JP7061987B2 - 周辺装置統合ロボットシステム - Google Patents

Description

特許法第３０条第２項適用 平成３０年１１月３日に国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構の成果報告書データベースで公開

この発明は、ロボットと周辺装置とを統合した生産システムの構築を容易なものとする周辺装置統合ロボットシステムに関するものである。

ものづくりの現場において、多関節アームを初めとするロボットは広く普及しつつあり、今まで人手に頼ってきた作業について、人手からロボットへの置き換えが進められている。その一方、ロボットの導入には、ロボット自体の導入コストの負担に加え、ロボットを使用した新たな生産システムの構築のために、作業内容に応じて高価な冶具等を含む周辺装置を用意し、またロボット独自の教示システムの操作を習得する必要がある。このため、生産技術部門を持たない企業や、中堅中小企業のユーザでは、これらの条件を満たすことができず、ロボット導入に至らないケースが多い。

また、ロボットを使用した従来の生産システムの多くは、ロボットコントローラ側でロボット本体と周辺装置とを制御するよう纏められているため、多数の周辺装置を接続するにはロボットコントローラの通信接続手段（通信インターフェースや通信アプリケーション）が肥大化するといった課題もある。それゆえこれらの課題を解決したロボットシステムの、より効率的な開発・導入手法の確立が望まれている。

ロボットを使用した生産システムとして、ロボットと連動する工作機械の監視が可能なロボットコントローラや、電源・エアの供給・ネットワーク接続等を可能とする作業台を導入する手法が存在するが、いずれも上記の課題の解決には至っていない。

すなわち、ロボットを使用した生産システムの開発・導入の従来手法として、例えば特許文献１は、移動ロボットと作業台を固定接続し、作業台から移動ロボットに電源・エアの供給を行うとともに、作業台を介して移動ロボットをネットワークに接続して移動ロボットの制御情報や稼動情報をネットワーク上に伝達するシステムを提案している。

また、例えば特許文献２は、ロボットが工作機械に対するワークの供給・排出を行うシステムを提案しており、このシステムでは、工作機械側の運転状態に応じてロボットの動作を分岐させている。

特開２０１４－１４４４９０号公報 特開２０１５－１６８０３８号公報

しかしながら上記前者のシステムでは、移動ロボットと作業台との接続によって拡張性を持たせることは可能であるが、作業台は接続用コネクタが配置されている程度であるため、実際の情報処理は移動ロボットのコントローラ側が負うことになり、周辺装置の配置・制御も行っていない。

また、上記後者のシステムでも、ロボットと周辺装置とを連動させることは可能であるが、ロボットコントローラ側に周辺装置の状態を監視させることになり、多様な周辺装置を接続するための拡張性に欠ける。

それゆえこの発明は、ロボットと周辺装置とを統合した生産システムの構築を容易なものとする周辺装置統合ロボットシステムを提供することを目的とする。

前記課題を有利に解決するこの発明の周辺装置統合ロボットシステムは、
台座状のユニットベースと、
前記ユニットベース上に位置決め搭載されたロボット本体と、
前記ユニットベース内に収容されて前記ロボット本体の動作を制御するロボットコントローラと、
前記ユニットベースに位置決め搭載された少なくとも一つの周辺装置ユニットと、
前記周辺装置ユニットに設けられてその周辺装置ユニットの動作を制御するユニット制御スレーブシステムと、
前記ユニットベース内に収容されて前記ロボットコントローラおよび前記ユニット制御スレーブシステムとの通信を行い前記周辺装置ユニットの動作を前記ロボット本体の動作に協調させるユニット制御マスタシステムと、
を具えてなるものである。

この発明の周辺装置統合ロボットシステムにあっては、台座状のユニットベースに搭載されたロボット本体が、ユニットベースに収容されたロボットコントローラによって動作を制御され、また、ユニットベースに搭載された少なくとも一つの周辺装置ユニットが、その周辺装置ユニットに設けられたユニット制御スレーブシステムによって動作を制御され、そしてユニットベースに収容されたユニット制御マスタシステムが、ロボットコントローラおよびユニット制御スレーブシステムとの通信を行って、周辺装置ユニットの動作をロボット本体の動作と協調させる。

従って、この発明の周辺装置統合ロボットシステムによれば、ユニットベースに搭載されたロボット本体と少なくとも一つの周辺装置ユニットとに、それらの動作を互いに協調させながら作業を行わせることができる。

しかも、この発明の周辺装置統合ロボットシステムによれば、ロボット本体と少なくとも一つの周辺装置ユニットとがユニットベースに位置決め搭載されているため、ユニット制御マスタシステムがそれらロボット本体と少なくとも一つの周辺装置ユニットのユニット制御スレーブシステムとに与える命令を、あらかじめ判明しているそれらの位置に基づき容易に、ロボット本体と周辺装置ユニットとが協調して動作するように設定できるので、ロボットと周辺装置とを統合した生産システムを容易に構築することができる。

さらに、この発明の周辺装置統合ロボットシステムによれば、ロボット本体と少なくとも一つの周辺装置ユニットとがユニットベースに位置決め搭載されているため、それらロボット本体および周辺装置ユニットごとユニットベースを移動させることで、生産システムを容易に移設することができる。

