机器人示教系统、控制装置以及手动导向单元的制作方法

本发明涉及机器人示教系统、控制装置以及手动导向单元。

背景技术：

在进行机器人的示教操作或者点动操作时，人对安装于机器人的手动导向单元的操纵杆等施加力，使机器人在力的方向上移动来使机器人在所希望的方向上移动。像这样引导机器人的方式被称作手动导向、直接教学、引入(lead-through)等，能够更直观地进行机器人的示教。

为了检测力的方向，有在手动导向单元组装有力传感器的情况、在机器人的各轴的马达组装有转矩传感器的情况。操作者使用这样的手动导向单元来使机器人在所希望的方向上移动至所希望的位置，对机器人进行位置的示教。而且，重复这样的作业来示教机器人的轨迹。

一般地，不便将手动导向单元安装于机器人，另外手动导向单元本身的操作也困难。另外，将手动导向单元连接于机器人的控制装置或者示教操作盘是繁琐的。

因此，提出一种能够转移到其它机器人、或者能够与示教操作盘进行无线通信的手动导向单元。例如参照日本特开2010-149273号公报。日本特开2010-149273号公报中公开一种被称作导向设备的手动导向单元。

技术实现要素：

然而，由于操作者靠近机器人来进行示教操作或者点动操作，所以有时因机器人的动作而难以确保操作者的安全。为了确保操作者的安全，期望从机器人拆下手动导向单元，操作者从充分离开机器人的位置进行示教操作等。

另外，在从机器人拆下了手动导向单元的状态下进行示教操作等时，有时手动导向单元的坐标轴与机器人的坐标轴不同。在这样的情况下，若操作者使用手动导向单元进行示教操作，则机器人有可能向操作者意料外的方向移动。

并且，即使在手动导向单元安装于机器人的情况下，根据机器人的工具的形状，有时工具前端点从位于机器人的前端的凸缘面离开。在这样的情况下，以工具前端点为基准的操作会变得困难。

因此，期望一种能够确保操作者的安全并且能够使机器人在所希望的方向正确地移动的机器人示教系统。

根据本公开的第一方式，提供一种机器人示教系统，具备：手动导向单元，其具有在机器人的示教操作中使用的操纵杆、和以无线的方式与控制上述机器人的控制装置或者示教操作盘通信的无线通信部；相对位置设定部，其设定上述手动导向单元与上述机器人之间的相对位置信息；以及坐标计算部，其基于上述相对位置信息，以与上述操纵杆的操作方向对应的方式计算以上述机器人的凸缘面为原点的坐标、或者以安装于上述机器人的工具的前端点为原点的坐标。

在第一方式中，基于相对位置信息，以与操纵杆的操作方向对应的方式设定坐标。因此，机器人与操作者操作操纵杆的操作方向对应地移动。因此，即使在从机器人拆下了手动导向单元的情况下，也能够确保操作者的安全，并且能够以无线的方式进行示教操作。

在以下的与附图关联的实施方式的说明中，本发明的目的、特征以及优点会进一步变得清楚。

附图说明

图1是包括基于第一实施方式的手动导向单元在内的机器人示教系统的示意图。

图2是手动导向单元的立体图。

图3a是机器人以及手动导向单元的第一图。

图3b是机器人以及手动导向单元的第二图。

图3c是机器人以及手动导向单元的第三图。

图4是示出第一实施方式的机器人示教系统的动作的流程图。

图5是包括基于第二实施方式的手动导向单元在内的机器人示教系统的示意图。

图6是示出第二实施方式的机器人示教系统的动作的流程图。

图7是与图1相同的示出第一实施方式的变形例的图。

图8是与图5相同的示出第二实施方式的变形例的图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。所有附图中，对对应的结构要素标注共同的符号。

图1是包括基于第一实施方式的手动导向单元在内的机器人示教系统的示意图。第一实施方式的机器人示教系统1主要包括机器人10、控制机器人10的控制装置20、与控制装置20连接的示教操作盘30、以及手动导向单元40。

机器人10是多关节机器人，具有多个例如六个轴。机器人10也可以是与操作者(人，图1中未示出)共享作业空间来进行协调作业的机器人。

控制装置20是包括通过总线等相互连接的cpu、存储器等在内的数字计算机。示教操作盘30与控制装置20连接。示教操作盘30一般在机器人10的示教操作等中使用，通过操作者的操作来进行机器人10的各轴的点动进给等。示教操作盘30也可以是包括通过总线等相互连接的cpu、存储器等在内的数字计算机。

另外，在远离机器人10的场所，手动导向单元40设置于台50。图2是手动导向单元的立体图。手动导向单元是一种小型计算机，也可以包括cpu、存储器。在手动导向单元40的顶面设有在机器人的示教操作中使用的操纵杆19、例如控制手柄。操纵杆19由操作者例如人11(参照图5)能够向x轴、y轴、以及z轴移动，并且能够在w方向、p方向、以及r方向旋转。通过像这样操作操纵杆19，能够使机器人11与操纵杆19的操作方向对应地移动。

