CN104057448A - 机器人系统和被加工物制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能提高示教效率的机器人系统和被加工物制造方法。机器人系统（1）具有：机器人（5）；被输入规定机器人（5）的动作的区域信息的控制部（6）；以及根据输入到控制部（6）中的区域信息将区域投影到机器人（5）的周边物体上的投影部（8）。通过上述结构，在机器人系统（1）中，作业员能够视觉辨认规定机器人（5）的动作的区域。

Description

机器人系统和被加工物制造方法

技术领域

本发明涉及一种机器人系统和被加工物制造方法。

背景技术

近年来，越来越需要通过机器人使由人进行的作业自动化。用于规定机器人的各种区域被设定在机器人控制器中（例如参照专利文献1）。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第4648486号公报

发明内容

本发明所要解决的问题

对于具有机器人的机器人系统，希望提高示教效率。

对此，本发明的目的是提供一种能提高示教效率的机器人系统和被加工物制造方法。

用于解决问题的手段

本发明所述的机器人系统具有：机器人；控制部，用于规定机器人动作的区域信息被输入所述控制部；投影部，其根据输入到控制部中的区域信息将区域投影到机器人的周边物体上。

发明效果

根据本发明，能提供一种使示教效率提高的机器人系统和被加工物制造方法。

附图说明

图1是表示本发明所述的机器人系统的一个实施方式的概略图。

图2是表示显示在设定部上的画面的图。

图3是表示投影到机器人的周边物体上的区域的俯视图。

附图标记说明

1…机器人系统，3…设定部，4…台架部，5…双臂机器人，6…机器人控制器（控制部），7…示教器（示教装置），8…投影仪（投影部），9…摄像机（拍摄部），51L…左臂（机器人），51R…右臂（机器人）。

具体实施方式

以下参照附图详细说明实施方式。在以下说明中，对同一要素或具有同一功能的要素标注同一附图标记而省略重复说明。

如图1所示，机器人系统1具有机器人单元2和设定部3。机器人单元2具有台架部4、双臂机器人5、机器人控制器（控制部）6、投影仪（投影部）8和摄像机（拍摄部）9。通过排列多个上述机器人单元2，能构成制造生产线。还有，在排列多个机器人单元2而构成制造生产线时，可以针对各机器人单元2分别设置设定部3，也可以多个机器人单元2共用设定部3。

台架部4支承双臂机器人5。台架部4具有矩形板状支承板41和安装在支承板41下方的四个腿部42。在支承板41上设有矩形板状的台座43，双臂机器人5设在台座43上。另外，台座43上与双臂机器人5分离的位置上，设有双臂机器人5进行作业时使用的圆柱形作业台44。

还有，在支承板41上与台座43分离的位置（图1中为支承板41的角落位置）设有长方体状的转交部45。通过将工件W放在该转交部45上，可在双臂机器人5和作业员之间进行工件W的转交。还有，在转交部45中，例如可以转交双臂机器人5进行作业时使用的工具T。

支承板41上设有罩46，罩46从侧方和上方罩住双臂机器人5、台座43、作业台44和转交部45。罩46由从支承板41的四个边分别向上延伸的侧板、设在侧板上部的顶板、以及支承侧板和顶板的框架F构成。框架F具有从支承板41的四个角分别向上延伸的纵向的柱、和将纵向的柱的上端部彼此之间连结的横向的柱。为了能从外部视觉辨认，罩46的侧板和顶板例如由透明材料（例如聚碳酸酯等）形成。在罩46的1个侧板的对应于转交部45的一部分上设有使作业员的手能伸进罩46内的转交口47。还有，框架F上安装有显示机器人单元2的动作状况的显示灯P。

双臂机器人5具有左臂51L和右臂51R。左臂51L和右臂51R能够相互共同进行作业，而且能够相互独立地进行作业。即，左臂51L和右臂51R分别作为机器人发挥功能。左臂51L和右臂51R分别具有多关节结构，其前端部具有连接部52。左臂51L和右臂51R各自通过内置于双臂机器人5中的多个致动器，能进行6个自由度的动作。由此，连接部52能处于各种位置和姿态。连接部52上安装有工具T。还有，左臂51L和右臂51R各自的自由度仅为一个例子，也可以是5个自由度或7个自由度以上。

