JP2024094460A - ワーク判定システム、ロボット、ワーク判定装置及びワーク判定プログラム - Google Patents
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Abstract
【課題】ロボットのアームを支持する関節が柔軟関節であったとしても、ワーク検査を迅速に行うことができるワーク判定システムを提供する。【解決手段】ワーク判定システム1は、外力によって変形可能な柔軟関節12~14で支持されたアーム4~6を有するロボット2と、アーム4~6が保持するワーク3の異常を判定する判定部と、を有している。判定部は、ワーク3を保持したアーム動作の状態に基づき、ワーク3の異常の有無を判定する。【選択図】図1
Description
本発明は ワーク(製品)の異常の有無を判定するワーク判定システム、ロボット、ワーク判定装置及びワーク判定プログラムに関する。
従来から、人間と衝突のおそれのあるロボットには、負荷(例えば、ロボットのアーム)と駆動部(又は他のアーム)とをばね部材で接続するように構成された柔軟関節が使用され、人間との衝突時における衝撃を柔軟関節で緩衝できるようになっている(特許文献1参照)。
このような従来のロボットは、ワーク検査(ワークの正常品か又は異常品かの検査)に使用される場合、アームの手先位置のワーク保持部に重量センサを設置して、その重量センサでワークの質量を計測することにより、ワーク検査を行うことが考えられる。
しかしながら、従来のロボットは、アームがワークを持ち上げて移動すると、柔軟関節を構成するばね部材の弾性変形の影響で重量センサの計測値が変動し、重量センサの計測値の変動が収まるまでに時間が掛かるため、ワーク検査に時間が掛かるという問題を有している。
そこで、本発明は、ロボットのアームを支持する関節が柔軟関節であったとしても、ワーク検査を迅速に行うことができるワーク判定システム、ロボット、ワーク判定装置及びワーク判定プログラムを提供する。
本発明に係るワーク判定システムは、外力によって変形可能な柔軟関節で支持されたアームを有するロボットと、前記アームが保持するワークの異常を判定する判定部と、を有している。そして、前記判定部は、前記ワークを保持した前記アーム動作の状態に基づき、前記ワークの異常の有無を判定する。
また、本発明は、上記発明のワーク判定システムに用いられるロボットであって、前記判定部に判定された異常の有無に基づいて移動経路を変更するロボットである。
また、本発明は、上記発明のワーク判定システムに用いられるワーク判定装置であって、前記判定部に基づく情報をロボットに送信するワーク判定装置である。
また、本発明は、上記発明のワーク判定装置に用いられるワーク判定プログラムであって、前記判定部に基づく情報をロボットに送信するワーク判定プログラムである。
本発明によれば、ロボットのアームを支持する関節が柔軟関節であったとしても、ワーク検査を迅速に行うことができる。
<第1実施形態>
以下、本発明の第1実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
以下、本発明の第1実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
(ワーク判定システムの概略構成)
図1は、本実施形態に係るワーク判定システム1の概略構成図である。なお、図1(a)は、ワーク判定システム1におけるロボット2の第1状態図(正常品であるワーク3の保持状態図)である。また、図1(b)は、ワーク判定システム1におけるロボット2の第2状態図(正常品よりも重い異常品であるワーク3の保持状態図)である。また、図1(c)は、ワーク判定システム1におけるロボット2の第3状態図(正常品よりも軽い異常品であるワーク3の保持状態図)である。なお、ワーク3には、単体の製品や複数の製品を収容したボックス等が含まれる。また、正常品であるワーク3は、他の判定対象ワーク3が正常品であるか異常品であるかの判定の基準として使用されるものを、基準ワーク3と呼称する。
図1は、本実施形態に係るワーク判定システム1の概略構成図である。なお、図1(a)は、ワーク判定システム1におけるロボット2の第1状態図(正常品であるワーク3の保持状態図)である。また、図1(b)は、ワーク判定システム1におけるロボット2の第2状態図(正常品よりも重い異常品であるワーク3の保持状態図)である。また、図1(c)は、ワーク判定システム1におけるロボット2の第3状態図(正常品よりも軽い異常品であるワーク3の保持状態図)である。なお、ワーク3には、単体の製品や複数の製品を収容したボックス等が含まれる。また、正常品であるワーク3は、他の判定対象ワーク3が正常品であるか異常品であるかの判定の基準として使用されるものを、基準ワーク3と呼称する。
図1に示すように、本実施形態に係るワーク判定システム1は、ロボット2(マニピュレータ)と、コントローラ7(ワーク判定プログラム)と、ティーチペンダント8と、を有している。
