專利名稱：機(jī)器人控制系統(tǒng)、機(jī)器人系統(tǒng)以及傳感器信息處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機(jī)器人控制系統(tǒng)、機(jī)器人系統(tǒng)以及傳感器信息處理裝置等。
背景技術(shù)：
在使用機(jī)械手等機(jī)器人進(jìn)行的作業(yè)中，有伴隨著各種限制條件、例如與物體接觸的作業(yè)。這樣的情況下，除了進(jìn)行位置的控制之外，多有要求力的控制的情況。例如，描摹物體的表面的情況、使一個(gè)物體與其他的物體嵌合的情況、以不破壞柔軟物的方式進(jìn)行把持的情況等，除了僅僅進(jìn)行位置的控制之外，還需要應(yīng)對(duì)來自物體的反作用力的動(dòng)作。作為在機(jī)器人中進(jìn)行力控制的代表方法，有被稱作阻抗控制的方法。所謂阻抗控制，是使機(jī)器人與其實(shí)際的質(zhì)量、粘性特性、彈性特性無關(guān)地以具有正好適用于作業(yè)的這些值的方式動(dòng)作的控制方法。這是基于由安裝于機(jī)器人的測(cè)力傳感器等得到的力信息而解出運(yùn)動(dòng)方程式，并根據(jù)該解使機(jī)器人動(dòng)作的控制方法。通過適當(dāng)?shù)卦O(shè)定該運(yùn)動(dòng)方程式，能夠使機(jī)械手等機(jī)器人如同正好具有規(guī)定的質(zhì)量、粘性、彈性那樣地動(dòng)作。作為與這樣的阻抗控制、力控制有關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)，公知有專利文獻(xiàn)1、2、3所公開的技術(shù)。專利文獻(xiàn)1:日本特開平6-320451號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2:日本特開平2-205489號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3:日本特開平4-369004號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)I中公開了如下方法，即，即使在控制對(duì)象柔軟的情況這樣非常復(fù)雜的系統(tǒng)中，也能夠精度良好地進(jìn)行阻抗控制。專利文獻(xiàn)2中公開了如下方法，即，不使用測(cè)力傳感器，通過在控制系統(tǒng)內(nèi)部具有運(yùn)動(dòng)模型來推斷力，控制系統(tǒng)雖然變復(fù)雜了但不需要傳感器，并且利用更加純粹的機(jī)械式構(gòu)造來進(jìn)行阻抗控制。另一方面，專利文獻(xiàn)3中公開了用于減少運(yùn)算量的一個(gè)方法。其不進(jìn)行求出上述的專利文獻(xiàn)1、2所記載的逆雅可比行列的計(jì)算，而通過使用倒置雅可比行列來減少計(jì)算量。在阻抗控制中，為了使機(jī)器人等以具有所希望的特性(質(zhì)量/粘性特性/彈性特性)的方式動(dòng)作，需要對(duì)使用了與該特性對(duì)應(yīng)的系數(shù)參數(shù)的常微分方程式(作為2階線性常微分方程式的運(yùn)動(dòng)方程式)進(jìn)行求解。公知有各種對(duì)常微分方程式進(jìn)行求解的方法，但使用Runge-Kutta 法、Newton 法等。但是，這些方法不適用于硬件化，也難以進(jìn)行穩(wěn)定性的判定。另外，也有難以與響應(yīng)性的切換對(duì)應(yīng)的問題。此處，響應(yīng)性指的是根據(jù)給予機(jī)器人的所希望的特性(質(zhì)量/粘性特性/彈性特性)來決定的動(dòng)態(tài)特性，響應(yīng)性低例如指由大的質(zhì)量系數(shù)、大的粘性系數(shù)、小的彈性系數(shù)實(shí)現(xiàn)的特性，響應(yīng)性高例如指由小的質(zhì)量系數(shù)、小的粘性系數(shù)、大的彈性系數(shù)實(shí)現(xiàn)的特性。它們?nèi)Q于實(shí)現(xiàn)的作業(yè)內(nèi)容或者作業(yè)的場(chǎng)面，最佳的特性是不同的。因此，能夠容易地切換響應(yīng)特性是非常重要的功能。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的幾個(gè)方式，能夠提供容易地進(jìn)行硬件化、穩(wěn)定性的驗(yàn)證、解的響應(yīng)性的切換的機(jī)器人控制系統(tǒng)、機(jī)器人系統(tǒng)以及傳感器信息處理裝置等。本發(fā)明的一個(gè)方式涉及如下機(jī)器人控制系統(tǒng)，即，包括:力控制部，其基于來自測(cè)力傳感器的傳感器信息來輸出機(jī)器人的目標(biāo)軌道的修正值；目標(biāo)值輸出部，其對(duì)所述目標(biāo)軌道進(jìn)行基于所述修正值的修正處理來求出目標(biāo)值，并輸出求出的所述目標(biāo)值；以及機(jī)器人控制部，其基于所述目標(biāo)值來進(jìn)行所述機(jī)器人的反饋控制，所述力控制部具有數(shù)字濾波部，所述力控制部通過對(duì)所述傳感器信息進(jìn)行基于所述數(shù)字濾波部的數(shù)字濾波處理，來求出力控制的常微分方程式的解，并基于求出的所述解來輸出所述修正值。本發(fā)明的一個(gè)方式中，機(jī)器人控制系統(tǒng)基于來自測(cè)力傳感器的傳感器信息來進(jìn)行力控制并求出修正值，使用基于修正值而得到的目標(biāo)值來進(jìn)行機(jī)器人的反饋控制。力控制中，利用數(shù)字濾波處理來進(jìn)行求出常微分方程式的解的處理而輸出修正值，由此能夠容易地進(jìn)行該處理的硬件化、穩(wěn)定性的判定、響應(yīng)性的切換等。另外，本發(fā)明的一個(gè)方式中也可以構(gòu)成為，所述數(shù)字濾波部包括:數(shù)字濾波系數(shù)輸出部，其基于所述常微分方程式的各項(xiàng)系數(shù)參數(shù)來輸出數(shù)字濾波系數(shù)；以及數(shù)字濾波運(yùn)算部，其基于所述數(shù)字濾波系數(shù)以及所述傳感器信息來進(jìn)行所述數(shù)字濾波處理。由此，能夠使常微分方程式的各項(xiàng)系數(shù)參數(shù)與數(shù)字濾波系數(shù)對(duì)應(yīng)，來進(jìn)行數(shù)字濾波處理等。另外，本發(fā)明的一個(gè)方式中也可以構(gòu)成為，所述數(shù)字濾波系數(shù)輸出部包括:數(shù)字濾波系數(shù)變換部，其進(jìn)行將所述系數(shù)參數(shù)變換為所述數(shù)字濾波系數(shù)的處理；以及數(shù)字濾波系數(shù)存儲(chǔ)部，其對(duì)由所述數(shù)字濾波系數(shù)變換部變換后的所述數(shù)字濾波系數(shù)進(jìn)行存儲(chǔ)，所述數(shù)字濾波系數(shù)輸出部輸出存儲(chǔ)于所述數(shù)字濾波系數(shù)存儲(chǔ)部的所述數(shù)字濾波系數(shù)。