TWI586502B - 機器人控制系統 - Google Patents

Description

機器人控制系統

本發明係關於一種利用機器人控制裝置與可搬式操作裝置之間的無線通信而傳送、接收各種資料的機器人控制系統。

近幾年，如專利文獻1、2所揭示，提出了使用與IEEE802的規格對應的網路通信技術，在控制機器人動作的機器人控制裝置與操作機器人的可搬式操作裝置之間，進行無線通信的產業用機器人控制系統。

如第4圖所示，機器人控制系統51具備機器人R、可搬式操作裝置TP及機器人控制裝置RC。機器人R進行電弧焊接或定點焊接等。作業者HM使用可搬式操作裝置TP教導機器人R。可搬式操作裝置TP在和機器人控制裝置RC之間進行無線通信。在可搬式操作裝置TP與機器人控制裝置RC之間進行一對一的對向通信。機器人R設置於防護柵52的內側。機器人R於手腕部之前端具備電弧焊接氣炬、點焊槍等作業工具T。

可搬式操作裝置TP具備顯示器5、鍵盤6、緊急停止開關4及電源按鈕7。顯示器5顯示各種資料。鍵盤6係用於教導機器人R時操作。緊急停止開關4係於緊急停止機器人R之時所操作。在可搬式操作裝置TP 內安裝有二次電池。藉由操作電源按鈕7，可從二次電池供應電源給可搬式操作裝置TP。

來自可搬式操作裝置TP的信號(以下稱為教導操作信號)利用無線通信傳送到機器人控制裝置RC。教導操作信號中含有利用手動操作使機器人R移動的微動移位信號、記憶機器人R作業位置的教導信號、於緊急時使機器人R緊急停止的緊急停止信號等。機器人控制裝置RC利用此等教導操作信號，進行機器人R的微動移位操作、教導資料的作成、緊急停止等等。

機器人控制裝置RC按照來自可搬式操作裝置TP的輸入信號而作成教導資料，將教導資料記憶於機器人控制裝置RC內的記憶部。此外，機器人控制裝置RC按照來自外部的啟動信號而將教導資料再生。此結果為，機器人R可被自動運轉。連接電纜54為機器人R的自動運轉時電性連接機器人控制裝置RC與可搬式操作裝置TP用的連接手段。連接電纜54經由連接器而與可搬式操作裝置TP裝上、分離。將可搬式操作裝置TP連接於機器人控制裝置RC的期間，可搬式操作裝置TP內的二次電池被充電。

如第5圖所示，可搬式操作裝置TP基於來自作業者HM的輸入資訊而生成操作資料Ds(教導操作信號)。可搬式操作裝置TP從傳送部72傳送操作資料Ds到機器人控制裝置RC。機器人控制裝置RC利用接收部62接收操作資料Ds，進行教導的處理。此外，機器人控制裝置RC生成顯示資料Dh。機器人控制裝置RC從傳 送部61傳送顯示資料Dh到可搬式操作裝置TP。可搬式操作裝置TP利用接收部71接收顯示資料Dh。顯示控制部則進行使顯示資料Dh顯示於顯示器5上的顯示處理。

一按下可搬式操作裝置TP之緊急停止開關4時，傳送部-72就生成(產生)對應按下緊急停止開關4之旨意的操作資料Ds，且傳送操作資料Ds到機器人控制裝置RC。機器人控制裝置RC基於接收到的操作資料Ds而使機器人R緊急停止。藉此，停止供應電源給機器人R的驅動馬達，所以機器人R會立即停止。此外，無線通信因雜訊或電波強度不足等而被暫時截斷時，機器人R也緊急停止。此處將此等處理稱為緊急停止功能。

如第4圖所示，以往的機器人控制系統具備檢測手段，該檢測手段係用於檢測未確立連接電纜54電性連接可搬式操作裝置TP與機器人控制裝置RC的狀態(即未被充電的狀態)。專利文獻1及專利文獻2揭示了使用此檢測手段的機器人控制系統。

