CN101092035A - 机器人控制装置 - Google Patents

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Abstract

机器人控制装置，具有：固定设置且与机器人连接的控制装置主体、和与该控制装置主体连接的可移动的示教操作盘，并可以通过示教操作盘来操作机器人。在示教操作盘上，设有用于连接摄像装置的摄像装置连接部，可通过摄像装置连接部将摄像装置拍摄的图像直接输入到示教操作盘。

Description

机器人控制装置
技术领域
本发明涉及对使用摄像装置的机器人进行控制的机器人控制装置，更详细地说，涉及对为求机器人与作业对象物的相对位置并按照该相对位置修正机器人动作程序的示教点位置而使用摄像装置的机器人进行控制的机器人控制装置。
背景技术
在产业用机器人领域中，一直以来广泛采用将摄像机等摄像装置作为机器人的眼睛来利用。这样在产业用机器人中使用摄像装置时，一般是在与机器人控制装置一体、或独立地设置的图像处理装置上连接摄像装置，将图像处理装置及用于显示图像的图像显示装置与机器人控制装置设置为一体、或者设置在其附近。另外在工场中，为了确保工作人员的安全，普遍是利用安全栅等圈出机器人动作范围，在与机器人保持足够距离的安全栅外设置机器人控制装置及图像处理装置。
这样，大部分情况是图像处理装置及图像显示装置的设置场所与机器人有一定距离，由此存在在机器人的示教作业中及图像处理装置或者摄像装置的调整作业中，难以确认摄像装置拍摄的图像的问题。为了解决这样的问题，例如在特开2000-135689号公报、特开2001-191285号公报以及特开2001-121458号公报中，提出了具有图像显示部且用于机器人或者图像处理装置的操作的可移动的示教操作盘。如果使用这样的示教操作盘，则可以在工作人员手边的示教操作盘上显示摄像装置拍摄的图像，所以进行机器人手动操作的工作人员在机器人示教作业中及摄像装置或者图像处理装置的调整作业中，可以在示教操作盘上确认图像。
如上所述的产业用机器人的摄像装置以及图像处理装置(以下，总括起来记载为视觉传感器)作为机器人进行作业时的眼睛来工作，在使用机器人时持续地被使用。因此，一旦进行了设置，原则上就不会从机器人控制装置卸下这样的视觉传感器。
但是，近年，仅在机器人***的设置时，也出现了临时使用视觉传感器的事例。例如，特开2005-149299号公报公开了如下的示教位置修正装置：为了使在机器人***移动时进行的机器人动作程序中的示教点修正作业省力化，而用临时安装到机器人上的摄像机，来测量在机器人***移动前后可生成的机器人设置位置与作业对象物设置位置的相对位置关系的偏移，补正机器人动作程序的示教点位置。特开2005-149299号公报中记载的示教位置修正装置100，如图5所示，由与机器人控制装置102连接的图像处理装置104、和通过摄像机连接电缆110与图像处理装置104连接的CCD摄像机112构成，该示教位置修正装置100，操作与机器人控制装置102连接的示教操作盘108，并通过安装到机器人106的作业工具114上的CCD摄像机112来进行摄像，用图像处理装置104对拍摄的图像进行图像处理，由此对设置到保持作业对象物116的保持装置118上的3个位置的基准标记120的3维位置进行测量，根据在移动前后测量的基准标记120的位置，计算保持装置118相对于机器人106的相对位置变化量，并将在机器人动作程序中确定的示教点位置补正该变化量。
在特开2005-149299号公报中记载的示教位置修正装置100中使用的图像处理装置104，是与在特开2000-135689号公报、特开2001-191285号公报以及特开2001-121458号公报中记载的图像处理装置相同的装置，该图像处理装置104被设置在机器人控制装置102附近。并且在该图像处理装置104上连接有CCD摄像机112。
另一方面，由特开2005-149299号公报中记载的CCD摄像机112和图像处理装置104构成的视觉传感器，与现有的产业机器人用视觉传感器不同，不是固定安装在机器人106上而是仅为了在移动时测量基准标记120的位置而临时使用，一般在多个机器人106间轮流使用1台CDD摄像机112。因此，频繁进行相对于机器人106以及其机器人控制装置102的CCD摄像机112的安装、拆卸作业。
但是，在利用一个机器人106的作业结束后开始利用其它机器人106的作业时，因为CDD摄像机112与图像处理装置104或者机器人控制装置102间的连接变更，所以工作人员需要往返于机器人106与设置到与机器人相离的场所的机器人控制装置102之间。尤其在实际的生产线上为了工作人员的安全用安全栅来包围机器人106的周围，在安全栅外设置机器人控制装置102及图像处理装置104，所以一般机器人106与机器人控制装置102是相互离开的。另外，根据工厂的布置，在与机器人106不同的层设置机器人控制装置102的也不少。因此，往返于机器人106与机器人控制装置102之间给工作人员造成很大的负担。
发明内容
因此，本发明的目的是解决在现有技术中存在的问题，使在多个机器人间轮流使用1台摄像装置时的工作人员的负担减轻。
为了实现上述目的，根据本发明提供一种机器人控制装置，其具有固定设置且与机器人连接的控制装置主体、和与该控制装置主体连接的可移动的示教操作盘，并可通过所述示教操作盘来操作机器人，其特征在于，将用于在所述示教操作盘上连接摄像装置的摄像装置连接部设置在所述示教操作盘上，可通过摄像装置连接部将所述摄像装置拍摄的图像直接输入到所述示教操作盘。
所述摄像装置连接部，是用于连接从所述摄像装置延伸的电缆的摄像装置连接用端子，经由所述电缆来有线传送所述摄像装置拍摄的图像，并可以输入到所述示教操作盘。
另外，所述摄像装置连接部，是用于接收从所述摄像装置发送的无线信号的无线接收器，无线传送所述摄像装置拍摄的图像，并可以输入到所述示教操作盘。
所述示教操作盘，可以具有用于处理输入到所述示教操作盘的图像的图像处理部，所述控制装置主体可以具有图像处理部，将输入到所述示教操作盘的图像传送至所述控制装置主体的图像处理部来进行图像处理。
在本发明的机器人控制装置的示教操作盘上，设有用于连接摄像机等摄像装置的摄像装置连接部，所以只要将摄像装置连接在示教操作盘上，就可以经由操作盘在控制装置主体上连接摄像装置并使用摄像装置。因此，在机器人***移动时临时使用摄像装置、并将使用过的摄像装置从一个机器人***替换到下一个机器人***使用时，不需要为了连接、拆卸对于控制装置主体的摄像装置而往返于机器人与设置到与机器人远离的场所的控制装置主体之间，从而可减轻工作人员的负担。
附图说明
参照以下附图，根据本发明最优的实施方式对本发明上述以及其它的目的、特征、优点进行更加详细的说明。
图1是具有本发明第1实施方式的机器人控制装置的机器人***的整体结构图。
图2是图1的机器人控制装置的功能框图。
图3是具有本发明第2实施方式的机器人控制装置的机器人***的整体结构图。
图4是本发明第3实施方式的机器人控制装置的功能框图。
图5是现有技术的机器人***的整体结构图。
具体实施方式
以下参照附图对本发明机器人控制装置的几个实施方式进行说明。
首先，参照图1以及图2对本发明机器人控制装置的第1实施方式进行说明。图1是具有本发明第1实施方式的机器人控制装置14的机器人***10的整体结构图。机器人***10由机器人臂12和控制机器人臂12动作的机器人控制装置14构成。在机器人臂12的前端安装有作业工具16。在本实施方式中，作业工具16是点焊用的焊枪，机器人臂12对如固定到保持装置(未图示)等上的钣金板这样的作业对象物(未图示)进行焊接作业(参照图5)。另外，在安装到机器人臂12的作业工具16上安装作为摄像装置的CCD摄像机18，用于根据在机器人***10移动时产生的机器人臂12与作业对象物的相对位置偏移来补正机器人动作程序中的示教点位置。
