CN105313136B

CN105313136B - 机器人装置

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Publication number: CN105313136B
Application number: CN201510314370.7A
Authority: CN
Inventors: 饭塚信辅
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2014-06-10
Filing date: 2015-06-10
Publication date: 2018-12-04
Anticipated expiration: 2035-06-10
Also published as: EP2965874A2; US11104002B2; EP2965874B1; EP2965874A3; CN105313136A; JP2015231651A; US20180333856A1; US20150352720A1; JP6440385B2

Abstract

本发明涉及机器人装置。多个机器人臂体各自被设置具有拥有指示器的指示设备，这些指示器指示与上面设置指示设备的机器人臂体不同的至少一个其它的机器人臂体的可操作性状态。作为替代地或者另外地，指示设备具有指示设置指示设备的各机器人臂体的可操作性状态的指示器。控制机器人臂体的操作的机器人控制设备通过LAN通信以共享关于机器人臂体的状态的信息。基于用于机器人臂体的伺服控制信号和/或制动器控制信号的状态，产生用于指示设备的指示驱动信号。

Description

机器人装置

技术领域

本发明涉及具有多个机器人臂体的机器人装置。

背景技术

近年来，高度需要用于组装例如具有小且复杂的结构的工业产品的处理的自动化，并且，这种产品可能需要使用小型工业机器人进行高速和高度精确的组装。从与海外生产竞争的角度，例如，必须构建成本降低的生产系统，并且，已经需要其中一个机器人负责许多组装处理的高速、高度精确、稳定且高产的生产线。

在一些高效的生产线中，可以使用多件(或多个)工业机器人臂体以精确地将分别由臂体中的每一个的手指抓握的部分组装成作业台上的部分。为了在这种机器人系统中教导机器人组装作业，有时可涉及多个教导者。例如，这种教导工作可涉及通过使用诸如所谓的教导盒(pendant)的教导设备操作机器人臂体的操作员，以及视觉检查部分以监视其上的组装作业的状况和失败/成功的操作员。前一操作员有时可被称为“操纵员”，后一操作员有时可被称为“监督员”。

基于监督员与操纵员之间的口头沟通，决定具有多个臂体的机器人装置中将经受教导操作的机器人臂体。以下，经受教导操作的机器人臂体将被称为“决定臂体(decidedarm)”。

在决定臂体上的教导操作中，监督员在决定臂体的附近等待并且将其注视和关注集中于决定臂体的手指上。在这种情况下，由于仅在教导盒(以下被称为TP)上显示操纵员在决定臂体上执行的操作的结果，因此，臂体上的操作的可操作性状态对监督员来说不是直接可获得的。

这里的表达方式“可操作性状态”指的是启用特定操作(诸如将通过使用TP执行的轻推(jog)操作或渐进(inching)操作)以立即开始或者不开始机器人臂体的操作的状态。一般地，可通过操纵TP在机器人臂体上执行教导操作，以实际操作机器人臂体从当前位置/姿态到下一教导点。可通过在TP上执行特定的操纵以允许这种教导操作，以使TP(或整个机器人系统)变换到例如启用教导操作的模式(将在以下描述的教导模式)。作为替代地，在具有诸如自动响应(deadman)键(开关)的启用开关的TP中，启用开关可变换到启用状态以作为结果允许教导操作。

例如，可执行上述的模式变换或开关操作，以使机器人装置变换到允许教导操作的模式或教导模式。在教导模式中，伺服电动机驱动例如机器人臂体的关节以变换到所谓的伺服-ON状态。在设置锁定机器人臂体的各关节的运动的制动器的情况下，从锁定状态释放各关节的制动器。变化允许机器人臂体根据TP上的随后的教导操作而操作。换句话说，教导模式中的可操作性状态是启用状态，而在排除教导模式的模式中它是禁用状态。

过去，例如，可通过口头沟通来执行监督员与操纵员之间的关于机器人臂体的可操作性状态的信息交换。但是，在该结构和操作形式中，存在操纵者可无意地在不传送信号的情况下操作机器人臂体的可能性，从而导致决定臂体与不期望该臂体移动的监督员的冲突。

鉴于这种情况，已经提出了在机器人臂体上或附近包括被配置为指示操作是否可能的指示器的指示控制设备(例如，参见日本专利No.3183355)。在日本专利No.3183355中公开的多臂体机器人系统中，指示器被设置在多个机器人臂体中的每一个上(或附近)，使得指示器可指示相应的机器人臂体是否可以操作。

但是，在日本专利No.3183355的结构中，特定臂体的可操作性状态仅由设置在臂体上或附近的指示器指示。因此，在不包括决定臂体的臂体(以下，称为未定臂体(undecided arm))变换到教导模式的情况下，关注决定臂体的监督员不会注意到未定臂体已变换到教导模式。

将讨论如下的情况：在教导决定臂体之后，操纵员随后将未定臂体变换到教导模式以教导未定臂体，并且无意地不传送决定臂体的模式被改变的信号。在这种情况下，日本专利No.3183355的结构不允许关注决定臂体的监督员容易地注意到未定臂体已变为教导模式。这是由于，在日本专利No.3183355的结构中，当操纵员将未定臂体变换到教导模式时，未定臂体处于教导模式的事实由监督员的视场或心理意识之外的未定臂体上的指示器指示。根据日本专利No.3183355中公开的指示方案，直到监督员有时执行诸如观看未定臂体的行为，就极难注意到未定臂体已转移到教导模式。

