CN107756396B

CN107756396B - 机器人系统

Info

Publication number: CN107756396B
Application number: CN201710678668.5A
Authority: CN
Inventors: 古贺健太郎
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2016-08-15
Filing date: 2017-08-10
Publication date: 2020-07-10
Anticipated expiration: 2037-08-10
Also published as: JP6581049B2; US10357876B2; DE102017213459A1; US20180043527A1; CN107756396A; JP2018027575A

Abstract

本发明提供一种机器人系统，所述机器人系统具备搬运装置(10)、机器人(20)、控制部以及编码器(15)，所述控制部向机器人(20)的马达发送驱动信号而控制机器人(20)的工作，并向搬运装置(10)输出驱动速度控制信号，编码器(15)在通常的处理运转模式时检测搬运装置(10)的搬运速度，在使机器人(20)以示教模式和测试模式执行动作时，控制部向机器人(20)发送驱动信号以使工作速度减小所接收的倍率值的量，并输出驱动速度控制信号以使搬运装置(10)的搬运速度减小所述倍率值的量。

Description

机器人系统

技术领域

本发明涉及机器人系统，其具有搬运装置和对由搬运装置搬运的物品进行预定处理的机器人。

背景技术

作为这种机器人系统，已知如下机器人系统，其具备去毛边机、孔加工机等外围装置和向外围装置搬运工件的机器人，并且使外围装置和机器人以手动模式、自动模式以及确认模式工作(例如，参照专利文件1)。在该机器人系统中，当处于手动模式时，通过手动来一个步骤一个步骤地操作机器人，并且在需要对机器人进行位置确认时，外围设备也通过手动来操作。此外，当处于确认模式时，通过使外围装置以与自动模式时相同的速度工作的同时，使机器人以比自动模式时更慢的速度工作，从而进行机器人的工作确认。

此外，已知如下机器人系统，其具备搬运物品的输送机和取出输送机上的工件的机器人，且具有用于设定机器人的动作程序的示教模式和使机器人基于动作程序工作的再生模式(例如，参照专利文件2)。在该机器人系统中，在示教模式下，针对驱动中的输送机上的工件向机器人示教动作，在再生模式下，通过根据输送机的速度调整机器人的速度，使再生模式时的工件与机器人的相对动作与示教模式时一致。

现有技术文件

专利文件

专利文件1：日本特开平5-337858号公报

专利文件2：日本特开平3-100808号公报

发明内容

发明要解决的问题

通常，构建附带输送机的机器人系统时，为了使输送机符合其外围设备或搬运的物品所对应的要求，首先，设定进行通常的处理作业的自动模式时的输送机的搬运速度作为要求规格。

接着，使用模拟等选择或设计符合该输送机的要求规格的机器人，进行输送机和机器人的订购。然后，在将输送机以及机器人安置于设置场所后，进行对机器人的示教以及工作确认以符合输送机的工作。

在这种状况下，在前一种机器人系统中，没有考虑到在确认模式下控制作为外围设备的输送机。因此，即使通过手动模式使机器人毫无问题地工作，在自动模式时也会时常发生机器人的工作和输送机的工作无法协同进行的情况。在这种情况下，需要再次通过手动模式进行示教作业，在对机器人的示教上费力耗时。

另一方面，在后一种机器人系统中，尽管考虑到了根据输送机的速度调整机器人的速度，但并未考虑到将输送机的速度设为哪种程度。因此，在示教模式下使输送机以预定的低速工作，并将机器人的速度倍率值设为例如20％，在这种状态下进行机器人的示教作业，在进行通常的处理作业的处理运转模式时，将输送机的速度设为要求规格的搬运速度时，机器人的倍率值会变为例如95％等的值，而不是100％。

处理运转模式时的倍率值并非总是95％等固定的值，该值根据示教模式下的输送机的速度和示教模式下对机器人任意设定的倍率值而变动。例如，在使机器人做复杂的动作时，有在示教模式下将倍率值设定得较低的倾向。因此，每当进行示教作业时，或针对每个所设定的动作程序，需要设定或更新处理运转模式时的倍率值，机器人的工作管理变得繁杂。

