机器人系统及机器人系统的控制方法
机器人系统及机器人系统的控制方法
【专利摘要】本发明提供一种安全性进一步提高的机器人系统及机器人系统的控制方法。机器人系统（2）具有：机器人（3），具有通过致动器（11）驱动的工作用臂（4）；动作时负载检测单元（5），检测致动器（11）的动作时负载；区域设定单元（6），在机器人（3）的周围设定规定的范围的区域（10）；移动体检测单元（7），检测机器人（3）以外的移动体（9）的位置；以及异常判定单元（8），当检测到移动体（9）的位置位于区域（10）内时，判定为异常，区域设定单元（6）根据致动器（11）的动作时负载，改变区域（10）的范围。
【专利说明】机器人系统及机器人系统的控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种机器人系统及机器人系统的控制方法。
【背景技术】
[0002]以往，提出了一种具有能够动作的工作用臂的机器人。通常，在工作用臂的周围设置防护栏从而将工作用臂的动作区域和人分隔开，但是，有时为了进行工作对象物的补充等，人将进入防护栏内。另外，近年来，工作用臂和人两者在没有被分隔开的空间内共同工作的情形也在增加。在这样的机器人中，为了回避人等侵入工作用臂的动作区域内导致机器人和人相互干涉的风险，寻找一种安全对策。例如，提出了一种人机工作系统，具有:安装在人身上的发送器；与该发送器对应并安装在装置上的接收器；以及对该接收器的输出信号进行运算处理并检测人相对于装置的位置的位置检测单元(例如，参照专利文献I)。
[0003]在专利文献I中记载的人机工作系统中，通过位置检测单元，检测人相对于装置的位置关系，并通过该位置关系来设定人的动作区域。
[0004]另外，还提出一种机器人系统，其具有检测产业用机器人的动作区域内是否有人的人检测装置(例如，参照专利文献2)。
[0005]专利文献2中记载的机器人系统具有供电调整装置，该供电调整装置具有调整向机器人控制装置供给的电流量的功能，电流量的切换由供电调整器根据来自人检测装置的输出信号进行。
[0006]现有技术文献
[0007]专利文献
[0008]专利文献1:日本专利第4219870号公报
[0009]专利文献2:日本特开2010-167523号公报
【发明内容】
[0010]本发明要解决的技术问题
[0011]然而，机器人主体的动作时负载和工作用臂的动作时负载不是始终固定的，在机器人主体的工作过程中时刻发生变化。并且，根据机器人主体的动作时负载和工作用臂的动作时负载，对于人的危险性(风险)也发生变化。因此，如果仅根据相对于装置的位置关系统一地设定人的动作区域，则有时无法实现充分的安全对策。反之，根据机器人主体的动作时负载，有时安全对策变得过度，导致机器人主体的工作效率下降。
[0012]本发明是鉴于上述情况而做出的，其所要解决的问题是提供一种能够进一步提高安全性的机器人系统及机器人系统的控制方法。
[0013]用于解决问题的手段
[0014]作为例示性的一个方面的机器人系统，具有:机器人，所述机器人具有通过致动器驱动的工作用臂；动作时负载检测单元，所述动作时负载检测单元检测致动器的动作时负载；区域设定单元，所述区域设定单元在机器人的周围设定规定的范围的区域；移动体检测单元，所述移动体检测单元检测机器人以外的移动体的位置；以及异常判定单元，在检测到移动体的位置位于区域内时，所述异常判定单元判定为异常，区域设定单元根据致动器的动作时负载，改变区域的范围。
[0015]机器人可以具有支承工作用臂的基台以及使基台移动的移动机构。
[0016]伴随着异常判定单元的异常判定而进行的处理可以包含:机器人的动作停止、警报的发出、机器人的动作速度的降低、以及致动器的动作时负载的降低中的至少任一个控制。
[0017]机器人能够通过被设定动作程序来执行多种工作内容，动作程序可以包含规定机器人的动作速度的信息。
[0018]机器人能够通过被设定动作程序来执行多种工作内容，当检测到移动体的位置位于区域内时，异常判定单元可以根据机器人正在执行的工作内容，进行不同的异常判定。
[0019]动作时负载检测单元检测工作用臂的前端部的负载的XYZ坐标系中的X方向分量、Y方向分量、及Z方向分量中的至少任一个分量，区域设定单元可以根据通过动作时负载检测单元所检测到的X方向分量、Y方向分量、以及Z方向分量中的至少任一个分量来设定区域的范围。
[0020]移动体检测单元可以是激光测距装置、摄像装置、或从配置在移动体上的IC标签上读取数据的数据接收装置。
[0021]区域设定单元可以在机器人的周围设定多个不同的区域，异常判定单元可以分别针对每一个区域进行不同的异常判定。
[0022]当检测到移动体的位置不在区域内时，异常判定单元可以将异常判定解除。
[0023]动作时负载检测单元可以通过基于致动器的驱动电流值及机器人的姿态数据中的至少任一者，推测动作时负载来检测动作时负载。另外，动作时负载检测单元可以通过基于向机器人输入的动作指令的内容推测动作时负载来检测动作时负载。
[0024]作为其他例示性的方面的机器人系统的控制方法，具有:动作时负载检测步骤，检测具有通过致动器驱动的工作用臂的机器人的致动器的动作时负载；区域设定步骤，在机器人的周围设定规定的范围的区域；移动体检测步骤，检测机器人以外的移动体的位置；以及异常判定步骤，当检测到移动体的位置位于区域内时，判定为异常，在区域设定步骤中，根据致动器的动作时负载，改变区域的范围。
[0025]本发明的进一步的目的或其他的特征通过以下参照【专利附图】
【附图说明】的优选的实施方式，将变得明显。
[0026]发明效果
[0027]能够进一步提高安全性。
【专利附图】
【附图说明】
[0028]图1是用于说明实施方式I所涉及的机器人系统的操作的示意图。
[0029]图2是表示致动器的动作时负载比图1所示的状态大时的例子的示意图。
[0030]图3是表示致动器的动作时负载比图1所示的状态小时的例子的示意图。
[0031]图4是说明实施方式I所涉及的机器人系统中的、改变区域的范围的步骤及异常判定的步骤的流程图。
[0032]图5是用于说明变形例I所涉及的机器人系统的动作的示意图。
[0033]图6是说明变形例2所涉及的机器人系统中的、改变区域的范围的步骤及异常判定的步骤的流程图。
[0034]图7是说明变形例3所涉及的机器人系统中的、改变区域的范围的步骤及异常判定的步骤的流程图。
[0035]附图标记说明
[0036]2, 2a:机器人系统
[0037]3:机器人
[0038]4:工作用臂
[0039]5:动作时负载检测单元
[0040]6:区域设定单元
[0041]7，7a:移动体检测单元
[0042]8:异常判定单元
[0043]9:移动体
[0044]10，10a, 1b:区域
[0045]11:致动器
[0046]12a, 12b:物品
[0047]13:动作控制单元
【具体实施方式】
[0048][实施方式I]
[0049]以下，使用附图，对实施方式I所涉及的机器人系统进行说明。图1是用于说明实施方式I所涉及的机器人系统的动作的示意图。图2是表示致动器的动作时负载比图1所示的状态大时的例子的示意图。图3是表示致动器的动作时负载比图1所示的状态小时的例子的示意图。在此，图1表示工作用臂4的前端的手部把持物品12a的状态。图2表示工作用臂4的前端的手部把持比图1所示的物品12a大的物品12b的状态。图3表示工作用臂4的前端的手部没有把持任何物品的状态。因此，在图2所示的状态中，致动器的动作时负载比图1所示的状态大，在图3所示的状态中，致动器的动作时负载比图1所示的状态小。如此，在伴随着工作用臂4进行的工作、前端的手部所把持的物品发生各种变化时，致动器的动作时负载也发生各种变化。另外，图1、图2及图3是用于说明致动器的动作时负载的大小的一个例子，致动器的动作时负载并不是仅根据如图1所示的物品12a的把持而变化。
