DE102018203552A1

DE102018203552A1 - Robotersystem und robotersteuerungsverfahren

Info

Publication number: DE102018203552A1
Application number: DE102018203552.0A
Authority: DE
Inventors: Tomoyuki Yamamoto; Nao OOSHIMA
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2017-03-13
Filing date: 2018-03-08
Publication date: 2018-09-13
Also published as: CN108568815A; US20180257232A1; JP2018149627A; JP6603255B2; US10695909B2; CN108568815B

Abstract

Ein Robotersystem 1 besteht aus: einem Roboter 2 und einer Steuerung 3, wobei die Steuerung 3 beinhaltet: eine Bereichserzeugungseinheit 7, die einen Roboter-Inklusionsbereich erzeugt, der den Roboter 2 und dergleichen umfasst und dessen Fläche mit zunehmender Geschwindigkeit des Roboters zunimmt, einen Eintrittsverbotsbereich in der Nähe des Roboters 2 und einen Geschwindigkeitsbegrenzungsbereich entlang der Roboter 2-Seitenkante des Eintrittsverbotsbereichs; eine Eintrittserfassungseinheit 10, die erkennt, ob der erzeugte Roboter-Inklusionsbereich in den Eintrittsverbotsbereich oder den Geschwindigkeitsbegrenzungsbereich eintritt; eine Geschwindigkeitsbegrenzungseinheit 14, die die Betriebsgeschwindigkeit des Roboters 2 reduziert, wenn der Roboter-Inklusionsbereich in den Geschwindigkeitsbegrenzungsbereich eintritt; und eine Stromunterbrechungseinheit 13, die den Roboter 2 sofort stoppt, wenn der Roboter-Inklusionsbereich in den Eintrittsverbotsbereich eintritt.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Robotersystem und ein Robotersteuerungsverfahren.
Stand der Technik
Es ist ein herkömmliches Robotersystem bekannt, bei dem ein armbelegter Bereich mit einem Roboterarm und einem an einem Roboterhandgelenk befestigten Werkstück und Werkzeug um den Roboter herum definiert ist, und wobei eine vorhergesagte Auslaufposition des Roboters in einem Fall, in dem der Roboter im Notfall gestoppt wird, geschätzt wird, und wobei der Roboter sofort gestoppt wird, wenn der armbelegte Bereich an der vorhergesagten Auslaufposition mit einer virtuellen Sicherheitsbarriere in Berührung kommt (siehe z.B. Dokument PLT 1).
Patentliteratur
Dokument PTL 1: ungeprüfte Japanische Patentanmeldung, Veröffentlichungsnummer 2011-212831
Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Mit zunehmender Geschwindigkeit des Roboters nimmt jedoch der Auslaufabstand eines Roboters zu, und dementsprechend steigt mit zunehmender Geschwindigkeit des Roboters die Wahrscheinlichkeit, dass der armbelegte Bereich mit der virtuellen Sicherheitsbarriere in Berührung kommt und der Roboter zum Stillstand kommt. Daher besteht ein Nachteil in der Schwierigkeit, einen großen Arbeitsbereich des Roboters zu sichern, in dem der Roboter mit hoher Geschwindigkeit betrieben wird. Wenn ein Programm derart ausgelegt ist, dass die Betriebsgeschwindigkeit des Roboters in der Nähe der virtuellen Sicherheitsbarriere reduziert wird, um das oben beschriebene Problem zu vermeiden, besteht der Nachteil, dass das Programm komplex wird und es Zeit braucht, es zu überprüfen.
Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die oben beschriebenen Umstände gemacht, wobei es ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist, ein Robotersystem und ein Robotersteuerungsverfahren bereitzustellen, um einen Roboter effizient zu betreiben und gleichzeitig einen großen Arbeitsbereich des Roboters zu sichern, ohne ein Programm verkomplizieren zu müssen.
Problemlösung
Um das oben beschriebene Ziel zu erreichen, bietet die vorliegende Erfindung folgende Möglichkeiten.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Robotersystem mit einem Roboter und einer Steuerung, die den Roboter steuert, wobei die Steuerung umfasst: eine Bereichserzeugungseinheit, die einen Roboter-Inklusionsbereich erzeugt, der den Roboter und ein am Roboter angebrachtes Element umfasst und dessen Fläche mit zunehmender Geschwindigkeit des Roboters zunimmt, einen Eintrittsverbotsbereich in der Nähe des Roboters und einen Geschwindigkeitsbegrenzungsbereich entlang einem roboterseitigen Rand des Eintrittsverbotsbereichs; eine Eintrittserfassungseinheit, die erkennt, ob der von der Bereichserzeugungseinheit erzeugte Roboter-Inklusionsbereich in den Eintrittsverbotsbereich oder den Geschwindigkeitsbegrenzungsbereich eintritt; eine Geschwindigkeitsbegrenzungseinheit, die die Betriebsgeschwindigkeit des Roboters reduziert, wenn die Eintrittserfassungseinheit feststellt, dass der Roboter-Inklusionsbereich in den Geschwindigkeitsbegrenzungsbereich eintritt; und eine Stromunterbrechungseinheit, die den Roboter sofort stoppt, wenn die Eintrittserfassungseinheit feststellt, dass der Roboter-Inklusionsbereich in den Eintrittsverbotsbereich eintritt.
Gemäß diesem Aspekt erzeugt die in der Steuerung enthaltene Bereichserzeugungseinheit den Roboter-Inklusionsbereich, der den Roboter und seine angeschlossenen Elemente, den Einfahrverbotsbereich in der Nähe des Roboters und den Geschwindigkeitsbegrenzungsbereich entlang des roboterseitigen Bereichs des Einfahrverbotsbereichs umfasst. Während des Betriebs des Roboters durch die Steuerung wird dann überwacht, ob der Einfahrbereich des Roboters in den Einfahrverbotsbereich oder in den Geschwindigkeitsbegrenzungsbereich eintritt.
