TWI823355B - 機器人教導系統、機器人教導程序及程序編輯裝置 - Google Patents

Abstract

一種機器人教導系統，包括程序編輯裝置及操作裝置。程式編輯裝置可編輯用於使機器人作動的動作程序。操作裝置具有教導輸入部，可以輸入教導內容，且操作裝置至少與程序編輯裝置連接。程序編輯裝置，在對動作程序追加指定的教導指令時，透過教導輸入部，將教導操作切換為開啟，並根據被輸入於教導輸入部內的教導內容，編輯動作程序。

Description

機器人教導系統、機器人教導程序及程序編輯裝置

本申請涉及一種機器人教導系統、機器人教導程序及程序編輯裝置。

習知的直接教導(direct teaching)，係透過內置的感測器檢測由操作者施加的力，並根據所檢測到之力的大小及方向改變機器人的位置及姿勢(例如，專利文獻1)。操作者握持組設於機器人的手腕前端上的把手部，並對機器人施力，在需要的位置透過按下設於把手部附近的教導按鈕以進行教導操作。

[先前技術文獻]

[專利文獻]

[專利文獻1]日本發明專利2019-34412號公開說明書

由於以直接教導對機器人的操作，不只會在教導過程中執行，也會在自動運行過程中執行，如果在對機器人施加力的把手部附近設有教導按鈕，在自動運行過程中則可能發生操作到教導按鈕的情況。為了防止在使用教導按鈕進行教導操作時以外，教導按鈕操作和操作程序被無意間地更改的情況，可以考慮透過單獨設置開啟/關閉教導按鈕的開關。

然而，當設置此種開關時，為了增加教導開始時用於開啟教導按鈕的開關及教導完成時用於關閉教導按鈕的開關，增加了操作者的困擾。因此，期望在不增加操作者的操作困擾下，有效防止操作程序被無意地更改。

有鑑於此，本申請根據一實施例提供一種機器人教導系統，包括程序編輯裝置及操作裝置。程式編輯裝置可編輯用於使機器人作動的動作程序。操作裝置具有教導輸入部，可以輸入教導內容，且操作裝置至少與程序編輯裝置連接。程序編輯裝置，在對動作程序追加指定的教導指令時，透過教導輸入部，將教導操作切換為開啟，並根據被輸入於教導輸入部內的教導內容，編輯動作程序。

