CN102171007A - 用于机器人的监测装置 - Google Patents

Abstract

本发明是一种监测装置，用于监测具有保持物品的真空吸附垫的机器人的末端执行器的情况。所述垫由所述末端执行器弹性地支撑。所述装置包括垫接纳部，其具有前表面和通孔，所述垫接纳部能够在与所述前表面垂直的方向上移动；弹性支撑单元，用于在与所述前表面垂直的方向上弹性地支撑所述垫接纳部；移动检测单元，用于检测所述垫接纳部的移动；真空传感器，其连接到所述通孔；以及判断单元，用于基于所述移动检测单元的检测结果和所述真空传感器的检测结果来判断所述垫的弹性支撑的情况和所述垫的真空吸附的情况。

Description

用于机器人的监测装置

技术领域

本发明涉及一种用于监测机器人的末端执行器的情况的监测装置。所述末端执行器具有由末端执行器弹性地支撑的真空吸附垫用以保持物品。

具体地，本发明的监测装置适于监测搬运机器人的末端执行器的情况，所述搬运机器人用来搬运用于太阳电池板的大尺寸玻璃基板。

背景技术

常规的机器人具有带真空吸附垫的末端执行器。这种常规机器人利用真空吸附垫的吸附力来保持物品，并且搬运由真空吸附垫保持的物品。

在物品的尺寸小且重量轻的情况下，可能单个真空吸附垫就足以保持物品并搬运物品。

另一方面，当物品的尺寸大时，末端执行器可以具有多个真空吸附垫使得物品由所有真空吸附垫吸附。

例如，用于太阳电池板的矩形玻璃基板的一侧超过两米，从而具有大的尺寸和重的重量。当搬运这种又大又重的基板时，末端执行器具有15到20个真空吸附垫。

末端执行器可以具有浮动机构来弹性地支撑真空吸附垫，使得真空吸附垫利用其吸附力能够将物品可靠地保持。

在JP61-214988A、JP62-102985A以及JP5-47898A中公开了相关技术。

在这种用于搬运由真空吸附垫保持的物品的机器人中，当真空吸附垫由于损坏或老化已经变得不能获得正常的真空吸附力时，必须将这种劣化的真空吸附垫替换为新的真空吸附垫。

尤其地，玻璃基板在被搬运机器人搬运之前可能已经有了裂纹。在这种情况下，当机器人的真空垫被按压在裂纹上时，裂纹的边缘可能会切割真空垫。

而且，如果玻璃基板已经破碎，破碎玻璃的碎片可能会附着在真空吸附垫的浮动机构上，从而导致碎片可能会破坏真空吸附垫的往复移动。

为了检查每个真空吸附垫的真空吸附力，人们考虑给多个真空吸附垫的每一个设置真空传感器。在这样的情况下，在物品由真空吸附垫吸附并保持的状态下，可以由每个真空传感器检测每个真空吸附垫内的压力或真空度。

然而，由于当物品通过吸附被保持并被搬运时造成的冲击，安装在真空吸附垫上的真空传感器容易受到损坏。

而且，当所有的真空吸附垫具有真空传感器时，由于真空传感器的误操作可能会不必要地使搬运机器人停止，从而可能使生产率变得更差。

进而，对多个真空吸附垫进行日常检查需要很大的工作量。因而，希望提供一种能够容易且可靠地检测真空吸附垫的情况的监测装置。

尤其地，期望提供一种监测装置，其不但能够检测真空吸附垫的真空吸附力的异常情况，而且能够检测浮动机构对真空吸附垫的弹性支撑能力的异常情况。

对于在末端执行器上具有多个真空吸附垫的搬运机器人而言，即使当某些真空吸附垫出现故障时，机器人也可以利用剩余正常的真空吸附垫能够安全地保持物品并搬运物品。

因而，希望提供一种监测装置，其能够精确地检测搬运机器人已经变得不能安全地搬运物品的时刻。

发明内容

本发明是鉴于上述情况而完成的，提供了一种能够容易并可靠地检测机器人的末端执行器的情况的监测装置。

而且，本发明的目的在于提供一种监测装置，其不但能够检测真空吸附垫的真空吸附力的异常情况，而且能够检测浮动机构对真空吸附垫的弹性支撑能力的异常情况。

此外，本发明的目的在于提供一种监测装置，其能够精确地检测搬运机器人由于末端执行器的劣化而已经变得不能安全地搬运物品的时刻，所述搬运机器人在其末端执行器上具有多个真空吸附垫。