该CCD摄像机18，在用于补正一个机器人***的机器人动作程序中的示教点位置的作业完成时，还可以使用到其它机器人***中。因此，CCD摄像机18通过磁铁吸着、夹具等可容易装卸的适宜的安装方法安装到作业工具16上。此外，这里作为摄像装置使用了CCD摄像机18，不过，当然，也可以使用其它种类的摄像机等。
机器人控制装置14，具有：固定设置在与机器人臂12相离的位置上的控制装置主体20、和通过示教操作盘连接电缆24与控制装置主体20连接的可移动的示教操作盘22。控制装置主体20，包括：控制处理器26，其生成对机器人臂12以及作业工具16的动作指令；和图像处理部28，用于处理由CCD摄像机18等摄像装置拍摄到的图像。控制处理部26和图像处理部28可以是一体，也可以是相互独立的单元。工作人员，移动示教操作盘22，由此可以在机器人臂12的附近通过示教操作盘22来进行机器人臂12以及图像处理的操作。
该示教操作盘22，作为连接CCD摄像机18等摄像装置的摄像装置连接部，还具有摄像机连接用端子30，可以将从CCD摄像机18延伸的摄像机连接电缆32直接与示教操作盘22连接。由CCD摄像机18摄像的图像通过摄像连接电缆32发送给示教操作盘22后，从示教操作盘22通过示教操作盘连接电缆24传送到控制装置主体20的图像处理部28中，并进行提取预先设定的形状或算出其位置等规定的处理。另外，示教操作盘22，为了还作为图像处理部28的监视器来工作，作为显示装置，具有液晶显示器(LCD)60，可以显示从CCD摄像机18输入的图像或图像处理部28的处理结果等。
在移动了机器人***10之后，机器人臂12与保持其作业对象物的保持装置(参照图5)的相对位置关系有时变化，所以需要在作业工具16上安装CCD摄像机18，采用CCD摄像机18检测基准标记的位置，根据检测到的基准标记位置补正机器人动作程序中的示教点位置。但是，在采用现有的机器人控制装置的情况下，CCD摄像机18通过摄像机连接电缆32连接到控制装置主体20的图像处理部28上。因此，在多个机器人***10的机器人动作程序中的示教点位置补正作业中使用一个CCD摄像机18时，因为更换相对于机器人臂12以及该机器人控制装置14的CCD摄像机18，所以必须往返于机器人臂12和控制装置主体20之间，给予工作人员很大的负担。
对此，本实施方式的机器人控制装置14的示教操作盘22具有摄像机连接用端子30，可以将CCD摄像机18连接到位于机器人臂12附近的示教操作盘22上，而不是将其连接到设置在与机器人臂12相离的位置上的控制装置主体20的图像处理部28。因此，在将CCD摄像机18从一个机器人臂12更换到其它机器人臂12时，工作人员将CCD摄像机18安装到其它机器人臂12上的同时，只要在位于该其它机器人臂12附近的该其它机器人臂12用的示教操作盘22上连接CCD摄像机18的摄像机连接电缆32，将CCD摄像机18通过示教操作盘22以及示教操作盘连接电缆24与机器人控制装置14连接，由该其它机器人臂12用的机器人控制装置14就可以利用CCD摄像机18。由此，因为连接机器人控制装置14和摄像机连接电缆32，所以不需要往返于机器人臂12与设置到与机器人臂12相离的场所的控制装置主体20之间，从而可减轻工作人员的负担。
