TW202411038A - 機器人系統、機器人之診斷裝置、診斷方法及診斷程式 - Google Patents

Abstract

一種機器人系統，其具備：機器人，具有2個以上之關節；感測器，可檢測用以測定或推定作用於機器人之外力的物理量；及診斷裝置，診斷機器人；診斷裝置根據由感測器檢測到的物理量所測定或推定的外力，計算在各關節之動作方向以外的至少一個方向上作用於各關節的力。

Description

機器人系統、機器人之診斷裝置、診斷方法及診斷程式

本揭示係關於機器人系統、機器人之診斷裝置、診斷方法及診斷程式。

已知一種驅動多關節機器人之關節而使安裝於機器人本體之前端的工具到達既定目標位置的控制方法（例如參照專利文獻1）。

此控制方法，為了監控在對於機器人本體輸入外力時各關節的狀態，而根據旋繞各關節的致動器之驅動軸的扭矩來推定施加於各關節的旋繞驅動軸之負荷。然後，此控制方法中，判定已推定之負荷是否超過預設閾值，在判定為閾值以上時，改變其關節的驅動方向。 ［先前技術文獻］ ［專利文獻］

［專利文獻1］日本特開2008-000861號公報

［發明所欲解決之課題］

作用於各關節的負荷會受到輸入機器人本體之外力的方向影響，因此並非僅施加於旋繞驅動軸的旋轉方向上。 因此，即使驅動軸旋繞的負荷未超出容許值，亦期望能夠確認是否有過大的負荷作用於各關節。 ［解決課題之手段］

本揭示的一態樣係一種機器人系統，其包括：機器人，具有二個以上之關節；感測器，可檢測用以測定或推定作用於該機器人之外力的物理量；及診斷裝置，診斷該機器人；該診斷裝置根據從該感測器檢測到的該物理量所測定或推定的該外力，計算在各該關節之動作方向以外的至少一個方向上作用於各該關節的力。

以下參照圖式說明本揭示的第一實施形態之機器人系統100、診斷裝置30、診斷方法及診斷程式。 本實施形態之機器人系統100，例如圖1所示，具備進行既定作業的六軸垂直多關節型機器人10（以下稱為機器人10）與控制機器人10的控制裝置20。

機器人10，如圖1所示，例如具備：基座2，設置於水平地面B；及旋轉體3，其係以可相對於基座2繞著鉛直的第一軸線J1（以下亦稱為軸線J1）旋轉的方式被支撐。又，機器人10具備第一手臂4，其係以可相對於旋轉體3繞著水平的第二軸線J2（以下亦稱為軸線J2）旋轉的方式被支撐。又，機器人10具備第二手臂5，其係以可相對於第一手臂4之前端繞著水平的第三軸線J3（以下亦稱為軸線J3）旋轉的方式被支撐。 再者，機器人10具備支撐於第二手臂5之前端的三軸的手腕單元6。

手腕單元6具備第一手腕要件6a，其係以可相對於第二手臂5繞著與軸線J3呈現扭轉之位置關係的第四軸線J4（以下亦稱為軸線J4）旋轉的方式被支撐。又，手腕單元6具備第二手腕要件6b，其係以可相對於第一手腕要件6a繞著與軸線J4正交之第五軸線J5（以下亦稱為軸線J5）旋轉的方式被支撐。

再者，手腕單元6具備第三手腕要件6c，其係以可相對於第二手腕要件6b繞著與軸線J5正交之第六軸線J6（以下亦稱為軸線J6）旋轉的方式被支撐。亦即，機器人10具備六個關節A1～A6。

第三手腕要件6c上安裝有對於工件進行作業的工具7。工具7為例如用於螺絲緊固作業的鎖緊機（Nutrunner）或用於研磨作業的磨石等。

關節A1係藉由馬達M1使旋轉體3相對於基座2繞著第一軸線（旋轉軸線）J1旋轉的旋轉關節。又，關節A2係藉由馬達M2使第一手臂4相對於旋轉體3繞著第二軸線（旋轉軸線）J2旋轉的旋轉關節。再者，關節A3係藉由馬達M3使第一手臂4與第二手臂5繞著第三軸線（旋轉軸線）J3相對旋轉的旋轉關節。

