JP2009023072A - 可撓性ワーク組付方法 - Google Patents

Abstract

【課題】破損または切断されることなく、可撓性ワークを被組付物に正確に組付ける。
【解決手段】第一ハンド（２１）を備えた第一ロボット（２０）と、第二ハンド（３１）を備えた第二ロボット（３０）とにより可撓性ワーク（Ｗ）を被組付物（６０）に組付ける可撓性ワーク組付方法は、第一ハンドにより可撓性ワークの第一部分を把持すると共に、第二ハンドにより第一部分とは異なる可撓性ワークの第二部分を把持する工程と、第一および第二ロボットの協調動作を通じて可撓性ワークを被組付物まで移動させる工程と、第一および第二ロボットにより可撓性ワークを被組付物に応じた形状に変形させる工程と、第一および第二ロボットにより可撓性ワークを被組付物に組付ける工程とを含んでいる。第一および第二ロボットが、可撓性ワークを被組付物に押込む押込手段を具備してもよい。
【選択図】図１

Description

本発明は、ハンドを備えた二つのロボットにより可撓性ワークを被組付物に組付ける可撓性ワーク組付方法に関する。

一般的に、樹脂成型品などの可撓性ワークの組付作業は、可撓性ワークを変形させて被組付物に組付けることを前提としている。従って、そのような可撓性ワークの組付作業を、機械を用いて高精度で行うことは困難である。また、機械により、可撓性ワークの組付作業を自動的に行えた場合であっても、そのような機械は大型化することがあり、高価で且つ汎用性に乏しくなる傾向がある。このため、可撓性ワークの組付作業は、専ら作業者による手作業で行われていた。

特許文献１には、変形させながら作業をする必要がある比較的大きな可撓性ワーク、例えばダクトユニットをロボットによりインストルメントパネルに組付けることが開示されている。特許文献１においては、可撓性ワークが干渉したときに、力覚センサの検出値に基づいてロボットアームの移動補正量を求めた後、補正後のアーム位置が所定の動作可能範囲に在るか否かを判定し、補正後のロボット位置が動作可能範囲内にあるときに限り、ロボットアームの動作を移動補正量の分だけ補正している。
特開平８−１７４４６０号公報

特許文献１では、ダクトユニットなどの比較的大きな可撓性ワークを組付けることを前提としており、可撓性であるとはいっても、そのようなワークは比較的堅固である。しかしながら、比較的小さくて比較的曲げやすい可撓性ワーク、例えばゴム製ホースの場合には、特許文献１のように力覚センサの検出値に基づいて移動補正量を求めると、その移動補正量が必ずしも正確であるとは限らないことがある。

そのような場合には、可撓性ワークを被組付物に正確に組付けできなくないばかりでなく、可撓性ワークの搬送時に可撓性ワークが破損または切断されることにもなりうる。このため、可撓性ワークが比較的小さくて比較的曲げやすい場合には、さらに繊細な制御が要求される。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、可撓性ワークが比較的小さくて比較的曲げやすい場合であっても、破損または切断されることなしに、可撓性ワークを被組付物に正確に組付けることのできる可撓性ワーク組付方法を提供することを目的とする。

前述した目的を達成するために１番目の発明によれば、第一ハンドを備えた第一ロボットと、第二ハンドを備えた第二ロボットとにより可撓性ワークを被組付物に組付ける可撓性ワーク組付方法において、前記第一ロボットの前記第一ハンドにより前記可撓性ワークの第一部分を把持すると共に、前記第二ロボットの前記第二ハンドにより前記第一部分とは異なる前記可撓性ワークの第二部分を把持する工程、前記第一ロボットおよび前記第二ロボットの協調動作を有効にして前記可撓性ワークを前記被組付物まで移動させる工程、前記第一ロボットおよび前記第二ロボットの協調動作を無効にして前記第一ロボットおよび前記第二ロボットの位置／姿勢をそれぞれ独立に変更させることにより前記可撓性ワークを前記被組付物に応じた形状に変形させる工程、前記第一ロボットおよび前記第二ロボットにより前記可撓性ワークを前記被組付物に組付ける工程からなる、可撓性ワーク組付方法が提供される。

