機器人、機器人系統、控制裝置以及控制方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及機器人、機器人系統、控制裝置以及控制方法。
[0002] 本申請主張于2014年9月29日在日本申請的日本特愿2014 - 198013號的優先 權，并在此引用其內容。
【背景技術】
[0003] 正在研究、開發基于根據來自力傳感器的輸出值的順應運動控制（力控制）的機 器人的控制方法。
[0004] 對此，已知基于來自力傳感器的輸出值來判定機器人是否與其它物體干擾（即， 接觸），并根據該判定結果分別使用專利文獻1所述的位置控制和力控制的機器人的控制 裝置、調整裝置（參照專利文獻1、2)。
[0005] 另外，已知基于接受的點動操作等一邊使機器人把持的物體與其它物體接觸一邊 決定阻抗控制的控制變量的內置智能控制器（BUILT-IN INTELLIGENCE CONTROLLER)(參照 專利文獻3)。該控制器根據基于點動操作等的機器人的動作來決定阻抗控制的控制變量， 所以能夠使用戶的示教作業簡單化，并提高便利性。
[0006] 專利文獻1 :日本國特開2010 - 142909號公報
[0007] 專利文獻2 :日本國特開2011 - 88225號公報
[0008] 專利文獻3 :日本國特開2014 - 6566號公報
[0009] 然而，專利文獻1的控制裝置根據來自力傳感器的輸出值相對于規定值的大小來 切換位置控制和力控制，所以存在該切換所涉及的控制復雜化這一問題。另外，施加給機器 人的力的大小根據機器人把持的物體與其它物體的接觸狀態的變化而發生變化。然而，該 控制裝置無法根據機器人把持的物體與其它物體的接觸狀態的變化來使機器人20把持的 物體的剛性變化。據此，該控制裝置實施良好的組裝作業較困難。
[0010] 另外，專利文獻2的調整裝置存在需要判斷位置控制和力控制的切換的神經網絡 的學習，迫使用戶進行繁瑣的示教作業這個問題。
[0011] 另外，專利文獻3的控制器無法在作業中根據來自力傳感器的輸出值使讓機器人 進行作業前決定的控制變量變化，所以與專利文獻1的控制裝置同樣地，不能夠根據機器 人把持的物體與其它物體的相對位置以及姿勢的變化來使機器人20把持的物體的剛性變 化，實施良好的組裝作業較困難。
【發明內容】
[0012] 因此，本發明是鑒于上述以往技術的問題而完成的，提供一種能夠進行與物體間 的接觸狀態的變化對應的順應運動控制的機器人、機器人系統、控制裝置以及控制方法。
[0013] 本發明的一方式是一種機器人，該機器人包括臂；以及控制部，其使上述臂進行動 作，上述控制部根據與上述臂一起移動的第1物體和第2物體之間的相對位置姿勢來變更 順應運動控制的參數值。
[0014] 根據該構成，機器人根據與臂一起移動的第1物體和第2物體之間的相對位置姿 勢來變更順應運動控制的參數值。由此，機器人能夠進行與物體間的接觸狀態的變化對應 的順應運動控制。
[0015] 另外，本發明的其它方式可以使用如下的構成：在機器人中，上述控制部根據基于 與上述第2物體之間的上述相對位置姿勢的上述第1物體的能夠移動的范圍來變更上述參 數值。
[0016] 根據該構成，機器人根據基于與第2物體之間的相對位置姿勢的第1物體的能夠 移動的范圍來變更順應運動控制的參數值。由此，即使在第1物體與第2物體不接觸的情 況下，機器人也能夠根據相對位置姿勢來變更順應運動控制的參數值。