接着，参照图2对本发明机器人控制装置14进行更加详细的说明。图2是图1所示的机器人控制装置14的控制装置主体20以及示教操作盘22的功能框图。机器人控制装置14具有：由微处理器构成的主CPU36、如ROM38及RAM40的存储器、伺服控制电路42、用于与示教操作盘22通信的通信接口44、用于接收CCD摄像机18的图像信号的摄像机接口46、图像处理部28、和伺服放大器48，其中，ROM38、RAM40、伺服控制电路42、通信接口44、摄像机接口46以及图像处理部28，互相并联连接在与主CPU36连接的总线50上。伺服控制电路42根据来自主CPU36的指令生成对机器人臂12的动作指令信号，将该信号通过伺服放大器48放大后传送给机器人臂12，并根据动作指令信号使机器人臂12动作。
示教操作盘22，具有：由微处理器构成的CPU52、如ROM54及RAM56的存储器、图形控制器58、与该图形控制器58连接并显示图像信息的液晶显示器60、键控制电路62、用于与控制装置主体20的通信接口44连接并进行信号通信的通信接口64、和用于在示教操作盘22上作为摄像装置连接CCD摄像机18的摄像机连接用端子30。其中，ROM54、RAM56、图形控制器58、键控制电路62、通信接口64，互相并联连接在与CPU52连接的总线68上，另一方面，摄像机连接用端子30，可不经与CPU52连接的总线68，通过示教操作盘连接电缆24与控制装置主体20的摄像机接口46连接，将来自CCD摄像机18的图像信号原封不动地中继到摄像机接口46。由CCD摄像机18输出的图像信号，既可以是以NTSC制式为代表的模拟图像信号，也可以是数字信号。另外，作为用于CCD摄像机18与摄像机连接用端子30之间的通信的摄像机连接电缆32，可以使用USB2电缆、IEEE1394电缆、以太网(登录商标)电缆等适宜的电缆。
在图2所示的实施方式中，将来自CCD摄像机18的图像信号经由摄像机连接用端子30原封不动地中继到摄像机接口46。可是，在示教操作盘连接电缆24的传送距离长或者需要传送高品质的图像信号时，可以将例如把模拟NTSC信号数字化的A/D转换电路设置在示教操作盘22内，将已数字化的图像信号经由示教操作盘连接电缆向控制装置主体20传送。另外，在示教操作盘22内设有信号放大电路，可以在示教操作盘22中放大来自CCD摄像机18的信号之后传送到控制装置主体20。
接着，参照图3对本发明机器人控制装置的第2实施方式进行说明。图3是具有本发明第2实施方式的机器人控制装置14′的机器人***10′的整体结构图。在图3中，与图1所示的机器人***10′相同的部分以相同的参照符号来表示。
本实施方式的机器人***10′，在CCD摄像机70与示教操作盘22之间无线传送图像信号这一点上与图1所示的机器人***10不同。在机器人臂12的作业工具16上，通过如上所述可容易装卸的适宜安装方法来安装无线式CCD摄像机70，无线式CCD摄像机70，不通过摄像机连接电缆32、而是以无线方式将图像信号传送到外部。与此对应，在机器人控制装置14′的示教操作盘22′上作为摄像装置连接部设置有无线接收器72。其它部分与图1所示的机器人***10相同，这里不详细地说明了。
这样，在本实施方式的机器人***10′中，从安装到作业工具16的CCD摄像机70来的图像信号以无线方式向示教操作盘22′的无线接收器72传送，从示教操作盘22′通过示教操作盘连接电缆24以有线方式传送到控制装置主体20中。因此，不需要CCD摄像机70与示教操作盘22′之间的摄像机连接电缆32，所以在机器人臂12动作时没有与摄像机连接电缆32接触的危险，具有作业容易这样的优点。此外，无线方式一般不适合长距离的信号传送，用于CCD摄像机70与控制装置主体20之间的信号传送是困难的。可是，在示教点位置的补正作业时，一般由工作人员持有示教操作盘22′在机器人臂12附近操作机器人臂12，因为CCD摄像机70与示教操作盘22′的距离短，所以如果要进行CCD摄像机70与示教操作盘22′之间的信号传送可以采用无线方式。
