JP2017205819A - Robot, control device and robot system - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、ロボット、制御装置、及びロボットシステムに関する。 The present invention relates to a robot, a control device, and a robot system.
ロボットと人間が同じ作業空間で作業を行う際のロボットの動作を制御する技術の研究や開発が行われている。 Research and development are being carried out on technologies that control robot movements when robots and humans work in the same workspace.
これに関し、ロボットと人間が共に動作可能な領域である協調動作領域にロボット進入禁止領域を設け、ロボット進入禁止領域にロボットが進入しないようにロボットを制御する制御方法が知られている(特許文献1参照)。 In this regard, a control method is known in which a robot entry prohibition area is provided in a cooperative operation area that is an area in which both a robot and a human can operate, and the robot is controlled so that the robot does not enter the robot entry prohibition area (Patent Literature). 1).
しかしながら、このような制御方法では、ロボット進入禁止領域の設定が煩雑になることがあり、ロボットと人間とに同じ作業空間で作業を安全に行わせることが困難な場合があった。また、当該制御方法では、協調動作領域のうちのロボット進入禁止領域外においてロボットとユーザーが接触する可能性があった。 However, in such a control method, the setting of the robot entry prohibition area may be complicated, and it may be difficult for the robot and the human to safely perform work in the same work space. Moreover, in the said control method, there existed a possibility that a robot and a user may contact outside the robot approach prohibition area | region of a cooperative operation area | region.
上記課題の少なくとも一つを解決するために本発明の一態様は、可動部を備えたロボットであって、前記ロボットの動作領域と所定の領域との重なった領域である第1領域において、前記可動部と、前記第1領域に配置された対象物との距離に基づく動作を前記可動部が行う、ロボットである。
この構成により、ロボットは、ロボットの動作領域と所定の領域との重なった領域である第1領域において、可動部と、第1領域に配置された対象物との距離に基づく動作を可動部が行う。これにより、ロボットは、第1領域へのロボットの侵入を禁止することなく、第1領域において対象物を扱う人間の安全を確保しつつ人間とともに作業を行うことができる。
In order to solve at least one of the above-described problems, an aspect of the present invention is a robot including a movable unit, and in the first region, which is a region where a motion region of the robot and a predetermined region overlap, A robot in which the movable unit performs an operation based on a distance between the movable unit and an object disposed in the first region.
With this configuration, the robot can perform an operation based on the distance between the movable unit and the object arranged in the first region in the first region, which is a region where the robot operation region and the predetermined region overlap. Do. As a result, the robot can work with the human being while ensuring the safety of the human who handles the object in the first area, without prohibiting the robot from entering the first area.
また、本発明の他の態様は、ロボットにおいて、前記第1領域において、前記可動部と前記対象物との距離が第1距離である場合と比較して、前記可動部と前記対象物との距離が前記第1距離よりも短い第2距離である場合、前記可動部の速度が低い、構成が用いられてもよい。
この構成により、ロボットは、第1領域において、可動部と対象物との距離が第1距離である場合と比較して、可動部と対象物との距離が第1距離よりも短い第2距離である場合、可動部の速度が低い。これにより、ロボットは、第1領域において可動部と対象物との距離が第1距離よりも短い第2距離である場合、可動部の速度を低くすることによって第1領域において対象物を扱う人間の安全を確保することができる。
According to another aspect of the present invention, in the robot, in the first region, the distance between the movable part and the object is a first distance compared to the case where the distance between the movable part and the object is the first distance. When the distance is a second distance shorter than the first distance, a configuration in which the speed of the movable part is low may be used.
With this configuration, in the first region, the robot has the second distance in which the distance between the movable part and the object is shorter than the first distance compared to the case where the distance between the movable part and the object is the first distance. In this case, the moving part has a low speed. Accordingly, when the distance between the movable part and the object is the second distance shorter than the first distance in the first area, the robot handles the object in the first area by reducing the speed of the movable part. Can be secured.
また、本発明の他の態様は、ロボットにおいて、前記第1領域において、前記可動部と前記対象物との距離が前記第2距離である場合と比較して、前記可動部と前記対象物との距離が前記第2距離よりも短い第3距離である場合、前記可動部の速度が低い、構成が用いられてもよい。
この構成により、ロボットは、第1領域において、可動部と対象物との距離が第2距離である場合と比較して、可動部と対象物との距離が第2距離よりも短い第3距離である場合、可動部の速度が低い。これにより、ロボットは、第1領域において可動部と人間との距離が第2距離よりも短い第3距離である場合、可動部の速度を低くすることによって第1領域において対象物を扱う人間の安全を確保することができる。
According to another aspect of the present invention, in the robot, in the first region, the movable part and the object are compared with the case where the distance between the movable part and the object is the second distance. If the distance is a third distance shorter than the second distance, a configuration in which the speed of the movable part is low may be used.
With this configuration, in the first region, the robot has the third distance in which the distance between the movable part and the object is shorter than the second distance compared to the case where the distance between the movable part and the object is the second distance. In this case, the speed of the movable part is low. Thus, when the distance between the movable part and the human being is the third distance shorter than the second distance in the first area, the robot reduces the speed of the moving part to reduce the speed of the human handling the object in the first area. Safety can be ensured.
また、本発明の他の態様は、ロボットにおいて、前記可動部に接触した物体から受ける力を検出する力検出部を備え、前記第1領域において前記可動部に前記物体が接触した際、前記可動部と前記対象物との距離が第4距離である場合と比較して、前記可動部と前記対象物との距離が前記第4距離よりも短い第5距離である場合、前記可動部に接触した前記物体に前記可動部が加える力を小さくする、構成が用いられてもよい。
この構成により、ロボットは、第1領域において可動部に物体が接触した際、可動部と対象物との距離が第4距離である場合と比較して、可動部と対象物との距離が第4距離よりも短い第5距離である場合、可動部に接触した物体に可動部が加える力を小さくする。これにより、ロボットは、第1領域において可動部と人間との距離が第4距離よりも短い第5距離である場合、可動部に接触した物体に可動部が加える力を小さくすることによって第1領域において対象物を扱う人間の安全を確保することができる。
According to another aspect of the present invention, the robot includes a force detection unit that detects a force received from an object in contact with the movable unit, and the movable unit is moved when the object contacts the movable unit in the first region. When the distance between the movable part and the object is a fifth distance shorter than the fourth distance compared to the case where the distance between the part and the object is the fourth distance, the movable part contacts the movable part The structure which makes small the force which the said movable part applies to the said object may be used.
With this configuration, when the object comes into contact with the movable part in the first region, the robot has the distance between the movable part and the target compared to the case where the distance between the movable part and the target is the fourth distance. When the fifth distance is shorter than the four distances, the force applied by the movable part to the object in contact with the movable part is reduced. Accordingly, when the distance between the movable unit and the human is the fifth distance shorter than the fourth distance in the first region, the robot reduces the force applied by the movable unit to the object in contact with the movable unit. It is possible to ensure the safety of humans who handle objects in the area.
また、本発明の他の態様は、ロボットにおいて、前記第1領域において前記可動部に前記物体が接触した際、前記可動部と前記対象物との距離が前記第5距離である場合と比較して、前記可動部と前記対象物との距離が前記第5距離よりも短い第6距離である場合、前記可動部に接触した前記物体に前記可動部が加える力を小さくする、構成が用いられてもよい。
この構成により、ロボットは、第1領域において可動部に物体が接触した際、可動部と対象物との距離が第5距離である場合と比較して、可動部と対象物との距離が第5距離よりも短い第6距離である場合、可動部に接触した物体に可動部が加える力を小さくする。これにより、ロボットは、第1領域において可動部と人間との距離が第5距離よりも短い第6距離である場合、可動部に接触した物体に可動部が加える力を小さくすることによって第1領域において対象物を扱う人間の安全を確保することができる。
According to another aspect of the present invention, in the robot, when the object comes into contact with the movable part in the first region, the distance between the movable part and the object is the fifth distance. When the distance between the movable part and the object is a sixth distance shorter than the fifth distance, a configuration is used in which the force applied by the movable part to the object that contacts the movable part is reduced. May be.
With this configuration, when the object comes into contact with the movable part in the first region, the robot has a distance between the movable part and the target compared to the case where the distance between the movable part and the target is the fifth distance. When the sixth distance is shorter than 5 distances, the force applied by the movable part to the object in contact with the movable part is reduced. Accordingly, when the distance between the movable part and the human being is the sixth distance shorter than the fifth distance in the first region, the robot reduces the force applied by the movable part to the object in contact with the movable part. It is possible to ensure the safety of humans who handle objects in the area.
また、本発明の他の態様は、ロボットにおいて、前記第1領域において前記可動部に前記物体が接触した際、前記第1領域において、前記可動部と前記対象物との距離が前記第4距離である場合と比較して、前記可動部と前記対象物との距離が前記第4距離よりも短い前記第5距離である場合、前記可動部と前記物体との接触を前記力検出部が検知する閾値が小さい、構成が用いられてもよい。
この構成により、ロボットは、第1領域において可動部に物体が接触した際、可動部と対象物との距離が第4距離である場合と比較して、可動部と対象物との距離が第4距離よりも短い第5距離である場合、可動部と物体との接触を力検出部が検知する閾値が小さい。これにより、ロボットは、第1領域において可動部と人間との距離が第4距離よりも短い第5距離である場合、可動部と物体との接触を力検出部が検知する閾値を小さくすることによって第1領域において対象物を扱う人間の安全を確保することができる。
According to another aspect of the present invention, in the robot, when the object contacts the movable part in the first region, the distance between the movable part and the object in the first region is the fourth distance. When the distance between the movable part and the object is the fifth distance shorter than the fourth distance, the force detection part detects contact between the movable part and the object. A configuration with a small threshold value may be used.
With this configuration, when the object comes into contact with the movable part in the first region, the robot has the distance between the movable part and the target compared to the case where the distance between the movable part and the target is the fourth distance. When the fifth distance is shorter than four distances, the threshold value at which the force detection unit detects contact between the movable unit and the object is small. As a result, the robot reduces the threshold at which the force detection unit detects contact between the movable unit and the object when the distance between the movable unit and the human in the first region is a fifth distance shorter than the fourth distance. Thus, it is possible to ensure the safety of a person who handles an object in the first area.
また、本発明の他の態様は、ロボットにおいて、前記可動部に設けられ、物体を非接触で検知する検知部を備え、前記検知部が前記物体を検知した場合、前記可動部は、前記可動部の減速、又は前記物体からの回避の少なくとも一方を行う、構成が用いられてもよい。
この構成により、ロボットは、検知部が物体を検知した場合、可動部の減速、又は物体からの回避の少なくとも一方を行う。これにより、ロボットは、対象物を扱う人間に可動部が接触すること抑制することができる。
According to another aspect of the present invention, the robot includes a detection unit that is provided on the movable unit and detects an object in a non-contact manner. When the detection unit detects the object, the movable unit is A configuration that performs at least one of decelerating a part or avoiding the object may be used.
With this configuration, when the detection unit detects an object, the robot performs at least one of deceleration of the movable unit and avoidance from the object. Thereby, the robot can suppress that a movable part contacts the person who handles a target object.
