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CN104602873B - 机器人的控制参数调整方法、机器人系统及机器人控制装置 - Google Patents

机器人的控制参数调整方法、机器人系统及机器人控制装置 Download PDF

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CN104602873B CN201280075625.3A CN201280075625A CN104602873B CN 104602873 B CN104602873 B CN 104602873B CN 201280075625 A CN201280075625 A CN 201280075625A CN 104602873 B CN104602873 B CN 104602873B
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Abstract

本发明提供能够缩短为了向孔(H)插入部件(P)所需要的时间的机器人(20)的控制参数调整方法、机器人系统(10)、以及机器人控制装置(30)。另外，提供能够降低部件(P)到达孔(H)的底部时的反作用力的机器人(20)的控制参数调整方法、机器人系统(10)、以及机器人控制装置(30)。机器人(20)的控制参数调整方法包括：具有检测从外部施加的力的力传感器(FS)的机器人(20)基于阻抗控制，向设定有多个深度方向上的区间的孔(H)插入部件(P)的插入步骤；以及以相同的区间不会连续地成为更新的对象的方式来降低多个区间之中的任一个区间的粘性参数的参数更新步骤，并且调整各区间的粘性参数。

Description

机器人的控制参数调整方法、机器人系统及机器人控制装置
技术领域
本发明涉及机器人的控制参数调整方法、机器人系统、以及机器人控制装置。
背景技术
在专利文献1中记载有如下力控制装置，所述力控制装置通过在动作过程中切换力界限值和柔顺控制参数，在高速化作业的同时，能够防止在发生位置偏移时施加过大的力的情况。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2011-104740号公报
发明内容
本发明要解决的问题
在机器人向形成在被插入工件上的孔内插入部件(插入工件)的插入作业中，机器人一边观测从搭载在臂前端部的力传感器中输出的力传感器信号，一边通过阻抗控制以使因部件和被插入工件的接触而产生的力与目标值一致的方式来控制动作。
在此，确定阻抗控制的特性的阻抗参数基于以下的观点进行调整。
1)为了降低部件到达孔底时的反作用力，需要较大地设定粘性参数(或者较小地设定部件的推压力)。
2)为了增大插入速度从而缩短生产节拍时间，需要较小地设定粘性参数(或者较大地设定部件的推压力)。
为了不破坏部件及被插入工件，一般基于所述的1)的观点来调整参数。其结果，导致延长生产节拍时间。
本发明的目的是提供能够缩短为了将部件插入孔内所需要的时间的机器人的控制参数调整方法、机器人系统、以及机器人控制装置。另外，本发明的目的是提供能够比预先确定的大小更降低部件到达孔的底部时的反作用力的机器人的控制参数调整方法、机器人系统、以及机器人控制装置。
用于解决问题的方法
为了解决上述课题，根据本发明的一个观点，适用如下机器人的控制参数调整方法，包括：具有检测从外部施加的力的力传感器的机器人基于阻抗控制，向设定有多个深度方向上的区间的孔插入部件的插入步骤；以及
以相同的区间不会连续地成为更新的对象的方式来降低所述多个区间之中的任一个区间的粘性参数的参数更新步骤，
调整所述各区间的所述粘性参数。
另外，根据其它的观点，适用如下机器人系统，所述机器人系统具备：机器人，其进行向设定有多个深度方向上的区间的孔插入部件的插入作业；以及
机器人控制装置，其控制所述机器人的动作，
所述机器人控制装置具有：控制部，其用于对所述机器人进行的所述插入作业进行阻抗控制；以及
参数调整部，其对根据所述部件的插入量而阶段性地设定的所述阻抗控制的粘性参数进行调整。
另外，根据其它的观点，适用如下机器人控制装置，具备：控制部，其用于对机器人的动作进行阻抗控制，所述机器人进行向设定有多个深度方向上的区间的孔插入部件的插入作业；以及
参数调整部，其根据所述部件的插入量而阶段性地调整所述阻抗控制的粘性参数。
发明效果
根据本发明，能够缩短为了将部件插入孔内所需要的时间。另外，能够比预先确定的大小更降低机器人所插入的部件到达孔的底部时的反作用力。
附图说明
图1是本发明的一个实施例涉及的机器人系统的结构图。
图2是由所述机器人系统进行的插入作业的示意图。
图3是所述机器人系统的机器人控制装置具有的控制部的框图。
图4是表示所述机器人系统的控制参数调整方法的概要的说明图。
