專利名稱：教學(xué)演示型機(jī)器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種教學(xué)演示型機(jī)器人，特別是涉及到適用于按照直接教學(xué)程序工作的上述類型的機(jī)器人的改進(jìn)。
當(dāng)機(jī)器人伸出的任一工作臂的工作范圍超出確定的工作范圍時(shí)，機(jī)器人控制器啟動(dòng)蜂鳴器型報(bào)警信號(hào)裝置或類似裝置以便向操作者報(bào)警，同時(shí)控制器在工作位置中斷存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。此狀態(tài)一直保持不變，甚至在操作者將工作臂回復(fù)到工作范圍內(nèi)時(shí)也是如此。為改變此狀態(tài)，操作者就要離開控制板或類似控制裝置去使報(bào)警裝置恢復(fù)原位以使機(jī)器人恢復(fù)到能進(jìn)行教學(xué)工作的工作狀態(tài)，然后再回到控制板，以便重新開始教學(xué)工作。
然而，人們發(fā)現(xiàn)上述普通機(jī)器人存在如下的問題(1)當(dāng)教學(xué)工作因行程極限誤差而中斷時(shí)，操作者就要在機(jī)器人和控制器之間頻繁跑動(dòng)，使恢復(fù)工作變得很麻煩。
(2)當(dāng)教學(xué)工作中斷時(shí)，操作者就要將雙手離開機(jī)器人進(jìn)行修復(fù)工作，這就使機(jī)器主體因其自身的重量產(chǎn)生位移。從而使存儲(chǔ)工作中斷前的演示位置，與修復(fù)工作剛完成時(shí)的演示位置不相重合，導(dǎo)致工作臂的重新演示的軌跡失去連續(xù)性。為矯正重新演示的軌跡，就要求進(jìn)行演示位置的矯正工作。
考慮到上述情況，本發(fā)明的任務(wù)是提供一種克服了上述問題的教學(xué)演示機(jī)器人。
為完成上述任務(wù)，根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)目標(biāo)，提供一種教導(dǎo)演示型機(jī)器人，它包括工作臂和控制器，其特征在于，在靠近每個(gè)工作臂的工作區(qū)域的兩端，給機(jī)器人設(shè)置了行程極限開關(guān)，在教學(xué)工作期間，當(dāng)機(jī)器人的任一工作臂達(dá)到其行程極限時(shí)，可以通過極限開關(guān)測知，借助于將上述情況報(bào)告給操作者的控制器，去啟動(dòng)報(bào)警信號(hào)裝置，同時(shí)，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)工作中斷;控制器連續(xù)地調(diào)節(jié)工作臂的位置，然后使所有工作臂都返回到工作范圍內(nèi)，報(bào)警信號(hào)裝置自動(dòng)停止，然后，控制器再重新開始數(shù)據(jù)存儲(chǔ)工作。
根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)目標(biāo)，當(dāng)一個(gè)工作臂在教學(xué)工作期間超出工作區(qū)域，而另一工作臂還保持在工作區(qū)域內(nèi)時(shí)，控制器啟動(dòng)報(bào)警信號(hào)裝置。同時(shí)，控制器使數(shù)據(jù)存儲(chǔ)工作停止。然后，操作者使此工作臂返回到工作區(qū)域內(nèi)。操作者操縱控制器的控制板，使報(bào)警信號(hào)裝置停止。機(jī)器人的工作狀態(tài)復(fù)原后，控制器使教學(xué)工作重新開始。
按照本發(fā)明第一個(gè)目標(biāo)提供的教學(xué)演示機(jī)器人存在如下問題(1)教學(xué)工作會(huì)因行程極限誤差而中斷。
(2)教學(xué)工作中斷后的恢復(fù)工作很復(fù)雜。
(3)教學(xué)工作一旦中斷，教學(xué)工作中斷的演示位置同恢復(fù)工作剛完成后的演示位置不重合，這就使工作臂重新演示的軌跡失去連續(xù)性。為克服此不連續(xù)性，就要進(jìn)行矯正工作以使兩個(gè)演示位置互相重合。
