CN108942880A - 机器人系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种机器人系统，能够在不降低工作效率的情况下，使与机器人协作的操作者安心地进行作业。机器人系统(1)包括：输送机(2)，用于输送工件(W)；输送机速度检测部(3)，用于检测输送机的动作速度；机器人(4)，用于对被输送的工件进行作业；操作者状态输入部(6)，用于输入操作者的协作状态；以及控制部(5)，其根据检测出的输送机的动作速度和输入的操作者的协作状态，控制机器人，控制部(5)包括：追随速度计算部(10)，其基于输送机的动作速度，计算机器人追随输送机的输送方向上的第一速度；动作速度计算部(11)，计算与机器人的臂(8)的前端的第一速度交叉的方向上的第二速度；动作指令生成部(12)，用于以合成了第一速度和第二速度的速度操作臂的前端；以及速度限制切换部(13)，用于在操作者的协作状态被输入时，限制所述第二速度。

Description

机器人系统
技术领域
本发明涉及一种机器人系统。
背景技术
以往，已知如下一种机器人系统：配置于输送机外部的机器人追随输送机移动，从而进行针对输送机所输送的工件的作业(例如，参照专利文献1)。
在该机器人系统中，对机器人臂的旋转动作及驱动单元的行驶动作进行限制，从而使得当协同进行机器人臂的旋转与行驶单元的行驶时，机器人臂的前端以最高速度移动。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2000-95324号公报
发明内容
发明所要解决的问题
然而，当操作者为了进行作业而进入邻近机器人的空间时，由于机器人正以最高速度移动，因而操作者无法安心作业，另一方面，如果使输送机的速度降低，则存在机器人的作业效率降低，或者与同一个输送机协同作业的其它机器人和其它操作者的作业效率降低之类的问题。
本发明正是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种机器人系统，能够在不降低作业效率的情况下，使与机器人协作的操作者安心地进行作业。
解决问题的手段
为了实现上述目的，本发明提供以下手段。
本发明的一个方面提供一种机器人系统，包括：输送机，用于输送工件；输送机速度检测部，用于检测所述输送机的动作速度；机器人，其配置于所述输送机的附近，用于对所述输送机输送的所述工件进行作业；操作者状态输入部，用于输入操作者的协作状态；以及控制部，其根据所述输送机速度检测部检测出的所述输送机的动作速度和所述操作者状态输入部输入的所述操作者的协作状态，控制所述机器人，所述控制部包括：追随速度计算部，其基于所述输送机速度检测部检测出的所述输送机的动作速度，计算使所述机器人追随所述输送机的输送方向上的第一速度；相对动作速度计算部，用于计算与所述机器人的臂的前端的所述第一速度交叉的方向上的第二速度；动作指令生成部，用于指示所述机器人以合成了所述第一速度和所述第二速度的速度操作所述臂的前端；速度限制切换部，在所述操作者状态输入部输入了所述操作者处于协作状态时，限制由所述相对动作速度计算部计算的所述第二速度。
根据本方面，当通过输送机输送工件时，基于输送机速度检测部检测的输送机的速度，通过追随速度计算部计算使机器人追随输送机的输送方向上的第一速度，并通过相对动作速度计算部计算与第一速度交叉的方向上的第二速度。并且，通过动作指令生成部指示机器人以合成了计算的第一速度和第二速度的速度操作臂的前端。由此，控制部能够控制机器人而使臂的前端接近被输送机输送的工件并对其进行作业。
在这种情况下，在操作者为了进行与机器人的协作作业而进入到邻近机器人的动作区域的区域、或者操作者把持机器人的示教器等的信息被输入到操作者状态输入部时，速度限制切换部进行切换而限制第二速度。其结果，合成了第一速度和第二速度的机器人的速度被降低，操作者能够安心地进行作业，另一方面，由于没有降低机器人追随输送机的第一速度，因而能够顺利地进行针对输送机上的工件的作业。即，能够在不降低作业效率的情况下，使与机器人协作的操作者安心地进行作业。
在所述方面中，也可以为：所述动作指令生成部指示所述机器人对被设定于所述机器人的所述臂的前端的控制点进行操作。
通过这样地设置，可以指示机器人使作为机器人相对于工件的动作的基准的控制点追随工件。
在所述方面中，也可以为：所述速度限制切换部限制所述第二速度，以使所述机器人的预先设定的关注部位的速度在预定的阈值以下。
通过这样地设置，当臂的前端追随工件时，存在机器人的其它部分的速度变得过大的情况。在这样的情况下，通过限制第二速度使预先设定的关注部位的速度在预定的阈值以下，从而能够使臂的前端的第二速度进一步降低，则其它部分的速度不会变得过大。
在所述方面中，也可以包括报告部，其在判定所述臂的前端在所述作业中离开所述机器人的动作范围的情况下，对该情况进行报告，其中，所述动作指令生成部使用被所述速度限制切换部限制的所述第二速度指示所述臂的前端。