图5A是表示所述机器人系统具有的机器人的事先调整中的动作的说明图。
图5B是表示所述机器人系统具有的机器人的事先调整中的力指令的说明图。
图6是表示所述机器人系统具有的机器人的插入动作的说明图。
图7是表示所述机器人系统具有的机器人插入部件的孔的说明图。
图8是表示所述机器人系统具有的机器人控制装置的调整算法的流程图。
图9是表示第一实验例中的插入开始姿态的说明图。
图10是表示第一实验例中的反作用力峰值Fpeak1、Fpeak2和插入时间Tim的变化的曲线图。
图11是表示插入动作中的反作用力及位置的曲线图。
图12是表示第一实验例中的粘性参数的调整结果的曲线图。
图13是表示第二实验例中的插入开始姿态的说明图。
图14是表示第二实验例中的反作用力峰值Fpeak1、Fpeak2和插入时间Tim的变化的曲线图。
图15是表示第二实验例中的粘性参数的调整结果的曲线图。
具体实施方式
接着，参照附图并对于将本发明具体化的实施例进行说明，以供本发明的理解。此外，在各图中，关于与说明无关的部分有时省略图示。
如图1所示，本发明的一个实施例涉及的机器人系统10具备：机器人20；以及机器人控制装置30，其控制机器人20的动作。
如图2所示，机器人20通过基于阻抗控制模型的阻抗控制来修正手202的位置。具体而言，机器人20能够进行如下插入作业，利用手202来把持例如圆柱状的部件P的预先确定的部位，并向形成在被插入工件W上的孔H插入部件P。
机器人20例如是六轴的多关节机器人。机器人20在手腕部204和手202之间具有检测从外部施加的力的力传感器FS。该力传感器FS例如是六轴的力传感器。力传感器FS能够计测被固定于手202的工具坐标系的X轴、Y轴、以及Z轴的各轴的方向的力。另外，力传感器FS能够计测绕工具坐标系的X轴、Y轴、以及Z轴的各轴的力矩。即，力传感器FS能够检测作用于机器人20的手202的外力。
机器人控制装置30(参照图1)根据部件P的插入量而阶段性地切换阻抗控制的粘性参数，并能够通过阻抗控制来控制机器人20的动作。在此，粘性参数是与插入部件P的方向相关的粘性参数，以下，有时简称为粘性参数。
另外，机器人控制装置30能够分别调整沿孔H的深度方向设定的各区间(参照图7)的粘性参数。
机器人控制装置30具有力信号处理部302、参数存储部304、参数调整部306、执行程序存储部310、以及控制部312。
力传感器FS所检测的外力作为电信号被输入到力信号处理部302中。力信号处理部302对该电信号进行处理，并作为力反馈值Ffb而进行输出。
参数存储部304能够存储为了对机器人20进行阻抗控制而需要的阻抗参数Pins、为了调整粘性参数而操作者进行设定的设定参数Ps、以及为了调整粘性参数而参数调整部306所使用的内部参数Pi。
参数调整部306基于从力信号处理部302中输入的力反馈值Ffb、以及顺序转换驱动机器人20的各轴的伺服电机的编码器值而获得的位置信息POS，能够调整存储在参数存储部304中的各区间的粘性参数。即，参数调整部306能够调整根据部件P的插入量而阶段性地设定的阻抗控制的粘性参数。
执行程序存储部310能够存储对机器人20的动作进行规定的执行程序prg。执行程序存储部310例如由闪存器、硬盘驱动器构成。
控制部312对存储在执行程序存储部310中的执行程序prg进行解析，并基于力反馈值Ffb及阻抗参数Pins，能够对机器人20进行阻抗控制。机器人20基于阻抗控制来执行插入作业。
如图3所示，控制部312具有阻抗控制器312a、坐标转换器312b、以及位置控制器312c。
阻抗控制器312a基于力反馈值Ffb及力指令值Fref，通过阻抗控制来输出机器人坐标系(固定于机器人20的基部的正交坐标系)中的位置修正量δP。
在此，使用惯性参数M、粘性参数D、刚性参数K、以及拉普拉斯算符s，通过下式(1)来表示阻抗控制的模型。
[公式1]
(Ms2+Ds+K)δP＝Fref-Ffb(式1)
其中，关于插入方向的粘性参数，使用与部件P的前端部所通过的区间相对应的值。基于位置信息POS来识别区间。
坐标转换器312b将机器人坐标系中的位置修正量δP转换成各关节轴的修正量δθ。
位置控制器312c基于各关节轴的修正量δθ，对机器人20输出转矩T。
在机器人控制装置30中，作为输入装置例如连接有示教器40(参照图1)。在示教器40中设置有执行程序输入部402及参数输入部404。
操作者通过执行程序输入部402，能够使机器人20进行所希望的动作，并能够生成记述有该动作的执行程序prg。所生成的执行程序prg被存储在执行程序存储部310中。
另外，操作者通过执行程序输入部402，能够选择执行程序存储部310中存储的所希望的执行程序prg，并基于所选择的执行程序prg，能够使机器人20进行动作。
并且，操作者通过参数输入部404，能够设定参数存储部304存储的设定参数Ps。
以下，对机器人系统10的动作进行说明。
