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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen kollaborativen Roboter.
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Stand der Technik
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Aus der verwandten Technik ist ein kollaborativer 6-Achs-Gelenkroboter bekannt (siehe beispielsweise PTL 1 und PTL 2).
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Bei dem kollaborativen Roboter wird unter Verwendung eines Kraftsensors, der in einem unteren Bereich des Roboters angeordnet ist, oder eines Drehmomentsensors, der an jeder Achse des Roboters angeordnet ist, eine äußere Kraft detektiert, und wenn die detektierte äußere Kraft einen festgelegten Wert überschreitet, wird der Roboter angehalten.
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Liste bekannter Schriften
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Patentliteratur
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- PTL 1 Veröffentlichung des japanischen Patents Nr. 5980877
- PTL 2 Veröffentlichung der US-Patentanmeldung Nr. 2013/0255426
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Kurzdarstellung der Erfindung
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Technisches Problem
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Bei der Detektion einer äußeren Kraft unter Verwendung eines in einem unteren Bereich des Roboters angeordneten Kraftsensors besteht jedoch der Nachteil, dass es aufgrund der komplexen Bewegung eines 6-Achs-Gelenkroboterarms schwierig ist, die äußere Kraft mit hoher Empfindlichkeit zu detektieren, oder es unmöglich ist, etwas zwischen Roboterarmen Eingeklemmtes zu detektieren. Bei einem System zum Detektieren einer äußeren Kraft unter Verwendung eines an jeder Achse des Roboters angeordneten Drehmomentsensors besteht ein Nachteil darin, dass die Höhe der zu detektierenden äußeren Kraft an dem distalen Ende und dem Basisende eines Arms, der drehangetrieben wird, unterschiedlich ist. Insbesondere besteht ein Nachteil darin, dass, obgleich an dem distalen Ende des Arms auftretendes Einklemmen leicht zu detektieren ist, an dem Basisende des Arms auftretendes Einklemmen schwer zu detektieren ist.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen kollaborativen Roboter bereitzustellen, der einen Kontakt mit einem Bediener unabhängig von der Position des Roboters, mit dem der Bediener in Kontakt kommt, zuverlässiger detektieren kann, und der eine an den Bediener angelegte Kraft abschwächen kann.
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Lösung des Problems
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Gemäß einem Aspekt stellt die vorliegende Erfindung einen kollaborativen Roboter bereit, der Folgendes umfasst: einen Handgelenkachsenabschnitt, der die Position eines an einem distalen Ende davon befestigten Werkzeugs bestimmt; und einen Basisachsenabschnitt, der die Position des Handgelenkachsenabschnitts steuert und der aus lediglich einer oder mehreren Linearbewegungsachsen gebildet ist, wobei die eine oder mehreren Linearbewegungsachsen jeweils mit einer Antriebskraftbeschränkungseinheit versehen sind, die eine Antriebskraft so beschränkt, dass sie auf oder unter einen Beschränkungswert bezüglich eines zugeordneten Körperbereichs gelegt wird.
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Gemäß diesem Aspekt wird die Position des Handgelenkachsenabschnitts in einem Raum durch Betätigung des Basisachsenabschnitts bestimmt, und die Position des an dem distalen Ende befestigten Werkzeugs wird durch Betätigung des Handgelenkachsenabschnitts bestimmt. In diesem Fall ist es durch Betätigen einer der einen oder mehreren Linearbewegungsachsen, die den Basisachsenabschnitt bilden, möglich, den Handgelenkachsenabschnitt und das Werkzeug in einer Richtung linear zu bewegen.
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Selbst wenn das Einführen zwischen einer Linearbewegungsachse und einem Objekt während einer durch Betätigung der Linearbewegungsachse durchgeführten Linearbewegung erfolgt, beschränkt die Antriebskraftbeschränkungseinheit die Antriebskraft so, dass sie auf oder unter einen Beschränkungswert bezüglich eines zugeordneten Körperbereichs gelegt wird. Der Beschränkungswert bezüglich eines zugeordneten Körperbereichs gibt einen Grenzwert an, der nicht überschritten werden sollte, nachdem ein Übergangszustand herbeigeführt wird, in dem ein kollaborativer Industrieroboter mit einem Bediener in Kontakt kommt, und der beispielsweise in ISO/TS 15066: 2016 Anhang A für jeden der menschlichen Körperteile, mit denen ein Roboter in Kontakt kommen kann, festgelegt ist.
