CN1481298A

CN1481298A - 机械手

Info

Publication number: CN1481298A
Application number: CNA028022599A
Authority: CN
Inventors: 村田健二
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2002-04-12
Filing date: 2002-04-12
Publication date: 2004-03-10
Anticipated expiration: 2022-04-12
Also published as: US20030192758A1; DE10296748T5; TW542773B; GB2387672A; KR20040014393A; KR100483660B1; GB0303210D0; GB2387672B; JPWO2003086718A1; JP4277683B2; US6917856B2; CN1305648C; WO2003086718A1

Abstract

本发明的机械手形成这样的结构，即能够利用位置检测器检测机械手臂的关节移动位置，根据关节移动位置和经过时间的变化量计算关节移动速度，将其与容许移动速度比较，以控制制动器的释放和制动，使得机械手臂的形状和姿势以及负荷条件即使变化时，制动器释放时的臂的关节移动速度也在一定值以内的结构。因此，能得到可一个人进行制动器释放的臂的移动操作且安全性高的机械手。

Description

机械手

技术领域

本发明涉及一种机械手控制装置的改进，该控制装置能够使伺服系统为停止控制的状态，释放机械手的手臂的制动器。

背景技术

机械手作为省力、省人工用的搬运和安装用的装置，已确立了牢固的地位，一直在汽车生产、家电生产、半导体生产等制造业领域有多种用途。尤其是制动器释放技术，能够利用使机械手的臂移动到搬运时的姿势，以取得减小包装体积的效果，还具有在因移动到行程范围外而不能控制的情况下进行还原操作的效果，已经成了机械手的基本技术。

图16是日本国专利公开平11-179691号公报所揭示的用于释放制动器的已有的工业用机械手控制装置的框图，图17是制动控制流程图，图18是表示制动器动作的状态图。

下面对其结构进行说明。上述图中，1是机械手主体，每一关节具有电动机11、位置检测器12、制动器组13。2是控制装置，利用工作程序对机械手主体1进行驱动控制，并且具有中央处理装置21、伺服控制部23、伺服放大部24、制动器控制部25、制动器驱动部26。3是手动操作装置，用于使操作者提供机械手控制所需的指令。

控制装置2中的中央处理装置21是根据控制程序产生机械手主体1的位置控制和各种功能的指令的部分。伺服控制部23、伺服放大部24和电动机11构成伺服控制系统。对伺服系统进行控制时，给伺服控制部23提供有关移动或停止的指令，还将该指令传给伺服放大部24，最后在电动机11产生驱动机械手臂(图中未示出)的旋转力，无移动指令时，与机构手臂本身的重量平衡，从而停止。又形成在有移动指令时产生大于抵消机械手臂本身重量的旋转力，使机械手臂移动的结构。

电动机11上安装有位置检测器12。位置检测器12识别机械手臂的伺服控制位置，形成实际上能够检测出电动机11的旋转角度，将其输出信号反馈给伺服控制部23和伺服放大部24，从而使机械手臂能够经常保持来自操作部3的位置指令值的结构。制动器13与电动机11的轴合为一体，或装在该轴与机械手臂之间。27是制动器释放时间设定部，28是制动器制动时间设定部。制动器释放时间设定部27和制动器制动时间设定部28构成在中央处理装置21的存储器(图中未示出)分配为机械手控制装置的参数，能由操作者通过手动操作装置3等进行变换的结构。制动器驱动部26根据制动器控制部25的输出信号进行驱动，使制动器13实际上释放或制动。做成能够利用按压手动操作装置3中的释放操作开关(未图示)的方法产生制动器13的释放指令的结构。

下面说明其动作。首先，在步骤S71，中央处理装置21判断手动操作装置3的释放操作开关的工作状态。制动器释放指令的释放操作开关为“导通”时，进至步骤S72，中央处理装置21进行伺服系统的控制停止处理。即，进行制动器13的制动动作，停止对伺服控制部23、伺服放大部24和电动机11输出信号，利用制动器13使机械手臂停止。接着在步骤S73中，制动器控制部25从制动器释放时间设定部27读出释放时间数据，将信号输出到制动器驱动部26，以便仅在符合释放时间数据的时间释放制动器13。释放时间过后，进入到步骤S74，制动器控制部25从制动器释放时间设定部28读出制动时间数据，将信号输出到制动器驱动部26，以便仅在符合制动时间数据的时间使制动器13进行制动。制动时间过后，返回到步骤S71，判断释放操作开关的工作状态。结果，如图18所示，在操作者连续按压手动操作装置3的释放操作开关的期间，根据各时间数据，执行制动器13的释放和制动动作。