Erkennt die Eintrittserfassungseinheit, dass der Roboter-Inklusionsbereich in den verbotenen Bereich eintritt, wird der Roboter sofort durch den Betrieb der Stromunterbrechungseinheit gestoppt. Da mit steigender Betriebsgeschwindigkeit des Roboters ein größerer Roboter-Inklusionsbereich erzeugt wird, kann der Eintritt in den Eintrittsverbotsbereich frühzeitig erkannt werden. Stellt die Eintrittserfassungseinheit fest, dass der Roboter-Inklusionsbereich in den Geschwindigkeitsbegrenzungsbereich eintritt, wird die Betriebsgeschwindigkeit des Roboters durch die Geschwindigkeitsbegrenzungseinheit reduziert. Dadurch wird der von der Bereichserzeugungseinheit erzeugte Roboter-Inklusionsbereich reduziert, so dass ein Eindringen in den Inklusionsbereich vermieden wird. So ist es möglich, den Roboter effizient zu betreiben und gleichzeitig die Häufigkeit des Anhaltens des Roboters zu reduzieren und gleichzeitig einen großen Arbeitsbereich des Roboters zu sichern, ohne ein Programm verkomplizieren zu müssen.
In dem oben beschriebenen Aspekt kann die Bereichserzeugungseinheit umfassen: eine Stopppositionsschätzungseinheit, die eine geschätzte Stoppposition basierend auf einer Position und einer Geschwindigkeit des Roboters in einem Fall schätzt, in dem ein Roboterstoppbefehl eingegeben wird; und eine Inklusionsbereichseinstelleinheit, die eine Größe des Roboter-Inklusionsbereichs so einstellt, dass der Roboter-Inklusionsbereich die von der Stopppositionsschätzungseinheit geschätzte Stoppposition enthält.
Mit zunehmender Geschwindigkeit des Roboters vergrößert sich so der Abstand von der aktuellen Position zur geschätzten Stoppposition. Daher kann die Größe des Inklusionsbereichs des Roboters, der durch die Inklusionsbereichs-Einstelleinheit auf die geschätzte Stoppposition eingestellt wurde, erweitert werden, wenn die Geschwindigkeit des Roboters erhöht wird, und es kann verhindert werden, dass eine Stoppposition des Roboters, die auf dem Roboterstoppbefehl basiert, in den verbotenen Bereich eintritt.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Robotersystem mit einem Roboter und einer Steuerung, die den Roboter steuert, wobei die Steuerung umfasst: eine Bereichserzeugungseinheit, die einen Roboter-Inklusionsbereich erzeugt, der den Roboter und ein an den Roboter angeschlossenes Element umfasst, und einen Eintrittsverbotsbereich in der Nähe des Roboters erzeugt; eine Zukünftige-Position- und Geschwindigkeitsschätzungseinheit, die eine geschätzte zukünftige Geschwindigkeit und eine geschätzte zukünftige Position basierend auf einer aktuellen Position und Geschwindigkeit des Roboters schätzt, wenn eine vorbestimmte Zeit verstrichen ist; eine Eintrittserfassungseinheit, die erkennt, ob der von der Bereichserzeugungseinheit erzeugte Roboter-Inklusionsbereich in den Eintrittsverbotsbereich eintritt oder nicht; eine Stromunterbrechungseinheit, die den Roboter sofort stoppt, wenn die Eintrittserfassungseinheit erkennt, dass der Roboter-Inklusionsbereich an der aktuellen Position des Roboters in den Eintrittsverbotsbereich eintritt; und eine Geschwindigkeitsbegrenzungseinheit, die eine Betriebsgeschwindigkeit des Roboters reduziert, wenn die Eintrittserfassungseinheit erkennt, dass der Roboter-Inklusionsbereich an der geschätzten zukünftigen Position des Roboters in den Eintrittsverbotsbereich eintritt, wobei die Bereichserzeugungseinheit umfasst: eine Stopppositionsschätzungseinheit, die eine geschätzte Stoppposition in einem Fall schätzt, in dem ein Roboterstoppbefehl eingegeben wird, basierend auf einer Position und einer Geschwindigkeit des Roboters; und eine Inklusionsbereichseinstelleinheit, die eine Größe des Roboter-Inklusionsbereichs einstellt, so dass der Roboter-Inklusionsbereich die geschätzte Stoppposition einschließt, die von der Stopppositionsschätzungseinheit geschätzt wird.
Gemäß diesem Aspekt erzeugt die in der Steuerung enthaltene Bereichserzeugungseinheit den Roboter-Inklusionsbereich, der den Roboter und sein angeschlossenes Element umfasst, und den Zutrittsverbotsbereich in der Nähe des Roboters. Während des Betriebes des Roboters durch die Steuerung wird dann von der Eintrittserfassungseinheit überwacht, ob der Roboter-Inklusionsbereich in den Eintrittsverbotsbereich eintritt oder nicht.
Erkennt die Eintrittserfassungseinheit, dass der Roboter-Inklusionsbereich an der aktuellen Position in den Eintrittsverbotsbereich eintritt, wird der Roboter sofort durch den Betrieb der Stromunterbrechungseinheit gestoppt. Mit zunehmender Geschwindigkeit des Roboters nimmt der Abstand von der aktuellen Position zur geschätzten Stoppposition des Roboters zu. Daher kann die Größe des Roboter-Inklusionsbereich, der durch die Inklusionsbereich-Einstelleinheit auf die geschätzte Stoppposition des Roboters eingestellt ist, erweitert werden, wenn die Geschwindigkeit des Roboters erhöht wird, und eine Stoppposition des Roboters, die auf dem Roboterstoppbefehl basiert, kann daran gehindert werden, in den verbotenen Bereich einzutreten.
Wenn die Eintrittserfassungseinheit auf der Grundlage der geschätzten zukünftigen Geschwindigkeit und der geschätzten zukünftigen Position des Roboters, die von der Zukünftige-Position- und Geschwindigkeitsschätzungseinheit geschätzt wird, feststellt, dass der Roboter-Inklusionsbereich einschließlich der geschätzten Stoppposition an der geschätzten zukünftigen Position des Roboters, die von der Stopppositionsschätzungseinheit geschätzt wird, in den Eintrittsverbotsbereich eintritt, wird die Betriebsgeschwindigkeit des Roboters durch die Geschwindigkeitsbegrenzungseinheit verringert. Dadurch wird der Roboter-Inklusionsbereich reduziert, so dass die Eintrittswahrscheinlichkeit in den Inklusionsbereich reduziert werden kann. Dementsprechend wird die Häufigkeit des Anhaltens des Roboters reduziert, so dass der Roboter effizient betrieben werden kann und gleichzeitig ein großer Arbeitsbereich des Roboters gesichert ist, ohne ein Programm verkomplizieren zu müssen.
