CN109318244A - 多关节机器人的控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种多关节机器人的控制装置(20)，其具备：信息存储单元(23d)，其在多关节的机器人(10)在工作中与人以及物体中的至少一方接触或接近，从而机器人(10)的安全停止功能发挥作用时，存储作为该安全停止功能发挥作用的原因的所述接触或所述接近的发生位置的信息、或能够导出所述发生位置的传感器检测信息；以及显示单元(23e)，其基于由所述信息存储单元(23d)存储的所述发生位置的信息或所述传感器检测信息，使所述发生位置显示在预定的显示装置(22)。

Description

多关节机器人的控制装置
技术领域
本发明涉及多关节机器人的控制装置。
背景技术
作为配置于安全栅栏内的多关节机器人的控制装置，已知一种如下多关节机器人的控制装置：在安全栅栏的门成为打开状态时使机器人停止，并且将机器人的停止位置以及停止姿态存储于存储装置中，将存储的停止位置以及停止姿态作为返回时的机器人的位置以及姿态而利用(例如，参照专利文献1。)。
另一方面，多关节机器人(例如，能够与人协作的机器人)用于各种用途，该多关节机器人即使无安全栅栏，也能够在人位于附近的状况下工作(例如，参照专利文献2。)。这种机器人的控制装置，具备防止向机器人关节部卷入的功能、速度限制功能、由传感器检测危险而停止的功能(安全停止功能)，从而能够在人位于附近的状况下使机器人进行动作。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2005-219138号公报
专利文献2：日本特开2017-074660号公报
发明内容
发明要解决的问题
所述安全停止功能是在确保人身安全方面所需的功能，但若检测危险而停止的次数增多，则机器人的运转率下降。作为避免该状况的一个对策，可以考虑以回避频繁发生安全停止的位置的方式，对机器人的动作程序进行再示教。
但是，与需要安全栅栏的一般的工业用机器人比较，在人位于附近的状况下工作的机器人能够导入到所有的现场。因此，已熟练操作机器人的人员没有位于再示教对象的机器人的附近的情况较多，在这时无法在所需的时间马上进行再示教。另外，多关节机器人的动作示教并不是容易的作业，即使是已熟练操作机器人的人员也需要很多时间。
在此，机器人安全停止的原因是，例如人、物体等保护对象与机器人的接触、接近。由于保护对象有可能在各种位置与机器人接触等，因此如回避频繁发生安全停止的位置那样的对机器人的再示教是非常困难的作业，该作业需要长时间。
本发明是鉴于上述情况而做出的，其目的在于提供一种多关节机器人的控制装置，其能够缩短如回避频繁发生安全停止的位置那样的多关节机器人的再示教作业所需的时间。
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。
本发明的第一方案是在人有可能存在的区域进行工作的多关节机器人的控制装置，其具备：信息存储单元，其在所述多关节机器人在工作中与人以及物体中的至少一方接触或接近，从而所述多关节机器人的安全停止功能发挥作用时，存储作为该安全停止功能发挥作用的原因的所述接触或所述接近的发生位置的信息、或能够导出所述发生位置的传感器检测信息；以及显示单元，其基于由该信息存储单元存储的所述发生位置的信息或所述传感器检测信息，使所述发生位置显示在预定的显示装置上。
在该方案中，基于存储于信息存储单元中的发生位置的信息，存储的发生位置显示在显示装置上，或从存储于信息存储单元中的传感器检测信息导出的发生位置显示在显示装置上。因此，通过观察显示装置，能够知道作为安全停止功能发挥作用的原因的接触或接近的发生位置的分布，利用该分布能够识别例如发生位置集中的区域、即在多关节机器人的工作中应该回避的区域。
