DE102019109717A1

DE102019109717A1 - Arbeitsrobotersystem und Arbeitsroboter

Info

Publication number: DE102019109717A1
Application number: DE102019109717.7A
Authority: DE
Inventors: Masafumi OOBA
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2018-04-23
Filing date: 2019-04-12
Publication date: 2019-10-24
Also published as: CN110385695A; US11161697B2; US20190322467A1; JP2019188508A; JP6849631B2

Abstract

Ein Arbeitsroboter weist einen Arbeitsroboter 10 auf, der konfiguriert ist, um einen vorbestimmten Vorgang an einem Zielteil 101 auf einem Objekt 100, das von einer Fördervorrichtung 2 bewegt wird, auszuführen, eine Arbeitsrobotersteuervorrichtung 21, einen Sensor 50, der an einer vorbestimmten Position angeordnet und konfiguriert ist, um eine Position eines Erfassungsziels O auf dem Objekt 100, das von der Fördervorrichtung 2 bewegt wird, zu erfassen, und einen Kraftdetektor 32, der verwendet wird, wenn die Kraftsteuerung ausgeführt wird. Wenn der vorbestimmte Vorgang von dem Arbeitsroboter 10 ausgeführt wird, führt die Arbeitsrobotersteuervorrichtung 21 Kraftsteuerung aus, während der Arbeitsroboter 10 basierend auf einem Erfassungsresultat des Sensors 50 gesteuert wird.

Description

{Technisches Gebiet}
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Arbeitsrobotersystem und einen Arbeitsroboter.
{Stand der Technik}
Gewöhnlich wird eine Fördervorrichtung in vielen Fällen gestoppt, wenn ein Bauteil an einem Objekt, das von einer Fördervorrichtung getragen wird, angebaut wird. Insbesondere wenn ein Bauteil präzise an einem großen Objekt, wie einer Fahrzeugkarosserie, angebaut wird, ist es erforderlich, die Fördervorrichtung, die das Objekt trägt, zu stoppen. Das resultiert oft in Verschlechterung der Arbeitseffizienz.
Andererseits gibt es eine bekannte Produktionslinie, die einen Roboter, eine Fördervorrichtung zum Tragen eines Objekts, eine Schiene, die entlang der Fördervorrichtung vorgesehen ist, und eine sich bewegende Vorrichtung zum Bewegen des Roboters entlang der Schiene aufweist (siehe PTL 1). Gemäß dieser Produktionslinie führt der Roboter eine Mangelinspektion und Polieren des Objekts aus, während das Objekt von der Fördervorrichtung getragen wird. Während die Mangelinspektion und das Polieren ausgeführt werden, bewegt die Bewegungsvorrichtung ferner den Roboter entlang der Schiene mit derselben Geschwindigkeit wie das Objekt, das von der Fördervorrichtung getragen wird.
{Liste der Zitate}
{Patentliteratur}
{PTL 1} Ungeprüfte japanische Patentanmeldung, Veröffentlichung Nr. H08-72764
{Kurzdarstellung der Erfindung}
{Technische Problemstellung}
Das oben erwähnte Produktionssystem führt nur Mangelinspektion und Polieren aus. Andererseits, wenn ein Vorgang ausgeführt wird, bei dem ein Roboter und ein Objekt miteinander interferieren können, ist es erforderlich, Kraftsteuerung des Roboters auszuführen, um Schäden an dem Roboter, der Fördervorrichtung, dem Objekt und dergleichen zu verhindern. Da das Objekt, das von der Fördervorrichtung getragen wird, jedoch ein unerwartetes Verhalten an den Tag legen kann, ist es schwierig, Verhütung von Schäden auszuführen, ohne einen Kraftsteuerzyklus extrem zu verkürzen, und die Empfindlichkeit der Kraftsteuerung zu verbessern.
Der Roboter kann jedoch nur mit einem Steuerzyklus des Roboters gesteuert werden, und der Kraftsteuerzyklus kann folglich nicht kürzer sein als der Zyklus des Steuerns des Roboters. Mit anderen Worten ist die Verhütung von Schäden oft schwierig auszuführen, solange die Leistung des Roboters selbst unverändert bleibt. Weiter kann das Verbessern der Empfindlichkeit der Kraftsteuerung die Möglichkeit unerwarteter Schwingung des Roboters erhöhen. Darüber hinaus, wenn das Objekt ein unerwartetes Verhalten an den Tag legt, wird ein Berührungszustand zwischen dem Roboter und dem Objekt eventuell nicht verbessert, auch falls eine Kraftsteuerung während eines Paars aufeinanderfolgender Steuerzyklen ausgeführt wird. In diesem Zeitpunkt erhöht sich auch die Möglichkeit unerwarteter Schwingung des Roboters.
Die vorliegende Erfindung erfolgte in Anbetracht der oben erwähnten Umstände. Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Arbeitsrobotersystem und einen Arbeitsroboter bereitzustellen, die fähig sind, effektiv Verhütung von Schäden an einem Roboter, einer Fördervorrichtung, einem Objekt und dergleichen auszuführen.
{Lösung des Problems}
Um das oben erwähnte Problem zu lösen, setzt die vorliegende Erfindung die folgenden Mittel ein.
Ein Arbeitsrobotersystem gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist Folgendes auf: eine Fördervorrichtung, die konfiguriert ist, um ein Objekt zu bewegen; einen Arbeitsroboter, der konfiguriert ist, um einen vorbestimmten Vorgang an einem Zielteil auf dem Objekt, das von der Fördervorrichtung bewegt wird, auszuführen; eine Arbeitsrobotersteuervorrichtung, die konfiguriert ist, um den Arbeitsroboter zu steuern; einen Sensor, der an einer vorbestimmten Position angeordnet und konfiguriert ist, um eine Position eines des Zielteils auf dem Objekt, das von der Fördervorrichtung befördert wird und eines Erfassungsziels, dessen Position sich bezüglich des Zielteils nicht ändert, zu erfassen; und einen Kraftdetektor, der konfiguriert ist, um eine Kraft zu erfassen, die erzeugt wird, wenn das Objekt mit einem eines Bauteils und eines Werkzeugs, die von dem Arbeitsroboter getragen werden, in Berührung kommt, wobei, wenn der vorbestimmte Vorgang von dem Arbeitsroboter ausgeführt wird, die Arbeitsrobotersteuervorrichtung Kraftsteuerung basierend auf einem Wert ausführt, der von dem Kraftdetektor erfasst wird, während der Arbeitsroboter basierend auf der erfassten Position eines des Zielteils und des Detektionsziels gesteuert wird.
Gemäß diesem Aspekt ist der Sensor an einer vorbestimmten Position angeordnet, und die Position des Zielteils auf dem Objekt oder dem Erfassungsziel wird erfasst. Dann wird der Arbeitsroboter unter Verwenden der Position des Zielteils oder des Erfassungsziels, das auf diese Art erfasst wird, gesteuert. Sogar wenn die Kraftsteuerung nicht ausgeführt wird, ist folglich die Arbeitsrobotersteuervorrichtung fähig, eine Positionsbeziehung zwischen dem Bauteil oder dem Werkzeug, das von dem Arbeitsroboter getragen wird, und dem Objekt zu erkennen und möglicherweise zu erkennen, ob das Bauteil oder das Werkzeug mit dem Objekt in Berührung ist oder nicht. Die Arbeitsrobotersteuervorrichtung ist zum Beispiel auch fähig, eine Anormalität der Fördervorrichtung zu erkennen, bei der die Bewegungsmenge des Objekts durch die Fördervorrichtung in einem größeren Ausmaß in einen Zustand wechselt, in dem die Kraftsteuerung nicht ausgeführt wird. Es ist folglich möglich, Verhütung von Schäden an dem Arbeitsroboter, der Fördervorrichtung, dem Objekt und dergleichen auszuführen, ohne zwangsweise den Kraftsteuerzyklus zu kürzen, und daher wird unerwartete Schwingung des Arbeitsroboters reduziert.
Hier ist es möglich, davon auszugehen, dass die Präzision der Erfassung der Position des Zielteils unter Verwenden der Daten, die von dem Sensor erfasst werden, verbessert werden kann, wenn der Sensor von dem distalen Ende des Arbeitsroboters getragen wird, oder von einem distalen Ende eines Roboters, der von dem Arbeitsroboter unterschiedlich ist, und wenn der Roboter die Position und Ausrichtung des Sensors gemäß der Bewegung durch die Fördervorrichtung ändert. Falls der Sensor jedoch an einem distalen Ende des Roboters getragen wird, sind die Position und Ausrichtung des Sensors oft aufgrund von Kalibrierungspräzision des Roboters, eines Ablenkungseinflusses des Roboters, absoluter Präzision des Roboters und dergleichen nicht korrekt. Im Gegensatz dazu ist der Sensor bei dieser Ausführungsform an der vorbestimmten Position angeordnet. Im Vergleich zu dem Fall, bei dem der Sensor an einem distalen Ende des Roboters getragen wird, ist es folglich möglich, die Präzision der Erfassung der Position des Zielteils unter Verwenden von Daten, die von dem Sensor erfasst werden, zu verbessern.
