移動式人機協(xié)調型機器人的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種與人協(xié)調地進行作業(yè)的移動式人機協(xié)調型機器人。
【背景技術】
[0002]在將機器人搭載在臺車上而構成機器人可移動的移動式人機協(xié)調型機器人中，存在人與機器人或臺車接觸的可能性，因此需要提高接觸時的安全性。關于機器人的接觸，以往已知的有:在機器人的底部設置力傳感器，并通過力傳感器來檢測機器人與外部環(huán)境的接觸的裝置(例如參照日本特開2011 - 110630號公報)。然而，在日本特開2011 — 110630號公報中所公開的機器人并不是移動式機器人，沒有考慮人與臺車的接觸。
[0003]另一方面，作為自動式機器人，已知的有:在本體周邊設置振動傳感器，并通過振動傳感器來檢測出與障礙物的接觸的自動式機器人(例如參照日本特開2007 - 54942號公報)。
[0004]然而，為了通過振動傳感器高精度地檢測自動式機器人與障礙物的接觸，需要設置多個振動傳感器，從而不僅成本增加，而且還需要將振動傳感器的安裝位置或安裝姿勢設定成最佳，而需要較多的時間。尤其，在垂直多關節(jié)型機器人等工業(yè)用機器人中，作業(yè)時，機器人伴隨各種姿勢變化，因此將工業(yè)用機器人作為自動式機器人來構成時，很難通過振動傳感器來高精度地檢測出自動式機器人與障礙物的接觸。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的一方式的移動式人機協(xié)調型機器人具備:臺車，其具有機器人支撐部，并通過第1執(zhí)行器的驅動而移動；機器人本體，其被臺車上的機器人支撐部支撐，并通過第2執(zhí)行器的驅動而動作；力傳感器，其被設置在機器人支撐部上，用于檢測作用于機器人支撐部的外力；機器人信息取得部，其取得包含機器人本體的姿勢信息和作用于機器人本體的負載信息的機器人信息；力計算部，其根據由機器人信息取得部取得的機器人信息，來計算出作用于機器人支撐部的外力；以及判定部，其在由力傳感器檢測出的外力與由力計算部計算出的外力的差在預定值以上時，或由力傳感器檢測出的外力的變化量與由力計算部計算出的外力的變化量的差在預定值以上時，判定移動式人機協(xié)調型機器人與人接觸。
[0006]根據附圖所示的本發(fā)明的典型的實施方式的詳細說明，使本發(fā)明的這些目的、特征及優(yōu)點以及其他目的、特征及優(yōu)點更加明確。
【附圖說明】
[0007]圖1是表示本發(fā)明的實施方式的移動式人機協(xié)調型機器人的概要結構的側視圖。
[0008]圖2是表示圖1的移動式人機協(xié)調型機器人的控制結構的框圖。
[0009]圖3是表示圖2的變形例的框圖。
[0010]圖4是表示圖2的其他變形例的框圖。
[0011]圖5是表示圖1的變形例的移動式人機協(xié)調型機器人的側視圖。
[0012]圖6是表示圖1的其他變形例的移動式人機協(xié)調型機器人的側視圖。
[0013]圖7是表示圖6的移動式人機協(xié)調型機器人的控制結構的框圖。
【具體實施方式】
[0014]以下，參照圖1?圖7，對本發(fā)明的實施方式進行說明。圖1是表示本發(fā)明的實施方式的移動式人機協(xié)調型機器人100的概要結構的側視圖。移動式人機協(xié)調型機器人100具有:可行駛的臺車1和放置在臺車1上的機器人2，機器人2可以通過臺車1的行駛來移動。另外，在以下，將移動式人機協(xié)調型機器人100簡單地稱為機器人，為了區(qū)分機器人100和機器人2，將機器人2稱為機器人本體。此外，在以下，為了方便，將臺車1的長方向(X方向)、寬方向(Y方向)以及高方向(Z方向)分別定義為前后方向、左右方向以及上下方向，并按照該定義對各部的結構進行說明。
[0015]臺車1具有向前后左右方向延伸的略矩形狀的框架10。在框架10的左右側，分別安裝前后一對的車輪11，臺車1通過四輪來行駛。車輪11通過電動機的驅動來旋轉。在框架10的上表面，在其前后方向中央部且左右方向中央部，固定機器人支撐部12。在機器人支撐部12上設置力傳感器13。力傳感器13是對彈性體粘貼應變儀來檢測6軸方向的外力的6軸力傳感器。通過力傳感器13，能夠同時檢測出作用于機器人支撐部12的X方向、Y方向以及Z方向的外力和繞X軸、繞Y軸以及繞Z軸的外力(扭矩)。
