DE102019101756A1

DE102019101756A1 - Arbeitsrobotersystem

Info

Publication number: DE102019101756A1
Application number: DE102019101756.4A
Authority: DE
Inventors: Masafumi OOBA
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2018-02-01
Filing date: 2019-01-24
Publication date: 2019-08-01
Anticipated expiration: 2039-01-25
Also published as: US20190232491A1; JP2019130646A; CN110103201B; JP6703018B2; US10780579B2; CN110103201A; DE102019101756B4

Abstract

Ein Arbeitsrobotersystem (1), das ein Fördergerät (2), das ein Objekt (100) in eine Richtung fördert; einen Roboter (10), der eine vorbestimmte Aufgabe auf dem Zielabschnitt (101) des Objekts (100), das von dem Fördergerät (2) gefördert wird, ausführt, einen Bewegungsmengendetektor, der sequenziell die Bewegungsmenge des Objekts (100), das von dem Fördergerät (2) bewegt wird, erfasst, und einen Kraftdetektor (32), der eine Kraft erfasst, die durch Berührung zwischen einem Werkzeug (30), das von dem Roboter (10) getragen wird, und dem Objekt (100) erzeugt wird, aufweist, wobei, wenn die vorbestimmte Aufgabe ausgeführt wird, eine Steuervorrichtung Kraftsteuerung basierend auf einem Wert ausführt, der durch den Kraftdetektor (32) erfasst wird, während Steuerung des Roboters (10) durch Verwenden von Informationen über die Position des Zielabschnitts (101) und eines Werts, der von dem Bewegungsmengendetektor erfasst wird, ausgeführt wird.

Description

{Technisches Gebiet}
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Arbeitsrobotersystem.
{Stand der Technik}
Wenn ein Teil in ein Objekt zusammengefügt wird, das von einem Fördergerät gefördert wird, wird das Fördergerät in vielen herkömmlichen Fällen gestoppt und ist bewegungslos. Insbesondere wenn ein Teil präzis in ein großes Objekt, wie eine Fahrzeugkarosserie, zusammengefügt wird, muss das Transferieren des Objekts durch das Fördergerät gestoppt werden und bewegungslos sein. Das resultiert in einigen Fällen in Verschlechterung der Arbeitseffizienz.
Indes ist eine Produktionslinie, die einen Roboter, ein Fördergerät zum Transferieren eines Objekts, eine Schiene, die entlang des Fördergeräts vorgesehen ist, und ein Bewegungsgerät zum Bewegen des Roboters entlang der Schiene aufweist, bekannt (siehe zum Beispiel PTL 1). Bei einer solchen Produktionslinie führt der Roboter Mangelinspektion und Polieren des Objekts aus, wenn das Objekt von dem Fördergerät gefördert wird. Zusätzlich, wenn die Mangelinspektion und das Polieren ausgeführt werden, bewegt das sich bewegende Gerät den Roboter entlang der Schiene mit derselben Geschwindigkeit wie eine Geschwindigkeit, mit der das Fördergerät das Objekt transferiert.
{Liste der Zitate}
{Patentliteratur}
{PTL 1}
Ungeprüfte japanische Patentanmeldung, Veröffentlichung Nr. H08-72764
{Kurzdarstellung der Erfindung}
{Technische Problemstellung}
Bei der oben erwähnten Produktionslinie werden nur Mangelinspektion und Polieren ausgeführt. Indes muss, wenn eine Aufgabe, bei der ein Roboter und ein Objekt interferieren können, ausgeführt wird, Kraftsteuerung des Roboters ausgeführt werden, um irgendeiner Beschädigung an dem Roboter, dem Fördergerät, dem Objekt und dergleichen vorzubeugen. Da jedoch eine Möglichkeit besteht, dass sich das Objekt, das von dem Fördergerät gefördert wird, auf eine unvorhersagbare Art verhält, ist die oben erwähnte Schadensverhütung schwierig umzusetzen, außer wenn der Steuerzyklus der Kraftsteuerung signifikant verkürzt oder die Empfindlichkeit der Kraftsteuerung verbessert wird.
Der Roboter kann jedoch nicht mit einem beliebigen anderen Zyklus als einem Steuerzyklus für den Roboter betrieben werden. Daraus resultiert, dass der Steuerzyklus der Kraftsteuerung nicht kürzer gemacht werden kann als der Steuerzyklus für den Roboter. Ohne eine Änderung der Leistung des Roboters selbst, ist es daher in einigen Fällen schwierig, die oben erwähnte Schadensverhütung umzusetzen. Falls die Empfindlichkeit der Kraftsteuerung erhöht wird, wird auch die Möglichkeit des Auftretens von Oszillation des Roboters erhöht. Darüber hinaus, wenn sich das Objekt auf eine unvorhersagbare Art verhält, kann der Kontakt zwischen dem Roboter und dem Objekt nicht durch Kraftsteuerung verbessert werden, die in einigen aufeinanderfolgenden Abschnitten des Steuerzyklus ausgeführt wird. In diesem Fall wird auch die Möglichkeit des Auftretens von Oszillation des Roboters erhöht.
Die vorliegende Erfindung erfolgte in Anbetracht der oben erwähnten Umstände. Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Arbeitsrobotersystem bereitzustellen, bei dem Verhütung irgendeines Schadens an einem Roboter, einem Fördergerät, einem Objekt und dergleichen effizient umgesetzt werden kann.
{Lösung des Problems}
Um die oben erwähnten Probleme zu lösen, wendet die vorliegende Erfindung die folgenden Mittel an.
