DE102017213459A1

DE102017213459A1 - Robotersystem

Info

Publication number: DE102017213459A1
Application number: DE102017213459.3A
Authority: DE
Inventors: Kentaro Koga
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2016-08-15
Filing date: 2017-08-03
Publication date: 2018-02-15
Also published as: CN107756396A; US10357876B2; US20180043527A1; CN107756396B; JP6581049B2; JP2018027575A

Abstract

Ein Robotersystem umfasst: eine Fördereinrichtung (10); einen Roboter (20); eine Steuereinheit zum Steuern des Betriebs des Roboters (20) durch Senden eines Fahrsignals an einen Motor des Roboters (20) und zum Ausgeben eines Antriebsgeschwindigkeitssteuersignals an die Fördereinrichtung (10); und einen Kodierer (15) zum Erfassen einer Fördergeschwindigkeit der Fördereinrichtung (10) in einer regulären Arbeitsbetriebsart, wobei, wenn der Roboter (20) in einem Lern- und einem Testmodus betrieben werden soll, die Steuereinheit ein Antriebssignal an den Roboter (20) sendet, so dass eine Arbeitsgeschwindigkeit um einen empfangenen Übersteuerungswert reduziert wird, und das Antriebsgeschwindigkeits-Steuersignal so ausgibt, dass die Fördergeschwindigkeit der Fördereinrichtung (10) um den Übersteuerungswert reduziert wird.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Robotersystem, das eine Fördereinrichtung und einen Roboter zur Durchführung einer vorbestimmten Aktion an einem Objekt umfasst, das von der Fördereinrichtung transportiert wird.
Hintergrund
Als Robotersystem dieser Art ist ein System bekannt, das eine umgebende Maschine, wie z. B. eine Entgrat- oder Lochbohrmaschine, und einen Roboter zum Verlagern eines Werkstücks zur umgebenden Maschine umfasst, und das die umgebende Maschine und den Roboter in einem manuellen, einem automatischen und einem Prüfmodus (siehe z. B. Patentdokument PTL 1) arbeiten lässt. Bei diesem Robotersystem wird der Roboter im manuellen Modus am Ende eines jeden Arbeitsschrittes manuell angehalten, und die umgebende Maschine wird bei Bedarf zur Überprüfung der Positionen des Roboters auch manuell betrieben. Außerdem wird die umgebende Maschine im Prüfmodus mit derselben Geschwindigkeit wie im Automatikmodus betrieben und der Roboter mit einer niedrigeren Geschwindigkeit als im Automatikmodus, um die Funktion des Roboters zu überprüfen.
Bekannt ist außerdem ein Robotersystem, das eine Fördereinrichtung zum Fördern von Objekten und einen Roboter zum Aufnehmen eines Werkstücks auf die Fördereinrichtung beinhaltet, und das einen Lernmodus zum Einstellen eines Betriebsprogramms des Roboters und einen Wiedergabemodus umfasst, um den Roboter auf Basis des Betriebsprogramms arbeiten zu lassen (siehe z. B. Patentdokument PTL 2). Bei diesem Robotersystem wird dem Roboter im Lernmodus ein Arbeitsgang bezüglich eines Werkstücks auf der angetriebenen Fördereinrichtung angelernt, und im Wiedergabemodus wird die Geschwindigkeit des Roboters entsprechend der Geschwindigkeit der Fördereinrichtung angepasst, und es werden relativ zueinander ausgeführte Arbeitsgänge des Werkstücks und des Roboters im Wiedergabemodus mit denen im Lernmodus übereinstimmend ausgeführt.
Patentliteratur

Patentdokument PTL 1: Ungeprüfte Japanische Patentanmeldung, Publikations-Nr. H5-337858
Patentdokument PTL 2: Ungeprüfte Japanische Patentanmeldung, Publikations-Nr. H3-100808

Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Normalerweise wird bei der Herstellung eines Robotersystems mit einer Fördereinrichtung die Fördergeschwindigkeit der Fördereinrichtung in einem automatischen Modus für die Ausführung einer regulären Aufgabe zunächst in den Anforderungsspezifikationen festgelegt, um die Fördereinrichtung den Anforderungen einer umgebenden Maschine oder eines zu fördernden Objektes anzupassen.
Anschließend wird ein Roboter, der den Anforderungsprofilen der Fördereinrichtung entspricht, ausgewählt oder durch eine Simulation o. ä. konstruiert, und Fördereinrichtung und Roboter werden entsprechend angeordnet. Nachdem die Fördereinrichtung und der Roboter an den Installationsorten installiert sind, werden das Einlernen und die Überprüfung des Betriebs am Roboter durchgeführt, so dass der Roboter mit dem Betrieb der Fördereinrichtung übereinstimmt.
In einer solchen Situation berücksichtigt das herkömmliche Robotersystem nicht die Steuerung der Fördereinrichtung, welche eine umgebende Maschine ist, wenn das System im Prüfmodus betrieben wird. Dementsprechend sind der Betrieb des Roboters und der Betrieb der Fördereinrichtung im Automatikmodus oft auch dann nicht synchronisiert, selbst wenn der Roboter im manuellen Modus problemlos betrieben wird. In einem solchen Fall muss das Einlernen im manuellen Modus erneut durchgeführt werden, wobei das Einlernen des Roboters dadurch lästig wird.
