DE102016001644A1 - Mensch-Roboter-Kooperationssystem, in dem bewirkt wird, dass ein Roboter einen Rückzugsvorgang in Abhängigkeit von einer externen Kraft durchführt - Google Patents

Mensch-Roboter-Kooperationssystem, in dem bewirkt wird, dass ein Roboter einen Rückzugsvorgang in Abhängigkeit von einer externen Kraft durchführt Download PDF

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Abstract

Ein Mensch-Roboter-Kooperationssystem beinhaltet Folgendes: eine Externe-Kraft-Erfassungseinheit, die eine externe Kraft erfasst, die auf einen Roboter einwirkt; eine Rückzugsvorgangsbefehlseinheit, die einen Rückzugsvorgang befehlt, um zu bewirken, dass der Roboter derart in einer Richtung bewegt wird, dass die externe Kraft verringert wird, wenn die externe Kraft, die von der Externe-Kraft-Erfassungseinheit erfasst wurde, größer als ein erster-Grenzwert ist; und eine Externe-Kraft-Variationsbeobachtungseinheit, die den Rückzugsvorgang stoppt, wenn eine Variationsbreite der externen Kraft zu einer vorherbestimmten Zeit, nachdem der Rückzugsvorgang von der Rückzugsvorgangsbefehlseinheit befohlen wurde, kleiner als ein zweiter Grenzwert ist.

Description

  • Hintergrund der Erfindung
  • 1. Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Mensch-Roboter-Kooperationssystem, in dem bewirkt wird, dass ein Roboter einen Rückzugsvorgang in Abhängigkeit von einer externen Kraft, die auf den Roboter einwirkt, durchführt.
  • 2. Beschreibung des Standes der Technik
  • In den letzten Jahren wurde ein Mensch-Roboter-Kooperationssystem entwickelt, in dem ein Mensch und ein Roboter gemischt an einer Fertigungsstätte eingesetzt werden und ein Produktionsvorgang zwischen dem Menschen und dem Roboter aufgeteilt wird. In einigen Fällen wird ein Sicherheitszaun zwischen einem Menschen und einem Roboter vorgesehen, um die Sicherheit des Menschen zu gewährleisten. Das Vorsehen eines Sicherheitszauns könnte jedoch zu einer Verzögerung des Vorgangs führen; daher wurde vor kurzem ein Mensch-Roboter-Kooperationssystem vorgeschlagen, wobei ein Sicherheitszaun nicht verwendet wird.
  • In einem derartigen Mensch-Roboter-Kooperationssystem wird der Roboter abgebremst oder gestoppt, wenn der Roboter sich dem Menschen nähert oder diesen berührt, um die Sicherheit des Menschen zu gewährleisten. Da der Mensch und der Roboter jedoch denselben Betriebsbereich teilen, kann ein Fall eintreten, in dem der abgebremste oder gestoppte Roboter ein Hindernis darstellt, wenn der Mensch einen Vorgang ausführt.
  • Es ist folglich bevorzugt, dass bewirkt wird, dass der Roboter sich in einer derartigen Situation aus dem Betriebsbereich zurückzieht. Dazu ist der Roboter mit einem Sensor versehen, der eine externe Kraft erfasst, die auf den Roboter ausgeübt wird, wenn der Mensch gegen den Roboter drückt. Infolgedessen wird bewirkt, dass der Roboter einen Rückzugsvorgang durchführt, einfach indem der Mensch gegen ihn mit einer externen Kraft drückt, die größer gleich einem vorherbestimmten Wert ist. In diesem Fall ist es nicht erforderlich, eine Lehrkonsole zu verwenden.
  • In der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 4,445,038 wird in einem System, in dem ein Mensch und ein Roboter ein Werkstück in Kooperation miteinander befördern, ein Sensor vorgesehen, der eine externe Kraft erfasst, die zwischen dem Werkstück und einer Hand des Roboters einwirkt. In der japanischen Offenlegungsschrift Nr. H10-291182 wird eine Konfiguration offenbart, in der ein Drehmomentsensor zwischen einem Motor und einem Arm, der von dem Motor angetrieben wird, vorgesehen wird.
