-
Diese Anmeldung basiert auf der japanischen Patentanmeldung
JP 2019 018 257 A , deren Inhalte hiermit durch Bezugnahme aufgenommen sind.
-
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Robotersysteme und Roboterlernverfahren.
-
In einem bekannten System, in dem ein Roboter entlang einer linearen externen Welle bewegbar ist, wird eine externe Kraft auf das Terminalende des Roboters aufgebracht und das Muster der externen Kraft kann erfasst werden, und ein Steuerziel, das durch direktes Lernen gesteuert werden soll, wird zwischen dem Roboter und der linearen externen Welle umgeschaltet (siehe z. B. PLT 1).
-
Aus der Druckschrift
DE 10 2015 205 176 B3 ist ferner ein Verfahren zum Steuern eines Manipulators, wie eines Roboters bekannt. Das Verfahren umfasst dabei ein Freigeben des Manipulators in Reaktion auf das Erkennen eines Freigabewunsches einer Bedienperson, wobei das Erkennen des Freigabewunsches ein Überwachen des Verlaufs eines Messwerts umfasst, der einen Zustand des Manipulators charakterisiert. Hierbei wird die Robustheit der Erkennung des Freigabewunsches signifikant erhöht.
-
Die Druckschrift
DE 10 2015 204 641 A1 offenbart ein Verfahren zur Programmierung eines Roboters, wobei eine auszuführende Roboterbewegung mit einer vordefinierten Bewegungsschablone eingerichtet wird. Die Bewegungsschablone wird aus einer mehrere Bewegungsschablonen umfassenden Datenbank selektiert und umfasst ein oder mehrere parametrierbare Ausführungsmodule und mindestens ein Lernmodul. Das Ausführungsmodul bzw. die Ausführungsmodule werden zur Planung und/oder Durchführung der Roboterbewegung oder einer Teilbewegung der Roboterbewegung verwendet. Das Lernmodul zeichnet in einem Initialisierungsprozess eine oder mehrere Konfigurationen des Roboters auf und das Lernmodul berechnet Parameter für das Ausführungsmodul bzw. die Ausführungsmodule basierend auf den aufgezeichneten Konfigurationen, vorzugsweise unter Verwendung eines maschinellen Lernverfahrens.
-
Die Druckschrift
DE 10 2015 012 959 A1 offenbart ein Robotersystem mit zumindest einem Roboterarm, einer Steuereinheit zur Steuerung des Roboterarms und einer Roboterarm-Sensorik, wobei die Steuerung und Roboterarm-Sensorik so ausgelegt sind, dass sie auf vorherbestimmte haptische Gesten eines Benutzers, die auf den Roboterarm wirken, so reagieren, dass das Robotersystem mindestens eine vorherbestimmte Operation ausführt, die der haptischen Geste zugeordnet ist.
-
Die Druckschrift
DE 10 2015 009 151 A1 offenbart ein Verfahren zum automatisierten Ermitteln eines Eingabebefehls für einen Roboter, der durch manuelles Ausüben einer externen Kraft auf den Roboter eingegeben wird, wobei der Eingabebefehl auf Basis desjenigen Anteils von durch die externe Kraft aufgeprägten Gelenkkräften ermittelt wird, der eine Bewegung des Roboters nur in einem für diesen Eingabebefehl spezifischen Unterraum des Gelenkkoordinatenraums des Roboters zu bewirken sucht.
-
Die Druckschrift
DE 10 2008 062 622 A1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Befehlseingabe in eine Steuerung eines Manipulators, wie eines Roboters. Hierbei wird eine erste Bewegung oder Kraft und vorzugsweise eine zweite Bewegung oder Kraft erfasst. Die Bewegung bzw. Kraft wird vom Manipulator ausgeführt bzw. wirkt auf diesen. Die erfasste erste Bewegung bzw. Kraft bzw. die Abfolge der erfassten ersten und zweiten Bewegung bzw. Kraft wird mit gespeicherten Bewegungen, Kräften bzw. Abfolgen verglichen, denen je ein Befehl zugeordnet ist. Der dieser gespeicherten Bewegung, Kraft bzw. Abfolge zugeordnete Befehl wird an die Steuerung des Manipulators ausgegeben, falls die erfasste Bewegung, Kraft bzw. Abfolge mit einer gespeicherten Bewegung, Kraft bzw. Abfolge übereinstimmt.
