DE102019102859A1

DE102019102859A1 - Arbeitsrobotersystem

Info

Publication number: DE102019102859A1
Application number: DE102019102859.0A
Authority: DE
Inventors: Masafumi OOBA
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2018-02-08
Filing date: 2019-02-05
Publication date: 2019-08-08
Anticipated expiration: 2039-02-06
Also published as: JP2019136808A; US11904483B2; JP6748126B2; US11407115B2; CN110125906B; CN116619341A; CN110125906A; US20190240841A1; DE102019102859B4; US20220324118A1

Abstract

Ein Arbeitsrobotersystem (1) beinhaltet: eine Fördervorrichtung (2), die ein Objekt (100) befördert; einen Roboter (10), der eine vorbestimmte Aufgabe an einem Zielabschnitt (101) des Objekts (100), das von der Fördervorrichtung (2) befördert wird, durchführt; eine Steuereinrichtung, die den Roboter (10) steuert; einen Sensor (50), der an dem Roboter (10) angebracht ist und sukzessive eine Position des Zielabschnitts (101) des Objekts (100), das von der Fördervorrichtung (2) befördert wird, relativ zu dem Roboter (10) erkennt; und einen Kraftdetektor (32), der eine Kraft erkennt, die von einem Kontakt zwischen dem Objekt (100) und einem Teil (110), das von dem Roboter (10) unterstützt wird, generiert wird. Wenn der Roboter (10) die vorbestimmte Aufgabe durchführt, führt die Steuereinrichtung Kraftkontrolle basierend auf einem Erkennungswert des Kraftdetektors (32) durch, während der Roboter (10) unter Verwendung eines Erkennungsresultats des Sensors (50) gesteuert wird.

Description

{Technisches Gebiet}
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Arbeitsrobotersystem.
{Stand der Technik}
Es war häufig der Fall, dass die Fördervorrichtung zum Anbringen eines Teils an ein Objekt, das von einer Fördervorrichtung befördert wird, gestoppt wird. Insbesondere muss, zum Anbringen eines Teils an einem großen Objekt, wie etwa einen Fahrzeugkörper, der Transfer des Objekts durch die Fördervorrichtung gestoppt werden. In manchen Fällen führt dies zu einer Verschlechterung der Arbeitseffizienz.
Andererseits ist eine Fertigungslinie, die einen Roboter, eine Fördervorrichtung, die ein Objekt befördert, Schienen, die entlang der Fördervorrichtung bereitgestellt werden, und eine Bewegungsvorrichtung, die den Roboter an den Schienen entlang bewegt, beinhaltet, bekannt (siehe beispielsweise PTL 1). In dieser Fertigungslinie führt der Roboter eine Fehlerprüfung und Polieren an dem Objekt durch, während das Objekt von der Fördervorrichtung befördert wird. Darüber hinaus bewegt die Bewegungsvorrichtung, während die Fehlerprüfung und das Polieren durchgeführt werden, den Roboter mit der gleichen Geschwindigkeit an den Schienen entlang, mit der das Objekt von der Fördervorrichtung befördert wird.
{Zitierliste}
{Patentliteratur}
{PTL 1} Japanische ungeprüfte Patentanmeldung, Veröffentlichungsnummer H08-72764
{Zusammenfassung der Erfindung}
{Technisches Problem}
In der vorstehend erwähnten Fertigungslinie werden lediglich die Fehlerprüfung und das Polieren durchgeführt. Bei der Durchführung von Arbeiten, bei denen Interferenz zwischen dem Roboter und dem Objekt auftreten kann, ist es notwendig, Roboterkraftkontrolle zum Zweck des Verhinderns einer Beschädigung des Roboters, der Fördervorrichtung, des Objekts usw. durchzuführen. Das von der Fördervorrichtung bewegte Objekt kann sich jedoch auf eine unvorhersehbare Weise verhalten, was es schwierig macht, Vermeidung solch einer Beschädigung zu realisieren ohne den Steuerzyklus der Kraftkontrolle extrem zu verkürzen oder ihre Empfindlichkeit zu erhöhen.
Der Roboter kann jedoch nur in dem Steuerzyklus des Roboters arbeiten, so dass der Steuerzyklus der Kraftkontrolle nicht kürzer gemacht werden kann als der Steuerzyklus des Roboters. Somit gibt es Fälle, in denen das Vermeiden der vorstehend erwähnten Beschädigung sich nur schwer realisieren lässt, ohne die Leistung des Roboters an sich zu verändern. Andererseits erhöht sich, wenn die Empfindlichkeit der Kraftkontrolle erhöht wird, die Möglichkeit des Auftretens von Schwingungen des Roboters. Wenn sich das Objekt auf eine unvorhersehbare Weise verhält, kann das Durchführen der Kraftkontrolle während einer Phase mancher aufeinander folgender Steuerzyklen nicht immer das Problem des Kontakts zwischen dem Roboter und dem Objekt verbessern. In diesem Fall besteht auch die höhere Möglichkeit des Auftretens von Schwingungen des Roboters.
Die vorliegende Erfindung wurde angesichts der vorstehenden Umstände gemacht. Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Arbeitsrobotersystem bereitzustellen, das Vermeidung von Beschädigung an einem Roboter, einer Fördervorrichtung, einem Objekt usw. effizient realisieren kann.
{Lösung des Problems}
Um das obenstehende Problem zu lösen, hat die vorliegende Erfindung die folgenden Lösungen übernommen:
Ein Arbeitsrobotersystem nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung beinhaltet: eine Fördervorrichtung, die ein Objekt befördert; einen Roboter, der eine vorbestimmte Aufgabe an einem Zielabschnitt des von der Fördervorrichtung beförderten Objekts durchführt; eine Steuereinrichtung, die den Roboter steuert; einen Sensor, der an dem Roboter angebracht ist und eine Position des Zielabschnitts des Objekts, das von der Fördervorrichtung befördert wird, relativ zu dem Roboter erkennt; und einen Kraftdetektor, der eine Kraft, die durch Kontakt zwischen dem Objekt und einem Teil oder einem Werkzeug, das von dem Roboter unterstützt wird, erkennt, wobei, wenn der Roboter die vorbestimmte Aufgabe durchführt, die Steuereinrichtung Kraftkontrolle auf Basis eines Erkennungswerts des Kraftdetektors durchführt, während der Roboter unter Verwendung eines Erkennungsresultats des Sensors gesteuert wird.
In dem vorstehenden Aspekt wird die Position des Zielabschnitts des Objekts, das von der Fördervorrichtung befördert wird, relativ zu dem Roboter von dem an dem Roboter angebrachten Sensor erkannt und der Roboter wird unter Verwendung des Erkennungsresultats des Sensors gesteuert. Somit kann die Steuereinrichtung, selbst bei Fehlen der Kraftkontrolle, dazu in der Lage sein, die Positionsbeziehung zwischen dem Objekt und dem Teil oder dem Werkzeug, das von dem Roboter unterstützt wird, zu erkennen und zu erkennen, ob die beiden miteinander in Kontakt stehen. Die Steuereinrichtung kann bei Fehlen der Kraftkontrolle beispielsweise eine Anomalie der Fördervorrichtung erkennen, in der der Bewegungsbetrag des Objekts, das von der Fördervorrichtung bewegt wird, signifikant variiert. Es ist daher möglich, Vermeidung von Beschädigung des Roboters, der Fördervorrichtung, des Objekts usw. zu verhindern, ohne unangemessen den Steuerzyklus der Kraftkontrolle zu verkürzen und auch Schwingung des Roboters zu unterdrücken.
In dem vorstehenden Aspekt kann die Steuereinrichtung vorzugsweise die Kraftkontrolle unter Verwendung des Erkennungswerts des Kraftdetektors durchführen, während das Teil oder das Werkzeug, das von dem Roboter unterstützt wird, dem Zielabschnitt unter Verwendung des Erkennungsresultats des Sensors folgt.
Somit veranlasst die Steuereinrichtung, dass das Teil oder das Werkzeug des Roboters dem Zielabschnitt folgt, indem das Erkennungsresultat des Sensors verwendet wird. Auf diese Weise kann die Steuereinrichtung, wenn der Roboter die vorbestimmte Aufgabe durchführt, die Position und die Orientierung des Teils oder des Werkzeugs, das von dem Roboter unterstützt wird, relativ zu dem Zielabschnitt des Objekts, das von der Fördervorrichtung befördert wird, genau steuern. Dies ist bei der Realisierung von Vermeidung von Beschädigung des Roboters, der Fördervorrichtung, des Objekts usw., ohne dass der Steuerzyklus der Kraftkontrolle verkürzt wird oder ihre Empfindlichkeit erhöht wird, und auch bei der Unterdrückung von Schwingung des Roboters vorteilhaft.
In dem vorstehenden Aspekt kann das Arbeitsrobotersystem vorzugsweise ferner einen Detektor beinhalten, der mindestens eine Position des Zielabschnitts des Objekts auf der Fördervorrichtung erkennt, und die Steuereinrichtung kann das Teil oder das Werkzeug des Roboters basierend auf einem Erkennungsresultat des Detektors näher an den Zielabschnitt bringen.
Dieser Aspekt ist bei der genauen Durchführung des Steuerns des näher Heranbringens des Teils oder des Werkzeugs, das von dem Roboter unterstützt wird, an den Zielabschnitt vorteilhaft sein.
In dem vorstehenden Aspekt kann vorzugsweise die Steuereinrichtung und/oder die Fördervorrichtung eine Aktion zum Eingehen auf Anomalie durchführen, wenn die Position des Zielabschnitts relativ zu dem Roboter, die von dem Sensor erkannt wird, über einen vorbestimmten Referenzwert hinaus variiert.
Gemäß diesem Aspekt führt die Steuereinrichtung, in dem Zustand, in dem die Positionsbeziehung zwischen dem Objekt und dem Teil oder dem Werkzeug, das von dem Roboter unterstützt wird, wie vorstehend beschrieben erkannt wird, ferner die Aktion zum Eingehen auf die Anomalie basierend auf dem Erkennungsresultat des Sensors durch. Diese Konfiguration ist für zuverlässiges Realisieren von Vermeidung von Beschädigung des Roboters, der Fördervorrichtung, des Objekts usw. und auch für Unterdrücken von Schwingung des Roboters vorteilhaft.
{Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung}
Die vorliegende Erfindung kann Vermeidung von Beschädigung des Roboters, der Fördervorrichtung, des Objekts usw. effizient realisieren.
Figurenliste

1 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm eines Arbeitsrobotersystems einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist ein Blockdiagramm einer Steuervorrichtung des Arbeitsrobotersystems der Ausführungsform;
3 ist ein Beispiel für Bilddaten, die von einer Erkennungsvorrichtung des Arbeitsrobotersystems der Ausführungsform erfasst werden.
4 ist ein Flussdiagramm, das Vorgänge einer Steuereinrichtung des Arbeitsrobotersystems der Ausführungsform zeigt.
5 ist ein Diagramm, das Berechnung eines Betrags der Bewegung in dem Arbeitsrobotersystem der Ausführungsform zeigt.

{Beschreibung der Ausführungsformen}
Nachfolgend wird unter Verwendung der Zeichnungen ein Arbeitsrobotersystem 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Wie in 1 gezeigt, beinhaltet das Arbeitsrobotersystem 1 dieser Ausführungsform: eine Fördervorrichtung 2, die ein Objekt 100, das ein Objekt ist, an dem zu arbeiten ist, befördert; einen Roboter 10, der eine vorbestimmte Aufgabe an Zielabschnitten 101 des Objekts 100, das von der Fördervorrichtung 2 befördert wird, durchführt; eine Steuervorrichtung 20, die den Roboter 10 steuert; eine Erkennungsvorrichtung 40 als einen Detektor; und einen Sensor 50, der an dem Roboter 10 angebracht ist.
Die Erkennungsvorrichtung 40 erkennt, dass das Objekt 100 zu einer vorbestimmten Position befördert wurde. Die Erkennungsvorrichtung 40 kann Daten erfassen, nach denen Positionen und Orientierungen der Zielabschnitte 101 des Objekts 100, das von der Fördervorrichtung 2 befördert wird, spezifiziert werden können. Jedwede Vorrichtung, die diese Funktion aufweist, kann als die Erkennungsvorrichtung 40 verwendet werden. In dieser Ausführungsform ist die Erkennungsvorrichtung 40 ein photoelektrischer Sensor. In diesem Fall erkennt die Erkennungsvorrichtung 40, dass das Objekt 100 zu einer Position befördert wurde, an der die Erkennungsvorrichtung 40 installiert ist.
