CN103827763A

CN103827763A - 机器人系统以及加工物制作方法

Info

Publication number: CN103827763A
Application number: CN201180073713.5A
Authority: CN
Inventors: 福岛和彦; 藤泽和穗
Original assignee: Yaskawa Electric Corp
Current assignee: Yaskawa Electric Corp
Priority date: 2011-09-28
Filing date: 2011-09-28
Publication date: 2014-05-28
Also published as: JP5895940B2; WO2013046356A1; JPWO2013046356A1

Abstract

本发明的机器人系统（100）包括：根据示教内容对工件（W）进行作业的机器人（10）；以及基于作业的结果而变更相对于工件（W）的示教内容的示教变更部（20）。优选为，示教变更部（20）可变更机器人（10）对工件（W）进行作业的位置。另外，优选为，工件（W）是多个，在机器人（10）对某个工件（W）进行作业的期间，示教变更部（20）对相对于其他工件（W）的示教内容进行变更。

Description

机器人系统以及加工物制作方法

技术领域

本发明涉及机器人系统以及加工物制作方法。

背景技术

以为了稳定地生产高质量的产品、或者为了将人类从疲劳的作业等中解放出来等的各种目的，而将工业用机器人导入到生产现场。典型的工业用机器人是根据在关闭状态下预先设定的示教内容而反复做动作。

这种工业用机器人被用于加工物的制作（例如参照专利文献1）。专利文献1公开的工业用机器人，是将聚氨酯原料液注入在聚氨酯自动发泡成型线上进行循环的多个模具的各个下模中，通过使该原料液发泡而制作聚氨酯发泡成型品。此外，在专利文献1中，还记载了通过使下模的注入面成为大致水平，从而抑制聚氨酯原料液的流动，并抑制了成型品的不良。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平10-175227号公报

发明内容

然而，在机器人根据预先设定的示教内容进行作业的情况下，有时会有因作业条件而不能以规定的精度进行作业的情况。例如，在专利文献1公开的工业用机器人中，有时会有如下情况：根据作业温度以及聚氨酯材料的浓度不均匀等，而不能得到规定形状的聚氨酯成型品。

本发明是鉴于上述课题而完成的，其目的是提供能使根据示教内容进行的作业精度改善的机器人系统以及加工物制作方法。

本发明的机器人系统包括机器人和示教变更部，所述机器人根据示教内容对至少一个工件进行作业；所述示教变更部基于所述作业的结果，对相对于所述至少一个工件的所述示教内容进行变更。

在某一实施方式中，所述示教变更部用于变更所述机器人对所述至少一个工件进行所述作业的位置。

在某一实施方式中，所述至少一个工件包含多个工件。

在某一实施方式中，在所述机器人对所述多个工件中的某个工件进行作业的期间，所述示教变更部对相对于所述多个工件中的其他工件的所述示教内容进行变更。

在某一实施方式中，所述多个工件包含第一工件和第二工件，所述机器人对所述第一工件进行了作业之后，再对所述第二工件进行作业，在所述机器人对所述第二工件进行作业之前，所述示教变更部基于所述机器人对所述第一工件已进行的作业的结果，对相对于所述第二工件的示教内容进行变更。

在某一实施方式中，所述多个工件包含多个种类的工件。

在某一实施方式中，所述多个工件包含第一工件、与所述第一工件种类不同的第二工件、以及与所述第一工件种类相同的第三工件，所述机器人对所述第一工件进行了作业之后，再对所述第二工件进行作业，然后，所述机器人对所述第二工件进行了作业之后，再对所述第三工件进行作业，在所述机器人对所述第三工件进行作业之前，所述变更部基于所述机器人对所述第一工件已进行的作业的结果，对相对于所述第三工件的示教内容进行变更。

在某一实施方式中，所述机器人系统还包括输送机，所述输送机用于搬运所述至少一个工件。

在某一实施方式中，所述机器人系统还包括显示部，所述显示部显示出表示所述变更后的示教内容的图像。

在某一实施方式中，所述显示部显示出表示所述变更后的示教内容的图像，同时还显示出表示所述变更前的示教内容的图像。

在某一实施方式中，所述机器人系统还包括示教设定部，所述示教设定部用于设定相对于所述至少一个工件的所述机器人的示教内容。

本发明的加工物制作方法包含如下工序：准备至少一个工件的工序；准备相对于所述至少一个工件设定了示教内容后的机器人的工序；所述机器人根据所述示教内容对所述至少一个工件进行作业从而制作加工物的工序；以及基于所述加工物，对相对于所述至少一个工件设定的所述示教内容进行变更的工序。

