機器人系統的制作方法
【專利摘要】本發明提供一種能確保安全性以及提高作業效率的機器人系統、以及被加工物制造方法。機器人系統（1）具有：機器人（5）；控制機器人（5）的動作的控制部（3）；以及檢測人進入了機器人（5）和人進行物體轉交的轉交區域（DA）的傳感器（9），在傳感器（9）檢測到人進入了轉交區域（DA）時，控制部（3）在轉交區域（DA）中設定用于限制機器人的動作的第一限制區域，并根據第一限制區域來控制機器人（5）。
【專利說明】機器人系統
【技術領域】
[0001] 本發明涉及機器人系統。
【背景技術】
[0002] 近年來，越來越需要將人工作業由機器人取代以實現自動化。在具有機器人的機 器人系統中，有時在機器人與人之間進行物體的轉交。在進行轉交時，需要確保安全性，以 往，用于確保安全性的各種各樣的方案被提出（例如，參照專利文獻1)。
[0003] 現有技術文獻
[0004] 專利文獻
[0005] 專利文獻1 :日本特開2012-027732號公報
【發明內容】
[0006] 本發明所要解決的問題
[0007] 在機器人系統中，期望開發出既能夠確保安全性并能夠提高作業效率的技術。
[0008] 因此，本發明的目的是提供一種能夠確保安全性和提高作業效率的機器人系統、 以及被加工物制造方法。
[0009] 用于解決問題的手段
[0010] 本發明所涉及的機器人系統具有：機器人；控制機器人的動作的控制部；以及檢 測人進入了機器人和人進行物體轉交的轉交區域的傳感器，在傳感器檢測到人進入了轉交 區域時，控制部設定用于限制機器人的動作的第一限制區域，并根據第一限制區域來控制 機器人。
[0011] 在本發明涉及的被加工物制造方法中，使用上述機器人系統來獲得被加工物。
[0012] 發明效果
[0013] 根據本發明涉及的機器人裝置，能夠提供確保安全性和提高作業效率的機器人系 統、以及被加工物制造方法。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014] 圖1是表示本發明涉及的機器人系統的一個實施方式的概略圖。
[0015] 圖2是表示人進入了轉交區域時的第一限制區域的主要部分放大圖。
[0016] 圖3是表示物體進入了轉交區域時的第二限制區域的主要部分放大圖。
[0017] 附圖標記說明：
[0018] 1 :機器人系統、3 :PLC (控制部)、4 :臺架部、5 :雙臂機器人、6 :機器人控制器(控制 部)、7 :第一傳感器、8 :第二傳感器、9 :傳感器、51L :左臂（機器人)、51R :右臂(機器人)、DA : 轉交區域、RA1 :第一限制區域、RA2:第二限制區域、T :工具。
【具體實施方式】
[0019] 以下，參照附圖對實施方式進行詳細說明。在說明中，對同一要素或者具體同一功 能的要素標記相同的附圖標記而省略重復說明。
[0020] 如圖1所示，機器人系統1具有機器人單元2以及PLC (可編程邏輯控制器： Programmable Logic Controller、控制部）3。機器人單元2具有臺架部4、雙臂機器人5、 機器人控制器(控制部)6、以及傳感器9 (第一傳感器7和第二傳感器8)。通過排列多個這 樣的機器人單元2能夠構成生產線。
[0021] 臺架部4支承雙臂機器人5。臺架部4具有矩形板狀的支承板41以及安裝在支承 板41之下的四條腿部42。支承板41上設置有矩形板狀的臺座43,臺座43上配置有雙臂 機器人5。另外，在臺座43上的與雙臂機器人5分離的位置上，設置有雙臂機器人5進行作 業時所使用的圓柱狀的作業臺44。
