JP2016221627A - 搬送物を吊り下げて搬送するロボットシステム - Google Patents

Abstract

【課題】ロボットにてワークを吊り下げて搬送するロボットシステムを提供する。【解決手段】ロボットシステム１０は、ワーク８１を吊り下げる吊下げ治具３を支持する第１ロボット１と、ハンド４を支持する第２ロボット２と、第１ロボット１および第２ロボット２を協調動作させる協調制御を実施する制御装置７とを備える。ハンド４は、ワーク８１の被係合部よりも下側においてワーク８１を把持する。ロボットシステム１０は、制御装置７が協調制御を実施することにより、ハンド４がワーク８１を把持した状態を維持しながらワーク８１を搬送する。【選択図】図１

Description

本発明は、搬送物を搬送するロボットシステムに関する。

製品を製造する工場等では、搬送物を初期位置から目標位置まで搬送する場合がある。ロボットにて搬送物を搬送する場合には、ロボットのエンドエフェクタにて搬送物を把持したり吸着したりすることにより、ロボットが搬送物を持ち上げて搬送することができる。また、従来の技術では、搬送物を吊り下げて搬送する搬送装置が知られている。

特開平０５−１６２９７４号公報には、走行レールと、昇降可能なフックを含む移動可能なクレーン部と、クレーン部のフックに吊り下げられ圧延ロールを把持するロール把持機構と、ロール把持機構で把持された圧延ロールのチョックを回転するチョック回転機構とを備える搬送装置が開示されている。この公報には、更に、ロール把持機構およびチョック回転機構のクレーン部に対する揺れを防止する揺れ止め機構を備えることが開示されている。

特開平０５−１６２９７４号公報

様々な種類の搬送物のうち重い搬送物を搬送する場合等には、搬送物を吊り下げて搬送することが考えられる。ところが、上記の特許公報に開示されているようにレール上をクレーンが走行する搬送装置では、搬送する方向がレールの延びる方向に限定されてしまう。また、レール上をクレーンが走行するために搬送速度が遅くなる。更には、搬送の途中に搬送物の向きを変えたい場合があるが、搬送中に搬送物の向きを変えることは困難である。

走行レールを備える搬送装置を用いないで搬送物を吊り下げて搬送する場合には、搬送物を治具に接続し、ホイストにて治具を上昇することにより搬送物を吊下げていた。搬送物を吊り下げた状態にて、作業者が搬送物を手で押さえながら所望の位置まで搬送物を移動する。そして、ホイストにて治具を下降することにより、所望の位置に搬送物を搬送していた。このように、搬送物を人手にて搬送するために、作業に手間がかかり搬送物の落下等の安全面にも注意が必要であった。

本発明のロボットシステムは、搬送物を搬送するロボットシステムであって、搬送物の被係合部と係合する係合部を有し、搬送物を吊り下げる吊下げ治具と、吊下げ治具を支持する第１ロボットと、搬送物が吊り下げられた時に搬送物を把持するハンドと、ハンドを支持する第２ロボットと、第１ロボットおよび第２ロボットを協調動作させる協調制御を実施する制御装置とを備える。ハンドは、被係合部よりも下側において搬送物を把持する。ロボットシステムは、制御装置が協調制御を実施することにより吊下げ治具に対するハンドの相対位置が一定に維持され、ハンドが搬送物を把持した状態を維持しながら搬送物を搬送する。

上記発明においては、制御装置は、第１ロボットおよび第２ロボットを制御する１台の装置により構成されることができる。

上記発明においては、制御装置は、第１ロボットを制御する第１制御装置および第２ロボットを制御する第２制御装置を含み、第１制御装置および第２制御装置は、通信線により互いに接続されて協調制御を実施することができる。

上記発明においては、搬送物または搬送物を載置するパレットを撮像する撮像装置を備え、制御装置は、第１ロボットおよび第２ロボットの基準位置および基準姿勢における基準画像を予め記憶しており、撮像装置にて撮像した画像と基準画像とに基づいて第１ロボットおよび第２ロボットの位置および姿勢の補正量を算出し、補正量に基づいて第１ロボットおよび第２ロボットの位置および姿勢を補正することができる。

上記発明においては、搬送物を搬入する搬入装置を備え、撮像装置は、吊下げ治具に取り付けられたカメラを含み、搬入装置が予め定められた位置に搬送物を搬送した時に被係合部を撮像し、制御装置は、撮像装置にて撮像した被係合部の画像に基づいて第１ロボットおよび第２ロボットの位置および姿勢を補正することができる。

上記発明においては、撮像装置は、床面に支持されて不動であるカメラを含み、搬送物を吊下げた状態で移動する途中において搬送物を撮像し、制御装置は、撮像装置にて撮像した搬送物の画像に基づいて第１ロボットおよび第２ロボットの位置および姿勢を補正することができる。

上記発明においては、搬送物を搬出パレットに載せて搬出する搬出装置を備え、撮像装置は、床面に支持されて不動であるカメラを含み、搬出装置が搬出パレットを予め定められた位置に搬送した時に搬出パレットを撮像し、制御装置は、撮像装置にて撮像した搬出パレットの画像に基づいて第１ロボットおよび第２ロボットの位置および姿勢を補正することができる。

