JP2018176294A - ロボット及びその動作方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】アームを用いて容器を自動的に供給することが可能なロボット及びその動作方法を提供する。【解決手段】ロボットは、第2アーム13Bの第2ハンド19が、容器積層体41の最下位の容器42の頂部を把持して当該容器積層体を保持し、その後、第1アーム13Aの第1ハンド18が、容器積層体の最下位の容器の第2ハンドによって保持された部分より下側の部分を把持して当該容器積層体を保持し、その後、第2アームの第2ハンドが、最下位の容器の頂部を解放し、その後、容器積層体の下から2番目の容器の頂部を把持して当該容器積層体を保持し、その後、第1アームの第1ハンドが最下位の容器を下方へ移動させて、容器積層体から当該最下位の容器を分離するように構成されている。【選択図】図5F
Description
本発明は、ロボット及びその動作方法に関する。
従来から、カップを自動的に供給することが知られている。例えば、積み重ねられたカップに係合するようにカップ切離しカムが設けられ、当該カップ切離しカムが1回転することにより、最下位のカップのみが切り離されて落下する技術が知られている(例えば、特許文献1参照)。
また、積み重ねられた紙コップを、隣り合う紙コップの飲み口の間に刃状のストッパを差し込んで、切り離す技術が知られている(例えば、特許文献2参照)。
また、エアシリンダーの爪を突出させて最下側の紙コップの上縁を押して、当該紙コップをその上の紙コップから離す技術が知られている(例えば、特許文献3参照)。
近年、様々な分野において、生産性向上の観点から、ロボットと作業者が同じ作業空間内で共同して作業を行うことが提案されている。しかし、上記従来技術は、カップの自動供給にロボットが用いられていない。また、カップは容器の一例であり、可能な限り広範な容器を自動供給することが好ましい。
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、アームを用いて容器を自動的に供給することが可能なロボット及びその動作方法を提供することを目的としている。
上記課題を解決するために、本発明のある態様(aspect)に係るロボットは、容器積層体から容器を順に分離するロボットであって、前記容器は、頂部が開放され、底部が閉鎖され、且つ頂部から底部に向かって細くなる形状を有しており、前記容器積層体は、上下方向に隣接する2つの容器において、下側の容器の内部空間に上側の容器が底部から挿入されて頂部が露出するように、複数の前記容器が順に積層されており、前記ロボットは、先端部に前記容器を把持することが可能な第2ハンドを備える第2アームと先端部に前記容器を把持することが可能な第1ハンドを備える第1アームと、前記第1及び第2アームの動作を制御する制御器と、を備えており、前記制御器は、前記第2アームの前記第2ハンドが、前記容器積層体の最下位の容器の頂部を把持して当該容器積層体を保持し、その後、前記第1アームの前記第1ハンドが、前記容器積層体の前記最下位の容器の前記第2ハンドによって保持された部分より下側の部分を把持して当該容器積層体を保持し、その後、前記第2アームの前記第2ハンドが、前記最下位の容器の頂部を解放し、その後、前記容器積層体の下から2番目の容器の頂部を把持して当該容器積層体を保持し、その後、前記第1アームの第1ハンドが前記最下位の容器を下方へ移動させて、前記容器積層体から当該最下位の容器を分離するよう前記第1及び第2アームを制御するように構成されている。
この構成によれば、第1及び第2アームが、容器積層体を第2アーム、第1アーム、第2アームの順に持ち替えて保持し、第2アームが容器積層体の下から2番目の容器の頂部を把持して当該容器積層体を保持した状態において、第1アームが最下位の容器を下方へ移動させて、容器積層体から当該最下位の容器を分離するので、アームを用いて容器を自動的に供給することができる。しかも、容器の供給速度が、アームの動作速度に依存するので、アームの動作速度を上げることによって、容器の供給速度(作業効率)を向上することが可能である。
前記制御器は、前記第2アームの前記第2ハンドが前記容器積層体の最下位の容器の頂部を把持して当該容器積層体を保持する際に、前記第2ハンドが所定の高さ位置に位置し、その後、前記第2ハンドが前記容器積層体の下から2番目の容器の頂部を把持するまでに前記第2ハンドが所定の高さだけ上昇し、且つ、前記第1アームの第1ハンドが前記最下位の容器を下方へ移動させた後、前記第2ハンドが前記所定の高さ位置に戻るよう、前記第1及び第2アームを制御するように構成されていてもよい。
