專利名稱：用于具有機(jī)器人主體和附加機(jī)構(gòu)的機(jī)器人的控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于機(jī)器人或機(jī)器人裝置的控制器，并且特別涉及一種控
律i藤，用來控制具有在機(jī)器人軸(即機(jī)器人操作軸)上操作的機(jī)器人主體的機(jī) 器人的操作，也用來控制在添力倒機(jī)器人軸上的附加軸(即附加操作軸)上操 作的附加機(jī)構(gòu)的操作。
背景技術(shù)：
一種工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)置成包括機(jī)器人主體(如多關(guān)節(jié)型機(jī)器人臂)，比如 用來執(zhí)行裝配作業(yè)，還包括機(jī)器人控制裝置，其用來控制機(jī)器人主體的軸。外 圍設(shè)備，如被稱為"示教操縱臺(teachingpendant)"的手動操作的操縱臺，電連 接至艦器人控制裝置。該示教操縱臺包括具有觸,的顯示單元和用來執(zhí)行多 個按鍵輸入的按鍵操作設(shè)備。機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)置為響應(yīng)操縱者在示教操縱臺上的 操作，機(jī)器人程序被激活并且機(jī)器人主體示教期間被手動操縱(遙控操作)。
該機(jī)器人控制裝置包括控制電路，該控制電路基本上由微型計算機(jī)配置
而成；伺服控制部分，其具有用于多個機(jī)器人軸的驅(qū)動電路；電源設(shè)備；和接 口單元，該接口單元用來在接口單元與外圍設(shè)備間進(jìn)行高速數(shù)據(jù)傳輸?？刂齐?路適于通過伺服控制單元驅(qū)動機(jī)器人主體的機(jī)器，作軸(伺服電機(jī))，例如， 按照預(yù)先輸入和存儲的機(jī)器人程序、各種數(shù)據(jù)和參數(shù)，還有來自示教操縱臺的 信號，進(jìn)而操作和控制機(jī)器人主體。
在利用示教操縱臺手動操作機(jī)器人主體(在示教操作期間)中，通常要求 操縱者在鄰近機(jī)器人主體的工作區(qū)處實(shí)施操作。在這種情況下，確保操縱者的 安全是很重要的。為此，如日本專利特開公開號No.09-193060中所公幵的，機(jī) 器人主體末端的移動速度在示教過程中是有限的，不能超過預(yù)定速度。這樣的 話，按照SO10218-l，"機(jī)器人被手動操作時，機(jī)器人的工具中心點(diǎn)(TCP)速 度的最大值必須限制為250mm/秒，或者更小。"
在上述的機(jī)器人系統(tǒng)中，將與機(jī)器人主體協(xié)同操作的附加操作軸添加到機(jī)
器人主體上。這樣的附加操作軸包括，例如工具，諸如伺服電機(jī)驅(qū)動手，附著
在臂末端，以及平移工作臺(XY-平移設(shè)備或旋轉(zhuǎn)工作臺)，機(jī)器Ai體裝配在 該工作臺處。除了用于控制機(jī)器人主體的軸的驅(qū)動電路外，機(jī)器A^制^S配 置為伺服控制部分還可包括(或可以另外被提供有)用于附加操作軸的驅(qū)動電 路。禾擁這種機(jī)器人控制裝置，機(jī)器Ai體的控制可與附加操作軸的控制同時 執(zhí)行。
當(dāng)執(zhí)行上述的示教過程時，具有上述附加操作軸的機(jī)器人系統(tǒng)可控制肌器 人主體本身的速度，在手動操作下不會超過預(yù)定最大速度。然而，當(dāng)附加操作 軸與t臓Ai體并行操作時，這樣的機(jī)器人系統(tǒng)會弓胞例如工具中心點(diǎn)(TCP) 的3ij^過預(yù)定最大鵬。因此，在對這種具有附加操作軸的機(jī)器人系 行 手動控制中，需要充分可靠的安全性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是根據(jù)，情況而產(chǎn)生的，并且本發(fā)明的目的是提供一種具有控制附 加機(jī)構(gòu)的附加操作軸(或者附加軸)以及機(jī)器人主體本身的功能的機(jī)器人控制 裝置，并且該機(jī)器Ag偉嘰置充州呆證手動操作中的安全性。