Weiter, wenn der Sensor an dem distalen Ende des Arbeitsroboters gemeinsam mit dem Bauteil oder dem Werkzeug getragen wird, kann ein Erfassungsbereich des Sensors oft durch das Bauteil oder das Werkzeug blockiert sein. Es gibt einen Fall, in dem das Zielteil oder seine Umgebung von dem Sensor nicht erfasst werden kann, wenn das Bauteil oder das Werkzeug mit dem Objekt in Berührung gebracht wird. Gemäß diesem Aspekt wird der Sensor nicht von dem Arbeitsroboter getragen. Die Möglichkeit, dass der Erfassungsbereich des Sensors durch das Bauteil oder das Werkzeug blockiert ist, kann folglich reduziert werden.
Weiter, falls der Sensor an dem distalen Ende des Arbeitsroboters gemeinsam mit dem Bauteil oder dem Werkzeug getragen wird, muss der Sensor von dem Arbeitsroboter entfernt werden, wenn das Werkzeug oder der Arbeitsroboter gereinigt oder repariert wird. In diesem Fall ist es erforderlich, das Kalibrieren des Sensors auszuführen, wenn der Sensor wieder an dem Arbeitsroboter angebracht wird. Gemäß diesem Aspekt, da der Sensor nicht von dem Arbeitsroboter getragen wird, ist es möglich, Zeit und Mühe für das Kalibrieren des Sensors zu reduzieren oder zu eliminieren.
Bei dem oben beschriebenen Aspekt führt die Arbeitsrobotersteuervorrichtung bevorzugt die Kraftsteuerung unter Verwenden des Werts aus, der von dem Kraftdetektor erfasst wird, während sie eines der Bauteile und des Werkzeugs, die von dem Arbeitsroboter getragen werden, veranlasst, dem Zielteil unter Verwenden eines Erfassungsresultats des Sensors folgt.
Auf diese Art, durch Verwenden des Erfassungsresultats des Sensors, veranlasst die Arbeitsrobotersteuervorrichtung, dass das Bauteil oder das Werkzeug des Arbeitsroboters dem Zielteil folgt. Wenn der Arbeitsroboter den vorbestimmten Vorgang ausführt, ist die Arbeitsrobotersteuervorrichtung folglich fähig, die Position und Ausrichtung des Bauteils oder Werkzeugs, das von dem Arbeitsroboter getragen wird, bezüglich des Zielteils des Objekts, das von der Fördervorrichtung getragen wird, richtig zu steuern. Das ist vorteilhaft, um das Verhüten von Schäden an dem Arbeitsroboter, der Fördervorrichtung, dem Objekt und dergleichen auszuführen, ohne den Kraftsteuerzyklus zu kürzen, oder ohne die Empfindlichkeit zu verringern, sowie auch unerwartete Schwingung des Arbeitsroboters zu unterbinden.
Bevorzugt wird der oben beschriebene Aspekt mit einer Erfassungseinheit versehen, die konfiguriert ist, um mindestens eine Position des Objekts auf der Fördervorrichtung zu erfassen, wobei die Arbeitsrobotersteuervorrichtung eines des Bauteils und des Werkzeugs des Arbeitsroboters zu dem Zielteil basierend auf einem Erfassungsresultat der Erfassungseinheit bewegt. Beim Bewegen zu dem Zielteil kann der Arbeitsroboter hier die Ausrichtung des Bauteils oder des Werkzeugs gemäß der Ausrichtung des Zielteils ändern.
Indem der Arbeitsroboter veranlasst wird, auf diese Art basierend auf dem der Erfassungseinheit zu arbeiten, ist es möglich, die Effizienz von Vorgängen zu verbessern.
Bei dem oben beschriebenen Aspekt führt bevorzugt mindestens eine der Arbeitsrobotersteuervorrichtung und der Fördervorrichtung Anormalitätsverwaltungsbetrieb aus, wenn sich die erfasste Position eines des Zielteils und des Erfassungsziels über eine vorbestimmte Referenz hinaus ändert.
Gemäß diesem Aspekt, wie oben beschrieben, führt in einem Zustand, in dem eine Positionsbeziehung zwischen dem Bauteil oder dem Werkzeug, das von dem Arbeitsroboter getragen wird, und dem Objekt erkannt wird, mindestens eine der Arbeitsrobotersteuervorrichtung und der Fördervorrichtung weiter Anormalitätsverwaltungsbetrieb basierend auf dem Erfassungsresultat des Sensors aus. Diese Konfiguration ist vorteilhaft, wenn zuverlässig Verhütung von Schäden an dem Arbeitsroboter, der Fördervorrichtung, dem Objekt und dergleichen ausgeführt wird, sowie zum Unterbinden unerwarteter Schwingung des Arbeitsroboters.
Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt einen Arbeitsroboter bereit, der Folgendes aufweist: einen Arm, der konfiguriert ist, um einen vorbestimmten Vorgang an einem Zielteil auf einem Objekt, das von einer Fördervorrichtung bewegt wird, auszuführen; eine Arbeitsrobotersteuervorrichtung, die konfiguriert ist, um den Arm zu steuern; und einen Kraftdetektor, der konfiguriert ist, um eine Kraft zu erfassen, die erzeugt wird, wenn das Objekt mit einem eines Bauteils und eines Werkzeugs, die von dem Arm getragen werden, in Berührung kommt, wobei die Arbeitsrobotersteuervorrichtung Daten von einer Messvorrichtung empfängt, die einen Sensor aufweist, der konfiguriert ist, um eine Position eines des Zielteils, das von der Fördervorrichtung bewegt wird, und eines Erfassungsziels, dessen Position sich bezüglich des Zielteils nicht ändert, zu erfassen, wobei die Daten mit der Position zusammenhängen, und wenn der vorbestimmte Vorgang von dem Arm ausgeführt wird, die Arbeitsrobotersteuervorrichtung Kraftsteuerung basierend auf einem Wert ausführt, der von dem Kraftdetektor erfasst wird, während der Arm unter Verwenden der Daten in Zusammenhang mit der Position gesteuert wird.
{Vorteilhafte Auswirkungen der Erfindung}
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, die Verhütung von Schäden an einem Roboter, einer Fördervorrichtung, einem Objekt und dergleichen effizient auszuführen.
Figurenliste

1 ist eine Ansicht, die eine Konfiguration eines Arbeitsrobotersystems gemäß einer Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
2 ist ein Blockschaltbild einer Arbeitsrobotersteuervorrichtung des Arbeitsrobotersystems gemäß dieser Ausführungsform.
3 ist ein Beispiel von Bilddaten, die von einem Sensor eines Messrobotersystems gemäß der vorliegenden Erfindung aufgenommen werden.
4 ist eine Ansicht, die ein anderes Beispiel einer Konfiguration eines Steuersystems gemäß dieser Ausführungsform veranschaulicht.
5 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Beispiel eines Prozesses des Arbeitsroboters und eine Steuervorrichtung einer Messvorrichtung gemäß dieser Ausführungsform zeigt.
6 ist eine Draufsicht eines Zielteils eines Objekts und eines Anbringungsabschnitts eines Bauteils gemäß dieser Ausführungsform.
7 ist eine Tabelle, die ein Koordinatensystem von Verfolgungssteuerung des Arbeitsrobotersystems gemäß dieser Ausführungsform erklärt.
8 ist eine Ansicht, die eine Konfiguration eines geänderten Beispiels des Arbeitsrobotersystems gemäß dieser Ausführungsform veranschaulicht.

{Beschreibung von Ausführungsformen}
Unten wird ein Arbeitsrobotersystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
Wie in 1 veranschaulicht, weist das Arbeitsrobotersystem gemäß dieser Ausführungsform eine Fördervorrichtung 2 zum Tragen eines Objekts 100 als ein Arbeitsziel, einen Arbeitsroboter 10 zum Ausführen eines vorbestimmten Vorgangs an einem Zielteil 101 des Objekts 100, das von der Fördervorrichtung 2 getragen wird, eine Arbeitsrobotersteuervorrichtung 20, die für den Arbeitsroboter 10 vorgesehen ist, und eine Erfassungsvorrichtung 40 als eine Erfassungseinheit auf.
Die Erfassungsvorrichtung 40 erfasst, dass das Objekt 100 zu einer vorbestimmten Position getragen wurde. Die Erfassungsvorrichtung 40 kann Daten erhalten, die es erlauben, eine Position und Ausrichtung eines Zielteils 101 des Objekts 100, das von der Fördervorrichtung 2 getragen wird, zu identifizieren. Eine beliebige Vorrichtung, die eine solche Funktion aufweist, kann als die Erfassungsvorrichtung 40 verwendet werden. Bei dieser Ausführungsform ist die Erfassungsvorrichtung 40 ein fotoelektrischer Sensor. In diesem Fall erfasst die Erfassungsvorrichtung 40, dass das Objekt 100 zu seiner Installationsposition getragen wurde. Ein Resultat, das von der Erfassungsvorrichtung 40 erfasst wird, kann zu Steuervorrichtungen oder zu einer Host-Steuervorrichtung 80, die unten beschrieben wird, übertragen werden.