[0017] 另外，本發明的其它方式可以使用如下的構成：在機器人中，上述控制部基于上述 能夠移動的范圍，來計算與上述第1物體和上述第2物體之間的相對位置姿勢對應的成為 上述第1物體的移動難度或者移動容易度的指標的量，并基于計算出的成為上述指標的量 來變更上述參數值。
[0018] 根據該構成，機器人根據基于與第2物體之間的相對位置姿勢的第1物體的能夠 移動的范圍，來計算與第1物體和第2物體的相對位置姿勢對應的成為第1物體的移動難 度或者移動容易度的指標的量，并基于計算出的成為指標的量來變更順應運動控制的參數 值。由此，機器人能夠調整為：在把持的物體難移動的情況下，減小該物體的剛性，而在容易 移動把持的物體的情況下，增大該物體的剛性。
[0019] 另外，本發明的其它方式可以使用如下的構成：在機器人中，上述控制部變更上述 順應運動控制中的阻抗控制的參數值。
[0020] 根據該構成，機器人變更順應運動控制中的阻抗控制的參數值。由此，機器人通過 根據第1物體與第2物體的相對位置姿勢來變更阻抗控制的參數值，從而能夠調整機器人 把持的物體的剛性。
[0021] 另外，本發明的其它方式是一種機器人系統，該機器人系統包括機器人，其具備 臂；以及控制裝置，其使上述臂進行動作，上述控制裝置根據與上述臂一起移動的第1物體 和第2物體之間的相對位置姿勢來變更順應運動控制的參數值。
[0022] 根據該構成，機器人系統根據與機器人的臂一起移動的第1物體和第2物體之間 的相對位置姿勢來變更順應運動控制的參數值。由此，機器人系統能夠進行與物體間的相 對位置以及姿勢對應的順應運動控制。
[0023] 另外，本發明的其它方式是一種控制裝置，該控制裝置根據與機器人的臂一起移 動的第1物體和第2物體之間的相對位置姿勢來變更順應運動控制的參數值。
[0024] 根據該構成，控制裝置根據與機器人的臂一起移動的第1物體和第2物體的相對 位置姿勢來變更順應運動控制的參數值。由此，控制裝置能夠進行與物體間的相對位置以 及姿勢對應的順應運動控制。
[0025] 另外，本發明的其它方式是一種控制方法，該控制方法根據與機器人的臂一起移 動的第1物體和第2物體之間的相對位置姿勢來變更順應運動控制的參數值。
[0026] 根據該構成，控制方法根據與機器人的臂一起移動的第1物體和第2物體之間的 相對位置姿勢來變更順應運動控制的參數值。由此，控制方法能夠進行與物體間的相對位 置以及姿勢對應的順應運動控制。
[0027] 根據以上，機器人、機器人系統、控制裝置以及控制方法根據與機器人的臂一起移 動的第1物體和第2物體之間的相對位置姿勢來變更順應運動控制的參數值。由此，機器 人、機器人系統、控制裝置以及控制方法能夠進行與物體間的相對位置以及姿勢對應的順 應運動控制。
【附圖說明】
[0028] 圖1是表示第1實施方式所涉及的機器人系統1的一個例子的構成圖。
[0029] 圖2是表示機器人20使操作對象N沿著包括組裝對象0的二維平面移動而組裝 于組裝對象0的樣子的一個例子的圖。
[0030] 圖3是表示控制裝置30的硬件構成的一個例子的圖。
[0031] 圖4是表示控制裝置30的功能構成的一個例子的圖。
[0032] 圖5是表示控制裝置30計算操作對象N的可動區域，并至進行規定的作業為止的 處理的流程的一個例子的流程圖。
[0033] 圖6是表示圖5所示的步驟S100的可動區域計算處理中的并進可動區域計算處 理的流程的一個例子的流程圖。
[0034] 圖7是表示圖5所示的步驟S100的可動區域計算處理中的旋轉可動區域計算處 理的流程的一個例子的流程圖。
[0035] 圖8是表示步驟S100中所選擇的坐標表示的虛擬空間的點上所配置的操作對象 N的一個例子的圖。
