CN105983972A - 机器人控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明的机器人控制系统具备：控制装置，其控制机械；可移动式无线操作盘，其能够与控制装置进行无线通信，操作机械；距离测定部，其测定机械和可移动式无线操作盘之间的距离；通信监视部，其监视控制装置和可移动式无线操作盘之间的无线通信的通信质量；警告产生部，其在通信质量低于预定的基准的情况下向操作者发出警告，或者使机械停止；基准变更部，其根据机械和可移动式无线操作盘之间的距离变更预定的基准。

Description

机器人控制系统
技术领域
本发明涉及一种机器人控制系统，特别涉及具备使通信质量基准随机械和可移动式无线操作盘之间的距离而改变的功能的机器人控制系统。
背景技术
在用于进行机器人的示教等的可移动式操作盘中，确定为以下的规格(ISO10218-1)，即输出使机器人异常停止的信号，使得能够在异常时马上停止机器人。另外，在使可移动式操作盘进行无线通信的情况下，如果无线通信的质量差，则有可能无法马上停止机器人，是危险的。因此，在无线通信的质量比某基准更恶化的情况下，通过停止机器人来确保安全。
但是，无线通信有时由于障碍物、其他无线通信等环境的影响而通信质量恶化，如果使机器人停止的通信质量的基准严格，则损害方便性。另一方面，如果放宽基准，则在示教等危险的操作时有可能到正确地传送异常停止信号为止花费时间，安全性存在问题。
另外，作为现有的机器人控制系统，已知通过识别操作者的位置来确保安全(例如专利第5492438号公报)。但是，完全没有涉及变更通信质量的基准这一点。
另外，已知一种自动机械系统，其在无线化了的示教装置中，通过无线通信在每固定周期中收发实况信号，监视其接收时间间隔，在无线通信的通信状态恶化的情况下，向操作者发出警告，或者停止自动机械(例如日本特开2007-233817号公报)。该现有技术以实况信号的间隔确认通信质量，但只通过如果超过某基准就警告或停止，而没有记载根据距离改变通信质量的基准。记载了将基准作为参数来保存，使得能够进行调整。但是，设想了操作者掌握当前的通信质量而调整基准，完全没有记载依照任意的物理量自动地进行改变这样的使用方法。
还已知一种自动机械系统，其监视控制器和示教装置之间的电波强度，在电波强度成为预定的阈值以下的情况下，发出警告、或停止(例如国际公开第2006/103838号)。在图1中表示现有的自动机械系统的结构。现有的自动机械系统1000中，如果控制机器人1001的控制装置1002的收发机1021和示教装置1004的收发机1041之间的通信质量变差则停止机器人1001，由此确保了安全。
例如，如图1所示，以固定间隔收发用于确认正常进行无线通信的数据(实况数据：dL)，在通信质量良好的情况下，能够以从时刻t1到t2的固定间隔接收实况数据dL，在这样的情况下，使得进行机器人1001的动作。另一方面，在时刻t1能够接收到dL，但在时刻t2无法接收dL的情况下，发出警告，或使机器人1001停止，但是，即使离开某种程度的距离而操作者处于安全的状态，在无线通信恶化了的情况下，机器人也马上停止，方便性存在问题。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种机器人控制系统，其测定机器人和可移动式无线操作盘之间的距离，使无线通信质量的安全基根据该距离而改变，由此不损害安全性而提高方便性。
本发明的一个实施例的机器人控制系统具备：控制装置，其控制机械；可移动式无线操作盘，其能够与控制装置进行无线通信，操作机械；距离测定部，其测定机械和可移动式无线操作盘之间的距离；通信监视部，其监视控制装置和可移动式无线操作盘之间的无线通信的通信质量；警告产生部，其在通信质量低于预定的基准的情况下向操作者发出警告，或者使机械停止；基准变更部，其根据机械和可移动式无线操作盘之间的距离变更预定的基准。
附图说明
根据与附图关联的以下的实施方式的说明能够进一步明确本发明的目的、特征和优点。
图1是现有的自动机械系统的结构图。
图2是本发明的实施例一的机器人控制系统的结构图。
图3是本发明的实施例二的机器人控制系统的信号的时序图。
图4是本发明的实施例三的机器人控制系统的信号的时序图。
图5是本发明的实施例四的机器人控制系统的信号波形。
图6是本发明的实施例五的机器人控制系统的结构图。
图7是本发明的实施例五的变形例的机器人控制系统的结构图。
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的机器人控制系统。
