机器人控制装置以及机器人系统的制作方法

1.本实用新型涉及机器人控制装置以及机器人系统，特别是，涉及对具备编码器的机器人进行控制的机器人控制装置以及具备该机器人控制装置的机器人系统。


背景技术：

2.作为在工厂等生产现场中使用的机器人，大多使用能够进行复杂动作的多关节机器人。多关节机器人在每个关节处设置有关节驱动装置，其中包括电机和对电机的旋转状态进行检测的编码器。编码器需要在机器人断电关机时保持关机时刻的电机的最终旋转状态信息，以便在机器人再次开机时使电机从所保持的最终旋转状态起进行驱动。为此，通常需要对编码器设置用于在机器人处于关机状态时向编码器供电的电池。
3.在编码器的电池的电量耗尽时，编码器中保持的电机的最终旋转状态信息丢失，需要对机器人进行原点恢复作业。原点恢复作业需要对机器人的所有关节进行复位，作业过程较为复杂，不仅需要耗费时间，还对操作人员有较高的技术要求，存在现场操作人员无法执行该作业而需要派出专业人员前往现场的情况。
4.为了避免编码器的电池的电量耗尽，在以往的机器人系统中，当编码器的电池的电压低于设定值时进行报警来提示更换电池。然而，在这样的机器人系统中，在编码器的电池的电压未低于设定值时无任何提示信息，即使在编码器的电池的电压低于设定值时也仅进行报警而不会通知电池的例如电压、剩余电量等使用状态信息，因此操作人员无法准确地掌握电池的剩余使用时间，存在不能及时更换电池而导致需要专业人员前往现场执行原点恢复作业的问题。


技术实现要素：

5.本实用新型为了解决上述问题而提出，其目的在于，提供一种机器人控制装置以及机器人系统，能够实时且准确地确认机器人的编码器的电池的使用状态，从而能够掌握编码器的电池的剩余使用时间，在编码器的电池的电量耗尽之前及时更换电池，避免对机器人进行复杂的原点恢复作业。
6.用于解决课题的手段
7.为了实现上述目的，根据本实用新型的第一方面，提供了一种机器人控制装置，对具备编码器的机器人进行控制，其特征在于，具备：输入部，用于输入所述机器人的工作环境信息；控制部，将通过所述输入部输入的所述工作环境信息通知给所述机器人，并且从所述机器人接收该机器人根据所述工作环境信息而得到的所述编码器的电池的使用状态信息；和显示部，实时显示由所述控制部接收到的所述电池的所述使用状态信息。
8.根据该结构，由于机器人控制装置能够实时显示机器人根据工作环境信息而得到的编码器的电池的使用状态信息，因此操作人员能够实时确认与机器人的实际工作环境对应的编码器的电池的使用状态，从而能够掌握编码器的电池的更精确的剩余使用时间，在编码器的电池的电量耗尽之前及时更换电池，避免对机器人进行复杂的原点恢复作业。
9.在上述机器人控制装置中，可以是，所述显示部在所述机器人处于开机状态时显示所述电池的所述使用状态信息。
10.在上述机器人控制装置中，可以是，所述显示部在所述机器人关机前显示所述电池的使用状态信息。
11.在上述机器人控制装置中，可以是，所述工作环境信息是给定时间内的平均温度值和平均湿度值中的至少一者。
12.在上述机器人控制装置中，可以是，所述工作环境信息是给定时间内的温度和湿度中的至少一者的最大值和/或最小值。
13.在上述机器人控制装置中，可以是，所述工作环境信息是给定时间内设定的多个时间节点处的温度值和湿度值中的至少一者。
14.在上述机器人控制装置中，可以是，所述使用状态信息包括所述电池的电压和/或剩余使用时间。
15.在上述机器人控制装置中，可以是，在所述编码器是不需要使用电池供电来记录信息的编码器的情况下，所述显示部显示表示所述编码器不需要使用电池供电这一信息。
16.在上述机器人控制装置中，可以是，在所述机器人具备多个编码器的情况下，所述显示部显示分别与多个编码器对应的各个电池的使用状态信息，或者显示针对多个编码器公共设置的电池的使用状态信息。
17.根据本实用新型的第二方面，提供了一种机器人系统，其特征在于，包括：具备编码器的机器人；和上述机器人控制装置。
18.实用新型效果