Andererseits berücksichtigt das herkömmliche Robotersystem die Anpassung der Geschwindigkeit des Roboters, um für die Geschwindigkeit der Fördereinrichtung passend zu sein, ohne jedoch Rücksicht auf die Geschwindigkeit der Fördereinrichtung zu nehmen. Wenn also im Lernmodus ein Einlernvorgang in einem Zustand durchgeführt wird, in dem die Fördereinrichtung mit einer vorbestimmten niedrigen Geschwindigkeit betrieben wird und ein Geschwindigkeitsübersteuerungswert des Roboters auf beispielsweise 20% eingestellt ist, und die Geschwindigkeit der Fördereinrichtung, in einem Betriebsmodus für die Ausführung einer regulären Aufgabe, auf eine Fördergeschwindigkeit gemäß den Anforderungsspezifikationen eingestellt ist, wird der Übersteuerungswert des Roboters z. B. zu einem Wert von 95% und nicht zu 100%.
Der Übersteuerungswert im Arbeitsbetriebsmodus wird nicht immer zu einem konstanten Wert, wie z. B. 95%, und wird abhängig von der Geschwindigkeit der Fördereinrichtung im Lernmodus und abhängig vom Übersteuerungswert, der für den Roboter im Lernmodus willkürlich eingestellt ist, geändert. Beispielsweise in dem Fall, wo der Roboter dazu gebracht wird, eine komplexe Bewegung auszuführen, wird der Übersteuerungswert im Lernmodus tendenziell auf einen niedrigen Wert gesetzt. Dementsprechend muss der Übersteuerungswert im Arbeitsbetriebsmodus jedesmal eingestellt oder aktualisiert werden, wenn ein Einlernvorgang durchgeführt wird oder für jedes neu eingestellte Betriebsprogramm, wodurch die Roboterbetriebsführung erschwert wird.
Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die oben genannten Umstände gemacht, wobei ihr Gegenstand darin besteht, ein Robotersystem zu schaffen, das in der Lage ist, den Aufwand durch die Einlernarbeit für einen Roboter zu reduzieren und die Betriebsführung des Roboters zu erleichtern.
Lösung des Problems
Zur Lösung der oben beschriebenen Probleme bietet die vorliegende Erfindung folgende Lösungen.
Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung sieht ein Robotersystem vor mit: einer Fördereinrichtung, die von einem Antriebsmittel angetrieben wird, um ein Objekt zu transportieren bzw. zu befördern; einem Roboter, der von einer Mehrzahl von Robotermotoren angetrieben wird, um eine vorbestimmte Aktion für das bzw. mit dem Objekt auszuführen, das von der Fördereinrichtung transportiert wird; und einer Steuereinheit, die den Betrieb des Roboters steuert, indem sie ein Antriebssignal an jeden der mehreren Antriebsmotoren des Roboters sendet, und die in der Lage ist, an das Antriebsmittel ein Steuersignal für die Antriebsgeschwindigkeit zu übertragen, um eine Antriebsgeschwindigkeit des Antriebsmittels zu steuern. Dabei ist die Steuereinheit so konfiguriert, dass sie eine Antriebsgeschwindigkeit des Antriebsmittels oder eine Fördergeschwindigkeit der Fördereinrichtung in einem Arbeitsbetriebsmodus empfängt, in dem die vorbestimmte Aktion vom Roboter an dem von der Fördereinrichtung transportierten Objekt ausgeführt wird, und wobei die Steuereinheit so konfiguriert ist, dass sie einen Übersteuerungswert zum Reduzieren einer Betriebsgeschwindigkeit des Roboters von einer vorbestimmten Geschwindigkeit empfängt, und wobei, wenn der Roboter in einem Lernmodus und einem Testmodus betrieben werden soll, die Steuereinheit so konfiguriert ist, das Antriebssignal zu übertragen, so dass die Antriebsgeschwindigkeiten der mehreren Roboterantriebsmotoren jeweils um den empfangenen Übersteuerungswert verringert werden, und um das Antriebsgeschwindigkeitssteuersignal zu übertragen, so dass eine Antriebsgeschwindigkeit des Antriebsmittels oder eine Fördergeschwindigkeit der Fördereinrichtung von der Antriebsgeschwindigkeit im Arbeitsbetriebsmodus oder der Fördergeschwindigkeit im Arbeitsbetriebsmodus durch den Übersteuerungswert verringert werden.
Nach dem oben beschriebenen Aspekt empfängt die Steuerung im Arbeitsbetriebsmodus die Antriebsgeschwindigkeit des Antriebsmittels bzw. die Fördergeschwindigkeit der Fördereinrichtung, wobei im Lernmodus und im Testmodus die Antriebsgeschwindigkeit des Antriebsmittels bzw. die Fördergeschwindigkeit der Fördereinrichtung um den Übersteuerungswert des Roboters reduziert werden. Dementsprechend ist auch bei Verwendung verschiedener Übersteuerungswerte im Lernmodus und im Testmodus das Verhältnis zwischen der Arbeitsgeschwindigkeit des Roboters und der Fördergeschwindigkeit der Fördereinrichtung im Lernmodus und im Testmodus gleich dem Verhältnis der Arbeitsgeschwindigkeit des Roboters und der Fördergeschwindigkeit der Fördereinrichtung zu dem Zeitpunkt, wenn der Betrieb des Roboters auf die vorgegebene Geschwindigkeit zurückkehrt und die Fördereinrichtung im Arbeitsbetriebsmodus betrieben wird.
Dementsprechend kann der Roboter im Arbeitsbetriebsmodus ständig mit der vorgegebenen Geschwindigkeit betrieben werden, wodurch die Betriebsführung des Roboters im Arbeitsbetriebsmodus erleichtert wird.