[0016]在框架10的上表面，在機器人支撐部12的前方以及后方分別設置加速度傳感器14，通過加速度傳感器14來檢測臺車1行駛時的加速度。在框架10的底面安裝控制單元15。在機器人支撐部12的上表面固定護套16。將護套16設置成盒狀以便覆蓋臺車整體，并在護套16的內側配置車輪11、機器人支撐部12、控制單元15等。通過金屬等剛性較高的材料構成護套16。因此，人或障礙物接觸護套16時，經由護套16向機器人支撐部12傳達外力，該外力通過力傳感器13來檢測。
[0017]另外，雖未進行圖示，但在臺車1上設置向控制單元15供給電力的電池和機器人100與外部進行通信的通信部。控制單元15可通過通信部與外部進行通信。將控制單元15、電池以及通信部設置在臺車1上，從而不需要從臺車1引出電力供給用以及通信用電纜，使臺車1的行駛變得容易。
[0018]機器人本體2是具有可旋轉的臂20的垂直多關節(jié)機器人，可以通過設置在臂前端部的機械手(未圖示)來把持工件。機器人本體2 (臂、機械手等)通過伺服電動機的驅動來動作。將臂基端部固定在機器人支撐部12上，臂20從機器人支撐部12向上方凸出設置。因此，人或障礙物接觸機器人本體2時，向機器人支撐部12傳達外力，并通過力傳感器13檢測出該外力。臺車1的護套16以及機器人本體2整體被保護部件3覆蓋。保護部件3通過比護套16剛性低的材質來構成，以便減輕護套16或機器人本體2接觸人或障礙物時，作用于人或障礙物的外力。力傳感器13通過保護部件3以及護套16檢測出作用于機器人支撐部12的外力。
[0019]圖2是表示機器人100的控制結構的框圖。向控制單元15輸入來自力傳感器13和加速度傳感器14的信號。控制單元15根據來自這些傳感器13、14的信號來執(zhí)行預定的處理，分別向臺車行駛用電動機25和機器人驅動用伺服電動機26輸出控制信號?？刂茊卧?5具有包含CPU、ROM、RAM、其他周邊電路等運算處理裝置而構成的計算機，作為功能性結構具有:機器人信息取得部31、力計算部32、判定部33、校正部34以及制部35。
[0020]機器人信息取得部31取得包含機器人本體2的姿勢信息和向機器人本體2作用的負載信息的機器人信息。例如，根據來自內置于伺服電動機26內的旋轉角檢測器的信號和表示預先決定的臂20的形狀的臂結構，計算機器人本體2的姿勢，并取得姿勢信息。此夕卜，根據來自旋轉角檢測器的信號，計算機器人本體2的動作加速度，并且根據來自設置在臂前端部的負荷檢測器的信號，計算被機械手把持的工件的質量，并取得負載信息。另外，負載信息還包括:臂20、護套16以及機械手的質量等。
[0021]力計算部32根據由機器人信息取得部31取得的機器人信息，即機器人本體2的姿勢信息和負載信息，計算向機器人支撐部12作用的外力Fc。例如，機器人本體2靜止時，根據機器人本體2的姿勢信息計算出機器人本體2的各部的重心位置，設機器人本體2的各部的重力作用于該重心位置，并且設工件的重力作用于機械手來計算外力Fc。機器人本體2動作時，考慮機器人本體2的動作加速度來計算外力Fc。
[0022]判定部33判定由力傳感器13檢測出的外力F (外力檢測值)與由力計算部32計算出的外力Fc(外力計算值)的差AF是否在預定值α以上。預定值α是用于判定有無臺車1以及機器人本體2與人的接觸的閾值，考慮基于力計算部32的外力計算的誤差以及基于力傳感器13的外力檢測的誤差等來決定。臺車1以及機器人本體2不與人接觸時，夕卜力檢測值F與外力計算值Fc的差AF不到預定值α。另一方面，臺車1以及機器人本體2的某一方與人接觸時，力傳感器13的檢測值發(fā)生變化，外力檢測值F與外力計算值Fc的差AF成為預定值α以上。由此，能夠檢測出機器人100與人的接觸。
[0023]另外，判定部33可以不是在外力計算值Fc與外力檢測值F的差ΔF在預定值α以上時，而是在由力傳感器13檢測出的預定時間內的外力F的變化量與由力計算部32計算出的相同的預定時間內的外力Fc的變化量的差AF1在預定值α 1以上時，判定為機器人100與人接觸。
[0024]校正部34根據由加速度傳感器14檢測出的加速度，來校正由力傳感器13檢測出的外力F。S卩，臺車1因臺車1加減速時或臺車1的移動而振動時，即使在機器人本體2靜止的情況下，外力也作用于機器人支撐部12，力傳感器13的檢測值F發(fā)生變化。因此，存在外力計算值Fc與外力檢測值F的差△ F發(fā)生變化，判定部33誤判定機器人100與人接觸的可能性。因此，校正部34對力傳感器13的檢測值F進行校正以便去除臺車1的加減速或振動的影響。
[0025]此時，判定部33判定校正后的外力Fa與外力計算值Fc的差AF是否在預定值α以上，在預定值α以上時，判定機器人100與人接觸。另外，代替該結構，判定部