なお、この発明の周辺装置統合ロボットシステムにおいては、前記ユニットベースは平面視で多角形状の輪郭をなすとともに、その多角形の少なくとも一辺の位置に、展張された使用状態と折り畳まれた収納状態との間で揺動可能に支持された補助テーブルを有していると好ましい。このようにすれば、ユニットベースから使用状態に展張された補助テーブル上に追加の周辺装置ユニットや作業対象物をさらに搭載することで、ロボット本体に、さらに多くの作業あるいはさらに複雑な作業を容易に行わせることができ、追加の周辺装置ユニットや作業対象物の置き場所が不要な場合や生産システムを移設する場合等には、その補助テーブルを折畳んで収納状態とすることで、生産システムをコンパクトなものとすることができる。

また、この発明の周辺装置統合ロボットシステムにおいては、前記ユニットベースは平面視で多角形状の輪郭をなすとともに、その多角形の少なくとも一辺の位置に着脱可能に位置決め固定される追加テーブルを有していると好ましい。このようにすれば、ユニットベースに位置決め固定された追加テーブル上に周辺装置ユニットや作業対象物をさらに搭載することで、ロボット本体に、さらに多くの作業あるいはさらに複雑な作業を容易に行わせることができ、追加の周辺装置ユニットや作業対象物の置き場所が不要な場合や生産システムを移設する場合等には、その追加テーブルをユニットベースから取り外すことで、生産システムをコンパクトなものとすることができる。

そして、前記補助テーブルおよび前記追加テーブルの少なくとも一方は、Ｌ字形断面のアングル状梁部材および溝形断面のチャンネル状梁部材のうちいずれか一または二を組み合わせた枠状の天板部を持ち、その天板部の互いに向かい合う梁部材の任意の位置の間に渡されて位置決めされた支持部材上に周辺装置ユニットを搭載するものであると好ましい。このようにすれば、補助テーブルおよび追加テーブル上に周辺装置ユニットを容易に位置決め搭載することができる。

さらに、この発明の周辺装置統合ロボットシステムにおいては、前記ユニットベースは中央部に前記ロボット本体を搭載するとともに、その中央部の周囲にその中央部を中心として回動可能にターンテーブルを有していると好ましい。このようにすれば、作業対象物や周辺装置ユニットを搭載したターンテーブルを作業工程の進行等に応じて適宜回動させてターンテーブル上の作業対象物や周辺装置ユニットをロボット本体の前の作業領域に移動させ、あるいはターンテーブル上も作業領域として使用することで、ロボット本体の作業効率を高めることができ、また、複数のユニットベースの多角形の辺同士を近接あるいは密接させて位置決めすることで、複数のユニットベースのターンテーブル同士の間で作業対象物を移動させて複数工程の作業を行う生産システムを容易に構築することができる。

さらに、この発明の周辺装置統合ロボットシステムにおいては、前記ユニットベースは前記ロボット本体および前記ロボットコントローラを搭載する主要部とその主要部を囲繞して分離可能に位置決めする周辺部とを有し、前記周辺部は前記主要部の周囲で回動可能に前記ターンテーブルを有していると好ましい。このようにすれば、ロボット本体を搭載する主要部とその主要部を囲繞する周辺部とを、別個に移動させたり使用したり、不使用時に別個に収納したりすることができるので、それらの利用度を高めることができる。

この発明の周辺装置統合ロボットシステムの一実施形態の構成を模式的に示す構成図である。 （ａ），（ｂ），および（ｃ）は、上記実施形態の周辺装置統合ロボットシステムの外観構成を示す左側面図、正面図、および右側面図である。 （ａ）および（ｂ）は、上記実施形態の周辺装置統合ロボットシステムの外観構成を示す平面図および底面図である。 （ａ）および（ｂ）は、上記実施形態の周辺装置統合ロボットシステムが有するユニットコネクタのソケットを示す正面図およびそのユニットコネクタのソケットとプラグとの接続状態を示す断面図である。 上記の実施形態の周辺装置統合ロボットシステムにおける制御系の具体的な構成を機能ブロックで示すブロック線図である。 この発明の周辺装置統合ロボットシステムの他の一実施形態の外観構成を示す正面図である。 （ａ）および（ｂ）は、この発明の周辺装置統合ロボットシステムのさらに他の一実施形態におけるロボット本体を省略したユニットベースを補助テーブルの展開状態で示す平面図および正面図であり、（ｃ）および（ｄ）は、ロボット本体を仮想線で示したそのユニットベースを補助テーブルの展開状態および収納状態でそれぞれ示す斜視図である。 上記実施形態の周辺装置統合ロボットシステムにおけるロボット本体を省略したユニットベースを補助テーブルの展開状態で二台組み合わせて配置して示す斜視図である。 上記三種類の実施形態の周辺装置統合ロボットシステムの各々におけるユニットベースに組み合わせて用い得る追加テーブルを単独で示す斜視図である。 （ａ）は、この発明の周辺装置統合ロボットシステムのさらに他の一実施形態の単独での外観構成を示す斜視図であり、（ｂ）は、その実施形態の周辺装置統合ロボットシステムをユニットベースの変形例を具えるものを含めて複数組み合わせた例を示す斜視図である。

以下に、この発明の実施形態を図面に基づき詳細に説明する。ここに、図１は、この発明の周辺装置統合ロボットシステムの一実施形態の構成を模式的に示す構成図である。

この実施形態の周辺装置統合ロボットシステムは、ロボット本体１と、台座状のユニットベース２と、そのユニットベース２内に収容されたロボットコントローラ３とを具えており、ロボット本体１は例えば、各々多関節アームからなる左右二本の腕部１１と、頭部１２と、頭部１２の向きを変更可能な首部１３と、左右の腕部１１を支持するとともに首部１３を介して頭部１２を支持する胴部１４と、ユニットベース２の上面に立設固定されて胴部１４を垂直軸線周りに回動可能に支持する柱状の腰部１５とを有して、ユニットベース２上に位置決め搭載されている。ロボットコントローラ３は、通常のコンピュータを有し、あらかじめ与えられたプログラムに基づいてロボット本体１の上記各部の動作制御を行う。