(4)機(jī)械擋板安裝在行程極限之外。由于一工作臂的移動(dòng)工作失誤而使另一工作臂超出其行程極限但保持在行程極限和機(jī)械擋板之間，或者如果一工作臂由于另一工作臂對(duì)機(jī)械擋板的撞擊的影響而移位，則其他工作臂的位置在控制器重新啟動(dòng)存儲(chǔ)工作時(shí)就變得不連續(xù)。
為解決上述問題，按照本發(fā)明第二個(gè)目標(biāo)，提供一種教學(xué)演示型機(jī)器人，它包括工作臂和控制器，其特征在于在靠近每個(gè)工作臂的工作區(qū)域兩端給機(jī)器人設(shè)置行程極限開關(guān)，當(dāng)任何工作臂在教學(xué)工作期間達(dá)到其行程極限時(shí)，就由極限開關(guān)檢知，經(jīng)控制器去啟動(dòng)報(bào)警信號(hào)裝置，以通知操作者，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)工作中斷，同時(shí)，沒有達(dá)到行程極限的其他工作臂的制動(dòng)器被廾動(dòng)，控制器連續(xù)調(diào)節(jié)工作臂的位置，當(dāng)所有工作臂都回復(fù)到工作區(qū)域之內(nèi)時(shí)，該報(bào)警信號(hào)裝置自動(dòng)停止，而且所有工作臂的制動(dòng)機(jī)構(gòu)也都脫離了激發(fā)狀態(tài)，然后，控制器重新開始數(shù)據(jù)存儲(chǔ)工作。
本發(fā)明的其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)，通過閱讀下面參照附圖進(jìn)行的描述，將變得更加明顯。
下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說明。


圖1是一個(gè)示意圖，它概略性地說明了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，教學(xué)演示型機(jī)器人在完成教學(xué)工作期間，其工作臂的位移，工作區(qū)域兩端和行程極限。
圖2是概略說明圖1所示機(jī)器人的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖3是說明按照本發(fā)明第一實(shí)施例，在機(jī)器人教學(xué)工作期間工作臂位移、報(bào)警信號(hào)裝置的啟動(dòng)和存儲(chǔ)位置之間關(guān)系的曲線圖。
圖4是表示當(dāng)報(bào)警信號(hào)裝置響應(yīng)圖3所示工作臂的位移而啟動(dòng)時(shí)，其他工作臂的位移和存儲(chǔ)位置之間關(guān)系的曲線圖。
圖5是表示按照本發(fā)明的第二實(shí)施例，機(jī)器人在教學(xué)工作期間，其工作臂的位移、報(bào)警信號(hào)裝置的啟動(dòng)和存儲(chǔ)位置之間關(guān)系的曲線圖。
圖6是表示按照本發(fā)明的第二實(shí)施例，在重演工作期間工作臂位移的曲線圖。
圖7是表示重演已存儲(chǔ)的位置數(shù)據(jù)時(shí)，圖5中工作臂位移的曲線圖。
圖8是表示重演已存儲(chǔ)的位置數(shù)據(jù)時(shí)，圖6中工作臂位移的曲線圖。
圖9是表示在不用任何制動(dòng)機(jī)構(gòu)的情況下，圖6中工作臂的位移和存儲(chǔ)位置之間關(guān)系的曲線圖。
圖10是表示重演已存儲(chǔ)的位置的數(shù)據(jù)時(shí)，圖9中工作臂位移的曲線圖。
圖11是根據(jù)本發(fā)明第二個(gè)目標(biāo)的機(jī)器人控制系統(tǒng)的框圖。
下面將參照表示優(yōu)選實(shí)施例的附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)討論。
圖1是一示意圖之概略地說明了按照本發(fā)明的第一個(gè)目標(biāo)，教學(xué)演示機(jī)器人，而圖2是概略說明圖1所示機(jī)器人的控制系統(tǒng)的方框圖。