また、本発明の他の態様は、ロボットにおいて、前記検知部が、前記可動部と前記物体との距離が所定距離以下であると検知した場合、前記可動部は、前記可動部の減速、又は前記物体からの回避の少なくとも一方を行う、構成が用いられてもよい。
この構成により、ロボットは、検知部が、可動部と物体との距離が所定距離以下であると検知した場合、可動部の減速、又は物体からの回避の少なくとも一方を行う。これにより、ロボットは、検知部が、可動部と物体との距離が所定距離以下であると検知した場合、対象物を扱う人間に可動部が接触すること抑制することができる。
In another aspect of the present invention, in the robot, when the detection unit detects that the distance between the movable unit and the object is equal to or less than a predetermined distance, the movable unit decelerates the movable unit, or A configuration that performs at least one of avoidance from the object may be used.
With this configuration, when the detection unit detects that the distance between the movable unit and the object is equal to or less than the predetermined distance, the robot performs at least one of deceleration of the movable unit and avoidance from the object. Accordingly, when the detection unit detects that the distance between the movable unit and the object is equal to or less than the predetermined distance, the robot can suppress the movable unit from coming into contact with a person who handles the object.
また、本発明の他の態様は、ロボットにおいて、前記可動部は、複数のアームを有し、前記可動部が移動する複数の軌道のうち、前記複数のアームのうち隣り合う2つのアームの成す第1角度に基づいて選択された軌道により、前記可動部を動作させる、構成が用いられてもよい。
この構成により、ロボットは、可動部が移動する複数の軌道のうち、複数のアームのうち隣り合う2つのアームの成す第1角度に基づいて選択された軌道により、可動部を動作させる。これにより、ロボットは、第1角度に基づいて選択された軌道によって対象物を扱う人間の安全を確保することができる。
According to another aspect of the present invention, in the robot, the movable portion includes a plurality of arms, and two adjacent arms among the plurality of arms among the plurality of trajectories along which the movable portion moves. The structure which operates the said movable part by the track | orbit selected based on the 1st angle may be used.
With this configuration, the robot operates the movable unit according to the trajectory selected based on the first angle formed by two adjacent arms among the plurality of trajectories in which the movable unit moves. Thereby, the robot can ensure the safety of a human who handles the object by the trajectory selected based on the first angle.
また、本発明の他の態様は、ロボットにおいて、前記第1角度に基づいて選択された軌道では、前記第1角度が所定の第1閾値以上である、構成が用いられてもよい。
この構成により、ロボットは、可動部が移動する複数の軌道のうち、第1角度が所定の第1閾値以上である軌道により、可動部を動作させる。これにより、ロボットは、第1角度が所定の第1閾値以上である軌道によって対象物を扱う人間の安全を確保することができる。
In another aspect of the present invention, in the robot, a configuration in which the first angle is not less than a predetermined first threshold value in a trajectory selected based on the first angle may be used.
With this configuration, the robot operates the movable unit according to a trajectory in which the first angle is equal to or greater than a predetermined first threshold among the plurality of trajectories along which the movable unit moves. As a result, the robot can ensure the safety of a human who handles the object by a trajectory having the first angle equal to or greater than the predetermined first threshold.
また、本発明の他の態様は、ロボットにおいて、前記第1角度に基づいて選択された軌道では、前記2つのアームのうちの少なくとも一方を含まない隣り合う2つのアームの成す第2角度が、前記第1閾値と異なる所定の第2閾値以上である、構成が用いられてもよい。
この構成により、ロボットは、第1角度が所定の第1閾値以上であり、且つ第2角度が所定の第2閾値以上である軌道により、可動部を動作させる。これにより、ロボットは、第1角度が所定の第1閾値以上であり、且つ第2角度が所定の第2閾値以上である軌道によって対象物を扱う人間の安全を確保することができる。
According to another aspect of the present invention, in the robot, in the trajectory selected based on the first angle, a second angle formed by two adjacent arms not including at least one of the two arms is: A configuration that is greater than or equal to a predetermined second threshold different from the first threshold may be used.
With this configuration, the robot operates the movable unit by a trajectory in which the first angle is equal to or greater than a predetermined first threshold value and the second angle is equal to or greater than a predetermined second threshold value. As a result, the robot can ensure the safety of a person who handles an object by a trajectory in which the first angle is equal to or greater than the predetermined first threshold and the second angle is equal to or greater than the predetermined second threshold.
また、本発明の他の態様は、上記に記載のロボットを制御する、制御装置である。
この構成により、制御装置は、ロボットの動作領域と所定の領域との重なった領域である第1領域において、可動部と、第1領域に配置された対象物との距離に基づく動作を可動部に行わせる。これにより、制御装置は、第1領域へのロボットの侵入を禁止することなく、第1領域において対象物を扱う人間の安全を確保しつつ人間とともに行う作業をロボットに行わせることができる。
Moreover, the other aspect of this invention is a control apparatus which controls the robot as described above.
With this configuration, the control device performs an operation based on the distance between the movable unit and the object arranged in the first region in the first region, which is a region where the motion region of the robot and the predetermined region overlap. To do. As a result, the control device can cause the robot to perform the work performed with the human being while ensuring the safety of the human who handles the object in the first area, without prohibiting the robot from entering the first area.
また、本発明の他の態様は、上記に記載のロボットと、前記ロボットを制御する制御装置と、を備えるロボットシステムである。
この構成により、ロボットシステムは、ロボットの動作領域と所定の領域との重なった領域である第1領域において、可動部と、第1領域に配置された対象物との距離に基づく動作を可動部に行わせる。これにより、ロボットシステムは、第1領域へのロボットの侵入を禁止することなく、第1領域において対象物を扱う人間の安全を確保しつつ人間とともに行う作業をロボットに行わせることができる。
According to another aspect of the present invention, there is provided a robot system including the robot described above and a control device that controls the robot.
With this configuration, the robot system performs an operation based on the distance between the movable unit and the object arranged in the first region in the first region, which is a region where the motion region of the robot and a predetermined region overlap. To do. As a result, the robot system can cause the robot to perform the work performed with the human being while ensuring the safety of the human who handles the object in the first area, without prohibiting the robot from entering the first area.
以上により、ロボットは、ロボットの動作領域と所定の領域との重なった領域である第1領域において、可動部と、第1領域に配置された対象物との距離に基づく動作を可動部が行う。これにより、ロボットは、第1領域へのロボットの侵入を禁止することなく、第1領域において対象物を扱う人間の安全を確保しつつ人間とともに作業を行うことができる。
また、制御装置、及びロボットシステムは、ロボットの動作領域と所定の領域との重なった領域である第1領域において、可動部と、第1領域に配置された対象物との距離に基づく動作を可動部に行わせる。これにより、制御装置、及びロボットシステムは、第1領域へのロボットの侵入を禁止することなく、第1領域において対象物を扱う人間の安全を確保しつつ人間とともに行う作業をロボットに行わせることができる。
As described above, the robot performs an operation based on the distance between the movable unit and the object arranged in the first region in the first region, which is a region where the motion region of the robot and the predetermined region overlap. . As a result, the robot can work with the human being while ensuring the safety of the human who handles the object in the first area, without prohibiting the robot from entering the first area.
In addition, the control device and the robot system perform an operation based on the distance between the movable unit and the object arranged in the first area in the first area, which is an area where the motion area of the robot overlaps the predetermined area. Let the moving part do it. As a result, the control device and the robot system allow the robot to perform the work performed with the human being while ensuring the safety of the human who handles the object in the first area, without prohibiting the robot from entering the first area. Can do.
<第1実施形態>
以下、本発明の第1実施形態について、図面を参照して説明する。
<First Embodiment>
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
<ロボットシステムの構成>
まず、ロボットシステム1の構成について説明する。
図1は、本実施形態に係るロボットシステム1の構成の一例を示す図である。ロボットシステム1は、ロボット20と、制御装置30を備える。
<Robot system configuration>
First, the configuration of the
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a configuration of a
ロボット20は、可動部Rと、可動部Rを支持する支持台Bを備える単腕ロボットである。単腕ロボットは、この一例における可動部Rのような1つの可動部(腕)を備えるロボットである。なお、ロボット20は、単腕ロボットに代えて、複腕ロボットであってもよい。複腕ロボットは、2つ以上の可動部(例えば、2つ以上の可動部R)を備えるロボットである。なお、複腕ロボットのうち、2つの可動部を備えるロボットは、双腕ロボットとも称される。すなわち、ロボット20は、2つの可動部を備える双腕ロボットであってもよく、3つ以上の可動部(例えば、3つ以上の可動部R)を備える複腕ロボットであってもよい。また、ロボット20は、スカラロボットや、直角座標ロボット等の他のロボットであってもよい。直角座標ロボットは、例えば、ガントリロボットである。
The
可動部Rは、エンドエフェクターEと、マニピュレーターMと、力検出部21を備える。
エンドエフェクターEは、物体を把持するエンドエフェクターである。この一例において、エンドエフェクターEは、指部を備え、当該指部によって物体を挟んで持つことにより当該物体を把持する。なお、エンドエフェクターEは、当該指部を備えるエンドエフェクターに代えて、磁石や治具等によって物体を持ち上げることが可能な他のエンドエフェクターであってもよい。
The movable part R includes an end effector E, a manipulator M, and a
The end effector E is an end effector that grips an object. In this example, the end effector E includes a finger portion, and holds the object by holding the object with the finger portion interposed therebetween. The end effector E may be another end effector capable of lifting an object with a magnet, a jig, or the like, instead of the end effector provided with the finger portion.
マニピュレーターMは、可動部Rの部材のうちの6個の部材であるアームA1〜アームA6と、7つの関節である関節J1〜関節J7を備える。支持台BとアームA1は、関節J1によって連結される。アームA1とアームA2は、関節J2によって連結される。アームA2とアームA3は、関節J3によって連結される。アームA3とアームA4は、関節J4によって連結される。アームA4とアームA5は、関節J5によって連結される。アームA5とアームA6は、関節J6によって連結される。アームA6とエンドエフェクターEは、関節J7によって連結される。また、関節J1〜関節J7のそれぞれは、図示しないアクチュエーターを備える。すなわち、マニピュレーターMを備える可動部Rは、7軸垂直多関節型の可動部である。なお、可動部Rは、6軸以下の自由度で動作する構成であってもよく、8軸以上の自由度で動作する構成であってもよい。 The manipulator M includes an arm A1 to an arm A6 that are six members among the members of the movable portion R, and a joint J1 to a joint J7 that are seven joints. The support base B and the arm A1 are connected by a joint J1. Arm A1 and arm A2 are connected by joint J2. Arm A2 and arm A3 are connected by joint J3. Arm A3 and arm A4 are connected by joint J4. Arm A4 and arm A5 are connected by joint J5. Arm A5 and arm A6 are connected by joint J6. Arm A6 and end effector E are connected by joint J7. Each of the joints J1 to J7 includes an actuator (not shown). That is, the movable part R including the manipulator M is a seven-axis vertical articulated movable part. The movable portion R may be configured to operate with a degree of freedom of 6 axes or less, or may be configured to operate with a degree of freedom of 8 axes or more.
関節J2、関節J4、関節J6のそれぞれは、曲げ関節であり、関節J1、関節J3、関節J5、関節J7のそれぞれは、ねじり関節である。前述したように、関節J7には、エンドエフェクターEが連結(装着)される。 Each of the joint J2, the joint J4, and the joint J6 is a bending joint, and each of the joint J1, the joint J3, the joint J5, and the joint J7 is a torsional joint. As described above, the end effector E is connected (mounted) to the joint J7.
