JP2010115723A - ロボット及びロボットシステム - Google Patents
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Abstract
【課題】可動部の場所を短時間に検出できるロボットを提供する。
【解決手段】可動部を有するロボットであって、可動部に配置され超音波信号を発信する複数のロボット用超音波タグ13と、ロボット用超音波タグ13が発信した超音波信号を受信する3個以上のロボット用超音波受信装置19と、複数のロボット用超音波受信装置19が受信する超音波信号の到達時間を用いてロボット用超音波タグ13の場所を検出する発信位置演算部と、を有し、発信位置演算部は検出した複数のロボット用超音波タグにおける場所の情報から前記ロボットの姿勢を検出する。
【選択図】図1
【解決手段】可動部を有するロボットであって、可動部に配置され超音波信号を発信する複数のロボット用超音波タグ13と、ロボット用超音波タグ13が発信した超音波信号を受信する3個以上のロボット用超音波受信装置19と、複数のロボット用超音波受信装置19が受信する超音波信号の到達時間を用いてロボット用超音波タグ13の場所を検出する発信位置演算部と、を有し、発信位置演算部は検出した複数のロボット用超音波タグにおける場所の情報から前記ロボットの姿勢を検出する。
【選択図】図1
Description
本発明は、ロボット及びロボットシステム等にかかわり、特にロボットにおける可動部の位置検出に関するものである。
複数のロボットを用いて作業を自動化する製造装置が活用されている。通常は各ロボットの動作が同期をとって動作するようにプログラムされるので、ロボット同士が衝突しないようになっている。そして、各ロボットを自律的に動作させるときには、ロボット同士が衝突する可能性がある。各ロボットの動作をシミュレーションすることにより、ロボット同士の衝突を防止する方法が特許文献1に開示されている。それによると、コンピュータに複数のロボットモデルを形成し、モデルを構成する主要な点の推移を推測する。次に、ロボットモデル同士が相互干渉するか検証する。相互干渉することが判明するときには一方のロボットを所定の時間停止することにより衝突を回避していた。
移動するロボットの場所を検出する方法が特許文献2に開示されている。それによると、ロボットがRFID(Radio Frequency Identification)タグまたは超音波タグを持って移動する。そして、受信機が電波または超音波を受信することによりロボットの位置を検出していた。
ロボットの動作をシミュレーションするときには、ロボットを構成する腕や手等の可動部の場所を認識する必要がある。そして、可動部の場所を短時間に検出できるロボットが求められていた。
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
[適用例1]
本適用例にかかるロボットは、可動部を有するロボットであって、前記可動部に配置され無線信号を発信する複数の発信部と、前記発信部が発信した前記無線信号を受信する3個以上の受信部と、複数の前記受信部が受信する前記無線信号の到達時間を用いて前記発信部の場所を検出する位置演算部と、を有し、前記位置演算部は検出した複数の前記発信部における前記場所の情報から前記ロボットの姿勢を検出することを特徴とする。
本適用例にかかるロボットは、可動部を有するロボットであって、前記可動部に配置され無線信号を発信する複数の発信部と、前記発信部が発信した前記無線信号を受信する3個以上の受信部と、複数の前記受信部が受信する前記無線信号の到達時間を用いて前記発信部の場所を検出する位置演算部と、を有し、前記位置演算部は検出した複数の前記発信部における前記場所の情報から前記ロボットの姿勢を検出することを特徴とする。
このロボットによれば、発信部が発信する無線信号を3個以上の受信部が受信する。発信部と受信部との距離が長い程、発信後に受信部が受信するまでの到達時間が長くなる。そして、無線信号の伝播速度と伝播にかかった到達時間を掛算することにより、発信部と受信部との距離を演算することができる。その後、発信部と受信部との相対位置は三角測量法を用いて演算することができる。
そして、ロボットの可動部には発信部が配置されているので、発信部の場所を検出することにより、ロボットの姿勢を検出することができる。ロボットの姿勢を検出する方法としては可動部と可動部とが接続する部分にエンコーダ等のセンサを配置する方法がある。そして、可動部と可動部との相対位置を検出する。その場合、各可動部の一端の位置データに対する他端の位置データを検出することにより、接続する可動部の両端の相対位置が認識される。複数の可動部を有するときには、各可動部の相対位置の情報を積算して末端の可動部の場所を認識することになる。本適用例の方法では発信部の場所を直接検出することができるので、各可動部の相対位置を用いて演算する方法に比べて、位置演算部が短い時間で可動部の位置や姿勢を検出することができる。
[適用例2]
上記適用例にかかるロボットにおいて、前記ロボットが把持するワークを搬送する搬送部を備え、前記搬送部は複数の前記発信部を有し、前記位置演算部は前記受信部を用いて前記搬送部の場所を検出し、前記搬送部と前記ロボットとの相対位置を演算することを特徴とする。
上記適用例にかかるロボットにおいて、前記ロボットが把持するワークを搬送する搬送部を備え、前記搬送部は複数の前記発信部を有し、前記位置演算部は前記受信部を用いて前記搬送部の場所を検出し、前記搬送部と前記ロボットとの相対位置を演算することを特徴とする。
このロボットによれば、位置演算部はコンベア装置とロボットとの相対位置を演算する。従って、コンベア装置に対してロボットの可動部が到達できる範囲を認識することができる。
[適用例3]
上記適用例にかかるロボットにおいて、前記位置演算部は前記可動部の軌跡を演算することを特徴とする。
上記適用例にかかるロボットにおいて、前記位置演算部は前記可動部の軌跡を演算することを特徴とする。
このロボットによれば、位置演算部は算出した可動部の軌跡を用いて、可動部に加わる慣性力を推測することができる。
[適用例4]
上記適用例にかかるロボットにおいて、前記発信部は超音波を発信する超音波タグであり、前記受信部は超音波を受信することを特徴とする。
上記適用例にかかるロボットにおいて、前記発信部は超音波を発信する超音波タグであり、前記受信部は超音波を受信することを特徴とする。
このロボットによれば、超音波を用いて発信部と受信部との距離を計測している。光や電波等の電磁波に比べて超音波は伝播速度が遅い。従って、電磁波に比べて超音波は伝播距離に対応する到達時間が長くなる。その結果、電磁波を用いるときに比べて、超音波を用いる方が到達時間を測定し易くすることができる。
[適用例5]
上記適用例にかかるロボットにおいて、前記可動部における自由度の数以上の前記発信部が前記可動部に配置されていることを特徴とする。
上記適用例にかかるロボットにおいて、前記可動部における自由度の数以上の前記発信部が前記可動部に配置されていることを特徴とする。
このロボットによれば、可動部における自由度の数だけ可動部が移動する場所を検出できるので、可動部の姿勢を検出することができる。
[適用例6]
上記適用例にかかるロボットにおいて、前記可動部が移動する軌跡の推移を演算するシミュレーション演算部を有し、前記シミュレーション演算部は前記発信部の前記場所の情報を用いて前記軌跡の推移を演算することを特徴とする。
上記適用例にかかるロボットにおいて、前記可動部が移動する軌跡の推移を演算するシミュレーション演算部を有し、前記シミュレーション演算部は前記発信部の前記場所の情報を用いて前記軌跡の推移を演算することを特徴とする。
このロボットによれば、発信部の場所の情報を用いるので、可動部の姿勢を認識することができる。そして、その姿勢から可動部の推移を演算する。推移前の可動部の位置を基にして、可動部の推移を算出するので、可動部の推移を正確に算出することができる。
[適用例7]
