机器人控制装置的制作方法

1.本发明涉及一种机器人控制装置。


背景技术：

2.近年，为了能够与作业者等人共用作业空间地进行工作，通过传感器检测与人、周边设备的接触来停止或变更动作的协作机器人(协调机器人)正在普及(例如参照专利文献1)。专利文献1所记载的机器人根据机器人的动作来预测机器人是否会与人接触，并在预测为会接触的情况下，限制机器人的动作，使得机器人不会接触人的要害。
3.现有技术文献
4.专利文献
5.专利文献1：日本特开2008-137127号公报


技术实现要素：

6.发明要解决的问题
7.在这样的协作机器人中，从安全上的观点出发，在协作机器人与作业者接触时，需要将机器人的动作速度设定为不对作业者的身体造成影响的程度。因此，要求一种能够简单地设定对于作业者而言安全的机器人的动作速度的机器人控制装置。
8.用于解决问题的方案
9.本公开所涉及的机器人控制装置具备：选择部，其用于选择构成人体的部位；容许速度存储部，其将构成所述人体的所述部位同与所述部位对应的机器人的容许速度相关联地存储；以及机器人控制部，其从所述容许速度存储部读出与通过所述选择部选择的所述部位相关联的所述容许速度，并将读出的所述容许速度的最小值设定为所述机器人的最高速度。
10.发明的效果
11.根据本发明，能够简单地设定对于作业者而言安全的机器人的动作速度。
附图说明
12.图1是示出本实施方式所涉及的机器人系统的概要的图。
13.图2是示出本实施方式所涉及的机器人控制装置的概要的图。
14.图3是示出第一图像信息和第二图像信息的一例的图。
15.图4是示出速度表的一例的图。
16.图5是示出阈值表的一例的图。
具体实施方式
17.下面对本发明的实施方式的一例进行说明。图1是示出本实施方式所涉及的机器人系统100的概要的图。如图1所示，机器人系统100具备机器人1和机器人控制装置2。
18.机器人1是具有任意的构造的机器人。机器人1例如也可以是六轴多关节型的机器人。另外，机器人1是能够与作业者3协作地进行作业的机器人。这样的能够与作业者3协作地进行作业的机器人被称为协作机器人。
19.机器人控制装置2是通过控制机器人1来使机器人1进行规定的动作等的控制装置。
20.图2是示出本实施方式所涉及的机器人控制装置2的概要的图。如图2所示，机器人控制装置2具备控制部21、存储部22、显示部23、输入部24以及作业者信息获取部25。
21.控制部21是cpu(central processing unit：中央处理器)等处理器。控制部21通过执行存储于存储部22的程序来执行各种处理。另外，控制部21具备显示控制部211、选择部212以及机器人控制部213。
22.存储部22是保存os(operating system：操作系统)、应用程序等的rom(read only memory：只读存储器)、ram(random access memory：随机存取储存器)、保存其它各种信息的硬盘驱动器、ssd(solid state drive：固态驱动器)等存储装置。
23.另外，存储部22具有容许速度存储部221和阈值存储部222。
24.显示部23由液晶显示器等构成，用于显示各种信息。
25.输入部24由按钮、按键、开关等构成，用于受理来自作业者的各种输入操作。
26.此外，显示部23和输入部24也可以是具有一体化的触摸面板等的示教操作盘。另外，示教操作盘也可以由平板电脑终端构成。
27.作业者信息获取部25获取存在于机器人1的动作范围内的作业者3的作业者信息。在此，作业者信息包含表示出构成作业者3的人体的部位存在于机器人1的动作范围内的信息。
28.具体地说，作业者信息获取部25具有摄像机等摄像装置，通过由摄像装置拍摄作业者3来获取作业者信息。
29.另外，作业者3携带有能够发送规定频率的无线信号的无线终端，作业者信息获取部25也可以是能够接收从无线终端发送出的无线信号的无线装置。在该情况下，作业者信息获取部25通过接收从无线终端发送出的无线信号来获取作业者信息。
30.接着，对本实施方式所涉及的机器人控制装置2的处理进行说明。
31.显示控制部211使显示部23显示模拟出构成人体的部位的第一图像信息和用于选择人体的部位的第二图像信息。
32.图3是示出第一图像信息和第二图像信息的一例的图。例如，如图3所示，显示控制部211使显示部23显示模拟出构成人体的部位的第一图像信息41。另外，显示控制部211使显示部23显示用于选择构成人体的各部位的复选框42～46作为第二图像信息。
