CN112847331A

CN112847331A - 机器人系统

Info

Publication number: CN112847331A
Application number: CN202011336205.9A
Authority: CN
Inventors: 篠原成貴
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2019-11-27
Filing date: 2020-11-25
Publication date: 2021-05-28
Also published as: DE102020130641A1; US11485017B2; JP2021084167A; US20210154847A1; JP7384647B2

Abstract

本发明提供一种机器人系统，其能够更可靠地提高机器人的周围的安全性。该机器人系统具备：机器人(1)，其由机器人控制装置(20)控制；以及无线通信设备(30)，其由存在于机器人(1)的周围的人佩戴或携带；无线通信设备(30)具有能够检测加速度的传感器；无线通信设备(30)构成为，在人没有操作无线通信设备(30)的状态下，将关于加速度的信息发送给机器人(1)的机器人控制装置(20)；机器人控制装置(20)在加速度超过阈值时，对机器人(1)进行动作限制。

Description

机器人系统

技术领域

本发明涉及机器人系统。

背景技术

目前，已知如下技术：在远程操作机器人的远程操作装置上设置紧急停止按钮。另外，已知如下技术：基于远程操作装置上设置的姿态传感器、加速度传感器等的检测结果，判断操作人员有无异常。例如，参考专利文献1。

另外，已知一种手套，该手套上设置有使能开关以及紧急停止开关。例如，参考专利文献2。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2010-58216号公报

专利文献2：日本特开2016-60017号公报

发明内容

发明要解决的问题

在上述技术中，为了使机器人停止，需要操作紧急停止按钮。在该情况下，当操作人员跌倒时等，紧急停止按钮的操作会延迟，由此可能会延迟机器人的紧急停止。

另外，在前者的技术中，检测不到未持有远程操作装置的人的异常。另外，在后者的技术中，若多个人佩戴设置有使能开关以及紧急停止开关的手套，则无法稳定地控制机器人。

鉴于前述情况，期望一种技术，其能够更可靠地提高机器人的周围的安全性。

用于解决问题的方案

本发明的一个方案是一种机器人系统，其具备：机器人，其由机器人控制装置控制；以及无线通信设备，其由存在于所述机器人的周围的人佩戴或携带；所述无线通信设备具有能够检测加速度的传感器；所述无线通信设备构成为，在所述人没有操作所述无线通信设备的状态下，将关于所述加速度的信息发送给所述机器人的所述机器人控制装置；所述机器人控制装置在所述加速度超过阈值时，对所述机器人进行动作限制。

附图说明

图1是一个实施方式的机器人系统的立体示意图。

图2是本实施方式的机器人控制装置以及无线通信设备的框图。

图3是本实施方式的第一变形例的示意图。

图4是本实施方式的第二变形例的示意图。

图5是本实施方式的无线通信设备的正视示意图。

图6是本实施方式的示教操作盘的正视示意图。

图7是本实施方式的第三变形例的示意图。

附图标记说明：

1：机器人

10：臂

20：机器人控制装置

22：显示装置

23：存储装置

23c：动作限制程序

24：输入装置

24a：示教操作盘

30：无线通信设备

32：显示装置

34：输入装置

36：传感器(能够检测加速度的传感器)

50：高度检测装置

51：第一天线

52：第二天线

具体实施方式

以下参照附图对本发明的一个实施方式的机器人系统进行说明。

如图1所示，一实施方式的机器人系统具备：机器人1；以及机器人控制装置20，其用于控制机器人1。作为机器人1的臂10的前端部的手腕凸缘12上安装有根据由机器人1进行的作业的多种工具，机器人1使用工具进行作业。也存在臂10的前端部未安装有工具的情况。

该机器人系统具备无线通信设备30，所述无线通信设备30由存在于机器人1的周围的人即操作人员OP佩戴或携带。在本实施方式中，无线通信设备30安装在帽子或头盔上，由此操作人员OP的头部佩戴有无线通信设备30。

机器人1的臂10具备多个臂部件以及多个关节。另外，臂10具备多个伺服马达，所述多个伺服马达分别驱动多个关节。作为各伺服马达，使用旋转马达、直动马达等各种伺服马达得到。各伺服马达具有用于检测其工作位置以及工作速度的工作位置检测装置，工作位置检测装置作为一例是编码器。工作位置检测装置的检测值被发送到机器人控制装置20。

