机器人及机器人系统的制作方法

机器人及机器人系统
1.本技术是优先权日为2018年6月26日、申请日为2019年6月24日、申请号为2019105507301、发明名称为“机器人及机器人系统”的发明专利申请的分案申请，其全部内容结合于此作为参考。
技术领域
2.本发明涉及机器人及机器人系统


背景技术：

3.专利文献1所记载的机器人是水平多关节机器人(scara机器人)，其具有基台、以能够绕沿着铅垂方向的第一轴线转动的方式连接于基台上的第一臂、以能够绕沿着铅垂方向的第二轴线转动的方式连接于第一臂上的第二臂、以及经由轴支撑部安装于第二臂上的轴。另外，机器人具有设置于第一臂上并检测第一臂的铅垂方向的振动的传感器，并能够根据传感器的检测结果进行减少铅垂方向的振动的减振控制。
4.专利文献1：日本特开2017-42836号公报
5.然而，在专利文献1的机器人中，由于传感器设置于第一臂上，因此，存在无法高精度地检测轴与第二臂的安装部处的铅垂方向的振动这一问题。


技术实现要素：

6.本发明的适用例涉及的机器人具备：基台；第一臂，设置于所述基台，并绕第一轴线相对于所述基台转动；第二臂，设置于所述第一臂，并绕与所述第一轴线平行的第二轴线相对于所述第一臂转动；惯性传感器，设置于所述第二臂，并检测绕与所述第二轴线的轴向正交的角速度检测轴线的角速度及所述第二轴线的轴向的加速度中的一方或双方；配管，位于所述第一臂的外部，并连接所述基台与所述第二臂；以及布线，所述布线穿过所述配管内而配置，并与所述惯性传感器电连接。
附图说明
7.图1是表示本发明的第一实施方式涉及的机器人系统的整体构成的图。
8.图2是惯性传感器单元的分解立体图。
9.图3是机器人的简图。
10.图4是第二臂的分解侧视图。
11.图5是第二臂所具有的臂基台的仰视图。
12.图6是表示第二臂相对于第一臂延伸的状态的俯视图。
13.图7是表示第二臂的铅垂方向的振动所包含的振动分量的主视图。
14.图8是表示惯性传感器单元与臂基台的固定状态的侧视图。
15.图9是表示控制装置的电路系统的框图。
16.图10是本发明的第二实施方式涉及的机器人系统所具有的惯性传感器单元的分
解立体图。
17.图11是机器人的简图。
18.图12是本发明的第三实施方式涉及的机器人系统所具有的第二臂的臂基台的仰视图。
19.图13是表示第二臂相对于第一臂弯曲的状态的俯视图。
20.图14是用于以硬件(处理器)为中心说明第一至第三实施方式的框图。
21.图15是表示本发明的机器人系统的其他例1(变形例1)的框图。
22.图16是表示本发明的机器人系统的其他例2(变形例2)的框图。
23.附图标记说明
24.1、1a～1c
…
机器人系统；2
…
机器人；20
…
惯性传感器单元；201
…
电路基板；202、203、204
…
角速度传感器；202a、203a、204a
…
封装盒；202b、203b、204b
…
传感器元件；205
…
盖部件；206～208
…
加速度传感器；209
…
布线；21
…
基台；22
…
第一臂；23
…
第二臂；231
…
臂基台；232
…
上侧盖；233
…
下侧盖；24
…
作业头；241
…
花键螺母；242
…
滚珠丝杠螺母；243
…
花键轴；244
…
有效载荷；261～264
…
电机；25
…
配管；28
…
布线组；29
…
末端效应器；3
…
控制装置；31
…
位置指令生成部；32
…
位置控制部；33
…
速度控制部；34
…
电流控制部；35
…
dc除去部；36
…
lpf；61
…
控制器；62
…
计算机；63
…
计算机；64
…
云端；65
…
网络；66
…
计算机；a
…
振动分量；b
…
振动分量；ac1～ac3
…
加速度；j1
…
第一轴线；j2
…
第二轴线；j3
…
第三轴线；jac1～jac3
…
加速度检测轴；jgy1～jgy3
…
角速度检测轴线；m1、m2
…
关节；s
…
箭头；θ
…
倾斜度；ω1～ω3
…
角速度。
具体实施方式
25.以下，根据附图所示的实施方式对本发明的机器人及机器人系统详细进行说明。
26.第一实施方式
27.图1是表示本发明的第一实施方式涉及的机器人系统的整体构成的图。图2是惯性传感器单元的分解立体图。图3是机器人的简图。图4是第二臂的分解侧视图。图5是第二臂所具有的臂基台的仰视图。图6是表示第二臂相对于第一臂延伸的状态的俯视图。图7是表示第二臂朝向铅垂方向的振动所包含的振动分量的主视图。图8是表示惯性传感器单元与臂基台的固定状态的侧视图。图9是表示控制装置的电路系统的框图。