本发明允许通过设置在机器人装置中的多个机器人臂体的其它机器人臂体上的指示器来指示机器人臂体的可操作性状态。

发明内容

本发明提供了一种机器人装置，该机器人装置包括各自包含具有第一指示器的指示设备的多个机器人臂体，该第一指示器被配置为指示与上面设置各个指示设备的各自机器人臂体不同的多个机器人臂体中的至少一个的可操作性状态。

作为替代地或者除此之外，根据本发明，指示设备可具有被配置为指示设置指示设备的机器人臂体的状态的第二指示器。

根据以下参照附图对实施例的描述，本发明的其它特征将变得清楚。

附图说明

图1是示出根据应用本发明的第一实施例的机器人装置的示意性结构的说明图。

图2是示出设置在图1中的机器人装置的机器人臂体的尖端上的指示器的结构示例的透视图。

图3A～3D示出了图1中的装置中的指示控制，并且图3A是与教导操作有关的指示控制的流程图，图3B和图3C是示出指示控制的步骤中的指示器的指示状态的说明图，图3D是示出在指示控制中使用的指示控制信号的说明图。

图4是示出根据应用本发明的第二实施例的机器人装置的示意性结构的说明图。

图5是示出根据应用本发明的第二实施例的机器人装置中的不同布线方案的说明图。

图6是示出根据应用本发明的第二实施例的机器人装置中的驱动控制系统和指示控制系统的详细结构的信号框图。

图7A～7D示出了图4到图6中的装置中的指示控制，图7A是与教导操作有关的指示控制的流程图，图7B和7C是示出指示控制的步骤中的指示器的指示状态的说明图，图7D是示出在指示控制中使用的指示控制信号的说明图。

图8是示出图1中的机器人装置中应用的机器人控制设备的结构的框图。

具体实施方式

以下将基于示出的实施例详细描述体现本发明的方面。以下描述的本发明的实施例中的每一个可被单独地实现，或者，在必要的情况下或者在于单个实施例中组合来自各单个实施例的要素或特征有益的情况下，被实现为多个实施例或其特征的组合。以下将描述与具有两个机器人臂体的机器人装置有关的实施例，但机器人或机器人臂体的数量不限于两个。可以设置两个或更多个(或多个)机器人或机器人臂体。

第一实施例

图1是实现本发明的具有机器人臂体201和211的机器人装置200的一般结构。机器人臂体201和211可以为例如六轴(关节)垂直联接的机器人臂体，并且，可以通过在设置于关节中的伺服电动机上执行伺服控制来使得其关节中的每一个被控制到希望的位置/姿态。

机器人臂体201和211的操作分别由机器人控制设备202和212控制。教导盒(TP)203和213分别与机器人控制设备202和212连接。臂体的操作可通过与机器人控制设备202和212连接的TP 203和213上的手动操作而被编程。例如，可通过使用TP 203和213依次指定路径上的教导点，使得用于使机器人臂体201和211的参照位置(诸如尖端处的工具安装面)移动穿过希望的路径的操作被编程。例如，作为TP 203和213上的手动操作的结果，可通过用于从当前位置/姿态移动臂体的操作来指定该教导点。

TP 203和213中的每一个可具有用于在例如启用用于教导机器人臂体201和211中的相应一个的手动操作的状态与执行基于教导数据的自动驱动的状态之间进行切换的改变开关。TP 203和213中的每一个具有用于使机器人臂体201和211中的相应一个变换到教导模式的教导模式指令开关。TP 203和213中的每一个具有例如设置在TP 203和213中的相应一个上的用于在显示器上显示用于教导操作的操作指令的操作指令开关。

例如，机器人臂体201和211可以是各自具有六个旋转关节的六自由度操纵器。机器人臂体201和211中的每一个在其尖端部分处具有图2所示的抓具作为用于抓住将被操作的工件的工具。图2示出了设置在机器人臂体201的尖端处的抓具2011周围的结构。机器人臂体211也在其尖端处具有类似结构的抓具。

图2中的抓具2011在抓具尖端2011b上具有用于处理工件的手指2011a。示出的抓具2011具有拥有基本圆筒形的截面的抓具尖端2011b和抓具基座2011c，并且，被配置为打开和关闭手指2011a的致动器被设置在它们的内部。被配置为打开和关闭手指2011a的致动器可以是诸如气动和液压致动器的任何任意的致动器以及电动机和螺线管。出于携带工件进出工作区域或将抓住的工件组装成不同的工件的目的，抓具2011被安装于机器人臂体的尖端处。

作为抓具2011的动作单元的抓具尖端2011b和手指2011a可围绕机器人臂体201的工具安装表面被旋转地支撑。例如，可以通过在内部设置在抓具基座2011c中的伺服电动机来驱动抓具尖端2011b和手指2011a以旋转。作为替代地，用于旋转的驱动源可被设置在机器人臂体201的工具安装侧。

如图2所示，根据本实施例，机器人臂体201的抓具2011具有拥有指示器205A和205B的指示设备205作为可操作性指示单元。

例如，指示器205A和205B可包含被布置为在其间有预定空间的多个LED 206A和206B以及覆盖这些LED的环形散射板。当LED206A或206B中的一个或更多个被驱动为点亮或者闪烁时，通过覆盖LED的散射板向外散射光。根据本实施例，在上述的结构中，指示器205A和205B的指示表面被设置在抓具尖端2011b的所有圆周上。

