1.本发明涉及一种控制装置和程序。
背景技术：2.以往，作为工业用机器人，例如已知一种配置有多个马达的多轴机器人。具体地说，作为工业用机器人，已知一种配置有六个轴的多轴机器人。在工业用机器人中，多数情况是以法兰中心位置(末端执行器安装位置)能够到达更远的范围的方式定义动作区域。例如，在工业用机器人中，为了确保更广的动作区域，多数情况是将臂完全伸展开的姿势也包含在内地定义动作区域。
3.另外，在臂完全伸展开的姿势中，绕规定轴作用大的力矩。需要以在该姿势中也能够把持额定工件并实现规定的动作的方式选定规定轴的马达。在使用像这样选定的马达的情况下，在臂收回的状态下，绕规定轴的力矩变小。在该情况下，规定轴的马达性能会过剩。因此，提出了通过根据所把持的工件的重量来改变姿势使得能够携带工件的控制装置(例如，参照专利文献1)。
4.现有技术文献
5.专利文献
6.专利文献1：日本特开平10-264064号公报
技术实现要素：7.发明要解决的问题
8.在专利文献1中，控制装置将所检测出的工件的重量与当前的机械臂的姿势下所能够搬送的重量进行比较。在工件的重量超过了当前的姿势下所能够搬送的重量的情况下，控制装置将机械臂的姿势变更为能够携带工件的姿势。由此，控制装置能够搬送工件。
9.另外，在多轴机器人的情况下，优选为针对每个轴计算给予马达的负荷。由此，若能够针对额定负荷而优化马达的选定则较佳。若能够通过优化马达的选定来实现工业机器人的低成本化则较佳。
10.用于解决问题的方案
11.(1)本公开涉及一种控制装置，对用于保持工件的多轴机器人进行控制，所述控制装置具备：动作预定角度位置获取部，其获取基于所述工件的移动预定位置的、各轴的马达的动作预定角度位置；转矩计算部，其基于与所述工件有关的负荷重量及距所述各轴的轴心的水平距离，来计算所述工件对所述马达施加的载荷转矩；以及能否移动判断部，其基于所计算出的载荷转矩与所述马达的容许转矩之差，来判断是否能够使所述马达移动到所述动作预定角度位置。
12.(2)另外，本公开涉及一种程序，使计算机作为控制装置而使用于保持工件的多轴机器人动作，所述程序使所述计算机作为以下各部发挥功能：动作预定角度位置获取部，其获取基于所述工件的移动预定位置的、各轴的马达的动作预定角度位置；转矩计算部，其基
于与所述工件有关的负荷重量及距所述各轴的轴心的水平距离，来计算所述工件对所述马达施加的载荷转矩；以及能否移动判断部，其基于所计算出的载荷转矩与所述马达的容许转矩之差，来判断是否能够使所述马达移动到所述动作预定角度位置。
13.发明的效果
14.根据本公开，能够提供一种能够通过优化马达的选定来实现工业机器人的低成本化的控制装置和程序。
附图说明
15.图1是示出由本公开的一个实施方式所涉及的控制装置控制的多轴机器人的结构的概要图。
16.图2是示出由一个实施方式的控制装置控制的多轴机器人的负荷重量与法兰中心的可到达位置的曲线图。
17.图3是示出一个实施方式的控制装置的结构的框图。
18.图4是示出由一个实施方式的控制装置控制的多轴机器人的结构的概要图。
19.图5是示出由一个实施方式的控制装置控制的多轴机器人的轴位置到法兰的距离以及动作范围的一例的概要图。
20.图6是示出一个实施方式的控制装置进行的处理的流程的流程图。
21.图7是示出变形例所涉及的控制装置的结构的概要图。
具体实施方式
22.下面，参照图1至图6来对本公开的一个实施方式所涉及的控制装置1和程序进行说明。
23.首先，在说明本实施方式的控制装置1之前，参照图1和图2来对由控制装置1控制的工业机器人(多轴机器人100)进行说明。
24.如图1所示，多轴机器人100是具有多个轴的机械臂。多轴机器人100例如是具有六个轴的机械臂。多轴机器人100具备基部110、臂部120、安装部130以及马达140。