ロボット本体１の左右二本の腕部１１は各々、異なるハンドツールの装着が可能なツールチェンジャと、ハンドツールの動作に電力が必要な場合にその電力を供給する電力供給機構と、ハンドツールの動作に空気圧が必要な場合にその空気圧を供給する空気圧供給機構とを持つ。また頭部１２は、その前部にステレオカメラを持ち、ステレオカメラは首部１３の動作により撮像方向を変更することができる。ステレオカメラの撮像方向は、少なくとも所定ピッチ軸周りの上下方向および所定ヨー軸周りの左右方向の二方向に変更できることが望ましい。

この実施形態の周辺装置統合ロボットシステムはさらに、ユニットベース２内に収容されたユニット制御マスタシステム４と、ユニットベース２に位置決め搭載された一または複数台の周辺装置ユニット５と、各周辺装置ユニット５に設けられたユニット制御スレーブシステム６と、ユニット制御マスタシステム４に各周辺装置ユニット５のユニット制御スレーブシステム６を通信接続するユニットコネクタ７とを具えており、各ユニット制御スレーブシステム６は、通常のコンピュータを有し、あらかじめ与えられたプログラムに基づいて、それが設けられた周辺装置ユニット５の動作を制御する。

そして、ユニット制御マスタシステム４は、通常のコンピュータを有し、あらかじめ与えられたプログラムに基づいて、ロボットコントローラ３および各ユニット制御スレーブシステム６との通信を行い、各周辺装置ユニット５の動作をロボット本体１の動作に協調させる。

周辺装置ユニット５やユニットベース２には、ロボット本体１との相対位置関係をロボット本体１が認識するための位置認識用マーカを有し、ロボット本体１は、ステレオカメラにより周辺装置ユニット５やユニットベース２の位置認識用マーカを撮像し、そのロボット本体１と周辺装置ユニット５やユニットベース１との間の座標系を共通化させるものであると好ましい。ロボット本体１およびロボットコントローラ３を搭載する主要部を分離し、再設置する際に、ロボット本体１の位置決め設定を容易に行うことができる。

図２（ａ）、図２（ｂ）、および図２（ｃ）は、上記実施形態の周辺装置統合ロボットシステムの外観構成を示す左側面図、正面図、および右側面図であり、また、図３（ａ）および図３（ｂ）は、上記実施形態の周辺装置統合ロボットシステムの外観構成を示す平面図および底面図である。

すなわち、この実施形態の周辺装置統合ロボットシステムにおけるユニットベース２は、図２（ａ）～図２（ｃ）に示すように、ロボット本体１を支持する天板２ａの前側に、その天板２ａより一段下がった第１トップユニットスペース２ｂと第２トップユニットスペース２ｃとを前後に並べて有している。

例えば箱材料や箱詰め前の製品等を搬送するスライダユニットをユニットベース２に配置する場合には、第１トップユニットスペース２ｂおよび第２トップユニットスペース２ｃにそれぞれ配置されるトップユニットとしての周辺装置ユニット５は、このロボットシステムのメインタスクである例えば製品の箱詰め作業に関連する、例えば箱材料等を折り起こして箱型にするスライダユニットや、ロボット本体１との協働で製品の挿入前や挿入後の箱のフラップを折り込む箱折り機ユニット等とすることが望ましく、これらの周辺装置ユニット５は各々、ユニットコネクタ７を介してユニットベース２に位置決めされて、ボルト等でユニットベース２に固定される。

図４（ａ）および図４（ｂ）は、上記実施形態の周辺装置統合ロボットシステムが有するユニットコネクタ７のソケット７ａを示す正面図およびそのユニットコネクタ７のソケット７ａとプラグ７ｂとの接続状態を示す断面図であり、図５は、上記実施形態の周辺装置統合ロボットシステムにおける制御系の具体的な構成を機能ブロックで示すブロック線図である。

図４（ａ）に示すように、ユニットコネクタ７のソケット７ａは、図示しない空気圧源に接続されて空気圧を供給するメスカプラ７ｃと、ユニットベース２内に収容されたユニット制御マスタシステム４のユニットコントローラが有する通常のユニットＩ／Ｆに接続されて電源とＩＯ制御信号と通信制御信号とを供給する例えば２４ピンのメスコネクタ７ｄと、周辺装置ユニット５の位置決め用の位置決め穴７ｅとを有し、これに対応してユニットコネクタ７のプラグ７ｂは、図４（ｂ）に示すように、メスカプラ７ｃに気密に嵌挿されて空気圧を供給されるオスカプラ７ｆと、メスコネクタ７ｄに電気的に接続されて電源とＩＯ制御信号と通信制御信号とを供給される例えば２４ピンのオスコネクタ７ｇと、位置決め穴７ｅに密に嵌挿されて周辺装置ユニット５をユニットベース２に対し位置決めする位置決めピン７ｈとを有している。

