檢測(cè)施加給機(jī)器人的載荷的系統(tǒng)、機(jī)器人及機(jī)器人系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于檢測(cè)施加給機(jī)器人的載荷的系統(tǒng)、機(jī)器人及機(jī)器人系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]已知在機(jī)器人臂上安裝力傳感器，通過(guò)該力傳感器檢測(cè)施加給機(jī)器人臂的載荷的技術(shù)(例如，日本特開(kāi)2006-21287號(hào)公報(bào)以及日本特開(kāi)2006-275650號(hào)公報(bào))。
[0003]對(duì)于在相同的操作空間內(nèi)和操作員一起進(jìn)行操作的所謂人協(xié)調(diào)型的機(jī)器人的希望不斷提高。這樣的機(jī)器人，從確保操作員的安全性的觀點(diǎn)出發(fā)，構(gòu)成為在檢測(cè)到與操作員的接觸的情況下緊急停止動(dòng)作。以往，尋求提高這樣的緊急停止動(dòng)作的可靠性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]在本發(fā)明的一個(gè)方式中，用于檢測(cè)施加給機(jī)器人的載荷的系統(tǒng)具備力傳感器，該力傳感器具有檢測(cè)一個(gè)方向的載荷的檢測(cè)部，該檢測(cè)部包括第一檢測(cè)要素和第二檢測(cè)要素。
[0005]另外，該系統(tǒng)判斷具備故障判斷部，其判斷通過(guò)第一檢測(cè)要素檢測(cè)出的第一檢測(cè)值和通過(guò)第二檢測(cè)要素檢測(cè)出的第二檢測(cè)值是否相互不同，當(dāng)?shù)谝粰z測(cè)值和第二檢測(cè)值相互不同時(shí)，判斷為第一檢測(cè)要素或第二檢測(cè)要素發(fā)生了故障。
[0006]故障判斷部計(jì)算第一檢測(cè)值和第二檢測(cè)值之間的差，當(dāng)該差超過(guò)了預(yù)定的閾值時(shí)，可以判斷為第一檢測(cè)值和第二檢測(cè)值不同。
[0007]故障判斷部計(jì)算根據(jù)第一檢測(cè)值計(jì)算出的第一力和根據(jù)第二檢測(cè)值計(jì)算出的第二力之間的差，當(dāng)該差超過(guò)了預(yù)定的閾值時(shí)，可以判斷為第一檢測(cè)值和第二檢測(cè)值不同。第一檢測(cè)要素和第二檢測(cè)要素可以相互并排地配置。第一檢測(cè)要素也可以是與第二檢測(cè)要素不同種類的檢測(cè)要素。
[0008]在本發(fā)明的其他方式中，機(jī)器人具備機(jī)器人臂和上述系統(tǒng)，力傳感器被安裝在機(jī)器人臂上。在本發(fā)明的又一其他方式中，機(jī)器人系統(tǒng)具備機(jī)器人和控制機(jī)器人的控制部，控制部在通過(guò)故障判斷部判斷為第一檢測(cè)要素或第二檢測(cè)要素發(fā)生了故障時(shí)，停止機(jī)器人的動(dòng)作。
【附圖說(shuō)明】
[0009]通過(guò)參照【附圖說(shuō)明】以下的優(yōu)選實(shí)施方式，能夠更加明確本發(fā)明的上述以及其他目的、特征以及優(yōu)點(diǎn)。
[0010]圖1是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的機(jī)器人系統(tǒng)的概略圖。
[0011]圖2是本發(fā)明的其他實(shí)施方式的機(jī)器人系統(tǒng)的概略圖。
[0012]圖3是圖2所示的力傳感器的立體圖。
[0013]圖4是從圖3中的箭頭IV觀察圖3所示的力傳感器而得的圖。
[0014]圖5是圖3所示的力傳感器的部分?jǐn)U大圖。
[0015]圖6是本發(fā)明的其他實(shí)施方式的力傳感器的部分?jǐn)U大圖，與圖5對(duì)應(yīng)。