依據專利文獻1所揭示的發明，於機器人R的自動運轉中卻檢測出未確立機器人R與可搬式操作裝置TP電性連接的狀態時，則發出警告。藉此，可防止因二次電池的充電不足而通信斷絕時，機器人R可緊急停止，生產線停止。再者，未確立機器人R與可搬式操作裝置TP電性連接時，得以無線電進行機器人R與可搬式操作裝置TP之間的通信。因此，即使不將可搬式操作裝置TP連接於機器人R，也可以繼續機器人R的自動運轉。然而，忽視持續警告而繼續機器人R的自動運轉時， 可搬式操作裝置TP之二次電池的電量會伴隨時間的經過而逐漸降低。因此，最後，將緊急停止信號輸入機器人控制裝置RC，而使生產線停止。

對於此問題，於機器人R的自動運轉中檢測出未確立機器人R與可搬式操作裝置TP電性連接的狀態時，依據專利文獻2所揭示的發明，可搬式操作裝置TP與機器人控制裝置RC的無線通信結束，機器人R的自動運轉繼續進行。藉此，緊急停止功能被控制成不動作。

機器人R的自動運轉中，有時會因作業者搬出可搬式操作裝置TP，而解除可搬式操作裝置TP與機器人控制裝置RC的連接。然而，依據專利文獻2所揭示的發明，於機器人R的自動運轉中一旦檢測出未確立機器人R與可搬式操作裝置TP電性連接的狀態，可搬式操作裝置TP與機器人控制裝置RC的無線通信就立即結束。因此，作業者無法觀看顯示於顯示器5上的內容、或者使用與自動運轉平行啟動的別種功能。

專利文獻1：特開2008-80475號公報

專利文獻2：國際公開WO2009/119379號

本發明之目的在於提供一種機器人控制系統，即使於機器人的自動運轉中檢測出未確立機器人控 制裝置與可搬式操作裝置電性連接的狀態，也可以不使無線通信立即結束，並且可以使用地維持可搬式操作裝置直到可搬式操作裝置之驅動源(即二次電池)的電量達到預定的位準為止。

為了達成上述目的，藉由本發明之第一形態，提供一種機器人控制系統，其係具備機器人、以可充電的二次電池運作的可搬式操作裝置及利用無線通信和可搬式操作裝置連接的機器人控制裝置。機器人控制裝置係基於從可搬式操作裝置輸入的教導資料而使機器人自動運轉，於無線通信斷絕時，另一方面具有使機器人緊急停止的緊急停止功能。在可搬式操作裝置上設有總括地控制可搬式操作裝置的控制部。於自動運轉中，二次電池的充電量成為預定的第1預定值以下時，控制部可使緊急停止功能無效化。

1‧‧‧機器人控制系統

TP‧‧‧可搬式操作裝置

RC‧‧‧機器人控制裝置

R‧‧‧機器人

CU‧‧‧充電裝置

7‧‧‧電源按鈕

4‧‧‧緊急停止開關

15,19‧‧‧記憶部

35‧‧‧主控制部

39,9‧‧‧匯流排

13,33‧‧‧CPU

14,34‧‧‧RAM

12,32‧‧‧收發機

5‧‧‧顯示器

6‧‧‧鍵盤

36‧‧‧二次電池

17‧‧‧動作控制部

18‧‧‧驅動指令部

16‧‧‧主控制部

41,21‧‧‧通信處理部

45‧‧‧顯示控制部

46‧‧‧鍵輸入監視部

48‧‧‧充電量計測部

25‧‧‧顯示處理部

27‧‧‧連接資訊儲存部

30‧‧‧教導資料儲存部

49‧‧‧電源控制部

Sx‧‧‧步驟

54‧‧‧連接電纜

HM‧‧‧作業員

51‧‧‧機器人控制系統

52‧‧‧防護柵

61,72‧‧‧傳送部

71,62‧‧‧接收部

26‧‧‧解釋執行部

第1圖為本發明之機器人控制系統的方塊圖。

第2圖為顯示關於本發明第1實施形態之可搬式操作裝置處理的流程圖。

第3圖為顯示關於本發明第2實施形態之可搬式操作裝置處理的流程圖。

第4圖為在可搬式操作裝置與機器人控制裝置之間 進行無線通信之機器人控制系統的方塊圖。

第5圖為說明可搬式操作裝置TP與機器人控制裝置RC之間收發資料的方塊圖。

(第1實施形態)

茲就將本發明之機器人控制系統具體化的第1實施形態，參照第1圖及第2圖進行說明。

如第1圖所示，機器人控制系統1具備控制機器人R動作的機器人控制裝置RC、操作機器人R的可搬式操作裝置TP、及將可搬式操作裝置TP的二次電池36充電的充電裝置CU。