不按压释放操作开关(阻断)时，进至步骤S75的处理，在该处理中判断伺服系统是否正在控制，然后返回步骤S71。其结果是，在伺服系统正在控制时，使制动器13的继续保持释放状态。而在步骤S75，在伺服控制动作正在进行的状态以外的状态下，进行步骤S77的使制动器13进行制动的处理，然后返回步骤S71，判断释放操作开关的工作状态。

如以上所述，已有的机械手预先设定制动器的释放时间和制动时间，根据该设定时间重复进行制动器13的制动和释放过程，因而制动器释放时的手臂移动速度很大程序上取决于其重量、姿势和负荷等。

例如，从要使制动器放开的关节的旋转中心看，臂的重量和负荷等合成的重心大致处于水平位置时，关节旋转的力矩最大，从而旋转加速度也最大，使得释放制动器时臂的移动速度急剧增加。

从关节的旋转中心看，重心大致处于垂直位置时，关节旋转的力矩接近于零，即使释放制动器，也因关节部存在摩擦，如果操作者不加力，则也有臂不开时移动的情况。

这样，已有的机械手因臂的重量、姿势和负荷条件等不同，释放制动器时臂的移动速度变化很大，因而操作者需要一面监视臂的移动，一面调整制动器的制动和释放的时间设定。

而且，在释放制动器时臂不移动的状态下，操作者需要进行用手加力使臂移动等操作，还需要进行释放操作开关的操作，一个人进行操作是困难的。

发明内容

本发明是为解决上述问题而作出的，其目的在于取得一种即使其臂的形状、姿势和负荷条件变化时，也能够利用控制制动器的方法，使制动器释放时臂移动速度、控制程序执行周期内的臂移动量在一定值以内，从而能抑制臂的高速移动的机械手。

本发明的目的还在于得到这样的一种这样的机械手，即利用进行制动器控制，使制动器释放时的臂的移动速度和控制程序执行周期内的臂的移动量在上限值与下限值之间，即使机械手臂的形状和姿势以及负荷条件变化时，也能抑制臂的高速移动的机械手。

本发明的目的还在于得到这样的一种机械手，即在像多关节机械手那样因机械手姿势的关系，关节旋转的旋转力矩不足，臂不能移动的情况下，或在正交型机械手的移动轴大致水平配置，即使将制动器释放，由于重力的关系臂不能够移动的情况下，臂都能移动的机械手；而且本发明的目的是，得到一种这样的机械手，也就是即使由于臂等的本身重量而使移动开始后，在移动速度和控制程序执行周期内的臂的移动量达到一定值的情况下，能够进行制动器控制，抑制臂的高速移动的机械手。

本发明的目的还在于得到这样一种机械手，即能够预先存储与机械手臂的姿势和负荷条件对应的制动器释放时间和制动器制动时间，并根据姿势和负荷条件读出最佳制动器释放时间和制动器制动时间，根据这些时间控制制动器，从而抑制臂的高速移动的机械手。

又，本发明的目的在于，得到能将机械手前端部位工作点的移动速度和控制程序执行周期内的工作点移动量控制为规定值的机械手。

本发明的机械手在使伺服系统为控制停止状态，进行机械手臂的制动器释放时，利用位置检测器检测出机械手臂的位置，根据移动位置和经过时间的变化量计算臂的实际移动速度，将该实际移动速度与容许移动速度比较，把制动器的制动信号或释放信号送到驱动装置，从而进行制动器释放或制动，将机械手臂的移动速度控制在规定值以内。

还有，本发明的机械手设定臂的移动速度上限值和下限值，在实际移动速度超过上限值时使制动器进行制动；低于下限值时则使制动器释放，在上限值与下限值之间控制机械手臂的移动速度。

又，本发明的机械手在进行制动器释放时，利用位置检测器检测出机械手臂的移动位置，求出制动器释放程序执行周期中进行移动的臂的移动量，将该移动量与设定的移动量比较，以控制制动器的制动和释放。

又，本发明的机械手设置电动机驱动辅助开关，在该开关“导通”时，使制动器释放，按规定方向对电动机进行旋转驱动，直到达到臂的容许移动速度，然后将机械手臂的移动速度控制为规定值以内。

本发明预先存储与机械手臂的姿势和负荷条件对应的制动器释放时间和制动器制动时间，并根据姿势和负荷条件读出最佳制动器释放时间和制动器制动时间，根据这些时间控制制动器。

