CN109551501A - 机器人系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种机器人系统，在不使生产率降低的情况下就能够避免人与工业机器人的接触。机器人系统(1)包括：机器人(2)；传感器(5)，用于检测人对机器人(2)的周边区域的侵入；以及控制装置(4)，用于控制机器人(2)和传感器(5)，其中，控制装置(4)包括：机器人控制部(7)，其基于动作程序控制机器人(2)；动作区域预测部(8)，其基于动作程序依次预测直到经过了预定时间为止的机器人(2)的动作区域；以及检测区域控制部(9)，用于在周边区域中将包含动作区域预测部(8)所预测的动作区域的区域中的传感器(5)的检测结果设定为有效，并将除此以外的周边区域中的传感器(5)的检测结果设定为无效，当在传感器(5)的检测结果被设定为有效的区域内检测到人的侵入时，机器人控制部(7)限制机器人(2)的动作。
Description
技术领域
本发明涉及一种机器人系统。
背景技术
以往，已知一种机器人系统，该机器人系统为了避免在人与工业机器人共存且协助作业的环境中的人与工业机器人的接触而设置有传感器(例如，参照专利文献1)。在该机器人系统中，当传感器检测到人与工业机器人变为可能接触的位置关系时，使工业机器人减速或停止。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开昭60-62482号公报
发明内容
发明所需解决的问题
然而，如果在人与工业机器人处于可能接触的位置关系时一律使工业机器人减速或停止，则可能导致包括该工业机器人在内的整个生产设备的延迟，因而存在利用率降低这样的问题。
本发明正是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种在不降低生产率的情况下就能够避免人与工业机器人的接触的机器人系统。
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，其包括：机器人；传感器，用于检测人对所述机器人的周边区域的侵入；以及控制装置，用于控制所述机器人和所述传感器，其中，所述控制装置包括：机器人控制部，其基于动作程序控制所述机器人；动作区域预测部，其基于所述动作程序依次预测直到经过了预定时间为止的所述机器人的动作区域；检测区域控制部，用于在所述周边区域中将包含所述动作区域预测部所预测的所述动作区域的区域中的所述传感器的检测结果设定为有效，并将除此以外的所述周边区域中的所述传感器的检测结果设定为无效，当在所述传感器的检测结果被设定为有效的区域内检测到人的侵入时，所述机器人控制部限制所述机器人的动作。
根据本方面，通过机器人控制部的动作，基于动作程序控制机器人，同时动作区域预测部基于动作程序而依次预测直到经过了预定时间为止的机器人的动作区域。然后，针对周边区域中的在到经过预定时间为止的期间成为机器人的动作区域的区域，检测区域控制部将传感器的检测结果设定为有效，从而通过传感器检测人的侵入，并通过机器人控制部限制机器人的动作。另一方面，针对在到经过预定时间为止的期间没有成为机器人的动作区域的区域，检测区域控制部将传感器的检测结果设定为无效。
在此，将传感器的检测结果设为无效除了指将传感器的检测本身设为无效的情况，还包括虽然传感器的检测被设定为有效但检测结果被视为无效处理的情况。
即，在人侵入到传感器的检测结果被设定为有效的区域时，可以通过机器人控制部限制机器人的动作，避免人与机器人的干扰，即使在机器人的可移动范围内，有人侵入到在经过了预定时间为止的期间没有成为机器人的动作范围的区域，由于传感器的检测结果被设为无效，因而也不会限制机器人的动作。并且，通过动作区域预测部依次预测机器人的动作区域，因而能够依次切换将传感器的检测结果设为有效和无效的区域，从而避免人与机器人的干扰并防止生产率的降低。
在上述方面中，优选地，所述周边区域被划分为多个小区域，所述检测区域控制部将至少与所述动作区域的一部分重叠的所述小区域中的所述传感器的检测结果设定为有效，将其它的所述小区域中的所述传感器的检测结果设定为无效。
通过这样地设置，检测区域控制部将至少与机器人的动作范围的区域的一部分重叠的小区域的传感器的检测结果设定为有效，将除此以外的小区域的传感器的检测结果设定为无效，其中，机器人的动作范围的区域是在经过了预定时间为止的期间成为机器人的动作范围的区域。由此，能够以小区域单位来切换将传感器的检测结果设为有效或无效的区域。由此，可以容易地设定用于将传感器的检测结果设为有效或无效的区域，而不会使区域复杂化。
另外，在上述方面中，优选地，还包括动作检测部，所述动作检测部用于检测所述周边区域中的所述人的移动路线和速度，在所述动作检测部检测的所述人的移动路线的延长线与包含所述动作区域的区域交叉并且所述人的速度在预定的阈值以上的情况下，所述检测区域控制部使所述传感器的检测结果被设定为有效的区域向所述动作检测部检测的所述人的方向扩展。