  • Kurzdarstellung der Erfindung
  • Es kann jedoch ein Fall eintreten, in dem der Sensor, selbst wenn keine externe Kraft auf den Roboter einwirkt, fälschlicherweise eine externe Kraft erfasst, so dass bewirkt wird, dass der Roboter einen Rückzugsvorgang durchführt. Ein derartiger Fall ist, wenn ein Werkstück unerwartet fallen gelassen wird, während es von dem Roboter gegriffen wird, ein Fall, in dem ein Sollwert des Gewichts des Werkstücks inkorrekt ist, oder dergleichen.
  • Die japanische Patentveröffentlichung Nr. 4,445,038 beschränkt sich auf eine Konfiguration, in der die Hand des Roboters ein Ende des Werkstücks greift und der Mensch das andere Ende des Werkstücks greift. Des Weiteren sieht die japanische Patentveröffentlichung Nr. 4,445,038 das Vorsehen des Sensors zwischen dem Roboter und der Hand vor und kann daher nicht auf einen Fall angewendet werden, in dem ein Sensor an einem Gelenk des Roboters vorgesehen wird, wie in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. H10-291182 . Es ist somit schwierig, die Konfiguration der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 4,445,038 auf ein Mensch-Roboter-Kooperationssystem anzuwenden, in dem ein Roboter und ein Mensch einen Kooperationsvorgang durchführen, während sie einen Arbeitsplatz miteinander teilen.
  • Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht derartiger Umstände ersonnen und hat als eine Aufgabe, ein Mensch-Roboter-Kooperationssystem bereitzustellen, in dem ein Roboter daran gehindert wird, einen Rückzugsvorgang auf der Basis einer falschen Erfassung durchzuführen.
  • Um die vorstehende Aufgabe zu lösen, wird gemäß einem ersten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ein Mensch-Roboter-Kooperationssystem bereitgestellt, in dem ein Roboter und ein Mensch einen Kooperationsvorgang durchführen, während sie einen Arbeitsplatz miteinander teilen, wobei das System Folgendes beinhaltet: eine Externe-Kraft-Erfassungseinheit, die eine externe Kraft erfasst, die auf den Roboter einwirkt; eine Rückzugsvorgangsbefehlseinheit, die einen Rückzugsvorgang befehlt, um zu bewirken, dass der Roboter derart in einer Richtung bewegt wird, dass die externe Kraft verringert wird, wenn die externe Kraft, die von der Externe-Kraft-Erfassungseinheit erfasst wurde, größer als ein erster Grenzwert ist; und eine Externe-Kraft-Variationsbeobachtungseinheit, die den Rückzugsvorgang stoppt, wenn eine Variationsamplitude der externen Kraft zu einer vorherbestimmten Zeit, nachdem der Rückzugsvorgang von der Rückzugsvorgangsbefehlseinheit befohlen wurde, kleiner als ein zweiter Grenzwert ist.
  • Gemäß einem zweiten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist die Externe-Kraft-Erfassungseinheit in dem System gemäß dem ersten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ein Kraftsensor, der an einem fernen Ende des Roboters montiert ist.
  • Aus einer ausführlichen Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, die in den begleitenden Zeichnungen dargestellt sind, werden Merkmale und Vorteile offensichtlicher werden.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist eine Ansicht, die eine grundlegende Konfiguration des Mensch-Roboter-Kooperationssystems gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • 2 ist eine erste Seitenansicht eines Roboters.
  • 3 ist eine zweite Seitenansicht des Roboters.
  • 4A ist eine Ansicht, die eine Beziehung zwischen Zeit und externer Kraft darstellt.
  • 4B ist eine andere Ansicht, die eine Beziehung zwischen Zeit und externer Kraft darstellt.
  • 5 ist ein Ablaufdiagramm, das den Betrieb des Mensch-Roboter-Kooperationssystems gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • Ausführliche Beschreibung
  • Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen hierin im Folgenden beschrieben. In den Zeichnungen sind ähnliche Elemente durch gleiche Bezugsziffern oder -symbole bezeichnet. Um ein Verständnis zu erleichtern, wird der Maßstab der Zeichnungen willkürlich geändert.