-
Die Druckschrift
US 9 592 608 B1 offenbart ein Robotersystem, das so konfiguriert ist, dass es Informationen zu einem Pfad in einer Umgebung des Robotersystems empfängt. Das Robotersystem initiiert einen Aufzeichnungsprozess zum Speichern von Daten, die sich auf die Bewegung einer Komponente in der Umgebung beziehen. Während des Aufzeichnungsprozesses wird eine Bewegung der Komponente entlang des Pfades in der Umgebung erfasst, wobei die Bewegung aus dem Aufbringen einer externen Kraft auf das Robotersystem resultiert. Während des Aufzeichnungsprozesses wird ferner bestimmt, ob die Abweichung der Bewegung vom Pfad mindestens einen Schwellenwert überschreitet. Als Antwort wird eine Rückmeldung bereitgestellt, einschließlich einer Gegenmaßnahme gegen die Abweichung der Bewegung vom Pfad weg und/oder dem Führen der mindestens einen Komponente zurück zum Pfad.
-
{PTL 1}
Veröffentlichung der japanischen Patentschrift
JP 4 962 424 B2 -
Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Robotersystem und ein verbessertes Roboterlernverfahren bereitzustellen. Die vorliegende Erfindung löst diese Aufgabe mit dem Robotersystems gemäß Anspruch 1 und dem Roboterlernverfahren gemäß Anspruch 7. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
-
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung sieht ein Robotersystem vor, das einen Roboter enthält, der mindestens einen Sensor enthält, der eine aufgebrachte externe Kraft erfasst, und eine Steuerung, die den Roboter steuert. Die Steuerung ändert einen Betriebsmodus des Roboters beim Durchführen des Lead-through-Lernens gemäß einer Position und einem Muster der externen Kraft, die durch den Sensor erfasst wird, um den Roboter zu bewegen.
-
Ein anderer Aspekt der vorliegenden Erfindung sieht ein Roboterlernverfahren vor, das das Erfassen einer Position und eines Musters einer externen Kraft, die auf den Roboter aufgebracht wird, und das Ändern eines Betriebsmodus des Roboters beim Durchführen eines Lead-through-Lernens gemäß der erfassten Position und dem erfassten Muster der externen Kraft enthält, um den Roboter zu bewegen.
- 1 illustriert die Gesamtkonfiguration eines Robotersystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 2 ist eine Draufsicht, die schematisch die Beziehung zwischen einer externen Kraft, die auf einen Roboter des Robotersystems in 1 aufgebracht wird, und der Position davon illustriert.
- 3 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Roboterlernverfahren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung illustriert, das das Robotersystem in 1 verwendet.
-
Ein Robotersystem 1 und ein Roboterlernverfahren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
Wie in 1 gezeigt, enthält das Robotersystem 1 gemäß dieser Ausführungsform einen sechsachsigen Knickarm-Roboter 2 und eine Steuerung 3, die den Roboter 2 steuert.
-
Der Roboter 2 enthält eine Basis 4, die auf der Bodenoberfläche befestigt ist, einen Drehkörper 5, der drehbar um eine erste Achse L, die orthogonal zur Basis 4 ist, gelagert ist, einen ersten Arm 6, der schwenkbar um eine zweite Achse M, die horizontal zu dem Drehkörper 5 ist, gelagert ist, einen zweiten Arm 7, der durch das distale Ende des ersten Arms 6 schwenkbar um eine dritte Achse N, die parallel zur zweiten Achse M ist, gelagert ist, und ein Handgelenk (Handgelenkabschnitt) 8, das am distalen Ende des zweiten Arms 7 vorgesehen ist. Die Basis 4, der Drehkörper 5, der erste Arm 6 und der zweite Arm 7 bilden eine Basiswelleneinheit 9, die die dreidimensionale Position des Handgelenks 8 bestimmt.
-
Eine sechsachsiger Kraftsensor (Sensor) 10, der Kraft und Moment erfasst, ist zwischen der Basis 4 und dem Drehkörper 5 angeordnet.
