專(zhuān)利名稱(chēng)：信息處理方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對(duì)機(jī)械手的動(dòng)作進(jìn)行控制的信息處理方法和裝置。詳細(xì)地說(shuō)，涉及能 以高速、高精度且作為控制系統(tǒng)穩(wěn)定地使機(jī)械手移動(dòng)到對(duì)象物的信息處理方法和裝置。
背景技術(shù)：
以往，在汽車(chē)等的生產(chǎn)線(xiàn)上配設(shè)具有機(jī)械手的機(jī)器人臂，將汽車(chē)的車(chē)門(mén)等作為工 件，進(jìn)行工件組裝時(shí)的螺栓緊固作業(yè)。即，機(jī)器人臂將形成在工件表面上的多個(gè)螺栓孔中、 接下來(lái)要進(jìn)行螺栓緊固的螺栓孔作為對(duì)象物，移動(dòng)到對(duì)象物，進(jìn)行插入并旋入螺栓的作業(yè)。作為使機(jī)器人臂移動(dòng)到對(duì)象物的控制，廣泛使用這樣的示教回放控制將根據(jù)對(duì) 象物的位置預(yù)先設(shè)定的位置(以下稱(chēng)為“示教位置”)作為目標(biāo)位置，使機(jī)器人臂沿著到達(dá) 目標(biāo)位置的預(yù)定路徑移動(dòng)。示教回放控制是這樣的開(kāi)環(huán)控制事先示教使機(jī)器人臂沿著預(yù) 定路徑移動(dòng)的動(dòng)作，再現(xiàn)該動(dòng)作。然而，在實(shí)際作業(yè)中，由于生產(chǎn)線(xiàn)上工件輸送的停止精度、用于在生產(chǎn)線(xiàn)上輸送工 件的工件托盤(pán)的個(gè)體差異等，使得工件的位置或姿勢(shì)產(chǎn)生偏差。由于該偏差，使得示教位置 與螺栓孔的實(shí)際位置之間產(chǎn)生誤差。因此，為了消除該誤差，在專(zhuān)利文獻(xiàn)1和2中公開(kāi)了這樣的方法使用安裝在機(jī)器 人臂的前端的照相機(jī)，求出機(jī)器人臂的前端位置與螺栓孔實(shí)際位置之間的偏差，根據(jù)該偏 差進(jìn)行機(jī)器人臂的位置校正。該位置校正使用將基于偏差的值用作反饋值的預(yù)定反饋控 制，例如PID控制。專(zhuān)利文獻(xiàn)1日本特開(kāi)平8-174457號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)2日本特開(kāi)2001-246582號(hào)公報(bào)然而，在應(yīng)用包括專(zhuān)利文獻(xiàn)1和2在內(nèi)的現(xiàn)有方法的情況下，機(jī)器人臂當(dāng)最初通過(guò) 示教回放控制移動(dòng)到示教位置時(shí)，在執(zhí)行用于位置校正的反饋控制之前暫時(shí)靜止。這樣，產(chǎn) 生這樣的問(wèn)題由于機(jī)器人臂暫時(shí)靜止，從機(jī)器人臂開(kāi)始移動(dòng)到結(jié)束位置校正相應(yīng)地需要 長(zhǎng)時(shí)間。因此，本申請(qǐng)人為了解決上述問(wèn)題，開(kāi)發(fā)出這樣的方法在通過(guò)示教回放控制使機(jī) 器人臂移動(dòng)的過(guò)程中，當(dāng)由照相機(jī)等的視覺(jué)裝置視覺(jué)識(shí)別到對(duì)象物時(shí)，切換成位置校正用 反饋控制。而且，本申請(qǐng)人認(rèn)識(shí)到在應(yīng)用PID控制作為該方法的位置校正用反饋控制時(shí)，當(dāng) 切換成PID控制時(shí)，機(jī)器人臂有時(shí)產(chǎn)生不必要的振動(dòng)。因此，本申請(qǐng)人發(fā)現(xiàn)，作為對(duì)該方法 來(lái)說(shuō)優(yōu)選的位置校正用反饋控制是使用視覺(jué)阻抗控制。視覺(jué)阻抗控制是基于現(xiàn)有的阻抗控制的控制，是如下的控制在現(xiàn)有的阻抗控制 中，取代根據(jù)實(shí)測(cè)所提供的外力，而使用根據(jù)照相機(jī)等的視覺(jué)裝置的輸出信息而提供的假 想外力。S卩，本申請(qǐng)人開(kāi)發(fā)出這樣的控制方法在通過(guò)示教回放控制使機(jī)器人臂移動(dòng)的過(guò) 程中，當(dāng)由照相機(jī)等的視覺(jué)裝置視覺(jué)識(shí)別到對(duì)象物時(shí)，切換成視覺(jué)阻抗控制。以下，將該控制方法稱(chēng)為“基礎(chǔ)控制方法”。關(guān)于基礎(chǔ)控制方法，本申請(qǐng)人已經(jīng)提出了專(zhuān)利申請(qǐng)(日本特愿2008-31041 。在 日本特愿2008-310412號(hào)的說(shuō)明書(shū)中，視覺(jué)阻抗控制被稱(chēng)為“非接觸型阻抗控制”。通過(guò)應(yīng)用基礎(chǔ)控制方法，能抑制在示教回放控制過(guò)程中切換成反饋控制時(shí)的機(jī)器 人臂的振動(dòng)，并且能縮短位置校正所需的時(shí)間?；A(chǔ)控制方法不僅能廣泛地普遍應(yīng)用于汽車(chē)車(chē)門(mén)的螺栓緊固作業(yè)，還能廣泛地普 遍應(yīng)用于存在多個(gè)需要機(jī)械手移動(dòng)的對(duì)象物的工件作業(yè)。