JP5418915B2 - Robot, status presentation device, status presentation method, and robot teaching method - Google Patents
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本発明は、記憶した基準姿勢を基にして動作をするロボット、状態呈示装置及び状態呈示方法並びにロボットの教示方法に関する。 The present invention relates to a robot that operates based on a stored reference posture, a state presentation device, a state presentation method, and a robot teaching method.
ロボットを用いて作業対象物に作業を行う際には、ロボットに基準姿勢を教示する必要があり、その教示方法が、例えば特許文献１に記載されている。
特許文献１の方法は、基準点を照準する照準手段の照準軸に沿ってロボットを作業スペースに近接させ、ロボットと作業スペースの距離、及びロボットの位置から基準点の位置を検知するので、その基準点を基にして基準姿勢を教示することができる。
When working on a work target using a robot, it is necessary to teach the robot the reference posture, and a teaching method is described in
In the method of
本発明は、ロボットに動作を教示する際に、ロボットアームの駆動部の可動残量を容易に確認することができるロボット、状態呈示装置及び状態呈示方法並びにロボットの教示方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a robot, a state presentation device, a state presentation method, and a robot teaching method capable of easily confirming the remaining movable amount of a driving unit of a robot arm when teaching a robot of an operation. And
前記目的に沿う本発明に係るロボットは、胴体部と、前記胴体部を移動させる移動体と、前記胴体部に取り付けられ、可動範囲が予め設定された７つの駆動部を有するロボットアームと、前記ロボットアームに装着され、作業対象物に対して作業を行う作業ツールと、前記ロボットアームの、前記作業ツールに近接する位置に着脱可能に配置され、前記可動範囲に対する前記駆動部の可動残量を表示するとともに、予め設定された前記駆動部の負荷許容量に対する、負荷検出手段から取得した該駆動部に生じている負荷量の差分を負荷残量として表示する状態呈示装置と、前記作業ツールに対する前記作業対象物の位置を検知する位置検出手段と、前記胴体部に搭載された制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記位置検出手段に接続され、該位置検出手段によって計測された前記作業対象物の位置と予め記憶された前記作業対象物の位置との差異を算出結果として出力するセンサ信号処理部と、前記作業ツールが前記作業対象物に対して作業を行える位置及び姿勢となる前記ロボットアームの基準姿勢を記憶し、該基準姿勢及び前記算出結果に基づいて、前記作業ツールが前記作業対象物に対して作業できる前記ロボットアームの姿勢を求め、前記駆動部の前記可動範囲内で、前記駆動部を駆動して前記ロボットアームの動作を制御するアーム制御部と、を有し、前記状態呈示装置は、前記各駆動部にそれぞれ対応し、前記可動残量の段階的大きさによって異なる色を発光する複数の発光体Ａと、前記各駆動部にそれぞれ対応し、前記負荷残量の段階的大きさによって異なる色を発光する複数の発光体Ｂと、を有する。 A robot according to the present invention that meets the above-described object includes a torso, a moving body that moves the torso , a robot arm that is attached to the torso and has seven drive units that have preset movable ranges; A work tool attached to a robot arm and performing work on a work object; and a detachable arrangement of the robot arm at a position close to the work tool, and a movable remaining amount of the drive unit with respect to the movable range. A state presentation device that displays a difference in load amount generated in the drive unit acquired from the load detection means with respect to a preset load allowable amount of the drive unit as a remaining load , comprising position detecting means for detecting the position of the work object, and a control device mounted on the body portion, wherein the control device is connected to said position detecting means A sensor signal processing unit that outputs a difference between the position of the work object measured by the position detection unit and the position of the work object stored in advance as a calculation result; and the work tool applies to the work object. The reference position of the robot arm that is the position and posture at which the work can be performed is stored, and the posture of the robot arm at which the work tool can work on the work object is obtained based on the reference posture and the calculation result. , within the movable range of the drive unit, by driving the driving unit have a, an arm control unit for controlling the operation of the robot arm, the state presentation device, corresponding to said each drive unit, A plurality of light emitters A that emit different colors according to the stepwise magnitude of the remaining movable amount, and colors that correspond to the respective drive units and that differ depending on the stepwise magnitude of the remaining load It has a plurality of light emitters B for emitting a.