可搬式操作裝置TP具備緊急停止開關4、顯示器5、鍵盤6、CPU33、RAM34、收發機32、二次電池36、電源按鈕7、記憶部15、及主控制部35。緊急停止開關4係於機器人R的自動運轉過程中使機器人R以手動方式緊急停止時所操作。顯示器5係顯示教導資料等各種資料。鍵盤6係於輸入對於機器人R的微動移位信號或教導信號時所操作。

CPU33為中央運算處理裝置，RAM34為暫時的計算區域。二次電池36為可搬式操作裝置TP之驅動電源。電源按鈕7係用於將來自二次電池36的電源供應開/關所操作。記憶部15係由記憶各種資料的硬碟或半導體記憶體所構成。緊急停止開關4、顯示器5、鍵盤6、CPU33、RAM34、收發機32、二次電池36、電源按鈕7、記憶部15及主控制部35係經由匯流排39而互相連接。

二次電池36可利用充電裝置CU充電。具體而言，將可搬式操作裝置TP放置在充電裝置CU的預定位置上，藉此對於充電裝置CU電性連接充電電路。如此一來，二次電池36被充電。充電裝置CU的電源可以從機器人控制裝置RC供應，也可以從商用電源而供應。

收發機32具有無線LAN介面。收發機32係在可搬式操作裝置TP與機器人控制裝置RC之間進行無線通信。在記憶部15之連接資訊儲存部47內記憶有用於和機器人控制裝置RC進行通信的連接資訊。可舉例如IP位址、子網路遮罩、內定閘道、MAC位址等作為連接資訊。

主控制部35係在作業系統上總括地控制緊急停止開關4、顯示器5、鍵盤6、CPU33、RAM34、收發機32、二次電池36、電源按鈕7、及記憶部15。主控制部35具備作為軟體程式的顯示控制部45、鍵輸入監視部46、通信處理部41、充電量計測部48、及電源控制部49等。顯示控制部45係在顯示器5上顯示顯示用資料。鍵輸入監視部46係監視來自鍵盤6的鍵輸入。

通信處理部41係進行和機器人控制裝置RC的通信、通信確立、截斷處理等各種處理。此外，通信處理部41係將連接於可搬式操作裝置TP的機器人控制裝置RC之識別號碼或IP位址等網路連接資訊等記憶於記憶部15或RAM34。由鍵盤6輸入的各種資料係經由通信處理部41及收發機32而以封包形式的資料被傳送到機器人控制裝置RC。充電量計測部48係以預定的計 測周期計測二次電池的電量。電源控制部49係對可搬式操作裝置TP的電源進行開/關。藉由按下電源按鈕7，控制來自二次電池36的電源供應及電源截斷。

機器人控制裝置RC具備CPU13、RAM14、主控制部16、記憶部19、動作控制部17、驅動指令部18、及收發機12。CPU13為中央運算處理裝置，RAM14為暫時的計算區域。記憶部19係由記憶教導資料等各種資料或常數等的硬碟或半導體記憶體所構成。動作控制部17係運算機器人R的軌跡，並且將運算結果作為驅動信號而輸出到驅動指令部18。驅動指令部18係輸出用於控制機器人R之各伺服馬達的伺服控制信號。CPU13、RAM14、主控制部16、記憶部19、動作控制部17、驅動指令部18及收發機12係經由匯流排9而互相連接。

收發機12具有無線LAN介面。收發機12係在機器人控制裝置RC與可搬式操作裝置TP之間進行無線通信。在記憶部19之教導資料儲存部30內記憶有按照來自可搬式操作裝置TP的輸人信號而作成的教導資料。在連接資訊儲存部27內記憶有用於和可搬式操作裝置TP進行通信的連接資訊。作為連接資訊之用，可舉例如IP位址、子網路遮罩、內定閘道、MAC位址等。

主控制部16係在作業系統上總括地控制CPU13、RAM14、記憶部19、動作控制部17、驅動指令部18、及收發機12。主控制部16具備作為軟體程式的通信處理部21、顯示處理部25、及解釋執行部26等。通信處理部21係進行機器人控制裝置RC與可搬式操作 裝置TP通信用的處理。顯示處理部25係生成用於顯示於可搬式操作裝置TP之顯示器5上的顯示資料。解釋執行部26係解釋記憶於教導資料儲存部30的教導資料，對動作控制部17輸出動作控制信號。

