机器人控制系统
阅读：1019发布：2020-05-11
专利汇可以提供机器人控制系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且机器人 控制系统包括多个机器人、及可向多个机器人通过无线通信发送动作命令的作业人员终端。作业人员终端具有：识别部，从多个机器人中识别出用于作业的对象机器人；接受部，接受来自作业人员的机器人的动作指示；及无线通信部，当接受部已接受动作指示时，仅向被识别部识别为对象机器人的机器人发送动作命令。，下面是机器人控制系统专利的具体信息内容。
1.一种机器人控制系统，用于在设置有多个机器人的作业空间内，使得作业人员针对每种作业区分使用机器人，该机器人控制系统的特征在于，包括：
多个机器人；及
作业人员终端，用以向所述多个机器人通过无线通信发送动作命令；
所述作业人员终端包括：
识别部，用以从所述多个机器人中识别出用于作业的对象机器人；
接受部，用以接受来自作业人员对于机器人的动作指示；及
无线通信部，当所述接受部已接受动作指示时，仅向被所述识别部识别为对象机器人的机器人发送动作命令。
2.根据权利要求1所述的机器人控制系统，其特征在于：还包括对象机器人提示部，用以呈现信息来提示所述多个机器人中的哪一个机器人被识别为对象机器人。
3.根据权利要求2所述的机器人控制系统，其特征在于：
所述对象机器人提示部是以作业人员自身及作业人员以外的第三者双方都能看到的态样，呈现信息来提示所述多个机器人中的哪一个机器人被识别为对象机器人。
4.根据权利要求2或3所述的机器人控制系统，其特征在于：
所述多个机器人各自分配有识别色，
所述对象机器人提示部是以与对象机器人的识别色相同的颜色点灯的元件。
5.根据权利要求4所述的机器人控制系统，其特征在于：
所述多个机器人各自具有显示识别色的识别色显示部，
所述作业人员终端具有透视型的头戴式显示器，
所述对象机器人提示部是使所述头戴式显示器上显示与对象机器人的识别色相同颜色的图像的元件、或以在作业人员的视野范围内的方式安装在所述头戴式显示器上的以与对象机器人的识别色相同的颜色发光的元件。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的机器人控制系统，其特征在于：
所述多个机器人各自具有记录着机器人标识符的机器人识别标识，
所述作业人员终端具有从机器人识别标识读取机器人标识符的阅读器，所述识别部通过从所述阅读器的读取范围内的机器人识别标识读取机器人标识符，而识别对象机器人。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的机器人控制系统，其特征在于：
所述作业人员终端具有记录着终端标识符的终端识别标识，
所述多个机器人各自具有从终端识别标识读取终端标识符的阅读器、及向由所述阅读器读取的终端标识符所特定的作业人员终端通知自身的机器人标识符的标识符通知部，所述识别部通过从所述标识符通知部获得所述机器人标识符，而识别对象机器人。
8.根据权利要求1至5中任一项所述的机器人控制系统，其特征在于：所述识别部通过将对象机器人的多个候补提示给作业人员、且从所述多个候补中为作业人员选择对象机器人，而识别对象机器人。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的机器人控制系统，其特征在于：所述多个机器人各自具有人感测传感器及控制部，当所述人感测传感器感测到作业人员不在可使用机器人的范围内时，该控制部停止与所述作业人员终端的通信或是机器人的动作。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的机器人控制系统，其特征在于：
所述多个机器人各自是将来自所述作业人员终端的动作命令的接收作为触发来执行所决定的动作的机器人，
不论对象机器人是哪一种机器人，所述动作指示都能以相同的操作进行输入。
机器人控制系统
技术领域
[0001] 本发明涉及一种由作业人员利用多个机器人进行作业的生产方式。
背景技术
[0002] 随着客户需求的多样化，在制造业现场，迫切须要应对多品种少量生产、短期限生产、变量生产等。在这种环境变化中，从沿带式输送机配置作业人员或机器人的线式生产方式向单元生产方式等以人工组装为主体的小规模生产方式转变的企业较多。单元生产方式是指，以包围作业人员的作业空间的方式配置加工、组装、检查、捆包等各工序的作业台，由一位(或几位)作业人员一面在作业台间移动一面制造产品。
[0003] 近来，为了实现小规模生产方式中的省人化·省力化，有导入能与人类进行相同作业的多重任务的双臂机器人来代替作业人员的示例。例如，专利文献1，提出按照工序配置多个作业人员及多个双臂机器人，由彼此相邻的作业人员或双臂机器人一面传送工件一面制造产品的生产方式。
[0004] [现有技术文献]
[0005] [专利文献]
[0006] 专利文献1：国际公开第2009/071567号
发明内容
[0007] [发明所要解决的问题]
