JP2019018295A - Collision detection device - Google Patents
Collision detection device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2019018295A JP2019018295A JP2017140002A JP2017140002A JP2019018295A JP 2019018295 A JP2019018295 A JP 2019018295A JP 2017140002 A JP2017140002 A JP 2017140002A JP 2017140002 A JP2017140002 A JP 2017140002A JP 2019018295 A JP2019018295 A JP 2019018295A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cover
- collision
- acceleration
- collision detection
- robot arm
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Manipulator (AREA)
Abstract
Description
本開示は衝突検出装置に関する。 The present disclosure relates to a collision detection apparatus.
従来、ロボットアームを備えるロボットが知られている。ロボットアームにはカバーが取り付けられる。人等とカバーとの衝突を検出するために、センサがロボットアームに配置される（特許文献１参照）。 Conventionally, a robot provided with a robot arm is known. A cover is attached to the robot arm. In order to detect a collision between a person or the like and a cover, a sensor is disposed on the robot arm (see Patent Document 1).
人等とカバーとの衝突を検出するために、加速度センサをカバーに配置することが考えられる。この場合、加速度センサは、人等とカバーとが衝突した場合だけでなく、ロボットアームが移動した場合、ロボットアームの先端に取り付けられたツールに力が加わった場合にも加速度を検出する。そのため、人等とカバーとの衝突を正確に検出できないおそれがある。 In order to detect a collision between a person or the like and the cover, an acceleration sensor may be arranged on the cover. In this case, the acceleration sensor detects acceleration not only when a person or the like collides with the cover, but also when the robot arm moves or when force is applied to a tool attached to the tip of the robot arm. Therefore, there is a possibility that a collision between a person or the like and the cover cannot be accurately detected.
本開示の一局面は、人等とカバーとの衝突を正確に検出できる衝突検出装置を提供することを目的とする。 An object of one aspect of the present disclosure is to provide a collision detection device that can accurately detect a collision between a person or the like and a cover.
本開示の一局面は、ロボットアームに取り付けられるカバーと、前記カバーの加速度を検出する第１の加速度検出ユニットと、前記ロボットアームの加速度を検出する第２の加速度検出ユニットと、以下の条件Ｊ１が充足されることを必要条件として、前記カバーへの衝突を検出する衝突検出ユニットと、を備える衝突検出装置である。 One aspect of the present disclosure includes a cover attached to a robot arm, a first acceleration detection unit that detects acceleration of the cover, a second acceleration detection unit that detects acceleration of the robot arm, and the following condition J1 Is a collision detection unit including a collision detection unit that detects a collision with the cover on the condition that the above is satisfied.
Ｊ１：前記第１の加速度検出ユニットの検出結果と、前記第２の加速度検出ユニットの検出結果との差の絶対値が予め設定された閾値を超えること。
本開示の一局面である衝突検出装置によれば、カバーへの衝突を正確に検出できる。その理由は以下のとおりである。カバーへの衝突があった場合、第１の加速度検出ユニットの検出結果は、第２の加速度検出ユニットの検出結果に比べて大きな値となりやすく、条件Ｊ１を充足しやすい。一方、ロボットアームが移動した場合や、ロボットアームの先端に取り付けられたツールに力が加わった場合等では、第１の加速度検出ユニットの検出結果と、第２の加速度検出ユニットの検出結果との差は大きくなりにくく、条件Ｊ１を充足しにくい。
J1: The absolute value of the difference between the detection result of the first acceleration detection unit and the detection result of the second acceleration detection unit exceeds a preset threshold value.
According to the collision detection device which is one aspect of the present disclosure, it is possible to accurately detect a collision with the cover. The reason is as follows. When there is a collision with the cover, the detection result of the first acceleration detection unit tends to be a larger value than the detection result of the second acceleration detection unit, and the condition J1 is easily satisfied. On the other hand, when the robot arm moves or when a force is applied to the tool attached to the tip of the robot arm, the detection result of the first acceleration detection unit and the detection result of the second acceleration detection unit The difference is difficult to increase and the condition J1 is difficult to be satisfied.
本開示の一局面である衝突検出装置は、条件Ｊ１が充足されることを、カバーへの衝突を検出するための必要条件とする。そのことにより、本開示の一局面である衝突検出装置は、カバーへの衝突を検出することはできるが、ロボットアームが移動した場合や、ロボットアームの先端に取り付けられたツールに力が加わった場合等に、カバーへの衝突があったと誤判断してしまうことを抑制できる。その結果、本開示の一局面である衝突検出装置は、カバーへの衝突を正確に検出できる。 In the collision detection device according to one aspect of the present disclosure, the condition J1 being satisfied is a necessary condition for detecting a collision with the cover. As a result, the collision detection device according to one aspect of the present disclosure can detect a collision with the cover, but a force is applied to the tool attached to the tip of the robot arm when the robot arm moves. In such a case, it is possible to suppress erroneous determination that there is a collision with the cover. As a result, the collision detection device according to one aspect of the present disclosure can accurately detect a collision with the cover.
本開示の実施形態を説明する。
＜第１実施形態＞
１．衝突検出装置１及びロボット３の構成
衝突検出装置１及びロボット３の構成を図１〜図５に基づき説明する。図１に示すように、ロボット３は、基部５と、ロボットアーム７と、を備える。基部５は床上に固定されている。ロボットアーム７は複数のリンク９を備える多関節型のロボットアームである。複数のリンク９は、それぞれ、互いに相対運動可能な剛体要素である。ロボットアーム７の先端には、ツールを取り付け可能なツール取付部１１が設けられている。
An embodiment of the present disclosure will be described.
<First Embodiment>
1. Configuration of Collision Detection Device 1 and Robot 3 The configuration of the collision detection device 1 and the robot 3 will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 1, the robot 3 includes a base 5 and a robot arm 7. The base 5 is fixed on the floor. The robot arm 7 is an articulated robot arm having a plurality of links 9. Each of the plurality of links 9 is a rigid element that can move relative to each other. A tool attachment portion 11 to which a tool can be attached is provided at the tip of the robot arm 7.
