機(jī)器人和用于制造機(jī)器人的方法

專(zhuān)利名稱(chēng)：機(jī)器人和用于制造機(jī)器人的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本文所討論的實(shí)施方式涉及機(jī)器人和用于制造機(jī)器人的方法。
背景技術(shù)：
已知一種傳統(tǒng)的機(jī)器人，該機(jī)器人包括關(guān)節(jié)臂并通過(guò)使用該關(guān)節(jié)臂的終端可動(dòng)部的末端執(zhí)行器來(lái)執(zhí)行各種操作。例如，當(dāng)將激光頭等用作末端執(zhí)行器時(shí)，機(jī)器人可對(duì)目標(biāo)物體執(zhí)行諸如激光切割和激光焊接之類(lèi)的操作。利用激光頭等的操作通常通過(guò)控制關(guān)節(jié)臂來(lái)進(jìn)行，以提高諸如由激光繪制的直線和圓弧之類(lèi)的“軌跡”的精度。例如，日本特開(kāi)專(zhuān)利公報(bào)No. 2003-71760公開(kāi)了一種反饋控制技術(shù)，該技術(shù)用于從關(guān)節(jié)臂的檢測(cè)實(shí)際位置和姿勢(shì)與目標(biāo)位置和姿勢(shì)之間的誤差計(jì)算控制目標(biāo)值(在下文 中，“控制增益”)，并通過(guò)使用該控制增益來(lái)校正關(guān)節(jié)臂的位置和姿勢(shì)。然而，該傳統(tǒng)技術(shù)存在的問(wèn)題在于，例如為了獲得高運(yùn)動(dòng)速度下的高精度軌跡而增加控制增益會(huì)引起臂的振動(dòng)并因此可能惡化軌跡的精度。換言之，傳統(tǒng)的領(lǐng)域不能同時(shí)滿足軌跡的高精度化和運(yùn)動(dòng)速度的高速化。鑒于上述問(wèn)題來(lái)實(shí)現(xiàn)實(shí)施方式的一方面，實(shí)施方式的目的在于提供一種能夠滿足軌跡的高精度化和運(yùn)動(dòng)速度的高速化的機(jī)器人和用于制造機(jī)器人的方法。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)實(shí)施方式的一方面的機(jī)器人包括關(guān)節(jié)臂；以及減速器，該減速器設(shè)置在所述關(guān)節(jié)臂的關(guān)節(jié)中。所述關(guān)節(jié)臂執(zhí)行多軸操作。所述減速器具有這樣的剛性，對(duì)于該剛性，通過(guò)獲取所述關(guān)節(jié)臂處的預(yù)定代表位置相對(duì)三維坐標(biāo)系的各維的偏轉(zhuǎn)量獲得的獲取值不超過(guò)與所述關(guān)節(jié)臂的目標(biāo)精度對(duì)應(yīng)的閾值。根據(jù)實(shí)施方式的一方面，能夠滿足軌跡的高精度化和運(yùn)動(dòng)速度的高速化兩者。


結(jié)合附圖，參考下述詳細(xì)說(shuō)明將會(huì)更好地理解本發(fā)明和本發(fā)明的相關(guān)優(yōu)點(diǎn)中的許多優(yōu)點(diǎn)，從而容易獲得對(duì)本發(fā)明以及本發(fā)明的相關(guān)優(yōu)點(diǎn)中的許多優(yōu)點(diǎn)的更全面的了解，在附圖中圖I是示出根據(jù)實(shí)施方式的機(jī)器人的構(gòu)造的側(cè)視圖；圖2是示出關(guān)節(jié)臂的運(yùn)動(dòng)的模式圖；圖3A是示出用于P點(diǎn)處的偏轉(zhuǎn)量的各方向分量的閾值的實(shí)施例的圖；圖3B是示出各減速器的用于各方向分量的剛性的圖；圖3C是示出各馬達(dá)的選擇條件的實(shí)施例的圖；圖4A是示出各減速器和馬達(dá)的選擇順序的第一圖；圖4B是示出各減速器和馬達(dá)的選擇順序的第二圖4C是示出各減速器和馬達(dá)的選擇順序的第三圖；圖5是不出關(guān)節(jié)臂的偏轉(zhuǎn)角和目標(biāo)精度之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系的圖；圖6A是示出第三臂部的第一偏移的圖；和圖6B是示出第三臂部的第二偏移的圖。
