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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Robotersystem mit einem oder mehreren Robotern, wie etwa Industrierobotern.
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In letzter Zeit finden kollaborative Roboter (koordinierte Roboter), die den Kontakt mit einem Menschen und/oder einem Peripheriegerät unter Verwendung eines Kraftsensors erfassen und ihren Betrieb stoppen oder ändern, um so Tätigkeiten ausführen zu können, während sie einen Arbeitsraum mit einem Menschen, wie etwa einem Arbeiter, gemeinsam nutzen, weit verbreitet Verwendung. Bei diesen kollaborativen Robotern ist es wichtig, in geeigneter Weise einen Freigabe-Sperrbereich (einen Freigabebereich und einen eingeschränkten Betriebsbereich) der Roboter geeignet einzustellen, um die Sicherheit während der Arbeit zu erhöhen. Herkömmlicherweise setzt beim Einstellen eines derartigen Freigabe-Sperrbereiches eine Einstellbedienperson numerische Werte (zum Beispiel eine
X-Koordinate und eine
Y-Koordinate im Falle eines zweidimensionalen Arbeitsraums, oder eine
X-Koordinate, eine
Y-Koordinate und eine
Z-Koordinate im Falle eines dreidimensionalen Arbeitsraums) ein, wobei der eingeschränkte Betriebsbereich (Berührungsbereich) des Roboters geschätzt wird. Robotersysteme mit der Berücksichtigung von Betriebsbeschränkungsbereichen zeigen zum Beispiel die Patentdokumente
DE 10 2016 003 250 A1 ,
DE 10 2008 024 950 A1 ,
US 6 429 617 B1 ,
US 5 920 678 A ,
JP H11- 170 186 A und
JP S61- 131 001 A .
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In Bezug auf eine Werkzeugmaschine wird bei einer offenbarten Technik zum Verhindern einer Kollision (Berührung) zwischen einem Spannfutter und einem Werkzeug oder zwischen einem Werkstück und einem Werkzeug ein Berührungsbereich in einer Weise eingestellt, dass man, nachdem ein dedizierter Kontaktsensor (Tastssonde, Einrichter) auf der Seite eines Werkzeughalters oder einer Spindel angebracht ist, ein Berührungsbereich basierend auf einer Position (Koordinaten) zum Zeitpunkt des Kontakts eines Werkstücks mit einem Spannfutter oder einem anderen Werkstück ermittelt wird (siehe beispielsweise Japanische ungeprüfte Patentanmeldung, Veröffentlichungsnummer
JP 2006 - 102 922 A ).
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Gemäß dem herkömmlichen Verfahren, bei dem die Einstellbedienperson numerische Werte eingibt, um den Freigabe-Sperrbereich des Roboters einzustellen, kann jedoch in einigen Fällen in Abhängigkeit von den Einstellbedingungen des Roboters ein großer Umfang an Eingabearbeit erforderlich sein. Zusätzlich wird es im Fall eines komplizierten Arbeitsraums schwierig, den Freigabe-Sperrbereich des Roboters geeignet einzustellen. Infolgedessen erhöht sich zum Zeitpunkt des Einstellens des Freigabe-Sperrbereiches des Roboters zwangsläufig der Aufwand für die Einstellbedienperson.
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Zudem gehört die Technik, die sich auf eine Werkzeugmaschine bezieht, die in Patentdokument 1 offenbart ist, ursprünglich zu einem anderen technischen Gebiet als ein Robotersystem und ist aufwendig, da sie verlangt, dass ein dedizierter Kontaktsensor angebracht ist.
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Unter Berücksichtigung der obigen Umstände ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Robotersystem bereitzustellen, das in der Lage ist, den Aufwand für eine Einstellbedienperson unabhängig von Bedingungen, wie beispielsweise Einstellbedingungen eines Roboters und der Komplexität eines Arbeitsraums zum Zeitpunkt des Einstellens eines Freigabe-Sperrbereiches des Roboters zu verringern.
- (1) Ein Robotersystem (zum Beispiel ein Robotersystem, das unten beschrieben wird) gemäß der vorliegenden Erfindung hat einen Roboter (zum Beispiel einen Roboter, der unten beschrieben wird), der in der Lage ist, einen Kontakt mit einem Objekt (z.B. einem Hindernis, das nachfolgend beschrieben wird) zu erfassen. Der Roboter bewegt sich in einem vorbestimmten Suchbereich (zum Beispiel einem Suchbereich, der unten beschrieben wird) in einer vorbestimmten Stellung und stellt einen Freigabe-Sperrbereich ein (zum Beispiel einen Betriebsbereich und einen eingeschränkten Betriebsbereich, die unten beschrieben sind) des Roboters innerhalb des Suchbereichs basierend auf Positionsstellungsdaten bezüglich des Roboters ein, der während der Bewegung des Roboters mit dem Objekt in Kontakt gekommen ist.
