本發(fā)明涉及利用協作機器人的車輛生產系統，具體地講，涉及如下的利用協作機器人的車輛生產系統及生產方法：抓取保險杠，并將保險杠移動到車體的設定的位置，能夠與操作者協作而將保險杠容易地安裝到車體。

背景技術：

由于工業(yè)制造現場的高齡化，單純重復操作及勞累的操作會使對于肌肉骨骼疾病的危險性增加，因此作為替代方案，能夠輔助操作者的協作機器人逐漸受到重視。

將行李箱蓋鉸鏈安裝到車體的工序需要重復操作，有可能會對操作者的手腕等產生傷害，為了減少這種問題，使用配重平衡類型的省力化裝備。

但是，這種省力化裝備很難進行正確的位置控制，在行李箱蓋鉸鏈的緊固過程中，操作者的負荷增加，很難共用化到多個車種。

因此，正在對兼具操作者的細致和機器人的強健的智能型省力化裝載器進行研究，通過這種研究減少勞動負荷和操作場危險，可以期待能夠共用到多個車種的效果。

記載于該背景技術部分的事項用于增進對發(fā)明背景的理解，有可能包括對于本領域技術人員而言不是公知的事項。

技術實現要素：

本發(fā)明的目的在于，提供如下的利用協作機器人的車輛生產系統：提供輔助操作者的協作機器人，結合人類的智慧、細致與機器人的強健、控制功能，從而提高生產設備的效率。

如上所述，本發(fā)明的實施例的利用協作機器人的車輛生產系統，其可以使保險杠移動到車體的設定的位置，上述協作機器人包括：多關節(jié)臂，在其前端部配置有抓取上述保險杠的夾持器，上述多關節(jié)臂的后端部與機器人機身連接，上述多關節(jié)臂被配置為以上述機器人機身為基準能夠向上下和左右移動，并且被配置為使上述夾持器旋轉；F/T傳感器，其配置在上述多關節(jié)臂與上述夾持器之間，感測在上述夾持器和通過上述夾持器抓取的上述保險杠上施加的外力的方向；驅動部，其控制上述多關節(jié)臂，以改變上述夾持器和上述保險杠的位置；以及控制部，在上述多關節(jié)臂處于工作待機狀態(tài)時，根據由上述F/T傳感器感測到的外力的方向來控制上述驅動部，從而以使上述夾持器在上述外力施加的方向移動的方式控制上述驅動部。

上述利用協作機器人的車輛生產系統還可以包括重量補償裝置，該重量補償裝置以上述機器人機身為基準設置在上述多關節(jié)臂的相反側，使配重以遠離上述機器人機身或靠近上述機器人機身的方式移動，從而減少通過上述多關節(jié)臂施加到上述機器人機身的旋轉扭矩。

上述驅動部可以包括電機，該電機提供使上述多關節(jié)臂沿著設定的軸移動或者以上述軸為中心旋轉以使上述夾持器在三維空間中以設定的路徑移動的旋轉力。

上述控制部可以感測上述電機的基準旋轉位置和實際旋轉位置，根據上述基準旋轉位置與上述實際旋轉位置之間的差值來判斷碰撞，當判斷為發(fā)生碰撞時，使上述電機的工作停止。

上述利用協作機器人的車輛生產系統還可以包括接近傳感器，該接近傳感器配置在上述多關節(jié)臂的一側，感測設定距離區(qū)域的物體，上述控制部在判斷為由上述接近傳感器感測到物體時，使上述多關節(jié)臂的工作停止。

上述重量補償裝置還可以包括：臂旋轉部，其隨著上述多關節(jié)臂的上下移動而旋轉；推臂，其被配置為一側與上述臂旋轉部聯動而旋轉，并被配置為另一側以使上述配重遠離上述機器人機身的方式推上述配重；以及彈性部件，其向上述機器人機身側彈性地支承上述配重。

上述利用協作機器人的車輛生產系統還可以包括：固定架，其與上述配重隔開設定的間隔而固定在上述機器人機身上；以及導桿，其從上述配重向上述機器人機身的相反側延伸，配置成貫通上述固定架，上述彈性部件以被壓縮的狀態(tài)介于上述固定架與上述配重之間。

