專(zhuān)利名稱：用于檢測(cè)機(jī)器人的接觸位置的裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
所公開(kāi)的實(shí)施方式涉及用于檢測(cè)機(jī)器人的接觸位置的裝置及方法。
背景技術(shù)：
在使機(jī)器人進(jìn)行作業(yè)的情況下，在作為工作程序而預(yù)先示教的作業(yè)對(duì)象物的位置 (或者所定義的坐標(biāo)系)與實(shí)際的作業(yè)對(duì)象物的位置(或者所定義的坐標(biāo)系)之間，有時(shí)存在誤差。因此，在作業(yè)開(kāi)始前預(yù)先確定作業(yè)對(duì)象物的位置、并存在誤差的情況下，需要進(jìn)行校正該誤差的處理。作為作業(yè)對(duì)象物的位置檢測(cè)單元，一般使用激光或圖像等非接觸感測(cè)手段。但是，在非接觸感測(cè)方法中，采用了接收物體的反射光而進(jìn)行處理這樣的步驟，因此， 存在不能根據(jù)物體的表面材質(zhì)、照明條件進(jìn)行準(zhǔn)確的位置檢測(cè)這樣的一般技術(shù)課題。為了解決這種技術(shù)課題，如日本特許2709001號(hào)公報(bào)、日本特開(kāi)平4-340605號(hào)公報(bào)、日本特開(kāi)昭60-161085號(hào)公報(bào)、日本特開(kāi)昭60-238290號(hào)公報(bào)以及日本特許第2793695 號(hào)公報(bào)所公開(kāi)的那樣，提出了接觸感測(cè)方式。在采用接觸感測(cè)方式的機(jī)器人的接觸位置檢測(cè)方法中，采取了如下步驟監(jiān)視施加給機(jī)器人的接觸力，根據(jù)接觸時(shí)刻的機(jī)器人位置來(lái)計(jì)算接觸位置。但是，在現(xiàn)有的采用接觸感測(cè)方式的接觸位置檢測(cè)方法中，與作業(yè)對(duì)象物接觸的機(jī)器人的接觸部分為剛體，從而需要抑制接觸時(shí)的速度。因此，機(jī)器人相對(duì)于作業(yè)對(duì)象物的接觸點(diǎn)越多，接觸位置檢測(cè)的延遲越大，作業(yè)效率越低。

發(fā)明內(nèi)容
實(shí)施方式的一個(gè)形式的目的在于，提供用于檢測(cè)機(jī)器人的接觸位置的裝置及方法，它們能夠高速、高效地檢測(cè)接觸位置。實(shí)施方式的一個(gè)形式的裝置是用于檢測(cè)機(jī)器人與物體接觸的接觸位置的裝置，具有探頭、探頭位置計(jì)算部、接觸檢測(cè)部和接觸位置計(jì)算部。探頭被安裝在所述機(jī)器人上，能夠在與物體接觸的方向上產(chǎn)生彈性位移。探頭位置計(jì)算部針對(duì)工作中的所述機(jī)器人計(jì)算所述探頭的位置。接觸檢測(cè)部檢測(cè)所述探頭與物體接觸的狀態(tài)。在檢測(cè)出所述探頭的接觸狀態(tài)的情況下，接觸位置計(jì)算部根據(jù)計(jì)算出的所述探頭的位置導(dǎo)出所述接觸位置。根據(jù)實(shí)施方式的一個(gè)形式，可提供用于檢測(cè)機(jī)器人的接觸位置的裝置及方法，它們能夠高速、高效地檢測(cè)接觸位置。


圖1是第1實(shí)施方式的機(jī)器人的接觸位置檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)圖。圖2是示出第1實(shí)施方式的機(jī)器人的接觸位置檢測(cè)裝置的處理步驟的流程圖。圖3是示出第1實(shí)施方式中的接觸位置檢測(cè)動(dòng)作的處理步驟的流程圖。圖4是圖3所示的接觸位置檢測(cè)方法的說(shuō)明圖，是示出探頭位置和外力的圖。圖5是圖3所示的接觸位置檢測(cè)方法的說(shuō)明圖，是示出探頭位置和外力微分值的
4圖。圖6是在第1實(shí)施方式的接觸位置檢測(cè)裝置中使用的外力檢測(cè)器的另一實(shí)施例。圖7A是第2實(shí)施方式的機(jī)器人的接觸位置檢測(cè)裝置的要部結(jié)構(gòu)圖。圖7B是第3實(shí)施方式的機(jī)器人的接觸位置檢測(cè)裝置的要部結(jié)構(gòu)圖。圖8是示出用于說(shuō)明第4實(shí)施方式的接觸位置檢測(cè)裝置的一般控制裝置的結(jié)構(gòu)的圖。圖9是用于說(shuō)明第4實(shí)施方式的在關(guān)節(jié)角度坐標(biāo)系中求取接觸點(diǎn)時(shí)上位控制器的內(nèi)部處理的圖。圖10是用于說(shuō)明第4實(shí)施方式的在正交坐標(biāo)系中求取接觸點(diǎn)時(shí)上位控制器的內(nèi)部處理的圖。圖11是示出第5實(shí)施方式中、使用第1實(shí)施方式的機(jī)器人的接觸位置檢測(cè)裝置或第4實(shí)施方式的機(jī)器人的接觸位置檢測(cè)裝置使機(jī)器人執(zhí)行作業(yè)時(shí)的處理的流程圖。圖12A是示出第5實(shí)施方式中、在未向供給托盤(pán)提供對(duì)象物(部件)的情況下針對(duì)機(jī)器人示教壓入位置時(shí)機(jī)器人的動(dòng)作的結(jié)構(gòu)圖。圖12B是示出圖12A的情況下外力及探頭位置的時(shí)間性變化的曲線圖。圖12C是示出第5實(shí)施方式中、在向供給托盤(pán)提供了對(duì)象物(部件)的情況下機(jī)器人的動(dòng)作的結(jié)構(gòu)圖。圖12D是示出圖12C的情況下外力及探頭位置的時(shí)間性變化的曲線圖。圖13是用于說(shuō)明圖11所示的機(jī)器人的作業(yè)處理的圖，且是說(shuō)明如下處理的圖，所述處理是在再現(xiàn)過(guò)程中連續(xù)地接觸所堆積的對(duì)象物并進(jìn)行位置檢測(cè)，根據(jù)檢測(cè)出的位置的值判別堆積的對(duì)象物的個(gè)數(shù)及供給狀態(tài)。
具體實(shí)施例方式實(shí)施方式的裝置是用于檢測(cè)機(jī)器人與物體接觸的接觸位置的裝置，具有探頭、探頭位置計(jì)算部、接觸檢測(cè)部和接觸位置計(jì)算部。探頭被安裝在所述機(jī)器人上，能夠在與物體接觸的方向上產(chǎn)生彈性位移。探頭位置計(jì)算部針對(duì)工作中的所述機(jī)器人計(jì)算所述探頭的位置。接觸檢測(cè)部檢測(cè)所述探頭與物體接觸的狀態(tài)。在檢測(cè)出所述探頭的接觸狀態(tài)的情況下， 接觸位置計(jì)算部根據(jù)計(jì)算出的所述探頭的位置導(dǎo)出所述接觸位置。優(yōu)選的是所述裝置還具有減速停止單元，在檢測(cè)出所述探頭的接觸狀態(tài)的情況下，該減速停止單元使所述機(jī)器人減速停止。實(shí)施方式的探頭只要能夠在與物體接觸的方向上產(chǎn)生彈性位移，則可以具有任意結(jié)構(gòu)。例如，可以由具有彈性的材料(鋼琴線)構(gòu)成，或者可以采用具有至少一個(gè)彈性變形區(qū)域(彈簧)的結(jié)構(gòu)等。探頭可以安裝于檢測(cè)機(jī)器人的接觸狀態(tài)的機(jī)器人的指尖執(zhí)行器周邊，但實(shí)施方式不限于此。此外，由實(shí)施方式的探頭位置計(jì)算部計(jì)算的“探頭位置”可以設(shè)為被假定為與作業(yè)對(duì)象物相接觸的探頭的一部分(例如探頭前端部)的位置，但實(shí)施方式不限于此。根據(jù)實(shí)施方式，使用了能夠在與物體接觸的方向上產(chǎn)生彈性位移的探頭，因此，能夠在機(jī)器人工作中檢測(cè)出接觸狀態(tài)后，確保用于停止的慣性移動(dòng)距離(從探頭接觸物體起到機(jī)器人停止的距離)。即，由于探頭是柔性的，因此，即使機(jī)器人在接觸物體后前進(jìn)了一定距離，也不會(huì)損傷探頭或使探頭發(fā)生塑性變形，或者反之，不會(huì)使作業(yè)對(duì)象物發(fā)生損傷、變形、振動(dòng)、或移動(dòng)。