首先，机器人系统10的机器人控制装置30通过后述的控制参数调整方法，对沿孔H的深度方向设定的各区间，调整插入部件P的方向的粘性参数Dz。
其次，机器人控制装置30基于按照每个区间被调整的粘性参数Dz，对机器人20进行阻抗控制。其结果，机器人20向孔H插入把持的部件P。即，机器人系统10根据部件P的插入量来切换粘性参数Dz，从而向孔H插入部件P。
如图4所示，作为调整粘性参数Dz的作业，控制参数调整方法包括：执行事先调整的步骤；以及在执行事先调整之后，反复执行插入部件P的插入动作和参数更新的步骤。
在事先调整中，如图5A所示，机器人20使部件P反复地与调整用的工件Wadj接触，对粘性参数进行调整，从而求出粘性参数的初始值Dini。此外，惯性参数M恒定，刚性参数K是零。
在事先调整中，在调整式(1)所示的粘性参数D时，粘性参数D越小，响应越快，但在部件P的接触时产生振动而变得不稳定。相反，如果增大粘性参数D，则振动较少而稳定，但响应较慢。
于是，如图5B所示，赋予台阶状的力指令而以使部件P与调整用的工件Wadj接触的情况下的、速度响应的稳定时间变得最短地方式对粘性参数(图5B中的D)进行调整，并对平移及旋转的六个方向进行该调整。沿各轴方向平移部件P，并使部件P与调整用的工件Wadj接触，从而进行与平移方向相关的粘性参数的调整。使部件P绕各轴旋转，并使部件P与调整用的工件Wadj接触，从而进行与旋转方向相关的粘性参数的调整。
通过事先调整，求出使接触时的稳定时间变得最短的粘性参数的初始值Dini。
另外，如图6所示，在事先调整中，以部件P的前端嵌入到孔H内的方式来示教机器人20的位置姿态。
并且，在事先调整中，也被赋予插入部件P的方向的力指令值Fref_z。
在图4所示的插入动作中，作为插入步骤，机器人20利用基于力指令值Fref_z的推压力Fins，向孔H插入把持的部件P(参照图6)。如果部件P到达孔H的底部，则部件P受反作用力CF。
在参数更新动作中，如图7所示，作为更新步骤，基于在插入动作中机器人20所受到的反作用力，按照沿孔H的深度方向设定的多个区间的每个区间，来更新(降低)粘性参数Dz。在图7中，作为一个例子表示分为五个区间的情况。粘性参数Dz通过参数调整部306，按照后述的调整算法被更新。
粘性参数Dz遵循如下原则，只要部件P到达孔H的底部之前所受的反作用力的峰值Fpeak1及部件P到达孔H的底部之后所受的反作用力的峰值Fpeak2分别未超过预先确定的阈值(第一阈值)Fthre1及阈值(第二阈值)Fthre2、且粘性参数未到达预先被设定的下限值，就在每次执行参数更新动作时，使粘性参数降低预先确定的大小。
对于参数更新动作，在插入动作中，力指令值Fref_z与部件P的位置无关地被保持为恒定。即使在粘性参数Dz被更新的情况下，力指令值Fref_z也被保持为恒定。
另外，如图7所示的区间5，关于包括孔H的底部的区间，粘性参数Dz不是更新的对象，而是维持由事先调整中被调整的值。关于包括孔H的底部的区间的粘性参数Dz不是更新的对象的理由如下，利用事先调整，以使部件P接触了被插入工件W时的稳定时间降低的方式已经对粘性参数进行调整。
此外，直到部件P的前端可靠地嵌入到孔H内为止，使用事先调整中设定的粘性参数，对机器人20进行阻抗控制。
根据该调整算法，以机器人20受到的反作用力不会过大的方式进行监视，并对各区间降低粘性参数Dz。其结果，提高机器人20的插入动作的响应，并且缩短了为了插入部件P而需要的时间。
下面，参照图8对参数调整部306执行的调整算法进行详细的说明。
存储在上述的参数存储部304中的阻抗参数Pins、操作者为了对粘性参数D进行调整而设定的设定参数Ps、以及参数调整部306为了对粘性参数D进行调整而使用的内部参数Pi具体而言如下。
A.阻抗参数Pins
(1)粘性参数D
(2)惯性参数M
(3)刚性参数K
B.设定参数Ps
(1)插入方向的粘性参数的初始值Dzini
(2)插入方向的粘性参数的下限值Dzmin
(3)插入方向的粘性参数的降低量(更新量)ΔDz
(4)部件P到达孔H的底部之前受到的反作用力的阈值Fthre1
(5)部件P到达孔H的底部之后受到的反作用力的阈值Fthre2
(6)区间的分割数N(自然数)
(7)用于使手202沿插入部件P的方向移动的力指令值Fref_z
C.内部参数Pi
(1)表示成为更新粘性参数的对象的更新对象区间的变量i(其中，1≦i≦N－1)
(2)表示前一次更新对象区间的变量i_old(其中，1≦i_old≦N－1)
(3)更新对象区间i中的插入方向的粘性参数Dz(i)
(4)前一次插入方向的粘性参数OldDz(i)
(5)表示粘性参数Dz(i)的更新可否的标志Flg(i)
(6)表示能够更新的Dz(i)的数量的变量Flg_Cnt(其中，0≦Flg_Cnt≦N－1)
(7)部件P到达孔H的底部之前受到的反作用力的峰值Fpeak1(参照图11)
(8)部件P到达孔H的底部之后受到的反作用力的峰值Fpeak2(参照图11)