為了實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)目的，一方面，本發(fā)明提供一種控帶藤，用于控制具有機(jī)器 Ai體和附加機(jī)構(gòu)的機(jī)器人，該機(jī)器人主體具有可控的操作軸，該附加機(jī)構(gòu)添 加到機(jī)器人主體上并且具有可控的附加操作軸。該控制器包括手^作設(shè)備，
其使用戶會,手動操作機(jī)器人主體和附加機(jī)構(gòu)彼此并行地工作；確定裝置，其 用于確定附加機(jī)構(gòu)在操作中是否與機(jī)器人主體處i^接狀態(tài)；和控制裝置，在 手動操作設(shè)備用于手動控制機(jī)器人主體和附加機(jī)構(gòu)彼此并行地工作并且確定裝 置確定該附加機(jī)構(gòu)在操作中與機(jī)器人主體處于鏈接狀態(tài)時，該控制裝置用于將 機(jī)器人主體的操作軸末端的操作速度和附加機(jī)構(gòu)的附加操作軸的操作速度控制 在預(yù)定最大速度內(nèi)。例如，控制體包括第一限制裝置，其用于限娜幾器人主 體的操作軸末端的操作速度和附加機(jī)構(gòu)的附加操作軸的操作速度，使得所, 作驗(yàn)之和低于預(yù)定最^iM。
因此，在附加機(jī)構(gòu)(即，附加軸)的操作影響機(jī)器人主體的操作的鏈接狀 態(tài)中，在操縱機(jī)器人主體和附加機(jī)構(gòu)的手動操作方式下，附加機(jī)構(gòu)的附加操作 軸的速度(末端速度)和機(jī)器人主體的工具中心點(diǎn)(TCP)速度之間的相加速 度(總計速度)不宜超過預(yù)定最大速度。換句話說，這樣設(shè)置使得基于預(yù)定速
度限制算法，相加速度(也就是^HI度)被限制到可以確保安全的期望速度。 因此，在機(jī)器Ai體和附加機(jī)構(gòu)相互并行操作的情況下，例如，可以防止機(jī)器 人主體的TCP3iS^rt;^I度，以充分確保手動操作中的安全性。
tt^地，控制裝置包括第二限制^S,其用于限制機(jī)器人主體的操作軸末 端的操作驗(yàn)和附加機(jī)構(gòu)的附加操作軸的操作速度，使得當(dāng)利用手動操作設(shè)備 對機(jī)器人主體和附加機(jī)構(gòu)的相互并行操作進(jìn)行手動控制以及確定裝置確定附加 機(jī)構(gòu)與機(jī)器人主條操作中不處于鏈接狀態(tài)時，所述操作速度中的每一W氏于 預(yù)定最^ii^。
因此，在非鏈接狀態(tài)中，也就是在附加操作軸的操作不影響機(jī)器人主體的 操作的狀態(tài)中，附加機(jī)構(gòu)的附鵬作軸的末端和機(jī)器人主體的TCP纖被分別 限制為不超過最大速度。因此，附加機(jī)構(gòu)的速度和機(jī)器人主體的TCP速度被分 另啦制以確保安全性，而沒有被特別地陶氐。
此外，兩^M的總和值是+疆。因此，該職是由將附力鵬作軸的速度 的標(biāo)量働卩到機(jī)器人主體的TCP速度的標(biāo)量值上計算得到的。因此，該計算過 程可以被簡化，同時，因?yàn)榭梢灶A(yù)測機(jī)器人主體的TCm度沒有超過最;^Jt， 所以安全性得到增強(qiáng)。


在附圖中
圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的機(jī)器AS制裝置的電氣結(jié)構(gòu)示意框圖； 圖2A是用于設(shè)定鏈接信息的程序的流程亂 圖2B是用于P蹄U鵬的f聘的流程圖； 圖3是用于設(shè)定鏈皿息的屏^l見圖4Aflj 4C均示出機(jī)器Ai體和附加操作軸的不同模式，或它們之間不同 的關(guān)系；以及
圖5A和5B均示出本發(fā)明的另一個實(shí)施例，即機(jī)器人主體和附加操作軸的 模式或它們之間的關(guān)系，其不同于圖4A5lj4C所示的。
具體實(shí)施例方式
參考圖1到圖4A4C，以下 述本發(fā)明的實(shí)施例。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的例如用于執(zhí)〗瑰配作業(yè)的機(jī)器人系統(tǒng)1的結(jié) 構(gòu)示意框圖。該實(shí)施例的機(jī)器人控帶展置2適用于控制機(jī)器人主體3，并且同時 控制添加到機(jī)器Ai體3的軸(即一個或多個操作軸)。例如作為外部設(shè)備的示 繊縱臺4通信連接到機(jī)器人控制體2。
