TW202304670A - 基於機構資料控制機器人之機器人的控制裝置及動作程式的修正裝置 - Google Patents

Abstract

機器人的控制裝置具備動作控制部，前述動作控制部基於機構資料來控制機器人的動作。機構資料包含用以算出機器人之關節部的角度與機器人的前端位置的關係之參數。控制裝置具備：取得部，其取得預先決定的複數個機構資料；及選定部，其從複數個機構資料選定1個機構資料。控制裝置具備切換動作設定部，前述切換動作設定部設定變更機構資料時之機器人的動作。

Description

基於機構資料控制機器人之機器人的控制裝置及動作程式的修正裝置

發明領域

本發明是關於一種基於機構資料控制機器人之機器人的控制裝置及動作程式的修正裝置。

發明背景

機器人裝置具備機器人、及安裝於機器人的作業工具。機器人進行驅動，藉此可一面變更作業工具的位置及姿勢，一面進行各種作業。機器人的位置及姿勢宜與以動作程式指定之期望的位置及姿勢嚴密地一致。然而，由於製造機器人時之構成構件的製造誤差、及驅動機器人時之重力的影響等，機器人的位置及姿勢有時會從期望的位置及姿勢稍微地偏離。

作為機器人的實際的位置從期望的位置偏離的原因，可想到關節軸彼此間之臂的長度的誤差等。於以往的技術中，已知一種方法，是將此類項目設定為機構誤差參數，就每個機構誤差參數來設定值。例如於離線模擬(offline simulation)裝置等，可形成具備複數個機器人裝置的單元(cell)。並且，已知一種方法，是於機器人裝置進行機構誤差參數的設定(例如日本特許第6823024號公報及日本特許第5531996號公報)。 先行技術文獻 專利文獻

專利文獻1：日本特許第6823024號公報 專利文獻2：日本特許第5531996號公報

發明概要 發明欲解決之課題

機器人的控制裝置可基於包含機構誤差參數的機構資料，來控制用以驅動各個構成構件的驅動馬達。對應於機器人來正確地設定機構資料所包含之參數，藉此可讓機器人的實際的位置及姿勢接近期望的位置及姿勢。

但機構資料的最佳的參數會因應機器人動作的狀態而變化。最佳的參數會因應例如機器人裝置所進行之作業內容、機器人動作的區域、及在機器人驅動時施加的負載等而變化。存在有許多機器人動作的狀態。但在將機構資料固定而驅動機器人裝置時，具有難以提升機器人的位置及姿勢之精度的問題。亦即，具有難以提升機器人裝置所進行之作業的精度的問題。 用以解決課題之手段

本揭示的第1態樣是具有關節部之機器人的控制裝置。控制裝置具備動作控制部，前述動作控制部基於機構資料來控制機器人的動作，前述機構資料包含用以算出機器人之關節部的角度與機器人的前端位置的關係之參數。控制裝置具備：取得部，其取得預先決定的複數個機構資料；及選定部，其從複數個機構資料選定1個機構資料。控制裝置具備切換動作設定部，前述切換動作設定部設定變更機構資料時之機器人的動作。

本揭示的第2態樣是具有關節部之機器人的動作程式的修正裝置。修正裝置具備記憶機構資料的記憶部，前述機構資料包含用以算出機器人之關節部的角度與機器人的前端位置的關係之參數。修正裝置具備取得部，前述取得部從記憶部，取得預先製作的複數個機構資料。修正裝置具備：顯示部，其包含顯示複數個機構資料的區域及顯示動作程式的區域；及輸入部，其供作業者操作顯示於顯示部的圖像。修正裝置具備：選定部，其因應作業者之輸入部的操作，從複數個機構資料選定1個機構資料；及程式修正部，其基於以選定部選定之機構資料，來修正動作程式。 發明效果

若依據本揭示的一態樣，可提供一種能因應機器人的各種狀態，以高精度驅動機器人之機器人的控制裝置及動作程式的修正裝置。

用以實施發明之形態

(實施形態1) 參考圖1至圖10，來說明實施形態1的機器人的控制裝置。圖1是本實施形態的第1機器人裝置的立體圖。圖2是本實施形態的第1機器人裝置的方塊圖。參考圖1及圖2，第1機器人裝置3具備作為作業工具的熔接槍5、及變更熔接槍5的位置及姿勢的機器人1。機器人裝置3具備控制機器人1及熔接槍5的控制裝置2。

第1機器人裝置3對工件98實施點熔接。本實施形態的工件98是汽車的車體。機器人裝置3是在預先決定的熔接點實施點熔接。相互對向的板狀構件被熔接。

機器人可具有1個以上的關節部，前述1個以上的關節部是用以變更構成構件的朝向。本實施形態的機器人1是包含複數個關節部的多關節機器人。機器人1包含上部臂11及下部臂12。下部臂12支撐於迴旋基座13。迴旋基座13支撐於基座14。機器人1包含連結於上部臂11的端部的腕15。腕15包含將熔接槍5固定的凸緣16。上部臂11及下部臂12等構成構件是透過關節部來連結。

本實施形態的機器人1包含驅動機器人1之構成構件的驅動馬達21。本實施形態的驅動馬達21是就作為構成構件的迴旋基座13、上部臂11、下部臂12、腕15及凸緣16來分別配置。熔接槍5包含驅動熔接槍5的工具驅動裝置22。本實施形態的工具驅動裝置22包含對熔接槍5的固定電極驅動可動電極的馬達。

本實施形態的機器人1雖是垂直多關節機器人，但不限於此形態。可採用以任意的關節部的機構來變更位置及姿勢的機器人。又，本實施形態的作業工具雖是進行點熔接的熔接槍5，但不限於此形態。作業者可選定與機器人裝置所進行之作業相應的作業工具。例如可採用把持工件的手部等來作為作業工具。

