动力辅助设备及其控制方法

专利名称：动力辅助设备及其控制方法
技术领域：
本发明涉及动力辅助设备和用于动力辅助设备的控制方法。
背景技术：
在用于制造工业产品的制造现场等，动力辅助设备用作用于辅助操作 者搬运重物(工件)的设备。工件安装操作包括搬运和定位工件，但是当 工件由操作者和动力辅助设备协同搬运时，搬运工件所需的动力能由动力 辅助设备提供。此外，通过指令动力辅助设备，能有效地执行工件的定 位。因而，通过使用动力辅助设备，能减轻操作者的工作负荷并能实现操
作性的提高。例如，日本专利申请No. 11-245124 (JP-A-245124)公开了
一种动力辅助设备，其检测用于保持用作搬运对象的工件的工件保持设备 的倾斜(角度)并沿着上下方向驱动工件保持设备。 ^
当在以上所述的动力辅助设备中判定操作者已经从工件保持设备移开 他/她的手时，动力辅助设备的各接合部分被锁止以维持工件保持设备和工 件的姿势(倾斜和搬运的方向)。此外，当判定操作者已经握着工件保持 设备时，解除在动力辅助设备的各接合部分上的锁止，使得操作者能自由 地修改工件保持设备和工件的姿势(倾斜和搬运的方向)。
当使用此类型的动力辅助设备执行工件定位时，通过操作者在握着工 件保持设备的同时执行的操作能自由地校正工件的位置。然而，取决于工 件的平衡状态(重心位置)，当操作者握着工件保持设备时解除各接合部 分上的锁止，工件会出人意料地绕各接合部分倾斜。在此情况下操作者可 能不能支撑此移位，结果，工件会接触安装对象构件，造成工件或者安装 对象构件破损。
此外，允许操作者在握着工件保持设备的同时自由地校正工件的位置 意味着取决于操作者的操作，在搬运过程中工件会摇摆。因而，如果操作者错误地操作，则工件会接触安装对象构件或者其周边部分。因而，对于 以上所述的动力辅助设备，在必须搬运工件通过间隙等的情况下，操作者 必须在很小心调节工件姿势的同时必须搬运工件，在此情况下，会发生搬 运效率的降低。

发明内容
为了提高动力辅助设备搬运工件的效率并提高使用动力辅助设备安装 工件时的定位精度，本发明提供一种动力辅助设备及其控制方法，利用该 设备和方法，在搬运过程中能稳定工件的姿势并能由操作者执行细微定 位。
本发明的第一方面提供一种用于动力辅助设备的控制方法。在此控制 方法中，检测作用在由工件保持设备保持的工件上的压力，判定检测到的 压力是否超过预设阈值，并且判定设置在所述工件保持设备上的需连续按 压的安全开关是否为开。对根据对检测到的压力是否超过预设阈值的判定 结果和对需连续按压的安全开关是否为开的判定结果来判定是否解除对用 于将工件保持设备以可旋转的方式连接到臂的接合部分的旋转限制。
根据本发明的第一方面，在搬运过程中能稳定工件的姿势。结果，操 作者能顺畅地搬运工件，这能提高搬运操作的效率。此外，能防止在搬运 过程中工件和安装对象构件之间的接触，因而能防止对工件或者安装对象 构件的损坏或者污损。
在检测压力的过程中，在设置在工件保持设备中的多个保持部分中可 以对作用在工件上的多个压力进行检测。在对压力是否超过预设阈值的判 定中，可以对多个保持部分的压力中至少一个保持部分的压力是否超过预 设第一阈值进行判定，并且可以对多个保持部分的压力的总和是否超过预 设第二阈值进行判定。
这样，在搬运过程中稳定工件姿势之后能由操作者对安装位置进行微 小调节，结果，在搬运过程中能稳定工件姿势，并且能确保定位精度。
第二阈值可以设定为第一阈值的数值的两倍。
这样，在搬运过程中能可靠地稳定工件的姿势。此外，在工件的姿势已经被可靠地稳定之后能由操作者对安装位置进行微小调节。
本发明的第二方面提供一种动力辅助设备，包括具有多个用于保持工 件的保持部分的工件保持部分、用于支撑工件保持部分的臂、用于将工件 保持部分以可旋转的方式连接到臂的接合部分、用于限制接合部分的旋转 的制动器、用于对由制动器施加到接合部分的旋转限制进行控制的控制设 备、分别设置在多个保持部分中并检测作用在工件上的压力的多个压力检 测传感器以及设置在工件保持部分上的需连续按压的安全开关。当由多个 保持部分的压力检测传感器检测到多个压力中至少一个压力超过预设第一 阈值，多个压力的总和超过预设第二阈值，并且需连续按压的安全开关为 开时，控制设备解除由制动器施加到接合部分的旋转限制。
根据本发明的第二方面，在搬运过程中能稳定工件的姿势。结果，操 作者能顺畅地搬运工件，这能提高搬运操作的效率。此外，能防止在搬运 过程中工件和安装对象构件之间的接触，因而能防止对工件或者安装对象 构件的损坏或者污损。此外，在搬运过程中稳定工件姿势之后能由操作者 对安装位置进行微小调节，结果，在搬运过程中能稳定工件姿势，，并且能 确保定位精度。
第二阈值可以设定为所述第一阈值的数值的两倍。
这样，在搬运过程中能可靠地稳定工件的姿势。此外、，在工件的姿势 已经被可靠地稳定之后能由操作者对安装位置进行微小调节。


...