當(dāng)前，期望一種與這樣的基礎(chǔ)控制方法相比能進(jìn)一步高速、高精度、且作為控制系 統(tǒng)穩(wěn)定地使機(jī)器人臂移動(dòng)到對(duì)象物的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種對(duì)機(jī)械手的動(dòng)作進(jìn)行控制的信息處理方法和裝置，該 信息處理方法和裝置與基礎(chǔ)控制方法相比，能進(jìn)一步高速、高精度、且作為控制系統(tǒng)穩(wěn)定地 使機(jī)械手移動(dòng)到對(duì)象物。本發(fā)明的第1信息處理方法，該信息處理方法由信息處理裝置(例如實(shí)施方式中 的控制裝置15)執(zhí)行，該信息處理裝置進(jìn)行使安裝有能視覺(jué)識(shí)別對(duì)象物(例如實(shí)施方式中 的螺栓孔21)的視覺(jué)裝置(例如實(shí)施方式中的照相機(jī)13)的機(jī)械手(例如實(shí)施方式中構(gòu)成 機(jī)器人臂11的多關(guān)節(jié)機(jī)械手2 移動(dòng)到所述對(duì)象物的移動(dòng)控制，其特征在于，所述信息處 理方法包含第1步驟(例如實(shí)施方式中的螺栓緊固處理的步驟Si)，在由所述視覺(jué)裝置沒(méi)有視 覺(jué)識(shí)別到所述對(duì)象物的情況下，執(zhí)行使所述機(jī)械手沿著根據(jù)所述對(duì)象物的位置預(yù)先設(shè)定的 到達(dá)目標(biāo)位置的路徑移動(dòng)的示教回放控制；第2步驟(例如實(shí)施方式中的螺栓緊固處理的步驟S3和S4)，在由所述視覺(jué)裝置 視覺(jué)識(shí)別到所述對(duì)象物的情況下，將比所述目標(biāo)位置更接近所述對(duì)象物的位置作為新目標(biāo) 位置，設(shè)定到達(dá)所述新目標(biāo)位置的新路徑，在滿(mǎn)足用于切換所述移動(dòng)控制的切換條件之前 的期間，執(zhí)行使所述機(jī)械手沿著所述新路徑移動(dòng)的所述示教回放控制；以及第3步驟(例如實(shí)施方式中的螺栓緊固處理的步驟S5)，在滿(mǎn)足所述切換條件的情 況下，取得由所述視覺(jué)裝置視覺(jué)識(shí)別到的所述對(duì)象物的位置信息，將所述位置信息用作反 饋信息執(zhí)行使所述機(jī)械手移動(dòng)到所述對(duì)象物的視覺(jué)伺服控制。根據(jù)本發(fā)明，在執(zhí)行示教回放控制的第1步驟的處理中視覺(jué)識(shí)別到對(duì)象物的情況 下，不是立即切換到執(zhí)行視覺(jué)伺服控制的第3步驟，而是切換到繼續(xù)執(zhí)行如下示教回放控 制的第2步驟。S卩，第2步驟是這樣的步驟將比目標(biāo)位置更接近對(duì)象物的位置作為新目標(biāo) 位置，設(shè)定到達(dá)新目標(biāo)位置的新路徑，在滿(mǎn)足用于切換移動(dòng)控制的切換條件之前的期間，執(zhí) 行使機(jī)械手沿著新路徑移動(dòng)的示教回放控制。然后，當(dāng)在執(zhí)行第2步驟的示教回放控制的 過(guò)程中滿(mǎn)足切換條件時(shí)，切換到第3步驟。由此，可以使機(jī)械手的速度等的狀態(tài)落在一定范圍內(nèi)而開(kāi)始視覺(jué)伺服控制。關(guān)于 該“一定范圍”，可以通過(guò)適當(dāng)設(shè)定切換條件而容易地設(shè)為對(duì)視覺(jué)伺服控制來(lái)說(shuō)適當(dāng)?shù)姆?圍。在該情況下，可穩(wěn)定且適當(dāng)?shù)貓?zhí)行視覺(jué)伺服控制。其結(jié)果，與在示教回放控制的執(zhí)行中 視覺(jué)識(shí)別到對(duì)象物的階段立即切換到視覺(jué)伺服控制的情況相比較，能進(jìn)一步高速、高精度且作為控制系統(tǒng)穩(wěn)定地使機(jī)械手移動(dòng)。在該情況下，所述第2步驟可包含候選設(shè)定步驟(例如實(shí)施方式中的示教回放控制的修正移動(dòng)處理的步驟Sll至 S17)，設(shè)定所述新目標(biāo)位置的1個(gè)以上的候選和所述新路徑的1個(gè)以上的候選；路徑設(shè)定步驟(例如實(shí)施方式中的示教回放控制的修正移動(dòng)處理的步驟S18)，根 據(jù)所述新目標(biāo)位置的1個(gè)以上的候選和所述新路徑的1個(gè)以上的候選中的至少一部分，設(shè) 定所述新路徑；判定步驟(例如實(shí)施方式中的示教回放控制的修正移動(dòng)處理的步驟S20)，判定是 否滿(mǎn)足所述切換條件；移動(dòng)步驟(例如實(shí)施方式中的示教回放控制的修正移動(dòng)處理的步驟S19)，在不滿(mǎn) 足所述切換條件的情況下，通過(guò)所述示教回放控制，使所述機(jī)械手沿著所述新路徑移動(dòng)；以 及切換步驟(例如實(shí)施方式中的螺栓緊固處理的步驟S4)，在滿(mǎn)足所述切換條件的 情況下，將所述移動(dòng)控制從所述示教回放控制切換到所述視覺(jué)伺服控制。