通过这样地设置对第二速度进行限制，使得机器人对工件进行作业的区域在输送机的输送方向延伸，因而当作业结束而离开机器人的动作范围的情况下，能够利用报告部报告该情况而进行应对。
在所述方面中，也可以包括报告部，用于在所述输送机速度检测部检测出的所述输送机的速度在预定的阈值以上时，对该情况进行报告。
通过这样地设置，当输送机以预定的阈值以上的速度进行动作而使机器人追随输送机变得困难时，能够通过报告部报告该情况而进行应对。
发明的效果
根据本发明，能够实现在不降低作业效率的情况下，使与机器人协作的操作者安心地进行作业这样的效果。
附图说明
图1是表示本发明的一个实施方式所涉及的机器人系统的整体结构图。
图2是对图1的机器人系统的机器人的第一速度进行说明的示意图。
图3是对图1的机器人系统的机器人的第二速度进行说明的示意图。
图4是对合成了图2的第一速度和图3的第二速度的速度进行说明的示意图。
图5是对图1的机器人系统的动作进行说明的流程图。
图6是对通过图1的机器人系统的传感器检测到操作者的进入并降低第二速度后的情况下的机器人的动作进行说明的示意图。
图7是表示图1的机器人系统的变形例的整体构成图。
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的一个实施方式所涉及的机器人系统1进行说明。
如图1所示，根据本实施方式的机器人系统1包括：输送机2，用于输送工件W；编码器(输送机速度检测部)3，用于检测输送机2的速度；机器人4，其被设置于输送机2的附近，用于对输送机2输送的工件W进行作业；控制部5，用于控制机器人4；以及传感器(操作者状态输入部)6，用于检测操作者等向邻近机器人4的动作范围的区域的进入。另外，在图中，附图标记7为配置于输送机2的上游侧的工件传感器，用于检测由输送机2输送的工件W的有无和姿势。
虽然在图1所示的实施例中例示了机器人4为六轴多关节型机器人的情况，但并不局限于此。另外，在配置于机器人4的臂8的前端的手腕上安装有用于处理(handling)工件W的机械手9。也可以代替机械手9而安装其它任意的工具执行处理以外的作业。
控制部5包括用于存储预先示教的程序等的存储器(图示略)以及根据程序控制机器人4的处理器(图示略)。
当工件传感器7检测到工件W时，程序计算从机器人4的待机位置到利用机械手9把持工件W的目标位置的偏移，例如规划用于以最短距离进行所计算的偏移动作的机器人4的每个轴的动作指令。具体而言，将工具中心点(TCP)设定为控制点T，计算用于使控制点T移动到目标位置的动作指令，其中，工具中心点(TCP)被设定于通过安装在机器人4的手腕上的机械手9进行把持的工件W的把持位置(卡盘的爪间的中央位置)。
并且，程序被示教为：按照规划的动作指令使机器人4的动作开始，使控制点T到达基于编码器3检测的输送机2的输送速度而计算出的工件W的垂直上方的位置，一边使机械手9与工件W一起移动，一边操作机器人4使机械手9旋转并下降，从而与工件W的姿势相一致，由机械手9把持的工件W被从输送机2上取下并被输送至预定的输送目的地，而后结束作业。
更具体地，控制部5包括：追随速度计算部10，如图2所示，其基于编码器3检测出的输送机2的输送速度，计算使机器人4从其待机位置到目标位置的沿着输送机2的输送方向的第一速度；相对动作速度计算部11，如图3所示，其用于计算与第一速度正交的第二速度；动作指令生成部12，如图4所示，其用于规划使控制点T以合成了追随速度计算部10计算出的第一速度与相对动作速度计算部11计算出的第二速度的速度进行动作时的目标位置，并指示机器人4移动到目标位置。并且，控制部5还包括速度限制切换部13，在传感器6检测到操作者等向邻近机器人4的动作范围的区域的进入时，使相对动作速度计算部11所计算出的第二速度降低。
在传感器6未检测到操作者等的进入的正常状态下，机器人4被设置为将第二速度设定为最高速度而处理工件W。另一方面，在传感器6检测到操作者等的进入时，速度限制切换部13使第二速度降低预定的比例，例如降低至50％。
下面，对如上所述的结构的本实施方式所涉及的机器人系统1的作用进行说明。
如图5所示，根据本实施方式的机器人系统1，当程序被执行时，使机器人4向待机位置移动(步骤S1)，判定由输送机2输送的工件W是否被工件传感器7检测到(步骤S2)。
机器人4在检测到工件W之前在待机位置待机，当检测到工件W时，追随速度计算部10计算出沿着输送机2的输送方向的第一速度，以使机器人4与编码器3检测出的输送机2的输送速度相一致(步骤S3)。另外，通过相对动作速度计算部11计算出与第一速度正交的第二速度(步骤S4)。
并且，判定是否通过传感器6检测到操作者等向邻近机器人4的动作范围的区域的进入(步骤S5)，在未检测到进入的情况下，基于第一速度、第二速度以及传感器6所检测的工件W的姿势，通过动作指令生成部12规划目标位置，并且生成用于从待机位置移动到目标位置的动作指令(步骤S6)，机器人4根据动作指令进行动作(步骤S7)。