[0016]圖7是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的危險(xiǎn)避免方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]以下，根據(jù)附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式。首先，參照?qǐng)D1，說(shuō)明本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的機(jī)器人系統(tǒng)10。機(jī)器人系統(tǒng)10具備機(jī)器人12、控制該機(jī)器人12的控制部14。
[0018]控制部14直接或間接地控制構(gòu)成機(jī)器人12的各個(gè)要素。機(jī)器人12具備固定板16、機(jī)器人基座18、回轉(zhuǎn)體20、機(jī)器人臂22、機(jī)器人手24以及系統(tǒng)50。
[0019]固定板16被固定在工作單元的地板(未圖示)上。機(jī)器人基座18位于固定板16的上方，相對(duì)于固定板16而固定。回轉(zhuǎn)體20圍繞鉛直軸可旋轉(zhuǎn)地安裝在機(jī)器人基座18上。
[0020]機(jī)器人臂22具有:下腕部26，其經(jīng)由第一旋轉(zhuǎn)軸27與回轉(zhuǎn)體20連接；前腕部30，其經(jīng)由第二旋轉(zhuǎn)軸28被安裝在該下腕部26上。機(jī)器人手24經(jīng)由手腕部32安裝在前腕部30的前端。機(jī)器人手24把持或釋放工件W。
[0021]本實(shí)施方式的系統(tǒng)50在對(duì)機(jī)器人臂22施加了載荷時(shí)檢測(cè)該載荷。系統(tǒng)50具備力傳感器52和故障判斷部54。在本實(shí)施方式中，力傳感器52配置在固定板16和機(jī)器人基座18之間。
[0022]力傳感器52具有能夠檢測(cè)一個(gè)方向的載荷的檢測(cè)部56。在本實(shí)施方式中，檢測(cè)部56能夠檢測(cè)水平方向的載荷。檢測(cè)部56具有一對(duì)的第一檢測(cè)要素58和第二檢測(cè)要素60。
[0023]第一檢測(cè)要素58和第二檢測(cè)要素60配置在能夠得到相互大概相等的檢測(cè)值的位置。這里，本說(shuō)明書(shū)中記載的“檢測(cè)值”例如被定義為從檢測(cè)要素輸出的電信號(hào)、根據(jù)該電信號(hào)求出的應(yīng)變量或位移量等由檢測(cè)要素獲得的包括任意信息的值。
[0024]另外，2個(gè)檢測(cè)值“相互大概相等”相當(dāng)于例如這些檢測(cè)值的符號(hào)和絕對(duì)值的雙方一致的情況、檢測(cè)值的符號(hào)不同但絕對(duì)值一致的情況、或者一方的檢測(cè)值成為將預(yù)定的系數(shù)與另一方的檢測(cè)值相乘后得到的值的情況等。在本實(shí)施方式中，第一檢測(cè)要素58和第二檢測(cè)要素60在力傳感器52的相同部位相互并排配置。
[0025]第一檢測(cè)要素58和第二檢測(cè)要素60例如可以由半導(dǎo)體應(yīng)變儀或金屬箔應(yīng)變儀等應(yīng)變儀、激光位移計(jì)、接近傳感器、光學(xué)傳感器或者靜電容量式位移計(jì)構(gòu)成而得。例如，在并排配置I軸應(yīng)變儀的情況下，第一檢測(cè)要素58 (例如半導(dǎo)體應(yīng)變儀)和第二檢測(cè)要素60 (例如半導(dǎo)體應(yīng)變儀)被配置成相互平行。
[0026]另外，本實(shí)施方式中，第一檢測(cè)要素58和第二檢測(cè)要素60由相互相同種類的檢測(cè)要素構(gòu)成。不過(guò)，不限于此，第一檢測(cè)要素58和第二檢測(cè)要素60也可以由不同種類的檢測(cè)要素構(gòu)成。具體地說(shuō)，第一檢測(cè)要素58由半導(dǎo)體應(yīng)變儀構(gòu)成，另一方面，第二檢測(cè)要素60由金屬箔應(yīng)變儀構(gòu)成。