[0008] 然而，小规模生产方式的各工序中的作业多种多样，有的作业中还要求只有人类才能实现的精细的活动或高级的判断。因此，当欲将人类进行的作业全部切换到双臂机器人时，需要具备多个传感器及特殊手部的高性能且高智能型的机器人。因此，存在机器人的开发·示教需要时间且产线的起动需要时间，导入成本或维护成本高从而不易获得投资效益等问题。
[0009] 因此，本发明人研究了并非将人类更换为机器人，而是使人类与机器人彼此发挥优势而共同完成一项作业的新颖形态的生产方式。也就是说，精细的活动或需要随机应变的(灵活的)判断的部分由作业人员负责，单纯的动作或要求准确性的动作则由机器人负责，作业人员与机器人在同一作业空间内协同作业。
[0010] 例如，假设为在产品内部螺固缆线的作业时，在产品内部的狭窄(复杂的)空间内使作为螺固对象的缆线位置对准的活动不宜由机器人进行。另一方面，螺固等单纯的动作适宜由机器人进行，如果是作业人员则会出现倾斜插入或弄错转矩等不良可能。这种情况下，由作业人员使缆线位置对准并进行按压，在此状态下，由机器人进行螺固。
[0011] 通过这样由人类与机器人负责各自擅长的活动而协同作业，可期待作业效率及准确性的提升。而且，可为远比双臂机器人简单的机器人，所以还能大幅降低导入成本或维护成本。
[0012] 为了实现人类与机器人的协同作业，须使人类的动作与机器人的动作的定时良好地配合。理想的是，当作业人员侧准备完毕时(例如，使缆线对准规定的位置而固定后)，作业人员自身向机器人发出动作命令(例如，螺固的执行命令)。作为其实现方法，考虑到例如，从作业人员装戴或携带的终端向机器人以无线的方式发送命令，或利用手势输入、动作输入、声音输入等非接触方式的输入设备输入命令。
[0013] 然而，当将这种构成应用在单元生产方式中时，会遇到如下的新问题。假设，在单元内的多个作业台上设置对应于各个作业的特殊的机器人，作业人员一面在作业台之间移动一面与各个机器人协同作业。此时，从可用性(操作性)及作业效率的观点出发，理想的是对于任一机器人都能以同样的方式发出动作指示。然而，因多个机器人靠近地配置在有限的空间内，所以，当利用上文所述的无线通信或非接触输入时，会由其他机器人或多个机器人接收来自作业人员的动作命令，从而可能会使并非作业人员所意指的机器人发生误动作。
[0014] 本发明是鉴于所述课题而完成，其目的在于提供一种用于实现在设置有多个机器人的作业空间内、作业人员一面针对每种作业区分使用机器人一面高效率地进行作业的生产方式的技术。
[0015] [解决问题的手段]
[0016] 为了达成所述目的，本发明中采用以下构成。
[0017] 也就是说，本发明的机器人控制系统用于使得在设置有多个机器人的作业空间内，作业人员针对每种作业区分使用机器人；该机器人控制系统的特征在于：包括多个机器人、及可向所述多个机器人通过无线通信发送动作命令的作业人员终端，所述作业人员终端具有：识别部，从所述多个机器人中识别出用于作业的对象机器人；接受部，接受来自作业人员的机器人的动作指示；及无线通信部，当所述接受部已接受动作指示时，仅向被所述识别部识别为对象机器人的机器人发送动作命令。
[0018] 根据此构成，仅向被识别部识别被对象机器人的机器人发送动作命令，所以，能防患非作业人员所意指的机器人的误动作于未然。而且，因是根据作业人员的动作指示向对象机器人无线发送动作命令，所以，能以作业人员所需的定时使对象机器人动作，从而能实现高效率的作业。
[0019] 这里，优选为作业人员与机器人为进行协同作业的关系。协同作业是指使为了达成一项作业而需要的多个动作中的一部分动作由作业人员进行，其余的由机器人进行。作业人员承担的动作及机器人承担的动作有时是同时或同步地进行，有时是时间上连续地进行。而且，作为“仅向被识别为对象机器人的机器人发送动作命令”的方法，既可为“向对象机器人发送动作命令，而不向其他机器人发送动作命令”的方法，也可为“将包含有对于对象机器人进行指定的信息的动作命令多播发送给所有机器人，由机器人侧判断是否是针对自己的动作命令”的方法。
[0020] 优选为，还具有对象机器人提示部，用以呈现信息来提示所述多个机器人中的哪一个机器人被识别为对象机器人。通过看所提示的信息，作业人员能确认自己所意指的机器人是否被选为对象机器人，所以可确保作业安全。
[0021] 优选为，所述对象机器人提示部是以作业人员自身及作业人员以外的第三者双方都能看到的态样，提示表示所述多个机器人中的哪一个机器人被识别为对象机器人的信息。不仅是作业人员自身能看到对象机器人，第三者也能看到对象机器人，由此，能客观地管理·监控作业的安全及系统的正常动作。
[0022] 优选为，所述多个机器人各自分配有识别色，所述对象机器人提示部是以与对象机器人的识别色相同的颜色点灯的元件。通过颜色来识别，从而能直观且准确地区分机器人。
[0023] 优选为，所述多个机器人各自具有显示识别色的识别色显示部，所述作业人员终端具有透视型头戴式显示器，所述对象机器人提示部是使所述头戴式显示器上显示与对象机器人的识别色相同颜色的图像的元件、或以在作业人员的视野范围内的方式安装在所述头戴式显示器上的以与对象机器人的识别色相同的颜色发光的元件。根据此构成，作业人员隔着头戴式显示器看机器人的识别色显示部，仅通过对比头戴式显示器侧显示或发光的颜色、与机器人的识别色显示部的颜色，作业人员终端便能直观且立刻确认被辨别为对象机器人的机器人是否与作业人员自身意指的机器人一致。