ロボット2は、基礎部10に回動駆動部(図示せず)を介して回動可能に支持されて起立する支持アーム11と、この支持アーム11の先端に第1関節12を介して一端が接続された第1アーム4と、この第1アーム4の他端に第2関節13を介して一端が接続された第2アーム5と、この第2アーム5の他端に第3関節14を介して一端が接続された第3アーム6と、この第3アーム6の手先位置(他端)に取り付けられた保持部15と、を有している。なお、第3関節14は、第3アーム6よりも反保持部側(保持部15の反対側)に位置している。
第1アーム4は、第1関節12の中心軸12aの周りを回動できるようになっている。また、第2アーム5は、第2関節13の中心軸13aの周りを回動できるようになっている。また、第3アーム6は、第3関節14の中心軸14aの周りを回動できるようになっている。
保持部15は、ワーク3を挟時するチャックやワーク3を吸着する吸着パッド等で構成され、ワーク3の形状等に応じて第3アーム6の手先位置に交換可能に取り付けられる。
コントローラ7は、サーボアンプや基板等が収納された制御装置であり、ロボット2の動きを総合的にコントロールするようになっている。このコントローラ7の機能は、図3に基づき後述する。
ティーチペンダント8は、ロボット2の動作設定や各種プログラムの入力ができるようになっている。
(ロボットの関節)
図2は、図1に示したロボット2の各関節(第1関節12から第3関節14)に共通の構造図であり、説明の簡略化のため、第2関節13を例示して説明する。
図2は、図1に示したロボット2の各関節(第1関節12から第3関節14)に共通の構造図であり、説明の簡略化のため、第2関節13を例示して説明する。
この図2示す第2関節13は、略有底筒状の関節ケース16が第1アーム4に一体に取り付けられており、関節ケース16内にサーボモータ17が収容されている。また、関節ケース16内のサーボモータ17とケース底面18との間の空間には、サーボモータ17の出力軸の一端側に取り付けられた角度検出部としてのエンコーダ20が関節ケース16に対して回動できるように収容されている。サーボモータ17は、コントローラ7からの制御信号により回転がコントロールされ、その出力軸の回転がエンコーダ20によって検出され、そのエンコーダ20の検出値がコントローラ7にフィードバックされ、出力軸のトルク値がコントローラ7からの制御信号に基づいて調整される。
サーボモータ17の出力軸の他端側には、減速機21が取付けられている。この減速機21の出力軸には、サーボモータ17の出力軸の回転が減速比にしたがって減速させられた状態で伝達される。そして、この減速機21の出力軸は、第2アーム5と一体の出力フランジ22に弾性部材23を介して接続され、回転が弾性部材23を介して出力フランジ22に伝達されるようになっている。
弾性部材23は、動力源としてのサーボモータ17及び減速機21と、負荷としての第2アーム5との間に直列に位置し、第2関節13において直列弾性アクチュエータ(SEA:Series Elastic Actuator)を構成する。この弾性部材23は、例えば、内周側の取付部(図示せず)から外周側の取付部(図示せず)へ向かって略円弧状に延びる弾性変形部(図示せず)を有し、内周側の取付部が減速機21の出力軸に固定され、外周側の取付部が出力フランジ22に固定され、弾性変形部が減速機21の出力軸と負荷(第2アーム5)側の出力フランジ22とを弾性変形可能な状態で接続している。このような第2関節13は、柔軟関節として知られ、ロボット2の第2アーム5に人間が衝突しても、弾性部材23が弾性変形することにより、人間が第2アーム5に接触した際の衝撃を吸収でき、ロボット2と人間との協働時における人間に対する安全性を向上する構成になっている。
また、図2に示す第2関節13において、サーボモータ17、減速機21、弾性部材23は、前述したように、負荷としての第2アーム5を駆動する直列弾性アクチュエータとしての第2駆動部24Bを構成している。なお、本実施形態のロボット2は、第1関節12が第1駆動部24Aと第1エンコーダ20Aを有し、第2関節13が第2駆動部24Bと第2エンコーダ20Bを有し、第3関節14が第3駆動部24Cと第3エンコーダ20Cを有している(図1から図3参照)。また、ロボット2は、3箇所の関節(12、13、14)を超えるN箇所の関節を有する場合、関節数と同数の第N駆動部24Nと第Nエンコーダ20Nを有する(図3参照)。また、第1関節12の関節角度は第1エンコーダ20Aで計測され、第2関節13の関節角度は第2エンコーダ20Bで計測され、第3関節14の関節角度は第3エンコーダ20Cで計測される。
(ワーク判定システムの機能構成)
図3は、本実施形態に係るワーク判定システム1の機能構成を示すブロック図である。
この図3に示すワーク判定システム1は、コントローラ(ワーク判定装置)7によってロボット2の動作を制御するようになっている。
図3は、本実施形態に係るワーク判定システム1の機能構成を示すブロック図である。
