机器人及机器人系统 |
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| 申请号 | CN201280073274.2 | 申请日 | 2012-05-21 | 公开(公告)号 | CN104321169A | 公开(公告)日 | 2015-01-28 |
| 申请人 | 株式会社安川电机; | 发明人 | 白木知行; 一番濑敦; 佐次川勇二; 松尾智弘; 石川伸一; 河野智树; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供一种 机器人 及机器人系统，其在安全方面具有更高的可靠性。机器人(1)具备： 基座 (2)，其被固定在设置面(200)上；以及臂部(4)，其具有从基座经由轴依次连接的多个臂体，臂部具有止动机构，该止动机构具有可动止动部件(81)，可动止动部件(81)将臂体的绕轴的转动动作自由地限制在预定的转动范围内。止动机构具备与可动止动部件卡合的固定止动部件(82)。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种机器人，其特征在于，具备： |
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| 说明书全文 | 机器人及机器人系统技术领域[0001] 本发明的实施方式涉及机器人及机器人系统。 背景技术[0002] 以往，作为与人共存型的机器人，已知一种机器人，所述机器人具备：基座，其被固定在预定的设置面上；以及臂部，其具有从基座经由轴依次连接的多个臂体，所述机器人与人一起进行作业。对于具备这种臂部的机器人，要求进一步减少或避免与包括人的其他物体之间的无意图的接触。 [0003] 另外，提出了如下机器人，所述机器人具备控制装置，该控制装置进行臂部的动作控制，使得即使臂部与人发生接触也不会对人产生损伤，能够与人共存。该机器人是通过由控制装置的软件实现的臂部的动作控制来进行与人之间的最佳的接触动作的机器人(例如，参照专利文献1)。 [0004] 现有技术文献 [0005] 专利文献 [0006] 专利文献1：日本特开2008-302496号公报 发明内容[0007] 本发明要解决的问题 [0008] 然而，特别是在人与机器人协作的用途中，比起如在上述专利文献1中公开的仅依靠软件的动作控制，希望进一步提高可靠性或安全性。 [0009] 本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的是提供一种机器人及机器人系统，其作为与人共存型的机器人，在安全方面具有更高的可靠性。 [0010] 用于解决问题的方法 [0011] 本发明的实施方式的一个方式涉及的机器人具备：基座，其被固定在设置面上；以及臂部，其具有从所述基座经由轴依次连接的多个臂体。所述臂部具有可动止动部件，该可动止动部件在预定的转动范围内自由限制所述臂体的绕所述轴的转动动作。 [0012] 发明效果 [0014] 图1是表示设置有实施方式涉及的机器人系统的作业区域的说明图。 [0015] 图2是表示实施方式涉及的机器人系统中的机器人的臂部的回转范围的说明图。 [0016] 图3是止动机构的基于侧视图的说明图。 [0017] 图4是该止动机构的基于俯视图的说明图。 [0018] 图5是表示控制部对止动机构的控制的一例的说明图。 具体实施方式[0019] 以下参照附图，详细说明本申请公开的机器人及机器人系统的实施方式。此外，本发明不限于下面所示的实施方式。 [0020] 图1是表示设置有具有本实施方式涉及的机器人1的机器人系统10的作业区域100的说明图，图2是表示所述机器人系统10中机器人1的臂部4的回转范围的说明图。 [0021] 本实施方式涉及的机器人系统10具备机器人1。如图1所示，通过在移动体即作业者6等能够出入的预定的作业区域100中的地板200上的预定位置上设置机器人1，设置机器人系统10。此外，作为机器人1的设置位置，能够根据作业适当地进行设定，但在这里设为作业区域100的大致中央位置。另外，作业区域100例如在工厂等的生产线上被划分作为作业间(未图示)。 [0022] 另外，如图2所示，机器人系统10具备对机器人1的动作进行控制的控制部5。在该控制部5中，预先存储有对机器人1进行控制的控制指令的内容，基于这种存储内容，对机器人1进行控制。另外，关于控制部5在后面进行详细说明。 [0023] 如图1所示，机器人1具备：基座2，其被设置在地板200上；以及臂部4，其回转自如地设置在所述基座2上。 [0024] 臂部4具备在基座2上分别经由轴依次连接的臂基体3、第一臂体41、第二臂体42、以及肘杆部43，其中，所述肘杆部43由第一肘杆431、第二肘杆432以及第三肘杆433构成。并且，在第三肘杆433的前端上，安装有末端执行器(未图示)，所述末端执行器适合执行分配给机器人1的作业内容。图2表示这种机器人1的臂部4最大限度地伸长的状态下的最大回转轨迹900。 [0025] 如此，本实施方式涉及的机器人1由多关节机器人构成，其中，所述多关节机器人将臂基体3、第一臂体41、第二臂体42、以及肘杆部43作为可动部位。 [0026] 如以下说明，机器人1是具备第一关节部21至第六关节部26的多关节机器人，机器人1的可动部位能够绕轴旋转。 [0027] 臂基体3还成为机器人1的躯体部，经由第一关节部21以能够旋转的方式与大致圆筒状的基座2连接，基座2以固定状态设置在地板200上。第一关节部21设置在基座2的大致中央，并且具备沿垂直方向(Z方向)延伸的第一轴11。 [0029] 如图所示，在基座2的上表面和臂基体3的下表面，分别设置有凸状体(第一凸状体81，第二凸状体82)，从而构成止动机构8，所述凸状体设置为位于以第一轴11为中心的虚拟圆周上。对于这种止动机构8的具体的结构等在后面进行说明。 [0030] 另外，在臂基体3的一侧部分如前所示设置有第二关节部22，第一臂体41经由该第二关节部22被能够旋转地连接。此外，这种第一臂体41被连接在相对于第一轴11偏心的位置，因此，包括该第一臂体41在内，分别经由轴与所述第一臂体41依次连接的第二臂体42、以及肘杆部43也将围绕第一轴11回转。 [0031] 第二关节部22具备沿着与第一轴11正交的方向、即图上的前后水平方向(Y方向)延伸的第二轴12。并且，该第二轴12与具备第二电机和第二减速器的第二传动机构(未图示)连动连接。这样，第一臂体41通过第二传动机构，绕第二轴12旋转、即沿着上下方向摆动(参照箭头400)。 [0032] 在可动部位之中最长尺寸的第一臂体41的前端侧设置有第三关节部23，大致L字形的第二臂体42经由该第三关节部23连接。 [0033] 第三关节部23具备第三轴13，该第三轴13沿着与第二轴12平行的方向、即与正交于第一轴11的第二轴12相同的方向延伸。并且，该第三轴13与具备第三电机和第三减速器的第三传动机构连动连接。这样，第二臂体42通过第三传动机构，绕第三轴13旋转、即沿着上下方向摆动(参照箭头500)。 [0034] 另外，在第二臂体42的前端侧设置有第四关节部24，第一肘杆431经由该第四关节部24连接。 [0035] 此外，肘杆部43由与第四关节部24连接的圆筒状的第一肘杆431、与该第一肘杆431连接的第二肘杆432、以及设有末端执行器的第三肘杆433构成。 [0036] 对第一肘杆431进行连动连接的第四关节部24具备第四轴14，所述第四轴14沿着与第三轴13正交的方向、即图上的左右水平方向(X方向)延伸。并且，该第四轴14与具备第四电机和第四减速器的第四传动机构连动连接。这样，与第四轴14在同轴方向上连动连接的第一肘杆431通过第四传动机构，绕第四轴14旋转，即，绕第四轴14进行自转(参照箭头600)。 [0037] 在第一肘杆431的前端侧设置有第五关节部25，第二肘杆432经由该第五关节部25在同轴方向连接。 [0038] 第五关节部25具备第五轴15，所述第五轴15沿着与第四轴14同轴的方向、即图上的左右水平方向(X方向)延伸。并且，该第五轴15与具备第五电机和第五减速器的第五传动机构连动连接。因而，与第五轴15在同轴方向上连动连接的第二肘杆432通过第五传动机构，绕第五轴15旋转，即，绕第五轴15进行自转(参照箭头700)。 [0039] 在第二肘杆432的前端侧设置有第六关节部26，第三肘杆433经由该第六关节部26连接。 [0040] 第六关节部26具备第六轴16，所述第六轴16沿着与第五轴15正交的方向、即图上的前后水平方向(Y方向)延伸。并且，该第六轴16与具备第六电机和第六减速器的第六传动机构连动连接。因而，第三肘杆433通过第六传动机构绕第六轴16旋转，即，沿着上下方向摆动(参照箭头800)。 [0041] 如上所述，本实施方式涉及的机器人1具备臂部4，其相对于基座2以能够旋转的方式设置于基座2上，基座2设置在作为预定的设置面的地板200上。 [0042] 臂部4具备：臂基体3，其以绕第一轴11能够旋转的方式设置；第一臂体41，其相对于该臂基体3以能够绕第二轴12旋转的方式设置；第二臂体42，其相对于所述第一臂体41以能够绕第三轴13旋转的方式设置；以及肘杆部43，其相对于第二臂体42以能够旋转的方式设置。 [0043] 另外，肘杆部43具备第一肘杆431、第二肘杆432、以及第三肘杆433。第一肘杆431相对于第二臂体42以能够绕第四轴14旋转的方式设置。第二肘杆432相对于第一肘杆431以能够绕第五轴15旋转的方式设置。另外，第三肘杆433相对于第二肘杆432以能够绕第六轴16旋转的方式设置，并且在第三肘杆433的前端安装有预定的末端执行器。 [0044] 这些臂基体3、第一臂体41、第二臂体42、第一肘杆431、第二肘杆432、以及第三肘杆433是以围绕轴旋转自如的方式连接的多个连杆，并且构成机器人1的可动部位。并且，各个传动机构上分别设置的电机使所述连杆绕各个轴(第一轴11至第六轴16)旋转。 [0045] 此外，在本实施方式中，臂部4包含与基座2连接的臂基体3，臂部4还包含与第二臂体42连接的肘杆部43。即，臂基体3、以及构成肘杆部43的第一肘杆431、第二肘杆432以及第三肘杆433均都被包含于臂体的概念中。 [0046] 另外，如图2所示，机器人系统10所具备的控制部5与机器人1连接。另外，控制部5具备未图示的CPU(Central Processing Unit：中央处理器)、ROM(Read Only Memory：只读存储器)、RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)，还具备硬盘等存储部。并且，这种控制部5通过CPU读出存储在存储部的程序，并按照程序对作为连杆的臂基体3、第一臂体41、第二臂体42、第一肘杆431、第二肘杆432、以及第三肘杆433进行驱动。 [0047] 另外，如图所示，控制部5还与由非接触式传感器等构成的移动体检测部7电连接，所述移动体检测部7对作业区域100内的作业者6等移动体的运动进行检测。移动体检测部7与机器人1独立地配置在作业区域100内。另外，作为移动体检测部7，也能够使用能够监视作业区域100的内部全体的摄像机。 [0048] 并且，控制部5接收由移动体检测部7产生的检测结果，当基于所接收的检测结果，例如判断为作业者6存在于预定的区域内时，驱动设置在臂部4的所述的止动机构8，以机械方式来限制臂部4的回转。即，止动机构8能够在预定的转动范围内自由限制作为臂体的臂基体3的绕第一轴11的转动动作。 [0049] 以下参照图3及图4，对本实施方式涉及的止动机构8进行具体说明。图3是机器人1具备的止动机构8的基于侧视图的说明图，图4是所述止动机构8的基于俯视图的说明图。 [0050] 如图3所示，将第一凸状体81作为可动止动部件出没自如地设置在基座2的上表面，使得所述第一凸状体81位于以第一轴11为中心的虚拟圆周上。为了达到出没自如，在这里，在基座2上设置孔部800从而使第一凸状体81上下滑动自如地嵌装，并且在孔部800的内部配设气缸装置820使其与第一凸状体81连动连接。然后，通过对气缸装置820进行驱动，使第一凸状体81从设置在基座2的上表面上的孔部800的止动部件出入口810出没自如。 [0051] 另一方面，将第二凸状体82作为固定止动部件以向下突出的状态固定设置在臂基体3的下表面，使得所述第二凸状体82同样地位于以第一轴11为中心的虚拟圆周上。 [0052] 因而，如果处于作为可动止动部件的第一凸状体81隐没在基座2内的状态，则臂基体3能够以第一轴11为中心自由地回转。但是，如果成为作为可动止动部件的第一凸状体81从基座2突出的状态，则如图4所示，正在回转的臂基体3的第二凸状体82终将与第一凸状体81抵接并卡合，从而限制回转。 [0053] 如此，在本实施方式涉及的机器人1中，能够使用可动止动部件以机械方式限制臂基体3(臂体)的回转。因此，比起仅基于软件的动作控制，能够提高可靠性，作为与人共存型的机器人1，为更优选的结构。 [0054] 另外，如图4所示，在本实施方式中，绕第一轴11隔开预定间隔设置多个作为可动止动部件的第一凸状体81。即，从设置在基座2上的多个第一凸状体81中选择以隔着固定设置在臂基体3上的第二凸状体82的方式隔开预定间隔的两个第一凸状体81使其突出，当处于该状态时，能够限制第一臂体41的转动范围，进而能够限制臂部4的转动范围。 [0055] 如此，本实施方式涉及的止动机构8能够将与基座2连接的第一臂体41的转动动作限制在预定的转动范围内。 [0056] 因而，控制部5例如对作业者6等移动体在作业区域100内的运动进行检测，并且能够基于检测结果改变使第一凸状体81(可动止动部件)和第二凸状体82(固定止动部件)卡合的位置。 [0057] 例如，相应于作业者6位于预先设定在作业区域100内的第一区域内的情况、或者位于第二区域内的情况、位于第三区域内的情况等，能够将臂部4的转动动作限制在预定的转动范围内。 [0058] 图5是表示控制部5对止动机构8的控制的一例的说明图。例如，当臂部4的转动范围为自由的状态时，由移动体检测部7检测出作业者6已进入第一区域(未图示)内，将检测结果发送到控制部5。 [0059] 到现在为止对臂部4的转动范围没有进行限制的控制部5接收到来自移动体检测部7的检测结果时，如图5所示，将臂部4的转动范围限制在与第一区域相对应的第一范围91内。 [0060] 具体而言，从图4所示的多个第一凸状体81之中，例如，选择第一止动部件出入口810a内的第一凸状体81和第二止动部件出入口810b内的第一凸状体81，驱动气缸装置 820，从而使两个第一凸状体81突出。如此，臂部4的动作被限制在第一范围91内。 [0061] 另外，假设移动体检测部7检测出作业者6进一步接近机器人1，例如，作业者6已进入第二区域(未图示)内。控制部5接收到来自移动体检测部7的检测结果时，如图5所示，将臂部4的转动范围限制在与第二区域相对应的第二范围92内。 [0062] 具体而言，从图4所示的多个第一凸状体81之中，例如，选择第三止动部件出入口810c内的第一凸状体81和第四止动部件出入口810d内的第一凸状体81，驱动气缸装置 820，从而使两个第一凸状体81突出。如此，臂部4的动作被限制在第二范围92内。此外，在本实施方式涉及的止动机构8中，从图4所示的结构中可知，以图5所示的最小转动范围 90为单位，设定限制臂部4的转动动作的转动范围。 [0063] 另外，作为上述的机器人1的止动机构8，形成将作为可动止动部件的第一凸状体81设置在作为连杆之一的基座2上、将作为固定止动部件的第二凸状体82设置在臂基体3上的结构。 [0064] 但是，可动止动部件和固定止动部件的配置位置也可以颠倒。即，只要可动止动部件设置在由经由第一轴11连接的基座2及臂基体3构成的一对连杆之中的任一方，固定止动部件设置在连杆(基座2及臂基体3)之中的另一方即可。 [0065] 另外，本实施方式涉及的止动机构8中，形成为具备由第二凸状体82构成的固定止动部件的结构，但是，作为固定止动部件，例如，也能够在臂基体3的下表面形成以第一轴11为中心的圆弧状的预定长度的槽部而构成。 [0066] 即，形成在所希望的位置上形成了槽的端部的槽部，并且使作为可动止动部件的第一凸状体81能够间隙配合到该槽部内。即使是这种结构，当臂基体3回转时，第一凸状体81也将与槽的端部抵接而被限制回转。 [0067] 另外，在上述的实施方式中，将移动体检测部7与机器人1独立地配置在作业区域100内，但是移动体检测部7也可以一体地设置在机器人1上。 [0068] 此外，也能够使用移动体检测部7适当地通过中断处理对臂部4的转动动作的限制进行控制，也可以规定臂部4的转动范围从而预先设置臂部4的转动动作的限制。 [0069] 如以上说明，上述的结构的本实施方式涉及的机器人1及具备该机器人1的机器人系统10能够进一步提高安全方面等的可靠性，以使其更适合于与人共存型。 [0070] 另外，在上述的实施方式中，对形成为将止动机构8设置在基座2与臂基体3之间的结构、将臂基体3的转动动作自由地限制在预定的转动范围内的情况进行了说明。但是，止动机构8也可以将其他的臂体、例如第一臂体41、第二臂体42、第一肘杆431、第二肘杆432、以及第三肘杆433的绕轴的转动动作自由地限制在预定的转动范围内。或者，也能够对所有的臂体将它们的绕轴的转动动作自由地限制在预定的转动范围内。 [0071] 对于本领域技术人员能够容易地导出进一步的效果和变形例。因而，本发明的更广泛的方式不限于以上所述并记述的特定的详细内容以及代表性的实施方式。因此，在不脱离所附的权利要求书及其等同物所定义的总的发明概念的精神或范围的情况下，能够进行各种各样的改变。 [0072] 附图标记说明 [0073] 1：机器人 [0074] 2：基座 [0075] 3：臂基体 [0076] 4：臂部 [0077] 5：控制部 [0078] 6：作业者 [0079] 7：移动体检测部 [0080] 8：止动机构 [0081] 81：第一凸状体(可动止动部件) [0082] 82：第二凸状体(固定止动部件) [0083] 100：作业区域(预定区域) |
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