図４に示すように、ロボット３は、電気的構成１３を備える。電気的構成１３は、モータ１５と、エンコーダ１７と、ロボットコントローラ１９と、を備える。モータ１５は、リンク９ごとに設けられている。モータ１５は、対応するリンク９を駆動する。エンコーダ１７は、リンク９ごとに設けられている。エンコーダ１７は、リンク９の位置及び移動を検出する。ロボットコントローラ１９は、モータ１５及びエンコーダ１７を用いてロボット３を制御する。また、ロボットコントローラ１９は、エンコーダ１７を用いて、それぞれのリンク９の移動方向を取得することができる。 As shown in FIG. 4, the robot 3 includes an electrical configuration 13. The electrical configuration 13 includes a motor 15, an encoder 17, and a robot controller 19. A motor 15 is provided for each link 9. The motor 15 drives the corresponding link 9. An encoder 17 is provided for each link 9. The encoder 17 detects the position and movement of the link 9. The robot controller 19 controls the robot 3 using the motor 15 and the encoder 17. Further, the robot controller 19 can acquire the moving direction of each link 9 using the encoder 17.
図２に示すように、衝突検出装置１は、カバーユニット２１と、制御部２３と、を備える。カバーユニット２１は、それぞれのリンク９に設けられている。カバーユニット２１は、１つのリンク９に複数設けられている。ロボット３に取り付けられているカバーユニット２１の総数はＮ個である。Ｎは２以上の自然数である。 As shown in FIG. 2, the collision detection device 1 includes a cover unit 21 and a control unit 23. The cover unit 21 is provided on each link 9. A plurality of cover units 21 are provided on one link 9. The total number of cover units 21 attached to the robot 3 is N. N is a natural number of 2 or more.
カバーユニット２１は、カバー２５と、第１の加速度センサ２７と、第２の加速度センサ２９と、第１の弾性体３１と、第２の弾性体３３と、を備える。第１の加速度センサ２７は、第１の加速度検出ユニットに対応する。第２の加速度センサ２９は、第２の加速度検出ユニットに対応する。 The cover unit 21 includes a cover 25, a first acceleration sensor 27, a second acceleration sensor 29, a first elastic body 31, and a second elastic body 33. The first acceleration sensor 27 corresponds to the first acceleration detection unit. The second acceleration sensor 29 corresponds to a second acceleration detection unit.
カバー２５は、第１の弾性体３１により、リンク９に取り付けられている。カバー２５は樹脂から成る。カバー２５とリンク９との間には隙間が存在する。図１に示すように、カバー２５はリンク９の少なくとも一部を覆う。１つのリンク９に複数のカバーユニット２１が設けられているため、１つのリンク９に複数のカバー２５が存在する。複数のカバー２５は互いに離間している。 The cover 25 is attached to the link 9 by a first elastic body 31. The cover 25 is made of resin. There is a gap between the cover 25 and the link 9. As shown in FIG. 1, the cover 25 covers at least a part of the link 9. Since a plurality of cover units 21 are provided on one link 9, a plurality of covers 25 exist on one link 9. The plurality of covers 25 are separated from each other.
第１の加速度センサ２７は、カバー２５の表面のうち、リンク９に対向する面に取り付けられている。第１の加速度センサ２７は３軸の加速度センサである。第１の加速度センサ２７とリンク９との間には隙間が存在する。 The first acceleration sensor 27 is attached to the surface of the cover 25 that faces the link 9. The first acceleration sensor 27 is a triaxial acceleration sensor. There is a gap between the first acceleration sensor 27 and the link 9.
第２の加速度センサ２９は、第２の弾性体３３を介して、リンク９に取り付けられている。第２の加速度センサ２９は３軸の加速度センサである。第２の加速度センサ２９は、リンク９とカバー２５との間に位置する。第２の加速度センサ２９とカバー２５との間には隙間が存在する。第１の弾性体３１及び第２の弾性体３３はそれぞれゴムから成る部材である。 The second acceleration sensor 29 is attached to the link 9 via the second elastic body 33. The second acceleration sensor 29 is a triaxial acceleration sensor. The second acceleration sensor 29 is located between the link 9 and the cover 25. There is a gap between the second acceleration sensor 29 and the cover 25. Each of the first elastic body 31 and the second elastic body 33 is a member made of rubber.
図３に示すように、カバー２５、第１の加速度センサ２７、及び第１の弾性体３１により構成される部分を第１の構造体３５とする。また、第２の加速度センサ２９、及び第２の弾性体３３により構成される部分を第２の構造体３７とする。第１の構造体３５と、第２の構造体３７とでは、ばね−マス系の物理特性が同じである。ばね−マス系の物理特性が同じとは、詳しくは、弾性体のバネ乗数とそれぞれの弾性体に備えられた加速度センサ及びカバー等を含めた質量との比が等しくなることを意味する。 As shown in FIG. 3, a portion constituted by the cover 25, the first acceleration sensor 27, and the first elastic body 31 is referred to as a first structure 35. A portion constituted by the second acceleration sensor 29 and the second elastic body 33 is referred to as a second structure 37. The first structure 35 and the second structure 37 have the same physical characteristics of the spring-mass system. The physical characteristics of the spring-mass system being the same means that the ratio of the spring multiplier of the elastic body to the mass including the acceleration sensor and the cover provided in each elastic body is equal.
図４に示すように、制御部２３は、第１の加速度センサ２７、第２の加速度センサ２９、及びロボットコントローラ１９と接続している。制御部２３は、ＣＰＵ３９と、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ等の半導体メモリ（以下、メモリ４１とする）と、を有する周知のマイクロコンピュータを中心に構成される。 As shown in FIG. 4, the control unit 23 is connected to the first acceleration sensor 27, the second acceleration sensor 29, and the robot controller 19. The control unit 23 is mainly configured by a known microcomputer having a CPU 39 and a semiconductor memory (hereinafter referred to as a memory 41) such as a RAM, a ROM, and a flash memory.
