本發(fā)明涉及一種機器人的控制裝置。

背景技術：

作為根據關節(jié)角度的變化來決定姿態(tài)的機器人的一例而具有工業(yè)用機器人。例如，使用作為工業(yè)用機器人的一種的焊接機器人的焊接動作中，具有對要焊接的工件位置進行傳感檢測的被稱作接觸傳感的動作。接觸傳感是指，在對焊矩施加有電壓的狀態(tài)下移動焊接機器人，將焊矩的焊絲與工件接觸的位置(換句話說，檢測出工件與焊絲之間的通電的位置)檢測為工件位置的傳感檢測動作。

在該接觸傳感中，通常以檢測出向工件接觸時的機器人的姿態(tài)(換句話說，機器人的各關節(jié)的馬達角度)為基礎，檢測工件的位置。但是，從檢測出工件的接觸時至獲得機器人的姿態(tài)信息為止產生延遲。因此，當使焊絲高速移動而向工件接觸時，在該延遲時間的期間，焊絲也較大移動，從而將與實際的工件位置偏離的位置檢測為工件的位置。

因此，在使焊絲向工件接近時，使焊接機器人低速動作，以使得該焊絲低速移動。但是，若使焊接機器人低速動作，則產生傳感檢測耗費時間這樣的其它問題。

作為解決這些問題的方法，專利文獻1公開有自動焊接裝置的工件檢測方法，專利文獻2公開有焊接機器人的焊絲接觸傳感方法。

專利文獻1所公開的工件檢測方法涉及一種自動焊接裝置的工件檢測方法，該自動焊接裝置具有通電檢測機構，該通電檢測機構對消耗電極式焊矩選擇性施加焊接電壓和傳感檢測電壓，在施加傳感檢測電壓時檢測從所述焊矩突出的消耗電極與工件之間的通電狀態(tài)，其特征在于，對所述焊矩施加傳感檢測電壓而使所述焊矩高速地接近所述工件，通過來自所述通電檢測機構的通電檢測輸出使所述焊矩的動作停止，接著通過該通電檢測輸出使所述焊矩低速離開，利用所述通電檢測機構檢測來自所述工件的所述消耗電極的離開，并將來自所述通電檢測機構的離開檢測輸出用作所述自動焊接裝置的控制信號。

另外，專利文獻2所公開的焊絲接觸傳感方法的特征在于，在移動施加有電壓的焊絲并檢測到該焊絲的短路信號時，使焊絲低速向相反方向移動，并將檢測到短路消除信號的位置判斷為被焊接體的實際存在位置。

在這些專利文獻所公開的技術中，在對焊矩施加有電壓的狀態(tài)下，使焊絲與工件接觸，在檢測到與工件接觸之后使機器人停止。然后，使焊絲以從工件離開的方式低速移動，基于焊絲與工件之間成為非通電狀態(tài)時的機器人姿態(tài)來檢測工件的位置。

若采用該方法，則能夠在使焊絲高速接近工件之后暫時停止，并在之后的離開動作時檢測工件的位置，因此傳感檢測時間也較短，從而能夠高精度地檢測工件位置。

對此，專利文獻3中，作為使高速接近工件的焊絲停止的技術的一例，公開有工業(yè)用機械的加速減速方法。

專利文獻3所公開的加速減速方法是用于控制如下的工業(yè)用機械中的移動機構的加速減速的工業(yè)用機械的加速減速方法，該工業(yè)用機械具備：與設置場所的關系近似第一彈簧振動系統(tǒng)的機臺；以及具有移動機構的控制對象，該移動機構接收由在該機臺上固定的致動器的動作而產生的力并在所述機臺上移動，且與所述機臺之間的關系近似于第二彈簧振動系統(tǒng)，其特征在于，在想要使所述移動機構以恒定的加速度進行加速減速的情況下，生成加速時間以及減速時間與基于所述機臺以及所述致動器的質量的合計和所述第一彈簧振動系統(tǒng)的彈簧常量而決定的所述機臺的固有振動周期的整數倍的時間相等那樣的速度指令，并將基于所述速度指令而使所述移動機構移動那樣的動作指令向所述致動器輸出。

