JP7235596B2 - 協働ロボットシステム - Google Patents
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Description
本実施形態に係る協働ロボットシステム1は、図1に示されるように、例えば、コンベア2によって搬送されてくるワークWに対して複数箇所のネジ孔W1にボルトを締結する作業を、ロボット3と作業者Pとで分担して行うシステムである。
制御装置4は、図3に示されるように、作業者Pにより押される押しボタン6と、時間を計測するタイマー(作業時間計測部)7と、ロボット3を制御するロボット制御部8とを備えている。また、制御装置4は、作業者Pによる担当箇所数を遷移させたときの作業者Pおよびロボット3の作業時間の差分を予測する遷移時差分予測部(増減時差分予測部)9と、予測された差分値に基づいて担当箇所を調整する担当箇所調整部10と、表示部(担当箇所指示部)11とを備えている。
記憶部12には、作業者Pの担当箇所数を基準として作業者P用とロボット3用の2つの作業時間増減テーブルが記憶されている。また、タイマー7により計測された作業者Pの作業時間およびロボット3の作業時間も記憶部12に記憶される。
図5によれば、作業者P用の作業時間増減テーブルにおいては、例えば、遷移前の作業者Pの担当箇所数がn、遷移後の作業者Pの担当箇所数がn-1である場合には、作業者Pの作業時間の増減予測値はDp(n,n-1)=-2.5秒である。
β=|(Tr+Dr(n,n-1))―(Tp+Dp(n,n-1))|
Td1=min(α,β)
ここで、
α:増加時差分予測値、
β:減少時差分予測値、
Tr:ロボット3の作業時間、
Tp:作業者Pの作業時間、
Td1:第1の差分予測値、
γ:補正量
である。
作業時間のばらつきについては、同一作業者Pにおける作業時間のばらつきと、異なる作業者P間での作業時間のばらつきのいずれを考慮してもよい。
Td2=Tr-(Tp+Dp(n,n))
=((Tp(i)-Tp(j))+(k-1)Dp(i,j))/k
=((Tr(i)-Tr(j))+(k-1)Dr(i,j))/k
ただし、ロボット3の場合には、i=jの際には更新を行わない。
そして、差分予測値算出部13は、作業者Pの担当箇所数が1つ増加した場合の増加時差分予測値αと、作業者Pの担当箇所数が1つ減少した場合の減少時差分予測値βとを算出し(ステップS9)、いずれか小さい方を第1の差分予測値Td1として算出する(ステップS10)。
ステップS12において、第1の差分予測値Td1が第2の差分予測値Td2の絶対値以上である場合には、担当箇所数は変更されることなく維持される。
また、担当箇所調整部10は、担当箇所数の遷移をテーブル更新部14に送る。テーブル更新部14は、過去の複数回のサイクルにおける同一の担当箇所数の遷移における近似的な増減予測値を算出し、記憶部12に記憶されている作業時間増減テーブルを更新する(ステップS17)。
さらに、作業時間増減テーブルが、作業者Pの担当箇所数を維持したときの作業者Pの作業時間の増減予測値を記憶しているので、作業者Pの疲労度等によって作業効率が変化しても、協働ロボットシステム1全体として作業効率の低下を防止することができる。
また、ロボット3として、垂直6軸多関節型ロボットを例示したが、ロボット3の形式および軸数等の構造はこれに限定されるものではない。
1.実績(作業時間、作業時の失敗回数およびリトライ回数)、
2.生体情報(虹彩の空き具合あるいは体温等)、
3.環境情報(室温、湿度、連続作業している時間等)、
4.属性情報(年齢、性別、作業経験年数、居住地および通勤時間等)
を挙げることができる。
これらの1以上の学習パラメータを検出あるいは入力することにより、作業者Pおよびロボット3の作業時間の差分を最も小さくする作業担当数を精度よく予測することができる。
3 ロボット
7 タイマー(作業時間計測部)
9 遷移時差分予測部(増減時差分予測部)
10 担当箇所調整部
11 表示部(担当箇所指示部)
13 差分予測値算出部
14 テーブル更新部
α 増加時差分予測値
β 減少時差分予測値
P 作業者
Claims (10)
- ロボットと作業者とが、複数箇所の作業を分担して、複数サイクル繰り返して実施する協働ロボットシステムであって、
前記作業者の担当箇所全体の作業時間および前記ロボットの担当箇所全体の作業時間をサイクルごとにそれぞれ計測する作業時間計測部と、
前記作業者の担当箇所数を増減させたときの、該作業者および前記ロボットの前記作業時間の差分を予測する増減時差分予測部と、
該増減時差分予測部により予測された差分予測値よりも、前記作業者の担当箇所数を維持した場合の前記作業時間計測部により計測された前記作業者および前記ロボットの前記作業時間に基づく差分予測値が大きい場合に、前記作業時間の差分が小さくなる方向に前記作業者および前記ロボットの担当箇所数を増減させる担当箇所調整部と、
該担当箇所調整部により担当箇所数が増減させられた後の前記作業者の担当箇所を前記作業者に指示する担当箇所指示部とを備える協働ロボットシステム。 - 前記増減時差分予測部が、前記作業者の担当箇所数を増減させたときの前記作業者および前記ロボットの前記作業時間の増減予測値を記憶する作業時間増減テーブルと、該作業時間増減テーブルに記憶されている前記増減予測値に基づいて前記作業時間の差分予測値を算出する差分予測値算出部とを備える請求項1に記載の協働ロボットシステム。
- 前記作業時間増減テーブルが、前記作業者の担当箇所数を維持したときの前記作業者の前記作業時間の前記増減予測値を記憶する請求項2に記載の協働ロボットシステム。
- 前記作業時間計測部により計測された前記作業者および前記ロボットの前記作業時間に基づいて前記作業時間増減テーブルを更新するテーブル更新部を備える請求項2または請求項3に記載の協働ロボットシステム。
- 前記テーブル更新部が、連続する2つのサイクルにおいて前記作業時間計測部により計測された前記作業時間に基づいて前記作業時間の増減値を算出し、算出された複数の前記増減値の平均値を新たな増減予測値として更新する請求項4に記載の協働ロボットシステム。
- 前記テーブル更新部が、連続する2つのサイクルにおいて前記作業時間計測部により計測された前記作業時間に基づいて前記作業時間の増減値を算出し、算出された複数の前記増減値の最大値を新たな増減予測値として更新する請求項4に記載の協働ロボットシステム。
- 前記増減時差分予測部が、前記作業者の担当箇所数を増加させるときの増加時差分予測値と、前記作業者の担当箇所数を減少させるときの減少時差分予測値のいずれか小さい方を前記差分予測値とする請求項1から請求項6のいずれかに記載の協働ロボットシステム。
- 前記増減時差分予測部が、作業難易度に応じて前記増加時差分予測値を補正する請求項7に記載の協働ロボットシステム。
- 前記増減時差分予測部が、機械学習により前記作業者および前記ロボットの前記作業時間の差分を予測する請求項1に記載の協働ロボットシステム。
- 前記ロボットと前記作業者とが、それぞれ作業を分担して行う複数の作業ステーションと、
各該作業ステーションを接続するネットワークと、
該ネットワークに接続された管理部とを備え、
該管理部に前記増減時差分予測部が備えられ、
該増減時差分予測部が、前記ネットワークを経由して各前記作業ステーションから吸い上げた情報に基づいて機械学習を行う請求項9に記載の協働ロボットシステム。
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