CN115884854A

CN115884854A - 机器人系统

Info

Publication number: CN115884854A
Application number: CN202180050308.5A
Authority: CN
Inventors: 田中基之
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2020-08-20
Filing date: 2021-08-16
Publication date: 2023-03-31
Also published as: WO2022039115A1; US20230271329A1; DE112021003158T5; JPWO2022039115A1

Abstract

一种机器人系统(1)，具备：机器人(2)，其把持并搬运工件；以及控制装置(3)，其控制机器人(2)，控制装置(3)具备：体格信息获取部(8)，其获取与机器人(2)协作对工件进行作业的实际作业人员的体格信息；体格信息存储部(7)，其存储基准作业人员的体格信息；程序存储部(7)，其存储包含一个以上的示教点的动作程序，所述一个以上的示教点将工件配置在适合由基准作业人员进行的作业的位置以及姿态；以及程序修正部(6)，其根据由体格信息获取部(8)获取到的实际作业人员的体格信息、以及体格信息存储部(7)中存储的基准作业人员的体格信息，对程序存储部(7)中存储的动作程序的示教点进行修正。

Description

机器人系统

技术领域

本发明涉及机器人系统。

背景技术

已知一种机器人系统，机器人与作业人员协作进行装配作业(例如，参照专利文献1。)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2018-062016号公报

发明内容

发明要解决的问题

示教机器人，使得在一个作业人员对由机器人支撑的工件进行作业的情况下，对该作业人员而言工件成为容易进行作业的位置以及姿态。然而，在替换了作业人员的情况下，对于一个作业人员而言容易进行作业的工件的高度和姿态，对于身高不同的其他作业人员来说，有时会成为难以进行作业的高度和姿态，对其他作业人员增加负担。

另一方面，若针对每一个作业人员来示教机器人，则能够将工件配置在适合所有作业人员的位置以及姿态，但示教所需的工时变得巨大。

因此，希望在不重新示教机器人的情况下，将工件配置在适合所有作业人员的位置以及姿态，从而减少施加于作业人员的负担。

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，所述机器人系统具备：机器人，其把持并搬运工件；以及控制装置，其控制该机器人，该控制装置具备：体格信息获取部，其获取与所述机器人协作对所述工件进行作业的实际作业人员的体格信息；体格信息存储部，其存储基准作业人员的体格信息；程序存储部，其存储包含一个以上的示教点的动作程序，所述一个以上的示教点将所述工件配置在适合由所述基准作业人员进行的作业的位置以及姿态；以及程序修正部，其根据由所述体格信息获取部获取到的所述实际作业人员的体格信息、以及所述体格信息存储部中存储的所述基准作业人员的体格信息，对所述程序存储部中存储的所述动作程序的所述示教点进行修正。

附图说明

图1是表示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是表示相对应地存储于图2的存储器中的作业人员的标识信息以及身高的图。

