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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Robotersystem mit menschlicher Mitwirkung.
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Stand der Technik
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Im Stand der Technik ist ein Robotersystem mit menschlicher Mitwirkung bekannt, bei dem sich ein Roboter und ein Mensch einen Arbeitsplatz teilen (siehe beispielsweise Patentliteratur 1).
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Bei diesem Robotersystem mit menschlicher Mitwirkung ist der Roboter mit verschiedenen Sensoren, wie z. B. einem Kraftsensor, zum Detektieren des Betriebszustands davon versehen. In einem Fall, in dem die physikalische Größe, die dem Betriebszustand des Roboters, der durch die verschiedenen Sensoren detektiert wird, zugeordnet ist, größer gleich einem ersten Schwellenwert und kleiner als ein zweiter Schwellenwert ist, wird bewirkt, dass der Roboter einen Rückzugsbetrieb durchführt, und in einem Fall, in dem die physikalische Größe größer gleich dem zweiten Schwellenwert ist, wird der Roboter schnell angehalten.
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Liste bekannter Schriften
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Patentliteratur
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[PTL 1] Ungeprüfte
japanische Patentanmeldung, Veröffentlichungsnr. 2016-64474 -
Kurzdarstellung der Erfindung
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Technisches Problem
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Jedoch besteht bei dem Robotersystem mit menschlicher Mitwirkung von Patentliteratur 1 in einem Fall, in dem ein Benutzer mit der Absicht, den Roboter dazu zu bringen, den Rückzugsbetrieb durchzuführen, auf den Roboter drückt, die Möglichkeit, dass ein unerfahrener Benutzer mit einer hohen Kraft auf den Roboter drückt, was verursachen könnte, dass der Roboter anhält, und wenn der Roboter anhält, kann der Benutzer dies missverstehen und annehmen, dass die Kraft nicht ausreicht, und mit einer noch höheren Kraft drücken. In einem derartigen Fall wird die an den Roboter angelegte Last zu hoch, wodurch eine Fehlfunktion des Roboters verursacht wird.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Robotersystem mit menschlicher Mitwirkung bereitzustellen, das verhindern kann, dass ein Roboter einer zu hohen Last ausgesetzt wird, selbst wenn er von einem unerfahrenen Benutzer betrieben wird.
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Lösung des Problems
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Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Robotersystem mit menschlicher Mitwirkung, das einen Roboter und eine Steuervorrichtung, die den Roboter steuert, umfasst, wobei: der Roboter mit einem Sensor versehen ist, der eine an den Roboter angelegte externe Kraft detektiert; und die Steuervorrichtung den Betrieb des Roboters in einem Fall, in dem die detektierte externe Kraft größer gleich einem ersten Schwellenwert ist, anhält und in einem Fall, in dem die detektierte externe Kraft größer gleich einem zweiten Schwellenwert, der über dem ersten Schwellenwert liegt, ist, eine Warnung ausgibt.
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Mit diesem Aspekt wird in einem Fall, in dem sich der Roboter und ein Arbeiter einen Arbeitsplatz teilen, wenn dadurch, dass der Arbeiter auf den Roboter drückt, eine externe Kraft auf den Roboter einwirkt, die externe Kraft von dem Sensor detektiert, und der Roboter führt einen der detektierten externen Kraft entsprechenden Betrieb durch. In dem Fall, in dem die detektierte externe Kraft größer gleich dem ersten Schwellenwert ist, hält die Steuervorrichtung den Betrieb des Roboters an. Wenn der Roboter anhält, selbst wenn auf den Roboter gedrückt wird, kann ein erfahrener Arbeiter erkennen, dass eine zu hohe Kraft angelegt wird.