又，从到设定的机械手部位的距离和臂的实际移动速度计算机械手部位的移动速度，与容许移动速度比较，并根据比较结果进行制动器的释放或制动，控制机械手臂的移动速度。

本发明的机械手如以所述构成，从而能得到即使机械手的负荷条件和姿势变化，也能在制动器释放时正确控制臂的移动速度，安全性能良好的机械手。还具有在因姿势而即使释放制动器臂也不能移动的情况下用能够使臂移动的大小的旋转力矩对臂进行驱动的结构，因而能得到一个人就可操作制动器释放的机械手。

附图说明

图1是一般机械手的结构的说明图。

图2是本发明实施形态的框图。

图3是控制程序中的制动器释放处理的流程图。

图4是实施形态1的制动器释放处理的子程序流程图。

图5是实施形态1的动作说明图。

图6是实施形态2的制动器释放处理的子程序流程图。

图7是实施形态2的动作说明图。

图8是实施形态3的制动器释放处理的子程序流程图。

图9是实施形态4的制动器释放处理的子程序流程图。

图10是实施形态5的制动器释放处理的子程序流程图。

图11是实施形态5的机械手中到臂前端部或负荷的距离L的说明图。

图12是实施形态5的机械手中到臂前端部或负荷的距离L的说明图。

图13是实施形态6的制动器释放用控制程序的流程图。

图14是说明多关节机械手的关节部状态的外形图。

图15是实施形态6的存储部22所存储制动时间和释放时间的表。

图16是已有的进行制动器释放的工业用机械手控制装置的框图。

图17是已有的制动器释放处理的程序的流程图。

图18是已有的制动器的动作的状态图。

具体实施形态

实施形态1

图1是一般机械手的结构图，图2是作为本发明实施形态1的机械手的框图。图3是控制程序中的制动器释放处理的流程图，图4是进行制动器制动和释放处理的子程序的流程图。图5是制动器释放开关的状态与制动器信号和臂移动速度的关系的动作说明图。

首先说明其结构。1是机械手主体，2是进行机械手的各种控制的控制装置，3是进行机械手的操作用的手动操作装置。

11是驱动机械手的臂和支柱的电动机，12是设置在电动机11的轴上，用于检测臂的姿势位置用的位置检测器。13是设置在电动机11的轴上，用于在切断机械手电源时防止臂的重力造成的移动的制动器。以上说明的电动机11、位置检测器12、制动器13与已有例相同。

21是中央处理装置，用于分析并处理机械手的动作程序，还用于进行机械手主体1的臂等的姿势控制和以制动器释放控制处理为首的各种处理。中央处理装置21结构上做成：根据存储装置22内的控制程序，以1秒钟约几十次的程度，周期性地每间隔几十毫秒重复进行称为控制程序的一系列位置控制和输入输出处理。形成在控制程序执行过程中，中央处理装置21一旦检测到释放制动器13用的释放操作开关“导通”，就使存储装置22内的制动器标记Fb的数据为“1”，而且使上次的位置数据Xp为“0”的结构。另一方面，形成没有制动器释放指令时，就使制动器标记Fb的数据为“0”的结构。还形成在制动器标记Fb为“1”时，启动图3所示的制动器释放处理的子程序的处理的结构。

22是存储装置，存储动作程序、有关机械手控制的各种参数、进行控制装置2内的处理的控制程序及其子程序，以及进行本发明的制动器释放处理用的参数。作为进行制动器释放处理用的参数，可分配表明臂等的当前位置和时间的当前位置数据Xc和当前时间数据Tc、表明进行上次处理时的位置和时间的上次位置数据Xp和上次时间数据Tp、以及臂等的容许移动速度数据Vs和实际移动速度数据Va。

23是根据来自中央处理装置21的移动指令产生对机械手的位置控制信号的伺服控制部，24是根据来自伺服控制部23的控制信号对电动机11进行驱动的伺服放大部。25是产生制动器释放控制信号的制动器控制部，26是根据来自制动器控制部25的控制信号，给制动器13提供驱动能量的制动器驱动部。

图2中，为了使说明简便，记载电动机11、位置检测器12、制动器13、伺服放大部24和制动器驱动部26各一组，但实际上当然设置与机械手主体1所具有驱动部数量相应的多组。

3是手动操作装置，设置输入动作程序和各种参数、指示本发明制动器释放处理用的按键开关类和进行当前位置显示的显示装置。这里虽然未在图中示出，但有时可在控制装置2中一起设置手动操作装置3的输入和显示功能。

下面，用图3至图5说明其动作。

操作者在指示制动器释放前，操作手动操作3的按键开关，预先在存储装置22存储臂的容许移动速度数据Vs。

首先，在图3的控制程序步骤S31，中央处理装置21检测到释放操作开关为“导通”时，进至步骤S32的处理。步骤32中，停止从伺服控制部23对伺服放大部24的信号输出，禁止对电动机11输出。但是，位置检测器12进行位置检测动作，将臂的位置作为当前位置数据Xc等，经伺服控制部23存储到存储部22。

