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Hintergrund der Erfindung
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Industrieroboter, der mit Menschen zusammenarbeitet.
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Beschreibung des verwandten Stands der Technik
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Damit die Sicherheit von Bedienern gewährleistet wird, operieren Industrieroboter im Allgemeinen in einem Bereich, der durch einen Sicherheitszaun umschlossen ist, der den Zugang für die Bediener beschränkt. In jüngster Zeit stieg jedoch der Bedarf an Robotern, die mit Menschen zusammenarbeiten und die konfiguriert sind, in enger Nähe zu den Bedienern zu operieren. Da ein Kontakt zwischen dem Roboter und einem Bediener gefährlich sein kann, ist in dem Fall von Robotern, die mit einem Menschen zusammenarbeiten, der Roboter mit einem Sensor konfiguriert, der erfassen kann, ob ein Kontakt zwischen dem Roboter und dem Bediener geschlossen wurde oder nicht. Es kann zum Beispiel ein Kraftsensor verwendet werden, um eine Kontaktkraft zu erfassen, die auf den Roboter wirkt. Falls der erfasste Wert größer als ein spezifizierter Schwellenwert ist, dann wird der Roboter angehalten, um die Sicherheit des Bedieners zu gewährleisten.
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Die
JP 2006-021 287 A offenbart ein Robotersystem, das mit einer Kontaktkrafterfassungseinrichtung ausgestattet ist, die eine Kontaktkraft erfasst, die auf irgendeinen Ort auf einem Roboterarm wirkt. In diesem Robotersystem bewegt sich der Roboter, um die erfasste Kontaktkraft zu vermeiden. Somit wird weiterer Schaden an Menschen oder Objekten in der Umgebung des Roboters verhindert.
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In einigen Robotern, die mit Menschen zusammenarbeiten, wird eine Nachahmungsoperation durchgeführt, in der eine Position eines Roboters manuell durch einen Bediener gelehrt wird. Die
JP S59-157 715 A offenbart zum Beispiel ein Lehrverfahren, wodurch ein Roboter direkt auf der Grundlage von Signalen gelehrt wird, die aus einem Kraftsensor ausgegeben werden. Des Weiteren offenbart die JP H09-150 382 A eine direkte Lehrvorrichtung, die derart konfiguriert ist, dass es möglich wird, ein direktes Lehren lediglich dann zu implementieren, wenn sowohl ein Servostromzufuhrbeschränkungsschalter, der auf einer simplen Lehrvorrichtung vorgesehen ist, als auch ein Knopf zur Betriebsfreigabe, der auf einem Hebel vorgesehen ist, zum Lehren beide gedrückt werden.
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5 zeigt einen Roboter 100 gemäß einem existierenden verwandten Stand der Technik. Der Roboter 100 ist mit einem Handgelenk 102 versehen, an dem wiederum ein Hebel 110 angebracht ist, der durch einen Bediener betätigt werden kann, wenn eine Nachahmungsoperation implementiert wird. Des Weiteren ist das Handgelenk 102 weiterhin mit einem Kraftsensor 120 ausgestattet, der die Betätigungskraft erfassen kann, die auf den Hebel 110 wirkt. Der Bediener kann die Nachahmungsoperation implementieren, indem das Lehrsteuerpanel 140 betätigt wird, das mit der Robotersteuervorrichtung 130 verbunden ist.
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Das Lehrsteuerpanel 140 ist mit einem Servoaktivierungsschalter 142 ausgestattet. Wird der Servoaktivierungsschalter 142 kontinuierlich für eine spezifizierte Zeitspanne gedrückt, dann wird die Servostromzufuhrquelle eingeschaltet, wodurch der Roboter in einen betriebsfähigen Zustand versetzt wird. Wenn des Weiteren die Drückkraft aufgehoben wird, dann wird die Servostromzufuhrquelle abgeschaltet und wird die Bewegung des Roboters angehalten. Demgegenüber weist der Hebel 110 einen Nachahmungsaktivierungsschalter 112 auf, der verwendet wird, um zwischen einem Aktivierungszustand, in dem die Nachahmungsoperation aktiviert ist, und einem inaktivierten Zustand umzuschalten, in dem die Nachahmungsoperation inaktiviert ist. Während nämlich der Servoaktivierungsschalter 142 gedrückt wird, um die Servostromzufuhrquelle einzuschalten, falls der Nachahmungsaktivierungsschalter 112 für eine spezifizierte Zeitspanne gedrückt wurde, wird die Nachahmungsoperation aktiviert, und wird die Drückkraft aufgehoben, dann wird die Nachahmungsoperation inaktiviert.
