JP2011156641A - Operation assisting system, operation assisting method, and recording medium with operation assisting method thereon - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、工場内の生産ラインにおいて、作業者が製品に部品を取り付ける部品取付作業を、機械的な取付装置によって補助する作業補助システム及び作業補助方法並びに該作業補助方法を記録した記録媒体に関する。 The present invention relates to a work assistance system and a work assistance method for assisting a part attachment operation in which a worker attaches a part to a product by a mechanical attachment device in a production line in a factory, and a recording medium on which the work assistance method is recorded. .
従来から、自動車の組立ラインにおいて、脱脂、プライマ処理及び接着剤塗布の前処理を終えたウインドガラスを予め設定された所定位置から移動して、組立ライン上を搬送されてくる車両の窓開口部に装着する際、その装着作業を行う作業者を補助して当該作業者の負担を軽減させる自動車用ガラス取付装置や車両のウインドガラス装着装置が提案されている(例えば、特許文献1、特許文献2参照。)。
2. Description of the Related Art Conventionally, in a vehicle assembly line, a window opening of a vehicle that is transported on the assembly line by moving a window glass that has been pre-greased, deprimed, and adhesive coated from a predetermined position. A vehicle glass mounting device or a vehicle wind glass mounting device that assists a worker who performs the mounting operation and reduces the burden on the worker is proposed (for example,
自動車用ガラス取付装置は、車体の搬送方向に対して平行に設けられる第1のレールと、第1のレールの底面にスライド可能に設けられ当該第1のレールと直交する第2のレールと、第1のレール上を移動する係合部及び第2のレール上を移動する係合部と共に、ガラスを吸着する吸着パッドを上下動するホイストを有する搬送部とを備えている。さらに、搬送部は、吸着パッドの吸着角度を変更する吸着パッド駆動機構と、ガラス取付時に吸着パッド駆動機構を制御する操作部とを備えている。また、この自動車用ガラス取付装置は、前処理工程からガラス取付工程までのガラスの搬送や、ガラス取付工程からの退避を行うために、搬送部を自動制御する自動制御装置を備え、操作部と接続されている。 The glass mounting device for an automobile includes a first rail provided in parallel with the conveyance direction of the vehicle body, a second rail slidably provided on the bottom surface of the first rail, and orthogonal to the first rail, Along with an engaging part that moves on the first rail and an engaging part that moves on the second rail, a conveying part that has a hoist that moves up and down a suction pad that adsorbs glass is provided. Further, the transport unit includes a suction pad drive mechanism that changes the suction angle of the suction pad and an operation unit that controls the suction pad drive mechanism when the glass is attached. In addition, the glass mounting device for an automobile includes an automatic control device that automatically controls the transport unit in order to transport the glass from the pretreatment process to the glass mounting process and to evacuate from the glass mounting process. It is connected.
このように構成された自動車用ガラス取付装置は、作業者が操作部で自動制御を選択すると、搬送部が自動制御装置で自動制御される。この自動制御装置で自動制御される搬送部は、前処理工程に位置する吸着パッドをホイストで下降させ、前処理を終えたウインドガラスを吸着保持する。そして、搬送部は、ウインドガラスを吸着保持した吸着パッドを、ホイストで上昇させ各係合部によって第1のレール及び第2のレール上を移動させて、ウインドガラス取付工程に位置する車体上空まで搬送する。次に、作業者は操作部で手動制御を選択し当該操作部のスイッチを操作して、吸着パッドをホイストでウインドガラスが車体に取り付けられる位置まで下降させる。この際、操作部のスイッチを操作して吸着パッド駆動機構を駆動させ、ウインドガラスが車体の窓開口部と平行になるように吸着パッドの向きを調整する。そして、作業者はウインドガラスを車体の窓開口部に固定する。ウインドガラスの取り付けが完了すると、作業者は、操作部のスイッチを操作して吸着パッドからウインドガラスを離脱させ、再び操作部で自動制御を選択すると、吸着パッドは自動制御装置の自動制御で元の位置まで戻ることができる。これにより、作業者は一人でガラスの取付作業を行うことが可能になる。 In the glass mounting device for an automobile configured as described above, when the operator selects automatic control by the operation unit, the conveyance unit is automatically controlled by the automatic control device. The conveyance unit automatically controlled by this automatic control device lowers the suction pad located in the pretreatment process with a hoist, and sucks and holds the window glass after the pretreatment. And a conveyance part raises the suction pad which adsorbed and hold | maintained the window glass with a hoist, and moves it on the 1st rail and the 2nd rail by each engaging part, and to the vehicle body sky located in the window glass attachment process Transport. Next, an operator selects manual control with an operation part, operates the switch of the said operation part, and lowers a suction pad to the position where a wind glass is attached to a vehicle body with a hoist. At this time, the switch of the operation unit is operated to drive the suction pad drive mechanism, and the orientation of the suction pad is adjusted so that the window glass is parallel to the window opening of the vehicle body. Then, the worker fixes the window glass to the window opening of the vehicle body. When the installation of the window glass is completed, the operator operates the switch on the operation unit to remove the window glass from the suction pad, and when automatic control is selected again on the operation unit, the suction pad is automatically restored by the automatic control of the automatic control device. You can return to the position. Thereby, the worker can perform the glass mounting work alone.
また、車両のウインドガラス装着装置は、車体を支持するハンガーを走行させるガイドレールに走行可能に設置され当該ハンガーと係合する係合爪が設けられた移動体と、水平面内で90度旋回移動可能に移動体に取り付けられた1本の主アームと、主アームに上下方向に旋回可能に取り付けられた2本の副アームと、副アームに設けられ車体に吸着させる吸着パッドと、副アームに設けられシリンダによって進退移動して車体の窓開口部にセットされたウインドガラスの外面に接触して押圧する押付けパッドと、吸着パッド及び押付けパッドのシリンダに流体圧力の給排方向を切り換える切換弁とを備えている。 In addition, a windshield mounting device for a vehicle is installed on a guide rail that travels a hanger that supports a vehicle body, and is provided with an engaging claw that engages with the hanger, and a 90-degree turning movement in a horizontal plane. One main arm that is attached to the movable body, two sub arms that are attached to the main arm so as to be pivotable in the vertical direction, a suction pad that is provided on the sub arm and is attracted to the vehicle body, and a sub arm A pressing pad that moves forward and backward by a cylinder and contacts and presses the outer surface of the window glass set in the window opening of the vehicle body; and a switching valve that switches the supply and discharge directions of fluid pressure to the suction pad and the cylinder of the pressing pad It has.