すなわち１番目の発明においては、第一ロボットおよび第二ロボットの協調動作を用いるので、破損または切断することなしに、可撓性ワークを搬送できる。また、可撓性ワークを被組付物に応じた形状に予め変形させているので、可撓性ワークを被組付物に正確に組付けることができる。

２番目の発明によれば、１番目の発明において、前記第一ロボットおよび前記第二ロボットにより前記可撓性ワークを前記被組付物に組付ける工程は、前記第一ロボットおよび前記第二ロボットの協調動作を有効にして行われる。
すなわち２番目の発明においては、可撓性ワークを押込む際にも協調動作を用いることにより、可撓性ワークを被組付物により正確に組付けることができる。
３番目の発明によれば、１番目の発明において、前記可撓性ワークを前記被組付物に応じた形状に変形させる工程を前記可撓性ワークを前記被組付物まで移動させる工程より前に行う。

４番目の発明によれば、第一ハンドを備えた第一ロボットと、第二ハンドを備えた第二ロボットとにより細長状の可撓性ワークを被組付物に組付ける可撓性ワーク組付方法において、前記第一ロボットの前記第一ハンドにより前記細長状の可撓性ワークの第一部分を把持すると共に、前記第二ロボットの前記第二ハンドにより前記第一部分とは異なる前記可撓性ワークの第二部分を把持する工程、前記第一ロボットおよび前記第二ロボットの協調動作を有効にして前記可撓性ワークを前記被組付物まで移動させる工程、前記第一ロボットおよび前記第二ロボットの協調動作を無効にして前記第一ロボットおよび前記第二ロボットにより前記可撓性ワークの一端を前記被組付物に組付ける工程、前記第二ロボットにより前記可撓性ワークを前記被組付物の表面形状に沿って組付ける工程からなる、可撓性ワーク組付方法が提供される。

すなわち４番目の発明においては、第一ロボットおよび第二ロボットの協調動作を用いるので、破損または切断することなしに、可撓性ワークを搬送できる。また、可撓性ワークを被組付物の表面に沿って組付けられ、それにより、可撓性ワークを被組付物に正確に組付けることができる。

５番目の発明によれば、１番目から４番目のいずれかの発明において、前記第一ロボットおよび前記第二ロボットのうちの少なくとも一方が視覚検出手段を具備しており、前記可撓性ワークが把持される前に、前記視覚検出手段が前記可撓性ワークの前記第一部分および前記第二部分を検出することをさらに含む。
すなわち５番目の発明においては、視覚検出手段により得られた可撓性ワークのデータを通じて、第一ハンドおよび第二ハンドにより把持されるべき可撓性ワークの第一部分および第二部分のそれぞれを認識できる。従って、可撓性ワークをより正確に把持することができる。

６番目の発明によれば、１番目から５番目のいずれかの発明において、前記第一ロボットおよび前記第二ロボットのうちの少なくとも一方が、前記可撓性ワークを前記被組付物に押込む押込手段を具備する。
すなわち６番目の発明においては、可撓性ワークを押込む際にも、作業者による手作業を排除でき、従って、ロボットのみによって可撓性ワークの押込作業を完了できる。押込手段はロボットのハンドに取付けられた専用のツールでもよいし、ロボットのハンドの端部を押込手段として使用してもよい。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の図面において同様の部材には同様の参照符号が付けられている。理解を容易にするために、これら図面は縮尺を適宜変更している。
図１は本発明に基づくロボットプログラム調整装置の概念図である。図１に示されるように、ロボットシステム１０は、ハンド２１を備えた第一ハンドリングロボット２０（以下、第一ロボット２０）と、ハンド３１を備えた第二ハンドリングロボット３０（以下、第二ロボット３０）とを含んでいる。図１においては、第一ロボット２０および第二ロボット３０は、六自由度の多関節型ロボットアームである。

図示されるように、第一ロボット２０および第二ロボット３０はそれぞれ視覚検出手段、つまりカメラ２９、３９をそれぞれ備えている。これらカメラ２９、３９は後述するロボット制御装置１１に接続されている。さらに、第二ロボット３０のハンド３１を備えたユニット３６は、ハンド３１とは反対側の面に押込ツール３５を備えている。同様な押込ツール２５は第一ロボット２０のユニット２６にも備えられている。