由此，能夠?qū)⒊Ｎ⒎址匠淌降母黜?xiàng)系數(shù)參數(shù)變換為數(shù)字濾波系數(shù)。另外，本發(fā)明的一個(gè)方式中也可以構(gòu)成為，所述數(shù)字濾波部包括數(shù)字濾波器穩(wěn)定度判定部，其中，所述數(shù)字濾波器穩(wěn)定度判定部對(duì)用于所述數(shù)字濾波處理的數(shù)字濾波器的動(dòng)作的穩(wěn)定度進(jìn)行判定，在所述數(shù)字濾波器穩(wěn)定度判定部中判定為所述數(shù)字濾波器的所述動(dòng)作穩(wěn)定的情況下，所述數(shù)字濾波系數(shù)輸出部輸出所述數(shù)字濾波系數(shù)。由此，通過進(jìn)行數(shù)字濾波處理的穩(wěn)定性的判定，能夠?qū)εc常微分方程式相關(guān)的系統(tǒng)的穩(wěn)定性進(jìn)行判定等。另外，本發(fā)明的一個(gè)方式中也可以構(gòu)成為，在以第一驅(qū)動(dòng)頻率以及與所述第一驅(qū)動(dòng)頻率相比頻率高的第二驅(qū)動(dòng)頻率中的任一個(gè)驅(qū)動(dòng)頻率來進(jìn)行所述數(shù)字濾波處理的情況下，所述數(shù)字濾波系數(shù)輸出部輸出與第一驅(qū)動(dòng)頻率對(duì)應(yīng)的第一數(shù)字濾波系數(shù)以及與第二驅(qū)動(dòng)頻率對(duì)應(yīng)的第二數(shù)字濾波系數(shù)中的至少一個(gè)，所述數(shù)字濾波運(yùn)算部根據(jù)從所述數(shù)字濾波系數(shù)輸出部輸出的所述數(shù)字濾波系數(shù)，進(jìn)行基于使用了所述第一數(shù)字濾波系數(shù)的所述第一驅(qū)動(dòng)頻率的所述數(shù)字濾波處理、以及基于使用了所述第二數(shù)字濾波系數(shù)的所述第二驅(qū)動(dòng)頻率的所述數(shù)字濾波處理中的至少一個(gè)處理。由此，能夠切換數(shù)字濾波處理的驅(qū)動(dòng)頻率等。通過切換驅(qū)動(dòng)頻率，能夠變更解的響應(yīng)性，除此之外，能夠應(yīng)對(duì)由噪聲減少用的頻帶限制處理等引起的響應(yīng)特性的變化等。另外，本發(fā)明的一個(gè)方式中也可以構(gòu)成為，所述數(shù)字濾波部包括選擇處理部，其中，所述選擇處理部基于所述傳感器信息的信號(hào)頻帶信息來選擇所述第一驅(qū)動(dòng)頻率以及所述第二驅(qū)動(dòng)頻率中的任一個(gè)所述驅(qū)動(dòng)頻率，所述數(shù)字濾波部以在所述選擇處理部中選擇的所述驅(qū)動(dòng)頻率來進(jìn)行所述數(shù)字濾波處理并輸出所述修正值。由此，能夠基于傳感器信息的信號(hào)頻帶信息自動(dòng)地選擇驅(qū)動(dòng)頻率等。另外，本發(fā)明的一個(gè)方式中也可以構(gòu)成為，所述選擇處理部將對(duì)所述傳感器信息實(shí)施了低通濾波處理后的低域傳感器信息、以及對(duì)所述傳感器信息實(shí)施了高通濾波處理后的高域傳感器信息作為所述信號(hào)頻帶信息，來選擇所述驅(qū)動(dòng)頻率。由此，能夠使用低域傳感器信息與高域傳感器信息作為信號(hào)頻帶信息。另外，本發(fā)明的一個(gè)方式中也可以構(gòu)成為，在將所述數(shù)字濾波處理的所述驅(qū)動(dòng)頻率從高頻率的所述第二驅(qū)動(dòng)頻率切換為低頻率的所述第一驅(qū)動(dòng)頻率的情況下，所述數(shù)字濾波運(yùn)算部:在第一期間，進(jìn)行基于使用了所述第二濾波系數(shù)的第二驅(qū)動(dòng)頻率的所述數(shù)字濾波處理，在所述第一期間的下一個(gè)切換期間，進(jìn)行基于使用了所述第一濾波系數(shù)的第一驅(qū)動(dòng)頻率的所述數(shù)字濾波處理、以及基于使用了所述第二濾波系數(shù)的第二驅(qū)動(dòng)頻率的所述數(shù)字濾波處理這雙方，在所述切換期間的下一個(gè)第二期間，進(jìn)行基于使用了所述第一濾波系數(shù)的第一驅(qū)動(dòng)頻率的所述數(shù)字濾波處理。由此，能夠順暢地進(jìn)行驅(qū)動(dòng)頻率從高頻向低頻的切換等。另外，本發(fā)明的一個(gè)方式中也可以構(gòu)成為，在將所述數(shù)字濾波處理的所述驅(qū)動(dòng)頻率從低頻率的所述第一驅(qū)動(dòng)頻率切換為高頻率的所述第二驅(qū)動(dòng)頻率的情況下，所述數(shù)字濾波運(yùn)算部基于第一輸出值以及第二輸出值來進(jìn)行求出插補(bǔ)值的插補(bǔ)處理，并基于所述插補(bǔ)值來進(jìn)行基于使用了所述第二濾波系數(shù)的第二驅(qū)動(dòng)頻率的所述數(shù)字濾波處理，其中，所述第一輸出值是切換時(shí)刻的基于使用了所述第一濾波系數(shù)的第一驅(qū)動(dòng)頻率的所述數(shù)字濾波處理的輸出值，所述第二輸出值是過去時(shí)刻的基于使用了所述第一濾波系數(shù)的第一驅(qū)動(dòng)頻率的所述數(shù)字濾波處理的輸出值，所述過去時(shí)刻是比所述切換時(shí)刻靠前的時(shí)刻，所述插補(bǔ)值是所述切換時(shí)刻與所述過去時(shí)刻之間的時(shí)刻的插補(bǔ)值。由此，能夠順暢地進(jìn)行驅(qū)動(dòng)頻率從低頻向高頻的切換等。另外，本發(fā)明的一個(gè)方式中也可以構(gòu)成為，所述數(shù)字濾波部包括第一數(shù)字濾波運(yùn)算部與第二數(shù)字濾波運(yùn)算部來作為所述數(shù)字濾波運(yùn)算部，所述數(shù)字濾波系數(shù)輸出部向所述第一數(shù)字濾波運(yùn)算部輸出第一數(shù)字濾波系數(shù)，并且向所述第二數(shù)字濾波運(yùn)算部輸出與所述第一數(shù)字濾波系數(shù)不同的第二數(shù)字濾波系數(shù)，所述第一數(shù)字濾波運(yùn)算部進(jìn)行基于所述第一數(shù)字濾波系數(shù)以及所述傳感器信息的所述數(shù)字濾波處理，所述第二數(shù)字濾波運(yùn)算部進(jìn)行基于所述第二數(shù)字濾波系數(shù)以及所述傳感器信息的所述數(shù)字濾波處理。由此，能夠使多個(gè)數(shù)字濾波運(yùn)算部并行動(dòng)作，并能夠順暢地進(jìn)行響應(yīng)特性的切換