In dem oben beschriebenen Aspekt kann die Steuerung so konfiguriert sein, dass sie den Roboter gemäß einem Betriebsprogramm betreibt, wobei die Zukünftige-Position- und Geschwindigkeitsschätzungseinheit die geschätzte zukünftige Geschwindigkeit und die geschätzte zukünftige Position mit Hilfe des Betriebsprogramms berechnen kann.
Dementsprechend kann die geschätzte Geschwindigkeit und die geschätzte Position des Roboters mit Hilfe des Betriebsprogramms genau abgeschätzt werden.
Darüber hinaus kann die Geschwindigkeitsbegrenzungseinheit die Betriebsgeschwindigkeit des Roboters um eine vorgegebene Rate reduzieren.
Dementsprechend wird die Betriebsgeschwindigkeit auf einfache Weise reduziert und damit die Häufigkeit des Anhaltens des Roboters reduziert, so dass der Roboter effizient betrieben werden kann und gleichzeitig ein großer Arbeitsbereich des Roboters gesichert ist, ohne ein Programm verkomplizieren zu müssen.
Weiterhin kann die Geschwindigkeitsbegrenzungseinheit die Betriebsgeschwindigkeit des Roboters auf eine Geschwindigkeit verringern, die kleiner oder gleich einer oberen Grenzgeschwindigkeit ist, bei der der Roboter-Inklusionsbereich an der geschätzten zukünftigen Position nicht in den Inklusionsbereich eintritt, wenn die Erfassungseinheit feststellt, dass der Roboter-Inklusionsbereich einschließlich der geschätzten Stoppposition, die von der Schätzungseinheit für die Stoppposition geschätzt wird, auf der Grundlage der geschätzten zukünftigen Position in den Inklusionsbereich eintritt.
Dementsprechend wird die Betriebsgeschwindigkeit des Roboters nach Reduzierung durch die Geschwindigkeitsbegrenzungseinheit näher an die obere Grenzgeschwindigkeit herangeführt, so dass die Betriebsgeschwindigkeit des Roboters nicht mehr als nötig reduziert wird und somit die Häufigkeit des Anhaltens des Roboters reduziert wird, so dass der Roboter effizient betrieben werden kann, ohne ein Programm verkomplizieren zu müssen.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung sieht eine Robotersteuerung vor, umfassend: einen Bereichserzeugungsschritt zum Erzeugen eines Roboter-Inklusionsbereichs, der einen Roboter und ein an dem Roboter befestigtes Element umfasst und dessen Bereich mit zunehmender Geschwindigkeit des Roboters zunimmt, einen Eintrittsverbotsbereich in der Nähe des Roboters und einen Geschwindigkeitsbegrenzungsbereich entlang eines roboterseitigen Bereichs des Eintrittsverbotsbereichs; einen Eintrittserfassungsschritt zum Erfassen, ob der durch den Bereichserzeugungsschritt erzeugte Roboter-Inklusionsbereich in den Eintrittsverbotsbereich oder den Geschwindigkeitsbegrenzungsbereich eintritt oder nicht; einen Geschwindigkeitsbegrenzungsschritt des Reduzierens der Betriebsgeschwindigkeit des Roboters, wenn der Eintrittserfassungsschritt erkennt, dass der Roboter-Inklusionsbereich in den Geschwindigkeitsbegrenzungsbereich eintritt; und einen Stromunterbrechungsschritt des sofortigen Anhaltens des Roboters, wenn der Eintrittserfassungsschritt erkennt, dass der Roboter-Inklusionsbereich in den Eintrittsverbotsbereich eintritt.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung sieht eine Robotersteuerung vor, umfassend: einen Bereichserzeugungsschritt zum Erzeugen eines Roboter-Inklusionsbereichs, der den Roboter und ein an den Roboter angeschlossenes Element umfasst, und einen Eintrittsverbotsbereich in der Nähe des Roboters; einen Zukünftige-Position- und Geschwindigkeitsschätzungsschritt zum Schätzen einer geschätzten zukünftigen Geschwindigkeit und einer geschätzten zukünftigen Position, wenn eine vorbestimmte Zeit auf der Grundlage einer aktuellen Position und Geschwindigkeit des Roboters verstrichen ist; einen Eintrittserfassungsschritt zum Erfassen, ob der durch den Bereichserzeugungsschritt erzeugte Roboter-Inklusionsbereich in den Eintrittsverbotsbereich eintritt oder nicht; einen Stromunterbrechungsschritt des sofortigen Anhaltens des Roboters, wenn der Eintrittserfassungsschritt erkennt, dass der Roboter-Inklusionsbereich an der aktuellen Position des Roboters in den Eintrittsverbotsbereich eintritt; und einen Geschwindigkeitsbegrenzungsschritt des Reduzierens einer Betriebsgeschwindigkeit des Roboters, wenn der Eintrittserfassungsschritt erkennt, dass der Roboter-Inklusionsbereich an der geschätzten zukünftigen Position des Roboters in den Eintrittsverbotsbereich eintritt, wobei der Bereichserzeugungsschritt umfasst: einen Schritt zum Schätzen einer geschätzten Stoppposition in einem Fall, in dem ein Roboterstoppbefehl eingegeben wird, auf der Grundlage einer Position und einer Geschwindigkeit des Roboters; und einen Schritt zum Einstellen einer Größe des Roboter-Inklusionsbereichs, so dass der Roboter-Inklusionsbereich die geschätzte Stoppposition umfasst, die durch den Schritt zum Schätzen der Stoppposition geschätzt wird.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Nach der vorliegenden Erfindung besteht die Wirkung, dass ein Roboter effizient betrieben werden kann, ohne das Programm zu verkomplizieren, während ein großer Arbeitsbereich des Roboters gesichert wird.
Figurenliste

1 ist ein Blockschaltbild eines Robotersystems nach einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine Draufsicht auf das Robotersystem von 1.