  • 1 ist eine Ansicht, die eine grundlegende Konfiguration des Mensch-Roboter-Kooperationssystems gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt. Wie in 1 dargestellt, beinhaltet das Mensch-Roboter-Kooperationssystem 1 hauptsächlich einen Roboter 10, eine Steuervorrichtung 20, die den Roboter 10 steuert, und einen Menschen 11. Da der Roboter 10 neben dem Menschen 11 angeordnet ist, können der Roboter 10 und der Mensch 11 in dem Mensch-Roboter-Kooperationssystem 1 einen Kooperationsvorgang durchführen, während sie einen Arbeitsplatz miteinander teilen.
  • Der Roboter 10 ist beispielsweise ein 6-achsiger Knickarmroboter, der an seinem fernen Ende mit einer Hand H versehen ist, die ein Werkstück W greifen kann. Des Weiteren ist ein Kraftsensor S in den Roboter 10 zwischen der Hand H und einem fernen Ende eines Roboterarms eingebaut. Folglich erfasst der Kraftsensor S eine externe Kraft als einen Externe-Kraft-Erfassungswert Fd, die von der Stelle, an der der Kraftsensor S an dem fernen Ende der Hand H montiert ist, und dem Werkstück W einwirkt.
  • Die in 1 dargestellte Steuervorrichtung 20 ist ein Digitalrechner und beinhaltet eine Externe-Kraft-Schätzungseinheit 21, die eine Kraft als einen Externe-Kraft-Schätzwert schätzt, die aus einer externen Umgebung, wie einer peripheren Vorrichtung oder dergleichen, auf den Roboter 10 einwirkt, unter Verwendung des Externe-Kraft-Erfassungswerts Fd, der von dem Kraftsensor erfasst wurde. Die Externe-Kraft-Schätzungseinheit 21 berechnet einen Externe-Kraft-Schätzwert Fe durch Subtrahieren des Gewichts von jeweils der Hand H und dem Werkstück W, wenn keine externe Kraft darauf einwirkt, von dem Externe-Kraft-Erfassungswert Fd, der von dem Kraftsensor S erfasst wurde. Wenn der Externe-Kraft-Schätzwert Fe genauer berechnet wird, kann er konfiguriert werden, um weiter eine Kraft, von der bewirkt wird, dass sie auf den Kraftsensor S einwirkt, aufgrund einer Trägheitskraft, die aus der Bewegung von jeweils dem Roboter 10 und dem Werkstück W resultiert, von dem Externe-Kraft-Erfassungswert Fd zu subtrahieren. Zwischenzeitlich kann der Externe-Kraft-Schätzwert Fe durch ein beliebiges anderes Verfahren geschätzt werden. Der Kraftsensor S und die Externe-Kraft-Schätzungseinheit 21 führen die Funktion einer Externe-Kraft-Erfassungseinheit durch, die eine externe Kraft erfasst, die auf den Roboter 10 einwirkt.
  • Des Weiteren beinhaltet die Steuervorrichtung 20 eine Rückzugsvorgangbefehlseinheit 22, die einen Rückzugsvorgang befehlt, um zu bewirken, dass der Roboter 10 derart in einer Richtung bewegt wird, dass der Externe-Kraft-Schätzwert verringert wird, wenn der Externe-Kraft-Schätzwert Fd, der von der Externe-Kraft-Schätzungseinheit 21 geschätzt wurde, größer als ein erster Grenzwert ist. Daraus folgt, dass, wenn der Mensch 11 absichtlich gegen den Roboter 10 mit einer Kraft drückt, die größer als der erste Grenzwert ist, die Rückzugsvorgangbefehlseinheit 22 einen Rückzugsvorgang befehlt, so dass der Roboter 10 den Rückzugsvorgang startet.