圖4A到 4C的每一個示意性地示出機(jī)器主體3和附加操作軸(或者簡單 地說是附加軸)的模式。簡言之，機(jī)器人主體3被設(shè)置成具有例如6個軸的垂 直鉸接的小機(jī)器人。機(jī)器人主體3還包括具有6個操作軸(Jl至J6)的臂5，所 述6個操作軸由各自的伺服電機(jī)驅(qū)動。臂5具有帶工作工具(work tool) 6 (如 氣動的夾具)的末端。如圖1所示，用于操縱軸(Jl至J6)的伺服電機(jī)適合由 機(jī)器人控制裝置2的機(jī)器人驅(qū)動器7 (具有六個驅(qū)動電路)雜制。
在圖4A所示的模式下，機(jī)器Ai體3具敢軸線性平移機(jī)構(gòu)8 (柳7)禾吖 軸線性平移機(jī)構(gòu)9 (挪8),它們作為附加操作軸。簡言之，該X軸線性平移機(jī) 構(gòu)8被設(shè)置成具有可移動主體8af響服電機(jī)，該可移動主體可以敘軸方向上 線性平移，并且該伺服電機(jī)用來自由地平移該可移動主體8a。類似地，*軸 線性平移機(jī)構(gòu)9被設(shè)置成具有可移動主體9諷伺服電機(jī)，該可移動主體可以在 Y軸方向上線性平移，并且該伺服電機(jī)用來自由地平移該可移動主體9a。
在這個模式下，機(jī)器人主體3的基座安裝^X軸線性平移機(jī)構(gòu)8的可移動 主體8a上。因此，可以保證齡機(jī)器主體在軸方向上艦機(jī)構(gòu)8進(jìn)行平 移。Y軸線性平移機(jī)構(gòu)9體得與機(jī)器主體3無關(guān)。這樣體使得例如可移動 主體9a上所支持的工件可以在Y軸方向上平移，以便與機(jī)器人主體3 (以M軸 線性平移機(jī)構(gòu)8)協(xié)同工作。
圖4B和4C所示的模式均被設(shè)置荀CY平移機(jī)構(gòu)10。如已知的，XY平移機(jī) 構(gòu)10包括X軸平移機(jī)構(gòu)部分10a(柳7)，其敘軸方向上延伸，和Y軸平移機(jī)構(gòu) 部分10b ($418)，其與機(jī)構(gòu)部分10a皿角設(shè)置且沿Y軸方向延伸。機(jī)構(gòu)部分10a 設(shè)置成在X軸方向上S31伺服電機(jī)的驅(qū)動自由地平移機(jī)構(gòu)部分10b。機(jī)構(gòu)部分10b 設(shè)置成在Y軸方向上iiii伺服電機(jī)的驅(qū)動自由地平移可移動主體K)c。
在圖4B所示的模式中，機(jī)器人主體3的基座安裝itXY平移機(jī)構(gòu)10的可移 動主體10c上。因此，可以保證齡機(jī)器人主體3 iiilXY平移機(jī)構(gòu)10敘和Y 軸方向上進(jìn)行平移。在圖4C所示的模式中，XY平移機(jī)構(gòu)10設(shè)置得與機(jī)器人主
體3無關(guān)。如此設(shè)置使得可移動主體10c上所保持的工件可以^X和Y軸方向上 平移，以與機(jī)器人主體3協(xié)同工作。
如圖1所示，用于X和Y軸線性平移機(jī)構(gòu)8和9以淑Y平移機(jī)構(gòu)10的附加 操作軸J7和J8的伺服電機(jī)，適于由機(jī)器人控制裝置2的附加軸驅(qū)動器11 (在這 種瞎況下是兩個驅(qū)動電路)控制。附加軸驅(qū)動器ll被設(shè)置成肯辦控制最大高達(dá) 4個附加操作軸。
該實(shí)施例的機(jī)器人控制裝置2被構(gòu)造成長方形盒狀構(gòu)架(圖中未示出)，并 且具有作為主要部件的微型計算機(jī)，其還帶有用來控制整體的控制單元12,如 圖1所示。機(jī)器人控制裝置2包括機(jī)器人驅(qū)動器7和上述附加軸驅(qū)動器11 ，以 及,存儲器13、操作參數(shù)存儲器14和操縱臺接口 (I/F) 15，它們都電氣和 通信,到控制單元12。雖然沒有示出，但是機(jī)器，制裝置2還包括用于與 外圍設(shè)備，如用于編程的電腦，和圖像處理器及電源，^&連接的接口。