因此，不需要使機(jī)器人低速地接觸于作業(yè)對(duì)象物，能夠在不影響作為機(jī)器人特征的高速性的前提下高精度地求出對(duì)象物的位置。并且，關(guān)于所求出的位置，它是作為探頭位置而計(jì)算出的值，可將其作為機(jī)器人與對(duì)象物之間的相對(duì)位置而求出，因此，可將其作為機(jī)器人所需的固有信息而求出。在實(shí)施方式的位置檢測(cè)裝置中，還具有外力檢測(cè)單元，該外力檢測(cè)單元檢測(cè)施加給所述探頭的外力；以及記錄單元，該記錄單元按照時(shí)序記錄由所述外力檢測(cè)單元檢測(cè)出的外力和由所述探頭位置計(jì)算部計(jì)算出的所述探頭的位置。并且，在檢測(cè)出所述探頭的接觸狀態(tài)的情況下，所述接觸位置計(jì)算部根據(jù)所述記錄單元中記錄的外力求取所述探頭的接觸時(shí)刻，將所記錄的該接觸時(shí)刻處的所述探頭的位置作為所述機(jī)器人的接觸位置而導(dǎo)出。根據(jù)實(shí)施方式，在機(jī)器人工作中，外力檢測(cè)單元檢測(cè)施加給所述探頭的外力，記錄單元按照時(shí)序記錄由所述外力檢測(cè)單元檢測(cè)出的外力和由所述探頭位置計(jì)算部計(jì)算出的所述探頭的位置。所謂“按照時(shí)序記錄”，是指以能夠了解記錄信息的生成時(shí)間或順序的方式進(jìn)行記錄。例如，還包含按照采樣到的順序依次進(jìn)行記錄的情況。并且，作為一例，在施加給探頭的外力超過(guò)預(yù)定值時(shí)，接觸檢測(cè)部檢測(cè)出探頭與物體接觸。為了可靠地保證探頭確實(shí)處于與物體接觸的狀態(tài)，優(yōu)選將該預(yù)定值設(shè)定為比探頭實(shí)際接觸到物體時(shí)檢測(cè)出的外力值大。由此，不會(huì)從噪聲或作業(yè)對(duì)象物的振動(dòng)等受到實(shí)質(zhì)性的影響，能夠可靠地檢測(cè)接觸狀態(tài)。在檢測(cè)出探頭的接觸狀態(tài)的情況下，接觸位置計(jì)算部根據(jù)記錄單元中記錄的外力，求取探頭的接觸時(shí)刻。優(yōu)選的是，求取記錄單元中記錄的外力值的時(shí)間性變化發(fā)生了變化的時(shí)刻，作為接觸時(shí)刻。這里，作為“外力值的時(shí)間性變化”的一例，舉出了 “外力的時(shí)間微分值”。此時(shí)，接觸位置計(jì)算部例如將外力微分值從0 (表示探頭未接觸任何物體的狀態(tài)) 變化為超過(guò)0的值(表示接觸到某物體而施加了力的狀態(tài))的時(shí)刻、或者外力微分值從大于0的狀態(tài)變化為0的時(shí)刻設(shè)為接觸時(shí)刻。并且，接觸位置計(jì)算部通過(guò)檢索記錄單元，導(dǎo)出在該接觸時(shí)刻計(jì)算出的探頭位置、即正確的“接觸位置”?！巴饬χ档臅r(shí)間性變化”不限于微分值，也可以使用多個(gè)外力采樣值的平均值。例如，也可以求取接觸檢測(cè)部未檢測(cè)出接觸狀態(tài)的時(shí)間區(qū)間中的外力采樣值的近似直線(外力值的時(shí)間性變化)與檢測(cè)出接觸狀態(tài)的時(shí)間區(qū)間中的外力采樣值的近似直線之間的交點(diǎn)，由此求出外力值的時(shí)間性變化發(fā)生了變化的“接觸時(shí)刻”。這樣，在實(shí)施方式中，通過(guò)設(shè)置記錄外力值和探頭位置的單元，能夠搜索接觸位置，并且能夠進(jìn)行與物體接觸時(shí)以及從物體脫離時(shí)共計(jì)2次確認(rèn)等，由此，能夠得到以很高的可靠性求出準(zhǔn)確的接觸位置這一新穎的效果。在優(yōu)選方式中，針對(duì)檢測(cè)出的所述外力和計(jì)算出的所述探頭位置，執(zhí)行具有相同的時(shí)間特性的降噪濾波處理。由此，通過(guò)對(duì)所記錄的外力值和探頭位置兩者實(shí)施具有相同延遲的處理，從而不會(huì)在接觸時(shí)刻與探頭位置之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系中產(chǎn)生偏差，能夠求出準(zhǔn)確的接觸位置。另外，濾波處理的目的在于，使得外力值成為經(jīng)過(guò)降噪的值，且針對(duì)計(jì)算出的探頭位置賦予與外力值的濾波延遲同等的延遲時(shí)間。在實(shí)施方式中，所述接觸檢測(cè)部構(gòu)成為通過(guò)導(dǎo)通而以電氣方式檢測(cè)所述接觸狀態(tài)的傳感器。在實(shí)施方式中，由于使用了通過(guò)導(dǎo)通而以電氣方式檢測(cè)接觸狀態(tài)的傳感器，因此
6能夠在探頭接觸到物體的瞬間檢測(cè)出接觸狀態(tài)。因此，例如可以導(dǎo)出通過(guò)導(dǎo)通而檢測(cè)出接觸狀態(tài)的時(shí)刻處的探頭位置，作為接觸位置。此時(shí)，可以省略上述外力檢測(cè)單元和記錄單兀。優(yōu)選的是，本實(shí)施方式的裝置具有控制所述機(jī)器人的上位控制器，所述機(jī)器人具有伺服電動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)，該電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)根據(jù)來(lái)自所述上位控制器的指令控制該伺服電動(dòng)機(jī)。并且，所述上位控制器內(nèi)置有模擬所述電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的運(yùn)算模型。此外， 所述探頭位置計(jì)算部使用將針對(duì)所述伺服電動(dòng)機(jī)的指令數(shù)據(jù)輸入所述運(yùn)算模型時(shí)的輸出值，計(jì)算所述探頭位置。這樣，在本實(shí)施方式中，將裝置分離為機(jī)器人和上位控制器，從而避免了通信負(fù)荷。這樣，在本實(shí)施方式中，由于上位控制器內(nèi)置有模擬電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的運(yùn)算模型，因此，即使在不使用來(lái)自下位的機(jī)器人的編碼器信息的情況下，也能夠得到不存在位置偏差的角度信息，其結(jié)果，能夠檢測(cè)準(zhǔn)確的接觸位置。優(yōu)選的是，所述探頭構(gòu)成為能夠安裝到所述機(jī)器人上且能夠從所述機(jī)器人上卸下，或者能夠收納在機(jī)器人中。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)在機(jī)器人作業(yè)時(shí)不會(huì)與工件或周邊物體發(fā)生干涉而進(jìn)行利用的裝置結(jié)構(gòu)。在實(shí)施方式的檢測(cè)機(jī)器人的接觸位置的方法中，將能夠在與物體接觸的方向上產(chǎn)生彈性位移的探頭安裝到所述機(jī)器人上。并且，在實(shí)施方式的檢測(cè)機(jī)器人的接觸位置的方法中，進(jìn)行所述機(jī)器人的位置控制，計(jì)算所述探頭的位置，檢測(cè)所述探頭是否成為與物體接觸的狀態(tài)。并且，在實(shí)施方式的檢測(cè)機(jī)器人的接觸位置的方法中，在檢測(cè)出所述探頭的接觸狀態(tài)的情況下，使所述機(jī)器人減速停止，并且根據(jù)計(jì)算出的所述探頭的位置導(dǎo)出所述接觸位置。實(shí)施方式的檢測(cè)機(jī)器人的接觸位置的方法還包含以下步驟檢測(cè)施加給所述探頭的外力，按時(shí)序記錄所檢測(cè)出的外力和計(jì)算出的所述探頭的位置。并且，檢測(cè)所述探頭是否成為與物體接觸的狀態(tài)的步驟是根據(jù)檢測(cè)出的所述外力檢測(cè)所述探頭的接觸狀態(tài)的步驟。 并且，在導(dǎo)出所述接觸位置的步驟中，當(dāng)檢測(cè)出所述探頭的接觸狀態(tài)時(shí)，根據(jù)所記錄的外力求取所述探頭的接觸時(shí)刻，導(dǎo)出所記錄的該接觸時(shí)刻處的所述探頭的位置，作為所述機(jī)器人的接觸位置。