(步骤S101)
在该步骤中，设定各参数的初始值。具体而言，表示能够更新的Dz(i)的数量的变量Flg_Cnt被设定为N－1。
表示前一次对象区间的变量i_old被设定为1。
表示当前的对象的区间的变量i被设定为1。
当前的粘性参数Dz(1)～Dz(N－1)被设定为在上述的事先调整中获得的粘性参数的初始值Dzini。
前一次粘性参数OldDz(1)～OldDz(N－1)被设定为分别在上述的事先调整中获得的粘性参数的初始值Dzini。
分别表示粘性参数Dz(1)～Dz(N－1)的更新可否的标志Flg(1)～Flg(N－1)被设定为表示能够更新的“on”。
(步骤S102)
判断标志Flg(i)是否为“on”。在标志Flg(i)为“on”的情况下，进入步骤S103。在标志Flg(i)为表示不能更新的“off”的情况下，进入步骤S203。
(步骤S103)
执行插入动作，机器人20向孔H插入部件P(参照图7)。
(步骤S104)
作为第一判断步骤，在部件P到达孔H的底部之前受到的反作用力的峰值Fpeak1为阈值Fthre1以下的情况下，进入步骤S105。如果不是上述情况，则进入步骤S204。
此外，根据力信号处理部302输出的力反馈值Ffb求出反作用力的峰值Fpeak1。
(步骤S105)
作为第二判断步骤，在部件P到达孔H的底部之后受到的反作用力的峰值Fpeak2为阈值Fthre2以下的情况下，进入步骤S106。如果不是上述情况，则进入步骤S204。
此外，根据力信号处理部302输出的力反馈值Ffb求出反作用力的峰值Fpeak2。
(步骤S106)
在变量Flg_Cnt大于0的情况下，进入步骤S107。在变量Flg_Cnt为0的情况下，结束调整。
(步骤S107)
将粘性参数Dz(i)保存在粘性参数OldDz(i)中。将从粘性参数Dz(i)中减掉粘性参数的降低量(更新量)ΔDz的值设定为新的粘性参数Dz(i)。将变量i_old设定为i。
(步骤S108)
作为第三判断步骤，在新的粘性参数Dz(i)为粘性参数的下限值Dzmin以下的情况下，进入步骤S109。如果不是上述情况，则进入步骤S110。
(步骤S109)
粘性参数Dz(i)被设定为粘性参数的下限值Dzmin。
标志Flg(i)被设定为表示不能更新的情况的“off”。从表示能够更新的Dz(i)的数量的变量Flg_Cnt中减少1。
(步骤S110)
在变量i小于N－1的情况下，使变量i增加1，否则，将变量i设为1。即，在后续的步骤中不存在变量i变成N的情况，区间N成为粘性参数的更新对象外。
然后，返回步骤S102。
(步骤S203)
在变量i小于N－1的情况下，使变量i增加1，否则，将变量i设为1。即，通过从步骤S102到该步骤S203的流程，标志Flg(i)成为“off”的区间从粘性参数Dz(i)的更新对象中被除去。另外，在后续的步骤中不存在变量i成为N的情况，因此，区间N成为粘性参数的更新对象外。
然后，返回步骤S102。
(步骤S204)
判断在步骤S103中执行的插入动作的结束状态。在插入动作正常结束的情况下，进入步骤S205。在中途停止的情况下，结束调整。即，通过从步骤S103、S104到步骤S204的流程，在插入途中部件P堵塞孔H而停止、且反作用力的峰值Fpeak1超过了阈值Fthre1的情况下，判断为发生了异常，结束调整。另外，通过从步骤S103、S104、S105到步骤S204的流程，在部件P到达孔H的底部之后振动不稳定、且反作用力的峰值Fpeak2超过了阈值Fthre2的情况下，判断为发生了异常，结束调整。
(步骤S205)
使前一次对象区间中的当前的粘性参数Dz(i_old)返回到前一次对象区间中的前一次粘性参数OldDz(i_old)。即，关于之前刚刚更新的更新对象区间，使粘性参数Dz(i_old)返回到更新前的值。
标志Flg(i_old)被设定为表示不能更新的情况的“off”。使表示能够更新的Dz(i)的数量的变量Flg_Cnt减少1。
(步骤S206)
在变量Flg_Cnt大于0的情况下，进入步骤S207。在变量Flg_Cnt为0的情况下，结束调整。
(步骤S207)
在变量i小于N－1的情况下，使i增加1，否则，将变量i设定为1。即，在后续的步骤中不存在变量i成为N的情况，因此，区间N成为粘性参数的更新对象外。
然后，返回步骤S102。
通过反复进行上述步骤，确定各区间的粘性参数Dz(i)。
在此，如果反复进行仅针对特定的区间的更新，则成为以突然的加减速执行插入动作的主要原因，或者成为部件P堵塞孔H的主要原因，或者反作用力变得过大的主要原因。在这一点上，更新对象区间i以1、2……N－1、1、2……的方式轮流变化，因此，该调整算法能够实现顺畅的插入动作。即，在该调整算法中，与成为前一次更新的对象的区间邻接的区间中的粘性参数成为更新对象。此外，更新对象区间i不一定要一个个移动地被改变。即，只要相同的区间不连续地成为更新的对象就可以。
