CN102152298A - 机器人系统及工件取出方法 - Google Patents

Abstract

为了提供能够通过尽可能降低操作的误动作来高精度地从储料器中取出工件的机器人系统及工件取出方法，本发明如下构成，利用形状传感器探测收纳有多个工件的储料器内的形状信息，根据探测结果检测出是否存在可执行把持动作的工件，在未检测出可执行把持动作的工件时，使机器人动作以搅乱储料器内的工件配置状态，在通过对象工件检测部检测出可执行把持动作的工件时，使机器人动作以把持工件。

Description

机器人系统及工件取出方法

技术领域

本发明涉及机器人系统、产品的制造方法。

背景技术

以往，提出有利用机器人等来实现由人进行的作业的自动化的技术。例如，希望使用机器人来实现机械产品的组装作业等以往由人手进行的复杂作业的自动化。在日本国专利公开2009-000799号公报中公开有像这样的通过机器人等来实现依靠人的作业环境的自动化的考虑。

但是，在进行组装作业时，将会产生把持构成产品的多种部件、螺栓等接合构件或者进行加工的作业，为了对这些多种部件(尤其是异型部件、大重量部件)进行操作等，需要在机器人的手部具备对每个作业内容分别进行特殊化了的装置，存在手部的结构变复杂化的课题。

当手部变复杂时，则不仅手部所需的费用增多，而且手部的尺寸增大，因此与周围的物体发生干涉的区域变大。另外，如果手部的重量增加，则也需要较大的支撑该手部的机器人的可搬重量，也存在费用增加等课题。

发明内容

本发明是鉴于这样的课题而进行的，目的在于提供机器人系统及产品的制造方法，其能够在尽可能地使用用于依靠人手进行作业的原有的作业空间、作业设备的同时，高精度地对工件进行作业。

根据本发明的一个实施方式，其构成为，具有：机器人，其具有：主体部；第1臂，设置于主体部并具有多个关节部；第2臂，与第1臂分体地设置于主体部并具有多个关节部；及手部，分别设置于第1臂及第2臂；控制装置，控制机器人的动作；作业台，用于机器人对工件进行作业；以及工件部件供给部，被配设在机器人的周围，供给多种工件的部件即工件部件，控制装置具有动作指令部，对于多种工件部件的部分种类的工件部件，用第1臂及第2臂的手部同时保持而从工件部件供给部搬运到载物台，对于多种工件部件当中所剩种类的工件部件，只用第1臂或第2臂中的任意一个手部进行保持而从工件部件供给部搬运到作业台。

根据本发明的另一个实施方式，在具有主体部、设置于主体部并具有多个关节部的第1臂、与第1臂分体地设置于主体部并具有多个关节部的第2臂、分别设置于第1臂及第2臂的手部的机器人的周边的工件部件供给部中准备多种工件部件，对于任意种类的工件部件，用两手的手部同时保持而搬运到作业台，对于多种工件部件当中所剩种类的工件部件，只用第1臂或第2臂中的任意单只手的手部进行保持而从工件部件供给部搬运到作业台，通过第1臂及第2臂，在作业台上进行工件部件的组装作业。

附图说明

通过附图更加详细地说明本发明。

图1是表示本发明的一个实施方式的机器人系统的整体构成的模式配置图。

图2是表示本发明的一个实施方式的机器人系统的整体构成的模式立体图。

图3是表示本发明的一个实施方式的机器人系统的整体构成的模式立体图。

图4是表示本发明的一个实施方式的机器人系统的动作的流程图。

具体实施方式

第一实施方式

下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

在本实施方式中，作为作业系统的一个应用例，以将3种工件部件W1～W3分别组装加工而制作规定工件的单元生产系统100为例进行说明。

如图2所示，本实施方式的生产系统100的构成为具有机器人(机器人装置)101、载物台(作业台)102、部件储料器(工件部件供给部)103～106、工具储料器(工具放置处)109、螺栓送料器107及控制器(控制装置)108。

载物台102是配置在机器人101前方(位于后述的第1臂与第2臂与主体部的中间)的具有平面部的台，在上面配置有用于规定工件W1的放置位置的多个限制器。

在部件储料器103～106中储存有多个各自不同种类的工件部件(以下称工件)W1～W4。并且，部件储料器103～106也可以由固定的货架等构成，而且，也可以是将工件部件搬入到生产系统100的搬运车、搬运带等。