-
Die Steuerung 3 ermöglicht die Auswahl eines Lead-through-Lernmodus, in dem ein Bediener den Roboter 2 manuell bewegt, indem er eine externe Kraft direkt darauf aufbringt. In einem Fall, in dem der Lead-through-Lernmodus ausgewählt ist, speichert die Steuerung 3 nacheinander Positionsinformationen jeder Welle des Roboters 2 gemäß einem Lernvorgang an jeder Position, an die die Welle manuell bewegt wird, wodurch ein Betriebsprogramm einfach gelernt werden kann.
-
In diesem Fall wird in einem Anfangszustand, in dem der Lead-through-Lernmodus ausgewählt ist, ein Betriebsmodus, in dem die Wellen der Basiswelleneinheit 9 und das Handgelenk 8 innerhalb eines begrenzten Betriebsbereichs frei bewegt werden können, gemäß der Größe und der Richtung einer externen Kraft, die durch einen Bedienter aufgebracht wird, eingestellt.
Dann, in einem Fall, in dem der sechsachsige Kraftsensor 10 erfasst, dass der Bediener eine externe Kraft eines vorbestimmten Musters auf eine vorbestimmte Position aufgebracht hat, ändert die Steuerung 3 den Betriebsmodus gemäß der Position und dem Muster der erfassten externen Kraft.
-
Insbesondere enthält ein Beispiel des vorbestimmten Musters der externen Kraft einen Doppeltipp-Vorgang, der innerhalb eines vorbestimmten Zeitraums (z. B. 0,5 Sekunden bis 1 Sekunde) durchgeführt wird.
Ein Beispiel für die vorbestimmte Position der externen Kraft enthält eine Position nahe dem Handgelenk 8 des Roboters 2 (d. h. Bezugszeichen A in 1) oder eine Position nahe der Basiswelleneinheit 9 des Roboters 2 (d. h. Bezugszeichen B in 1), wie in 1 gezeigt.
-
Wenn der sechsachsige Kraftsensor 10 erfasst, dass die Position A durch den Bediener doppelt angetippt wird, erlaubt die Steuerung 3 in dieser Ausführungsform nur dem Handgelenk 8, in dem anschließenden Lead-through-Lernprozess bewegbar zu sein, hält aber die übrigen Wellen (d. h. die Basiswelleneinheit 9) in einem fixierten Zustand.
Wenn der sechsachsige Kraftsensor 10 erfasst, dass die Position B durch den Bediener doppelt angetippt wird, hält die Steuerung 3 die Ausrichtung des distalen Endes des Handgelenks 8 (d. h. eines Werkzeugs, das an dem distalen Ende des Handgelenks 8 befestigt ist) in einem fixierten Zustand, während sie eine Bewegung der übrigen Wellen erlaubt.
-
In dem Fall, in dem der sechsachsige Kraftsensor 10 wie oben beschrieben als Sensor verwendet wird, ist es nicht möglich, direkt zu identifizieren, welche Position des Roboters 2 eine externe Kraft aufgenommen hat, aber die Position kann gemäß der folgenden Berechnung bestimmt werden. Zuerst, unter Bezugnahme auf 2, die eine Draufsicht des Roboters 2 illustriert, wenn eine externe Kraft F aufgebracht wird, erhält der sechsachsige Kraftsensor 10 eine externe Kraft Fx in einer X-Achsen-Richtung.
-
Dann, wenn ein Wert, der durch Teilen eines Moments Mz um die erste Achse L durch die externe Kraft Fx (Mz/Fx) erhalten wird, zu einer Distanz R von der ersten Achse L zu einem Angriffspunkt der externen Kraft F äquivalent ist, kann die Angriffsposition der externen Kraft F bestimmt werden. In 2 ist die externe Kraft Fx eine Kraft parallel zur Ebene der Zeichnung, und das Moment Mz ist ein Moment um die erste Achse L, die orthogonal zu der Ebene der Zeichnung ist.
-
Infolge des oben beschriebenen Prozesses lässt sich unterscheiden, ob die externe Kraft, die durch den Bediener auf den Roboter 2 aufgebracht wird, auf das Handgelenk 8 oder auf die Basiswelleneinheit 9 aufgebracht wird.