坐寸ο另外，本發(fā)明的一個(gè)方式中也可以構(gòu)成為，所述數(shù)字濾波部包括數(shù)字濾波輸出選擇部，其中，所述數(shù)字濾波輸出選擇部選擇所述第一數(shù)字濾波運(yùn)算部的處理結(jié)果、與所述第二數(shù)字濾波運(yùn)算部的處理結(jié)果中的任一個(gè)，將該任一個(gè)處理結(jié)果作為所述修正值而輸出。由此，在使多個(gè)數(shù)字濾波處理并行動(dòng)作的情況下，也能夠選擇適當(dāng)?shù)妮敵鲋怠Ａ硗?，本發(fā)明的一個(gè)方式中也可以構(gòu)成為，在以第一驅(qū)動(dòng)頻率以及與所述第一驅(qū)動(dòng)頻率相比頻率高的第二驅(qū)動(dòng)頻率中任一個(gè)驅(qū)動(dòng)頻率來進(jìn)行所述數(shù)字濾波處理的情況下，所述數(shù)字濾波系數(shù)輸出部將與所述第一驅(qū)動(dòng)頻率對(duì)應(yīng)的數(shù)字濾波系數(shù)作為所述第一數(shù)字濾波系數(shù)而輸出，并且將與所述第二驅(qū)動(dòng)頻率對(duì)應(yīng)的數(shù)字濾波系數(shù)作為所述第二數(shù)字濾波系數(shù)而輸出，所述第一數(shù)字濾波運(yùn)算部基于所述第一數(shù)字濾波系數(shù)并以所述第一驅(qū)動(dòng)頻率來進(jìn)行所述數(shù)字濾波處理，所述第二數(shù)字濾波運(yùn)算部基于所述第二數(shù)字濾波系數(shù)并以所述第二驅(qū)動(dòng)頻率來進(jìn)行所述數(shù)字濾波處理。由此，能夠切換數(shù)字濾波處理的驅(qū)動(dòng)頻率等。另外，本發(fā)明的一個(gè)方式中也可以構(gòu)成為，所述力控制部包括頻帶限制部，其中，所述頻帶限制部對(duì)所述傳感器信息進(jìn)行使給予的頻帶通過的頻帶限制處理，并將進(jìn)行了所述頻帶限制處理后的所述傳感器信息輸出至所述第一數(shù)字濾波運(yùn)算部、所述第二數(shù)字濾波運(yùn)算部，所述頻帶限制部向所述第一數(shù)字濾波運(yùn)算部輸出進(jìn)行了使第一頻帶通過的頻帶限制處理后的所述傳感器信息，并且向所述第二數(shù)字濾波運(yùn)算部輸出進(jìn)行了使頻帶比第一頻帶寬的第二頻帶通過的頻帶限制處理的所述傳感器信息。由此，能夠使傳感器信息與驅(qū)動(dòng)頻率對(duì)應(yīng)地對(duì)傳感器信息進(jìn)行頻帶限制處理。另外，本發(fā)明的一個(gè)方式中也可以構(gòu)成為，所述數(shù)字濾波系數(shù)輸出部包括系數(shù)選擇部，其中，所述系數(shù)選擇部選擇第一數(shù)字濾波系數(shù)、以及與所述第一數(shù)字濾波系數(shù)不同的第二濾波系數(shù)中的任一個(gè)，所述數(shù)字濾波系數(shù)輸出部將在所述系數(shù)選擇部中選擇的所述數(shù)字濾波系數(shù)輸出至所述數(shù)字濾波運(yùn)算部。由此，能夠從多個(gè)數(shù)字濾波系數(shù)中選擇一個(gè)，并能夠順暢地切換數(shù)字濾波處理等。另外，本發(fā)明的一個(gè)方式中也可以構(gòu)成為，在以第一驅(qū)動(dòng)頻率以及與所述第一驅(qū)動(dòng)頻率相比頻率高的第二驅(qū)動(dòng)頻率中任一個(gè)驅(qū)動(dòng)頻率來進(jìn)行所述數(shù)字濾波處理的情況下，所述系數(shù)選擇部選擇與所述第一驅(qū)動(dòng)頻率對(duì)應(yīng)的所述第一數(shù)字濾波系數(shù)、以及與所述第二驅(qū)動(dòng)頻率對(duì)應(yīng)的所述第二數(shù)字濾波系數(shù)中的任一個(gè)，所述數(shù)字濾波系數(shù)輸出部將在所述系數(shù)選擇部中選擇的所述數(shù)字濾波系數(shù)輸出至所述數(shù)字濾波運(yùn)算部，在從所述數(shù)字濾波系數(shù)輸出部輸出所述第一數(shù)字濾波系數(shù)的情況下，所述數(shù)字濾波運(yùn)算部基于所述第一數(shù)字濾波系數(shù)并以所述第一驅(qū)動(dòng)頻率來進(jìn)行所述數(shù)字濾波處理，在從所述數(shù)字濾波系數(shù)輸出部輸出所述第二數(shù)字濾波系數(shù)的情況下，所述數(shù)字濾波運(yùn)算部基于所述第二數(shù)字濾波系數(shù)并以所述第二驅(qū)動(dòng)頻率來進(jìn)行所述數(shù)字濾波處理。由此，能夠切換數(shù)字濾波處理的驅(qū)動(dòng)頻率等。另外，本發(fā)明的一個(gè)方式中也可以構(gòu)成為，所述力控制部包括頻帶限制部，其中，所述頻帶限制部對(duì)所述傳感器信息進(jìn)行使給予的頻帶通過的頻帶限制處理，并將進(jìn)行了所述頻帶限制處理的所述傳感器信息輸出至所述數(shù)字濾波運(yùn)算部，在進(jìn)行基于所述第一驅(qū)動(dòng)頻率的所述數(shù)字濾波處理的情況下，所述頻帶限制部將進(jìn)行了使第一頻帶通過的頻帶限制處理后的所述傳感器信息輸出至所述數(shù)字濾波運(yùn)算部，在進(jìn)行基于所述第二驅(qū)動(dòng)頻率的所述數(shù)字濾波處理的情況下，所述頻帶限制部將進(jìn)行了使頻帶比所述第一頻帶寬的第二頻帶通過的頻帶限制處理后的所述傳感器信息輸出至所述數(shù)字濾波運(yùn)算部。由此，能夠使傳感器信息與驅(qū)動(dòng)頻率對(duì)應(yīng)地對(duì)傳感器信息進(jìn)行頻帶限制處理。另外，本發(fā)明的一個(gè)方式中也可以構(gòu)成為，所述常微分方程式是以假想質(zhì)量項(xiàng)、假想粘性項(xiàng)以及假想彈性項(xiàng)為系數(shù)參數(shù)的運(yùn)動(dòng)方程式。由此，能夠求出運(yùn)動(dòng)方程式作為常微分方程式并輸出修正值。
另外，本發(fā)明的一個(gè)方式中也可以構(gòu)成為，所述目標(biāo)值輸出部包括:軌道生成部，其輸出所述機(jī)器人的目標(biāo)位置信息；以及運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解處理部，其基于來自所述軌道生成部的所述目標(biāo)位置信息來進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解處理，并輸出所述機(jī)器人的關(guān)節(jié)角信息。由此，能夠在求出目標(biāo)位置信息的基礎(chǔ)上，變換為關(guān)節(jié)角信息，并基于變換后的關(guān)節(jié)角信息來求出機(jī)器人的反饋控制的目標(biāo)值。另外，本發(fā)明的一個(gè)方式中也可以構(gòu)成為，所述力控制部通過對(duì)所述傳感器信息進(jìn)行基于所述數(shù)字濾波部的數(shù)字濾波處理，來求出所述力控制的所述常微分方程式的解，并將求出的所述解作為所述修正值而輸出。由此，能夠直接將常微分方程式的解作為修正值輸出。另外，本發(fā)明的一個(gè)方式中也可以構(gòu)成為，所述力控制部通過對(duì)所述傳感器信息進(jìn)行基于所述數(shù)字濾波部的數(shù)字濾波處理來求出所述力控制的所述常微分方程式的解，對(duì)求出的所述解實(shí)施運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解處理并輸出所述修正值。由此，能夠通過對(duì)常微分方程式的解實(shí)施運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解處理來求出修正值，并輸出求出的修正值。另外，本發(fā)明的其他方式涉及包括所述任一項(xiàng)所述的機(jī)器人控制系統(tǒng)與所述機(jī)器人的機(jī)器人系統(tǒng)。另外，本發(fā)明的其他方式涉及如下傳感器信息處理裝置，包括:傳感器信息取得部，其取得來自傳感器的傳感器信息；以及傳感器信息處理部，其對(duì)取得的所述傳感器信息進(jìn)行處理，所述傳感器信息處理部具有數(shù)字濾波部，所述傳感器信息處理部通過對(duì)所述傳感器信息進(jìn)行基于所述數(shù)字濾波部的數(shù)字濾波處理，來求出傳感器信息處理的常微分方程式的解，并將求出的解作為所述傳感器信息處理的輸出值而輸出。