關節A4係藉由馬達M4使第二手臂5與第一手腕要件6a繞著第四軸線（旋轉軸線）J4相對旋轉的旋轉關節。又，關節A5係藉由馬達M5使第一手腕要件6a與第二手腕要件6b繞著第五軸線（旋轉軸線）J5相對旋轉的旋轉關節。又，關節A6係藉由馬達M6使第二手腕要件6b與第三手腕要件6c繞著第六軸線（旋轉軸線）J6相對旋轉的旋轉關節。

關節A1～A6上各安裝有使馬達M1～M6之旋轉減速的減速器（省略圖示）。又，第三手腕要件6c與工具7之間，安裝有感測器S，其係用以檢測作用於機器人10之前端的力。感測器S，例如，係固定於第三手腕要件6c之前端中心的六軸之力感測器，其可檢測感測器座標系（參照圖2）之中正交之三軸方向上的力以及旋繞此等三軸的力矩共六個成分。

機器人10，如圖2所示，使安裝於手腕單元6的工具7移動至作業所需的位置，藉由使其在此狀態下運作，對於圖中未顯示的工件進行既定的作業。又，感測器S，藉由因為該作業而作用於工具7之前端的反作用力（外力）F來檢測作用於第三手腕要件6c之前端的力Fs。

控制裝置20，如圖3所示，具備儲存各種程式等的記憶部21與根據記憶部21中儲存的程式控制機器人10之各馬達M1～M6的控制部22。各馬達M1～M6具備圖中未顯示的編碼器，由編碼器檢測到的各馬達M1～M6之旋轉角度資訊回饋至控制部22。亦即，控制部22依照記憶部21中儲存的程式控制工具7。

又，控制裝置20具備本揭示的一實施形態之診斷裝置30。診斷裝置30具備計算部23、判定部24、顯示部25及通知部26。又，記憶部21的一部分構成診斷裝置30。記憶部21係ROM及RAM等記憶體，控制部22及診斷裝置30係由處理器及記憶體構成。

記憶部21中儲存有使機器人10進行既定動作的至少一個動作程式以及診斷是否有過大的負荷施加於機器人10的各關節A1～A6的診斷程式。診斷程式可作為動作程式的一部分而包含於動作程式內，亦可與動作程式分開而獨立執行。

又，記憶部21中儲存了與作用於各關節A1～A6之負荷f1～f6的多個方向之成分對應的容許值。例如，記憶部21，針對關節A1儲存了沿著軸線J1之方向的力、旋繞軸線J1的力矩、與軸線J1正交之任意方向的力以及旋繞與軸線J1正交之任意軸線的力矩之容許值。 各容許值分別係根據構成各關節A1～A6的構件，例如馬達M1～M6、減速器、軸承（省略圖示）的耐載重等的值預先設定。

計算部23，例如根據由感測器S檢測到的力Fs之六個方向成分與檢測力Fs之時間點的機器人10之姿勢資訊，計算由外力F作用於各關節A1～A6的負荷f1～f6。機器人10的姿勢資訊係使用根據來自各馬達M1～M6所具備之編碼器的旋轉角度資訊並藉由控制部22計算出來的資訊。

又，作用於各關節A1～A6的負荷f1～f6包含多個方向之成分的力或力矩，計算部23分別計算在多個方向上作用於各關節A1～A6的力及力矩。例如，計算部23，針對關節A1計算出沿著軸線J1之方向的力、旋繞軸線J1的力矩、與軸線J1正交之任意方向的力以及旋繞與軸線J1正交之任意方向的軸線之力矩。針對關節A2～A6亦相同。亦即，計算部23亦計算出旋繞各關節A1～A6之軸線J1～J6的旋轉方向（驅動方向）以外之方向的力。