28.此外，图1中示意性地示出了末端效应器。另外，以下为了便于说明，将图1中的上侧称为“上”、下侧称为“下”。另外，图1中的上下方向为铅垂方向。另外，在本说明书中，“水平”不仅包括完全水平的情况，还包括相对于水平在
±5°
以内倾斜的情况。同样地，在本说明书中，“铅垂”不仅包括完全铅垂的情况，还包括相对于铅垂在
±5°
以内倾斜的情况。另外，在本说明书中，“平行”不仅包括两条线(包括轴)或面相互完全平行的情况，还包括在
±5°
以内倾斜的情况。另外，在本说明书中，“正交”不仅包括两条线(包括轴)或面相互完全正交的情况，还包括在
±5°
以内倾斜的情况。另外，为了便于说明，在图3中，惯性传感器的配置与其他图不同。
29.图1所示的机器人系统1具有机器人2和控制机器人2的控制装置3。机器人系统1的用途并无特别限定，机器人系统1例如能够在电子部件及电子设备等的工件(对象物)的保持、输送、组装以及检查等各作业中使用。机器人2是水平多关节机器人(scara机器人)，其
具有：基台21；设置于基台21上，并能够绕第一轴线j1相对于基台21转动的第一臂22；设置于第一臂22的前端部，并能够绕与第一轴线j1平行的第二轴线j2相对于第一臂22转动的第二臂23；设置于第二臂23上的作业头24；设置于第二臂23上的惯性传感器单元20；以及连接基台21与第二臂23的配管25。
30.基台21例如通过螺栓等固定在未图示的地面上。基台21内设置有使第一臂22绕第一轴线j1相对于基台21转动的电机261。另外，该电机261上设置有检测电机261的旋转量的未图示的编码器，可以根据来自该编码器的输出而检测第一臂22相对于基台21的转动角。另外，第二臂23内设置有使第二臂23绕第二轴线j2相对于第一臂22转动的电机262。另外，电机262上设置有检测电机262的旋转量的未图示的编码器，可以根据来自该编码器的输出而检测第二臂23相对于第一臂22的转动角。
31.作业头24设置于第二臂23的前端部。作业头24具有呈同轴地配置于第二臂23的前端部的花键螺母241及滚珠丝杠螺母242、和插通于花键螺母241及滚珠丝杠螺母242中的花键轴243。花键轴243能够绕其中心轴即第三轴线j3相对于第二臂23旋转，并且能够在沿着第三轴线j3的方向上移动。此外，第三轴线j3与第一轴线j1及第二轴线j2平行，且沿着铅垂方向延伸。
32.第二臂23内设置有使花键螺母241旋转而使花键轴243绕第三轴线j3旋转的电机263。另外，电机263上设置有检测电机263的旋转量的未图示的编码器，可以根据来自该编码器的输出而检测花键轴243相对于第二臂23的旋转量。另外，第二臂23内设置有使滚珠丝杠螺母242旋转而使花键轴243在沿着第三轴线j3的方向上移动的电机264。另外，电机264上设置有检测电机264的旋转量的未图示的编码器，可以根据来自该编码器的输出而检测花键轴243相对于第二臂23的移动量。
33.花键轴243的前端部设置有用于安装末端效应器29的有效载荷(payload)244。作为安装于有效载荷244的末端效应器29，并无特别限定，例如可以举出保持(把持、吸附)对象物的手部、对对象物进行加工的作业工具等。
34.惯性传感器单元20设置于第二臂23上。特别是，在本实施方式中，惯性传感器单元20设置于第二臂23的前端部且花键轴243在第二臂23上的安装部的附近。由此，能够高精度地检测该安装部处的第二臂23朝向铅垂方向的振动。
35.如图2所示，惯性传感器单元20具有作为惯性传感器的三个角速度传感器202、203、204、和搭载角速度传感器202、203、204，并对于从角速度传感器202、203、204输出的信号进行处理的电路基板201。角速度传感器202、203、204的角速度检测轴线相互正交。具体而言，如图3所示，角速度传感器202(第一惯性传感器)具有与通过第二轴线j2和第三轴线j3的平面正交的角速度检测轴线jgy1，并检测围绕角速度检测轴线jgy1的角速度ω1。另外，角速度传感器203(第二惯性传感器)具有与第二轴线j2平行的角速度检测轴线jgy2，并检测围绕角速度检测轴线jgy2的角速度ω2。另外，角速度传感器204具有与角速度检测轴线jgy1及角速度检测轴线jgy2正交的角速度检测轴线jgy3，并检测围绕角速度检测轴线jgy3的角速度ω3。
