JPH0691587A - Emergency stopping method and device for industrial robot - Google Patents

Emergency stopping method and device for industrial robot

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JPH0691587A
JPH0691587A JP23934292A JP23934292A JPH0691587A JP H0691587 A JPH0691587 A JP H0691587A JP 23934292 A JP23934292 A JP 23934292A JP 23934292 A JP23934292 A JP 23934292A JP H0691587 A JPH0691587 A JP H0691587A
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JP
Japan
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robot
acceleration
emergency stop
ultrasonic
velocity
Prior art date
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Application number
JP23934292A
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Japanese (ja)
Inventor
Takayuki Aoki
貴行 青木
Yoshimitsu Tsutsui
善光 筒井
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Amada Co Ltd
Original Assignee
Amada Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH0691587A publication Critical patent/JPH0691587A/en
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16Programme controls
    • B25J9/1674Programme controls characterised by safety, monitoring, diagnostic
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00Program-control systems
    • G05B2219/30Nc systems
    • G05B2219/36Nc in input of data, input key till input tape
    • G05B2219/36473Prohibit teaching if force, speed, acceleration of end effector is out of safe range

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Numerical Control (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Abstract

PURPOSE:To make it possible to assure safety against critical condition of a robot by judging any abnormal condition such as reckless movement of a robot during teaching operation therefor. CONSTITUTION:Detectors (7x to 7z) to detect acceleration and speed of the tip of a robot arm 5 are provided and a robot controller 11, which judges abnormality of robot operation when either acceleration or speed exceeds its specified value and applies an emergency stoppage thereto, is provided.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、産業用ロボットのティ
ーチング作業時に、前記産業用ロボットが暴走した場合
に非常停止をかける産業用ロボットの非常停止方法およ
び装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an industrial robot emergency stop method and device for applying an emergency stop when the industrial robot runs away during teaching work of the industrial robot.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、産業用ロボットの安全装置として
は、安全柵、マットスイッチ等が採用されていた。特
に、ティーチング作業時には、作業者がロボットに接近
して作業を行う必要がある。このために、ロボットのス
ピードを落して作業されていた。
2. Description of the Related Art Conventionally, safety fences, mat switches, etc. have been used as safety devices for industrial robots. Particularly, at the time of teaching work, it is necessary for an operator to approach the robot and perform the work. For this reason, the robot was working at a slow speed.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ところで、ティーチン
グ作業時には、安全柵、マットスイッチ等が使用できず
ティーチングボックスの非常停止ボタンのみである。従
って、ティーチング作業時にロボットが暴走した場合
に、作業者を保護する安全対策がないという解決すべき
課題があった。
By the way, during the teaching work, the safety fence, the mat switch, etc. cannot be used, and only the emergency stop button of the teaching box is used. Therefore, there is a problem to be solved that there is no safety measure for protecting the worker when the robot goes out of control during the teaching work.

【0004】本発明の目的は、上記問題点を改善するた
めに、ティーチング作業時におけるロボットの暴走等の
異常状態が判定され、危険状態に対する安全が保証され
る産業用ロボットの非常停止方法および装置を提供する
ことにある。
In order to improve the above problems, an object of the present invention is to determine an abnormal state such as a runaway of a robot during teaching work and to assure safety against a dangerous state. To provide.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、ロボットアームの先端部の加速度および
速度を検出し、この加速度および速度のいずれかが所定
値よりも大きくなった場合にロボット動作に異常ありと
判断して非常停止をかけることを特徴とする産業用ロボ
ットの非常停止方法である。
In order to achieve the above object, the present invention detects the acceleration and the velocity of the tip of a robot arm, and when either of the acceleration and the velocity exceeds a predetermined value. In addition, it is an emergency stop method for an industrial robot, which is characterized by determining that the robot operation is abnormal and applying an emergency stop.

【0006】また、本発明の他の態様は、ロボットアー
ムの先端部の加速度および速度を検出する検出器を設
け、この加速度および速度のいずれかが所定値よりも大
きくなった場合にロボット動作に異常ありと判断して非
常停止をかけるロボットコントローラを設けることを特
徴とする産業用ロボットの非常停止装置である。
Another aspect of the present invention is to provide a detector for detecting the acceleration and the velocity of the tip portion of the robot arm, and to perform the robot operation when either the acceleration or the velocity becomes larger than a predetermined value. An emergency stop device for an industrial robot, characterized in that a robot controller for determining an abnormality and performing an emergency stop is provided.

【0007】なお、本発明の他の態様によれば、検出器
は加速度センサである。
According to another aspect of the present invention, the detector is an acceleration sensor.