Ein Robotersystem gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist ein Fördergerät auf, das ein Objekt fördert; einen Roboter, der eine vorbestimmte Aufgabe auf einem Zielabschnitt des Objekts, das von dem Fördergerät zu fördern ist, ausführt; eine Steuervorrichtung, die den Roboter steuert; einen Bewegungsmengendetektor, der eine Bewegungsmenge des Objekts, das von dem Fördergerät gefördert wird, erfasst; und einen Kraftdetektor, der eine Kraft erfasst, die durch Berührung zwischen einem Teil oder einem Werkzeug, das von dem Roboter getragen wird, und dem Objekt erfasst, wobei die Steuervorrichtung, wenn die vorbestimmte Aufgabe von dem Roboter ausgeführt wird, Kraftsteuerung basierend auf einem Wert ausführt, der durch den Kraftdetektor erfasst wird, während das Steuern des Roboters durch Verwenden von Informationen über eine Position des Zielabschnitts und eines Werts, der von dem Bewegungsmengendetektor erfasst wird, ausgeführt wird.
Gemäß dem oben erwähnten Aspekt wird der Roboter durch Verwenden der Informationen über die Position des Zielabschnitts in dem Objekt auf dem Fördergerät und den erfassten Wert der Bewegungsmenge des Objekts, das von dem Fördergerät bewegt wird, gesteuert. Sogar in einem Zustand, in dem keine Kraftsteuerung ausgeführt wird, kann die Steuervorrichtung folglich die Positionsbeziehung zwischen dem Teil oder dem Werkzeug, das von dem Roboter getragen wird, und dem Objekt erkennen, und kann in einigen Fällen erkennen, ob das Teil oder Werkzeug und das Objekt miteinander in Berührung sind. In dem Zustand, in dem keine Kraftsteuerung ausgeführt wird, kann zum Beispiel eine Abnormalität in dem Fördergerät, in dem die Bewegungsmenge des Objekts, das von dem Fördergerät bewegt wird, stark variiert, durch die Steuervorrichtung erkannt werden. Folglich kann die Verhütung irgendeiner Beschädigung des Roboters, des Fördergeräts, des Objekts und dergleichen ohne die Notwendigkeit, zwangsweise den Steuerzyklus der Kraftsteuerung zu verkürzen, umgesetzt werden. Das Auftreten von Oszillation des Roboters kann auch unterbunden werden.
Bei dem oben erwähnten Aspekt bewegt die Steuervorrichtung ein Koordinatensystem bevorzugt in eine Förderrichtung des Fördergeräts, das Informationen über die Position des Zielabschnitts gemäß dem Wert besitzt, der von den Bewegungsmengendetektor erfasst wird, und die Steuervorrichtung führt bevorzugt die Kraftsteuerung durch Verwenden des Werts, der von dem Kraftdetektor erfasst wird, aus, während sie das Teil oder das Werkzeug auf dem Roboter veranlasst, dem Zielabschnitt durch Verwenden des Koordinatensystems, das bewegt wird, zu folgen.
Wie oben beschrieben, wird das Koordinatensystem, das Informationen über die Position des Zielabschnitts aufweist, gemäß der Bewegungsmenge des Objekts, das von dem Fördergerät bewegt wird, bewegt, und der Roboter wird durch Verwenden des Koordinatensystems, das bewegt wird, gesteuert. Die Steuervorrichtung kann folglich ohne Weiteres zuverlässig das Teil oder das Werkzeug, das von dem Roboter getragen wird, veranlassen, dem Zielabschnitt zu folgen. Wenn der Roboter die vorbestimmte Aufgabe ausführt, kann die Steuervorrichtung folglich die Position und die Ausrichtung des Teils oder des Werkzeugs, das von dem Roboter getragen wird, bezüglich des Zielabschnitts des Objekts, das durch das Fördergerät transferiert wird, präzis steuern. Das ergibt einen Vorteil für das Verhüten irgendeiner Beschädigung an dem Roboter, dem Fördergerät, dem Objekt und dergleichen, ohne ein Kürzen des Steuerzyklus der Kraftsteuerung oder Verbesserung der Empfindlichkeit zu involvieren, und ergibt auch einen Vorteil für das Unterbinden des Auftretens von Oszillation des Roboters.
Bei dem oben erwähnten Aspekt weist das System bevorzugt einen Detektor auf, der mindestens die Position des Zielabschnitts in dem Objekt auf dem Fördergerät erfasst, und die Steuervorrichtung stellt das Koordinatensystem, das Informationen über die Position des Zielabschnitts aufweist, durch Verwenden eines Erfassungsresultats durch den Detektor ein.
Wenn der Detektor zum Beispiel eine zweidimensionale Kamera ist, besteht das Erfassungsresultat durch den Detektor aus Bilddaten. In diesem Fall stellt die Steuervorrichtung das Koordinatensystem, das Informationen über die Position des Zielabschnitts aufweist, durch Verwenden der Bilddaten ein. Die Steuervorrichtung stellt daher den Ursprung und die Richtung des Koordinatensystems bezüglich des Zielabschnitts in den Bilddaten ein. Die Position des Zielabschnitts wird daher bezüglich des Koordinatensystems festgelegt. Wenn das Koordinatensystem auf diese Art eingestellt wird, werden die Position und die Ausrichtung des Teils oder Werkzeugs, das von dem Roboter getragen wird, präzis bezüglich des Zielabschnitts, der bewegt wird, gesteuert.
Bei dem oben erwähnten Aspekt erfasst der Detektor bevorzugt die Position und eine Ausrichtung des Zielabschnitts in dem Objekt auf dem Fördergerät, und die Steuervorrichtung stellt bevorzugt das Koordinatensystem, das Informationen über die Position und die Ausrichtung des Zielabschnitts aufweist, durch Verwenden eines Erfassungsresultats durch den Detektor ein.
