CN110662630A - 机器人系统 - Google Patents

Abstract

一种机器人系统(10)，具备对工件(W)进行作业的机器人(20)、以及用于对机器人(20)进行远程操作的操作部(80)，机器人系统(10)的特征在于，机器人(20)具备：机械臂(30)；机械手(50)，其安装于机械臂(30)，并对工件(W)进行作业；以及加速度传感器(60)，其安装于机械手(50)，机器人系统(10)还具备扬声器(88)，扬声器(88)将来自加速度传感器的加速度信号作为感知信息输出。

Description

机器人系统

技术领域

本发明涉及机器人系统。

背景技术

以往，已知有一种机器人系统，其具备对工件进行作业的机器人、以及用于对机器人进行远程操作的操作部。作为这种机器人系统，例如，存在专利文献1所记载的远程操作系统。

专利文献1的远程操作系统通过通信网络上的服务器对被操作装置、以及远程操作该被操作装置的操作终端进行匹配，并根据该匹配从操作终端对被操作装置进行远程操作来执行任务。

专利文献1：专利第5177136号公报

另外，专利文献1所记载的远程操作系统将照相机、麦克风等设置在被操作装置侧(即，机器人侧)，并将由照相机、麦克风等得到的动画信息、声音信息等供给至操作终端侧(即，操作部侧)。由此，操作员边把握机器人侧的作业状况，边对机器人进行远程操作来进行作业。但是，通过此时供给的动画信息、声音信息等，操作员难以正确地把握机器人侧的作业状况。例如，在为声音信息的情况下，供给有在工厂内产生的所有噪音，因而难以正确地把握机器人侧的作业状况。其结果是，专利文献1的远程操作系统存在具有无法进行所希望的作业的情况这一问题。

发明内容

因此，本发明的目的在于，提供一种能够边正确地把握机器人侧的作业状况、边对机器人进行远程操作来可靠地进行所希望的作业的机器人系统。

为了解决上述课题，本发明所涉及的机器人系统具备对工件进行作业的机器人、以及用于对上述机器人进行远程操作的操作部，上述机器人系统的特征在于，上述机器人具备：机械臂；末端执行器，其安装于上述机械臂，并对工件进行作业；以及加速度传感器，其安装于上述末端执行器，上述机器人系统还具备感知信息输出部，上述感知信息输出部将来自上述加速度传感器的加速度信号作为感知信息输出。

根据该结构，能够将对于把握机器人侧的作业状况而言不必要的工厂内的噪音等排除，并将来自加速度传感器的加速度信号作为感知信息从感知信息输出部输出。其结果是，本发明所涉及的机器人系统能够边正确地把握机器人侧的作业状况，边对机器人进行远程操作来可靠地进行所希望的作业。

优选的是，上述加速度传感器设置于与上述工件抵接的部位或者其附近。

根据该结构，能够使本发明的机器人系统所起到的效果进一步显著。

优选的是，上述机器人系统还具备加速度信号处理部，上述加速度信号处理部对由上述加速度传感器取得的加速度信号进行滤波而仅使特定的频率成分通过，上述感知信息输出部将上述特定的频率成分的加速度信号作为感知信息输出。

根据该结构，能够使本发明的机器人系统所起到的效果进一步显著。

优选的是，上述感知信息为声音信息，上述感知信息输出部是将上述加速度信号作为上述声音信息输出的扬声器。

根据该结构，与以往存在的例如由麦克风得到的声音信息相比，能够从感知信息输出部输出不包括在工厂内产生的所有噪音的清晰的声音信息、即噪声较少的声音信息。这是因为，加速度传感器与麦克风相比，难以拾取由空气振动产生的噪声。因此，例如，能够将末端执行器与工件摩擦时那样的比较小的声音信息等也可靠地传递至操作员。