3 ist eine Draufsicht, die einen Zustand veranschaulicht, in dem ein Roboter-Inklusionsbereich in einen Geschwindigkeitsbereich im Robotersystem von 2 eingetreten ist.
4 ist eine Draufsicht, die ein Referenzbeispiel eines Robotersystems in einem Fall darstellt, in dem kein Geschwindigkeitsbereich erzeugt wird.
5 ist ein Flussdiagramm, das eine Robotersteuerung durch das Robotersystem von 1 veranschaulicht.
6 ist ein Blockschaltbild, das ein Robotersystem nach einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
7 ist eine Draufsicht, die einen Zustand veranschaulicht, in dem ein Roboter-Inklusionsbereich an einer zukünftigen Position in einen verbotenen Bereich des Robotersystems von 6 eingetreten ist.
8 ist eine Draufsicht, die einen Zustand nach einer Geschwindigkeitsbegrenzung im Robotersystem von 7 darstellt.
9 ist ein Flussdiagramm, das eine Robotersteuerung durch das Robotersystem von 6 veranschaulicht.
10 ist ein Blockschaltbild, das eine Modifikation des Robotersystems von 6 zeigt.

Beschreibung der Ausführungsformen
Ein Robotersystem 1 nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird anhand der Zeichnungen beschrieben.
Wie in 1 dargestellt ist, besteht das Robotersystem 1 nach der vorliegenden Ausführungsform aus einem Roboter 2 und einer Steuerung, die den Roboter 2 steuert.
Der Roboter 2 enthält mindestens ein Glied und einen Motor 4, der das Glied antreibt, wobei jeder Motor 4 mit einem Enkoder 5 ausgestattet ist, der eine Drehwinkelposition erfasst.
Eine Steuerung 3 umfasst eine Eingabeeinheit 6, über die ein Benutzer Eingaben macht, und eine Bereichserzeugungseinheit (Bereichserzeugungseinheit, Inklusionsbereich-Einstelleinheit) 7, die einen Bereich auf der Basis von Eingaben an die Eingabeeinheit 6 erzeugt.
Wie in 2 dargestellt ist, ist die Bereichserzeugungseinheit 7 eingestellt, um einen Roboter-Inklusionsbereich X zu erzeugen, der den Roboter 2 und ein am Roboter 2 befestigtes Element wie eine Hand oder ein am Roboter 2 befestigtes Werkstück umfasst, einen verbotenen Bereich Y zu erzeugen, der sich in der Nähe des Roboters 2 befindet und in den der Roboter 2 nicht eintreten kann, und einen Geschwindigkeitsbegrenzungsbereich Z entlang der Seitenkante des Roboter 2 des Eintrittsverbotsbereichs Y erzeugt.
Der Roboter-Inklusionsbereich X besteht beispielsweise aus einem dreidimensionalen Modell mit einer einfachen Form wie einem rechtwinkligen Parallelepiped, einem Zylinder oder einer Kugel, wie in 2 gezeigt ist, oder einem dreidimensionalen Modell einer Kombination davon. In 2 ist ein rechtwinkliges Parallelepiped als dreidimensionales Modell dargestellt. Durch Auswahl eines vom Anwender zu verwendenden dreidimensionalen Modells und Angabe der Koordinaten auf dem Roboter 2, an dem das dreidimensionale Modell fixiert ist, kann der Roboter-Inklusionsbereich X, der den Roboter 2 und sein Element umfasst und zusammen mit dem Roboter 2 arbeitet, einfach erzeugt werden.
Zusätzlich variiert die Größe des aus dem gewählten dreidimensionalen Modell zusammengesetzten Roboter-Inklusionsbereichs X in Abhängigkeit von der Betriebsgeschwindigkeit des Roboters 2. Wenn die Betriebsgeschwindigkeit des Roboters 2 höher ist, wird der Roboter-Inklusionsbereich X größer, und wenn die Betriebsgeschwindigkeit des Roboters 2 niedriger ist, wird der Roboter-Inklusionsbereich X kleiner erzeugt.
Der Eintrittsverbotsbereich Y ist ein Bereich, in den der Roboter 2 nicht eintreten darf, z.B. ein Bereich, in dem ein Arbeiter arbeitet oder ein Bereich, in dem Peripheriegeräte angeordnet sind. Die Eingabe des verbotenen Bereichs Y kann durch das Einstellen von Koordinaten durch den Benutzer erzeugt werden.
Wie z.B. durch Schraffur in 2 angezeigt ist, wird bei der Erzeugung des Eintrittsverbotsbereichs Y automatisch der Geschwindigkeitsbegrenzungsbereich Z über eine vorgegebene Dicke vom Eintrittsverbotsbereich Y zur Seite des Roboters 2 bereitgestellt.
Die Steuerung 3 umfasst eine Positions- und Geschwindigkeitsberechnungseinheit 8, die die aktuelle Position, Geschwindigkeit und Bewegungsrichtung des Roboters 2 auf der Grundlage der vom Enkoder 5 erfassten Drehwinkelposition berechnet, und eine Stopppositionsschätzungseinheit (Bereichserzeugungseinheit) 9, die eine geschätzte Stoppposition in einem Fall berechnet, in dem ein Roboterstoppbefehl eingegeben wird, auf der Grundlage der Geschwindigkeit und Bewegungsrichtung an der aktuellen Position des Roboters 2, die von der Positions- und Geschwindigkeitsberechnungseinheit 8 berechnet wird. Da die geschätzte Stoppposition je nach Auslaufstrecke des Roboters 2 variiert, wird die geschätzte Stoppposition als eine Position berechnet, die weiter von der aktuellen Position entfernt ist, wenn die Betriebsgeschwindigkeit des Roboters 2 höher ist.
Die Bereichserzeugungseinheit 7 ist so ausgelegt, dass sie den Roboter-Inklusionsbereich X mit der von der Stopppositionsschätzungseinheit 9 berechneten geschätzten Stoppposition erzeugt. Wie oben beschrieben ist, wenn der Abstand von der aktuellen Position zur geschätzten Stoppposition mit zunehmender Betriebsgeschwindigkeit des Roboters 2 größer wird, wird der Roboter-Inklusionsbereich X angepasst und größer erzeugt, je höher die Betriebsgeschwindigkeit des Roboters 2 ist.