[0022] 此外，在支承板41上的與臺座43分離的位置(在圖1中，支承板41的角部的位置） 上設置有長方體狀的轉交部45。作業者將工件W載置在該轉交部45上之后雙臂機器人5 將該工件W取出，或者將雙臂機器人5完成作業后的工件W載置在轉交部45上之后作業者 將該工件W取出，由此在雙臂機器人5和作業者之間進行工件W的轉交。此外，例如也可以 利用該轉交部45轉交雙臂機器人5進行作業時使用的工具T。
[0023] 支承板41上設置有罩46,罩46從側部和上方罩住雙臂機器人5、臺座43、作業臺 44以及轉交部45。罩46由從支承板41的四個邊分別向上方延伸的側板、設置在側板的上 部的頂板、以及用于支承側板和頂板的框架F構成。框架F具有從支承板41的四角分別向 上方延伸的縱向的柱、以及使縱向的柱的上端部彼此連接的橫向的柱。罩46的側板和頂板 例如由透明的材料(例如，聚碳酸酯等）形成，以便能夠從外部看到內部。此外，框架F上安 裝有表示機器人單元2的動作狀況的顯示燈P。
[0024] 罩46的一個側板上的與轉交部45相對應的一部分上，設置有作業者能夠將手伸 入罩46內的轉交口 47。在轉交部45的上方的區域，與轉交口 47鄰接的區域(轉交口 47的 側部的區域）是雙臂機器人5和作業者對物體(例如工件W及工具T等）進行轉交的轉交區 域DA。
[0025] 雙臂機器人5具有左臂51L以及右臂51R。左臂51L和右臂51R能夠共同地作業， 也能夠相互獨立地進行作業。即，左臂51L和右臂51R分別起到機器人的作用。左臂51L 和右臂51R分別具有多關節構造，其前端部包含連接部52。左臂51L和右臂51R各自通過 內置在雙臂機器人5中的多個致動器，能夠進行6自由度的動作。由此，連接部52能夠呈 現各種位置、姿態。連接部52上安裝有工具T。此外，左臂51L和右臂51R各自的自由度只 是一個例子，也可以是5自由度，也可以是7自由度以上。
[0026] 機器人控制器6控制雙臂機器人5的動作。機器人控制器6例如是具有運算裝 置、存儲裝置以及輸入輸出裝置的計算機。在機器人控制器6中，輸入輸出的信息例如是用 于規定左臂51L和右臂51R的動作的區域的信息(區域信息)、用于規定左臂51L和右臂51R 的一系列的動作的程序(任務）等。
[0027] 用于規定左臂51L和右臂51R的動作的區域中包含機器人動作區域、協調動作區 域以及禁止進入區域。左臂51L和右臂51R能夠進入機器人動作區域。允許進入該協調動 作區域的左臂51L、右臂51R或者作業者能夠進入協調動作區域。協調動作區域例如是轉交 部45的上方的區域。在禁止進入區域，禁止左臂51L和右臂51R的進入。禁止進入區域例 如是支承板41、臺座43、作業臺44、轉交部45以及罩46等各周邊物體存在的區域、以及罩 46外的區域。
[0028] 機器人控制器6例如被配置在支承板41下方。雙臂機器人5和機器人控制器6 通過配線連接。此外，雙臂機器人5和機器人控制器6也可以通過無線方式連接，機器人控 制器6也可以內置在雙臂機器人5內。
[0029] 第一傳感器7檢測作業者進入轉交區域DA以及物體進入轉交區域DA。第一傳感 器7例如是光電傳感器。第一傳感器7向下朝向地固定在轉交口 47的上緣部，向轉交部45 照射光，并接受所反射的光。
[0030] 第二傳感器8僅檢測作業者進入轉交區域DA。第二傳感器8例如是標簽傳感器。 標簽傳感器通過光或電磁波等檢測作業者身上所穿戴的標簽100 (參照圖2)。作業者例如 用帶等將標簽1〇〇戴在手腕上。第二傳感器8與第一傳感器7并排地向下朝向地被固定在 轉交口 47的上緣部。