- (2) Bei dem Robotersystem gemäß (1) kann der Roboter ermitteln, welcher Teil eines mechanischen Abschnitts des Roboters in Kontakt mit dem Objekt gekommen ist.
- (3) Bei dem Robotersystem gemäß (1) oder (2) kann sich der Roboter entlang eines zuvor bestimmten geplanten Suchweges (zum Beispiel eines geplanten Suchweges, der nachstehend beschrieben ist) bewegen, wenn er sich innerhalb des Suchbereichs bewegt.
- (4) Bei dem Robotersystem gemäß (3) kann der Roboter den geplanten Suchweg bei Kontakt mit dem Objekt ändern.
- (5) Bei dem Robotersystem nach einem der Punkte (1) bis (4) kann, wenn der Freigabe-Sperrbereich eingestellt ist, der Freigabe-Sperrbereich auf einer Anzeigevorrichtung (z.B. einer Anzeigevorrichtung, die im Folgenden beschrieben wird) angezeigt werden, so dass gewählt werden kann, ob der Freigabe-Sperrbereich wirksam gemacht werden soll.
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Ein Robotersystem (zum Beispiel ein Robotersystem, das im Folgenden beschrieben wird) gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst wenigstens einen ersten Roboter (zum Beispiel einen Roboter, der im Folgenden beschrieben wird) und einen zweiten Roboter (zum Beispiel einen zweiten Roboter, der nachfolgend beschrieben wird). Entweder der erste Roboter oder der zweite Roboter bewegt sich in einem vorbestimmten Suchbereich (zum Beispiel einem Suchbereich, der unten beschrieben wird) in einer vorbestimmten Stellung und stellt einen Freigabe-Sperrbereich (zum Beispiel einen Freigabebereich und einen eingeschränkten Betriebsbereich, die nachstehend beschrieben sind) des einen Roboters innerhalb des Suchbereichs basierend auf Positionsstellungsdaten in Bezug auf den einen Roboter ein, der in Kontakt mit einem Objekt (zum Beispiel das Hindernis, das unten beschrieben ist) während der Bewegung des einen Roboters gekommen ist. Zudem stellt der andere des ersten Roboters und des zweiten Roboters den Freigabe-Sperrbereich des anderen Roboters innerhalb des Suchbereichs durch Berechnung unter Verwendung relativer Positionswinkeldaten gegenüber dem einen Roboter basierend auf dem Freigabe-Sperrbereich ein, der durch den einen Roboter eingestellt ist.
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Ein Robotersystem (zum Beispiel ein Robotersystem, das im Folgenden beschrieben wird) gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst wenigstens einen ersten Roboter (zum Beispiel einen Roboter, der im Folgenden beschrieben wird) und einen zweiten Roboter (zum Beispiel einen Roboter, der nachfolgend beschrieben wird). Der erste Roboter und der zweite Roboter sind über ein Netzwerk kommunikativ miteinander verbunden und können die Positionsstellungswinkeldaten des jeweils anderen in Echtzeit erfassen. Der erste Roboter und der zweite Roboter bewegen sich jeweils in einem vorbestimmten Suchbereich (zum Beispiel einem Suchbereich, der nachfolgend beschrieben wird) in einer vorbestimmten Stellung, speichern die gegenseitigen Positionsstellungswinkeldaten in Bezug auf die Roboter durch reale Zeitkommunikation über das Netzwerk, wenn die Roboter während des Bewegens der Roboter miteinander in Kontakt gekommen sind, und stellen die Freigabe-Sperrbereiche für jeden der Roboter innerhalb des Suchbereichs basierend auf den gegenseitigen Positionsstellungswinkeldaten der Roboter ein.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung kann der Freigabe-Sperrbereich des Roboters bei Kontakt des Roboters mit dem Objekt automatisch innerhalb des vorbestimmten Suchbereiches eingestellt werden. Demgemäß kann dadurch der Aufwand für die Einstellbedienperson unabhängig von den Bedingungen, wie z.B. den Einstellbedingungen des Roboters und der Komplexität eines Arbeitsraums, zum Zeitpunkt des Einstellens des Freigabe-Sperrbereiches des Roboters verringert werden.
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Figurenliste
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- 1 ist eine Vorderansicht, die ein Robotersystem gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
- 2 ist eine Draufsicht, die einen Suchbereich und einen geplanten Suchweg eines Roboters in dem Robotersystem gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
- 3 ist eine Draufsicht, die einen Zustand darstellt, in dem der Roboter mit einem Hindernis in dem Robotersystem gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in Kontakt gekommen ist.
- 4 ist eine Draufsicht, die einen Zustand darstellt, in dem der Suchweg des Roboters in dem Robotersystem gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung geändert wird.
