CN101396832A

CN101396832A - 基于机器人手指部的速度使机器人停止的机器人控制装置

Info

Publication number: CN101396832A
Application number: CN200810213312.5A
Authority: CN
Inventors: 二瓶亮; 加藤哲朗; 荒牧武亮; 山本知之
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2007-09-27
Filing date: 2008-08-22
Publication date: 2009-04-01
Also published as: DE602008005684D1; US20090088898A1; EP2042278A3; EP2042278B1; JP4291385B2; US8145356B2; JP2009082997A; EP2042278A2

Abstract

本发明提供一种基于机器人手指部的速度使机器人停止的机器人控制装置。机器人包括由支柱支撑的行使轨道和安装在在该行使轨道上滑动的滑块上的机器人本体。机器人控制装置(30)具有：速度计算单元(36)，其用于计算在该机器人控制装置中设定的正交坐标系的各个坐标轴上的机器人手指部的移动速度；比较单元(38)，其用于将由该速度计算单元计算出的在各个坐标轴上的移动速度与在正交坐标系的各个坐标轴上规定的各个阈值进行比较；以及停止单元(34)，其用于在移动速度中的至少一个大于对应的阈值时，使所述机器人停止。由此，不必限制机器人的动作能力，而能够降低对支柱的要求强度。

Description

基于机器人手指部的速度使机器人停止的机器人控制装置

技术领域

本发明涉及用于控制产业用机器人(以下称为“机器人”)的机器人控制装置。尤其涉及基于机器人手指部的速度使机器人停止的机器人控制装置。

背景技术

在工厂等地方使用的机器人有时由于硬件或者软件的异常而进行异常动作。长期以来，在机器人进行异常动作时，使机器人紧急停止。

在特开平6-91587号公报中，当机器人臂的先端部的加速度以及速度中的任意一个大于规定值时，判断为在机器人中存在异常。此外，在特开平10-264080号公报中，将为了检测机器人的刀具(tool)先端点的移动速度等的异常而周期性地生成的指标与基准值进行比较，由此判断机器人是否进行了异常动作。并且，在特开平6-91587号公报以及特开平10-264080号公报中，当检测到机器人的异常动作时，均使机器人停止。

但是，顶置装载器(top mount loader)类型的机器人包括由支柱支撑、并且沿着水平方向的行使轨道以及安装在在该行使轨道上滑动的滑块上的机器人本体。机器人本体在其先端上具有机器人手指部。在这样的顶置装载器类型的机器人中，机器人本体需要沿着行使轨道高速移动，但是机器人本体在与行使轨道垂直的方向上有时未必高速移动。

但是，考虑安全性的话，不能排除机器人本体在与行使轨道垂直的方向上动作的可能性。因此，支撑行使轨道的支柱需要具有能够承受机器人本体的最大速度的足够大的强度。但是，当制造能够承受机器人本体的最大速度的支柱时，存在支柱以及机器人整体的制造成本增加的问题。

另一方面，也可以预先调节成机器人不能最大限度地发挥其动作能力，由此减小针对支柱要求的强度。但是，此时对于顶置装载器类型的机器人来说最重要的沿行使轨道移动的移动速度也降低。因而，在预先限制了机器人的动作能力时，有可能发生机器人无法实施在工厂等现场实际要求的动作的状况。

发明内容

本发明是鉴于这样的状况而做成的，其目的是提供一种能够不限制机器人的动作能力、而能够降低针对支柱要求的强度的机器人控制装置。

为了达到上述目的，根据第一方面，提供一种机器人控制装置，其控制具有机器人手指部的机器人，该机器人控制装置具有：速度计算单元，其用于计算在该机器人控制装置中设定的正交坐标系的各个坐标轴上的所述机器人手指部的移动速度；比较单元，其用于将由该速度计算单元计算出的在各个坐标轴上的所述移动速度与在所述正交坐标系的各个坐标轴上的阈值进行比较；以及停止单元，其用于在所述移动速度中的至少一个大于对应的阈值时，使所述机器人停止。

即，在第一方面中，在正交坐标系的每个坐标轴上设定阈值。因此，若在各坐标轴上适当地设定阈值，则在移动速度超过对应的阈值时使机器人停止，因而不必预先限制机器人的动作能力。因此，能够避免机器人无法实施在现场中要求的动作的状况。