另外，本发明的第二方案是在人有可能存在的区域进行工作的多关节机器人的控制装置，其具备：工作控制单元，其使所述多关节机器人基于动作程序进行工作；信息存储单元，其在所述多关节机器人在工作中与人以及物体中的至少一方接触或接近，从而所述多关节机器人的安全停止功能发挥作用时，存储作为该安全停止功能发挥作用的原因的所述接触或所述接近的发生位置的信息、或能够导出所述发生位置的传感器检测信息；以及动作程序生成单元，其基于由该信息存储单元存储的所述发生位置的信息或所述传感器检测信息，以回避所述发生位置超过预定的基准值而集中的区域的方式进行所述动作程序的修正或重新生成。
在该方案中，基于存储于信息存储单元中的发生位置的信息或所述传感器检测信息，以回避发生位置超过预定的基准值而集中的区域的方式修正或重新生成动作程序。如此，由于控制装置基于存储于信息存储单元中的信息，能够识别作为安全停止功能发挥作用的原因的接触或接近的发生位置的分布，因此能够容易进行回避频繁发生安全停止的位置的再示教。
发明效果
根据本发明，能够缩短如回避频繁发生安全停止的位置那样的多关节机器人的再示教作业所需的时间。
附图说明
图1是由本发明的第一实施方式的控制装置控制的机器人的概略图。
图2是第一实施方式的控制装置以及机器人的一部分的框图。
图3是表示第一实施方式的显示装置的显示的例子的图。
图4是由第二实施方式的控制装置控制的机器人的概略图。
图5是第三实施方式的控制装置以及机器人的一部分的框图。
图6是表示第一～第三实施方式的变形例中的发生位置的例子的图。
附图标记说明：
10：机器人
11：伺服马达
12：力传感器
13：工件保持装置
20：控制装置(工作控制单元)
21：控制部
22：显示装置
23：存储装置
23a：系统程序
23b：动作程序
23c：安全停止程序
23d：存储程序(信息存储单元)
23e：显示程序(显示单元)
23f：生成程序(动作程序生成单元)
24：伺服控制器
25：示教操作盘
25a：显示装置
31：第一半径的球
32：第二半径的球
40：视觉传感器
T：工作台
M：预定的装置
W：工件
具体实施方式
下面参照附图，对本发明的第一实施方式的机器人的控制装置20进行说明。
该控制装置(工作控制单元)20用于控制例如图1所示的在人有可能存在的区域进行工作的多关节的机器人10。机器人10具备多个臂部件以及关节，并且具备分别驱动多个关节的多个伺服马达11(参照图2)。作为各伺服马达11，能够利用旋转马达、直动马达等各种伺服马达。各伺服马达11内置有检测其工作位置的编码器等工作位置检测装置，工作位置控制装置的检测值被发送到控制装置20。
在机器人10的基部10a，设有例如由六轴力传感器构成的力传感器12，力传感器12的检测结果也被发送到控制装置20(参照图2)。
机器人10利用工件保持装置13将载置于工作台T上的工件W搬运到加工装置等预定的装置M，在机器人10的前端设有能够保持工件W的工件保持装置13。工件保持装置13既可以具有吸附工件W的电磁铁、吸引装置，也可以具有把持工件W的卡爪。工件保持装置13由控制装置20控制。
如图2所示，控制装置20具备：控制部21，其具有例如CPU、RAM等；显示装置22；存储装置23，其具有非易失性存储器、ROM等；多个伺服控制器24，其以与机器人10的伺服马达11分别对应的方式设置；以及示教操作盘25，其与控制装置20连接，并且能够由操作人员携带。示教操作盘25还可以构成为与控制装置20进行无线通信。
在存储装置23中存储有系统程序23a，系统程序23a承担控制装置20的基本功能。另外，在存储装置23中存储有利用示教操作盘25生成的动作程序23b中的至少各一个。并且，在存储装置23中存储有：安全停止程序23c，其担当基于力传感器12的检测结果而使机器人10停止以确保安全的安全停止功能；存储程序(信息存储单元)23d，其存储机器人10的安全停止功能发挥作用的原因的发生位置；以及显示程序(显示单元)23e，其显示已存储的发生位置。
控制部21利用系统程序23a进行动作，读出存储于存储装置23中的动作程序23b并临时存储于RAM中，按照读出的动作程序23b向各伺服控制器24发送控制信号，由此控制机器人10的各伺服马达11的伺服放大器，并且控制由工件保持装置13进行的工件W的把持以及非把持。