在該情況下，所述候選設(shè)定步驟可包含對(duì)象物檢測(cè)步驟(例如實(shí)施方式中的示教回放控制的修正移動(dòng)處理的步驟S13)， 檢測(cè)由所述視覺(jué)裝置視覺(jué)識(shí)別到的所述對(duì)象物的位置；機(jī)械手檢測(cè)步驟(例如實(shí)施方式中的示教回放控制的修正移動(dòng)處理的步驟S12)， 檢測(cè)所述機(jī)械手的位置；目標(biāo)位置候選設(shè)定步驟(例如實(shí)施方式中的示教回放控制的修正移動(dòng)處理的步 驟S14)，根據(jù)所述對(duì)象物的位置和所述機(jī)械手的位置，設(shè)定所述新目標(biāo)位置的候選之一； 以及路徑候選設(shè)定步驟(例如實(shí)施方式中的示教回放控制的修正移動(dòng)處理的步驟 S15)，設(shè)定到達(dá)通過(guò)所述目標(biāo)位置候選設(shè)定步驟的處理所設(shè)定的所述新目標(biāo)位置的候選的 路徑，作為所述新路徑的候選之一，通過(guò)執(zhí)行1次以上從所述對(duì)象物檢測(cè)步驟到所述路徑候選設(shè)定步驟的一系列處 理，設(shè)定所述新目標(biāo)位置的1個(gè)以上的候選和所述新路徑的1個(gè)以上的候選。在該情況下，所述切換條件既可包含所述機(jī)械手的速度為一定值以下的第1條 件，也可包含所述機(jī)械手與所述對(duì)象物之間的位置偏差為一定值以下的第2條件。這里，該 第1條件和第2條件由于是相互獨(dú)立的條件，因而既可以各自單獨(dú)使用，也可以組合起來(lái)使 用。本發(fā)明的第1信息處理裝置(例如實(shí)施方式中的控制裝置15)和程序(例如實(shí)施 方式中的由CPU 101執(zhí)行的程序)是與上述本發(fā)明的第1信息處理方法對(duì)應(yīng)的裝置和程 序。因此，本發(fā)明的信息處理裝置和程序也能取得與上述本發(fā)明的信息處理方法相同的效果。本發(fā)明的第2信息處理方法，該信息處理方法由信息處理裝置(例如實(shí)施方式中 的控制裝置15)執(zhí)行，該信息處理裝置進(jìn)行使安裝有能視覺(jué)識(shí)別到對(duì)象物(例如實(shí)施方式 中的螺栓孔21)的視覺(jué)裝置(例如實(shí)施方式中的照相機(jī)13)的機(jī)械手(例如實(shí)施方式中的 構(gòu)成機(jī)器人臂11的多關(guān)節(jié)機(jī)械手2 移動(dòng)到所述對(duì)象物的移動(dòng)控制，其特征在于，所述信息處理方法包含第1控制步驟(例如實(shí)施方式中的螺栓緊固處理的步驟Si)，在滿(mǎn)足用于切換所述 移動(dòng)控制的切換條件之前的期間，執(zhí)行使所述機(jī)械手沿著根據(jù)所述對(duì)象物的位置預(yù)先設(shè)定 的到達(dá)目標(biāo)位置的路徑移動(dòng)的示教回放控制；以及第2控制步驟(例如實(shí)施方式中的螺栓緊固處理的步驟S5)，在滿(mǎn)足所述切換條件 的情況下，取得由所述視覺(jué)裝置視覺(jué)識(shí)別到的所述對(duì)象物的位置信息，將所述位置信息作 為反饋信息代入到包含1個(gè)以上系數(shù)的控制式進(jìn)行運(yùn)算，根據(jù)該運(yùn)算結(jié)果執(zhí)行使所述機(jī)械 手移動(dòng)到所述對(duì)象物的視覺(jué)伺服控制，所述第2控制步驟包含系數(shù)變更步驟(例如實(shí)施方式中的視覺(jué)阻抗控制的移動(dòng)處 理的步驟S32、S33、S36、S37)，在該系數(shù)變更步驟中，根據(jù)所述機(jī)械手的預(yù)定狀態(tài)變更所述 1個(gè)以上系數(shù)中的至少一部分。根據(jù)本發(fā)明，根據(jù)機(jī)械手的預(yù)定狀態(tài)，變更視覺(jué)伺服控制的控制式所包含的1個(gè) 以上系數(shù)中的至少一部分。由此，可以與機(jī)械手的速度等的狀態(tài)無(wú)關(guān)地，穩(wěn)定適當(dāng)?shù)貓?zhí)行視 覺(jué)伺服控制。其結(jié)果，與固定1個(gè)以上系數(shù)的視覺(jué)伺服控制的情況相比較，能進(jìn)一步高速、 高精度且作為控制系統(tǒng)穩(wěn)定地使機(jī)械手移動(dòng)。在該情況下，通過(guò)所述第2控制步驟的處理執(zhí)行的視覺(jué)伺服控制可以是根據(jù)至少 包含系數(shù)Fa和系數(shù)Dd的控制式(例如實(shí)施方式中的式G))進(jìn)行運(yùn)算的視覺(jué)阻抗控制， 所述系數(shù)F α表示根據(jù)所述機(jī)械手與所述對(duì)象物之間的位置偏差可變的、施加給所述機(jī)械 手的假想外力，所述系數(shù)Dd表示針對(duì)所述機(jī)械手的假想粘性，作為所述系數(shù)變更步驟的處理，所述信息處理裝置可根據(jù)當(dāng)滿(mǎn)足所述切換條件時(shí) 的所述機(jī)械手的速度來(lái)變更所述系數(shù)Dd(例如實(shí)施方式中的視覺(jué)阻抗控制的移動(dòng)處理的 步驟 S32、S33)。在該情況下，作為所述系數(shù)變更步驟的處理，所述信息處理裝置還可將認(rèn)為所述 機(jī)械手與所述對(duì)象物之間的位置偏差為一定值以下的條件作為偏差小條件，在滿(mǎn)足所述偏 差小條件的情況下，變更所述系數(shù)F α和所述系數(shù)Dd中的至少一方(例如實(shí)施方式中的視 覺(jué)阻抗控制的移動(dòng)處理的步驟S33、S37)。作為所述系數(shù)變更步驟的處理，所述信息處理裝置可在滿(mǎn)足所述偏差小條件的情 況下，將所述系數(shù)Fα更新成大于原先的值。