因此，例如，在上述的例如操纵员和监督员的两个操作员执行教导操作的情况下，允许特别是监督员在机器人臂体201的附近的任何位置处容易地视觉识别指示设备205的指示状态。即使当机器人臂体201的关节被控制到任何姿态时或者当抓具尖端2011b和手指2011a以任何方式被驱动为旋转时，该指示设备205的视觉容易性也不变。

指示设备205可位于抓具基座2011c的圆周上。在不强烈要求操作员(特别是监督员)的视觉容易性的情况下，指示设备205可被设置于在教导操作期间可容易地视觉识别指示设备205的任何位置处，并且，可被设置在机器人臂体201上而不是抓具2011上。例如，指示设备205可被设置在接近机器人臂体201的尖端的位置处。

根据本实施例，图2中的抓具和指示设备的结构被设置在图1中的机器人臂体211上。为了避免图1的复杂性，省略与抓具有关的附图标记。例如，仅在图1中的机器人臂体211上示出具有指示器215A和215B的指示设备215，这里，它具有与设置在抓具上的指示设备205等价的结构。

根据本实施例，指示设备205和215的指示器205A、205B、215A和215B可用于指示机器人臂体201和211的状态，特别是可操作性状态。如图1和图2所示，机器人臂体201上的指示器205A和205B以及机器人臂体211上的指示器215A和215B被放置为彼此相邻，从而使得可同时检查指示。

臂体的第一指示器205B和215B中的每一个被用于指示与设置指示器的臂体不同的臂体的状态，而第二指示器205A和215A中的每一个被用于指示设置指示器的臂体的状态。指示器的不同用途可允许操作员(特别是监督员)观看一个臂体的尖端以不仅视觉识别臂体的状态而且同时视觉识别与该一个臂体不同的臂体的状态。

例如，机器人臂体201的指示器205B和机器人臂体211的指示器215B中的每一个(第一指示器)被用于指示机器人臂体211和机器人臂体201中的与设置指示器的臂体不同的相应一个臂体的状态。

机器人臂体201的指示器205A和机器人臂体211的指示器215A中的每一个(第二指示器)被用于指示机器人臂体201和机器人臂体211中的设置指示器的相应一个臂体的状态。

例如，当机器人臂体201响应TP 203上的操纵而变为教导模式时，机器人臂体201的指示器205A和机器人臂体211的指示器215B被接通(或点亮)。当机器人臂体211响应TP213上的操纵而变为教导模式时，机器人臂体211的指示器215A和机器人臂体201的指示器205B被接通。当机器人臂体201和211均不处于教导模式中时，所有的指示器被关断(不点亮)。可通过以下将描述的指示控制设备204A、204B、214A和214B来实现这种指示控制。

例如，被配置为控制机器人臂体201和211的机器人控制设备202和212可与LAN230连接。例如，LAN 230是基于IEEE-802.3标准或其它网络标准配置的局域网络。在根据本实施例的机器人装置中，关于机器人臂体201和211的状态特别是可操作性状态的信息在LAN230上被网络共享。基于共享的可操作性状态，通过指示控制设备204A、204B、214A和214B控制指示器205A、205B、215A和215B的指示。例如，可通过访问通过机器人控制设备202和212与LAN 230连接的未示出的可编程逻辑控制器(PLC)中的共享存储器空间，共享关于可操作性状态的信息。作为替代地，可通过在机器人臂体中的至少一个的可操作性状态改变时或者间歇地在机器人控制设备之间或者在LAN 230上交换存储与臂体的可操作性状态对应的信息的包，来允许信息共享。根据需要，上述对共享存储器空间的访问和包交换可应用任何任意的网络协议。

以下将详细描述通过指示控制设备204A、204B、214A和214B由机器人控制设备202和212执行的对指示器的点亮控制的步骤。如上所述，机器人控制设备202和212与LAN 230连接并且因此被允许共享关于相应的机器人臂体的状态的信息(或控制信息)。

图1中的机器人控制设备202的指示控制设备204A和204B分别控制指示器205A和205B的指示。机器人控制设备212的指示控制设备214A和214B分别控制指示器215A、215B的指示。例如，如图1中的虚线所示，这些指示控制设备与指示器之间的信号线被设置在机器人臂体201和211内。

机器人臂体201的指示控制设备204A根据如上所述的机器人臂体201的可操作性状态控制指示器205A的指示。另一方面，机器人臂体201的指示控制设备204B根据与机器人臂体201不同的机器人臂体211的可操作性状态控制指示器205B的指示。因此，机器人臂体201的指示控制设备204A从控制设备202接收关于机器人臂体201的可操作性状态的信号并且控制指示器205A的指示。同一臂体的指示控制设备204B接收通过LAN 230传送的关于机器人臂体211的可操作性状态的信号并且控制指示器205B的指示。

机器人臂体211的指示控制设备214A根据如上所述的机器人臂体211的可操作性状态控制指示器215A的指示。另一方面，机器人臂体211的指示控制设备214B根据与机器人臂体211不同的机器人臂体201的可操作性状态控制指示器215B的指示。因此，机器人臂体211的指示控制设备214A从控制设备212接收关于机器人臂体211的可操作性状态的信号并且控制指示器215A的指示。同一臂体的指示控制设备214B接收通过LAN 230传送的关于机器人臂体201的可操作性状态的信号并且控制指示器215B的指示。