本適用例にかかるロボットシステムは、複数のロボットが動作するロボットシステムであって、前記ロボットの可動部に配置され無線信号を発信する複数の発信部と、前記発信部が発信した前記無線信号を受信する3個以上の受信部と、複数の前記受信部が受信する前記無線信号の到達時間を用いて前記発信部の場所を検出する位置演算部と、前記ロボット同士が衝突するかを推測する衝突演算部と、を有し、前記衝突演算部は前記発信部における前記場所の情報を用いて前記ロボット同士の衝突を検出することを特徴とする。
本適用例にかかるロボットシステムは、複数のロボットが動作するロボットシステムであって、前記ロボットの可動部に配置され無線信号を発信する複数の発信部と、前記発信部が発信した前記無線信号を受信する3個以上の受信部と、複数の前記受信部が受信する前記無線信号の到達時間を用いて前記発信部の場所を検出する位置演算部と、前記ロボット同士が衝突するかを推測する衝突演算部と、を有し、前記衝突演算部は前記発信部における前記場所の情報を用いて前記ロボット同士の衝突を検出することを特徴とする。
このロボットシステムによれば、短い時間で発信部の場所を検出することができる。そして、衝突演算部は発信部の場所の情報を用いてロボット同士の衝突を検出している。従って、短い時間でロボット同士の衝突を検出することができる。
[適用例8]
上記適用例にかかるロボットシステムにおいて、前記発信部は超音波を発信する超音波タグであり、前記受信部は超音波を受信することを特徴とする。
上記適用例にかかるロボットシステムにおいて、前記発信部は超音波を発信する超音波タグであり、前記受信部は超音波を受信することを特徴とする。
このロボットによれば、超音波を用いて発信部と受信部との距離を計測している。光や電波等の電磁波に比べて超音波は伝播速度が遅い。従って、電磁波に比べて超音波は伝播距離に対応する伝播時間が長くなる。その結果、電磁波を用いるときに比べて、超音波を用いる方が伝播時間を測定し易くすることができる。
[適用例9]
上記適用例にかかるロボットシステムにおいて、前記衝突演算部は、前記可動部が移動する軌跡の推移を演算するシミュレーション演算部と、前記可動部同士が干渉するかを演算する干渉演算部と、を有することを特徴とする。
上記適用例にかかるロボットシステムにおいて、前記衝突演算部は、前記可動部が移動する軌跡の推移を演算するシミュレーション演算部と、前記可動部同士が干渉するかを演算する干渉演算部と、を有することを特徴とする。
このロボットシステムによれば、シミュレーション演算部が可動部の推移を演算する。そして、衝突演算部が可動部同士の衝突するか否かを演算する。従って、可動部が移動するときの各場所で可動部同士の衝突を検出することができる。
以下、実施形態について図面に従って説明する。
尚、各図面における各部材は、各図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各部材毎に縮尺を異ならせて図示している。
(実施形態)
本実施形態における特徴的なロボット、ロボットシステム及びロボット制御方法について図1〜図10に従って説明する。ロボット制御方法は、2台のロボットがワークを把持して移動して離すことにより、ワーク移動させる例を用いて説明する。
尚、各図面における各部材は、各図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各部材毎に縮尺を異ならせて図示している。
(実施形態)
本実施形態における特徴的なロボット、ロボットシステム及びロボット制御方法について図1〜図10に従って説明する。ロボット制御方法は、2台のロボットがワークを把持して移動して離すことにより、ワーク移動させる例を用いて説明する。
図1は、ロボットシステムの構成を示す概略斜視図である。図1に示すように、ロボットシステム1は主に搬送部としてのコンベア装置2、位置検出ユニット3及びロボット4から構成されている。コンベア装置2は1方向に長く形成された基台5を備えている。基台5の長手方向をX方向とする。そして、重力方向と逆の方向をZ方向とし、X方向及びZ方向と直交する方向をY方向とする。
基台5のY方向の両側には一対の側板6が配置されている。各側板6の上面においてX方向の両側には発信部及び超音波タグとしてのワーク用超音波タグ7が配置されている。さらに、Y方向と逆側の側板6の上面には電波発信装置8が配置されている。ワーク用超音波タグ7は内部に超音波発信源を備えることにより、無線信号としての超音波を発信することができる。各側板6に設置されたワーク用超音波タグ7の場所を検出することにより側板6の位置が認識可能になっている。電波発信装置8は発信回路とアンテナとを備え、所定の波形の電波信号を発信することができる。
2つの側板6の間にはベルト9が配置されている。ベルト9は円筒状に形成されたシートからなり、ベルト9の内部には図示しないプーリーが配置されている。そして、プーリーによりベルト9はX方向に所定の張力がかけられている。側板6のX方向の逆側においてY方向と逆の面にはモータ10が配置され、モータ10の駆動軸はプーリーと接続されている。ベルト9の上面にはワーク11が載置され、ワーク11はワーク支持部12に支持されている。そして、ワーク支持部12には複数のワーク用超音波タグ7が配置されている。ワーク11は図示しない供給装置によりベルト9上に載置される。そして、モータ10を駆動することによりベルト9を介してワーク11をX方向に移動させることが可能になっている。
側板6とベルト9との相対的な位置関係は予め設定されている。そして、側板6上に配置されたワーク用超音波タグ7の場所を検出することによりロボットシステム1はベルト9の場所を認識することができる。従って、ロボットシステム1はワーク11の流動方向やワーク11が移動可能な範囲を認識することができる。
コンベア装置2のY方向と逆の方向でX方向の側には2台のロボット4が配置されている。X方向の逆側に位置するロボット4を第1ロボット4aとする。そして、X方向に位置するロボット4を第2ロボット4bとする。ロボット4はベルト9の近くに配置され、ベルト9の上に位置するワーク11を把持することができる。ロボット4には複数の発信部及び超音波タグとしてのロボット用超音波タグ13が配置されている。
コンベア装置2のY方向の側面には2本の第1支柱部14がZ方向に立設されている。第1支柱部14の上には第1受信装置支持部15が配置されている。第1受信装置支持部15の外形は梁により約長方形に形成されている。そして、第1受信装置支持部15には2本の梁15aが内側に配置され、第1受信装置支持部15には矩形の窓15bが3つ形成されている。3つの窓15bの各辺に相当する場所の梁にはワーク用超音波受信装置16が配置されている。ワーク用超音波受信装置16は超音波信号を受信する装置である。そして、ワーク用超音波受信装置16は第1受信装置支持部15においてコンベア装置2側の面に配置されている。ワーク用超音波受信装置16はベルト9の上側に位置し、ワーク用超音波タグ7が発信する超音波信号を受信することができる。そして、ワーク用超音波受信装置16は所定のレイアウトに配置され、1つのワーク用超音波タグ7が発信する超音波信号を3つ以上のワーク用超音波受信装置16が受信するようになっている。
第1受信装置支持部15上には2本の第2支柱部17が立設されている。第2支柱部17の上には第2受信装置支持部18が配置されている。第2受信装置支持部18はY方向と逆の方向に延在して配置され、ロボット4の上側まで達している。そして、第2受信装置支持部18はロボット4の上でX方向に架橋されている。第2受信装置支持部18のロボット4側の面には受信部としてのロボット用超音波受信装置19が配置されている。ロボット用超音波受信装置19は各ロボット4の頭上に3個毎配置されている。そして、ロボット用超音波タグ13が発信する超音波信号を受信することができる。
コンベア装置2のY方向側には収納装置20が配置されている。ロボット4は、姿勢を変化させることによりワーク11をベルト9上から収納装置20の上面に移動させることができる。収納装置20は内部に昇降機構を備え、ワーク11の量に応じて上面を下降させる。そして、収納装置20はワーク11を載置する場所の高さを同じ高さにする。
ロボット4のX方向には制御装置21が配置されている。制御装置21はコンベア装置2、位置検出ユニット3、ロボット4等を含むロボットシステム1を制御する装置である。