Während das Objekt 100 nicht auf eine spezifische Art von Objekt beschränkt ist, ist das Objekt 100 in dieser Ausführungsform zum Beispiel ein Fahrzeugkörper. Die Fördervorrichtung 2 befördert das Objekt 100 durch Antreiben mancher von einer Vielzahl von Rollen 3 mittels eines Motors 2a und in dieser Ausführungsform befördert die Fördervorrichtung 2 das Objekt 100 in Richtung der rechten Seite in 1. Der Motor 2a kann eine Betriebspositionserkennungsvorrichtung 2b beinhalten. Die Betriebspositionserkennungsvorrichtung 2b erkennt nacheinander eine Drehposition und einen Drehbetrag einer Abtriebswelle des Motors 2a. Die Betriebspositionserkennungsvorrichtung 2b ist beispielsweise ein Encoder. Ein Erkennungswert der Betriebspositionserkennungsvorrichtung 2b wird an die Steuervorrichtung 20 übertragen.
Die Zielabschnitte 101 sind Abschnitte des Objekts 100, an denen der Roboter 10 die vorbestimmte Aufgabe durchführt. In dieser Ausführungsform hebt eine Hand 30 des Roboters 10, als die vorbestimmte Aufgabe, ein Teil 110 an und der Roboter 10 bringt Befestigungsabschnitte 111 des Teils 110 an den Zielabschnitten 101 an. Somit werden beispielsweise Wellen 111a, die sich von den Befestigungsabschnitten 111 des Teils 110 nach unten erstrecken, in Löcher 101a, die in den Zielabschnitten 101 des Objekts 100 bereitgestellt werden, montiert.
Der Roboter 10 befestigt die Befestigungsabschnitte 111 des Teils 110 an den Zielabschnitten 101 in einem Zustand, in dem das Objekt 100 von der Fördervorrichtung 2 bewegt werden.
Während der Roboter 10 nicht auf einen spezifischen Typ beschränkt ist, beinhaltet der Roboter 10 dieser Ausführungsform eine Vielzahl von Servomotoren 11, die jeweils eine Vielzahl von beweglichen Teilen antreiben (siehe 2). Jeder Servomotor 11 verfügt über eine Betriebspositionserkennungsvorrichtung, die eine Betriebsposition des Servomotors 11 erkennt und diese Betriebspositionserkennungsvorrichtung ist beispielsweise ein Encoder. Erkennungswerte der Betriebspositionserkennungsvorrichtungen werden an die Steuervorrichtung 20 übertragen.
Die Hand 30 ist an einem distalen Ende des Roboters 10 angebracht. Die Hand 30 dieser Ausführungsform stützt das Teil 110 durch Greifen des Teils 110 mit einer Vielzahl von Klauen, aber es kann auch eine Hand verwendet werden, die das Teil 110 unter Verwendung einer Magnetkraft, Luftabsaugung oder anderen Mitteln stützt.
Die Hand 30 beinhaltet einen Servomotor 31, der die Klauen antreibt (siehe 2). Der Servomotor 31 verfügt über eine Betriebspositionserkennungsvorrichtung, die eine Betriebsposition des Servomotors 31 erkennt und diese Betriebspositionserkennungsvorrichtung ist beispielsweise ein Encoder. Ein Erkennungswert der Betriebspositionserkennungsvorrichtung wird an die Steuervorrichtung 20 übertragen.
Als die Servomotoren 11, 31 können verschiedene Arten von Servomotoren verwendet werden, einschließlich eines Drehmotors und eines Linearmotors.
Ein Kraftsensor 32 ist an dem distalen Endabschnitt des Roboters 10 angebracht. Der Kraftsensor 32 erkennt beispielsweise Kräfte in Richtungen entlang einer X-Achse, einer Y-Achse und einer Z-Achse, die in 3 gezeigt sind, und Kräfte um die X-Achse, die Y-Achse und die Z-Achse herum. Der Kraftsensor 32 kann jedweder Sensor sein, der die Richtung und die Größenordnung einer Kraft erkennen kann, die auf die Hand 30 oder das Teil 110, das von der Hand 30 gegriffen wird, angewendet wird. Zu diesem Zweck wird der Kraftsensor 32 in dieser Ausführungsform zwischen dem Roboter 10 und der Hand 30 bereitgestellt, aber der Kraftsensor 32 kann stattdessen innerhalb der Hand 30 bereitgestellt werden.
Der Sensor 50 ist an der distalen Endseite des Roboters 10 angebracht. In einem Beispiel ist der Sensor 50 an einem Handgelenkflansch des Roboters 10 zusammen mit der Hand 30 angebracht. Der Sensor 50 ist eine zweidimensionale Kamera, eine dreidimensionale Kamera, ein dreidimensionaler Entfernungssensor oder dergleichen. Der Sensor 50 dieser Ausführungsform ist eine zweidimensionale Kamera und der Sensor 50 ist ein Sensor, der sukzessive Bilddaten der Zielabschnitte 101, wie in 3 gezeigt, in einem Zustand erfasst, in dem die Zielabschnitte 101 sich innerhalb eines vorbestimmten Bereichs eines Blickwinkels befinden. Der Sensor 50 überträgt die Bilddaten sukzessive an die Steuervorrichtung 20. Die Bilddaten sind Daten, durch die die Position von mindestens einem der zwei Zielabschnitte 101 spezifiziert werden können. Es ist auch möglich, die Orientierungen der Zielabschnitte 101, beispielsweise basierend auf der Positionsbeziehung zwischen den beiden Zielabschnitten 101, in den Bilddaten zu spezifizieren.
Positionen und Richtungen eines Koordinatensystems des Sensors 50 und Positionen und Richtungen eines Koordinatensystems des Roboters 10 sind einander im Voraus in der Steuervorrichtung 20 zugeordnet. Das Koordinatensystem des Sensors 50 ist beispielsweise als ein Referenzkoordinatensystem des Roboters 10 festgelegt, das auf Basis eines Betriebsprogramms 23b arbeitet. Relativ zu diesem Referenzkoordinatensystem werden ein Koordinatensystem mit dem Ursprung an einem Werkzeug-Mittelpunkt (Tool Center Point; TCP) der Hand 30, ein Koordinatensystem mit dem Ursprung an einer Referenzposition des Teils 110 oder dergleichen repräsentiert.