作為所述系數(shù)變更步驟的處理，所述信息處理裝置可在滿(mǎn)足所述偏差小條件的情 況下，將所述系數(shù)Dd變更成大于當(dāng)滿(mǎn)足所述切換條件時(shí)所更新的值。在該情況下，所述偏差小條件既可包含所述機(jī)械手的速度為一定值以下的第1條 件，也可包含所述機(jī)械手與所述對(duì)象物之間的位置偏差為一定值以下的第2條件。這里，該 第1條件和第2條件由于是相互獨(dú)立的條件，因而既可以各自單獨(dú)使用，也可以組合起來(lái)使 用。本發(fā)明的第2信息處理裝置(例如實(shí)施方式中的控制裝置15)和程序(例如實(shí)施 方式中的由CPU 101執(zhí)行的程序)是與上述本發(fā)明的第2信息處理方法對(duì)應(yīng)的裝置和程 序。因此，本發(fā)明的信息處理裝置和程序也能取得與上述本發(fā)明的信息處理方法相同的效果。 根據(jù)本發(fā)明，能高速、高精度、且作為控制系統(tǒng)穩(wěn)定地使機(jī)械手移動(dòng)。


圖1是示出本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的機(jī)器人系統(tǒng)的概略外觀結(jié)構(gòu)的立體圖。圖2是示出圖1的機(jī)器人系統(tǒng)的控制裝置的功能結(jié)構(gòu)例的功能框圖。圖3是用于說(shuō)明基礎(chǔ)控制方法存在的問(wèn)題的圖，是示出應(yīng)用了基礎(chǔ)控制方法的機(jī) 器人臂的概略結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。圖4是用于說(shuō)明基礎(chǔ)控制方法存在的問(wèn)題的圖，是示出安裝在應(yīng)用了基礎(chǔ)控制方 法的機(jī)器人臂上的照相機(jī)的攝影圖像例的圖。圖5是用于說(shuō)明基礎(chǔ)控制方法存在的問(wèn)題的圖，是示出應(yīng)用了基礎(chǔ)控制方法的機(jī) 器人臂的速度的時(shí)間推移的一例的時(shí)序圖。圖6是用于說(shuō)明應(yīng)用本發(fā)明的3步驟移動(dòng)控制方法的圖，是示出圖1的機(jī)器人系 統(tǒng)的機(jī)器人臂的概略結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。圖7是用于說(shuō)明應(yīng)用本發(fā)明的3步驟移動(dòng)控制方法的圖，是示出圖1的機(jī)器人系 統(tǒng)的機(jī)器人臂的速度的時(shí)間推移的一例的時(shí)序圖。圖8是用于說(shuō)明應(yīng)用本發(fā)明的3步驟移動(dòng)控制方法的圖，是示出圖1的機(jī)器人系 統(tǒng)的機(jī)器人臂的位置與目標(biāo)位置之間的偏差的時(shí)間推移的一例的時(shí)序圖。圖9是用于說(shuō)明應(yīng)用本發(fā)明的視覺(jué)阻抗控制的參數(shù)可變?cè)O(shè)定方法的圖，是示出圖 1的機(jī)器人系統(tǒng)的機(jī)器人臂的速度和初始制動(dòng)量的關(guān)系的圖。圖10是用于說(shuō)明應(yīng)用本發(fā)明的視覺(jué)阻抗控制的參數(shù)可變?cè)O(shè)定方法的圖，是示出 更新前加速量與更新后加速量之間的關(guān)系的圖。圖11是用于說(shuō)明應(yīng)用本發(fā)明的視覺(jué)阻抗控制的參數(shù)可變?cè)O(shè)定方法的圖，是示出 圖1的機(jī)器人系統(tǒng)的機(jī)器人臂的速度的時(shí)間推移的一例的時(shí)序圖。圖12是用于說(shuō)明應(yīng)用本發(fā)明的視覺(jué)阻抗控制的參數(shù)可變?cè)O(shè)定方法的圖，是示出 圖1的機(jī)器人系統(tǒng)的機(jī)器人臂的位置與目標(biāo)位置之間的偏差的時(shí)間推移的一例的時(shí)序圖。圖13是用于說(shuō)明應(yīng)用本發(fā)明的視覺(jué)阻抗控制的參數(shù)可變?cè)O(shè)定方法的圖，是示出 圖1的機(jī)器人系統(tǒng)的機(jī)器人臂的速度與更新后的制動(dòng)量之間的關(guān)系的圖。圖14是示出圖2的控制裝置的硬件結(jié)構(gòu)例的框圖。圖15是示出圖14的控制裝置的螺栓緊固處理流程的一例的流程圖。圖16是示出圖15的螺栓緊固處理的示教回放控制的修正移動(dòng)處理流程的一例的 流程圖。圖17是示出圖15的螺栓緊固處理的視覺(jué)阻抗處理流程的一例的流程圖。
具體實(shí)施例方式以下，根據(jù)