- 5 ist eine Draufsicht, die einen endgültigen Suchweg des Roboters in dem Robotersystem gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
- 6 ist eine Draufsicht, die einen Freigabe-Sperrbereich des Roboters in dem Robotersystem gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
- 7 ist eine Bildschirmansicht, die den Freigabe-Sperrbereich des Roboters in numerischen Werten in dem Robotersystem gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
- 8 ist eine Draufsicht, die ein Robotersystem gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
- 9A ist eine Draufsicht, die ein Beispiel eines Freigabe-Sperrbereiches eines Roboters in einem Robotersystem gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
- 9B ist eine Draufsicht, die ein anderes Beispiel des Freigabe-Sperrbereiches des Roboters in dem Robotersystem gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
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Die erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es wird angemerkt, dass in der Beschreibung der zweiten Ausführungsform und ihrer nachfolgenden Ausführungsformen die gleichen Bezugszeichen für die Konfigurationen verwendet werden, die denen der ersten Ausführungsform gemein sind, wobei auf deren Beschreibung verzichtet wird.
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1 ist eine Frontansicht, die ein Robotersystem gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform darstellt. 2 bis 6 sind Draufsichten, die eine Prozedur zum Einstellen eines Freigabe-Sperrbereiches eines Roboters in dem Robotersystem gemäß der ersten Ausführungsform darstellen. 7 ist eine Bildschirmansicht, die den Freigabe-Sperrbereich des Roboters in numerischen Werten in dem Robotersystem gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt.
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Wie in 1 gezeigt, weist ein Robotersystem 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform einen vertikalen Gelenkroboter 3 auf, der in der Lage ist, einen Kontakt mit einem Hindernis 2 als ein sich nicht bewegendes Objekt in einem vorbestimmten Suchbereich 5 zu erfassen.
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Der Roboter 3 hat einen Basisabschnitt 31, eine Drehtrommel 32, die an der oberen Seite des Basisabschnitts 31 angebracht ist, um um eine erste Achse J1 drehbar zu sein, und einen oberen Arm 33, der an der Drehtrommel 32 so angebracht ist, dass er um eine zweite Achse J2 drehbar ist, sowie einen unteren Arm 34, der an der Oberseite des oberen Arms 33 vorgesehen ist, um um eine dritte Achse J3 drehbar zu sein. Es ist anzumerken, dass der Betrieb des Roboters 3 durch eine Steuereinheit (in der Figur nicht gezeigt) gesteuert werden kann, die mit dem Roboter 3 verbunden ist.
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Der Roboter 3 hat einen 6-Achsen-Kraftsensor 35, der an der unteren Seite des Basisabschnitts 31 angebracht ist, und kann mit dem 6-Achsen-Kraftsensor 35 durch Berechnung festlegen, welcher Teil eines mechanischen Abschnitts desselben mit einem Hindernis 2 in Kontakt gekommen ist. Das heißt, Kräfte (FX, FY, FZ) in den drei Achsen (X-Achse, Y-Achse, Z-Achse) werden zuerst auf die zweite Achse J2 projiziert, und man erhält eine Kraft F2 entlang der Achse J2. Anschließend erhält man ein Moment M2 um einen äußeren Produktvektor eines J1-Achsenvektors und eines J2-Achsenvektors aus Momenten (MX, MY, MZ) in drei Achsen. Der Wert, den man durch Dividieren des Moments M2 durch die Kraft F2 (durch Berechnung von M2/F2) erhält, entspricht einer Höhe eines Angriffspunkts einer Kraft. Somit kann eine Angriffsposition (Kontaktabschnitt) einer externen Kraft spezifiziert (berechnet) werden.
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In dem Robotersystem 1 bewegt sich der Roboter 3 zu dem Zeitpunkt des Einstellens des Freigabe-Sperrbereiches des Roboters 3 innerhalb des Suchbereichs 5 basierend auf einem Programm innerhalb des vorbestimmten Suchbereichs 5 mit einem konstanten Abstand in einer vorbestimmten Stellung entlang eines geplanten Suchweges 6, der im Voraus bestimmt wurde, und setzt dann den Freigabe-Sperrbereich des Roboters 3 innerhalb des Suchbereichs 5 basierend auf Positionsstellungsdaten in Bezug auf den Roboter 3, der während des Bewegens des Roboters 3 mit dem Hindernis 2 in Kontakt gekommen ist.
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Ein spezifisches Verfahren zum Einstellen des funktionsuntüchtigen Bereichs des Roboters 3 wird nachstehend in Bezug auf einen beispielhaften Fall beschrieben, bei dem, wie in 2 gezeigt, der Suchbereich 5 eine Rechteckform (zweidimensionale Form) hat und der geplante Suchweg 6 des Roboters 3 in einer Blitz- (Zickzack-) Form ausgebildet ist.
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Zunächst stellt das Robotersystem 1 in einem Zustand, in dem der Roboter 3 auf einen Startpunkt P1 eingestellt ist, den geplante Suchweg 6 in einer Blitzform beginnend von dem Startpunkt P1 zu einem Zielpunkt P2 innerhalb des rechteckförmigen Suchbereichs 5 ein, wie es durch die Zweipunkt-Strich-Linie in 2 gezeigt ist.