下面，表示机器人20插入所把持的部件P的实验例，并进一步对机器人系统10进行说明。
(第一实验例)
如图9所示，在上述的事先调整之后，从部件P的前端向被插入工件W嵌入了1mm左右的状态开始进行了插入动作及参数更新。
部件P及被插入工件W的规格及调整参数分别表示在表1及表2中。
[表1]
表1部件及被插入工件的规格
部件的材料 钢
部件的形状 圆柱
部件的尺寸 Φ30mm
部件和孔之间的间隙 30μm
孔的深度 20mm
部件的端面及孔的开口部的倒角量 C0.5
[表2]
表2参数
Dini 50Ns/cm
ΔD 9Ns/cm
Dmin 5Ns/cm
Fref_z 20N
Fthre1 40N
Fthre2 50N
区间数N 5
实验的结果是，插入动作被反复进行21次，从插入开始位置到达孔底为止的所需时间(插入时间)Tim、及反作用力峰值Fpeak1、Fpeak2分别如图10所示进行变化。此外，在图10中，横轴表示粘性参数Dz的更新次数。左侧的纵轴表示插入时间。右侧的纵轴表示反作用力的大小。
在此，图11是表示了反作用力和部件P的插入位置之间的关系的曲线图。上侧的曲线图表示反作用力。下侧的曲线图表示部件P的插入位置。如下表示部件P的插入位置，越向孔H插入部件P，值越变小。横轴表示时间。插入时间Tim、反作用力峰值Fpeak1、Fpeak2分别如图11所示。
如图10所示，通过全部的21次插入，反作用力峰值Fpeak1、Fpeak2分别低于表2中所示的阈值Fthre1、Fthre2。其结果，随着上述的调整算法(参照图8)，从各区间的粘性参数Dz(1)到Dz(4)为止的所有的粘性参数都到达了粘性参数的下限值Dmin，从而结束了调整(参照图12)。
其结果，插入时间Tim从4.8秒(第1次更新)被缩短成1.3秒(第21次更新)。
(第二实验例)
如图13所示，在上述的事先调整之后，使机器人20把持的部件P绕经过TCP(ToolCenterPoint：工具中心点)的Y轴倾斜+0.5度，并从部件P倾斜地嵌入到孔H内的状态开始，进行了插入动作及参数更新。
部件P的规格及调整参数与第一实验例相同(参照表1及表2)。
实验的结果是，插入动作被反复进行21次，插入时间Tim、及反作用力峰值Fpeak1、Fpeak2分别如图14所示进行变化。此外，在图14中，横轴表示粘性参数Dz的更新次数。左侧的纵轴表示插入时间。右侧的纵轴表示反作用力的大小。
如图14所示，在插入动作第1、2、4、5、6、7、10次中，在插入中途部件P发生堵塞而未到达孔底就结束了插入动作。此时，由于反作用力Fpeak1低于阈值，因此参数被更新，并且继续进行了调整。另外，在第20次中，由于Fpeak1超过了阈值Fthre1，因此，此时的调整结果被拒绝并且中止了Dz(3)的更新。在最终所采用的调整结果中，Dz(3)未到达粘性下限值Dmin(参照图15)。
其结果，插入时间Tim从5.8秒(第3次更新)被缩短成2.1秒(第21次的更新)。
如以上说明，根据机器人系统10，缩短了将部件P向孔内插入的插入时间。另外，根据机器人系统10，将机器人20插入的部件P到达了孔H的底部时的反作用力抑制在所设定的阈值以下。
本发明并不限于上述的实施例，在不改变本发明的主旨的范围内能够进行改变。例如，将上述的实施例、变形例的一部分或者全部组合而构成发明的情况也包含在本发明的技术范围内。
例如，也可以将作为内部参数的反作用力的峰值、作为设定参数的插入方向的粘性参数的下限值设成能够根据区间来改变。
附图标记说明
10：机器人系统，20：机器人，30：机器人控制装置，40：示教器，202：手，204：手腕部，302：力信号处理部，304：参数存储部，306：参数调整部，310：执行程序存储部，312：控制部，312a：阻抗控制器，312b：坐标转换器，312c：位置控制器，402：执行程序输入部，404：参数输入部，FS：力传感器，H：孔，P：部件，W：被插入工件，Wadj：调整用的工件。

Claims (17)

1.一种机器人的控制参数调整方法，其特征在于，包括：
插入步骤，在该插入步骤中，具有检测从外部施加的力的力传感器的机器人基于阻抗控制，向设定有深度方向上的多个区间的孔插入部件；以及
参数更新步骤，在该参数更新步骤中，以相同的区间不会连续地成为更新的对象的方式将所述多个区间之中的任一个区间设定为更新的对象，并降低所述更新的对象的区间的粘性参数，
调整所述各区间的所述粘性参数。
2.根据权利要求1所述的机器人的控制参数调整方法，其特征在于，
在所述参数更新步骤中，包括所述孔的底部的所述区间的所述粘性参数不作为更新的对象。
3.根据权利要求2所述的机器人的控制参数调整方法，其特征在于，
在所述参数更新步骤中，使所述更新的对象向与成为了前一次更新的对象的所述区间邻接的所述区间转移。
4.根据权利要求3所述的机器人的控制参数调整方法，其特征在于，