本発明によれば、ロボットにて搬送物を吊り下げて搬送するロボットシステムを提供することができる。

実施の形態におけるロボットシステムの概略斜視図である。 実施の形態における吊下げ治具、ワークおよびハンドの拡大斜視図である。 実施の形態におけるロボットシステムのブロック図である。 実施の形態におけるロボットシステムの制御のフローチャートである。 実施の形態におけるワークを搬送する制御の第１工程の概略図である。 実施の形態におけるワークを搬送する制御の第２工程の概略図である。 実施の形態におけるワークを搬送する制御の第３工程の概略図である。 実施の形態におけるワークを搬送する制御の第４工程の概略図である。 実施の形態におけるワークを搬送する制御の第５工程の概略図である。 実施の形態における他のロボットシステムのブロック図である。

図１から図１０を参照して、実施の形態におけるロボットシステムについて説明する。本実施の形態におけるロボットシステムは、搬送物としてのワークを初期位置から目標位置まで複数のロボットを用いて搬送する。また、複数のロボットは、ワークを吊り下げた状態にて搬送する。

図１に、本実施の形態のロボットシステムの概略斜視図を示す。本実施の形態におけるロボットシステム１０は、第１ロボット１と第２ロボット２とを備える。本実施の形態における第１ロボット１および第２ロボット２は、六自由度の多関節型のロボットである。搬送物としては、重量物であるワーク８１を例示して説明する。

ロボットシステム１０は、ワーク８１を初期位置まで搬入する搬入装置としての搬入コンベヤ５４と、目標位置まで搬送されたワーク８１を搬出する搬出装置としての搬出コンベヤ５５，５９とを備える。搬入コンベヤ５４および搬出コンベヤ５５，５９は、ローラコンベヤ等にて構成することができる。搬入コンベヤ５４は、矢印１１１に示す向きに駆動し、ワーク８１を予め定められた初期位置まで搬入する。ワーク８１は、搬入パレット５６に載置された状態で搬入される。ワーク８１の初期位置は、搬入パレット５６が予め定められた位置まで搬送されたときのワーク８１の位置である。また、初期位置は、第１ロボット１に接続された吊下げ治具３および第２ロボット２に接続されたハンド４がワーク８１に係合する位置である。

搬出コンベヤ５５は、矢印１１２に示す向きに駆動し、搬出パレット５７，５８を予め定められた位置まで搬送する。搬出パレット５８は、搬出コンベヤ５５に載置され、搬出パレット５７の土台となるパレットである。搬出パレット５７は、搬出パレット５８の上に配置され、ワーク８１が載置されるパレットである。ワーク８１の目標位置は、搬出パレット５７に載置されたときのワーク８１の位置である。第１ロボット１および第２ロボット２は、協調動作によりワーク８１を初期位置から目標位置まで搬送する。目標位置は、吊下げ治具３およびハンド４がワーク８１の係合を解除する位置である。本実施の形態では、搬送期間中に鉛直方向に延びる回転軸の周りにワーク８１を９０°回転させる。すなわち、搬送期間中にワーク８１の向きを変える。

搬出コンベヤ５５は、搬出パレット５７を搬出コンベヤ５９に移動させる移動装置を含む。第１ロボット１および第２ロボット２によるワーク８１の搬送が完了した後に、移動装置は、搬出パレット５８から搬出パレット５７を持ち上げる。そして、移動装置は、矢印１１４に示す様に搬出パレット５７を搬出コンベヤ５９に移動させる。搬出コンベヤ５９が駆動することによりワーク８１が搬出される。搬出コンベヤ５５には、搬出パレット５８が残される。搬出コンベヤ５５が駆動することにより、矢印１１３に示す様に、搬出パレット５８が搬出される。本実施の形態における第１ロボット１は、搬入コンベヤ５４の上方に配置されている。また、第２ロボット２は、搬入コンベヤ５４と搬出コンベヤ５５との間に配置されている。

第１ロボット１は、架台９１に固定されている。第１ロボット１は、矢印１０１に示すように架台９１に対して旋回する旋回部１１を含む。本実施の形態では、旋回部１１は、鉛直方向に延びる回転軸の周りに回転可能に形成されている。第１ロボット１は、旋回部１１と一体的に回転するアーム１２および手首部１３を含む。第１ロボット１は、複数の関節部を有し、関節部にてアーム１２および手首部１３の向きが変更可能に形成されている。

第１ロボット１の手首部１３には、エンドエフェクタとしての吊下げ治具３が連結されている。第１ロボット１は、吊下げ治具３を支持している。手首部１３は、矢印１０２に示すように、吊下げ治具３を回転するように形成されている。

第２ロボット２は、架台９２に固定されている。第２ロボット２は、第１ロボット１と同様に、架台９２に対して矢印１０３に示す向きに回転する旋回部２１と、旋回部２１と一体的に回転するアーム２２および手首部２３とを含む。旋回部２１は、架台９２に対して鉛直方向に延びる回転軸の周りに回転可能に形成されている。第２ロボット２の手首部２３には、エンドエフェクタとしてのハンド４が連結されている。ハンド４は、ワーク８１を把持するように形成されている。

ロボットシステム１０は、第１ロボット１および第２ロボット２を協調動作させる協調制御を実施する制御装置７を備える。また、ロボットシステムは、第１ロボット１および第２ロボット２に、予め教示点を教示する教示装置８を備える。ロボットシステム１０は、作業領域を取り囲む壁部９３を備える。制御装置７および教示装置８は、壁部９３の外側に配置されている。