控制裝置2具備包含作為處理器之CPU(Central Processing Unit(中央處理單元))的運算處理裝置24(電腦)。運算處理裝置24具有透過匯流排來相互連接於CPU的RAM(Random Access Memory(隨機存取記憶體))及ROM(Read Only Memory(唯讀記憶體))等。機器人裝置3基於預先製作的動作程式41而自動地驅動機器人1及熔接槍5。

控制裝置2的運算處理裝置24包含記憶部42，前述記憶部42記憶關於機器人裝置3之控制的資訊。記憶部42可藉由能記憶資訊的非暫時性記憶媒體來構成。例如記憶部42可藉由揮發性記憶體、非揮發性記憶體、磁性記憶媒體或光記憶媒體等記憶媒體來構成。機器人裝置3用以進行點熔接的動作程式41是記憶於記憶部42。

再者，本實施形態的記憶部雖內建於配置在控制裝置2之本體部的運算處理裝置24，但不限於此形態。作為記憶部而發揮功能之伺服器等記憶裝置，亦可透過電信線路來連接於運算處理裝置。

運算處理裝置24包含送出動作指令的動作控制部43。本實施形態的動作控制部43基於動作程式41及機構資料80來控制機器人1的動作。動作控制部43將用以驅動機器人1的動作指令，送出至機器人驅動部44。機器人驅動部44包含將驅動馬達21驅動的電路。機器人驅動部44基於動作指令來將電力供給至驅動馬達21。又，動作控制部43將驅動工具驅動裝置22的動作指令送出至作業工具驅動部45。作業工具驅動部45包含將電極通電的電路、及驅動可動電極之馬達的電路。作業工具驅動部45基於動作指令來將電力供給至工具驅動裝置22。

動作控制部43相當於機器人裝置3的按照動作程式41來驅動的處理器。處理器讀入動作程式41，實施決定於動作程式41的控制，藉此作為動作控制部43而發揮功能。

運算處理裝置24包含機構資料變更部51，前述機構資料變更部51變更關於機器人的機構資料。機構資料變更部51包含取得部52，前述取得部52從記憶部42取得預先決定的複數個機構資料80。機構資料變更部51包含：選定部53，其從複數個機構資料選定1個機構資料；及切換動作設定部54，其設定變更機構資料時之機器人的動作。運算處理裝置24包含顯示控制部46，前述顯示控制部46控制要顯示於顯示部49b的圖像。

機構資料變更部51及顯示控制部46相當於按照預先決定的程式來驅動的處理器。又，機構資料變更部51所包含之取得部52、選定部53及切換動作設定部54，是相當於按照預先決定的程式來驅動的處理器。處理器讀入程式，實施決定於程式的控制，藉此作為各個單元而發揮功能。

機器人1包含用以檢測機器人1的位置及姿勢的狀態檢測器。本實施形態的狀態檢測器包含安裝於各關節軸之驅動馬達21的旋轉位置檢測器23。旋轉位置檢測器23是藉由例如編碼器來構成。藉由旋轉位置檢測器23的輸出來檢測機器人1的位置及姿勢。

控制裝置2具備作為供作業者操作機器人裝置3之操作盤的教示操作盤49。教示操作盤49包含輸入部49a，前述輸入部49a供輸入關於機器人1及熔接槍5的資訊。輸入部49a是藉由鍵盤、按鈕及撥號盤等操作構件來構成。教示操作盤49包含顯示部49b，前述顯示部49b顯示關於機器人裝置3的控制的資訊。顯示部49b是以液晶顯示面板等顯示面板來構成。再者，當教示操作盤具備觸控面板方式的顯示面板時，此顯示面板是作為輸入部及顯示部而發揮功能。

於本實施形態的機器人裝置3，設定有世界座標系統71，前述世界座標系統71在機器人1的位置及姿勢變化時為不動。世界座標系統亦稱為基準座標系統。在圖1所示之例，於機器人1的基座14配置有世界座標系統71的原點。世界座標系統71是原點的位置固定，且座標軸的朝向固定。即使機器人1的位置及姿勢變化，世界座標系統71的位置及姿勢仍不會變化。

於機器人裝置3設定有工具座標系統72，前述工具座標系統72具有設定在作業工具的任意位置的原點。工具座標系統72是位置及姿勢會與熔接槍5一同變化。在本實施形態，工具座標系統72的原點設定在工具前端點72a(固定電極的前端點)。在本實施形態，機器人1的位置對應於工具前端點的位置(工具座標系統72之原點的位置)。又，機器人1的姿勢對應於工具座標系統72相對於世界座標系統71的姿勢。

於圖3，表示本實施形態的機器人及熔接槍的立體圖。於圖3，表示各個關節部的關節軸J1～JN。由於本實施形態的機器人1具有6軸，因此表示有關節軸J1～J6。於各個關節軸J1～JN，決定有關節部的角度DJ1～DJN。例如關節部之構成構件彼此的角度相當於關節部的角度。又，關節部的角度是與對應於各個關節部來配置之驅動馬達21的旋轉位置相對應。

參考圖2及圖3，由於機器人1之構成構件的製造誤差、組裝機器人時之組裝誤差、及重力的影響等，機器人1的位置及姿勢有時會從期望的位置及姿勢偏離。在本實施形態，有別於動作程式41，另外設定有用以調整機器人1的位置及姿勢的機構資料80。

機構資料80包含用以算出機器人1之關節部的角度與機器人的前端位置的關係之參數。機構資料80是預先製作並記憶於記憶部42。

於機構資料80，包含機構誤差參數。機構誤差參數包含DH參數。DH參數是DH(Denavit Hartenberg)法則中之參數。在DH法則中，是於各個關節軸設定座標系統，可基於互為相鄰之關節軸的座標系統彼此間的關係，來表現機器人的位置及姿勢。在DH法則中，是使用參數ai、αi、di、θi。參數θi是連桿彼此間的角度，參數di是連桿彼此間的距離(連桿長)，參數ai是關節軸彼此間的距離，參數αi是表示關節軸彼此的扭轉的角度。

