CN109382839A - 机器人系统以及机器人控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种机器人系统以及机器人控制装置，能够容易地进行针对姿势固定的架子的机器人的示教等。机器人控制装置具备：旋转角度取得部，其取得第一旋转轴的旋转角度；坐标系计算部，其以第一坐标系作为基准计算第二坐标系；位置姿势计算部，其根据通过旋转角度取得部取得的第一旋转轴的旋转角度和第二坐标系中的示教位置来计算机器人在基准坐标系中的位置以及姿势；以及动作指令生成部，其根据由位置姿势计算部计算出的位置以及姿势，生成用于控制机器人的作业的动作的动作指令。

Description

机器人系统以及机器人控制装置
技术领域
本发明涉及机器人系统以及机器人控制装置。
背景技术
在具备能够装载物品的架子等，并在使该架子上装载物品的状态下移动该架子来将该物品运送到预定位置的装置中，具有为了不使该物品落下而构成为在将该架子的姿势始终保持水平的状态下使该架子移动的装置(例如参照日本特开昭55-161718号公报、日本特开2017-001759号公报、日本特开2003-044135号公报)。
另一方面，已知一种技术(例如参照日本特开2002-192486号公报)，控制机器人，以使机器人一边跟踪在传送带上移动的工件，一边对该工件进行预定作业。
在控制机器人，使得能够跟踪沿着圆弧状的轨迹进行移动(旋转)的传送带上的工件的情况下，将设定在旋转中心的旋转坐标系作为基准，求出各个时刻的机器人的位置以及姿势，据此来控制机器人。但是，在使机器人跟踪在旋转中姿势始终被保持固定(例如水平)的架子时，在上述控制中，机器人相对于旋转的坐标系保持位置和姿势，所以保持水平的架子相对于机器人旋转。因此，在示教考虑了在架子中陈列物品的姿势的动作时，需要考虑该架子的移动来示教机器人的姿势，这有时会比较麻烦并且困难。
发明内容
本公开的一个方式为机器人控制装置，是对运送装置进行作业的机器人的控制装置，该运送装置具有以第一旋转轴为中心进行旋转的旋转体、设置在该旋转体上并且构成为以保持固定姿势的方式围绕与上述第一旋转轴平行的第二旋转轴自由转动的至少一个架子，该机器人控制装置具备：旋转角度取得部，其取得上述第一旋转轴的旋转角度；坐标系计算部，其将在上述第一旋转轴上具有原点且围绕上述第一旋转轴旋转的第一坐标系作为基准，计算将包括与上述第一旋转轴平行的轴的相互正交的3轴设为坐标轴并且姿势不变的第二坐标系，并设定在上述架子上；位置姿势计算部，其根据通过上述旋转角度取得部取得的上述第一旋转轴的旋转角度和上述第二坐标系中的位置来计算上述机器人在基准坐标系中的位置以及姿势；以及动作指令生成部，其根据由上述位置姿势计算部计算出的上述基准坐标系中的位置以及姿势来生成用于控制上述机器人的上述作业的动作的动作指令。
本公开的其他方式为机器人系统，具有对运送装置进行作业的机器人和控制上述机器人的机器人控制装置，该运送装置具有以第一旋转轴为中心进行旋转的旋转体、设置在该旋转体上并且构成为以保持固定姿势的方式围绕与上述第一旋转轴平行的第二旋转轴自由转动的至少一个架子，上述机器人控制装置具备：旋转角度取得部，其取得上述第一旋转轴的旋转角度；坐标系计算部，其将在上述第一旋转轴上具有原点且围绕上述第一旋转轴旋转的第一坐标系作为基准，计算将包括与上述第一旋转轴平行的轴的相互正交的3轴设为坐标轴并且姿势不变的第二坐标系，并设定在上述架子上；位置姿势计算部，其根据通过上述旋转角度取得部取得的上述第一旋转轴的旋转角度和上述第二坐标系中的位置来计算上述机器人在基准坐标系中的位置以及姿势；以及动作指令生成部，其根据由上述位置姿势计算部计算出的上述基准坐标系中的位置以及姿势来生成用于控制上述机器人的上述作业的动作的动作指令。
附图说明
图1表示本公开的机器人系统以及运送装置的概略结构。
图2示意地表示运送装置的架子以及机器人。
图3是表示机器人系统中的处理的一例的流程图。
图4作为比较例而说明现有技术的机器人的示教的一例。
图5说明本公开的机器人的示教的一例。
图6表示从架子的旋转中心偏移而设定第二坐标系的例子。
具体实施方式
图1表示包括优选实施方式的机器人(机构部)10以及机器人控制装置12的机器人系统的概略结构例。作为机器人10，只要具有机器人臂等可动部，则能够使用各种机器人，但是图示的机器人10是垂直多关节机器人，具有底座部13、可旋转地设置在底座部13上的上臂14、可旋转地设置在上臂14的前端的前臂16、设置在前臂16的前端的机器人手等末端执行器18，对运送装置20(的架子上的物品等)进行预定的作业。