100:機器人教導系統

1:機器人

2:基部

3:旋轉臂

4:第一臂

5:第二臂

6:手腕單元

7:法蘭

10:操作裝置

11:機架

12:把手部

13:把手部

14:教導按鈕

15:啟動開關

20:控制裝置

21:操作面板

22:顯示器

23:觸控面板

24:鍵盤

30:圖像

31:圖像

32:圖像

40:程序行

A:第一軸線

B:第二軸線

C:第三軸線

f:被安裝面

X:旋轉軸線

[圖1]為根據本申請一實施例機器人教導系統之示意圖。

[圖2]為說明圖1的機器人教導系統中顯示器顯示的動作程序的編輯畫面之示意圖。

[圖3]為圖1的機器人教導系統中被使用於表示外部輸入教導指令之圖像的一例之示意圖。

[圖4]為已將圖3的圖像追加至程序行的示意圖。

[圖5]為透過圖1的機器人教導系統的操作裝置中進行教導操作，並於圖4的圖像之前追加教導內容之示意圖。

[圖6]為說明在既有的動作程序的途中追加外部輸入教導指令時之示意圖。

[圖7]為根據圖6，在既有的動作程序的圖中追加了外部輸入教導指令的狀態之示意圖。

[圖8]為在圖7中的追加外部輸入教導指令之前追加教導內容之示意圖。

[圖9]為說明圖5的圖像的其他例之括弧狀的圖像之示意圖。

[圖10]為已在圖9的括弧狀的圖像的起點及終點之間追加教導內容之示意圖。

[圖11]為將在圖9的括弧狀的圖像的外側的外部輸入教導指令取出的示意圖。

[圖12]為透過文字形式的指令取代圖像的動作程序的一例之示意圖。

[圖13]為在圖12的動作程序的途中，追加文字形式的外部輸入教導指令之示意圖。

關於本申請一實施例之機器人教導系統100，請參閱圖式及下列說明。本實施例的機器人教導系統100包括操作裝置10及控制裝置(程序編輯裝置)20。如圖1所示，操作裝置10組設於機器人1的手腕單元6，控制裝置被連接於機器人1及操作裝置10，且用於控制機器人1。機器人1係可以透過直接教導(direct teaching)作動，機器人1內置了可以檢測出由操作者對操作裝置10施加力的感測器，並透過感測器，根據所檢測到之力的大小及方向改變機器人1的位置及姿勢。

機器人1，如圖1所示，係為六軸立式多關節機器人，包括基部2及旋轉臂3。基部2被安裝於地板表面等被安裝面f上。旋轉臂3繞著第一軸線A相對於基部2可旋轉地被支撐。此外，機器人1包括第一臂4、第二臂5及手腕單元6。第一臂4繞著第二軸線B相對於旋轉臂3可旋轉地被支撐。第二臂5可以繞著第三 軸線C相對於第一臂4可旋轉地被支撐。進一步地，手腕單元6係為三軸手腕單元，被支撐於第二臂5的前端。

手腕單元6包括法蘭7，法蘭7可以繞著手腕單元6最前端的旋轉軸線(第六軸)X旋轉。操作裝置10包括機架11、把手部12、13、啟動開關15及教導按鈕14(教導輸入部)。機架11被固定於法蘭7。把手部12、13被固定於機架11。啟動開關15及教導按鈕14被設於握持把手部12、13的握持手可以操作的位置。

作為本實施例的程序編輯裝置的控制裝置20，包括至少一處理器及存儲器。此外，控制裝置20，包括教導操作面板21。教導操作面板21，包括顯示器(顯示部)22及觸控面板23。顯示器22可以顯示動作程序，觸控面板23可以輸入教導指令等。此外，教導操作面板21亦可以包括鍵盤24。

控制裝置20，可以透過將從教導操作面板21的觸控面板23或鍵盤24已輸入的內容顯示於顯示器22的程序行上進行動作程序的編輯。此外，控制裝置20，在將外部輸入教導指令(指定的教導指令)輸入了教導操作面板21的程序行時，透過被組設於機器人1的手腕單元6的操作裝置10，將教導按鈕14切換為開啟。如此，控制裝置20經由教導按鈕14，將教導操作切換為開啟後，直到透過教導按鈕14將教導操作切換為關閉之前，可以透過教導按鈕14，根據輸入的教導內容，進行動作程序的編輯。

舉例來說，控制裝置20，當操作者欲進行動作程序的編輯時，於教導操作面板21選擇編輯模式。選擇編輯模式後，如圖2所示，顯示器11上將顯示構成機器人1的三維模型、程序行及動作程序的各種指令的圖像。圖像可以透過觸控面板23或鍵盤進行選擇，將已選擇之圖像追加於程序行，可以透過陳列出的圖像進行動作程序的編輯。

正在編輯中的動作程序，即，程序行內不存在外部教導指令的狀態下，控制裝置20，透過組設於手腕單元6的前端的操作裝置10上的教導按鈕14，將教導操作切換為關閉。如此，在此狀態下，即使按下用於操作操作裝置10的教導按鈕14，也無法輸入教導內容。然而，當按下設於操作裝置10的啟動開關15時，仍可以維持直接教導的操作，根據對把手部12、13施加之力改變機器人1的位置及姿勢。

透過教導按鈕操作進行教導時，舉例來說，操作者從顯示器22顯示出的圖像中，選擇如圖3所示之外部輸入教導指令的圖像30。接著，如圖4所示，將已選擇之圖像30追加於程序行40中。如此，控制裝置20，透過辨認已按下操作裝置10的教導按鈕14所發送之信號，可以從操作裝置10的教導按鈕14，將教導操作切換為開啟。

透過教導按鈕14將教導操作切換為開啟的狀態中，操作者在已按下啟動開關15的狀態下，對把手部12、13施加力並將機器人改變至指定的位置及姿勢，並透過按下教導按鈕14，操作裝置10透過將指定的信號發送至控制裝置，執行教導點的教導。即，將記錄了前往按下教導按鈕14時之機器人1的位置及姿勢的教導點之動作指令追加至程序行40。