本发明是一种用于监测机器人的末端执行器的情况的监测装置，所述机器人包括保持物品的真空吸附垫，所述垫构造为由所述末端执行器弹性地支撑，所述监测装置包括：

垫接纳部，其具有前表面和通孔，所述垫接纳部构造为能够在与所述前表面垂直的方向上移动；

弹性支撑单元，其构造为在与所述前表面垂直的方向上弹性地支撑所述垫接纳部；

移动检测单元，其构造为检测所述垫接纳部的移动；

真空传感器，其连接到所述通孔；以及

判断单元，其构造为基于所述移动检测单元的检测结果和所述真空传感器的检测结果，来判断所述垫的弹性支撑件的情况和所述垫的真空吸附的情况。

优选地，所述移动检测单元构造为当所述垫接纳部的移动量在所述真空吸附垫按压在所述前表面上的状态下已经达到给定值时产生检测信号。

优选地，所述移动检测单元包括接近传感器，所述接近传感器设置成与要被所述接近传感器检测的参照构件相对，所述参照构件构造为与所述垫接纳部一起向所述接近传感器移动。

优选地，所述弹性支撑单元构造为用弹性支撑力弹性地支撑所述垫接纳部，所述弹性支撑力大于用于在所述末端执行器中支撑所述真空吸附垫的弹性支撑力。

优选地，所述弹性支撑单元包括线性导向器和压缩弹簧，所述线性导向器构造为支撑所述垫接纳部使得所述垫接纳部能够沿往复方向移动，所述压缩弹簧构造为在与所述前表面垂直的方向上按压所述线性导向器的附接有所述垫接纳部的可动构件。

优选地，所述机器人包括多个真空吸附垫，所述监测装置还包括存储单元，由所述判断单元得到的判断结果与用于识别各个真空吸附垫的信息一起存储在存储单元内。

优选地，所述判断单元构造为基于存储在存储单元内的判断结果，来判断多个真空吸附垫的异常情况是否符合给定情况。

优选地，所述给定情况包括与不能搬运物品的严重的异常状态对应的情况、以及与能够搬运物品但是其搬运速度低于正常的搬运速度的不严重的异常状态对应的情况。

优选地，所述监测装置还包括构造为向所述末端执行器喷射压缩流体的流体喷射单元。

本发明的一个方面是一种用于监测搬运机器人的末端执行器的情况的监测装置，所述搬运机器人包括由所述末端执行器弹性地支撑的多个真空吸附垫，物品由所述末端执行器的所述真空吸附垫吸附和保持从而由搬运机器人搬运，所述监测装置包括：

垫接纳部，其具有真空吸附垫按压在其上的前表面，所述垫接纳部构造为能够在所述真空吸附垫的按压方向上移动；

弹性支撑单元，其构造为在与真空吸附垫的按压方向相反的方向上弹性地支撑所述垫接纳部；

移动检测单元，其构造为当将真空吸附垫按压在所述垫接纳部的前表面上时检测所述垫接纳部的移动；

真空传感器，其构造为检测已经与所述垫接纳部的前表面接触的真空吸附垫内部的真空情况；以及

判断单元，其构造为基于移动检测单元的检测结果判断真空吸附垫是否以正常的情况被弹性地支撑，而且还基于真空传感器的检测结果判断真空吸附垫是否能够获得正常的真空条件。

附图说明

图1为由根据本发明实施例的监测装置监测的搬运机器人以及监测装置的侧视图。

图2为图1所示的搬运机器人的末端执行器的示意正视图。

图3为说明根据本实施例的监测装置的操作的视图，其中图3（A）表示等待状态，图3（B）表示接触状态，图3（C）表示按压状态。

图4为示出了根据本实施例的监测装置设置在搬运机器人旁边的布置的俯视图。

图5为说明分别编址到搬运机器人的末端执行器的真空吸附垫的识别编号的视图。

图6为说明利用根据本实施例的监测装置判断搬运机器人的异常情况的方法的视图，其中图6（1）表示不严重的异常情况，而图6（2）表示严重的异常情况。

具体实施方式

将参考附图说明根据本发明实施例的用于监测搬运机器人的末端执行器的情况的监测装置。

如图1所示，搬运机器人1具有附接于机器人1的臂2的远端的末端执行器3。搬运机器人1适于搬运基板，特别是大型的玻璃基板，例如用于太阳电池板的玻璃基板。

末端执行器3设置有多个真空吸附垫4，其如图2所示设置成4行4列。每个真空吸附垫4由每个浮动机构6弹性地支撑。浮动机构6分别具有缓冲弹簧5使得每个真空吸附垫4能够沿往复方向移动。