25.基部110例如是与用于配置多轴机器人100的配置面f(参照图4)接触的底座。在下面的说明中，基部110被固定于配置面f。
26.臂部120是被安装于基部110且以能够弯曲的方式构成的棒状体。臂部120具备第一臂部121和第二臂部122。
27.第一臂部121为棒状体。第一臂部121的一端与基部110连接。
28.第二臂部122为棒状体。第二臂部122的一端与第一臂部121连接。
29.安装部130与第二臂部122的另一端连接。安装部130以能够安装末端执行器(未图示)的方式构成。在下面的实施方式中，将安装部130的中心位置(坐标)用作多机器人的臂部120的顶端的到达位置。另外，安装部130构成为法兰状。安装部130例如以朝向轴向的方式配置于第二臂部122的另一端部。
30.马达140例如是直驱马达。在基部110和第一臂部121配置两个马达140，在第一臂部121和第二臂部122配置两个马达140，在第二臂部122和安装部130配置两个马达140。具体地说，在基部110与第一臂部121之间、第一臂部121与第二臂部122之间、以及第二臂部
122与安装部130之间，分别以使轴向交叉的方式配置马达140。在下面的实施方式中，马达140具有六个马达、具体为第一马达141、第二马达142、第三马达143、第四马达144、第五马达145以及第六马达146。
31.第一马达141配置于连接基部110和第一臂部121的位置。第一马达141以使轴朝向垂直方向的方式配置。
32.第二马达142配置于连接基部110和第一臂部121的位置。第二马达142以使轴朝向水平方向的方式配置。
33.第三马达143配置于连接第一臂部121和第二臂部122的位置。第三马达143以使轴朝向水平方向的方式配置。
34.第四马达144配置于连接第一臂部121和第二臂部122的位置。第四马达144以使轴朝向垂直方向的方式配置。
35.第五马达145配置于连接第二臂部122和安装部130的位置。第五马达145以使轴朝向水平方向的方式配置。
36.第六马达146配置于连接第二臂部122和安装部130的位置。第六马达146以使轴朝向垂直方向的方式配置。
37.接着，对多轴机器人100的动作进行说明。
38.在多轴机器人100中，如图2所示，工件的负荷重量越小，则能够使安装部130的中心到达离第一马达141的轴越远的位置。即，工件的负荷重量越小，则对第二马达142、第三马达143以及第六马达146施加的负荷也越小，因此能够使安装部130的中心到达离第一马达141的轴越远的位置。通过使安装部130的可到达位置到达离第一马达141的轴远的位置，能够增大基部110至安装部130之间的水平距离。由于增大基部110至安装部130之间的水平距离，从而对第二马达142和第三马达143施加的载荷转矩增加。对第二马达142和第三马达143施加的载荷转矩根据安装部130(末端执行器)所保持的工件(未图示)的负荷重量和水平距离的长度而增加。
39.在下面的实施方式中，根据马达140的容许转矩和负荷重量，而马达140的可动作范围受到限制。由此，降低马达140的规格，从而实现低成本化。
40.接着，对本公开的一个实施方式所涉及的控制装置1和程序进行说明。
41.控制装置1是对用于保持工件的多轴机器人100进行控制的装置。控制装置1例如对马达140的驱动和末端执行器的动作进行控制。如图3所示，控制装置1具备负荷重量保存部11、负荷重量获取部12、马达信息保存部13、马达信息获取部14、转矩计算部15、能否移动判断部16、动作预定角度位置保存部17、动作预定角度位置获取部18以及动作执行部19。
42.负荷重量保存部11例如是硬盘等存储介质。负荷重量保存部11保存与由多轴机器人100保持的工件的负荷重量有关的信息。
