CN108290295B - 机器人及机器人的作业方法 - Google Patents

Abstract

提供无需用于固定工件等对象物的治具、用于整理对象物的姿态的装置等即可良好地执行特定作业的机器人及机器人的作业方法。本发明的机器人的一例具备：在梢端具有与对对象物进行的特定作业相应的手部（15A）的第一机械臂（10A）；以及在梢端具有与用于支援特定作业的支援作业相应的手部（15B）的第二机械臂（10B），第一机械臂（10A）形成为对对象物进行特定作业的结构，第二机械臂（10B）形成为在第一机械臂（10A）进行特定作业时，进行对对象物的向规定方向的移动进行限制的支援作业的结构。

Description

机器人及机器人的作业方法

技术领域

本发明涉及机器人及机器人的作业方法。

背景技术

以往在电子设备等的生产工厂中，利用机器人进行作业。例如，专利文献1中记载了机器人进行把持对象物、移动把持的对象物、组合多个对象物的作业。

现有技术文献：

专利文献：

专利文献1 ：日本特开2015-186834号公报。

发明内容

发明要解决的问题：

然而，对工件等对象物进行作为目的的规定的作业（特定作业）时，根据作业，需要用于固定对象物的治具、用于调整对象物的姿态的装置等。

本发明为了解决上述问题而形成，目的在于提供一种无需用于固定工件等对象物的治具、用于调整对象物的姿态的装置等即可良好地执行特定作业的机器人及机器人的作业方法。

解决问题的手段：

为了达成上述目的，根据本发明某种形态的机器人，具备：在梢端具有与对对象物进行的特定作业相应的手部的第一机械臂；以及在梢端具有与用于支援所述特定作业的支援作业相应的手部的第二机械臂；所述第一机械臂形成为对所述对象物进行所述特定作业的结构；所述第二机械臂形成为在所述第一机械臂进行所述特定作业时，进行对所述对象物的向规定方向的移动进行限制的所述支援作业的结构。

又，根据某种形态的机器人的作业方法，是具备在梢端具有与对对象物进行的特定作业相应的手部的第一机械臂、以及在梢端具有与用于支援所述特定作业的支援作业相应的手部的第二机械臂的机器人，该机器人通过所述第一机械臂的动作对所述对象物进行所述特定作业，此时，通过所述第二机械臂的动作进行对所述对象物的向规定方向的移动进行限制的所述支援作业。

根据上述机器人及机器人的作业方法，在第一机械臂进行特定作业时，第二机械臂进行对对象物的向规定方向的移动进行限制的支援作业，以此无需用于固定对象物的治具、用于调整对象物的姿态的装置等即可良好地执行特定作业。

发明效果：

本发明具有以上说明的结构，发挥无需用于固定工件等对象物的治具、用于调整对象物的姿态的装置等即可良好地执行特定作业这样的效果。

附图说明

图1是示出根据实施形态的机器人的一例的整体结构的概略主视图；

图2是机器人的平面示意图；

图3是示出机器人的控制装置的概略结构的框图；

图4是示出机器人的作业方法的一例的流程图；

图5是示出机器人的作业的第一具体例的图；

图6是示出机器人的作业的第二具体例的图；

图7是示出机器人的作业的第三具体例的图；

图8是示出机器人的作业的第四具体例的图；

图9是示出机器人的作业的第五具体例的图。

具体实施方式

以下参照附图说明优选的实施的形态。另，以下所有附图中对相同或相当的要素标以相同的参照符号，省略其重复说明。又，附图为了便于理解而示意性示出各个构成要素，存在形状及尺寸比等并非准确表示的情况。

（实施形态）

根据本实施形态的机器人及机器人的作业方法例如可在装配电气、电子部件等从而生产产品的生产工厂或生产便当等的食品工厂等中利用。又，本实施形态中，对作为机器人的一例使用水平多关节型双臂机器人的情况进行了说明，但可与水平多关节型、垂直多关节型无关地使用具备两个以上的机械臂的多关节机器人。