前記目的に沿う本発明に係る状態呈示装置は、胴体部と、前記胴体部を移動させる移動体と、前記胴体部に取り付けられ、可動範囲が予め設定された７つの駆動部を有するロボットアームと、前記ロボットアームに装着され、作業対象物に対して作業を行う作業ツールと、前記作業ツールに対する前記作業対象物の位置を検知する位置検出手段と、前記胴体部に搭載された制御装置と、を備え、前記制御装置が、前記位置検出手段に接続され、該位置検出手段によって計測された前記作業対象物の位置と予め記憶された前記作業対象物の位置との差異を算出結果として出力するセンサ信号処理部と、前記作業ツールが前記作業対象物に対して作業を行える位置及び姿勢となる前記ロボットアームの基準姿勢を記憶し、該基準姿勢及び前記算出結果に基づいて、前記作業ツールが前記作業対象物に対して作業できる前記ロボットアームの姿勢を求め、前記駆動部の前記可動範囲内で、前記駆動部を駆動して前記ロボットアームの動作を制御するアーム制御部と、を有するロボットに取り付けられる状態呈示装置であって、前記ロボットアームの、前記作業ツールに近接する位置に着脱可能に取り付けられる固定部と、前記固定部に設けられ、前記ロボットアームが備える駆動部の、予め設定された可動範囲に対する、該駆動部の可動残量を表示するとともに、予め設定された前記駆動部の負荷許容量に対する、負荷検出手段から取得した該駆動部に生じている負荷量の差分を負荷残量として表示する表示部とを備え、前記表示部は、前記各駆動部にそれぞれ対応し、前記可動残量の段階的大きさによって異なる色を発光する複数の発光体Ａと、前記各駆動部にそれぞれ対応し、前記負荷残量の段階的大きさによって異なる色を発光する複数の発光体Ｂと、を有する。 A state presentation apparatus according to the present invention that meets the above-described object includes a body part, a moving body that moves the body part, a robot arm that is attached to the body part and has seven drive parts that have a movable range set in advance. A work tool that is attached to the robot arm and performs work on the work object; position detection means that detects a position of the work object with respect to the work tool; and a control device mounted on the body part; The control device is connected to the position detection means, and outputs the difference between the position of the work object measured by the position detection means and the position of the work object stored in advance as a calculation result. A sensor signal processing unit and a reference posture of the robot arm that is a position and a posture at which the work tool can work on the work object are stored, and the reference posture and the calculation are stored. Based on the result, the posture of the robot arm that allows the work tool to work on the work object is obtained, and the drive unit is driven within the movable range of the drive unit to control the operation of the robot arm. to the arm control unit, a state presentation device attached to a robot having the robot arm, a fixing portion detachably attached to a position adjacent to said work tool, provided in the fixing unit, the robot The drive unit included in the arm displays the remaining movable amount of the drive unit with respect to a preset movable range, and the drive unit acquired from the load detection unit with respect to the preset load allowable amount of the drive unit. produce and have loadings of the difference and a display unit for displaying a load remaining, the display unit, corresponding to said each drive section, stage of the movable remaining Manner a plurality of light emitters A which emits different colors depending on the size, corresponding to said each drive section, having a plurality of light emitters B for emitting different colors by stepwise the magnitude of the load remaining.
前記目的に沿う本発明に係る状態呈示方法は、胴体部と、前記胴体部を移動させる移動体と、前記胴体部に取り付けられ、可動範囲が予め設定された７つの駆動部を有するロボットアームと、前記ロボットアームに装着され、作業対象物に対して作業を行う作業ツールと、前記作業ツールに対する前記作業対象物の位置を検知する位置検出手段と、前記胴体部に搭載された制御装置と、を備え、前記制御装置が、前記位置検出手段に接続され、該位置検出手段によって計測された前記作業対象物の位置と予め記憶された前記作業対象物の位置との差異を算出結果として出力するセンサ信号処理部と、前記作業ツールが前記作業対象物に対して作業を行える位置及び姿勢となる前記ロボットアームの基準姿勢を記憶し、該基準姿勢及び前記算出結果に基づいて、前記作業ツールが前記作業対象物に対して作業できる前記ロボットアームの姿勢を求め、前記駆動部の前記可動範囲内で、前記駆動部を駆動して前記ロボットアームの動作を制御するアーム制御部と、を有するロボットの状態呈示方法であって、前記ロボットアームに設けられた複数の駆動部の駆動位置を取得し、予め設定された該各駆動部の可動範囲に対する該各駆動部の可動残量を検知する工程と、前記ロボットアームの、前記作業ツールに近接する位置に配置された複数の発光体Ａを、前記各駆動部の前記可動残量の段階的大きさによって、それぞれ異なる色に発光させる工程と、前記各駆動部に生じている負荷量を取得し、予め設定された該各駆動部の負荷許容量に対する、該駆動部に生じている負荷量の差分を検知する工程と、前記ロボットアームの、前記作業ツールに近接する位置に配置された複数の発光体Ｂを、前記各駆動部の前記許容量に対する前記負荷量の差分の段階的大きさによって、それぞれ異なる色に発光させる工程と、を有する。 A state presentation method according to the present invention that meets the above-described object includes a body part, a moving body that moves the body part, a robot arm that is attached to the body part and has seven drive parts that have preset movable ranges; A work tool that is attached to the robot arm and performs work on the work object; position detection means that detects a position of the work object with respect to the work tool; and a control device mounted on the body part; The control device is connected to the position detection means, and outputs the difference between the position of the work object measured by the position detection means and the position of the work object stored in advance as a calculation result. A sensor signal processing unit and a reference posture of the robot arm that is a position and a posture at which the work tool can work on the work object are stored, and the reference posture and the calculation are stored. Based on the result, the posture of the robot arm that allows the work tool to work on the work object is obtained, and the drive unit is driven within the movable range of the drive unit to control the operation of the robot arm. A state presentation method of a robot having an arm control unit that obtains driving positions of a plurality of driving units provided in the robot arm and drives each of the driving units with respect to a preset movable range. a step of detecting the moving amount of remaining parts, before Symbol robot arm, a plurality of light emitters a which is arranged at a position close to the work tool, the step sizes of said movable remaining amount of each of the drive unit The step of emitting light in different colors and the load amount generated in each drive unit are obtained, and the difference between the load amount generated in the drive unit with respect to the preset load allowable amount of each drive unit is obtained. Inspection And a plurality of light emitters B arranged at positions close to the work tool of the robot arm, respectively, depending on the step size of the difference of the load amount with respect to the allowable amount of each driving unit. And causing the color to emit light .
前記目的に沿う本発明に係るロボットの教示方法は、可動範囲が予め設定された駆動部を備えるロボットアームを有するロボットに動作を教示するロボットの教示方法であって、第２の発明に係る状態呈示装置を前記ロボットアームに配置する工程と、前記状態呈示装置の表示を参照しながら操作ツールにより前記ロボットアームを動作させる工程と、前工程においてした前記ロボットアームの前記動作を、前記ロボットの再生時の動作として該ロボットを制御する制御装置に記憶させる工程と、を有する。 A robot teaching method according to the present invention that meets the above-described object is a robot teaching method for teaching an operation to a robot having a robot arm provided with a drive unit whose movable range is set in advance, and the state according to the second invention a step of presenting device you placed on the robot arm, the step of operating the robot arm by reference while operating tool display of the status presenting device, the operation of the robot arm which is in the previous step, the robot and a step of storing in the control unit for controlling the robot as a reconstructing operation of.