圖1是機(jī)器人控制系統(tǒng)以及機(jī)器人系統(tǒng)的基本構(gòu)成例。圖2是機(jī)器人系統(tǒng)的一個(gè)例子。圖3 (A) 圖3 (C)是力控制的說明圖。圖4 (A)、圖4 (B)是柔順控制的說明圖。圖5 (A)、圖5 (B)是阻抗控制的說明圖。圖6是不包括測(cè)力反饋的情況的控制系統(tǒng)的基本構(gòu)成例。圖7是包括測(cè)力反饋的情況的控制系統(tǒng)的基本構(gòu)成例。圖8是求出運(yùn)動(dòng)方程式的解時(shí)的數(shù)字濾波器的基本形。圖9 (A) 圖9 (C)是系統(tǒng)的穩(wěn)定性判定方法的說明圖。圖10是使用了數(shù)字濾波器的機(jī)器人控制系統(tǒng)以及機(jī)器人系統(tǒng)的基本構(gòu)成例。圖11是第一實(shí)施方式的機(jī)器人控制系統(tǒng)以及機(jī)器人系統(tǒng)的構(gòu)成例。圖12是用于說明第一實(shí)施方式的處理的流程圖。圖13是第二實(shí)施方式的機(jī)器人控制系統(tǒng)以及機(jī)器人系統(tǒng)的構(gòu)成例。圖14是用于說明第二實(shí)施方式的處理的流程圖。圖15是第三實(shí)施方式的機(jī)器人控制系統(tǒng)以及機(jī)器人系統(tǒng)的構(gòu)成例。圖16是從高頻向低頻切換的驅(qū)動(dòng)頻率切換處理的說明圖。
圖17是用于說明從高頻向低頻切換的驅(qū)動(dòng)頻率切換處理的流程圖。圖18是從低頻向高頻切換的驅(qū)動(dòng)頻率切換處理的說明圖。圖19是用于說明從低頻向高頻切換的驅(qū)動(dòng)頻率切換處理的流程圖。圖20是第四實(shí)施方式的機(jī)器人控制系統(tǒng)以及機(jī)器人系統(tǒng)的構(gòu)成例。圖21 (A)、圖21 (B)是求出目標(biāo)軌道、修正值、目標(biāo)值的具體的系統(tǒng)構(gòu)成例。
具體實(shí)施例方式以下，對(duì)本實(shí)施方式進(jìn)行說明。此外，以下說明的本實(shí)施方式并不不當(dāng)?shù)叵薅?quán)利要求書所記載的本發(fā)明的內(nèi)容。并且，本實(shí)施方式中說明的構(gòu)成的全部并不限于是本發(fā)明的必須構(gòu)成要件。1.概要1.1基本構(gòu)成本實(shí)施方式的機(jī)器人控制系統(tǒng)(機(jī)械手控制系統(tǒng))以及包括該機(jī)器人控制系統(tǒng)的機(jī)器人系統(tǒng)的構(gòu)成例如圖1所示。其中，本實(shí)施方式的機(jī)器人控制系統(tǒng)、機(jī)器人系統(tǒng)不限定于圖1的構(gòu)成，可以實(shí)施省略其一部分構(gòu)成元件、追加其他的構(gòu)成元件等各種變形。本實(shí)施方式的機(jī)器人控制系統(tǒng)包括力控制部20、目標(biāo)值輸出部60、機(jī)器人控制部80。并且，本實(shí)施方式的機(jī)器人系統(tǒng)由該機(jī)器人控制系統(tǒng)與機(jī)器人100 (測(cè)力傳感器10)構(gòu)成。目標(biāo)值輸出部60輸出機(jī)器人(狹義為機(jī)械手)的反饋控制的目標(biāo)值?；谠撃繕?biāo)值，來實(shí)現(xiàn)機(jī)器人100的反饋控制。以多關(guān)節(jié)機(jī)器人等為例，該目標(biāo)值為機(jī)器人的關(guān)節(jié)角信息等。機(jī)器人的關(guān)節(jié)角信息是表示例如機(jī)器人臂部的連桿機(jī)構(gòu)處的各關(guān)節(jié)的角度(接合軸與接合軸所成的角度)的信息。目標(biāo)值輸出部60能夠包括軌道生成部62與運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解(inversekinematics)處理部64。軌道生成部62輸出機(jī)器人的軌道信息。軌道信息能夠包括機(jī)器人的末端執(zhí)行部(終點(diǎn))的位置信息(x，y，z)、以及繞各坐標(biāo)軸的旋轉(zhuǎn)角度信息(u，v，w)。運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解處理部64基于來自軌道生成部62的軌道信息，進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解處理，并將例如機(jī)器人的關(guān)節(jié)角信息作為目標(biāo)值來輸出。運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解處理是對(duì)具有關(guān)節(jié)的機(jī)器人的動(dòng)作進(jìn)行計(jì)算的處理，是根據(jù)機(jī)器人的末端執(zhí)行部的位置姿勢(shì)等通過運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解來計(jì)算關(guān)節(jié)角信息等的處理。力控制部20 (狹義為阻抗控制部)基于來自測(cè)力傳感器10的傳感器信息來進(jìn)行力控制(測(cè)力控制)，并輸出目標(biāo)值的修正值。更具體而言，力控制部20 (阻抗控制部)基于來自測(cè)力傳感器10的傳感器信息(力信息、力矩信息)來進(jìn)行阻抗控制(或者柔順控制)。力控制相對(duì)于例如以往的位置控制是施加了力反饋的控制。阻抗控制是通過控制使末端執(zhí)行部(手指尖)相對(duì)于外力的位移產(chǎn)生的容易程度(機(jī)械阻抗)成為更加優(yōu)選的狀態(tài)的方法。具體而言，是在機(jī)器人的末端執(zhí)行部與質(zhì)量、粘性系數(shù)以及彈性元件連接的模型中以作為目標(biāo)而設(shè)定的質(zhì)量、粘性系數(shù)以及彈性系數(shù)來與物體接觸的控制。并且，測(cè)力傳感器10是對(duì)作為機(jī)器人100所輸出的力的反作用力而受到的力、力矩進(jìn)行檢測(cè)的傳感器。