在實(shí)施方式的檢測(cè)機(jī)器人的接觸位置的方法中，檢測(cè)所述探頭是否成為與物體接觸的狀態(tài)的步驟是通過(guò)導(dǎo)通而以電氣方式檢測(cè)所述接觸狀態(tài)的步驟。并且，在導(dǎo)出所述接觸位置的步驟中，導(dǎo)出通過(guò)導(dǎo)通而檢測(cè)出接觸狀態(tài)的時(shí)刻處的所述探頭的位置，作為所述接觸位置。以下，根據(jù)附圖對(duì)本申請(qǐng)公開(kāi)的用于檢測(cè)機(jī)器人的接觸位置的裝置及方法的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。首先，對(duì)第1實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。圖1是第1實(shí)施方式的機(jī)器人的接觸位置檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)圖。如圖1所示，第1 實(shí)施方式的接觸位置檢測(cè)裝置具有機(jī)器人控制器5、探頭4和外力檢測(cè)器3。機(jī)器人控制器 5對(duì)由具有編碼器的伺服電動(dòng)機(jī)(未圖示)驅(qū)動(dòng)的機(jī)器人1進(jìn)行控制。探頭4安裝于機(jī)器人1上，用來(lái)檢測(cè)作業(yè)對(duì)象物2的位置。外力檢測(cè)器3檢測(cè)施加給探頭4的外力。在本實(shí)施方式中，作為外力檢測(cè)器3，以力傳感器為例進(jìn)行說(shuō)明。此外，在機(jī)器人控制器5上，連接著示教器6，該示教器6能夠輸入來(lái)自用戶的指令以便示教機(jī)器人1做出規(guī)定動(dòng)作。另外，附圖所示的機(jī)器人1是6軸垂直多關(guān)節(jié)型的例子，不過(guò)，任意地變更了軸數(shù)和軸結(jié)構(gòu)后的機(jī)器人1也能夠應(yīng)用本實(shí)施方式的接觸位置檢測(cè)裝置。探頭4構(gòu)成為能夠在與作業(yè)對(duì)象物2接觸的方向上產(chǎn)生彈性位移。例如，探頭4 可以構(gòu)成為具有預(yù)定的彈性變形區(qū)域(在預(yù)定的彈性變形區(qū)域中，伴隨于變形量而產(chǎn)生反作用力，并且能夠反復(fù)地恢復(fù)到原來(lái)的形狀和原來(lái)的位置)。因此，在以下的記載中，有時(shí)將探頭4稱作柔性探頭。但是，這并不意味著探頭的所有部位都具有彈性，只要其至少一部分或一個(gè)方向上的分量具有彈性即可。此外，探頭4構(gòu)成為，作為與作業(yè)對(duì)象物2的接觸方向，能夠從不僅一個(gè)方向的多個(gè)方向進(jìn)行接觸，由此能夠提高位置檢測(cè)的自由度。此外，優(yōu)選的是，探頭4具有以下程度的長(zhǎng)度，S卩在該程度下，當(dāng)探頭4隨著位置檢測(cè)動(dòng)作而接觸到作業(yè)對(duì)象物2時(shí)，機(jī)器人1自身不會(huì)與作業(yè)對(duì)象物2發(fā)生干涉。作為一例，還可以用鋼琴線構(gòu)成探頭4。此外，探頭4的前端優(yōu)選為球狀，從而不會(huì)限制與作業(yè)對(duì)象物2之間的接觸方向。在圖1中，圖示為在探頭4的前端安裝著球狀的物體，但這只是示意性的，也可以將探頭(鋼琴線)的端部本身加工為球狀。本實(shí)施方式的探頭4不限于這些例子，只要具有能夠在接觸方向上產(chǎn)生彈性位移的部位，則可以變更為任意恰當(dāng)?shù)男问?。此外，為了不妨礙機(jī)器人1的作業(yè)性，探頭4可以構(gòu)成為探頭僅在必要時(shí)才突出的收納式，或者構(gòu)成為在機(jī)器人1上拆裝自如。此外，在圖1的例子中，將探頭4直接安裝在外力檢測(cè)器3上，不過(guò)，也可以將探頭4安裝在機(jī)器人1的末端執(zhí)行器(endeffector)上。機(jī)器人控制器5能夠執(zhí)行用于使機(jī)器人1檢測(cè)作業(yè)對(duì)象物2的位置所需的功能。 機(jī)器人控制器5具有位置指令生成部51、外力值監(jiān)視部52、探頭前端位置計(jì)算部53、記錄裝置(存儲(chǔ)器)54以及接觸位置計(jì)算部55。位置指令生成部51生成針對(duì)伺服電動(dòng)機(jī)的指令以便進(jìn)行機(jī)器人1的位置控制。外力值監(jiān)視部52監(jiān)視由外力檢測(cè)器3檢測(cè)出的作用于探頭4的力的值，并根據(jù)該力的值判定探頭4是否處于接觸狀態(tài)。在探頭4處于接觸狀態(tài)的情況下，外力值監(jiān)視部52向位置指令生成部51發(fā)出指令，使得機(jī)器人1進(jìn)行后述的動(dòng)作。探頭前端位置計(jì)算部53根據(jù)從機(jī)器人1發(fā)送來(lái)的各軸編碼器的值、探頭4的設(shè)計(jì)尺寸、探頭4 的安裝位置以及探頭4的接近方向，計(jì)算探頭4的與物體接觸的部位的位置。探頭4的與物體接觸的部位的位置例如是探頭4的前端位置。在機(jī)器人1的接觸動(dòng)作中，記錄裝置M 按照時(shí)序記錄由外力檢測(cè)器3檢測(cè)出的力的值和由探頭前端位置計(jì)算部53計(jì)算出的探頭位置。在外力值監(jiān)視部52判定為探頭4處于接觸狀態(tài)的情況下，接觸位置計(jì)算部55根據(jù)記錄裝置M中記錄的外力值和探頭前端位置，求取實(shí)際的接觸位置。另外，示教器6用于指示機(jī)器人執(zhí)行接觸動(dòng)作，并且，用于設(shè)定力傳感器值的檢測(cè)閾值、根據(jù)接觸檢測(cè)位置計(jì)算實(shí)際接觸位置的校正值、探頭尺寸的設(shè)定值、作業(yè)對(duì)象物2的供給狀態(tài)的判別閾值等各個(gè)值。圖2是示出第1實(shí)施方式的機(jī)器人的接觸位置檢測(cè)裝置的處理步驟的流程圖。以下，參照?qǐng)D1，同時(shí)使用圖2來(lái)說(shuō)明第1實(shí)施方式的機(jī)器人的接觸位置檢測(cè)裝置的處理步驟。 如圖2所示，首先在步驟Sl中，將探頭4安裝到機(jī)器人1的末端執(zhí)行器的周邊，使用示教器 6輸入作業(yè)工具數(shù)據(jù)(從機(jī)器人1的前端位置觀察到的探頭4的位置姿勢(shì))。另外，在不進(jìn)行位置檢測(cè)動(dòng)作時(shí)，如果拆下探頭4，則不妨礙通常的機(jī)器人作業(yè)。作業(yè)工具數(shù)據(jù)可以使用機(jī)器人1及探頭4的設(shè)計(jì)值。在無(wú)法準(zhǔn)確地得知探頭4的設(shè)計(jì)尺寸和安裝位置的情況下， 也可以另行進(jìn)行校準(zhǔn)(校正)。作為作業(yè)工具數(shù)據(jù)的確定方法，例如有如下方法。在作業(yè)對(duì)象物2相對(duì)于機(jī)器人坐標(biāo)系的位置和姿勢(shì)、以及機(jī)器人1的指尖相對(duì)于機(jī)器人坐標(biāo)系的位置和姿勢(shì)已知的條件下，使探頭4與作業(yè)對(duì)象物2接觸，確定接觸時(shí)刻處的、機(jī)器人1的指尖位置和姿勢(shì)與作業(yè)對(duì)象物2的位置和姿勢(shì)之“差(矢量)”，作為探頭4的作業(yè)工具數(shù)據(jù)。 機(jī)器人坐標(biāo)系是以機(jī)器人的第一軸為原點(diǎn)，取前后為X方向、左右為Y方向、上下為Z方向的正交坐標(biāo)系。接著，在步驟S2中開(kāi)始位置檢測(cè)動(dòng)作。再現(xiàn)使用了示教器6的手動(dòng)(jog)運(yùn)轉(zhuǎn)、 或預(yù)先示教的動(dòng)作，由此進(jìn)行位置檢測(cè)動(dòng)作。