如图2所示，机器人控制装置20具备：CPU等处理器21；显示装置22；具有非易失性存储器、ROM、以及RAM等的存储装置23；为键盘、触摸面板、以及操作盘等的输入装置24；以及用于收发信号的收发部25。收发部(接收部)25具有天线，其使用天线进行发送和接收信号。另外，输入装置24以及收发部25作为输入部发挥功能。机器人控制装置20利用无线通信设备30和近距离无线通信进行通信。虽然在本实施方式中机器人控制装置20设置在机器人1上，但是机器人控制装置20还可以是设置在机器人1之外并且具有上述构成的计算机。

存储装置23中存储有系统程序23a，系统程序23a承担机器人控制装置20的基本功能。存储装置23中还存储有动作程序23b。动作程序23b以机器人1的参考坐标系为基准生成，并用于在该参考坐标系中将安装于臂10的前端部的工具的例如前端依次配置在预定的作业位置。

机器人控制装置20具有示教操作盘24a，所述示教操作盘24a作为输入装置24的一部分，由平板电脑等组成。在一例中，示教操作盘24a具有触摸屏等的输入部，并且示教操作盘24a在例如生成动作程序23b、以及手动操作机器人1的臂10等的时候被使用(图1)。在图1中，操作人员OP使用示教操作盘24a设定动作程序23b。

如图2所示，无线通信设备30具备：CPU等处理器31；显示装置32；具有非易失性存储器、ROM、以及RAM等的存储装置33；为触摸面板、按钮、刻度盘、以及各种键等的输入装置34；以及用于收发信号的收发部35。收发部(接收部)35具有天线，其使用天线进行发送和接收信号。另外，输入装置34以及收发部35作为输入部发挥功能。

在一例中，收发部35使用蓝牙(注册商标)等公知的近距离无线通信与机器人控制装置20进行通信。无线通信设备30具备能够检测加速度的传感器36。作为传感器36，能够使用一轴加速度计，二轴加速度计，三轴加速度计，六轴加速度计以及陀螺仪传感器等。陀螺仪传感器能够检测倾斜方向上的加速度。

无线通信设备30将传感器36的加速度检测结果作为关于加速度的信息(以下可以简称为“加速度信息”)，由近距离无线通信逐次发送给机器人控制装置20。在一例中，无线通信设备30上设置有输入装置34，通过操作输入装置34，对向机器人控制装置20发送/不发送加速度信息进行切换。或者，根据机器人控制装置20的操作，对向机器人控制装置20发送/不发送加速度信息进行切换。

在另一例中，根据无线通信设备30与机器人控制装置20的距离，机器人控制装置2对接收/不接收来自无线通信设备30的加速度信息进行切换。所述距离在一例中，基于机器人控制装置20接收的来自无线通信设备30的信号的强度，或者，无线通信设备30接收的来自机器人控制装置20的信号的强度计算出。如此获取距离测定结果的机器人控制装置20以及无线通信设备30作为距离测定单元发挥功能。

机器人控制装置20从无线通信设备30接收加速度信息，若基于接收的信息判断加速度超过了阈值，则如后述所述对机器人1进行动作限制。此外，在本实施方式中，在从无线通信设备30接收加速度信息的机器人控制装置20中，根据加速度信息对机器人1的动作限制变得有效。

在又一例中，还可以在无线通信设备30侵入预定的区域时，开始向机器人控制装置20发送加速度信息。或者，还可以在无线通信设备30侵入预定的区域时，开始由机器人控制装置20接收加速度信息。例如，预定的区域的周缘配置有多根天线，无线通信设备相对于各天线的位置由机器人控制装置20或者无线通信设备30计算，并判断无线通信设备30是否侵入了预定的区域。

存储装置23中存储有动作控制程序23c。若机器人控制装置20从无线通信设备30接收的所述检测结果超过预定基准，则进行停止臂10、降低臂10的动作速度等对臂10的动作限制。

例如，由传感器36检测的加速度的大小超过预定值时，或者加速度的预定方向上的加速度的大小超过预定值时等，机器人控制装置20对臂10进行动作限制。

若在帽子、头盔以及头带等上预先安装有无线通信设备30，则能够使加速度计即传感器36的各轴的方向与上下方向、水平方向大致对应。因此，例如可以根据上下方向的加速度对臂10进行动作限制。

在安装于操作人员OP的胸部、肩部、腹部、背部、腰部、或者臀部的标牌、名牌以及带等上预先安装有无线通信设备30时，也能够使加速度计即传感器36的各轴的方向与上下方向、水平方向大致对应。