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Im verwandten Stand der Technik, der unter Bezugnahme auf 5 beschrieben ist, kann die Nachahmungsoperation nicht durchgeführt werden, es sei denn, sowohl der Servoaktivierungsschalter 142 als auch der Nachahmungsaktivierungsschalter 112 werden gleichzeitig gedrückt. Da das Gewicht des Lehrsteuerpanels 140 nicht notwendigerweise gering ausfällt und da beide Hände des Bedieners verwendet werden, um gleichzeitig zwei Schalter zu bedienen, liegt eine Tendenz zu einer großen Belastung während der Bedienung vor. Dies verringert die Betriebseffizienz, und kann ebenso Bedienfehler verursachen.
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Falls des Weiteren eine Sicherheitseinheit vorgesehen ist, um den Roboter anzuhalten, wenn eine Kontaktkraft zwischen dem Roboter und einem Bediener einen Schwellenwert überschreitet, dann ist zu bevorzugen, dass der Schwellenwert hinreichend klein gewählt wird, um die Sicherheit von Bedienern zu gewährleisten. Falls jedoch der Schwellenwert zu klein ist, dann wird der Roboter womöglich unbeabsichtigt angehalten, wenn die Betätigungskraft, die durch einen Bediener einwirkt, den Schwellenwert während der Nachahnungsoperation überschreitet.
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Deshalb besteht ein Bedarf an einem Industrieroboter, der mit Menschen zusammenarbeitet und der die Belastung des Bedieners mindert, wenn eine Nachahmungsoperation durchgeführt wird, und gleichzeitig die Sicherheit des Bedieners gewährleistet wird.
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Die Druckschrift
DE 20 2012 100 384 U1 offenbart einen Industrieroboter, der konfiguriert ist, um einen Arbeitsraum mit einem Bediener zu teilen und der eine Einrichtung zum manuellen Teach-in aufweist. Ein Bedienkrafterfassungsabschnitt erfasst über eine Sensorik eine Bedienkraft, die auf den Roboter wirkt, wenn der Nachahmungsvorgang implementiert wird. Über die Sensorik werden auch mittels eines Kontaktkraftüberwachungsabschnitts Kontaktkräfte erfasst, die auf den Roboter wirken. Falls ein Kontakt bei Überschreiten einer vorgegebenen Belastungsschwelle als Kollision eingestuft wird, hält der Kontaktkraftüberwachungsabschnitt den Roboter an.
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Die Druckschrift
DE 10 2012 213 957 A1 offenbart manuelles Teach-in, d.h. die Änderung von Position und Stellung des Roboters in Antwort auf eine Bedienkraft, die auf den Roboter durch den Bediener wirkt.
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Kurzfassung der Erfindung
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Gemäß der Erfindung wird eine Vorrichtung gemäß dem unabhängigen Anspruch bereitgestellt. Entwicklungen sind in den abhängigen Ansprüchen dargelegt.
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Gemäß einem ersten Beispiel ist vorzugsweise ein Industrieroboter vorgesehen, der mit Menschen zusammenarbeitet, der konfiguriert ist, um einen Arbeitsraum mit einem Bediener zu teilen, und der umfasst: einen Nachahmungsimplementierungsabschnitt, der konfiguriert ist, um eine Nachahmungsoperation zu implementieren, in der eine Position und eine Stellung des Roboters in Antwort auf eine Bedienkraft geändert werden, die auf den Roboter durch den Bediener einwirkt; einen Bedienkrafterfassungsabschnitt, der konfiguriert ist, um eine Bedienkraft zu erfassen, die auf den Roboter einwirkt, wenn die Nachahmungsoperation implementiert wird; einen Nachahmungsschalter, der konfiguriert ist, um die Nachahmungsoperation zu aktivieren, wenn eine Drückkraft auf den Nachahmungsschalter einwirkt, und die Nachahmungsoperation zu inaktivieren, wenn die Drückkraft auf den Nachahmungsschalter aufgehoben wird; einen Kontaktkrafterfassungsabschnitt, der konfiguriert ist, um eine Kontaktkraft zu erfassen, die auf den Roboter einwirkt, wenn der Bediener und der Roboter Kontakt zueinander schließen; und einen Kontaktkraftüberwachungsabschnitt, der konfiguriert ist, um den Roboter anzuhalten oder den Roboter zu einem Rückzug in eine Richtung zu veranlassen, in der die Kontaktkraft verringert wird, wenn die Kontaktkraft einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet, wobei, falls die Nachahmungsoperation aktiviert ist, der Kontaktkraftüberwachungsabschnitt inaktiviert wird, und falls die Nachahmungsoperation inaktiviert ist, der Kontaktkraftüberwachungsabschnitt aktiviert wird.