上述彈性部件可以是沿著上述導桿的周圍卷繞的盤簧類型，一端部被支承在上述固定架，另一端部被配置為推上述配重。

本發(fā)明的實施例的利用協作機器人的車輛生產方法可以包括：利用配置在多關節(jié)臂的前端部的夾持器抓取保險杠的步驟；驅動上述多關節(jié)臂使上述保險杠移動到車輛的設定的位置的步驟；在上述多關節(jié)臂的驅動停止的狀態(tài)下，通過F/T傳感器感測施加到上述保險杠或上述夾持器的外力的方向的步驟；以及沿著上述外力的方向驅動上述多關節(jié)臂，對配置在上述夾持器的上述保險杠的位置進行校正的步驟。

還可以利用電機和減速齒輪驅動上述多關節(jié)臂，從而在三維空間中控制上述夾持器的位置，感測上述電機的基準旋轉位置和實際旋轉位置，根據上述基準旋轉位置與上述實際旋轉位置之間的差值來判斷碰撞，在判斷為發(fā)生了碰撞時，停止上述電機的工作。

當判斷為由配置在上述多關節(jié)臂的一側的用于感測設定距離區(qū)域的物體的接近傳感器感測到物體時，停止上述多關節(jié)臂的工作。

上述利用協作機器人的車輛生產方法還可以包括：在上述多關節(jié)臂的前端部上安裝有上述夾持器，在上述多關節(jié)臂的后端部配置有機器人機身，根據上述多關節(jié)臂的上下位置，以上述機器人機身為基準使設置在上述多關節(jié)臂的相反側的配重以遠離或靠近上述機器人機身的方式移動，從而減少通過上述多關節(jié)臂而施加到上述機器人機身的旋轉扭矩的步驟。

上述F/T傳感器還可以配置在連接上述多關節(jié)臂與上述夾持器之間的部分。

根據用于實現這種目的的本發(fā)明，利用協作機器人將保險杠移送到車體的設定的位置，通過F/T傳感器感測操作者施加到協作機器人的力的方向，向感測到的力的方向對多關節(jié)臂的位置進行微調，從而能夠同時提供機器人的強健、功能以及人類的智慧、細致。

另外，通過接近傳感器感測操作者或物體來停止多關節(jié)臂的移動，從而能夠提高穩(wěn)定性。

另外，利用重量補償裝置防止多關節(jié)臂的搖晃，從而能夠提高整體的協作機器人的工作穩(wěn)定性和準確度。

另外，當利用使多關節(jié)臂工作的電機的旋轉位置感測到碰撞時，使多關節(jié)臂停止工作，從而能夠提供更穩(wěn)定的生產系統。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的實施例的利用協作機器人的車輛生產系統的概略結構圖。

圖2是本發(fā)明的實施例的利用協作機器人的車輛生產系統的部分立體圖。

圖3是本發(fā)明的實施例的協作機器人的整體的立體圖。

圖4是本發(fā)明的實施例的協作機器人與重量補償裝置的部分立體圖。

圖5是示出本發(fā)明的實施例的設置在協作機器人的重量補償裝置的工作狀態(tài)的部分側視圖。

圖6是示出本發(fā)明的實施例的利用協作機器人的車輛生產方法的流程圖。

附圖標記

100：保險杠 110：車體

120：協作機器人 122：F/T傳感器

126：接近傳感器 124：多關節(jié)臂

128：驅動部 130：重量補償裝置

140：控制部 200：夾持器

202：下指部 204：上指部

300：第一關節(jié) 302：臂身

304：第二關節(jié) 306：第三關節(jié)

308：驅動軸 320：機器人機身

400：臂旋轉部 405：旋轉力傳遞部

410：推臂 415：滾子

420：配重 425：彈性部件

430：固定架 435：導桿

具體實施方式

以下，參照附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行詳細說明。

圖1是本發(fā)明的實施例的利用協作機器人的車輛生產系統的概略結構圖。

參照圖1，利用協作機器人的車輛生產系統包括：保險杠100、車體110以及協作機器人120，上述協作機器人120包括多關節(jié)臂124、夾持器200、重量補償裝置130、F/T傳感器122、接近傳感器126、驅動部128以及控制部140。

在上述多關節(jié)臂124的一端部上安裝有上述夾持器200，上述驅動部128通過上述多關節(jié)臂124使上述夾持器200的位置和旋轉位置在三維空間中改變，并且驅動上述夾持器200來抓取上述保險杠100。

