JPWO2017179114A1 - 作業用ロボット - Google Patents
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Abstract
作業部と制御部との間の通信ケーブルの本数を削減することができる作業用ロボットを提供すること。ワーク移載装置11は、基部31と、基部31に可動可能に連結されたアーム部33と、アーム部33の先端に設けられたエンドエフェクタ39とを備えている。ワーク移載装置11は、エンドエフェクタ39によってワークを所定間隔でパレット上に配列させる。基部31に設けた第1多重通信部111は、光ファイバーケーブルを介してアーム部33に設けた第2多重通信部113と接続されている。システム制御部は、第1多重通信部111及び第2多重通信部113を介した多重通信によって、エンドエフェクタ39から各種信号を受信し、受信した信号に基づいてエンドエフェクタ39を制御する。
Description
本発明は、生産現場等で使用される作業用ロボットにおける固定部と可動部間の通信に関するものである。
近年、生産現場における省人化を図るべく、例えば、FA(Factory Automation)分野において作業用ロボットを使用した作業の自動化が進んでいる。作業用ロボット、例えばロボットアームの中には、並行に配置した複数のアーム部によって1つのエンドエフェクタを支持するいわゆるパラレルリンク機構を備えるものや、多関節ロボットのような複数のアーム部を連結させてエンドエフェクタを支持するシリアルリンク機構を備えるものがある。
また、作業用ロボットは、例えば、エンドエフェクタやアームを動かす駆動源としての電磁モータや、電磁モータを制御する制御部等を備えている。制御部(例えば、アンプ)は、電磁モータの変位等を検出するエンコーダから出力されるエンコーダ信号に基づいて、電磁モータを駆動制御する。作業用ロボットは、エンドエフェクタ等に搭載される電磁モータやエンコーダの装置数の増加に従って、制御部を設けた固定部と、エンコーダを設けた可動部とを接続する通信ケーブルや電源ケーブルの本数が増加する。これに対し、従来、多関節ロボットの中には、関節部分に設けたモータ制御回路と、固定部のホストコンピューターとの通信を多重化するものがある(例えば、特許文献1など)。
上記した各種の作業用ロボットのエンドエフェクタは、その用途に応じて、電磁モータ以外にもセンサやカメラなどを搭載する可能性がある。この場合にも、エンドエフェクタに搭載した素子の種類や数に応じて固定部と可動部との間に様々な通信ケーブルを配設する必要がある。このため、エンドエフェクタの種類に応じて必要なケーブルを配線する領域をアーム部内等に確保する必要が生じ、装置の設計の自由度が低下するという問題がある。
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、作業部と制御部との間の通信ケーブルの本数を削減することができる作業用ロボットを提供することを目的とする。
上記課題を鑑みてなされた本願に開示される技術に係る作業用ロボットは、装置固定部と、装置固定部から延設され、装置固定部に対して可動するアーム部と、アーム部に取り付けられる作業部と、装置固定部に設けられ、作業部を制御する制御部と、装置固定部に設けられ、制御部と作業部との間で伝送される通信データを多重化した多重化データを伝送する第1多重通信部と、アーム部に設けられ、作業部に接続され、第1多重通信部と多重通信回線を介して接続され多重化データを伝送する第2多重通信部と、を備えることを特徴とする。
本発明の作業用ロボットでは、作業部と制御部との間の通信ケーブルの本数を削減することができる。
以下、本発明の一実施形態について図を参照しつつ説明する。初めに、本願の作業用ロボットを具現化した一実施形態であるワーク移載装置11及びワーク供給装置13を備えるワーク移載システム10について説明する。
(ワーク移載システム10について)
図1は、ワーク移載システム10の概略構成を示している。図2は、ワーク移載装置11の概略構成を示している。図1に示すように、ワーク移載システム10は、上記したワーク移載装置11及びワーク供給装置13の他に、ワーク収容部材15などを基台10A上に備えている。
図1は、ワーク移載システム10の概略構成を示している。図2は、ワーク移載装置11の概略構成を示している。図1に示すように、ワーク移載システム10は、上記したワーク移載装置11及びワーク供給装置13の他に、ワーク収容部材15などを基台10A上に備えている。
ワーク移載システム10は、基台10A内に設けられたシステム制御部19(図4参照)の制御に基づいて、ワーク収容部材15に収容されたワーク21を、その後の作業に用いられるパレット17へ移動、載置させる。ワーク移載システム10は、例えば、不定姿勢でワーク収容部材15の採取用載置台15Aに載置されたワーク21を、後工程の作業用ロボット(図示略)や作業者が作業しやすいように、所定の姿勢で整列させた状態でパレット17に載置する。ここでいう「不定姿勢」とは、ワーク21の位置、方向などが統一されていない状態をいう。なお、以下の説明では、図1に示すように、ワーク移載システム10におけるパレット17を搬送する方向を左右方向(X軸)、左右方向に直交し搬送されるパレット17の平面と平行な方向を前後方向(Y軸)、左右方向及び前後方向に直交する方向を上下方向(Z軸)と称して説明する。
