CN109129413B - 显示速度的机器人系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供机器人系统，包括：存储机器人的模型的模型存储部；显示机器人的模型的模型显示部；输入机器人的至少一个部位的允许速度的输入部；基于对机器人赋予的动作命令的轨迹计划计算机器人的至少一个部位的预测最高速度的计算部；在预测最高速度大于允许速度的情况下以预测最高速度成为允许速度以下的方式变更机器人的指令速度的速度变更部；以及速度显示部，其将允许速度、预测最高速度、由速度变更部变更指令速度后的机器人的实际速度相比允许速度的比以及机器人的实际速度中的至少一个与由模型显示部显示的机器人的模型中的机器人的至少一个部位关联地进行显示。

Description

显示速度的机器人系统

技术领域

本发明涉及显示速度的机器人系统。

背景技术

一般地，工业用机器人在特定的条件例如示教模式的情况下被进行减速控制，以便机器人的速度尤其是TCP(Tool Center Point，工具中心点)的速度不会超过规定的安全速度。并且，即使在示教后的生产模式的情况下，在人类和机器人共享作业空间来进行协调作业的人类协调机器人系统中，考虑人类不会因机器人而遇到危险，从而有时对于TCP以外的部位例如与臂肘相当的部位也限制速度。

关于工业用机器人的速度控制，在日本特开平02-256483号公报中公开如下内容：“在将示教点间的移动指令速度变换成每个轴的指令速度后，将变换后的每个轴的指令速度与每个轴的允许速度进行比较，在上述指令速度超过上述允许度的情况下，选定每个轴的指令速度与每个轴的允许速度的比最大的轴，并以使该轴的指令速度成为允许速度以下的方式对上述示教点间的移动指令速度进行变更控制”。此外，日本特开平02-256483号公报中的每个轴的允许速度能够相当于每个轴的轴最大速度。

发明内容

在以机器人的TCP以外的多个特定部位的速度成为允许速度以下的方式变更了指令速度的情况下，也有TCP的实际速度未达到允许速度的情况。此时，对于操作者而言有可能会有这样的错觉，即、机器人的速度被限制为所需以上。

因此，期望能够准确知晓机器人的各部位的速度的机器人系统。

根据本公开的第一方式，提供一种机器人系统，包括：模型存储部，其存储机器人的模型；模型显示部，其显示存储于该模型存储部的上述机器人的模型；输入部，其输入上述机器人的至少一个部位的允许速度；轨迹计划部，其基于对上述机器人赋予的动作命令进行轨迹计划；计算部，其基于上述轨迹计划的结果计算上述机器人的上述至少一个部位的预测最高速度；速度变更部，在由上述计算部计算出的上述机器人的至少一个部位的上述预测最高速度大于上述允许速度的情况下，上述速度变更部以上述预测最高速度为上述允许速度以下的方式变更上述机器人的指令速度；以及速度显示部，其将上述允许速度、上述预测最高速度、由上述速度变更部变更上述指令速度后的上述机器人的实际速度相对上述允许速度的比中的至少一个以及上述机器人的实际速度与由上述模型显示部显示的上述机器人的模型中的上述机器人的至少一个部位关联地进行显示。

在第一方式中，由于将允许速度、预测最高速度、比以及机器人的实际速度与机器人模型中的至少一个的各部位关联地进行显示，所以操作者能够准确知晓机器人的各部位的速度。其结果，也能够避免操作者误认为机器人的TCP的速度被限制为所需以上。

根据附图所示的本发明的典型的实施方式的详细说明，本发明的上述目的、特征和优点、以及其它目的、特征和优点会变得更加明确。

附图说明

图1是基于第一实施方式的机器人系统的示意图。

图2是示出图1所示的机器人系统的动作的流程图。

图3是示出画面的第一例的图。

图4是示出画面的第二例的图。

图5是基于第二实施方式的机器人系统的示意图。

图6是基于第三实施方式的机器人系统的示意图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。在以下的附图中，对相同的部件标注相同的符号。为了使理解变得容易，适当地变更这些附图的比例尺。

图1是基于第一实施方式的机器人系统的示意图。第一实施方式的机器人系统1主要包括机器人10、控制该机器人的机器人控制装置20、以及与机器人控制装置20连接的示教操作盘30。机器人10是多关节机器人，具有多个例如六个轴。机器人10也可以是和人类共享作业空间来进行协调作业的机器人。并且，驱动机器人10的各轴的伺服马达具备位置检测器例如编码器。位置检测器作为取得机器人10的各部位的实际速度的实际速度取得部发挥功能。

示教操作盘30用于机器人10的示教作业等，根据操作者的操作来进行机器人的各轴的微动进给等。示教操作盘30包括存储机器人10的模型例如二维模型、三维模型的模型存储部31。模型存储部31也可以还包括安装于机器人10的工具(未图示)以及机器人10的周边设备的模型。另外，示教操作盘30包括对存储于模型存储部31的机器人10的模型进行显示的模型显示部32。模型显示部32按照机器人10的当前的位置姿势将机器人10的模型显示于画面39例如示教操作盘30的画面39。

另外，示教操作盘30包括输入机器人10的至少一个部位的允许速度的输入部33。输入部33能够包括设于示教操作盘30的触摸面板以及/或者多个按钮。或者，也可以从后述的机器人控制装置20输入允许速度。并且，机器人10的至少一个部位包括机器人10的肘部、腕轴、TCP(Tool Center Point)等。因此，可以对每个至少一个的部位输入允许速度，或者也可以对所有部位输入共用的允许速度。

另外，示教操作盘30包括速度显示部34，该速度显示部34将机器人10的允许速度、预测最高速度、由后述的速度变更部变更指令速度后的机器人10的实际速度相比允许速度的比中的至少一个以及机器人10的实际速度与由模型显示部32显示的机器人10的模型中的机器人的至少一个部位关联地进行显示。速度显示部34按照来自操作者的要求将机器人10的允许速度等显示于画面39。此外，机器人10的实际速度基于机器人的各轴的位置检测器的检测值并通过公知的方法计算。

机器人控制装置20是数字计算机，具有通过总线等相互连接的CPU、存储器等。机器人控制装置20包括用于例如操作者和机器人10共享作业空间来进行作业的动作程序29。如在下文中说明那样，在动作程序29中记载有使机器人10向预先示教的位置动作的命令等。另外，机器人控制装置20包括读取对机器人10赋予的动作命令并进行轨迹计划的轨迹计划部28。另外，机器人控制装置20包括计算部21，该计算部21基于对机器人10赋予的动作命令的轨迹计划计算机器人10的至少一个部位的预测最高速度或者速度。

另外，机器人控制装置20包括速度变更部22，在由计算部21计算出的机器人10的至少一个部位的预测最高速度比允许速度大的情况下，速度变更部22以上述预测最高速度成为允许速度以下的方式变更机器人10的指令速度。

此外，示教操作盘30的速度显示部34也可以将在动作程序中记载的示教速度以及由速度变更部22变更指令速度后的机器人10的实际速度显示于画面39。由此，操作者能够准确知晓变更后的实际速度。另外，画面39也能够显示动作程序29的内容。

图2是示出图1所示的机器人系统的动作的流程图。

首先，在步骤S11中，读入存储于模型存储部31的机器人10的例如三维模型。而且，模型显示部32将机器人10的三维模型显示于画面39。图3是示出画面39的第一例的图。在图3的右方，与TCP一同显示有机器人10的三维模型。

接下来，在步骤S12中，操作者使用输入部33输入机器人10的允许速度。以下，以对机器人10的肘部、腕轴、以及TCP分别输入了允许速度Ae、Aw、At的情况继续进行说明。

接下来，在步骤S13中，读入在动作程序29中记载的全部N行的动作命令中的第i行的命令(N、i是自然数)。在图3的左方显示有动作程序29的一部分。

接下来，在步骤S14中，轨迹计划部28基于在S13中读入的命令进行轨迹计划，计算部21计算机器人10的各部位的预测最高速度。具体而言，计算部21针对机器人10的肘部、腕轴、以及TCP分别计算预测最高速度Me、Mw、Mt。

如图3以及图4的左方所示，在动作程序29中指定有“直线”“各轴”等动作形式、目标位置、移动速度等。例如第二行的“直线位置[2]500mm/s平滑100”是指：对从当前的位置至位置[2]所指定的位置边以直线路径进行插补边以预测最高速度500mm/s进行移动。轨迹计划部28计划以这样的动作命令满足在动作程序29内记载的动作形式那样的机器人的轨迹。

由于根据轨迹计划而任意时刻的任意关注部位的位置姿势变得已知，所以计算部21分别计算预测最高速度Mt、Me、Mw。

在步骤S15中，判定机器人10的肘部、腕轴、以及TCP各自的预测最高速度Me、Mw、Mt是否大于所对应的允许速度Ae、Aw、At。在预测最高速度Me、Mw、Mt不大于允许速度Ae、Aw、At的情况下，进入步骤S20。

在判定为预测最高速度Me、Mw、Mt大于允许速度Ae、Aw、At的情况下，进入步骤S16。在步骤S16中，对于判定为预测最高速度Me、Mw、Mt大于允许速度Ae、Aw、At的部位，计算允许速度与预测最高速度的比Ae/Me、Aw/Mw、At/Mt。

接下来，在步骤S17中，对判定为预测最高速度大于允许速度的部位以及其比是否存在多个进行判定。在预测最高速度大于允许速度的部位存在多个的情况下，在步骤S18中选择多个比中的最小的比。接下来，进入步骤S19，对动作程序29中的指令速度乘以所选择出的比。当在步骤S17中判定为比不是多个、即比是一个的情况下，对指令速度乘以该比。

通过对指令速度乘以比，从而能容易使指令速度降低。而且，在步骤S20中，基于新的指令速度来朝向目标位置开始动作。由于预测最高速度为允许速度以下，所以避免操作者或者共享作业空间的人类遇到危险。

之后，在步骤S21中，速度显示部34显示允许速度Ae、Aw、At、与预测最高速度Me、Mw、Mt的比Ae/Me、Aw/Mw、At/Mt以及机器人10的实际速度中的至少一个。图4是示出画面的第二例的图。在第二例中，速度显示部34与机器人10的腕轴关联地显示将腕轴的预测最高速度Mw以及允许速度Aw。具体而言，速度显示部34使用延伸至机器人10的腕轴的箭头以及/或者朝向机器人10的腕轴的注释形式(吹出)来显示预测最高速度Mw以及允许速度Aw。或者，速度显示部34也可以在机器人10的腕轴以及其附近同其它窗口一起显示预测最高速度Mw以及允许速度Aw。同样，速度显示部34与机器人10的肘以及TCP关联地显示预测最高速度Me、Mt以及允许速度Ae、At。由此，操作者能够准确知晓机器人10的各部位的速度信息。

此外，也可以由速度显示部34来显示新的指令速度以及/或者基于新的指令速度的机器人10的实际速度。之后，若在步骤S22中机器人10到达目标位置而动作结束，则在步骤S22、S23中进入动作程序29的第i+1行的动作命令，并在针对动作程序29的所有动作命令的处理结束后的情况下结束。

这样，在本公开中，将允许速度、预测最高速度、比中的至少一个以及实际速度与机器人模型中的至少一个关注部位在视觉上关联地进行显示。因此，操作者能够准确知晓机器人的关注部位的速度。

以使机器人的TCP以外的多个特定部位的速度为允许速度以下的方式变更指令速度，即使在TCP的实际速度未达到允许速度的情况下，由于对于操作者而言其理由明确，所以也能够避免操作者误认为机器人10的TCP的速度被限制为所需以上。

另外，图5是基于第二实施方式的机器人系统的示意图。在图5中，机器人控制装置20具备计算部21、速度变更部22、轨迹计划部28、动作程序29、模型存储部31、模型显示部32、输入部33、以及速度显示部34。而且，在机器人控制装置20的画面显示机器人的模型以及速度。在图5所示的结构中，仅机器人控制装置20能够作为本公开的机器人系统1发挥功能。

另外，图6是基于第三实施方式的机器人系统的示意图。在图6中，示教操作盘30具备计算部21、速度变更部22、轨迹计划部28、动作程序29、模型存储部31、模型显示部32、输入部33、以及速度显示部34。在图6所示的结构中，仅示教操作盘30能够作为本公开的机器人系统1发挥功能。本公开的范围也包括图5以及图6所示的情况。

本公开的方式如下。

根据第一方式，提供一种机器人系统1，包括：模型存储部31，其存储机器人10的模型；模型显示部32，其显示存储于该模型存储部的上述机器人的模型；输入部33，其输入上述机器人的至少一个部位的允许速度；计算部21，其基于对上述机器人赋予的动作命令的轨迹计划计算上述机器人的上述至少一个部位的预测最高速度；速度变更部22，在由上述计算部计算出的上述机器人的至少一个部位的上述预测最高速度大于上述允许速度的情况下，上述速度变更部22以上述预测最高速度为上述允许速度以下的方式变更上述机器人的指令速度；以及速度显示部34，其将上述允许速度、上述预测最高速度、由上述速度变更部变更上述指令速度后的上述机器人的实际速度相比上述允许速度的比中的至少一个以及上述机器人的实际速度与由上述模型显示部显示的上述机器人的模型中的上述机器人的至少一个部位关联地进行显示。

根据第二方式，在第一方式中，上述机器人的至少一个部位包括上述机器人的TCP、肘、以及腕轴中的至少一个。

根据第三方式，在第一或者第二方式中，在由上述计算部计算出的上述至少一个部位的上述预测最高速度大于上述允许速度的情况下，上述变更部计算上述允许速度与上述预测最高速度的比并对上述机器人的指令速乘以该比，由此变更该指令速度。

根据第四方式，在第三方式中，在上述预测最高速度大于上述允许速度的部位存在多个的情况下，对上述指令速度乘以上述多个比中的最小的比。

根据第五方式，在第一至第四方式中，上述速度显示部还显示由上述速度变更部变更上述指令速度后的上述机器人的实际速度。

方式的效果如下。

在第一以及第二方式中，由于将允许速度、预测最高速度、比中的至少一个以及实际速度与机器人模型中的至少一个各部位在视觉上关联地进行显示，所以操作者能够准确知晓机器人的各部位的速度。其结果，也能够避免操作者误认为机器人的TCP的速度被限制为所需以上。

在第三方式中，使用允许速度与预测最高速度的比，容易使指令速度降低。

在第四方式中，通过使用最小的比，能使指令速度更低。

在第五方式中，操作者能够准确知晓变更后的实际指令速度。

使用典型的实施方式对本发明进行了说明，但对于本领域技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的范围的情况下能够进行上述的变更以及各种其它变更、省略、追加。

Claims (7)

1.一种机器人系统，其特征在于，包括：

模型存储部，其存储机器人的模型；

模型显示部，其显示存储于该模型存储部的上述机器人的模型；

输入部，其输入上述机器人的多个部位的各部位的允许速度；

轨迹计划部，其读入对上述机器人赋予的动作命令进行轨迹计划；

计算部，其基于上述轨迹计划的结果计算上述机器人的上述多个部位的各部位的预测最高速度；

速度变更部，在由上述计算部计算出的上述机器人的多个部位的各部位的上述预测最高速度大于上述允许速度的情况下，上述速度变更部以上述预测最高速度成为上述允许速度以下的方式变更上述机器人的指令速度；以及

速度显示部，其将上述允许速度以及由上述速度变更部变更上述指令速度后的上述机器人的实际速度相比上述允许速度的比中的至少一个和上述机器人的实际速度与由上述模型显示部显示的上述机器人的模型中的上述机器人的多个部位的各部位关联地进行显示。

2.根据权利要求1所述的机器人系统，其特征在于，

上述机器人的多个部位包括上述机器人的TCP和肘以及腕轴中的至少一个。

3.根据权利要求1或2所述的机器人系统，其特征在于，

在由上述计算部计算出的上述多个部位的各部位的上述预测最高速度大于上述允许速度的情况下，上述变更部计算上述允许速度相对上述预测最高速度的比并对上述机器人的指令速度乘以该比，由此变更该指令速度。

4.根据权利要求3所述的机器人系统，其特征在于，

在上述预测最高速度大于上述允许速度的部位存在多个的情况下，对上述指令速度乘以上述多个比中的最小的比。

5.根据权利要求1或2所述的机器人系统，其特征在于，

上述速度显示部还显示由上述速度变更部变更上述指令速度后的上述机器人的实际速度。

6.根据权利要求3所述的机器人系统，其特征在于，

上述速度显示部还显示由上述速度变更部变更上述指令速度后的上述机器人的实际速度。

7.根据权利要求4所述的机器人系统，其特征在于，

上述速度显示部还显示由上述速度变更部变更上述指令速度后的上述机器人的实际速度。

Images