專利名稱：機器人動作范圍設定裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于設定工業(yè)機器人(以下稱為"機器人")的動作范圍的機 器人動作范圍設定裝置。
技術背景在工廠等場所，機器人在其手部上安裝了作業(yè)刀具的狀態(tài)下執(zhí)行各種作 業(yè)。或者，有時在機器人的手部把持工件的狀態(tài)下，機器人進4于各種作業(yè)。在 這樣執(zhí)行作業(yè)時，需要防止作業(yè)刀具等對機器人周邊的設備造成干擾。在特開業(yè)刀具的動作范圍的方法。然而，機器人的控制裝置通常具有動作范圍監(jiān)視功能。在機器人的各軸或 刀具前端點脫離各自設定的動作范圍進行動作時，通過該動作范圍監(jiān)視功能來 切斷對機器人電動機的動力，由此停止機器人。結果，防止才幾器人的各軸或作 業(yè)刀具等與周邊設備發(fā)生碰撞。但是，實際上即使在切斷了對機器人電動機的動力后，機器人的各軸等會 進行較小的慣性移動。因此，機器人停止的位置從各軸等設定的動作范圍脫離 慣性移動的距離，由此，機器人的各軸等會與周邊設備發(fā)生碰撞。因此，對于機器人的動作范圍，希望考慮慣性移動距離，小于實際到達范 圍地進行設定。但是，由于機器人的動作速度以及/或者作業(yè)刀具等的負載重 量，該慣性移動距離發(fā)生變化，因此操作者很難在推測實際到達范圍的同時設 定動作范圍。因此，存在操作者設定動作范圍的設定作業(yè)需要較長時間的問題。而且，在特開平7-121215號公報中沒有考慮這樣的慣性移動距離。 發(fā)明內容本發(fā)明是鑒于這樣的狀況而提出的，本發(fā)明的目的在于提供一種機器人動 作范圍設定裝置，其可以生成考慮了機器人的慣性移動距離的機器人的到達范 圍。為了達到上述目的，根據(jù)第一方式，提供一種機器人動作范圍設定裝置，其具有設定單元，其設定機器人的各軸以及作業(yè)刀具的動作范圍；存儲單元， 其對根據(jù)所述機器人的動作速度以及所述作業(yè)刀具的重量中的至少一方而決 定的所述機器人的慣性移動距離進行存儲；以及到達范圍計算單元，其根據(jù)由 該設定單元設定的動作范圍以及所述存儲單元中存儲的慣性移動距離，計算機 器人到達的到達范圍。即，在第一方式中，通過到達范圍計算單元能夠生成考慮了慣性移動距離 的機器人的到達范圍。結果，操作者能夠根據(jù)生成的到達范圍來調整暫定的才幾 器人的動作范圍。根據(jù)第二方式，在第一方式中還有顯示單元，其顯示由所述到達范圍計算 單元計算出的到達范圍。即，在第二實施方式中，操作者可以參照在顯示單元中顯示的到達范圍，所以能夠容易地調整動作范圍。根據(jù)第三方式，在第一或者第二方式中，還具有干擾確認單元，其確認由 所述到達范圍計算單元計算出的到達范圍和所述機器人的周邊設備之間是否 存在干擾。即，在第三方式中，可以在使機器人實際動作之前確認是否有干擾，因此 動作范圍的調整變得容易。結果，可以避免機器人的作業(yè)刀具等與周邊設備實 際發(fā)生碰撞。根據(jù)第四方式，在第三方式中，還具有調整單元，其在由所述干擾確認單 元確認為所述到達范圍與所述周邊設備之間存在干擾時，調整所述機器人的各 軸以及所述作業(yè)刀具的動作范圍來排除所述干擾。即，在第四方式中，能夠生成不與周邊設備產生干擾的動作范圍。結果， 排除了操作者調整暫定的動作范圍的必要性。


根據(jù)附圖所示的本發(fā)明的典型的實施方式的詳細的說明，本發(fā)明的這些目 的、特征以及優(yōu)點以及其他的目的、特征以及優(yōu)點變得更加明確。 圖1是具有本發(fā)明的機器人控制裝置的機器人系統(tǒng)的概要圖； 圖2是圖1所示的機器人系統(tǒng)的概要圖；圖3是表示本發(fā)明的機器人控制裝置的動作的流程圖；圖4a是用于說明根據(jù)動作范圍計算到達范圍的方法的第 一圖；圖4b是用于說明根據(jù)動作范圍計算到達范圍的方法的第二圖；圖4c是用于說明根據(jù)動作范圍計算到達范圍的方法的第三圖；圖5表示慣性移動距離的映射(map);圖6表示機器人的設定的動作范圍以及到達范圍；圖7是具有本發(fā)明的機器人控制裝置的機器人系統(tǒng)的另一實施方式的概 要圖。