优选的是，上述扬声器设置于上述操作部或者其附近。

根据该结构，操作员能够可靠地听见从扬声器输出的声音信息。由此，能够使本发明的机器人系统所起到的效果进一步显著。

优选的是，上述感知信息为激振力信息，上述感知信息输出部是将上述加速度信号作为上述激振力信息输出的振动器，且设置于上述操作部。

根据该结构，操作员能够对激振力信息进行感知，从而能够边正确地把握机器人侧的作业状况，边对机器人进行远程操作来可靠地进行所希望的作业。

本发明能提供一种能够边正确地把握机器人侧的作业状况、边对机器人进行远程操作来可靠地进行所希望的作业的机器人系统。

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的示意图。

图2是表示本发明的一个实施方式所涉及的机器人系统的控制系统的结构的框图。

图3是使用本发明的一个实施方式所涉及的机器人系统保持工件时的立体图。

图4是使用本发明的一个实施方式所涉及的机器人系统保持工件时的俯视图。

图5是使用本发明的一个实施方式所涉及的机器人系统保持工件时的左侧视图。

图6是使用本发明的一个实施方式所涉及的机器人系统保持工件时的从背面侧观察的立体图中的局部放大图。

图7是使用本发明的一个实施方式所涉及的机器人系统保持工件时的立体图中的局部放大图。

图8是从底面侧观察本发明的一个实施方式所涉及的机器人系统具备的操作部时的立体图。

图9是从顶面侧观察本发明的变形例所涉及的操作部时的立体图。

图10是表示本发明的其他变形例所涉及的换能器的图，图10的(a)是立体图，图10的(b)是沿着高度方向与宽度方向相交的平面的剖视图。

具体实施方式

(整体结构)

以下，参照附图对本发明的一个实施方式所涉及的机器人系统进行说明。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的示意图。图2是表示本发明的一个实施方式所涉及的机器人系统的控制系统的结构的框图。

本实施方式所涉及的机器人系统10进行汽车的组装作业的一部分。具体而言，机器人系统10进行将作业对象物亦即汽车的座椅部(工件W)安装至车身的安装作业。

本实施方式所涉及的机器人系统10具备：机器人20，其对工件W实际进行上述的作业；操作部80，其用于对机器人20进行远程操作；以及照相机90，其用于对机器人20的作业状况进行拍摄而取得动画信息。

(机器人20)

机器人20包括：基台21；机械臂30，其连结于基台21；机械手50(末端执行器)，其安装于机械臂30的末端部，并对工件W进行作业；加速度传感器60，其安装于机械手50；以及控制部70，其用于控制自身。此外，在图1中，机械手50以及加速度传感器60设置于由虚线围成的黑匣子内。

(机械臂30)

如图1所示，机械臂30是具有6个关节JT1～JT6、以及被这些关节依次连结的6个连杆11a～11f的多关节臂。具体而言，第1关节JT1将基台21与第1连杆11a的基端部连结为能够绕在铅垂方向上延伸的轴旋转。第2关节JT2将第1连杆11a的末端部与第2连杆11b的基端部连结为能够绕在水平方向上延伸的轴旋转。第3关节JT3将第2连杆11b的末端部与第3连杆11c的基端部连结为能够绕在水平方向上延伸的轴旋转。第4关节JT4将第3连杆11c的末端部与第4连杆11d的基端部连结为能够绕在第3连杆11c的长边方向上延伸的轴旋转。第5关节JT5将第4连杆11d的末端部与第5连杆11e的基端部连结为能够绕在与第4连杆11d的长边方向正交的方向上延伸的轴旋转。第6关节JT6将第5连杆11e的末端部与第6连杆11f的基端部连结为能够扭转旋转。而且，在第6连杆11f的末端部(即，图1中由虚线围成的黑匣子内)，安装有用于对工件W进行作业的机械手50。

通过上述的由第1关节JT1、第1连杆11a、第2关节JT2、第2连杆11b、第3关节JT3、以及第3连杆11c构成的连杆以及关节的连结体，构成机械臂30的臂部31。另外，通过上述的由第4关节JT4、第4连杆11d、第5关节JT5、第5连杆11e、第6关节JT6、以及第6连杆11f构成的连杆以及关节的连结体，构成机械臂30的手腕部32。此外，机械臂30构成机器人主体。

(机械手50)

接下来，主要参照图2～7，以保持有工件W的状态为例对机械手50的构造进行说明。图3是使用本发明的一个实施方式所涉及的机器人系统保持工件时的立体图。另外，图4是其俯视图，图5是其左侧视图。并且，图6是从其背面侧观察的立体图中的局部放大图，图7是图3的立体图中的局部放大图。

这里，本实施方式所涉及的工件W是如上述那样设置于汽车的座椅部，包括：座部；靠背部，其连接于座部；以及2个轴部件AXa、AXb，它们沿着座部以及靠背部的背面设置，并将座部与靠背部相互连接。