[0024] 识别部对于对象机器人的识别可采用任意方法。优选为，例如，所述多个机器人各自具有记录着机器人标识符(Identification，ID)的机器人识别标识，所述作业人员终端具有从机器人识别标识读取机器人ID的阅读器(reader)，所述识别部通过从所述阅读器的读取范围内的机器人识别标识读取机器人ID，而识别对象机器人。或者，优选为，所述作业人员终端具有记录着终端ID的终端识别标识，所述多个机器人各自具有从终端识别标识读取终端ID的阅读器、及向由所述阅读器读取的终端ID所特定的作业人员终端通知自身的机器人ID的ID通知部，所述识别部通过从所述ID通知部获得机器人ID，而识别对象机器人。或者，所述识别部也可通过将对象机器人的多个候补提示给作业人员、且从所述多个候补中为作业人员选择对象机器人，而识别对象机器人。作为“机器人识别标识”、“终端识别标识”，可使用例如集成电路(Integrated Circuit，IC)标签、二维码等。当使用IC标签作为识别标识时，“阅读器”为射频识别(Radio Frequency Identification，RFID)阅读器，当使用二维码作为识别标识时，“阅读器”为摄像头。
[0025] 优选为，所述多个机器人各自具有人感测传感器及控制部，该控制部当所述人感测传感器感测到作业人员不在可使用机器人的范围内时，停止与所述作业人员终端的通信、或是机器人的动作。由此，能进一步抑制机器人的误动作，从而能确保作业安全。
[0026] 优选为，所述多个机器人各自是将来自所述作业人员终端的动作命令的接收作为触发来执行所决定的动作的机器人，不论对象机器人是哪一种机器人，所述动作指示都能以相同的操作进行输入。对于任一机器人都能以相同的操作输入动作指示，由此，能提升作业人员的可用性(操作性)及作业效率。
[0027] 另外，本发明可作为具有所述构成的至少一部分的机器人控制系统。而且，本发明还可作为包含所述处理的至少一部分的机器人的控制方法或与机器人协同作业的生产方法、或是用于使计算机执行该方法的程序或非暂时性存储有该程序的计算机可读取的存储媒体。所述构成及处理只要在技术上不矛盾，那么可相互组合而构成本发明。
[0028] [发明的效果]
[0030] 图1是表示单元生产线的一例的图。
[0031] 图2是示意性表示第1实施方式的作业台的构成例的立体图。
[0032] 图3是示意性表示作业人员终端的头部组件的构成例的立体图。
[0033] 图4是示意性表示作业人员终端的臂部组件的构成例的立体图。
[0034] 图5是机器人控制系统的功能框图。
[0035] 图6是第1实施方式的机器人控制的顺序。
[0036] 图7是表示运行模式中的作业人员的视野的图。
[0037] 图8是示意性表示第2实施方式的作业台的构成例的立体图。
[0038] 图9是第2实施方式的机器人控制的顺序。
[0039] 图10是示意性表示第3实施方式的作业台及作业人员终端(臂部组件)的构成例的立体图。
[0040] 图11是第3实施方式的机器人控制的顺序。
[0041] 图12是对第4实施方式中的对象机器人的选择方法进行说明的图。
具体实施方式
[0042] 本发明涉及用于使设置在有限的作业空间内的多个机器人中的、作业人员所需的机器人以所需的定时进行动作的技术，尤其适宜用于由人类与机器人一面彼此发挥优势一面协同进行一项作业的新颖形态的生产方式。以下叙述的实施方式中，对于将本发明运用于进行产品的组装、检查、捆包的单元生产线的示例进行说明。
[0043] (单元生产线)
[0044] 单元生产方式是指以包围作业人员的作业空间的方式配置对应于各作业工序的多个作业台，由一位或几位作业人员一面在作业台间移动一面制造产品的生产方式。作业台的配置有若干种变化，但最普遍的形态是将作业台配置为U字形的形态。
[0045] 图1是表示运用本实施方式的机器人控制系统的单元生产线的示意图。图1是从上方观察单元的俯视图，6个作业台11～16配置成U字形，表示出在除作业台14之外的5个作业台11、12、13、15、16设置有辅助作业人员10a、10b的作业的机器人11a、12a、13a、15a、16a的状况。
[0046] 作业台11～16分别是进行(1)零件组装、(2)缆线捆扎、(3)螺固、(4)检查、(5)捆包准备、(6)捆包·搬出等各作业工序的场所。其中，(1)零件组装、(2)缆线捆扎及(6)捆包·搬出由作业人员10a承担，(3)螺固、(4)检查及(5)捆包准备由作业人员10b承担。
[0047] (1)零件组装
[0048] 在作业台11上，机器人11a根据作业人员10a的指示(信号)而从零件架拾取零件，将零件传送给作业人员10a(或将零件配置在规定的位置)。作业人员10a将零件组装在工件的壳体内部，带着此工件向作业台12移动。
[0049] (2)缆线捆扎
[0050] 在作业台12上，机器人12a根据作业人员10a的指示(信号)而从储料器拾取捆扎带，将捆扎带传送给作业人员10a。作业人员10a使工件的壳体内部缆线群集中并利用捆扎带捆扎。之后，作业人员10a将工件交给下一作业台13。
