JP2020171982A - ロボットハンド、ロボット及びロボットシステム - Google Patents

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Abstract

【課題】静止した物品をコンベヤ上に載せて移動させることを可能にするロボットハンド等を提供する。【解決手段】物品を移動するロボットハンドは、前記物品を搬送する第一搬送面を形成する無端状の第一搬送ベルトを有し且つ前記第一搬送ベルトを駆動する第一コンベヤと、前記物品と接触し、前記物品を前記第一搬送面上に引き込む引込装置とを備え、前記引込装置は、前記引込装置の引き込み方向の反対方向と前記物品を前記第一搬送面上に載せるときの前記第一搬送面の移動方向の反対方向との少なくとも一方の方向で、前記第一コンベヤよりも突出する。【選択図】図2

Description

本発明は、ロボットハンド、ロボット及びロボットシステムに関する。
従来から、物品を移載する移載ロボットが知られている。例えば、特許文献1は、ハンドの先端にベルトコンベヤを備える産業ロボットを開示している。特許文献1のロボットは、生産ライン等のコンベヤで移送されるワークを、ハンドの先端のベルトコンベヤに乗り移らせる。乗り移り完了後、ロボットは、ベルトコンベヤを移載場所に移動させ、ベルトコンベヤでワークを送り出しつつ当該ベルトコンベヤを後退移動させることで、ワークを移載する。
特開2002−167045号公報
特許文献1のロボットは、コンベヤ等で搬送されるワークをベルトコンベヤ上に載せることができるが、積み上げられたワーク等の静止したワークをベルトコンベヤ上に載せることができない。
そこで、本発明は、静止した物品をコンベヤ上に載せて移動させることを可能にするロボットハンド、ロボット及びロボットシステムを提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係るロボットハンドは、物品を移動するロボットハンドであって、前記物品を搬送する第一搬送面を形成する無端状の第一搬送ベルトを有し且つ前記第一搬送ベルトを駆動する第一コンベヤと、前記物品と接触し、前記物品を前記第一搬送面上に引き込む引込装置とを備え、前記引込装置は、前記引込装置の引き込み方向の反対方向と前記物品を前記第一搬送面上に載せるときの前記第一搬送面の移動方向の反対方向との少なくとも一方の方向で、前記第一コンベヤよりも突出する。
本発明の一態様に係るロボットは、本発明の一態様に係るロボットハンドと、前記ロボットハンドと接続されたロボットアームと、前記ロボットハンド及び前記ロボットアームの動作を制御する制御装置とを備える。
本発明の一態様に係るロボットシステムは、本発明の一態様に係るロボットと、前記ロボットを操作するための操作装置とを備える。
本発明によれば、静止した物品をロボットハンドのコンベヤ上に載せて移動させることが可能になる。
実施の形態に係るロボットシステムの構成の一例を示す図 実施の形態に係るロボットの構成の一例を示す側面図 実施の形態に係るロボットハンドの構成の一例を示す側面図 実施の形態に係る制御装置の機能的な構成の一例を示すブロック図 実施の形態に係る制御装置及び各駆動装置の構成の一例を示すブロック図 実施の形態に係るロボットシステムの動作の1つを示す側面図 実施の形態に係るロボットシステムの動作の1つを示す側面図 実施の形態に係るロボットシステムの動作の1つを示す側面図 実施の形態に係るロボットシステムの動作の1つを示す側面図 変形例1に係るロボットハンドの構成の一例を示す側面図 変形例2に係るロボットハンドの構成の一例を示す側面図 変形例3に係るロボットハンドの構成の一例を示す側面図
以下において、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的又は具体的な例を示すものである。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。また、添付の図面における各図は、模式的な図であり、必ずしも厳密に図示されたものでない。さらに、各図において、実質的に同一の構成要素に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化される場合がある。
<ロボットシステム1>
図1は、実施の形態に係るロボットシステム1の構成の一例を示す図である。図1に示すように、本実施の形態では、ロボットシステム1は、ロボット100を用いて物品Aを搬送するシステムである。例えば、ロボット100は、搬送装置等によって搬送されてきた物品Aを所定の場所に載置し積み上げることができる。また、ロボット100は、所定の場所に積み上げられた物品Aの山から物品Aを取り出し、他の装置等に載置する。以下において、ロボット100が搬送する物品Aは、直方体状の段ボールケースであるとして説明するが、これに限定されない。搬送対象の物品は、後述する第一コンベヤ130上に載せることができる物体であればよく、例えば、所定の形状を有する他の物体であってもよく、岩石等の所定の形状を有しない物体であってもよい。
ロボットシステム1は、ロボット100と、ロボット100を操作するための操作装置210とを備える。操作装置210は、ロボット100から離れて配置され、オペレータPは、操作装置210への入力を行うことによって、ロボット100を遠隔操作することができる。さらに、ロボットシステム1は、ロボット100の動作状態を撮像する撮像装置220と、撮像装置220で撮像された情報を出力する出力装置230とを備える。さらに、ロボットシステム1は、ロボット100のロボットアーム110が固定される搬送車240を備える。これに限定されないが、本実施の形態では、搬送車240は、電力を動力源とし、搬送車240を駆動するサーボモータを有する。例えば、搬送車240はAGV(無人搬送車:Automated Guided Vehicle)であってもよい。なお、ロボットシステム1の上記の構成要素の全てが必須ではない。
<ロボット100>
図1に示すように、ロボット100は、ロボットアーム110と、ロボットアーム110の先端に取り付けられるロボットハンド120と、ロボットアーム110及びロボットハンド120の動作を制御する制御装置170とを備える。本実施の形態では、ロボット100は、垂直多関節型ロボットとして構成されるが、これに限定されない。
<操作装置210>
図1に示すように、操作装置210は、オペレータPによって入力される指令に基づきロボット100及び搬送車240を遠隔操作する。操作装置210の具体的な構成は特に限定されないが、操作装置210はオペレータPによる入力を受け付ける入力装置を備える。入力装置の例は、ハンドル、レバー、ペダル、ボタン、タッチパネル、マイク及びカメラ等であるが、これらに限定されない。操作装置210は、入力装置を介して入力された操作に対応する指令を制御装置170に出力する。操作装置210は、有線通信又は無線通信を介して制御装置170と接続される。有線通信及び無線通信の形式はいかなる形式であってもよい。
操作装置210は、オペレータPによって入力される手動操作の各操作に対応する指令を制御装置170に出力してもよい。又は、操作装置210は、オペレータPによって入力される自動操作の操作内容に対応する指令を制御装置170に出力してもよい。例えば、操作装置210は、入力される指令として、ハンドル又はレバー等の変位、方向、速度及び操作力等を受け付けてもよく、ボタンの押し下げを受け付けてもよく、タッチパネルの画面への接触、接触軌跡及び接触圧等を受け付けてもよく、スピーカによって集音される音声信号を受け付けてよく、カメラによって撮像されたオペレータPの画像の解析結果を受け付けてもよい。操作力は、オペレータPによってハンドル又はレバー等に加えられる力である。接触圧は、タッチパネルへの指等の押し付け力である。オペレータPの画像の解析結果は、オペレータPのジェスチャ等が示す指令を含む。
<撮像装置220>
図1に示すように、撮像装置220は、ロボット100及び搬送車240等の動作状態を撮像し、撮像した画像の信号を出力装置230に出力する。撮像装置220によって撮像される画像は、静止画であってもよく動画であってもよい。撮像装置220の例はデジタルカメラ及びデジタルビデオカメラである。撮像装置220は、有線通信又は無線通信を介して操作装置210及び出力装置230と接続される。撮像装置220は、操作装置210に入力される指令に従って、撮像の実行及び停止、並びに、撮像方向の変更等の動作を行ってもよい。
<出力装置230>
図1に示すように、出力装置230は、撮像装置220から取得される画像の信号を画像として出力しオペレータPに表示する表示装置である。出力装置230の例は、液晶ディスプレイ(Liquid Crystal Display)及び有機又は無機ELディスプレイ(Electro-Luminescence Display)であるが、これらに限定されない。出力装置230は、制御装置170によって出力される操作等のための画像を表示してもよい。
<ロボット100の詳細な構成>
[ロボットアーム110の構成]
ロボット100のロボットアーム110の詳細な構成を説明する。図2は、実施の形態に係るロボット100の構成の一例を示す側面図である。図2に示すように、ロボット100のロボットアーム110は、その基端部で搬送車240に固定されている。ロボットアーム110の先端部には、ロボットハンド120が接続されている。多関節型のロボットアーム110は、6つの関節軸JT1〜JT6と、これらの関節軸によって順次連結される6つのリンク110a〜110fとを有する。さらに、ロボットアーム110は、関節軸JT1〜JT6それぞれを回転駆動するアーム駆動装置AM1〜AM6を有している。アーム駆動装置AM1〜AM6の動作は、制御装置170によって制御される。これに限定されないが、本実施の形態では、アーム駆動装置AM1〜AM6はそれぞれ、電力を動力源とし、これらを駆動する電気モータとしてサーボモータを有する。なお、ロボットアーム110の関節軸の数量は、6つに限定されず、7つ以上であってもよく、1つ以上5つ以下であってもよい。
関節軸JT1は、搬送車240の基台241の上面とリンク110aの基端部とを、当該上面に垂直である鉛直方向の軸周りに回転可能に連結する。関節軸JT2は、リンク110aの先端部とリンク110bの基端部とを、水平方向の軸周りに回転可能に連結する。関節軸JT3は、リンク110bの先端部とリンク110cの基端部とを、水平方向の軸周りに回転可能に連結する。関節軸JT4は、リンク110cの先端部とリンク110dの基端部とを、リンク110cの長手方向の軸周りに回転可能に連結する。関節軸JT5は、リンク110dの先端部とリンク110eの基端部とを、リンク110dの長手方向と直交する方向の軸周りに回転可能に連結する。関節軸JT6は、リンク110eの先端部とリンク110fの基端部とを、リンク110eに対する捻れ回転可能に連結する。リンク110fの先端部にロボットハンド120が取り付けられる。
[ロボットハンド120の構成]
ロボット100のロボットハンド120の詳細な構成を説明する。図3は、実施の形態に係るロボットハンド120の構成の一例を示す側面図である。図1及び図3に示すように、ロボットハンド120は、第一コンベヤ130と、第二コンベヤ140と、ベース150と、支持部161及び162とを備える。
ベース150は、ロボットアーム110のリンク110fの先端部に取り付けられる。ベース150は、板状の形状を有する。ベース150は、対向する主面150a及び150bの主面150a上で第一コンベヤ130を支持し、主面150bでリンク110fと接続される。
第一コンベヤ130は、主面150a上に配置されベース150に固定されている。第二コンベヤ140は、主面150aに垂直な方向である第一方向D1aで、第一コンベヤ130から離して配置されている。第一方向D1aは、主面150aから離れる方向であり、第一方向D1aと反対方向である第二方向D1bは、主面150aに接近する方向である。
第一コンベヤ130及び第二コンベヤ140はベルトコンベヤとして構成される。これに限定されないが、本実施の形態では、後述する第一搬送方向D2bでの第一コンベヤ130の長さと、後述する第二搬送方向D3bでの第二コンベヤ140の長さとは、同等である。
第一コンベヤ130は、その第一搬送面134a上に載せられた物品Aを、互いに反対方向である第一搬送方向D2a及びD2bに搬送することができる。第一搬送面134aは、第一方向D1aつまり第二コンベヤ140に向いた面である。第一搬送方向D2a及びD2bは、第一搬送面134aの移動方向である。例えば、第一搬送方向D2aは、物品Aを第一搬送面134a上に移動させ載せるときの移動方向であり、第一搬送方向D2bは、第一搬送面134a上の物品Aを第一搬送面134aから降ろすときの移動方向である。
第一コンベヤ130は、主動ローラ131と、1つ以上の従動ローラ132と、支持枠133と、第一搬送ベルト134と、第一駆動装置135とを備える。ローラ131及び132は、第一搬送方向D2a又はD2bに配列されている。支持枠133は、ローラ131及び132を支持する。第一搬送ベルト134は、輪状の無端ベルトであり、ローラ131及び132の周りに掛け渡されている。第一搬送ベルト134は第一搬送面134aを形成し、第一搬送面134aは、ローラ131及び132に対して第一方向D1aに位置する第一搬送ベルト134の部分の外周面である。
これに限定されないが、本実施の形態では、第一駆動装置135は、電力を動力源とし、これを駆動する電気モータとしてサーボモータを有する。サーボモータは、コンベヤ駆動モータの一例である。第一駆動装置135は、主動ローラ131を回転駆動することで第一搬送ベルト134を周回駆動する。第一駆動装置135及び主動ローラ131は、第一コンベヤ130の端部130aに配置されている。端部130aは、第一搬送方向D2aの第一コンベヤ130の端部であり、端部130bは、第一搬送方向D2bの第一コンベヤ130の端部である。第一駆動装置135の動作は、制御装置170によって制御される。第一駆動装置135は、ロボット100、ロボット100の電力供給源又はその他の電力供給源等から電力の供給を受けてもよい。
第一駆動装置135は、主動ローラ131を一方向に回転駆動することで、第一搬送ベルト134にローラ131及び132の周りを一方向に周回させ、それにより、第一搬送面134aを第一搬送方向D2aに移動させる。第一駆動装置135は、主動ローラ131を反対方向に回転駆動することで、第一搬送ベルト134に反対方向に周回させ、それにより、第一搬送面134aを第一搬送方向D2bに移動させる。
第二コンベヤ140は、その第二搬送面144a上に載せられた物品Aを、互いに反対方向である第二搬送方向D3a及びD3bに搬送することができる。第二搬送面144aの向きは第一搬送面134aの向きと異なっている。具体的には、第二搬送面144aは、第二方向D1bつまり第一コンベヤ130に向いた面であり、第一搬送面134aと対向する。第二搬送方向D3a及びD3bは、第二搬送面144aの移動方向である。例えば、第二搬送方向D3aは、物品Aを第二搬送面144a上に移動させるときの移動方向であり、第二搬送方向D3bは、第二搬送面144a上の物品Aを第二搬送面144aから降ろすときの移動方向である。
第二コンベヤ140は、主動ローラ141と、1つ以上の従動ローラ142と、支持枠143と、第二搬送ベルト144と、第二駆動装置145とを備える。ローラ141及び142は、第二搬送方向D3a又はD3bに配列されている。支持枠143は、第二搬送方向D3a又はD3bに延び、ローラ141及び142を支持する。第二搬送ベルト144は、輪状の無端ベルトであり、ローラ141及び142の周りに掛け渡されている。第二搬送ベルト144は第二搬送面144aを形成し、第二搬送面144aは、ローラ141及び142に対して第二方向D1bに位置する第二搬送ベルト144の部分の外周面である。
これに限定されないが、本実施の形態では、第二駆動装置145は、電力を動力源とし、これを駆動する電気モータとしてサーボモータを有する。サーボモータは、コンベヤ駆動モータの一例である。第二駆動装置145は、主動ローラ141を回転駆動することで第二搬送ベルト144を周回駆動する。第二駆動装置145及びローラ141は、第二コンベヤ140の端部140aに配置されている。端部140aは、第二搬送方向D3aの第二コンベヤ140の端部であり、端部140bは、第二搬送方向D3bの第二コンベヤ140の端部である。第二駆動装置145の動作は、制御装置170によって制御される。第二駆動装置145は、ロボット100、ロボット100の電力供給源又はその他の電力供給源等から電力の供給を受けてもよい。
第二駆動装置145は、主動ローラ141を一方向に回転駆動することで、第二搬送ベルト144にローラ141及び142の周りを一方向に周回させ、それにより、第二搬送面144aを第二搬送方向D3aに移動させる。第二駆動装置145は、主動ローラ141を反対方向に回転駆動することで、第二搬送ベルト144に反対方向に周回させ、それにより、第二搬送面144aを第二搬送方向D3bに移動させる。
支持部161及び162は、ベース150から第一方向D1aに延びる板状の部材であるが、これに限定されない。支持部161及び162は、ベース150に固定され支持される。支持部161及び162は、第二搬送方向D3a及びD3bに関して第二コンベヤ140の両側に配置され、第一搬送方向D2a及びD2bに関して第一コンベヤ130の両側に配置されている。支持部161及び162は、第二コンベヤ140と接続され、これを支持する。支持部161及び162は、第一方向D1aに第一コンベヤ130から離れた状態に第二コンベヤ140を保持する。支持部161及び162は第一コンベヤ130と接続され、これを支持してもよい。
本実施の形態では、第一搬送面134aと第二搬送面144aとの距離は、物品Aが通ることができる程度の距離とされている。例えば、第一搬送面134aと第二搬送面144aとの間に物品Aが位置するとき、物品Aが第一搬送面134a及び第二搬送面144aの双方に接触することができるような距離に、第一搬送面134aと第二搬送面144aとの距離は設定されている。しかしながら、第一搬送面134aと第二搬送面144aとの距離は上記距離以上であってもよい。
これに限定されないが、本実施の形態では、第一搬送方向D2a及びD2bは、第二搬送方向D3a及びD3bと略平行であり、第一搬送面134aと第二搬送面144aとが略平行である。さらに、第一搬送方向D2a及びD2b並びに第二搬送方向D3a及びD3bは、第一方向D1a及び第二方向D1bと略垂直である。しかしながら、第一搬送方向D2a及びD2bは、第二搬送方向D3a及びD3bに対して傾斜してもよく、第一方向D1a及び第二方向D1bに対して傾斜してもよい。
例えば、第一搬送方向D2aに向かって第一搬送面134aと第二搬送面144aとが接近する又は離れるように、第一搬送方向D2a及びD2bが、第二搬送方向D3a及びD3bに対して傾斜してもよい。つまり、第一搬送方向D2a及びD2bに平行であり且つ第一搬送面134aに垂直な面に投影したとき、第一搬送方向D2a及びD2bが、第二搬送方向D3a及びD3bに対して傾斜していてもよい。又は、第一搬送面134a又は第二搬送面144aに平行な面に投影したとき、第一搬送方向D2a及びD2bが、第二搬送方向D3a及びD3bに対して傾斜又は直交していてもよい。又は、上記の両方であってもよい。
また、第二コンベヤ140は、第二搬送ベルト144の第二搬送方向D3bで、第一コンベヤ130よりも突出して配置されている。さらに、本実施の形態では、第二コンベヤ140は、第一搬送ベルト134の第一搬送方向D2bで、第一コンベヤ130よりも突出して配置されている。つまり、第二コンベヤ140の端部140bは、第一コンベヤ130の端部130bよりも突出している。なお、第一搬送方向D2bと第二搬送方向D3bとが斜めに交差する又は直交する場合、第二コンベヤ140は、第一搬送方向D2b又は第二搬送方向D3bで、第一コンベヤ130よりも突出していてもよい。よって、第二コンベヤ140は、第一搬送方向D2b及び第二搬送方向D3bの少なくとも一方の方向で、第一コンベヤ130よりも突出する。ここで、第二コンベヤ140は引込装置の一例であり、第二搬送方向D3aは引き込み方向及び物品の引き込み時の第二搬送面144aの移動方向の一例である。第一搬送方向D2aは、物品を第一搬送面134aに載せるときの第一搬送面134aの移動方向の一例である。
第一コンベヤ130は第一センサ136を備え、第二コンベヤ140は第二センサ146を備える。第一センサ136は、第一搬送面134a上の物品Aを検知する。第二センサ146は、第二搬送面144a上の物品Aを検知する。第一センサ136及び第二センサ146は、検知信号を制御装置170に出力する。第一センサ136及び第二センサ146は必須ではない。
例えば、第一センサ136は、第一コンベヤ130の端部130bの近傍に配置され、第一搬送方向D2a及びD2b並びに第一方向D1a及び第二方向D1bに垂直である第一搬送面134aを横断する方向を検知対象方向としてもよい。そして、第一センサ136は、第一搬送面134a上の物品Aに対する検知を連続的に行うことで、物品A全体が第一搬送面134a上に載ったか否かを検知する。
例えば、第二センサ146は、第二コンベヤ140の端部140aの近傍に配置され、第二搬送方向D3a及びD3b並びに第一方向D1a及び第二方向D1bに垂直である第二搬送面144aを横断する方向を検知対象方向としてもよい。そして、第二センサ146は、第二搬送面144a上の物品Aを検知することで、物品Aが端部140aの近傍に到達したか否かを検知する。
第一センサ136及び第二センサ146は、当該センサへの物品A等の物体の接近を検知するセンサである。本実施の形態では、センサ136及び146は、非接触式センサであるが、これに限定されない。例えば、非接触式センサは、光電センサ(「ビームセンサ」とも呼ばれる)、レーザセンサ、レーザライダ(Lidar)及び超音波センサ等の物体の接近又は物体までの距離を検知することで、当該物体の接近を検知するセンサであってもよい。
<制御装置170>
制御装置170の構成を説明する。制御装置170は、操作装置210から受け取る操作の指令等に基づき、予め記憶部(図示せず)に格納されるプログラムに従って、ロボットアーム110、ロボットハンド120及び搬送車240の動作を制御する。制御装置170は、ロボットアーム110、ロボットハンド120及び搬送車240の動作を個別に制御するのではなく互いにリンクさせて制御を行い、互いに連携させた動作を実現する。例えば、制御装置170は、ロボットアーム110、ロボットハンド120及び搬送車240の1つの制御に、他の2つから取得される情報を反映させる。
図4は、実施の形態に係る制御装置170の機能的な構成の一例を示すブロック図である。制御装置170は、操作情報処理部170aと、情報出力部170bと、第一コンベヤ制御部170cと、第二コンベヤ制御部170dと、搬送車制御部170eと、搬送車位置検出部170fと、ハンド位置検出部170gと、アーム制御部170hと、アーム位置検出部170iと、記憶部170jとを機能的な構成要素として含む。これらの機能的な構成要素は、他の構成要素が出力する情報を使用し、他の構成要素の動作とリンクした動作を行う。なお、上記機能的な構成要素の全てが必須ではない。
操作情報処理部170a、情報出力部170b、第一コンベヤ制御部170c、第二コンベヤ制御部170d、搬送車制御部170e、搬送車位置検出部170f、ハンド位置検出部170g、アーム制御部170h及びアーム位置検出部170iの各構成要素の機能は、CPU(Central Processing Unit)などのプロセッサ、RAM(Random Access Memory)などの揮発性メモリ及びROM(Read-Only Memory)などの不揮発性メモリ等からなるコンピュータシステム(図示せず)により実現されてもよい。上記構成要素の一部又は全部の機能は、CPUがRAMをワークエリアとして用いてROMに記録されたプログラムを実行することによって実現されてもよい。なお、上記構成要素の一部又は全部の機能は、上記コンピュータシステムにより実現されてもよく、電子回路又は集積回路等の専用のハードウェア回路により実現されてもよく、コンピュータシステム及びハードウェア回路の組み合わせにより実現されてもよい。
記憶部170jは、種々の情報の格納することができ、且つ、格納した情報の読み出しを可能にする。記憶部170jは、揮発性メモリ及び不揮発性メモリなどの半導体メモリ、ハードディスク及びSSD(Solid State Drive)等の記憶装置によって実現される。記憶部170jは、各構成要素が用いるパラメータ及び閾値等を格納する。記憶部170jは、各構成要素が実行するプログラムを格納してもよい。
操作情報処理部170aは、操作装置210から取得される操作の指令を、制御装置170の各構成要素に出力する。各構成要素は、当該指令に対応するプログラムに従って動作する。
情報出力部170bは、制御装置170の各構成要素の動作結果及び検出結果等の出力情報を、操作装置210及び/又は出力装置230に出力する。情報出力部170bは、ロボット100の操作用の画面を操作装置210及び/又は出力装置230に出力する。
第一コンベヤ制御部170cは、操作情報処理部170aを介して取得される指令に従って、第一コンベヤ130の第一駆動装置135の動作を制御する。具体的には、第一コンベヤ制御部170cは、第一搬送面134aを第一搬送方向D2a又はD2bに移動させるための第一駆動装置135による第一搬送ベルト134の周回駆動動作を制御する。例えば、第一コンベヤ制御部170cは、第一センサ136が物品Aを検知すると、第一搬送面134aを第一搬送方向D2aに移動するように第一駆動装置135を起動させてもよい。さらに、第一コンベヤ制御部170cは、物品Aを検知している第一センサ136が物品Aを検知しなくなると、第一駆動装置135を停止させてもよい。又は、第一コンベヤ制御部170cは、第二センサ146が物品Aを検知すると、第一駆動装置135を停止させてもよい。
第二コンベヤ制御部170dは、操作情報処理部170aを介して取得される指令に従って、第二コンベヤ140の第二駆動装置145の動作を制御する。具体的には、第二コンベヤ制御部170dは、第二搬送面144aを第二搬送方向D3a又はD3bに移動させるための第二駆動装置145による第二搬送ベルト144の周回駆動動作を制御する。例えば、第二コンベヤ制御部170dは、ハンド位置検出部170gが第二コンベヤ140と物品Aとの接触を検出すると、第二搬送面144aを第二搬送方向D3aに移動するように第二駆動装置145を起動させてもよい。さらに、第二コンベヤ制御部170dは、第二センサ146が物品Aを検知すると、第二駆動装置145を停止させてもよい。又は、第二コンベヤ制御部170dは、物品Aを検知している第一センサ136が物品Aを検知しなくなると、第二駆動装置145を停止させてもよい。
ハンド位置検出部170g及び制御装置170は検出装置の一例である。ハンド位置検出部170gは、物品Aに対する第二コンベヤ140の位置を検出する。具体的には、ハンド位置検出部170gは、ロボットアーム110のアーム駆動装置AM1〜AM6それぞれから出力電流の信号を取得することで、各アーム駆動装置AM1〜AM6に発生している出力負荷を検出する。さらに、ハンド位置検出部170gは、各アーム駆動装置AM1〜AM6に発生させる入力負荷の情報をアーム制御部170hから取得する。ハンド位置検出部170gは、各アーム駆動装置AM1〜AM6の出力負荷と入力負荷との差異に基づき第二コンベヤ140が物品Aと接触しているか否かを検出する。例えば、ハンド位置検出部170gは、アーム駆動装置AM1〜AM6での負荷の差異が閾値以上である場合、第二コンベヤ140が物品Aと接触していることを検出してもよい。
ここで、アーム駆動装置AM1〜AM6の出力電流、入力負荷及び出力負荷は、アーム駆動装置AM1〜AM6の動作に関する情報の一例である。なお、アーム駆動装置AM1〜AM6の動作に関する情報は、関節軸JT1〜JT6及びリンク110a〜110fのひずみ量等を含んでもよい。このようなひずみ量を用いて第二コンベヤ140と物品Aとの接触の有無を検出することも可能である。
さらに、ハンド位置検出部170gは、アーム位置検出部170iからロボットアーム110のリンク110fの位置、姿勢、移動方向及び移動速度等の情報を取得し、当該情報を用いて、ロボットハンド120の位置、姿勢、移動方向及び移動速度の情報を取得する。ハンド位置検出部170gは、上記情報を用いて、第二コンベヤ140の位置及び姿勢を検出する。例えば、ハンド位置検出部170gは、第二コンベヤ140と物品Aとの接触の有無と、第二コンベヤ140の位置及び姿勢とに基づき、第二搬送面144aが物品Aに接触しているか否かを検出してもよい。
アーム制御部170hは、操作情報処理部170aを介して取得される指令に従って、アーム駆動装置AM1〜AM6の動作を制御することで、ロボットアーム110に対応する動作をさせる。アーム制御部170hは、アーム位置検出部170iから取得されるロボットアーム110の各リンク110a〜110fの位置、姿勢、移動方向及び移動速度等に基づき、ロボットアーム110に動作させる。
アーム位置検出部170iは、ロボットアーム110の各リンク110a〜110fの位置及び姿勢を検出する。具体的には、アーム位置検出部170iは、アーム駆動装置AM1〜AM6から回転量等の動作量の情報を取得し、当該動作量に基づき、各リンク110a〜110fの位置及び姿勢を検出する。さらに、アーム位置検出部170iは、各リンク110a〜110fの位置及び姿勢の変化から、各リンク110a〜110fの移動方向及び移動速度を検出する。
搬送車制御部170eは、操作情報処理部170aを介して取得される指令に従って、搬送車240の搬送駆動装置240aの動作を制御することで、搬送車240に対応する動作をさせる。搬送車制御部170eは、搬送車位置検出部170fから取得される搬送車240の位置及び向き等に基づき、搬送車240に動作させる。
搬送車位置検出部170fは、搬送車240の位置及び向きを検出する。具体的には、搬送車位置検出部170fは、搬送駆動装置240aからそのサーボモータの回転量等の動作量の情報を取得し、当該動作量に基づき、搬送車240の位置及び向きを検出する。なお、搬送車240は、GPS(Global Positioning System)受信機及びIMU(慣性計測装置:Inertial Measurement Unit)等の位置計測装置を備えてもよい。搬送車位置検出部170fは、GPS受信機の受信信号又はIMUによって計測された加速度及び角速度等を用いて、搬送車240の位置及び向きを検出してもよい。また、搬送車位置検出部170fは、例えば、床面に埋設された電線から微弱な誘導電流を検出し、この検出値に基づき、搬送車240の位置及び向きを検出してもよい。
また、制御装置170と各駆動装置との関係の一例を説明する。図5は、実施の形態に係る制御装置170及び各駆動装置の構成の一例を示すブロック図である。図5に示すように、制御装置170は、アーム駆動装置AM1〜AM6のサーボモータ、第一駆動装置135のサーボモータ、第二駆動装置145のサーボモータ、及び搬送駆動装置240aのサーボモータに対して、情報及び指令を入出力するように構成されている。制御装置170は、アーム駆動装置AM1〜AM6、第一駆動装置135、第二駆動装置145及び搬送駆動装置240aの全てのサーボモータの動作を制御する。
各サーボモータは、電気モータと、電気モータの回転子の回転角を検出するエンコーダとを備えている。各サーボモータは、制御装置170から出力される指令及び情報に従って、電気モータを動作させ、エンコーダの検出値を制御装置170に出力する。制御装置170は、各サーボモータからフィードバックされたエンコーダの検出値に基づき、当該サーボモータの回転子の回転量及び回転速度等を検出し、検出結果を用いて当該サーボモータの回転開始、回転停止、回転速度及び回転トルクを制御する。これにより、制御装置170は、各サーボモータを任意の回転位置で停止させることができ、任意の回転速度で回転させることができ、任意の回転トルクで動作させることができる。よって、制御装置170は、ロボットアーム110、ロボットハンド120及び搬送車240の全てを多様に且つ緻密に動作させることができる。
<ロボットシステム1の動作>
ロボットシステム1の動作の一例を説明する。具体的には、ロボット100が、上下に積み上げられた物品Aのうちの最上段の物品A1をロボットハンド120上に載せる積み込み動作の一例を説明する。本動作は、オペレータPが操作装置210を用いて、ロボット100及び搬送車240に各動作を行わせる、マスタースレーブ方式の動作であるとする。この場合、例えば、操作装置210は、オペレータPの手元にあるマスターアームを構成し、ロボット100は、遠隔のスレーブアームを構成してもよい。そして、オペレータPによって与えられるマスターアームの動作を、スレーブアームがトレースするように構成される。これにより、オペレータPが所望する動作をスレーブアームに正確に実現させることが容易である。また、オペレータPは、マスターアームを介して、スレーブアームの動作を容易に知覚することができる。
図6〜図9はそれぞれ、実施の形態に係るロボットシステム1の動作の1つを示す側面図である。図1に示すように、まず、ロボット移動ステップにおいて、オペレータPは、操作装置210に指令を入力することで、搬出対象の物品A1を含む物品Aの山へ搬送車240を移動させる。このとき、オペレータPが目的地の位置の情報を操作装置210に入力し、制御装置170が当該情報に従って搬送車240を自動で走行させてもよい。又は、オペレータPが、出力装置230に表示される画面等を介して視認しつつ操作装置210を操作して搬送車240を走行させてもよい。
次いで、図6のハンド移動ステップに示すように、搬送車240が物品A1の前に到着した後、オペレータPは、出力装置230の画面等を介して視認しつつ操作装置210を操作することでロボットアーム110を動作させ、ロボットハンド120を物品A1の上方に移動させる。具体的には、ロボットハンド120は、第二コンベヤ140が第一コンベヤ130の上方に位置する姿勢で、第二コンベヤ140が物品A1の上方に位置し、第一コンベヤ130が物品A1の側方に位置するように、移動される。制御装置170は、ロボットハンド120の姿勢の情報を操作装置210等に出力し、オペレータPは、当該姿勢の情報に基づき、ロボットハンド120の姿勢を調節する。
次いで、図7の押付ステップに示すように、オペレータPは、ロボットハンド120を下方向に移動させ、第二コンベヤ140の端部140bの第二搬送面144aを上方から物品A1の上面に接触させ押し付ける。制御装置170は、第二コンベヤ140と物品A1との接触の有無を示す情報を操作装置210等に出力する。オペレータPは、押し付けた状態でロボットハンド120の下降を停止させる。なお、制御装置170が、第二コンベヤ140と物品A1との接触又は押し付けを検出すると、ロボットハンド120の下降を自動的に停止させてもよい。このとき、第一コンベヤ130は、物品A1の側方下方に位置する。
次いで、図8の引込ステップに示すように、オペレータPは、ロボットハンド120の下降停止後、第二コンベヤ140の第二駆動装置145を起動させる。第二駆動装置145は、第二搬送面144aを第二搬送方向D3aに移動するように、第二搬送ベルト144を駆動する。これにより、物品A1は、第二搬送ベルト144と物品A1との間の摩擦力の作用によって、第二搬送方向D3aに移動させられる、つまり引き込まれ、第一コンベヤ130の第一搬送面134a上に載る。第二搬送ベルト144が、物品A1を安定して引き込むことができるように、第二搬送ベルト144と物品A1との間の摩擦係数は、物品A1とその下の物品Aとの間の摩擦係数よりも大きいことが好ましい。なお、制御装置170が、自動的に第二駆動装置145を起動させてもよい。
次いで、図9の載置ステップに示すように、オペレータPは、物品A1の少なくとも一部が第一搬送面134a上に載ると、第一コンベヤ130の第一駆動装置135を起動させる。第一駆動装置135は、第一搬送面134aを第一搬送方向D2aに移動するように、第一搬送ベルト134を駆動する。なお、制御装置170は、第一センサ136が物品A1を検知すると、この検知結果を操作装置210等に出力する。オペレータPは、第一センサ136の検知結果に基づき、第一駆動装置135を起動させてもよい。又は、制御装置170が、第一センサ136の検知結果に基づき、第一駆動装置135を自動的に起動させてもよい。
なお、制御装置170は、アーム駆動装置AM1〜AM6と同様に、第二駆動装置145の出力負荷と入力負荷との差異に基づき、物品A1と第一搬送ベルト134との接触を検出し、この検出結果に基づき、物品A1の少なくとも一部が第一搬送面134a上に載ったことを判定してもよい。
第一駆動装置135が駆動する第一搬送ベルト134は、物品A1を第一搬送方向D2aに移動させ、物品A1の全体を第一搬送面134a上に載せる。この間、第一センサ136は、物品A1を検知し続ける。そして、物品A1の全体が第一搬送面134a上に載り、第一センサ136が物品A1を検知しなくなると、制御装置170はこの検知結果を操作装置210等に出力する。また、制御装置170は、第二センサ146が物品A1を検知すると、この検知結果を操作装置210等に出力する。
なお、第一駆動装置135の動作中、第二駆動装置145は動作していてもよく、停止してもよい。つまり、第一搬送面134a上への物品A1の引き込みは、第一駆動装置135単独によって行われてもよく、第一駆動装置135及び第二駆動装置145が協働することによって行われてもよい。本例では、第一駆動装置135及び第二駆動装置145が協働するとする。
オペレータPは、第一センサ136の非検知を示す検知結果、又は、第二センサ146の検知を示す検知結果に基づき、第一駆動装置135及び第二駆動装置145を停止させる。第一駆動装置135及び第二駆動装置145の停止タイミングは異なっていてもよい。例えば、第二駆動装置145が先に停止され、第二駆動装置145の停止タイミングは、第一センサ136の非検知を示す検知結果の出力タイミングであってもよい。また、制御装置170は、第一センサ136の非検知を示す検知結果、又は、第二センサ146の検知を示す検知結果に基づき、第一駆動装置135及び第二駆動装置145を自動的に停止させてもよい。
次いで、搬出ステップにおいて、第一搬送面134aへの物品A1の載置完了後、オペレータPは、ロボットアーム110を動作させ、ロボットハンド120上に載置されている物品A1を物品Aの山から搬出し、搬出先に移動する。
上記において、各ステップの動作の少なくとも1つ、又は、移動ステップ〜搬出ステップの一連の動作の少なくとも一部が、制御装置170によって自動で行われてもよい。
<効果等>
上述したように、実施の形態に係るロボットハンド120は、物品を搬送する第一搬送面134aを形成する無端状の第一搬送ベルト134を有し且つ第一搬送ベルト134を駆動する第一コンベヤ130と、物品と接触し、物品を第一搬送面134a上に引き込む引込装置としての第二コンベヤ140とを備える。さらに、第二コンベヤ140は、その引き込み方向としての第二搬送方向D3aの反対方向である第二搬送方向D3bと、物品を第一搬送面134a上に載せるときの第一搬送面134aの移動方向としての第一搬送方向D2aの反対方向である第一搬送方向D2bとの少なくとも一方の方向で、第一コンベヤ130よりも突出する。
上記構成によると、ロボットハンド120は、第一コンベヤ130よりも先に第二コンベヤ140を物品に接触させ、当該物品を第一搬送面134a上に引き込むことができる。例えば、第一コンベヤ130のみを用いて、他の物品の上に載置された物品を第一搬送面134a上に移載することは困難である。ロボットハンド120は、例えば、第二コンベヤ140の第二搬送ベルト144を物品の上面等に接触させて押し付け、第二コンベヤ140を動作させる。第二コンベヤ140は、第二搬送ベルト144と物品との間の摩擦力の作用によって、物品を移動させ第一搬送ベルト134に接触させることができる。さらに、ロボットハンド120は、第一コンベヤ130を動作させ、第一搬送ベルト134と物品との間の摩擦力の作用によって、物品を第一搬送面134a上に載せることができる。よって、ロボットハンド120は、静止した物品を第一コンベヤ130上に載せて移動させることを可能にする。
また、実施の形態に係るロボットハンド120において、第二コンベヤ140は、物品を搬送する第二搬送面144aを形成する無端状の第二搬送ベルト144を有し且つ第二搬送ベルト144を駆動し、第二搬送面144aは第一搬送面134aと対向してもよい。さらに、第二コンベヤ140は、物品の引き込み時の第二搬送面144aの移動方向としての第二搬送方向D3aと反対方向である第二搬送方向D3bで、第一コンベヤ130よりも突出して配置されてもよい。上記構成によると、ロボットハンド120は、物品の上面に押し付けた第二搬送ベルト144によって、当該物品を第一搬送面134a上に引き込むことができる。よって、ロボットハンド120は、側方にスペースがない物品を第一コンベヤ130に載せることができる。
また、実施の形態に係るロボットハンド120において、第一コンベヤ130及び第二コンベヤ140はそれぞれ、第一搬送ベルト134及び第二搬送ベルト144を駆動するコンベヤ駆動モータを含む第一駆動装置135及び第二駆動装置145を有してもよい。上記構成によると、ロボットハンド120は、電力を動力源として第一コンベヤ130及び第二コンベヤ140を駆動させる。このため、ロボットハンド120は、空気圧又は液体圧等を駆動源とする場合に必要となる配管を要しない。さらに、ロボットハンド120は、ロボット100の電力供給源等から電力供給を受けることができる。よって、ロボットハンド120の設置及び移動の自由度が向上する。
また、実施の形態に係るロボットハンド120は、第二コンベヤ140が物品に接触したことを検出する検出装置として制御装置170を備えてもよい。上記構成によると、第二コンベヤ140と物品とを確実に接触させることが可能になる。
また、実施の形態に係るロボットハンド120は、サーボモータを有するアーム駆動装置AM1〜AM6によって駆動される複数の関節を有するロボットアーム110と接続され、制御装置170は、アーム駆動装置AM1〜AM6の動作に関する情報を取得し、当該情報を用いて、第二コンベヤ140が物品に接触したことを検出してもよい。上記構成によると、第二コンベヤ140と物品との接触を検出するための専用の装置が不要である。よって、ロボットハンド120の構成の簡略化が可能になる。
また、実施の形態に係るロボット100は、ロボットハンド120と、ロボットハンド120と接続されたロボットアーム110と、ロボットハンド120及びロボットアーム110の動作を制御する制御装置170とを備える。上記構成によると、実施の形態に係るロボットハンド120と同様の効果が得られる。
また、実施の形態に係るロボット100において、ロボットアーム110は、サーボモータを有するアーム駆動装置AM1〜AM6によって駆動される複数の関節を有し、第一コンベヤ130は、駆動力を発生するコンベヤ駆動モータとしてサーボモータを有し、第二コンベヤ140は、駆動力を発生するコンベヤ駆動モータとしてサーボモータを有してもよい。さらに、制御装置170は、第一コンベヤ130のサーボモータの動作と、第二コンベヤ140のサーボモータの動作と、アーム駆動装置AM1〜AM6のサーボモータの動作とを制御し、物品に接触した第二コンベヤ140を駆動させることで、当該物品を第一搬送面134a上に引き込んでもよい。上記構成によると、ロボット100は、第二コンベヤ140を物品に接触させ第一コンベヤ130上に移動させる動作を円滑に行うことができる。また、サーボモータは、任意の回転位置で回転子を停止させることができ、任意の回転速度で回転子を回転駆動させることができ、任意の回転トルクを発生することができる。よって、第一コンベヤ130、第二コンベヤ140及びロボットアーム110は多様且つ緻密な動作をすることができる。
また、実施の形態に係るロボットシステム1は、ロボット100と、ロボット100を操作するための操作装置210とを備える。上記構成によると、実施の形態に係るロボットハンド120と同様の効果が得られる。
(変形例1)
実施の形態の変形例1に係るロボットハンド120Aを説明する。変形例1に係るロボットハンド120Aにおいて、第二コンベヤ140Aの長さが第一コンベヤ130の長さよりも大きい。以下、変形例1について、実施の形態と異なる点を中心に説明し、実施の形態と同様の点の説明を適宜省略する。
図10は、変形例1に係るロボットハンド120Aの構成の一例を示す側面図である。図10に示すように、ロボットハンド120Aの第二コンベヤ140Aの第二搬送方向D3bでの長さは、第一搬送方向D2bでの第一コンベヤ130の長さよりも大きい。さらに、第二コンベヤ140Aの端部140Aaの位置は、第一搬送方向D2a及び第二搬送方向D3aで、第一コンベヤ130の端部130aの位置と同等であり、端部140Aaは端部130aに対向する。また、第二コンベヤ140Aの端部140Abの位置は、第一搬送方向D2b及び第二搬送方向D3bで、第一コンベヤ130の端部130bよりも突出している。第二センサ146は、第二コンベヤ140Aの端部140Aaの近傍に配置されている。
上述のような変形例1に係るロボットハンド120Aによると、実施の形態に係るロボットハンド120と同様の効果が得られる。さらに、ロボットハンド120Aにおいて、第二搬送方向D3bでの第二コンベヤ140Aの長さは、第一搬送方向D2bでの第一コンベヤ130の長さよりも大きくてもよい。上記構成によると、第一搬送面134aと第二搬送面144aとが対向する領域を大きくすることが可能である。これにより、第一コンベヤ130及び第二コンベヤ140Aが協働して、物品A1を第一コンベヤ130の第一搬送面134a上に効果的に引き込むことができる。
(変形例2)
実施の形態の変形例2に係るロボットハンド120Bを説明する。変形例2に係るロボットハンド120Bは、第一コンベヤ130に対して第二コンベヤ140を方向D1a及びD1bに移動させる第一移動装置180を備える。以下、変形例2について、実施の形態及び変形例1と異なる点を中心に説明し、実施の形態及び変形例1と同様の点の説明を適宜省略する。
図11は、変形例2に係るロボットハンド120Bの構成の一例を示す側面図である。図11に示すように、ロボットハンド120Bは、実施の形態に係るロボットハンド120の支持部161及び162の代わりに、第一移動装置180を第一コンベヤ130及び第二コンベヤ140の両側に備える。第一移動装置180は、第一コンベヤ130に対して、接近する方向及び離れる方向である接離方向に第二コンベヤ140を昇降させる昇降装置を構成する。方向D1a及びD1bは接離方向の一例である。
第一移動装置180は、ベース150に固定される下部部材181と、第二コンベヤ140と接続される上部部材182とを有する。下部部材181及び上部部材182は、板状の部材であるが、これに限定されない。上部部材182は、第二方向D1bに下部部材181に延びる2つの脚部182aを含む。2つの脚部182aは、下部部材181に形成され且つ第二方向D1bに延びる2つの溝181aに、スライド可能に嵌合する。よって、上部部材182は、方向D1a及びD1bにスライド移動可能に下部部材181によって支持される。なお、溝181aは穴であってもよい。
第一移動装置180は、第二方向D1bに上部部材182から下部部材181に延びるねじ軸182bを有する。ねじ軸182bは、上部部材182に固定され、上部部材182と共に方向D1a及びD1bにスライド移動可能である。
さらに、第一移動装置180は、下部部材181に、アクチュエータ181bと、減速機181cと、プーリ181dと、プーリ181eと、ナット181fと、無端ベルト181gとを有する。アクチュエータ181b及び減速機181cは、下部部材181に固定される。ナット181fは、下部部材181に回転可能に固定され、且つプーリ181eと一体に回転するように接続されている。アクチュエータ181bは、第二コンベヤ140の両側の少なくとも一方に設けられてもよい。
ねじ軸182bはナット181fと螺合する。本変形例では、ねじ軸182b及びナット181fはボールねじを構成し、ナット181fのねじ穴のねじ溝は、ねじ軸182bの外周面のねじ溝とボール(図示せず)を介して螺合する。無端ベルト181gは、プーリ181d及び181eに掛け渡される。プーリ181d及び181e、並びにナット181fは、ねじ軸182bの軸心方向である第一方向D1aの軸周りに回転する。
アクチュエータ181bは、減速機181cを介してプーリ181dを回転駆動する。これに限定されないが、本変形例では、アクチュエータ181bは、電力を動力源とし、これを駆動する電気モータとしてサーボモータを有する。アクチュエータ181bは、ロボット100、ロボット100の電力供給源又はその他の電力供給源等から電力の供給を受けてもよい。減速機181cは、アクチュエータ181bの回転駆動力の回転速度を減速して当該回転駆動力をプーリ181dに伝達する。
上記構成により、アクチュエータ181bが発生する一方向の回転駆動力は、ナット181fを一方向に回転させ、それにより、ねじ軸182b、上部部材182及び第二コンベヤ140を一緒に第一方向D1aに上昇させる。アクチュエータ181bが発生する反対方向の回転駆動力は、ナット181fを反対方向に回転させ、それにより、ねじ軸182b、上部部材182及び第二コンベヤ140を一緒に第二方向D1bに下降させる。第一方向D1a及び第二方向D1bは第一コンベヤ移動方向の一例である。
なお、第一移動装置180は、第一コンベヤ130に対して第二コンベヤ140を方向D1a及びD1bに移動できればよく、上記構成に限定されない。例えば、ねじ軸182bが設けられず、アクチュエータ181bが直接的に上部部材182を移動させてもよい。このようなアクチュエータ181bの例は、電動リニアアクチュエータ、空気圧式又は液圧式のシリンダ等である。
又は、例えば、第一移動装置180は、上部部材182に当接又は係合するローラ又は歯車(ピニオン)等の回転体と回転体を回転駆動する駆動装置とを備える構成であってもよい。回転体は回転駆動されることで、上部部材182及び第二コンベヤ140を一緒に方向D1a又はD1bに移動させる。又は、第一移動装置180は、方向D1a又はD1bに延びる無端状のベルト又はチェーンとこれを周回駆動する駆動装置とを備える構成であってもよい。無端状のベルト又はチェーンは、周回駆動されることで、上部部材182及び第二コンベヤ140を一緒に方向D1a又はD1bに移動させる。
上述のような変形例2に係るロボットハンド120Bによると、実施の形態に係るロボットハンド120と同様の効果が得られる。さらに、ロボットハンド120Bが第一移動装置180を備え、第二コンベヤ140が、第一コンベヤ130に接近する方向及び離れる方向である第一コンベヤ移動方向としての第一方向D1a及び第二方向D1bに移動可能であってもよい。第一移動装置180は、第二コンベヤ140を第一コンベヤ移動方向に移動させてもよい。上記構成によると、ロボットハンド120Bは、第一コンベヤ130と第二コンベヤ140との間隔を変更することができる。例えば、ロボットハンド120Bは、第一コンベヤ130と第二コンベヤ140との間隔を、搬送対象の物品のサイズに対応する間隔にすることができる。これにより、第一コンベヤ130及び第二コンベヤ140は、物品のサイズに関係なく協働して、当該物品を第一搬送面134a上に引き込むことができる。なお、ロボットハンド120Bが変形例1に係るロボットハンド120Aの構成を備えてもよい。
また、変形例2に係るロボットハンド120Bは、第一コンベヤ130に対して第二コンベヤ140を移動させるように構成されたが、これに限定されない。ロボットハンド120Bは、第二コンベヤ140に対して第一コンベヤ130を移動させるように構成されてもよく、第一コンベヤ130及び第二コンベヤ140のいずれも移動させるように構成されてもよい。
(変形例3)
実施の形態の変形例3に係るロボットハンド120Cを説明する。変形例3に係るロボットハンド120Cは、第一コンベヤ130に対して第二コンベヤ140を第二搬送方向D3a及びD3bに移動させる第二移動装置190を備える。以下、変形例3について、実施の形態及び変形例1〜2と異なる点を中心に説明し、実施の形態及び変形例1〜2と同様の点の説明を適宜省略する。
図12は、変形例3に係るロボットハンド120Cの構成の一例を示す側面図である。図12に示すように、ロボットハンド120Cは、実施の形態に係るロボットハンド120の支持部161及び162の少なくとも一方に、第二移動装置190を備える。第二移動装置190は、第一コンベヤ130に対して、第二搬送方向D3a及びD3bに第二コンベヤ140をスライド移動させる。
支持部161及び162は、第二コンベヤ140を第二搬送方向D3a及びD3bにスライド移動可能に支持する。支持部161及び162は、第二コンベヤ140の支持枠143Cを、例えば支持枠143Cに係合又は嵌合する溝又は突起等を介してスライド可能に支持してもよい。
第二移動装置190は、アクチュエータ191と、減速機192と、ピニオン193と、ラック194とを有する。アクチュエータ191及び減速機192は、支持部161又は162に固定される。ラック194は、第二コンベヤ140に固定され、第二搬送方向D3a又はD3bに延びる。例えば、ラック194は、支持枠143Cに固定されてもよく、本変形例のように、支持枠143Cと一体化されてもよい。ピニオン193は、減速機192と接続され、ラック194とギヤ係合している。ピニオン193は、減速機192を介してアクチュエータ191によって回転駆動される。これに限定されないが、本変形例では、アクチュエータ191は、電力を動力源とし、これを駆動する電気モータとしてサーボモータを有する。アクチュエータ191は、ロボット100、ロボット100の電力供給源又はその他の電力供給源等から電力の供給を受けてもよい。
上記構成により、アクチュエータ191が発生する一方向の回転駆動力は、ピニオン193を一方向に回転させ、それにより、ラック194及び第二コンベヤ140を一緒に第二搬送方向D3aにスライド移動させる。アクチュエータ191が発生する反対方向の回転駆動力は、ピニオン193を反対方向に回転させ、それにより、ラック194及び第二コンベヤ140を一緒に第二搬送方向D3bにスライド移動させる。このように、第二移動装置190は、ラック・アンド・ピニオン機構を用いて、第二搬送方向D3a及びD3bに第二コンベヤ140をスライド移動させる。
なお、第二移動装置190は、第一コンベヤ130に対して第二コンベヤ140を第二搬送方向D3a及びD3bに移動できればよく、上記構成に限定されない。例えば、ピニオン193及びラック194が設けられず、アクチュエータ191が直接的に第二コンベヤ140を移動させてもよい。このようなアクチュエータ191の例は、電動リニアアクチュエータ、空気圧式又は液圧式のシリンダ等である。
又は、例えば、第二移動装置190は、ピニオン193及びラック194の代わりに、支持枠143C等と係合し且つアクチュエータ191によって回転駆動されるローラを有してもよい。又は、第二移動装置190は、第一移動装置180のようにねじ軸及びナットを有し、アクチュエータ191によってナットを回転駆動することによって、ねじ軸及び第二コンベヤ140を第二搬送方向D3a及びD3bに移動させてもよい。又は、第二移動装置190は、第二搬送方向D3a又はD3bに延びる無端状のベルト又はチェーンとこれを周回駆動する駆動装置とを備える構成であってもよい。無端状のベルト又はチェーンは、周回駆動されることで、第二コンベヤ140を第二搬送方向D3a又はD3bに移動させる。
上述のような変形例3に係るロボットハンド120Cによると、実施の形態に係るロボットハンド120と同様の効果が得られる。さらに、ロボットハンド120Cが第二移動装置190を備え、第二コンベヤ140が、第二コンベヤ移動方向としての第二搬送方向D3a及びD3bに移動可能であってもよい。さらに、第二移動装置190は、第二コンベヤ140を第二コンベヤ移動方向に移動させてもよい。上記構成によると、ロボットハンド120Cは、第一コンベヤ130に対する第二コンベヤ140の突出量を変更することができる。例えば、ロボットハンド120Cは、第二コンベヤ140の突出量を搬送対象の物品のサイズに対応させることができる。これにより、第二コンベヤ140は、当該物品に十分な面積で接触し当該物品を第一搬送面134aに引き込むことができる。なお、ロボットハンド120Cは、変形例1及び/又は変形例2に係るロボットハンドの構成を備えてもよい。
また、変形例3に係るロボットハンド120Cは、第一コンベヤ130に対して第二コンベヤ140を移動させるように構成されたが、これに限定されない。ロボットハンド120Cは、第二コンベヤ140に対して第一コンベヤ130を移動させるように構成されてもよく、第一コンベヤ130及び第二コンベヤ140のいずれも移動させるように構成されてもよい。例えば、第一コンベヤ130は、ベース150に対して第一搬送方向D2a及びD2bに移動するように構成されてもよい。
また、変形例3に係るロボットハンド120Cにおいて、第二コンベヤ140は、第二搬送方向D3a及びD3bに移動するように構成されたが、第一搬送方向D2a及びD2bに移動するように構成されてもよい。また、第一コンベヤ130が移動可能である場合、第一コンベヤ130は、第一搬送方向D2a及びD2bに移動可能であってもよく、第二搬送方向D3a及びD3bに移動可能であってもよい。このような第一搬送方向D2a及びD2b並びに第二搬送方向D3a及びD3bは第二コンベヤ移動方向の一例である。
(その他の実施の形態)
以上、本発明の実施の形態の例について説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されない。すなわち、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能である。例えば、各種変形を実施の形態に施したもの、及び、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。
例えば、実施の形態及び変形例に係るロボットハンドにおいて、ロボットアーム110は、ベース150を介して第一コンベヤと接続されていたが、これに限定されず、第二コンベヤと接続されてもよい。
また、実施の形態及び変形例に係るロボットハンドにおいて、第一コンベヤ及び第二コンベヤは、第一搬送面134aと第二搬送面144aとが対向するように配置されていたが、これに限定されない。第一搬送面134aの向きと第二搬送面144aの向きとが異なるように、第一コンベヤ及び第二コンベヤが配置されてもよい。この場合、第二搬送面144aの向きは、第一搬送面134a上の物品に向かう方向であってもよい。例えば、第一搬送面134aの向きと第二搬送面144aの向きとが略垂直であり、第二搬送面144aは、第一搬送面134a上の物品に側方から接触するように配置されてもよい。
また、実施の形態及び変形例に係るロボットハンドは、第一コンベヤ130の端部130bに、隣り合う物品間の隙間、及び/又は、物品と床面との隙間に挿入可能な導入部を有してもよい。導入部は、当該隙間に挿入されたときに物品を斜め上方に持ち上げるように、テーパ面を有してもよい。導入部の形状は、端部130bから第一搬送方向D2bに離れるに従って厚さが略一定である形状であってよく、厚さが先細になる形状であってもよい。ロボットハンドは、第二コンベヤを用いて、物品を導入部上に引き込んで持ち上げた状態で第一コンベヤ130の搬送ベルト134に接触させ、第一搬送面134a上に引き込む。このようなロボットハンドは、床面上に載置された物品であっても、第一搬送面134a上に容易に引き込むことができる。
また、実施の形態及び変形例において、制御装置170は、物品に対する第二コンベヤの接触を、ロボットアーム110のアーム駆動装置AM1〜AM6の負荷の変化に基づき検出していたが、これに限定されない。例えば、ロボットアーム110のリンク110f等のリンク110a〜110fに、力の大きさ及び方向を検知する力センサが設けられてもよい。そして、制御装置170は、力センサの検知信号に基づき、第二コンベヤの接触を検出してもよい。
又は、第二コンベヤの端部又はその近傍に、光電センサ、レーザセンサ、レーザライダ及び超音波センサ等の非接触センサが設けられてもよい。制御装置170は、非接触センサの検知信号に基づき、第二コンベヤの接触を検出してもよい。
又は、第二コンベヤの端部及びその近傍を撮像する撮像装置が設けられてもよい。撮像装置の例はデジタルカメラ及びデジタルビデオカメラである。撮像装置はそれぞれ、第二コンベヤの端部と当該端部に接近する物品とを含む画像を撮像することができるように配置されてもよい。制御装置170は、撮像装置によって撮像された画像を解析することで、物品を検出し、第二コンベヤの端部と物品との距離等の位置関係を検出してもよい。
また、実施の形態及び変形例において、制御装置170は、物品と第一搬送ベルト134との接触の有無を、第二駆動装置145の負荷の変化に基づき検出していたが、これに限定されない。例えば、制御装置170は、ロボットアーム110のアーム駆動装置AM1〜AM6の負荷、及び、ロボットアーム110に設けられた力センサの検知信号等を、第二駆動装置145の負荷と併用して、又は、代替として用いてもよい。又は、上述した第二コンベヤの場合と同様に、第一コンベヤの端部及びその近傍を撮像する撮像装置が設けられてもよい。制御装置170は、撮像装置によって撮像された画像を解析することで、物品と第一搬送ベルト134との接触の有無を検出してもよい。
また、変形例2及び3に係るロボットハンドにおいて、第一移動装置180及び第二移動装置190はそれぞれ、アクチュエータ181b及び191を有さず、第一コンベヤ130に対して第二コンベヤ140を単に移動可能にするように構成されてもよい。この場合、手動で第二コンベヤ140が移動されてもよい。
また、実施の形態及び変形例に係るロボットハンドは、物品を第一コンベヤ130に引き込む引込装置として第二コンベヤ140又は140Aを備えていたが、引込装置はこれに限定されない。例えば、引込装置は、物品を把持して第一コンベヤ130に引き込むように構成されてもよい。このような引込装置は、物品を把持するためのアームを備えてもよい。又は、引込装置は、引き込み方向と反対側で物品と係合する係合部を有し、係合部を引き込み方向に移動することで、当該物品を第一コンベヤ130に引き込むように構成されてもよい。
また、実施の形態及び変形例において、ロボット100は、垂直多関節型ロボットであったが、これに限定されない。例えば、ロボット100は、極座標型ロボット、円筒座標型ロボット、直角座標型ロボット、水平多関節型ロボット、又はその他のロボットとして構成されてもよい。
また、実施の形態及び変形例において、ロボット100は、搬送車240に搭載され移動可能であったが、これに限定されず、床面等に固定されてもよい。
また、実施の形態及び変形例において、ロボットシステム1は、撮像装置220及び出力装置230を備えていたが、これに限定されない。例えば、ロボットシステム1は、撮像装置220及び出力装置230を備えず、オペレータPが直接視認するように構成されてもよい。
また、実施の形態及び変形例において、ロボットシステム1は、オペレータPが操作装置210を用いてマスタースレーブ方式でロボット100及び搬送車240を動作させるように構成されていたが、これに限定されない。例えば、ロボットシステム1は、全自動でロボット100及び搬送車240を動作させるように構成されてもよい。この場合、例えば、オペレータPが操作装置210に作業内容等を示す指令を入力するだけで、ロボット100及び搬送車240が自動的に動作してもよい。このような全自動のロボットシステムにおいて、例えば、制御装置は、ロボットアーム先端に設けられた近接センサの検知信号、及び、ロボットアーム先端に設けられたカメラの画像の解析値等に基づき、ロボットアーム及びロボットハンドそれぞれの動作を制御してもよい。
1 ロボットシステム
100 ロボット
110 ロボットアーム
120,120A,120B,120C ロボットハンド
130 第一コンベヤ
134 第一搬送ベルト
134a 第一搬送面
135 第一駆動装置(コンベヤ駆動モータ)
140,140A 第二コンベヤ(引込装置)
144 第二搬送ベルト
144a 第二搬送面
145 第二駆動装置(コンベヤ駆動モータ)
170 制御装置(検出装置)
180 第一移動装置
190 第二移動装置
210 操作装置
AM1〜AM6 アーム駆動装置

Claims (11)

  1. 物品を移動するロボットハンドであって、
    前記物品を搬送する第一搬送面を形成する無端状の第一搬送ベルトを有し且つ前記第一搬送ベルトを駆動する第一コンベヤと、
    前記物品と接触し、前記物品を前記第一搬送面上に引き込む引込装置とを備え、
    前記引込装置は、前記引込装置の引き込み方向の反対方向と前記物品を前記第一搬送面上に載せるときの前記第一搬送面の移動方向の反対方向との少なくとも一方の方向で、前記第一コンベヤよりも突出する
    ロボットハンド。
  2. 前記引込装置は、前記物品を搬送する第二搬送面を形成する無端状の第二搬送ベルトを有し且つ前記第二搬送ベルトを駆動する第二コンベヤを含み、
    前記第二搬送面は前記第一搬送面と対向し、
    前記第二コンベヤは、前記物品の引き込み時の前記第二搬送面の移動方向と反対方向で、前記第一コンベヤよりも突出して配置される
    請求項1に記載のロボットハンド。
  3. 前記第一コンベヤ及び前記第二コンベヤはそれぞれ、前記第一搬送ベルト及び前記第二搬送ベルトを駆動するコンベヤ駆動モータを有する
    請求項2に記載のロボットハンド。
  4. 第一移動装置をさらに備え、
    前記第一コンベヤ及び前記第二コンベヤの少なくとも一方は、互いに接近する方向及び互いから離れる方向である第一コンベヤ移動方向に移動可能であり、
    前記第一移動装置は、前記第一コンベヤ及び前記第二コンベヤの少なくとも一方を前記第一コンベヤ移動方向に移動する
    請求項2または3に記載のロボットハンド。
  5. 第二移動装置をさらに備え、
    前記第一コンベヤ及び前記第二コンベヤの少なくとも一方は、前記第一搬送面の移動方向及び前記第二搬送面の移動方向の少なくとも一方である第二コンベヤ移動方向に移動可能であり、
    前記第二移動装置は、前記第一コンベヤ及び前記第二コンベヤの少なくとも一方を、前記第二コンベヤ移動方向に移動する
    請求項2〜4のいずれか一項に記載のロボットハンド。
  6. 前記第二搬送面の移動方向での前記第二コンベヤの長さは、前記第一搬送面の移動方向での前記第一コンベヤの長さよりも大きい
    請求項2〜5のいずれか一項に記載のロボットハンド。
  7. 前記引込装置が前記物品に接触したことを検出する検出装置をさらに備える
    請求項1〜6のいずれか一項に記載のロボットハンド。
  8. 前記ロボットハンドは、サーボモータを有するアーム駆動装置によって駆動される複数の関節を有するロボットアームと接続され、
    前記検出装置は、
    前記アーム駆動装置の動作に関する情報を取得し、
    前記アーム駆動装置の動作に関する情報を用いて、前記引込装置が前記物品に接触したことを検出する
    請求項7に記載のロボットハンド。
  9. 請求項1〜8のいずれか一項に記載のロボットハンドと、
    前記ロボットハンドと接続されたロボットアームと、
    前記ロボットハンド及び前記ロボットアームの動作を制御する制御装置とを備える
    ロボット。
  10. 前記ロボットアームは、サーボモータを有するアーム駆動装置によって駆動される複数の関節を有し、
    前記第一コンベヤは、駆動力を発生するコンベヤ駆動モータとしてサーボモータを有し、
    前記引込装置は、駆動力を発生するサーボモータを有し、
    前記制御装置は、
    前記第一コンベヤの前記サーボモータの動作と、前記引込装置の前記サーボモータの動作と、前記アーム駆動装置の前記サーボモータの動作とを制御し、
    前記物品に接触した前記引込装置を駆動させることで、前記物品を前記第一搬送面上に引き込む
    請求項9に記載のロボット。
  11. 請求項9または10に記載のロボットと、
    前記ロボットを操作するための操作装置とを備える
    ロボットシステム。
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