所謂手動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，是指這樣的運(yùn)轉(zhuǎn)僅在作業(yè)人員按下示教器6的鍵的期間才使機(jī)器人1動(dòng)作，當(dāng)松開(kāi)鍵時(shí)，停止機(jī)器人1的運(yùn)轉(zhuǎn)。在步驟 S3中，外力值監(jiān)視部52開(kāi)始監(jiān)視作為外力檢測(cè)器3的一例的力傳感器的值，在步驟S4中， 記錄裝置M開(kāi)始記錄探頭前端位置和力傳感器的值。接著，探頭前端位置計(jì)算部53在依次對(duì)機(jī)器人的各個(gè)軸的編碼器值進(jìn)行變換后的機(jī)器人前端位置(機(jī)器人安裝位置)的值中加上探頭4的尺寸，由此來(lái)計(jì)算探頭前端位置。為了以更高精度檢測(cè)探頭前端位置，探頭前端位置計(jì)算部53也可以根據(jù)位置檢測(cè)動(dòng)作中探頭4的接近方向，如(式1)那樣在探頭前端球中心位置Ptcp中加上探頭半徑 R，由此來(lái)計(jì)算探頭前端位置Ptop。(式1)根據(jù)以探頭坐標(biāo)系為基準(zhǔn)的探頭4的接近方向來(lái)區(qū)分情況。在探頭4從(式1)中所區(qū)分的情況以外的方向進(jìn)行了動(dòng)作的情況下，將移動(dòng)量大的方向作為探頭4的接近方向來(lái)計(jì)算探頭前端位置Ptop，即使這樣也不會(huì)影響精度。 例如，接近動(dòng)作為從X軸負(fù)向朝正向動(dòng)作了 200mm、從Y軸正向朝負(fù)向動(dòng)作了 IOmm的情況成為(I)的從X軸負(fù)向朝正向接近的情況。(式1)(I)E[xtop ytop ztop] = E[xtcp ytcp ztcp] + [R 0 0](從X軸負(fù)向朝正向接近)(II)E[xtop ytop ztop] = E[xtcp ytcp ztcp] + [-R 0 0](從 X 軸正向朝負(fù)向接近)(III)K[xtop ytop ztop] = E[xtcp ytcp ztcp] +
(從 Y 軸負(fù)向朝正向接近)(IV)E[xtop ytop ztop] = E[xtcp ytcp ztcp] +
(從 Y 軸正向朝負(fù)向接近)(V)E[xtop ytop ztop] =w[xtcp ytcp ztcp] +
(從Z軸負(fù)向朝正向接近)(VI)E[xtop ytop ztop] = E[xtcp ytcp ztcp] +
(從 Z 軸正向朝負(fù)向接近)在步驟S5中，外力值監(jiān)視部52以一定周期監(jiān)視力傳感器的值是否超過(guò)了設(shè)定閾值F0。在力傳感器的值超過(guò)FO的情況下，判斷為檢測(cè)到了接觸，從外力值監(jiān)視部52向位置指令生成部51發(fā)送接觸位置檢測(cè)信號(hào)。接到接觸位置檢測(cè)信號(hào)的位置指令生成部51進(jìn)行機(jī)器人1的位置控制，使得機(jī)器人1減速停止而撤回到位置檢測(cè)動(dòng)作的開(kāi)始位置(步驟 S6)。在減速停止時(shí)，機(jī)器人1會(huì)繼續(xù)移動(dòng)機(jī)器人1的慣性移動(dòng)距離(從探頭4接觸到物體起到機(jī)器人1停止的距離)，但是，通過(guò)探頭4的柔軟性，吸收了機(jī)器人1的慣性移動(dòng)距離。 因此，不會(huì)損傷探頭4或使探頭4發(fā)生塑性變形，而且也不會(huì)使作業(yè)對(duì)象物2發(fā)生損傷、變形、振動(dòng)或移動(dòng)。另外，為了能夠以較高的概率判定探頭4處于接觸狀態(tài)的情況，將FO設(shè)定為比因機(jī)器人手臂通常所能產(chǎn)生的振動(dòng)(由機(jī)器人1的動(dòng)作引起的機(jī)械振動(dòng)或在力傳感器的計(jì)測(cè)中產(chǎn)生的電噪聲等)引起的力大的值。還可以使用機(jī)器人1的示教器6等從外部變更F0。以滿足所需的接觸位置檢測(cè)的分辨率的方式，來(lái)設(shè)定步驟S3、步驟S4、步驟S5的處理的采樣周期。具體而言，將步驟S3、步驟S4、步驟S5的處理的采樣周期設(shè)定為，使得該采樣周期成為比用所需要的位置檢測(cè)分辨率除以檢測(cè)動(dòng)作速度得到的值小的值。在確定了采樣周期的情況下，根據(jù)檢測(cè)速度確定位置檢測(cè)分辨率。接到接觸位置檢測(cè)信號(hào)，在步驟S7 中結(jié)束探頭前端位置和力傳感器值的記錄。在步驟S8中，接觸位置計(jì)算部55進(jìn)行如下處理根據(jù)記錄裝置M中記錄的探頭前端位置和力傳感器的值，計(jì)算探頭4的與作業(yè)對(duì)象物 2所接觸的位置。在圖2的步驟S5中，為了排除因振動(dòng)等干擾造成的接觸檢測(cè)的誤差而能夠可靠地檢測(cè)接觸狀態(tài)，將FO設(shè)定為比探頭接觸到物體時(shí)產(chǎn)生的通常的力大的值。因此，如圖4 所示，步驟S5中判斷出的接觸判斷位置(xl)與作為外力值的上升位置而求出的探頭4的實(shí)際接觸位置(x2)不同，該接觸判斷位置(xl)是在機(jī)器人手臂的動(dòng)作方向上進(jìn)一步前進(jìn)后的位置。這樣，在本實(shí)施方式中，在檢測(cè)出探頭4的接觸狀態(tài)的情況下，接觸位置計(jì)算部 55進(jìn)行如下處理根據(jù)記錄裝置M中記錄的過(guò)去的外力值和探頭位置，計(jì)算實(shí)際的接觸位置。圖3是示出接觸位置計(jì)算部55求取接觸位置的計(jì)算處理的步驟的流程圖。圖4 和圖5是接觸位置檢測(cè)處理的說(shuō)明圖。使用這些圖按順序說(shuō)明圖2的步驟S8中的接觸位置檢測(cè)處理。如圖3所示，在步驟S81中，對(duì)由力傳感器3檢測(cè)出的外力值實(shí)施低通濾波處理， 去除疊加在外力值中的噪聲成分。在低通濾波器中，優(yōu)選具有敏銳的截止頻率特性，該截止頻率可根據(jù)機(jī)器人的特性而適當(dāng)進(jìn)行變更。此外，在本實(shí)施方式中，針對(duì)由探頭前端位置計(jì)算部53計(jì)算出的探頭4的前端位置值也實(shí)施低通濾波處理。優(yōu)選的是，執(zhí)行具有與針對(duì)外力值應(yīng)用的處理相同的時(shí)間特性的降噪濾波處理。由此，對(duì)于力傳感器的值與探頭4的前端位置彼此而言，能夠?qū)⑾嗤难舆t信號(hào)彼此對(duì)應(yīng)起來(lái)，能夠提高接觸位置的檢測(cè)位置。接著，在步驟S82中，通過(guò)差分計(jì)算來(lái)計(jì)算力傳感器值的時(shí)間微分。在步驟S83中， 在每一個(gè)采樣中，判斷力傳感器值的時(shí)間微分是否為0。如圖5所示，將力傳感器值的時(shí)間微分超過(guò)0或小于0的時(shí)刻的探頭前端位置設(shè)為實(shí)際接觸位置(U)(步驟S84)。另外，力傳感器值的時(shí)間微分超過(guò)0的時(shí)刻相當(dāng)于探頭4從未接觸任何物體的狀態(tài)轉(zhuǎn)移為接觸到作業(yè)對(duì)象物2的狀態(tài)的時(shí)刻。力傳感器值的時(shí)間微分小于0的時(shí)刻相當(dāng)于探頭4從接觸到作業(yè)對(duì)象物2的狀態(tài)轉(zhuǎn)移到離開(kāi)該作業(yè)對(duì)象物2而未接觸任何物體的狀態(tài)的時(shí)刻。即，在本實(shí)施方式中，存在與作業(yè)對(duì)象物2接觸時(shí)和從作業(yè)對(duì)象物2離開(kāi)時(shí)這兩次檢測(cè)接觸位置的機(jī)會(huì)，任意一個(gè)時(shí)刻都可用于接觸位置的檢測(cè)。通過(guò)對(duì)接觸時(shí)與離開(kāi)時(shí)的接觸位置進(jìn)行比較，并確認(rèn)兩者是否一致，由此，能夠提高接觸位置檢測(cè)處理的可靠性。