协作机器人的制作方法

本发明涉及一种协作机器人，尤其详细地涉及一种与作业者一同工作的协作机器人。

背景技术：

通常，协作机器人包括主体及控制装置。主体包括沿设定轨道移动并进行作业的移动-作业部。控制装置控制移动-作业部的操作。

在如上所述的协作机器人中，移动-作业部在沿设定轨道移动并进行作业的途中，若在包括移动-作业部的主体发生冲突，则移动-作业部将中止移动。这样的动作是为了作业者的安全和便利性而执行。

图1是示出通常的协作机器人的主体102与作业者的手101发生冲突的图。如图1所图示，作业者借由与主体102的有意的冲突而可以使包括于主体102的移动-作业部中止移动。

以往，借由这种冲突而使移动-作业部中止移动后，若想使移动-作业部继续进行移动，则作业者需按压示教器(teaching pendant)的作业-继续按钮。

图2是示出如下操作：在现有的协作机器人发生冲突后，为了使移动-作业部继续进行移动，作业者用手101按压示教器的作业-继续按压201a。

根据如上所述的现有的协作机器人，存在如下问题点。

第一，作业者需要寻找并按压示教器的作业-继续按钮，从而使作业者感觉到不便。

第二，作业者需要相当的时间寻找并按压示教器的作业-继续按钮，因此作业效率相对变低。

第三，增加了单独的与作业-继续按钮相关的硬件的制造费用。

上述背景技术的问题点是发明人为了导出本发明而保留的内容，或者是在导出本发明的过程中获知的内容，并不能将其必须视为申请本发明前一般公众所公知的内容。

技术实现要素：

技术问题

本发明的实施例提供一种即使作业者不寻找并按压示教器的作业-继续按钮，也可以工作为使移动-作业部安全地继续进行移动的协作机器人。

技术方案

本发明的实施例的协作机器人包括主体和控制装置。所述主体包括沿设定轨道移动的同时进行作业的移动-作业部。所述控制装置控制所述移动-作业部的动作。

若所述移动-作业部沿设定轨道移动的途中在所述主体发生冲突，则所述控制装置使所述移动-作业部中止移动。

在所述移动-作业部中止移动的状况下，若所述移动-作业部借由外部力而沿所述设定轨道移动基准距离以上，则所述控制装置使移动-作业部继续进行移动。

有益效果

根据本实施例的所述协作机器人，在所述移动-作业部因所述冲突而中止移动的状况下，对所述设定轨道熟悉的作业者可以较为容易地使所述移动-作业部沿所述设定轨道移动所述基准距离以上。据此具有如下效果。

第一，可以解决需要寻找并按压示教器的作业-继续按钮的以往的不便。

第二，节省了作业者寻找并按压示教器的作业-继续按钮所需的时间，因此可相对提高作业效率。

第三，可节约与单独的作业-继续相关的硬件的制造费用。

第四，中止的所述移动-作业部只有当沿所述设定轨道移动所述基准距离以上时，才可以使所述移动-作业部继续进行移动。例如，若中止状态的所述移动-作业部移动至与所述设定轨道不同的轨道，则所述移动-作业部不会继续进行移动。并且，若中止状态的所述移动-作业部移动的距离小于所述基准距离，则所述移动-作业部不会继续进行移动。因此，可以解决由于与作业者的意图无关的二次冲突等而使所述移动-作业部可能继续进行移动的问题点。