又，於機構誤差參數中，包含世界座標系統71之原點的位置的誤差、DH參數的誤差、因繞著關節軸的扭矩所造成之構成構件的撓曲量、及減速機之齒輪比的誤差等。

機構參數所包含之機構誤差參數以外的參數，包含機器人的位置配置於預先決定之基準位置時之旋轉位置檢測器23的輸出值。例如參數包含機器人1配置於零(zero)位置時之編碼器的脈衝(pulse)的輸出值。

又，機構資料包含表示位置關係的矩陣或關係式，前述位置關係是在機器人之中相互鄰接之關節部彼此間的相對的位置關係。於機構資料包含轉換矩陣T，前述轉換矩陣T決定了藉由上述DH參數來決定之相鄰的關節部彼此的位置關係。又，於機構資料，包含將此轉換矩陣T展開而成之關係式。

參考圖3，座標系統75表示第k個關節部的座標系統。座標系統76表示第k個關節部旁之第(k+1)個關節部的座標系統。若假設為：用以從第k個座標系統算出第(k+1)個座標系統之轉換矩陣T _k、及用以從凸緣座標系統算出工具座標系統之轉換矩陣T _UT時，則用以從第1個座標系統算出工具前端點之位置P _P之轉換矩陣T _1P能以下式(1)來表示。

T _1P=T ₁T ₂...T _nT _UT…(1)

若展開式(1)的轉換矩陣，可得到用以從第1個座標系統算出工具前端點的位置P _P的關係式。此轉換矩陣或關係式亦可包含相對於設計值的誤差。例如機構資料亦可為藉由參數(ai+Δai)及參數(αi+Δαi)等來決定之轉換矩陣或關係式，前述參數(ai+Δai)相對於設計值之參數ai包含誤差Δai，前述參數(αi+Δαi)相對於設計值之參數αi包含誤差Δαi。

於機構資料，包含機構誤差參數及機構誤差以外的參數當中之至少1個參數。亦即，機構資料是包含至少1個以上之參數，前述參數是用於根據動作程式指定之決定機器人1的位置及姿勢的變數，來驅動機器人1。

參考圖2及圖3，本實施形態的控制裝置2是於記憶部42記憶有複數個機構資料。然後，因應機器人裝置3驅動的狀態、機器人裝置3的構成及動作程式等，來進行切換機構資料的控制。

於圖4，表示說明本實施形態之第1機器人裝置的第1控制的方塊圖。參考圖2及圖4，在第1控制中，因應使用的動作程式來進行切換機構資料的控制。在第1控制中，第1機構資料81、第2機構資料82、第3機構資料83及第4機構資料84是作為機構資料80而記憶於記憶部42。各個機構資料81、82、83、84是由作業者來預先製作。

於第1機構資料81，包含用以驅動機器人1所需之全部的參數。在第1機構資料81中，機構資料所包含之全部的參數的誤差為0。各個參數是採用設計機器人1時之理想的值。亦即，第1機構資料81所包含之全部的參數是設計值。

於第2機構資料82，設定有對機器人1可動作之全部的區域適用的參數。於第2機構資料82，包含用以驅動機器人1所需之全部的參數。第2機構資料82的參數設定為：在機器人1動作的區域全體，使機器人1的位置及姿勢的精度平均地提升。第1機構資料81及第2機構資料82亦可例如在工廠製造機器人1時製作。

作業者可因應機器人裝置3所進行之作業來製作複數個動作程式。在圖4所示之例，第1動作程式及第2動作程式記憶於記憶部42。第3機構資料83設定為：在以第1動作程式驅動機器人裝置3時，會以高精度控制機器人1的位置及姿勢。第4機構資料84設定為：在以第2動作程式驅動機器人裝置3時，會以高精度控制機器人1的位置及姿勢。第3機構資料83及第4機構資料84可因應動作程式的作業內容、機器人的動作速度及作業區域等，由作業者預先來生成。

本實施形態的第3機構資料83及第4機構資料84各自的機構資料包含用以驅動機器人1之全部的參數。或，第3機構資料83及第4機構資料84亦可包含用以驅動機器人1之一部分的參數。此情況下，關於第3機構資料83或第4機構資料84所不包含之參數，可採用第1機構資料81的參數之值或第2機構資料82的參數之值。

於第1機器人裝置3的第1控制中，機構資料變更部51的取得部52從記憶部42取得複數個機構資料81、82、83、84。選定部53從複數個機構資料選定1個機構資料。在第1控制中，選定部53具有判定使用的動作程式的動作程式判定部53a。在此，舉出使用第1動作程式的情況為例來說明。

動作程式判定部53a特定出在本次的作業中使用的動作程式。選定部53基於使用的動作程式來選定機構資料。例如動作程式判定部53a基於記載於動作程式的資訊，自動地判定在本次的作業中是使用第1動作程式。選定部53從複數個機構資料，選定為了第1動作程式所生成之第3機構資料83。

或，動作程式判定部53a亦可基於作業者之輸入部49a的操作，判定在本次的作業中使用的動作程式為第1動作程式。當由選定部53所選定之機構資料與現在的機構資料不同時，切換動作設定部54設定變更機構資料時之機器人1的動作。

於圖5，表示說明切換機構資料時之控制的方塊圖。在此之例中，切換動作設定部54是從現在使用的第1機構資料81切換為第3機構資料83。動作程式41包含位置資料，前述位置資料是藉由用以決定機器人在教示點的位置及姿勢之變數來構成。於本實施形態的位置資料，各個關節部的角度被設定為變數。於位置資料，指定有到N軸為止的關節部教示角度DJ1～DJN。關節部的角度是與配置於各個關節軸之驅動馬達21的旋轉位置相對應。再者，位置資料的變數不限於關節部的角度。例如作為位置資料的變數，工具座標系統72的位置及姿勢亦可由世界座標系統71的座標值來指定。