Obwohl das Objekt 100 nicht eingeschränkt ist, um einen Typ zu spezifizieren, ist das Objekt 100 bei dieser Ausführungsform als ein Beispiel eine Fahrzeugkarosserie. Die Fördervorrichtung 2 trägt das Objekt 100 durch Antreiben eines Teils einer Mehrzahl von Walzen 3 durch einen Motor 2a, und bei dieser Ausführungsform trägt die Fördervorrichtung 2 des Objekt 100 zu einer rechten Seite in 1. Hier kann der Motor 2a eine Betriebspositionserfassungsvorrichtung 2b aufweisen. Die Betriebspositionserfassungsvorrichtung 2b erfasst sequenziell eine Position und eine Drehmenge einer Ausgangswelle des Motors 2a. Die Betriebspositionserfassungsvorrichtung 2b ist zum Beispiel ein Codierer, und ein Wert, der von der Betriebspositionserfassungsvorrichtung 2b erfasst wird, wird zu der Arbeitsrobotersteuervorrichtung 20 übertragen.
Das Zielteil 101 ist ein Abschnitt des Objekts 100, an dem ein vorbestimmter Vorgang von dem Arbeitsroboter 10 ausgeführt wird. Bei dieser Ausführungsform hebt als der vorbestimmte Vorgang eine Hand 30 des Arbeitsroboters 10 ein Bauteil 110, und der Arbeitsroboter 10 bringt ein Anbringungsteil 111 des Bauteils 110 an dem Zielteil 101 an. Mit diesem Vorgang passt zum Beispiel eine Welle 111a, die sich von dem Anbringungsabschnitt 111 des Teils 110 nach unten erstreckt, in eine Bohrung 101a, die in dem Zielteil 101 des Objekts 100 vorgesehen ist.
Hier bringt der Arbeitsroboter 10 in einem Zustand, in dem das Objekt 100 von der Fördervorrichtung 2 bewegt wird, das Befestigungsteil 111 des Bauteils 110 an dem Zielteil 101 an.
Obwohl der Arbeitsroboter 10 nicht auf einen Roboter eines spezifischen Typs beschränkt ist, weist der Arbeitsroboter 10 bei dieser Ausführungsform eine Mehrzahl von Servomotoren 11 auf, die jeweils eine Mehrzahl bewegbarer Teile antreiben (siehe 2). Hier bildet die Mehrzahl bewegbarer Teile einen Arm 10a des Arbeitsroboters 10. Jeder der Servomotoren 11 weist eine Betriebspositionserfassungsvorrichtung zum Erfassen seiner Betriebsposition auf, und ein Beispiel der Betriebspositionserfassungsvorrichtung ist ein Codierer. Ein Wert, der von der Betriebspositionserfassungsvorrichtung erfasst wird, wird zu der Arbeitsrobotersteuervorrichtung 20 übertragen.
An einem distalen Ende des Arms 10a des Arbeitsrobotersystems ist die Hand 30 angebracht. Während die Hand 30 gemäß dieser Ausführungsform eine Mehrzahl von Klauen veranlasst, das Bauteil 110 zu tragen, ist es möglich, eine Hand zu verwenden, die das Bauteil 110 unter Verwenden einer Magnetkraft, Ansaugen von Luft, einer Kombination dieser und dergleichen trägt.
Die Hand 30 weist einen Servomotor 31 auf, um die Klauen anzutreiben (siehe 2). Der Servomotor 31 weist eine Betriebspositionserfassungsvorrichtung zum Erfassen seiner Betriebsposition auf, und ein Beispiel der Betriebspositionserfassungsvorrichtung ist ein Codierer. Ein Wert, der von der Betriebspositionserfassungsvorrichtung erfasst wird, wird zu der Arbeitsrobotersteuervorrichtung 20 übertragen.
Als die Servomotoren 11 und 31 können hier diverse Typen von Servomotoren, wie Drehmotoren oder Linearmotoren verwendet werden.
An dem distalen Ende des Arms 10a des Arbeitsroboters 10 ist ein Kraftsensor 32 als ein Kraftdetektor angebracht. Der Kraftsensor 32 erfasst Kräfte in Richtungen in eine x-Achse, eine y-Achse und eine z-Achse in einem Kraftsensorkoordinatensystem 202, das zum Beispiel in 1 veranschaulicht ist, sowie Kräfte um die x-Achse, die y-Achse und die z-Achse.
Bei dieser Ausführungsform stimmt eine Förderrichtung durch die Fördervorrichtung 2 mit der X-Achsenrichtung in einem Referenzkoordinatensystem 201, das in 1 veranschaulicht ist, überein, eine vertikale Richtung stimmt mit der Z-Achsenrichtung, die in 1 veranschaulicht ist, überein, und die Y-Achsenrichtung, die in 1 veranschaulicht ist, wird als mit einer Breitenrichtung der Fördervorrichtung 2 übereinstimmend genommen.
Der Kraftsensor 32 kann ein beliebiger Sensor sein, der eine Richtung und eine Stärke einer Kraft, die an die Hand 30 oder das Bauteil 110, das von der Hand 30 getragen wird, angelegt wird, erfassen kann. Während der Kraftsensor 32 bei dieser Ausführungsform zwischen dem Arbeitsroboter 10 und der Hand 30 angeordnet ist, kann der Kraftsensor 32 folglich innerhalb der Hand oder innerhalb des Arbeitsroboters vorgesehen werden.
Wie in 2 veranschaulicht, weist die Arbeitsrobotersteuervorrichtung 20 eine Arbeitsrobotersteuereinheit 21 auf, die eine CPU, einen RAM und dergleichen aufweist, eine Anzeigevorrichtung 22, eine Speichereinheit 23, die eine nichtflüchtige Speicherung, einen ROM oder dergleichen 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 Arbeitsrobotersteuervorrichtung 20 verbunden ist, auf. Mit anderen Worten steuert die Arbeitsrobotersteuervorrichtung 20 den Arm 10a und die Hand 30 des Arbeitsroboters 10. Ein Beispiel der Eingabeeinheit 26 ist eine Eingabevorrichtung, wie ein Bedienpanel, das von einem Bediener getragen werden kann. Die Eingabeeinheit 26 kann drahtlos mit der Arbeitsrobotersteuervorrichtung 20 kommunizieren.
Wie in 1 veranschaulicht, weist das erfindungsgemäße Arbeitsrobotersystem eine Mehrzahl von Messvorrichtungen 60 auf. Die Anzahl von Messvorrichtungen 60, die bei dieser Ausführungsform verwendet wird, beträgt zwei. Die Anzahl von Messvorrichtungen 60 kann eins betragen.
Die Sensoren 50 der Mehrzahl von Messvorrichtungen 60 sind jeweils an vorbestimmten Positionen angeordnet. Wie in 1 veranschaulicht, sind bei dieser Ausführungsform die Sensoren 50 der zwei Messvorrichtungen 60 mit einem Raum dazwischen in die X-Achsenrichtung angeordnet, und die zwei Sensoren 50 sind an den vorbestimmten Positionen, jeweils durch einen Ständer 51 und einen Rahmen 52, positioniert. Der Sensor 50, der von dem Ständer 51 getragen wird, ist an einer Seite des Objekts angeordnet, und der Sensor 50, der von dem Rahmen 52 getragen wird, ist oberhalb des Objekts 100 angeordnet.
Beispiele des Sensors 50 können eine zweidimensionale Kamera, eine dreidimensionale Kamera, ein dreidimensionaler Entfernungssensor oder dergleichen sein. Die Sensoren 50 gemäß dieser Ausführungsform sind zweidimensionale Kameras, und jeder der Sensoren 50 überträgt sequenziell Bilddaten zu der Arbeitsrobotersteuervorrichtung 20. Wie unten beschrieben wird, ist die Arbeitsrobotersteuereinheit 21 fähig, die Position und Ausrichtung eines Erfassungsziels O in den Bilddaten zu erfassen.
Beim Einstellen des Referenzkoordinatensystems 201 berührt ein Einstellwerkzeug, das an einem distalen Ende des Arbeitsroboters 10 vorgesehen ist, eine Mehrzahl vorbestimmter Abschnitte einer Kalibrierungsvorrichtung, die an einer bestimmten Position über der Fördervorrichtung 2 angeordnet ist. Damit wird das Referenzkoordinatensystem 201 eingestellt. Bei dieser Ausführungsform entsprechen die Richtungen, in welche sich jeweils eine X-Achse, eine Y-Achse und eine Z-Achse des Referenzkoordinatensystems 201 erstrecken, den Richtungen, in die sich die X-Achse, die Y-Achse und die Z-Achse in 1 erstrecken, und eine Position des Referenzkoordinatensystems 201, das heißt eine Position eines Ursprungspunkts, entspricht einer vorbestimmten Position auf der Kalibrierungsvorrichtung.