附图说明

图1是示出一般的协作机器人的主体与作业者的手发生冲突的图。

图2是示出现有的协作机器人发生冲突后为了使移动-作业部继续进行移动而作业者按压示教器(teaching pendant)的作业-继续按钮的图。

图3是示出本发明的一实施例的协作机器人的构成的图。

图4是示出图3中的控制装置的初始动作的流程图。

图5是示出图3中的控制装置执行图4中的直接示教模式(S403)的过程的流程图。

图6是示出图3中的控制装置执行图4中的作业模式(S404)的过程的流程图。

图7是示出由于图3中的主体发生冲突而移动-作业部中止移动后，移动-作业部借由作业者的力而沿设定轨道移动基准距离以上的图。

图8a是用于示出移动-作业部以三个地点反复地移动的同时进行作业的图。

图8b是用于示出移动-作业部在从A地点移动至B地点的途中发生冲突的图。

图8c是用于示出发生冲突后移动-作业部朝与设定轨道的行进方向不同的方向受力的图。

图8d是用于示出发生冲突后移动-作业部朝与设定轨道的行进方向相同的方向受力的图。

图9是用于说明图6的步骤S607的图。

图10是示出图6的步骤S607的详细动作的图。

图11是示出图3中的控制装置的软件方面的构成的图。

图12是示出图11中的主控制部执行图4中的直接示教模式(S403)的过程的流程图。

图13是示出图11中的主控制部执行图4中的作业模式(S404)的过程的流程图。

具体实施方式

以下说明及附图是用于理解根据本发明的动作而提供的，对于本技术领域的普通的技术人员能够易于实现的部分可能被省略。

并且，本说明书及附图并不是以用于限定本发明的目的而提供的，本发明的保护范围应根据权利要求书的保护范围而决定。本说明书中所使用的术语应当以符合本发明的技术思想的意思和概念来解释，以能够最适当地说明本发明。

以下，参照附图说明本发明的实施例。

图3是示出本发明的一实施例的协作机器人的构成的图。

参照图3，本实施例的协作机器人包括主体302、控制装置303以及示教器(teaching pendant)301。

主体302包括沿设定轨道移动的同时进行作业的移动-作业部。控制装置303控制作为主体302的一部分的移动-作业部的动作。示教器301生成使用者输入信号而输入至控制装置303。

主体302的所述移动-作业部的各个关节包括：力/扭矩传感器；三维驱动轴；电机，旋转所述三维驱动轴；以及编码器(encoders)，将所述三维驱动轴的角度数据传送至所述控制装置。

若作为主体302的一部分的移动-作业部沿设定轨道移动的途中在主体302发生冲突，则控制装置303使移动-作业部中止移动。在作为主体302的一部分的移动-作业部中止移动的状况下，若移动-作业部借由外部力沿设定轨道移动基准距离以上，则控制装置303使移动-作业部继续进行移动。与此相关的内容将参照图4至图13进行详细说明。

图4是示出图3中的控制装置303的初始动作的图。

参照图3及图4，在控制装置303的初始动作中，控制装置303判断当前已设定的动作模式(步骤S401)。根据当前已设定的动作模式，控制装置303执行间接示教模式(步骤S402)、直接示教模式(步骤S403)或者作业模式(步骤S404)。