Da außerdem das Verhältnis zwischen der Arbeitsgeschwindigkeit des Roboters und der Fördergeschwindigkeit der Fördereinrichtung im Lernmodus und im Testmodus gleich dem Verhältnis ist zwischen der Arbeitsgeschwindigkeit des Roboters und der Fördergeschwindigkeit der Fördereinrichtung zum Zeitpunkt, wenn der Roboterbetrieb zu der vorgegebenen Geschwindigkeit zurückkehrt und die Fördereinrichtung im Arbeitsbetriebsmodus betrieben wird, wird der Betrieb des Roboters und der Fördereinrichtung im Arbeitsbetriebsmodus unvereinbar mit dem Betrieb des Roboters und der Fördereinrichtung im Lernmodus und im Testmodus.
In dem oben beschriebenen Aspekt ist das Antriebsmittel vorzugsweise ein Zusatzachsmotor des Roboters, wobei die Steuereinheit so konfiguriert ist, dass sie eine Antriebsgeschwindigkeit des Zusatzachsmotors empfängt, und zwar in dem Arbeitsbetriebsmodus und erfasst mit Hilfe eines Geschwindigkeitserfassungsmittels, das im Zusatzachsmotor vorgesehen ist.
Entsprechend einer solchen Konfiguration muss, durch die Verwendung des im Roboter vorgesehenen Zusatzachsmotors, ein Geschwindigkeitserfassungsmittel zur Erfassung der Fördergeschwindigkeit der Fördereinrichtung oder ein Erfassungsmittel zur Erfassung der Antriebsgeschwindigkeit des Antriebsmittels der Fördereinrichtung nicht gesondert vorgesehen werden, wodurch sich die Konfiguration des Robotersystems vereinfachen lässt.
Unter dem oben beschriebenen Aspekt ist, wenn die Fördergeschwindigkeit der Fördereinrichtung zum Zeitpunkt des Betriebs in dem Arbeitsbetriebsmodus anhand von Anforderungsspezifikationen o. ä. vorab festgelegt wird, das System vorzugsweise so konfiguriert, dass ein Bediener die Fördergeschwindigkeit eingeben kann.
Entsprechend einer solchen Konfiguration kann ein Geschwindigkeitserfassungsmittel zur Erfassung der Fördergeschwindigkeit der Fördereinrichtung oder ein Erfassungsmittel zur Erfassung der Antriebsgeschwindigkeit des Antriebsmittels der Fördereinrichtung entfallen, wobei die Konfiguration des Robotersystems weiter vereinfacht werden kann.
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Nach der vorliegenden Erfindung kann der Aufwand der Einlernarbeit für einen Roboter reduziert und die Betriebsführung des Roboters erleichtert werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische Grundrissansicht eines Robotersystems nach einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist ein Blockdiagramm, das die Hauptteile des Robotersystems entsprechend der ersten Ausführungsform zeigt.
3 ist eine schematische Grundrissansicht eines Robotersystems nach einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
4 ist ein Blockdiagramm, das die Hauptteile des Robotersystems entsprechend der zweiten Ausführungsform zeigt.
Beschreibung der Ausführungsformen
Nachfolgend wird ein Robotersystem nach einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
Wie in gezeigt ist, umfasst das Robotersystem eine Fördereinrichtung 10, wie z. B. ein Förderband, einen Roboter 20 und einen Vision-Sensor 40, wobei ein von der Fördereinrichtung 10 transportiertes Objekt W vom Roboter 20 aufgenommen wird, und wobei das vom Roboter 20 aufgenommene Objekt W für den nächsten Schritt oder dergleichen zu einem vorher festgelegten Zielort transportiert wird.
Die Fördereinrichtung 10 besteht aus einem Band 12, das um eine Vielzahl von Rollen 11 gewickelt ist, einem Fördereinrichtungsmotor 13 zum Antreiben einer der Vielzahl von Rollen 11, einer Fördereinrichtungssteuerung 14 zur Steuerung des Betriebs des Fördereinrichtungsmotors 13, und einem Kodierer 15 als ein Geschwindigkeitserfassungsmittel (d. h. z. B. ein Drehzahlaufnehmer) zur Erfassung einer Fördergeschwindigkeit. So enthält die Fördereinrichtungssteuerung 14 z. B. einen Umrichter zur Versorgung des Fördereinrichtungsmotors 13 mit Antriebsenergie, wobei die Fördereinrichtungssteuerung 14 und der Fördereinrichtungsmotor 13 als Antriebsmittel zum Antrieb der Fördereinrichtung 10 fungieren. Ein Objekt W wird dem Band 12 von einer in den Abbildungen nicht dargestellten Objektzuführeinrichtung zugeführt, wobei das zugeführte Objekt W durch Rotation des Fördereinrichtungsmotors 13 in eine vorgegebene Richtung befördert wird.
Der Vision-Sensor 40 umfasst: eine Bildaufnahmevorrichtung 41 zur Aufnahme eines Bildes des Objekts W auf der Fördereinrichtung 10; eine Bildbearbeitungseinheit 42 zur Durchführung einer vorbestimmten Bildbearbeitung an dem von der Bildaufnahmevorrichtung 41 erfassten Bild und zur Übertragung von Informationen auf der Grundlage des bearbeiteten Bildes an eine Robotersteuereinheit 30 des Roboters 20; und einen Speicher 43.
Die Bildbearbeitungseinheit 42 wendet auf das aufgenommene Bild eine bekannte Bildbearbeitung, wie z. B. statische oder dynamische Binarisierung, an und speichert das bearbeitete Bild im Speicher 43. Die Bildbearbeitungseinheit 42 kann das bearbeitete Bild an die Robotersteuereinheit 30 als Information basierend auf dem bearbeiteten Bild übermitteln, oder kann, an die Robotersteuereinheit 30, die Positionsinformation eines Merkmalspunktes (Teil mit einer charakteristischen Form) jedes im bearbeiteten Bild dargestellten Objektes W als Information basierend auf dem bearbeiteten Bild übermitteln.