該測(cè)力傳感器10通常安裝于機(jī)器人100臂部的手腕部分，檢測(cè)到的力、力矩作為傳感器信息而被用于各種力控制(阻抗控制)。機(jī)器人控制部80基于來自目標(biāo)值輸出部60的目標(biāo)值，進(jìn)行機(jī)器人的反饋控制。具體而言，基于修正處理的結(jié)果輸出的目標(biāo)值來進(jìn)行機(jī)器人的反饋控制，其中，上述修正處理是基于來自力控制部20的修正值來進(jìn)行的。例如基于目標(biāo)值與來自機(jī)器人100的反饋信號(hào)，來進(jìn)行機(jī)器人100的反饋控制。例如機(jī)器人控制部80包括多個(gè)驅(qū)動(dòng)控制部82-f 82-N(狹義為馬達(dá)控制部)，并向機(jī)器人100所具有的驅(qū)動(dòng)部102-Γ102-Ν輸出其控制信號(hào)。此處，驅(qū)動(dòng)部102-f 102-N是用于使機(jī)器人100的各關(guān)節(jié)動(dòng)作的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其例如通過馬達(dá)等來實(shí)現(xiàn)。圖2表不包括本實(shí)施方式的機(jī)器人控制系統(tǒng)的機(jī)器人系統(tǒng)的例子。該機(jī)器人系統(tǒng)包括控制裝置300 (信息處理裝置)與機(jī)器人310 (圖1的機(jī)器人100)?？刂蒲b置300進(jìn)行機(jī)器人310的控制處理。具體而言，進(jìn)行基于動(dòng)作順序信息(方案信息)而使機(jī)器人310動(dòng)作的控制。機(jī)器人310具有臂部320以及手部(把持部)330。而且，根據(jù)來自控制裝置300的動(dòng)作指示來進(jìn)行動(dòng)作。例如，進(jìn)行對(duì)載置于未圖示的托盤的工件進(jìn)行把持或使該工件移動(dòng)等動(dòng)作。另外，基于由未圖示的拍攝裝置取得的拍攝圖像信息，對(duì)機(jī)器人的姿勢(shì)、工件的位置等信息進(jìn)行檢測(cè)，并將檢測(cè)到的信息向控制裝置300傳輸。本實(shí)施方式的機(jī)器人控制系統(tǒng)例如設(shè)于圖2的控制裝置300，例如通過控制裝置300的硬件、程序來實(shí)現(xiàn)機(jī)器人控制系統(tǒng)。而且，根據(jù)本實(shí)施方式的機(jī)器人控制系統(tǒng)，能夠減少對(duì)于控制裝置300等控制硬件的性能要求，并且，能夠以高的響應(yīng)性使機(jī)器人310動(dòng)作。其中，圖2是單臂型的例子，但也可以為雙臂型等多臂型的機(jī)器人。1.2力控制/阻抗控制接下來，對(duì)力控制、阻抗控制(柔順控制)的概要進(jìn)行說明。圖3 (A)表示以機(jī)器人的左臂部AL、右臂部AR來夾持并移動(dòng)物體OB的情況。例如，僅進(jìn)行位置控制的話，有可能使物體掉落或破壞，通過力控制，能夠如圖3 (A)那樣地從兩側(cè)以適當(dāng)?shù)牧韸A持柔軟的物體或脆的物體并使之移動(dòng)。另外，通過力 控制，能夠如圖3 (B)所示以臂部AM等來描摹具不確定性的物體的表面SF。這樣的控制僅通過位置控制是無法實(shí)現(xiàn)的。另外，通過力控制，還能夠如圖3 (C)所示，在粗略定位后嘗試著進(jìn)行對(duì)位地將物體OB嵌入孔部HL。然而，在利用彈簧等實(shí)際的機(jī)械部件的力控制中，有用途受限這樣的問題。另外，在利用這樣的機(jī)械部件的力控制中，難以進(jìn)行特性的動(dòng)態(tài)切換。另一方面，控制馬達(dá)的扭矩的扭矩控制簡(jiǎn)單，但有位置精度變差這樣的問題。另夕卜，異常時(shí)會(huì)產(chǎn)生碰撞等問題。例如圖3 (A)中，在引起異常情況使物體OB掉落的情況下，在扭矩控制中，由于沒有應(yīng)取得平衡的反作用力，所以產(chǎn)生左右的臂部AL、AR碰撞等問題。與此相對(duì)，阻抗控制(柔順控制)有控制復(fù)雜的缺點(diǎn)，但有通用性、安全性高的優(yōu)點(diǎn)。圖4 (A)、圖4 (B)是對(duì)作為阻抗控制之一的柔順控制進(jìn)行說明的圖。柔量指的是彈簧常量的倒數(shù)，彈簧常量表示硬度，與此相對(duì)，柔量指的是柔軟度。當(dāng)在機(jī)器人與環(huán)境之間發(fā)生相互作用時(shí)會(huì)給予作為機(jī)械柔軟性的柔量，將這樣的控制稱作柔順控制。例如圖4 (A)中，在機(jī)器人的臂部AM上安裝有測(cè)力傳感器SE。該機(jī)器人的臂部AM被程序控制為，根據(jù)由測(cè)力傳感器SE得到的傳感器信息(力/扭矩信息)來改變姿勢(shì)。具體而言，對(duì)機(jī)器人進(jìn)行控制，以使將圖4 (A)的Al所示的假想彈簧正好安裝于臂部AM的前端。
例如Al所示的彈簧的彈簧常量為100Kg/m。若以圖4 (B)的A2所示5Kg的力來按壓，則如A3所示，彈簧收縮5cm。相反，若收縮5cm，則可以認(rèn)為以5Kg的力來進(jìn)行按壓。即，力信息與位置信息相對(duì)應(yīng)。柔順控制中，進(jìn)行將該Al所示的假想彈簧安裝于臂部AM的前端的控制。具體而言，機(jī)器人被控制成響應(yīng)于測(cè)力傳感器SE的輸入而動(dòng)作，相對(duì)于A2所示的5Kg的加重，如A3所示那樣后退5cm，并被控制成位置信息與力信息對(duì)應(yīng)地變化。在這樣的單純的柔順控制中不包括時(shí)間項(xiàng)，包括時(shí)間項(xiàng)、考慮其2次項(xiàng)的控制是阻抗控制。具體而言，2次項(xiàng)是質(zhì)量項(xiàng)，I次項(xiàng)是粘性項(xiàng)，阻抗控制的模型能夠由下式(I)所示的運(yùn)動(dòng)方程式來表示。式1:/'(/) = mx /Jx + kx * * * ,.( I )上式(I)中，m是質(zhì)量，μ是粘性系數(shù)，k是彈性系數(shù)，f是力，X是從目標(biāo)位置開始的位移。并且，X的I次微分、2次微分分別與速度、加速度對(duì)應(yīng)。阻抗控制中，構(gòu)成用于使作為臂部前端的末端執(zhí)行部具有上式(I)的特性的控制系統(tǒng)。即，進(jìn)行控制，以使臂部前端正好具有由上式(I)表示的假想質(zhì)量、假想粘性系數(shù)、假想彈性系數(shù)。這樣，阻抗控制是如下控制，即在粘性元件及彈性元件在各方向上與臂部前端的質(zhì)量連接的模型中，以作為目的設(shè)定的粘性系數(shù)、彈性系數(shù)來與物體接觸。例如圖5 (A)所示，考慮如下控制，即用機(jī)器人的臂部AL、AR來抓取物體0B，并使之沿軌道TR移動(dòng)。在這種情況下，軌道TRL是設(shè)于物體OB左側(cè)的內(nèi)側(cè)的點(diǎn)PL所通過的軌道，是假定阻抗控制而決定的假想的左手的軌道。并且，軌道TRR是設(shè)于物體OB右側(cè)的內(nèi)側(cè)的點(diǎn)PR所通過的軌道，是假定阻抗控制而決定的假想的右手的軌道。