参照附图，从以下对示例性实施例的描述，本发明的前述和其它目 的、特征和优点将变得明显，其中，类似的编号用来表示类似的元件，其 中
图1是示出根据本发明实施例的动力辅助设备的整体构成的示意图； 图2是示出根据本发明实施例的工件保持设备的示意平面视图和示意
图3是示出根据本发明实施例的控制设备的连接状况的示意图4是示出根据本发明实施例窗和其安装对象构件(本体)的概况的图示视图5是示出本体的窗安装表面的放大图示视图6是示出使用动力辅助设备的窗安装操作的示例的操作流程图7是示出在每个步骤处根据本发明实施例的动力辅助设备的万向接
头的限制状态的图示视图8是示出使用根据本发明实施例的窗安装操作的步骤1的示意图； 图9是示出使用根据本发明实施例的窗安装操作的步骤2至步骤3的
示意图10是示出使用根据本发明实施例的窗安装操作的步骤4至步骤5的 示意图11示出使用根据本发明实施例的窗安装操作的步骤5的控制流程
图12是示出使用根据本发明实施例的窗安装操作的步骤6至步骤8的 示意图13是示出使用根据本发明实施例的窗安装操作的步骤9的示意 图；以及
图14是示出使用根据本发明实施例的窗安装操作的步骤10的示意
具体实施例方式
首先，将使用图1至图3描述根据本发明实施例的动力辅助设备1的 整体构造。图1是示出根据本发明实施例的动力辅助设备的整体构造的示 意图。图2是示出根据本发明实施例的工件保持设备的示意平面视图和示 意侧视图。图3是示出根据本发明实施例的控制设备的连接状况的示意 图。注意，为了便于描述，假定动力辅助设备设置在图1所示的XYZ坐 标系统上，其中，绕X轴的旋转表示横摇旋转，绕Y轴的旋转表示俯仰旋 转，绕Z轴的旋转表示横摆旋转。如图l所示，根据本实施例的动力辅助 设备1由多关节型机械臂2、工件保持设备3、万向接头4、控制设备5、 需连续按压的安全开关6、压入指示开关7等构成。本据本实施例的多关节型机械臂2被支撑使得从天花板表面等吊下
来，并在其接合部分包括电动机2a、 2b。注意，根据本实施例的多关节型 机械臂2被固定地支撑在天花板表面上，但是例如可以被能行驶的吊车等 支撑。此外，在动力辅助设备1中使用的机械臂不限于多关节型机械臂 2，也可以使用其它机械臂，只要它能经由万向接头4支撑工件保持设备
如图1和2所示，工件保持设备3包括大致平板形状的主体部分3a、 用作保持部分以保持用作搬运对象(工件)的窗10的吸盘3b、把手3c、 力传感器3d、接触压力传感器3e等，并经由万向接头4连接到多关节型 机械臂2，该万向接头固定到主体部分3a。
形成吸盘3b，使得能将其吸附作用切换开和关。此外，接触压力传感 器3e置于吸盘3b内，使得吸盘3b能检测当吸附保持的窗10接触其周围 时接收到的压力(反作用力)。此外，力传感器3d设置在把手3c的基部 上，把手3c用作由操作者握着的握持部分。
此外，需连续按压的安全开关6设置在工件保持设备J的把手3c上。 需连续按压的安全开关6设置在它能被操作者在握着把手3c的同时自然操 作的位置处，并且设置成检测操作者对工件保持设备3的握持状态(即， 操作状态)。注意，本实施例图示需连续按压的安全开关6设置在把手3c 的共计四个位置处的示例，但是本发明不受需连续按压的安全开关6的设 置位置和数量的限制。
此外，压入指示开关7在操作者己经确认窗10已经被粗略定位之后 由操作者按压。当按压压入指示开关7时，动力辅助设备1转换到压入操 作。注意，本实施例图示了压入指示开关7设置在把手3c的共计两个位置 处的示例，但是本发明不受压入指示开关7的设置位置和数量的限制。
万向接头4是能在所有旋转方向(例如，横摇、俯仰和横摆方向)上 自由旋转的接合构件。此外，万向接头4设置有制动机构4a，使得横摇、 俯仰和横摆旋转方向中的每个方向上的旋转被基于来自控制设备5的指令 而单独地限制。