制御部２３の各種機能は、ＣＰＵ３９が非遷移的実体的記録媒体に格納されたプログラムを実行することにより実現される。この例では、メモリ４１が、プログラムを格納した非遷移的実体的記録媒体に該当する。また、このプログラムが実行されることで、プログラムに対応する方法が実行される。なお、制御部２３を構成するマイクロコンピュータの数は１つでも複数でもよい。 Various functions of the control unit 23 are realized by the CPU 39 executing a program stored in a non-transitional physical recording medium. In this example, the memory 41 corresponds to a non-transitional tangible recording medium that stores a program. Also, by executing this program, a method corresponding to the program is executed. The number of microcomputers constituting the control unit 23 may be one or more.
制御部２３は、ＣＰＵ３９がプログラムを実行することで実現される機能の構成として、図５に示すように、衝突検出ユニット４３と、移動方向取得ユニット４５と、停止ユニット４７と、を備える。制御部２３を構成するこれらの要素を実現する手法はソフトウェアに限るものではなく、その一部又は全部の要素について、一つあるいは複数のハードウェアを用いて実現してもよい。例えば、上記機能がハードウェアである電子回路によって実現される場合、その電子回路は多数の論理回路を含むデジタル回路、又はアナログ回路、あるいはこれらの組合せによって実現してもよい。 As shown in FIG. 5, the control unit 23 includes a collision detection unit 43, a movement direction acquisition unit 45, and a stop unit 47 as a functional configuration realized by the CPU 39 executing a program. The method of realizing these elements constituting the control unit 23 is not limited to software, and some or all of the elements may be realized using one or a plurality of hardware. For example, when the above function is realized by an electronic circuit that is hardware, the electronic circuit may be realized by a digital circuit including a large number of logic circuits, an analog circuit, or a combination thereof.
２．衝突検出装置１が実行する処理
衝突検出装置１が所定時間ごとに繰り返し実行する処理を図６、図７に基づき説明する。図６のステップ１では、衝突検出ユニット４３が、全てのカバーユニット２１から、センサの検出結果を取得する。センサの検出結果には、第１の加速度センサ２７の検出結果と、第２の加速度センサ２９の検出結果とが含まれる。第１の加速度センサ２７の検出結果とは、第１の加速度センサ２７で検出した加速度である。第２の加速度センサ２９の検出結果とは、第２の加速度センサ２９で検出した加速度である。
2. Processing Performed by Collision Detection Device 1 Processing performed repeatedly by the collision detection device 1 every predetermined time will be described with reference to FIGS. In step 1 of FIG. 6, the collision detection unit 43 acquires sensor detection results from all the cover units 21. The detection result of the sensor includes the detection result of the first acceleration sensor 27 and the detection result of the second acceleration sensor 29. The detection result of the first acceleration sensor 27 is the acceleration detected by the first acceleration sensor 27. The detection result of the second acceleration sensor 29 is the acceleration detected by the second acceleration sensor 29.
ステップ２では、移動方向取得ユニット４５が、それぞれのリンク９の移動方向をロボットコントローラ１９から取得する。
ステップ３では、衝突検出ユニット４３が、識別番号ｉを初期化して１とする。識別番号ｉとは、カバーユニット２１のそれぞれに付された番号である。Ｎ個のカバーユニット２１は、それぞれ、１〜Ｎのいずれかである識別番号ｉを有する。以下では、識別番号ｉを有するカバーユニット２１を２１（ｉ）とする。
In step 2, the movement direction acquisition unit 45 acquires the movement direction of each link 9 from the robot controller 19.
In step 3, the collision detection unit 43 initializes the identification number i to 1. The identification number i is a number assigned to each cover unit 21. Each of the N cover units 21 has an identification number i that is any one of 1 to N. Hereinafter, the cover unit 21 having the identification number i is 21 (i).
ステップ４では、衝突検出ユニット４３が以下の処理を行う。前記ステップ１で取得したセンサの検出結果のうち、カバーユニット２１（ｉ）から取得したセンサの検出結果を取り出す。ここで、カバーユニット２１（ｉ）におけるセンサの検出結果のうち、第１の加速度センサ２７の検出結果をＤｉ１とする。また、カバーユニット２１（ｉ）におけるセンサの検出結果のうち、第２の加速度センサ２９の検出結果をＤｉ２とする。 In step 4, the collision detection unit 43 performs the following processing. Of the sensor detection results acquired in step 1, the sensor detection results acquired from the cover unit 21 (i) are extracted. Here, among the detection results of the sensors in the cover unit 21 (i), the detection result of the first acceleration sensor 27 is D i1 . In addition, among the detection results of the sensors in the cover unit 21 (i), the detection result of the second acceleration sensor 29 is denoted as Di2 .
以下の条件Ｊ１が充足されるか否かを判断する。
Ｊ１：第１の加速度センサ２７の検出結果Ｄｉ１と、第２の加速度センサ２９の検出結果Ｄｉ２との差の絶対値が予め設定された閾値ＴＨ１を超えること。
It is determined whether or not the following condition J1 is satisfied.
J1: The absolute value of the difference between the detection result D i1 of the first acceleration sensor 27 and the detection result D i2 of the second acceleration sensor 29 exceeds a preset threshold value TH1.
条件Ｊ１が充足される場合はステップ５に進み、条件Ｊ１が充足されない場合はステップ８に進む。なお、ステップ４〜６における識別番号ｉは、前記ステップ３又は後述するステップ９で設定された値である。閾値ＴＨ１は正の数である。 If the condition J1 is satisfied, the process proceeds to Step 5, and if the condition J1 is not satisfied, the process proceeds to Step 8. The identification number i in steps 4 to 6 is a value set in step 3 or step 9 described later. The threshold value TH1 is a positive number.