机械手50安装于机械臂30，并对工件W进行作业。机械手50具有：第1手部51，其沿着图示的X方向延伸；以及第2手部52，其连结于第1手部51的下方侧。

第2手部52具有：第1部分52a，其沿着工件W的座部的上表面延伸；第2部分52b，其连接于该第1部分52a的前端部，且沿着座部的前表面延伸；以及第3部分52c，其连接于该第2部分52b的下端部，且沿着座部的底面延伸。

如图6所示，上述的第1部分52a具有一边向下方(图中Z方向的另一方)倾斜一边向后方(图中Y方向的一方)延伸的2个支承部55a、55b。2个支承部55a、55b分别能够在X方向上以规定的距离进行往返动作。如图6所示，2个支承部55a、55b各自的后端部(图中Y方向的一个端部)能够将形成于工件W的座部与靠背部之间的间隙贯通，并到达至工件W的背面侧为止。

如图5所示，第2手部52利用第1部分52a、第2部分52b以及第3部分52c对工件W的前端部分进行保持。另外，如图6所示，第2手部52通过使支承部55a从内侧与工件W的一个轴部件AXa抵接而对工件W的一个轴部件AXa向外侧方向施加外力，且支承部55b从内侧与工件W的另一个轴部件AXb抵接而对工件W的另一个轴部件AXb向外侧方向施加外力，而对工件W的后端部分进行保持。第2手部52能够这样对工件W整体进行保持。

(加速度传感器60)

如图7所示，加速度传感器60分别安装于第2手部52中的第1部分52a的Y方向上的一个端部附近(即，工件W的座部与靠背部的连接部附近)、以及第2部分52b的X方向上的一个端部附近(即，沿着工件W的座部的前表面的右侧部分的部位处)。这样，优选加速度传感器60设置于与工件W抵接的部位或者其附近。

然后，加速度传感器60将通过机械手50进行动作而得到的加速度信号供给至操作部80侧。这里，感知信息例如是声音信息、激振力信息等人能够感知的信息。

(操作部80)

进一步，主要参照图2以及图8对本发明的一个实施方式所涉及的操作部80进行说明。图8是从底面侧观察本发明的一个实施方式所涉及的机器人系统具备的操作部时的立体图。

操作部80设置为与机器人20分离规定的距离，且操作部80基于来自操作员的手动的操作指示，对机械臂30以及机械手50进行远程操作。如图8所示，操作部80包括：基部81，其通过相互连接有多个框架而形成为中空的大致长方体形状；多个主臂82，它们安装为从基部81的顶面侧向大致上方延伸；工件模型设置部85，其在缘部连接有多个主臂82各自的末端部，且包括用于设置仿造工件W而成的工件模型(未图示)的主面；以及扬声器88(感知信息输出部)，其安装于基部81的顶板的底面。

多个主臂82分别通过使其根部分连接于基部81的顶面而被固定，且至少具有1个关节。通过这种构造，多个主臂82的末端部能够分别在图示的X方向、Y方向以及Z方向上且在规定的范围内自如地进行动作。而且，工件模型设置部85能够与多个主臂82各自的末端部连动地自如地进行动作。

在操作部80中，操作员移动工件模型而生成操作信息。操作信息例如包括工件模型的位置信息以及工件模型的姿势信息。如图2所示，生成的操作信息被供给至机器人控制部70a。操作部80与机器人控制部70a可以相互通过有线进行连接，也可以通过无线进行连接。

(照相机90)

照相机90设置于设有机器人20的空间，并对工件W、以及对工件W进行作业的机器人20进行拍摄。照相机90设置为在由此拍摄的图像中至少包括有工件W以及机械手50。如图1所示，在本实施方式中，照相机90设置为从上方对工件W进行拍摄，但其设置位置并不被特别限定。照相机90连接于控制部70。照相机90与控制部70可以相互通过有线进行连接，也可以通过无线进行连接。

(控制部70)

如图2的框图所示，控制部70包括：机器人控制部70a，其基于从操作部80供给的操作信息等对机械臂30以及机械手50进行控制；以及加速度信号处理部70b，其对从加速度传感器60供给的加速度信号进行处理。