第１の発明に係るロボット及び第２の発明に係る状態呈示装置は、作業ツールに近接する位置で駆動部の可動残量を表示するので、オペレータは、作業ツールの位置及び姿勢を視認しつつ、駆動部の可動残量を確認でき、駆動部が可動残量のある状態で、作業ツールが予め設定された位置及び姿勢となるロボットアームの姿勢を効率的に見つけることが可能である。
ロボットの作業者（オペレータ）は操作ツール等を用いてロボットに動作の教示作業を行う際に、通常、ロボットの先端部にある作業ツールあるいは制御点の位置を目視しながらロボットを操作するため、教示の際に先端部以外の駆動部の可動残量までも考慮するには、教示作業者がより熟練された者である必要があるが、作業ツールに近接する位置に状態呈示装置が配置されることで、教示作業者がロボットの先端部に視線を向けていても、先端部以外の駆動部の可動残量を視認することができるので、ロボットの各駆動部に対して可動残量に余裕のある動作を教示することがより容易になる。
Since the robot according to the first invention and the state presentation device according to the second invention display the remaining movable amount of the drive unit at a position close to the work tool, the operator can visually recognize the position and posture of the work tool. The movable remaining amount of the drive unit can be confirmed, and the posture of the robot arm in which the work tool has a preset position and posture can be efficiently found in a state where the drive unit has the remaining movable amount.
When a robot operator (operator) performs an operation teaching operation on a robot using an operation tool or the like, usually, the robot operator operates the robot while visually observing the position of the work tool or control point at the tip of the robot. In order to take into account even the remaining movable amount of the drive unit other than the tip part during teaching, the teaching worker needs to be a more skilled person, but the state presentation device is arranged at a position close to the working tool. As a result, even if the teaching worker points his / her line of sight toward the tip of the robot, the remaining movable amount of the drive unit other than the tip can be visually recognized. It is easier to teach a generous operation.
第１の発明に係るロボット及び第２の発明に係る状態呈示装置において、状態呈示装置が駆動部の負荷残量を表示する場合、オペレータは、駆動部に負荷許容量を超える大きさの負荷が生じていないのを視覚的に確認しながら、ロボットアームの動作を行うことが可能である。 In the robot according to the first invention and the state presentation device according to the second aspect, when the state presentation device displays the remaining load of the drive unit, the operator has a load exceeding the allowable load amount on the drive unit. The robot arm can be operated while visually confirming that it has not occurred.
第１の発明に係るロボット及び第２の発明に係る状態呈示装置において、状態呈示装置が駆動部の可動残量の段階的大きさによって異なる色を発光する発光体Ａを有する場合、オペレータは、オペレータの視線が状態呈示装置から多少ずれていても、駆動部の可動残量を視認することができる。 In the state presentation device according to the robot according to the first invention and the state presentation device according to the second invention, when the state presentation device has the light emitter A that emits a different color depending on the stepped magnitude of the movable remaining amount of the driving unit, the operator Even if the line of sight of the operator is slightly deviated from the state presentation device, the remaining movable amount of the drive unit can be visually recognized.
第１の発明に係るロボット及び第２の発明に係る状態呈示装置において、状態呈示装置が駆動部の負荷残量の段階的大きさによって異なる色を発光する発光体Ｂを有する場合、オペレータは、オペレータの視線が状態呈示装置から多少ずれていても、駆動部の負荷残量を視認しながらロボットアームを動かすことができる。 In the state presentation device according to the robot according to the first invention and the state presentation device according to the second invention, when the state presentation device has the illuminant B that emits a different color depending on the stepped magnitude of the remaining load of the driving unit, the operator Even if the line of sight of the operator is slightly deviated from the state presentation device, the robot arm can be moved while visually confirming the remaining load of the drive unit.
第１の発明に係るロボット及び第２の発明に係る状態呈示装置において、状態呈示装置が、ロボットアームに対して着脱可能である場合、不具合が生じた状態呈示装置の取替えを容易に行うことができる。
また、動作教示時には可動残量を視認しやすいため、より精度の良い動作を教示することができる上、作業時（プレイバック時）には、本装置を取り外す事により、ロボットアームがよりコンパクトになり本装置が外部環境と接触することを防止する事が出来る。
In the robot according to the first invention and the status presentation device according to the second invention, when the status presentation device is detachable from the robot arm, it is possible to easily replace the status presentation device in which a problem has occurred. it can.
In addition, since it is easy to visually recognize the remaining moving amount when teaching the operation, it is possible to teach a more accurate operation, and the robot arm can be made more compact by removing this device during work (during playback). This makes it possible to prevent the apparatus from coming into contact with the external environment.
第３の発明に係る状態呈示方法は、作業ツールに近接する位置に配置された複数の発光体Ａを、各駆動部の可動残量の段階的大きさによって、それぞれ異なる色に発光させる工程を有するので、視線が状態呈示装置から多少ずれている状態のオペレータに対して、駆動部の可動残量を視認させることができる。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a method for causing a plurality of light emitters A arranged at positions close to a work tool to emit light in different colors according to the stepwise magnitude of the movable remaining amount of each drive unit. Therefore, the movable remaining amount of the drive unit can be visually recognized by an operator whose line of sight is slightly deviated from the state presentation device.
