CN106808464A - 利用协作机器人的车辆生产系统及生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的利用协作机器人的车辆生产系统，使保险杠移动到车体的设定的位置，上述协作机器人包括：多关节臂，在其前端部配置有抓取上述保险杠的夹持器，上述多关节臂的后端部与机器人机身连接，上述多关节臂被配置为以上述机器人机身为基准能够向上下和左右移动，并且被配置为使上述夹持器旋转；F/T传感器，其配置在上述多关节臂与上述夹持器之间，感测在上述夹持器和通过上述夹持器抓取的上述保险杠上施加的外力的方向；驱动部，其控制上述多关节臂，以改变上述夹持器和上述保险杠的位置；以及控制部，在上述多关节臂处于工作待机状态时，根据由F/T传感器感测到的外力的方向来控制驱动部，从而以使夹持器在上述外力施加的方向移动的方式控制驱动部。

Description

利用协作机器人的车辆生产系统及生产方法
技术领域
本发明涉及利用协作机器人的车辆生产系统，具体地讲，涉及如下的利用协作机器人的车辆生产系统及生产方法：抓取保险杠，并将保险杠移动到车体的设定的位置，能够与操作者协作而将保险杠容易地安装到车体。
背景技术
由于工业制造现场的高龄化，单纯重复操作及劳累的操作会使对于肌肉骨骼疾病的危险性增加，因此作为替代方案，能够辅助操作者的协作机器人逐渐受到重视。
将行李箱盖铰链安装到车体的工序需要重复操作，有可能会对操作者的手腕等产生伤害，为了减少这种问题，使用配重平衡类型的省力化装备。
但是，这种省力化装备很难进行正确的位置控制，在行李箱盖铰链的紧固过程中，操作者的负荷增加，很难共用化到多个车种。
因此，正在对兼具操作者的细致和机器人的强健的智能型省力化装载器进行研究，通过这种研究减少劳动负荷和操作场危险，可以期待能够共用到多个车种的效果。
记载于该背景技术部分的事项用于增进对发明背景的理解，有可能包括对于本领域技术人员而言不是公知的事项。
发明内容
本发明的目的在于，提供如下的利用协作机器人的车辆生产系统：提供辅助操作者的协作机器人，结合人类的智慧、细致与机器人的强健、控制功能，从而提高生产设备的效率。
如上所述，本发明的实施例的利用协作机器人的车辆生产系统，其可以使保险杠移动到车体的设定的位置，上述协作机器人包括：多关节臂，在其前端部配置有抓取上述保险杠的夹持器，上述多关节臂的后端部与机器人机身连接，上述多关节臂被配置为以上述机器人机身为基准能够向上下和左右移动，并且被配置为使上述夹持器旋转；F/T传感器，其配置在上述多关节臂与上述夹持器之间，感测在上述夹持器和通过上述夹持器抓取的上述保险杠上施加的外力的方向；驱动部，其控制上述多关节臂，以改变上述夹持器和上述保险杠的位置；以及控制部，在上述多关节臂处于工作待机状态时，根据由上述F/T传感器感测到的外力的方向来控制上述驱动部，从而以使上述夹持器在上述外力施加的方向移动的方式控制上述驱动部。
上述利用协作机器人的车辆生产系统还可以包括重量补偿装置，该重量补偿装置以上述机器人机身为基准设置在上述多关节臂的相反侧，使配重以远离上述机器人机身或靠近上述机器人机身的方式移动，从而减少通过上述多关节臂施加到上述机器人机身的旋转扭矩。
上述驱动部可以包括电机，该电机提供使上述多关节臂沿着设定的轴移动或者以上述轴为中心旋转以使上述夹持器在三维空间中以设定的路径移动的旋转力。
上述控制部可以感测上述电机的基准旋转位置和实际旋转位置，根据上述基准旋转位置与上述实际旋转位置之间的差值来判断碰撞，当判断为发生碰撞时，使上述电机的工作停止。
上述利用协作机器人的车辆生产系统还可以包括接近传感器，该接近传感器配置在上述多关节臂的一侧，感测设定距离区域的物体，上述控制部在判断为由上述接近传感器感测到物体时，使上述多关节臂的工作停止。
上述重量补偿装置还可以包括：臂旋转部，其随着上述多关节臂的上下移动而旋转；推臂，其被配置为一侧与上述臂旋转部联动而旋转，并被配置为另一侧以使上述配重远离上述机器人机身的方式推上述配重；以及弹性部件，其向上述机器人机身侧弹性地支承上述配重。
