機(jī)器人系統(tǒng)的控制方法、程序、記錄介質(zhì)和機(jī)器人系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及包含多關(guān)節(jié)機(jī)器人和攝像機(jī)的機(jī)器人系統(tǒng)。更具體地，本發(fā)明涉及確 定多關(guān)節(jié)機(jī)器人的多個(gè)關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)軸偏移的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 其中環(huán)節(jié)（link)單元的兩端都由樞軸關(guān)節(jié)親接以允許環(huán)節(jié)單元彎曲的多關(guān)節(jié)機(jī) 器人被廣泛使用。多關(guān)節(jié)機(jī)器人典型地包括允許一些環(huán)節(jié)單元在與環(huán)節(jié)單元的縱向垂直的 截面中沿扭轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)的扭轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)。因此，多關(guān)節(jié)機(jī)器人可執(zhí)行與人手臂的移動(dòng)類似的復(fù) 雜移動(dòng)，諸如六軸移動(dòng)或七軸移動(dòng)。
[0003] 多關(guān)節(jié)機(jī)器人可能會(huì)在安裝、教導(dǎo)或?qū)嶋H移動(dòng)期間干擾另一物體，從而引起某個(gè) 關(guān)節(jié)的過(guò)載；該關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)而導(dǎo)致關(guān)節(jié)處的原點(diǎn)偏移（旋轉(zhuǎn)軸偏移）。其中某個(gè)關(guān)節(jié)具有原點(diǎn) 偏移的狀態(tài)下的實(shí)際移動(dòng)可能會(huì)降低移動(dòng)精確度、引起夾具或工件下落以及引起導(dǎo)致過(guò)載 的對(duì)另一物體的干擾。
[0004] 日本專利申請(qǐng)公開No. S63-288696描述了包括多關(guān)節(jié)機(jī)器人和攝像機(jī)的機(jī)器人 系統(tǒng)；關(guān)于機(jī)器人，基座單元和兩個(gè)環(huán)節(jié)由兩個(gè)關(guān)節(jié)耦接。這里，多關(guān)節(jié)機(jī)器人的端部效應(yīng) 器設(shè)有標(biāo)記。由電視攝像機(jī)來(lái)拍攝在實(shí)際移動(dòng)期間發(fā)現(xiàn)的標(biāo)記，以獲取標(biāo)記的移動(dòng)軌跡。如 果移動(dòng)軌跡偏離，則停止機(jī)器人系統(tǒng)的移動(dòng)。
[0005] 日本專利申請(qǐng)公開No. 2011-125976描述了包括多關(guān)節(jié)機(jī)器人和攝像機(jī)的機(jī)器人 系統(tǒng)；關(guān)于機(jī)器人，基座單元和三個(gè)環(huán)節(jié)由三個(gè)關(guān)節(jié)耦接。這里，具有特定形狀的標(biāo)記被設(shè) 在與多關(guān)節(jié)機(jī)器人的各關(guān)節(jié)相鄰的位置處。對(duì)由攝像機(jī)拍攝的標(biāo)記進(jìn)行圖像分析以測(cè)量各 環(huán)節(jié)單元的樞軸位置。
[0006] 在常規(guī)的多關(guān)節(jié)機(jī)器人中，在夾著關(guān)節(jié)的兩個(gè)環(huán)節(jié)單元的重疊部處形成銷孔以便 允許在沒(méi)有原點(diǎn)偏移的情況下把銷釘插入穿過(guò)銷孔。通過(guò)使各關(guān)節(jié)返回到原點(diǎn)并且把銷釘 插入到銷孔中的手動(dòng)操作，來(lái)分別針對(duì)各關(guān)節(jié)確定是否出現(xiàn)原點(diǎn)偏移。多關(guān)節(jié)機(jī)器人的許 多關(guān)節(jié)的原點(diǎn)偏移的評(píng)價(jià)由此需要熟練的技術(shù)人員花費(fèi)較長(zhǎng)時(shí)間。
[0007] 日本專利申請(qǐng)公開No. S63-288696中的機(jī)器人系統(tǒng)可以借助于所拍攝的圖像中 的標(biāo)記的移動(dòng)軌跡的偏移來(lái)立即檢測(cè)到關(guān)節(jié)出現(xiàn)原點(diǎn)偏移。但是，需要另一手動(dòng)操作來(lái)確 定哪個(gè)關(guān)節(jié)引起原點(diǎn)偏移。
[0008] 日本專利申請(qǐng)公開No. 2011-125976中的機(jī)器人系統(tǒng)可以在一定程度上通過(guò)所拍 攝的圖像來(lái)確定各關(guān)節(jié)處是否存在原點(diǎn)偏移。但是，通過(guò)一個(gè)攝像機(jī)測(cè)量多個(gè)關(guān)節(jié)的原點(diǎn) 偏移不能尚度精確地檢測(cè)各關(guān)節(jié)的原點(diǎn)偏移。針對(duì)各標(biāo)記安裝攝像機(jī)可以在檢測(cè)每個(gè)關(guān)節(jié) 的原點(diǎn)偏移時(shí)增加精確度。但是，在具有高自由度的多關(guān)節(jié)機(jī)器人周圍安裝許多攝像機(jī)在 經(jīng)濟(jì)上是不利的。并且，難以準(zhǔn)備要安裝攝像機(jī)的位置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明的一個(gè)目的是提供即使在攝像機(jī)的數(shù)量少的情況下也可以高度精確地確 定各單個(gè)關(guān)節(jié)處是否存在原點(diǎn)偏移的機(jī)器人系統(tǒng)控制方法。
