CN114364496A - 控制装置、控制方法及程序 - Google Patents

Abstract

控制装置控制进行作业的机器人，设置有使机器人单独作业的独立模式和使机器人与作业者共同作业的协作模式。控制装置使机器人在独立模式或协作模式下动作。控制装置构成为，基于作业者的位置来判断第一预定条件是否成立，在独立模式时第一预定条件成立的情况下从独立模式切换为协作模式，基于作业者的位置来判断第二预定条件是否成立，在协作模式时第二预定条件成立的情况下从协作模式切换为独立模式。

Description

控制装置、控制方法及程序

技术领域

本发明涉及控制装置、控制方法及程序。

背景技术

以往，已知有使机器人与作业者共同作业的机器人的控制装置(例如，参照专利文献1)。

专利文献1的控制装置构成为，基于摄像机的拍摄结果来推定作业者的行动，并根据该作业者的行动来使机器人动作。例如，在将单元安装于组装对象品的情况下，在通过机器人将单元移动到安装位置之后，通过机器人以及作业者进行螺纹紧固而将单元安装于组装对象品。接着，通过机器人将线缆带入组装对象品中的预定位置，作业者接受该线缆，通过作业者将线缆与单元连接。

而且，在通过机器人将单元移动至安装位置时，在作业者进入机器人或单元的作业区域或运转区域的情况下，使机器人减速或停止。同样地，在通过机器人使线缆移动至预定位置时，在作业者进入机器人的作业区域或运转区域的情况下，使机器人减速或停止。由此，能够抑制机器人以及单元与作业者碰撞。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2018-62016号公报

发明内容

发明所要解决的问题

在上述现有的控制装置中，能够使机器人与作业者协作，但未设想作业者以及机器人分别进行独立的作业。另一方面，谋求一种控制装置，在作业者以及机器人分别进行独立的作业的同时偶尔进行协作作业的状况下，能够使机器人单独地进行作业，也能够与作业者共同地进行作业。

本发明是为了解决上述的问题而完成的，本发明的目的在于提供一种控制装置、控制方法以及程序，在作业者以及机器人分别进行独立的作业的同时偶尔进行协作作业的状况下，能够使机器人单独地进行作业，也能够与作业者协作地进行作业。

用于解决问题的手段

本发明的控制装置控制进行作业的机器人，设置有使机器人单独作业的独立模式和使机器人与作业者共同作业的协作模式。控制装置具备使机器人在独立模式或协作模式下动作的动作控制部、和第一切换部或第二切换部。第一切换部构成为，基于作业者的位置、作业者的姿势、作业者的动作、作业者的视线的朝向、作业者发出的声音、以及由作业者提供的工件中的至少一个，判断第一预定条件是否成立，在独立模式时第一预定条件成立的情况下，从独立模式切换为协作模式。第二切换部构成为，基于作业者的位置、作业者的姿势、作业者的动作、作业者的视线的朝向、作业者发出的声音、以及由作业者提供的工件中的至少一个，判断第二预定条件是否成立，在协作模式时第二预定条件成立的情况下，从协作模式切换为独立模式。

通过这样构成，在进行机器人以及作业者的共同作业的情况下设定为协作模式，并且在进行作业者不介入的机器人的单独作业的情况下设定为独立模式，由此能够使机器人选择性地执行单独作业以及协作作业。另外，在作业者需要切换动作模式的情况下，能够容易地使第一预定条件或第二预定条件成立来切换动作模式。

本发明的控制方法是控制进行作业的机器人的方法，具备以下步骤：使机器人在使机器人单独作业的独立模式、或者使机器人与作业者共同作业的协作模式下动作；基于作业者的位置、作业者的姿势、作业者的动作、作业者的视线的朝向、作业者发出的声音、以及由作业者提供的工件中的至少一个，判断第一预定条件是否成立，在独立模式时第一预定条件成立的情况下，从独立模式切换为协作模式，或者，基于作业者的位置、作业者的姿势、作业者的动作、作业者的视线的朝向、作业者发出的声音、以及由作业者提供的工件中的至少一个，判断第二预定条件是否成立，在协作模式时第二预定条件成立的情况下，从协作模式切换为独立模式。