动力辅助设备1是经由万向接头4将工件保持设备3连接到多关节型机械臂2而形成多自由度的机械人，并使用多关节型机械臂2、工件保持
设备3、万向接头4、控制设备5等构成用于搬运窗10的搬运装置。注 意，本发明所应用到的机械人不限于具有多自由度的机器人，并且可以是 仅仅具有一个自由度的机器人。
控制设备5连接到多关节型机械臂2、工件保持设备3、万向接头4 等。现在将更详细地描述控制设备5和各个单元之间的连接状况。如图3 所示，控制设备5连接到多关节型机械臂2的电动机2a、 2b、工件保持设 备3的力传感器3d和接触压力传感器3e、万向接头4的制动机构4a、需 连续按压的安全开关6、压入指示开关7等。
通过将控制设备5连接到多关节型机械臂2的电动机2a、 2b，基于来 自控制设备5的指示控制多关节机械臂2的姿势。通过将控制设备5连接 到工件保持设备3的力传感器3d，控制设备5检测当操作者握着把手3c 时产生的工件保持设备3的操作方向、操作力等，并且沿着所期望的方向 上操作工件保持设备3。换言之，当与操作者的操作状况有关的检测信息 由力传感器3d输入到控制设备5中时，控制设备5基于此检测信息判定操 作者所期望的操作方向，并控制电动机2a的操作以控制多关节型机械臂2 的姿势。注意，在本实施例中，六个分力测压元件被用作力传感器3d。
通过将控制设备5连接到工件保持设备3的接触压力传感器3e，控制 设备5从由接触压力传感器3e检测到的检测压力判定是否抵靠安装对象位 置中的本体以与规定值对应的按压力按压窗10。此外，通过检测由多个接 触压力传感器3e检测到的检测压力值的偏差，控制设备5判定是否均匀地 抵靠本体按压窗10。
通过将控制设备5连接到万向接头4的制动机构4a，基于来自控制设 备5的指示限制或者允许万向接头4的旋转。因而，能限制工件保持设备 3的姿势。
通过将控制设备5连接到需连续按压的安全开关6，控制设备5检测 操作者对工件保持设备3的握持状态。更具体地，当开(关)信号从需连 续按压的安全开关6输入到控制设备5时，控制设备5判定操作者是否正 在握持工件保持设备3 (即，工件保持设备3是否处于操作状态)。通过将控制设备5连接到压入指示开关7，控制设备5检测窗10的粗 略定位状态。更具体地，当通过在操作者已经确认窗10已经被粗略定位 之后按压压入指示开关7将压入指示开关7切换成开时，相应的开信号输 入到控制设备5中。因而，已经检测到粗略定位状态的控制设备5输出与 多关节型机械臂2有关的操作指令，由此，动力辅助设备1的操作被转换 到用于抵靠本体11按压窗10的操作(压入操作)。
与工件保持设备3有关的位置信息对照图预先存储在控制设备5中。 位置信息对照图包括与适合作为搬运对象(窗10等)的搬运路径的轨道 有关的信息(轨道信息)。控制设备10基于此轨道信息控制多关节型机 械臂2的操作，使得工件保持设备3沿着轨道移位。此外，控制设备5根 据与工件保持设备3有关的位置信息改变电动机2a、 2b和制动机构4a的 操作状况。
此外，与汽车有关的车辆类型信息对照图预先存储在控制设备5中。 然后，根据用作安装对象的汽车的类型，控制设备5选择性地切换上述轨 道信息，自动修改与窗安装的适合角度有关的信息等。
注意，本发明的.动力辅助设备不限于如在根据本实施例的动力辅助设 备1中的多个接触压力传感為3e，并且例如可以应用到具有单个接触压力 传感器的动力辅助设备。