この図3に示すワーク判定システム1は、コントローラ(ワーク判定装置)7によってロボット2の動作を制御するようになっている。
コントローラ7は、例えばCPU(Central Processing Unit)等により構成され、ロボット2の各部の動作を制御するようになっており、ロボット2とは別体のコントローラボックス26内に収容されている。このコントローラ7は、オペレータの操作入力等に基づいて作動を開始し、記憶部27に記録された各種データ及び予め記憶部27に記憶された各種プログラム等を使用して演算し、その演算結果に基づいてロボット2の各種処理を実行する。
具体的に、コントローラ7は、第1駆動部24Aの作動状態が第1エンコーダ20Aで検知され、その第1エンコーダ20Aからの検知信号が入力されると、その第1エンコーダ20Aからの検知信号に基づいて、第1駆動部24Aが予め設定された作動状態となるようにフィードバック制御を行うようになっている。また、コントローラ7は、第2駆動部24Bの作動状態が第2エンコーダ20Bで検知され、その第2エンコーダ20Bからの検知信号が入力されると、その第2エンコーダ20Bからの検知信号に基づいて、第2駆動部24Bが予め設定された作動状態となるようにフィードバック制御を行うようになっている。また、コントローラ7は、第3駆動部24Cの作動状態が第3エンコーダ20Cで検知され、その第3エンコーダ20Cからの検知信号が入力されると、第3駆動部24Cが予め設定された作動状態となるようにフィードバック制御を行うようになっている。
また、コントローラ7は、判定部28を有している。この判定部28は、記憶部27に記憶された第1アーム姿勢記憶部分30のデータと、記憶部27に記憶された第2アーム姿勢記憶部分31のデータとを使用し、判定プログラム32によって判定対象ワーク3の異常の有無の判定を行うようになっている。ここで、異常の有無の判定には、判定対象ワーク3が正常品か又は異常品かの判定の他に、異常の程度の判定を含んでいてもよい。なお、第1アーム姿勢記憶部分30は、基準ワーク3に基づくアーム姿勢記憶部分である。また、第2アーム姿勢記憶部分31は、判定対象ワーク3に基づくアーム姿勢記憶部分である。
また、コントローラ7は、判定部28の判定結果に基づいて表示部33に制御信号を出力し、表示部33に判定結果を表示させることができるようになっている。なお、各関節(12、13、14)には、コントローラ7の一部機能を担う補助コントローラ(図示せず)を設置し、補助コントローラがコントローラ7からの制御信号に基づいて駆動部(24A、24B、24C)を作動させるようにしてもよい。
記憶部27は、例えばRAM(Random Access Memory)やROM(Read Only Memory)等により構成されるメモリであり、各種のプログラム及びデータを記憶するとともに、コントローラ7の作業領域としても機能する。
本実施形態の記憶部27は、基準ワーク3に基づくアーム姿勢記憶部分としての第1アーム姿勢記憶部分30を有している。この第1アーム姿勢記憶部分30は、図1(a)に示すように、ロボット2が保持部15で基準ワーク(正常品)3を保持して運搬している場合において、第1エンコーダ20Aが計測したサーボモータ17の出力軸の回転角度θ1、第2エンコーダ20Bが計測したサーボモータ17の出力軸の回転角度θ2、第3エンコーダ20Cが計測したサーボモータ17の出力軸の回転角度θ3の各データを記憶している。
また、本実施形態の記憶部27は、判定対象ワーク3に基づくアーム姿勢記憶部分としての第2アーム姿勢記憶部分31を有している。この第2アーム姿勢記憶部分31は、図1(b)又は図1(c)に示すように、ロボット2が保持部15で判定対象ワーク3を保持して運搬した場合において、第1エンコーダ20Aが計測したサーボモータ17の出力軸の回転角度θ1‘、第2エンコーダ20Bが計測したサーボモータ17の出力軸の回転角度θ2’、第3エンコーダ20Cが計測したサーボモータ17の出力軸の回転角度θ3‘の各データを記憶している。
表示部33は、液晶表示パネルや有機ELディスプレイで構成され、オペレータ等が視認できるように、コントローラ7からの制御信号に基づいて各種情報を表示する。本実施形態において、表示部33は、判定部の判定結果に基づいて、判定対象ワーク3が正常品か異常品かの別を表示すると共に、判定対象ワーク3が異常品の場合に、正常品よりも重くて異常なのか、または正常品よりも軽くて異常なのかを表示する。なお、表示部33は、表示装置と入力装置を兼ねるタッチパネルで構成してもよい。
(ワーク判定システムの作業フローチャート)
図4は、本発明の実施形態に係るワーク判定システム1の作業フローチャートである。
この図4に示すように、ワーク判定システム1のコントローラ7は、オペレータの操作入力等(オペレータによるスタートボタンのオン操作等)に基づいてロボット2の作動(移動)を開始させ、基準ワーク3をロボット2の保持部15でピックアップする(ステップS1)。
図4は、本発明の実施形態に係るワーク判定システム1の作業フローチャートである。