Der Roboter 20 besteht aus einer Vielzahl (in der vorliegenden Ausführung sechs) beweglicher Teile und Servomotoren (Roboterantriebsmotor) 21 zum Antrieb der jeweiligen beweglichen Teile. Verschiedene Typen von Servomotoren, wie z. B. ein Rotationsmotor oder ein Linearzylinder, können als jeweiliger Servomotor 21 eingesetzt werden. Der Roboter 20 enthält die Robotersteuerungseinheit 30 gemäß 2, wobei die Fördergeschwindigkeit für ein Objekt W, das vom Kodierer 15 erfasst wird, an die Robotersteuerung 30 übertragen wird.
Die Robotersteuerung 30 beinhaltet in der vorliegenden Ausführungsform eine CPU 31 als Hauptprozessor, eine Anzeigeeinrichtung 32, ein ROM 33, ein RAM 34 und einen nichtflüchtigen Speicher 35 als Speicher, eine Eingabeeinheit 36, die zum Zeitpunkt des Anlernens oder dergleichen betrieben wird, sowie sechs Servoregler 37, die entsprechend den jeweiligen Servomotoren 21 vorgesehen sind. Jeder Servoregler 37 enthält einen Prozessor und Speichergeräte, wie z. B. ein ROM und ein RAM, und steuert die Betriebsposition, die Arbeitsgeschwindigkeit und dergleichen jedes Servomotors 21 durch Übertragung von Antriebssignalen an einen Servoverstärker jedes Servomotors 21.
Das ROM 33 speichert ein Systemprogramm, wobei das Systemprogramm Grundfunktionen der Robotersteuerung 30 umsetzt. Der nichtflüchtige Speicher 35 speichert auch ein z. B. mit der Eingabeeinheit 36 erstelltes Betriebsprogramm. So arbeitet z. B. die CPU 31 der Robotersteuerung 30 nach dem Systemprogramm, liest ein im nichtflüchtigen Speicher 35 gespeichertes Betriebsprogramm aus und speichert das Betriebsprogramm temporär im RAM 34 ab und steuert den Servoverstärker jedes Servomotors 21 entsprechend dem Auslesebetriebsprogramm.
Gemäß dem Systemprogramm wird, beispielsweise wenn die Robotersteuerungseinheit 30 ein Modusauswahlsignal auf Basis einer Eingabe an die Eingabeeinheit 36 empfängt, die Robotersteuerungseinheit 30 veranlasst, je nach Modusauswahlsignal in einem Automatikmodus (Arbeitsbetriebsmodus), einem Testmodus oder einem Lernmodus zu arbeiten. Im Automatikmodus überträgt die CPU 31 ein Steuersignal zur Ausführung des Automatikmodus an die Fördereinrichtungssteuerungseinheit 14, wodurch die Fördereinrichtung 10 die Förderung eines Objektes W mit einer vorgegebenen Fördergeschwindigkeit startet. Die Fördergeschwindigkeit der Fördereinrichtung 10 wird zu diesem Zeitpunkt vom Kodierer 15 erfasst, wobei die CPU 31 das Detektionsergebnis erhält und es im nichtflüchtigen Speicher 35 speichert.
In der vorliegenden Ausführungsform erhält die CPU 31 die Fördergeschwindigkeit der Fördereinrichtung 10 im Automatikmodus vom Kodierer 15 und speichert die Fördergeschwindigkeit im nichtflüchtigen Speicher 35. Wird dagegen die Fördergeschwindigkeit der Fördereinrichtung 10 im Automatikmodus anhand der Anforderungsspezifikation o. ä. vorab ermittelt, kann ein Bediener die Fördergeschwindigkeit in eine Eingabeeinrichtung, z. B. Eingabeeinheit 36, eingeben, wobei die CPU 31 die eingegebene Fördergeschwindigkeit empfangen und im nichtflüchtigen Speicher 35 abspeichern kann. Darüber hinaus kann die CPU 31 im Automatikmodus, von der Fördereinrichtungssteuerungseinheit 14, die Fördergeschwindigkeit der Fördereinrichtung 10 im Automatikmodus, gehalten von der Fördereinrichtungssteuerung 14, empfangen und die Fördergeschwindigkeit im nichtflüchtigen Speicher 35 abspeichern. In diesen Fällen kann der Kodierer 15 entfallen.
Im Automatikmodus überträgt die Robotersteuerungseinheit 30 zudem an jeden Servoregler 37 ein Steuersignal auf Basis des im nichtflüchtigen Speicher 35 gespeicherten Betriebsprogramms, wobei der Roboter 20 dabei automatisch das von der Fördereinrichtung 10 transportierte Objekt W in einem Automatikmoduszustand aufnimmt. Zu diesem Zeitpunkt arbeitet der Roboter 20 in einem Zustand, in dem der Geschwindigkeits-Übersteuerungswert 100% beträgt.
Es wird nun ein Betrieb der Robotersteuerung 30 im Automatikmodus beschrieben. Die CPU 31 ermittelt Objekte W, auf der Fördereinrichtung 10, die sich an Positionen befinden, die eine Aufnahme durch den Roboter 20 erlauben, anhand der Information auf Basis des vom Vision-Sensor 40 empfangenen bearbeiteten Bildes, und sendet an jeden Servoregler 37 ein Steuersignal, so dass als verfügbar ermittelte Objekte W aufgenommen werden.