Wenn der Detektor zum Beispiel eine zweidimensionale Kamera ist, besteht das Erfassungsresultat durch den Detektor aus Bilddaten. In diesem Fall stellt die Steuervorrichtung das Koordinatensystem, das Informationen über die Position und die Ausrichtung des Zielabschnitts aufweist, durch Verwenden der Bilddaten ein. Die Steuervorrichtung stellt daher den Ursprung und die Richtung des Koordinatensystems bezüglich des Zielabschnitts in den Bilddaten ein. Die Position und die Ausrichtung des Zielabschnitts werden daher bezüglich des Koordinatensystems festgelegt. Wenn das Koordinatensystem auf diese Art eingestellt wird, werden die Position und die Ausrichtung des Teils oder Werkzeugs, das von dem Roboter getragen wird, präzis bezüglich des Zielabschnitts, der bewegt wird, gesteuert.
Bei dem oben erwähnten Aspekt, wenn Variation des Werts, der von dem Bewegungsmengendetektor erfasst wird, einen vorbestimmten Referenzwert überschreitet, führt mindestens eines der Steuervorrichtung und des Fördergeräts bevorzugt einen Abnormalitätsbehebungsvorgang aus.
Gemäß diesem Aspekt führt die Steuervorrichtung in einem Zustand, in dem die Positionsbeziehung zwischen dem Teil oder dem Werkzeug, das von dem Roboter getragen wird, und dem Objekt wie oben beschrieben erkannt wurde, weiter den Abnormalitätsbehebungsvorgang auf der Basis des Werts aus, der von dem Bewegungsmengendetektor erfasst wurde. Diese Konfiguration bringt einen Vorteil zum zuverlässigen Verhüten irgendwelcher Beschädigung an dem Roboter, dem Fördergerät, dem Objekt und dergleichen, und bringt auch einen Vorteil für das Unterbinden des Auftretens von Oszillation des Roboters.
{Vorteilhafte Auswirkungen der Erfindung}
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann das Verhüten irgendeiner Beschädigung an einem Roboter, einem Fördergerät, einem Objekt und dergleichen effizient umgesetzt werden.
Figurenliste

{1}
1 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm eines Arbeitsrobotersystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
{2}
2 ist ein Blockschaltbild eines Steuergeräts des Arbeitsrobotersystems gemäß der vorliegenden Erfindung.
{3}
3 ist ein Beispiel von Bilddaten, die von einem Sensor des Arbeitsrobotersystems gemäß der vorliegenden Erfindung aufgenommen werden.
{4}
4 ist ein Ablaufdiagramm, das den Betrieb einer Steuervorrichtung des Arbeitsrobotersystems gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
{5}
5 ist ein beispielhaftes Diagramm eines Koordinatensystems für Trackingsteuerung in dem Arbeitsrobotersystem gemäß der vorliegenden Erfindung.

{Beschreibung von Ausführungsformen}
Unten wird ein Arbeitsrobotersystem 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
Wie in 1 veranschaulicht, weist das Arbeitsrobotersystem 1 der vorliegenden Ausführungsform ein Fördergerät 2 auf, das ein Objekt 100 fördert, das ein Ziel ist, das zu verarbeiten ist, einen Roboter 10, der eine vorbestimmte Aufgabe auf einem Zielabschnitt 101 des Objekts 100, das von dem Fördergerät 2 transferiert wird, ausführt, ein Steuergerät 20, das den Roboter 10 steuert, und ein Erfassungsgerät 40, das als ein Detektor dient.
Das Erfassungsgerät 40 erfasst Daten, durch die die Position und die Ausrichtung des Zielabschnitts 101 des Objekts 100, das von dem Fördergerät 2 transferiert wird, spezifiziert werden können. Ein beliebiges Gerät, das diese Funktion aufweist, kann als das Erfassungsgerät 40 verwendet werden. Das Erfassungsgerät 40 ist zum Beispiel eine zweidimensionale Kamera, eine dreidimensionale Kamera, ein dreidimensionaler Entfernungsmesser oder ein Sensor, der die Form eines Objekts durch Bestrahlen des Objekts mit Linienlicht misst. Das Erfassungsgerät 40 der vorliegenden Ausführungsform ist eine zweidimensionale Kamera, die an einer Position über dem Fördergerät 2 angebracht ist. In dem Zustand, in dem die Zielabschnitte 101 innerhalb eines vorbestimmten Bereichs eines Feldwinkels 40a liegen, erfasst das Erfassungsgerät 40 Bilddaten der Zielabschnitte 101, wie in 3 gezeigt. Das Erfassungsgerät 40 überträgt die Bilddaten zu dem Steuergerät 20. Durch die Bilddaten kann die Position mindestens eines der zwei Zielabschnitte 101 spezifiziert werden. Weiter können die Ausrichtungen der Zielabschnitte 101 auf der Basis der Positionsbeziehung zwischen den zwei Zielabschnitten 101 in den Bilddaten spezifiziert werden.
Das Objekt 100 ist nicht auf einen bestimmten Typ beschränkt. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist das Objekt 100 als ein Beispiel jedoch eine Fahrzeugkarosserie. Das Fördergerät 2 fördert das Objekt 100 in eine Richtung durch Antreiben eines Motors 2a. Bei der vorliegenden Ausführungsform fördert das Fördergerät 2 das Objekt 100 zu der rechten Seite in 1. Der Motor 2a weist eine Betriebspositionserfassungsvorrichtung 2b auf. Die Betriebspositionserfassungsvorrichtung 2b erfasst sequenziell die Drehposition und die Drehmenge einer Ausgangswelle des Motors 2a. Die Betriebspositionserfassungsvorrichtung 2b ist zum Beispiel ein Codierer. Ein Wert, der von der Betriebspositionserfassungsvorrichtung 2b erfasst wird, wird zu dem Steuergerät 20 übertragen.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Betriebspositionserfassungsvorrichtung 2b direkt mit dem Motor verbunden. Eine Walze kann jedoch an einer Drehwelle des Codierers derart angebracht werden, dass sie gegen einen Bandteil auf dem oberen Abschnitt des Fördergeräts 2 gepresst wird, so dass die Drehmenge sequenziell erfasst wird.