具體實(shí)施例方式在下文中，將參照附圖詳細(xì)地說(shuō)明根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的實(shí)施方式的機(jī)器人和用于制造機(jī)器人的方法。此外，下文公開(kāi)的實(shí)施方式不旨在限制本發(fā)明。首先，參照?qǐng)DI說(shuō)明根據(jù)實(shí)施方式的機(jī)器人的構(gòu)造。圖I是示出根據(jù)實(shí)施方式的機(jī)器人10的構(gòu)造的側(cè)視圖。為了使說(shuō)明易于理解，在圖I中示出三維直角坐標(biāo)系，該坐標(biāo)系的Z軸線的正向是豎直向上方向。該直交坐標(biāo)系還能夠在用于下列說(shuō)明的其它圖中示出。 如圖I所示，機(jī)器人10包括第一臂部11、第二臂部12、第三臂部13和基座14。第一臂部11的底端由第二臂部12支撐，并且該第一臂部的前端支撐末端執(zhí)行器(未示出)。第二臂部12的底端由第三臂部13支撐，并且該第二臂部的前端支撐第一臂部11。第三臂部13的底端由基座14支撐，并且該第三臂部的前端支撐第二臂部12?；?4固定在安裝面(諸如地板)上。在本文中，第一臂部11和第二臂12經(jīng)由第一關(guān)節(jié)Ila連接。第一關(guān)節(jié)Ila設(shè)置有第一減速器Ilaa和第一馬達(dá)llab。第一臂部11由于第一減速器Ilaa和第一馬達(dá)Ilab的驅(qū)動(dòng)而繞平行于Y軸線的U軸線旋轉(zhuǎn)。第二臂部12和第三臂部13經(jīng)由第二關(guān)節(jié)12a連接。第二關(guān)節(jié)12a設(shè)置有第二減速器12aa和第二馬達(dá)12ab。第二臂部12由于第二減速器12aa和第二馬達(dá)12ab的驅(qū)動(dòng)而繞平行于Y軸線的L軸線旋轉(zhuǎn)。第三臂部13和基座14經(jīng)由第三關(guān)節(jié)13a連接。第三關(guān)節(jié)13a設(shè)置有第三減速器13aa和第三馬達(dá)13ab。第三臂部13由于第三減速器13aa和第三馬達(dá)13ab的驅(qū)動(dòng)而繞平行于Z軸線的S軸線旋轉(zhuǎn)。在該情況下，第一減速器llaa、第二減速器12aa、第三減速器13aa、第一馬達(dá)llab、第二馬達(dá)12ab和第三馬達(dá)13ab在圖I中簡(jiǎn)單地示出。這些部件在用于下列說(shuō)明的其它附圖中可被省略。在下文中，第一減速器llaa、第二減速器12aa和第三減速器13aa可以被統(tǒng)稱(chēng)為“各減速器”，第一馬達(dá)llab、第二馬達(dá)12ab和第三馬達(dá)13ab可以被統(tǒng)稱(chēng)為“各馬達(dá)”。這樣，根據(jù)實(shí)施方式的機(jī)器人10包括所謂的關(guān)節(jié)臂15，該關(guān)節(jié)臂15的臂部經(jīng)由關(guān)節(jié)連接以執(zhí)行多軸操作。關(guān)節(jié)臂15還具有以下關(guān)節(jié)，諸如，繞平行于X軸線的R軸線旋轉(zhuǎn)的關(guān)節(jié)和繞平行于Y軸線的B軸線旋轉(zhuǎn)的關(guān)節(jié)。然而，本實(shí)施方式主要通過(guò)利用第一關(guān)節(jié)11a、第二關(guān)節(jié)12a和第三關(guān)節(jié)13a來(lái)說(shuō)明。如圖I所示，在本實(shí)施方式中，點(diǎn)P被具體地定義為R軸線和B軸線的交點(diǎn)。假設(shè)點(diǎn)P表示機(jī)器人10的關(guān)節(jié)臂15的預(yù)定代表位置。根據(jù)實(shí)施方式的機(jī)器人10選擇并包括具有這樣的剛性的第一減速器llaa、第二減速器12aa和第三減速器13aa，對(duì)于該剛性，用于點(diǎn)P的三維坐標(biāo)系統(tǒng)的各維的偏轉(zhuǎn)量不超過(guò)與關(guān)節(jié)臂15的目標(biāo)精度對(duì)應(yīng)的閾值。
而且，根據(jù)實(shí)施方式的機(jī)器人10選擇并包括分別與所選擇的第一減速器llaa、第二減速器12aa和第三減速器13aa對(duì)應(yīng)的第一馬達(dá)I lab、第二馬達(dá)12ab和第三馬達(dá)13ab。如圖I所示，關(guān)節(jié)臂15的關(guān)節(jié)可分別包括安裝部110、安裝部120和安裝部130，這些安裝部均可僅允許更換對(duì)應(yīng)的減速器和馬達(dá)。當(dāng)設(shè)置安裝部110、安裝部120和安裝部130時(shí)，僅通過(guò)選擇各減速器和馬達(dá)便能夠容易地調(diào)節(jié)偏轉(zhuǎn)量，而不用更換對(duì)每個(gè)臂部。換言之，可省去耗時(shí)的專(zhuān)用設(shè)計(jì)。圖I僅簡(jiǎn)單地示出了安裝部110、安裝部120和安裝部130，并因此不限制它們的構(gòu)造。在下文中，具體地說(shuō)明僅用于選擇各減速器和馬達(dá)的選擇方法，而與安裝部110、安裝部120和安裝部130的存在與否無(wú)關(guān)。以下參照?qǐng)D6A和6B特別從輕量化的角度來(lái)描述各臂部。