发明的效果

根据本实施方式，可以提供能使根据示教内容进行的作业精度改善的机器人系统以及加工物制作方法。

附图说明

图1是本实施方式的机器人系统的示意俯视图。

图2是本实施方式的机器人系统的示意图。

图3是用于说明本实施方式的加工物制作方法的流程图。

图4是本实施方式的机器人系统的示意图。

图5是本实施方式的机器人系统的示意图。

图6是本实施方式的机器人系统的示意图。

图7（a）～图7（c）是表示本实施方式的机器人系统中的显示部的示意图。

图8是本实施方式的机器人系统的示意图。

图9是本实施方式的机器人系统的示意图。

图10是表示在本实施方式的机器人系统中进行作业的工件的一个示例的示意图。

图11（a）是表示变更示教内容之前的作业结果的示意图，图11（b）是表示变更了示教内容之后的作业结果的示意图。

图12（a）和图12（b）是表示本实施方式的机器人系统中的显示部的示意图。

具体实施方式

以下，参照附图，来说明本发明的机器人系统以及加工物制作方法的实施方式。但是，本发明的实施方式并不局限于以下的实施方式。

图1是本实施方式的机器人系统100的示意俯视图。机器人系统100包括机器人10以及示教变更部20。在机器人10中，预先设定了相对于工件W的示教内容。机器人10根据设定后的示教内容进行作业。

在这里，工件W被输送机C搬运至机器人10。当机器人10的作业结束时，工件W被输送机C搬运至远离机器人10的方向。典型地来说，输送机C用于搬运多个工件W，机器人10对于被搬运的工件W进行作业，但由输送机C搬运的工件W也可以是一个。

在本实施方式的机器人系统100中，示教变更部20基于机器人10的作业结果，对相对于工件W的示教内容进行变更。作为示教变更部20，例如可以利用个人计算机。例如，用于变更示教内容的输入，可以使用键盘、鼠标以及触控面板中的至少一个。作为一个示例，示教变更部20可以变更机器人10对工件W进行作业的位置。此外，在本说明书中，有时将示教变更部20简称为变更部20。

在由变更部20进行了变更之后，机器人10根据变更后的示教内容对工件W进行作业。像这样，通过对相对于工件W的示教内容进行变更，从而能够提高机器人10对工件W的作业精度。

图2是表示本实施方式的机器人系统100的一个示例的示意图。机器人10具有机器人臂12和末端执行器14。机器人臂12由多个臂构成。典型地来说，机器人臂12是包括多个致动器的多关节臂机器人，各致动器具有伺服电机。末端执行器14的位置和姿态由机器人臂12的各致动器的驱动进行控制。典型地来说，末端执行器14安装在机器人臂12的前端。将末端执行器14构成为，例如进行材料注入或密封。或者，末端执行器14也可以是焊枪。

图2所示的机器人系统100除了包括上述机器人10和示教变更部20以外，还包括控制机器人10的控制器16。控制器16存储有示教内容，控制器16对机器人臂12和末端执行器14进行控制。在这里，示教变更部20与控制器16连接，示教变更部20对存储在控制器16中的示教内容进行变更。

例如，控制器16具有存储装置16a和处理器16b，所述存储装置16a存储了示教内容（示教数据）；所述处理器16b根据存储在存储装置16a中的示教内容，对机器人臂12和末端执行器14进行控制。通过示教变更部20，对存储在存储装置16a中的示教内容进行变更（更新）。例如，在示教变更部20中输入了示教内容的变更事项之后，通过将表示变更事项的文件发送到存储装置16a，由此进行示教内容的变更。