このように構成された車両のウインドガラス装着装置は、車両がハンガーによって装着ステーションに進入すると、移動体の係合爪がハンガーと係合するので移動体はハンガーと同期移動する。この状態で、作業者が車両の窓開口部にウインドガラスをセットして車体方向に押さえたままで、主アームをガイドレールと平行した位置から90度旋回移動して車両の上方に位置させる。そして、副アームの吸着パッドを車両に対向させ切換弁を介して負圧力によって吸着パッドを車両に吸着させる。この際、吸着パッドの負圧を入力信号として切換弁を切り換え、押付けパッドのシリンダに流体圧力を供給してウインドガラスを車両の窓開口部に押圧することができる。これにより、作業者は一人でウインドガラスを窓開口部にセットし、押付けパッド及び吸着パッドでウインドガラスを窓開口部に押圧した状態で、車両内に入ってウインドガラスを窓開口部に固定することが可能になる。 When the vehicle wind glass mounting device configured as described above enters the mounting station by the hanger, the moving claw is engaged with the hanger, so that the moving body moves synchronously with the hanger. In this state, the operator sets the window glass at the window opening of the vehicle and holds it in the direction of the vehicle body, and turns the main arm 90 degrees from a position parallel to the guide rail to be positioned above the vehicle. Then, the suction pad of the sub arm is opposed to the vehicle, and the suction pad is sucked to the vehicle by negative pressure through the switching valve. At this time, the switching valve is switched using the negative pressure of the suction pad as an input signal, and fluid pressure can be supplied to the cylinder of the pressing pad to press the window glass against the window opening of the vehicle. As a result, the worker sets the window glass alone in the window opening, and enters the vehicle and fixes the window glass to the window opening while pressing the window glass against the window opening with the pressing pad and the suction pad. It becomes possible.
しかしながら、背景技術に記載した自動車用ガラス取付装置では、ガラスを吸着する吸着パッドを上下動するホイストを有する搬送部を、前処理工程からウインドガラス取付工程まで移動させるのに、車体の搬送方向に対して平行に設けられる第1のレールと、第1のレールの底面にスライド可能に設けられ当該第1のレールと直交する第2のレールとを組立ラインに設置しなければならないので、設備が大掛かりになり広範囲な設備設置スペースを確保しなければならなかった。さらに、この自動車用ガラス取付装置では、ウインドガラス取付工程で、ウインドガラスを車体の窓開口部に固定するには、作業者が操作部のスイッチを手動で操作して、ウインドガラスが車体の窓開口部と平行になるように吸着パッドの向きを目視で調整しなければならないので、このウインドガラス固定作業を作業者の勘や骨に頼らざるを得なかった。 However, in the automotive glass mounting apparatus described in the background art, in order to move the transport unit having a hoist that moves the suction pad that adsorbs glass up and down from the pretreatment process to the wind glass mounting process, in the transport direction of the vehicle body. The first rail provided in parallel to the first rail and the second rail slidably provided on the bottom surface of the first rail and orthogonal to the first rail must be installed in the assembly line. We had to secure a wide range of equipment installation space. Further, in this glass mounting apparatus for automobiles, in order to fix the window glass to the window opening of the vehicle body in the window glass mounting process, the operator manually operates the switch of the operation unit, and the window glass is mounted on the window of the vehicle body. Since the orientation of the suction pad must be visually adjusted so as to be parallel to the opening, this wind glass fixing work has to be relied on the operator's intuition and bones.
また、車両のウインドガラス装着装置では、作業者が一人で作業を行う場合には車両の窓開口部にウインドガラスをセットして車体方向に押さえたままで、主アームや副アームを移動させなければならないので、熟練工でなければ効率よくウインドガラス装着作業を行うのが難しかった。さらに、車両のウインドガラス装着装置では、ボンネットやトランクがない自動車では車体の側面側によけて作業しなくてもよいので、作業者は一人で作業することが可能であるが、ボンネットやトランクがある自動車では車体の側面側によけて作業しなければならないので、作業者は二人で作業しなければ効率よくウインドガラス装着作業を行うのが難しかった。 In addition, in the windshield mounting device of a vehicle, when an operator performs work alone, the main arm and the sub arm must be moved while the window glass is set in the window opening of the vehicle and pressed in the direction of the vehicle body. Therefore, it was difficult to perform the wind glass mounting work efficiently unless a skilled worker. Furthermore, in the case of a vehicle equipped with a windshield of a vehicle, an automobile without a bonnet or trunk does not have to work on the side of the vehicle body, so that an operator can work alone, but the hood and trunk In some automobiles, it is necessary to work on the side of the car body, so it was difficult for the workers to work on the wind glass efficiently without two people working.
本発明は、このような従来の難点を解消するためになされたもので、工場内の生産ラインにおいて、作業者の手に装着されたモーションキャプチャからの3次元座標データ及び圧力センサからの圧力検出データに基づき産業用ロボットを制御して、二人の作業者によって製品に部品を取り付ける部品取付作業を、作業者の勘や骨に頼ることなく一人の作業者で効率よく且つ正確に行うことができる作業補助システム及び作業補助方法並びに該作業補助方法を記録した記録媒体を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve such a conventional problem, and in a production line in a factory, three-dimensional coordinate data from a motion capture attached to an operator's hand and pressure detection from a pressure sensor. By controlling the industrial robot based on the data, two workers can attach parts to the product efficiently and accurately by one worker without relying on the operator's intuition and bones. An object of the present invention is to provide a work assistance system and work assistance method that can be performed, and a recording medium on which the work assistance method is recorded.