切換動作設定部54使用關節部的教示角度DJ1～DJN，藉由運動學的正向轉換(正向運動學)，來算出機器人的位置及姿勢(工具座標系統72的位置及姿勢)。例如算出世界座標系統71中之工具前端點72a的正交位置。切換動作設定部54將第1機構資料81作為切換前的機構資料來適用，以算出機器人的位置及姿勢。在此所算出之機器人的位置及姿勢成為作業者期望的位置及姿勢。

接著，切換動作設定部54基於機器人的位置及姿勢來進行運動學的反向轉換(反向運動學)，藉此算出關節部的角度DJ1’～DJN’。此時，切換動作設定部54適用由選定部53所選定之切換後的第3機構資料83。

切換動作設定部54製作會使關節部的角度從教示角度DJ1～DJN成為角度DJ1’～DJN’之機器人1的動作指令。動作控制部43基於來自切換動作設定部54的指令，來變更機器人1的位置及姿勢。

如此，切換動作設定部54將機器人1的動作設定為：從基於現在的機構資料之機器人1的位置及姿勢，成為基於由選定部53所選定之機構資料來算出的機器人1的位置及姿勢。於此後的控制中，亦可與前述控制同樣，動作控制部43使用第1動作程式、及由選定部53所選定之第3機構資料83，來控制機器人1的動作。

於機器人裝置的動作程式，決定有機器人裝置所進行之作業。因應機器人裝置的作業而決定有機器人可採取的位置及姿勢、機器人的作業範圍及安裝於機器人的作業工具等。藉由使用因應動作程式所製作之機構資料，能以高精度控制機器人基於動作程式進行作業的位置及姿勢。機構資料變更部51可對應於在本次作業所使用之動作程式，來變更為能以高精度驅動機器人的機構資料。

於上述實施形態中，雖舉例說明了判定使用的動作程式及機構資料的控制，但不限於此形態。於動作程式可包含指定機構資料的指令語句。選定部53可選定動作程式所指定的機構資料。例如可於第1動作程式的最初的部分，記載使用第3機構資料的指令語句。選定部53可基於指令語句，從複數個機構資料選定第3機構資料。

或，亦可在實施動作程式的期間中切換機構資料。可針對動作程式所包含之複數個機器人的動作的指令語句當中之特定機器人的動作的指令語句，記載指定預定之機構資料的指令語句。當執行特定動作的指令語句時，變更為由指令語句所指定的機構資料。然後，可在藉由特定的指令語句所進行之控制結束之後，使用原本的機構資料來驅動機器人。

於圖6，表示說明本實施形態之第1機器人裝置的第2控制的方塊圖。於第2控制中，因應安裝於機器人1的作業工具來切換機構資料。第2控制的機構資料80除了第1機構資料81及第2機構資料82以外，還包含為了使用第1作業工具用的第5機構資料85、及為了使用第2作業工具用的第6機構資料86。第5機構資料85的參數設定為：在使用第1作業工具時，會以高精度控制機器人的位置及姿勢。第6機構資料86的參數設定為：在使用第2作業工具時，會以高精度控制機器人的位置及姿勢。

取得部52從記憶部42取得第1機構資料81、第2機構資料82、第5機構資料85及第6機構資料86。選定部53具有作業工具判定部53b。作業工具判定部53b可基於動作程式的資訊，來判定要使用的作業工具。或，作業工具判定部53b亦可因應作業者之輸入部49a的操作，來判定要使用的作業工具。或，當作業工具具有與作業工具判定部53b通訊的功能時，亦可藉由與作業工具的通訊，自動地判定要使用的作業工具。

在此，說明在第1作業工具及第2作業工具當中使用第1作業工具之例。作業工具判定部53b判定要使用第1作業工具。選定部53從複數個機構資料，選定對應於第1作業工具的第5機構資料85。

切換動作設定部54設定從現在選定的機構資料變更為第5機構資料時之機器人1的動作。動作控制部43基於來自切換動作設定部54的動作指令，來變更機器人的位置及姿勢。於此後的控制中，動作控制部43基於第5機構資料85及動作程式41來控制機器人。

若更換作業工具，作業工具的重量及作業工具的重心位置等有時會變化。或，與作業工具相應之機器人的位置及姿勢的範圍或機器人的動作速度等有時會變化。在第2控制中，藉由切換為與作業工具相應的機構資料，能以高精度控制機器人的位置及姿勢。

於圖7，表示說明本實施形態之第1機器人裝置的第3控制的方塊圖。於第3控制中，因應機器人1的作業區域來切換機構資料。第3控制的機構資料80除了第1機構資料81及第2機構資料82以外，還包含第1特定區域用的第6機構資料86、及與第1特定區域不同之第2特定區域用的第7機構資料87。各個機構資料86、87是為了在機器人1的位置配置於各個特定區域的內部時，能以高精度驅動機器人1而生成。

於圖8，表示說明機器人之特定區域的機器人的立體圖。機器人1驅動之區域當中的一部分區域被預先決定為特定區域。在此之例中，是在機器人裝置3的工具前端點72a移動的區域當中，決定有球狀的第1特定區域101。例如第1特定區域101是工具前端點72a的位置的範圍受到世界座標系統71的座標值所決定。或，特定區域亦可藉由各個關節軸之關節部的角度的範圍來決定。此類特定區域例如可於動作程式的內部以指令語句來指定。或，於機構資料的內部亦可包含用以指定特定區域的條件。