動作指令追加於程序行40的位置，如圖5所示，係為用於顯示表示外部輸入教導指令的圖像30的位置。按下教導按鈕14並追加了動作指令時，表示外部輸入教導指令的圖像30，例如，將向後移動一格。此時的圖像30位置，表示了下次按下教導按鈕14時，被追加的動作指令的顯示位置。將力施加於操作裝置10的把手部12、13使機器人1移動，並透過重複按下教導按鈕14，在表示 外部輸入教導指令的圖像30的位置上，依次追加表示動作指令的圖像31，以編輯陳列了複數圖像30、31的動作程序。

此外，於既有的動作程序中，透過操作教導按鈕以教導追加動作指令時，如圖6所示，欲追加顯示於顯示器22的動作程序之動作指令的位置上，將追加表示外部輸入教導指令的圖像30。如此，如圖7所示，每當按下教導按鈕14，在表示外部輸入教導指令的圖像30的位置上，透過操作教導按鈕以教導追加動作指令，而當追加一個動作指令時，圖像30將一格一格向後移動。

接著，以操作教導按鈕的教導操作完成時，將表示外部輸入教導指令的圖像30透過操作教導操作面板21的觸控面板23或鍵盤24從程序行40刪除。如此，控制裝置20無法辨識透過按下操作裝置10的教導按鈕14所發送之信號，而後續透過操作裝置10的教導按鈕14之輸入操作將會變得無效。為了防止忘記從程序行40刪除表示外部輸入教導指令的圖像30，於表示外部輸入教導指令的圖像30還存在於程序行40時，自動運行將不會執行。

如此，根據本實施例的機器人教導系統100，可以透過教導操作面板21的操作，進行動作程序的編輯。此外，透過將外部輸入教導指令追加於教導操作面板21的顯示器22的程序行40，可以使用操作裝置10的教導按鈕14進行動作程序的編輯。

即，操作者只需要將表示外部輸入教導指令的圖像30追加於程序行40，同時透過按下教導按鈕14確認動作指令的插入處，便可以透過操作教導按鈕，將教導切換為開啟。此外，在操作教導按鈕的教導完成時，透過將表示外部輸入教導指令的圖像30從程序行40刪除，以操作教導按鈕，將教導切換為關閉。

如此，除程序行40中已追加了表示外部輸入教導指令之圖像30的程序編輯外，禁止了教導按鈕14對操作程序的編輯。結果，可以防止發生操作者在自動運行中無意間地變更到動作程序的狀況。

再者，透過操作教導按鈕以將教導切換為開啟的操作，可以透過將圖像追加至程序行40的一般程序編輯操作進行。操作者不需要透過以和程序編輯操作不同的開關操作等，便可以透過操作教導按鈕將教導切換於開啟與關閉之間，具有避免增加操作者的操作困擾的優點。

此外，透過將表示外部輸入教導指令的圖像30插入透過操作教導按鈕以教導出的動作指令的插入處，便能透過操作教導按鈕將教導切換為開啟，可以從動作程序的任意一位置，追加透過操作教導按鈕所教導出的動作指令。再者，透過按下操作裝置10的教導按鈕14，顯示於顯示器22上的動作程序在表示外部輸入指令的圖像30的位置上，將更新透過操作教導按鈕以教導出的動作指令追加的動作程序。

如此，操作者透過操作教導按鈕的教導可以即時地確認已編輯之動作程序。舉例來說，操作者在透過操作教導按鈕的教導中教導了錯誤的教導點時，透過搜尋顯示於動作程序上表示外部輸入指令教導的圖像30，可以快速搜尋到最後追加的錯誤之動作指令，並快速地進行修正。

此外，在本實施例中，僅說明了透過按下教導按鈕14，以追加記錄了前往按下教導按鈕14時機器人1的位置及姿勢的教導點之動作指令。取而代之的是，透過改變按下教導按鈕的方法，可以以不同的方式追加動作指令。