上述の目的を達成する本発明の第1の態様である作業補助システムは、工場内の生産ラインにおいて、作業者が生産ライン上を搬送される製品に部品を取り付ける部品取付作業を行うために、部品の一方側を作業者が手で保持し他方側を産業用ロボットがアームの先端に連結された保持部で保持して、部品の一方側を保持した作業者が、部品が配置されている部品配置位置から生産ライン上を搬送される製品に部品を取り付けるための部品取付位置まで部品を移動することで、製品の他方側を保持した産業用ロボットの保持部も強制移動させ、さらに、作業者の手及び産業用ロボットの保持部で部品を押圧することで当該部品を製品に取り付ける作業補助システムであって、作業者の手に装着され、当該手による作業動作を経時的に測定してその測定結果である動作情報を3次元座標データとして送信するモーションキャプチャと、作業者の手に装着され、部品に加わる荷重を経時的に測定してその測定結果である圧力検出データを送信する圧力センサと、3次元座標データで、部品取付位置における作業者の手の作業位置の標準である作業者用作業位置標準データが登録されたデータ記憶部と、モーションキャプチャから送信される3次元座標データ、及び圧力センサから送信される圧力検出データに基づき産業用ロボットを制御する制御部とを備え、制御部は、モーションキャプチャから得られた3次元座標データの値と、データ記憶部に登録された作業者用作業位置標準データの値とを比較して、3次元座標データの値が作業者用作業位置標準データの値に設定された誤差範囲内の場合には作業者の手が標準作業位置に到達したと判定する部品取付位置判定機能と、部品取付位置判定機能で作業者の手が標準作業位置に到達したと判定すると、作業者が手で部品を押圧することで圧力センサから送信される圧力検出データの値に応じた圧力値で、産業用ロボットの保持部で部品を押圧させる保持部押圧機能とを有するものである。 The work assistance system according to the first aspect of the present invention, which achieves the above-described object, is a production line in a factory, in order for a worker to perform a part mounting operation for attaching a part to a product conveyed on the production line. An operator who holds one side of a part with an operator holding the other side with an industrial robot is held by a holding part connected to the tip of the arm, and the part is arranged. By moving the part from the part placement position to the part mounting position for mounting the part on the product transported on the production line, the holding part of the industrial robot that holds the other side of the product is also forcibly moved, and further work A work auxiliary system that attaches the part to the product by pressing the part with the hand of the worker and the holding part of the industrial robot, and is mounted on the hand of the worker and measures the work operation by the hand over time. The motion capture that transmits the operation information that is the measurement result as three-dimensional coordinate data, and the pressure that is attached to the operator's hand, measures the load applied to the part over time, and transmits the pressure detection data that is the measurement result A sensor, a data storage unit in which worker position standard data for workers, which is a standard of the worker's hand position at the component mounting position, is registered, and three-dimensional coordinate data transmitted from the motion capture. And a control unit that controls the industrial robot based on the pressure detection data transmitted from the pressure sensor, and the control unit is registered in the data storage unit and the value of the three-dimensional coordinate data obtained from the motion capture Compared with the value of the worker work position standard data, the error range in which the value of the three-dimensional coordinate data is set to the value of the worker work position standard data. If it is determined that the operator's hand has reached the standard work position by the component attachment position determination function that determines that the worker's hand has reached the standard work position and the component attachment position determination function, It has a holding part pressing function that presses a part with a holding part of an industrial robot at a pressure value corresponding to the value of pressure detection data transmitted from the pressure sensor by pressing the part by hand.
また、上述の目的を達成する本発明の第2の態様である作業補助システムは、工場内の生産ラインにおいて、作業者が生産ライン上を搬送される製品に部品を取り付ける部品取付作業を行うために、部品の一方側を作業者が手で保持し他方側を産業用ロボットがアームの先端に連結された保持部で保持して、部品の一方側を保持した作業者が、部品が配置されている部品配置位置から生産ライン上を搬送される製品に部品を取り付けるための部品取付位置まで部品を移動することで、製品の他方側を保持した産業用ロボットの保持部がアームを介して部品取付位置まで移動され、さらに、作業者の手及び産業用ロボットの保持部で部品を押圧することで当該部品を製品に取り付ける作業補助システムであって、作業者の手に装着され、当該手による作業動作を経時的に測定してその測定結果である動作情報を3次元座標データとして送信するモーションキャプチャと、作業者の手に装着され、部品に加わる荷重を経時的に測定してその測定結果である圧力検出データを送信する圧力センサと、モーションキャプチャから送信される3次元座標データ、及び圧力センサから送信される圧力検出データに基づき産業用ロボットが動作するように制御する制御部と、3次元座標データで、部品取付位置における作業者の手の作業位置の標準である作業者用作業位置標準データが登録されたデータ記憶部とを備え、制御部は、モーションキャプチャから時系列で受信する3次元座標データに基づき産業用ロボットの保持部を作業者の手による作業動作に追従させるロボット追従機能と、作業者が部品の一方側を保持した位置と、産業用ロボットの保持部が部品の他方側を保持した位置との間を実質的に一定間隔で維持した状態で当該産業用ロボットをロボット追従機能で制御するロボット制御機能と、モーションキャプチャから得られた3次元座標データの値と、データ記憶部に登録された作業者用作業位置標準データの値とを比較して、3次元座標データの値が作業者用作業位置標準データの値に設定された誤差範囲内の場合には作業者の手が標準作業位置に到達したと判定する部品取付位置判定機能と、部品取付位置判定機能で作業者の手が標準作業位置に到達したと判定すると、作業者が手で部品を押圧することで圧力センサから送信される圧力検出データの値に応じた圧力値で、産業用ロボットの保持部で部品を押圧させる保持部押圧機能とを有するものである。 Moreover, the work assistance system which is the 2nd aspect of this invention which achieves the above-mentioned objective in order to perform the component attachment operation | work which attaches a component to the product conveyed on a production line in the production line in a factory. In addition, an operator who holds one side of a part, holds the other side by a holding part connected to the tip of the arm by an industrial robot, and an operator holds the other side. The holding part of the industrial robot that holds the other side of the product moves the part through the arm by moving the part from the part placement position to the part attachment position for attaching the part to the product conveyed on the production line. A work auxiliary system that is moved to the mounting position and that is further attached to the product by pressing the part with the operator's hand and the holding part of the industrial robot, and is attached to the operator's hand. Motion capture by measuring the work motion over time and transmitting the motion information as the measurement result as three-dimensional coordinate data, and measuring by measuring the load applied to the parts attached to the operator's hand over time A pressure sensor that transmits pressure detection data as a result, a control unit that controls the industrial robot to operate based on the three-dimensional coordinate data transmitted from the motion capture, and the pressure detection data transmitted from the pressure sensor; 3D coordinate data, and a data storage unit in which standard work position data for workers, which is the standard work position of the worker's hand at the part mounting position, is provided, and the control unit receives time-series data from motion capture. A robot tracking function that makes the holding part of the industrial robot follow the work movement of the operator's hand based on the three-dimensional coordinate data to be The industrial robot is controlled by the robot tracking function while maintaining a substantially constant interval between the position where the part holds one side of the part and the position where the holding part of the industrial robot holds the other side of the part. Compare the value of the 3D coordinate data obtained from the motion control and the motion capture with the value of the work position standard data for the worker registered in the data storage unit. If it is within the error range set to the value of the worker work position standard data, the parts attachment position judgment function for judging that the worker's hand has reached the standard work position and the parts attachment position judgment function are used. Presses the part with the holding part of the industrial robot with the pressure value corresponding to the pressure detection data value sent from the pressure sensor when the operator presses the part with his hand. Make It has a holding part pressing function.