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Dann bewegt sich der Roboter 3 von dem Startpunkt P1 entlang des geplanten Suchweges 6 in der positiven Richtung der X-Achse (nach rechts in 3). Da sich zu diesem Zeitpunkt das Hindernis 2 in Bewegungsrichtung vor dem Roboter 3 befindet, kommt der Roboter 3 während der Bewegung mit dem Hindernis 2 in Kontakt. Die Position des Roboters 3 zu diesem Zeitpunkt ist als ein Kontaktpunkt P3 festgelegt, und die Positionsstellungsdaten in Bezug auf den Roboter 3 an dem Kontaktpunkt P3 sind gespeichert.
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Anschließend wird bei Kontakt des Roboters 3 mit dem Hindernis 2 der geplante Suchweg 6 geändert, wie es in 4 gezeigt ist. Der geplante Suchweg 6 nach der Änderung wird um eine bestimmte Strecke in der positiven Richtung von Y (nach oben in 4) von dem Kontaktpunkt P3 verschoben, verläuft anschließend wieder in die positive Richtung der X-Achse (nach rechts in 4) und durchläuft einen Passierpunkt P4 und dergleichen. Dann bewegt sich der Roboter 3 zu dem Weg, den er ursprünglich verfolgen sollte.
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Danach wiederholt der Roboter 3 jedesmal, wenn der Roboter 3 mit dem Hindernis 2 in Kontakt kommt, rekursiv die Änderung des geplanten Suchweges 6. Daher wird, wie in 5 gezeigt, der endgültige Suchweg des Roboters 3 derart gesetzt, dass er an dem Startpunkt P1 beginnt, durch einen Passierpunkt P5 nach einer Umleitung zur Vermeidung des Hindernisses 2 verläuft, und anschließend an dem Zielpunkt P2 eintrifft.
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Dann stellt das Robotersystem 1 auf der Grundlage der Positionsstellungsdaten in Bezug auf den Roboter 3, der in Kontakt mit dem Hindernis 2 gekommen ist (die Positionsstellungsdaten in Bezug auf den Roboter 3 am Kontaktpunkt P3 und dergleichen), den Freigabe-Sperrbereich (einen Freigabebereich 5a und einen eingeschränkten Betriebsbereich 5b) des Roboters 3 innerhalb des Suchbereichs 5 ein. Wie in 6 gezeigt ist, ist der Suchbereich 5 in zwei Bereiche unterteilt, den Freigabebereich 5a und den eingeschränkten Betriebsbereich 5b.
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Wenn der Freigabe-Sperrbereich auf diese Weise innerhalb des Suchbereichs 5 eingestellt wird, wird der Freigabe-Sperrbereich in numerischen Werten auf einer Anzeigevorrichtung 7, wie beispielsweise einem Bedienfeld einer Flüssigkristallanzeige, wie in 7 gezeigt, angezeigt. Wenn eine Einstellbedienperson bestimmt, dass die eingestellten Inhalten nach dem Überprüfen der Kennzeichnung akzeptabel sind, wählt die Einstellbedienperson „Ja“ auf der Anzeigevorrichtung 7 aus, so dass die eingestellten Inhalte angewendet werden. Dadurch wird der Freigabe-Sperrbereich wirksam. Wenn andererseits die Einstellbedienperson feststellt, dass die eingestellten Inhalte nicht akzeptabel sind (wenn beispielsweise eine feinere Einstellung, gewünscht ist), wählt die Einstellbedienperson „Nein“ auf der Anzeigevorrichtung 7 aus, so dass die eingestellten Inhalte nicht angewendet werden. Dadurch wird der Freigabe-Sperrbereich unwirksam.
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Dann ist die Einstellung des Freigabe-Sperrbereiches des Roboters 3 beendet.
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Wie oben beschrieben, kann gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Freigabe-Sperrbereich (der Freigabebereich 5a und der eingeschränkte Betriebsbereich 5b) des Roboters 3 bei Kontakt des Roboters 3 mit dem Hindernis automatisch in dem Suchbereich 5 eingestellt werden. Dies ermöglicht es, den Aufwand für die Einstellbedienperson unabhängig von Bedingungen, wie zum Beispiel Einstellbedingungen des Roboters 3 und der Komplexität eines Arbeitsraums, zum Zeitpunkt der Einstellung des Freigabe-Sperrbereiches zu verringern.
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8 ist eine Draufsicht, die ein Robotersystem gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform darstellt.
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Wie in 8 gezeigt, weist das Robotersystem 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform zwei vertikale Gelenkroboter 3 (einen ersten Roboter 3A und einen zweiten Roboter 3B) auf. Diese Roboter 3 beziehen gegenseitig die relativen Positionswinkeldaten (zum Beispiel Daten über Koordinatentransformation, die die Beziehung zwischen dem Koordinatensystemsatz für den ersten Roboter 3A und dem Koordinatensystemsatz für den zweiten Roboter 3B angeben) und sind miteinander über ein Netzwerk kommunikativ verbunden.