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Gemäß einem zweiten Beispiel ist vorzugsweise in dem Industrieroboter gemäß dem ersten Beispiel der Bedienkrafterfassungsabschnitt konfiguriert, um die Bedienkraft durch einen Kraftsensor zu erfassen, der an ein Handgelenk des Roboters angefügt ist.
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Gemäß einem dritten Beispiel ist in dem Industrieroboter gemäß dem ersten Beispiel oder zweiten Beispiel vorzugsweise der Kontaktkrafterfassungsabschnitt konfiguriert, um die Kontaktkraft durch einen Kraftsensor, der an einem unbeweglichen Abschnitt des Roboters angefügt ist, oder durch Drehmomentsensoren zu erfassen, die jeweils an zumindest drei Antriebswellen des Roboters angefügt sind.
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Gemäß einem vierten Beispiel ist in dem Industrieroboter des ersten Beispiels der Kontaktkrafterfassungsabschnitt vorzugsweise konfiguriert, um die Kontaktkraft durch einen Kraftsensor, der an einem unbeweglichen Teil des Roboters angefügt ist, oder durch Drehmomentsensoren zu erfassen, die jeweils an zumindest drei Antriebswellen des Roboters angefügt sind, und ist der Bedienkrafterfassungsabschnitt konfiguriert, um die Bedienkraft durch den Kraftsensor oder die Drehmomentsensoren zu erfassen.
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Gemäß einem fünften Beispiel umfasst in dem Industrieroboter gemäß zumindest einem des ersten bis vierten Beispiels der Roboter vorzugsweise eine Hand, die konfiguriert ist, um ein Werkstück lösbar zu greifen, und die an ein Handgelenk angefügt ist, und einen Handbetätigungsschalter, der an den Roboter, an die Hand oder an die Umgebung des Roboters angefügt ist, und der konfiguriert ist, um die Hand zu steuern, um zwischen einem Haltezustand und einem Lösezustand umzuschalten.
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Diese und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden im Lichte der ausführlichen Beschreibung exemplarische Ausführungsbeispiele der Erfindung offensichtlicher werden, die in den Zeichnungen gezeigt sind.
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Figurenliste
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Es zeigen:
- 1 eine schematische Ansicht, die den Gesamtaufbau eines Roboters gemäß einem Ausführungsbeispiel zeigt;
- 2 eine Funktionsblockdarstellung einer Robotersteuervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 3 eine Blockdarstellung, die eine Beziehung zwischen einer Kontaktkraftüberwachungsoperation und einer Nachahmungsoperation zeigt;
- 4 eine schematische Ansicht, die den Gesamtaufbau eines Roboters gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel zeigt; und
- 5 eine schematische Ansicht, die den Gesamtaufbau eines Roboters gemäß dem Stand der Technik zeigt.
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Ausführliche Beschreibung der Erfindung
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Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben werden. Die bildenden Elemente der gezeigten Ausführungsbeispiele können in Ihrer Größe relativ zueinander nach Bedarf modifiziert werden, um das Verständnis der vorliegenden Erfindung zu erleichtern. Dieselben Bezugszeichen werden für dieselben oder entsprechenden bildenden Elemente durch die Zeichnungen hindurch verwendet.