Wie in 2 gezeigt, beinhaltet die Steuervorrichtung 20: eine Steuereinrichtung 21 mit einer CPU, einem RAM usw.; eine Anzeigevorrichtung 22; eine Speichereinheit 23 mit einem nichtflüchtigen Speicher, ein ROM usw.; eine Vielzahl von Servosteuerungen 24 jeweils den Servomotoren 11 des Roboters 10 entsprechend; eine Servosteuerung 25, die dem Servomotor 31 der Hand 30 entspricht; und eine Eingabeeinheit 26, die mit der Steuervorrichtung 20 verbunden ist. In einem Beispiel ist die Eingabeeinheit 26 ein Eingabegerät, wie etwa eine Steuertafel, die ein Bediener tragen kann. In manchen Fällen kommuniziert die Eingabeeinheit 26 drahtlos mit der Steuervorrichtung 20.
Ein Systemprogramm 23a ist in der Speichereinheit 23 gespeichert und das Systemprogramm 23a deckt grundlegende Funktionen der Steuervorrichtung 20 ab. Das Betriebsprogramm 23b ist ebenfalls in der Speichereinheit 23 gespeichert. Zusätzlich sind ein nachfolgendes Steuerprogramm 23c und ein Kraftkontrollprogramm 23d in der Speichereinheit 23 gespeichert.
Basierend auf diesen Programmen überträgt die Steuereinrichtung 21 Steuerbefehle zum Durchführen der vorbestimmten Aufgabe an dem Objekt 100 an die Servosteuerungen 24, 25. Dementsprechend führen der Roboter 10 und die Hand 30 die vorbestimmte Aufgabe an dem Objekt 100 durch. Aktionen der Steuereinrichtung 21 in diesem Prozess werden unter Bezugnahme auf das Flussdiagramm in 4 beschrieben.
Zunächst startet die Steuereinrichtung 21, wenn das Objekt 100 von der Erkennungsvorrichtung 40 erkannt wurde (Schritt S1-1), Übertragungssteuerbefehle an den Roboter 10 und die Hand 30 basierend auf dem Betriebsprogramm 23b (Schritt S1-2). Dementsprechend wird das Objekt 110 von der Hand 30 gegriffen und der Roboter 10 bringt die Wellen 111a des Teils 110, das von der Hand 30 gegriffen ist, näher an die Löcher 101a der Zielabschnitte 101. In diesem Fall kann die Steuereinrichtung 21 Daten verwenden, wie etwa die Transfergeschwindigkeit der Fördervorrichtung 2 oder die Positionen der Zielabschnitte 101 des Objekts 100, muss solche Daten aber nicht verwenden, falls der Betrag des Transfers durch die Fördervorrichtung 2 innerhalb des Bereichs des Sichtfeldes des Sensors 50 liegt. Nach Schritt S1-7, der später zu beschreiben ist, werden die Wellen 111a des Teils 110 in die Löcher 101a des Objekts 100 basierend auf dem Betriebsprogramm 23b montiert.
Als ein Resultat der Steuerung des Roboters 10 in Schritt S1-2 erreicht das Teil 110 beispielsweise die Position und Orientierung für das Montieren, wie in 1 gezeigt. Wenn die Zielabschnitte 101 somit innerhalb des Blickwinkels des Sensors 50 präsent geworden sind (Schritt S1-3), startet die Steuereinrichtung 21 basierend auf dem nachfolgenden Steuerprogramm 23c (Schritt S1-4). Die folgenden zwei Steuermodi können beispielsweise als diese Steuerung verwendet werden. In den folgenden zwei Modi der Steuerung erkennt der Sensor 50 zumindest die Positionen der Zielabschnitte 101 und basierend auf den erkannten Positionen veranlasst die Steuereinrichtung 21 das distale Ende des Roboters 10 den Zielabschnitten 101 zu folgen.
Der erste eine ist ein Modus der Steuerung, bei der die Steuereinrichtung 21 das distale Ende des Roboters 10 veranlasst, den Zielabschnitten 101 zu folgen, indem sie konstant eine charakteristische Form und/oder einen charakteristischen Punkt des Objekts 100 an einer vorbestimmten Position in dem Blickwinkel des Sensors 50 anordnet. Der zweite eine ist ein Modus der Steuerung, bei dem die Steuereinrichtung 21 das distale Ende des Roboters 10 veranlasst, den Zielabschnitten 101 durch Erkennen der tatsächlichen Position (die tatsächliche Position relativ zu dem Roboter 10) der charakteristischen Form und/oder dem charakteristischen Punkt des Objekts 100 zu folgen, und das Betriebsprogramm 23b basierend auf der Differenz zwischen der Position der charakteristischen Form und/oder des charakteristischen Punktes und der tatsächlichen Position zu korrigieren.
In dem ersten Modus der Steuerung erkennt die Steuereinrichtung 21 die charakteristische Form und/oder den charakteristischen Punkt in den Bilddaten, die sukzessive von dem Sensor 50 erhalten werden. Die charakteristische Form bezieht sich auf die Form des gesamten Zielabschnitts 101, die Form des Lochs 101a des Zielabschnitts 101, die Form einer Markierung M (3), die an dem Zielabschnitt 101 bereitgestellt wird, oder dergleichen. Der charakteristische Punkt bezieht sich auf einen Punkt, der die Position des Schwerpunktes des Lochs 101a des Zielabschnitts 101, einen Punkt, der die Position des Schwerpunktes der Markierung M, die an dem Zielabschnitt 101 bereitgestellt wird, oder dergleichen angibt. Wenn die Entfernung zwischen dem Sensor 50 und dem Zielabschnitt 101 in der Z-Richtung (die Blickrichtung) sich verändert, verändert sich die charakteristische Form in Größe, während der charakteristische Punkt sich nur wenig verändert oder der gleiche bleibt.
Dann überträgt die Steuereinrichtung 21 unter Verwendung der Bilddaten, die sukzessive von dem Sensor 50 erhalten wurden, Steuerbefehle zum konstanten Anordnen der erkannten charakteristischen Form und/oder des charakteristischen Punktes an der vorbestimmten Position in den Bilddaten an die Servosteuerung 24.
