1.本发明涉及机器人系统、并联连杆机构、控制方法、控制装置、程序及存储介质。
背景技术：2.多关节的手臂机构在工业中被广泛使用。例如，在使用安装在手臂机构上的末端执行器执行作业时，有通过反馈控制对控制点的姿势进行调整的情况。在调整中，如果控制点的姿势成为特殊点附近，则手臂机构的动作变得不稳定。结果，有可能手臂机构或末端执行器与其他部件干涉，或作业需要比通常长的时间。
3.现有技术文献
4.专利文献
5.专利文献1：日本特开2019－90727号公报
技术实现要素：6.发明要解决的课题
7.本发明的目的是提供一种在通过反馈控制对控制点的姿势进行调整的情况下能够抑制不稳定的动作的发生的机器人系统、控制方法、控制装置、程序及存储介质。
8.本发明的另一目的是提供一种适合在机器人系统中使用的并联连杆机构。
9.用来解决课题的手段
10.有关技术方案的机器人系统具备多关节的手臂机构、并联连杆机构、末端执行器、检测器和控制装置。上述并联连杆机构包括安装在上述手臂机构的前端部上的固定部及经由多个并联的连杆安装在上述固定部上并相对于上述固定部可动的可动部。上述末端执行器安装在上述可动部上。上述检测器为了检测控制点的位置或朝向而设置。上述控制装置控制上述手臂机构及上述并联连杆机构。上述控制装置执行将上述手臂机构移动、将上述控制点的姿势设定为规定的第1姿势的第1动作，以及在上述第1动作之后基于上述检测器的检测结果将上述并联连杆机构移动、将上述控制点的上述姿势设定为上述末端执行器执行作业的作业姿势的第2动作。上述控制装置在上述第1动作与上述第2动作之间，执行：计算处理，基于上述检测器的检测结果，计算到上述作业姿势为止的上述控制点的上述姿势的变位量；以及判定处理，判定上述变位量是否是上述可动部的可动范围内。上述控制装置当上述变位量超过上述可动范围时，将上述手臂机构移动而使上述控制点的上述姿势接近于上述作业姿势之后执行上述第2动作。
附图说明
11.图1是表示有关实施方式的机器人系统的立体图。
12.图2是表示有关实施方式的并联连杆机构的立体图。
13.图3是表示有关实施方式的机器人系统的动作的示意图。
14.图4是表示控制点的特殊点的示意图。
15.图5是表示有关实施方式的机器人系统的动作的一例的示意图。
16.图6是表示有关实施方式的机器人系统的动作的另一例的示意图。
17.图7是表示有关实施方式的机器人系统的动作的另一例的示意图。
18.图8是表示有关实施方式的机器人系统的动作的流程图。
19.图9是表示有关实施方式的机器人系统的动作的流程图。
20.图10是表示有关实施方式的机器人系统的末端执行器的立体图。
21.图11是表示检查器前端的内部构造的立体图。
22.图12是用来说明由检查器进行的检查方法的示意图。
23.图13是表示由有关实施方式的机器人系统进行的检查的流程的流程图。
24.图14是用来说明检查中的倾斜的计算方法的图。
25.图15是在检查中得到的图像的一例。
26.图16是在检查中得到的图像的一例。
具体实施方式
27.以下，一边参照附图一边对本发明的各实施方式进行说明。
28.附图是示意性或概念性的，各部分的厚度与宽度的关系、部分间的大小的比率等并不一定与现实相同。即使在表示相同的部分的情况下，也有根据附图而相互的尺寸或比率被不同地表示的情况。在本技术的说明书和各图中，对于与已经说明的同样的要素赋予相同的标号，适当省略详细的说明。
29.图1是表示有关实施方式的机器人系统的立体图。
30.有关实施方式的机器人系统1如图1所示，包括手臂机构100、并联连杆机构200、末端执行器300、检测器400及控制装置500。
31.手臂机构100包括多个连杆110及多个旋转轴120。连杆110的一端彼此被旋转轴120连结。如果由马达将旋转轴120驱动，则一方的连杆110相对于另一方的连杆110转动。
32.并联连杆机构200被安装在手臂机构100的前端部。具体而言，在多个连杆110中的一端的连杆110的任意的一部分上安装着并联连杆机构200。多个连杆110中的另一端的连杆110连结在基台130上。基台130被固定在地板、墙壁或其他机构等的设置场所上。
33.并联连杆机构200包括固定部210、可动部220、连杆230及多个致动器240。固定部210被安装在手臂机构100的前端部。可动部220经由多个连杆230被安装在固定部210上。多个连杆230并联地设置在固定部210与可动部220之间。多个连杆230与多个致动器240分别连结。
34.例如，多个致动器240是马达，被安装在固定部210上。如果多个致动器240分别使多个连杆230驱动，则其动力被传递给可动部220，可动部220相对于固定部210运动。
35.固定部210的姿势与手臂机构100的前端部的姿势对应，由手臂机构100的运动决定。这里，姿势是指位置及朝向。姿势由相互正交的3方向(x方向、y方向及z方向)各自的位置和绕各方向的角度(纵摇、横摇、偏航)决定。可动部220的姿势相对于固定部210的姿势是可变的。
36.手臂机构100的自由度优选的是4自由度以上。例如，手臂机构100是垂直多关节机
器人，具有6自由度。即，手臂机构100能够控制其前端的3方向的各自的位置和其前端的绕3方向的各自的角度。
37.同样，并联连杆机构200优选的是4自由度以上。例如，并联连杆机构200具有6自由度。即，并联连杆机构200能够控制可动部220的3方向的各自的位置和可动部220的绕3方向的各自的角度。
38.末端执行器300被安装在可动部220上。即，末端执行器300经由并联连杆机构200被安装在手臂机构100上。末端执行器300的姿势由手臂机构100的运动及并联连杆机构200的运动决定。
39.检测器400检测控制点的位置或朝向。控制装置500对手臂机构100及并联连杆机构200进行控制，对控制点的姿势进行调整。控制点是被控制装置500控制位置及朝向的点。将控制点例如设定为可动部220的任意的一点。或者，也可以将控制点设定为末端执行器300的任意的一点。