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In diesem Fall ist gemäß diesem Aspekt eine Kraft aufgrund des durch Betätigung jeder der Linearbewegungsachsen erfolgenden Einführens unabhängig von der Position, an der die Kraft auf der Linearbewegungsachse auftritt, dieselbe, da der Basisachsenabschnitt lediglich aus den Linearbewegungsachsen gebildet ist. Somit kann durch Beschränken der Antriebskraft der Linearbewegungsachse eine von dem menschlichen Körper aufgrund des Einführens empfangene Kraft zuverlässiger so abgeschwächt werden, dass sie auf oder unter den Beschränkungswert gelegt wird.
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Bei dem oben beschriebenen Aspekt kann der Basisachsenabschnitt mit Folgendem versehen sein: zwei horizontalen Linearbewegungsachsen, die in horizontalen Richtungen senkrecht zueinander verlaufen; und einer vertikalen Linearbewegungsachse, die in einer vertikalen Richtung verläuft.
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Mit dieser Konfiguration kann der Handgelenkachsenabschnitt durch Betätigung des Basisachsenabschnitts an einer beliebigen Position in einem dreidimensionalen Raum angeordnet werden.
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Bei dem oben beschriebenen Aspekt kann die vertikale Linearbewegungsachse mit einer Ausgleichsvorrichtung versehen sein.
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Mit dieser Konfiguration ist es aufgrund der in der vertikalen Linearbewegungsachse vorgesehenen Ausgleichsvorrichtung, die den Handgelenkachsenabschnitt usw. entgegen der Schwerkraft vertikal bewegen muss, möglich, die zum Anheben des Handgelenkachsenabschnitts usw. erforderliche Antriebskraft zu reduzieren und eine Kraft aufgrund des während einer vertikalen Bewegung des Handgelenkachsenabschnitts usw. erfolgenden Einführens zuverlässiger so abzuschwächen, dass sie auf oder unter den Beschränkungswert gelegt wird.
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Bei dem oben beschriebenen Aspekt kann jeder der einen oder der mehreren Linearbewegungsachsen mit einem Motor versehen sein, der die Linearbewegungsachse antreibt; und die Antriebskraftbeschränkungseinheit kann mit Folgendem versehen sein: einer Drehmomentdetektionseinheit, die ein Drehmoment des Motors oder ein Drehmoment einer Ausgabeachse detektiert; und eine Steuereinheit, die eine Antriebskraft der Linearbewegungsachse auf der Basis des von der Drehmomentdetektionseinheit detektierten Drehmoments beschränkt.
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Mit dieser Konfiguration wird die Linearbewegungsachse durch Betätigung des Motors betrieben, wodurch ein auf der Linearbewegungsachse befestigtes Teil in einer Richtung bewegt wird. In diesem Fall detektiert die Drehmomentdetektionseinheit das Drehmoment des Motors oder das Drehmoment der Ausgabeachse, und die Steuereinheit kann die Antriebskraft der Linearbewegungsachse auf der Basis des detektierten Drehmoments beschränken. Selbst wenn beispielsweise das Drehmoment des Motors, der die Linearbewegungsachse antreibt, oder das Drehmoment der Ausgabeachse aufgrund von Einführen oder dergleichen erhöht wird, beschränkt die Steuereinheit die Antriebskraft, wodurch ermöglicht wird, die Kraft aufgrund des Einführens zuverlässiger so abzuschwächen, dass sie auf oder unter den Beschränkungswert gelegt wird.
