WO2017085928A1 - ロボット - Google Patents

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WO2017085928A1
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work
robot
workpiece
tool
control device
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Inventor
省吾 長谷川
聡 日比野
山根　秀士
裕之 水本
賢二 坂東
大地 姫川
淳一 松岡
達博 宇都
弘樹 国師
聡一 玉田
明博 羽田
友希男 岩▲崎▼
Original Assignee
川崎重工業株式会社
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    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/02—Programme-controlled manipulators characterised by movement of the arms, e.g. cartesian coordinate type
    • B25J9/04—Programme-controlled manipulators characterised by movement of the arms, e.g. cartesian coordinate type by rotating at least one arm, excluding the head movement itself, e.g. cylindrical coordinate type or polar coordinate type
    • B25J9/041—Cylindrical coordinate type
    • B25J9/042—Cylindrical coordinate type comprising an articulated arm
    • B25J9/043—Cylindrical coordinate type comprising an articulated arm double selective compliance articulated robot arms [SCARA]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65G—TRANSPORT OR STORAGE DEVICES, e.g. CONVEYORS FOR LOADING OR TIPPING, SHOP CONVEYOR SYSTEMS OR PNEUMATIC TUBE CONVEYORS
    • B65G47/00—Article or material-handling devices associated with conveyors; Methods employing such devices
    • B65G47/52—Devices for transferring articles or materials between conveyors i.e. discharging or feeding devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J19/00—Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/0084—Programme-controlled manipulators comprising a plurality of manipulators
    • B25J9/0087—Dual arms
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    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B25J9/04—Programme-controlled manipulators characterised by movement of the arms, e.g. cartesian coordinate type by rotating at least one arm, excluding the head movement itself, e.g. cylindrical coordinate type or polar coordinate type
    • B25J9/041—Cylindrical coordinate type
    • B25J9/042—Cylindrical coordinate type comprising an articulated arm
    • B25J9/044—Cylindrical coordinate type comprising an articulated arm with forearm providing vertical linear movement
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16—Programme controls
    • B25J9/1679—Programme controls characterised by the tasks executed
    • B25J9/1682—Dual arm manipulator; Coordination of several manipulators

Definitions

  • the present invention relates to a robot.
  • Patent Document 1 discloses a robot that performs an operation of grasping an object, moving the grasped object, or combining a plurality of objects.
  • Patent Document 2 discloses a robot that performs work (bin picking) for handling a workpiece using a 3D camera.
  • Patent Document 3 discloses a robot that performs a work changing work using a hand-work contact sensor.
  • Patent Document 4 discloses a robot that performs assembly work (such as fitting) of a flexible object using a camera and a force sensor.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to realize a robot capable of performing a specific work on a moving workpiece with a relatively simple configuration.
  • a robot is a robot that performs a work on a moving workpiece, and includes a first robot arm provided with a guide tool for supporting the workpiece at a tip.
  • a second robot arm provided with a work tool for performing a specific work on a workpiece at a tip thereof, and a control device for controlling operations of the first and second robot arms, and the control device.
  • the timing information when the work arrives at the work area of the robot, the work that is in the work area is guided into the area by the guide tool, and the work is guided to the work guided in the area.
  • the operations of the first and second robot arms are controlled so as to perform a specific work by the tool for use.
  • the work in the work area is guided into the work area by the guide tool provided at the tip of the first robot arm, Work is performed on the work guided into the area by the work tool provided at the tip of the second robot arm.
  • the timing information when the moving work arrives at the work area of the robot, the work in the work area is guided into the work area by the guide tool provided at the tip of the first robot arm, Work is performed on the work guided into the area by the work tool provided at the tip of the second robot arm.
  • the robot may further include detection means for detecting a timing at which the workpiece arrives at a work area of the robot and outputting a detection signal to the control device.
  • the timing at which the workpiece arrives may be detected by a photoelectric sensor provided in the vicinity of the conveyor that conveys the workpiece, or the timing information may be calculated by analyzing an image of a fixed camera.
  • the robot further includes a contact sensor that detects that the guide tool has contacted the workpiece and outputs a detection signal to the control device, and the control device receives the detection signal from the contact sensor.
  • the operation of the second robot arm may be controlled so that a specific work is performed on the work by the work tool.
  • the first robot arm moves the workpiece in the conveyor conveyance direction by performing an operation of guiding the workpiece conveyed on the conveyor in a predetermined direction in the width direction of the conveyor by the guide tool. Regulate and maintain the workpiece in a predetermined posture,
  • the second robot arm may be configured to perform an operation of supplying a predetermined object to the workpiece in the predetermined posture.
  • the robot further includes a regulating member that holds the work in the work area in the work area, and the first robot arm is provided on one side surface of the work in the work area by the guide tool. The other side surface of the workpiece may be guided to the regulating member side while supporting.
  • the present invention can realize a robot capable of performing a specific work on a moving workpiece with a relatively simple configuration.
  • FIG. 1 is a schematic front view showing an example of the configuration of the robot according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic plan view of the robot of FIG.
  • FIG. 3 is a block diagram showing a schematic configuration of the robot control apparatus of FIG.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an overall configuration of a robot that performs a specific operation.
  • FIG. 5 is a flowchart showing an example of the operation of the robot of FIG.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an example of the timing information detection unit.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an example of an operation performed by the robot.
  • FIG. 8 is a block diagram illustrating a schematic configuration of the robot control apparatus according to the second embodiment.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating an example of an operation performed by the robot.
  • the robot according to the first embodiment is used in, for example, a food factory that produces lunch boxes and the like. Further, in this embodiment, a case where a horizontal articulated double-arm robot is used as an example of a robot will be described. However, a multi-arm equipped with two or more robot arms regardless of whether it is a horizontal articulated type or a vertical articulated type. An articulated robot can be used.
  • FIG. 1 is a front view showing an overall configuration of an example of a robot according to the first embodiment
  • FIG. 2 is a schematic plan view thereof.
  • the robot 1 includes a carriage 17, a pair of robot arms supported by the carriage 17 (hereinafter simply referred to as “arms”) 10 and 10, and a carriage 17. And a control device 6 housed therein.
  • This robot 1 is a double-arm robot having left and right arms 10 and 10.
  • the left and right arms 10 and 10 can operate independently or operate in association with each other.
  • Each arm 10 is a horizontal articulated robot arm, and includes an arm portion 11, a wrist portion 13, and a hand portion 15.
  • the arm part 11 is comprised by the 1st link 12a and the 2nd link 12b.
  • the hand unit 15 is composed of the tool 5, and the wrist unit 13 has a mechanical interface to which the tool 5 is attached.
  • the left and right arms 10 and 10 have substantially the same structure except for the hand portion 15, and the tools 5 and 5 of the left and right hand portions 15 and 15 may have the same configuration or different configurations. Good.
  • the first link 12 a of the arm portion 11 is connected to a base shaft 16 fixed to the upper surface of the carriage 17 by a rotary joint.
  • the first link 12 a is rotatable around a vertical rotation axis L ⁇ b> 1 passing through the axis of the base shaft 16.
  • the second link 12b is connected to the tip of the first link 12a by a rotary joint.
  • the second link 12b is rotatable around a vertical rotation axis L2 defined at the tip of the first link 12a.
  • the wrist unit 13 is connected to the tip of the second link 12b by a linear motion joint, and can move up and down with respect to the second link 12b.
  • the tool 5 of the hand unit 15 is connected to the wrist unit 13 by a rotary joint, and can rotate around a vertical rotation axis.
  • Each arm 10 having the above configuration has joint axes J1 to J4 corresponding to each joint.
  • the arm 10 includes a drive servo motor (not shown) and an encoder (not shown) for detecting the rotation angle of the servo motor so as to correspond to the joint axes J1 to J4. Is provided.
  • the rotational axes L1 of the first links 12a and 12a of the two arms 10 and 10 having the above configuration are on the same straight line, and the first link 12a of one arm 10 and the first link 12a of the other arm 10 are vertically Are arranged with a height difference.
  • the origin of the basic coordinate system of the robot 1 is defined on the rotation axis L1 of the first link 12a.
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating a schematic configuration of the control device 6.
  • the control device 6 includes a calculation unit 601 such as a CPU, a storage unit 602 such as a ROM and a RAM, a servo control unit 603, and an interface unit 604.
  • the control device 6 is a robot controller including a computer such as a microcontroller. Note that the control device 6 may be configured by a single control device that performs centralized control, or may be configured by a plurality of control devices that perform distributed control in cooperation with each other.
  • the storage unit 602 stores information such as a basic program as a robot controller and various fixed data.
  • the calculation unit 601 controls various operations of the robot 1 by reading and executing software such as a basic program stored in the storage unit 602. That is, the calculation unit 601 generates a control command for the robot 1 and outputs it to the servo control unit 603.
  • the servo control unit 603 is configured to control the driving of the servo motors corresponding to the joint axes J1 to J4 of each arm 10 of the robot 1 based on the control command generated by the calculation unit 601.
  • the interface unit 604 is communicably connected to the timing information detection unit 7 and outputs a detection signal acquired from the timing information detection unit 7 to the calculation unit 601.
  • the control device 6 controls the operation of the entire robot 1.
  • the hand part 15 shall be comprised by the tool 5 and another tool.
  • the tool 5 can be exchanged.
  • FIG. 4 is a diagram showing an overall configuration of a robot that performs a specific operation.
  • the direction in which the pair of arms are spread is referred to as the left-right direction
  • the direction parallel to the axis of the base shaft is referred to as the up-down direction
  • the direction orthogonal to the left-right direction and the up-down direction is referred to as the front-rear direction.
  • a conveyor 71 is disposed in front of the robot 1.
  • the workpiece 72 is conveyed in the direction of the arrow 75 by the conveyor 71.
  • the robot 1 performs a specific operation on the work 72 moved by the conveyor 71.
  • the “working area” of the robot 1 is an area around the robot 1 and covers the conveyor 71.
  • a pair of side walls 71a and 71b for defining the flow of the conveyed product are provided on both sides of the belt of the conveyor 71.
  • Photoelectric sensors as timing information detecting means 7 are provided on these side walls.
  • a regulating member 8 is provided on the side wall 71a on the downstream side of the light projecting portion 7a of the photoelectric sensor.
  • the regulating member 8 has a flat plate shape, and the main surface thereof is arranged facing the conveyor 71 side.
  • the photoelectric sensor has a light projecting unit 7a provided on one side wall 71a on the robot 1 side and a light receiving unit 7b provided on the other side wall 71b.
  • This photoelectric sensor is configured to emit visible light, infrared light, or the like from the light projecting unit 7a, and to detect a change in the amount of light blocked by the detected object on the conveyor 71 by the light receiving unit 7b to generate a detection signal. Is done. In this way, the photoelectric sensor detects the work 72 conveyed by the conveyor 71. This detection signal is input to the control device 6 of the robot 1 (see FIG. 3).
  • the hand unit 15 (15A) of the first robot arm 10A (hereinafter may be referred to as “first arm 10A”) of the robot 1 is provided with a work tool 73 for performing a specific work on the work 72.