如此，機器人控制系統1構成為可在可搬式操作裝置TP與機器人控制裝置RC之間進行無線通信。此外，於無線通信中，通信因雜訊或電波強度不足等而被暫時截斷時，機器人控制系統1具備使機器人R緊急停止的緊急停止功能。

以下，就上述機器人控制系統1的作用，參照第2圖進行說明。

第2圖的流程圖係在可搬式操作裝置TP之主控制部35上所執行。藉由第1實施形態，自動運轉中也繼續可搬式操作裝置TP與機器人控制裝置RC的無線通信，另一方面，於二次電池36的充電量成為預定值以下時，可使緊急停止功能無效化(失效)。此情況下，為了喚起作業者注意，最好在二次電池36的充電量仍大於預定值的階段就發出警告。

以下，就按照二次電池36的充電量的剩餘量發出警告後，於充電量變得更低時使緊急停止功能無效化的處理程序進行說明。將可確保緊急停止功能無效化處理所需時間的充電量預先設定作為使緊急停止功能無效化時之判斷基準(預定值)的充電量。最好可利用可搬式操作裝置TP設定任意值作為前述預定值。

如第2圖所示，在步驟S1，主控制部35取得 由充電量計測部48計測的二次電池的充電量。主控制部35將取得的充電量記憶於RAM34。

在步驟S2，主控制部35判斷所計測的充電量是否是低於第2預定值。所謂第2預定值，係為用於通知作業者，緊急停止功能無效化的時期接近之判斷基準的充電量。充電量不是第2預定值以下時(步驟S2的否)，主控制部35回到步驟S1，判斷所計測的充電量在下一個計測周期是否是低於第2預定值。充電量是第2預定值以下時(步驟S2的是)，主控制部35轉移到步驟S3。

在步驟S3，主控制部35判斷充電量是否是低於第1預定值。所謂第1預定值，係為使緊急停止功能無效化之判斷基準的充電量。充電量不是第1預定值以下時(步驟S3的否)，主控制部35轉移到步驟S4，將用於進行警告顯示的指令輸出到顯示控制部45。藉此，作業者了解緊急停止功能無效化的時期已接近。充電量是第1預定值以下時(步驟S3的是)，主控制部35轉移到步驟S5。

在步驟S5，主控制部35從通信處理部41將用於迫使緊急停止功能無效化的指令，輸出到機器人控制裝置RC。

在步驟S6，顯示控制部45將迫使緊急停止功能無效化的旨意顯示於顯示器5上。其後，主控制部35轉移到步驟S7。此情況時，最好從機器人控制裝置RC等待使緊急停止功能無效化的旨意的回應後，然後再顯 示使緊急停止功能無效化的旨意。

在步驟S7，電源控制部49進行關閉處理，而截斷可搬式操作裝置TP的電源。

因此，藉由第1實施形態，可取得以下的效果：

(1)機器人R於自動運轉中也可以操作使用無線通信的可搬式操作裝置TP，所以便利性提高。此外，於擔心二次電池的電量不足時，可使緊急停止功能無效化，所以生產線的停止風險因而減低。

(2)此外，在緊急停止功能的無效化之前，為喚起作業者注意而先發出警告。藉此，想要繼續可搬式操作裝置TP時，作業者可使用充電裝置CU將可搬式操作裝置TP充電。即，可事前進行二次電池的充電量不足所用的對策。

(3)於機器人R的自動運轉中若二次電池36的充電量完全沒有時，則電源會被突然截斷。此情況，由於作業系統不是被正常結束，所以會有下一次的啟動動作變得不穩定或無法進行啟動動作之虞。關於此點，藉由第1實施形態，而使緊急停止功能無效化後，進行可搬式操作裝置TP的關閉處理及電源截斷處理。藉此，可防止下一次的啟動因電源截斷而變得不穩定或無法啟動等缺點。

(第2實施形態)

其次，就本發明之第2實施形態，參照第3圖進行說明。

第3圖的流程圖係在可搬式操作裝置TP之主 控制部35上所執行。在第1實施形態中，係按照充電量的降低而自動地使緊急停止功能無效化，接著執行關閉處理及電源截斷處理。但在第2實施形態中，係與充電量無關，而是依據作業者的意志執行上述處理。具體而言，若在由二次電池36供應電源的狀態下長按電源按鈕7，則此情況下與二次電池的充電量無關，是根據所按下的時間，依照緊急停止功能的無效化、電源截斷的順序，以執行緊急停止功能的無效化及電源截斷。