第３の発明に係る状態呈示方法において、作業ツールに近接する位置に配置された複数の発光体Ｂを、各駆動部の許容量に対する負荷量の差分の段階的大きさによって、それぞれ異なる色に発光させる工程を有する場合、オペレータが、作業ツールの動きを目で追いながら、駆動部の負荷状態を容易に視認することが可能である。 In the state presentation method according to the third aspect of the present invention, the plurality of light emitters B arranged at positions close to the work tool have different colors depending on the stepwise difference of the load amount relative to the allowable amount of each drive unit. In the case of having the step of emitting light, the operator can easily visually check the load state of the drive unit while following the movement of the work tool.
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
図１〜図３に示すように、本発明の第１の実施の形態に係るロボット１０は、可動範囲が予め設定された駆動部（本実施の形態では回動部）１１〜１７を備えるロボットアーム１８、１８ａと、ロボットアーム１８、１８ａにそれぞれ装着され、作業対象物１９（図４、図５参照）に対して作業を行う作業ツールの一例であるグリッパ２０、２０ａとを有している。
ロボットアーム１８、１８ａには、それぞれグリッパ２０、２０ａに近接する位置に、可動範囲に対する駆動部１１〜１７の可動残量を表示する状態呈示装置２１が配置されている。以下、これらについて詳細に説明する。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings for understanding of the present invention.
As shown in FIGS. 1 to 3, the
On the
図１に示すように、ロボット１０は、胴体部２２と、胴体部２２に取り付けられたロボットアーム１８、１８ａと、胴体部２２の下部に設けられ、胴体部２２を移動させる移動体２３を有している。胴体部２２には、ロボットアーム１８、１８ａ及び移動体２３の動作を制御する制御装置２４が搭載されている。
ロボットアーム１８（ロボットアーム１８ａについても同じ）は、先部に作業対象物１９を把持（作業）するグリッパ２０（２０ａ）が装着されている（図４、図５参照）。グリッパ２０には、グリッパ２０に対する作業対象物１９の位置を計測する位置検出センサ（位置検出手段の一例）２５が固定されている。位置検出センサ２５は、レーザ変異計、近接センサ、又はＣＣＤカメラ等からなり、ＣＣＤカメラ等の場合、その配置場所は胴体部２２等でもよい。
ロボットアーム１８の先端部、即ちグリッパ２０に近接する位置に取り付けられている状態呈示装置２１は、ロボットアーム１８に対して着脱可能であり、可動残量を表示する必要がない場合、ロボットアーム１８から取り外しておくことができる。
As shown in FIG. 1, the
The robot arm 18 (the same applies to the
The
ロボットアーム１８には、図２に示すように、ロボットアーム１８の動作を制御するアーム制御部２７（制御装置２４の機能として設定されている）に信号接続された７つのアクチュエータ（例えばサーボモータ）２８〜３４が固定されている。アクチュエータ２８〜３４には、駆動位置検出器（例えばエンコーダ）２８ａ〜３４ａが接続され、アーム制御部２７は、アクチュエータ２８〜３４の駆動位置を検知することができる。
As shown in FIG. 2, the
ロボットアーム１８は、図２、図３に示すように、アクチュエータ２８〜３４をそれぞれ備える駆動部１１〜１７によって、７箇所で駆動可能である（図３には、ロボットアーム１８ａが描かれている）。図３に記載されたＪ１〜Ｊ７は、それぞれ駆動部１１〜１７の駆動方向を示している。
駆動部１１〜１７の駆動位置（本実施の形態では角度位置）は、図４、図５に示すように、グリッパ２０の任意の位置及び姿勢（向き）に対して、一意に決まらない。駆動部１１〜１７は、グリッパ２０の位置及び姿勢を固定した状態で、それぞれ駆動位置を変化することができる。駆動部１１、１２は人の肩に相当する部分に配置され、駆動部１３は上腕に相当する部分に配置され、駆動部１４は肘に相当する部分に配置され、駆動部１５は前腕に相当する部分に配置され、駆動部１６、１７は手首に相当する部分に配置されているが、駆動部１１〜１７の配置位置はこれらに限定されない。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
The drive positions (angular positions in the present embodiment) of the
移動体２３は、図１、図２に示すように、制御装置２４に設けられた走行制御部３５からの指示信号によって駆動し、胴体部２２を所望の地点まで移動させる。本実施の形態では、移動体２３がオムニホイルからなる３つの駆動車輪３５ａを有しているが、オムニホイル以外の車輪でもよく、駆動車輪３５ａの数は３つに限定されない。
制御装置２４は、記憶デバイス、電子演算器及び入力デバイス等を有し、記憶デバイスには、アーム制御部２７及び走行制御部３５等を構成するプログラムが搭載されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the moving
The
制御装置２４には、位置検出センサ２５に信号接続されたセンサ信号処理部３６が搭載されている。位置検出センサ２５は、予め設定された周期（本実施の形態では、５〜２０ミリ秒）で、センサ信号処理部３６から指示信号を受け取ってグリッパ２０に対する作業対象物１９の位置を検知し、センサ信号処理部３６にその検知結果を送信する。センサ信号処理部３６は、位置検出センサ２５から取得した検知結果を記憶する。
The
アーム制御部２７には、グリッパ２０とロボットアーム１８及びグリッパ２０ａとロボットアーム１８ａの相対的な位置関係と、駆動部１１〜１７それぞれの可動範囲とが記憶されている。アーム制御部２７は、記憶しているロボットアーム１８（ロボットアーム１８ａについても同じ）に対するグリッパ２０の位置関係と、駆動位置検出器２８ａ〜３４ａから取得した駆動部１１〜１７の駆動位置を基にして、グリッパ２０の位置及び姿勢を検知する。
アーム制御部２７は、グリッパ２０に対する作業対象物１９の位置と駆動部１１〜１７の駆動位置等から、駆動部１１〜１７の駆動させるべき次の駆動位置を決定する。アーム制御部２７は、この決定した駆動位置に従って、駆動部１１〜１７をそれぞれの可動範囲内で駆動して、ロボットアーム１８の動作を制御する。
The
The
アーム制御部２７は、グリッパ２０が作業対象物１９を把持できる位置及び姿勢になるロボットアーム１８の基準姿勢を記憶する機能を有している。