本发明鉴于这种情况而做出，目的在于提供一种机器人系统，其能够减少机器人的示教作业的劳力和时间，并能够使机器人的工作管理变得容易。

用于解决问题的方案

为了解决上述问题，本发明采用以下方案。

本发明的第一方案提供一种机器人系统，具备：搬运装置，由驱动单元驱动并搬运物品；机器人，由多个机器人驱动用马达驱动，并对由所述搬运装置搬运的所述物品进行预定处理；以及控制部，通过分别向所述多个机器人驱动用马达发送驱动信号而控制所述机器人的工作，并且能够向所述驱动单元发送控制所述驱动单元的驱动速度的驱动速度控制信号，所述控制部被构成为接收处理运转模式时的所述驱动单元的驱动速度或所述搬运装置的搬运速度，在所述处理运转模式时，所述机器人对由所述搬运装置搬运的所述物品进行所述预定处理，所述控制部被构成为接收用于使所述机器人的工作速度从预定的速度减小的倍率值，并且在使所述机器人以示教模式和测试模式执行动作时，发送所述驱动信号以使所述多个机器人驱动用马达的驱动速度分别减小所接收的所述倍率值的量，并且发送所述驱动速度控制信号以使所述驱动单元的驱动速度或所述搬运装置的搬运速度相对于所述处理运转模式时的驱动速度或所述处理运转模式时的搬运速度减小所述倍率值的量。

在该方案中，由控制部接收处理运转模式时的驱动单元的驱动速度或搬运装置的搬运速度，在示教模式和测试模式时，驱动单元的驱动速度或搬运装置的搬运速度变成减小了机器人的倍率值的量的速度。因此，即使在示教模式和测试模式下采用各种倍率值，示教模式和测试模式下的机器人的工作速度与搬运装置的搬运速度之比，也与使机器人的工作恢复预定的速度且使搬运装置以处理运转模式工作时的机器人的工作速度与搬运装置的搬运速度之比相等。

因此，能够在处理运转模式时始终使机器人以预定的速度工作，处理运转模式时的机器人的工作管理变得容易。

此外，由于示教模式和测试模式下的机器人的工作速度与搬运装置的搬运速度之比，与使机器人的工作恢复预定的速度且使搬运装置以处理运转模式工作时的机器人的工作速度与搬运装置的搬运速度之比相等，因此处理运转模式下的机器人和搬运装置的工作按照示教模式和测试模式下的机器人和搬运装置的工作进行。

在上述方案中，优选地，所述驱动单元为所述机器人的附加轴马达，所述控制部被构成为接收由所述附加轴马达所具备的速度检测单元检测到的所述处理运转模式时的所述附加轴马达的驱动速度。

若如此构成，则通过采用机器人所具备的附加轴马达，无需另行设置用于检测搬运装置的搬运速度的速度检测单元和用于检测搬运装置的驱动单元的驱动速度的检测单元，从而能够简化机器人系统的结构。

在上述方案中，更加优选地，在以处理运转模式工作时的搬运装置的搬运速度基于要求规格等预先确定的情况下，操作者能够输入该搬运速度。

若如此构成，则能够省去用于检测搬运装置的搬运速度的速度检测单元和用于检测搬运装置的驱动单元的驱动速度的检测单元，能够进一步简化机器人系统的结构。

发明效果

根据本发明，能够减少机器人的示教作业的劳力和时间，还能够使机器人的工作管理变得容易。

附图说明

图1是根据本发明的第一实施方式的机器人系统的平面示意图。

图2是根据第一实施方式的机器人系统的主要部分的框图。

图3是根据本发明的第二实施方式的机器人系统的平面示意图。

图4是根据第二实施方式的机器人系统的主要部分的框图。

附图标记说明：

10 搬运装置

13 搬运装置马达

14 搬运装置控制部

15 编码器

20 机器人

21 伺服马达

22 附加轴伺服马达

30 机器人控制部

31 CPU

32 显示装置

33 ROM

34 RAM

35 非易失性存储器

36 输入部

37 伺服控制器

38 附加轴伺服控制器

40 视觉传感器

W 物品

具体实施方式

以下参照附图对根据本发明第一实施方式的机器人系统进行说明。

如图1所示，该机器人系统具有带式输送机等搬运装置10、机器人20和视觉传感器40，由机器人20取出由搬运装置10搬运的物品W，由机器人20将取出的物品W搬运到下一工序等的预定的搬运位置。