マニピュレーターMが備える7つの(関節に備えられた)アクチュエーターはそれぞれ、ケーブルによって制御装置30と通信可能に接続されている。これにより、当該アクチュエーターは、制御装置30から取得される制御信号に基づいて、マニピュレーターMを動作させる。なお、ケーブルを介した有線通信は、例えば、イーサネット(登録商標)やUSB等の規格によって行われる。また、マニピュレーターMが備える7つのアクチュエーターのうちの一部又は全部は、Wi−Fi(登録商標)等の通信規格により行われる無線通信によって制御装置30と接続される構成であってもよい。
Each of the seven actuators (provided at the joints) included in the manipulator M is communicably connected to the
力検出部21は、エンドエフェクターEとマニピュレーターMの間に備えられる。力検出部21は、例えば、力センサーである。力検出部21は、エンドエフェクターE、又はエンドエフェクターEにより把持された物体に作用した力やモーメント(トルク)を検出する。力検出部21は、検出した力やモーメントの大きさを示す値を力検出値として含む力検出情報を通信により制御装置30へ出力する。
The
力検出情報は、制御装置30による可動部Rの制御のうちの力検出情報に基づく制御に用いられる。力検出情報に基づく制御は、例えば、インピーダンス制御等のコンプライアントモーション制御のことである。なお、力検出部21は、トルクセンサー等のエンドエフェクターE、又はエンドエフェクターEにより把持された物体に加わる力やモーメントの大きさを示す値を検出する他のセンサーであってもよい。また、力検出部21は、エンドエフェクターEとマニピュレーターMの間に備えられる構成に代えて、例えば、関節J1〜関節J7のうちの一部又は全部に備えられる構成であってもよく、あるいは、当該間に備えられる構成に加えて、関節J1〜関節J7のうちの一部又は全部に備えられる構成であってもよい。
The force detection information is used for control based on the force detection information in the control of the movable part R by the
力検出部21は、ケーブルによって制御装置30と通信可能に接続されている。ケーブルを介した有線通信は、例えば、イーサネット(登録商標)やUSB等の規格によって行われる。なお、力検出部21と制御装置30とは、Wi−Fi(登録商標)等の通信規格により行われる無線通信によって接続される構成であってもよい。
The
以下では、関節J1〜関節J7のそれぞれを区別する必要がない限り、又は関節J1〜関節J7のそれぞれについて共通している内容を説明する場合、まとめて関節Jと称して説明する。また、以下では、アームA1〜アームA6のそれぞれを区別する必要がない限り、又はアームA1〜アームA6のそれぞれについて共通している内容を説明する場合、まとめてアームAと称して説明する。 Hereinafter, unless it is necessary to distinguish each of the joints J1 to J7, or when the contents common to each of the joints J1 to J7 are described, they are collectively referred to as the joint J. In the following, unless there is a need to distinguish each of the arms A1 to A6, or when the contents common to each of the arms A1 to A6 are described, they are collectively referred to as the arm A.
制御装置30は、この一例において、ロボットコントローラーである。制御装置30は、予め入力された動作プログラムに基づいて制御信号を生成する。制御装置30は、生成した制御信号をロボット20に送信し、ロボット20に所定の作業を行わせる。
In this example, the
制御装置30は、エンドエフェクターEの所定位置に、エンドエフェクターEとともに動くTCP(Tool Center Point)である制御点T1を設定する。当該所定位置は、例えば、エンドエフェクターEを回動させる関節の回動軸上の位置であって、エンドエフェクターEの重心からエンドエフェクターEの指部の側に所定距離だけ離れた位置である。当該関節は、マニピュレーターMが備える関節J7のことである。なお、当該所定位置は、これに代えて、エンドエフェクターEに対応付けられた他の位置であってもよい。当該所定距離は、例えば、当該指部の端部のうちのマニピュレーターMと反対側の端部から当該重心までの当該回動軸に沿った距離である。なお、当該所定距離は、これに代えて、他の距離であってもよい。
The
制御点T1には、当該制御点T1の位置を示す情報である制御点位置情報と、当該制御点T1の姿勢を示す情報である制御点姿勢情報とが対応付けられている。なお、制御点T1には、これらに加えて、他の情報が対応付けられる構成であってもよい。制御装置30は、制御点位置情報及び制御点姿勢情報のそれぞれを指定(決定)する。制御装置30は、可動部Rの関節J1〜関節J7のうちの少なくとも1つを動作させ、指定した制御点位置情報が示す位置に制御点T1の位置を一致させるとともに、指定した制御点姿勢情報が示す姿勢に制御点T1の姿勢を一致させる。すなわち、制御装置30は、制御点位置情報及び制御点姿勢情報を指定することにより、ロボット20を動作させる。
The control point T1 is associated with control point position information that is information indicating the position of the control point T1 and control point attitude information that is information indicating the attitude of the control point T1. The control point T1 may be configured to be associated with other information in addition to these. The
この一例において、制御点T1の位置は、制御点座標系TCの原点のロボット座標系RCにおける位置によって表される。また、制御点T1の姿勢は、制御点座標系TCの各座標軸のロボット座標系RCにおける方向によって表される。制御点座標系TCは、制御点T1とともに動くように制御点T1に対応付けられた三次元局所座標系である。なお、この一例において、エンドエフェクターEの位置及び姿勢は、制御点T1の位置及び姿勢によって表される。 In this example, the position of the control point T1 is represented by the position in the robot coordinate system RC of the origin of the control point coordinate system TC. Further, the posture of the control point T1 is represented by the direction in the robot coordinate system RC of each coordinate axis of the control point coordinate system TC. The control point coordinate system TC is a three-dimensional local coordinate system associated with the control point T1 so as to move with the control point T1. In this example, the position and posture of the end effector E are represented by the position and posture of the control point T1.
制御装置30は、予めユーザーから入力された制御点設定情報に基づいて制御点T1を設定する。制御点設定情報は、例えば、エンドエフェクターEの重心の位置及び姿勢と制御点T1の位置及び姿勢との相対的な位置及び姿勢を示す情報である。なお、制御点設定情報は、これに代えて、エンドエフェクターEに対応付けられた何らかの位置及び姿勢と制御点T1の位置及び姿勢との相対的な位置及び姿勢を示す情報であってもよく、マニピュレーターMに対応付けられた何らかの位置及び姿勢と制御点T1の位置及び姿勢との相対的な位置及び姿勢を示す情報であってもよく、ロボット20の他の部位に対応付けられた何らかの位置及び姿勢と制御点Tの位置及び姿勢との相対的な位置及び姿勢を示す情報であってもよい。
The
制御装置30は、制御点T1を移動させる経路を生成する。制御装置30は、生成した経路に基づいて、時間が経過する毎に制御点位置情報及び制御点姿勢情報を指定し、当該経路に沿って制御点T1を移動させる。この際、制御装置30は、指定した制御点位置情報及び制御点姿勢情報を含む制御信号を生成する。当該制御信号には、エンドエフェクターEの指部を動かす信号等の他の信号も含まれる。そして、制御装置30は、生成した制御信号をロボット20に送信し、ロボット20に所定の作業を行わせる。
The
制御装置30は、この一例において、ロボット20の外部に設置されている。なお、制御装置30は、ロボット20の外部に設置される構成に代えて、ロボット20に内蔵される構成であってもよい。
In this example, the
<ロボットが行う所定の作業>
以下、ロボット20が行う所定の作業について説明する。
ロボット20は、この一例において、所定の位置Paに置かれた対象物Oを把持して図示しない所定の位置Pbへ運ぶ作業を所定の作業として行う。対象物Oは、図示しない作業員によって、図1に示したように作業台TBの上面の所定の位置Paに置かれる。ロボット20は、可動部Rを動作させ、エンドエフェクターEによって、作業台TBの上面の所定の位置Paに置かれている対象物Oを把持し、把持した対象物Oを図示しない他の所定の位置Pbへ運ぶ(載置する)。
<Predetermined work performed by the robot>
Hereinafter, predetermined work performed by the
In this example, the
<所定の作業においてロボットが行う動作>
以下、図2〜図4を参照し、所定の作業においてロボット20が行う動作について説明する。図2は、ロボット20が行う動作について説明するための図である。図2には、作業員動作領域100とロボット動作領域102が示されている。作業員動作領域100は、作業員が動作することができる所定の領域である。ロボット動作領域102は、ロボット20が動作することができる所定の領域である。対象物Oは、作業員動作領域100とロボット動作領域102との重なった領域である第1領域の中の所定の位置Paに置かれる。この一例において、作業員は対象物Oを所定の位置Paに置き、ロボット20は所定の位置Paに置かれている対象物Oを把持して図示しない所定の位置Pbへ運ぶ。すなわち、第1領域において、作業員とロボット20は、協調して作業を行う。
<Operations performed by the robot in a predetermined operation>
Hereinafter, with reference to FIGS. 2 to 4, an operation performed by the
ロボット20の可動部Rは、当該可動部Rと、第1領域の中の所定の位置Paに配置された対象物Oとの距離Dに基づく動作を行う。これにより、ユーザーは、第1領域へのロボット20の侵入を禁止することなく、第1領域において対象物Oを扱う人間の安全を確保しつつ人間とともに作業をロボット20に行わせることができる。距離Dは、例えば、ロボット座標系RCにおける対象物Oの位置Paと制御点T1の位置との間の距離である。
図2には、対象物Oの位置Paと制御点T1の位置との間の距離Dが第1距離d1である範囲108と、当該距離Dが第2距離d2である範囲106と、当該距離Dが第3距離d3である範囲104が示されている。この一例において、第1距離d1が最も大きく、第2距離d2が中程度であり、第3距離d3が最も小さい。
The movable part R of the
In FIG. 2, a
図3は、ロボット20が備える可動部Rの速度Vと距離Dとの関係の一例を示すグラフである。図3に示したグラフでは、横軸は距離Dを表し、縦軸は当該速度を表す。当該速度Vは、この一例において、制御点T1の速度によって表される。なお、当該速度Vは、可動部Rの他の部位の速度であってもよい。図3に示した例では、可動部Rと対象物Oとの距離Dが第1距離d1である場合、可動部Rの速度Vは速度v1である。また、当該例では、可動部Rと対象物Oとの距離Dが第2距離d2である場合、可動部Rの速度Vは速度v2である。また、当該例では、可動部Rと対象物Oとの距離Dが第3距離d3である場合、可動部Rの速度Vは速度v3である。
FIG. 3 is a graph showing an example of the relationship between the speed V and the distance D of the movable part R included in the
図3に示したように、可動部Rと対象物Oとの距離Dが第1距離d1よりも短い第2距離d2である場合における可動部Rの速度v2は、可動部Rと対象物Oとの距離Dが第1距離d1である場合の速度v1と比較して、低い速度である。また、可動部Rと対象物Oとの距離Dが第2距離d2よりも短い第3距離d3である場合における可動部Rの速度v3は、可動部Rと対象物Oとの距離Dが第2距離d2である場合の速度v2と比較して、低い速度である。すなわち、可動部Rの速度は、距離Dが短いほど低くなる。ここで、距離Dが短いほど可動部Rは、対象物Oの近くに位置している。可動部Rが対象物Oの近くに位置している状況は、対象物Oを位置Paに置く作業員と可動部Rとが接触する可能性が高い状況であると言える。このことから、距離Dが短いほど可動部Rの速度Vを低くすること、すなわち可動部Rが作業員に近づく可能性が高いほど可動部Rの速度Vを遅くすることによって、作業員に可動部Rが接触することを抑制することができる。 As shown in FIG. 3, when the distance D between the movable part R and the object O is the second distance d2 shorter than the first distance d1, the speed v2 of the movable part R is the movable part R and the object O. The distance D is lower than the speed v1 when the distance D is the first distance d1. Further, when the distance D between the movable part R and the object O is the third distance d3 shorter than the second distance d2, the speed v3 of the movable part R is such that the distance D between the movable part R and the object O is the first. The speed is lower than the speed v2 when the distance is two distances d2. That is, the speed of the movable part R becomes lower as the distance D is shorter. Here, the shorter the distance D, the closer the movable part R is to the object O. The situation where the movable part R is located near the object O can be said to be a situation where there is a high possibility that the worker placing the object O at the position Pa and the movable part R will come into contact with each other. From this, the shorter the distance D, the lower the speed V of the movable part R, that is, the higher the possibility that the movable part R approaches the worker, the slower the speed V of the movable part R is. It can suppress that the part R contacts.
