[发明专利]机器人控制方法及控制装置

说明书

本发明提供一种控制方法及控制装置，在控制多关节机器人时，与机器人保持的工件的质量的变化无关地抑制振动的产生，进行稳定的控制。对关节轴由电机(50)驱动的多关节机器人进行控制的控制装置(10)具有：状态反馈控制部(11)，其根据电机位置指令来执行状态反馈控制；单惯性系统控制部(12)，其根据电机位置指令来执行基于单惯性系统模型的控制；以及选择部(13)，其在机器人所保持的工件的质量为阈值以下时选择状态反馈控制部(11)，否则选择单惯性系统控制部(12)。通过根据工件的质量由选择部(13)选择的任意一个控制部(11、12)的输出来控制电机(50)。

技术领域

本发明涉及机器人的控制方法及控制装置，特别是涉及控制各轴由电机驱动的多关节机器人中的位置和速度的控制方法及控制装置。

背景技术

多个连杆或臂经由关节连接的水平多关节机器人等多关节机器人(以下也简称为机器人)由设置于关节的电机驱动，例如在其前端把持工件，或者在其前端载置工件。将机器人把持工件或载置工件的情况总称为机器人保持工件。在大型的机器人中，根据保持在其前端(即手指尖)的工件的质量的大小，绕关节轴的连杆的惯性力矩变化，作为控制对象的该机器人的特性变化。若不依赖于工件的质量而固定控制的标称模型，则会由于工件的质量的变化而产生模型失配，基于反馈的控制变得不稳定，有可能产生振动。特别是在机器人中，电机通常经由减速器与该关节轴连接，减速器也具备作为弹簧元件的性质，因此在控制不适当的情况下，由于包含减速器等的弹簧元件，在机器人中容易伴随其动作而诱发振动。需要一种能够与机器人所保持的工件的质量的变化无关地稳定控制机器人的位置和速度的控制方法及控制装置。

专利文献1公开了在机器人的控制等中使用的定位控制装置中，设置进行基于P-PI(比例-比例积分)控制的定位控制的经典控制单元、和通过基于2惯性系统状态观测器的状态反馈控制进行定位控制的现代控制单元，在绕关节轴的惯性力矩比阈值小的情况下实施P-PI控制(或者PID(比例积分微分)控制)，在为阈值以上的情况下进行状态反馈控制，由此抑制振动而高速且高精度地进行定位控制。另外，非专利文献1公开了在R-P-P型的机器人中，在通常时进行PID控制，在伸长手臂时进行状态反馈控制来抑制手指尖的振动。专利文献2公开了在通过2惯性系统状态观测器的状态反馈控制来控制机器人时，根据机器人的前端负荷的大小来切换状态观测器的物理模型即控制参数来进行控制。另外，专利文献3公开了基于2惯性系统状态观测器的状态反馈控制的具体例之一。

[现有技术文献]

[专利文献]

专利文献1:日本特开平7-319546号公报

专利文献2:日本专利第6097174号公报

专利文献3:国际公开第2018/061097号

[非专利文献]

非专利文献1:伊藤嘉昭、大型机器人的减振控制、丰田中央研究所RD review、1995年3月、第30卷、第一号、p.57

发明内容

在专利文献1所记载的方法中，根据绕关节轴的惯性力矩的大小来切换P-PI控制和状态反馈控制，在将该方法应用于机器人的控制的情况下，在机器人中从控制对象的关节轴观察，保持在前端侧的工件的质量较大时，选择状态反馈控制作为机器人的控制方法。根据本发明人的研究，在将专利文献1的方法应用于多关节机器人、特别是水平多关节机器人的情况下，当机器人所保持的工件的质量较大时，无法获得充分的减振效果。

本发明的目的在于提供一种控制多关节机器人的控制方法及控制装置，能够与机器人所保持的工件的质量的变化无关地抑制振动的产生而进行稳定的控制。