在這種情況下，控制臂部AL，以使產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于臂部AL的前端與點(diǎn)PL的距離差的力。并且，臂部AR被控制成使產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于臂部AR的前端與點(diǎn)PR的距離差的力。這樣，能夠?qū)崿F(xiàn)一邊柔軟地抓取物體OB 一邊移動(dòng)物體OB的阻抗控制。而且，阻抗控制中，如圖5 (A)的BI所示，即使產(chǎn)生物體OB落下的情況，也如B2、B3所示，臂部AL、AR被控制成它們的前端在點(diǎn)PL、PR的位置停止。即，只要假想的軌道不是碰撞軌道，就能夠防止臂部AL、AR碰撞。并且，如圖5 (B)所示，在以描摹物體的表面SF的方式進(jìn)行控制的情況下，阻抗控制中，被控制成對(duì)應(yīng)于假想的軌道TRVA與前端的距離差DF的力相對(duì)于臂部AM的前端起作用。因此，能夠?qū)Ρ鄄緼M進(jìn)行一邊施加力一邊描摹表面SF的控制。1.3控制系統(tǒng)的構(gòu)成圖6表示不包括測(cè)力反饋的情況的控制系統(tǒng)的基本構(gòu)成例。軌道生成部562生成軌道信息P (xyZUVW)而向運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解處理部564輸出。此處，軌道信息P包括例如臂部的前端(末端執(zhí)行部)的位置信息(Xyz)與繞各軸的旋轉(zhuǎn)信息(Uvw)0而且，運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解處理部564基于該軌道信息P而進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解處理，生成并輸出作為目標(biāo)值的各關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)角Θ。而且，基于該關(guān)節(jié)角Θ來進(jìn)行馬達(dá)控制，由此進(jìn)行機(jī)器人的臂部的動(dòng)作控制。在這種情況下，圖6的馬達(dá)(M)的控制通過公知的PID控制來實(shí)現(xiàn)。該P(yáng)ID控制是公知的技術(shù)，從而此處省略詳細(xì)的說明。圖6中，利用軌道生成部562與運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解處理部564來構(gòu)成目標(biāo)值輸出部。該目標(biāo)值輸出部的處理是機(jī)器人整體的處理。另一方面，后段的馬達(dá)控制是每個(gè)關(guān)節(jié)的控制。
圖7表示包括測(cè)力反饋的情況的控制系統(tǒng)的基本構(gòu)成例。圖7中,相對(duì)于圖6,還設(shè)有測(cè)力傳感器510、姿勢(shì)修正部532、手部/工具自重修正部534、運(yùn)動(dòng)方程式處理部536、以及運(yùn)動(dòng)學(xué)正解(forwardkinematics)處理部540。圖7中，接受來自測(cè)力傳感器510的傳感器信息，姿勢(shì)修正部532進(jìn)行傳感器的姿勢(shì)修正，手部/工具自重修正部534進(jìn)行手部/工具自重修正。而且，運(yùn)動(dòng)方程式處理部536進(jìn)行求出上述的式(I)所示的運(yùn)動(dòng)方程式的解的處理，并輸出修正值ΛΡο通過利用該修正值Λρ來修正軌道信息p，從而進(jìn)行作為目標(biāo)值的關(guān)節(jié)角Θ的修正處理。并且，運(yùn)動(dòng)學(xué)正解處理部540進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)正解處理，求出機(jī)器人的軌道信息P’而向軌道生成部562反饋。并且，向姿勢(shì)修正部532、手部/工具自重修正部534輸出用于確定姿勢(shì)的信息。此外，機(jī)器人的軌道信息P’向軌道生成部562的反饋用于進(jìn)行基于ρ’的軌道的修正處理等，若不進(jìn)行該修正處理等，則不一定需要反饋。在手部/工具自重修正部534中，進(jìn)行手部/工具自重修正，并在姿勢(shì)修正部532中進(jìn)行姿勢(shì)修正。此處，手部/工具自重修正是根據(jù)來自測(cè)力傳感器10的傳感器信息(受力信息)來抵消由機(jī)器人的手部的自重、手部所抓取的工具的自重引起的影響的修正處理。并且，姿勢(shì)修正是根據(jù)傳感器信息(力信息)來抵消由測(cè)力傳感器10的姿勢(shì)引起的影響的修正處理。這些手部/工具自重修正以及姿勢(shì)修正能夠例如由下式(2)來表示。式權(quán)利要求
1.一種機(jī)器人控制系統(tǒng),其特征在于,包括: 力控制部，其基于來自測(cè)力傳感器的傳感器信息來輸出機(jī)器人的目標(biāo)軌道的修正值；目標(biāo)值輸出部，其對(duì)所述目標(biāo)軌道進(jìn)行基于所述修正值的修正處理來求出目標(biāo)值，并輸出求出的所述目標(biāo)值；以及 機(jī)器人控制部，其基于所述目標(biāo)值來進(jìn)行所述機(jī)器人的反饋控制， 所述力控制部具有數(shù)字濾波部， 所述力控制部通過對(duì)所述傳感器信息進(jìn)行基于所述數(shù)字濾波部的數(shù)字濾波處理，來求出力控制的常微分方程式的解并基于求出的所述解來輸出所述修正值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)器人控制系統(tǒng)，其特征在于， 所述數(shù)字濾波部包括: 數(shù)字濾波系數(shù)輸出部，其基于所述常微分方程式的各項(xiàng)系數(shù)參數(shù)來輸出數(shù)字濾波系數(shù)；以及 數(shù)字濾波運(yùn)算部，其基于所述數(shù)字濾波系數(shù)以及所述傳感器信息來進(jìn)行所述數(shù)字濾波處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的機(jī)器人控制系統(tǒng)，其特征在于， 所述數(shù)字濾波系數(shù)輸出部包括: 數(shù)字濾波系數(shù)變換部，其進(jìn)行將所述系數(shù)參數(shù)變換為所述數(shù)字濾波系數(shù)的處理；以及數(shù)字濾波系數(shù)存儲(chǔ)部， 其對(duì)由所述數(shù)字濾波系數(shù)變換部變換后的所述數(shù)字濾波系數(shù)進(jìn)行存儲(chǔ)， 所述數(shù)字濾波系數(shù)輸出部輸出存儲(chǔ)于所述數(shù)字濾波系數(shù)存儲(chǔ)部的所述數(shù)字濾波系數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的機(jī)器人控制系統(tǒng)，其特征在于， 