ところで、第１トップユニットスペース２ｂには、図３（ａ）に示すように、トップユニットとしての図示しない二台の周辺装置ユニット５用の二個のユニットコネクタ７のソケット７ａが配置され、それらのソケット７ａには、二台の周辺装置ユニット５にそれぞれ下向きに設けられたユニットコネクタ７のプラグ７ｂが装着されて、二台の周辺装置ユニット５がそれぞれ位置決めピン７ｈでユニットベース２に対し位置決めされるとともに、図５に示すように、空気圧と電源とＩＯ制御信号と通信制御信号とが二台の周辺装置ユニット５にそれぞれオスカプラ７ｆおよびオスコネクタ７ｇから供給される。

ユニット制御マスタシステム４にはさらに、図５に示すように、そのユニット制御マスタシステム４のユニットコントローラからの制御信号で動作する電磁弁およびコンタクタが設けられており、電磁弁はユニットコントローラからの制御信号でエアカプラ７ｃひいては周辺装置ユニット５に対する空気圧源からの空気圧の供給と供給停止とを切り替え、コンタクタはユニットコントローラからの制御信号でメスコネクタ７ｄひいては周辺装置ユニット５に対する電源の供給と供給停止とを切り替える。

この実施形態の周辺装置統合ロボットシステムにおけるユニットベース２はさらに、そのユニットベース２の下部内にボトムユニットスペース２ｄを有するとともに、そのユニットベース２の下端部の四隅に四本の脚２ｅを有しており、ボトムユニットスペース２ｄにはユニットコネクタ７が設けられており、例えばユニットベース２を容易に人手で移動可能とするために、ペダル操作でキャスタ付き台車の高さが変わる図示しない足踏み式昇降台車が配置されている。

なお、ユニットベース２の下部内のボトムユニットスペース２ｄに、上記足踏み式昇降台車に代えて、例えばユニットコネクタ７を介してのユニット制御マスタシステム４との通信接続を持ち、ユニットベース２を任意の位置・向きに移動させることができるＳＬＡＭ（自己位置推定・環境地図作成同時遂行）式のＡＧＶ（自動走行台車）を配置してもよい。また、図２（ａ）および図２（ｃ）に示すように、ユニットベース２の両側面にそれぞれ、図示しない二台の周辺装置ユニット５用の二個のユニットコネクタ７のソケット７ａを設けてもよい。

上述した実施形態の周辺装置統合ロボットシステムにあっては、ユニットベース２に搭載されたロボット本体１が、ユニットベース２に収容されたロボットコントローラ３によって動作を制御され、またユニットベース２に搭載された二台の周辺装置ユニット５が、それらの周辺装置ユニット５にそれぞれ設けられたユニット制御スレーブシステム６によって動作を制御され、そしてユニットベース２に収容されたユニット制御マスタシステム４が、ロボットコントローラ３およびユニット制御スレーブシステム６とのＩＯ制御信号（例えばＯＮ／ＯＦＦ信号）および通信制御信号（例えばＲＳ４８５規格シリアル信号）による通信を行うとともに各周辺装置ユニット５への電源および空気圧の供給と停止を行って、各周辺装置ユニット５の動作をロボット本体１の動作と協調させる。

従って、この実施形態の周辺装置統合ロボットシステムによれば、ユニットベース２に搭載されたロボット本体１と二台の周辺装置ユニット５とに、それらの動作を互いに協調させながら作業を行わせることができる。

しかも、この実施形態の周辺装置統合ロボットシステムによれば、ロボット本体１と二台の周辺装置ユニット５とがユニットベース２に位置決め搭載されているため、ユニット制御マスタシステム４がそれらロボット本体１と二台の周辺装置ユニット５のユニット制御スレーブシステム６とに与える命令を、あらかじめ判明しているそれらの位置に基づき容易に、ロボット本体１と各周辺装置ユニット５とが協調して動作するように設定できるので、ロボット本体１と二台の周辺装置ユニット５とを統合した生産システムを容易に構築することができる。

さらに、この実施形態の周辺装置統合ロボットシステムによれば、ロボット本体１と二台の周辺装置ユニット５とがユニットベース２に位置決め搭載されているため、それらロボット本体１および周辺装置ユニット５ごとユニットベース２を移動させることで、生産システムを容易に移設することができる。

図６は、この発明の周辺装置統合ロボットシステムの他の一実施形態の外観構成を示す正面図であり、この実施形態の周辺装置統合ロボットシステムにおけるユニットベース２にはさらに、図２（ａ）および図２（ｃ）に示すように、両側面に図示しない二台の周辺装置ユニット５用の二個のユニットコネクタ７のソケット７ａがそれぞれ配置されており、これらのソケット７ａに、周辺装置ユニット５のユニットコネクタ７のプラグ７ｂを装着することで、図６に示すように、ユニットベース２の両側にそれぞれ設けたサイドユニットスペース２ｆに二台ずつ周辺装置ユニット５を位置決め固定して、それらの周辺装置ユニット５をユニットベース２内のユニット制御マスタシステム４に接続することができる。

なお、これらサイドユニットスペース２ｆに配置する周辺装置ユニット５は、箱材料や製品や製品挿入後の箱等の作業対象物の供給や排出を行うフィーダーやコンベヤ等とすることが望ましい。

さらに、この実施形態の周辺装置統合ロボットシステムにおけるユニットベース２には、四本の脚２ｅと、ボトムユニットスペース２ｄの足踏み式昇降台車に代えて、下端部の四隅にストッパ付きのキャスタ８が設けられており、これらのキャスタ８のストッパを解除することでユニットベース２を人手で任意の位置に移動させることができ、またこれらのキャスタ８のストッパを作動させておくことでユニットベース２を任意の位置に位置決め固定することができる。