〔机器人的结构的一例〕

图1是示出根据本实施形态的机器人的一例的整体结构的主视图，图2是该机器人的平面示意图。如图1及2所示，机器人1具备：转向架17；支持于转向架17的一对机械臂（以下存在仅记载为“臂”的情况）10、10；以及容纳于转向架17内的控制装置6。

该机器人1是具备左右的臂10、10的双臂机器人。左右的臂10、10能独立动作或相互关联地动作。

各臂10为水平多关节型机械臂，具备臂部11、腕部13和手部15。本例中，臂部11由第一连杆12a及第二连杆12b构成。又，手部15由工具5构成，在腕部13具有供工具5安装的机械接口（mechanical interface）。另，左右的臂10、10除手部15之外实质上为相同构造，左右的手部15、15的工具5、5可为相同结构，也可为不同结构。

臂部11的第一连杆12a通过旋转关节与固定于转向架17的上表面的基轴16连结。第一连杆12a可绕通过基轴16的轴心的垂直的旋转轴线L1转动。又，第二连杆12b通过旋转关节与第一连杆12a的梢端连结。第二连杆12b可绕在第一连杆12a的梢端规定的垂直的旋转轴线L2转动。

腕部13通过直动关节与第二连杆12b的梢端连结，可相对于第二连杆12b升降移动。

手部15的工具5通过旋转关节与腕部13连结，可绕垂直的旋转轴线转动。

上述结构的各臂10具有与各关节对应的关节轴J1～J4。而且，臂10上以与各关节轴J1～J4建立对应的形式设置有驱动用的伺服马达（未图示）以及检测该伺服马达的旋转角的编码器（未图示）等。

上述结构的两个臂10、10的第一连杆12a、12a的旋转轴线L1在同一直线上，一方的臂10的第一连杆12a与另一方的臂10的第一连杆12a上下设有高低差地配置。机器人1的基本坐标系的原点规定在第一连杆12a的旋转轴线L1上。

接着说明控制装置6。图3是示出控制装置6的概略结构的框图。如图3所示，控制装置6具备CPU等运算部601，ROM、RAM等存储部602，和伺服控制部603。控制装置6例如是具备微控制器等计算机的机器人控制器。另，控制装置6可以由集中控制的单独的控制装置构成，也可以由相互协作且分散控制的多个控制装置的构成。

存储部602中存储有作为机器人控制器的基本程序、各种固定数据等信息。

运算部601通过读取并执行存储于存储部602的基本程序等软件来控制机器人1的各种动作。即，运算部601生成机器人1的控制指令，将其输出至伺服控制部603。伺服控制部603形成为基于运算部601生成的控制指令控制与机器人1的各臂10的关节轴J1～J4对应的伺服马达的驱动的结构。

又，在形成为手部15的工具5进行夹、吸附等动作的结构的情况下，该动作的控制也由控制装置6进行。此外，在工具5夹着其他工具且该其他工具进行夹、吸附等动作的情况下，该其他工具的动作的控制也由控制装置6进行。因此，控制装置6进行机器人1整体的动作的控制。

另，在工具5夹着其他工具的情况下，由工具5及其他工具构成手部15。又，工具5可交换。

〔机器人的作业方法〕

接着对上述结构的机器人1的作业方法进行说明。图4是示出该作业方法的一例的流程图。在该图4中，仅记载本实施形态中主要的工序。

在此，将两个机械臂10、10中的任一方作为第一机械臂10A，另一方作为第二机械臂10B。

而且，机器人1如图4所示，通过第一机械臂10A的动作来对对象物进行特定作业（步骤S1），通过第二机械臂10B的动作来进行支援作业（步骤S2）。

此处，特定作业和支援作业各自的开始时刻及结束时刻不一定相同。例如，支援作业在特定作业开始以前开始，特定作业与支援作业存在重复的时间的情况较多。特定作业是对对象物进行的、作为目的的规定的作业。又，支援作业例如是限制对象物的向规定方向的移动从而有助于特定作业的执行的作业，与特定作业不同。特定作业及支援作业的一例在以下的具体例中示出。