19.根据本实用新型的机器人控制装置以及机器人系统，能够实时显示机器人根据工作环境信息而得到的编码器的电池的使用状态信息，因此操作人员能够实时确认与机器人的实际工作环境对应的编码器的电池的使用状态，从而能够掌握编码器的电池的更精确的剩余使用时间，在编码器的电池的电量耗尽之前及时更换电池，避免对机器人进行复杂的原点恢复作业。
附图说明
20.图1是表示本实用新型所涉及的机器人系统的主要结构的示意图。
21.图2是表示本实用新型所涉及的机器人的主要结构的示意图。
22.图3是表示本实用新型所涉及的机器人控制装置的主要结构的示意图。
23.图4是表示本实用新型所涉及的机器人控制装置的显示例的示意图。
24.符号说明
25.100
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机器人系统
26.200
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机器人
27.210
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臂
28.220
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关节
29.221
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电机
30.222
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编码器
31.230
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电池
32.240
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i/o部
33.300
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机器人控制装置
34.310
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控制部
35.320
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显示部
36.330
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输入部
37.340
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i/o部
38.360
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操作部
具体实施方式
39.以下，基于最佳的实施方式，参照附图来说明本实用新型。实施方式并不限定实用新型而是例示，在实施方式中记述的全部的特征及其组合不一定限于是实用新型的本质的内容。对于各附图所示的相同或同等的结构要素、组件标注同一符号，适当省略重复的说明。此外，各图所示的各部分的比例尺、形状是为了便于说明而设定的，只要没有特别提及，就不是限定性解释。此外，即便是同一组件，在各附图之间也可能存在比例尺等略有差异的情况。
40.(实施方式)
41.<机器人系统100>
42.图1是表示本实用新型所涉及的机器人系统100的主要结构的示意图。
43.如图1所示，机器人系统100包括机器人200和机器人控制装置300。
44.机器人200是多关节机器人，包括多个臂210、多个关节220、电池230、i/o部240等。臂210和关节220的数量并不限定于图中所示的数量，根据实际的生产需要进行设置即可。电池230用于在机器人200处于关机状态时向后述的编码器供电，例如可以采用一次电池、二次电池等。i/o部240用于与机器人控制装置300之间收发信息。
45.机器人控制装置300与机器人200连接，对机器人200进行控制，作为连接方式，可以采用有线连接、无线连接等任意方式。机器人控制装置300例如是机器人示教器、与机器人200进行通信的计算机装置等。机器人控制装置300能够从机器人200接收电池230的使用状态信息并进行实时显示。