例如，用于通过指示控制设备204A、204B、214A和214B、根据指示器的可操作性状态来控制指示器的指示的信号可以是用于控制机器人臂体201和211的关节中的伺服电动机的伺服信号。例如，在一个机器人臂体的教导模式中，机器人臂体的所有关节可根据相应教导盒上的手动操作被操作。对于操作，在许多情况下，一并接通/关断(启用/禁用)相应臂体的关节的伺服电动机。因此，例如，用于通过指示控制设备根据指示器的可操作性状态来控制指示器的指示的信号可以是用于控制关节的伺服电动机中的一个(或全部)的伺服信号(或诸如所谓的伺服ON信号的伺服控制信号)。

根据本实施例，在以下的描述中假定用于通过指示控制设备204A、204B、214A和214B根据指示器的可操作性状态来控制指示器的指示的信号是伺服控制信号。在这种情况下，指示控制设备204A、204B、214A和214B可以是占空比(作为替代地或者进一步电压/电流)转换电路，例如被配置为将伺服控制信号转换成可被输入到指示设备205和215的指示器的指示驱动信号。

图8示出了包括图1中的机器人控制设备202(或212)、机器人臂体201(或211)和TP203(或213)的控制系统的基本结构。图8中的控制系统包括机器人控制设备2、机器人臂体1和TP 3。图8中的机器人控制设备2和机器人臂体1与图1中的机器人控制设备202(或212)和机器人臂体201(或211)对应，并且，图8中的TP 3与图3中的TP 203(或213)对应。图8示出了LAN 30，作为与图1中的LAN 230对应的网络。如图8所示，机器人臂体1包括驱动器6和与驱动器6连接的伺服电动机7a～7f。

图8仅示出了机器人控制设备2、机器人臂体1和TP 3的主要结构，并且，如上所述的用于指示可操作性状态的指示系统的结构被省略(以避免复杂化并增进理解)。

机器人控制设备2的主控制单元包括由例如通用微处理器组成的CPU 501。存储用于机器人装置的一般控制的程序的ROM 502和可用作CPU 501的工作区域的RAM 503与CPU501连接。外部存储设备504可被设置为可用于输入/输出控制数据的存储设备。外部存储设备504可以是例如(可移动)HDD、SDD或闪存存储器，并且可被用于输入/输出机器人臂体1的教导(编程)数据和用于更新ROM 502中的程序的控制数据。以上的部件经由未示出的内部总线被连接。CPU501能够通过基于任意接口标准配置的接口电路505a与TP 3通信，以接收TP 3的操作状态的输入。CPU 501通过基于网络标准配置的接口电路506与LAN 30通信，并且通过LAN 30共享如上所述的关于机器人臂体状态的信息。

将参照图3A到3D描述上述的结构中的指示控制。这里，在机器人臂体201经受教导操作的情况下，例如，将描述对指示设备205(机器人臂体201)和指示设备215(机器人臂体211)的指示控制。

图3A示出在机器人臂体201上执行手动教导操作的情况下的控制的流程(步骤S0到S4)。图3A主要示出主要来自TP 203的操作。由机器人控制设备202中的CPU 501(图8)执行响应步骤(S0到S4)中的操作对机器人臂体201的部件的控制。例如，将由CPU 501执行的控制程序可存储于图8中的ROM 502中。

图3B和图3C示出了与图3A中的步骤(步骤S0到S4)对应的机器人臂体201和211上的指示设备205和215的指示状态。指示设备205和215中的指示器205A、205B、215A和215B的点亮状态由虚线表示。

图3D示出了图3A中的步骤S0到S4中的伺服控制信号(左侧)和指示驱动信号(右侧)的变化。根据本实施例，例如，基于根据图3A中的教导操作改变的伺服控制信号，通过由指示控制设备204A、204B、214A和214B产生指示驱动信号，获取指示设备205和215中的指示器的指示状态。在如本实施例那样使用伺服控制信号的情况下，当机器人臂体被控制为教导模式时，用于臂体的伺服控制信号被控制为伺服ON状态。通过这种信号变化，如图3D所示，基本不需要指示控制设备204A、204B、214A和214B中的占空比转换(或定时转换)。例如，这些指示控制设备204A、204B、214A和214B可被配置为执行必要的电压或电流转换。

在启动图3A中的教导操作时(步骤S0)，还没有执行教导操作。因此，用于机器人臂体201和211的伺服控制信号是伺服OFF。如图3B和图3C所示，机器人臂体201和211上的所有指示器205A、205B、215A和215B具有关灯状态。

下面，执行教导操作的操作员从TP 203将机器人臂体201变为教导模式(步骤S1)。响应于该变化，机器人控制设备202将用于臂体的伺服控制信号变为伺服ON状态，从而使机器人臂体201变换为教导模式。因此，指示器205A通过指示控制设备204A被接通(开灯状态)。

由于如上所述通过LAN 230共享臂体的状态，因此，机器人臂体201的教导模式(诸如伺服控制信号的状态)通过LAN 230被传送到机器人臂体211中的机器人控制设备212。机器人控制设备212向指示控制设备214B提供基于机器人臂体201的伺服控制信号的信号，以产生指示驱动信号并由此接通(开灯状态)指示215B。另一方面，这里的机器人臂体211不处于教导模式并且具有伺服OFF状态。通过以上步骤的逆向控制步骤，指示器205B和指示器215A被控制为关灯状态(以下同样成立)。

