CN112978346A

CN112978346A - 物品搬运系统

Info

Publication number: CN112978346A
Application number: CN202011433275.6A
Authority: CN
Inventors: 古屋好丈; 须贺启介
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2019-12-16
Filing date: 2020-12-10
Publication date: 2021-06-18
Also published as: US20210178599A1; DE102020132519A1; JP2021094626A; US11407114B2; JP7436197B2

Abstract

本发明的物品搬运系统(1)具备：托盘(2)，其配置在地面(F)上，并搭载要搬运的物品(W)；机器人(3)，其具备检测外力的力觉传感器(8)；摩擦力降低装置(4)，其设置在地面(F)或托盘(2)中的至少一方，并且调整地面(F)和托盘(2)之间的摩擦力；以及控制装置(5)，其控制机器人(3)对托盘(2)施加横向负载，从而使托盘(2)在地面(F)上滑动，并且根据在施加了横向负载时由力觉传感器(8)检测出的横向负载方向的外力的大小，控制摩擦力降低装置(4)。

Description

物品搬运系统

技术领域

本发明涉及物品搬运系统。

背景技术

当利用协作机器人搬运超过可搬运重量的物品时，将物品搭载在放置于地面的托盘中，并利用协作机器人对托盘施加横向负载，使托盘在地面上滑动。

在使托盘在地面上滑动时，需要施加比在地面和托盘之间产生的摩擦力更大的横向负载。在地面和托盘之间产生的摩擦力，根据地面或者托盘背面的状态、以及是否为静摩擦或动摩擦而发生变动。

发明内容

发明要解决的问题

协作机器人由于搭载有用于检测与人或者物体的接触的力觉传感器，因此若在搬运过程中摩擦力发生变动，则误检测为与人或物体的接触，发出警报并停止。从而，希望即使在地面和托盘之间产生的摩擦力发生变动，也能避免发出警报和停止，稳定地搬运物品。

用于解决问题的方案

本发明的一个方案是一种物品搬运系统，其特征在于，具备：托盘，其配置在地面上，并搭载要搬运的物品；机器人，其具备检测外力的力觉传感器；摩擦力降低装置，其设置在所述地面或所述托盘中的至少一方，并且调整所述地面和所述托盘之间的摩擦力；以及控制装置，其控制所述机器人对所述托盘施加横向负载，从而使所述托盘在所述地面上滑动，并且根据在施加了横向负载时由所述力觉传感器检测出的所述横向负载方向的外力的大小，控制所述摩擦力降低装置。

附图说明

图1是本发明的一个实施方式的物品搬运系统，是表示托盘配置在第一位置的状态的整体结构图。

图2是表示在图1的物品搬运系统中，托盘配置在第二位置的状态的整体结构图。

图3是说明图1的物品搬运系统所具备的摩擦控制部的图。

图4是说明图3的摩擦控制部的动作的流程图。

图5是图1的物品搬运系统的变形例，是表示托盘上的物品的重心和基于机器人的推压位置的示意性俯视图。

图6是表示图1的物品搬运系统的其他变形例的侧视图。

附图标记说明：

1：物品搬运系统

2：托盘

3：机器人

4：摩擦力降低装置

5：控制装置

8：力觉传感器

F：地面

G：重心位置

W：物品

具体实施方式

下面参照附图，说明本发明的一个实施方式的物品搬运系统1。

如图1所示，本实施方式的物品搬运系统1具备：放置物品W的托盘2；机器人3；设置在地面F的摩擦力降低装置4；以及控制机器人3和摩擦力降低装置4的控制装置5。

托盘2形成为具有平坦的底面、能够放置物品W的上表面、以及四个侧面的托盘形状。

机器人3例如是垂直六轴多关节型机器人，在手腕6的前端具备能够把持物品W的手7，并且具备能够检测外力的力觉传感器8。力觉传感器8除了能够通过机器人3各个部位与人或物体接触而引起的检测值的变动来检测出接触外，还能够检测由手7举起的物品W的重量、以及由手腕6推压物品W时的推压力。

摩擦力降低装置4例如具备：在由托盘2进行的物品W的整个搬运路径的范围内，向地面F开口的排出口9；连接各个排出口9的管道10；以及产生供给到管道10的加压空气(加压流体)的气压源13。搬运路径例如是，如图1所示的接近机器人3的设置位置的第一位置与如图2所示的远离机器人3的设置位置的第二位置之间的直线路径。

控制装置5具备：控制机器人3的机器人控制部11；以及控制摩擦力降低装置4的摩擦控制部12。机器人控制部11具备处理器和存储器。

机器人控制部11按照预先示教的程序，使机器人3进行将物品W转移到托盘2上的作业。并且，如图1所示，机器人控制部11控制机器人3，以使其对搭载有物品W的托盘2的侧面施加沿水平方向推压的横向负载，使托盘2在地面F上滑动。

机器人控制部11在机器人3的工作过程中，始终利用力觉传感器8对外力进行监控，当作用有超过第一阈值的过大外力时，使机器人3停止。

并且，机器人控制部11在进行使托盘2滑动的搬运动作时，例如在程序上将表示该内容的信号输出到摩擦控制部12。

如图3所示，摩擦控制部12具备：对供给来自气动源13的加压空气的管道10进行切换的阀14；能够调整向各管道10供给的加压空气的压力的调节器15；以及控制这些部件的运算部16。运算部16由处理器以及存储器构成。

阀14以及调节器15可以设置在每个管道10，以使得能够针对每个排出口9切换加压空气的排出或停止、以及调整加压空气的压力，也可以针对包括多个排出口9的每个组进行设置。摩擦控制部12从机器人控制部11接收托盘2的位置信息。并且，当托盘2移动时，位于托盘2下方的排出口9改变，因此，按照托盘2的行进，切换排出加压空气的排出口9。即，仅使配置有托盘2的区域内的摩擦力降低装置4进行工作。

如图4所示，当从机器人控制部11输入了通知搬运动作的信号时(步骤S1)，运算部16判定由机器人3的力觉传感器8检测出的、推压托盘2的方向的外力是否超过比第一阈值小的第二阈值Th2(步骤S2)。然后，在推压托盘2的方向的外力超过第二阈值Th2的情况下，运算部16控制阀14，使加压空气从位于托盘2下方的排出口9排出(步骤S3)。

并且，即使排出加压空气也维持外力超过第二阈值Th2的状态的情况下(步骤S4)，运算部16控制调节器15，增大从排出口9排出的加压空气的压力(步骤S5)。另一方面，运算部16在通过阀14以及调节器15的控制而外力成为第二阈值Th2以下的情况下，判定是否成为比第二阈值Th2小的第三阈值Th3以下(步骤S6)。

运算部16控制调节器15，使其增加或减少从排出口9排出的加压空气的压力，以使外力超过第三阈值Th3且为第二阈值Th2以下(步骤S3到S7)。然后，在托盘2在第二位置停止等而外力成为阈值Th3以下的情况下，运算部16判定搬运是否结束(步骤S8)，在结束的情况下，停止加压空气的排出(步骤S9)。在未结束的情况下，反复进行从步骤S2开始的工序。

此外，在推压托盘2的方向的外力为第二阈值Th2以下的情况下，运算部16反复进行从步骤S8开始的工序。

以下说明如此构成的本实施方式的物品搬运系统1的作用。

当利用本实施方式的物品搬运系统1搬运物品W时，在配置于第一位置的地面F上的托盘2搭载物品W。物品W的搭载可以由机器人3进行，也可以由其他转移装置进行。

当机器人控制部11按照程序使机器人3进行搬运动作时，例如图1所示，使机器人3的手腕6接触托盘2的一侧面，推压所接触的侧面。此时，利用机器人3的力觉传感器8，检测机器人3的手腕6从托盘2受到的外力。

检测出的搬运方向的外力的值被发送到摩擦控制部12的运算部16，判定外力的值是否大于第二阈值Th2。在外力不超过第二阈值Th2的情况下，机器人3继续进行搬运作业。

另一方面，在搬运方向的外力的值超过第二阈值Th2的情况下，运算部16控制阀14，从配置于托盘2下方的排出口9向托盘2和地面F之间排出加压空气。

通过加压空气从排出口9排出，产生使托盘2上浮的力，托盘2和地面F之间的摩擦力降低。

在即使排出加压空气但摩擦力也没有充分降低的情况下，维持外力超过第二阈值Th2的状态，因此运算部16控制调节器15，使从排出口9排出的加压空气的压力上升。然后，在摩擦力充分降低的情况下，外力成为第二阈值Th2以下，托盘2开始在地面F上滑动。

在托盘2静止的状态下，产生静摩擦，因此如果不增大加压空气的压力来使摩擦力充分降低，则无法移动托盘2。另一方面，一旦托盘2开始移动之后，变成动摩擦，因此如果维持加压空气的压力增大的状态，则由机器人3赋予的外力急剧降低。因此，运算部16判定外力是否为比第二阈值Th2小的第三阈值Th3以下，在为第三阈值Th3以下的情况下，控制调节器15，降低加压空气的压力。

由此，具有能够利用在第三阈值Th3和第二阈值Th2之间的范围内的推压力推压托盘2而稳定地搬运物品W的优点。

并且，在本实施方式中，摩擦控制部12根据从机器人控制部11接收的托盘2的位置信息，通过切换阀14来切换排出加压空气的排出口9。

由此，能够维持搬运中的托盘2和地面F之间的摩擦力降低的状态，并且通过仅从必要的排出口9排出加压空气，能够节约动力。

另外，由于地面F的状态发生变动而推压力发生变动时，也能够通过控制调节器15，调整从排出口9排出的加压空气的压力，将托盘2和地面F之间的摩擦力维持在预定范围内。

另一方面，在搬运途中，推压力急剧增大而超过第一阈值的情况下，认为机器人3已与周围物体接触，由机器人控制部11使机器人3停止。

通过将推压力维持在大于第三阈值Th3且为第二阈值Th2以下的值，维持托盘2和地面F之间的摩擦力，因此能够根据机器人3的停止而使托盘2也停止。

此外，在本实施方式中，将摩擦力降低装置4设置在地面F，取而代之，也可以设置在托盘2侧。在托盘2侧设置摩擦力降低装置4的情况下，一方面，存在供给加压空气的管道10成为可动管道的不便，另一方面，不需要切换排出加压空气的排出口9，能够使控制变得简便。并且，也可以在托盘2以及地面F这双方都设置摩擦力降低装置4。

另外，在本实施方式中，作为摩擦力降低装置4举例说明了排出加压空气的情况，但是排出的流体可以采用任意的流体。此外，代替通过排出流体而向使托盘2上浮的方向推压，可以利用磁排斥力向使托盘2上浮的方向推压。

在该情况下，例如可以在托盘2的背面配置将一个磁极(例如N极)朝下的永磁铁，并且在地面F配置电磁铁。通过对电磁铁通电，使地面F产生与托盘2的永磁铁相同的磁极(例如N极)，从而能够使两者之间产生磁排斥力。托盘2侧的永磁铁也可以用电磁铁代替配置。

另外，在本实施方式中，机器人3可以具备用于检测要搭载的物品W的形状以及托盘2上的空余空间的摄像机。并且，机器人控制部11可以在调节由手7把持的物品W的朝向的同时，将物品W配置在托盘2上的空余空间中。

在该情况下，优选如图5所示，机器人控制部11计算搭载在托盘2上的物品W组的水平方向的重心位置G，并控制机器人3，以使机器人3在配置在经过重心位置G的竖直平面上的位置推压托盘2。

由此，能够使托盘2在地面F上笔直地滑动。

重心位置G的计算，例如如下进行。

首先，根据在机器人3把持物品W并抬起时利用力觉传感器8检测出的物品W的重量和物品W的形状，计算各个物品W的重心位置G，并且将在托盘2上搭载了物品W时的重心位置G的坐标与重量相对应地进行存储。然后，机器人控制部11在所有的物品W搭载在托盘2上之后，根据所存储的各个物品W的重量和重心位置G的坐标，计算出物品W组的水平方向的重心位置G。

另外，在本实施方式中，说明了从接近机器人3的设置位置的第一位置搬运到远离机器人3的设置位置的第二位置的情况，但不限于此。例如图6所示，也可以采用在机器人3的基座31的下方设置空间，并且在空间内使托盘2(沿与纸面正交的方向)移动的搬运路径。

Claims

1.一种物品搬运系统，其特征在于，具备：

托盘，其配置在地面上，并搭载要搬运的物品；

机器人，其具备检测外力的力觉传感器；

摩擦力降低装置，其设置在所述地面或所述托盘中的至少一方，并且调整所述地面和所述托盘之间的摩擦力；以及

控制装置，其控制所述机器人对所述托盘施加横向负载，从而使所述托盘在所述地面上滑动，并且根据在施加了横向负载时由所述力觉传感器检测出的所述横向负载方向的外力的大小，控制所述摩擦力降低装置。

2.根据权利要求1所述的物品搬运系统，其特征在于，

所述摩擦力降低装置对所述地面和所述托盘之间供给加压流体。

3.根据权利要求1所述的物品搬运系统，其特征在于，

所述摩擦力降低装置使所述地面和所述托盘之间产生磁排斥力。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的物品搬运系统，其特征在于，

所述控制装置控制所述摩擦力降低装置，使由所述力觉传感器检测出的所述横向负载方向的外力的大小成为预定范围内的值。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的物品搬运系统，其特征在于，

所述摩擦力降低装置沿着所述物品的搬运路径分布配置在所述地面，

所述控制装置仅使配置有所述托盘的区域内的所述摩擦力降低装置进行工作。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的物品搬运系统，其特征在于，

所述控制装置计算在搭载所述物品的状态下的所述托盘的水平方向的重心位置，并控制所述机器人，以使所述机器人推压配置在经过计算出的所述重心位置的竖直平面上的所述托盘。