CN113524169A - 机器人系统和机器人的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了机器人系统和机器人的控制方法，能够防止外装于臂上的布线或配管与外围设备接触。机器人的臂构成为能够安装用于覆盖设置在臂外侧的布线或配管的臂盖。输入受理部受理表示臂盖安装于臂的第一输入。可动范围确定部根据第一输入，将机器人的可动范围确定为比未安装臂盖时的第一可动范围窄的第二可动范围。机器人控制部按照第二可动范围控制机器人的动作。

Description

机器人系统和机器人的控制方法

技术领域

本公开涉及机器人系统和机器人的控制方法。

背景技术

机器人的手有时因手的机构而连接有布线或配管。这样的布线或配管在大多数的情况下外装于臂上。专利文献1中公开了使用电缆支承框架将布线或配管固定在臂上的技术。当使用电缆支承框架将布线或配管固定在臂上时，布线或配管的姿态根据机器人的姿态而改变，有可能发生电缆与外围设备接触的不良情况。

专利文献1：日本特开2014-46443号公报

发明内容

然而，在专利文献1的技术中，需要反复进行用于调整臂的可动作范围的试错试验的作业。

根据本公开的第一方面，提供了一种机器人系统。该机器人系统具备：机器人，具有臂，所述臂构成为能够安装用于覆盖设置在所述臂的外侧的布线或配管的臂盖；输入受理部，受理表示所述臂盖安装于所述臂的第一输入；可动范围确定部，根据所述第一输入，将所述机器人的可动范围确定为比未安装所述臂盖时的第一可动范围窄的第二可动范围；以及机器人控制部，按照所述第二可动范围控制所述机器人的动作。

根据本公开的第二方面，提供了一种机器人的控制方法，该机器人构成为能够安装用于覆盖设置在臂外侧的布线或配管的臂盖。该机器人的控制方法包括：(a)受理表示所述臂盖安装于所述臂的第一输入的步骤；(b)根据所述第一输入，将所述机器人的可动范围确定为比未安装所述臂盖时的第一可动范围窄的第二可动范围的步骤；以及(c)按照所述第二可动范围控制所述机器人的动作的步骤。

附图说明

图1是第一实施方式的机器人系统的概念图。

图2是示出第一实施方式中的机器人系统的动作的流程图。

图3是示出臂盖的安装输入用窗口的示例的说明图。

图4是示出可动范围的确认用窗口的示例的说明图。

图5是具有机器学习完成的确定模型的可动范围确定部的框图。

图6是示出第二实施方式中的机器人系统的动作的流程图。

图7是第三实施方式的机器人系统的概念图。

附图标记说明

10、10a…机器人系统；100…机器人；110…臂；120…基座；130…末端执行器；140…连接线；150、150a…臂盖；152…爪；160…传感器；170…输入受理部；200、200a…控制装置；210…机器人控制部；220…存储器；300…个人计算机；310…输入受理部；320…可动范围确定部；322…确定模型；330…可动范围表；340…作业程序创建部；350…模拟器；360…显示部；400…辅助装置。

具体实施方式

A.第一实施方式

图1是本公开的第一实施方式的机器人系统10的概念图。该机器人系统10具备机器人100、控制装置200以及个人计算机300。

机器人100具备臂110和基座120。在臂110的前端部安装有手部等末端执行器130。臂110的前端部和末端执行器130合起来的部分也被称为“手”。在该示例中，机器人100是具有六个轴的垂直多关节机器人。但是，机器人100也可以是水平多关节机器人，另外，可以使用具有至少一个轴的机器人。

末端执行器130经由连接线140与末端执行器用的辅助装置400连接。在该示例中，辅助装置400是压缩机，连接线140是空气配管。作为末端执行器130和辅助装置400的组合，可以使用该示例以外的各种组合。在这种情况下，使用的连接线140包括适于末端执行器130的结构的挠性布线或配管。在本公开中，“布线或配管”在广义上包括仅有布线的结构、仅有配管的结构以及包括布线和配管的结构。连接线140也可以连接到设置在臂110的前端部上的相机或传感器等附属装置。在这种情况下，使用适合于该附属装置的辅助装置。