通過生成基于固有振動周期的上述的加速減速方法所帶來的減速軌跡，能夠使工業(yè)用機械無振動地停止。

在先技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開平1-249268號公報

專利文獻2：日本特開平7-308780號公報

專利文獻3：日本特開2001-290541號公報

技術實現要素：

發(fā)明要解決的課題

然而，如專利文獻1、2所公開的那樣，若在焊絲與工件接觸時單純地使機器人急速停止，則不僅是焊矩以及焊絲、機器人整體也產生振動。上述問題是作為現場的實際情況而被知曉的。在機器人振動的狀態(tài)下直接使焊絲從工件離開時，無法準確地檢測工件的位置。因此，在機器人產生振動的情況下，不得不使焊絲從工件的離開等待至機器人的振動收斂為止。因此，傳感檢測所需的時間變長。

在此，作為解決上述問題的方法，考慮使用使機器人無振動地停止的專利文獻3所公開的技術。但是，專利文獻3的技術是適用于使機器人停止的位置被預先確定的情況的技術。換句話說，在停止位置被預先確定的情況下，能夠朝向該停止位置而生成減速軌跡，但如停止位置在工件接觸時確定的焊絲接觸傳感動作那樣，在停止位置未被預先確定的情況下無法生成減速軌跡。

另外，焊接機器人那樣的具有多個關節(jié)的設備中，在各關節(jié)產生的振動也向其它的關節(jié)傳播而成為非常復雜的振動，僅單純地考慮固有振動周期無法抑制振動。因此，即便將專利文獻3所公開的技術應用于焊絲接觸傳感動作，也無法抑制在機器人停止時產生的振動。

本發(fā)明是鑒于上述的問題點而完成的，其目的在于，提供一種在機器人的停止動作中能夠在抑制機器人的振動的同時使其盡快地停止在所希望的位置的機器人的控制裝置。

用于解決課題的手段

為了解決上述課題，本發(fā)明所涉及的機器人的控制裝置采用以下的技術手段。即，本發(fā)明所涉及的機器人的控制裝置對由馬達驅動的機器人的關節(jié)的角度進行控制，其特征在于，所述機器人的控制裝置具備：關節(jié)角度指令計算部，其為了使所述機器人進行所希望的動作，計算并輸出指示所述關節(jié)的角度的第一角度指令；軸向力轉矩計算部，其基于所述機器人的動力學模型，計算當接收所述第一角度指令時根據所接收的所述第一角度指令進行動作的所述機器人的關節(jié)軸所產生的第一軸向力轉矩；彈性變形補償部，其在所述軸向力轉矩計算部接收的所述第一角度指令所指示的關節(jié)的角度上加上由所述第一軸向力轉矩以及表示所述機器人的關節(jié)的剛度的彈簧常量計算出的該關節(jié)的撓曲量，由此計算并輸出指示所述馬達的旋轉角度的馬達指令角度；停止位置檢測部，其將所述機器人與外部的構造物接觸時的所述馬達的角度檢測為馬達檢測角度并輸出；以及指令角度切換部，其在所述停止位置檢測部輸出所述馬達的角度時，替代由所述關節(jié)角度指令計算部輸出的所述第一角度指令，將由所述停止位置檢測部檢測出的所述馬達的角度輸出為指示所述關節(jié)的角度的第二角度指令。

在此，也可以是，所述軸向力轉矩計算部基于所述機器人的動力學模型，計算當接收所述第二角度指令時根據所接收的所述第二角度指令進行動作的所述機器人的關節(jié)軸所產生的第二軸向力轉矩，所述彈性變形補償部在所述軸向力轉矩計算部所接收的所述第二角度指令所指示的關節(jié)的角度上加上所述第二軸向力轉矩、以及所述關節(jié)的撓曲量，由此計算馬達指令角度。

此外，也可以是，所述機器人的控制裝置具備逆彈性變形補償部，該逆彈性變形補償部從所述馬達檢測角度中減去根據表示所述關節(jié)的剛度的彈簧常量與由所述軸向力轉矩計算部輸出的所述第一軸向力轉矩或者所述第二軸向力轉矩而計算出的所述關節(jié)的撓曲量，由此計算修正后馬達檢測角度，