図4は、ロボット20が備える可動部Rの接触検知閾値THと距離Dとの関係の一例を示すグラフである。図4に示したグラフでは、横軸は距離Dを表し、縦軸は接触検知閾値THを表す。接触検知閾値THは、力検出部21が検出した力検出値を含む力検出情報に基づいて可動部Rに他の物体が接触したか否かを力検出部21が判定するための閾値のことである。例えば、力検出部21が力検出情報に基づいて力検出値が接触検知閾値TH以上であると判定した場合、力検出部21は、可動部Rに他の物体が接触したと検知する。なお、力検出情報に基づいて可動部Rに他の物体が接触したか否かを判定する処理は、力検出部21が行う構成に代えて、制御装置30が行う構成であってもよい。
FIG. 4 is a graph showing an example of the relationship between the contact detection threshold TH of the movable part R and the distance D provided in the
ロボット20は、力検出部21により可動部Rに他の物体が接触したと検知された場合、所定の動作を行う。当該所定の動作は、例えば、可動部Rの動作の停止、又は、可動部Rの位置を所定の量だけ戻す動作である。当該所定の動作によって、可動部Rが他の物体に接触した際に当該物体に加えた力がなくなる。
When the
接触検知閾値THは、可動部Rと対象物Oとの距離Dが第1距離d1よりも短い第2距離d2である場合の閾値th2は、可動部Rと対象物Oとの距離Dが第1距離d1である場合の閾値th1と比較して、小さい。接触検知閾値THは、可動部Rと対象物Oとの距離Dが第2距離d2よりも短い第3距離d3である場合、可動部Rと対象物Oとの距離Dが第2距離d2である場合の閾値th2と比較して、小さい。すなわち、接触検知閾値THは、距離Dが短いほど小さくなる。ここで、接触検知閾値THが小さいほど、可動部Rが物体に接触した際に当該物体に加える力は小さくなる。よって、ロボット20では、可動部Rに物体が接触した際、可動部Rと対象物Oとの距離Dが第1距離d1である場合と比較して、可動部Rと対象物Oとの距離Dが第1距離d1よりも短い第2距離d2である場合、可動部Rに接触した物体に加えられる力が小さくなる。また、ロボット20では、可動部Rと対象物Oとの距離Dが第2距離d2である場合と比較して、可動部Rと対象物Oとの距離Dが第2距離d2よりも短い第3距離d3である場合、可動部Rに接触した物体に加えられる力が小さくなる。
The contact detection threshold TH is the threshold th2 when the distance D between the movable part R and the object O is the second distance d2 shorter than the first distance d1, and the distance D between the movable part R and the object O is the first. It is smaller than the threshold th1 in the case of 1 distance d1. When the distance D between the movable part R and the object O is the third distance d3 that is shorter than the second distance d2, the contact detection threshold value TH is the distance D between the movable part R and the object O being the second distance d2. It is smaller than the threshold value th2 in some cases. That is, the contact detection threshold TH becomes smaller as the distance D is shorter. Here, the smaller the contact detection threshold TH, the smaller the force applied to the object when the movable part R contacts the object. Therefore, in the
ここで、この一例では、可動部Rと対象物Oとの距離が第4距離である場合と比較して、可動部Rと対象物Oとの距離が第4距離よりも短い第5距離である場合、可動部Rに接触した物体Oに可動部Rが加える力を小さくする構成において、当該第4距離として第1距離d1が用いられ、当該第5距離として第2距離d2が用いられているが、他の構成例として、当該第4距離及び当該第5距離として他の値が用いられてもよい。
同様に、この一例では、可動部Rと対象物Oとの距離が第5距離である場合と比較して、可動部Rと対象物Oとの距離が第5距離よりも短い第6距離である場合、可動部Rに接触した物体Oに可動部Rが加える力を小さくする構成において、当該第5距離として第2距離d2が用いられ、当該第6距離として第3距離d3が用いられているが、他の構成例として、当該第5距離及び当該第6距離として他の値が用いられてもよい。
Here, in this example, compared to the case where the distance between the movable part R and the object O is the fourth distance, the distance between the movable part R and the object O is a fifth distance shorter than the fourth distance. In a case where the force applied by the movable part R to the object O in contact with the movable part R is reduced, the first distance d1 is used as the fourth distance, and the second distance d2 is used as the fifth distance. However, as another configuration example, other values may be used as the fourth distance and the fifth distance.
Similarly, in this example, compared with the case where the distance between the movable part R and the object O is the fifth distance, the distance between the movable part R and the object O is a sixth distance shorter than the fifth distance. In some cases, in the configuration in which the force applied by the movable part R to the object O in contact with the movable part R is reduced, the second distance d2 is used as the fifth distance, and the third distance d3 is used as the sixth distance. However, as another configuration example, other values may be used as the fifth distance and the sixth distance.
距離Dが短いほど可動部Rは対象物Oに対してより近くに存在する。可動部Rが対象物Oに対してより近くに存在する状況は、対象物Oを位置Paに置く作業員と可動部Rとが接触する可能性がより高い状況であると言える。このことから、距離Dが短いほど接触検知閾値THが小さくなることによって、可動部Rが作業員に近づく可能性が高いほど可動部Rに物体が接触することの検知感度を敏感にすることができる。これにより、もし可動部Rが作業員に接触しても、距離Dが短いほどより少しの力で当該接触を検知して例えば可動部Rの動作を停止することで、可動部Rが作業員に加える力を低減させることができる。 The shorter the distance D, the closer the movable part R is to the object O. It can be said that the situation where the movable part R exists closer to the object O is a situation where the operator who places the object O at the position Pa and the movable part R are more likely to contact each other. From this, the contact detection threshold value TH becomes smaller as the distance D is shorter, so that the detection sensitivity that an object contacts the movable part R becomes more sensitive as the possibility that the movable part R approaches the worker is higher. it can. Thereby, even if the movable part R contacts the worker, the shorter the distance D, the smaller the force is detected, and the movable part R is stopped by stopping the operation of the movable part R, for example. The force applied to can be reduced.
<制御装置が行う処理の概要>
以下、制御装置30が行う処理の概要について説明する。
制御装置30は、ロボット座標系RCにおける対象物Oの位置Paと制御点T1の位置との距離Dを計算する。ロボット座標系RCにおける対象物Oの位置Paは、予めユーザーから制御装置30に入力される。制御装置30は、ロボット座標系RCにおける対象物Oの位置Paと制御点T1の位置との距離Dに応じて、可動部Rの速度Vを変える。制御装置30は、距離Dが短いほど可動部Rの速度Vを低くする。制御装置30は、ロボット座標系RCにおける対象物Oの位置Paと制御点T1の位置との距離Dに応じて、接触検知閾値THを変える。制御装置30は、距離Dが短いほど接触検知閾値THを小さくする。
<Outline of processing performed by control device>
Hereinafter, an outline of processing performed by the
The
<制御装置のハードウェア構成>
以下、図5を参照し、制御装置30のハードウェア構成について説明する。図5は、制御装置30のハードウェア構成の一例を示す図である。
制御装置30は、例えば、CPU(Central Processing Unit)31と、記憶部32と、入力受付部33と、通信部34と、表示部35を備える。また、制御装置30は、通信部34を介してロボット20と通信を行う。これらの構成要素は、バスBusを介して相互に通信可能に接続されている。
<Hardware configuration of control device>
Hereinafter, the hardware configuration of the
The
CPU31は、記憶部32に格納された各種プログラムを実行する。
記憶部32は、例えば、HDD(Hard Disk Drive)やSSD(Solid State Drive)、EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read−Only Memory)、ROM(Read−Only Memory)、RAM(Random Access Memory)等を含む。なお、記憶部32は、制御装置30に内蔵されるものに代えて、USB等のデジタル入出力ポート等によって接続された外付け型の記憶装置であってもよい。記憶部32は、制御装置30が処理する各種情報や画像、プログラムを格納する。
The
The
入力受付部33は、例えば、表示部35と一体に構成されたタッチパネルである。なお、入力受付部33は、キーボードやマウス、タッチパッド、その他の入力装置であってもよい。
通信部34は、例えば、USB等のデジタル入出力ポートやイーサネット(登録商標)ポート等を含んで構成される。
表示部35は、例えば、液晶ディスプレイパネル、あるいは、有機EL(ElectroLuminescence)ディスプレイパネルである。
The input receiving unit 33 is, for example, a touch panel configured integrally with the
The
The
<制御装置の機能構成>
以下、図6を参照し、制御装置30の機能構成について説明する。図6は、制御装置30の機能構成の一例を示す図である。制御装置30は、制御部40を備える。
<Functional configuration of control device>
Hereinafter, the functional configuration of the
制御部40は、制御装置30の全体を制御する。制御部40は、ロボット制御部41と、設定部42と、接触検知部43を備える。制御部40が備えるこれらの機能部は、例えば、CPU31が、記憶部32に記憶された各種プログラムを実行することにより実現される。また、当該機能部のうちの一部又は全部は、LSI(Large Scale Integration)やASIC(Application Specific Integrated Circuit)等のハードウェア機能部であってもよい。
The
ロボット制御部41は、ロボット20に所定の作業を行わせる。設定部42は、ロボット20の制御に用いられる値の設定を行う。ロボット20の制御に用いられる値として、例えば、ロボット20の可動部Rの速度V及び接触検知閾値THなどがある。接触検知部43は、ロボット20の力検出部21から出力された力検出情報と接触検知閾値THを用いて、ロボット20の可動部Rに物体が接触したことの検知を行う。
The
<制御装置がロボットを制御する処理>
以下、図7を参照し、制御装置30がロボット20を制御する処理について説明する。図7は、制御装置30がロボット20を制御する処理の流れの一例を示すフローチャートである。
<Processing where the control device controls the robot>
Hereinafter, a process in which the
設定部42は、目標位置Ptを設定する(ステップS11)。目標位置Ptは、この一例において、エンドエフェクターEが対象物Oを把持できる制御点T1のロボット座標系RCにおける位置である。設定部42は、ロボット座標系RCにおける対象物Oの位置Paに基づいて目標位置Ptを求める。ロボット座標系RCにおける対象物Oの位置Paは、予めユーザーから制御装置30に入力される。
The setting
ロボット制御部41は、可動部Rと対象物Oとの距離Dを検出する(ステップS12)。可動部Rと対象物Oとの距離Dは、この一例において、ロボット座標系RCにおける対象物Oの位置Paと制御点T1の位置との距離である。
The
設定部42は、可動部Rと対象物Oとの距離Dに対応する接触検知閾値THと可動部Rの速度Vを設定する(ステップS13)。
The setting
例えば、設定部42は、図3に示される距離Dと速度Vの関係を表す距離−速度対応データを有する。設定部42は、ロボット制御部41が検出した距離Dに対応する速度Vを、当該距離−速度対応データに基づいて設定する。例えば、設定部42は、速度Vとして、距離Dが第1距離d1を超える場合に速度v1よりも高い速度(距離Dに対応する速度)を設定し、距離Dが第1距離d1以下で第2距離d2を超える場合に速度v1以下で速度v2を超える速度(距離Dに対応する速度)を設定し、距離Dが第2距離d2以下で第3距離d3を超える場合に速度v2以下で速度v3を超える速度(距離Dに対応する速度)を設定し、距離Dが第3距離d3以下である場合に速度v3以下の速度(距離Dに対応する速度)を設定する。
For example, the setting
例えば、設定部42は、図4に示される距離Dと接触検知閾値THの関係を表す距離−閾値対応データを有する。設定部42は、ロボット制御部41が検出した距離Dに対応する接触検知閾値THを、当該距離−閾値対応データに基づいて設定する。例えば、設定部42は、接触検知閾値THとして、距離Dが第1距離d1を超える場合に閾値th1を超える閾値(距離Dに対応する閾値)を設定し、距離Dが第1距離d1以下で第2距離d2を超える場合に閾値th1以下で閾値th2を超える閾値(距離Dに対応する閾値)を設定し、距離Dが第2距離d2以下で第3距離d3を超える場合に閾値th2以下で閾値th3を超える閾値(距離Dに対応する閾値)を設定し、距離Dが第3距離d3以下である場合に閾値th3以下の閾値(距離Dに対応する閾値)を設定する。
For example, the setting
ロボット制御部41は、目標位置Ptに制御点T1の位置が一致するように、可動部Rを、設定部42が設定した速度Vで移動させる(ステップS14)。
The
接触検知部43は、力検出部21から出力された力検出情報と接触検知閾値THを用いて、可動部Rに物体が接触したことの検知を行う(ステップS15)。接触検知部43は、力検出部21から出力された力検出情報が含む力やモーメントの大きさを示す値と、設定部42が設定した接触検知閾値THとを比較する。この比較の結果、力やモーメントの大きさを示す値が接触検知閾値TH以上である場合に、接触検知部43は、可動部Rに物体が接触したと検知し、そうではない場合には、接触検知部43は、可動部Rに物体が接触したと検知しない。
ここで、力検出情報が含む力やモーメントの大きさを示す値に基づいて接触の有無を判定する処理では、例えば、力とモーメントのうちの任意の一方が用いられてもよく、又は、両方が用いられてもよい。なお、接触検知閾値THは、例えば、力とモーメントのそれぞれについて、異なる値が用いられてもよく、又は、同じ値が用いられてもよい。
The
Here, in the process of determining the presence or absence of contact based on the value indicating the magnitude of the force or moment included in the force detection information, for example, any one of force and moment may be used, or both May be used. As the contact detection threshold value TH, for example, different values may be used for each of force and moment, or the same value may be used.