46.机器人控制装置300包括能够显示电池230的使用状态信息的显示部320、与机器人200之间收发信息的i/o部340、由操作人员进行操作的操作部360、后述的控制部以及输入部等。其中，各部分的设置位置并不限于图中所示的位置，可以根据需要进行变更，例如，显示部320设置在机器人控制装置300的外壳的便于操作人员观察的位置即可，操作部360设置在机器人控制装置300的外壳的便于操作人员操作的位置即可。
47.<机器人200>
48.图2是表示机器人系统100中的机器人200的主要结构的示意图。
49.为了简化说明，图2中仅示出了机器人200的一个关节220的结构和电池230。关于其他关节220的结构，也是同样的。
50.如图2所示，在关节220中设置有电机221和编码器222。此外，关节220中还可以包括减速器、轴承等结构，在此省略对这些结构的图示以及说明。
51.电机221驱动对应的臂来使机器人执行生产动作。作为电机221，例如可以使用伺
服电机。
52.编码器222对电机221的旋转状态进行检测，在机器人200被关机的时刻，编码器222记录该时刻的电机221的旋转状态信息，以便在机器人200再次开机时使电机221从所记录的旋转状态起进行驱动。电机221的旋转状态信息包括电机221的旋转方向和旋转量等信息。
53.电池230与编码器222连接，在机器人200被关机的时刻开始向编码器222供电，使编码器222在机器人200关机状态下仍然能够保持所记录的电机221的旋转状态信息。
54.作为电池230的使用状态信息，包括电池230的电压和剩余使用时间。电池230的电压可以由现有的电压检测单元来检测。电池230的剩余使用时间可以参照机器人200中预先存储的数据对应表而获得，在该数据对应表中，例如对应存储了电池230的电压数据、温度和湿度等工作环境数据、剩余使用时间数据等。该数据对应表可以通过预先对电池230进行实验而获得，例如以给定刻度改变温度和湿度等工作环境数据来测定对应的剩余使用时间。此外，作为电池230的使用状态信息，还可以包括电池230的剩余电量(例如50％)等信息，也可以是这些信息中的任意一者。
55.机器人200能够与机器人控制装置300之间收发数据。例如，将电池230的使用状态信息发送给机器人控制装置300，从机器人控制装置300接收工作环境信息等。
56.<机器人控制装置300>
57.图3是表示机器人系统100中的机器人控制装置300的主要结构的示意图。
58.如图3所示，机器人控制装置300作为主要结构而具备控制部310、显示部320、输入部330，在此省略对其他结构的图示以及说明。
59.控制部310从机器人200接收编码器222的电池230的使用状态信息。
60.显示部320实时显示由控制部310接收到的电池230的使用状态信息。显示部320还可以根据需要显示其他内容，例如可以显示机器人200当前的工作状态。
61.图4是表示显示部320显示电池230的使用状态信息的显示例的示意图，示出了电池230的电压和剩余使用时间的信息。在此，设使用的电池230是通常的1.5v干电池，电池230的电压会随着时间的经过而逐渐下降，剩余使用时间也逐渐缩短，例如，在使用一段时间后，电池230的电压变为1.2v，剩余使用时间变为3小时。在控制部310从机器人200接收到电池230的电压和剩余使用时间的信息后，显示部320进行如图4所示的显示。操作人员根据显示部320实时显示的电池230的使用状态信息，能够随时了解电池230的使用状态，从而在需要更换电池230时及时进行处理。
62.由于编码器222在机器人200通电工作时无需通过电池230供电，仅在机器人200断电关机时需要通过电池230供电，因此显示部320在机器人200断电关机前显示电池230的使用状态信息，从而能够使操作人员在机器人200断电关机前确认电池230的使用状态。
