[发明专利]机器人设备、机器人控制方法和记录介质

说明书

技术领域

本发明涉及用于进行阻抗控制的机器人控制技术。

背景技术

通过将多个连杆经关节部联接起来而构成铰接的机器人臂。作为末端执行器的机器人手通过力传感器附接到机器人臂前边缘的连杆上。

机器人的操作由控制装置控制。控制装置控制机器人的操作，从而允许机器人执行各种生产操作。作为生产操作，例如，存在用于将第一工件装配到第二工件的装配操作。具体来说，第二工件固定在保持工具上，以及通过机器人把第一工件装配到第二工件上。在装配操作时，控制装置进行阻抗控制，使得：当第一工件在朝向装配到第二工件的移动方向上移动的同时，使机器人臂以减小在与移动方向垂直交叉的方向上的力检测值的方式动作。

另一方面，在装配操作时，机器人手的重量和由机器人手握持的第一工件的重量施加到力传感器。当机器人臂动作时，由于机器人手的自重和第一工件的重量，机器人手中发生振动。通常，在阻抗控制中，旨在使机器人臂在减小力传感器检测值的方向上动作。因此，如果在第一工件与第二工件接触之前开始阻抗控制，则由于机器人臂的前边缘在微小振动的同时动作，所以要校正机器人手在振动方向(作为力施加方向)上的位置。因此，存在第一工件相对于第二工件的偏差量会增加并且装配操作会失败的情况。

另一方面，日本专利申请特开No.2010-142909提出了这样一种技术，其中，直到由机器人手握持的第一工件与第二工件接触为止之前，通过位置控制来操作机器人臂，并且在与第二工件接触之后，通过阻抗控制来操作机器人臂。

根据日本专利申请特开No.2010-142909所公开的技术，通过检查力传感器检测值是否等于或大于阈值来判断第一工件是否已与第二工件接触。作为力传感器的检测值，其包括重力分量，诸如机器人手的重量、第一工件的重量等。例如，当第一工件移动的移动方向是垂直交叉重力方向的方向时，也就是说，当其为水平方向时，重力分量在垂直交叉移动方向的方向上与力检测分量重叠。因此，根据日本专利申请特开No.2010-142909所公开的技术，通过算术运算从机器人的取向和末端执行器的质量获取适于补偿包含在力传感器检测值中的重力分量的重力补偿值，并且通过重力补偿值来校正检测值。

然而，有这样的情况：如果在第一工件与第二工件接触时把控制从位置控制切换到阻抗控制，则过量的负载经由机器人手作用在力传感器上。还有一种情况是，过量负载也作用在每个工件上。

也就是说，在位置控制中，控制机器人臂的操作使得第一工件保持在目标位置。当由机器人手握持的第一工件与第二工件接触时，第一工件将通过从第二工件接收的外力在偏离目标位置的方向上移动。在位置控制中，由于控制机器人臂以把第一工件沿着消除位置偏差的方向上推压和返回，所以将第一工件压向第二工件的力增加。因此，存在这样的情况：当由机器人手握持的第一工件与第二工件接触时，会对每个工件和力传感器施加过量的负载。还有一种情况是：当过量的负载反复地作用在力传感器上时，则力传感器发生劣化、力传感器的检测精度降低或力传感器被破坏。还有一种情况是：当过量的负载反复地作用在机器人臂上时，机器人臂发生劣化或被破坏。此外，还有一种情况是：每个工件的质量以及制造制品的质量由于装配操作而劣化。

由机器人手握持的实际第一工件的质量会有变化。因此，作为第一工件的质量，如果通过使用预定值(设计值等)对重力补偿值进行算术运算，则由于第一工件的质量有变化，所以由第一工件质量变化产生的误差被包括在重力补偿值中。由于机器人手造成的第一工件夹持位置偏离引起的误差也包括在重力补偿值中。因此，在以预定的重力补偿值进行重力补偿的机器人臂阻抗控制中，难以执行精确的组装操作。

发明内容

因此，本发明的一个方面是抑制过量负载反复地作用在力传感器和机器人臂上的情况，并且抑制过量负载作用在每个工件上的情况，从而使得即使由机器人手握持的第一工件的质量有变化，也能够执行高精度装配操作。

根据本发明的一个方面，一种机器人设备，其包括：机器人臂；机器人手，其由机器人臂支撑并配置成握持第一工件；力传感器，其配置成从机器人手接收力；以及控制单元，其配置成对机器人臂的操作进行阻抗控制，使得第一工件与第二工件接触，其中，控制单元执行：第一处理，以用于移动机器人手以及将在阻抗控制开始之前获取的值设定为第一目标值，以及第二处理，以用于基于第一目标值进行阻抗控制。