この構成によれば、第2アームの第2ハンドが容器積層体を所定の高さ位置に保持する動作が容器の分離動作の開始動作となり、第1アームの第1ハンドが最下位の容器を下方へ移動させた後、第2ハンドが前記所定の高さ位置に戻る動作が、容器の分離動作の終了動作となるので、分離動作を繰り返すことができる。
前記第1ハンド及び前記第2ハンドは、前記容器に対し水平方向に挟持力を作用させて当該容器を把持するように構成されていてもよい。
この構成によれば、下から上へ順に積層された容器積層体の容器を好適に把持することができる。
前記容器がカップであってもよい。
この構成によれば、第2アームが容器積層体の下から2番目の容器の頂部を把持して当該容器積層体を保持した状態において、第1アームが最下位の容器を把持して下方へ移動させることにより容器積層体から当該最下位の容器を分離するので、容器積層体が、カップの弾性によって、隣接するカップが互いに密着しているカップ積層体であっても、好適にカップを分離することができる。
また、本発明の他の態様(aspect)に係るロボットの動作方法は、器積層体から容器を順に分離するロボットの動作方法であって、前記容器は、頂部が開放され、底部が閉鎖され、且つ頂部から底部に向かって細くなる形状を有しており、前記容器積層体は、上下方向に隣接する2つの容器において、下側の容器の内部空間に上側の容器が底部から挿入されて頂部が露出するように、複数の前記容器が順に積層されており、前記ロボットは、先端部に前記容器を把持することが可能な第2ハンドを備える第2アームと先端部に前記容器を把持することが可能な第1ハンドを備える第1アームとを備えており、前記動作方法は、前記第2アームの前記第2ハンドによって、前記容器積層体の最下位の容器の頂部を把持して当該容器積層体を保持することと、その後、前記第1アームの前記第1ハンドによって、前記容器積層体の前記最下位の容器の前記第2ハンドによって保持された部分より下側の部分を把持して当該容器積層体を保持することと、その後、前記第2アームの前記第2ハンドによって、前記最下位の容器の頂部を解放することと、その後、前記第2アームの前記第2ハンドによって、前記容器積層体の下から2番目の容器の頂部を把持して当該容器積層体を保持することと、その後、前記第1アームの第1ハンドによって、前記最下位の容器を下方へ移動させて、前記容器積層体から当該最下位の容器を分離することと、を含む。
この構成によれば、第1及び第2アームが、容器積層体を第2アーム、第1アーム、第2アームの順に持ち替えて保持し、第2アームが容器積層体の下から2番目の容器の頂部を把持して当該容器積層体を保持した状態において、第1アームが最下位の容器を下方へ移動させて、容器積層体から当該最下位の容器を分離するので、アームを用いて容器を自動的に供給することができる。しかも、容器の供給速度が、アームの動作速度に依存するので、アームの動作速度を上げることによって、容器の供給速度(作業効率)を向上することが可能である。
本発明は、アームを用いて容器を自動的に供給することが可能なロボット及びその動作方法を提供することができるという効果を奏する。
以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。以下では、全ての図を通じて、同一又は相当する要素には同一の参照符号を付してその重複する説明を省略する。また、図面は理解しやすくするために、それぞれの構成要素を模式的に示したものである。従って、本発明と関係の無い要素が省略される場合、及び複数の図が互いに一致しない場合がある。また、各要素の寸法は必ずしも正確ではない。
(実施形態)
[構成]
図1は、本発明の実施形態に係るロボットの構成を示す正面図である。本実施形態では、図1において、双腕ロボット11の一対のアームを広げた方向を左右方向と称し、基軸の軸心に平行な方向を上下方向と称し、左右方向および上下方向に直交する方向を前後方向と称する。
[構成]
図1は、本発明の実施形態に係るロボットの構成を示す正面図である。本実施形態では、図1において、双腕ロボット11の一対のアームを広げた方向を左右方向と称し、基軸の軸心に平行な方向を上下方向と称し、左右方向および上下方向に直交する方向を前後方向と称する。