上述利用协作机器人的车辆生产系统还可以包括：固定架，其与上述配重隔开设定的间隔而固定在上述机器人机身上；以及导杆，其从上述配重向上述机器人机身的相反侧延伸，配置成贯通上述固定架，上述弹性部件以被压缩的状态介于上述固定架与上述配重之间。
上述弹性部件可以是沿着上述导杆的周围卷绕的盘簧类型，一端部被支承在上述固定架，另一端部被配置为推上述配重。
本发明的实施例的利用协作机器人的车辆生产方法可以包括：利用配置在多关节臂的前端部的夹持器抓取保险杠的步骤；驱动上述多关节臂使上述保险杠移动到车辆的设定的位置的步骤；在上述多关节臂的驱动停止的状态下，通过F/T传感器感测施加到上述保险杠或上述夹持器的外力的方向的步骤；以及沿着上述外力的方向驱动上述多关节臂，对配置在上述夹持器的上述保险杠的位置进行校正的步骤。
还可以利用电机和减速齿轮驱动上述多关节臂，从而在三维空间中控制上述夹持器的位置，感测上述电机的基准旋转位置和实际旋转位置，根据上述基准旋转位置与上述实际旋转位置之间的差值来判断碰撞，在判断为发生了碰撞时，停止上述电机的工作。
当判断为由配置在上述多关节臂的一侧的用于感测设定距离区域的物体的接近传感器感测到物体时，停止上述多关节臂的工作。
上述利用协作机器人的车辆生产方法还可以包括：在上述多关节臂的前端部上安装有上述夹持器，在上述多关节臂的后端部配置有机器人机身，根据上述多关节臂的上下位置，以上述机器人机身为基准使设置在上述多关节臂的相反侧的配重以远离或靠近上述机器人机身的方式移动，从而减少通过上述多关节臂而施加到上述机器人机身的旋转扭矩的步骤。
上述F/T传感器还可以配置在连接上述多关节臂与上述夹持器之间的部分。
根据用于实现这种目的的本发明，利用协作机器人将保险杠移送到车体的设定的位置，通过F/T传感器感测操作者施加到协作机器人的力的方向，向感测到的力的方向对多关节臂的位置进行微调，从而能够同时提供机器人的强健、功能以及人类的智慧、细致。
另外，通过接近传感器感测操作者或物体来停止多关节臂的移动，从而能够提高稳定性。
另外，利用重量补偿装置防止多关节臂的摇晃，从而能够提高整体的协作机器人的工作稳定性和准确度。
另外，当利用使多关节臂工作的电机的旋转位置感测到碰撞时，使多关节臂停止工作，从而能够提供更稳定的生产系统。
附图说明
图1是本发明的实施例的利用协作机器人的车辆生产系统的概略结构图。
图2是本发明的实施例的利用协作机器人的车辆生产系统的部分立体图。
图3是本发明的实施例的协作机器人的整体的立体图。
图4是本发明的实施例的协作机器人与重量补偿装置的部分立体图。
图5是示出本发明的实施例的设置在协作机器人的重量补偿装置的工作状态的部分侧视图。
图6是示出本发明的实施例的利用协作机器人的车辆生产方法的流程图。
附图标记
100：保险杠 110：车体
120：协作机器人 122：F/T传感器
126：接近传感器 124：多关节臂
128：驱动部 130：重量补偿装置
140：控制部 200：夹持器
202：下指部 204：上指部
300：第一关节 302：臂身
304：第二关节 306：第三关节
308：驱动轴 320：机器人机身
400：臂旋转部 405：旋转力传递部
410：推臂 415：滚子
420：配重 425：弹性部件
430：固定架 435：导杆
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的优选实施例进行详细说明。
图1是本发明的实施例的利用协作机器人的车辆生产系统的概略结构图。
参照图1，利用协作机器人的车辆生产系统包括：保险杠100、车体110以及协作机器人120，上述协作机器人120包括多关节臂124、夹持器200、重量补偿装置130、F/T传感器122、接近传感器126、驱动部128以及控制部140。
在上述多关节臂124的一端部上安装有上述夹持器200，上述驱动部128通过上述多关节臂124使上述夹持器200的位置和旋转位置在三维空间中改变，并且驱动上述夹持器200来抓取上述保险杠100。
