CN108349087A - 机器人 - Google Patents

Abstract

本发明是一种对移动的工件进行作业的机器人。本发明的机器人具备：第一机器人臂（10B），其梢端设有支承工件（72）的导引用工具；第二机器人臂（10A），其梢端设有对工件（72）进行特定的作业的作业用工具（73）；及控制装置（6），其控制第一及第二机器人臂（10A、10B）的动作；控制装置（6）以如下方式对第一及第二机器人臂（10A、10B）的动作进行控制：根据工件（72）到达机器人的作业区域的时序信息，利用导引用工具（74）将作业区域内的工件（72）导引至该区域内，利用作业用工具（73）对被导引至该区域内的工件（72）进行作业。

Description

机器人

技术领域

本发明关于机器人。

背景技术

近年来，自提高生产性的观点考虑，提出有在工厂等制造现场由机器人来进行与以往由人类进行的作业相同的作业。例如，专利文献1中揭示有一种进行握持对象物、使握持的对象物移动、或将多个对象物组合的作业的机器人。专利文献2中揭示有一种使用3D相机进行操纵工件的作业（对象抓取，bin picking）的机器人。专利文献3中揭示有一种使用手及工件的接触传感器来进行工件的更换作业的机器人。而且，专利文献4中揭示有一种使用相机及力传感器进行柔软物的组装作业（嵌合等）的机器人。

现有技术文献：

专利文献：

专利文献1：日本专利特开2015-186834号公报

专利文献2：日本专利特开2014-176922号公报

专利文献3：日本专利特开2012-196768号公报

专利文献4：日本专利特开2011-115877号公报。

发明内容

发明要解决的问题：

然而，上述以往的机器人，均是设想对静止的工件进行作业者。故当对于藉由输送机等移动的工件进行特定的作业时，须另外进行追踪控制等以识别移动的工件的位置，从而使系统的构成变得复杂。

本发明是为了解决上述问题而完成，其目的在于以相对简单的构成来实现可对于移动的工件进行特定的作业的机器人。

解决问题的手段：

为了达成上述目的，本发明的某形态的机器人是对移动的工件进行作业的机器人，其具备：第一机器人臂，其梢端设有支承工件的导引用工具；第二机器人臂，其梢端设有对工件进行特定的作业的作业用工具；及控制装置，其控制上述第一及第二机器人臂的动作；上述控制装置是以如下方式控制上述第一及第二机器人臂的动作：根据上述工件到达机器人的作业区域的正时（timing）信息，利用上述导引用工具将上述作业区域内的上述工件导引至该区域内，利用上述作业用工具对被导引至该区域内的工件进行特定的作业。

根据上述构成，依据移动的工件到达机器人的作业区域的正时信息，利用设于第一机器人臂的梢端的导引用工具将作业区域内的工件导引至该区域内，利用设于第二机器人臂的梢端的作业用工具对于被导引至该区域内的工件进行作业。藉此，无需进行工件的追踪控制等，便能根据正时信息对移动的工件进行作业。

上述机器人可进一步具备检知单元，其检知上述工件到达机器人的作业区域的正时，向上述控制装置输出检知信号。

根据上述构成，能准确检知工件到达机器人的作业区域的正时。既可利用例如设于搬送工件的输送机附近的光电传感器检知工件到达的正时，也可对固定设置的相机的影像进行解析而算出正时信息。

上述机器人也可进一步具备接触传感器，其检知上述导引用工具已接触到上述工件，而向上述控制装置输出检知信号，上述控制装置可在接收来自上述接触传感器的上述检知信号时，控制上述第二机器人臂的动作，以利用上述作业用工具对上述工件进行特定的作业。

上述第一机器人臂也可构成为，利用上述导引用工具，进行将输送机上所搬送的上述工件向上述输送机的宽度方向上的规定方向进行导引的动作，藉此，可限制上述工件的向输送机搬送方向的移动，且将上述工件维持为规定姿势，

上述第二机器人臂进行向成为上述规定姿势的上述工件供给规定物品的作业。

上述机器人也可进一步具备限制构件，其将上述作业区域内的上述工件保持在该区域内，上述第一机器人臂利用上述导引用工具支承上述作业区域内的上述工件的一侧面且将该工件的另一侧面导引至上述限制构件侧。