本发明的程序用于使计算机执行如下工序：使机器人在使机器人单独作业的独立模式或使机器人与作业者共同作业的协作模式下动作；基于作业者的位置、作业者的姿势、作业者的动作、作业者的视线的朝向、作业者发出的声音以及由作业者提供的工件中的至少一个，判断第一预定条件是否成立，在独立模式时第一预定条件成立的情况下，从独立模式切换为协作模式，或者，基于作业者的位置、作业者的姿势、作业者的动作、作业者的视线的朝向、作业者发出的声音以及由作业者提供的工件中的至少一个，判断第二预定条件是否成立，在协作模式时第二预定条件成立的情况下，从协作模式切换为独立模式。

发明效果

根据本发明的控制装置、控制方法以及程序，在作业者以及机器人进行分别独立的作业的同时偶尔进行协作作业的状况下，能够使机器人单独地进行作业，也能够与作业者协作地进行作业。

附图说明

图1是示出本实施方式的机器人控制系统的概要结构的框图。

图2是用于说明本实施方式的机器人控制系统中的动作模式的切换动作的流程图。

图3是用于说明本实施方式的机器人控制系统中的独立模式时的动作的流程图。

具体实施方式

以下，对本发明的一个实施方式进行说明。

首先，参照图1，对具备本发明的一实施方式的控制装置1的机器人控制系统100的结构进行说明。

机器人控制系统100例如应用于工厂的单体生产方式的生产现场。如图1所示，该机器人控制系统100具备控制装置1、机器人2以及拍摄装置3。机器人控制系统100构成为在生产线中使机器人2执行预定的作业(任务)。

控制装置1构成为基于拍摄装置3的拍摄结果来控制机器人2。控制装置1设置有独立模式以及协作模式，构成为使机器人2在独立模式或者协作模式下动作。

在此，独立模式是使机器人2单独作业的模式，协作模式是使机器人2与作业者(人)共同作业的模式。因此，在独立模式时机器人2进行单独作业，在协作模式时机器人2进行共同作业的一部分(共同作业中的机器人2进行的作业)。即，独立模式时的单独作业的作业主体仅为机器人2，协作模式时的共同作业的作业主体为机器人2以及作业者双方。例如，在独立模式时反复进行单独作业，在协作模式时反复进行共同作业。作为具体例，单独作业是通过机器人2使搬运至地点P1的工件W1移动至地点P2的作业，共同作业由作业者对搬运至地点P3的工件W2进行加工的作业和通过机器人2使该加工后的工件W2从地点P3移动至地点P4的作业构成。需要说明的是，在一个作业空间中，也可以由多个机器人2以及多个作业者进行作业。

另外，控制装置1构成为，在独立模式时第一预定条件成立的情况下，从独立模式切换为协作模式。该第一预定条件是为了控制装置1判断作业者是否请求开始共同作业而设定的。例如，在作业者位于预先设定好的区域(能够执行共同作业中的作业者进行的作业的区域)的情况下，判断为第一预定条件成立。

另外，控制装置1构成为，在协作模式时第二预定条件成立的情况下，从协作模式切换为独立模式。该第二预定条件是为了控制装置1判断作业者是否请求结束共同作业而设定的。例如，在作业者离开了预先设定好的区域的情况下，判断为第二预定条件成立。

该控制装置1包括运算部11、存储部12和输入输出部13。运算部11构成为通过基于存储于存储部12的程序等执行运算处理来控制控制装置1。在存储部12中存储有程序等。作为该程序的一例，有机器人2的单独作业用的动作程序、以及机器人2的共同作业用的动作程序等。在输入输出部13连接有机器人2以及拍摄装置3等。需要说明的是，通过运算部11执行存储于存储部12的程序，实现本发明的“动作控制部”、“第一切换部”以及“第二切换部”。另外，控制装置1是本发明的“计算机”的一例。