根据第二方面，在第一方面中，所述机器人包括由支柱支撑的行使轨道和安装在在该行使轨道上滑动的滑块上的机器人本体，所述正交坐标系的一个坐标轴与所述行使轨道平行，所述停止单元在所述正交坐标系的其他坐标轴上的所述移动速度中的至少一个大于对应的阈值时，使所述机器人停止。

即，在第二方面中，将与行使轨道平行的方向上的机器人手指部的移动速度不与阈值进行比较。并且，仅在与行使轨道垂直的方向上的移动速度大于阈值时，使机器人停止。即在与行使轨道平行的方向上，机器人手指部应该能够以最大速度移动，同时能够在与行使轨道垂直的方向上限制机器人手指部的移动。因此，可以降低针对支撑行使轨道的支柱的要求强度。

根据第三方面，在第二方面中，使在所述正交坐标系中与所述行使轨道平行的所述一个坐标轴上的阈值大于在所述其他坐标轴上的阈值。

即，在第三方面中，相对于在与行使轨道平行的方向上的动作，更加抑制在与行使轨道垂直的方向上的机器人的动作。

根据附图中所示的本发明的典型的实施方式的详细的说明，本发明的这些目的、特征、优点以及其他目的、特征、优点变得更加明确。

附图说明

图1是具有本发明的机器人控制装置的机器人系统的略图；

图2是图1中所示的机器人系统的略图；

图3是表示本发明的机器人控制装置的动作的流程图；

图4是机器人本体以及支柱等的侧面图。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的实施方式。在以下的附图中，在同样的部件上标注同样的附图标记。为了便于理解，适当变更了这些附图的缩尺。

图1是具有本发明的机器人控制装置的机器人系统的略图。在图1中示出了顶置装载器类型的机器人。如图所示，沿着水平方向的行使轨道12的两个端部由支柱11支撑。并且，在行使轨道12的侧面上可滑动地设有滑块13。

如图1所示，由多关节臂构成的机器人本体20安装在滑块13上。机器人本体20在其先端上具有机器人手指部21。根据图1可以知道机器人本体20可以沿着行使轨道12的侧面滑动。

此外，在滑块13上连接有进行对机器人本体20等的控制的机器人控制装置30。通过机器人控制装置30设定有三维正交坐标系∑0。如图所示，正交坐标系∑0的Y轴与行使轨道12平行，Z轴是垂直方向，X轴与这些Y轴、Z轴垂直。

在机器人控制装置30上连接有具有LCD41以及键盘42的示教控制盘40。操作者通过LCD41可以阅览机器人控制装置30内部的信息。而且，操作者通过示教控制盘40的键盘42可以进行机器人控制装置30的各种程序以及数据的输入以及变更。

图2是图1中所示的机器人系统的略图。如图2所示，机器人控制装置30包含具有CPU32以及存储部33的控制部31，例如具有数字计算机等。CPU32起如下两个单元的作用，该两个单元为：速度计算单元36，在正交坐标系∑0的每个坐标轴上，计算出机器人手指部21移动速度；以及比较单元38，将在每个坐标轴上的移动速度分别与预定的阈值进行比较。另外，操作者可以通过示教控制盘40来适当地设定发挥限制速度的作用的各个坐标轴(X轴、Y轴、Z轴)上的阈值V0x、V0y、V0z。

所设定的阈值被存储在机器人控制装置30的存储部33。存储部33包括：存储了各种系统程序的ROM；CPU32暂时存储数据时使用的RAM；以及存储与机器人的动作内容有关的各种程序、相关设定值以及前面所述的阈值的非易失性存储器。

机器人本体20的臂所持有的伺服电动机25包括如编码器等位置检测器26。位置检测器26检测伺服电动机25的旋转轴的位置，并通过伺服放大器35向控制部31传递其位置信息。伺服放大器35对机器人本体20的伺服电动机25进行动力供给。而且，如图2所示，机器人控制装置30包括根据来自控制部31的指令来断开对伺服放大器35的通电的异常停止单元34。

图3是表示本发明的机器人控制装置的动作的流程图。以下参照图3说明本发明的机器人控制装置30的动作。在图3中所示的程序100的步骤101中，计算出机器人手指部21的速度。

此时，速度计算单元36根据由位置检测器26检测出的位置信息来周期性地计算机器人手指部21的速度V。图4是机器人本体等的侧面图。从图4可以知道，速度计算单元36将计算出的速度V分解成正交坐标系Σ0的各个坐标轴上的速度，由此周期性地计算在X轴方向上的速度Vx、在Y轴方向上的速度Vy以及在Z轴方向上的速度Vz。另外，由于Y轴与行使轨道12平行，因此在图4中未示出在Y轴方向上的速度Vy。