33.更详细地说，显示控制部211使显示部23显示用于选择人体的头和颈的复选框42、用于选择手臂、手以及手指的复选框43、用于选择躯干的复选框44、用于选择大腿的复选框45、以及用于选择小腿的复选框46。
34.此外，显示控制部211也可以使显示部23显示用于选择构成人体的各部位的列表、用于输入和指定部位的名称的输入框等，来代替上述的第一图像信息和第二图像信息。
35.选择部212用于选择构成人体的部位。具体地说，选择部212根据使用输入部24等指定了图3所示那样的复选框42～46中的至少一者而选择构成人体的部位。在图3所示的例
子中，根据指定了复选框43，选择部212选择人体的手臂、手以及手指。
36.容许速度存储部221存储将构成人体的部位同与构成人体的部位对应的机器人1的容许速度相关联所得到的速度表2211。此外，机器人1的容许速度表示机器人1接触到构成人体的各部位时不会在人体的各部位产生损伤的程度的机器人1的动作速度。
37.图4是示出速度表2211的一例的图。在图4所示的例子中，与头和颈对应的机器人1的容许速度是0(mm/s)，与小腿对应的机器人1的容许速度是250(mm/s)，与手臂、手以及手指对应的机器人1的容许速度是700(mm/s)，与人体的其它部位(例如躯干和大腿)对应的机器人1的容许速度是300(mm/s)。
38.机器人控制部213从容许速度存储部221的速度表2211读出与通过选择部212选择的人体的部位相关联的容许速度。机器人控制部213将从速度表2211读出的容许速度的最小值设定为机器人1的最高速度。
39.具体地说，在通过选择部212选择了手臂和躯干的情况下，机器人控制部213从速度表2211读出与手臂相关联的容许速度和与躯干相关联的容许速度。如图4所示，在速度表2211中，与手臂对应的机器人1的容许速度是700(mm/s)，与躯干(人体的其它部位)对应的机器人1的容许速度是300(mm/s)。因此，机器人控制部213将从速度表2211读出的容许速度的最小值即300(mm/s)设定为机器人1的最高速度。
40.另外，输入部24也可以用于输入与机器人1共用作业区域的作业者3的体重和身高。机器人控制部213基于所输入的体重和身高来计算与人体的部位对应的机器人1的容许速度。然后，机器人控制部213将计算出的机器人1的容许速度存储于容许速度存储部221的速度表2211。
41.在此，机器人1与人体接触了的情况下的接触力主要通过机器人1的速度、人体的部位的质量以及人体的弹性常数(弹簧常数)来求出。弹性常数(弹簧常数)几乎没有个体差异，但人体的部位的质量会产生个体差异。因此，机器人1的容许速度使用实验数据或通过计算机的模拟来计算。
42.计算出的机器人1的容许速度与构成人体的各部位相关联地作为质量表2212存储于容许速度存储部221。即，质量表2212将构成人体的部位的质量与机器人1的容许速度相关联地存储。
43.机器人控制部213基于通过输入部24输入的作业者的体重和一般的人体的各部位的构成比率来计算作业者3的各部位的质量。此外，机器人控制部213也可以考虑对作业者3的安全性而对所输入的作业者的体重加上一定的值(margin，余量)。
44.然后，机器人控制部213参照质量表2212来求出与计算出的作业者3的各部位的质量对应的容许速度。机器人控制部213将求出的容许速度与作业者3的各部位相关联地存储为速度表2211。
45.另外，机器人控制装置2也可以制作存储有多个(例如数千人量)包括作业者的身高、体重以及各部位的质量的样本数据的样本数据库(未图示)，并将所制作的数据库存储于存储部22。然后，也可以是，当通过输入部24输入了作业者的身高和体重时，机器人控制部213参照样本数据库来计算与同所输入的身高和体重最接近的值对应的各部位的质量来作为作业者的各部位的质量。
46.在该情况下也同样，机器人控制部213参照质量表2212来求出与计算出的作业者3
的各部位的质量对应的容许速度。机器人控制部213将求出的容许速度与作业者3的各部位相关联地存储为速度表2211。
47.另外，在通过作业者信息获取部25获取到作业者信息的情况下，机器人控制部213从容许速度存储部221读出与通过选择部212选择的人体的部位相关联的容许速度。然后，机器人控制部213将读出的容许速度的最小值设定为机器人1的最高速度。
48.具体地说，作业者信息获取部25获取表示出构成作业者3的人体的部位存在于机器人1的动作范围内的作业者信息，选择部212选择构成人体的部位。例如，在作业者信息获取部25具有摄像装置的情况下，作业者信息获取部25通过由摄像装置拍摄作业者来获取作业者信息。