所述數(shù)字濾波部包括數(shù)字濾波器穩(wěn)定度判定部，其中，所述數(shù)字濾波器穩(wěn)定度判定部對(duì)用于所述數(shù)字濾波處理的數(shù)字濾波器的動(dòng)作的穩(wěn)定度進(jìn)行判定， 在所述數(shù)字濾波器穩(wěn)定度判定部中判定為所述數(shù)字濾波器的所述動(dòng)作穩(wěn)定的情況下，所述數(shù)字濾波系數(shù)輸出部輸出所述數(shù)字濾波系數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2 4中任一項(xiàng)所述的機(jī)器人控制系統(tǒng)，其特征在于， 在以第一驅(qū)動(dòng)頻率以及與所述第一驅(qū)動(dòng)頻率相比頻率高的第二驅(qū)動(dòng)頻率中的任一個(gè)驅(qū)動(dòng)頻率來進(jìn)行所述數(shù)字濾波處理的情況下， 所述數(shù)字濾波系數(shù)輸出部輸出與第一驅(qū)動(dòng)頻率對(duì)應(yīng)的第一數(shù)字濾波系數(shù)以及與第二驅(qū)動(dòng)頻率對(duì)應(yīng)的第二數(shù)字濾波系數(shù)中的至少一個(gè)， 所述數(shù)字濾波運(yùn)算部根據(jù)從所述數(shù)字濾波系數(shù)輸出部輸出的所述數(shù)字濾波系數(shù)，進(jìn)行基于使用了所述第一數(shù)字濾波系數(shù)的所述第一驅(qū)動(dòng)頻率的所述數(shù)字濾波處理、以及基于使用了所述第二數(shù)字濾波系數(shù)的所述第二驅(qū)動(dòng)頻率的所述數(shù)字濾波處理中的至少一個(gè)處理。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的機(jī)器人控制系統(tǒng)，其特征在于， 所述數(shù)字濾波部包括選擇處理部，其中，所述選擇處理部基于所述傳感器信息的信號(hào)頻帶信息來選擇所述第一驅(qū)動(dòng)頻率以及所述第二驅(qū)動(dòng)頻率中的任一個(gè)所述驅(qū)動(dòng)頻率， 所述數(shù)字濾波部以在所述選擇處理部中選擇的所述驅(qū)動(dòng)頻率來進(jìn)行所述數(shù)字濾波處理并輸出所述修正值。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的機(jī)器人控制系統(tǒng)，其特征在于，所述選擇處理部將對(duì)所述傳感器信息實(shí)施了低通濾波處理后的低域傳感器信息、以及對(duì)所述傳感器信息實(shí)施了高通濾波處理后的高域傳感器信息作為所述信號(hào)頻帶信息，來選擇所述驅(qū)動(dòng)頻率。
8.根據(jù)權(quán)利要求5 7中任一項(xiàng)所述的機(jī)器人控制系統(tǒng)，其特征在于， 在將所述數(shù)字濾波處理的所述驅(qū)動(dòng)頻率從高頻率的所述第二驅(qū)動(dòng)頻率切換為低頻率的所述第一驅(qū)動(dòng)頻率的情況下， 所述數(shù)字濾波運(yùn)算部: 在第一期間，進(jìn)行基于使用了所述第二濾波系數(shù)的第二驅(qū)動(dòng)頻率的所述數(shù)字濾波處理， 在所述第一期間的下一個(gè)切換期間，進(jìn)行基于使用了所述第一濾波系數(shù)的第一驅(qū)動(dòng)頻率的所述數(shù)字濾波處理、以及基于使用了所述第二濾波系數(shù)的第二驅(qū)動(dòng)頻率的所述數(shù)字濾波處理這雙方， 在所述切換期間的下一個(gè)第二期間，進(jìn)行基于使用了所述第一濾波系數(shù)的第一驅(qū)動(dòng)頻率的所述數(shù)字濾波處理。
9.根據(jù)權(quán)利要求5 7中任一項(xiàng)所述的機(jī)器人控制系統(tǒng)，其特征在于， 在將所述數(shù)字濾波處理的所述驅(qū)動(dòng)頻率從低頻率的所述第一驅(qū)動(dòng)頻率切換為高頻率的所述第二驅(qū)動(dòng)頻率的情況下， 所述數(shù)字濾波運(yùn)算部基于第一輸出值以及第二輸出值來進(jìn)行求出插補(bǔ)值的插補(bǔ)處理，并基于所述插補(bǔ)值來進(jìn)行基于使用了所述第二濾波系數(shù)的第二驅(qū)動(dòng)頻率的所述數(shù)字濾波處理，其中，所述第一輸出值是切換時(shí)刻的基于使用了所述第一濾波系數(shù)的第一驅(qū)動(dòng)頻率的所述數(shù)字濾波處理的輸出值，所述第二輸出值是過去時(shí)刻的基于使用了所述第一濾波系數(shù)的第一驅(qū)動(dòng)頻率的所述數(shù)字濾波處理的輸出值，所述過去時(shí)刻是比所述切換時(shí)刻靠前的時(shí)刻，所述插補(bǔ)值是所述切換時(shí)刻與所述過去時(shí)刻之間的時(shí)刻的插補(bǔ)值。
10.根據(jù)權(quán)利要求2 4中任一項(xiàng)所述的機(jī)器人控制系統(tǒng)，其特征在于， 所述數(shù)字濾波部包括第一數(shù)字濾波運(yùn)算部與第二數(shù)字濾波運(yùn)算部來作為所述數(shù)字濾波運(yùn)算部， 所述數(shù)字濾波系數(shù)輸出部向所述第一數(shù)字濾波運(yùn)算部輸出第一數(shù)字濾波系數(shù)，并且向所述第二數(shù)字濾波運(yùn)算部輸出與所述第一數(shù)字濾波系數(shù)不同的第二數(shù)字濾波系數(shù)， 所述第一數(shù)字濾波運(yùn)算部進(jìn)行基于所述第一數(shù)字濾波系數(shù)以及所述傳感器信息的所述數(shù)字濾波處理， 所述第二數(shù)字濾波運(yùn)算部進(jìn)行基于所述第二數(shù)字濾波系數(shù)以及所述傳感器信息的所述數(shù)字濾波處理。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的機(jī)器人控制系統(tǒng)，其特征在于， 所述數(shù)字濾波部包括數(shù)字濾波輸出選擇部，其中，所述數(shù)字濾波輸出選擇部選擇所述第一數(shù)字濾波運(yùn)算部的處理結(jié)果與所述第二數(shù)字濾波運(yùn)算部的處理結(jié)果中的任一個(gè)，將該任一個(gè)處理結(jié)果作為所述修正值而輸出。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的機(jī)器人控制系統(tǒng)，其特征在于， 在以第一驅(qū)動(dòng)頻率以及與所述第一驅(qū)動(dòng)頻率相比頻率高的第二驅(qū)動(dòng)頻率中任一個(gè)驅(qū)動(dòng)頻率來進(jìn)行所述數(shù)字濾波處理的情況下，所述數(shù)字濾波系數(shù)輸出部將與所述第一驅(qū)動(dòng)頻率對(duì)應(yīng)的數(shù)字濾波系數(shù)作為所述第一數(shù)字濾波系數(shù)而輸出，并且將與所述第二驅(qū)動(dòng)頻率對(duì)應(yīng)的數(shù)字濾波系數(shù)作為所述第二數(shù)字濾波系數(shù)而輸出， 所述第一數(shù)字濾波運(yùn)算部基于所述第一數(shù)字濾波系數(shù)并以所述第一驅(qū)動(dòng)頻率來進(jìn)行所述數(shù)字濾波處理， 所述第二數(shù)字濾波運(yùn)算部基于所述第二數(shù)字濾波系數(shù)并以所述第二驅(qū)動(dòng)頻率來進(jìn)行所述數(shù)字濾波處理。