机器人控制部70a基于从操作部80供给的操作信息等对机械臂30以及机械手50进行控制。另外，加速度信号处理部70b对加速度信号进行滤波而仅使特定的频率区域通过。

控制部70例如通过由微型控制器、MPU、PLC(Programmable Logic Controller：可编程逻辑控制器)、逻辑电路等构成的运算部、以及由ROM、RAM等构成的存储器部构成。

(作业方式的一个例子)

针对使用本实施方式所涉及的机器人系统10对工件W进行作业的一个例子进行说明。

首先，操作部80接受来自操作员的手动的操作指示而生成操作信息，并将该操作信息供给至机器人控制部70a。

此时，操作员基于从监视器(未图示)输出的动画信息、以及从扬声器88输出的声音信息，边正确地把握机器人20侧的作业状况，边对操作部80进行操作指示。这里，从监视器输出的动画信息是使用照相机90对机器人20的作业状况进行拍摄而得到的动画信息。另外，从扬声器88输出的声音信息是以由加速度传感器60得到的加速度信号为基础的声音信息。具体而言，加速度传感器60通过机器人20进行作业而对加速度信号进行检测，并将检测到的加速度信号供给至控制部70的一部分亦即加速度信号处理部70b。接下来，加速度信号处理部70b对加速度信号进行滤波而仅使特定的频率成分通过，并将该特定的频率成分供给至扬声器88。扬声器88将供给的特定的频率成分的加速度信号作为声音信息输出。

然后，控制部70基于从操作部80供给的操作信息等对机械臂30以及机械手50进行控制。

(效果)

本实施方式所涉及的机器人系统10具备：加速度传感器60，其安装于机械手50；以及扬声器88(感知信息输出部)，其将来自加速度传感器60的加速度信号作为感知信息输出。即，本实施方式所涉及的机器人系统10将从加速度传感器60供给的加速度信号作为感知信息而从扬声器88输出。这里，加速度传感器60例如与麦克风等相比，难以拾取由空气振动产生的噪声。其结果是，本实施方式所涉及的机器人系统10能够边正确地把握机器人20侧的作业状况，边对机器人20进行远程操作来可靠地进行所希望的作业。

并且，在本实施方式中，加速度传感器60分别安装于工件W的座部与靠背部的连接部附近、以及沿着工件W的座部的前表面的部位处。即，在本实施方式中，加速度传感器60设置于与工件W抵接的部位处或者其附近。由此，能够使上述的本实施方式所涉及的机器人系统10起到的效果进一步显著。

并且，在该实施方式中，感知信息输出部是将加速度信号作为声音信息输出的扬声器88。由此，与以往存在的例如以由麦克风得到的信号为基础的声音信息相比，本实施方式所涉及的机器人系统10能够输出不包括在工厂内产生的所有噪音的清晰的声音信息(即，噪声较少的声音信息)。因此，本实施方式所涉及的机器人系统10例如能够将机械手50与工件W摩擦时那样的比较小的声音信息等也可靠地传递至操作员。

另外，在本实施方式中，扬声器88设置于操作部80。由此，操作员能够可靠地听见从扬声器88输出的声音信息。其结果是，能够使本发明的机器人系统10所起到的效果进一步显著。

并且，在本实施方式中，还具备加速度信号处理部70b，加速度信号处理部70b对由加速度传感器60取得的加速度信号进行滤波而仅使特定的频率成分通过，扬声器88将特定的频率成分的加速度信号作为声音信息输出。

根据该结构，能够使本发明的机器人系统10所起到的效果进一步显著。

(变形例)

在上述的一个实施方式中，对扬声器88(感知信息输出部)安装于操作部80的基部81的顶板的底面的情况进行了说明，但并不限定于该情况。即，扬声器88可以安装于操作部80的其他部分，也可以不安装于操作部80而设置于操作部80的附近。并且，只要以操作员能够对机器人20侧的作业状况正确地把握的程度的充分大的音量输出声音信息，则扬声器88也可以设置于远离操作部80的部位而并非操作部80的附近。此外，在为低频带的频率成分的情况下，也能够将来自扬声器88的输出作为振动传递至操作员。

在上述的一个实施方式中，对感知信息输出部为输出声音信息的扬声器88的情况进行了说明，但并不限定于该情况。例如，感知信息输出部也可以是由操作员佩戴、并输出声音信息的耳机。