[0050]如图1所示，机器人系统2包括:机器人3、动作时负载检测单元5、区域设定单元
6、移动体检测单元7、异常判定单元8、以及动作控制单元13。机器人3具有通过致动器11驱动的工作用臂4。工作用臂4通过致动器11被驱动，能够执行伸缩、屈伸及旋转等动作。机器人3具有一台以上这样的工作用臂4。动作时负载检测单元5用于检测致动器11的动作时负载。致动器11的动作时负载是指消耗致动器11所产生的能量的负载，例如，作为致动器11的动作时负载，可以列举静负载、阻力负载、惯性负载等。工作用臂4的前端的手部把持物品12a时所需的力是静负载。在驱动工作用臂4时以及在维持工作用臂4的姿态时所需的力是阻力负载。与伴随着驱动工作用臂4时的加减速所产生的惯性力对抗的力是惯性负载。区域设定单元6在机器人3的周围设定特定的范围的区域10。区域10可以是将工作用臂4作为中心的规定半径的圆形区域。移动体检测单元7检测机器人3以外的移动体9的位置。关于机器人3以外的移动体9，可以列举:例如，除了人、手动提升机、运输车之外，机器人3以外的能够自行进的机器人等。特别地，优选人和人力行进的移动体。当检测到移动体9的位置位于区域10内时，异常判定单元8判定为异常。
[0051]动作控制单元13控制机器人3和工作用臂4的动作。根据后述的动作程序，向工作用臂4的致动器输出动作指令，另一方面，监视致动器的位置信息等，以使工作用臂4按照动作指令进行动作的方式进行控制。另外，伴随着异常判定单元8的异常判定，改变工作用臂4的动作速度或停止工作用臂4的动作。
[0052]另外，机器人系统2具有存储动作程序和控制所需的参数的存储部，但是图中省略了。
[0053]然后，在机器人系统2中，区域设定单元6根据致动器11的动作时负载，改变区域10的范围。这样的机器人系统2能够以高级别实现安全性。即，如图2所示，在致动器11的动作时负载很大时，进行异常判定的区域10的范围如图2所示的区域1a那样变宽，如图3所示，在致动器11的动作时负载很小时，进行异常判定的区域10的范围如图3所示的区域1b那样变窄。如此，机器人系统2能够可变地设定通过移动体9的侵入进行异常判定的区域10。因此，根据机器人3的工作，移动体9能够确保最小的安全距离，并且能够缩小机器人3所占有的空间。另外，当移动体9不在区域10内时，机器人3能够在异常判定不执行的情况下动作，因此能够防止机器人3的生产效率及设备运转率的降低。
[0054]在图1所示的机器人系统2中，示出了具有机器人3时的例子，该机器人3设置在底面、顶棚、壁面等上，并具有多关节工作用臂4。机器人3只要是具有通过致动器11驱动的工作用臂4的机器人即可，而不限于上述的机器人3。例如，图示省略，但是机器人也可以具有支承工作用臂的基台以及使该基台移动的移动机构。
[0055]在图1所示的机器人系统2中，动作时负载检测单元5被配置在机器人3内。作为这样的动作时负载检测单元5，可以列举，例如，如负载传感器那样的将负载和力转换成电信号的传感器。另外，图示省略，但动作时负载检测单元可以通过基于致动器的驱动电流值及机器人的姿态数据中的至少任一者推测动作时负载，来检测动作时负载。例如，动作时负载检测单元可以被构成为具有:测量致动器的驱动电流值的驱动电流值测量部；预先存储致动器的负载电流值特性的负载数据存储部；以及根据负载电流值特性和驱动电流值来推测并检测致动器的动作时负载的动作时负载推测检测部。动作时负载推测检测部从负载数据存储部中读出负载电流值特性，将利用驱动电流值测量部所测量的驱动电流值与负载电流值特性进行对比，推测并检测当前的致动器的动作时负载。如上所述，动作时负载检测单元也可以不是直接检测致动器的动作时负载的单元。
[0056]移动体检测单元7检测机器人3的周围的、机器人3以外的移动体9的位置。在作为检测对象的移动体9在底面上移动时，如图1所示，可以将激光测距装置等移动体检测单元7设置在距离底面规定的高度，检测移动体9在该特定的高度上的位置。移动体检测单元7不限于激光测距装置，例如，也可以是摄像装置或者从配置在移动体9上的IC标签读取数据的数据接收装置。
[0057]区域设定单元6可以具有预先存储有相关数据的存储部，所述相关数据是使致动器11的动作时负载和区域10的范围相关联的数据。区域设定单元6能够从这样的存储部中读出如上所述的相关数据，并根据该相关数据来设定适于通过动作时负载检测单元5所检测的动作时负载的区域10的范围。
[0058]异常判定单元8基于通过区域设定单元6所设定的区域10的范围和通过移动体检测单元7所检测到的移动体9的位置，来判定是否为异常状态。即，在检测到移动体9的位置位于区域10内的情况下，判定为异常。例如，如果判定为异常，则在移动体9和机器人3之间有可能没有确保适当的距离。在判定为异常的情况下，动作控制单元13进行规定的处理。该规定的处理中可以包括机器人3的动作停止、警报的发出、机器人3的动作速度的降低、以及致动器11的动作时负载的降低中的至少任一个控制。通过使机器人3停止动作，如果没有从移动体9侧向机器人3进行的干涉，则移动体9与机器人3不发生接触，从而能够确保移动体9的安全性。通过发出警报，能够对移动体9及移动体9的周围的其他工作者进行移动体9过于接近机器人3的警告。由此，能够防止移动体9与机器人3之间的干涉。另外，通过降低机器人3的动作速度，即使移动体9与机器人3发生干涉的情况下，也能够降低该干涉对移动体9的影响。另外，通过降低机器人3的动作速度，移动体9也容易进行躲避行动。另外，通过降低致动器11的动作时负载，能够降低移动体9和工作用臂4发生干涉时的危险性。另外，区域设定单元和异常判定单元这两个功能模块可以是一个控制器中的功能模块。
[0059]通过上述的机器人系统2改变区域的范围的步骤及异常判定的步骤示于流程图中。图4是说明实施方式I所涉及的机器人系统中的、改变区域的范围的步骤及异常判定的步骤的流程图。首先，在步骤SI中，机器人系统检测致动器的动作时负载。该致动器的动作时负载的检测用于设定在机器人的周围最初设定的区域。动作时负载的检测通过动作时负载检测单元来进行。作为动作时负载检测单元，可以列举例如负载传感器那样的传感器。另外，也可以通过基于致动器的驱动电流值及机器人的姿态数据中的至少任一者推测动作时负载来检测动作时负载。
[0060]接着，在步骤S2中，基于检测到的致动器的动作时负载，在机器人的周围设定区域。通过区域设定单元来进行区域的设定。当致动器的动作时负载发生了变化时，在后述的步骤S7、S8中，该区域根据致动器的动作时负载适当地变化。当致动器的动作时负载很大时，区域的范围被设定得更加宽广，当致动器的动作时负载很小时，区域的范围被设定得更加窄。在区域设定单元具有存储有相关数据的存储部的情况下，优选地，从存储部中读出上述相关数据，设定适于通过动作时负载检测单元所检测到的动作时负载的区域的范围，所述相关数据使致动器的动作时负载与区域的范围相关联。
[0061]接着，在步骤S3中，对移动体的位置进行检测。移动体的位置的检测通过移动体检测单元来进行。作为移动体检测单元，可以列举激光测距装置、摄像装置、以及从配置在移动体上的IC标签上读取数据的数据接收装置等。
