WO2021241397A1 - ロボットシステム - Google Patents

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WO2021241397A1
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robots
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潤也 寺阪
応朗 本橋
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ファナック株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16—Programme controls
    • B25J9/1679—Programme controls characterised by the tasks executed
    • B25J9/1682—Dual arm manipulator; Coordination of several manipulators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16—Programme controls
    • B25J9/1656—Programme controls characterised by programming, planning systems for manipulators
    • B25J9/1669—Programme controls characterised by programming, planning systems for manipulators characterised by special application, e.g. multi-arm co-operation, assembly, grasping
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16—Programme controls
    • B25J9/1674—Programme controls characterised by safety, monitoring, diagnostic
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/39—Robotics, robotics to robotics hand
    • G05B2219/39121—Two manipulators operate on same object

Definitions

  • This disclosure relates to a robot system.
  • a transfer method for transferring the same article using two robots is known (see, for example, Patent Document 1).
  • This transfer method inputs article information and transfer destination information, sets a transfer route, keeps the distance between each other within a predetermined range, and downloads the operation speed calculated from the operation distance of each robot. Then, the operation is started in synchronization and the target point is reached at the same time.
  • One aspect of the present disclosure is described by a plurality of robots, a control device for controlling each robot, a hand attached to the tip of the wrist of the robot and gripping the work detachably, and the hand of each robot.
  • Each of the control devices is provided with a sensor for detecting that the work is gripped, and each of the control devices cooperates with each other in response to an operation command including a coordination command by exchanging signals by being connected to each other.
  • This is a robot system that prohibits the operation of each robot by an operation command that does not include a coordination command while the sensor detects that the work is being gripped.
  • FIG. 3 is a schematic diagram illustrating the operation of the other robot when one robot moves the work. It is a schematic diagram explaining the operation by the cooperative command in the robot system of FIG.
  • FIG. 5 is a schematic diagram illustrating the operation of the other robot when one robot moves the work. It is a flowchart explaining the control of a robot by the robot system of FIG. It is a flowchart explaining the modification of the control of a robot by the robot system of FIG.
  • the robot system 1 is a control device capable of independently controlling two 6-axis articulated robots 10 and 20 and each robot 10 and 20. It has 30 and 40.
  • Each of the robots 10 and 20 is provided with hands 12 and 22 for detachably gripping the work W at the wrist tips 11 and 21. Further, the hands 12 and 22 are provided with sensors 13 and 23 for detecting that the work W is gripped by the hands 12 and 22.
  • the method of hands 12 and 22 may be arbitrary.
  • the work W may be gripped by two or more fingers, or the work W may be gripped by attracting the work W by magnetic force or pressure.
  • the method of the hands 12 and 22 may be different or the same for each of the robots 10 and 20.
  • the methods of sensors 13 and 23 may be arbitrary.
  • a proximity sensor may be used to detect the work W when the work W is gripped by the hands 12 and 22, or it may be detected that the work W is gripped by a power change of the actuator provided on the hands 12 and 22. May be good.
  • the methods of the sensors 13 and 23 may be different or the same for each of the robots 10 and 20.
  • the two control devices 30 and 40 that control the two robots 10 and 20, respectively, are connected to each other and exchange signals.
  • an operation command including a coordination command is given in the instruction operation panel connected to one control device (leading side) 30 or in the operation program executed by the leading side control device 30, the two control devices 30 and 40 Operates two robots 10 and 20 in cooperation with each other.
  • the tracking side control device 40 uses the coordinate axis xyz fixed to the hand 12 of the leading side robot 10 controlled by the leading side control device 30 as a reference. Controls the robot 20 of. For example, as shown in FIG. 3, a case where an operation command for linearly operating the following robot 20 is given between two points P1 and P2 on the work W held by the hand 12 of the leading robot 10 is illustrated. ..
  • the operation command includes a cooperative command
  • the following robot 20 works on the work regardless of how the coordinate axis xyz fixed to the hand 12 of the leading robot 10 moves. It is controlled to move linearly between two points P1 and P2 on W.
  • the operation command includes the cooperative command, and the teaching point in the following robot 20 grips the work W by the hand 22.
  • the coordinate axis x1y1z1 fixed to the hand 12 of the leading robot 10 when viewed from the coordinate axis x1y1z1 fixed to the hand 12 of the leading robot 10, the coordinate axis x2y2z2 fixed to the hand 22 of the following robot 20 is always.
  • the following robot 20 is controlled so as to be stationary.
  • two robots 10 and 20 perform a single work W having a large weight that exceeds the payload of each robot 10 and 20 by the respective hands 12 and 22. It can be gripped and transported at the same time.
