CN108527361A - 机器人*** - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种机器人***(1)，其不会使机器人手臂发生意外的动作限制，防止物体向机器人手臂之间的夹入。该机器人***(1)具有：机器人主体(2)，其具有利用一个以上的关节相对移动的两个以上的连杆(7、8)；传感器(3)，其对至少两个连杆(7、8)的互相对置的表面与***在表面之间的物体的距离进行检测；以及控制部(4)，其在由传感器(3)检测出的距离小于预定的阈值时，实施干扰回避动作。

Description

机器人***
技术领域
本发明涉及机器人***。
背景技术
以往，已知一种机器人，该机器人在机器人手臂的前端搭载有能够检测出小的力的传感器，在机器人手臂的关节部上搭载有能够检测出大的力的传感器，从而能够检测出宽广范围的力(例如，参照专利文献1。)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2016-144861号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而，在专利文献1的机器人中，存在如下不良情况：当小物体夹在机器人手臂之间时，用关节部所具备的传感器不能高灵敏度地检测出夹入。
当检测出夹入时，需要进行使机器人手臂的动作停止等的动作限制，但假设想要提高关节部所具备的传感器的灵敏度来检测出夹入，则存在如下不良情况：即使在通常动作时，也会由传感器检测出机器人手臂自身的振动或加速度，并实施机器人手臂的动作限制。
本发明是鉴于上述情况而做出的，目的在于提供一种机器人***，该机器人***不会使机器人手臂发生意外的动作限制，能够防止物体向机器人手臂之间的夹入。
用于解决问题的方案
为了达到上述目的，本发明提供以下方案。
本发明的一个方案提供一种机器人***，该机器人***具有：机器人主体，其具有利用一个以上的关节相对移动的两个以上的连杆；传感器，其对至少两个所述连杆互相对置的表面与***在该表面之间的物体的距离进行检测；以及控制部，其在由该传感器检测出的距离小于预定的阈值时，实施干扰回避动作。
根据本方案，利用传感器检测利用关节相对移动的两个连杆的互相对置的表面与***在该表面之间的物体的距离，，当检测出的距离小于预定的阈值时，利用控制部实施干扰回避动作。即，当由传感器检测的距离小于预定的阈值时，由于***在连杆之间的物体与连杆发生干扰的可能性高，因此通过实施干扰回避动作，能够防止物体向机器人主体的连杆之间的夹入。由于不依靠作用于关节上的扭矩的检测，因此即使物体小，即使是配置于与关节靠近的位置的物体，也能够以高灵敏度检测出，且能够防止发生意外的机器人主体的动作限制等。
在上述方案中，所述控制部还可以具有通知部，所述通知部通知所述连杆与所述物体的接近，以作为所述干扰回避动作。
通过如此，能够利用通知部通知物体与连杆接近至小于预定的阈值的距离，并进行使物体从连杆远离等的处理。
在上述方案中，所述控制部可以以限制所述机器人主体的动作的方式进行控制，以作为所述干扰回避动作。
通过如此，当物体与连杆接近至小于预定的阈值的距离时，能够限制机器人主体的动作，降低机器人主体干扰物体的可能性。作为机器人主体的动作限制，能够列举有机器人主体的停止、机器人主体的动作速度的降低、机器人主体的动作角度的限制等。
在上述方案中，所述控制部可以只在所述机器人主体使所述关节在相对缩小所述连杆之间的角度的方向上进行动作时，实施所述干扰回避动作。
通过如此，只在机器人主体在缩短连杆与物体的距离的方向上运动时，才实施干扰回避动作，在使关节在连杆之间的角度变大的方向上进行动作时，由于是连杆与物体的距离扩大的方向，因此不实施干扰回避动作。由此，能够有效地防止物体向连杆之间的夹入，并且能够防止因实施不必要的干扰回避动作而导致作业效率的降低。
在上述方案中，所述传感器可以具有：非接触式距离传感器，其配置于所述关节近旁，并测量至***在所述连杆之间的所述物体的表面的各位置为止的物体距离；以及计算部，其基于由该距离传感器检测出的所述物体距离以及各所述关节的角度，计算出所述连杆的所述表面与所述物体的距离。
