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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Roboterhandsteuerung, ein Robotersystem und ein Roboterhandsteuerungsverfahren.
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Stand der Technik
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Bisher ist eine Roboterhand mit mehreren flexiblen Fingern bekannt (siehe PTL1-3). Die Finger sind aus einem elastischen Material, wie z. B. Gummi, hergestellt und werden entsprechend einer Kontur eines Werkstücks verformt. Unter Verwendung derartiger Finger ist es möglich, ein weiches Werkstück, wie z. B. ein Lebensmittel, ohne Beschädigung des Lebensmittels zu halten.
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Liste bekannter Schriften
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Patentliteratur
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- [PTL 1] Ungeprüfte japanische Patentanmeldung, Veröffentlichungsnr. H08-197475
- [PTL 2] Ungeprüfte japanische Patentanmeldung, Veröffentlichungsnr. 2003-191193
- [PTL 3] Ungeprüfte japanische Patentanmeldung, Veröffentlichungsnr. 2018-086717
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Kurzdarstellung der Erfindung
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Technisches Problem
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Wenn sich alle Finger einer Roboterhand zur selben Zeit schließen, wird ein Schließvorgang eines Teils der Finger gelegentlich in Abhängigkeit von der Form eines Werkstücks durch das Werkstück behindert, und dadurch kann das Halten des Werkstücks unterbunden werden. Weiterhin wird, wenn es um ein Transportziel des Werkstücks herum ein Hindernis gibt, gelegentlich durch das Hindernis auf einen Teil der Finger eingewirkt, dadurch kann die Platzierung des Werkstücks an dem Transportziel unterbunden werden.
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Lösung des Problems
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Ein Aspekt der vorliegenden Offenbarung bezieht sich auf eine Roboterhandsteuerung einer Roboterhand mit mehreren hohlen Fingern zum Halten eines Werkstücks, wobei jeder der mehreren Finger durch Verformung als Reaktion auf einen Luftdruck im Inneren des Fingers in einen geöffneten Zustand und einen geschlossenen Zustand versetzt wird, wobei die Roboterhandsteuerung Folgendes umfasst: eine Luftzufuhreinheit, die dazu konfiguriert ist, Luft in die mehreren Finger zuzuführen, und dazu konfiguriert ist, Luft in den mehreren Fingern auszulassen; und eine Steuerung, die dazu konfiguriert ist, die Luftzufuhreinheit zu steuern, wobei die Luftzufuhreinheit zwei oder mehr Luftkanäle, die jeweils mit den Fingern verbunden sind, umfasst, wobei die Luftkanäle unabhängig voneinander die Luft in die Finger zuführen können und die Luft in den Fingern auslassen können, und die Steuerung die Zufuhr und das Auslassen der Luft durch jeden der zwei oder mehr Luftkanäle als Reaktion auf eine Form des Werkstücks und ein Objekt um ein Transportziel des Werkstücks herum steuert.
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Figurenliste
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- [1] 1 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Roboterhandsteuerung und eines Robotersystems darstellt.
- [2] 2 ist eine schematische Ansicht, die eine Konfiguration einer Roboterhand darstellt.
- [3] 3 ist eine schematische Ansicht, die einen Öffnungs-/Schließvorgang eines ersten Paars von Fingern der Roboterhand darstellt.
- [4] 4 ist eine Ansicht, die ein Beispiel für einen Haltevorgang eines Werkstücks von der Roboterhand darstellt.
- [5] 5 ist eine Ansicht, die ein weiteres Beispiel des Haltevorgangs des Werkstücks von der Roboterhand darstellt.
- [6] 6 ist eine Ansicht, die ein weiteres Beispiel des Haltevorgangs des Werkstücks von der Roboterhand darstellt.
- [7] 7 ist ein Ablaufdiagramm, das den Betrieb eines Robotersystems bei einem Transportvorgang des Werkstücks zeigt.
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Beschreibung von Ausführungsformen
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Im Folgenden wird ein Robotersystem 10 gemäß einer Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
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Gemäß der Darstellung in 1 umfasst das Robotersystem 10: einen Roboter 2; eine Robotersteuerung 3, die den Roboter 2 steuert; eine Roboterhand 4, die mit dem Roboter 2 verbunden ist; und eine Roboterhandsteuerung 1, die die Roboterhand 4 steuert.
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Der Roboter 2 ist ein beliebiger Industrieroboter, der allgemeinhin zum Transport von Werkstücken verwendet wird. Beispiele für solch einen Roboter umfassen einen Vertikal-Gelenkroboter, einen Horizontal-Gelenkroboter und einen Parallelroboter. Die Roboterhand 4 ist mit einem Spitzenende eines Roboterarms des Roboters 2 verbunden und wird durch Bewegungen des Roboterarms bewegt.