[0051] (3)螺固
[0052] 在作业台13上，作业人员10b在将工件配置在规定的位置、并按压作为螺固对象的零件或缆线加以固定的状态下，将指示(信号)发送给机器人13a。然后，机器人13a使电动驱动器垂直下降，进行螺固。当有多个螺固部位时，反复进行相同作业。
[0053] (4)检查
[0054] 在作业台14上，作业人员10b目视检查螺固后的工件。本例中，对于零件的组装、缆线的捆扎、螺钉的紧固、工件外观的污渍·划痕等进行确认，如果无问题，那么将其配置在作业台14与作业台15之间的成品架上。
[0055] (5)捆包准备
[0056] 在作业台15上，作业人员10b组装捆包箱并配置在规定的位置后，如果向机器人15a发送指示(信号)，那么机器人15a从成品架拾取工件，将其设置在捆包箱中，且将捆包构件放入捆包箱中。
[0057] (6)捆包·搬出
[0058] 在作业台16上，作业人员10a使捆包箱的上盖片弯折并加以固定后，如果向机器人16a发送指示(信号)，那么机器人16a卡钉捆包箱的上盖后，将其配置在规定的搬出架上。
[0059] 如以上所述，通过由两位作业人员10a、10b分别一面在作业台间移动一面与所需的机器人进行协同作业，而进行从产品的组装到捆包为止的作业。另外，此处所说明的单元生产线的构成、作业台或作业人员的数量、作业内容、作业人员及机器人负责的作业等仅为一例。
[0060] 然而，当实现所述的生产方式时，关于作业人员与机器人之间的交互动作(interaction)，存在若干应解决的课题。第一个课题是，实现以所需的定时(也就是，作业人员的准备完毕的定时)向机器人传递作业人员的指示(信号)的构成。第二个课题是，实现作业人员按自然的动作流程(也就是，作业人员的活动或时间几乎没有损失的方法)向机器人发出指示的操作界面。这些构成对于作业人员与机器人默契地协同、且实现高效率且准确的生产而言较为重要。另外，第三个课题是，实现作业人员仅向自己所意指的机器人(用于协同作业的对象机器人)切实地发出指示的构成。其原因在于，当作业人员10a欲在作业台12上进行缆线的捆扎作业而向机器人发出指示时，如果发生其他机器人误动作等情况，那么不仅会产生作业损失，还会产生安全卫生上的问题。
[0061] 本实施方式的机器人控制系统中，为了解决这些课题，采用各作业人员使用具有无线通信功能的作业人员终端、通过无线通信向机器人发送动作命令(动作的触发)的构成，且实现作业人员终端识别出进行协同作业的对象机器人、选择性地仅向该对象机器人发送动作命令的构成。以下，对于这些构成的具体构成进行说明。
[0062] ＜第1实施方式＞
[0063] (作业台及机器人)
[0064] 对于设置有机器人的作业台(图1中的11、12、13、15、16)的构成进行说明。图2是示意性表示作业台的构成例的立体图。
[0065] 作业台20是通过利用接头连接金属制管，且组装顶板21或所需的架板而形成。在作业台20上部设有水平轨道22，且机器人23安装于该水平轨道22。
[0066] 本实施方式的机器人23只要能如上所述进行物品的传送或螺固等单纯的辅助作业即可，无需双臂机器人那样的高级功能。因此，可使用简单且低成本的机器人(例如，单臂多关节机器人)。当实现作业人员与机器人的协同作业时，优选为，根据作业人员的动作路线及确保作业空间的要求来将机器人23设置在作业台20的上部或顶板等处。在此，通过使机器人23的功能(作用)及构成简化，能使机器人自身轻量化，所以，容易将机器人23设置在作业台20的水平轨道22或顶板(未图示)。
[0067] 机器人23具有识别色显示部24。对于图1所示的5台机器人(11a、12a、13a、15a、16a)，分配有用于识别各机器人的互不相同的识别色(例如，红、绿、蓝、深红、黄)。当作业人员装戴的作业人员终端与机器人23之间确立通信时，识别色显示部24以分配给该机器人23的识别色点灯(发光)。将于下文详细叙述。识别色显示部24可包括包含发光二极管(Light Emitting Diode，LED)的发光板、液晶显示器、有机电致发光(EL，Electroluminescence)显示器等。
[0068] 而且，在作业台20的顶板21，安装有作为机器人识别标识的IC标签25。IC标签25上记录着分配给该机器人23的机器人标识符(Identification，ID)。机器人ID也与识别色同样地，对每个机器人分配不同的ID以能够识别5台机器人。
[0069] 而且，在作业台20设有人感测传感器26。人感测传感器26是用于感测作业人员是否位于作业台20附近(也就是说，可使用机器人23的范围内)的传感器。例如，可使用红外线传感器、扩散反射型传感器等。
[0070] (作业人员终端)
[0071] 接着，对于作业人员使用的作业人员终端的构成进行说明。本实施方式中，使用供作业人员装戴(穿戴)形态的可戴式作业人员终端。具体来说，作业人员终端包括装戴在头部的头戴式头部组件(图3)、及装戴在臂部的臂部组件(图4)。
[0072] (1)头部组件