虽然使用TP 203执行教导操作(步骤S2)，但机器人控制设备202通过指示控制设备204A来将用于机器人臂体201的伺服控制信号维持在伺服ON状态，并且，指示器205A保持其开灯状态。由于该状态被连续传送到机器人控制设备212，因此指示器215B通过指示控制设备214B保持其开灯状态。由于机器人臂体211还没有变换到教导模式并且具有伺服OFF，因此指示器205B和指示器215A通过上述步骤的逆向控制步骤来保持其关灯状态。

当教导操作结束并且操作员从TP 203禁用机器人臂体201时(步骤S3)，机器人控制设备202将伺服控制信号变为伺服OFF状态。响应于此，指示器205A通过指示控制设备204A被关断(关灯状态)。由于该状态被连续传送到机器人控制设备212，因此指示器215B通过指示控制设备214B被关断(关灯状态)。指示器205B和215A仍具有关灯状态。在教导操作结束时(步骤S4)，所有的指示器维持其关灯状态。

已经描述了响应教导操作将机器人臂体201控制为教导模式的示例。但是，在机器人臂体211被控制为教导模式的情况下，可以通过相互替代图3B和图3C中的指示器的附图标记来示出此时的指示状态。

如上所述，根据本实施例，在并置的机器人臂体201和211的尖端附近设置各自具有被配置为指示臂体的状态的指示器和被配置为指示与该臂体不同的臂体的状态的指示器的指示设备205和215。可特别由监督员在不需要明显移动其视线的情况下容易地视觉识别指示设备205和215中的指示器205A、205B、215A和215B。因此，允许监督员容易地且同时地不仅检查其凝视的机器人臂体，而且检查其它并置的臂体的状态，特别是可操作性状态。因此，即使当操纵员在没有信令的情况下通过TP 203和213将与监督员凝视的机器人臂体不同的机器人臂体切换到教导模式时，也允许监督员立即识别该切换。因此，监督员可采取诸如执行避免行为的必要措施并且可没有忧虑地集中于作业。并且，还提供可为了实现平稳的作业处理而高度有效地检查机器人臂体的状态的有利效果。

根据本实施例，基本上在机器人臂体的尖端部分的所有圆周上设置各自包含被配置为指示特定臂体的状态的指示器和被配置为指示与特定臂体不同的其它臂体的状态的指示器的指示设备205和215的指示表面。如图2所示，可通过指示设备205和215的环形指示表面来实现该结构。该结构允许特别是监督员容易地在机器人臂体201附近的任何位置上视觉识别指示设备205的指示状态。即使当机器人臂体201的关节被控制为任何姿态时或者即使当抓具尖端2011B和手指2011a被驱动为以任何方式旋转时，该结构也不变。因此，不管机器人装置的任何操作状态和作业状态如何，都允许操作员以高可见性检查特定臂体的状态和与特定臂体不同的其它臂体的状态，并且没有忧虑地平稳和高效地在机器人装置上执行教导操作。

已描述了两个机器人臂体被并置，本发明的结构也可被实现为三个或更多个机器人臂体被并置的结构。在这种情况下，设置在一个机器人臂体处的指示设备(诸如指示设备205)可包含指示臂体的状态的指示器(指示器205A)和指示与该臂体不同的其它臂体的状态的指示器，其中指示器的数量等于臂体的数量。例如，指示设备205包含指示臂体的状态的指示器205A和指示与该臂体不同的其它臂体的状态的指示器205B、205C、205D、...。同样在该结构中，例如，如上所述在网络上共享关于并置的机器人臂体的状态的信息允许其一个特定臂体的尖端部分处的指示设备指示与该特定臂体不同的其它臂体的状态。

以上描述了并置两个机器人臂体201和211并且分别为其设置机器人控制设备202和212以及TP 203和213的情况。但是，可与机器人控制设备以及TP的布置独立地实现如下的结构，其中具有指示一个臂体的状态的指示器和指示与该臂体不同的其它臂体的状态的指示器的指示设备205和215被设置在特定臂体的尖端部分中。

例如，本发明的结构也可以如下的结构实现：其中为两个机器人臂体设置一组机器人控制设备和TP并且通过使用用于切换教导操作的目标的开关来在臂体上执行教导操作。在这种情况下，可根据通过操作开关来控制的教导操作的目标臂体的选择状态，来改变指示设备205和215中的一个指示器的指示状态，该开关用于改变教导操作目标。换句话说，可使被选择(或不被选择)为教导操作目标的臂体上的指示设备205和215中的指示器的指示状态闪烁或者改变其指示颜色。在这种控制下，允许操作员安全地且逐步地把握从改变教导操作目标到特定臂体变换为教导模式的状态。

如图1所示，在两个(或更多个)机器人臂体被并置和控制以执行特定的作业处理的情况下，这种机器人臂体布置单元有时可被称为“单位(cell)单元”。具有彼此相邻的多个这种单位单元的单元有时可被称为“站”。在图1所示的机器人装置中，例如，机器人臂体201和211可被布置为被配置为上述的一个单位单元，并且可被教导为执行一些类型的组装或处理步骤。另一方面，本发明的一个特征在于，指示设备(205、215)具有能够指示与设置指示设备的臂体不同的机器人臂体的状态的指示器(205B、215B...)。指示器(205B、215B...)不总是需要指示被包含于诸如单位单元和站的同一布置单元中的不同臂体的状态。例如，指示不同机器人臂体的状态的指示器(205B、215B...)可被配置为指示被包含于与臂体所属于的单位单元或站不同的单位单元或站中的臂体的状态，不管这些臂体是否相邻或是否分开。