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1 zeigt den Gesamtaufbau eines Roboters 10 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Der Roboter 10 ist ein Industrieroboter, der mit Menschen zusammenarbeitet und der in demselben Arbeitsbereich wie ein Bediener operiert (nachstehend einfach als „Roboter“ bezeichnet). Der gezeigte Roboter 10 ist ein vertikaler Gelenkroboter mit sechs Gelenken, kann aber von jedweder Art mit einem bekannten Aufbau sein, einschließlich beispielsweise eines skalaren Typs oder eines Roboters vom Typ mit parallelen Verbindungselementen.
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Der Roboter 10 ist auf einer ortsfesten Platte 11 platziert, die an dem Boden befestigt ist. Der Roboter 10 umfasst eine Roboterbasis 12, einen Körperabschnitt 13, der drehbar an die Roboterbasis 12 angefügt ist, einen Unterarm 14, der drehbar an den Körperabschnitt 13 an einem Ende angefügt ist, einen Oberarm 15, der drehbar an das andere Ende des Unterarms 14 auf der gegenüber liegenden Seite des Körperabschnitts 13 angefügt ist, und ein Handgelenk 16, das drehbar an den Oberarm 15 angefügt ist.
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Jede Drehwelle des Roboters 10 wird durch einen (nicht gezeigten) Servomotor angetrieben, der durch eine Robotersteuervorrichtung 20 gesteuert wird. An dem Handgelenk 16 ist weiterhin ein Endeffektor 40 angebracht. Der Roboter 10 ist ausgelegt, um verschiedene Prozesse durchzuführen, wie eine Fertigung, ein Schweißen und ein Schneiden von Komponenten, abhängig von der Art des Endeffektors 40. Dieser Art von Roboteraufbau und -funktion ist wohlbekannt, so dass eine ausführliche Beschreibung dessen in der vorliegenden Beschreibung ausgelassen werden wird.
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Der Roboter 10 ist mit einem Kraftsensor 31 (nachstehend als „der erste Kraftsensor“ bezeichnet) zwischen der ortsfesten Platte 11 und der Roboterbasis 12 versehen. Der erste Kraftsensor 31 ist ausgelegt, um eine Kraft erfassen zu können, die auf irgendeinen Abschnitt jeder Komponente des Roboters 10 wirkt (zum Beispiel die Roboterbasis 12, den Körperabschnitt 13, den Unterarm 14, den Oberarm 15 oder das Handgelenk 16). Es wird zum Beispiel eine Kraft, die auf den Oberarm 15 wirkt, durch den Unterarm 14, den Körperabschnitt 13 und die Roboterbasis 12 übertragen und wird durch den ersten Kraftsensor 31 erfasst. Auf diese Weise kann der erste Kraftsensor 31 eine Kontaktkraft erfassen, die durch den Roboter 10 erzeugt wird, der während seines Betriebs in Kontakt mit einem Bediener gelangt.
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Falls die erfasste Kontaktkraft einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet, wird der Roboter 10 entweder angehalten oder wird zu einem Rückzug in eine Richtung veranlasst, in der die Kontaktkraft verringert wird. Die Funktion zum Anhalten oder Zurückziehen des Roboters 10 gemäß dem Erfassungsergebnis der Kontaktkraft wird in dieser Beschreibung als eine „Kontaktkraftüberwachung“ bezeichnet.
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Der gezeigte Roboter 10 wird verwendet, um einen Einsetzungsprozess durchzuführen, um eine Komponente 51 in ein Werkstück 50 einzusetzen. Der Endeffektor 40 ist zum Beispiel mit einer Hand 42 versehen, die an das Handgelenk 16 über einen Adapter 41 angefügt ist. Die Hand 42 kann zum Beispiel eine hydraulisch oder elektrisch angetriebene Hand sein und ist konfiguriert, um die Komponente 51 lösbar halten zu können. Die Komponente 51 ist zum Beispiel derart bemaßt, dass sie in ein Einsatzloch 52 des Werkstücks 50 eingesetzt werden kann, das auf einem Arbeitstisch 60 platziert ist. Der Roboter 10 wird angetrieben, um die Position und Stellung der Komponente 51 zu verändern, die durch die Hand 42 gehalten wird. Der Roboter 10 bewegt die Komponente 51 zu einer Position nahe dem Einsatzloch 52 des Werkstücks 50 und führt danach einen Einsatzschritt durch einen Nachahmungsvorgang durch.