[0073] 如图3所示，头部组件30具有头盔式的头部组件本体31、及安装在头部组件本体31的前表面的透视型头戴式显示器(以下简称为“透视型显示器”)32。透视型中，有通过映射出摄像头的影像而实现虚拟透视的“视频透视(video see through)”、使用半镜面(half mirror)等光学构件或使用透明显示器的“光学透视”等，可为任一种方式。另外，也可并不使用显示器式的头戴式显示器，而是使用投影式的头戴式显示器。
[0074] 在头部组件本体31设有电源开关33、前置摄像头34、陀螺传感器35。而且，将在图5中详细说明，头部组件本体31中内设有具有信号处理·图像处理部、中央处理装置、存储部、无线通信部等的功能的计算机(控制部)。
[0075] 电源开关33是用于切换头部组件30的电源接通/断开的开关，且配置在头盔的锷部等、作业人员在作业中不会误碰的位置。前置摄像头34是拍摄作业人员的视线方向(头部正对的方向)的影像的摄像头。当为视频透视型时，使从前置摄像头34获取的影像显示在透视型显示器32上。陀螺传感器35是用于感测作业人员的头部的活动的角速度传感器，且安装在头顶部。另外，也可代替陀螺传感器35、或与陀螺传感器35一并地设置三轴加速度传感器。加速度传感器也可用于感测头部的活动。
[0076] 在透视型显示器32，沿着其缘部设有对象机器人提示部36。对象机器人提示部36是利用作为协同作业的对象的机器人(对象机器人)的识别色来点灯的发光体，包含例如LED等。另外，本实施方式中，使透视型显示器32与对象机器人提示部36由不同设备构成，但也可通过使透视型显示器32的一部分显示与识别色相同颜色的图像，而使其兼具对象机器人提示部的功能。
[0077] (2)臂部组件
[0078] 如图4所示，臂部组件40具有装戴在作业人员的前臂的臂部组件本体41、及用于固定臂部组件本体41的固定带42。图4中表示臂部组件40装戴在左臂的状况，但也可构成为装戴在右臂。
[0079] 在臂部组件本体41设有电源开关43、肌电传感器44、RFID阅读器45及对象机器人提示部46。而且，将在图5中详细说明，在臂部组件本体41内设有具有信号处理部、中央处理装置、存储部、无线通信部等的功能的计算机(控制部)。
[0080] 电源开关43是用于切换臂部组件40的电源接通/断开的开关，且配置在臂部组件本体41的内侧表面等、作业人员在作业中不会误碰的位置。肌电传感器44是感测作业人员的前臂的肌电位的传感器，且组装在臂部组件本体41的接触前臂的皮肤表面的部位。RFID阅读器45是用于从安装在作业台20的IC标签25(参照图2)读取机器人ID的传感器。对象机器人提示部46是以作为协同作业的对象的机器人(对象机器人)的识别色来点灯的发光体，包含例如LED等。此对象机器人提示部46受到控制而与头部组件30的对象机器人提示部36连动(发出相同颜色的光)。
[0081] 固定带42包括卷绕在前臂的前臂带42a、卷绕在上臂的上臂带42b、及可自如伸缩地连接前臂带42a与上臂带42b的连接带42c。固定带42的构造兼具如下功能：使臂部组件本体41固定而不会脱离前臂、使臂部组件本体41朝正确的方向装戴在前臂、使得只能装戴一个臂部组件40。利用固定带42使得臂部组件40不会物理上误装戴，由此，能提高与本系统中的机器人的协同作业的安全性。
[0082] (功能构成)
[0083] 图5是表示本实施方式的机器人控制系统的功能构成的框图。图5中，对于与图2至图4所示的构成相同的部分标注相同符号。另外，机器人控制系统如图1所示包括多台机器人，但图5中为了便于说明仅表示一台机器人23的构成。
[0084] 机器人23具有中央处理装置230、存储部231、驱动部232、传感器部233、致动部234、无线通信部235及识别色显示部24。中央处理装置230是通过读入并执行存储部231中所保存的程序，而进行各种运算处理或机器人23的各区块的控制的处理器。存储部231具有保存固件等程序或各种设定参数的不挥发性存储器、及可用作中央处理装置230的工作存储器等的挥发性存储器。
[0085] 驱动部232是具有输入来自传感器部233的传感器信号的电路、及向致动部234输出驱动信号的电路等的控制电路。传感器部233是用于获取用在机器人23的控制中的信息的输入设备。致动部234是驱动机器人23的臂、手部、工具等的输出设备。传感器有光传感器、声音传感器、振动传感器、温度传感器、力传感器(触觉传感器)、距离传感器等各种类型的传感器，可根据机器人23的构成或作业内容等设置所需数量·类型的传感器。而且，致动器也有伺服电机、线性致动器、螺线管等多种类型，可根据机器人23的构成或作业内容等而设置所需数量·类型的致动器。无线通信部235是用于与作业人员终端的头部组件30进行无线通信的模块。
[0086] 作业人员终端的头部组件30具有透视型显示器32、前置摄像头34、陀螺传感器35、信号处理·图像处理部300、中央处理装置301、存储部302、无线通信部303及对象机器人提示部36。信号处理·图像处理部300是输入陀螺传感器35的传感器信号及前置摄像头34的图像信号，进行放大、过滤处理、模数(Analog Digital，AD)转换等的电路。中央处理装置301是通过读取并执行存储部302中保存的程序而进行各种运算处理、或透视型显示器32、无线通信部303、对象机器人提示部36等的控制的处理器。存储部302具有保存固件等程序、作业人员设定的阈值等设定参数、用于手势辨别的参照图像数据等的不挥发性存储器、及用作中央处理装置301的工作存储器等的挥发性存储器。无线通信部303是用于与臂部组件