[0027]第一檢測(cè)要素58和第二檢測(cè)要素60分別配置為能夠檢測(cè)水平方向的載荷。并且第一檢測(cè)要素58經(jīng)由線1^與控制部14連接。另外，第一檢測(cè)要素58和第二檢測(cè)要素60也可以配置為能夠檢測(cè)水平方向以外的任意方向的載荷。
[0028]另一方面，第二檢測(cè)要素60經(jīng)由與線1^不同的線L 2與控制部14連接。這樣，第一檢測(cè)要素58和第二檢測(cè)要素60分別通過(guò)不同系統(tǒng)將檢測(cè)出的檢測(cè)值發(fā)送給控制部14。
[0029]接著，說(shuō)明本實(shí)施方式的機(jī)器人系統(tǒng)10的動(dòng)作。在針對(duì)工件W進(jìn)行操作時(shí)，控制部14使機(jī)器人臂22動(dòng)作來(lái)使機(jī)器人手24移動(dòng)，把持或釋放工件W。
[0030]在機(jī)器人12的動(dòng)作中，控制部14例如以固定的周期T分別從第一檢測(cè)要素58接收第一檢測(cè)值，從第二檢測(cè)要素60接收第二檢測(cè)值?？刂撇?4根據(jù)從力傳感器52接收到的檢測(cè)值，計(jì)算施加到機(jī)器人臂22上的力。
[0031]這里，機(jī)器人臂22和機(jī)器人手24有可能與在相同工作單元內(nèi)進(jìn)行操作的操作員A接觸。在機(jī)器人臂22等與操作員A接觸時(shí)，通過(guò)力傳感器52得到的檢測(cè)值與通常動(dòng)作時(shí)不同，異常地進(jìn)行變動(dòng)。
[0032]控制部14在檢測(cè)到這樣的檢測(cè)值的異常變動(dòng)時(shí)，使機(jī)器人12的動(dòng)作停止，或者執(zhí)行使機(jī)器人臂22向背離操作員A的方向移動(dòng)這樣的危險(xiǎn)避免動(dòng)作。
[0033]這里，在本實(shí)施方式中，通過(guò)系統(tǒng)50為了提高上述危險(xiǎn)回避動(dòng)作的可靠性，能夠檢測(cè)力傳感器52的故障。具體地說(shuō)，控制部14在機(jī)器人12的動(dòng)作中，判斷通過(guò)第一檢測(cè)要素58檢測(cè)出的第一檢測(cè)值和通過(guò)第二檢測(cè)要素60檢測(cè)出的第二檢測(cè)值是否相互不同。
[0034]作為一個(gè)具體例子，控制部14計(jì)算在某個(gè)時(shí)間點(diǎn)τ >人第一檢測(cè)要素58取得的第一檢測(cè)值S11和在從時(shí)間點(diǎn)τ 過(guò)周期T后的時(shí)間點(diǎn)τ 2從第一檢測(cè)要素58取得的第一檢測(cè)值S1 2之間的差δ S1= S1 ^S1 1D
[0035]這里，差δ S1= S i ^S1 i例如可以是從第一檢測(cè)要素58輸出的電信號(hào)的電壓和從第二檢測(cè)要素60輸出的電信號(hào)的電壓之間的差?；蛘?，差Ssi= S1 ^S1 1可以是根據(jù)來(lái)自第一檢測(cè)要素58的輸出信號(hào)求出的應(yīng)變量(位移量)和根據(jù)來(lái)自第二檢測(cè)要素60的輸出信號(hào)求出的應(yīng)變量(位移量)之間的差。
[0036]另一方面，控制部14計(jì)算在時(shí)間點(diǎn)τ >人第二檢測(cè)要素60取得的第二檢測(cè)值S 2 !和在時(shí)間點(diǎn)τ 2從第二檢測(cè)要素60取得的第二檢測(cè)值S 2 2之間的差δ S2= S 2 2_S2 10
[0037]并且，控制部14計(jì)算差A(yù)1= δ sl_SS2作為第一檢測(cè)值和第二檢測(cè)值之間的差。這里，如上所述，第一