CN105437229A - 机器人控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种机器人控制装置，其具有如下功能：减轻紧急停止时对机器人的伤害，并且易于从紧急停止复原。机器人控制装置具有：控制部，其按照预定的机器人程序等对机器人的动作进行控制；第一检测部，其对预先设定的、不需要立即停止机器人的异常进行检测；停止条件判断部，在第一检测部检测出不需要立即停止机器人的异常时，所述停止条件判断部对是否满足预定的停止条件进行判断；以及停止处理执行部，若满足该停止条件则所述停止处理执行部执行机器人的停止处理，若不满足该停止条件则所述停止处理执行部不执行机器人的停止处理。

Description

机器人控制装置

技术领域

本发明涉及具有如下功能的机器人控制装置：减轻机器人紧急停止时对机器人的伤害，并且易于从紧急停止复原。

背景技术

机器人控制装置通常在控制对象机器人中检测出某种异常时使机器人紧急停止。此时，若使机器人立即停止，则可能对机器人施加过大的负载，造成机器人的故障和损伤。

作为与此相关的技术，例如在日本特开2006-012074号公报中记载了用于在机器人因错误等而紧急停止时使机器人安全地返回到待机位置的程序制作装置，该装置记载了：返回程序制作装置根据自身具有的布局信息、被通知的信息、机器人程序的示教点及其属性信息制作程序，以便能够使机器人不与周边物体发生干扰地从停止位置返回到待机位置。

根据日本特开2006-012074号公报所记载的技术，在机器人因某种异常而紧急停止时，能够使机器人安全地返回到待机位置。但是，在日本特开2006-012074号公报中没有记载与减轻机器人紧急停止时所承受的负载有关的内容。并且，需要预先具有机器人以及存在于该机器人周边的物体的布局信息，并且。还需要确认制作出的返回程序的动作。

当机器人在错综复杂的场所停止时，会存在之后的复原变得困难的情况。另一方面，还存在因驱动机器人的电动机的过热或平均转矩过大等异常的种类而不需要使机器人立即停止，即使在机器人结束一连串的作业之后停止也来得及的情况。希望的是，在像上述那样检测出不需要立即停止的异常的情况下，使机器人停止于之后容易复原的位置。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种具有如下功能的机器人控制装置：减轻紧急停止时对机器人的伤害，并且易于从紧急停止复原。

为了达成上述目的，本发明提供一种机器人控制装置，所述机器人控制装置具有：控制部，其对机器人的动作进行控制；第一检测部，其对预先设定的、不需要立即停止所述机器人的异常进行检测；停止条件判断部，在所述第一检测部检测出不需要立即停止所述机器人的异常时，所述停止条件判断部对是否满足预定的停止条件进行判断；以及停止处理执行部，若满足所述停止条件则所述停止处理执行部执行所述机器人的停止处理，若不满足所述停止条件则所述停止处理执行部不执行所述机器人的停止处理。

所述停止条件是指进行了由用户执行的预定的操作，或者将信号输入到了所述机器人控制装置。

或者，也可以是，所述停止条件是指在机器人程序中执行了预定的命令。

或者，也可以是，所述停止条件是指机器人到达了指定的位置或区域、或者到达了指定的区域外。

或者，也可以是，所述停止条件是指机器人程序的执行结束。

或者，也可以是，所述停止条件是指检测出所述异常之后经过了一定时间。

在优选的实施方式中，所述机器人控制装置具有：第二检测部，其对与所述预先设定的不需要立即停止的异常同类的、且预先设定的更大程度的异常进行检测，所述停止条件是指所述第二检测部检测出所述预先设定的更大程度的异常。

在该情况下，也可以是，所述第一检测部以及所述第二检测部是只有检测的异常程度不同的、相同的检测部。

在优选的实施方式中，所述机器人控制装置具有显示部以及信号输出部中的至少一个，其中，所述显示部显示是否满足所述停止条件，所述信号输出部输出表示是否满足所述停止条件的信号。

也可以是，所述机器人控制装置具有显示部以及信号输出部中的至少一个，其中，所述显示部显示机器人以怎样的程度接近所述指定的位置或区域、或者以怎样的程度接近指定的区域外，所述信号输出部输出表示机器人以怎样的程度接近所述指定的位置或区域、或者以怎样的程度接近指定的区域外的信号。