ロボット制御部41は、可動部Rに物体が接触したことを接触検知部43が検知した場合に(ステップS15、YES)、ロボット20に所定の動作を行わせる(ステップS16)。当該所定の動作は、例えば、可動部Rの動作の停止である。又は、当該所定の動作は、例えば、可動部Rの位置を所定の量だけ戻す動作である。
When the
ロボット制御部41は、可動部Rに物体が接触したことを接触検知部43が検知しない場合に(ステップS15、NO)、制御点T1の位置が目標位置Ptに到達(一致)したか否かを判断する(ステップS17)。この判断の結果、制御点T1の位置が目標位置Ptに到達した場合には、図7の処理が終了となる。一方、制御点T1の位置が目標位置Ptに到達していない場合には、ステップS12に処理を移行する。
The
以上のように、第1実施形態において、制御装置30は、可動部Rと、作業員動作領域100とロボット動作領域102との重なった領域の中の所定の位置Paに配置された対象物Oとの距離Dに基づく動作を可動部Rが行うように、ロボット20の制御を行う。これにより、ロボットの動作領域と所定の領域との重なった領域において、ロボット進入禁止領域を設定しなくてもよくなる。
As described above, in the first embodiment, the
<第2実施形態>
以下、本発明の第2実施形態について、図面を参照して説明する。
Second Embodiment
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
<ロボットシステムの構成>
まず、ロボットシステム1aの構成について説明する。
図8は、本実施形態に係るロボットシステム1aの構成の一例を示す図である。図8において図1の各部に対応する部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。ロボットシステム1aは、ロボット20aと、制御装置30aを備える。ロボット20aは、図1に示されるのと同様な支持台B及び可動部Rを備え、さらに、可動部RのマニピュレーターMの関節J1〜関節J7のそれぞれに、物体検知部JS1〜物体検知部JS7を備える。
以下では、物体検知部JS1〜物体検知部JS7のそれぞれを区別する必要がない限り、又は物体検知部JS1〜物体検知部JS7のそれぞれについて共通している内容を説明する場合、まとめて物体検知部JSと称して説明する。なお、マニピュレーターMは、この一例において、7つの関節J1〜関節J7のそれぞれに物体検知部JS1〜物体検知部JS7を備えているが、7つの関節J1〜関節J7のうちの少なくともいずれか一つの関節JN(ここで、Nは1から7までの整数)に物体検知部JSNを備えてもよい。
<Robot system configuration>
First, the configuration of the robot system 1a will be described.
FIG. 8 is a diagram showing an example of the configuration of the robot system 1a according to the present embodiment. 8, parts corresponding to those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. The robot system 1a includes a
Below, unless it is necessary to distinguish each of the object detection unit JS1 to the object detection unit JS7, or when explaining the contents common to each of the object detection unit JS1 to the object detection unit JS7, the object detection unit This will be described as JS. In this example, the manipulator M includes object detection units JS1 to JS7 in each of the seven joints J1 to J7, but at least one of the seven joints J1 to J7. The object detection unit JSN may be provided at the joint JN (where N is an integer from 1 to 7).
物体検知部JSは、物体を非接触で検知する。例えば、物体検知部JSは、レーザー光、赤外線又は超音波等の電磁波又は音波を用いて物体を非接触で検知するセンサーである。又は、物体検知部JSは、撮像装置を備え、撮像装置が撮像した画像を用いて物体を非接触で検知する画像処理装置である。物体検知部JSは、物体の検知結果に関する情報である物体検知情報を通信により制御装置30aへ出力する。
The object detection unit JS detects an object without contact. For example, the object detection unit JS is a sensor that detects an object in a non-contact manner using electromagnetic waves or sound waves such as laser light, infrared light, or ultrasonic waves. Alternatively, the object detection unit JS is an image processing device that includes an imaging device and detects an object in a non-contact manner using an image captured by the imaging device. The object detection unit JS outputs object detection information, which is information related to the detection result of the object, to the
<物体検知部の物体検知範囲>
以下、図9〜図12を参照し、物体検知部JSが物体を非接触で検知する範囲である物体検知範囲について説明する。図9〜図12は、物体検知部JSの物体検知範囲の一例を示す図である。図9の例では、関節J7の物体検知部JS7は、関節J7の軸を中心軸とする円形の物体検知範囲201を有する。当該円形は、この一例において、関節J7の軸に対して垂直な平面における円形である。物体検知部JS7は、物体検知範囲201の中に存在する物体を非接触で検知する。
図10の例では、関節J7の物体検知部JS7は、関節J7の軸を中心軸とする円錐形の物体検知範囲202を有する。当該円錐形は、この一例において、関節J7の軸に沿って関節J7からエンドエフェクターEの側に向かって円形が大きくなっていく円錐状である。物体検知部JS7は、物体検知範囲202の中に存在する物体を非接触で検知する。
なお、関節J1の物体検知部JS1、関節J3の物体検知部JS3、及び関節J5の物体検知部JS5についても、同様である。
<Object detection range of the object detection unit>
Hereinafter, an object detection range that is a range in which the object detection unit JS detects an object in a non-contact manner will be described with reference to FIGS. 9 to 12. 9-12 is a figure which shows an example of the object detection range of the object detection part JS. In the example of FIG. 9, the object detection unit JS7 of the joint J7 has a circular
In the example of FIG. 10, the object detection unit JS7 of the joint J7 has a conical
The same applies to the object detection unit JS1 of the joint J1, the object detection unit JS3 of the joint J3, and the object detection unit JS5 of the joint J5.