上述F/T傳感器122感測施加到上述夾持器200或被上述夾持器200抓取的上述保險杠100的外力的方向和強度，上述控制部140根據由上述F/T傳感器122感測到的外力的方向和強度來控制上述多關節(jié)臂124，從而能夠控制上述保險杠100的精確位置。

上述接近傳感器126感測上述多關節(jié)臂124、上述夾持器200周邊的物體或者操作者，將該感測到的信號發(fā)送到上述控制部140，上述控制部140能夠利用從上述接近傳感器126發(fā)送的感測信號停止上述多關節(jié)臂124和上述夾持器200的工作。

在本發(fā)明的實施例中，對于上述重量補償裝置130，將在后面參照圖4和圖5進行說明，上述控制部140能夠由通過設定的程序工作的一個以上的微處理器實現，上述設定的程序可以包括用于執(zhí)行后述的本發(fā)明的實施例的方法的一系列的指令。

圖2是本發(fā)明的實施例的利用協作機器人的車輛生產系統的部分立體圖。

參照圖2，在上述多關節(jié)臂124的前端部上安裝有夾持器200，上述夾持器200控制上指部204和下指部202的位置來夾持上述保險杠100的中央部的上部和下部，使該保險杠100向車體110的前方移動。

上述驅動部128由電機和減速器構成，利用上述電機的旋轉力控制上述多關節(jié)臂124和上述夾持器200的工作，上述控制部140感測上述電機的實際旋轉位置，并利用與理論旋轉位置之間的差值感測外部碰撞，通過使上述電機的工作停止而能夠停止上述多關節(jié)臂124和上述夾持器200的工作。

即，當通過操作者或外部物體向上述多關節(jié)臂124、上述夾持器200或上述保險杠100施加沖擊時，驅動上述多關節(jié)臂124或上述夾持器200的電機的旋轉位置改變，當判斷為該改變的值為設定值以上時，能夠使上述驅動部停止來事先防止進一步的碰撞或問題。

在本發(fā)明的實施例中，對于通過電機和減速器使上述多關節(jié)臂124和上述夾持器200工作的結構和原理，請參照現有技術，省略對此的詳細說明。

圖3是本發(fā)明的實施例的協作機器人的整體的立體圖。

參照圖3，協作機器人120包括重量補償裝置130、機器人機身320、第一關節(jié)300、接近傳感器126、臂身302、第二關節(jié)304、第三關節(jié)306、F/T傳感器122以及夾持器200。

在上述機器人機身320上通過驅動軸連接有上述第一關節(jié)300，在上述第一關節(jié)300的端部上配置有臂身302，在上述臂身302的端部上連接有第二關節(jié)304，在上述第二關節(jié)304的端部上連接有第三關節(jié)306，在上述第三關節(jié)306的端部上連接有上述夾持器200，在上述夾持器200與上述第三關節(jié)306之間配置有F/T傳感器122。

上述機器人機身320通過電機和減速器使上述第一關節(jié)300向左右旋轉、或者向上部抬起或向下部下降，上述臂身302具有通過上述第一關節(jié)300向上下移動的結構。

而且，上述第二關節(jié)304具有通過電機和減速器而以上述臂身302為基準向左右移動的結構，上述第三關節(jié)306也具有通過電機和減速器而以上述第二關節(jié)304為基準向左右移動的結構。

在本發(fā)明的實施例中，上述夾持器200包括夾持待設置在車體110的保險杠100的上部和下部的上指部204和下指部202，該夾持器200可以包括使上述上指部204和上述下指部202向上下左右移動的氣缸。此處，上述夾持器200可以具有通過設置在上述第三關節(jié)306的電機和減速器旋轉的結構。

而且，在上述臂身302的前表面上配置有接近傳感器126，上述接近傳感器126感測周邊物體或操作者并發(fā)送到上述控制部140。并且，上述控制部140能夠通過從上述接近傳感器126發(fā)送來的信號，停止上述多關節(jié)臂124的移動，以將協作機器人120的多關節(jié)臂124與物體或操作者碰撞的情況防止于未然。而且，雖然上述接近傳感器安裝在上述臂身302的前表面，但是也可以安裝在多關節(jié)臂的設定的位置。