机器人2具有多轴臂和设置于多轴臂的前端的作为末端执行器的机械手。机器人2构成为通过机械手保持工件，并搬运该保持的工件。

拍摄装置3构成为拍摄机器人2的作业区域。机器人2的作业区域是包围机器人2的周围的区域，是包含单独作业时的作业区域和共同作业时的作业区域的区域。例如，单独作业时的作业区域中包括在单独作业时移动的机器人2以及该机器人2所保持的工件通过的区域，共同作业时的作业区域中包括在共同作业时移动的机器人2以及该机器人2所保持的工件通过的区域。另外，在拍摄装置3设置有收集机器人2的周边的声音的麦克风(省略图示)。拍摄装置3的拍摄结果和集音结果被输入到控制装置1。

-动作模式的切换动作-

接下来，参照图2，对本实施方式的机器人控制系统100中的动作模式的切换动作进行说明。该切换动作与后述的独立模式时的动作或协作模式时的动作并行地进行。需要说明的是，在机器人控制系统100的动作开始时例如设定为独立模式。另外，以下的各步骤由控制装置1执行。

首先，在图2的步骤S1中，判断动作模式是否为独立模式。然后，在判断为是独立模式的情况下，移至步骤S2。另一方面，在判断为不是独立模式的情况下(协作模式的情况下)，移至步骤S4。

接着，在步骤S2中，判断第一预定条件是否成立。例如，在基于拍摄装置3的拍摄结果判断为作业者位于预先设定好的区域的情况下，判断为第一预定条件成立。然后，在判断为第一预定条件成立的情况下，在步骤S3中，动作模式从独立模式切换为协作模式，移至返回(返回步骤S1)。另一方面，在判断为第一预定条件不成立的情况下，动作模式不从独立模式变更，移至返回。

另外，在步骤S4中，判断第二预定条件是否成立。例如，在作业者离开了预先设定好的区域的情况下，判断为第二预定条件成立。并且，在判断为第二预定条件成立的情况下，在步骤S5中，动作模式从协作模式切换为独立模式，移至返回。另一方面，在判断为第二预定条件不成立的情况下，动作模式不从协作模式变更，移至返回。

-独立模式时的动作-

接下来，参照图3，对本实施方式的机器人控制系统100中的独立模式时的动作进行说明。需要说明的是，以下的各步骤由控制装置1执行。

首先，在图3的步骤S11中，判断是否为单独作业的开始时。然后，在判断为不是单独作业的开始时的情况(独立模式持续的情况)下，移至步骤S12。另一方面，在判断为是单独作业的开始时的情况(机器人控制系统100的动作刚开始之后的情况、刚从协作模式切换为独立模式之后的情况)下，移至步骤S13。

接着，在步骤S12中，基于拍摄装置3的拍摄结果，判断作业者的身体的一部分是否闯入了机器人2的单独作业时的作业区域。然后，在判断为作业者的身体的一部分闯入了机器人2的单独作业时的作业区域的情况下，由于存在进行了工件的种类的变更等的可能性，所以移至步骤S13。另一方面，在判断为作业者的身体的一部分未闯入机器人2的单独作业时的作业区域的情况下，不需要进行初始化处理(处于在进行了初始化处理之后重复的单独作业中)，因此移至步骤S14。

接着，在步骤S13中，进行初始化处理。在该初始化处理中，例如，根据拍摄装置3的拍摄结果来判别工件的种类，选择与该工件的种类对应的动作程序，并且根据拍摄装置3的拍摄结果来计算工件的位置，基于该工件的位置来校正动作程序。即，通过图像处理来识别工件的种类和位置，根据其结果来选择和校正动作程序。

接着，在步骤S14中，使机器人2进行单独作业。该单独作业基于校正后的动作程序来进行。

而且，在由机器人2进行单独作业时，在基于拍摄装置3的拍摄结果判断为机器人2有可能与作业者干扰的情况下，避免机器人2与作业者干扰。避免干扰是指例如以避开作业者的方式使机器人2绕道。即，在预测为机器人2或者机器人2所保持的工件会与作业者碰撞的情况下，通过变更机器人2以及工件通过的路径，一边避免碰撞一边继续作业。需要说明的是，预测到碰撞的情况例如是机器人2以及工件相对于作业者的间隔距离D低于预定值Th的情况，通过变更机器人2以及工件的路径，使得间隔距离D不低于预定值Th。预定值Th是预先设定好的值，是用于判定机器人2以及工件是否过于接近作业者的阈值。