替代所述馬達檢測角度，所述停止位置檢測部檢測并輸出所述修正后馬達檢測角度。

在此基礎上，也可以是，所述機器人的控制裝置具備：FF轉矩計算部，其基于所述機器人和馬達的動力學模型，計算當接收所述第一角度指令時如所述第一角度指令那樣使所述關節(jié)動作時所述馬達所產生的FF轉矩；位置速度控制部，其根據所輸出的所述馬達指令角度，輸出指示使所述馬達產生的轉矩的轉矩指令；以及轉矩控制部，其根據在從所述位置速度控制部輸出的轉矩指令上加上所述FF轉矩而成的指令值，控制所述馬達。

發(fā)明效果

通過使用本發(fā)明所涉及的機器人的控制裝置，在機器人的停止動作中，能夠在抑制機器人的振動的同時使其盡快地停止在所希望的位置。

附圖說明

圖1是示出本發(fā)明的實施方式的多關節(jié)機器人即焊接機器人整體的概要結構的簡圖。

圖2是示出本發(fā)明的實施方式的控制裝置的概要結構的框圖。

圖3是示出本發(fā)明的第一實施方式的上位控制器的概要結構的框圖。

圖4是示意性示出本實施方式的機器人的關節(jié)所存在的撓曲要素(彈性變形要素)的說明圖。

圖5是示出本實施方式的伺服放大器的概要結構的框圖。

圖6A是示出通過本實施方式(第一實施方式)的控制裝置來進行接觸傳感動作時的、機器人的第二軸的馬達動作的圖表。

圖6B是示出通過本實施方式(第一實施方式)的控制裝置來進行接觸傳感動作時的、機器人的第二軸的臂動作的圖表。

圖6C是示出通過本實施方式(第一實施方式)的控制裝置來進行接觸傳感動作時的、機器人的第三軸的馬達動作的圖表。

圖6D是示出通過本實施方式(第一實施方式)的控制裝置來進行接觸傳感動作時的、機器人的第三軸的臂動作的圖表。

圖7A是示出通過不具備停止位置檢測部以及指令角度切換部的控制裝置來進行接觸傳感動作時的、機器人的第二軸的馬達動作的圖表。

圖7B是示出通過不具備停止位置檢測部以及指令角度切換部的控制裝置來進行接觸傳感動作時的、機器人的第二軸的臂動作的圖表。

圖7C是示出通過不具備停止位置檢測部以及指令角度切換部的控制裝置來進行接觸傳感動作時的、機器人的第三軸的馬達動作的圖表。

圖7D是示出通過不具備停止位置檢測部以及指令角度切換部的控制裝置來進行接觸傳感動作時的、機器人第三軸的臂動作的圖表。

圖8是示出本發(fā)明的第二實施方式的上位控制器的概要結構的框圖。

圖9A是示出通過本實施方式(第二實施方式)的控制裝置來進行接觸傳感動作時的、機器人的第二軸的馬達動作的圖表。

圖9B是示出通過本實施方式(第二實施方式)的控制裝置來進行接觸傳感動作時的、機器人的第二軸的臂動作的圖表。

圖9C是示出通過本實施方式(第二實施方式)的控制裝置來進行接觸傳感動作時的、機器人的第三軸的馬達動作的圖表。

圖9D是示出通過本實施方式(第二實施方式)的控制裝置來進行接觸傳感動作時的、機器人的第三軸的臂動作的圖表。

具體實施方式

以下，基于附圖對本發(fā)明的實施方式所涉及的機器人的控制裝置進行詳細說明。

需要說明的是，對于在以下說明的各實施方式中共用的相同的構成構件標注相同的附圖標記以及相同的名稱。因此，對于標注有相同的附圖標記以及相同的名稱的構成構件，不重復相同的說明。

[第一實施方式]

參照圖1～圖6以及圖7A～7D，對本發(fā)明的第一實施方式所涉及的機器人R的控制裝置10進行說明。

首先，對基于本實施方式所涉及的控制裝置10的機器人R的通?？刂品椒ㄟM行說明。由本實施方式所涉及的控制裝置10控制的機器人R是具有至少一個以上的關節(jié)J、通過馬達M的驅動(旋轉)來變更該關節(jié)J的角度而進行動作的(變更姿態(tài)的)機器人?？刂蒲b置10控制馬達M的旋轉而變更關節(jié)的角度，由此使該機器人R動作。