40.检测器400例如包括测距传感器、光位置传感器及照相机的至少某个。由检测器400检测的位置或朝向既可以是绝对性的，也可以是相对性的。例如如图1所示，检测器400被安装在可动部220上。末端执行器300及检测器400相对于可动部220被固定。因此，检测器400的姿势与控制点的姿势对应。在此情况下，检测器400检测控制点相对于作业对象的相对性的位置或朝向。作为另一例，检测器400也可以与手臂机构100及并联连杆机构200另外地设置。在此情况下，检测器400检测设置手臂机构100及并联连杆机构200的空间中的控制点的绝对性的位置或朝向。
41.控制装置500向手臂机构100的各马达发送驱动信号。将各马达按照驱动信号驱动，控制各旋转轴120的旋转角度。由此，控制手臂机构100的前端部的姿势。同样，控制装置500向并联连杆机构200的各致动器240发送驱动信号。将各致动器240按照驱动信号驱动，控制各致动器240的旋转轴的旋转角度。由此，控制可动部220相对于固定部210的姿势。
42.例如，控制装置500在仅使用手臂机构100对控制点的姿势进行控制时，通过逆运动学计算来计算各旋转轴120的旋转角度，以使控制点的姿势成为希望的姿势。控制装置500在仅使用并联连杆机构200对控制点的姿势进行控制时，通过逆运动学计算来计算各致动器240的旋转轴的旋转角度，以使控制点的姿势成为希望的姿势。
43.例如，在机器人系统1执行作业的情况下，控制装置500通过逆运动学来计算各旋转轴120的旋转角度，以使控制点的姿势成为预先设计的希望的姿势。控制装置500将各旋转轴120的旋转角度设定为计算出的值。在实际的作业对象的位置及朝向是预先设计那样的情况下，通过将控制点的姿势设定为上述希望的姿势，能够适当地执行作业。
44.在实际的作业对象的位置及朝向从预先设计的值偏差的情况下，由检测器400检测位置及姿势的偏差量。控制装置500通过逆运动学计算来计算各致动器240的旋转轴的旋转角度，以将其偏差量修正。控制装置500将各致动器240的旋转角度设定为计算出的值。由此，将控制点的姿势与实际的作业对象的位置及朝向对应而设定。
45.在图示的例子中，手臂机构100及并联连杆机构200由1个控制装置500控制。手臂机构100及并联连杆机构200也可以由多个控制装置500分别单独地控制。
46.可动部220相对于固定部210的可动范围比手臂机构100的前端部相对于基台130的可动范围小。例如，控制装置500通过将手臂机构100移动，能够调整控制点相对于作业对
象的大体的姿势。控制装置500通过将并联连杆机构200移动，能够调整控制点相对于作业对象的细微的姿势。
47.控制装置500也可以根据由检测器400得到的检测结果对控制点的姿势进行控制。例如，控制装置500也可以在将手臂机构100设定为规定的姿势后，根据由检测器400得到的检测结果将并联连杆机构200移动，来调整控制点的细微的姿势。
48.控制装置500具备包括中央运算处理装置(cpu)的处理电路。控制装置500与存储装置510连接。存储装置510包括read only memory(rom)，random access memory(ram)、hard disk drive(hdd)、solid state drive(ssd)等的存储介质。控制装置500通过将存储在存储装置510中的程序读入并执行，对机器人系统1的各部进行控制。控制装置500也可以将在机器人系统1的动作中得到的数据存储到存储装置510中。
49.控制装置500如图1所示，也可以还与输入装置520或输出装置530连接。输入装置520在用户对于控制装置500或存储装置510输入数据时使用。输入装置520包括键盘、鼠标、麦克风(声音输入)及触控板的至少某种。输出装置530将从控制装置500输出的数据或存储在存储装置510中的数据以用户能够识别的方式输出。输出装置530包括监视器、扬声器、打印机及投影机的至少某种。也可以使用触摸面板等的具备输入装置520和输出装置530的两者的功能的设备。
50.控制装置500通过有线通信、无线通信或网络与手臂机构100及并联连杆机构200连接。控制装置500也可以包括多个控制部。例如，也可以设置控制手臂机构100的控制部(机器人控制器)、控制并联连杆机构200的另一控制部(另一机器人控制器)以及与这些控制部收发数据的再另一控制部。这些控制部通过有线通信、无线通信或网络连接。同样，控制装置500也可以通过有线通信、无线通信或网络与存储装置510、输入装置520及输出装置530连接。也可以控制装置500、存储装置510、输入装置520及输出装置530的两个以上被构成为1个设备。
51.图2是表示有关实施方式的并联连杆机构的立体图。
52.参照图2，对适合于有关实施方式的机器人系统1的并联连杆机构200的一例进行说明。图2所示的并联连杆机构200包括固定部210、可动部220、连杆230、致动器240、第1接头部件250、第2接头部件260及转动手臂270。
53.这里，为了说明，将从固定部210朝向可动部220的方向称作“上”(第1方向)，将其相反方向称作“下”。这些方向基于固定部210与可动部220的相对的位置关系，与重力的方向无关。
54.在图示的例子中，固定部210及可动部220是平坦的板状。固定部210具有被安装在手臂机构100的前端部上的下表面210a以及与下表面210a相反侧的上表面210b(第1面)。致动器240被安装在固定部210的上表面210b上。在该例中，致动器240是马达。致动器240的旋转轴241沿着与上下方向交叉的方向设置。
55.在旋转轴241上固定着转动手臂270的一部分(第1部分271)。转动手臂270被致动器240绕旋转轴241驱动。在转动手臂270的另一部分(第2部分272)上安装着第1接头部件250。从第1部分271朝向第2部分272的方向与旋转轴241的方向交叉。如果转动手臂270旋转，则可动部220与第2部分272之间的上下方向上的距离变化。