搬运装置10具有：卷绕于多个滚筒11周围的传送带12；驱动多个滚筒11之中一个滚筒的搬运装置马达13；控制搬运装置马达13的工作的搬运装置控制部14；以及检测搬运速度的作为速度检测单元的编码器15。作为一个示例，搬运装置控制部14具有向搬运装置马达13提供驱动电力的逆变器，搬运装置控制部14和搬运装置马达13作为驱动搬运装置10的驱动单元发挥功能。利用图中未示出的物品供给装置向传送带12上供给物品W，所供给的物品W通过搬运装置马达13的旋转而向预定方向被搬运。

视觉传感器40具备：拍摄搬运装置10上的物品W的拍摄装置41；对拍摄装置41所拍摄的图像进行预定的图像处理，并将基于处理后的图像得到的信息发送给机器人20的机器人控制部30的图像处理部42；以及存储器43。

图像处理部42对所拍摄的图像进行静态二值化处理、动态二值化处理等公知的图像处理，并将处理后的图像存储到存储器43中。图像处理部42可以将处理后的图像作为所述基于处理后的图像得到的信息发送给机器人控制部30，也可以将处理后的图像所呈现的各个物品W的特征点(具有特征性形状的部分)的位置信息作为所述基于处理后的图像得到的信息发送给机器人控制部30。

机器人20具备多个(在本实施方式中是6个)可动部，并且具备用于驱动各个可动部的伺服马达(机器人驱动用马达)21。作为各个伺服马达21，可以采用旋转马达、直动式气缸等各种伺服马达。机器人20具备如图2所示的机器人控制部30，被构成为由编码器15检测出的物品W的搬运速度被发送给机器人控制部30。

在本实施方式中，机器人控制部30具备：作为主处理器的CPU31；显示装置32；作为存储装置的ROM33、RAM34、非易失性存储器35等；示教时等进行操作的输入部36；以及与各个伺服马达21对应地设置的6个伺服控制器37。各个伺服控制器37具有处理器和ROM、RAM等存储装置，通过向各个伺服马达21的伺服放大器发送驱动信号，对各个伺服马达21的工作位置、工作速度等进行控制。

在ROM33中存储有系统程序，系统程序承担机器人控制部30的基本功能。并且，在非易失性存储器35中存储有例如使用输入部36制作的动作程序。例如，机器人控制部30的CPU31通过系统程序进行动作，读取非易失性存储器35中所存储的动作程序并临时存储于RAM34中，根据所读取的动作程序对各个伺服马达21的伺服放大器进行控制。

当机器人控制部30接收到例如根据输入部36的输入得到的模式选择信号时，系统程序按照模式选择信号使机器人控制部30以自动模式(处理运转模式)、测试模式以及示教模式中的任一种模式进行动作。在自动模式下，CPU31向搬运装置控制部14发送控制信号以指示其自动运转，由此搬运装置10开始以预定的搬运速度搬运物品W。通过编码器15检测此时的搬运装置10的搬运速度，CPU31接收检测结果并将其存储于非易失性存储器35中。

在该实施方式中，由CPU31从编码器15接收自动模式时的搬运装置10的搬运速度，并存储于非易失性存储器35中。与此相对，在自动模式时的搬运装置10的搬运速度基于要求规格等预先确定的情况下，也可以由操作者向输入部36等输入单元输入该搬运速度，并由CPU31接收所输入的搬运速度，存储于非易失性存储器35中。进一步地，还可以由CPU31从搬运装置控制部14接收搬运装置控制部14所保持的自动模式时的搬运装置10的搬运速度，存储于非易失性存储器35中。在这些情况下，也可以省去编码器15。