在本實施方式中，作為通過上述的控制裝置10來控制動作的機器人R，例示出多關節(jié)的焊接機器人R。

圖1是示出多關節(jié)機器人即焊接機器人R整體的概要結構的簡圖。焊接機器人R(以下，僅稱作機器人R)例如是6軸的垂直多關節(jié)型且具備6個關節(jié)J(J1～J6)，在前端軸設有焊矩1，利用從焊矩1送出的焊絲2來進行電弧焊接。該機器人R例如進行使焊矩1沿著連結焊接開始點與焊接結束點的焊縫方向移動、并且使焊絲2以預先確定的振幅以及頻率進行傾動的動作(擺動動作)。上述那樣的機器人R的動作由控制裝置10控制，其動作預先被控制裝置10示教。

圖2是示出控制裝置10的概要結構的圖，且是示出伺服放大器SA(SA1～SA6)的概要結構的框圖。如圖2所示，機器人R的控制裝置10大致由控制機器人R整體的動作的上位控制器C1、控制機器人的關節(jié)J(J1～J6)的馬達M(M1～M6)的動作的伺服放大器SA(SA1～SA6)構成。上位控制器C1、伺服放大器SA以及機器人R彼此通過通信線路連接，并經由該通信線路進行信息傳遞。

接下來，參照圖3以及圖4，對上位控制器C1和伺服放大器SA(SA1～SA6)進行說明。圖3是示出上位控制器C1的概要結構的框圖。

圖3所示的上位控制器C1生成相對于后述的伺服放大器SA的指令值，以使得機器人R根據預先存儲的機器人R的動作信息(通常，稱作示教數據)動作。上位控制器C1具備關節(jié)角度指令計算部11、軸向力轉矩計算部12、彈性變形補償部13以及FF轉矩計算部14，還具備停止位置檢測部15以及指令角度切換部16。

關節(jié)角度指令計算部11為了使機器人R進行所希望的動作而計算并輸出指示關節(jié)J的角度的關節(jié)角度指令值，基于預先存儲的機器人R的動作信息(示教數據)，從機器人R的前端即焊矩1的姿態(tài)進行逆變換而將機器人R的各關節(jié)J的角度指令值(關節(jié)角度指令值θ_L)生成為第一角度指令。機器人R的動作信息有時為機器人R的各關節(jié)J的角度自身，在該情況下，關節(jié)角度指令計算部11將作為動作信息的各關節(jié)J的角度直接設為各關節(jié)J的關節(jié)角度指令值。

關節(jié)角度指令計算部能夠將所生成的關節(jié)角度指令值θ_L作為用于使馬達M動作的指令角度即馬達指令角度θ_M，并向后述的伺服放大器SA直接輸出。換句話說，也可以單純地將馬達指令角度θ_M設為與機器人R的關節(jié)角度(臂角度)相等，但由于機器人R的關節(jié)J具有圖4所示那樣的撓曲要素(彈性變形要素)，因此實際上馬達指令角度θ_M≠機器人關節(jié)角度。因此，在準確地使機器人R動作的情況下，對于因該撓曲(彈性變形)產生的誤差量進行補償。將該補償稱作彈性變形補償。

圖4是示意性示出在機器人R的關節(jié)J存在的撓曲要素(彈性變形要素)的說明圖。馬達M的旋轉軸與臂A之間的減速機G等成為彈性變形要素，馬達角度和關節(jié)角度不一定一致。

接下來，對進行該彈性變形補償的軸向力轉矩計算部12以及彈性變形補償部13進行說明。

軸向力轉矩計算部12在接收第一角度指令即關節(jié)角度指令值θ_L時，將根據所接收的關節(jié)角度指令值θ_L進行動作的機器人R的關節(jié)軸所產生的轉矩τ_L作為第一軸向力轉矩，并基于機器人R的動力學模型進行計算。具體來說，軸向力轉矩計算部12使用下式(1)所示的機器人R的動力學模型并根據機器人R的關節(jié)角度指令值θ_L來計算并輸出關節(jié)J所產生的軸向力轉矩即轉矩τ_L。