36.如图3所示，角速度传感器202主要检测连接基台21与第一臂22的关节m1的挠曲、连接第一臂22与第二臂23的关节m2的挠曲、以及通过第一臂22的弯曲和扭转以及第二臂23的弯曲和扭转而产生的第二臂23的旋转运动的角速度。由于第二臂23单侧支撑于第一臂22
上，第一臂22单侧支撑于基台21上，因此，第二臂23的前端部即花键轴243在第二臂23上的安装部如箭头s所示那样相对于基台21进行旋转运动。因此，通过角速度传感器202，能够检测与花键轴243在第二臂23上的安装部处的铅垂方向的振动等效的角速度。
37.角速度传感器203检测第二臂23的转动方向的角速度。由此，能够检测第二臂23的驱动时围绕第二轴线j2的振动。此外，如上所述，惯性传感器单元20中还设置有角速度传感器204，但在本实施方式中，来自角速度传感器204的检测信号不使用于机器人2的控制。因此，也可以省略角速度传感器204。但是，也可以将来自角速度传感器204的检测信号使用于机器人2的控制。
38.此外，作为角速度传感器202、203、204的过程，分别无特别限定。如图2所示，在本实施方式中，角速度传感器202、203、204具有封装盒202a、203a、204a、和收纳于封装盒202a、203a、204a中的传感器元件202b、203b、204b。
39.另外，作为传感器元件202b、203b、204b，分别无特别限定。例如，作为传感器元件202b、203b、204b，可以采用使用石英振子的构成。该情况下，若使石英振子具有的振动臂在驱动振动模式下振动，并在该状态下施加围绕检测轴的角速度，则会产生科里奥利力而在检测臂上重新激发检测振动模式。因此，能够根据通过该检测振动模式产生的检测信号来检测角速度。
40.另外，作为传感器元件202b、203b、204b，可以采用使用硅振子的构成。该情况下，采用在硅基板上形成可动体，并与可动体相对地配置检测电极的构成。并且，若使可动体以驱动振动模式振动，并在该状态下施加围绕检测轴的角速度，则会产生科里奥利力而在可动体上重新激发检测振动模式，通过该检测振动模式而使可动体与检测电极之间的间隙变化，从而使它们之间的静电电容发生变化。因此，能够根据静电电容的变化来检测角速度。
41.此外，如上所述，在本实施方式中，检测角速度ω1的角速度传感器202、检测角速度ω2的角速度传感器203、以及检测角速度ω3的角速度传感器204分开构成，但并不限定于此，它们中的至少两个也可以呈一体地形成。该情况下，既可以是将检测角速度ω1的传感器元件、检测角速度ω2的传感器元件、以及检测角速度ω3的传感器元件收纳在一个封装盒内的构成，也可以是能够由一个传感器元件检测角速度ω1、ω2、ω3中的至少两个的构成。
42.另外，电路基板201上配置有各种电路要素，并根据需要形成有驱动角速度传感器202、203、204的驱动电路、根据来自角速度传感器202、203、204的输出检测角速度ω1、ω2、ω3的检测电路、温度补偿电路等。另外，电路基板201具有覆盖角速度传感器202、203、204的盖部件205。通过盖部件205，能够保护角速度传感器202、203、204。
43.机器人系统1构成为：通过将角速度传感器202检测出的角速度ω1反馈给电机264的驱动控制，从而利用使花键轴243升降的驱动力的反作用力，减少花键轴243在第二臂23上的安装部处的铅垂方向的振动。即，构成为通过使花键轴243升降而对第二臂23施加与铅垂振动呈反方向的加速度，从而减少花键轴243在第二臂23上的安装部处的铅垂方向的振动。由此，能够有效地减少机器人2的铅垂方向的振动。进而，机器人系统1构成为：通过将角速度传感器203检测出的角速度ω2反馈给电机261、262的驱动控制，从而减少第二臂23的转动方向的振动。由此，能够有效地减少第二臂23的转动方向的振动。
44.如图1所示，配管25将基台21与第二臂23直接连接而未经过第一臂22内。配管25的
内部形成有将基台21与第二臂23的内部彼此连接的布线插通孔。配管25的至少一部分具有挠性，通过配管25进行变形，从而允许第一臂22相对于基台21转动、第二臂23相对于第一臂22转动。配管25内排列有与惯性传感器单元20电连接的布线209。该情况下，插通于布线25内的布线209不限于其全长，只要是至少一部分即可。
45.另外，除此之外，配管25上还排列有布线组28，该布线组28具有与设置于第二臂23内的电子部件、例如电机262～264、编码器等电连接的多根布线。由此，能够将设置于第二臂23内的各种电子部件的布线直接引至基台21而不经过关节m2、第一臂22以及关节m1。因此，布线的排列变得容易，从而容易在第二臂23内设置各种电子部件。另外，尤其是不需要在关节m1、m2中确保用于排列布线的空间，因此，相同大小下能够提高关节m1、m2的机械强度，相同强度下能够使关节m1、m2小型化。