例如程序存儲器13儲存由示,縱臺4和計算機(jī)輸入的和設(shè)置的機(jī)器人程 序。操作參數(shù)存儲器14適用于存儲各種數(shù)據(jù)，包括Ultl人主體3平移到目標(biāo)位 置的目標(biāo)位置數(shù)據(jù)，和各種參數(shù)。如后所述，存儲器14適合作為^信息存儲 裝置來存儲預(yù)定的鏈接信息。示 縱臺4設(shè)置成以通信方式連接到操縱臺I/F 15。
/^^縱臺4構(gòu)建成具有薄的且基本為長方形的盒狀皿，其對于操縱者 攜帶以通過手鄉(xiāng)行操作來說是足夠緊湊的。這個職在附圖中沒有具體示出。 示 縱臺4在其中心部位具有較大的顯示部分16 (如圖3所示)，其例如由彩 色液晶顯示器構(gòu)成，用來顯示多種屏幕視圖。觸摸板位于顯示部分16的表面。 ，操縱臺4具有多種操作按鍵(機(jī)械開關(guān))，皿著顯示部分16的外圍布置， 以與觸摸板一起用作按鍵操作部分。如此設(shè)置使得例如從按鍵操作部分輸入的 操縱信號可以從/i^縱臺4傳輸?shù)綑C(jī)器人控制裝置2。
這樣，操作者可以利用示,縱臺4執(zhí)行多種功能，如操縱和設(shè)置機(jī)器人 主體3和平移機(jī)構(gòu)8到10的附加操作軸(或附加軸)J7和J8。特別是，操作者 可以操作按鍵操作部分來檢索予M5fe儲存(設(shè)置)的機(jī)器人,列^iS，擇， 并腿動(自動操作)機(jī)器A^體3和附加操作敏7禾口J8。另外，操作飾可 以設(shè)置或改變例如機(jī)器人程序的各種參數(shù)。
此外，操作者可以操作按鍵操作部分來指定手動操作模式。在手動操作模
式下，按鍵操作部分的操作可以i^作者對機(jī)器人主體3和平移機(jī)構(gòu)8到10的 附加操作柳7禾PJ8實(shí)施手動操作，以基于例如目標(biāo)健(運(yùn)動的車 )的娜 給它們各種指令(或者執(zhí)行直接示教)。因此，示教操縱臺4用作操縱錢。
控制單元12，和其軟件配置，適用于響應(yīng)于例如存儲在程序存儲器13中 的機(jī)器人，蹄，存儲在操作參數(shù)存儲器14中的各種 或參數(shù)，或者來自示教 操縱臺4的操縱信號通過機(jī)器人驅(qū)動器7來驅(qū)動/控制機(jī)器Ai體3的軸(Jl到 J6)的伺服電機(jī)。另外，控制單元12適用于艦附加軸驅(qū)動器11來驅(qū)動/控制 平移機(jī)構(gòu)8到10的附加操作軸J7和8的伺服電機(jī)。因此，工件的裝配作業(yè)，例 如,可以艦機(jī)器Ai體3和平移機(jī)構(gòu)8到10的附加操作柳7抑8之間的協(xié)作 來自動進(jìn)行。
在本實(shí)施例中，當(dāng)操作者操作示教操縱臺4執(zhí)行手動操作模式以手動操作 機(jī)器Ai體3和平移機(jī)構(gòu)8到10的附加操作柳7抑8時，機(jī)器廟制裝置2 的控制單元12適于作為速度限制體，用于限制機(jī)器Ai體3的工具中心點(diǎn) (TCP)的iM不lgil預(yù)定最;^度(如，250mm/sec)，以確保安全。
在這一點(diǎn)上，操作者可以操縱/，操縱臺4預(yù)設(shè)鏈接信息，所述鏈接信息 用于指示該鏈接是否處于平移機(jī)構(gòu)8到10的附加操作^J7和J8的操作可以影響 機(jī)器Aife體3的操作的狀態(tài)。預(yù)設(shè)的鏈鶴息適于存儲在操作參數(shù)存儲器14中。 圖3圖示了示皿縱臺4的顯示部分16，其處于顯示用于設(shè)置鏈,息的屏幕 視圖的狀態(tài)?？梢钥吹?，機(jī)器Ai體3的各個操作軸Jl至IJJ6與附加操作車站7處 于鏈接狀態(tài)，而附加操作柳8處于不影響機(jī)器A^體3的操作的非鏈接狀態(tài)。
在手動操作模式期間的鏈接狀態(tài)中，平移機(jī)構(gòu)8到10的附加操作柳7和J8 中的一個或兩個(如果有的話)將會影響機(jī)器Ai體3(機(jī)器A^作柳l至IJJ6)的 操作。在這種情況下，控制單元12適用于限制附加操作軸的離(糊繊) 和機(jī)器人主體3的工具中心點(diǎn)(TCP)的逸變之間相加的(總計)速度(即， 附加操作軸的速度和機(jī)器人主體3的末端的TCPiI度兩者)，以便不^1預(yù)定最 規(guī)度，這將在后面參考流程圖來描述。在本實(shí)施例中，被限制了的相加速度 指的是附加操作軸鵬標(biāo)量值和機(jī)器主體3的TCP速度的標(biāo)量值相加得到的