Zu diesem Zeitpunkt berechnet die CPU 31 die Position, an der ein Zielobjekt W vom Roboter 20 erfasst, d. h. ergriffen werden soll, basierend auf der Zeit, die benötigt wird, um das Zielobjekt W vom Roboter 20 zu ergreifen, nachdem die Information aus dem bearbeiteten Bild vom Vision-Sensor 40 empfangen wurde, und basierend auf der im nichtflüchtigen Speicher 35 gespeicherten Transportgeschwindigkeit der Fördereinrichtung 10 z. B. zum Zeitpunkt des Automatikmoduss für das Objekt W. Anschließend sendet die CPU 31 an jeden Servoregler 37 ein Steuersignal, so dass das Objekt W an der berechneten Position ergriffen wird.
Hierbei kann die Arbeitsweise des Roboters 20 verändert werden, und zwar entsprechend der Position, an der ein Objekt W ergriffen werden soll. Beispielsweise können in 1 die Arbeitsweise des Roboters 20 für den Fall, dass ein in einem Bereich A angeordnetes Objekt W ergriffen wird, und die Arbeitsweise des Roboters 20 für den Fall, dass ein in einem Bereich B angeordnetes Objekt W ergriffen wird, unterschiedlich gemacht werden. Darüber hinaus kann die Bewegung des Roboters 20 schrittweise zwischen der vorgelagerten Seite („stromaufwärts”) und der nachgelagerten Seite („stromabwärts”) innerhalb des Bereichs A oder B verändert werden. Eine solche Anpassung der Arbeitsweise des Roboters 20 ist wirksam, um die Effizienz des Aufnehmens bzw. Greifens eines Objektes W zu erhöhen.
Als nächstes wird ein Betrieb der Robotersteuerungseinheit 30 im Testmodus beschrieben. Der Testmodus dient dazu, den Betrieb des Roboters 20 zu überprüfen, wenn z. B. im Lernmodus ein Betriebsprogramm neu erstellt oder geändert wird. Wenn die CPU 31 ein Modusauswahlsignal für den Wechsel in den Testmodus empfängt, sendet die CPU 31 an jeden Servoregler 37 ein Steuersignal, das auf dem im nichtflüchtigen Speicher 35 gespeicherten Betriebsprogramm basiert, und einen Übersteuerungswert, der in die Eingabeeinheit 36 eingegeben wird. Der Roboter 20 arbeitet dabei entsprechend dem Betriebsprogramm so, dass er ein Objekt W auf der Fördereinrichtung 10 aufnimmt.
Insbesondere wird z. B. als Übersteuerungswert ein Zahlenwert von 50% in die Eingabeeinheit 36 eingegeben, wobei die CPU 31 einen Geschwindigkeitsbefehlswert, der im Steuersignal enthalten ist, das je nach Betriebsprogramm an jeden Servoregler 37 übertragen wird, im Automatikmodus auf 50% des Geschwindigkeitsbefehlswerts reduziert. Dementsprechend wird der Roboter 20 im Vergleich zu einem Fall, in dem der Roboter 20 im Automatikmodus gemäß dem Betriebsprogramm betrieben wird, in einem Zustand betrieben, in dem die Geschwindigkeit auf die Hälfte reduziert wird, aber mit der gleichen Bewegung.
Im Testmodus überträgt die CPU 31 an die Fördereinrichtungssteuerungseinheit 14 außerdem ein Steuersignal zum Erreichen einer Fördergeschwindigkeit, die durch Multiplikation der Fördergeschwindigkeit im Automatikmodus, gespeichert im nichtflüchtigen Speicher 35, mit dem Übersteuerungswert erhalten wird. Die Fördereinrichtung 10 wird demnach in einem Zustand betrieben, in dem die Fördergeschwindigkeit halb so hoch ist wie im Automatikmodus.
Die Fördereinrichtung 10 transportiert demzufolge ein Objekt W mit einer Geschwindigkeit, die dem Übersteuerungswert entspricht, in einem Zustand, in dem der Roboter 20 eine vom Betriebsprogramm bestimmte Bewegung mit einer Geschwindigkeit ausführt, die dem Übersteuerungswert entspricht.
Ebenfalls im Testmodus ermittelt die CPU 31 ein auf der Fördereinrichtung 10 befindliches Objekt W, das sich an einer vom Roboter 20 aufnahmefähigen Position befindet, auf Basis der Information aus dem vom Vision-Sensor 40 empfangenen bearbeiteten Bild, und überträgt ein Steuersignal mit einem Geschwindigkeitsbefehlswert, der um den Übersteuerungswert reduziert ist, an jeden Servoregler 37, so dass ein als verfügbar ermitteltes Objekt W aufgenommen, d. h. ergriffen wird. Zu diesem Zeitpunkt berechnet die CPU 31 die Position, an der ein Zielobjekt W vom Roboter 20 ergriffen werden soll, basierend auf der Zeit, die benötigt wird, um das Zielobjekt W vom Roboter 20 zu greifen, nachdem die Information aus dem bearbeiteten Bild vom Vision-Sensor 40 empfangen wurde, und basierend auf der um den Übersteuerungswert reduzierten Fördergeschwindigkeit der Fördereinrichtung 10. Anschließend sendet die CPU 31 an jeden Servoregler 37 ein Steuersignal, so dass das Objekt W an der berechneten Position abgefangen wird.