ステップ５では、第１の加速度センサ２７の検出結果Ｄｉ１の絶対値が予め設定された閾値ＴＨ２を超えるか否かを衝突検出ユニット４３が判断する。閾値ＴＨ２は正の数である。第１の加速度センサ２７の検出結果Ｄｉ１の絶対値が閾値ＴＨ２を超える場合はステップ６に進む。第１の加速度センサ２７の検出結果Ｄｉ１の絶対値が閾値ＴＨ２以下である場合はステップ８に進む。 In step 5, the collision detection unit 43 determines whether or not the absolute value of the detection result D i1 of the first acceleration sensor 27 exceeds a preset threshold value TH2. The threshold value TH2 is a positive number. If the absolute value of the detection result D i1 of the first acceleration sensor 27 exceeds the threshold value TH2, the process proceeds to step 6. If the absolute value of the detection result D i1 of the first acceleration sensor 27 is equal to or less than the threshold value TH2, the process proceeds to step 8.
ステップ６では、衝突検出ユニット４３が以下の処理を行う。前記ステップ２で取得したリンク９の移動方向のうち、カバーユニット２１（ｉ）を備えるリンク９（以下ではリンク９（ｉ）とする）の移動方向を取り出す。そして、以下の条件Ｊ２が充足されるか否かを判断する。 In step 6, the collision detection unit 43 performs the following processing. Of the movement directions of the link 9 acquired in step 2, the movement direction of the link 9 (hereinafter referred to as link 9 (i)) including the cover unit 21 (i) is taken out. Then, it is determined whether or not the following condition J2 is satisfied.
Ｊ２：カバーユニット２１（ｉ）が備えるカバー２５の少なくとも一部は、リンク９（ｉ）から見て、リンク９（ｉ）の移動方向の側に位置すること。
例えば、リンク９（ｉ）の移動方向が図７に示すＸ１の方向である場合、カバーユニット２１（ｉ）が備えるカバー２５の少なくとも一部は、リンク９（ｉ）から見て、リンク９（ｉ）の移動方向Ｘ１の側に位置するから、条件Ｊ２は充足される。
J2: At least a part of the cover 25 included in the cover unit 21 (i) is located on the side of the link 9 (i) in the moving direction as viewed from the link 9 (i).
For example, when the moving direction of the link 9 (i) is the direction of X 1 shown in FIG. 7, at least a portion of the cover 25 with the cover unit 21 (i) is, when viewed from the link 9 (i), the link 9 since located on the side of the moving direction X 1 of the (i), the condition J2 is satisfied.
一方、リンク９（ｉ）の移動方向が図７に示すＸ２の方向である場合、カバーユニット２１（ｉ）が備えるカバー２５の全ては、リンク９（ｉ）から見て、リンク９（ｉ）の移動方向Ｘ２の側に位置しないから、条件Ｊ２は充足されない。 On the other hand, when the moving direction of the link 9 (i) is the direction of the X 2 shown in FIG. 7, all of the cover 25 with the cover unit 21 (i) is, when viewed from the link 9 (i), the link 9 (i since not located on the side of the moving direction X 2) of the condition J2 is not satisfied.
条件Ｊ２が充足される場合はステップ７に進む。条件Ｊ２が充足されない場合はステップ８に進む。
ステップ７では、停止ユニット４７がロボットコントローラ１９に対し、ロボットアーム７を停止するように指示する。その後、本処理を終了する。
If the condition J2 is satisfied, the process proceeds to step 7. If the condition J2 is not satisfied, the process proceeds to step 8.
In step 7, the stop unit 47 instructs the robot controller 19 to stop the robot arm 7. Thereafter, this process is terminated.
ステップ８では、その時点で設定している識別番号ｉがＮに等しいか否かを衝突検出ユニット４３が判断する。識別番号ｉがＮに等しい場合は本処理を終了する。識別番号ｉがＮ未満である場合はステップ９に進む。 In step 8, the collision detection unit 43 determines whether or not the identification number i set at that time is equal to N. If the identification number i is equal to N, this process ends. If the identification number i is less than N, go to Step 9.
ステップ９では、衝突検出ユニット４３が識別番号ｉの値を１だけ増す。その後、ステップ４に進む。
３．衝突検出装置１が奏する効果
（１Ａ）衝突検出装置１によれば、カバー２５への衝突を正確に検出できる。その理由は以下のとおりである。カバー２５への衝突があった場合、第１の加速度センサ２７の検出結果Ｄｉ１は、第２の加速度センサ２９の検出結果Ｄｉ２に比べて大きな値となりやすく、条件Ｊ１を充足しやすい。一方、リンク９が移動した場合や、ロボットアーム７の先端に取り付けられたツールに力が加わった場合等では、第１の加速度センサ２７の検出結果Ｄｉ１と、第２の加速度センサ２９の検出結果Ｄｉ２との差は大きくなりにくく、条件Ｊ１を充足しにくい。
In step 9, the collision detection unit 43 increments the value of the identification number i by 1. Then, it progresses to step 4.
3. Effect produced by collision detection device 1 (1A) According to the collision detection device 1, a collision with the cover 25 can be accurately detected. The reason is as follows. When there is a collision with the cover 25, the detection result D i1 of the first acceleration sensor 27 is likely to be larger than the detection result D i2 of the second acceleration sensor 29, and the condition J1 is easily satisfied. On the other hand, when the link 9 moves or when a force is applied to the tool attached to the tip of the robot arm 7, the detection result D i1 of the first acceleration sensor 27 and the detection of the second acceleration sensor 29 are detected. The difference from the result D i2 is difficult to increase, and the condition J1 is difficult to be satisfied.
衝突検出装置１は、条件Ｊ１が充足されることを、カバー２５への衝突を検出するための必要条件とする。そのことにより、衝突検出装置１は、カバー２５への衝突を検出することはできるが、リンク９が移動した場合や、ロボットアーム７の先端に取り付けられたツールに力が加わった場合等に、カバー２５への衝突があったと誤判断してしまうことを抑制できる。その結果、衝突検出装置１は、カバー２５への衝突を正確に検出できる。 The collision detection apparatus 1 sets that the condition J1 is satisfied as a necessary condition for detecting a collision with the cover 25. As a result, the collision detection device 1 can detect a collision with the cover 25, but when the link 9 moves or when a force is applied to the tool attached to the tip of the robot arm 7, etc. It is possible to suppress erroneous determination that there is a collision with the cover 25. As a result, the collision detection device 1 can accurately detect a collision with the cover 25.
