CN107116547A - 机器人系统及机器人控制装置 - Google Patents

Abstract

该机器人系统具备：机器人(2)；配置于机器人(2)或其周边的照明装置(4)；以及用于控制机器人(2)和照明装置(4)的控制装置(3)，控制装置(3)具备：机器人控制部，其基于程序使机器人(2)进行动作；动作区域预测部，其基于程序预测机器人(2)的动作区域；以及照明控制部，其基于由动作区域预测部预测到的动作区域，使照明装置(4)点灯或灭灯，从而显示动作区域。

Description

机器人系统及机器人控制装置

技术领域

本发明涉及一种机器人系统及机器人控制装置。

背景技术

以往，已知在人和工业机器人共存而进行作业的环境下，为了避免人和工业机器人发生接触，在机器人系统设置了传感器(例如，参照专利文献1)。在该机器人系统中，在人和工业机器人可能会发生接触的位置关系被传感器检测到的情况下，使工业机器人减速或者停止。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开昭60-62482公报

发明内容

发明要解决的问题

然而，在通过传感器检测到人和工业机器人可能会发生接触的情况下，使工业机器人减速或者停止，则可能会导致包括该工业机器人的整个生产设备延迟，该现象会降低运转率。

本发明是鉴于上述情况而做出的，其目的在于，提供一种在不降低生产设备的运转率的情况下，能够避免人和工业机器人发生接触的机器人系统及机器人控制装置。

解决问题的方案

为实现上述目的，本发明提供以下方案。

本发明的一方案提供一种机器人系统，所述机器人系统具备：机器人；照明装置，其设置于该机器人，或配置于该机器人的周边；以及控制装置，其用于控制所述机器人和所述照明装置，该控制装置具备：机器人控制部，其基于程序使所述机器人进行动作；动作区域预测部，其基于所述程序预测所述机器人的动作区域；以及照明控制部，其基于由该动作区域预测部预测到的所述动作区域，使所述照明装置点灯或灭灯，从而显示所述动作区域。

根据本方案，机器人控制部基于使机器人进行动作的程序，利用动作区域预测部预测机器人的动作区域，并且基于预测到的动作区域，使设置于机器人、或配置于机器人周边的照明装置点灯或灭灯。通过照明装置点灯，显示机器人的动作区域，从而能够向机器人周围的操作者通知机器人正在向照明装置点灯的区域移动。另一方面，能够通知机器人暂时不会向照明装置灭灯的区域移动。

即，机器人的动作范围通过照明装置形成可视化，由此能够抑制操作者进入与机器人接触的区域。据此，能够防止因操作者误入到与机器人接触的区域而使机器人停止或减速所引起的生产设备的运转率下降，同时能够避免人和机器人发生接触。

在上述方案中，所述照明装置以遍及照明区域能够对地面进行照明的方式配置，该照明区域包括将所述机器人的整个动作区域投影到所述地面的投影区域，所述照明控制部基于预测到的所述动作区域，以照明与将可能配置所述机器人的所述动作区域向地面投影的区域相对应的区域的方式，对所述照明装置进行控制。

通过如此，通过照明装置向地面照明，能够明确地显示照明范围的边界，从而能够更可靠地防止操作者进入到与机器人接触的区域。

另外，在上述方案中，所述动作区域预测部将所述程序划分为多个程序部分，并针对每一个该程序部分预测所述动作区域，所述照明控制部以显示针对每一个所述程序部分预测到的所述动作区域的方式，使所述照明装置点灯或灭灯也可。

通过如此，在机器人进行动作之前，针对执行前的每一个程序划分预测机器人有可能进行动作的动作区域并进行显示。由此，能够更可靠地防止操作者进入到与机器人接触的区域。

另外，在上述方案中，所述动作区域预测部预测从当前时刻至规定时间后为止的基于所述程序的所述机器人的所述动作区域也可。

通过如此，能够实时地预测至规定时间为止的机器人的动作区域。

另外，本发明的另一方案提供一种机器人控制装置，所述机器人控制装置具备：动作区域预测部，其基于使机器人进行动作的程序而预测该机器人的动作区域；以及照明控制部，其基于由该动作区域预测部预测到的所述动作区域，使设置于所述机器人、或配置于该机器人的周边的照明装置点灯或灭灯，从而显示所述动作区域。

在上述方案中，所述动作区域预测部将所述程序划分为多个程序部分，并针对每一个该程序部分预测所述动作区域，所述照明控制部以显示针对每一个所述程序部分预测到的所述动作区域的方式，使所述照明装置点灯或灭灯也可。