接着，进至步骤S33，但其前释放操作开关为“阻断”状态时，在步骤S36将制动标记Fb设定为“0”，因而只是首次时进至步骤S34的处理。步骤S34中，中央处理装置21使制动标记Fb的数据为“1”，并且使上次位置数据Xp为“0”。接着，进至步骤S35，调用图4的制动器释放用的子程序。这样，在释放操作开关为“导通”的期间，总是调用图4的子程序，进行制动器释放处理。

步骤S31中，中央处理装置21检测到释放操作开关的状态为“阻断”时，进至步骤S36，使制动标记Fb为“0”，传送从伺服控制部23对伺服放大部24的输出信号，使制动器11释放，通常的伺服系统为控制状态后，退出图3的制动器释放处理程序。

下面说明调用图4所示制动器释放子程序时的处理。

步骤S41中，首先校验上次位置数据Xp是否为“0”，为“0”时，换言之，在释放操作开关从“阻断”切换到“导通”的初始处理中，进至步骤S44，将上次位置数据Xp改写为当前位置数据xc，而且将上次时间数据Tp改写为当前时间数据Tc。此后，进至步骤S46，进行制动器释放处理。制动器释放处理的指令从中央处理装置21通过制动器控制部25送到制动器驱动部26，最后从制动器驱动部26进行供给释放制动器13用的驱动能量。步骤S46的制动器释放处理结束时，暂时退出子程序。

下面说明对控制程序中下一制动器释放处理的子程序进行处理的情况。步骤S31中，如果释放操作开关仍继续为“导通”，则进至步骤S32，进行伺服系统的控制停止处理。下一步骤S33中，由于在上次执行控制程序制动器释放处理的步骤S34将制动器标记Fb设定为“1”，第2次及其后进至步骤S35，调用图4的制动器释放处理子程序。

第2次及其后的子程序调用的步骤S41中，由于上次位置数据Xp代入上次处理时的当前位置数据Xc，所以当前位置数据Xp不为“0”，进至步骤S42。步骤S42中，从下式求上次处理的时刻至当前处理的时刻的移动量ΔX以及经过时间ΔT和实际移动速度数据Va。

ΔX＝Xc-Xp

ΔT＝Tc-Tp

Va＝ΔX/ΔT

上述运算结束后，为了计算调用下次子程序时的移动量和速度，代入当前数据如下。

Xp＝Xc

Tp＝Tc

接着，进至步骤S43，在实际移动速度数据Va大于容许移动速度数据Vs时，进至步骤S45，进行控制，使制动器制动；反之，实际移动速度数据Va小于容许移动速度数据Vs时，进至步骤S46，进行控制，使制动器13释放。

如图5的动作说明所示那样，进行以上说明的处理。首先，释放操作开关为“导通”时，利用臂的本身重量使移动开始，在到达移动速度数据Vs前的期间，使制动器13释放。

图中以直线近似表示臂的移动速度，但制动器13释放时的臂移动速度增加的比例因臂的姿势而变化，而且制动器13被制动，使移动速度减少的比例取决于制动器13的制动力和臂等的惯性。

达到容许移动速度数据Vs后，在该数据Vs的附近重复进行制动器13的制动和释放处理。释放操作开关为“阻断”时，立即返回伺服系统的控制状态，进行伺服位置控制，使制动器11释放，臂按当前位置数据Xc停止。

如以上说明那样，进行制动器释放处理时，将臂的移动速度限制为容许移动速度，臂不会高速移动，因而能得到安全性高的机械手。

实施形态2

实施形态2设计成将实际移动速度与上限容许移动速度和下限容许移动速度比较，超过上限值时进行制动器制动处理，低于下限值时进行制动器释放处理，在上限值与下限值之间时进行上次的处理，其组成与实施形态1相同。

实施形态2的控制程序与实施形态1中图3的流程图相同，其子程序流程图如图6所示，与实施形态1相比，一部分处理不同。与实施形态1中图4相同的处理，其步骤采用相同的步骤编号。图7是示出实施形态2中制动器释放开关的状态与制动器信号和臂移动速度的关系的动作说明图。

下面用流程图说明与实施形态1不同的部分。设制动器释放处理启动时，操作者预先从手动操作装置3将上限容许移动速度数据V_SH和下限容许移动速度数据V_SL输入到存储部22。