间接示教模式(步骤S402)中，控制装置303将借由示教器301而生成的轨道数据存储为设定轨道的数据。

直接示教模式(步骤S403)中，控制装置303将移动-作业部借由外部力而移动的轨道的数据存储为所述设定轨道的数据。

作业模式(步骤S404)中，控制装置303控制主体302内的移动-作业部沿所述设定轨道移动的同时执行作业。

图5是示出图3中的控制装置303执行图4中的直接示教模式(S403)的过程的图。参照图3及图4对此进行说明。

控制装置303根据来自主体302的移动-作业部的力/扭矩信号及编码器数据而生成移动轨道的数据(步骤S501)。

更为详细地，所述步骤S501包括第一详细步骤及第二详细步骤。

第一详细步骤中，根据来自配备于主体302的移动-作业部的关节的力/扭矩传感器的信号，控制装置303生成作为所述移动-作业部将移动的轨道的数据的移动-轨道数据。

第二详细步骤中，根据来自配备于主体302的移动-作业部的关节的所述编码器的数据，控制装置303补正所述移动-轨道数据并将其输出。

并且，根据生成的移动轨道的数据，控制装置303计算各个驱动轴的目标角度(步骤S502)。

随后，根据计算结果的各个目标角度，控制装置303将针对各个驱动轴的电机控制信号输出至主体302内的各个电机驱动部(步骤S503)。

并且，控制装置303将已适用的移动轨道的数据存储为设定轨道的数据(步骤S504)。

直到发生外部的终止信号为止，反复执行所述步骤S501至S504(S505)。

图6是示出图3中的控制装置303执行图4中的作业模式S404的过程的图。

图7是示出由于图3中的主体302发生冲突而移动-作业部302m中止移动后，移动-作业部302m借由作业者的力而沿设定轨道移动基准距离以上的图。

图8a是用于示出移动-作业部302m以三个地点A、B、C反复地移动的同时进行作业的图。

图8b是用于示出移动-作业部302m在从A地点移动至B地点的途中发生冲突的图。

图8c是用于示出发生冲突后移动-作业部302m朝与设定轨道的行进方向不同的方向受力的图。

图8d是用于示出发生冲突后移动-作业部302m朝与设定轨道的行进方向相同的方向受力的图。

图8a至图8d中，参照符号A、B、C指作业地点，X、Y、Z指三维驱动轴。

参照图6至图8d，针对图3中的控制装置303执行图4中的作业模式S404的过程进行说明。

控制装置303根据已存储于内部的设定轨道的数据(与图5中的步骤S504相关)而计算各个驱动轴的目标角度(步骤S601)。

随后，根据计算结果的各个目标角度，控制装置303将针对各个驱动轴的电机控制信号输出至主体302内的各个电机驱动部(步骤S602)。据此，包括于主体302的移动-作业部302m朝设定轨道的行进方向移动(参照图8a)。

若移动-作业部302m朝设定轨道的行进方向移动的途中发生冲突(步骤S603)(参照图8b)，则控制装置303执行步骤S604至S609。

步骤S604中，控制装置303将针对各个驱动轴的电机中止信号输出至主体302内的各个电机驱动部(步骤S604)。

随后，控制装置303借由直接示教模式(图5的S403)而生成移动-作业部302m的移动轨道的数据(步骤605)。据此，移动-作业部302m借由外部力，例如例如作业者的手101的力而移动并生成移动轨道的数据。

随后，控制装置303将生成的轨道数据与所述设定轨道的数据进行比较(步骤S606及S607)。

在本实施例的情况下，移动-作业部302m借由外部力而移动基准距离以上后(步骤S606)，在移动轨道和所述设定轨道之间的偏差小于基准偏差的情况下(步骤S607)，控制装置303使移动-作业部302m继续进行移动(执行步骤S601及S602，图8d的情况)。

并且，在移动-作业部302m借由外部力并未移动所述基准距离以上(步骤S606)，或者移动轨道和所述设定轨道之间的偏差并不小于基准偏差的情况下(步骤S607)，控制装置303控制移动-作业部302m返回至冲突地点(步骤S608，图8c的情况)。

直到发生外部的终止信号为止，所述步骤S605至S608反复执行(步骤S609)。

根据所述作业模式(S404)中的动作，在移动-作业部的移动由于冲突而中止的状况下，熟悉设定轨道的作业者的手101可以容易地将移动-作业部302m沿设定轨道移动基准距离以上。据此，具有如下效果。

第一，可以解决需要寻找并按压示教器301(图3)的作业-继续按钮的以往的不便。

第二，节省了作业者寻找并按压示教器301的作业-继续按钮所需的时间，因此可以相对提高作业效率。

第三，可节约与单独的作业-继续相关的硬件的制造费用。

第四，中止的移动-作业部302m只有当沿设定轨道移动基准距离以上时，才可以使移动-作业部302m继续进行移动。例如，若中止状态的移动-作业部302m移动至与设定轨道不同的轨道，则移动-作业部302m不会继续进行移动。并且，若中止状态的移动-作业部302m移动的距离小于基准距离，则移动-作业部302m不会继续进行移动。因此，可以解决由于与作业者的意图无关的二次冲突等而使移动-作业部302m可能继续进行移动的问题点。