図1を参照すると、双腕ロボット11は、台車に固定されたベース12と、ベース12に支持された一対のアーム(以下、単に「アーム」と記載する場合がある)13A、13Bと、ベース12内に収納された制御器14と、を備えている。ベース12及び一対のアーム13A、13Bが双腕ロボット11の本体を構成している。各アーム13A、13Bは、ベース12に対して移動可能に構成された水平多関節型アームであって、アーム部15とリスト部17とエンドエフェクタ(18、19)を備えている。なお、第1アーム(右のアーム)13Aおよび第2アーム(左のアーム)13Bは、実質的に同じ構造であってもよい。また、右のアーム13Aおよび左のアーム13Bは、独立して動作したり、互いに関連して動作したりすることができる。なお、各アーム13A、13Bは、ロボットアームであればよく、水平多関節型アームには限定されない。例えば、一般的な多関節型アームでもよい。また、左のアームが第1アームで、右のアームが第2アームであってもよい。
アーム部15は、本例では、第1リンク15aおよび第2リンク15bとで構成されている。第1リンク15aは、ベース12の上面に固定された基軸16と回転関節J1により連結され、基軸16の軸心を通る回転軸線L1まわりに回動可能である。第2リンク15bは、第1リンク15aの先端部と回転関節J2により連結され、第1リンク15aの先端部に規定された回転軸線L2まわりに回動可能である。
リスト部17は、昇降部17aおよび回動部17bにより構成されている。昇降部17aは、第2リンク15bの先端部と直動関節J3により連結され、第2リンク15bに対し昇降移動可能である。回動部17bは、昇降部17aの下端と回転関節J4により連結され、昇降部17aの下端部に規定された回転軸線L3まわりに回動可能である。
エンドエフェクタ(18、19)は、左右のリスト部17の回動部17bにそれぞれ連結されている。エンドエフェクタ(18、19)は、左右のアーム13の各々の先端に設けられている。エンドエフェクタ(18、19)は、本例ではハンドで構成されている。ハンドの構成は後述する。
上記構成の各アーム13A、13Bは、各関節J1〜J4を有する。そして、アーム13には、各関節J1〜J4に対応付けられるように、駆動用のサーボモータ(図示せず)、および、そのサーボモータの回転角を検出するエンコーダ(図示せず)等が設けられている。また、2本のアーム13A、13Bの第1リンク15a、15aの回転軸線L1は同一直線上にあり、一方のアーム13の第1リンク15aと他方のアーム13の第1リンク15aとは上下に高低差を設けて配置されている。
図2は、図1の双腕ロボットのハンドの構成及び双腕ロボットの適用例(使用例)を示す斜視図である。
図1及び図2を参照すると、第1アーム13Aは、エンドエフェクタとしての第1ハンド18を備える。第1ハンド18は、ベース部21と第1把持部22と第2把持部23とを含む。ベース部21は、屈曲した板状に形成されていて、水平な(回転軸線L3に垂直直な)第1部分と第1部分の一方の端部から下方に延び、そこから水平に延びる第2部分とを含む。第1部分の中央部は回動部17bに固定されている。第2部分の先端部には一対の爪を有する第1把持部22が設けられている。この一対の爪は、水平方向(回転軸線L3に垂直な方向)に開閉自在に設けられている。一対の爪は、内面に容器の形状に対応する溝状の凹部が形成されている。この溝状の凹部は、本例では、円弧状の断面を有し、上下方向(回転軸線L3に平行な方向)に延びる柱状に形成されている。また、一対の爪は剛性の本体部と当該本体部の内面を覆う弾性層とで構成されている。剛性の本体部は、例えば、金属、樹脂等で構成される。弾性層は、例えば、ゴム、硬目のスポンジ等で構成される。これにより、一対の爪が容器42を挟持すると容器42に対して、水平方向の挟持力が作用するので、下から上へ順に積層された容器積層体41の容器42を好適に把持することができる。さらに、挟持の際に、一対の爪の内面の弾性層が凹んで弾性層の弾性力により爪と容器との間に摩擦力が生じるので、一対の爪が、滑ることなく容器42を把持することができる。
第1部分の他方の端部には、一対の爪を有する第2把持部23が形成されている。この一対の爪は、水平方向(回転軸線L3に垂直な方向)に開閉自在に設けられている。一対の爪は、内面に容器の形状に対応する溝状の凹部が形成されている。この溝状の凹部は、本例では、円弧状の断面を有し、上下方向(回転軸線L3に平行な方向)に延びる柱状に形成されている。この一対の爪は、金属、樹脂等の材料で構成されている。
第1把持部22及び第2把持部23は、例えば、エア又はモータ(本例ではエア)で開閉駆動されるチャックで構成される。