Weiterhin enthält die Steuerung 3 eine Eintrittserfassungseinheit 10, die erkennt, ob der von der Bereichserzeugungseinheit 7 erzeugte Roboter-Inklusionsbereich X in den Eintrittsverbotsbereich Y oder den Geschwindigkeitsbegrenzungsbereich Z eintritt, eine Stromunterbrechungseinheit 13, die die Stromversorgung von einer Motorstromversorgung 11 zu einem Servoverstärker 12 unterbricht, wenn die Eintrittserfassungseinheit 10 erkennt, dass der Inklusionsbereich X in den Eintrittsverbotsbereich Y eintritt, und eine Geschwindigkeitsbegrenzungseinheit 14, die die Betriebsgeschwindigkeit des Roboters 2 reduziert, wenn die Eintrittserfassungseinheit 10 erkennt, dass der Inklusionsbereich X in den Geschwindigkeitsbegrenzungsbereich Z eintritt.
In den Figuren kennzeichnet Bezugszeichen 15 eine Betriebsbefehlseinheit, die in der Steuerung 3 vorgesehen ist und ein Betriebsbefehlssignal ausgibt, das einen Motor 4 jeder Achse des Roboters 2 gemäß einem angewiesenen Betriebsprogramm antreibt.
Im Folgenden wird eine Robotersteuerung im Robotersystem 1 entsprechend der oben beschriebenen Ausführungsform beschrieben.
Wie in 5 dargestellt ist, umfasst das Robotersteuerungsverfahren gemäß der vorliegenden Ausführungsform einen Bereichseinstellschritt (Bereichserzeugungsschritt) S1 zum Einstellen eines Roboter-Inklusionsbereichs X und eines Eintrittsverbotsbereichs Y durch die Bereichserzeugungseinheit 7, und einen Bereichserzeugungsschritt (Bereichserzeugungsschritt) S2 zum Erzeugen eines Geschwindigkeitsbegrenzungsbereichs Z auf der Basis des eingestellten Eintrittsverbotsbereichs Y.
Das Robotersteuerungsverfahren gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfasst ferner einen Schritt S3 zur Berechnung der Position und der Geschwindigkeit des Roboters 2 durch die Positions- und Geschwindigkeitsberechnungseinheit 8 aus der vom Enkoder 5 erfassten Drehwinkelposition des Motors 4, und einen Stopppositionsschätzungsschritt (Bereichserzeugungsschritt) S4 zur Berechnung einer geschätzten Stoppposition durch die Stopppositionsschätzeinheit 9 auf der Grundlage der berechneten Position und Geschwindigkeit.
Das Robotersteuerungsverfahren gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfasst ferner einen Inklusionsbereichseinstellschritt (Bereichserzeugungsschritt) S5 zum Einstellen der Größe des Roboter-Inklusionsbereichs X auf der Grundlage der geschätzten Stoppposition, die von der Stopppositionsschätzeinheit 9 geschätzt wird, einen ersten Eintrittserfassungsschritt (Eintrittserfassungsschritt) S6 zum Erfassen, ob der eingestellte Roboter-Inklusionsbereich X in den Eintrittsverbotsbereich Y eintritt oder nicht, und einen Stromunterbrechungsschritt S7 zum Abschalten der Stromversorgung des Servoverstärkers 12 durch die Stromunterbrechungseinheit 13, wenn der Eintritt in den Eintrittsverbotsbereich Y erfasst wird.
Das Robotersteuerungsverfahren gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfasst ferner einen zweiten Eintrittserfassungsschritt (Eintrittserfassungsschritt) S8 zur Erfassung, ob der Roboter-Inklusionsbereich X in den Geschwindigkeitsbegrenzungsbereich Z eintritt, wenn im ersten Eintrittserfassungsschritt S6 kein Eintritt in den Eintrittsverbotsbereich Y erfasst wird, und einen Geschwindigkeitsbegrenzungsschritt S9 zur Reduzierung der Betriebsgeschwindigkeit des Roboters 2 durch die Geschwindigkeitsbegrenzungseinheit 14 beim Eintritt in den Geschwindigkeitsbegrenzungsbereich Z. Wenn dann eine Geschwindigkeitsbegrenzung durchgeführt wurde oder kein Eintritt in den Geschwindigkeitsbereich Z erfolgt, wird bestätigt, ob der Vorgang beendet werden soll (Schritt S10), und wenn nicht, wird der Vorgang ab Schritt S2 wiederholt.
In dem in 2 gezeigten Beispiel wird beispielsweise in einem Fall, in dem der Roboter 2 ein Werkstück von einem Punkt A zu einem Punkt B überträgt, die Betriebsgeschwindigkeit des Roboters 2 zwischen dem Punkt A und dem Punkt B hoch, und damit wird die geschätzte Stoppposition, die von der Stopppositionsschätzungseinheit 9 geschätzt wird, von der aktuellen Position beabstandet, wobei der Roboter-Inklusionsbereich X relativ größer erzeugt wird. Bewegt sich der Roboter 2 in diesem Fall, wie in 4 dargestellt ist, mit der hohen Betriebsgeschwindigkeit in die Nähe des Punktes B, während der Geschwindigkeitsbegrenzungsbereich Z nicht erzeugt wurde, so tritt der Roboter-Inklusionsbereich X in den Eintrittsverbotsbereich Y ein und der Roboter 2 wird notfallartig gestoppt.
Nach dem Robotersystem 1 und dem Robotersteuerungsverfahren der vorliegenden Ausführungsform tritt der Roboter-Inklusionsbereich X dagegen in den erzeugten Geschwindigkeitsbegrenzungsbereich Z ein, um den Eintrittsverbotsbereich Y vor Erreichen des Punktes B von Punkt A abzudecken, wodurch die Betriebsgeschwindigkeit des Roboters 2 reduziert wird. Dies hat zur Folge, dass, wie in 3 gezeigt ist, der Roboter-Inklusionsbereich X mit abnehmender Betriebsgeschwindigkeit kleiner wird, der Roboter-Inklusionsbereich X auch dann nicht in den Eintrittsverbotsbereich Y gelangt, wenn er sich in die gleiche Position wie in 4 bewegt, wobei ein Not-Aus des Roboters 2 vermieden werden kann.