[实施例一]
首先，说明本发明的实施例一的机器人控制系统。在图2中表示本发明的实施例一的机器人控制系统的结构图。本发明的实施例一的机器人控制系统101具备：控制装置2，其控制作为机械的机器人1；可移动式无线操作盘4，其能够与控制装置2进行无线通信，操作机器人1；距离测定部6，其测定机器人1和可移动式无线操作盘4之间的距离；通信监视部7，其监视控制装置2和可移动式无线操作盘4之间的无线通信的通信质量；警告产生部8，其在通信质量低于预定的基准的情况下，向操作者发出警告或停止机器人1；基准变更部10，其根据机器人1和可移动式无线操作盘4之间的距离变更预定的基准。在图2中，使控制装置2具备距离测定部6、通信监视部7、警告产生部8、基准变更部10，但也可以使可移动式无线操作盘4、或控制装置2和可移动式无线操作盘4的双方具备距离测定部6、通信监视部7、警告产生部8、基准变更部10。
如图2所示，在可移动式无线操作盘4中设置有收发机41，通过无线向设置在控制装置2中的控制装置侧收发机21发送操作机器人1的指令。控制装置2根据接收到的指令控制机器人1。
距离测定部6测定机器人1和可移动式无线操作盘4之间的距离。例如，能够根据在控制装置2和可移动式无线操作盘4之间收发的电波的强度测定距离。
通信监视部7监视控制装置2和可移动式无线操作盘4之间的无线通信的通信质量。在警告产生部8中，判断被通信监视部7监视的通信质量是否为预定的基准以上。警告产生部8在通信质量低于预定的基准的情况下向操作者发出警告，或使机器人1停止。
在此，在本发明中，其发明点在于：基准变更部10根据机器人1和可移动式无线操作盘4之间的距离来变更上述预定的基准。
例如，在机器人1和可移动式无线操作盘4之间的距离比预定的距离近的情况下，使用于判断通信质量的基准严格，由此能够确保安全。另一方面，在机器人1和可移动式无线操作盘4之间的距离比预定的距离远的情况下，在通信质量恶化时到使机器人停止为止的时间变长。但是，在操作者和机器人之间存在距离，因此不会冲撞而是安全的，并且能够避免不必要的停止，能够确保方便性。
例如，作为监视上述控制装置2和可移动式无线操作盘4之间的通信质量的方法，能够通过测量用于确认无线通信已确立的实况数据的收发间隔来进行。使用图2，说明在机器人1和可移动式无线操作盘4之间的距离比预定的距离近或者远时分别根据通信质量发出警告或使机器人停止的方法。
实况数据dL是用于以固定间隔确认正常进行无线通信的数据。因此，在无法接收实况数据dL的情况下，判断为没有正常进行无线通信。例如，在图2中，表示在时刻t4、t5、t6从可移动式无线操作盘4的收发机41或控制装置2的控制装置侧收发机21发送实况数据dL的情况下的接收波形。
在机器人1和可移动式无线操作盘4之间的距离比预定的距离近的情况下(以下简称为“近的情况”)，缩短要求接收实况数据dL的时间间隔。在图2所示的例子中，该间隔为时刻t4到t5的间隔。这时，在时刻t4能够接收到实况数据dL，但在时刻t5无法接收到实况数据dL的情况下，警告产生部8发出警告、或使机器人1停止。
另一方面，在机器人1和可移动式无线操作盘4之间的距离比预定的距离远的情况下(以下简称为“远的情况”)，延长要求接收实况数据dL的时间间隔。在图2所示的例子中，为比从时刻t4到t6的间隔长的间隔。这时，即使无法以与近的情况相同的间隔、即，即使在时刻t5无法接收到实况数据dL，警告产生部8也不产生警告或停止机器人1。
另外，如果在远的情况下设定的时间间隔内、例如在时刻t6接收到实况数据dL，则警告产生部8不发出警告或停止机器人1。
另外，也可以构成为如果无法接收实况数据的间隔接近预定的基准，则发出警告，如果超过预定的基准则停止机器人。
如以上说明的那样，根据本发明的实施例一的机器人控制系统，测定机器人和可移动式无线操作盘之间的距离，并根据该距离来改变应该接收成为无线通信质量的基准的实况数据的间隔，因此能够不损害安全性而提高方便性。
[实施例二]
接着，说明本发明的实施例二的机器人控制系统。在图3中表示在本发明的实施例二的机器人控制系统中，机器人和可移动式无线操作盘之间的距离比预定的距离近的情况和远的情况的各个情况下的要求接收安全信号的间隔和信号波形的关系。实施例二的机器人控制系统与实施例一的机器人控制系统的不同点在于：测定在控制装置和可移动式无线操作盘之间收发，表示是否停止作为机械的机器人的安全信号的收发间隔，由此监视通信质量。实施例二的机器人控制系统其他的结构与实施例一的机器人控制系统的结构相同，因此省略详细的说明。