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Die Robotersteuerung 3 ist mit dem Roboter 2 verbunden. Die Robotersteuerung 3 umfasst: einen Prozessor und einen Speicher mit einem RAM, einem ROM und dergleichen. Der Speicher speichert ein Betriebsprogramm zum Transport eines Werkstücks von einer vorbestimmten Bestückungsposition zu einem vorbestimmten Transportziel. Die Steuerung des Roboters 2 durch die Robotersteuerung 3, die später beschrieben wird, wird dadurch umgesetzt, dass der Prozessor einen Prozess gemäß dem Betriebsprogramm durchführt.
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Gemäß der Darstellung in 2 umfasst die Roboterhand 4: eine Basis 6, die mit dem Spitzenende des Roboterarms verbunden ist; und zwei Paare von Fingern 7a, 7b; 7c, 7d, die mit der Basis 6 verbunden sind. Die Finger 7a, 7b, 7c und 7d sind in einer Umfangsrichtung um eine Mittelachse A der Basis 6 angeordnet, und ein Basisende jedes der Finger 7a, 7b, 7c und 7d ist mit der Basis 6 verbunden. Die Finger 7a, 7b des ersten Paars sind in einer ersten Richtung, die orthogonal zu der Mittelachse A verläuft, einander gegenüberliegend und können in der ersten Richtung zusammen geöffnet und geschlossen werden. Die Finger 7c, 7d des zweiten Paars sind in einer zweiten Richtung, die orthogonal zu der Mittelachse A und der ersten Richtung verläuft, einander gegenüberliegend und können in der zweiten Richtung zusammen geöffnet und geschlossen werden.
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Die Finger 7a, 7b, 7c und 7d sind hohl und aus einem elastischen Material, wie z. B. Gummi, hergestellt. Gemäß der Darstellung in 3 öffnet und schließt sich jeder der Finger 7a, 7b, 7c und 7d durch Verformung zwischen einem geöffneten Zustand (einer geöffneten Form) und einem geschlossenen Zustand (einer geschlossenen Form) als Reaktion auf einen Luftdruck in einem entsprechenden der Finger 7a, 7b, 7c und 7d.
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Wie in 3 durch eine durchgezogene Linie gezeigt wird, ist der geöffneten Zustand ein Zustand, in dem sich die Finger 7a, 7b, 7c und 7d zu einer entgegen der Mittelachse A verlaufenden Richtung erstrecken. In dem geöffneten Zustand sind die Spitzenenden der Finger 7a, 7b, 7c und 7d an Positionen angeordnet, die weiter von der Mittelachse A weg liegen als die Basisenden der Finger 7a, 7b, 7c und 7d. Wie in 3 durch eine Linie, die aus abwechselnd einem langen und zwei kurzen Strichen besteht, gezeigt wird, ist der geschlossene Zustand ein Zustand, in dem die Finger 7a, 7b, 7c und 7d zu der Mittelachse A gebogen sind. In der geschlossenen Form sind die Spitzenenden der Finger 7a, 7b, 7c und 7d an Positionen angeordnet, die näher an der Mittelachse A liegen als die Basisenden der Finger 7a, 7b, 7c und 7d. Somit schwenken die Finger 7a, 7b, 7c und 7d zu der Mittelachse A, wodurch das Basisende zentriert wird, während sie aus dem geöffneten Zustand in den geschlossenen Zustand verformt werden.
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Beispielsweise weist eine Außenfläche jedes der Finger 7a, 7b, 7c und 7d gegenüber der Mittelachse A eine Akkordeonstruktur auf und ist in einer Längsrichtung verlängerbar. Eine Innenfläche jedes der Finger 7a, 7b, 7c und 7d auf einer Seite der Mittelachse A hingegen erstreckt sich selten oder gar nicht in der Längsrichtung und weist in der Längsrichtung eine festgelegte Größe auf. Jeder der Finger 7a, 7b, 7c und 7d verformt sich von der geöffneten Form in die geschlossene Form, wenn sich die Außenfläche als Reaktion auf eine Zunahme des Luftdrucks darin durch Luftzufuhr verlängert. Weiterhin verformt sich jeder der Finger 7a, 7b, 7c und 7d von der geschlossenen Form in die geöffnete Form, wenn sich die Außenfläche als Reaktion auf eine Abnahme des Luftdrucks durch Luftablassen zusammenzieht.
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Jeder der Finger 7a, 7b, 7c und 7d kann dazu konfiguriert sein, sich durch Zufuhr des Luftdrucks aus der geschlossenen Form in die geöffnete Form zu verformen und sich durch Ablassen des Luftdrucks aus der geöffneten Form in die geschlossene Form zu verformen.
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Wie in 1 gezeigt wird, umfasst die Roboterhandsteuerung 1: eine Luftzufuhreinheit 11; einen Bildprozessor 12; einen Speicher 13; und eine Handsteuerung (Steuerung) 14.