Wie oben beschrieben ist, hat das Robotersystem 1 und die Robotersteuerung der vorliegenden Ausführung den Vorteil, dass ein häufiger Not-Aus des Roboters 2 vermieden und die Arbeitseffizienz des Roboters 2 verbessert werden kann. In diesem Fall ist eine Einstellung der Betriebsgeschwindigkeit des Roboters 2 durch eine Anweisung eines Betriebsprogramms o.ä. nicht erforderlich, um zu verhindern, dass der Roboter 2 in den Eintrittsverbotsbereich Y eintritt, und es besteht der Vorteil, dass das Betriebsprogramm nicht kompliziert wird und ein Anweisungsbetrieb einfacher gestaltet werden kann.
Darüber hinaus besteht der Vorteil, dass der Roboter 2 näher an den Eintrittsverbotsbereich Y herangeführt werden kann, wobei eine Verwendbarkeit durch Erweiterung des Arbeitsbereichs verbessert werden kann.
Im Folgenden wird ein Robotersystem 16 nach einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
Bei der Beschreibung der vorliegenden Ausführungsform werden die gleichen Bezugszeichen für Elemente mit einer gemeinsamen Konfiguration des Robotersystems 1 gemäß der oben beschriebenen ersten Ausführungsform angegeben, wobei die Beschreibung weggelassen wird.
Wie in 6 dargestellt ist, enthält das Robotersystem 16 gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Zukünftige-Position- und Geschwindigkeitsschätzungseinheit 17, die eine zukünftige Geschwindigkeit und eine zukünftige Position nach einer vorbestimmten Zeit auf der Basis der aktuellen Position und Geschwindigkeit des Roboters 2, berechnet durch eine Positions- und Geschwindigkeitsberechnungseinheit 8, schätzt.
Sodann wird eine Stopppositionsschätzungseinheit 9 angepasst, um eine geschätzte Stoppposition für jede der aktuellen Position und die zukünftige Position des Roboters 2 zu berechnen, wie es in 7 gezeigt ist.
In der vorliegenden Ausführungsform ist eine Bereichserzeugungseinheit 7 so angepasst, dass sie einen Eintrittsverbotsbereich Y und Roboter-Inklusionsbereiche X1, X2 erzeugt. Die Roboter-Inklusionsbereiche X1, X2 werden jeweils auf Basis der geschätzten Stopp-Positionen an der aktuellen Position bzw. der zukünftigen Position des Roboters 2, berechnet durch die Stopppositionsschätzungseinheit 9, generiert.
Dann wird eine Eintrittserfassungseinheit 10 angepasst, um zu erkennen, ob der Roboter-Inklusionsbereich X1 der aktuellen Position, die von der Bereichserzeugungseinheit 7 erzeugt wird, in den Eintrittsverbotsbereich Y eintritt, und ob der Roboter-Inklusionsbereich X2 der zukünftigen Position, die von der Bereichserzeugungseinheit 7 erzeugt wird, in den Eintrittsverbotsbereich Y eintritt oder nicht.
Wie in der ersten Ausführungsform, wenn die Eintrittserfassungseinheit 10 feststellt, dass der Roboter-Inklusionsbereich X1 der aktuellen Position in den Eintrittsverbotsbereich Y eintritt, trennt eine Stromunterbrechungseinheit 13 die Stromversorgung von einer Motorstromversorgung 11.
Erkennt die Eintrittserfassungseinheit 10 in der vorliegenden Ausführung, dass der Inklusionsbereich X2 der zukünftigen Position in den Inklusionsbereich Y eintritt, reduziert eine Geschwindigkeitsbegrenzungseinheit 14 die Betriebsgeschwindigkeit des Roboters 2.
Im Folgenden wird eine Robotersteuerung im Robotersystem 16 entsprechend der oben beschriebenen Ausführungsform beschrieben.
Wie in 9 dargestellt ist, beinhaltet das Robotersteuerungsverfahren nach der vorliegenden Ausführungsform nicht den Bereichserzeugungsschritt S2 zum Erzeugen des Geschwindigkeitsbegrenzungsbereichs Z der ersten Ausführungsform, sondern einen zukünftigen Positions- und Geschwindigkeitsschätzungsschritt S11 zur Berechnung einer zukünftigen Position und zukünftigen Geschwindigkeit.
Anstelle des ersten Eintrittserfassungsschrittes S6 des ständigen Erfassens, ob der Roboter-Inklusionsbereich X1 der aktuellen Position in den Eintrittsverbotsbereich Y eintritt oder nicht, und des zweiten Schrittes S8 der Erfassung, ob der Roboter-Inklusionsbereich X1 in den Geschwindigkeitsbegrenzungsbereich Z eintritt oder nicht, umfasst das Robotersteuerungsverfahren einen dritten Eintrittserfassungsschritt (Eintrittserfassungsschritt) S12 zum Erfassen, ob der Roboter-Inklusionsbereich X1 der aktuellen Position in den Eintrittsverbotsbereich Y eintritt, und einen vierten Eintrittserfassungsschritt (Eintrittserfassungsschritt) S13 zum Erfassen, ob der Roboter-Inklusionsbereich X2 der zukünftigen Position in den Eintrittsverbotsbereich Y eintritt oder nicht.
Nach dem Robotersystem 16 und dem wie oben beschrieben konfigurierten Robotersteuerungsverfahren der vorliegenden Ausführung wird an jeder aktuellen Position während des Betriebs des Roboters 2 eine zukünftige Position nach einer vorgegebenen Zeit berechnet. Und wenn festgestellt wird, dass der Roboter-Inklusionsbereich X2 an der zukünftigen Position in den Eintrittsverbotsbereich Y eintritt, wird die Betriebsgeschwindigkeit des Roboters 2 in der zukünftigen Position reduziert. Dementsprechend besteht, wie in 9 dargestellt ist, der Vorteil, dass der Roboter-Inklusionsbereich X2 an der zukünftigen Position gegenüber dem Fall verkleinert werden kann, dass die Betriebsgeschwindigkeit des Roboters 2 in der zukünftigen Position nicht reduziert wird, und somit können das Eintreten in den Eintrittsverbotsbereich Y vermieden und die Arbeitseffizienz des Roboters 2 verbessert werden.
