機器人及機器人系統的製作方法
2023-04-28 12:06:11 3
機器人及機器人系統的製作方法
【專利摘要】本發明提供一種機器人及機器人系統，其在安全方面具有更高的可靠性。機器人(1)具備：基座(2)，其被固定在設置面(200)上；以及臂部(4)，其具有從基座經由軸依次連接的多個臂體，臂部具有止動機構，該止動機構具有可動止動部件(81)，可動止動部件(81)將臂體的繞軸的轉動動作自由地限制在預定的轉動範圍內。止動機構具備與可動止動部件卡合的固定止動部件(82)。
【專利說明】
機器人及機器人系統
【技術領域】
[0001 ] 本發明的實施方式涉及機器人及機器人系統。
【背景技術】
[0002]以往，作為與人共存型的機器人，已知一種機器人，所述機器人具備:基座，其被固定在預定的設置面上；以及臂部，其具有從基座經由軸依次連接的多個臂體，所述機器人與人一起進行作業。對於具備這種臂部的機器人，要求進一步減少或避免與包括人的其他物體之間的無意圖的接觸。
[0003]另外，提出了如下機器人，所述機器人具備控制裝置，該控制裝置進行臂部的動作控制，使得即使臂部與人發生接觸也不會對人產生損傷，能夠與人共存。該機器人是通過由控制裝置的軟體實現的臂部的動作控制來進行與人之間的最佳的接觸動作的機器人(例如，參照專利文獻I)。
[0004]現有技術文獻
[0005]專利文獻
[0006]專利文獻1:日本特開2008-302496號公報
【發明內容】
[0007]本發明要解決的問題
[0008]然而，特別是在人與機器人協作的用途中，比起如在上述專利文獻I中公開的僅依靠軟體的動作控制，希望進一步提高可靠性或安全性。
[0009]本發明是鑑於上述問題而完成的，其目的是提供一種機器人及機器人系統，其作為與人共存型的機器人，在安全方面具有更高的可靠性。
[0010]用於解決問題的方法
[0011]本發明的實施方式的一個方式涉及的機器人具備:基座，其被固定在設置面上；以及臂部，其具有從所述基座經由軸依次連接的多個臂體。所述臂部具有可動止動部件，該可動止動部件在預定的轉動範圍內自由限制所述臂體的繞所述軸的轉動動作。
[0012]發明效果
[0013]根據本發明，能夠提供在安全方面具有更高的可靠性的、與人共存型的機器人。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1是表示設置有實施方式涉及的機器人系統的作業區域的說明圖。
[0015]圖2是表示實施方式涉及的機器人系統中的機器人的臂部的迴轉範圍的說明圖。
[0016]圖3是止動機構的基於側視圖的說明圖。
[0017]圖4是該止動機構的基於俯視圖的說明圖。
[0018]圖5是表示控制部對止動機構的控制的一例的說明圖。
【具體實施方式】
[0019]以下參照附圖，詳細說明本申請公開的機器人及機器人系統的實施方式。此外，本發明不限於下面所示的實施方式。
[0020]圖1是表示設置有具有本實施方式涉及的機器人I的機器人系統10的作業區域100的說明圖，圖2是表示所述機器人系統10中機器人I的臂部4的迴轉範圍的說明圖。
[0021]本實施方式涉及的機器人系統10具備機器人I。如圖1所示，通過在移動體即作業者6等能夠出入的預定的作業區域100中的地板200上的預定位置上設置機器人1，設置機器人系統10。此外，作為機器人I的設置位置，能夠根據作業適當地進行設定，但在這裡設為作業區域100的大致中央位置。另外，作業區域100例如在工廠等的生產線上被劃分作為作業間(未圖示)。
[0022]另外，如圖2所示，機器人系統10具備對機器人I的動作進行控制的控制部5。在該控制部5中，預先存儲有對機器人I進行控制的控制指令的內容，基於這種存儲內容，對機器人I進行控制。另外，關於控制部5在後面進行詳細說明。
[0023]如圖1所示，機器人I具備:基座2，其被設置在地板200上；以及臂部4，其迴轉自如地設置在所述基座2上。
