机器人操作装置的制作方法

本发明涉及机器人操作装置，更具体地，涉及将与操作人员的操作相对应的信号发送至机器人的控制装置的机器人操作装置。

背景技术：

作为这种机器人操作装置，已知固定于具有多个关节的机器人的臂部的最前端的部件的机器人操作装置(例如，参照专利文献1)。该机器人操作装置构成为，操作手柄通过力传感器固定于臂部的前端，力传感器检测施加于操作手柄的力，并将基于检测出的力的方向和大小的信号发送至机器人控制装置。

此外，还已知安装于具有多个关节的机器人的臂部的最前端的部件的外周面的机器人操作装置(例如，参照专利文献2)。该机器人操作装置构成为，在臂部的最前端的部件的外周面通过力传感器形成有钩挂部，将操作杆的前端钩挂于钩挂部并施加力，若由力传感器检测到该力的大小和方向，则将与该检测结果相对应的信号发送至机器人的控制装置。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2017-064878号公报

专利文献2：日本特开2009-006465号公报

技术实现要素：

发明要解决的问题

其中，在六轴机器人的情况下，机器人的臂部的前端的部件称为手腕凸缘，臂部的前端如手腕一样围绕臂部的长轴和与该长轴正交的轴旋转。此外，臂部的前端需要移动至与安装于该前端的工具或由该工具保持的物品相同的姿态和位置。

由于所述机器人操作装置安装于机器人的臂部的最前端的部件，因而机器人操作装置的位置或姿态根据安装于臂部的前端的工具的移动或姿态的改变而改变，操作人员需要根据机器人操作装置的位置或姿态的改变而改变站立位置或姿态。此外，机器人操作装置的姿态不同有时会导致操作性变差。因此，使用机器人操作装置的作业效率低下。

本发明是鉴于这种情况而做出的，目的在于提供一种机器人操作装置，能够通过减少操作人员的站立位置或姿态的改变，提高作业效率。

用于解决问题的方案

为了解决上述问题，本发明采用以下方案。

本发明的一个方案所涉及的机器人操作装置是操作具有多个关节的机器人的机器人操作装置，其具备操作单元，该操作单元将与操作人员的操作相对应的信号发送至所述机器人的控制装置，该操作单元构成为，能够拆装地安装于所述机器人的臂部件或安装部件，所述安装部件固定于该臂部件，该臂部件配置于比所述多个关节中的最前端侧的关节更靠基端侧的位置。

在上述方案中，操作单元能够拆装地安装于机器人的臂部件或安装部件，所述安装部件固定于该臂部件，该臂部件配置于比多个关节中的最前端侧的关节更靠基端侧的位置，由于操作单元的位置或姿态不会因机器人的最前端侧的关节的动作而改变，因而能够减少操作人员的站立位置或姿态的改变。

在上述方案中，优选地，所述操作单元构成为，通过磁铁能够拆装地安装于所述臂部件。

若如此构成，则无需预先在机器人上设置用于将操作单元安装于臂部件的专用部件，有利于提高安装操作单元的位置的自由度。

在上述方案中，优选地，固定于所述臂部件且安装有所述操作单元的所述安装部件构成为，所述操作单元相对于所述臂部件以预定的安装姿态安装。

若如此构成，则操作单元相对于臂部件的姿态必定为预定的安装姿态。例如，若臂部件的长度方向与操作单元的x轴方向一致，且所述长度方向的正交方向和操作单元的y轴方向始终一致，则能够容易地识别出操作单元的操作方向与机器人的动作的关系，能够直观地操作，有利于提高操作性。

在上述方案中，优选地，所述臂部件配置于所述最前端侧的关节与配置于从前端侧第二的关节之间。

若如此构成，则操作单元的位置或姿态不会因机器人的最前端侧的关节的动作而改变，且操作单元的动作会接近机器人的前端的动作。因此，即能够直观地操作，又能够减少操作人员的站立位置或姿态的改变。