図11の例では、関節Jx(この例では、xは2、4、6のいずれか)の物体検知部JSxは、関節Jxにおけるアーム(リンク)の軸を中心軸とする円形の物体検知範囲211を有する。当該アームは、この一例において、当該関節Jxに対してエンドエフェクターEとは反対の側にあるアームである。また、この一例において、当該円形の中心の位置は、当該アームにおいて当該関節Jxから少し離れた位置になっている。また、当該円形は、この一例において、当該アームの軸に対して垂直な平面における円形である。物体検知部JSxは、物体検知範囲211の中に存在する物体を非接触で検知する。
図12の例では、関節Jxの物体検知部JSxは、関節Jxにおけるアーム(リンク)の軸を中心軸とする円錐形の物体検知範囲212を有する。当該アームは、この一例において、当該関節Jxに対してエンドエフェクターEとは反対の側にあるアームである。また、この一例において、当該円錐形の中心の位置は、当該アームにおいて当該関節Jxから少し離れた位置になっている。当該円錐形は、この一例において、当該アームの軸に沿って物体検知部JSxからエンドエフェクターEの側に向かって円形が大きくなっていく円錐状である。物体検知部JSxは、物体検知範囲212の中に存在する物体を非接触で検知する。
In the example of FIG. 11, the object detection unit JSx of the joint Jx (in this example, x is any one of 2, 4, and 6) is a circular object detection range centering on the axis of the arm (link) in the joint Jx. 211. In this example, the arm is an arm on the side opposite to the end effector E with respect to the joint Jx. Further, in this example, the position of the center of the circle is slightly away from the joint Jx in the arm. Further, in this example, the circle is a circle in a plane perpendicular to the axis of the arm. The object detection unit JSx detects an object existing in the
In the example of FIG. 12, the object detection unit JSx of the joint Jx has a conical
なお、物体検知部JSは、物体検知範囲の形状を変化させてもよい。例えば、物体検知範囲の形状として、円形と円錐形とを一定の時間間隔のタイミングで交互に変えてもよい。また、制御装置30aは、ロボット20aの姿勢や作業内容に応じて、物体検知部JSの物体検知範囲の形状や大きさを変化させるように、物体検知部JSを制御してもよい。このように、制御装置30aは、ロボット20aの姿勢、作業内容、タイミングなどの1以上に応じて、物体検知部JSの物体検知範囲を変化させてもよい。
Note that the object detection unit JS may change the shape of the object detection range. For example, as the shape of the object detection range, a circle and a cone may be alternately changed at a fixed time interval. Further, the
<ロボットが行う動作>
以下、ロボット20aが行う動作について説明する。ロボット20aは、所定の作業を行う。当該所定の作業は、上述した第1実施形態の場合と同じである。図2に示したように、作業員は対象物Oを所定の位置Paに置き、ロボット20aは所定の位置Paに置かれている対象物Oを把持して他の所定の位置Pbへ運ぶ。すなわち、作業員動作領域100とロボット動作領域102との重なった領域において、作業員とロボット20aは協調して作業を行う。
<Operations performed by the robot>
Hereinafter, operations performed by the
ロボット20aでは、物体を非接触で検知する物体検知部JSが可動部Rに設けられている。物体検知部JSが物体を検知した場合、可動部Rは、当該可動部Rの減速、又は当該物体からの回避の少なくとも一方を行う。これにより、作業員が可動部Rに接触することを回避し易くできる。
In the
さらには、物体検知部JSが、可動部Rと物体との距離が所定距離以下であると検知した場合、可動部Rは、当該可動部Rの減速、又は当該物体からの回避の少なくとも一方を行ってもよい。これにより、作業員が可動部Rに接触することを回避し易くできる。また、可動部Rと物体との距離が当該所定距離を超える場合には、ロボット20aの所定の作業を予定通り進めることができる。
Furthermore, when the object detection unit JS detects that the distance between the movable unit R and the object is equal to or less than a predetermined distance, the movable unit R performs at least one of deceleration of the movable unit R or avoidance from the object. You may go. Thereby, it can be easy to avoid that an operator contacts the movable part R. Further, when the distance between the movable part R and the object exceeds the predetermined distance, the predetermined work of the
<制御装置の機能構成>
以下、図13を参照し、制御装置30aの機能構成について説明する。図13は、制御装置30aの機能構成の一例を示す図である。制御装置30aは、制御部40aを備える。なお、制御装置30aのハードウェア構成は、図5に示される構成と同様であり、同じ符号を用いて説明する。
<Functional configuration of control device>
Hereinafter, the functional configuration of the
制御部40aは、制御装置30aの全体を制御する。制御部40aは、ロボット制御部41aと、設定部42aと、物体検知処理部44を備える。制御部40aが備えるこれらの機能部は、例えば、CPU31が、記憶部32に記憶された各種プログラムを実行することにより実現される。また、当該機能部のうちの一部又は全部は、LSIやASIC等のハードウェア機能部であってもよい。
The
ロボット制御部41aは、ロボット20aに所定の作業を行わせる。当該所定の作業は、上述した第1実施形態の場合と同じである。設定部42aは、ロボット20aの制御に用いられる値の設定を行う。物体検知処理部44は、物体検知部JSが検知した物体が対象物O又はロボット20aであるか否かの判断を行う。
The robot control unit 41a causes the
<制御装置がロボットを制御する処理>
以下、図14を参照し、制御装置30aがロボット20aを制御する処理について説明する。図14は、制御装置30aがロボット20aを制御する処理の流れの一例を示すフローチャートである。
<Processing where the control device controls the robot>
Hereinafter, a process in which the
物体検知処理部44は、物体検知処理を行う(ステップS31)。物体検知処理において、物体検知処理部44は、ロボット20aの物体検知部JSから出力される物体検知情報を取得する。
The object
物体検知処理部44は、取得した物体検知情報に基づいて、物体検知部JSが物体を検知したか否かを判断する(ステップS32)。例えば、物体検知情報は、物体検知部JSが物体を検知したことを示す値を含む情報である。物体検知処理部44は、取得した物体検知情報が当該値を含む場合には、物体検知部JSが物体を検知したと判断し、そうではない場合には、物体検知部JSが物体を検知したと判断しない。物体検知部JSが物体を検知したと物体検知処理部44が判断した場合にはステップS33に処理を移行し、そうではない場合にはステップS31の処理を繰り返す。
The object
物体検知処理部44は、物体検知部JSが検知した物体が対象物O又はロボット20aであるか否かを判断する(ステップS33)。物体検知処理部44は、取得した物体検知情報と、対象物Oの情報と、ロボット20aの可動部Rの情報とに基づいて、物体検知部JSが検知した物体が対象物O又はロボット20aであるか否かを判断する。例えば、物体検知情報は、物体検知部JSが検知した物体の位置や形状や方向、距離などの情報を含む。
The object
物体検知処理部44は、例えば、物体検知情報が示す物体の形状と、対象物Oの情報が示す対象物Oの形状とを比較し、この比較の結果に基づいて、物体検知部JSが検知した物体が対象物Oであるか否かを判断する。又は、物体検知処理部44は、例えば、物体検知情報が示す物体の方向と、対象物Oの情報が示す対象物Oの方向とを比較し、この比較の結果に基づいて、物体検知部JSが検知した物体が対象物Oであるか否かを判断する。
For example, the object
物体検知処理部44は、ロボット20aの可動部Rの情報が示す姿勢と、物体検知情報が示す物体の方向に基づいて、物体検知部JSが検知した物体がロボット20aであるか否かを判断する。
ここで、物体の方向や、対象物Oの方向としては、例えば、姿勢が用いられてもよい。
また、物体検知部JSが検知した物体が対象物O又はロボット20aであるか否かを判断する方法は、任意であってもよい。また、この一例において、物体検知部JSが検知した物体が対象物Oであるか否かを判断することと、物体検知部JSが検知した物体がロボット20aであるか否かを判断することとの両方が行われるが、他の例として、いずれか任意の一方が行われてもよい。
The object
Here, as the direction of the object or the direction of the object O, for example, a posture may be used.
Moreover, the method of determining whether the object detected by the object detection unit JS is the target object O or the
物体検知部JSが検知した物体が対象物O又はロボット20aであると物体検知処理部44が判断した場合にはステップS31に処理を移行し、そうではない場合にはステップS34に処理を移行する。
If the object
ここで、上記の判断に加えて、さらに、物体検知処理部44は、物体検知情報が示す物体の距離が所定距離以下であるか否かを判断してもよい。この場合、物体検知部JSが検知した物体が対象物O又はロボット20aであると物体検知処理部44が判断した場合にはステップS31に処理を移行する。一方、物体検知部JSが検知した物体が対象物Oでもなく且つロボット20aでもないと物体検知処理部44が判断した場合であって、物体検知情報が示す物体の距離が所定距離以下であるときにはステップS34に処理を移行し、そうではないときにはステップS31に処理を移行する。
Here, in addition to the above determination, the object
ステップS34において、ロボット制御部41は、ロボット20aに所定の動作を行わせる。当該所定の動作は、例えば、可動部Rの減速、又は物体検知部JSが検知した物体からの回避の少なくとも一方の動作である。
In step S34, the
なお、ステップS34の後に、物体検知処理部44は、物体検知部JSが物体を検知しなくなったか否かを判断してもよい。この構成では、ロボット制御部41は、ステップS34の後に、物体検知部JSが物体を検知しなくなったと物体検知処理部44が判断した場合には、ステップS34で行った所定の動作を解除し、ロボット20aに所定の作業を行わせる制御を再開する。
Note that after step S34, the object
以上のように、第2実施形態において、ロボット20aには、物体を非接触で検知する物体検知部JSが可動部Rに設けられる。制御装置30aは、物体検知部JSが物体を検知した場合、可動部Rが当該可動部Rの減速又は当該物体からの回避の少なくとも一方を行うように、ロボット20aの制御を行う。これにより、作業員が可動部Rに接触することを回避し易くできる。
As described above, in the second embodiment, the
なお、上述した第1実施形態と第2実施形態を組み合わせて実施してもよい。第1実施形態と第2実施形態を組み合わせて実施する場合、図8に示されるロボット20aは、さらに、図1に示される力検出部21を備える。また、図13に示される制御装置30aは、さらに、図6に示される接触検知部43を備える。また、制御装置30aにおいて、ロボット制御部41aはさらに図6に示されるロボット制御部41の機能を有し、設定部42aはさらに図6に示される設定部42の機能を有する。
In addition, you may implement combining 1st Embodiment mentioned above and 2nd Embodiment. When the first embodiment and the second embodiment are implemented in combination, the
<第3実施形態>
以下、本発明の第3実施形態について、図面を参照して説明する。
<Third Embodiment>
Hereinafter, a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
<ロボットシステムの構成>
まず、ロボットシステム1bの構成について説明する。
図15は、本実施形態に係るロボットシステム1bの構成の一例を示す図である。図15において図1の各部に対応する部分には同一の符号を付け、その説明を省略する。ロボットシステム1bは、ロボット20bと、制御装置30bを備える。ロボット20bは、所定の作業を行う。当該所定の作業は、上述した第1実施形態の場合と同じである。図2に示したように、作業員は対象物Oを所定の位置Paに置き、ロボット20bは所定の位置Paに置かれている対象物Oを把持して他の所定の位置Pbへ運ぶ。すなわち、作業員動作領域100とロボット動作領域102との重なった領域において、作業員とロボット20bは協調して作業を行う。
<Robot system configuration>
First, the configuration of the
FIG. 15 is a diagram illustrating an example of the configuration of the
ロボット20bは、図1に示されるのと同様な支持台B及び可動部Rを備える。ロボット20bにおいて、可動部RのマニピュレーターMの関節J2、関節J4、関節J6は、曲げ関節である。曲げ関節は、隣り合うアームを連結する関節である。関節J2は、アームA1とアームA2を連結する曲げ関節である。関節J4は、アームA3とアームA4を連結する曲げ関節である。関節J6は、アームA5とアームA6を連結する曲げ関節である。
The
<曲げ関節の角度>
以下、図16及び図17を参照し、曲げ関節の角度について説明する。図16及び図17は、曲げ関節の角度の一例を示す図である。関節Jx(この例では、xは2、4、6のいずれか)は、アームAxとアームAyを連結する曲げ関節である。この一例において、yは「x−1」である。関節Jxが連結する隣り合う2つのアームAxとアームAyの成す角度θは、可動部Rの姿勢に応じて変化する。
<Bend joint angle>
Hereinafter, the angle of the bending joint will be described with reference to FIGS. 16 and 17. 16 and 17 are diagrams illustrating an example of the angle of the bending joint. The joint Jx (in this example, x is any one of 2, 4, and 6) is a bending joint that connects the arm Ax and the arm Ay. In this example, y is “x−1”. An angle θ formed by two adjacent arms Ax and the arm Ay to which the joint Jx is connected changes according to the posture of the movable part R.
図17に示される隣り合う2つのアームAxとアームAyの成す角度θ2は、図16に示される隣り合う2つのアームAxとアームAyの成す角度θ1よりも大きい。隣り合う2つのアームAxとアームAyの成す角度θが大きいほど、作業員の腕や指などを当該2つのアームAxとアームAyの間に挟み込む可能性が低い。また、隣り合う2つのアームAxとアームAyの成す角度θが大きいほど、当該2つのアームAxとアームAyの間に挟み込んだ物体に加わる力が小さい。このため、隣り合う2つのアームAxとアームAyの成す角度θは大きい方が、作業員は安全である。 The angle θ2 formed by the two adjacent arms Ax and the arm Ay shown in FIG. 17 is larger than the angle θ1 formed by the two adjacent arms Ax and the arm Ay shown in FIG. The greater the angle θ formed between the two adjacent arms Ax and Ay, the lower the possibility that an operator's arm or finger will be sandwiched between the two arms Ax and Ay. Further, as the angle θ between the two adjacent arms Ax and Ay increases, the force applied to the object sandwiched between the two arms Ax and Ay decreases. Therefore, the worker is safer when the angle θ formed by the two adjacent arms Ax and Ay is larger.