另外，感知信息输出部并不限定于扬声器88、耳机等用于输出声音信息的部件，例如，也可以是用于输出激振力信息的图9所示那样的振动器88′。图9是从顶面侧观察本发明的变形例所涉及的操作部时的立体图。如图9所示，在该变形例中，在操作部80的工件模型设置部85的上表面设置有把持体86，把持体86用于供操作员把持，并具有俯视时为大致矩形形状的外形。把持体86具有2个振动器88′、88′。在振动器88′、88′分别内置有以虚线所示那样的马达89。振动器88′、88′能够分别通过该马达89旋转而输出激振力信息，并将机器人20侧的作业状况传递至操作员。此外，在该变形例中，对振动器88′内置于操作部80的情况进行了说明，但只要是设置于操作部80的方式，则设置有振动器88′的部位并不被特别限定。即，振动器88′也可以以安装于操作部80的外面的方式设置于操作部80。

另外，感知信息输出部例如也可以是图10所示那样的换能器88″。图10是表示本发明的其他变形例所涉及的换能器的图，图10的(a)是立体图，图10的(b)是沿着高度方向与宽度方向相交的平面的剖视图。换能器88″是能够输出作为感知信息的声音信息以及激振力信息这两方的感知信息输出部。

换能器88″具有磁路101、绕线管105、音圈106、以及悬架107。磁路101主要由磁铁102、内轭103、外轭104构成。绕线管105为圆筒状。悬架107以使绕线管105配置于换能器88″的规定位置的方式，对绕线管105进行支承。在绕线管105的末端设置有圆环状部件109。通过这种构造，若电流流动至音圈106，则绕线管105振动。例如以使圆环状部件109与操作部80的顶板抵接的方式并按照与图8所示的扬声器88相同的方式将这种换能器88″安装至操作部80进行使用，由此，能够将声音信息以及激振力信息的至少1个传递至操作员。

并且，在上述的一个实施方式中，对末端执行器是在保持有工件W的基础上对工件W进行作业的机械手50的情况进行了说明，但只要是对工件进行一些作业的末端执行器，则并不限定于这种情况。例如，末端执行器也可以是用于对工件穿设任意的孔的钻等。

根据上述说明，对于本领域技术人员而言，本发明的更多改良、其它实施方式是清楚的。因此，上述说明应仅作为例示解释，其提供的目的在于向本领域技术人员教导执行本发明的最优选的形态。不脱离本发明的精神，而能够实质性地变更其构造和/或功能的详细情况。

附图标记说明：

10…机器人系统；20…机器人；21…基台；30…机械臂；31…臂部；32…手腕部；50…机械手；51…第1手部；52…第2手部；52a…第1部分；52b…第2部分；52c…第3部分；55a、55b…支承部；60…加速度传感器；70…控制部；70a…机器人控制部；70b…加速度信号处理部；80…操作部；81…基部；82…主臂；85…工件模型设置部；88…扬声器；88′…振动器；88″…换能器；90…照相机；W…工件。

Claims (6)

1.一种机器人系统，具备对工件进行作业的机器人、以及用于对所述机器人进行远程操作的操作部，所述机器人系统的特征在于，

所述机器人具备：

机械臂；

末端执行器，其安装于所述机械臂，并对工件进行作业；以及

加速度传感器，其安装于所述末端执行器，

所述机器人系统还具备感知信息输出部，所述感知信息输出部将来自所述加速度传感器的加速度信号作为感知信息输出。

2.根据权利要求1所述的机器人系统，其中，

所述加速度传感器设置于与所述工件抵接的部位或者其附近。

3.根据权利要求1或2所述的机器人系统，其中，

所述机器人系统还具备加速度信号处理部，所述加速度信号处理部对由所述加速度传感器取得的加速度信号进行滤波而仅使特定的频率成分通过，

所述感知信息输出部将所述特定的频率成分的加速度信号作为感知信息输出。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的机器人系统，其中，

所述感知信息为声音信息，所述感知信息输出部是将所述加速度信号作为所述声音信息输出的扬声器。

5.根据权利要求4所述的机器人系统，其中，

所述扬声器设置于所述操作部或者其附近。

6.根据权利要求1～3中任一项所述的机器人系统，其中，

所述感知信息为激振力信息，所述感知信息输出部是将所述加速度信号作为所述激振力信息输出的振动器，且设置于所述操作部。

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