[0010] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種機(jī)器人系統(tǒng)的控制方法，在所述機(jī)器人系統(tǒng)中 通過(guò)控制單元來(lái)控制設(shè)有帶標(biāo)記的端部效應(yīng)器或前端側(cè)環(huán)節(jié)單元部分的多關(guān)節(jié)機(jī)器人以 及能夠拍攝標(biāo)記的攝像機(jī)，所述控制方法包括：在多關(guān)節(jié)機(jī)器人從預(yù)定的位置和朝向圍繞 多個(gè)關(guān)節(jié)之一進(jìn)行樞轉(zhuǎn)移動(dòng)（pivotal movement)期間，針對(duì)至少兩個(gè)關(guān)節(jié)拍攝標(biāo)記以獲取 拍攝數(shù)據(jù)；以及基于拍攝數(shù)據(jù)來(lái)識(shí)別多關(guān)節(jié)機(jī)器人的多個(gè)關(guān)節(jié)中的引起位置或朝向偏移的 夫。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，機(jī)器人系統(tǒng)包括具有帶標(biāo)記的端部效應(yīng)器或前端側(cè)環(huán)節(jié) 單元的多關(guān)節(jié)機(jī)器人、能夠拍攝標(biāo)記的攝像機(jī)以及被配置為控制多關(guān)節(jié)機(jī)器人和攝像機(jī)的 控制單元，其中，控制單元被配置為在多關(guān)節(jié)機(jī)器人從預(yù)定的位置和朝向圍繞多個(gè)關(guān)節(jié)之 一進(jìn)行樞轉(zhuǎn)移動(dòng)期間針對(duì)至少兩個(gè)關(guān)節(jié)使用攝像機(jī)來(lái)拍攝標(biāo)記以獲取拍攝數(shù)據(jù)，并且，控 制單元被配置為基于拍攝數(shù)據(jù)來(lái)識(shí)別多關(guān)節(jié)機(jī)器人的多個(gè)關(guān)節(jié)中的引起位置或朝向偏移 的關(guān)節(jié)。
[0012] 參照附圖閱讀示例性實(shí)施例的以下描述，本發(fā)明的其它特征將變得明白。
【附圖說(shuō)明】
[0013] 圖1是示出了實(shí)施例1的機(jī)器人檢查系統(tǒng)的總體配置的示圖。
[0014] 圖2是軌跡獲取控制的流程圖。
[0015] 圖3是計(jì)算控制的流程圖。
[0016] 圖4A、4B、4C、4D、4E、4F、4G和4H是示出了在樞軸關(guān)節(jié)處出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)軸偏移的情況下 的軌跡變化的示圖。
[0017] 圖5A是示出了更換機(jī)器人的一部分之前的狀態(tài)的示圖。
[0018] 圖5B是示出了更換機(jī)器人的一部分之后的狀態(tài)的示圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 現(xiàn)在將根據(jù)附圖來(lái)詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。
[0020] 〈實(shí)施例1>
[0021] (多關(guān)節(jié)機(jī)器人）
[0022] 圖1是示出了實(shí)施例1的機(jī)器人檢查系統(tǒng)的總體配置的示圖。如圖1所示，機(jī)器 人系統(tǒng)包括：作為多關(guān)節(jié)機(jī)器人示例的機(jī)器人01 ;以及作為攝像機(jī)示例的攝像機(jī)04。作為 控制單元示例的控制單元08的計(jì)算機(jī)執(zhí)行程序以控制該系統(tǒng)。程序記錄于諸如光盤之類 的記錄介質(zhì)中并然后被提供。
[0023] 機(jī)器人01是在前端的環(huán)節(jié)060上包含端部效應(yīng)器070的六軸多關(guān)節(jié)機(jī)器人。機(jī) 器人01的基座100和環(huán)節(jié)010通過(guò)扭轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)011相互耦接，其中扭轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)011圍繞Z軸方 向上的旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。扭轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)oil從初始位置和朝向具有±180度的可移動(dòng)范圍。
[0024] 機(jī)器人01的環(huán)節(jié)010和環(huán)節(jié)020通過(guò)樞軸關(guān)節(jié)021相互耦接，其中樞軸關(guān)節(jié)021 圍繞Y軸方向上的旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。樞軸關(guān)節(jié)021從初始位置和朝向具有±80度的可移動(dòng)范 圍。機(jī)器人01的環(huán)節(jié)020和環(huán)節(jié)030通過(guò)樞軸關(guān)節(jié)031相互親接，其中樞軸關(guān)節(jié)031圍繞 Y軸方向上的旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。樞軸關(guān)節(jié)031從初始位置和朝向具有±70度的可移動(dòng)范圍。