以上已经描述了指示设备205和215的指示表面中的每一个基本被设置在机器人臂体的尖端部分的所有圆周上，但它们可被(仅)设置在操作员可根据例如操作员的典型的站立位置来最大程度地视觉识别的表面上。从典型的站立位置处操纵员或监督员的观点，指示设备205和215可被例如设置在机器人臂体的内侧(或外侧)的半圆周上。

换句话说，指示设备205和215的指示表面可被设置在机器人臂体的尖端部分的一侧的圆周的至少基本一半(或更多)上。不管机器人臂体的位置/姿态如何，这都实现了如下的操作效果的主要部分，即操作员可容易地把握机器人臂体和与该臂体不同的机器人臂体的状态。

已经描述了其中指示设备205和215被设置在抓具2011上的结构，其中抓具2011作为用于处理对象的工具被设置在机器人臂体的尖端部分中。但是，具有指示设备205和215的工具不限于这种抓具(手)，而是可在设置在机器人臂体中的任何任意的工具(或端部效应器(effector))上设置与指示设备205和215等同的指示设备。与指示设备205和215等同的指示设备可以不必被设置在工具或端部效应器上，而是例如可被设置在被配置于机器人臂体的尖端部分附近的一个链接(link)上。

第二实施例

根据第一实施例，伺服控制信号可被用于通过指示设备205和215指示机器人臂体的状态。但是，可在机器人装置中使用的其它信号可被用于机器人臂体的状态的指示。根据第二实施例，例如，驱动用于控制机器人臂体的关节的操作的制动器的制动器驱动信号可被用于产生用于指示设备的指示驱动信号。

机器人臂体可在用于各旋转关节的作为驱动单元的伺服电动机的驱动轴上具有制动器，从而在用于各旋转关节的伺服电动机的驱动电源被关断时将关节对抗重力地维持在其位置上。例如，这种类型的制动器可以为激励时释放型(released-on-excitation)制动器。激励时释放型制动器操作以在没有激励的情况下制动并保持伺服电动机的输出轴，并且，在有激励的情况下释放伺服电动机的输出轴。通常，制动器在机器人装置通电之后被立即解除激励，并且用于机器人臂体的伺服电动机的驱动轴因此被制动，并且机器人臂体被保持在其位置/姿态上。另一方面，当机器人臂体变换到教导模式时，各制动器被激励并驱动以释放用于各个关节的伺服电动机的驱动轴。因此，可从伺服电动机自由地控制关节的状态。

根据本实施例，用于控制设置在机器人臂体的关节处的制动器的制动器控制信号可被转换，以产生用于指示设备的指示驱动信号，该指示驱动信号指示特定臂体的状态和与该臂体不同的其它臂体的状态。

图4和图5以与图1相同的形式示出根据本实施例的机器人装置的结构。图4和图5的不同仅在于在使用制动器控制信号的指示设备中的控制系统中应用的布线方案，并且，在图4和图5中，相同的标记指的是相同的部分。在图4和图5中使用附图标记300替代图1中的200，并且，在图1和图4以及图5中，由具有相同的后两位数字的标记表示的部分是相同或类似的部分。

图4和图5中的机器人装置300包括相互并置的机器人臂体301和311。与可操作性指示单元对应的指示设备305和315包括位于机器人臂体301和311的尖端部分中的与图1等同的位置处的指示器305A、305B、315A和315B。具有指示设备305和315的抓具周围的结构基本与图2所示的相同，并且，指示器305A、305B、315A和315B的布置结构可与图1和图2中的指示器205A、205B、215A、215B相同。

同样在图4和图5的结构中，机器人臂体301和311具有分别对应的机器人控制设备302和312，并且，TP 303和313与对应的机器人控制设备连接。

对指示设备305和315中的指示器305A、305B、315A和315B的指示控制由指示控制设备304A、304B、314A和314B执行。根据本实施例，指示具有指示设备305或315的臂体的状态的指示器305A和315A由指示控制设备304A和314A控制。

参照图4和图5，指示控制设备304A和314A将用于制动器309K和319K(仅示出设置在臂体的一个关节中的一个)的制动器控制信号转换成用于指示器305A和315A的指示驱动信号。从设置在接近机器人臂体301和311的尖端的关节中的制动器309K和319K提取制动器控制信号。

在图4中，提取的制动器控制信号与设置在机器人臂体301和311内的指示控制设备304A和314A连接。另一方面，参照图5，制动器控制信号被从设置在接近机器人臂体301和311的尖端的关节中的制动器导出到关节外部，并且与设置在机器人臂体301和311的链接外部的指示控制设备304A和314A连接。通过图4中的臂体以及通过图5中的臂体外部连接从指示控制设备304A和314A到指示器305A和315A的线。图4和图5在指示控制设备304A和314A的布局和布线上不同。

与图1中的指示控制设备204B和214B类似，对指示设备305和315中的指示器305B和315B执行指示控制的指示控制设备304B和314B紧挨着机器人控制设备302和312被设置。