另外，在上述方案中，所述动作区域预测部预测从当前时刻至规定时间后为止的基于所述程序的所述机器人的所述动作区域也可。

发明效果

根据本发明，具有在不降低生产设备的运转率的情况下，能够避免人和工业机器人发生接触的效果。

附图说明

图1是示出本发明的一个实施方式的机器人系统的整体结构图。

图2是示出图1的机器人系统的俯视图。

图3是图1的机器人系统的方框图。

图4是用于说明图1的机器人系统所具备的机器人控制装置的动作的流程图。

图5是示出图1的机器人系统的第一变形例的整体结构图。

图6是示出图1的机器人系统的第二变形例的整体结构图。

图7是示出图1的机器人系统的第三变形例中的照明装置的照明范围的俯视图。

图8是用于说明图7机器人系统所具备的机器人控制装置的动作的流程图。

图9是示出图1的机器人系统的第四变形例的整体结构图。

图10是用于说明图9的机器人系统的照明装置的照明范围的主视图。

图11是用于说明图9的机器人系统中的机器人的动作区域和照明方向的示意性俯视图。

图12是用于说明图11的各个照明方向和照明范围的示意性俯视图。

图13是用于说明图9的机器人系统所具备的机器人控制装置的动作的流程图。

图14是用于说明图1的机器人系统的第五变形例所具备的机器人控制装置的动作的流程图。

附图标记说明:

1 机器人系统

2 机器人

3 控制装置(机器人控制装置)

4 照明装置

10 机器人控制部

12 动作区域预测部

13 照明控制部

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的一个实施方式的机器人系统1进行说明。

如图1所示，本实施方式的机器人系统1具备：机器人2；控制装置(机器人控制装置)3，其用于控制该机器人2；以及照明装置4，其配置于机器人2的周边。

在图1所示的一例中，机器人2具备：设置于地面的直动轴5；以及立式多关节型机械手(manipulator)部7，其搭载于通过该直动轴5沿水平方向移动的滑块6。基于直动轴5的滑块6的直线动作范围、和构成机械手部7的各个轴的动作范围是预先设定的，机器人2能够在组合这些动作范围的最大限度的动作范围中进行动作。机器人2的形式并不限于图1所示的机器人。

在图1所示的一例中，照明装置4具备发光部8，该发光部8在机器人2周围的地面上隔开间隔而配置多个。各个发光部8例如由LED光源构成。如图2所示，发光部8遍及包括上述的机器人2的最大限度的动作范围(投影区域)Smax且大于最大限度的动作范围Smax的范围(照明区域)而配置。各个发光部8的位置数据存储于后述的存储部9。

如图3所示，控制装置3具备：存储部9；以及机器人控制部10，其按照存储于该存储部9的程序而使机器人2的各个轴进行动作，并且该控制装置3以如下方式控制照明装置4。

即，如图2和图3所示，控制装置3具备：读取部11，其从存储部9读取用于使机器人2进行动作的程序；动作区域预测部12，其根据由该读取部11读取的程序来预测机器人2在规定时间范围内的动作区域S；以及照明控制部13，其基于由该动作区域预测部12预测的动作区域S，确定进行点灯的发光部8和进行灭灯的发光部8，并且使所确定的发光部8点灯或灭灯。

以下，作为控制装置3对照明装置4进行的控制，参照图4的流程图对在机器人2进行动作之前改写程序的方法进行说明。

控制装置3，首先在利用机器人控制部10使机器人2进行动作之前，利用读取部11从存储部9读取存储于存储部9的各个发光部8的位置数据、和使机器人2进行动作的程序(步骤S1)。

动作区域预测部12，通过在已读出的程序内设置断点来将程序划分为多个，针对划分后的每一个程序部分根据机器人2能够取得的动作轨迹预测动作区域S。

具体而言，动作区域预测部12例如在已读出的程序内从行数看以均等的间隔设定断点t1、t2、…、tj(步骤S2)。

接着，从t1、t2、…、tj选择以使程序工作时的时间序列考虑的情况下的各个断点t1、t2、…、tj的前一个断点，并设为断点t1-、t2-、…、tj-。在不存在前一个断点的情况下，将程序的开头作为断点(步骤S3)。然后，将常数i初始化为1(步骤S4)。

然后，动作区域预测部12根据从断点ti-至断点ti为止的程序，通过运算来求出机器人2所经过的动作区域S(步骤S5)。

比较计算出的动作区域S和各个发光部8的位置，并指定相对于动作区域S的距离小于阈值d的发光部8(步骤S6)。此处，在发光部8配置于动作区域S内的情况下，相对于动作区域S的距离成为零并小于阈值d，因此，必然被指定为距离小于阈值d的发光部8。另一方面，在发光部8配置于动作区域S外的情况下，在与动作区域S的(最短)距离小于阈值d的情况下被指定。