  • Des Weiteren beinhaltet die Steuervorrichtung 20 eine Externe-Kraft-Variationsbeobachtungseinheit 23, die den Rückzugsvorgang stoppt, wenn eine Variationsamplitude des Externe-Kraft-Erfassungswerts Fd zu einer vorherbestimmten Zeit, nachdem der Rückzugsvorgang von der Rückzugsvorgangsbefehlseinheit 22 befohlen wurde, kleiner als ein zweiter Grenzwert ist. Man nehme zwischenzeitlich an, dass der erste Grenzwert und der zweite Grenzwert durch einen Versuch oder dergleichen erhalten und in einer Speichereinheit 24 der Steuervorrichtung 20 gespeichert werden.
  • Die 2 und 3 sind Seitenansichten des Roboters. In 2 greift die Hand H des Roboters 10 ein Werkstück W mit einem Gewicht von beispielsweise 30 kg. Da keine externe Kraft vorliegt, die auf den Roboter 10 einwirkt, ist der Externe-Kraft-Schätzwert Fe, der von der Externe-Kraft-Schätzungseinheit 21 berechnet wird, in diesem Fall 0 kg.
  • Es wird nun ein Fall in Betracht gezogen, in dem das Werkstück W unerwartet aus der Hand H des Roboters 10 fallen gelassen wird, wie in 3 dargestellt. Auf diese Weise wird der Externe-Kraft-Erfassungswert Fd um 30 kg verringert, wobei es sich um das Gewicht des Werkstücks W handelt. Infolgedessen wird der Externe-Kraft-Schätzwert Fe, der von der Externe-Kraft-Schätzungseinheit 21 berechnet wird, etwa 30 kg.
  • Wenn der Grenzwert für die Rückzugsvorgangsbefehlseinheit 22 somit auf etwa 30 kg eingestellt wird, befiehlt die Rückzugsvorgangsbefehlseinheit 22 einen Rückzugsvorgang. In diesem Fall tritt eine Situation ein, in der der Roboter 10 den Rückzugsvorgang startet, selbst wenn ein Zurückziehen in der Tat nicht erforderlich ist. In einem derartigen Fall kann der Roboter 10 mit einer peripheren Vorrichtung oder dem Menschen 11 zusammenstoßen und der Roboter 10 und/oder die periphere Vorrichtung können folglich beschädigt werden und/oder der Mensch 11 kann gefährdet werden.
  • Die 4A und 4B sind Ansichten, die jeweils eine Beziehung zwischen Zeit und externer Kraft darstellen. In diesen Ansichten stellt die horizontale Achse die Zeit dar und die vertikale Achse stellt den Externe-Kraft-Schätzwert Fe dar, der von der Externe-Kraft-Schätzungseinheit 21 geschätzt wird. Wenn das Werkstück W in 4A unerwartet aus der Hand H des Roboters 10 zu einer Zeit t1 fallen gelassen wird, wird die externe Kraft schnell von im Wesentlichen null auf eine externe Kraft FA2 erhöht. Dann ändert sich die externe Kraft zwischen der externen Kraft FA2 und einer kleineren externen Kraft FA1.
  • Wenn der Mensch 11 in 4B gegen den Roboter 10 mit einer Hand oder dergleichen zu einer Zeit t2 drückt, wird auf ähnliche Weise die externe Kraft von im Wesentlichen null auf eine externe Kraft FB2 erhöht. Dann ändert sich die externe Kraft zwischen der externen Kraft FB2 und einer kleineren externen Kraft FB1.
  • Die Zunahmegeschwindigkeit der externen Kraft in 4B ist jedoch langsamer als die in 4A. Des Weiteren ist eine Variationsbreite WA zwischen der externen Kraft FA1 und der externen Kraft FA2, wenn das Werkstück W unerwartet fallen gelassen wird, kleiner als eine Variationsbreite WB zwischen der externen Kraft FB1 und der externen Kraft FB2, wenn der Mensch 11 absichtlich gegen den Roboter 10 drückt. Da es für den Menschen 11 schwierig ist, fortwährend mit einer konstanten Kraft gegen den Roboter 10 zu drücken, wird die Variationsbreite WB größer als die Variationsbreite WA.