43.负荷重量获取部12例如通过cpu进行动作来实现。负荷重量获取部12获取工件的负荷重量。负荷重量获取部12例如获取保存于负荷重量保存部11的与工件的负荷重量有关的信息。
44.马达信息保存部13例如是硬盘等存储介质。马达信息保存部13保存马达140的位置、轴的方向以及容许转矩来作为马达信息。具体地说，马达信息保存部13针对第一马达141、第二马达142、第三马达143、第四马达144、第五马达145以及第六马达146的每一个马
达保存马达140的位置(轴的坐标)、轴的方向以及容许转矩来作为马达信息。
45.马达信息获取部14例如通过cpu进行动作来实现。马达信息获取部14获取马达信息。在本实施方式中，马达信息获取部14获取保存于马达信息保存部13的马达信息。
46.转矩计算部15例如通过cpu进行动作来实现。转矩计算部15基于与工件有关的负荷重量及距马达140的各轴的轴心的水平距离，来计算工件对各轴的马达140施加的载荷转矩。转矩计算部15例如基于所获取到的马达信息和所获取到的负荷重量，来计算对马达140施加的载荷转矩。具体地说，转矩计算部15基于工件的负荷重量、马达140的位置、轴的朝向以及到工件的水平距离，并根据工件的位置(马达140的旋转角度)，来计算对马达140施加的载荷转矩。例如，如图4所示，将工件的负荷重量设为m(kg)，将重力加速度设为g(m/s2)，将从第二马达142到工件(安装部130)的水平距离设为l2(m)，将安装部130的轴向与水平的配置面f所成的角度设为θ，转矩计算部15通过计算
47.t2＝l2
×
mg
×
cosθ
48.而算出针对第二马达142的载荷转矩t2。
49.动作预定角度位置保存部17例如是硬盘等存储介质。动作预定角度位置保存部17保存马达140的动作内容来作为动作预定。动作预定角度位置保存部17例如保存使多轴机器人100动作的各轴的马达140相对于基准旋转位置的旋转角度来作为动作预定角度位置。
50.动作预定角度位置获取部18例如通过cpu进行动作来实现。动作预定角度位置获取部18获取基于工件的移动预定位置的、各轴的马达的动作预定角度位置。在本实施方式中，动作预定角度位置获取部18获取保存于动作预定角度位置保存部17的动作内容。
51.能否移动判断部16例如通过cpu进行动作来实现。能否移动判断部16基于所计算出的载荷转矩与马达140的容许转矩之差，来判断是否能够使马达140移动到动作预定角度位置。例如，如图5所示，能否移动判断部16判断根据从马达140(第二马达142)到工件的水平距离变大而增加的载荷转矩是否收敛于马达140的容许转矩。能否移动判断部16例如判断相对于位于从第一马达141沿径向远离的方向上的移动预定位置而增加的载荷转矩是否收敛于第二马达142的容许转矩。在载荷转矩超过容许转矩的情况下，能否移动判断部16判断为不能够使工件移动到动作预定角度位置。即，在将载荷转矩减去容许转矩所得到的差为正的情况下，能否移动判断部16判断为不能够使工件移动到动作预定角度位置。另一方面，在载荷转矩不超过容许转矩的情况下，能否移动判断部16判断为能够使工件移动到动作预定角度位置。即，在将载荷转矩减去容许转矩所得到的差为负的情况下，能否移动判断部16判断为能够使工件移动到动作预定角度位置。
52.动作执行部19例如通过cpu进行动作来实现。在不能够使马达140移动到动作预定角度位置的情况下，动作执行部19使马达140的动作停止。例如，在所获取到的动作预定角度位置处的载荷转矩超过了容许转矩的情况下，动作执行部19使多轴机器人100的动作停止。另一方面，在所获取到的动作预定角度位置处的载荷转矩不超过容许转矩的情况下，动作执行部19执行多轴机器人100的动作。