另一方面，在手動操作模式的非鏈接狀態(tài)中，平移機(jī)構(gòu)8到10的附加操作 軸J7禾PJ8都不會影響到機(jī)器A^體3 (機(jī)器人細(xì)l至IJJ6)。在這種情況下，控制
單元12適用于獨(dú)立限制附力鵬作柳7抑8的鵬以及機(jī)器A4體3附CP速 度，使它們不超過最，度。在多個附加操作軸處于鏈接狀態(tài)盼瞎況下，控制 單元12限制該多個附加操作軸的相加繊不^iS;^g。另外，在該多個附
加操作軸處于非鵬狀態(tài)的情況下，附加操作軸分別被限制為不超跟:^iJt。
以下參考圖2A和2B對J^結(jié)構(gòu)的操作進(jìn)行描述。圖2A為設(shè)置^t息的 禾辨的流程圖，該禾將在機(jī)器矩制裝置2中執(zhí)行。圖2B為限制繊的禾聘的 齦呈圖，其fflii控制單元12在手動操很莫式下執(zhí)行。在設(shè)置鏈接信息時，用戶 (操作者)運(yùn)用示教操縱臺4在顯示部分16上指示用于設(shè)置鏈^t息的屏薪見 圖(參見圖3)，并且iKa作按鍵操作部分來輸入鏈,息(步驟S1)。
在這種情況下，如果有必要的話，輸入附加操作軸的參數(shù)(例如所述的附 力口軸慰虔轉(zhuǎn)軸時的轉(zhuǎn)動判5)。在完成鏈接信息后，已輸A/設(shè)置的鏈離肩湘附 加操作軸的參數(shù) 儲在操作參數(shù)存儲器14中(步驟S2)。應(yīng)該理解鏈^t息 不一定必須31ii^l^縱臺4來設(shè)置，其還可以通過 設(shè)置，例如，該電腦 可與機(jī)器AS制裝置2相連。
圖3是用于體鏈離息的屏薪見圖的例子，且在工作臺上顯/^^t息。 工作臺沿垂直方向顯示^ 接組的^信息1、 2...5，且沿水平方向顯示軸編 號(Jl至IJJ8)。標(biāo)iBJl到6恭示機(jī)器Ai體3的於軸，且向前的豐礎(chǔ)7表示 附加操作軸。在鏈接信息中，符號"O"表示互鏈接的軸(interlinked axes)，符號 "X"表示非鏈接的軸。而且，工作臺中的符號"-"表示設(shè)置已經(jīng)完成。
在圖4AM示的模式中，X軸線性平移機(jī)構(gòu)8 (附加fSJ7)處于影響機(jī)器人 主體3的操作的鏈接狀態(tài)。因此，如圖3所示，在鏈離息1中柳l至IJJ7由"0" 標(biāo)。當(dāng)然，所有構(gòu)建機(jī)器Ai體的機(jī)器人車tol至lU6處于鏈接狀態(tài)。另一方面， Y軸線性平移機(jī)構(gòu)9 (附加撇8)的操作不會影響機(jī)器Ai體3的操作，"X"表 示Y軸線性平移機(jī)構(gòu)正處于非鏈接狀態(tài)。在另一個獨(dú)立的組(鏈接信息2)中， 車SJ8被設(shè)置#與其它軸 (^^蟲由"0"g)。
在圖4B中所示的模式中，XY平移機(jī)構(gòu)10的柳7禾W8處于影響機(jī)器Xi 體3的操作的鏈接狀態(tài)，因此，在鏈離息1中所有的車的至IJJ8者,用"0"H 在圖4C中所示的模式中，XY平移機(jī)構(gòu)10的柳7抑8處于不影響機(jī)器Ai體3 的操作的非鏈接狀態(tài)，因此在鏈鶴息1中榔1郞6將由"0"表示，而附力鵬作 柳7禾口J8由"X"彰示為處于非鏈接狀態(tài)。在這樣的情況下，附加操作^J7和J8，
它們彼此相互鏈接，將在鏈接信息2中由"0"來表示。
在手動操作模式下， 一旦鏈接信息如上述設(shè)置，就會執(zhí)行如圖2B的流 程圖所示的控制。特別的，在手動操作模式下，操作者可以操作示,縱臺4， 將命令信號輸入到機(jī)器人控制裝置2中，這樣機(jī)器人主體3和平移機(jī)構(gòu)8到10 的附加操作軸J7和J8可以被激活。然后，在步驟Sll中，參考存儲在操作參數(shù) 存儲器14中的鏈鶴息，以確定附加操作軸的存在。
如果附加操作軸不存在(步驟Sll為"否")，機(jī)器人主體3的TCP (工具中 心點(diǎn))速度在步驟S12被計算。另一方面，如果附加操作軸存在(步驟Sll為" 是')，附加操作軸的末^iS在步驟S13被計算，而同時機(jī)器人主體3附C魄 度在步驟S14被計算。在隨后的步驟S15,參考存儲在操作參數(shù)存儲器14中的 鏈離息，以確定附加操作軸中的任何一個是否處于與機(jī)器A人主體3鏈接的狀 態(tài)。