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Im Gegensatz dazu kann ein unerfahrener Arbeiter dies missverstehen und annehmen, dass der Roboter aufgrund einer nicht ausreichenden Kraft angehalten hat, und in solch einem Fall legt der Arbeiter eine höhere externe Kraft an den Roboter an. In diesem Fall gibt die Steuervorrichtung mit diesem Aspekt eine Warnung aus, wenn die externe Kraft, die von dem Sensor detektiert wird, auf einen Wert, der größer gleich dem zweiten Schwellenwert, der über dem ersten Schwellenwert liegt, ist, steigt. Durch Ausgeben der Warnung kann dafür gesorgt werden, dass selbst ein unerfahrener Arbeiter erkennt, dass irgendein Problem aufgetreten ist, und es ist möglich, zu verhindern, dass der Arbeiter eine noch höhere externe Kraft an den Roboter anlegt.
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Bei dem oben erwähnten Aspekt kann die Steuervorrichtung bewirken, dass der Roboter in einem Fall, in dem die von dem Sensor detektierte externe Kraft größer gleich einem dritten Schwellenwert, der weniger als der erste Schwellenwert beträgt, ist und unter dem ersten Schwellenwert liegt, einen Rückzugsbetrieb in eine Richtung durchführt, in der die externe Kraft reduziert ist.
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Mit dieser Konfiguration kann der Arbeiter durch Anlegen der externen Kraft, die größer gleich dem dritten Schwellenwert ist und unter dem ersten Schwellenwert liegt, an den Roboter dafür sorgen, dass der Roboter den Rückzugsbetrieb durchführt, wodurch der Roboter in die Richtung der externen Kraft bewegt wird. Dann ist es möglich, den Roboter anzuhalten, wenn die externe Kraft auf einen Wert, der größer gleich dem ersten Schwellenwert ist, steigt.
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Bei dem oben erwähnten Aspekt kann die Warnung dadurch ausgegeben werden, dass ein Vibrationsbetrieb des Roboters bewirkt wird.
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Mit dieser Konfiguration wird, wenn die externe Kraft auf einen Wert, der größer gleich dem zweiten Schwellenwert ist, steigt, ein Vibrationsbetrieb des Roboters bewirkt. In einem Fall, in dem der Roboter in eine Richtung gedrückt wird, ist normalerweise kein Vibrationsbetrieb des Roboters zu erwarten; somit ist es möglich, den Arbeiter zu warnen, dass irgendein Problem aufgetreten ist. Da der Arbeiter, der die Warnung erhalten hat, aufhört, mit einer höheren externen Kraft auf den Roboter zu drücken, ist es möglich, zu verhindern, dass der Roboter einer zu hohen externen Kraft ausgesetzt wird. Durch Ausführen der Warnung mit dem Betrieb des Roboters ist es nicht notwendig, zusätzliche Geräte, wie z. B. eine Alarmvorrichtung, vorzusehen, wodurch eine einfache Konfiguration gestattet wird.
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Bei dem oben erwähnten Aspekt kann die Steuervorrichtung mit einer Alarmvorrichtung versehen sein, und die Warnung kann durch Aktivieren der Alarmvorrichtung ausgegeben werden.
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Mit dieser Konfiguration kann die Steuervorrichtung, wenn die externe Kraft auf einen Wert, der größer gleich dem zweiten Schwellenwert ist, steigt, die Alarmvorrichtung dahingehend aktivieren, die Warnung auszugeben.
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Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bietet darin einen Vorteil, dass es möglich ist, zu verhindern, dass ein Roboter einer zu hohen Last ausgesetzt wird, selbst wenn er von einem unerfahrenen Benutzer bedient wird.
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Figurenliste
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- [1] 1 ist ein Gesamtkonfigurationsdiagramm, das ein Robotersystem mit menschlicher Mitwirkung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
- [2] 2 ist ein Blockdiagramm zur Erläuterung einer Steuervorrichtung des Robotersystems mit menschlicher Mitwirkung in 1.
- [3] 3 ist ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung eines Bestimmungsprozesses, der von einer Bestimmungseinheit der Steuervorrichtung in 2 durchgeführt wird.
- [4] 4 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen der Höhe einer an einen Roboter des Robotersystems mit menschlicher Mitwirkung in 1 angelegten externen Kraft und einem Roboterbetrieb zeigt.