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Wie in 1 gezeigt ist, ist der Adapter 41, der an das Handgelenk 16 angefügt ist, mit einem Kraftsensor 32 versehen (nachstehend als „der zweite Kraftsensor“ bezeichnet), der eine Bedienkraft erfasst, die durch einen Bediener während des Nachahmungsvorgangs aufgebracht wird. Der zweite Kraftsensor 32 ist zwischen dem Adapter 41 und dem Nachahmungshebel 45 vorgesehen.
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Der Bediener führt den Nachahmungsvorgang bezüglich des Roboters 10 durch, in dem der Nachahmungshebel 45 betätigt wird. Der zweite Kraftsensor 32 kann die Bedienkraft erfassen, die durch den Bediener aufgebracht wird. Der Roboter 10 ändert die Position und die Stellung der Komponente 51, indem die Servomotoren der jeweiligen Drehwellen einzeln entsprechend dem Betrag und der Richtung der Bedienkraft angesteuert werden, die durch den zweiten Kraftsensor 32 erfasst ist. Gemäß diesem Nachahmungsvorgang setzt der Bediener die Komponente 51 in das Einsatzloch 52 des Werkstücks 50 ein, während die Position und die Stellung der Komponente 50 fein eingestellt wird.
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Der Nachahmungshebel 45 ist mit einem Funktionsschalter 43 versehen. Der Funktionsschalter 43 umfasst zum Beispiel einen Hebelbedienschalter, einen Translationsschalter, einen Rotationsschalter, einen Geschwindigkeitsänderungsschalter und einen Positionslehrschalter. Der Handbetätigungsschalter wird zum Beispiel verwendet, um die Hand 42 zu öffnen und zu schließen. Der Bediener kann zum Beispiel die Haltekraft der Hand 42 lösen, indem der Handbetätigungsschalter bedient wird, wenn die Komponente 51 erst einmal in einer vorbestimmten Position relativ zu dem Werkstück 50 positioniert ist.
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Der Translationsschalter wird verwendet, um lediglich die Position des Werkstücks 51 ohne Ändern von dessen Stellung zu verändern. Im Gegensatz dazu wird der Drehschalter verwendet, um lediglich die Stellung der Komponenten 51 ohne Änderung von dessen Position zu verändern. Abhängig von der Positionsbeziehung zwischen der Komponente 51 und dem Werkstück 50 kann es erwünscht sein, die Komponente 51 lediglich translatorisch oder lediglich rotatorisch zu bewegen.
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Der Geschwindigkeitsänderungsschalter wird zum Beispiel verwendet, um den Roboter 10 mit einer niedrigen Geschwindigkeit während des Nachahmungsvorgangs zu bewegen. Wenn der Geschwindigkeitsänderungsknopf gedrückt wird, um die Geschwindigkeitsänderungsfunktion einzuschalten, selbst wenn die Bedienkraft sich auf dem gleichen Pegel befindet, wird sich deshalb zum Beispiel der Roboter 10 mit einer niedrigeren Geschwindigkeit bewegen. Diese Art von Funktion kann verwendet werden, wenn ein tiefergehendes Niveau an Genauigkeit erwünscht ist, wie in dem Vorgang, unmittelbar bevor die Komponente 51 in das Einsatzloch 52 des Werkstücks 50 eingesetzt wird.
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Der Positionslehrschalter wird verwendet, um die Position und die Stellung des Roboters, die durch den Nachahmungsvorgang verändert wurden, als Lernpunkte eines Betriebsprogramms des Roboters einzugeben. Die eingegebenen Lernpunkte können verwendet werden, um das Betriebsprogramm für den Roboter zu erstellen oder zu ändern. Es sei darauf hingewiesen, dass der Funktionsschalter 43 weiterhin mit anderen Schaltern versehen sein kann, die andere Funktionen als jene vorstehend beschriebenen nach Bedarf aufweisen, oder es können alternativ einer oder mehrere der vorstehend beschriebenen Schalter ausgelassen werden.