〔具体例的说明〕

图5～图9分别是示出上述的机器人1的作业的具体例的图。

在进行特定作业的第一机械臂10A（以下存在记载为“第一臂10A”的情况）的手部15（15A）具有与对对象物进行的特定作业相应的工具。又，在进行支援作业的第二机械臂10B（以下存在记载为“第二臂10B”的情况）的手部15（15B）具有与支援作业相应的工具。另，图5～图9所示的腕部13是具备外部装饰的腕部13的一部分。

又，第一、第二臂10A、10B如前所述，分别包括手部15A、15B，因此存在也将手部15A、15B的工具的动作作为第一、第二臂10A、10B的动作进行说明的情况。

〔第一具体例〕

图5示出进行用螺丝54将用于电子设备的基板53固定在框体52上的作业（特定作业）的情况。该情况下，在第一臂10A的手部15A具有螺丝拧紧机55。又，在第二臂10B的手部15B具有吸附基板53的吸附装置56。该情况下，对象物为框体52及基板53，是多个构件（此处为板状构件）的一例。

在此省略详情，借由机器人1使作业台51上载有框体52，其上载有基板53。之后如图5所示，第二臂10B利用其吸附装置56吸附基板53且维持向下方按压的状态。由此限制框体52及基板53的向上方的移动，框体52及基板53被暂时固定在作业台51上（支援作业）。该状态下，第一臂10A通过螺丝拧紧机55在规定的地方拧紧螺丝54。由此，用螺丝54将基板53固定在框体52上。另，螺丝54安装于与基板53的四角对应的部分。图5中，在与基板53左侧（第一臂10A侧）的两角对应的部分安装螺丝54后，第二臂10B的手部15B离开基板53，向规定的位置退避。之后，在与基板53右侧的两角对应的部分安装螺丝54。

〔第二具体例〕

图6示出进行在规定的地方切断树脂基板62的作业（特定作业）的情况。该情况下，在第一臂10A的手部15A具有基板切断用刨槽机63。又，在第二臂10B的手部15B具有吸附树脂基板62的吸附装置64。该情况下，对象物为由板状构件构成的树脂基板62。

如图6所示，树脂基板62载于作业台61上后，第二臂10B利用其吸附装置64吸附树脂基板62且维持向下方按压的状态。由此，限制树脂基板62的向上方的移动，将树脂基板62暂时固定在作业台61上（支援作业）。该状态下，第一臂10A通过基板切断用刨槽机63切断树脂基板62的规定的地方。由此，可得到两块具有所希望的形状（此处为四角形）及大小的树脂基板。

〔第三具体例〕

图7示出进行如下作业（特定作业）的情况：通过输送机71向箭头75的方向搬运装有饭及多个种类的菜等多个物品的便当盒72时，向特定的菜（例如汉堡肉饼）加酱汁。该情况下，在第一臂10A的手部15A具有酱汁吐出装置73。又，在第二臂10B的手部15B具有用于引导便当盒72的L字型的引导构件74。该情况下，对象物为装有饭及多个种类的菜的便当盒72，在该便当盒72中容纳酱汁（规定物）。

通过输送机71搬运来的便当盒72存在不是特定的姿态的情况。因此通过光电传感器等检测器（未图示）检测搬运来的便当盒72。将该检测信号输入至机器人1的控制装置6。

而且，第二臂10B使引导构件74向箭头76的方向移动，以此将便当盒72沿引导构件74向输送机71的宽度方向的一端侧引导，使便当盒72成为图7所示的特定的姿态（支援作业）。在这种姿态的搬运状态下，第一臂10A一边以使手部15A在箭头77方向（输送机71的宽度方向）上重复往复移动的形式动作，一边使酱汁吐出装置73吐出酱汁。由此能对位于便当盒72的特定位置的菜（例如汉堡肉饼）加酱汁。

另，上述例中，一边搬运便当盒72一边加酱汁，但也可以是在便当盒72成为特定的姿态后使输送机71停止，对静止状态的便当盒72加酱汁。

〔第四具体例〕

图8示出进行如下作业（特定作业）的情况：在装有饭及多个种类的菜等多个物品的便当盒82（对象物）中，例如将装有酱油的容器85（规定物）容纳于规定位置。该情况下，在第一臂10A的手部15A具有吸附装置83。又，在第二臂10B的手部15B具有用于将便当盒82中的菜向水平面内的规定方向（箭头86的方向）聚集的L字型的聚集构件84。

该情况下，通过光电传感器等检测器（未图示）检测由输送机81以特定的姿态搬运来的便当盒82，以使便当盒82在输送机81上的规定位置停止的形式使输送机81停止。又，上述检测器的检测信号输入至机器人1的控制装置6。

而且，如图8所示，相对于在输送机81上静止的便当盒82，第二臂10B使聚集构件84向箭头86的方向移动。由此，装入便当盒82的菜向箭头86的方向聚集从而在便当盒82中形成规定的空间87（支援作业）。该状态下，第一臂10A以使吸附装置83所吸附的装有酱油的容器85向空间87的正上方移动的形式动作，使吸附装置83的吸附动作停止从而使装有酱油的容器85落下。由此能使装有酱油的容器85容纳于便当盒82中的规定的空间87。

另，也可以代替装有酱油的容器85，将其他菜等向便当盒82容纳。

〔第五具体例〕

图9示出进行将用袋包装后的板状点心P容纳于在作业台91上放置的点心盒92的作业的情况。此处示出进行在装有多个点心93的点心盒92（对象物）中，将多个点心96（规定物）容纳于规定位置的作业（特定作业）的情况。该情况下，在第一臂10A的手部15A具有把持多个点心96的把持装置94。又，在第二臂10B的手部15B具有用于阻止已装入点心盒92的点心93倒向规定方向（箭头97的方向）或包装袋鼓起而横着扩展的、L字型的限制构件95。安装于第一臂10A的手部15A的把持装置94形成为可在箭头101方向及其反方向上正反旋转90度，且能把持多个点心的结构。

向点心盒92容纳的点心P通过输送机99向箭头100方向搬运。在输送机99的搬出端，使把持装置94成为从图9的状态向箭头101方向旋转90度的状态，接收并把持规定个数（本例中为五个）的点心P。之后，通过使把持装置94 反向旋转90度，向点心盒92移动，并解除点心的把持，从而将点心装入点心盒92。

如上述那样，在最初由第一臂10A将多个点心93装入点心盒92时，在将把持装置94所把持的点心93装到点心盒92中的时间点，使第二臂10B的限制构件95移动至图9所示的状态。该状态下，第一臂10A解除把持装置94的把持，在输送机99的搬出端接收接下来装入的多个点心96，并装入点心盒92。欲将该点心96装入的状态在图9中示出。

而且，如图9所示，通过第二臂10B的限制构件95阻止先装入的点心93倒下或包装袋鼓起而横着扩展，并确保向点心盒92中装入接下来的点心的规定的空间98（支援作业）。该状态下，第一臂10A将点心96以由把持装置94把持的状态装入空间98。由此能将点心96容纳于点心盒92中的规定的空间98。

〔其他例〕

以下示出上述以外的作业例，但不限于这些例子。另，与上述的具体例同样，任何情况下，在第一臂10A及第二臂10B上都安装有与各自的作业相应的手部15A、手部15B。

（1）在进行将包装后的点心以规定个数容纳于点心盒的作业时，通过第二臂10B固定点心盒。并且，通过第一臂10A将规定个数的点心吸附把持并向点心盒装入。

（2）在进行将装载于基板的FPC用连接器、FPC（柔性印刷（flexible print）配线板）进行连接的作业时，通过第二臂10B在作业台上将基板向下方按压，以此修正基板的歪斜并进行固定。并且，通过第一臂10A将FPC吸附把持并插入FPC用连接器。

（3）在进行为了加强装载于基板上的部件等的固定等而在基板涂覆固定剂（热固性树脂、紫外线固化树脂等）的作业时，通过第二臂10B在作业台上将基板向下方按压（也可以是一边吸附一边向下方按压），以此固定基板。并且，通过第一臂10A涂覆固定剂。

（4）在进行切除树脂成型品的流道的作业时，由第二臂10B把持从成型机送出的带有流道的树脂成型品。并且，在第一臂10A的手部15A安装钳子（nipper），用该钳子切除流道。

（5）在进行为了从手机等电子设备取出可再利用的资源（例如稀有金属等）而分解电子设备并取出部件的作业时，由第二臂10B对作业台上的电子设备进行按压并暂时固定。并且，在第一臂10A的手部15A安装螺丝拧紧机，利用该螺丝拧紧机拧松固定部件的螺丝并取下螺丝后，将部件吸附把持并卸下。

（6）在进行往工件上贴标签的作业时，由第二臂10B对作业台上的工件进行按压并暂时固定。并且，由第一臂10A把持标签，将标签贴在被固定的工件上。

（7）在进行制作热狗的作业时，第二臂10B以扩大有裂口的纺锤形面包的裂口的形式把持纺锤形面包。并且，由第一臂10A把持香肠，插入纺锤形面包的裂口。

（8）在进行对装有液体医药品等液体的瓶子安装瓶盖的作业时，由第二臂10B把持未安装瓶盖而装有液体的瓶子。并且，由第一臂10A把持瓶盖，配合瓶口的螺纹拧紧。

（9）在进行打开罐头的作业时，由第二臂10B将罐头按压在作业台上并暂时固定。并且，在第一臂10A的手部15A安装例如电动式的开罐机，由该开罐机打开罐头。

（10）在进行折叠衣料的作业时，由第二臂10B将衣料的一端按压在作业台上并暂时固定。并且，由第一臂10A把持衣料的另一端从而折叠。

（11）在进行将商品目录等文件放入透明文件夹的作业时，通过第二臂10B吸附保持透明文件夹的一侧的面并形成开口部，通过第一臂10A吸附文件并从上述开口部放入透明文件夹。

其他，在进行对压缝机、压机等加工机器供给工件的作业时，机器人1利用第一臂10A或第二臂10B将工件把持并移送至加工机器的规定位置进行保持，以该保持的状态利用加工机器进行加工。该情况下，能利用机器人1进行工件的移送、定位及固定。

如以上说明，机器人1具备：在梢端具有与对对象物进行的特定作业相应的手部15A的第一机械臂10A、以及在梢端具有与用于支援特定作业的支援作业相应的手部15B的第二机械臂10B，第一机械臂10A形成为对对象物进行特定作业的结构，第二机械臂10B形成为在第一机械臂10A进行特定作业时，进行对对象物的向规定方向的移动进行限制的支援作业的结构。

根据该结构，第一机械臂进行特定作业时，第二机械臂10B进行限制对象物的向规定方向的移动的支援作业，从而无需用于固定对象物的治具、用于调整对象物的姿态的装置等即可良好地执行特定作业。

而且，也可以是，第二机械臂10B形成为进行如下支援作业的结构：将载置于规定的作业台上的对象物向下方按压，以此限制对象物的向上方的移动，且将对象物暂时固定在作业台上（参照例如图5、图6所示的具体例）。

在这种情况下，也可以是，对象物由层叠的多个构件（例如板状构件）构成，第一机械臂10A形成为进行如下特定作业的结构：对对象物拧紧螺丝，以此将多个构件彼此用螺丝固定（参照图5所示的具体例）。或者也可以是，第一机械臂10A形成为进行如下特定作业的结构：对对象物进行切断，以此切断对象物的规定的地方（例如参照图6所示的具体例）。

又，也可以是，第二机械臂10B形成为进行如下支援作业的结构：进行将在输送机上搬运的对象物向输送机的宽度方向上的规定方向引导的动作，以此限制对象物的向与规定方向相反的方向的移动，且使对象物相对于搬运方向成为规定的姿态；第一机械臂10A形成为进行如下特定作业的结构：向成为规定的姿态的对象物供给规定物，以此将规定物容纳于输送机上的对象物（例如参照图7所示的具体例）。

又，也可以是，对象物由上表面开口并装有一个或多个物品的盒子构成，第二机械臂10B形成为进行如下支援作业的结构：进行将盒子中的物品向水平面内的规定方向聚集的动作，以此限制物品的向与规定方向相反的方向的移动，且在盒子中确保规定的空间；第一机械臂10A形成为进行如下特定作业的结构：向规定位置供给规定物，以此将规定物容纳至盒子中的空间（例如参照图8所示的具体例）。

又，也可以是，对象物由上表面开口并装有一个或多个物品的盒子构成，第二机械臂10B形成为进行如下支援作业的结构：使用于阻止盒子中的物品向水平面内的规定方向扩展的限制构件与物品的侧面抵接，以此限制物品的向与规定方向相反的方向的移动，且在盒子中确保规定的空间；第一机械臂10A形成为进行如下特定作业的结构：向规定位置供给规定物，以此将规定物容纳至盒子中的空间（例如参照图9所示的具体例）。

根据上述说明，本领域技术人员可明确本发明较多的改良或其它实施形态。所以，上述说明应仅作为示例解释，是以向本领域技术人员教导执行本发明的最优形态为目的而提供的。在不脱离本发明的主旨的范围内，能够实质性变更其构造和/或功能的详细内容。

工业应用性：

本发明作为无需用于固定工件等对象物的治具、用于调整对象物的姿态的装置等即可良好地执行特定作业的机器人及机器人的作业方法等，是有用的。

符号说明：

1　 机器人；

10　 机械臂；

10A　 第一机械臂；

10B　 第二机械臂；

15、15A、15B 　 手部。

Claims (2)

1.一种机器人，其特征在于，

具备：在梢端具有与对上表面开口并装有一个或多个不能自行直立的板状物品的盒子进行的特定作业相应的手部的第一机械臂；以及

在梢端具有与用于支援所述特定作业的支援作业相应的手部的第二机械臂；

所述第二机械臂形成为进行如下的所述支援作业的结构：使用于阻止所述盒子中的所述板状物品向水平面内的规定方向扩展的L字型的两个限制构件分别与所述板状物品的上表面及侧面抵接，以此对所述板状物品的向所述水平面内的规定方向的移动进行限制，且在所述盒子中确保规定的空间；

所述第一机械臂形成为进行如下的所述特定作业的结构：由所述第一机械臂上安装的把持装置把持通过输送机搬运的所述板状物品，从所述板状物品的侧面看使所述把持装置位于两个所述限制构件之间，将所述板状物品容纳至所述盒子中的所述空间的规定位置，所述板状物品由两个所述限制构件限制向所述水平面内的规定方向上的移动。

2.一种机器人的作业方法，其特征在于，

是具备在梢端具有与对上表面开口并装有一个或多个不能自行直立的板状物品的盒子进行的特定作业相应的手部的第一机械臂、以及在梢端具有与用于支援所述特定作业的支援作业相应的手部的第二机械臂的机器人，

通过所述第二机械臂的动作进行如下的所述支援作业：使用于阻止所述盒子中的所述板状物品向水平面内的规定方向扩展的L字型的两个限制构件分别与所述板状物品的上表面及侧面抵接，以此对所述板状物品的向所述水平面内的规定方向的移动进行限制，且在所述盒子中确保规定的空间；

通过所述第一机械臂的动作进行如下的所述特定作业：由所述第一机械臂上安装的把持装置把持通过输送机搬运的所述板状物品，从所述板状物品的侧面看使所述把持装置位于两个所述限制构件之间，将所述板状物品容纳至所述盒子中的所述空间的规定位置，所述板状物品由两个所述限制构件限制向所述水平面内的规定方向上的移动。

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