Zusätzlich kann an der Eingabeeinheit 36 ein beliebiger Übersteuerungswert eingegeben werden. Beträgt z. B. die Eingabe des Übersteuerungswertes an der Eingabeeinheit 36 100%, können Roboter 20 und Fördereinrichtung 10 im Testmodus mit der gleichen Geschwindigkeit wie im Automatikmodus bewegt werden. Außerdem kann die Arbeitsgeschwindigkeit des Roboters 20 und der Fördereinrichtung 10 nach Eingabe eines Übersteuerungswertes geändert werden, unmittelbar nachdem ein beliebiger Übersteuerungswert in die Eingabeeinheit 36 eingegeben wurde, wobei der Roboter 20 und die Fördereinrichtung 10 im Testmodus betrieben werden.
Als nächstes wird ein Betrieb der Robotersteuerung 30 im Lernmodus beschrieben. Der Lernmodus ist ein Modus zum Neuerstellen oder Ändern eines Betriebsprogramms zum Betrieb des Roboters 20. Wie im Testmodus überträgt die CPU 31 beim Empfang eines Modusauswahlsignals für den Wechsel in den Lernmodus an die Fördereinrichtungssteuerung 14 ein Steuersignal zur Steuerung einer Fördergeschwindigkeit, die durch Multiplikation der Fördergeschwindigkeit im Automatikmodus, gespeichert im nichtflüchtigen Speicher 35, mit der Übersteuerungswerteingabe an die Eingabeeinheit 36 erhalten wird. Die Fördereinrichtung 10 wird dabei mit einer niedrigen Geschwindigkeit betrieben, die durch Multiplikation der Fördergeschwindigkeit im Automatikmodus mit dem Übersteuerungswert erreicht wird. Im Lernmodus wird z. B. 20% als Übersteuerungswert eingegeben, wobei die Fördereinrichtung 10 mit niedriger Drehzahl betrieben wird.
Darüber hinaus überträgt die CPU 31 an jedem Servoregler 37 ein Steuersignal, das z. B. auf einem Eingangsbefehl an die Eingabeeinheit 36 und dem Übersteuerungswert basiert. Das heißt, wenn ein Bediener Eingaben in die Eingabeeinheit 36 vornimmt, bewegt sich der Roboter 20 entsprechend der Eingabeanweisung, und seine Arbeitsgeschwindigkeit entspricht dem Übersteuerungswert. Wenn z. B. ein Betriebsprogramm, in dem ein vorhandenes Betriebsprogramm teilweise geändert wurde, oder ein neues Betriebsprogramm die Eingabeanweisung ist, führt der Roboter 20 einen Arbeitsgang aus, der durch das Betriebsprogramm bestimmt wird, und zwar mit einer auf 20% reduzierten Arbeitsgeschwindigkeit.
Das neue oder geänderte Betriebsprogramm kann der Bediener durch Betätigen der Eingabeeinrichtung 36 im nichtflüchtigen Speicher 35 abspeichern.
Empfängt die CPU 31 zusätzlich ein Modusauswahlsignal für den Wechsel in den Lernmodus, so kann die CPU 31 an jeden Servomotor 21 ein Steuersignal senden, wobei die CPU 31 nur während des Betriebs des Roboters 20 die Fördereinrichtungssteuerungseinheit 14 steuern darf, so dass die Fördereinrichtung 10 betrieben wird.
Im Lernmodus kann die CPU 31 außerdem einen Steuerbefehl an die Fördereinrichtungssteuerungseinheit 14 senden, so dass nur von Hand verfahren werden darf, wobei die Fördereinrichtung 10 manuell betätigt werden darf.
In der vorliegenden Ausführungsform wird die Fördergeschwindigkeit der Fördereinrichtung 10 im Automatikmodus vom Kodierer 15 erfasst, und im Lern- und Testmodus nimmt die Fördergeschwindigkeit der Fördereinrichtung 10 einen Wert an, der durch Reduzierung der Fördergeschwindigkeit im Automatikmodus um den Übersteuerungswert des Roboters 20 erhalten wird. Dementsprechend ist auch bei Verwendung verschiedener Übersteuerungswerte im Lern- und Testmodus das Verhältnis zwischen der Arbeitsgeschwindigkeit des Roboters 20 und der Fördergeschwindigkeit der Fördereinrichtung 10 im Lern- und Testmodus gleich dem Verhältnis zwischen der Arbeitsgeschwindigkeit des Roboters 20 und der Fördergeschwindigkeit der Fördereinrichtung 10, wenn der Roboter 20 bei einem Übersteuerungswert von z. B. 100% als vorgegebene Geschwindigkeit betrieben wird und die Fördereinrichtung 10 im Automatikmodus betrieben wird.
Dementsprechend kann der Roboter 20 ständig mit einem Übersteuerungswert von z. B. 100% als vorgegebene Geschwindigkeit im Automatikmodus betrieben werden, wobei die Betriebsführung des Roboters 20 im Automatikmodus erleichtert wird.
Da außerdem das Verhältnis zwischen der Arbeitsgeschwindigkeit des Roboters 20 und der Fördergeschwindigkeit des Fördergerätes 10 im Lern- und Testmodus gleich dem Verhältnis zwischen der Arbeitsgeschwindigkeit des Roboters 20 und der Fördergeschwindigkeit der Fördereinrichtung 10 ist, wenn der Roboter 20 mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit betrieben wird und das Fördergerät 10 im Arbeitsbetriebsmodus betrieben wird, entspricht der Betrieb des Roboters 20 und der Fördereinrichtung 10 im Arbeitsbetriebsmodus dem Betrieb des Roboters 20 und der Fördereinrichtung 10 im Lernmodus und im Testmodus.