真空吸附垫4连接到供应清洁干燥空气（CDA）的压缩空气源（未示出）。此外，每个真空吸附垫4设置有每个真空喷射器（未示出），例如文丘里管。因此，可以由每个垫4所设置的每个真空喷射器对每个垫4的内部进行排气。

根据具有这种构造的末端执行器3，即使当一个或若干个真空吸附垫4已经受损从而失去获得正常的真空条件的能力时，剩余的真空吸附垫4也不会失去获得正常的真空条件的能力。

因而，即使当一个或若干个真空吸附垫4由于例如玻璃基板的裂纹已经受损时，剩余的正常的真空吸附垫4也能吸附和保持玻璃基板从而防止玻璃基板由于打滑而掉落。

然而，当受损的真空吸附垫4的数量进一步增多时，就不能用剩余的正常的垫4来吸附和保持玻璃基板。

当破碎玻璃的碎片附着到浮动机构6时，真空吸附垫4的往复移动可能会受到破坏。因而也需要检测此类故障。

因此，为了可靠地防止玻璃基板在运输期间由于打滑而掉落，利用根据本实施例的监测装置10来检测多个真空吸附垫4和浮动机构6的情况。

如图3所示，监测装置10具有包括前表面11的垫接纳部12，每个真空吸附垫4按压在前表面11上。

在垫接纳部12的中心部分形成有通孔13，使得通孔13从前表面11延伸到其后表面。通孔13在其后端连接到真空传感器14。

真空传感器14经由信号线连接到判断单元15，使得来自真空传感器14的检测信号经由信号线传输到判断单元15。

垫接纳部12由安装在基座16上的线性导向器17支撑，使得垫接纳部12能够沿着真空吸附垫4的按压方向、即与前表面11垂直的方向线性地移动。线性导向器17设置有可动构件18，垫接纳部12在其前端附接于可动构件18。

线性导向器17的可动构件18在其后端设置有可动支撑板19。另一方面，基座16在其后端设置有固定支撑板20。在可动支撑板19和固定支撑板20之间设置有压缩弹簧21。

压缩弹簧21用弹性支撑力弹性地支撑垫接纳部12，所述弹性支撑力大于浮动机构6的缓冲弹簧5的弹性支撑力。

由线性导向器17、可动构件18、可动支撑板19、固定支撑板20和压缩弹簧21组成弹性支撑单元，使得弹性支撑单元沿着与真空吸附垫4的按压方向相反的方向弹性地支撑垫接纳部12。

可动支撑板19在其上端设置有要被检测的参照构件22。固定支撑板20在其上端设置有与参照构件22相对的接近传感器23。

接近传感器23经由信号线连接到判断单元15，使得来自接近传感器23的检测信号传输到判断单元15。

由参照构件22和接近传感器23组成移动检测单元，使得移动检测单元在真空吸附垫4按压在前表面11上时检测垫接纳部12的移动。

接近传感器23可以是连续地测量到参照构件22的距离的类型，或者是当到参照构件22的距离减小到包括零的给定值时产生检测信号的类型。

判断单元15基于来自真空传感器14和接近传感器23的检测信号，来判断真空吸附垫4和/或浮动机构6是否存在任何异常情况。

随后，判断结果与用于识别已经被测试的真空吸附垫4的信息一起存储在存储单元24内。

如图3（B）所示，监测装置10还设置有用于向末端执行器3喷射CDA的流体喷射单元25。流体喷射单元25具有穿过垫接纳部12形成的喷射口26、与喷射口26连通的阀27、以及与阀27连接的压缩空气源（未示出）。