  • In der vorliegenden Erfindung wird der Größenunterschied zwischen der Variationsbreite WB und der Variationsbreite WA genutzt, um zu bewirken, dass der Roboter 10 sich nur zurückzieht, wenn der Mensch 11 absichtlich gegen den Roboter drückt, so dass ein Rückzugsbefehl befohlen wird.
  • 5 ist ein Ablaufdiagramm, das den Betrieb des Mensch-Roboter-Kooperationssystems gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt. Unter Bezugnahme auf 5 wird hierin im Folgenden eine Beschreibung des Betriebs des Mensch-Roboter-Kooperationssystems 1 vorgenommen. Man nehme zwischenzeitlich an, dass das in 5 dargestellte Verfahren für jeden vorherbestimmten Steuerzyklus wiederholt durchgeführt wird.
  • Zunächst erfasst der Kraftsensor S in Schritt S11 von 5 den Externe-Kraft-Erfassungswert Fd. Anschließend schätzt die Externe-Kraft-Schätzungseinheit 21 in Schritt S12 den Externe-Kraft-Schätzwert Fe. Des Weiteren wird der Externe-Kraft-Schätzwert Fe in Schritt S13 mit einem ersten Grenzwert A1 verglichen. Der erste Grenzwert A1 ist ein Wert, der kleiner als die in 4A dargestellte externe Kraft FA1 und die in 4B dargestellte externe Kraft FB1 und größer als null ist.
  • Wenn in Schritt S13 bestimmt wird, dass der Externe-Kraft-Schätzwert Fe größer als der erste Grenzwert A1 ist, fährt das Verfahren mit Schritt S14 fort. Die Rückzugsvorgangsbefehlseinheit 22 gibt in Schritt S14 einen Rückzugsbefehl aus. Dann wird in Schritt S15 eine Variationsbreite W zu einer vorherbestimmten Zeit, z. B. 100 ms nach dem Ausgeben des Rückzugsbefehls, erfasst. Die Variationsbreite W entspricht beispielsweise der Variationsbreite WA zwischen der externen Kraft FA1 und der externen Kraft FA2, die in 4A dargestellt sind, oder der Variationsbreite WB zwischen der externen Kraft FB1 und der externen Kraft FB2, die in 4B dargestellt sind.
  • Des Weiteren wird in Schritt S16 die Variationsbreite W mit einem zweiten Grenzwert A2 verglichen. Der zweite Grenzwert A2 ist ein Wert zwischen der in 4A dargestellten Variationsbreite WA und der in 4B dargestellten Variationsbreite WB. Wenn bestimmt wird, dass die Variationsbreite W größer als der zweite Grenzwert A2 ist, fährt das Verfahren mit Schritt S17 fort. In diesem Fall wird bestimmt, wie unter Bezugnahme auf 4B beschrieben, dass der Mensch 11 absichtlich gegen den Roboter 10 drückt. Somit fährt das Verfahren mit Schritt S17 fort und der Rückzugsvorgang wird fortgesetzt. Auf diese Weise wird bewirkt, dass der Roboter 10 einen Rückzugsvorgang derart in einer Richtung durchführt, dass der Externe-Kraft-Schätzwert verringert wird, so dass die Sicherheit des Menschen 11 gewährleistet werden kann.
  • Wenn im Gegensatz dazu in Schritt S16 bestimmt wird, dass die Variationsbreite W nicht größer als der zweite Grenzwert A2 ist, fährt das Verfahren mit Schritt S18 fort. In diesem Fall wird bestimmt, wie unter Bezugnahme auf 4A beschrieben, dass das Werkstück W unerwartet fallen gelassen wurde. Somit stoppt die Externe-Kraft-Variationsbeobachtungseinheit 23 in Schritt S18 entweder den Roboter 10 oder stoppt den Rückzugsvorgang.