46.此外，配管25并不限定于封闭为管路的形状，也可以是一部分敞开、例如横截面呈c字状的形状。
47.以上，对机器人2的构成简单进行了说明。接下来，对惯性传感器单元20的配置详细进行说明。如图4所示，第二臂23具有经由关节m2与第一臂22连接的臂基台231、将臂基台231的上方覆盖的上侧盖232、以及将臂基台231的下方覆盖的下侧盖233。上述花键螺母241、滚珠丝杠螺母242、电机262、263、264以及编码器等在臂基台231的上侧支撑在臂基台231上，并被上侧盖232覆盖。另一方面，惯性传感器单元20在臂基台231的下侧支撑于臂基台231上，并被下侧盖233覆盖。
48.如图5所示，惯性传感器单元20所包含的角速度传感器202被设置为相比于第二轴线j2更偏向第三轴线j3侧。即，第三轴线j3与角速度传感器202的分离距离小于第二轴线j2与角速度传感器202的分离距离。由此，由于能够将角速度传感器202配置于第三轴线j3的附近，因此，能够通过角速度传感器202更高精度地检测花键轴243在臂基台231上的安装部处的第二臂23的铅垂方向的振动。尤其是，在本实施方式中，如上所述，将花键螺母241及滚珠丝杠螺母242配置在臂基台231的上侧，将惯性传感器单元20配置在臂基台231的下侧。因此，能够将惯性传感器单元20配置在第三轴线j3的附近且不会妨碍花键螺母241及滚珠丝杠螺母242。因此，能够通过角速度传感器202更高精度地检测花键轴243在臂基台231上的安装部处的第二臂23的铅垂方向的振动。
49.另外，如图5所示，电路基板201在从第三轴线j3的轴向俯视时设置于通过第二轴线j2和第三轴线j3的直线l上。此外，“电路基板201设置于直线l上”是指：在从第三轴线j3的轴向俯视时，电路基板201具有与直线l重叠的部分。通过如此配置惯性传感器单元20，如图6所示，能够高精度地检测第二臂23相对于第一臂22延伸的状态下的、第二臂23的铅垂方向的振动。
50.具体而言，如图7所示，在铅垂方向的振动分量中，具有主要通过关节m1的挠曲、第一臂22的弯曲、关节m2的挠曲、第二臂23的弯曲而产生的振动分量a、和主要通过第一臂22的扭转及第二臂23的扭转而产生的振动分量b。振动分量b在俯视时是距离直线l越远越大。由于花键轴243在第二臂23上的安装部位于直线l上，因此，在第二臂23相对于第一臂22延伸的状态下，该部分实质上不会产生振动分量b。因此，在第二臂23相对于第一臂22延伸的状态下，优选实质上仅将振动分量a作为第二臂23的铅垂方向的振动分量。
51.因此，如上所述，通过将电路基板201配置于直线l上，能够将角速度传感器202配
置于直线l的附近，优选配置于直线l上。因此，施加于角速度传感器202的振动分量b变小，角速度传感器202相对于振动分量b的不灵敏性提高。因此，能够通过角速度传感器202实质上仅高精度地检测振动分量a。因此，能够高精度地检测第二臂23的铅垂方向的振动。
52.尤其是，在本实施方式中，角速度传感器202在从第三轴线j3的轴向俯视时设置于直线l上(参照图5)。由此，来自角速度传感器202的输出中更难附着由振动分量b引起的噪声，从而能够通过角速度传感器202更高精度地检测振动分量a。因此，能够更高精度地检测第二臂23的铅垂方向的振动。此外，“角速度传感器202设置于直线l上”是指：在从第三轴线j3的轴向俯视时，角速度传感器202的封装盒202a具有与直线l重叠的部分，优选传感器元件202b具有与直线l重叠的部分。另外，第二臂23相对于第一臂22延伸的状态是指：例如如图6所示，通过第二轴线j2和第三轴线j3的直线l2相对于通过第一轴线j1和第二轴线j2的直线l1的倾斜度θ为-30
°
以上且+30
°
以下。
53.另外，如图8所示，电路基板201直接固定于第二臂23的臂基台231上。由此，例如与经由从臂基座231延伸的支柱将电路基板201固定于臂基台231上的情况相比，能够有效地抑制电路基板201相对于臂基台231晃动或者与臂基台231机械共振。因此，能够通过搭载于电路基板201上的角速度传感器202，高精度地检测第二臂23的铅垂方向的振动。此外，在本实施方式中，电路基板201相对于臂基台231利用螺钉固定，但固定方法并无特别限定，例如，也可以使用粘接剂将电路基板201固定于臂基台231上。另外，在本实施方式中，盖部件205与臂基台231相接，但并不限定于此。另外，臂基台231与电路基板201之间隔着散热部件、绝缘部件的情况也包含在“电路基板201直接固定于臂基台231上”中。