本発明の第3の態様は第1の態様である作業補助システムにおいて、制御部は、データ記憶部の作業者用作業位置標準データに基づき、作業者が製品の一方側を保持した位置と、産業用ロボットの保持部が製品の他方側を保持した位置との間を実質的に一定間隔にした状態で導き出される産業用ロボットの保持部の部品取付位置におけるロボット用作業位置標準データと、作業者の部品の移動作業により移動された保持部の位置情報を産業用ロボットから得ることができる位置データとを比較して、異なる場合には保持部の位置をロボット用作業位置標準データの値まで補正するロボット位置補正機能を有するものである。 In the work assistance system according to the third aspect of the present invention, the control unit includes a position where the worker holds one side of the product based on the worker work position standard data in the data storage unit, Robot working position standard data at the part mounting position of the industrial robot holding part, which is derived in a state where the holding part of the industrial robot holds the other side of the product at a substantially constant interval, and the work Compare the position information of the holding part moved by the user's part movement work with the position data that can be obtained from the industrial robot, and if it is different, the position of the holding part is up to the value of the robot work position standard data It has a robot position correction function for correction.
本発明の第4の態様は第2の態様である作業補助システムにおいて、制御部は、産業用ロボットの保持部が部品取付位置における予め定められた座標軸上に到達した場合には、モーションキャプチャが予め定められた座標軸上に到達するまでは保持部を当該座標軸上に固定させ、さらに、保持部が部品取付位置における予め定められた座標軸と直交する座標軸に到達すると、当該保持部を座標軸と直交する座標軸上に固定する保持部固定機能を有するものである。 In the work assistance system according to the fourth aspect of the present invention, the control unit performs motion capture when the holding unit of the industrial robot reaches a predetermined coordinate axis at the component mounting position. The holding unit is fixed on the coordinate axis until reaching the predetermined coordinate axis, and when the holding unit reaches a coordinate axis orthogonal to the predetermined coordinate axis at the component mounting position, the holding unit is orthogonal to the coordinate axis. It has a holding part fixing function for fixing on the coordinate axis.
本発明の第5の態様は第1の態様乃至第4の態様のうち何れか1つの態様である作業補助システムにおいて、データ記憶部は、3次元座標データで、標準作業位置で作業者が部品を製品に取り付けるための当該部品の取付角度の標準である取付角度標準データが登録され、制御部は、産業用ロボットの保持部による部品の取付角度を取付角度標準データに基づき補正するロボット角度補正機能を有するものである。 According to a fifth aspect of the present invention, in the work assistance system according to any one of the first to fourth aspects, the data storage unit is three-dimensional coordinate data, and the worker is a component at a standard work position. Angle standard data, which is the standard of the angle of attachment for mounting the product on the product, is registered, and the controller corrects the angle of attachment of the component by the holding part of the industrial robot based on the attachment angle standard data. It has a function.
本発明の第6の態様は第1の態様乃至第5の態様のうち何れか1つの態様である作業補助システムにおいて、モーションキャプチャは、作業者の手指に装着される複数の磁気式3次元位置姿勢センサと、磁気式3次元位置姿勢センサ群で検出された作業者の作業動作情報を受信してデータ処理装置に送信する信号処理部とを備えているものである。 According to a sixth aspect of the present invention, in the work assistance system according to any one of the first to fifth aspects, the motion capture includes a plurality of magnetic three-dimensional positions attached to the fingers of the worker. The apparatus includes an attitude sensor and a signal processing unit that receives the work operation information of the worker detected by the magnetic three-dimensional position and attitude sensor group and transmits the information to the data processing device.
本発明の第7の態様は第6の態様である作業補助システムにおいて、圧力センサは、作業者の前記手指に複数装着されているものである。 A seventh aspect of the present invention is the work assistance system according to the sixth aspect, wherein a plurality of pressure sensors are attached to the operator's fingers.