判定部24，將由計算部23計算出來的作用於關節A1～A6的各方向之力及力矩與各自對應的容許值比較，並判定是否超出容許值。具體而言，判定部24算出由計算部23計算出來的力及力矩與記憶部21中儲存的各自對應之容許值的比例，並且判定比例是否超過100%。 又，判定部24，將各關節A1～A6中比例最大之方向成分的比例與判定結果一起發送至顯示部25。

顯示部25為螢幕，其顯示從判定部24發送而來的判定結果及比例。圖1所示的例中，顯示部25係設置於控制裝置20所具備的演示操作盤。顯示部25亦可設於控制裝置20，亦可由可接收來自控制裝置20之訊號的另一台電腦等所具備。又，顯示部25亦可在具有比例超過100%的關節時，變更表示關節的表示顏色，而使其與其他關節的表示顏色不同。或是亦可僅顯示由判定部24判定比例超過100%的關節A1～A6及該關節中最大的比例。

又，通知部26接收來自判定部24的判定結果，在比例超過100%時，對外部通知此訊息。通知部26為例如螢幕、揚聲器或標示燈等，只要可提醒作業者確認顯示部25，則可採用任意者。

以下說明如此構成的本實施形態之機器人系統100及使用了診斷裝置30的機器人之診斷方法。 以下，如圖2所示，以在機器人10之前端的手腕單元6上安裝鎖緊機作為工具7而對於既定工件進行螺絲緊固作業的情況為例進行說明。

首先，藉由執行控制裝置20之記憶部21中儲存的動作程式，控制部22控制供給至各馬達M1～M6的驅動電流，而機器人10的姿勢改變。藉此，安裝於機器人10之手腕單元6上的工具7被配置成可對於工件進行螺絲緊固作業的位置及姿勢。

再者，藉由控制部22使工具7運作，對於設置在工件上的螺絲(省略圖示）賦予旋繞螺絲之軸線C的旋轉力，而進行螺絲緊固作業。此時，與賦予螺絲的旋繞軸線C之力相反方向的反作用力F作用於工具7之前端。又，該反作用力F經由工具7而傳遞至關節A1～A6，因此分別作為負荷f1～f6而作用於關節A1～A6。

此情況中，根據本實施形態，藉由控制裝置20所具備的診斷裝置30，執行記憶部21中儲存的診斷程式。診斷程式係與由控制裝置20執行之動作程式同步執行。 又，以下依照圖4所示的流程圖說明藉由執行診斷程式所進行的診斷方法。

首先，若有反作用力F作用於工具7，則藉由安裝於工具7與第三手腕要件6c之間的感測器S，每隔既定的採樣間隔會檢測到作用於第三手腕要件6c的力Fs。然後針對所檢測到的力Fs在感測器座標系（參照圖2）中的六個方向成分進行檢測（步驟S11）。之後，由感測器S所檢測到的力Fs之六個方向成分被發送至計算部23。

接著，計算部23從感測器S接收力Fs，並且接收在感測器S檢測力Fs的時間點各馬達M1～M6的旋轉角度資訊，該旋轉角度資訊亦回饋至控制部22。然後，計算部23根據力Fs與各馬達M1～M6之旋轉角度資訊，在幾何學上計算在多個方向上作用於各關節A1～A6的力及力矩（步驟S12）。

例如，計算部23針對關節A1～A6計算與各軸線J1～J6對應之軸線方向的力與旋繞軸線的力矩。又，計算部23在與各軸線J1～J6正交的軸線方向的力及旋繞軸線的力矩之中，計算最大的力及力矩。 更具體而言，例如為了計算輸入工具7的外力F作用於關節A6的負荷f6，首先進行下式（1）、（2）的計算。藉此算出圖2所示的與關節A6之軸線J6對應之軸線方向的力f6Z及旋繞軸線的力矩f6R。 f6Z=f･s                       ...（1） f6R=(r×f+M)･s           ...（2） 此處，f及M分別為感測器S檢測到的力Fs之力向量及力矩向量，s為第六軸線J6方向的單位向量，r為從第六軸線J6至輸入工具7之外力的作用點的位置向量。