本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式。圖1是示出本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的機(jī)器人系統(tǒng)1的概略外觀結(jié)構(gòu)的立體圖。例如，機(jī)器人系統(tǒng)1配設(shè)在汽車(chē)生產(chǎn)線(xiàn)上，以汽車(chē)的車(chē)門(mén)等作為工件2，進(jìn)行組裝 工件2時(shí)的螺栓緊固。即，在工件2的表面，在N個(gè)預(yù)先規(guī)定的位置(以下稱(chēng)為“規(guī)定位置”) 上分別形成有螺栓孔21-1至21-N(在圖1中僅示出螺栓孔21-1至21-4)。其中，N是1以 上的整數(shù)值，在圖1的例子中是4以上的整數(shù)值。機(jī)器人系統(tǒng)1對(duì)螺栓孔21-1至21-N分9別進(jìn)行插入并旋入螺栓的作業(yè)。另外，在下文中，在無(wú)需分別區(qū)分螺栓孔21-1至21-N的情況下，將它們總稱(chēng)為“螺 栓孔21”。機(jī)器人系統(tǒng)1具有機(jī)器人臂11，末端執(zhí)行器12，照相機(jī)13，機(jī)器人臂驅(qū)動(dòng)裝置14 以及控制裝置15。機(jī)器人臂11具有機(jī)器人基部22，以及可旋轉(zhuǎn)地安裝在該機(jī)器人基部22上的多 關(guān)節(jié)機(jī)械手23。多關(guān)節(jié)機(jī)械手23具有關(guān)節(jié)31a至31d;連接部件3 至32e ；使各關(guān)節(jié)31a至31d 旋轉(zhuǎn)的伺服電機(jī)(未圖示)；以及對(duì)伺服電機(jī)的位置、速度、電流等各種狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)的檢 測(cè)器(未圖示)。通過(guò)由各伺服電機(jī)進(jìn)行的各關(guān)節(jié)31a至31d的旋轉(zhuǎn)動(dòng)作、和與這些旋轉(zhuǎn)動(dòng)作聯(lián)動(dòng) 的各連接部件3 至32e的移動(dòng)動(dòng)作的組合，實(shí)現(xiàn)多關(guān)節(jié)機(jī)械手23的整體動(dòng)作，即機(jī)器人 臂11的整體動(dòng)作。末端執(zhí)行器12安裝在多關(guān)節(jié)機(jī)械手23的連接部件32e的前端，進(jìn)行向螺栓孔21 插入并旋入螺栓的動(dòng)作。照相機(jī)13固定安裝在多關(guān)節(jié)機(jī)械手23的連接部件32e的外周部，以便能以末端 執(zhí)行器12的前端作為視場(chǎng)角的中心進(jìn)行拍攝。照相機(jī)13針對(duì)末端執(zhí)行器12的前端方向，拍攝在視場(chǎng)角范圍內(nèi)的圖像。以下，將 由照相機(jī)13拍攝的圖像稱(chēng)為“攝影圖像”。這里，在本實(shí)施方式中，作為視場(chǎng)角中心的末端 執(zhí)行器12的前端位置被用作機(jī)器人臂11的位置。由此，由于攝影圖像的中心位置為機(jī)器 人臂11的位置，因而后述的控制裝置15可以通過(guò)對(duì)攝影圖像的圖像數(shù)據(jù)實(shí)施圖像處理，來(lái) 容易地求出攝影圖像所包含的各被攝體相對(duì)于機(jī)器人臂11的位置的相對(duì)位置。從后述的控制裝置15向機(jī)器人臂驅(qū)動(dòng)裝置14提供使機(jī)器人臂11移動(dòng)到目標(biāo)位 置的指令(以下稱(chēng)為“移動(dòng)指令”)。因此，機(jī)器人臂驅(qū)動(dòng)裝置14根據(jù)移動(dòng)指令，將內(nèi)置于 多關(guān)節(jié)機(jī)械手23中的各檢測(cè)器的檢測(cè)值用作反饋值，對(duì)內(nèi)置于多關(guān)節(jié)機(jī)械手23中的各伺 服電機(jī)進(jìn)行扭矩(電流)控制。由此，控制多關(guān)節(jié)機(jī)械手23的整體動(dòng)作，即機(jī)器人臂11的 整體動(dòng)作。在這樣的控制中，機(jī)器人臂驅(qū)動(dòng)裝置14根據(jù)反饋值依次檢測(cè)機(jī)器人臂11的位置、 速度等的各種狀態(tài)，將該檢測(cè)結(jié)果作為狀態(tài)信息提供給控制裝置15?？刂蒲b置15控制機(jī)器人系統(tǒng)1的整體動(dòng)作。圖2是示出控制裝置15的功能結(jié)構(gòu)例的功能框圖。控制裝置15具有機(jī)器人臂控制部41和末端執(zhí)行器控制部42。機(jī)器人臂控制部41經(jīng)由機(jī)器人臂驅(qū)動(dòng)裝置14控制機(jī)器人臂11的移動(dòng)。機(jī)器人 臂11通過(guò)該控制移動(dòng)到螺栓孔21。當(dāng)機(jī)器人臂11移動(dòng)到螺栓孔21時(shí)，末端執(zhí)行器控制部42控制末端執(zhí)行器12。末 端執(zhí)行器12通過(guò)該控制，將螺栓插入并旋入到螺栓孔21內(nèi)。以下，說(shuō)明機(jī)器人臂控制部41的詳情。機(jī)器人臂控制部41具有示教回放控制部51，視覺(jué)伺服控制部52，控制切換部 53，圖像處理部M以及機(jī)器人臂狀態(tài)取得部55。