【0008】さらに、本発明の他の態様によれば、検出
器はロボットアームの先端に設けられた超音波送信器
と、この超音波送信器からの超音波を受信する複数の超
音波受信器および前記超音波受信器からの信号により前
記ロボットアームの移動速度と加速度とを演算しロボッ
トコントローラへ出力するセンサコントローラとからな
る。
According to another aspect of the present invention, the detector is an ultrasonic transmitter provided at the tip of the robot arm, and a plurality of ultrasonic receivers for receiving the ultrasonic waves from the ultrasonic transmitters. And a sensor controller that calculates the moving speed and acceleration of the robot arm based on a signal from the ultrasonic receiver and outputs the calculated moving speed and acceleration to the robot controller.

【0009】[0009]

【作用】本発明の産業用ロボットの非常停止方法および
装置を採用することにより、ロボットアームの先端部の
加速度および速度を検出する検出器を設け、この加速度
および速度のいずれかが所定値よりも大きくなった場合
にロボット動作に異常ありと判断して非常停止をかける
ロボットコントローラを設けることによって、ティーチ
ング作業時におけるロボットの暴走等の異常状態が判定
され、危険状態に対する安全が保証される。
By employing the industrial robot emergency stop method and device of the present invention, a detector for detecting the acceleration and velocity of the tip of the robot arm is provided, and either of the acceleration and velocity is higher than a predetermined value. By providing a robot controller that determines that there is an abnormality in the robot operation when it becomes large and makes an emergency stop, an abnormal state such as a runaway of the robot during teaching work is determined, and safety against a dangerous state is guaranteed.

【0010】[0010]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて、詳
細に説明する。
Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings.

【0011】図1は本発明の一実施例の動作説明図を示
す。図においてロボット非常停止装置1は、産業用ロボ
ット3のロボットアーム5の先端部にX,Y,Z軸方向
の加速度を検知する加速度センサ7x,7y,7zと、
加速度センサ7x,7y,7zの信号を加速度信号as
および速度信号vs に変換するセンサアンプ9と、セン
サアンプ9の加速度信号as および速度信号vs を入力
するロボットコントローラ11および作業者Bによって
ロボットコントローラ11を操作して作業を行うティー
チングボックス12とから構成されている。
FIG. 1 is an operation explanatory diagram of an embodiment of the present invention. In the figure, a robot emergency stop device 1 includes acceleration sensors 7x, 7y, and 7z for detecting accelerations in the X, Y, and Z axis directions at the tip of a robot arm 5 of an industrial robot 3.
The signals of the acceleration sensors 7x, 7y, 7z are the acceleration signals as
And a sensor amplifier 9 for converting into a speed signal vs, a robot controller 11 for inputting the acceleration signal as and the speed signal vs of the sensor amplifier 9 and a teaching box 12 for operating the robot controller 11 by an operator B to perform work. Has been done.

【0012】このように、作業者はロボット3の傍らに
あって、ティーテングボックス12によって作業を行う
ものである。
As described above, the worker is present beside the robot 3 and works with the teaching box 12.

【0013】図2は図1の加速度センサの取付け状態お
よびセンサアンプのブロック構成を示す説明図である。
図においてx,y,z軸方向の加速度を検知するセンサ
7x,7y,7zの信号をgx,gy,gz とする。この信
号gx,gy,gz をセンサアンプ9の増幅器13を介して
増幅した後、絶対値回路15においてそれぞれの信号の
絶対値をとり、それを加算器17で加算して加速度信号
as としてロボットコントローラ11へ出力する。
FIG. 2 is an explanatory view showing a mounting state of the acceleration sensor of FIG. 1 and a block configuration of a sensor amplifier.
In the figure, the signals of the sensors 7x, 7y, and 7z that detect accelerations in the x, y, and z axis directions are gx, gy, and gz. After amplifying these signals gx, gy, gz through the amplifier 13 of the sensor amplifier 9, the absolute value of each signal is taken by the absolute value circuit 15, and the absolute values are added by the adder 17 to obtain the acceleration signal as as the robot controller as. Output to 11.

【0014】また、加速度信号gx,gy,gz がセンサア
ンプ11の増幅器13を介して増幅した後、積分回路1
9で加速度を速度の物理量に変換し、絶対値回路21と
加算器23とを介して、速度信号vs としてロボットコ
ントローラ11へ出力する。
After the acceleration signals gx, gy, gz are amplified by the amplifier 13 of the sensor amplifier 11, the integrating circuit 1
The acceleration is converted into a physical quantity of velocity at 9 and output to the robot controller 11 as a velocity signal vs via the absolute value circuit 21 and the adder 23.

【0015】従って、ティーチング作業時において、ロ
ボット3の軸移動時に次の処理を行うものとする。
Therefore, during the teaching work, the following processing is performed when the axis of the robot 3 moves.

【0016】(1) 予め設定されたプログラムにより、ロ
ボット3の軸移動絶対速度信号vR と、軸移動絶対加速
度信号aR とを求める。通常、速度および加速度は方向
を有するものであるが、絶対値をとることにより、その
大きさだけに注目することができるのである。
(1) The axis movement absolute velocity signal vR and the axis movement absolute acceleration signal aR of the robot 3 are obtained by a preset program. Normally, velocity and acceleration have directions, but by taking absolute values, it is possible to pay attention only to their magnitudes.

【0017】(2) ロボット3の軸移動期間中、センサア
ンプ9からの加速度信号as と速度信号vs とを入力し
ながら、それぞれの所定のマージンam,vm を減算した
値が絶対加速度信号aR,絶対速度信号vR より、大きく
なったかどうかをチエックする。もし、大きくなった場
合には、異常であると判断してロボット3に非常停止を
かけるものとする。
(2) During the axis movement period of the robot 3, the values obtained by subtracting the respective predetermined margins am and vm while inputting the acceleration signal as and the velocity signal vs from the sensor amplifier 9 are the absolute acceleration signals aR, Check if it has become larger than the absolute speed signal vR. If it becomes large, the robot 3 is judged to be abnormal and an emergency stop is applied to the robot 3.

【0018】すなわち、 である。That is, Is.

【0019】(3) 加速度センサ7x,7y,7z で検出した
加速度の絶対値as が所定よりも大きくなった場合に
は、ロボット3が暴走した、ロボット3が何かにぶっか
った、等の異常状態であることが分る。
(3) When the absolute value as of the acceleration detected by the acceleration sensors 7x, 7y, 7z becomes larger than a predetermined value, the robot 3 runs away, the robot 3 hits something, etc. It turns out that it is in an abnormal state.

【0020】また、加速センサ7x,7y,7z で検出した
速度の絶対値vs が所定よりも大きくなった場合には、
ロボット3が暴走した、ロボット3のプログラムミス、
ロボット3のパラメータ設定ミス、であって、作業者に
とって非常に危険な状態であることが分る。
When the absolute value vs of the speed detected by the acceleration sensors 7x, 7y, 7z becomes larger than a predetermined value,
Robot 3 went out of control, program mistake in Robot 3,
It can be seen that the parameter setting error of the robot 3 is very dangerous for the operator.

【0021】なお、加速センサ7x,7y,7z はx,y,
z軸方向に3個設けられているが、3個に限るものでは
なく、1個でもよく、また3個以上でもよい。
The acceleration sensors 7x, 7y, 7z are x, y,
Although three pieces are provided in the z-axis direction, the number is not limited to three, and may be one piece or three or more pieces.

【0022】さらに、センサアンプ9においてx,y,
z軸方向の信号gx,gy,gz を加算器17で1つに纏め
てロボットコントローラ11へ出力しているが、纏めな
いで加速度信号asx, asy, aszとしてそれそれ出力し
てもよい。この際、ロボットコントローラ11では合成
された加速度の絶対値aR でなく、各軸ごとの加速度の
絶対値aRx, aRy, aRzとして扱い、各軸ごとに比較す
ることも可能である。なお、速度信号vR についても同
様である。
Further, in the sensor amplifier 9, x, y,
Although the signals gx, gy, gz in the z-axis direction are put together by the adder 17 and output to the robot controller 11, they may be output as the acceleration signals asx, asy, asz without being put together. At this time, the robot controller 11 can treat not the combined absolute value aR of the acceleration but the absolute values aRx, aRy, aRz of the acceleration for each axis and make a comparison for each axis. The same applies to the speed signal vR.