上述F/T传感器122感测施加到上述夹持器200或被上述夹持器200抓取的上述保险杠100的外力的方向和强度，上述控制部140根据由上述F/T传感器122感测到的外力的方向和强度来控制上述多关节臂124，从而能够控制上述保险杠100的精确位置。
上述接近传感器126感测上述多关节臂124、上述夹持器200周边的物体或者操作者，将该感测到的信号发送到上述控制部140，上述控制部140能够利用从上述接近传感器126发送的感测信号停止上述多关节臂124和上述夹持器200的工作。
在本发明的实施例中，对于上述重量补偿装置130，将在后面参照图4和图5进行说明，上述控制部140能够由通过设定的程序工作的一个以上的微处理器实现，上述设定的程序可以包括用于执行后述的本发明的实施例的方法的一系列的指令。
图2是本发明的实施例的利用协作机器人的车辆生产系统的部分立体图。
参照图2，在上述多关节臂124的前端部上安装有夹持器200，上述夹持器200控制上指部204和下指部202的位置来夹持上述保险杠100的中央部的上部和下部，使该保险杠100向车体110的前方移动。
上述驱动部128由电机和减速器构成，利用上述电机的旋转力控制上述多关节臂124和上述夹持器200的工作，上述控制部140感测上述电机的实际旋转位置，并利用与理论旋转位置之间的差值感测外部碰撞，通过使上述电机的工作停止而能够停止上述多关节臂124和上述夹持器200的工作。
即，当通过操作者或外部物体向上述多关节臂124、上述夹持器200或上述保险杠100施加冲击时，驱动上述多关节臂124或上述夹持器200的电机的旋转位置改变，当判断为该改变的值为设定值以上时，能够使上述驱动部停止来事先防止进一步的碰撞或问题。
在本发明的实施例中，对于通过电机和减速器使上述多关节臂124和上述夹持器200工作的结构和原理，请参照现有技术，省略对此的详细说明。
图3是本发明的实施例的协作机器人的整体的立体图。
参照图3，协作机器人120包括重量补偿装置130、机器人机身320、第一关节300、接近传感器126、臂身302、第二关节304、第三关节306、F/T传感器122以及夹持器200。
在上述机器人机身320上通过驱动轴连接有上述第一关节300，在上述第一关节300的端部上配置有臂身302，在上述臂身302的端部上连接有第二关节304，在上述第二关节304的端部上连接有第三关节306，在上述第三关节306的端部上连接有上述夹持器200，在上述夹持器200与上述第三关节306之间配置有F/T传感器122。
上述机器人机身320通过电机和减速器使上述第一关节300向左右旋转、或者向上部抬起或向下部下降，上述臂身302具有通过上述第一关节300向上下移动的结构。
而且，上述第二关节304具有通过电机和减速器而以上述臂身302为基准向左右移动的结构，上述第三关节306也具有通过电机和减速器而以上述第二关节304为基准向左右移动的结构。
在本发明的实施例中，上述夹持器200包括夹持待设置在车体110的保险杠100的上部和下部的上指部204和下指部202，该夹持器200可以包括使上述上指部204和上述下指部202向上下左右移动的气缸。此处，上述夹持器200可以具有通过设置在上述第三关节306的电机和减速器旋转的结构。
而且，在上述臂身302的前表面上配置有接近传感器126，上述接近传感器126感测周边物体或操作者并发送到上述控制部140。并且，上述控制部140能够通过从上述接近传感器126发送来的信号，停止上述多关节臂124的移动，以将协作机器人120的多关节臂124与物体或操作者碰撞的情况防止于未然。而且，虽然上述接近传感器安装在上述臂身302的前表面，但是也可以安装在多关节臂的设定的位置。
图4是本发明的实施例的协作机器人和重量补偿装置的部分立体图。
参照图4，重量补偿装置130以上述机器人机身320为基准配置在多关节臂124的相反侧，上述重量补偿装置130包括臂旋转部400、旋转力传递部405、推臂410、滚子415、配重420、弹性部件425、固定架430以及导杆435。