可以与上述的图8相同的方式构成机器人控制设备302和312。与第一实施例类似，通过LAN 330共享关于机器人臂体的状态的信息。例如，可通过LAN 330共享用于制动器309K和319K(图4)的制动器控制信号的状态，并且，指示控制设备204B和214B根据用于其它臂体的制动器控制信号的共享状态对指示器305B和315B执行指示控制。

图6是示出应用制动器控制信号的指示控制系统的结构的框图。图6中的机器人臂体301包括用于六个关节(六个轴：J1到J6)的伺服电动机307a～307f，并且，由机器人控制设备302分别通过驱动器306a～306f控制伺服电动机的操作。图6中的机器人臂体301还包括用于六个关节(六个轴：J1到J6)的制动器308a～308f，并且，由机器人控制设备302分别通过驱动器306a～306f控制制动器的操作。

图6中的制动器308e与图4中的制动器309K对应。用于制动器308e的制动器控制信号被输入到指示控制设备304A并且被转换为用于指示器305A的指示驱动信号。制动器控制信号的状态通过LAN 330被共享并且通过机器人控制设备302被输入到指示控制设备304B。图6未示出的机器人臂体311侧具有与机器人臂体301侧的结构相同的结构。

图7A到7D以与根据第一实施例的图3相同的方式示出了结构中的指示控制。

图7A示出用于在机器人臂体301上执行手动教导操作的控制的流程(步骤S0到S5)。图7A主要示出了来自TP 303的操作。由机器人控制设备302中的CPU 501(图8)执行根据操作的步骤(S0到S5)的对机器人臂体301的部件的控制。例如，用于CPU 501的控制程序可预先存储于图8中的ROM 502中。

图7B和图7C与图7A中的步骤(步骤S0到S5)对应地示出机器人臂体301和311上的指示设备305和315的指示状态。在图7B和图7C中，针对指示设备305和315中的指示器305A、305B、315A、315B，通过使用阴影图案等示出开灯和闪烁状态。

图7D示出了图7A中的步骤S0到S5中的制动器控制信号(左侧)和指示驱动信号(右侧)的变化。根据本实施例，例如通过基于根据图7A中的教导操作改变的制动器控制信号，由指示控制设备304A、304B、314A和314B产生指示驱动信号，来获取指示设备305和315中的指示器的指示状态。

根据本实施例，如图7D的左侧所示，当通过TP将机器人臂体选择为教导目标时，制动器控制信号变为其中相应的制动器被间歇通电的状态。然后，当机器人臂体变换为教导模式时，制动器控制信号变换为其中相应制动器通电的ON状态。当臂体被选择为教导目标时，用于间歇地使制动器通电的制动器控制信号具有如下被选择的占空比，即使得例如所有的制动器都不被释放(诸如1～几十KHz)。

当制动器控制信号表现如上所述的信号变化时，如图7D的左侧到右侧所示，指示控制设备304A、304B、314A、314B基于分割比(division ratio)执行占空比转换。作为转换的结果，为了指示臂体被选择为教导目标，获取指示驱动信号，该指示驱动信号以允许操作员视觉识别的频率(诸如1Hz～几Hz)接通/关断指示器305A、305B、315A和315B。以这种方式，不释放制动器的占空比区域中的脉冲宽度调制(PWM)波的制动驱动信号被频率转换，并且可用作用于闪烁的指示驱动信号。

参照图7A，当开始教导操作时(步骤S0)，用于机器人臂体301和311的制动器控制信号具有0％的占空比。这里，如图7B和图7C所示，机器人臂体301和311上的所有指示器305A、305B、315A和315B被控制为关灯状态。

这里，当执行教导操作的操作员通过TP 303将机器人臂体301选择作为教导目标时(步骤S1)，制动器控制信号具有10％的占空比。因此，制动器控制信号通过指示控制设备304A和314B被转换为指示驱动信号，并且，指示器305A和315B开始闪烁(图7D)。在该时间点上，机器人臂体311不被选择作为教导目标，并且指示器305B和指示器315A被控制以保持它们的关灯状态。与第一实施例类似，通过使用通过LAN 330共享的制动器控制信号来控制指示器305B和315B的指示状态。

然后，当操作员通过TP 303执行用于启用机器人臂体301的操作时(步骤S2)，机器人控制设备302响应于此将用于臂体的制动器控制信号变为具有100％的占空比的通电状态。因此，用于机器人臂体301的制动器变为释放状态。使用通过由指示控制设备304A、314B转换制动器控制信号而产生的指示驱动信号，指示器305A和315B将它们的指示状态从闪烁变为点亮(开灯状态)。指示器305B和315A仍被控制以保持它们的关灯状态。

在操纵员通过TP 303在臂体301上执行教导操作时(步骤S3)，制动器控制信号保持共有100％的占空比。指示器305A和315B保持它们的开灯状态，并且，指示器305B和315A保持它们的关灯状态。当教导操作结束时(步骤S4和S5)，制动器控制信号返回到0％的占空比，并且，指示器305A、305B、315B和315A返回到关灯状态。

关于具有包含指示特定臂体的状态的指示器和指示与该特定臂体不同的其它臂体的状态的指示器的指示设备的结构，本实施例还具有与第一实施例的操作效果相同的操作效果。除了第一实施例的效果以外，根据本实施例还可期待以下的操作效果。