然后，在从断点ti-至断点ti的之间，在程序中追加使在步骤S6中已指定的发光部8点灯且使其他发光部8灭灯的命令(步骤S7)。并且，常数i增加1(步骤S8)。

其后，判定是否对所有断点进行了处理(是否为i＞j)(步骤S9)，在未进行处理的情况下(i≤j的情况下)，重复进行从步骤S5开始的处理。

并且，对所有断点进行了处理的情况下，保存步骤S7中被改写的程序(步骤S10)。

控制装置3根据保存后的程序控制机器人2和照明装置4。

通过如此，针对利用断点来划分的每一个程序部分，预测机器人2的动作区域S。并且，在程序中追加使预测到的动作区域S附近的发光部8点灯的命令，并保存该程序。因此，如果根据保存后的程序使机器人2进行动作，则针对利用断点来划分的每一个程序部分，使机器人2从此进行动作的动作区域S附近的发光部8点灯，且使其他发光部8灭灯。在图2中，空白圆表示点灯后的发光部8，而黑色圆表示灭灯后的发光部8，与将动作区域S向地面投影的区域相对应的区域(附近区域)的发光部8处于点灯状态。

即，由于通过发光部8的点灯来显示之后的机器人2的动作区域S，因此，位于动作区域S附近的操作者能够识别是否为动作区域S附近。

以往，在利用传感器检测操作者进入动作区域S的情况下，操作者本身不会察觉到已进入动作区域S。根据本实施方式，能够事先对操作者显示机器人2的动作区域S。因此，具有不进行机器人2的停止或减速的情况下，能够避免机器人2和操作者发生接触的优点。

此外，在本实施方式中，以程序的行数均等分割的方式设定了断点。代替此方式，预测机器人2的实际动作并以成为大致相等时间间隔的方式设定断点也可。

另外，由于在机器人2的程序中存在伴随条件分支的情况，因此，在这种情况下，仅读取程序难以预测动作区域S。

在程序中存在条件分支的情况下，在刚进行条件分支之后设定断点也可。另外，在包含条件分支的程序部分中，使可能在条件分支后点灯的所有发光部8点灯也可。

另外，在本实施方式中，发光部8在地面以矩阵状配置，但并不限于此。即，代替配置于地面的方式，如图5或图6所示，在机器人2的一部分配置发光部也可。即使这样，也能够向操作者通知当前时刻以后机器人2可能采取的动作区域S的大致方向。

另外，代替在地面配置多个LED光源之类的呈点状的发光部8的方式，利用配置于机器人2的上方、例如顶棚的发光部8，以具有规定宽度的照明范围照射地面也可。在图7所示的一例中，用半径r的园表示各个发光部8的照明范围。

在该情况下，如图8的流程图所示，在步骤S1A中，控制装置3首先在利用机器人控制部10使机器人2进行动作之前，利用读取部11从存储部9读出存储于存储部9的各个发光部8的照明范围的中心位置和半径r的数据、以及使机器人2进行动作的程序。

然后，如图7所示，在步骤S6A中，指定照明范围的中心位置和动作区域S的最短距离Lmin小于r+d的所有发光部8。在图7的情况下，照明范围A、B的发光部8被指定，而照明范围C的发光部8未被指定。除此以外，与图4的流程图相同。

各个发光部8以半径r的照明范围照射地面，但是代替此方式，按照所预测的机器人2的动作区域S的大小，以改变用于表示照明范围的圆的半径的方式使发光部8点灯也可。另外，代替通过发光部8的点灯或灭灯来显示动作区域S的方式，使发光部8的照明方向配合机器人2的动作区域S而移动也可。

另外，如图9所示，在将用于配置发光部8的场所设为机器人2的一部分2a的情况下，如果机器人2的结构因不具有直动轴5等而较小，则安装发光部8的部分也变小。在这种情况下，为了显示机器人2的动作区域S，构成为照明控制部13控制发光部8的照明范围的俯角α，由此如图10所示，通过发光部8调节照射地面的范围也可。

如图11和图12所示，在离机器人2近的位置存在动作区域S的情况下(方向θ1、θ3、θ4)，能够通过增大俯角α来使发光部8的照明范围靠近离机器人2近的地面，并且在动作区域S到达至离机器人2远的位置的情况下(方向θ2)，能够通过减小俯角α来使发光部8的照明范围到达至离机器人2远的地面。