另外，在由机器人2进行单独作业时，根据工件来调整机器人2以及工件相对于作业者的间隔距离D。具体而言，通过根据工件变更预定值Th来调整间隔距离D。例如，在工件的形状锐利的情况下，与通常时相比，增大预定值Th，由此增大间隔距离D。

之后，当一次单独作业结束时，移至返回(返回步骤S11)。

-协作模式时的动作-

接下来，对本实施方式的机器人控制系统100中的协作模式时的动作进行说明。

在协作模式时，由机器人2以及作业者进行共同作业。控制装置1在协作模式时，基于动作程序，使机器人2进行共同作业的一部分。

在共同作业时，在基于拍摄装置3的集音结果判断为作业者发出了大声的情况下，也可以进行紧急时处理。作为紧急时处理的一例，能够举出降低机器人2的移动速度、降低机器人2的移动速度之后停止、立即停止机器人2、以及使机器人2缓慢地返回初始位置等。需要说明的是，也可以在作业者发出了预先设定好的语言(例如，“危险”、“停止”等)的情况下、以及在产生了使物体掉落那样的异常的声音的情况下，进行紧急时处理。

另外，在共同作业时，也可以基于拍摄装置3的拍摄结果来识别作业者的熟练度，并根据该熟练度来调整机器人2的移动速度。另外，在熟练度极端地变化的情况下，也可以发出警告。

另外，在共同作业时，也可以基于拍摄装置3的拍摄结果来识别作业者的身体特征(例如，惯用手、手臂的长度等)，并根据该身体特征来调整机器人2的位置(移动轨迹)。例如，也可以识别作业者的作业范围，以不与其干扰的方式校正机器人2的移动轨迹。

另外，在共同作业时，在作业者接触到机器人2所保持的工件的情况下，也可以减弱机器人2的保持力而将工件交给作业者。

另外，在共同作业时，为了确保安全性，机器人2也可以进行避让作业者的避让动作。

-效果-

在本实施方式中，如上所述，设置独立模式以及协作模式，在第一预定条件成立的情况下从独立模式切换为协作模式，由此能够使机器人2选择性地执行单独作业以及协作作业。由此，能够一边反复进行单独作业，一边在反复的单独作业之间插入共同作业来实施。其结果是，在作业者以及机器人2分别进行独立的作业的同时偶尔进行协作作业的状况下，能够使机器人2单独地进行作业，也能够与作业者协作地进行作业。例如，也可以通过单独作业生产大批次产品，通过共同作业生产小批次产品。

在此，在将本实施方式的机器人控制系统100应用于单体生产方式的情况下，机器人2能够在相同单体结构的状态下进行单独作业和协作作业，因此能够高效地完成复杂的工序。

作为具体例，能够举出以下情况：

(A)在组装作业中，在使用完一定量的部件(工件)之前，机器人2进行单独作业，但在使用完部件并分发新的部件时，作业者进入预先设定好的区域(例如机器人2的作业区域)而进行共同作业。

(B)通常，机器人2拾取置于预定的位置的部件而进行单独作业，但在部件存在不良时作业者为了交付部件而进入预先设定好的区域(例如机器人2的作业区域)并进行共同作业。

另外，在本实施方式中，通过在作业者位于预先设定好的区域时判断为第一预定条件成立，在作业者开始共同作业的情况下，能够容易地使第一预定条件成立而切换为协作模式。

另外，在本实施方式中，在作业者离开了预先设定好的区域时判断为第二预定条件成立，从协作模式切换为独立模式，由此在作业者结束共同作业的情况下，能够容易地使第二预定条件成立而切换为独立模式。

另外，在本实施方式中，通过在独立模式时避免机器人2与作业者干扰，能够确保机器人2进行单独作业时的安全性。另外，通过一边避免与作业者的干扰一边继续单独作业，能够抑制生产率的降低。