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Die Roboterhandsteuerung 1 kann von der Robotersteuerung 3 vollkommen separat sein. Insbesondere können die Luftzufuhreinheit 11, der Bildprozessor 12, der Speicher 13 und die Handsteuerung 14 in einem anderen Gehäuse, das von einem Gehäuse der Robotersteuerung 3 getrennt ist, vorgesehen sein. Alternativ dazu kann ein Teil einer Konfiguration der Roboterhandsteuerung 1 in der Robotersteuerung 3 vorgesehen sein, und der restliche Teil der Konfiguration der Roboterhandsteuerung 1 kann separat von der Robotersteuerung 3 vorgesehen sein. Beispielsweise können der Bildprozessor 12, der Speicher 13 und die Handsteuerung 14 in der Robotersteuerung 3 vorgesehen sein, und die Luftzufuhreinheit 11 kann in einem Gehäuse, das von dem Gehäuse der Robotersteuerung 3 getrennt ist, vorgesehen sein. In diesem Fall kann der Speicher 13 durch den Speicher der Robotersteuerung 3 realisiert werden und der Bildprozessor 12 und die Handsteuerung 14 können durch den Prozessor der Robotersteuerung 3 realisiert werden.
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Die Luftzufuhreinheit 11 umfasst: einen einzigen Lufteinlass 15; zwei Luftauslässe 16a und 16b und zwei Luftkanäle 17a und 17b.
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Der Lufteinlass 15 ist mit einer Luftquelle 20, wie z. B. einem Luftkompressor, verbunden, und den zwei Luftkanälen 17a und 17b wird Druckluft von der Luftquelle 20 über den Lufteinlass 15 zugeführt.
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Die zwei Luftkanäle 17a und 17b sind entsprechend durch die verschiedenen Luftauslässe 16a und 16b, entsprechend mit den verschiedenen Fingern 7a, 7b; 7c und 7d verbunden. Insbesondere ist der erste Luftkanal 17a durch den ersten Luftauslass 16a mit dem ersten Paar Finger 7a, 7b verbunden und der zweite Luftkanal 17b ist durch den zweiten Luftauslass 16b mit dem zweiten Paar Finger 7c, 7d verbunden.
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Der erste Luftkanal 17a führt gleichzeitig Luft in die Finger 7a, 7b zu und lässt gleichzeitig Luft aus den Fingern 7a, 7b ab. Die Finger 7a, 7b werden gleichzeitig durch die Luftzufuhr geschlossen, und die Finger 7a, 7b werden gleichzeitig durch das Ablassen von Luft geöffnet.
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Der zweite Luftkanal 17b führt gleichzeitig Luft in die Finger 7c, 7d zu und lässt gleichzeitig Luft aus den Fingern 7c, 7d ab. Die Finger 7c, 7d werden gleichzeitig durch die Luftzufuhr geschlossen, und die Finger 7c, 7d werden gleichzeitig durch das Ablassen von Luft geöffnet.
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Der erste Luftkanal 17a umfasst: einen Zufuhrmechanismus zum Regulieren eines Drucks und einer Durchsatzrate von den Fingern 7a, 7b zuzuführender Luft; und einen Ablassmechanismus zum Ablassen von Luft aus den Fingern 7a, 7b. Der zweite Luftkanal 17b umfasst auch: einen Zufuhrmechanismus zum Regulieren eines Drucks und einer Durchsatzrate von den Fingern 7c, 7d zuzuführender Luft; und einen Ablassmechanismus zum Ablassen von Luft aus den Fingern 7c, 7d, die von dem Zufuhrmechanismus und dem Ablaufmechanismus des ersten Luftkanals 17a separat sind. Also können der erste und der zweite Luftkanal 17a und 17b Luft unabhängig zu dem ersten Paar Finger 7a, 7b bzw. dem zweiten Paar Finger 7c, 7d zuführen und Luft unabhängig aus dem ersten Paar Finger 7a, 7b bzw. dem zweiten Paar Finger 7c, 7d ablassen. Insbesondere ist es möglich, das Öffnen und Schließen des ersten Paars Finger 7a, 7b unabhängig von dem Öffnen und Schließen des zweiten Paars Finger 7c, 7d zu steuern.
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Als ein Beispiel umfasst jeder der Luftkanäle 17a und 17b: einen Regler zum Regulieren eines Drucks von Druckluft, die von der Luftquelle 20 zugeführt wird, und eine Geschwindigkeitssteuerung zur Regulierung einer Durchsatzrate der Luft, als den Zufuhrmechanismus; und eine Luftausstoßvorrichtung, als den Ablaufmechanismus, zum Ablassen von Luft durch Zuführen der Druckluft. Weiterhin umfasst jeder der Luftkanäle 17a und 17b: ein Umschaltventil. Druckluft von der Luftquelle 20 wird dem Zufuhrmechanismus oder dem Ablaufmechanismus selektiv durch Umschalten des Umschaltventils zugeführt.