[0031] 在物體進入轉交區域DA的情況(物體被載置在轉交部45上的情況）下，第一傳感 器7和第二傳感器8中僅第一傳感器7產生反應。另外，在作業者的手進入轉交區域DA的 情況下，第一傳感器7和第二傳感器8雙方都產生反應。即，第一傳感器7和第二傳感器8 起到能夠判別作業者進入轉交區域DA和物體進入轉交區域DA的一個傳感器9的作用。
[0032] 第一傳感器7和第二傳感器8分別通過配線與機器人控制器6連接，第一傳感器 7和第二傳感器8各自的檢測信號經由機器人控制器6被發送至PLC3。此外，第一傳感器 7和第二傳感器8各自也可以通過無線方式與機器人控制器6連接。
[0033] 在使用多個機器人單元2構成生產線時，多個機器人單元2共用PLC3,多個機器人 單元2被PLC3統一控制。PLC3例如是具有運算裝置、存儲裝置以及輸入輸出裝置的計算 機。PLC3與機器人控制器6連接。PLC3可以通過配線與機器人控制器6連接，也可以通過 無線方式與機器人控制器6連接。
[0034] 如圖2所示，在傳感器9檢測到作業者(人）進入轉交區域DA的情況(從第一傳感 器7和第二傳感器8雙方發送來檢測信號的情況)下，PLC3在轉交區域DA中設定限制雙臂 機器人5的左臂51L和右臂51R的動作的第一限制區域RA1 (圖2中用斜線表示的區域)。 第一限制區域RA1在此是包含轉交區域DA的區域，并且是比轉交區域DA更寬廣的區域。具 體而言，在此，第一限制區域RA1中還包含轉交區域DA的上方的區域。此外，第一限制區域 RA1也可以包含轉交區域DA的側部的區域。另外，第一限制區域RA1可以是與轉交區域DA 相同大小的區域，也可以是比轉交區域DA更狹小的區域。
[0035] PLC3向機器人控制器6發出指令，使其限制左臂51L和右臂51R在第一限制區域 RA1中的動作。接收到指令的機器人控制器6限制左臂51L和右臂51R的動作。具體而言， 在第一限制區域RA1中，禁止左臂51L和右臂51R的進入。另外，也可以在第一限制區域 RA1中不禁止左臂51L和右臂51R的進入，但將左臂51L和右臂51R的動作速度抑制在規定 閾值以下。
[0036] 另外，也可以將左臂51L和右臂51R的力（扭矩）抑制在規定閾值以下。如果能抑 制左臂51L和右臂51R的力，例如也可將左臂51L和右臂51R所搬運的物體的重量限制在 規定閾值以下。
[0037] 另外，也可以限制左臂51L和右臂51R能夠保持的工具T的種類。如果能限制工 具τ的種類，例如，也可以禁止保持有鋒利的工具的左臂51L和右臂51R進入第一限制區域 RA1。另外，可以同時進行抑制動作速度、對力進行抑制、以及限制能夠保持的工具Τ的種類 之中的多種控制。
[0038] 如圖3所示，在傳感器9檢測到物體(例如工件W)進入轉交區域DA的情況(僅從 第一傳感器7發送來檢測信號的情況)下，PLC3在轉交區域DA中設定用于限制雙臂機器人 5的左臂51L和右臂51R的動作的第二限制區域RA2 (圖3中用斜線表示的區域)。第二限 制區域RA2在此比第一限制區域RA1狹小，而且比轉交區域DA還狹小。具體而言，在此，第 二限制區域RA2中不包含轉交區域DA中的上部區域。此外，第二限制區域RA2可以是與第 一限制區域RA1相同大小的區域。另外，第二限制區域RA2可以是與轉交區域DA相同大小 的區域，也可以是比轉交區域DA更寬廣的區域。