通过由机器人101执行组装加工作业，各工件部件W1～W4成为作为机械产品的工件W。并且，在此，为了简化说明，虽然说明的工件部件为4种，但是根据工件W的组装内容，工件部件的种类可设定多种。

在工具储料器109中配设有种类不同的电动工具(拧螺栓装置、冲孔加工机等)109A等。并且，电动工具可以应用与由人作业时相同的通用物品。

在螺栓送料器107的规定位置配设有用于工件W的组装作业的螺栓类，按照事先示教的内容，根据作业工序供给多种螺栓。

控制器108由具有存储装置、电子运算器及输入装置(均省略图示)的计算机构成，与机器人101连接为可相互通信。

并且，下面，在后述的机器人101的各可动部(旋转部、摆动部、手单元)内置有分别具有伺服马达的传动装置(省略图示)，作为来自内置于传动装置的编码器的信号，将各可动部的旋转位置输入于控制器108。

控制器108中，事先通过输入装置(例如编码器(programming pendant))将工件W的组装动作顺序(更具体而言，机器人101的各可动部的动作位置信息等)作为示教信息而事先存储于存储器，控制器108为如下构成，在执行动作时，动作指令部按照存储于存储器中的示教信息而对机器人101的各可动部发送动作信号。

下面，对机器人101的构成进行说明。如图2所示，机器人101为如下构成，基台1通过未图示的地脚螺栓固定在地板上，在基台1上方，主体部2通过传动装置被设置为相对于基台1旋转自如。

右臂部(第1臂)3R及左臂部(第2臂)3L分别设置在该主体部2的左右。

在右臂部3R上，通过围绕水平(平行于地板)的第1转轴旋转的传动装置设有右肩部(第1结构体)4R。在该右肩部4R上，通过围绕与第1转轴正交的第2转轴旋转的传动装置设有右上臂A部(第2结构体)5R。在该右上臂A部5R顶端，通过围绕与第2转轴正交的第3转轴旋转的传动装置设有右上臂B部(第3结构体)6R。

而且在右上臂B部6R顶端，通过围绕与第3转轴正交的第4转轴旋转的传动装置设有右下臂部(第4结构体)7R。在该右下臂部7R顶端，通过围绕与第4转轴正交的第5转轴旋转的传动装置设有右手腕A部(第5结构体)8R。并且，在右手腕A部8R顶端，通过围绕与第5转轴正交的第6转轴旋转的传动装置设有右手腕B部9R。

并且，该右手腕A部8R被赋予进行旋转的扭转动作，右手腕B部9R被赋予进行弯曲动作的旋转动作。

在右手腕B部9R顶端设有右凸缘10R，右凸缘10R通过传动装置可围绕与第6转轴正交的第7转轴进行旋转。在右凸缘10R上安装有右手单元(第1手部)11。右手单元(手部)11为，通过可使右凸缘10R活动的伺服马达的驱动，可使右手单元11旋转，并可在控制器108所指示的位置停止(定位)。

右手单元11内置有改变2个手指构件11A、11A的间隔的传动装置(省略图示)，构成为可以在各手指构件11A、11A之间把持物体。另外，在将各手指构件11A、11A插入设置于保持对象物的孔等中的状态下，通过利用传动装置使手指构件11A、11A的间隔变大而使孔与手指构件11A、11A抵接，从而能够对保持对象物进行保持。

左臂部3L与右臂部3R是左右对称的，左臂部3L由左肩部4L、左上臂A部5L、左上臂B部6L、左下臂部7L、左手腕A部8L、左手腕B部9L、左凸缘10L构成。

在左凸缘10L上安装有左手单元(手部)12。与右手单元11一样，左手单元12内置有改变2个手指构件12A、12A的间隔的传动装置(省略图示)，构成为可以在各手指构件12A、12A之间把持物体。

另外，在左手单元12上，在与手指构件12A、12A大致正交的方向上设有螺栓工具12B。螺栓工具可以从螺栓送料器107取出螺栓，并可将螺栓螺入于示教的位置。

本发明的一个实施方式的生产系统如上构成，下面，对于控制器108所示教的机器人101的动作即工件W的制造形态进行说明。

如图4所示，首先作为步骤S10，当作业开始时，控制器108读入存储在存储器中的示教信息。

然后，作为步骤S20，使主体部2相对于基台1进行旋转，以便储料器103位于左臂部3L及右臂部3R的大致中央，用右手单元11的手指构件11A把持工件部件W1的事先示教的位置，同时用左手单元12的手指构件12A把持工件部件W1的不同位置。

在用右手单元11、左手单元12把持工件部件W1的状态下，左臂部3L通过右臂部3R举起工件部件W1，使主体部2向载物台102侧旋转，将工件部件W1放置在载物台102上。并且，工件部件W1被放置在事先示教的位置，并通过设置在载物台102上的突起部102A而被定位，不会从载物台102滑落。

下面，作为步骤S30，右臂部3R进行动作，用右手单元11把持储料器104中的工件部件W2，将工件部件W2定位于载物台102上的工件部件W1的侧面部并使其抵接。

步骤S40与步骤S30同时执行，左臂部3L在螺栓送料器107侧进行动作，用左手单元12的螺栓工具12B从螺栓送料器107中取出螺栓。

然后，在步骤S50中，使左臂部3L在被右手单元11定位的工件部件W2侧进行动作，用螺栓工具12B螺入所保持的螺栓，从而将工件部件W2与工件部件W1接合(参照图3)。

接下来，作为步骤S60，通过右手单元11及左手单元12分别把持设置在载物台102两侧的钩部件J1、J2。

作为步骤S70，使主体部2向储料器105侧旋转，在工件W3的下部插入通过右手单元11及左手单元12把持的钩部件J1、J2的钩部，通过各钩部支撑工件W3。然后，左臂部3L通过右臂部3R举起工件部件W3，使主体部2向载物台102侧旋转，在载物台102上的工件部件W1的上部将工件部件W3定位而放置。

接下来，作为步骤S80，右臂部3R进行动作，把持工具储料器109的示教的电动工具109A。

在与步骤S80同时执行的步骤S90中，左臂部3L进行动作，把持储料器106的工件部件W4的示教的位置，将工件部件W4嵌合于载物台102上的工件部件W1的嵌合部(临时接合)。

当步骤S80结束时，右臂部3R用电动工具109A的顶端从螺栓送料器107中取出螺栓，将处于放置在工件部件W1上部的状态的工件部件W3螺栓接合于工件W1(步骤S100)。

另一方面，当步骤S90结束时，左臂部3L在螺栓送料器107侧进行动作，用左手单元12的螺栓工具12B从螺栓送料器107中取出螺栓，将工件部件W4螺栓接合于工件部件W1(步骤S110)。

之后，将完成工件部件W1～W4的组装作业的工件W从载物台102上搬出到省略图示的搬出路上，再次执行从步骤S10开始的动作。

根据这样的本实施方式的生产系统，由于机器人101采用将基台1及主体部2作为人的主体，并在主体的两端具有一对臂(arm)这样的与人的上半身相同的方式，因此可以在人手作业用的原有的作业空间内配置机器人101，可以借用原有的设备而应用部件储料器103～106、工具储料器109及螺栓送料器107等配置，可以降低实现作业的自动化所需的设备费用。

另外，对于重量或尺寸较小的工件部件(W2、W4)，可以只使用右臂部3R或左臂部3L来搬运，用剩下的臂来执行其他的处理。而且，对于重量重、尺寸大的工件部件(W1)，通过使右臂部3R及左臂部3L协同进行搬运，从而即使较小地设定右臂部3R及左臂部3L的可搬运重量(即尺寸)，也可以高精度地搬运重量重的工件部件。

另外，对于呈无法通过手指构件进行把持的形状的工件(W3)，则用手指构件把持钩部件J1、J2，并通过夹具来使右臂部3R及左臂部3L协同支撑工件部件，从而不需使各手单元11、12成为设置特殊夹具、卡盘装置等的复杂结构，可以仅通过将简单的夹具配设在生产系统100内来搬运多种形状的工件部件。

以上，虽然对于本发明的实施方式进行了说明，但是本发明的生产系统、机器人装置、机械产品的制造方法不局限于上述的实施方式的内容，在不脱离本发明宗旨的范围内可适当地进行变形而应用。

Claims (10)

1.一种机器人系统，其特征为，具有：

机器人，其具有：主体部；第1臂，设置于所述主体部并具有多个关节部；第2臂，与所述第1臂分体地设置于所述主体部并具有多个关节部；及手部，分别设置于所述第1臂及所述第2臂；

控制装置，控制所述机器人的动作；

作业台，用于所述机器人对工件进行作业；

以及工件部件供给部，被配设在所述机器人的周围，供给多种所述工件的部件即工件部件，

所述控制装置具有动作指令部，

对于所述多种工件部件的部分种类的工件部件，用所述第1臂及所述第2臂的所述手部同时保持而从工件部件供给部搬运到所述作业台，

对于所述多种工件部件当中所剩种类的工件部件，只用所述第1臂或所述第2臂中的任意一个所述手部进行保持而从工件部件供给部搬运到所述作业台。

2.根据权利要求1所述的机器人系统，其特征为，

所述机器人具有将所述主体部可旋转地支撑的基台。

3.根据权利要求2所述的机器人系统，其特征为，

所述机器人具有旋转驱动所述基台与所述主体部的传动装置。

4.根据权利要求1所述的机器人系统，其特征为，

所述第1臂及所述第2臂分别具有：

第1传动装置，使第1结构体相对于所述主体部进行旋转；

第2传动装置，使第2结构体相对于所述第1结构体而围绕与所述第1传动装置的转轴正交的转轴进行旋转；

第3传动装置，使第3结构体相对于所述第2结构体而围绕与所述第2传动装置的转轴正交的转轴进行旋转；

第4传动装置，使第4结构体相对于所述第3结构体而围绕与所述第3传动装置的转轴正交的转轴进行旋转；

第5传动装置，使第5结构体相对于所述第4结构体而围绕与所述第4传动装置的转轴正交的转轴进行旋转；

第6传动装置，使第6结构体相对于所述第5结构体而围绕与所述第5传动装置的转轴正交的转轴进行旋转；

及第7传动装置，使凸缘相对于所述第6结构体而围绕与所述第6传动装置的转轴正交的转轴进行旋转，

所述手部安装于所述凸缘。

5.根据权利要求1所述的机器人系统，其特征为，

所述机器人具有存储事先输入的产品的组装动作信息的存储器，

所述动作指令部根据所述存储器所存储的动作信息来控制所述机器人的动作。

6.根据权利要求1所述的机器人系统，其特征为，

在所述机器人附近，配设具备1种以上工具的工具放置处，

所述动作指令部执行以下内容：

通过所述第1臂或所述第2臂的所述手部保持所述工具，

通过所述保持的工具对搬运到所述作业台上的所述多种工件部件执行组装作业。

7.根据权利要求6所述的机器人系统，其特征为，

所述动作指令部同时执行以下内容：

只用所述第1臂或所述第2臂中的任意一个所述手部来搬运所述工件部件的作业；及用所述第1臂或所述第2臂的另一个所述手部来把持所述工具的作业。

8.一种机器人，其特征为，具有：

主体部；

第1臂，设置于所述主体部并具有多个关节部；

第2臂，与所述第1臂分体地设置于所述主体部并具有多个关节部；

手部，分别设置于所述第1臂及所述第2臂；

及控制装置，分别控制所述第1臂及所述第2臂，

所述控制装置具有动作指令部，

对于多种工件部件当中的任意种类的工件部件，用所述第1臂及所述第2臂的所述手部同时保持而从工件部件供给部搬运到作业台，

对于所述多种工件部件当中所剩种类的工件部件，用所述第1臂或所述第2臂的所述手部进行保持而从工件部件供给部搬运到所述作业台。

9.一种产品的生产方法，其特征为，

在具有主体部、设置于所述主体部并具有多个关节部的第1臂、与所述第1臂分体地设置于所述主体部并具有多个关节部的第2臂、分别设置于所述第1臂及所述第2臂的手部的机器人周边所设置的工件部件供给部中准备多种工件部件；

对于多种工件部件当中的任意种类的工件部件，用所述第1臂及所述第2臂的所述手部同时保持而从工件部件供给部搬运到配置在所述机器人正面的作业台；

对于所述多种工件部件当中所剩种类的工件部件，只用所述第1臂或所述第2臂中的任意一个所述手部进行保持而从工件部件供给部搬运到作业台；

通过所述第1臂及所述第2臂，在所述作业台上进行所述工件部件的组装作业。

10.根据权利要求9所述的产品的生产方法，其特征为，

还包括同时执行以下内容：只用所述第1臂或所述第2臂中的任意一个所述手部来搬运所述工件部件的作业；及用所述第1臂或所述第2臂的另一个所述手部来把持所述工具的作业。

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