本実施形態の作業対象であるワーク21は、例えば、ボルトである。なお、ワーク21は、ボルトに限らず、例えば、他の機械部品(ナット、ワッシャなど)でもよく、機械部品に限らず、電気部品、電子部品、化学部品などでもよい。ワーク21は、少なくともその一部、例えば、図1の拡大図に示す吸着部位23が磁性体により形成されている。ワーク21は、磁性体により形成された吸着部位23を、後述するワーク移載装置11やワーク供給装置13が有する電磁石によって引き付けられ、吸着した状態で移動させられる。
ワーク収容部材15は、ワーク21を貯蔵する部材であり、上方が開放された有底箱型形状をなすボックスが複数個設けられている。ワーク収容部材15の各々には、底部から所定の高さに採取用載置台15Aが設けられている。ワーク収容部材15の底部に貯蔵したワーク21は、ワーク供給装置13によって採取用載置台15Aに移載される。ワーク収容部材15の底部は、一部が傾斜しており、採取用載置台15Aから落下したワーク21が一箇所に貯蔵される。
また、基台10A上には、ワーク収容部材15を移動させる移動部16が設けられている。移動部16は、ワーク収容部材15を載せる収容台16Aと、収容台16Aを退避位置(図1に点線で示す位置)と、移載処理位置(図1に実線で示す位置)との間で移動させるレール16Bとを有している。システム制御部19(図4参照)は、作業者からの操作等に基づいて、図示しない駆動源を駆動し、収容台16Aを退避位置、又は載置処理位置に移動させる。これにより、作業者は、ワーク収容部材15にワーク21の補充を適宜行うことが可能となる。
パレット17は、ワーク21を配列載置する部材であり、磁力を帯びており、ワーク21を磁力で固定する。ワーク移載装置11は、例えば、ワーク21であるボルトの頭部を下方にして所定間隔でパレット17に配列させる。ワーク移載装置11は、ワーク21の種類に応じて定められたパレット17上の所定位置にワーク21を配設する。
また、ワーク移載システム10は、パレット17を搬送する搬送部25を備えている。搬送部25は、パレット17の搬入、搬送、ワーク21の移載位置での固定、搬出を行うユニットである。搬送部25は、前後方向において所定間隔を間に設けて配置され、左右方向に向かって延びる1対のコンベアベルトを有している。パレット17は、このコンベアベルトにより搬送される。システム制御部19(図4参照)は、搬送部25を制御して、例えば、パレット17を後段の装置に搬出する。後段の装置は、パレット17上のワーク21の位置を、例えば、ワーク21の種類に応じて予め定められた位置情報に基づいて特定し作業を行う。
(ワーク移載装置11について)
ワーク移載装置11は、ワーク収容部材15の各々からワーク21を採取し、採取したワーク21をパレット17に載置する。図2に示すように、ワーク移載装置11は、基部31と、第1駆動部32と、アーム部33と、第2駆動部35と、第3駆動部37と、エンドエフェクタ39とを有している。
ワーク移載装置11は、ワーク収容部材15の各々からワーク21を採取し、採取したワーク21をパレット17に載置する。図2に示すように、ワーク移載装置11は、基部31と、第1駆動部32と、アーム部33と、第2駆動部35と、第3駆動部37と、エンドエフェクタ39とを有している。
基部31は、ワーク移載システム10の基台10A(図1参照)の上に固定されており、アーム部33を支持するための支持軸部41を有している。支持軸部41は、円柱部41Aと、保持部41Bとを有している。円柱部41Aは、上下方向に延設される円柱形状をなし、上端部に保持部41Bを有している。保持部41Bは、アーム部33の基端部を支持している。また、基部31は、第1駆動部32を内蔵しており、システム制御部19(図4参照)からの制御に基づいて第1駆動部32を駆動し円柱部41Aを回転させる。保持部41Bは、円柱部41Aの回転にともなって上下方向に沿った軸を中心軸として回転駆動する。
アーム部33は、基端部から先端部に向かって第1アーム45及び第2アーム46を連結させた所謂、多関節ロボットである。第1アーム45は、一方向に延びる長手部材であり、支持軸部41の保持部41Bによって基端部を支持されている。支持軸部41の保持部41Bは、第2駆動部35を介して第1アーム45と連結されている。第2駆動部35は、システム制御部19(図4参照)の制御に基づいて、上下方向と直交する方向を中心軸として保持部41Bに対して第1アーム45を回転させる。
第2アーム46は、第1アーム45の先端部に第3駆動部37を介して連結されている。第2アーム46は、第1アーム45の先端部から一方向に延びる長手部材である。第3駆動部37は、システム制御部19(図4参照)の制御に基づいて、第1アーム45の延設方向に対して直交する方向を中心軸として第1アーム45の先端部に対して第2アーム46を回転させる。