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Der Bildprozessor 12 ist mit einer Kamera 30 verbunden. Die Kamera 30 ist beispielsweise an einem Spitzenendabschnitt der Roboterhand 4 oder des Roboterarms fixiert. Alternativ dazu kann die Kamera 30 über sowohl der Bestückungsposition als auch dem Transportziel angeordnet sein. Entsprechend der Steuerung durch die Robotersteuerung 3 nimmt die Kamera 30 ein Bild, das ein zu haltendes Werkstück an der Bestückungsposition umfasst, sowie ein Bild, das das Transportziel und die Nähe des Transportziels umfasst, auf und überträgt die aufgenommenen Bilder an den Bildprozessor 12.
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Der Bildprozessor 12 empfängt das Bild des zu haltenden Werkstücks an der Bestückungsposition von der Kamera 30. Der Bildprozessor 12 detektiert das Werkstück in dem Bild und misst eine Kontur des Werkstücks. Beispielsweise misst der Bildprozessor 12 als die Kontur des Werkstücks äußere Abmessungen des Werkstücks in zwei Richtungen, die orthogonal zueinander verlaufen. Die zwei Richtungen entsprechen jeweils einer Richtung zum Halten des Werkstücks von dem ersten Paar Finger 7a, 7b (erste Richtung) und einer Richtung zum Halten des Werkstücks von dem zweiten Paar Finger 7c, 7d (zweite Richtung).
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Weiterhin empfängt der Bildprozessor 12 das Bild des Transportziels von der Kamera 30 und detektiert als ein Hindernis ein Objekt in der Nähe des Transportziels in dem Bild.
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Der Bildprozessor 12 umfasst einen Prozessor und führt den oben beschriebenen Prozess unter Verwendung des Prozessors durch.
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Der Speicher 13 umfasst eine Speichervorrichtung, wie z. B. einen RAM und einen ROM. Der Speicher 13 speichert eine Datenbank, in der Haltedaten mehrerer Arten von Werkstücken aufgezeichnet werden. Haltedaten jedes Werkstücks umfassen: das von der Kamera 30 aufgenommene Bild des Werkstücks; die von dem Bildprozessor 12 gemessene Kontur des Werkstücks; und Schließmusterdaten. Die Schließmusterdaten sind Daten, die die Schließmuster der Finger 7a, 7b, 7c und 7d angeben, und umfassen Informationen, die das Öffnen oder Schließen des ersten Paars Finger 7a, 7b angeben, und Informationen, die das Öffnen oder Schließen des zweiten Paars Finger 7c, 7d angeben.
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Es gibt drei Schließmuster, und Schließmusterdaten für jedes Werkstück werden entsprechend einer Form jedes Werkstücks festgelegt. Ein erstes Schließmuster ist ein Muster, bei dem alle des ersten Paars Finger 7a, 7b und des zweiten Paars Finger 7c, 7d geschlossen sind (siehe 5). Ein zweites Schließmuster ist ein Muster, bei dem nur die Finger 7a, 7b des ersten Paars geschlossen sind. Ein drittes Schließmuster ist ein Muster, bei dem nur die Finger 7c, 7d des zweiten Paars geschlossen sind (siehe 4). In den Schließmusterdaten wird festgelegt, dass nicht schließende Finger zu öffnen sind, und für schließende Finger wird festgelegt, dass sie zu schließen sind.
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4 zeigt ein Schließmuster für ein Werkstück W1, das eine längliche stangenartige Form aufweist, und 5 zeigt ein Schließmuster für ein Werkstück W2, das eine kurze zylindrische Form aufweist. In dem in 4 gezeigten Beispiel entspricht die Halterichtung des ersten Paars Finger 7a, 7b einer Längsrichtung des Werkstücks W1 und die Halterichtung des zweiten Paars Finger 7c, 7d entspricht einer radialen Richtung des Werkstücks W1. In diesem Beispiel können die Finger 7c, 7d des zweiten Paars das Werkstück W1 halten, jedoch können die Finger 7a, 7b des ersten Paars das Werkstück W1 nicht halten. Somit ist bei den Schließmusterdaten für das Werkstück W1 festgelegt, dass die Finger 7a, 7b des ersten Paars geöffnet werden, und für die Finger 7c, 7b des zweiten Paars ist festgelegt, dass sie geschlossen werden.