【0023】次に、図3は本発明の他の実施例の動作説
明図を示す。図においてロボット非常停止装置25は、
ロボットアーム5の先端部に装着され、所定の周波数の
超音波を発生させる超音波送信器27と、超音波送信器
27からの超音波を受信する超音波受信器29a,29
b,29cと、超音波発生器33と速度検出器35とか
らなり超音波受信器29a,29b,29cからの信号
を受信してロボットアーム5の先端部の移動速度と加速
度とを演算するセンサコントローラ31と、センサコン
トローラ31の出力を入力するロボットコントローラ1
1および作業者Bによってロボットコントローラ11を
操作して作業を行うティーチングボックス12とから構
成されている。
Next, FIG. 3 shows an operation explanatory diagram of another embodiment of the present invention. In the figure, the robot emergency stop device 25 is
An ultrasonic transmitter 27 mounted on the tip of the robot arm 5 for generating ultrasonic waves of a predetermined frequency, and ultrasonic receivers 29a, 29 for receiving ultrasonic waves from the ultrasonic transmitter 27.
b, 29c, an ultrasonic generator 33, and a velocity detector 35, which receives signals from the ultrasonic receivers 29a, 29b, 29c and calculates the moving velocity and acceleration of the tip of the robot arm 5. The controller 31 and the robot controller 1 for inputting the output of the sensor controller 31
1 and a teaching box 12 in which a worker B operates a robot controller 11 to perform work.

【0024】図4に示すように、超音波受信器29a,
29b,29cは、超音波送信器27が指向性を有する
から、ロボット3の自由度内において死角が生じないよ
うに本実施例では3台(またはそれ以上)設置されてい
る。
As shown in FIG. 4, the ultrasonic receivers 29a,
Since the ultrasonic transmitters 27 have directivity, three ultrasonic wave transmitters 29b and 29c are installed (or more) in the present embodiment so that no blind spot occurs within the degree of freedom of the robot 3.

【0025】所定位置に配置された超音波受信器29
a,29b,29cによって、ロボット3のロボットア
ーム5の先端部に装着された超音波送信器27の位置を
検出する。超音波は音速で伝搬されるので、送信器27
からのある周波数の音波に対して、受信器29a,29
b,29cが受信する音波の波形の位相ずれによって、
送信器27とそれぞれの受信器29a,29b,29c
までの距離l1,l2,l3を算出できる。
Ultrasonic receiver 29 arranged at a predetermined position
The position of the ultrasonic transmitter 27 attached to the tip of the robot arm 5 of the robot 3 is detected by a, 29b, and 29c. Since ultrasonic waves propagate at the speed of sound, the transmitter 27
To a sound wave of a certain frequency from the receivers 29a, 29
b, 29c due to the phase shift of the waveform of the sound wave received,
Transmitter 27 and respective receivers 29a, 29b, 29c
The distances l1, l2, l3 can be calculated.

【0026】この距離l1,l2,l3 と、それぞれ受信器
29a,29b,29cの3次元位置から、送信器27
の3次元位置を求めることができる。さらに、単位ごと
の送信器27の移動量から、速度および加速度を演算す
ることができる。従って、図1と同様にティーチング作
業時において、ロボット移動時の暴走等の異常状態が判
定され、非常停止をかけることが可能である。なお、本
実施例では超音波により距離l1,l2,l3 を測定するも
のであるが、例えばレーザまたは赤外線等によることも
可能である。
From the distances l1, l2, l3 and the three-dimensional positions of the receivers 29a, 29b, 29c, the transmitter 27
The three-dimensional position of can be obtained. Furthermore, the velocity and the acceleration can be calculated from the movement amount of the transmitter 27 for each unit. Therefore, as in the case of FIG. 1, it is possible to judge an abnormal state such as a runaway when the robot moves during the teaching work and apply an emergency stop. Although the distances l1, l2, l3 are measured by ultrasonic waves in this embodiment, it is also possible to measure them by laser or infrared rays.

【0027】上述のように、プログラムされた加速度
と、センサで実測された加速度とを比較して、ロボット
3の暴走およびロボット3が何かにぶつかったことが判
定される。また、プログラムされた速度と、センサで実
測された速度とを比較して、ロボット3が暴走したこと
が判定される。なお、センサで実測された速度から、ロ
ボットのプログラムミスおよびパラメータ設定ミスによ
って、危険速度でティーチング作業を行おうとしたこと
が判定される。このように、ティーチング作業の危険が
検知されてロボット3を非常停止させ、作業者の安全を
保証することができる。
As described above, the programmed acceleration is compared with the acceleration measured by the sensor to determine the runaway of the robot 3 and the fact that the robot 3 has hit something. Further, it is determined that the robot 3 has runaway by comparing the programmed speed with the speed actually measured by the sensor. From the speed measured by the sensor, it is determined that the teaching work is attempted at a dangerous speed due to a programming error and parameter setting error of the robot. In this way, the danger of the teaching work is detected, the robot 3 is stopped in an emergency, and the safety of the worker can be guaranteed.