如第3圖所示，在步驟S21，主控制部35確認電源按鈕7是否被按下。電源按鈕7被按下時(步驟S21的是)，主控制部35轉移到步驟S22。

在步驟S22，主控制部35開始進行所按下時間的計測。

在步驟S23，主控制部35確認所按下時間是否經過預定的預定時間(例如2秒)以上。按下時間未經過預定時間以上時(步驟S23的否)，主控制部35回到步驟S22，續繼所按下時間的計測。按下時間經過預定時間以上時(步驟S23的是)，主控制部35轉移到步驟S24。

在步驟S24，主控制部35將用於使緊急停止功能無效化的指令輸出到機器人控制裝置RC。

在步驟S25，顯示控制部45將使緊急停止功能無效化的旨意顯示於顯示器5上。其後，主控制部35轉移到步驟S26。此情況時，最好從機器人控制裝置RC等待使緊急停止功能無效化的旨意的回答後，再顯示使緊急停止功能無效化的旨意。

在步驟S26，主控制部35確認電源按鈕7的按下是否被繼續。電源按鈕7的按下未被繼續時(步驟S26的否)，主控制部35回到步驟S21。電源按鈕7的按下繼續時(步驟S26的是)，主控制部35轉移到步驟S27。

在步驟S27，電源控制部49進行關閉處理，而截斷可搬式操作裝置TP的電源。

因此，藉由第2實施形態，可取得以下的效果：若長按電源按鈕7，則與二次電池的充電量無關，可按照所按下時間，依緊急停止功能的無效化、電源截斷的順序執行緊急停止功能的無效化及電源截斷。藉由此構造，不需等待二次電池的充電量降低，作業者可在任意的時機使緊急停止功能無效化。

1‧‧‧機器人控制系統

TP‧‧‧可搬式操作裝置

RC‧‧‧機器人控制裝置

R‧‧‧機器人

CU‧‧‧充電裝置

7‧‧‧電源按鈕

4‧‧‧緊急停止開關

15,19‧‧‧記憶部

35‧‧‧主控制部

39,9‧‧‧匯流排

13,33‧‧‧CPU

14,34‧‧‧RAM

12,32‧‧‧收發機

5‧‧‧顯示器

6‧‧‧鍵盤

36‧‧‧二次電池

17‧‧‧動作控制部

18‧‧‧驅動指令部

16‧‧‧主控制部

41,21‧‧‧通信處理部

45‧‧‧顯示控制部

46‧‧‧鍵輸入監視部

48‧‧‧充電量計測部

25‧‧‧顯示處理部

27‧‧‧連接資訊儲存部

30‧‧‧教導資料儲存部

49‧‧‧電源控制部

26‧‧‧解釋執行部

Claims (3)

1. 一種機器人控制系統，係具備機器人、以可充電的二次電池動作的可搬式操作裝置及利用無線通信和前述可搬式操作裝置連接的機器人控制裝置，前述機器人控制裝置係基於從前述可搬式操作裝置輸入的教導資料而自動運轉前述機器人，於前述無線通信斷絕時，前述機器人控制裝置另一方面具有使前述機器人緊急停止的緊急停止功能，其特徵在於具備：控制部，其係設於前述可搬式操作裝置上，總括地控制前述可搬式操作裝置，於前述的自動運轉中，前述二次電池的充電量成為預定的第1預定值之下時，前述控制部使前述緊急停止功能無效化，前述可搬式操作裝置具備用於控制來自前述二次電池的電源供應的電源按鈕，若在由前述二次電池供應電源的狀態下長按前述電源按鈕，則前述控制部就與前述二次電池的充電量無關，而可按照前述電源按鈕的按下時間，依前述緊急停止功能的無效化、前述電源截斷的順序以執行前述緊急停止功能的無效化及前述電源截斷。
2. 如申請專利範圍第1項之機器人控制系統，其中前述控制部於使前述緊急停止功能無效化後，執行前述可搬式操作裝置的電源截斷。
3. 如申請專利範圍第1或2項之機器人控制系統，其中前述二次電池的充電量比第2預定值低時，前述控制部發出警告，其中第2預定值大於前述第1預定值。