エンドエフェクタ39は、第2アーム46の先端部に設けられた取付部49に対して着脱可能に構成されている。ワーク移載装置11は、その用途に応じて、エンドエフェクタ39の種類を変更可能となっている。図2において装着しているエンドエフェクタ39は、一例であり、第4駆動部51と、採取部53と、撮像部55と、台座部57を有している。
図4に示すように、第4駆動部51は、駆動源としてのサーボモータ51Aと、サーボモータ51Aの回転位置等を検出するエンコーダ51Bと有している。エンコーダ51Bは、サーボモータ51Aの回転駆動に応じたエンコーダ信号を、後述する多重通信回線を介してシステム制御部19に送信する。システム制御部19は、入力したエンコーダ信号に基づいて、基台10Aに設けられた電源部77を制御する。サーボモータ51Aは、例えば、U相,V相,W相の各相のコイルを有する三相交流で駆動するモータであり、電源線L1を介して各相のコイルが電源部77に接続されている。この電源線L1は、アーム部33内に配設されている。サーボモータ51Aは、電源部77から電源線L1を通じて供給される三相交流に応じて駆動する。これにより、第4駆動部51は、システム制御部19の制御に基づいて駆動する。第4駆動部51は、第2アーム46の延設方向に対して直交する方向を中心軸として取付部49に対してエンドエフェクタ39の台座部57を回転させせる。
なお、上記した第1駆動部32、第2駆動部35及び第3駆動部37は、第4駆動部51と同様の構成となっており、システム制御部19がエンコーダ信号に基づいて電源部77から供給する電力を変更することで制御される。
図2に示すように、台座部57は、L字形状の板部材であり、先端部分に採取部53が取り付けられている。採取部53は、ワーク21の吸着部位23を引き付けて採取する部材であり、引付部61と、2つの挟持部63と、2枚のプレート65と、固定部材67と、挟持ピン69とを有している。2枚のプレート65は、板状の部材であり、平面を対向させるようにして台座部57に固定されている。引付部61、挟持部63及び固定部材67は、2枚のプレート65の間に配設されている。
固定部材67は、棒状の部材であり、エアシリンダ71によって上下動可能に構成されている。エアシリンダ71は、基台10Aに設けられたエア供給部73(図4参照)からエア配管L3を介して供給されるエアの供給量に応じて固定部材67を上下動させる。このエア配管L3は、アーム部33内に配設されている。また、エアシリンダ71には、位置センサ75(図4参照)が設けられている。位置センサ75は、固定部材67の上下方向の位置に応じた信号をシステム制御部19へ出力する。固定部材67は、初期位置ではプレート65の上方に配置され、ワーク21を挟持する際に下方に移動する。挟持部63は、固定部材67が初期位置にあるときは(図2の左側の拡大図参照)、プレート65の内部に収納されている。
引付部61は、電磁石に軸部材を接続して構成されており、当該軸部材の先端に磁性体のワーク21を引き付けて採取するものである。引付部61は、プレート65の下方に固定されている。引付部61は、基台10Aに設けられた電源部77(図4参照)から電源線L2を介して供給される電力に応じて、複数段階(例えば3段階)の磁力(引付力)を生じるよう構成されている。
2つの挟持部63は、引付部61が引き付けた後のワーク21(図1参照)を挟み込んで支持する。挟持部63は、棒状の固定部材67の両端に回動可能に軸支されている。また、挟持部63の各々の先端部には、力覚センサ81が設けられている。力覚センサ81は、挟持部63の先端に作用する応力に応じた信号を、後述する多重通信回線を介してシステム制御部19(図4参照)に送信する。
また、挟持ピン69は、2つの挟持部63の各々におけるプレート65と対向する面に固定されている。これに対し、プレート65の各々には、挟持ピン69を案内するためのガイド溝65Aが形成されている。挟持ピン69は、ガイド溝65Aに挿入されている。このため、挟持部63は、固定部材67が下方に移動すると、ガイド溝65Aにより挟持ピン69が所定の軌道に導かれながらプレート65から露出する。固定部材67が下方に移動すると、2つの挟持部63は、その先端が当接しワーク21を挟持する(図2の右側の拡大図参照)。
撮像部55、画像を撮像するユニットであり、プレート65の先端側の面に固定されている。撮像部55は、照明部83と、撮像素子85とを有している。照明部83は、撮像素子85の外周側に円状に配設された照明であり、下方にある撮像対象に対して光を照射する。照明部83は、撮像対象である採取用載置台15Aの全体に光を照射するように撮像部55に配設されている。撮像素子85は、受光に応じた電荷を発生させ、発生した電荷を出力する素子である。撮像素子85は、例えば、CMOSイメージセンサである。撮像部55は、撮像素子85から出力された電荷に基づいて画像データを生成し、生成した画像データを、後述する多重通信回線を介してシステム制御部19(図4参照)へ送信する。
(ワーク移載装置11の取付部49について)