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Bei diesem Robotersystem 1 wird die folgende Prozedur zum Zeitpunkt des Einstellens des Freigabe-Sperrbereiches der Roboter 3 innerhalb des Suchbereichs 5 ausgeführt.
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Zunächst bewegt sich der erste Roboter 3A basierend auf einem Programm innerhalb des vorbestimmten Suchbereichs 5 mit einer konstanten Abstand in einer vorbestimmten Stellung entlang des geplanten Suchweges 6, der im Voraus in einer Blitzform bestimmt wurde, und setzt dann den Freigabe-Sperrbereich des ersten Roboters 3A innerhalb des Suchbereichs 5 basierend auf den Positionsstellungsdaten in Bezug auf den ersten Roboter 3A, der während der Bewegung des Roboters 3A in Kontakt mit dem Hindernis 2 gekommen ist.
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Danach ermittelt der zweite Roboter 3B den Freigabe-Sperrbereich, der durch den ersten Roboter 3A durch Kommunikation über das Netzwerk festgelegt wurde. Dann stellt der zweite Roboter 3B den Freigabe-Sperrbereich des zweiten Roboters 3B innerhalb des Suchbereichs 5 durch Berechnung unter Verwendung der relativen Positionswinkeldaten gegenüber dem ersten Roboter 3A basierend auf dem erfassten Freigabe-Sperrbereich (d.h. dem Freigabe-Sperrbereich des ersten Roboters 3A) ein.
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Eine spezifische Prozedur zum Einstellen des Freigabe-Sperrbereiches der beiden Roboter 3 wird nachstehend basierend auf 8 beschrieben. Es wird angenommen, dass der erste Roboter 3A auf den Ursprung von XaYa-Koordinaten eingestellt wird, während der zweite Roboter 3B auf den Ursprung der XbYb-Koordinaten eingestellt ist. Hier erhält man die XbYb-Koordinaten durch Koordinatentransformation in einer solchen Weise, dass XaYa-Koordinaten um +40 in der Xa-Achsenrichtung und um +35 in der Ya-Achsenrichtung parallel verschoben werden und die resultierenden Koordinaten um 90° gegen den Uhrzeigersinn gedreht werden. Dementsprechend entspricht der Punkt, an dem der erste Roboter 3A gesetzt ist, dem Punkt (-35, 40), wenn er in den XbYb-Koordinaten betrachtet wird. Der Punkt, an dem der zweite Roboter 3B eingestellt ist, entspricht dem Punkt (40, 35), wenn er in den XaYa-Koordinaten betrachtet wird.
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Es wird davon ausgegangen, dass in derselben Prozedur wie in der oben als erste beschriebenen Ausführungsform der Betriebsbeschränkungsbereich 5b des ersten Roboters 3A in einer quadratischen Form mit Eckpunkten von zwei Punkten (20, 15), (30, 25) in den XaYa-Koordinaten eingestellt wird. Der Betriebsbeschränkungsbereich 5b entspricht einer quadratischen Form mit Eckpunkten von zwei Punkten (-10, 10), (-20, 20) in den XbYb-Koordinaten.
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Dementsprechend ist für den ersten Roboter 3A der Betriebsbeschränkungsbereich 5b in einer quadratischen Form mit Eckpunkten von zwei Punkten (20, 15), (30, 25) festgelegt, und der Restbereich ist als der Freigabebereich 5a festgelegt. Andererseits ist für den zweiten Roboter 3B der eingeschränkte Betriebsbereich 5b in einer quadratischen Form mit Eckpunkten von zwei Punkten (-10, 10), (-20, 20) festgelegt, und der verbleibende Bereich als der Freigabebereich 5a festgelegt.
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Zu diesem Zeitpunkt werden die Freigabe-Sperrbereiche der Roboter 3 sowohl für den ersten Roboter 3A als auch für den zweiten Roboter 3B festgelegt. Natürlich sind die Bereiche in verschiedenen Koordinatensystemen (z.B. im XaYa-Koordinatensystem und im XbYb-Koordinatensystem) unterschiedlich, aber im selben Koordinatensystem (z.B. im XaYa-Koordinatensystem) identisch.
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Wie oben beschrieben, kann gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Freigabe-Sperrbereich (der Freigabebereich 5a und der eingeschränkte Betriebsbereich 5b) des ersten Roboters 3A automatisch innerhalb des Suchbereichs 5 bei Kontakt des ersten Roboters 3A mit dem Hindernis 2 eingestellt werden. Andererseits ist der zweite Roboter 3B in der Lage, den Freigabe-Sperrbereich des zweiten Roboters 3B unter Verwendung des durch den ersten Roboter 3A eingestellten Freigabe-Sperrbereiches einzustellen, ohne mit dem Hindernis 2 in Kontakt zu kommen. Dadurch kann der Aufwand für die Einstellbedienperson unabhängig von Bedingungen, wie zum Beispiel Einstellungsbedingungen der beiden Roboter 3 und der Komplexität eines Arbeitsraums, zum Zeitpunkt der Einstellung des Freigabe-Sperrbereiches verringert werden.