また、上述の目的を達成する本発明の第8の態様である作業補助方法は、工場内の生産ラインにおいて、作業者が生産ライン上を搬送される製品に部品を取り付ける部品取付作業を行うために、部品の一方側を作業者がモーションキャプチャ及び圧力センサを装着した手で保持し他方側を産業用ロボットがアームの先端に連結された保持部で保持して、部品の一方側を保持した作業者が、部品が配置されている部品配置位置から生産ライン上を搬送される製品に部品を取り付けるための部品取付位置まで部品を移動することで、製品の他方側を保持した産業用ロボットの保持部が強制移動される際、作業者の作業動作をモーションキャプチャで経時的に測定しその測定結果である3次元座標データを産業用ロボットを制御する制御部に送信すると共に、さらに、作業者の手及び産業用ロボットの保持部で部品を押圧することで当該部品を製品に取り付ける際、部品に加わる荷重を圧力センサで経時的に測定しその測定結果である圧力検出データも制御部に送信して、当該制御部で産業用ロボットを作業者の作業動作に準じて動作させる作業補助方法であって、制御部は、モーションキャプチャから得られた3次元座標データの値と、部品取付位置における作業者の手の作業位置の標準である作業者用作業位置標準データの値とを比較して、3次元座標データの値が作業者用作業位置標準データの値に設定された誤差範囲内の場合には作業者の手が標準作業位置に到達したと判定するステップと、前のステップで作業者の手が標準作業位置に到達したと判定すると、作業者が手で部品を押圧することで圧力センサから送信される圧力検出データの値に応じた圧力値で、産業用ロボットの保持部で部品を押圧させるステップとを有するものである。 In addition, the work assistance method according to the eighth aspect of the present invention that achieves the above-described object is to perform a part mounting operation in which a worker attaches a part to a product conveyed on the production line in the production line in the factory. In addition, one side of the part is held by a worker's hand equipped with a motion capture and pressure sensor, and the other side is held by a holding part connected to the tip of the arm by an industrial robot to hold one side of the part. The operator moves the part from the part placement position where the part is placed to the part attachment position for attaching the part to the product conveyed on the production line, so that the industrial robot that holds the other side of the product When the holding unit is forcibly moved, the work operation of the worker is measured over time by motion capture, and the three-dimensional coordinate data that is the measurement result is transmitted to the control unit that controls the industrial robot. In addition, when the part is attached to the product by pressing the part with the operator's hand and the holding part of the industrial robot, the load applied to the part is measured over time with a pressure sensor, and the pressure detection is the measurement result. Data is also transmitted to the control unit, and the control unit is a work assistance method for operating the industrial robot in accordance with the work operation of the worker. The control unit uses the value of the three-dimensional coordinate data obtained from the motion capture. Is compared with the value of the worker work position standard data, which is the standard work position of the worker's hand at the component mounting position, and the value of the three-dimensional coordinate data is set to the value of the worker work position standard data If it is determined that the worker's hand has reached the standard work position in the previous step, and if it is determined in the previous step that the worker's hand has reached the standard work position, parts A pressure value corresponding to the value of the pressure detection data transmitted from the pressure sensor by pressing, and has a step of pressing the parts holder of the industrial robot.
また、上述の目的を達成する本発明の第9の態様である作業補助方法は、工場内の生産ラインにおいて、作業者が生産ライン上を搬送される製品に部品を取り付ける部品取付作業を行うために、部品の一方側を作業者がモーションキャプチャ及び圧力センサを装着した手で保持し他方側を産業用ロボットがアームの先端に連結された保持部で保持して、部品の一方側を保持した作業者が、部品が配置されている部品配置位置から生産ライン上を搬送される製品に部品を取り付けるための部品取付位置まで部品を移動することで、製品の他方側を保持した産業用ロボットの保持部がアームを介して部品取付位置まで移動される際、作業者の作業動作をモーションキャプチャで経時的に測定しその測定結果である3次元座標データを産業用ロボットを制御する制御部に送信すると共に、さらに、作業者の手及び産業用ロボットの保持部で部品を押圧することで当該部品を製品に取り付ける際、部品に加わる荷重を圧力センサで経時的に測定しその測定結果である圧力検出データも制御部に送信して、当該制御部で産業用ロボットを作業者の作業動作に準じて動作させる作業補助方法であって、制御部は、モーションキャプチャから時系列で受信する3次元座標データに基づき産業用ロボットの保持部を作業者の手による作業動作に追従させるステップと、作業者が部品の一方側を保持した位置と、産業用ロボットの保持部が部品の他方側を保持した位置との間を実質的に一定間隔で維持した状態で、当該産業用ロボットの保持部を作業者の手による作業動作に追従させるステップと、モーションキャプチャから得られた3次元座標データの値と、部品取付位置における作業者の手の作業位置の標準である作業者用作業位置標準データの値とを比較して、3次元座標データの値が作業者用作業位置標準データの値に設定された誤差範囲内の場合には作業者の手が標準作業位置に到達したと判定するステップと、前のステップで作業者の手が標準作業位置に到達したと判定すると、作業者が手で部品を押圧することで圧力センサから送信される圧力検出データの値に応じた圧力値で、産業用ロボットの保持部で部品を押圧させるステップとを有するものである。 Moreover, the work assistance method which is the 9th aspect of this invention which achieves the above-mentioned objective is for a worker performing the part attachment operation | work which attaches a part to the product conveyed on a production line in the production line in a factory. In addition, one side of the part is held by a worker's hand equipped with a motion capture and pressure sensor, and the other side is held by a holding part connected to the tip of the arm by an industrial robot to hold one side of the part. The operator moves the part from the part placement position where the part is placed to the part attachment position for attaching the part to the product conveyed on the production line, so that the industrial robot that holds the other side of the product When the holding part is moved to the component mounting position via the arm, the operator's work movement is measured over time by motion capture, and the three-dimensional coordinate data, which is the measurement result, is used for the industrial robot. In addition, when a part is attached to the product by pressing the part with the operator's hand and the holding part of the industrial robot, the load applied to the part is measured with a pressure sensor over time. The pressure detection data as a result of the measurement is also transmitted to the control unit, and the control unit operates the industrial robot according to the work operation of the worker. A step of causing the holding unit of the industrial robot to follow the work operation by the operator's hand based on the three-dimensional coordinate data received in series, a position where the operator holds one side of the part, and a holding unit of the industrial robot A step of causing the holding part of the industrial robot to follow the work operation by the operator's hand while maintaining a substantially constant interval between the position where the other side of the part is held; The value of the three-dimensional coordinate data obtained by comparing the value of the three-dimensional coordinate data obtained from the image capture and the value of the worker work position standard data which is the standard of the work position of the worker's hand at the component mounting position. Is within the error range set to the value of the worker work position standard data, the step of determining that the worker's hand has reached the standard work position and the worker's hand in the previous step If the operator presses the part with his / her hand, the part is pressed by the holding part of the industrial robot with a pressure value corresponding to the value of the pressure detection data transmitted from the pressure sensor. I have it.