在加工中适合使用这样的机器人系统100。以下，参照图3，来说明本实施方式的加工物制作方法。

首先，在S302中，准备工件W。另外，在S304中，要准备相对于工件W设定了示教内容的机器人10。此外，也可以在机器人10中预先设定示教内容。或者，也可以根据准备好的工件W，在机器人10中设定示教内容。

其次，在S306中，机器人10根据示教内容对工件W进行作业，从而制作加工物。在图2所示的机器人10中，与作业内容相对应而适当地变更末端执行器14。

然后，在S308中，基于加工物，对相对于工件W设定的示教内容进行变更。加工物的检验可以利用机器人进行，或者也可以利用肉眼观察进行。然后，机器人10根据变更后的示教内容，对工件W进行作业。

本实施方式的机器人系统100和加工物制作方法能够应用于各种用途。例如，可以将机器人系统100用于材料的注入。作为一个示例，通过将聚氨酯材料注入规定形状的模具中，并使聚氨酯发泡，由此能够制作聚氨酯发泡成型品。

或者，也可以利用机器人系统100和加工物制作方法，对工件W直接进行加工。例如，可以利用机器人系统100和加工物制作方法，进行密封、涂装之前的底漆的涂布和/或多层堆焊等的连续焊接。

此外，在机器人系统100中，优选机器人10对多个工件W进行作业。在该情况下，在机器人10对多个工件W中的某个工件进行作业的期间，示教变更部20对相对于多个工件W中的其他工件的示教内容进行变更。

如图4所示，多个工件W中的工件W1先由机器人10进行作业，之后多个工件W中的工件W2由机器人10进行作业。像这样，在机器人10对工件W1进行了作业之后、再对工件W2进行作业的情况下，在机器人10对工件W2进行作业之前，变更部20基于机器人10对工件W1已进行的作业的结果而变更相对于工件W2的示教内容。由此，机器人10不必中断作业，就能够以高精度对工件W进行作业。

此外，还可以在由变更部20变更示教内容之前，利用其他的工序，对于由机器人10进行了作业后的工件W再进行修正作业。例如，在机器人10对工件W涂布底漆的情况下，变更部20基于涂布不均的某个工件W，对于之后的由机器人10进行涂布的工件W的示教内容进行变更，机器人10根据该变更后的示教内容对下一工件W进行涂布，而另一方面，对于存在涂布不均的工件W，人类或其他的机器人可以再次进行底漆的涂布。像这样，不必使机器人系统100中的作业中断，就能够变更示教内容。

此外，如图5所示，由机器人10进行作业的工件W可以包含多个种类。根据工件W的种类而设定示教内容。

例如，多个工件W包含工件Wa、与工件Wa种类不同的工件Wb以及与工件Wa种类相同的工件Wc，机器人10对工件Wa进行了作业之后再对工件Wb进行作业，并且对工件Wb进行了作业之后再对工件Wc进行作业。此外，在开始进行这些作业之前，将相对于工件Wb的示教内容设定成与工件Wa不同，并将相对于工件Wc的示教内容设定成与工件Wa相同。

在图5所示的机器人系统100中，对工件Wa进行了作业之后，并在机器人10对工件Wc进行作业之前，变更部20基于对工件Wa进行的作业结果，来变更相对于工件Wc的示教内容。像这样，可以基于对同一种类的之前进行了作业的工件W的作业结果，来变更示教内容。

此外，工件W有多个种类，在机器人10中设定多个示教内容的情况下，由机器人10在时间上连续进行作业的工件W优选为不同种类。当在该情况下，对某一种类的工件进行了作业之后，再对相同种类的其他工件进行作业之前，优选基于已进行了作业后的工件的作业结果，来变更示教内容。由此，基于已进行的作业的结果，能够适当变更示教内容。

此外，还优选为，机器人系统100的使用者能够容易地确认变更后的示教内容。

图6是表示本实施方式的机器人系统100的示意图。图6所示的机器人系统100除了包括机器人10和示教变更部20以外，还包括显示部30。显示部30显示出表示由变更部20进行变更后的示教内容的图像。更优选为，显示部30显示出表示由变更部20进行变更后的示教内容的图像，同时还显示出表示变更前的示教内容的图像。

此外，示教变更部20和显示部30都可以利用个人计算机来实现。例如，可以由个人计算机的中央处理计算装置（Central Processing Unit：CPU）来实现示教变更部20，也可以由个人计算机的监视器来实现显示部30。