机器人控制器6除了控制双臂机器人5的动作以外，还控制投影仪8和摄像机9。机器人控制器6例如为具有运算装置、存储装置和输入输出装置的计算机。在相对于机器人控制器6输入输出的信息中，例如，具有规定左臂51L和右臂51R的动作的区域的信息（区域信息）、规定左臂51L和右臂51R的一系列动作的程序（任务）等。

规定左臂51L和右臂51R的动作的区域包含机器人动作区域、协调动作区域和禁止进入区域。左臂51L和右臂51R能进入机器人动作区域。机器人动作区域是协调动作区域和禁止进入区域以外的区域。

许可进入该协调动作区域中的左臂51L、右臂51R或作业员能进入协调动作区域中。协调动作区域例如为作业台44的上方区域和转交部45的上方区域。还有，协调动作区域也可细分为左臂51L和右臂51R协调动作并且作业员不能进入的第一协调动作区域、以及双臂机器人5和作业员协调动作的第二协调动作区域。例如，作业台44的上方的协调动作区域为第一协调动作区域，被许可进入的左臂51L或右臂51R能进入第一协调动作区域。转交部45的上方的协调动作区域为第二协调动作区域，被许可进入的左臂51L、右臂51R或作业员能进入第二协调动作区域。

左臂51L和右臂51R禁止进入禁止进入区域中。禁止进入区域是为了回避左臂51L和右臂51R与周边物体发生碰撞等而设定的区域。禁止进入区域例如是存在支承板41、台座43、作业台44、转交部45和罩46等各周边物体的区域、以及罩46外的区域。还有，为了提高安全性，禁止进入区域也可包含距离周边物体规定距离以内的区域。

机器人控制器6例如设在支承板41下方。双臂机器人5和机器人控制器6通过配线相连接。还有，双臂机器人5和机器人控制器6也可以无线连接，机器人控制器6也可以内置于双臂机器人5中。

作业员可在现场通过示教器（示教装置）7设定或修正机器人控制器6内的区域信息和任务等（在线示教）。示教器7可通过配线与机器人控制器6连接，也可以通过无线方式与机器人控制器6连接。

投影仪8根据输入到机器人控制器6中的区域信息，将规定左臂51L和右臂51R的动作的区域投影到双臂机器人5的周边物体上。投影仪8被朝向下方地固定在罩46的顶板上，从双臂机器人5的上方照射光线。作为被投影到区域的周边物体，例如为支承板41、台座43、作业台44、转交部45和罩46等。投影仪8可通过配线与机器人控制器6连接，也可以通过无线方式与机器人控制器6连接。

摄像机9对包含双臂机器人5和双臂机器人5的周边物体的范围进行拍摄。摄像机9与投影仪8并排地朝向下方地固定在罩46的顶板上，并从双臂机器人5的上方进行拍摄。摄像机9通过配线与机器人控制器6连接，摄像机9拍摄到的图像经由机器人控制器6发送给设定部3。还有，摄像机9也可以通过无线方式与机器人控制器6连接。

设定部3生成设定于机器人控制器6中的区域信息和任务（在线示教）。设定部3例如为具有运算装置、存储装置和输入输出装置的计算机。设定部3具有液晶显示器等显示部31。作为双臂机器人5和双臂机器人5的周边物体的信息，CAD数据被输入设定部3中。设定部3利用CAD数据在显示部31上显示虚拟空间。还有，也可以双臂机器人5和双臂机器人5的周边物体的尺寸信息等被输入设定部3中，设定部3自身基于所输入的信息，生成双臂机器人5和双臂机器人5的周边物体的CAD数据。摄像机9拍摄到的图像经由机器人控制器6被输入设定部3中。

设定部3根据被输入的上述信息，生成区域信息和任务等。作为区域信息，设定部3例如生成以机器人单元2内的规定的点为基准点的坐标系中的区域的坐标值（例如X坐标值、Y坐标值、Z坐标值等各坐标值或者它们的组合）。设定部3被构成为：在作业员确认显示在显示部31上的信息并且作业员输入指示时，根据所输入的指示生成区域信息。还有，设定部3也可以被构成为根据所输入的CAD数据自动地生成区域信息。再有，设定部3还可以被构成为根据摄像机9所拍摄到的图像自动地生成区域信息。

虽然设定部3经由配线与机器人控制器6连接，但是也可以通过无线方式与机器人控制器6连接，或者还可以不与机器人控制器6连接。当设定部3不与机器人控制器6连接时，可以将设定部3生成的区域信息存储在存储介质中，使该存储介质与机器人控制器6连接，由此能将区域信息输入到机器人控制器6中。相反，也可以使用存储介质将摄像机9拍摄到的图像输入到设定部3中。