本発明の第10の態様は第8の態様である作業補助方法において、制御部は、作業者用作業位置標準データに基づき、作業者が製品の一方側を保持した位置と、産業用ロボットの保持部が製品の他方側を保持した位置との間を実質的に一定間隔にした状態で導き出される産業用ロボットの保持部の部品取付位置におけるロボット用作業位置標準データと、作業者の部品の移動作業により移動された保持部の位置情報を産業用ロボットから得ることができる位置データとを比較して、異なる場合には保持部の位置をロボット用作業位置標準データの値まで補正するステップを有するものである。 In a work assistance method according to a tenth aspect of the present invention, in the work assistance method according to the eighth aspect, the control unit includes a position where the worker holds one side of the product based on the work position standard data for the worker, and an industrial robot. The robot work position standard data at the part mounting position of the industrial robot holding part, which is derived with the holding part holding the other side of the product at a substantially constant interval, and the parts of the worker Comparing the position information of the holding unit moved by the moving operation with the position data that can be obtained from the industrial robot, and if different, correcting the position of the holding unit to the value of the robot work position standard data It is what you have.
本発明の第11の態様は第9の態様である作業補助方法において、制御部は、産業用ロボットの保持部が部品取付位置における予め定められた座標軸上に到達した場合には、モーションキャプチャが予め定められた座標軸上に到達するまでは保持部を当該座標軸上に固定させ、さらに、保持部が部品取付位置における予め定められた座標軸と直交する座標軸に到達すると、当該保持部を座標軸と直交する座標軸上に固定するステップを有するものである。 The eleventh aspect of the present invention is the work assisting method according to the ninth aspect, wherein the control unit performs motion capture when the holding part of the industrial robot reaches a predetermined coordinate axis at the component mounting position. The holding unit is fixed on the coordinate axis until reaching the predetermined coordinate axis, and when the holding unit reaches a coordinate axis orthogonal to the predetermined coordinate axis at the component mounting position, the holding unit is orthogonal to the coordinate axis. And a step of fixing on the coordinate axes to be performed.
本発明の第12の態様は第8の態様乃至第11の態様のうち何れか1つの態様である作業補助方法において、制御部は、産業用ロボットの保持部による部品の取付角度を、3次元座標データで、標準作業位置で作業者が部品を製品に取り付けるための当該部品の取付角度の標準である取付角度標準データに基づき補正するステップを有するものである。 According to a twelfth aspect of the present invention, in the work assisting method according to any one of the eighth to eleventh aspects, the control unit determines a mounting angle of the component by the holding unit of the industrial robot in three dimensions. The coordinate data includes a step of correcting based on the mounting angle standard data which is a standard of the mounting angle of the part for the worker to mount the part on the product at the standard work position.
さらに、本発明の第13の態様である記録媒体は、第8の態様乃至第12の態様うち何れか1つである作業補助方法によって実現するためのプログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能なものである。 Furthermore, a recording medium according to a thirteenth aspect of the present invention is a computer-readable medium storing a program for realizing the work assistance method according to any one of the eighth to twelfth aspects. .
このような第1の態様である作業訓練システム及び第8の態様である作業訓練方法は、部品の一方側を作業者が手で保持し他方側を産業用ロボットがアームの先端に連結された保持部で保持して、部品の一方側を保持した作業者が、生産ラインにおいて部品配置位置から部品取付位置まで部品を移動すると、製品の他方側を保持した産業用ロボットの保持部が強制移動される。この際、制御部は、部品取付位置判定機能で作業者の手が部品取付位置に正常に移動したか否かを、当該作業者の手に装着されたモーションキャプチャから得られた3次元座標データに基づき演算処理し、作業者の手が標準作業位置に到達したと判定すると、次に、保持部押圧機能で産業用ロボットの保持部を、圧力センサから送信される圧力検出データの値に応じた圧力値で、産業用ロボットの保持部で部品を押圧することができる。したがって、部品取付位置において、作業者の手で強制移動された産業用ロボットの保持部、及び当該作業者の手により、同じ圧力値で部品を製品に押圧することができるので、二人の作業者によって製品に部品を取り付ける部品取付作業を、作業者の勘や骨に頼ることなく一人の作業者で効率よく且つ正確に行うことができるようになる。 In the work training system according to the first aspect and the work training method according to the eighth aspect, the worker holds one side of the part by hand and the industrial robot is connected to the tip of the arm on the other side. When an operator holding one side of a part while holding it on the holding part moves the part from the part placement position to the part mounting position on the production line, the industrial robot holding part holding the other side of the product is forcibly moved. Is done. At this time, the control unit determines whether or not the operator's hand has normally moved to the component attachment position by the component attachment position determination function, and the three-dimensional coordinate data obtained from the motion capture attached to the worker's hand. If it is determined that the operator's hand has reached the standard work position, the holding portion of the industrial robot is then moved according to the value of the pressure detection data transmitted from the pressure sensor. The parts can be pressed by the holding part of the industrial robot at a high pressure value. Therefore, the parts can be pressed against the product with the same pressure value by the holding part of the industrial robot that is forcibly moved by the operator's hand and the operator's hand at the part mounting position. It is possible for a single worker to efficiently and accurately perform a component mounting operation for mounting a component on a product by a worker without depending on the operator's intuition and bones.
