CN116133809A - 机器人系统以及控制方法 - Google Patents

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Abstract

一种机器人系统(1)，具备：多关节的机器人(2)，其在前端手腕轴(10)安装有工具(S)；传感器(3)，其检测工件(W)的位置以及姿态；以及控制装置(4)，其根据动作程序控制机器人，动作程序包括：多个示教点，其规定工具的位置以及姿态；以及动作指令，其使示教点之间向各关节的旋转量成为最小的方向移动，控制装置用于，根据由传感器检测到的工件的位置以及姿态，修正工具在对工件进行作业的第一示教点(P3)处的位置以及姿态，判定根据修正后的工具的位置以及姿态计算出的前端手腕轴在第一示教点(P3)处的角度是否超过动作极限，在判定超过动作极限的情况下，将前端手腕轴在第一示教点(P3)以及与第一示教点邻接的一个以上的其他示教点(P2；接近位置)处的角度，分别变更为增加或者减少360°的动作范围内的角度。

Description

机器人系统以及控制方法
技术领域
本发明涉及机器人系统以及控制方法。
背景技术
已知一种机器人系统，其对多个工件重复进行取出动作和相位对准动作(例如，参照专利文献1。)。在该机器人系统中，若在不使手腕旋转的情况下进行取出动作，则手腕的旋转角度会接近行程极限，因此在工件的间隔变大的定时，使手腕向旋转角度接近0°的方向旋转。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2019-58979号公报
发明内容
发明要解决的问题
在使机器人在三个以上的示教点之间直线移动的情况下，进行使机器人向机器人的各轴的旋转量变小的方向持续移动的动作。在该情况下，例如，若要根据要操纵的工件的姿态来修正机器人在任一个示教点处的姿态，则前端手腕轴的角度会超过动作极限，可能会发生错误停止。
由于前端手腕轴的动作范围通常设定为360°以上，因此在超过动作极限的情况下，只要修正为相差360°的角度就能够避免错误停止，但在该情况下，需要使手腕前端轴大幅度旋转接近360°的角度。
在示教点之间的距离短的动作区间、或者机器人接近工件等周边部件的动作区间进行大角度范围的旋转动作时，安装于手腕的手等工具急剧旋转，或者干扰周边部件。
因此，期望在避免因修正后的前端手腕轴的角度超过动作极限而引起的错误停止的同时，避免手等工具的急剧旋转以及与周边部件的干扰。
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：多关节的机器人，其在具有360°以上的动作范围的前端手腕轴安装有对工件进行作业的工具；传感器，其检测所述工件的位置以及姿态；以及控制装置，其根据动作程序控制所述机器人，所述动作程序包括：多个示教点，其规定所述工具的位置以及姿态；以及动作指令，其使该示教点之间向各关节的旋转量成为最小的方向移动，所述控制装置用于，根据由所述传感器检测到的所述工件的位置以及姿态，修正所述工具在对所述工件进行作业的第一示教点处的位置以及姿态，判定根据修正后的所述工具的位置以及姿态计算出的所述前端手腕轴在所述第一示教点处的角度是否超过动作极限，在判定超过所述动作极限的情况下，将所述前端手腕轴在所述第一示教点以及与该第一示教点邻接的一个以上的其他所述示教点处的角度，分别变更为增加或者减少360°的动作范围内的角度。
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立体图。
图2是表示图1的机器人系统的控制装置中存储的动作程序的一个例子的图。
图3是表示图2的动作程序中设定的三个示教点的一个例子的立体图。
图4是说明被图2的机器人系统的动作程序示教的工件、与由摄像机获取到的工件的位置以及姿态的差异的一个例子的图。
图5是说明图2的动作程序中设定的取出位置P3与接近位置P2的变更处理的一个例子的图。
图6是说明本发明的一个实施方式的控制方法的流程图。
图7是说明图1的机器人系统以及图6的控制方法的效果的立体图。
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以及控制方法进行说明。
如图1所示，本实施方式的机器人系统1具备：机器人2；摄像机(传感器)3，其检测由机器人2操纵的工件W的位置以及姿态；以及控制装置4，其控制机器人2。
机器人2例如是垂直六轴多关节型的机器人，其具备：基座5，其设置于地面；回转体6，其能够相对于基座5围绕在竖直方向上延伸的第一轴线A旋转；以及第一臂7，其能够相对于回转体6围绕水平的第二轴线B旋转。另外，机器人2具备：第二臂8，其能够相对于第一臂7围绕与第二轴线B平行的第三轴线C旋转；以及三轴的手腕单元9，其安装于第二臂8的前端。
手腕单元9的前端手腕轴10具备360°以上的动作范围、例如-200°至+200°的动作范围。在前端手腕轴10安装有把持工件W的手(工具)S，并且由手S把持工件W的把持点设定为工具前端点。在工具前端点设定有以工具前端点为原点并固定于手S的工具坐标。
摄像机3向下配置于放置在工作台11的工件W的上方，并且能够通过拍摄工件W来检测工件W的位置以及姿态。检测到的工件W的位置以及姿态的信息发送到控制装置4。
控制装置4具备至少一个处理器、以及存储器。
控制装置4存储预先示教过的动作程序，并且按照动作程序控制机器人2。
动作程序的一个例子如图2所示。
图中，“各轴位置[1]”是通过各轴动作使机器人2从当前位置移动到位置[1]的动作指令。在此，位置[1]是工件W的送出位置P1。另外，“100％”表示各轴的动作速度。