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Bei dem oben beschriebenen Aspekt kann jeder der einen oder der mehreren Linearbewegungsachsen mit einem Motor versehen sein, der die Linearbewegungsachse antreibt; und die Antriebskraftbeschränkungseinheit kann mit Folgendem versehen sein: einer Kraftdetektionseinheit, die eine Antriebskraft der Linearbewegungsachse detektiert; und einer Steuereinheit, die die Antriebskraft der Linearbewegungsachse auf der Basis der von der Kraftdetektionseinheit detektierten Antriebskraft beschränkt.
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Bei dem oben beschriebenen Aspekt kann die Antriebskraftbeschränkungseinheit eine mechanische Kupplung sein.
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Mit dieser Konfiguration wird die Linearbewegungsachse betrieben, wodurch ein auf der Linearbewegungsachse befestigtes Teil in einer Richtung bewegt wird. In diesem Fall wird, selbst wenn die Antriebskraft zum Antreiben der Linearbewegungsachse aufgrund von Einführen oder dergleichen erhöht wird, das Antriebssystem durch die mechanische Kupplung entkoppelt, wodurch ermöglicht wird, die Kraft aufgrund des Einführens zuverlässiger so abzuschwächen, dass sie auf oder unter den Beschränkungswert gelegt wird.
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Bei dem oben beschriebenen Aspekt kann die Drehmomentdetektionseinheit gemultiplext sein.
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Mit dieser Konfiguration wird, selbst wenn das Drehmoment aufgrund eines Ausfalls usw. einer Drehmomentdetektionseinheit nicht detektiert werden kann, das Drehmoment von einer anderen Drehmomentdetektionseinheit detektiert, wodurch ermöglicht wird, die Kraft aufgrund des Einführens zuverlässiger so abzuschwächen, dass sie auf oder unter den Beschränkungswert gelegt wird.
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Bei dem oben beschriebenen Aspekt kann die mechanische Kupplung gemultiplext sein.
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Mit dieser Konfiguration wird, selbst wenn das Antriebssystem aufgrund eines Ausfalls usw. einer mechanischen Kupplung nicht entkoppelt werden kann, das Antriebssystem von einer anderen mechanischen Kupplung entkoppelt, wodurch ermöglicht wird, die Kraft aufgrund des Einführens zuverlässiger so abzuschwächen, dass sie auf oder unter den Beschränkungswert gelegt wird.
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Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine vorteilhafte Wirkung darin geboten, dass es möglich ist, einen Kontakt mit einem Bediener unabhängig von der Position eines Roboters, mit dem der Bediener in Kontakt kommt, zuverlässiger zu detektieren und eine an den Bediener angelegte Kraft abzuschwächen.
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Figurenliste
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- 1: 1 ist eine perspektivische Ansicht, die einen beispielhaften kollaborativen Roboter gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
- 2: 2 ist eine schematische Ansicht zur Erläuterung einer Ausgleichsvorrichtung in einer vertikalen Linearbewegungsachse, die in dem in 1 gezeigten kollaborativen Roboter vorgesehen ist.
- 3: 3 ist eine schematische Ansicht zur Erläuterung des Betriebs der in 2 gezeigten Ausgleichsvorrichtung.
- 4: 4 ist eine perspektivische Ansicht zur Erläuterung eines Zustands, in dem der in 1 gezeigte kollaborative Roboter an einer Position innerhalb eines Betriebsbereichs angeordnet ist.
- 5: 5 ist eine perspektivische Ansicht zur Erläuterung eines Zustands, in dem der in 1 gezeigte kollaborative Roboter an einer anderen Position innerhalb des Betriebsbereichs angeordnet ist.
- 6: 6 ist eine schematische Ansicht, die eine Modifizierung des in 1 gezeigten kollaborativen Roboters zeigt.
- 7: 7 ist eine perspektivische Ansicht, die eine weitere Modifikation des in 1 gezeigten kollaborativen Roboters zeigt.
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Beschreibung von Ausführungsformen
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Nachstehend wird ein kollaborativer Roboter 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
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Gemäß der Darstellung in 1 ist der kollaborative Roboter dieser Ausführungsform mit einem Basisachsenabschnitt 2 und einem Handgelenkabschnitt 3 versehen. Der kollaborative Roboter 1 ist mit einer Steuereinheit (Antriebskraftbeschränkungseinheit) (nicht gezeigt) versehen, die den Basisachsenabschnitt 2 und den Handgelenkabschnitt 3 steuert.