在上述方案中，优选地，所述安装部件具有从所述臂部件的外周面突出的突出部，所述操作单元构成为，通过设置于该操作单元的磁铁吸附于所述安装部件的所述突出部，所述操作单元能够拆装地安装于所述安装部件。

若如此构成，则仅通过使设置于操作单元的磁铁吸附于安装部件的突出部，便能够将操作单元安装于固定于臂部件的安装部件。此外，安装部件的突出部从臂部件的外周面突出。因此，例如，在将操作单元安装于安装部件，该安装部件固定于最前端侧的关节与配置于前端侧第二的关节之间的臂部件的情况下，机器人的前端的工具或由该工具保持的物品与操作人员之间的距离也会增长突出部从臂部件的外周面突出的长度，有利于提高操作人员的安全性，提高客观的机器人的操作和其操作性等。

在上述方案中，优选地，所述机器人操作装置具备：安装状态检测传感器，其设置于所述操作单元，并检测所述操作单元为已安装于所述臂部件或所述安装部件的安装状态；以及通知单元，其在由该安装状态检测传感器不再检测到所述安装状态时，进行预定的通知动作。

若如此构成，则操作人员能够切实地识别出所述操作单元是否已正常地安装，因而有利于安全地进行机器人的操作。

在上述方案中，优选地，所述机器人操作装置具备：安装状态检测传感器，其设置于所述安装部件或所述操作单元，并检测所述操作单元为已安装于所述安装部件的安装状态、以及此时的所述操作单元相对于所述安装部件的安装方向；以及所述控制装置，其控制所述机器人，该控制装置构成为，根据由所述安装状态检测传感器检测出的所述安装方向的信息，使对所述操作单元的输入与所述机器人的动作方向相对应。

例如，当操作单元以其x轴方向和y轴方向分别与机器人的y轴方向和x轴方向一致的方式安装于安装部件时，控制装置以使操作单元的x轴方向的输入与机器人的x轴方向的输入相对应，且操作单元的y轴方向的输入与机器人的y轴方向的输入相对应的方式将对操作单元的输入与机器人的动作方向相对应。这样，若构成为对操作单元的输入方向与机器人的动作方向自动地相对应，则操作人员无需在意操作单元的安装方向便能够进行机器人的操作，还能够防止机器人向非期望的方向的动作。

发明效果

根据本发明，能够通过减少操作人员的站立位置或姿态的改变，提高作业效率。

附图说明

图1是本发明的一个实施方式的机器人操作装置和由其操作的机器人的立体图。

图2是本实施方式的机器人操作装置的立体图。

图3是本实施方式的机器人操作装置的主视图。

图4是本实施方式的机器人操作装置的侧视图。

图5是本实施方式的机器人操作装置的俯视图。

图6是本实施方式的机器人的控制装置的框图。

图7是表示本实施方式的机器人的控制装置的控制的一个示例的流程图。

图8是表示固定于本实施方式的机器人的安装部件的一个示例的立体图。

图9是表示本实施方式的机器人操作装置安装于机器人的第一变形例的立体图。

图10是表示本实施方式的安装部件的一个示例的俯视图。

图11是表示本实施方式的安装部件的另一个示例的俯视图。

图12是表示本实施方式的机器人操作装置安装于机器人的第二变形例的立体图。

图13是图12所示的安装部件的立体图。

图14是表示本实施方式的机器人操作装置安装于机器人的第三变形例的立体图。

附图标记说明

10机器人

11伺服马达

12安装部件

12a突出部

12g延伸部

13安装部件

13a凹部

20臂部

21～26臂部件

21a～26a关节

30操作单元

31操作单元主体

31a、31b磁铁

31c、31d接近传感器(安装状态检测传感器)

32操作旋钮

33信号生成部

tm马达

具体实施方式

下面参照附图，对本发明的一个实施方式所涉及的机器人操作装置进行说明。例如图1所示，该机器人操作装置设置于机器人10。

机器人操作装置具备操作单元30，该操作单元30安装于安装部件12的板状突出部12a，并将与操作人员的操作相对应的信号发送至机器人10的控制装置40，该安装部件12固定于机器人10。