运送装置20具有：旋转体24，其以第一旋转轴22为中心，通过伺服电动机等驱动单元进行旋转；以及架子30，其设置在旋转体24的环状部(外周部)26上，通过与第一旋转轴22平行的至少一个(最好是多个)第二旋转轴28分别以在旋转体24的旋转中保持为固定姿势的方式自由转动地被保持，数量与第二旋转轴28相同。另外，旋转体24可以以固定速度连续地旋转，也可以进行在每次达到预定角度时停止固定时间的间歇运行。
架子30分别构成为能够装载至少一个机器部件或工业产品等物品(工件)32，构成为与旋转体24的旋转角度无关而始终维持固定的姿势(即姿势不变)。架子30上不需要如旋转体24那样设置用于旋转驱动的电动机等，但是可以设置用于积极地维持姿势的电动机和平衡器等。另外，架子30只要能够装载工件32则可以是任何构造，实质上能够采用托盘、篮子、箱子等各种形式。另外，在图示例子中，第一旋转轴22是水平轴，因此第二旋转轴28也是水平轴，所以架子30的装载面34(配置工件32的面)也始终被维持水平。但是，第一旋转轴22以及第二旋转轴28不限于水平，也可以相互平行。
图2进一步示意地表示运送装置20，并且表示设定了在后述处理中使用的3个坐标系的状态。具体地说，定义在第一旋转轴22上具有原点且与第一旋转轴22一起旋转的第一坐标系36，在架子30上定义将包括与第一旋转轴22平行的轴的相互正交的3轴设为坐标轴，并且姿势(方向)不变的第二坐标系38，进一步在机器人10的预定部位(例如底座部13)上定义成为生成机器人10的作业相关的动作指令等时的基准的机器人基准坐标系40。
再次参照图1，机器人控制装置12具有：旋转角度取得部42，其取得第一旋转轴22的旋转角度(角度位置)；坐标系计算部44，其将第一坐标系36作为基准来计算第二坐标系38；位置姿势计算部46，其根据通过旋转角度取得部42取得的第一旋转轴22的旋转角度和第二坐标系38中的(示教)位置来计算机器人10的基准坐标系40中的位置以及姿势(动作轨迹)；以及动作指令生成部48，其根据由位置姿势计算部46计算出的位置以及姿势来生成用于控制机器人10的动作的动作指令。旋转角度取得部42接收例如来自驱动第一旋转轴22的电动机(未图示)所连接的编码器的输出(信号)，计算(取得)第一旋转轴22的旋转角度。另外，机器人控制装置12的构成要素42、44、46、48能够通过内置在该控制装置中的存储器和处理器来实现。
接着，参照图3的流程图来说明机器人10的动作以及机器人控制装置12的处理流程。这里，运送装置20的旋转体24的外周部26是圆形，各个架子30的旋转中心即第二旋转轴28(第二坐标系38的原点)位于表示外周部26的圆弧上。但是旋转体的形状不限于圆形，例如也可以是椭圆或轨道形状。另外，针对架子30(上的工件32)的机器人作业的示教(针对架子30的机器人的示教位置以及在该示教位置的姿势的决定)预先通过操作员(用户)进行，示教自身能够通过普通的(现有)的方法来进行。
首先，通过旋转角度取得部42来测量/取得第一旋转轴22的位置信息(角度位置)(步骤S1)，计算/定义图2所示的第二坐标系38(步骤S2)。第二坐标系38的原点(这里位于第二旋转轴28上)的位置能够根据第一坐标系36的(原点的)位置、针对旋转体24的架子30的安装位置(这里能够根据圆周部26的半径R来计算)、第一旋转轴22的旋转角度θ来求出。这里，架子30以姿势始终固定(这里装载面34为水平)的方式构成，第二坐标系38的姿势(方向)也与该原点的位置无关而固定。
接着，在步骤S3中，使用预先示教的第二坐标系38上的示教位置50来计算机器人10在基准坐标系40上的示教位置。这里，在步骤S2中求出第一坐标系36和第二坐标系38之间的位置关系，另外，能够根据第一旋转轴22的位置以及机器人10的设置位置来求出第一坐标系36和基准坐标系40之间的位置关系，所以能够根据第二坐标系38上的示教位置以及姿势来计算从基准坐标系(正交坐标系)40看到的示教位置以及姿势。
在接下来的步骤S4中，通过进行使用了在基准坐标系40上的示教位置以及姿势的逆转换，求出机器人10的各轴的旋转角度。然后，在步骤S5中，根据用于实现机器人基准坐标系40中的示教位位置以及姿势的各轴的位置来生成机器人10的动作指令，根据所生成的动作指令来控制机器人10(步骤S6)。步骤S1～S6的处理能够以预定的周期(控制周期)来反复地进行。这样，机器人10能够对架子30(上的工件32)进行准确的动作(作业)。
图4说明现有技术的示教位置的设定作为本公开的比较例。目前，在使机器人跟踪旋转移动的架子30等时，针对旋转的第一坐标系36进行位置以及姿势的控制，所以示教位置50的机器人的姿势倾斜与第一坐标系36的旋转角度θ相同的角度。但是另一方面，架子30始终保持固定的姿势，所以在示教针对架子30的物品进行作业的动作时，必须考虑相对于第一坐标系36的架子30的旋转角度，这比较麻烦并且困难。
