JP2019098455A - ロボットシステムおよびワークの生産方法 - Google Patents

Abstract

【課題】作業者による作業効率を向上させること。【解決手段】ロボットシステムは、ロボットと、ロボットコントローラとを備える。ロボットは、作業者の作業対象となるワークを保持する。ロボットコントローラは、ロボットの動作を制御する。また、ロボットコントローラは、決定部と、動作制御部とを備える。決定部は、作業者によるワークに対する作業区間を複数含んだ作業区間情報に基づき、作業区間ごとにワークの位置および方向を決定する。動作制御部は、決定部による決定結果に対応するようにロボットの姿勢を制御する。【選択図】図３

Description

開示の実施形態は、ロボットシステムおよびワークの生産方法に関する。

従来、複数の関節をそれぞれ駆動して動作するロボットが知られている。かかるロボットの先端には、吸着や把持等の用途にあわせたツールが取り付けられ、ワークの保持や移動といった様々な作業が行われる。

また、人とロボットとが協調しつつ安全に作業を行うために、人およびロボットの双方が協調して動作を行う協調動作領域ではロボットの動作速度を減速する生産システムも提案されている（たとえば、特許文献１参照）。

特開２０１０−１８８５１５号公報

しかしながら、従来の生産システムのように協調動作領域でロボットの動作速度を減速しても、作業者の作業効率が向上するとは限らない。つまり、従来の生産システムには、作業者による作業効率の面について改善の余地がある。

実施形態の一態様は、作業者による作業効率を向上させることができるロボットシステムおよびワークの生産方法を提供することを目的とする。

実施形態の一態様に係るロボットシステムは、ロボットと、ロボットコントローラとを備える。ロボットは、作業者の作業対象となるワークを保持する。ロボットコントローラは、前記ロボットの動作を制御する。また、ロボットコントローラは、決定部と、動作制御部とを備える。決定部は、前記作業者による前記ワークに対する作業区間を複数含んだ作業区間情報に基づき、前記作業区間ごとに前記ワークの位置および方向を決定する。動作制御部は、前記決定部による決定結果に対応するように前記ロボットの姿勢を制御する。

また、実施形態の一態様に係るワークの生産方法は、作業者の作業対象となるワークを保持するロボットと、前記ロボットの動作を制御するロボットコントローラとを用いる。また、ワークの生産方法は、決定工程と、動作制御工程とを含む。決定工程は、前記ロボットコントローラが、前記作業者による作業区間を複数含んだ作業区間情報に基づき、前記作業区間ごとに前記ワークの位置および方向を決定する。動作制御工程は、前記ロボットコントローラが、前記決定工程における決定結果に対応するように前記ロボットの姿勢を制御する。

実施形態の一態様によれば、作業者による作業効率を向上させることが可能となるロボットシステムおよびワークの生産方法を提供することができる。

図１は、実施形態に係るロボットシステムの概要を示す説明図である。 図２は、ロボットの構成を示す側面図である。 図３は、ロボットシステムの構成を示すブロック図である。 図４は、ワークの位置および方向を示す説明図である。 図５は、作業者情報の一例を示す説明図である。 図６は、作業区間情報の一例を示す説明図である。 図７は、入力装置の画面例を示す説明図である。 図８は、作業ブースの一例を示す上面模式図である。 図９は、ロボットコントローラが実行する処理手順を示すフローチャートである。

以下、添付図面を参照して、本願の開示するロボットシステムおよびワークの生産方法を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。

また、以下に示す実施形態では、「直交」、「垂直」、「平行」あるいは「鉛直」といった表現を用いるが、厳密に「直交」、「垂直」、「平行」あるいは「鉛直」であることを要しない。すなわち、上記した各表現は、製造精度、設置精度などのずれを許容するものとする。

まず、実施形態に係るロボットシステム１の概要について図１を用いて説明する。図１は、実施形態に係るロボットシステム１の概要を示す説明図である。なお、図１には、立った状態で作業を行う作業者Ｈを示しているが、作業者Ｈは、椅子などに座った状態で作業を行うこととしてもよい。

図１に示すように、ロボットシステム１は、ワークＷを保持するロボット２０と、ロボット２０の動作を制御するロボットコントローラ３０と、作業者Ｈの操作を受け付ける入力装置１００とを備えている。そして、ロボットシステム１は、作業者ＨがワークＷに対して行う作業を行いやすいようにワークＷの位置や方向を適宜変更する。つまり、ロボットシステム１では、ロボット２０を「動く作業テーブル」であるかのように動作させる。