以下，对本实施方式的机器人系统100中的由显示部30显示的一个示例进行说明。首先，如图7（a）所示，在示教内容的变更之前，显示部30显示出：作业编辑按钮30a和文件收发按钮30b。

当选择作业编辑按钮30a时，如图7（b）所示，在显示部30中，显示出作业编辑画面30a1。在作业编辑画面30a1中，设置有用于编辑作业的作业编辑区域30r1以及用于输入作业坐标的作业坐标输入区域30r2。在这里，例如，在作业坐标输入区域30r2中输入机器人10对工件W进行作业的位置。此外，在图7（b）所示的作业编辑画面30a1中对作业位置进行变更的情况下，优选在将变更后的作业位置输入作业编辑画面30a1之后，显示部30显示出变更后的示教内容。

另外，当选择文件收发按钮30b时，如图7（c）所示，在显示部30中显示出文件收发画面30b1。当在文件收发画面30b1中选择文件收发按钮时，则会发送包含被编辑后的作业在内的文件。像这样，当被编辑后的作业的发送结束时，则可变更（更新）存储在控制器16的存储装置16a中的示教内容。

此外，使用与示教变更部20不同的装置，进行示教内容的设定。

图8是本实施方式的机器人系统100的示意图。图8所示的机器人系统100还包括：用于设定相对于工件W的机器人10的示教内容的示教设定部40。典型地来说，示教设定部40呈具有平板的平板形状，也被称为示教器（pendant）或编程器。

在机器人10为关闭状态的情况下，在栏内进行由示教设定部40设定机器人10的示教内容。或者，也可以实际上不移动机器人10，而在计算机上且离线状态下进行由示教设定部40设定机器人10的示教内容。此外，在本说明书中，有时将示教设定部40简称为设定部40。

设定部40设定示教内容，而变更部20对于由设定部40设定后的示教内容进行变更。优选为，变更部20能够仅变更由设定部40设定示教内容的可设定范围中的一部分。例如，当设定示教内容时，虽然能够将机器人10设定在任意的位置，但由变更部20能够变更示教内容的范围为规定的范围内，在输入了规定范围之外的变更事项的情况下，变更部20也可以不许可该变更事项。

此外，在上述说明中，虽然机器人系统100包括1台机器人10，但本实施方式并不局限于此。机器人系统100可以包括进行同样作业的多个机器人10。另外，机器人系统100还可以包括进行与机器人10不同的作业的其他机器人，在该情况下，变更部20可以变更由该机器人进行作业的示教内容。

另外，在上述说明中，在机器人系统100中设置有输送机C，输送机C将工件W搬运至机器人10，但本实施方式并不局限于此。机器人10可以相对于被固定后的工件W进行移动，由此使机器人10对不同的工件W进行作业。

本实施方式的机器人系统100和加工物制作方法，例如适合用于聚氨酯发泡成型品的制作。聚氨酯发泡成型品适合用于汽车用座椅。典型地来说，发泡聚氨酯是通过使两种以上的液体混合而生成的，其体积在短时间内会增大到数倍至数十倍。另外，由于发泡聚氨酯的密度小，因此即使体积比较大也很轻，所以能够容易地进行处理。

以下，参照图9～图12，来说明使用了本实施方式的聚氨酯发泡成型品的制作。图9是本实施方式的机器人系统100的示意图。图9所示的机器人系统100包括：用于搬运工件W的输送机C，输送机C进行环状旋转。

如图10所示，工件W具有上模Ws和下模Wt。以相对于下模Wt能够打开、关闭的方式安装上模Ws。在这里，在下模Wt中设置有空腔，在将上模Ws关闭到下模Wt的情况下，在上模Ws和下模Wt之间形成有规定的空间。

如图9所示，在输送机C的周围设置有机器人10。在这里，机器人10将聚氨酯材料注入下模Wt的空腔内。另外，在这里，在输送机C的周围设置有开模机器人110a、脱模剂涂布机器人110b、关模机器人110c以及加热装置120。输送机C按照开模机器人110a、脱模剂涂布机器人110b、机器人10、关模机器人110c以及加热装置120的顺序，来搬运工件W。