另外，在手动导向单元40的侧面设有开关13。当操作者进行示教操作时，操作者一边按压开关13一边如上所述地操作操纵杆19。在按压开关13期间，能够进行示教操作。并且，当未按压开关13时，无法进行示教操作。此外，也可以通过按压开关13，能够进行示教操作，通过再按压一次，无法进行示教操作，即使不持续按压，也能够进行示教操作。

另外，参照图1时，手动导向单元40包括以无线的方式与示教操作盘30通信的无线通信部41。为了与无线通信部41通信，在示教操作盘30连接有无线加密锁31。此外，无线通信部41也可以能够以无线的方式与控制装置20通信。

一般地，示教操作盘30以有线的方式与控制装置20连接。由于手动导向单元40以无线的方式与示教操作盘30连接，所以操作者通过操作手动导向单元40，能够经由示教操作盘30来进行示教操作等。

另外，控制装置20包括设定手动导向单元40与机器人10之间的相对位置信息的相对位置设定部42。预先把握设置有机器人10的位置，并存储于示教操作盘30或者控制装置20。相对位置设定部42设定的相对位置信息由操作者使用示教操作盘30来输入。该相对位置信息也可以使用其它方法来输入。例如，操作者也可以使用设于手动导向单元40的其它按钮(未图示)来输入相对位置。并且，例如，也可以使用设于手动导向单元40的具有gps(globalpositioningsystem)功能的相对位置检测机构(未图示)来检测手动导向单元40的绝对位置，并基于该手动导向单元40的绝对位置来设定。

另外，控制装置20包括坐标计算部43，该坐标计算部43基于相对位置信息，以与操纵杆19的操作方向对应的方式计算以机器人10的凸缘面的中心为原点的坐标或者以安装于机器人10的工具t的前端点为原点的坐标。控制装置20的cpu起到作为相对位置设定部42以及坐标计算部的作用。此处，图3a以及图3b是机器人以及手动导向单元的图。图3a中，由坐标计算部43设定以位于机器人10的臂前端的凸缘面f的中心为原点的坐标σf，图3b中，由坐标计算部43设定以安装于机器人10的工具t的前端点为原点的坐标σt。

图3b所示的工具t大致呈筒型的简单形状。与图3a以及图3b相同的图3c中，三维地弯曲的复杂形状的工具t’安装于机器人10的前端。工具t’的前端点从凸缘面离开。因此，坐标计算部43基于手动导向单元40的位置信息，来计算以手动导向单元40为原点的坐标σh。此外，手动导向单元40的位置信息相当于手动导向单元40的位置。

然而，图4是示出第一实施方式的机器人示教系统的动作的流程图。图4所示的处理是在手动导向单元40相对于机器人10位于远方时例如在如图3a等所示地手动导向单元40设置于远离机器人10的台50时而实施的。另外，无线通信部41处于能够以无线的方式与示教操作盘30或者控制装置20通信的状态。

首先，在步骤s11中，相对位置设定部42设定手动导向单元40与机器人10之间的相对位置信息。

接下来，在步骤s12中，判定在机器人10的臂前端是否安装有工具t。工具t的有无判定也可以通过测定机器人10的重量的重量计(未图示)来进行。或者，操作者也可以使用手动导向单元40的其它按钮(未图示)或者示教操作盘30来输入工具t的有无。

而且，在工具t安装于机器人10的情况下，如已参照图3b说明那样，坐标计算部43计算以工具t的前端点为原点的坐标σt(步骤s13)。在工具t未安装于机器人10的情况下，如已参照图3a说明那样，坐标计算部43计算以凸缘面f为原点的坐标σf。

坐标σt、σf对应于手动导向单元40的坐标σ1、σ2。换言之，坐标σt、σf对应于手动导向单元40的设置方向。因此，在第一实施方式中，在基于相对位置信息而设定的坐标σt、σf中，坐标σ1、σ2中的操纵杆19的操作方向被反映为相同方向。因此，在操作者利用手动导向单元40来进行机器人10的示教等时，机器人10与操作者操作操纵杆19的操作方向对应地移动。因此，即使在手动导向单元40位于远离机器人10的位置的情况下或者从机器人10拆下了手动导向单元40的情况下，都能够确保操作者的安全，并且能够由无线通信部41进行示教操作。

然而，图5是包括基于第二实施方式的手动导向单元在内的机器人示教系统的示意图。在第二实施方式中，在机器人10的臂部安装有托架15。而且，在机器人10的托架15安装有手动导向单元40。另外，控制装置20包括判断部44，该判断部44基于相对位置信息来判断手动导向单元40是否安装于机器人10。判断部44也可以基于机器人10的各轴的移动量来作成与当前的机器人10的位置姿势对应的机器人的模型。而且，判断部44基于相对位置信息以及/或者模型来进行上述的判断。控制装置20的cpu起到作为判断部44的作用。其它要素与上述相同，从而省略再次的说明。

