JP2013078825A - ロボット装置、ロボットシステムおよび被加工物の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】保持対象物取り出し工程に要する時間を短縮することが可能なロボット装置を提供する。
【解決手段】このロボット装置（ロボットシステム１００）は、ワーク２０１を保持するためのハンド部１５を含むロボットアーム１１と、ロボットアーム１１に取り付けられ、ロボットアーム１１によりワーク２０１を搬送しながら、ハンド部１５に保持されたワーク２０１の保持状態を検出するための保持状態検出用カメラ３とを備える。
【選択図】図１

Description

この発明は、ロボット装置、ロボットシステムおよび被加工物の製造方法に関し、特に、保持対象物を保持するための保持部を含むロボットアームを備えるロボット装置、ロボットシステムおよび被加工物の製造方法に関する。

従来、保持対象物を保持するための保持部を含むロボットアームを備えるロボット装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

上記特許文献１には、ワーク（保持対象物）を保持するための把持装置（保持部）を含むロボットアームと、ストッカの内部に配置された複数のワークを撮像（撮影）するためのセンサユニットとを備えるロボット装置が開示されている。上記特許文献１のロボット装置では、センサユニットは、ストッカの上方で、かつ、ロボットアームとは離れた位置に固定的に配置されている。そして、ストッカの内部に配置された複数のワークをセンサユニットにより撮像することにより、複数のワークのそれぞれの姿勢が検出される。その後、複数のワークのうちから選択された１つのワークを把持装置により把持するように、ロボットアームが駆動される。なお、明記はされていないが、把持装置がワークを把持している状態（把持装置がワークを把持している位置など）を検出する場合には、ストッカの内部に配置された複数のワークを撮像するためのセンサユニットにより把持装置に把持されたワークを撮像することによって、ワークの把持状態（保持状態）を検出することが考えられる。

特開２０１１−１１５９３０号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載のロボット装置では、把持装置によるワークの把持状態を検出する場合には、把持装置がワークを把持した状態で、把持装置がセンサユニットの近傍に配置されるようにロボットアームを駆動し、その後ロボットアームを停止させて、センサユニットにより把持装置に把持されたワークを撮像する必要がある。このため、ワークがセンサユニットにより撮像されている間、ロボットアームの駆動が停止される分、一連のワーク取り出し工程（たとえば、把持装置によってワークを把持してから次行程の機器にワークを移動させるまでの工程）に要する時間（タクトタイム）が長くなる。このため、ワーク取り出し工程（保持対象物取り出し工程）に要する時間を短縮することが望まれている。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、保持対象物取り出し工程に要する時間を短縮することが可能なロボット装置、ロボットシステムおよび被加工物の製造方法を提供することである。

課題を解決するための手段および発明の効果

上記目的を達成するために、この発明の第１の局面によるロボット装置は、保持対象物を保持するための第１保持部を含むロボットアームと、ロボットアームに取り付けられ、ロボットアームにより保持対象物を搬送しながら、第１保持部に保持された保持対象物の保持状態を検出するための保持状態検出部とを備える。

この第１の局面によるロボット装置では、上記のように、ロボットアームに取り付けられ、ロボットアームにより保持対象物を搬送しながら、第１保持部に保持された保持対象物の保持状態を検出するための保持状態検出部を備えることによって、ロボットアームにより保持対象物が搬送されている動作中に、保持対象物の保持状態が検出されるので、保持対象物の保持状態の検出のためにロボットアームを停止する必要がない分、保持対象物取り出し工程に要する時間を短縮することができる。

この発明の第２の局面によるロボットシステムは、保持対象物を保持するための保持部を有するロボットアームと、ロボットアームに取り付けられ、ロボットアームにより保持対象物を搬送しながら、保持部に保持された保持対象物の保持状態を検出するための保持状態検出部とを含むロボット装置と、検出された保持対象物の保持状態に基づいて、ロボット装置の動作を修正する制御装置とを備える。

この発明の第２の局面によるロボットシステムでは、上記のように、ロボットアームに取り付けられ、ロボットアームにより保持対象物を搬送しながら、第１保持部に保持された保持対象物の保持状態を検出するための保持状態検出部を含むことによって、ロボットアームにより保持対象物が搬送されている動作中に、保持対象物の保持状態が検出されるので、保持対象物の保持状態の検出のためにロボットアームを停止する必要がない分、保持対象物取り出し工程に要する時間を短縮することが可能なロボットシステムを提供することができる。

この発明の第３の局面による被加工物の製造方法は、ロボットアームに設けられた保持部により被加工物を保持するステップと、ロボットアームにより、保持部に保持された被加工物を次行程に向かって搬送しながら、ロボットアームに設けられた保持状態検出部により、保持部に保持された被加工物の保持状態を検出するステップと、次行程において被加工物に対して所定の処理を施すステップとを備える。

この発明の第３の局面による被加工物の製造方法では、上記のように、ロボットアームにより、保持部に保持された被加工物を次行程に向かって搬送しながら、ロボットアームに設けられた保持状態検出部により、保持部に保持された被加工物の保持状態を検出するステップを備えることによって、ロボットアームにより保持対象物が搬送されている動作中に、保持対象物の保持状態が検出されるので、保持対象物の保持状態の検出のためにロボットアームを停止する必要がない分、保持対象物取り出し工程に要する時間を短縮することが可能な被加工物の製造方法を提供することができる。