また、第2の態様である作業訓練システム及び第9の態様である作業訓練方法によれば、部品の一方側を作業者が手で保持し他方側を産業用ロボットがアームの先端に連結された保持部で保持して、部品の一方側を保持した作業者が、生産ラインにおいて部品配置位置から部品取付位置まで部品を移動すると、制御部は、ロボット制御機能で作業者が製品の一方側を保持した位置と、産業用ロボットの保持部が製品の他方側を保持した位置との間を実質的に一定間隔で維持した状態で、ロボット追従機能が産業用ロボットを、作業者の手に装着されたモーションキャプチャから時系列で受信する3次元座標データに基づき動作させることができるので、産業用ロボットを作業者の手の作業動作と同様の作業動作で制御することができる。即ち、作業者の手の作業動作に沿って産業用ロボットを動作させることができるので、部品を部品取付位置にほぼ正確に移動させることができる。このようにして部品取付位置にほぼ正確に移動させた部品を、さらに、制御部は、部品取付位置判定機能で作業者の手が部品取付位置に正常に移動したか否かを、当該作業者の手に装着されたモーションキャプチャから得られた3次元座標データに基づき演算処理し、作業者の手が標準作業位置に到達したと判定すると、次に、保持部押圧機能で産業用ロボットの保持部を、圧力センサから送信される圧力検出データの値に応じた圧力値で、産業用ロボットの保持部で部品を押圧することができる。したがって、作業者の手及び産業用ロボットの保持部で部品取付位置にほぼ正確に移動させた部品を、さらに、産業用ロボットの保持部、及び当該作業者の手により、同じ圧力値で部品を製品に押圧することができるので、二人の作業者によって製品に部品を取り付ける部品取付作業を、作業者の勘や骨に頼ることなく一人の作業者で効率よく且つ正確に行うことができるようになる。 Further, according to the work training system as the second aspect and the work training method as the ninth aspect, the operator holds one side of the part with the hand and the industrial robot is connected to the tip of the arm on the other side. When the worker holding one side of the part and holding one side of the part moves the part from the part placement position to the part mounting position on the production line, the control part uses the robot control function to make the worker one side of the product. The robot tracking function keeps the industrial robot in the hands of the operator while maintaining a substantially constant interval between the position where the robot is held and the position where the holding part of the industrial robot holds the other side of the product. Since the operation can be performed based on the three-dimensional coordinate data received in time series from the attached motion capture, the industrial robot can be controlled by a work operation similar to the work operation of the worker's hand. That is, since the industrial robot can be operated in accordance with the work operation of the operator's hand, the component can be moved almost accurately to the component mounting position. In this way, the control unit determines whether the worker's hand has been normally moved to the component mounting position by the component mounting position determination function. If it is determined that the operator's hand has arrived at the standard work position based on the three-dimensional coordinate data obtained from the motion capture attached to the hand, the industrial robot is held by the holding unit pressing function. The part can be pressed by the holding part of the industrial robot with a pressure value corresponding to the value of the pressure detection data transmitted from the pressure sensor. Therefore, the parts that have been moved almost exactly to the parts mounting position by the operator's hand and the holding part of the industrial robot, and the parts at the same pressure value by the holding part of the industrial robot and the operator's hand Since it can be pressed against the product, it is possible for one worker to efficiently and accurately perform the part mounting work for attaching parts to the product by two workers without relying on the operator's intuition and bones. become.
また、第3の態様である作業訓練システム及び第10の態様である作業訓練方法によれば、作業者の手が部品取付位置に正常に移動しても、その作業者の手で部品を介して強制移動された産業用ロボットの保持部がその部品取付位置に正常に移動するとは限らないので、ロボット位置補正機能により産業用ロボットの保持部の位置を最終補正させる。この最終補正により、産業用ロボットの保持部を、部品取付位置に対して精度よく位置させることができるようになる。 Further, according to the work training system according to the third aspect and the work training method according to the tenth aspect, even if the operator's hand moves normally to the component mounting position, the operator's hand passes the part through the part. Since the forcibly moved industrial robot holding part does not always move normally to the component mounting position, the position of the industrial robot holding part is finally corrected by the robot position correcting function. By this final correction, the holding portion of the industrial robot can be accurately positioned with respect to the component mounting position.
また、第4の態様である作業訓練システム及び第11の態様である作業訓練方法によれば、産業用ロボットの保持部が制御部のロボット追従機能及びロボット制御機能で制御されて、部品を部品取付位置に移動させる際、保持部が部品取付位置における予め定められた座標軸上及びその座標軸と直交する座標軸上に到達すると、別々に固定していくので、産業用ロボットの保持部を、部品取付位置に対して精度よく位置させることができるようになる。 According to the work training system as the fourth aspect and the work training method as the eleventh aspect, the holding part of the industrial robot is controlled by the robot following function and the robot control function of the control part, and the part is When moving to the mounting position, when the holding unit reaches the predetermined coordinate axis at the component mounting position and the coordinate axis orthogonal to the coordinate axis, the holding unit of the industrial robot is fixed separately. It becomes possible to position with high accuracy with respect to the position.
また、第5の態様である作業訓練システム及び第12の態様である作業訓練方法によれば、作業者が必ずしも適正な角度で部品を製品に取り付けるとは限らないので、このロボット角度補正機能でロボットの保持部の角度を最終補正させる。この最終補正により、産業用ロボットの保持部を、製品に対して取り付け易い角度で部品を取り付けることができるようになる。 Further, according to the work training system according to the fifth aspect and the work training method according to the twelfth aspect, the worker does not always attach the part to the product at an appropriate angle. The angle of the robot holding part is finally corrected. This final correction makes it possible to attach the parts of the industrial robot holding part at an angle that is easy to attach to the product.
本発明の作業補助システム及び作業補助方法並びに該作業補助方法を記録した記録媒体によれば、工場内の生産ラインにおいて、作業者の手に装着されたモーションキャプチャからの3次元座標データ及び圧力センサからの圧力検出データに基づき産業用ロボットを制御して、二人の作業者によって製品に部品を取り付ける部品取付作業を、作業者の勘や骨に頼ることなく一人の作業者で効率よく且つ正確に行うことができるようになる。 According to the work assistance system, work assistance method, and recording medium on which the work assistance method of the present invention is recorded, three-dimensional coordinate data and a pressure sensor from a motion capture attached to an operator's hand in a production line in a factory. The industrial robot is controlled based on the pressure detection data from the machine, and two workers attach parts to the product efficiently and accurately by one worker without relying on the operator's intuition and bones. To be able to do that.
以下、作業補助システム及び作業補助方法並びに該作業補助方法を記録した記録媒体を実施するための最良の形態例について、図面を参照して説明する。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, a best mode for carrying out a work assistance system, a work assistance method, and a recording medium recording the work assistance method will be described with reference to the drawings.