并且，在自动模式下，机器人控制部30基于存储于非易失性存储器35中的动作程序向各个伺服控制器37发送控制信号，由此机器人20自动地取出由自动运转状态的搬运装置10搬运的物品W。此时，机器人20以速度倍率值为100％的状态工作。

对自动模式下的机器人控制部30的动作进行说明。CPU31利用从视觉传感器40接收的所述基于处理后的图像得到的信息，判断位于机器人20能够取出的位置的搬运装置10上的物品W，并向各个伺服控制器37发送控制信号以取出被判断为能够取出的物品W。

此时，CPU31从视觉传感器40接收到所述基于处理后的图像得到的信息后，根据由机器人20抓取对象物品W所花费的时间、以及存储于例如非易失性存储器35中的自动运转时的搬运装置10搬运物品W的搬运速度，计算由机器人20抓取对象物品W的位置。之后，CPU31向各个伺服控制器37发送控制信号以在计算出的位置抓取物品W。

在此，可以根据抓取物品W的位置来改变机器人20的动作模式。例如，在图1中，可以使抓取放置于A范围的物品W时的机器人20的动作模式与抓取放置于B范围的物品W时的机器人20的动作模式不同。此外，还可以在A或B范围内的上游侧与下游侧之间渐渐改变机器人20的动作。如此调整机器人20的动作模式在提高取出物品W的效率方面十分有效。

接下来，对测试模式下的机器人控制部30的动作进行说明。测试模式用于在例如示教模式下新建或变更动作程序时，确认机器人20的动作。当由CPU31接收到变更为测试模式的模式选择信号时，CPU31向各个伺服控制器37发送根据存储于非易失性存储器35的动作程序和输入到输入部36的倍率值得到的控制信号。由此，机器人20根据动作程序执行动作以取出搬运装置10上的物品W。

具体而言，在输入部36输入例如数值50％作为倍率值，CPU31基于动作程序将向各个伺服控制器37发送的控制信号所包含的速度指令值减小至自动模式时的速度指令值的50％。由此，与机器人20基于该动作程序在自动模式下执行动作时相比，机器人20在动作相同、速度减小为1/2的状态下执行动作。

此外，在测试模式下，CPU31向搬运装置控制部14发送控制信号以将搬运速度设为在存储于非易失性存储器35的自动模式时的搬运速度上乘以倍率值的搬运速度。由此，搬运装置10以搬运速度变为自动模式时的搬运速度的1/2的状态执行动作。

由此，在机器人20以对应倍率值的速度执行动作程序所决定的动作的状态下，搬运装置10也以对应倍率值的速度进行物品W的搬运。

在测试模式下，CPU31基于从视觉传感器40接收的所述基于处理后的图像得到的信息，判断位于机器人20能够取出的位置的搬运装置10上的物品W，向各个伺服控制器37发送具有减小了倍率值的量的速度指令值的控制信号，以取出被判断为能够取出的物品W。此时，CPU31从视觉传感器40接收到所述基于处理后的图像得到的信息后，根据由机器人20抓取对象物品W所花费的时间、以及减小了倍率值的量的搬运装置10的搬运速度，计算由机器人20抓取对象物品W的位置。之后，CPU31向各个伺服控制器37发送控制信号以在计算出的位置抓取物品W。

此外，可以在输入部36输入任意的倍率值。例如，在输入部36输入的倍率值为100％的情况下，能够在测试模式下使机器人20和搬运装置10以与自动模式相同的速度执行动作。并且，还可以构成为在机器人20和搬运装置10以测试模式工作的状态下，在输入部36输入任意的倍率值后，机器人20和搬运装置10的工作速度立即根据所输入的倍率值发生改变。