接下来，将描述一种利用根据本实施例的监测装置10来检测搬运机器人1的末端执行器3的异常情况的方法。

如图4所示，在搬运机器人1旁边具有用于存放多个玻璃基板的架30和太阳电池板31、32，用搬运机器人1从架30抽出的玻璃基板将被安装在太阳电池板31、32上。

根据本实施例的监测装置10设置在搬运路线的旁边，将玻璃基板沿着所述搬运路线从架30搬运到太阳电池板31。

当已经将所有玻璃基板从一个架20搬出时，可以利用监测装置10针对部分或所有的真空吸附垫4进行末端执行器3的测试。

或者，测试可以在已经将每个玻璃基板从架30搬运到太阳电池板31之后的每个返回路径中针对一个或若干个真空吸附垫4进行。

当从图3（A）所示的状态（等待状态）开始对真空吸附垫4进行测试时，驱动搬运机器人1朝着垫接纳部12的前表面11向前移动末端执行器3，其中，在所述图3（A）所示的状态中，末端执行器3与垫接纳部12的前表面11间隔开给定的距离L。

在这种情况下，保持末端执行器3的排气操作处于工作状态，使得从每个真空吸附垫4的内部排出空气。

当已经朝着垫接纳部12向前移动末端执行器3时，如图3（B）所示，真空吸附垫4的前端与前表面11接触（接触状态）。

在这点上，操作搬运机器人1的臂2，使得垫接纳部12的中心的通孔13由真空吸附垫4覆盖。

当真空吸附垫4的前端与垫接纳部12的前表面11紧密地接触时，由于垫4的内部被排气，因此真空吸附垫4的内部将被减压。

随后，利用真空传感器14检测真空吸附垫4的内部压力，并且将真空传感器14的检测信号传输到判断单元15。

判断单元15基于真空传感器14的检测信号，判断被测试的真空吸附垫4是否达到正常的真空条件。也就是说，在真空吸附垫4的前端与前表面11紧密地接触的状态下，判断真空吸附垫4中的真空度是否已达到给定值。

从图3（B）所示的状态，将末端执行器3进一步向前移动预定距离。随后，在浮动机构6正常地操作的情况下，压缩浮动机构6的缓冲弹簧5，使得不向后移动垫接纳部12，或仅稍微向后按压垫接纳部12。

另一方面，在浮动机构6由于例如破碎玻璃的附着碎片而不能正常操作的情况下，当真空吸附垫4被按压在垫接纳部12的前表面11上时，克服监测装置10的压缩弹簧21的弹性力向后移动垫接纳部12（推入状态）。

随后，如图3（C）所示，参照构件22向后移动从而变得靠近接近传感器23。当到参照构件22的距离已经减小到包括零的给定距离时，接近传感器23产生检测信号。

判断单元15基于来自接近传感器23的检测信号，将检测用于被测试的垫4的浮动机构6的异常情况。也就是说，检测真空吸附垫4不是由浮动机构6以正常的状态弹性地支撑。

从流体喷射单元25向末端执行器3喷射压缩空气从而吹掉玻璃的附着碎片。

因而，通过流体喷射单元25的清洗作用，劣化的浮动机构6可以恢复其弹性支撑功能。因此，优选在利用流体喷射单元25进行了充分的清洗之后，利用具有接近传感器23的移动检测单元进行检测操作。

由判断单元15得到的判断结果与用于识别被测试的真空吸附垫4的信息一起存储在存储单元24内。例如如图5所示，多个真空吸附垫4分别具有它们的识别编号。

随后，判断单元15基于存储在存储单元24内的判断结果，来判断多个真空吸附垫4如果存在检测到的异常情况，则该检测到的异常情况是否符合给定情况。

在此，“给定情况”定义为例如末端执行器3在搬运玻璃基板期间由于打滑而可能无法保持玻璃基板并且使之掉落的状态。具体地，可能是属于同一行或列的所有四个垫4都已经受到损坏的情况。或者可能是全部垫4中的预定数量的垫4已经受到损坏的情况。

根据异常情况的严重性，“给定情况”可以分为多个级别。那么，在异常情况不严重的情况下，搬运机器人1在比正常的操作速度慢的操作速度下被操作，从而继续它的搬运操作。另一方面，在异常情况严重的情况下，使搬运机器人1停止从而修理末端执行器3。

例如，在如图6（1）所示的情况下，虽然四个真空吸附垫4（第1、7、10、16号）已经受损，但是在四个垫4中仅有一个异常垫4属于相同的行或列。

在这种情况下，判断为玻璃基板可以由剩余的正常垫4保持从而继续对玻璃基板进行搬运操作。这样，搬运机器人1可以在比正常的操作速度慢的操作速度下来操作。

另一方面，在如图6（2）所示的属于相同行即最上面的行的所有四个真空吸附垫4（第1、2、3、4号）已经受损的情况下，虽然异常垫4的数量与如图6（1）所示的情况下的异常垫的数量相同，但是对整个玻璃基板的吸附力的均匀性造成严重的破坏。