  • each of the control devices 30 and 40 controls each of the robots 10 and 20 as shown in FIG. That is, when an operation command is input to the leading robot 10 (step S1), the detection signals provided by the sensors 13 and 23 of the two hands 12 and 22, respectively, are monitored. Then, it is determined by the two sensors 13 and 23 whether or not it is detected that the two hands 12 and 22 are holding the work W (step S2). When it is detected by the two sensors 13 and 23 that the two hands 12 and 22 are gripping the work W, it is determined whether or not the operation command includes the coordination command (step S3). ).
  • step S4 When the operation command includes the cooperative command, the operation command is executed (step S4), and when the operation command does not include the cooperative command, the operation of the robot 10 is prohibited (step S5). .. Further, when it is detected in the process of step S3 that any one of the two hands 12 and 22 does not grip the work W, the operation command is executed (step S4).
  • the operation command must include a coordinated command.
  • the operation command from the teaching operation panel or the operation command on the program does not include the coordination command.
  • the operation command is issued. If the coordination command is not included, the two control devices 30 and 40 stop the operation of the two robots 10 and 20. As a result, it is prevented that only one robot 10 operates or both robots 10 and 20 operate without coordination while the two hands 12 and 22 hold the same work W. Will be done.
  • This has the advantage that the work W, the hands 12, 22 and the robots 10 and 20 themselves can be prevented from being damaged or the work W can be prevented from falling.
  • the robots 10 and 20 follow the operation command even if the operation command does not include the coordination command. It is activated. That is, the robots 10 and 20 are operated according to the operation command not only when the cooperation command is not intentionally included but also when the cooperation command is not included due to a confirmation error or a setting error of the operator.
  • the robots 10 and 20 are individually operated according to the operation command. This makes it possible to improve operability and workability when an operation command that does not include a cooperative command is intentionally given. In addition, there is no inconvenience such as damage or dropping even when an operation command that does not include a coordination command is given due to a confirmation error or setting error of the operator.
  • the robots 10 and 20 do not include the cooperative command if the operation command does not include the cooperative command. It was decided to prohibit the operation.
  • the two robots 10 if the two sensors 13 and 23 both detect that they are gripping the work W and include a coordination command, the two robots 10, The relative positions and postures A of the coordinate axes fixed to the hands 12 and 22 of 20 may be sequentially monitored (step S6).
  • step S7 it is determined whether or not the relative positions and postures A of the two coordinate axes have changed by a predetermined threshold value or more (step S7), and when the relative positions and postures A have changed by the threshold value or more, the operations of the robots 10 and 20 are prohibited. It may be controlled (step S5).
  • the operation command includes the cooperation command, and the following robot 20 grips the work W by the hand 22. There is only one teaching point in the state of being.
  • the following robot so that the coordinate axes fixed to the hand 22 of the following robot 20 are always stationary when viewed from the coordinate axes fixed to the hand 12 of the leading robot 10. 20 is controlled.
  • the operation command from the teaching operation panel or the operation command on the program includes a cooperative command, a situation may occur in which the teaching point is not only one point. ..
  • the control devices 30 and 40 stop the operation of the robots 10 and 20.
  • the control devices 30 and 40 stop the operation of the robots 10 and 20.
  • only one robot 10 operates while the two hands 12 and 22 hold the same work W, or both robots 10 and 20 are in relative positions or postures of the two coordinate axes. It is prevented from changing A.
  • This has the advantage that the work W, the hands 12, 22 and the robots 10 and 20 themselves can be prevented from being damaged or the work W can be prevented from falling.
  • a notification device for notifying the effect may be provided. If the two sensors 13 and 23 both detect that the work W is being gripped, but the coordination command is not included, the relative position or attitude A of the two coordinate axes is to that effect. If it has changed, it may be notified to that effect.