如图2～图5所示，操作单元30具有：长方体形状的操作单元主体31；以及安装于操作单元主体31上的操作旋钮32。图3是从y轴方向观察操作单元30的图，图4是从x轴方向观察操作单元30的图，图5是从z轴方向观察操作单元30的图。

操作单元主体31内设置有：未图示的一对x轴方向施力部件(螺旋弹簧)，其对操作旋钮32向x轴方向的中央施力；未图示的一对y轴方向施力部件(螺旋弹簧)，其对操作旋钮32向y轴方向的中央施力；未图示的一对z轴方向施力部件(螺旋弹簧)，其对操作旋钮32向z轴方向的中央施力；以及未图示的的一对旋转方向施力部件(扭簧)，其对操作旋钮32向围绕z轴的旋转方向的中央施力。另外，通过在z轴方向上拉伸或按压操作旋钮32，能够在z轴方向上操作操作旋钮32。

此外，操作单元主体31内设置有信号生成部33，该信号生成部33生成与操作旋钮32的操作方向和大小相对应的信号，并将生成的信号发送至控制装置40。信号生成部33与公知的操纵杆(joystick)相同，具有检测操作旋钮32的操作方向和大小的传感器、生成与传感器的检测值相对应的信号的电路、以及用于无线发送信号的天线等。

朝向操作单元主体31的x轴方向或y轴方向的面(在本实施方式中为朝向y轴方向的面)设置有磁铁31a，朝向操作单元主体31的z轴方向的面也设置有磁铁31b。朝向该z轴方向的面是与设置有操作旋钮32的一侧为相反侧的面。此外，磁铁31a的近旁设置有接近传感器(安装状态检测传感器)31c，磁铁31b的近旁也设置有接近传感器(安装状态检测传感器)31d。

机器人10的臂部20具备多个臂部件21、22、23、24、25、26和关节21a、22a、23a、24a、25a、26a，并具备多个伺服马达11，多个伺服马达11分别驱动多个关节21a、22a、23a、24a、25a、26a(参照图6)。可以使用旋转马达、线性马达等各种伺服马达作为各个伺服马达11。各个伺服马达11内置有检测其运行位置的编码器等运行位置检测装置，运行位置检测装置的检测值被发送至控制装置40。

如图1所示，臂部件21是通过关节21a围绕j1轴旋转的旋转部件，臂部件22是通过关节22a围绕j2轴旋转的轴部件，臂部件23是通过关节23a围绕j3轴旋转的轴部件，臂部件24是通过关节24a围绕j4轴旋转的手腕轴部件，臂部件25是通过关节25a围绕j5轴头部摆动的头部摆动部件，臂部件26是通过关节26a围绕j6轴旋转的手腕凸缘部件。

臂部件26的前端部安装有工具t，通过工具t进行搬运作业、加工等预定作业。工具t设置有驱动工具t的马达tm(参照图6)。马达tm与控制装置40连接，由控制装置40控制。

如图6所示，控制装置40具备：控制部41，其具有例如cpu、ram等；显示装置42；存储装置43，其具有非易失性存储器、rom等；多个伺服控制器44，其分别与机器人10的伺服马达11对应而设置；以及示教操作盘45，其与控制装置40连接，并可由操作人员携带。示教操作盘45还可以构成为，与控制装置40进行无线通信。

存储装置43存储有系统程序43a，系统程序43a承担控制装置40的基本功能。此外，存储装置43存储有动作程序43b和手动控制程序43c，动作程序43b是为了使机器人10进行预定的作业而设定的，手动控制程序43c在手动模式时控制机器人10，所述手动模式是根据来自操作单元30的信号操作机器人10的模式。

控制部41根据系统程序43a运行，在进行预定的作业时，读取存储于存储装置43的动作程序43b，并暂时存储于ram，按照读取的动作程序43b向各个伺服控制器44发送控制信号，从而在控制机器人10的各个伺服马达11的伺服放大器的同时，也向工具t的马达tm发送控制信号。