θ_L：機器人的關節(jié)角度指令值

施加于臂的慣性力

施加于臂的離心力、科里奧利力

G(θ_L)：施加于臂的重力

施加于臂的摩擦力

彈性變形補償部13將由轉矩τ_L以及表示機器人R的關節(jié)J的剛度的彈簧常量計算的該關節(jié)J的撓曲量加上軸向力轉矩計算部12所接收的關節(jié)角度指令值θ_L指示的關節(jié)J的角度，計算并輸出指示馬達M的旋轉角度的馬達指令角度。具體來說，彈性變形補償部13從軸向力轉矩計算部12接收轉矩τ_L，基于所接收的轉矩τ_L，如下式(2)那樣求出關節(jié)J的撓曲量(τ_L/K)，使用該求出的關節(jié)J的撓曲量，計算并輸出指示馬達M的旋轉角度的馬達指令角度θ_M。

θ_M＝θ_L+τ_L/K 式(2)

θ_M：馬達指令角度

K：與關節(jié)的撓曲量相關的彈簧常量

彈性變形補償部13將由上述的式(2)計算出的各關節(jié)J相對于馬達M的馬達指令角度θ_M向后述的伺服放大器SA輸出并傳遞。例如，在機器人R是6軸的多關節(jié)機器人且關節(jié)J具有6個的情況下，將第一軸～第六軸的6個關節(jié)J(J1～J6)相對于馬達M1～M6的6個馬達指令角度θ_M1～θ_M6向后述的伺服放大器SA1～SA6輸出。

另一方面，為了使機器人R高精度地動作，除上述的軸向力轉矩的計算和彈性變形補償以外，還采用組合有反饋(FB)控制和前饋(FF)控制的雙自由度控制。在此，反饋控制是指，基于馬達指令角度θ_M等指令值與機器人R等控制對象的狀態(tài)(關節(jié)角度等的實測值)的比較而進行的控制。另一方面，前饋控制是指，采用使用作為控制對象的機器人R的模型而被給予的指令值，預測朝向按照該指令值用于使機器人R動作的馬達M的輸入的控制。

雙自由度控制的優(yōu)點是，能夠通過基于前饋控制的模型的控制來補償消除在僅利用反饋控制時相對于指令值的機器人動作的控制延遲這樣的影響，能夠利用該雙自由度控制按照指令值使馬達M動作。在此需要的是，基于機器人R的模型，計算用于使該機器人R按照指令值動作的輸入、即馬達M的驅動轉矩τ_r。

FF轉矩計算部14在接收第一角度指令即關節(jié)角度指令值θ_L時，基于機器人R和馬達M的動力學模型來計算在按照計算出的關節(jié)角度指令值θ_L進行動作時馬達M所產生的FF轉矩。具體來說，FF轉矩計算部14基于機器人R的動力學模型和馬達M的動力學模型并利用例如以下所示的式(3)～(5)來計算并輸出用于使機器人R按照指令值進行動作的馬達M的驅動轉矩τ_r(稱作FF轉矩τ_r)。

θ_L:機器人的關節(jié)角度指令值

施加于臂的慣性力

施加于臂的離心力、科里奧利力

G(θ_L):施加于臂的重力

施加于臂的摩擦力

θ_M:馬達的指令角度

施加于馬達的慣性力

施加于臂的摩擦力

τr＝τ_L+τ_M 式(5)

FF轉矩計算部14將由上述的式(3)～(5)計算出的、使各馬達M按照指令值進行動作所需要的FF轉矩τ_r向后述的伺服放大器SA輸出并傳遞。例如，在機器人R為6軸的多關節(jié)機器人且關節(jié)J具有6個的情況下，將第一軸～第六軸的6個關節(jié)J1～J6相對于馬達M1～M6的6個FF轉矩τ_r1～τ_r6向后述的伺服放大器SA1～SA6傳遞。

接下來，參照圖2以及圖5，對伺服放大器SA進行說明。圖5是示出伺服放大器SA的內部結構的框圖，圖2所示的伺服放大器SA(SA1～SA6)分別具有圖5所示的結構。

伺服放大器SA接收從上位控制器C1輸出的指令值即馬達指令角度θ_M以及FF轉矩τ_r，并根據這些指令值使馬達M動作，并具有位置速度控制部17以及轉矩控制部18。伺服放大器SA相對于第一軸～第六軸的馬達M(M1～M6)分別各設置一個。例如，設于馬達M1的伺服放大器SA1接收馬達指令角度θ_M1以及FF轉矩τ_r1，并根據這些接收到的指令值使馬達M1動作，設于馬達M2的伺服放大器SA2接收馬達指令角度θ_M2以及FF轉矩τ_r2，并根據這些接收到指令值使馬達M2動作。