40及各机器人23进行无线通信的模块。
40及各机器人23进行无线通信的模块。
[0087] 作业人员终端的臂部组件40具有肌电传感器44、RFID阅读器45、信号处理部400、中央处理装置401、存储部402、无线通信部403及对象机器人提示部46。信号处理部400是输入肌电传感器44的传感器信号并进行放大、过滤处理、AD转换等的电路。中央处理装置401是通过读取并执行存储部402中保存的程序而进行各种运算处理、或无线通信部403、对象机器人提示部46等的控制的处理器。存储部402具有保存固件等程序、各种设定参数等的不挥发性存储器、及用作中央处理装置401的工作存储器等的挥发性存储器。无线通信部403是用于与头部组件30进行无线通信的模块。
[0088] 机器人23、头部组件30、臂部组件40之间的无线通信可使用任意通信方式。例如，适宜利用电气和电子工程师协会(Institute of Electrical and Electronics Engineers，IEEE)802.11、IEEE802.15、红外线通信等。
[0089] (对象机器人的识别及控制)
[0090] 接着，参照图6的顺序图，对于本实施方式的机器人控制系统中的对象机器人的识别及控制的流程进行说明。以下，以在图1的单元生产线上的第三个作业台上进行螺固作业的情况为例进行说明。然而，关于各构成要素的符号，请适当参照图2至图5中使用的符号。
[0091] 首先，作业人员移动到螺固作业的作业台20，利用臂部组件40触碰作业台20的IC标签25(S10)。然后，臂部组件40的RFID阅读器45读取IC标签25中记录的机器人23的机器人ID(S40)。臂部组件40的中央处理装置401将所读取的机器人ID通过无线通信部403发送给头部组件30(S41)。头部组件30的中央处理装置301将从臂部组件40接收的机器人ID存储在存储部302(S30)。然后，中央处理装置301通过无线通信部303向机器人23请求进行通信连接(S31)。此时，在请求消息中记述了S30中接收的机器人ID。通信连接请求可由单元内的多个机器人接收，但因请求消息中指定了机器人ID，所以各机器人能判断是否是针对自己的连接请求。本例中，仅机器人23响应，机器人23的中央处理装置230向作业人员终端(头部组件30)回复允许通信连接(S20)。此时，通过在回复消息中记述机器人23的机器人ID，可使作业人员终端(头部组件30)辨别到允许与机器人ID所特定的机器人23连接。作业人员终端的S40及S30～S31的处理功能是作为从多个机器人中识别出对象机器人(作业人员欲用于作业的机器人)的识别部的功能。
[0092] 然后，头部组件30的中央处理装置301从存储部302读出与机器人ID对应的识别色，使对象机器人提示部36按其识别色亮灭几次之后成为点灯状态(S32)。而且，中央处理装置301通过无线通信部303而向臂部组件40通知机器人ID或识别色(S33)。然后，臂部组件40的中央处理装置401使臂部组件40中所设的对象机器人提示部46按与机器人ID对应的识别色亮灭几次后成为点灯状态(S42)。此后，作业人员终端成为运行模式，且成为可接受作业人员的动作指示的状态。
[0093] 另一方面，在机器人23侧，也是在S20中回复允许通信连接之后，中央处理装置230使识别色显示部24按自身的识别色亮灭几次后成为点灯状态(S21)。之后，机器人23也成为运行模式，且成为可接受来自作业人员终端的动作命令的状态。
[0094] 图7是运行模式中的作业人员的视野的示例，且表示作业人员隔着透视型显示器32看机器人23的识别色显示部24时的视野。例如，当机器人23的识别色为蓝色时，可看到机器人23的识别色显示部24及透视型显示器32的周围(对象机器人提示部36)以蓝色点灯。而且，虽未图示，但臂部组件40的对象机器人提示部46也以蓝色点灯。假设作业人员终端侧识别出的对象机器人与作业人员所意指的机器人不同时，作业人员终端侧的点灯色与视野内的机器人侧的点灯色不一致，所以，根据本实施方式的构成，能直观且立刻确认是否正确进行对象机器人的识别。而且，因作业人员以外的第三者(例如，同一单元内的其他作业人员、工厂的管理者等)也能看到作业人员终端的点灯色及机器人侧的点灯色，所以也能客观地管理·监控协同作业的安全及系统的正常动作。另外，识别色显示部24及对象机器人提示部36、46还承担作为表示机器人与作业人员终端之间可进行无线通信的通信确立显示灯的作用。
[0095] 返回图6，对于运行模式中的处理进行说明。
[0096] 作业人员确认作业人员终端侧的点灯色与机器人侧的点灯色一致之后，将工件配置在作业台20的规定的位置，且用手按压作为螺固对象的零件或缆线且进行固定(S11)。然后，如果作业人员对手施加力且使前臂的肌肉收缩(S12)，那么臂部组件40的肌电传感器44感测到的肌电位上升。臂部组件40的中央处理装置401在肌电位超过阈值时理解为“从作业人员发出机器人的动作指示”，且通知给头部组件30(S43)。本实施方式中，臂部组件40的S43的处理功能是作为由作业人员接受机器人的动作指示的接受部的功能。
