JPS5969295A

JPS5969295A - ロボツトのオ−バ−ラン判定方法

Info

Publication number: JPS5969295A
Application number: JP17627682A
Authority: JP
Inventors: 新家　達弥
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1982-10-08
Filing date: 1982-10-08
Publication date: 1984-04-19

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の利用分野〕本発明は、ロボットのオーバーランの判定方法に係り、
特に個々の作業範囲に対応して、オーバーランの検出域
を設定し、作業の安全性の向上を志向したロボットのオ
ーバーラン判定方法に関するものである。

〔従来技術〕

従来、ロボットの保護を図るだめ、ロボットの各駆動軸
の動作限界にオーバーラン検出用のセンサを設け、これ
によりロボットが暴走し動作限界を越えて動こうとする
のを検出し、強制的に動力源の遮断、ブレーキ作動など
を行ない、ロボットの暴走を防止していた。

ところが、ロボットに作業をさせるとき、作業者等の安
全を図る必要がめり、作業範囲を越えてロボットが動作
するのを検出し、危害を防止したいというニーズが高い
が、これには、従来のロボットの暴走を防止する方法は
役に立たなかった。

このことを、第１，２図を使用して説明する。

第１図は、ロボットの一例を示す正面図、第２図は、第
１図における上腕に関する、従来のオーバーランの判定
方法の問題点を説明するための要部詳細図である。

第１図を使用してロボットｌの概略を１況明すると、３
は支持台、４は、支持台３上に回転自在に取付けられた
旋回台、５は、旋回台４上に載置固定された上腕支持台
、６は、その一端が上腕支持台５に回動自在に取付けら
れたリンク、２Ａは、上腕支持台５に、２ａ方向へ揺動
自在に取付けられた上腕（１）、２Ｂは、リンク６の他
端に、２ａ方向へ揺動自在に取付けられた上腕（２）、
７は、ピン８．９によって上腕（１）２Ａ、上腕（２）
　２　Ｂに、７ａ方向へ揺動自在に取付けられた前腕、
１０は、前腕７の先端に取付けられた手首、１５は、上
腕（１）２人を２ａ方向へ揺動させることができる上腕
駆動用モータである。

ロボット１に設置されているオーバーラン検出センサ（
図示せず）は、上腕（１）　２　Ａに関してみると、第
２図に示すように、最大動作域Ｓの両端Ｓ１　、Ｓ２だ
けであるため、図示する様な作業範囲Ａ又は作業範囲Ｂ
の場合は作業範囲外へロボット１が移動してもＳｌ、８
２の位置にくるまで検出することができず、安全上問題
があった。

最大動作域Ｓの両端５ＩＩＳ２から、作業範囲Ａ又はＢ
に対応した限界位置に１．Ａ２又はＢ１１Ｂ２にオーバ
ーラン検出センサを移設することは不可能ではないが、
実際上前記オーバーラン検出センサはロボット１０機構
内部に設置されている事が多いため、その移設および動
作確認等に手間がかかり、簡単にオーバーランの検出域
を変更することは困難であった。

捷だ、ロボット１の本体外に、ＴＶ左カメラどの動作検
出装置を設置し、ロボット１の動作を監視することもで
きるが高価であシ、またその設置に手数がかかる等の問
題点があった。

なお、云うまでもないが、正常な場合には、ロボット１
に設置されているインクリメント形エンコーダ（図示せ
ず）の信号間より、ソフトウェアでその位置を演算し、
ロボット１の動作位置を求め、たとえば作業範囲Ａのど
こにいるかを仰ることはできるが、ロボット１が暴走し
た場合には、上記のようにしてソフト的に動作位置を求
め、動力源を遮断することは困難なことが多く、前記イ
ンクリメント形エンコーダは、オーバーランの判定に供
しえないものであった。

〔発明の目的〕

本発明は、上記した従来技術の欠点を除去し、個々の作
業範囲に対応してオーバーランの検出域を設定すること
によシ、ロボットのオーバーランを確実に且つ容易に防
止し、作業の安全性を向上させることができる、ロボッ
トのオーバーラン判定方法の提供を、その目的とするも
のである。

〔発明の概要〕

本発明に係るロボットのオーバーラン判定方法の構成は
、ロボット本体に配設され、このロボットの駆動軸の回
転角を検出することができる角度検出装置からの出力と
、予め任意の回転角を設定した設定装置からの基準出力
とを比較し、ロボットのオーバーランを判定するように
したものである。

〔発明の実施例〕

以下本発明を、５自由度のロボット（駆動用モータを５
個有するロボットを一般に５自由度のロボットという）
に適用した実施例によって説明する。

第３図は、本発明の一実施例に係る、ロボットのオーバ
ーラン判定方法の実施に供せられる５自由度のロボット
を示す斜視図、第４図は、第３図におけるポテンショメ
ータ近傍の詳細を示す部分拡大側断面図、第５図は、第
４図におけるポテンショメータからの出力信号に基づい
て、ロボットのオーバーランを判定するに供せられる比
較・判定回路の一例を示すブロック図である。