圖4是本發(fā)明的實施例的協作機器人和重量補償裝置的部分立體圖。

參照圖4，重量補償裝置130以上述機器人機身320為基準配置在多關節(jié)臂124的相反側，上述重量補償裝置130包括臂旋轉部400、旋轉力傳遞部405、推臂410、滾子415、配重420、彈性部件425、固定架430以及導桿435。

當上述第一關節(jié)300以上述驅動軸(圖3的308)為基準轉動時，上述臂旋轉部400旋轉，上述臂旋轉部400具有通過帶或鏈類型的上述旋轉力傳遞部405而使上述推臂410旋轉的結構。

而且，當上述推臂410旋轉時，配置在上述推臂410的前端的上述滾子415使上述彈性部件425壓縮并推開上述配重420。此處，上述固定架430固定在上述機器人機身320，上述導桿435對上述配重420的移動進行引導。

圖5是示出本發(fā)明的實施例的設置在協作機器人的重量補償裝置的工作狀態(tài)的部分側視圖。

參照圖5，安裝有朝向上述配重420的后方的上述導桿435，配置成上述導桿435的前端部貫通上述固定架430。

上述彈性部件425為盤簧類型，沿著上述導桿435的外周面卷繞，上述彈性部件425的一端部向上述多關節(jié)臂124側彈性支承上述配重420，另一端部被彈性支承在上述固定架430。

而且，根據上述推臂410的旋轉位置，上述滾子415向上述多關節(jié)臂124的相反側推開上述配重420，在上述滾子415不推壓上述配重420的狀態(tài)下，上述彈性部件425向上述多關節(jié)臂124側推壓上述配重420。

在本發(fā)明的實施例中，上述推臂410通過上述滾子415推或拉上述配重420，從而減少通過上述多關節(jié)臂124的上下動作而施加到上述機器人機身320的旋轉扭矩，從而提高整體的協作機器人的工作穩(wěn)定性，能夠提高耐久性等，能夠減少上述多關節(jié)臂124以上述機器人機身320為基準的搖晃。

圖6是示出本發(fā)明的實施例的利用協作機器人的車輛生產方法的流程圖。

參照圖6，在S600中開始進行控制，在S605中通過上述夾持器200抓取(gripping)上述保險杠100，在S610中上述保險杠100通過設定的路徑移送。

在S615中，在上述保險杠100通過上述夾持器200和上述多關節(jié)臂124移送的過程中，執(zhí)行通過電機的旋轉位置錯誤感測碰撞的邏輯。

此處，將上述電機的實際旋轉位置與理論旋轉位置進行比較，上述控制部140能夠通過它們之間的差值的大小來感測碰撞。

當在S615中感測到碰撞時，在S620中上述協作機器人120的工作停止，上述保險杠100的移送被中斷。并且，當由操作者按壓解除按鈕600時，在S625中上述協作機器人120的停止被解除，再次執(zhí)行S610。

當在S615中沒有感測到碰撞時，在S630中使上述保險杠100移送到設定的位置，在S635中上述協作機器人120在上述保險杠100停止在設定的位置的狀態(tài)下進行待機。

在S640和S645中，操作者能夠對上述夾持器200或上述保險杠100施加外力來對上述保險杠100的位置進行校正。此處，上述控制部140能夠使上述多關節(jié)臂124工作來精確地調節(jié)上述保險杠的位置。

更詳細地講，上述F/T傳感器122在S640中感測施加到上述夾持器200或上述保險杠100的力的方向和強度并發(fā)送到上述控制部140，上述控制部140根據由上述F/T傳感器122感測到的力的方向或強度來控制上述多關節(jié)臂124，從而精確地調節(jié)上述保險杠100的位置。

之后，當操作者按下臨時完成按鈕605時，在S650中判斷為上述保險杠100的臨時安裝完成，在S655中上述夾持器200解除上述保險杠100的抓取，返回到初始位置。

另外，當S660中通過完成按鈕610判斷為上述保險杠100的安裝完成時，在S665中結束保險杠100的安裝模式，再次開始S600。

以上雖然對有關本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行了說明，但是本發(fā)明并不限定于上述實施例，還包括本領域技術人員能夠從本發(fā)明的實施例容易變形而得出的被認為是等同的范圍內的所有的變更。