当上述第一关节300以上述驱动轴(图3的308)为基准转动时，上述臂旋转部400旋转，上述臂旋转部400具有通过带或链类型的上述旋转力传递部405而使上述推臂410旋转的结构。
而且，当上述推臂410旋转时，配置在上述推臂410的前端的上述滚子415使上述弹性部件425压缩并推开上述配重420。此处，上述固定架430固定在上述机器人机身320，上述导杆435对上述配重420的移动进行引导。
图5是示出本发明的实施例的设置在协作机器人的重量补偿装置的工作状态的部分侧视图。
参照图5，安装有朝向上述配重420的后方的上述导杆435，配置成上述导杆435的前端部贯通上述固定架430。
上述弹性部件425为盘簧类型，沿着上述导杆435的外周面卷绕，上述弹性部件425的一端部向上述多关节臂124侧弹性支承上述配重420，另一端部被弹性支承在上述固定架430。
而且，根据上述推臂410的旋转位置，上述滚子415向上述多关节臂124的相反侧推开上述配重420，在上述滚子415不推压上述配重420的状态下，上述弹性部件425向上述多关节臂124侧推压上述配重420。
在本发明的实施例中，上述推臂410通过上述滚子415推或拉上述配重420，从而减少通过上述多关节臂124的上下动作而施加到上述机器人机身320的旋转扭矩，从而提高整体的协作机器人的工作稳定性，能够提高耐久性等，能够减少上述多关节臂124以上述机器人机身320为基准的摇晃。
图6是示出本发明的实施例的利用协作机器人的车辆生产方法的流程图。
参照图6，在S600中开始进行控制，在S605中通过上述夹持器200抓取(gripping)上述保险杠100，在S610中上述保险杠100通过设定的路径移送。
在S615中，在上述保险杠100通过上述夹持器200和上述多关节臂124移送的过程中，执行通过电机的旋转位置错误感测碰撞的逻辑。
此处，将上述电机的实际旋转位置与理论旋转位置进行比较，上述控制部140能够通过它们之间的差值的大小来感测碰撞。
当在S615中感测到碰撞时，在S620中上述协作机器人120的工作停止，上述保险杠100的移送被中断。并且，当由操作者按压解除按钮600时，在S625中上述协作机器人120的停止被解除，再次执行S610。
当在S615中没有感测到碰撞时，在S630中使上述保险杠100移送到设定的位置，在S635中上述协作机器人120在上述保险杠100停止在设定的位置的状态下进行待机。
在S640和S645中，操作者能够对上述夹持器200或上述保险杠100施加外力来对上述保险杠100的位置进行校正。此处，上述控制部140能够使上述多关节臂124工作来精确地调节上述保险杠的位置。
更详细地讲，上述F/T传感器122在S640中感测施加到上述夹持器200或上述保险杠100的力的方向和强度并发送到上述控制部140，上述控制部140根据由上述F/T传感器122感测到的力的方向或强度来控制上述多关节臂124，从而精确地调节上述保险杠100的位置。
之后，当操作者按下临时完成按钮605时，在S650中判断为上述保险杠100的临时安装完成，在S655中上述夹持器200解除上述保险杠100的抓取，返回到初始位置。
另外，当S660中通过完成按钮610判断为上述保险杠100的安装完成时，在S665中结束保险杠100的安装模式，再次开始S600。
以上虽然对有关本发明的优选实施例进行了说明，但是本发明并不限定于上述实施例，还包括本领域技术人员能够从本发明的实施例容易变形而得出的被认为是等同的范围内的所有的变更。

Claims (13)

1.一种利用协作机器人的车辆生产系统，所述协作机器人使保险杠移动到车体的设定的位置，所述利用协作机器人的车辆生产系统的特征在于：
所述协作机器人包括：
多关节臂，在其前端部配置有抓取所述保险杠的夹持器，所述多关节臂的后端部与机器人机身连接，所述多关节臂被配置为以所述机器人机身为基准能够向上下和左右移动，并且被配置为使所述夹持器旋转；
F/T传感器，其配置在所述多关节臂与所述夹持器之间，感测在所述夹持器和通过所述夹持器抓取的所述保险杠上施加的外力的方向；