在所述参数更新步骤中，使所述更新的对象向所述孔的底部侧的所述区间转移。
5.根据权利要求4所述的机器人的控制参数调整方法，其特征在于，
在所述参数更新步骤中，在所述更新的对象为最靠近所述孔的底部侧的所述区间的情况下，使所述更新的对象向最靠近所述孔的插入口侧的所述区间转移。
6.根据权利要求2至5中任一项所述的机器人的控制参数调整方法，其特征在于，
所述机器人的控制参数调整方法还包括：
第一判断步骤，在该第一判断步骤中，对所述部件到达所述孔的底部之前期间所述机器人受到的反作用力超过了预先确定的第一阈值的情况进行判断；
第二判断步骤，在该第二判断步骤中，对所述部件到达所述孔的底部时所述机器人受到的反作用力超过了预先确定的第二阈值的情况进行判断；以及
第三判断步骤，在该第三判断步骤中，对所述粘性参数到达了预先设定的下限值的情况进行判断。
7.根据权利要求2至5中任一项所述的机器人的控制参数调整方法，其特征在于，
所述机器人的控制参数调整方法还包括：
在所述插入步骤中，对所述部件到达所述孔的底部之前期间所述机器人受到的第一反作用力是否超过了预先确定的第一阈值进行判断的第一判断步骤；
在所述插入步骤中，对所述部件到达所述孔的底部时所述机器人受到的第二反作用力是否超过了预先确定的第二阈值进行判断的第二判断步骤；以及
对所述更新的对象的区间的所述粘性参数是否到达了预先设定的下限值进行判断的第三判断步骤，
在所述参数更新步骤中，在所述第一判断步骤中判断为所述第一反作用力未超过所述第一阈值、且在所述第二判断步骤中判断为所述第二反作用力未超过所述第二阈值、且在所述第三判断步骤中判断为所述粘性参数未到达预先设定的下限值的情况下，降低所述更新的对象的区间的所述粘性参数，
在成为所述更新的对象的所有的所述区间中，直到不能降低所述粘性参数为止，反复进行所述插入步骤及所述参数更新步骤。
8.根据权利要求7所述的机器人的控制参数调整方法，其特征在于，
在所述参数更新步骤中，在降低了所述更新的对象的区间的所述粘性参数之后，当在所述第一判断步骤中判断为所述第一反作用力超过所述第一阈值的情况下，使该粘性参数返回降低前的值，当在所述第一判断步骤中判断为所述第一反作用力未超过所述第一阈值的情况且在所述第二判断步骤中判断为所述第二反作用力超过所述第二阈值的情况下，也使该粘性参数返回降低前的值。
9.根据权利要求1至5中任一项所述的机器人的控制参数调整方法，其特征在于，
在所述参数更新步骤中，使所述粘性参数降低预先确定的大小。
10.根据权利要求6所述的机器人的控制参数调整方法，其特征在于，
在所述参数更新步骤中，使所述粘性参数降低预先确定的大小。
11.根据权利要求7所述的机器人的控制参数调整方法，其特征在于，
在所述参数更新步骤中，使所述粘性参数降低预先确定的大小。
12.根据权利要求8所述的机器人的控制参数调整方法，其特征在于，
在所述参数更新步骤中，使所述粘性参数降低预先确定的大小。
13.一种机器人系统，其特征在于，具备：
机器人，其进行向设定有深度方向上的多个区间的孔插入部件的插入作业；以及
机器人控制装置，其控制所述机器人的动作，
所述机器人控制装置被构成为执行如下控制：
对所述机器人进行的所述插入作业进行阻抗控制；以及
对根据所述部件的插入量而阶段性地设定的所述阻抗控制的粘性参数进行调整。
14.根据权利要求13所述的机器人系统，其特征在于，
所述机器人控制装置被构成为执行如下控制，在所述机器人进行所述插入作业时的反作用力未超过预先确定的大小的情况下，使所述多个区间之中的除了包括所述孔的底部的所述区间以外的、任一个所述区间的所述粘性参数降低预先确定的大小。
15.根据权利要求13或14所述的机器人系统，其特征在于，
所述机器人控制装置被构成为执行如下控制，以相同的区间不会连续地成为更新的对象的方式将所述多个区间之中的任一个区间设定为更新的对象，并降低所述更新的对象的区间的粘性参数。
16.根据权利要求15所述的机器人系统，其特征在于，
所述机器人控制装置被构成为执行如下控制，在所述部件到达所述孔的底部之前期间所述机器人受到的第一反作用力未超过预先确定的第一阈值、且所述部件到达所述孔的底部时所述机器人受到的第二反作用力未超过预先确定的第二阈值、且所述更新的对象的区间的所述粘性参数未到达预先设定的下限值的情况下，降低所述更新的对象的区间的所述粘性参数。
17.一种机器人控制装置，其特征在于，具备：
控制部，其用于对机器人的动作进行阻抗控制，所述机器人进行向设定有深度方向上的多个区间的孔插入部件的插入作业；以及
参数调整部，其根据所述部件的插入量而阶段性地调整所述阻抗控制的粘性参数。