オペレータは、操作ツール４５（図２参照）を操作してロボットアーム１８を動かし、グリッパ２０が作業台３７に載せられた作業対象物１９（図４、図５参照）を把持できる位置及び姿勢になるように、ロボットアーム１８の姿勢を変化させる。操作ツール４５は、例えば、プログラミングペンダント等の入力装置である。グリッパ２０が作業対象物１９を把持できる状態になったとき、オペレータは、ロボットアーム１８が基準姿勢になっていることを、アーム制御部２７に検知させる。アーム制御部２７は、ロボットアーム１８の基準姿勢と、ロボットアーム１８が基準姿勢になるまで、オペレータによって動かされたロボットアーム１８の動作（以下、「基準アーム動作」ともいう）とを記憶する。
The
The operator operates the operation tool 45 (see FIG. 2) to move the
ロボットアーム１８は、胴体部２２と作業対象物１９の位置関係が同じであれば、基準アーム動作をすることにより、グリッパ２０に作業対象物１９を把持させることができる。
しかし、ロボットアーム１８の基準姿勢を決めた後、作業台３７に対する作業対象物１９の位置がずれた場合、あるいは、作業台３７に対する胴体部２２の位置がずれた場合、グリッパ２０は、ロボットアーム１８が基準姿勢になっても作業対象物１９を把持できなくなる。
If the positional relationship between the
However, when the position of the
センサ信号処理部３６は、位置検出センサ２５から取得する作業対象物１９の位置情報から、作業対象物１９に位置ずれがあったのを検知したとき、グリッパ２０が作業対象物１９を把持できるロボットアーム１８の姿勢（以下、「補正後の姿勢」ともいう）を求める。センサ信号処理部３６は、ロボットアーム１８を基準姿勢から補正後の姿勢にするための姿勢の変化量（以下、「姿勢補正量」ともいう）を算出する。アーム制御部２７は、センサ信号処理部３６からロボットアーム１８の姿勢補正量を取得して、駆動部１１〜１７の駆動量を決定し、グリッパ２０が作業対象物１９を把持できるように、ロボットアーム１８を動かす。
When the sensor
ロボットアーム１８には、図２に示すように、駆動部１１〜１７に生じている負荷量をそれぞれ計測する負荷検出センサ（負荷検出手段の一例）３８〜４４が取り付けられている。負荷検出センサ３８〜４４は、センサ信号処理部３６に信号接続され、予め設定された周期で駆動部１１〜１７に生じている負荷量を検知し、その検知結果をセンサ信号処理部３６に送信する。センサ信号処理部３６は、負荷検出センサ３８〜４４から取得した検知結果を記憶する。
なお、負荷検出センサ３８〜４４に替えてサーボモータに対する電流指令値（トルク指令値）等から負荷状態を検出するようにしてもよい。
アーム制御部２７には、駆動部１１〜１７に掛けることが可能な負荷許容量が予め設定されている。アーム制御部２７は、センサ信号処理部３６から駆動部１１〜１８に生じている負荷量を取得して、駆動部１１〜１７に生じている負荷が負荷許容量以下の範囲で、駆動部１１〜１７を駆動して、ロボットアーム１８、１８ａの動作を制御する。
状態呈示装置２１は、センサ信号処理部３６を介して負荷検出センサ３８〜４４から駆動部１１〜１７に生じている負荷量を取得し、駆動部１１〜１７それぞれについて、負荷許容量に対する実際に生じている負荷量の差分を負荷残量として表示する。
As shown in FIG. 2, load detection sensors (an example of load detection means) 38 to 44 that respectively measure the load amounts generated in the
Note that the load state may be detected from a current command value (torque command value) or the like for the servo motor instead of the
In the
The
状態呈示装置２１は、図３に示すように、ロボットアーム１８、１８ａに取り付けられる固定部４６と、固定部４６に設けられ、駆動部１１〜１７の駆動状態及び負荷状態を示す表示部４７を有している。
固定部４６は、ねじ部材等によってロボットアーム１８、１８ａに固定されており、ロボットアーム１８、１８ａから取り外すことができる。
As shown in FIG. 3, the
The fixing
表示部４７は、駆動部１１〜１７にそれぞれ対応する発光体４８〜５４からなる。発光体４８〜５４はそれぞれ、駆動部１１〜１７の可動残量の段階的大きさによって異なる色を発光する部分と、駆動部１１〜１７の負荷残量の段階的大きさによって異なる色を発光する部分を有している。
本実施の形態のように、表示部４７は、１つの発光体で駆動部の可動残量及び負荷残量の大きさを示すものに限定されず、駆動部の可動残量のみを示す発光体Ａと負荷残量のみを示す発光体Ｂを別個に有するものでもよい。あるいは、アクチュエータの数と同数の発光体だけでなく表示部４７に同様の表示を描画させてもよい。
The
As in the present embodiment, the
発光体４８（発光体４９〜５４についても同じ）は、駆動部１１の可動残量が１５°以上のとき、５°以上１５°未満のとき、及び5°未満のときにそれぞれ、可動残量を表示する部分を青色、黄色、及び赤色に発光させる。
発光体４８は、駆動部１１の負荷許容量に対する負荷残量の割合が、２０％以上のとき、１０％以上２０％未満のとき、及び１０％未満のときに、負荷残量を表示する部分を青色、黄色、及び赤色にそれぞれ発光させる。
The light emitter 48 (the same applies to the
The light-emitting
次に、図６に示すフロー図によって、ロボット１０に作業台３７に載っている作業対象物１９を把持させるために必要な工程について説明する。
オペレータは、状態呈示装置２１をロボットアーム１８（ロボットアーム１８ａについても同じ）に配置準備する。次にオペレータは、操作ツール４５の操作によってロボット１０の移動体２３を駆動してロボット１０を作業台３７近くまで移動させ、その位置を作業基準位置として走行制御部３５に記憶させる（ステップＳ１）。
Next, steps necessary for causing the
The operator prepares to arrange the
オペレータは、アーム制御部２７をロボットアーム１８の基準姿勢及び基準アーム動作を教示可能な状態にした後、ロボットアーム１８の基準アーム動作を開始する。オペレータは、状態呈示装置２１の表示を参照し、駆動部１１〜１７に所定の負荷残量（例えば、負荷許容量に対して２０％以上の負荷残量）があるのを発光体４８〜５４の発光色によって確認しながら、操作ツール４５を操作してロボットアーム１８を動作させる。発光体４８〜５４は、グリッパ２０に近接しているので、オペレータは、グリッパ２０の状態確認と共に駆動部１１〜１７の負荷残量の確認を容易に行うことができる。オペレータは、グリッパ２０が作業台３７上の作業対象物１９を把持できる位置及び姿勢になるまでロボットアーム１８を動かす（ステップＳ２）。
The operator sets the
グリッパ２０が作業対象物１９を把持できる状態になった後、オペレータは、発光体４８〜５４の発光色によって駆動部１１〜１７の可動残量を確認する（ステップＳ３）。
このとき、駆動部１１〜１７の各可動残量が予め定めた値（例えば１５°）以上の場合、オペレータは、アーム制御部２７にロボットアーム１８の基準姿勢及び基準アーム動作を記憶させる（ステップＳ４）。この基準アーム動作が、ロボット１０の再生時の動作となる。