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Der Basisachsenabschnitt 2 ist mit Folgendem versehen: einer ersten horizontalen Linearbewegungsachse (horizontalen Linearbewegungsachse, Linearbewegungsachse) 5, die auf der Bodenfläche installiert ist; einer zweiten horizontalen Linearbewegungsachse (horizontalen Linearbewegungsachse, Linearbewegungsachse) 6, die von der ersten horizontalen Linearbewegungsachse 5 in einer ersten horizontalen Richtung bewegt wird; und einer vertikalen Linearbewegungsachse (Linearbewegungsachse) 7, die von der zweiten horizontalen Linearbewegungsachse 6 in einer senkrecht zur ersten horizontalen Richtung verlaufenden zweiten horizontalen Richtung bewegt wird.
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Die erste horizontale Linearbewegungsachse 5, die zweite horizontale Linearbewegungsachse 6 und die vertikale Linearbewegungsachse 7 sind jeweils mit Folgendem versehen: eine rechteckige Kastenform aufweisenden Basen 8, 9 und 10; und Gleitvorrichtungen 11, 12 und 13, die dahingehend gestützt werden, bezüglich der Basen 8, 9 und 10 in den Längsachsenrichtungen der Basen 8, 9 und 10 beweglich zu sein. Linearbewegungsmechanismen, die die Gleitvorrichtungen 11, 12 und 13 bezüglich der Basen 8, 9 und 10 linear bewegen und die jeweils mit einem Motor und einem Kugelgewindetrieb (nicht gezeigt) versehen sind, sind in den Basen 8, 9 und 10 vorgesehen.
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Sensoren (Drehmomentdetektionseinheiten, Kraftdetektionseinheiten, Antriebskraftbeschränkungseinheiten) (nicht gezeigt), die an die Gleitvorrichtungen 11, 12 und 13 angelegte äußere Kräfte detektieren, sind jeweils zwischen Folgendem vorgesehen: den Gleitvorrichtungen 11, 12 und 13 der jeweiligen Linearbewegungsachsen 5, 6 und 7; und den Basen 9 und 10 der Linearbewegungsachsen 6 und 7 und dem Handgelenkachsenabschnitt 3, wobei die Basen 9 und 10 und der Handgelenkachsenabschnitt 3 mit den Gleitvorrichtungen 11, 12 bzw. 13 verbunden sind.
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Gemäß der Darstellung in 2 und 3 ist die vertikale Linearbewegungsachse 7 mit einer Ausgleichsvorrichtung 14 versehen, die eine Kraft zum Ziehen der Gleitvorrichtung 13 nach oben erzeugt, wodurch der Motor unterstützt wird. In dem in 2 und 3 gezeigten Beispiel ist die Ausgleichsvorrichtung 14 mit Folgendem versehen: einer Riemenscheibe 15, die an der Basis 10 dahingehend angebracht ist, drehbar zu sein; einem Draht 16, der um die Riemenscheibe 15 umgelenkt ist und dessen eines Ende an der Gleitvorrichtung 13 fixiert ist; und einem Gegengewicht 17, das an dem anderen Ende des Drahts 16 gestützt wird. Das Gewicht des Gegengewichts 17 beträgt die Hälfte des Gesamtgewichts der Gleitvorrichtung 13, des Handgelenkachsenabschnitt 3 und eines an dem distalen Ende des Handgelenkachsenabschnitts 3 befestigten Werkzeugs oder beträgt, wenn es sich bei dem Werkzeug um eine Hand oder dergleichen zum Ergreifen eines Werkstücks handelt, die Hälfte des Gesamtgewichts der Gleitvorrichtung 13, des Handgelenkachsenabschnitts 3, des Werkzeugs und des Werkstücks.