[0039] PLC3向機器人控制器6發出指令，使其限制左臂51L和右臂51R在第二限制區域 RA2中的動作。接收到指令的機器人控制器6限制左臂51L和右臂51R的動作。在第二限 制區域RA2中，實施與上述的第一限制區域RA1同樣的限制，但與第一限制區域RA1相比限 制得較為寬松(制限程度被設定得較低)。例如，抑制動作速度和力時，第二限制區域RA2中 的閾值被設定得比第一限制區域RA1中的閾值大。另外，限制能夠保持的工具Τ的種類時， 在第二限制區域RA2中，能夠保持比在第一限制區域RA1中能夠保持的工具更加危險的工 具。作為危險工具的具體例，可以例舉上述鋒利的工具。
[0040] 在如上所述的本實施方式的機器人系統1中，當作業者進入轉交區域DA時，在轉 交區域DA中設定用于限制左臂51L和右臂51R的動作的第一限制區域RA1，因此，能夠防止 左臂51L以及右臂51R與作業者產生干涉，能夠實現安全性。另外，在作業者沒進入轉交區 域DA時，由于在轉交區域DA中不限制左臂51L和右臂51R的動作，因此與例如作業者進入 轉交區域DA時暫時停止雙臂機器人5的動作的情況相比，前者能夠提高作業效率。
[0041] 在第一限制區域中，由PLC3實施禁止左臂51L和右臂51R的進入、抑制左臂51L 和右臂51R的速度、抑制左臂51L和右臂51R的力、以及限制左臂51L和右臂51R能夠保持 的工具Τ的種類中的至少一個。因此，能夠實現安全性。
[0042] 傳感器9能夠判別作業者進入轉交區域DA和物體進入轉交區域DA。因此，當物體 進入轉交區域DA時，能夠防止不必要的限制左臂51L和右臂51R的動作的情況出現。
[0043] 在傳感器9檢測到物體進入轉交區域DA時，PLC3設定用于限制左臂51L和右臂 51R的動作的第二限制區域RA2,并根據第二限制區域RA2控制左臂51L和右臂51R。因此， 能夠防止左臂51L以及右臂51R與物體產生干涉，能夠實現安全性。另外，當物體進入了轉 交區域DA時，通過設定與第一限制區域RA1不同的第二限制區域RA2,能夠防止不必要的限 制左臂51L和右臂51R的動作的情況出現。
[0044] 第二限制區域RA2比第一限制區域RA1狹小。因此，能夠防止不必要的限制左臂 51L和右臂51R的動作的情況出現。
[0045] 在第一和第二限制區域RA1、RA2中，由PLC3實施禁止左臂51L和右臂51R的進 入、抑制左臂51L和右臂51R的速度、抑制左臂51L和右臂51R的力、以及限制左臂51L和 右臂51R所能夠保持的工具的種類中的至少一個，與第一限制區域RA1相比，在第二限制區 域RA2中對左臂51L和右臂51R的動作的限制程度較低。因此，既能夠實現安全性又能夠 防止不必要的限制左臂51L和右臂51R的動作的情況出現。
[0046] 傳感器9具有：能夠檢測人和物體進入轉交區域DA的第一傳感器7 ;以及能夠檢 測人進入轉交區域DA的第二傳感器8。通過采用這樣的結構，能夠判別作業者(人)進入轉 交區域DA和物體進入轉交區域DA。
[0047] 機器人系統1具有用于支承雙臂機器人5的臺架部4,并構成機器人單元2。在排 列多個機器人單元2而構成生產線的情況下，如上所述，由于能夠在各機器人單元2中確保 安全性以及提高作業效率，因此能在整個生產線中確保安全性以及提高作業效率。
[0048] 在使用如上所述的機器人系統1獲得被加工物的制造方法中，也能夠實現同樣的 效果。被加工物中包含螺栓等零件或汽車等的組裝體。
[0049] 以上，對本發明的優選的實施方式進行了說明，但本發明不限于上述實施方式，能 夠在不脫離其主旨的范圍內進行各種變更。