具體實施方式
以下，參照

本發(fā)明的實施方式。在以下的附圖中，對于相同的部 件標注相同的參照符號。為了便于理解，對這些附圖適當?shù)刈兏丝s尺。圖i是具有本發(fā)明的機器人控制裝置的機器人系統(tǒng)的概要圖。圖1所示的 機器人20是六自由度的垂直多關節(jié)機器人。在該機器人20的手臂的前端安裝 有作業(yè)刀具21?；蛘咭部梢源孀鳂I(yè)刀具21，在手臂的前端安裝用于把持工 件的機械手(未圖示)。在控制機器人20的機器人控制裝置30上連接具有LCD41和鍵盤42的示 教控制盤40。操作者通過LCD41可以閱覽機器人控制裝置30內部的信息。 而且，操作者通過示教控制盤40的鍵盤42，能夠進行機器人控制裝置30的 各種程序以及各種數(shù)據(jù)的輸入以及變更。具體而言，操作者能夠通過鍵盤42輸入以及變更機器人20的各軸的動作 范圍以及作業(yè)刀具21的刀具前端點的動作范圍。以下，將機器人20的各軸的 動作范圍以及作業(yè)刀具21的刀具前端點的動作范圍總稱為"動作范圍"。而且， 操作者能夠通過鍵盤42輸入以及變更慣性移動距離h、機器人20的手臂的尺 寸數(shù)據(jù)、機器人20的裝備物的尺寸數(shù)據(jù)以及周邊設備50的尺寸數(shù)據(jù)。另外， 所輸入的各種數(shù)據(jù)等被存儲在機器人控制裝置30的存儲部33中。圖2是圖1所示的機器人系統(tǒng)的概要圖。如圖2所示，機器人控制裝置 30具備數(shù)字計算機等具有CPU32以及存儲部33的控制部31。在圖2所示的 實施方式中，CPU32具有機器人動作范圍設定裝置的功能。CPU32起到以下 各單元的作用計算機器人20的各軸以及作業(yè)刀具21的刀具前端點的到達范圍XI的到達范圍計算單元36、確認計算出的到達范圍XI與周邊設備50之 間是否存在干擾的干擾確認單元37以及調整動作范圍XO解除干擾的自動調 整單元38。另外，以下將機器人20的各軸以及作業(yè)刀具21的刀具前端點的 到達范圍XI總稱為到達范圍XI。通過示教控制盤40輸入的各種數(shù)據(jù)被存儲在機器人控制裝置30的存儲部 33中。存儲部33包括存儲各種系統(tǒng)程序的ROM、用于CPU32臨時存儲數(shù)據(jù) 的RAM、以及存儲與機器人的動作內容有關的各種程序、關聯(lián)設定值以及后 述的映射的非易失性存儲器。機器人20的機械臂所具有的伺服電動機25具有位置4僉測器26，例如具 有編碼器。位置檢測器26檢測伺服電動機25的旋轉軸的位置，并通過伺力W丈 大器35將該位置信息傳送給控制部31。伺服放大器35向機器人20的伺服電 動機25提供動力。而且，如圖2所示，機器人控制裝置30具有根據(jù)來自控制 部31的指令，切斷向伺服放大器35的通電的緊急停止單元34,將其作為動 作監(jiān)視功能。圖3是表示本發(fā)明的機器人控制裝置的動作的流程圖。此外，圖4a至4c 用于說明根據(jù)動作范圍計算到達范圍的方法。以下，參照圖3以及圖4說明本 發(fā)明的機器人控制裝置30的動作。另外，設為在實施圖3所示的流程圖之前， 操作者通過示教控制盤40已設定了機器人20的動作范圍XO。在圖3的步驟101中，首先在示教控制盤40的LCD41中顯示動作范圍 XO。然后，如圖4a所示，在LCD41中，在動作范圍XO內配置關見定尺寸的三 維格子61。該三維格子61配置成與動作范圍XO內切。然后，在步驟102中，在三維格子61的各頂點附加慣性移動距離h。具 體地說，如圖4b所示，在三維格子61的各頂點配置具有與慣性移動距離h 相當?shù)陌霃降那蝮w62。另外，為了變得簡潔，在圖4b中只在三維格子61的 全部頂點配置球體62。此處，圖5表示慣性移動距離的映射。如圖5所示，作為機器人20的移 動速度V以及作業(yè)刀具21的重量W的函數(shù)，通過映射的形式預先求出了慣 性移動距離h。