又，藉由進行下式（3）、（4）的計算而算出例如與圖2所示之關節A6的軸線J6正交的任意軸線對應的軸線方向之力f6Y及旋繞軸線的力矩f6Q。 f6Y=|s×(f×s)|                     ...（3） f6Q=|s×((r×f+M)×s)|          ...（4）

又，藉由計算部23進行相同的計算而算出由外力F分別作用於關節A1～A5分別在四個方向上的力及力矩。 又，計算部23，將計算出來的各關節A1～A6分別在四個方向上的力及力矩加上因機器人10的自重或作用於工具7之重力及慣性力而來的負荷。藉此，計算部23可計算作用於各關節A1～A6的總負荷f1～f6分別在四個方向上的成分，計算出來的總負荷f1～f6分別在四個方向上的成分各別地被發送至判定部24。 由機器人10的自重或作用於工具7之重力而來的負荷已預先儲存於記憶部21。又，由工具7的慣性力而來的負荷係藉由計算部23從回饋至控制部22的各馬達M1～M6之旋轉角度資訊而進行計算。

接著，判定部24分別從記憶部21讀出與作用於關節A1～A6的負荷f1～f6分別在四個方向上的成分對應的容許值。然後，判定部24計算關節A1～A6之負荷f1～f6分別在四個方向上之成分相對於各容許值的比例（步驟S13）。 又，判定部24每隔既定的採樣間隔即將針對關節A1～A6逐一計算出來的負荷f1～f6分別在四個方向上之成分相對於容許值之比例中各自最大的比例發送至顯示部25。

顯示部25，以百分比分別顯示從判定部24發送而來的關節A1～A6的各比例（步驟S14）。亦即，顯示部25實時地顯示作用於機器人10的各關節A1～A6的負荷f1～f6中相對容許值而言裕度最低的一個方向之成分相對於容許值的比例。

又，判定部24判定在關節A1～A6之中，是否具有至少一個以上的關節其發送至顯示部25的比例超過100%（步驟S15）。判定的結果，具有一個以上的關節其計算出來的比例超過100%時，對於通知部26發送既定訊號。然後，通知部26根據來自判定部24的訊號，使警示器或警告燈等運作，提醒作業者確認顯示部25（步驟S16）。

如此，根據本實施形態之機器人系統100、診斷裝置30、診斷方法及診斷程式，亦可針對在旋繞軸線J1～J6以外的方向上作用於各關節A1～A6的負荷進行評價。 因此，例如，對於關節A1～A6任一關節而言，即使有過大的負荷作用在與該關節之驅動方向不同的方向上，作業者亦可藉由確認顯示部25而輕易掌握其狀況。然後，作業者藉由採取停止機器人10之動作等的措施，可防止持續對於機器人10施加過大的負荷。

另外，在本實施形態中，感測器S雖安裝於第三手腕要件6c與工具7之間，但並不限於此。例如，亦可配置於設有機器人10的地面B與基座2之間。 此情況中，配置於地面B與基座2之間的感測器S可檢測作用於基座2的力，並使用該檢測到的力，與上述相同地計算作用於各關節A1～A6的負荷f1～f6。因此，可防止有過大的負荷在旋繞驅動軸的方向以及旋繞驅動軸以外的方向上作用於各關節A1～A6。

又，在本實施形態中，機器人10的各關節A1～A6分別係以軸線J1～J6為旋轉軸線的旋轉關節。作為其替代，各關節A1～A6的至少一者亦可為沿著既定軸線驅動的直動關節。 又，在本實施形態中，機器人10雖具備六個關節A1～A6，但並不限於此，只要機器人10具備二個以上的關節，則可得到與上述相同的效果。