（１Ｂ）衝突検出装置１は、カバー２５とリンク９との間に第１の弾性体３１を備える。そのことにより、リンク９が移動した場合に、第１の加速度センサ２７の検出結果Ｄｉ１が一層大きくなる。そのため、リンク９が移動した場合に、第１の加速度センサ２７の検出結果Ｄｉ１と、第２の加速度センサ２９の検出結果Ｄｉ２との差の絶対値が一層小さくなるので、条件Ｊ１が一層充足されにくくなる。その結果、リンク９が移動した場合に、カバー２５への衝突があったと誤判断してしまうことを一層抑制できる。 (1B) The collision detection device 1 includes a first elastic body 31 between the cover 25 and the link 9. As a result, when the link 9 moves, the detection result D i1 of the first acceleration sensor 27 is further increased. Therefore, when the link 9 moves, the absolute value of the difference between the detection result D i1 of the first acceleration sensor 27 and the detection result D i2 of the second acceleration sensor 29 is further reduced, so that the condition J1 is further increased. It becomes difficult to be satisfied. As a result, when the link 9 moves, it can be further suppressed that it is erroneously determined that there is a collision with the cover 25.
（１Ｃ）衝突検出装置１は、リンク９と第２の加速度センサ２９との間に第２の弾性体３３を備える。そのことにより、カバー２５への衝突があった場合、その衝突に起因する加速度は、第２の加速度センサ２９で検出されにくくなる。そのため、カバー２５への衝突があった場合、第１の加速度センサ２７の検出結果Ｄｉ１と、第２の加速度センサ２９の検出結果Ｄｉ２との差の絶対値が一層大きくなるので、条件Ｊ１が一層充足されやすくなる。その結果、カバー２５への衝突を一層高感度に検出することができる。 (1C) The collision detection device 1 includes a second elastic body 33 between the link 9 and the second acceleration sensor 29. As a result, when there is a collision with the cover 25, the acceleration caused by the collision becomes difficult to be detected by the second acceleration sensor 29. Therefore, when there is a collision with the cover 25, the absolute value of the difference between the detection result D i1 of the first acceleration sensor 27 and the detection result D i2 of the second acceleration sensor 29 is further increased, so that the condition J1 Is more easily satisfied. As a result, a collision with the cover 25 can be detected with higher sensitivity.
（１Ｄ）カバー２５、第１の加速度センサ２７、及び第１の弾性体３１から成る第１の構造体３５におけるばね−マス系の物理特性と、第２の加速度センサ２９、及び第２の弾性体３３から成る第２の構造体３７におけるばね−マス系の物理特性とが、略同一である。 (1D) Physical characteristics of the spring-mass system in the first structure 35 composed of the cover 25, the first acceleration sensor 27, and the first elastic body 31, the second acceleration sensor 29, and the second elasticity The physical characteristics of the spring-mass system in the second structure 37 made of the body 33 are substantially the same.
そのため、リンク９が移動した場合や、ロボットアーム７の先端に取り付けられたツールに力が加わった場合等に、第１の加速度センサ２７の検出結果Ｄｉ１と、第２の加速度センサ２９の検出結果Ｄｉ２との差は一層大きくなりにくく、条件Ｊ１を一層充足しにくい。その結果、衝突検出装置１は、リンク９が移動した場合や、ロボットアーム７の先端に取り付けられたツールに力が加わった場合等に、カバー２５への衝突があったと誤判断してしまうことを一層抑制できる。 Therefore, when the link 9 moves or when a force is applied to the tool attached to the tip of the robot arm 7, the detection result D i1 of the first acceleration sensor 27 and the detection of the second acceleration sensor 29 are detected. The difference from the result Di2 is less likely to be greater, and the condition J1 is less likely to be satisfied. As a result, the collision detection device 1 erroneously determines that there is a collision with the cover 25 when the link 9 moves or when a force is applied to the tool attached to the tip of the robot arm 7. Can be further suppressed.
（１Ｅ）衝突検出装置１は、条件Ｊ１に加えて、条件Ｊ２が充足されることを必要条件として、カバー２５への衝突を検出する。条件Ｊ２は、リンク９（ｉ）が移動した結果、カバー２５への衝突が生じた場合に充足されやすく、それ以外の場合には充足されにくい条件である。条件Ｊ２が充足されることをカバー２５への衝突を検出するために必要条件とすることにより、カバー２５への衝突を一層正確に検出できる。 (1E) The collision detection device 1 detects a collision to the cover 25 on the condition that the condition J2 is satisfied in addition to the condition J1. The condition J2 is a condition that is easily satisfied when a collision with the cover 25 occurs as a result of the movement of the link 9 (i), and is difficult to be satisfied in other cases. By satisfying the condition J2 as a necessary condition for detecting a collision with the cover 25, the collision with the cover 25 can be detected more accurately.
（１Ｆ）１つのリンク９（ｉ）は、複数のカバー２５を備える。衝突検出装置１は、複数のカバー２５のそれぞれについて、第１の加速度センサ２７の検出結果Ｄｉ１と、第２の加速度センサ２９の検出結果Ｄｉ２とを取得することができる。そして、衝突検出装置１は、複数のカバー２５のそれぞれについて、カバー２５への衝突を検出することができる。 (1F) One link 9 (i) includes a plurality of covers 25. The collision detection device 1 can acquire the detection result D i1 of the first acceleration sensor 27 and the detection result D i2 of the second acceleration sensor 29 for each of the plurality of covers 25. The collision detection device 1 can detect a collision with the cover 25 for each of the plurality of covers 25.
（１Ｇ）衝突検出装置１は、カバー２５への衝突を検出した場合、ロボットアーム７を停止させることができる。そのため、ロボット３の安全性が一層向上する。
＜他の実施形態＞
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上述の実施形態に限定されることなく、種々変形して実施することができる。
(1G) The collision detection apparatus 1 can stop the robot arm 7 when detecting a collision with the cover 25. Therefore, the safety of the robot 3 is further improved.
<Other embodiments>
As mentioned above, although embodiment of this indication was described, this indication is not limited to the above-mentioned embodiment, and can carry out various modifications.