如果沒有附加操作軸處于與機(jī)器人主體3鏈接的狀態(tài)(非鏈接狀態(tài))(步驟 S15為"否")，貝贓S12至iJS14被計算出的各4SUt本身，在步驟S16被看《釘CP 速度。另一方面，如果附力鵬作軸中的任何一個處于與機(jī)器人主體3鏈接的狀 態(tài)(鏈接狀態(tài))(步驟S15為"是")，則在隨后的步驟S17，確定鏈接的軸和/或非 鏈接的軸的存在。
基于步驟S17的確定過程，對于每一個非鏈接的軸，已計算出的速度本身 在步驟S16被作為TCP速度。對于鏈接的軸，由在步驟S13和S14獲得的速度的 標(biāo)量值相加而計算得到的速度在步驟S18被作為TCP速度。然后，在步驟S19， 機(jī)器人主體3和附加操作軸被控制，使得每一個TCPil度不超過最大速度(如 250mm/sec)并且基于預(yù)先存儲在程序存儲器13中的預(yù)定算法被設(shè)置成等于或小 于最大速度的期望速度。
因此，在圖4A的模式中，例如，機(jī)器人主體3的TCP速度的標(biāo)量值與X軸 線性平移機(jī)構(gòu)8的^速度(可移動主體8a的速度)的標(biāo)量值的和被限制為不超過最大速度。而與這個限制無關(guān)的是，Y軸線性平移機(jī)構(gòu)9的末端驗(yàn)(可移 動主體9a的速度)被限制為不超過最大速度.
在圖4B的模式中，機(jī)器人主體3的TCKM的標(biāo)量值和XY平移機(jī)構(gòu)10的 (可移動主體10c的鵬)的標(biāo)量值的和被P艮制為不艦最;^iJt。另 外，在圖4C的模式中，機(jī)器人主體3的TCP速度被限制為不超過最大速度。與
這個限制無關(guān)地，XY平移機(jī)構(gòu)io的末端速度被限制為不^iS;^^。
如上所述，根據(jù)本實(shí)施例，在平移機(jī)構(gòu)8到10的附加操作柳7抑8的操 作影響機(jī)器人主體3的操作的鏈接狀態(tài)下， 作機(jī)器人主體3和附加操作軸 J7和J8的手^作模式下，附加操作車郵7和J8的iM與機(jī)器Ai體3附CP速 度全部被限制為不超過最大速度。換句話說，相加速度被限制以便肖嫩確保安 全。
另一方面，在平移機(jī)構(gòu)8到10的附加操作車ftJ7禾口J8的操作不會影響到機(jī) 器Ai體3的操作的非鏈接狀態(tài)下，附加操作車郵7抑8的驗(yàn)與機(jī)器Ai體3 附CP繊分別被限制為不MS規(guī)度。因此，附加操作車iJ7抑8的鵬與 機(jī)器人主體3的TC分別被控制以確保安全，而沒有被特別斷氐。
根據(jù)本實(shí)施例，機(jī)器人主體3和平移機(jī)構(gòu)8到10的附加操作 4J7抑8的 ^tf操作不能允許機(jī)器人主體3的TCPiiMi3a;^iJt，從而在手動操作時 提供了完全確保安全的突出優(yōu)點(diǎn)。特別在本實(shí)施例中，在鏈接狀態(tài)下的附加操 作細(xì)7禾PJ8與機(jī)器人主體3之間相力啲速jOTl將前者的操作速度的標(biāo)量值與 后者的TCP速度的標(biāo)量值相加而計算得出，從而簡化了計算過程。另外，例如 由于tl器Ai體3的TCPiM可以預(yù)定為不^ift，變，因此安全性育灘進(jìn) 一步得到增強(qiáng)。
(其他實(shí)施例)
圖5A禾卩5B示出本發(fā)明的其他實(shí)施例。圖5A禾卩5B中的每一個示出被提供 有附加軸的模式，所述附加軸與圖4A到圖4C所示的上述實(shí)施例中描述的附力口 操作軸(即線性軸)不同。特別地，在圖5A的模式中，盤^l^i定轉(zhuǎn)工作臺21 (提 供附加操作軸J7)被當(dāng)作附加操作軸，而機(jī)器Ai體3安裝在旋轉(zhuǎn)工作臺21上。 旋轉(zhuǎn)工作臺21被設(shè)置成可由伺服電機(jī)21a旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)工作臺21處于影響機(jī)器人 主體3的操作的鏈接狀態(tài)。