[0025] 機(jī)器人01的環(huán)節(jié)030和環(huán)節(jié)040通過(guò)扭轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)041相互親接，其中扭轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)041 圍繞X軸方向上的旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。扭轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)041從初始位置和朝向具有± 180度的可移動(dòng)范 圍。機(jī)器人01的環(huán)節(jié)040和環(huán)節(jié)050通過(guò)樞軸關(guān)節(jié)051相互親接，其中樞軸關(guān)節(jié)051圍繞 Y軸方向的旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。樞軸關(guān)節(jié)051從初始位置和朝向具有±120度的可移動(dòng)范圍。
[0026] 機(jī)器人01的環(huán)節(jié)050和環(huán)節(jié)060通過(guò)扭轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)061相互親接，其中扭轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)061 圍繞X軸方向上的旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。扭轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)061從初始位置和朝向具有±240度的可移動(dòng)范 圍。用于生產(chǎn)線中的組裝操作或移動(dòng)操作的諸如電動(dòng)手或氣動(dòng)手之類的端部效應(yīng)器070被 耦接到機(jī)器人01的環(huán)節(jié)060的前端。
[0027] 機(jī)器人01通過(guò)控制器02的控制來(lái)執(zhí)行預(yù)定的移動(dòng)。
[0028] 如上所述，樞軸關(guān)節(jié)021、031和051連接旋轉(zhuǎn)相鄰的環(huán)節(jié)單元。扭轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)011、041 和061中的每一個(gè)使一個(gè)環(huán)節(jié)單元的一個(gè)樞軸關(guān)節(jié)側(cè)相對(duì)于另一樞軸關(guān)節(jié)側(cè)扭轉(zhuǎn)地旋轉(zhuǎn)。 基座單元（1〇〇、〇1〇)和第一環(huán)節(jié)單元（020)通過(guò)第一關(guān)節(jié)（021)相互親接。第一環(huán)節(jié)單元 (020)和第二環(huán)節(jié)單元（030、040)通過(guò)第二關(guān)節(jié)（031)相互親接。第二環(huán)節(jié)單元（030、040) 和第三環(huán)節(jié)單元（050、060)通過(guò)第三關(guān)節(jié)（051)相互親接。
[0029](多關(guān)節(jié)機(jī)器人的原點(diǎn)偏移）
[0030] 典型地，多關(guān)節(jié)機(jī)器人被用于生產(chǎn)線上對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行的組裝操作和傳送操作。以下 情景可以假設(shè)為生產(chǎn)線上所使用的多關(guān)節(jié)機(jī)器人的精確度出現(xiàn)降低的情況。
[0031] (1)當(dāng)執(zhí)行生產(chǎn)線安裝期間的向多關(guān)節(jié)機(jī)器人教授操作的教導(dǎo)操作（教導(dǎo)）時(shí)，操 作員使用控制器來(lái)移動(dòng)多關(guān)節(jié)機(jī)器人。此時(shí)，多關(guān)節(jié)機(jī)器人由于人為錯(cuò)誤而接觸周邊裝置。
[0032] (2)在完成向多關(guān)節(jié)機(jī)器人教授移動(dòng)的教導(dǎo)操作之后，與其周圍的周邊裝置協(xié)作 的多關(guān)節(jié)機(jī)器人的移動(dòng)使多關(guān)節(jié)機(jī)器人接觸周邊裝置。
[0033] (3)由于多關(guān)節(jié)機(jī)器人的移動(dòng)或停止移動(dòng)導(dǎo)致的瞬間沖擊載荷以及由于連續(xù)移動(dòng) 導(dǎo)致的靜態(tài)載荷降低精確度，這是由多關(guān)節(jié)機(jī)器人的連續(xù)移動(dòng)導(dǎo)致的耐久性問(wèn)題。
[0034] 關(guān)于圖1所示的機(jī)器人01，精確度降低（1)、（2)和（3)的出現(xiàn)在樞軸關(guān)節(jié)即樞軸 關(guān)節(jié)021、樞軸關(guān)節(jié)031和樞