Weiter ist die Kalibrierungsvorrichtung an einer bekannten Position auf dem Arbeitsroboter angebracht und vor den zwei Sensoren 50 positioniert, wobei jeder der zwei Sensoren 50 Bilddaten der Kalibrierungsvorrichtung erhält, und das Referenzkoordinatensystem 201 des Arbeitsroboters 10 und Positionen und Ausrichtungen (Sensorkoordinatensysteme 203 und 204) der Sensoren 50 sind assoziiert. Alternativ ist es möglich, eine Konfiguration bereitzustellen, bei der die Kalibrierungsvorrichtung an einer bekannten Position von den zwei Sensoren 50 her gesehen bereitgestellt wird, wobei jeder der zwei Sensoren 50 Bilddaten der Kalibrierungsvorrichtung erhält, und das Referenzkoordinatensystem 201 des Arbeitsroboters 10 und der Positionen und Ausrichtungen (Sensorkoordinatensysteme 203 und 204) der Sensoren 50 sind assoziiert.
Hier kann eine andere Vorrichtung als die Kalibrierungsvorrichtung beim Einstellen des Referenzkoordinatensystems verwendet werden.
Die Speichereinheit 23 der Arbeitsrobotersteuervorrichtung 20 speichert ein Systemprogramm 23a, und das Systemprogramm 23a ist für eine grundlegende Funktion der Arbeitsrobotersteuervorrichtung 20 zuständig. Weiter speichert die Speichereinheit 23 ein Betriebsprogramm 33b. Darüber hinaus speichert die Speichereinheit 23 das Kraftsteuerprogramm 23c und ein Messprogramm 23d.
Die Arbeitsrobotersteuereinheit 21 überwacht eine Position oder eine Bewegungsmenge des Zielteils 101 basierend auf den Programmen 23a und 23d unter Verwenden der Daten, die von den Sensoren 50 erfasst werden. Ferner überträgt die Arbeitsrobotersteuereinheit 21 einen Steuerbefehl zum Ausführen eines vorbestimmten Vorgangs auf dem Objekt 100 zu den Servosteuervorrichtungen 24 und 25 basierend auf den Programmen 23a, 23b und 23c. Damit führen der Arbeitsroboter 10 und die Hand 30 den vorbestimmten Vorgang an dem Objekt 100 aus.
Hier, wie in 4 veranschaulicht, können die Arbeitsrobotersteuervorrichtung 20 und die Messvorrichtungen 60 mit der Host-Steuervorrichtung 80 verbunden sein. Die Host-Steuervorrichtung 80 ist ein Computer, der einen Prozessor, eine Speichereinheit, wie einen RAM oder eine Festplatte, eine Eingabeeinheit und eine Transceiver-Einheit aufweist. Ein Betriebszustand des Arbeitsroboters 10 und die Betriebszustände der Messvorrichtungen 60 werden zu der Host-Steuervorrichtung 80 übertragen. Daten für eine Position und eine Bewegungsmenge des Zielteils 101, die von den Sensoren 50 und einer Messsteuervorrichtung überwacht werden, sowie Daten in Zusammenhang mit den Daten, die weiter unten beschrieben sind, werden ebenfalls sequenziell zu der Host-Steuervorrichtung 80 übertragen. Weiter werden die Daten sequenziell aus der Host-Steuervorrichtung 80 zu der Arbeitsrobotersteuervorrichtung 20 übertragen. Darüber hinaus werden andere Daten, die von der Host-Steuervorrichtung 80 empfangen werden, auch sequenziell aus der Host-Steuervorrichtung 80 zu der Arbeitsrobotersteuervorrichtung 20 übertragen.
Falls die Host-Steuervorrichtung 80 nicht vorgesehen ist, kommunizieren die Steuervorrichtungen hier direkt miteinander.
Ein Prozess durch die Arbeitsrobotersteuereinheit 21, wenn der Arbeitsroboter 10 den vorbestimmten Vorgang an dem Objekt 100 ausführt, wird unter Bezugnahme auf ein Ablaufdiagramm in 5 beschrieben. Hier wird die folgende Steuerung in einem Zustand ausgeführt, in dem das Objekt 100 von der Fördervorrichtung 2 bewegt wird.
Zunächst, beim Empfang eines Erfassungssignals des Objekts 100 durch die Erfassungsvorrichtung 40 (Schritt S1-1), überträgt die Arbeitsrobotersteuereinheit 21 basierend auf dem Arbeitsbetriebsprogramm 23b Steuerbefehle zu den Servosteuervorrichtungen 24, um das Bauteil 110, das von der Hand 30 gehalten wird, näher an das Zielteil 101 zu bewegen (Schritt S1-2).
Um die Steuerung bei Schritt S1-2 auszuführen, verwendet die Arbeitsrobotersteuereinheit 21 Daten einer Position des Roboters bezüglich des Zielteils 101 innerhalb des Objekts 100 und des Erfassungsziels O. Die Position des Roboters kann hier unter Verwenden einer ungefähren Bewegungsgeschwindigkeit der Fördervorrichtung 2, die vorab eingestellt wurde, korrigiert werden, oder unter Verwenden einer Bewegungsgeschwindigkeit der Fördervorrichtung 2, die von der Betriebspositionserfassungsvorrichtung 2b erhalten wird.
Weiter startet die Arbeitsrobotersteuereinheit 21 das Verarbeiten der Daten, die von den Sensoren 50 erfasst werden, basierend auf dem Messprogramm 23d (Schritt S1-3). Bei dieser Ausführungsform werden Erfassungsziele O jeweils für die zwei Sensoren 50 vorbereitet, und eines der zwei Erfassungsziele O ist eine Kennzeichnung, die auf der Seite des Objekts 100 vorgesehen wird, und das andere ist eine Kennzeichnung, die auf einer oberen Oberfläche des Objekts 100 vorgesehen wird (1).
Die Erfassungsziele O sind nicht auf diese beschränkt, solange sich ihre Positionen und Ausrichtungen bezüglich des Zielteils 101 nicht ändern.
Anschließend, bei Anwesenheit der Erfassungsziele O innerhalb von Blickwinkeln der Sensoren 50 (Schritt S1-4), führt die Arbeitsrobotersteuereinheit 21 eine erste Verarbeitung basierend auf dem Messprogramm 23d aus, um Korrekturdaten für Positionskoordinaten und Ausrichtung des Zielteils 101 basierend auf der Messung der Erfassungsziele O abzuleiten, und um das Arbeitsbetriebsprogramm 23b unter Verwenden der Korrekturdaten zu korrigieren (Schritt S1-5). Gleichzeitig oder unmittelbar nach der ersten Verarbeitung, startet die Arbeitsrobotersteuereinheit 21 das Verarbeiten zum Erfassen von Positionen und Bewegungsgeschwindigkeiten der Erfassungsziele O (Schritt S1-6) und zum Bewegen des Referenzkoordinatensystems 201 (Schritt S1-7).
(Erste Verarbeitung)
Die Arbeitsrobotersteuereinheit 21 erfasst unter Verwenden der Bilddaten aus den Sensoren 50 die Position oder die Position und Ausrichtung der Erfassungsziele O in dem Referenzkoordinatensystem 201. Dann erhält die Arbeitsrobotersteuereinheit 21 Korrekturdaten für die erste Verarbeitung aus der Assoziation zwischen der zuvor gegebenen Referenz und dem aktuellen Erfassungsresultat. Die Position und die Ausrichtung jedes der Erfassungsziele O bezüglich des Zielteils 101 ändert sich nicht, und folglich können die Korrekturdaten als Korrekturdaten für das Zielteil 101 verwendet werden.
Die Arbeitsrobotersteuereinheit 21 korrigiert das Arbeitsbetriebsprogramm 23b unter Verwenden der erhaltenen Korrekturdaten für die Positionskoordinaten und die Ausrichtung. Hier ist es möglich, nur die Positionskoordinaten zu korrigieren oder nur die Ausrichtung. Damit ist es, wenn die Hand 30 die Welle 111a des Bauteils 110 in die Bohrung 101a des Zielteils 101 durch die Steuerung, die unten beschrieben wird, passt (6), ist es möglich, die Präzision des Passens zu verbessern.
(Zweite Verarbeitung)
Um die Schritte S1-6 und S1-7 als die zweite Verarbeitung auszuführen, kann zum Beispiel die folgende Steuerung verwendet werden. Bei dieser Ausführungsform wird die folgende Steuerung ein positionsbasiertes Verfahren genannt. Man muss verstehen, dass die Schritte S1-6 und S1-7 unter Verwenden eines anderen Steuertyps ausgeführt werden können. Während die Positionen der Erfassungsziele O aus den Daten erfasst werden, die von den Sensoren 50 in der folgenden Steuerung bei dieser Ausführungsform erfasst werden, können die Position und Ausrichtung jedes der Erfassungsziele O aus den Daten, die aus den Sensoren 50 erfasst werden, erfasst werden.