另一方面，在本公开的机器人系统中，如图5所示，使用与架子30的代表位置(例如旋转中心28)一起移动，并且从基准坐标系40看来与旋转的第一坐标系36的旋转角度无关而保持固定姿势(这里为水平)的(即从基准坐标系40看来姿势不变的)第二坐标系38，以第二坐标系38为基准控制机器人10的位置以及姿势，所以无论架子30位于哪个位置(不考虑第一坐标系36的旋转角度)，操作员都能够容易地进行机器人(手)的示教。
在如本公开的运送装置20那样具有位置或姿势相对于旋转的旋转体24进一步发生变化的架子30的情况下，仅使用一个坐标系(第一坐标系36)是不能够使机器人10恰当地跟踪架子30。因此，针对架子30定义第二坐标系38，在第二坐标系38上进行机器人的动作(示教)，但是如果架子30(第二坐标系38)能够任意地自由旋转，则为了知道架子的旋转位置而需要另外设置编码器等。
因此，在本公开中，在第一旋转轴22与第二旋转轴28相互平行，并且架子30的姿势不变的前提下，使用第一坐标系36与第二坐标系38中旋转量(旋转角度的绝对值)相等的情况，通过不另外使用编码器等而容易地设定第二坐标系38，能够大幅地削减控制装置12的运算处理量等。
图6表示将第二坐标系38的原点设定在与图2的例子不同的位置的例子。图2中第二坐标系38的原点位于第二旋转轴28上，但是例如如图6所示，当架子30通过线等绳状物52被悬挂在旋转体的圆周部26上，架子30的旋转中心28位于离开架子30自身的位置时，能够在从架子30的旋转中心28离开(偏移)的位置设定第二坐标系38的原点。更具体地说，可以以第二坐标系38的原点位于架子30的装载面34上的方式设定第二坐标系38，这样的话，操作员能够以架子30上的某个位置作为基准进行机器人10的示教，能够容易地确认示教点50的位置。
另外，第二坐标系38可以分别预先设定在所有的架子上，也可以仅针对位于机器人10的动作范围(作业区域)内的架子进行设定。另外，如果在多个架子上分别设定第二坐标系，则能够使机器人进行通过机器人把持某个架子上的工件并移动到其他架子上等多个架子同时关联的作业。
根据本公开，能够容易地生成进行针对姿势不变的架子的作业的机器人的动作指令。

Claims (4)

1.一种机器人控制装置，是对运送装置进行作业的机器人的控制装置，该运送装置具有以第一旋转轴为中心进行旋转的旋转体、设置在该旋转体上并且构成为以保持固定姿势的方式围绕与上述第一旋转轴平行的第二旋转轴自由转动的至少一个架子，其特征在于，
该机器人控制装置具备：
旋转角度取得部，其取得上述第一旋转轴的旋转角度；
坐标系计算部，其将在上述第一旋转轴上具有原点且围绕上述第一旋转轴旋转的第一坐标系作为基准，计算将包括与上述第一旋转轴平行的轴的相互正交的3轴设为坐标轴并且姿势不变的第二坐标系，并设定在上述架子上；
位置姿势计算部，其根据通过上述旋转角度取得部取得的上述第一旋转轴的旋转角度和上述第二坐标系中的位置来计算上述机器人在基准坐标系中的位置以及姿势；以及
动作指令生成部，其根据由上述位置姿势计算部计算出的上述基准坐标系中的位置以及姿势来生成用于控制上述机器人的上述作业的动作的动作指令。
2.根据权利要求1所述的机器人控制装置，其特征在于，
上述坐标系计算部将上述第二坐标系的原点设定在从上述架子的旋转中心偏移的位置。
3.根据权利要求1或2所述的机器人控制装置，其特征在于，
上述坐标系计算部在多个架子上分别设定上述第二坐标系，上述动作指令生成部生成使上述机器人进行多个架子同时关联的作业的动作指令。
4.一种机器人系统，具有：机器人，其对运送装置进行作业，该运送装置具有以第一旋转轴为中心进行旋转的旋转体、设置在该旋转体上并且构成为以保持固定姿势的方式围绕与上述第一旋转轴平行的第二旋转轴自由转动的至少一个架子；以及机器人控制装置，其控制上述机器人，其特征在于，
上述机器人控制装置具备：
旋转角度取得部，其取得上述第一旋转轴的旋转角度；
坐标系计算部，其将在上述第一旋转轴上具有原点且围绕上述第一旋转轴旋转的第一坐标系作为基准，计算将包括与上述第一旋转轴平行的轴的相互正交的3轴设为坐标轴并且姿势不变的第二坐标系，并设定在上述架子上；
位置姿势计算部，其根据通过上述旋转角度取得部取得的上述第一旋转轴的旋转角度和上述第二坐标系中的位置来计算上述机器人在基准坐标系中的位置以及姿势；以及
动作指令生成部，其根据由上述位置姿势计算部计算出的上述基准坐标系中的位置以及姿势来生成用于控制上述机器人的上述作业的动作的动作指令。
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