[0062]接着，在步骤S4中，进行移动体的位置是否位于区域内的判定。当移动体的位置位于区域内时，进入步骤S5，判定为异常。即，当移动体的位置位于区域内时，移动体没有相对于致动器的动作时负载确保充足的距离，因而判定为异常。在判定为异常的情况下，优选地，对机器人及移动体中的至少一者赋予适当的指示，确保机器人及移动体的安全性。当移动体的位置不在区域内的情况下，判定为非异常，此时，不对机器人的动作及移动体的工作施加限制。
[0063]如上所述，当移动体的位置不在区域内时，进入步骤S6，再次检测致动器的动作时负载。即，因为致动器的工作时负载不是始终固定的，而在机器人的工作过程中时刻发生变化，所以当在步骤S4中判定为非异常的情况下，再次检测致动器的动作时负载。接着，在步骤S7中，确认致动器的动作时负载是否有变化。然后，当致动器的动作时负载有变化时，进入步骤S8，根据致动器的动作时负载，改变区域的范围。另外，可以持续地检测致动器的动作时负载，并根据实时的致动器的动作时负载，改变区域的范围。即，为了方便说明，对以下情况进行说明:在步骤S3的移动体的位置的检测及步骤S4的移动体的位置是否在区域内的判定结束后，进行步骤S6即再次检测致动器的动作时负载，但是，也可以并行进行步骤S3的移动体的位置的检测及步骤S4的移动体的位置是否在区域内的判定，并持续检测致动器的动作时负载。然后，可以配合致动器的动作时负载的改变，适当地改变区域的范围。
[0064]另外，在步骤S7中，当致动器的动作时负载没有变化时，返回到步骤S3，再次检测移动体的位置。即，即使在之前所说明的步骤S4中判定为非异常的情况下，也有可能移动体进一步移动，其位置发生变化。因此，在步骤S7中，即使动作时负载没有变化的情况下，也再次检测移动体的位置。另外，对于在步骤S8中改变了区域的范围的情况，也同样地，返回到步骤S3，再次检测移动体的位置。然后，基于该移动体的位置的检测结果，在步骤S4中，再次进行移动体的位置是否在区域内的判定。另外，与致动器的动作时负载的检测同样地，可以持续地对移动体的位置进行检测。即，可以把握实时的移动体的位置，并判定实时的移动体的位置是否位于根据实时的致动器的动作时负载所改变的区域内。
[0065]例如，在以往的机器人系统中，因为根据相对于机器人的位置关系统一地设定人的动作区域，所以没有考虑与致动器的动作时负载相应的危险性(风险)。至此说明的机器人系统能够根据致动器的动作时负载，改变区域的范围。因此，例如，即使移动体始终存在于同一位置，在无法相对于致动器的动作时负载确保充分的安全距离的情况下，有时也判定为异常。因此，根据机器人的工作，移动体能够确保最小的安全距离，并且能够缩小机器人占有的空间。另外，在移动体不在区域内的情况下，机器人能够以本来的速度进行动作，由此能够缩短生产节拍时间并提高机器人的生产效率及设备运转率。
[0066][变形例I]
[0067]图5是用于说明变形例I所涉及的机器人系统的动作的示意图。如图5所示，机器人系统2a具有:机器人3、动作时负载检测单元5、区域设定单元6、移动体检测单元7a、异常判定单元8、以及动作控制单元13。在机器人系统2a中，移动体检测单元7a是设置在机器人3的周围的顶棚的移动体感知传感器。该移动体感知传感器在与机器人3的距离不同的位置上以规定间隔设置多个。通过这样的多个移动体感知传感器，能够检测机器人3以外的移动体9的位置。在图5中示出了在机器人3的周围的顶棚以相同间隔设置三个移动体感知传感器的例子。作为移动体感知传感器，可以使用利用红外线、超声波、可见光等公知的传感器。关于变形例I所涉及的机器人系统2a的其他结构，因为与实施方式I所涉及的机器人系统相同，所以省略其说明。
[0068][变形例2]
[0069]图6是说明变形例2所涉及的机器人系统中的、改变区域的范围的步骤及异常判定的步骤的流程图。如图6所示，在变形例2所涉及的机器人系统中，首先，在步骤S9中，检测工作用臂的动作时负载。接着，在步骤SlO中，基于所检测到的工作用臂的动作时负载，在机器人的周围设定区域。接着，在步骤Sll中，检测移动体的位置。接着，在步骤S12中，判断移动体的位置是否位于区域内。当移动体的位置位于区域内时，进入步骤S16，判定为异常。在变形例2所涉及的机器人系统中，在步骤S16中判定为异常后，再次在步骤S17中检测移动体的位置，在步骤S18中，判定移动体的位置是否位于区域内。然后，当检测到移动体的位置位于区域内时，返回到步骤S16，并维持异常判定。另外，当检测到移动体的位置不在区域内时，进入步骤S19，将异常判定解除。如此，在步骤S16中判定为异常后，仍然检测移动体的位置，由于移动体的躲避行动等而在区域内没有发现移动体时，当作移动体的安全性得到确保，将异常判定解除。由此，机器人的生产效率及设备运转率提高。“将异常判定解除”是指，以比异常判定后的机器人的动作速度更高的动作速度进行动作。将异常判定解除时，优选地，以使机器人以即将判定为异常之前的动作速度进行动作的方式进行再设定。另外，当在步骤S12中判定为移动体的位置不在区域内时，以与实施方式I所涉及的机器人系统相同的步骤，进行之后的步骤。即，在步骤S13中，再次检测工作用臂的动作时负载，在步骤S14中，判定工作用臂的动作时负载是否有变化。当工作用臂的动作时负载有变化时，进入步骤S15，根据工作用臂的动作时负载，改变区域的范围。然后，返回到步骤S11，再次检测移动体的位置。另外，当在步骤S14中工作用臂的动作时负载没有变化时，返回到步骤S11，再次检测移动体的位置。
[0070][变形例3]
[0071]图7是说明变形例3所涉及的机器人系统中的、改变区域的范围的步骤及异常判定的步骤的流程图。在图7中示出了对移动体的位置是否在区域内进行判定后的、异常判定步骤(步骤S20)之后的流程图。直至步骤20的流程图与实施方式I所涉及的机器人系统的相同，在图7中省略了记载。如图7所示，在变形例3所涉及的机器人系统中，当在步骤S20中判定为异常时，在步骤S21中，进行特定的控制。该特定的控制是指机器人的动作停止、警报的发出、机器人的动作速度的降低、以及致动器的动作时负载的降低中的至少任一个控制。在变形例3所涉及的机器人系统中，在步骤S21之后，在步骤S22中，再次检测致动器的动作时负载。接着，在步骤S23中，根据再次检测到的动作时负载，改变区域的范围。在改变了区域的范围后，在步骤S24中，再次检测移动体的位置，在步骤S25中，判定移动体的位置是否位于区域内。通过致动器的动作时负载的降低等控制，有时改变后的区域的范围比判定为异常的时刻的范围窄。当检测到移动体的位置不在改变后的区域的范围内时，进入步骤S26，将异常判定解除。另外，当检测到移动体的位置位于改变后的区域内时，返回到步骤S20，维持异常判定。由此，机器人的生产效率及设备运转率提高。特别地，在变形例3所涉及的机器人系统中，能够防止安全对策过度、机器人的工作效率降低。
[0072][其他变形例]
[0073]机器人能够通过预先设定动作程序来执行多种工作内容，动作程序可以包含规定机器人的动作速度的信息。通过包含规定这样的机器人的动作速度的信息，能够实现具有灵活性的机器人的动作。即，能够根据移动体的位置，规定机器人的动作速度，从而以更高级别实现安全性和工作性。
[0074]另外，动作程序中包含有规定机器人的动作速度的信息，当检测到移动体的位置位于区域内时，异常判定单元可以根据机器人正在执行的工作内容，进行不同的异常判定，也可以根据异常判定的种类，使异常判定后的处理不同。例如，可以当机器人正在执行的工作内容对于移动体而言是安全性高的工作内容时，判定为异常时，使机器人的动作继续进行一部分，当机器人正在执行的工作内容对于移动体而言是安全性低的工作内容时，判定为异常时，使机器人的动作完全停止。作为使机器人的动作继续进行一部分，可以列举包含警报的发出、机器人的动作速度的降低等控制的处理。对于使机器人的动作完全停止的紧急停止等，直至恢复状态并使动作再次开始，有可能需要一定时间。因此，通过根据正在执行的工作内容，在判定为异常后，适当地进行能够确保充分的安全性的不同处理，由此能够以高级别来实现安全性和工作性。