Bei der Steuerung des positionsbasierten Verfahrens werden Positionen oder eine Position einer charakteristischen Form/und/oder einer charakteristischen Stelle des Objekts 100 über das stationäre Referenzkoordinatensystem 201 sequenziell unter Verwenden von Bilddaten, die sequenziell als erfasste Daten des Sensors 50 erhalten werden, erfasst. Bei dieser Ausführungsform wird die Position des Zielteils 101 des Objekts 100 sequenziell basierend auf dem Erfassungsresultat der Position jedes Erfassungsobjekts O, dessen Position und Ausrichtung sich bezüglich des Zielteils 101 nicht ändern, erfasst. Hier kann die Ausrichtung des Zielteils 101 sequenziell gleichzeitig erfasst werden. Dann bewegt die Arbeitsrobotersteuereinheit 21 das Referenzkoordinatensystem 201 sequenziell basierend auf einem Unterschied zwischen den erfassten Positionen auf dem Referenzkoordinatensystem 201, die sich mit der Zeit bewegen (zum Beispiel ein Unterschied zwischen einer aktuellen erfassten Position und einer erfassten Position an einer Zeit in der Vergangenheit).
Während es erforderlich ist, Bildverarbeitung über einen gesamten Erfassungsbereich der Sensoren 50 auszuführen, um die Positionen der Erfassungsziele O innerhalb des Erfassungsbereichs bei der ersten Verarbeitung zu erfassen, ist es hier bei der zweiten Verarbeitung, da ungefähre Positionen der Erfassungsziele O identifiziert werden können, möglich, Bildverarbeitung nur an einem Teil des Erfassungsbereichs auszuführen und daher die Verarbeitungsgeschwindigkeit zu verbessern.
Bei dieser Ausführungsform, wenn Steuerung durch das positionsbasierte Verfahren ausgeführt wird, sind die Erfassungsziele O immer innerhalb der Blickwinkel der jeweiligen Sensoren 50 positioniert.
Zu bemerken ist, dass, wenn sich das Erfassungsziel (O) in die X-Achsenrichtung und die Y-Achsenrichtung von dem Sensor 50, der oberhalb des Objekts 100 angeordnet ist, her betrachtet bewegt, das Referenzkoordinatensystem 201 sich auch in die X-Achsenrichtung und die Y-Achsenrichtung bewegt. Wenn sich das Erfassungsziel O in die X-Achsenrichtung und in die Z-Achsenrichtung von dem Sensor 50, der oberhalb des Objekts 100 angeordnet ist, betrachtet bewegt, bewegt sich auch das Referenzkoordinatensystem 201 in die X-Achsenrichtung und die Z-Achsenrichtung. Wenn die Positionen der zwei Erfassungsziele O um eine Achse drehen, die sich in eine Richtung, wie die Z-Achsenrichtung und die Y-Achsenrichtung, dreht, wird die Ausrichtung des Referenzkoordinatensystems 201 auch um diese Achse gedreht.
Wie oben beschrieben, wenn die Einstellposition, zum Beispiel die Position des Ursprungspunkts des Referenzkoordinatensystems 201 sequenziell gemeinsam mit der Bewegung der Positionen der Erfassungsziele O bewegt wird, ist die Arbeitsrobotersteuereinheit 21 fähig, den Arbeitsroboter 10 zu steuern, ohne das Arbeitsbetriebsprogramm 23b zu korrigieren.
Bei der oben stehenden Steuerung, wenn sich die Positionen p11 und p21 der zwei Erfassungsziele O jeweils zu den Positionen p12, p22, ..., bewegen, wie in 7 veranschaulicht, berechnet die Arbeitsrobotersteuereinheit 21 zum Beispiel die Bewegungsgeschwindigkeiten der zwei Erfassungsziele O durch Anpassen basierend auf Verfahren der kleinsten Quadrate. Alternativ kann eine mittlere Bewegungsgeschwindigkeit durch Mitteln der Bewegungsgeschwindigkeiten der zwei Erfassungsziele O berechnet werden. Eine Bewegungsmenge wird durch Multiplizieren der erhaltenen Bewegungsgeschwindigkeit mit der Zeit erhalten.
Die Einstellpositionen für das Bewegen des Referenzkoordinatensystems 201 können unter Verwenden der Bewegungsmenge interpoliert werden.
Weiter kann die zentrale Position der zwei Erfassungsziele O innerhalb des Referenzkoordinatensystems 201 als die erfassten Positionen der zwei Erfassungsziele O verwendet werden. Wenn die Anzahl der Erfassungsziele O drei oder mehr beträgt, kann die baryzentrische Position der drei oder mehr Erfassungsziele O als die erfassten Positionen der Erfassungsziele O verwendet werden. Durch Verwenden der zentralen Position oder der baryzentrischen Position der Mehrzahl von Erfassungszielen O ist es möglich, Einflüsse von Erfassungsfehlern des Objekts 100 und dergleichen zu reduzieren.
Anschließend startet die Arbeitsrobotersteuereinheit 21 das Übertragen von Steuerbefehlen zu den Servosteuervorrichtungen 24 basierend auf dem Arbeitsbetriebsprogramm 23b, um die Welle 111a des Bauteils 110 innerhalb der Bohrung 101a des Zielteils 101 zu passen (Schritt S1-8).
Hier ist das Arbeitsbetriebsprogramm 23b bei dieser Ausführungsform ein Programm zum sequenziellen Wechseln der Position und Ausrichtung der Welle 111a des Bauteils 110 in dem Referenzkoordinatensystem 201.
Bei der Steuerung, mit der die Einstellpositionen des Referenzkoordinatensystems 201 sequenziell durch die Erfassungsresultate durch die Sensoren 50 angepasst wird, während das Zielteil 101 des Objekts 100 von der Fördervorrichtung 2 bewegt wird, bewegt sich das Zielteil 101 nicht, wenn es von dem Referenzkoordinatensystem 201 her betrachtet wird.
In dem Zustand der obenstehenden Steuerung startet die Arbeitsrobotersteuereinheit 21 Kraftsteuerung basierend auf dem Kraftsteuerprogramm 23c (Schritt S1-9). Als die Kraftsteuerung kann ein gut bekanntes Kraftsteuerverfahren verwendet werden. Bei dieser Ausführungsform bewegt der Roboter 10 das Bauteil 110 in eine Richtung, um einer Kraft, die von dem Kraftsensor 32 erfasst wird, zu entkommen. Eine Bewegungsmenge wird hier von der Arbeitsrobotersteuereinheit 21 basierend auf einem Wert, der von dem Kraftsensor 32 erfasst wird, bestimmt.
Wenn zum Beispiel eine Kraft in eine Richtung entgegengesetzt zu einer Tragerichtung durch die Fördervorrichtung 2 von dem Kraftsensor 32 in einem Zustand erfasst wird, in dem die Welle 111a des Bauteils 110, das von der Hand 30 gehalten wird, beginnt, in die Bohrung 101a des Objekts 100 gepasst zu werden, bewegt der Arbeitsroboter 10 das Bauteil 110 leicht zu der Richtung entgegengesetzt von der Tragerichtung, um der erfassten Kraft zu entkommen.
Anschließend führt die Arbeitsrobotersteuereinheit 21 ersten Anormalitätsverwaltungsbetrieb (Schritt S1-11) aus, wenn sich die Position des Erfassungsziels O bezüglich des Sensors 50 über eine vorbestimmte Referenz hinaus ändert (Schritt S1-10). Beispiele der Änderung über die vorbestimmte Referenz hinaus weisen auf, dass sich das Erfassungsziel O weitgehend innerhalb des Bildbereichs bewegt, dass sich das Erfassungsziel O innerhalb der Bilddaten schneller bewegt als eine vorbestimmte Geschwindigkeit, und Verlust des Erfassungsziels O in einem unbeabsichtigten Zeitpunkt. In einem Fall, bei dem die Stromversorgung unbeständig ist, verschlechtert sich eine Drehzahl des Motors 2a oft rasch, und die Drehzahl des Motors 2a ändert sich oft umfassend. In einem solchen Fall ändert sich die Position des Erfassungsziels O bezüglich des Sensors 50 über die vorbestimmte Referenz hinaus.
Zu bemerken ist, dass die Schritte S1-10 und S1-11 ausgeführt werden können, bevor der Passvorgang (Schritt S1-8) startet.
Als den ersten Anormalitätsverwaltungsbetrieb führt die Arbeitsrobotersteuereinheit 21 diverse Vorgänge aus, wie zum Reduzieren eines Kraftsteuerzyklus oder für das Verbessern der Empfindlichkeit, Stoppen des Fortschreitens des Passens und Stoppen des Passvorgangs. Das Kürzen des Kraftsteuerzyklus oder Verbessern der Empfindlichkeit erlaubt feinfühligere Bewegung des Arbeitsroboters 10 bezüglich der Kraft, die an das Bauteil 110 angelegt wird. Bei dieser Ausführungsform führt die Arbeitsrobotersteuereinheit 21 diverse Vorgänge aus, wie für das Stoppen des Passvorgangs, für den Ausschleusvorgang, für das Stoppen der Fördervorrichtung und eine Kombination davon.