54.控制装置3与机器人2电连接，控制机器人2的驱动。机器人2和控制装置3通过电缆电连接。但是，机器人2和控制装置3不限于有线方式的连接，例如也可以省略电缆，通过无线方式进行连接。另外，也可以是控制装置3的一部分或者全部内置于机器人2中。
55.控制装置3例如可以由内置有作为处理器的一例的cpu(central processing unit、中央处理器)的计算机(pc)等构成。控制装置3能够控制机器人2的各部。尤其是，控制装置3能够将从角速度传感器202得到的加速度信息(角速度ω1的信息)反馈给电机264的电流指令。由此，能够减少花键轴243在第二臂23上的安装部处的第二臂23的铅垂方向的振动。另外，控制装置3能够将从角速度传感器203得到的角速度ω2的信息反馈给电机261、262的电流指令。由此，能够减少第二臂23的转动方向的振动。因此，成为减振特性优异的机器人系统1。
56.以下，根据图9对于将从角速度传感器202得到的角速度信息反馈给电机264的电流指令的方法简单进行说明。如图9所示，控制装置3具有：生成针对电机264的位置指令的位置指令生成部31、根据由位置指令生成部31生成的位置指令生成针对电机264的速度指令的位置控制部32、根据由位置控制部32生成的速度指令生成驱动电机264的电流指令的速度控制部33、以及向电机264供给与来自速度控制部33的电流指令对应的电流的电流控制部34。
57.位置指令生成部31根据机器人2所执行的处理的内容，生成并输出作为花键轴243的目标位置的位置指令。位置控制部32根据输入的位置指令和与电机264连接的编码器检测出的当前位置的差分生成速度指令。速度控制部33对该速度指令和编码器检测出的当前位置进行微分，并对与实际速度的偏差实施调整比例增益kvp的比例控制和调整积分增益
kvi的积分控制，从而以成为基于速度指令的速度的方式生成电流指令。电流控制部34对电流指令与实际的驱动电流的差分进行比例控制、积分控制，从而向电机264供给与电流指令对应的电流。通过这样的反馈控制，电机264成为与位置指令及速度指令一致的驱动状态。
58.另外，控制装置3具有设置于角速度传感器202的输出侧的dc除去部35。dc除去部35从角速度传感器202输出的角速度信息中除去偏置分量(在未接受角速度的状态下输出的信号分量)。角速度信息所包含的偏置分量例如可以根据机器人2停止中的角速度的移动平均等而求出。通过设置dc除去部35，即使在角速度信息中存在过大的偏置的情况下也能够应对。另外，控制装置3具有从角速度信息中除去角速度传感器202的失调噪声分量及机械共振分量的lpf36(低通滤波器)。通过设置lpf36，能够得到更高精度的角速度信息。
59.另外，控制装置3对于从lpf36输出的角速度信息实施调整反馈增益kgp(比例增益)的比例控制。而且，调整后的角速度信息直接输入电流指令中。这样，通过将角速度信息反馈给电流指令，能够直接控制减少(消除)第二臂23的铅垂方向的振动的反作用力，因而能够提高减少铅垂方向的振动的能力。
60.另外，即使角速度信息中包含有偏置，也通过速度控制部33的积分处理消除其影响，因而花键轴243不易产生位置偏移。
61.以上，对机器人系统1进行了说明。如上所述，机器人系统1所具有的机器人2具有：基台21；设置于基台21上，并绕第一轴线j1相对于基台21转动的第一臂22；设置于第一臂22上，并绕与第一轴线j1平行的第二轴线j2相对于第一臂22转动的第二臂23；设置于第二臂23上，并作为检测围绕与第二轴线j2的轴向正交的角速度检测轴线jgy1的角速度ω1的惯性传感器的角速度传感器202；位于第一臂22的外部，并连接基台21与第二臂23的配管25；以及穿过配管25内而配置，并与角速度传感器202电连接的布线209。这样，通过在第二臂23上配置角速度传感器202，能够高精度地检测第二臂23的铅垂方向的振动。因此，通过将来自角速度传感器202的检测信号反馈给机器人2的驱动，能够有效地抑制第二臂23的铅垂方向的振动。尤其是，通过将布线209配置于配管25内，能够将布线209直接引至基台21而不经过关节m2、第一臂22以及关节m1。因此，布线209的排列变得容易，从而容易在第二臂23内设置角速度传感器202。另外，由于不需要在关节m1、m2中确保用于排列布线的空间，因此，相同大小下能够提高关节m1、m2的机械强度，相同强度下能够使关节m1、m2小型化。