图4是表示与图1的存储器中存储的动作程序相对应的基准作业人员的标识信息、以及与各示教点相对应的标志的一个例子的图。

图5是表示与标注有图4的动作程序的需要修正的标志的示教点相对应的实际作业人员的标识信息的一个例子的图。

图6是说明图1的机器人系统中的动作程序的一个例子的示教点以及基准作业人员的关系的图。

图7是说明执行图6的动作程序时的示教点与实际作业人员的关系的图。

图8是说明执行图6的动作程序时的示教点与其他实际作业人员的关系的图。

图9是图1的机器人系统的变形例，是表示涉及两个基准作业人员和两个实际作业人员的动作程序的一个例子的示教点的图。

图10是表示与图9的动作程序的示教点相对应的基准作业人员以及实际作业人员的标识信息、以及与各示教点相对应的标志的一个例子的图。

图11是图1的机器人系统的另一变形例，是表示使两个基准作业人员与三处示教点相对应的情况的一个例子的图。

图12是表示在图11的机器人系统中使三个实际作业人员与三处示教点相对应的情况的一个例子的图。

图13是表示与图12的示教点相对应的基准作业人员以及实际作业人员的标识信息、以及与各示教点相对应的标志的一个例子的图。

图14是图8的变形例，是说明在作业点的上下方存在物体的情况下的示教点的上限值以及下限值的图。

图15是表示与标注有图14的动作程序的需要修正的标志的示教点相对应的实际作业人员的标识信息、上限值以及下限值的一个例子的图。

图16是图2的机器人系统的另一变形例，是具备能够检测实际作业人员的体格信息或者标识信息的传感器的机器人系统的框图。

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1进行说明。

如图1所示，本实施方式的机器人系统1具备：六轴多关节型的机器人2；以及控制装置3，其控制机器人2。

在机器人2内置有检测来自外部的接触的未图示的力传感器等传感器，在利用传感器检测到接触的情况下，机器人2停止或减速。因此，机器人2是能够与作业人员协作进行作业的协作机器人。

作业人员所进行的作业例如可以是向工件W组装零件、紧固螺钉、调整安装零件的位置等任意的作业。

在机器人2的手腕4前端安装有能够把持工件W的手5。

如图2所示，控制装置3具备至少一个处理器(程序修正部)6、至少一个存储器(体格信息存储部、程序存储部)7、以及输入装置(体格信息获取部)8。

如图3所示，存储器7将成为基准的作业人员即基准作业人员的标识信息S与基准作业人员的身高(体格信息)L_S相对应地存储。另外，存储器7中相对应地存储有实际上有可能与机器人2协作进行作业的作业人员即实际作业人员的标识信息R1、R2、R3、R4、与实际作业人员的身高(体格信息)L _R1、L _R2、L _R3、L _R4。

另外，存储器7存储使机器人2动作的动作程序。动作程序包含多个示教点。至少一个示教点是如下作业点：通过使由机器人2把持的工件W向该示教点移动，将工件W配置在基准作业人员容易进行作业的位置以及姿态。

在本实施方式中，能够针对动作程序中包含的每一个示教点，存储表示是否需要按照作业人员的身高进行修正的标志、即需要修正或者无需修正的标志。

处理器6在执行动作程序之前，利用输入装置8输入实际作业人员的标识信息R1、R2、R3、R4。作为输入装置8，能够采用能够输入标识信息的任意的装置，例如键盘、触摸显示器、鼠标或者读卡机等。

在输入了实际作业人员的标识信息R1、R2、R3、R4时，处理器6将所输入的标识信息R1、R2、R3、R4作为密钥，读出存储器7中存储的实际作业人员的身高L _R1、L _R2、L _R3、L _R4。然后，处理器6计算出所读出的实际作业人员的身高L _R1、L _R2、L _R3、L _R4、与存储器7中存储的基准作业人员的身高L _S的差分ΔL，并仅对存储有需要修正的标志的示教点，修正示教点的坐标。

具体而言，输入了标识信息S的基准作业人员输入自身的标识信息S，并使用未图示的示教操作盘等示教机器人2的多个示教点，从而制作能够将工件W配置在适合基准作业人员进行作业的位置以及姿态的动作程序。如图4所示，制作的动作程序与基准作业人员的标识信息S相对应地存储于存储器7。

或者，将基准作业人员的标识信息S与以将工件W配置在所设想的适合基准作业人员的位置以及姿态的方式离线制作的动作程序相对应地存储于存储器7。

在制作动作程序时，示教多个示教点P1～P4，并且如图4所示，对各示教点P1～P4标注基于实际作业人员的身高L _R1、L _R2、L _R3、L _R4的需要修正或者无需修正的标志。图4仅显示与动作程序相对应的基准作业人员的标识信息S以及动作程序中的示教点P1～P4以及标志。

作为动作程序，例如，如图6所示，假设由机器人2把持并抬起配置于工作台10上的工件W，并使其移动到作业人员进行作业的作业位置为止。在该动作程序中，包含：把持工作台10上的工件W的位置的示教点P1、从工作台10抬起工件W的位置的示教点P2、从工作台10上方抬起工件W的位置的示教点P3、以及作业人员进行作业的作业点即示教点P4。

在该动作程序中，在示教点P1、P2、P3标注无需修正的标志，仅在示教点P4标注需要修正的标志。

在存在标注有需要修正的标志的示教点P4的情况下，处理器6利用输入装置8输入实际作业人员的标识信息R1、R2、R3、R4。如图5所示，所输入的实际作业人员的标识信息R1、R2、R3、R4与示教点P4相对应地存储于存储器7。图5也仅显示与动作程序相对应的基准作业人员的标识信息S以及动作程序中的示教点P1、P2、P3、P4、标志以及实际作业人员的标识信息R1、R2、R3、R4。

然后，在执行动作程序时，处理器6对标注有需要修正的标志的示教点P4进行以下的修正。

例如，将标注有需要修正的标志的示教点P4的坐标设为(x，y，z)。处理器6根据基准作业人员S的身高L _S和实际作业人员R1的身高L _R1，计算出差分ΔL＝L _R1-L _S。

然后，通过下述公式修正示教点P4的z坐标。

z′＝z+αΔL

其中，α为正的常数，通过实验等设定为适当的值。

另一方面，处理器6对标注有无需修正的标志的示教点P1、P2、P3不进行修正。

如此，根据本实施方式的机器人系统1，在进行了动作程序的示教的基准作业人员S、和与基准作业人员S不同的实际作业人员R1存在身高差的情况下，修正需要修正的示教点P4的z坐标，并且不修正而是维持无需修正的示教点P1、P2、P3的坐标。

例如，如图6以及图7所示，在实际作业人员R1的身高L _R1大于基准作业人员S的身高L _S的情况下，使由基准作业人员S示教的示教点P4的z坐标增大与身高差ΔL成比例的量。相反地，如图6以及图8所示，在实际作业人员R2的身高L _R2小于基准作业人员S的身高L_S的情况下，使由基准作业人员S示教的示教点P4的z坐标减少与身高差ΔL成比例的量。

由此，在制作了包含成为基准作业人员S容易对工件W进行作业的位置以及姿态的示教点P4的动作程序的情况下，在身高与基准作业人员S不同的实际作业人员R1、R2实施作业时，增减动作程序的示教点P4的z坐标。

由于因修正而产生的z坐标的增加量或者减少量与身高差ΔL成比例，因此身高高于基准作业人员S的实际作业人员R1能够容易地对配置于相对于基准作业人员S更高的位置的工件W进行作业。另外，身高低于基准作业人员S的实际作业人员R2能够容易地对配置于相对于基准作业人员S更低的位置的工件W进行作业。

由此，具有如下优点：即使在相对于基准作业人员S具有较大的身高差ΔL的实际作业人员R1、R2进行作业的情况下，也能够将工件W配置在适合实际作业人员R1、R2的位置以及姿态，从而减少施加于实际作业人员R1、R2的负担。

另一方面，由于对标注有无需修正的标志的示教点P1、P2、P3不进行修正，因此能够防止在工作台10上把持工件W的动作以及使工件W从工作台10上脱离的动作中工件W与工作台10干涉。

即，根据本实施方式的机器人系统1，能够针对动作程序的每一个示教点P1、P2、P3、P4设定是否需要修正，并且能够按照实际作业人员R1、R2、R3、R4的身高L _R1、L _R2、L _R3、L_R4，只修正需要修正的示教点P1、P2、P3、P4。由此，具有如下优点：不用重新示教动作程序。

此外，在本实施方式的机器人系统1中，举例说明了使用适合一个基准作业人员S的动作程序，由与基准作业人员S不同的另一个实际作业人员R1(或者实际作业人员R2)与机器人2协作进行作业的情况。如图9所示，取而代之，在不同的示教点P1、P2、P3、P4，不同的基准作业人员S1、S2以及不同的实际作业人员R1、R3与机器人2协作进行作业的情况下，也可以应用本实施方式的机器人系统1。

图9所示的例子是如下例子：使用被两个基准作业人员S1、S2适当地示教的动作程序，由另外两个实际作业人员R1、R3与机器人2协作进行作业。

在该情况下，在制作动作程序时，如图10所示，分别在基准作业人员S1进行作业的示教点P1相对应地存储基准作业人员S1的标识信息S1，并且在基准作业人员S2进行作业的示教点P4相对应地存储基准作业人员S2的标识信息S2即可。另外，在这些基准点P1、P4分别标注需要修正的标志，并在除此之外的示教点P2、P3标注无需修正的标志。