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Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10272568B2 (en) 2015-09-17 2019-04-30 Canon Kabushiki Kaisha Robot apparatus, robot controlling method, program, recording medium, and assembly manufacturing method
JP2017159426A (ja) * 2016-03-11 2017-09-14 セイコーエプソン株式会社 ロボット制御装置、ロボット、及びロボットシステム
CN109070350B (zh) * 2016-04-24 2022-08-05 富兰卡爱米卡股份有限公司 借助机器人操纵器将物体接入到物体容纳部中的方法
JP6915239B2 (ja) * 2016-07-22 2021-08-04 セイコーエプソン株式会社 挿入方法
KR101925425B1 (ko) * 2017-01-24 2019-02-27 주식회사 레이언스 인트라오럴 x선 센서의 센서홀더
DE102017118981B4 (de) * 2017-04-23 2018-12-20 Franka Emika Gmbh Vorrichtung und Verfahren zum Einstecken einer Steckkarte in eine Steckkupplung
JP7086531B2 (ja) * 2017-05-18 2022-06-20 キヤノン株式会社 ロボットハンド、ロボット装置、ロボットハンドの制御方法、物品の製造方法、制御プログラム及び記録媒体
JP7427358B2 (ja) * 2017-07-20 2024-02-05 キヤノン株式会社 ロボットシステム、物品の製造方法、制御方法、制御プログラム、および記録媒体
US10967510B2 (en) 2017-11-16 2021-04-06 Industrial Technology Research Institute Robot arm processing system and method thereof
TWI651176B (zh) * 2017-11-16 2019-02-21 財團法人工業技術研究院 機械手臂加工系統及其加工方法
JP6881361B2 (ja) * 2018-03-14 2021-06-02 オムロン株式会社 ロボットの制御装置、ロボットのおよび制御方法
JP7135408B2 (ja) * 2018-04-26 2022-09-13 セイコーエプソン株式会社 ロボット制御装置およびロボットシステム
US10953548B2 (en) 2018-07-19 2021-03-23 International Business Machines Corporation Perform peg-in-hole task with unknown tilt
JP7167681B2 (ja) * 2018-12-07 2022-11-09 セイコーエプソン株式会社 ロボットシステムおよび接続方法
JP2021035706A (ja) * 2019-08-30 2021-03-04 ソニー株式会社 ロボットアーム制御装置、ロボットアーム制御方法、プログラム及び電子機器の製造方法
TWI704434B (zh) 2019-12-03 2020-09-11 財團法人工業技術研究院 鑽削系統及其方法
US11318611B2 (en) 2020-04-14 2022-05-03 Fanuc Corporation Multi center impedance control
JP7580997B2 (ja) * 2020-09-28 2024-11-12 株式会社日立製作所 把持物挿入装置及び方法
JP7528709B2 (ja) 2020-10-16 2024-08-06 セイコーエプソン株式会社 力制御パラメーター調整方法
JP2022070451A (ja) * 2020-10-27 2022-05-13 セイコーエプソン株式会社 ロボットのパラメーターセットの調整を支援する方法、プログラム、および情報処理装置
JP7600639B2 (ja) 2020-11-26 2024-12-17 セイコーエプソン株式会社 ロボットシステム、およびロボットシステムにおける力制御パラメーターの調整方法

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4621332A (en) * 1983-06-20 1986-11-04 Hitachi, Ltd. Method and apparatus for controlling a robot utilizing force, position, velocity, spring constant, mass coefficient, and viscosity coefficient