62.另外，如上所述，机器人2具备：设置于第二臂23上并能够绕与第二轴线j2平行的第三轴线j3转动的花键轴243(轴)、和搭载角速度传感器202并对从角速度传感器202输出的信号进行处理的电路基板201。并且，电路基板201与通过第二轴线j2和第三轴线j3的平面相交叉。由此，通过角速度传感器202，不易检测到由第一臂22及第二臂23的扭转引起的铅垂方向的振动分量b。因此，尤其能够高精度地检测第二臂23相对于第一臂22延伸的状态下的第二臂23的铅垂方向的振动。尤其是，在本实施方式中，角速度传感器202在从第三轴线j3的轴向观察时设置于直线l上。因此，能够更显著地发挥上述效果。
63.另外，如上所述，角速度传感器202设置于相比第二轴线j2而更靠近第三轴线j3侧的位置处。由此，能够更高精度地检测花键轴243在第二臂23上的安装部处的第二臂23的铅垂方向的振动。因此，能够更有效地减少花键轴243的铅垂方向的振动，成为可进行更稳定的驱动的机器人系统1。
64.另外，如上所述，电路基板201直接固定于第二臂23的臂基台231。由此，例如与经
由从臂基座231延伸的支柱将电路基板201固定于臂基台231上的情况相比，能够有效地抑制电路基板201相对于臂基台231晃动或者与臂基台231机械共振。因此，能够通过搭载于电路基板201上的角速度传感器202，高精度地检测第二臂23的铅垂方向的振动。
65.另外，如上所述，惯性传感器是检测围绕与第二轴线j2方向正交的角速度检测轴线jgy1的角速度ω1的角速度传感器202。由此，能够高精度地检测第二臂23的铅垂方向的振动。
66.另外，如上所述，惯性传感器能够检测第二臂23的转动方向的角速度ω2、即围绕第二轴线j2的角速度ω2。因此，通过将角速度ω2反馈给机器人2的驱动，能够有效地抑制第二臂23的转动方向的振动。尤其是，在本实施方式的机器人2中，作为惯性传感器，包括作为检测围绕与第二轴线j2方向正交的角速度检测轴线jgy1的角速度ω1的第一惯性传感器的角速度传感器202、和作为检测第二臂23的转动方向的角速度ω2的第二惯性传感器的角速度传感器203。这样，通过将检测角速度ω1的角速度传感器202和检测角速度ω2的角速度传感器203分开设置，这些角速度传感器202、203的配置的自由度提高。因此，例如容易将加速度传感器202配置于直线l上。
67.另外，如上所述，机器人系统1具有机器人2和控制机器人2的驱动的控制装置3。因此，能够享受上述机器人2的效果(减振效果)，成为可靠性高的机器人系统1。
68.第二实施方式
69.图10是本发明的第二实施方式涉及的机器人系统所具有的惯性传感器单元的分解立体图。图11是机器人的简图。
70.本实施方式涉及的机器人系统除了惯性传感器单元20的构成不同以外，其他与上述第一实施方式的机器人系统1相同。此外，在以下的说明中，关于第二实施方式的机器人系统，以与上述第一实施方式的不同点为中心进行说明，对于相同的事项省略其说明。另外，在图10及图11中，对于与上述实施方式相同的构成标注相同的附图标记。
71.如图10所示，本实施方式的惯性传感器单元20具有作为惯性传感器的三个加速度传感器206、207、208、和搭载加速度传感器206、207、208，并对于从加速度传感器206、207、208输出的信号进行处理的电路基板201。另外，电路基板201具有覆盖加速度传感器206、207、208的盖部件205。另外，加速度传感器206、207、208的检测轴相互正交。
72.具体而言，如图11所示，加速度传感器206(第一惯性传感器)具有与第二轴线j2平行的加速度检测轴jac1，并检测沿着加速度检测轴jac1的加速度ac1。另外，加速度传感器207(第二惯性传感器)具有与通过第二轴线j2及第三轴线j3的平面正交的加速度检测轴jac2，并检测沿着加速度检测轴jac2的加速度。另外，加速度传感器208(第二惯性传感器)具有与直线l平行的加速度检测轴jac3，并检测沿着加速度检测轴jac3的加速度。
73.根据这样的构成，能够通过加速度传感器206检测第二臂23的铅垂方向的振动，能够通过加速度传感器207、208检测第二臂23的转动方向的振动。因此，与上述第一实施方式同样地，通过将来自加速度传感器206的检测信号反馈给针对电机264的电流指令，能够减少第二臂23的铅垂方向的振动，通过将来自加速度传感器207、208的检测信号反馈给针对电机261、262的电流指令，能够减少第二臂23的转动方向的振动。