若无线通信设备30佩戴于操作人员OP的头部，则在操作人员OP无意中打乱了姿态时，或者操作人员OP感到惊讶时等，处于由传感器36检测到大的加速度的趋势。在无线通信设备30佩戴于胸部、肩部、或者背部等时，与佩戴于头部时具有相同的趋势。无线通信设备30佩戴于腰部、臀部等时，在操作人员OP无意中打乱了姿态时，或者操作人员OP感到惊讶时等，处于由传感器36检测到特有的加速度的趋势。

无线通信设备30还可以由操作人员OP携带。例如，如图1所示，无线通信设备30被放置在操作人员OP的衣服的胸前口袋、裤子的口袋等内，由此无线通信设备30可以由操作人员OP携带。

在如上所述的无线通信设备30由操作人员OP佩戴或携带时，操作人员OP无需手持无线通信设备30。也就是说，无线通信设备30在不被操作人员OP操作的状况下，将加速度信息发送给机器人控制装置20。因此，操作人员OP能够在操作示教操作盘24a、操作输入装置24等上使用其双手而没有任何不便。

此外，无线通信设备30判断是否对臂10进行动作限制，无线通信设备30还可以将用于进行动作限制的信号作为加速度信息发送给机器人控制装置20。此外，用于进行动作限制的信号是表示加速度超过了阈值的信号的一种。

另外，如图3所示，在机器人1的周围存在操作人员OP、参观者V等多个人时，多个人可以分别佩戴或携带有无线通信设备30。在该情况下，多个无线通信设备30将加速度信息发送给机器人控制装置20。然后，若从任一个无线通信设备30向机器人控制设备20发送表示应该对臂10进行动作限制的加速度信息，则机器人控制装置20对臂10进行动作限制。

另外，如图4所示，预定的区域内存在多个机器人1，并且多个机器人1的周围存在一个或多个人，还可以从无线通信设备30向多个机器人1的机器人控制装置20分别发送加速度信息。例如，在图4中，若从操作人员OP的无线通信设备30向机器人控制设备20发送表示应该对臂10进行动作限制的加速度信息，则机器人控制装置20对臂10进行动作限制。此外，在图4的方式中，对在多个机器人1中分别设定的动作进行限制的阈值可以彼此不同。

在上述构成中，如图5所示，无线通信设备30的显示装置32上还可以显示发送加速度信息的机器人1。在图5的情况下，用斜线示出发送加速度信息的机器人1。

另外，在上述构成中，机器人控制装置20的显示装置22、示教操作盘24a的显示装置、以及其他的计算机的显示装置上还可以显示单一的机器人1或者多个机器人1，并且还可以显示设定为向各机器人1发送加速度信息的无线通信设备30。例如，如图6所示，示教操作盘34a的显示装置上显示两个机器人1，以及设定为向每个机器人1发送加速度信息的无线通信设备30。在图6的情况下，用斜线示出发送加速度信息的无线通信设备30。

例如在图5的情况下，操作人员OP通过操作输入装置34等，能够设定发送加速度信息的机器人1。在该情况下，无线通信设备30作为对机器人控制装置20中的机器人1的动作限制的有效/无效进行切换的设定单元发挥功能。

另外，在图6的情况下，操作人员通过操作示教操作盘24a的触摸屏，能够设定从各无线通信设备30发送加速度信息的机器人1。在该情况下，示教操作盘24a作为对机器人控制装置20中的机器人1的动作限制的有效/无效进行切换的设定单元发挥功能。该设定可以使用显示装置22以及输入装置24进行，也可以使用其他的计算机进行。如此，若在无线通信设备30以外进行该设定，则佩戴有无线通信设备30的人无法更改该设定。如此构成有利于提高机器人1的周围的人的安全性。

另外，在上述构成中，如图7所示，还设置有检测无线通信设备30的高度的高度检测装置50。高度检测装置50例如具备第一天线51和第二天线52，所述第二天线52设置在比第一天线51低的位置。各天线51、52向机器人控制装置20、无线通信设备30以及其他的计算机等发送关于从无线通信设备30接收的信号的强度的信号(检测结果)。若接收该信号，则机器人控制装置20、无线通信设备30以及其他的计算机等能够根据各天线51、52的信号的强度判断无线通信设备30的高度。

并且，机器人控制装置20还可以根据各天线51、52的检测结果，即无线通信设备30的高度，更改对臂10进行动作限制的加速度的阈值。

例如，若无线通信设备30配置在比第二天线52低的位置，则机器人控制装置20降低对机器人1进行动作限制的加速度的阈值。在确定无线通信设备30佩戴于头部、胸部、肩部等操作人员的高的位置时，若无线通信设备30的高度变低，则表示操作人员弯腰或跌倒等的可能性很高。在这样的情况下，若加速度阈值低于通常水平，则操作人员OP能够更安全地进行作业。