[0036] 圖9是表示圖5所示的步驟S110的勢計算處理的流程的一個例子的流程圖。
[0037] 圖10A、圖10B是分別表示表現這樣計算出的并進勢的一個例子的圖表以及表現 旋轉勢的一個例子的圖表的圖。
[0038] 圖11是表示由平滑化處理部39生成的平滑的旋轉勢的一個例子的圖表的圖。
[0039] 圖12是表示表現圖5所示的步驟S130的機器人控制處理的流程的一個例子的流 程圖。
[0040] 圖13是表示可動區域計算部37a的并進可動區域計算處理的流程的一個例子的 流程圖。
[0041] 圖14是表示可動區域計算部37a的旋轉可動區域計算處理的流程的一個例子的 流程圖。
【具體實施方式】
[0042] 第1實施方式
[0043] 以下，參照附圖，對本發明的第1實施方式進行說明。圖1是表示第1實施方式所 涉及的機器人系統1的一個例子的構成圖。機器人系統1具備機器人20和控制裝置30。
[0044] 機器人系統1基于機器人20把持的物體與其它物體之間的相對位置以及姿勢一 邊使順應運動控制的控制變量變化一邊使機器人20進行作業。作為這種作業的一個例子， 機器人系統1使機器人20進行將機器人20把持的物體組裝于其它物體的組裝作業。以 下，為了便于說明，將機器人20把持的物體稱為操作對象N，將其它物體稱為組裝對象0進 行說明。此外，操作對象N是第1物體的一個例子，組裝對象0是第2物體的一個例子，操 作對象N與組裝對象0的相對位置以及姿勢是相對位置姿勢的一個例子。另外，控制變量 是參數值的一個例子。
[0045] 另外，上述的其它物體只要是代替組裝操作對象Ν的組裝對象0,而被設置為在使 操作對象Ν移動時成為障礙的物體、某些夾具、壁面、作業臺等的位置以及姿勢相對于機器 人20的坐標原點的位置以及姿勢沒有變化的物體就可以是任何的物體。此外，機器人20 的坐標原點例如是機器人20的支承臺的重心的位置以及姿勢等，但也可以是機器人20的 其它部位的位置以及姿勢等。以下，將該組裝作業稱為規定作業，對機器人系統1使機器人 20執行規定的作業的情況進行說明。
[0046] 圖1中，組裝對象0被夾具F支承，但也可以是代替該構成，而設置于桌子、某些底 座等的構成。該情況下，假設組裝對象〇的位置以及姿勢被配置為相對于機器人20的坐標 原點的位置以及姿勢沒有變化。另外，操作對象Ν可以代替被機器人20把持的物體，而是 機器人20的末端執行器END的規定部位、機械手MNP的規定部位等。
[0047] 圖1中，虛線所示的物體VN表示組裝在組裝對象0上的狀態的操作對象N。在控 制機器人20以便將操作對象N組裝于組裝對象0時，機器人系統1如上所述通過順應運動 控制來控制機器人20。另外，機器人系統1根據操作對象N與組裝對象0的相對位置以及 姿勢來使順應運動控制中的控制變量變化。以下，作為順應運動控制的一個例子，對機器人 系統1通過阻抗控制來控制機器人20的情況進行說明。
[0048] 此處，操作對象N的位置以及姿勢例如通過操作對象N的重心的位置以及姿勢來 表示，但也可以取而代之，通過與操作對象N-起移動的其它某些點的位置以及姿勢等來 表示。另外，組裝對象0的位置以及姿勢例如通過組裝對象0的重心的位置以及姿勢來表 示，但也可以取而代之，通過與組裝對象0-起固定的其它某些點的位置以及姿勢等來表 不。
[0049] 機器人20例如是具有具備能夠把持物體（在這一個例子中，為操作對象N)的爪 部的末端執行器END、機械手MNP、力傳感器21、和未圖示的多個致動器的單臂機器人。所謂 單臂機器人表示由末端執行器END和機械手MNP (或者，僅機