In diesem Fall ist es vorzuziehen, dass die Steuereinrichtung 21 eine charakteristische Form und/oder einen charakteristischen Punkt verwendet, die bzw. der für den Sensor 50 sichtbar ist während die Montagearbeit durchgeführt wird, anstatt einer charakteristischen Form und/oder eines charakteristischen Punktes, der für den Sensor 50 unsichtbar ist während die Montagearbeit durchgeführt wird. Alternativ kann die Steuereinrichtung 21 die charakteristische Form und/oder den charakteristischen Punkt, der für die Verfolgungssteuerung zu verwenden ist, verändern, wenn diese charakteristische Form und/oder der charakteristische Punkt, die bzw. der für die Verfolgungssteuerung zu verwenden ist, für den Sensor 50 unsichtbar wird.
In dem zweiten Modus der Steuerung erkennt die Steuereinrichtung 21 unter Verwendung der Bilddaten, die sukzessive von dem Sensor 50 erhalten wurden, die tatsächliche Position der charakteristischen Form und/oder des charakteristischen Punkts des Objekts 100 relativ zu einem festen Koordinatensystem des Roboters 10. Dann korrigiert die Steuereinrichtung 21 Lernpunkte des Betriebsprogramms 23b, die unter Bezugnahme auf das feste Koordinatensystem gelernt werden, basierend auf der Differenz zwischen der Position der charakteristischen Form und/oder des charakteristischen Punkts und der tatsächlichen Position.
In dem ersten Modus der Steuerung kann die Steuereinrichtung 21 ferner den Betrag der Bewegung der Zielabschnitte 101 berechnen. In diesem Fall veranlasst die Steuereinrichtung 21 das distale Ende des Roboters 10 den Zielabschnitten 101 ebenfalls unter Verwendung des berechneten Betrags der Bewegung zu folgen.
Der Betrag der Bewegung der Zielabschnitte 101 wird sukzessive berechnet, beispielsweise basierend auf den Bilddaten, die von dem Sensor 50 erfasst werden. Der Betrag der Bewegung der Zielabschnitte 101 wird beispielsweise unter Verwendung der charakteristischen Form und/oder des charakteristischen Punkts berechnet, die bzw. der innerhalb des Blickwinkels des Sensors 50 erscheint.
Die Steuereinrichtung 21 führt einen Abgleichprozess zum Abgleichen charakteristischer Punkte an einer Vielzahl konsekutiver Stücke von Bilddaten durch. Da das distale Ende des Roboters 10 sich in die gleiche Richtung bewegt, wie das Objekt 100 in Übereinstimmung mit dem Betriebsprogramm 23b, verändert sich der charakteristische Punkt in der Vielzahl konsekutiver Stücke von Bilddaten nur wenig. Wenn aber die Transfergeschwindigkeit der Fördervorrichtung 2 und die Bewegungsgeschwindigkeit des distalen Endes des Roboters 10 nicht exakt gleich sind, bewegen sich das distale Ende des Roboters 10 und das Objekt 100 relativ zueinander. Diese relative Bewegung wird in der Vielzahl konsekutiver Stücke von Bilddaten erfasst. Darüber hinaus wird der Betrag der Bewegung der Zielabschnitte 101 unter Verwendung der Bewegungsgeschwindigkeit des distalen Endes des Roboters 10 und der relativen Geschwindigkeit des distalen Endes des Roboters 10 relativ zu den Zielabschnitten 101 sukzessive berechnet.
Die Bewegungsgeschwindigkeit des distalen Endes des Roboters 10 ist eine Bewegungsgeschwindigkeit basierend auf den Steuerbefehlen von der Steuereinrichtung 21. Andererseits wird die Bewegungsgeschwindigkeit des distalen Endes des Roboters 10 relativ zu den Zielabschnitten 101 basierend auf dem Betrag der Bewegung der charakteristischen Form und/oder des charakteristischen Punkts in den Bilddaten und die für die Bewegung vergangene Zeit berechnet. Wie in 5 gezeigt, wird die Bewegungsgeschwindigkeit jeder der drei charakteristischen Formen, wenn sich Positionen p11, p21, p31 von drei charakteristischen Formen jeweils zu Positionen p12, p22, p32, Positionen p13, p23, p33 usw. bewegen, durch Anpassung basierend auf dem Verfahren der kleinsten Quadrate oder dergleichen berechnet. Alternativ wird eine durchschnittliche Bewegungsgeschwindigkeit durch Durchschnittsbestimmung der Bewegungsgeschwindigkeiten der drei charakteristischen Formen berechnet.
In dem Fall, in dem der Betrag der Bewegung berechnet wird, kann die Steuereinrichtung 21, selbst wenn die charakteristische Form und/oder der charakteristische Punkt, die bzw. der für die Verfolgungssteuerung verwendet wird, für den Sensor 50 unsichtbar wird, das distale Ende des Roboters 10 veranlassen, den Zielabschnitten 101 unter Verwendung des Betrags der Bewegung, der berechnet wurde bevor die charakteristische Form und/oder der charakteristische Punkt unsichtbar wurden, zu folgen.
In dem zweiten Modus der Steuerung kann die Steuereinrichtung 21 ferner die Erkennungsresultate der tatsächlichen Positionen der charakteristischen Form und/oder des charakteristischen Punkts beispielsweise unter Verwendung eines Trends des berechneten Betrags der Bewegung oder einen Trend des Erkennungsresultats der tatsächlichen Position interpolieren. Die tatsächliche Position der charakteristischen Form und/oder der charakteristische Punkt wird basierend auf Bilddaten berechnet, die tatsächlich von dem Sensor 50 erfasst wurden. Daher ist der Erfassungszyklus der tatsächlichen Position so lang, wie der Erfassungszyklus des Sensors 50. Durch Interpolieren der Erkennungsresultate ist es aber beispielsweise möglich, die tatsächliche Position während des Erfassungszyklus zu erkennen oder zu schätzen oder die tatsächliche Position zu einem zukünftigen Moment zu schätzen.
Durch die vorstehenden Steuerungen veranlasst die Steuereinrichtung 21 das distale Ende des Roboters 10, den Zielabschnitten 101 zu folgen. Als ein Resultat werden die Zielabschnitte 101 an vorbestimmten Positionen in den erfassten Daten, die von dem Sensor 50 erfasst werden, anzuordnen. In diesem Fall decken sich beispielsweise die Positionen in einer horizontalen Richtung der Wellen 111a der Befestigungsabschnitte 111 des Teils 110 und die Positionen in der horizontalen Richtung der Löcher 101a der Zielabschnitte 101.
Hier ist das Koordinatensystem des Sensors 50, wie vorstehend beschrieben, als das Referenzkoordinatensystem des Roboters 10, das basierend auf dem Betriebsprogramm 23b betrieben wird, festgelegt. Dementsprechend bewegt sich das Referenzkoordinatensystem des Roboters 10 in der Förderrichtung der Fördervorrichtung 2 und die Bewegung des Referenzkoordinatensystems stimmt mit der Bewegung des Objekts 100 durch die Fördervorrichtung 2 überein. In dieser Situation werden die Zielabschnitte 101 des Objekts 100 von der Fördervorrichtung 2 bewegt, aber wenn von der Steuereinrichtung 21 aus betrachtet, erscheinen die Zielabschnitte 101 in dem Referenzkoordinatensystem stationär.
In dem so gesteuerten Zustand startet die Steuereinrichtung 21 die Kraftkontrolle basierend auf dem Kraftsteuerprogramm 23d (Schritt S1-5). Es könne öffentlich bekannte Kraftkontrolle als die Kraftkontrolle verwendet werden. In dieser Ausführungsform bewegt der Roboter 10 das Teil 110 in einer Richtung von einer Kraft fort, die von dem Kraftsensor 32 erkannt wurde. Der Betrag dieser Bewegung wird von der Steuereinrichtung 21 gemäß dem Erkennungswert des Kraftsensors 32 bestimmt.
Wenn beispielsweise die Wellen 111a des Teils 110, die von der Hand 30 gegriffen werden, und die Löcher 101a des Objekts 100 zu montieren begonnen werden, und in dieser Situation eine Kraft in die von der Förderrichtung der Fördervorrichtung 2 entgegengesetzten Richtung von dem Kraftsensor 32 erkannt wird, bewegt der Roboter 10 das Teil 110 leicht in die der Förderrichtung entgegengesetzte Richtung von der erkannten Kraft fort, während den Zielabschnitten 101 in dem Referenzkoordinatensystem gefolgt wird.
Anschließend, wenn die Positionen der Zielabschnitte 101 relativ zu dem Roboter 10, die sukzessive von dem Sensor 50 erkannt werden, jenseits eines vorbestimmten Referenzwerts variieren (Schritt S1-6), führt die Steuereinrichtung 21 eine erste Aktion zum Eingehen auf Anomalie durch (Schritt S1-7). Die Schwankung jenseits des vorbestimmten Referenzwerts ist eine signifikante Bewegung des Zielabschnitts 101 in den Bilddaten, eine Bewegung mit einer höheren Geschwindigkeit als eine vorbestimmte Geschwindigkeit des Zielabschnitts 101 in den Bilddaten oder dergleichen. Wenn die Stromversorgung nicht stabil ist, kann die Drehzahl des Motors 2a schnell abnehmen. Somit variiert die Drehzahl des Motors 2a in manchen Fällen signifikant. In solchen Fällen schwanken die Positionen der Zielabschnitte 101 relativ zu dem Roboter 10 jenseits des vorbestimmten Referenzwerts.
Als die erste Aktion zum Eingehen auf Anomalie führt die Steuereinrichtung 21 eine Aktion zum Verkürzen des Steuerzyklus durch, was die Empfindlichkeit der Kraftkontrolle erhöht, eine Aktion zum Stoppen des Montagefortschritts, eine Aktion zum Stoppen der Montagearbeit usw. Kürzen des Steuerzyklus oder Erhöhen der Empfindlichkeit der Kraftkontrolle kann den Roboter 10 veranlassen, sich bei Anwendung einer Kraft auf das Teil 110 mit größerer Reaktionsfähigkeit zu bewegen. In dieser Ausführungsform führt die Steuereinrichtung 21 eine Aktion des Stoppens der Montagearbeit, eine Aktion zum Stoppen der Fördervorrichtung oder eine Aktion einer Kombination dieser Aktionen usw. durch.
Wenn der Erkennungswert des Kraftsensors 32 einen vorbestimmten Referenzwert überschreitet (Schritt S1-8), führt die Steuereinrichtung 21 eine zweite Aktion zum Eingehen auf Anomalie durch (Schritt S1-9). Wenn der Erkennungswert des Kraftsensors 32 den vorbestimmten Referenzwert überschreitet, ist es äußerst wahrscheinlich, dass eine abnorme Kraft auf das Teil 110, das Objekt 100 usw. angewendet wird. Daher führt die Steuereinrichtung 21, als die zweite Aktion zum Eingehen auf Anomalie, eine Aktion zum Stoppen des Roboters 10, eine Aktion zum Bewegen des Roboters 10 mit einer niedrigen Geschwindigkeit von der Richtung der von dem Kraftsensor 32 erkannten Kraft fort, eine Aktion zum Stoppen der Fördervorrichtung oder eine Aktion einer Kombination dieser Aktionen usw. durch. In dieser Ausführungsform führt die Steuereinrichtung 21 eine Aktion zum Stoppen des Roboters 10 durch.
Andererseits bestimmt die Steuereinrichtung 21, ob die Montagearbeit abgeschlossen wurde (Schritt S1-10) und wenn die Montagearbeit abgeschlossen wurde, sendet sie Steuerbefehle an den Roboter 10 und die Hand 30 (Schritt S1-11). Dementsprechend bewegt sich die Hand 30 von dem Teil 110 fort und die Hand 30 wird von dem Roboter 10 in eine Bereitschaftsposition oder an einen Ort gebracht, wo ein nächstes Teil 110 gelagert wird.