図2は、ロボットを示す概略斜視図である。図2に示すように、ロボット4は基台24を備え、基台24上には可動部としての回転台25が配置されている。回転台25は固定台25aと回転軸25bとを備えている。回転台25は内部にサーボモータと減速機構とを備え、回転軸25bを角度精度良く回転及び停止することができる。固定台25aにはロボット用超音波タグ13が配置されている。ワーク用超音波受信装置16を用いてコンベア装置2の側板6上面に配置されたワーク用超音波タグ7と回転台25に配置されたロボット用超音波タグ13との場所を検出する。そして、コンベア装置2とロボット4との相対位置のデータを設定することが可能になっている。そして、ベルト9上において流動するワーク11をロボット4が捕捉可能な範囲を認識することができる。
回転台25の回転軸25bと接続して可動部としての第1関節26が配置され、第1関節26と接続して可動部としての第1腕27が配置されている。第1関節26の回転軸にはロボット用超音波タグ13が配置されている。そして、このロボット用超音波タグ13の位置を検出することにより、回転軸25bを回転させるときの回転角度を検出することができる。第1腕27と接続して可動部としての第2関節28が配置され、第2関節28の回転軸にはロボット用超音波タグ13が配置されている。そして、このロボット用超音波タグ13の位置を検出することにより、第1関節26を中心にして第1腕27の姿勢を検出することができる。
第2関節28と接続して可動部としての第2腕29が配置されている。第2腕29は固定軸29aと回転軸29bとを備え、第2腕29は第2腕29の長手方向を回転軸にして回転軸29bを回転させることができる。第2腕29の回転軸29bと接続して第3関節30が配置され、第3関節30の回転軸の方向において両側には一対のロボット用超音波タグ13が配置されている。このロボット用超音波タグ13の位置を検出することにより、第2腕29の姿勢と回転軸29bの回転具合を検出することができる。
第3関節30と接続して可動部としての第3腕31が配置されている。第3腕31は固定軸31aと回転軸31bとを備え、第3腕31は第3腕31の長手方向を回転軸にして回転軸31bを回転させることができる。第3腕31の回転軸31bと接続して可動部としての手部32が配置されている。手部32は第3腕31の回転軸31bと直交する方向に長く形成されている。そして、長手方向の両端にはロボット用超音波タグ13が配置されている。このロボット用超音波タグ13の位置を検出することにより、手部32の姿勢を検出することができる。
手部32には一対の可動部としての指部33が配置されている。手部32にはサーボモータとサーボモータにより駆動される直動機構を備えている。そして、この直動機構により指部33の間隔を変更可能になっている。
第1関節26、第2関節28、第2腕29、第3関節30及び第3腕31は内部にサーボモータと減速機構とを備え、第1腕27、第2腕29及び第3腕31を角度精度良く回転及び停止することができる。上述のようにロボット4は多くの関節と回転機構を備えている。そして、これらの関節及び回転機構に加えて指部33を制御することによりワーク11を把持することが可能になっている。
第1腕27、第2腕29、第3腕31及び手部32には各部位が動作可能な自由度の数以上のロボット用超音波タグ13が配置されている。従って、各部位の姿勢を検出することが可能になっている。
図3(a)は、ロボット用超音波タグを示す模式断面図である。図3(a)に示すように、ロボット用超音波タグ13は支持部34を備えている。支持部34には球形の外装部35が接続されている。外装部35の内部には空洞が形成されている。外装部35は超音波を通過させる材質であれば良く、硬質の樹脂等を用いることができる。
外装部35の下側には電力送電部36が配置されている。電力送電部36は磁心36aとコイル36b等から構成され、磁心36aにコイル36bが巻かれている。コイル36bに交流の電流を通電することにより、磁心36aに磁力線を形成する。そして、形成した磁力線の回路を外装部35の内部に向けて形成することが可能になっている。
外装部35の内部には球形の胴体37が配置され、胴体37と外装部35との間には隙間が形成されている。そして、その隙間には潤滑性のある流動体38と気体39が配置されている。従って、胴体37は外装部35の内部で動き易くなっている。流動体38は粘性が少ない材料であることが好ましく、本実施形態では、例えば、シリコーンオイルを採用している。
胴体37の上部には超音波出力部40が配置されている。超音波出力部40は振動板41と振動板41に固着された圧電素子42等を備えている。そして、圧電素子42を駆動して振動板41を振動させることにより、振動板41から超音波を発信することができる。
ロボット用超音波タグ13が発信する超音波は円錐状に広がって進行する。超音波が広がるときの広がり角度及び周波数は超音波出力部40の仕様により異なり、特に限定されない。本実施形態では、例えば、広がり角度は約100度に設定している。超音波の周波数は40Kヘルツに近い周波数を採用している。
超音波出力部40の下側には回路基板43が配置され、圧電素子42と回路基板43とが配線44により電気的に接続されている。回路基板43の左側にはアンテナ45が配置されている。そして、アンテナ45と回路基板43とは配線44により電気的に接続されている。
回路基板43の下側には電力受電部46が配置されている。電力受電部46は磁心46aとコイル46b等から構成され、磁心46aにコイル46bが巻かれている。電力受電部46が電力送電部36と対向する場所に位置するとき、電力送電部36が磁心36aから磁力線を出力する。そして、出力された磁力線が電力受電部46の磁心46aを通過する。従って、電力送電部36及び電力受電部46によりトランスが形成される。
胴体37の下側には錘47が配置されている。錘47は、胴体37に比べて比重の大きな材料等から形成されている。錘47に重力が作用することにより、錘47には重力加速度方向の力が作用する。そして、胴体37は外装部35内で回転可能に配置されている。従って、ロボット用超音波タグ13の支持部34が各種の方向を向くときにも超音波出力部40はZ方向を向くようになっている。ロボット4のZ方向にはロボット用超音波受信装置19が配置されている。その結果、超音波出力部40が発信する超音波はロボット用超音波受信装置19が受信することが可能になっている。
図3(b)は、超音波タグの電気制御ブロック図である。図3(b)に示すように、ロボット用超音波タグ13はアンテナ45を備えている。アンテナ45は受信回路50に接続されている。受信回路50はアンテナ45が受信した微弱電波を増幅する回路である。そして、アンテナ45及び受信回路50は電波発信装置8が発信した電波信号を受信する。受信回路50はコード分析回路51と接続されている。コード分析回路51は電波発信装置8が発信する電波信号を分析する回路である。電波信号にはコード信号と発信タイミング信号とが含まれている。コード分析回路51はコード信号を分析して超音波を発信するか否かの判断を行う。コード信号のコードは認識番号を示す。各ロボット用超音波タグ13にはコードが設定されており、コード分析回路51は受信したコード信号とロボット用超音波タグ13に設定されたコードとが一致するか否かを判断する。そして、受信したコード信号とロボット用超音波タグ13に設定されたコードとが一致するときコード分析回路51は超音波を発信する判断をする。
コード分析回路51は送信制御回路52と接続されている。そして、送信制御回路52は発信信号形成回路53及び送信回路54と接続されている。発信信号形成回路53は発振回路を含み予め設定された波形の電圧信号を形成する回路である。波形パターンは特に限定されず正弦波、矩形波、三角波等を用いることができ、本実施形態では例えば正弦波を採用している。波形の周波数は1種類に限定されず複数種類の波形を形成できるようにしても良い。但し、1種類の波長のみ用いるときには必ずしも複数の周波数の波形を形成する必要はない。そして、発信信号形成回路53は形成した電圧信号を送信制御回路52に出力する。