Der Zielabschnitt 101 ist ein Abschnitt in dem Objekt 100, auf dem der Roboter 10 eine vorbestimmte Aufgabe ausführt. Bei der vorliegenden Ausführungsform werden das Heben eines Teils 110 mittels einer Hand 30 des Roboters 10 und das Anbringen eines Anbringungsabschnitts 111 des Teils 110 an dem Zielabschnitt 101 mittels des Roboters 10 bei der vorbestimmten Aufgabe ausgeführt. Eine Welle 111a, die sich von dem Anbringungsabschnitt 111 des Teils 110 nach unten erstreckt, wird folglich in eine Bohrung 101a gepasst, die in dem Zielabschnitt 101 des Objekts 100 bereitgestellt ist.
Zu bemerken ist, dass in einem Zustand, in dem das Objekt 100 in eine Richtung von dem Fördergerät 2 bewegt wird, der Roboter 10 den Anbringungsabschnitt 111 des Teils 110 an dem Zielabschnitt 101 anbringt.
Der Roboter 10 ist nicht auf einen bestimmten Typ beschränkt. Der Roboter 10 der vorliegenden Ausführungsform weist jedoch eine Mehrzahl von Servomotoren 11 auf, die jeweils eine Mehrzahl bewegbarer Teile antreiben (2). Die Servomotoren 11 haben jeweils eine Betriebspositionserfassungsvorrichtung zum Erfassen ihrer Betriebsposition. Ein Beispiel der Betriebspositionserfassungsvorrichtung ist ein Codierer. Ein Wert, der von der Betriebspositionserfassungsvorrichtung erfasst wird, wird zu dem Steuergerät 20 übertragen.
Die Hand 30 ist an einem Endabschnitt des Roboters 10 angebracht. Die Hand 30 der vorliegenden Ausführungsform trägt das Teil 110 durch Ergreifen des Teils 110 mittels einer Mehrzahl von Klauen. Alternativ kann eine Hand, die das Teil 110 durch Verwenden einer Magnetkraft, Luftansaugung oder dergleichen trägt, verwendet werden.
Die Hand 30 weist einen Servomotor 31 auf, der die Klauen antreibt (siehe 2). Der Servomotor 31 weist eine Betriebspositionserfassungsvorrichtung zum Erfassen seiner Betriebsposition auf. Ein Beispiel der Betriebspositionserfassungsvorrichtung ist ein Codierer. Ein Wert, der von der Betriebspositionserfassungsvorrichtung erfasst wird, wird zu dem Steuergerät 20 übertragen.
Zu bemerken ist, dass diverse Typen von Servomotoren, wie Drehmotoren oder Motoren mit linearer Bewegung als die Servomotoren 11, 31 verwendet werden können.
Ein Kraftsensor 32 ist an dem Endabschnitt des Roboters 10 angebracht. Der Kraftsensor 32 erfasst Kräfte in einer X-Achsenrichtung, einer Y-Achsenrichtung und einer Z-Achsenrichtung, die in 1 gezeigt sind, und zum Beispiel Kräfte um die X-Achsenrichtung, die Y-Achsenrichtung und die Z Achsenrichtung. Ein beliebiger Sensor kann als der Kraftsensor 32 verwendet werden, solange der Sensor die Richtung einer Kraft, die an die Hand 30 oder an das Teil 110 angelegt wird, das von der Hand 30 ergriffen wird, erfassen kann und die Größe der Kraft erfassen kann. Der Kraftsensor 32 ist daher bei der vorliegenden Ausführungsform zwischen dem Roboter 10 und der Hand 30 vorgesehen Der Kraftsensor 32 kann jedoch in der Hand 30 vorgesehen werden.
Wie in 2 veranschaulicht, weist das Steuergerät 20 eine Steuervorrichtung 21 auf, die eine CPU oder einen RAM usw., eine Anzeigevorrichtung 22, eine Speichereinheit 23, die eine nichtflüchtige Speicherung oder einen Raum usw. aufweist, eine Mehrzahl von Servosteuervorrichtungen 24, die jeweils den Servomotoren 11 des Roboters 10 entsprechen, eine Servosteuervorrichtung 25, die dem Servomotor 31 der Hand 30 entspricht, und eine Eingabeeinheit 26, die mit dem Steuergerät 20 verbunden ist, auf. Bei einem Beispiel ist die Eingabeeinheit 26 eine Eingabevorrichtung, wie ein Bedienpanel, das von einem Bediener getragen werden kann. Die Eingabeeinheit 26 führt in einigen Fällen drahtlose Kommunikation mit dem Steuergerät 20 aus.
Ein Systemprogramm 23a ist in der Steuereinheit 23 gespeichert. Das Systemprogramm 23a weist eine Basisfunktion des Steuergeräts 20 auf. Weiter ist ein Betriebsprogramm 23b in der Speichereinheit 23 gespeichert. Darüber hinaus sind ein Trackingprogramm 23c und ein Kraftsteuerprogramm 23d in der Speichereinheit 23 gespeichert.
Die Steuervorrichtung 21 überträgt auf der Basis dieser Programme Steuerbefehle für das Ausführen der vorbestimmten Aufgabe auf dem Objekt 100 zu jeder der Servosteuervorrichtungen 24, 25. Der Roboter 10 und die Hand 30 führen folglich die vorbestimmte Aufgabe auf dem Objekt 100 aus. Dieser Betrieb der Steuervorrichtung 21 wird unter Bezugnahme auf ein Ablaufdiagramm in 4 beschrieben.