さらに、ロボットシステム１０は、第一ロボット２０および第二ロボット３０を制御するロボット制御装置１１例えばデジタルコンピュータと、ロボット制御装置１１に接続されると共に第一ロボット２０および第二ロボット３０の教示操作を行うための教示操作盤１４とを含んでいる。

図１に示されるように、ワークＷが作業台１５上に載置されている。本発明においては、ワークＷは可撓性であり、比較的小さくて比較的曲げやすい部材である。そして、そのようなワークＷは、被組付物５０、６０に組付けるときに、変形させる必要があるワークである。図１等に示される実施形態においては、可撓性ワークＷは、例えばゴム製ホースである。

以下においては、可撓性ワークＷがゴム製ホースであるものとして本発明を説明する。しかしながら、ワークＷはそのようなホースに限定されず、可撓性のあらゆるワークが含まれるものとする。また、簡潔にする目的で図１等においては単一の可撓性ワークＷのみしか示していないが、実際には、複数の可撓性ワークＷが作業台１５上に載置されており、第一ロボット２０および第二ロボット３０は複数のワークＷを一つずつ連続的に搬送するものとする。

図２は本発明の第一の実施形態に基づく可撓性ワーク取付方法を示すフローチャートである。さらに、図３（ａ）〜図３（ｄ）は本発明の第一の実施形態に基づく可撓性ワーク取付方法を説明するための図である。以下、これら図面を参照しつつ、本発明の第一の実施形態について説明する。

はじめに、ステップ１０１および図３（ａ）に示されるように、作業台１５に載置された可撓性ワークＷの上方にカメラ２９が位置するように、第一ロボット２０を移動させる。次いで、カメラ２９を起動して、可撓性ワークＷ全体を撮像する。カメラ２９により得られた画像はロボット制御装置１１に伝達される。なお、第二ロボット３０を移動させて、カメラ３９により可撓性ワークＷを撮像するようにしてもよい。

次いで、ロボット制御装置１１によって画像が処理され、それにより、ハンド２１、３１によりそれぞれ把持されるべき可撓性ワークＷの第一部分４１および第二部分４２が検出される。可撓性ワークＷにおける第一部分４１と第二部分４２とは互いに異なる場所である。例えば、図３（ａ）に示される実施形態においては、可撓性ワークＷの第一部分４１および第二部分４２はそれぞれ可撓性ワークＷ（ゴム製ホース）の両端部または両端部から所定の距離だけ離れた場所である。

これらワークＷは可撓性であるので、それぞれのワークＷの第一部分４１および第二部分４２の場所はワークＷのそれぞれに応じて異なっている。従って、カメラ２９を通じて得られた可撓性ワークＷの第一部分４１および第二部分４２の実際の位置が、予め設定された位置とは異なる場合には、ロボット制御装置１１はハンド２１、３１を第一部分４１および第二部分４２にそれぞれ移動させる移動命令を第一部分４１および第二部分４２の差に基づいて補正する。

次いで、カメラ２９を終了して、ステップ１０２および図３（ｂ）に示されるように、第一ロボット２０のハンド２１および第二ロボット３０のハンド３１を第一部分４１および第二部分４２までそれぞれ移動させる。次いで、これらハンド２１、３１は可撓性ワークＷの第一部分４１および第二部分４２をそれぞれ把持する。

ワークＷが可撓性であるので、ハンド２１が第一部分４１を把持した後で他のハンド３１が第二部分４２を把持した場合には、第二部分４２の位置がズレる可能性がある。このため、ハンド２１、３１はワークＷの第一部分４１および第二部分４２をそれぞれ同時に把持するのが好ましい。これにより、ワークＷの位置ズレを防止し、ワークＷを正確に把持することが可能となる。

次いで、ステップ１０３に示されるように、第一ロボット２０および第二ロボット３０が協調動作により可撓性ワークＷを被組付物６０（図１には示さない）まで移動させる。ここで、被組付物６０は剛体であって、所定の固定位置に配置されているものとする。ステップ１０３において協調動作の命令が出されると、第一ロボット２０がマスター、第二ロボット３０がスレーブとしての機能する。従って、協調動作が行われるときには、マスターとしての第一ロボット２０が被組付物６０に向かって移動すると、第二ロボット３０は第一ロボット２０に追従して一体的に移動する。