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Der Nachahmungshebel 45 ist weiterhin mit einem Nachahmungsschalter 44 versehen. Der Nachahmungsschalter 44 wird verwendet, um zwischen einem aktivierten Zustand, in dem der Nachahmungsvorgang aktiviert ist, und einem inaktivierten Zustand umzuschalten, in dem der Nachahmungsvorgang inaktiviert ist. Im Einzelnen ist der Nachahmungsschalter 44 derart aufgebaut, dass der Nachahmungsvorgang eingeschaltet wird, wenn eine Drückkraft auf den Nachahmungsschalter 44 durch einen Bediener wirkt, und dass der Nachahmungsvorgang abgeschaltet wird, wenn die Drückkraft aufgehoben wird. Es ist für den Bediener nämlich erforderlich, den Nachahmungsschalter 44 kontinuierlich während des Nachahmungsvorgangs zu drücken.
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Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird dann, wenn der Nachahmungsvorgang aktiviert wird, wenn der Nachahmungsschalter 44 gedrückt wird, das Kontaktkraftüberwachen inaktiviert. Demgegenüber wird dann, wenn die Drückkraft aufgehoben wird und der Nachahmungsvorgang inaktiviert wird, das Kontaktkraftüberwachen aktiviert. Dies wird nachstehend ausführlicher beschrieben werden.
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2 zeigt eine Funktionsblockdarstellung der Robotersteuervorrichtung 20 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Wie gezeigt, umfasst die Robotersteuervorrichtung 20 einen Steuerabschnitt 21, einen Kontaktkrafterfassungsabschnitt 22, einen Kontaktkraftüberwachungsabschnitt 23, einen Bedienkrafterfassungsabschnitt 24 und einen Nachahmungsimplementierungsabschnitt 25.
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Der Steuerabschnitt 21 sendet einen Bedienbefehl zu dem Roboter 10. Der Steuerabschnitt 21 steuert den Roboter 10 zum Beispiel gemäß einem vorbestimmten Steuerprogramm oder gemäß der Bedienkraft während des Nachahmungsvorgangs. Wenn das Kontaktkraftüberwachen aktiv ist, gibt der Steuerabschnitt 21 einen Anhaltebefehl, um den Roboter anzuhalten oder einen Rückzugbefehl, um den Roboter zu einem Rückzug in eine Richtung zu veranlassen, um die Kontaktkraft zu verringern, abhängig von dem Betrag der erfassten Kontaktkraft aus. Wenn der Nachahmungsvorgang aktiviert wird, gibt der Steuerabschnitt 21 einen Bedienbefehl aus, um den Roboter 10 in Zusammenarbeit mit dem Nachahmungsimplementierungsabschnitt 25 gemäß dem Betrag und der Richtung der Bedienkraft anzusteuern.
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Der Kontaktkrafterfassungsabschnitt 22 erfasst eine Kontaktkraft, die zwischen dem Roboter 10 und dem Bediener wirkt, durch den ersten Kraftsensor 31. Die erfasste Kontaktkraft wird zu dem Kontaktkraftüberwachungsabschnitt 23 ausgegeben.
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Der Kontaktkraftüberwachungsabschnitt 23 überwacht die Kontaktkraft, die zwischen dem Roboter 10 und dem Bediener wirkt, und bestimmt, ob die Kontaktkraft größer als ein vorbestimmter Schwellenwert ist oder nicht. Falls die Kontaktkraft größer als der Schwellenwert ist, dann hält der Steuerabschnitt 21 den Roboter 10 an oder veranlasst den Roboter 10, sich in eine Richtung zurückzuziehen, in der die Kontaktkraft verringert wird. Auf diese Weise, wenn eine Kontaktkraft erfasst wird, die den Bediener verletzen könnte, hält der Roboter 10 an oder zieht sich zurück, um die Kontaktkraft zu verringern, wodurch die Sicherheit des Bedieners gewährleistet wird.
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Der Kontaktkraftüberwachungsabschnitt 23 wird aktiviert, wenn der Nachahmungsschalter 44 abgeschaltet wird. Es sei darauf hingewiesen, dass - da der Kontaktkraftüberwachungsabschnitt 23 nicht zwischen dem Bediener und irgendwelchen anderen Objekten in der Umgebung des Roboters 10 unterscheidet - der Roboter 10 daran gehindert werden kann, in Kontakt mit dem Bediener und den Objekten in der Umgebung des Roboters 10 zu gelangen.