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Da in dem Robotersystem 1 die beiden Roboter 3 über ein Netzwerk kommunikativ miteinander verbunden sind, können relative Positionswinkeldaten durch Echtzeitkommunikation über das Netzwerk selbst in Fällen aktualisiert werden, in denen die gegenseitigen relativen Positionswinkeldaten geändert werden. Dementsprechend wird die Verwendbarkeit des Robotersystems 1 verbessert.
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9A ist eine Draufsicht, die ein Beispiel des Freigabe-Sperrbereiches des Roboters in dem Robotersystem gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform darstellt. 9B ist eine Draufsicht, die ein anderes Beispiel des Freigabe-Sperrbereiches des Roboters in dem Robotersystem gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt.
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Wie in 9A und 9B gezeigt, weist das Robotersystem 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform zwei vertikale Gelenkroboter 3 (den ersten Roboter 3A und den zweiten Roboter 3B) auf. Die Roboter 3 sind kommunikativ über ein Netzwerk miteinander verbunden und können die Positionsstellungswinkeldaten des jeweils anderen in Echtzeit erfassen. Es ist anzumerken, dass das Ziel des Robotersystems 1 darin besteht, eine Berührung zwischen den Robotern 3 zu verhindern und eine Berührung zwischen den Robotern 3 und dem Hindernis 2 nicht zu verhindern.
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Bei dem Robotersystem 1 wird die folgende Prozedur zum Zeitpunkt des Einstellens des Freigabe-Sperrbereiches der beiden Roboter 3 innerhalb des Suchbereichs 5 ausgeführt. Wenn einer der beiden Roboter 3 feststeht (wenn er sich nicht bewegt), wird der feststehende Roboter 3 als das Hindernis 2 betrachtet, wobei der Freigabe-Sperrbereich des sich bewegenden Roboters 3 in derselben Prozedur wie in der oben als erste beschriebenen Ausführungsform eingestellt werden kann. Somit erfolgt die folgende Beschreibung unter der Voraussetzung, dass sich beide Roboter 3 bewegen.
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Das heißt, jeder des ersten Roboters 3A und des zweiten Roboters 3B bewegt sich basierend auf einem Programm innerhalb des Suchbereichs 5 mit einem konstanten Abstand in einer vorbestimmten Stellung entlang des geplanten Suchweges 6, der im Voraus in einer Blitzform bestimmt wurde. Wenn der erste Roboter 3A und der zweite Roboter 3B miteinander in Kontakt kommen, werden die Daten des gegenseitigen Positionsstellungswinkels in Bezug auf den ersten Roboter 3A und den zweiten Roboter 3B in jedem der Roboter 3 durch Echtzeitkommunikation über ein Netzwerk gespeichert. Anschließend werden die Freigabe-Sperrbereiche für jeden der Roboter 3 jeweils innerhalb des Suchbereichs 5 basierend auf den Positionsstellungswinkeldaten gesetzt.
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Eine spezifische Prozedur zum Einstellen des Freigabe-Sperrbereiches der beiden Roboter 3 wird nachstehend basierend auf 9A und 9B beschrieben. Es wird angenommen, dass der erste Roboter 3A auf den Ursprung der XaYa-Koordinaten eingestellt ist, während der zweite Roboter 3B auf den Ursprung der XbYb-Koordinaten eingestellt ist. Hier erhält man die XbYb-Koordinaten durch Koordinatentransformation derart, dass die XaYa-Koordinaten parallel verschoben werden und die resultierenden Koordinaten um 90° gegen den Uhrzeigersinn gedreht werden.
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Es wird vorausgesetzt, dass sich sowohl der erste Roboter 3A als auch der zweite Roboter 3B innerhalb des Suchbereichs 5 in einer vorbestimmten Stellung bewegen, und die beiden Roboter 3 jeweils einen Kontakt zu einem bestimmten Zeitpunkt T1 erfassen, an dem der erste Roboter 3A an dem Punkt (20, 15) in den XaYa-Koordinaten positioniert ist, während gleichzeitig der zweite Roboter 3B an dem Punkt (-8, 10) in den XbYb-Koordinaten positioniert ist (siehe 9A). Die Zeichen „x“ in 9A repräsentieren Berührungspunkte zwischen den Robotern 3 zum Zeitpunkt T1. Zu diesem Zeitpunkt zeichnet das Robotersystem 1 die Positionsstellungswinkeldaten in Bezug auf den ersten Roboter 3A und den zweiten Roboter 3B auf. Anschließend wird, wenn der erste Roboter 3A an diesem Berührungspunkt positioniert ist, der zweite Roboter 3B eingeschränkt, um sich diesem Berührungspunkt nicht zu nähern. Wenn andererseits der zweite Roboter 3B an diesem Berührungspunkt positioniert ist, ist der erste Roboter 3A derart eingeschränkt, dass er sich diesem Berührungspunkt nicht nähert.