[0075]动作时负载检测单元是检测工作用臂的前端部的负载的XYZ坐标系中的X方向分量、Y方向分量、及Z方向分量中的至少任一个分量的单元，区域设定单元可以根据通过动作时负载检测单元所检测的X方向分量、Y方向分量、以及Z方向分量中的至少任一个分量来设定区域的范围。关于基于工作用臂的动作的危险性，即使致动器的动作时负载的绝对值相同，根据动作的方向，危险性有时也不同。例如，当工作用臂向从移动体远离的方向进行动作时，与工作用臂朝向移动体进行动作时相比，危险性变小。如上所述，通过将工作用臂的前端部的负载在XYZ坐标系进行分量分解，并设定区域的范围，能够进行与机器人的动作内容相对应的适当的安全对策。
[0076]区域设定单元可以在机器人的周围设定多个不同的区域，异常判定单元可以分别针对每一个区域进行不同的异常判定。例如，可以在机器人的周围在移动体出入频繁的区域和移动体几乎不出入的区域，使异常判定时的处理不同。另外，可以设定从区域的边界到机器人的距离相互不同的多个区域(例如，多个嵌套状的区域)，随着到达机器人的距离变近，进行由于致动器的动作时负载而施加严格限制的异常判定。由此，能够单独地进行与机器人的周围的状况相适的安全对策。
[0077][实施方式2]
[0078]以下，对实施方式2所涉及的机器人系统的控制方法进行说明。实施方式2所涉及的机器人系统的控制方法是对图1所示的实施方式I所涉及的机器人系统2进行控制的方法。机器人系统的控制方法具有动作时负载检测步骤、区域设定步骤、移动体检测步骤、以及异常判定步骤。动作时负载检测步骤是检测如图1所示的、驱动机器人3的工作用臂4的致动器11的动作时负载的步骤。区域设定步骤是在机器人3的周围设定规定的范围的区域10的步骤。移动体检测步骤是检测机器人3以外的移动体9的位置的步骤。异常判定步骤是当检测到移动体9的位置位于区域10内时判定为异常的步骤。然后，区域设定步骤根据致动器11的动作时负载，改变区域10的范围。
[0079]在此，基于图4所示的流程图，按照步骤顺序对实施方式2所涉及的机器人系统的控制方法中的控制流程进行说明。首先，在步骤SI中，检测致动器的动作时负载。接着，在步骤S2中，在机器人的周围设定区域。接着，在步骤S3中，检测机器人以外的移动体的位置。接着，在步骤S4中，判定移动体的位置是否位于区域内。当移动体的位置位于区域内时，进入步骤S5，判定为异常。另外，当移动体的位置不在区域内时，进入步骤S6，再次检测致动器的动作时负载。接着，在步骤S7中，判定致动器的动作时负载是否有变化。当致动器的动作时负载有变化时，进入步骤S8，根据致动器的动作时负载，改变区域的范围。另外，当致动器的动作时负载没有变化时，返回到步骤S3，再次检测移动体的位置。另外，在步骤S8中，在区域的范围被改变了的情况下，也返回到步骤S3，再次检测移动体的位置。但是，在进行了步骤S8的情况下，在步骤S3的下一个要进行的步骤S4中，基于在步骤S8中被改变了的区域的范围，判定移动体的位置是否位于区域内。通过这样的机器人系统的控制方法，能够以高级别实现安全性。另外，根据机器人的工作，移动体能够确保最小的安全距离，并且能够缩小机器人占有的空间。而且，在移动体不在区域内的情况下，机器人能够以本来的速度进行动作，由此能够缩短生产节拍时间，提高机器人的生产效率及设备运转率。
[0080]另外，机器人系统的控制方法也可以是对在变形例I至变形例3所涉及的机器人系统以及其他变形例所涉及的机器人系统中所说明的机器人系统进行控制的方法。即，可以结合至此所说明的各个变形例的机器人系统的结构，将动作时负载检测步骤、区域设定步骤、移动体检测步骤以及异常判定步骤适当地变形。
[0081 ] 以上，虽然说明了实施方式，但是本发明不限于此，而能够在其主旨范围内进行各种变形和变更。
【权利要求】
1.一种机器人系统,具有: 机器人，所述机器人具有通过致动器驱动的工作用臂； 动作时负载检测单元，所述动作时负载检测单元检测所述致动器的动作时负载； 区域设定单元，所述区域设定单元在所述机器人的周围设定规定的范围的区域； 移动体检测单元，所述移动体检测单元检测所述机器人以外的移动体的位置；以及异常判定单元，在检测到所述移动体的位置位于所述区域内时，所述异常判定单元判定为异常， 所述区域设定单元根据所述致动器的动作时负载，改变所述区域的范围。
2.如权利要求1所述的机器人系统，其特征在于， 所述机器人具有支承所述工作用臂的基台以及使所述基台移动的移动机构。
3.如权利要求1或2所述的机器人系统，其特征在于， 伴随着所述异常判定单元的所述异常判定而进行的处理包含:所述机器人的动作停止、警报的发出、所述机器人的动作速度的降低、以及所述致动器的动作时负载的降低中的至少任一个控制。
4.如权利要求1或2所述的机器人系统，其特征在于， 所述机器人能够通过被设定动作程序来执行多种工作内容， 所述动作程序包含规定所述机器人的动作速度的信息。
5.如权利要求1或2所述的机器人系统，其特征在于， 所述机器人能够通过被设定动作程序来执行多种工作内容， 当检测到所述移动体的位置位于所述区域内时，所述异常判定单元根据所述机器人正在执行的工作内容，进行不同的异常判定。
6.如权利要求1或2所述的机器人系统，其特征在于， 所述动作时负载检测单元检测所述工作用臂的前端部的负载的XYZ坐标系中的X方向分量、Y方向分量、及Z方向分量中的至少任一个分量， 所述区域设定单元根据通过所述动作时负载检测单元所检测到的所述X方向分量、所述Y方向分量、以及所述Z方向分量中的至少任一个分量来设定所述区域的范围。
7.如权利要求1或2所述的机器人系统，其特征在于， 所述移动体检测单元是激光测距装置、摄像装置、或从配置在所述移动体上的IC标签上读取数据的数据接收装置。
8.如权利要求1或2所述的机器人系统，其特征在于， 所述区域设定单元在所述机器人的周围设定多个不同的区域， 所述异常判定单元分别针对每一个所述区域进行不同的异常判定。
9.如权利要求1或2所述的机器人系统，其特征在于， 当检测到所述移动体的位置不在所述区域内时，所述异常判定单元将所述异常判定解除。
10.如权利要求1或2所述的机器人系统，其特征在于， 所述动作时负载检测单元通过基于所述致动器的驱动电流值及所述机器人的姿态数据中的至少任一者，推测所述动作时负载来检测所述动作时负载。
11.如权利要求1或2所述的机器人系统，其特征在于，所述动作时负载检测单元通过基于向所述机器人输入的动作指令的内容推测所述动作时负载来检测所述动作时负载。
12.—种机器人系统的控制方法,具有: 动作时负载检测步骤，检测具有通过致动器驱动的工作用臂的机器人的所述致动器的动作时负载； 区域设定步骤，在所述机器人的周围设定规定的范围的区域； 移动体检测步骤，检测所述机器人以外的移动体的位置；以及 异常判定步骤，当检测到所述移动体的位置位于所述区域内时，判定为异常， 在所述区域设定步骤中，根据所述致动器的动作时负载，改变所述区域的范围。
【文档编号】B25J19/06GK104044141SQ201410019965
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年1月16日 优先权日:2013年3月15日
【发明者】巢山崇, 中村民男, 河野大, 西邑考史, 松尾智弘, 石川伸一, 河野智树 申请人:株式会社安川电机