74.如上所述，本实施方式的机器人2具有设置于第二臂23上，并作为检测第二轴线j2方向的加速度的惯性传感器的加速度传感器206。这样，通过在第二臂23上配置加速度传感
器206，能够高精度地检测第二臂23的铅垂方向的振动。因此，通过将来自加速度传感器206的检测信号反馈给机器人2的驱动，能够有效地抑制第二臂23的铅垂方向的振动。
75.另外，如上所述，惯性传感器检测第二臂23的转动方向的加速度。通过将第二臂23的转动方向的加速度反馈给机器人2的驱动，能够有效地抑制第二臂23的转动方向的振动。尤其在本实施方式的机器人2中，作为惯性传感器，包括作为检测第二轴线j2方向的加速度ac1的第一惯性传感器的加速度传感器206、和作为检测第二臂23的转动方向的加速度ac2、ac3的第二惯性传感器的加速度传感器207、208。这样，通过将检测加速度ac1的加速度传感器206和检测加速度ac2、ac3的加速度传感器207、208分开设置，这些加速度传感器206、207、208的配置的自由度提高。因此，例如容易将加速度传感器206配置于直线l上。
76.根据这样的第二实施方式，也能够发挥与上述第一实施方式相同的效果。
77.第三实施方式
78.图12是本发明的第三实施方式涉及的机器人系统所具有的第二臂的臂基台的仰视图。图13是表示第二臂相对于第一臂弯曲的状态的俯视图。
79.本实施方式涉及的机器人系统除了惯性传感器单元20的配置不同以外，其他与上述第一实施方式的机器人系统1相同。此外，在以下的说明中，关于第三实施方式的机器人系统，以与上述第一实施方式的不同点为中心进行说明，对于相同的事项省略其说明。另外，在图12及图13中，对于与上述实施方式相同的构成标注相同的附图标记。
80.如图12所示，在本实施方式的机器人2中，角速度传感器202不与通过第二轴线j2和第三轴线j3的平面交叉。由此，通过角速度传感器202，能够同时检测与上述振动分量a和振动分量b(即，由第一臂22及第二臂23的扭转引起的第二臂23的铅垂方向的振动)。
81.例如，如图13所示，在第二臂23相对于第一臂22弯曲的情况下，第一臂22或第二臂23容易产生扭转。因此，通过利用角速度传感器202检测因扭转引起的第二臂23的铅垂方向的振动，能够更高精度地检测第二臂23整体的铅垂方向的振动。此外，第二臂23相对于第一臂22弯曲的状态是指：例如如图13所示，通过第二轴线j2和第三轴线j3的直线l2相对于通过第一轴线j1和第二轴线j2的直线l1的倾斜度θ为-120
°
以上且-60
°
以下以及+60
°
以上且+120
°
以下。
82.根据这样的第三实施方式，也能够发挥与上述第一实施方式相同的效果。
83.图14是用于以硬件(处理器)为中心说明第一至第三实施方式的框图。图14中示出了机器人2、控制器61以及计算机62连接而成的机器人系统1a的整体构成。机器人2的控制既可以通过位于控制器61中的处理器读出存储器中的指令而执行，也可以通过存在于计算机62中的处理器读出存储器中的指令并经由控制器61而执行。因此，能够将控制器61和计算机62中的任意一方或双方理解为“控制装置”。
84.图15是表示本发明的机器人系统的其他例1(变形例1)的框图。图15中示出了机器人2直接与计算机63连接的机器人系统1b的整体构成。机器人2的控制通过存在于计算机63中的处理器读出存储器中的指令而直接执行。因此，可以将计算机63理解为“控制装置”。
85.图16是表示本发明的机器人系统的其他例2(变形例2)的框图。图16中示出了内置有控制器61的机器人2与计算机66连接，计算机66经由lan等的网络65与云端64连接的机器人系统1c的整体构成。机器人2的控制既可以通过存在于计算机66中的处理器读出存储器中的指令而执行，也可以通过存在于云端64中的处理器经由计算机66读出存储器中的指令
而执行。因此，可以将控制器61、计算机66以及云端64中的任意一个、或者任意两个、或者三个(全体)理解为“控制装置”。
86.以上，根据图示的实施方式对本发明的机器人及机器人系统进行了说明，但本发明并不限定于此，各部分的构成可以替换为具有相同功能的任意构成。另外，也可以附加其他任意的构成物。
87.另外，本发明也可以是将上述各实施方式中的任意两个以上的构成(特征)组合而成的。