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Der Bedienkrafterfassungsabschnitt 24 erfasst die Bedienkraft, die auf den Nachahmungshebel 45 einwirkt, wenn ein Bediener den Nachahmungsvorgang durchführt.
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Der Nachahmungsimplementierungsabschnitt 25 implementiert den Nachahmungsvorgang gemäß der Bedienkraft, die auf den Nachahmungshebel 45 durch den Bediener wirkt. Der Nachahmungsimplementierungsabschnitt 25 kooperiert nämlich mit dem Steuerabschnitt 21, um einen Bedienbefehl zu erzeugen, der gemäß dem Betrag und der Richtung der Bedienkraft bestimmt ist. Der Nachahmungsimplementierungsabschnitt 25 wird aktiviert, wenn der Nachahmungsschalter 44 eingeschaltet wird.
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3 zeigt eine Beziehung zwischen der Kontaktkraftüberwachung und dem Nachahmungsvorgang. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, wenn eine(r) aus Kontaktkraftüberwachung und Nachahmungsvorgang aktiviert wird, wird der/die jeweils andere inaktiviert. Wenn nämlich die Kontaktkraftüberwachung aktiviert wird, wird der Nachahmungsvorgang inaktiviert. Wenn demgegenüber der Nachahmungsvorgang aktiviert wird, wird die Kontaktkraftüberwachung inaktiviert. Des Weiteren wird der Nachahmungsschalter 44 bedient, um zwischen diesen beiden Zuständen umzuschalten.
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Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel können die nachfolgenden Wirkungen erlangt werden.
- (1) Wenn der Nachahmungsvorgang implementiert wird, dann wird der Nachahmungsschalter 44 gedrückt und wird die Kontaktkraftüberwachung inaktiviert. Deshalb kann der Roboter daran gehindert werden, unbeabsichtigt aufgrund einer Bedienkraft anzuhalten, die auf den Roboter 10 durch den Bediener während des Nachahmungsvorgangs wirkt. Falls demgegenüber sich der Bediener während des Nachahmungsvorgangs in Gefahr wähnt, hebt er/sie die Drückkraft auf den Nachahmungsschalter 44 auf, um die Kontaktkraftüberwachung wieder zu aktivieren. Dadurch können Kollisionen zwischen dem Roboter und dem Bediener verhindert werden.
- (2) Nach der Vollendung des Nachahmungsvorgangs wird durch Abschalten des Nachahmungsschalters 44 die Kontaktkraftüberwachung unmittelbar aktiviert. Deshalb wird die Sicherheit der Bediener in der Nähe des Roboters 10 unmittelbar nach dem Nachahmungsvorgang gewährleistet.
- (3) Es ist lediglich erforderlich, den Nachahmungsschalter 44 zu betätigen, um den Nachahmungsvorgang zu aktivieren. Wie vorstehend unter Bezugnahme auf 5 beschrieben, besteht deshalb kein Bedarf an einem gleichzeitigen Drücken sowohl des Servoaktivierungsschalters als auch des Nachahmungsaktivierungsschalters. Dies verringert die Belastung eines Bedieners während des Nachahmungsvorgangs. Des Weiteren kann die Bedieneffizienz verbessert werden.
- (4) Da die Kontaktkraftüberwachung eingeschaltet wird, nach dem die Drückkraft von dem Nachahmungsschalter 44 aufgehoben wurde, wird der elektrische Strom, der dem Servomotor zugeführt ist, nicht abgeschaltet. Deshalb, selbst wenn ein Bediener seinen/ihren Griff für einen Moment von dem Nachahmungsschalter 44 während des Nachahmungsvorgangs nimmt, besteht kein Bedarf an einem Neustart der Servostromzufuhrquelle. Dadurch kann der Nachahmungsvorgang schnell neu gestartet werden.
- (5) Der zweite Kraftsensor 32, der die Bedienkraft erfasst, ist eher näher an der Spitzenseite als dem Handgelenk 16 des Roboters 10 vorgesehen. Der zweite Kraftsensor 32 ist nämlich nahe dem Nachahmungshebel 45 vorgesehen, auf den die Bedienkraft wirkt. Deshalb kann die Bedienkraft genau erfasst werden.