根据上述构成，利用导引用工具支承作业区域内的工件的一侧面并将工件的另一侧面导引至限制构件侧，藉此，容易将工件维持为规定姿势。

发明效果：

本发明能以相对简单的构成来实现可对移动的工件进行特定的作业的机器人。

附图说明

图1是显示第一实施形态的机器人的构成的一例的概略主视图；

图2是图1的机器人的示意性俯视图；

图3是显示图1的机器人的控制装置的概略构成的方块图；

图4是进行特定的作业的机器人的整体构成的图；

图5是显示图4的机器人的动作的一例的流程图；

图6是正时信息检知单元的一例的图；

图7是机器人的动作的一例的图；

图8是显示第二实施形态的机器人的控制装置的概略构成的方块图；

图9是机器人的动作的一例的图。

具体实施方式

以下，参照附图说明较佳的实施形态。再者，以下的所有附图中，对于同一或相当的要素标注同一参照符号且省略相关重复说明。而且，为了便于理解附图而示意性显示各个构成要素，有时，形状及尺寸比等未正确显示。

（第一实施形态）

第一实施形态的机器人例如用于生产便当等的食品工厂等中。而且，本实施形态中，对于作为机器人的一例而使用水平多关节型双臂机器人的情况进行说明，不论水平多关节型/垂直多关节型，均可使用具备两条以上的机器人臂的多关节机器人。

[机器人的构成的一例]

图1是显示第一实施形态的机器人的一例的整体构成的主视图，图2为其示意性俯视图。如图1及图2所示，机器人1具备转向架17、支撑在转向架17的一对机器人臂（以下，有时简单记为「臂」）10、10、及容纳在转向架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可独立地动作、或相互关联地动作。

各臂10是水平多关节型机器人臂，且具备臂部11、腕部13及手部15。本例中，臂部11是由第一连杆12a及第二连杆12b构成。而且，手部15由工具5构成，在腕部13具有安装工具5的机械接口。再者，除了手部15之外，左右的臂10、10的构成实质上相同，左右的手部15、15的工具5、5既可为相同构成，也可为不同构成。

臂部11的第一连杆12a藉由旋转关节而连结在固定于转向架17的上表面的基轴16。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。而且，第二连杆12b藉由旋转关节而连结在第一连杆12a的梢端。第二连杆12b可绕规定于第一连杆12a的梢端的垂直的旋转轴线L2转动。

腕部13藉由直动关节而连结在第二连杆12b的梢端，且可相对于第二连杆12b升降移动。

手部15的工具5藉由旋转关节而连结在腕部13，且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，在臂10，与各关节轴J1～J4对应而设有驱动用的伺服马达M1~M4、及检知该伺服马达M1~M4的旋转角的编码器（未图标）等。

上述结构的两条臂10、10的第一连杆12a、12a的旋转轴线L1位于同一直线上，一个臂10的第一连杆12a与另一臂10的第一连杆12a是以上下存在高低差的方式配置。机器人1的基本坐标系的原点规定于第一连杆12a的旋转轴线L1上。

接着，说明控制装置6。图3是显示控制装置6的概略构成的方块图。如图3所示，控制装置6具备CPU等运算部601、ROM、RAM等记忆部602、伺服控制部603、及接口部604。控制装置6为例如微型控制器等具备计算机的机器人控制器。再者，控制装置6既可为由进行集中控制的单独的控制装置构成，也可由彼此协作地进行分散控制的多个控制装置构成。

在记忆部602，储存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是藉由读出记忆部602中储存的基本程序等软件并予以执行，而控制机器人1的各种动作。也就是说，运算部601生成机器人1的控制指令，且将其输出至伺服控制部603。伺服控制部603构成为，根据运算部601所生成的控制指令，控制机器人1的各臂10的关节轴J1～J4所对应的伺服马达M1~M4的驱动。