本発明の第１実施形態によるロボットシステムを側方から見た全体図である。 本発明の第１実施形態によるロボットシステムを上方から見た全体図である。 本発明の第１実施形態によるロボットシステムのセンサユニットの正面図である。 本発明の第１実施形態によるロボットシステムのハンド部に保持されるワークの斜視図である。 図４に示すワークをＺ軸を中心に１８０度回転させた状態を示す斜視図である。 本発明の第１実施形態によるロボットシステムのブロック図である。 本発明の第１実施形態によるロボットシステムの制御フローを説明するためのフローチャートである。 本発明の第１実施形態によるロボットシステムの配置状態検出部がワークを走査する状態を示す図である。 本発明の第１実施形態によるロボットシステムのハンド部がワークを保持した状態を示す図である。 図９のハンド部がワークを保持した状態を示す拡大図である。 本発明の第１実施形態によるロボットシステムのロボットアームがワークを搬送する状態を示す図である。 本発明の第１実施形態によるロボットシステムのロボットアームがワークを仮置台に載置した状態を示す図である。 図１２に示す仮置台に載置されたワークが回転された状態を示す図である。 本発明の第１実施形態によるロボットシステムのロボットアームがワークを次工程の機器に載置した状態を示す図である。 本発明の第２実施形態によるロボットシステムを上方から見た全体図である。 本発明の第２実施形態によるロボットシステムの吸着部がワークを吸着した状態を示す図である。 本発明の第２実施形態によるロボットシステムの制御フローを説明するためのフローチャートである。 本発明の変形例によるワークを示す図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

（第１実施形態）
まず、図１〜図６を参照して、第１実施形態によるロボットシステム１００の構成について説明する。

図１に示すように、ロボットシステム１００は、ロボット１と、ロボットシステム１００の全体の動作を制御するロボットコントローラ２と、保持状態検出用カメラ３によって撮像された画像を処理するための画像処理システム４と、ストッカ２００内に配置された複数のワーク２０１（図２参照）の配置状態を検出するための配置状態検出部５と、ワーク２０１を仮置きするための仮置台６とを備えている。なお、ロボットコントローラ２は、本発明の「制御部」および「制御装置」の一例である。また、保持状態検出用カメラ３は、本発明の「保持状態検出部」および「撮像部」の一例である。また、画像処理システム４は、本発明の「保持状態検出部」の一例である。また、仮置台６は、本発明の「台部」の一例である。また、ストッカ２００は、本発明の「容器」の一例である。また、ワーク２０１は、本発明の「保持対象物」および「被加工物」の一例である。

また、図１および図２に示すように、ロボットシステム１００に隣接するように、次工程の機器２０２（たとえば加工機）が配置されている。また、ロボットシステム１００に隣接するように、内部に複数のワーク２０１を含むストッカ２００が配置されている。

ストッカ２００は、金属や樹脂などから形成されており、図２に示すように、ストッカ２００の内部には、複数のワーク２０１が無作為に配置（バラ積み）されている。また、図４に示すように、ワーク２０１は、略直方体形状の外形を有する中空の箱状に形成されている。また、ワーク２０１は、長手方向（矢印Ｘ１方向、矢印Ｘ２方向）に沿った４つの面２０１ａ、面２０１ｂ、面２０１ｃおよび面２０１ｄを有している。面２０１ａには、円形状の穴部２０１１ａおよび切欠き２０１２ａが形成されている。また、面２０１ｂには、２つの四角形状の穴部２０１１ｂが形成されている。また、面２０１ｃには、２つの円形状の穴部２０１１ｃが形成されている。また、面２０１ｄには、２つの円形状の穴部２０１１ｄと、１つの長円状の穴部２０１２ｄとが形成されている。

図１に示すように、ロボット１は、ロボットアーム１１により構成される多関節ロボットからなる。また、ロボットアーム１１は、基台１２と、複数のアーム部分１３と、各アーム部分１３を接続する複数の関節１４とを有する。また、ロボットアーム１１には、関節１４を駆動するためのサーボモータ（図示せず）が内蔵されており、ロボットアーム１１（サーボモータ）の駆動は、ロボットコントローラ２により制御されるように構成されている。

また、ロボットアーム１１の先端には、ワーク２０１を把持（保持）するためのハンド部（グリッパ部）１５が設けられている。ハンド部１５には、一対の指部材１５ａが設けられている。一対の指部材１５ａは、アクチュエータ（図示せず）によって互いの間隔を縮めたり、広げたりするように駆動される。また、一対の指部材１５ａの駆動は、ロボットコントローラ２により制御されるように構成されている。なお、ハンド部１５は、本発明の「第１保持部」および「保持部」の一例である。