因此，在如图6（2）所示的情况下，判断为不能安全地保持玻璃基板从而应该使搬运机器人1停止以进行维护。

可以根据要搬运的物品的尺寸和重量，来改变安装在搬运机器人1的末端执行器3上的真空吸附垫4的数量和布置。因而，可以根据安装在搬运机器人1的末端执行器3上的真空吸附垫4的数量和布置，来改变由本实施例的监测装置10用于判断末端执行器3的异常情况的上述“给定情况”。

如上所述，根据本实施例的监测装置10，由于末端执行器3由与搬运机器人1分开设置的监测装置10测试，所以监测装置10的真空传感器14在基板的搬运期间不可能受到损坏，这不同于真空传感器安装在真空吸附垫上的情况。而且能够防止由于真空传感器的误操作而使搬运机器人1出现不必要的停止。

而且，根据本实施例的监测装置10，能够容易并可靠地检测末端执行器3的真空吸附垫4的情况。尤其是，不但能够检测真空吸附垫4的真空吸附力的异常情况，而且能够检测浮动机构6对真空吸附垫4弹性地支撑的情况。

此外，根据本发明的监测装置10，关于各个真空吸附垫4的异常情况的判断结果存储在存储单元24内，判断单元15判断多个真空吸附垫4的异常情况是否符合给定情况。因而能够精确地检测搬运机器人1已经变得不能安全地搬运玻璃基板的时刻。

虽然在本发明的优选实施例中，已经一定程度上详细地描述了本发明，但是显然可以对其进行许多改变和变形。因而应该理解在不脱离本发明的范围和精神的情况下，可以以与本文的具体描述不同的方式实施本发明。

Claims (9)

1.一种监测装置，用于监测机器人的末端执行器的情况，所述机器人包括保持物品的真空吸附垫，所述垫构造为由所述末端执行器弹性地支撑，所述监测装置包括：

垫接纳部，其具有前表面和通孔，所述垫接纳部构造为能够在与所述前表面垂直的方向上移动；

弹性支撑单元，其构造为在与所述前表面垂直的方向上弹性地支撑所述垫接纳部；

移动检测单元，其构造为检测所述垫接纳部的移动；

真空传感器，其连接到所述通孔；以及

判断单元，其构造为基于所述移动检测单元的检测结果和所述真空传感器的检测结果来判断所述垫的弹性支撑件的情况和所述垫的真空吸附的情况。

2.根据权利要求1所述的用于机器人的监测装置，其中所述移动检测单元构造为当所述垫接纳部的移动量在所述真空吸附垫按压在所述前表面上的状态下已经达到给定值时产生检测信号。

3.根据权利要求2所述的用于机器人的监测装置，其中所述移动检测单元包括接近传感器，所述接近传感器设置成与要被所述接近传感器检测的参照构件相对，所述参照构件构造为与所述垫接纳部一起向所述接近传感器移动。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的用于机器人的监测装置，其中所述弹性支撑单元构造为用弹性支撑力弹性地支撑所述垫接纳部，所述弹性支撑力大于在所述末端执行器中支撑所述真空吸附垫的弹性支撑力。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的用于机器人的监测装置，其中所述弹性支撑单元包括：线性导向器，所述线性导向器构造为支撑所述垫接纳部使得所述垫接纳部能够沿往复方向移动；以及压缩弹簧，其构造为在与所述前表面垂直的方向上按压所述线性导向器的附接有所述垫接纳部的可动构件。

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的用于机器人的监测装置，其中所述机器人包括多个真空吸附垫，

其中所述监测装置还包括存储单元，由判断单元得到的判断结果与用于识别各个真空吸附垫的信息一起存储在该存储单元内。

7.根据权利要求6所述的用于机器人的监测装置，其中所述判断单元构造为基于存储在所述存储单元内的所述判断结果来判断所述多个真空吸附垫的异常情况是否符合给定情况。

8.根据权利要求7所述的用于机器人的监测装置，其中所述给定情况包括与不能搬运所述物品的严重的异常状态对应的情况、以及与能够搬运所述物品但是搬运速度低于正常的搬运速度的不严重的异常状态对应的情况。

9.一种用于机器人的监测装置，还包括流体喷射单元，其构造为向末端执行器喷射压缩流体。

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