図3は、ワーク移載装置11の取付部49からエンドエフェクタ39を取り外した状態を示している。図3に示すように、取付部49のコネクタ部101には、種類の異なるエンドエフェクタ39が備える素子(撮像素子85やエアシリンダ71など)に対応できるように各種のインタフェースが設けられている。ここでいう各種のインタフェースとは、例えば、上記した位置センサ75、撮像素子85等に対応した通信線、サーボモータ51Aに接続される電源線L1、エアシリンダ71に接続されるエア配管L3等である(図4参照)。これにより、取付部49は、エンドエフェクタ39のコネクタ部103のインタフェースの種類に応じて、必要な通信ケーブル等のみを接続してエンドエフェクタ39を動作させることが可能となっている。コネクタ部103のインタフェースのうち、位置センサ75や撮像素子85などに接続されデータを伝送する通信ケーブルは、コネクタ部101を介して後述する第2多重通信部113に接続されている。
図3は、ワーク移載装置11の取付部49からエンドエフェクタ39を取り外した状態を示している。図3に示すように、取付部49のコネクタ部101には、種類の異なるエンドエフェクタ39が備える素子(撮像素子85やエアシリンダ71など)に対応できるように各種のインタフェースが設けられている。ここでいう各種のインタフェースとは、例えば、上記した位置センサ75、撮像素子85等に対応した通信線、サーボモータ51Aに接続される電源線L1、エアシリンダ71に接続されるエア配管L3等である(図4参照)。これにより、取付部49は、エンドエフェクタ39のコネクタ部103のインタフェースの種類に応じて、必要な通信ケーブル等のみを接続してエンドエフェクタ39を動作させることが可能となっている。コネクタ部103のインタフェースのうち、位置センサ75や撮像素子85などに接続されデータを伝送する通信ケーブルは、コネクタ部101を介して後述する第2多重通信部113に接続されている。
また、取付部49の下面には、エンドエフェクタ39を固定するための連結部材105が設けられている。取付部49は、エンドエフェクタ39のコネクタ部103に設けられた連結孔(図示略)に連結部材105を挿入して締結等することで、エンドエフェクタ39を固定可能となっている。
(ワーク供給装置13について)
図1に示すワーク供給装置13は、ワーク移載装置11と同様に、その用途に応じて、エンドエフェクタ91を交換可能に構成されている。なお、ワーク供給装置13は、エンドエフェクタ91の種類を除いて、ワーク移載装置11と同様の構成となっているため、その詳細な説明を省略する。図1においてワーク供給装置13に装着したエンドエフェクタ91は、一例であり、例えば、ワーク収容部材15の各々に収容されたワーク21を採取し、不定姿勢で採取用載置台15Aの上に供給するものである。ワーク供給装置13は、基部93によってアーム部95が支持され、そのアーム部95の先端にエンドエフェクタ91が設けられている。ワーク供給装置13のエンドエフェクタ91は、複数のワーク21をまとめて引き付けて採取する部材であり、アーム部95の先端に設けられた取付部97に装着されている。エンドエフェクタ91は、比較的強力な電磁石を有しており、複数のワーク21を一度にできるだけ多く引き付けて採取する。
図1に示すワーク供給装置13は、ワーク移載装置11と同様に、その用途に応じて、エンドエフェクタ91を交換可能に構成されている。なお、ワーク供給装置13は、エンドエフェクタ91の種類を除いて、ワーク移載装置11と同様の構成となっているため、その詳細な説明を省略する。図1においてワーク供給装置13に装着したエンドエフェクタ91は、一例であり、例えば、ワーク収容部材15の各々に収容されたワーク21を採取し、不定姿勢で採取用載置台15Aの上に供給するものである。ワーク供給装置13は、基部93によってアーム部95が支持され、そのアーム部95の先端にエンドエフェクタ91が設けられている。ワーク供給装置13のエンドエフェクタ91は、複数のワーク21をまとめて引き付けて採取する部材であり、アーム部95の先端に設けられた取付部97に装着されている。エンドエフェクタ91は、比較的強力な電磁石を有しており、複数のワーク21を一度にできるだけ多く引き付けて採取する。
(ワーク移載システム10の電気的構成及び多重化通信について)
図4は、ワーク移載システム10の電気的な接続関係を示しており、ワーク移載装置11に係る部分のみを図示している。ワーク移載システム10のシステム制御部19は、例えば、CPU19Aを中心とするマイクロプロセッサとして構成され、エア供給部73や電源部77などと接続され、システム全体を統括的に制御する。
図4は、ワーク移載システム10の電気的な接続関係を示しており、ワーク移載装置11に係る部分のみを図示している。ワーク移載システム10のシステム制御部19は、例えば、CPU19Aを中心とするマイクロプロセッサとして構成され、エア供給部73や電源部77などと接続され、システム全体を統括的に制御する。
また、本実施形態のワーク移載装置11は、基部31と、エンドエフェクタ39との間のデータ通信を多重化通信によって実施する。図2及び図4に示すように、基部31には、第1多重通信部111が設けられている。これに対し、アーム部33には、第2多重通信部113が設けられている。本実施形態の第2多重通信部113は、エンドエフェクタ39により近い取付部49に設けられている(図2参照)。
第1多重通信部111及び第2多重通信部113は、プログラム可能なロジックデバイス、例えばFPGA(Field Programmable Gate Array)で構成される論理回路である。なお、第1多重通信部111及び第2多重通信部113は、FPGAに限らず、例えば、プログラマブルロジックデバイス(PLD)、や複合プログラマブルロジックデバイス(CPLD)といった論理回路でもよい。また、第1多重通信部111及び第2多重通信部113を、例えば、通信処理に特化したハードウェアで実現してもよく、CPUによるソフト処理で実現してもよい。
第2多重通信部113は、コネクタ部101,103を介して、エンドエフェクタ39の各種素子(撮像素子85、力覚センサ81等)に接続されている。第1多重通信部111と、第2多重通信部113とは、例えば、光ファイバーケーブルL4を介して接続されている。この光ファイバーケーブルL4は、アーム部33内に配設されている。このため、光ファイバーケーブルL4としては、耐屈曲性に優れているものを採用することが好ましい。
第1多重通信部111及び第2多重通信部113は、上記した撮像素子85の画像データや力覚センサ81の検出データ等を、例えば、時分割多重化方式(TDM:Time Division Multiplexing)で多重化した多重化データMDとして、光ファイバーケーブルL4を介して送受信する。なお、第1多重通信部111と第2多重通信部113とを接続するケーブルは、光ファイバーケーブルL4に限らず、例えば、Gigabit Ethernet(登録商標)の通信規格に準拠したLANケーブルや、USB(Universal Serial Bus)3.0の通信規格に準拠したUSBケーブルでもよい。また、第1多重通信部111と第2多重通信部113との多重通信回線は、有線に限らず、無線でもよい。
また、ワーク供給装置13は、図4に示すワーク移載装置11と同様の構成となっており、基部93に設けられた第1多重通信部(図示略)と、取付部97に設けられた第2多重通信部(図示略)との間で多重通信を実行する。システム制御部19は、ワーク移載装置11の第1多重通信部111及びワーク供給装置13の第1多重通信部(図示略)と電気的に接続されており、これらの装置のエンドエフェクタ39,91と多重通信回線を介して各種信号の入出力を実行する。
(ワーク処理について)
次に、上記した構成のワーク移載システム10の動作、特に、パレット17へワーク21を配列固定させる処理について説明する。図5は、ワーク移載システム10のシステム制御部19により実行されるワーク処理の一例を示している。なお、以下の説明では、説明の便宜のため詳細を省略するが、ワーク収容部材15が複数あり、複数の種別のワーク21をパレット17上へ配列載置する場合は、以下説明するステップS11〜S29の処理をワーク収容部材15ごとに行うことで実施可能である。
次に、上記した構成のワーク移載システム10の動作、特に、パレット17へワーク21を配列固定させる処理について説明する。図5は、ワーク移載システム10のシステム制御部19により実行されるワーク処理の一例を示している。なお、以下の説明では、説明の便宜のため詳細を省略するが、ワーク収容部材15が複数あり、複数の種別のワーク21をパレット17上へ配列載置する場合は、以下説明するステップS11〜S29の処理をワーク収容部材15ごとに行うことで実施可能である。
システム制御部19は、CPU19Aに所定の制御プログラムを実行させることによって、図5に示すワーク処理を開始する。まず、図5のステップ(以下、単位「S」と表記する)11において、システム制御部19は、搬送部25によりパレット17を搬入させ、パレット17を移載位置で固定させる。
次に、システム制御部19は、ワーク供給装置13にワーク21を供給させる(S13)。ワーク供給装置13は、システム制御部19の制御に基づいて、例えば、ワーク収容部材15内にエンドエフェクタ91を移動させ、多数のワーク21を採取する。ワーク供給装置13は、採取用載置台15Aの中央上方へエンドエフェクタ91を移動させ、電磁石を消磁させて採取用載置台15A上にワーク21を撒くようにして載置する。ワーク21は、採取用載置台15Aに不定姿勢で分散して載置される。
次に、システム制御部19は、ワーク移載装置11を制御して撮像部55によって採取用載置台15A上を撮像する(S15)。ワーク移載装置11は、第1〜第4駆動部32,35,37,51を駆動して、対象のワーク収容部材15の中央上方に撮像部55を移動させ、撮像を行う。この際に、例えば、システム制御部19は、多重通信回線を介して第4駆動部51のエンコーダ51Bからエンコーダ信号を入力し、入力したエンコーダ信号に基づいて電源部77から電源線L1を介してサーボモータ51Aに供給する電力を制御する。また、撮像部55を撮像位置に配置した後、システム制御部19は、多重通信回線を介して照明部83を制御し光を照射させるとともに、撮像素子85にトリガー信号を送信して撮像させる。撮像素子85によって撮像した画像データは、コネクタ部101,103を介して第2多重通信部113に入力される。
本実施形態の第2多重通信部113は、ソフトプロセッサ113Aを有している(図4参照)。ソフトプロセッサ113Aは、例えば、FPGAを用いて構成された中央演算処理装置(CPU)である。ソフトプロセッサ113Aは、システム制御部19で必要な各種処理の一部を実行する。ソフトプロセッサ113Aは、例えば、ワーク21及び吸着部位23の認識処理を実行する(S17)。ソフトプロセッサ113Aは、二値化処理やパターンマッチング処理などにより、画像データ内の採取用載置台15Aの領域と、それ以外の領域(ワーク21の領域)とを判定し、予め用意されたワーク21の基準形状データに適合するワーク21の領域を識別する。これにより、ソフトプロセッサ113Aは、載置されているワーク21のうち、採取部53によって採取可能なものを認識するとともに、ワーク21の吸着部位23を認識する。ソフトプロセッサ113Aは、認識したワーク21及び吸着部位23の位置等の情報を、多重通信回線を介してシステム制御部19へ送信する。なお、ソフトプロセッサ113Aは、採取可能なワーク21がない場合、その旨をシステム制御部19へ通知する。
ソフトプロセッサ113Aは、上記した処理に限らず、例えば、画像の補正処理、照明部83の照明制御や輝度調整を実行してもよい。あるいは、ソフトプロセッサ113Aは、二値化処理による領域の判定処理のみを行って、処理後のデータをシステム制御部19へ送信してもよい。これにより、システム制御部19は、例えば、基準形状データに基づくパターンマッチング処理のみを実施すればよくなり、採取可能なワーク21の認識処理の処理負荷が軽減される。また、ソフトプロセッサ113Aは、二値化処理によって画像データのデータ量を削減すれば、多重通信回線において伝送するデータ量を削減することができる。また、ソフトプロセッサ113Aは、システム制御部19のその時々の処理負荷に応じて、実行する処理内容を変更してもよい。
次に、システム制御部19は、ワーク21の種別に応じた引付力を設定する(S19)。システム制御部19は、電源部77から電源線L2を介して引付部61に供給する電力の大きさを調整することで、引付部61の引付力を変更する。システム制御部19は、例えば、ワーク21を1つだけ採取できる吸引力となるように電力を調整する。これにより、引付部61は、重なり合ったワーク21からでも1つのワーク21を引き付けて採取することが可能となる。
次に、システム制御部19は、S17の処理結果に基づいて、採取用載置台15Aに採取可能なワーク21があるか否かを判定する(S21)。採取可能なワーク21がある場合(S21:YES)、システム制御部19は、採取対象のワーク21を設定する(S23)。
一方、採取可能なワーク21がない場合(S21:NO)、システム制御部19は、ワーク供給装置13によって採取用載置台15A上のワーク21をワーク収容部材15の底部に再度回収させ(S25)、S13からの処理を再度実行する。これにより、採取用載置台15Aには、また新たにワーク21が載置されることとなる。また、ワーク供給装置13は、採取用載置台15Aのすべてのワーク21がなくなった場合にも、採取用載置台15A上に新たにワーク21を載置することとなる。
また、システム制御部19は、S23において、採取対象のワーク21を設定した後、ワーク移載装置11を制御して、採取対象のワーク21の位置へエンドエフェクタ39を移動させる。システム制御部19は、エンドエフェクタ39の引付部61を吸着部位23の位置まで下降させワーク21を引き付ける。
次に、システム制御部19は、引付部61を上方に移動させ、引付部61の先端にワーク21をぶら下げた状態とする。システム制御部19は、多重通信回線を介して受信した位置センサ75の検出信号に基づいて、エア供給部73からエア配管L3を介してエアシリンダ71に供給するエアの量を調整し、固定部材67(図2参照)を下降させる。
また、システム制御部19は、挟持部63に作用する応力を力覚センサ81で検出しつつ、固定部材67の位置を変更し挟持部63の挟持力を調整しながら、挟持部63によってワーク21を挟持させる。これにより、システム制御部19は、エンドエフェクタ39に対して適切な挟持力でワーク21を挟持させ、ワーク21の破損等の不具合の発生を抑制できる。その後、システム制御部19は、エンドエフェクタ39をパレット17上へ移動させ、引付部61の電磁石を消磁させ、挟持部63を開放し、ワーク21をパレット17上に載置する(S27)。
次に、システム制御部19は、現在のパレット17の移載が完了したか否を判定する(S29)。システム制御部19は、例えば、実行した制御プログラムの作業の進行状況に基づいて、完了の成否を判定する。システム制御部19は、現在のパレット17に対する載置作業を完了させると(S29:YES)、パレット17を搬出し、図5に示す処理を終了する。また、例えば、システム制御部19は、S11からのワーク処理を再度実行し、次のパレット17を搬入して載置作業を実行してもよい。
一方、システム制御部19は、S29において載置作業が完了していないと判定すると(S29:NO)、S21からの処理を再度実行し、現在のパレット17に対する載置作業を完了させる。このようにして、本実施形態のワーク移載システム10は、多重通信回線を介してワーク移載装置11及びワーク供給装置13のエンドエフェクタ39,91を制御し、載置作業を実行することが可能となっている。
因みに、基台10A、基部31及び基部93は、装置固定部の一例である。ワーク移載装置11及びワーク供給装置13は、作業用ロボットの一例である。システム制御部19は、制御部の一例である。エンドエフェクタ39は、作業部の一例である。エンコーダ51B、位置センサ75及び力覚センサ81は、センサの一例である。
以上、詳細に説明した本実施形態によれば以下の効果を奏する。
<効果1>ワーク移載装置11は、基台10Aに固定された基部31と、基部31に可動可能に連結されたアーム部33と、アーム部33の先端に設けられたエンドエフェクタ39とを備えている。ワーク移載装置11は、エンドエフェクタ39によってワーク21(ボルト)を所定間隔でパレット17上に配列させる。基部31に設けた第1多重通信部111は、光ファイバーケーブルL4を介してアーム部33に設けた第2多重通信部113と接続されている。基台10Aに設けたシステム制御部19は、第1多重通信部111及び第2多重通信部113を介した多重通信回線によって、エンドエフェクタ39から各種信号を受信し、受信した信号に基づいてエンドエフェクタ39を制御する。これにより、本実施形態のワーク移載装置11では、エンドエフェクタ39とシステム制御部19との間の通信ケーブルの本数を削減することができる。その結果、エンドエフェクタ39の種類に応じて通信ケーブルの本数が変わることで、通信ケーブルの引き回し、即ち、ワーク移載装置11のアーム部33等の形状を変更する必要がなくなり、設計の自由度を向上させることが可能となる。
<効果1>ワーク移載装置11は、基台10Aに固定された基部31と、基部31に可動可能に連結されたアーム部33と、アーム部33の先端に設けられたエンドエフェクタ39とを備えている。ワーク移載装置11は、エンドエフェクタ39によってワーク21(ボルト)を所定間隔でパレット17上に配列させる。基部31に設けた第1多重通信部111は、光ファイバーケーブルL4を介してアーム部33に設けた第2多重通信部113と接続されている。基台10Aに設けたシステム制御部19は、第1多重通信部111及び第2多重通信部113を介した多重通信回線によって、エンドエフェクタ39から各種信号を受信し、受信した信号に基づいてエンドエフェクタ39を制御する。これにより、本実施形態のワーク移載装置11では、エンドエフェクタ39とシステム制御部19との間の通信ケーブルの本数を削減することができる。その結果、エンドエフェクタ39の種類に応じて通信ケーブルの本数が変わることで、通信ケーブルの引き回し、即ち、ワーク移載装置11のアーム部33等の形状を変更する必要がなくなり、設計の自由度を向上させることが可能となる。
<効果2>エンドエフェクタ39は、第2アーム46の先端部に設けられた取付部49に対して着脱可能に構成されている。また、取付部49のコネクタ部101には、様々な種類のエンドエフェクタ39に対応できるように各種のインタフェースが設けられている(図3参照)。これにより、搭載される素子の異なるエンドエフェクタ39に取り替えた場合であっても、エンドエフェクタ39のコネクタ部103のインタフェースの種類に応じて、必要な通信ケーブルのみをコネクタ部101に接続してエンドエフェクタ39を動作させることが可能となる。
<効果3>第2多重通信部113は、アーム部33(第2アーム46)の延設方向における先端に位置する取付部49に設けられている。これにより、第1多重通信部111と第2多重通信部113とを接続する多重通信回線(光ファイバーケーブルL4)の伝送路をできるだけ長くできる。アーム部33は、基端部(基部31)から先端部(取付部49)までの全体で内部を挿通する通信ケーブルの本数削減を図れるため、設計の自由度を高めつつ、装置の小型化、軽量化を図ることが可能となる。
<効果4>ソフトプロセッサ113Aは、二値化処理等による画像データのデータ量の削減のみを行って、第1多重通信部111を介して処理後のデータをシステム制御部19へ送信してもよい。この場合、システム制御部19は、ソフトプロセッサ113Aによる処理後のデータを用いてパターンマッチング処理を行い、採取用載置台15Aに載置されているワーク21のうち、採取部53によって採取可能なものを認識することが可能となる。
<効果5>システム制御部19は、例えば、多重通信回線を介して受信したエンドエフェクタ39の位置センサ75の検出信号に基づいて、エア供給部73からエア配管L3を介してエアシリンダ71に供給するエアの量を調整し、エンドエフェクタ39を制御する。これにより、システム制御部19は、多重通信回線を通じてエンドエフェクタ39を適切に制御することが可能となる。
<効果6>第2多重通信部113は、FPGAを用いて構成された中央演算処理装置(CPU)であるソフトプロセッサ113Aを有する。ソフトプロセッサ113Aは、多重通信の実行においてシステム制御部19で行う処理の一部を代行して実行することで、システム制御部19の処理負荷の軽減を図ることが可能となる。