63.具体而言，机器人200在通电工作时，与机器人控制装置300实时交换信息，例如，机器人200将编码器检测到的电机的旋转状态信息反馈给机器人控制装置300，机器人控制装置300根据这些信息对机器人200的动作进行调整控制。因此，在机器人200通电工作时，无需对编码器的信息进行记录，也不需要使用电池230向编码器供电。另一方面，在机器人200断电关机时，需要使用电池230向编码器供电，使得编码器能够记录其在机器人关机时刻检测到的电机的最终旋转状态信息，并且能够向机器人控制装置300反馈这些信息，从而
机器人控制装置300在再次开机时能够获取这些信息来实现对机器人200的准确控制。即，编码器的电池230在机器人200处于开机状态时并不工作，当机器人200变为断电状态时开始工作直至机器人200再次开机为止。
64.如果编码器的电池230的电量耗尽，则编码器无法在机器人断电关机时记录电机的最终旋转状态信息，这样，当机器人200再次开机时，需要进行原点恢复作业。如前所述，原点恢复作业需要对机器人的所有关节进行复位，作业过程较为复杂，不仅需要耗费时间，还对操作人员有较高的技术要求，存在现场操作人员无法执行该作业而需要派出专业人员前往现场的情况。因此，为了避免编码器的电池230的电量耗尽，使操作人员准确地掌握电池230的剩余使用时间从而及时进行更换就变得尤为重要。
65.在本实施方式中，显示部320在机器人200处于开机状态时实时显示电池230的使用状态信息，从而能够使操作人员在机器人200处于开机状态时，特别是关机前确认电池230的使用状态，掌握电池230的剩余使用时间。进而，优选显示部320在机器人200即将变为断电状态时显示电池230的使用状态信息，也就是说，在电池230即将开始工作时显示电池230当前的使用状态信息，这样，能够使操作人员更准确地掌握电池230的剩余使用时间，从而能够在编码器230的电池的电量耗尽之前及时更换电池230，避免对机器人200进行复杂的原点恢复作业。
66.多关节机器人200在每个关节220中都具备编码器222，在针对每个编码器222设置一个对应的电池的情况下，显示部320可以显示每个电池的使用状态信息，在针对这些编码器222公共设置一个电池的情况下，显示部320显示该电池的使用状态信息。由此，能够针对任意情况来可靠地提供电池的使用状态信息。
67.在编码器222中，存在不需要使用电池供电来记录信息的编码器，例如有光学式绝对编码器。对于这样的编码器，无需使用电池，自然也无需显示电池的使用状态信息。然而，若显示部320不进行任何有关信息的显示，则操作人员可能会误以为系统中某部分出现故障而导致未进行显示，存在因此而进行故障检测等不必要的操作的情况。在本实施方式中，显示部320在编码器222是不需要使用电池供电来记录信息的编码器的情况下，显示表示编码器222不需要使用电池供电这一信息，由此能够避免操作人员进行故障检测等不必要的操作的情况。
68.输入部330用于输入机器人200的工作环境信息，该工作环境信息例如是机器人200的工作环境中的温度、湿度等。输入部330可以是键盘、手写笔等能够进行输入的部件。
69.电池230的剩余使用时间会受到机器人200的工作环境中各种因素的影响。例如，一般而言，在温度较低的情况下电池230的剩余使用时间会缩短。机器人200在未从控制部310获得工作环境信息的情况下，根据标准的工厂生产环境信息(例如，温度为23℃，湿度为50％)，从所保存的数据对应表中查找剩余使用时间来发送给控制部310。然而，在机器人200的实际工作环境与标准的工厂生产环境中的条件不同的情况下，根据标准的工厂生产环境信息获得的电池230的剩余使用时间存在误差。
70.在本实施方式中，为了提高电池230的剩余使用时间的精确度，控制部310将通过输入部330输入的工作环境信息通知给机器人200，并且接收机器人200根据工作环境信息而得到的电池230的使用状态信息，包括电池230的剩余使用时间。由此，能够得到与机器人200的实际工作环境对应的电池230的更精确的剩余使用时间。
71.工作环境信息可以是操作人员通过在机器人200的工作环境中设置的例如温度计、湿度计等仪表测定的温度值、湿度值等，也可以是操作人员针对该工作环境而估计的温度值、湿度值等。