Wenn ferner der Wert, der von dem Kraftsensor 32 erfasst wird, einen Wert der vorbestimmten Referenz (Schritt S1-12) überschreitet, führt die Arbeitsrobotersteuereinheit 21 einen zweiten Anormalitätsverwaltungsbetrieb (Schritt S1-13) aus. Wenn der von dem Kraftsensor 32 erfasste Wert den Wert der vorbestimmten Referenz überschreitet, ist es wahrscheinlich, dass eine anormale Kraft an das Bauteil 110 und das Objekt 100 angelegt wird. Als den zweiten Anormalitätsverwaltungsbetrieb führt folglich die Arbeitsrobotersteuereinheit 21 diverse Operationen aus, wie für einen Ausschleusvorgang oder das Stoppen des Arbeitsroboters 10, für das Bewegen des Arbeitsroboters 10 mit niedriger Geschwindigkeit in die Richtung, um von einer Richtung der Kraft zu entkommen, die von dem Kraftsensor 32 erfasst wird, für das Stoppen der Fördervorrichtung 2, für das Bewegen der Hand 30 von dem Bauteil 110 weg, und eine Kombination davon. Bei dieser Ausführungsform führt die Arbeitsrobotersteuereinheit 21 einen Vorgang für das Stoppen des Arbeitsroboters 10 und der Fördervorrichtung 2 aus.
Andererseits bestimmt die Arbeitsrobotersteuereinheit 21, ob der Passvorgang beendet wurde oder nicht (Schritt S1-14), und falls bestimmt wird, dass der Passvorgang beendet wurde, überträgt sie einen Steuerbefehl zu dem Arbeitsroboter 10 und der Hand 30 (Schritt S1-15). Damit bewegt sich die Hand 30 von dem Bauteil 110 weg, und die Hand 30 wird von dem Arbeitsroboter 10 zu einer Standby-Position oder einer Position, an der das nächste Bauteil 110 gelagert ist, bewegt.
Die Bewegungsgeschwindigkeit des Erfassungsziels O, die bei Schritt S1-6 erhalten wird, kann in einem Fall verwendet werden, bei dem die Position des Erfassungsziels O von den zwei Sensoren 50 nicht erfasst werden kann. Die Arbeitsrobotersteuereinheit 21 ist zum Beispiel fähig, die Einstellposition des Referenzkoordinatensystems 201 zu ändern, indem sie die Positionen der zwei Erfassungsziele O, die unmittelbar davor erfasst wurden, und die Bewegungsgeschwindigkeit, die berechnet wurde, bevor das Erfassungsziel O das Blickfeld verließ, verwendet.
Hier kann ein Verarbeitungswerkzeug an dem distalen Ende des Arbeitsroboters 10 getragen werden, und der Arbeitsroboter 10 kann Verarbeitung als den vorbestimmten Vorgang an dem Objekt 100, das von der Fördervorrichtung 2 bewegt wird, ausführen. In diesem Fall weisen Beispiele des Verarbeitungswerkzeugs ein Bohrwerkzeug, ein Schleifwerkzeug, ein Bohrer, ein Entgratungswerkzeug und Werkzeuge anderer Typen auf. In diesem Fall können ähnlich dieselben Effekte wie oben beschrieben erhalten werden, indem das Verarbeitungswerkzeug näher an das Zielteil 101 bei Schritt S1-2 bewegt wird, und durch Ausführen der Kraftsteuerung gemäß der Berührung zwischen dem Verarbeitungswerkzeug und dem Zielteil 101 bei Schritt S1-9.
Weiter kann eine unterschiedliche Steuervorrichtung Erfassung und dergleichen der Positionen oder Position der charakteristischen Form und/oder der charakteristischen Stelle des Objekts 100 bei Schritt S1-5 und Schritt S1-6 ausführen.
Darüber hinaus ist es möglich, Korrekturdaten für die erste Verarbeitung zu erhalten, wenn die Positionen der Erfassungsziele O sequenziell bei der zweiten Verarbeitung erfasst werden. In diesem Fall ist die erste Verarbeitung (Schritt S1-4) nicht nötig.
Wie oben beschrieben, sind bei dieser Ausführungsform die Sensoren 50 an den vorbestimmten Positionen angeordnet, und die Position des Zielteils 101 auf dem Objekt 100 wird sequenziell unter Verwenden der Daten, die von den Sensoren 50 erfasst werden, erfasst. Dann wird der Arbeitsroboter 10 unter Verwenden der Position des Zielteils 101, das auf diese Art sequenziell erfasst wird, gesteuert. Sogar wenn die Kraftsteuerung nicht ausgeführt wird, ist folglich die Arbeitsrobotersteuervorrichtung 21 fähig, eine Positionsbeziehung zwischen dem Bauteil 110 oder dem Werkzeug, das von dem Arbeitsroboter 10 getragen wird, und dem Objekt zu erkennen und möglicherweise zu erkennen, ob das Bauteil 110 oder das Werkzeug mit und dem Objekt 100 in Berührung ist oder nicht. Die Arbeitsrobotersteuervorrichtung 21 ist zum Beispiel auch fähig, eine Anormalität der Fördervorrichtung 2 zu erkennen, bei der die Bewegungsmenge des Objekts 100 durch die Fördervorrichtung 2 in einem größeren Ausmaß in den Zustand wechselt, in dem die Kraftsteuerung nicht ausgeführt wird. Es ist folglich möglich, Verhütung von Schäden an dem Arbeitsroboter 10, der Fördervorrichtung 2, dem Objekt 100 und dergleichen auszuführen, ohne zu versuchen, den Kraftsteuerzyklus zu kürzen, und daher wird unerwartete Schwingung des Arbeitsroboters 10 reduziert.
Hier ist es möglich davon auszugehen, dass die Präzision der Erfassung der Position des Zielteils 101 unter Verwenden der Daten, die von dem Sensor 50 erfasst werden, verbessert werden kann, wenn der Sensor von dem distalen Ende des Arbeitsroboters 10 getragen wird, oder von einem distalen Ende eines Roboters, der von dem Arbeitsroboter 10 unterschiedlich ist, und wenn der Roboter die Position und Ausrichtung des Sensors 50 gemäß dem Tragen durch die Fördervorrichtung 2 ändert. Falls der Sensor 50 jedoch an einem distalen Ende des Roboters getragen wird, sind die Position und Ausrichtung des Sensors 50 oft aufgrund von Kalibrierungspräzision des Roboters, eines Ablenkungseinflusses des Roboters, absoluter Präzision des Roboters und dergleichen nicht korrekt. Im Gegensatz dazu sind die Sensoren 50 bei dieser Ausführungsform an den vorbestimmten Positionen durch Tragelemente, wie den Ständer 51 und den Rahmen 52, angeordnet. Im Vergleich zu dem Fall, bei dem der Sensor 50 an dem distalen Ende des Roboters getragen wird, ist es folglich möglich, die Präzision der Erfassung der Position des Zielteils 101 unter Verwenden der Daten, die von dem Sensor 50 erfasst werden, zu verbessern.
Zu bemerken ist, dass es möglich ist, sowohl den Sensor 50, der an dem distalen Ende des Roboters getragen wird, als auch den Sensor 50, der an den vorbestimmten Positionen durch Tragelemente, wie den Ständer 51 und den Rahmen 52, angeordnet ist, einzusetzen. Der Sensor 50, der von dem Rahmen 52 getragen wird, kann zum Beispiel bei dieser Ausführungsform von einem Roboter getragen werden, der von dem Arbeitsroboter 50 unterschiedlich ist. In diesem Fall kann der Roboter die Position und Ausrichtung dieses Sensors 50 gemäß dem Tragen durch die Fördervorrichtung 2 ändern. Falls Möglichkeiten einer Änderung der Bewegungsgeschwindigkeit in die X-Achsenrichtung und Schwingung in die Z-Achsenrichtung für das Objekt 100, das von der Fördervorrichtung 2 getragen wird, bestehen, ist es möglich, die Änderung der Bewegungsgeschwindigkeit und die Schwingung des Zielteils 101 unter Verwenden des Sensors 50, der von dem Ständer 51 getragen wird, richtig zu erfassen. Mit anderen Worten ist es durch Bereitstellen des Sensors 50, der von dem Ständer 51 getragen wird, möglich, das Erfassen der Position des Zielteils 101 unter Verwenden des Sensors 50, der von dem Roboter getragen wird, zu verstärken.