- [5] 5 ist ein Diagramm zur Erläuterung eines Warnbetriebs, der durchgeführt wird, wenn eine externe Kraft, die größer gleich einem zweiten Schwellenwert ist, auf den Roboter in dem Robotersystem mit menschlicher Mitwirkung in 1 einwirkt.
- [6] 6 ist ein Gesamtkonfigurationsdiagramm, das eine Modifikation des Robotersystems mit menschlicher Mitwirkung in 1 zeigt.
- [7] 7 ist ein Blockdiagramm zur Erläuterung einer Steuervorrichtung des Robotersystems mit menschlicher Mitwirkung in 6.
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Beschreibung der Ausführungsform
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Ein Robotersystem 1 mit menschlicher Mitwirkung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
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Gemäß der Darstellung in 1 ist das Robotersystem 1 mit menschlicher Mitwirkung gemäß dieser Ausführungsform ein System, das in einer Umgebung betrieben wird, in der sich ein Roboter 2 und ein Arbeiter (menschlich) einen Arbeitsplatz teilen, und ist mit dem Roboter 2 und einer Steuervorrichtung (Steuereinheit) 3, die den Roboter 2 steuert, versehen.
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Gemäß der Darstellung in 1 ist der Roboter 2 beispielsweise ein 6-Achs-Gelenkroboter. Der Roboter 2 kann durch Servomotoren (nicht gezeigt), die an sechs Gelenkwellen vorgesehen sind, dahingehend betrieben werden, eine gewünschte Position und Ausrichtung einzunehmen.
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Der Roboter 2 ist mit verschiedenen Sensoren 4 zum Detektieren seines Betriebszustands versehen. Die Sensoren 4 umfassen beispielsweise einen Sensor 4 zum Detektieren einer externen Kraft F, die auf den Roboter 2 einwirkt, einen Drehmomentsensor (nicht gezeigt) zum Detektieren eines Drehmoments, das auf jede der Gelenkwellen des Roboters 2 einwirkt, einen Beschleunigungssensor (nicht gezeigt) zum Detektieren der Beschleunigung des Roboters 2, Codierer (nicht gezeigt) zum Detektieren der Drehstellungen der Servomotoren usw. Jeder der Sensoren 4 kann in den Roboter 2 integriert sein oder kann an der Außenseite des Roboters 2 angebracht sein.
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Die Steuervorrichtung 3 ist ein Computer mit einer Hardwarekonfiguration, wie z. B. einer Schnittstelle, die Signale oder Daten zu/von einem CPU, einem RAM, einem ROM sowie externen Vorrichtungen, wie z. B. einer Anzeigevorrichtung und einer Eingabevorrichtung, sendet/empfängt.
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Gemäß der Darstellung in 2 ist die Steuervorrichtung 3 mit Folgendem versehen: einer Speichereinheit 5, die ein Betriebsprogramm speichert; einer Einheit 6 zur Berechnung der externen Kraft, die eine externe Kraft F, die auf den Roboter 2 einwirkt, auf der Basis von von den verschiedenen Sensoren 4, die in dem Roboter 2 vorgesehen sind, detektierten Informationen berechnet; einer Bestimmungseinheit 7, die bestimmt, ob die berechnete externe Kraft F größer gleich einem dritten Schwellenwert Th3 ist und unter einem ersten Schwellenwert Th1 liegt oder nicht, größer gleich dem ersten Schwellenwert Th1 ist und unter einem zweiten Schwellenwert Th2 liegt oder nicht, oder größer gleich dem zweiten Schwellenwert Th2 ist oder nicht; und einer Befehlserzeugungseinheit 8, die auf der Basis des Betriebsprogramms oder des Bestimmungsergebnisses einen Befehl zum Bewirken, dass der Roboter 2 einen Betriebsvorgang durchführt, erzeugt. Der zweite Schwellenwert Th2 ist auf einen Wert festgelegt, der ausreichend kleiner als eine externe Kraft F, die den Roboter 2 beschädigen könnte, ist.