【专利摘要】本发明提供一种安全性进一步提高的机器人系统及机器人系统的控制方法。机器人系统（2）具有：机器人（3），具有通过致动器（11）驱动的工作用臂（4）；动作时负载检测单元（5），检测致动器（11）的动作时负载；区域设定单元（6），在机器人（3）的周围设定规定的范围的区域（10）；移动体检测单元（7），检测机器人（3）以外的移动体（9）的位置；以及异常判定单元（8），当检测到移动体（9）的位置位于区域（10）内时，判定为异常，区域设定单元（6）根据致动器（11）的动作时负载，改变区域（10）的范围。
【专利说明】机器人系统及机器人系统的控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种机器人系统及机器人系统的控制方法。
【背景技术】
[0002]以往，提出了一种具有能够动作的工作用臂的机器人。通常，在工作用臂的周围设置防护栏从而将工作用臂的动作区域和人分隔开，但是，有时为了进行工作对象物的补充等，人将进入防护栏内。另外，近年来，工作用臂和人两者在没有被分隔开的空间内共同工作的情形也在增加。在这样的机器人中，为了回避人等侵入工作用臂的动作区域内导致机器人和人相互干涉的风险，寻找一种安全对策。例如，提出了一种人机工作系统，具有:安装在人身上的发送器；与该发送器对应并安装在装置上的接收器；以及对该接收器的输出信号进行运算处理并检测人相对于装置的位置的位置检测单元(例如，参照专利文献I)。
[0003]在专利文献I中记载的人机工作系统中，通过位置检测单元，检测人相对于装置的位置关系，并通过该位置关系来设定人的动作区域。
[0004]另外，还提出一种机器人系统，其具有检测产业用机器人的动作区域内是否有人的人检测装置(例如，参照专利文献2)。
[0005]专利文献2中记载的机器人系统具有供电调整装置，该供电调整装置具有调整向机器人控制装置供给的电流量的功能，电流量的切换由供电调整器根据来自人检测装置的输出信号进行。
[0006]现有技术文献
[0007]专利文献
[0008]专利文献1:日本专利第4219870号公报
[0009]专利文献2:日本特开2010-167523号公报
【发明内容】
[0010]本发明要解决的技术问题
[0011]然而，机器人主体的动作时负载和工作用臂的动作时负载不是始终固定的，在机器人主体的工作过程中时刻发生变化。并且，根据机器人主体的动作时负载和工作用臂的动作时负载，对于人的危险性(风险)也发生变化。因此，如果仅根据相对于装置的位置关系统一地设定人的动作区域，则有时无法实现充分的安全对策。反之，根据机器人主体的动作时负载，有时安全对策变得过度，导致机器人主体的工作效率下降。
[0012]本发明是鉴于上述情况而做出的，其所要解决的问题是提供一种能够进一步提高安全性的机器人系统及机器人系统的控制方法。
[0013]用于解决问题的手段
[0014]作为例示性的一个方面的机器人系统，具有:机器人，所述机器人具有通过致动器驱动的工作用臂；动作时负载检测单元，所述动作时负载检测单元检测致动器的动作时负载；区域设定单元，所述区域设定单元在机器人的周围设定规定的范围的区域；移动体检测单元，所述移动体检测单元检测机器人以外的移动体的位置；以及异常判定单元，在检测到移动体的位置位于区域内时，所述异常判定单元判定为异常，区域设定单元根据致动器的动作时负载，改变区域的范围。
[0015]机器人可以具有支承工作用臂的基台以及使基台移动的移动机构。
[0016]伴随着异常判定单元的异常判定而进行的处理可以包含:机器人的动作停止、警报的发出、机器人的动作速度的降低、以及致动器的动作时负载的降低中的至少任一个控制。
[0017]机器人能够通过被设定动作程序来执行多种工作内容，动作程序可以包含规定机器人的动作速度的信息。
[0018]机器人能够通过被设定动作程序来执行多种工作内容，当检测到移动体的位置位于区域内时，异常判定单元可以根据机器人正在执行的工作内容，进行不同的异常判定。
[0019]动作时负载检测单元检测工作用臂的前端部的负载的XYZ坐标系中的X方向分量、Y方向分量、及Z方向分量中的至少任一个分量，区域设定单元可以根据通过动作时负载检测单元所检测到的X方向分量、Y方向分量、以及Z方向分量中的至少任一个分量来设定区域的范围。
[0020]移动体检测单元可以是激光测距装置、摄像装置、或从配置在移动体上的IC标签上读取数据的数据接收装置。
[0021]区域设定单元可以在机器人的周围设定多个不同的区域，异常判定单元可以分别针对每一个区域进行不同的异常判定。
[0022]当检测到移动体的位置不在区域内时，异常判定单元可以将异常判定解除。
[0023]动作时负载检测单元可以通过基于致动器的驱动电流值及机器人的姿态数据中的至少任一者，推测动作时负载来检测动作时负载。另外，动作时负载检测单元可以通过基于向机器人输入的动作指令的内容推测动作时负载来检测动作时负载。
[0024]作为其他例示性的方面的机器人系统的控制方法，具有:动作时负载检测步骤，检测具有通过致动器驱动的工作用臂的机器人的致动器的动作时负载；区域设定步骤，在机器人的周围设定规定的范围的区域；移动体检测步骤，检测机器人以外的移动体的位置；以及异常判定步骤，当检测到移动体的位置位于区域内时，判定为异常，在区域设定步骤中，根据致动器的动作时负载，改变区域的范围。
[0025]本发明的进一步的目的或其他的特征通过以下参照【专利附图】
【附图说明】的优选的实施方式，将变得明显。
[0026]发明效果
[0027]能够进一步提高安全性。
【专利附图】
【附图说明】
[0028]图1是用于说明实施方式I所涉及的机器人系统的操作的示意图。
[0029]图2是表示致动器的动作时负载比图1所示的状态大时的例子的示意图。
[0030]图3是表示致动器的动作时负载比图1所示的状态小时的例子的示意图。
[0031]图4是说明实施方式I所涉及的机器人系统中的、改变区域的范围的步骤及异常判定的步骤的流程图。
[0032]图5是用于说明变形例I所涉及的机器人系统的动作的示意图。
[0033]图6是说明变形例2所涉及的机器人系统中的、改变区域的范围的步骤及异常判定的步骤的流程图。
[0034]图7是说明变形例3所涉及的机器人系统中的、改变区域的范围的步骤及异常判定的步骤的流程图。
[0035]附图标记说明
[0036]2, 2a:机器人系统
[0037]3:机器人
[0038]4:工作用臂
[0039]5:动作时负载检测单元
[0040]6:区域设定单元
[0041]7，7a:移动体检测单元
[0042]8:异常判定单元
[0043]9:移动体
[0044]10，10a, 1b:区域
[0045]11:致动器
[0046]12a, 12b:物品
[0047]13:动作控制单元
【具体实施方式】
[0048][实施方式I]
[0049]以下，使用附图，对实施方式I所涉及的机器人系统进行说明。图1是用于说明实施方式I所涉及的机器人系统的动作的示意图。图2是表示致动器的动作时负载比图1所示的状态大时的例子的示意图。图3是表示致动器的动作时负载比图1所示的状态小时的例子的示意图。在此，图1表示工作用臂4的前端的手部把持物品12a的状态。图2表示工作用臂4的前端的手部把持比图1所示的物品12a大的物品12b的状态。图3表示工作用臂4的前端的手部没有把持任何物品的状态。因此，在图2所示的状态中，致动器的动作时负载比图1所示的状态大，在图3所示的状态中，致动器的动作时负载比图1所示的状态小。如此，在伴随着工作用臂4进行的工作、前端的手部所把持的物品发生各种变化时，致动器的动作时负载也发生各种变化。另外，图1、图2及图3是用于说明致动器的动作时负载的大小的一个例子，致动器的动作时负载并不是仅根据如图1所示的物品12a的把持而变化。