この図4に示すように、ワーク判定システム1のコントローラ7は、オペレータの操作入力等(オペレータによるスタートボタンのオン操作等)に基づいてロボット2の作動(移動)を開始させ、基準ワーク3をロボット2の保持部15でピックアップする(ステップS1)。
次に、コントローラ7は、ロボット2によって基準ワーク3を搬送路に沿って搬送する(ステップS2)。
コントローラ7は、基準ワーク3の搬送時間が所定時間になると(ステップS3)、基準ワーク3の搬送中(一定速度の搬送中及び加速搬送中)におけるアーム姿勢情報を取得し、そのアーム姿勢情報を記憶部27の第1アーム姿勢記憶部分30に記録する(ステップS4)。なお、アーム姿勢情報は、第1エンコーダ20Aによって計測されたサーボモータ17の出力軸の回動角度θ1と、第2エンコーダ20Bによって計測されたサーボモータ17の出力軸の回動角度θ2と、第3エンコーダ20Cによって計測されたサーボモータ17の出力軸の回動角度θ3である。そして、回動角度θ1は第1アーム4の姿勢を表し、回動角度θ2は第2アーム5の姿勢を表し、回動角度θ3は第3アーム6の姿勢を表している。
次に、コントローラ7は、基準ワーク3をロボット2によって基準ワーク保管位置へ搬送する(ステップS5)。以上により、判定対象ワーク3が正常品であるか異常品であるかを判定するための基準データの取得及び記録作業が終了する。
次に、コントローラ7は、ロボット2の保持部15で判定対象ワーク3をピックアップし(ステップS6)、判定対象ワーク3をロボット2で搬送路に沿って搬送する(ステップS7)。
次に、コントローラ7は、判定対象ワーク3の搬送時間が所定時間(基準ワーク3の搬送時間と同じ時間)になると(ステップS8)、判定対象ワーク3の搬送中(一定速度の搬送中及び加速搬送中)におけるアーム姿勢情報を取得し、そのアーム姿勢情報を記憶部27の第2アーム姿勢記憶部分31に記録する(ステップS9)。なお、アーム姿勢情報は、第1エンコーダ20Aによって計測されたサーボモータ17の出力軸の回動角度θ1’と、第2エンコーダ20Bによって計測されたサーボモータ17の出力軸の回動角度θ2’と、第3エンコーダ20Cによって計測されたサーボモータ17の出力軸の回動角度θ3’である。そして、回動角度θ1’は第1アーム4の姿勢を表し、回動角度θ2’は第2アーム5の姿勢を表し、回動角度θ3’は第3アーム6の姿勢を表している。
次に、コントローラ7の判定部28は、記憶部27の第1アーム姿勢記憶部分30に記録された角度データ(θ1~θ3)と第2アーム姿勢記憶部分31に記録された角度データ(θ1’~θ3’)とを使用し、判定プログラム32によって判定対象ワーク3が正常品か異常品かの判定を行う(ステップS10)。
例えば、判定部28は、記憶部27の第1アーム姿勢記憶部分30から角度データθ1を読み出し、記憶部27の第2アーム姿勢記憶部分31から角度データθ1’を読み出し、判定プログラム32によって|(θ1-θ1’)|>Δ1であると算出された場合、判定対象ワーク3が異常品であると判断する。また、判定部28は、判定プログラム32によってθ1>θ1’であると算出された場合、判定対象ワーク3が基準ワーク3よりも重いと判定する。また、判定部28は、判定プログラム32によってθ1<θ1’であると算出された場合、判定対象ワーク3が基準ワーク3よりも軽いと判定する。なお、Δ1は、基準ワーク3の角度データθ1と判定対象ワーク3の角度データθ1’との角度差(θ1-θ1’)の許容値を示している。
また、判定部28は、記憶部27の第1アーム姿勢記憶部分30から角度データθ1を読み出し、記憶部27の第2アーム姿勢記憶部分31から角度データθ1’を読み出し、判定プログラム32によって|(θ1-θ1’)|≦Δ1であると算出された場合、判定対象ワーク3が正常品であると判断する。
以上のステップS10における判定部28の説明は、第1関節12の第1エンコーダ20Aの計測値に着目したものであるが、第2関節13の第2エンコーダ20Bの計測値を使用した場合でも同様に適用でき、第3関節14の第3エンコーダ20Cの計測値を使用した場合でも同様に適用できる。なお、第2エンコーダ20Bにおける角度差(θ2-θ2’)の許容値がΔ2となり、第3エンコーダ20Cにおける角度差(θ3-θ3’)の許容値がΔ3になる。
また、判定部28は、第1関節12の第1エンコーダ20Aの測定値から第3関節14の第3エンコーダ20Cの測定値の全てについてそれぞれ使用し、判定対象ワーク3が正常品であるか異常品であるかの判定をしてもよいが、ロボット2の姿勢等を考慮し、判定対象とする関節(12~14)のエンコーダ(20A~20C)の測定値のうちのいずれかに限定して判定するように予め設定してもよい。