舉例來說，如圖5及圖8所示，將表示動作指令的圖像31插入於表示外部輸入教導指令的圖像30的位置時，可以透過按下教導按鈕14後馬上(例 如，於1秒內)放開(下文以短壓稱之)。另一方面，如圖9所示，可以透過按下教導按鈕14並在1秒後放開(下文以長壓稱之)，於外部輸入教導指令的位置上，表示起點與終點，舉例來說，以括弧狀的圖像32表示。括弧狀的圖像32，插入於表示外部輸入教導指令的圖像30的位置後，可以將圖像30移動至圖像32的括弧狀之間。括弧狀的圖像32例如為焊接指令，便可以教導起點與終點之間焊接的路徑點。

此外，表示外部輸入教導指令的圖像30位於括弧狀的圖像32的內側之狀態下，如圖10所示，透過短壓教導按鈕14，可以將表示動作指令的圖像31追加於外部輸入教導指令的位置。此時，圖像30，例如，將向後移動一格。此外，表示外部輸入教導指令的圖像30位於括弧狀的圖像32的內側之狀態下，透過長壓教導按鈕14，例如，可以教導圖像32終點的位置。在教導了終點後，如圖11所示，可以將表示外部輸入教導指令的圖像30移動至括弧狀的圖像32的外側。

透過按下教導按鈕14所追加的動作指令及其位置，可以根據每一種應用種類進行指定。舉例來說，於弧焊的應用，可以是弧焊指令或焊接中前往路徑點的移動指令，於夾爪操作的應用，可以是前往教導點的移動指令或夾爪的開關指令。在選擇表示外部輸入教導指令的圖像30時，顯示詳細設定畫面，可以設定當按下了教導按鈕14時要追加的操作指令。此外，動作指令追加後的外部輸入教導指令的移動位置，根據不同的應用而不同。舉例來說，執行從動作的終點至起點的教導之應用中，在追加動作指令後，外部輸入教導指令可以向前移動。

此外，在本實施例中，示例了透過將程序以圖像陳列出，取而代之的是，如圖12所示，亦可以以文字形式表示。舉例來說，透過按下顯示於顯示器22下部的「指令」鍵，將顯示可以追加的指令清單，且可以從顯示出的清單中，選擇外部輸入教導指令。如此，如圖12及圖13所示，在動作程序中的標記位置，追加了表示外部輸入教導指令的文字，透過教導按鈕14將教導操作切換為開啟。

此外，在本實施例中，示例了操作裝置10具有單一個教導按鈕14，然而，亦可以具有複數個教導按鈕14。此外，示例了於教導操作面板21的顯示器22中編輯的動作程序，然而也可以是控制裝置20或操作裝置10具備有顯示器22。

此外，機器人1示例了作為六軸多關節機器人，然而亦可以為任意形式的機器人。此外，作為圖像，亦可以採用示例以外的任意圖像。

此外，在本實施例中，示例了直接教導及固定於法蘭7的操作裝置10，然而亦可以使用沒有固定於法蘭7的操作裝置的教導型態，並使機器人1作動。此種狀態下，操作裝置，與有線或無線的控制裝置20連接，操作裝置上設有用於手動操作機器人1的按鈕，當按下按鈕，可以使機器人1作動。此種操作裝置，設有與操作裝置10同樣的教導按鈕，可以進行與操作裝置10同樣的操作。

此外，如上文所述，說明了本實施例時態的機器人教導系統，然而亦可以構成為透過電腦(1個以上的處理器)執行的程序。具體來說，本實施例的程序，包括連接步驟、教導指令追加步驟、教導操作開啟步驟及編輯步驟。連接步驟用於取得操作裝置10的連接資料，操作裝置10具有將教導內容輸入的教導按鈕14。此外，教導指令追加步驟為接收來自教導操作面板21之追加至機 器人1的動作程序中的指定教導指令。此外，教導操作開啟步驟，於教導指令被追加時，透過操作裝置10的教導按鈕14，將教導操作切換為開啟。接著，編輯步驟，根據被輸入於教導按鈕14內的教導內容，編輯動作程序。