[0024]臂部4具備在基座2上分別經由軸依次連接的臂基體3、第一臂體41、第二臂體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構成。並且，在第三肘杆433的前端上，安裝有末端執行器(未圖示)，所述末端執行器適合執行分配給機器人I的作業內容。圖2表示這種機器人I的臂部4最大限度地伸長的狀態下的最大迴轉軌跡900。
[0025]如此，本實施方式涉及的機器人I由多關節機器人構成，其中，所述多關節機器人將臂基體3、第一臂體41、第二臂體42、以及肘杆部43作為可動部位。
[0026]如以下說明，機器人I是具備第一關節部21至第六關節部26的多關節機器人，機器人I的可動部位能夠繞軸旋轉。
[0027]臂基體3還成為機器人I的軀體部，經由第一關節部21以能夠旋轉的方式與大致圓筒狀的基座2連接，基座2以固定狀態設置在地板200上。第一關節部21設置在基座2的大致中央，並且具備沿垂直方向(Z方向)延伸的第一軸11。
[0028]然後，將該第一軸11與具備第一電機和第一減速器的第一傳動機構連動連接。這樣，臂基體3相對於固定在地板200上的基座2，通過第一傳動機構，繞第一軸11在水平方向上旋轉(參照箭頭300)。
[0029]如圖所示，在基座2的上表面和臂基體3的下表面，分別設置有凸狀體(第一凸狀體81,第二凸狀體82),從而構成止動機構8,所述凸狀體設置為位於以第一軸11為中心的虛擬圓周上。對於這種止動機構8的具體的結構等在後面進行說明。
[0030]另外，在臂基體3的一側部分如前所示設置有第二關節部22，第一臂體41經由該第二關節部22被能夠旋轉地連接。此外，這種第一臂體41被連接在相對於第一軸11偏心的位置，因此，包括該第一臂體41在內，分別經由軸與所述第一臂體41依次連接的第二臂體42、以及肘杆部43也將圍繞第一軸11迴轉。
[0031]第二關節部22具備沿著與第一軸11正交的方向、即圖上的前後水平方向(Y方向)延伸的第二軸12。並且，該第二軸12與具備第二電機和第二減速器的第二傳動機構(未圖示)連動連接。這樣，第一臂體41通過第二傳動機構，繞第二軸12旋轉、即沿著上下方向擺動(參照箭頭400)。
[0032]在可動部位之中最長尺寸的第一臂體41的前端側設置有第三關節部23，大致L字形的第二臂體42經由該第三關節部23連接。
[0033]第三關節部23具備第三軸13，該第三軸13沿著與第二軸12平行的方向、即與正交於第一軸11的第二軸12相同的方向延伸。並且，該第三軸13與具備第三電機和第三減速器的第三傳動機構連動連接。這樣，第二臂體42通過第三傳動機構，繞第三軸13旋轉、即沿著上下方向擺動(參照箭頭500)。
[0034]另外，在第二臂體42的前端側設置有第四關節部24，第一肘杆431經由該第四關節部24連接。
[0035]此外，肘杆部43由與第四關節部24連接的圓筒狀的第一肘杆431、與該第一肘杆431連接的第二肘杆432、以及設有末端執行器的第三肘杆433構成。
[0036]對第一肘杆431進行連動連接的第四關節部24具備第四軸14，所述第四軸14沿著與第三軸13正交的方向、即圖上的左右水平方向(X方向)延伸。並且，該第四軸14與具備第四電機和第四減速器的第四傳動機構連動連接。這樣，與第四軸14在同軸方向上連動連接的第一肘杆431通過第四傳動機構，繞第四軸14旋轉，S卩，繞第四軸14進行自轉(參照箭頭600)。
[0037]在第一肘杆431的前端側設置有第五關節部25，第二肘杆432經由該第五關節部25在同軸方向連接。
[0038]第五關節部25具備第五軸15，所述第五軸15沿著與第四軸14同軸的方向、即圖上的左右水平方向(X方向)延伸。並且，該第五軸15與具備第五電機和第五減速器的第五傳動機構連動連接。因而，與第五軸15在同軸方向上連動連接的第二肘杆432通過第五傳動機構，繞第五軸15旋轉，S卩，繞第五軸15進行自轉(參照箭頭700)。
[0039]在第二肘杆432的前端側設置有第六關節部26，第三肘杆433經由該第六關節部26連接。