示教回放控制部51執(zhí)行使機(jī)器人臂11沿著預(yù)先設(shè)定的預(yù)定路徑移動(dòng)的示教回放 控制。示教回放控制部51具有示教位置保持部61，目標(biāo)位置確定部62以及移動(dòng)指令 生成部63。示教位置保持部61保持在示教回放控制中使用的路徑的信息。即，在示教回放控 制中使用通過(guò)以下方式形成的路徑按預(yù)先設(shè)定的預(yù)定順序?qū)︻A(yù)先通過(guò)示教而設(shè)定的1個(gè) 以上的示教位置進(jìn)行連接。因此，在示教位置保持部61中保持與1個(gè)以上的示教位置相關(guān) 的信息(例如表示其坐標(biāo)和路徑內(nèi)的順序的信息)。目標(biāo)位置確定部62根據(jù)示教位置保持部61的保持內(nèi)容識(shí)別下次的示教位置。然 后，目標(biāo)位置確定部62根據(jù)下次的示教位置確定機(jī)器人臂11的下次的目標(biāo)位置，并通知給 移動(dòng)指令生成部63。另外，參照?qǐng)D3至圖8等的圖在后面描述目標(biāo)位置確定部62的目標(biāo)位 置確定方法的詳情。移動(dòng)指令生成部63根據(jù)從目標(biāo)位置確定部62通知的目標(biāo)位置生成移動(dòng)指令，并 經(jīng)由控制切換部53提供給機(jī)器人臂驅(qū)動(dòng)裝置14。于是，如上所述，機(jī)器人臂驅(qū)動(dòng)裝置14根 據(jù)該移動(dòng)指令使機(jī)器人臂11移動(dòng)到目標(biāo)位置。當(dāng)通過(guò)這樣的示教回放控制使機(jī)器人臂11向目標(biāo)位置移動(dòng)的過(guò)程中滿(mǎn)足預(yù)定條 件時(shí)，控制切換部53將機(jī)器人臂11的動(dòng)作控制從示教回放控制部51的示教回放控制切換 到視覺(jué)伺服控制部52的視覺(jué)伺服控制。另外，參照?qǐng)D7和圖8在后面描述用于切換控制的預(yù)定條件(以下稱(chēng)為“控制切換 條件”)的具體例。視覺(jué)伺服控制部52通過(guò)將基于照相機(jī)13的攝影圖像的信息用作反饋信息的預(yù)定 的視覺(jué)伺服控制，生成移動(dòng)指令，并經(jīng)由控制切換部53提供給機(jī)器人臂驅(qū)動(dòng)裝置14。在本實(shí)施方式中，使用視覺(jué)阻抗控制作為視覺(jué)伺服控制。視覺(jué)阻抗控制是指本申 請(qǐng)人根據(jù)現(xiàn)有的阻抗控制開(kāi)發(fā)出、且作為日本特愿2008-310412號(hào)已提出專(zhuān)利申請(qǐng)的非接 觸型阻抗控制?，F(xiàn)有的阻抗控制例如是指，將關(guān)于機(jī)器人的末端執(zhí)行器的機(jī)械阻抗，(即質(zhì)量 (mass)、粘性(阻尼)以及彈性(彈簧))設(shè)定為期望值而進(jìn)行的位置和力的控制。具體地 說(shuō)，阻抗控制使用下式(1)來(lái)進(jìn)行。式1Md~X^r Ddi^X Xd) + Kd(X - Xd) ； Fdt" dt di…(1)在式(1)中，Md、DcUKd分別表示質(zhì)量(mass)、粘性(阻尼)以及彈性(彈簧)的 各自的阻抗參數(shù)。X表示機(jī)器人的末端執(zhí)行器的位置，Xd表示機(jī)器人的末端執(zhí)行器的目標(biāo) 位置。F表示施加給機(jī)器人的末端執(zhí)行器的外力。在以往的技術(shù)中，以軟件的方式分別設(shè)定 質(zhì)量Md、粘性Dd、彈性Kd以獲得期望的動(dòng)態(tài)特性。在以往的阻抗控制中，前提是機(jī)器人的末端執(zhí)行器與物體接觸。因此，由搭載在機(jī) 器人的末端執(zhí)行器上的傳感器來(lái)實(shí)測(cè)外力F，該實(shí)測(cè)值被用作反饋值。以下，將這樣的以接 觸物體為前提的以往的阻抗控制稱(chēng)為“接觸型阻抗控制”。
與此相對(duì)，視覺(jué)伺服控制部52執(zhí)行的視覺(jué)阻抗控制用于在針對(duì)螺栓孔21的螺栓 緊固作業(yè)之前，使機(jī)器人臂11移動(dòng)到螺栓孔21。在該情況下，機(jī)器人臂11在不與形成有螺 栓孔21的工件2接觸的狀態(tài)下移動(dòng)。這樣，視覺(jué)阻抗控制是以不接觸機(jī)器人臂11等物體 為前提的阻抗控制。因此，在日本特愿2008-310412號(hào)的請(qǐng)求書(shū)所附的說(shuō)明書(shū)中，視覺(jué)阻抗 控制被稱(chēng)為“非接觸型阻抗控制”。在視覺(jué)阻抗控制中，由于不能進(jìn)行外力F的實(shí)測(cè)，因而機(jī)器人臂11的位置X相對(duì) 于目標(biāo)位置Xd的偏差(X-Xd)被用作機(jī)器人臂11與工件2的假想接觸量。然后，如式(2) 所示，使用該假想接觸量即偏差(X-Xd)，計(jì)算施加給末端執(zhí)行器12的假想外力F。
權(quán)利要求
1.一種信息處理方法，該信息處理方法由信息處理裝置執(zhí)行，該信息處理裝置進(jìn)行使 安裝有能視覺(jué)識(shí)別對(duì)象物的視覺(jué)裝置的機(jī)械手移動(dòng)到所述對(duì)象物的移動(dòng)控制，其特征在 于，所述信息處理方法包含第1步驟，在由所述視覺(jué)裝置沒(méi)有視覺(jué)識(shí)別到所述對(duì)象物的情況下，執(zhí)行使所述機(jī)械 手沿著根據(jù)所述對(duì)象物的位置預(yù)先設(shè)定的到達(dá)目標(biāo)位置的路徑移動(dòng)的示教回放控制；第2步驟，在由所述視覺(jué)裝置視覺(jué)識(shí)別到所述對(duì)象物的情況下，將比所述目標(biāo)位置更 接近所述對(duì)象物的位置作為新目標(biāo)位置，設(shè)定到達(dá)所述新目標(biāo)位置的新路徑，在滿(mǎn)足用于 切換所述移動(dòng)控制的切換條件之前的期間，執(zhí)行使所述機(jī)械手沿著所述新路徑移動(dòng)的所述 