通过这样地设置，在动作检测部检测周边区域中的人的移动路线和速度的情况下，当检测出的移动路线的延长线与包含机器人的动作区域的区域交叉时，判定人的速度是否在预定的阈值以上。当人的移动路线的延长线与包含机器人的动作区域的区域交叉并且人的速度在预定的阈值以上时，检测区域控制部使传感器的检测结果被设定为有效的区域向人的方向扩展，从而能够在人到达包含机器人的动作区域的区域之前，限制机器人的动作。由此，能够在快速移动的人侵入到机器人的动作区域的瞬间使机器人停止。
发明的效果
根据本发明，能够实现在不降低生产率的情况下避免人与工业机器人的接触这样的效果。
附图说明
图1是表示根据本发明的一个实施方式的机器人系统的整体结构图。
图2是表示图1的机器人系统的框图。
图3是表示图1的机器人系统的时刻t1的机器人的位置的一例的俯视图。
图4是表示图1的机器人系统的时刻t1+T的机器人的位置的一例的俯视图。
图5是表示根据在图1的机器人系统的时刻t1时预测的机器人的动作区域而被设定为有效的区域传感器的范围的一例的俯视图。
图6是表示图1的机器人系统的时刻t1+Δ1的机器人的位置的一例的俯视图。
图7是表示图1的机器人系统的时刻t1+Δt+T的机器人的位置的一例的俯视图。
图8是表示根据在图1的机器人系统的时刻t1+Δt时预测的机器人的动作区域而被设定为有效的区域传感器的范围的一例的俯视图。
图9是图1的机器人系统的变形例，也是包含人的移动路线的一例的俯视图。
图10是表示在图9的人的移动路线的延长线上被新设定为有效的区域传感器的一例的俯视图。
具体实施方式
下面，参照附图对根据本发明的一个实施方式的机器人系统1进行说明。
如图1所示，本实施方式的机器人系统1包括：机器人2，该机器人2具有根据轴构成、各个轴的动作角度以及臂3的长度等而预先设定的可移动范围S；控制装置4，用于控制该机器人2；以及传感器5，用于检测人对机器人2的周边区域的侵入。
如图2所示，控制装置4包括：存储器等的存储部6，用于存储预先示教的动作程序；机器人控制部7，其基于存储于该存储部6的动作程序控制机器人2；动作区域预测部8，其基于动作程序依次预测直到经过了预定时间T为止的机器人2的动作区域；以及检测区域控制部9，用于控制传感器5的检测区域。
传感器5例如具备25张正方形的垫子状的区域传感器10，该区域传感器10被铺满于包围机器人2的四周的地面上，通过人的踩踏来检测人对与区域传感器10对应的区域的侵入。传感器5可以针对每个区域传感器(小区域)10进行有效或无效的切换，当传感器5被设定为有效时，可以对人的侵入进行检测，并通过踩踏来输出检测信号。另一方面，当传感器5被设定为无效时，无法对人的侵入进行检测，因而即使踩踏也不会输出检测信号。
动作区域预测部8基于动作程序预测并以预定的时间间隔Δt从各时刻到经过了预定时间T为止的机器人2的动作区域。即，在进行预测的时刻t1，预测从时刻t1到时刻t1+T的机器人2的动作区域，在进行预测的时刻t1+Δt，预测从时刻t1+Δt到时刻t1+Δt+T的机器人2的动作区域。
检测区域控制部9将配置在包含机器人2的动作区域的区域中的区域传感器10设定为有效，将除此以外的区域传感器10设定为无效，其中，机器人2的动作区域是通过动作区域检测部8检测的直到经过了预定时间T为止的机器人的动作区域。
例如，如图3所示，在时刻t1，在机器人2被配置于原点位置的状态下，如图4所示，通过动作区域预测部8预测直到经过了预定时间T后的时刻t1+T为止的机器人2的动作区域。当预测的动作区域是与图5中的斜线所示的区域传感器10对应的区域的情况下，斜线所示的区域传感器10被设定为有效，除此以外的区域传感器10被设定为无效。
另外，如图6所示，在进行下一次预测的时刻t1+Δt，在机器人2从时刻t1时的位置稍微移动的状态下，如图7所示，动作区域预测部8预测直到经过了预定时间T后的时刻t1+Δt+T为止的机器人2的动作区域。在被预测出的动作区域是与图8中的斜线所示的区域传感器10对应的区域的情况下，切换设定使得斜线所示的区域传感器10被设定为有效，除此以外的区域传感器10被设定为无效。
并且，在本实施方式中，在人踩踏被检测区域控制部9设定为有效的区域传感器10的情况下，机器人控制部7限制机器人2的动作。进一步具体而言，机器人控制部7输出使机器人2的动作速度降低或者使机器人2停止的动作指令。
下面，对如上述构成的本实施方式的机器人系统1的作用进行说明。
根据本实施方式的机器人系统1，在通过机器人控制部7执行预先示教的动作程序并使机器人2按照动作程序动作的情况下，动作区域预测部8以预定的时间间隔Δt预测机器人2的直到经过了预定时间T为止的机器人2的动作区域，并将与包含所预测的动作区域的区域对应的区域传感器10设定为有效，除此以外的其它区域传感器10设定为无效。