在圖1和2中，標(biāo)號(hào)1表示第一工作臂，標(biāo)號(hào)2表示第二工作臂，16表示驅(qū)動(dòng)馬達(dá)，17表示速度檢測器，18表示位置檢測器，19表示行程終端檢測器，100表示機(jī)器人主體，21表示伺服傳動(dòng)器，22表示連接裝置，23表示存儲(chǔ)電路，24表示指令電路，25表示計(jì)算電路，而標(biāo)號(hào)數(shù)200表示機(jī)器人的控制器。
此外，在圖1中參數(shù)字母A和A′分別表示由機(jī)械擋板限定的工作區(qū)域的終端，參考字母B和B′分別表示在機(jī)器人主體100中由行程終端檢測器19所限定的行程極限。應(yīng)該指出，在機(jī)器人的控制器200中，行程極限B和B′可以通過指令電路24的程序設(shè)計(jì)方法來限定。通常，工作區(qū)域終端A和A′以及行程極限B和B′分別具有達(dá)到某一程度的允許量。
如圖2所示，機(jī)器人的主體100包括位置測監(jiān)器18和行程終端檢測器19，因此，分別表示工作臂目前位置的位置信號(hào)經(jīng)由連接裝置22傳送到各個(gè)電路。存儲(chǔ)電路23用來存儲(chǔ)由位置檢測器18傳輸來的數(shù)據(jù)，計(jì)算電路25用來計(jì)算位移的數(shù)量，而指令電路24用來在機(jī)器人工作時(shí)向伺服傳動(dòng)器21輸出一轉(zhuǎn)動(dòng)速度。此外，伺服傳動(dòng)器21響應(yīng)由速度檢測器17傳來的反饋信號(hào)去驅(qū)動(dòng)馬達(dá)16。
在工作臂運(yùn)動(dòng)教學(xué)的場合，第一工作臂1的最前端如圖1所示向下移動(dòng)，通常，把由位置檢測器18得到的數(shù)據(jù)經(jīng)由連接裝置22傳輸?shù)酱鎯?chǔ)電路23并將其存儲(chǔ)在存儲(chǔ)電路23中。當(dāng)工作臂1進(jìn)一步向下方移動(dòng)超過工作區(qū)域時(shí)，首先，位置檢測器18檢測行程極限B，然后，工作臂1達(dá)到工作區(qū)域終端A。只要臂1處于A和B或A′和B′之間的區(qū)域，位置檢測器18就提供在圖3中用符號(hào)X表示的多個(gè)位置的數(shù)據(jù)，從而使存儲(chǔ)電路23中的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)工作中斷并啟動(dòng)報(bào)警信號(hào)裝置。然而這時(shí)，控制器200連續(xù)調(diào)節(jié)從位置檢測器18得來的數(shù)據(jù)。一旦工作臂1所采用的位置回復(fù)到B和B′之間的工作區(qū)域，控制器200自動(dòng)地使報(bào)警信號(hào)裝置復(fù)位，并使存儲(chǔ)電路23在工作位置重新啟動(dòng)以存儲(chǔ)位置數(shù)據(jù)。
圖3概略地說明了當(dāng)教學(xué)工作完成時(shí)工作臂的位移。位置P1到P8(圖中用符號(hào)小圓圈表示)被準(zhǔn)確地儲(chǔ)存，而當(dāng)工作臂到達(dá)位置P9(圖中用符號(hào)X表示)時(shí)，就超過了行程極限。報(bào)警信號(hào)裝置被啟動(dòng)，并且數(shù)據(jù)存儲(chǔ)工作同時(shí)中斷。與此同時(shí)，控制器200連續(xù)調(diào)節(jié)工作臂所處的位置。當(dāng)工作臂達(dá)到位置14時(shí)，控制器200確認(rèn)工作臂回復(fù)到行程極限B和B′之間的工作區(qū)域內(nèi)，就使報(bào)警信號(hào)裝置離啟動(dòng)狀態(tài)。然后，存儲(chǔ)電路23重新開始隨后位置的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)工作。
圖4示出當(dāng)圖3所示位置重現(xiàn)時(shí)工作臂的位移。由附圖明顯可見，因行程極限誤差而暫時(shí)中斷數(shù)據(jù)存儲(chǔ)工作的位置被消除了，工作臂被連續(xù)地從位置8直接移動(dòng)到位置14。