接着，将使用图4至图14描述由根据本发明实施例的动力辅助设备1 执行对窗10的安装操作的一系列步骤。图4是示出根据本发明实施例的 窗及其安装对象构件(本体)的轮廓的图示视图。图5是示出本体的窗安 装表面的放大图示视图。图6是示出使用根据本发明实施例的动力辅助设 备的窗安装操作的示例的操作流程图。图7是示出在每个步骤中根据本发 明实施例的动力辅助设备的万向接头的限制状态的图示视图。图8是示出 使用根据本发明实施例的动力辅助设备的窗安装操作的步骤1的示意图。 图9是示出使用根据本发明实施例的动力辅助设备的窗安装操作的歩骤2 至步骤3的示意图。图10是示出使用根据本发明实施例的动力辅助设备 的窗安装操作的歩骤4到步骤5的示意图。图11是示出使用根据本发明实 施例的动力辅助设备的窗安装操作的步骤5的控制流程图。图12是示出使用根据本发明实施例的动力辅助设备的窗安装操作的步骤6至步骤8的
示意图。图13是使用根据本发明实施例的动力辅助设备的窗安装操作的 步骤9的示意图。图14是示出使用根据本发明实施例的动力辅助设备的 窗安装操作的步骤10的示意图。注意，为了便于描述，假定动力辅助设 备设置在图4所示的XYZ坐标系统上，其中，绕X轴旋转表示横摇旋 转，绕Y轴旋转表示俯仰旋转，并且绕Z轴旋转表示横摆旋转。
在本实施例中，将描述执行一系列操作以使用动力辅助设备将窗安装 到汽车的本体的示例。注意，在本实施例中，动力辅助设备用在窗安装操 作中，但是本发明的动力辅助设备不限于此应用。
如图4和图5所示，在将窗IO安装到在汽车的本体ll上形成的窗安 装表面lla的操作中，必须将窗IO通过本体U和行李箱12之间的间隙 W搬运到窗安装表面lla。此外，粘合剂13涂到窗IO的周边边缘部分， 因而在搬运窗IO的过程中，必须执行搬运，使得粘合剂13不粘附到本体 ll的不需要的位置。
更具体地，如果在使用动力辅助设备1安装窗10的操作中窗10的姿 势在搬运的过程中受到干扰，则窗IO会接触本体11和行李箱12，结果， 窗10、本体11和行李箱12会损坏或者粘合剂13会粘附到本体—11和行李 箱12的不需要的部分。 '—
形成根据本实施例的动力辅助设备以防止在搬运过程中对工件姿势的 干扰，使得当工件搬运通过安装对象的间隙时，能防止工件等的破损或者 污损，并能有效地搬运工件。注意，尽管根据本实施例的动力辅助设备在 工件搬运通过安装对象的间隙的情况下特别有效，但是动力辅助设备不限 于这种情况，并还在工件和安装对象这件的接触可能性较低的情况下实现 搬运工件的高效率。以下将详细地描述由根据本实施例的动力辅助设备1 在窗10上执行的安装操作。
(搬运步骤)如图6和8所示，首先，窗IO在对应于本体11的倾斜 角度倾斜的状态下在横摇的方向上由工件保持设备3保持。在此状态下， 操作者操作动力辅助设备1以使其在从动力辅助设备1接收辅助的同时沿 着本体11的倾斜角度按照预先教导的搬运路径搬运窗10 (步骤l)。如图7所示，此时，制动机构4a通过来自控制设备5的指令保持在操 作状态下，使得万向接头4在所有横摇、俯仰和横摆方向上的旋转受到限 制(锁止)。因而，以预定的角度保持工件保持设备3。
(定位步骤)接着，如图6和图9所示，操作者操作动力辅助设备1 以将窗IO搬运到在相对于窗安装表面lla的角度的垂直方向上方离开本体 11的窗安装表面lla达大致固定距离的位置处。此位置预先被教导到动力 辅助设备1，因而，由动力辅助设备1自动地实现窗10的粗略定位。此 时，操作者通过目视确认通过动力辅助设备1已经实现窗IO相对于窗安 装表面lla的粗略定位(步骤2)。
如图7所示，此时，制动机构4a通过来自控制设备5的指令保持在操 作状态下，使得万向接头4在所有橫摇、俯仰和横摆方向上的旋转受到限 制(锁止)。因而，以预定的角度保持工件保持设备3。
(第一压入指示步骤)接着，如图6和图9所示，操作者在通过目视 确认已经由动力辅助设备1实现窗IO相对于窗安装表面lla的粗略定位之 后按压压入指示开关7 (步骤3)。 .