図２に、吊下げ治具、ワークおよびハンドの拡大斜視図を示す。図１および図２を参照して、吊下げ治具３は、長手方向を有する基材３１と、基材３１に固定された固定部材３２を含む。固定部材３２は、基材３１の長手方向の一方の端部に配置されている。固定部材３２は、基材３１から下側に向かって延びている。

吊下げ治具３は、基材３１に固定されているレール３９を含む。レール３９は、基材３１の長手方向に沿って延びている。吊下げ治具３は、レール３９に支持されてレール３９に沿って移動する移動部材３３を含む。移動部材３３は、鉛直方向の下向きに延びている。吊下げ治具３は、移動部材３３を駆動する駆動モータ３７を含む。駆動モータ３７が駆動することにより、移動部材３３は、矢印１０４に示す様に、基材３１の長手方向に移動する。本実施の形態においては、ボールねじ機構により移動部材３３が移動する。

吊下げ治具３は、固定部材３２に固定された第１爪３４を含む。吊下げ治具３は、移動部材３３に固定された第２爪３５を含む。第１爪３４および第２爪３５は、ワーク８１の被係合部と係合する係合部として機能する。

なお、吊下げ治具３は、第１爪３４が基材３１に対して鉛直方向を回転軸として回転可能に形成されていても構わない。すなわち、第１爪３４が基材３１に対する向きを変更できるように形成されていても構わない。この構成により、第１爪３４の向きを水平面内で変化させることができて、多くの種類のワークを吊り下げることができる。

ワーク８１は、第１爪３４および第２爪３５が係合する被係合部として機能するブラケット８２，８３を含む。本実施の形態のブラケット８２，８３は、ボルトによりワーク８１の本体に固定されている。被係合部は、この形態に限られず、ワーク８１の本体に形成されていても構わない。ブラケット８２には、第１爪３４が挿入される穴部８２ａが形成されている。すなわち、第１爪３４は穴部８２ａに係合する。ブラケット８３には、第２爪３５が挿入される穴部８３ａが形成されている。すなわち、第２爪３５は穴部８３ａに係合する。

ワーク８１には、第２ロボット２に支持されたハンド４により把持される被把持部８１ａが形成されている。本実施の形態の被把持部８１ａは、ワーク８１の本体の一部分により構成されている。本実施の形態におけるハンド４は、開閉可能な２個の爪部４ａを有する。ハンド４は、把持部として機能する。ハンド４は、２個の爪部４ａを閉じることにより、被把持部８１ａを把持する。被把持部８１ａとしては、この形態に限られず、ワーク８１の本体に把持することができる任意の構造を採用することができる。

本実施の形態におけるロボットシステム１０は、ワーク８１、搬入パレット５６、または搬出パレット５７の位置ずれを補正する機能を有する。ロボットシステム１０は、ワーク８１または搬出パレット５７を撮像する撮像装置としての二次元視覚センサを備える。ロボットシステム１０は、撮像装置にて撮像した２次元の画像に基づいて、第１ロボット１および第２ロボット２の位置および姿勢を補正する。本実施の形態では、３個の撮像装置が配置されている。なお、撮像装置としては、３次元の視覚センサ等を採用しても構わない。

図１および図２を参照して、第１撮像装置は、吊下げ治具３に取り付けられている第１カメラを含む。本実施の形態では、２台の第１カメラが配置されている。第１カメラとして、ブラケット８２を撮像するカメラ４１と、ブラケット８３を撮像するカメラ４２とが配置されている。カメラ４１は、固定部材３２に固定された支持部材３８に支持されている。カメラ４２は、基材３１に固定された支持部材３６により支持されている。本実施の形態では、カメラ４１は、第１爪３４の近傍に配置されている。また、カメラ４２は、第２爪３５の近傍に配置されている。第１撮像装置のカメラ４１，４２は、吊下げ治具３がワーク８１に係合する前に、ワーク８１の被係合部を撮像可能な任意の位置に配置することができる。また、第１カメラは、カメラ４１、４２のいずれか一方が配置されていても構わない。

第２撮像装置は、床面に支持されて不動である第２カメラとしてのカメラ４３を備える。カメラ４３は、カメラ架台５１に支持されている。カメラ４３は、ワーク８１を吊下げた状態で移動する途中においてワーク８１を撮像する。本実施の形態のカメラ４３は、下側からワーク８１を撮像するように配置されている。第２撮像装置のカメラ４３は、ワーク８１を吊下げた状態でワーク８１を撮像可能な任意の位置に配置することができる。

第３撮像装置は、床面に支持されて不動である第３カメラとしてのカメラ４４を含む。カメラ４４は、カメラ架台５２に支持されている。カメラ４４は、搬出装置が予め定められた位置に搬出パレット５７を搬送した時に搬出パレット５７を撮像する。本実施の形態のカメラ４４は、搬出コンベヤ５５の上方に配置されている。第３撮像装置のカメラ４４は、予め定められた位置に搬出パレット５７が配置された時に搬出パレット５７を撮像可能な任意の位置に配置することができる。