Zunächst erfasst die Steuervorrichtung 21 aus dem Erfassungsgerät 40 die Bilddaten des Zielabschnitts 101, wie in 3 gezeigt, auf der Basis des Trackingprogramms 23c (Schritt S1-1). Weiter stellt die Steuervorrichtung 21 durch Verwenden eines Werts e1, der von der Betriebspositionserfassungsvorrichtung 2b erfasst wird, wenn das Erfassungsgerät 40 die Bilddaten aufgenommen hat, und eines Werts e2, der von der Betriebspositionserfassungsvorrichtung 2b an dem aktuellen Zeitpunkt erfasst wird, ein Trackingkoordinatensystem ein, das sich gemeinsam mit dem Objekt 100 auf dem Fördergerät 2 bewegt (Schritt S1-2).
Ein Beispiel des Trackingkoordinatensystems ist in 5 gezeigt. TF stellt das Trackingkoordinatensystem dar, das an einem Zeitpunkt erhalten wird, wenn die Bilddaten des Zielabschnitts 101 durch das Erfassungsgerät 40 aufgenommen wurden. Wie in 5 gezeigt, weist das Trackingkoordinatensystem TF Informationen über die Positionen und die Ausrichtungen der Bohrungen 101a in den Zielabschnitten 101 auf. TF' stellt das aktuelle Trackingkoordinatensystem dar. Wie in 5 gezeigt, weist das aktuelle Trackingkoordinatensystem TF' auch Informationen über die Positionen und die Ausrichtungen der Bohrungen 101a in den Zielabschnitten 101 auf. Die Zielabschnitte 101 weisen daher jeweils dieselben Positions- und Ausrichtungsinformationen bezüglich beider Koordinatensysteme TF, TF' auf.
Das Trackingkoordinatensystem TF' kann durch Verwenden einer Koordinatenumwandlungsdeterminante T, wie durch den Ausdruck (1) ausgedrückt, erhalten werden. $TF' = T \cdot TF$
Eine Bewegungskomponente kann durch Verwenden des Ausdrucks (2): $(e 2 - e 1) / S$
abgeleitet werden.
S stellt das Verhältnis der Zählung an der Betriebspositionserfassungsvorrichtung 2b, die ein Codierer ist, zu der Bewegungsmenge des Objekts 100, das von dem Fördergerät 2 bewegt wird, dar.
Wenn S gleich 1 ist, ist daher der Wert, der von der Betriebspositionserfassungsvorrichtung 2b erfasst wird, gleich der Bewegungsmenge des Objekts 100, das von dem Fördergerät 2 bewegt wird. Die Betriebspositionserfassungsvorrichtung 2b funktioniert folglich als ein Bewegungsmengendetektor. Andererseits, wenn S nicht gleich 1 ist, funktionieren die Betriebspositionserfassungsvorrichtung 2b und die Steuervorrichtung 21 als die Bewegungsmengendetektoren.
Dann beginnt die Steuervorrichtung 21, Steuerbefehle zu dem Roboter 10 und der Hand 30 auf der Basis des Betriebsprogramms 23c zu übertragen (Schritt S1-3). Als ein Resultat wird das Teil 110 von der Hand 30 ergriffen, das Teil 110, das von der Hand 30 ergriffen wird, wird zu dem Objekt 100 auf dem Fördergerät 2 bewegt. Danach wird die Welle 111a des Teils 110 in die Bohrung 101a des Objekts 100 gepasst.
Weiter verwendet die Steuervorrichtung 21 bei Schritt S1-3 als ein Referenzkoordinatensystem für den Roboter 10, das auf der Basis des Betriebsprogramms 23c arbeitet, das Trackingkoordinatensystem TF', das bei Schritt S1-2 eingestellt wird. Unter Bezugnahme auf das Referenzkoordinatensystem wird zum Beispiel ein Koordinatensystem, dessen Nullpunkt auf einen Werkzeugmittenpunkt (Tool Center Point - TCP) der Hand 30 eingestellt ist, ein Koordinatensystem, dessen Nullpunkt auf eine Referenzposition des Teils 110 eingestellt ist, oder dergleichen, ausgedrückt.
Das Referenzkoordinatensystem für den Roboter 10 bewegt sich folglich in die Förderrichtung des Fördergeräts 2, und die Bewegung des Referenzkoordinatensystems stimmt mit der Bewegung des Objekts 100 durch das Fördergerät 2 überein. In diesem Zustand wird der Zielabschnitt 101 des Objekts 100 durch das Fördergerät 2 bewegt, aber, von der Steuervorrichtung 21 her betrachtet, stoppt der Zielabschnitt 101 in dem Referenzkoordinatensystem. Die Steuervorrichtung 21 kann daher beständig den Endabschnitt des Roboters 10 veranlassen, dem Zielabschnitt 101 zu folgen.
Dann, wenn das Teil 110 eine Passposition und eine Passausrichtung, wie zum Beispiel in 1 veranschaulicht, erreicht hat, beginnt die Steuervorrichtung 21 die Kraftsteuerung auf der Basis des Kraftsteuerprogramms 23d (Schritt S1-4). Als die Kraftsteuerung kann eine gut bekannte Kraftsteuerung verwendet werden. Bei der vorliegenden Ausführungsform bewegt der Roboter 10 das Teil 110 in eine Richtung von einer Kraft, die von dem Kraftsensor 32 erfasst wird, weg. Die Bewegungsmenge wird in diesem Fall von der Steuervorrichtung 21 gemäß dem Wert, der von dem Kraftsensor 32 erfasst wird, bestimmt.
Wenn eine Kraft in eine Richtung entgegengesetzt zu der Förderrichtung des Fördergeräts 2 zum Beispiel von dem Kraftsensor 32 nach dem Passen der Welle 111a des Teils 110, das von der Hand 30 ergriffen wurde, in die Bohrung 101a des Objekts 100 erfasst wird, bewegt der Roboter 10 das Teil 110 leicht in die Richtung entgegengesetzt zu der Förderrichtung in dem Bezugskoordinatensystem während der darauffolgenden Steuerung, um der erfassten Kraft zu entkommen.
Dann, wenn der Wert, der von der Betriebspositionserfassungsvorrichtung 2b des Motors 2a des Fördergeräts 2 erfasst wird, variiert, um einen vorbestimmten Referenzwert zu überschreiten (Schritt S1-5), führt die Steuervorrichtung 21 einen ersten Abnormalitätsbehebungsvorgang aus (Schritt S1-6). Beispiele der Variation, die den vorbestimmten Referenzwert überschreitet, weisen Beschleunigung/Verlangsamung, die den vorbestimmten Referenzwert überschreiten, und Drehschwingung, die den vorbestimmten Referenzwert überschreitet, auf. Wenn die zugeführte Leistung nicht beständig ist, kann die Drehzahl des Motors 2a plötzlich sinken, und die Drehzahl des Motors 2a kann stark variieren. In diesen Fällen überschreitet die Variation des Werts, der von der Betriebspositionserfassungsvorrichtung 2b erfasst wird, den vorbestimmten Referenzwert.
Die Steuervorrichtung 21 führt als den ersten Abnormalitätsbehebungsvorgang einen Vorgang des Kürzens des Steuerzyklus der Kraftsteuerung, einen Vorgang des Verstärkens der Empfindlichkeit, einen Vorgang des Stoppens des Fortschreitens des Passens, einen Vorgang des Aufgebens der Passaufgabe oder dergleichen aus. Wenn der Steuerzyklus der Kraftsteuerung verkürzt wird, oder wenn die Empfindlichkeit verstärkt wird, kann der Roboter 10 sensitiver bezüglich einer Kraft, die an das Teil 110 angelegt wird, bewegt werden. Bei der vorliegenden Ausführungsform führt die Steuervorrichtung 21 einen Vorgang des Aufgebens der Passaufgabe, einen Vorgang des Stoppens des Fördergeräts, eine Kombination dieser Vorgänge oder dergleichen aus.
Zusätzlich, wenn der Wert, der von dem Kraftsensor 32 erfasst wird, einen vorbestimmten Referenzwert überschreitet (Schritt S1-7), führt die Steuervorrichtung 21 einen zweiten Abnormalitätsbehebungsvorgang aus (Schritt Sl-8). Wenn der Wert, der von dem Kraftsensor 32 erfasst wird, den vorbestimmten Referenzwert überschreitet, ist es sehr wahrscheinlich, dass eine anormale Kraft an das Teil 110 oder das Objekt 100 usw. angelegt wird. Die Steuervorrichtung 21 führt daher als den zweiten Abnormalitätsbehebungsvorgang einen Vorgang des Stoppens des Roboters 10, einen Vorgang des Bewegens des Roboters 10 mit niedriger Geschwindigkeit in eine Richtung von der Richtung der Kraft, die von dem Kraftsensor 32 erfasst wird, weg, einen Vorgang des Stoppens des Fördergeräts, eine Kombination dieser Vorgänge oder dergleichen aus. Bei der vorliegenden Ausführungsform führt die Steuervorrichtung 21 den Vorgang des Stoppens des Roboters 10 aus.
Indes bestimmt die Steuervorrichtung 21, ob die Passaufgabe abgeschlossen wurde oder nicht (Schritt S1-9). Wenn die Passaufgabe abgeschlossen wurde, überträgt die Steuervorrichtung 21 Steuerbefehle zu dem Roboter 10 und der Hand (Schritt S1-10). Die Hand 30 verlässt folglich das Teil 110, und die Hand 30 wird von dem Roboter 10 zu einer Standbyposition oder einem Ort, an dem das nächste Teil 110 gelagert ist, bewegt.
Wie oben beschrieben, wird der Roboter 10 bei der vorliegenden Ausführungsform durch Verwenden der Informationen über die Position des Zielabschnitts 101 in dem Objekt 100 auf dem Fördergerät 2 und dem erfassten Wert der Bewegungsmenge des Objekts 100, das von dem Fördergerät 2 gefördert wird, gesteuert. Folglich kann die Steuervorrichtung 21 sogar in einem Zustand, in dem keine Kraftsteuerung ausgeführt wird, die Positionsbeziehung zwischen dem Teil 110, das von dem Roboter 10 getragen wird, und dem Objekt 100 erkennen, und, in einigen Fällen, die Gegenwart/das Fehlen von Berührung zwischen ihnen erkennen. Zum Beispiel in dem Zustand, in dem keine Kraftsteuerung ausgeführt wird, kann eine Abnormalität in dem Fördergerät 2, in dem die Bewegungsmenge des Objekts 100, das von dem Fördergerät 2 bewegt wird, stark variiert, durch die Steuervorrichtung 21 erkannt werden. Folglich kann die Verhütung irgendeiner Beschädigung des Roboters 10, des Fördergeräts 2, des Objekts 100 und dergleichen ohne die Notwendigkeit, zwangsweise den Steuerzyklus der Kraftsteuerung zu verkürzen oder die Empfindlichkeit zu verstärken, umgesetzt werden. Das Auftreten von Oszillation des Roboters 10 kann auch unterbunden werden.
Bei der vorliegenden Offenbarung bewegt die Steuervorrichtung auch bevorzugt in eine Förderrichtung des Fördergeräts 2, ein Koordinatensystem, das Informationen über die Position des Zielabschnitts 101 gemäß dem Wert besitzt, der von der Betriebspositionserfassungsvorrichtung 2b erfasst wird, und die Steuervorrichtung 21 führt Kraftsteuerung durch Verwenden des Werts, der von dem Kraftdetektor 32 erfasst wird, aus, während sie das Teil 110 auf dem Roboter 10 veranlasst, dem Zielabschnitt 101 durch Verwenden des Koordinatensystems, das bewegt wird, zu folgen.
Wie oben beschrieben, wird das Koordinatensystem, das Informationen über die Position des 101 Zielabschnitts aufweist, gemäß der Bewegungsmenge des Objekts 100, das von dem Fördergerät 2 bewegt wird, bewegt, und der Roboter 10 wird durch Verwenden des Koordinatensystems, das bewegt wird, gesteuert. Die Steuervorrichtung 21 kann folglich ohne Weiteres zuverlässig das Teil 110, das von dem Roboter 10 getragen wird, veranlassen, dem Zielabschnitt 101 zu folgen. Wenn der Roboter 10 die vorbestimmte Aufgabe ausführt, kann die Steuervorrichtung 21 die Position und die Ausrichtung des Teils 110, das von dem Roboter 10 getragen wird, bezüglich des Zielabschnitts 101 des Objekts 100, das durch das Fördergerät 2 transferiert wird, präzis steuern. Das bringt einen Vorteil für das Verhüten irgendeiner Beschädigung an dem Roboter 10, dem Fördergerät 2, dem Objekt 100 und dergleichen, ohne ein Kürzen des Steuerzyklus der Steuerkraft oder Verbesserung der Empfindlichkeit zu involvieren, und bringt auch einen Vorteil für das Unterbinden des Auftretens von Oszillation des Roboters 10.
Weiter ist bei der vorliegenden Ausführungsform das Erfassungsgerät 40, das die Position und die Ausrichtung des Zielabschnitts 101 in dem Objekt 100 auf dem Fördergerät 2 erfasst, enthalten, und die Steuervorrichtung 21 stellt das Koordinatensystem, das Informationen über die Position des Zielabschnitts 101 aufweist, durch Verwenden des Erfassungsresultats durch das Erfassungsgerät 40 ein.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist das Erfassungsgerät 40 eine zweidimensionale Kamera. Das Erfassungsresultat durch das Erfassungsgerät 40 besteht folglich aus Bilddaten. Die Steuervorrichtung 21 stellt das Koordinatensystem, das Informationen über die Position und die Ausrichtung des Zielabschnitts 101 aufweist, durch Verwenden der Bilddaten ein. Die Steuervorrichtung 21 stellt daher den Ursprung und die Richtung des Koordinatensystems bezüglich des Zielabschnitts 101 in den Bilddaten ein. Die Position und die Ausrichtung des Zielabschnitts 101 werden daher bezüglich des Koordinatensystems festgelegt. Wenn das Koordinatensystem auf diese Art eingestellt wird, werden die Position und die Ausrichtung des Teils 110, das von dem Roboter 10 getragen wird, präzis bezüglich des Zielabschnitts 101, der bewegt wird, gesteuert.
Bei der vorliegenden Ausführungsform führt die Steuervorrichtung 21, wenn eine Variation des Werts, der von der Betriebspositionserfassungsvorrichtung 2b erfasst wird, den vorbestimmten Referenzwert überschreitet, einen Abnormalitätsbehebungsvorgang aus.
In einem Zustand, in dem die Positionsbeziehung zwischen dem Teil 110, das von dem Roboter 10 getragen wird, und dem Objekt 100 wie oben beschrieben erkannt wurde, führt die Steuervorrichtung 21 weiter den Abnormalitätsbehebungsvorgang auf der Basis des Werts, der von der Betriebspositionserfassungsvorrichtung 2b erfasst wird, aus. Diese Konfiguration bringt einen Vorteil zum zuverlässigen Verhüten irgendwelcher Beschädigung an dem Roboter 10, dem Fördergerät 2, dem Objekt 100 und dergleichen, und bringt auch einen Vorteil für das Unterbinden des Auftretens von Oszillation des Roboters 10.
Zu bemerken ist, dass ein Verarbeitungswerkzeug von dem Endabschnitt des Roboters 10 getragen werden kann, und dass der Roboter 10 das Verarbeiten als die vorbestimmte Aufgabe auf dem Objekt 100, das von dem Fördergerät 2 transferiert wird, ausführen kann. In diesem Fall ist das Verarbeitungswerkzeug ein Bohrer, ein Fräswerkzeug, ein Gewindebohrer, ein Entgratungswerkzeug oder ein beliebiges anderes Werkzeug. In diesem Fall wird das Verarbeitungswerkzeug nahe zu dem Zielabschnitt 101 bei Schritt S1-3 gebracht, und Kraftsteuerung wird gemäß Berührung zwischen dem Verarbeitungswerkzeug und dem Zielabschnitt 101, zum Beispiel bei Schritt S1-4, ausgeführt, wodurch dieselben Auswirkungen wie die oben beschriebenen erreicht werden.
Darüber hinaus kann die Steuervorrichtung 21 bei Schritt S1-6 als den ersten Abnormalitätsbehebungsvorgang das Stoppen des Motors 2a des Fördergeräts 2, das Verlangsamen des Motors 2a des Fördergeräts 2 oder dergleichen ausführen.
Des Weiteren kann das Erfassungsgerät 40 statt des Verwendens der Betriebspositionserfassungsvorrichtung 2b die Position einer vorbestimmten Kennzeichnung usw. auf dem Fördergerät 2 überwachen. In diesem Fall wird die Bewegungsmenge des Objekts 100 auf dem Fördergerät 2 sequenziell auf der Basis von Bewegung der vorbestimmten Kennzeichnung auf dem Fördergerät 2 erfasst. Alternativ kann durch Verwenden eines beliebigen anderen bekannten Verfahrens die Bewegungsmenge des Objekts 100 auf dem Fördergerät 2 sequenziell erfasst werden.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der Kraftsensor 32 an dem Endabschnitt des Roboters 10 angebracht. Der Kraftsensor 32 kann jedoch zum Beispiel zwischen dem Fördergerät 2 und dem Objekt 100 oder innerhalb des Objekts 100 angeordnet werden. Da in diesem Fall Kraftsteuerung basierend auf dem Wert, der von dem Kraftsensor 32 erfasst wird, ausgeführt werden kann, können auch dieselben Auswirkungen wie die oben beschriebenen erreicht werden.
Des Weiteren kann die Steuervorrichtung 21 bei Schritt S1-3 ein Referenzkoordinatensystem für den Roboter 10 durch Verwenden von Informationen über die Position des Zielabschnitts 101 und des Werts, der von der Betriebspositionserfassungsvorrichtung 2b erfasst wird, einstellen. Bilddaten, die von dem Erfassungsgerät 40 aufgenommen werden, können als die Informationen über die Position des Zielabschnitts 101 verwendet werden. Wenn der Zielabschnitt 101 in den Bilddaten existiert, kann die Steuervorrichtung 21 die Position und die Ausrichtung des Zielabschnitts 101 auf der Basis der Bilddaten spezifizieren. In diesem Fall kann Steuerung, die das Trackingkoordinatensystem TF' nicht verwendet, ausgeführt werden.
Bezugszeichenliste

1: Arbeitsrobotersystem
2: Fördergerät
2a: Motor
2b: Betriebspositionserfassungsvorrichtung
3: Walze
10: Roboter
11: Servomotor
20: Steuergerät
21: Steuervorrichtung
22: Anzeigevorrichtung
23: Speichereinheit
23a: Systemprogramm
23b: Betriebsprogramm
23c: Trackingprogramm
23d: Kraftsteuerprogramm
24: Servosteuervorrichtung
25: Servosteuervorrichtung
26: Eingabeeinheit
30: Hand
31: Servomotor
32: Kraftsensor
40: Erfassungsgerät
50: Sensor
100: Objekt
101: Zielabschnitt
101a: Bohrung
110: Teil
111: Anbringungsabschnitt
111a: Welle

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP H0872764 [0004]

Claims

Arbeitsrobotersystem (1), das Folgendes umfasst: ein Fördergerät (2), das ein Objekt (100) befördert; einen Roboter (10), der eine vorbestimmte Aufgabe auf einem Zielabschnitt (101) des Objekts (100), das von dem Fördergerät (2) gefördert wird, ausführt; eine Steuervorrichtung (21), die den Roboter (10) steuert; einen Bewegungsmengendetektor, der eine Bewegungsmenge des Objekts (100), das von dem Fördergerät (2) bewegt wird, erfasst; und einen Kraftdetektor, der eine Kraft erfasst, die von der Berührung zwischen einem Teil (110) oder einem Werkzeug, das von dem Roboter (10) getragen wird, und dem Objekt (100) erzeugt wird, wobei wenn die vorbestimmte Aufgabe von dem Roboter (10) ausgeführt wird, die Steuervorrichtung (21) Kraftsteuerung basierend auf einem Wert ausführt, der durch den Kraftdetektor erfasst wird, während Steuerung des Roboters (10) durch Verwenden von Informationen über eine Position des Zielabschnitts (101) und eines Werts, der durch den Bewegungsmengendetektor erfasst wird, ausgeführt wird.
Arbeitsrobotersystem (1) nach Anspruch 1, wobei die Steuervorrichtung (21) in eine Förderrichtung des Fördergeräts (2) ein Koordinatensystem bewegt, das Informationen über die Position des Zielabschnitts (101) gemäß dem Wert, der von dem Bewegungsmengendetektor erfasst wird, aufweist, und die Steuervorrichtung (21) die Kraftsteuerung durch Verwenden eines Werts, der von dem Kraftdetektor erfasst wird, ausführt, während das Teil (110) oder das Werkzeug auf dem Roboter (10) veranlasst wird, dem Zielabschnitt (101) durch Verwenden des Koordinatensystems, das bewegt wird, zu folgen.
Arbeitsrobotersystem (1) nach Anspruch 2, das weiter Folgendes umfasst: einen Detektor, der mindestens die Position des Zielabschnitts (101) in dem Objekt (100) auf dem Fördergerät (2) erfasst, wobei die Steuervorrichtung (21) das Koordinatensystem, das Informationen über die Position des Zielabschnitts (101) aufweist, durch Verwenden eines Erfassungsresultats, das von dem Detektor erhalten wird, einstellt.
Arbeitsrobotersystem (1) nach Anspruch 2, wobei der Detektor die Position und eine Ausrichtung des Zielabschnitts (101) in dem Objekt (100) auf dem Fördergerät (2) erfasst, und die Steuervorrichtung (21) das Koordinatensystem, das Informationen über die Position und die Ausrichtung des Zielabschnitts (101) aufweist, durch Verwenden eines Erfassungsresultats, das von dem Detektor erhalten wird, einstellt.
Arbeitsrobotersystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei wenn Variation des Werts, der von dem Bewegungsmengendetektor erfasst wird, einen vorbestimmten Referenzwert überschreitet, mindestens eine der Steuervorrichtung (21) und des Fördergeräts (2) einen Abnormalitätsbehebungsvorgang ausführt.