56.在转动手臂270的第1部分271与第2部分272之间设有曲折部273。第2部分272相对
于第1部分271位于可动部220侧。换言之，第2部分272的上下方向上的位置处于第1部分271的上下方向上的位置与可动部220的上下方向上的位置之间。转动手臂270在曲折部273既可以以折弯的方式弯曲，也可以平滑地弯曲。
57.连杆230的一端经由第1接头部件250连结在转动手臂270的第2部分272上。第1接头部件250例如是具有2自由度的万向接头。第1接头部件250包括接头251及252。接头251被固定在转动手臂270的第2部分272上。接头252被固定在连杆230的一端上。
58.连杆230的另一端经由第2接头部件260连结在可动部220上。第2接头部件260被安装在可动部220的侧面220a(第3面)上。侧面220a相对于上下方向倾斜，朝向上方。
59.第2接头部件260例如是具有3自由度的球形接头。第2接头部件260包括球261及座262。座262的轴心被固定在连杆230的另一端上，与球261球面接触。球261被固定在侧面220a上。当座262的角度变化时，为了避免座262与可动部220的干涉，球261从侧面220a离开。
60.在可动部220的上表面220b(第2面)上安装末端执行器300。侧面220a与上表面220b相连。当可动部220处于基准的姿势时，上表面220b例如与上表面210b平行。可动部220的基准姿势是指可动部220在可动范围内采取了预先设定的特定的姿势的状态。图2表示可动部220处于基准姿势的状态。此时，可动部220处于与固定部210最接近的位置。
61.在固定部210上，设有用来穿通多个致动器240及末端执行器300的配线的孔211(第1孔)。孔211沿着上下方向将固定部210贯通。在可动部220上，设有用来穿通末端执行器300的配线的孔221(第2孔)。孔221沿着上下方向将可动部220贯通。
62.例如，末端执行器300的配线穿过孔211及221被朝向手臂机构100引出。例如，即使在并联连杆机构200向手臂机构100的装接前将末端执行器300的配线安装在手臂机构100的前端部上的情况下，也能够一边将末端执行器300的配线穿过孔211及221一边将并联连杆机构200向手臂机构100装接。
63.并联连杆机构200也能够安装到仅包括手臂机构100及末端执行器300的机器人系统中。在此情况下，在将末端执行器300从手臂机构100拆下后，通过将连接在末端执行器300上的配线穿过孔211及221向并联连杆机构200的前端侧引出，能够容易地将并联连杆机构200及末端执行器300安装到手臂机构100的前端部。
64.在并联连杆机构200上，设有6个连杆230、致动器240、第1接头部件250、第2接头部件260及转动手臂270的组。例如，相邻的一对致动器240a及240b以它们的旋转轴相互平行的方式设置。同样，相邻的一对致动器240c及240d以它们的旋转轴相互平行的方式设置。三对致动器240绕孔211以等间隔设置。
65.一对转动手臂270a及270b以它们的第2部分272朝向相互相反方向的方式分别连结在一对致动器240a及240b上。同样，一对转动手臂270c及270d以它们的第2部分272朝向相互相反方向的方式分别连结在一对致动器240c及240d上。
66.连结在一对转动手臂270的1个上的连杆230和连结在另一对转动手臂270的1个上的连杆230被连结在相同的侧面220a上。例如，连结在转动手臂270b上的连杆230b和连结在转动手臂270c上的连杆230c被连结在相同的侧面220a上。连结在转动手臂270a上的连杆230a和连结在转动手臂270d上的连杆230d分别被连结在另一侧面220a上。通过分别独立地控制6个致动器240的旋转轴241的旋转角度，对可动部220及末端执行器300的姿势进行控
制。
67.可动部220的上表面220b的尺寸比固定部210的上表面210b的尺寸小。例如，与上下方向交叉的一方向上的上表面220b的尺寸比该一方向上的上表面210b的尺寸短。
68.在可动部220处于基准姿势的状态下，连杆230朝向可动部220相对于上下方向倾斜。接头252及座262的轴心沿着连杆230设置。
69.通过设置曲折部273，在可动部220处于基准姿势的状态下能够使第1接头部件250的偏角变小。通过侧面220a相对于上下方向倾斜，能够使第2接头部件260的偏角变小。例如，曲折部273的角度设定为，在可动部220处于基准姿势的状态下，第1接头部件250的偏角为0度。侧面220a相对于上下方向的倾斜设定为，在可动部220处于基准姿势的状态下，第2接头部件260的偏角为0度。由此，能够在抑制并联连杆机构200的大型化的同时，扩大可动部220相对于固定部210的可动范围。
70.图3的(a)～图3的(c)是表示有关实施方式的机器人系统的动作的示意图。
71.在图3的(a)～图3的(c)所示的例子中，机器人系统1对于作业对象o使用末端执行器300执行规定的作业。
72.首先，如图3的(a)所示，将作业对象o向手臂机构100被接地的场所输送。作业对象o既可以如图3的(a)所示那样由输送装置c输送，也可以由人输送。输送装置c的具体的形态是任意的。或者，手臂机构100也可以搭载在无人输送车(agv)等上而移动。此时的控制点的姿势是任意的。在该例中，控制点被设定在末端执行器300的前端。
73.控制装置500执行第1动作。在第1动作中，控制装置500将手臂机构100移动，如图3的(b)所示，将控制点的姿势设定为规定的第1姿势。另外，也可以执行第1动作以使手臂机构100的前端部成为规定的姿势。在第1动作中，在并联连杆机构200及末端执行器300不动作的情况下，如果手臂机构100的前端部的姿势决定，则控制点的姿势也决定。这样，也可以间接地将控制点的姿势设定为第1姿势。