49.另外，在作业者信息获取部25是能够接收从无线终端发送的无线信号的无线装置的情况下，作业者信息获取部25通过接收从无线终端发送的无线信号来获取作业者信息。
50.机器人控制部213从速度表2211读出与手臂相关联的容许速度和与躯干相关联的容许速度。如图4所示，在速度表2211中，与头对应的机器人1的容许速度是0(mm/s)，与手臂对应的机器人1的容许速度是700(mm/s)，因此机器人控制部213将从速度表2211读出的容许速度的最小值即0(mm/s)设定为机器人1的最高速度。即，机器人控制部213使机器人1停止。
51.另外，作业者信息包含表示出作业者3的部位存在于机器人1的动作范围内的信息的情况下，机器人控制部213从速度表2211读出与由作业者信息获取部25获取到的作业者信息中所包含的作业者的部位相关联的容许速度，并将读出的容许速度的最小值设定为机器人1的最高速度。
52.具体地说，作业者信息获取部25获取包含表示出作业者3的手臂和小腿存在于机器人1的动作范围内的信息的作业者信息。例如，在作业者信息获取部25具有摄像装置的情况下，作业者信息获取部25通过由摄像装置拍摄包含作业者的手臂和小腿的图像来获取作业者信息。
53.在该情况下，机器人控制部213从速度表2211读出与作业者3的手臂相关联的容许速度和与作业者3的小腿相关联的容许速度。在图4所示的速度表2211中，与手臂对应的机器人1的容许速度是700(mm/s)，与小腿对应的机器人1的容许速度是250(mm/s)。因此，机器人控制部213将容许速度的最小值即250(mm/s)设定为机器人1的最高速度。
54.另外，在作业者信息不包含表示出作业者3的部位存在于机器人1的动作范围内的信息的情况下，也就是说，在机器人1的动作范围内不存在作业者3的情况下，机器人控制部213例如将比速度表2211中的容许速度快的值(例如750(mm/s))设定为机器人1的最高速度。
55.另外，阈值存储部222存储将构成人体的部位、机器人1的动作速度以及机器人1接触到构成人体的部位时的接触力的阈值相关联所得到的阈值表2221。
56.图5是示出阈值表2221的一例的图。在图5所示的例子中，在阈值表2221中，对于小腿，在动作速度是250(mm/s)的情况下，阈值是150(n)，在动作速度是750(mm/s)的情况下，阈值是50(n)，在动作速度是1000(mm/s)的情况下，阈值是37(n)。
57.另外，在阈值表2221中，对于手臂，在动作速度是250(mm/s)的情况下，阈值是450(n)，在动作速度是750(mm/s)的情况下，阈值是150(n)，在动作速度是1000(mm/s)的情况
下，阈值是112(n)。
58.机器人控制部213从阈值表2221读出与通过选择部212选择的部位及通过输入部24输入的机器人1的动作速度相关联的接触力的阈值。然后，机器人控制部213将读出的接触力的阈值的最小值设定为机器人1的停止阈值。
59.具体地说，在通过选择部212选择的部位是小腿和手臂且通过输入部24输入的机器人1的动作速度是250(mm/s)的情况下，机器人控制部213从阈值表2221读出150(n)和450(n)来作为接触力的阈值。然后，机器人控制部213将读出的接触力的阈值的最小值即150(n)设定为机器人1的停止阈值。由此，在机器人1接触到作业者3时的接触力变为停止阈值150(n)以上的情况下，机器人控制部213使机器人1的动作停止。
60.另外，机器人控制部213从阈值表2221读出与通过选择部212选择的部位及通过输入部24输入的接触力的阈值相关联的机器人1的动作速度。机器人控制部213将读出的机器人1的动作速度的最小值设定为机器人1的最高动作速度。
61.具体地说，在通过选择部212选择的部位是小腿和手臂且通过输入部24输入的接触力的阈值是150(n)的情况下，机器人控制部213从阈值表2221读取250(mm/s)和750(mm/s)作为机器人1的动作速度。然后，机器人控制部213将读取到的机器人1的动作速度的最小值即250(mm/s)设定为机器人1的最高动作速度。
62.像以上说明的那样，根据本实施方式，机器人控制装置2具备：选择部212，其用于选择构成人体的部位；容许速度存储部221，其将构成人体的部位同与部位对应的机器人1的容许速度相关联地存储；以及机器人控制部213，其从容许速度存储部221读出与通过选择部212选择的部位相关联的容许速度，并将读出的容许速度的最小值设定为机器人1的最高速度。
63.像这样，机器人控制装置2通过将机器人1的容许速度的最小值设定为机器人1的最高速度，能够简单地设定对于与机器人1协作地进行作业的作业者3而言安全的动作速度。