ステップＳ３で、駆動部１１〜１７の各可動残量が１５°未満になっているのが確認された場合、オペレータは、駆動部１１〜１７の各可動残量が１５°以上になるように駆動部１１〜１７の各駆動位置を調整する。オペレータは、駆動部１１〜１７の各可動残量が１５°以上になった状態のロボットアーム１８の姿勢を操作ツール４５等に記憶させた後に、その記憶させたロボットアーム１８の姿勢を基にして、ステップＳ２のロボットアーム１８の基準アーム動作を再度行う。
After the
At this time, when the movable remaining amounts of the driving
When it is confirmed in step S3 that the movable remaining amounts of the
ロボットアーム１８は７軸であり、グリッパ２０の位置及び姿勢を固定した状態で、駆動部１１〜１７の駆動位置を変えて、駆動部１１〜１７の可動残量が１５°以上になるように駆動部１１〜１７の駆動位置を調整することができる。
本実施の形態では、ロボット１０が７軸のロボットアーム１８、１８ａを有しているが、６軸以下のロボットアームを有していてもよい。６軸以下のロボットアームの場合、胴体部と作業対象物の位置関係を変えることによって、グリッパの位置及び姿勢を固定した状態で、駆動部の可動残量を予め定められた値以上に調整することができる。
The
In the present embodiment, the
ステップＳ４の後、ロボットアーム１８が基準姿勢になっている状態で、センサ信号処理部３６は、位置検出センサ２５に信号を送信して作業対象物１９の位置を計測させ、位置検出センサ２５から取得した計測結果を記憶する（ステップＳ５）。
このステップＳ１からステップＳ５までが、アーム制御部２７にロボットアーム１８の基準姿勢及び基準アーム動作を記憶させる準備工程（即ち、ロボットに動作を教示するロボットの教示方法）になる。
After step S4, in a state where the
Steps S1 to S5 are preparation steps for storing the reference posture and the reference arm motion of the
ロボット１０は、操作ツール４５等から作業開始指令を受けると、移動体２３を作動して作業基準位置まで移動する。走行制御部３５は、作業基準位置までロボット１０が移動したのを検知した後、ロボット１０の移動完了を知らせる信号をアーム制御部２７に送る（ステップＳ６）。
アーム制御部２７は、記憶している基準アーム動作に従ってロボットアーム１８を動かし、ロボットアーム１８が基準姿勢になった後、ロボットアーム１８の動作完了の信号をセンサ信号処理部３６に送信する（ステップＳ７）。
本実施の形態では、ステップＳ６及びステップＳ７で、ロボット１０が作業基準位置まで移動した後にロボットアーム１８の動作が開始されているが、ロボット１０が作業基準位置まで移動が完了する前にロボットアーム１８の動作が開始されてもよい。ロボット１０が作業基準位置に到着する前にロボットアーム１８の動作を開始する場合、オペレータは、準備工程でロボットアーム１８が作業台３７等に接触しないことを確認する必要がある。
When receiving a work start command from the
The
In this embodiment, in step S6 and step S7, the
ステップＳ７の後、センサ信号処理部３６は、位置検出センサ２５に作業対象物１９の位置を計測させ、その計測位置とステップＳ５で計測した作業対象物１９の位置との差異を算出する。センサ信号処理部３６は、その算出結果をアーム制御部２７に送信する（ステップＳ８）。
アーム制御部２７は、センサ信号処理部３６から取得した算出結果を基にして、グリッパ２０が作業対象物１９を把持できるロボットアーム１８の姿勢を求め、基準姿勢に対するロボットアーム１８の姿勢補正量を導出する（ステップＳ９）。
アーム制御部２７は、姿勢補正量を基に、ロボットアーム１８の姿勢補正を行い、グリッパ２０が作業対象物１９を把持できるようにする（ステップＳ１０）。
After step S7, the sensor
Based on the calculation result obtained from the sensor
The
ロボットアーム１８が基準姿勢のとき、駆動部１１〜１７には駆動残量（可動残量）があるため、アーム制御部２７は、駆動部１１〜１７が全て駆動制限を受けていないことを前提にロボットアーム１８の姿勢補正量を導出することができる。
仮に、ロボットアーム１８が基準姿勢のとき駆動部１１〜１７のいずれかに駆動残量がない場合、作業対象物１９の位置によっては、グリッパ２０により作業対象物１９を把持できないことが起こり得る。
When the
If the
次に、本発明の第２の実施の形態に係るロボット６０について説明する。ロボット１０が、人型タイプのロボットであるのに対し、ロボット３０は、図７に示すような、作業対象物６１を把持する７軸の産業用ロボットである。ロボット６０は、作業ツールの一例であるグリッパ６２がロボットアーム６３の先端部に装着されている。状態呈示装置６４は、グリッパ６２に近接して、ロボットアーム６３の先端部に取り付けられ、ロボットアーム６３の駆動部の可動残量及び負荷残量を表示する。ロボット６０は、ロボットアーム６３の基端部に取り付けられたベース部材６５が固定フレーム等に固定される。固定フレーム等への固定場所を決める際、及びロボットアーム６３の基準姿勢を決める際、ロボットアーム６３の駆動部が所定以上の可動残量のある状態で作業対象物６１を把持できるようにすることによって、ロボットアーム６３の基本姿勢を、姿勢補正できる状態にすることができる。
Next, a
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、上記した形態に限定されるものでなく、要旨を逸脱しない条件の変更等は全て本発明の適用範囲である。
例えば、駆動部は回動するものに限定されず、伸縮するものであってもよい。ロボットアームに装着されるのは、グリッパ以外の作業ツール、例えば溶接用アーク等にすることができる。
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and all changes in conditions and the like that do not depart from the gist are within the scope of the present invention.
For example, the driving unit is not limited to a rotating unit, and may be expanded and contracted. A work tool other than the gripper, such as a welding arc, can be attached to the robot arm.