并且，处理器6在执行动作程序之前，关于标注有需要修正的标志的示教点P1、P4，针对每一个示教点P1、P4输入实际作业人员R1、R3的标识信息R1、R3即可。由此，在执行动作程序时，标注有需要修正的标志的示教点P1、P4，分别相对应地存储基准作业人员S1、S2的标识信息S1、S2以及实际作业人员R1、R3的标识信息R1、R3。因此，处理器6能够针对每一个示教点P1、P4，将标识信息S1、S2，R1、R3作为密钥，从存储器7读出基准作业人员S1、S2以及实际作业人员R1、R3的身高L _S1、L _S2、L _R1、L _R3，并求出其差分ΔL，针对每一个示教点修正示教点的z坐标。

另外，图11以及图12所示的例子是如下例子：如图11所示，使用被两个基准作业人员S1、S2适当地示教的动作程序，如图12所示，由另外三个实际作业人员R1、R2、R3与机器人2协作进行作业。在图11以及图12中标注有影线的示教点P3、P5、P6为作业点。

在该情况下，也是在制作动作程序时，分别在基准作业人员S1进行作业的示教点P3、P6相对应地存储基准作业人员S1的标识信息S1，并且在基准作业人员S2进行作业的示教点P5相对应地存储基准作业人员S2的标识信息S2即可。在这些基准点P3、P5、P6分别标注需要修正的标志，在除此之外的示教点P1、P2、P4标注无需修正的标志。

并且，处理器6在执行动作程序之前，关于标注有需要修正的标志的示教点P3、P5、P6，对每一个示教点P3、P5、P6输入实际作业人员R1、R2、R3的标识信息R1、R2、R3即可。由此，如图13所示，在执行动作程序时，在示教点P1、P5、P6分别相对应地存储基准作业人员S1、S2的标识信息S1、S2以及实际作业人员R1、R2、R3的标识信息R1、R2、R3。因此，处理器6能够对每一个示教点P1、P2、P3、P4、P5、P6，将标识信息S1、S2、R1、R2、R3作为密钥，从存储器7读出基准作业人员S1、S2以及实际作业人员R1、R2、R3的身高L _S1、L _S2、L _R1、L _R2、L _R3，并求出其差分ΔL，针对每一个示教点P1、P2、P3、P4、P5、P6修正示教点P1、P2、P3、P4、P5、P6的z坐标。

另外，在本实施方式中，为了避免根据实际作业人员R1、R2、R3、R4的身高L _R1、L_R2、L _R3、L _R4进行的示教点P1、P2、P3、P4的修正的结果产生的不良情况，还可以针对每一个示教点P1、P2、P3、P4设定上限以及下限中的至少一个。例如，如图14所示，在由实际作业人员R2对工件W进行作业的作业点的上下方存在外部结构物等物体30的情况下，若按照实际作业人员R2的身高L_R2使示教点P4一概上下移动，则存在工件W或者机器人2与物体30干涉的危险。

因此，如图15所示，对标注有需要修正的标志的示教点P4设定上限值或者下限值即可。并且，在根据身高差ΔL进行的修正的结果是示教点P4成为高于上限值的位置或者低于下限值的位置的情况下，处理器6将示教点P4的z坐标修正为上限值或者下限值即可。

另外，在本实施方式中，设定了在执行动作程序之前，针对每一个示教点P1、P2、P3、P4输入实际作业人员R1、R2、R3、R4的标识信息R1、R2、R3、R4，但取而代之，如图16所示，也可以配置能够检测实际作业人员R1、R2、R3、R4的体格信息L _R1、L _R2、L _R3、L _R4或者标识信息R1、R2、R3、R4的传感器20。作为检测体格信息L _R1、L _R2、L _R3、L _R4的传感器20，例如能够举出对在作业点对工件W进行作业的作业人员进行拍摄的相机等。另外，作为能够检测标识信息R1、R2、R3、R4的传感器20，能够举出人脸认证装置或者指纹认证装置等。

根据传感器20，即使实际作业人员R1、R2、R3、R4不输入标识信息R1、R2、R3、R4，也能够自动获取体格信息L _R1、L _R2、L _R3、L _R4，并且能够防止输入遗漏。