另外，选择被“取出开始：”与“取出结束：”包围的第四行至第六行中被设定为移动目的地的位置[2]以及位置[3]作为进行本实施方式中的处理的位置。位置[2]是手S相对于工件W的接近位置(第二示教点)P2，位置[3]是把持工件W的取出位置(第一示教点)P3。
图中的“直线”是使工具前端点进行直线移动的直线动作指令。直线动作指令使各关节在从当前位置到作为目标的示教点为止之间的动作路线中向各关节的旋转量成为最小的方向移动。在图3中，向接近位置P2以及取出位置P3的移动是使工具前端点进行直线移动的动作。“100mm/sec”是沿着直线动作的动作方向的速度。
如图3所示，接近位置P2相对于取出位置P3，配置于向竖直上方移动大于工件W的高度的距离的位置。送出位置P1配置于相对于接近位置P2以及取出位置P3例如在水平方向上充分远离的位置。
由此，能够从送出位置P1移动到使手S在不与工件W干扰的情况下接近工件W的接近位置P2，成为用于把持工件W的准备状态。
另外，使在取出位置P3把持工件W的手S不立刻向送出位置P1移动，而是再次移动到接近位置P2。由此，能够在将工件W从工作台11稍微抬起的位置，确认手S对工件W的把持状态。
另外，在利用摄像机3检测到下一个要把持的工件W的位置以及姿态时，控制装置4根据检测到的位置以及姿态，修正工具坐标在接近位置P2以及取出位置P3处的位置以及姿态。
具体而言，在取出位置P3，根据由摄像机3检测到的用实线表示的工件W的位置以及姿态，修正在图4中用虚线表示的动作程序中规定的用于把持工件W的工具坐标的位置以及姿态。另外，在接近位置P2，修正为维持由修正前的动作程序规定的与取出位置P3的相对关系的工具坐标的位置以及姿态。
在该情况下，修正工具坐标在取出位置P3处的位置以及姿态的结果是，有时根据修正后的工具坐标的位置以及姿态计算出的机器人2的各关节的旋转角度超过动作范围。
具体而言，如图5所示，举例示出了如下情况：前端手腕轴10在动作程序的接近位置P2处的角度为+150°，前端手腕轴10在取出位置P3处的角度为+190°。
并且，假设根据由摄像机3检测到的工件W的位置以及姿态进行修正后的前端手腕轴10在取出位置P3处的角度为+210°。在接近位置P2，前端手腕轴10的角度修正为+170°，以使得修正后也维持修正前的与取出位置P3的相对关系。
在该情况下，在本实施方式中，控制装置4在动作程序中选择的接近位置P2以及取出位置P3实施以下的处理。
即，判定修正后的前端手腕轴10的角度+210°是否超过作为动作极限的+200°，在超过的情况下，将前端手腕轴10的角度变更为与+210°相差-360°的动作范围内的-150°。
而且，修正后的前端手腕轴10在接近位置P2处的角度是+170°，虽然在动作范围内，但为了修正后也维持修正前的与取出位置P3的相对关系，变更为相差-360°的-190°。
接着，以下对如此构成的本实施方式的机器人系统1的机器人2的控制方法进行说明。
如图6所示，在本实施方式的控制方法中，首先，利用摄像机3检测工件W的位置以及姿态(步骤S1)，根据检测到的位置以及姿态，修正工具坐标在取出位置P3以及接近位置P2处的位置以及姿态(步骤S2)。
然后，根据修正后的工具坐标的位置以及姿态，计算各关节在取出位置P3以及接近位置P2处的角度(步骤S3)，并判定前端手腕轴10的角度是否超过动作极限(步骤S4)。
而且，在本实施方式的控制方法中，在判定超过动作极限的情况下，将前端手腕轴10在取出位置P3以及接近位置P2处的角度变更为相差360°的角度(步骤S5)。
根据如此构成的本实施方式的机器人系统1以及控制方法，通过根据由摄像机3检测到的检测结果进行修正，从而在前端手腕轴10在取出位置P3处的角度超过动作极限的情况下，变更为相差360°的角度。由此，前端手腕轴10的角度配置于动作范围内，能够防止因超过动作极限而引起的错误停止。
在该情况下，在本实施方式中，不仅对通过修正而超过动作极限的取出位置P3的前端手腕轴10，而且对未超过动作极限的接近位置P2的前端手腕轴10也变更为相差360°的角度。由此，如图7所示，在使手S接近工件W的接近位置P2与取出位置P3之间不使手S大幅度旋转，因此具有能够防止手S与工件W或者周边物体干扰的优点。以往，由于只对机器人2的下一个目标位置检验动作范围并控制在动作范围内，因此存在如下问题：例如在从接近位置P2向取出位置P3移动的期间使前端手腕轴10旋转360°，手S会与周边物体干扰，或者无法把持工件W。通过本实施方式的机器人系统1以及控制方法，能够避免该问题。
另一方面，对于在动作程序中未选择的送出位置P1，由于不将前端手腕轴10变更360°，因此前端手腕轴10在从送出位置P1向接近位置P2的移动中大幅度旋转。由于送出位置P1配置于相对于接近位置P2充分远离的位置，因此即使在到接近位置P2为止的路线中使手S大幅度旋转，也不会干扰工件W和周边物体。
此外，在本实施方式中，对在动作程序中通过利用“取出开始：”和“取出结束：”包围而选择的所有的示教点，实施如下处理：将通过修正而超过动作极限的前端手腕轴10的角度增减360°。取而代之，也可以在动作程序内定义子程序，并且只对子程序内的所有的示教点实施上述处理，还可以设为各动作指令的附加指令(例如，直线位置[2]100mm/sec取出)。另外，只要知道在机器人动作指令中应用本发明即可，不限于本实施方式所记载的记载方法。
另外，在本实施方式中，对利用手S对工件W进行作业的单个第一示教点即取出位置P3、和与之邻接的单个第二示教点即接近位置P2，实施上述处理。取而代之，也可以对多个第一示教点以及多个第二示教点实施上述处理。
附图标记说明：
1：机器人系统
2：机器人
3：摄像机(传感器)
4：控制装置
10：前端手腕轴
P2：接近位置(第二示教点)
P3：取出位置(第一示教点)
S：手(工具)
W：工件