伺服放大器SA的位置速度控制部17根據從上位控制器C1輸出的馬達指令角度θ_M，并輸出指示馬達M所產生的轉矩的轉矩指令。具體來說，位置速度控制部17基于由上位控制器C1計算出的馬達指令角度θ_M、由馬達M所附帶的編碼器等角度檢測裝置檢測出的馬達檢測角度θ_FB以及馬達檢測速度d(θ_FB)，主要進行反饋處理。而且，位置速度控制部17計算例如用于使機器人R的第三軸的關節(jié)按照馬達指令角度θ_M3進行動作的轉矩。

轉矩控制部18根據向從位置速度控制部17輸出的轉矩指令加上FF轉矩τ_r而成的指令值來控制馬達M。具體來說，轉矩控制部18向位置速度控制部17計算出的轉矩加上由上位控制器C1計算出的FF轉矩τ_r，控制馬達M并使馬達M動作，以便產生所希望的轉矩。

上位控制器C1以及伺服放大器SA中的上述結構是進行本實施方式的機器人R的動作控制的控制裝置10的基本結構。該動作控制中的特征在于如下兩點：一點是進行補償關節(jié)J的撓曲的彈性變形補償；另一點是進行基于機器人R的動力學模型來計算用于按照指令值進行動作的轉矩的雙自由度控制。

本實施方式的控制裝置10具備這兩點的動作控制，因此能夠使上述的機器人那樣的具有多個關節(jié)的復雜的機體按照指令值動作，換言之，能夠無振動地進行動作。

其中，上述的動作控制在使機器人R始終基于根據預先確定的、換句話說預先存儲的動作信息(示教數據)的指令值而動作的情況下有效。在沒有預先存儲的機器人R的動作信息(示教數據)、新制作動作信息(示教數據)時的機器人動作中，控制裝置10難以僅通過上述的結構使機器人R按照指令值動作。

具體來說，在制作焊接機器人等的示教數據時，如圖1所示，以把握工件W的位置以及形狀為目的，進行使在機器人R的前端軸設置的焊矩1的焊絲2移動至與工件W接觸為止的接觸傳感動作。該接觸傳感動作是對于本領域技術人員來說公知的機器人動作，但在焊絲2與工件W接觸的位置必須使機器人R的動作立即停止。這樣，當使機器人R在未預先確定的位置緊急停止時，在機器人R整體產生因關節(jié)J的彈性變形等產生的振動，尤其是設有焊矩1的前端軸附近產生較大的振動。

本實施方式的控制裝置10以在如接觸傳感動作那樣停止位置未被預先確定的情況下也抑制在機器人動作的緊急停止時產生的機器人R的振動為目的，如圖3所示具備停止位置檢測部15以及指令角度切換部16。

停止位置檢測部15將機器人R與外部的構造物即工件W接觸時的該馬達M的角度檢測為馬達檢測角度并輸出。具體來說，停止位置檢測部15在接觸傳感動作等中焊矩1的焊絲2與工件W接觸時，檢測并記錄該工件接觸被檢測出時的馬達檢測角度θ_FB(馬達檢測角度θ_FB1～θ_FB6)。

指令角度切換部16在停止位置檢測部15輸出馬達M的角度時，替代由關節(jié)角度指令計算部11輸出的關節(jié)角度指令值θ_L，將由停止位置檢測部15檢測到的馬達M的角度輸出為指示關節(jié)J的角度的第二角度指令。具體來說，指令角度切換部16接收關節(jié)角度指令計算部11所輸出的關節(jié)角度指令值θ_L，并且接收停止位置檢測部15所檢測出的馬達檢測角度θ_FB。而且，指令角度切換部16在未檢測到工件接觸時輸出關節(jié)角度指令值θ_L，在檢測到工件接觸時替代關節(jié)角度指令值θ_L而將馬達檢測角度θ_FB輸出為第二角度指令。由此，指令角度切換部16將關節(jié)角度指令值θ_L切換為馬達檢測角度θ_FB。