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In dem in 5 gezeigten Beispiel entspricht die Halterichtung des ersten Paars Finger 7a, 7b einer Längsrichtung des Werkstücks W2, und die Halterichtung des zweiten Paars Finger 7c, 7d entspricht einer radialen Richtung des Werkstücks W2. In diesem Beispiel können sowohl das erste Paar Finger 7a, 7b als auch das zweite Paar Finger 7c, 7d das Werkstück W2 halten. Also ist in den Schließmusterdaten für das Werkstück W2 festgelegt, dass sowohl das erste Paar Finger 7a, 7b als auch das zweite Paar Finger 7c, 7d geschlossen werden.
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Die Handsteuerung 14 umfasst einen Prozessor und führt den nachstehend beschriebenen Prozess unter Verwendung des Prozessors durch.
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Die Handsteuerung 14 steuert das Öffnen und Schließen des ersten Paars Finger 7a, 7b durch Steuern des ersten Luftkanals 17a und steuert das Öffnen und Schließen des zweiten Paars Finger 7c, 7d durch Steuern des zweiten Luftkanals 17b.
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Insbesondere öffnet die Handsteuerung 14 das erste Paar Finger 7a, 7b durch Steuern des ersten Luftkanals 17a, um dem ersten Paar Finger 7a, 7b Luft zuzuführen, und schließt das erste Paar Finger 7a, 7b durch Steuern des ersten Luftkanals 17a zum Ablassen von Luft aus dem ersten Paar Finger 7a, 7b. Weiterhin öffnet die Handsteuerung 14 das zweite Paar Finger 7c, 7d durch dahingehendes Steuern des zweiten Luftkanals 17b, dem zweiten Paar Finger 7c, 7d Luft zuzuführen, und schließt das zweite Paar Finger 7c, 7d durch dahingehendes Steuern des zweiten Luftkanals 17b, Luft aus dem zweiten Paar Finger 7c, 7d abzulassen.
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Die Handsteuerung 14 kommuniziert mit der Robotersteuerung 3 und steuert einen Schließvorgang und einen Öffnungsvorgang der Finger 7a, 7b, 7c und 7d durch Steuern der Luftzufuhreinheit 11 in Übereinstimmung mit Bewegungen der Roboterhand 4 zwischen der Bestückungsposition und dem Transportziel durch den Betrieb des Roboters 2.
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Durch das Steuern des Schließvorgangs der Finger 7a, 7b, 7c und 7d steuert die Handsteuerung 14 die Luftzufuhreinheit 11 basierend auf Schließmusterdaten für ein von der Roboterhand 4 zu haltendes Werkstück.
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Insbesondere liest die Handsteuerung 14 beispielsweise basierend auf dem Bild des Werkstücks von der Kamera 30 Haltedaten eines zu haltenden Werkstücks aus der Datenbank in dem Speicher 13 aus. Als Nächstes schließt die Handsteuerung 14 lediglich die Finger, für die festgelegt ist, dass sie geschlossen werden, basierend auf den Schließmusterdaten, die in den Haltedaten enthalten sind, d. h. durch Steuern der Luftkanäle 17a und 17b entsprechend der Form des Werkstücks.
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Wenn die Haltedaten eines zu haltenden Werkstücks nicht in der Datenbank in dem Speicher 13 gefunden werden, erstellt die Handsteuerung 14 Haltedaten dieses zu haltenden Werkstücks und zeichnet die Haltedaten in der Datenbank auf.
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Insbesondere bestimmt die Handsteuerung 14 basierend auf der von dem Bildprozessor 12 gemessenen Kontur des Werkstücks, ob sowohl das erste Paar Finger 7a, 7b als auch das zweite Paar Finger 7c, 7d das Werkstück halten kann oder nicht. Die Bestimmung, ob das Werkstück gehalten werden kann, erfolgt beispielsweise durch Vergleichen der Außenabmessungen des Werkstücks mit Höchstwerten für Außenabmessungen eines Werkstücks, das von dem ersten Paar Finger 7a, 7b und dem zweiten Paar Finger 7c, 7d stabil gehalten werden kann. Die Handsteuerung 14 erzeugt Schließmusterdaten durch Festlegen, dass ein Finger, der das Werkstück halten kann, geschlossen wird, und ein Finger, der das Werkstück nicht halten kann, geöffnet wird. Dann erzeugt die Handsteuerung 14 Haltedaten, die das Bild des zu haltenden Werkstücks, die Kontur des Werkstücks und die Schließmusterdaten umfassen.
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Weiterhin steuert die Handsteuerung 14 nach dem Schließvorgang der Finger 7a, 7b; 7c, 7d die Luftzufuhreinheit 11 entsprechend einem von dem Bildprozessor 12 detektierten Hindernis in der Nähe des Transportziels.