【0028】なお、本発明は、上記実施例に限定される
ものではなく、適宜の設計的変更を行うことにより、他
の態様においても実施することが可能である。
The present invention is not limited to the above embodiments, but can be implemented in other modes by making appropriate design changes.

【0029】[0029]

【発明の効果】上述の説明ですでに明らかなように、本
発明の産業用ロボットの非常停止装置は、ロボットアー
ムの先端部の加速度および速度を検出する検出器を設
け、この加速度および速度のいずれかが所定値よりも大
きくなった場合にロボット動作に異常ありと判断して非
常停止をかけるロボットコントローラを設けることによ
って、従来技術の問題点が有効に解決され、ティーチン
グ作業時におけるロボットの暴走等の異常状態が判定さ
れ、危険状態に対する安全が保証される。
As is apparent from the above description, the industrial robot emergency stop device of the present invention is provided with a detector for detecting the acceleration and velocity of the tip of the robot arm. By providing a robot controller that determines that there is an abnormality in the robot operation and makes an emergency stop when either exceeds a predetermined value, the problems of the conventional technology are effectively solved, and the robot runs away during teaching work. An abnormal state such as is determined, and safety against a dangerous state is guaranteed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例の動作説明図である。FIG. 1 is an operation explanatory diagram of an embodiment of the present invention.

【図2】図1の加速度センサの取付け状態およびセンサ
アンプのブロック構成を示す説明図である。
FIG. 2 is an explanatory view showing a mounting state of the acceleration sensor of FIG. 1 and a block configuration of a sensor amplifier.

【図3】本発明の他の実施例の動作説明図である。FIG. 3 is an operation explanatory diagram of another embodiment of the present invention.

【図4】超音波送信器と超音波受信器との配置状態図で
ある。
FIG. 4 is an arrangement state diagram of an ultrasonic transmitter and an ultrasonic receiver.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,25 ロボット非常停止装置 3 産業用ロボット 7 加速度センサ 9 センサアンプ 11 ロボットコントローラ 12 ティーチングボックス 27 超音波送信器 29a,29b,29c 超音波受信器 31 センサコントローラ 33 超音波発生機 35 速度検出器 1, 25 Robot emergency stop device 3 Industrial robot 7 Acceleration sensor 9 Sensor amplifier 11 Robot controller 12 Teaching box 27 Ultrasonic transmitter 29a, 29b, 29c Ultrasonic receiver 31 Sensor controller 33 Ultrasonic generator 35 Speed detector

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ロボットアームの先端部の加速度および
速度を検出し、この加速度および速度のいずれかが所定
値よりも大きくなった場合にロボット動作に異常ありと
判断して非常停止をかけることを特徴とする産業用ロボ
ットの非常停止方法。
1. A method of detecting an acceleration and a velocity of a tip end portion of a robot arm, and determining that there is an abnormality in the robot operation when any one of the acceleration and the velocity exceeds a predetermined value and performing an emergency stop. The feature is an emergency stop method for industrial robots.
【請求項2】 ロボットアームの先端部の加速度および
速度を検出する検出器を設け、この加速度および速度の
いずれかが所定値よりも大きくなった場合にロボット動
作に異常ありと判断して非常停止をかけるロボットコン
トローラを設けることを特徴とする産業用ロボットの非
常停止装置。
2. A detector for detecting acceleration and velocity at the tip of the robot arm is provided, and if either of the acceleration and velocity exceeds a predetermined value, it is determined that the robot operation is abnormal and an emergency stop is performed. An emergency stop device for an industrial robot, which is provided with a robot controller that applies a load.
【請求項3】 請求項2の検出器は、加速度センサであ
ることを特徴とする産業用ロボットの非常停止装置。
3. The emergency stop device for an industrial robot, wherein the detector of claim 2 is an acceleration sensor.
【請求項4】 請求項2の検出器は、ロボットアームの
先端に設けられた超音波送信器と、この超音波送信器か
らの超音波を受信する複数の超音波受信器および前記超
音波受信器からの信号により前記ロボットアームの移動
速度と加速度とを演算しロボットコントローラへ出力す
るセンサコントローラとからなることを特徴とする産業
用ロボットの非常停止装置。
4. The ultrasonic detector according to claim 2, wherein the ultrasonic transmitter is provided at the tip of the robot arm, a plurality of ultrasonic receivers for receiving ultrasonic waves from the ultrasonic transmitter, and the ultrasonic receiver. An emergency stop device for an industrial robot, comprising: a sensor controller that calculates a moving speed and an acceleration of the robot arm based on a signal from a device and outputs the calculated speed to a robot controller.
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