接下来，对示教模式下的机器人控制部30的动作进行说明。该示教模式是用于新建或变更使机器人20工作的动作程序的模式。若由CPU31接收到变更为示教模式的模式选择信号，则与测试模式时一样，CPU31向搬运装置控制部14发送控制信号以将搬运速度设为在存储于非易失性存储器35的自动模式时的搬运速度上乘以在输入部36输入的倍率值的搬运速速。由此，搬运装置10以自动模式时的搬运速度乘以倍率值的低速执行动作。在示教模式下，输入例如20％等作为倍率值，搬运装置10以较慢的速度工作。

另一方面，CPU31向各个伺服控制器37发送基于例如输入部36的输入指示和倍率值的控制信号。即，若操作者在输入部36进行输入，则机器人20根据该输入指示执行动作，其工作速度与倍率值对应。例如，在对原有的动作程序的一部分进行变更的变更后的动作程序或新建的动作程序为输入指示的情况下，机器人20执行由输入的动作程序所确定的动作，其工作速度减小为20％。

操作者通过操作输入部36，能够将新建或变更后的动作程序存储于非易失性存储器35中。

另外，也可以构成为，当CPU31接收到变更为示教模式的模式选择信号时，仅在由CPU31向各个伺服马达21发送控制信号而机器人20执行动作期间，由CPU31控制搬运装置控制部14而使搬运装置10工作。

此外，在示教模式下，也可以构成为，CPU31向搬运装置控制部14发送仅通过手动的方式执行动作的控制指令，通过手动来操作搬运装置10。

在本实施方式中，利用编码器15检测自动模式时的搬运装置10的搬运速度，在示教模式和测试模式时，搬运装置10的搬运速度取相对于自动模式时的搬运速度减少了机器人20的倍率值的量的值。因此，即使在示教模式和测试模式下采用各种倍率值，示教模式和测试模式下的机器人20的工作速度和搬运装置10的搬运速度之比，与使机器人20以例如100％的倍率值作为预定的速度工作且使搬运装置10以自动模式工作时的机器人20的工作速度和搬运装置10的搬运速度之比相等。

因此，能够在自动模式时始终使机器人20以例如100％的倍率值作为预定的速度工作，自动模式时的机器人20的工作管理变得容易。

此外，由于示教模式和测试模式下的机器人20的工作速度与搬运装置10的搬运速度之比，与使机器人20以预定的速度工作且使搬运装置10以处理运转模式工作时的机器人20的工作速度与搬运装置10的搬运速度之比相等，因此处理运转模式下的机器人20和搬运装置10的工作按照示教模式和测试模式下的机器人20和搬运装置10的工作进行。

以下参照附图对根据本发明第二实施方式的机器人系统进行说明。

本实施方式相对第一实施方式，将驱动搬运装置10的驱动单元从搬运装置马达13变更为机器人20的附加轴伺服马达22，并且去掉了搬运装置控制部14和编码器15，其他结构与第一实施方式相同。对于与第一实施方式相同的结构，在附图中标注相同的附图标记，并省略其说明。此外，对于与第一实施方式相同的动作，省略其说明。

如图3所示，本实施方式的机器人系统与第一实施方式相同，具有带式输送机等搬运装置10、机器人20和视觉传感器40。

机器人20与第一实施方式一样，具备多个(本实施方式中为6个)可动部，并且具备用于驱动各个可动部的伺服马达(机器人驱动用马达)21。此外，还具备附加轴伺服马达22，被构成为由附加轴伺服马达22驱动搬运装置10。附加轴伺服马达22内置有编码器，利用该编码器检测附加轴伺服马达22的旋转位置和旋转速度。

机器人控制部30与第一实施方式相比，如图4所示去掉了搬运装置马达13、搬运装置控制部14以及编码器15，添加了向附加轴伺服马达22的伺服放大器发送驱动信号的附加轴伺服控制器38。

在自动模式下，CPU31向附加轴伺服控制器38发送以预定的速度驱动的控制信号，由此，搬运装置10以预定的搬运速度开始物品W的搬运。利用内置的编码器检测此时的附加轴伺服马达22的驱动速度，CPU31接收检测结果并将其存储于非易失性存储器35中。此外，CPU31根据该检测结果算出搬运装置10搬运物品W的搬运速度，并将算出的搬运速度存储于非易失性存储器35中。