この実施形態の周辺装置統合ロボットシステムによれば、ロボット本体１と、ユニットベース２の上部の二台の周辺装置ユニット５とユニットベース２の両側部の二台ずつ周辺装置ユニット５とを、先の実施形態と同様にして協働させて作業を行わせることができるので、それらロボット本体１と六台の周辺装置ユニット５とを統合した生産システムを容易に構築することができる。

図７（ａ）および図７（ｂ）は、この発明の周辺装置統合ロボットシステムのさらに他の一実施形態におけるロボット本体を省略したユニットベースを補助テーブルの展開状態で示す平面図および正面図、図７（ｃ）および図７（ｄ）は、ロボット本体を仮想線で示したそのユニットベースを補助テーブルの展開状態および収納状態でそれぞれ示す斜視図である。

この実施形態の周辺装置統合ロボットシステムは、先の実施形態と同様、ロボット本体１と、台座状のユニットベース２とを具えるとともに、そのユニットベース２内に収容されてロボット本体１の動作を制御するロボットコントローラ３と、そのユニットベース２に位置決め搭載された少なくとも一つの周辺装置ユニット５と、各周辺装置ユニット５に設けられてその周辺装置ユニット５の動作を制御するユニット制御スレーブシステム６と、上記ユニットベース２内に収容されてロボットコントローラ３およびユニット制御スレーブシステム６との通信を行い各周辺装置ユニット５の動作をロボット本体１の動作に協調させるユニット制御マスタシステム４とを具えており、この実施形態の周辺装置統合ロボットシステムでは、ユニットベース２の構成に特徴がある一方、ロボットコントローラ３、ユニット制御マスタシステム４、周辺装置ユニット５およびユニット制御スレーブシステム６は、先の実施形態におけると同様の構成を有しているので図示を省略する。

すなわち、この実施形態の周辺装置統合ロボットシステムにおけるユニットベース２は、例えばアルミ製の板材と例えばアルミ製のアングル材やチャンネル材、角パイプ材等の形材とが接着や溶接、ボルト締着等で組み合わされて構成された、中央部にロボット本体１の取付け穴２ｇを持つ正方形の天板２ａの下面の四隅を四本の柱材２ｈの上端部で支持する平面視で正方形の輪郭の台座状のフレームを有しており、四本の柱材２ｈの中間部および下端部がそれぞれ、その柱材２ｈが位置する隅部の切欠きを除いて天板２ａと同一の形状・寸法を持つ棚板２ｉおよび底板２ｊで互いに結合され、また四本の柱２ｈの下部が各々長方形の四枚の側板２ｋで隣同士互いに結合されて、そのフレームの剛性が確保されている。

ユニットベース２はまた、底板２ｊの下面の四隅にそれぞれ取り付けられた四つのキャスタ８と、底板２ｊの下面の隅部間の中央部にそれぞれ取り付けられた各々ネジで高さ調整可能な例えば樹脂製の四つの足９とを有しており、ユニットベース２の移動の際には、四つの足９を四つのキャスタ８の下端よりも上げてそれらのキャスタ８を使用可能とし、ユニットベース２の位置決め固定の際には、四つの足９を四つのキャスタ８の下端よりも下げてそれらの足９で床面上にユニットベース２を支持する。

ユニットベース２はさらに、その正方形の天板２ａの各辺の位置に、展張された使用状態と折り畳まれた収納状態との間で揺動可能に支持された補助テーブル１０を有しており、各補助テーブル１０は、互いに隣り合う二本の柱材２ｈの上端部に、例えばアルミ製のアングル材からなる二個のブラケット１０ａを互いに対向させてそれぞれ固定し、それらのブラケット１０ａに穴空け挿通して水平に渡した支持軸１０ｂで、それらのブラケット１０ａのそれぞれの内側に隣接させて配置した例えばアルミ製のアングル材からなる二本の腕材１０ｃの基部を揺動可能に支持し、それらの腕材１０ｃの間に、図７（ｃ）に示すように、例えばアルミ製のアングル材やチャンネル材等の形材、好ましくはスリット部を上向きにしたチャンネル材からなる梁材１０ｄ（図７（ａ），（ｂ），（ｄ）では省略）を複数本渡して、それらの梁材１０ｄの両端部を二本の腕材１０ｃに位置決め固定することで枠状とするとともに、図７（ａ），（ｂ），（ｃ）に示す展張された使用状態では、足９と同様の高さ調整可能な足を下端部に持つ脚材１０ｅを二本の腕材１０ｃの先端部の下面にボルト等で着脱可能に固定して二本の腕材１０ｃの先端部からそれらの脚材１０ｅを垂下させることで、例えば水平姿勢等の所定の姿勢を維持するようにし、また図７（ｄ）に示す折り畳まれた収納状態とする際には、それらの脚材１０ｅを二本の腕材１０ｃの先端部から取り外すように構成されている。なお、これらの脚材１０ｅに代えて、通常の棚受け金具と同様の支持金具を腕材１０ｃと柱材２ｈとの間に斜めに取り付け、その支持金具を折畳み可能あるいは着脱可能としてもよい。