図３に、本実施の形態におけるロボットシステムのブロック図を示す。ロボットシステム１０の制御装置７は、第１ロボット１および第２ロボット２を制御する１台の装置により構成されている。また、教示装置８は、第１ロボット１に対して位置および姿勢を教示し、更に、第２ロボット２に対して位置および姿勢を教示する１台の装置から構成されている。すなわち、制御装置７および教示装置８は、第１ロボット１および第２ロボット２に共通の装置である。

作業者は、教示装置８を用いて第１ロボット１および第２ロボット２に対して教示点を教示し、第１ロボット１および第２ロボット２の動作を予め設定する。または、動作プログラムにより第１ロボット１および第２ロボット２の動作が予め設定されていても構わない。本実施の形態の制御装置７は、第１ロボット１および第２ロボット２を協調動作させる協調制御を実施する。協調制御では、吊下げ治具３に対するハンド４の相対位置が一定に維持される。本実施の形態の協調制御では、第１ロボット１がマスターロボットとして機能し、第２ロボット２がスレーブロボットとして機能する。第２ロボット２は、第１ロボット１の位置および姿勢に基づいて、位置および姿勢が定められる。第２ロボット２は、第１ロボット１の動作に追従するように動作する。そして、第２ロボット２は、第１ロボット１の動作に合わせて第１ロボット１と一体的に駆動する。

制御装置７は、予め設定された教示点を記憶する記憶部６２を含む。制御装置７は、第１ロボット１、第２ロボット２、吊下げ治具３およびハンド４の駆動を制御する動作制御部６３を含む。また、動作制御部６３は、搬入コンベヤ５４および搬出コンベヤ５５，５９の動作も制御する。

制御装置７は、第１撮像装置４５、第２撮像装置４６および第３撮像装置４７の画像を処理する画像処理部６５を含む。制御装置７は、それぞれの撮像装置にて撮像された画像に基づいて、第１ロボット１および第２ロボット２の位置および姿勢の補正量を算出する補正部６４を含む。

画像処理部６５は、第１撮像装置４５により撮像された画像に基づいて、搬入コンベヤ５４により搬入されたワーク８１の位置のずれ量を算出する。画像処理部６５は、第２撮像装置４６にて撮像された画像に基づいて、吊下げ治具３にてワーク８１を吊り下げた状態におけるワーク８１の位置のずれ量を算出する。画像処理部６５は、第３撮像装置４７により撮像された画像に基づいて、搬出コンベヤ５５により搬入された搬出パレット５７の位置のずれ量を算出する。補正部６４は、それぞれのずれ量に基づいて、第１ロボット１および第２ロボット２の補正量を算出する。動作制御部６３は、算出された補正量に基づいて、第１ロボット１および第２ロボット２の位置および姿勢を補正する。

本実施の形態の制御装置７は、それぞれのロボットの基準位置および基準姿勢が予め設定されている。本実施の形態では教示装置８にて教示された位置がロボットの基準位置になり、教示装置８にて教示された姿勢がロボットの基準姿勢になる。制御装置７には、それぞれの撮像装置にて撮像する時のロボットの基準位置および基準姿勢が予め定められている。そして、制御装置７は、この基準位置および基準姿勢における基準画像を予め記憶している。制御装置７は、撮像装置にて撮像した画像と基準画像とに基づいてロボットの位置および姿勢の補正量を算出する。

図４に、本実施の形態におけるロボットシステムの制御のフローチャートを示す。図４に示す制御は、１個のワーク８１を搬送する制御を示している。複数のワーク８１を搬送する場合には、図４に示す制御を繰り返して実施することができる。

図１および図４を参照して、ステップ１３１においては、ワーク８１および搬出パレット５７，５８を予め定められた位置まで搬送する。制御装置７は、搬入コンベヤ５４を制御して、ワーク８１を初期位置まで搬送する。また、制御装置７は、搬出コンベヤ５５を制御して、搬出パレット５７，５８をワーク８１の目標位置に対応する位置まで搬送する。

図２から図４を参照して、ステップ１３２においては、吊下げ治具３をワーク８１の近傍の予め定められた位置に移動する。第１撮像装置４５のカメラ４１，４２にてワーク８１のブラケット８２，８３が撮像可能な位置まで移動する。この時の第１ロボット１の位置および姿勢は予め設定されている。第１爪３４は、ブラケット８２から離れた状態である。第２爪３５は、ブラケット８３から離れた状態である。

次に、ステップ１３３では、第１撮像装置４５にてブラケット８２，８３を撮像する。カメラ４１は、第１爪３４をブラケット８２に係合する前に、ブラケット８２の画像を撮像する。また、カメラ４２は、第２爪３５をブラケット８３に係合する前に、ブラケット８３の画像を撮像する。

次に、ステップ１３４において、制御装置７は、ワーク８１の位置のずれがあるか否かを判別する。画像処理部６５は、２つのカメラ４１，４２にて撮像した画像と、予め記憶されたブラケット８２，８３の基準画像とを比較する。本実施の形態では、画像処理部６５は、ブラケット８２に形成された穴部８２ａの位置を比較する。また、画像処理部６５は、ブラケット８３に形成された穴部８３ａの位置を比較する。そして、画像処理部６５は、ブラケット８２，８３のずれ量を算出する。カメラ４１，４２にて撮像した画像における穴部８２ａ，８３ａの位置が、基準画像における穴部８２ａ，８３ａの位置から予め定められた判定値よりも大きくずれている場合には、ワーク８１の位置がずれていると判別することができる。この場合には、ステップ１３５に移行する。