也可以是，所述机器人控制装置具有显示部以及信号输出部中的至少一个，其中，所述显示部显示在经过所述一定时间之前的剩余时间或者检测出所述异常之后的经过时间，所述信号输出部输出表示在经过所述一定时间之前的剩余时间或者检测出所述异常之后的经过时间的信号。

在优选的实施方式中，从检测出所述异常的时间点起使机器人的动作速度降低。

在优选的实施方式中，所述停止处理是如下处理中的某一个处理：如果满足了所述停止条件就马上停止机器人；执行预定的机器人程序之后停止机器人；或者使机器人移动到预先设定的位置之后停止机器人。

附图说明

参照附图的同时对以下的优选实施方式进行说明，可以明确本发明的上述或者其它目的、特征以及优点。

图1是本发明的优选实施方式涉及的机器人控制装置的功能框图。

图2是表示图1的机器人控制装置中的处理的一个例子的流程图。

图3是表示图1的机器人控制装置的显示部能够显示的设定画面的一个例子的图。

图4是说明与检测出的异常的程度对应地使机器人速度降低的处理的一个例子的图表。

图5是表示图1的机器人控制装置的显示部能够显示的状态画面的一个例子的图。

具体实施方式

图1是本发明的优选实施方式涉及的机器人控制装置10的功能框图。机器人控制装置10具有：控制部14，其按照预定的机器人程序等来控制概略图示的机器人(例如6轴的多关节机器人)12的动作；第一检测部16，其对预先设定的不需要立即停止机器人12的异常进行检测；停止条件判断部18，在第一检测部16检测出不需要立即停止机器人12的异常时，所述停止条件判断部18对是否满足预定的停止条件进行判断；以及停止处理执行部20，如果满足了该停止条件则所述停止处理执行部20执行机器人12的停止处理，如果不满足该停止条件则所述停止处理执行部20不执行机器人12的停止处理。

此外，机器人控制装置10也可以具有：第二检测部22，其对与预先设定的不需要立即停止的异常同类的、且更大程度的异常进行检测；显示部24，其对后述的信息进行显示；以及信号输出部26，其将该信息作为信号输出。

图2是对本发明涉及的机器人控制装置中的基本的处理进行说明的流程图。机器人控制装置10在机器人12的控制过程中，在上述的第一检测部16检测出预先设定的不需要立即停止机器人12的异常时(步骤S1)，停止条件判断部18判断预定的停止条件是否满足(成立)(步骤S2)。如果停止条件成立，则停止处理执行部20执行机器人12的停止处理(步骤S3)，在停止条件不成立时，在停止条件成立之前不执行停止处理。

这里，所谓“预先设定的不需要立即停止的异常”是指如下异常：例如在驱动机器人12的各轴的伺服电动机等的驱动部的过热、一定时间内的伺服电动机的平均转矩超过预定的上限值时(平均转矩过大)等，即便不立即停止机器人12，也会认为没有造成操作员负伤或机器人损伤的可能性或者可能性非常低的异常。

步骤S2中的预定的停止条件也可以是单一的条件，也可以是包括多个条件。在包括多个条件的情况下，可以是若其中一个满足了条件就执行停止处理，也可以是若满足所有条件就执行停止处理，还可以是若多个条件中预先指定的若干条件同时成立就执行停止处理。

此外，作为执行停止处理的方法，可以使机器人的各轴单纯地减速而停止，还可以执行预先设定的机器人程序作为停止处理。

以下，参照图3对上述的停止条件的具体例进行说明。图3展示了例如上述的显示部24能够显示的用户设定画面30的一个例子，在设定画面30中，用户通过按钮操作能够进行输入操作。

在设定画面30中可以是，准备有用于用户进行手动停止的按钮32，若用户按压按钮32就执行机器人12的停止处理。其中，按钮32可以是，通常为不能操作的状态(在图3中通过虚线图示按钮32)，若检测出机器人12的异常则能够进行操作，并且若机器人停止则不能进行操作。

通过手动停止按钮32用户能够以自己的意愿自主地在便于复原的时刻停止机器人。另外在图3中，作为停止条件的示例对用户进行的设定画面的按钮操作(手动停止)进行了说明，但是作为其他的手动停止操作，也可以利用硬件的按键输入、来自外部设备的停止指令、或者环境变量等的变更。