[0040]第六關節部26具備第六軸16，所述第六軸16沿著與第五軸15正交的方向、即圖上的前後水平方向(Y方向)延伸。並且，該第六軸16與具備第六電機和第六減速器的第六傳動機構連動連接。因而，第三肘杆433通過第六傳動機構繞第六軸16旋轉，S卩，沿著上下方向擺動(參照箭頭800)。
[0041]如上所述，本實施方式涉及的機器人I具備臂部4，其相對於基座2以能夠旋轉的方式設置於基座2上，基座2設置在作為預定的設置面的地板200上。
[0042]臂部4具備:臂基體3，其以繞第一軸11能夠旋轉的方式設置；第一臂體41，其相對於該臂基體3以能夠繞第二軸12旋轉的方式設置；第二臂體42，其相對於所述第一臂體41以能夠繞第三軸13旋轉的方式設置；以及肘杆部43，其相對於第二臂體42以能夠旋轉的方式設置。
[0043]另外，肘杆部43具備第一肘杆431、第二肘杆432、以及第三肘杆433。第一肘杆431相對於第二臂體42以能夠繞第四軸14旋轉的方式設置。第二肘杆432相對於第一肘杆431以能夠繞第五軸15旋轉的方式設置。另外，第三肘杆433相對於第二肘杆432以能夠繞第六軸16旋轉的方式設置，並且在第三肘杆433的前端安裝有預定的末端執行器。
[0044]這些臂基體3、第一臂體41、第二臂體42、第一肘杆431、第二肘杆432、以及第三肘杆433是以圍繞軸旋轉自如的方式連接的多個連杆，並且構成機器人I的可動部位。並且，各個傳動機構上分別設置的電機使所述連杆繞各個軸(第一軸11至第六軸16)旋轉。
[0045]此外，在本實施方式中，臂部4包含與基座2連接的臂基體3，臂部4還包含與第二臂體42連接的肘杆部43。S卩，臂基體3、以及構成肘杆部43的第一肘杆431、第二肘杆432以及第三肘杆433均都被包含於臂體的概念中。
[0046]另外，如圖2所示，機器人系統10所具備的控制部5與機器人I連接。另外，控制部 5 具備未圖不的 CPU (Central Processing Unit:中央處理器)、R0M (Read Only Memory:只讀存儲器)、RAM (Random Access Memory:隨機存取存儲器)，還具備硬碟等存儲部。並且，這種控制部5通過CPU讀出存儲在存儲部的程序，並按照程序對作為連杆的臂基體3、第一臂體41、第二臂體42、第一肘杆431、第二肘杆432、以及第三肘杆433進行驅動。
[0047]另外，如圖所示，控制部5還與由非接觸式傳感器等構成的移動體檢測部7電連接，所述移動體檢測部7對作業區域100內的作業者6等移動體的運動進行檢測。移動體檢測部7與機器人I獨立地配置在作業區域100內。另外，作為移動體檢測部7，也能夠使用能夠監視作業區域100的內部全體的攝像機。
[0048]並且，控制部5接收由移動體檢測部7產生的檢測結果，當基於所接收的檢測結果，例如判斷為作業者6存在於預定的區域內時，驅動設置在臂部4的所述的止動機構8，以機械方式來限制臂部4的迴轉。S卩，止動機構8能夠在預定的轉動範圍內自由限制作為臂體的臂基體3的繞第一軸11的轉動動作。
[0049]以下參照圖3及圖4，對本實施方式涉及的止動機構8進行具體說明。圖3是機器人I具備的止動機構8的基於側視圖的說明圖，圖4是所述止動機構8的基於俯視圖的說明圖。
[0050]如圖3所示，將第一凸狀體81作為可動止動部件出沒自如地設置在基座2的上表面，使得所述第一凸狀體81位於以第一軸11為中心的虛擬圓周上。為了達到出沒自如，在這裡，在基座2上設置孔部800從而使第一凸狀體81上下滑動自如地嵌裝，並且在孔部800的內部配設氣缸裝置820使其與第一凸狀體81連動連接。然後，通過對氣缸裝置820進行驅動，使第一凸狀體81從設置在基座2的上表面上的孔部800的止動部件出入口 810出沒自如。
[0051]另一方面，將第二凸狀體82作為固定止動部件以向下突出的狀態固定設置在臂基體3的下表面，使得所述第二凸狀體82同樣地位於以第一軸11為中心的虛擬圓周上。
