具有保护部件的人协调型工业用机器人制造技术

本发明专利技术提供一种人协调型工业用机器人，具备基部和能移动地设置在该基部上的可动部，该人协调型工业用机器人具备：保护部件，覆盖上述基部和上述可动部中至少上述可动部的周围且由刚性比上述基部和上述可动部低的材质构成；以及检测器，设置在上述基部和上述可动部的至少一方上，检测经由上述保护部件输入的外力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及具有保护部件的人协调型工业用机器人。
技术介绍
在人与机器人协调进行作业的人协调型工业用机器人中，作业时人与机器人靠近，存在两者误接触的可能性。为了确保这种接触时的安全性，以往已知一种构成为用由发泡橡胶形成的冲击吸收部覆盖机器人的关节部的机器人。作为这种机器人，例如在日本特开2010-125546号公报(JP2010-125546A)中记载的机器人中，在冲击吸收部上配置用于检测人与机器人的接触的触觉传感器，当检测出接触时，切换动作模式。但是，在JP2010-125546A记载的机器人中，由于触觉传感器配置在具有弹性的冲击吸收部上，因此利用触觉传感器检测的范围狭窄。因此，为了遍及广阔范围地检测人与机器人的接触，需要高密度地配置多个触觉传感器，传感器电缆的布线等变得繁杂。
技术实现思路
本专利技术的一个方案为人协调型工业用机器人，具备基部和能移动地设置在基部上或基部上方的可动部，该人协调型工业用机器人具备:保护部件，覆盖基部和可动部中至少可动部的周围且由刚性比基部和可动部低的材质构成；以及检测器，设置在基部和可动部的至少一方上，检测经由保护部件输入的外力。【附图说明】通过结合附图进行的以下实施方式的说明，本专利技术的目的、特征及优点将更加明确。在这些附图中:图1A是表示本专利技术的实施方式所涉及的人协调型工业用机器人的结构的侧视图；图1B是表示本专利技术的实施方式所涉及的人协调型工业用机器人的结构的主视图；图2是构成图1A和图1B的机器人的连杆的主要部分剖视图；图3是表示图2的变形例的图；图4是表示本专利技术的实施方式所涉及的人协调型工业用机器人的控制结构的框图；图5是表示本专利技术的实施方式所涉及的人协调型工业用机器人的动作特性的图；图6A是表示本专利技术的比较例的图；图6B是表示本专利技术的实施方式所涉及的外力检测传感器的安装状态的图；图7是表示图2的变形例的图；图8是表不图2的另一变形例的图；图9A是表示图1A的变形例的图；图9B是表示图1B的变形例的图；图1OA是表示图1A的变形例的图；图1OB是表示图1B的变形例的图。【具体实施方式】下面，参照图1A至图1OB关于本专利技术的实施方式所涉及的人协调型工业用机器人进行说明。人协调型工业用机器人是指人与机器人协调来进行作业的工业用机器人。为了确保作业者的安全，一般的工业用机器人在由限制进入的安全栅栏围起来的区域内进行作业。与此相对，在人协调型工业用机器人中，存在作业者进入作业区域内进行作业的情况，具有在作业时人与机器人接触的可能性。因此，需要确保接触时人的安全性并且尽早地检测出人与机器人的接触。图1A和图1B是表示本专利技术的实施方式所涉及的人协调型工业用机器人100的结构的侧视图和主视图。该机器人100是具备能移动地设置在基部I上或上方的多个连杆2?4的多关节型机器人。此外，连杆是指构成机械结构且能够相互相对运动的各个刚体要件。如图1A、图1B所示，机器人100具备:基部I ;以在垂直方向延伸的轴线LI为中心能旋转地设置在基部I的上方的第一连杆2 ;以在水平方向延伸的轴线L2为中心能转动地支撑在第一连杆2上的第二连杆3 ;以在水平方向延伸的轴线L3为中心能转动地支撑在第二连杆3的前端部的第三连杆4 ;以及设置在第三连杆4的前端部的手腕部5。此外，第一连杆2、第二连杆3以及第三连杆4分别又称作旋转部、下部臂以及上部臂。在第一连杆2上沿着轴线LI搭载有伺服电动机6，第一连杆2通过伺服电动机6的驱动而在基部I上旋转。在第一连杆2上沿着轴线L2搭载有伺服电动机7，第二连杆3通过伺服电动机7的驱动而相对于第一连杆2转动。在第三连杆4的基端部上沿着轴线L3搭载有伺服电动机8，第三连杆4通过伺服电动机8的驱动而相对于第二连杆3转动。