１０：ロボット、１１〜１７：駆動部、１８、１８ａ：ロボットアーム、１９：作業対象物、２０、２０ａ：グリッパ、２１：状態呈示装置、２２：胴体部、２３：移動体、２４：制御装置、２５：位置検出センサ、２７：アーム制御部、２８〜３４：アクチュエータ、２８ａ〜３４ａ：駆動位置検出器、３５：走行制御部、３５ａ：駆動車輪、３６：センサ信号処理部、３７：作業台、３８〜４４：負荷検出センサ、４５：操作ツール、４６：固定部、４７：表示部、４８〜５４：発光体、６０：ロボット、６１：作業対象物、６２：グリッパ、６３：ロボットアーム、６４：状態呈示装置、６５：ベース部材 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10: Robot, 11-17: Drive part, 18, 18a: Robot arm, 19: Work object, 20, 20a: Gripper, 21: State presentation apparatus, 22: Body part, 23: Moving body, 24: Control apparatus , 25: position detection sensor, 27: arm control unit, 28-34: actuator, 28a-34a: drive position detector, 35: travel control unit, 35a: drive wheel, 36: sensor signal processing unit, 37: workbench , 38 to 44: load detection sensor, 45: operation tool, 46: fixing unit, 47: display unit, 48 to 54: light emitter, 60: robot, 61: work object, 62: gripper, 63: robot arm, 64: Status presentation device, 65: Base member
Claims (4)
前記胴体部を移動させる移動体と、
前記胴体部に取り付けられ、可動範囲が予め設定された７つの駆動部を有するロボットアームと、
前記ロボットアームに装着され、作業対象物に対して作業を行う作業ツールと、
前記ロボットアームの、前記作業ツールに近接する位置に着脱可能に配置され、前記可動範囲に対する前記駆動部の可動残量を表示するとともに、予め設定された前記駆動部の負荷許容量に対する、負荷検出手段から取得した該駆動部に生じている負荷量の差分を負荷残量として表示する状態呈示装置と、
前記作業ツールに対する前記作業対象物の位置を検知する位置検出手段と、
前記胴体部に搭載された制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記位置検出手段に接続され、該位置検出手段によって計測された前記作業対象物の位置と予め記憶された前記作業対象物の位置との差異を算出結果として出力するセンサ信号処理部と、
前記作業ツールが前記作業対象物に対して作業を行える位置及び姿勢となる前記ロボットアームの基準姿勢を記憶し、該基準姿勢及び前記算出結果に基づいて、前記作業ツールが前記作業対象物に対して作業できる前記ロボットアームの姿勢を求め、前記駆動部の前記可動範囲内で、前記駆動部を駆動して前記ロボットアームの動作を制御するアーム制御部と、を有し、
前記状態呈示装置は、前記各駆動部にそれぞれ対応し、前記可動残量の段階的大きさによって異なる色を発光する複数の発光体Ａと、
前記各駆動部にそれぞれ対応し、前記負荷残量の段階的大きさによって異なる色を発光する複数の発光体Ｂと、を有することを特徴とするロボット。 The torso,
A moving body for moving the body part;
A robot arm having seven drive units attached to the body unit and having a movable range set in advance;
A work tool attached to the robot arm and performing work on a work object;
The robot arm is detachably disposed at a position close to the work tool, displays a movable remaining amount of the driving unit with respect to the movable range , and detects a load with respect to a preset load allowable amount of the driving unit. A state presentation device that displays a difference in load amount generated in the drive unit acquired from the means as a remaining load amount ;
Position detecting means for detecting the position of the work object with respect to the work tool;
A control device mounted on the body part,
The control device is connected to the position detection means, and outputs a difference between the position of the work object measured by the position detection means and the position of the work object stored in advance as a calculation result. And
A reference posture of the robot arm that is a position and a posture at which the work tool can work on the work object is stored, and the work tool is applied to the work object based on the reference posture and the calculation result. the posture of the robot arm can work Te determined, within the movable range of the drive unit, have a, an arm control unit for controlling the operation of said robot arm by driving the driving unit,
The state presentation device corresponds to each of the driving units, and a plurality of light emitters A that emit different colors depending on the stepped magnitude of the movable remaining amount,
A robot having a plurality of light emitters B corresponding to the respective drive units and emitting different colors depending on the stepwise magnitude of the remaining load .