·
圖2是示出關(guān)節(jié)臂15的運(yùn)動(dòng)的模式圖。在下文中，如圖2所示，當(dāng)?shù)谝槐鄄?1與X軸線保持平行并且第二臂部12和第三臂部13的兩端部與Z軸線保持平行時(shí)，關(guān)節(jié)臂15的姿勢(shì)被稱(chēng)為“基準(zhǔn)姿勢(shì)”。如圖2所示，第一關(guān)節(jié)Ila使前端支撐有末端執(zhí)行器E的第一臂部11繞U軸線旋轉(zhuǎn)(參見(jiàn)圖2的箭頭200)。而且，第二關(guān)節(jié)12a使第二臂部12繞L軸線旋轉(zhuǎn)(參見(jiàn)圖2的箭頭300)。而且，第三關(guān)節(jié)13a使第三臂部13繞S軸線旋轉(zhuǎn)(參見(jiàn)圖2的箭頭400)。在本文中，為了使第一臂部11、第二臂部12和第三臂部13旋轉(zhuǎn)，設(shè)置在第一關(guān)節(jié)Ila中的第一減速器llaa、設(shè)置在第二關(guān)節(jié)12a中的第一減速器12aa和設(shè)置在第三關(guān)節(jié)13a中的第三減速器13aa重點(diǎn)考慮對(duì)抗重力力矩的剛性而在許多情況下被方便地選擇。因此，點(diǎn)P處的偏轉(zhuǎn)量主要分析圖2的Z向分量。各減速器的選擇重點(diǎn)考慮對(duì)抗Z方向的剛性。然而，因?yàn)榈谝魂P(guān)節(jié)11a、第二關(guān)節(jié)12a和第三關(guān)節(jié)13a實(shí)際上具有不同方向的旋轉(zhuǎn)軸線，因此，優(yōu)選的是，當(dāng)添加了來(lái)自除Z方向外的由旋轉(zhuǎn)軸線所示的方向的力矩時(shí)，考慮對(duì)抗旋轉(zhuǎn)軸線的擺動(dòng)的剛性來(lái)選擇各減速器。因此，假設(shè)根據(jù)實(shí)施方式的機(jī)器人10的各減速器和馬達(dá)的選擇方法獲取并分析點(diǎn)P處相對(duì)于除了 Z方向分量之外的三維的三個(gè)方向分量的偏轉(zhuǎn)量。各減速器被選擇為具有這樣的剛性，對(duì)于該剛性，所獲取的三維分量的偏轉(zhuǎn)量中的每個(gè)均不超過(guò)與關(guān)節(jié)臂15的目標(biāo)精度對(duì)應(yīng)的閾值。剛性特別地包括“力矩剛性”和“扭矩剛性”，所述力矩剛性是對(duì)抗第一關(guān)節(jié)11a、第二關(guān)節(jié)12a和第三關(guān)節(jié)13a的各旋轉(zhuǎn)軸線的擺動(dòng)的剛性，所述扭矩剛性是對(duì)抗以各旋轉(zhuǎn)軸線為中心的旋轉(zhuǎn)方向的扭矩的剛性。當(dāng)負(fù)載側(cè)慣性力矩被定義為“負(fù)載慣性”且馬達(dá)側(cè)慣性力矩被定義為“馬達(dá)慣性”時(shí)，假設(shè)各馬達(dá)被選擇為具有與當(dāng)包含各選擇減速器作為負(fù)載時(shí)的負(fù)載慣性基本上相同的馬達(dá)慣性。如圖2所示，因?yàn)楫?dāng)從基準(zhǔn)姿勢(shì)觀看時(shí)第一關(guān)節(jié)Ila使第一臂部11朝Z軸線旋轉(zhuǎn)，所以可以說(shuō)作為用于旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)軸線的U軸線與關(guān)節(jié)臂15的Z方向的偏轉(zhuǎn)很大程度上相關(guān)。類(lèi)似地，因?yàn)楫?dāng)從基準(zhǔn)姿勢(shì)觀看時(shí)第二關(guān)節(jié)12a使第二臂部12朝X軸線旋轉(zhuǎn)，所以可以說(shuō)作為用于旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)軸線的L軸線與關(guān)節(jié)臂15的X方向的偏轉(zhuǎn)很大程度上相關(guān)。