在机器人系统100中，将机器人10的动作方式（例如聚氨酯材料的注入位置和注入量）设定为示教内容。在使用模具形成聚氨酯发泡成型品的情况下，当注入的聚氨酯材料的量过剩时，则发泡聚氨酯从模具中溢出，有时会导致浪费材料。另一方面，即使注入的聚氨酯材料的量很适当，有时也无法制作出具有期望的形状的聚氨酯发泡成型品。而根据本实施方式的机器人系统100和加工物制作方法，就能够制作出具有期望的形状的聚氨酯发泡成型品。

此外，如上所述，示教内容可以根据工件W的种类而不同。例如，汽车用座椅可以根据前座、后座等而其形状不同，根据应制作的聚氨酯发泡成型品的形状（例如座椅的形状）而使设定在机器人10中的示教内容不同。

使用由输送机C搬运的工件W，来制作聚氨酯发泡成型品。首先，开模机器人110a打开上模Ws。其次，脱模剂涂布机器人110b在上模Ws和下模Wt的至少一方上涂布脱模剂。

之后，机器人10根据示教内容，向下模Wt中注入聚氨酯材料。聚氨酯材料由主剂和固化剂混合而成。例如，机器人10对下模Wt注入聚氨酯材料以便描绘出图11（a）所示的轨迹。

然后，关模机器人110c将上模Ws关闭到下模Wt。之后，加热装置120对注入了聚氨酯材料的工件W进行加热，由此使聚氨酯材料发泡，并形成聚氨酯发泡成型品。

之后，相对于下模Wt而打开上模Ws，并取出聚氨酯发泡成型品。在图9所示的机器人系统100中，将示教变更部20配置在取出聚氨酯发泡成型品的位置附近。例如，观察者对取出的聚氨酯发泡成型品进行检验，并使用示教变更部20来变更示教内容。

在这里，通过示教变更部20，以二维的方式来变更由机器人10注入聚氨酯材料的位置。例如，通过示教内容的变更，机器人10对于向下模Wt注入聚氨酯材料的轨迹（注入图案）进行变更以便描绘出图11（b）所示的轨迹。在该情况下，只要变更机器人10注入聚氨酯材料时的水平面的位置即可。此外，根据需要，还可以改变从机器人10注入的聚氨酯材料的量。如上所述，在图9所示的机器人系统100中，不必使聚氨酯发泡成型品的制作中断（即、不必中断由输送机C搬运多个工件W），就能够变更示教内容。

另外，如上所述，优选为机器人系统100对不同种类的工件W进行作业。由此，能够降低已完成的聚氨酯发泡成型品的库存增加，并且能够减少根据变更前的示教内容进行了作业的工件的数量。

以上述方式能够进行示教内容的变更。此外，如上所述，在机器人系统100中，优选为显示部30显示出变更后的示教内容。

以下，参照图12，来说明显示部30的显示。如上所述，显示部30显示出变更后的作业位置。

例如，如图12（a）所示，显示部30可以在区域30s1中显示变更前的示教内容，在与区域30s1不同的区域30s2中显示变更后的示教内容。或者，如图12（b）所示，显示部30可以将变更后的示教内容与变更前的示教内容一起显示在同一区域30t中。在该情况下，优选以不同的方式将变更后的示教内容与变更前的示教内容进行显示。例如，可以用实线来显示变更后的示教内容，而用虚线来显示变更前的示教内容。或者，还可以用实线并带颜色的方式来显示变更后的示教内容，而用黑色来显示变更前的示教内容。