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Der Handgelenkachsenabschnitt 3 ist mit Folgendem versehen: einem ersten Handgelenkelement 19, das dahingehend gestützt wird, um eine erste horizontale Achse bezüglich eines an der Gleitvorrichtung 13 der vertikalen Linearbewegungsachse 7 fixierten Handgelenkkörpers 18 drehbar zu sein; einem zweiten Handgelenkelement 20, das dahingehend gestützt wird, um eine zweite senkrecht zu dem ersten Handgelenkelement 19 verlaufende Achse drehbar zu sein; und einem dritten Handgelenkelement 21, das dahingehend gestützt wird, um eine in derselben Ebene wie die erste Achse positionierte dritte Achse drehbar zu sein. Ein Werkzeug (nicht gezeigt) ist an dem dritten Handgelenkelement 21 basiert.
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Der Handgelenkachsenabschnitt 3 kann die Ausrichtung des an dem dritten Handgelenkelement 21 befestigten Werkzeugs (nicht gezeigt) durch Drehen des ersten Handgelenkelements 19 um die erste Achse bezüglich des Handgelenkkörpers 18, Drehung des zweiten Handgelenkelements 20 um die zweite Achse bezüglich des ersten Handgelenkelements 19 und Drehung des dritten Handgelenkelements 21 um die dritte Achse bezüglich des zweiten Handgelenkelements 20 ohne Weiteres einstellen.
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Gemäß der Darstellung in 4 und 5 kann die Position des Handgelenkachsenabschnitts 3 in einem dreidimensionalen Raum durch Betätigung des Basisachsenabschnitts 2 bewegt werden. Ein in 4 und 5 gezeigter Würfel ist ein Betriebsbereich X des Schnittpunkts (d. h. der Handgelenkmitte) der ersten Achse, der zweiten Achse und der dritten Achse.
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Die Steuereinheit wird von einem Prozessor und einem Speicher gebildet und sorgt für die Stromversorgung zur Betätigung jeweiliger Motoren in den Basisachsenabschnitt 2 und dem Handgelenkachsenabschnitt 3 auf der Basis eines in dem Speicher gespeicherten Programms. Die Steuereinheit ist mit einer Stromdetektionseinheit (Drehmomentdetektionseinheit, Kraftdetektionseinheit, Antriebskraftbeschränkungseinheit) (nicht gezeigt) versehen, die den jeweiligen Motoren zugeführte Stromwerte detektiert. Es ist möglich, an die Gleitvorrichtungen 11, 12 und 13 angelegte äußere Kräfte auf der Basis der den Motoren in den Basisachsenabschnitt 2 zugeführten Stromwerte zu schätzen.
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Die Steuereinheit beschränkt die den Motoren zuzuführenden Stromwerte auf der Basis von: den auf der Basis der von der Stromdetektionseinheit detektierten Stromwerte geschätzten Höhen der äußeren Kräfte und/oder den von den Sensoren detektierten Höhen der äußeren Kräfte.
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Dementsprechend wird die Detektion der äußeren Kräfte durch Detektion von äußeren Kräften mittels der Sensoren und Schätzung von äußeren Kräften basierend auf den Stromwerten gemultiplext.
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Die Steuereinheit beschränkt die Stromwerte derart, dass die Antriebskräfte der Gleitvorrichtungen 11, 12 und 13 auf oder unter den Beschränkungswert bezüglich eines zugehörigen Körperbereichs gelegt werden. Hier gibt der Beschränkungswert in Bezug auf einen zugehörigen Körperbereich einen Grenzwert an, der nicht überschritten werden sollte, nachdem ein Übergangszustand herbeigeführt wird, in dem ein kollaborativer Industrieroboter 1 mit einem Bediener in Kontakt kommt, und der beispielsweise in ISO/TS 15066: 2016 Anhang A für jeden der menschlichen Körperteile, mit denen ein Roboter in Kontakt kommen kann, festgelegt ist.