從指令角度切換部16輸出的關節(jié)角度指令值θ_L以及馬達檢測角度θ_FB經過上述的軸向力轉矩計算部12以及彈性變形補償部13的處理。具體來說，軸向力轉矩計算部12在接收第二角度指令即馬達檢測角度θ_FB時，將根據所接收的馬達檢測角度θ_FB而進行動作的機器人R的關節(jié)軸所產生的轉矩τ_L作為第二軸向力轉矩，并基于機器人R的動力學模型進行計算。此外，彈性變形補償部13向軸向力轉矩計算部12所接收的馬達檢測角度θ_FB指示的關節(jié)J的角度加上第二軸向力轉矩即轉矩τ_L、以及關節(jié)J的撓曲量而計算馬達指令角度。該計算出的馬達指令角度作為馬達指令角度θ_M而向伺服放大器SA輸出，并且經過上述的FF轉矩計算部14的處理而作為FF轉矩τ_r向伺服放大器SA輸出。

若利用以上說明的具備上位控制器C1以及伺服放大器SA的控制裝置10來控制機器人R的動作，例如，在制作示教數據時的機器人動作等、需要在未預先確定的位置使機器人R緊急停止的動作中，能夠使機器人R無振動地盡快停止。

參照圖6A～圖6D以及圖7A～圖7D，對本實施方式的控制裝置10的效果進行說明。圖6A～圖6D是示出通過本實施方式的控制裝置10來進行接觸傳感動作時的、機器人R的第二軸以及第三軸的馬達M以及臂的動作的圖表。圖7A～圖7D是示出通過不具備停止位置檢測部15以及指令角度切換部16的控制裝置來進行接觸傳感動作時的、機器人R的第二軸以及第三軸的馬達M以及臂的動作的圖表。

參照圖6A～圖6D，若使用本實施方式的控制裝置10，知曉在第二軸以及第三軸中，均在從時間3秒(s)所示的工件接觸時刻起0.05秒(s)后的3.05秒之后，不使臂角度發(fā)生較大變化，換句話說，不發(fā)生振動地停止，能夠使機器人R無振動地盡快停止。

與之相對，參照圖7A～圖7D，知曉在使用不具備停止位置檢測部15以及指令角度切換部16的控制裝置10時，在3.05秒之后，臂角度也發(fā)生較大變化，振動持續(xù)，無法使機器人R無振動地盡快停止。

[第二實施方式]

接下來，參照圖8以及圖9A～圖9D，對本發(fā)明的第二實施方式所涉及的機器人R的控制裝置20進行說明。圖8是示出本實施方式的上位控制器C2的概要結構的框圖。

本實施方式的控制裝置20的結構與第一實施方式的控制裝置10的結構相比，不同點在于，與第一實施方式的上位控制器C1相當的上位控制器C2具備逆彈性變形補償部21，逆彈性變形補償部21以外的結構與第一實施方式的控制裝置10的結構相同。因此，以下，記載針對逆彈性變形補償部21的說明、以及控制裝置20具備逆彈性變形補償部21來獲得的效果。

首先，參照由第一實施方式說明的圖6A～圖6D，第二軸以及第三軸均成功抑制因緊急停止產生的振動，但3.05秒之后的臂角度、即機器人停止位置與由實線表示的工件接觸時的位置稍微偏離。這是因為，利用指令角度切換部16單純地將關節(jié)角度指令值θ_L置換為在工件接觸時所記錄的馬達檢測角度θ_FB。

換句話說，這是因為利用在工件接觸時所記錄的馬達檢測角度來置換將機器人關節(jié)角度。如第一實施方式所述那樣，由于馬達指令角度θ_M≠機器人關節(jié)角度，因此若將關節(jié)角度指令值θ_L單純地置換為馬達檢測角度θ_FB，則偏離了關節(jié)J的撓曲量。

本實施方式的控制裝置20為了解決該機器人停止位置與工件接觸時的位置偏離這樣的問題，具備逆彈性變形補償部21。

逆彈性變形補償部21從馬達檢測角度θ_FB中減去通過由軸向力轉矩計算部12輸出的轉矩τ_L(第一軸向力轉矩或者第二軸向力轉矩)和表示關節(jié)的剛度的彈簧常量計算出的關節(jié)的撓曲量，并計算修正后馬達檢測角度。具體來說，逆彈性變形補償部21以由軸向力轉矩計算部12計算出的轉矩τ_L為基礎，對馬達檢測角度θ_FB進行下式(6)所示的修正(減法)，生成新修正后的馬達檢測角度(修正后馬達檢測角度)，并向停止位置檢測部15輸出。