又，在本實施形態中，診斷裝置30使用各關節A1～A6中預先設定的容許值，評價作用於各關節A1～A6的負荷f1～f6。作為其替代，診斷裝置30亦可使用根據各容許值計算的閾值。例如，閾值亦可為將各容許值乘以大於0且1以下的安全係數所得的值。 藉此，可一方面使其具有與容許值相對的裕度，一方面評價作用於各關節A1～A6的負荷，而可更確實地防止容許值以上的負荷施加於各關節A1～A6。

又，在本實施形態中，在機器人10的動作中，係常態性地由計算部23每隔既定的採樣間隔計算在多個方向上作用於各關節A1～A6的力及力矩。作為其替代，計算部23亦可僅在動作程式的既定區間t計算在多個方向上作用於各關節A1～A6的力及力矩。此情況中，例如只要在動作程式的既定區間t的起始點與結束點配置診斷開始與診斷結束的命令即可。

藉此，計算部23僅在從執行動作程式內的診斷開始命令到執行診斷結束命令的期間，計算作用於關節A1～A6的負荷f1～f6。然後，在上述既定的區間t內，由計算部23針對各關節逐一計算出來的多個方向的力及力矩可作為如圖5、6所示的波形而儲存於記憶部（記錄部）21。

例如，圖5顯示在旋繞軸線J6的方向上作用於關節A6的力矩f6R（參照圖2）之時間變化，圖6顯示在與軸線J6正交的任意軸線方向上作用的力f6Y（參照圖2）之時間變化。

然後，此情況中，判定部24將上述既定區間t中的力矩f6R及力f6Y的各波形之最大值與和其對應之容許值進行比較。

或是判定部24亦可將記憶部21記錄的例如多次測得之力矩f6R及力f6Y的波形平均，並將平均後的最大值乘以既定係數、例如1.1等而設定閾值。然後亦可判定下一次之後計算出來的力矩f6R及力f6Y是否超過已設定之閾值。

藉此，在重複進行的作業中，在任一方向上作用於任一關節的力或力矩超過閾值時，可確認機器人10的機構部發生經時變化。關於為了設定閾值而乘上的係數，亦可由作業者任意設定。

又，作業者可任意編輯診斷開始及診斷結束的時間點。亦即，作業者只要任意調整插入動作程式中的診斷開始及診斷結束之命令的位置即可。 例如，動作程式係由表示各種命令之圖標的排列所製成的情況中，只要將診斷開始及診斷結束的圖標插入任意圖標之間即可簡易地進行編輯。

又，圖標中亦可具備附屬資訊。例如，使機器人10進行以工具7緊固螺絲的作業時，亦可將圖標與緊固開始/完成、OK/NG、緊固程式編號等訊號資訊配對，而能夠對於工具7進行輸出/輸入。或是亦可藉由圖標來選擇使用之工具7的工具座標系的軸，亦可設定驅動工具7時的力度大小。

接著，以下參照圖式說明本揭示的第二實施形態之機器人系統200、診斷裝置230、診斷方法及診斷程式。 以下的說明中，針對其構成與上述機器人系統100及診斷裝置30共通之處，標註相同的符號並省略說明。

本實施形態之機器人系統200的機器人210，如圖7所示，具備分別安裝於各關節A1～A6上的扭矩感測器S1～S6，以代替安裝於手腕單元6上的力感測器S。 又，控制裝置220，如圖8所示，具備診斷裝置230。診斷裝置230具備計算部223及判定部224。

扭矩感測器S1～S6檢測在旋繞軸線J1～J6的方向上作用於各關節A1～A6的扭矩T1～T6，並將檢測到的扭矩T1～T6發送至控制裝置220。 計算部223根據從控制部22發送而來的機器人210的姿勢資訊而計算亞可比矩陣（Jacobian matrix）。然後，計算部223根據扭矩感測器S1～S6檢測到的施加於各關節A1～A6的扭矩T1～T6與亞可比矩陣，推定作用於機器人210之前端的力Fs。