次に、コントローラ7は、判定対象ワーク3が正常品であると判定した場合、判定部28に基づく情報をロボット2に送信し(支持アーム11の回転駆動部に制御信号を出力し)、支持アーム11を回動させて、判定対象ワーク3をロボット2によって正常品保管場所へ搬送させる(ステップS11)。ここで、判定部28に基づく情報は、判定対象ワーク3の異常の有無に応じた制御信号もしくは異常の有無自体の情報である。例えば、ロボット2は、コントローラ7からの異常の有無自体の情報に基づいて、判断して作動してもよい(各関節(12、13、14)に設置した補助コントローラが判断し、補助コントローラによって駆動部(24A、24B、24C)を作動させてもよい)。なお、コントローラ7は、判定対象ワーク3が正常品であると判定した場合、表示部33に制御信号を出力し、表示部33に「正常品」の表示をさせてもよい。
コントローラ7は、判定対象ワーク3が異常品であると判定した場合、判定部28に基づく情報をロボット2に送信し(支持アーム11の回転駆動部に制御信号を出力し)、支持アーム11を回動させて、判定対象ワーク3をロボット2によって異常品保管場所へ搬送させる(ステップS12)。なお、コントローラ7は、判定対象ワーク3が異常品であると判定した場合、表示部33に制御信号を出力し、表示部33に「異常品」の表示と共に、「重い」又は「軽い」の表示をさせてもよい。
次に、コントローラ7は、ワーク保管場所(図示せず)に判定対象ワーク3が存在するか否かを図外のワーク検知センサからの信号に基づいて判断し(ステップS13)、判定対象ワーク3が存在しないと判断した場合に、ワーク判定システム1の作動を停止させる。また、コントローラ7は、判定対象ワーク3が存在すると判断した場合、ワーク保管場所に判定対象ワーク3がなくなるまで、ステップS6~S13までのワーク判定システム1の作動を継続させる。
(第1実施形態の効果)
本実施形態のワーク判定システム1は、ロボット2のアーム(4~6)を支持する関節(12~14)が柔軟関節であったとしても、ワーク検査を迅速に行うことができる。
本実施形態のワーク判定システム1は、ロボット2のアーム(4~6)を支持する関節(12~14)が柔軟関節であったとしても、ワーク検査を迅速に行うことができる。
すなわち、本実施形態のワーク判定システム1は、ロボット2のアーム(4~6)を支持する関節(12~14)が柔軟関節であったとしても、アーム(4~6)の保持部15が判定対象ワーク3を保持した状態の姿勢に基づき、判定部28が判定対象ワーク3の正常品か異常品かの判定を行うようになっているため、判定対象ワーク3の正常品か異常品かの判定を迅速に行うことができる。
また、本実施形態のワーク判定システム1は、判定対象ワーク3の搬送移動中(一定速度の搬送中に限定されず、加速搬送中を含む)にアーム姿勢情報の取得が可能であるため(図4のステップS6~S9)、ワーク検査の作業工程(図4のステップS6~ステップS10)から判定対象ワーク3(正常品と異常品)の仕分け工程(図4のステップS10~S12)まで作動を停止することなく継続することが可能であり、ワーク判定作業の効率化を図ることが可能になる。
また、本実施形態のワーク判定システム1は、各関節(12~14)のそれぞれに収容されたエンコーダ(20A~20C)によってサーボモータ17の出力軸の回動角度を検出し、そのエンコーダ(20A~20C)の検出値(回動角度データ)から判定対象ワーク3が正常品か異常品かの判定が可能になるため、各アーム(4~6)の姿勢を検出するためのセンサを設置する必要がなくなり、構造の複雑化及びコストの増加を回避することができる。
また、本実施形態のワーク判定システム1は、判定部28によって異常と判断された判定対象ワーク3が正常な判定対象ワーク3の保管場所(移動場所)と異なる保管場所(移動場所)にロボット2によって移動させられるため、正常品と異常品が確実に仕分けされ、正常品と異常品の混在を確実に防止できる。
なお、本実施形態のワーク判定システム1は、保持部15に基準ワーク3を保持した状態において、基準ワーク3の質量が既知であり、ロボット2の設計データから各エンコーダ20A~20Cの回動角度θ1~θ3を算出でき、その算出値θ1~θ3を第1アーム姿勢記憶部分30に予め記録できる場合、図4のステップS1~S5を省略でき、判定対象ワーク3の正常品か異常品かの判定をより一層迅速に行うことができる。
また、本実施形態のワーク判定システム1は、各関節12~14のサーボモータ17のトルク計測値に基づいて判定対象ワーク3の正常品か異常品かの判定する場合と比較し、判定対象ワーク3の質量以外のギヤの摩擦等の外乱成分を含まない分だけ、判定対象ワーク3の正常品か異常品かの判定を高精度に実施できる。
また、本実施形態のワーク判定システム1は、異なる搬送路同士、例えば、判定対象ワーク3の判定のための搬送路と、正常品保管場所への搬送路又は異常品保管場所への搬送路とが円弧形状の搬送路で接続されると、ロボット2のアーム(4~6)を停止させることなく円滑に移動させることができ、ロボット2の作業効率を向上させることができる。
<第2実施形態>