74.在第1动作之后，检测器400检测控制点的位置或朝向。例如，检测手臂机构100的前端部处于第1姿势时的控制点的位置或朝向。控制装置500执行第2动作。在第2动作中，控制装置500如图3的(c)所示那样将并联连杆机构200移动。此时，控制装置500根据由检测器400得到的检测结果，对控制点的姿势进行调整。由此，将控制点的姿势设定为适合于由末端执行器300进行的作业的姿势。
75.在第1动作及第2动作之后，末端执行器300执行向作业对象o的作业。在作业的执行中，控制装置500也可以根据由检测器400得到的检测结果对控制点的姿势进行调整。例如，控制装置500通过将并联连杆机构200移动，对作业中的控制点的姿势进行调整。作业例如是涂装、焊接、检查、紧连、组装、切削等。末端执行器300的具体的形态依据被执行的作业来决定。
76.说明实施方式的效果。
77.在控制装置500将手臂机构100移动时，例如根据对于控制点的移动指令，通过逆运动学计算决定手臂机构100的各旋转轴120的旋转角度或旋转速度。另一方面，在手臂机构100中存在控制上的特殊点。控制上的特殊点是指不能通过逆运动学计算来决定各旋转轴120的旋转角度的姿势(位置及朝向)。在特殊点，不能唯一地决定各旋转轴120的旋转角度。因此，不能将手臂机构100的姿势设定为这样的姿势。在特殊点附近，手臂机构100的动
作可能变得不稳定。以下，将特殊点和特殊点附近的姿势一起称作“特殊点附近”。
78.图4的(a)及图4的(b)是表示控制点的特殊点的示意图。
79.图4的(a)表示将手臂机构100从侧方观察时的状况。图4的(b)表示将手臂机构100从上方观察时的状况。多个旋转轴120从基台130朝向并联连杆机构200包括旋转轴121～126。如图4的(a)所示，在旋转轴124的旋转中心和旋转轴126的旋转中心排列在同一直线上的情况下，并联连杆机构200的旋转通过旋转轴124及126的哪个的旋转都能够带来。如图4的(b)所示，在旋转轴121的旋转中心和旋转轴126的旋转中心排列在同一直线上的情况下，并联连杆机构200的旋转通过旋转轴124及126的哪个的旋转都能够带来。对于图4的(a)及图4的(b)所示的姿势，通过逆运动学计算并不唯一地决定旋转轴121～126各自的旋转角度。因此，如果控制点的姿势处于特殊点附近，则手臂机构100有可能成为不能控制。
80.例如，在通过示教再现方式使手臂机构100反复进行完全相同的运动的情况下，能够对手臂机构100示教动作以使控制点的姿势不成为特殊点附近。但是，在通过反馈控制对控制点的姿势进行调整的情况下，控制点可能成为没有被示教的姿势。因此，在控制点的姿势的调整中，控制点的姿势有可能成为特殊点附近。
81.对于该课题，在有关实施方式的机器人系统1中，在手臂机构100的前端部设置了并联连杆机构200。并联连杆机构200根据对于控制点的移动指令，通过逆运动学计算而各致动器240的驱动量唯一地决定。因此，在并联连杆机构200中，不存在手臂机构100那样的不再能够决定旋转角度的特殊点。例如，控制装置500在基于由检测器400得到的检测结果对控制点的姿势进行调整时，移动并联连杆机构200。由此，能够不移动手臂机构100而对控制点的姿势进行调整。或者，可以在手臂机构100仅执行预先被编程的动作的同时，基于检测结果对控制点的姿势进行调整。由此，在通过反馈控制对末端执行器300的姿势进行调整的情况下，也能够避免手臂机构100的前端部的姿势成为特殊点附近。
82.反馈控制特别在由机器人系统1执行高精细的作业的情况下需要。例如，在涂装中，可以举出仿形于作业对象的表面的详细的形状而对末端执行器300的姿势进行调整的情况、或对末端执行器300的姿势进行调整以将作业对象的微小的位置偏差修正的情况等。在检查中，可以举出为了得到更适当的检查结果而基于在检查中从作业对象得到的信息对末端执行器300的姿势进行调整的情况。
83.如果在这些作业中，手臂机构100的前端部的姿势成为特殊点附近，则难以正常地完成作业。因而，有关实施方式的机器人系统1特别优选用于在作业中需要基于由检测器400得到的检测结果对末端执行器300的姿势进行调整的情况。
84.在机器人系统1中优选使用图2所示的并联连杆机构200。根据该并联连杆机构200，能够在抑制大型化的同时扩大可动部220相对于固定部210的可动范围。例如，能够抑制在由末端执行器300进行的作业中并联连杆机构200与作业对象干涉。
85.在机器人系统1中，也可以执行以下的动作。
86.图5的(a)～图5的(c)是表示有关实施方式的机器人系统的动作的一例的示意图。
87.图5的(a)表示由控制装置500执行第1动作后的状态。此时，控制点的姿势被设定为预先被编程的第1姿势。
88.控制装置500在第1动作之后，基于由检测器400得到的检测结果，计算为了将控制点的姿势设定为末端执行器300执行作业的作业姿势所需要的变位量。变位量由x方向、y方
向及z方向各自的移动量，以及纵摇、横摇及偏航各自的旋转角度表示。控制装置500将变位量与并联连杆机构200的可动范围比较。作为具体的一例，控制装置500计算从第1姿势到作业姿势的变位量，控制点将处于第1姿势时的并联连杆机构200的可动范围与变位量比较。
89.当变位量超过了可动范围时，控制装置500如图5的(b)所示那样将控制点的姿势修正以使变位量变小。然后，如图5的(c)所示，控制装置500基于控制点处于被修正后的姿势时的检测结果，将并联连杆机构200移动，将控制点的姿势设定为作业姿势。
90.根据该动作，能够在尽可能抑制由手臂机构100进行的没有被编程的运动的同时，将控制点设定为希望的姿势。
91.图6的(a)、图6的(b)、图7的(a)及图7的(b)是表示有关实施方式的机器人系统的动作的另一例的示意图。
92.图6的(a)与图5的(a)同样，表示控制点的姿势被设定为第1姿势的状态。然后，控制装置500也可以如图6的(b)所示那样，不论从第1姿势向作业姿势的变位量如何，都基于由检测器400得到的检测结果将手臂机构100移动而将控制点的姿势修正。