[0097] 头部组件30的中央处理装置301接受来自作业人员的动作指示后立即向机器人23发送动作命令(S34)。此时，命令消息中记述了S30中存储的机器人ID。动作命令可由单元内的多个机器人接收，但因命令消息中指定了机器人ID，所以各机器人能判断是否是针对自己的动作命令，拒绝并非针对自己的动作命令。
[0098] 本例中，机器人23接收动作命令后，使臂前端的电动驱动器垂直下降，对作业人员按压着的零件或缆线执行螺固(S22)。当有多个螺固部位时，反复进行S11～S22中说明的处理。根据以上内容，作业人员与机器人23之间能顺利进行协同作业。
[0099] 作业人员完成作业且离开作业台20跟前后(S12)，人感测传感器26感测到不存在作业人员(在可使用机器人23的范围内不存在作业人员)(S23)。然后，机器人23的中央处理装置230向作业人员终端通知切断无线通信后，切断与作业人员终端的通信，且使识别色显示部24灭灯(S24)。另一方面，作业人员终端也切断与机器人23的通信，且使对象机器人提示部36、46灭灯(S35、S44)。
[0100] (本实施方式的优点)
[0101] 根据以上所述的本实施方式的构成，由作业人员终端仅向被识别为对象机器人的机器人发送动作命令，所以，能防患非作业人员所意指的机器人的误动作于未然。而且，根据作业人员的动作指示向对象机器人无线发送动作命令，所以，能按作业人员所需的定时使对象机器人动作，从而能实现作业人员与机器人的高效率的协同作业。
[0102] 本实施方式中，无须按下按钮或操纵拉杆，能根据肌电位(仅通过向手施加力)而向机器人发出动作指示。因此，在按压工件的情况下、及两手拿着东西的状态下，都能以所需的定时简单且无活动损失地向机器人发送信号。而且，对于任一机器人都能以相同的操作输入动作指示，由此，能提升作业人员的可用性(操作性)及作业效率。
[0103] 而且，通过设置人感测传感器26，使得当作业人员离开作业台20时会积极地切断无线通信，所以能进一步抑制机器人的误动作(向非意指的机器人送出动作命令)，从而能确保人类与机器人的协同作业的安全。另外，当作业人员离开作业台20时并不切断无线通信而是进行控制以禁止机器人23的动作，由此，同样可获得相同的效果。
[0104] ＜第2实施方式＞
[0105] 接着，对于本发明的第2实施方式进行说明。第1实施方式中，机器人识别标识采用IC标签，第2实施方式中与其不同而采用二维码。除此以外的构成都与第1实施方式相同，所以，以下，以不同的构成部分为中心进行说明。
[0106] 图8中示意性表示本实施方式的作业台的构成例。与第1实施方式(图2)的不同之处在于：无IC标签；取而代之，将记录着机器人23的机器人ID的二维码27贴附在作业台20或机器人23。作业人员终端的构成可与第1实施方式(图3、图4)相同(然而，也可无臂部组件40的RFID阅读器)。
[0107] 图9是本实施方式的机器人控制的顺序。与第1实施方式的顺序(图6)的不同之处仅为对象机器人的识别处理。
[0108] 首先，作业人员移动到螺固作业的作业台20，看二维码27(S210)。然后，利用头部组件30的前置摄像头34获取二维码27的图像，中央处理装置301从二维码27读取机器人ID(S230)。中央处理装置301将读取的机器人ID存储在存储部302(S231)。之后的处理与第1实施方式(图6)相同，因此标注相同的步骤编号且省略说明。
[0109] 根据以上所述的第2实施方式的构成，也能发挥与第1实施方式相同的作用效果。而且，第2实施方式中利用二维码与摄像头的组合来进行对象机器人的识别(机器人ID的读取)，所以，与使用IC标签与RFID阅读器的构成相比，还有(无需触碰IC标签的)操作更简单、且能减小(无需RFID阅读器的)臂部组件的重量及成本的优点。
[0110] 另外，当在前置摄像头34的视野内写有其他机器人的二维码而可能导致误辨别时，例如，可严格限定对象机器人的识别条件，如仅当前置摄像头34的图像中二维码的纵横尺寸大于规定值时执行机器人ID的读取、将人感测传感器26的感测结果加以组合等。
[0111] ＜第3实施方式＞
[0112] 接着，对于本发明的第3实施方式进行说明。第1实施方式中，是在作业台侧(机器人侧)设置机器人识别标识，在作业人员终端侧设置阅读器，而在第3实施方式中则相反，在作业人员终端侧设置终端识别标识，在作业台侧(机器人侧)设置阅读器。除此以外的构成都与第1实施方式相同，所以，以下，以不同的构成部分为中心进行说明。
[0113] 图10中示意性表示本实施方式的作业台及作业人员终端(臂部组件)的构成例。与第1实施方式(图2)的不同之处在于：在作业台20，设置RFID阅读器28来代替IC标签；臂部组件40具有IC标签47来代替RFID阅读器。IC标签47中记录着用于特定作业人员终端的终端ID。
[0114] 图11是本实施方式的机器人控制的顺序。与第1实施方式的顺序(图6)的不同仅在于对象机器人的识别处理。