そして各補助テーブル１０の複数本の梁材１０ｄは、図示しない所望の一または複数台の周辺装置ユニット５を補助テーブル１０の所望の位置に取り付け可能なように、互いの間隔および補助テーブル１０への配置を選択されて補助テーブル１０の二本の腕材１０ｃに位置決め固定され、その際、二本の腕材１０ｃへの複数本の梁材１０ｄの両端部の位置決め固定は、各梁材１０ｄについて個別に行ってもよいが、各梁材１０ｄと嵌合する切欠き等を所定位置に設けた図示しない位置決め部材を各腕材１０ｃに沿って延在させて各腕材１０ｃに固定することで、それらの梁材１０ｄについて纏めて行うこともできる。

展張され使用状態となっている各補助テーブル１０の複数本の梁材１０ｄ上には、図示しない一または複数台の周辺装置ユニット５が、例えば梁材１０ｄがチャンネル材からなる場合はそのチャンネル材内に頭部を嵌め入れてスリット部からネジ部を上向きに突出させた取付けボルトにそのチャンネル材上に配置した取付け金具をナットで締着し、また例えば梁材１０ｄがアングル材からなる場合はそのアングル材を挟む固定金具の穴からネジ部を上向きに突出させた取付けボルトにそのチャンネル材上に配置した取付け金具をナットで締着することでそれぞれ位置決め固定され、それらの周辺装置ユニット５は各々、ユニットベース２に収容された図示しないユニット制御マスタシステム４に、図示しないユニットコネクタ７並びにケーブルおよび配管を介して着脱可能に接続されて、ユニットベース２上のロボット本体１と協調して動作するようにユニット制御マスタシステム４によって制御される。なお、それらのケーブルおよび配管は、隣り合う梁材１０間の隙間に通すことで、作業の邪魔にならないように取り回すことができる。

また、各補助テーブル１０の不使用時には、梁材１０ｄ上から周辺装置ユニット５が全て取り外されてから、二本の腕材１０ｃから脚材１０ｅが取り外されて、あるいは所要に応じてさらに梁材１０ｄも取り外されて、二本の腕材１０ｃがユニットベース２の柱材２ｈに沿って折り畳まれた収納状態とされる。

従って、この実施形態の周辺装置統合ロボットシステムによれば、先に実施形態の周辺装置統合ロボットシステムと同様の作用効果を奏することができるのに加えて、ユニットベース２が四台の補助テーブル１０を折畳み収納可能に有しているので、ユニットベース２から使用状態に展張された補助テーブル１０上に追加の周辺装置ユニット５や作業対象物をさらに搭載することで、ロボット本体１に、さらに多くの作業あるいはさらに複雑な作業を容易に行わせることができ、追加の周辺装置ユニット５や作業対象物の置き場所が不要な場合や生産システムを移設する場合等には、その補助テーブル１０を折り畳んで収納状態とすることで、生産システムをコンパクトなものとすることができる。

図８は、この実施形態の周辺装置統合ロボットシステムにおけるロボット本体を省略したユニットベースを補助テーブルの展開状態で二台組み合わせて配置して示す斜視図であり、この実施形態の周辺装置統合ロボットシステムはさらに、図８に示すように、例えば使用状態に展張された補助テーブル１０同士を並べて、二台のユニットベース２を互いに隣接させて配置することもでき、このようにすれば、それらのユニットベース２から使用状態に展張された補助テーブル１０上に追加の周辺装置ユニット５や作業対象物をさらに搭載することで、ロボット本体１に、さらに多くの作業あるいはさらに複雑な作業を容易に行わせることができ、追加の周辺装置ユニット５や作業対象物の置き場所が不要な場合や生産システムを移設する場合等には、その補助テーブル１０を折り畳んで収納状態とすることで、生産システムをコンパクトなものとすることができる。

図９は、上記三種類の実施形態の周辺装置統合ロボットシステムの各々におけるユニットベースに組み合わせて用い得る追加テーブルを単独で示す斜視図であり、この追加テーブル１１は、先の実施形態における補助テーブル１０と同様に構成されるとともに、ユニットベース２に対し着脱可能かつ単独で自立可能とされている。

すなわち、この追加テーブル１１は、例えばアルミ製のアングル材からなる二本の腕材１１ａの間に例えばアルミ製のアングル材やチャンネル材等の形材、好ましくはチャンネル材からなる複数本の梁材１１ｂを渡して、それらの梁材１１ｂの両端部を二本の腕材１１ａに位置決め固定することで枠状の天板を形成し、それら二本の腕材１１ａの両端部の下面に、下端部に足９と同様の高さ調整可能な足１１ｃを持つ例えばアルミ製の脚材１１ｄをボルト等で着脱可能に固定し、例えば不使用のため折り畳まれた収納状態では、それらの脚材１１ｄを二本の腕材１１ａの下面から取り外せるように構成されている。

さらにこの追加テーブル１１は、四本の脚材１１ｄの下端部に四隅を位置決めされてそれらの脚材１１ｄに着脱可能に固定される例えばアルミ製の正方形の底板１１ｅを有するとともに、四本の脚材１１ｄのうちの互いに隣り合う二本の脚材１１ｄの各々の中間部の間に水平配置した支持軸１１ｆに一辺を結合され、かつその一辺とそれに対抗する他辺との間の中央部にヒンジ１１ｇを設けられて、図９中に矢印で示すように、四本の脚材１１ｄのうちの他の二本の脚材１１ｄの各々の中間部に設けられたストッパに掛合して水平に展開する使用状態と、ヒンジ１１ｇで上方に折畳まれつつ支持軸１１ｆ周りに揺動して二本の脚材１１ｄの間に収納される収納状態との間で変形可能とされた例えばアルミ製の正方形の中間板１１ｈを有し、加えて全体剛性の確保のために、上記他の二本の脚材１１ｄの外側にそれらに沿って配置されてそれらの脚材１１ｄに沿って延在する例えばアルミ製の補強板１１ｉを有している。