在图3中，如参照符号34所示，作为停止条件能够利用自动停止条件。在图3的示例中例示有以下7个停止条件，用户均能够从设定画面进行选择而使其有效化。

(1)信号输入

(2)(机器人)到达指定位置

(3)(机器人)到达指定区域

(4)(机器人)到达指定区域外

(5)(机器人)程序执行结束

(6)(从检测出异常)经过一定时间

(7)进一步超过异常等级

关于条件(1)，作为信号输入例如列举有如下内容：预先设定成在机器人12处于适合复原的状态(例如，返回到待机位置)时，信号从外部设备自动地输入到机器人控制装置10。

在条件(2)-(4)中，若机器人到达预先指定的位置或者区域、或者到达预先指定的区域外，就执行停止处理。这里，在指定位置或者区域时，可以以各轴形式进行指定，也可以以正交形式进行指定。并且，在以各轴形式进行指定时，也可以只对多个轴中的一部分进行指定，也可以对所有的轴进行指定。并且，在以正交形式进行指定时，也可以只对局部的方向进行指定，也可以考虑机器人的手指尖(手末端)的姿势、附加轴的位置。

此外，对于指定位置或者指定区域来说，可以预先设定容许误差。此外，在指定区域时，该区域可以是任意的形状，也可以为不是完全关闭的区域而是一部分方向开放的区域。通过条件(2)-(4)的使用，能够使机器人停止到适于从紧急停止复原的场所。

并且，对于条件(2)-(4)来说，还能够组合来使用。例如，在设定画面30(自动停止条件34)中在同时指定(选择)了(2)“到达指定位置”以及(3)“到达指定区域”时，能够只将(2)设定的位置中的由(3)设定的区域所包括的位置设为有效。此外，在同时指定(选择)了(2)“到达指定位置”以及(4)“到达指定区域外”时，能够只将(2)设定的位置中的由(4)设定的区域不包括的位置设为有效。此外，在同时指定(选择)了(3)“到达指定区域”以及(4)“到达指定区域外”时，能够只将(3)设定的区域所包括的且(4)设定的区域不包括的区域设为有效。

当选择条件(5)时，可以是若机器人程序的执行结束就执行机器人的停止处理。例如，也可以是若多个机器人程序中的、预先指定的一个以上的特定的机器人程序的执行结束就执行停止处理，还可以是若所有的机器人程序的执行结束就执行停止处理。通过条件(5)，能够防止在程序执行过程中半途而废的状况下使机器人停止。

当选择条件(6)时，可以是若在检测出异常之后经过了预先设定的一定时间(例如30～60秒)，就执行机器人的停止处理。通过条件(6)，由于能够在检测出异常后还继续执行一定时间机器人的动作，因此能够不对机器人施加过大的负载地安全停止。

在条件(7)中，在通过上述的第一检测部16检测出“不需要立即停止的异常”之后，并且，在通过第二检测部22检测出“不需要立即停止的异常”的程度进一步变大时，可以执行机器人12的停止处理。例如，第一检测部16检测出机器人12的某个轴的速度超过100％(上限值)，并且第二检测部22检测出该速度达到上限值的120％，此时，可以执行停止处理。

在异常为过热的情况下，可以利用相同的温度传感器来设定多个阈值，由此检测出异常的程度。这样，当第一检测部16以及第二检测部22中检测出的异常仅程度不同时，可以将两个检测部设为实质相同的装置，从而实现降低成本。当然，也可以将第一检测部16以及第二检测部22设为不同的温度传感器，或者也可以将第一检测部16以及第二检测部22中的至少一方设为能够执行热模拟(simulation)的软件。

在图3中，如参照符号36所示，在设定画面30中，可以进行用于从检测出异常的时间点起降低机器人12速度的各种设定(输入)，由此能够保护机器人避免异常。在图示例中，与机器人的速度相关地例示出以下五个速度缓和项目，用户均能够从设定画面进行选择来进行有效化。