Auch in diesem Fall ist die Einstellung der Betriebsgeschwindigkeit des Roboters 2 durch eine Anweisung eines Betriebsprogramms o.ä. nicht erforderlich, damit der Roboter 2 nicht in den Eintrittsverbotsbereich Y eintritt, wobei der Vorteil besteht, dass verhindert werden kann, das Betriebsprogramm zu verkomplizieren, wobei die Bedienung vereinfacht werden kann.
Darüber hinaus besteht der Vorteil, dass der Roboter 2 näher an den Eintrittsverbotsbereich Y herangeführt werden kann, wobei eine Arbeitsfähigkeit durch Erweiterung des Arbeitsbereichs verbessert werden kann.
In der vorliegenden Ausführung werden eine zukünftige Position und eine zukünftige Geschwindigkeit nach einer vorgegebenen Zeit auf der Basis der vom Enkoder 5 erfassten Drehwinkelposition des Motors 4 geschätzt, können aber stattdessen aus Informationen eines Betriebsprogramms geschätzt werden, die von einer Bedieneinheit 15 wie in 10 dargestellt ausgegeben wird.
Obwohl die Geschwindigkeitsbegrenzungseinheit 14 in den oben beschriebenen Ausführungen lediglich als eine Art von Geschwindigkeitsreduzierung beschrieben wurde, kann die Geschwindigkeit um ein vorgegebenes Verhältnis (z.B. 50% o.ä.) reduziert werden, oder es kann eine obere Grenzgeschwindigkeit berechnet werden, bei der der Roboter-Inklusionsbereich X2 an einer zukünftigen Position nicht in den Eintrittsverbotsbereich Y eintritt, wobei die Geschwindigkeit auf die obere Grenzgeschwindigkeit reduziert werden kann.
Bei der Reduzierung der Geschwindigkeit in einem vorgegebenen Verhältnis hat man den Vorteil, dass eine Bearbeitung einfach ist, wobei man bei der Reduzierung der Geschwindigkeit auf die obere Grenzgeschwindigkeit den Vorteil hat, dass die Arbeitseffizienz durch die Sicherung der maximalen Betriebsgeschwindigkeit des Roboters 2 verbessert werden kann.
Bezugszeichenliste

1, 16: Robotersystem
2: Roboter
3: Steuerung
7: Bereichserzeugungseinheit (Bereichserzeugungseinheit, Inklusionsbereichseinstelleinheit)
9: Stopppositionsschätzungseinheit (Bereichserzeugungseinheit)
10: Eintrittserfassungseinheit
13: Stromunterbrechungseinheit
14: Geschwindigkeitsbegrenzungseinheit
17: Zukünftige-Position- und Geschwindigkeitsschätzungseinheit
S1: Bereichseinstellschritt (Bereichserzeugungsschritt)
S2: Bereichserzeugungsschritt (Bereichserzeugungsschritt)
S4: Stopppositionsschätzungsschritt (Bereichserzeugungsschritt)
S5: Inklusionsbereichseinstellschritt (Bereichserzeugungsschritt)
S6: Erster Eintrittserfassungsschritt (Eintrittserfassungsschritt)
S7: Stromunterbrechungsschritt
S8: Zweiter Eintrittserfassungsschritt (Eintrittserfassungsschritt)
S9: Geschwindigkeitsbegrenzungsschritt
S11: Zukünftige-Position- und Geschwindigkeitsschätzungsschritt
S12: Dritter Eintrittserfassungsschritt (Eintrittserfassungsschritt)
S13: Vierter Eintrittserfassungsschritt (Eintrittserfassungsschritt)
X, X1, X2: Roboter-Inklusionsbereich
Y: Eintrittsverbotsbereich
Z: Geschwindigkeitsbegrenzungsbereich

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2011212831 [0003]

Claims

Robotersystem, umfassend einen Roboter und eine Steuerung, die den Roboter steuert, wobei die Steuerung umfasst: eine Bereichserzeugungseinheit, die einen Roboter-Inklusionsbereich erzeugt, der den Roboter und ein am Roboter angebrachtes Element umfasst und dessen Fläche mit zunehmender Geschwindigkeit des Roboters zunimmt, einen Eintrittsverbotsbereich in der Nähe des Roboters und einen Geschwindigkeitsbegrenzungsbereich entlang einer roboterseitigen Kante des Eintrittsverbotsbereichs; eine Eintrittserfassungseinheit, die erkennt, ob der von der Bereichserzeugungseinheit erzeugte Roboter-Inklusionsbereich in den Eintrittsverbotsbereich oder den Geschwindigkeitsbegrenzungsbereich eintritt; eine Geschwindigkeitsbegrenzungseinheit, die die Betriebsgeschwindigkeit des Roboters reduziert, wenn die Eintrittserfassungseinheit erkennt, dass der Roboter-Inklusionsbereich in den Geschwindigkeitsbegrenzungsbereich eintritt; und eine Stromunterbrechungseinheit, die den Roboter sofort stoppt, wenn die Erfassungseinheit feststellt, dass der Roboter-Inklusionsbereich in den verbotenen Bereich eintritt.
Robotersystem nach Anspruch 1, wobei die Bereichserzeugungseinheit umfasst: eine Stopppositionsschätzungseinheit, die eine geschätzte Stoppposition basierend auf einer Position und einer Geschwindigkeit des Roboters in einem Fall schätzt, in dem ein Roboterstoppbefehl eingegeben wird; und eine Inklusionsbereich-Einstelleinheit, die eine Größe des Inklusionsbereichs des Roboters so einstellt, dass der Roboter-Inklusionsbereich die von der Einschlusseinheit geschätzte Stoppposition enthält.