（１）衝突検出装置１は、第１の弾性体３１を備えなくてもよい。例えば、弾性材料以外の材料から成る部材により、カバー２５をリンク９に取り付けてもよい。また、カバー２５を直接リンク９に取り付けてもよい。この場合でも、前記（１Ａ）、（１Ｃ）、（１Ｅ）〜（１Ｇ）の効果を奏することができる。 (1) The collision detection device 1 may not include the first elastic body 31. For example, the cover 25 may be attached to the link 9 by a member made of a material other than the elastic material. Further, the cover 25 may be directly attached to the link 9. Even in this case, the effects (1A), (1C), (1E) to (1G) can be achieved.
（２）衝突検出装置１は、第２の弾性体３３を備えなくてもよい。例えば、弾性材料以外の材料から成る部材により、第２の加速度センサ２９をリンク９に取り付けてもよい。また、第２の加速度センサ２９を直接リンク９に取り付けてもよい。この場合でも、前記（１Ａ）、（１Ｂ）、（１Ｅ）〜（１Ｇ）の効果を奏することができる。 (2) The collision detection device 1 may not include the second elastic body 33. For example, the second acceleration sensor 29 may be attached to the link 9 by a member made of a material other than an elastic material. Further, the second acceleration sensor 29 may be directly attached to the link 9. Even in this case, the effects (1A), (1B), (1E) to (1G) can be achieved.
（３）衝突検出装置１は、第１の弾性体３１及び第２の弾性体３３を備えなくてもよい。この場合でも、前記（１Ａ）、（１Ｅ）〜（１Ｇ）の効果を奏することができる。
（４）１つのリンク９が備える複数のカバーユニット２１は、第２の加速度センサ２９を共用してもよい。例えば、１つのリンク９が１つの第２の加速度センサ２９を備え、複数のカバーユニット２１が、その１つの第２の加速度センサ２９を共有することができる。この場合でも、前記（１Ａ）〜（１Ｇ）の効果を奏することができる。
(3) The collision detection device 1 may not include the first elastic body 31 and the second elastic body 33. Even in this case, the effects (1A) and (1E) to (1G) can be achieved.
(4) The plurality of cover units 21 included in one link 9 may share the second acceleration sensor 29. For example, one link 9 includes one second acceleration sensor 29, and a plurality of cover units 21 can share the one second acceleration sensor 29. Even in this case, the effects (1A) to (1G) can be achieved.
（５）１つのリンク９が備えるカバーユニット２１は１つであり、１つのリンク９が備えるカバー２５は１つであってもよい。この場合でも、前記（１Ａ）〜（１Ｅ）、（１Ｇ）の効果を奏することができる。 (5) There may be one cover unit 21 included in one link 9 and one cover 25 included in one link 9. Even in this case, the effects (1A) to (1E) and (1G) can be achieved.
（６）第１の加速度センサ２７は、１軸センサ、又は２軸センサであってもよい。その場合、複数の１軸センサ又は２軸センサを組み合わせることで、３軸の加速度を検出することができる。
また、第２の加速度センサ２９は、１軸センサ、又は２軸センサであってもよい。その場合、複数の１軸センサ又は２軸センサを組み合わせることで、３軸の加速度を検出することができる。
(6) The first acceleration sensor 27 may be a uniaxial sensor or a biaxial sensor. In that case, triaxial acceleration can be detected by combining a plurality of one-axis sensors or two-axis sensors.
The second acceleration sensor 29 may be a uniaxial sensor or a biaxial sensor. In that case, triaxial acceleration can be detected by combining a plurality of one-axis sensors or two-axis sensors.
（７）前記ステップ７の処理は、ロボットアーム７を停止させる処理以外の処理であってもよい。例えば、ロボットアーム７の移動速度を低くする処理、ロボットアーム７をそれまでとは反対方向に移動させる処理、警報を出力する処理、衝突に関する情報を記録する処理等を行うことができる。 (7) The process of step 7 may be a process other than the process of stopping the robot arm 7. For example, a process of lowering the moving speed of the robot arm 7, a process of moving the robot arm 7 in the opposite direction, a process of outputting an alarm, a process of recording information on a collision, and the like can be performed.
（８）第１の加速度センサ２７の検出結果と、第２の加速度センサ２９の検出結果とは、カバー２５への衝突の激しさを反映した値であればよく、例えば、加速度の積分値であってもよい。加速度の積分値として、例えば、加速度の１階積分値、加速度の２階積分値等が挙げられる。
（９）衝突検出装置１は、条件Ｊ２が充足されることを、カバー２５への衝突を検出するための必要条件としなくてもよい。この場合でも、前記（１Ａ）〜（１Ｄ）、（１Ｆ）〜（１Ｇ）の効果を奏することができる。また、衝突検出装置１は、条件Ｊ１、Ｊ２に加えて、さらに他の条件を充足することを、カバー２５への衝突を検出するための必要条件としてもよい。
(8) The detection result of the first acceleration sensor 27 and the detection result of the second acceleration sensor 29 may be values that reflect the severity of the collision with the cover 25. For example, the detection result may be an integral value of acceleration. There may be. Examples of the integral value of acceleration include a first-order integral value of acceleration, a second-order integral value of acceleration, and the like.
(9) The collision detection device 1 does not have to make the condition J2 satisfied as a necessary condition for detecting a collision with the cover 25. Even in this case, the effects (1A) to (1D) and (1F) to (1G) can be achieved. In addition to the conditions J1 and J2, the collision detection device 1 may satisfy other conditions as a necessary condition for detecting a collision with the cover 25.