Anhand der Zeichnungen wird nun ein Robotersystem nach einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
In der vorliegenden Ausführungsform wird das Antriebsmittel zum Antreiben der Fördereinrichtung 10 vom Fördereinrichtungsmotor 13 in der ersten Ausführungsform auf einen Zusatzachs-Servomotor 22 des Roboters 20 umgestellt, wobei auch die Fördereinrichtungssteuerungseinheit 14 und der Kodierer 15 weggelassen werden, wobei die übrigen Komponenten identisch oder ähnlich zu denen in der ersten Ausführungsform sind. Komponenten, die denen in der ersten Ausführungsform gleich oder ähnlich sind, werden in den Zeichnungen durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet, wobei eine Beschreibung davon weggelassen wird. Auch Arbeitsgänge, die denen in der ersten Ausführungsform gleich oder ähnlich sind, werden in der folgenden Beschreibung weggelassen.
Wie in 3 gezeigt ist, umfasst das Robotersystem der vorliegenden Ausführung wie in der ersten Ausführungsform die Fördereinrichtung 10, wie z. B. ein Förderband, den Roboter 20 und den Vision-Sensor 40.
Wie in der ersten Ausführungsform enthält der Roboter 20 eine Mehrzahl (in der gegenwärtigen Ausführungsform sechs) von beweglichen Teilen und Servomotoren (Roboterantriebsmotor) 21 zum Antrieb der jeweiligen beweglichen Teile. Außerdem ist ein Zusatzachs-Servomotor 22 vorgesehen, wobei der Antrieb der Fördereinrichtung 10 über den Zusatzachs-Servomotor 22 erfolgt. Im Zusatzachs-Servomotor 22 ist ein Kodierer vorgesehen, wobei eine Rotationsposition bzw. Rotationsgeschwindigkeit des Zusatz-Achsservomotors 22 vom Kodierer erfasst wird.
Wie in 4 dargestellt ist, sind bei der Robotersteuerungseinheit 30 der Fördereinrichtungsmotor 13, die Fördereinrichtungssteuerungseinheit 14 und der Kodierer 15 der ersten Ausführungsform weggelassen worden, wobei eine Zusatzachs-Servosteuerung 38 zur Übertragung eines Antriebssignals an einen Servoverstärker des Zusatzachs-Servomotors 22 zur Robotersteuerungseinheit 30 hinzugefügt wurde.
Im Automatikmodus überträgt die CPU 31 ein Steuersignal zur Ansteuerung mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit an den Zusatzachs-Servoregler 38, und die Fördereinrichtung 10 beginnt dabei ein Objekt W mit einer vorgegebenen Fördergeschwindigkeit zu befördern. Die Antriebsgeschwindigkeit des Zusatzachs-Servomotors 22 wird zu diesem Zeitpunkt vom eingebauten Kodierer erfasst, wobei die CPU 31 das Ergebnis der Detektion erhält und es im nichtflüchtigen Speicher 35 speichert. Außerdem berechnet die CPU 31 aus dem Detektionsergebnis eine Fördergeschwindigkeit der Fördereinrichtung 10 für das Objekt W und speichert die berechnete Fördergeschwindigkeit im nichtflüchtigen Speicher 35.
Im Testmodus überträgt die CPU 31 an den Zusatzachs-Servoregler 38 ein Steuersignal zum Erreichen einer Antriebsgeschwindigkeit, die durch Multiplikation der Antriebsgeschwindigkeit, die im Automatikmodus erfasst und im nichtflüchtigen Speicher 35 gespeichert wurde, mit einem Übersteuerungswert erhalten wird. Die Fördereinrichtung 10 transportiert demzufolge ein Objekt W mit einer Geschwindigkeit, die dem Übersteuerungswert entspricht, in einem Zustand, in dem der Roboter 20 eine durch ein Betriebsprogramm bestimmte Bewegung mit einer Geschwindigkeit ausführt, die dem Übersteuerungswert entspricht.
Im Lernmodus überträgt die CPU 31 außerdem ein Steuersignal zum Erreichen einer Antriebsgeschwindigkeit, die durch Multiplikation der Antriebsgeschwindigkeit im Automatikmodus, gespeichert im nichtflüchtigen Speicher 35, mit einer Übersteuerungswerteingabe an die Eingabeeinheit 36 erhalten wurde, an den Zusatzachs-Servoregler 38. Die Fördereinrichtung 10 wird dabei mit einer niedrigen Geschwindigkeit betrieben, die durch Multiplikation der Fördergeschwindigkeit im Automatikmodus mit dem Übersteuerungswert erhalten wird.
Auch in der vorliegenden Ausführungsform empfängt die CPU 31 im Automatikmodus die Antriebsgeschwindigkeit des Zusatzachs-Servomotors 22, wobei die Antriebsgeschwindigkeit des Zusatzachs-Servomotors 22 im Lernmodus und im Testmodus einen Wert annimmt, der durch Reduzierung der Antriebsgeschwindigkeit im Automatikmodus um den Übersteuerungswert des Roboters 20 erhalten wird. Dementsprechend ist auch bei Verwendung verschiedener Übersteuerungswerte im Lern- und Testmodus das Verhältnis zwischen der Arbeitsgeschwindigkeit des Roboters 20 und der Fördergeschwindigkeit der Fördereinrichtung 10 im Lern- und Testmodus gleich dem Verhältnis zwischen der Arbeitsgeschwindigkeit des Roboters 20 und der Fördergeschwindigkeit der Fördereinrichtung 10, wenn der Roboter 20 bei einem Übersteuerungswert von z. B. 100% als vorgegebene Geschwindigkeit und die Fördereinrichtung 10 im Automatikmodus betrieben werden.