參考圖7及圖8，在此之例中，是在機構資料的切換前，使用以機器人1之全部的動作區域作為對象之第2機構資料82，來驅動機器人1。取得部52取得複數個機構資料81、82、86、87。第3控制中之選定部53具有判定現在的機器人1的位置之現在位置判定部53c。現在位置判定部53c基於旋轉位置檢測器23的輸出及第2機構資料82，來算出現在的機器人1的位置。

現在位置判定部53c判定機器人1的位置是否配置於第1特定區域101的內部。當機器人1的位置未配置於第1特定區域101的內部時，維持現在的第2機構資料82。當機器人1的位置配置於第1特定區域101的內部時，選定部53選定對應於第1特定區域101的第6機構資料86。切換動作設定部54設定從第2機構資料82切換為第6機構資料86時之機器人1的動作。然後，動作控制部43基於來自切換動作設定部54的指令，來變更機器人1的位置及姿勢。其後，動作控制部43基於第6機構資料86來驅動機器人。

現在位置判定部53c可就預先決定的每個時間間隔，來判定機器人1的位置。然後，當機器人1的位置跑出特定區域101時，選定部53選定原本的第2機構資料82。切換動作設定部54設定從第6機構資料86切換為第2機構資料82之動作。進而，當機器人1的位置配置於第2特定區域的內部時，選定部53選定第7機構資料87。切換動作設定部54可設定從現在的機構資料切換為第7機構資料87的動作。

在第3控制中，當欲在特定區域提升機器人1的控制的精度時，可採用與特定區域相應之機構資料。例如在特定區域101的內部，成為機器人的位置及姿勢接近的狀態。可預先製作與此類的機器人的位置及姿勢相對應的機構資料。在第3控制中，在機器人的位置配置於特定區域的內部時，可使控制機器人的位置及姿勢的精度提升。

然而，若以機構資料變更部51變更機構資料，機器人1的位置及姿勢會變化。切換動作設定部54基於變更前的機構資料及變更後的機構資料，來變更機器人1的位置及姿勢。在此，若使機器人1的位置及姿勢急劇地變化，機器人1或作業工具有時會猛烈地接觸配置於機器人1周圍的裝置或物體等。其結果，配置於機器人1周圍的裝置或物體有時會損傷。或，由於機器人的重量及作業工具的重量，有時急劇的負載會施加在機器人上，或急劇的負載會施加在作業工具上。其結果，有時會對機器人或作業工具造成不良的影響。在本實施形態的第4控制中，在切換機構資料時，以避免機器人1會急劇地動作的方式，來控制機器人1的位置及姿勢。

於圖9，表示說明本實施形態之第1機器人裝置的第4控制之機器人的位置的圖表。在圖9，表示在切換了機構資料時移動之機器人的位置。亦即，表示從基於變更前的機構資料之機器人的位置，到基於變更後的機構資料之機器人的目標位置之位置的變化。

在第4控制中，切換動作設定部54將機器人1的動作設定為：在預先決定的時間長度t1中，逐漸到達基於由選定部53所選定之機構資料之機器人的位置及姿勢。於圖9所示之例中設定為：在機器人1的驅動的開始時附近(緊接於開始時之後)及機器人1的驅動的結束時附近(即將結束時之前)，機器人1之驅動的速度的變化會變小。並且，花費預定的時間t1緩和地變更機器人的位置及姿勢。

藉由實施第4控制，可抑制機器人或作業工具猛烈地接觸其他裝置或物體，或過度的負載施加於機器人或作業工具上。可預先決定機器人的位置從現在的位置，移動到基於新的機構資料的目標位置時之時間長度t1。或，亦可預先決定驅動機器人時之速度隨著時間經過之變化量、及加速度隨著時間經過之變化量。

在此，切換動作設定部54將機器人的動作設定為：當驅動機器人1時，機器人1之預先決定的部分的速度不脫離預先決定的判定範圍。例如可控制為速度的絕對值小於判定值。具體而言，可將機器人的動作設定為：使工具前端點的移動速度、凸緣中心點的移動速度或腕中心點的移動速度會在預先決定的速度範圍內。

又，亦可針對速度設定判定值來進行控制，前述速度是針對各個點，就預定之座標系統的每個座標軸進行分解所得。例如亦可將機器人1的動作控制為：當工具前端點移動時，工具前端點在世界座標系統的每個座標軸上，不會超過速度的判定值。或，切換動作設定部54亦可控制為：使配置於各關節軸之驅動馬達21的旋轉速度不脫離預先決定的判定範圍。

關於加速度，亦可實施與速度的限制同樣的控制。切換動作設定部54可將機器人的動作設定為：當驅動機器人時，機器人之預先決定的部分的加速度不脫離預先決定的判定範圍。例如可控制為加速度的絕對值小於判定值。具體而言，可將機器人的動作設定為：使工具前端點等預定的點的加速度會在預先決定的加速度範圍內。其他的控制是與限制速度的控制同樣。

藉由進行此類限制速度的控制或限制加速度的控制，可抑制過度的負載施加於機器人或作業工具上。又，可在機器人或作業工具接觸周邊的裝置或物體時，抑制機器人、作業工具或周邊的裝置或物體損傷。

於圖10，表示本實施形態之第1機器人裝置的第5控制的說明圖。於前述控制中，切換動作設定部54是在切換機構資料時，因應變更前的機構資料及變更後的機構資料，來變更機器人的位置及姿勢。但有時會由於變更機構資料，使已經教示之機器人的位置及姿勢的軌跡不小心改變。因此，作業者有時要進行再次的教示作業，來進行修正機器人在教示點的位置及姿勢的作業。

於第5控制中，在變更機構資料時，切換動作設定部54維持機器人已停止的狀態。亦即，切換動作設定部54控制為維持機器人的位置及姿勢。然後，假設使用切換後的機構資料所算出之機器人1的位置及姿勢是正確的，並修正現在的位置及姿勢。