附图标记的说明

10机器人

20示教变更部

30显示部

100机器人系统

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.一种机器人系统，包括机器人以及示教变更部，

所述机器人根据示教内容对至少一个工件进行作业；

所述示教变更部基于所述作业的结果，对相对于所述至少一个工件的所述示教内容进行变更，

所述至少一个工件包含多个工件，

在所述机器人对所述多个工件中的某个工件进行作业的期间，所述示教变更部对相对于所述多个工件中的其他工件的所述示教内容进行变更。

2.如权利要求1所述的机器人系统，其特征在于，所述示教变更部用于变更所述机器人对所述至少一个工件进行所述作业的位置。

3.如权利要求1所述的机器人系统，其特征在于，

所述多个工件包含第一工件和第二工件，

所述机器人对所述第一工件进行了作业之后，再对所述第二工件进行作业，

在所述机器人对所述第二工件进行作业之前，所述示教变更部基于所述机器人对所述第一工件已进行的作业的结果，对相对于所述第二工件的示教内容进行变更。

4.如权利要求1所述的机器人系统，其特征在于，所述多个工件包含多个种类的工件。

5.如权利要求4所述的机器人系统，其特征在于，

所述多个工件包含第一工件、与所述第一工件种类不同的第二工件、以及与所述第一工件种类相同的第三工件，

所述机器人对所述第一工件进行了作业之后，再对所述第二工件进行作业，然后，所述机器人对所述第二工件进行了作业之后，再对所述第三工件进行作业，

在所述机器人对所述第三工件进行作业之前，所述变更部基于所述机器人对所述第一工件已进行的作业的结果，对相对于所述第三工件的示教内容进行变更。

6.如权利要求1至5中任一项所述的机器人系统，其特征在于，所述机器人系统还包括输送机，所述输送机用于搬运所述至少一个工件。

7.如权利要求1至6中任一项所述的机器人系统，其特征在于，所述机器人系统还包括显示部，所述显示部显示出表示所述变更后的示教内容的图像。

8.如权利要求7所述的机器人系统，其特征在于，所述显示部显示出表示所述变更后的示教内容的图像，同时还显示出表示所述变更前的示教内容的图像。

9.如权利要求1至8中任一项所述的机器人系统，其特征在于，所述机器人系统还包括示教设定部，所述示教设定部用于设定相对于所述至少一个工件的所述机器人的示教内容。

10.一种加工物制作方法，包含如下工序：

准备多个工件的工序；

准备相对于所述多个工件设定了示教内容后的机器人的工序；

所述机器人根据所述示教内容对所述多个工件进行作业，从而制作加工物的工序；

以及基于所述加工物，对相对于所述多个工件设定的所述示教内容进行变更的工序，

所述进行变更的工序是，在所述机器人对所述多个工件中的某个工件进行作业的期间，对相对于所述多个工件中的其他工件的所述示教内容进行变更。

Claims

1.一种机器人系统，包括：

机器人，其根据示教内容对至少一个工件进行作业；

以及示教变更部，其基于所述作业的结果，对相对于所述至少一个工件的所述示教内容进行变更。

3.如权利要求1或2所述的机器人系统，其特征在于，所述至少一个工件包含多个工件。

4.如权利要求3所述的机器人系统，其特征在于，在所述机器人对所述多个工件中的某个工件进行作业的期间，所述示教变更部对相对于所述多个工件中的其他工件的所述示教内容进行变更。

5.如权利要求3或4所述的机器人系统，其特征在于，

所述多个工件包含第一工件和第二工件，

6.如权利要求3或4所述的机器人系统，其特征在于，所述多个工件包含多个种类的工件。

7.如权利要求6所述的机器人系统，其特征在于，

8.如权利要求1至7中任一项所述的机器人系统，其特征在于，所述机器人系统还包括输送机，所述输送机用于搬运所述至少一个工件。

9.如权利要求1至8中任一项所述的机器人系统，其特征在于，所述机器人系统还包括显示部，所述显示部显示出表示所述变更后的示教内容的图像。

10.如权利要求9所述的机器人系统，其特征在于，所述显示部显示出表示所述变更后的示教内容的图像，同时还显示出表示所述变更前的示教内容的图像。

11.如权利要求1至10中任一项所述的机器人系统，其特征在于，所述机器人系统还包括示教设定部，所述示教设定部用于设定相对于所述至少一个工件的所述机器人的示教内容。

12.一种加工物制作方法，包含如下工序：

准备至少一个工件的工序；

准备相对于所述至少一个工件设定了示教内容后的机器人的工序；

所述机器人根据所述示教内容对所述至少一个工件进行作业，从而制作加工物的工序；

以及基于所述加工物，对相对于所述至少一个工件设定的所述示教内容进行变更的工序。