<ロボットが行う動作>
以下、ロボット20bが行う動作について説明する。
ロボット20bにおいて、可動部Rは、複数のアームA1〜アームA6を有している。本実施形態では、可動部Rが移動する複数の軌道のうち、複数のアームA1〜アームA6のうち隣り合う2つのアームAxとアームAyの成す第1角度θ_aに基づいて選択された軌道Rtにより、可動部Rが動作する。これにより、隣り合う2つのアームAxとアームAyの成す第1角度θ_aに基づき作業員の安全を考慮して選択された軌道Rtにより可動部Rを動作させることができる。
<Operations performed by the robot>
Hereinafter, the operation performed by the
In the
ここで、可動部Rが動作する軌道では、第1角度θ_aが所定の第1閾値th_a以上であってもよい。これにより、隣り合う2つのアームAxとアームAyの成す第1角度θ_aを第1閾値th_a以上にして、作業員の安全を図ることができる。 Here, the first angle θ_a may be greater than or equal to a predetermined first threshold th_a in the trajectory in which the movable part R operates. Thereby, the first angle θ_a formed by the two adjacent arms Ax and Ay is set to be equal to or larger than the first threshold th_a, and the safety of the worker can be achieved.
さらに、可動部Rが動作する軌道では、隣り合う2つのアームAxとアームAyのうちの少なくとも一方を含まない隣り合う2つのアームの成す第2角度θ_bが、第1閾値th_aと異なる第2閾値th_b以上であってもよい。これにより、隣り合う2つの曲げ関節における第1角度θ_aと第2角度θ_bをそれぞれ第1閾値th_a以上と第2閾値th_b以上にして作業員の安全を図ることができる。また、これらの曲げ関節における第1角度θ_aと第2角度θ_bの取り得る値の範囲を変えることにより、可動部Rが動作する軌道の選択の幅が増えるので、可動部Rをより効率的な軌道で動作させることができる。
ここで、第1閾値th_aと第2閾値th_bは、それぞれ、0よりも大きい任意の値であってもよい。
Further, in the trajectory in which the movable part R operates, the second threshold θ_b formed by the two adjacent arms not including at least one of the two adjacent arms Ax and Ay is different from the first threshold th_a. It may be greater than th_b. Accordingly, the first angle θ_a and the second angle θ_b in two adjacent bending joints can be set to be equal to or greater than the first threshold th_a and equal to or greater than the second threshold th_b, respectively. Also, by changing the range of possible values of the first angle θ_a and the second angle θ_b at these bending joints, the range of selection of the trajectory on which the movable portion R operates increases, so that the movable portion R can be made more efficient. Can be operated in orbit.
Here, the first threshold th_a and the second threshold th_b may each be an arbitrary value larger than 0.
<制御装置の機能構成>
以下、図18を参照し、制御装置30bの機能構成について説明する。図18は、制御装置30bの機能構成の一例を示す図である。制御装置30bは、制御部40bを備える。なお、制御装置30bのハードウェア構成は、に示される構成と同様であり、同じ符号を用いて説明する。
<Functional configuration of control device>
Hereinafter, the functional configuration of the
制御部40bは、制御装置30bの全体を制御する。制御部40bは、ロボット制御部41bと、設定部42bと、軌道生成部45と、評価部46と、軌道選択部47を備える。制御部40bが備えるこれらの機能部は、例えば、CPU31が、記憶部32に記憶された各種プログラムを実行することにより実現される。また、当該機能部のうちの一部又は全部は、LSIやASIC等のハードウェア機能部であってもよい。
The control unit 40b controls the
ロボット制御部41bは、ロボット20bに所定の作業を行わせる。当該所定の作業は、上述した第1実施形態の場合と同じである。設定部42bは、ロボット20bの制御に用いられる値の設定を行う。軌道生成部45は、複数の軌道の候補を生成する。当該軌道の候補は、可動部Rが移動する軌道の候補である。この一例において、軌道は、可動部Rが移動する際に制御点T1が通過する複数の通過点のロボット座標系RCにおける位置の順列によって表される。
The robot control unit 41b causes the
一つの軌道の候補には、当該軌道の候補の通過点毎に、通過点の位置を示す通過点位置情報と、通過点における可動部Rの姿勢を示す通過点姿勢情報とが対応付けられている。通過点姿勢情報は、この一例において、複数のアームA1〜アームA6のうち隣り合う2つのアームAxとアームAyの成す第1角度θ_aを含む情報である。すなわち、通過点姿勢情報は、この一例において、アームA1とアームA2の成す角度と、アームA2とアームA3の成す角度と、アームA4とアームA5の成す角度と、アームA5とアームA6の成す角度と、を含む情報である。 One trajectory candidate is associated with passing point position information indicating the position of the passing point and passing point posture information indicating the attitude of the movable part R at the passing point for each passing point of the trajectory candidate. Yes. In this example, the passing point posture information is information including a first angle θ_a formed by two adjacent arms Ax and Ay among the plurality of arms A1 to A6. That is, in this example, the passing point posture information includes an angle formed by the arm A1 and the arm A2, an angle formed by the arm A2 and the arm A3, an angle formed by the arm A4 and the arm A5, and an angle formed by the arm A5 and the arm A6. And information including.
評価部46は、軌道生成部45が生成した複数の軌道の候補を評価する。当該評価では、この一例において、複数のアームA1〜アームA6のうち隣り合う2つのアームAxとアームAyの成す第1角度θ_aに基づいて、作業員にとってより安全な軌道であるかの順位付けを行う。例えば、第1角度θ_aの最小値の降順で、複数の軌道の候補の順位付けを行う。すなわち、第1角度θ_aの最小値が大きい軌道の候補ほど上位に順位付けを行う。又は、例えば、第1角度θ_aの平均値の降順で、複数の軌道の候補の順位付けを行う。すなわち、第1角度θ_aの平均値が大きい軌道の候補ほど上位に順位付けを行う。
The
軌道選択部47は、軌道生成部45が生成した複数の軌道の候補の中から、評価部46の評価結果に基づいて一つの軌道の候補を選択する。例えば、最上位の軌道の候補を選択する。又は、例えば、最上位から所定の複数の順位までの軌道の候補の中から、最も作業効率の良い一つの軌道の候補を選択する。この場合、作業効率の良さは、任意の基準にしたがって決められてもよく、例えば、軌道の長さが短い方が作業効率が良いとする基準、又は、動作の時間が短い方が作業効率が良いとする基準などが用いられてもよい。
The
なお、軌道選択部47は、軌道生成部45が生成した複数の軌道の候補の中から、第1角度θ_aの最小値が所定の第1閾値th_a以上である一つの軌道の候補を選択してもよい。さらに、軌道選択部47は、第1角度θ_aを成す隣り合う2つのアームAxとアームAyのうちの少なくとも一方を含まない隣り合う2つのアームの成す第2角度θ_bの最小値が、第1閾値th_aと異なる第2閾値th_b以上である一つの軌道の候補を選択してもよい。
The
例えば、関節J2が連結するアームA1とアームA2が成す角度に適用する閾値は、関節J4が連結するアームA3とアームA4が成す角度に適用する閾値よりも大きくしてもよい。これは、関節J2におけるトルクは、関節J4におけるトルクよりも大きいので、関節J2における閾値を関節J4における閾値よりも大きくすることにより、アームA1とアームA2の間に挟み込まれた物体に加わる力を低減させるためである。同様に、関節J4が連結するアームA3とアームA4が成す角度に適用する閾値は、関節J6が連結するアームA5とアームA6が成す角度に適用する閾値よりも大きくしてもよい。 For example, the threshold value applied to the angle formed by the arm A1 and the arm A2 connected by the joint J2 may be larger than the threshold value applied to the angle formed by the arm A3 and the arm A4 connected by the joint J4. This is because the torque at the joint J2 is larger than the torque at the joint J4, so that the force applied to the object sandwiched between the arm A1 and the arm A2 is increased by making the threshold value at the joint J2 larger than the threshold value at the joint J4. This is to reduce. Similarly, the threshold value applied to the angle formed by the arm A3 and the arm A4 connected by the joint J4 may be larger than the threshold value applied to the angle formed by the arm A5 and the arm A6 connected by the joint J6.
<制御装置がロボットを制御する処理>
以下、図19を参照し、制御装置30bがロボット20bを制御する処理について説明する。図19は、制御装置30bがロボット20bを制御する処理の流れの一例を示すフローチャートである。
<Processing where the control device controls the robot>
Hereinafter, a process in which the
設定部42bは、目標位置Ptを設定する(ステップS51)。目標位置Ptは、この一例において、エンドエフェクターEが対象物Oを把持できる制御点T1のロボット座標系RCにおける位置である。設定部42bは、ロボット座標系RCにおける対象物Oの位置Paに基づいて目標位置Ptを求める。ロボット座標系RCにおける対象物Oの位置Paは、予めユーザーから制御装置30bに入力される。
The setting unit 42b sets the target position Pt (Step S51). In this example, the target position Pt is a position in the robot coordinate system RC of the control point T1 at which the end effector E can grip the object O. The setting unit 42b obtains the target position Pt based on the position Pa of the object O in the robot coordinate system RC. The position Pa of the object O in the robot coordinate system RC is previously input from the user to the
軌道生成部45は、可動部Rが目標位置Ptに移動する軌道の候補を複数生成する(ステップS52)。当該軌道は、この一例において、制御点T1が目標位置Ptに移動する軌道であってロボット座標系RCにおける軌道である。
The
評価部46は、軌道生成部45が生成した複数の軌道の候補を評価する(ステップS53)。当該評価では、この一例において、複数のアームA1〜アームA6のうち隣り合う2つのアームAxとアームAyの成す第1角度θ_aに基づいて、作業員にとってより安全な軌道であるかの順位付けを行う。
The
軌道選択部47は、軌道生成部45が生成した複数の軌道の候補の中から、評価部46の評価結果に基づいて一つの軌道の候補を選択する(ステップS54)。当該選択の方法として、例えば、最上位の軌道の候補を選択してもよく、又は、最上位から所定の複数の順位までの軌道の候補の中から最も作業効率の良い一つの軌道の候補を選択してもよい。また、当該選択の方法として、それ以外の他の選択方法が用いられてもよい。当該選択の方法は、ユーザーが予め制御装置30に入力してもよい。
The
ロボット制御部41bは、目標位置Ptに制御点T1の位置が一致するように、軌道選択部47が選択した軌道の候補(軌道Rt)により可動部Rを移動させる(ステップS55)。
The robot control unit 41b moves the movable unit R according to the trajectory candidate (the trajectory Rt) selected by the
以上のように、第3実施形態において、ロボット20bの可動部Rは、複数のアームA1〜アームA6を有する。制御装置30bは、可動部Rが移動する複数の軌道(軌道の候補)のうち、複数のアームA1〜アームA6のうち隣り合う2つのアームAxとアームAyの成す第1角度θ_aに基づいて選択された軌道Rtにより可動部Rが動作するように、ロボット20bの制御を行う。これにより、隣り合う2つのアームAxとアームAyの成す第1角度θ_aに基づき作業員の安全を考慮して選択された軌道Rtにより可動部Rを動作させることができる。
As described above, in the third embodiment, the movable part R of the
第3実施形態の適用の一例として、可動部に冗長自由度を有するロボットに適用することが挙げられる。可動部に冗長自由度を有するロボットでは、可動部が目標位置に移動する軌道は無数に存在する。例えば、6軸垂直多関節型の可動部に対し冗長自由度として1軸増やした7軸垂直多関節型の可動部では、可動部が目標位置に移動する軌道は無数に存在する。また、例えば、4軸のスカラロボットに対し冗長自由度として1軸増やした5軸のスカラロボットでは、可動部が目標位置に移動する軌道は無数に存在する。可動部に冗長自由度を有するロボットは、可動部の動作が滑らかになり、さらに可動部の周辺に存在する物体との干渉を容易に回避することができるという利点がある。可動部に冗長自由度を有するロボットに対して第3実施形態の構成を適用することにより、可動部が目標位置に移動する無数の軌道の中から作業員の安全を考慮して選択された軌道により可動部を動作させることができる。 As an example of application of the third embodiment, it may be applied to a robot having a redundant degree of freedom in a movable part. In a robot having a redundant degree of freedom in the movable part, there are innumerable trajectories in which the movable part moves to the target position. For example, in a 7-axis vertical articulated movable part that is increased by 1 axis as a redundant degree of freedom relative to a 6-axis vertical articulated movable part, there are innumerable trajectories in which the movable part moves to the target position. Further, for example, in a 5-axis SCARA robot that is increased by 1 axis as a redundancy degree with respect to a 4-axis SCARA robot, there are innumerable trajectories in which the movable part moves to the target position. A robot having a redundant degree of freedom in the movable part has an advantage that the movement of the movable part becomes smooth and interference with an object existing around the movable part can be easily avoided. A trajectory selected in consideration of the safety of the worker from among the countless trajectories in which the movable portion moves to the target position by applying the configuration of the third embodiment to the robot having redundant degrees of freedom in the movable portion. Thus, the movable part can be operated.