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Es wird angenommen, dass, nachdem sich die beiden Roboter 3 weiter bewegt haben, die beiden Roboter 3 jeweils einen Kontakt zu einem anderen Zeitpunkt T2 erfassen, zu dem der erste Roboter 3A an dem Punkt (15, 20) in den XaYa-Koordinaten positioniert ist, während gleichzeitig der zweite Roboter 3B an dem Punkt (-20, 15) in den XbYb-Koordinaten positioniert (siehe 9B) ist. Die Zeichen „x“ in 9B repräsentieren Berührungspunkte zwischen den Robotern 3 zum Zeitpunkt T2. Zu dieser Zeit zeichnet das Robotersystem 1 die Positionsstellungswinkeldaten in Bezug auf den ersten Roboter 3A und den zweiten Roboter 3B auf. Danach, wenn der erste Roboter 3A an diesem Berührungspunkt positioniert ist, ist der zweite Roboter 3B eingeschränkt, damit er sich diesem Berührungspunkt nicht nähert. Wenn umgekehrt der zweite Roboter 3B an diesem Berührungspunkt positioniert ist, ist der erste Roboter 3A begrenzt, damit er sich diesem Berührungspunkt nicht nähert.
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Zu diesem Zeitpunkt sind die Freigabe-Sperrbereiche der Roboter 3 sowohl für den ersten Roboter 3A als auch für den zweiten Roboter 3B festgelegt. Beide Bereiche ändern sich mit der Zeit, auch wenn sie im selben Koordinatensystem (z.B. im XaYa-Koordinatensystem) angezeigt werden.
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Wie zuvor beschrieben, können gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Freigabe-Sperrbereiche (der Freigabebereich 5a und der eingeschränkte Betriebsbereich 5b) der zwei Roboter 3 (des ersten Roboters 3A und des zweiten Roboters 3B) automatisch innerhalb der Suchbereiches 5 bei Kontakt der Roboter 3 miteinander eingestellt werden. Dies ermöglicht es, den Aufwand für die Einstellbedienperson unabhängig von Bedingungen, wie zum Beispiel Einstellungsbedingungen der zwei Roboter 3 und der Komplexität eines Arbeitsraums, zum Zeitpunkt der Einstellung des Freigabe-Sperrbereiches zu verringern.
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Darüber hinaus werden bei dem Robotersystem 1, wie in 9A und 9B gezeigt, die Freigabe-Sperrbereiche der Roboter 3 entsprechend der Bewegung des Berührungspunkts zwischen den Robotern 3 im Verlauf der Zeit eingestellt. Dies ermöglicht als Ergebnis, den eingeschränkten Betriebsbereich 5b minimiert zu halten, um es den beiden Robotern 3 zu ermöglichen, sich in einem größeren Bereich innerhalb des Suchbereichs 5 zu bewegen, ohne dass die beiden Roboter 3 miteinander in Kontakt kommen.
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Da in dem Robotersystem 1 die beiden Roboter 3 über ein Netzwerk kommunikativ miteinander verbunden sind, können die Positionsstellungswinkeldaten durch Echtzeitkommunikation über ein Netzwerk selbst in Fällen aktualisiert werden, in denen sich gegenseitig beeinflussende Positionsstellungswinkeldaten geändert werden. Dementsprechend ist die Verwendbarkeit des Robotersystems 1 verbessert.
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Es ist anzumerken, dass die vorliegende Erfindung Modifikationen und Verbesserungen innerhalb des Umfangs umfasst, in denen das Ziel der vorliegenden Erfindung erreicht werden kann, ohne auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt zu sein.
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Zum Beispiel wurden die obigen Ausführungsformen in Bezug auf den Fall beschrieben, bei dem der geplante Suchweg 6 des Roboters 3 in einer Blitzform ausgebildet ist. Die geplante Suchweg 6 muss jedoch nicht notwendigerweise in einer Blitzform festgelegt sein. Jede Form kann eingestellt werden, solange der Roboter 3 den gesamten Suchbereich durchläuft. Zum Beispiel kann eine Wirbelform (Spiralform) oder eine Form, die eine Blitzform und eine Wirbelform kombiniert, für den geplanten Suchweg 6 verwendet werden.