(A)设为通常的[]％

(B)按一秒[]％，降低至通常的[]％

(C)使工具末端点的速度为[]mm/s以下

(D)使各轴的速度为[]deg/s以下

(E)根据检测出的异常程度来降低

与项目(A)、(C)以及(D)相关的设定可以不连续地降低动作速度，也可以缓缓地降低。与项目(B)相关的设定可以如图示例那样设为通常的百分之几(％)，也可以设为用户指定的速度以下。此外，与项目(D)相关的设定也可以是例如通过对操作按钮38进行操作，能够按轴来进行设定。另外，上述项目(A)-(E)可以在没有矛盾的范围内适当组合来使用。

关于项目(E)，还可以准备能够逐次监视检测出的异常程度的单元。例如，在检测出的异常是过热的情况下，可以通过温度传感器逐次监视对象物的温度，用于停止条件的判断。更具体来说，可以先以其它途径测定出平常的温度或者气温，并将其与当前的温度或者气温之差以第一检测部16的阈值为100％的百分比来进行计算，逐次监视求得的值。

图4是对项目(E)中的(机器人的速度)“根据检测出的异常程度来降低”的一个例子进行说明的图。首先，在机器人的速度达到对第一检测部16设定的阈值时设为异常程度100％，将此时的机器人速度设为通常的0％～100％的值(图示例为100％)。接下来，随着机器人的温度进一步升高(异常(过热)的程度上升)，使机器人的速度缓缓降低。在图示例中，在异常程度从100％到120％，使机器人的速度以一次函数地从通常的100％减少至50％。另外，速度的减少不必须是一次函数，但是优选的是单调减少或者阶段性地减少。

另外，还可以对多个参数(例如电动机的温度与平均转矩)设定与图4所例示的异常程度对应的速度缓和，但是该情况下，优选的是采用根据选择出的每一个参数的异常程度而求出的速度中最低的速度。或者，可以对于各参数预先设定优先顺序，使仅与优先顺序最高的一个参数有关的异常程度为有效。

可以在满足了上述的停止条件之后使机器人马上停止，但是也可以在执行预定的机器人程序之后使机器人停止，还可以在使机器人移动到预先设定的位置之后使机器人停止。例如，在图3中如参照符号40所示，准备以下两个选项，用户能够通过设定画面30进行选择而使其有效化。

(a)执行程序之后停止

(b)移动到指定的位置之后停止

在图3的示例中，优选的是可以只选择选项(a)以及(b)中的某一方。此外，在哪一个都没有选择的情况下，机器人在刚满足了停止条件之后就在该场所停止。另外，这里的“机器人程序”可以不包括机器人的动作。

如图5所示，显示部24除了显示上述的设定画面30之外，还可以显示表示机器人的状态的状态画面42。状态画面42可以在满足了停止条件时显示满足了哪个条件。

在图5的示例中，状态画面42显示相当于设定画面30的自动停止条件34的七个条件，并且，示出了满足的停止条件是(3)“到达指定区域”的情况。此时，对于条件(2)-(4)来说，可以将到指定位置或者指定区域为止的(最短)距离显示为数值。此外，也可以除了数值显示之外或者代替数值显示，将指定位置或者指定区域与机器人的当前位置显示为图形。

此外，对于条件(6)来说，可以显示在经过一定时间之前的剩余时间，还可以显示从检测出异常起的经过时间。通过这样的显示功能，用户能够定量且容易知晓当前的状态以怎样的程度接近停止条件的成立。并且，用户还可以将这些信息用于在设定画面30中利用手动停止(按钮32)时的时刻判断。

在图5的示例中，作为机器人的“状态”可以显示“未检测出异常”、“检测出异常”或者“停止结束”中的某一个，在图示例中显示有“停止结束”。此外，显示于状态画面42的各种信息可以作为信号通过信号输出部26而输出到其他的外部设备等，由此，可以在该外部设备中能够显示和确认信息。

以下，对使用了图3的设定画面30操作机器人控制装置的一个例子进行说明。首先，用户通过设定画面30来进行设定，使机器人动作。

在机器人程序动作过程中，在检测出过热等不需要立即停止的异常时，不使机器人立即停止。这里，在设定了与参照符号36所示的“检测出异常后减缓机器人的动作”相关的项目中某一个项目时，根据该设定内容使机器人12的速度降低。

其中，在检测出异常后，在与以下的(I)-(III)中的某一个相符的情况下，执行机器人的停止处理。另外，关于停止处理，在选择了参照符号40所示的选项时，对其进行优先处理。