在规格上，确定了明示从操作者进行输入用于使机器人停止的异常停止信号的动作(按下按键等)到机器人停止为止的最大移动距离。因此，将异常停止信号作为在某时间内可靠地确认的安全信号而通信。
在距离近的情况下，缩短必须确认安全信号的间隔，使得机器人马上停止而确保安全。另一方面，在距离远的情况下，与近的情况相比延长必须确认安全信号的间隔，由此确保方便性。
在距离远的情况下，在输入异常停止信号时也不得超过最大移动距离。因此，在上述运用的情况下，在距离近时通信质量恶化，而无法以某间隔确认安全信号的情况下，按照比最大移动距离短的移动距离进行停止。最大移动距离是生产商设定的值，并不是绝对安全的距离。因此，按照比最大移动距离短的距离进行停止具有提高安全性的含义。
使用图3说明以下的方法，即针对机器人1和可移动式无线操作盘4之间的距离比预定的距离近的情况和远的情况分别根据是否在应该接收安全信号的间隔内接收到安全信号，而发出警告或停止机器人。
在无法接收到安全信号dS的情况下，判断为没有正常进行无线通信。例如，在图3中，表示在时刻t7、t8、t9从可移动式无线操作盘的收发机或控制装置的控制装置侧收发机发送安全信号dS的情况下的接收波形。
在机器人1和可移动式无线操作盘4之间的距离比预定的距离近的情况下，缩短要求接收安全信号dS的时间间隔。在图3所示的例子中，该间隔为从时刻t7到t8的间隔。这时，在时刻t7能够接收到安全信号dS，但在时刻t8无法接收到安全信号dS的情况下，警告产生部8发出警告、或使机器人1停止。
另一方面，在机器人和可移动式无线操作盘之间的距离比预定的距离远的情况下，延长要求接收安全信号dS的时间间隔。在图3所示的例子中，是比从时刻t7到时刻t9的间隔长的间隔。这时，即使以与近的情况相同的间隔、即在时刻t8也无法接收到安全信号dS，警告产生部8也不产生警告或停止机器人1。
另外，如果在远的情况下设定的时间间隔内、例如在时刻t9接收到安全信号dS，则警告产生部8不发出警告或停止机器人1。
如以上说明的那样，根据本发明的实施例二的机器人控制系统，测定机器人和可移动式无线操作盘之间的距离，使应该接收成为无线通信质量的基准的安全信号的间隔根据该距离而改变，因此能够不损害安全性而提高方便性。
[实施例三]
接着，说明本发明的实施例三的机器人控制系统。在图4中表示在本发明的实施例三的机器人控制系统中，机器人和可移动式无线操作盘之间的距离比预定的距离近的情况和远的情况的各个情况下的允许接收纠错后的数据的间隔和信号波形的关系。实施例三的机器人控制系统与实施例一的机器人控制系统的不同点在于：通过测定没有错误地收发在控制装置2和可移动式无线操作盘4之间收发的带错误检测码或纠错码数据的间隔或错误的频度，来监视通信质量。实施例三的机器人控制系统的其他结构与实施例一的机器人控制系统的结构相同，因此省略详细说明。
如图4所示，在机器人1和可移动式无线操作盘4之间的距离比预定的距离近的情况下，如果即使少也检测出错误de1，则发出警告或使机器人停止。
另一方面，在机器人和可移动式无线操作盘之间的距离远时，延长允许接收纠错后的数据的间隔，或提高频度。例如，如果如图4所示那样是单个的错误de2、de3、de4，则不停止机器人。
但是，理想的是在连续的错误次数或错误频度超过基准的情况下，发出警告或停止机器人。例如，在图4所示的例子中，可以允许错误连续到2次即de5、de6的情况，在错误连续3次即为de5～de7的情况下，发出警告或停止机器人。但是，3次这样的次数是简单的一个例子，并不限于这样的例子。
如以上说明的那样，根据本发明的实施例三的机器人控制系统，测定机器人和可移动式无线操作盘之间的距离，根据该距离改变成为无线通信质量的基准的错误次数或错误频度，因此能够不损害安全性而提高方便性。
[实施例四]
接着，说明本发明的实施例四的机器人控制系统。在图5中表示在本发明的实施例四的机器人控制系统中，机器人和可移动式无线操作盘之间的距离比预定的距离近的情况和远的情况的各个情况下允许的无线通信信号的电波强度和信号波形的关系。实施例四的机器人控制系统与实施例一的机器人控制系统的不同点在于：通过测定无线通信的电波强度来监视通信质量。实施例四的机器人控制系统的其他结构与实施例一的机器人控制系统的结构相同，因此省略详细说明。
在机器人和可移动式无线操作盘之间的距离比预定的距离远的情况下，降低所允许的无线通信信号的电波强度。例如，在如图5所示那样机器人和可移动式无线操作盘之间的距离比预定的距离近的情况下，时刻t10的无线通信信号的电波强度比作为警告基准或停止基准的P1小，因此产生警告，或停止机器人。