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Insbesondere sagt die Handsteuerung 14, wenn ein Hindernis in der Nähe des Transportziels von dem Bildprozessor 12 detektiert wird, vorher, ob jeder der Finger 7a, 7b, 7c und 7d während einer Platzierung des Werkstücks an dem Transportziel und während des Öffnungsvorgangs der geschlossenen Finger auf das Hindernis einwirkt oder nicht. Die Einwirkung wird vorhergesagt, indem beispielsweise eine von jedem der Finger 7a, 7b, 7c und 7d eingenommene Fläche mit einer von dem Hindernis eingenommenen Fläche verglichen wird. Wenn vorhergesagt wird, dass auf einen der Finger 7a, 7b, 7c und 7d durch das Hindernis eingewirkt wird, öffnet die Handsteuerung 14 einen Finger, für den eine Einwirkung des Hindernisses vorhergesagt wird, durch Steuern der Luftzufuhreinheit 11 vor dem Transport des Werkstücks an das Transportziel.
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6 zeigt einen Fall, bei dem das Werkstück W2 in 5 in einer Box B, die an dem Transportziel angeordnet ist, zu platzieren ist. In dem in 6 gezeigten Beispiel sind die Seitenwände der Box B, die das Transportziel umgeben, das Hindernis, und die Finger 7c, 7d, die das Werkstück W2 halten, wirken auf die Box B ein. In diesem Fall wird das zweite Paar Finger 7c, 7d geöffnet, und das Werkstück W2 wird nur unter Verwendung des ersten Paars Finger 7a, 7b gehalten. Danach wird das Werkstück W2 in der Box B platziert.
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Als Nächstes wird der Betrieb des Robotersystems 10 unter Bezugnahme auf 7 beschrieben.
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Durch die Robotersteuerung 3, die den Roboter 2 steuert, wird die Roboterhand 4 über der Bestückungsposition positioniert. An der Bestückungsposition werden Werkstücke in Zeitabständen von einer Werkstückbestückungsvorrichtung, die nicht gezeigt wird, zugeführt. Als Nächstes wird von der Robotersteuerung 3, die die Kamera 30 steuert, ein Bild des zu haltenden Werkstücks an der Bestückungsposition aufgenommen (Schritt S1). Das Bild wird von der Kamera 30 an die Roboterhandsteuerung 1 übertragen. Dann wird von der Robotersteuerung 3, die den Roboter 2 steuert, die Roboterhand 4 an der Bestückungsposition positioniert.
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Mit der Roboterhandsteuerung 1 wird von dem Bildprozessor 12 das zu haltende Werkstück in dem Bild detektiert. Dann bestätigt die Steuerung 14, ob die Haltedaten des detektierten Werkstücks bereits in der Datenbank aufgezeichnet worden sind, oder nicht (Schritt S2). Wenn sie aufgezeichnet sind (JA in Schritt S2), geht der Prozess zu einem Haltevorgang des Werkstücks durch die Roboterhand 4 bei Schritt S6 über.
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Wenn sie noch nicht aufgezeichnet worden sind (NEIN in Schritt S2), werden die Haltedaten des zu haltenden Werkstücks neu erstellt (Schritt S3, S4). Insbesondere wird eine Kontur des Werkstücks von dem Bildprozessor 12 gemessen (Schritt S3). Dann bestimmt die Handsteuerung 14 basierend auf der Kontur des Werkstücks, ob das erste Paar Finger 7a, 7b und das zweite Paar Finger 7c, 7d das Werkstück halten können, und es werden Schließmusterdaten, in denen für einen Finger, der das Werkstück nicht halten kann, festgelegt wird, dass er geöffnet wird, erzeugt (Schritt S4). Die erzeugten Haltedaten werden in der Datenbank aufgezeichnet (Schritt S5).
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Als Nächstes liest die Handsteuerung 14 die Haltedaten des detektierten Werkstücks aus der Datenbank aus, und die Luftzufuhreinheit 11 wird basierend auf den Schließmusterdaten in den Haltedaten gesteuert (Schritt S6). Damit wird bzw. werden entsprechend einer Form des zu haltenden Werkstücks das erste Paar Finger 7a, 7b und/oder das zweite Paar Finger 7c, 7d geschlossen und das Werkstück wird von der Roboterhand 4 gehalten.
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Nach dem Halten des Werkstücks von der Roboterhand 4 bewegt sich die Roboterhand 4 durch die Robotersteuerung 3, die den Roboter 2 steuert, von der Bestückungsposition über das Transportziel. Als Nächstes wird durch die Robotersteuerung 3, die die Kamera 30 steuert, ein Bild, das Abschnitte in der Nähe des Transportziels und das Transportziel umfasst, aufgenommen (Schritt S7). Das Bild wird von der Kamera 30 an die Roboterhandsteuerung 1 übertragen.
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Mit der Roboterhandsteuerung 1 wird, wenn ein Hindernis, wie z. B. die Box B, um das Transportziel in dem Bild vorhanden ist, das Hindernis von dem Bildprozessor 12 detektiert (NEIN bei Schritt S8). Wenn kein Hindernis detektiert wird (JA bei Schritt S8) geht der Prozess zur Bewegung der Roboterhand 4 zu dem Transportziel bei Schritt S11 über.