  • a guide tool for supporting the work 72 and guiding it in a predetermined direction is provided on the hand portion 15 (15B) of the second robot arm 10B (hereinafter sometimes referred to as “second arm 10B”).
  • the control device 6 (see FIG. 3) guides the work 72 existing in the work area to the area by the guide tool 74 in accordance with the timing information when the work 72 arrives at the work area of the robot 1.
  • the operation of the first arm 10 ⁇ / b> A and the second arm 10 ⁇ / b> B is controlled so that the work 72 is operated with the work tool 73.
  • the work 72 is a lunch box containing rice and a plurality of types of side dishes.
  • the “specific work” of the robot 1 is a work to put a sauce on a specific side dish (for example, hamburger) in the lunch box.
  • the working tool 73 is a source discharge device
  • the guide tool 74 is a guide member for guiding the lunch box.
  • the guide tool 74 has a shape that bends in a substantially L shape in plan view.
  • first and second arms 10A and 10B include the hand portions 15A and 15B, respectively, as described above, the operation of the hand portions 15A and 15B by the tool is also performed by the first and second arms 10A and 10B. It may be described as an operation.
  • FIG. 5 is a flowchart showing an example of the operation of the robot 1 that performs the specific work.
  • the control device 6 obtains a detection signal from the timing information detection means 7, and generates timing information when the work 72 arrives at the work area of the robot 1 (step S1 in FIG. 5).
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an example of an operation of detecting timing information by the timing information detection unit 7 (photoelectric sensor). As shown in FIG. 6, the photoelectric sensor emits light such as visible light or infrared light from the light projecting unit 7 a and receives a change in the amount of light blocked by the work (lunch box) 72 conveyed by the conveyor 71. It is detected by the unit 7b and a detection signal is generated.
  • the workpiece (lunch box) 72 conveyed by the conveyor 71 is not in a specific posture, but the workpiece (lunch box) 72 conveyed by the conveyor 71 is detected by a photoelectric sensor.
  • This detection signal is input to the control device 6 of the robot 1 (see FIG. 3).
  • the control device 6 generates timing information when the work 72 arrives at the work area of the robot 1 based on the acquired detection signal.
  • the time during which the work 72 is detected by the photoelectric sensor and conveyed to the work area of the robot 1 by the conveyor 71 is stored in the storage unit 602 in advance. By adding the above time to the detection timing of the photoelectric sensor, the timing of arrival at the work area of the robot 1 can be accurately calculated.
  • the control device 6 guides the work 72 that is arriving at the work area of the robot 1 into the work area by the guide tool 74 (step S2 in FIG. 5), and the work 72 guided into the work area.
  • the operation of the first and second arms 10A and 10B is controlled so that the work tool 73 performs the work (step S3 in FIG. 5).
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an example of operations in steps S2 and S3.
  • the guide tool 74 is formed in a shape that is bent in an approximately L shape in plan view, and the second arm 10B moves the guide tool 74 in the direction of the arrow 76 as shown in FIG.
  • the work (lunch box) 72 is guided to one end side in the width direction of the conveyor 71 along the guide tool 74.
  • the other side surface of the work (lunch box) 72 is guided to the regulating member 8 side while supporting one side surface of the work (lunch box) 72 present in the work area by the guide tool 74.
  • the first arm 10A performs an operation of supplying a predetermined object to the work (lunch box) 72 in a predetermined posture.
  • the first arm 10A operates so that the hand portion 15A repeats reciprocating movement in the direction of the arrow 77 (width direction of the conveyor 71), and the source arm 10A To discharge.
  • a sauce can be put on the side dish (for example, hamburger) in the specific location of the work (lunch box) 72. Since the work 72 is sequentially conveyed by the conveyor 71, the robot 1 returns to step S1 when continuing the work (step S4) until the control device 6 acquires the next detection signal (the next work 72). Wait until it is transported.
  • the work 72 existing in the work area is moved by the guide tool 74 provided at the tip of the arm 10 ⁇ / b> B.
  • the work 72 is guided into the region by the work tool 73 provided at the tip of the arm 10A.
  • a robot capable of performing a specific work on the moving work 72 can be realized with a relatively simple configuration.
  • the robot 1 since the robot 1 includes the timing information detection means 7, the timing at which the work 72 arrives at the work area of the robot 1 can be accurately calculated.
  • the workpiece 72 is detected by a transmissive photoelectric sensor provided in the vicinity of the conveyor 71 that conveys the workpiece.
  • the present invention is not limited to the transmissive photoelectric sensor, and is a so-called reflective or regressive photoelectric sensor. May be detected.
  • timing information at which the work 72 arrives may be calculated by analyzing an image of a fixed camera.
  • the posture of the workpiece 72 can be easily maintained by guiding the other side surface of the workpiece 72 to the regulating member 8 side while supporting one side surface of the workpiece 72 existing in the work area by the guide tool 74.
  • the description of the structure common to 1st Embodiment is abbreviate
  • FIG. 8 is a block diagram showing a schematic configuration of the control device of the robot 1 according to the second embodiment.
  • the robot 1 according to the present embodiment is different in that the robot 1 further includes a contact sensor 9 that detects that the guide tool 74 has contacted the work 72 and outputs a detection signal to the control device 6A.
  • the contact sensor 9 uses a distributed pressure sensor, but other types of contact sensors may be used as long as they detect contact with an object.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating an example of an operation performed by the robot 1.
  • the guide tool 74 is formed in a shape that is bent in a substantially L shape in plan view, and has a long portion 74a and a short portion 74b.
  • the contact sensor 9 is provided on the inner surface of the short portion 74b. The contact sensor 9 detects that the work (lunch box) 72 has contacted the inner surface of the short portion 74 b of the guide tool 74.