另外，在本实施方式中，通过在独立模式时作业者闯入机器人2的作业区域的情况下进行初始化处理，能够立即应对工件的种类的变更等。

另外，在本实施方式中，通过在独立模式时根据工件来调整间隔距离D，在工件的形状锐利的情况下增大间隔距离D，由此能够实现安全性的提高。

因此，在本实施方式中，机器人2和作业者共用相同的空间，并且在分别进行独立的作业的同时偶尔进行协作那样的状况下，能够在确保安全性的同时，不降低机器人2的生产率地使机器人2与作业者自然地协作，另外，与区分机器人的作业区域和作业者的作业区域的情况相比，能够抑制作业空间变大。

-其他实施方式-

需要说明的是，本次公开的实施方式在所有方面均为例示，并不成为限定性解释的依据。因此，本发明的技术范围并非仅通过上述的实施方式来解释，而是基于技术方案的记载来划定。另外，本发明的技术范围包括与技术方案等同的含义和范围内的所有变更。

例如，在上述实施方式中，示出了机器人搬运工件的例子，但不限于此，机器人也可以对工件进行加工等。即，在上述实施方式中，示出了机器人2具有多轴臂以及机械手的例子，但不限于此，机器人的构造可以是任意的构造。

另外，在上述实施方式中，示出了基于作业者的位置来判断第一预定条件是否成立的例子，但不限于此，也可以基于作业者的位置、作业者的姿势、作业者的动作、作业者的视线的朝向、作业者发出的声音以及由作业者提供的工件中的至少一个来判断第一预定条件是否成立。例如，既可以在满足以下的项目(1)～(7)的全部的情况下判断为第一预定条件成立，也可以在满足从以下的项目(1)～(7)中适当选择的至少一个项目的情况下判断为第一预定条件成立。

(1)作业者位于预先设定好的区域。

(2)作业者的胸部的前表面朝向机器人。

(3)作业者的头部的前表面朝向机器人。

(4)作业者进行了预先设定好的动作(手势)。

(5)作业者的视线朝向机器人。

(6)作业者发出了预先设定好的声音。

(7)作业者将预先设定好的工件提供给机器人(作业者将预先设定好的工件配置于开始与机器人的共同作业的开始地点)。

另外，在上述实施方式中，示出了基于作业者的位置来判断第二预定条件是否成立的例子，但不限于此，也可以基于作业者的位置、作业者的姿势、作业者的动作、作业者的视线的朝向、作业者发出的声音以及由作业者提供的工件中的至少一个来判断第二预定条件是否成立。需要说明的是，判断第二预定条件是否成立的项目与上述的判断第一预定条件是否成立的项目相同，但例如在各项目中设定的内容(参数)也可以不同。例如，既可以在满足以下的项目(8)～(14)的全部的情况下判断为第二预定条件成立，也可以在满足从以下的项目(8)～(14)中适当选择的至少一个项目的情况下判断为第二预定条件成立。

(8)作业者离开了预先设定好的区域。

(9)作业者的胸部的前表面不朝向机器人。

(10)作业者的头部的前表面不朝向机器人。

(11)作业者进行了预先设定好的动作。

(12)作业者的视线不朝向机器人。

(13)作业者发出了预先设定好的声音。

(14)作业者将预先设定好的工件提供给机器人(作业者将预先设定好的工件配置于开始机器人的单独作业的开始地点)。

另外，在上述实施方式中，示出了通过以避开作业者的方式使机器人2绕道来避免与作业者的干扰的例子，但不限于此，也可以通过降低机器人的移动速度或者暂时停止机器人的移动来避免与作业者的干扰。

另外，在上述实施方式中，也可以在机器人2进行单独作业时，在机器人2一边避免与作业者的碰撞一边继续作业时，不使机器人2减速或者停止。即，独立模式也可以是不使机器人2减速或者停止而一边避免与作业者的碰撞一边使机器人2单独进行作业的模式。需要说明的是，不使机器人2减速或者停止例如可以是机器人2的移动速度恒定(在避让的前后保持相同)，也可以提高机器人2的移动速度，以避免产生伴随机器人2的绕道的、到达移动目的地的到达时刻的延迟。