  • the robots 10 and 20 stop due to a confirmation error or a setting error of the operator, the cause is often unknown to the operator. Therefore, by notifying the operator to that effect, the robot 10 is notified. , 20 has the advantage of being able to more clearly inform the cause of the stoppage. As a method of notification, it may be displayed on a monitor or may be notified by voice.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Abstract

複数のロボット（１０，２０）と、各ロボット（１０，２０）をそれぞれ制御する制御装置（３０，４０）と、ロボット（１０，２０）の手首（１１，２１）先端に取り付けられ、ワーク（Ｗ）を着脱可能に把持するハンド（１２，２２）と、各ロボット（１０，２０）のハンド（１２，２２）によりワーク（Ｗ）が把持されていることをそれぞれ検出するセンサ（１３，２３）とを備え、各制御装置（３０，４０）は、相互に接続されて信号をやり取りすることにより、協調指令を含む動作指令に応じて、各ロボット（１０，２０）を協調して動作させる一方、センサ（１３，２３）によりワーク（Ｗ）が把持されていることがそれぞれ検出されている状態で、協調指令を含まない動作指令による各ロボット（１０）の作動を禁止するロボットシステム（１）である。

Description

ロボットシステム
　本開示は、ロボットシステムに関するものである。
　２台のロボットを用いて同一の物品を移載する移載方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
　この移載方法は、物品情報および移載先情報を入力し、移送経路を設定し、互いの間の距離を所定範囲内に保ち、かつ、各ロボットの動作距離から計算した動作速度をダウンロードして、同期をとって動作開始させ同時に目標点に到達させている。
特許第２５５４９６８号公報
　しかしながら、２台のロボットによって同一の物品を移送しようとする場面において、実際に２台のロボットが同期して動作する状態になっているか否かについては、ロボットを手動操作あるいは教示操作する作業者の確認作業のみに委ねられている。このため、作業者の確認ミスあるいは設定ミスがあった場合には、２台のロボットが同期せずに動作して、物品あるいは物品を把持するハンド、ロボット自体の破損、物品の落下等に繋がる可能性がある。
　したがって、作業者の確認ミスあるいは設定ミスがあった場合でも、物品、ハンドおよびロボット自体の破損、物品の落下等の発生を防止することができるロボットシステムが望まれている。
　本開示の一態様は、複数のロボットと、各該ロボットをそれぞれ制御する制御装置と、前記ロボットの手首先端に取り付けられ、ワークを着脱可能に把持するハンドと、各前記ロボットの前記ハンドにより前記ワークが把持されていることをそれぞれ検出するセンサとを備え、各前記制御装置は、相互に接続されて信号をやり取りすることにより、協調指令を含む動作指令に応じて、各前記ロボットを協調して動作させる一方、前記センサにより前記ワークが把持されていることがそれぞれ検出されている状態で、協調指令を含まない動作指令による各前記ロボットの作動を禁止するロボットシステムである。
本開示の一実施形態に係るロボットシステムを示す斜視図である。 図１のロボットシステムを示すブロック図である。 協調指令による動作であって、一方のロボットに把持されたワーク上の２点間を他方のロボットが直線移動する場合を説明する模式図である。 図３において一方のロボットがワークを移動させた場合の他方のロボットの動作を説明する模式図である。 図１のロボットシステムにおける協調指令による動作を説明する模式図である。 図５において一方のロボットがワークを移動させた場合の他方のロボットの動作を説明する模式図である。 図１のロボットシステムによるロボットの制御を説明するフローチャートである。 図１のロボットシステムによるロボットの制御の変形例を説明するフローチャートである。
　本開示の一実施形態に係るロボットシステム１について、図面を参照して以下に説明する。
　本実施形態に係るロボットシステム１は、図１および図２に示されるように、２台の６軸多関節型のロボット１０，２０と、各ロボット１０，２０を独立して制御可能な制御装置３０，４０とを備えている。各ロボット１０，２０には、手首先端１１，２１に、ワークＷを着脱可能に把持するハンド１２，２２が備えられている。また、ハンド１２，２２には、該ハンド１２，２２によりワークＷが把持されたことを検出するセンサ１３，２３が設けられている。
　ハンド１２，２２の方式は任意でよい。例えば、２以上の指によってワークＷを把持する方式でもよいし、磁力あるいは圧力によってワークＷを吸着することにより把持する方式でもよい。ハンド１２，２２の方式はロボット１０，２０毎に異なっていてもよいし同じでもよい。