在圖10所示之例，表示從第1動作程式用的第3機構資料83切換為第2動作程式用的第4機構資料84時之控制。基於各個機構資料所算出之機器人1的位置及姿勢是以世界座標系統71的座標值表示。

藉由切換機構資料，例如X軸的座標值會從1000變更為1001。但是切換動作設定部54是在未驅動機器人1的情況下，將現在的X軸的座標值修正為1001。關於Y軸、Z軸、W軸、P軸及R軸，亦在未驅動機器人1的情況下，假設基於第4機構資料所算出之座標值是正確的，並進行對位。顯示於教示操作盤49之顯示部49b的座標值，是顯示使用第4機構資料時之座標值。

藉由實施第5控制，可避免在變更機構資料時，機器人的位置及姿勢變化而接觸周圍的裝置或物體，或過度的負載施加於機器人或作業工具上。

(實施形態2) 參考圖11至圖13來說明實施形態2的修正裝置。本實施形態的修正裝置是基於對應於機器人裝置之動作程式的機構資料，來修正動作程式。

於圖11，表示本實施形態的第2機器人裝置的方塊圖。第2機器人裝置7具備機器人1、熔接槍5及控制裝置6。控制裝置6包含運算處理裝置25及教示操作盤49。在此之例中，機器人的控制裝置6是作為修正裝置而發揮功能。運算處理裝置25是以具有作為處理器之CPU的電腦來構成。運算處理裝置25包含程式處理部56，前述程式處理部56進行用以修正動作程式41的控制。運算處理裝置25具有對第1機器人裝置3之控制裝置2的運算處理裝置24追加程式處理部56的構成。

程式處理部56具有與實施形態1之第1機器人裝置3的機構資料變更部51同樣的取得部52及選定部53。程式處理部56具備程式修正部58，前述程式修正部58基於由選定部53所選定之機構資料來修正動作程式。程式處理部56、取得部52、選定部53及程式修正部58是相當於基於預先決定的程式來驅動的處理器。處理器基於預先決定的程式進行處理，藉此作為各個單元而發揮功能。

於圖12，表示顯示於教示操作盤的顯示部的圖像之例。在本實施形態之修正裝置的第1控制中，是實施以下控制：將要對動作程式適用之機構資料的指令語句，追加於動作程式。顯示部49b所顯示之圖像是由顯示控制部46來控制。顯示部49b的顯示區域89具有顯示複數個機構資料的顯示區域89a、及顯示複數個動作程式的顯示區域89b。再者，於顯示區域89b，亦可顯示有1個動作程式。在此之例中，於顯示區域89a，顯示有複數個機構資料的圖像81a、82a、83a、84a。於顯示區域89b，顯示有複數個動作程式的圖像91a、92a、93a、94a。

作業者可藉由操作輸入部49a，來操作顯示於顯示部49b的圖像。於此之例，作業者設定為針對第2動作程式使用第1機構資料。例如作業者是在選定第1機構資料的圖像81a之後，選定第2動作程式的圖像92a。然後，按下用以設定機構資料之預定的按鈕。藉由進行此操作，如箭頭111所示，選定部53針對第2動作程式選定第1機構資料。選定部53因應作業者之輸入部49a的操作，從複數個機構資料選定1個機構資料。

程式修正部58基於由選定部53所選定之第1機構資料來修正動作程式。程式修正部58將以下的指令語句追加於第2動作程式：適用由選定部53所選定之第1機構資料。程式修正部58可將以下的指令語句追加於動作程式：對1個動作程式的全體，適用由選定部53所選定之機構資料。例如可於第2動作程式的最初的部分，記載使用第1機構資料來控制機器人的指令語句。可在執行第2動作程式時，自動地採用第1機構資料。

或，顯示控制部46可於顯示動作程式的顯示區域89b，顯示1個動作程式的內容。亦即，可顯示動作程式所包含之全部的指令語句。然後，藉由作業者之輸入部49a的操作，選定部53可選定適用1個機構資料之特定的指令語句。程式修正部58可將以下的指令語句追加於動作程式：對特定的指令語句，適用由選定部53所選定之機構資料。

如此，在修正裝置的第1控制中，可藉由作業者的操作，而以對動作程式的全體或動作程式的一部分適用期望的機構資料的方式，來修正動作程式。在驅動機器人1時，機構資料變更部51可一面讀入已修正的動作程式來設定或變更機構資料，一面控制機器人1。

接著，說明本實施形態之修正裝置的第2控制。於圖13表示說明修正裝置的第2控制的方塊圖。動作程式包含位置資料，前述位置資料是藉由決定了機器人在教示點的位置及姿勢之變數來構成。於第2控制中，是實施以下控制：將動作程式的位置資料的變數，改寫成對應於機構資料之值。亦即，程式修正部58算出用以決定機器人的位置及姿勢的變數，並設定為位置資料，前述機器人的位置及姿勢是使用了由選定部53所選定之機構資料時之機器人的位置及姿勢。

在此之例中，說明對動作程式適用第4機構資料之例。位置資料是以各個關節部的教示角度DJ1～DJN來構成。例如教示角度DJ1表示關節軸J1之關節部的教示角度。程式修正部58適用設計值的機構資料即第1機構資料。程式修正部58基於正向運動學，來算出機器人的位置及姿勢。此時是使用全部的參數的誤差為0之第1機構資料。亦即，程式修正部58使用設計時的機構資料，來算出理想的機器人的位置及姿勢。

接著，程式修正部58基於機器人的位置及姿勢，藉由反向運動學，來算出作為修正後之位置資料的變數之關節部的角度DJ1’～DJN’。此時，程式修正部58適用第4機構資料。然後，程式修正部58實施以下控制：將動作程式的位置資料之關節部的教示角度DJ1～DJN，改寫成關節部的角度DJ1’～DJN’。