93.在由末端执行器300进行的作业中，根据检测结果，有时需要将并联连杆机构200较大地移动。此时，在根据检测结果计算的控制点的希望的姿势是并联连杆机构200的可动范围外的情况下，需要在作业中将手臂机构100移动。在此情况下，将由并联连杆机构200进行的姿势的调整中止，在手臂机构100动作之后，再次用并联连杆机构200对控制点的姿势进行调整。为了减少并联连杆机构200的动作次数，也可以在将控制点设定为作业姿势之前，将手臂机构100移动而将控制点的姿势设定为修正姿势。
94.例如，在修正动作中，将控制点的姿势修正，以使控制点的姿势相对于作业对象o成为规定的第1状态。在第1状态下为了将控制点的姿势设定为作业姿势所需要的变位量比从第1姿势到作业姿势的变位量小。第1状态优选的是决定为，使得在由并联连杆机构200进行的控制点的姿势的调整后，由并联连杆机构200带来的可动范围也变大。
95.另一方面，如果相对于作业对象o设定了控制点的姿势，则如图6的(b)所示，一部分的旋转轴以直线状排列，有可能手臂机构100的前端部的姿势成为特殊点附近。因此，在修正动作中，控制装置500设定修正姿势，以使手臂机构100的前端部的姿势从特殊点附近偏离。
96.具体而言，控制装置500在第1动作之后，计算相对于作业对象o成为第1状态的控制点的姿势。控制装置500判定在计算出的姿势下，手臂机构100的前端部的姿势是否处于特殊点附近。当前端部的姿势不在特殊点附近时，控制装置500将控制点的姿势设定为第1状态。当前端部的姿势处于特殊点附近时，控制装置500将控制点的姿势修正，以使相对于作业对象o的控制点的姿势成为第2状态。第2状态与第1状态相比，到作业姿势为止的变位量较大。
97.具体而言，在第2状态下为了将控制点的姿势设定为作业姿势所需要的变位量比从第1姿势到作业姿势的变位量小。在第2状态下为了将控制点的姿势设定为作业姿势所需要的变位量比在第1状态下为了将控制点的姿势设定为作业姿势所需要的变位量大。
98.执行修正以使手臂机构100的前端部的姿势从特殊点附近偏离的结果是，例如如图7的(a)所示，相对于作业对象o的控制点的姿势被设定为第2状态。然后，控制装置500如图7的(b)所示，将并联连杆机构200移动，将控制点的姿势设定为作业姿势。
99.根据该动作，在避免手臂机构100的前端部的姿势成为特殊点附近的同时，在作业中，仅通过并联连杆机构200就容易对应于基于检测结果的控制点的姿势的调整。
100.图8及图9是表示有关实施方式的机器人系统的动作的流程图。
101.图8表示图5的(a)～图5的(c)所示的动作。首先，控制装置500执行第1动作(第1步骤)(步骤s1)。在第1动作中，手臂机构100动作，将控制点的姿势设定为规定的第1姿势。控制装置500执行计算处理(计算步骤)(步骤s2)。在计算处理中，基于检测器400的检测结果，计算到作业姿势为止的控制点的姿势的变位量。控制装置500执行判定处理(判定步骤)(步骤s3)。在判定处理中，判定变位量是否是可动部220的可动范围内。
102.当变位量是可动范围内时，控制装置500执行第2动作(第2步骤)(步骤s4)。在第2动作中，基于检测器400的检测结果而并联连杆机构200动作，将控制点的姿势设定为作业姿势。当变位量是可动范围外时，控制装置500执行修正动作(修正步骤)(步骤s5)。在修正动作中，手臂机构100动作，控制点的姿势向作业姿势接近。然后，执行第2动作。
103.控制装置500执行作业(步骤s6)。作业使用末端执行器300执行。在作业中，基于检测器400的检测结果，对控制点的姿势进行调整。基于检测结果的姿势的调整由并联连杆机构200执行。
104.图9表示图6的(a)、图6的(b)、图7的(a)及图7的(b)所示的动作。控制装置500执行第1动作(步骤s1)，执行计算处理(步骤s2)。在计算处理中，基于检测器400的检测结果，计算相对于作业对象o成为第1状态的控制点的姿势。控制装置500执行判定处理(步骤s3)。在判定处理中，判定为在第1状态下手臂机构100的前端部的姿势是否处于特殊点附近。
105.在第1状态下手臂机构100的前端部的姿势不在特殊点附近时，控制装置500执行第1修正动作(步骤s51)。在第1修正动作中，手臂机构100动作，将相对于作业对象o的控制点的姿势设定为第1状态。在第1状态下手臂机构100的前端部的姿势处于特殊点附近时，控制装置500执行第2修正动作(步骤s52)。在第2修正动作中，手臂机构100动作，将相对于作业对象o的控制点的姿势设定为第2状态。在第1修正动作或第2修正动作之后，控制装置500执行第2动作(步骤s4)，执行作业(步骤s6)。
106.图10是表示有关实施方式的机器人系统的末端执行器的立体图。
107.参照图10对在有关实施方式的机器人系统1中使用的末端执行器300的一例进行说明。在图10所示的例子中，作为末端执行器300而设有检查器310及涂布装置320。在该例中，作业对象o是被焊接的部件，作为作业而执行检查。控制点被设定在检查器310的前端。
108.检查器310包括用来检查焊接部的多个超声波传感器。涂布装置320将耦合剂向焊接部的上表面涂布。耦合剂被用于在检查器310与检查对象之间取得超声波的声响的匹配。耦合剂既可以是液体，也可以是凝胶状。在该例中，作为检测器400的照相机与检查器310及涂布装置320邻接而设置。检测器400将被焊接后的部件摄影，取得图像。检测器400从图像中提取焊接痕，检测焊接部的位置。
109.图11是表示检查器前端的内部构造的立体图。
110.在检查器310前端的内部，设置有图11所示的矩阵传感器311。矩阵传感器311包括多个超声波传感器312。超声波传感器312例如是换能器。多个超声波传感器312沿着相互交叉的两方向(x方向及y方向)排列。在该例中，x方向与y方向正交。另外，多个超声波传感器312被排列的x方向及y方向既可以与表示控制点的位置的坐标系的x方向及y方向对应，也
可以不对应。