在上述实施方式中，在不被操作人员OP操作的状况下，从无线通信设备30向机器人控制装置20发送加速度信息。利用该构成，可以实现如下状况：在适当的时机可靠地进行由机器人控制装置20对机器人1的动作限制。

另外，在上述实施方式中，来自无线通信设备30的加速度信息被发送到多个机器人控制装置20。该构成有利于在使用多个机器人1的、例如在焊接线等中确保机器人1的周围的人的安全。

另外，在上述实施方式中，来自多个无线通信设备30的加速度信息被发送到机器人控制装置20。该构成即使在单一或多个机器人1的周围存在多个人的情况下，也能够确保各人的安全。

另外，在上述实施方式中，对机器人控制装置20中的机器人1的动作限制的有效/无效，能够使用无线通信设备30进行切换。该构成能够可靠地把握使用于机器人1的动作限制的无线通信设备30。

另外，在上述实施方式中，对机器人控制装置20中的机器人1的动作限制的有效/无效，能够使用机器人控制装置20或其他的计算机等进行切换。该构成由于无线通信设备30不进行该切换，因此有利于确保机器人1的周围的人的安全。

此外，机器人1的臂10上还可以设置有收发部25的天线。在该情况下，来自无线通信设备30的加速度信号由该天线接收。该构成有利于准确地测定臂10与无线通信设备30的距离。该天线还可以设置在机器人1的底座B(图1)上，起到相同的效果。

另外，在上述实施方式中，还可以测定机器人1与无线通信设备30的距离，根据测定的距离，确定机器人控制装置20是否进行动作限制。利用该构成防止了无用的动作限制，这关系到机器人1的作业的效率化。

在上述实施方式中，机器人1还可以是与人协作的协作机器人。协作机器人为了防止对人的危害，若存在与人接触等，则进行动作限制，但若如上所述从无线通信设备30向机器人1发送加速度信息，则机器人1的周围的人的安全性进一步提高。

Claims

1.一种机器人系统，其特征在于，具备：

机器人，其由机器人控制装置控制；以及

无线通信设备，其由存在于所述机器人的周围的人佩戴或携带；

所述无线通信设备具有能够检测加速度的传感器；

所述无线通信设备构成为，在所述人没有操作所述无线通信设备的状态下，将关于所述加速度的信息发送给所述机器人的所述机器人控制装置；

所述机器人控制装置在所述加速度超过阈值时，对所述机器人进行动作限制。

2.根据权利要求1所述的机器人系统，其特征在于，

多个所述机器人存在于预定的区域；

所述无线通信设备构成为，在所述人没有操作所述无线通信设备的状态下，将所述信息发送给所述多个机器人的所述机器人控制装置；

各所述机器人的所述机器人控制装置在所述加速度超过所述阈值时，对所述机器人进行所述动作限制。

3.根据权利要求1所述的机器人系统，其特征在于，

多个所述无线通信设备由所述多个人分别佩戴或携带；

各所述无线通信设备构成为，在所述人没有操作所述无线通信设备的状态下，将所述信息发送给所述机器人的所述机器人控制装置；

所述机器人控制装置在所述加速度超过所述阈值时，对所述机器人进行动作限制。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的机器人系统，其特征在于，

所述无线通信设备佩戴于所述人的头部、胸部、肩部、腹部、背部、腰部、或者臀部。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的机器人系统，其特征在于，具备：

高度检测装置，其检测所述无线通信设备的高度；

所述机器人控制装置根据所述高度检测装置的检测结果更改所述阈值。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的机器人系统，其特征在于，

所述无线通信设备将表示所述加速度超过了阈值的信号作为关于所述加速度的信息发送给所述机器人控制装置。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的机器人系统，其特征在于，具有：

设定单元，其对所述机器人控制装置中的所述机器人的所述动作限制的有效/无效进行切换。

8.根据权利要求7所述的机器人系统，其特征在于，

所述设定单元能够设定所述多个机器人之中不发送所述无线通信设备的所述信息的机器人。

9.根据权利要求1～8中任一项所述的机器人系统，其特征在于，

所述机器人具备接收所述信息的接收部；

所述接收部安装在所述机器人的臂或者底座上。

10.根据权利要求1～9中任一项所述的机器人系统，其特征在于，具备：

距离测定单元，其测定所述机器人与所述无线通信设备的距离；

所述机器人控制装置根据所述距离测定单元的测定结果确定是否进行所述动作限制。