(第一压入步骤)当操作者按压压入指示开关7时，相应的信号输入 到控制设备5中。然后，指令从控制设备5发送到动力辅助设备1，由此 动力辅助设备1自动地操作以在接近窗安装表面lla的方向上沿着预先教 导的搬运路径搬运窗10。
窗IO最终与窗安装表面lla接触，但是此后窗IO在接近窗安装表面 lla的方向上的搬运根据动力辅助设备1的自动操作而继续，使得窗10被 按压到窗安装表面lla中。此时，抵靠窗安装表面lla按压窗10 (步骤 4)。
如图7所示，此时，制动机构4a通过来自控制设备5的指令保持在操 作状态下，使得万向接头4在所有横摇、俯仰和横摆方向上的旋转受到限 制(锁止)。因而，以预定的角度保持工件保持设备3。
(第一按压力捡测步骤)接着，如图6和图IO所示，接触压力传感 器3e检测通过动力辅助设备1的自动操作而抵靠窗安装表面lia按压窗 10时产生的按压力。检测按压力输入到控制设备5中，由此控制设备5基于图11所示的控制流程判定按压力。注意，根据本实施例的工件保持设
备3包括共计四个接触压力传感器3e，但是用于动力辅助设备的控制方法 可以应用到具有包括至少两个接触压力传感器的工件保持设备的动力辅助 设备。此外，通过对根据本实施例的控制方法进行小修改，本发明可以容 易地应用到仅仅具有一个接触压力传感器的动力辅助设备。
如图11所示，在步骤5中，接触压力传感器3e检测通过动力辅助设 备1的自动操作而抵靠窗安装表面lla按压窗IO时产生的按压力(步骤5-1)。由四个接触压力传感器3e分别检测到的按压力Fel至Fe4然后输入 控制设备5中。
(按压力判定步骤)首先，控制设备5将预设的第一阈值Fc与按压 力Fel至Fe4比较(步骤5-2)。此处，当所有按压力Fel至Fe4等于或者 小于第一阈值Fc时，窗IO在接近窗安装表面lla的方向上的搬运(即， 压入)根据动力辅助设备l的自动操作而继续。
此外，如图7所示，制动机构4a通过来自控制设备5的指令保持在操 作状态下，使得万向接头4在所有横摇、俯仰和横摆方向上的旋转受到限 制(锁止)。因而，以预定的角度保持工件保持设备3 (步骤5-5)。
另一方面，当按压力Fel至Fe4中的一个或者多个超过第一阈值Fc 时，例程前进到随后的判定。换言之，当按压力Fel至Fe4中的一个或者 多个操作第一阈值Fc时例程仅仅前进到下一个判定。
当按压力Fel至Fe4中的一个或者多个超过第一阈值Fc时，控制设备 5判定按压力Fel至Fe4的总和(Fel+Fe2+Fe3+Fe4)，并将此总和与第二 阈值Ft比较(步骤5-3 )。当按压力Fel至Fe4的总和 (Fel+Fe2+Fe3+Fe4)等于或者小于第二阈值Ft时，窗10在接近窗安装 表面lla的方向上的搬运(压入)通过动力辅助设备1的自动操作而继 续。注意，例如，当接触压力传感器的数量(N)至少是两个而不是四个 是，与N个按压力Fel至FeN相关地执行步骤5-2和5-3的处理。此外， 当设置单个接触压力传感器时，仅仅获得一个按压力Fel，因而步骤5-3 可以省略，并且在歩骤5-3中可以进行对Fel是否大于Ft的判定。
此外，如图7所示，在此情况下，制动机构4a通过来自控制设备5的指令保持在操作状态下，使得万向接头4在所有横摇、俯仰和横摆方向上
的旋转受到限制(锁止)。因而，以预定的角度保持工件保持设备3 (步 骤5-5)。另一方面，当按压力Fel至Fe4的总和(Fel+Fe2+Fe3+Fe4)超 过第二阈值Ft时，例程前进到随后的判定。
(需连续按压的安全开关判定步骤)当按压力Fel至Fe4的总和 (Fel+Fe2+Fe3+Fe4)超过第二阈值R时，根据由控制设备5检测到的需 连续按压的安全开关6的按压状态进行进一步的判定(步骤5-4)。更具 体地，当按压力Fel至Fe4中的一个或者多个超过第一阈值Fc并且按压力 Fel至Fe4的总和(Fel+Fe2+Fe3+Fe4)超过第二阈值Ft时，例程仅仅前 进到下一个判定。