驱动部，其控制所述多关节臂，以改变所述夹持器和所述保险杠的位置；以及
控制部，在所述多关节臂处于工作待机状态时，根据由所述F/T传感器感测到的外力的方向来控制所述驱动部，从而以使所述夹持器在所述外力施加的方向移动的方式控制所述驱动部。
2.根据权利要求1所述的利用协作机器人的车辆生产系统，其特征在于：
所述利用协作机器人的车辆生产系统还包括重量补偿装置，该重量补偿装置以所述机器人机身为基准设置在所述多关节臂的相反侧，使配重以远离所述机器人机身或靠近所述机器人机身的方式移动，从而减少通过所述多关节臂施加到所述机器人机身的旋转扭矩。
3.根据权利要求1所述的利用协作机器人的车辆生产系统，其特征在于：
所述驱动部包括电机，该电机使所述多关节臂沿着设定的轴移动或者以所述轴为中心旋转，以提供使所述夹持器在三维空间中以设定的路径移动的旋转力。
4.根据权利要求3所述的利用协作机器人的车辆生产系统，其特征在于：
所述控制部感测所述电机的基准旋转位置和实际旋转位置，根据所述基准旋转位置与所述实际旋转位置之间的差值来判断碰撞，
当判断为发生碰撞时，使所述电机的工作停止。
5.根据权利要求3所述的利用协作机器人的车辆生产系统，其特征在于：
所述利用协作机器人的车辆生产系统还包括接近传感器，该接近传感器配置在所述多关节臂的一侧，感测设定距离区域的物体，
所述控制部在判断为由所述接近传感器感测到物体时，使所述多关节臂的工作停止。
6.根据权利要求2所述的利用协作机器人的车辆生产系统，其特征在于：
所述重量补偿装置包括：
臂旋转部，其随着所述多关节臂的上下移动而旋转；
推臂，其被配置为一侧与所述臂旋转部联动而旋转，并被配置为另一侧以使所述配重远离所述机器人机身的方式推所述配重；以及
弹性部件，其向所述机器人机身侧弹性地支承所述配重。
7.根据权利要求6所述的利用协作机器人的车辆生产系统，其特征在于：
所述利用协作机器人的车辆生产系统还包括：
固定架，其与所述配重隔开设定的间隔而固定在所述机器人机身上；以及
导杆，其从所述配重向所述机器人机身的相反侧延伸，配置成贯通所述固定架，
所述弹性部件以被压缩的状态介于所述固定架与所述配重之间。
8.根据权利要求7所述的利用协作机器人的车辆生产系统，其特征在于：
所述弹性部件是沿着所述导杆的周围卷绕的盘簧类型，一端部被支承在所述固定架，另一端部被配置为推所述配重。
9.一种利用协作机器人的车辆生产方法，其特征在于，包括：
利用配置在多关节臂的前端部的夹持器抓取保险杠的步骤；
驱动所述多关节臂使所述保险杠移动到车辆的设定的位置的步骤；
在所述多关节臂的驱动停止的状态下，通过F/T传感器感测施加到所述保险杠或所述夹持器的外力的方向的步骤；以及
沿着所述外力的方向驱动所述多关节臂，对配置在所述夹持器的所述保险杠的位置进行校正的步骤。
10.根据权利要求9所述的利用协作机器人的车辆生产方法，其特征在于：
利用电机和减速齿轮驱动所述多关节臂，从而在三维空间中控制所述夹持器的位置，
感测所述电机的基准旋转位置和实际旋转位置，根据所述基准旋转位置与所述实际旋转位置之间的差值来判断碰撞，
在判断为发生了碰撞时，停止所述电机的工作。
11.根据权利要求9所述的利用协作机器人的车辆生产方法，其特征在于：
当判断为由配置在所述多关节臂的一侧的用于感测设定距离区域的物体的接近传感器感测到物体时，
停止所述多关节臂的工作。
12.根据权利要求9所述的利用协作机器人的车辆生产方法，其特征在于：
在所述多关节臂的前端部上安装有所述夹持器，在所述多关节臂的后端部配置有机器人机身，
所述利用协作机器人的车辆生产方法包括：
根据所述多关节臂的上下位置，以所述机器人机身为基准使设置在所述多关节臂的相反侧的配重以远离或靠近所述机器人机身的方式移动，从而减少通过所述多关节臂而施加到所述机器人机身的旋转扭矩的步骤。
13.根据权利要求9所述的利用协作机器人的车辆生产方法，其特征在于：
所述F/T传感器配置在连接所述多关节臂与所述夹持器之间的部分。
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