[發明專利]機器人及機器人的形狀設計方法

有效

• 申請號: 201510587723.0
• 申請日: 2015-09-15
• 公開（公告）號: CN105522591B
• 公開（公告）日: 2018-06-26
• 發明（設計）人: 竹本博之;近藤弘
• 申請（專利權）人: 電裝波動株式會社;株式會社電裝
• 主分類號: B25J19/06
• 分類號: B25J19/06
• 代理公司: 北京鴻元知識產權代理有限公司 11327
• 代理人: 姜虎;陳英俊

一種機器人，具備可動部以及用于驅動可動部的驅動部。可動部具有形成可動部的外形的構造體中的在可動部移動過程中有可能與人體發生碰撞的碰撞預想部位。碰撞預想部位的形狀設計成如下形狀：在由驅動部以最大推力驅動可動部而與人體發生碰撞時，施加于人體的壓力小于預先規定的對人體的壓力的安全基準值。

技術領域

本發明涉及具備可動部的機器人及機器人的形狀設計方法。

背景技術

由于例如臂等可動部在移動或者旋轉時有可能碰撞到周圍的人或者建筑物，因此對機器人采取了如下形式的安全措施，即例如用安全護欄將機器人包圍起來，以使在其動作中不會有人員進入可動部的可動范圍內等。然而，設想在設置作業或生產等過程中人員進入可動范圍內的情況等，因此，也對機器人方面實施了不會對人體造成影響的安全對策。例如，在專利文獻1中記載了一種設置用于檢測人體接近的檢測功能，而在可動部接觸到人體之前就使機器人的動作停止的結構。另外，例如，在專利文獻2中記載了一種具備在檢測到臂的碰撞時緩和沖擊的機構的結構。

在先技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2013-193137號公報

專利文獻2：日本特開2012-110971號公報

發明內容

發明所要解決的技術問題

但是，例如，在專利文獻1等所述的通過控制來防止碰撞的結構中，作為前提條件且必須條件，要正確地進行機器人的控制，換言之，機器人在正常狀態下動作，一旦機器人發生異常，則防止碰撞的控制本身也將無法執行。如此，根據所謂的功能安全概念的以往的結構而言，難以對機器人實現本質安全。

另外，例如，在專利文獻2所述的設置碰撞防止機構的結構中，碰撞防止機構在碰撞發生之后開始運轉，因此，在發生碰撞的瞬間會對人體施加沖擊，從而一定不能抹去對人體的影響。此外，在設置碰撞防止機構的情況下臂的重量會增加，因此，需要加大用于驅動該臂的驅動部的輸出，其結果，碰撞時施加的力也變大，反而增加了碰撞時對人體造成的影響。而且，在加大驅動部的輸出的情況下，驅動部本身的體積變大，結果導致機器人的大型化。

此外，只要用沖擊吸收用緩沖材料等將可動部覆蓋就能夠緩和碰撞時的沖擊，然而，這樣的結構，會導致可動部(例如臂)的外形增大而使作業區域變窄，或者造成上述機器人的大型化等，對于機器人來說不理想的狀況。

本發明是鑒于上述情況而做出的，其目的在于，提供一種既不會導致外形大型化又能夠實現本質安全的機器人及機器人的形狀設計方法。

用于解決技術問題的方案

本公開涉及一種機器人，具備可動部以及用于驅動該可動部的驅動部，所述可動部具有形成所述可動部的外形的構造體中的在移動過程中有可能與人體發生碰撞的碰撞預想部位，所述碰撞預想部位設計為如下規定形狀：在由所述驅動部(例如電機)以最大推力驅動而與人體發生碰撞時，施加于人體的壓力小于預先規定的對人體的壓力的安全基準值。由此，即使例如X基座的外緣部等碰撞預想部位碰撞到人體，壓力也不會超過可對人體施加的壓力的安全基準值。因此，能夠實現機器人的本質安全。在這種情況下，作為安全基準值，只要采用例如與機器人的安全相關的國際標準等的值即可。

另外，由于通過碰撞預想部位的形狀來緩和壓力，因此，與上述的緩沖材料等不同，不會導致外形的大型化。

在本公開中，假定手指作為碰撞預想部位有可能碰撞到的人體的被碰撞部位，將碰撞預想部位形成為，其形狀呈曲率半徑為R的曲面狀，當驅動部以最大推力驅動可動部而使碰撞預想部位對人體施壓時的推壓力為F，并且將手指的截面形狀模型化為寬W_f的矩形，而該手指的壓縮系數為k，所規定的壓力安全基準的最大值為Ps時，該曲率半徑R也可以設定在滿足下式(1)的范圍內。

[數學式1]