（１０）衝突検出装置１は、例えば、以下のようにしてロボット３を操作してもよい。衝突検出装置１は、複数のカバー２５のうち、衝突があったカバー２５を検出する。衝突検出装置１は、予め、それぞれのカバー２５と、ロボット３の操作との対応関係を記憶している。衝突検出装置１は、衝突があったカバー２５に対応付けられた操作を、ロボット３に行わせる。ユーザは、いずれかのカバー２５をたたくことで、ロボット３に所望の操作を行わせることができる。
（１１）第１の弾性体３１、第２の弾性体３３の材料は、ゴム以外の弾性材料であってもよい。
（１２）前記ステップ４で肯定判断した場合、前記ステップ５の判断を行わず、前記ステップ６に進んでもよい。
（１３）上記実施形態における１つの構成要素が有する複数の機能を、複数の構成要素によって実現したり、１つの構成要素が有する１つの機能を、複数の構成要素によって実現したりしてもよい。また、複数の構成要素が有する複数の機能を、１つの構成要素によって実現したり、複数の構成要素によって実現される１つの機能を、１つの構成要素によって実現したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加又は置換してもよい。なお、特許請求の範囲に記載した文言から特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本開示の実施形態である。
(10) The collision detection apparatus 1 may operate the robot 3 as follows, for example. The collision detection device 1 detects a cover 25 that has a collision among the plurality of covers 25. The collision detection device 1 stores in advance the correspondence between each cover 25 and the operation of the robot 3. The collision detection device 1 causes the robot 3 to perform an operation associated with the cover 25 that has collided. The user can cause the robot 3 to perform a desired operation by tapping any one of the covers 25.
(11) The material of the first elastic body 31 and the second elastic body 33 may be an elastic material other than rubber.
(12) If an affirmative determination is made in step 4, the determination in step 5 may not be performed and the process may proceed to step 6.
(13) A plurality of functions of one constituent element in the above embodiment may be realized by a plurality of constituent elements, or a single function of one constituent element may be realized by a plurality of constituent elements. . Further, a plurality of functions possessed by a plurality of constituent elements may be realized by one constituent element, or one function realized by a plurality of constituent elements may be realized by one constituent element. Moreover, you may abbreviate | omit a part of structure of the said embodiment. In addition, at least a part of the configuration of the above embodiment may be added to or replaced with the configuration of the other embodiment. In addition, all the aspects included in the technical idea specified from the wording described in the claims are embodiments of the present disclosure.
（１４）上述した衝突検出装置の他、当該衝突検出装置を構成要素とするシステム、当該衝突検出装置の制御部２３としてコンピュータを機能させるためのプログラム、このプログラムを記録した半導体メモリ等の非遷移的実態的記録媒体、衝突検出方法、ロボット制御方法等、種々の形態で本開示を実現することもできる。 (14) In addition to the collision detection device described above, a system including the collision detection device as a component, a program for causing a computer to function as the control unit 23 of the collision detection device, and a non-transition of a semiconductor memory or the like in which the program is recorded The present disclosure can also be realized in various forms such as a realistic recording medium, a collision detection method, and a robot control method.
１…衝突検出装置、３…ロボット、５…基部、７…ロボットアーム、９…リンク、１１…ツール取付部、１３…電気的構成、１５…モータ、１７…エンコーダ、１９…ロボットコントローラ、２１…カバーユニット、２３…制御部、２５…カバー、２７…第１の加速度センサ、２９…第２の加速度センサ、３１…第１の弾性体、３３…第２の弾性体、３５…第１の構造体、３７…第２の構造体、３９…ＣＰＵ、４１…メモリ、４３…衝突検出ユニット、４５…移動方向取得ユニット、４７…停止ユニット
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Collision detection apparatus, 3 ... Robot, 5 ... Base part, 7 ... Robot arm, 9 ... Link, 11 ... Tool attachment part, 13 ... Electrical structure, 15 ... Motor, 17 ... Encoder, 19 ... Robot controller, 21 ... Cover unit, 23 ... control unit, 25 ... cover, 27 ... first acceleration sensor, 29 ... second acceleration sensor, 31 ... first elastic body, 33 ... second elastic body, 35 ... first structure Body 37 ... second structure 39 ... CPU 41 ... memory 43 ... collision detection unit 45 ... movement direction acquisition unit 47 ... stop unit
Claims (8)
前記カバーの加速度を検出する第１の加速度検出ユニットと、
前記ロボットアームの加速度を検出する第２の加速度検出ユニットと、
以下の条件Ｊ１が充足されることを必要条件として、前記カバーへの衝突を検出する衝突検出ユニットと、
を備える衝突検出装置。
Ｊ１：前記第１の加速度検出ユニットの検出結果と、前記第２の加速度検出ユニットの検出結果との差の絶対値が予め設定された閾値を超えること。 A cover attached to the robot arm;
A first acceleration detection unit for detecting the acceleration of the cover;
A second acceleration detection unit for detecting the acceleration of the robot arm;
As a necessary condition that the following condition J1 is satisfied, a collision detection unit that detects a collision with the cover;
A collision detection apparatus comprising:
J1: The absolute value of the difference between the detection result of the first acceleration detection unit and the detection result of the second acceleration detection unit exceeds a preset threshold value.
前記カバーと前記ロボットアームとの間に弾性体を備える衝突検出装置。 The collision detection device according to claim 1,
A collision detection apparatus comprising an elastic body between the cover and the robot arm.
前記ロボットアームと前記第２の加速度検出ユニットとの間に弾性体を備える衝突検出装置。 The collision detection device according to claim 1,
A collision detection apparatus comprising an elastic body between the robot arm and the second acceleration detection unit.
前記カバーと前記ロボットアームとの間に第１の弾性体を備え、
前記ロボットアームと前記第２の加速度検出ユニットとの間に第２の弾性体を備える衝突検出装置。 The collision detection device according to claim 1,
A first elastic body is provided between the cover and the robot arm,
A collision detection apparatus comprising a second elastic body between the robot arm and the second acceleration detection unit.
前記カバー、前記第１の加速度検出ユニット、及び前記第１の弾性体から成る第１の構造体におけるばね−マス系の物理特性と、前記第２の加速度検出ユニット、及び前記第２の弾性体から成る第２の構造体におけるばね−マス系の物理特性とが、略同一である衝突検出装置。 The collision detection device according to claim 4,
Physical characteristics of a spring-mass system in the first structure including the cover, the first acceleration detection unit, and the first elastic body, the second acceleration detection unit, and the second elastic body A collision detection device in which the physical characteristics of the spring-mass system in the second structure body are substantially the same.