在接觸時(shí)與離開(kāi)時(shí)的接觸位置不一致的情況下，例如可假定為作業(yè)對(duì)象物2因接觸而發(fā)生了變形或移動(dòng)。在本實(shí)施方式中，關(guān)于根據(jù)所記錄的探頭前端位置和力傳感器的值計(jì)算實(shí)際的接觸位置的處理，在步驟S82、步驟S83中，通過(guò)力傳感器值的時(shí)間微分求出了實(shí)際的接觸位置。但是，求取接觸位置的方法不限定于該例。例如還有以下方法等(1)根據(jù)力傳感器值而判斷為接觸時(shí)的時(shí)刻和力傳感器值(2)從判斷為接觸的時(shí)刻起預(yù)定時(shí)間前的時(shí)刻和力傳感器值根據(jù)該(1)和(2)求取從實(shí)際接觸到減速停止為止的力傳感器值的近似直線，并且，以相同方式采樣出兩個(gè)時(shí)刻和力傳感器值，由此計(jì)算未接觸的區(qū)間中的近似直線，根據(jù)兩直線的交點(diǎn)處的時(shí)刻和力傳感器值計(jì)算實(shí)際的接觸位置。另外，在由于不存在作業(yè)對(duì)象物2等原因而使得力傳感器的值未超過(guò)閾值FO時(shí)，不能進(jìn)行接觸位置檢測(cè)，因此向外部輸出位置檢測(cè)處理錯(cuò)誤信號(hào)。這樣，在第1實(shí)施方式中，使用柔軟的探頭4進(jìn)行接觸位置檢測(cè)動(dòng)作，從檢測(cè)到接觸起減小接觸動(dòng)作速度而停止，因此，與使用了非接觸感測(cè)方式同樣，能夠以與通常的機(jī)器人的作業(yè)速度相同程度的速度使機(jī)器人移動(dòng)而快速地進(jìn)行位置檢測(cè)。其結(jié)果，與現(xiàn)有的接觸感測(cè)方式相比，能夠大幅度提高作業(yè)效率。此外，在第1實(shí)施方式中，對(duì)探頭前端位置和力傳感器的值進(jìn)行采樣，判斷力傳感器值的微分值是否為0，根據(jù)超過(guò)0或小于0的時(shí)刻時(shí)的探頭前端位置來(lái)計(jì)算實(shí)際的接觸位置，因此能夠提高機(jī)器人的接觸位置檢測(cè)精度。此外， 在第1實(shí)施方式中，在記錄裝置M中按照時(shí)序記錄探頭位置和外力，能夠在過(guò)去所有的多個(gè)采樣中搜索外力和接觸位置，因此，能夠以高可靠性求出準(zhǔn)確的接觸位置。在第1實(shí)施方式中，是將外力檢測(cè)器3作為力傳感器進(jìn)行了說(shuō)明，但外力檢測(cè)器3 不限于該例。例如，只要能夠檢測(cè)外力，則外力檢測(cè)器3也可以用其他傳感器來(lái)代替，例如薄型壓力傳感器、使用了由轉(zhuǎn)矩指令值與負(fù)載轉(zhuǎn)矩之差表示的干擾轉(zhuǎn)矩的力檢測(cè)器等。圖6 示出使用了由轉(zhuǎn)矩指令值與負(fù)載轉(zhuǎn)矩之差表示的干擾轉(zhuǎn)矩的力檢測(cè)器的例子。圖6是說(shuō)明使用了由轉(zhuǎn)矩指令值與負(fù)載轉(zhuǎn)矩之差表示的干擾轉(zhuǎn)矩的力檢測(cè)方法的框圖。在干擾轉(zhuǎn)矩運(yùn)算部032中，使用通常的機(jī)器人的位置速度控制部031中的轉(zhuǎn)矩指令和位置FB(反饋)來(lái)計(jì)算干擾轉(zhuǎn)矩。作為干擾轉(zhuǎn)矩的運(yùn)算方法，例如有以下方法根據(jù)位置反饋的2階微分求取角加速度，將角速度與電動(dòng)機(jī)負(fù)載的慣性力矩相乘來(lái)計(jì)算反饋轉(zhuǎn)矩，將轉(zhuǎn)矩指令與反饋轉(zhuǎn)矩之差作為干擾轉(zhuǎn)矩。但是，干擾轉(zhuǎn)矩的運(yùn)算方法不限于此?？赏ㄟ^(guò)按預(yù)定周期計(jì)算干擾轉(zhuǎn)矩來(lái)檢測(cè)接觸狀態(tài)。接著，對(duì)第2實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。在第1實(shí)施方式中，使用了由力傳感器檢測(cè)出的力的值而在外力值監(jiān)視部52中判定可靠的接觸狀態(tài)，但在第2實(shí)施方式中，取代力傳感器而提供使用了通過(guò)電導(dǎo)通而檢測(cè)接觸狀態(tài)的傳感器的接觸位置檢測(cè)裝置。在圖7A中，示出了第2實(shí)施方式的、安裝了通過(guò)電導(dǎo)通而檢測(cè)接觸狀態(tài)的傳感器的機(jī)器人。如該圖所示，機(jī)器人1與對(duì)象物012通過(guò)電耦合線013電連接。通過(guò)使安裝于機(jī)器人1前端的導(dǎo)通檢測(cè)探頭011與對(duì)象物012接觸，由此將作業(yè)對(duì)象物012作為介質(zhì)而進(jìn)行通電，在導(dǎo)通檢測(cè)探頭011中檢測(cè)該情況，從而能夠檢測(cè)出接觸狀態(tài)。與第1實(shí)施方式同樣，導(dǎo)通檢測(cè)探頭011構(gòu)成為能夠在與作業(yè)對(duì)象物012接觸的方向上產(chǎn)生彈性位移。因此，在第2實(shí)施方式中，能夠?qū)?dǎo)通檢測(cè)探頭011檢測(cè)出接觸的時(shí)刻的探頭位置直接用作實(shí)際的接觸位置，不需要追溯過(guò)去的數(shù)據(jù)而計(jì)算接觸位置。由此，在第2實(shí)施方式的機(jī)器人控制器5中，能夠省略圖1所示的結(jié)構(gòu)要件中的記錄裝置M和接觸位置計(jì)算部 55。此外，采用了監(jiān)視導(dǎo)通檢測(cè)探頭011的導(dǎo)通的導(dǎo)通監(jiān)視部，來(lái)代替外力值監(jiān)視部52。該導(dǎo)通監(jiān)視部在檢測(cè)出探頭的導(dǎo)通即檢測(cè)出接觸的時(shí)刻，對(duì)位置指令生成部51發(fā)出使機(jī)器人減速停止的指令。此外，在探頭前端位置計(jì)算部53中，將在導(dǎo)通監(jiān)視部檢測(cè)出導(dǎo)通即檢測(cè)出接觸的時(shí)刻計(jì)算出的探頭前端位置作為實(shí)際的接觸位置而輸出。在第2實(shí)施方式中，導(dǎo)通檢測(cè)探頭011是柔性探頭，由此，不會(huì)在檢測(cè)出接觸的瞬
11間急劇地停止，而是能夠使機(jī)器人減速地停止。由此，在第2實(shí)施方式中，不會(huì)對(duì)機(jī)器人的減速機(jī)施加很大的負(fù)載。此外，在第2實(shí)施方式中，能夠省略記錄裝置等，因此，能夠利用更簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)來(lái)檢測(cè)接觸位置。當(dāng)然，可以與第1實(shí)施方式同樣，使用記錄裝置，在檢測(cè)出導(dǎo)通時(shí)追溯過(guò)去的數(shù)據(jù)進(jìn)行位置檢測(cè)，再次確認(rèn)導(dǎo)通時(shí)的接觸位置是否為正確的接觸位置， 由此，能夠更確切地以高可靠性檢測(cè)接觸位置。接著，對(duì)第3實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。在第1實(shí)施方式中，使用了由力傳感器檢測(cè)出的力的值而在外力值監(jiān)視部52中判定接觸狀態(tài)，但在第3實(shí)施方式中，取代力傳感器而提供使用了接觸傳感器來(lái)檢測(cè)接觸狀態(tài)的接觸位置檢測(cè)裝置。在圖7B中，示出了第3實(shí)施方式的安裝了接觸傳感器的機(jī)器人1。該接觸傳感器可通過(guò)在機(jī)器人1的前端隔著彈簧等彈性部件021設(shè)置開(kāi)關(guān)022、并在開(kāi)關(guān)022的前端安裝剛性探頭023來(lái)實(shí)現(xiàn)。開(kāi)關(guān)022是在彈性部件021產(chǎn)生了預(yù)定量的位移時(shí)輸出電信號(hào)的開(kāi)關(guān)。