ここで、第１実施形態では、ロボットアーム１１の先端側のアーム部分１３には、ロボットアーム１１によりワーク２０１を搬送しながら、ハンド部１５に保持されたワーク２０１の保持状態を検出（撮像）するための保持状態検出用カメラ３が設けられている。なお、保持状態検出用カメラ３は、ワーク２０１の２次元画像を撮像するように構成されている。また、保持状態検出用カメラ３には、保持状態検出用カメラ３によって撮像（撮影）された画像を処理するための画像処理システム４がケーブル４１を介して接続されている。なお、ハンド部１５に保持されたワーク２０１の保持状態は、ハンド部１５によりワーク２０１が保持された後、ロボットアーム１１によりワーク２０１を次行程の機器２０２に搬送するまでの間（または、ハンド部１５によりワーク２０１が保持されてからロボットアーム１１が仮置台６を通過するまでの間）に、保持状態検出用カメラ３および画像処理システム４により検出されるように構成されている。つまり、ワーク２０１の保持状態は、ロボットアーム１１によるワーク２０１の搬送中に検出されるように構成されている。なお、画像処理システム４によるハンド部１５に保持されたワーク２０１の保持状態の検出方法は、後述する。

図６に示すように、画像処理システム４には、制御部４２と、記憶部４３とが含まれている。また、画像処理システム４は、ロボットコントローラ２に接続されている。また、記憶部４３には、ワーク２０１の各面の画像が予め保存されている。具体的には、図４に示すように、ワーク２０１の切欠き２０１２ａが矢印Ｘ１方向側に配置された状態のワーク２０１の面２０１ａ（穴部２０１１ａと切欠き２０１２ａとが形成された面）、面２０１ｂ（穴部２０１１ｂが形成された面）、面２０１ｃ（穴部２０１１ｃが形成された面）、および、面２０１ｄ（穴部２０１１ｄおよび穴部２０１２ｄが形成された面）の画像が記憶部４３に予め記憶されている。さらに、図５に示すように、ワーク２０１の切欠き２０１２ａが矢印Ｘ２方向側に配置された状態のワーク２０１の面２０１ａ（穴部２０１１ａと切欠き２０１２ａとが形成された面）、面２０１ｂ（穴部２０１１ｂが形成された面）、面２０１ｃ（穴部２０１１ｃが形成された面）、および、面２０１ｄ（穴部２０１１ｄおよび穴部２０１２ｄが形成された面）の画像が記憶部４３に予め記憶されている。つまり、図４に示すワーク２０１の切欠き２０１２ａが矢印Ｘ１方向側に配置された状態のワーク２０１の面２０１ａ（面２０１ｂ、面２０１ｃ、面２０１ｄ）の画像と、図５に示すワーク２０１の切欠き２０１２ａが矢印Ｘ２方向側に配置された状態のワーク２０１の面２０１ａ（面２０１ｂ、面２０１ｃ、面２０１ｄ）の画像とは、鏡面対称になっている。すなわち、合計８種類の面の画像が記憶部４３に予め記憶されている。画像処理システム４では、保持状態検出用カメラ３により撮像されたハンド部１５に保持された状態のワーク２０１の画像と、記憶部４３に予め記憶されているワーク２０１の８種類の画像とを比較して、８種類のワーク２０１の画像のうちから、画像の相関度の最も高い１つの画像（面）が選択される。

そして、ワーク２０１の保持状態は、選択された画像（面）が上方（矢印Ｚ１方向）に向いた状態であると画像処理システム４の制御部４２により判断されるように構成されている。さらに、保持状態検出用カメラ３により撮像されたハンド部１５に保持された状態のワーク２０１の画像と、選択されたワーク２０１の画像（面）とを比較（たとえば、保持状態検出用カメラ３により撮像されたワーク２０１の画像の長軸方向の長さと、選択されたワーク２０１の画像（面）の長軸方向の長さとを比較）することにより、ハンド部１５がワーク２０１のどの位置（端部、中央部など）を把持しているかが判断される。

また、図１および図６に示すように、ロボットコントローラ２は、ロボット１および画像処理システム４に接続されている。ここで、第１実施形態では、ロボットコントローラ２は、ロボットアーム１１によりワーク２０１を搬送するのと並行して、保持状態検出用カメラ３により、ハンド部１５に保持されたワーク２０１の保持状態を検出（撮像）する動作を実行させるように構成されている。そして、ロボットコントローラ２は、画像処理システム４により検出されたワーク２０１の保持状態（保持位置）に基づいて、ロボットアーム１１の動作を修正するように構成されている。さらに、ロボットコントローラ２は、画像処理システム４により検出されたワーク２０１の保持状態（保持位置）に基づいて、ロボットアーム１１の機器２０２または仮置台６への駆動を選択的に行うように制御するように構成されている。具体的には、画像処理システム４により検出されたワーク２０１の保持状態が、機器２０２（図１参照）に所望の状態でワーク２０１を載置できない保持状態であると判断された場合に、ロボットコントローラ２は、ワーク２０１を仮置台６に載置し、ワーク２０１を保持し直すように、ロボットアーム１１を制御するように構成されている。また、画像処理システム４により検出されたワーク２０１の保持状態が、次工程の機器２０２に所望の状態でワーク２０１を載置できる保持状態であると判断された場合に、ワーク２０１を保持し直さずに機器２０２にワーク２０１を直接搬送するようにロボットアーム１１を制御するように構成されている。また、ワーク２０１を保持し直さずに機器２０２にワーク２０１を直接搬送する場合、ロボットコントローラ２は、検出されたワーク２０１の保持状態（保持位置）に基づいて、ロボットアーム１１の機器２０２に対する座標位置を調整する制御を行うように構成されている。

また、図１に示すように、配置状態検出部５は、ストッカ２００の上方（矢印Ｚ１方向側）に配置されている。配置状態検出部５は、図３および図６に示すように、カメラ５１と、レーザスキャナ５２と、制御部５３と、記憶部５４とを含んでいる。また、配置状態検出部５は、カメラ５１とレーザスキャナ５２とが下方（矢印Ｚ２方向側、図１参照）に向くように配置される。また、レーザスキャナ５２は、スリット光を発生するレーザ光源（図示せず）と、ミラー（図示せず）と、ミラーを駆動するモータ（図示せず）とを含んでいる。そして、レーザ光源から照射されたスリット状のレーザ光がミラーに照射され、ミラーがモータにより回転されることにより、ワーク２０１にスリット状のレーザ光が照射（走査）されるように構成されている。ワーク２０１に照射されたレーザ光の反射光は、カメラ５１によって撮像される。そして、モータの回転角度と、カメラ５１の撮像素子の位置と、レーザ光源、ミラーおよびカメラの位置関係とに基づいて、三角測量の原理によりワーク２０１までの距離(ストッカ２００内のワーク２０１の３次元形状情報)が検出される。

配置状態検出部５は、検出されたワーク２０１までの間の距離に基づいて、ストッカ２００内に配置された複数のワーク２０１の配置状態を検出するように構成されている。具体的には、配置状態検出部５の記憶部５４には、ワーク２０１の３次元形状情報が予め記憶されており、予め記憶部５４に記憶されたワーク２０１の３次元形状情報と検出されたストッカ２００内のワーク２０１の３次元形状情報とを比較することにより、個々のワーク２０１の配置状態（位置および姿勢）が検出される。ここで、第１実施形態では、ロボットコントローラ２は、配置状態検出部５の検出したワーク２０１の配置状態の情報（ストッカ２００内のワーク２０１の３次元形状情報）に基づいて、ストッカ２００内に配置された複数のワーク２０１のうちの１つのワーク２０１（たとえば保持しやすい位置にあるワーク２０１）をハンド部１５に保持させる制御を行うように構成されている。

次に、図７〜図１４を参照して、第１実施形態によるロボットシステム１００の動作について説明する。

まず、図７のステップＳ１において、図８に示すように、ストッカ２００の上方（矢印Ｚ１方向側）に配置されている配置状態検出部５から照射されたレーザ光により、ストッカ２００の内部にバラ積みされているワーク２０１が走査される。そして、ステップＳ２において、配置状態検出部５とワーク２０１との間の距離（ストッカ２００内のワーク２０１の３次元形状情報）が、配置状態検出部５により検出される。次に、ステップＳ３に進んで、図９および図１０に示すように、検出されたワーク２０１の配置状態の情報（ストッカ２００内のワーク２０１の３次元形状情報）に基づいて、ストッカ２００内に配置された複数のワーク２０１のうちの１つのワーク２０１がハンド部１５に保持される。

次に、ステップＳ４に進んで、ロボットアーム１１によりワーク２０１を搬送しながら、ロボットアーム１１に設けられた保持状態検出用カメラ３により、ハンド部１５に保持されたワーク２０１が撮像される。その後、画像処理システム４の記憶部４３に予め記憶されている８種類のワーク２０１の面の画像と、保持状態検出用カメラ３により撮像されたワーク２０１の画像とが比較され、ワーク２０１の保持状態が画像処理システム４により検出される。なお、ワーク２０１の保持状態は、図１１に示すように、ハンド部１５によりワーク２０１が保持された後、ロボットアーム１１によりワーク２０１を次行程の機器２０２に搬送するまでの間（またはハンド部１５によりワーク２０１が保持されてからロボットアーム１１が仮置台６を通過するまでの間）に、保持状態検出用カメラ３および画像処理システム４により検出される。そして、ワーク２０１の保持状態に関する情報は、画像処理システム４からロボットコントローラ２に送信される。

次に、ステップＳ５に進んで、画像処理システム４により検出されたワーク２０１の保持状態が、ワーク２０１を保持し直さずに機器２０２に載置可能か否かがロボットコントローラ２により判断される。たとえば、図１０に示すように、ワーク２０１が、面２０１ａ（穴部２０１１ａと切欠き２０１２ａとが形成された面）が上方（矢印Ｚ１方向）に向いた状態でハンド部１５により保持されている場合、ワーク２０１を面２０１ｄ（面２０１ａと対向する面）が上方（矢印Ｚ１方向）に向いた状態で機器２０２に載置することはできない。つまり、ワーク２０１を保持している状態からワーク２０１の長軸を中心に１８０度回転させて機器２０２に載置することはできない。ロボットアーム１１が機器２０２に触れてしまうからである。この場合、ワーク２０１を保持し直す必要があるとロボットコントローラ２により判断されて、ステップＳ６に進む。そして、ワーク２０１を仮置台６の上に載置するように、ロボットアーム１１が駆動される。そして、ステップＳ７において、図１２に示すように、ワーク２０１が仮置台６の上に載置される。その後、図１３に示すようにワーク２０１を回転させてワーク２０１の面２０１ｄ（穴部２０１１ｄおよび穴部２０１２ｄが形成された面）が上方（矢印Ｚ１方向）に向いた状態で機器２０２に載置することができるように、仮置台６の上に載置されたワーク２０１が、ハンド部１５により再び保持される。そして、ステップＳ８に進んで、ワーク２０１を機器２０２の上に載置するように、ロボットアーム１１が駆動され、ステップＳ９において、図１４に示すように、ワーク２０１が機器２０２の上に載置される。

また、ステップＳ５において、ワーク２０１の保持状態（保持位置）が、ワーク２０１を保持し直さずに機器２０２に載置できるとロボットコントローラ２により判断された場合には、ステップＳ８に進んで、ワーク２０１を機器２０２の上に載置するように、ロボットアーム１１が駆動される。そして、ステップＳ９において、図１４に示すように、ワーク２０１が機器２０２の上に載置される。このとき、ワーク２０１の保持位置（端部、中央部など）に基づいて、ロボットアーム１１の機器２０２に対する座標位置が調整される。その後、機器２０２において次工程の処理（たとえばワーク２０１の加工）が行われる。

第１実施形態では、上記のように、ロボットアーム１１に取り付けられ、ロボットアーム１１によりワーク２０１を搬送しながら、ハンド部１５に保持されたワーク２０１の保持状態を検出するための保持状態検出用カメラ３（画像処理システム４）を備えることによって、ロボットアーム１１によりワーク２０１が搬送されている動作中に、ワーク２０１の保持状態が検出されるので、ワーク２０１の保持状態の検出のためにロボットアーム１１を停止する必要がない分、ワーク取り出し工程に要する時間を短縮することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、ハンド部１５によりワーク２０１が保持された後、ロボットアーム１１によりワーク２０１を次工程の機器２０２に搬送しながら（搬送するのと並行して）、保持状態検出用カメラ３（画像処理システム４）によりワーク２０１の保持状態を検出する。これにより、ハンド部１５によりワーク２０１が保持されている状態でのワーク２０１の保持状態を容易に検出することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、保持状態検出用カメラ３（画像処理システム４）によりハンド部１５のワーク２０１に対する保持状態を検出し、ロボットコントローラ２は、保持状態検出用カメラ３（画像処理システム４）により検出された保持状態に基づいて、ロボットアーム１１の動作を修正するように構成されている。これにより、ハンド部１５のワーク２０１に対する保持状態に基づいた適切な動作を容易にロボットアーム１１に行わせることができる。

また、第１実施形態では、上記のように、検出されたワーク２０１の保持状態に基づいて、ワーク２０１を保持し直してから次工程の機器２０２にワーク２０１を搬送するようにロボットアーム１１を駆動させる場合と、ワーク２０１を保持し直さずに次工程の機器２０２にワーク２０１を直接搬送するようにロボットアーム１１を駆動させる場合とを選択的に行うように制御するようにロボットコントローラ２を構成する。これにより、ワーク２０１の保持状態が次工程の機器２０２に載置するのに不適切な場合でも、ワーク２０１が保持し直されるので、ワーク２０１を次工程の機器２０２に確実に配置することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、ワーク２０１を保持し直さずに次工程の機器２０２にワーク２０１を直接搬送する場合に、ワーク２０１が搬送されながら検出されたワーク２０１の保持状態（保持位置）に基づいて、ロボットアーム１１の次工程の機器２０２に対する座標位置を調整する制御を行うようにロボットコントローラ２を構成する。これにより、ワーク２０１の保持位置に応じて、ワーク２０１を次工程の機器２０２に適切に載置することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、ワーク２０１が搬送されながら検出されたワーク２０１の保持状態が、次工程の機器２０２に所望の状態でワーク２０１を配置できない保持状態であると判断された場合に、ワーク２０１を仮置台６に載置し、ワーク２０１を保持し直すように、ロボットアーム１１を制御するようにロボットコントローラ２を構成する。これにより、ワーク２０１が仮置台６に載置されるので、容易に、ワーク２０１を保持し直すことができる。

また、第１実施形態では、上記のように、ワーク２０１までの間の距離を検出することにより、ストッカ２００内に配置された複数のワーク２０１の配置状態を検出するための配置状態検出部５を設けて、配置状態検出部５の検出情報に基づいて、ストッカ２００内に配置された複数のワーク２０１のうちの１つのワーク２０１をハンド部１５に保持させる制御を行うようにロボットコントローラ２を構成する。これにより、配置状態検出部５の検出情報に基づいて、容易に、保持しやすいワーク２０１を選択することができる。

（第２実施形態）
次に、図１５および図１６を参照して、第２実施形態について説明する。この第２実施形態では、ロボットシステム１００に１台のロボット１が配置されていた上記第１実施形態と異なり、ロボットシステム１０１に２台のロボット６１および７１が配置されている。