以上の構成により、第1アーム13Aの第1ハンド18は、第2把持部23に把持された吐出器32の吐出方向が回転軸線L3に一致する方向を向き、且つ、第1把持部22に把持された容器42の底部から頂部に向かう方向が回転軸線L3に一致する方向を向く(図7E参照)。この構成によれば、回転軸線L3が鉛直方向に一致しているので、第1アームを制御しなくても、第1把持部22に把持された容器42が上方向を向き、第2把持部23に把持された吐出器32の吐出方向が下方向を向くので、容器載置及び飲食材充填動作が簡単になる。
第2アーム13Bは、エンドエフェクタとしての第2ハンド19を備える。第2ハンド19は、ベース部24と把持部25とを含む。ベース部24は、平板状に形成されていて、その一方の端部が回動部17bに固定されている。ベース部24の他方の端部には一対の爪を有する把持部25が設けられている。この一対の爪は、水平方向(回転軸線L3に垂直な方向)に開閉自在に設けられている。一対の爪は、内面に容器の形状に対応する溝状の凹部が形成されている。この溝状の凹部は、本例では、円弧状の断面を有し、上下方向(回転軸線L3に平行な方向)に延びる柱状に形成されている。また、一対の爪は剛性の本体部と当該本体部の内面を覆う弾性層とで構成されている。剛性の本体部は、例えば、金属、樹脂等で構成される。弾性層は、例えば、ゴム、硬目のスポンジ等で構成される。これにより、一対の爪が容器42を挟持すると容器42に対して、水平方向の挟持力が作用するので、下から上へ順に積層された容器積層体41の容器42を好適に把持することができる。さらに、挟持の際に、一対の爪の内面の弾性層が凹んで弾性層の弾性力により爪と容器との間に摩擦力が生じるので、一対の爪が、滑ることなく容器42を把持することができる。
以上の構成により、第2アーム13Bの第2ハンド19の把持部25に把持された容器積層体41の容器42の底部から頂部に向かう方向が回転軸線L3に一致する方向(鉛直方向)を向く(図7E参照)。
第2アーム13Bの把持部25は、第1アーム13Aの第1把持部22と比べると、幅(上下方向の寸法)が大きく形成されている。その理由は、主に第2アーム13Bの把持部25が容器積層体41を保持するので、当該把持部25が安定して容器積層41を保持できるようにするためである。第2アーム13Bの把持部25は、例えば、エア又はモータ(本例ではエア)で開閉駆動されるチャックで構成される。
図3は、双腕ロボット11の制御系統の構成を概略的に示す機能ブロック図である。図3に示すように、制御器14は、演算部(処理部)14aと、記憶部14bと、サーボ制御部14cと、を備える。制御器14は、マイクロコントローラ、MPU、FGPA(field programmable gate array)、PLC(programmable logic controller)等で構成される。演算部14aは、マイクロコントローラ等のプロセッサ等で構成され、記憶部14bは、マイクロコントローラ等のメモリで構成される。制御器14は、集中制御する単独の制御器によって構成されていてもよいし、互いに協働して分散制御する複数の制御器によって構成されていてもよい。
記憶部14bには、ロボットコントローラとしての基本プログラム、各種固定データ等の情報が記憶されている。演算部14aは、記憶部14bに記憶された基本プログラム等を読み出して実行することにより、双腕ロボット11の各種動作を制御する。すなわち、演算部14aは、双腕ロボット11の制御指令を生成し、これをサーボ制御部14cに出力する。サーボ制御部14cは、演算部14aにより生成された制御指令に基づいて、双腕ロボット11の各アーム13の関節J1〜J4に対応するサーボモータの駆動を制御するように構成されている。また、第1ハンド18の第1把持部22及び第2把持部23、並びに、第2ハンドの把持部25の動作の制御も制御器14によって行われる。このように、制御器14は、双腕ロボット1の全体の動作を制御する。
[適用例]
次に、以上のように構成された双腕ロボット11の適用例(使用例)を、図2を用いて説明する。
次に、以上のように構成された双腕ロボット11の適用例(使用例)を、図2を用いて説明する。
<作業現場>