在这种情况下，机器人4按照被设定为最高速度的第一速度与第二速度的合成速度动作，如图4所示，以最短距离到达利用机械手9把持工件W的目标位置。并且，一边使机械手9与输送机2所输送的工件W一起移动一边接近工件，从而把持并取下工件W，在将工件W输送到输送目的地后，只要未输入结束指令(步骤S8)，就重复从步骤S1开始的工序。
另一方面，如果在步骤S5中检测到操作者等进入了邻近机器人4的动作范围的区域，则速度限制切换部13将第二速度切换为低速(步骤S9)。由此，与未检测到操作者等的进入的情况相比，由动作指令生成部12生成的第一速度与第二速度的合成速度能够被抑制为足够的低速。因此，具有以下优点：靠近机器人4的动作范围的操作者不会感到高速动作的机器人4的威胁，从而能够安心地进行作业。
并且，在这种情况下，由于速度限制切换部13仅将第二速度切换为低速，并且第一速度维持在与输送机2的输送速度相等的状态，因而如图6所示，虽然与图4的情况相比目标位置更远，机器人4需要使臂8移动较长的距离，但却能够在不降低输送机2的速度的情况下，对被输送机2输送的工件W进行把持并将其取出。
即，根据本实施方式的机器人系统1，即使在操作者进入到邻近机器人4的动作范围的空间中的情况下，也能够使机器人4的动作速度降低，从而使操作者安心作业，并且由于不会降低输送机2的输送速度，因而具有能够维持作业效率这样的优点。特别地，即使是在其他操作者或其它机器人对同一个输送机2输送的工件W进行作业的情况下，由于不会降低输送机2的输送速度，因而具有不会对其他操作者或其它机器人的作业效率产生负面影响即可完工这样的优点。
此外，虽然在本实施方式中，在传感器6检测到操作者进入了邻近机器人4的动作范围的空间的情况下降低第二速度，但也可取而代之，在由传感器6检测到或者由操作者输入了：其它物体进入、操作者把持机器人4的示教器等的信息时，认定为操作者与机器人4的协作状态被输入的情况，也可以降低第二速度。
另外，虽然在本实施方式中，在操作者处于协作状态的情况下将控制点T的第二速度限制到50％，但也可以使用其它任意的比率进行限制。另外，即使将控制点T的第二速度限制到50％，也存在其它部分、例如各关节位置等的速度比控制点T快的情况。因此，也可以在机器人4的臂8上设定任意关注位置，并且给每一个关注位置设定速度的限制值(阈值)，以全部的关注位置的速度在限制值以下的比例，限制控制点T的第二速度。
另外，在输送机2的输送速度比机器人4的最高速度快的情况下，或者进行了速度限制的结果，目标位置在机器人4的动作范围以外的情况下等，如图7所示，也可以具备报告该情况的报告部14。
另外，在限制速度以将目标位置控制在机器人4的动作范围内的情况下，当控制点T或者任一个关注位置的速度在规定的阈值以上时，也可以通过报告部14报告该情况。
附图标记
1 机器人系统
2 输送机
3 编码器(输送机速度检测部)
4 机器人
5 控制部
6 传感器(操作者状态输入部)
8 臂
10 追随速度计算部
11 相对动作速度计算部
12 动作指令生成部
13 速度限制切换部
14 报告部
T 控制点
W 工件

Claims (5)

1.一种机器人系统，其特征在于，包括：
输送机，用于输送工件；
输送机速度检测部，用于检测所述输送机的动作速度；
机器人，其被配置于所述输送机的附近，用于对所述输送机输送的所述工件进行作业；
操作者状态输入部，用于输入操作者的协作状态；以及
控制部，其根据所述输送机速度检测部检测出的所述输送机的动作速度和所述操作者状态输入部输入的所述操作者的协作状态，控制所述机器人，
所述控制部包括：追随速度计算部，其基于所述输送机速度检测部检测出的所述输送机的动作速度，计算使所述机器人追随所述输送机的输送方向上的第一速度；相对动作速度计算部，用于计算与所述机器人的臂的前端的所述第一速度交叉的方向上的第二速度；动作指令生成部，用于指示所述机器人以合成了所述第一速度和所述第二速度的速度操作所述臂的前端；速度限制切换部，在所述操作者状态输入部输入了所述操作者处于协作状态时，限制由所述相对动作速度计算部计算的所述第二速度。
2.根据权利要求1所述的机器人系统，其特征在于，
所述动作指令生成部指示所述机器人对被设定于所述机器人的所述臂的前端的控制点进行操作。
3.根据权利要求1或2所述的机器人系统，其特征在于，
所述速度限制切换部限制所述第二速度，以使所述机器人的预先设定的关注部位的速度在预定的阈值以下。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的机器人系统，其特征在于，包括：
报告部，其在判定所述臂的前端在所述作业中离开所述机器人的动作范围的情况下，对该情况进行报告，其中，所述动作指令生成部使用被所述速度限制切换部限制的所述第二速度指示所述臂的前端。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的机器人系统，其特征在于，包括：
报告部，用于在所述输送机速度检测部检测出的所述输送机的速度在预定的阈值以上时，对该情况进行报告。
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