第３図において、３は支持台、４は、支持台３」二に回
転自在に取付けられ、旋回台駆動用モータ（図示せず）
によって回転される旋回台、５は、旋回台４上に載置固
定された上腕支持台、６は、その一端が上腕支持台５に
回動自在に取付けられたリンク、２Ａは、上腕支持台５
に、２ａ方向へ揺動自在に取付けられた上腕（１）、２
Ｂは、リンク６の他端に、２ａ方向へ揺動自在に取付け
られた上腕（２）、７は、ビン８．９によって上腕（１
）　２　Ａ　。

上腕（２）　２　Ｂに、７ａ方向へ揺動自在に取付けら
れた前腕、１０は、前腕７の先端に、１０ａ方向へ回転
自在、且つ１０ｂ方向へ首振り運動可能に取付けられた
手首、１２は、前腕７を７ａ方向へ揺動させることがで
きる前腕駆動用モータ、１３は、手首１０を１０８方向
へ回転させることができる手首回転用モータ、１４は、
手首１０をｉｏｂ方向へ首振り運動させることができる
手首首振り用モータ、ｊ５は、上腕（１）　２　Ａを２
ａ方向へ揺動させることができる上腕駆動用モータ、１
６は、ロボットの駆動軸に係る、上腕駆動軸の回転角を
検出することができる角度検出装置に係るポテンショメ
ータで、このポテンショメータ１６は、前記上腕駆動軸
の回転角を電気的に検出することができるものである。

ポテンショメータ１６近傍の詳細を、第４図を使用して
説明する。この第４図において、第３図と同一番号を付
したものは同一部分である。そして、２０は、上腕駆動
用モータ１５の軸と同一軸心上にあって、上腕（１）　
２　Ａの揺動中心に、この上腕（１）　２　Ａに取付け
られた上腕駆動軸、２１は、上腕駆動用モータ１５の軸
の一端に締結され、との上腕駆動用モータ１５の回転速
度を所定の減速比で減速して前記上腕駆動軸２０へ伝達
する減速機構、２２は、この減速機構２１と前記上腕駆
動用モータ１５との間に介在するブレーキ、１６は、上
腕駆動用モータ１５の軸の他端に、前記減速機構２１と
同一の減速比を有する減速機構２３を介して、連結され
たポテンショメータであり、このポテンショメータ１６
の回転角は、上腕（１）２Ａの回転角、すなわち上腕駆
動軸２０の回転角と同一になる。

次に、前記ポテンショメータ１６からの出力信号に基づ
いて、ロボットのオーバーランを判定するに供せられる
比較・判定回路の一例を、第５図を使用して説明する。

この第５図において、１７ａは、ロボット本体に配設さ
れたポテンショメータ１６と同種の、手動・ロック機構
を具備した設定用ポテンショメータ（１）で、この設定
用ポテンショメータ（１）　１７　ａによって、任意の
回転角に係る、当該作業範囲の一方の限界角度θＡ１を
設定するものであり、１７ｂは、前記設定用ポテンショ
メータ（１）１７ａと同様にポテンショメータ１６と同
種の、手動・ロック機構を具備した設定用ポテンショメ
ータ（２）で、この設定用ポテンショメータ（２）１７
ｂによって、任意の回転角に係る、当該作業範囲の他方
の限界角度θＡ２を設定するものであり、これら設定用
ポテンショメータ（１）１７　ａ　、　（２）１７　ｂ
　ニヨッテ、設定装置に係るユーザ設定用のボテン７ヨ
メータ１７を構成している。１８ａは、ボテン７ヨメー
タ１６からの出力に係る、上腕駆動軸２ｏの回転角θ１
と、設定用ポテンショメータ（１）　１７　ａからの基
準出力に係る、限界角度θＡ１の大小を比較する比較器
（１）、１８ｂは、前記回転角θ１と、設定用ポテンシ
ョメータ（２）　１７　ｂからの基準出力に係る、限界
角度θＡ２の大小を比較する比較器（２）で、これら比
較器（１）　１　ｓ　ａ　、　（２）　ｌｓ　ｂによっ
て比較器１８を構成している。１９は、前記比較器１８
から、θ１〉θＡｔあるいはθう〉θＡ２になったとい
う信号が入力されたとき、前記上腕駆動用モータ１５を
停止させることができる２１″ｌ］定処理器である。以
上説明したユーザ改定用のポテンショメータ１７゜比較
器１８．判定処理器１９から、比較・判定回路１１が構
成されている。