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Bei dieser Ausführungsform wird als ein zugehöriger Körperbereich, der den kleinsten Beschränkungswert hat, ein Bauchmuskel genommen, und die Steuereinheit beschränkt die Stromwerte dahingehend, die Antriebskräfte der Gleitvorrichtungen 11, 12 und 13 auf oder unter 110 N zu legen, wobei es sich dabei um den Beschränkungswert bezüglich des Bauchmuskels handelt. Dementsprechend werden die Antriebskräfte dahingehend beschränkt, unter einem Beschränkungswert bezüglich eines der anderen zugehörigen Körperbereiche zu liegen. Es ist natürlich möglich, unter Berücksichtigung eines Risikos einen willkürlichen Beschränkungswert gemäß der Anwendung des kollaborativen Roboters 1 zu nehmen.
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Nachstehend wird der Betrieb des so konfigurierten kollaborativen Roboters 1 dieser Ausführungsform beschrieben.
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Gemäß dem kollaborativen Roboter 1 dieser Ausführungsform wird die Position des Handgelenkachsenabschnitts 3 in einem dreidimensionalen Raum durch Betätigung der drei Linearbewegungsachsen 5, 6 und 7, die den Basisachsenabschnitt 2 bilden, bestimmt, und die Position des an dem dritten Handgelenkelement 21 befestigten Werkzeugs wird durch Betätigung der drei Handgelenkelemente 19, 20 und 21, die den Handgelenkachsenabschnitt 3 bilden, bestimmt. Dementsprechend ist es möglich, das Werkzeug an einer gewünschten Position und in einer gewünschten Ausrichtung bezüglich des Betriebsbereichs X, der in 4 und 5 gezeigt wird, und zur Durchführung von Arbeit anzuordnen.
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In diesem Fall werden die Höhen von äußeren Kräften, die von den auf den drei Linearbewegungsachsen 5, 6 und 7, die den Basisachsenabschnitt 2 bilden, vorgesehenen Sensoren detektiert werden, und die Stromwerte für die Motoren, die die Linearbewegungsachsen 5, 6 und 7 antreiben, fortlaufend überwacht. Die Steuereinheit beschränkt die Stromwerte derart, dass die Höhen von äußeren Kräften, die von den Sensoren detektiert werden, und die Höhen von äußeren Kräften, die auf der Basis der Stromwerte für die Motoren geschätzt werden, alle auf oder unter 110 N gelegt werden.
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Wenn beispielsweise ein Bediener während des Betriebs der ersten Linearbewegungsachse 5, wodurch eine äußere Kraft an den kollaborativen Roboter 1 angelegt wird, mit dem kollaborativen Roboter 1 in Kontakt kommt, erhöht sich der Stromwert für den Motor, der die erste horizontale Linearbewegungsachse 5 betätigt; da die Steuereinheit jedoch den Stromwert derart beschränkt, dass die Antriebskraft auf oder unter 110 N gelegt wird, ist es möglich, zuverlässig zu verhindern, dass eine 110 N überschreitende Kraft an den Bediener angelegt wird. Da eine Kraft von 110 N die geringste Kraft als Beschränkungswert bezüglich eines zugehörigen Körperbereichs ist, besteht ein Vorteil darin, dass es möglich ist, unabhängig von der Position des zugehörigen Körperbereichs an dem Körper des Bedieners eine von dem Bediener empfangene Kraft zuverlässig so abzuschwächen, dass sie auf oder unter den Beschränkungswert gelegt wird.
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Insbesondere ist bei dem kollaborativen Roboter 1 dieser Ausführungsform eine von dem Bediener empfangene Kraft unabhängig von der Position, an der die Kraft auf den Linearbewegungsachsen 5, 6 und 7 auftritt, gleich, da die drei Achsen, die den Basisachsenabschnitt 2 bilden, alle aus den Linearbewegungsachsen 5, 6 und 7 gebildet werden. Somit besteht ein Vorteil darin, dass durch Beschränken der Antriebskräfte der Linearbewegungsachsen 5, 6 und 7 eine von einem menschlichen Körper empfangene Kraft zuverlässiger so abgeschwächt werden kann, dass sie auf oder unter den Beschränkungswert gelegt wird.
