[发明专利]具有部件保护功能的机器人控制装置以及机器人控制方法

说明书

技术领域

本发明广义地说是涉及多关节机器人(以下简单称为机器人)，特别地说，是涉及具有保护机器人的各构成部件的功能的机器人控制装置以及机器人控制方法。

背景技术

作为保护机器人不过载的功能，公知有冲突检测功能。例如在特开平11—15511号公报中，记载了推定作用于驱动机器人的各轴的电动机的干扰、而在推定值超过预定的阈值的场合判断冲突发生的技术。

另外，在特开2005—186183号公报中，公开了产业用机器人的异常判断方法。在该方法中，根据用于驱动伺服电动机的转矩指令值、实际位置的微分值以及已知的干扰转矩计算总观测器反馈量，进而用基于总观测器反馈量以及推定速度而计算出的异常检测阈值，来判断异常状态。

现有技术的冲突或者干扰的检测功能，推定作用于电动机或者机器人臂尖端的转矩。但是，使用这样的功能来检测冲突等即使进行了电动机的停止处理等，有时也不能充分保护减速器、电缆等机器人的各个构成部件。亦即，即使作用于电动机或者臂尖端的转矩在阈值以下，有时也对于减速器等构成部件局部地施加了大的负荷，在这样的场合，用现有技术的方法不能进行有效的异常检测，也有使相应构成部件破损的危险。

另外，即使在不冲突时(即机器人正常动作的状态)，用现有技术也不能保证把作用在各构成部件上的转矩纳入认为是安全的范围内。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种具有确实保护机器人的各构成部件的功能的机器人控制装置以及机器人控制方法，以解决上述问题。

为实现上述目的，根据本发明的一个形态，提供一种机器人控制装置，用于进行具有通过电动机驱动的机器人臂的机器人的动作控制，具有：推定部，其根据所述电动机的速度及转矩指令，推定在所述机器人臂和驱动该机器人臂的电动机之间设置的、作为保护对象所选定的保护对象部件上作用的负荷转矩；检测部，其将所述推定的负荷转矩的值与预先设定的阈值进行比较来检测异常；和处理部，其在检测到异常时进行保护所述保护对象部件的处理。

所述推定部，可以使用所述保护对象部件的惯量、所述电动机的惯量、以及所述保护对象部件的动摩擦系数，来推定作用在所述保护对象部件上的负荷转矩。

所述推定部的适合的具体例，是干扰推定观测器。

机器人控制装置还可以具有调整部，该调整部，取得或者推定外界气温或者所述机器人的规定部位的温度，根据所述外界气温或者所述规定部位的温度调整所述阈值。

所述处理部，在检测到异常时，既可以立即使所述机器人停止，也可以使所述机器人减速。或者，所述处理部在检测到异常时，也可以使所述机器人在所述机器人的各轴的负荷转矩减小的方向上进行一定时间退避动作。

作为适合的具体例，所述保护对象部件，包含在所述机器人中使用的减速器、齿轮以及电缆中的至少一种。

根据本发明的另一形态，提供一种机器人控制方法，用于进行具有通过电动机驱动的机器人臂的机器人的动作控制，具有以下步骤：根据所述电动机的速度及转矩指令推定在所述机器人臂和驱动该机器人臂的电动机之间设置的、作为保护对象选定的保护对象部件上作用的负荷转矩的步骤；将所述推定的负荷转矩的值与预先设定的阈值进行比较来检测异常的步骤；和在检测到异常时进行保护所述保护对象部件的处理的步骤。

附图说明

通过参照附图说明下面优选的实施形态，能够进一步明了本发明的上述或者其他的目的、特征以及优点。

图1是本发明的一个实施形态的机器人控制装置的重要部件框图，

图2是表示通过本发明的机器人控制装置可保护的减速器周围的概略结构的图，

图3是表示推定在对象部件上作用的负荷转矩来保护对象部件的方法的流程图，

图4是说明在保护对象部件是减速器的场合推定在减速器上作用的负荷转矩的推定部的框图，

图5是说明作为图4的推定器的代替例使用干扰推定观测器的场合的框图，

图6是表示通过本发明的机器人控制装置可保护的齿轮周围的概略结构的图，

图7是表示通过本发明的机器人控制装置可保护的电缆周围的概略结构的图。

具体实施方式

图1是本发明的一个实施形态的机器人控制装置的重要部分框图。机器人控制装置10，具有主CPU1、由RAM、ROM以及非易失存储器(EEPROM等)组成的存储器2、示教操作盘用接口3、伺服控制部5、和外部装置用接口6，通过总线7将它们互相连接。另外，机器人控制装置10有连接示教操作盘用接口3的示教操作盘4。