類(lèi)似地，因?yàn)楫?dāng)從基準(zhǔn)姿勢(shì)觀看時(shí)第三關(guān)節(jié)13a使第三臂部13朝Y軸線旋轉(zhuǎn)，所以可以說(shuō)作為用于旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)軸線的S軸線與關(guān)節(jié)臂15的Y方向的偏轉(zhuǎn)很大程度上相關(guān)。各旋轉(zhuǎn)軸線和XYZ方向之間的關(guān)系影響以下待述的偏轉(zhuǎn)角的目標(biāo)精度。該點(diǎn)以下參照?qǐng)D5進(jìn)行描述。在下文中，將參照?qǐng)D3A至圖5進(jìn)一步詳細(xì)地說(shuō)明根據(jù)實(shí)施方式的機(jī)器人10的各減速器和馬達(dá)的選擇方法。首先，將參照?qǐng)D3A至3C說(shuō)明各減速器和馬達(dá)的選擇條件。圖3A是示出用于點(diǎn)P處的偏轉(zhuǎn)量的各方向分量的上限閾值的實(shí)施例的圖。如已在圖2中所示的，根據(jù)實(shí)施方式的機(jī)器人10具有指示Z方向的S軸線和作為指示Y方向的旋轉(zhuǎn)軸線的軸線U和L。為此，根據(jù)實(shí)施方式的機(jī)器人10的各減速器的選擇方法分析將Y方向和Z方向作為基準(zhǔn)方向。在下文中，將著重說(shuō)明Y方向和Z方向。 如圖3A所示，根據(jù)實(shí)施方式的機(jī)器人10的各減速器和馬達(dá)的選擇方法設(shè)定點(diǎn)P處的偏轉(zhuǎn)量的各方向分量的上限閾值。例如，在圖3A中，偏轉(zhuǎn)量由偏轉(zhuǎn)角(圖3A的“度”)表示，該偏轉(zhuǎn)角是預(yù)定基準(zhǔn)位置的位移角。在該情況下，偏轉(zhuǎn)角在Y方向上的上限閾值是“a”，在Z方向上的上限閾值是“b”。換言之，基于減速器是否具有以下剛性來(lái)選擇各減速器，借助該剛性，點(diǎn)P處的偏轉(zhuǎn)角被保持在偏轉(zhuǎn)角的由上限閾值“a”和上限閾值“b”確定的公差內(nèi)。換言之，該公差可被稱(chēng)為“目標(biāo)精度”。在下文中，點(diǎn)P處的偏轉(zhuǎn)角被保持在公差內(nèi)(也就是說(shuō)，偏轉(zhuǎn)角不大于上限閾值“a”和“b” )可被描述為“滿足目標(biāo)精度”。接下來(lái)，圖3B是示出各減速器的用于各方向分量的剛性的圖。如圖3B所示，因?yàn)樵O(shè)置在第一關(guān)節(jié)Ila中的第一減速器IIaa(參見(jiàn)圖I)使用指示Y方向的U軸線作為旋轉(zhuǎn)軸線，所以關(guān)于Y方向考慮力矩剛性并且關(guān)于Z方向考慮扭矩剛性(具體地，彈性常數(shù))，以選擇能滿足目標(biāo)精度的減速器。如圖3B所示，該點(diǎn)被類(lèi)似地應(yīng)用于第二關(guān)節(jié)12a的第二減速器12aa(參見(jiàn)圖I)，該第二關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)軸線是指示Y方向的L軸線。如圖3B所示，因?yàn)樵O(shè)置在第三關(guān)節(jié)13a中的第三減速器13aa(參見(jiàn)圖I)使用指示Z方向的S軸線作為旋轉(zhuǎn)軸線，所以關(guān)于Y方向考慮扭矩剛性并且關(guān)于Z方向考慮力矩剛性，以選擇能滿足目標(biāo)精度的減速器?？刹换诰唧w方法確定目標(biāo)精度是否能被滿足。因此，可使用模擬方法或者可使用實(shí)際測(cè)量值確定方法來(lái)進(jìn)行確定。接下來(lái)，圖3C是示出各馬達(dá)的選擇條件的實(shí)施例的圖。如圖3C所示，各馬達(dá)可將作為馬達(dá)慣性和負(fù)載慣性之間的比的慣性比用作其中一個(gè)選擇條件。例如，圖3C示出設(shè)置在第一關(guān)節(jié)Ila中的第一馬達(dá)Ilab (參見(jiàn)圖I)的慣性比、設(shè)置在第二關(guān)節(jié)12a中的第二馬達(dá)12ab(參見(jiàn)圖I)的慣性比和設(shè)置在第三關(guān)節(jié)13a中的第三馬達(dá)13ab(參見(jiàn)圖I)的慣性比均為“I : I”。在該情況下，當(dāng)包含所選擇的各減速器作為負(fù)載時(shí)，各馬達(dá)被選擇為使得其慣性比盡可能接近“I 1”，也就是說(shuō)，馬達(dá)慣性與負(fù)載慣性基本上相同。這樣，因?yàn)橛蓱T性造成的影響通過(guò)使馬達(dá)慣性和負(fù)載慣性具有基本上相同的值來(lái)消除，并且馬達(dá)側(cè)的運(yùn)動(dòng)能夠與負(fù)載側(cè)的運(yùn)動(dòng)細(xì)微地聯(lián)動(dòng)，因此，能夠改善關(guān)節(jié)臂15的可控性和響應(yīng)性。換言之，能夠加速關(guān)節(jié)臂15的運(yùn)動(dòng)速度。