Somit wird in dieser Ausführungsform die Position relativ zu dem distalen Ende des Roboters 10 der Zielabschnitte 101 des Objekts 100, das von der Fördervorrichtung 2 befördert wird, von dem Sensor 50, der an dem Roboter 10 angebracht ist, sukzessive erkannt, und der Roboter 10 wird unter Verwendung des Erkennungsresultats des Sensors 50 gesteuert. Daher kann die Steuereinrichtung 21, selbst bei Fehlen der Kraftkontrolle, dazu in der Lage sein, die Positionsbeziehung zwischen dem Objekt 100 und dem Teil 110, das von dem Roboter 10 unterstützt wird, zu erkennen, und zu erkennen, ob die beiden miteinander in Kontakt stehen. Die Steuereinrichtung 21 kann beispielsweise, bei Fehlen der Kraftkontrolle, eine Anomalie der Fördervorrichtung 2, bei der der Betrag, um den das Objekt 100 von der Fördervorrichtung 2 bewegt wird, signifikant variiert, erkennen. Es ist daher möglich, Vermeidung von Beschädigung des Roboters 10, der Fördervorrichtung 2, des Objekts 100 usw. zu realisieren, ohne den Steuerzyklus der Kraftkontrolle unangemessen zu verkürzen oder ihre Empfindlichkeit zu erhöhen, und auch Schwingung des Roboters 10 zu unterdrücken.
In dieser Ausführungsform führt die Steuereinrichtung 21 die Kraftkontrolle unter Verwendung des Erkennungswerts des Kraftsensors 32 durch, während unter Verwendung des Erkennungsresultats des Sensors 50 veranlasst wird, dass das Teil 110, das von dem Roboter 10 unterstützt wird, den Zielabschnitten 101 folgt.
Somit veranlasst die Steuereinrichtung 21 das Teil 110 des Roboters 10 den Zielabschnitten 101 unter Verwendung des Erkennungsresultats des Sensors 50 zu folgen. Auf diese Weise kann die Steuereinrichtung 21, wenn der Roboter 10 die vorbestimmte Aufgabe durchführt, die Position und die Orientierung des Teils 110, das von dem Roboter 10 unterstützt wird, relativ zu den Zielabschnitten 101 des Objekts 100, das von der Fördervorrichtung 2 befördert wird, genau steuern. Dies ist bei der Realisierung von Vermeidung von Beschädigung des Roboters 10, der Fördervorrichtung 2, des Objekts 100 usw., ohne dass der Steuerzyklus der Kraftsteuerung verkürzt wird oder die Empfindlichkeit erhöht wird, und auch bei der Unterdrückung von Schwingungen des Roboters 10 vorteilhaft.
In dieser Ausführungsform wird die Erkennungsvorrichtung 40, die zumindest die Positionen der Zielabschnitte 101 des Objekts 100 erkennt, auf der Fördervorrichtung 2 bereitgestellt, und die Steuereinrichtung 21 bringt das Teil 110, das von dem Roboter 10 unterstützt wird, basierend auf dem Erkennungsresultat der Erkennungsvorrichtung 40 näher an die Zielabschnitte 101. Die Arbeitseffizienz wird von dem Roboter 10 verbessert, der somit basierend auf dem Erkennungsresultat der Erkennungsvorrichtung 40 arbeitet. In diesem Fall kann die Steuereinrichtung 21 auch das Erkennungsresultat der Betriebspositionserkennungsvorrichtung 2b verwenden, um das Teil 110, das von dem Roboter 10 unterstützt wird, näher an die Zielabschnitte 101 zu bringen. Wenn das Erkennungsresultat der Betriebspositionserkennungsvorrichtung 2b ebenfalls verwendet wird, wird die Genauigkeit der Steuerung des Verbringens des Teils 110 näher an die Zielabschnitte 101 verbessert.
Während die Erkennungsvorrichtung 40 in dieser Ausführungsform ein photoelektrischer Sensor ist, kann die Erkennungsvorrichtung 40 stattdessen beispielsweise eine zweidimensionale Kamera, eine dreidimensionale Kamera oder ein dreidimensionaler Entfernungssensor sein, der über, an einer Seite oder unter der Fördervorrichtung 2 angeordnet ist, oder ein Sensor, der die Form eines Objekts durch Emittieren linearen Lichts zu dem Objekt misst. Wenn die Erkennungsvorrichtung 40 eine zweidimensionale Kamera ist, kann die Steuereinrichtung 21 dazu in der Lage sein, die Positionen und die Orientierungen der Zielabschnitte 101 des Objekts 100, das von der Fördervorrichtung 2 befördert wird, basierend auf Bilddaten erkennen, die ein Erkennungsresultat der Erkennungsvorrichtung 40 sind. Somit kann die Steuereinrichtung 21 die Wellen 111a des Teils 110 genauer näher an die Löcher 101a der Zielabschnitte 101 in Schritt S1-2 bringen.
Ein Verarbeitungswerkzeug kann an dem distalen Ende des Roboters 10 unterstützt werden und der Roboter 10 kann Verarbeiten als die vorbestimmte Aufgabe an dem Objekt 100, das von der Fördervorrichtung 2 befördert wird, durchführen. In diesem Fall bezieht sich das Verarbeitungswerkzeug auf einen Bohrer, einen Fräser, einen Spiral-Gewindebohrer, einen Rohrfräser oder andere Werkzeuge. In diesem Fall lassen sich auch Effekte, die den vorstehend beschriebenen ähnlich sind, erzielen, wie beispielsweise, dass das Verarbeitungswerkzeug näher an die Zielabschnitte 101 in Schritt S1-2 gebracht wird und die Kraftkontrolle gemäß dem Kontakt zwischen dem Verarbeitungswerkzeug und den Zielabschnitten 101 in Schritt S1-7 durchgeführt werden.
In Schritt S1-4 kann die Steuereinrichtung 21 auch die Positionen der Zielabschnitte 101 in den Bilddaten, die Bewegungsgeschwindigkeit und Richtung der Zielabschnitte 101 in den Bilddaten usw. verwenden, um das distale Ende des Roboters 10 zu veranlassen, den Zielabschnitten 101 zu folgen. Es können auch andere öffentlich bekannt Verfahren verwendet werden, um das distale Ende des Roboters 10 zu veranlassen, den Zielabschnitten 101 zu folgen. Effekte, die den vorstehend beschriebenen ähnlich sind, lassen sich auch erzielen, wenn solch eine Konfiguration verwendet wird.