以下說明使用了如此構成的本實施形態之機器人系統200及診斷裝置230的機器人之診斷方法。 以下與上述相同地依照圖9所示的流程圖說明藉由安裝於機器人210的鎖緊機（工具）7對於工件進行螺絲緊固作業的情況。

首先，若在工具7輸入外力F並執行診斷程式，則由扭矩感測器S1～S6檢測到在旋繞軸線J1～J6的方向上作用於關節A1～A6之各馬達M1～M6的扭矩T1～T6（步驟S21）。

接著，計算部223計算亞可比矩陣，根據由扭矩感測器S1～S6發送而來的扭矩T1～T6與計算出來的亞可比矩陣，推定作用於第三手腕要件6c的力Fs在六個方向上的成分（步驟S22）。 具體而言，首先如下式定義亞可比矩陣J。 [數1] 此處，s ₁～s ₆分別為沿著關節A1～A6之軸線J1～J6的方向向量，r ₁～r ₆分別為從關節A1～A6朝向作用於第三手腕要件6c之前端的力Fs之作用點的位置向量。

又，將機器人10的第三手腕要件6c之前端的角速度ω與並進速度v組合而成的向量V可以下式表示。 [數2] 此處，θ’係將關節A1～A6所有的角速度加總而成的向量。 然後，藉由利用上式所示的關係，將作用於機器人10的第三手腕要件6c之力與力矩組合而成之向量Fs可由下式計算。 [數3] 此處，τ係將作用於關節A1～A6的所有扭矩加總而成的向量。

後續的步驟中，執行與第一實施形態相同的處理（步驟S23～S27）。

如此，根據本實施形態，使用設於機器人210之各關節A1～A6的扭矩感測器S1～S6，可推定作用於第三手腕要件6c的力Fs。然後，根據已推定的力Fs，計算多個方向上作用於各關節A1～A6的力及力矩，並將此等加上由重力及慣性力而來的負荷，藉此可計算總負荷f1～f6。 藉此，即使不透過使用六軸的力感測器S直接檢測作用於工具7的反作用力F，亦可針對多個方向評價作用於各關節A1～A6的負荷。 因此，例如，即使在必須將手腕單元6設計為較小而無法確保能夠在手腕單元6安裝六軸之力感測器S的空間時，亦可得到與上述相同的效果。

另外，在本實施形態中，根據由扭矩感測器S1～S6檢測到的作用於各關節A1～A6的扭矩T1～T6，推定作用於機器人10之前端的力Fs。作為其替代，亦可根據由設於各關節A1～A6的第二編碼器所檢測到的各關節A1～A6之位移量來推定力Fs。第二編碼器與馬達M1～M6所具備的編碼器不同，其係直接檢測各關節A1～A6之位移量的檢測器。或是亦可藉由設於各關節A1～A6的馬達M1～M6之電流值等來推定力Fs。 根據各關節A1～A6的位移量或各馬達M1～M6的電流值來推定力Fs，與根據扭矩T1～T6計算外力F的情況相同，只要使用亞可比矩陣來進行即可。

又，在本實施形態中，通知部26亦可具備「在由判定部224判定有關節承受超出容許值之負荷時，將此訊息通知作業者」的功能。此外，通知部26亦可具備作為特殊點通知部的功能，其係在機器人210的姿勢接近特殊點時，將此訊息通知作業者。

此情況中，例如根據判定部224，可藉由檢測計算部223計算出來的亞可比矩陣之轉置矩陣的行列式成為0的情況來判定機器人210的姿勢是否接近特殊點。然後，藉由將根據該判定結果的既定訊號從判定部224發送至通知部26，通知部26發出警報或警告燈等。 藉此，作業者可輕易得知動作中的機器人210接近特殊點，而可避免機器人210到達特殊點。