在步骤S42求出实际移动速度数据Va后，进至步骤S51，将实际移动速度数据Va与下限容许移动速度数据V_SL比较，实际移动速度数据Va小时，进至步骤S46，进行制动器释放处理。实际移动速度数据Va大时，进至步骤S52。步骤S52中，将实际移动性速度数据Va与上限容许移动速度数据V_SH比较，实际移动速度数据Va大时，进至步骤S45，进行制动器制动处理。实际移动速度数据Va小时，退出该子程序，因而继续进行上次处理的步骤S45的制动器制动处理或步骤S46的制动器释放处理。

实施形态2与实施形态1相比，如图7所示，制动器制动和制动器释放的处理间隔变大，能减少制动器13的制动和释放的跳跃频度。

实施形态3

实施形态3设计成在伺服系统为控制停止状态，进行机械手臂的制动器释放时，利用位置检测器检测出机械手臂的移动位置，求出在制动器释放程序执行周期中进行移动的臂移动量，将该臂移动量与设定的移动量比较，以控制制动器的制动和释放；其组成与实施形态1相同。

实施形态3的控制程序与实施形态1中图3的流程图相同，其子程序的流程图如图8所示，与实施形态1相比，一部分处理不同。与实施形态1的图4相同的处理，其步骤采用相同的步骤编号。

下面说明制动器释放用子程序中不同的部分。

释放操作开关从“阻断”切换到“导通”的初始子程序调用中，上次位置数据Xp设定为“0”，因而从步骤S41进至步骤S55。步骤S55中，上次位置数据Xp代入当前位置数据Xc，并进至步骤S46，进行制动器释放处理后，退出子程序。

第2次及其后的子程序调用中，作为上次位置数据，在步骤S55代入上次处理时的当前位置数据Xc，因而步骤S41的判断进至步骤S53。步骤S53中，从当前位置数据Vs与上次位置数据Xp的差求出实际移动量ΔX。然后，在步骤S54将实际移动量ΔX与设定移动量Xs相比，实际移动量ΔX大时，进行步骤S45的制动器制动处理，实际移动量ΔX小时，进行步骤S46的制动器释放处理。

如以上说明那样，释放操作开关“导通“时，臂利用本身重量开始移动，在每次控制程序执行处理的实际移动量ΔX达到设定移动量Xs前的期间，使制动器13释放。此后，以设定移动量Xs为基准，进行制动器13的制动和释放。释放操作开关“阻断”时，立即返回伺服系统的控制状态，进行伺服位置控制，使制动器11释放，臂按当前位置数据停止。

实施形态3中，以1秒种约几十次，周期性地每间隔几十毫秒实施控制程序的执行，利用经过时间ΔT为大致固定的时间间隔，因而能省略中央处理装置21计算经过时间ΔT的处理。

又，不仅将设定移动量Xs作为直接参数设定，而且输入容许移动速度数据Vs，因而结构上可做成利用中央处理装置21求出设定移动量Xs，存入存储部22。而且，结构上还可做成：用作为从位置检测器12送到伺服控制部23的位置信号的脉冲数代替设定移动量Xs。

实施形态4

实施形态4用于像多关节机械手那样，从关节看来机械手主体1的臂的姿势和负荷等的合成重心大致处于垂直位置，并且关节的转动力矩接近“0”的情况下，或者正交型机械手的移动轴大致水平配置，并且臂不移动的情况下，避免发生即使释放制动器13，如果操作者不加力，臂也不开始移动的现象；设计为电动机辅助旋转开关“导通”时使电动机11旋转，直到臂的实际移动速度数据Va达到容许移动速度数据Vs。

实施形态4的控制程序与实施形态1中图3的流程图相同，其子程序的流程图如图9所示，与实施形态1相比，一部分处理不同。与实施形态1的图4相同的处理，其步骤采用相同的步骤编号。

下面说明制动器释放用子程序中不同的部分。

第2次及其后的子程序调用中，将“0”以外的值代入上次位置数据Xp，因而步骤S41的判断进至步骤S42。步骤S42中，从下式求出上次处理时至当前处理时的移动量ΔX、经过时间ΔT和实际移动速度Va。

ΔX＝Xc-Xp

ΔT＝Tc-Tp

Va＝ΔX/ΔT

Xp＝Xc

Tp＝Tc

接着，进至步骤S43，在实际移动速度数据Va大于容许移动速度数据Vs时，进至步骤S45，进行制动器制动处理后，退出子程序。实际移动速度数据Va小于容许移动速度数据Vs时，进至步骤S56。如果电动机辅助旋转开关“导通”，进至步骤S57，进行制动器释放处理，给电动机11施加臂移动程度的一定力矩后，退出子程序。步骤S56中，电动机辅助旋转开关“阻断”，则进至步骤S46，执行制动器释放处理后，退出子程序。