图9是用于说明图6的步骤S607的图。图9中，参照符号X、Y、Z是指三维驱动轴，PA是指冲突地点。

图10是示出图6的步骤S607的详细动作的图。

参照图9及图10，针对步骤607进行说明。

所述移动轨道的数据(XA1,YA1,XA1),…,(XA100,YA100,XA100)是在所述移动轨道上以单位间距连续的移动地点的三维坐标值。所述设定轨道的数据(XR1,YR1,XR1),…,(XR100,YR100,XR100)是在所述设定轨道上以单位间距连续的移动地点的三维坐标值。在本实施例的情况下，所述单位间距是1mm，从冲突地点PA至比较对象的距离是10cm。

判断所述移动轨道和所述设定轨道之间的偏差∑(D)是否小于基准偏差的步骤(S607)包括步骤S1001至S1005。

步骤S1001中，控制装置303(图3)读取所述设定轨道中在与所述移动轨道对应的的轨道上以单位间距连续的设定地点的三维坐标值(XR1,YR1,XR1),…,(XR100,YR100,XR100)。

随后，控制装置303得出所述设定地点的三维坐标值和所述移动地点的三维坐标值的差值的总和∑(D)。所述差值的总和可借由以下公式1而得出。

【公式1】

随后，控制装置303判断所述差值的总和∑(D)针对所述设定地点的三维坐标值的总和∑(R)的比率是否小于基准比率Rp(步骤S1003)。当然，所述设定地点的三维坐标值的总和∑(R)可借由以下公式2而得出。

【公式2】

所述基准比率Rp优选地设定为10％至20％的范围内。

若所述差值的总和∑(D)针对所述设定地点的三维坐标值的总和∑(R)的比率小于基准比率Rp，则控制装置303判断为移动轨道和设定轨道之间的偏差小于基准偏差(步骤S1004)。

若所述差值的总和∑(D)针对所述设定地点的三维坐标值的总和∑(R)的比率不小于基准比率Rp，则控制装置303判断为移动轨道和设定轨道之间的偏差不小于基准偏差(步骤S1005)。

图11示出图3中的控制装置303的软件方面的构成。即，图11中除了设定-轨道数据存储部1103以外的全部构成要素均可以以软件方式实现。图11中，实线箭头所指的是数据的移动方向，虚线箭头所指的是控制信号的移动方向。

参照图11，控制装置303包括冲突检测部1101、移动-轨道数据生成部1102、设定-轨道数据存储部1103、主控制部1104、数据选择部1105、轴-角度计算部1106以及电机控制部1107。

冲突检测部1101根据来自移动-作业部302m(图7)内的所述力/扭矩传感器的力/扭矩信号而生成冲突相关数据。

移动-轨道数据生成部1102根据来自所述力/扭矩传感器的力/扭矩信号而生成移动-作业部302m所要移动的轨道的数据，即，移动-轨道数据，并根据来自移动-作业部302m内的编码器的数据，补正所述移动-轨道数据并输出。

设定-轨道数据存储部1103存储所述设定轨道的数据。

参照图12及图13，针对根据使用者输入信号而决定的主控制部1104的动作模式进行详细说明。

数据选择部1105根据来自主控制部1104的指令，选择来自移动-轨道数据生成部1102或设定-轨道数据存储部1103的数据并输出。

轴-角度计算部1106根据来自数据选择部1105的移动轨道数据或设定轨道数据，计算所述各个所述驱动轴的目标角度。

电机控制部1107是根据来自轴-角度计算部1106的所述各个目标角度而生成电机控制信号。

图12示出图11中的主控制部1104执行图4中的直接示教模式(S403)的过程。参照图11及图12对此进行说明如下。

主控制部1104激活移动-轨道数据生成部1102(步骤S1201)。

并且，主控制部1104命令数据选择部1105选择来自移动-轨道数据生成部1102的移动轨道数据(步骤S1202)。

据此，轴-角度计算部1106根据来自数据选择部1105的移动轨道的数据而计算各个驱动轴的目标角度。并且，电机控制部1107根据来自轴-角度计算部1106的各个目标角度，将针对各个驱动轴的电机控制信号输出至主体302(图3)内的各个电机驱动部。