図5は、本発明の第2実施形態に係るワーク判定システム1の概略構成図である。なお、本実施形態に係るワーク判定システム1は、基本的構成が第1実施形態に係るワーク判定システムと同様であるので、第1実施形態に係るワーク判定システム1と同一構成に同一符号を付し、重複する説明を省略し、第1実施形態に係るワーク判定システム1と相違する部分について詳述する。
図5は、本発明の第2実施形態に係るワーク判定システム1の概略構成図である。なお、本実施形態に係るワーク判定システム1は、基本的構成が第1実施形態に係るワーク判定システムと同様であるので、第1実施形態に係るワーク判定システム1と同一構成に同一符号を付し、重複する説明を省略し、第1実施形態に係るワーク判定システム1と相違する部分について詳述する。
図5に示すように、本実施形態に係るワーク判定システム1は、ワーク3(基準ワーク、判定対象ワーク)を保持するロボット2の保持部15の外側面にマーカー40を設置し、基礎部10の上部に設置したセンサ(位置検出部)41によってマーカー40の移動位置を追跡検知できるようになっている。このようなワーク判定システム1は、第3アーム6の手先位置(保持部15及びワーク3)の移動経路を検知することが可能になる。なお、センサとしては、LiDAR、ミリ波レーダー、カメラ等が使用される。また、本実施形態のワーク判定システム1は、マーカー40を第1関節12、第2関節13、第3関節14、保持部15のそれぞれに設置することにより、ロボット2の各アーム(4~6)及びワーク3の移動経路を詳細に検知することができる。
図6は、本実施形態に係るワーク判定システム1の機能構成を示すブロック図である。また、図7は、本実施形態に係るワーク判定システム1の作業フローチャートである。なお、本実施形態に係るワーク判定システム1は、その基本的な機能構成及び作業フローチャートが第1実施形態に係るワーク判定システム1の機能構成及び作業フローチャートと同様であるので、第1実施形態に係るワーク判定システム1と同一構成に同一符号を付し、重複する説明を省略して、第1実施形態に係るワーク判定システム1と相違する部分について詳述する。
本実施形態に係るワーク判定システム1は、ロボット2の保持部15が基準ワーク3を保持して移動すると(ステップS1~S2)、保持部15のマーカー40の移動経路上の各位置(単位時間ごとの位置)がセンサ41によって検知され(ステップS3~S4a)、そのセンサ41の複数の検知データがマーカー40(第3アーム6の手先位置)の移動経路を示すデータになる。そして、そのマーカー40(第3アーム6の手先位置)の移動経路を示すデータは、記憶部27の第1アーム経路記憶部分42に記録される。
また、本実施形態に係るワーク判定システム1は、ロボット2の保持部15が判定対象ワーク3を保持して移動すると(ステップS6~S7)、保持部15のマーカー40の移動経路上の各位置(単位時間ごとの位置)がセンサ41によって検知され(ステップS8~S9a)、そのセンサ41の複数の検知データがマーカー40(第3アーム6の手先位置)の移動経路を示すデータになる。そして、そのマーカー40(第3アーム6の手先位置)の移動経路を示すデータは、記憶部27の第2アーム経路記憶部分43に記録される。
コントローラ7の判定部28は、基準ワーク3の経路(基準ワーク3の移動開始時から所定時間ごとの移動位置データ)と判定対象ワーク3の経路(判定対象ワーク3の移動開始時から所定時間ごとの移動位置データ)とのズレ量を判定プログラム44によって算出し、そのズレ量が許容値以内であれば判定対象ワーク3が正常品であると判定し、そのズレ量が許容値を越える値であれば判定対象ワーク3が異常品であると判定する(ステップS10)。また、判定部28は、判定対象ワーク3が異常品であると判定した場合であって、基準ワーク3の経路(X-Z座標面上の位置X1)と判定対象ワーク3の経路(X-Y座標面上の位置X1’)とのズレ量(X1-X1’)がプラスの場合に、異常品が基準ワーク(正常品)よりも重いと判定し、ズレ量(X1-X1’)がマイナスの場合に、異常品が基準ワーク(正常品)よりも軽いと判定する。なお、このコントローラ7の判定部28における判定例は、基準ワーク3及び判定対象ワーク3の経路がX-Z座標面上にあり、X-Z座標面の原点がロボット2の支持アームの根本部分にあることを想定している。また、本実施形態において、基準ワーク3の経路と判定対象ワーク3の経路を示すデータは、保持部15にワーク(基準ワーク、判定対象ワーク)を保持した各アーム(4~6)の時系列的な姿勢変化として捉えることができる。
(第2実施形態の効果)
以上の本実施形態のワーク判定システム1は、第1実施形態に係るワーク判定システム1と同様に、ロボット2のアーム(4~6)を支持する関節(12~14)が柔軟関節であったとしても、ワーク検査を迅速に行うことができる。
以上の本実施形態のワーク判定システム1は、第1実施形態に係るワーク判定システム1と同様に、ロボット2のアーム(4~6)を支持する関節(12~14)が柔軟関節であったとしても、ワーク検査を迅速に行うことができる。