なお、上述した第1実施形態と第3実施形態を組み合わせて実施してもよい。第1実施形態と第3実施形態を組み合わせて実施する場合、図15に示されるロボット20bは、さらに、図1に示される力検出部21を備える。また、図18に示される制御装置30bは、さらに、図6に示される接触検知部43を備える。また、制御装置30bにおいて、ロボット制御部41bはさらに図6に示されるロボット制御部41の機能を有し、設定部42bはさらに図6に示される設定部42の機能を有する。
In addition, you may implement combining 1st Embodiment mentioned above and 3rd Embodiment. When the first embodiment and the third embodiment are implemented in combination, the
また、上述した第2実施形態と第3実施形態を組み合わせて実施してもよい。第2実施形態と第3実施形態を組み合わせて実施する場合、図15に示されるロボット20bは、さらに、関節J1〜関節J6のそれぞれに図8に示される物体検知部JS1〜物体検知部JS6を備える。また、図18に示される制御装置30bは、さらに、図13に示される物体検知処理部44を備える。また、制御装置30bにおいて、ロボット制御部41bはさらに図13に示されるロボット制御部41aの機能を有し、設定部42bはさらに図13に示される設定部42aの機能を有する。
Moreover, you may implement combining 2nd Embodiment and 3rd Embodiment which were mentioned above. When the second embodiment and the third embodiment are combined, the
また、上述した第1実施形態と第2実施形態と第3実施形態を組み合わせて実施してもよい。第1実施形態と第2実施形態と第3実施形態を組み合わせて実施する場合、図15に示されるロボット20bは、さらに、図1に示される力検出部21と図8に示される物体検知部JS1〜物体検知部JS7とを備える。また、図18に示される制御装置30bは、さらに、図6に示される接触検知部43と図13に示される物体検知処理部44とを備える。また、制御装置30bにおいて、ロボット制御部41bはさらに図6に示されるロボット制御部41の機能と図13に示されるロボット制御部41aの機能とを有し、設定部42bはさらに図6に示される設定部42の機能と図13に示される設定部42aの機能とを有する。
Moreover, you may implement combining 1st Embodiment, 2nd Embodiment, and 3rd Embodiment which were mentioned above. When the first embodiment, the second embodiment, and the third embodiment are combined, the
例えば、上述した第2実施形態と第3実施形態を組み合わせて実施したり、又は、上述した第1実施形態と第2実施形態と第3実施形態を組み合わせて実施したりする場合、複数のアームA1〜アームA6のうち隣り合う2つのアームAxとアームAyの成す第1角度θ_aを所定の第1閾値th_a以上に限定する関節JNと、当該第1角度θ_aの限定を行わないで物体検知部JSNにより物体の検知を行う関節JNとに、7つの関節J1〜関節J7を分けてもよい。 For example, when the above-described second embodiment and the third embodiment are combined or when the above-described first embodiment, the second embodiment, and the third embodiment are combined, a plurality of arms The joint JN that limits the first angle θ_a formed by two adjacent arms Ax and Ay among the arms A1 to A6 to a predetermined first threshold th_a and the object detection unit without limiting the first angle θ_a Seven joints J1 to J7 may be divided into a joint JN that detects an object by JSN.
以上、この発明の実施形態を、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない限り、変更、置換、削除等されてもよい。 The embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to this embodiment, and changes, substitutions, deletions, and the like are possible without departing from the gist of the present invention. May be.
また、以上に説明した装置(例えば、制御装置30、制御装置30a又は制御装置30b)における任意の構成部の機能を実現するためのプログラムを、コンピューター読み取り可能な記録媒体に記録し、そのプログラムをコンピューターシステムに読み込ませて実行するようにしてもよい。なお、ここでいう「コンピューターシステム」とは、OS(Operating System)や周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピューター読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD(Compact Disk)−ROM等の可搬媒体、コンピューターシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピューター読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバーやクライアントとなるコンピューターシステム内部の揮発性メモリー(RAM)のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。
Further, a program for realizing the function of an arbitrary component in the device described above (for example, the
また、上記のプログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピューターシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピューターシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク(通信網)や電話回線等の通信回線(通信線)のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。
また、上記のプログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、上記のプログラムは、前述した機能をコンピューターシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル(差分プログラム)であってもよい。
In addition, the above program may be transmitted from a computer system storing the program in a storage device or the like to another computer system via a transmission medium or by a transmission wave in the transmission medium. Here, the “transmission medium” for transmitting the program refers to a medium having a function of transmitting information, such as a network (communication network) such as the Internet or a communication line (communication line) such as a telephone line.
Further, the above program may be for realizing a part of the functions described above. Further, the program may be a so-called difference file (difference program) that can realize the above-described functions in combination with a program already recorded in the computer system.
1、1a、1b…ロボットシステム、20、20a、20b…ロボット、21…力検出部、30、30a、30b…制御装置、31…CPU、32…記憶部、33…入力受付部、34…通信部、35…表示部、41、41a、41b…ロボット制御部、42、42a、42b…設定部、43…接触検知部、44…物体検知処理部、45…軌道生成部、46…評価部、47…軌道選択部、A1〜A6…アーム、JS1〜JS7…物体検知部、R…可動部、O…対象物
DESCRIPTION OF
Claims (13)
前記ロボットの動作領域と所定の領域との重なった領域である第1領域において、
前記可動部と、前記第1領域に配置された対象物との距離に基づく動作を前記可動部が行う、
ロボット。 A robot with moving parts,
In the first area, which is an area where the movement area of the robot and a predetermined area overlap,
The movable part performs an operation based on a distance between the movable part and an object arranged in the first region.
robot.
請求項1に記載のロボット。 In the first region, the distance between the movable part and the object is a second distance shorter than the first distance as compared to the case where the distance between the movable part and the object is the first distance. If there is, the speed of the movable part is low,
The robot according to claim 1.
請求項2に記載のロボット。 In the first region, a third distance in which the distance between the movable part and the object is shorter than the second distance compared to the case where the distance between the movable part and the object is the second distance. The speed of the movable part is low,
The robot according to claim 2.
前記第1領域において前記可動部に前記物体が接触した際、
前記可動部と前記対象物との距離が第4距離である場合と比較して、前記可動部と前記対象物との距離が前記第4距離よりも短い第5距離である場合、前記可動部に接触した前記物体に前記可動部が加える力を小さくする、
請求項1から3のうちいずれか一項に記載のロボット。 A force detection unit for detecting a force received from an object in contact with the movable unit;
When the object comes into contact with the movable part in the first region,
When the distance between the movable part and the object is a fifth distance shorter than the fourth distance, compared to the case where the distance between the movable part and the object is a fourth distance, the movable part Reducing the force applied by the movable part to the object in contact with
The robot according to any one of claims 1 to 3.
前記可動部と前記対象物との距離が前記第5距離である場合と比較して、前記可動部と前記対象物との距離が前記第5距離よりも短い第6距離である場合、前記可動部に接触した前記物体に前記可動部が加える力を小さくする、
請求項4に記載のロボット。 When the object comes into contact with the movable part in the first region,
Compared with the case where the distance between the movable part and the object is the fifth distance, the distance between the movable part and the object is a sixth distance shorter than the fifth distance. Reducing the force applied by the movable part to the object in contact with the part,
The robot according to claim 4.
前記第1領域において、前記可動部と前記対象物との距離が前記第4距離である場合と比較して、前記可動部と前記対象物との距離が前記第4距離よりも短い前記第5距離である場合、前記可動部と前記物体との接触を前記力検出部が検知する閾値が小さい、
請求項4又は5に記載のロボット。 When the object comes into contact with the movable part in the first region,
In the first region, the distance between the movable part and the object is shorter than the fourth distance compared to the case where the distance between the movable part and the object is the fourth distance. If it is a distance, the threshold value for detecting the contact between the movable part and the object is small.
The robot according to claim 4 or 5.
前記検知部が前記物体を検知した場合、前記可動部は、前記可動部の減速、又は前記物体からの回避の少なくとも一方を行う、
請求項1から6のうちいずれか一項に記載のロボット。 Provided in the movable part, comprising a detection part for detecting an object in a non-contact manner,
When the detection unit detects the object, the movable unit performs at least one of deceleration of the movable unit or avoidance from the object.
The robot according to any one of claims 1 to 6.
請求項7に記載のロボット。 When the detection unit detects that the distance between the movable unit and the object is equal to or less than a predetermined distance, the movable unit performs at least one of deceleration of the movable unit or avoidance from the object.
The robot according to claim 7.
前記可動部が移動する複数の軌道のうち、前記複数のアームのうち隣り合う2つのアームの成す第1角度に基づいて選択された軌道により、前記可動部を動作させる、
請求項1から8のうちいずれか一項に記載のロボット。 The movable part has a plurality of arms,
The movable unit is operated by a trajectory selected based on a first angle formed by two adjacent arms among the plurality of arms among the plurality of tracks on which the movable unit moves.
The robot according to any one of claims 1 to 8.
請求項9に記載のロボット。 In the trajectory selected based on the first angle, the first angle is equal to or greater than a predetermined first threshold value.
The robot according to claim 9.
請求項10に記載のロボット。 In a trajectory selected based on the first angle, a second angle formed by two adjacent arms not including at least one of the two arms is equal to or greater than a predetermined second threshold value different from the first threshold value. is there,
The robot according to claim 10.
制御装置。 Controlling the robot according to any one of claims 1 to 11,
Control device.
前記ロボットを制御する制御装置と、
を備えるロボットシステム。 A robot according to any one of claims 1 to 11,
A control device for controlling the robot;
A robot system comprising:
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