又，上述各實施形態中，在判定部24、224判定各關節A1～A6任一者承受過大的負荷時，控制裝置20、220亦可自動改變機器人10、210的姿勢。

此情況中，只要預先在記憶部21中儲存改變機器人210之姿勢的姿勢尋找程式即可。 然後，在藉由判定部24、224判定特定的關節承受超出容許值的負荷時，從判定部24、224將訊號發送至控制部22。藉此，控制部22中斷執行中的動作程式，從記憶部21讀取並執行姿勢尋找程式。

結果，機器人10、210，例如在此時間點的姿勢及動作狀況中的可動範圍內，使各關節A1～A6各自細微地動作。然後，在每次各關節細微地動作時，由判定部24、224執行診斷程式，以診斷作用於特定關節之負荷的大小。藉此，判定部24、224可尋找作用於特定關節之負荷較小的機器人10、210的姿勢，並將機器人10、210變更為該姿勢。 又，控制機器人10的控制裝置20，亦可藉由模擬各關節的細微動作來尋找作用於特定關節之負荷較小的機器人10、210之姿勢。

以上雖詳述本揭示的實施形態，但本揭示並不限於上述各實施形態。此等的實施形態，只要在不脫離發明主旨的範圍內，或是在不脫離申請專利範圍記載之內容與從其均等物推導出的本發明之思想及主旨的範圍內，即可進行各種追加、替換、變更、部分刪除等。例如，上述實施形態中，各動作的順序及各處理的順序僅例示為一例，並不限於此等。

2:基座 3:旋轉體 4:第一手臂 5:第二手臂 6:手腕單元 6a:第一手腕要件 6b:第二手腕要件 6c:第三手腕要件 7:工具 10:機器人 20:控制裝置 21:記憶部 22:控制部 23:計算部 24:判定部 25:顯示部 26:通知部 30:診斷裝置 100:機器人系統 200:機器人系統 210:機器人 220:控制裝置 223:計算部 224:判定部 230:診斷裝置 A1,A2,A3,A4,A5,A6:關節 B:地面 C:軸線 F:外力 f1,f2,f3,f4,f5,f6:負荷 Fs,f6Y,f6Z:力 f6Q,f6R:力矩 J1:第一軸線 J2:第二軸線 J3:第三軸線 J4:第四軸線 J5:第五軸線 J6:第六軸線 M1,M2,M3,M4,M5,M6:馬達 S:感測器 S1,S2,S3,S4,S5,S6:扭矩感測器 t:既定區間 T1,T2,T3,T4,T5,T6:扭矩

[圖1]係顯示本揭示的第一實施形態之機器人系統的示意性整體構成圖。 [圖2]係顯示外力作用於圖1之機器人的前端工具之狀態的部分放大立體圖。 [圖3]係顯示圖1的控制裝置之構成的區塊圖。 [圖4]係說明圖1的控制裝置之動作的流程圖。 [圖5]係顯示在旋繞軸線的方向上作用於圖1之機器人前端關節之力矩的圖表。 [圖6]係顯示在與軸線正交之軸線方向上作用於圖1之機器人前端關節之力的圖表。 [圖7]係顯示本揭示的第二實施形態之機器人系統的示意性整體構成圖。 [圖8]係顯示圖7的控制裝置之構成的區塊圖。 [圖9]係說明圖7的控制裝置之動作的流程圖。

2:基座

3:旋轉體

4:第一手臂

5:第二手臂

6:手腕單元

6a:第一手腕要件

6b:第二手腕要件

6c:第三手腕要件

7:工具

10:機器人

20:控制裝置

25:顯示部

100:機器人系統

A1,A2,A3,A4,A5,A6:關節

B:地面(設置面)