通过如此，利用距离传感器测量从该距离传感器至物体的物体距离，由于根据构成机器人主体的各关节的角度，可知机器人主体的姿态，因此能够利用计算部容易地计算出各连杆的表面与物体的距离。
在上述方案中，所述传感器可以是非接触式距离传感器，所述非接触式距离传感器安装于所述连杆的各所述表面上，且测量至***在所述连杆之间的所述物体的表面的各位置为止的所述距离的。
通过如此，利用安装于连杆的各表面上的距离传感器测量从该距离传感器至物体的距离，从而能够直接检测出从各连杆的表面至物体的距离。
在上述方案中，所述传感器可以接触式传感器，所述接触式传感器是安装于至少一个所述连杆的所述表面上，且对***在所述连杆之间的所述物体的接触进行检测的。
通过如此，在物体与安装于连杆的表面上的传感器接触的时刻，能够检测出物体与连杆的距离为零。通过在物体与安装于一侧的连杆的表面上的传感器接触的时刻使机器人主体停止等，能够防止物体夹入在连杆之间。
发明效果
根据本发明，起到如下效果：不会使机器人手臂发生意外的动作限制，能够防止物体向机器人手臂之间的夹入。
附图说明
图1是表示本发明的一个实施方式所涉及的机器人***的整体结构图。
图2是说明配置于图1的机器人***的机器人主体上的传感器的侧视图。
图3是表示图1的机器人***的控制部的框图。
图4是说明图1的机器人***的动作的流程图。
图5是表示在图1的机器人***中手臂与物体的距离大的情况的侧视图。
图6是表示在图1的机器人***中与图5为相同的机器人主体的姿态，且手臂与物体的距离小的情况的侧视图。
图7是表示在图1的机器人***中手臂的相对角度比图6小的姿态，且手臂与物体的距离与图6为相同的情况的侧视图。
图8是表示图1的机器人***的第一变形例的机器人主体的侧视图。
图9是表示图1的机器人***的第二变形例的机器人主体的侧视图。
图10是图1的机器人***的第三变形例，并且是表示机器人主体的手臂的相对角度减少的情况的侧视图。
图11是图1的机器人***的第三变形例，并且是表示机器人主体的手臂的相对角度变大的情况的侧视图。
图12是说明图10和图11的机器人***的动作的流程图。
图13是表示图1的机器人***的第四变形例的控制部的框图。
附图标记说明
1：机器人***
2：机器人主体
3：传感器
4：控制部
7：第一手臂(连杆)
8：第二手臂(连杆)
12：距离传感器(传感器)
14：距离计算部(计算部)
16：接触式传感器(传感器)
17：通知部
X：物体
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***1进行说明。
如图1所示，本实施方式的机器人***1具有：机器人主体2；传感器3，其安装于该机器人主体2上；以及控制部4，其控制机器人主体2。
在图1所示的例子中，机器人主体2是垂直多关节型机器人，并具有：第一轴J1，其使回转体6相对于固定于地面上的底座5围绕垂直的第一轴线A旋转；第二轴J2，其使第一手臂(连杆)7相对于回转体6围绕水平的第二轴线B旋转；第三轴J3，其安装于第一手臂(连杆)7的前端，并使第二手臂8相对于第一手臂7围绕水平的第三轴线C旋转；以及手腕单元10，其设置于第二手臂8的前端，并使前端的手端操作装置9围绕互相正交的三条轴线A、B、C旋转。
如图2所示，传感器3具有非接触式距离传感器12，该非接触式距离传感器12配置于关节近旁，该关节将第一手臂与第二手臂连接为能够相对旋转，并通过向第一手臂7与第二手臂的8之间所夹的空间以扇形状照射激光(图中虚线)，并检测出侵入到上述空间内的物体X的表面所反射的激光，从而测量到物体X的各位置的距离。距离传感器12在机器人主体2的动作过程中以预定的周期依次进行物体距离的检测。如图1所示，距离传感器12配置于容纳在凹部11内的位置，且不妨碍第一手臂7以及第二手臂8的动作，该凹部11设置于第一手臂7以及第二手臂8上。
