[发明专利]机器人动作限制方法、机器人系统和机器人动作限制装置

说明书

技术领域

本发明涉及机器人动作限制方法、机器人动作限制装置、以及具有该机器人动作限制装置的机器人系统。

背景技术

机器人、特别是工业用机器人在机动车组装工厂等处被广泛地应用。

在进行动作时，机器人臂部及其腕部(包括腕部所具备的工件、工具)根据预先示教并记录于控制装置的存储器中的作业程序(记载有用于使机器人动作并执行作业的步骤的程序)，以不干涉周围设备、并且不产生多余的动作的方式沿预期的移动轨迹动作。

然而，通常在机器人的所述移动轨迹的外侧隔开预定的间距地配置有安全防护栅，以免发生因机器人臂部和腕部的动作而使作业者等处于危险中这样的意外情况。

此安全防护栅设于机器人的最大动作范围的外部，然而例如在运送小型部件等用途中，尽管机器人作业所需的动作范围狭小，但仍将安全防护栅设于机器人的最大动作区域的外部，这样一来，将机器人的占用区域确保得很广，是一种浪费。因此，也存在利用基于计算机的控制来限制机器人的动作范围的技术。

例如，在专利文献1中记载了具有如下特征的机器人动作限制方法：将用于限制机器人动作的区域在存储器中定义为“虚拟安全栅”，并定义至少两处以上的将机器人(包括工件、工具)的一部分包围起来的三维空间区域，对所述三维空间区域在轨迹计算中的预测位置与虚拟安全栅进行比对，只要有一部分接触到虚拟安全栅，则进行使机器人停止的控制。

此外，作为这样的监视动作区域的具体方法，例如在日本专利第3937080号(以下称作参考文献1)中提出了以下方法：将被定义为长方体的干涉区域内部表现为通过长方体的各面的四个顶点的六个外接球，求得外接球的中心位置与臂部各部分之间的距离，并根据对臂部设定的半径和外接球的半径来判断是否处于干涉状态。根据该方法，不会对控制器的CPU施加太大的负荷，能够实时地进行干涉区域检查。

通过采用所述技术，能够在不依赖安全防护栅等的情况下限制机器人的动作范围，能够将安全防护栅设置得更窄，从而有效地利用工厂等的有限的地面面积。

专利文献1：日本特开2004-322244号公报(第6-9页，图1)

专利文献1是在轨迹计算中的预测位置越过虚拟安全栅时使机器人停止的技术。并且，关于机器人的惯性移动，记载有以下内容：“虽然惯性运送、制动需要时间(距离)，但是由于能够通过预估将机器人本身比虚拟安全栅更靠前方预定距离的位置识别为制动开始位置，因此能够安全地停止”(参照段落0013。另外，对于在紧急停止时由惯性产生的过度移动量，在专利文献1中被记做“惯性运送”，而在本申请中统一为“惯性移动”)。

然而，在专利文献1中，从结论上来讲没有考虑到惯性移动距离。此处，在想要实时地实施具有充分余量的预估的情况下，需要非常高的CPU能力，这是不现实的。

此外，即使是在轨迹计算中不会与虚拟安全栅接触的动作模式，在因某些异常情况(例如生产线异常停止、伺服放大器的故障等)而紧急停止的情况下，因惯性力矩和重力力矩的大小、制动能力的差异，各轴的惯性移动角度对于每个轴都不相同，因此惯性移动后的位置会脱离原来估计的动作轨迹。因此，存在该位置越过虚拟安全栅的可能性。

因此，在想要导入机器人的时候，需要在考虑到该惯性移动量的基础上将安全防护栅和虚拟安全栅之间的间距确保得较大，从而产生了空间的浪费。

发明内容

本发明正是鉴于所述问题而作出的，假设在紧急停止的情况下，当各轴的惯性移动位置有可能进入到动作禁止区域时，即时地使机器人停止，或者发出警告，敦促对作业程序进行修正，由此在任何情况下机器人均不会进入到动作禁止区域。根据该作用，本发明的目的在于提供能够在不浪费的状态下有效地利用工厂等的地面面积和空间的机器人动作限制方法、机器人动作限制装置、以及具有该种装置的机器人系统。

为了解决上述问题，本发明如下所述地构成。