JP5717033B2 - 作業支援システム - Google Patents
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Description
図1ないし図4は、本発明の第1実施形態に係る作業支援システムを示しており、図1は本発明の第1の実施形態に係る作業支援システムのブロック構成図である。図2は図1に示す作業支援システムを作業現場に配置した際の様子を模式的に示す図である。
また、ロボットアーム11xの載置部位が作業者の位置と仮想的なバネとダンパで繋がっているものとしてモデル化し、そのインピーダンス制御を用いて逐次制御を行ってもよい。
ここで、Wn,tは時刻tにおいてn番目の作業が行われた回数であり、Mは計測した車両台数、即ち、開始後に作業がなされた作業対象物の数である。時刻tはタクトタイムが開始される度にゼロにリセットされる。第2計算処理部18cは、工場の車両搬送コンベヤからの情報を通信により得るなどの方法で、タクトタイムが開始される度にリセットされた時刻情報を得ることができる。
ここで、Bm,n,i,jは、l(エル)台目に(i,j)番地において計測されたデータ点の数であり、Lはその番地で作業者が作業した車両の台数である。nは作業番号である。
STEP1として、入力手段12又は切替入力手段21に対して逐次追従制御を行うか、統計処理結果に基づく制御を行うかの何れかが入力される。入力手段12又は切替入力手段21は逐次追従制御の指令があったかを判断し(STEP2)、STEP2でYESの場合にはSTEP3に移り、STEP2でNoの場合にはSTEP4に移る。
STEP3−1において、作業者位置特定手段14が作業者の位置をセンサデータから求める。
STEP3−2において、位置決定手段16がロボットアーム11xの先端に関する目標位置を演算する。
STEP3−3として、第1制御手段17がフィードバックによりロボットアーム11xの先端の現在の位置の入力を受け、その現在の位置とSTEP3−2で演算した目標位置との差分が一定の範囲を超えるか否かを判定する。STEP3−3による判定がYesであればSTEP3−4に移り、NoであればSTEP3−1に戻る。
STEP3−4として、第1制御手段17はロボットアーム11xの軌道計算を生成する。
STEP3−5として、第1制御手段17はSTEP3−4で求めた軌道に従い作業者に対する部品や工具の供給位置にロボットアーム11xを動作する。
STEP3−6として、所定のサイクル数動作したかを例えば切替制御手段20が判定する。ここで、所定サイクル数とは、ロボットアーム11xの逐次追従制御により作業者の位置データなどが計算処理兼データベース部18aに所定量蓄積されるに必要なサイクル数であり、その必要なサイクル数は作業者の作業内容に応じて決定される。STEP3−6としての判定がYesであれば、STEP4の統計処理結果に基づいた制御に移行する。一方、STEP3−6としての判定がNoであれば、STEP3−1に戻る。
STEP4−1において、作業者位置特定手段14が作業者の位置をセンサデータから求める。
STEP4−2において、供給位置決定部18eにおいて、供給位置となる、ロボットアーム17先端の目標位置を演算する。
STEP4−3として、供給軌道計算部18fにおいてロボットアーム11xの軌道を生成する。
STEP4−4として、第2制御手段19はSTEP4−4で求めた軌道に従い部品や工具の供給位置にロボットアーム11xを動作する。
STEP4‐5として、動作終了か否かを判断し、動作終了でなければSTEP4‐1に戻る。
次に、本発明の第2の実施形態について、図5及び図6を用いて説明する。
図5は、第2の実施形態に係る作業支援システムの構成図である。第1の実施形態に係る作業支援システム10とは、作業位置決定手段14と第2制御手段19の間の構成が異なる。
ここで、iは時間t−Δtのときの状態を示し、jは時間tのときの状態を示す。Nijは作業者が存在したセルがiからjへ遷移した回数を示し、Niは作業者がセルiに存在した回数を離散時間間隔ごとにカウントしたものである。この状態遷移確率aijを全iとjの組み合わせについてすべて求め、行列[aij]として表したものがこの形態でのマルコフモデルである。なお、i,jは状態変数の数がm個であれば、i,jは1≦i,j≦mの関係式を満たす自然数である。