In einem Fall, in dem das Muster der externen Kraft, die von dem sechsachsigen Kraftsensor 10 erfasst wird, ein Doppeltipp-Vorgang ist und die Position der externen Kraft, die durch den sechsachsigen Kraftsensor 10 erfasst wird, dem Handgelenk 8 entspricht (z. B. R > Schwellenwert), ändert die Steuerung 3 den Betriebsmodus daher derart, dass die Basiswelleneinheit 9 fixiert wird und nur das Handgelenk 8 manuell bewegbar ist.
-
In einem Fall, in dem das Muster der externen Kraft, die durch den sechsachsigen Kraftsensor 10 erfasst wird, ein Doppeltipp-Vorgang ist und die Position der externen Kraft, die durch den sechsachsigen Kraftsensor 10 erfasst wird, der Basiswelleneinheit 9 entspricht (z. B. R ≤ Schwellenwert), wird der Betriebsmodus im Gegensatz dazu derart geändert, dass die Ausrichtung des distalen Endes des Handgelenks 8 in einem fixierten Zustand gehalten wird, während die Basiswelleneinheit 9 manuell bewegbar ist.
In einem Fall, in dem das Muster der externen Kraft, das durch den sechsachsigen Kraftsensor 10 erfasst wird, kein Doppeltipp-Vorgang ist, werden die Wellen gemäß der externen Kraft ohne Änderung des Betriebsmodus bewegt.
-
Das Verfahren zum Einlernen des Roboters 2 unter Verwendung des Robotersystems 1 gemäß dieser Ausführungsform mit der oben beschriebenen Konfiguration wird nachfolgend unter Bezugnahme auf 3 beschrieben.
In dem Robotersystem 1 gemäß dieser Ausführungsform, wenn das Betriebsprogramm gelernt wird, ist ein Betriebsmodus, in dem alle Wellen des Roboters 2 gemäß einem Befehl bewegt werden (d. h. einem Standardbetriebsmodus) im Ausgangszustand (Schritt S1) eingestellt. Dann wird bestimmt, ob der Lead-through-Lernmodus ausgewählt ist oder nicht (Schritt S2). Wenn der Lead-through-Lernmodus nicht ausgewählt ist, ist ein normaler Lernmodus, der zum Beispiel eine Lernsteuerungstafel (nicht gezeigt) verwendet, eingestellt (Schritt S3).
-
Wenn der Lead-through-Lernmodus ausgewählt ist, bewegt der Bediener den Roboter 2, indem er direkt eine externe Kraft darauf aufbringt, wodurch er den Roboter 2 zu einem gewünschten Lernpunkt bewegt.
In diesem Zustand wird bestimmt, ob der Bediener doppelt auf eine vorbestimmte Position des Roboters 2 getippt hat oder nicht (Schritt S4). Wenn auf die vorbestimmte Position doppelt getippt wird, wird die Distanz R von der ersten Achse L zu der Position, auf die die externe Kraft aufgebracht wird, basierend auf der Größe der externen Kraft und der Größe des Moments, die durch den sechsachsigen Kraftsensor 10 (Schritt S5) erfasst wird, berechnet, und es wird bestimmt, ob die Distanz R größer ist als ein vorbestimmter Schwellenwert oder nicht (Schritt S6) .
-
Wenn das Ergebnis der Bestimmung angibt, dass die Distanz R größer ist als der Schwellenwert, ist die Position, auf die die externe Kraft aufgebracht wird, das Handgelenk 8. Daher wird der Betriebsmodus in einen Betriebsmodus (d. h. einen ersten Betriebsmodus) geändert, in dem die Basiswelleneinheit 9 fixiert ist, während nur das Handgelenk 8 gemäß der externen Kraft bewegt wird (Schritt S7). Wenn das Ergebnis der Bestimmung angibt, dass die Distanz R kleiner oder gleich dem Schwellenwert ist, ist die Position, auf die die externe Kraft aufgebracht wird, die Basiswelleneinheit 9. Daher wird der Betriebsmodus in einen Betriebsmodus (d. h. einen zweiten Betriebsmodus) geändert, in dem die Ausrichtung des distalen Endes des Handgelenks 8 in einem fixierten Zustand gehalten wird, während die übrigen Wellen gemäß der externen Kraft bewegt werden (Schritt S8).