53.接着，参照图6的流程图来对本实施方式所涉及的控制装置1的动作的流程进行说明。
54.首先，工件的负荷重量获取部12获取工件的负荷重量(步骤s1)。接着，马达信息获取部14获取马达信息(步骤s2)。
55.接着，转矩信息计算部基于所获取到的负荷重量、马达信息以及动作预定角度位置，来计算根据所获取到的负荷重量而在马达140的各轴产生的载荷转矩(步骤s3)。接着，动作预定角度位置获取部18获取用于使工件移动的各轴的马达140的动作预定角度位置(步骤s4)。
56.接着，能否移动判断部16判断是否能够使马达140移动到所获取到的动作预定角度位置(步骤s5)。在能够使马达140移动到的情况下(步骤s5：“是”)，动作执行部19执行多轴机器人100的动作(步骤s6)。由此，结束本流程的处理。另一方面，在不能够使马达140移动到的情况下(步骤s5：“否”)，动作执行部19使多轴机器人100的动作停止。由此，结束本流程的处理。
57.接着，对本公开的程序进行说明。
58.控制装置1中包括的各结构能够分别通过硬件、软件或它们的组合来实现。在此，通过软件实现是指通过计算机读取并执行程序来实现。
59.程序能够使用各种类型的非暂态计算机可读介质(non-transitory computer readable medium)来保存并提供给计算机。非暂态计算机可读介质包括各种类型的有实体的记录介质(tangible storage medium)。非暂态计算机可读介质的例子包括磁记录介质(例如软盘、磁带、硬盘驱动器)、光磁记录介质(例如光磁盘)、cd-rom(read only memory：只读存储器)、cd-r、cd-r/w、半导体存储器(例如掩膜rom、prom(programmable rom：可编程只读存储器)、eprom(erasable prom：可擦可编程只读存储器)、快闪rom、ram(random access memory：随机存取存储器))。另外，也可以通过各种类型的暂态计算机可读介质(transitory computer readable medium)来向计算机供给显示程序。暂态计算机可读介质的例子包括电信号、光信号以及电磁波。暂态计算机可读介质能够经由电线和光纤等有线通信路径、或无线通信路径来向计算机供给程序。
60.综上所述，根据一个实施方式所涉及的控制装置1和程序，起到下面的效果。
61.(1)一种控制装置1，对用于保持工件的多轴机器人100进行控制，该控制装置1具备：动作预定角度位置获取部18，其获取基于工件的移动预定位置的、各轴的马达140的动作预定角度位置；转矩计算部15，其基于与工件有关的负荷重量及距各轴的轴心的水平距离，来计算工件对马达140施加的载荷转矩；以及能否移动判断部16，其基于所计算出的载荷转矩与马达140的容许转矩之差，来判断是否能够使马达140移动到动作预定角度位置。
62.另外，一种程序，使计算机作为控制装置而使用于保持工件的多轴机器人100动作，该程序用于使计算机作为以下各部发挥功能：动作预定角度位置获取部18，其获取基于工件的移动预定位置的、各轴的马达的动作预定角度位置；转矩计算部15，其基于与工件有关的负荷重量及距各轴的轴心的水平距离，来计算工件对马达140施加的载荷转矩；以及能否移动判断部16，其基于所计算出的载荷转矩与马达140的容许转矩之差，来判断是否能够使马达140移动到动作预定角度位置。
63.由此，在接近臂部120最大限度伸展的姿势中仅处理轻的负荷并且仅在臂部120收回的姿势中处理重的负荷的情况下，能够降低马达140的规格，因此能够实现低成本化。另外，作为其它的效果，能够在多轴机器人100的额定负荷保持不变的状态下，只在臂部120收回的姿势中处理比额定负荷大的重量的工件。因而，能够实现臂收回的姿势中的规格提高。