本発明の第２実施形態によるロボットシステム１０１は、図１５に示すように、２台のロボット６１および７１が隣接するように配置されている。ロボット６１は、ロボットアーム６２により構成される多関節ロボットからなる。また、ロボットアーム６２は、基台６３と、複数のアーム部分６４と、各アーム部分６４を接続する関節６５とを有する。また、ロボット６１（ロボットアーム６２）の駆動は、ロボットコントローラ２ａにより制御されるように構成されている。また、ロボットアーム６２は、予め教示装置（図示せず）により教示された動作に基づいて駆動されるように構成されている。なお、ロボットアーム６２は、本発明の「第１ロボットアーム」の一例である。また、ロボットコントローラ２ａは、本発明の「制御部」および「制御装置」の一例である。

ここで、第２実施形態では、ロボットアーム６２の先端には、上記第１実施形態のロボットアーム１１（図１参照）とは異なり、図１６に示すように、ワーク２０１を吸着によって保持するための吸着部６６が設けられている。吸着部６６は、蛇腹状の部分６６ａと、吸盤部６６ｂとから構成されている。また、ロボットアーム６２には、ロボットアーム６２によりワーク２０１を搬送しながら、吸着部６６に保持されたワーク２０１の保持状態を検出（撮像）するための保持状態検出用カメラ３が設けられている。なお、吸着部６６は、本発明の「第１保持部」および「保持部」の一例である。

また、ロボット７１は、ロボットアーム７２により構成される多関節ロボットからなる。また、ロボットアーム７２は、基台７３と、複数のアーム部分７４と、各アーム部分７４を接続する関節７５とを有する。また、ロボット７１の駆動は、ロボットコントローラ２ａにより制御されるように構成されている。なお、ロボットアーム７２は、本発明の「第２ロボットアーム」の一例である。

また、ロボットアーム７２の先端には、上記第１実施形態のロボットアーム１１（図１参照）と同様に、ワーク２０１を把持（保持）するためのハンド部７６が設けられている。ハンド部７６は、ロボットアーム６２に保持されたワーク２０１を受け取る機能を有する。また、ハンド部７６には、一対の指部材７６ａが設けられている。一対の指部材７６ａの駆動は、ロボットコントローラ２ａにより制御されるように構成されている。つまり、ロボットコントローラ２ａは、ロボットアーム６２およびロボットアーム７２の両方の駆動の制御を行うように構成されている。そして、第２実施形態では、ロボットコントローラ２ａは、検出されたワーク２０１の保持状態に基づいて、ワーク２０１の受け渡し時に、ロボットアーム７２のロボットアーム６２に対する相対的な座標位置を調整する制御を行うように構成されている。つまり、ロボットアーム７２は、ロボットアーム６２と異なり、予め教示装置により教示された動作ではなく、検出されたワーク２０１の保持状態に基づいて駆動されるように構成されている。なお、ハンド部７６は、本発明の「第２保持部」および「把持部」の一例である、

なお、第２実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。

次に、図１７を参照して、第２実施形態によるロボットシステム１０１の動作について説明する。

図１７に示すステップＳ１（ワーク２０１の走査）、および、ステップＳ２（ワーク２０１の配置状態の検出）の動作は、上記第１実施形態と同様である。そして、ステップＳ１１に進んで、検出されたワーク２０１の配置状態の情報（ストッカ２００内のワーク２０１の３次元形状情報）に基づいて、ストッカ２００内に配置された複数のワーク２０１のうちの１つのワーク２０１がロボットアーム６２の吸着部６６により吸着される。

次に、ステップＳ１２に進んで、ロボットアーム６２によりワーク２０１を搬送しながら、ロボットアーム６２に設けられた保持状態検出用カメラ３により、吸着部６６に保持されたワーク２０１が撮像される。その後、画像処理システム４の記憶部４３に予め記憶されている８種類のワーク２０１の面の画像と、保持状態検出用カメラ３により撮像されたワーク２０１の画像とが比較され、ワーク２０１の保持状態（保持位置）が保持状態検出用カメラ３および画像処理システム４により検出される。そして、ワーク２０１の保持状態に関する情報は、画像処理システム４からロボットコントローラ２ａに送信される。なお、ワーク２０１の保持状態は、吸着部６６によりワーク２０１が保持された後、ワーク２０１がロボットアーム６２により、ロボットアーム６２とロボットアーム７２との間の所定の位置に搬送されるまでの間に、画像処理システム４により検出される。また、ロボットアーム６２のワーク２０１を所定の位置まで搬送する動作は、予め教示装置（図示せず）によって教示されている。

次に、ステップＳ１３に進んで、検出されたワーク２０１の保持状態（保持位置）に基づいて、ロボットアーム７２のロボットアーム６２に対する相対的な座標位置がロボットコントローラ２ａにより調整される。つまり、ロボットアーム７２のハンド部７６が、ワーク２０１を把持しやすい位置にロボットアーム７２の座標位置が調整される。その後、ステップＳ１４に進んで、ワーク２０１がロボットアーム６２からロボットアーム７２に受け渡される。