接下來(lái)，將參照?qǐng)D4A至圖4C說(shuō)明各減速器和馬達(dá)的選擇順序。圖4A是示出各減速器和馬達(dá)的選擇順序的第一圖。圖4B是示出各減速器和馬達(dá)的選擇順序的第二圖。圖4C是示出各減速器和馬達(dá)的選擇順序的第三圖。首先，如圖4A所不,第一關(guān)節(jié)Ila的第一減速器Ilaa和第一馬達(dá)Ilab成為選擇目標(biāo)。此時(shí)，第一減速器Ilaa在第一馬達(dá)Ilab之前被選擇。如已參照?qǐng)D3B所述的，通過(guò)選擇具有滿足目標(biāo)精度的Y方向的力矩剛性和Z方向的扭矩剛性的減速器來(lái)進(jìn)行第一減速器Ilaa的選擇。然后，根據(jù)所選擇的第一減速器Ilaa選擇第一馬達(dá)llab。如已參照?qǐng)D3C所述的，通過(guò)選擇具有與負(fù)載慣性基本上相同的馬達(dá)慣性的馬達(dá)來(lái)進(jìn)行第一馬達(dá)Ilab的選擇。此時(shí)，第一馬達(dá)Ilab的負(fù)載是先前被選擇的第一減速器Ilaa以及由圖4A的虛線矩形101包圍的末端執(zhí)行器E和第一臂部11。然后，對(duì)于所選擇的第一減速器Ilaa和第一馬達(dá)Ilab進(jìn)行有效性驗(yàn)證。在本文中，將參照?qǐng)D5說(shuō)明有效性驗(yàn)證的實(shí)施例。圖5是示出關(guān)節(jié)臂15的偏轉(zhuǎn)角和目標(biāo)精度之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系的圖。 為了使說(shuō)明易于理解，圖5示出了當(dāng)從X軸線的正向觀看時(shí)XYZ軸線的三維坐標(biāo)系。換言之，在本文中，主要說(shuō)明YZ軸線的二維分量。作為使用圖5說(shuō)明的先決條件，假設(shè)被選擇的第一減速器Ilaa和第一馬達(dá)Ilab的組合是三種類(lèi)型。在本文中，第一組被稱(chēng)為第一候補(bǔ)，第二組被稱(chēng)為第二候補(bǔ)，第三組被稱(chēng)為第二候補(bǔ)。假設(shè)通過(guò)使用第一候補(bǔ)獲取的點(diǎn)P處的偏轉(zhuǎn)角是Pp類(lèi)似地，假設(shè)通過(guò)使用第二候補(bǔ)獲得的點(diǎn)P處的偏轉(zhuǎn)角是p2，使用第三候補(bǔ)獲得的點(diǎn)P處的偏轉(zhuǎn)角是p3。假設(shè)偏轉(zhuǎn)角已通過(guò)模擬、實(shí)際測(cè)量等獲得。而且，偏轉(zhuǎn)角的預(yù)定基準(zhǔn)位置是XYZ軸線的交點(diǎn)。如圖5所示，當(dāng)偏轉(zhuǎn)角在Y方向和Z方向的上限閾值是“a”和“b”時(shí)，偏轉(zhuǎn)角的目標(biāo)精度可借助由虛線104和YZ軸線包圍的范圍表示。在本文中，如圖5所示，因?yàn)榈谝缓蜓a(bǔ)的偏轉(zhuǎn)角P1位于目標(biāo)精度之外，所以第一候補(bǔ)被排除于最終選擇外。如果所選擇的第一減速器Ilaa和第一馬達(dá)Ilab的組合僅為第一候補(bǔ)，則說(shuō)明返回至通過(guò)用圖4A說(shuō)明的過(guò)程。另一方面，因?yàn)榈诙蜓a(bǔ)的偏轉(zhuǎn)角P2和第三候補(bǔ)的偏轉(zhuǎn)角P3位于目標(biāo)精度內(nèi)，所以第二候補(bǔ)和第三候補(bǔ)可以是最終選擇目標(biāo)。如圖5所示，第二候補(bǔ)的偏轉(zhuǎn)角P2較遠(yuǎn)離預(yù)定基準(zhǔn)位置而第三候補(bǔ)的偏轉(zhuǎn)角P3較接近預(yù)定基準(zhǔn)位置。在該情況下，當(dāng)?shù)诙蜓a(bǔ)和第三候補(bǔ)的其中之一被最終選擇時(shí)，例如可以使用以下待述的方法。更具體地，如已在利用圖2說(shuō)明中描述的，作為第一關(guān)節(jié)Ila的旋轉(zhuǎn)軸線的U軸線(見(jiàn)圖2)與向關(guān)節(jié)臂15的Z方向的偏轉(zhuǎn)很大程度上相關(guān)。