示教回放控制；以及第3步驟，在滿(mǎn)足了所述切換條件的情況下，取得由所述視覺(jué)裝置視覺(jué)識(shí)別到的所述 對(duì)象物的位置信息，將所述位置信息用作反饋信息而執(zhí)行使所述機(jī)械手移動(dòng)到所述對(duì)象物 的視覺(jué)伺服控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信息處理方法，其特征在于，所述第2步驟包含候選設(shè)定步驟，設(shè)定所述新目標(biāo)位置的1個(gè)以上的候選和所述新路徑的1個(gè)以上的候選；路徑設(shè)定步驟，根據(jù)所述新目標(biāo)位置的1個(gè)以上的候選和所述新路徑的1個(gè)以上的候 選中的至少一部分，設(shè)定所述新路徑；判定步驟，判定是否滿(mǎn)足所述切換條件；移動(dòng)步驟，在不滿(mǎn)足所述切換條件的情況下，通過(guò)所述示教回放控制，使所述機(jī)械手沿 著所述新路徑移動(dòng)；以及切換步驟，在滿(mǎn)足所述切換條件的情況下，將所述移動(dòng)控制從所述示教回放控制切換 到所述視覺(jué)伺服控制。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的信息處理方法，其特征在于，所述候選設(shè)定步驟包含 對(duì)象物檢測(cè)步驟，檢測(cè)由所述視覺(jué)裝置視覺(jué)識(shí)別到的所述對(duì)象物的位置； 機(jī)械手檢測(cè)步驟，檢測(cè)所述機(jī)械手的位置；目標(biāo)位置候選設(shè)定步驟，根據(jù)所述對(duì)象物的位置和所述機(jī)械手的位置，設(shè)定所述新目 標(biāo)位置的候選之一；以及路徑候選設(shè)定步驟，設(shè)定到達(dá)通過(guò)所述目標(biāo)位置候選設(shè)定步驟的處理所設(shè)定的所述新 目標(biāo)位置的候選的路徑，作為所述新路徑的候選之一，通過(guò)執(zhí)行1次以上從所述對(duì)象物檢測(cè)步驟到所述路徑候選設(shè)定步驟的一系列處理，設(shè) 定所述新目標(biāo)位置的1個(gè)以上的候選和所述新路徑的1個(gè)以上的候選。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信息處理方法，其特征在于，所述切換條件包含所述機(jī)械手 的速度為一定值以下的條件。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信息處理方法，其特征在于，所述切換條件包含所述機(jī)械手 與所述對(duì)象物之間的位置偏差為一定值以下的條件。
6.一種信息處理裝置，該信息處理裝置進(jìn)行使安裝有能視覺(jué)識(shí)別對(duì)象物的視覺(jué)裝置的 機(jī)械手移動(dòng)到所述對(duì)象物的移動(dòng)控制，其特征在于，所述信息處理裝置具有示教回放控制單元，其執(zhí)行使所述機(jī)械手沿著預(yù)先設(shè)定的路徑移動(dòng)到目標(biāo)位置的示教 回放控制；視覺(jué)處理單元，其根據(jù)所述視覺(jué)裝置的輸出信息檢測(cè)所述對(duì)象物；視覺(jué)伺服控制單元，其將由所述視覺(jué)處理單元檢測(cè)到的所述對(duì)象物的位置信息作為反 饋信息，執(zhí)行使所述機(jī)械手移動(dòng)到所述對(duì)象物的視覺(jué)伺服控制；以及切換單元，其在滿(mǎn)足預(yù)定切換條件的情況下，從所述示教回放控制切換到所述視覺(jué)伺 服控制，作為所述移動(dòng)控制，在由所述視覺(jué)裝置檢測(cè)到所述對(duì)象物之前的期間，所述示教回放控制單元執(zhí)行使所述 機(jī)械手沿著根據(jù)所述對(duì)象物的位置預(yù)先設(shè)定的到達(dá)目標(biāo)位置的路徑移動(dòng)的示教回放控制，在由所述視覺(jué)裝置檢測(cè)到所述對(duì)象物的情況下，所述示教回放控制單元將比所述目 標(biāo)位置更接近所述對(duì)象物的位置作為新目標(biāo)位置，設(shè)定到達(dá)所述新目標(biāo)位置的新路徑，在 滿(mǎn)足所述切換條件之前的期間，執(zhí)行使所述機(jī)械手沿著所述新路徑移動(dòng)的所述示教回放控 制。
7.一種信息處理方法，該信息處理方法由信息處理裝置執(zhí)行，該信息處理裝置進(jìn)行使 安裝有能視覺(jué)識(shí)別對(duì)象物的視覺(jué)裝置的機(jī)械手移動(dòng)到所述對(duì)象物的移動(dòng)控制，其特征在 于，所述信息處理方法包含第1控制步驟，在滿(mǎn)足用于切換所述移動(dòng)控制的切換條件之前的期間，執(zhí)行使所述機(jī) 械手沿著根據(jù)所述對(duì)象物的位置預(yù)先設(shè)定的到達(dá)目標(biāo)位置的路徑移動(dòng)的示教回放控制；以 及第2控制步驟，在滿(mǎn)足所述切換條件的情況下，取得由所述視覺(jué)裝置視覺(jué)識(shí)別到的所 述對(duì)象物的位置信息，將所述位置信息作為反饋信息代入到包含1個(gè)以上系數(shù)的控制式進(jìn) 行運(yùn)算，根據(jù)該運(yùn)算結(jié)果執(zhí)行使所述機(jī)械手移動(dòng)到所述對(duì)象物的視覺(jué)伺服控制，所述第2控制步驟包含系數(shù)變更步驟，在該系數(shù)變更步驟中，根據(jù)所述機(jī)械手的預(yù)定 狀態(tài)變更所述1個(gè)以上系數(shù)中的至少一部分。