-
In diesem Zustand wird ein Lernvorgang durchgeführt (Schritt S9) und es wird nacheinander bestimmt, ob das Lernen abgeschlossen ist oder nicht (Schritt S10). Wenn der Lernvorgang nicht abgeschlossen ist, wird der Prozess ab Schritt S2 und Folgende wiederholt. Der Lernvorgang wird auch durchgeführt (Schritt S9), wenn die vorbestimmte Position in Schritt S4 doppelt angetippt wird, oder wenn der normale Lernmodus eingestellt ist (Schritt S3).
-
In dem Robotersystem 1 und dem Verfahren zum Einlernen des Roboters 2 gemäß dieser Ausführungsform in einem Fall, in dem eine externe Kraft, die durch den sechsachsigen Kraftsensor 10 erfasst wird, ein vorbestimmtes Muster aufweist, das heißt, ein Doppeltipp-Vorgang, in dem eine externe Kraft zwei Mal innerhalb eines vorbestimmten Zeitraums aufgebracht wird, kann die externe Kraft dieses Musters von einer externen Kraft unterschieden werden, die aufgebracht wird, um den Roboter 2 beim Lead-through-Lernen zu bewegen und kann eindeutig als ein Befehl zum Ändern des Betriebsmodus des Roboters 2 erkannt werden.
-
Da der Betriebsmodus in einen anderen Betriebsmodus gemäß der Position, auf die eine externe Kraft aufgebracht wird, geändert wird, kann der Betriebsmodus in einen Betriebsmodus geändert werden, der zum Lead-through-Lernen geeignet ist, wodurch das Lernen erleichtert wird. In diesem Fall kann, wenn der Bediener den Roboter 2 nach dem Handgelenk 8 doppelt antippt, der Betriebsmodus in einen Betriebsmodus geändert werden, in dem die Basiswelleneinheit 9 fixiert ist und sich nur das Handgelenk 8 gemäß einer externe Kraft frei bewegt. Wenn der Bediener den Roboter 2 nahe der Basiswelleneinheit 9 doppelt antippt, kann der Betriebsmodus in einen Betriebsmodus geändert werden, in dem die Wellen in einen Zustand bewegt werden, in dem die Ausrichtung des Handgelenks 8 fixiert ist.
-
Insbesondere wird der Betriebsmodus infolge der Erfassung einer externen Kraft, die auf den Roboter 2 aufgebracht wird, unter Verwendung des sechsachsigen Kraftsensors 10, der in dem Roboter 2 vorgesehen ist, geändert. Dies ist insofern vorteilhaft, als spezielle Hardware (wie beispielsweise ein Schalter) zum Ändern des Betriebsmodus nicht erforderlich ist. Darüber hinaus kann der Betriebsmodus in einen Betriebsmodus geändert werden, in dem nur das Handgelenk 8 frei bewegbar ist, indem einfach eine Position nahe dem Handgelenk 8 doppelt angetippt wird. Der Betriebsmodus kann in einen Betriebsmodus geändert werden, in dem die Ausrichtung des distalen Endes des Handgelenks 8 fixiert ist, indem einfach eine Position nahe der Basiswelleneinheit 9 doppelt angetippt wird. Dies ist insofern vorteilhaft, als der Bediener den Betriebsmodus intuitiver ändern kann.
-
In dieser Ausführungsform wird der Betriebsmodus in einen Betriebsmodus geändert, in dem nur das Handgelenk 8 frei bewegbar ist, indem eine Position nahe dem Handgelenk 8 doppelt angetippt wird, und der Betriebsmodus wird in einen Betriebsmodus geändert, in dem die Ausrichtung des distalen Endes des Handgelenks 8 fixiert ist, indem eine Position nahe der Basiswelleneinheit 9 doppelt angetippt wird. Alternativ kann der Betriebsmodus in einen anderen Betriebsmodus geändert werden.