作業(yè)刀具21的重量W根據(jù)機器人20的作業(yè)內容來決定。此 外，根據(jù)由位置檢測器26周期性地檢測出的機器人20的位置來計算機器人20的移動速度V。根據(jù)如圖5所示的映射來求出慣性移動距離h?；蛘撸诖孀鳂I(yè)刀具21安裝了機械手(未圖示)時，作為機器人20 的移動速度V與機械手以及機械手把持的工件(未圖示)的合計重量的函數(shù) 來求出慣性移動距離h。另外，也可以使用由操作者從示教控制盤40輸入的 慣性移動距離h。然后，在步驟103中，計算附加了慣性移動距離h的到達范圍XI。具體 地說，與圖4c所示的全部球體62外切地計算出到達范圍XI ，并在LCD41上 顯示。如圖所示，計算出的到達范圍X1比動作范圍XO大一圈。設為由機器 人控制裝置30的到達范圍計算單元36來進行這樣的三維格子61和球體62 的配置以及到達范圍XI的計算。然后，在步驟104中，刪除三維格子61以 及球體62，在LCD41中顯示到達范圍XI以及動作范圍X0。圖6表示機器人的設定的動作范圍和到達范圍。在圖6中，除了到達范圍 XI以及動作范圍X0之外，還在LCD41上顯示機器人20以及在該機器人20 的左右配置的周邊設備50。然后，在步驟105中，由干擾確認單元37確認到達范圍XI是否干擾周 邊設備50。在圖6中，到達范圍XI中的一部分Xll描繪在右方的周邊設備 50上，因此在這一部分Xll中機器人20可能對右方的周邊設備50產生干擾。 以下，將到達范圍X1中的一部分Xll稱為干擾部分Xll。此時，操作者根據(jù)到達范圍XI調整暫定的動作范圍XO。因為在LCD41 上顯示了到達范圍XI以及動作范圍XO,所以才喿作者能夠一邊參照到達范圍 XI —邊容易地調整動作范圍XO。因此，操作者能夠容易地排除機器人20與 周邊設備50之間的干擾。此外，可以通過機器人控制裝置30的自動調整單元38來自動進行動作范 圍XO的調整。此時，進入步驟106。在步驟106中，通過自動調整單元38對 應干擾部分Xll自動變更動作范圍XO。具體地說，4是取與干擾部分Xll對應的動作范圍XO的一部分XOO。然后， 使這一部分XOO向機器人20移動規(guī)定的微小距離Ah。由此，生成新的動作 范圍X(K 。之后，回到步驟IOI，重復前面所述的步驟。然后，當在步驟105中判定為在新的到達范圍XI'中存在千擾時，前進到步驟106,使與到達范圍xr的干擾部分xir對應的一部分xoo'向機 器人20移動微小距離Ah。如此，直到不生成新的干擾部分為止，反復進行處 理。由此，可以排除操作者將動作范圍xo調整為動作范圍xo'的必要性。如此，在本發(fā)明中，通過到達范圍計算單元36計算考慮了慣性移動距離 h的到達范圍XI，在存在與周邊設備50的干擾時，根據(jù)到達范圍XI調整動 作范圍XO。因而，在本發(fā)明中，可以事先避免機器人20的作業(yè)刀具21等與 周邊設備50發(fā)生碰撞。在參照

的實施方式中，到達范圍計算單元36通過在三維格子61 的頂點配置球體62來計算出到達范圍XI。但是，也可以通過其他方法來計算 出考慮了慣性移動距離h的到達范圍XI。此外，圖2所示的緊急停止單元34在實際使機器人20動作時，當機器人 20的各軸以及作業(yè)刀具21從動作范圍XO脫離時，進行啟動。由此，切斷向 伺服放大器35的通電。結果，伺服電動機25不能接收電力，所以機器人20 停止。因此，通過緊急停止單元34，能夠避免機器人20的作業(yè)刀具21等與 周邊設備50實際發(fā)生碰撞。圖7是具有本發(fā)明的機器人控制裝置的機器人系統(tǒng)的另一實施方式的概 要圖。在該實施方式中，機器人控制裝置30以及機器人動作范圍設定裝置302 是不同的裝置，機器人動作范圍設定裝置302與機器人控制裝置30連接。如圖所示，機器人動作范圍設定裝置302包括CPU320、存儲部303、顯 示部304以及鍵盤305。此外，CPU320具有到達范圍計算單元306、干擾確 認單元307以及自動調整單元308。