BG41865A1 (en) * 1985-04-26 1987-09-15 Ivanov Method and device for scanning mounting of two- pieces entering one in the other
JP2515594B2 (ja) * 1989-07-20 1996-07-10 三菱電機株式会社 ロボットの力制御方法及び装置
JP2960232B2 (ja) * 1991-11-26 1999-10-06 川崎重工業株式会社 ロボットの制御装置
WO1998017444A1 (fr) * 1996-10-24 1998-04-30 Fanuc Ltd Systeme de robot de commande de forces a capteur optique pour travail d'insertion
JP3865158B2 (ja) * 1997-05-30 2007-01-10 株式会社安川電機 ロボットアームのインピーダンス制御装置
JP3504507B2 (ja) * 1998-09-17 2004-03-08 トヨタ自動車株式会社 適切反力付与型作業補助装置
WO2004103651A1 (ja) * 1999-06-01 2004-12-02 Hirohiko Arai 物体協調運搬ロボットの制御方法及びその装置
JP2001277162A (ja) * 2000-03-31 2001-10-09 Omron Corp インピーダンスパラメータ調整装置
EP1552908A4 (en) * 2002-10-11 2008-10-15 Fujitsu Ltd DEVICE FOR CREATING A ROBOT CONTROL ALGORITHM, PROGRAM FOR CREATING A ROBOT CONTROL ALGORITHM, ROBOT CONTROL PROGRAM AND ROBOT
US7443115B2 (en) * 2002-10-29 2008-10-28 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Apparatus and method for robot handling control
JP3961408B2 (ja) * 2002-11-21 2007-08-22 ファナック株式会社 組立て方法及び装置
JP3994956B2 (ja) * 2002-12-18 2007-10-24 ソニー株式会社 ロボット装置、並びに負荷吸収装置及び負荷吸収方法
JP3818986B2 (ja) * 2003-07-08 2006-09-06 ファナック株式会社 嵌合装置
US7181314B2 (en) * 2003-11-24 2007-02-20 Abb Research Ltd. Industrial robot with controlled flexibility and simulated force for automated assembly
JP2007136588A (ja) * 2005-11-16 2007-06-07 Yaskawa Electric Corp プログラミングペンダント
CN101870112B (zh) * 2006-01-13 2011-09-28 松下电器产业株式会社 机械手臂的控制装置
CA2583107C (en) * 2006-03-31 2011-09-13 Universite De Sherbrooke High performance differential actuator for robotic interaction tasks
JP5171290B2 (ja) * 2007-02-02 2013-03-27 本田技研工業株式会社 脚式移動ロボット
JP2008188722A (ja) * 2007-02-06 2008-08-21 Fanuc Ltd ロボット制御装置
JP4962551B2 (ja) * 2009-10-20 2012-06-27 株式会社安川電機 ロボットシステムおよびロボットシステムの制御方法
JP5436160B2 (ja) * 2009-11-19 2014-03-05 三菱電機株式会社 力制御装置
CN102470531B (zh) * 2010-01-04 2016-01-20 松下知识产权经营株式会社 机器人、机器人的控制装置及控制方法
JP4837113B2 (ja) * 2010-03-18 2011-12-14 ファナック株式会社 ロボットを用いた嵌合装置

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