図2を参照すると、双腕ロボット11は、例えば、容器42に流動性を有する飲食材(飲料又は食料、又はこれらの材料)を充填する作業現場に適用される。この作業現場には、搬送体51を移動させて搬送体51上に載置される物(ここでは容器42)を搬送する搬送装置50が配置されている。搬送体51は、本例ではベルトであり、搬送装置50はベルトコンベアである。この搬送体51の両側に作業に必要な装置、器具、人員等が配置される。双腕ロボット11は、容器42を搬送体51上に自動的に載置し、この載置された容器42に飲食材を充填するための装置である。本例では、飲食材はドレッシングである。図2に示すように、双腕ロボット11は、人一人分に相当する限られたスペース(例えば610mm×620mm)に設置することができる。双腕ロボット11の右側には飲食材供給装置30が配置される。この飲食材供給装置30は、台車34上に載置されている。従って、容器42に充填すべき飲食材に応じた飲食材供給装置30が、台車34に載置されて作業員により搬送され、所定位置に配置される。飲食材供給装置30は、飲食材容器31と、吐出器32と、吐出器置台33とを備える。飲食材容器31は流動性を有する飲食材を収容する。吐出器32は、基端部に設けられた入口が供給管によって飲食材容器31と接続されており、先端部に吐出部32aが設けられている。吐出器置台33は、飲食材供給装置30の適所に設けられ、上端部に置き板が配置され、この置き板に貫通孔33aが形成されている。吐出器32は、この貫通孔33aに吐出部32aが下に向けて挿入された状態で搬送される。そして、容器42への飲食材充填作業が開始されると、双腕ロボット11の第1アーム13Aの第1ハンド18の第2把持部23によって把持される。この際、第2把持部23は、吐出器32の中央部を把持する。
図2を参照すると、双腕ロボット11は、例えば、容器42に流動性を有する飲食材(飲料又は食料、又はこれらの材料)を充填する作業現場に適用される。この作業現場には、搬送体51を移動させて搬送体51上に載置される物(ここでは容器42)を搬送する搬送装置50が配置されている。搬送体51は、本例ではベルトであり、搬送装置50はベルトコンベアである。この搬送体51の両側に作業に必要な装置、器具、人員等が配置される。双腕ロボット11は、容器42を搬送体51上に自動的に載置し、この載置された容器42に飲食材を充填するための装置である。本例では、飲食材はドレッシングである。図2に示すように、双腕ロボット11は、人一人分に相当する限られたスペース(例えば610mm×620mm)に設置することができる。双腕ロボット11の右側には飲食材供給装置30が配置される。この飲食材供給装置30は、台車34上に載置されている。従って、容器42に充填すべき飲食材に応じた飲食材供給装置30が、台車34に載置されて作業員により搬送され、所定位置に配置される。飲食材供給装置30は、飲食材容器31と、吐出器32と、吐出器置台33とを備える。飲食材容器31は流動性を有する飲食材を収容する。吐出器32は、基端部に設けられた入口が供給管によって飲食材容器31と接続されており、先端部に吐出部32aが設けられている。吐出器置台33は、飲食材供給装置30の適所に設けられ、上端部に置き板が配置され、この置き板に貫通孔33aが形成されている。吐出器32は、この貫通孔33aに吐出部32aが下に向けて挿入された状態で搬送される。そして、容器42への飲食材充填作業が開始されると、双腕ロボット11の第1アーム13Aの第1ハンド18の第2把持部23によって把持される。この際、第2把持部23は、吐出器32の中央部を把持する。
一方、双腕ロボット11の第1アームの搬送体51の向かい側には容器置台35が配置されている。容器置台35の上には、複数の容器積層体41が所定の位置にそれぞれ配置されている。
<容器積層体>
容器42は、頂部が開放され、底部が閉鎖され、且つ頂部から底部に向かって細くなる形状を有していればよい。本例では、容器42はカップである。
容器42は、頂部が開放され、底部が閉鎖され、且つ頂部から底部に向かって細くなる形状を有していればよい。本例では、容器42はカップである。
容器積層体41は、上下方向に隣接する2つの容器において、下側の容器の内部空間に上側の容器が底部から挿入されて頂部が露出するように、複数の前記容器が順に積層されている。換言すると、容器積層体41は、容器42が正立するように積層されている。ここで「正立」とは、「倒立」の反対語であり、容器42が、底部から頂部に向かう方向が下から上に向かう方向になる姿勢を取ることを意味する。
[動作例]
次に、以上のように構成された双腕ロボットの動作を図2、図4、及び図5A乃至図5Fに基づいて説明する。この動作は、制御器14が双腕ロボット11を制御することによって行われる。図4は、図1の双腕ロボットの動作を示すフローチャートである。図5A乃至図5Fは、図1の双腕ロボットの動作を示す斜視図である。なお、以下では、簡略化のため、「ハンドの把持部」の動作を、「ハンド(把持部)」の動作として表現する場合がある。
次に、以上のように構成された双腕ロボットの動作を図2、図4、及び図5A乃至図5Fに基づいて説明する。この動作は、制御器14が双腕ロボット11を制御することによって行われる。図4は、図1の双腕ロボットの動作を示すフローチャートである。図5A乃至図5Fは、図1の双腕ロボットの動作を示す斜視図である。なお、以下では、簡略化のため、「ハンドの把持部」の動作を、「ハンド(把持部)」の動作として表現する場合がある。
図2に示すように、容器42への飲食材の充填作業が開始されると、双腕ロボット11の第1アーム13Aは、第2把持部23によって、吐出器置台33に置かれた吐出器32の中央部を把持する。その後、第1アーム13Aの第1ハンド18は、平面視において、搬送体51の移動経路上の容器載置位置に第1把持部22が位置し、搬送体51の移動経路上の飲食材充填位置に第2把持部23に把持された吐出器32の吐出部32aが位置する姿勢を取る。容器載置位置及び飲食材充填位置は、平面視において、搬送体51の移動方向に一致する直線上に位置し、飲食材充填位置が容器載置位置の下流に位置する。搬送体51の移動速度は所定の速度に設定されている。この状態で、双腕ロボット11は、以下のように、容器分離動作(容器載置動作)を行う。
次に、図5Aに示すように、第2アーム13Bの第2ハ
ンド19(把持部25)が容器置台35の所定の載置位置にある容器積層体41の最下位の容器42の頂部を把持して当該容器積層体41を保持し、所定の分離位置に位置する(ステップS1)。分離位置は、容器載置位置の真上の位置である。なお、図5Aには、第1ハンド18(第1把持部22)が、前の容器分離動作において分離した容器42を解放して、搬送体51上に載置した状態が示されている。
ンド19(把持部25)が容器置台35の所定の載置位置にある容器積層体41の最下位の容器42の頂部を把持して当該容器積層体41を保持し、所定の分離位置に位置する(ステップS1)。分離位置は、容器載置位置の真上の位置である。なお、図5Aには、第1ハンド18(第1把持部22)が、前の容器分離動作において分離した容器42を解放して、搬送体51上に載置した状態が示されている。
次に、図5Bに示すように、第1アーム13Aの第1ハンド18(第1把持部22)が上昇を開始する。
次に、図5Cに示すように、第1アーム13Aの第1ハンド18(第1把持部22)が容器積層体41の最下位の容器42の第2ハンド19(把持部25)によって保持された部分より下側の部分を把持して当該容器積層体41を保持する(ステップS2)。
次に、図5Dに示すように、第2アーム13Bの第2ハンド19(把持部25)が最下位の容器42の頂部を解放する(ステップS3)。
次に、図5Eに示すように、第2アーム13Bの第2ハンド19(把持部25)が所定の高さだけ上昇し、容器積層体41の下から2番目の容器42の頂部を把持することを試みる(ステップS4)。ここでは、最下位の容器42の上に容器42が存在するので、この把持に成功する(ステップS4でYES)。
そして、第2アーム13Bの第2ハンド19(把持部25)が容器積層体41を保持する(ステップS5)。
次に、図5Fに示すように、第1アーム13Aの第1ハンド18(第1把持部22)が最下位の容器42を下方へ移動させて、容器積層体41から当該最下位の容器42を分離し、搬送体51上に載置して解放する(ステップS6)。
次に、図5Aに示すように、第1アーム13Aの第1ハンド18(第1把持部22)が最下位の容器42を下方へ移動させた後、第2ハンド19(把持部25)が所定の分離位置に戻る(ステップS7)。
ここで、ステップS4において、最下位の容器42の上に容器42が存在しない場合、すなわち、第1アームの第1ハンド18(第1把持部22)が把持している容器42が容器積層体41の最上位の容器(最後の容器)である場合には、この把持に失敗する(ステップS4でNO)。この場合は、この容器分離動作は、第1アームの第1ハンド18(第1把持部22)が最下位の容器42を下方へ移動させて、容器積層体41から当該最下位の容器42を分離し、搬送体51上に載置して解放し(ステップS9)、その後、ステップS1に戻り、第2ハンド(把持部25)が次の容器積層体41を把持して分離位置に位置する。
