[发明专利]并联连杆机器人的关节部的异常探测装置及异常探测方法

说明书

本发明提供对采用了连杆球构造的三角型并联连杆机器人，推定球窝接头的摩擦转矩，容易地探测关节部的异常的装置及方法。并联连杆机器人的控制装置具有：控制部，进行并联连杆机器人的动作控制；转矩测量部，在并联连杆机器人的动作中，根据马达的电流值测量测量球窝接头的球与外壳的相对角速度的朝向变化的特定的姿势在前后的驱动转矩的变化；判断部，在转矩测量部测量到的驱动转矩的变化超过了预先确定的阈值时，判断为球窝接头的摩擦状态异常。

技术领域

本发明涉及对并联连杆机器人的关节部的异常进行探测的装置及方法。

背景技术

作为对具备终端执行器的可动部进行三维定位的方案，已知使用了三角型并联机构的并联连杆机器人。三角型并联连杆机器人具备基础部、可动部以及连结基础部和可动部的驱动连杆及从动连杆。大多数情况下，设置三对驱动连杆和从动连杆，能够通过分别控制各对的动作来使可动部以三自由度(X、Y、Z)移动。

一般地，从动连杆与驱动连杆之间、从动连杆与可动部之间通过三自由度的球窝接头结合。例如，在日本特表2002－529258号公报中，作为球窝接头的构造，记载了如下构造：球和外壳几何学地分离，通过弹簧等弹性体将球拉到外壳。另外，日本特开2014－046406号公报记载了以下例：为了使外壳和球不容易分离，在并联连杆机器人的关节部应用了将球和外壳一体化的连杆球窝构造。

另一方面，提前检测机器人的动作异常，抑制机器人的工作率降低，该技术也众所周知。例如，在日本特开2005－186183号公报记载了异常判断方法，利用以位置环路增益的倒数为时间常数的低通滤波器基于指令位置计算推定当前位置，计算由安装有伺服马达的编码器检测出的作为实际的当前位置的实际位置与上述推定当前位置的差的绝对值，基于用于驱动伺服马达的转矩指令值、上述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，基于该总观测器反馈量和通过对上述推定当前位置进行微分而得到的推定速度，计算异常探测阈值，在上述实际位置与推定当前位置的差的绝对值比上述异常探测阈值大的情况下，判断为异常状态。

在日本特开2006－281421号公报还记载了异常检测方法，对于机器人主体的关节部，预先测定机器人臂的特征频率，将由于在驱动马达及减速器产生的振动而机器人臂最共振的动作速度下的恒速动作作为机器人主体的异常检测的动作条件，在根据使用在驱动马达或减速器所设置的温度传感器而进行了温度补正的马达转矩值计算出的转矩变动值超过了预先设定好的阈值的情况下，判断为在机器人主体产生异常。

在类似于日本特表2002－529258号公报记载的构造中，在产生了预料外的高速动作或碰撞的情况下，存在以下风险：在从动连杆的关节部，用于将球拉到外壳的限制力不足，关节部会分解。

另一方面，在日本特开2014－046406号公报记载的构造中，解释为，利用机械的结合，即使产生碰撞等，外壳和球也不会容易地分离。但是，在如日本特表2002－529258号公报所示地利用弹簧等弹性力的情况下，球窝接头部的摩擦力利用该弹性力能够保持大致固定，与之相对，在类似于日本特开2014－046406号公报记载的连杆球窝构造中，存在以下可能性：根据板孔的中心间距离、连杆球窝的制造差异，该摩擦力大幅改变。另外，在异物咬入连杆球窝的球滑动部分的情况下，球窝接头部不能顺畅地滑动，存在摩擦力变得过大的可能性。

当球窝接头部的摩擦力变得过大时，驱动用马达的转矩也变大，存在以下可能性：对机器人的连续动作性能产生影响、在连杆构造部的各零件产生预料外的负载、在球窝接头部产生过度的发热、产生无法预见的故障。一般地，三角型机器人多用于伴随着高速动作的用途，因此在产生了类似于上述的故障的情况下，手、其周边设备可能受到严重的损害。因此，在球窝接头存在异常的情况下，期望提前知道该异常状态。