尚、本発明は上記実施形態に限定されるものでなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、上記実施形態では、本願の作業部の一例として、アーム部33の先端に設けたエンドエフェクタ39を例に説明したが、これに限らない。作業部(エンドエフェクタ39)を、例えば、第1アーム45や第3駆動部37など、アーム部33の延設方向の途中に設けてもよい。
また、上記実施形態において、ワーク移載装置11を、アーム部33からエンドエフェクタ39を取り外して交換可能な構成としたが、着脱できない構成でもよい。
また、上記実施形態では、第2多重通信部113を、アーム部33の先端部である取付部49に設けたが、これに限らず、アーム部33の他の部位に設けてもよい。
例えば、上記実施形態では、本願の作業部の一例として、アーム部33の先端に設けたエンドエフェクタ39を例に説明したが、これに限らない。作業部(エンドエフェクタ39)を、例えば、第1アーム45や第3駆動部37など、アーム部33の延設方向の途中に設けてもよい。
また、上記実施形態において、ワーク移載装置11を、アーム部33からエンドエフェクタ39を取り外して交換可能な構成としたが、着脱できない構成でもよい。
また、上記実施形態では、第2多重通信部113を、アーム部33の先端部である取付部49に設けたが、これに限らず、アーム部33の他の部位に設けてもよい。
また、上記したエンドエフェクタ39の構成は、一例であり、第4駆動部51、採取部53及び撮像部55のうち、何れか一つを備える構成や他の種類の素子を備える構成でもよい。
また、第2多重通信部113は、ソフトプロセッサ113Aを備えない構成でもよい。また、第1多重通信部111は、ソフトプロセッサを備えてもよい。
また、第2多重通信部113は、ソフトプロセッサ113Aを備えない構成でもよい。また、第1多重通信部111は、ソフトプロセッサを備えてもよい。
また、上記実施形態では本願の作業用ロボットとして、ワーク移載装置11やワーク供給装置13などの多関節ロボットを例に説明したが、これに限らない。作業用ロボットとしては、例えば、並行に配置した複数のアーム部によって1つのエンドエフェクタを支持するいわゆるパラレルリンク機構を備えるものでもよく、生産現場等で使用される他の作業用ロボットでもよい。
10A 基台(装置固定部)、11 ワーク移載装置(作業用ロボット)、13 ワーク供給装置(作業用ロボット)、19 システム制御部(制御部)、31,93 基部(装置固定部)、33,95 アーム部、39,91 エンドエフェクタ(作業部)、49,97 取付部、51B エンコーダ(センサ)、55 撮像部、75 位置センサ(センサ)、81 力覚センサ(センサ)、101 コネクタ部、111 第1多重通信部、113 第2多重通信部、113A ソフトプロセッサ、MD 多重化データ。
Claims (6)
- 装置固定部と、
前記装置固定部から延設され、前記装置固定部に対して可動するアーム部と、
前記アーム部に取り付けられる作業部と、
前記装置固定部に設けられ、前記作業部を制御する制御部と、
前記装置固定部に設けられ、前記制御部と前記作業部との間で伝送される通信データを多重化した多重化データを伝送する第1多重通信部と、
前記アーム部に設けられ、前記作業部に接続され、前記第1多重通信部と多重通信回線を介して接続され前記多重化データを伝送する第2多重通信部と、
を備えることを特徴とする作業用ロボット。 - 前記作業部は、前記アーム部の取付部に対して着脱可能に構成され、
前記取付部は、種類の異なる前記作業部に対応して、前記作業部が備える素子と接続するためのコネクタ部を有することを特徴とする請求項1に記載の作業用ロボット。 - 前記第2多重通信部は、前記アーム部における延設方向の先端部に設けられることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の作業用ロボット。
- 前記作業部は、撮像部を有し、
前記第2多重通信部は、前記撮像部で撮像した画像データを、前記第1多重通信部へ伝送し、
前記制御部は、伝送された前記画像データに対する画像処理を実行することを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れかに記載の作業用ロボット。 - 前記作業部は、センサを有し、
前記第2多重通信部は、前記センサの検出信号を、前記第1多重通信部へ伝送し、
前記制御部は、伝送された前記検出信号に応じて、前記作業部を制御することを特徴とする請求項1乃至請求項4の何れかに記載の作業用ロボット。 - 前記第2多重通信部は、コンフィグレーション情報に基づいて回路が構築されるプログラマブル論理デバイスを備え、前記作業部が入出力する信号に係る処理を実行するソフトプロセッサを有することを特徴とする請求項1乃至請求項5の何れかに記載の作業用ロボット。
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