如以上说明那样，电动机辅助旋转开关“导通”时，臂利用本身重量开始自行，在其达到容许移动速度Vs前的期间，进行借助电动机11的臂辅助移动动作。即使电动机辅助旋转开关“阻断”且臂停止状态继续的情况下，操作者加力也能使臂任意移动。

而且，结构上做成给电动机11施加的辅助移动用力矩按使臂开始移动程度的一定力矩加以控制，则即使因操作差错而操作者使电动机11旋转到行程的末端，机械手主体1也不会有机械上的损坏。

实施形态5

实施形态5与实施形态1相同，也利用位置检测器检测出机械手臂的移动位置，并根据移动位置和经过时间的变化量计算臂的实际运动速度。但是，实施形态5的不同点是：根据实际移动速度和与臂前端部工作点的距离，求出臂前端部工作点的移动速度，将其与容许移动速度比较，在臂前端部工作点的移动速度大时，进行制动器制动处理，小则进行制动器释放处理。

因此，实施形态5的控制程序与实施形态1中图3的流程图相同，其子程序流程图如图10所示，与实施形态1相比，一部分处理不同。

图11和图12是说明图，说明机械手主体1中从进行制动器释放的关节部X₁到臂前端部工作点(用A点表示)的距离L。X₁、X₂、X₃分别表示各关节部的坐标数据，L₁、L₂、L₃分别表示第1臂14、第2臂15、手腕轴16的关节间距离或关节与工作点之间的距离。θ₁表示第1臂14与水平面的夹角，θ₂、θ₃表示各关节部的臂间夹角。17为负荷，18为机械手支柱，W为负荷的重量。

下面用流程图说明与实施形态1不同的处理。设制动器释放处理启动时，操作者从手动操作3预先将容许移动速度数据Vs、到前端部或负荷中心的距离L输入到存储部22。

首先，在图10所示流程图的第2次子程序调用的步骤S41中，与实施形态1相同，上次位置数据Xp代入上次处理时的当前位置数据，因而上次位置数据Xp不是“0”，进至步骤S58。步骤S58中，从下式求出上次处理时到当前处理时的移动量ΔX、经过时间ΔT、实际移动速度数据Va和移动速度数据V。

ΔX＝Xc-Xp

ΔT＝Tc-Tp

Va＝ΔX/ΔT

V＝Va×L

Xp＝Xc

Tp＝Tc

接着，进至步骤S59，进行控制，以便在移动速度数据大于容许移动速度数据Vs时，进至步骤S45，使制动器制动；反之，移动速度数据V小于容许移动速度数据Vs时，进至步骤S46，使制动器13释放。

以上的说明阐述了操作者输入距离L的情况。然而，结构上做成利用根据并节间的距离L₁、L₂、L₃和各关节间的夹角θ₁、θ₂、θ₃进行运算，求出距离L，则可省略操作者输入距离L的操作。

实施形态6

实施形态6使机械手主体1的臂姿势和负荷状态与制动器释放处理的制动时间和释放时间相互关联关存储到存储部22，按照存储的制动时间和释放时间控制制动器13。

图13表示实施形态6的制动器释放用控制程序的流程图，图14示出说明多关节机械手的关节部状态的外形图，图15示出存储部22存储的制动时间和释放时间的表。

图14示出说明实施形态6中各种参数用的机械手主体的外形图，14为第1臂，15为第2臂，16为手腕轴。17是负荷，在机械手中相当于搬运物。18是支柱，支持第1臂14进行旋转。

X₁表是关节坐标数据，该数据在用角度θ₁表示支柱18与第1臂的关节部的状态时，受控制装置2管理。作为具体的坐标设定，可取为θ₁＝X₁，但用θ₁＝X₁+α的关系式表示。α一般将行程末端规定为“0”的情况居多。同样，X₂表示用角度θ₂表示第1臂14与第2臂15的关节部状态时的坐标数据，X₃表示用角度θ₃示出第2臂15与手腕轴16的关节部状态时的坐标数据。

图15的表将表示臂姿势的第1关节坐标数据X₁分为A₁至F₁的5个区，将第2关节旋转位置X₂分为A₂～E₂的4个区，将第3关节旋转位置X₃分为A₃～C₃的2个区，还将负荷17的重量W分为0、2、4kg的3个区，并且使各区与最佳制动器的释放时间T_BRn和释放时间T_BLn的数据关联。这些表数据相互关联地存储到存储部22，构成中央处理装置21可从第1关节至第3关节的位置数据X₁、X₂、X₃和重量W的输入数据方便地检索并读出制动器的释放时间T_BRn和制动时间T_BLn。