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Nach dem Detektieren des Hindernisses (NEIN in Schritt S8) sagt die Handsteuerung 14 vorher, ob die Finger 7a, 7b, 7c und 7d während der Platzierung des Werkstücks an dem Transportziel und während des Öffnungsvorgangs der Finger 7a, 7b, 7c und 7d auf das Hindernis einwirken (Schritt S9). Jeglicher Finger, für den vorhergesagt wird, dass er auf das Hindernis einwirkt, wird von der Handsteuerung 14 durch Steuern der Luftzufuhreinheit 11 geöffnet (Schritt S10).
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Als Nächstes wird die Roboterhand 4 durch die Robotersteuerung 3, die den Roboter 2 steuert, an dem Transportziel positioniert, und das Werkstück wird an dem Transportziel platziert (Schritt S11).
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Als Nächstes werden von der Handsteuerung 14, die die Luftzufuhreinheit 11 steuert, alle Finger 7a, 7b, 7c und 7d der Roboterhand 4 geöffnet und das Werkstück wird freigegeben (Schritt S12).
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Wie oben beschrieben wird, wird gemäß dieser Ausführungsform das Öffnen und Schließen des ersten Paars Finger 7a, 7b und das Öffnen und Schließen des zweiten Paars Finger 7c, 7d jeweils durch die separaten Luftkanäle 17a und 17b gesteuert. Damit können die Schließmuster der Finger 7a, 7b, 7c und 7d entsprechend den Formen der Werkstücke W1 und W2 geändert werden, und es ist möglich, verschiedenartige Werkstücke W1 und W2 mit unterschiedlichen Konturen unter Verwendung der einzigen Roboterhand 4 zu halten.
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Als ein Beispiel, wenn alle Finger 7a, 7b, 7c und 7d von einem gemeinsamen Luftkanal gesteuert werden, ist es, da sich alle Finger 7a, 7b, 7c und 7d zur selben Zeit schließen, nicht möglich, dass in 4 gezeigte Werkstück W1 unter Verwendung der Roboterhand 4 zu halten. Gemäß der Roboterhandsteuerung 1 kann selbst solch ein Werkstück W1 unter Verwendung der Roboterhand 4 gehalten werden.
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Weiterhin können gemäß der Darstellung in 5 und 6 dieselben Werkstücke W2 in mehreren Schließmustern gehalten werden. Damit kann beispielsweise, wenn ein Hindernis, wie z. B. die Box B, in der Nähe des Transportziels vorliegt, durch Ändern des Schließmusters entsprechend dem Hindernis nach dem Halten des Werkstücks ein Finger, für den vorhergesagt wird, dass er auf das Hindernis einwirkt, an eine Position bewegt werden, an der keine Einwirkung stattfindet. Damit ist es möglich, das Werkstück zuverlässig an das Transportziel zu transportieren.
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Während die Handsteuerung 14 jeden der Finger 7a, 7b, 7c und 7d selektiv dahingehend steuern kann, sich in der geöffneten Form und der geschlossenen Form zu befinden, kann die Handsteuerung 14 auch jeden der Finger 7a, 7b, 7c und 7d dahingehend steuern, sich in einer beliebigen Form zwischen der geöffneten Form und der geschlossenen Form zu befinden. In diesem Fall stellt die Handsteuerung 14, indem die Handsteuerung 14 ein Ausmaß an Luftzufuhr zu den Fingern 7a, 7b durch den ersten Luftkanal 17a steuert, einen Öffnungswinkel (ein Öffnungsausmaß) jedes der Finger 7a, 7b auf einen beliebigen Winkel zwischen einem maximalen Winkel und einem minimalen Winkel ein. Gleichermaßen stellt die Handsteuerung 14, in dem die Handsteuerung 14 ein Ausmaß an Luftzufuhr zu den Fingern 7c, 7d durch den zweiten Luftkanal 17b steuert, einen Öffnungswinkel (ein Öffnungsausmaß) jedes der Finger 7c, 7d auf einen beliebigen Winkel zwischen einem maximalen Winkel und einem minimalen Winkel ein. Der Öffnungswinkel ist ein Winkel, den die Mittelachse A mit der Längsrichtung jedes der Finger 7a, 7b, 7c und 7d bildet.
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Das Ausmaß an Luftzufuhr wird beispielsweise durch Steuern einer zeitlichen Länge für die Zufuhr von Luft zu den Fingern 7a, 7b; 7c, 7d oder durch Steuern eines Drucks der den Fingern 7a, 7b; 7c, 7d zugeführten Luft gesteuert.