另一方面，在机器人和可移动式无线操作盘之间的距离比预定的距离远的情况下，时刻t11的无线通信信号的电波强度比作为警告基准或停止基准的P2大，因此不产生警告或停止机器人。
这样，在本发明的实施例四的机器人控制系统中，在远的情况下(P2)，使用于产生警告或停止机器人的无线通信信号的电波强度的基准比近的情况(P1)小(P2<P1)，因此能够不损害安全性而提高方便性。
[实施例五]
接着，说明本发明的实施例五的机器人控制系统。在图6中表示本发明的实施例五的机器人控制系统的结构图。实施例五的机器人控制系统105与实施例一的机器人控制系统101的不同点在于：通过设置在机器人1的周边的包含激光传感器、压力传感器、红外线传感器以及光幕中的至少一个的传感器16，测定作为机械的机器人1和可移动式无线操作盘4之间的距离。实施例五的机器人控制系统的其他结构与实施例一的机器人控制系统的结构相同，因此省略详细说明。
如果在机器人1的周边设置能够检测物体的侵入的传感器16(激光传感器、压力传感器、红外线传感器、光幕等)，则如图6所示的箭头那样，持有可移动式无线操作盘4的操作者进入到传感器的感知区域160内，由此能够了解接近了机器人1的情况。
无法通过光幕等连续地了解距离。但是，如果不需要细致地划分放宽通信质量的基准的水平，则没有问题。例如，可以在机器人运转范围的边界设置传感器，在处于运转范围内时使通信质量基准严格，在运转范围外时放宽通信质量基准。
另外，只通过传感器无法了解操作者是否持有可移动式无线操作盘4。但是，通过并用使无线示教操作盘具有RFID(射频识别器)标签，在通过传感器时通过RFID标签检测器进行读取等其他手段，能够更可靠地了解可移动式无线操作盘4处于哪个位置。
另外，也可以如图7所示的实施例五的变形例子的机器人控制系统105’那样，代替传感器，而分析用于拍摄作为机械的机器人1的周边的固定照相机18的图像，由此测定作为机械的机器人1和可移动式无线操作盘4之间的距离。在设置了固定照相机18的情况下，在进入到固定照相机的摄像范围180时，通过图像识别能够了解持有可移动式无线操作盘4的操作者相对于机器人位于哪个位置。
与传感器的情况同样地并用RFID标签等，能够实现是否持有可操作的可移动式无线操作盘的判断。
并不限于这些例子，测量机器人和可移动式无线操作盘之间的距离的手段能够通过并用各种手段来实现，可以根据各个使用状况(工厂内的环境(污染、粉尘、温度)、机器人和操作者的个数、无线示教操作盘的个数、使机器人的设置位置移动的频度等)适当地进行选择。
根据本发明的实施例的机器人控制系统，测定机器人和可移动式无线操作盘之间的距离，并使无线通信质量的安全基准根据该距离而改变，由此能够提供不损害安全性而提高方便性的机器人控制系统。

Claims (7)

1.一种机器人控制系统，其特征在于，具备：
控制装置，其控制机械；
可移动式无线操作盘，其能够与上述控制装置进行无线通信，操作上述机械；
距离测定部，其测定上述机械和上述可移动式无线操作盘之间的距离；
通信监视部，其监视上述控制装置和上述可移动式无线操作盘之间的无线通信的通信质量；
警告产生部，其在上述通信质量低于预定的基准的情况下向操作者发出警告，或者使上述机械停止；
基准变更部，其根据上述机械和上述可移动式无线操作盘之间的距离变更上述预定的基准。
2.根据权利要求1所述的机器人控制系统，其特征在于，
通过测定用于确认上述无线通信已确立的实况数据的收发间隔，来监视上述通信质量。
3.根据权利要求1所述的机器人控制系统，其特征在于，
通过测定在上述控制装置和上述可移动式无线操作盘之间收发，表示是否停止上述机械的安全信号的收发间隔，来监视上述通信质量。
4.根据权利要求1所述的机器人控制系统，其特征在于，
通过测定没有错误地收发在上述控制装置和上述可移动式无线操作盘之间收发的带错误检测码或纠错码数据的间隔、或错误的频度，来监视上述通信质量。
5.根据权利要求1所述的机器人控制系统，其特征在于，
通过测定上述无线通信的电波强度，来监视上述通信质量。
6.根据权利要求1所述的机器人控制系统，其特征在于，
通过设置在机械周边的包含激光传感器、压力传感器、红外线传感器以及光幕中的至少一个的传感器，来测定上述机械和上述可移动式无线操作盘之间的距离。
7.根据权利要求1所述的机器人控制系统，其特征在于，
通过分析用于拍摄上述机械周边的固定照相机的图像，来测定上述机械和上述可移动式无线操作盘之间的距离。
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