また、本実施形態のワーク判定システム1は、第3アーム6の手先位置(保持部15)に設置したマーカー40をセンサ41で検知することにより、第3アーム6の手先位置及びワーク3(基準ワーク、判定対象ワーク)の移動経路を検知でき、第3アーム6の手先位置及びワーク3(基準ワーク、判定対象ワーク)と周辺障害物との接触を回避できる。
なお、本実施形態のワーク判定システム1は、保持部15に基準ワーク3を保持した状態において、基準ワーク3の質量が既知であり、ロボット2の設計データから第3アーム6の手先位置(保持部15のマーカー40の位置)X1を算出でき、その算出値X1を第1アーム経路記憶部分42に予め記録できる場合、図7のステップS1~S5を省略でき、判定対象ワーク3の正常品か異常品かの判定をより一層迅速に行うことができる。
<第3実施形態>
図8は、本発明の第3実施形態に係るワーク判定システム1の概略構成図である。なお、本実施形態に係るワーク判定システム1は、第2実施形態に係るワーク判定システム1と基本的構成が同様であるので、重複する構成部分に同一符号を付し、重複する説明を省略して、第2実施形態に係るワーク判定システム1と相違する構成部分を詳述する。
図8は、本発明の第3実施形態に係るワーク判定システム1の概略構成図である。なお、本実施形態に係るワーク判定システム1は、第2実施形態に係るワーク判定システム1と基本的構成が同様であるので、重複する構成部分に同一符号を付し、重複する説明を省略して、第2実施形態に係るワーク判定システム1と相違する構成部分を詳述する。
この図8に示すワーク判定システム1を構成するロボット2は、第3アーム6の手先位置(保持部15)が回転可能に構成されている。なお、図8(a)は、ワーク判定システム1を構成するロボット2の保持部15が回転する前の状態を示す図である。また、図8(b)は、ワーク判定システム1を構成するロボット2の保持部15が回転した後の状態を示す図である。
このようなロボット2は、保持部15が重心に偏りのある判定対象ワーク3を保持した状態で回転すると、X-Z座標面上において、第3アーム6、保持部15及び判定対象ワーク3が第3関節14を回動支点とする振れ(点線位置から実線位置までの変位)を生じる。したがって、ワーク判定システム1は、第3アーム6の手先位置側に設置したマーカー40の振れ幅(X-Z座標面上の移動距離)を基礎部10に設置したセンサ41によって検知することにより、判定対象ワークに重心の偏りがあるか否かを判定することが可能になる。
(第3実施形態の効果)
以上のような本実施形態に係るワーク判定システム1は、基準ワーク3(重心に偏りがない正常品としてのワーク)の振幅の測定結果と判定対象ワーク3の振幅の測定結果とのズレ量から判定対象ワークが正常品か異常品かの判定が可能になる。
以上のような本実施形態に係るワーク判定システム1は、基準ワーク3(重心に偏りがない正常品としてのワーク)の振幅の測定結果と判定対象ワーク3の振幅の測定結果とのズレ量から判定対象ワークが正常品か異常品かの判定が可能になる。
また、本実施形態に係るワーク判定システム1は、第2実施形態に係るワーク判定システム1と同様の構成を有するため、ロボット2のアーム(4~6)を支持する関節(12~14)が柔軟関節であったとしても、第2実施形態に係るワーク判定システム1と同様に、ワーク検査を迅速に行うことができる。
(その他の実施形態)
本発明に係るワーク判定システムは、第1から第3実施形態において例示したロボット2への適用に限定されず、第1から第3実施形態において例示したロボット2の関節数よりも少ない関節数のロボット(図示せず)への適用も可能であり、第1から第3実施形態において例示したロボット2の関節数よりも多い関節数の多軸のロボット(図示せず)への適用も可能である。
また、判定部28は、第1から第3実施形態においてアームの動作の状態として例示したアームの関節角度、アームの手先位置、アームの手先位置の移動経路に基づいて、判定対象ワーク3の異常の有無を判定しているが、これに限られず、アームの動作の状態に基づいて判定対象ワーク3の異常の有無を判定していればよい。例えば、アームに係るトルク検出値(柔軟関節であるために、アームの姿勢の変化によって変化するトルク検出値)に基づいて、判定対象ワーク3の異常の有無を判定してもよい。
その他、上記実施形態で示した細部は、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
本発明に係るワーク判定システムは、第1から第3実施形態において例示したロボット2への適用に限定されず、第1から第3実施形態において例示したロボット2の関節数よりも少ない関節数のロボット(図示せず)への適用も可能であり、第1から第3実施形態において例示したロボット2の関節数よりも多い関節数の多軸のロボット(図示せず)への適用も可能である。
また、判定部28は、第1から第3実施形態においてアームの動作の状態として例示したアームの関節角度、アームの手先位置、アームの手先位置の移動経路に基づいて、判定対象ワーク3の異常の有無を判定しているが、これに限られず、アームの動作の状態に基づいて判定対象ワーク3の異常の有無を判定していればよい。例えば、アームに係るトルク検出値(柔軟関節であるために、アームの姿勢の変化によって変化するトルク検出値)に基づいて、判定対象ワーク3の異常の有無を判定してもよい。