进而，在第三连杆4的基端部上搭载有伺服电动机9，手腕部5通过伺服电动机9的驱动而动作。伺服电动机6?9为机器人驱动用电动机。在基部I及连杆2?4的各驱动轴(轴线LI?L3)的附近安装有外力检测传感器10，该外力检测传感器10用于检测作用于基部I及连杆2?4的外力。外力检测传感器10例如可以由力传感器、扭矩传感器、位移传感器等构成。在由位移传感器构成外力检测传感器10的情况下，例如预先设定好位移与外力的关系，使用该关系并根据位移的检测值间接地检测出外力即可。在基部I及各连杆2?4上分别设置一个外力检测传感器10。基部I及连杆2?4的周围分别被保护部件11 (虚线)覆盖。保护部件11例如由海绵、橡胶、氨基甲酸酯等具有弹性的低刚性的材质构成。图2是连杆2?4的主要部分剖视图。如图2所示，保护部件11在紧贴连杆2?4的外周面的状态下通过带12被固定。此外，也可以通过粘接剂或螺栓等其它固定手段来固定保护部件11。虽然省略了图示，但在基部I的表面也以同样的方式固定有保护部件11。在这样构成的机器人100中，若连杆2?4与人或障碍物等接触，则压缩力作用于保护部件11，保护部件11被压坏。该压缩力(外力F)在图的虚线区域AR中作用于连杆2?4，并通过外力检测传感器10被检测。由于保护部件11紧贴连杆2?4的表面，因此外力检测传感器10能够以良好的灵敏度检测出经由保护部件11作用于连杆2?4的外力F。图3是表示图2的变形例的图。在图3中，与图2相同地，通过带12固定保护部件11，但与图2不同地，在连杆2?4与保护部件11之间设置有微小的间隙13。在图3中，若连杆2?4与人或障碍物等接触，则压缩力(外力F)作用于保护部件11，保护部件11变形。由此，保护部件11成为与连杆2?4紧贴的状态，外力F作用于图的虚线区域AR，通过外力检测传感器10检测出外力F。这样，即使在连杆2?4与保护部件11之间存在间隙13，也能通过安装在连杆2?4上的外力检测传感器10检测出经由保护部件11输入的外力F。因此，无需使保护部件11紧贴连杆2?4安装，即使针对尺寸精度差的连杆2?4和基部I或者具有凹凸部等的形状复杂的连杆2?4和基部I，也能容易地安装保护部件11。图4是表示机器人100的控制结构的框图。来自外力检测传感器10的信号被输入控制单元20。控制单元20包含运算处理装置而构成，该运算处理装置具有CPU、ROM、RAM以及其他的周边电路等。控制单元20根据来自外力检测传感器10的信号，判断连杆2?4与人或障碍物等有无接触，根据其判断结果控制伺服电动机6?9的驱动。例如，若通过外力检测传感器10检测到的外力F在预先设定的阈值Fa以上，则判断为连杆2?4与人接触，向伺服电动机6?9输出停止信号，使机器人100的动作停止或减速。图5是表示因连杆2?4的移动而使连杆2?4与人接触的情况下连杆2?4的移动量(干涉量)S与人从连杆2?4受到的力(接触力)G的关系的特性图。图中，fl是连杆2?4不具有保护部件11的情况下的特性，f2是具有保护部件11的情况下的特性，即本专利技术的实施方式所涉及的机器人100的特性。此外，接触力G与作用于连杆2?4的外力F相等。如图5的特性fI所示，在连杆2?4不具有保护部件11的情况下，连杆2?4与人接触后，接触力G急剧增加。虽然当干涉量S成为SI，接触力G(=外力F)达到规定值Fa时，从控制单元20对伺服电动机6?9输出停止信号，但连杆2?4不会马上停止，而本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种人协调型工业用机器人(100)，具备基部(1)和能移动地设置在该基部上或基部上方的可动部(2～4)，该人协调型工业用机器人的特征在于，具备：保护部件(11)，覆盖上述基部和上述可动部中至少上述可动部的周围且由刚性比上述基部和上述可动部低的材质构成；以及检测器(10)，设置在上述基部和上述可动部的至少一方上，检测经由上述保护部件输入的外力。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：藤田淳哉，
申请(专利权)人：发那科株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP