JP2010000562A - 変形性薄物展開装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】布地の展開装置は、展開機構状態変化機構であるロボット本体と、ロボットハンド2Aを含む。ロボットハンド2Aは、2組のハンド機構21と、それらを接近離反させる第11スライド機構22A、第12スライド機構22Bを含む。ハンド機構21は1対のフィンガ部21Aを有する。布地CLを把持するときは、2組のハンド機構21を接近させフィンガ部の先端が斜め上方又は真横を向く状態とした後にフィンガを閉じて布地を把持し、その後把持したまま第11スライド機構22Aと第12スライド機構22Bによってハンド機構21を離間させる。
【選択図】図27
Description
布地処理ロボット2は、図1〜4に示されるように、主に、ロボットハンド2Aおよびロボットアーム2Bから構成される。なお、ロボットハンド2Aは、図1および図2に示されるように、ロボットアーム2Bの先端側部分に回動自在に取り付けられている。以下、ロボットハンド2Aおよびロボットアーム2Bについてそれぞれ詳述していく。
ロボットハンド2Aは、図5〜8に示されるように、主に、ハンド機構21および第1スライド機構22から構成される。
ロボットアーム2Bは、図1〜4に示されるように、主に、台座25a、回転テーブル25b、第1連結部25c、第1アーム部25d、第2連結部25eおよび第2アーム部25fから構成されている。
デジタル式ステレオカメラ3は、2つの撮像部を有しており、それぞれの撮像部においてカメラ付属のモジュールにより歪曲補正前および歪曲補正後のデジタル化濃淡画像、カラー画像、エッジ画像を生成することができる。そして、このデジタル式ステレオカメラ3は、画像が生成される度、USBケーブルを介してこれらの画像をコンピュータ4に送信する。
コンピュータ4は、図1に示されるように、主に、本体、ディスプレイ、キーボードおよびマウスから構成されている。
上述したように、角度規定選択処理において直線部分が選定されると、コンピュータ4は、制御信号を順次送信して布地処理ロボット2に布地処理動作を行わせる。また、長さ規定選択処理で所定の閾値以上の長さの直線部分が全く検出されなかった場合、最大長さを有する直線部分が選択された後、コンピュータ4は、制御信号を順次送信して布地処理ロボット2に布地落下動作を行わせる。以下、布地処理動作と布地落下動作とについてそれぞれ詳述する。なお、以下の布地処理動作や布地落下動作についてはその動作態様が理解できれば当業者は過度の負担なくその動作を実現することができるので、コンピュータ4においてどのような制御信号が生成されるのかについては詳述しない。
布地処理動作では、先ず、ロボットハンド2Aが初期位置に位置するようにロボットアーム2Bが動作させられる(図23参照)。なお、このとき、ロボットハンド2Aでは、ハンド機構21同士が所定距離離間するようにハンド機構21が動作させられると共に、上側フィンガ部21aと下側フィンガ部21bとの間に所定の隙間(布地CLの縁部を挿入することができる隙間)が生じるように上側フィンガ部21aが動作させられる。
布地落下動作では、フィンガ部21Aにより布地CLが把持される動作まで布地処理動作と同じ動作が行われる。そして、布地CLがフィンガ部21Aに把持されると、ロボットハンド2Aを上方に引き上げるようにロボットアーム2Bが動作された後、上側フィンガ部21aが上昇させられ、フィンガ部21Aから布地CLが放される。つまり、布地CLが上から第1載置台5Aに向かって落とされる。そして、この後、再度、布地位置検出ルーチンが実行される。
(1)
本発明の実施の形態に係る布地処理装置1では、基本的には布地処理ロボット2の5つの一連の動作により、布地CLの縁部が山形に変形させられ、その山形部分が一対のフィンガ部21Aにより把持される。このため、布地処理装置1は、展開処理前、比較的少ない工程数で布地CLを把持することができる。
布地展開時にハンド機構21が水平方向に沿ってスライド移動させられる場合(図1参照)、布地CLの縁に厚肉部分(例えば、折り返し部分など)が形成されていないと、ハンド機構21から布地CLがかなりの確率で抜け落ちてしまう。これに対し、本発明の実施の形態に係る布地処理装置1では、ロボットアーム2Bによりハンド機構21が鉛直方向に沿ってスライド移動する状態にされた後に、下側に位置したハンド機構21が下方に向かってスライド移動させられている。布地CLには重力がかかっているため、下側に位置したハンド機構21が下方に向かってスライド移動させられると、そのハンド機構21が下側に向かうに連れて布地CLの内側に移動することになる。このため、この布地処理装置1では、布地CLの縁に厚肉部分が形成されていない場合であっても、布地展開中に、布地CLが抜け落ちることない。
本発明の実施の形態に係る布地処理装置1では、布地処理装置1は、布地CLをロボットハンド2Aによって展開する前に、その布地CLをロボットハンド2Aによって自動的に把持する。したがって、この布地処理装置1は、布地CLのハンドリングの全自動化に大きく貢献する。
本発明の実施の形態に係る布地処理装置1では、布地処理装置1は、布地CLをロボットハンド2Aによって展開した後、その布地CLを静置する動作を行う。したがって、この布地処理装置1は、布地CLのハンドリングの全自動化に大きく貢献する。
本発明の実施の形態に係る布地処理装置1では、フィンガ部21Aにおいて先端突起部212の基端突起部213に対抗する面が半円筒曲面となっている。このため、布地CLの縁部に折り返し等、厚みの厚い部分がある場合であっても、布地処理装置1は、滑らかにつまみ滑り展開を行うことができる。
本発明の実施の形態に係る布地処理装置1では、上側フィンガ部21aおよび下側フィンガ部21bにおいて基端突起部213の高さ(突起方向の長さ)が先端突起部212の高さ(突起方向の長さ)よりも0.2mm高くなるように設計されている。このため、上側フィンガ部21aの基端突起部213の突起方向の端面と、下側フィンガ部21bの基端突起部213の突起方向の端面とが面接触したとき、上側フィンガ部21aの先端突起部212の突起方向の端面と、下側フィンガ部21bの先端突起部212の突起方向の端面との間には、0.4mmの隙間が生じることになる。このため、この布地処理装置1は、一定範囲の厚みを有する布地CLに対して把持力を弱めることができる。したがって、この布地処理装置1は、一定範囲の厚みを有する布地CLに対して過度な応力を加えずに済む。よって、この布地処理装置1は、一定範囲の厚みを有する布地CLをいたずらに傷めることがない。
本発明の実施の形態に係る布地処理装置1では、下側フィンガ部21bのベース部211の底面(布地CLと接触する面)には、ゴムシートが貼り付けられている。このため、この布地処理装置1は、押付力を高めることなく布地CLを山形に変形させることができる。
(A)
先の実施の形態に係る布地処理装置1ではデジタル式ステレオカメラ3が採用されたが、デジタル式単眼カメラが採用されてもかまわない。なお、かかる場合、カメラからの距離はあらかじめ人手で計測しておく等の手間がかかることになる。
先の実施の形態に係る布地処理装置1では制御装置としてコンピュータ4が採用されたが、制御装置としてマイクロコンピュータが採用されてもかまわない。
先の実施の形態に係る布地処理装置1ではデジタル式ステレオカメラ3を利用して布地CLの把持箇所を特定したが、デジタル式ステレオカメラ3を除去して、あらかじめ布地の設置位置およびその設置状態を規定しておいてもかまわない。なお、かかる場合、設置位置が明確となるようにマーカーを付し、設置位置の近傍に設置状態を記した指示注意書などを貼り付けておくのが好ましい。
先の実施の形態に係る布地処理装置1では布地CLを処理対象としたが、フィルムや、紙、その他シート状のものを処理対象としてもかまわない。
先の実施の形態に係る布地処理装置1では第1スライド機構22および第2スライド機構21Bとしてボールネジ機構が採用されたが、第1スライド機構22および第2スライド機構21Bとしてエアシリンダ機構、モータシリンダ機構、電動スライダ機構、ベルトスライダ機構、リニアスライダ機構およびラックピニオン機構などの機構が採用されてもかまわない。
先の実施の形態に係る布地処理装置1では図1に示されるようなロボットアーム2Bが採用されたが、レール式で前後、左右、上下に動作するロボットアーム等が採用されてもかまわない。ただし、ロボットハンド2Aを図1に示される状態とすることとができると共にロボットハンド2Bを図13に示される状態とすることができる機構は必須である。
先の実施の形態に係る布地処理装置1では下側フィンガ部21bが固定され、上側フィンガ部21aがスライド移動可能になっていたが、上側フィンガ部21aおよび下側フィンガ部21bが共にスライド移動可能とされる構成にされてもかまわない。
先の実施の形態に係る布地処理装置1では上側フィンガ部21aの先端突起部212の突起方向の端面と、下側フィンガ部21bの先端突起部212の突起方向の端面の隙間が0.4mmとされたが、この隙間は特に限定されず、処理対象である布地CLの厚みによって適宜変更してもよい。また、かかる場合、フィンガ部21Aを取り外し可能にし、布地CLの厚みによって、フィンガ部21Aを適宜選択して取り付けるようにしてもかまわない。
先の実施の形態に係る布地処理装置1ではデジタル式ステレオカメラ3がUSBケーブルを介してコンピュータ4に接続されたが、デジタル式ステレオカメラ3は、他の通信ケーブルによりコンピュータ4により接続されてもよいし、コンピュータ4に無線接続されてもよい。
先の実施の形態に係る布地処理装置1では布地処理ロボット2がRS−232Cケーブルを介してコンピュータ4に接続されたが、布地処理ロボット2は、他の通信ケーブルによりコンピュータ4に接続されてもよいし、コンピュータ4に無線接続されてもよい。
先の実施の形態に係る布地処理装置1では推定円手法によるマーカー抽出によりカメラキャリブレーションが行われたが、カメラキャリブレーション方法として、他の公知の方法(例えば、特開平11−37721号公報や、特開2005−186193号公報、特開2006−145419号公報、特開平10−221066号公報)が利用されてもよい。
先の実施の形態に係る布地処理装置1では布地把持位置決定ルーチンにより閾値以上の長さを有する直線部分を把持箇所と決定していたが、布地CLの角部を把持箇所として決定してもよい。なお、かかる場合、日本ロボット学会誌Vol.15 No.2,pp.275−283,1997に記載される技術を利用すれば実現可能である。また、かかる場合、布地CLの把持処理前に、2つのハンド機構21を片側に寄せておき、ハンド機構21に布地CLを把持させた後に、ハンド機構21が上側にくる状態となるようにロボットアーム2Bが動作される必要がある。
先の実施の形態では特に言及しなかったが、フィンガ部21Aの先端突起部212に圧力センサを取り付けて、布地CLを規定圧力で把持するようにしてもよい。このようにすれば、布地CLの厚みによらず、布地CLに対するフィンガ部21Aの把持力を一定に保つことができ、布地CLに余分な応力を加えずに済む。
先の実施の形態に係る布地処理装置1では布地静置時動作時、ロボットハンド2Aがロボットアーム2Bにより前進させられながら下方に移動されたが、図34に示されるように、ロボットハンド2Aがロボットアーム2Bにより一度前進させられた後に後退させられながら下方に移動されてもよい。
先の実施の形態に係る布地処理装置1ではロボットハンド2Aが初期位置に位置したとき、上側フィンガ部21aと下側フィンガ部21bとの間に所定の隙間が生じるように上側フィンガ部21aが動作させられた。しかし、初期位置において上側フィンガ部21aが下側フィンガ部21bに接触していてもかまわない。なお、かかる場合、布地CLの把持動作前に上側フィンガ部21aが上昇させられて上側フィンガ部21aと下側フィンガ21bとの間に所定の隙間(布地CLの縁部を挿入することができる隙間)が生じるように上側フィンガ部21aが動作させられる必要がある。
先の実施の形態に係る布地処理装置1ではハンド機構21の距離が規定の距離まで縮まるようにハンド機構21が接近させられて布地CLが山形に変形させられた後に、ロボットハンド2Aが先の位置より上後方に位置するようにロボットアーム2Bが動作させられたが、ハンド機構21の距離が規定の距離まで縮まるようにハンド機構21が接近させられて布地CLが山形に変形させられた後に、ハンド機構21を少しだけ離間させて布地CLの山形形状を安定化させるようにしてもよい。
先の実施の形態に係る布地処理装置1ではハンド機構21が所定距離離間するようにハンド機構21が動作させられて布地CLが展開される際のハンド機構21の離間距離は布地CLの大きさによってあらかじめ規定されていたが、例えば、上側フィンガ部21aの外側面に発光素子を取り付け、下側フィンガ部21bの外側面に受光素子を取り付けて、受光素子が発光素子からの光を受光したとき(つまり、発光素子が布地CLから露出したとき)にハンド機構21のスライド移動を停止させるようにしてもよい。なお、もちろん、上側フィンガ部21aの外側面に受光素子が取り付けられ、下側フィンガ部21bの外側面に受光素子が取り付けられてもよい。このようにすれば、布地処理装置1は、任意の大きさの布地CLに対応することができるようになる。
先の実施の形態では特に言及しなかったが、デジタル式ステレオカメラ3を連射モードに設定し、二値化画像において白色画素が検出された時点から布地位置検出ルーチンが実行されるようにしてもよい。なお、かかる場合、輪郭抽出処理の二値化画像導出処理は省略することができる。また、かかる場合、白色画素検出後は、布地処理動作または布地落下動作が完了するまで、デジタル式ステレオカメラ3による第1載置台5Aの撮影を停止しておくのが好ましい。また、かかる場合、布地処理動作または布地落下動作が完了した後に、デジタル式ステレオカメラ3による第1載置台5Aの撮影が再開されるように設定しておけばよい。
先の実施の形態に係る布地処理装置1では布地CLの展開処理前にハンド機構21が鉛直方向に沿ってスライド移動する状態とするようにロボットアーム2Bが動作されたが、ハンド機構21が水平面に交差する方向に沿ってスライド移動する状態とされる場合であっても先の実施の形態に係る布地処理装置1と同様の効果を得ることができる。なお、かかる場合、フィンガ部21Aの先端が斜め上方を向く状態となるようにロボットアーム2Bの動作を制御する必要がある。
先の実施の形態では特に言及しなかったが、第1スライド機構22が縦方向に回転するようにロボットハンド2Aを回転させる回転機構をロボットアーム2Bに組み込んでもかまわない。このようにすれば、布地処理装置1は、布地CLが水平方向に対して傾いて置かれていても布地CLを把持することができる。
先の実施の形態に係る布地処理装置1ではフィンガ部21Aにおいて先端突起部212の基端突起部213に対抗する面が半円筒曲面となっていたが、この面は、楕円曲面となっていてもよいし、屈折面となっていてもよい。
先の実施の形態に係る布地処理装置1ではフィンガ部21Aは、上側フィンガ部21aがスライド移動するように構成されたが、フィンガ部は、上側フィンガ部21aおよび下側フィンガ部21bの少なくとも一方が基端部分を支点として回動するように構成されてもかまわない。
先の実施の形態に係る布地処理装置1では2つのハンド機構21が共にスライド可能であったが、一方のハンド機構を固定し、もう一方のハンド機構をスライド可能に構成してもかまわない。
先の実施の形態に係る布地処理装置1ではロボットハンド2Aにより自動的に布地CLの把持処理が行われたが、布地CLの把持は手動で行われてもよい。かかる場合、人は、先ず、ロボットハンド2Aを2つのハンド機構21が片側で隣接された状態にし、2つのハンド機構21の上側フィンガ部21aを上昇させて、上側フィンガ部21aと下側フィンガ部21bとの間に隙間をつくる。次いで、人が、布地CLの縁部をフィンガ部21Aの隙間に挿入する。そして、人は、上側フィンガ部21aを下降させて、ハンド機構21に布地CLの縁部を把持させる。なお、上側フィンガ部21Aの上昇および下降については制御ボタンにより実行させてもよいし、光学センサ等によりフィンガ部21Aに布地CLが近づくと自動的に上側フィンガ部21Aが上昇し、フィンガ部21A内部に布地CLが挿入されると自動的に上側フィンガ部21Aが下降して布地CLが把持されるようにしてもかまわない。そして、この把持作業が完了して、展開動作が開始されると、布地処理装置1は、ハンド機構21を離間させて布地CLを展開する。
2 布地処理ロボット(変形性薄物展開装置)
2A ロボットハンド(変形性薄物展開機構)
2B ロボットアーム(変形性薄物展開機構状態変化機構,変形性薄物展開機構移動機構,変形性薄物展開機構旋回機構)
4 コンピュータ(制御装置)
21 ハンド機構(ハンド部)
21A フィンガ部
21B 第2スライド機構(第1接近離間機構)
22 第1スライド機構(第2接近離間機構)
CL 布地(変形性薄物)
Claims (5)
- 互いに対抗する一対のフィンガ部と、前記一対のフィンガ部の対抗方向を含む面(以下「第1面」という)に沿って前記一対のフィンガ部を相対移動させて前記一対のフィンガ部を接近および離間させることが可能である第1接近離間機構とを有する少なくとも2つのハンド部と、前記第1面と直交する方向(以下「第1方向」という)に沿って同一直線上で前記ハンド部を相対移動させて前記ハンド部を接近および離間させることが可能である第2接近離間機構とを含む変形性薄物展開機構と、
前記変形性薄物展開機構を、前記第1方向が鉛直方向に直交する面(以下「水平面」という)に交差する状態とさせることが可能である変形性薄物展開機構状態変化機構と、
前記ハンド部を第1距離まで接近させるように前記第2接近離間機構を制御する第1制御と、前記第1制御前、前記第1制御中または前記第1制御後に前記変形性薄物展開機構を前記第1方向が前記水平面に交差すると共に前記ハンド部の先端が斜め上方又は真横を向く状態とさせるように前記変形性薄物展開機構状態変化機構を制御する第2制御と、前記第1制御後又は前記第2制御後に前記フィンガ部が第11距離まで接近された状態で前記ハンド部を前記第1距離よりも長い距離離間させるように前記第2接近離間機構を制御する第3制御とを行う制御装置と
を備える変形性薄物展開装置。 - 前記フィンガ部には、対抗面に圧力センサが取り付けられ、
前記制御装置は、前記圧力センサの出力値に基づいて前記フィンガ部同士の接近距離を制御する
請求項1又は2に記載の変形性薄物展開装置。 - 前記変形性薄物展開機構を少なくとも上下方向および前後方向に移動させることが可能である変形性薄物展開機構移動機構をさらに備え、
前記変形性薄物展開機構状態変化機構は、前記変形性薄物展開機構を、前記第1方向が前記水平面と平行となる状態とさせることが可能であり、
前記制御装置は、前記第3制御後に前記変形性薄物展開機構を前記第1方向が前記水平面と平行となる状態とさせるように前記前記変形性薄物展開機構状態変化機構を制御する第4制御と、前記第4制御後に前記変形性薄物展開機構を下前方又は下後方に向かって移動させるように前記変形性薄物展開機構移動機構を制御する第5制御と、前記第5制御後に前記フィンガ部を前記第11距離よりも長い距離離間させるように前記第1接近離間機構を制御する第6制御とをさらに行う
請求項1又は2に記載の変形性薄物展開装置。 - 前記変形性薄物展開機構移動機構は、前記変形性薄物展開機構を上下方向、前後方向および左右方向に移動させることが可能である
請求項3に記載の変形性薄物展開装置。 - 前記変形性薄物展開機構を旋回させることが可能である変形性薄物展開機構旋回機構をさらに備える
請求項3に記載の変形性薄物展開装置。
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