通過(guò)機(jī)器人1的動(dòng)作使得剛性探頭023與作業(yè)對(duì)象物OM接觸，在彈性部件021產(chǎn)生了預(yù)定量的位移時(shí)，由開(kāi)關(guān)022輸出檢測(cè)出接觸的電信號(hào)。由此，接觸傳感器能夠檢測(cè)出接觸狀態(tài)。當(dāng)檢測(cè)出接觸狀態(tài)時(shí)，與第1實(shí)施方式同樣，對(duì)位置指令生成部51發(fā)出使機(jī)器人減速停止的指令，根據(jù)記錄裝置中記錄的外力值和探頭前端位置，求取剛性探頭023實(shí)際與作業(yè)對(duì)象物OM接觸的位置。另外，剛性探頭023由剛性部件構(gòu)成，以便提高接觸傳感器的靈敏度(從接觸作業(yè)對(duì)象物起到發(fā)生了預(yù)定量的位移而輸出接觸信號(hào)為止的時(shí)間和位移量)，機(jī)器人從接觸時(shí)刻起的減速(慣性移動(dòng))距離被彈性部件021所吸收。更準(zhǔn)確地講，剛性探頭023只要具有以下特征即可剛性探頭023具有比彈性部件021高的彈性率(對(duì)于位移量展現(xiàn)出大的反作用力的特性)。這樣，在第3實(shí)施方式中，特征點(diǎn)在于使1個(gè)探頭具備了能夠檢測(cè)接觸狀態(tài)的功能和產(chǎn)生彈性位移的功能。接著，對(duì)第4實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。在上述各實(shí)施方式中，上位的機(jī)器人控制器向下位的機(jī)器人的伺服電動(dòng)機(jī)發(fā)送指令信號(hào)，根據(jù)從機(jī)器人的各個(gè)軸發(fā)送來(lái)的編碼器信號(hào)計(jì)算機(jī)器人的位置，而第4實(shí)施方式則提供如下裝置該裝置不是根據(jù)編碼器信息，而是根據(jù)針對(duì)機(jī)器人的指令信號(hào)計(jì)算機(jī)器人的位置。首先，在圖8中示出了通過(guò)與上位控制器601之間的通信來(lái)傳送伺服電動(dòng)機(jī)603 的角度指令的控制器的一般結(jié)構(gòu)。按照機(jī)器人程序生成的機(jī)器人的動(dòng)作指令是通過(guò)機(jī)器人機(jī)構(gòu)學(xué)的逆變換而作為驅(qū)動(dòng)機(jī)器人關(guān)節(jié)的伺服電動(dòng)機(jī)603的位置指令(角度指令)生成的，其值經(jīng)過(guò)串行通信等的傳送路徑被傳遞至各電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)602。通過(guò)對(duì)來(lái)自配置于機(jī)器人指尖的力傳感器的檢測(cè)值實(shí)施坐標(biāo)變換，能夠使所存儲(chǔ)的動(dòng)作指令與坐標(biāo)系一致。所述坐標(biāo)變換，是指使用了坐標(biāo)變換矩陣的計(jì)算處理，該坐標(biāo)變換矩陣規(guī)定了機(jī)器人坐標(biāo)系與力傳感器的坐標(biāo)系(例如如果是3軸傳感器，則能夠檢測(cè)在傳感器上規(guī)定的XYZ軸方向的力，所規(guī)定的XYZ軸隨傳感器安裝方向而變化)之間的位置姿勢(shì)關(guān)系。不過(guò)，也可以從期望的位置檢測(cè)精度、靈敏度、檢測(cè)處理的通用性出發(fā)，對(duì)所使用的傳感器規(guī)格以及上述計(jì)算處理進(jìn)行限定。例如，如果僅進(jìn)行位置檢測(cè)，則不一定要使坐標(biāo)系一致，關(guān)于力的檢測(cè)方向，也是只要能夠檢測(cè)1個(gè)方向以上即可。此外，也不一定要將傳感器配置在指尖，也可以利用配置于關(guān)節(jié)軸的力檢測(cè)器或轉(zhuǎn)矩檢測(cè)器來(lái)檢測(cè)接觸。此外，通過(guò)使用檢測(cè)3個(gè)方向(X^軸方向)的力的力傳感器，由此，無(wú)論位置檢測(cè)動(dòng)作的方向如何， 都能夠進(jìn)行接觸檢測(cè)。此外，通過(guò)使用規(guī)定了力傳感器的坐標(biāo)系與機(jī)器人坐標(biāo)系之間的關(guān)系的坐標(biāo)變換矩陣，能夠根據(jù)接近方向計(jì)算準(zhǔn)確的接觸位置，提高位置檢測(cè)精度。此外，如果計(jì)算3個(gè)方向的合力，則能夠以很小的接觸力來(lái)檢測(cè)接觸，能夠提高接觸靈敏度。在第4實(shí)施方式中，也是像第1實(shí)施方式那樣，當(dāng)該力的檢測(cè)值超過(guò)閾值以后，在探頭的彈性變形范圍內(nèi)使機(jī)器人減速停止。之后，根據(jù)所記錄的力的上升時(shí)刻和所記錄的位置信息求取接觸點(diǎn)。力傳感器的檢測(cè)值一般變動(dòng)劇烈，因此要實(shí)施濾波處理。在第4實(shí)施方式中，對(duì)所記錄的力檢測(cè)信息和位置信息兩者實(shí)施具有同等的延遲的處理，由此，不會(huì)在上升時(shí)刻與位置之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系中產(chǎn)生偏差，能夠求出準(zhǔn)確的接觸位置。這里，對(duì)上位控制器601中的正交坐標(biāo)系下的濾波處理進(jìn)行了敘述，但在第1實(shí)施方式中，對(duì)在關(guān)節(jié)角的坐標(biāo)系下記錄的力信息和位置信息實(shí)施濾波處理也能夠得到同樣的效果。這里，參照?qǐng)D9、圖10對(duì)第4實(shí)施方式的上位控制器601的內(nèi)部處理的詳細(xì)情況進(jìn)行說(shuō)明。圖9示出了在關(guān)節(jié)角坐標(biāo)系下求取接觸點(diǎn)時(shí)上位控制器601的內(nèi)部處理，圖10示出了在正交坐標(biāo)系下求取接觸點(diǎn)時(shí)上位控制器601的內(nèi)部處理。在圖9所示的上位控制器601的內(nèi)部處理中，通過(guò)示教或仿真器等工具預(yù)先生成機(jī)器人的工作程序701。接著，在工作程序701工作時(shí)，生成用于使機(jī)器人執(zhí)行正交坐標(biāo)系下的具體動(dòng)作的指令702。為了使機(jī)器人的關(guān)節(jié)動(dòng)作，所生成的這些指令702通過(guò)逆變換 703變換為關(guān)節(jié)角度坐標(biāo)系下的指令705，從而向機(jī)器人各關(guān)節(jié)的伺服電動(dòng)機(jī)603發(fā)出指令。在工作過(guò)程中機(jī)器人與作業(yè)對(duì)象物等接觸的情況下，計(jì)測(cè)力傳感器的檢測(cè)力711并通過(guò)第1實(shí)施方式所示的方法求取接觸時(shí)刻的角度708。此時(shí)，使用存儲(chǔ)器706中記錄的角度信息和力傳感器信息，分別對(duì)所記錄的位置信息和力傳感器信息實(shí)施具有相同的時(shí)間常數(shù)的濾波處理等處理707，由此，能夠消除根據(jù)力傳感器的變化求出的接觸點(diǎn)的偏差。接觸時(shí)刻的角度708通過(guò)機(jī)構(gòu)學(xué)正變換從關(guān)節(jié)角度坐標(biāo)系變換為正交坐標(biāo)系的接觸點(diǎn)坐標(biāo)710。 上位控制器601根據(jù)該接觸點(diǎn)坐標(biāo)710判斷接下來(lái)應(yīng)該采取的動(dòng)作。此外，通過(guò)逆變換703 變換為關(guān)節(jié)角度坐標(biāo)系的指令值只不過(guò)是賦予給機(jī)器人的關(guān)節(jié)角控制系統(tǒng)(圖8的602) 的指令值，不必與實(shí)際的電動(dòng)機(jī)(圖8的603)的檢測(cè)角一致。由此，當(dāng)直接使用通過(guò)逆變換703得到的指令值時(shí)，有可能產(chǎn)生與實(shí)際的關(guān)節(jié)處的檢測(cè)角之間的偏差。