送信制御回路52は信号の送信を制御する回路である。コード分析回路51が超音波を発信する判断をしたとき、発信信号形成回路53は形成した電圧信号を送信回路54に出力する。そして、発信タイミング信号と同期して電圧信号を出力する。送信回路54は増幅部と超音波出力部40とを備えている。増幅部は入力した電圧信号を増幅して超音波出力部40に出力する。超音波出力部40は圧電素子42を備えた振動板41等からなり、電圧信号に対応して振動板41を振動させる。そして、振動板41が気体を振動させることにより、超音波を発信する。
ロボット用超音波タグ13は電源部55を備えている。電源部55には電池や蓄電池等を用いることができる。本実施形態では、例えば、電源部55にリチウム2次電池を採用している。そして、電源部55はロボット用超音波タグ13が備える各回路に電力を供給する。
電源部55は電力受電部46と電気的に接続されている。そして、電力受電部46は電力送電部36とトランスを形成することができる。電力送電部36は本体電源部56と電気的に接続されている。そして、本体電源部56から電力送電部36及び電力受電部46を介して電源部55に電力が供給される。
アンテナ45、受信回路50、コード分析回路51、送信制御回路52、発信信号形成回路53、送信回路54、電源部55及び電力受電部46は胴体37に配置されている。そして、胴体37の外部から無線により信号及び電力を受信する。
つまり、ロボット用超音波タグ13は電波信号を受信する。そして、電波信号に含まれるコード信号とロボット用超音波タグ13に予め設定されたコードとが一致するときに超音波を発信する。このとき、電波信号に含まれている発信タイミング信号と同期して超音波を発信する。
ワーク用超音波タグ7はロボット用超音波タグ13と同様な回路構成を有している。従って、ワーク用超音波タグ7はロボット用超音波タグ13と同様な機能を備えている。そして、電波信号に含まれるコード信号とワーク用超音波タグ7に予め設定されたコードとが一致するときに超音波を発信する。このとき、電波信号に含まれている発信タイミング信号と同期して超音波を発信する。
図4は、ロボットシステムの電気制御ブロック図である。図4において、ロボットシステム1の制御部としての制御装置21はプロセッサとして各種の演算処理を行うCPU(演算処理装置)59と各種情報を記憶する記憶部としてのメモリ60とを有する。
コンベア駆動装置61、電波発信装置8、ワーク用超音波受信装置16、ロボット用超音波受信装置19、ロボット駆動装置62、収納装置20は、入出力インターフェース63及びデータバス64を介してCPU59に接続されている。さらに、入力装置65、表示装置66も入出力インターフェース63及びデータバス64を介してCPU59に接続されている。
コンベア駆動装置61はコンベア装置2と接続され、コンベア装置2を制御する装置である。コンベア駆動装置61はベルト9の移動と停止及び移動させるときの速度を制御する。ロボット駆動装置62は、第1ロボット4a及び第2ロボット4bと接続されロボット4の動作を制御する装置である。ロボット駆動装置62はロボット4の姿勢に関する情報をCPU59に出力することができる。そして、CPU59が指示する場所に手部32を移動して、指部33を動作することが可能になっている。
入力装置65はワーク用超音波タグ7及びロボット用超音波タグ13のコードやロボット4がワーク支持部12を把持するときの把持方法等の動作条件を入力する装置である。例えば、ワーク11毎のワーク支持部12の形状を示す座標を図示しない外部装置から受信し、入力する装置である。表示装置66はワーク11やロボット用超音波タグ13に関するデータや作業状況を表示する装置である。表示装置66に表示される情報を基に入力装置65を用いて操作者が入力操作を行う。
メモリ60は、RAM、ROM等といった半導体メモリや、ハードディスク、DVD−ROMといった外部記憶装置を含む概念である。機能的には、ロボットシステム1における動作の制御手順が記述されたプログラムソフト67を記憶する記憶領域がメモリ60に設定される。さらに、ワーク用超音波タグ7及びロボット用超音波タグ13に設置されたコード等の情報である超音波タグデータ68を記憶するための記憶領域もメモリ60に設定される。超音波タグデータ68にはロボット用超音波タグ13の配置場所とロボット用超音波タグ13のコードとの関係も記憶される。さらに、コンベア装置2、位置検出ユニット3及び収納装置20とロボット4との相対位置等の情報であるロボット関連データ69を記憶するための記憶領域もメモリ60に設定される。さらに、ワーク11の形状やワーク11を把持するときにロボット4の指部33がワーク11を挟む場所等のデータであるワークデータ70を記憶するための記憶領域もメモリ60に設定される。他にも、CPU59のためのワークエリアやテンポラリファイル等として機能する記憶領域やその他各種の記憶領域がメモリ60に設定される。
CPU59はメモリ60内に記憶されたプログラムソフト67に従って、ワーク11の識別やワーク11を移動させるための制御を行うものである。具体的な機能実現部として、ロボット4を駆動してワーク11を移動させるための制御を行うロボット制御部71を有する。他にも、特定のワーク用超音波タグ7及びロボット用超音波タグ13に発信させるために電波発信装置8の制御を行う発信制御部72を有する。さらに、ワーク用超音波受信装置16及びロボット用超音波受信装置19が受信する超音波を用いてワーク用超音波タグ7及びロボット用超音波タグ13の場所を演算する位置演算部としての発信位置演算部73を有する。他にも、第1ロボット4aの可動部と第2ロボット4bの可動部との衝突を検出する衝突演算部74を有する。衝突演算部74は軌跡演算部としてのシミュレーション演算部75及び干渉演算部76等からなる。シミュレーション演算部75はロボット4の腕や手部32の動作をシミュレーションする。干渉演算部76はシミュレーションの演算結果を用いて第1ロボット4aの可動部と第2ロボット4bの可動部とが干渉するかを演算する。他にも、ロボット4の動作と連携してベルト9の動作を制御するコンベア演算部77等を有する。
(ロボット制御方法)
次に、上述したロボットシステム1を用いて、ワーク11をコンベア装置2から収納装置20へ移動させる作業におけるロボットの制御方法について図5〜図10にて説明する。図5は、ワークを収納場所へ移動させる工程を示すフローチャートである。図6〜図10は、ロボットを用いた作業方法を説明する図である。
次に、上述したロボットシステム1を用いて、ワーク11をコンベア装置2から収納装置20へ移動させる作業におけるロボットの制御方法について図5〜図10にて説明する。図5は、ワークを収納場所へ移動させる工程を示すフローチャートである。図6〜図10は、ロボットを用いた作業方法を説明する図である。
図5に示すフローチャートにおいて、ステップS1とステップS2〜ステップS8とが並行して行われる。ステップS1は、第1移動工程に相当し、コンベア装置を用いてワークを移動させる工程である。次にステップS9に移行する。ステップS2とステップS3とは並行して行われる。ステップS2は、ワーク検出工程に相当し、ワーク用超音波タグが発信する超音波を受信してワークの場所を検出する工程である。次にステップS4に移行する。ステップS3は、ロボット検出工程に相当し、ロボット用超音波タグが発信する超音波を受信してロボットを構成する各部材の場所を検出する工程である。次にステップS4に移行する。ステップS4は、シミュレーション工程に相当する。ワークが移動する場所を予測し、その場所へロボットの手部を移動させるときの軌跡をシミュレーションする。さらに、ワークを収納場所へ移動させるときの軌跡をシミュレーションする工程である。次にステップS5に移行する。ステップS5は、衝突演算工程に相当し、ロボットの各可動部の軌跡をシミュレーションした結果を用いて、2台のロボットが衝突する部分がないかを演算する工程である。次にステップS6に移行する。
ステップS6は、衝突判断工程に相当し、2台のロボットが衝突するか否かを判断する工程である。ロボットの一部が衝突するときステップS7に移行する。ロボットが衝突しないときステップS8に移行する。ステップS7は、計画変更工程に相当し、ロボットの動作計画を変更する工程である。次にステップS4に移行する。ステップS8は、第2移動工程に相当し、ロボットがワークを収納装置へ移動させる工程である。次にステップS9に移行する。ステップS9は、終了確認工程に相当し、ワークを総て流動したかを確認する工程である。流動するワークがあり、作業が終了していないときステップS1、ステップS2及びステップS3に移行する。流動するワークがなく作業を終了するとき、ワークをコンベア装置から収納装置へ移動させる工程を終了する。