在该情况下，作为由传感器20检测的体格信息L _R1、L _R2、L _R3、L _R4，能够采用身高或者肩高。通过采用肩高，即使实际作业人员R1、R2、R3、R4在头部戴有安全帽，也能够高精度地进行检测。

另外，在本实施方式中，用与基准作业人员S与实际作业人员R1、R2、R3、R4的身高差ΔL成比例的量修正示教点P1、P2、P3、P4的z坐标，但取而代之，也可以用根据身高差ΔL单调增加的任意的函数所计算出的量进行修正。

另外，在本实施方式中，举例说明了设定有需要修正的标志的示教点与基准作业人员的作业点一致的情况，但取而代之，也可以在不是基准作业人员的作业点的示教点设定有需要修正的标志。例如，在图9中不存在工作台10的情况下，有时通过对示教点P2、P3也进行适当的修正，能够缩短一连串动作所需的时间。

例如，在包含多个作业点的动作程序中，在修正不是作业点的示教点P2、P3时，利用该示教点P2、P3的前后的作业点的身高差的平均值进行修正即可。

具体而言，若将图9作为一个例子，则通过下述公式修正示教点P2、P3的z坐标。

ΔL1＝L _R1-L _S1

ΔL4＝L _R3-L _S2

z′＝z+α(ΔL ₁+ΔL ₄)/2

其中，ΔL ₁是在示教点P1的差分，ΔL ₄是在示教点P4的差分，α是正的常数。

在图9所示的例子中，由于作为作业点的示教点P1、P4的修正均是减小z坐标的修正，因此在不修正不是作业点的示教点P2、P3的情况下，修正后的路径长度比修正前的路径长度长。相对于此，通过对不是作业点的示教点P2、P3也按照作为示教点的示教点P1、P4的修正进行修正，能够缩短从示教点P1开始至示教点P4为止的路径长度，从而提高作业效率。

附图标记说明：

1：机器人系统

2：机器人

3：控制装置

6：处理器(程序修正部)

7：存储器(体格信息存储部、程序存储部)

8：输入装置(体格信息获取部)

L _S、L _S1、L _S2：基准作业人员的身高(体格信息)

L _R1、L _R2、L _R3、L _R4：实际作业人员的身高(体格信息)

P1、P2、P3、P4、P5、P6：示教点

R1、R2、R3、R4：实际作业人员的标识信息

S、S1、S2：基准作业人员的标识信息

W：工件

Claims

1.一种机器人系统，其特征在于，具备：

机器人，其把持并搬运工件；以及

控制装置，其控制该机器人，

该控制装置具备：

体格信息获取部，其获取与所述机器人协作对所述工件进行作业的实际作业人员的体格信息；

体格信息存储部，其存储基准作业人员的体格信息；

程序存储部，其存储包含一个以上的示教点的动作程序，所述一个以上的示教点将所述工件配置在适合由所述基准作业人员进行的作业的位置以及姿态；以及

程序修正部，其根据由所述体格信息获取部获取到的所述实际作业人员的体格信息、以及所述体格信息存储部中存储的所述基准作业人员的体格信息，对所述程序存储部中存储的所述动作程序的所述示教点进行修正。

2.根据权利要求1所述的机器人系统，其特征在于，

所述程序存储部能够针对每一个所述示教点存储是否需要所述修正的信息，

所述程序修正部修正存储有需要修正的信息的所述示教点，对存储有无需修正的信息的所述示教点不进行修正。

3.根据权利要求1或2所述的机器人系统，其特征在于，

所述程序存储部能够针对每一个所述示教点存储上限值以及下限值中的至少一个，

所述程序修正部对存储有所述上限值或者所述下限值的所述示教点，将所述示教点的竖直方向坐标修正为所述下限值以上且所述上限值以下。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的机器人系统，其特征在于，

所述体格信息存储部将所述实际作业人员的标识信息与体格信息相对应地存储，

所述程序存储部能够针对每一个所述示教点，存储在该示教点进行作业的所述实际作业人员的标识信息，

所述体格信息获取部针对每一个所述示教点，根据所述程序存储部中存储的所述标识信息，获取所述体格信息存储部中存储的所述实际作业人员的体格信息。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的机器人系统，其特征在于，

所述体格信息获取部具备检测所述实际作业人员的体格信息或者标识信息的传感器。