ステップ１３５において、補正部６４は、ずれ量に基づいて第１ロボット１および第２ロボット２の位置および姿勢の補正量を算出する。補正部６４は、基材３１を回転した時に、第１爪３４がブラケット８２の穴部８２ａに挿入されるように補正量を算出する。また、補正部６４は、基材３１を回転した後に移動部材３３がレール３９に沿って移動した時に、第２爪３５がブラケット８３の穴部８３ａに挿入されるように補正量を算出する。

そして、動作制御部６３は、算出された補正量に基づいて第１ロボット１および第２ロボット２の位置および姿勢を補正する。搬入コンベヤ５４にて、ワーク８１が搬入された時に、ワーク８１の位置に誤差が生じている場合がある。特に、ワーク８１の被係合部の位置が所望の位置からずれている場合がある。そこで、第１撮像装置４５により撮像された画像に基づく補正を実施することにより、次の工程において、第１爪３４を確実にブラケット８２に係合させることができる。また、次の工程において、第２爪３５を確実にブラケット８３に係合させることができる。更に、次の工程において、ハンド４がワーク８１を確実に把持することができる。ステップ１３４においてワーク８１の位置のずれがないと判別される場合には、ステップ１３６に移行する。

図５に、第１ロボット１および第２ロボット２の位置および姿勢の補正を実施した後の模式図を示す。第１爪３４は、ブラケット８２から離れた位置に配置されている。第２爪３５は、ブラケット８３から離れた位置に配置されている。ハンド４は、ワーク８１を把持する前の状態である。ブラケット８２の穴部８２ａの高さと第１爪３４の高さが同じになる。また、ブラケット８３の穴部８３ａの高さと第２爪３５の高さとが同じになる。ハンド４は、ワーク８１の被把持部８１ａに対向する。なお、本実施の形態では、ワーク８１のブラケット８２，８３の位置に基づいて補正を実施しているが、この形態に限られず、ワーク８１の任意の部分の位置に基づいて補正を実施することができる。

図４を参照して、ステップ１３６において、動作制御部６３は、吊下げ治具３およびハンド４をワーク８１に係合させる。図１、図２、図４、および図５を参照して、ハンド４の爪部４ａがワーク８１の被把持部８１ａを把持する。この時にハンド４は、被係合部としてのブラケット８２，８３よりも下側においてワーク８１を把持する。

次に、動作制御部６３は、吊下げ治具３をワーク８１に係合させる。動作制御部６３は、矢印１０２に示すように、吊下げ治具３を水平面内で回転させる。第１爪３４がブラケット８２の穴部８２ａに挿入される。図２は、第１爪３４がブラケット８２に挿入した状態を示している。次に、矢印１０５に示す様に移動部材３３が移動することにより、第２爪３５をブラケット８３の穴部８３ａに挿入する。このように、吊下げ治具３をワーク８１に係合させる。

本実施の形態においては、ハンド４にてワーク８１を把持した後に吊下げ治具３をワーク８１に係合させているが、この形態に限られず、先に吊下げ治具３をワーク８１に係合させても構わない。

図６は、ハンドにてワークを把持し、更に吊下げ治具がワークに係合した時の模式図である。ワーク８１の被係合部が吊下げ治具３の係合部に係合している。ハンド４はワーク８１を把持している。本実施の形態では、この状態にて第１ロボット１および第２ロボット２の協調制御を開始する。

図４を参照して、ステップ１３７において、第１ロボット１および第２ロボット２にてワーク８１を吊り下げる。図６を参照して、矢印１０７に示すように、第１ロボット１は、鉛直方向の上側にワーク８１を上昇させる。このときに、協調制御が実施されているために、第２ロボット２は、ワーク８１を把持した状態を維持しながらワーク８１の移動に追従する。

図７に、ワークの上昇が完了した模式図を示す。搬入パレット５６は、複数のピン５６ａを含む。ワーク８１の底部には、ピン５６ａが挿入されていた挿入穴８１ｂが形成されている。ワーク８１が上昇することにより、挿入穴８１ｂがピン５６ａから離脱する。本実施の形態では、予め定められた高さまでワーク８１を上昇させる。

図４を参照して、次に、ステップ１３８において、ワーク８１を第２撮像装置４６のカメラ４３の上方まで移動する。図７を参照して、矢印１０８に示す様にワーク８１を移動する。この工程では、ワーク８１を回転させないで水平方向に平行移動させる。カメラ４３がワーク８１の底面の撮像が可能な位置まで移動する。このときに、協調制御が実施されているために、第２ロボット２がワーク８１を把持した状態を維持しながらワーク８１の移動に追従する。

図８に、ワークの平行移動が完了したときの模式図を示す。本実施の形態では、カメラ４３の真上までワーク８１を移動している。ワーク８１の底面がカメラ４３に対向している。カメラ４３にてワーク８１の底面の撮像が可能になる。本実施の形態においては、ワーク８１の挿入穴８１ｂの位置に基づいて、第１ロボット１および第２ロボット２の位置および姿勢が補正される。制御装置７には、ワーク８１の底面の基準画像が予め記憶されている。そして、カメラ４３にて撮像した画像と基準画像とに基づいてロボットの位置および姿勢を補正する。