前記ロボットアームの移動方向を取得する移動方向取得ユニットをさらに備え、
前記衝突検出ユニットは、前記条件Ｊ１に加えて、以下の条件Ｊ２が充足されることを必要条件として、前記カバーへの衝突を検出する衝突検出装置。
Ｊ２：前記カバーの少なくとも一部は、前記ロボットアームから見て、前記移動方向取得ユニットにより取得した前記移動方向の側に位置すること。 The collision detection device according to any one of claims 1 to 5,
A moving direction acquisition unit for acquiring a moving direction of the robot arm;
The collision detection unit detects a collision with the cover on the condition that the following condition J2 is satisfied in addition to the condition J1.
J2: At least a part of the cover is located on the side of the movement direction acquired by the movement direction acquisition unit as viewed from the robot arm.
前記ロボットアームにおける１つのリンクに取り付けられる複数の前記カバーを備え、
前記第１の加速度検出ユニットは、複数の前記カバーのそれぞれについて加速度を検出するように構成され、
前記衝突検出ユニットは、複数の前記カバーのそれぞれについて衝突を検出するように構成された衝突検出装置。 The collision detection device according to any one of claims 1 to 6,
A plurality of the covers attached to one link in the robot arm;
The first acceleration detection unit is configured to detect acceleration for each of the plurality of covers.
The collision detection unit is configured to detect a collision for each of the plurality of covers.
前記衝突検出ユニットが前記カバーへの衝突を検出した場合、前記ロボットアームを停止させる停止ユニットをさらに備える衝突検出装置。
The collision detection device according to any one of claims 1 to 7,
A collision detection apparatus further comprising a stop unit that stops the robot arm when the collision detection unit detects a collision with the cover.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2017140002A JP6863150B2 (en) | 2017-07-19 | 2017-07-19 | Collision detector |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2017140002A JP6863150B2 (en) | 2017-07-19 | 2017-07-19 | Collision detector |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2019018295A true JP2019018295A (en) | 2019-02-07 |
| JP6863150B2 JP6863150B2 (en) | 2021-04-21 |
Family
ID=65353314
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2017140002A Active JP6863150B2 (en) | 2017-07-19 | 2017-07-19 | Collision detector |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP6863150B2 (en) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06278081A (en) * | 1993-03-26 | 1994-10-04 | Nec Corp | Robot arm provided with collision prevention function |
| JPH1062444A (en) * | 1996-08-20 | 1998-03-06 | Hitachi Ltd | Acceleration sensor, control unit and passenger protecting system of vehicle |
| JP2006021287A (en) * | 2004-07-09 | 2006-01-26 | Univ Waseda | Device for detecting contact force of robot |
| JP2015081875A (en) * | 2013-10-24 | 2015-04-27 | 矢崎総業株式会社 | In-vehicle device |
| JP5902664B2 (en) * | 2013-12-25 | 2016-04-13 | ファナック株式会社 | Human cooperative industrial robot with protective member |
| JP2016083710A (en) * | 2014-10-23 | 2016-05-19 | ファナック株式会社 | System for detecting load applied to robot, robot and robot system |
-
2017
- 2017-07-19 JP JP2017140002A patent/JP6863150B2/en active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06278081A (en) * | 1993-03-26 | 1994-10-04 | Nec Corp | Robot arm provided with collision prevention function |
| JPH1062444A (en) * | 1996-08-20 | 1998-03-06 | Hitachi Ltd | Acceleration sensor, control unit and passenger protecting system of vehicle |
| JP2006021287A (en) * | 2004-07-09 | 2006-01-26 | Univ Waseda | Device for detecting contact force of robot |
| JP2015081875A (en) * | 2013-10-24 | 2015-04-27 | 矢崎総業株式会社 | In-vehicle device |
| JP5902664B2 (en) * | 2013-12-25 | 2016-04-13 | ファナック株式会社 | Human cooperative industrial robot with protective member |
| JP2016083710A (en) * | 2014-10-23 | 2016-05-19 | ファナック株式会社 | System for detecting load applied to robot, robot and robot system |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP6863150B2 (en) | 2021-04-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6431017B2 (en) | Human cooperative robot system with improved external force detection accuracy by machine learning | |
| US9579798B2 (en) | Human collaborative robot system | |
| JP5600072B2 (en) | Contact trigger measurement probe | |
| JP5931167B1 (en) | Human cooperative robot system | |
| CA3035929C (en) | Systems and methods for detecting mobile device movement within a vehicle using accelerometer data | |
| CN105291088B (en) | Robot, robot system and control method | |
| US8633828B2 (en) | System and method for safing and monitoring a plurality of vehicle sensors | |
| CN109716062B (en) | Posture estimation device | |
| JP2017141577A (en) | Opening/closing body switchgear | |
| CN110919627B (en) | Robot control method and control device | |
| WO2017141575A1 (en) | Contact determination device, control device, contact determination system, contact determination method, and contact determination program | |
| JP5357541B2 (en) | Contact probe having direction change detecting means | |
| JP6863150B2 (en) | Collision detector | |
| JP2021518304A (en) | Vehicle sensor devices and how to monitor sensors | |
| CN1908607A (en) | Collision contact sensing device for sportsmen | |
| JP5943671B2 (en) | Encoder device and position data generation method | |
| CN107543022A (en) | For the apparatus and method for the security for improving cutting saw equipment | |
| CN105627076A (en) | Medical examination and/or treatment device | |
| JP2008534365A (en) | Discriminating method for pedestrian protection system | |
| JP2020091196A (en) | Collision detection device | |
| CN111890359B (en) | Robot obstacle avoidance method, mechanical arm type robot and storage medium | |
| KR100276975B1 (en) | Collision detector for airbag system and method | |
| US9671775B2 (en) | Actuator assembly | |
| US20180003662A1 (en) | Method and apparatus for monitoring a bearing state of a probe | |
| JP2006292386A (en) | Method for diagnosing wear of position detection sensor |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20200618 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20210302 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20210315 |
|
| R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 6863150 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |