CN109202924A - 机器人系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种机器人系统(1)，其包括：机器人(2)；控制装置(3)，用于控制机器人(2)；长尺寸部件(5)，其安装于机器人(2)的前端，并且在长尺寸部件(5)的前端安装有工具；投光部(6)，其安装于长尺寸部件(5)的一端，并且沿着长尺寸部件(5)的长边方向发射光；多个受光部(D1、D2、D3)，其在长尺寸部件(5)的另一端沿与长尺寸部件(5)的长边方向交叉的方向排列，并接收从投光部(6)发射的光；以及计时器，用于对受光部(D1)接收两次光所需的时间进行计时，其中，控制装置(3)基于计时器计时得到的时间和按照预定顺序接收光的多个受光部(D1、D2、D3)的受光顺序来控制机器人(2)，使得长尺寸部件(5)的基端部沿着由长尺寸部件(5)的前端部的振动引起的移动的方向微小移动。

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：利用配置于弹性臂的基端的摄像机拍摄配置于弹性臂的前端的目标线(target line)，并通过对获取到的图像进行图像处理来检测目标线的位置，根据目标线的移动速度驱动连接于弹性臂的基端的驱动部，从而减少弹性臂的前端的振动(例如，参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平5-318345号公报

发明内容

发明所要解决的问题

然而，专利文献1的机器人存在如下问题：需要通过对摄像机获取的图像实施图像处理来识别目标线，并且需要以短的时间间隔进行摄像机的拍摄，并以短的时间间隔频繁地计算目标线的移动速度，因而不得不进行复杂的计算。

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，其无需进行复杂的计算，就能够容易地减少长尺寸部件的前端的振动。

解决问题的手段

为了达到上述目的，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：机器人；控制装置，用于控制所述机器人；长尺寸部件，其安装于所述机器人的前端，并且在所述长尺寸部件的前端安装有工具；投光部，其安装于所述长尺寸部件的一端，并且沿着所述长尺寸部件的长边方向发射光；多个受光部，所述多个受光部在所述长尺寸部件的另一端沿与所述长尺寸部件的长边方向交叉的方向排列，并接收从所述投光部发射的所述光；以及计时器，计时器，用于对所述多个受光部中的至少一个受光部接收两次所述光所需的时间进行计时，其中，所述控制装置基于所述计时器计时得到的时间和按照预定顺序接收所述光的所述多个受光部的受光顺序来控制所述机器人，使得所述长尺寸部件的基端部沿着由所述长尺寸部件的前端部的振动引起的移动的方向微小移动。

根据本方面，在将长尺寸部件配置于希望减少振动的位置时，如果使配置于长尺寸部件的一端的投光部发射光，则配置于长尺寸部件的另一端的受光部接收光。由于受光部沿着与长尺寸部件的长边方向交叉的方向排列，因此在长尺寸部件的前端沿该排列方向振动的情况下，从投光部发射的光被多个受光部依次接收。

在这种情况下，当长尺寸部件的前端以预定的周期在一个方向上振动时，通过对同一个受光部接收两次光所需的时间进行计时，从而能够估计振动的周期。例如，在受光部配置于振动的中心的情况下，接收两次光所需的时间的两倍为周期。在受光部没有位于振动的中心的情况下，也能够根据利用两个以上的受光部依次接收光的时间来估计振动的周期。

因而，通过利用计时器测量同一个受光部接收两次光所需的时间，估计从振动的中心到达最大振幅所需的时间，即估计出周期的1/4的时间。

另外，由于能够根据沿振动的方向排列的两个以上的受光部的受光顺序而获悉由长尺寸部件的前端的振动引起的位移的方向，因而通过使长尺寸部件的基端沿着与该位移的方向相同的方向微小移动，从而能够消除由长尺寸部件的弹性所引起的振动的能量，容易地减少长尺寸部件的前端的振动。即，根据本方免，无需进行图像处理、速度的计算等复杂的计算，就能够容易地减少长尺寸部件的前端的振动。

在上述方面中，也可以为，在所述长尺寸部件没有振动的状态下，所述受光部被排列在接收来自所述投光部的所述光的中央位置和夹持所述中央位置的两侧位置的三个地方。

通过这样，当长尺寸部件的前端振动时，从投光部发射的光以中央位置的受光部为中心，沿着受光部的排列方向进行周期性的往复移动。由此，通过计时器测量中央位置的受光部接收两次光所需的时间，从而能够容易地将该时间的1/2计算为从中心到达最大振幅的时间。另外，无论从中央位置的受光部向哪个方向振动，都能够通过两侧位置的任意一个受光部而容易地确认出振动方向。

另外，在上述方面中，也可以为，所述计时器对所述中央位置的所述受光部接收两次所述光所需的时间进行计时。

通过这样，对计时器计时得到的时间的1/2进行计算，从而能够容易地计算出从振动的中心到达最大振幅的时间。

另外，在上述方面中，也可以为，当所述受光部从正在接收所述光的状态变为不再接收所述光时，所述计时器开始和结束计时。

通过这样，由于在长尺寸部件的前端没有振动的情况下，来自投光部的光始终被中央位置的受光部接收，因此能够在变为不能接收光的时刻检测到振动的发生。在振动的周期较长的情况下，由于光通过受光部需要时间，因而通过使计时的开始和结束与变为不能接收光的时间点相一致，从而能够高精度地对时间进行计时。另外，即使在通过一次的微小动作不能充分减振的情况下，只要从计时器输出计时结果，控制装置就能够重复减振动作，从而充分地进行减振。

另外，在上述方面中，也可以为，所述控制装置基于所述计时器计时得到的时间，计算所述长尺寸部件的前端从振动的中心到达最大振幅的第一时间，并且控制所述机器人，使得在经过从所述第一时间减去所述微小移动所需的第二时间而得到的差值时间之后，开始进行所述微小移动。

通过这样，位于振动的中心的长尺寸部件的前端在经过第一时间后到达最大振幅，在该位置处速度为变零。并且，由于通过机器人使长尺寸部件的基端进行微小移动需要第二时间，因而，通过在经过差值时间后开始长尺寸部件的基端的微小移动，从而能够在长尺寸部件的前端的速度变为零时结束微小移动，有效减少长尺寸部件的前端的振动。

在上述方面中，也可以为，所述受光部被排列在相互交叉的两个以上的方向上。

通过这样，能够检测长尺寸部件的前端沿着受光部的多个排列方向的振动，从而容易地减少振动。

发明的效果

根据本发明，能够实现无需进行复杂的计算就能够容易地减少长尺寸部件的前端的振动的效果。

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的(a)是表示安装于图1的机器人系统的机器人的手腕前端的长尺寸部件、投光部以及受光部的配置的图，(b)是表示中央受光部正在检测光的状态的图。

图3的(a)是表示图2的(a)的长尺寸部件向右侧弯曲的状态下的长尺寸部件、投光部以及受光部的配置的图，(b)是表示左受光部正在检测光的状态的图。

图4的(a)是表示图2的(a)的长尺寸部件向左侧弯曲的状态下的长尺寸部件、投光部以及受光部的配置的图，(b)是表示右受光部正在检测光的状态的图。

图5是表示图1的机器人系统的受光部进行检测的时机和长尺寸部件的前端的振动波形的一例的图。

图6的(a)是长尺寸部件由于振动而弯曲的状态及微小动作的方向，(b)是表示通过微小动作进行了减振的状态的图。

图7是对图1的机器人系统所进行减振动作进行说明的流程图。

图8是表示图1的机器人系统的第一变形例的整体结构图。

图9是表示图1的机器人系统的第二变形例的整体结构图。

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，本实施方式所涉及的机器人系统1包括：六轴多关节机器人2；控制装置3，用于控制该机器人2；长尺寸部件5，其安装于机器人2的手腕4的前端；投光部6，其安装于长尺寸部件5的前端且沿着长尺寸部件5的长边方向发射光；以及受光部D1、D2、D3，其配置于长尺寸部件5的基端，用于接收来自投光部6的光。

在长尺寸部件5的前端固定有用于对工件进行作业、例如进行焊接等的工具(省略图示)。长尺寸部件5具有足够的刚性以支承工具且具有弹性，当通过机器人2的操作来改变工具的位置时，前端因弹性而容易产生振动。

投光部6是发射出如激光那样的指向性高的光的光源。

受光部D1、D2、D3是在光入射时输出开启信号、在没有光入射时输出关闭信号的传感器。在图1所示的示例中，受光部D1、D2和D3被配置在沿水平方向排列的在三个位置上。即，如图2的(a)、(b)所示，三个受光部D1、D2、D3被配置为：在长尺寸部件5没有振动的状态下接收从投光部6射出的光的中央位置的受光部(以下也称之为中央受光部D1)D1、以及在受光部D1的水平方向的两侧的两个受光部(以下也称之为左受光部D2或右受光部D3)D2、D3。