  • Da der Rückzugsvorgang gestoppt wird, wenn die Variationsbreite W nicht größer als der zweite Grenzwert A2 ist, kann auf diese Weise in der vorliegenden Erfindung der Rückzugsvorgang nur durchgeführt werden, wenn der Mensch 11 absichtlich gegen den Roboter 10 drückt. Es ist somit möglich zu verhindern, dass ein Rückzugsvorgang auf der Basis einer falschen Erfassung, dass der Mensch 11 gegen den Roboter 10 drückt, obwohl der Mensch 10 nicht gegen den Roboter 11 drückt, durchgeführt wird. Eine ähnliche Steuerung kann durchgeführt werden, selbst wenn der Roboter 10 einen Rückzugsvorgang durchführt, weil der eingestellte Wert des Gewichts des Werkstücks inkorrekt ist.
  • Zwischenzeitlich schätzt die Externe-Kraft-Schätzungseinheit 21 in der unter Bezugnahme auf 5 beschriebenen Ausführungsform den Externe-Kraft-Schätzwert Fe unter Verwendung des Externe-Kraft-Erfassungswerts Fd. Die Externe-Kraft-Schätzungseinheit 21 kann jedoch den Externe-Kraft-Schätzwert Fe unter Verwendung eines Werts des elektrischen Stroms, der durch einen Motor fließt, um jede Welle des Roboters 10 anzutreiben, schätzen. Es ist auch möglich, eine Bestimmung, die ähnlich der oben beschriebenen ist, auf der Basis des Externe-Kraft-Erfassungswerts Fd des Kraftsensors S vorzunehmen. In diesem Fall ist es bevorzugt, dass der erste Grenzwert A1 und der zweite Grenzwert A2 getrennt eingestellt werden.
  • Des Weiteren kann der Kraftsensor S auf einem Basisteil des Roboters 10 angeordnet sein. In diesem Fall ist es möglich zu verhindern, dass der Roboter 10 einen Rückzugsvorgang auf der Basis einer falschen Erfassung aufgrund dessen, dass ein anderes Objekt auf einem Arm des Roboters 10 platziert wird, durchführt.
  • Vorteilhafter Effekt der Erfindung
  • Wenn ein Mensch absichtlich gegen einen Roboter drückt, besteht eine Tendenz, dass die Variationsbreite der externen Kraft im Vergleich dazu, wenn der Mensch nicht drückt, z. B. wenn ein Werkstück unerwartet fallen gelassen wird, erhöht wird. Da der Rückzugsvorgang in der vorliegenden Erfindung in Abhängigkeit von der Variationsbreite der externen Kraft gestoppt wird, ist es möglich zu verhindern, dass der Roboter den Rückzugsvorgang auf der Basis einer falschen Erfassung durchführt, so dass der Rückzugsvorgang nur durchgeführt werden kann, wenn der Mensch absichtlich gegen den Roboter drückt.
  • Obwohl die vorliegende Erfindung in Bezug auf beispielhafte Ausführungsformen davon beschrieben wurde, werden Fachmänner zu schätzen wissen, dass die oben beschriebenen Änderungen und eine Vielfalt anderer Änderungen, Weglassungen und Hinzufügungen vorgenommen werden können, ohne vom Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 4445038 [0005, 0007, 0007, 0007]
    • JP 10-291182 [0005, 0007]

Claims (2)

  1. Mensch-Roboter-Kooperationssystem (1), in dem ein Roboter (10) und ein Mensch (11) einen Kooperationsvorgang durchführen, während sie einen Arbeitsplatz miteinander teilen, dadurch gekennzeichnet, dass es Folgendes umfasst: eine Externe-Kraft-Erfassungseinheit (S, 21), die eine externe Kraft erfasst, die auf den Roboter einwirkt; eine Rückzugsvorgangbefehlseinheit (22), die einen Rückzugsvorgang befehlt, um zu bewirken, dass der Roboter derart in einer Richtung bewegt wird, dass die externe Kraft verringert wird, wenn die externe Kraft, die von der Externe-Kraft-Erfassungseinheit erfasst wurde, größer als ein erster Grenzwert ist; und eine Externe-Kraft-Variationsbeobachtungseinheit (23), die den Rückzugsvorgang stoppt, wenn eine Variationsbreite der externen Kraft zu einer vorherbestimmten Zeit, nachdem der Rückzugsvorgang von der Rückzugsvorgangsbefehlseinheit befohlen wurde, kleiner als ein zweiter Grenzwert ist.