此外，本實施例的程序，更包括教導內容追加步驟，將教導內容追加至教導指令的位置。此外，更包括動作程序顯示步驟，將動作程序顯示於顯示部上。動作程序顯示步驟，透過陳列出每一指令指定的圖像，將動作程序顯示於顯示部上。此外，更包括教導操作關閉開關，在將教導指令從動作程序刪除時，將操作裝置10的教導操作切換為關閉。

100:機器人教導系統

1:機器人

2:基部

3:旋轉臂

4:第一臂

5:第二臂

6:手腕單元

7:法蘭

10:操作裝置

11:機架

12:把手部

13:把手部

14:教導按鈕

15:啟動開關

20:控制裝置

21:操作面板

22:顯示器

23:觸控面板

24:鍵盤

A:第一軸線

B:第二軸線

C:第三軸線

f:被安裝面

X:旋轉軸線

Claims (13)

1. 一種機器人教導系統，包括：一程序編輯裝置，可編輯用於使機器人作動的一動作程序；以及一操作裝置，具有一教導輸入部，可以輸入一教導內容，且該操作裝置至少與該程序編輯裝置連接；其中，該程序編輯裝置，在對該動作程序追加指定的一教導指令時，透過該教導輸入部，將教導操作切換為開啟，並根據被輸入於該教導輸入部內的該教導內容，編輯該動作程序。
2. 如請求項1所述之機器人教導系統，其中，該程序編輯裝置具有一顯示部，用以顯示該動作程序。
3. 如請求項2所述之機器人教導系統，其中，該程序編輯裝置，在該顯示部顯示的該教導指令的位置追加該教導內容。
4. 如請求項2或3所述之機器人教導系統，其中，該程序編輯裝置，在對該教導輸入部輸入該教導內容時，顯示追加了輸入之該教導內容的該動作程序於顯示部上。
5. 如請求項2或3所述之機器人教導系統，其中，該程序編輯裝置，透過陳列出每一指令指定的圖像，將該動作程序顯示於該顯示部上。
6. 如請求項1至3任一項所述之機器人教導系統，其中，該程序編輯裝置，在從經由該程序編輯裝置正在編輯的該動作程序中將該教導指令刪除時，透過該教導輸入部，將教導操作切換為關閉。
7. 一種機器人教導程序，至少於一處理器中執行，該機器人教導程序包括： 一連接步驟，取得一操作裝置的連接，該操作裝置具有一教導輸入部，可輸入一教導內容；一教導指令追加步驟，接收對機器人的一動作程序的所指定之一教導指令的追加；一教導操作開啟步驟，當該教導指令被追加時，透過該操作裝置的該教導輸入部，將教導操作切換為開啟；以及一編輯步驟，根據被輸入於該教導輸入部的該教導內容，編輯該動作程序。
8. 如請求項7所述之機器人教導程序，更包括一教導內容追加步驟，將該教導內容追加至該教導指令的位置。
9. 如請求項7或8所述之機器人教導程序，更包括一動作程序顯示步驟，將該動作程序顯示於一顯示部上。
10. 如請求項9所述之機器人教導程序，其中，該動作程序顯示步驟，透過陳列出每一指令指定的圖像，將該動作程序顯示於該顯示部上。
11. 如請求項7或8所述之機器人教導程序，更包括一教導操作關閉步驟，在將該教導指令從該動作程序刪除時，將該操作裝置的該教導操作切換為關閉。
12. 一種程序編輯裝置，可編輯用於使機器人作動的一動作程序，該程序編輯裝置包括：一接收部，接收一操作裝置的連接，該操作裝置具有一教導輸入部，可輸入一教導內容；以及 一控制部，在對該動作程序追加指定的一教導指令時，透過該教導輸入部，將教導操作切換為開啟，並根據被輸入於該教導輸入部內的該教導內容，編輯該動作程序。
13. 一種程序編輯裝置，可編輯用於使機器人作動的一動作程序，該程序編輯裝置包括：一接收部，接收一操作裝置的連接；以及一控制部，在至少該動作程序追加指定的一教導指令後，取得該操作裝置的一操作內容，根據取得的該操作內容，編輯該動作程序。