控制装置3按照预先示教的动作程序使机器人2动作，并接收来自三个受光部D1、D2、D3的信号以使机器人2执行减振动作。

具体而言，在控制装置3具有计时器(省略图示)。如图5所示，计时器对中央受光部D1接收两次光所需的时间T1进行计时。控制装置3基于计时器计时得到的时间T1，计算长尺寸部件5的振动从中心到达最大振幅为止的时间(第一时间)T1/2。

另外，控制装置3根据三个受光部D1、D2、D3接收光的受光顺序，检测由长尺寸部件5的前端的振动引起的位移的方向。并且，控制装置3存储作为减振动作的使手腕4沿水平方向平移的微小动作以及该微小动作所需的时间(第二时间)T2。

然后，当通过计时器测量出中央受光部D1接收两次光所需的时间T1时，控制装置3在等待从第一时间T1/2减去第二时间T2所获得的差值时间T3后，通过使手腕4在与根据受光部D1、D2、D3的受光顺序检测出的由长尺寸部件5的前端的振动引起的位移的方向相同的方向上进行微小移动，从而使长尺寸部件5的基端进行微小动作。

即，通过对中央受光部D1接收两次光所需的时间T1进行计时，从而能够计算出长尺寸部件5的前端的振动的周期，并计算出长尺寸部件5的前端从振动的中心到达最大振幅的第一时间T1/2。在到达最大振幅时，长尺寸部件5的前端的速度变为零，因此在该时间，使长尺寸部件5的基端完成在与前端的位移的方向相同的方向上的微小移动。

下面，对如上述构成的本实施方式所涉及的机器人系统1的作用进行说明。

根据本实施方式所涉及的机器人系统1，在通过机器人2的操作将长尺寸部件5配置于希望减振的位置的状态下进行减振动作。作为希望减振的状态，例如可以列举想要将长尺寸部件5插入到狭窄的空间的情况、或者想要通过安装于长尺寸部件5的前端的工具进行作业的情况等。

关于减振动作，如图7所示，首先，将控制装置3内的计时器复位(步骤S1)，判断是否能够通过三个受光部D1、D2、D3中的中央受光部D1检测到光(是否变为开启状态)(步骤S2)。如果未检测到光，则待机至能够检测到光为止，如果检测到光，则计时器开始时间TA的计时(步骤S3)。时间TA是用于在步骤S4中当中央受光部D1变为开启状态的时间大于规定的阈值Th1时判断减振已结束的时间。

在开始时间TA的计时之后，判断中央受光部D1所进行的光的检测是否已经结束(是否变为关闭状态)(步骤S5)，如果没有结束，则判断开启状态是否仍然比阈值Th1长(步骤S4)，如果仍然比阈值Th1长，则重复从步骤S5起的工序。

在中央受光部D1所进行的光的检测结束的情况下，在该瞬间开始计时器对时间T1的计时(步骤S6)。接着，判断三个受光部D1、D2、D3中的位于两侧的任意一个受光部、例如左受光部D2是否检测到光(步骤S7)，如果没有检测到光，则判断右受光部D3是否检测到光(步骤S8)。在均未检测到光的情况下，重复从步骤S7起的工序直到检测到光为止。

在步骤S7中，如图3的(b)所示，当左受光部D2检测到光时，如图3的(a)所示，由于长尺寸部件5的前端向右侧产生了位移，因而微小动作的移动方向被设定为“右”(步骤S9)。另外，在步骤S8中，在如图4的(b)所示，当右受光部D3检测到光时，如图4的(a)所示，由于长尺寸部件5的前端向左侧产生了位移，因而微小动作的移动方向被设定为“左”(步骤S10)。

之后，再次待机直至中央受光部D1检测到光为止(步骤S11)，在接收到光的情况下，判断光的接收是否已经结束(步骤S12)，在结束的时刻结束计时器对时间T1的计时(步骤S13)。与此同时，开始计时器对时间TB的计时(步骤S14)。

然后，使用计时得到的时间T1和预先设定的时间T2计算出差值时间T3(步骤S15)。在时间TB与差值时间T3相等之前待机(步骤S16)。之后，机器人2在时间TB变为与差值时间T3相等时，使长尺寸部件5的基端在时间T2内沿着步骤S9或步骤S10中设定的移动方向进行微小动作(步骤S17)。重复从步骤S1起的工序。