當(dāng)這樣的旋轉(zhuǎn)工作臺21設(shè)置成附加操作軸時，諸如附加軸的轉(zhuǎn)動，禾嚙 輪比的參數(shù)在圖2A所示的流程圖的步驟S1被輸入為附加軸參數(shù)。附加軸的末端 速度可以很容易地由轉(zhuǎn)動半徑和齒輪比(減速比)計算得出?；蛘撸趫D5A所 示的模式中，輸入的參數(shù)可以是最大轉(zhuǎn)動半徑，其是旋轉(zhuǎn)工作臺21本身的轉(zhuǎn)動 雜、機(jī)器Ai體3的臂5的最大長度和工作工具6的最大長度的總和。因此， 機(jī)器人主體3的 和旋轉(zhuǎn)工作臺21的速度都可以很容易被計算出來。
圖5B中所示的模式使用了伺服手(servohand) 22作為附加操作車fiJ7。伺 服手22充當(dāng)附著到機(jī)器人主體3的臂5的端部的工作工具，被提供有由伺服電 機(jī)驅(qū)動的旋轉(zhuǎn)軸，圖中未示出。伺服手22 (提供附加操作軸J7)處于影響機(jī)器 Ai體3的操作的鏈接狀態(tài)。在這種情況下，僅將糊艮手22的轉(zhuǎn)動判5輸入作
、，實(shí)施例1頓^ 縱臺4作為手動操作機(jī)器Ai體和附加操作軸的操 縱裝置。作為示教操縱臺4的替換，電腦(例如，鍵盤和鼠標(biāo))也可以用于手 動操作。另外，示教操縱臺可以具有不帶有顯示部分16的相對簡單的結(jié)構(gòu)。另 外，鏈,息可以j頓與用于手動操作機(jī)器人主體和附加操作軸的設(shè)備分離的 設(shè)備來設(shè)置。
在前述實(shí)施例中，機(jī)器Ai體不局限于具有鉸接式臂的形式，而是可以被 提供單個接合型臂。在前述實(shí)施例中，可以將X軸線性平移機(jī)構(gòu)8， Y軸線性平 移機(jī)構(gòu)9， XY平移機(jī)構(gòu)IO，盤形旋轉(zhuǎn)工作臺21和伺服手22中的兩個或更多個 按適當(dāng)期望的方式組合，作為附加機(jī)構(gòu)。
最后，不脫離本發(fā)明的精神的情況下可以進(jìn)行多種不同的修改，例如在機(jī) 器人系統(tǒng)1的整體結(jié)構(gòu)方面、在機(jī)器人主體3的結(jié)構(gòu)方面和在機(jī)器人控制裝置2 的皿和結(jié)構(gòu)方面，以適當(dāng)?shù)刈兓蛯?shí)施本發(fā)明。
權(quán)利要求
1、一種用于機(jī)器人的控制器，所述機(jī)器人具有機(jī)器人主體和附加機(jī)構(gòu)，所述機(jī)器人主體具有被控制的操作軸，所述附加機(jī)構(gòu)添加到機(jī)器人主體且具有被控制的附加操作軸，該控制器控制手動操作設(shè)備，其使用戶能夠手動操作機(jī)器人主體和附加機(jī)構(gòu)的相互并行的操作；確定裝置，其用于確定附加機(jī)構(gòu)在操作中與機(jī)器人主體是否處于鏈接狀態(tài)；及控制裝置，當(dāng)使用手動操作設(shè)備對機(jī)器人主體和附加機(jī)構(gòu)的相互并行的操作進(jìn)行手動控制并且確定裝置確定附加機(jī)構(gòu)在操作中與機(jī)器人主體處于鏈接狀態(tài)時，該控制裝置控制機(jī)器人主體的操作軸的末端的操作速度和附加機(jī)構(gòu)的附加操作軸的操作速度處于預(yù)定最大速度內(nèi)。
2、 如權(quán)利要求1所述的控制器，其中控制裝置包括第一限制體，其用于限制機(jī)器Ai體的操作軸的末端的操作鵬和附加機(jī)構(gòu)的附力鵬作軸的操作速 度，使得這些操作鵬的總和低于預(yù)定最大M。
3、 如權(quán)禾腰求2所述的控制器，其中所述總和值為標(biāo)量。
4、 如權(quán)利要求1所述的控制藤，其中所述預(yù)定最大速度為250mm/sec。
5、 如權(quán)利要求2所述的控制器，其中控制裝置包括第二限制體，其用于 限制機(jī)器人主體的操作軸的末端的操作速度和附加機(jī)構(gòu)的附加操作軸的操作速度，使得當(dāng)使用手動操作設(shè)備對機(jī)器Ai體和附加機(jī)構(gòu)的相互并行的操作進(jìn)行手動控制并且確定裝置確定附加機(jī)構(gòu)在操作中沒有處于與機(jī)器人主體的鏈接狀 態(tài)時，所鵬作M中的每一^H氏于預(yù)定最^M。