在實際驅動機器人進行作業時，可使用包含修正後的位置資料的動作程式、及對應於動作程式的機構資料來實施控制。在上述例，使用關節部的角度DJ1’～DJN’及第4機構資料來控制機器人1，藉此可讓機器人的位置及姿勢接近期望的位置及姿勢。此情況下，無須進行圖5所示之正向轉換及反向轉換的控制，可基於修正後的位置資料來控制機器人。

如此，程式修正部可基於機構資料，來修正包含有決定了機器人的位置及姿勢之變數的位置資料。本實施形態的修正裝置可生成能以高精度驅動機器人的動作程式。

關於包含修正裝置的第2機器人裝置的其他構成、作用及效果，由於與實施形態1的第1機器人裝置同樣，因此在此不重複說明。

(實施形態3) 參考圖14來說明實施形態3的模擬裝置。於圖14，表示本實施形態的模擬裝置的方塊圖。本實施形態的模擬裝置4是離線模擬裝置，其形成為模擬實施形態1的第1機器人裝置3的動作。

模擬裝置4將機器人1的三維模型、熔接槍5的三維模型及工件98的三維模型配置在同一虛擬空間，並實施機器人裝置3的動作的模擬。

模擬裝置4是以包含作為處理器之CPU的運算處理裝置(電腦)來構成。模擬裝置4具備記憶部63，前述記憶部63記憶關於機器人裝置3的模擬的任意資訊。記憶部63可藉由能記憶資訊的非暫時性記憶媒體來構成。例如記憶部63可藉由揮發性記憶體、非揮發性記憶體、磁性記憶媒體或光記憶媒體等記憶媒體來構成。

於模擬裝置4，輸入有機器人1、熔接槍5及工件98的三維形狀資料69。三維形狀資料69可利用例如從CAD(Computer Aided Design(電腦輔助設計))裝置輸出的資料。三維形狀資料69記憶於記憶部63。實施模擬之機器人裝置3的動作程式41是輸入於模擬裝置4並記憶於記憶部63。又，預先決定的機構資料80記憶於記憶部63。

模擬裝置4包含輸入部61，前述輸入部61供輸入關於機器人裝置3的模擬的資訊。輸入部61是藉由鍵盤、滑鼠及撥號盤等操作構件來構成。模擬裝置4包含顯示部62，前述顯示部62顯示關於機器人裝置3的模擬的資訊。顯示部62顯示機器人裝置3的模型的圖像及工件98的模型的圖像等。顯示部62是以液晶顯示面板等顯示面板來構成。再者，模擬裝置具備觸控面板方式的顯示面板時，顯示面板是作為輸入部及顯示部而發揮功能。

模擬裝置4包含運算處理部64，前述運算處理部64是為了機器人裝置3的模擬而進行運算處理。運算處理部64包含模型生成部65，前述模型生成部65基於三維形狀資料69來生成機器人裝置的模型及工件的模型，前述三維形狀資料69包含機器人裝置3的三維形狀資料及工件98的三維形狀資料。運算處理部64包含模擬執行部66，前述模擬執行部66實施機器人裝置3的動作的模擬。

模擬執行部66具有以下功能：因應由作業者所進行之輸入部61的操作，在畫面上移動機器人裝置的模型。或，模擬執行部66基於預先製作的動作程式41，來實施機器人裝置3的動作的模擬。

運算處理部64、模型生成部65及模擬執行部66相當於按照模擬的程式來驅動的處理器。處理器實施決定於程式的控制，藉此作為各個單元而發揮功能。

模擬裝置4包含顯示控制部67、機構資料變更部51及程式處理部56，前述顯示控制部67控制要顯示於顯示部62的圖像。本實施形態的顯示控制部67將模擬的結果顯示於顯示部62。顯示控制部67及機構資料變更部51是與實施形態1之第1機器人裝置3的顯示控制部及機構資料變更部同樣。又，程式處理部56是與實施形態2之第2機器人裝置7的程式處理部同樣。

於模擬裝置4，亦可具備機構資料變更部51及程式修正部58。在模擬裝置4，可實施已由機構資料變更部51變更機構資料之機器人裝置的模擬。或，可由程式處理部56，基於機構資料來修正動作程式。

當由機構資料變更部變更機構資料，或由程式處理部修正動作程式時，機器人的位置及姿勢的軌跡有時會變化。作業者可藉由模擬裝置來確認機器人的動作。然後，當機器人的位置及姿勢的軌跡不適當時，可一面由模擬裝置4進行模擬，一面調整用以決定機器人在教示點的位置及姿勢之變數。

關於模擬裝置的其他構成、作用及效果，由於與實施形態1的機器人裝置及實施形態2的機器人裝置同樣，因此在此不重複說明。

上述實施形態可適當地組合。於上述各圖，對同一或相等的部分附上同一符號。再者，上述實施形態為例示，並不限定發明。又，實施形態中包含申請專利範圍所示之實施形態的變更。

1:機器人 2,6:控制裝置 3,7:機器人裝置 4:模擬裝置 5:熔接槍 11:上部臂 12:下部臂 13:迴旋基座 14:基座 15:腕 16:凸緣 21:驅動馬達 22:工具驅動裝置 23:旋轉位置檢測器 24,25:運算處理裝置 41:動作程式 42:記憶部 43:動作控制部 44:機器人驅動部 45:作業工具驅動部 46,67:顯示控制部 49:教示操作盤 49a:輸入部 49b:顯示部 51:機構資料變更部 52:取得部 53:選定部 53a:動作程式判定部 53b:作業工具判定部 53c:現在位置判定部 54:切換動作設定部 56:程式處理部 58:程式修正部 61:輸入部 62:顯示部 63:記憶部 64:運算處理部 65:模型生成部 66:模擬執行部 69:三維形狀資料 71:世界座標系統 72:工具座標系統 72a:工具前端點 75,76:座標系統 80,81,82,83,84,85,86,87:機構資料 81a,82a,83a,84a:圖像 89,89a,89b:顯示區域 91a,92a,93a,94a:圖像 98:工件 101:特定區域 111:箭頭 ai,αi,di,θi:參數 CAD:電腦輔助設計 CPU:中央處理單元 DJ1～DJN:教示角度 DJ1’～DJN’:角度 J1～JN:關節軸 P,R,W,X,Y,Z:軸 P _P:位置 RAM:隨機存取記憶體 ROM:唯讀記憶體 T,T _1P,T _k,T _UT:轉換矩陣 t1:時間長度 Δai,Δαi:誤差