111.控制装置500将并联连杆机构200移动，使检查器310沿着与包括x方向及y方向的面交叉的z方向移动。控制装置500使检查器310与检查对象接触，对焊接部进行检查。
112.图11表示对部件5进行检查的状况。部件5是将金属板51(第1部件)和金属板52(第2部件)在焊接部53进行点焊接而制作的。在焊接部53中，金属板51的一部分与金属板52的一部分熔融，形成混合而凝固的凝固部54。各自的超声波传感器312朝向涂布有耦合剂55的部件5发送超声波us，接收来自部件5的反射波rw。
113.作为更具体的一例，如图11所示，1个超声波传感器312朝向焊接部53发送超声波us。超声波us的一部分被部件5的上表面或下表面等反射。多个超声波传感器312分别接收(检测)该反射波rw。通过各个超声波传感器312依次发送超声波us，并由多个超声波传感器312接收各个反射波rw，对部件5的焊接部53附近二维地进行检查。
114.图12是用来说明由检查器进行的检查方法的示意图。
115.如图12的(a)所示，超声波us的一部分被金属板51的上表面5a或焊接部53的上表面5b反射。超声波us的另一部分向部件5入射，由金属板51的下表面5c或焊接部53的下表面5d反射。
116.上表面5a、上表面5b、下表面5c及下表面5d的z方向上的位置相互不同。即，这些面与超声波传感器312之间的z方向上的距离相互不同。如果超声波传感器312接收到来自这些面的反射波，则检测反射波的强度的峰值。通过计算在将超声波us发送后到检测到各峰值的时间，能够调查由哪个面反射了超声波us。
117.图12的(b)及图12的(c)是例示发送了超声波us后的时间与反射波rw的强度的关系的曲线图。这里，将反射波rw的强度用绝对值表示。图12的(b)的曲线图例示了来自金属板51的上表面5a及下表面5c的反射波rw的接收结果。图12的(c)的曲线图表示来自焊接部53的上表面5b及下表面5d的反射波rw的接收结果。
118.在图12的(b)的曲线图中，第1次的峰值pe1基于来自上表面5a的反射波rw。第2次的峰值pe2基于来自下表面5c的反射波rw。检测到峰值pe1及峰值pe2的时间分别与金属板51的上表面5a及下表面5c的z方向上的位置对应。检测到峰值pe1的时间与检测到峰值pe2的时间的时间差td1对应于上表面5a与下表面5c之间的z方向上的距离di1。
119.同样，在图12的(c)的曲线图中，第1次的峰值pe3基于来自上表面5b的反射波rw。第2次的峰值pe4基于来自下表面5d的反射波rw。检测到峰值pe3及峰值pe4的时间分别与焊接部53的上表面5b及下表面5d的z方向上的位置对应。检测到峰值pe3的时间与检测到峰值pe4的时间的时间差td2对应于上表面5b与下表面5d之间的z方向上的距离di2。
120.控制装置500根据相邻的峰值的时间差，检查是否焊接部53附近的各点被焊接了。有焊接部53的上表面5b及下表面5d相对于金属板51的上表面5a倾斜的情况。这缘于焊接部53包括凝固部54以及焊接过程中的形状的变形等。在此情况下，希望相对于上表面5b或下表面5d在平均上沿着垂直的方向发送超声波us。由此，在上表面5b及下表面5d中将超声波更强地反射，能够使检查的精度提高。
121.图13是表示由有关实施方式的机器人系统进行的检查的流程的流程图。
122.首先，控制装置500执行第1动作(步骤s1)。检测器400将部件5摄影，根据所取得的图像，检测焊接部53的位置(步骤s11)。控制装置500执行第2动作(步骤s4)。由此，调整检查
器310及涂布装置320的姿势。也可以在步骤s11与s4之间，执行图8或图9所示的计算处理、判定处理及修正动作。
123.涂布装置320将耦合剂55向焊接部53涂布(步骤s12)。控制装置500将并联连杆机构200移动，使检查器310与检测到焊接部53的位置接触(步骤s13)。在检查器310与焊接部53接触的状态下，控制装置500检查焊接部53(步骤s14)。
124.具体而言，多个超声波传感器312朝向包括焊接部53的部件5发送超声波us并接收反射波rw。检查器310将反射波的接收结果向控制装置500发送。控制装置500根据接收结果，计算检查器310相对于焊接部53的倾斜。控制装置500基于计算结果，将并联连杆机构200移动而调整检查器310的前端的姿势，以使其倾斜变小。
125.在检查器310的姿势的调整后，多个超声波传感器312再次发送超声波us，接收反射波rw。控制装置500基于该反射结果，判定焊接部53是否被适当地焊接。由此，焊接部53的检查完成。控制装置500判定是否有未检查的焊接部53(步骤s15)。在没有未检查的焊接部53的情况下，结束动作。在有未检查的焊接部53的情况下，控制装置500对未检查的焊接部53再次执行第1动作。
126.以下，关于倾斜的计算方法说明具体的一例。
127.图14是用来说明检查中的倾斜的计算方法的图。
128.图15及图16是在检查中得到的图像的一例。
129.图15是基于反射波的检测结果描绘的三维的体数据。图16的(a)表示图15所示的体数据中的焊接部53的表面。图16的(b)表示图15所示的体数据中的焊接部53附近的y－z截面。图16的(c)表示图15所示的体数据中的焊接部53附近的x－z截面。在图16的(b)及图16的(c)中，上侧是焊接部53的表面，朝下表示深度方向的数据。亮度较高的部分是超声波的反射强度较大的部分。超声波被焊接部53的底面、未接合的部件彼此之间的面等较强地反射。
130.检查器310的倾斜对应于图14所示的垂直于焊接部53的方向53a与检查器310的方向310a之间的角度。该角度由绕x方向的角度θx和绕y方向的角度θy表示。检查器310的方向310a相对于超声波传感器312的排列方向垂直。
131.角度θx如图16的(b)所示，基于y－z截面中的检测结果来计算。角度θy如图16的(c)所示，基于x－z截面中的检测结果来计算。控制装置500对于各截面，计算三维的亮度梯度的平均值作为角度θx及θy。控制装置500将计算出的角度θx及θy作为检查器310的倾斜存储在存储装置510中。