72.在给定时间内机器人200的工作环境中的温度、湿度发生变化时，作为工作环境信息，可以是给定时间内的平均温度值和平均湿度值。在此，给定时间例如为1年、1个月、1周等，根据实际需要进行设定即可。通过采用给定时间内的平均温度值和平均湿度值作为工作环境信息，能够避免所显示的电池230的使用状态信息频繁波动。另外，也可以仅将给定时间内的平均温度值和平均湿度值中的任意一者作为工作环境信息。
73.此外，在给定时间内机器人200的工作环境中的温度、湿度发生变化时，作为工作环境信息，可以是给定时间内的温度和湿度的最大值和最小值。根据温度和湿度的最大值和最小值，能够得到受温度和湿度影响的电池230的使用状态信息的数值的上限值和下限值。特别是，在操作人员获知了电池230的剩余使用时间的下限值的情况下，能够更可靠地避免电池230的电量耗尽，从而能够更可靠地避免对机器人200进行原点恢复作业。另外，也可以仅将给定时间内的温度和湿度的任意一者的最大值和最小值作为工作环境信息，还可以仅设为最大值和最小值中的任意一者。
74.此外，在给定时间内机器人200的工作环境中的温度、湿度发生变化时，作为工作环境信息，可以是在给定时间内设定的多个时间节点处的温度值和湿度值。在机器人200的工作环境不稳定的情况下，例如温度和湿度频繁波动的情况下，通过在给定时间内设定多个时间节点，将各个时间节点处的温度值和湿度值作为工作环境信息，能够进一步缩短给出工作环境信息的时间间隔，从而进一步精确地获得电池230的使用状态信息，能够应对工作环境不稳定的情形。另外，也可以仅将在给定时间内设定的多个时间节点处的温度值和湿度值中的任意一者作为工作环境信息。
75.(效果)
76.根据上述实施方式，由于机器人控制装置通过控制部和显示部能够实时显示机器人根据工作环境信息而得到的编码器的电池的使用状态信息，因此操作人员能够实时确认与机器人的实际工作环境对应的编码器的电池的使用状态，从而能够掌握编码器的电池的更精确的剩余使用时间，在编码器的电池的电量耗尽之前及时更换电池，避免对机器人进行复杂的原点恢复作业。
77.根据上述实施方式，由于编码器的电池仅在机器人处于关机状态时向编码器供电，因此显示部通过在机器人处于开机状态时，特别是关机前显示电池的使用状态信息，能够使操作人员在机器人处于开机状态时，特别是关机前确认电池的使用状态。
78.根据上述实施方式，由于工作环境信息是给定时间内的平均温度值和平均湿度值中的至少一者，因此能够避免所显示的电池的使用状态信息频繁波动。
79.根据上述实施方式，由于工作环境信息是给定时间内的温度和湿度中的至少一者的最大值和/或最小值，因此能够更可靠地避免电池的电量耗尽，从而能够更可靠地避免对机器人进行原点恢复作业。
80.根据上述实施方式，由于工作环境信息是给定时间内设定的多个时间节点处的温度值和湿度值中的至少一者，因此能够进一步缩短给出工作环境信息的时间间隔，从而进一步精确地获得电池的使用状态信息，能够应对工作环境不稳定的情形。
81.根据上述实施方式，由于机器人通常具备多个编码器，在分别与多个编码器对应地设置多个电池的情况下，显示部显示各个电池的使用状态信息，在针对多个编码器公共设置一个电池的情况下，显示部显示该电池的使用状态信息，因此能够针对任意情况来可靠地提供电池的使用状态信息。
82.根据上述实施方式，由于使用状态信息包括电池的电压和剩余使用时间，因此操作人员能够容易地了解到电池的电量还能继续供电的时间，从而能够容易地实现编码器的电池的及时更换。
83.根据上述实施方式，由于在编码器是不需要使用电池供电来记录信息的编码器的情况下，显示部显示表示该编码器不需要使用电池供电这一信息，因此与不进行这一信息显示的情况相比，能够避免操作人员进行故障检测等不必要的操作的情况。
84.以上，结合本实用新型的最佳的实施方式示出了本实用新型，但是本领域的技术人员能够理解，在不脱离本实用新型的主旨的情况下，可以对本实用新型进行各种修改、替换和变更，进行这样的修改、替换和变更而得到的各技术方案也包括在本实用新型的范围内。
85.产业上的可利用性
86.本实用新型的机器人控制装置以及机器人系统能够广泛应用于利用机器人进行作业的各种设备中。