64.另外，机器人控制装置2还具备显示控制部211，该显示控制部211使显示部23显示模拟出人体的部位的第一图像信息41和作为用于选择部位的第二图像信息的复选框42～46。由此，机器人控制装置2能够适当地选择有可能与机器人1接触的人体的各部位。
65.另外，机器人控制装置2还具备输入部24，该输入部24用于输入与机器人1共用作业区域的作业者3的体重和身高。机器人控制部213基于作业者3的体重和身高来计算与部位对应的机器人1的容许速度，并将计算出的机器人1的容许速度存储于容许速度存储部221的速度表2211。由此，机器人控制装置2能够计算考虑了作业者3的身高和体重的容许速度。
66.另外，机器人控制装置2还具备作业者信息获取部25，该作业者信息获取部25获取存在于机器人1的动作范围内的作业者的作业者信息。在由作业者信息获取部25获取到作业者信息的情况下，机器人控制部231从速度表2211读出与通过选择部212选择的部位相关联的容许速度。然后，机器人控制部231将读出的容许速度的最小值设定为机器人1的最高速度。
67.由此，在获取到作业者信息的情况下，也就是说，在机器人1的周围存在作业者3的情况下，机器人控制装置2将容许速度的最小值设定为机器人1的最高速度。因而，在机器人
1的周围存在作业者3的情况下，机器人控制装置2能够简单地设定对于与机器人1协作地进行作业的作业者3而言安全的动作速度。
68.另外，作业者信息包含表示出作业者3的部位存在于机器人1的动作范围内的信息，在作业者信息包含表示出作业者3的部位存在于机器人1的动作范围内的信息的情况下，机器人控制部213从速度表2211读出与由作业者信息获取部25获取到的作业者信息中所包含的作业者3的部位相关联的容许速度。然后，机器人控制部213将读出的所述容许速度的最小值设定为机器人1的最高速度。由此，在作业者3的部位存在于机器人1的动作范围内的情况下，机器人控制装置2能够简单地设定对于与机器人1协作地进行作业的作业者3而言安全的动作速度。
69.另外，机器人控制装置2还具备阈值表2221，该阈值表2221将构成人体的部位、机器人1的动作速度、以及机器人1接触到部位时的接触力的阈值相关联地存储。机器人控制部213从阈值表2221读出与通过选择部212选择的部位及通过输入部24输入的机器人1的动作速度相关联的接触力的阈值。然后，机器人控制部213将读出的接触力的阈值的最小值设定为机器人1的停止阈值。由此，机器人控制装置2能够设定对于与机器人1协作地进行作业的作业者3而言安全的机器人1的停止阈值。
70.另外，机器人控制部213从阈值表2221读出与通过选择部212选择的部位及通过输入部24输入的接触力的阈值相关联的机器人1的动作速度。然后，机器人控制部213将读出的机器人1的动作速度的最小值设定为机器人1的最高动作速度。由此，机器人控制装置2能够设定对于与机器人1协作地进行作业的作业者3而言安全的机器人1的最高动作速度。
71.以上，对本发明的实施方式进行了说明，但是上述的机器人控制装置2能够通过硬件、软件或它们的组合来实现。另外，通过上述的机器人控制装置2进行的控制方法也能够通过硬件、软件或它们的组合来实现。在此，通过软件实现是指通过由计算机读取并执行程序来实现。
72.程序能够使用各种类型的非暂态计算机可读取介质(non-transitory computer readable medium)来保存并提供给计算机。非暂态计算机可读取介质包括各种类型的具有实体的记录介质(tangible storage medium：有形存储介质)。非暂态计算机可读取介质的例子包括磁记录介质(例如硬盘驱动器)、光磁记录介质(例如光磁盘)、cd-rom(read only memory：只读存储器)、cd-r、cd-r/w、半导体存储器(例如掩模rom、prom(programmable rom：可编程rom)、eprom(erasable prom：可擦除prom)、快闪rom、ram(random access memory：随机存取存储器))。
73.另外，上述的各实施方式是本发明的优选的实施方式，但是并非将本发明的范围仅限定于上述各实施方式。能够以在不脱离本发明的主旨的范围内施加各种变更所得到的方式来实施。
74.附图标记说明
75.1：机器人；2：机器人控制装置；3：作业者；21：控制部；22：存储部；23：显示部；24：输入部；25：作业者信息获取部；211：显示控制部；212：选择部；213：机器人控制部；221：容许速度存储部；222：阈值存储部；2211：速度表；2221：阈值表。