132.这里，说明了控制装置500对手臂机构100及并联连杆机构200进行控制、执行关于检查的处理的例子。并不限于该例，也可以设置对手臂机构100及并联连杆机构200进行控制的控制装置和执行关于检查的处理的其他的控制装置。关于检查的处理也可以经由网络由其他的控制装置或处理装置执行。
133.以上，说明了机器人系统1包括具有6自由度的垂直多关节的手臂机构100的例子。并不限于该例，手臂机构100只要具有4自由度以上即可。只要是4自由度以上，就能够在由手臂机构100进行的控制点的大致的姿势的调整后，使用并联连杆机构200调整控制点的细微的姿势。或者，也可以设置具有4自由度以上的水平多关节的手臂机构100。通过在哪个形态中都使用并联连杆机构200调整控制点的姿势，在借助反馈控制对控制点的姿势进行调
整的情况下也能够抑制不稳定的动作的发生。
134.实施方式包括以下的结构。
135.(结构1)
136.一种机器人系统，具备：多关节的手臂机构；并联连杆机构，包括安装在上述手臂机构的前端部上的固定部及经由多个并联的连杆安装在上述固定部上并相对于上述固定部可动的可动部；末端执行器，安装在上述可动部上；检测器，用来检测上述可动部与上述作业对象之间的位置的关系或朝向的关系；以及控制装置，控制上述手臂机构及上述并联连杆机构；上述控制装置在由上述末端执行器进行的作业时，基于由上述检测器得到的检测结果，将上述并联连杆机构移动，调整上述末端执行器的姿势。
137.通过使用以上说明的机器人系统、机器人系统的控制方法或控制装置，在借助反馈控制对末端执行器300的姿势进行调整的情况下，也能够抑制不稳定的动作的发生。通过使用使机器人系统的控制装置执行上述的控制方法的程序，能够得到同样的效果。
138.上述的各种数据的处理也可以作为能够使计算机执行的程序，记录在磁盘(软盘及硬盘等)、光盘(cd－rom、cd－r、cd－rw、dvd－rom、dvd
±
r、dvd
±
rw等)、半导体存储器或其他的记录介质中。
139.例如，记录在记录介质中的数据能够由计算机(或装入的系统)读出。在记录介质中，记录形式(存储形式)是任意的。例如，计算机从记录介质将程序读出，基于该程序使cpu执行记述在程序中的指示。在计算机中，程序的取得(或读出)也可以经由网络进行。
140.以上，说明了本发明的几个实施方式，但这些实施方式是作为例子提示的，不是要限定发明的范围。这些新的实施方式能够以其他各种各样的形态实施，在不脱离发明的主旨的范围内能够进行各种省略、替换、变更。这些实施方式及其变形包含在发明的范围或主旨中，并且包含在权利要求书所记载的发明和其等价的范围中。上述的各实施方式可以相互组合而实施。
技术特征：1.一种机器人系统，其特征在于，具备：多关节的手臂机构；并联连杆机构，包括安装在上述手臂机构的前端部上的固定部及经由多个并联的连杆安装在上述固定部上并相对于上述固定部可动的可动部，上述并联连杆机构具有6自由度；末端执行器，安装在上述可动部上；检测器，用来检测控制点的位置或朝向；以及控制装置，控制上述手臂机构及上述并联连杆机构，执行第1动作与第2动作，该第1动作为，移动上述手臂机构，将上述控制点的姿势设定为规定的第1姿势，该第2动作为，在上述第1动作之后基于上述检测器的检测结果移动上述并联连杆机构，将上述控制点的上述姿势设定为上述末端执行器执行作业的作业姿势。2.如权利要求1所述的机器人系统，其特征在于，上述控制装置在上述第1动作与上述第2动作之间，执行：计算处理，基于上述检测器的检测结果，计算到上述作业姿势为止的上述控制点的上述姿势的变位量；以及判定处理，判定上述变位量是否在上述可动部的可动范围内，在上述判定处理中，上述变位量超过了上述可动范围时，上述控制装置移动上述手臂机构而使上述控制点的上述姿势接近上述作业姿势，之后执行上述第2动作。3.如权利要求1所述的机器人系统，其特征在于，上述控制装置，在上述第1动作与上述第2动作之间，执行基于上述检测器的检测结果移动上述手臂机构并将上述控制点的上述姿势设定为修正姿势的修正动作，在上述修正动作中，设定上述修正姿势，以使上述手臂机构的前端部的上述姿势偏离特殊点附近。4.如权利要求1～3中任一项所述的机器人系统，其特征在于，上述控制装置在由上述末端执行器执行作业的过程中，基于上述检测器的检测结果移动上述并联连杆机构，调整上述控制点的上述姿势。5.一种机器人系统，其特征在于，具备：多关节的手臂机构；并联连杆机构，包括安装在上述手臂机构的前端部上的固定部及经由多个并联的连杆安装在上述固定部上并相对于上述固定部可动的可动部；检查器，安装在上述可动部上，对检查对象进行检查；以及控制装置，控制上述手臂机构及上述并联连杆机构，调整上述检查器的姿势，上述控制装置在检查中，基于由上述检查器得到的检查结果，移动上述并联连杆机构，调整上述检查器的姿势。6.如权利要求5所述的机器人系统，其特征在于，上述检查器在上述检查中，计算上述检查对象相对于焊接部的倾斜，上述控制装置基于上述倾斜的计算结果，移动上述并联连杆机构，调整上述检查器的姿势。7.一种并联连杆机构，其特征在于，具备：