如图3所示，控制部4具有：机器人控制部13，其使机器人主体2按照示教的程序进行动作；以及距离计算部(计算部)14，其基于由距离传感器12检测出的从距离传感器12至物体X的距离(物体距离)、各动作位置的各关节的角度、以及预先存储的机器人主体2的各部分的尺寸，计算出第一手臂7和第二手臂8的对置的表面与侵入到上述空间中的物体X的距离。传感器3由控制部4内的距离计算部14以及距离传感器12构成。
控制部4具有判定部15，该判定部15对由距离计算部14计算出的第一手臂7以及第二手臂8的表面与物体X的距离是否小于预定的阈值进行判定，在该判定部15判定为小于阈值时，利用机器人控制部13限制机器人主体2的动作。作为机器人主体2的动作限制，除了使机器人主体2的动作停止之外，还能够列举降低机器人主体2的动作速度、限制机器人主体2的动作角度等。
下面对如此构成的本实施方式所涉及的机器人***1的作用进行说明。
如图2所示，根据本实施方式所涉及的机器人***1，从配置于第一手臂7和第二手臂8的关节近旁的距离传感器12向第一手臂7与第二手臂8之间所确定的扇形状的空间扫描激光，并依次进行空间内的物体X的检测。
如图4所示，在空间内侵入有物体X的情况下，由距离传感器12依次检测出从距离传感器12至物体X的距离(步骤S1)。
在利用机器人控制部13使机器人主体2按照示教的程序进行动作时，依次计算出机器人主体2的各轴J1、J2、J3的关节的角度，并利用距离计算部14基于计算出的各关节的角度和预先存储的机器人主体2的各部分的尺寸，依次计算出第一手臂和第二手臂8的对置的表面与侵入到上述空间的物体X的距离(步骤S2)。
利用判定部15判定由距离计算部14计算出的距离是否小于预定的阈值(步骤S3)，在阈值以上的情况下，判定是否继续进行处理(步骤S5)，在不结束的情况下，重复自步骤S1的工序。在由距离计算部14计算出的距离小于预定的阈值的情况下，利用机器人控制部13限制机器人主体2的动作，从而实施干扰回避动作(步骤S4)，在实施干扰回避动作之后，判定是否继续进行处理(步骤S5)。
在该情况下，根据本实施方式所涉及的机器人***1，不是由扭矩传感器检测出第一手臂7或第二手臂8所承载的负荷，而是由非接触式距离传感器12检测出至配置于第一手臂7与第二手臂8之间的空间的物体X的距离，因此能够在干扰发生之前高灵敏度地检测出第一手臂7以及第二手臂8与物体X的干扰的可能性。
通过在计算出的距离小于预定的阈值的情况下限制机器人主体2的动作，从而如图5至图7所示，不论第一手臂7与第二手臂8的相对角度如何，在计算出的距离小的图6和图7的情况下，都能够限制机器人主体2的动作。由此，具有如下优点：能够降低物体X与机器人主体2的干扰的可能性，并且能够防止第一手臂7与第二手臂8之间的物体X的夹入。
在计算出的距离大的图5的情况下，由于不限制机器人主体2的动作，因此能够避免物体X与机器人主体2的干扰的可能性低时的动作限制的实施，从而提高动作效率。
在物体X的大小已知的情况下，或者在利用距离传感器12检测出物体X的大小的情况下，能够更加准确地检测出第一手臂7以及第二手臂8的表面与物体X的距离，并且能够实现更加可靠的夹入防止。
在本实施方式中，举例说明了防止以能够旋转的方式安装于回转体6上的第一手臂7与以能够旋转的方式安装于该第一手臂7的前端的第二手臂8之间的夹入的情况，但取而代之，也可以应用于回转体6与第一手臂7之间、回转体6与基座5之间的夹入防止。不限于垂直多关节型机器人，还可以应用于水平多关节型机器人或者其他形式的机器人。
在本实施方式中，利用配置于第一手臂7和第二手臂8的关节近旁的非接触式距离传感器12测量与物体X的距离，但取而代之，如图8所示，也可以利用分别设置于第一手臂7以及第二手臂8上的非接触式距离传感器12测量与物体X的距离。还可以采用如电容传感器的其他方式的距离传感器来代替扫描激光的非接触式距离传感器12。
如图9所示，也可以在第一手臂7以及第二手臂8的对置的表面分别配置接触式传感器16，以代替非接触式距离传感器12。在该情况下，只要在物体X与任一个传感器16接触时实施机器人主体2的动作限制即可。也可以根据使用情况，只在第一手臂7或者只在第二手臂8上设置接触式传感器16，以代替在第一手臂7以及第二手臂8的两方上设置接触式传感器16。