[0115] 首先，作业人员移动到螺固作业的作业台20，利用臂部组件40触碰作业台20的RFID阅读器28(S310)。然后，RFID阅读器28读取臂部组件40的IC标签47中记录的终端ID(S320)。机器人23的中央处理装置230通过无线通信向终端ID所特定的作业人员终端请求通信连接(S321)。此时，请求消息中记述着S320中读取的终端ID及自身的机器人ID。作业人员终端(头部组件30)收到连接请求后，根据终端ID确认是针对自终端的请求之后，辨别对象机器人的机器人ID(S330)。由此，机器人23与作业人员终端之间确立通信。此后的处理与第1实施方式(图6)相同，所以，标注相同的步骤编号且省略说明。另外，本实施方式中，机器人23的S320～S321的处理功能是作为向作业人员终端通知自身的机器人ID的ID通知部的功能。
[0116] 根据以上所述的第3实施方式的构成，能发挥与第1实施方式相同的作用效果。而且，第3实施方式中无需臂部组件侧的RFID阅读器，所以还具有能减小臂部组件的重量及成本的优点。
[0117] 另外，第2实施方式中所述的利用二维码及摄像头的识别方法也可应用于第3实施方式。也就是说，将记录着终端ID的二维码贴附在作业人员终端的头部组件30或臂部组件40，利用设置在作业台20或机器人23的摄像头来读取二维码。这种构成也能进行与第3实施方式相同的处理。
[0118] ＜第4实施方式＞
[0119] 接着，对于本发明的第4实施方式进行说明。第1至第3实施方式中是自动地识别对象机器人，而第4实施方式中采用的是由作业人员指定(选择)对象机器人的构成。除此以外的构成都与第1实施方式相同，所以，以下，以不同的构成部分为中心进行说明。
[0120] 当作业人员指示切换对象机器人、或者作业人员在作业台间移动后，在作业人员终端的透视型显示器32上显示图12所示的操作界面。具体来说，提示可使用的(或可通信的)对象机器人的候补列表120，作业人员能从该候补列表120中选择使用的机器人。此时，候补列表120中可提示机器人ID及各机器人的识别色。其原因在于：通过以不同颜色进行显示，使得容易识别机器人，从而可减少作业人员对机器人的误选择。
[0121] 从候补列表120选择机器人的操作是通过利用前置摄像头34的手部手势来进行。例如可使用以下等任一种操作方法：使手或手指在前置摄像头34的视野内上下移动而使候补列表120上的光标121移动从而选择对象机器人；做出与各机器人对应的手部手势(例如，当机器人ID为“01”时竖起1根手指，当机器人ID为“02”时竖起2根手指等)。
[0122] 另外，本实施方式中利用了手部手势，但机器人的选择操作也可为其他方法。例如，可为利用陀螺传感器35且通过头部的活动(点头、摇头等)来选择机器人的方法；利用肌电传感器44且通过前臂的活动来选择机器人的方法；还可利用声音输入或按钮进行选择等。
[0123] ＜其他实施方式＞
[0124] 所述实施方式表示本发明的一具体例，并非旨在将本发明的范围限定为这些具体例。
[0125] 例如，对于机器人的动作指示的输入方法并不限于肌电位。例如，也可利用头部组件30中所设的陀螺传感器35，通过作业人员的头部的活动(点头、摇头等)来输入动作指示。而且，还可采用声音输入、利用唇或腭的活动的输入、视线输入、手势输入等。而且，为了确保切实输入，也可将多个输入方法组合。
[0126] 所述实施方式中，作业台的识别色显示部24是由能点灯/灭灯的设备构成，但也可例如利用彩色面板等附色的构件来构成识别色显示部。或者，也可使机器人或作业台的全部或一部分由呈现出识别色的构件构成。也就是说，只要在作业人员视野范围内的位置尽量醒目地提示识别色，那么能达成目的。
[0127] 所述实施方式中，对象机器人的识别中利用的是IC标签或二维码，但也可使用其他方法。也可例如，在作业台或机器人本体描绘机器人ID，使用头部组件30的前置摄像头所获取的图像，通过图像辨别来识别机器人ID。或者，也可通过根据作业台或机器人本体的颜色(识别色)或形状等特征进行物体辨别，来识别对象机器人。
[0128] 所述实施方式中，例示了可戴式作业人员终端，但作业人员终端的形态并不限于此，也可为供作业人员保持的(手持)式作业人员终端。优选的还有例如，将智能手机或平板终端等便携式计算机用作为作业人员终端。
[0129] [符号的说明]
[0130] 10a、10b：作业人员
[0131] 11～16、20：作业台
[0132] 11a、12a、13a、15a、16a、23：机器人
[0133] 24：识别色显示部
[0134] 25：IC标签
[0135] 26：人感测传感器
[0136] 27：二维码
[0137] 28：RFID阅读器
[0138] 30：头部组件
[0139] 32：透视型显示器
[0140] 34：前置摄像头
[0141] 35：陀螺传感器
[0142] 36：对象机器人提示部
[0143] 40：臂部组件
[0144] 44：肌电传感器
[0145] 45：RFID阅读器
[0146] 46：对象机器人提示部
[0147] 47：IC标签
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