Es ist auch möglich als die Fördervorrichtung 2 eine Fördervorrichtung zu verwenden, die das Objekt 100 entlang einer kurvenförmigen Strecke befördert oder eine Fördervorrichtung, die das Objekt 100 entlang einer gewundenen Strecke befördert. In diesen Fällen kann die Steuereinrichtung 21 das distale Ende des Roboters 10 auch veranlassen, den Zielabschnitten 101 unter Verwendung des Erkennungsresultats des Sensors 50 zu folgen. Wenn die Positionen der Zielabschnitte 101 relativ zu dem Roboter 10 jenseits des vorbestimmten Referenzwerts in Schritt S1-6 variieren, kann die Steuereinrichtung 21 die erste Aktion zum Eingehen auf Anomalie in Schritt S1-7 durchführen. Somit lassen sich Effekte, die den vorstehend beschriebenen ähnlich sind, auch erzielen, wenn die vorstehenden Fördermittel verwendet werden.
Zum Erfassen des Betrags der Bewegung in Schritt S1-4 wird der Betrag der Bewegung basierend auf den Bilddaten berechnet, die von dem Sensor 50 in Realität erfasst werden. Daher wird, wenn der Erfassungszyklus des Betrags der Bewegung mit dem Erfassungszyklus des Sensors 50 abgeglichen wird, der Erfassungszyklus des Betrags der Bewegung so lang wie der Erfassungszyklus des Sensors 50. Es ist aber auch möglich, den Betrag der Bewegung, der sukzessive basierend auf den von dem Sensor 50 erfassten Daten berechnet wird, zu interpolieren. Die Steuereinrichtung 21 spezifiziert beispielsweise einen Variationstrend des Betrags der Bewegung unter Verwendung eines Berechnungsresultats einer Vielzahl konsekutiver Beträge der Bewegung. Dann kann die Steuereinrichtung 21 einen interpolierenden Betrag der Bewegung zwischen einem Betrag der Bewegung und einem anderen entlang des spezifizierten Trends festlegen.
In Schritt S1-9 kann die Steuereinrichtung 21, als die zweite Aktion zum Eingehen auf Anomalie, eine Aktion, wie etwa Stoppen des Motors 2a der Fördervorrichtung 2 oder Verlangsamen des Motors 2a der Fördervorrichtung 2, durchführen.
In dieser Ausführungsform ist der Kraftsensor 32 an dem distalen Ende des Roboters 10 angebracht. Es ist jedoch auch möglich, den Kraftsensor 32 beispielsweise zwischen der Fördervorrichtung 2 und dem Objekt 100 oder innerhalb des Objekts 100 anzuordnen. In diesem Fall kann die Kraftkontrolle ebenfalls basierend auf dem Erkennungswert des Kraftsensors 32 durchgeführt werden und es lassen sich dadurch Effekte, die den vorstehend beschriebenen ähnlich sind, erzielen.
Der Sensor 50 kann an einem anderen Teil des Roboters 10 als dem Handgelenkflansch angebracht sein. In diesem Fall kann die Steuereinrichtung 21 ebenfalls die Positionsbeziehung zwischen dem Teil 110, das von dem Roboter 10 unterstützt wird, und dem Objekt 100, das von der Fördervorrichtung 2 befördert wird, basierend auf dem Erkennungsresultat des Sensors 50 erkennen. Somit lassen sich Effekte, die den vorstehend beschriebenen ähnlich sind, erzielen.
Bezugszeichenliste

1: Arbeitsrobotersystem
2: Fördervorrichtung
2a: Motor
2b: Betriebspositionserkennungsvorrichtung
3: Rolle
10: Roboter
11: Servomotor
20: Steuervorrichtung
21: Steuereinrichtung
22: Anzeigegerät
23: Speichereinheit
23a: Systemprogramm
23b: Betriebsprogramm
23c: Verfolgungssteuerungsprogramm
23d: Kraftkontrollprogramm
24: Servosteuerung
25: Servosteuerung
26: Eingabeeinheit
30: Hand
31: Servomotor
32: Kraftsensor
40: Erkennungsvorrichtung
50: Sensor
100: Objekt
101: Zielabschnitt
101a: Loch
110: Teil
111: Anbringungsabschnitt
111a: Welle

Claims

Arbeitsrobotersystem (1), umfassend: eine Fördervorrichtung (2), die ein Objekt (100) befördert; einen Roboter (3), der eine vorbestimmte Aufgabe an einem Zielabschnitt (101) des Objekts (100), das von der Fördervorrichtung (2) befördert wird, durchführt; eine Steuereinrichtung (21), die den Roboter (3) steuert; einen Sensor (50), der an dem Roboter (3) angebracht ist und eine Position, relativ zu dem Roboter (3), des Zielabschnitts (101) des Objekts (100), das von der Fördervorrichtung (2) befördert wird, erkennt; und einen Kraftdetektor, der eine Kraft erkennt, die durch Kontakt zwischen dem Objekt (100) und einem Teil (110) oder einem Werkzeug, das von dem Roboter (3) unterstützt wird, generiert wird, wobei wenn der Roboter (3) die vorbestimmte Aufgabe durchführt, die Steuereinrichtung (21) Kraftkontrolle basierend auf einem Erkennungswert des Kraftdetektors durchführt, während der Roboter (3) unter Verwendung eines Erkennungsresultats des Sensors (50) gesteuert wird.
Arbeitsrobotersystem (1) nach Anspruch 1, wobei die Steuereinrichtung (21) die Kraftkontrolle unter Verwendung des Erkennungswerts des Kraftdetektors durchführt, während das Teil (110) oder das Werkzeug, das von dem Roboter (3) unterstützt wird, veranlasst wird, dem Zielabschnitt (101) unter Verwendung des Erkennungsresultats des Sensors (50) zu folgen.
Arbeitsrobotersystem (1) nach Anspruch 2, ferner einen Detektor umfassend, der zumindest eine Position des Zielabschnitts (101) des Objekts (100) auf der Fördervorrichtung (2) erkennt, wobei die Steuereinrichtung (21) das Teil (110) oder das Werkzeug des Roboters (3) näher an den Zielabschnitt (101) basierend auf einem Erkennungsresultat des Detektors bringt.
Arbeitsrobotersystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Steuereinrichtung (21) und/oder die Fördervorrichtung (2) eine Aktion zum Eingehen auf Anomalie durchführt bzw. durchführen, wenn die Position des Zielabschnitts (101) relativ zu dem Roboter (3), die von dem Sensor (50) erkannt wird, über einen vorbestimmten Referenzwert hinaus variiert.