ステップS7の後、制御器14が容器分離動作を終了するか否か判断する(ステップS8)。終了しない場合(ステップS8でNO)は、ステップS2に戻る。終了する場合(ステップS8でYES)は、容器分離動作を終了する。
そして、この容器分離動作と同時進行で、飲食材充填動作が以下のように行われる。
図2及び図5Aを参照すると、容器載置位置において、搬送体51上に載置された容器42が飲食材充填位置に位置すると、第1アーム13Aの第1ハンド18の第2把持部23に把持された吐出器32の吐出部32aから飲食材が容器42に吐出されて充填される。本例では、容器42が容器載置位置において搬送体51上に載置される時間間隔(サイクルタイム)が、容器載置位置と飲食材充填位置とを容器42が移動する時間の整数分の1(本例では2分の1)に設定されている。従って、容器42が飲食材充填位置に位置したか否かを検出するセンサは不要である。また、飲食材の吐出は、飲食材供給装置30と双腕ロボット11の共同作業により適宜おこなわれる。これは、本発明に直接関係しないので、これ以上の説明は省略する。
このように本実施形態によれば、第1及び第2アーム13A、13Bが、容器積層体41を第2アーム13B、第1アーム13A、第2アーム13Bの順に持ち替えて保持し、第2アーム13Bが容器積層体41の下から2番目の容器の頂部を把持して当該容器積層体41を保持した状態において、第1アーム13Aが最下位の容器を下方へ移動させて、容器積層体41から当該最下位の容器42を分離するので、アーム13A、13Bを用いて容器42を自動的に供給することができる。しかも、容器42の供給速度が、アーム13A、13Bの動作速度に依存するので、アーム13A、13Bの動作速度を上げることによって、容器42の供給速度(作業効率)を向上することが可能である。
[変形例]
図6は、容器積層体41の他の構成例を示す模式図である。図6を参照すると、本変形例では、容器42は、茶碗である。この茶碗42が、上下方向に隣接する2つの茶碗42において、下側の茶碗42の内部空間に上側の茶碗42が底部から挿入されて頂部が露出するように、複数の茶碗が順に積層されている。
図6は、容器積層体41の他の構成例を示す模式図である。図6を参照すると、本変形例では、容器42は、茶碗である。この茶碗42が、上下方向に隣接する2つの茶碗42において、下側の茶碗42の内部空間に上側の茶碗42が底部から挿入されて頂部が露出するように、複数の茶碗が順に積層されている。
本実施形態の双腕ロボット11によれば、このような茶碗積層体41であっても、好適に容器分離動作を行って、茶碗42を自動供給することができる。
(その他の実施形態)
容器は、上述の例に限定されず、トレイ、お椀、皿等であってもよい。
容器は、上述の例に限定されず、トレイ、お椀、皿等であってもよい。
また、作業現場は、食品に関する作業現現場に限定されず、ロボットと作業者が同じ作業空間内で共同して作業する現場であればよい。
上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造および/又は機能の詳細を実質的に変更できる。
本発明のロボット及びその動作方法は、アームを用いて容器を自動的に供給することが可能なロボット及びその動作方法として有用である。
11 双腕ロボット
12 ベース
13A 第1アーム
13B 第2アーム
14 制御器
14a 演算部(処理部)
14b 記憶部
14c サーボ制御部
15 アーム部
15a 第1リンク
15b 第2リンク
16 基軸
17 リスト部
17a 昇降部
17b 回動部
18 第1ハンド(エンドエフェクタ)
19 第2ハンド(エンドエフェクタ)
21 ベース部
22 第1把持部
23 第2把持部
24 ベース部
25 把持部
30 飲食材供給装置
31 飲食材容器
32 吐出器
32a 吐出部
33 吐出器置台
33a 貫通孔
34 台車
35 容器置台
41 容器
42 容器積層体
50 搬送装置
51 搬送体
12 ベース
13A 第1アーム
13B 第2アーム
14 制御器
14a 演算部(処理部)
14b 記憶部
14c サーボ制御部
15 アーム部
15a 第1リンク
15b 第2リンク
16 基軸
17 リスト部
17a 昇降部
17b 回動部
18 第1ハンド(エンドエフェクタ)
19 第2ハンド(エンドエフェクタ)
21 ベース部
22 第1把持部
23 第2把持部
24 ベース部
25 把持部
30 飲食材供給装置
31 飲食材容器
32 吐出器
32a 吐出部
33 吐出器置台
33a 貫通孔
34 台車
35 容器置台
41 容器
42 容器積層体
50 搬送装置
51 搬送体
Claims (8)
- 容器積層体から容器を順に分離するロボットであって、
前記容器は、頂部が開放され、底部が閉鎖され、且つ頂部から底部に向かって細くなる形状を有しており、
前記容器積層体は、上下方向に隣接する2つの容器において、下側の容器の内部空間に上側の容器が底部から挿入されて頂部が露出するように、複数の前記容器が順に積層されており、
前記ロボットは、先端部に前記容器を把持することが可能な第1ハンドを備える第1アームと先端部に前記容器を把持することが可能な第2ハンドを備える第2アームと、前記第1及び第2アームの動作を制御する制御器と、を備えており、
前記制御器は、
前記第2アームの前記第2ハンドが、前記容器積層体の最下位の容器の頂部を把持して当該容器積層体を保持し、
その後、前記第1アームの前記第1ハンドが、前記容器積層体の前記最下位の容器の前記第2ハンドによって保持された部分より下側の部分を把持して当該容器積層体を保持し、
その後、前記第2アームの前記第2ハンドが、前記最下位の容器の頂部を解放し、その後、前記容器積層体の下から2番目の容器の頂部を把持して当該容器積層体を保持し、
その後、前記第1アームの第1ハンドが前記最下位の容器を下方へ移動させて、前記容器積層体から当該最下位の容器を分離するよう前記第1及び第2アームを制御するように構成されている、ロボット。 - 前記制御器は、前記第2アームの前記第2ハンドが前記容器積層体の最下位の容器の頂部を把持して当該容器積層体を保持する際に、前記第2ハンドが所定の高さ位置に位置し、その後、前記第2ハンドが前記容器積層体の下から2番目の容器の頂部を把持するまでに前記第2ハンドが所定の高さだけ上昇し、且つ、前記第1アームの第1ハンドが前記最下位の容器を下方へ移動させた後、前記第2ハンドが前記所定の高さ位置に戻るよう、前記第1及び第2アームを制御するように構成されている、請求項1に記載のロボット。
- 前記第1ハンド及び前記第2ハンドは、前記容器に対し水平方向に挟持力を作用させて当該容器を把持するように構成されている、請求項1又は2に記載のロボット。
- 前記容器がカップである、請求項1乃至3のいずれかに記載のロボット。
- 容器積層体から容器を順に分離するロボットの動作方法であって、
前記容器は、頂部が開放され、底部が閉鎖され、且つ頂部から底部に向かって細くなる形状を有しており、
前記容器積層体は、上下方向に隣接する2つの容器において、下側の容器の内部空間に上側の容器が底部から挿入されて頂部が露出するように、複数の前記容器が順に積層されており、
前記ロボットは、先端部に前記容器を把持することが可能な第2ハンドを備える第2アームと先端部に前記容器を把持することが可能な第1ハンドを備える第1アームとを備えており、
前記動作方法は、
前記第2アームの前記第2ハンドによって、前記容器積層体の最下位の容器の頂部を把持して当該容器積層体を保持することと、
その後、前記第1アームの前記第1ハンドによって、前記容器積層体の前記最下位の容器の前記第2ハンドによって保持された部分より下側の部分を把持して当該容器積層体を保持することと、
その後、前記第2アームの前記第2ハンドによって、前記最下位の容器の頂部を解放することと、
その後、前記第2アームの前記第2ハンドによって、前記容器積層体の下から2番目の容器の頂部を把持して当該容器積層体を保持することと、
その後、前記第1アームの第1ハンドによって、前記最下位の容器を下方へ移動させて、前記容器積層体から当該最下位の容器を分離することと、を含む、
ロボットの動作方法。 - 前記第2アームの前記第2ハンドが前記容器積層体の最下位の容器の頂部を把持して当該容器積層体を保持する際に、前記第2ハンドが所定の高さ位置に位置し、その後、前記第2ハンドが前記容器積層体の下から2番目の容器の頂部を把持するまでに前記第2ハンドが所定高さ上昇し、且つ、前記第1アームの第1ハンドが前記最下位の容器を下方へ移動させ始めた後、前記第2ハンドが前記所定の高さ位置に戻る、請求項5に記載のロボットの動作方法。
- 前記第1ハンド及び前記第2ハンドは、前記容器に対し水平方向に挟持力を作用させて当該容器を把持するように構成されている、請求項5又は6に記載のロボットの動作方法。
- 前記容器がカップである、請求項5乃至7のいずれかに記載のロボットの動作方法。
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