然而，可以根據(jù)相關(guān)程度選擇第二候補(bǔ)和第三候補(bǔ)中的任何一個(gè)。例如，因?yàn)楫?dāng)Z方向的偏轉(zhuǎn)基本上取決于U軸線的影響時(shí)，如圖5所示，如果偏轉(zhuǎn)角至少小于包括U軸線的關(guān)節(jié)Ila的上限閾值“b”則能夠解決Z方向的偏轉(zhuǎn)，因此即使偏轉(zhuǎn)角P2遠(yuǎn)離預(yù)定基準(zhǔn)位置，第二候補(bǔ)也能被選擇。另一方面，當(dāng)Z方向的偏轉(zhuǎn)取決于包含除了 U軸線之外諸如L軸線和S軸線的其它因素的組合影響時(shí)，優(yōu)選的是，指示較靠近預(yù)定基準(zhǔn)位置的偏轉(zhuǎn)角P3的第三候補(bǔ)被選擇，如圖5所示。這樣，通過(guò)驗(yàn)證所選擇的第一減速器Ilaa和第一馬達(dá)Ilab的有效性能夠?qū)崿F(xiàn)關(guān)節(jié)臂15的軌跡的高精度。顯而易見(jiàn)的是，該驗(yàn)證方法除了能夠應(yīng)用于除了選擇第一減速器Ilaa和第一馬達(dá)Ilab的情況之外還能夠應(yīng)用于“第二減速器12aa和第二馬達(dá)12ab”或“第三減速器13aa和第三馬達(dá)13ab”被選擇的情況。此外，當(dāng)所有的減速器和馬達(dá)被一起選擇時(shí)，該驗(yàn)證方法能夠應(yīng)用于綜合驗(yàn)證。
再次參照?qǐng)D4A至圖4C進(jìn)行說(shuō)明。在選擇了圖4A所示的第一關(guān)節(jié)Ila的第一減速器Ilaa和第一馬達(dá)Ilab之后，下一個(gè)選擇目標(biāo)是圖4B所示的第二減速器12aa和第二馬達(dá)12ab。其中，第二減速器12aa在第二馬達(dá)12ab之前被選擇。如已參照?qǐng)D3B所述的，通過(guò)選擇具有滿足目標(biāo)精度的Y方向的力矩剛性和Z方向的扭矩剛性的減速器來(lái)進(jìn)行第二減速器12aa的選擇。然后，根據(jù)所選擇的第二減速器12aa來(lái)選擇第二馬達(dá)12ab。如已參照?qǐng)D3C所述的，通過(guò)選擇具有與負(fù)載慣性基本上相同的馬達(dá)慣性的馬達(dá)來(lái)進(jìn)行第二馬達(dá)12ab的選擇。此時(shí)，第二馬達(dá)12ab的負(fù)載是先前被選擇的第二減速器12aa以及由圖4B的虛線矩形102包圍的末端執(zhí)行器E、第一臂部11、第一關(guān)節(jié)Ila和第二臂部12。然后，與第一減速器Ilaa和第一馬達(dá)Ilab的情況類(lèi)似地對(duì)所選擇的第二減速器12aa和第二馬達(dá)12ab進(jìn)行有效性驗(yàn)證(參見(jiàn)圖5)。類(lèi)似地，還對(duì)第三關(guān)節(jié)13a的第三減速器13aa和第三馬達(dá)13ab進(jìn)行有效性驗(yàn)證。如圖4C所示，第三關(guān)節(jié)13a的第三減速器13aa和第三馬達(dá)13ab變?yōu)橄乱粋€(gè)選擇目標(biāo)。其中，第三減速器13aa在第三馬達(dá)13ab之前被選擇。通過(guò)選擇具有滿足目標(biāo)精度的Y方向的扭矩剛性和Z方向的力矩剛性的減速器來(lái)進(jìn)行第三減速器13aa的選擇(參見(jiàn)圖3B)。然后，根據(jù)所選擇的第三減速器13aa來(lái)選擇第三馬達(dá)13ab。通過(guò)選擇具有與負(fù)載慣性基本上相同的馬達(dá)慣性的馬達(dá)來(lái)進(jìn)行第三馬達(dá)13ab的選擇(參見(jiàn)圖3C)。此時(shí)，第三馬達(dá)13ab的負(fù)載是先前被選擇的第三減速器13aa以及由圖4C的虛線矩形103包圍的末端執(zhí)行器E、第一臂部11、第一關(guān)節(jié)11a、第二臂部12、第二關(guān)節(jié)12a和第三臂部13。然后，與第一減速器Ilaa和第一馬達(dá)Ilab的情況類(lèi)似地也對(duì)所選擇的第三減速器13aa和第三馬達(dá)13ab進(jìn)行有效性驗(yàn)證(參見(jiàn)圖5)。這樣，從關(guān)節(jié)臂15的前端開(kāi)始順序選擇減速器和馬達(dá)。在本文中，已經(jīng)說(shuō)明對(duì)于各關(guān)節(jié)選擇減速器和馬達(dá)并且均驗(yàn)證有效性。然而，實(shí)施方式不限于該方法。