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Bei dieser Ausführungsform wird eine von jeder der Linearbewegungsachsen 5, 6 und 7 empfangene äußere Kraft zweifach von dem entsprechenden Sensor und der Stromdetektionseinheit detektiert. Durch Multiplexen der Detektion selbst bei Problemen des Sensors oder der Stromdetektionseinheit besteht ein Vorteil darin, dass es möglich ist, eine äußere Kraft zuverlässig zu detektieren oder zu schätzen und eine an den Bediener angelegte Kraft so abzuschwächen, dass sie auf oder unter den Beschränkungswert gelegt wird.
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Multiplexing von mehr als zwei Quellen kann durchgeführt werden. Obgleich Multiplexing durch die Sensoren und die Stromdetektionseinheit erreicht wird, können die Sensoren geduplext werden oder die Stromdetektionseinheit kann durch Einsetzen eines Zangenamperemeters oder dergleichen gemultiplext werden.
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Bei dieser Ausführungsform ist es, obgleich eine Antriebskraft von 110 N, die an alle Teile des Körpers angelegt werden kann, durch Wählen eines Bauchmuskels als einen zugehörigen Körperbereich als der Beschränkungswert festgelegt ist, auch möglich, wenn ein Teil des Körpers des Bedieners, der mit dem kollaborativen Roboter 1 in Kontakt kommt, beschränkt ist, den Beschränkungswert bezüglich des beschränkten Teils anzuwenden. Wenn beispielsweise ein Teil des Körpers des Bedieners, der mit dem kollaborativen Roboter 1 in Kontakt kommt, auf einen Finger oder einen Arm beschränkt ist, wie in einem Fall, in dem mit einem Werkstück auf einem Tisch hantiert wird, oder anderen Fällen, ist es möglich, 140 N anzuwenden, wobei es sich um den Beschränkungswert bezüglich eines Fingers handelt. Es ist natürlich möglich, einen beliebigen Beschränkungswert unter Berücksichtigung eines Risikos gemäß der Anwendung des kollaborativen Roboters 1 anzuwenden.
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Bei dieser Ausführungsform ist es, obgleich ein beispielhafter Fall beschrieben wurde, in dem die Steuereinheit als die Antriebskraftbeschränkungseinheit den Strom für jeden der Motoren auf der Basis eines Detektionsergebnisses von dem Sensor oder der Stromdetektionseinheit einstellt, wodurch die Antriebskraft beschränkt wird, stattdessen möglich, eine mechanische Kupplung 22 einzusetzen. Die mechanische Kupplung 22 kann für Drehbewegung oder Linearbewegung ausgelegt sein.
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Beispielsweise ist gemäß der Darstellung in 6 in einem Fall, in dem ein Linearbewegungsmechanismus 23, der die Gleitvorrichtung 13 bezüglich der Basis 10 linear bewegt, mit Folgendem versehen: einer Zahnstange 24, die an der Basis 10 fixiert ist; und einem Zahnritzel 25, das mit der Zahnstange 24 in Eingriff steht, wobei die mechanische Kupplung (Zweiwegerollenkupplung usw.) 22, die für Drehbewegung ausgelegt ist, zwischen einem Reduzierer 27, der die Drehzahl eines Motors 26 reduziert, und dem Zahnritzel 25 angeordnet ist. In 6 kann, obgleich der Linearbewegungsmechanismus 23 mit der Verwendung der vertikalen Linearbewegungsachse 7 erläutert wird, der Linearbewegungsmechanismus 23 auch auf die anderen Linearbewegungsachsen 5 und 6 angewendet werden.
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Es kann eine beliebige Art der mechanischen Kupplung 22 eingesetzt werden, solange die mechanische Kupplung 22 die Kraftübertragung des Motors auf die entsprechende der Gleitvorrichtungen 11, 12 und 13 sperrt, wenn eine Antriebskraft, die dem Beschränkungswert bezüglich eines zugehörigen Körperbereichs überschreitet, auftritt. In diesem Fall wird bevorzugt, dass die mechanische Kupplung 22 gemultiplext wird.