在机器人100的臂110上能够安装用于覆盖设置在臂110的外侧的连接线140的臂盖150。通过安装臂盖150，能够防止连接线140的布线或配管与设置在机器人100周围的外围设备接触。在图1的示例中，臂盖150具有板状或箱状的形状，并且由树脂或金属形成。但是，作为臂盖150，也可以使用袋状的盖。

控制装置200包括机器人控制装置210和存储器220。在存储器220中预先存储有机器人100的作业程序。机器人控制部210按照作业程序执行机器人100的控制。

个人计算机300具有输入受理部310、可动范围确定部320、可动范围表330、作业程序创建部340、模拟器350以及显示部360。输入受理部310受理表示臂盖150安装于臂110的输入。在本实施方式中，该输入是由用户进行的，并且后面将描述其具体示例。可动范围确定部320具有以下功能：根据通过输入受理部310受理的输入，将机器人100的可动范围确定为比未安装臂盖150时的第一可动范围窄的第二可动范围。第一可动范围和第二可动范围被预先登记在可动范围表330中。作业程序创建部340根据用户的指示来执行机器人100的作业程序的生成、修改。创建的作业程序也被发送到控制装置200。模拟器350具有使用作业程序模拟机器人100的动作并确认作业程序是否存在问题的功能。此时，模拟器350使用由可动范围确定部320确定的可动范围来执行模拟。

图2是示出第一实施方式中的机器人系统10的动作的流程图。图2的处理通过控制装置200和个人计算机300来执行。在步骤S110中，用户使用个人计算机300进行表示臂盖150安装于臂110的输入，输入受理部310受理该输入。在步骤S120中，根据通过输入受理部310受理的输入，可动范围确定部320确定机器人100的可动范围。

图3是示出臂盖150的安装输入用的窗口W1的示例的说明图。该窗口W1是示出机器人100的各种设定的画面，并且显示有机器人100的型号名称、轴数、臂长、最大负荷等。另外，作为臂盖设定，“不使用”、“使用类型1”、“使用类型2”等多个选择项作为下拉菜单以可选择的方式显示。“类型1”和“类型2”是指臂盖150的不同类型。当选择“使用类型1”或“使用类型2”等表示使用臂盖150的选择项时，通过输入受理部310受理该输入。需要说明的是，代替下拉菜单，也可以使用表示“使用臂盖”的复选框、表示“使用类型1”、“使用类型2”等的复选框。当按下窗口W1内的“确认可动范围”按钮时，能够确认根据臂盖设定而确定的可动范围。

图4是示出可动范围的确认用窗口W2的示例的说明图。在该示例中，示出不使用臂盖150时的标准的第一可动范围R1和使用类型1的臂盖150时的第二可动范围R1。这些可动范围R1、R2被确定为机器人100的六个轴可采取的范围。第二可动范围R2是比第一可动范围R1窄的范围。在该示例中，在第二可动范围R2中，第三轴J3和第四轴J4的范围被确定为比第一可动范围R1窄。这些可动范围R1、R2被预先登记在可动范围表330中。

需要说明的是，在可安装到臂110上的臂盖150只有一种类型的情况下，在可动范围表330中预先登记有适合于该臂盖150的第二可动范围R2。另外，在臂110构成为能够安装多种臂盖150的情况下，在可动范围表330中预先登记有分别适合于这些多种臂盖150的第二可动范围R2。如图3所示，输入受理部310受理用于区分安装多种臂盖150中的哪一种臂盖150的输入。可动范围确定部320根据通过输入受理部310受理的输入，选择多个第二可动范围R2中的一个。根据该结构，能够根据臂盖150的类型容易地执行机器人100的可动范围的设定。另外，不需要每次都计算与臂盖150的类型相应的第二可动范围R2，并且能够容易地确定适当的第二可动范围R2。此外，也可以认为可动范围表330是构成可动范围确定部320的一部分的表。另外，作为可动范围确定部320，可以使用以下说明的利用了机器学习的可动范围确定部。