在两处的关节近旁设置非接触式距离传感器12时，或者在第一手臂7以及第二手臂8的表面上设置非接触式距离传感器12或接触式传感器16时，由于能够根据两个距离信息更加准确地确定物体X的位置，因此能够实现更加可靠的夹入防止。
在本实施方式中，作为第二手臂8，还可以使用具有围绕长轴旋转的结构。在该情况下，与夹入相关的第二手臂8的表面因旋转所引起的第二手臂8的姿态改变而引起位置围绕长轴发生变化，因此优选在第二手臂8的整个表面上设置非接触式距离传感器12或者接触式传感器16。
在第二手臂8的整个表面上设置非接触式距离传感器12或者接触式传感器16的情况下，能够根据第二手臂8的围绕长轴的姿态，确定与夹入相关的第二手臂8的表面。因此，通过只使用与夹入相关的表面的传感器检测信息，能够防止夹入的误检测。
在本实施方式中，当由距离计算部14所计算出的从第一手臂7以及第二手臂8的表面至物体X的距离小于预定的阈值时，始终实施机器人主体2动作限制，但取而代之，也可以如图10所示，当机器人主体2在使第一手臂7与第二手臂8的相对角度变小的方向上移动时，机器人控制部13控制实施机器人主体2的动作限制，如图11所示，当在使相对角度变大的方向上移动时，控制不实施动作限制。在该情况下，如图12所示，作为用于实施干扰回避动作的条件，判定第一手臂7与第二手臂8的相对角度是否正在减少(步骤S6)。
通过如此，具有如下利点：当在第一手臂7与第二手臂8的相对角度变大的方向上移动时，由于在第一手臂7与第二手臂8之间发生夹入的可能性低，因此能够不限制机器人主体2的动作限制，丛而提高动作效率。
根据本实施方式所涉及的机器人***1，作为干扰回避动作而举例说明了对机器人主体2进行动作限制的情况，但如图13所示，取而代之，或者在此基础上，还可以在控制部4上设置灯或声音等的通知部17，当距离计算部14所计算出的从第一手臂或第二手部8的表面至物体X的距离小于预定的阈值时，利用通知部17通知该情况。由此，位于机器人主体2的周边的作业人员能够注意到物体X与机器人主体2的干扰的可能性，并使物体X移动以避免干扰。

Claims (7)

1.一种机器人***，其特征在于，具有：
机器人主体，其具有利用一个以上的关节相对移动的两个以上的连杆；
传感器，其对至少两个所述连杆的互相对置的表面与***在该表面之间的物体的距离进行检测；以及
控制部，其在由该传感器检测出的距离小于预定的阈值时，实施干扰回避动作。
2.根据权利要求1所述的机器人***，其特征在于，
所述控制部具有通知部，所述通知部通知所述连杆与所述物体的接近，以作为所述干扰回避动作。
3.根据权利要求1或2所述的机器人***，其特征在于，
所述控制部以限制所述机器人主体的动作的方式进行控制，以作为所述干扰回避动作。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的机器人***，其特征在于，
所述控制部只在所述机器人主体使所述关节在相对缩小所述连杆之间的角度的方向上进行动作时，才实施所述干扰回避动作。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的机器人***，其特征在于，
所述传感器具有：非接触式距离传感器，其配置于所述关节近旁，并测量至***在所述连杆之间的所述物体的表面的各位置为止的物体距离；以及计算部，其基于由该距离传感器检测出的所述物体距离以及各所述关节的角度，计算出所述连杆的所述表面与所述物体的距离。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的机器人***，其特征在于，
所述传感器是非接触式距离传感器，该非接触式距离传感器安装于所述连杆的各所述表面上，且测量至***在所述连杆之间的所述物体的表面的各位置为止的所述距离。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的机器人***，其特征在于，
所述传感器是接触式传感器，该接触式传感器安装于至少一个所述连杆的所述表面上，且对***在所述连杆之间的所述物体的接触进行检测。
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