88.另外，在上述实施方式中，机器人的基台的固定部位例如为设置空间中的地板，但本发明中并不限定于此，除此之外，例如可以举出天花板、墙壁、工作台、地上等。另外，基台本身也可以是能够移动的。另外，在本发明中，机器人也可以设置在屋内。该情况下，作为机器人的基台的固定部位，例如可以举出屋子的地板部、天花板部、墙壁部、工作台等。
89.另外，在上述实施方式中，作为固定机器人(基台)的平面(面)的第一面是与水平面平行的平面(面)，但本发明中并不限定于此，例如，也可以是相对于水平面或铅垂面倾斜的平面(面)，另外，也可以是与铅垂面平行的平面(面)。即，第一至第三轴线也可以相对于铅垂方向倾斜。
90.另外，在上述实施方式中，机器人臂的转动轴的数量为两个，但本发明中并不限定于此，机器人臂的转动轴的数量既可以是一个，也可以是三个以上。即，在上述实施方式中，臂的数量为两个，但本发明中并不限定于此，臂的数量例如既可以是一个，也可以是三个以上。另外，处理器可以由一个装置构成，另外，也可以由多个装置构成，即，也可以分为多个单位处理器。

技术特征：
1.一种机器人，其特征在于，具有：基台；第一臂，绕第一轴线相对于所述基台转动；第二臂，绕与所述第一轴线平行的第二轴线相对于所述第一臂转动；惯性传感器，设置于所述第二臂；轴，设置于所述第二臂，能够绕与所述第二轴线平行的第三轴线转动，并且能够在沿着所述第三轴线的方向上移动；和电路基板，搭载有所述惯性传感器，所述电路基板在从所述第三轴线的轴向俯视时具有与通过所述第二轴线和所述第三轴线的直线重叠的部分，所述第三轴线与所述惯性传感器的分离距离小于所述第二轴线与所述惯性传感器的分离距离。2.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于，所述惯性传感器在从所述第三轴线的轴向俯视时具有与所述直线重叠的部分。3.根据权利要求1或2所述的机器人，其特征在于，所述电路基板固定于所述第二臂的臂基台。4.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于，所述惯性传感器不与通过所述第二轴线和所述第三轴线的平面交叉。5.根据权利要求1或2所述的机器人，其特征在于，所述惯性传感器在所述电路基板上设置于相比所述第二轴线更靠近所述第三轴线的一侧。6.根据权利要求1或2所述的机器人，其特征在于，所述机器人还具备连接所述基台与所述第二臂的配管。7.根据权利要求1或2所述的机器人，其特征在于，所述惯性传感器检测绕与所述第二轴线的轴向正交的检测轴线的角速度。8.根据权利要求1或2所述的机器人，其特征在于，所述惯性传感器检测所述第二臂的转动方向的角速度及加速度中的一方或双方。9.根据权利要求1或2所述的机器人，其特征在于，所述惯性传感器包括：第一惯性传感器，检测绕与所述第二轴线的轴向正交的检测轴线的角速度及所述第二轴线的轴向的加速度中的一方或双方；和第二惯性传感器，检测所述第二臂的转动方向的角速度及加速度中的一方或双方。10.根据权利要求1或2所述的机器人，其特征在于，所述电路基板的中心在从所述第三轴线的轴向俯视时不与所述直线重叠。11.根据权利要求1或2所述的机器人，其特征在于，所述机器人还具备使所述轴绕所述第三轴线旋转的第一电机，所述惯性传感器设置在所述第一电机和所述轴之间的位置处。12.根据权利要求1或2所述的机器人，其特征在于，所述机器人还具备使所述轴在沿着所述第三轴线的方向上移动的第二电机，
所述惯性传感器设置在所述第二电机和所述轴之间的位置处。13.根据权利要求1或2所述的机器人，其特征在于，所述机器人还具备：使所述轴绕所述第三轴线旋转的第一电机；以及使所述轴在沿着所述第三轴线的方向上移动的第二电机，所述惯性传感器设置在比所述第一电机及所述第二电机更靠所述轴侧的位置处。14.一种机器人系统，其特征在于，具有：权利要求1至11中任一项所述的机器人；和控制所述机器人的驱动的控制装置。

技术总结
本发明提供能够发挥优异的减振效果的机器人及机器人系统。机器人具有：基台；第一臂，设置于所述基台，并绕第一轴线相对于所述基台转动；第二臂，设置于所述第一臂，并绕与所述第一轴线平行的第二轴线相对于所述第一臂转动；惯性传感器，设置于所述第二臂，并检测绕与所述第二轴线的轴向正交的角速度检测轴线的角速度及所述第二轴线的轴向的加速度中的一方或双方；配管，位于所述第一臂的外部，并连接所述基台与所述第二臂；以及布线，所述布线穿过所述配管内而配置，并与所述惯性传感器电连接。接。接。


技术研发人员：星野真吾 元吉正树
受保护的技术使用者：精工爱普生株式会社
技术研发日：2019.06.24
技术公布日：2023/7/27