  • the control device 6 ⁇ / b> A moves the guide tool 74 of the second arm 10 ⁇ / b> B in the direction of the arrow 76 from the outside of the conveyor 71 according to the timing information.
  • the control device 6A receives a detection signal from the contact sensor 9 that detects that the work (lunch box) 72 is in contact with the inner surface of the short portion 74b of the guide tool 74, the control tool 74 For the guide to follow the movement of the work (lunch box) 72 conveyed by the conveyor 71 while supporting the tip and side surfaces of the work (lunch box) 72 in the work area by the short part 74b and the long part 74a
  • the tool 74 is controlled.
  • the first arm 10A performs an operation of supplying a predetermined object to the work (lunch box) 72 in a predetermined posture by the guide tool 74. While the first arm 10A follows the movement of the workpiece (lunch box) 72 conveyed by the conveyor 71, while the hand portion 15A operates to reciprocate in the direction of the arrow 77 (width direction of the conveyor 71), The source is discharged to the source discharge device which is the work tool 73. Thereby, a sauce can be put on the side dish (for example, hamburger) in the specific location of the work (lunch box) 72.
  • the control device 6A performs a specific work on the work 72 with the work tool 73 when the contact sensor 9 detects that the guide tool 74 is in contact with the work 72. The operation of the first arm 10A is controlled.
  • the contact sensor 9 is provided on the inner surface of the short portion 74b of the guide tool 74, and a specific operation is performed while following the movement of the work 72 conveyed by the conveyor 71.
  • a specific operation may be performed after the contact sensor 9 is provided on the inner surface of the longitudinal portion 74a and the motion of the work 72 on the conveyor 71 is completely stopped by the longitudinal portion 74a of the guide tool 74.
  • the contact sensor 9 detects that the work (lunch box) 72 has contacted the inner surface of the longitudinal portion 74a of the guide tool 74, and outputs a detection signal to the control device 6A.
  • the control device 6A guides the other side surface of the work (lunch box) 72 to the regulating member 8 side while supporting one side surface of the work (lunch box) 72 existing in the work area by the longitudinal portion 74a of the guide tool 74.
  • the operation of the second arm 10B is controlled. Thereby, the movement of the work (lunch box) 72 in the conveyor conveyance direction is restricted, and the work (lunch box) 72 is maintained in a predetermined posture. After completely stopping the movement of the work 72 on the conveyor 71 as described above, a sauce may be applied to a side dish (for example, a hamburger) at a specific location of the work (lunch box) 72.
  • the operation was to apply the sauce to the contents in the lunch box.