接着，参照图4对本发明机器人控制装置的第3实施方式进行说明。图4是本发明第3实施方式的机器人控制装置14″的功能框图。在图4中与图2所示的机器人控制装置14相同的部分由相同的参照符号来表示。
本实施方式的机器人控制装置14″，在图像处理部74以及摄像机接口76不是设置在控制装置主体20″而是设置在示教操作盘22″中这一点上与图2所示的机器人控制装置14不同。示教操作盘22″除了与图2所示的机器人控制装置14同样的、CPU52、如ROM54及RAM56的存储器、图形控制器58、液晶显示器60、键控制电路62、通信接口64、摄像机连接用端子30之外，还具有用于取入CCD摄像机18的图像信号的摄像机接口76和图形处理部74。另外这些之中，ROM54、RAM56、图形控制器58、键控制电路62、通信接口64、图形处理部74、摄像机接口76，互相并联地连接到CPU52的总线68，另一方面，摄像机连接用端子30不是与连接到CPU52的总线68连接，而是与摄像机接口76连接。因此，可以不经过控制装置主体20″将CCD摄像机18的图像原封不动地显示在液晶显示器60中。其它结构与图2所示的机器人控制装置14相同，这里不详细地说明。
在本实施方式的机器人控制装置14″中，输入到摄像机连接用端子30的图像信号，在示教操作盘22″内经由摄像机接口76以及总线68向图像处理部74传送并进行图形处理。因此，从示教操作盘22″向控制装置主体20″发送由图形处理检测出的对象物位置信息(例如，在摄像机图像上的基准标记的位置)。当然，可以将CCD摄像机18拍摄的图像显示到液晶显示器60中。
以上，根据图示的实施方式对本发明的机器人控制装置进行了说明，但是本发明并不限定于图示的实施方式。例如，在图4所示的机器人控制装置14″中，还可以采用无线式CCD摄像机并且代替摄像机连接用端子采用无线接收器。

Claims (5)

1.一种机器人控制装置(14、14′、14″)，具有：固定设置且与机器人(12)连接的控制装置主体(20、20″)、和与该控制装置主体(20、20″)连接的可移动的示教操作盘(22、22′、22 ″)，并可以通过所述示教操作盘(22、22′、22″)来操作机器人(12)，其特征在于，
将用于在所述示教操作盘(22、22′、22″)上连接摄像装置(18、70)的摄像装置连接部(30、72)设置在所述示教操作盘(22、22′、22″)上，可通过摄像装置连接部(30、72)将由所述摄像装置(18、70)拍摄的图像直接输入到所述示教操作盘(22、22′、22″)。
2.根据权利要求1所述的机器人控制装置，其中，
所述摄像装置连接部(30)是用于连接从所述摄像装置(18)延伸的电缆(32)的摄像装置连接用端子(30)，通过所述电缆(32)有线传送由所述摄像装置(18)拍摄的图像，并输入到所述示教操作盘(22、22″)。
3.根据权利要求1所述的机器人控制装置，其中，
所述摄像装置连接部是用于接收从所述摄像装置(70)发送的无线信号的无线接收器(72)，无线传送由所述摄像装置(70)拍摄的图像，并输入到所述示教操作盘(22′)。
4.根据权利要求1至3任意一项所述的机器人控制装置，其中，
所述示教操作盘(22″)，具有用于处理输入到所述示教操作盘(22″)的图像的图像处理部(74)。
5.根据权利要求1至3任意一项所述的机器人控制装置，其中，
所述控制装置主体(20)具有图像处理部(28)，输入到所述示教操作盘(22、22′)的图像被传送至所述控制装置主体(20)的图像处理部(28)来进行图像处理。
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