それゆえ、協調動作時においては、ハンド２１により把持される可撓性ワークＷの第一部分４１とハンド３１により把持される第二部分４２との間の相対関係が維持される。従って、可撓性ワークＷは、把持されたときと同一の姿勢を維持しながら被組付物６０まで搬送される。このため、本発明においては、可撓性ワークＷの搬送時に、可撓性ワークＷが引張られて伸びたり、引きちぎれたりすることはなく、安定して可撓性ワークＷを搬送することができる。

次いで、ステップ１０４においては協調動作を解除し、図３（ｃ）に示されるように、第一ロボット２０および第二ロボット３０により可撓性ワークＷを被組付物６０に応じた所望の形状に変形させる。ここで、図３（ｄ）に示されるように、被組付物６０は湾曲した溝６１を備えている。そして、ロボット制御装置１１には溝６１を備えた被組付物６０の寸法データが既に入力されている。従って、ステップ１０４においては、そのような寸法データに基づいて、第一ロボット２０および第二ロボット３０が可撓性ワークＷを被組付物６０の溝６１に対応した形状に湾曲させる。

なお、ロボット制御装置１１には、可撓性ワークＷに関するデータ（寸法、物性など）が既に入力されている。可撓性ワークＷを変形させるときには、それら可撓性ワークＷに関するデータも参照される。これにより、可撓性ワークＷが破損および切断されない程度の力で可撓性ワークＷを変形させられる。

次いで、ステップ１０５および図３（ｄ）に示されるように、第一ロボット２０および第二ロボット３０は可撓性ワークＷの変形後の形状を保持したまま、可撓性ワークＷを被組付物６０の溝６１に挿入して組付ける。本発明においては、可撓性ワークＷを被組付物６０に応じた形状に予め変形させているので、可撓性ワークＷを被組付物６０に正確に組付けることが可能となる。可撓性ワークＷが被組付物６０に組付けられると、可撓性ワークＷはハンド２１、３１から解放される。

なお、可撓性ワークＷを被組付物６０に組付けるときには、前述した協調動作を再度使用するのが好ましく、それにより、可撓性ワークＷを被組付物６０の溝６１にさらに正確に挿入することができる。ただし、ステップ１０５においては可撓性ワークＷは既に被組付物６０まで移動されているので、可撓性ワークＷを被組付物６０に組付けるときの可撓性ワークＷの移動距離は比較的小さい。このため、第一ロボット２０と第二ロボット３０との間の協調動作を必ずしも使用する必要はない。

可撓性ワークＷを被組付物６０に組付けた後においても、可撓性ワークＷが被組付物６０の溝６１の奥まで完全に挿入されていない場合がある。そのような場合には、ステップ１０６に進む。ステップ１０６においては、第一ロボット２０のユニット２６を駆動して、ハンド２１を後方に向けると共に押込ツール２５を第一ロボット２０の先端側に向ける。

そして、押込ツール２５を動作させて、可撓性ワークＷを被組付物６０の溝６１に完全に押込むようにする。このように押込ツール２５は可撓性ワークＷを被組付物６０に組付けるのを補完する役目を果たす。従って、本発明においては、第一ロボット２０および第二ロボット３０のみによって可撓性ワークＷを溝６１に完全に押込むことが可能となる。それゆえ、可撓性ワークＷを被組付物６０に組付ける際に、作業者による手作業を排除することが可能となる。

なお、第一ロボット２０の押込ツール２５の代わりに、第二ロボット３０の押込ツール３５を使用してもよく、またはこれら押込ツール２５、３５の両方を用いて可撓性ワークＷを溝６１に押込むようにしてもよい。また、専用の押込ツール２５、３５を必ずしも使用する必要はなく、ハンド２１、３１の端部または側部を用いて可撓性ワークＷを溝６１に押込むようにしてもよい。

このように、本発明の第一の実施形態においては、第一ロボット２０および第二ロボット３０を協調動作させることによって、破損または切断することなしに、可撓性ワークＷを安定して搬送することが可能である。さらに、第一ロボット２０および第二ロボット３０によって可撓性ワークＷを被組付物６０に応じた形状に予め変形させた後で可撓性ワークＷを被組付物６０に組付けているので、可撓性ワークＷを正確に組付けることが可能となる。