例如，從關(guān)節(jié)臂15的前端開(kāi)始順序選擇各減速器和馬達(dá)，并且最后執(zhí)行有效性的綜合驗(yàn)證。同時(shí)，至此已說(shuō)明通過(guò)適當(dāng)?shù)剡x擇主要設(shè)置在各關(guān)節(jié)中的減速器和馬達(dá)來(lái)同時(shí)實(shí)現(xiàn)關(guān)節(jié)臂15的軌跡的高精度化和運(yùn)動(dòng)速度的高速化。此外，可減小各臂部的重量。各臂部的輕量化還可導(dǎo)致各減速器和馬達(dá)的輕量化，并且可容易導(dǎo)致負(fù)載慣性的降低。在本文中，參照?qǐng)D6A和6B說(shuō)明相對(duì)于各臂部的輕量化各臂部的偏移。圖6A是示出第三臂部13的第一偏移的圖。圖6B是示出第三臂部13的第二偏移的圖。如圖6A所示，假設(shè)第一臂部11的臂長(zhǎng)是“LI”，第三臂部13的偏移是“L2”。在本文中，假設(shè)第一關(guān)節(jié)Ila的剛性和第一臂部11的輕量化一起實(shí)現(xiàn)。如圖6B所示，按照輕量化，假設(shè)第一臂部11的臂長(zhǎng)變?yōu)楸缺坶L(zhǎng)LI更短的臂長(zhǎng)LI’。在該情況下，關(guān)節(jié)臂15的運(yùn)動(dòng)范圍因第一臂部 11的變短而變窄。此時(shí),如圖6B所不,例如通過(guò)將第三臂部13的偏移拉長(zhǎng)至比偏移L2更長(zhǎng)的偏移L2’而能將關(guān)節(jié)臂15的可動(dòng)范圍保持在預(yù)定可動(dòng)范圍之內(nèi)。如上所述，根據(jù)實(shí)施方式的機(jī)器人包括關(guān)節(jié)臂和設(shè)置在該關(guān)節(jié)臂的各關(guān)節(jié)中的減速器。減速器具有這樣的剛性，對(duì)于該剛性，通過(guò)獲取關(guān)節(jié)臂處預(yù)定代表位置相對(duì)三維坐標(biāo)系的各維的偏轉(zhuǎn)量而獲得的獲取值不超過(guò)與關(guān)節(jié)臂的目標(biāo)精度對(duì)應(yīng)的閾值。而且，根據(jù)實(shí)施方式的機(jī)器人還包含設(shè)置在各關(guān)節(jié)中的馬達(dá)。當(dāng)包含減速器作為負(fù)載時(shí)，馬達(dá)具有與負(fù)載慣性基本上相同的馬達(dá)慣性。因此，按照實(shí)施方式的機(jī)器人能滿足軌跡的高精度和運(yùn)動(dòng)速度的高速化。進(jìn)一步描述實(shí)施方式的另一方面。在本實(shí)施方式中已說(shuō)明，當(dāng)選擇所選擇的各減速器作為負(fù)載時(shí)，各馬達(dá)具有與負(fù)載慣性基本上相同的馬達(dá)慣性。然而，本實(shí)施方式不限于此。換言之，當(dāng)不包含減速器時(shí)，各馬達(dá)可被選擇為使得馬達(dá)具有與不包含減速器作為負(fù)載的情況下的負(fù)載慣性基本上相同的馬達(dá)慣性。在上述實(shí)施方式中，已作為實(shí)施例說(shuō)明了將兩個(gè)方向用作基準(zhǔn)方向。然而，本實(shí)施方式不限于此。例如，如果關(guān)節(jié)臂的各關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)軸線的方向?yàn)槿齻€(gè)方向，則可將三個(gè)方向用作基準(zhǔn)方向。因此，關(guān)節(jié)臂的構(gòu)造不限于上述實(shí)施方式的構(gòu)造。在實(shí)施方式中已說(shuō)明關(guān)節(jié)臂處的預(yù)定代表位置的偏轉(zhuǎn)量相對(duì)三維坐標(biāo)系統(tǒng)的各維被分析。然而，本實(shí)施方式不限于此。例如，偏轉(zhuǎn)量可相對(duì)三維以上的多維被分析。在上述的實(shí)施方式中，已作為實(shí)施例說(shuō)明將直角坐標(biāo)系用作坐標(biāo)系。然而，如果可能分析多維分量，則本實(shí)施方式不限于直角坐標(biāo)系。在實(shí)施方式中已說(shuō)明偏轉(zhuǎn)量由作為遠(yuǎn)離預(yù)定基準(zhǔn)位置的位移角的偏轉(zhuǎn)角來(lái)表示。然而，本實(shí)施方式不限于此。例如，偏轉(zhuǎn)量可以基于遠(yuǎn)離預(yù)定基準(zhǔn)位置的距離等。
權(quán)利要求