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Gemäß der Darstellung in 3 bestimmt die Befehlserzeugungseinheit 8 in einem Zustand, in dem ein Befehl basierend auf dem Betriebsprogramm erzeugt wird und bewirkt wird, dass der Roboter 2 Normalbetrieb durchführt, auf der Basis der von den Sensoren 4 detektierten Informationen, ob eine externe Kraft F detektiert worden ist oder nicht (Schritt S1). In einem Fall, in dem eine externe Kraft F detektiert worden ist, bestimmt die Befehlserzeugungseinheit 8, ob die externe Kraft F größer gleich dem dritten Schwellenwert Th3 ist oder nicht (Schritt S2).
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Gemäß der Darstellung in 3 und 4 wird in einem Fall, in dem die externe Kraft F unter dem dritten Schwellenwert Th3 liegt, ein Befehl zum Fortsetzen des Normalbetriebs basierend auf dem Betriebsprogramm erzeugt (Schritt S3). Infolge der Bestimmung durch die Bestimmungseinheit 7 wird, wenn die externe Kraft F größer gleich dem dritten Schwellenwert Th3 ist, bestimmt, ob die externe Kraft F größer gleich dem ersten Schwellenwert Th1 ist oder nicht (Schritt S4). Wenn die externe Kraft F unter dem ersten Schwellenwert Th1 liegt, wird ein Befehl zum Bewirken, dass der Roboter 2 im Vergleich zu dem Fall eines „Schnellstopps“ mit einer längeren Anhaltezeit anhält, oder ein Befehl zum Bewirken, dass der Roboter 2 einen Rückzugsbetrieb in eine Richtung, in der die externe Kraft F abnimmt, durchführt, erzeugt (Schritt S5) .
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Infolge der Bestimmung durch die Bestimmungseinheit 7 wird in einem Fall, in dem die externe Kraft F größer gleich dem ersten Schwellenwert Th1 ist, bestimmt, ob die externe Kraft F größer gleich dem zweiten Schwellenwert Th2 ist oder nicht (Schritt S6). In einem Fall, in dem die externe Kraft F unter dem zweiten Schwellenwert Th2 liegt, erzeugt die Befehlserzeugungseinheit 8 einen Befehl zum Bewirken, dass der Roboter 2 einen „Schnellstopp“ durchführt, anders ausgedrückt in einer kurzen Zeitspanne anhält (Schritt S7).
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Infolge der Bestimmung durch die Bestimmungseinheit 7 erzeugt die Befehlserzeugungseinheit 8 in einem Fall, in dem die externe Kraft F größer gleich dem zweiten Schwellenwert Th2 ist (Schritt S6), einen Befehl zum Ausführen einer Warnung (Schritt S8) .
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Bei dieser Ausführungsform erzeugt die Befehlserzeugungseinheit 8 einen Befehl zum Bewirken eines Vibrationsbetriebs des Servomotors, so dass ein Körper des Roboters 2 vibriert, wodurch dem Arbeiter, der mit dem Roboter 2 in Kontakt ist und auf den Roboter 2 drückt, eine Warnung gegeben wird.
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Der Betrieb des so konfigurierten Robotersystems 1 mit menschlicher Mitwirkung gemäß dieser Ausführungsform wird nachstehend beschrieben.
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Mit dem Robotersystem 1 mit menschlicher Mitwirkung gemäß dieser Ausführungsform bewirkt die Steuervorrichtung 3 den Betrieb des Roboters 2 auf der Basis des im Voraus erlernten Betriebsprogramms, wodurch gestattet wird, dass der Roboter 2 Arbeit in einem Arbeitsraum, den er sich mit einem Arbeiter teilt, durchführt.