　センサ１３，２３の方式も任意でよい。例えば、ハンド１２，２２によりワークＷが把持されたときにワークＷを検出する近接センサでもよいし、ハンド１２，２２に備えられたアクチュエータの動力変化によりワークＷが把持されたことを検出してもよい。センサ１３，２３の方式もロボット１０，２０毎に異なっていてもよいし同じでもよい。
　２つのロボット１０，２０をそれぞれ制御する２つの制御装置３０，４０は、相互に接続されて信号をやり取りする。一方の制御装置（先導側）３０に接続された教示操作盤において、あるいは先導側の制御装置３０において実行する動作プログラムにおいて、協調指令を含む動作指令がなされると、２つの制御装置３０，４０は、２つのロボット１０，２０を協調して動作させる。
　すなわち、動作指令に協調指令が含まれる場合には、追従側の制御装置４０は、先導側の制御装置３０が制御する先導側のロボット１０のハンド１２に固定された座標軸ｘｙｚを基準として追従側のロボット２０を制御する。
　例えば、図３に示されるように、先導側のロボット１０のハンド１２が把持するワークＷ上の２点Ｐ１，Ｐ２間において追従側のロボット２０を直線動作させる動作指令がなされた場合を例示する。動作指令に協調指令が含まれる場合には、図４に示されるように、先導側のロボット１０のハンド１２に固定された座標軸ｘｙｚがどのように移動しても、追従側のロボット２０はワークＷ上の２点Ｐ１，Ｐ２間において直線移動するよう制御される。
　２つのロボット１０，２０が協調して単一のワークＷを搬送する場合には、動作指令に協調指令が含められるとともに、追従側のロボット２０における教示点は、ハンド２２によってワークＷを把持している位置および姿勢の１点のみとなる。この場合には、図５および図６に示されるように、先導側のロボット１０のハンド１２に固定された座標軸ｘ１ｙ１ｚ１から見て、追従側のロボット２０のハンド２２に固定された座標軸ｘ２ｙ２ｚ２が常に静止しているように、追従側のロボット２０が制御される。
　これにより、例えば、図１に示されるように、２つのロボット１０，２０が、各ロボット１０，２０の可搬重量を超えるような大重量の単一のワークＷをそれぞれのハンド１２，２２によって同時に把持して搬送することができる。
　すなわち、２つのロボット１０，２０がそれぞれのハンド１２，２２によって単一のワークＷを同時に把持すると、ワークＷおよび２つのハンド１２，２２の相対的な移動が固定される。
　したがって、一方の制御装置３０が、一方のロボット１０のみにハンド１２の姿勢を変更させる動作指令を行っても、その動作指令に協調指令が含まれている場合には、他方のロボット２０も強調して動作するので、２つのハンド１２，２２の相対的な移動が防止される。
　ここで、各制御装置３０，４０は、図７に示されるように各ロボット１０，２０を制御する。すなわち、先導側のロボット１０において動作指令が入力される（ステップＳ１）と、２つのハンド１２，２２にそれぞれ備えられたセンサ１３，２３による検出信号が監視される。そして、２つのセンサ１３，２３により２つのハンド１２，２２がワークＷを把持していることが検出されているか否かが判定される（ステップＳ２）。２つのセンサ１３，２３により２つのハンド１２，２２がワークＷを把持していることが検出されている場合には、動作指令に協調指令が含まれているか否かが判定される（ステップＳ３）。
　動作指令に協調指令が含まれている場合には、動作指令が実行され（ステップＳ４）、動作指令に協調指令が含まれていない場合には、ロボット１０の動作が禁止される（ステップＳ５）。また、ステップＳ３の工程において２つのハンド１２，２２のいずれかがワークＷを把持していないことが検出された場合にも動作指令が実行される（ステップＳ４）。
　２つのハンド１２，２２が共にワークＷを把持していることが検出された場合には、２つのロボット１０，２０が同一のワークＷを同時に把持して搬送しようとしているものと判断でき、この場合には、動作指令に協調指令が含まれていなければならない。
　しかし、作業者の確認ミスあるいは設定ミスにより、教示操作盤からの動作指令あるいはプログラム上の動作指令に協調指令が含まれていない事態が起こり得る。
　本実施形態に係るロボットシステム１によれば、このような事態が発生しても、２つのセンサ１３，２３が両方ともワークＷを把持していることを検出している場合に、動作指令に協調指令が含まれていなければ、２つの制御装置３０，４０が２つのロボット１０，２０の作動を停止させる。
　その結果、２つのハンド１２，２２が同一のワークＷを把持した状態で、一方のロボット１０のみが動作してしまうことあるいは両方のロボット１０，２０が協調せずに動作してしまうことが防止される。これにより、ワークＷ、ハンド１２，２２およびロボット１０，２０自体の破損あるいはワークＷの落下等の発生を防止することができるという利点がある。
　一方、２つのセンサ１３，２３の少なくとも一方がワークＷの把持を検出していない場合には、動作指令に協調指令が含まれていない場合であっても、各ロボット１０，２０は動作指令に従って作動させられる。すなわち、協調指令が意図して含められていない場合のみならず、作業者の確認ミスあるいは設定ミスにより、含められていない場合であっても、各ロボット１０，２０を動作指令に従って作動させる。