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Die obigen Ausführungsformen wurden zudem in Bezug auf den Fall beschrieben, bei dem sich der Roboter 3 innerhalb des Suchbereichs 5 mit einem konstanten Abstand zum Zeitpunkt des Einstellens des Freigabe-Sperrbereiches des Roboters 3 innerhalb des Suchbereichs 5 bewegt. Alternativ kann der Bewegungsabstand des Roboters 3 in geeigneter Weise entsprechend der Anforderung bestimmt werden, die angibt, wie nahe der äußeren Form des Hindernisses 2 der Freigabe-Sperrbereich 5b eingestellt werden soll. Darüber hinaus muss der Bewegungsabstand des Roboters 3 nicht notwendigerweise konstant gemacht werden. In einem Beispiel kann sich der Roboter 3 mit einem großen Abstand bewegen, bis er mit dem Hindernis 2 kollidiert, und kann sich nach einer Kollision mit dem Hindernis 2 mit einem kleinen Abstand bewegen. Dies ermöglicht eine effiziente und schnelle Einstellung des Freigabe-Sperrbereiches des Roboters 3 unter Beibehaltung der Erkennungsgenauigkeit des Hindernisses 2.
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Die obigen Ausführungsformen wurden zudem in Bezug auf den Fall beschrieben, bei dem sich der Roboter 3 basierend auf einem Programm zum Zeitpunkt der Einstellung des Freigabe-Sperrbereiches des Roboters 3 innerhalb des Suchbereichs 5 bewegt. Die Einstellbedienperson kann jedoch beispielsweise den Roboter 3 durch einen sogenannten Tippbetrieb durch Drücken eines Bewegungstasters auf dem Bedienfeld bewegen.
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Die obigen Ausführungsformen wurden zudem in Bezug auf das Robotersystem 1 beschrieben, das einen vertikalen Gelenkroboter 3 aufweist. Die Erfindung ist jedoch gleichermaßen auf das Robotersystem 1 anwendbar, das einen anderen Roboter (zum Beispiel einen horizontalen Gelenkroboter, einen Parallelgelenkroboter usw.) als den vertikalen Gelenkroboter 3 umfasst, solange sich der Roboter innerhalb des vorbestimmten Suchbereichs 5 in einer vorbestimmten Stellung bewegt.
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Die obigen Ausführungsformen wurden auch in Bezug auf den Fall beschrieben, dass der Suchbereich 5 eine Rechteckform aufweist. Der Suchbereich 5 ist jedoch nicht auf eine Rechteckform beschränkt und kann eine andere ebene Form als eine Rechteckform (beispielsweise ein Dreieck, einen Kreis, eine Ellipse usw.) oder weiterhin eine dreidimensionale Form (z.B. ein rechteckiges Parallelepiped, einen Zylinder, eine Kugel usw.) umfassen.
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Die oben als erste beschriebene Ausführungsform wurde zudem in Bezug auf den Fall beschrieben, bei dem der Freigabe-Sperrbereich in numerischen Werten angezeigt wird, wenn der Freigabe-Sperrbereich des Roboters 3 innerhalb des Suchbereichs 5 eingestellt ist (siehe 7). Jedoch kann der Freigabe-Sperrbereich des Roboters 3 in Computergrafiken anstelle von numerischen Werten oder zusätzlich zu numerischen Werten angezeigt werden.
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Die oben als erste beschriebene Ausführungsform wurde darüber hinaus in Bezug auf den Roboter 3 beschrieben, der in der Lage ist, durch Berechnung unter Verwendung des 6-Achsen-Kraftsensors 35 festzulegen, welcher Teil des mechanischen Teils in Kontakt mit dem Hindernis 2 gekommen ist. Es kann jedoch ein Kontaktsensor (in den Figuren nicht gezeigt) angebracht sein, um den mechanischen Teil des Roboters 3 abzudecken, so dass der Kontaktsensor direkt bestimmt und spezifiziert, welcher Teil des mechanischen Teils in Kontakt mit dem Hindernis 2 gekommen ist.
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Die oben als zweite beschriebene Ausführungsform wurde auch in Bezug auf das Robotersystem 1 beschrieben, bei dem die beiden Roboter 3 kommunikativ über ein Netzwerk miteinander verbunden sind. Es ist jedoch nicht erforderlich, dass die beiden Roboter 3 über ein Netzwerk kommunikativ miteinander verbunden sind, wenn die Einstellbedienperson die relativen Positionswinkeldaten in Bezug auf die beiden Roboter 3 eingeben kann.
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Die oben als zweite und dritte beschriebenen Ausführungsform wurden weiter in Bezug auf das Robotersystem 1 beschrieben, das die beiden Roboter 3 (den ersten Roboter 3A und den zweiten Roboter 3B) aufweist. Die vorliegende Erfindung ist jedoch in ähnlicher Weise in Fällen anwendbar, in denen drei oder mehr Roboter 3 vorgesehen sind.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Robotersystem
- 2
- Hindernis (Objekt)
- 3, 3A, 3B
- Roboter
- 5
- Suchbereich
- 5a
- Betriebsbereich
- 5b
- Betriebsbeschränkungsbereich
- 5a, 5b
- Freigabe-Sperrbereich6 Geplanter Suchweg
- 7
- Anzeigevorrichtung