図４は本発明の第二の実施形態に基づく可撓性ワーク取付方法を示すフローチャートである。さらに、図５（ａ）〜図５（ｅ）は本発明の第二の実施形態に基づく可撓性ワーク取付方法を説明するための図である。以下、これら図面を参照しつつ、本発明の第二の実施形態について説明するが、図４のステップ２０１からステップ２０３および図５（ａ）から図５（ｃ）は、図２のステップ１０１からステップ１０３および図３（ａ）から図３（ｃ）と同一であるので説明を省略する。

図５（ｃ）などに示されるように、第二の実施形態における被組付物５０は湾曲した頂面５５を備えている。また、頂面５５には、ゴム製ホースとしての可撓性ワークＷの一端を差込むためのプラグ５１と、そのような可撓性ワークＷを把持するためのフック５２とが設けられている。

第二の実施形態において可撓性ワークＷを変形させた後で、図４のステップ２０４および図５（ｄ）に示されるように、第一ロボット２０および第二ロボット３０を移動させて、可撓性ワークＷの一端（第一部分４１側）を被組付物５０のプラグ５１に差込む。可撓性ワークＷの一端をプラグ５１に差込むと、第一ロボット２０のハンド２１は可撓性ワークＷを解放する。

次いで、ステップ２０５に示されるように、第二ロボット３０を移動させて、可撓性ワークＷを被組付物５０の頂面５５に沿って配置する。次いで、第二ロボット３０さらに移動させ、それにより、可撓性ワークＷをフック５２に挟んで仮留めする。その後、第二ロボット３０のハンド３１は可撓性ワークＷを解放する。

最終的に、ステップ２０６および図５（ｅ）に示されるように、第二ロボット３０のユニット３６を駆動して、ハンド３１を後方に向けると共に押込ツール３５を第一ロボット３０の先端側に向ける。次いで、押込ツール３５を動作させて、可撓性ワークＷを被組付物５０のフック５２に押込み、可撓性ワークＷがフック５２に完全に係合するようにする。これにより、可撓性ワークＷを被組付物５０に組付ける際においても、作業者による手作業を排除することが可能となる。

このように本発明の第二の実施形態においては、第一の実施形態と同様に、協調動作によって、破損または切断することなしに、可撓性ワークＷを安定して搬送することが可能である。さらに、第二の実施形態においては、可撓性ワークＷを被組付物５０の頂面５５に沿って組付けられ、それにより、可撓性ワークＷを被組付物５０に正確に組付けることが可能となる。

なお、図面には示していないものの、被組付物５０が円筒形状であってその周面以外の場所、例えば端面にプラグ５１が備えられている場合には、可撓性ワークＷをプラグ５１に差込んだ後で、第二ロボット３０によって可撓性ワークＷを被組付物５０の周面に巻付けることも可能である。そのような場合であっても、前述したのと同様な効果が得られるのは当業者であれば明らかであろう。

図６は本発明に基づく可撓性ワーク組付方法を実施する他のロボットシステムの基本構成を示す図である。図６においては、第一ロボット２０が教示操作盤１４ａを備えたロボット制御装置１１ａに接続されており、第二ロボット３０は教示操作盤１４ｂを備えたロボット制御装置１１ｂに接続されている。図６に示されるように、ロボット制御装置１１ａとロボット制御装置１１ｂとは通信手段１８、例えばイーサネット（Ｅｔｈｅｒｎｅｔ 、登録商標）により接続されている。このような場合には、各種のデータ、例えばカメラ２９により得られた画像のデータは通信手段１８を介してロボット制御装置１１ａからロボット制御装置１１ｂに送られる。また、第一ロボット２０および第二ロボット３０が協調動作を行う場合にも通信手段１８が適宜使用される。図６に示されるロボットシステムにおいても、前述したのと同様な効果が得られるのは明らかであろう。