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的機(jī)器人控制系統(tǒng)，其特征在于， 所述力控制部包括頻帶限制部，其中，所述頻帶限制部對(duì)所述傳感器信息進(jìn)行使給予的頻帶通過的頻帶限制處理，并將進(jìn)行了所述頻帶限制處理后的所述傳感器信息輸出至所述第一數(shù)字濾波運(yùn)算部、所述第二數(shù)字濾波運(yùn)算部， 所述頻帶限制部向所述第一數(shù)字濾波運(yùn)算部輸出進(jìn)行了使第一頻帶通過的頻帶限制處理后的所述傳感器信息，并且向所述第二數(shù)字濾波運(yùn)算部輸出進(jìn)行了使頻帶比第一頻帶寬的第二頻帶通過的頻帶限制處理后的所述傳感器信息。
14.根據(jù)權(quán)利要求2 4中任一項(xiàng)所述的機(jī)器人控制系統(tǒng)，其特征在于， 所述數(shù)字濾波系數(shù)輸出部包括系數(shù)選擇部，其中，所述系數(shù)選擇部選擇第一數(shù)字濾波系數(shù)以及與所述第一數(shù)字濾波系數(shù)不同的第二濾波系數(shù)中的任一個(gè)， 所述數(shù)字濾波系數(shù)輸出部將在所述系數(shù)選擇部中選擇的所述數(shù)字濾波系數(shù)輸出至所述數(shù)字濾波運(yùn)算部。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的機(jī)器人控制系統(tǒng)，其特征在于， 在以第一驅(qū)動(dòng)頻率以及與所述第一驅(qū)動(dòng)頻率相比頻率高的第二驅(qū)動(dòng)頻率中的任一個(gè)驅(qū)動(dòng)頻率來進(jìn)行所述數(shù)字濾波處理的情況下， 所述系數(shù)選擇部選擇與所述第一驅(qū)動(dòng)頻率對(duì)應(yīng)的所述第一數(shù)字濾波系數(shù)以及與所述第二驅(qū)動(dòng)頻率對(duì)應(yīng)的所述第二數(shù)字濾波系數(shù)中的任一個(gè)， 所述數(shù)字濾波系數(shù)輸出部將在所述系數(shù)選擇部中選擇的所述數(shù)字濾波系數(shù)輸出至所述數(shù)字濾波運(yùn)算部， 在從所述數(shù)字濾波系數(shù)輸出部輸出所述第一數(shù)字濾波系數(shù)的情況下，所述數(shù)字濾波運(yùn)算部基于所述第一數(shù)字濾波系數(shù)并以所述第一驅(qū)動(dòng)頻率來進(jìn)行所述數(shù)字濾波處理，在從所述數(shù)字濾波系數(shù)輸出部輸出所述第二數(shù)字濾波系數(shù)的情況下，所述數(shù)字濾波運(yùn)算部基于所述第二數(shù)字濾波系數(shù)并以所述第二驅(qū)動(dòng)頻率來進(jìn)行所述數(shù)字濾波處理。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的機(jī)器人控制系統(tǒng)，其特征在于， 所述力控制部包括頻帶限制部，其中，所述頻帶限制部對(duì)所述傳感器信息進(jìn)行使給予的頻帶通過的頻帶限制處理，并將進(jìn)行了所述頻帶限制處理后的所述傳感器信息輸出至所述數(shù)字濾波運(yùn)算部， 在進(jìn)行基于所述第一驅(qū)動(dòng)頻率的所述數(shù)字濾波處理的情況下，所述頻帶限制部將進(jìn)行了使第一頻帶通過的頻帶限制處理后的所述傳感器信息輸出至所述數(shù)字濾波運(yùn)算部，在進(jìn)行基于所述第二驅(qū)動(dòng)頻率的所述數(shù)字濾波處理的情況下，所述頻帶限制部將進(jìn)行了使頻帶比所述第一頻帶寬的第二頻帶通過的頻帶限制處理后的所述傳感器信息輸出至所述數(shù)字濾波運(yùn)算部。
17.根據(jù)權(quán)利要求f16中任一項(xiàng)所述的機(jī)器人控制系統(tǒng)，其特征在于， 所述常微分方程式是以假想質(zhì)量項(xiàng)、假想粘性項(xiàng)以及假想彈性項(xiàng)為系數(shù)參數(shù)的運(yùn)動(dòng)方程式。
18.根據(jù)權(quán)利要求f17中任一項(xiàng)所述的機(jī)器人控制系統(tǒng)，其特征在于， 所述目標(biāo)值輸出部包括: 軌道生成部，其輸出所述機(jī)器人的目標(biāo)位置信息；以及 運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解處理部，其基于來自所述軌道生成部的所述目標(biāo)位置信息來進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解處理，并輸出所述機(jī)器人的關(guān)節(jié)角信息。
19.一種機(jī)器人系統(tǒng),其特征在于,包括: 權(quán)利要求廣18中任一項(xiàng)所述的機(jī)器人控制系統(tǒng)；以及 機(jī)器人。
20.一種傳感器信息處理裝置，其特征在于，包括: 傳感器信息取得部，其取得來自傳感器的傳感器信息；以及 傳感器信息處理部，其對(duì)取得的所述傳感器信息進(jìn)行處理， 所述傳感器信息處理部具有數(shù)字濾波部， 所述傳感器信息處理部通過對(duì)所述傳感器信息進(jìn)行基于所述數(shù)字濾波部的數(shù)字濾波處理，來求出傳感器信息處理的常微分方程式的解，并將求出的解作為所述傳感器信息處理的輸出值而輸出。`
全文摘要
本發(fā)明提供機(jī)器人控制系統(tǒng)、機(jī)器人系統(tǒng)以及傳感器信息處理裝置。機(jī)器人控制系統(tǒng)具有基于來自測(cè)力傳感器的傳感器信息來輸出機(jī)器人的目標(biāo)軌道的修正值的力控制部；對(duì)目標(biāo)軌道進(jìn)行基于修正值的修正處理來求出目標(biāo)值并輸出求出的目標(biāo)值的目標(biāo)值輸出部；以及基于目標(biāo)值來進(jìn)行機(jī)器人的反饋控制的機(jī)器人控制部，力控制部具有數(shù)字濾波部，力控制部通過對(duì)傳感器信息進(jìn)行基于數(shù)字濾波部的數(shù)字濾波處理，來求出力控制的常微分方程式的解并基于求出的解來輸出修正值。
文檔編號(hào)B25J13/08GK103101053SQ20121044158
公開日2013年5月15日 申請(qǐng)日期2012年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月7日
發(fā)明者稻積滿廣 申請(qǐng)人:精工愛普生株式會(huì)社