由此，在被设定为有效的区域传感器10检测到人的情况下，通过机器人控制部7限制机器人2的动作。即，当检测到有人侵入被预测为在预测后的时间T内机器人2有可能位于的区域时，使机器人2的动作速度降低，或者使机器人2停止。由此，能够减少人与机器人2的接触的可能性。
另一方面，当有人侵入被预测为在预测后的时间T内机器人2不可能位于的区域时，即使该区域处于机器人2的可移动范围S之内，但由于区域传感器10被设为无效，因而不会检测到人的侵入，也不会对机器人2的动作进行限制。由此，当机器人2在可移动范围S内的特定区域进行动作时，由于在人通过除该区域以外的区域时机器人2的动作不受限制，因而与当有人侵入机器人2的可移动范围S内时一律限制机器人2的动作的情况相比，具有能够抑制生产率降低这样的优点。
另外，根据本实施方式的机器人系统1，由于传感器5由铺满于机器人2四周的地面的多个垫子状的区域传感器10构成，因而能够以对应于区域传感器10的小区域为单位切换传感器5的有效和无效。由此，具有无需使切换传感器5的有效和无效的区域的结构复杂化，就能够容易地进行控制这样的优点。
需要说明的是，虽然在本实施方式中作为传感器5例示了由5×5＝25张的垫子状的区域传感器10所构成的传感器5，但作为替代，也可以由3×3＝9张等的任意张数的区域传感器10构成传感器5。另外，虽然例示了通过人的踩踏进行检测的区域传感器10，但作为替代，也可以通过设置于机器人2的上方并且朝向下方的照相机来对人进行检测。在这种情况下，也可以将照相机获取的图像划分为多个区域，并且使它们作为检测每个区域的人的区域传感器10而发挥功能。并且，只要切换像这样划分出的区域传感器10的有效和无效即可。
另外，虽然在本实施方式中将区域传感器10的检测本身设定为有效或无效，但作为替代，也可以使区域传感器10的检测本身保持有效，然后根据被预测的区域来切换被输出的检测结果的有效或无效。即，虽然区域传感器10自身在有人侵入时一定会输出检测信号，但可以在检测区域控制部9中判断所输出的检测信号是有效还是无效。
另外，在本实施方式中，例如还可以包括图像处理部(动作检测部：图示略)，该图像处理部采用被配置于机器人2的上方并且朝向下方的照相机作为区域传感器10，用于处理照相机所获取的图像并检测人的移动路线和人的速度。并且，如图9所示，在图像处理部检测的人的移动路线的延长线与基于动作程序的预测而将传感器5设定为有效的区域交叉、并且图像处理部检测的人的速度在预定的阈值以上的情况下，检测区域控制部9也可以将传感器5被设定为有效的区域向人的一侧扩展。
即，例如在上述实施例中，如图10所示，针对由于不是机器人2的预测动作区域而将传感器5设为无效的区域A(虚线表示的斜线区域)，当高速移动的人侵入并且侵入到机器人2的预测动作区域的可能性变高时，只需将传感器5设定为有效，并且在检测到有人侵入区域A的情况时使机器人2的动作速度降低即可。由此，在人越过区域A并侵入机器人2的动作区域时，可以进入立即使机器人2停止的状态，因而具有能够更有效地抑制人与机器人2的干扰这样的优点。
另外，虽然设定为对照相机获取的人的移动路线和速度的图像进行处理并检测的结构，但作为代替，也可以通过铺设于地面的垫子状的区域传感器10进行检测。
附图标记
1 机器人系统
2 机器人
4 控制装置
5 传感器
7 机器人控制部
8 动作区域预测部
9 检测区域控制部
10 区域传感器(小区域)
Claims (3)
1.一种机器人系统，其特征在于，包括：
机器人；
传感器，用于检测人对所述机器人的周边区域的侵入；以及
控制装置，用于控制所述机器人和所述传感器，
其中，所述控制装置包括：机器人控制部，其基于动作程序控制所述机器人；动作区域预测部，其基于所述动作程序依次预测直到经过了预定时间为止的所述机器人的动作区域；检测区域控制部，用于在所述周边区域中将包含所述动作区域预测部所预测的所述动作区域的区域中的所述传感器的检测结果设定为有效，并将除此以外的所述周边区域中的所述传感器的检测结果设定为无效，
当在所述传感器的检测结果被设定为有效的区域内检测到人的侵入时，所述机器人控制部限制所述机器人的动作。
2.根据权利要求1所述的机器人系统，其特征在于，
所述周边区域被划分为多个小区域，
所述检测区域控制部将至少与所述动作区域的一部分重叠的所述小区域中的所述传感器的检测结果设定为有效，将其它的所述小区域中的所述传感器的检测结果设定为无效。
3.根据权利要求1或2所述的机器人系统，其特征在于，
还包括动作检测部，所述动作检测部用于检测所述周边区域中的所述人的移动路线和速度，
在所述动作检测部检测的所述人的移动路线的延长线与包含所述动作区域的区域交叉并且所述人的速度在预定的阈值以上的情况下，所述检测区域控制部使所述传感器的检测结果被设定为有效的区域向所述动作检测部检测的所述人的方向扩展。
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