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的信息處理方法，其特征在于，通過(guò)所述第2控制步驟的處理而 執(zhí)行的視覺(jué)伺服控制是根據(jù)至少包含系數(shù)F α和系數(shù)Dd的控制式進(jìn)行運(yùn)算的視覺(jué)阻抗控 制，所述系數(shù)Fa表示根據(jù)所述機(jī)械手與所述對(duì)象物之間的位置偏差可變的、施加給所述 機(jī)械手的假想外力，所述系數(shù)Dd表示針對(duì)所述機(jī)械手的假想粘性，作為所述系數(shù)變更步驟的處理，所述信息處理裝置根據(jù)當(dāng)滿(mǎn)足所述切換條件時(shí)的所述 機(jī)械手的速度來(lái)變更所述系數(shù)Dd。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的信息處理方法，其特征在于，作為所述系數(shù)變更步驟的處理， 所述信息處理裝置還將認(rèn)為所述機(jī)械手與所述對(duì)象物之間的位置偏差為一定值以下的條 件作為偏差小條件，在滿(mǎn)足所述偏差小條件的情況下，變更所述系數(shù)F α和所述系數(shù)Dd中 的至少一方。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的信息處理方法，其特征在于，作為所述系數(shù)變更步驟的處 理，所述信息處理裝置在滿(mǎn)足所述偏差小條件的情況下，將所述系數(shù)F α變更成大于原先 的值。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的信息處理方法，其特征在于，作為所述系數(shù)變更步驟的處 理，所述信息處理裝置在滿(mǎn)足所述偏差小條件的情況下，將所述系數(shù)Dd變更成大于當(dāng)滿(mǎn)足 所述切換條件時(shí)所更新的值。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的信息處理方法，其特征在于，所述偏差小條件包含所述機(jī)械手的速度為一定值以下的條件。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的信息處理方法，其特征在于，所述切換條件包含所述機(jī)械手 與所述對(duì)象物之間的位置偏差為一定值以下的條件。
14.一種信息處理裝置，該信息處理裝置進(jìn)行使安裝有能視覺(jué)識(shí)別對(duì)象物的視覺(jué)裝置 的機(jī)械手移動(dòng)到所述對(duì)象物的移動(dòng)控制，其特征在于，所述信息處理裝置包含第1控制單元，其在滿(mǎn)足用于切換所述移動(dòng)控制的切換條件之前的期間，執(zhí)行使所 述機(jī)械手沿著根據(jù)所述對(duì)象物的位置預(yù)先設(shè)定的到達(dá)目標(biāo)位置的路徑移動(dòng)的示教回放控 制；視覺(jué)處理單元，其根據(jù)所述視覺(jué)裝置的輸出信息來(lái)檢測(cè)所述對(duì)象物的位置信息；以及第2控制單元，其在滿(mǎn)足所述切換條件的情況下，將由所述視覺(jué)處理單元檢測(cè)到的所 述位置信息作為反饋信息代入到包含1個(gè)以上系數(shù)的控制式進(jìn)行運(yùn)算，根據(jù)該運(yùn)算結(jié)果執(zhí) 行使所述機(jī)械手移動(dòng)到所述對(duì)象物的視覺(jué)伺服控制，所述第2控制單元具有系數(shù)變更單元，該系數(shù)變更單元根據(jù)所述機(jī)械手的預(yù)定狀態(tài)變 更所述1個(gè)以上系數(shù)中的至少一部分。
全文摘要
本發(fā)明涉及信息處理方法和裝置，以高速、高精度、且作為控制系統(tǒng)穩(wěn)定地使機(jī)械手移動(dòng)到對(duì)象物。裝置進(jìn)行使安裝有照相機(jī)的機(jī)器人臂移動(dòng)到對(duì)象物的移動(dòng)控制。即，在未檢測(cè)出對(duì)象物的情況下，裝置執(zhí)行使機(jī)械手沿著到達(dá)根據(jù)對(duì)象物的位置預(yù)先設(shè)定的目標(biāo)位置的路徑移動(dòng)的示教回放控制(步驟S1)。在檢測(cè)出對(duì)象物的情況下，裝置將比目標(biāo)位置更接近對(duì)象物的位置作為新目標(biāo)位置，設(shè)定到達(dá)新目標(biāo)位置的新路徑，在滿(mǎn)足用于切換移動(dòng)控制的切換條件之前的期間，執(zhí)行使機(jī)械手沿著新路徑移動(dòng)的示教回放控制(步驟S3和S4)。在滿(mǎn)足切換條件的情況下，裝置執(zhí)行視覺(jué)伺服控制(步驟S5)。
文檔編號(hào)B25J13/08GK102049779SQ20101052836
公開(kāi)日2011年5月11日 申請(qǐng)日期2010年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月30日
發(fā)明者中島陵, 蒲池英有, 藤井玄德 申請(qǐng)人:本田技研工業(yè)株式會(huì)社