Ferner, wenn der Sensor 50 an dem distalen Ende des Arbeitsroboters 10 gemeinsam mit dem Bauteil 110 oder dem Werkzeug getragen wird, kann der Blickwinkel (Erfassungsbereich) des Sensors 50 oft durch das Bauteil 110 oder das Werkzeug blockiert sein. Es gibt einen Fall, bei dem das Zielteil 101 oder seine Umgebung von dem Sensor 50 nicht erfasst werden kann, wenn das Bauteil 101 oder das Werkzeug mit dem Objekt 100 in Berührung gebracht wird. Bei dieser Ausführungsform wird der Sensor 50 nicht von dem Arbeitsroboter 10 getragen. Die Möglichkeit, dass der Erfassungsbereich des Sensors 50 von dem Bauteil 110 oder dem Werkzeug blockiert wird, kann folglich reduziert werden, und es ist möglich, einen Zustand der Erfassung des Zielteils 101 oder seiner Nachbarschaft durch den Sensor zu verbessern, wenn das Bauteil 110 oder das Werkzeug mit dem Objekt 100 in Berührung gebracht wird.
Weiter, falls der Sensor 50 an dem distalen Ende des Arbeitsroboters 10 gemeinsam mit dem Bauteil 110 oder dem Werkzeug getragen wird, muss der Sensor 50 von dem Arbeitsroboter 10 entfernt werden, wenn das Werkzeug oder der Arbeitsroboter 10 gereinigt oder repariert wird. In diesem Fall ist es erforderlich, das Kalibrieren des Sensors 50 auszuführen, wenn der Sensor 50 wieder an dem Arbeitsroboter 10 angebracht wird. Gemäß dieser Ausführungsform, da der Sensor 50 nicht von dem Arbeitsroboter 10 getragen wird, ist es möglich, Zeit und Mühe für das Kalibrieren des Sensors 50 zu reduzieren oder zu eliminieren.
Darüber hinaus veranlasst bei dieser Ausführungsform durch Verwenden des Erfassungsresultats der Sensoren 50, die Arbeitsrobotersteuervorrichtung 21 das Bauteil 110 oder das Werkzeug des Arbeitsroboters 10, dem Zielteil 101 zu folgen. Wenn der Arbeitsroboter 10 den vorbestimmten Vorgang ausführt, ist die Arbeitsrobotersteuervorrichtung 21 folglich fähig, die Position und Ausrichtung des Bauteils 110 oder Werkzeugs, das von dem Arbeitsroboter getragen wird, bezüglich des Zielteils 101 des Objekts 100, das von der Fördervorrichtung 2 getragen wird, richtig zu steuern. Das ist vorteilhaft, um das Verhüten von Schäden an dem Arbeitsroboter 10, der Fördervorrichtung 2, dem Objekt 100 und dergleichen auszuführen, ohne den Kraftsteuerzyklus zu kürzen, oder ohne die Empfindlichkeit zu verringern, und unerwartete Schwingung des Arbeitsroboters 10 zu unterbinden.
Darüber hinaus kann die Position des Zielteils 101 sequenziell erfasst werden, indem der Sensor 50 veranlasst wird, das Erfassungsziel O, dessen Position sich bezüglich des Zielteils 101 nicht ändert, zu erfassen. Es ist folglich möglich, sequenziell die Position des Zielteils 101 zu erfassen, sogar wenn das Zielteil 101 von dem Bauteil 110 oder dem Werkzeug verdeckt ist. Das ist höchst vorteilhaft, um die Präzision der Vorgänge des Arbeitsroboters 10 zu verbessern.
Des Weiteren wird bei dieser Ausführungsform die Erfassungsvorrichtung 40 bereitgestellt, die mindestens die Position des Objekts 100 auf der Fördervorrichtung 2 erfasst, und die Arbeitsrobotersteuereinheit 21 bewegt das Bauteil 110 oder das Werkzeug des Arbeitsroboters 10 basierend auf dem Erfassungsresultat der Erfassungsvorrichtung 40 näher an das Zielteil 101. Beim Bewegen zu dem Zielteil kann der Arbeitsroboter hier die Ausrichtung des Bauteils 110 oder des Werkzeugs gemäß der Ausrichtung des Zielteils ändern.
Indem der Arbeitsroboter 10 veranlasst wird, auf diese Art basierend auf dem Erfassungsresultat der Erfassungseinheit 40 zu arbeiten, ist es möglich, die Effizienz von Vorgängen zu verbessern. Falls in diesem Zeitpunkt die Arbeitsrobotersteuereinheit 21 das Bauteil 110, das von dem Arbeitsroboter 10 getragen wird, unter Verwenden des Erfassungsresultats der Betriebspositionserfassungsvorrichtung 2b näher an das Zielteil 101 bewegt, wird die oben beschriebene Steuerung präziser.
Weiter führt bei dieser Ausführungsform die Arbeitsrobotersteuereinheit 21 Anormalitätsverwaltungsbetrieb aus, wenn sich die Position des Zielteils 101 oder des Erfassungsziels O, von dem Sensor her betrachtet, über die vorbestimmte Referenz hinaus ändert.
Gemäß dieser Konfiguration führt die Arbeitsrobotersteuereinheit 21 in einem Zustand, in dem eine Positionsbeziehung zwischen dem Bauteil 110 oder dem Werkzeug, das von dem Arbeitsroboter 10 getragen wird, und dem Objekt 100 erkannt wird, weiter Anormalitätsverwaltungsbetrieb basierend auf dem Erfassungsresultat des Sensors 50 aus. Diese Konfiguration ist vorteilhaft, um zuverlässige Verhütung von Schäden an dem Arbeitsroboter 10, der Fördervorrichtung 2, dem Objekt 100 und dergleichen auszuführen, sowie um unerwartete Schwingung des Arbeitsroboters 10 zu unterbinden.
Während die Erfassungsvorrichtung 40 bei dieser Ausführungsform ein fotoelektrischer Sensor ist, kann die Erfassungsvorrichtung 40 eine zweidimensionale Kamera, eine dreidimensionale Kamera, ein dreidimensionaler Entfernungssensor, ein Sensor, der eine Form durch Projizieren von Linienlicht zu einem Objekt misst, das oberhalb, auf der Seite davon oder unter der Fördervorrichtung 2 angeordnet ist, sein. Falls die Erfassungsvorrichtung 40 eine zweidimensionale Kamera ist, ist die Arbeitsrobotersteuereinheit 21 fähig, die Position, möglicherweise die Ausrichtung des Zielteils 101 des Objekts 100, das von der Fördervorrichtung 2 getragen wird, basierend auf den Bilddaten als das Erfassungsresultat der Erfassungsvorrichtung 40 zu erkennen. Bei Schritt S1-2 ist die Arbeitsrobotersteuereinheit 21 folglich fähig, die Welle 111a des Bauteils 110 korrekter näher an die Bohrung 101a des Zielteils 101 zu bewegen.
Als die Fördervorrichtung 2 ist es ferner möglich, eine Fördervorrichtung zu verwenden, die das Objekt entlang einer gebogenen Route trägt, oder eine Fördervorrichtung, die das Objekt 100 entlang einer gewundenen Route trägt. In diesen Fällen ist die Arbeitsrobotersteuereinheit 21 ähnlich fähig zu veranlassen, dass das Bauteil 110, das von dem Arbeitsroboter 10 getragen wird, dem Zielteil 101 folgt, indem das Erfassungsresultat des Sensors 50 verwendet wird. Darüber hinaus, wenn sich die Position des Erfassungsziels O bezüglich des Sensors 50 über die vorbestimmte Referenz bei Schritt S1-10 ändert, ist die Arbeitsrobotersteuereinheit 21 fähig, ersten Anormalitätsverwaltungsbetrieb bei Schritt S1-11 auszuführen. Mit anderen Worten können dieselben Effekte, wie oben beschrieben, sogar erhalten werden, wenn die Fördervorrichtung, wie oben beschrieben, verwendet wird.
Zu bemerken ist, dass die Schritte S1-10 und S1-11 ausgeführt werden können, bevor der Passvorgang (Schritt S1-8) startet.
Hier wird das Erhalten der Position bei Schritt S1-6 basierend auf Bilddaten, die von dem Sensor 50 aufgenommen werden, berechnet. Ein Zyklus zum Erhalten der Position wird folglich von einem Bildaufnahmezyklus durch den Sensor 50 beeinflusst. Im Gegensatz ist es auch möglich, sequenziell die Position, die basierend auf den Bilddaten, die von dem Sensor 50 aufgenommen werden, erhalten wird, zu interpolieren. Die Arbeitsrobotersteuereinheit 21 identifiziert zum Beispiel den Änderungstrend der Position und Bewegungsmenge unter Verwenden des Erfassungsresultats einer Mehrzahl aufeinanderfolgender Positionen. Dann ist die Arbeitsrobotersteuereinheit 21 fähig, eine interpolierte Position zwischen den erfassten Positionen gemäß dem identifizierten Trend einzustellen.