図４を参照して、ステップ１３９において、第２撮像装置４６は、ワーク８１を撮像する。本実施の形態では、カメラ４３は、ワーク８１の底面を撮像する。画像処理部６５は、撮像した画像を処理する。そして、ステップ１４０において、画像処理部６５は、ワーク８１の位置のずれ量を算出する。そして、画像処理部６５は、ずれ量が予め定められた判定値よりも大きいか否かを判別する。この工程では、ワーク８１の水平方向における位置のずれを判別する。画像処理部６５は、ずれ量が予め定められた判定値よりも大きい場合に、ワーク８１の位置のずれが生じていると判別することができる。ステップ１４０において、ワーク８１の位置にずれがあると判別される場合には、ステップ１４１に移行する。

ステップ１４１において、補正部６４は、ずれ量に基づいて第１ロボット１および第２ロボット２の位置および姿勢の補正量を算出する。補正部６４は、カメラ４３にて撮像した挿入穴８１ｂの位置が、基準画像の挿入穴８１ｂの位置に一致するように、第１ロボット１および第２ロボット２の補正量を算出する。そして、動作制御部６３は、補正量に基づいて第１ロボット１および第２ロボット２の位置および姿勢を補正する。本実施の形態では、ワーク８１の挿入穴８１ｂの位置に基づいて補正を実施しているが、この形態に限られず、ワーク８１の任意の部分の位置に基づいて補正を実施することができる。

ワーク８１を吊り下げた時にワーク８１の位置に誤差が生じる場合がある。本実施の形態では、ワーク８１を吊り下げた状態においてワーク８１の位置の補正を行うことができる。ステップ１４０においてワーク８１の位置のずれがないと判別される場合には、ステップ１４２に移行する。

図１および図４を参照して、次に、搬出パレット５７の位置に基づいて、第１ロボット１および第２ロボット２の位置および姿勢を補正する。ステップ１４２において、第３撮像装置４７は、カメラ４４にて搬出パレット５７を撮像する。

ステップ１４３において、画像処理部６５は、搬出パレット５７の位置のずれ量を算出する。そして、画像処理部６５は、搬出パレット５７の位置のずれがあるか否かを判別する。画像処理部６５は、搬出パレット５７のずれ量が予め定められた判定値よりも大きい場合に、搬出パレット５７の位置がずれていると判別することができる。本実施の形態では、画像処理部６５は、搬出パレット５７のピン５７ａの位置に基づいて、搬出パレット５７の位置のずれがあるか否かを判別している。ステップ１４３において、搬出パレット５７の位置のずれがあると判別される場合には、ステップ１４４に移行する。

ステップ１４４において、補正部６４は、搬出パレット５７のずれ量に基づいて第１ロボット１および第２ロボット２の位置および姿勢の補正量を算出する。そして、動作制御部６３は、補正量に基づいて第１ロボット１および第２ロボット２の位置および姿勢の補正を実施する。この時の補正量は、次の工程においてワーク８１を回転移動した時に、ワーク８１の挿入穴８１ｂの位置が、搬出パレット５７のピン５７ａの真上になるように設定される。

搬出コンベヤ５５が搬出パレット５７，５８を搬入した時に、搬出パレット５７の位置が予め定められた位置からずれている場合がある。第３撮像装置により撮像された画像に基づいて第１ロボット１および第２ロボット２の位置および姿勢を補正することにより、後の工程で、搬出パレット５７のピン５７ａを確実にワーク８１の挿入穴８１ｂに挿入することができる。ステップ１４３において、搬出パレット５７の位置のずれがないと判別される場合には、ステップ１４５に移動する。

ステップ１４５においては、ワーク８１を搬出パレット５７の上方に移動する。図８を参照して、矢印１０９に示す様にワーク８１を水平方向に移動する。このときに、第１ロボット１および第２ロボット２は、ワーク８１の向きを変更する。第１ロボット１および第２ロボット２は、ワーク８１を水平面内で９０°回転する。図１を参照して、第１ロボット１および第２ロボット２は、矢印１０１，１０３に示すように、旋回部１１，２１が回転することによりワーク８１の向きが変化する。このときに、協調制御が実施されているために、第２ロボット２は、ワーク８１を把持した状態を維持しながらワーク８１の移動に追従する。

図９に、ワークを搬出パレットの真上に移動したときの概略図を示す。カメラ４３にて撮像された画像およびカメラ４４により撮像された画像に基づいて、ワーク８１の位置が補正されているために、ワーク８１の挿入穴８１ｂは搬出パレット５７のピン５７ａの真上に配置される。

図４を参照して、次に、ステップ１４６においては、ワーク８１を搬出パレット５７に載置する。図９を参照して、矢印１１０に示す様に、ワーク８１を下降させる。搬出パレット５７のピン５７ａがワーク８１の挿入穴８１ｂに挿入される。この様に、目標位置までワーク８１が搬送される。制御装置７は、ワーク８１を目標位置まで搬送した時に協調制御を終了する。

図４を参照して、ステップ１４７においては、吊下げ治具３およびハンド４の係合を解除する。図２を参照して、本実施の形態では、第１爪３４および第２爪３５の係合を解除する。移動部材３３を移動させることにより、ブラケット８３の穴部８３ａから第２爪３５を引き抜く。次に、基材３１を回転させることにより、第１爪３４をブラケット８２の穴部８２ａから引き抜く。次に、ハンド４の爪部４ａを開くことにより、ハンド４の係合を解除する。そして、吊下げ治具３およびハンド４を所定の位置まで退避させる。

図４を参照して、次に、ステップ１４８において、制御装置７が搬出コンベヤ５５の移動装置を駆動し、ワーク８１および搬出パレット５７が搬出コンベヤ５９に搬送される。そして、制御装置７が搬出コンベヤ５９を駆動することによりワーク８１が搬出される。また、制御装置７が搬出コンベヤ５５を駆動することにより、搬出パレット５８が搬出される。

このように、本実施の形態のロボットシステムは、複数のロボットにて搬送物を吊り下げて搬送物を搬送することができる。作業者がホイストを用いて搬送物を吊り下げたり、搬送物が揺れないように搬送物を押えたりする作業が不要になる。複数台のロボットにて自動的に搬送物を搬送することができる。本実施の形態では、２台のロボットを用いて搬送物を搬送しているが３台以上のロボットにて搬送物を搬送しても構わない。

本実施の形態のロボットシステム１０は、複数台のロボットの協調動作を実施することにより搬送物を搬送する。第２ロボット２がワーク８１を把持した状態を維持するために、ワーク８１の揺れを抑制しながら搬送することができる。また、ロボットにて搬送するために高速で搬送物を搬送することができる。更に、ロボットにて搬送するために搬送途中にワーク８１の向きを変えることができる。この場合にも協調制御を実施しているために、安定してワーク８１の向きを変更することができる。

また、制御装置は、ロボットの基準位置および基準姿勢における基準画像を予め記憶しており、撮像装置にて撮像した画像と基準画像とに基づいてロボットの位置および姿勢の補正量を算出し、補正量に基づいてロボットの位置および姿勢を補正する。このために、搬送期間中に生じる位置の誤差を修正することができる。

制御装置は、第１撮像装置にて撮像した被係合部の画像に基づいてロボットの位置および姿勢を補正する。この制御により、第１のロボットおよび第２のロボットを搬送物に確実に係合させることができる。また、制御装置は、第２撮像装置にて撮像した搬送物の画像に基づいてロボットの位置および姿勢を補正する。この制御により、搬送物を吊下げた状態におけるワークの位置ずれを補正することができる。更に、制御装置は、第３撮像装置にて撮像したパレットの画像に基づいてロボットの位置および姿勢を補正する。この制御により、パレットの位置ずれを補正することができる。本実施の形態では、第２撮像装置の画像および第３撮像装置の画像に基づく制御により、搬出パレットのピンとワークの穴部とがずれることを抑制することができる。

本実施の形態における制御装置は、第１のロボットおよび第２ロボットを共通の装置にて制御しているが、この形態に限られず、制御装置は、第１ロボットを制御する第１制御装置および第２ロボットを制御する第２制御装置により構成されていても構わない。

図１０に、本実施の形態における他のロボットシステムのブロック図を示す。他のロボットシステムは、第１ロボット１および吊下げ治具３を制御する第１制御装置６１ａと、第２ロボット２およびハンド４を制御する第２制御装置６１ｂとを備える。第１制御装置６１ａおよび第２制御装置６１ｂは、通信線７１を含む通信装置により互いに接続されている。通信装置は、例えばイーサネット（登録商標）にて通信を実施することができる。そして、第１制御装置６１ａおよび第２制御装置６１ｂは、通信装置による通信を行いながら協調制御を実施する。

他のロボットシステムでは、協調制御において、第１制御装置６１ａはマスターロボットを制御する装置として機能し、第２制御装置６１ｂは、スレーブロボットを制御する制御装置として機能する。

第１制御装置６１ａは、記憶部６２ａ、動作制御部６３ａ、および補正部６４ａを含む。第２制御装置６１ｂは、第１制御装置６１ａと同様に、記憶部６２ｂ、動作制御部６３ｂ、および補正部６４ｂを含む。また、第１制御装置６１ａには、第１教示装置８ａが接続されている。第２制御装置６１ｂには第２教示装置８ｂが接続されている。このように、それぞれのロボットに対して制御装置および教示装置が配置されている。なお、搬入コンベヤ５４および搬出コンベヤ５５，５９は、第１制御装置６１ａにより制御されている。

図１０に示すロボットシステムの例では、第１制御装置６１ａは、画像処理部６５ａを含む。第１撮像装置４５の画像、第２撮像装置４６の画像、および第３撮像装置４７の画像は、第１制御装置６１ａに入力される。そして、画像処理部６５ａにおいて、ずれ量が算出される。第１制御装置６１ａの補正部６４ａは、ずれ量に基づいて第１ロボット１の位置および姿勢の補正量を算出する。動作制御部６３ａにて第１ロボット１の位置および姿勢の補正が実施される。また、第２制御装置６１ｂの補正部６４ｂは、ずれ量に基づいて第２ロボット２の位置および姿勢の補正量を算出する。動作制御部６３ｂにて第２ロボット２の位置および姿勢の補正が実施される。このように、それぞれのロボットに制御装置および教示装置を配置して、通信装置にて通信することにより協調制御を実施しても構わない。

本実施の形態の吊下げ治具は、第１爪および第２爪を有し、基材を回転することにより第１爪がワークの第１ブラケットに係合し、移動部材が移動することにより第２爪がワークの第２ブラケットに係合している。吊下げ治具は、この形態に限られず、ワークを吊り下げることができる任意の構成を採用することができる。