接口部604连接在正时信息检知单元7且可与其进行通讯，并将自正时信息检知单元7获得的检知信号输出至运算部601。

而且，当构成为由手部15的工具5进行卡夹或吸附等动作时，该动作的控制也由控制装置6进行。进而，当工具5卡夹其他工具、且其他工具进行卡夹或吸附等动作时，其他工具的动作的控制也由控制装置6进行。从而，控制装置6进行机器人1整体的动作的控制。

再者，当工具5卡夹其他工具时，由工具5及其他工具构成手部15。而且，工具5可更换。

图4是显示进行特定的作业的机器人的整体构成的图。以下，将使一对臂扩展的方向称为左右方向，将平行于基轴的轴心的方向称为上下方向，将与左右方向及上下方向正交的方向称为前后方向。如图4所示，在机器人1的近前配置有输送机71。利用输送机71将工件72向箭头75的方向搬送。本实施形态中，机器人1对藉由输送机71而移动的工件72进行特定作业。机器人1的「作业区域」是机器人1周围的区域，且是涵盖输送机71的区域。在输送机71的皮带的两侧，设有限制搬送物的移动的一对侧壁71a、71b。在这些侧壁，设有作为正时信息检知单元7的光电传感器。在较光电传感器的投光部7a下游侧的侧壁71a，设有限制构件8。限制构件8具有平板形状，其主面朝向输送机71侧配置。

光电传感器具有设于机器人1侧的一个侧壁71a的投光部7a、及设于另一个侧壁71b的受光部7b。该光电传感器构成为，自投光部7a射出可视光线或红外线等光，利用受光部7b检知被输送机71上的检知物体遮挡的光量的变化并生成检知信号。如此，光电传感器检知藉由输送机71搬送来的工件72。该检知信号被输入至机器人1的控制装置6（参照图3）。

在机器人1的第一机器人臂10A（以下，有时记载为「第一臂10A」）的手部15（15A），具有对工件72进行特定的作业的作业用工具73。而且，在第二机器人臂10B（以下，有时记载为「第二臂10B」）的手部15（15B），具有用于支承工件72且将其向规定方向进行导引的导引用工具74。控制装置6（参照图3）构成为以如下方式控制第一臂10A及第二臂10B的动作：根据工件72到达机器人1的作业区域的正时信息，利用导引用工具74将作业区域内的工件72导引至该区域内，利用作业用工具73对被导引至该区域内的工件72进行作业。

本实施形态中，工件72是装有米饭及多种配菜的便当盒。机器人1的「特定作业」是对便当盒内的特定的配菜（例如汉堡排）添加调味酱的作业。此时，作业用工具73是调味酱吐出装置，导引用工具74是用于导引便当盒的导引构件。导引用工具74具有俯视时呈大致L字形状弯曲的形状。

而且，第一、第二臂10A、10B是如上文所述，各自包含手部15A、15B，因此有将手部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。

[机器人的动作]

接着，对于上述构成的机器人1的动作进行说明。图5是显示进行特定作业的机器人1的动作的一例的流程图。

首先，控制装置6自正时信息检知单元7获得检知信号，生成工件72到达机器人1的作业区域的正时信息（图5的步骤S1）。图6是显示利用正时信息检知单元7（光电传感器）检知正时信息的动作的一例的图。如图6所示，光电传感器自投光部7a射出可视光线或红外线等光，利用受光部7b检知被藉由输送机71搬送来的工件（便当盒）72遮挡的光量的变化，并生成检知信号。由输送机71搬送来的工件（便当盒）72虽非特定的姿势，仍可藉由光电传感器检知由输送机71搬送来的工件（便当盒）72。该检知信号被输入至机器人1的控制装置6（参照图3）。控制装置6根据所获得的检知信号生成工件72到达机器人1的作业区域的正时信息。此处，工件72被光电传感器检知后直至由藉由输送机71搬送至机器人1的作业区域的时间预先储存在记忆部602。藉由对光电传感器的检知正时加上上述时间，能准确地算出到达机器人1的作业区域的正时。

而后，控制装置6以如下方式控制第一、第二臂10A、10B的动作：根据正时信息，利用导引用工具74将不断到达机器人1的作业区域的工件72导引至区域内（图5的步骤S2），利用作业用工具73对被导引至区域内的工件72进行作业（图5的步骤S3）。

图7是显示步骤S2及S3的动作的一例的图。导引用工具74形成为俯视时呈大致L字形状弯曲的形状，如图7所示，第二臂10B使导引用工具74向箭头76的方向移动。藉此，工件（便当盒）72沿着导引用工具74被导引至输送机71的宽度方向的一端侧。此时，藉由导引用工具74支承作业区域内的工件（便当盒）72的一侧面，并将工件（便当盒）72的另一侧面导引至限制构件8侧。藉此，工件（便当盒）72的向输送机搬送方向的移动受到限制，且工件（便当盒）72可维持为规定姿势。藉此，能将作业区域内的工件72保持在该区域内。

另一方面，第一臂10A进行向成为规定姿势的工件（便当盒）72供给规定物品的作业。在该姿势下的搬送状态下，第一臂10A一面使手部15A进行反复向箭头77方向（输送机71的宽度方向）往复移动的动作，一面使作业用工具73即调味酱吐出装置吐出调味酱。藉此，能向位于工件（便当盒）72的特定部位的配菜（例如汉堡排）添加调味酱。因工件72依序由输送机71搬送，故机器人1欲继续进行作业时（步骤S4），返回至步骤S1并待机，直至控制装置6获得下一检知信号为止（直至搬送有下一工件72为止）。

据此，根据本实施形态，依据移动的工件72到达机器人1的作业区域的正时信息，利用设于臂10B的梢端的导引用工具74，将作业区域内的工件72导引至该区域内，利用设于臂10A的梢端的作业用工具73对被导引至该区域内的工件72进行作业。藉此，无需进行工件72的追踪控制等，能根据正时信息对移动的工件72进行作业。如此，能以相对简单的构成来实现可对移动的工件72进行特定的作业的机器人。

而且，机器人1具备正时信息检知单元7，故能准确地算出工件72到达机器人1的作业区域的正时。再者，本实施形态中，是利用设于搬送工件的输送机71附近的透过型光电传感器检知工件72，但并不限于透过型光电传感器，也可利用所谓反射型或回归反射型光电传感器进行检知。而且，也可对固定地设置的相机的影像进行解析而算出工件72到达的正时信息。

而且，藉由利用导引用工具74支承作业区域内的工件72的一侧面且将工件72的另一侧面导引至限制构件8侧，能容易地维持工件72的姿势；

（第二实施形态）

接下来，对于第二实施形态进行说明。以下，省略与第一实施形态共通的结构的说明，仅对于不同的结构进行说明。

图8是显示第二实施形态的机器人1的控制装置的概略构成的方块图。如图8所示，本实施形态的机器人1的不同的处在于进一步具备接触传感器9，该接触传感器9检知导引用工具74已接触到工件72、并向控制装置6A输出检知信号。本实施形态中，接触传感器9是使用分布型压力传感器，但只要为用于检知与物体的接触者，则也可使用其他形式的接触传感器。

图9是显示机器人1的动作的一例的图。导引用工具74形成为俯视时呈大致L字形状弯曲的形状，且具有长边部分74a及短边部分74b。本实施形态中，在短边部分74b的内侧表面设有接触传感器9。接触传感器9检知工件（便当盒）72已接触到导引用工具74的短边部分74b的内侧表面。

如图9所示，控制装置6A根据正时信息使第二臂10B的导引用工具74自输送机71的外侧向箭头76的方向移动。此时，控制装置6A自接触传感器9接收已检知到工件（便当盒）72已接触到导引用工具74的短边部分74b的内侧表面的检知信号时，以如下方式控制导引用工具74：利用导引用工具74的短边部分74b及长边部分74a支承作业区域内的工件（便当盒）72的梢端及侧面，且追踪由输送机71搬送的工件（便当盒）72的动作。

另一方面，第一臂10A进行利用导引用工具74向成为规定姿势的工件（便当盒）72供给规定物品的作业。第一臂10A一面追踪由输送机71搬送的工件（便当盒）72的动作而使手部15A反复进行向箭头77方向（输送机71的宽度方向）往复移动的动作，一面使作业用工具73即调味酱吐出装置吐出调味酱。藉此，能向位于工件（便当盒）72的特定部位的配菜（例如汉堡排）添加调味酱。如上所述，本实施形态中，控制装置6A以如下方式控制第一臂10A的动作：在利用接触传感器9检知到导引用工具74已接触到工件72的情况下，利用作业用工具73对工件72进行特定的作业。

再者，本实施形态中，构成为将接触传感器9设于导引用工具74的短边部分74b的内侧表面，一面追踪由输送机71搬送的工件72的动作一面进行特定的作业，但也可为将接触传感器9设于长边部分74a的内侧表面，利用导引用工具74的长边部分74a使输送机71上的工件72的动作完全停止后，再进行特定的作业。接触传感器9检知工件（便当盒）72已接触到导引用工具74的长边部分74a的内侧表面，且将检知信号输出至控制装置6A。控制装置6A是以如下方式控制第二臂10B的动作：利用导引用工具74的长边部分74a支承作业区域内的工件（便当盒）72的一侧面，且将工件（便当盒）72的另一侧面导引至限制构件8侧。藉此，限制工件（便当盒）72的向输送机搬送方向的移动，且可将工件（便当盒）72维持为规定姿势。也可如此使输送机71上的工件72的动作完全停止后，再向位于工件（便当盒）72的特定部位的配菜（例如汉堡排）添加调味酱。

再者，上述各实施形态中，是进行向便当盒内的内容物涂布调味酱的作业，但也可为涂布酱油、调味汁等的作业，还可为将配菜等内容物装入便当盒内部的作业。

再者，上述各实施形态中，是一面搬送便当盒一面添加调味酱，但也可在便当盒成为特定的姿势后使输送机停止，而向静止状态的便当盒添加调味酱。

根据上述说明，本技术领域人员可知本发明的多种改良或其他实施形态。故上述说明应仅解释为例示，其目的在于向本领域技术人员教示执行本发明的最佳形态。可在未脱离本发明精神的范围内，实质性地变更其构造及/或功能的详情。

工业应用性：

本发明可应用于用于进行与以往由人类进行的作业相同的作业的机器人。

符号说明：

1 机器人

6、6A 控制装置

7 正时信息检知单元（光电传感器）

8 限制构件

9 接触传感器

10 机器人臂

10A 第一机器人臂

10B 第二机器人臂

15、15A、15B 手部

72 工件（便当盒）

73 作业用工具（调味酱吐出装置）

74 导引用工具（L字型导引构件）。

Claims (5)

1.一种机器人，是对移动的工件进行作业的机器人，其特征在于，

具备：

第一机器人臂，其梢端设有支承工件的导引用工具；

第二机器人臂，其梢端设有对工件进行特定的作业的作业用工具；及

控制装置，其控制所述第一及第二机器人臂的动作；

所述控制装置是以如下方式控制所述第一及第二机器人臂的动作：根据所述工件到达机器人的作业区域的正时信息，利用所述导引用工具将所述作业区域内的所述工件导引至该区域内，利用所述作业用工具对被导引至该区域内的工件进行特定的作业。

2.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于，

进一步具备检知单元，其检知所述工件到达机器人的作业区域的正时，向所述控制装置输出检知信号。

3.根据权利要求1或2所述的机器人，其特征在于，

进一步具备接触传感器，其检知所述导引用工具已接触到所述工件，并向所述控制装置输出检知信号，

所述控制装置接收来自所述接触传感器的所述检知信号时，控制所述第二机器人臂的动作，以利用所述作业用工具对所述工件进行特定的作业。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的机器人，其特征在于，以如下形式构成：

所述第一机器人臂利用所述导引用工具进行将输送机上所搬送的所述工件向所述输送机的宽度方向上的规定方向进行导引的动作，藉此，限制所述工件的向输送机搬送方向的移动，且将所述工件维持为规定姿势，

所述第二机器人臂进行向成为所述规定姿势的所述工件供给规定物品的作业。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的机器人，其进一步具备限制构件，所述限制构件将所述作业区域内的所述工件保持在该区域内，

所述第一机器人臂利用所述导引用工具支承所述作业区域内的所述工件的一侧面并将该工件的另一侧面导引至所述限制构件侧。