图5是示出使用了机器学习的可动范围确定部320的结构的框图。该可动范围确定部320具有机器学习完成的确定模型322。该确定模型322根据表示臂盖150的安装的第一输入I1和对机器人100的可动范围有影响的第二输入I2，输出适合于臂盖150的机器人100的可动范围R2。确定模型322例如可以构成为神经网络。第一输入I1是通过上述图3中说明的臂盖设定而进行的输入。第二输入I2是与第一输入I1不同的输入，例如，可以将表示臂盖150的尺寸的数据或臂盖150的图像用作第二输入I2。另外，考虑到使用袋状盖作为臂盖150的情况，也可以将臂盖150的材质用作第二输入I2。输入受理部310受理这两个输入I1、I2，并将其发送到可动范围确定部320。可动范围确定部320能够使用机器学习完成的确定模型322，根据第一输入I1和第二输入I2确定第二可动范围R2。根据该结构，也可以通过考虑对可动范围有影响的第二输入I2来适当地确定机器人100的可动范围。但是，可动范围确定部320也可以不使用确定模型322而仅使用第一输入I1来确定第二可动范围R2。

在图2的步骤S130中，将在步骤S120中确定的可动范围从个人计算机300发送到控制装置200的机器人控制部210。在步骤S140中，基于在步骤S130中接收到的可动范围，机器人控制部210按照作业程序来执行机器人100的控制。在步骤S150中，判定在执行机器人100的控制的执行中，是否发生了按照作业程序的动作在可动范围外的可动范围外错误。当发生了可动范围外错误时，机器人控制部210停止按照作业程序的控制，并且将表示可动范围外错误的内容发送到个人计算机300以通知用户。在步骤S145中，用户使用作业程序创建部340来修改作业程序。将修改后的作业程序发送到控制装置200，并返回到步骤S140。这样，反复执行步骤S140～S150，直到不发生可动范围外错误为止，在步骤S160中当作业结束时结束整个处理。

如上所述，在第一实施方式中，由于用臂盖150将包括布线或配管的连接线140覆盖，因此能够防止连接线140与外围设备接触。另外，通过在臂110上安装有臂盖150时将机器人100的可动范围确定为较窄的第二可动范围R2，能够容易地执行用于防止臂盖150与外围设备干涉的设定。进而，也能够防止机器人100自身与臂盖150干涉。

B.第二实施方式

图6是示出第二实施方式中的机器人系统10的动作的流程图。第二实施方式的机器人系统10的结构与第一实施方式的机器人系统10的结构相同，图6所示的动作的一部分与图2的不同。具体而言，图6的步骤S110、S120与图2的步骤S110、S120相同，并将图2的步骤S130及其之后的处理改变为图6的步骤S210及其之后的处理。

在步骤S210中，模拟器350基于在步骤S120中确定的可动范围，按照作业程序执行机器人100的动作的模拟。在步骤S220中，判定在模拟的执行过程中，是否发生了按照作业程序的动作在可动范围外的可动范围外错误。当发生了可动范围外错误时，模拟器350停止按照作业程序的模拟，并且向用户通知表示可动范围外错误的内容。在步骤S215中，用户使用作业程序创建部340修改作业程序，并返回到步骤S210。这样，反复执行步骤S210～S220，直到不发生可动范围外错误为止，在步骤S230中当模拟结束时，前进到步骤S240。在步骤S240中，最终的作业程序和可动范围从个人计算机300发送到控制装置200的机器人控制部210。在步骤S250中，通过机器人控制部210执行机器人的控制。