[0052]因而，如果處於作為可動止動部件的第一凸狀體81隱沒在基座2內的狀態，則臂基體3能夠以第一軸11為中心自由地迴轉。但是，如果成為作為可動止動部件的第一凸狀體81從基座2突出的狀態，則如圖4所示，正在迴轉的臂基體3的第二凸狀體82終將與第一凸狀體81抵接並卡合，從而限制迴轉。
[0053]如此，在本實施方式涉及的機器人I中，能夠使用可動止動部件以機械方式限制臂基體3(臂體)的迴轉。因此，比起僅基於軟體的動作控制，能夠提高可靠性，作為與人共存型的機器人1，為更優選的結構。
[0054]另外，如圖4所示，在本實施方式中，繞第一軸11隔開預定間隔設置多個作為可動止動部件的第一凸狀體81。即，從設置在基座2上的多個第一凸狀體81中選擇以隔著固定設置在臂基體3上的第二凸狀體82的方式隔開預定間隔的兩個第一凸狀體81使其突出，當處於該狀態時，能夠限制第一臂體41的轉動範圍，進而能夠限制臂部4的轉動範圍。
[0055]如此，本實施方式涉及的止動機構8能夠將與基座2連接的第一臂體41的轉動動作限制在預定的轉動範圍內。
[0056]因而，控制部5例如對作業者6等移動體在作業區域100內的運動進行檢測，並且能夠基於檢測結果改變使第一凸狀體81 (可動止動部件)和第二凸狀體82 (固定止動部件)卡合的位置。
[0057]例如，相應於作業者6位於預先設定在作業區域100內的第一區域內的情況、或者位於第二區域內的情況、位於第三區域內的情況等，能夠將臂部4的轉動動作限制在預定的轉動範圍內。
[0058]圖5是表示控制部5對止動機構8的控制的一例的說明圖。例如，當臂部4的轉動範圍為自由的狀態時，由移動體檢測部7檢測出作業者6已進入第一區域(未圖示)內，將檢測結果發送到控制部5。
[0059]到現在為止對臂部4的轉動範圍沒有進行限制的控制部5接收到來自移動體檢測部7的檢測結果時，如圖5所示，將臂部4的轉動範圍限制在與第一區域相對應的第一範圍91內。
[0060]具體而言，從圖4所示的多個第一凸狀體81之中，例如，選擇第一止動部件出入口810a內的第一凸狀體81和第二止動部件出入口 810b內的第一凸狀體81，驅動氣缸裝置820，從而使兩個第一凸狀體81突出。如此，臂部4的動作被限制在第一範圍91內。
[0061]另外，假設移動體檢測部7檢測出作業者6進一步接近機器人1，例如，作業者6已進入第二區域(未圖示)內。控制部5接收到來自移動體檢測部7的檢測結果時，如圖5所示，將臂部4的轉動範圍限制在與第二區域相對應的第二範圍92內。
[0062]具體而言，從圖4所示的多個第一凸狀體81之中，例如，選擇第三止動部件出入口810c內的第一凸狀體81和第四止動部件出入口 810d內的第一凸狀體81，驅動氣缸裝置820，從而使兩個第一凸狀體81突出。如此，臂部4的動作被限制在第二範圍92內。此外，在本實施方式涉及的止動機構8中，從圖4所示的結構中可知，以圖5所示的最小轉動範圍90為單位，設定限制臂部4的轉動動作的轉動範圍。
[0063]另外，作為上述的機器人I的止動機構8，形成將作為可動止動部件的第一凸狀體81設置在作為連杆之一的基座2上、將作為固定止動部件的第二凸狀體82設置在臂基體3上的結構。
[0064]但是，可動止動部件和固定止動部件的配置位置也可以顛倒。即，只要可動止動部件設置在由經由第一軸11連接的基座2及臂基體3構成的一對連杆之中的任一方，固定止動部件設置在連杆(基座2及臂基體3)之中的另一方即可。
[0065]另外，本實施方式涉及的止動機構8中，形成為具備由第二凸狀體82構成的固定止動部件的結構，但是，作為固定止動部件，例如，也能夠在臂基體3的下表面形成以第一軸11為中心的圓弧狀的預定長度的槽部而構成。
[0066]S卩，形成在所希望的位置上形成了槽的端部的槽部，並且使作為可動止動部件的第一凸狀體81能夠間隙配合到該槽部內。即使是這種結構，當臂基體3迴轉時，第一凸狀體81也將與槽的端部抵接而被限制迴轉。
[0067]另外，在上述的實施方式中，將移動體檢測部7與機器人I獨立地配置在作業區域100內，但是移動體檢測部7也可以一體地設置在機器人I上。