[0050]如图1所示，机器人系统2包括:机器人3、动作时负载检测单元5、区域设定单元
6、移动体检测单元7、异常判定单元8、以及动作控制单元13。机器人3具有通过致动器11驱动的工作用臂4。工作用臂4通过致动器11被驱动，能够执行伸缩、屈伸及旋转等动作。机器人3具有一台以上这样的工作用臂4。动作时负载检测单元5用于检测致动器11的动作时负载。致动器11的动作时负载是指消耗致动器11所产生的能量的负载，例如，作为致动器11的动作时负载，可以列举静负载、阻力负载、惯性负载等。工作用臂4的前端的手部把持物品12a时所需的力是静负载。在驱动工作用臂4时以及在维持工作用臂4的姿态时所需的力是阻力负载。与伴随着驱动工作用臂4时的加减速所产生的惯性力对抗的力是惯性负载。区域设定单元6在机器人3的周围设定特定的范围的区域10。区域10可以是将工作用臂4作为中心的规定半径的圆形区域。移动体检测单元7检测机器人3以外的移动体9的位置。关于机器人3以外的移动体9，可以列举:例如，除了人、手动提升机、运输车之外，机器人3以外的能够自行进的机器人等。特别地，优选人和人力行进的移动体。当检测到移动体9的位置位于区域10内时，异常判定单元8判定为异常。
[0051]动作控制单元13控制机器人3和工作用臂4的动作。根据后述的动作程序，向工作用臂4的致动器输出动作指令，另一方面，监视致动器的位置信息等，以使工作用臂4按照动作指令进行动作的方式进行控制。另外，伴随着异常判定单元8的异常判定，改变工作用臂4的动作速度或停止工作用臂4的动作。
[0052]另外，机器人系统2具有存储动作程序和控制所需的参数的存储部，但是图中省略了。
[0053]然后，在机器人系统2中，区域设定单元6根据致动器11的动作时负载，改变区域10的范围。这样的机器人系统2能够以高级别实现安全性。即，如图2所示，在致动器11的动作时负载很大时，进行异常判定的区域10的范围如图2所示的区域1a那样变宽，如图3所示，在致动器11的动作时负载很小时，进行异常判定的区域10的范围如图3所示的区域1b那样变窄。如此，机器人系统2能够可变地设定通过移动体9的侵入进行异常判定的区域10。因此，根据机器人3的工作，移动体9能够确保最小的安全距离，并且能够缩小机器人3所占有的空间。另外，当移动体9不在区域10内时，机器人3能够在异常判定不执行的情况下动作，因此能够防止机器人3的生产效率及设备运转率的降低。
[0054]在图1所示的机器人系统2中，示出了具有机器人3时的例子，该机器人3设置在底面、顶棚、壁面等上，并具有多关节工作用臂4。机器人3只要是具有通过致动器11驱动的工作用臂4的机器人即可，而不限于上述的机器人3。例如，图示省略，但是机器人也可以具有支承工作用臂的基台以及使该基台移动的移动机构。
[0055]在图1所示的机器人系统2中，动作时负载检测单元5被配置在机器人3内。作为这样的动作时负载检测单元5，可以列举，例如，如负载传感器那样的将负载和力转换成电信号的传感器。另外，图示省略，但动作时负载检测单元可以通过基于致动器的驱动电流值及机器人的姿态数据中的至少任一者推测动作时负载，来检测动作时负载。例如，动作时负载检测单元可以被构成为具有:测量致动器的驱动电流值的驱动电流值测量部；预先存储致动器的负载电流值特性的负载数据存储部；以及根据负载电流值特性和驱动电流值来推测并检测致动器的动作时负载的动作时负载推测检测部。动作时负载推测检测部从负载数据存储部中读出负载电流值特性，将利用驱动电流值测量部所测量的驱动电流值与负载电流值特性进行对比，推测并检测当前的致动器的动作时负载。如上所述，动作时负载检测单元也可以不是直接检测致动器的动作时负载的单元。
[0056]移动体检测单元7检测机器人3的周围的、机器人3以外的移动体9的位置。在作为检测对象的移动体9在底面上移动时，如图1所示，可以将激光测距装置等移动体检测单元7设置在距离底面规定的高度，检测移动体9在该特定的高度上的位置。移动体检测单元7不限于激光测距装置，例如，也可以是摄像装置或者从配置在移动体9上的IC标签读取数据的数据接收装置。
[0057]区域设定单元6可以具有预先存储有相关数据的存储部，所述相关数据是使致动器11的动作时负载和区域10的范围相关联的数据。区域设定单元6能够从这样的存储部中读出如上所述的相关数据，并根据该相关数据来设定适于通过动作时负载检测单元5所检测的动作时负载的区域10的范围。
[0058]异常判定单元8基于通过区域设定单元6所设定的区域10的范围和通过移动体检测单元7所检测到的移动体9的位置，来判定是否为异常状态。即，在检测到移动体9的位置位于区域10内的情况下，判定为异常。例如，如果判定为异常，则在移动体9和机器人3之间有可能没有确保适当的距离。在判定为异常的情况下，动作控制单元13进行规定的处理。该规定的处理中可以包括机器人3的动作停止、警报的发出、机器人3的动作速度的降低、以及致动器11的动作时负载的降低中的至少任一个控制。通过使机器人3停止动作，如果没有从移动体9侧向机器人3进行的干涉，则移动体9与机器人3不发生接触，从而能够确保移动体9的安全性。通过发出警报，能够对移动体9及移动体9的周围的其他工作者进行移动体9过于接近机器人3的警告。由此，能够防止移动体9与机器人3之间的干涉。另外，通过降低机器人3的动作速度，即使移动体9与机器人3发生干涉的情况下，也能够降低该干涉对移动体9的影响。另外，通过降低机器人3的动作速度，移动体9也容易进行躲避行动。另外，通过降低致动器11的动作时负载，能够降低移动体9和工作用臂4发生干涉时的危险性。另外，区域设定单元和异常判定单元这两个功能模块可以是一个控制器中的功能模块。
[0059]通过上述的机器人系统2改变区域的范围的步骤及异常判定的步骤示于流程图中。图4是说明实施方式I所涉及的机器人系统中的、改变区域的范围的步骤及异常判定的步骤的流程图。首先，在步骤SI中，机器人系统检测致动器的动作时负载。该致动器的动作时负载的检测用于设定在机器人的周围最初设定的区域。动作时负载的检测通过动作时负载检测单元来进行。作为动作时负载检测单元，可以列举例如负载传感器那样的传感器。另外，也可以通过基于致动器的驱动电流值及机器人的姿态数据中的至少任一者推测动作时负载来检测动作时负载。
[0060]接着，在步骤S2中，基于检测到的致动器的动作时负载，在机器人的周围设定区域。通过区域设定单元来进行区域的设定。当致动器的动作时负载发生了变化时，在后述的步骤S7、S8中，该区域根据致动器的动作时负载适当地变化。当致动器的动作时负载很大时，区域的范围被设定得更加宽广，当致动器的动作时负载很小时，区域的范围被设定得更加窄。在区域设定单元具有存储有相关数据的存储部的情况下，优选地，从存储部中读出上述相关数据，设定适于通过动作时负载检测单元所检测到的动作时负载的区域的范围，所述相关数据使致动器的动作时负载与区域的范围相关联。
[0061]接着，在步骤S3中，对移动体的位置进行检测。移动体的位置的检测通过移动体检测单元来进行。作为移动体检测单元，可以列举激光测距装置、摄像装置、以及从配置在移动体上的IC标签上读取数据的数据接收装置等。
[0062]接着，在步骤S4中，进行移动体的位置是否位于区域内的判定。当移动体的位置位于区域内时，进入步骤S5，判定为异常。即，当移动体的位置位于区域内时，移动体没有相对于致动器的动作时负载确保充足的距离，因而判定为异常。在判定为异常的情况下，优选地，对机器人及移动体中的至少一者赋予适当的指示，确保机器人及移动体的安全性。当移动体的位置不在区域内的情况下，判定为非异常，此时，不对机器人的动作及移动体的工作施加限制。