固定部；可动部，离开上述固定部而设置；致动器，安装在上述固定部上，旋转轴沿着与从上述固定部朝向上述可动部的第1方向交叉的方向设置；转动手臂，具有与上述旋转轴连结的第1部分，通过上述致动器转动；以及连杆，经由第1接头部件而与上述转动手臂的第2部分连结，经由第2接头部件而与上述可动部连结，在上述转动手臂的上述第1部分与上述第2部分之间设有曲折部，上述第2部分相对于上述第1部分设在上述可动部侧。8.如权利要求7所述的并联连杆机构，其特征在于，上述固定部具有安装上述致动器的第1面，上述可动部具有安装末端执行器的第2面和相对于上述第1方向倾斜并朝向上述第1方向的第3面，上述第2面的尺寸比上述第1面的尺寸小，上述第2接头部件被安装在上述第3面上。9.如权利要求7或8所述的并联连杆机构，其特征在于，在上述固定部上，设有沿着上述第1方向将上述固定部贯通的第1孔，在上述可动部上，设有沿着上述第1方向将上述可动部贯通的第2孔。10.一种机器人系统的控制方法，所述机器人系统包括：多关节的手臂机构；并联连杆机构，包括安装在上述手臂机构的前端部上的固定部及经由多个并联的连杆安装在上述固定部上并相对于上述固定部可动的可动部，上述并联连杆机构具有6自由度；末端执行器，安装在上述可动部上；以及检测器，用来检测控制点的位置或朝向，其特征在于，所述控制方法具备：第1步骤，移动上述手臂机构，将上述控制点的姿势设定为规定的第1姿势；以及第2步骤，在上述第1步骤之后，基于上述检测器的检测结果移动上述并联连杆机构，将上述控制点的上述姿势设定为上述末端执行器执行作业的作业姿势。11.如权利要求10所述的控制方法，其特征在于，还具备：计算步骤，基于上述检测器的检测结果，计算到上述作业姿势为止的上述控制点的上述姿势的变位量；以及判定步骤，判定上述变位量是否在上述可动部的可动范围内，上述计算步骤及上述判定步骤在上述第1步骤与上述第2步骤之间执行，在上述判定步骤中，上述变位量超过上述可动范围时，在移动上述手臂机构而使上述控制点的上述姿势接近上述作业姿势之后，执行上述第2步骤。12.如权利要求10所述的控制方法，其特征在于，还具备基于上述检测器的检测结果移动上述手臂机构并将上述控制点的上述姿势设定为修正姿势的修正步骤，上述修正步骤在上述第1步骤与上述第2步骤之间执行，
在上述修正步骤中，设定上述修正姿势，以使上述手臂机构的前端部的上述姿势偏离特殊点附近。13.如权利要求10～12中任一项所述的控制方法，其特征在于，在由上述末端执行器执行作业的过程中，基于上述检测器的检测结果移动上述并联连杆机构，调整上述控制点的上述姿势。14.一种对机器人系统进行控制的控制装置，所述机器人系统包括：多关节的手臂机构；并联连杆机构，包括安装在上述手臂机构的前端部上的固定部及经由多个并联的连杆安装在上述固定部上并相对于上述固定部可动的可动部，上述并联连杆机构具有6自由度；末端执行器，安装在上述可动部上；以及检测器，用来检测控制点的位置或朝向，其特征在于，所述控制装置执行：第1动作，移动上述手臂机构，将上述控制点的姿势设定为规定的第1姿势；以及第2动作，在上述第1动作之后，基于上述检测器的检测结果移动上述并联连杆机构，将上述控制点的上述姿势设定为上述末端执行器执行作业的作业姿势。15.如权利要求14所述的控制装置，其特征在于，在上述第1动作与上述第2动作之间，还执行：计算处理，基于上述检测器的检测结果，计算到上述作业姿势为止的上述控制点的上述姿势的变位量；以及判定处理，判定上述变位量是否在上述可动部的可动范围内，在上述判定处理中，上述变位量超过上述可动范围时，在移动上述手臂机构而使上述控制点的上述姿势接近上述作业姿势之后，执行上述第2动作。16.如权利要求14所述的控制装置，其特征在于，在上述第1动作与上述第2动作之间，执行基于上述检测器的检测结果移动上述手臂机构并将上述控制点的上述姿势设定为修正姿势的修正动作，在上述修正动作中，设定上述修正姿势，以使上述手臂机构的前端部的上述姿势偏离特殊点附近。17.如权利要求14～16中任一项所述的控制装置，其特征在于，在由上述末端执行器执行作业的过程中，基于上述检测器的检测结果移动上述并联连杆机构，调整上述控制点的上述姿势。18.一种程序，其特征在于，使对机器人系统进行控制的控制装置执行第1动作与第2动作，上述机器人系统包括：多关节的手臂机构；并联连杆机构，包括安装在上述手臂机构的前端部上的固定部及经由多个并联的连杆安装在上述固定部上并相对于上述固定部可动的可动部，上述并联连杆机构具有6自由度；末端执行器，安装在上述可动部上；以及检测器，用来检测控制点的位置或朝向，上述第1动作为，移动上述手臂机构，将上述控制点的姿势设定为规定的第1姿势；以及
上述第2动作为，在上述第1动作之后，基于上述检测器的检测结果移动上述并联连杆机构，将上述控制点的上述姿势设定为上述末端执行器执行作业的作业姿势。19.如权利要求18所述的程序，其特征在于，使上述控制装置在上述第1动作与上述第2动作之间还执行：计算处理，基于上述检测器的检测结果，计算到上述作业姿势为止的上述控制点的上述姿势的变位量；以及判定处理，判定上述变位量是否在上述可动部的可动范围内，在上述判定处理中，上述变位量超过上述可动范围时，在移动上述手臂机构而使上述控制点的上述姿势接近上述作业姿势之后，使上述控制装置执行上述第2动作。20.如权利要求18所述的程序，其特征在于，使上述控制装置在上述第1动作与上述第2动作之间，执行基于上述检测器的检测结果移动上述手臂机构并将上述控制点的上述姿势设定为修正姿势的修正动作，在上述修正动作中，设定上述修正姿势，以使上述手臂机构的前端部的上述姿势偏离特殊点附近。21.如权利要求18～20中任一项所述的程序，其特征在于，使上述控制装置在由上述末端执行器执行作业的过程中，基于上述检测器的检测结果使上述并联连杆机构移动，调整上述控制点的上述姿势。22.一种存储介质，其特征在于，存储有权利要求18～20中任一项所述的程序。
技术总结有关实施方式的机器人系统具备多关节的手臂机构、并联连杆机构、末端执行器、检测器及控制装置。控制装置执行将手臂机构移动的第1动作和将并联连杆机构移动的第2动作。控制装置在第1动作与第2动作之间执行：计算处理，基于检测器的检测结果，计算到作业姿势为止的控制点的姿势的变位量；以及判定处理，判定变位量是否是可动部的可动范围内。控制装置在变位量超过可动范围时，在将手臂机构移动而使控制点的姿势接近于作业姿势之后执行第2动作。点的姿势接近于作业姿势之后执行第2动作。点的姿势接近于作业姿势之后执行第2动作。
技术研发人员：齐藤真扩 柴岳人 渊上康德 高桥宏昌
受保护的技术使用者：株式会社东芝
技术研发日：2021.02.15
技术公布日：2022/11/1