此时，控制部21读出存储于存储装置23中的安全停止程序23c并临时存储于RAM中，根据读出的安全停止程序23c监控力传感器12的检测结果，在力传感器12的检测结果超过预定的基准范围的情况下，判断出作为人或物体的保护对象已与机器人10接触，并使机器人10的各伺服马达11的工作停止(安全停止功能)。
在此，控制部21考虑机器人10是否保持工件W、机器人10的前端部的位置、机器人10的姿态、机器人10的工作速度、构成机器人10的各臂部件的重量、其惯性质量、各伺服马达11的重量、其惯性质量等，适当变更所述预定的基准范围。
另外，控制部21读出存储于存储装置23中的存储程序23d并临时存储于RAM中并进行工作，在与人以及物体中的至少一方接触并安全停止功能发挥作用时，将作为安全停止功能发挥作用的原因的接触的发生位置的信息存储于存储装置23中。
在此，由于力传感器12由六轴力传感器构成，因此控制部21能够根据机器人10的姿态和力传感器12的检测结果，进行发生接触的臂部件的特定以及该臂部件中的发生接触的位置的特定。即，能够将接触的发生位置作为以力传感器12作为原点的三维坐标上的坐标的信息而特定。也可以构成为力传感器12自身能够特定接触的发生位置的三维坐标上的坐标，控制部21从力传感器12接收接触的发生位置的三维坐标上的坐标的信息。
控制部21读出存储于存储装置23中的显示程序23e并临时存储于RAM中并进行工作，使如上所述存储的接触的发生位置显示在显示装置22、设置于示教操作盘25上的显示装置25a。例如，在示教操作盘25的显示装置25a上描绘三维坐标，并且在其中描绘机器人10的概略的形状、机器人10根据当前的动作程序23b而通过的范围，图示所存储的接触的发生位置。由此，观察到该显示的人员，能够容易识别在哪个位置上发生接触较多。
另外，控制部21根据显示程序23e进行工作，例如对各发生位置，还可以设定以发生位置为中心的第一半径的球31、和以发生位置为中心的第二半径的球32。在该情况下，如图3所示，显示程序23e在示教操作盘25的显示装置25a的三维坐标上描绘第一半径的球31以及第二半径的球32。
另外，在该三维坐标中，将存在第一半径的球31或第二半径的球32的空间设为分数1的区域，将球31、球32重叠两个而存在的空间设为分数2的区域，将球31、球32重叠三个而存在的空间设为分数3的区域，将球31、球32重叠四个而存在的空间设为分数4的区域。
而且，如图3所示，对分数1的区域、分数2的区域、分数3的区域、以及分数4的区域区分颜色而显示在该三维坐标上。由于如此根据分数区分颜色，因此例如通过以回避分数4的区域的方式进行动作程序23b的修正、重新生成，从而能够实现减少了安全停止次数的机器人10的工作。
另外，还可以构成为：控制部21根据显示程序23e进行工作，基于从示教操作盘25输入的分数值，在该三维坐标中设定回避对象区域，将回避对象区域显示在该三维坐标上。例如，若在示教操作盘25中输入分数3，则分数3以上的区域作为回避对象区域而被设定。在该情况下，能够更容易进行动作程序23b的修正、重新生成。
在本实施方式中，由于存储的发生位置显示在示教操作盘25等的显示装置25a上，因此通过观察显示装置25a，能够知道作为安全停止功能发挥作用的原因的接触的发生位置的分布，能够利用该分布识别例如发生位置集中的区域、即在机器人10的工作中应该回避的区域。因此，能够容易进行如回避频繁发生安全停止的位置那样的机器人10的再示教作业。
此外，在本实施方式中，示出了基于设置于机器人10的基部10a上的力传感器12的检测结果，控制部21使机器人10的各伺服马达11的工作安全停止的情况。对此，还可以构成为：在机器人10的多关节设置转矩传感器，基于各转矩传感器的检测结果，控制部21使机器人10的各伺服马达11的工作安全停止。
另外，还可以构成为：在机器人10的多个臂部件之中有可能与人或物体接触的臂部件的表面安装压力分布传感器，基于压力分布传感器的检测结果，控制部21使机器人10的各伺服马达11的工作安全停止。