另外，图6是示出第二实施方式的机器人示教系统的动作的流程图。在图6所示的处理中，无线通信部41处于能够以无线的方式与示教操作盘30或者控制装置20通信的状态。

首先，在步骤s21中，相对位置设定部42设定手动导向单元40与机器人10之间的相对位置信息。

接下来，在步骤s22中，判断部44将相对位置信息例如相对位置与预定值进行比较。预定值是通过实验等预先求出的值，为比机器人10的尺寸小的值。在判定出相对位置信息不比预定值小的情况下，判断部44判定手动导向单元40位于远离机器人10的位置(步骤s24)。在该情况下，同样地进行步骤s12～步骤s14中上述的处理。

与此相对，在判定出相对位置信息比预定值小的情况下，判断部44判断出手动导向单元40安装于机器人10(步骤s23)。而且，在步骤s25中，基于相对位置信息，坐标计算部43计算以手动导向单元40为原点的坐标σh。图3c中，示出与手动导向单元40的坐标σ3对应的坐标σh。在该情况下，也得到与上述相同的效果。

因此，如上所述，在坐标σh中，坐标σ3中的操纵杆19的操作方向被反映为相同方向。因此，即使在工具t’为复杂形状的情况下，也能够容易地进行机器人10的示教操作。

此外，在未图示的实施方式中，相对位置设定部42、坐标计算部43以及判断部44也可以包括在示教操作盘30或者手动导向单元40内。在这样的情况下，示教操作盘30的cpu或者手动导向单元40的cpu起到作为相对位置设定部42、坐标计算部43以及判断部44的作用。

另外，如作为第一实施方式的变形例的图7以及作为第二实施方式的变形例的图8所示，机器人示教系统1也可以主要包括机器人10、控制装置20、以及手动导向单元40。换言之，机器人示教系统1也可以不包括示教操作盘30。在该情况下，手动导向单元40通过无线通信部41而与控制装置20连接。

本公开的方案如下。

根据第一方案，提供一种机器人示教系统1，具备：手动导向单元40，其具有在机器人10的示教操作中使用的操纵杆19和以无线的方式与控制上述机器人的控制装置20或者示教操作盘30通信的无线通信部41；相对位置设定部42，其设定上述手动导向单元与上述机器人之间的相对位置信息；以及坐标计算部43，其基于上述相对位置信息，以与上述操纵杆的操作方向对应的方式计算以上述机器人的凸缘面为原点的坐标或者以安装于上述机器人的工具的前端点为原点的坐标。

根据第二方案，在第一方案中，还具备：判断部44，其基于上述相对位置信息来判断上述手动导向单元是否安装于上述机器人；和坐标计算部43，在由该判断部判断出上述手动导向单元未安装于上述机器人的情况下，上述坐标计算部43基于上述相对位置信息，以与上述操纵杆的操作方向对应的方式计算以上述机器人的凸缘面为原点的坐标或者以安装于上述机器人的工具的前端点为原点的坐标。

根据第三方案，在第二方案中，在由上述判断部判断出上述手动导向单元安装于上述机器人的情况下，上述坐标计算部基于上述手动导向单元的位置信息，来计算以上述手动导向单元为原点的坐标。

根据第四方案，提供一种控制装置，其控制机器人10，具备：相对位置设定部42，其设定具有在上述机器人的示教操作中使用的操纵杆19的手动导向单元40与上述机器人之间的相对位置信息；和坐标计算部43，其基于上述相对位置信息，以与上述操纵杆的操作方向对应的方式计算以上述机器人的凸缘面为原点的坐标或者以安装于上述机器人的工具的前端点为原点的坐标。

根据第五方案，在第四方案中，还具备判断部44，该判断部44基于上述相对位置信息来判断上述手动导向单元是否安装于上述机器人，在由该判断部判断出上述手动导向单元未安装于上述机器人的情况下，上述坐标计算部基于上述相对位置信息，以与上述操纵杆的操作方向对应的方式计算以上述机器人的凸缘面或者安装于上述机器人的工具的前端点为原点的坐标。

根据第六方案，在第五方案中，在由上述判断部判断出上述手动导向单元安装于上述机器人的情况下，上述坐标计算部基于上述手动导向单元的位置信息来计算以上述手动导向单元为原点的坐标。

根据第七方案，提供一种与第四至第六任一项中所述的控制装置连接的手动导向单元。

方案的效果如下。

在第一、第四以及第七方案中，基于相对位置信息，以与操纵杆的操作方向对应的方式设定坐标。因此，机器人与操作者操作操纵杆的操作方向对应地移动。因此，即使在从机器人拆下了手动导向单元的情况下，也能够确保操作者的安全，并且能够以无线的方式进行示教操作。

在第二以及第五方案中，在自动地判定手动导向单元是否安装于机器人之后，基于相对位置信息，以与操纵杆的操作方向对应的方式设定坐标。因此，机器人与操作者操作操纵杆的操作方向对应地移动。因此，即使在从机器人拆下了手动导向单元的情况下，也能够确保操作者的安全，并且能够以无线的方式进行示教操作。

在第三以及第六方案中，即使在复杂形状的工具安装于机器人的情况下，基于以手动导向单元为原点的坐标，也能够容易地进行示教操作。

以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本领域技术人员应该能够理解，在不脱离权利要求书的公开范围的情况下能够进行各种修正以及变更。