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Gemäß dieser Konfiguration kann das Werkstück mit einer schwächeren Kraft gehalten werden, indem die Öffnungswinkel der Finger 7a, 7b, 7c und 7d entsprechend den Außenabmessungen des Werkstücks eingestellt werden, so dass eine Haltebreite zwischen den Spitzenenden des ersten Paars Finger 7a, 7b und eine Haltebreite zwischen den Spitzenenden des zweiten Paars Finger 7c, 7d im Wesentlichen den Außenabmessungen des Werkstücks entsprechen. Dies ist besonders vorteilhaft beim Halten eines Werkstücks, das weich ist und sich leicht verformt, wie ein Lebensmittel.
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Beispielsweise werden in einem Fall, in dem das erste Paar Finger 7a, 7b dahingehend gesteuert werden, sich in der geschlossenen Form zu befinden, wenn das Werkstück W2 gehalten wird, die Innenflächen der Finger 7a, 7b kräftig mit dem Werkstück W2 in Kontakt gebracht und eine Druckkraft wird in der Längsrichtung an das Werkstück W2 angelegt. Im Gegensatz dazu ist es möglich, das Werkstück W2 durch dahingehendes Einstellen der Haltebreite zwischen dem ersten Paar Finger 7a, 7b, im Wesentlichen den Außenabmessungen des Werkstücks W2 in der Längsrichtung zu entsprechen, leicht zu halten.
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Des Weiteren ist es möglich, die Haltebreite zwischen den Spitzenenden des ersten Paars Finger 7a, 7b und die Haltebreite zwischen den Spitzenenden des zweiten Paars Finger 7c, 7d unabhängig voneinander einzustellen. Somit kann selbst ein Werkstück mit unterschiedlichen Abmessungen in der Längsrichtung und der lateralen Richtung, wie das Werkstück W2, mit einer schwachen Kraft gehalten werden.
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Bei der obigen Ausführungsform weist die Roboterhand 4 die vier Finger 7a, 7b, 7c und 7d auf. Die Anzahl der Finger der Roboterhand 4 ist jedoch nicht auf vier beschränkt und kann zwei, drei oder mehr als vier betragen.
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Bei der obigen Ausführungsform umfasst die Luftzufuhreinheit 11 die zwei Luftkanäle 17a und 17b. Stattdessen kann die Luftzufuhreinheit 11 jedoch drei oder mehr Luftkanäle umfassen. Beispielsweise kann die Luftzufuhreinheit 11, wenn die Roboterhand 4 drei Paare Finger aufweist, drei Luftkanäle, die jeweils mit verschiedenen Fingern verbunden sind, umfassen. Alternativ dazu kann die Luftzufuhreinheit 11 Luftkanäle, die jeweils mit verschiedenen Fingern verbunden sind, umfassen, wenn die Anzahl der Luftkanäle jener der Finger entspricht.
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Bei der obigen Ausführungsform werden die verschiedenartigen Werkstücke W1 und W2 mit unterschiedlichen Konturen unter Verwendung der Roboterhand 4 transportiert. Stattdessen können jedoch gleichartige Werkstücke mit derselben Kontur transportiert werden. In diesem Fall ist es nicht zwangsläufig erforderlich, das Werkstück basierend auf dem Bild des Werkstücks an der Bestückungsposition zu erkennen. Somit können die Schritte S2 bis S5 weggelassen werden.
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Insbesondere können dadurch, dass die Handsteuerung 14 die Luftzufuhreinheit 11 lediglich basierend auf Schließmusterdaten von vorbestimmten Haltedaten steuert, die Finger 7a, 7b, 7c und 7d jedes Mal mit demselben Schließmuster geschlossen werden.
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Weiterhin ist es, wenn ein vorbestimmtes Hindernis um das Transportziel herum vorliegt, wie bei einem Betrieb, bei dem dieselbe Art von Werkstück W2 in dieselbe Art von Box B, die an derselben Position positioniert ist, gepackt wird, nicht zwangsläufig erforderlich, das Hindernis basierend auf dem Bild des Transportziels zu erkennen. Somit können die Schritte S7 bis S9 in diesem Fall weggelassen werden. Insbesondere kann die Handsteuerung 14 einen vorbestimmten Finger jedes Mal vor dem Transport des Werkstücks an das Transportziel öffnen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Roboterhandsteuerung
- 2
- Roboter
- 4
- Roboterhand
- 7a, 7b
- Erstes Paar Finger
- 7c, 7d
- Zweites Paar Finger
- 10
- Robotersystem
- 11
- Luftzufuhreinheit
- 12
- Bildprozessor
- 14
- Handsteuerung (Steuerung)
- 17a
- Erster Luftkanal
- 17b
- Zweiter Luftkanal
- 30
- Kamera
- W1, W2
- Werkstück
- B
- Box, Hindernis
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP H08197475 [0002]
- JP 2003191193 [0002]
- JP 2018086717 [0002]