另外，还能够利用各转矩传感器的检测结果、压力分布传感器的检测结果，进行接触的发生位置的特定。
此外，还可以构成为：代替将接触的发生位置、第一半径的球31、以及第二半径的球32显示在三维坐标上，而将这些坐标的数值信息显示在显示装置25a上。
下面参照附图，对本发明的第二实施方式的机器人的控制装置20进行说明。
在第二实施方式中，代替利用力传感器12的检测结果存储接触的发生位置，而利用视觉传感器40存储机器人10与人或物体的接近的发生位置。由于其他的结构与第一实施方式相同，因此对这些结构附注相同的附图标记，其说明省略。
在第二实施方式中，如图4所示，设有对机器人10以及其工作范围进行摄像的视觉传感器40。视觉传感器40如图2所示与控制装置20连接。在该情况下，控制部21根据安全停止程序23c进行工作，对用视觉传感器40摄像的图像进行公知的图像处理，在处理后图像中机器人10与人或物体的距离成为预定值以下时(已接近时)，使机器人10的各伺服马达11的工作安全停止。此外，视觉传感器40也可以是三维视觉传感器，在该情况下还能够把握机器人10与人或物体的上下方向的距离。
另外，控制部21根据存储程序23d进行工作，在所述处理后图像中机器人10与人或物体的距离成为预定值以下时(已接近时)，将该接近的发生位置作为以基部10a的预定位置作为原点的三维坐标上的坐标的信息而特定。将接近的发生位置，既可以设为接近的机器人10的臂部件上的位置，又可以设为接近的人或物体上的位置，还可以设为两者之间的位置。视觉传感器40为三维视觉传感器时能够更准确地特定接近的发生位置，但即使视觉传感器40是二维视觉传感器，也能够以上述的方法特定或推定接近的发生位置。
而且，控制部21根据显示程序23e进行工作，使如上所述存储的接近的发生位置显示在显示装置22、设置于示教操作盘25上的显示装置25a。之后的处理与特定接触的发生位置的情况相同。
即使在第二实施方式中，通过观察显示装置25a，也能够知道作为安全停止功能发挥作用的原因的接近的发生位置的分布，能够利用该分布识别例如发生位置集中的区域、即在机器人10的工作中应该回避的区域。因此，能够容易进行如回避频繁发生安全停止的位置那样的机器人10的再示教作业。
下面参照附图，对本发明的第三实施方式的机器人的控制装置20进行说明。
在第三实施方式中，代替将接触、接近的发生位置、第一以及第二半径的球31、32、以及分数1～4的区域显示在显示装置22、25a上，而以回避接触、接近的发生位置集中的区域的方式进行动作程序23b的修正或重新生成。由于其他结构与第一或第二实施方式相同，因此对这些结构附注相同的附图标记，其说明省略。
在第三实施方式中，如图5所示，在存储装置23中存储有进行动作程序23b的修正或重新生成的生成程序(动作程序生成单元)23f。
若与第一以及第二实施方式相同地，接触或接近的发生位置存储于存储装置23中，则控制部21根据生成程序23f进行工作，以回避发生位置超过预定的基准值而集中的区域的方式，进行动作程序23b的修正或重新生成。
例如，与第一以及第二实施方式相同地，在各发生位置设定第一以及第二半径的球31、32，并且设定由第一以及第二半径的球31、32形成的分数1～4的区域，判定分数3以上的区域是超过预定的基准值而集中的区域，以回避该区域的方式进行动作程序23b的修正或重新生成。还能够将存在发生位置彼此的距离为预定值以下的一群发生位置的区域，作为超过预定的基准值而集中的区域。
在第三实施方式中，基于已存储的发生位置的信息，以回避发生位置超过预定的基准值而集中的区域的方式修正或重新生成动作程序23b。如此，基于已存储的信息，控制装置20能够识别作为安全停止功能发挥作用的原因的接触或接近的发生位置的分布，因此能够容易进行回避频繁发生安全停止的位置的再示教。