第２実施形態では、上記のように、保持状態検出用カメラ３が取り付けられ、ストッカ２００内に配置されたワーク２０１を保持するためのロボットアーム６２と、ロボットアーム６２に保持されたワーク２０１を所定の搬送位置において受け取るためのハンド部７６を含むロボットアーム７２とを設けて、検出されたワーク２０１の保持状態に基づいて、ワーク２０１の受け渡し時に、ロボットアーム７２のロボットアーム６２に対する座標位置を調整する制御を行うようにロボットコントローラ２ａを構成する。これにより、ワーク２０１の保持状態に基づいてロボットアーム７２のロボットアーム６２に対する座標位置が調整されるので、ロボットアーム７２のハンド部７６によりワーク２０１を適切な状態（たとえば次工程の機器に載置するのに適した状態）で保持することができる。

また、第２実施形態では、上記のように、ロボットアーム６２には、吸着によってストッカ２００内からワーク２０１を保持する吸着部６６が設けられている。これにより、グリッパ（ハンド部）などの把持機構で把持ができない形状のワークやワークが密に並びグリッパのハンドを挿入する隙間がない場合であっても、迅速にワーク２０１を保持することができる。また、ロボットアーム７２には、ロボットアーム６２に保持されたワーク２０１を把持することにより、ワーク２０１をロボットアーム６２の吸着部６６から受け取るためのハンド部７６が設けられている。これにより、ロボットアーム６２の吸着部６６からワーク２０１を確実に受け取ることができる。

なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

たとえば、上記第１実施形態では、ハンド部によりワークが保持された後、ロボットアームによりワークを次工程の機器に搬送しながらワークの保持状態を検出する例を示すとともに、上記第２実施形態では、吸着部によりワークが保持された後、ロボットアームによりワークをワークが受け渡されるロボットアームに搬送しながらワークの保持状態を検出する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、ワークがロボットアームにより搬送さている間であれば、次工程の機器、または、ワークが受け渡されるロボットアームに搬送される間以外の状況でワークの保持状態を検出してもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、保持状態検出用カメラと画像処理システムとによってワークの保持状態を検出する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、保持状態検出用カメラによってワークを撮像し、ロボットコントローラの制御部によってワークの保持状態を検出するようにしてもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、保持状態検出用カメラと画像処理システムとを別個に設ける例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、保持状態検出用カメラの内部に画像処理システムが含まれるようにしてもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、保持状態検出用カメラによってワークの２次元画像を撮像することにより、ワークの保持状態を検出する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、ロボットアームにワークまでの距離を検出する配置状態検出部と同様の構成（カメラ５１、レーザスキャナ５２、制御部５３および記憶部５４）を有する保持状態検出部を設けて、保持状態検出部とワークとの間の距離（ワークの３次元形状）を撮像することにより、ワークの保持状態を検出してもよい。また、保持状態検出用カメラの代わりに遮光センサを設けて、遮光センサに入射される光がワークによって遮光されるか否かによって、ワークの保持状態を検出するようにしてもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、ストッカ内に略直方体形状のワークが配置される例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、図１８に示すように、ストッカ内にワークとしてのネジ２０３を配置して、ハンド部によりネジ２０３を保持するようにしてもよい。また、ネジ２０３以外のたとえば棒状のワークをハンド部により保持するようにしてもよい。

また、上記第１実施形態では、次工程の機器に所望の状態でワークを配置できない保持状態であると判断された場合に、ワークを保持し直すように制御する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、ワークの保持状態が不安定な状態であると判断された場合に、ワークを保持し直すように制御してもよい。

また、上記第１実施形態では、次工程の機器に所望の状態でワークを配置できない保持状態であると判断された場合に、ワークを仮置台に載置した後、ワークを保持し直すように制御する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、ワークを仮置台以外の場所に配置した後（たとえばストッカ内に再配置した後）、ワークを保持し直すように制御してもよい。また、ワークの向きを反転させる別体の反転機にワークを載置してワークを反転させるように制御してもよい。

また、上記第２実施形態では、ロボットアーム６２に吸着部６６が設けられる例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、ロボットアーム６２に吸着部６６の代わりにハンド部を設けてもよい。

また、上記第２実施形態では、ロボットアーム６２の駆動は、予め教示装置により教示され、ロボットアーム７２は、ワークの保持状態に基づいて駆動される例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、ロボットアーム６２を、ワークの保持状態に基づいて駆動するとともに、ロボットアーム７２の駆動を予め教示装置により教示してもよい。また、ロボットアーム６２およびロボットアーム７２の両方をワークの保持状態に基づいて駆動してもよい。

２、２ａ ロボットコントローラ（制御部、制御装置）
３ 保持状態検出用カメラ（保持状態検出部、撮像部）
４ 画像処理システム（保持状態検出部）
５ 配置状態検出部
６ 仮置台（台部）
１１ ロボットアーム
１５ ハンド部（第１保持部、保持部）
６２ ロボットアーム（第１ロボットアーム）
６６ 吸着部（第１保持部、保持部）
７２ ロボットアーム（第２ロボットアーム）
７６ ハンド部（第２保持部、把持部）
１００、１０１ ロボットシステム
２００ ストッカ（容器）
２０１ ワーク（保持対象物、被加工物）
２０３ ネジ（保持対象物）

Claims (14)