次に、図6〜図10を用いて、図5に示したステップと対応させて、ロボットを用いた作業方法を詳細に説明する。図6(a)は、ステップS1の第1移動工程に対応する図である。図6(a)に示すように、ステップS1において、ベルト9上にワーク11が載置される。そして、ベルト9によりワーク11が移動される。
図6(b)〜図7(b)は、ステップS2のワーク検出工程に対応する図である。図6(b)に示すように、電波発信装置8は電波信号79を出力する。ベルト9上には複数の種類のワーク11が載置されている。そのワーク11に向けて電波信号79が放射される。ワーク用超音波タグ7には識別コードが設定されている。そして、電波信号79には識別コードと超音波を発信するときの同期信号とが含まれている。電波発信装置8は識別コードを切り換えて電波信号79を順次送信する。ワーク11の片面には一対のワーク用超音波タグ7が配置されている。このワーク用超音波タグ7を第1ワーク用超音波タグ7a及び第2ワーク用超音波タグ7bとする。そして、ワーク用超音波タグ7が電波信号79を受信する。
電波信号79に含まれる識別コードと第1ワーク用超音波タグ7aに設定された識別コードとが一致するとき、第1ワーク用超音波タグ7aは図6(c)に示すように無線信号及び超音波としての超音波信号80を発信する。第1ワーク用超音波タグ7aがZ方向に超音波信号80を発信するとき、超音波信号80は3つのワーク用超音波受信装置16に受信される。発信制御部72は第1ワーク用超音波タグ7aが発信してから各ワーク用超音波受信装置16が受信するまでの到達時間を検出してメモリ60に記憶する。
ワーク用超音波受信装置16が超音波信号80を受信するまでの時間の検出方法には、超音波信号80の振幅を検出する方法、参照波と波形比較して一致するタイミングを検出する方法、2つの周波数の超音波信号80を発信して、受信した超音波信号80の位相を検出する位相一致方法等がある。位相一致法は特開2006−242640号公報に開示されており、詳細な説明は省略する。位相一致法は測定精度が良いので超音波信号80を発信してから受信するまでの時間を精度良く測定することができる。検出方法は公知の方法のいずれかを用いることができる。本実施形態では、例えば、位相一致法を採用している。
電波発信装置8から順次各ワーク用超音波タグ7に対して電波信号79が送信される。電波信号79に含まれる識別コードと第2ワーク用超音波タグ7bに設定された識別コードとが一致するとき、第2ワーク用超音波タグ7bは図6(d)に示すように超音波信号80を発信する。そして、超音波信号80は3つのワーク用超音波受信装置16に受信される。発信制御部72は第2ワーク用超音波タグ7bが発信してから各ワーク用超音波受信装置16が受信するまでの到達時間を検出してメモリ60に記憶する。
図7(a)に示すように、第1ワーク用超音波タグ7aが発信する超音波信号80を3つのワーク用超音波受信装置16が受信する。発信位置演算部73は第1ワーク用超音波タグ7aが超音波信号80を発信してから各ワーク用超音波受信装置16に受信されるまでの到達時間と超音波信号80の進行速度とを積算して第1ワーク用超音波タグ7aと各ワーク用超音波受信装置16との距離81を演算する。
ロボットシステム1におけるワーク用超音波受信装置16の場所は予め計測されており、ロボット関連データ69にワーク用超音波受信装置16の座標が記憶されている。そして、発信位置演算部73は、三角測量方式を用いてロボットシステム1における第1ワーク用超音波タグ7aの場所を算出する。続いて、同様の方法を用いて、第2ワーク用超音波タグ7bの場所を演算する。
次に、図7(b)に示すように、ワーク11の姿勢を算出する。ワーク11の姿勢はワーク11の進行方向に対する姿勢角度82を示す。本実施形態ではワーク11の進行方向はX方向である。そして、第1ワーク用超音波タグ7a及び第2ワーク用超音波タグ7bを通る直線がX方向と成す角度を姿勢角度82とする。次に、第1ワーク用超音波タグ7a及び第2ワーク用超音波タグ7bとの中点を算出する。この中点をワーク位置83とする。ワーク位置83と姿勢角度82とをワークデータ70としてメモリ60に記憶する。
図8は、ステップS3のロボット検出工程に対応する図である。図8(a)に示すように、電波発信装置8はロボット4に向けて電波信号79を放射する。ロボット用超音波タグ13にはワーク用超音波タグ7と同様に識別コードが設定されている。そして、電波信号79には識別コードと超音波を発信するときの同期信号とが含まれている。電波発信装置8は識別コードを切り換えて電波信号79を順次送信する。そして、ロボット用超音波タグ13は電波信号79を受信する。
電波信号79に含まれる識別コードとロボット用超音波タグ13に設定された識別コードとが一致するとき、ロボット用超音波タグ13は図8(b)に示すように超音波信号80を発信する。ロボット用超音波タグ13はZ方向に超音波信号80を発信する。そして、超音波信号80はロボット用超音波受信装置19に受信される。発信制御部72はロボット用超音波タグ13が発信してから各ロボット用超音波受信装置19が受信するまでの到達時間を検出してメモリ60に記憶する。
ステップS2の場合と同様に、ロボット用超音波タグ13が発信する超音波信号80を3つのロボット用超音波受信装置19が受信する。そして、発信位置演算部73はロボット用超音波タグ13と各ロボット用超音波受信装置19との距離81を演算する。次に、発信位置演算部73は、三角測量方式を用いて発信したロボット用超音波タグ13の場所を演算する。そして、発信位置演算部73はロボット用超音波タグ13の場所に関する位置情報を超音波タグデータ68としてメモリ60に記憶する。
電波発信装置8はロボット4に配置されたロボット用超音波タグ13から順次超音波信号80を順次発信させる。そして、ロボット用超音波受信装置19が受信した後、発信位置演算部73がロボット用超音波タグ13の場所を演算する。そして、発信位置演算部73はロボット用超音波タグ13が配置されている場所の情報を用いてロボット4の各可動部の位置と姿勢とを演算する。そして、発信位置演算部73は各ロボット用超音波タグ13の場所、各可動部の位置と姿勢を超音波タグデータ68としてメモリ60に記憶する。
図9(a)はステップS4のシミュレーション工程に対応する図である。ワーク11とロボット4との動作をシミュレートする1つの例を示す。図9(a)に示すように、ステップS4において、ワーク11の移動場所を推測する。コンベア装置2のベルト9は等速度で移動している。そして、ある時刻におけるワーク11の場所が検出されているので、所定の時間後にはベルトの移動方向へ移動することが推測される。そして、シミュレーション演算部75は、仮想空間にベルト86、収納装置87、第1ロボット88、第2ロボット89、ワーク90等のモデルを配置する。ベルト86はコンベア装置2のベルト9に対応するモデルであり、収納装置87は収納装置20に対応するモデルである。第1ロボット88は第1ロボット4aに対応するモデルであり、第2ロボット89は第2ロボット4bに対応するモデルである。ワーク90はワーク11に対応するモデルである。各モデルは実物と同じ大きさで同じ形状に設定されている。
シミュレーション演算部75はベルト86上を移動するワーク90の軌跡を演算する。次に、シミュレーション演算部75は第2ロボット89の動きを演算する。第2ロボット89は手部89aを備えている。手部89aは手部32に対応するモデルである。そして、シミュレーション演算部75はワーク90の移動予定の場所に第2ロボット89の手部89aが移動する軌跡を演算する。そして、第2ロボット89の手部89aがワーク90を把持する予定の場所を決定する。