此外，在第一～第三实施方式中，特定成为安全停止功能发挥作用的原因的接触的发生位置，将已特定的接触的发生位置的信息存储于存储装置23中。对此，还能够在安全停止功能发挥了作用时，将设置于机器人10的各关节上的角度传感器的检测信息(传感器检测信息)、和作为二维视觉传感器的视觉传感器40的检测信息(传感器检测信息)存储于存储装置23中。代替角度传感器的检测信息，还可以存储内置于伺服马达11的工作位置检测装置的检测信息。
从设置于机器人10的各关节上的角度传感器的检测信息，能够唯一地导出机器人10的姿态。即，能够唯一地导出各臂部件的高度位置、姿态。由于利用存储于存储装置23中的各角度传感器的检测信息和视觉传感器40的检测信息，能够导出接触、接近的发生位置，因此能够起到与第一～第三实施方式相同的作用效果。
另外，在机器人10为六轴以下的多轴机器人的情况下，利用多个视觉传感器检测出机器人10的前端的预定位置的坐标信息(传感器检测信息)以及该前端的姿态信息(传感器检测信息)，在安全停止功能发挥了作用时，还能够将机器人10的前端的该预定位置的坐标信息、该前端的姿态信息、以及检测接触、接近的力传感器、视觉传感器的检测信息(传感器检测信息)存储于存储装置23中。由于在利用这些传感器检测信息的情况下，也能够导出接触、接近的发生位置，因此能够起到与第一～第三实施方式相同的作用效果。
在第一～第三实施方式中，如图6所示，还能够根据安全停止功能发挥作用时的机器人10移动的方向，将接触或接近的发生位置的信息、或者能够导出该发生位置的传感器检测信息分组而存储于存储装置23中。例如，如图6所示，机器人10向方向A移动时的接触的发生位置A1～A4，作为属于A组而存储于存储装置23中，机器人10向方向B移动时的接触的发生位置B1～B5，作为属于B组而存储于存储装置23中。
在该情况下，控制部21根据显示程序23e进行工作，还能够以能够识别属于A组与B组中的哪一组的状态，将发生位置显示在显示装置25a等，也能够对每一个组将发生位置显示在显示装置25a等。
另外，控制部21根据生成程序23f进行工作，在向方向A使机器人10移动时，以回避发生位置A1～A4集中的区域的方式进行动作程序23b的修正或重新生成，在向方向B使机器人10移动时，以回避发生位置B1～B3以及B5集中的区域的方式进行动作程序23b的修正或重新生成。
另外，在本实施方式中，机器人10用于搬运工件W，但机器人10既可以进行加工、装配等，也可以对其他物品进行其他处理。例如，在机器人10的前端安装有激光加工工具，在由机器人10进行激光加工的情况下，当其他物体频繁地与物体接触而安全停止功能发挥了作用时，控制部21进行接触的发生位置的分布的显示，或根据接触的发生位置的分布而进行动作程序的修正、重新生成。

Claims (2)

1.一种多关节机器人的控制装置，所述多关节机器人在人有可能存在的区域进行工作，所述多关节机器人的控制装置的特征在于，具备：
信息存储单元，其在所述多关节机器人在工作中通过与人以及物体中的至少一方接触或接近，从而所述多关节机器人的安全停止功能发挥作用时，存储作为该安全停止功能发挥作用的原因的所述接触或所述接近的发生位置的信息、或能够导出所述发生位置的传感器检测信息；以及
显示单元，其基于由该信息存储单元存储的所述发生位置的信息或所述传感器检测信息，使所述发生位置显示在预定的显示装置。
2.一种多关节机器人的控制装置，所述多关节机器人在人有可能存在的区域进行工作，所述多关节机器人的控制装置的特征在于，具备：
工作控制单元，其使所述多关节机器人基于动作程序进行工作；
信息存储单元，其在所述多关节机器人在工作中与人以及物体中的至少一方接触或接近，从而所述多关节机器人的安全停止功能发挥作用时，存储作为该安全停止功能发挥作用的原因的所述接触或所述接近的发生位置的信息、或能够导出所述发生位置的传感器检测信息；以及
动作程序生成单元，其基于由该信息存储单元存储的所述发生位置的信息或所述传感器检测信息，以回避所述发生位置超过预定的基准值而集中的区域的方式进行所述动作程序的修正或重新生成。
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