根据第一实施例，需要用于通过机器人臂体201和211的内部和关节的内部将用于指示器205A和215A的指示驱动信号传送到臂体的尖端部分的布线，其中指示器205A和215A指示其上设置有指示设备205和215的臂体的状态。另一方面，根据本实施例，用于机器人臂体301和311的关节中的制动器控制的制动器控制信号被用于产生用于指示器305A和315A的指示驱动信号，其中指示器305A和315A指示其上设置有指示设备305和315的臂体的状态。因此，例如，从接近臂体尖端部分的关节附近的部分到设置指示设备305和315的臂体尖端部分，本实施例可以只需要用于制动器控制信号或通过转换制动器控制信号产生的指示驱动信号的信号线的布线。因此，对指示设备305和315的指示控制所需要的信号线中的至少一个可比第一实施例的信号线短。

特别地，由于指示设备305和315中的指示器305A和315A指示设置它们的臂体的状态，因此它们的指示十分重要。根据本实施例，可减小指示十分重要的指示器305A和315A的信号线被破坏的可能性，从而大大提高它们的可靠性。

如图5所示，用于指示控制的信号系统可被设置在臂体外部。参照图5，用于指示器305A和315A的信号线包含从臂体的关节离开并且与安装到一个链接的指示控制设备304A和314A连接的引线中的制动器控制信号，从该链接，指示驱动信号通过臂体的外部被传送。用于从指示控制设备304B和314B传送到指示器305B和315B的指示驱动信号的信号线也在臂体外部延伸。为了更加便于维护，指示设置指示系统的臂体和其它臂体的状态的指示系统可在机器人臂体外部被布线。

如图5所示的其中用于指示臂体或其它臂体的状态的指示系统的信号系统在臂体外部被布线的结构，可相对容易地解决其中向原本不具有这种指示系统的机器人装置添加指示系统的情况。如图5所示的其中用于指示系统的信号系统在臂体外部被布线的结构允许例如工具可拆卸地安装于机器人臂体，其中关于用于信号系统的连接器和电极的约束少。图5中的结构还允许例如可拆卸地安装没有指示设置指示系统的臂体或其它臂体的状态的指示系统的工具，其中在用于信号系统的连接器和针脚布置上相对更容易有共性。

还可在本实施例中实现根据第一实施例的不同的改变。

通过根据本发明的上述的独特的结构，设置在机器人臂体的尖端部分中的第一指示器能够指示与该机器人臂体不同的其它机器人臂体的状态。因此，允许关注机器人臂体上的操作的监督员在不移动其视线的同时容易地同时识别其它机器人臂体的状态。因此，根据本发明，例如，允许监督员通过容易地识别与其凝视的臂体不同的臂体向教导模式的变换而采取必要的回避行为。

虽然已参照实施例说明了本发明，但应理解，本发明不限于公开的实施例。所附权利要求的范围应被赋予最宽的解释以包含所有这种修改及等同的结构和功能。

Claims

1.一种机器人装置，包括第一机器人臂体和第二机器人臂体，其特征在于，该机器人装置包括：

第一指示器，被配置为指示第一机器人臂体处于启用教导操作的教导模式中，

其中第一指示器被附接到第一机器人臂体的尖端部分或第一端部效应器，该第一端部效应器附接到第一机器人臂体的尖端部分，及

第二指示器，被配置为指示第二机器人臂体处于启用教导操作的教导模式中，

其中第二指示器被附接到第一机器人臂体的尖端部分或第一端部效应器，

其中，该机器人装置还包括：

第一指示控制设备，被配置成对控制驱动第一机器人臂体的关节的伺服电动机的伺服控制信号执行电压或电流转换以产生用于第一指示器的指示驱动信号，或者对控制第一制动器的制动器控制信号执行电压或电流转换以产生用于第一指示器的指示驱动信号，该第一制动器控制第一机器人臂体的关节的操作。

2.根据权利要求1所述的机器人装置，其中，第一机器人臂体以及第二机器人臂体相互并置。

3.根据权利要求1所述的机器人装置，还包括，针对第一机器人臂体以及第二机器人臂体中的每一个的被配置为控制相应的机器人臂体的操作的机器人控制设备，

其中，第一机器人臂体的机器人控制设备以及第二机器人臂体的机器人控制设备在网络上彼此通信以共享关于各个机器人臂体是否处于教导模式的信息。

4.根据权利要求1所述的机器人装置，其中，该机器人装置还包括：第二指示控制设备，被配置成对控制驱动第二机器人臂体的关节的伺服电动机的伺服控制信号执行电压或电流转换以产生用于第二指示器的指示驱动信号。

5.根据权利要求1所述的机器人装置，其中，该机器人装置还包括：第二指示控制设备，被配置成对控制第二制动器的制动器控制信号执行电压或电流转换以产生用于第二指示器的指示驱动信号，所述第二制动器控制第二机器人臂体的关节的操作。

6.根据权利要求1所述的机器人装置，其中，制动器控制信号被从具有由制动器控制信号控制的第一制动器的第一机器人臂体的所述关节导出，并且通过设置在所述关节附近的第一指示控制设备被转换为将在第一指示器中使用的指示驱动信号，并且其中，所述关节接近第一机器人臂体的尖端部分。

7.根据权利要求1所述的机器人装置，其中，第一指示器具有至少跨第一端部效应器的尖端部分的半圆周的指示表面。