[0063]如上所述，当移动体的位置不在区域内时，进入步骤S6，再次检测致动器的动作时负载。即，因为致动器的工作时负载不是始终固定的，而在机器人的工作过程中时刻发生变化，所以当在步骤S4中判定为非异常的情况下，再次检测致动器的动作时负载。接着，在步骤S7中，确认致动器的动作时负载是否有变化。然后，当致动器的动作时负载有变化时，进入步骤S8，根据致动器的动作时负载，改变区域的范围。另外，可以持续地检测致动器的动作时负载，并根据实时的致动器的动作时负载，改变区域的范围。即，为了方便说明，对以下情况进行说明:在步骤S3的移动体的位置的检测及步骤S4的移动体的位置是否在区域内的判定结束后，进行步骤S6即再次检测致动器的动作时负载，但是，也可以并行进行步骤S3的移动体的位置的检测及步骤S4的移动体的位置是否在区域内的判定，并持续检测致动器的动作时负载。然后，可以配合致动器的动作时负载的改变，适当地改变区域的范围。
[0064]另外，在步骤S7中，当致动器的动作时负载没有变化时，返回到步骤S3，再次检测移动体的位置。即，即使在之前所说明的步骤S4中判定为非异常的情况下，也有可能移动体进一步移动，其位置发生变化。因此，在步骤S7中，即使动作时负载没有变化的情况下，也再次检测移动体的位置。另外，对于在步骤S8中改变了区域的范围的情况，也同样地，返回到步骤S3，再次检测移动体的位置。然后，基于该移动体的位置的检测结果，在步骤S4中，再次进行移动体的位置是否在区域内的判定。另外，与致动器的动作时负载的检测同样地，可以持续地对移动体的位置进行检测。即，可以把握实时的移动体的位置，并判定实时的移动体的位置是否位于根据实时的致动器的动作时负载所改变的区域内。
[0065]例如，在以往的机器人系统中，因为根据相对于机器人的位置关系统一地设定人的动作区域，所以没有考虑与致动器的动作时负载相应的危险性(风险)。至此说明的机器人系统能够根据致动器的动作时负载，改变区域的范围。因此，例如，即使移动体始终存在于同一位置，在无法相对于致动器的动作时负载确保充分的安全距离的情况下，有时也判定为异常。因此，根据机器人的工作，移动体能够确保最小的安全距离，并且能够缩小机器人占有的空间。另外，在移动体不在区域内的情况下，机器人能够以本来的速度进行动作，由此能够缩短生产节拍时间并提高机器人的生产效率及设备运转率。
[0066][变形例I]
[0067]图5是用于说明变形例I所涉及的机器人系统的动作的示意图。如图5所示，机器人系统2a具有:机器人3、动作时负载检测单元5、区域设定单元6、移动体检测单元7a、异常判定单元8、以及动作控制单元13。在机器人系统2a中，移动体检测单元7a是设置在机器人3的周围的顶棚的移动体感知传感器。该移动体感知传感器在与机器人3的距离不同的位置上以规定间隔设置多个。通过这样的多个移动体感知传感器，能够检测机器人3以外的移动体9的位置。在图5中示出了在机器人3的周围的顶棚以相同间隔设置三个移动体感知传感器的例子。作为移动体感知传感器，可以使用利用红外线、超声波、可见光等公知的传感器。关于变形例I所涉及的机器人系统2a的其他结构，因为与实施方式I所涉及的机器人系统相同，所以省略其说明。
[0068][变形例2]
[0069]图6是说明变形例2所涉及的机器人系统中的、改变区域的范围的步骤及异常判定的步骤的流程图。如图6所示，在变形例2所涉及的机器人系统中，首先，在步骤S9中，检测工作用臂的动作时负载。接着，在步骤SlO中，基于所检测到的工作用臂的动作时负载，在机器人的周围设定区域。接着，在步骤Sll中，检测移动体的位置。接着，在步骤S12中，判断移动体的位置是否位于区域内。当移动体的位置位于区域内时，进入步骤S16，判定为异常。在变形例2所涉及的机器人系统中，在步骤S16中判定为异常后，再次在步骤S17中检测移动体的位置，在步骤S18中，判定移动体的位置是否位于区域内。然后，当检测到移动体的位置位于区域内时，返回到步骤S16，并维持异常判定。另外，当检测到移动体的位置不在区域内时，进入步骤S19，将异常判定解除。如此，在步骤S16中判定为异常后，仍然检测移动体的位置，由于移动体的躲避行动等而在区域内没有发现移动体时，当作移动体的安全性得到确保，将异常判定解除。由此，机器人的生产效率及设备运转率提高。“将异常判定解除”是指，以比异常判定后的机器人的动作速度更高的动作速度进行动作。将异常判定解除时，优选地，以使机器人以即将判定为异常之前的动作速度进行动作的方式进行再设定。另外，当在步骤S12中判定为移动体的位置不在区域内时，以与实施方式I所涉及的机器人系统相同的步骤，进行之后的步骤。即，在步骤S13中，再次检测工作用臂的动作时负载，在步骤S14中，判定工作用臂的动作时负载是否有变化。当工作用臂的动作时负载有变化时，进入步骤S15，根据工作用臂的动作时负载，改变区域的范围。然后，返回到步骤S11，再次检测移动体的位置。另外，当在步骤S14中工作用臂的动作时负载没有变化时，返回到步骤S11，再次检测移动体的位置。
[0070][变形例3]
[0071]图7是说明变形例3所涉及的机器人系统中的、改变区域的范围的步骤及异常判定的步骤的流程图。在图7中示出了对移动体的位置是否在区域内进行判定后的、异常判定步骤(步骤S20)之后的流程图。直至步骤20的流程图与实施方式I所涉及的机器人系统的相同，在图7中省略了记载。如图7所示，在变形例3所涉及的机器人系统中，当在步骤S20中判定为异常时，在步骤S21中，进行特定的控制。该特定的控制是指机器人的动作停止、警报的发出、机器人的动作速度的降低、以及致动器的动作时负载的降低中的至少任一个控制。在变形例3所涉及的机器人系统中，在步骤S21之后，在步骤S22中，再次检测致动器的动作时负载。接着，在步骤S23中，根据再次检测到的动作时负载，改变区域的范围。在改变了区域的范围后，在步骤S24中，再次检测移动体的位置，在步骤S25中，判定移动体的位置是否位于区域内。通过致动器的动作时负载的降低等控制，有时改变后的区域的范围比判定为异常的时刻的范围窄。当检测到移动体的位置不在改变后的区域的范围内时，进入步骤S26，将异常判定解除。另外，当检测到移动体的位置位于改变后的区域内时，返回到步骤S20，维持异常判定。由此，机器人的生产效率及设备运转率提高。特别地，在变形例3所涉及的机器人系统中，能够防止安全对策过度、机器人的工作效率降低。
[0072][其他变形例]
[0073]机器人能够通过预先设定动作程序来执行多种工作内容，动作程序可以包含规定机器人的动作速度的信息。通过包含规定这样的机器人的动作速度的信息，能够实现具有灵活性的机器人的动作。即，能够根据移动体的位置，规定机器人的动作速度，从而以更高级别实现安全性和工作性。
[0074]另外，动作程序中包含有规定机器人的动作速度的信息，当检测到移动体的位置位于区域内时，异常判定单元可以根据机器人正在执行的工作内容，进行不同的异常判定，也可以根据异常判定的种类，使异常判定后的处理不同。例如，可以当机器人正在执行的工作内容对于移动体而言是安全性高的工作内容时，判定为异常时，使机器人的动作继续进行一部分，当机器人正在执行的工作内容对于移动体而言是安全性低的工作内容时，判定为异常时，使机器人的动作完全停止。作为使机器人的动作继续进行一部分，可以列举包含警报的发出、机器人的动作速度的降低等控制的处理。对于使机器人的动作完全停止的紧急停止等，直至恢复状态并使动作再次开始，有可能需要一定时间。因此，通过根据正在执行的工作内容，在判定为异常后，适当地进行能够确保充分的安全性的不同处理，由此能够以高级别来实现安全性和工作性。