應(yīng)補(bǔ)充說明，以上所討論的第一工作臂1的特點(diǎn)同樣適用于其他工作臂。
根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)目標(biāo)，當(dāng)操作者在教學(xué)工作期間在每個(gè)工作臂的行程極限區(qū)域外操縱機(jī)器人時(shí)，在教學(xué)工作期間不能進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)工作。當(dāng)報(bào)警信號(hào)裝置被控制器啟動(dòng)，或者當(dāng)工作臂撞擊位于工作區(qū)域終端的機(jī)械擋板時(shí)，操作者即可產(chǎn)生了行程極限誤差，然后，他使工作臂回復(fù)到工作區(qū)域內(nèi)。此后，操作者可在不中斷教學(xué)工作情況下繼續(xù)教學(xué)工作。因此，不需要操作者從控制器的控制板或類似裝置上松開雙手，操作者能繼續(xù)此教學(xué)工作，并且能容易地教給機(jī)器人具有表示其工作臂移動(dòng)特征的一個(gè)連續(xù)軌跡。
下面，參照?qǐng)D5，討論按照本發(fā)明的第二個(gè)目標(biāo)，教學(xué)演示機(jī)器人的工作臂的位移。
圖11是本發(fā)明第二目標(biāo)的機(jī)器人控制系統(tǒng)的框圖，除增加了制動(dòng)機(jī)構(gòu)15外，與圖1相同，其敘述在這里省略了。
如圖5所示，控制器200準(zhǔn)確地存儲(chǔ)位置P1到P8(圖中用小圓圈符號(hào)○表示)的數(shù)據(jù)。當(dāng)工作臂到達(dá)位置P9(圖中用符號(hào)X表示)時(shí)，就超出了行程極限，因而控制器200啟動(dòng)報(bào)警信號(hào)裝置并中斷數(shù)據(jù)存儲(chǔ)工作。這時(shí)，工作臂的制動(dòng)機(jī)構(gòu)未被激勵(lì)。因而，操作者能根據(jù)自己的意愿使工作臂回復(fù)到工作區(qū)域內(nèi)。從另一方面來說，如圖6所示，當(dāng)其他工作臂被設(shè)置在位置P9到P13(圖中用符號(hào)X示出)時(shí)，此其他工作臂的制動(dòng)機(jī)構(gòu)被激勵(lì)，報(bào)警信號(hào)裝置被啟動(dòng)，但不進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)工作，直到報(bào)警信號(hào)裝置被復(fù)原。也在這時(shí)，控制器200連續(xù)調(diào)節(jié)工作臂所處的位置。當(dāng)控制器確認(rèn)工作臂已到達(dá)位置P14，并已回復(fù)到兩行程極限之間的工作區(qū)域內(nèi)時(shí)，控制器200使報(bào)警信號(hào)裝置解除啟動(dòng)狀態(tài)，同時(shí)也使各工作臂的制動(dòng)單元解除激勵(lì)狀態(tài)。然后，控制器200重新開始隨后位置的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)工作。
圖7和8表示當(dāng)分別重現(xiàn)圖5和6所示位置時(shí)工作臂的位移。由圖可見，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)工作暫時(shí)中斷的位置被清除，工作臂直接從位置連續(xù)移動(dòng)P8到位置P14。
圖9作為一個(gè)例子，表示未超出行程極限的工作臂，在工作臂不使用制動(dòng)機(jī)構(gòu)的情況下的位移，而圖10作為一個(gè)例子，表示當(dāng)重現(xiàn)圖9所示的位置時(shí)工作臂的位移。