本実施の形態のロボットは６軸のロボットであるが、この形態に限られず、任意のロボットに本発明を適用することができる。

本実施の形態では、搬送途中にワークの向きを変える搬送制御を例示しているが、この形態に限られず、搬送途中に向きを変えなくても構わない。

上述のそれぞれの制御においては、機能および作用が変更されない範囲において適宜ステップの順序を変更することができる。上記の実施の形態は、適宜組み合わせることができる。上述のそれぞれの図において、同一または相等する部分には同一の符号を付している。なお、上記の実施の形態は例示であり発明を限定するものではない。また、実施の形態においては、特許請求の範囲に示される実施の形態の変更が含まれている。

１ 第１ロボット
２ 第２ロボット
３ 吊下げ治具
４ ハンド
７ 制御装置
１０ ロボットシステム
１１，２１ 旋回部
３４ 第１爪
３５ 第２爪
３６ 支持部材
４１〜４４ カメラ
４５ 第１撮像装置
４６ 第２撮像装置
４７ 第３撮像装置
６１ａ 第１制御装置
６１ｂ 第２制御装置
６４，６４ａ，６４ｂ 補正部
６５ 画像処理部
７１ 通信線
８１ ワーク
８１ａ 被把持部
８２，８３ ブラケット

本発明のロボットシステムは、搬送物を搬送するロボットシステムであって、搬送物の２つの被係合部とそれぞれ係合する２つの係合部を有し、搬送物を吊り下げる吊下げ治具と、吊下げ治具を支持する第１ロボットと、搬送物が吊り下げられた時に搬送物を把持するハンドと、ハンドを支持する第２ロボットと、第１ロボットおよび第２ロボットを協調動作させる協調制御を実施する制御装置とを備える。吊下げ治具は、第１ロボットのアームの先端に取付けられる基材を含む。２つの係合部のうち一方の係合部は、基材に設けられ、２つの被係合部のうち一方の被係合部と係合する。２つの係合部のうち他方の係合部は、基材に対して移動可能に設けられ、駆動装置の駆動によって移動して、２つの被係合部のうち他方の被係合部と係合する。ハンドは、被係合部よりも下側において搬送物を把持する。ロボットシステムは、制御装置が協調制御を実施することにより吊下げ治具に対するハンドの相対位置が一定に維持され、ハンドが搬送物を把持した状態を維持しながら搬送物を搬送する。

Claims (7)

1. 搬送物を搬送するロボットシステムであって、
   搬送物の被係合部と係合する係合部を有し、搬送物を吊り下げる吊下げ治具と、
   吊下げ治具を支持する第１ロボットと、
   搬送物が吊り下げられた時に搬送物を把持するハンドと、
   前記ハンドを支持する第２ロボットと、
   第１ロボットおよび第２ロボットを協調動作させる協調制御を実施する制御装置とを備え、
   前記ハンドは、前記被係合部よりも下側において搬送物を把持し、
   前記制御装置が協調制御を実施することにより吊下げ治具に対する前記ハンドの相対位置が一定に維持され、前記ハンドが搬送物を把持した状態を維持しながら搬送物を搬送する、ロボットシステム。
2. 前記制御装置は、第１ロボットおよび第２ロボットを制御する１台の装置により構成されている、請求項１に記載のロボットシステム。
3. 前記制御装置は、第１ロボットを制御する第１制御装置および第２ロボットを制御する第２制御装置を含み、
   第１制御装置および第２制御装置は、通信線により互いに接続されて協調制御を実施する、請求項１に記載のロボットシステム。
4. 搬送物または搬送物を載置するパレットを撮像する撮像装置を備え、
   前記制御装置は、第１ロボットおよび第２ロボットの基準位置および基準姿勢における基準画像を予め記憶しており、撮像装置にて撮像した画像と基準画像とに基づいて第１ロボットおよび第２ロボットの位置および姿勢の補正量を算出し、前記補正量に基づいて第１ロボットおよび第２ロボットの位置および姿勢を補正する、請求項１から３のいずれか一項に記載のロボットシステム。
5. 搬送物を搬入する搬入装置を備え、
   撮像装置は、吊下げ治具に取り付けられたカメラを含み、搬入装置が予め定められた位置に搬送物を搬送した時に前記被係合部を撮像し、
   前記制御装置は、撮像装置にて撮像した前記被係合部の画像に基づいて第１ロボットおよび第２ロボットの位置および姿勢を補正する、請求項４に記載のロボットシステム。
6. 撮像装置は、床面に支持されて不動であるカメラを含み、搬送物を吊下げた状態で移動する途中において搬送物を撮像し、
   前記制御装置は、撮像装置にて撮像した搬送物の画像に基づいて第１ロボットおよび第２ロボットの位置および姿勢を補正する、請求項４に記載のロボットシステム。
7. 搬送物を搬出パレットに載せて搬出する搬出装置を備え、
   撮像装置は、床面に支持されて不動であるカメラを含み、搬出装置が搬出パレットを予め定められた位置に搬送した時に搬出パレットを撮像し、
   前記制御装置は、撮像装置にて撮像した搬出パレットの画像に基づいて第１ロボットおよび第２ロボットの位置および姿勢を補正する、請求項４に記載のロボットシステム。

Images