前記ロボットアームの、前記作業ツールに近接する位置に着脱可能に取り付けられる固定部と、
前記固定部に設けられ、前記ロボットアームが備える駆動部の、予め設定された可動範囲に対する、該駆動部の可動残量を表示するとともに、予め設定された前記駆動部の負荷許容量に対する、負荷検出手段から取得した該駆動部に生じている負荷量の差分を負荷残量として表示する表示部とを備え、
前記表示部は、前記各駆動部にそれぞれ対応し、前記可動残量の段階的大きさによって異なる色を発光する複数の発光体Ａと、
前記各駆動部にそれぞれ対応し、前記負荷残量の段階的大きさによって異なる色を発光する複数の発光体Ｂと、を有することを特徴とする状態呈示装置。 A body part, a moving body that moves the body part, a robot arm that is attached to the body part and has seven drive parts having a preset movable range, and is attached to the robot arm, A work tool for performing the work, a position detecting means for detecting the position of the work object relative to the work tool, and a control device mounted on the body part, the control device serving as the position detecting means. A sensor signal processing unit that is connected and outputs a difference between the position of the work object measured by the position detection means and the position of the work object stored in advance as a calculation result; and the work tool is the work object A reference posture of the robot arm that is a position and posture at which an operation can be performed on an object is stored, and the work tool is configured to store the work pair based on the reference posture and the calculation result. An attitude of the robot arm capable of working on an object is obtained, and is attached to a robot having an arm control unit that controls the operation of the robot arm by driving the drive unit within the movable range of the drive unit A state presentation device,
Said robot arm, fixing unit which is detachably attached to a position adjacent to said work tool,
A load that is provided in the fixed portion and that is included in the robot arm and that is displayed on the movable remaining amount of the drive unit with respect to a preset movable range, and that is against a preset load allowable amount of the drive unit. A display unit that displays the difference in load amount generated in the drive unit acquired from the detection means as the remaining load amount ,
The display unit corresponds to each of the driving units, and a plurality of light emitters A that emit different colors depending on the stepped magnitude of the movable remaining amount,
And a plurality of light-emitting bodies B that emit light of different colors depending on the stepwise magnitude of the remaining load .
前記ロボットアームに設けられた複数の駆動部の駆動位置を取得し、予め設定された該各駆動部の可動範囲に対する該各駆動部の可動残量を検知する工程と、
前記ロボットアームの、前記作業ツールに近接する位置に配置された複数の発光体Ａを、前記各駆動部の前記可動残量の段階的大きさによって、それぞれ異なる色に発光させる工程と、
前記各駆動部に生じている負荷量を取得し、予め設定された該各駆動部の負荷許容量に対する、該駆動部に生じている負荷量の差分を検知する工程と、
前記ロボットアームの、前記作業ツールに近接する位置に配置された複数の発光体Ｂを、前記各駆動部の前記許容量に対する前記負荷量の差分の段階的大きさによって、それぞれ異なる色に発光させる工程と、を有することを特徴とする状態呈示方法。 A body part, a moving body that moves the body part, a robot arm that is attached to the body part and has seven drive parts having a preset movable range, and is attached to the robot arm, A work tool for performing the work, a position detecting means for detecting the position of the work object relative to the work tool, and a control device mounted on the body part, the control device serving as the position detecting means. A sensor signal processing unit that is connected and outputs a difference between the position of the work object measured by the position detection means and the position of the work object stored in advance as a calculation result; and the work tool is the work object A reference posture of the robot arm that is a position and posture at which an operation can be performed on an object is stored, and the work tool is configured to store the work pair based on the reference posture and the calculation result. An arm control unit that obtains the posture of the robot arm capable of working on an object and drives the drive unit to control the operation of the robot arm within the movable range of the drive unit. A method,
A step of detecting the moving amount of remaining respective drive unit relative to the movable range of the acquired plural driving position of the drive unit provided in the robot arm, each of said driving unit which is set in advance,
Before Symbol robot arm, a plurality of light emitters A which is arranged at a position close to the work tool, the step sizes of said movable remaining amount of each of the drive unit, and the step of emitting a different color,
Obtaining a load amount generated in each drive unit and detecting a difference in load amount generated in the drive unit with respect to a preset load allowable amount of each drive unit;
The plurality of light emitters B arranged at positions close to the work tool of the robot arm are caused to emit light in different colors according to the step size of the difference in the load amount with respect to the allowable amount of each drive unit. And a step of presenting a state.
請求項２記載の状態呈示装置を前記ロボットアームに配置する工程と、
前記状態呈示装置の表示を参照しながら操作ツールにより前記ロボットアームを動作させる工程と、
前工程においてした前記ロボットアームの前記動作を、前記ロボットの再生時の動作として該ロボットを制御する制御装置に記憶させる工程と、を有することを特徴とするロボットの教示方法。 A teaching method for a robot that teaches an operation to a robot having a robot arm provided with a drive unit whose movable range is preset,
A step you place the state presenting apparatus according to claim 2, wherein said robot arm,
Operating the robot arm with an operation tool while referring to the display of the state presentation device;
The operation of the robot arm which is in the previous step, features and to Carlo bot method teaches and a step of storing in the control unit for controlling the robot as a reproducing operation of the robot.
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