Dementsprechend kann der Roboter 20 ständig mit einem Übersteuerungswert von z. B. 100% als vorgegebene Geschwindigkeit im Automatikmodus betrieben werden, wodurch die Betriebsführung des Roboters 20 im Automatikmodus erleichtert wird.
Durch die Verwendung des im Roboter 20 vorgesehenen Zusatzachs-Servomotors 22 zur Erfassung der Fördergeschwindigkeit der Fördereinrichtung 10 muss zudem keine Geschwindigkeitserkennung separat vorgesehen werden, so dass die Konfiguration des Robotersystems vereinfacht werden kann.
Zusätzlich wird in der ersten Ausführungsform die Fördergeschwindigkeit der Fördereinrichtung 10 durch den Kodierer 15 erfasst. Alternativ kann der Kodierer 15 im Automatikmodus die Antriebsgeschwindigkeit des Fördereinrichtungsmotors 13 erkennen, wobei die CPU 31 die ermittelte Antriebsgeschwindigkeit im nichtflüchtigen Speicher 35 abspeichern kann. In diesem Fall überträgt die CPU 31 im Lern- und Testmodus ein Steuersignal an die Fördereinrichtungssteuerungseinheit 14 zum Erreichen einer Antriebsgeschwindigkeit, die durch Multiplikation der im nichtflüchtigen Speicher 35 gespeicherten Antriebsgeschwindigkeit mit einer Übersteuerungswerteingabe an die Eingabeeinheit 36 erhalten wird.
Darüber hinaus führt der Roboter 20 in der ersten und zweiten Ausführungsform eine Aktion durch, bei der ein Objekt W auf der Fördereinrichtung 10 aufgegriffen wird, wobei der Roboter 20 aber alternativ auch Prozesse wie Lackieren, Schweißen und dergleichen an einem Objekt W auf der Fördereinrichtung 10 durchführen kann.
In der ersten und zweiten Ausführungsform transportiert die Fördereinrichtung 10 darüber hinaus linear ein Objekt W, wobei die Fördereinrichtung 10 aber auch alternativ ein Objekt W entlang einer gekrümmten Linie transportieren kann.
Außerdem kann die Fördereinrichtung 10 die Förderung und das Anhalten nach einem vorgegebenen Betriebsprogramm wiederholen. In diesem Fall wird im Lern- und Testmodus die Fördergeschwindigkeit entsprechend dem Übersteuerungswert reduziert, wobei auch die Stoppzeit vorzugsweise entsprechend dem Übersteuerungswert erhöht wird.
Bezugszeichenliste

10: Fördereinrichtung
13: Fördereinrichtungsmotor
14: Fördereinrichtungssteuerungseinheit
15: Kodierer
20: Roboter
21: Servomotor
22: Zusatzachs-Servomotor
30: Robotersteuerungseinheit
31: CPU
32: Anzeigegerät
33: ROM
34: RAM
35: Nichtflüchtiger Speicher
36: Eingabeeinheit
37: Servoregler
38: Zusatzachs-Servosteuerung
40: Vision-Sensor
W: Objekt

Claims

Robotersystem, umfassend: eine Fördereinrichtung, die von einem Antriebsmittel antreibbar ist, um ein Objekt zu befördern; einen Roboter, der von einer Mehrzahl von Roboterantriebsmotoren antreibbar ist, um eine vorbestimmte Aktion für das von der Fördereinrichtung beförderte Objekt auszuführen; und eine Steuereinheit, die den Betrieb des Roboters steuert, indem sie ein Antriebssignal an jeden der mehreren Roboterantriebsmotoren sendet, und die in der Lage ist, an das Antriebsmittel ein Antriebsgeschwindigkeitssteuersignal zur Steuerung einer Antriebsgeschwindigkeit des Antriebsmittels zu übertragen, wobei die Steuereinheit so konfiguriert ist, dass sie eine Antriebsgeschwindigkeit des Antriebsmittels oder eine Fördergeschwindigkeit der Fördereinrichtung in einer Arbeitsbetriebsart empfängt, in der die vorgegebene Aktion durch den Roboter an dem von der Fördereinrichtung geförderten Objekt ausgeführt wird, und wobei die Steuereinheit so konfiguriert ist, dass sie einen Übersteuerungswert zum Reduzieren einer Arbeitsgeschwindigkeit des Roboters von einer vorbestimmten Geschwindigkeit empfängt, und wenn der Roboter in einem Lernmodus und einem Testmodus betrieben werden soll, die Steuereinheit so konfiguriert ist, dass das Antriebssignal so übertragen wird, dass die Antriebsgeschwindigkeiten der mehreren Robotermotoren jeweils um den empfangenen Übersteuerungswert reduziert werden, und das Antriebsgeschwindigkeitssteuersignal so übertragen wird, dass eine Antriebsgeschwindigkeit des Antriebsmittels oder eine Fördergeschwindigkeit der Fördereinrichtung von der Antriebsgeschwindigkeit in der Arbeitsbetriebsart oder die Fördergeschwindigkeit in der Arbeitsbetriebsart durch den Übersteuerungswert reduziert wird.
Robotersystem nach Anspruch 1, wobei das Antriebsmittel ein Zusatzachsmotor des Roboters ist, und wobei die Steuereinheit so konfiguriert ist, dass sie eine Antriebsgeschwindigkeit des Zusatzachsmotors, in der Arbeitsbetriebsart, empfängt, die durch ein Geschwindigkeitserfassungsmittel, das in dem Zusatzachsmotor vorgesehen ist, erfasst worden ist.