1. 保持対象物を保持するための第１保持部を含むロボットアームと、
   前記ロボットアームに取り付けられ、前記ロボットアームにより前記保持対象物を搬送しながら、前記第１保持部に保持された前記保持対象物の保持状態を検出するための保持状態検出部とを備える、ロボット装置。
2. 前記第１保持部を含む前記ロボットアームの駆動を制御する制御部をさらに備え、
   前記制御部は、前記第１保持部により前記保持対象物を保持する動作を実行後、前記ロボットアームにより前記保持対象物を所定の搬送位置に搬送するのと並行して、前記保持状態検出部により前記保持対象物の保持状態を検出する動作を実行させるように構成されている、請求項１に記載のロボット装置。
3. 前記制御部は、前記保持状態検出部により検出された前記保持対象物の保持状態に基づいて、前記ロボットアームの動作を修正するように構成されている、請求項２に記載のロボット装置。
4. 前記保持状態検出部は、前記保持対象物の保持状態を撮像する撮像部を少なくとも含み、
   前記制御部は、前記撮像部により撮像された前記保持対象物の保持状態に基づいて、前記ロボットアーム動作を修正するように構成されている、請求項３に記載のロボット装置。
5. 前記保持状態検出部により前記第１保持部の前記保持対象物に対する保持位置を検出し、
   前記制御部は、前記保持状態検出部により検出された保持位置に基づいて、前記ロボットアームの動作を修正するように構成されている、請求項３または４に記載のロボット装置。
6. 前記ロボットアームは、前記保持状態検出部が取り付けられ、容器内に配置された前記保持対象物を保持するための第１ロボットアームを含み、
   前記第１ロボットアームに保持された前記保持対象物を前記所定の搬送位置において受け取るための第２保持部を含む第２ロボットアームをさらに備え、
   前記制御部は、検出された前記保持対象物の保持状態に基づいて、前記保持対象物の受け渡し時に、前記第１ロボットアームおよび前記第２ロボットアームのうちの少なくとも一方の座標位置を調整する制御を行うように構成されている、請求項３〜５のいずれか１項に記載のロボット装置。
7. 前記第１ロボットアームに含まれる第１保持部は、吸着によって前記容器内から前記保持対象物を保持する吸着部を含み、
   前記第２ロボットアームに含まれる第２保持部は、前記第１ロボットアームに保持された前記保持対象物を把持することにより前記保持対象物を前記第１ロボットアームの第１保持部から受け取る把持部を含む、請求項６に記載のロボット装置。
8. 前記制御部は、検出された前記保持対象物の保持状態に基づいて、前記保持対象物を保持し直してから所定の搬送位置に前記保持対象物を搬送するように前記ロボットアームを駆動させる場合と、前記保持対象物を保持し直さずに前記所定の搬送位置に前記保持対象物を直接搬送するように前記ロボットアームを駆動させる場合とを選択的に行うように制御するように構成されている、請求項３〜５のいずれか１項に記載のロボット装置。
9. 前記制御部は、前記保持対象物を保持し直さずに前記所定の搬送位置に前記保持対象物を直接搬送する場合に、前記保持対象物が搬送されながら検出された前記保持対象物の保持状態に基づいて、前記ロボットアームの前記所定の搬送位置に対する座標位置を調整する制御を行うように構成されている、請求項８に記載のロボット装置。
10. 検出された前記保持対象物の保持状態が、前記所定の搬送位置に所望の状態で前記保持対象物を配置できない保持状態であると判断された場合に、前記制御部は、前記保持対象物を保持し直してから前記所定の搬送位置に前記保持対象物を搬送するように、前記ロボットアームを制御するように構成されている、請求項８または９に記載のロボット装置。
11. 前記保持対象物が搬送されながら検出された前記保持対象物の保持状態が、前記所定の搬送位置に所望の状態で前記保持対象物を配置できない保持状態であると判断された場合に、前記制御部は、前記保持対象物を台部に載置し、前記保持対象物を保持し直すように、前記ロボットアームを制御するように構成されている、請求項１０に記載のロボット装置。
12. 前記保持対象物は、容器内に配置された複数の保持対象物を含み、
    前記保持対象物までの間の距離を検出することにより、前記容器内に配置された複数の保持対象物の配置状態を検出するための配置状態検出部をさらに備え、
    前記制御部は、前記配置状態検出部の検出情報に基づいて、前記容器内に配置された前記複数の保持対象物のうちの１つの保持対象物を前記第１保持部に保持させる制御を行うように構成されている、請求項２〜１１のいずれか１項に記載のロボット装置。
13. 保持対象物を保持するための保持部を有するロボットアームと、前記ロボットアームに取り付けられ、前記ロボットアームにより前記保持対象物を搬送しながら、前記保持部に保持された前記保持対象物の保持状態を検出するための保持状態検出部とを含むロボット装置と、
    検出された前記保持対象物の保持状態に基づいて、前記ロボット装置の動作を修正する制御装置とを備える、ロボットシステム。
14. ロボットアームに設けられた保持部により被加工物を保持するステップと、
    前記ロボットアームにより、前記保持部に保持された前記被加工物を次行程に向かって搬送しながら、前記ロボットアームに設けられた保持状態検出部により、前記保持部に保持された前記被加工物の保持状態を検出するステップと、
    前記次行程において前記被加工物に対して所定の処理を施すステップとを備える、被加工物の製造方法。

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