下面，说明机器人系统1的动作的一个例子。

在机器人系统1中，首先将双臂机器人5和双臂机器人5的周边物体的CAD数据输入设定部3中。所输入的CAD数据作为虚拟空间被显示在设定部3的显示部31上。作业员向设定部3输入指示时，设定部3将指示所示的范围设定为规定左臂51L和右臂51R的动作的区域，并生成该区域的区域信息。如图2所示，在显示部31上生成转交部45的上方的协调动作区域A的区域信息。接着，设定部3生成的区域信息被输入到机器人控制器6。

接下来，如图3所示，根据输入到机器人控制器6中的区域信息，协调动作区域A通过投影仪8被实际投影到双臂机器人5的周边物体上，而被可视化。此时，设定部3在虚拟空间中生成的区域信息和现场的双臂机器人5的周边物体的位置之间存在误差时，如图3所示，协调动作区域A与转交部45不一致。具体地讲，有时协调动作区域A投影到转交部45和支承板41双方上，从所希望的位置向Y方向偏移。此时，作业员能在现场进行使用示教器7修正区域信息这样的对策。

像上述那样，在本实施方式的机器人系统1中，由于在现场的作业员能视觉辨认规定左臂51L和右臂51R的动作的区域，所以能在短时间内确认区域设定的对错。

在以往的机器人系统中，例如，需要使机器人实际产生动作并根据机器人的动作来确认区域设定的对错。因此，不仅要耗费时间进行确认，而且难以确认。

相对于此，在本实施方式的机器人系统1中，根据输入到机器人控制器6中的区域信息，规定左臂51L和右臂51R的动作的区域通过投影仪8被投影到双臂机器人5的周边物体上。因此，在现场的作业员能视觉辨认规定左臂51L和右臂51R的动作的区域。作业员能一边确认被视觉化的区域信息一边进行示教作业。因此，能提高示教效率。

机器人系统1具有设定部3，双臂机器人5的周边物体的信息被输入该设定部3中，该设定部3使用所输入的周边物体的信息生成区域信息，设定部3所生成的区域信息被输入至机器人控制器6。因此，能容易地生成所希望的区域信息。尤其在排列多个机器人单元2而构成制造生产线的情况下，通过将设定部3生成的同一区域信息设定在多个机器人单元2中，能进一步提高示教效率。

作为双臂机器人5的周边物体的信息，双臂机器人5的周边物体的CAD数据被输入到设定部3中。因此，能以周边物体的CAD数据为基准生成区域信息，能容易地生成区域信息。因此，能进一步提高示教效率。

机器人系统1具有对由投影仪8投影到双臂机器人5的周边物体上的区域进行拍摄的摄像机9，作为双臂机器人5的周边物体的信息，摄像机9拍摄到的图像被输入到设定部3中。因此，例如，当在虚拟空间中生成的区域信息和现场的双臂机器人5的周边物体的位置之间存在误差时，作业员能一边在设定部3的显示部31上确认摄像机9拍摄到的图像，一边远程修正区域信息。

规定左臂51L和右臂51R的动作的区域中包含机器人动作区域、协调动作区域和禁止进入区域，左臂51L和右臂51R能进入机器人动作区域中，被许可进入该协调动作区域中的左臂51L、右臂51R或作业员能进入协调动作区域，左臂51L和右臂51R禁止进入禁止进入区域中。由于上述区域实际上无法视觉辨认，因此，通过将上述区域投影到双臂机器人5的周边物体上进行可视化，能提高示教效率。

机器人系统1具有支承双臂机器人5的台架部4，并被构成为机器人单元2。在排列多个机器人单元2而构成制造生产线时，如上所述，由于在各机器人单元2中能提高示教效率，所以能缩短整个制造生产线的调机所需的时间。

在利用上述机器人系统1获得被加工物的被加工物制造方法中，也能获得同样的有益效果。被加工物包含螺栓等部件或汽车等组装体。

以上说明了本发明的实施方式，但本发明不限于上述实施方式，在不脱离其主旨的范围内可对其进行各种变形。

例如，上述实施方式中，由设定部3生成区域信息，但是也可以利用示教器7设定区域信息，通过示教器7将区域信息输入机器人控制器6中，用投影仪8将上述区域投影到双臂机器人5的周边物体上。