在从中央受光部D1检测到光的时刻起经过时间T3后，在时间T2内进行微小动作，从而使长尺寸部件5的前端在微小动作的结束时到达最大振幅。由此，在长尺寸部件5的前端到达最大振幅而速度变为零时，通过使长尺寸部件5的基端如图6的(a)中箭头所示的那样移动，如图6的(b)所示，能够消除长尺寸部件5的弯曲，降低由长尺寸部件5的弹性引起的振动的能量，从而容易地减少长尺寸部件5的前端的振动。

由于重复减振动作直至步骤S4中的中央受光部D1对光的检测持续超过规定时间Th1，因而能够充分减少长尺寸部件5的前端的振动。

即，根据本实施方式所涉及的机器人系统1具有以下优点：无需图像处理、速度的计算等复杂的计算，就能够容易地减少长尺寸部件5的前端的振动。

此外，在本实施方式中，对在水平方向排列三个受光部D1、D2、D3以减少长尺寸部件5的前端的水平方向的振动的情况进行了说明，但并不仅限于此，如图8所示，也可以设定为在垂直方向排列三个受光部D1、D4、D5以减少长尺寸部件5的前端的垂直方向的振动。

另外，如图9所示，也可以设定为在水平方向和垂直方向的两个方向上分别排列三个受光部D1、D2、D3、D4、D5，从而减少水平方向和垂直方向的振动。

此外，受光部D1、D2、D3、D4、D5的排列方向不仅限于水平方向和垂直方向，也可以排列在彼此以90°以外的角度交叉的方向上，还可以排列在三个以上的方向上。

另外，虽然对排列三个受光部D1、D2、D3的情况进行了说明，但也可以排列为四个以上的受光部。另外，也可以排列为两个受光部。例如，即使在不具有中央受光部D1的情况下，也能够通过依次对两个受光部D2、D3接收光的时刻进行计时，求出与图5同等的振动的波形，从而计算其周期和振动的中心。

另外，虽然在本实施方式中说明了将投光部6配置于长尺寸部件5的前端、将受光部D1、D2、D3配置于基端的例子，但也可以与其相反地将投光部6配置于长尺寸部件5的基端、将受光部D1、D2、D3配置于前端。另外，也可以将投光部6和受光部D1、D2、D3配置于长尺寸部件5的一端、将反射镜等反射构件配置于长尺寸部件5的另一端。

附图标记说明

1：机器人系统

2：机器人

3：控制装置

5：长尺寸部件

6：投光部

D1：中央受光部(受光部)

D2：左受光部(受光部)

D3：右受光部(受光部)

D4：受光部

D5：受光部

T1/2：时间(第一时间)

T2：时间(第二时间)

T3：差值时间

Claims (6)

1.一种机器人系统，包括：

机器人；

控制装置，用于控制所述机器人；

长尺寸部件，其安装于所述机器人的前端，并且在所述长尺寸部件的前端安装有工具；

投光部，其安装于所述长尺寸部件的一端，并且沿着所述长尺寸部件的长边方向发射光；

多个受光部，所述多个受光部在所述长尺寸部件的另一端沿与所述长尺寸部件的长边方向交叉的方向排列，并接收从所述投光部发射的所述光；以及

计时器，用于对所述多个受光部中的至少一个受光部接收两次所述光所需的时间进行计时，

其中，所述控制装置基于所述计时器计时得到的时间和按照预定顺序接收所述光的所述多个受光部的受光顺序来控制所述机器人，使得所述长尺寸部件的基端部沿着由所述长尺寸部件的前端部的振动引起的移动的方向微小移动。

2.根据权利要求1所述的机器人系统，其特征在于，

在所述长尺寸部件没有振动的状态下，所述受光部被排列在接收来自所述投光部的所述光的中央位置和夹持所述中央位置的两侧位置的三个地方。

3.根据权利要求2所述的机器人系统，其特征在于，

所述计时器对所述中央位置的所述受光部接收两次所述光所需的时间进行计时。

4.根据权利要求2或3所述的机器人系统，其特征在于，

当所述受光部从正在接收所述光的状态变为不再接收所述光时，所述计时器开始和结束计时。

5.根据权利要求1至4中的任一项所述的机器人系统，其特征在于，

所述控制装置基于所述计时器计时得到的时间，计算所述长尺寸部件的前端从振动的中心到达最大振幅的第一时间，并且控制所述机器人，使得在经过从所述第一时间减去所述微小移动所需的第二时间而得到的差值时间之后，开始进行所述微小移动。

6.根据权利要求1至5中的任一项所述的机器人系统，其特征在于，

所述受光部被排列在相互交叉的两个以上的方向上。