(I)在设定画面30按压了“机器人停止”按钮32的情况

(II)通过自动停止条件34预先设定的项目中的某一个成立的情况

(III)执行了机器人程序中所示教的预定命令的情况

通过与上述项目(III)关联，在程序中的任意场所示教命令，能够在便于复原的时刻使机器人停止。

另外，在上述的实施方式中，对设定画面30和状态画面42等专用的画面的显示例进行了说明，但是本发明不限于此，例如，也可以是将执行停止处理时产生的警报显示为文字列的方式。此外，进行显示的设备除了机器人控制装置的显示部之外，还可以是示教操作盘、外部操作盘、个人电脑、智能电话、或者平板电脑等。

根据本发明，即使在因检测出异常而应该使机器人紧急停止的情况下，在检测出的异常是不需要立即停止的异常时，能够使机器人不是立即停止而是继续移动，因此能够防止对机器人施加过大的负载。

Claims (13)

1.一种机器人控制装置，其特征在于，具有：

控制部，其对机器人的动作进行控制；

第一检测部，其对预先设定的、不需要立即停止所述机器人的异常进行检测；

停止条件判断部，在所述第一检测部检测出不需要立即停止所述机器人的异常时，所述停止条件判断部对是否满足预定的停止条件进行判断；以及

停止处理执行部，若满足所述停止条件则所述停止处理执行部执行所述机器人的停止处理，若不满足所述停止条件则所述停止处理执行部不执行所述机器人的停止处理。

2.根据权利要求1所述的机器人控制装置，其特征在于，

所述停止条件是指进行了由用户执行的预定的操作，或者将信号输入到了所述机器人控制装置。

3.根据权利要求1所述的机器人控制装置，其特征在于，

所述停止条件是指在机器人程序中执行了预定的命令。

4.根据权利要求1所述的机器人控制装置，其特征在于，

所述停止条件是指机器人到达了指定的位置或区域、或者到达了指定的区域外。

5.根据权利要求1所述的机器人控制装置，其特征在于，

所述停止条件是指机器人程序的执行结束。

6.根据权利要求1所述的机器人控制装置，其特征在于，

所述停止条件是指检测出所述异常之后经过了一定时间。

7.根据权利要求1所述的机器人控制装置，其特征在于，

所述机器人控制装置具有：第二检测部，其对与所述预先设定的不需要立即停止的异常同类的、且预先设定的更大程度的异常进行检测，

所述停止条件是指所述第二检测部检测出所述预先设定的更大程度的异常。

8.根据权利要求7所述的机器人控制装置，其特征在于，

所述第一检测部以及所述第二检测部是只有检测的异常程度不同的、相同的检测部。

9.根据权利要求1～8中任一项所述的机器人控制装置，其特征在于，

所述机器人控制装置具有显示部以及信号输出部中的至少一个，其中，所述显示部显示是否满足所述停止条件，所述信号输出部输出表示是否满足所述停止条件的信号。

10.根据权利要求4所述的机器人控制装置，其特征在于，

所述机器人控制装置具有显示部以及信号输出部中的至少一个，其中，所述显示部显示机器人以怎样的程度接近所述指定的位置或区域、或者以怎样的程度接近指定的区域外，所述信号输出部输出表示机器人以怎样的程度接近所述指定的位置或区域、或者以怎样的程度接近指定的区域外的信号。

11.根据权利要求6所述的机器人控制装置，其特征在于，

所述机器人控制装置具有显示部以及信号输出部中的至少一个，其中，所述显示部显示在经过所述一定时间之前的剩余时间或者检测出所述异常之后的经过时间，所述信号输出部输出表示在经过所述一定时间之前的剩余时间或者检测出所述异常之后的经过时间的信号。

12.根据权利要求1～11中任一项所述的机器人控制装置，其特征在于，

从检测出所述异常的时间点起使机器人的动作速度降低。

13.根据权利要求1～12中任一项所述的机器人控制装置，其特征在于，

所述停止处理是如下处理中的某一个处理：如果满足了所述停止条件就马上停止机器人；执行预定的机器人程序之后停止机器人；或者使机器人移动到预先设定的位置之后停止机器人。