再次参照图3进行说明。在步骤102中，判断在X轴方向上的速度Vx是否大于X轴上的阈值V0x。当速度Vx大于阈值V0x时，进入步骤105，通过异常停止单元34来断开对伺服放大器35的通电。由此，伺服放大器25不能接收功率，因而机器人本体20停止。

另一方面，当速度Vx不大于阈值V0x时，进入步骤103。在步骤103中，判断在Y轴方向上的速度Vy是否大于Y轴上的阈值V0y。然后，当速度Vy大于阈值V0y时，进入步骤105，通过异常停止单元34同样使机器人本体20停止。

接着，当速度Vy不大于阈值V0y时，进入步骤104。在步骤104中，判断在Z轴方向上的速度Vz是否大于Z轴上的阈值V0z。然后，当Vz大于阈值V0z时，进入步骤105，通过异常停止单元34同样使机器人本体20停止。

在本发明中，对于正交坐标系∑0的各个坐标轴(X轴、Y轴、Z轴)规定了阈值V0x、V0y、V0z。从而，在这些坐标轴方向上的移动速度Vx、Vy、Vz中至少一个大于对应的阈值V0x、V0y、V0z时，能够使机器人停止。因此，当在各坐标轴(X轴、Y轴、Z轴)上分别设定了适当的阈值V0x、V0y、V0z时，不必预先限制机器人的动作能力。因此，在本发明中能够避免在工厂等现场机器人不能实施实际要求的动作的状况。

此外，在图1中所示的实施方式中，正交坐标系∑0的Y轴被设定成与行使轨道12平行。因此，要求机器人本体20在Y轴方向上能够以最大速度移动。从而，需要将与速度Vy对应的阈值V0y设定为支柱11足以承受机器人本体20的最大速度的充分的值。

相对于此，关于与行使轨道12垂直的X轴以及Z轴上的阈值V0x、V0z，不需要设定为使支柱11足以承受机器人本体20的最大速度的充分的值。因此，将与速度Vx、Vz对应的阈值V0x、V0z通常设定成小于与速度Vy对应的阈值V0y。

由此，能够相对于与行使轨道12平行的方向上的动作，更加抑制与行使轨道12垂直的方向上的机器人的动作。因此，能够降低对支撑行使轨道12的支柱11的要求强度。此外，在这样的情况下，能够抑制支柱11以及机器人整体所需要的制造成本。

而且，如前面所述，顶置装载器类型的机器人本体20在Y轴方向上应该能够以最大速度移动。换句话说，不必将在Y轴方向上的速度Vy与阈值V0y进行比较。因此，正交坐标系∑0也可以是由X轴以及Z轴构成的二维正交坐标系∑0，同时可以省略如图3所示的步骤103的工序。可以理解在这样的情况下也不超过本发明的保护范围。

利用典型的实施方式来说明了本发明，但本领域的技术人员，在不超过本发明保护范围的前提下显然能够进行前面所述的变更以及各种其他变更、省略和追加。

Claims

1.一种机器人控制装置(30)，其控制具有机器人手指部(21)的机器人，其中，

所述机器人控制装置(30)具有：

速度计算单元(36)，其用于计算在该机器人控制装置(30)中设定的正交坐标系的各个坐标轴上的所述机器人手指部(21)的移动速度；

比较单元(38)，其用于将由该速度计算单元(36)计算出的在各个坐标轴上的所述移动速度与在所述正交坐标系的各个坐标轴上的阈值进行比较；以及

停止单元(34)，其用于在所述移动速度中的至少一个大于对应的阈值时，使所述机器人停止。

2.根据权利要求1所述的机器人控制装置，其中，

所述机器人包括由支柱支撑的行使轨道(12)和安装在在该行使轨道(12)上滑动的滑块(13)上的机器人本体(21)，

所述正交坐标系的一个坐标轴与所述行使轨道(12)平行，

所述停止单元(34)在所述正交坐标系的其他坐标轴上的所述移动速度中的至少一个大于对应的阈值时，使所述机器人停止。

3.根据权利要求2所述的机器人控制装置，其中，

使在所述正交坐标系中与所述行使轨道(12)平行的所述一个坐标轴上的阈值大于在所述其他坐标轴上的阈值。