手动模式时，控制部41读取存储于存储装置43的手动控制程序43c，并暂时存储于ram，根据来自操作单元30的信号向各个伺服控制器44发送控制信号，从而控制机器人10的各个伺服马达11的伺服放大器。

安装部件12具有环状部12b和板状的突出部12a，该环状部12b固定于机器人10的臂部20的臂部件25的前端侧的外周面，该板状的突出部12a从环状部12b沿其径向突出。在本实施方式中，突出部12a的突出方向与j5轴大致平行，突出部12a的厚度方向与j6轴大致平行，突出部12a的厚度方向的一个面安装有操作单元30的操作单元主体31。突出部12a的安装操作单元主体31的部分由为强磁体的铁构成。

本实施方式的机器人操作装置以操作单元30的操作单元主体31的设置有磁铁31b的面与突出部12a的厚度方向的一个面接触的方式将操作单元30安装于安装部件12。由此，操作单元主体31的磁铁31b吸附于突出部12a，操作单元30的z轴与j6轴大致平行。此外，若磁铁31b吸附于突出部12a，则接近传感器31d与突出部12a的距离变近，利用接近传感器31d检测出操作单元主体31的设置有磁铁31b的面与突出部12a接触。

参照图7的流程图，对此时的控制部41的基于手动控制程序43c的动作进行说明。

首先，若从示教操作盘45等输入部接收到请求开始手动控制的请求信号，或者从操作单元30接收到接近传感器31d为与突出部12a接近的安装状态的信息(步骤s1-1)，则开始手动模式，所述手动模式是根据向操作单元30的输入控制各伺服控制器44的模式(s1-2)。

接着，控制部41若从示教操作盘45等输入部或操作单元30接收到操作单元主体31相对于安装部件12的突出部12a的安装方向的信息(步骤s1-3)，则使操作单元30的操作旋钮32的输入与机器人10的动作方向相对应(步骤s1-4)。

在步骤s1-3中，若从操作单元30接收到表示接近传感器31d接近突出部12a的信息，则控制部41识别出在该方向上已安装有操作单元主体31。此外，在步骤s1-3和s1-4中，关于突出部12a的延伸方向、即j5轴的方向与操作单元主体31的x轴方向和y轴方向中的任一方向是否一致，也使用接近传感器31c、31d的检测结果或与来自输入部的输入相对应的信息设定于控制部41中。在本实施方式中，设定为操作单元主体31的x轴方向与j5轴一致。

例如图8所示，若操作单元主体31的z轴方向的面的磁铁31b和y轴方向的面的磁铁31a分别接近突出部12a和从突出部12a沿其厚度方向延伸的延伸部12g，则由接近传感器31c和接近传感器31d检测出为接近状态，从而设定为操作单元主体31的x轴方向与j5轴的延伸方向一致。

此外，设定为，操作单元主体31的z轴方向与机器人10的上下方向一致，且操作旋钮32的围绕z轴的旋转例如与安装有操作单元30的臂部件25的前端侧的关节26a的旋转一致。

另一方面，如图9所示，还能够以操作单元主体31的x轴方向的面和y轴方向的面分别接近突出部12a和延伸部12g的方式将操作单元30安装于突出部12a上。在该情况下，根据接近传感器31c、31d的检测结果，设定为操作单元主体31的z轴方向与j5轴的延伸方向一致。

此外，设定为，操作单元主体31的x轴方向与机器人10的上下方向一致，且操作旋钮32围绕z轴的旋转例如与安装有操作单元30的臂部件25的基端侧的关节25a的旋转一致。

接着，控制部41根据由操作单元30的信号生成部33发送的信号，向各个伺服控制器44发送控制信号，从而控制机器人10的各个伺服马达11的伺服放大器(步骤s1-5)。

接着，控制部41若从操作单元30接收到接近传感器31c、31d为未接近突出部12a的非安装状态的信息(步骤s1-6)，则使用显示装置42、扬声器等通知单元进行预定的通知动作(步骤s1-7)。并且，若从示教操作盘45等输入部接收到请求退出手动控制的请求信号(步骤s1-8)，则退出手动模式(步骤s1-9)。