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Wenn in diesem Zustand dafür gesorgt werden muss, dass sich der Roboter 2 aus irgendeinem Grund zurückzieht, drückt der Arbeiter direkt mit seiner Hand auf eine Fläche des Roboters 2 in eine Richtung, in die sich der Roboter 2 zurückziehen soll. Ein erfahrener Arbeiter ist sich der Höhe der Druckkraft, die den Roboter 2 dazu veranlassen kann, einen Rückzugsbetrieb durchzuführen, bewusst, und in einem Fall, in dem die von den verschiedenen Sensoren 4 detektierte externe Kraft F größer gleich dem dritten Schwellenwert Th3 ist und unter dem ersten Schwellenwert Th1 liegt, wird bewirkt, dass der Roboter 2 den Rückzugsbetrieb durchführt.
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Selbst wenn der Arbeiter versucht, den Roboter 2 dazu zu bringen, den Rückzugsbetrieb durchzuführen, hält die Steuervorrichtung 3 den Roboter 2 schnell an, wenn die externe Kraft F auf einen Wert, der größer gleich dem ersten Schwellenwert Th1 ist und unter dem zweiten Schwellenwert Th2 liegt, steigt. Wenn der Roboter 2 schnell anhält, kann ein erfahrener Arbeiter erkennen, dass die angelegte externe Kraft F zu hoch war. Jedoch kann, wenn der Roboter 2 schnell anhält, ein unerfahrener Arbeiter dies nicht verstehen und annehmen, dass die angelegte externe Kraft F nicht ausreichend ist, und eine noch höhere externe Kraft F anlegen.
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Bei dieser Ausführungsform gibt die Steuervorrichtung 3 gemäß der Darstellung in 5, wenn die externe Kraft F dadurch, dass der Arbeiter eine noch höhere externe Kraft an den auf diese Art und Weise angehaltenen Roboter 2 anlegt, auf einen Wert, der größer gleich dem zweiten Schwellenwert Th2 ist, steigt, eine Warnung aus, indem sie einen Vibrationsbetrieb des Roboters 2 bewirkt. Dabei vibriert der Körper des Roboters 2, mit dem der Arbeiter in Kontakt ist, wodurch gestattet wird, dass der Arbeiter erkennt, dass der Betrieb falsch ist.
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Anders ausgedrückt besteht ein Vorteil darin, dass es möglich ist, zu verhindern, dass der Roboter 2 einer zu hohen Last ausgesetzt wird, selbst wenn er von einem unerfahrenen Arbeiter bedient wird.
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Bei dieser Ausführungsform gibt die Steuervorrichtung 3 eine Warnung an den Arbeiter, der mit dem Roboter 2 in Kontakt ist, aus, indem sie einen Vibrationsbetrieb des Roboters 2 bewirkt; somit besteht auch ein Vorteil darin, dass es nicht notwendig ist, eine spezielle Alarmvorrichtung zu installieren.
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Bei dem Robotersystem 1 mit menschlicher Mitwirkung gemäß dieser Ausführungsform kann, obgleich ein Fall als ein Beispiel dargestellt wurde, in dem die Steuervorrichtung 3 eine Warnung an den Arbeiter, der mit dem Roboter 2 in Kontakt ist, ausgibt, indem sie einen Vibrationsbetrieb des Roboters 2 bewirkt, alternativ dazu gemäß der Darstellung in 6 und 7 eine Alarmvorrichtung 9 vorgesehen sein, und die Warnung kann durch Aktivieren der Alarmvorrichtung 9 an den Arbeiter ausgegeben werden.
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Als Alarmvorrichtung 9 kann eine beliebige Alarmvorrichtung, wie z. B. ein Lautsprecher zur Erzeugung von Ton, eine Leuchte, die blinkt oder erleuchtet, und eine Anzeigevorrichtung zum Anzeigen der Warnung, eingesetzt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Robotersystem mit menschlicher Mitwirkung
- 2
- Roboter
- 3
- Steuervorrichtung (Steuereinheit)
- 4
- Sensor
- 9
- Alarmvorrichtung
- F
- externe Kraft
- Th1
- erster Schwellenwert
- Th2
- zweiter Schwellenwert
- Th3
- dritter Schwellenwert
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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