[0050] 例如，在上述實施方式中，設定第一限制區域和第二限制區域的控制部是PLC3,但 也可以是機器人控制器6。在上述實施方式中，傳感器9可以設置一個，也可以設置多個。
[0051] 在上述實施方式中，第二傳感器8是標簽傳感器，但也可以是溫度傳感器。此時， 從作為光電傳感器的第一傳感器7發送來檢測信號，且作為溫度傳感器的第二傳感器8檢 測出的溫度為人的體溫時，能夠判斷為人進入了轉交區域DA。另外，從作為光電傳感器的第 一傳感器7發送來檢測信號，且作為溫度傳感器的第二傳感器8檢測到的溫度為人的體溫 以外的溫度時，能夠判斷為物體進入了轉交區域DA。
[0052] 另外，在上述實施方式中，傳感器9由第一傳感器7和第二傳感器8構成，但傳感 器9例如也可以是一個溫度傳感器。此時，在傳感器9檢測到的溫度是人的體溫時，PLC3能 夠判斷為是作業者進入了轉交區域DA。此時，至少能夠設定第一限制區域RA1。
[0053] 在上述實施方式中，在臺架部4上設置有罩46,但也可以不設置罩46。此時，例如， 能夠將第一傳感器7和第二傳感器8分別朝上地固定在轉交部45上。
[0054] 在上述實施方式中，機器人是雙臂機器人5的左臂51L和右臂51R，但也可以是具 有1條臂的機器人。各要素的結構、個數和材質不限于上述實施方式中的結構、個數和材 質，能適當地進行改變。
【權利要求】
1. 一種機器人系統，其特征在于，具有： 機器人； 控制部，其控制所述機器人的動作；以及 傳感器，其檢測人進入了所述機器人和人進行物體轉交的轉交區域， 在所述傳感器檢測到人進入了所述轉交區域時，所述控制部在所述轉交區域中設定用 于限制所述機器人的動作的第一限制區域，并根據所述第一限制區域來控制所述機器人。
2. 如權利要求1所述的機器人系統，其特征在于， 在所述第一限制區域中，所述控制部實施禁止所述機器人的進入、抑制所述機器人的 速度、抑制所述機器人的力、以及限制所述機器人所能保持的工具的種類中的至少一個。
3. 如權利要求1或2所述的機器人系統，其特征在于， 所述傳感器能夠判別人進入所述轉交區域和物體進入所述轉交區域。
4. 如權利要求3所述的機器人系統，其特征在于， 在所述傳感器檢測到物體進入了所述轉交區域時，所述控制部在所述轉交區域中設 定用于限制所述機器人的動作的第二限制區域，并根據所述第二限制區域來控制所述機器 人。
5. 如權利要求4所述的機器人系統，其特征在于， 所述第二限制區域比所述第一限制區域狹小。
6. 如權利要求4或5所述的機器人系統，其特征在于， 在所述第一限制區域和所述第二限制區域中，所述控制部實施禁止所述機器人的進 入、抑制所述機器人的速度、抑制所述機器人的力、以及限制所述機器人所能保持的工具的 種類中的至少一個， 與所述第一限制區域相比，在所述第二限制區域中對所述機器人的動作的限制程度較 低。
7. 如權利要求4或5所述的機器人系統，其特征在于， 所述傳感器具有能夠檢測人和物體進入所述轉交區域的第一傳感器、以及能夠檢測人 進入所述轉交區域的第二傳感器。
8. 如權利要求1或2所述的機器人系統，其特征在于， 具有用于支承所述機器人的臺架部， 所述機器人系統構成機器人單元。
9. 一種被加工物制造方法，其特征在于， 使用權利要求1至8中任一項所述的機器人系統獲得被加工物。
【文檔編號】B25J9/16GK104057445SQ201410049224
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年2月12日 優先權日:2013年3月19日
【發明者】旭岳史, 澤田有希子 申請人:株式會社安川電機