- (6) Da der Funktionsschalter 43 eher näher an der Spitzenseite als dem Handgelenk 16 des Roboters 10 vorgesehen ist, kann der Bediener leicht den Funktionsschalter 43 bedienen und kann deshalb die Bedieneffizienz verbessert werden.
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4 zeigt den Gesamtaufbau eines Roboters 10 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel dahingehend, dass drei Drehmomentsensoren 33, 34 und 35 anstelle des ersten Kraftsensors 31 eingesetzt werden. Der erste Drehmomentsensor 33 ist zwischen der Roboterbasis 12 und dem Körperabschnitt 13 vorgesehen, um das Drehmoment um die Drehachse des Körperabschnitts 13 herum zu erfassen. Der zweite Drehmomentsensor 34 erfasst das Drehmoment um das Gelenk zwischen dem Körperabschnitt 13 und dem Unterarm 14 herum. Der dritte Drehmomentsensor erfasst das Drehmoment um das Gelenk zwischen dem Unterarm 14 und dem Oberarm 15 herum.
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Die Drehmomentwerte, die aus den Drehmomentsensoren 33, 34 und 35 erlangt sind, werden mit der Stellung des Roboters 10 assoziiert und werden verwendet, um die Kontaktkraft zu berechnen, die zwischen dem Roboter 10 und dem Bediener wirkt. Die berechnete Kontaktkraft wird zum Zwecke der Kontaktkraftüberwachung wie in dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel verwendet. Obwohl dies nicht gezeigt ist, kann ein zusätzlicher Drehmomentsensor ebenso zum Beispiel auf dem Handgelenk 16 vorgesehen werden.
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Des Weiteren kann in dem 1 gezeigten Roboter 10 der erste Kraftsensor 31 ebenso verwendet werden, um eine Bedienkraft während des Nachahmungsvorgangs zu erfassen. Auf die gleiche Art und Weise können in dem in 4 gezeigten Roboter 10 ebenso die Drehmomentsensoren 33, 34 und 35 verwendet werden, um die Bedienkraft während des Nachahmungsvorgangs zu erfassen. In diesen Fällen kann die Kontaktkraft während des Kontaktkraftüberwachens und die Bedienkraft während des Nachahmungsvorgangs durch den gemeinsamen Kraftsensor erfasst werden. Es ist deshalb unnötig, den zweiten Kraftsensor 32 vorzusehen, und somit können Kosten eingespart werden.
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In den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen ist der Funktionsschalter 43 auf dem Nachahmungshebel 45 vorgesehen, kann aber ebenso auf dem Handgelenk 16 des Roboters 10 oder eher näher zu der Seite des Roboterhauptkörpers als zu dem Handgelenk 16 vorgesehen werden, zum Beispiel auf dem Oberarm 15 oder dem Unterarm 14. Alternativ kann der Funktionsschalter 43 nahe dem Roboter 10 jedoch unabhängig von dem Roboter 10 vorgesehen werden. Des Weiteren kann ein Nothalteknopf zur zwangsweisen Abschaltung der Servostromzufuhrkraft auf dem Handgelenk 16 des Roboters 10 oder an einer diesem nahe gelegenen Stelle vorgesehen werden.
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Wirkung der Erfindung
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Gemäß dem Roboter mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau kann der Nachahmungsvorgang zwischen einem aktivierten Zustand und einem inaktivierten Zustand durch die Bedienung des Nachahmungsschalters umgeschaltet werden. Wenn des Weiteren der Nachahmungsvorgang aktiviert wird, wird die Kontaktkraftüberwachung inaktiviert, und wenn der Nachahmungsvorgang inaktiviert ist, wird die Kontaktkraftüberwachung aktiviert. Durch die Bedienung eines gemeinsamen Schalters wird nämlich lediglich eine(r) aus Kontaktkraftüberwachung und Nachahmungsvorgang aktiviert, wodurch die Belastung eines Bedieners verringert und die Bedieneffizienz verbessert werden kann. Wenn des Weiteren sich ein Bediener in Gefahr wähnt, hebt er/sie die Drückkraft von dem Nachführungsschalter auf, um die Kontaktkraftüberwachung zu aktivieren. Deshalb kann die Sicherheit des Bedieners gewährleistet werden.