  2. Mensch-Roboter-Kooperationssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Externe-Kraft-Erfassungseinheit ein Kraftsensor ist, der an einem fernen Ende des Roboters montiert ist.
DE102016001644.2A 2015-02-20 2016-02-12 Mensch-Roboter-Kooperationssystem, in dem bewirkt wird, dass ein Roboter einen Rückzugsvorgang in Abhängigkeit von einer externen Kraft durchführt Active DE102016001644B4 (de)

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Publications (2)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108621205A (zh) * 2017-03-17 2018-10-09 广明光电股份有限公司 协作型机器手臂的防夹方法
DE102017007359A1 (de) * 2017-08-04 2019-02-07 Kuka Deutschland Gmbh Verfahren und System zum Überprüfen und/oder Modifizieren eines Arbeitsprozesses eines Roboters
DE102017009471B4 (de) 2016-10-19 2019-09-19 Fanuc Corporation Humankollaboratives Robotersytem mit verbesserter Genauigkeit der Erfassng einer äußeren Kraft durch maschinelles Lernen

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5926346B2 (ja) * 2014-09-25 2016-05-25 ファナック株式会社 人間協調ロボットシステム
US9868213B2 (en) * 2015-08-11 2018-01-16 Empire Technology Development Llc Incidental robot-human contact detection
JP6733239B2 (ja) * 2016-03-18 2020-07-29 セイコーエプソン株式会社 制御装置及びロボットシステム
JP6571618B2 (ja) 2016-09-08 2019-09-04 ファナック株式会社 人間協調型ロボット
US12103170B2 (en) 2017-01-13 2024-10-01 Clara Vu Dynamic, interactive signaling of safety-related conditions in a monitored environment
JP6392910B2 (ja) * 2017-01-13 2018-09-19 ファナック株式会社 ロボットの安全確保動作機能を備えた人間協働ロボットシステム
US11518051B2 (en) 2017-02-07 2022-12-06 Veo Robotics, Inc. Dynamic, interactive signaling of safety-related conditions in a monitored environment
CN110494900A (zh) 2017-02-07 2019-11-22 韦奥机器人股份有限公司 工作空间安全监控和设备控制
US11541543B2 (en) 2017-02-07 2023-01-03 Veo Robotics, Inc. Dynamic, interactive signaling of safety-related conditions in a monitored environment
US11820025B2 (en) 2017-02-07 2023-11-21 Veo Robotics, Inc. Safe motion planning for machinery operation
JP6866673B2 (ja) * 2017-02-15 2021-04-28 オムロン株式会社 監視システム、監視装置、および監視方法
JP6526097B2 (ja) 2017-04-21 2019-06-05 ファナック株式会社 ロボットシステム
JP2018189385A (ja) * 2017-04-28 2018-11-29 セイコーエプソン株式会社 力検出装置およびロボット
JP6619395B2 (ja) 2017-07-12 2019-12-11 ファナック株式会社 ロボットシステムおよびロボットの教示方法
JP6690626B2 (ja) 2017-10-31 2020-04-28 株式会社安川電機 ロボットシステムおよびロボットの退避方法
JP7170389B2 (ja) * 2017-11-28 2022-11-14 住友重機械工業株式会社 ギヤモータ
US12097625B2 (en) 2018-02-06 2024-09-24 Veo Robotics, Inc. Robot end-effector sensing and identification
US12049014B2 (en) 2018-02-06 2024-07-30 Veo Robotics, Inc. Workplace monitoring and semantic entity identification for safe machine operation
JP2021191594A (ja) * 2018-08-30 2021-12-16 株式会社不二越 ロボット制御装置
JP6836557B2 (ja) * 2018-08-30 2021-03-03 ファナック株式会社 人間協調ロボットシステム
JP7348772B2 (ja) * 2019-08-21 2023-09-21 住友重機械工業株式会社 ロボット