なお、ロボット２０は、いわゆる人協調ロボットであり、表面が滑らかな形状とされるとともに、アームなどの動作部間に隙間が設けられるなどして挟み込みを防止している。したがって、ロボット２０を作業者Ｈの近くに配置しても、作業者Ｈは安全に作業を行うことができる。

ここで、作業者ＨがワークＷに対してケーブルやモジュールといった部品の取付け等の一連の作業を行う場合、ワークＷの側面や背面といった作業を行いにくい位置にも作業を行うことが一般的である。

そして、作業者ＨがワークＷの方向を変更する場合、一方の手でワークＷを固定しつつ、他方の手で作業を行うなど作業を行いにくい。また、ワークＷが重量物である場合、作業者ＨがワークＷの姿勢を変更すると体力を消耗するため、作業者Ｈは自身の立ち位置や姿勢を変更しつつ部品の取付けを行っていた。

しかしながら、このような作業者Ｈの行動は、作業者Ｈの作業効率の観点からは好ましくない。そこで、ロボットシステム１では、ワークＷを保持するロボット２０が、作業者Ｈの作業が行いやすいようにワークＷの位置や方向を変更することとした。

具体的には、ロボット２０の動作を制御するロボットコントローラ３０は、作業者によるワークＷに対する作業区間を複数含んだ作業区間情報３２ｂに基づき、作業区間ごとにワークＷの位置および方向を決定する。そして、ロボットコントローラ３０は、決定結果に対応するようにロボット２０の姿勢を制御する。

図１に示したように、作業区間情報３２ｂは、作業区間ＷＳ１、作業区間ＷＳ２、作業区間ＷＳ３等の作業区間ＷＳに関する情報を含んでいる。そして、各作業区間ＷＳには、対応するワークＷの方向ＷＤがそれぞれ規定されている。つまり、作業区間ＷＳ１には方向ＷＤ１が、作業区間ＷＳ２には方向ＷＤ２が、作業区間ＷＳ３には方向ＷＤ３がそれぞれ対応している。なお、図１では、ワークＷの位置を明示していないが、各作業区間ＷＳには、ワークＷの位置についても規定されているものとする。

そして、ロボットコントローラ３０は、かかる作業区間情報３２ｂに規定されたワークＷの位置および方向となるように、各作業区間ＷＳにおけるロボット２０の姿勢を制御する。したがって、ロボットシステム１によれば、作業者Ｈが作業を行いやすい位置および方向となるようにワークＷを動かすことができるので、作業者Ｈによる作業効率を向上させることが可能となる。

また、ロボット２０がワークＷを保持してワークＷの位置および方向を変更するので、作業者ＨはワークＷを保持する必要がない。したがって、作業者Ｈは、両手を作業に用いることが可能となり、作業効率が向上する。

なお、ロボットシステム１は、作業区間ＷＳの切り替えを自動的に行なったり、作業者Ｈの操作によって手動的に行ったりすることができるが、この点の詳細については、図３等を用いて後述する。また、ロボットシステム１は、作業者Ｈの熟練度（以下、「スキルレベル」と記載する）や体格に応じてワークＷの位置および方向を適切に調整することができるが、この点の詳細については、図５等を用いて後述する。

次に、図１に示したロボット２０の具体的な構成例について図２を用いて説明する。図２は、ロボット２０の構成を示す側面図である。ここで、ロボット２０は、上記したように、いわゆる人協調ロボットである。

また、ロボット２０は、基端側から先端側にかけて連通した内部空間を有しており、ワークＷを保持するツール２００用のケーブルなどのケーブルがかかる内部空間に収容されている。つまり、ロボット２０にダイレクトティーチングを行う際や、ロボット２０が作業を行う際に、ケーブルが邪魔にならない。なお、図２には、固定式のロボット２０を例示したが、自由走行する走行台にロボット２０を載置することとしてもよい。

図２に示したように、ロボット２０は、鉛直軸Ａ０〜第５軸Ａ５の６軸を有するいわゆる垂直多関節ロボットである。このようにロボット２０は、６軸のロボットであるので、図１に示したワークＷの方向をどのような方向にでも自由に変更することができる。なお、この点の詳細については図４を用いて後述する。

また、ロボット２０は、基端側から先端側へ向けて、ベース部２０Ｂと、旋回部２０Ｓと、第１アーム２１と、第２アーム２２と、第３アーム２３と、手首部２４とを備える。また、手首部２４の先端側にはワークＷ（図１参照）を保持するツール２００が着脱可能に取付けられる。

ベース部２０Ｂは、床などの設置面５００に固定される。旋回部２０Ｓは、ベース部２０Ｂに支持され、設置面５００と垂直な鉛直軸Ａ０まわりに旋回する。第１アーム２１は、基端側が旋回部２０Ｓに支持され、鉛直軸Ａ０と垂直な第１軸Ａ１まわりに旋回する。第２アーム２２は、基端側が第１アーム２１の先端側に支持され、第１軸Ａ１と平行な第２軸Ａ２まわりに旋回する。

第３アーム２３は、基端側が第２アーム２２の先端側に支持され、第２軸Ａ２と垂直な第３軸Ａ３まわりに回転する。手首部２４は、基端部２４ａと、先端部２４ｂとを含む。基端部２４ａは、基端側が第３アーム２３の先端側に支持され、第３軸Ａ３と垂直な第４軸Ａ４まわりに旋回する。

先端部２４ｂは、基端側が基端部２４ａの先端側に支持され、第４軸Ａ４と直交する第５軸Ａ５まわりに回転する。また、先端部２４ｂの先端側には、ツール２００が取り付けられる。ツール２００は、ワークＷ（図１参照）を保持する把持機構などの機構を有する。なお、ツール２００から可動機構を省略し、たとえば、手動によるネジ止めなどでワークＷ（図１参照）をツール２００に固定することとしてもよい。

次に、ロボットシステム１の構成について図３を用いて説明する。図３は、ロボットシステム１の構成を示すブロック図である。図３に示すように、ロボットシステム１は、ロボット２０と、ロボットコントローラ３０と、入力装置１００とを備える。

以下では、ロボットコントローラ３０の構成について主に説明する。なお、ロボット２０の構成については図２を用いて既に説明したので、ここでの説明を省略する。また、入力装置１００の詳細については図７を用いて後述する。

図３に示すように、ロボットコントローラ３０には、入力装置１００およびロボット２０がそれぞれ接続されている。また、ロボットコントローラ３０は、制御部３１と、記憶部３２とを備える。

制御部３１は、受付部３１ａと、決定部３１ｂと、動作制御部３１ｃとを備える。記憶部３２は、作業者情報３２ａと、作業区間情報３２ｂと、教示情報３２ｃとを記憶する。ここで、ロボットコントローラ３０は、たとえば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、入出力ポートなどを有するコンピュータや各種の回路を含む。

コンピュータのＣＰＵは、たとえば、ＲＯＭに記憶されたプログラムを読み出して実行することによって、制御部３１の受付部３１ａ、決定部３１ｂおよび動作制御部３１ｃとして機能する。

また、受付部３１ａ、決定部３１ｂおよび動作制御部３１ｃの少なくともいずれか一つまたは全部をＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェアで構成することもできる。

また、記憶部３２は、たとえば、ＲＡＭやＨＤＤに対応する。ＲＡＭやＨＤＤは、作業者情報３２ａ、作業区間情報３２ｂおよび教示情報３２ｃを記憶することができる。なお、ロボットコントローラ３０は、有線や無線のネットワークで接続された他のコンピュータや可搬型記録媒体を介して上記したプログラムや各種情報を取得することとしてもよい。

制御部３１は、ロボット２０の動作制御を行う。受付部３２ａは、作業区間ＷＳの切替指示を受け付ける。そして、作業区間ＷＳの切替指示を決定部３１ｂへ通知する。具体的には、受付部３２ａは、作業区間情報３２ｂの制限時間（図６参照）が到来した場合に、現在の作業区間ＷＳを次の作業区間ＷＳへ切り替える。また、受付部３２ａは、作業者Ｈの操作によって入力装置１００から切替指示を受け付けた場合にも、現在の作業区間ＷＳを次の作業区間ＷＳへ切り替える。

このように、作業区間情報３２ｂの制限時間に基づいて作業区間ＷＳを切り替えることで、作業の目標時間に沿って作業者Ｈが作業ペースをあわせることができる。つまり、作業計画にあわせた作業を行わせることが可能となるので、全体としての作業効率を向上させることができる。

なお、入力装置１００などに作業区間ＷＳの残り時間を表示したり、音声によって残り時間を報知したりすることとしてもよい。このようにすることで、各作業者Ｈが作業ペースのスピードアップやスピードダウンを行いやすくなる。

また、入力装置１００の操作によっても作業区間ＷＳを切り替えることが可能であるので、たとえば、作業ペースが早い作業者Ｈは、自身の意志で次の作業区間ＷＳの作業を行うこともできる。なお、操作履歴を記録することとすれば、各作業者Ｈの作業ペースの比較が可能となる。したがって、作業者Ｈのスキルアップを評価することもできる。

ここで、入力装置１００としては、タッチパネルディスプレイなどの表示機能を備えた入力デバイスを用いることができる。なお、作業区間ＷＳの切り替え専用の押しボタンなどのデバイスを入力装置１００として用いることとしてもよい。

決定部３１ｂは、作業区間ＷＳを複数含んだ作業区間情報３２ｂに基づき、作業区間ＷＳごとのワークＷの位置および方向を決定する。そして、決定した位置および方向を動作制御部３１ｃへ通知する。これにより、作業者Ｈが作業を行いやすい位置や方向へワークＷを動かすことが可能となるので、作業者Ｈの作業効率を向上させることができる。

また、決定部３１ｂは、作業者Ｈの属性を示す作業者情報３２ａに基づき、ワークＷの位置および方向を決定することができる。これにより、作業者Ｈのスキルレベルや体格に応じた調整が可能となるので、作業者Ｈの作業効率をさらに向上させることができる。

ここで、作業を行う作業者Ｈを特定するには、たとえば、入力装置１００やその他の装置にカードリーダや２次元バーコードリーダなどの入力デバイスを設け、作業者Ｈの社員カードなどを介して入力された情報で、作業者情報３２ａをサーチすることとすればよい。なお、作業者情報３２ａの例については図５を、作業区間情報３２ｂの例については図６をそれぞれ用いて後述する。

動作制御部３１ｃは、教示情報３２ｃに基づいてロボット２０を動作させる。ここで、教示情報３２ｃは、ロボット２０に対するティーチング段階で作成され、ロボット２０の動作経路を規定するプログラムである「ジョブ」を含んだ情報である。また、動作制御部３１ｃは、決定部３１ｂから通知されたワークＷの位置および方向に対応するようにロボット２０の姿勢を制御する。

なお、「ロボット２０の姿勢」とは、たとえば、ロボット２０の先端等に設定される代表点の位置と、ロボット２０における各可動部の姿勢とを総称した表現である。また、動作制御部３１ｃは、ロボット２０の動力源であるモータ等のアクチュエータにおけるエンコーダ値を用いつつフィードバック制御を行うなどしてロボット２０の動作精度を向上させる。

次に、ワークＷの位置および方向について図４を用いて説明する。図４は、ワークＷの位置および方向を示す説明図である。なお、ワークＷの形状は、図４に例示した形状に限られない。また、図４に示した３次元の座標軸は、たとえば、図２に示した設置面５００に固定される座標軸である。

ここで、ロボット２０（図２参照）は、６軸のロボットであるので、６つの自由度をもつ。したがって、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸についての３次元の座標の任意の位置にワークＷを動かすことができる。また、Ｘ軸まわりの回転方向α、Ｙ軸まわりの回転方向βおよびＺ軸まわりの回転方向γを組み合わせることで、任意の方向にワークＷの方向を変更することができる。

たとえば、図４に示したように、ロボット２０（図２参照）は、ワークＷ上に設定される代表点ＷＰが任意の位置となるようにワークＷを動かすことができる。また、ロボット２０は、代表点ＷＰに設定される方向ＷＤを任意の方向へ変更することができる。

したがって、図４に示したワークＷにおける面ｗ１や面ｗ３を、作業者Ｈが作業しやすい位置および方向となるようにワークＷを動かすことができる。また、面ｗ１や面ｗ３とは向きが異なる面ｗ２や面ｗ４についても同様に作業者Ｈが作業しやすい位置および方向となるようにワークＷを動かすことができる。

次に、図３に示した作業者情報３２ａおよび作業区間情報３２ｂについて図５および図６を用いて説明する。図５は、作業者情報３２ａの一例を示す説明図であり、図６は、作業区間情報３２ｂの一例を示す説明図である。

まず、作業者情報３２ａについて説明する。図５に示すように、作業者情報３２ａは、たとえば、「作業者ＩＤ」、「スキルレベル」および「身長」を項目として有する情報である。「作業者ＩＤ」項目は、作業者Ｈを一意に識別する数字やアルファベットである。

「スキルレベル」項目は、作業者Ｈのスキルレベルを示す数字やアルファベットである。これにより、たとえば、スキルレベルが高い作業者Ｈの場合には、スキルレベルが低い作業者Ｈよりも作業区間の制限時間を短くしたり、ワークＷの姿勢変化を小さくしたりすることが可能となる。なお、図５では、スキルレベルを低い方から「１」〜「５」であらわす場合を例示しているが、レベルの段階は任意の数とすることができる。

また、「身長」項目は、作業者Ｈの身長に対応する。これにより、たとえば、身長が高い作業者Ｈには、身長が低い作業者ＨよりもワークＷの位置を高い位置に設定することが可能となる。

なお、図５に示した場合では、作業者ＩＤが「１１１１１」のスキルレベルは「５」であり、身長は「１５０ｃｍ」である。また、作業者ＩＤが「２２２２２」のスキルレベルは「３」であり、身長は「１６０ｃｍ」であり、作業者ＩＤが「３３３３３」のスキルレベルは「１」であり、身長は「１７０ｃｍ」である。

このように、作業者Ｈの属性を示す作業者情報３２ａを用いることで、作業者Ｈの体格やスキルレベルにばらつきがある場合であっても、それぞれの作業者Ｈが作業を行ううえで最適な位置や方向にワークＷを動かすことが可能となる。

なお、図５では、身長を例示したが、腕の長さや、足の長さ、握力、性別などを作業者情報３２ａに加えることとしてもよい。このようにすることで、作業者Ｈがより作業しやすいワークＷの位置や方向を提供することが可能となる。

また、作業者情報３２ａに、作業時の姿勢、たとえば、立ち作業、座り作業を識別する項目を追加したり、車椅子で作業する作業者Ｈを識別する項目を追加したりすることとしてもよい。また、作業者情報３２ａに、作業者Ｈが右利きか、左利きかを識別する項目を追加することとしてもよい。

次に、作業区間情報３２ｂについて説明する。図６に示すように、作業区間情報３２ｂは、たとえば、「ワークＩＤ」、「作業区間」、「手動／自動」、「標準位置」、「標準方向」および「制限時間」を項目として有する情報である。ワークＩＤは、ワークＷの種別を一意に識別する数字やアルファベットである。

「作業区間」項目は、ワークＷに対して一人の作業者Ｈが作業を行う際の複数の作業区間の順序を示す項目である。なお、図６に示した場合では、ワークＩＤが「１００」のワークＷについて、「１」〜「５」の５つの作業区間があることを示している。

「手動／自動」項目は、ワークＷに対する作業を手動で行うか自動で行うかを示す項目である。かかる項目に「手動」が指定された作業区間では、作業者ＨがワークＷに対して作業を行う。一方、「自動」が指定された作業区間では、ロボット（ロボット２０以外のロボット）がワークＷに対して作業を行う。かかる作業としては、たとえば、ワークＷに対する接着剤や潤滑剤の塗布作業や研磨作業などがある。

ここで、ロボット２０以外のロボットを用いる代わりに、ロボット２０がアクセス可能な範囲に作業装置を配置し、ロボット２０の動作によってワークＷに対する作業を行うこととしてもよい。なお、ロボット２０以外のロボットが作業を行う例については図８を用いて後述する。

「標準位置」項目は、標準的な身長の作業者Ｈ（たとえば、図５に示した身長が１６０ｃｍの作業者Ｈ）が作業しやすいワークＷの位置である。また、「標準方向」項目は、同じく標準的な身長の作用者Ｈが作業しやすいワークＷの方向である。また、「制限時間」項目は、たとえば、各作業区間で許容される作業時間の上限値である。

なお、「標準位置」項目や「標準方向」項目は、上記したように標準的な身長の作業者Ｈに対応する内容であるので、図５に示した作業者情報３２ａを併用することで、作業者Ｈの属性に応じて標準位置や標準方向をより好ましい内容へ補正することが可能となる。

たとえば、作業者Ｈの身長と、標準的な身長とを入力すると、標準位置を作業者Ｈ用の値へ補正する関数や、標準方向を作業者Ｈ用の値へ補正する関数を用いることができる。また、関数の代わりに身長ごとの補正値を定めたテーブルなどの情報を用いることとしてもよい。なお、身長以外の属性ついても身長と同様の処理を行うこととすればよい。

このように、複数の作業区間を含む作業区間情報３２ｂを用いることで、ワークＷの位置や方向を変更すべき作業区間がある場合であっても、それぞれの作業者Ｈが作業を行ううえで最適な位置や方向にワークＷを動かすことが可能となる。

次に、図１等に示した入力装置１００について図７を用いて説明する。図７は、入力装置１００の画面例を示す説明図である。図７に示すように、画面７０は、切替ボタン７１と、上ボタン７２ａ、下ボタン７２ｂおよび登録ボタン７２ｃを含む作業高さエリア７２と、９つの姿勢ボタン７３ａを含む姿勢選択エリア７３とを含む。

切替ボタン７１は、上記したように、作業者Ｈが作業区間を次の作業区間へ切り替えたい場合に押下される。また、作業高さエリア７２の上ボタン７２ａは作業者ＨがワークＷの高さを高くしたい場合に押下され、下ボタン７２ｂは作業者ＨがワークＷの高さを低くしたい場合に押下される。

たとえば、上ボタン７２ａを押下すると、押下中は徐々にワークＷの高さを高くすることができ、下ボタン７２ａを押下すると、押下中は徐々にワークＷの高さを低くすることができる。そして、上ボタン７２ａおよび下ボタン７２ｂの押下を適宜行うことで、作業者Ｈは、ワークＷの高さを好みの高さへ調整することができる。

そして、作業者Ｈが登録ボタン７２ｃを押下することで、ワークＷの高さの調整量を登録することができる。たとえば、作業者Ｈが、ある作業区間においてワークＷの高さを１０ｃｍ高くした場合には、次の作業区間においても１０ｃｍの高さ調整が維持される。

姿勢ボタン７３ａは、作業者Ｈがロボット２０の姿勢を特定の姿勢としたい場合に押下さされる。ここで、図７に示した姿勢選択エリア７３には、「姿勢０」〜「姿勢８」にそれぞれ対応する９つの姿勢ボタン７３ａを例示している。

たとえば、姿勢０は、ロボット２０のホームポジションに対応する。なお、ホームポジションとしては、アームをたたんだ収納姿勢とすることができる。また、姿勢１〜姿勢８は、予め定められた異なる姿勢に対応する。このように、ロボット２０の姿勢にそれぞれ対応する姿勢ボタン７３ａを設けることで、ロボット２０の操作に不慣れな作業者Ｈであっても、ロボット２０の姿勢を変更することが可能となる。

なお、各姿勢ボタン７３ａにそれぞれの姿勢をあらわすイラストを表示することとしてもよい。このようにすることで、作業者Ｈは、直感的かつ容易にロボット２０の姿勢を把握することができる。

次に、ロボットシステム１を配置する作業ブースＢの例について図８を用いて説明する。図８は、作業ブースＢの一例を示す上面模式図である。なお、図８には、１つの作業ブースＢを示しているが、複数の作業ブースＢを並べることとしてもよい。

図８に示すように、作業ブースＢには、ロボット２０と、ロボット２０ａと、工具棚３２０と、部品棚３３０とが配置される。また、作業者Ｈは、作業ブースＢ内でワークＷに対する作業を行う。

ここで、ロボット２０ａとしては、たとえば、ロボット２０と同様のロボットを用いることができる。ロボット２０ａは、ロボット２０が保持したワークＷに対して作業を行うロボットである（図６における「手動／自動」項目の「自動」の欄参照）。

工具棚３２０は、作業者Ｈが使用するツールを収納する棚である。なお、工具棚３２０におけるそれぞれの棚や区画には光センサなどのセンサが設けられており、作業者Ｈが取り出したツール２００の種別をロボットコントローラ３０（図３参照）へ通知することが可能である。

部品棚３３０は、作業者ＨがワークＷへ取付ける部品を収納する棚である。なお、部品棚３３０におけるそれぞれの棚や区画には光センサなどのセンサが設けられており、作業者Ｈが取り出した部品の種別をロボットコントローラ３０（図３参照）へ通知することが可能である。

したがって、ロボットコントローラ３０は、工具棚３２０や部品棚３３０からの通知に基づいて作業区間ＷＳを切り替えることも可能である。たとえば、作業者Ｈが工具を工具棚３２０に収納した場合に、次の作業区間ＷＳへ切り替えたり、作業者Ｈが工具を工具棚３２０から取り出した場合に、次の作業区間ＷＳへ切り替えたりすることができる。

なお、工具棚３２０および部品棚３３０の少なくとも一方に高さ調整用の可動軸を設け、ワークＷの高さ変更に連動して棚の高さを変更することとしてもよい。また、工具棚３２０および部品棚３３０の少なくとも一方を他のロボット２０に把持させ、ワークＷの高さ変更に連動して棚の高さを変更することとしてもよい。

また、図８に示したように、作業ブースＢの隣には、ベルトコンベアなどの搬送装置３１０が配置される。ロボットコントローラ３０は、搬送装置３１０と通信可能に構成されており、搬送中のワークＷの位置を取得することができる。

したがって、図８に示した搬送方向３１１に搬送されるワークＷを把持するようにロボット２０へ指示することが可能である。また、作業後のワークＷをロボット２０が搬送装置３１０へ載置した場合にも、他の作業ブースＢで作業後のワークＷを取得することが可能である。

なお、複数の作業ブースＢを設ける場合には、搬送装置３１０の搬送方向３１１に沿ってそれぞれの作業ブースＢを並べることとすればよい。また、各作業ブースＢ間を仕切る仕切り板を設けることとしてもよい。

また、搬送方向３１１が反対向きの搬送装置３１０を併設することとしてもよい。このようにすることで、作業が完了したワークＷを任意の作業ブースＢへ搬送することができる。また、搬送装置３１０を省略し、各作業ブースＢのロボット２０同士でワークＷの受け渡しを行うこととしてもよい。

次に、図３に示したロボットコントローラ３０が実行する処理手順について図９を用いて説明する。図９は、ロボットコントローラ３０が実行する処理手順を示すフローチャートである。

図９に示すように、決定部３１ｂは、記憶部３２の作業区間情報３２ｂを読み込む（ステプＳ１０１）。そして、決定部３１ｂからワークＷの位置および方向の決定結果を受け取った動作制御部３１ｃは、ロボット２０を最初の作業区間の姿勢となるように動作制御する（ステップＳ１０２）。

受付部３１ａは、入力装置１００から作業区間の切替指示を受け付けたか否かを判定する（ステップＳ１０３）。そして、受付部３１ａが切替指示を受け付けたと判定した場合には（ステップＳ１０３，Ｙｅｓ）、決定部３１ｂは、作業区間情報３２ｂに次の作業区間があるか否かを判定する（ステップＳ１０５）。そして、次の作業区間がないと判定された場合には（ステップＳ１０５，Ｎｏ）、処理を終了する。

一方、ステップＳ１０３の判定条件を満たさなかった場合には、決定部３１ｂは、作業区間情報３２ｂの制限時間が満了したか否かを判定し（ステップＳ１０４）、作業時間が満了した場合には（ステップＳ１０４，Ｙｅｓ）、ステップＳ１０５の処理を実行する。なお、ステップＳ１０４の判定条件を満たさなかった場合には（ステップＳ１０４，Ｎｏ）、ステップＳ１０３の処理を実行する。

一方、ステップＳ１０５において次の作業区間があると判定された場合には（ステップＳ１０５，Ｙｅｓ）、動作制御部３１ｃは、ロボット２０を次の作業区間の姿勢となるように動作制御し（ステップＳ１０６）、ステップＳ１０３の処理を実行する。

上述してきたように、実施形態に係るロボットシステム１は、ロボット２０と、ロボットコントローラ３０とを備える。ロボット２０は、作業者Ｈの作業対象となるワークＷを保持する。ロボットコントローラ３０は、ロボット２０の動作を制御する。また、ロボットコントローラ３０は、決定部３１ｂと、動作制御部３１ｃとを備える。決定部３１ｂは、作業者ＨによるワークＷに対する作業区間ＷＳを複数含んだ作業区間情報３２ｂに基づき、作業区間ＷＳごとにワークＷの位置および方向を決定する。動作制御部３１ｃは、決定部３１ｂによる決定結果に対応するようにロボット２０の姿勢を制御する。

このように、実施形態に係るロボットシステム１は、作業区間ＷＳごとにワークＷの位置および方向を決定し、決定結果に対応するようにロボット２０の姿勢を制御する。したがって、作業者Ｈが作業を行いやすい位置および方向となるようにワークＷを動かすことができるので、作業者Ｈによる作業効率を向上させることが可能となる。

また、ワークＷの生産方法は、作業者Ｈの作業対象となるワークＷを保持するロボット２０と、ロボット２０の動作を制御するロボットコントローラ３０とを用いる。また、ワークＷの生産方法は、決定工程と、動作制御工程とを含む。決定工程は、ロボットコントローラ３０が、作業者Ｈによる作業区間ＷＳを複数含んだ作業区間情報３２ｂに基づき、作業区間ＷＳごとにワークＷの位置および方向を決定する。

このように、実施形態に係るワークＷの生産方法は、作業区間ＷＳごとにワークＷの位置および方向を決定し、決定結果に対応するようにロボット２０の姿勢を制御する。したがって、作業者Ｈが作業を行いやすい位置および方向となるようにワークＷを動かすことができるので、作業者Ｈによる作業効率を向上させることが可能となる。

なお、上述した実施形態では、ロボット２０を６軸のロボットとする例を示したが、ロボット２０を７軸以上のロボットとしてもよい。このようにすることで、ロボット２０が作業者Ｈの作業の邪魔にならない姿勢をとることがより容易になる。

また、上述した実施形態では、ロボット２０が作業用のワークＷを保持する場合について説明したが、たとえば、食器等を並べるテーブルを保持することとしてもよい。このようにすることで、テーブルの高さを人の体格にあわせて変更したり、テーブルの位置を複数の人のうち特定の人の近くに動かしたりすることができる。

さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施例に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

１ ロボットシステム
２０ ロボット
２０Ｂ ベース部
２０Ｓ 旋回部
２１ 第１アーム
２２ 第２アーム
２３ 第３アーム
２４ 手首部
２４ａ 基端部
２４ｂ 先端部
３０ ロボットコントローラ
３１ 制御部
３１ａ 受付部
３１ｂ 決定部
３１ｃ 動作制御部
３２ 記憶部
３２ａ 作業者情報
３２ｂ 作業区間情報
３２ｃ 教示情報
１００ 入力装置
２００ ツール
３１０ 搬送装置
３１１ 搬送方向
３２０ 工具棚
３３０ 部品棚
５００ 設置面
Ａ０ 鉛直軸
Ａ１ 第１軸
Ａ２ 第２軸
Ａ３ 第３軸
Ａ４ 第４軸
Ａ５ 第５軸
Ｂ 作業ブース
Ｈ 作業者
Ｗ ワーク

Claims (10)

1. 作業者の作業対象となるワークを保持するロボットと、
   前記ロボットの動作を制御するロボットコントローラと
   を備え、
   前記ロボットコントローラは、
   前記作業者による前記ワークに対する作業区間を複数含んだ作業区間情報に基づき、前記作業区間ごとに前記ワークの位置および方向を決定する決定部と、
   前記決定部による決定結果に対応するように前記ロボットの姿勢を制御する動作制御部と
   を備えることを特徴とするロボットシステム。
2. 前記ロボットコントローラは、
   前記作業区間の切替指示を受け付ける受付部
   を備え、
   前記動作制御部は、
   前記切替指示によって切り替えられたあらたな前記作業区間に対応する前記ワークの前記位置および前記方向に対応するように前記ロボットの姿勢を変更すること
   を特徴とする請求項１に記載のロボットシステム。
3. 前記決定部は、
   前記作業者の属性を示す作業者情報に基づいて前記ワークの前記位置および前記方向を決定すること
   を特徴とする請求項１または２に記載のロボットシステム。
4. 前記ロボットの姿勢を予め定められた複数の姿勢の中から選択させる入力装置
   をさらに備え、
   前記動作制御部は、
   前記入力装置を介して選択された姿勢となるように前記ロボットを制御すること
   を特徴とする請求項１、２または３に記載のロボットシステム。
5. 前記作業区間情報は、
   前記ロボットによる前記ワークに対する前記作業区間を含むこと
   を特徴とする１〜４のいずれか一つに記載のロボットシステム。
6. 作業者の作業対象となるワークを保持するロボットと、
   前記ロボットの動作を制御するロボットコントローラと
   を用い、
   前記ロボットコントローラが、前記作業者による作業区間を複数含んだ作業区間情報に基づき、前記作業区間ごとに前記ワークの位置および方向を決定する決定工程と、
   前記ロボットコントローラが、前記決定工程における決定結果に対応するように前記ロボットの姿勢を制御する動作制御工程と
   を含むことを特徴とするワークの生産方法。
7. 前記ロボットコントローラは、
   前記作業区間の切替指示を受け付ける受付部
   を備え、
   前記動作制御工程は、
   前記切替指示によって切り替えられたあらたな前記作業区間に対応する前記ワークの前記位置および前記方向に対応するように前記ロボットの姿勢を変更すること
   を特徴とする請求項６に記載のワークの生産方法。
8. 前記決定工程は、
   前記作業者の属性を示す作業者情報に基づいて前記ワークの前記位置および前記方向を決定すること
   を特徴とする請求項６または７に記載のワークの生産方法。
9. 前記ロボットの姿勢を予め定められた複数の姿勢の中から選択可能な入力装置
   をさらに用い、
   前記動作制御工程は、
   前記入力装置を介して選択された姿勢となるように前記ロボットを制御すること
   を特徴とする請求項６、７または８に記載のワークの生産方法。
10. 前記作業区間情報は、
    前記ロボットによる前記ワークに対する前記作業区間を含むこと
    を特徴とする請求項６〜９のいずれか一つに記載のワークの生産方法。

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