这样，根据本实施方式，操作单元30能够拆装地安装于安装部件12，该安装部件12固定于机器人10的臂部件25，该臂部件25配置于比多个关节21a、22a、23a、24a、25a、26a中的最前端侧的关节26a更靠基端侧的位置。因此，由于操作单元30的位置和姿态不会因机器人10的最前端侧的关节26a的动作而改变，因而能够减少操作人员的站立位置和姿态的改变，能够减少因机器人操作装置的姿态而导致的操作性变差的情况。

另外，在本实施方式中，示出了操作单元30能够拆装地安装于固定于臂部件25的安装部件12的一个示例，但操作单元30也可以安装于配置于比最前端侧的关节26a更靠基端侧的机器人10的臂部件21、22、23、24、25，还可以安装于固定于臂部件21、22、23、24的安装部件。在这些情况下也起到与上述相同的作用效果。

此外，在本实施方式中，操作单元30安装于安装部件12，该安装部件12固定于臂部件25，该臂部件25配置于所述最前端侧的关节26a与配置于从前端侧第二的关节25a之间。因此，操作单元30的位置和姿态不会因机器人10的最前端侧的关节26a的动作而改变，并且，操作单元30的动作与机器人10的前端的动作接近。因此，既能够直观地操作，又能够减少操作人员的站立位置和姿态的改变。操作单元30直接安装于臂部件25时也起到相同的作用效果。

此外，在本实施方式中，安装部件12具有从臂部件25的外周面突出的突出部12a，通过使设置于操作单元30的磁铁31a、31b吸附于安装部件12的突出部12a，从而使操作单元30能够拆装地安装于安装部件12。

若如此构成，则仅通过使设置于操作单元30的磁铁31a、31b吸附于安装部件12的突出部12a，便能够将操作单元30安装于固定于臂部件25的安装部件12。此外，安装部件12的突出部12a从臂部件25的外周面突出。因此，在操作单元30安装于安装部件12，该安装部件12固定于最前端侧的关节26a与配置于自前端侧第二的关节25a之间的臂部件25的情况下上，机器人10的前端的工具t或由该工具t保持的物品与操作人员的距离也会增长突出部12a从臂部件25的外周面突出的长度，有利于实现提高操作人员的安全性，提高客观的机器人10的操作和其操作性等。

此外，在本实施方式中，所述机器人操作装置具备接近传感器31c、31d，该接近传感器31c、31d检测操作单元30为已安装于臂部件25或安装部件12的安装状态，若由接近传感器31c、31d不再检测到安装状态，则控制装置40的控制部41控制显示装置42、扬声器等通知单元进行预定的通知动作。因此，操作人员能够切实地识别出操作单元30是否已正常地安装，有利于安全地进行机器人10的操作。

此外，在本实施方式中，所述机器人操作装置具备：接近传感器31c、31d，其设置于安装部件12或操作单元30，检测操作单元30为已安装于安装部件12的安装状态、和此时的操作单元30相对于安装部件12的安装方向；以及控制装置40，其控制机器人10，控制装置40构成为，根据由接近传感器31c、31d检测出的安装方向的信息，使对操作单元30的输入与机器人10的动作方向相对应。

由于如此构成，因而对操作单元30的输入方向与机器人10的动作方向自动地相对应，操作人员无需在意操作单元30的安装方向便能够进行机器人10的操作，还能够防止机器人10向非期望的方向动作。

另外，在步骤s1-7中，示出了控制部41使显示装置42、扬声器等通知装置进行预定的通知动作的示例。相对于此，还可以构成为在操作单元30上设置扬声器等通知单元，当接近传感器31c、31d从接近状态转移至非接近状态时，设置于操作单元30的通知单元进行预定的通知动作。