　２つのハンド１２，２２が同一のワークＷを同時に把持していなければ、協調動作させない場合もあり得るので、動作指令に従って各ロボット１０，２０を個別に動作させる。これにより、意図して協調指令を含まない動作指令がなされた場合の操作性および作業性を向上することができる。また、作業者の確認ミスあるいは設定ミスにより、協調指令を含まない動作指令がなされた場合にも破損あるいは落下等の不都合がない。
　なお、本実施形態においては、２つのセンサ１３，２３が両方ともワークＷを把持していることを検出している場合には、動作指令に協調指令が含まれていなければロボット１０，２０の動作を禁止することとした。これに加えて、図８に示されるように、２つのセンサ１３，２３が両方ともワークＷを把持していることを検出しかつ協調指令が含まれている場合には、２つのロボット１０，２０のハンド１２，２２にそれぞれ固定された座標軸の相対的な位置および姿勢Ａを逐次監視してもよい（ステップＳ６）。
　そして、２つの座標軸の相対的な位置および姿勢Ａが所定の閾値以上に変化したか否かを判定し（ステップＳ７）、閾値以上に変化しているときにはロボット１０，２０の動作を禁止するよう制御してもよい（ステップＳ５）。
　上述したように、２つのロボット１０，２０が協調して単一のワークＷを搬送する場合には、動作指令に協調指令が含められるとともに、追従側のロボット２０がハンド２２によってワークＷを把持している状態での教示点は１点のみとなる。
　そして、この場合には、先導側のロボット１０のハンド１２に固定された座標軸から見て、追従側のロボット２０のハンド２２に固定された座標軸が常に静止しているように、追従側のロボット２０が制御される。
　しかし、作業者の確認ミスあるいは設定ミスにより、教示操作盤からの動作指令あるいはプログラム上の動作指令に協調指令が含まれていても、教示点が１点のみとはなっていない事態が起こり得る。
　本実施形態によれば、このような事態が発生しても、２つのセンサ１３，２３が両方ともワークＷを把持していることを検出している場合には、２つの座標軸の相対的な位置および姿勢Ａが所定の閾値以上に変化したときに、制御装置３０，４０がロボット１０，２０の作動を停止させる。
　その結果、２つのハンド１２，２２が同一のワークＷを把持した状態で、一方のロボット１０のみが動作してしまうことあるいは両方のロボット１０，２０が、２つの座標軸の相対的な位置または姿勢Ａを変化させてしまうことが防止される。これにより、ワークＷ、ハンド１２，２２およびロボット１０，２０自体の破損あるいはワークＷの落下等の発生を防止することができるという利点がある。
　また、本実施形態においては、制御装置３０，４０がロボット１０，２０の作動を禁止したときに、その旨を報知する報知装置を備えていてもよい。
　２つのセンサ１３，２３が両方ともワークＷを把持していることを検出しているのに、協調指令が含まれていない場合にはその旨、２つの座標軸の相対的な位置または姿勢Ａが変化した場合にはその旨を報知すればよい。
　作業者の確認ミスあるいは設定ミスにより、ロボット１０，２０が停止する場合には、作業者にはその原因が不明であることが多いため、その旨を報知することにより、作業者に、ロボット１０，２０が停止した原因をより明確に知らせることができるという利点がある。
　報知の方法としては、モニタに表示してもよいし、音声により報知してもよい。
　１　ロボットシステム
　１０，２０　ロボット
　１１，２１　手首先端
　１２，２２　ハンド
　１３，２３　センサ
　３０，４０　制御装置
　Ｗ　ワーク

Claims (3)

  1. 　複数のロボットと、
    　各該ロボットをそれぞれ制御する制御装置と、
    　前記ロボットの手首先端に取り付けられ、ワークを着脱可能に把持するハンドと、
    　各前記ロボットの前記ハンドにより前記ワークが把持されていることをそれぞれ検出するセンサとを備え、
    　各前記制御装置は、相互に接続されて信号をやり取りすることにより、協調指令を含む動作指令に応じて、各前記ロボットを協調して動作させる一方、前記センサにより前記ワークが把持されていることがそれぞれ検出されている状態で、協調指令を含まない動作指令による各前記ロボットの作動を禁止するロボットシステム。
  2. 　各前記制御装置は、前記センサにより前記ワークが把持されていることがそれぞれ検出され、かつ、協調指令を含む動作指令がなされた場合に、一方の前記ロボットの前記ハンドに固定された一方の座標軸に対する他方の前記ロボットの前記ハンドに固定された他方の座標軸の相対的な位置および姿勢を逐次監視し、２つの前記座標軸の相対的な位置および姿勢が所定の閾値以上に変化したときに、各前記ロボットの作動を禁止する請求項１に記載のロボットシステム。
  3. 　前記制御装置が各前記ロボットの作動を禁止したときに、その旨を報知する報知装置を備える請求項１または請求項２に記載のロボットシステム。
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