Bei Schritt S-11 kann die Arbeitsrobotersteuereinheit 21 einen Vorgang, wie Stoppen des Motors 2a der Fördervorrichtung 2, Verlangsamen des Motors 2a der Fördervorrichtung 2 oder dergleichen als den ersten Anormalitätsverwaltungsbetrieb ausführen.
Bei dieser Ausführungsform ist der Kraftsensor 32 an dem distalen Ende des Arbeitsroboters 10 angebracht. Andererseits ist es auch möglich, den Kraftsensor 32 innerhalb der Hand 30, innerhalb des Roboters 10, zwischen der Fördervorrichtung 2 und dem Objekt 100, innerhalb des Objekts 100 oder dergleichen zu positionieren. In diesem Fall ist es ähnlich möglich, Kraftsteuerung basierend auf dem Wert, der von dem Kraftsensor 32 erfasst wird, auszuführen, und dieselben Effekte wie oben beschrieben können erhalten werden.
Ferner ist es möglich, an Stelle des Rahmens 52 eine Bewegungsvorrichtung 61 zum Bewegen des Sensors 50 einzusetzen. Wie zum Beispiel in 8 veranschaulicht, weist die Bewegungsvorrichtung 61 eine Schiene 63 auf, die sich in die X-Achsenrichtung erstreckt, ein Gleitelement 64, das von der Schiene 63 getragen wird, und einen Servomotor sowie eine Kugelumlaufspindel 65a, die das Gleitelement 64 entlang der Schiene 63 bewegen. In diesem Fall ist die Bewegungsvorrichtung 61 fähig, die Position und Ausrichtung des Sensors 50, wenn Steuerung basierend auf dem positionsbasierten Verfahren ausgeführt wird, festzulegen.
Zu bemerken ist, dass bei dieser Ausführungsform die zwei Sensoren 50 die Erfassungsziele O, die jeweils oberhalb und auf der Seite des Objekts 100 bereitgestellt werden, erfassen. Im Gegensatz ist es möglich, einen Sensor 50 bereitzustellen, der ein Erfassungsziel O auf einer Rückseite des Objekts 100 erfasst. In diesem Fall können eine dreidimensionale Position und Ausrichtung des Zielteils 101 erfasst werden.
Zu bemerken ist, dass bei dieser Ausführungsform, wenn die Erfassung durch einen der Sensoren 50 aus irgendeinem Grund nicht ausgeführt wird, Steuerung basierend auf dem positionsbasierten Verfahren nur unter Verwenden der Daten, die von dem anderen der Sensoren 50 erfasst werden, ausgeführt werden kann. Ferner können die Sensoren 50 Seite an Seite in die Tragerichtung der Fördervorrichtung 2 eingerichtet sein, und der Sensor 50, der zur Steuerung basierend auf dem positionsbasierten Verfahren verwendet wird, kann sequenziell gewechselt werden.
Zu bemerken ist, dass, wenn das Zielteil 101 von beiden oder einem der Sensoren 50 erfasst wird, die Arbeitsrobotersteuereinheit 21, statt die Erfassungsziele O jeweils durch die zwei Sensoren 50 zu erfassen, fähig ist, die Position mindestens eines der zwei Zielteile 101 durch Einsetzen eines bekannten Bildverarbeitungsverfahrens, zum Beispiel unter Verwenden der Bilddaten, die in 3 gezeigt sind, zu identifizieren. Weiter ist die Arbeitsrobotersteuereinheit 21 fähig, die Ausrichtung des Zielteils 101 basierend auf einer charakteristischen Form oder Mehrzahl charakteristischer Stellen des Zielteils 101 innerhalb der Bilddaten, die in 3 gezeigt sind, zu identifizieren.
Darüber hinaus kann das Betriebsprogramm 23b bei Schritt S1-7 als ein Teil der zweiten Verarbeitung korrigiert werden, statt das Referenzkoordinatensystem 201 zu bewegen. In diesem Fall korrigiert die Arbeitsrobotersteuereinheit 21 sequenziell Anweisungspunkte des Betriebsprogramms 23b, das vorab bezüglich des Referenzkoordinatensystems 201 angewiesen wird, basierend auf einem Unterschied zwischen einer Referenzposition und einer aktuellen (erfassten) Position auf dem Referenzkoordinatensystem 201. In diesem Fall können ähnlich dieselben Effekte wie oben beschrieben erhalten werden.
Bezugszeichenliste

2: Fördervorrichtung
2a: Motor
3: Walze
10: Arbeitsroboter
10a: Arm
11: Servomotor
20: Arbeitsrobotersteuervorrichtung
21: Arbeitsrobotersteuereinheit
22: Anzeigevorrichtung
23: Speichereinheit
23a: Systemprogramm
23b: Arbeitsbetriebsprogramm
23c: Kraftsteuerprogramm
23d: Messprogramm
30: Hand
32: Kraftsensor (Kraftdetektor)
40: Erfassungsvorrichtung (Erfassungseinheit)
50: Sensor
60: Messvorrichtung
63: Schiene
64: Gleitelement
65: Servomotor
100: Objekt
101: Zielteil
101a: Bohrung
110: Bestandteil
111: Anbringungsteil
111a: Welle

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP H0872764 [0004]

Claims

Arbeitsrobotersystem, das Folgendes umfasst: eine Fördervorrichtung, die konfiguriert ist, um ein Objekt zu bewegen; einen Arbeitsroboter, der konfiguriert ist, um einen vorbestimmten Vorgang an einem Zielteil auf dem Objekt, das von der Fördervorrichtung bewegt wird, auszuführen; eine Arbeitsrobotersteuervorrichtung, die konfiguriert ist, um den Arbeitsroboter zu steuern; einen Sensor, der an einer vorbestimmten Position angeordnet und konfiguriert ist, um eine Position eines des Zielteils auf dem Objekt, das von der Fördervorrichtung bewegt wird, und eines Erfassungsziels, dessen Position sich bezüglich des Zielteils nicht ändert, zu erfassen; und einen Kraftdetektor, der konfiguriert ist, um eine Kraft zu erfassen, die erzeugt wird, wenn das Objekt mit einem der Bauteile und einem Werkzeug, die von dem Arbeitsroboter getragen werden, in Berührung kommt, wobei, wenn der vorbestimmte Vorgang von dem Arbeitsroboter ausgeführt wird, die Arbeitsrobotersteuervorrichtung eine Kraftsteuerung basierend auf einem Wert ausführt, der von dem Kraftdetektor erfasst wird, während der Arbeitsroboter basierend auf der erfassten Position eines des Zielteils und des Erfassungsziels gesteuert wird.
Arbeitsrobotersystem nach Anspruch 1, wobei die Arbeitsrobotersteuervorrichtung die Kraftsteuerung unter Verwenden des Wertes ausführt, der von dem Kraftdetektor erfasst wird, während eines der Bauteile und Werkzeuge, die von dem Arbeitsroboter getragen werden, veranlasst wird, dem Zielteil unter Verwenden eines Erfassungsresultats des Sensors zu folgen.
Arbeitsrobotersystem nach Anspruch 1 oder 2, das ferner Folgendes umfasst eine Erfassungseinheit, die konfiguriert ist, um mindestens eine Position des Objekts auf der Fördervorrichtung zu erfassen, wobei die Arbeitsrobotersteuervorrichtung Bewegungen eines der Bauteile und eines Werkzeuges des Arbeitsroboters zu dem Zielteil basierend auf einem Erfassungsresultat der Erfassungseinheit steuert.
Arbeitsrobotersystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei mindestens eine der Arbeitsrobotersteuervorrichtung und der Fördervorrichtung Anormalitätsverwaltungsbetrieb ausführt, wenn sich die erfasste Position eines des Zielteils und des Erfassungsziels über eine vorbestimmte Referenz hinaus ändert.
Arbeitsroboter, der Folgendes umfasst: einen Arm, der konfiguriert ist, um einen vorbestimmten Vorgang an einem Zielteil auf einem Objekt, das von der Fördervorrichtung bewegt wird, auszuführen; eine Arbeitsrobotersteuervorrichtung, die konfiguriert ist, um den Arm zu steuern; und einen Kraftdetektor, der konfiguriert ist, um eine Kraft zu erfassen, die erzeugt wird, wenn das Objekt mit einem der Bauteile und einem Werkzeug, die von dem Arm getragen werden, in Berührung kommt, wobei die Arbeitsrobotersteuervorrichtung Daten von einer Messvorrichtung empfängt, die einen Sensor aufweist, der konfiguriert ist, um eine Position eines Zielteils, das von der Fördervorrichtung bewegt wird, und eines Erfassungsziels, dessen Position sich bezüglich des Zielteils nicht ändert, die Daten, die mit der Position zusammenhängen, zu erfassen, und wenn der vorbestimmte Vorgang von dem Arm ausgeführt wird, die Arbeitsrobotersteuervorrichtung die Steuerung basierend auf einem Wert ausführt, der von dem Kraftdetektor erfasst wird, während der Arm unter Verwenden der Daten in Zusammenhang mit der Position gesteuert wird.