次に、シミュレーション演算部75は第1ロボット88の動きを演算する。第1ロボット88は第2ロボット89と並行して作動する。第1ロボット88は手部88aを備えている。手部88aは手部32に対応するモデルである。第1ロボット88の手部88aはワーク90を把持しており、第1ロボット88はワーク90を収納装置87の方へ移動させる。シミュレーション演算部75は第1ロボット88が移動する軌跡を演算する。
図9(b)及び図9(c)はステップS5の衝突演算工程に対応する図である。図9(b)に示すように、ステップS5において、干渉演算部76は第1ロボット88と第2ロボット89との動作を演算する。干渉演算部76は演算した軌跡の推測データを用いる。そして、第1ロボット88と第2ロボット89とを同時に動作させる演算を行う。まず、第1ロボット88と第2ロボット89とが接近する部材を選定する。
第1ロボット88はモータ88bを備えている。モータ88bは第3関節30が備える図示しないモータに対応するモデルである。そして、第2ロボット89は指部89bを備えている。指部89bは指部33に対応するモデルである。そして、例えば、第1ロボット88のモータ88bと第2ロボット89の指部89bとが接近する場合を説明する。
次に、接近する部材が干渉するか否かを演算する。図9(c)に示すように、第2ロボット89の指部89bにおいて第1ロボット88側の側面を指部側面89cとする。この指部側面89cとモータ88bとが干渉するかを演算する。まず、指部89bの場所と姿勢から指部側面89cの式を演算する。指部側面89cは平面であるので、a、b、c、dを係数として、指部側面89cの式はaX+bY+cZ+d=0の形式にて示すことができる。そして、指部側面89c上の点を用いて係数を算出することにより、指部側面89cの式を演算する。
次に、モータ88bの側面をモータ側面88cとする。モータ88bは円筒形で表されている。そして、モータ側面88c上でモータ88bの軸方向の線分88dを設定する。線分88dはモータ側面88cを外周方向で幾つかに分割することにより設定される。線分88dは等間隔に配置されることが好ましいが、必ずしも限定されない。詳細に検証する場所を細かく分割しても良い。
続いて、各線分88dが指部側面89cを通過するかを演算する。まず、線分88dの式を演算する。座標(x、y、z)を通過し、方向ベクトルが(l、m、n)の式は(X−x)/l=(Y−y)/m=(Z−z)/nの形式にて示すことができる。そして、線分88d上の点を用いて係数を算出することにより、線分88dの式を演算する。
次に、線分88dの式と指部側面89cの式とを用いて線分88dと指部側面89cとが交差する点である交点の座標を演算する。続いて、交点が指部側面89c及びモータ側面88cに含まれる範囲にあるかを演算する。交点が指部側面89cとモータ側面88cとの両方の面に含まれるとき、指部89bとモータ88bとが干渉すると判断する。そして、干渉する部材とその時刻をロボット関連データ69としてメモリ60に記憶する。
ステップS6の衝突判断工程ではロボット関連データ69を用いて第1ロボット88と第2ロボット89とが干渉する場所があるかを確認する。そして、干渉する場所があるときステップS7の計画変更工程において、第1ロボット88及び第2ロボット89を駆動する計画を変更する。
図10はステップS7の計画変更工程に対応する図である。図10(a)に示すように、ステップS7において、第1ロボット88及び第2ロボット89を駆動する計画を変更する。第1ロボット88はワーク90を把持している。そして、ベルト86上をワーク90が移動して、第2ロボット89の手部89aがワーク90に移動する。この動作は変更しない。そして、第2ロボット89が移動する間は、第1ロボット88は停止する。従って、第1ロボット88が手部88aを収納装置87に移動させる計画を変更する。
図10(b)に示すように、第2ロボット89がワーク90を把持している。次に、第1ロボット88は手部88aを収納装置87に向かって移動させ、第2ロボット89は手部89aを収納装置87に向かって移動させる。このとき、第1ロボット88及び第2ロボット89は略平行に移動するので衝突し難くなる。その結果、図10(c)に示すように第1ロボット88及び第2ロボット89はワーク90を収納装置87と対向する場所に移動させる。以上のようにロボット4を駆動する計画を変更する。
続いて、変更した計画に基づいてステップS4のシミュレーション工程及びステップS5の衝突演算工程を行う。そして、ステップS6の衝突判断工程において第1ロボット88と第2ロボット89とが衝突しないことを確認した後、ステップS8の第2移動工程を行う。ステップS8ではステップS7の計画変更工程にて作成した計画どおりにロボット4を駆動してワーク11を収納装置20に移動させる。以上によりワーク11をコンベア装置2から収納装置20へ移動させる工程を終了する。
上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
(1)本実施形態によれば、ロボット4の手部32や第3関節30等にはロボット用超音波タグ13が配置されている。ロボット用超音波タグ13の場所を検出することにより、ロボット4の姿勢を検出することができる。ロボット4の姿勢を検出する方法としては可動部と可動部とが接続する部分にエンコーダ等のセンサを配置する方法がある。そして、可動部と可動部との相対位置を検出する。その場合、各可動部の一端の位置データに対する他端の位置データを加算することにより、接続する可動部の両端の相対位置データが算出される。この方法に比べて、本実施形態ではロボット用超音波タグ13の場所を直接検出するので、発信位置演算部73が短い時間で手部32や第3関節30等の位置や姿勢を検出することができる。
(1)本実施形態によれば、ロボット4の手部32や第3関節30等にはロボット用超音波タグ13が配置されている。ロボット用超音波タグ13の場所を検出することにより、ロボット4の姿勢を検出することができる。ロボット4の姿勢を検出する方法としては可動部と可動部とが接続する部分にエンコーダ等のセンサを配置する方法がある。そして、可動部と可動部との相対位置を検出する。その場合、各可動部の一端の位置データに対する他端の位置データを加算することにより、接続する可動部の両端の相対位置データが算出される。この方法に比べて、本実施形態ではロボット用超音波タグ13の場所を直接検出するので、発信位置演算部73が短い時間で手部32や第3関節30等の位置や姿勢を検出することができる。
(2)本実施形態によれば、超音波信号80を用いてロボット用超音波タグ13とロボット用超音波受信装置19との距離を測定している。光や電波等の電磁波に比べて超音波は伝播速度が遅い。従って、電磁波に比べて超音波は伝播距離に対応する到達時間が長くなる。その結果、電磁波を用いるときに比べて、超音波を用いる方が到達時間を測定し易くすることができる。
(3)本実施形態によれば、第1腕27や第2腕29等の可動部には可動部における自由度の数だけロボット用超音波タグ13が配置されている。従って、可動部が移動する場所と姿勢とを検出することができる。
(4)本実施形態によれば、ロボット用超音波タグ13の場所の情報を用いて手部32等の可動部の姿勢を認識している。そして、その姿勢から可動部の推移をシミュレーションする演算をしている。推移前の可動部の位置を基にして、可動部の推移を算出するので、可動部の推移を正確に算出することができる。
(5)本実施形態によれば、短い時間でロボット用超音波タグ13の場所を検出することができる。そして、干渉演算部76はロボット用超音波タグ13のデータを用いてロボット同士の衝突を検出している。従って、短い時間でロボット同士の衝突を検出することができる。
(6)本実施形態によれば、シミュレーション演算部75が可動部の推移をシミュレーションする演算を行う。そして、干渉演算部76が可動部同士の干渉を演算する。従って、可動部が移動するときの各場所で可動部同士の衝突を検出することができる。
(7)本実施形態によれば、ロボット用超音波タグ13は姿勢によらずZ方向に超音波信号80を発信する。従って、ロボット4の可動部に姿勢によらずロボット用超音波受信装置19に向けて超音波信号80を発信することができる。
(8)本実施形態によれば、発信位置演算部73はコンベア装置2とロボット4との相対位置を演算している。従って、コンベア装置に対してロボットの可動部が到達できる範囲を認識することができる。