為了解決該問(wèn)題，上位控制器601內(nèi)置有模擬針對(duì)機(jī)器人的電動(dòng)機(jī)(圖8的60 的關(guān)節(jié)角控制系統(tǒng)(圖 8的60 的關(guān)節(jié)角控制系統(tǒng)運(yùn)算模型704。并且，上位控制器601通過(guò)將逆變換703的指令值輸入運(yùn)算模型704來(lái)計(jì)算相對(duì)于實(shí)際的電動(dòng)機(jī)檢測(cè)角不存在位置偏差的角度，將該計(jì)算出的角度記錄到存儲(chǔ)器706中。由此，在第4實(shí)施方式中，即使不使用來(lái)自機(jī)器人的編碼器信息也能夠得到無(wú)位置偏差的角度信息，其結(jié)果，能夠進(jìn)行準(zhǔn)確的接觸點(diǎn)檢測(cè)。以上敘述了利用關(guān)節(jié)角度的接觸點(diǎn)檢測(cè)，不過(guò)，如圖10所示使用正交坐標(biāo)系下求出的位置信息的情況也能夠起到相同的作用效果。與圖9相比，不同點(diǎn)僅僅是存儲(chǔ)器中記錄的信息是在正交坐標(biāo)系下記錄的，而基本原理與關(guān)節(jié)角度坐標(biāo)系的情況相同。接著，對(duì)第5實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。使用圖11和圖12按順序說(shuō)明第5實(shí)施方式的方法。本實(shí)施方式是將在第1實(shí)施
13方式的裝置或第4實(shí)施方式的裝置中實(shí)施的接觸位置檢測(cè)方法應(yīng)用于機(jī)器人作業(yè)的例子。 即，在本實(shí)施方式中，針對(duì)在生產(chǎn)線等中提供的作業(yè)對(duì)象物2 (部件)，在每次提供時(shí)實(shí)施接觸位置檢測(cè)。并且，在本實(shí)施方式中，根據(jù)供給位置的誤差(正確的供給位置與各供給位置之差)，判別供給狀態(tài)，根據(jù)判別結(jié)果進(jìn)行處理。另外，關(guān)于與第1實(shí)施方式相同的結(jié)構(gòu)要件，標(biāo)注相同的參考標(biāo)號(hào)并省略詳細(xì)說(shuō)明。參照?qǐng)D11的流程圖說(shuō)明第5實(shí)施方式的方法。如圖11所示，首先，在示教過(guò)程中， 設(shè)定接觸位置檢測(cè)動(dòng)作的示教、正確的供給位置和判別閾值。在步驟SAl中，作業(yè)人員使用示教器6使機(jī)器人進(jìn)行手動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，使機(jī)器人1的指尖部接近作業(yè)對(duì)象物2 (部件)，使柔軟的探頭4接觸作業(yè)對(duì)象物2 (部件)，示教壓入的位置。從接觸位置到壓入位置的距離被探頭4的柔軟性所吸收。另外，與第1實(shí)施方式的步驟S3同樣，可通過(guò)使用機(jī)器人1的各軸編碼器的值、接觸探頭4的安裝位置、設(shè)計(jì)尺寸和位置檢測(cè)動(dòng)作的接近方向，來(lái)計(jì)算該接觸位置。接觸位置檢測(cè)動(dòng)作的示教基本上按如上所述地進(jìn)行，不過(guò)優(yōu)選的是，作業(yè)人員在每次示教時(shí)都設(shè)定用于無(wú)差錯(cuò)地進(jìn)行后述的狀態(tài)判別的最佳位置。例如，如圖12A 圖12D的各圖所示，優(yōu)選預(yù)先進(jìn)行未向供給托盤(pán)9提供作業(yè)對(duì)象物2(部件)時(shí)(圖12A)與向供給托盤(pán)9提供了作業(yè)對(duì)象物2 (部件)時(shí)(圖12C)之間的判別。此時(shí)，為了判別是否提供了部件，示教圖12A和圖12B所示的位置P0。該位置PO是從未提供部件時(shí)的檢測(cè)位置Pl (實(shí)際的接觸位置)起、壓入了減速停止距離而到達(dá)接觸判斷位置后的位置。關(guān)于接觸判斷所需的移動(dòng)距離以及減速停止距離，可根據(jù)接觸判斷的閾值F0、接觸探頭的彈性率和各軸電動(dòng)機(jī)的減速度，通過(guò)邏輯方式分別計(jì)算出來(lái)，但也可由作業(yè)人員憑直覺(jué)或經(jīng)驗(yàn)來(lái)設(shè)定。在步驟SA2中，作業(yè)人員將作業(yè)對(duì)象物2(部件)設(shè)置到正確的供給位置，執(zhí)行在步驟SAl中示教的位置檢測(cè)動(dòng)作，進(jìn)行位置檢測(cè)，取得正確的供給位置。將所取得的位置數(shù)據(jù)記錄到記錄裝置M中。在步驟SA3中，設(shè)定用于判別是否提供到恰當(dāng)范圍以外的判別閾值作為參數(shù)，該參數(shù)用于根據(jù)在步驟SA2中取得的正確供給位置與每次提供部件時(shí)取得的供給位置之差判別作業(yè)對(duì)象物的供給狀態(tài)。該判別閾值由作業(yè)人員使用示教器6進(jìn)行設(shè)定，并存儲(chǔ)到記錄裝置M中。關(guān)于判別是否提供到恰當(dāng)范圍以外的判別閾值，設(shè)定了在檢測(cè)出的供給位置處因供給位置的誤差而無(wú)法再進(jìn)行以后的作業(yè)的值的上限。例如，在圖12A 圖12D所示的例子中，Pl的位置相當(dāng)于不存在部件的情況，P2的位置相當(dāng)于存在部件的情況，因此，Pl 到P2之間的檢測(cè)位置表示提供到恰當(dāng)范圍以外。即，此時(shí)，關(guān)于判別是否提供到恰當(dāng)范圍以外的判別閾值為P1，在接觸檢測(cè)位置大于Pl的情況下，可判別為提供到恰當(dāng)范圍以外， 在為P2以下的情況下，可判別為沒(méi)有提供部件。關(guān)于提供到恰當(dāng)范圍外的原因，存在各種各樣的原因。例如，可列舉出部件脫離于供給托盤(pán)的框而落下的情況、以及部件的加工誤差大的情況。下面，對(duì)再現(xiàn)過(guò)程中的判別方法和處理方法進(jìn)行說(shuō)明。在步驟SA4中，針對(duì)所提供的作業(yè)對(duì)象物2 (部件)，執(zhí)行在步驟SAl中示教的位置檢測(cè)動(dòng)作，進(jìn)行位置檢測(cè)，取得正確的供給位置。在步驟SA5中，計(jì)算步驟SA4中取得的供給位置與記錄裝置M中記錄的正確的供給位置之差，與步驟SA3中設(shè)定的判別是否提供到恰當(dāng)范圍以外的判別閾值進(jìn)行比較。如果所取得的供給位置與正確的供給位置之差處于判別是否提供到恰當(dāng)范圍外的判別閾值以內(nèi)，則判別為狀態(tài)1 (提供到恰當(dāng)范圍內(nèi))，在步驟SA61中繼續(xù)執(zhí)行作業(yè)。如果所取得的供給位置與正確的供給位置之差超過(guò)判別是否提供到恰當(dāng)范圍以外的判別閾值，則判別為狀態(tài)2 (提供到恰當(dāng)范圍以外)，在步驟SA62中，對(duì)作業(yè)開(kāi)始位置進(jìn)行與供給誤差相應(yīng)的量的校正。此外，如第1實(shí)施方式所述，在由于未提供作業(yè)對(duì)象物2(部件)而接到位置檢測(cè)處理錯(cuò)誤信號(hào)的情況下，判別為狀態(tài)3 (沒(méi)有提供)，在步驟SA63中，設(shè)置重新提供作業(yè)對(duì)象物2(部件)等的處理。在本實(shí)施方式中，利用與正確的供給位置之差進(jìn)行作業(yè)對(duì)象物2 (部件)的供給狀態(tài)的判別，因此，檢測(cè)位置不必是絕對(duì)的值，只要能夠觀察到與正確的供給位置之間的相對(duì)變化即可。即，在探頭前端位置計(jì)算中，機(jī)器人的連桿長(zhǎng)度、扭轉(zhuǎn)角度、軸間距離等連桿參數(shù)、探頭尺寸、探頭安裝位置等工具數(shù)據(jù)可以是包含誤差的值。