上述第二实施方式也能够获得与第一实施方式相同的效果。另外，第二实施方式存在以下优点：可以不使机器人100实际上进行动作，而通过模拟器350判定可动范围和作业程序是否存在问题。

C.第三实施方式

图7是第三实施方式的机器人系统10a的概念图。该机器人系统10a与第一实施方式的机器人系统10的不同之处在于，臂盖150a的结构以及省略个人计算机300并将其一部分的功能通过控制装置200a来实现，其他结构与第一实施方式的机器人系统10相同。

臂盖150a具有作为与机器人100的臂110卡合的卡合构件的爪152。臂110具有检测臂盖150a已安装的传感器160。该传感器160例如是检测臂盖150a的爪152与臂110的卡合部卡合的传感器。具体而言，例如，在爪152和传感器160上分别设置一个以上的电接点，能够根据这些电接点的接触状态检测臂盖150a的安装状态。在能够使用多种臂盖150a的情况下，可以根据其类型将臂盖150a的电接点配置在不同的位置。此外，作为传感器160，可以使用除此之外的各种传感器。

在机器人100的基座120上设置有输入受理部170。该输入受理部170将由传感器160检测到的臂盖150a的安装状态通知给控制装置200a。即，输入受理部170受理传感器160的检测结果作为表示臂盖的安装的输入。根据该结构，可以向输入受理部170提供表示安装有臂盖150a的输入，而无需用户执行输入。

除了机器人控制部210和存储器220以外，控制装置200a还具有可动范围确定部320、可动范围表330以及作业程序创建部340。这些各部320～340在第一实施方式中通过个人计算机300来实现，并且其功能和动作与第一实施方式中的这些各部320～340的功能和动作大致相同，因此省略其说明。在本实施方式中，例如，当在示教作业已完成的状态下，将臂盖150a更换为不同种类的臂盖时，可获得与第一实施方式相同的效果。或者，在通过维护作业等将臂盖150a卸下一次后再次安装的情况下，也可获得与第一实施方式相同的效果。此外，在示教作业未完成的情况下，也可获得与第一实施方式相同的效果。此时，通过准备具有模拟器功能的个人计算机、控制装置，也可以进行模拟。

另外，第三实施方式具有用户无需进行表示安装有臂盖150a的输入的优点。

其他实施方式

本公开不限于上述实施方式，在不脱离其主旨的范围内可以以各种方式实现。例如，本公开也可以通过以下方式(方面)来实现。与以下记载的各方式中的技术特征对应的上述实施方式中的技术特征可以适当替换或组合，以解决本公开的课题的一部分或全部，或者实现本公开的效果的一部分或全部。另外，如果在本说明书中未将其技术特征描述为必要的特征，则可以适当地将其删除。

(1)根据本公开的第一方式，提供了一种机器人系统。该机器人系统具备：机器人，具有臂，所述臂构成为能够安装用于覆盖设置在所述臂的外侧的布线或配管的臂盖；输入受理部，受理表示所述臂盖安装于所述臂的第一输入；可动范围确定部，根据所述第一输入，将所述机器人的可动范围确定为比未安装所述臂盖时的第一可动范围窄的第二可动范围；以及机器人控制部，按照所述第二可动范围控制所述机器人的动作。

根据该机器人系统，由于用臂盖覆盖布线或配管，因此能够防止布线或配管与外围设备接触。另外，通过在臂上安装臂盖时将机器人的可动范围确定为较窄的第二可动范围，能够容易地执行用于防止臂盖与外围设备干涉的设定。进而，也能够防止机器人与臂盖干涉。

(2)在上述机器人系统中，也可以是，所述臂构成为能够安装多种臂盖作为所述臂盖，所述第一输入是区分安装所述多种臂盖中的哪一种臂盖的输入，所述可动范围确定部预先登记有与所述多种臂盖对应的多个所述第二可动范围，并且根据所述第一输入选择所述多个第二可动范围中的一个第二可动范围。