[0068]此外，也能夠使用移動體檢測部7適當地通過中斷處理對臂部4的轉動動作的限制進行控制，也可以規定臂部4的轉動範圍從而預先設置臂部4的轉動動作的限制。
[0069]如以上說明，上述的結構的本實施方式涉及的機器人I及具備該機器人I的機器人系統10能夠進一步提高安全方面等的可靠性，以使其更適合於與人共存型。
[0070]另外，在上述的實施方式中，對形成為將止動機構8設置在基座2與臂基體3之間的結構、將臂基體3的轉動動作自由地限制在預定的轉動範圍內的情況進行了說明。但是，止動機構8也可以將其他的臂體、例如第一臂體41、第二臂體42、第一肘杆431、第二肘杆432、以及第三肘杆433的繞軸的轉動動作自由地限制在預定的轉動範圍內。或者，也能夠對所有的臂體將它們的繞軸的轉動動作自由地限制在預定的轉動範圍內。
[0071]對於本領域技術人員能夠容易地導出進一步的效果和變形例。因而，本發明的更廣泛的方式不限於以上所述並記述的特定的詳細內容以及代表性的實施方式。因此，在不脫離所附的權利要求書及其等同物所定義的總的發明概念的精神或範圍的情況下，能夠進行各種各樣的改變。
[0072]附圖標記說明
[0073]1:機器人
[0074]2:基座
[0075]3:臂基體
[0076]4:臂部
[0077]5:控制部
[0078]6:作業者
[0079]7:移動體檢測部
[0080]8:止動機構
[0081]81:第一凸狀體(可動止動部件)
[0082]82:第二凸狀體(固定止動部件)
[0083]100:作業區域(預定區域)
【權利要求】
1.一種機器人,其特徵在於,具備: 基座，其被固定在設置面上；以及 臂部，其具有從所述基座經由軸依次連接的多個臂體， 所述臂部具有止動機構，該止動機構具有可動止動部件，所述可動止動部件在預定的轉動範圍內自由限制所述臂體的繞所述軸的轉動動作。
2.根據權利要求1所述的機器人，其特徵在於， 將經由所述軸連接的所述基座及所述臂體、或者所述臂體彼此作為一對連杆， 所述止動機構具備與所述可動止動部件卡合的固定止動部件， 所述可動止動部件被設置在所述一對連杆之中的任一方， 所述固定止動部件被設置在所述一對連杆之中的另一方。
3.根據權利要求2所述的機器人，其特徵在於， 所述可動止動部件為第一凸狀體，所述第一凸狀體出沒自如地設置在以連接所述一對連杆的所述軸為中心的虛擬圓周上， 所述固定止動部件為第二凸狀體，所述第二凸狀體被固定設置在所述虛擬圓周上。
4.根據權利要求1、2或3所述的機器人，其特徵在於， 所述止動機構將與所述基座連接的臂體的轉動動作限制在預定的轉動範圍內。
5.根據權利要求2、3或4所述的機器人，其特徵在於， 所述可動止動部件圍繞連接所述一對連杆的所述軸隔開預定間隔設置有多個。
6.根據權利要求1至5中任一項所述的機器人，其特徵在於， 具備控制部，所述控制部對預定區域內的包括人的移動體的運動進行檢測，並基於檢測結果，改變使所述可動止動部件和所述固定止動部件卡合的位置。
7.根據權利要求6所述的機器人，其特徵在於， 所述控制部根據所述移動體的位置，改變所述臂體的轉動範圍。
8.根據權利要求6或7所述的機器人，其特徵在於， 具備移動體檢測部，所述移動體檢測部對預定區域內的包括人的移動體的運動進行檢測，並將檢測結果輸出到所述控制部。
9.一種機器人系統,其特徵在於,具備: 配置在預定區域內的權利要求6或7所述的機器人；以及 移動體檢測部，其與所述機器人獨立地配置在所述預定區域內，檢測所述預定區域內的包括人的移動體的運動，並將檢測結果輸出到所述控制部。
【文檔編號】B25J19/00GK104321169SQ201280073274
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2012年5月21日 優先權日:2012年5月21日
【發明者】白木知行, 一番瀨敦, 佐次川勇二, 松尾智弘, 石川伸一, 河野智樹 申請人:株式會社安川電機