本発明に基づく可撓性ワーク組付方法を実施するロボットシステムの基本構成を示す図である。 本発明の第一の実施形態に基づく可撓性ワーク取付方法を示すフローチャートである。 （ａ）〜（ｄ）本発明の第一の実施形態に基づく可撓性ワーク取付方法を説明するための図である。 本発明の第二の実施形態に基づく可撓性ワーク取付方法を示すフローチャートである。 （ａ）〜（ｅ）本発明の第二の実施形態に基づく可撓性ワーク取付方法を説明するための図である。 本発明に基づく可撓性ワーク取付方法を実施する他のロボットシステムの基本構成を示す図である。

符号の説明

１０ ロボットシステム
１１、１１ａ、１１ｂ ロボット制御装置
１４、１４ａ、１４ｂ 教示操作盤
１５ 作業台
２０ 第一ロボット
２１ ハンド（第一ハンド）
２５ 押込ツール（押込手段）
２９ カメラ（視覚検出手段）
３０ 第二ロボット
３１ ハンド（第二ハンド）
３５ 押込ツール（押込手段）
３９ カメラ（視覚検出手段）
４１ 可撓性ワークの第一部分
４２ 可撓性ワークの第二部分
５０ 被組付物
５１ プラグ
５２ フック
５５ 頂面
６０ 被組付物
６１ 溝
Ｗ 可撓性ワーク

Claims (6)

1. 第一ハンドを備えた第一ロボットと、第二ハンドを備えた第二ロボットとにより可撓性ワークを被組付物に組付ける可撓性ワーク組付方法において、
   前記第一ロボットの前記第一ハンドにより前記可撓性ワークの第一部分を把持すると共に、前記第二ロボットの前記第二ハンドにより前記第一部分とは異なる前記可撓性ワークの第二部分を把持する工程、
   前記第一ロボットおよび前記第二ロボットの協調動作を有効にして前記可撓性ワークを前記被組付物まで移動させる工程、
   前記第一ロボットおよび前記第二ロボットの協調動作を無効にして前記第一ロボットおよび前記第二ロボットの位置／姿勢をそれぞれ独立に変更させることにより前記可撓性ワークを前記被組付物に応じた形状に変形させる工程、
   前記第一ロボットおよび前記第二ロボットにより前記可撓性ワークを前記被組付物に組付ける工程からなる、可撓性ワーク組付方法。
2. 前記第一ロボットおよび前記第二ロボットにより前記可撓性ワークを前記被組付物に組付ける工程は、前記第一ロボットおよび前記第二ロボットの協調動作を有効にして行われる請求項１に記載の可撓性ワーク取付方法。
3. 前記可撓性ワークを前記被組付物に応じた形状に変形させる工程を前記可撓性ワークを前記被組付物まで移動させる工程より前に行う、請求項１に記載の可撓性ワーク組付方法。
4. 第一ハンドを備えた第一ロボットと、第二ハンドを備えた第二ロボットとにより細長状の可撓性ワークを被組付物に組付ける可撓性ワーク組付方法において、
   前記第一ロボットの前記第一ハンドにより前記細長状の可撓性ワークの第一部分を把持すると共に、前記第二ロボットの前記第二ハンドにより前記第一部分とは異なる前記可撓性ワークの第二部分を把持する工程、
   前記第一ロボットおよび前記第二ロボットの協調動作を有効にして前記可撓性ワークを前記被組付物まで移動させる工程、
   前記第一ロボットおよび前記第二ロボットの協調動作を無効にして前記第一ロボットおよび前記第二ロボットにより前記可撓性ワークの一端を前記被組付物に組付ける工程
   前記第二ロボットにより前記可撓性ワークを前記被組付物の形状に沿って組付ける工程からなる、可撓性ワーク組付方法。
5. 前記第一ロボットおよび前記第二ロボットのうちの少なくとも一方が視覚検出手段を具備しており、
   前記可撓性ワークが把持される前に、前記視覚検出手段が前記可撓性ワークの前記第一部分および前記第二部分を検出することをさらに含む請求項１から４のいずれかに記載の可撓性ワーク組付方法。
6. 前記第一ロボットおよび前記第二ロボットのうちの少なくとも一方が、前記可撓性ワークを前記被組付物に押込む押込手段を具備する請求項１から５のいずれかに記載の可撓性ワーク組付方法。

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