尚、本実施形態は上述した実施形態に限定されるものではなく、種々の変更や改良を加えることも可能である。変形例を以下に述べる。
(変形例1)
前記実施形態では、ロボット用超音波タグ13とロボット用超音波受信装置19との距離を計測するのに超音波を用いたが、他の媒体による波形を用いても良い。例えば、レーザー光や赤外光を用いて光の位相を検出することにより距離を計測しても良い。他にも、電磁波を用いて距離を計測しても良い。計測し易い方法を採用しても良い。この場合にも、ロボット4の各可動部の場所や姿勢を検出することができる。
(変形例1)
前記実施形態では、ロボット用超音波タグ13とロボット用超音波受信装置19との距離を計測するのに超音波を用いたが、他の媒体による波形を用いても良い。例えば、レーザー光や赤外光を用いて光の位相を検出することにより距離を計測しても良い。他にも、電磁波を用いて距離を計測しても良い。計測し易い方法を採用しても良い。この場合にも、ロボット4の各可動部の場所や姿勢を検出することができる。
(変形例2)
前記実施形態では、ワーク11とワーク支持部12とを合わせて収納装置20に移動した。ワーク支持部12をベルト9上に残してワーク11のみ収納装置20に移動しても良い。ワーク支持部12に着脱機構を配置して、手部32が着脱機構を作動させるようにしても良い。次工程での作業をし易くすることができる。
前記実施形態では、ワーク11とワーク支持部12とを合わせて収納装置20に移動した。ワーク支持部12をベルト9上に残してワーク11のみ収納装置20に移動しても良い。ワーク支持部12に着脱機構を配置して、手部32が着脱機構を作動させるようにしても良い。次工程での作業をし易くすることができる。
(変形例3)
前記実施形態では、電波発信装置8は電波信号をロボット用超音波タグ13に送信した。電波発信装置8を光発信装置におき変えて、光発信装置がロボット用超音波タグ13と光通信をしても良い。電磁波ノイズの影響を受け難くすることができる。
前記実施形態では、電波発信装置8は電波信号をロボット用超音波タグ13に送信した。電波発信装置8を光発信装置におき変えて、光発信装置がロボット用超音波タグ13と光通信をしても良い。電磁波ノイズの影響を受け難くすることができる。
(変形例4)
前記実施形態では、3つのロボット用超音波受信装置19が受信した超音波信号80からロボット用超音波タグ13の場所を演算した。1つのロボット4に対して4つのロボット用超音波受信装置19を配置しても良い。そして、4つのロボット用超音波受信装置19が受信した超音波信号80からロボット用超音波タグ13の場所を演算しても良い。特開平6−222130号公報に1つの超音波源と4つの受波装置とを用いて超音波源の場所を演算する方法が開示されている。超音波源と4つの受波装置との距離に関して4つの方程式を作成している。そして、方程式の解を算出することにより超音波源の場所を算出している。この方法を採用してロボット用超音波タグ13の場所を算出しても良い。この方法では、電波発信装置8が発信する発信タイミング信号がなくともよいので、回路の構成を簡略にすることができる。
前記実施形態では、3つのロボット用超音波受信装置19が受信した超音波信号80からロボット用超音波タグ13の場所を演算した。1つのロボット4に対して4つのロボット用超音波受信装置19を配置しても良い。そして、4つのロボット用超音波受信装置19が受信した超音波信号80からロボット用超音波タグ13の場所を演算しても良い。特開平6−222130号公報に1つの超音波源と4つの受波装置とを用いて超音波源の場所を演算する方法が開示されている。超音波源と4つの受波装置との距離に関して4つの方程式を作成している。そして、方程式の解を算出することにより超音波源の場所を算出している。この方法を採用してロボット用超音波タグ13の場所を算出しても良い。この方法では、電波発信装置8が発信する発信タイミング信号がなくともよいので、回路の構成を簡略にすることができる。
(変形例5)
前記実施形態では、ステップS3のロボット検出工程にて、電波発信装置8は識別コードを順次切り換えて電波信号79を送信した。そして、ロボット用超音波タグ13は電波信号79を受信した後、超音波信号80を発信した。この手順に限定されなくとも良い。1つのロボット用超音波タグ13が超音波信号80を発信して所定の時間が経過後、他のロボット用超音波タグ13が順次超音波信号80を発信しても良い。手順が簡略化されるので、プログラムソフト67を簡便にすることができる。その結果、プログラムソフト67を生産性良く製造することができる。
前記実施形態では、ステップS3のロボット検出工程にて、電波発信装置8は識別コードを順次切り換えて電波信号79を送信した。そして、ロボット用超音波タグ13は電波信号79を受信した後、超音波信号80を発信した。この手順に限定されなくとも良い。1つのロボット用超音波タグ13が超音波信号80を発信して所定の時間が経過後、他のロボット用超音波タグ13が順次超音波信号80を発信しても良い。手順が簡略化されるので、プログラムソフト67を簡便にすることができる。その結果、プログラムソフト67を生産性良く製造することができる。
(変形例6)
前記実施形態では、コンベア装置2を用いてワーク11を移動したが、ワーク11の移動方法はこの方法に限定されない。ワーク11が所定のコースを移動できれば良い。例えば、ワーク支持部12に自走装置を配置しても良い。ワーク11の工程間移動を移動し易くすることができる。
前記実施形態では、コンベア装置2を用いてワーク11を移動したが、ワーク11の移動方法はこの方法に限定されない。ワーク11が所定のコースを移動できれば良い。例えば、ワーク支持部12に自走装置を配置しても良い。ワーク11の工程間移動を移動し易くすることができる。
(変形例7)
前記実施形態では、コンベア装置2のベルト9によりワーク11は直進したが、これに限らない。ベルト9によりワーク11は曲線を描いて移動しても良い。他にも、所定の角度でワーク11が曲がって進行しても良い。この場合にも、予めワーク11の移動軌跡が推定できるときにはシミュレーション演算部75がワーク11とロボット4との動作をシミュレーションすることができる。
前記実施形態では、コンベア装置2のベルト9によりワーク11は直進したが、これに限らない。ベルト9によりワーク11は曲線を描いて移動しても良い。他にも、所定の角度でワーク11が曲がって進行しても良い。この場合にも、予めワーク11の移動軌跡が推定できるときにはシミュレーション演算部75がワーク11とロボット4との動作をシミュレーションすることができる。
(変形例8)
前記実施形態では、ステップS8の第2移動工程においてベルト9によりワーク11を移動させながらロボット4がワーク11を把持した。ロボット4がワーク11を把持するときにはベルト9を停止しても良い。ロボット4がワーク11を把持し易くすることができる。
前記実施形態では、ステップS8の第2移動工程においてベルト9によりワーク11を移動させながらロボット4がワーク11を把持した。ロボット4がワーク11を把持するときにはベルト9を停止しても良い。ロボット4がワーク11を把持し易くすることができる。
(変形例9)
前記実施形態において、ロボット用超音波タグ13は超音波信号80を発信している。超音波信号80が発信する周波数はロボット用超音波タグ13毎に変えても良い。ロボット用超音波受信装置19に周波数分析回路を追加する。そして、ロボット用超音波受信装置19が超音波信号80の周波数を分析する。これにより、ロボット用超音波受信装置19は超音波信号80を発信したロボット用超音波タグ13を識別することができる。
前記実施形態において、ロボット用超音波タグ13は超音波信号80を発信している。超音波信号80が発信する周波数はロボット用超音波タグ13毎に変えても良い。ロボット用超音波受信装置19に周波数分析回路を追加する。そして、ロボット用超音波受信装置19が超音波信号80の周波数を分析する。これにより、ロボット用超音波受信装置19は超音波信号80を発信したロボット用超音波タグ13を識別することができる。
(変形例10)