6、 如權(quán)利要求5所述的控制器，其中確定裝置包括用于存儲信息的存儲器， 該信息表明附加機(jī)構(gòu)在操作中是否與機(jī)器人主體處于鏈接狀態(tài)，并且確定裝置 還包括用于從存儲器讀取用于由第一和第二限制裝置執(zhí)行的限制的信息的讀取 裝置。
7、 如權(quán)利要求1所述的控庫幡，其中所述臂是鉸接型臂。
8、 如權(quán)利要求7所述的控制器，其中控制裝置包括限制體，該限制驢 '用于限帝U機(jī)器人主體的操作軸的末端的操作速度和附加機(jī)構(gòu)的附加操作軸的操 作速度，使得這些操作速度的總和低于預(yù)定最^i度。
9、 如權(quán)利要求8所述的控庫U器，其中控制裝置包括限制錢，該限制錢用于限制機(jī)器人主體的操作軸的末端的操作速度和附加機(jī)構(gòu)的附力嫩作軸的操 作速度，使得當(dāng)使用手動操作設(shè)備對機(jī)器人主體和附加機(jī)構(gòu)的相互并行的操作 進(jìn)行手動控制并且確定裝置確定附加機(jī)構(gòu)在操作中沒有與機(jī)器人主體處于鏈接狀態(tài)時，所鵬作鵬中的每一刊氏于預(yù)定最; ^0
10、 如權(quán)利要求9所述的控制器，其中所述總和值為標(biāo)量。
11、 如權(quán)禾腰求io所述的控律幡，其中機(jī)器Ai體包括臂，且附加機(jī)構(gòu)包括X軸線性移動機(jī)構(gòu)、Y軸線性移動機(jī)構(gòu)、XY移動機(jī)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)工作臺和添加到臂糊的糊艮手中的至少一個。
12、 一種用于控制機(jī)器人的操作的方法，所述機(jī)器人具有機(jī)器Ai體和附 加機(jī)構(gòu)，所述機(jī)器人主體具有被控制的操作軸，所述附加機(jī)構(gòu)添加到機(jī)器Ai體且具有被控制的附加操作軸，所述方法控制以下步驟確定附財幾構(gòu)在操作中是否與機(jī)器>^體處:3^接狀態(tài)；以及在機(jī)器人的操作被手 作且確定附加機(jī)構(gòu)在操作中與機(jī)器Ai體處于鏈 接狀態(tài)時，控制機(jī)器人主體的操作軸的末端的操作速度和附加機(jī)構(gòu)的附加操作 軸的操作皿處于預(yù)定最; 度內(nèi)。
13、 如權(quán)利要求12所述的方法，其中，控制步驟包括限制機(jī)器人主體的操作軸的末端的操作速度和附加機(jī)構(gòu)的附加操作軸的操作速度使得這些操作速度 的總和低于預(yù)定最，度的步驟。
14、 如權(quán)利要求13所述的方法，其中控制步驟還包括以下步驟限偉訴幾器人主體的操作軸的末端的操作速度和附加機(jī)構(gòu)的附加操作軸的操作速度，使得當(dāng)機(jī)器人的操作被手動操作且確定附加機(jī)構(gòu)在操作中沒有與機(jī)器Ai體處于鏈接狀態(tài)時，所述操作速度中的每一個低于預(yù)定最，度。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種控制器，其用于控制機(jī)器人的操作，該機(jī)器人包括具有被控制的操作軸的機(jī)器人主體和具有附加操作軸的附加機(jī)構(gòu)。該控制器包括手動操作設(shè)備，確定裝置和控制裝置。手動操作設(shè)備可以使用戶手動操縱機(jī)器人主體和附加機(jī)構(gòu)的彼此并行的操作。確定裝置確定附加機(jī)構(gòu)在操作中是否與機(jī)器人主體處于鏈接狀態(tài)。當(dāng)使用手動操作設(shè)備對機(jī)器人主體和附加機(jī)構(gòu)的相互并行的操作進(jìn)行手動控制并且確定裝置確定附加機(jī)構(gòu)在操作中與機(jī)器人主體處于鏈接狀態(tài)時，該控制裝置控制機(jī)器人主體的操作軸的末端的操作速度和附加機(jī)構(gòu)的附加操作軸的操作速度處于預(yù)定最大速度內(nèi)。
文檔編號B25J9/10GK101362333SQ20081016110
公開日2009年2月11日 申請日期2008年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月30日
發(fā)明者山本智哉 申請人:株式會社電裝維波