  • the operation may be to apply soy sauce, dressing, etc., and the operation to pack the contents such as side dishes into the lunch box. But you can.
  • the sauce is applied while the lunch box is being transported. Also good.
  • the present invention is useful for a robot that performs the same work as that conventionally performed by humans.
  • Robot 6A Control device 7
  • Timing information detection means photoelectric sensor
  • Restricting member 9
  • Contact sensor 10 Robot arm 10A First robot arm 10B Second robot arm 15, 15A, 15B Hand part
  • Workpiece workpiece (lunch box)
  • Work tools source dispenser
  • Guide tool L-shaped guide member

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Abstract

移動するワークに対して作業を行うロボットである。ワーク（７２）を支えるガイド用ツール（７４）が先端に設けられた第１のロボットアーム（１０Ｂ）と、ワーク（７２）に対して特定の作業を行う作業用ツール（７３）が先端に設けられた第２のロボットアーム（１０Ａ）と、第１及び第２のロボットアーム（１０Ａ，１０Ｂ）の動作を制御する制御装置（６）と、を備え、制御装置（６）は、ワーク（７２）がロボットの作業領域に到着するタイミング情報に従って、ガイド用ツール（７４）により作業領域内に在るワーク（７２）を当該領域内に導き、当該領域内に導かれたワーク（７２）に対して作業用ツール（７３）により作業を行うように第１及び第２のロボットアーム（１０Ａ，１０Ｂ）の動作を制御する。

Description

ロボット
　本発明は、ロボットに関する。
　近年、生産性向上の観点から、工場等の製造現場において、従来人間が行っていた作業と同様な作業をロボットが行うことが提案されている。例えば、特許文献１には、対象物を把持したり、把持した対象物を移動したり、複数の対象物を組み合わせたりする作業を行うロボットが開示されている。特許文献２には、３Ｄカメラを用いてワークをハンドリングする作業（ビンピッキング）を行うロボットが開示されている。特許文献３には、ハンドとワークの接触センサを用いてワークの持ち変え作業を行うロボットが開示されている。また、特許文献４には、カメラと力センサを用いて柔軟物の組立作業（嵌合等）を行うロボットが開示されている。
特開２０１５－１８６８３４号公報 特開２０１４－１７６９２２号公報 特開２０１２－１９６７６８号公報 特開２０１１－１１５８７７号公報
　しかし、上記従来のロボットでは、いずれも静止したワークに対する作業が想定されていた。このため、コンベア等により移動するワークに対して特定の作業を行うには、移動するワークの位置を認識するための追従制御等が別途必要になり、システムの構成が複雑になってしまう。
　本発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、移動するワークに対して特定の作業が可能なロボットを、比較的簡単な構成で実現することを目的としている。
　上記目的を達成するために、本発明のある形態に係るロボットは、移動するワークに対して作業を行うロボットであって、ワークを支えるガイド用ツールが先端に設けられた第１のロボットアームと、ワークに対して特定の作業を行う作業用ツールが先端に設けられた第２のロボットアームと、前記第１及び第２のロボットアームの動作を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記ワークがロボットの作業領域に到着するタイミング情報に従って、前記ガイド用ツールにより前記作業領域内に在る前記ワークを当該領域内に導き、当該領域内に導かれたワークに対して前記作業用ツールにより特定の作業を行うように前記第１及び第２のロボットアームの動作を制御する。
　上記構成によれば、移動するワークがロボットの作業領域に到着するタイミング情報に従って、第１のロボットアームの先端に設けられたガイド用ツールにより作業領域内に在るワークを当該領域内に導き、第２のロボットアームの先端に設けられた作業用ツールにより当該領域内に導かれたワークに対して作業を行う。これにより、ワークの追従制御等を行うことなく、タイミング情報に従って移動するワークに対する作業を行うことができる。
　上記ロボットは、前記ワークがロボットの作業領域に到着するタイミングを検知し、前記制御装置に検知信号を出力する検知手段を更に備えてもよい。
　上記構成によれば、ワークがロボットの作業領域に到着するタイミングを正確に検知することができる。例えばワークを搬送するコンベア付近に設けられた光電センサによりワークが到着するタイミングを検出してもよいし、固定して設置されたカメラの画像を解析してタイミング情報を算出してもよい。
　上記ロボットは、前記ガイド用ツールが前記ワークに接触したことを検知し、前記制御装置に検知信号を出力する接触センサを更に備え、前記制御装置は、前記接触センサから前記検知信号を受信した場合に前記ワークに対して前記作業用ツールにより特定の作業を行うように前記第２のロボットアームの動作を制御してもよい。
　前記第１のロボットアームは、前記ガイド用ツールにより、コンベア上を搬送される前記ワークを前記コンベアの幅方向における所定方向へ案内する動作を行うことによって、前記ワークのコンベア搬送方向への移動を規制し、かつ前記ワークを所定の姿勢に維持し、
　前記第２のロボットアームは、前記所定の姿勢になった前記ワークに所定物を供給するという作業を行うよう構成されてもよい。
　上記ロボットは、前記作業領域内に在る前記ワークを当該領域内に留める規制部材を更に備え、前記第１のロボットアームは、前記ガイド用ツールにより前記作業領域内に在る前記ワークの一側面を支えつつ当該ワークの他の側面を前記規制部材側に導いてもよい。
　上記構成によれば、ガイド用ツールにより作業領域内に在るワークの一側面を支えつつワークの他の側面を規制部材側に導くことにより、ワークを所定の姿勢に維持し易くなる。