另外，在上述实施方式中，示出了在步骤S2中进行一次单独作业的例子，但不限于此，在单独作业由多个作业单位构成的情况下，也可以在步骤S2中依次进行作业单位。

另外，在上述实施方式中，示出了在工件的形状锐利的情况下使间隔距离D变大的例子，但不限于此，也可以在工件的温度高的情况下使间隔距离变大，还可以在工件不稳定的情况下使间隔距离变大。

另外，在上述实施方式中，示出了根据工件来调整间隔距离D的例子，但不限于此，也可以根据工件来调整机器人的移动速度。例如，也可以在工件的形状锐利的情况、工件的温度高的情况、以及工件不稳定的情况下，降低机器人的移动速度。

另外，在上述实施方式中，示出了在作业者的身体的一部分闯入到机器人2的单独作业时的作业区域的情况下进行初始化处理的例子，但不限于此，也可以在作业者的身体的一部分闯入到机器人的单独作业时的作业区域中的预先设定好的区域的情况下进行初始化处理。

工业实用性

本发明能够利用于对进行作业的机器人进行控制的控制装置、控制方法以及程序。

附图标记说明：

1：控制装置(计算机)；

2：机器人；

3：拍摄装置；

11：运算部；

12：存储部；

13：输入输出部；

100：机器人控制系统。

Claims (3)

1.一种控制装置，该控制装置控制进行作业的机器人，

其特征在于，

所述控制装置设置有使所述机器人单独进行作业的独立模式和使所述机器人与作业者共同进行作业的协作模式，

所述控制装置具备：

动作控制部，其使所述机器人在所述独立模式或所述协作模式下动作；以及

第一切换部或第二切换部，

所述第一切换部构成为，基于作业者的位置、作业者的姿势、作业者的动作、作业者的视线的朝向、作业者发出的声音以及由作业者提供的工件中的至少一个，判断第一预定条件是否成立，在所述独立模式时所述第一预定条件成立的情况下，从所述独立模式切换为所述协作模式，

所述第二切换部构成为，基于作业者的位置、作业者的姿势、作业者的动作、作业者的视线的朝向、作业者发出的声音以及由作业者提供的工件中的至少一个，判断第二预定条件是否成立，在所述协作模式时所述第二预定条件成立的情况下，从所述协作模式切换为所述独立模式。

2.一种控制方法，该控制方法控制进行作业的机器人，

其特征在于，

所述控制方法包括以下步骤：

使所述机器人在使所述机器人单独作业的独立模式或者使所述机器人与作业者共同作业的协作模式下动作；

基于作业者的位置、作业者的姿势、作业者的动作、作业者的视线的朝向、作业者发出的声音以及由作业者提供的工件中的至少一个，判断第一预定条件是否成立，在所述独立模式时所述第一预定条件成立的情况下，从所述独立模式切换为所述协作模式，或者，基于作业者的位置、作业者的姿势、作业者的动作、作业者的视线的朝向、作业者发出的声音以及由作业者提供的工件中的至少一个，判断第二预定条件是否成立，在所述协作模式时所述第二预定条件成立的情况下，从所述协作模式切换为所述独立模式。

3.一种程序，该程序用于使计算机执行如下工序：

使所述机器人在使机器人单独作业的独立模式或者使所述机器人与作业者共同作业的协作模式下动作；

基于作业者的位置、作业者的姿势、作业者的动作、作业者的视线的朝向、作业者发出的声音以及由作业者提供的工件中的至少一个，判断第一预定条件是否成立，在所述独立模式时所述第一预定条件成立的情况下，从所述独立模式切换为所述协作模式，或者，基于作业者的位置、作业者的姿势、作业者的动作、作业者的视线的朝向、作业者发出的声音以及由作业者提供的工件中的至少一个，判断第二预定条件是否成立，在所述协作模式时所述第二预定条件成立的情况下，从所述协作模式切换为所述独立模式。

Images