Zum Beispiel kann in einem Fall eines Weltkoordinatensystems, in dem das auf Lead-through-Lernen eingestellte Koordinatensystem in Bezug auf die Basis 4 des Roboters 2 fixiert ist, oder ein Werkstück-Koordinatensystem, in dem das Koordinatensystem in Bezug auf ein Werkstück fixiert ist, das von dem Roboter 2 bearbeitet wird, der Betriebsmodus wie oben beschrieben geändert werden, während in einem Fall eines Werkzeug-Koordinatensystems, in dem das Koordinatensystem auf ein Werkzeug fixiert ist, das am distalen Ende des Handgelenks 8 des Roboters 2 befestigt ist, der Betriebsmodus wie folgt geändert werden kann.
-
Insbesondere in dem Fall, in dem das Werkzeug-Koordinatensystem eingestellt ist, kann der Betriebsmodus in einen Betriebsmodus geändert werden, in dem die Wellen bewegt werden, während der Werkzeugmittelpunkt (TCP) durch doppelt antippen einer Position nahe dem Handgelenk 8 fixiert wird, und der Betriebsmodus kann in einen Betriebsmodus geändert werden, in dem die Wellen bewegt werden, während die Ausrichtung des Werkzeugs (Handgelenkabschnitt, nicht gezeigt) durch doppelt antippen einer Position nahe der Basiswelleneinheit 9 in einem fixierten Zustand gehalten wird.
-
Ein Beispiel für ein vorbestimmtes Muster einer externen Kraft, das in dieser Ausführungsform beschrieben wird, enthält eine externe Kraft, die zwei Mal innerhalb eines vorbestimmten Zeitraums aufgebracht wird, das heißt, ein Doppeltipp-Vorgang. Alternativ kann das vorbestimmte Muster der externen Kraft einen Fall enthalten, in dem eine externe Kraft eine frei wählbare Anzahl von Malen, wie beispielsweise zwei oder mehrere Male, aufgebracht wird. Darüber hinaus kann ein anderer Betriebsmodus basierend auf der Anzahl von Malen ausgewählt werden, an denen eine externe Kraft innerhalb eines vorbestimmten Zeitraums aufgebracht wird.
-
Zudem enthalten Beispiele einer Position, auf die eine externe Kraft aufgebracht wird, die in dieser Ausführungsform beschrieben sind, eine Position nahe dem Handgelenk 8 und eine Position nahe der Basiswelleneinheit 9. Alternativ kann eine andere frei gewählte Position verwendet werden. Darüber hinaus wird hier als das Muster für eine externe Kraft zum Ändern des Betriebsmodus ein Fall beschrieben, in dem eine externe Kraft mit einer Komponente in der X-Achsen-Richtung aufgebracht wird. Alternativ kann eine externe Kraft mit einer Komponente in einer anderen frei gewählten Richtung aufgebracht werden oder der zu ändernde Betriebsmodus kann gemäß der Richtung der externen Kraft variiert werden.
-
In dieser Ausführungsform erfasst der sechsachsige Kraftsensor 10, der zwischen der Basis 4 und dem Drehkörper 5 angeordnet ist, die externe Kraft in den drei axialen Richtungen und das Moment um die drei Achsen L, M, und N. Alternativ kann ein Drehmomentsensor für jede Achse vorgesehen sein.
Wenn zum Beispiel der Bediener den ersten Arm 6 doppelt antippt, erfasst der Drehmomentsensor für die zweite Achse M das Drehmoment, aber der Drehmomentsensor für die dritte Achse N erfasst kein Drehmoment. Wenn der Bediener den zweiten Arm 7 doppelt antippt, erfasst der Drehmomentsensor für die dritte Achse N das Drehmoment, aber der Drehmomentsensor für die zweite Achse M erfasst kein Drehmoment.
Entsprechend kann die Position, auf die eine externe Kraft aufgebracht wird, basierend auf einer Kombination aus Ausgaben der mehreren Drehmomentsensoren erfasst werden.
-
Als Alternative zu dem sechsachsigen Kraftsensor 10 oder den Drehmomentsensoren, die die Position einer externen Kraft erfassen, kann ein Kontaktsensor auf der Oberfläche des Roboter 2 angeordnet werden und kann die Position, auf die eine externe Kraft aufgebracht wird, und das Muster der externen Kraft direkt erfassen.