その他、上記実施形態で示した細部は、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
1 ワーク判定システム
2 ロボット
3 ワーク(基準ワーク、判定対象ワーク)
4 第1アーム(アーム)
5 第2アーム(アーム)
6 第3アーム(アーム)
7 コントローラ(ワーク判定装置)
12 第1関節(関節)
13 第2関節(関節)
14 第3関節(関節)
17 サーボモータ
20 エンコーダ(角度検出部)
20A 第1エンコーダ
20B 第2エンコーダ
20C 第3エンコーダ
28 判定部
41 センサ(位置検出部)
2 ロボット
3 ワーク(基準ワーク、判定対象ワーク)
4 第1アーム(アーム)
5 第2アーム(アーム)
6 第3アーム(アーム)
7 コントローラ(ワーク判定装置)
12 第1関節(関節)
13 第2関節(関節)
14 第3関節(関節)
17 サーボモータ
20 エンコーダ(角度検出部)
20A 第1エンコーダ
20B 第2エンコーダ
20C 第3エンコーダ
28 判定部
41 センサ(位置検出部)
Claims (9)
- 外力によって変形可能な柔軟関節で支持されたアームを有するロボットと、前記アームが保持するワークの異常を判定する判定部と、を有するワーク判定システムであって、
前記判定部は、前記ワークを保持した前記アーム動作の状態に基づき、前記ワークの異常の有無を判定する、ワーク判定システム。 - 前記柔軟関節の回動角度を検出する角度検出部を有し、
前記判定部は、前記角度検出部による前記回動角度に基づいて前記ワークの異常の有無を判定する、請求項1に記載のワーク判定システム。 - 前記アームの手先位置を検出する位置検出部を有し、
前記判定部は、前記位置検出部の検出結果に基づいて、前記ワークの異常の有無を判定する、請求項1に記載のワーク判定システム。 - 前記判定部は、前記ワークを保持した前記アームが加速移動中に、前記回動角度に基づいて、前記ワークの異常の有無を判定する、請求項2記載のワーク判定システム。
- 前記判定部は、前記アームに保持された前記ワークが回転運動するように前記アームを動作させ、前記回転運動中の前記位置検出部による検出値に基づいて、前記ワークの異常の有無を判定する、請求項3に記載のワーク判定システム。
- 前記判定部によって異常と判断された前記ワークは、正常なワークの移動場所と異なる移動場所に前記ロボットによって移動させられる、
請求項1から請求項6のいずれかに記載のワーク判定システム。 - 請求項1に記載のワーク判定システムに用いられるロボットであって、
前記判定部に判定された異常の有無に基づいて移動経路を変更するロボット。 - 請求項1に記載のワーク判定システムに用いられるワーク判定装置であって、
前記判定部に基づく情報をロボットに送信するワーク判定装置。 - 請求項8に記載のワーク判定装置に用いられるワーク判定プログラムであって、
前記判定部に基づく情報をロボットに送信するワーク判定プログラム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2022211003A JP2024094460A (ja) | 2022-12-28 | 2022-12-28 | ワーク判定システム、ロボット、ワーク判定装置及びワーク判定プログラム |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2022211003A JP2024094460A (ja) | 2022-12-28 | 2022-12-28 | ワーク判定システム、ロボット、ワーク判定装置及びワーク判定プログラム |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2024094460A true JP2024094460A (ja) | 2024-07-10 |
Family
ID=91810022
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2022211003A Pending JP2024094460A (ja) | 2022-12-28 | 2022-12-28 | ワーク判定システム、ロボット、ワーク判定装置及びワーク判定プログラム |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2024094460A (ja) |
-
2022
- 2022-12-28 JP JP2022211003A patent/JP2024094460A/ja active Pending
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