EP4074473A1 (de) 2021-02-10 2022-10-19 Canon Kabushiki Kaisha System, herstellungsverfahren, steuerverfahren, programm und aufzeichnungsmedium

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10291182A (ja) 1997-04-17 1998-11-04 Yaskawa Electric Corp アーム駆動装置
JP4445038B2 (ja) 2008-02-06 2010-04-07 パナソニック株式会社 ロボット、ロボットの制御装置及び制御方法、並びに、ロボットの制御装置の制御プログラム

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05337864A (ja) * 1991-09-26 1993-12-21 Toshiba Corp ロボットの手探りによる穴の検出方法
JPH06245561A (ja) * 1993-02-10 1994-09-02 Fanuc Ltd サーボモータの異常負荷検出制御方法
JPH06292379A (ja) * 1993-04-02 1994-10-18 Fanuc Ltd 異常負荷時のトルクリミット変更方法
JPH1110580A (ja) * 1997-06-26 1999-01-19 Nachi Fujikoshi Corp 産業用ロボットの駆動軸制御方法及びその装置
JPH11245191A (ja) * 1998-02-27 1999-09-14 Nachi Fujikoshi Corp 産業用ロボットの駆動軸制御方法及びその装置
JP3327205B2 (ja) * 1998-03-30 2002-09-24 松下電器産業株式会社 ロボットの制御方法および装置
KR100864340B1 (ko) * 2001-02-21 2008-10-17 소니 가부시끼 가이샤 로봇 장치 및 로봇 장치의 동작 제어 방법
EP1810795A1 (de) * 2006-01-19 2007-07-25 Abb Ab Sicherheitsvorrichtung für einen Industrieroboter mit elastischem, dichtem, ein Fluid oder Gas enthaltendem Beutel
JP4550849B2 (ja) * 2007-03-22 2010-09-22 株式会社東芝 アーム搭載移動ロボット
EP2031517A1 (de) * 2007-08-28 2009-03-04 Toyota Motor Europe NV Verfahren und Systeme zur Datenverarbeitung und ihre Anwendungen
JP4584354B2 (ja) * 2009-01-22 2010-11-17 パナソニック株式会社 ロボットアームの制御装置及び制御方法、ロボット、ロボットアームの制御プログラム、並びに、集積電子回路
JP5375522B2 (ja) * 2009-10-27 2013-12-25 トヨタ自動車株式会社 ロボットアーム制御装置、その制御方法及びプログラム
US8483877B2 (en) * 2010-09-03 2013-07-09 GM Global Technology Operations LLC Workspace safe operation of a force- or impedance-controlled robot
JP5912953B2 (ja) * 2012-07-17 2016-04-27 株式会社ダイヘン 制御装置、及び制御方法
JP2014188645A (ja) * 2013-03-28 2014-10-06 Seiko Epson Corp ロボット群システム
JP6055002B2 (ja) * 2015-02-20 2016-12-27 ファナック株式会社 ロボットを退避動作させる人間協調ロボットシステム
US10166080B2 (en) * 2015-06-12 2019-01-01 The Johns Hopkins University Cooperatively-controlled surgical robotic system with redundant force sensing

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10291182A (ja) 1997-04-17 1998-11-04 Yaskawa Electric Corp アーム駆動装置
JP4445038B2 (ja) 2008-02-06 2010-04-07 パナソニック株式会社 ロボット、ロボットの制御装置及び制御方法、並びに、ロボットの制御装置の制御プログラム

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017009471B4 (de) 2016-10-19 2019-09-19 Fanuc Corporation Humankollaboratives Robotersytem mit verbesserter Genauigkeit der Erfassng einer äußeren Kraft durch maschinelles Lernen
CN108621205A (zh) * 2017-03-17 2018-10-09 广明光电股份有限公司 协作型机器手臂的防夹方法
DE102017007359A1 (de) * 2017-08-04 2019-02-07 Kuka Deutschland Gmbh Verfahren und System zum Überprüfen und/oder Modifizieren eines Arbeitsprozesses eines Roboters
DE102017007359B4 (de) 2017-08-04 2021-07-08 Kuka Deutschland Gmbh Verfahren und System zum Überprüfen und/oder Modifizieren eines Arbeitsprozesses eines Roboters

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