(制动解除判定步骤)当按压力Fel至Fe4中的一个或者多个超过第 一阈值Fc，按压力Fel至Fe4的总和(Fel+Fe2+Fe3+Fe4)超过第二阈值 Ft并且尚未按压需连续按压的安全开关6时(换言之，当操作者没有正在 操作工件保持设备3时)，窗10在接近窗安装表面lla方向上的搬运 (即，压入)根据动力辅助设备l的自动操作而继续。
此外，如图7所示，在此情况下，制动机构4a通过来自控制设备5的 指令保持在操作状态下，使得万向接头4在所有横摇、俯仰和横摆方向上 的旋转受到限制(锁止)。因而，以预定的角度保持工件保持设备3 (步 骤5-5)。
另一方面，如图7所示，当按压力Fel至Fe4中的一个或者多个超过 第一阈值Fc，按压力Fel至Fe4的总和(Fel+Fe2+Fe3+Fe4)超过第二阈 值Ft并且己经按压需连续按压的安全开关6时(换言之，当操作者正在操 作工件保持设备3时)，制动机构4a的操作状态根据来自控制设备5的指 令而被解除，使得万向接头在横摇、俯仰和横摆方向的每个方向中能自由 旋转(步骤6)。
换言之，制动机构4a被解除，使得万向接头4仅仅在按压力Fel至 Fe4中的一个或者多个超过第一阈值Fc，按压力Fel至Fe4的总和 (Fel+Fe2+Fe3+Fe4)超过第二阈值Ft并且需连续按压的安全开关6为开 时能自由旋转。因而，用于根据本实施例的动力辅助设备1的控制方法是用于控制动 力辅助设备1的方法，该动力辅助设备1包括具有多个用作保持部分的吸
盘3b的工件保持设备3和分别设置在多个吸盘3b中的接触压力传感器 3e，其中，在按压力判定步骤中，控制设备5判定由多个吸盘3b的接触压 力传感器3e检测到的按压力Fel至Fe4中至少一者是否超过预设第一阈值 Fc，并判定由多个吸盘3b的接触压力传感器3e检测到的多个按压力的总 和(即，Fel+Fe2+Fe3+Fe4)是否超过预设的第二阈值Ft。因而，在搬运 过程中在窗(即，工件)10的姿势被稳定之后能由操作者对安装位置进行 微小的调节，结果在搬运过程中能稳定窗10的姿势，并能确保定位的精 度。
此外，此时，窗10在接近窗安装表面lla的方向上根据动力辅助设备 1的自动操作而进行的搬运被中断。在本实施例中，如图11所示，Ft = 2Fc，或者换言之，第二阈值Ft的值被定义为第一阈值Fc的值的两倍。根 据本定义，能容易和适合地设定阈值。注意，此确定第一阈值Fc和第二 阈值Ft的方法仅仅是示例，并且可以使用另一确定方法。
因而，在用于根据本实施例的动力辅助设备1的控制方法中，第二阈 值Ft的值被设定为第一阈值Fc的两倍。因而，窗(g卩，工件)的姿势在 搬运过程中能被可靠地稳定。此外，在已经可靠地稳定窗10的姿势之后 能由操作者对安装位置进行微小的调节。
(微小定位调节步骤)如图6和图12所示，当制动机构4a的操作状 态根据来自控制设备5的指令而被接触使得万向接头4能自由旋转时，能 由操作者对工件保持设备3的位置进行微小调节(步骤7)。因而，例 如，当本体11的姿势被干扰或者窗10的位置在粗略定位之后从窗安装表 面lla偏移时，操作者能校正工件保持设备3的姿势，结果，窗10能精确 地安装到窗安装表面lla。
(第二压入指示步骤)接着，如图6和图12所示，在进行微小调节 并且目视等确认窗IO相对于窗安装表面lla精确定位之后操作者再次按压 压入指示开关7 (步骤8)。
如图7所示，此时，制动机构4a通过来自控制设备5的指令返回到操作状态，由此万向接头4被锁止，使得工件保持设备3保持在其相对于窗
安装表面lla精确定位获得的角度处。
(第二压入步骤)如图6和图13所示，当操作者再次按压压入指示 开关7时，相应信号输入到控制设备5中。然后，指令从控制设备发送到 动力辅助设备1中，由此动力辅助设备1执行另一自动操作以在接近窗安 装表面lla的方向上沿着预先教导的搬运路径进一步搬运(即，压入)窗 10。