前記実施形態において、発信位置演算部73はロボット用超音波タグ13が配置されている場所の情報を用いてロボット4の各可動部の位置と姿勢とを演算した。発信位置演算部73は各可動部が移動した軌跡を演算しても良い。発信位置演算部73はロボット用超音波タグ13の場所をメモリ60に記憶する。そして、そのメモリ60に記憶された過去のロボット用超音波タグ13の場所に関するデータを再生する。そのデータを用いて発信位置演算部73は各可動部が移動した軌跡を演算する。そして、各可動部の軌跡の情報から各可動部に働く慣性力を配慮して各可動部の動作をシミュレーションしても良い。各可動部を精度良くシミュレーションすることができる。
前記実施形態において、発信位置演算部73はロボット用超音波タグ13が配置されている場所の情報を用いてロボット4の各可動部の位置と姿勢とを演算した。発信位置演算部73は各可動部が移動した軌跡を演算しても良い。発信位置演算部73はロボット用超音波タグ13の場所をメモリ60に記憶する。そして、そのメモリ60に記憶された過去のロボット用超音波タグ13の場所に関するデータを再生する。そのデータを用いて発信位置演算部73は各可動部が移動した軌跡を演算する。そして、各可動部の軌跡の情報から各可動部に働く慣性力を配慮して各可動部の動作をシミュレーションしても良い。各可動部を精度良くシミュレーションすることができる。
(変形例11)
前記実施形態において、発信位置演算部73はロボット用超音波タグ13が配置されている場所の情報を用いてロボット4の各可動部の位置と姿勢とを演算した。発信位置演算部73はロボット用超音波タグ13の動きから各稼動部の振動を検出しても良い。そして、ロボット4の可動部が不要な振動をしているとき、ロボット4を保守する指示を表示装置66に表示しても良い。ロボット4を保守する時期を精度良く把握することができる。そして、ロボット4を保守することにより、ロボット4を品質良く作動させることができる。
前記実施形態において、発信位置演算部73はロボット用超音波タグ13が配置されている場所の情報を用いてロボット4の各可動部の位置と姿勢とを演算した。発信位置演算部73はロボット用超音波タグ13の動きから各稼動部の振動を検出しても良い。そして、ロボット4の可動部が不要な振動をしているとき、ロボット4を保守する指示を表示装置66に表示しても良い。ロボット4を保守する時期を精度良く把握することができる。そして、ロボット4を保守することにより、ロボット4を品質良く作動させることができる。
(変形例12)
前記実施形態において、ワーク用超音波受信装置16は第1受信装置支持部15に配置され、ロボット用超音波受信装置19は第2受信装置支持部18に配置された。ワーク用超音波受信装置16はコンベア装置2と直接接続されなくとも良い。同様に、ロボット用超音波受信装置19はロボット4と剛性のある部材を介して接続されなくとも良い。ワーク用超音波受信装置16及びロボット用超音波受信装置19はロボットシステム1が配置された部屋の天井に設置されても良い。そして、発信位置演算部73がコンベア装置2の場所とロボット4との場所を検出して、コンベア装置2のロボット4との相対位置を認識しても良い。この場合にも精度良くコンベア装置2のロボット4との相対位置を認識することができる。このとき、第1受信装置支持部15及び第2受信装置支持部18を削減できるので省資源な装置にすることができる。
の移動方法はこの方法に限定されない。ワーク11が所定のコースを移動できれば良い。例えば、ワーク支持部12に自走装置を配置しても良い。
前記実施形態において、ワーク用超音波受信装置16は第1受信装置支持部15に配置され、ロボット用超音波受信装置19は第2受信装置支持部18に配置された。ワーク用超音波受信装置16はコンベア装置2と直接接続されなくとも良い。同様に、ロボット用超音波受信装置19はロボット4と剛性のある部材を介して接続されなくとも良い。ワーク用超音波受信装置16及びロボット用超音波受信装置19はロボットシステム1が配置された部屋の天井に設置されても良い。そして、発信位置演算部73がコンベア装置2の場所とロボット4との場所を検出して、コンベア装置2のロボット4との相対位置を認識しても良い。この場合にも精度良くコンベア装置2のロボット4との相対位置を認識することができる。このとき、第1受信装置支持部15及び第2受信装置支持部18を削減できるので省資源な装置にすることができる。
の移動方法はこの方法に限定されない。ワーク11が所定のコースを移動できれば良い。例えば、ワーク支持部12に自走装置を配置しても良い。
1…ロボットシステム、2…搬送部としてのコンベア装置、4…ロボット、4a…ロボットとしての第1ロボット、4b…ロボットとしての第2ロボット、7…発信部及び超音波タグとしてのワーク用超音波タグ、13…発信部及び超音波タグとしてのロボット用超音波タグ、19…受信部としてのロボット用超音波受信装置、25…可動部としての回転台、26…可動部としての第1関節、27…可動部としての第1腕、28…可動部としての第2関節、29…可動部としての第2腕、31…可動部としての第3腕、32…可動部としての手部、33…可動部としての指部、34…可動部としての支持部、35…可動部としての外装部、36a…可動部としての磁心、73…位置演算部としての発信位置演算部、74…衝突演算部、75…軌跡演算部としてのシミュレーション演算部、76…干渉演算部、80…無線信号及び超音波としての超音波信号。
Claims (9)
- 可動部を有するロボットであって、
前記可動部に配置され無線信号を発信する複数の発信部と、
前記発信部が発信した前記無線信号を受信する3個以上の受信部と、
複数の前記受信部が受信する前記無線信号の到達時間を用いて前記発信部の場所を検出する位置演算部と、を有し、
前記位置演算部は検出した複数の前記発信部における前記場所の情報から前記ロボットの姿勢を検出することを特徴とするロボット。 - 請求項1に記載のロボットであって、
前記ロボットが把持するワークを搬送する搬送部を備え、
前記搬送部は複数の前記発信部を有し、
前記位置演算部は前記受信部を用いて前記搬送部の場所を検出し、前記搬送部と前記ロボットとの相対位置を演算することを特徴とするロボット。 - 請求項2に記載のロボットであって、
前記位置演算部は前記可動部の軌跡を演算することを特徴とするロボット。 - 請求項3に記載のロボットであって、
前記発信部は超音波を発信する超音波タグであり、
前記受信部は超音波を受信することを特徴とするロボット。 - 請求項4に記載のロボットであって、
前記可動部における自由度の数以上の前記発信部が前記可動部に配置されていることを特徴とするロボット。 - 請求項5に記載のロボットであって、
前記可動部が移動する軌跡の推移を演算するシミュレーション演算部を有し、
前記シミュレーション演算部は前記発信部の前記場所の情報を用いて前記軌跡の推移を演算することを特徴とするロボット。 - 複数のロボットが動作するロボットシステムであって、
前記ロボットの可動部に配置され無線信号を発信する複数の発信部と、
前記発信部が発信した前記無線信号を受信する3個以上の受信部と、
複数の前記受信部が受信する前記無線信号の到達時間を用いて前記発信部の場所を検出する位置演算部と、
前記ロボット同士が衝突するかを推測する衝突演算部と、を有し、
前記衝突演算部は前記発信部における前記場所の情報を用いて前記ロボット同士の衝突を検出することを特徴とするロボットシステム。 - 請求項7に記載のロボットシステムであって、
前記発信部は超音波を発信する超音波タグであり、
前記受信部は超音波を受信することを特徴とするロボットシステム。 - 請求項8に記載のロボットシステムであって、
前記衝突演算部は、前記可動部が移動する軌跡の推移を演算するシミュレーション演算部と、
前記可動部同士が干渉するかを演算する干渉演算部と、を有することを特徴とするロボットシステム。
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- 2009-11-06 US US12/613,624 patent/US20100121489A1/en not_active Abandoned
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