この追加テーブル１１をユニットベース２の一辺に隣接させて配置し、そのユニットベース２の一辺に補強板１１ｉを着脱可能に位置決め固定するとともに、その追加テーブル１１の天板を構成する複数本の梁材１１ｂ上に追加の周辺装置ユニット５や作業対象物をさらに搭載することで、ユニットベース２上のロボット本体１に、さらに多くの作業あるいはさらに複雑な作業を容易に行わせることができ、追加の周辺装置ユニット５や作業対象物の置き場所が不要な場合や生産システムを移設する場合等には、その追加テーブル１１の二本の腕材１１ａから四本の脚材１１ｄを外すとともに、それらの脚材１１ｄから底板１１ｅを外し、さらに中間板１１ｈを二本の脚材１１ｄの間に折り畳んで収納することで、追加テーブル１１をコンパクトに纏めて収納することができる。

図１０（ａ）は、この発明の周辺装置統合ロボットシステムのさらに他の一実施形態の単独での外観構成を示す斜視図、図１０（ｂ）は、その実施形態の周辺装置統合ロボットシステムをユニットベースの変形例を具えるものを含めて複数組み合わせた例を示す斜視図である。

この実施形態の周辺装置統合ロボットシステムは、先の実施形態と同様、ロボット本体１と、台座状のユニットベース２とを具えるとともに、そのユニットベース２内に収容されてロボット本体１の動作を制御するロボットコントローラ３と、そのユニットベース２に位置決め搭載された少なくとも一つの周辺装置ユニット５と、各周辺装置ユニット５に設けられてその周辺装置ユニット５の動作を制御するユニット制御スレーブシステム６と、上記ユニットベース２内に収容されてロボットコントローラ３およびユニット制御スレーブシステム６との通信を行い各周辺装置ユニット５の動作をロボット本体１の動作に協調させるユニット制御マスタシステム４とを具えており、この実施形態の周辺装置統合ロボットシステムでは、ユニットベース２の構成に特徴がある一方、ロボットコントローラ３、ユニット制御マスタシステム４、周辺装置ユニット５およびユニット制御スレーブシステム６は、先の実施形態と同様の構成を有しているので図示を省略する。

すなわち、この実施形態の周辺装置統合ロボットシステムにおけるユニットベース２は、図１０（ａ）に示すように、中央部にロボット本体１を搭載するとともに、その中央部の周囲にその中央部を中心として回動可能にターンテーブル１６を有しており、そのターンテーブル１６上には、一または複数の周辺装置ユニット５の他、一または複数の作業対象物１７を搭載している。

この実施形態の周辺装置統合ロボットシステムによれば、作業対象物１７や周辺装置ユニット５を搭載したターンテーブル１６を作業工程の進行等に応じて適宜回動させてターンテーブル１６上の作業対象物１７や周辺装置ユニット５をロボット本体１の前の作業領域に移動させ、あるいはターンテーブル１６上も作業領域として使用することで、ロボット本体１の作業効率を高めることができる。

また、この実施形態の周辺装置統合ロボットシステムにおけるユニットベース２は、複数のユニットベース２の六角形の辺同士を近接あるいは密接させて位置決めすることで、複数のユニットベース２を、例えば図１０（ｂ）に示すように横並びに、あるいは図示しないが斜め向かい合わせに配置して、複数のユニットベース２のターンテーブル１６同士の間で作業対象物１７を移動させて複数工程の作業を行う生産システムを容易に構築することができる。

さらに、図１０（ｂ）に示す周辺装置統合ロボットシステムの横並びに配置された複数のユニットベース２は、同図の左端に位置する一台の変形例のユニットベース２を含んでおり、この変形例のユニットベース２は、図示しないロボット本体１を搭載する主要部２ｌと、その主要部２ｌを囲繞して分離可能に位置決めする周辺部２ｍとを有し、その周辺部２ｍは主要部２ｌの周囲で回動可能なターンテーブル１６を有している。このターンテーブル１６は、主要部２ｌをユニットベース２の中心部に対し出入り可能にする切欠き１６ａと、主要部２ｌの出入り後にその切欠き１６ａに密に嵌まり合ってドーナツ状のターンテーブル１６を形成するアタッチメント１６ｂとを有している。

この変形例のユニットベース２によれば、ユニットベース２の、ロボット本体１を搭載する主要部２ｌとその主要部２ｌを囲繞する周辺部２ｍとを、別個に移動させたり使用したり、不使用時に別個に収納したりすることができるので、それらの利用度を高めることができる。

以上、図示の実施形態に基づき説明したが、この発明は上述の実施形態に限定されるものでなく、特許請求の範囲の記載範囲内で所要に応じて適宜変更することができ、例えば、この発明の周辺装置統合ロボットシステムのユニットベースの平面視輪郭形状は、上記実施形態における正方形や六角形に限られず、例えば三角形や五角形、八角形等を所要に応じて選択することができる。また、ユニットベースのフレーム等を構成する材料は、アルミ製に限られず、鉄鋼製や樹脂製のものでもよい。