即，如图13所示，在步骤S1B中，从存储部9读出用于表示发光部8的朝向的角度θ的数据和程序。

另外，在步骤S6B中，指定能够对动作区域S所在的照明方向θ进行照明的发光部8。

并且，在步骤S7A中，计算从机器人2至动作区域S的最远的轮廓为止的距离d，以已指定的发光部8的地面的照明范围与自机器人2起的距离d大致相等的方式，计算发光部8的照明范围的俯角α。

其后，在步骤S7B中，在断点ti-至断点ti的之间，在程序中追加使在步骤S6B中已指定的发光部8以在步骤S7A中计算出的俯角进行点灯、且使其他发光部8灭灯的命令。除此以外，与图4的处理相同。

另外，在上述各个实施方式中，在机器人2进行动作之前，对利用程序内的断点来划分的所有程序部分追加了已指定的发光部8的点灯和灭灯的命令。代替此方式，在执行各个程序部分之前，依次计算机器人2的动作轨迹并指定要点灯的发光部8，在执行程序部分时使已指定的发光部8点灯也可。

即，如图14所示，首先，从存储部9读出各个发光部8的位置数据(步骤S20)，并获取当前时刻t0(步骤S21)，事先读取存储于存储部9的程序，并计算从时刻t0至时刻t0+Δt的机器人2的动作区域S(步骤S22)。

接着，对配置于与计算出的动作区域S的距离小于d的位置的所有发光部8进行指定(步骤S23)。

并且，使已指定的所有发光部8点灯，使除此以外的发光部8灭灯(步骤S24)。

判定机器人2是否处于动作中(步骤S25)，在机器人2处于动作中的情况下，重复进行从步骤S21开始的处理。在机器人2的动作停止的情况下，进行待机直至开始动作为止(步骤S26)，在机器人2开始动作的情况下重复进行从步骤S21开始的处理。

通过如此，在不对整个程序追加使发光部8点灯的命令的情况下，实时地预测机器人2的动作区域S的同时，控制发光部8的点灯或灭灯。因此，具有即使在程序很长的情况下也能够缩短机器人2的动作开始前的待机时间的优点。

此外，在该情况下，由于在机器人2动作过程中持续计算其动作区域S，因此通过周期性地计算来降低计算次数也可。另外，在程序中存在条件分支的情况下，在时间Δt期间使通过条件分支而有可能进行点灯的所有发光部8点灯也可。

Claims (7)

1.一种机器人系统，其特征在于，具备：

机器人；

照明装置，其设置于该机器人，或配置于该机器人的周边；以及

控制装置，其用于控制所述机器人和所述照明装置，

该控制装置具备：

机器人控制部，其基于程序使所述机器人进行动作；

动作区域预测部，其基于所述程序预测所述机器人的动作区域；以及

照明控制部，其基于由该动作区域预测部预测到的所述动作区域使所述照明装置点灯或灭灯，从而显示所述动作区域。

2.根据权利要求1所述的机器人系统，其特征在于，

所述照明装置以遍及照明区域能够对地面进行照明的方式配置，所述照明区域包括将所述机器人的整个动作区域投影到所述地面的投影区域，

所述照明控制部，基于预测到的所述动作区域，以照明与将可能配置所述机器人的所述动作区域向地面投影的区域相对应的区域的方式，对所述照明装置进行控制。

3.根据权利要求1或2所述的机器人系统，其特征在于，

所述动作区域预测部将所述程序划分为多个程序部分，并针对每一个该程序部分预测所述动作区域，

所述照明控制部以显示针对每一个所述程序部分预测到的所述动作区域的方式，使所述照明装置点灯或灭灯。

4.根据权利要求1或2所述的机器人系统，其特征在于，

所述动作区域预测部预测从当前时刻至规定时间后为止的基于所述程序的所述机器人的所述动作区域。

5.一种机器人控制装置，其特征在于，具备：

动作区域预测部，其基于使机器人进行动作的程序而预测该机器人的动作区域；以及

照明控制部，其基于由该动作区域预测部预测到的所述动作区域，使设置于所述机器人、或者配置于该机器人的周边的照明装置点灯或灭灯，从而显示所述动作区域。

6.根据权利要求5所述的机器人控制装置，其特征在于，

所述动作区域预测部将所述程序划分为多个程序部分，并针对每一个该程序部分预测所述动作区域，

所述照明控制部以显示针对每一个所述程序部分预测到的所述动作区域的方式，使所述照明装置点灯或灭灯。

7.根据权利要求5所述的机器人控制装置，其特征在于，

所述动作区域预测部预测从当前时刻至规定时间后为止的基于所述程序的所述机器人的所述动作区域。