此外，在测试模式下，CPU31向附加轴伺服控制器38发送控制信号以将驱动速度设为在自动模式时检测到并存储于非易失性存储器35中的驱动速度上乘以倍率值的驱动速度。由此，在机器人20以与倍率值对应的速度执行由动作程序确定的动作的状态下，搬运装置10也以与倍率值对应的速度进行物品W的搬运。

此外，在示教模式下，CPU31向附加轴伺服控制器38发送控制信号以将驱动速度设为在存储于非易失性存储器35的自动模式时的驱动速度上乘以在输入部36输入的倍率值的驱动速度。由此，搬运装置10以在自动模式时的搬运速度乘以倍率值的低速执行动作。

在本实施方式中，也由CPU31接收自动模式时的附加轴伺服马达22的驱动速度，在示教模式和测试模式时，附加轴伺服马达22的驱动速度为相对于自动模式时的驱动速度减少了机器人20的倍率值的量的值。因此，即使在示教模式和测试模式下采用各种倍率值，示教模式和测试模式下的机器人20的工作速度与搬运装置10的搬运速度之比，与使机器人20以例如100％的倍率值作为预定的速度工作且使搬运装置10以自动模式工作时的机器人20的工作速度与搬运装置10的搬运速度之比也相等。

此外，通过利用机器人20所具备的附加轴伺服马达22，无需另行设置用于检测搬运装置10的搬运速度的速度检测单元等，可以简化机器人系统的结构。

此外，在第一实施方式中，利用编码器15对搬运装置10的搬运速度进行检测。与此相对，也可以构成为，利用编码器15检测自动模式时的搬运装置马达13的驱动速度，并由CPU31将检测到的驱动速度存储于非易失性存储器35中。在这种情况下，在示教模式和测试模式时，由CPU31向搬运装置控制部14发送控制信号以将驱动速度设为在存储于非易失性存储器35中的驱动速度上乘以在输入部36输入的倍率值的驱动速度。

此外，在第一以及第二实施方式中，展示了机器人20对搬运装置10上的物品W进行取出处理的示例，然而机器人20也可以对搬运装置10上的物品W进行涂装、焊接等加工处理以及其他处理。

此外，在第一以及第二实施方式中，搬运装置10以直线状搬运物品W，然而搬运装置10也可以沿曲线搬运物品W。

而且，搬运装置10也可以按照预定的动作程序反复进行搬运与停止。在这种情况下，优选构成为，在示教模式和测试模式时，不仅搬运速度根据倍率值减小，且停止时间也根据倍率值变长。

Claims

1.一种机器人系统，其特征在于，具备：

搬运装置，由驱动单元驱动并搬运物品；

机器人，由多个机器人驱动用马达驱动，并对由所述搬运装置搬运的所述物品进行预定处理；

控制部，通过分别向所述多个机器人驱动用马达发送驱动信号而控制所述机器人的工作，并能够向所述驱动单元发送控制所述驱动单元的驱动速度的驱动速度控制信号；以及

输入单元，其设置在所述控制部，操作者能够通过所述输入单元输入所述搬运装置的搬运速度，

所述控制部被构成为接收处理运转模式时的所述操作者输入至所述输入单元的搬运速度，在所述处理运转模式时，所述机器人对由所述搬运装置搬运的所述物品进行所述预定处理，

所述控制部被构成为接收用于使所述机器人的工作速度从预定的速度减小的倍率值，并且在使所述机器人以示教模式和测试模式执行动作时，发送所述驱动信号以使所述多个机器人驱动用马达的驱动速度分别减小所接收的所述倍率值的量，并发送所述驱动速度控制信号以使所述搬运装置的搬运速度相对于输入至所述控制部的所述输入单元的、所述处理运转模式时的搬运速度减小所述倍率值的量。

2.根据权利要求1所述的机器人系统，其特征在于，

所述驱动单元为所述机器人的附加轴马达，所述控制部被构成为接收由所述附加轴马达所具备的速度检测单元检测到的所述处理运转模式时的所述附加轴马达的驱动速度。