さらに、ロボット本体は、上記実施形態における各々多関節アームからなる左右二本の腕部と、頭部と、頭部の向きを変更可能な首部と、左右の腕部を支持するとともに首部を介して頭部を支持する胴部と、胴部を垂直軸線周りに回動可能に支持する腰部とを有する、人の上半身型のものに限られず、例えば一本または複数本の多関節アームを持つ通常の産業用ロボットとされていてもよい。

かくしてこの発明の周辺装置統合ロボットシステムによれば、ユニットベースに搭載されたロボット本体と少なくとも一つの周辺装置ユニットとに、それらの動作を互いに協調させながら作業を行わせることができる。

しかも、この発明の周辺装置統合ロボットシステムによれば、ロボット本体と少なくとも一つの周辺装置ユニットとがユニットベースに位置決め搭載されているため、ユニット制御マスタシステムがそれらロボット本体と少なくとも一つの周辺装置ユニットのユニット制御スレーブシステムとに与える命令を、あらかじめ判明しているそれらの位置に基づき容易に、ロボット本体と周辺装置ユニットとが協調して動作するように設定できるので、ロボットと周辺装置とを統合した生産システムを容易に構築することができる。

さらに、この発明の周辺装置統合ロボットシステムによれば、ロボット本体と少なくとも一つの周辺装置ユニットとがユニットベースに位置決め搭載されているため、それらロボット本体および周辺装置ユニットごとユニットベースを移動させることで、生産システムを容易に移設することができる。

１ ロボット本体
２ ユニットベース
２ａ 天板
２ｂ 第１トップユニットスペース
２ｃ 第２トップユニットスペース
２ｄ ボトムユニットスペース
２ｅ 脚
２ｆ サイドユニットスペース
２ｇ 取付け穴
２ｈ 柱材
２ｉ 棚板
２ｊ 底板
２ｋ 側版
３ ロボットコントローラ
４ ユニット制御マスタシステム
５ 周辺装置ユニット
６ ユニット制御スレーブシステム
７ ユニットコネクタ
７ａ ソケット
７ｂ プラグ
７ｃ メスカプラ
７ｄ メスコネクタ
７ｅ 位置決め穴
７ｆ オスカプラ
７ｇ オスコネクタ
７ｈ 位置決めピン
８ キャスタ
９ 足
１０ 補助テーブル
１０ａ ブラケット
１０ｂ 支持軸
１０ｃ 腕材
１０ｄ 梁材
１０ｅ 脚材
１１ 追加テーブル
１１ａ 腕材
１１ｂ 梁材
１１ｃ 足
１１ｄ 脚材
１１ｅ 底板
１１ｆ 支持軸
１１ｇ ヒンジ
１１ｈ 中間板
１１ｉ 補強板
１２ 頭部
１３ 首部
１４ 胴部
１５ 腰部
１６ ターンテーブル
１６ａ 切欠き
１６ｂ アタッチメント
１７ 作業対象物

Claims (5)

1. 一台の台座状のユニットベースと、
   前記ユニットベース上に位置決め搭載されたロボット本体と、
   前記ユニットベース内に収容されて前記ロボット本体の動作を制御するロボットコントローラと、
   前記ユニットベースに位置決め搭載された少なくとも一つの周辺装置ユニットと、
   前記周辺装置ユニットに設けられてその周辺装置ユニットの動作を制御するユニット制御スレーブシステムと、
   前記ユニットベース内に収容されて前記ロボットコントローラおよび前記ユニット制御スレーブシステムとの通信を行い前記周辺装置ユニットの動作を前記ロボット本体の動作に協調させるユニット制御マスタシステムと、
   前記ユニットベースの下部に収容または設置された、足踏み式昇降台車、自動走行台車およびキャスタから選ばれた少なくとも一の移動手段と、
   を具えてなり、
   前記ユニットベースは平面視で多角形状の輪郭をなすとともに、その多角形の少なくとも一辺の位置に、展張された使用状態と折り畳まれた収納状態との間で揺動可能に支持された補助テーブルを有し、
   前記補助テーブルは、Ｌ字形断面の部材および溝形断面の部材のうちいずれか一または二を組み合わせた枠状の天板部を持ち、その天板部の互いに向かい合う腕部材の任意の位置の間に位置決め架橋された梁部材上に周辺装置ユニットを搭載するものである周辺装置統合ロボットシステム。
2. 前記ユニットベースはさらにその多角形の少なくとも他辺の位置に、着脱可能に位置決め固定される追加テーブルを有していることを特徴とする、請求項１記載の周辺装置統合ロボットシステム。
3. 前記追加テーブルは、Ｌ字形断面の部材および溝形断面の部材のうちいずれか一または二を組み合わせた枠状の天板部を持ち、その天板部の互いに向かい合う腕部材の任意の位置の間に位置決め架橋された梁部材上に周辺装置ユニットを搭載するものであることを特徴とする、請求項２記載の周辺装置統合ロボットシステム。
4. 前記ユニットベースは中央部に前記ロボット本体を搭載するとともに、その中央部の周囲にその中央部を中心として回動可能にターンテーブルを有していることを特徴とする、請求項１から３までの何れか１項記載の周辺装置統合ロボットシステム。
5. 前記ユニットベースは前記ロボット本体および前記ロボットコントローラを搭載する主要部とその主要部を囲繞して分離可能に位置決めする周辺部とを有し、
   前記周辺部は前記主要部の周囲で回動可能に前記ターンテーブルを有していることを特徴とする、請求項４記載の周辺装置統合ロボットシステム。
   

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