Claims (4)

1.一种机器人系统，其特征在于，具备：
多关节的机器人，其在具有360°以上的动作范围的前端手腕轴安装有对工件进行作业的工具；
传感器，其检测所述工件的位置以及姿态；以及
控制装置，其根据动作程序控制所述机器人，
所述动作程序包括：多个示教点，其规定所述工具的位置以及姿态；以及动作指令，其使该示教点之间向各关节的旋转量成为最小的方向移动，
所述控制装置用于，
根据由所述传感器检测到的所述工件的位置以及姿态，修正所述工具在对所述工件进行作业的第一示教点处的位置以及姿态，
判定根据修正后的所述工具的位置以及姿态计算出的所述前端手腕轴在所述第一示教点处的角度是否超过动作极限，
在判定超过所述动作极限的情况下，将所述前端手腕轴在所述第一示教点以及与该第一示教点邻接的一个以上的其他所述示教点处的角度，分别变更为增加或者减少360°的动作范围内的角度。
2.根据权利要求1所述的机器人系统，其特征在于，
在所述动作程序中选择所述第一示教点以及与该第一示教点邻接的一个以上的第二示教点，
所述控制装置将所述前端手腕轴在所选择的所述第一示教点以及所述第二示教点处的角度分别增加或者减少360°。
3.一种控制方法，其在机器人系统中根据动作程序控制机器人，所述机器人系统具备：多关节的所述机器人，其在具有360°以上的动作范围的前端手腕轴安装有对工件进行作业的工具；以及传感器，其检测所述工件的位置以及姿态，其特征在于，
所述动作程序包括：多个示教点，其规定所述工具的位置以及姿态；以及动作指令，其使该示教点之间向各关节的旋转量成为最小的方向移动，
所述控制方法包括：
根据由所述传感器检测到的所述工件的位置以及姿态，修正所述工具在对所述工件进行作业的第一示教点处的位置以及姿态；
判定根据修正后的所述工具的位置以及姿态计算出的所述前端手腕轴在所述第一示教点处的角度是否超过动作极限；以及
在判定超过所述动作极限的情况下，将所述前端手腕轴在所述第一示教点以及与该第一示教点邻接的一个以上的其他所述示教点处的角度，分别变更为增加或者减少360°的动作范围内的角度。
4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，
将所述前端手腕轴在所述第一示教点以及与该第一示教点邻接的一个以上的其他所述示教点处的角度，分别变更为增加或者减少360°的动作范围内的角度，包括：
在所述动作程序中选择所述第一示教点以及与该第一示教点邻接的一个以上的第二示教点；以及
将所述前端手腕轴在所选择的所述第一示教点以及所述第二示教点处的角度分别增加或者减少360°。
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