如图7所示，此时，制动机构4a根据来自控制设备5的指令仍然维持 在操作状态下，因而，万向接头4在所有横摇、俯仰和横摆方向上以旋转 的方式受到限制(锁止)，使得工件保持部分3保持在其相对于窗安装表 面lla精确定位获得的角度处。
(第二按压检测步骤)接着，如图6和图13所示，由接触压力传感 器3e检测当通过动力辅助设备1的自动操作而将窗IO按压进入窗安装表 面lla时产生的按压力(步骤9)。由四个接触压力传感器3e检测到的按 压力Fel至Fe4然后输入到控制设备5中。
控制设备5将预设第三阈值Fz与按压力Fel至Fe4进行比较。此处， 当所有按压力Fel至Fe4小于第三阈值Fz时，窗10在接近窗安装表面 lla方向上的搬运根据动力辅助设备1的自动操作而继续。此外，制动机 构4a根据来自控制设备5的指令保持在操作状态下，因而，万向接头4在 所有横摇、俯仰和横摆方向上仍然以旋转的方式受到限制(锁止)，使得 工件保持部分3保持在预定的角度处。 -
当所有按压力Fel至Fe4超过第三阈值Fz时，判定充分地抵靠本体 11按压窗10，因而结束窗10通过动力辅助设备1而在接近窗安装表面 lla的方向上的搬运(即，压入)。
如图14所示，当结束窗IO通过动力辅助设备1而在接近窗安装表面 lla的方向上的搬运时，解除工件保持设备3的保持，由此完成窗10的安 装(步骤IO)。
如图7和图14所示，此时，在准备使动力辅助设备l返回到操作开始 位置的过程中，制动机构4a的操作状态根据来自控制设备5的指令而得到维持，因而，万向接头4仍然在所有的横摇、俯仰和横摆方向上以旋转的 方式受到限制(锁止)，使得工件保持设备3以预定的角度被保持。因 而， 一系列窗安装操作结束。
此实施例是用于动力辅助设备1的控制方法，该动力辅助设备1包括
具有用作保持部分以保持用作工件的窗10的吸盘3b的工件保持设备3、 用于支撑工件保持设备3的臂(即，多关节型机械臂2)、用于相对于多 关节型机械臂以旋转的方式支撑(连接)的万向接头4、能限制万向接头 4的旋转的制动机构4a、用于控制由制动机构4a建立的限制状态的控制设 备5、用于检测作用在由工件保持设备3保持的窗10上的按压力的接触压 力传感器3e和设置在工件保持设备3上的需连续按压的安全开关6。根据 本实施例的控制方法包括第一按压力检测步骤作用在由工件保持设备3 保持的窗10上的按压力Fel至Fe4由接触压力传感器3e检测，并且检测 结果输入到控制设备5中、按压力判定步骤控制设备5判定由接触压力 传感器3e检测到的按压力Fel至Fe4是否超过预设的阈值(第一阈值Fc 和第二阈值Ft)、需连续按压的安全开关判定步骤控制设备5判定需连 续按压的安全开关是否为开、以及制动接触判定步骤控制设备5根据按 压力检测步骤的检测结果、按压力判定步骤的判定结果和需连续按压的安 全开关判定步骤的判定结果来判定是否解除由制动器施加到接合部分的旋 转限制。
此外，根据本实施例的动力辅助设备1包括具有多个用作保持部分以 保持用作工件的窗10的吸盘3b的工件保持设备3、用于支撑工件保持设 备3的多关节型机械臂2、用于相对于多关节机械臂2以可旋转的方式支 撑(连接)吸盘3b的万向接头4、用于限制万向接头4的旋转的制动机构 4a、用于控制由制动机构4a建立的限制状态的控制设备5、分别设置在吸 盘3b中用于检测作用在窗10上的按压力Fel至Fe4的多个接触压力传感 器3e和设置在工件保持设备3上的需连续按压的安全开关6。当由多个吸 盘3b的接触压力传感器3e检测到的多个按压力Fel至Fe4中的至少一个 超过预设第一阈值Fc，由多个吸盘3b的接触压力传感器3e检测到的多个 按压力Fel至Fe4的总和(Fel+Fe2+Fe3+F4)超过预设第二阈值Ft，并且需连续按压的安全开关6为开时，控制设备5解除由制动机构4a施加到 万向接头4的旋转限制。