-
Die obige Beschreibung bezieht sich auf ein Beispiel, in dem, wenn ein Doppeltipp-Vorgang durchgeführt wird, der Betriebsmodus des Roboters 2 entsprechend der doppelt angetippten Position geändert wird. Alternativ kann, nachdem ein Betriebsmodus in einen anderen Betriebsmodus geändert wurde, der Betriebsmodus in den vorherigen Betriebsmodus zurückgeändert werden, wenn die gleiche Position doppelt angetippt wird. Darüber hinaus können drei oder mehr Betriebsmodi und die Abfolge davon entsprechend der gleichen Position eingestellt werden, so dass jedes Mal, wenn die Position doppelt angetippt wird, der Betriebsmodus in einen anderen Betriebsmodus gemäß der Abfolge geändert wird.
-
Aus den oben beschriebenen Ausführungsformen und Modifikationen davon sind die folgenden Aspekte der Erfindung abgeleitet.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung sieht ein Robotersystem vor, das einen Roboter enthält, der mindestens einen Sensor enthält, der eine aufgebrachte externe Kraft erfasst, und eine Steuerung, die den Roboter steuert. Die Steuerung ändert einen Betriebsmodus des Roboters beim Durchführen eines Lead-through-Lernens gemäß einer Position und einem Muster der externen Kraft, die durch den Sensor erfasst wird.
-
Gemäß diesem Aspekt wird, beim Durchführen des Lead-through-Lernens, wenn ein Bediener eine externe Kraft eines vorbestimmten Musters auf eine vorbestimmte Position des Roboters aufbringt, die externe Kraft durch den Sensor erfasst. Die Steuerung ändert dann den Betriebsmodus des Roboters gemäß der Position und dem Muster der erfassten externen Kraft. Beispiele für den Betriebsmodus des Roboters enthalten einen Betriebsmodus, in dem nur der Handgelenkabschnitt manuell bewegbar ist, während die übrigen Wellen fixiert sind, und einen Betriebsmodus, in dem die Ausrichtung des distalen Endes des Handgelenksabschnitts in einem fixierten Zustand gehalten wird, während die übrigen Wellen alle in Verbindung miteinander bewegt werden.
-
Der Bediener bringt eine externe Kraft eines vorbestimmten Musters auf, so dass eine externe Kraft zum Ändern des Betriebsmodus von einer externen Kraft unterschieden werden kann, die während des Lead-through-Lernens kontinuierlich aufgebracht wird, um den Roboter manuell zu bewegen. Darüber hinaus kann durch Ändern des Betriebsmodus gemäß der Position, auf die eine externe Kraft aufgebracht wird, der Betriebsmodus zwischen mehreren Betriebsmodi zum Bewegen des Roboters während des Lead-through-Lernens umgeschaltet werden.
-
In dem obigen Aspekt kann der Sensor eine Größe der externen Kraft erfassen, die auf den Roboter aufgebracht wird, und kann auch ein Moment um eine vorbestimmte Achse herum erfassen. Die Steuerung kann eine Position, auf die die externe Kraft aufgebracht wird, basierend auf der Größe der externen Kraft und auf dem Moment, das durch den Sensor erfasst wird, berechnen.
Entsprechend erfasst der Sensor das Moment um die vorbestimmte Achse und die Größe der externen Kraft, wenn die externe Kraft aufgebracht wird, und die Distanz von der Achse zu der Position, auf die die externe Kraft aufgebracht wird, kann leicht berechnet werden. Folglich kann die Position, auf die die externe Kraft aufgebracht wird, mit hoher Genauigkeit berechnet werden, so dass der Betriebsmodus mit hoher Genauigkeit geändert werden kann.
-
In dem obigen Aspekt kann das Muster der externen Kraft gemäß einer vorbestimmten Anzahl von Kontaktvorgängen eingestellt werden, die innerhalb eines vorbestimmten Zeitraums durchgeführt werden.
Da eine externe Kraft, wenn normales Lead-through-Lernen durchgeführt wird, nicht mehrmals innerhalb des vorbestimmten Zeitraums aufgebracht wird, kann eine externe Kraft zum Ändern des Betriebsmodus entsprechend eindeutig von einem externen Kraftinput während des normalen Lead-through-Lernens unterschieden werden.