修正后馬達檢測角度

θ_FB:馬達檢測角度

K:與關節(jié)的撓曲量相關的彈簧常量

而且，停止位置檢測部15替代馬達檢測角度θ_FB而檢測并記錄修正后馬達檢測角度，并且輸出修正后馬達檢測角度，進行與上述的第一實施方式相同的處理。指令角度切換部16接收關節(jié)角度指令計算部11所輸出的關節(jié)角度指令值θ_L，并且接收停止位置檢測部15所檢測到的修正后馬達檢測角度，進行與第一實施方式相同的動作。

本實施方式的控制裝置20的技術要點在于，將利用逆彈性變形補償部21修正檢測到工件接觸時的馬達檢測角度而成的修正后馬達檢測角度從指令角度切換部16替代機器人關節(jié)角度(關節(jié)角度指令值θ_L)輸出。

即，本實施方式的彈性變形補償部13如上所述，通過向軸向力轉矩計算部12所接收的關節(jié)角度指令值θ_L指示的關節(jié)的角度加上機器人R的關節(jié)J的撓曲量，對機器人R自身所存在的彈性變形的影響進行補償。通過該補償，能夠抑制因機器人R的緊急停止產生的振動，但在停止后，彈性變形補償部13的補償仍在作用，在與工件接觸時的位置稍微偏離的狀態(tài)下，機器人R停止。

對此，準備具有與彈性變形補償部13的特性完全相反的特性的逆彈性變形補償部21，通過將由逆彈性變形補償部21修正的修正后馬達檢測角度從指令角度切換部16替代機器人關節(jié)角度輸出，能夠抵消機器人R的停止后的彈性變形補償部13的補償。

因此，本實施方式的控制裝置20若具備具有上述的逆彈性變形補償部21的上位控制器C2而控制機器人R的動作，例如在制作示教數據時的機器人動作等、需要在未預先確定的位置使機器人R緊急停止的動作中，能夠使機器人R無振動地盡快且準確地停止在所希望的停止位置(工件接觸時的位置附近)。因此，能夠解決機器人停止位置與工件接觸時的位置偏離這樣的問題。

參照圖9A～圖9D對本實施方式的控制裝置20的效果進行說明。圖9A～圖9D是示出通過本實施方式的控制裝置20來進行接觸傳感動作時的、機器人R的第二軸以及第三軸的馬達M以及臂的動作的圖表。

參照圖9A～圖9D，若使用本實施方式的控制裝置20，知曉在第二軸以及第三軸中，均在從時間3秒(s)所示的工件接觸時刻起0.05秒(s)后的3.05秒之后，臂角度不發(fā)生較大變化，換句話說，不進行振動地停止，能夠使機器人R無振動地盡快停止。在此基礎上，機器人停止位置與由實線表示的工件接觸時的位置幾乎一致，機器人停止位置基本不與工件接觸時的位置偏離。

需要說明的是，這次公開的實施方式的全部點皆為例示，應認為并非限制性內容。本發(fā)明的范圍并非由上述的說明示出而是由權利要求書示出，并意圖包括與權利要求書均等的含義以及范圍內的所有變更。尤其是在這次公開的實施方式中，未明確公開的事項例如運轉條件、操作條件、各種參數、構成物的尺寸、重量、體積等采用不脫離本領域技術人員通常實施的范圍、只要是普通的本領域技術人員就能夠容易想到的值。

本申請基于2014年6月2日申請的日本專利申請(日本特愿2014-114086)，將其內容援引于此。

附圖標記說明：

10、20 控制裝置

11 關節(jié)角度指令計算部

12 軸向力轉矩計算部

13 彈性變形補償部

14 FF轉矩計算部

15 停止位置檢測部

16 指令角度切換部

17 位置速度控制部

18 轉矩控制部

21 逆彈性變形補償部

J 關節(jié)

M 馬達

R 焊接機器人(機器人)

W 工件(外部的構造物)

C1、C2 上位控制器

SA 伺服放大器