按照本發(fā)明的第二個(gè)目標(biāo)，當(dāng)操作者在教學(xué)工作期間在靠近工作臂的工作區(qū)域兩端移動(dòng)一工作臂超過行程極限時(shí)，不進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)工作。當(dāng)控制器啟動(dòng)一報(bào)警信號(hào)裝置時(shí)，或者當(dāng)工作臂撞擊位于工作區(qū)域一端的機(jī)械擋板時(shí)，操作者可判明產(chǎn)生了行程極限誤差，并使工作臂回復(fù)到兩行程極限之間的工作區(qū)域內(nèi)。因而操作者能在無須中斷教學(xué)工作的情況下繼續(xù)教學(xué)工作，并用像普通機(jī)器人同樣的方法著手恢復(fù)工作。由于不要求操作者從控制器的控制板上松開雙手，操作者可以僅僅進(jìn)行教學(xué)工作，而且容易地教給機(jī)器人具有連續(xù)地軌跡。
盡管以上根據(jù)兩個(gè)優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了討論，它當(dāng)然不應(yīng)僅限于此，其各種變化或改進(jìn)也都不超出由附加權(quán)利要求所限定的發(fā)明范圍。
權(quán)利要求
1.一種教學(xué)演示型機(jī)器人，至少包括一工作程序予置的工作臂，以使所說的工作臂根據(jù)所說的教學(xué)工作的要求而移動(dòng)，其特征在于為演示所說的機(jī)器人的移動(dòng)，此機(jī)器人在靠近其工作臂的工作區(qū)域兩端有兩個(gè)行程極限，機(jī)器人控制器根據(jù)在教學(xué)工作期間相應(yīng)于對(duì)一個(gè)行程極限的檢測，啟動(dòng)報(bào)警信號(hào)裝置并中斷數(shù)據(jù)存儲(chǔ)工作，當(dāng)工作臂回復(fù)到兩行程極限之間所限定的工作區(qū)域內(nèi)時(shí)，所說的報(bào)警信號(hào)裝置自動(dòng)脫離啟動(dòng)狀態(tài)，并且然后所說的控制器重新開始所說的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)工作。
2.一種教學(xué)演示型機(jī)器人，包括許多工作程序予置的工作臂，以使每個(gè)工作臂根據(jù)所說的教學(xué)工作要求而移動(dòng)，其特征在于為演示所說的機(jī)器人的每一個(gè)工作臂的移動(dòng)，此機(jī)器人在靠近每個(gè)工作臂的工作區(qū)域兩端有兩個(gè)行程極限，機(jī)器人控制器在教學(xué)工作期間相應(yīng)于對(duì)所說的行程極限之一的檢測來啟動(dòng)報(bào)警信號(hào)裝置，并中斷數(shù)據(jù)存儲(chǔ)工作，這時(shí)，未檢測其行程極限的工作臂的制動(dòng)機(jī)構(gòu)被激勵(lì)，當(dāng)檢測過行程極限的工作臂回復(fù)到由兩個(gè)行程極限所限定的工作區(qū)域內(nèi)時(shí)，所說的報(bào)警信號(hào)裝置自動(dòng)脫離啟動(dòng)狀態(tài)，而且隨后所說的控制器重新開始數(shù)據(jù)存儲(chǔ)工作。
全文摘要
本發(fā)明披露一種改進(jìn)的教學(xué)演示型機(jī)器人，它包括許多工作程序預(yù)置的工作臂，以使工作臂根據(jù)上述教學(xué)工作的要求而移動(dòng)。為演示此機(jī)器人的每個(gè)工作臂的移動(dòng)，此機(jī)器人在靠近每個(gè)工作臂的工作區(qū)域的兩端有兩個(gè)行程極限。根據(jù)對(duì)行程極限的檢測，機(jī)器人控制器啟動(dòng)報(bào)警信號(hào)裝置并中斷數(shù)據(jù)存儲(chǔ)工作。這時(shí)，其他工作臂的制動(dòng)機(jī)構(gòu)被制動(dòng)。當(dāng)工作臂回復(fù)到工作區(qū)域內(nèi)時(shí)，報(bào)警信號(hào)裝置自動(dòng)脫離啟動(dòng)狀態(tài)。因而所有工作臂的制動(dòng)機(jī)構(gòu)也都解除了激勵(lì)狀態(tài)，然后，控制器重新開始數(shù)據(jù)存儲(chǔ)工作。
文檔編號(hào)B25J9/16GK1054681SQ9010112
公開日1991年9月18日 申請(qǐng)日期1990年3月3日 優(yōu)先權(quán)日1989年3月3日
發(fā)明者木村泰 申請(qǐng)人:三菱重工業(yè)株式會(huì)社