[0075]动作时负载检测单元是检测工作用臂的前端部的负载的XYZ坐标系中的X方向分量、Y方向分量、及Z方向分量中的至少任一个分量的单元，区域设定单元可以根据通过动作时负载检测单元所检测的X方向分量、Y方向分量、以及Z方向分量中的至少任一个分量来设定区域的范围。关于基于工作用臂的动作的危险性，即使致动器的动作时负载的绝对值相同，根据动作的方向，危险性有时也不同。例如，当工作用臂向从移动体远离的方向进行动作时，与工作用臂朝向移动体进行动作时相比，危险性变小。如上所述，通过将工作用臂的前端部的负载在XYZ坐标系进行分量分解，并设定区域的范围，能够进行与机器人的动作内容相对应的适当的安全对策。
[0076]区域设定单元可以在机器人的周围设定多个不同的区域，异常判定单元可以分别针对每一个区域进行不同的异常判定。例如，可以在机器人的周围在移动体出入频繁的区域和移动体几乎不出入的区域，使异常判定时的处理不同。另外，可以设定从区域的边界到机器人的距离相互不同的多个区域(例如，多个嵌套状的区域)，随着到达机器人的距离变近，进行由于致动器的动作时负载而施加严格限制的异常判定。由此，能够单独地进行与机器人的周围的状况相适的安全对策。
[0077][实施方式2]
[0078]以下，对实施方式2所涉及的机器人系统的控制方法进行说明。实施方式2所涉及的机器人系统的控制方法是对图1所示的实施方式I所涉及的机器人系统2进行控制的方法。机器人系统的控制方法具有动作时负载检测步骤、区域设定步骤、移动体检测步骤、以及异常判定步骤。动作时负载检测步骤是检测如图1所示的、驱动机器人3的工作用臂4的致动器11的动作时负载的步骤。区域设定步骤是在机器人3的周围设定规定的范围的区域10的步骤。移动体检测步骤是检测机器人3以外的移动体9的位置的步骤。异常判定步骤是当检测到移动体9的位置位于区域10内时判定为异常的步骤。然后，区域设定步骤根据致动器11的动作时负载，改变区域10的范围。
[0079]在此，基于图4所示的流程图，按照步骤顺序对实施方式2所涉及的机器人系统的控制方法中的控制流程进行说明。首先，在步骤SI中，检测致动器的动作时负载。接着，在步骤S2中，在机器人的周围设定区域。接着，在步骤S3中，检测机器人以外的移动体的位置。接着，在步骤S4中，判定移动体的位置是否位于区域内。当移动体的位置位于区域内时，进入步骤S5，判定为异常。另外，当移动体的位置不在区域内时，进入步骤S6，再次检测致动器的动作时负载。接着，在步骤S7中，判定致动器的动作时负载是否有变化。当致动器的动作时负载有变化时，进入步骤S8，根据致动器的动作时负载，改变区域的范围。另外，当致动器的动作时负载没有变化时，返回到步骤S3，再次检测移动体的位置。另外，在步骤S8中，在区域的范围被改变了的情况下，也返回到步骤S3，再次检测移动体的位置。但是，在进行了步骤S8的情况下，在步骤S3的下一个要进行的步骤S4中，基于在步骤S8中被改变了的区域的范围，判定移动体的位置是否位于区域内。通过这样的机器人系统的控制方法，能够以高级别实现安全性。另外，根据机器人的工作，移动体能够确保最小的安全距离，并且能够缩小机器人占有的空间。而且，在移动体不在区域内的情况下，机器人能够以本来的速度进行动作，由此能够缩短生产节拍时间，提高机器人的生产效率及设备运转率。
[0080]另外，机器人系统的控制方法也可以是对在变形例I至变形例3所涉及的机器人系统以及其他变形例所涉及的机器人系统中所说明的机器人系统进行控制的方法。即，可以结合至此所说明的各个变形例的机器人系统的结构，将动作时负载检测步骤、区域设定步骤、移动体检测步骤以及异常判定步骤适当地变形。
[0081 ] 以上，虽然说明了实施方式，但是本发明不限于此，而能够在其主旨范围内进行各种变形和变更。
【权利要求】
1.一种机器人系统,具有: 机器人，所述机器人具有通过致动器驱动的工作用臂； 动作时负载检测单元，所述动作时负载检测单元检测所述致动器的动作时负载； 区域设定单元，所述区域设定单元在所述机器人的周围设定规定的范围的区域； 移动体检测单元，所述移动体检测单元检测所述机器人以外的移动体的位置；以及异常判定单元，在检测到所述移动体的位置位于所述区域内时，所述异常判定单元判定为异常， 所述区域设定单元根据所述致动器的动作时负载，改变所述区域的范围。
2.如权利要求1所述的机器人系统，其特征在于， 所述机器人具有支承所述工作用臂的基台以及使所述基台移动的移动机构。
3.如权利要求1或2所述的机器人系统，其特征在于， 伴随着所述异常判定单元的所述异常判定而进行的处理包含:所述机器人的动作停止、警报的发出、所述机器人的动作速度的降低、以及所述致动器的动作时负载的降低中的至少任一个控制。
4.如权利要求1或2所述的机器人系统，其特征在于， 所述机器人能够通过被设定动作程序来执行多种工作内容， 所述动作程序包含规定所述机器人的动作速度的信息。
5.如权利要求1或2所述的机器人系统，其特征在于， 所述机器人能够通过被设定动作程序来执行多种工作内容， 当检测到所述移动体的位置位于所述区域内时，所述异常判定单元根据所述机器人正在执行的工作内容，进行不同的异常判定。
6.如权利要求1或2所述的机器人系统，其特征在于， 所述动作时负载检测单元检测所述工作用臂的前端部的负载的XYZ坐标系中的X方向分量、Y方向分量、及Z方向分量中的至少任一个分量， 所述区域设定单元根据通过所述动作时负载检测单元所检测到的所述X方向分量、所述Y方向分量、以及所述Z方向分量中的至少任一个分量来设定所述区域的范围。
7.如权利要求1或2所述的机器人系统，其特征在于， 所述移动体检测单元是激光测距装置、摄像装置、或从配置在所述移动体上的IC标签上读取数据的数据接收装置。
8.如权利要求1或2所述的机器人系统，其特征在于， 所述区域设定单元在所述机器人的周围设定多个不同的区域， 所述异常判定单元分别针对每一个所述区域进行不同的异常判定。
9.如权利要求1或2所述的机器人系统，其特征在于， 当检测到所述移动体的位置不在所述区域内时，所述异常判定单元将所述异常判定解除。
10.如权利要求1或2所述的机器人系统，其特征在于， 所述动作时负载检测单元通过基于所述致动器的驱动电流值及所述机器人的姿态数据中的至少任一者，推测所述动作时负载来检测所述动作时负载。
11.如权利要求1或2所述的机器人系统，其特征在于，所述动作时负载检测单元通过基于向所述机器人输入的动作指令的内容推测所述动作时负载来检测所述动作时负载。
12.—种机器人系统的控制方法,具有: 动作时负载检测步骤，检测具有通过致动器驱动的工作用臂的机器人的所述致动器的动作时负载； 区域设定步骤，在所述机器人的周围设定规定的范围的区域； 移动体检测步骤，检测所述机器人以外的移动体的位置；以及 异常判定步骤，当检测到所述移动体的位置位于所述区域内时，判定为异常， 在所述区域设定步骤中，根据所述致动器的动作时负载，改变所述区域的范围。
【文档编号】B25J19/06GK104044141SQ201410019965
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年1月16日 优先权日:2013年3月15日
【发明者】巢山崇, 中村民男, 河野大, 西邑考史, 松尾智弘, 石川伸一, 河野智树 申请人:株式会社安川电机
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