此外，如图10所示，可以由一对半环部件12c、12d形成安装部件12的环状部12b，并使一侧的半环部件12d与突出部12a一体形成。在该情况下，半环部件12c、12d被配置为抱住臂部件25的前端侧的外周面，半环部件12c、12d的端部彼此由螺栓b紧固。

另一方面，如图11所示，还可以构成为半环部件12c、12d的一侧的端部彼此通过铰链12e连接，半环部件12c、12d的另一侧的端部彼此通过卡扣锁12f紧固。在该情况下，能够在短时间内将安装部件12从臂部件25的外周面拆卸下来。

图12中示出了在臂部件24上安装操作单元30的情况。在该情况下，将安装部件13固定在臂部件24上，在安装部件13上安装操作单元30。如图13所示，安装部件13上形成有凹部13a，操作单元主体31的朝向z轴方向的面与凹部13a的底面接触。此外，凹部13a具有比操作单元主体31稍大的形状，例如形成为以操作单元主体31的x轴与臂部件24的长轴线平行，且操作单元主体31的z轴与j5轴平行的姿态安装操作单元30。

即是说，固定于臂部件24且安装有操作单元30的安装部件13构成为，操作单元30相对于臂部件24以预定的安装姿态安装。因此，操作单元30相对于臂部件24的姿态必然为预定的安装姿态。因此，能够容易地识别出操作单元30的操作方向与机器人10的动作的关系，并且也能够直观地操作，有利于提高操作性。

如图14所示，操作单元30安装于臂部件22的情况也与操作单元30安装于臂部件24的情况相同，能够将安装部件13构成为，操作单元30相对于臂部件22以预定的安装姿态安装。

此外，在本实施方式中，根据手动控制程序43c，控制部41能够根据来自操作单元30的信号，仅使比安装有操作单元30的臂部件25更靠基端侧的关节21a、22a、23a、24a、25a做动作，而使比臂部件25更靠前端侧的关节26a不做动作或者为预定的姿态。

在图12和图14所示的变形例的情况下，控制部41也能够根据来自操作单元30的信号，仅使比安装有操作单元30的臂部件22、24更靠基端侧的关节做动作，而使比臂部件22、24更靠前端侧的关节不做动作或者为预定的姿态。

若如此构成，则操作人员使比安装有操作单元30的臂部件22、24更靠基端侧的关节做动作。这种动作用于使机器人10的臂部20整体向目标方向或位置移动时等。由于操作人员会在假设比安装有操作单元30臂部件22、24更靠基端侧的关节的动作的同时，操作操作单元30，因而与机器人10的所有关节21a、22a、23a、24a、25a、26a均做动作的情况相比，机器人10的操作变得容易。

此外，在例如图12和图14的变形例中，还可以构成为，安装部件13设置有检测操作单元30已安装的传感器，根据该传感器的检测结果，检测出安装有操作单元30的臂部件，控制部41根据来自操作单元30的信号，仅使比安装有操作单元30的臂部件更靠近基端侧的关节做动作。

本实施方式能够用于手动使配置于安全栅栏内等的工业用机器人做动作的情况、手动使与人具有共同的作业区域的协作机器人做动作情况、以及手动使其他机器人做动作的情况。此外，本实施方式不仅适用于六轴机器人10，还能够适用于具有七轴以上的机器人、具有五轴以下的机器人。

此外，在协作机器人的情况下，由于通常需要在使用例如左手按压位于协作机器人的示教操作盘的手持部的使能开关(安全开关)的同时，在示教操作盘上操作协作机器人的各关节，因而操作性差。进一步地，在边在近旁看着协作机器人的前端侧的动作，边操作示教操作盘的情况下，需要至少一只手握持示教操作盘。相对于此，若应用本发明，则单手也能够进行使用操作单元30的机器人的操作。

此外，由于协作机器人具备施加预定大小以上的负载时便停止的安全停止功能，因而能够不握持示教操作盘而安全地进行使用操作单元30的机器人的操作。

进一步地，使用示教操作盘的机器人的操作通常不容易，但由于本实施方式能够使用操作单元30在感观上进行机器人的操作，因而也适用于不习惯操作机器人的人。