通过以此方式构造动力辅助设备1及其控制方法，在搬运过程中能稳 定窗(即，工件)10的姿势。结果，操作者能顺畅地搬运窗10，这能改 进搬运操作的效率。此外，能防止在搬运过程中窗IO和安装对象构件 (本体11或者行李箱12)之间的接触，因而能防止对窗IO或者安装对象 构件(本体10或者行李箱12)的损坏或者污损。此外，在搬运过程中在 已经稳定窗10的姿势之后能由操作者对安装位置进行微小调节，结果， 在搬运过程中窗10的姿势得到稳定并且定位精度能相对于窗10得到确 保。
尽管以上已经图示本发明的一些实施例，但是要理解到本发明不限于 图示实施例的细节，并可以在不脱离本发明的主旨和范围的情况下用本领 域的技术人员可以想到的各种改变、修改或者改进来实施。
权利要求
1. 一种用于动力辅助设备(1)的控制方法，包括检测作用在由工件保持设备(3)保持的工件(10)上的压力；判定检测到的压力是否超过预设阈值；判定设置在所述工件保持设备上的需连续按压的安全开关(6)是否为开；并且根据对检测到的压力是否超过所述预设阈值的判定结果和对所述需连续按压的安全开关是否为开的判定结果来判定是否解除对用于将所述工件保持设备以可旋转的方式连接到臂(2)的接合部分(4)的旋转限制。
2. 根据权利要求1所述的控制方法，其中，在检测压力的过程中，在 设置在所述工件保持设备中的多个保持部分中对作用在所述工件上的多个 压力进行检测，并且在对压力是否超过所述预设阈值的判定中，对所述多个保持部分的压 力中至少一个保持部分的压力是否超过预设第一阈值进行判定，并且对所 述多个保持部分的压力的总和是否超过预设第二阈值进行判定。
3. 根据权利要求2所述的控制方法，其中，所述第二阈值设定为所述 第一阈值的数值的两倍。
4. 根据权利要求2所述的控制方法，其中，当所述至少一个保持部分 的压力超过所述第一阈值，所述多个保持部分的压力的总和超过所述第二 阈值，并且所述需连续按压的安全开关为开时，解除对所述接合部分的旋 转限制。
5. —种动力辅助设备(1)，包括具有多个用于保持工件(10)的保 持部分的工件保持部分(3)、用于支撑所述工件保持部分的臂(2)、用 于将所述工件保持部分以可旋转的方式连接到所述臂的接合部分(4)、 用于限制所述接合部分的旋转的制动器(4a)、用于对由所述制动器施加 到所述接合部分的旋转限制进行控制的控制设备(5)、分别设置在所述 多个保持部分中并检测作用在所述工件上的压力的多个压力检测传感器(3e)以及设置在所述工件保持部分上的需连续按压的安全开关，所述动力辅助设备的特征在于，当由所述多个保持部分的所述压力检 测传感器检测到多个压力中至少一个压力超过预设第一阈值(Fc)，所述 多个压力的总和超过预设第二阈值(Ft)，并且所述需连续按压的安全开 关为开时，所述控制设备解除由所述制动器施加到所述接合部分的所述旋 转限制。
6.根据权利要求5所述的动力辅助设备，其中，所述第二阈值设定为 所述第一阈值的数值的两倍。
全文摘要
本发明提供一种动力辅助设备及其控制方法。在用于动力辅助设备(1)的控制方法中，检测作用在由工件保持设备(3)保持的工件(10)上的压力，判定检测到的压力是否超过预设阈值，判定设置在工件保持设备上的需连续按压的安全开关(6)是否为开；并且根据对检测到的压力是否超过预设阈值的判定结果和对需连续按压的安全开关是否为开的判定结果来判定是否解除对用于将工件保持设备以可旋转的方式连接到臂(2)的接合部分(4)的旋转限制。
文档编号B25J9/00GK101518901SQ200910118610
公开日2009年9月2日 申请日期2009年2月26日 优先权日2008年2月26日
发明者村山英之 申请人:丰田自动车株式会社