此外，在進(jìn)行位置檢測(cè)動(dòng)作時(shí)，在不使機(jī)器人的所有軸均動(dòng)作而是僅使指定的軸動(dòng)作的情況下，如果根據(jù)動(dòng)作的軸和工具數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算探頭前端位置并利用接觸位置的相對(duì)變化，則能夠得到同樣的效果。此外，在本實(shí)施方式中，在示教過(guò)程中進(jìn)行了設(shè)定正確的供給位置的處理，不過(guò)， 還可以考慮在再現(xiàn)過(guò)程中進(jìn)行設(shè)定的方法。例如，針對(duì)如圖13所示那樣堆積的作業(yè)對(duì)象物2，連續(xù)地接觸對(duì)象物并進(jìn)行位置檢測(cè)，根據(jù)檢測(cè)出的位置的值判別所堆積的對(duì)象物的個(gè)數(shù)，顯然，這能夠檢測(cè)作業(yè)對(duì)象物的配置誤差。即，在指示過(guò)程中未必設(shè)定了正確的供給位置的情況下，也能夠在再現(xiàn)過(guò)程中使用所取得的位置檢測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)判別供給狀態(tài)。以上是本發(fā)明的各實(shí)施方式，本發(fā)明不限于上述例子，可在本發(fā)明的范圍內(nèi)進(jìn)行任意恰當(dāng)?shù)淖兏?br> 權(quán)利要求
1.一種用于檢測(cè)機(jī)器人與物體接觸的接觸位置的裝置，該裝置的特征在于，具有 探頭，其被安裝在所述機(jī)器人上，能夠在與物體接觸的方向上產(chǎn)生彈性位移； 探頭位置計(jì)算部，其針對(duì)工作中的所述機(jī)器人計(jì)算所述探頭的位置；接觸檢測(cè)部，其檢測(cè)所述探頭與物體接觸的狀態(tài)；以及接觸位置計(jì)算部，在檢測(cè)出所述探頭的接觸狀態(tài)的情況下，該接觸位置計(jì)算部根據(jù)計(jì)算出的所述探頭的位置導(dǎo)出所述接觸位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，該裝置還具有減速停止單元，該減速停止單元進(jìn)行如下控制在檢測(cè)出所述探頭的接觸狀態(tài)的情況下，使所述機(jī)器人減速停止。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中， 該裝置還具有外力檢測(cè)單元，其檢測(cè)施加給所述探頭的外力；以及記錄單元，其按照時(shí)序記錄由所述外力檢測(cè)單元檢測(cè)出的外力和由所述探頭位置計(jì)算部計(jì)算出的所述探頭的位置，在檢測(cè)出所述探頭的接觸狀態(tài)的情況下，所述接觸位置計(jì)算部根據(jù)所述記錄單元中記錄的外力求取所述探頭的接觸時(shí)刻，導(dǎo)出所記錄的該接觸時(shí)刻處的所述探頭的位置，作為所述機(jī)器人的接觸位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其中，在施加給所述探頭的外力超過(guò)預(yù)定值時(shí)，所述接觸檢測(cè)部視為所述探頭處于接觸狀態(tài)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其中，所述接觸位置計(jì)算部求取所述記錄單元中記錄的所述外力值的時(shí)間性變化發(fā)生了變化的時(shí)刻，作為所述接觸時(shí)刻。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其中，該裝置針對(duì)檢測(cè)出的所述外力和計(jì)算出的所述探頭的位置，執(zhí)行具有相同的時(shí)間特性的降噪濾波處理。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述接觸檢測(cè)部構(gòu)成為通過(guò)導(dǎo)通而以電氣方式檢測(cè)所述接觸狀態(tài)的傳感器。
8.根據(jù)權(quán)利要求1 7中任意一項(xiàng)所述的裝置，其中， 該裝置還具有控制所述機(jī)器人的上位控制器，所述機(jī)器人具有伺服電動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)，該電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)根據(jù)來(lái)自所述上位控制器的指令控制該伺服電動(dòng)機(jī)，所述上位控制器內(nèi)置有模擬所述電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的運(yùn)算模型，所述探頭位置計(jì)算部使用將針對(duì)所述伺服電動(dòng)機(jī)的指令數(shù)據(jù)輸入所述運(yùn)算模型時(shí)的輸出值，計(jì)算所述探頭的位置。
9.根據(jù)權(quán)利要求1 7中任意一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述探頭構(gòu)成為，能夠安裝到所述機(jī)器人上并且能夠從該機(jī)器人上卸下、或者能夠收納在機(jī)器人中。
10.一種用于檢測(cè)機(jī)器人的接觸位置的方法，該方法包含以下步驟將能夠在與物體接觸的方向上產(chǎn)生彈性位移的探頭安裝到所述機(jī)器人上， 進(jìn)行所述機(jī)器人的位置控制， 計(jì)算所述探頭的位置， 檢測(cè)所述探頭是否成為與物體接觸的狀態(tài)，在檢測(cè)出所述探頭的接觸狀態(tài)的情況下，使所述機(jī)器人減速停止，并且根據(jù)計(jì)算出的所述探頭的位置導(dǎo)出所述接觸位置。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中， 該方法還包含以下步驟檢測(cè)施加給所述探頭的外力；以及按照時(shí)序記錄所檢測(cè)出的外力和計(jì)算出的所述探頭的位置，其中，檢測(cè)所述探頭是否成為與物體接觸的狀態(tài)的步驟是根據(jù)檢測(cè)出的所述外力檢測(cè)所述探頭的接觸狀態(tài)的步驟，在導(dǎo)出所述接觸位置的步驟中，在檢測(cè)出所述探頭的接觸狀態(tài)的情況下，根據(jù)所記錄的外力求取所述探頭的接觸時(shí)刻，導(dǎo)出所記錄的該接觸時(shí)刻處的所述探頭的位置，作為所述機(jī)器人的接觸位置。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，檢測(cè)所述探頭是否成為與物體接觸的狀態(tài)的步驟是通過(guò)導(dǎo)通而以電氣方式檢測(cè)所述接觸狀態(tài)的步驟，在導(dǎo)出所述接觸位置的步驟中，導(dǎo)出通過(guò)導(dǎo)通而檢測(cè)出所述接觸狀態(tài)的時(shí)刻處的所述探頭的位置，作為所述接觸位置。
全文摘要
本發(fā)明提供用于檢測(cè)機(jī)器人的接觸位置的裝置及方法。實(shí)施方式的裝置具有探頭、探頭位置計(jì)算部、接觸檢測(cè)部和接觸位置計(jì)算部。探頭被安裝在所述機(jī)器人上，能夠在與物體接觸的方向上產(chǎn)生彈性位移。探頭位置計(jì)算部針對(duì)工作中的所述機(jī)器人計(jì)算所述探頭的位置。接觸檢測(cè)部檢測(cè)所述探頭與物體接觸的狀態(tài)。在檢測(cè)出所述探頭的接觸狀態(tài)的情況下，接觸位置計(jì)算部根據(jù)計(jì)算出的所述探頭的位置導(dǎo)出所述接觸位置。
文檔編號(hào)B25J13/00GK102233587SQ201110054369
公開(kāi)日2011年11月9日 申請(qǐng)日期2011年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月28日
發(fā)明者井上康之, 永田英夫, 神谷陽(yáng)介 申請(qǐng)人:株式會(huì)社安川電機(jī)