圖1是實施形態1的第1機器人裝置及工件的立體圖。 圖2是第1機器人裝置的方塊圖。 圖3是第1機器人裝置的機器人的立體圖。 圖4是說明第1機器人裝置的第1控制的方塊圖。 圖5是說明在第1機器人裝置的第1控制中算出關節部之角度的控制的方塊圖。 圖6是說明第1機器人裝置的第2控制的方塊圖。 圖7是說明第1機器人裝置的第3控制的方塊圖。 圖8是說明用以實施第3控制之特定區域的機器人的立體圖。 圖9是說明第1機器人裝置的第4控制的圖表。 圖10是第1機器人裝置的第5控制的說明圖。 圖11是具備實施形態2的修正裝置的第2機器人裝置的方塊圖。 圖12是在進行修正裝置的第1控制時顯示於顯示部的圖像。 圖13是說明修正裝置的第2控制的方塊圖。 圖14是實施形態3的模擬裝置的方塊圖。

1:機器人

2:控制裝置

3:機器人裝置

5:熔接槍

21:驅動馬達

22:工具驅動裝置

23:旋轉位置檢測器

24:運算處理裝置

41:動作程式

42:記憶部

43:動作控制部

44:機器人驅動部

45:作業工具驅動部

46:顯示控制部

49:教示操作盤

49a:輸入部

49b:顯示部

51:機構資料變更部

52:取得部

53:選定部

54:切換動作設定部

80:機構資料

Claims (15)

1. 一種控制裝置，是具有關節部之機器人的控制裝置，前述控制裝置具備： 動作控制部，其基於機構資料來控制機器人的動作，前述機構資料包含用以算出機器人之關節部的角度與機器人的前端位置的關係之參數； 取得部，其取得預先決定的複數個機構資料； 選定部，其從複數個機構資料選定1個機構資料；及 切換動作設定部，其設定變更機構資料時之機器人的動作。
2. 如請求項1之控制裝置，其中前述切換動作設定部將機器人的動作設定為：從基於現在的機構資料之機器人的位置及姿勢，成為基於由前述選定部所選定之機構資料之機器人的位置及姿勢。
3. 如請求項2之控制裝置，其中前述切換動作設定部將機器人的動作設定為：在預先決定的時間長度中，逐漸到達基於由前述選定部所選定之機構資料之機器人的位置及姿勢。
4. 如請求項2或3之控制裝置，其中前述切換動作設定部將機器人的動作設定為：當驅動機器人時，機器人之預先決定的部分的速度不脫離預先決定的判定範圍。
5. 如請求項2至4中任一項之控制裝置，其中前述切換動作設定部將機器人的動作設定為：當驅動機器人時，機器人之預先決定的部分的加速度不脫離預先決定的判定範圍。
6. 如請求項1之控制裝置，其中前述切換動作設定部是在變更機構資料時維持機器人的位置及姿勢。
7. 如請求項1至6中任一項之控制裝置，其中機器人包含：驅動馬達，其用以驅動機器人的構成構件；及旋轉位置檢測器，其檢測驅動馬達的旋轉位置， 機構資料包含機器人的位置配置於預先決定的基準位置時之旋轉位置檢測器的輸出值。
8. 如請求項1至6中任一項之控制裝置，其中機構資料包含表示位置關係的矩陣或關係式，前述位置關係是在機器人之中相互鄰接之關節部彼此間的相對的位置關係。
9. 如請求項8之控制裝置，其中前述矩陣或前述關係式包含相對於設計值的誤差。
10. 如請求項1之控制裝置，其中前述動作控制部基於動作程式來控制機器人的動作， 於前述動作程式，包含指定機構資料的指令語句， 前述選定部選定由前述動作程式所指定之機構資料。
11. 如請求項1之控制裝置，其中與機器人驅動的區域當中之一部分特定區域對應的機構資料是預先決定， 當機器人的位置配置於特定區域的內部時，前述選定部選定對應於特定區域的機構資料。
12. 一種修正裝置，是具有關節部之機器人的動作程式的修正裝置，前述修正裝置具備： 記憶部，其記憶機構資料，前述機構資料包含用以算出機器人之關節部的角度與機器人的前端位置的關係之參數； 取得部，其從前述記憶部，取得預先製作的複數個機構資料； 顯示部，其包含顯示複數個機構資料的區域及顯示前述動作程式的區域； 輸入部，其供作業者操作顯示於前述顯示部的圖像； 選定部，其因應前述作業者之輸入部的操作，從複數個機構資料選定1個機構資料；及 程式修正部，其基於由前述選定部所選定之機構資料來修正前述動作程式。
13. 如請求項12之修正裝置，其中前述程式修正部將如下的指令語句記載於前述動作程式：適用由前述選定部所選定之機構資料。
14. 如請求項13之修正裝置，其中前述程式修正部將如下的指令語句記載於前述動作程式：對1個前述動作程式的全體，適用由前述選定部所選定之機構資料。
15. 如請求項12之修正裝置，其中前述動作程式包含位置資料，前述位置資料是藉由決定了機器人在教示點的位置及姿勢之變數來構成， 前述程式修正部算出用以決定機器人的位置及姿勢的變數，並設定為位置資料，前述機器人的位置及姿勢是使用了由前述選定部所選定之機構資料時之機器人的位置及姿勢。

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