下面用图13的流程图说明动作。

调用控制程序中的制动器释放程序时，在步骤S61判断释放操作开关的状态，如果该开关“阻断”，进至步骤S69，在设定的制动器制动时间T_BL和设定的制动器释放时间T_BR中设置“-1”后，退出制动器释放处理。步骤S61中，释放操作开关为“导通”时，进至步骤S62，进行伺服输出停止处理，停止从伺服放大部24对电动机11的输出。接着，进至步骤S63，判断设定的制动器制动时间T_BL和设定的制动器释放时间T_BR是否均为负值。释放操作开关从“阻断”切换到“导通”后，该2个时间均为负值，因而进至步骤S64，根据各关节的当前位置X₁、X₂、X₃和输入的负荷信息W，读出最近条件的设定制动器制动时间T_BLn和设定制动器释放时间T_BRn，设定为

T_BL＝T_BLn

T_BR＝T_BRn。

接着，进至步骤S68，进行制动器释放处理，从设定的制动器释放时间T_BR减去到下次处理需要的时间AT后，退出制动器释放处理程序。重复进行步骤S68的制动器释放处理，直到经历设定的制动器释放时间T_BR为止。步骤S65中，设定的制动器释放时间为负后，即制动器释放处理结束后，进至步骤S66，重复进行步骤S67的制动器制动处理，直到经历制动器制动时间T_BL为止。

步骤S68的制动器释放处理和步骤S67的制动器制动处理的一个周期结束时，再次进至步骤S64，根据各关节的当前位置和输入的负荷消息，读出新的设定制动器制动时间T_BL和设定制动器释放时间T_BR，重复进行制动器释放处理。

如以上说明那样，根据机械手主体1的各关节的当前位置坐标值和输入负荷调用存储部22存储的最佳设定制动器制动时间T_BLn和最佳设定制动器释放时间T_BRn，进行制动器释放处理，因而不像实施形态1和实施形态3那样，进行根据当前位置数据Xc、上次位置数据Xp、当前时间数据Tc、上次时间数据Tp等求实际旋转速度数据Va等运算也可完事，能简化处理。

每当进行制动器释放、制动控制时，以上说明的各实施形态中，可适当改换按容许移动速度比较移动速度，或者将控制程序执行周期内的移动量与容许移动量比较，或者容许移动速度或容许移动量设置上限值和下限值进行比较的技术，或组合两种以上技术进行使用。

工业应用性

如上所述，本发明的机械手适用于进行制动器释放，使臂移动到行程范围外或从行程范围外移动到范围内的情况。

Claims

1.一种机械手，具有

对机械手臂进行移动驱动用的驱动装置、

检测所述机械手臂的位置的位置检测器、

维持所述机械手臂的静止姿势用的制动器装置，以及

作为伺服控制停止，释放所述制动器装置用的释放开关；

所述机械手，其特征在于，

形成这样的结构，即存在来自所述释放开关的指令时，根据来自所述位置检测器的位置变化量和经过时间对移动速度进行计算，同时与预先指定的容许移动速度比较，所述移动速度高时，使制动器进行制动，所述移动速度低时，使制动器释放的结构。

2.一种机械手，具有

对机械手臂进行移动驱动用的驱动装置、

检测所述机械手臂的位置的位置检测器、

维持所述机械手臂的静止姿势用的制动器装置，以及

作为伺服控制停止，释放所述制动器装置用的释放开关；

所述机械手，其特征在于，

具有这样的结构，即存在来自所述释放开关的指令时，根据所述位置检测器的变化量求出控制程序执行周期内的移动量，与预先指定的容许移动量比较，所述移动量大时，使制动器进行制动，所述移动量小时，使制动器释放的结构。

3.一种机械手，具有

对机械手臂进行移动驱动用的驱动装置、

检测所述机械手臂的位置的位置检测器、

维持所述机械手臂的静止姿势用的制动器装置、

作为伺服控制停止，释放所述制动器装置用的释放开关，以及

在所述释放开关使伺服控制停止时，使所述驱动装置旋转，就移动所述机械手臂与否进行切换的辅助旋转开关；

所述机械手，其特征在于，

形成这样的结构，即存在来自所述释放开关的指令，而且所述辅助旋转开关切换成使机械手臂移动时，根据来自所述位置检测器的位置变化量和经过时间计算移动速度，与预先指定的容许移动速度比较，所述移动速度高时，使制动器进行制动；所述移动速度低时，使制动器释放，同时使所述驱动装置以规定的转矩移动的结构。