根据该机器人系统，在臂上能够安装多种臂盖的情况下，可以根据臂盖的类型容易地执行机器人的可动范围的设定。另外，能够容易地设定适当的可动范围，而无需每次都计算与臂盖的类型相应的可动范围。

(3)在上述机器人系统中，也可以是，除了所述第一输入之外，所述输入受理部还能够受理对所述机器人的可动范围有影响的第二输入，所述可动范围确定部使用机器学习完成的确定模型并根据所述第一输入和所述第二输入确定所述第二可动范围。

根据该机器人系统，也可以考虑对可动范围有影响的第二输入来适当地确定机器人的可动范围。

(4)在上述机器人系统中，也可以是，所述输入受理部通过个人计算机来实现，并且所述第一输入由用户执行。

根据该机器人系统，能够可靠地执行与臂盖相应的设定。另外，能够简化机器人自身的结构。

(5)在上述机器人系统中，也可以是，所述臂具有检测所述臂盖已安装的传感器，所述输入受理部受理所述传感器的检测结果作为所述第一输入。

根据该机器人系统，能够向输入受理部提供表示安装有臂盖的第一输入，而无需用户执行第一输入。

(6)根据本公开的第二方式，提供了一种机器人的控制方法，所述机器人构成为能够安装用于覆盖设置在臂外侧的布线或配管的臂盖。所述机器人的控制方法包括：(a)受理表示所述臂盖安装于所述臂的第一输入的步骤；(b)根据所述第一输入，将所述机器人的可动范围确定为比未安装所述臂盖时的第一可动范围窄的第二可动范围的步骤；以及(c)按照所述第二可动范围控制所述机器人的动作的步骤。

根据该控制方法，由于用臂盖覆盖布线或配管，因此能够防止布线或配管与外围设备接触。另外，通过在臂上安装有臂盖时将机器人的可动范围确定为较窄的第二可动范围，能够容易地执行用于防止臂盖与外围设备干涉的设定。进而，也能够防止机器人与臂盖干涉。

Claims (6)

1.一种机器人系统，其特征在于，具备：

机器人，具有臂，所述臂构成为能够安装用于覆盖设置在所述臂的外侧的布线或配管的臂盖；

输入受理部，受理表示所述臂盖安装于所述臂的第一输入；

可动范围确定部，根据所述第一输入，将所述机器人的可动范围确定为比未安装所述臂盖时的第一可动范围窄的第二可动范围；以及

机器人控制部，按照所述第二可动范围控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，

所述臂构成为能够安装多种臂盖作为所述臂盖，

所述第一输入是区分安装所述多种臂盖中的哪一种臂盖的输入，

所述可动范围确定部预先登记有与所述多种臂盖对应的多个所述第二可动范围，并且根据所述第一输入选择所述多个第二可动范围中的一个第二可动范围。

3.根据权利要求1或2所述的机器人系统，其特征在于，

除了所述第一输入之外，所述输入受理部还能够受理对所述机器人的可动范围有影响的第二输入，

所述可动范围确定部使用机器学习完成的确定模型并根据所述第一输入和所述第二输入确定所述第二可动范围。

4.根据权利要求1所述的机器人系统，其特征在于，

所述输入受理部通过个人计算机来实现，并且所述第一输入由用户执行。

5.根据权利要求1所述的机器人系统，其特征在于，

所述臂具有检测所述臂盖已安装的传感器，

所述输入受理部受理所述传感器的检测结果作为所述第一输入。

6.一种机器人的控制方法，其特征在于，所述机器人构成为能够安装用于覆盖设置在臂外侧的布线或配管的臂盖，所述机器人的控制方法包括：

(a)受理表示所述臂盖安装于所述臂的第一输入的步骤；

(b)根据所述第一输入，将所述机器人的可动范围确定为比未安装所述臂盖时的第一可动范围窄的第二可动范围的步骤；以及

(c)按照所述第二可动范围控制所述机器人的动作的步骤。

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