C:軸線

J1:第一軸線

J2:第二軸線

J3:第三軸線

J4:第四軸線

J5:第五軸線

J6:第六軸線

M1,M2,M3,M4,M5,M6:馬達

S:感測器

Claims (19)

1. 一種機器人系統，包括： 機器人，具有二個以上的關節； 感測器，可檢測用以測定或推定作用於該機器人之外力的物理量；及 診斷裝置，診斷該機器人； 該診斷裝置根據由該感測器檢測到的該物理量測定或推定出來的該外力，計算在各該關節之動作方向以外的至少一個方向上作用於各該關節的力。
2. 如請求項1所述之機器人系統，其中，該診斷裝置判定計算出來的該力或根據該力所得之值的任一計算值是否在對應之容許值的範圍內。
3. 如請求項1或請求項2所述之機器人系統，其中，該感測器配置於該機器人的設置面與該外力的作用點之間。
4. 如請求項2所述之機器人系統，其中，該機器人具備六個關節；該感測器係設置於各該關節。
5. 如請求項4所述之機器人系統，其中，各該關節為旋轉關節；該物理量係可測定或推定旋繞各該關節之旋轉軸線之力矩的物理量。
6. 如請求項4所述之機器人系統，其中，該診斷裝置係使用由該感測器檢測到的該物理量與由該機器人的姿勢所決定的亞可比矩陣來推定該外力。
7. 如請求項4所述之機器人系統，其更包括特殊點通知部，其在該診斷裝置無法推定該外力時，通知該機器人的姿勢為特殊姿勢。
8. 如請求項2所述之機器人系統，其中，該診斷裝置係設置於控制該機器人的控制裝置；在由該控制裝置執行的動作程式中，可設定該外力之測定或推定的起始點與結束點。
9. 如請求項8所述之機器人系統，其中，該診斷裝置更包括記錄部，其記錄在該起始點與該結束點之間計算出來的該計算值的最大值。
10. 如請求項2所述之機器人系統，其中，該診斷裝置更包括顯示部，其顯示該計算值相對於該容許值的比例。
11. 如請求項2所述之機器人系統，其中，該診斷裝置更包括通知部，其設定以該計算值為基準的既定閾值，並在該計算值超出該閾值時，通知此訊息。
12. 如請求項2所述之機器人系統，包括控制裝置；該控制裝置，在該計算值超出該容許值時，藉由使該機器人細微地動作，以尋找該力變小的該機器人之姿勢。
13. 如請求項2所述之機器人系統，包括控制裝置；該控制裝置，在該計算值超出該容許值時，藉由模擬該機器人的細微動作，以尋找該力變小的該機器人之姿勢。
14. 一種機器人之診斷裝置，根據由感測器檢測到的用以測定或推定作用於機器人之外力的物理量，計算在各該關節之動作方向以外的至少一個方向上作用於該機器人之各關節的力。
15. 如請求項14所述之機器人之診斷裝置，判定計算出來的該力或根據該力所得之值的任一計算值是否在對應之容許值的範圍內。
16. 一種機器人的診斷方法，包含下述步驟： 根據由感測器檢測到的作用於具有二個以上之關節的機器人之物理量，測定或推定作用於該機器人的外力；及 根據已測定或推定的該外力，計算在各該關節之動作方向以外的至少一個方向上作用於各該關節的力。
17. 如請求項16所述之機器人的診斷方法，判定計算出來的該力或根據該力所得之值的任一計算值是否在對應之容許值的範圍內。
18. 一種機器人的診斷程式，使電腦執行下述作業： 根據由感測器檢測到的作用於具有二個以上之關節的機器人的物理量，測定或推定作用於該機器人的外力；及 根據已測定或推定之該外力，計算在各該關節之驅動方向以外的至少一個方向上作用於各該關節的力。
19. 如請求項18所述之機器人的診斷程式，使電腦執行下述作業：判定計算出來的該力或根據該力所得之值的任一計算值是否在對應之容許值的範圍內。