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Bei dieser Ausführungsform ist es, obgleich eine beispielhafte Struktur, bei der als die Linearbewegungsachsen 5, 6 und 7 die Linearbewegungsmechanismen, die jeweils mit einem Motor und einem Kugelgewindetrieb versehen sind, die Gleitvorrichtungen 11, 12 und 13 bezüglich der Basen 8, 9 und 10 linear bewegen, beschrieben wurde, stattdessen auch möglich, eine Struktur, bei der die Basen 8, 9 und 10 selbst teleskopisch in einer Richtung gleiten, oder eine Struktur, die pantografartig ist oder bei der eine Riemenscheibe und ein Riemen verwendet wird, einzusetzen.
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Bei dieser Ausführungsform besteht, da die Ausgleichsvorrichtung 14 in der vertikalen Linearbewegungsachse 7 vorgesehen ist, ein Vorteil darin, dass es möglich ist, eine Antriebskraft, die von dem Motor der vertikalen Linearbewegungsachse 7 erzeugt werden kann, abzuschwächen, während die Lastkapazität sichergestellt wird. In diesem Fall kann das Gegengewicht 17 gemäß dem Gewicht des Werkzeugs und eines Werkstücks variiert werden. Es ist auch möglich, einen Sensor an der Riemenscheibe 15, die in der Ausgleichsvorrichtung 14 vorgesehen ist, vorzusehen, um einen Ausfall der Riemenscheibe 15 zu detektieren. Das Vorsehen eines Mechanismus zur Verhinderung des Rüttelns des Gegengewichts 17 wirkt sich in einem stabilen Betrieb des kollaborativen Roboters 1 aus. Es ist auch möglich, einen mit einer Bremse ausgestatteten Motor für die vertikale Linearbewegungsachse 7 einzusetzen und nicht mit Bremsen ausgestattete Motoren für die erste horizontale Linearbewegungsachse 5 und die zweite horizontale Linearbewegungsachse 6 einzusetzen.
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Ein Neigungswinkelsensor zum Detektieren eines Installationswinkels der ersten horizontalen Linearbewegungsachse 5 kann dahingehend vorgesehen werden, eine Fehlfunktion des Basisachsenabschnitts 2 zu verhindern.
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In einem Fall, in dem eine Kraft, die den Beschränkungswert überschreitet, von dem Sensor detektiert wird, in einem Fall, in dem eine Antriebskraft, die den Beschränkungswert überschreitet, auf der Basis eines Stromwerts geschätzt wird, oder in einem Fall, in dem die Kraftübertragung des Motors auf die Gleitvorrichtung 11, 12 oder 13 durch Betätigung der mechanischen Kupplung 22 gesperrt wird, kann ein Alarm abgegeben werden, um die Außenwelt zu informieren.
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Gemäß der Darstellung in 7 ist es auch möglich, eine Abdeckung 28 zur teilweisen Aufnahme des Basisachsenabschnitts 2 vorzusehen, wodurch die Wahrscheinlichkeit eines Kontakts zwischen dem kollaborativen Roboter 1 und dem Bediener und das Auftreten von Einklemmen oder dergleichen reduziert wird. In 7 ist ein schraffierter Bereich eine Abdeckung, die den Bediener davon abhält, seine Finger oder Arme einzuführen, während eine zweidimensionale horizontale Bewegung der vertikalen Linearbewegungsachse 7, beispielsweise mit einer Kombination aus Bälgen, Platten oder dergleichen, gestattet wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- kollaborativer Roboter
- 2
- Basisachsenabschnitt
- 3
- Handgelenkachsenabschnitt
- 5
- erste horizontale Linearbewegungsachse (horizontale Linearbewegungsachse, Linearbewegungsachse)
- 6
- zweite horizontale Linearbewegungsachse (horizontale Linearbewegungsachse, Linearbewegungsachse)
- 7
- vertikale Linearbewegungsachse (Linearbewegungsachse)
- 14
- Ausgleichsvorrichtung
- 22
- mechanische Kupplung (Antriebskraftbeschränkungseinheit)
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 5980877 [0003]
- US 2013/0255426 [0003]