1.一種機(jī)器人，該機(jī)器人包括 關(guān)節(jié)臂； 減速器，該減速器設(shè)置在所述關(guān)節(jié)臂的關(guān)節(jié)中，并且 所述減速器具有這樣的剛性，對(duì)于該剛性，通過(guò)獲取所述關(guān)節(jié)臂處的預(yù)定代表位置相對(duì)三維坐標(biāo)系的各維的偏轉(zhuǎn)量獲得的獲取值不超過(guò)與所述關(guān)節(jié)臂的目標(biāo)精度對(duì)應(yīng)的閾值。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的機(jī)器人，其中，所述減速器具有作為所述剛性的力矩剛性和扭矩剛性，所述力矩剛性是對(duì)抗所述關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)軸線的擺動(dòng)的剛性，所述扭矩剛性是對(duì)抗以所述旋轉(zhuǎn)軸線為中心的旋轉(zhuǎn)方向的扭矩的剛性。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的機(jī)器人，該機(jī)器人還包括設(shè)置在所述關(guān)節(jié)中的馬達(dá)，其中， 在包含所述減速器作為負(fù)載的情況下，所述馬達(dá)具有與負(fù)載側(cè)慣性力矩大致相同的馬達(dá)側(cè)慣性力矩。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的機(jī)器人，其中，所述關(guān)節(jié)包括允許更換所述減速器和所述馬達(dá)的安裝部。
5.—種機(jī)器人,該機(jī)器人包括 關(guān)節(jié)臂；以及 馬達(dá)，該馬達(dá)設(shè)置在所述關(guān)節(jié)臂的關(guān)節(jié)中，并且 所述馬達(dá)具有與負(fù)載側(cè)慣性力矩大致相同的馬達(dá)側(cè)慣性力矩。
6.—種機(jī)器人,該機(jī)器人包括 關(guān)節(jié)臂；以及 減速器和馬達(dá)，該減速器和該馬達(dá)設(shè)置在所述關(guān)節(jié)臂的關(guān)節(jié)中， 所述減速器具有這樣的剛性，對(duì)于該剛性，通過(guò)獲取所述關(guān)節(jié)臂處的預(yù)定代表位置相對(duì)三維坐標(biāo)系的各維的偏轉(zhuǎn)量獲得的獲取值不超過(guò)與所述關(guān)節(jié)臂的目標(biāo)精度對(duì)應(yīng)的閾值，并且 在包含所述減速器作為負(fù)載的情況下，所述馬達(dá)具有與負(fù)載側(cè)慣性力矩大致相同的馬達(dá)側(cè)慣性力矩。
7.一種用于制造機(jī)器人的方法，該方法包括 從與關(guān)節(jié)臂的前端接近的關(guān)節(jié)開(kāi)始順序選擇設(shè)置在所述關(guān)節(jié)臂的各所述關(guān)節(jié)中的減速器和馬達(dá)； 當(dāng)使用所選擇的所述減速器和所述馬達(dá)時(shí)，獲取所述關(guān)節(jié)臂處的預(yù)定代表位置的偏轉(zhuǎn)量作為相對(duì)三維坐標(biāo)系的各維的獲取值；并且 驗(yàn)證所獲取的所述獲取值是否不超過(guò)與所述關(guān)節(jié)臂的目標(biāo)精度對(duì)應(yīng)的閾值。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種機(jī)器人和用于制造機(jī)器人的方法。根據(jù)實(shí)施方式的一方面的機(jī)器人包括關(guān)節(jié)臂；以及減速器，該減速器設(shè)置在所述關(guān)節(jié)臂的關(guān)節(jié)中。所述關(guān)節(jié)臂執(zhí)行多軸操作。所述減速器具有這樣的剛性，對(duì)于該剛性，通過(guò)獲取所述關(guān)節(jié)臂處的預(yù)定代表位置相對(duì)三維坐標(biāo)系的各維的偏轉(zhuǎn)量獲得的獲取值不超過(guò)與所述關(guān)節(jié)臂的目標(biāo)精度對(duì)應(yīng)的閾值。
文檔編號(hào)B25J17/00GK102896629SQ201210035659
公開(kāi)日2013年1月30日 申請(qǐng)日期2012年2月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月26日
發(fā)明者榊芳梨, 梅崎剛宏, 一番瀬敦 申請(qǐng)人:株式會(huì)社安川電機(jī)