操作者能夠通過鍵盤305設定動作范圍。而且，操作者能夠通過鍵盤305 輸入以及變更慣性移動距離h、機器人20的手臂的尺寸數(shù)據(jù)、機器人20的裝 備物的尺寸數(shù)據(jù)以及周邊設備50的尺寸數(shù)據(jù)。另外，輸入的各種數(shù)據(jù)等被存 儲在機器人動作范圍設定裝置302的存儲部303中。圖7所示的到達范圍計算單元306、干擾確認單元307以及自動調整單元 308分別與圖2所示的到達范圍計算單元36、干擾確認單元37以及自動調整 單元38相同。即，到達范圍計算單元306根據(jù)存儲在存儲部303中的數(shù)據(jù)計 算到達范圍。然后，在顯示部304顯示到達范圍X1以及動作范圍XO。此外，由干擾確認單元307確認到達范圍1是否干擾周邊設備50。而且，由自動調 整單元308對應干擾部分11自動變更動作范圍XO。機器人動作范圍設定裝置302能夠將存儲在存儲部303中的數(shù)據(jù)保存在存 儲卡301中。機器人控制裝置30能夠讀取存儲卡301中保存的數(shù)據(jù)，并存儲 在存儲部33中。在實際使機器人20動作時，當機器人20的各軸以及作業(yè)刀具21的位置 從存儲部33中存儲的動作范圍脫離時，機器人控制裝置30的CPU32啟動緊 急停止單元34。由此，切斷向伺服放大器35的通電。結果，伺服電動機25 不能接收電力，所以機器人20停止。因此，通過緊急停止單元34，可以避免 機器人20的作業(yè)刀具21等與周邊設備50實際發(fā)生碰撞。以上使用典型的實施方式對本發(fā)明進行了說明，但本領域的技術人員可以 理解在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，能夠進行上述的變更以及各種其他變 更、省略以及追加。
權利要求
1.一種機器人動作范圍設定裝置，其特征在于，具有設定單元(40)，其設定機器人(20)的各軸以及作業(yè)刀具的動作范圍；存儲單元(33)，其對根據(jù)所述機器人(20)的動作速度以及所述作業(yè)刀具的重量中的至少一方而決定的所述機器人(20)的慣性移動距離進行存儲；以及到達范圍計算單元(36)，其根據(jù)由該設定單元(40)設定的動作范圍以及所述存儲單元(33)中存儲的慣性移動距離，計算機器人(20)到達的到達范圍。
2. 根據(jù)權利要求1所述的機器人動作范圍設定裝置，其特征在于， 還具有顯示單元(41),其顯示由所述到達范圍計算單元(36)計算出的到達范圍。
3. 根據(jù)權利要求1或2所述的機器人動作范圍設定裝置，其特征在于， 還具有干擾確認單元(37),其確認由所述到達范圍計算單元(36)計算出的到達范圍和所述機器人(20)的周邊設備之間是否存在干擾。
4. 根據(jù)權利要求3所述的機器人動作范圍設定裝置，其特征在于， 具有調整單元(38)，其在由所述干擾確認單元(37)確認了所述到達范圍和所述周邊設備之間存在干擾時，調整所述機器人(20)的各軸以及所述作 業(yè)刀具的動作范圍來排除所述干擾。
全文摘要
本發(fā)明提供一種機器人動作范圍設定裝置。機器人控制裝置(30)具有設定單元(40)，其設定機器人(20)的各軸以及作業(yè)刀具的動作范圍；存儲單元(33)，其存儲根據(jù)機器人(20)的動作速度以及作業(yè)刀具的重量中的至少一方決定的機器人的慣性移動距離；以及到達范圍計算單元(36)，其根據(jù)由該設定單元設定的動作范圍和存儲單元中存儲的慣性移動距離，計算機器人到達的到達范圍。由此，考慮機器人的慣性移動距離生成機器人的到達范圍。而且，還可以具有顯示到達范圍的顯示單元(41)。此外，還可以具有在機器人的各軸以及作業(yè)刀具從動作范圍脫離時，使機器人停止的停止單元(34)。
文檔編號B25J19/06GK101402202SQ20081021592
公開日2009年4月8日 申請日期2008年9月9日 優(yōu)先權日2007年10月5日
發(fā)明者二瓶亮, 加藤哲朗, 山本知之, 荒牧武亮 申請人:發(fā)那科株式會社