-
In dem obigen Aspekt kann der Roboter einen Handgelenkabschnitt und eine Basiswelleneinheit, die eine dreidimensionale Position des Handgelenkabschnitts bestimmt, enthalten, und der Betriebsmodus des Roboters kann gemäß einem Fall geändert werden, in dem die externe Kraft auf eine Position nahe der Basiswelleneinheit aufgebracht wird und einem Fall, in dem die externe Kraft auf eine Position nahe dem Handgelenkabschnitt aufgebracht wird.
-
Entsprechend kann der zu ändernde Betriebsmodus abhängig davon variiert werden, ob eine externe Kraft auf eine Position nahe dem Handgelenkabschnitt oder auf eine Position nahe der Basiswelleneinheit aufgebracht wird. Wie oben erwähnt, ist der Betriebsmodus häufig in Bewegung des Handgelenkabschnitts und Bewegung der übrigen Wellen getrennt. Wenn zum Beispiel eine externe Kraft auf eine Position nahe dem Handgelenkabschnitt aufgebracht wird, ist der Handgelenkabschnitt manuell bewegbar, während die Basiswelleneinheit in der Bewegung eingeschränkt ist. Wenn eine externe Kraft auf eine Position nahe der Basiswelleneinheit aufgebracht wird, ist die Basiswelleneinheit manuell bewegbar, während der Handgelenkabschnitt in der Bewegung eingeschränkt ist. Daher sind Positionen, auf die eine externe Kraft aufgebracht wird, und die während des Lead-through-Lernens zu bewegende(n) Welle oder Wellen in Beziehung zueinander eingestellt, wodurch ein intuitiveres Arbeiten ermöglicht wird.
-
In dem obigen Aspekt kann die Steuerung geeignet sein, den Roboter zu steuern, indem ein Koordinatensystem geändert wird, und sie kann den Betriebsmodus gemäß dem eingestellten Koordinatensystem ändern.
Entsprechend kann der Betriebsmodus zum Beispiel abhängig von zum Beispiel einem Koordinatensystem, variiert werden, das bezogen auf den Roboter fixiert ist, oder ein Koordinatensystem, das sich zusammen mit dem Roboter bewegt. Zum Beispiel kann in dem Fall eines Werkzeug-Koordinatensystems, das auf das distale Ende des Handgelenkabschnitts fixiert ist, der Betriebsmodus zwischen einem Betriebsmodus, in dem der Werkzeugmittelpunkt fixiert ist, während die übrigen Wellen bewegbar sind, und einem Betriebsmodus, in dem die Ausrichtung des Werkzeugs fixiert ist, während die übrigen Wellen bewegbar sind, umgeschaltet werden.
-
In dem obigen Aspekt kann der Sensor ein Kontaktsensor sein, der auf einer Oberfläche des Roboters angeordnet ist. Entsprechend können die Position und das Muster der aufgebrachten externen Kraft direkt durch den Kontaktsensor erfasst werden, so dass der Betriebsmodus leicht geändert werden kann.
-
Ein anderer Aspekt der vorliegenden Erfindung sieht ein Roboterlernverfahren vor, das das Erfassen einer Position und eines Musters einer externen Kraft, die auf den Roboter aufgebracht wird, und das Ändern eines Betriebsmodus des Roboters beim Durchführen des Lead-through-Lernens gemäß der erfassten Position und dem erfassten Muster der externen Kraft enthält.
-
Die vorliegende Erfindung ist insofern vorteilhaft, als sie einen Roboter einlernen kann, indem einfach zwischen verschiedenen Betriebsmodi des Roboters beim Lead-through-Lernen umgeschaltet wird, wobei der Roboter manuell bewegt wird, indem eine externe Kraft direkt darauf aufgebracht wird.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Robotersystem
- 2
- Roboter
- 3
- Steuerung
- 8
- Handgelenk (Handgelenkabschnitt)
- 9
- Basiswelleneinheit
- 10
- sechsachsiger Kraftsensor (Sensor)
- L
- erste Achse L