4.一种机械手，具有

对机械手臂进行移动驱动用的驱动装置、

检测所述机械手臂的位置的位置检测器、

维持所述机械手臂的静止姿势用的制动器装置、

所述机械手，其特征在于，

形成这样的结构，即存在来自所述所述释放开关的指令，而且所述辅助旋转开关切换成使机械手臂移动时，根据所述位置检测器的变化量求出控制程序执行周期内的移动量，与预先指定的容许移动量比较，所述移动量大时，使制动器进行制动，所述移动量小时，使制动器释放的结构。

5.一种机械手，具有

对机械手臂进行移动驱动用的驱动装置、

检测所述机械手臂的位置的位置检测器、

维持所述机械手臂的静止姿势用的制动器装置，以及

作为伺服控制停止，释放所述制动器装置用的释放开关；

所述机械手，其特征在于，

具有这样的结构，即存在来自所述释放开关的指令时，根据由到预先设定的机械手的部位的距离以及从来自位置检测器的位置变化量和经过时间求出的移动速度，计算所述机械手的部位的移动速度，与预先设定的容许移动速度比较，所述移动速度高时，使制动器进行制动，所述移动速度低时，使制动器释放的结构。

6.一种机械手，具有

对机械手臂进行移动驱动用的驱动装置、

检测所述机械手臂的位置的位置检测器、

维持所述机械手臂的静止姿势用的制动器装置，以及

作为伺服控制停止，释放所述制动器装置用的释放开关；

所述机械手，其特征在于，

具有这样的结构，即存在来自所述释放开关的指令时，根据到预先设定的机械手的部位的距离和控制程序执行周期内来自位置检测器的位置变化量，计算所述机械手的部位的移动量，与预先设定的容许移动量比较，所述移动量大时，使制动器进行制动，所述移动器小时，使制动器器释放的结构。

7.一种机械手，具有

对机械手臂进行移动驱动用的驱动装置、

检测所述机械手臂的位置的位置检测器、

维持所述机械手臂的静止姿势用的制动器装置，以及

作为伺服控制停止，释放所述制动器装置用的释放开关；

所述机械手，其特征在于，

具有这样的结构，即存在来自所述释放开关的指令时，将从来自表明所述臂的长度及其姿势的所述位置检测器的当前位置和位置变化量以及经过时间求出的臂的前端部的工作点的移动速度与预先设定的容许移动速度比较，所述移动速度高于所述容许移动速度时，使制动器进行制动，所述移动速度低于所述容许移动速度时，使制动器释放的结构。

8.如权利要求1、3、5或7所述的机械手，其特征在于，具有这样的结构，即作为所述容许移动速度，设置上限值和下限值，在所述移动速度高于所述容许移动速度的上限值时，使制动器进行制动，所述移动速度低于所述容许移动速度的下限值时，使制动器释放，所述移动速度在所述容许移动速度的上限值与下限值之间时，继续进行上次的制动处理的结构。

9.一种机械手，具有

对机械手臂进行移动驱动用的驱动装置、

检测所述机械手臂的位置的位置检测器、

维持所述机械手臂的静止姿势用的制动器装置，以及

作为伺服控制停止，释放所述制动器装置用的释放开关；

所述机械手，其特征在于，

具有这样的结构，即存在来自所述释放开关的指令时，将从来自表明所述臂的长度及其姿势的所述位置检测器的当前位置和位置变化量以及经过时间求出的臂的前端部工作点的移动量与预先设定的容许移动量比较，所述移动量大于所述容许移动量时，使制动器进行制动，所述移动量小于所述容许移动量时，使制动器释放的结构。

10.如权利要求2、4、6或9所述的机械手，其特征在于，具有这样的结构，即作为所述容许移动量，设置上限值和下限值，所述移动量大于所述容许移动量的上限值时，使制动器进行制动，所述移动量小于所述容许移动量的下限值时，使制动器释放，所述移动量在所述容许移动量的上限值与下限值之间时，继续进行上次的制动处理的结构。

11.一种机械手，具有

对机械手臂进行移动驱动用的驱动装置、

检测所述机械手臂的位置的位置检测器、

维持所述机械手臂的静止姿势用的制动器装置，以及

作为伺服控制停止，释放所述制动器装置用的释放开关；

所述机械手，其特征在于，

预先存储与所述机械手臂的位置和负荷条件对应的制动器释放时间和制动器制动时间，根据所述机械手臂的当前位置和预先设定的负荷条件，读出所述存储的制动器释放时间和制动器制动时间，并且依据读出的制动器释放时间使制动器释放，依据读出的制动器制动时间使制动器进行制动。