　本発明は、移動するワークに対して特定の作業が可能なロボットを、比較的簡単な構成で実現することができる。
図１は、第１実施形態に係るロボットの構成の一例を示す概略正面図である。 図２は、図１のロボットの模式的平面図である。 図３は、図１のロボットの制御装置の概略構成を示すブロック図である。 図４は、特定の作業を行うロボットの全体的な構成を示す図である。 図５は、図４のロボットの動作の一例を示すフローチャートである。 図６は、タイミング情報検知手段の一例を示す図である。 図７は、ロボットによる動作の一例を示す図である。 図８は、第２実施形態に係るロボットの制御装置の概略構成を示すブロック図である。 図９は、ロボットによる動作の一例を示す図である。
　以下、好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、以下では全ての図面を通じて同一又は相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。また、図面は理解しやすくするために、それぞれの構成要素を模式的に示したもので、形状及び寸法比等については正確な表示ではない場合がある。
　（第１実施形態）
　第１実施形態に係るロボットは、例えば、弁当等を生産する食品工場等で利用される。また、本実施形態では、ロボットの一例として水平多関節型双腕ロボットを用いた場合について説明するが、水平多関節型・垂直多関節型を問わず、２本以上のロボットアームを備えた多関節ロボットを用いることができる。
　〔ロボットの構成の一例〕
　図１は、第１実施形態に係るロボットの一例の全体的な構成を示す正面図であり、図２はその模式的平面図である。図１及び２に示すように、ロボット１は、台車１７と、台車１７に支持された一対のロボットアーム（以下、単に「アーム」と記載する場合がある）１０，１０と、台車１７内に収納された制御装置６とを備えている。
　このロボット１は、左右のアーム１０，１０を備えた双腕ロボットである。左右のアーム１０，１０は、独立して動作したり、互いに関連して動作したりすることができる。
　各アーム１０は、水平多関節型ロボットアームであって、アーム部１１とリスト部１３とハンド部１５とを備えている。本例では、アーム部１１が第１リンク１２ａ及び第２リンク１２ｂとで構成されている。また、ハンド部１５がツール５で構成され、リスト部１３にはツール５が取り付けられるメカニカルインターフェースを有している。なお、左右のアーム１０，１０は、ハンド部１５を除いて実質的に同じ構造であり、左右のハンド部１５，１５のツール５，５は、同じ構成のものでもよいし異なる構成のものでもよい。
　アーム部１１の第１リンク１２ａは、台車１７の上面に固定された基軸１６と回転関節により連結されている。第１リンク１２ａは、基軸１６の軸心を通る垂直な回転軸線Ｌ１まわりに回動可能である。また、第２リンク１２ｂは、第１リンク１２ａの先端と回転関節により連結されている。第２リンク１２ｂは、第１リンク１２ａの先端に規定された垂直な回転軸線Ｌ２まわりに回動可能である。
　リスト部１３は、第２リンク１２ｂの先端と直動関節により連結され、第２リンク１２ｂに対し昇降移動可能である。
　ハンド部１５のツール５は、リスト部１３と回転関節により連結され、垂直な回転軸線まわりに回動可能である。
　上記構成の各アーム１０は、各関節に対応する関節軸Ｊ１～Ｊ４を有する。そして、アーム１０には、各関節軸Ｊ１～Ｊ４に対応付けられるように、駆動用のサーボモータ（図示せず）、及び、そのサーボモータの回転角を検出するエンコーダ（図示せず）等が設けられている。
　上記構成の２本のアーム１０，１０の第１リンク１２ａ，１２ａの回転軸線Ｌ１は同一直線上にあり、一方のアーム１０の第１リンク１２ａと他方のアーム１０の第１リンク１２ａとは上下に高低差を設けて配置されている。ロボット１の基本座標系の原点は第１リンク１２ａの回転軸線Ｌ１上に規定されている。
　次に、制御装置６について説明する。図３は、制御装置６の概略構成を示すブロック図である。図３に示すように、制御装置６は、ＣＰＵ等の演算部６０１と、ＲＯＭ、ＲＡＭ等の記憶部６０２と、サーボ制御部６０３と、インターフェース部６０４と、を備える。制御装置６は、例えばマイクロコントローラ等のコンピュータを備えたロボットコントローラである。なお、制御装置６は、集中制御する単独の制御装置によって構成されていてもよいし、互いに協働して分散制御する複数の制御装置によって構成されていてもよい。
　記憶部６０２には、ロボットコントローラとしての基本プログラム、各種固定データ等の情報が記憶されている。
　演算部６０１は、記憶部６０２に記憶された基本プログラム等のソフトウェアを読み出して実行することにより、ロボット１の各種動作を制御する。すなわち、演算部６０１は、ロボット１の制御指令を生成し、これをサーボ制御部６０３に出力する。サーボ制御部６０３は、演算部６０１により生成された制御指令に基づいて、ロボット１の各アーム１０の関節軸Ｊ１～Ｊ４に対応するサーボモータの駆動を制御するように構成されている。
　インターフェース部６０４は、タイミング情報検知手段７と通信可能に接続され、タイミング情報検知手段７から取得した検知信号を演算部６０１へ出力する。
　また、ハンド部１５のツール５がチャックや吸着等の動作を行うように構成されている場合には、その動作の制御も制御装置６によって行われる。さらに、ツール５が別のツールをチャックして、その別のツールがチャックや吸着等の動作を行う場合には、その別のツールの動作の制御も制御装置６によって行われる。よって、制御装置６は、ロボット１全体の動作の制御を行う。
　なお、ツール５が別のツールをチャックした場合には、ツール５及び別のツールによってハンド部１５が構成されるものとする。また、ツール５は交換可能である。
　図４は、特定の作業を行うロボットの全体的な構成を示す図である。以下では、一対のアームを広げた方向を左右方向と称し、基軸の軸心に平行な方向を上下方向と称し、左右方向および上下方向に直交する方向を前後方向と称する。図４に示すように、ロボット１の手前にはコンベア７１が配置されている。コンベア７１によって、ワーク７２が矢印７５の方向へ搬送される。本実施形態では、ロボット１はコンベア７１によって移動するワーク７２に対して特定作業を行う。ロボット１の「作業領域」は、ロボット１周囲の領域であって、コンベア７１を覆う領域である。コンベア７１のベルトの両側には搬送物の流れを規定する一対の側壁７１ａ，７１ｂが設けられている。これらの側壁にタイミング情報検知手段７としての光電センサが設けられている。光電センサの投光部７ａよりも下流側の側壁７１ａには規制部材８が設けられている。規制部材８は平板形状を有し、その主面がコンベア７１側に向いて配置される。
　光電センサは、ロボット１側の一方の側壁７１ａに設けられた投光部７ａと、他方の側壁７１ｂに設けられた受光部７ｂを有する。この光電センサは、可視光線又は赤外線等の光を投光部７ａから発射し、コンベア７１上の検出物体によって遮光される光量の変化を、受光部７ｂで検出し検知信号を生成するように構成される。このようにして光電センサはコンベア７１よって搬送されてくるワーク７２を検知する。この検知信号はロボット１の制御装置６に入力される（図３参照）。
　ロボット１の第１のロボットアーム１０Ａ（以下、「第１アーム１０Ａ」と記載する場合がある）のハンド部１５（１５Ａ）には、ワーク７２に対して特定の作業を行う作業用ツール７３を有している。また、第２のロボットアーム１０Ｂ（以下、「第２アーム１０Ｂ」と記載する場合がある）のハンド部１５（１５Ｂ）には、ワーク７２を支えて所定の方向に案内するためのガイド用ツール７４を有している。制御装置６（図３参照）は、ワーク７２がロボット１の作業領域に到着するタイミング情報に従って、ガイド用ツール７４により作業領域内に在るワーク７２を当該領域内に導き、当該領域内に導かれたワーク７２に対して作業用ツール７３により作業を行うように第１アーム１０Ａ及び第２アーム１０Ｂの動作を制御するように構成される。
　本実施形態では、ワーク７２は、ご飯及び複数種類のおかずが入った弁当箱である。ロボット１の「特定作業」は、弁当箱の中の特定のおかず（例えばハンバーグ）にソースをかける作業である。この場合、作業用ツール７３はソース吐出装置であり、ガイド用ツール７４は弁当箱を案内するための案内部材である。ガイド用ツール７４は平面視で略Ｌ字形状に屈曲する形状を有する。
　また、第１、第２アーム１０Ａ、１０Ｂは、前述したように、それぞれハンド部１５Ａ，１５Ｂを含むものであるので、ハンド部１５Ａ，１５Ｂのツールによる動作も、第１、第２アーム１０Ａ、１０Ｂによる動作として説明する場合がある。
　〔ロボットの動作〕
　次に、上記構成のロボット１の動作について説明する。図５は、特定作業を行うロボット１の動作の一例を示すフローチャートである。
　まず、制御装置６は、タイミング情報検知手段７から検知信号を取得し、ワーク７２がロボット１の作業領域に到着するタイミング情報を生成する（図５のステップＳ１）。図６は、タイミング情報検知手段７（光電センサ）によりタイミング情報を検知する動作の一例を示す図である。図６に示すように、光電センサは、可視光線又は赤外線等の光を投光部７ａから発射し、コンベア７１によって搬送されてくるワーク（弁当箱）７２によって遮光される光量の変化を、受光部７ｂで検出し検知信号を生成する。コンベア７１によって搬送されてくるワーク（弁当箱）７２は特定の姿勢ではないが、光電センサにより、コンベア７１よって搬送されてくるワーク（弁当箱）７２を検知する。この検知信号はロボット１の制御装置６に入力される（図３参照）。制御装置６は、取得した検知信号に基づいて、ワーク７２がロボット１の作業領域に到着するタイミング情報を生成する。ここではコンベア７１によって、ワーク７２が光電センサで検知されてロボット１の作業領域まで搬送される時間は、予め、記憶部６０２に記憶されている。光電センサの検知タイミングに上記時間を加算することによって、ロボット１の作業領域に到着するタイミングを正確に算出することができる。
　次に、制御装置６は、タイミング情報に従って、ガイド用ツール７４によりロボット１の作業領域に到着しつつあるワーク７２を領域内に導き（図５のステップＳ２）、領域内に導かれたワーク７２に対して作業用ツール７３により作業を行うように第１、第２アーム１０Ａ、１０Ｂの動作を制御する（図５のステップＳ３）。
　図７は、ステップＳ２及びＳ３の動作の一例を示す図である。ガイド用ツール７４は平面視で略Ｌ字形状に屈曲する形状に形成されており、図７に示すように、第２アーム１０Ｂは、ガイド用ツール７４を矢印７６の方向へ移動させる。これにより、ワーク（弁当箱）７２がガイド用ツール７４に沿いながら、コンベア７１の幅方向の一端側へ案内される。このとき、ガイド用ツール７４により作業領域内に在るワーク（弁当箱）７２の一側面を支えつつワーク（弁当箱）７２の他の側面を規制部材８側に導く。これにより、ワーク（弁当箱）７２のコンベア搬送方向への移動が規制されるとともにワーク（弁当箱）７２が所定の姿勢に維持される。これにより、作業領域内に在るワーク７２を当該領域内に留めることができる。
　一方、第１アーム１０Ａは、所定の姿勢になったワーク（弁当箱）７２に所定物を供給するという作業を行う。この姿勢での搬送状態で、第１アーム１０Ａは、ハンド部１５Ａが矢印７７方向（コンベア７１の幅方向）に往復移動を繰り返すように動作しながら、作業用ツール７３であるソース吐出装置にソースを吐出させる。これにより、ワーク（弁当箱）７２の特定箇所にあるおかず（例えばハンバーグ）にソースをかけることができる。ワーク７２はコンベア７１によって順次搬送されてくるので、ロボット１は、作業を継続する場合は（ステップＳ４）、ステップＳ１へ戻り、制御装置６が次の検知信号を取得するまで（次のワーク７２が搬送されるまで）待機する。
　従って、本実施形態によれば、移動するワーク７２がロボット１の作業領域に到着するタイミング情報に従って、アーム１０Ｂの先端に設けられたガイド用ツール７４により作業領域内に在るワーク７２を当該領域内に導き、アーム１０Ａの先端に設けられた作業用ツール７３により当該領域内に導かれたワーク７２に対して作業を行う。これにより、ワーク７２の追従制御等を行うことなく、タイミング情報に従って移動するワーク７２に対する作業を行うことができる。このように、移動するワーク７２に対して特定の作業が可能なロボットを、比較的簡単な構成で実現することができる。
　また、ロボット１は、タイミング情報検知手段７を備えているので、ワーク７２がロボット１の作業領域に到着するタイミングを正確に算出することができる。なお、本実施形態では、ワークを搬送するコンベア７１付近に設けられた透過型の光電センサによりワーク７２を検知したが、透過型の光電センサに限らず、いわゆる反射型や回帰反射型の光電センサで検知してもよい。また、固定して設置されたカメラの画像を解析してワーク７２が到着するタイミング情報を算出してもよい。
　また、ガイド用ツール７４により作業領域内に在るワーク７２の一側面を支えつつワーク７２の他の側面を規制部材８側に導くことにより、ワーク７２の姿勢を維持し易くなる。
（第２実施形態）
　次に、第２実施形態について説明する。以下では、第１実施形態と共通する構成の説明は省略し、相違する構成についてのみ説明する。
　図８は、第２実施形態に係るロボット１の制御装置の概略構成を示すブロック図である。図８に示すように、本実施形態のロボット１は、ガイド用ツール７４がワーク７２に接触したことを検知し、制御装置６Ａに検知信号を出力する接触センサ９を更に備える点が異なる。本実施形態では接触センサ９は分布型の圧力センサを使用するが、物体との接触を検知するものであれば、他の形式の接触センサを使用してもよい。
　図９は、ロボット１による動作の一例を示す図である。ガイド用ツール７４は平面視で略Ｌ字形状に屈曲する形状に形成されており、長手部分７４ａと短手部分７４ｂを有する。本実施形態では、短手部分７４ｂの内側表面に接触センサ９が設けられている。接触センサ９はガイド用ツール７４の短手部分７４ｂの内側表面にワーク（弁当箱）７２が接触したことを検知する。
　図９に示すように、制御装置６Ａは、タイミング情報に従って、コンベア７１の外側から第２アーム１０Ｂのガイド用ツール７４を矢印７６の方向へ移動させる。このとき制御装置６Ａは、接触センサ９からガイド用ツール７４の短手部分７４ｂの内側表面にワーク（弁当箱）７２が接触したことを検知した検知信号を受信した場合には、ガイド用ツール７４の短手部分７４ｂ及び長手部分７４ａにより作業領域内に在るワーク（弁当箱）７２の先端及び側面を支えつつコンベア７１によって搬送されるワーク（弁当箱）７２の動きに追従するようにガイド用ツール７４を制御する。
　一方、第１アーム１０Ａは、ガイド用ツール７４により所定の姿勢になったワーク（弁当箱）７２に所定物を供給するという作業を行う。第１アーム１０Ａは、コンベア７１によって搬送されるワーク（弁当箱）７２の動きに追従しつつ、ハンド部１５Ａが矢印７７方向（コンベア７１の幅方向）に往復移動を繰り返すように動作しながら、作業用ツール７３であるソース吐出装置にソースを吐出させる。これにより、ワーク（弁当箱）７２の特定箇所にあるおかず（例えばハンバーグ）にソースをかけることができる。このように本実施形態では、制御装置６Ａは、接触センサ９により、ガイド用ツール７４がワーク７２に接触したことを検知した場合にワーク７２に対して作業用ツール７３により特定の作業を行うように第１アーム１０Ａの動作を制御する。
　尚、本実施形態では、接触センサ９をガイド用ツール７４の短手部分７４ｂの内側表面に設け、コンベア７１によって搬送されるワーク７２の動きに追従しながら特定の作業を行うような構成としたが、接触センサ９を長手部分７４ａの内側表面に設け、ガイド用ツール７４の長手部分７４ａによってコンベア７１上のワーク７２の動きを完全に止めた後に、特定の作業を行ってもよい。接触センサ９はガイド用ツール７４の長手部分７４ａの内側表面にワーク（弁当箱）７２が接触したことを検知し、検知信号を制御装置６Ａに出力する。制御装置６Ａは、ガイド用ツール７４の長手部分７４ａにより作業領域内に在るワーク（弁当箱）７２の一側面を支えつつワーク（弁当箱）７２の他の側面を規制部材８側に導くように第２アーム１０Ｂの動作を制御する。これにより、ワーク（弁当箱）７２のコンベア搬送方向への移動が規制されるとともにワーク（弁当箱）７２が所定の姿勢に維持される。このようにコンベア７１上のワーク７２の動きを完全に止めた後に、ワーク（弁当箱）７２の特定箇所にあるおかず（例えばハンバーグ）にソースをかけてもよい。
　なお、上記各実施形態では、弁当箱内の内容物にソースを塗布する作業であったが、醤油、ドレッシング等を塗布する作業でもよいし、弁当箱の内部におかず等の内容物を詰める作業でもよい。
　なお、上記各実施形態では、弁当箱を搬送しながらソースをかけるようにしたが、弁当箱が特定の姿勢になった後、コンベアを停止させ、静止状態の弁当箱にソースをかけるようにしてもよい。
　上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造および／または機能の詳細を実質的に変更できる。
　本発明は、従来人間が行っていた作業と同様な作業を行うロボットに有用である。
１　ロボット
６，６Ａ　制御装置
７　タイミング情報検知手段（光電センサ）
８　規制部材
９　接触センサ
１０　ロボットアーム
１０Ａ　第１のロボットアーム
１０Ｂ　第２のロボットアーム
１５，１５Ａ，１５Ｂ　ハンド部
７２　ワーク（弁当箱）
７３　作業用ツール（ソース吐出装置）
７４　ガイド用ツール（Ｌ字型の案内部材）
 

Claims (5)

  1. 　移動するワークに対して作業を行うロボットであって、
    　ワークを支えるガイド用ツールが先端に設けられた第１のロボットアームと、
    　ワークに対して特定の作業を行う作業用ツールが先端に設けられた第２のロボットアームと、
    　前記第１及び第２のロボットアームの動作を制御する制御装置と、を備え、
    　前記制御装置は、前記ワークがロボットの作業領域に到着するタイミング情報に従って、前記ガイド用ツールにより前記作業領域内に在る前記ワークを当該領域内に導き、当該領域内に導かれたワークに対して前記作業用ツールにより特定の作業を行うように前記第１及び第２のロボットアームの動作を制御する、ロボット。
  2. 　前記ワークがロボットの作業領域に到着するタイミングを検知し、前記制御装置に検知信号を出力する検知手段を更に備える、請求項１に記載のロボット。
  3. 　前記ガイド用ツールが前記ワークに接触したことを検知し、前記制御装置に検知信号を出力する接触センサを更に備え、
    　前記制御装置は、前記接触センサから前記検知信号を受信した場合に前記ワークに対して前記作業用ツールにより特定の作業を行うように前記第２のロボットアームの動作を制御する、請求項１又は２に記載のロボット。
  4. 　前記第１のロボットアームは、前記ガイド用ツールにより、コンベア上を搬送される前記ワークを前記コンベアの幅方向における所定方向へ案内する動作を行うことによって、前記ワークのコンベア搬送方向への移動を規制し、かつ前記ワークを所定の姿勢に維持し、
    　前記第２のロボットアームは、前記所定の姿勢になった前記ワークに所定物を供給するという作業を行うよう構成される、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のロボット。
  5. 　前記作業領域内に在る前記ワークを当該領域内に留める規制部材を更に備え、
    　前記第１のロボットアームは、前記ガイド用ツールにより前記作業領域内に在る前記ワークの一側面を支えつつ当該ワークの他の側面を前記規制部材側に導く、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のロボット。
     
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