随后，主控制部1104将存储于设定-轨道数据存储部1103的设定轨道数据更新为移动轨道数据(步骤1203)。

直到发生外部的终止信号为止，反复执行所述步骤S1201至S1203(步骤1204)。

图13示出图11中的主控制部1104执行图4中的作业模式(S404)的过程。参照图11及图13对此进行说明如下。

主控制部1104使移动-轨道数据生成部1102不被激活(步骤S1301)。

随后，主控制部1104命令数据选择部1105选择来自设定-轨道数据存储部1103的设定轨道数据(步骤S1302)。

据此，轴-角度计算部1106根据来自数据选择部1105的设定轨道的数据而计算各个驱动轴的目标角度。并且，电机控制部1107根据来自轴-角度计算部1106的各个目标角度，将针对各个驱动轴的电机控制信号输出至主体302(图3)内的各个电机驱动部。

随后，主控制部1104根据来自冲突检测部1101的冲突相关数据判断冲突发生与否(步骤S1303)。

若在所述步骤1303中判断发生了冲突，则主控制部1104执行步骤S1304至S1310。

步骤S1304中，主控制部1104命令数据选择部1105输出移动中止数据。

随后，主控制部1104激活移动-轨道数据生成部1102(步骤1305)。

随后，主控制部1104命令数据选择部1105选择来自移动-轨道数据生成部1102的移动轨道数据(S1306)。

随后，主控制部1104将来自移动-轨道数据生成部1102的移动轨道数据与来自设定-轨道数据存储部1103的所述设定轨道的数据进行比较(步骤S1307及S1308)。

在本实施例的情况下，移动-作业部302m(图7)借由外部力而移动基准距离以上之后(步骤S1307)，在移动轨道和所述设定轨道之间的偏差小于基准偏差的情况下(步骤S1308)，主控制部1104使移动-作业部302m继续进行移动(步骤S1301及S1302)(图8d的情况)。

并且，移动-作业部302m在借由外部力而未移动所述基准距离以上(步骤S1307)，或者移动轨道和所述设定轨道之间的偏差并不小于基准偏差的情况下(步骤S1308)，主控制部1104命令数据选择部1105输出冲突-地点返回数据(步骤S1309)(图8c的情况)。

直到发生外部的终止信号为止，反复执行所述步骤S1306至S1309(步骤S1310)。

如上所述，据本实施例的协作机器人或协作机器人，在所述移动-作业部因冲突而中止移动的状况下，对设定轨道熟悉的作业者可以较为容易地使移动-作业部沿设定轨道移动基准距离以上。据此具有如下效果。

第一，可以解决需要寻找并按压示教器的作业-继续按钮的以往的不便。

第二，节省了作业者寻找并按压示教器的作业-继续按钮所需的时间，因此可相对提高作业效率。

第三，可节约与单独的作业-继续相关的硬件的制造费用。

第四，中止的移动-作业部只有当沿设定轨道移动基准距离以上时，才可以使移动-作业部继续进行移动。例如，若中止状态的移动-作业部移动至与设定轨道不同的轨道，则移动-作业部不会继续进行移动。并且，若中止状态的移动-作业部移动的距离小于基准距离，则移动-作业部不会继续进行移动。因此，可以解决由于与作业者的意图无关的二次冲突等而使移动-作业部可能继续进行移动的问题点。

到目前为止，以优选的实施例为中心观察了本发明。本发明所属技术领域中具有普通知识的技术人员可以理解，在不脱离本发明的本质特性的范围内，可以将本发明以变形的形态实现。因此，上述公开的实施例应当从说明的观点考虑，而不能从限定的观点考虑。本发明的范围由权利要求书记载的范围来决定，而不是用前述的说明来决定，并且由权利要求书请求的发明及与请求的发明等同的发明应当被解释为包含于本发明。

用于实施发明的形态

无追加的实施形态。

产业利用可能性

本发明可利用于除协作机器人以外的多种机器人。

序列目录自由文本(Free Text)

无。