状態継続時間長とは、マルコフ過程において状態iに留まり続ける期間を意味する。状態継続時間を指定すると、式(5)から、状態iが指定した時間d(秒)続く確率pi(d)を求めることができる。
状態継続時間長の考え方から、状態iが状態継続時間長の期待値dexpだけ続いた直後、状態は状態i以外の状態jに遷移すると考えられる。すなわち、この状態jはj≠iを満たす何れかの状態である。状態の遷移先は状態遷移確率に従い、状態遷移確率が最大である状態に決定される。
11:供給手段
11a,11b,11c:関節部
11d,11e:アーム
11f:工具取付用アタッチメント
11g:トレー
11x:ロボットアーム
12:入力手段
13:計測手段
13a,13b:レーザーセンサ
14:作業者位置特定手段
15:作業状況特定手段
16:位置決定手段
17:第1制御手段
18:作業状況予測手段
18a:計算処理兼データベース部
18b:第1計算処理部
18c:第2計算処理部
18d:第3計算処理部
18e:供給位置決定部
18f:供給軌道計算部
18g:供給タイミング決定部
18h:作業進度推定部
18j:供給時刻実時間修正部
18i:供給位置調整部
18j:供給時刻調整部
18k:供給時刻実時間修正部
19:第2制御手段
20:制御切替手段
20a:入力スイッチ
21:切替入力手段
30:筐体
31:テーブル
32:排出口
33:工具設置用ボックス
34:工具
35:部品
40:作業状況予測手段
41:予測手段
41a:アルコフモデル生成手段
41b:第1計算処理部
41c:第2計算処理部
41d:第3計算処理部
41e:第4計算処理部
42:供給決定手段
43:供給軌道計算手段
Claims (4)
- 作業者に対して物品を供給する供給手段と、
作業者から作業状況に関する入力を受ける入力手段と、
上記入力手段から入力されたデータに基づいて作業の状況を特定する作業状況特定手段と、
レーザーセンサを有する計測手段と、
上記計測手段から入力されたデータに基づいて作業者の位置を特定する作業者位置特定手段と、
上記作業状況特定手段から入力された作業の状況情報及び上記作業者位置特定手段から入力された作業者の位置情報に基づいて、作業者へ追従するように又は作業者を誘導するように、上記供給手段のうち特定の部位の位置を決定する位置決定手段と、
上記位置決定手段により決定された位置に基づいて上記供給手段を制御する第1の制御手段と、
上記作業者位置特定手段から入力された作業者の位置情報から統計処理を行って作業状況を予測する作業状況予測手段と、
上記作業状況予測手段により予測された作業状況に基づいて上記供給手段を制御する第2制御手段と、
上記第1制御手段、上記第2制御手段の何れかに基づいて上記供給手段を制御するように切り替える制御切替手段と、
を備え、
上記作業状況予測手段による統計処理が可能となるまで上記作業者位置特定手段から入力された作業者の位置情報を上記作業状況予測手段に蓄積させながら、上記第1制御手段により上記供給手段を制御する一方、上記作業状況予測手段による統計処理が可能となるまで上記作業状況予測手段が作業者の位置情報を蓄積したと判断すると、上記第2制御手段により上記供給手段を制御する、作業支援システム。 - 前記第2制御手段による前記供給手段の制御から前記第1制御手段による前記供給手段の制御に切り替えるよう、前記制御切替手段への指令の入力を受ける切替入力手段を備える、請求項1に記載の作業支援システム。
- 前記供給手段がロボットアームであり、前記作業位置決定手段は、現在の作業者の位置と所定範囲内の距離を保つように、該ロボットアームが把持する物品の載置部位に関する位置を決定する、請求項1に記載の作業支援システム。
- 前記作業位置決定手段は、前記入力手段からの信号に基づいて作業進度を把握し、工程表を参照しながら、必要に応じてオフセットを加味して次の作業位置を決定する、請求項1に記載の作業支援システム。
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