Robotersystem, umfassend einen Roboter und eine Steuerung, die den Roboter steuert, wobei die Steuerung umfasst: eine Bereichserzeugungseinheit, die einen Roboter-Inklusionsbereich, der den Roboter und ein an den Roboter angeschlossenes Element umfasst, und einen Eintrittsverbotsbereich in der Nähe des Roboters erzeugt; eine Zukünftige-Position- und Geschwindigkeitsschätzungseinheit, die eine geschätzte zukünftige Geschwindigkeit und eine geschätzte zukünftige Position basierend auf einer aktuellen Position und Geschwindigkeit des Roboters schätzt, wenn eine vorbestimmte Zeit verstrichen ist; eine Eintrittserfassungseinheit, die erkennt, ob der von der Bereichserzeugungseinheit erzeugte Roboter-Inklusionsbereich in den verbotenen Bereich eintritt oder nicht; eine Stromunterbrechungseinheit, die den Roboter sofort stoppt, wenn die Erfassungseinheit feststellt, dass der Roboter-Inklusionsbereich an der aktuellen Position des Roboters in den verbotenen Bereich eintritt; und eine Geschwindigkeitsbegrenzungseinheit, die die Betriebsgeschwindigkeit des Roboters reduziert, wenn die Erfassungseinheit feststellt, dass der Roboter-Inklusionsbereich an der geschätzten zukünftigen Position des Roboters in den Inklusionsbereich eintritt, wobei die Bereichserzeugungseinheit umfasst: eine Stopppositionsschätzungseinheit, die eine geschätzte Stoppposition in einem Fall schätzt, in dem ein Roboterstoppbefehl basierend auf einer Position und einer Geschwindigkeit des Roboters eingegeben wird; und eine Inklusionsbereich-Einstelleinheit, die eine Größe des Inklusionsbereichs des Roboters so einstellt, dass der Roboter-Inklusionsbereich die von der Stopppositionsschätzungseinheit geschätzte Stoppposition enthält.
Robotersystem nach Anspruch 3, wobei die Steuerung so konfiguriert ist, dass sie den Roboter nach einem Betriebsprogramm betreibt und die Zukünftige-Position- und Geschwindigkeitsschätzungseinheit die geschätzte zukünftige Geschwindigkeit und die geschätzte zukünftige Position mit Hilfe des Betriebsprogramms berechnet.
Robotersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Geschwindigkeitsbegrenzungseinheit die Betriebsgeschwindigkeit des Roboters auf eine vorbestimmte Geschwindigkeit reduziert.
Robotersystem nach Anspruch 3 oder 4, wobei die Geschwindigkeitsbegrenzungseinheit die Betriebsgeschwindigkeit des Roboters auf eine Geschwindigkeit reduziert, die kleiner oder gleich einer oberen Grenzgeschwindigkeit ist, bei der der Roboter-Inklusionsbereich an der geschätzten zukünftigen Position nicht in den Eintrittsverbotsbereich eintritt, wenn die Eintrittserfassungseinheit feststellt, dass der Roboter-Inklusionsbereich einschließlich der geschätzten Stoppposition, die von der Stopppositionsschätzungseinheit geschätzt wird, in den Eintrittsverbotsbereich auf der Grundlage der geschätzten zukünftigen Position eintritt.
Verfahren zur Steuerung eines Roboters, umfassend: einen Bereichserzeugungsschritt, welcher erzeugt: einen Roboter-Inklusionsbereich, der einen Roboter und ein an dem Roboter befestigtes Element umfasst und dessen Fläche mit zunehmender Geschwindigkeit des Roboters zunimmt; einen Eintrittsverbotsbereich in der Nähe des Roboters; und einen Geschwindigkeitsbegrenzungsbereich entlang eines roboterseitigen Bereichs des Eintrittsverbotsbereichs; einen Eintrittserfassungsschritt zum Erfassen, ob der durch den Erzeugungsschritt erzeugte Roboter-Inklusionsbereich in den Eintrittsverbotsbereich oder den Geschwindigkeitsbegrenzungsbereich eintritt; einen Geschwindigkeitsbegrenzungsschritt zum Verringern der Betriebsgeschwindigkeit des Roboters, wenn der Eintrittserfassungsschritt erkennt, dass der Roboter-Inklusionsbereich in den Geschwindigkeitsbegrenzungsbereich eintritt; und einen Stromunterbrechungsschritt, bei dem der Roboter sofort gestoppt wird, wenn der Eintrittserfassungsschritt feststellt, dass der Roboter-Inklusionsbereich in den verbotenen Bereich eintritt.
Verfahren zur Steuerung eines Roboters, umfassend: einen Bereichserzeugungsschritt zum Erzeugen eines Roboter-Inklusionsbereichs, der den Roboter und ein an den Roboter angeschlossenes Element umfasst, und eines Eintrittsverbotsbereichs in der Nähe des Roboters; einen Zukünftige-Position- und Geschwindigkeitsschätzungsschritt zum Schätzen einer geschätzten zukünftigen Geschwindigkeit und einer geschätzten zukünftigen Position, wenn eine vorbestimmte Zeit auf der Grundlage einer aktuellen Position und Geschwindigkeit des Roboters verstrichen ist; einen Eintrittserfassungsschritt zum Erkennen, ob der durch den Bereichserzeugungsschritt erzeugte Roboter-Inklusionsbereich in den Eintrittsverbotsbereich eintritt oder nicht; einen Stromunterbrechungsschritt, bei dem der Roboter sofort gestoppt wird, wenn der Eintrittserfassungsschritt feststellt, dass der Roboter-Inklusionsbereich an der aktuellen Position des Roboters in den Eintrittsverbotsbereich eintritt; und einen Geschwindigkeitsbegrenzungsschritt zum Reduzieren der Betriebsgeschwindigkeit des Roboters, wenn der Eintrittserfassungsschritt erkennt, dass der Roboter-Inklusionsbereich an der geschätzten zukünftigen Position des Roboters in den Eintrittsverbotsbereich eintritt, wobei der Bereichserzeugungsschritt umfasst: einen Stopppositionsschätzungsschritt zum Schätzen einer geschätzten Stoppposition in einem Fall, in dem ein Roboterstoppbefehl auf der Grundlage einer Position und einer Geschwindigkeit des Roboters eingegeben wird; und einen Inklusionsbereichs-Einstellschritt zum Einstellen einer Größe des Roboter-Inklusionsbereichs, so dass der Roboter-Inklusionsbereich die geschätzte Stoppposition enthält, die durch den Schritt zum Schätzen der Stoppposition geschätzt wird.