆具有相对于连杆轴线倾斜的偏移旋转轴线，在机器人主体与末端操纵器之间设置有多级该偏移旋转关节(例如参照专利文献1)。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利文献特开平10-225881号公报。

发明内容

发明所要解决的问题

但是，在上述SCARA机器人中，由于工件和臂自身的重量未作用于转动轴，因此具有能够将其驱动力抑制得较低的优点，但是，另一方面具有臂的上下方向的可动区域被限定而变狭小的缺点。

另外，在上述专利文献1所示的多关节机器人中，虽然能够扩大可动范围，但是构成有可能复杂化。

本发明是为了解决上述的问题而完成的，其主要目的在于提供能够通过简单的构成以低驱动力驱动臂并且能够在大范围移动的多关节型臂机器人、控制方法以及控制程序。

用于解决问题的手段

用于达到上述目的的本发明的一个方式提供一种多关节型臂机器人，其特征在于，包括：支承部，所述支承部能够在上下方向上伸缩；第一臂部，所述第一臂部的一端经由第一关节部以能够绕横摆轴旋转的方式与所述支承部连结，在所述第一臂部的两端间设置有能够绕侧倾轴旋转的第二关节部；第二臂部，所述第二臂部的一端经由第三关节部以能够绕横摆轴或俯仰轴旋转的方式与所述第一臂部的另一端连结；末端操纵部，所述末端操纵部经由第四关节部以能够绕横摆轴或俯仰轴旋转的方式与所述第二臂部的另一端连结；驱动部，所述驱动部分别使所述第一至第四关节部旋转，并且使所述支承部伸缩；以及控制部，所述控制部将臂在使所述第一臂部、所述第二臂部、以及第三臂部仅在水平面内旋转的SCARA模式和使所述第二臂部和所述第三臂部仅在铅垂面内旋转的垂直模式之间切换，来进行所述第一至第四关节部的驱动部的驱动控制。根据该一个方式，能够通过简单的构成以低驱动力驱动臂并且使臂在大范围内移动。

在上述一个方式中，也可以采用以下方式：所述控制部通过控制所述驱动部来使所述第二关节部绕侧倾轴旋转，由此进行将臂在所述第一、第三以及第四关节部的旋转轴成为铅垂方向的所述SCARA模式和所述第三及第四关节部的旋转轴成为水平方向的所述垂直模式之间切换的控制。由此，能够在SCARA模式下以低驱动力驱动臂，能够在垂直模式下使臂在大范围内移动。

在上述一个方式中，也可以采用以下方式：所述控制部在所述SCARA模式下控制所述驱动部来控制所述第一、第三以及第四关节部的旋转，以使施加给所述第二关节部的侧倾轴的转矩最小。由此，能够采用低驱动力的第二驱动部，能够提高臂的安全性以及实现低消耗电力化。

在上述一个方式中，也可以采用以下方式：所述控制部通过控制所述驱动部来控制所述第一、第三以及第四关节部的旋转，以使基于从所述第二关节部到末端操纵部的重心位置的、作用于所述第二关节部的力矩力最小。

在上述一个方式中，也可以采用以下方式：所述重心位置包括工件重量。

在上述一个方式中，也可以采用以下方式：所述控制部在所述垂直模式下控制所述驱动部来控制所述第三及第四关节部的旋转，以使施加给所述第三关节部的俯仰轴的转矩最小。由此，能够采用低驱动力的第三驱动部，能够提高臂的安全性以及实现低消耗电力化。

在上述一个方式中，也可以采用以下方式：所述控制部通过控制所述驱动部来控制所述第三及第四关节部的旋转，使得以所述第三关节部的俯仰轴为中心的、基于从所述第三关节部到末端操纵部的重心位置的力矩为最小。

在上述一个方式中，也可以采用以下方式：所述重心位置包括工件重量。