64.(2)控制装置1还具备动作执行部19，在不能够使马达140移动到动作预定角度位
置的情况下，该动作执行部19使马达140的动作停止。由此，能够抑制对马达140施加容许转矩以上的负荷。因而，能够使多轴机器人100的动作稳定。
65.上面对本公开的控制装置1和程序的优选的各实施方式进行了说明，但本公开并不限定于上述的实施方式，能够适当地进行变更。
66.例如，在上述实施方式中，设为控制装置1具备负荷重量保存部11，但不限定于此。负荷重量获取部12也可以替代负荷重量保存部11而从外部获取负荷重量。另外，控制装置1也可以还具备测定工件的负荷重量的测定部(未图示)。
67.另外，在上述实施方式中，多轴机器人100也可以将墙壁等垂直面作为基准面来进行配置。在该情况下，控制装置1也可以如图6所示那样针对克服重力而移动的第一马达141也决定动作范围。即，控制装置1也可以根据工件的负荷重量来针对克服重力而旋转的马达140决定动作范围。
68.另外，在上述实施方式中，控制装置1也可以还具备将动作执行部19使动作停止的情况输出到外部的输出部(未图示)。输出部例如也可以利用声音、图像、光信号等来将动作执行部19使动作停止的情况输出到外部。
69.另外，在上述实施方式中，设为工件的重心位于安装部130的中心(法兰中心)而进行了说明。另一方面，在工件的重心不位于安装部130的中心(法兰中心)的情况下，转矩计算部15也可以基于工件的重心位置与马达140的各轴的位置之间的水平距离，来计算工件对马达140施加的载荷转矩。
70.附图标记说明
71.1：控制装置；15：转矩计算部；16：动作范围决定部；19：控制执行部；100：多轴机器人；140：马达。
技术特征：1.一种控制装置，对用于保持工件的多轴机器人进行控制，所述控制装置具备：动作预定角度位置获取部，其获取基于所述工件的移动预定位置的、各轴的马达的动作预定角度位置；转矩计算部，其基于与所述工件有关的负荷重量及距所述各轴的轴心的水平距离，来计算所述工件对所述马达施加的载荷转矩；以及能否移动判断部，其基于所计算出的载荷转矩与所述马达的容许转矩之差，来判断是否能够使所述马达移动到所述动作预定角度位置。2.根据权利要求1所述的控制装置，其中，还具备测定所述工件的负荷重量的测定部。3.根据权利要求1或2所述的控制装置，其中，还具备动作执行部，在不能够使所述马达移动到所述动作预定角度位置的情况下，所述动作执行部使所述马达的动作停止。4.一种程序，使计算机作为控制装置而使用于保持工件的多轴机器人动作，所述程序用于使所述计算机作为以下各部发挥功能：动作预定角度位置获取部，其获取基于所述工件的移动预定位置的、各轴的马达的动作预定角度位置；转矩计算部，其基于与所述工件有关的负荷重量及距所述各轴的轴心的水平距离，来计算所述工件对所述马达施加的载荷转矩；以及能否移动判断部，其基于所计算出的载荷转矩与所述马达的容许转矩之差，来判断是否能够使所述马达移动到所述动作预定角度位置。
技术总结提供一种能够通过对马达的标准进行优化来实现工业机器人的低成本化的控制装置和程序。一种控制装置，对用于保持工件的多轴机器人进行控制，该控制装置具备：动作预定角度位置获取部，其获取基于工件的移动预定位置的、各轴的马达的动作预定角度位置；转矩计算部，其基于与工件有关的负荷重量及距各轴的轴心的水平距离，来计算工件对马达(140)施加的载荷转矩；以及能否移动判断部，其基于所计算出的载荷转矩与马达的容许转矩之差，来判断是否能够使马达移动到动作预定角度位置。能够使马达移动到动作预定角度位置。能够使马达移动到动作预定角度位置。
技术研发人员：川合田敬思
受保护的技术使用者：发那科株式会社
技术研发日：2021.03.12
技术公布日：2022/11/1