このように構成したボテンショメ〜り１６および比較・
判定回路１１を使用して、ロボット１の上腕（１）　２
　Ａのオーバーランを判定する方法を説明する。

まず、設定用ポテンショメータ（１）　１７　ａ　、　
（２）１７ｂに、当該作業範囲の限界角度θＡｉｒθＡ
２を設定する。次に、ロボット１は予め教え込まれた手
順に従って所定の作業を行なう。この作業の遂行中、上
腕（１）　２　Ａの回転角θ！は、ポテンショメータ１
６によって常時検出され、比較器１８へ入力されている
。そして、判定処理器１９は、θ１〉θＡｌあるいはθ
１〉θＡｌという信号が入力されたとき、上腕（１）　
２　Ａがオーバーランしたと判定し、上腕駆動用モータ
１５を停止させ、ロボットｌが作業範囲外へ暴走するの
を防止する。

以上説明した実施例によれば、作業範囲に対応してオー
バーランの検出域（θＡ１〜θＡ２）を設定することに
より、ロボットのオーバーランを確実に且つ容易に防止
し、作業の安全性を向上させることができる。

また、設定装置として、ロボット本体に配設したポテン
ショメータ１６と同種のポテンショメータ１７を使用す
るようにしたので、比較・判定回路１１の構成が簡単に
なるという利点もある。

なお、本実施例においては、ポテンショメータ１６を、
上腕駆動用モータ１５の軸に、減速機構２３を介して取
付けるようにしたが、ポテンショメータ１６を上腕駆動
軸２０に直接取付けても同様な効果を奏するものである
。

さらに、本実施例においては、角度検出装置としてポテ
ンショメータ１６を使用したが、ポテンショメータに限
らず、アブソリュート形エンコーダ、レゾルバなどを使
用してもよい。

また、本実施例においては、設定装置として、手動・ロ
ック機構を具備したユーザ設定用のポテンショメータ１
７を使用したが、手動・ロック機構を具備しなくても、
ユーザ設定用のポテンショメータの軸に、これを回転駆
動させる機構、との機構を駆動させる回路を設けるよう
にすれば、この回路に適尚な信号を与えることにより、
本実施例と同様に、限界角度θＡｌ　＋　０人２を設定
することができる。

また、設定装置としてユーザ設定用のポテンショメータ
１７を使用したが、ポテンショメータ１７を使用する代
りに、Ａ／Ｄ変換装置を使用してポテンショメータ１６
の出力をＡ／Ｄ変換してビット信号化し、ロボット言語
等のソフトウェアに上記の設定機能を持たせれば、ロボ
ットの動作アームの周辺装置との衝突等の干渉を防止で
きる効果も得られる。

以上の説明は、本発明を、５自由度のロボットの上腕の
オーバーラン判定に適用したものであるが、前腕などの
オーバーラン判定に適用してもよく、また、３自由度な
ど５自由度以外のロボットに適用しても、前記実施例と
同様の効果を奏することは云うまでもない。

〔発明の効果〕

以上詳細に説明したように本発明によれば、個個の作業
範囲に対応してオーバーランの検出域を設定することに
よシ、ロボットのオーバーランを確実に且つ容易に防止
し、作業の安全性を向上させることができる、ロボット
のオーバーラン判定方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、ロボットの一例を示す正面図、第２図は、第
１図における上腕に関する、従来のオーバーランの判定
方法の問題点を説明するための要部詳細図、第３図は、
本発明の一実施例に係る、ロボットのオーバーラン判定
方法の実施に供せられる５自由度のロボットを示す斜視
図、第４図は、第３図におけるポテンショメータ近傍の
詳細を示す部分拡大側断面図、第５図は、第４図におけ
るポテンショメータからの出力信号に基づいて、ロボッ
トのオーバーラン（判定するに供せられる比較・判定回
路の一例を示すブロック図である。１・・・ロボット、２Ａ・・・上腕（１）、２Ｂ・・・
上腕（２）、１１・・・比較・判定回路、１５・・・上
腕駆動用モータ、１６・・・ポテンショメータ、１７・
・・ユーザ設定用のポテンショメータ、１８・・・比較
器、１９・・・判定処理器、２０・・・上腕駆動軸。代理人　弁理士　福田幸作　パ　′ ″１（ほか１名）芽ｌ　目第２因 β 茅３　囚

Claims

【特許請求の範囲】１、ロボット本体に配設され、このロボットの駆動軸の
回転角を検出することができる角度検出装置からの出力
と、予め任意の回転角を設定した設定装置からの基準出
力とを比較し、ロボットのオーバーランを判定すること
を特徴とするロボットのオーバーラン判定方法。２、角度検出装置を、ポテンショメータにしたものであ
る特許請求の範囲第１項記載のロボットのオーバーラン
判定方法。３、設定装置を、ロボット本体に配設したと同種のポテ
ンショメータにしたものである特許請求の範囲第２項記
載のロボットのオーバーラン判定方法。