在上述实施方式中，投影仪8和摄像机9被连接到机器人控制器6，并经由机器人控制器6与设定部3进行输入输出，但是也可以使投影仪8和摄像机9的一者或两者不经由机器人控制器6而与设定部3连接，由设定部3进行控制。

在上述实施方式中，投影仪8和摄像机9被固定在罩46的顶板上，但也可以被固定在侧板上。当投影仪8被固定在罩46的侧板上时，能从双臂机器人5的侧方对区域进行投影，能确认高度方向（Z方向）上的偏移。另外，投影仪8和摄像机9还可以被固定在机器人单元2之外。总之，将投影仪8固定在能将区域投影到双臂机器人5的周边物体上的位置即可，将摄像机9固定在能对包含双臂机器人5和双臂机器人5的周边物体的范围进行拍摄的位置即可。还有，投影仪8和摄像机9也可以分别设置多个。

在上述实施方式中，在对机器人系统1进行示教时，区域被投影，但是也可以在机器人系统1示教再现时（工作时）对区域进行投影。另外，还可以根据情况改变对区域的投影的状态。

具体地讲，可以在机器人系统1示教再现时，例如，在投影仪8用绿色光将协调动作区域A投影到转交部45的情况下，设为允许作业员进入协调动作区域的期间，在投影仪8用红色光将协调动作区域A投影到转交部45的情况下，设为允许左臂51L或右臂51R进入协调动作区域的期间。另外，还可以在投影仪8对协调动作区域A连续进行投影（亮灯）的情况下，设为允许作业员进入协调动作区域的期间，在投影仪8对协调动作区域A断续地进行投影（闪光）的情况下，设为允许左臂51L或右臂51R进入协调动作区域的期间。上述情况下，能容易地识别是否允许作业员进入协调动作区域，能够提高安全性。

在上述实施方式中，对协调动作区域A进行投影，但也可以对机器人动作区域或禁止进入区域进行投影。另外，还可对协调动作区域、机器人动作区域和禁止进入区域中的任意两个以上区域同时进行投影。在对两个以上的区域同时进行投影的情况下，用不同颜色投影各区域，由此能使作业员容易地判别各区域。

在上述实施方式中，对双臂机器人5进行控制的机器人控制器6兼具投影仪8的控制部的作用，但是也可以另外设置投影仪8的控制部而不兼用机器人控制器6。在上述实施方式中，区域被投影到双臂机器人5的周边物体上，但是也可以根据需要投影到双臂机器人5自身上。

在上述实施方式中，在台架部4上设有罩46，但也可以不设置罩。在上述实施方式中，机器人是双臂机器人5的左臂51L和右臂51R，但也可以是具有一个臂的机器人。各要素的结构、个数和材质等不限于上述实施方式中的结构、个数和材质，能适当地进行改变。

Claims (8)

1.一种机器人系统，其特征在于，具有：

机器人；

控制部，规定所述机器人的动作的区域的区域信息被输入所述控制部；

投影部，根据输入到所述控制部中的所述区域信息，将所述区域投影到所述机器人的周边物体上。

2.根据权利要求1所述的机器人系统，其特征在于，

具有设定部，所述周边物体的信息被输入所述设定部，所述设定部使用所输入的所述周边物体的信息生成所述区域信息，

所述设定部所生成的所述区域信息被输入所述控制部。

3.根据权利要求2所述的机器人系统，其特征在于，

作为所述周边物体的信息，所述周边物体的CAD数据被输入所述设定部中。

4.根据权利要求2或3所述的机器人系统，其特征在于，

具有对由所述投影部投影到所述周边物体上的所述区域进行拍摄的拍摄部，

作为所述周边物体的信息，所述拍摄部拍摄到的图像被输入所述设定部中。

5.根据权利要求1～3的任一项所述的机器人系统，其特征在于，

通过连接到所述控制部的示教装置，将所述区域信息输入所述控制部中。

6.根据权利要求1～3的任一项所述的机器人系统，其特征在于，

所述区域包含机器人动作区域、协调动作区域和禁止进入区域中的至少一个，

所述机器人能够进入所述机器人动作区域中，

被许可进入该协调动作区域中的所述机器人或作业员能够进入所述协调动作区域中，

所述机器人禁止进入所述禁止进入区域中。

7.根据权利要求1～3的任一项所述的机器人系统，其特征在于，

具有支承所述机器人的台架部，

所述机器人系统被构成为机器人单元。

8.一种被加工物制造方法，其特征在于，

利用由权利要求1～7的任一项所述的机器人系统获得被加工物。