本発明の作業補助システムは、工場内の生産ラインにおいて、作業者が生産ライン上を搬送される製品に部品を取り付ける部品取付作業を行う際、産業用ロボットでその部品取付作業を補助させるもので、部品の一方側を作業者が手で保持し他方側を産業用ロボットがアームの先端に連結された保持部で保持して、部品の一方側を保持した作業者が、部品が配置されている部品配置位置から生産ライン上を搬送される製品に部品を取り付けるための部品取付位置まで部品を移動することで、産業用ロボットの保持部も強制移動させ、さらに、作業者の手及び産業用ロボットの保持部で部品を押圧することで当該部品を製品に取り付けるものである。 The work assistance system according to the present invention assists the parts attachment work with an industrial robot when the worker performs the part attachment work for attaching the part to the product conveyed on the production line in the factory. An operator holding one side of a part and holding the other side with a holding part connected to the tip of the arm by an industrial robot and holding the other side, the part is placed by the worker. By moving the part from the part placement position to the part attachment position for attaching the part to the product transported on the production line, the holding part of the industrial robot is also forcibly moved. The part is attached to the product by pressing the part with the holding part of the robot.
この作業補助システムは図1(A)に示すように、作業者の手に装着され、当該手による作業動作を経時的に測定してその測定結果である動作情報を3次元座標データとして送信するモーションキャプチャ2と、作業者の手に装着され、部品に加わる荷重を経時的に測定してその測定結果である圧力検出データを送信する圧力センサ23と、モーションキャプチャ2から送信される3次元座標データ及び圧力センサ23から送信される圧力検出データに基づき産業用ロボット4を制御する制御部31を有するデータ処理装置3とから構成されている。なお、産業用ロボット4は図5(C)に示すように、複数のアーム42がそれぞれ関節部にて連結され先端のアームには保持部43が回動可能に設けられた多関節型のロボットである。
As shown in FIG. 1A, this work assistance system is worn on the hand of an operator, measures the work motion by the hand over time, and transmits the motion information as the measurement result as three-dimensional coordinate data. The
モーションキャプチャ2は、汎用のものを用いることができ、動体に装着された光学マーカの位置情報により動体の動きを検出する光学式や、動体に装着された磁気センサの動きを検出する磁気式が一般的である。特に、経時的に測定する対象が、部品同士を嵌合させる部品組付作業を行っている作業者の作業動作の場合には、モーションキャプチャ2としては、作業者の手指に装着される位置センサ21である磁気式3次元位置姿勢センサと、磁気式3次元位置姿勢センサで検出された作業者の作業動作情報を受信してデータ処理装置3に作業動作検出データを送信する信号処理部22とを備えているものが好適である。このモーションキャプチャの場合、磁気式3次元位置姿勢センサを手指の繊細な動きを検出できるように柔軟性のあるグローブに複数配置することで、作業者の手指の繊細な動きを検出可能になることから、作業者の作業動作を精度よく再現することが可能になるので、作業者の手指による複雑な作業動作に対応可能となる。
The
このモーションキャプチャ2とデータ処理装置3とは、有線、無線の何れの接続手段でもよく、設置状況に応じて選択する。このような磁気式モーションキャプチャとして、例えば、特開2007−236602号公報に開示された磁気式3次元位置姿勢センサを用いた手指用モーションキャプチャ装置が好適である。
The
この手指用モーションキャプチャ装置は図2、図3に示すように、例えば親指の先端に位置するセンサ21aの中心に原点を仮定すると、信号処理部22の固定基準点から見たセンサ21aの位置座標(X軸、Y軸、Z軸)及びX軸、Y軸、Z軸の周りの回転角から求められる姿勢を示すオイラー角の情報が得られ、データ処理装置3に記録される。この場合におけるセンサ装着時の位置及び角度のズレのキャリブレーションは、特開2007−236602号公報に詳述されているので、説明は省略する。
As shown in FIGS. 2 and 3, for example, assuming that the origin of the motion capture device for fingers is the center of the
圧力センサ23は、例えばモーションキャプチャ2のグローブに装着することが好ましく、指先の指腹部に配置することで、指先に加わる圧力を検出することができる。この場合、圧力センサ23を各指先の指腹部に配置することにより、各指先に加わる圧力を検出することができることから、作業者の作業動作を精度よく再現することが可能になるので、作業者の手指による複雑な作業動作に対応可能となる。この圧力センサ23は、指先に加わる圧力を、ダイヤフラムを介して感圧素子で計測し、電気信号に変換して出力するもので、半導体ピエゾ抵抗拡散圧力センサや静電容量形圧力センサが知られている。
The
データ処理装置3はコンピュータが好ましく、内部にCPU等の演算処理装置を備えると共に、ブラウン管モニタや液晶ディスプレイ等の表示画面を有する表示装置や、キーボード、マウス等の入力デバイス、さらに、ハードディスクドライブ等の記憶装置等で構成されている。
The
このようなデータ処理装置3は図1(A)、(B)に示すように、制御部31と共に、3次元座標データで、部品取付位置における作業者の手の作業位置の標準(以下、「標準作業位置」と称する。)である作業者用作業位置標準データ32aが登録されたデータ記憶部32と、モーションキャプチャ2の位置センサ21から時系列で受信する3次元座標データ、及び圧力センサ23から時系列で受信する圧力検出データをデータ処理装置3用の座標データに変換するデータ形式変換部33と、モーションキャプチャ2の位置センサ21から時系列で受信する3次元座標データ、及び圧力センサ23から時系列で受信する圧力検出データがデータ形式変換部33でデータ変換されたデータ処理装置3用の座標データを、産業用ロボットを動作させるためのロボット言語に変換するロボット言語変換部34とを備えている。なお、データ形式変換部33は、モーションキャプチャ2の位置センサ21から時系列で受信する3次元座標データ及び圧力センサ23から時系列で受信する圧力検出データが、データ処理装置3用の座標データとデータ形式が同一の場合にはデータ処理装置3に備えなくともよい。
As shown in FIGS. 1A and 1B, such a
制御部31は図1(C)に示すように、モーションキャプチャ2の位置センサ21から得られた3次元座標データの値と、データ記憶部32に登録された作業者用作業位置標準データ32aの値とを比較して、3次元座標データの値が作業者用作業位置標準データ32aの値に設定された誤差範囲内の場合には作業者の手が標準作業位置に到達したと判定する部品取付位置判定機能31aと、部品取付位置判定機能31aで作業者の手が標準作業位置に到達したと判定すると、作業者が手で部品を押圧することで圧力センサ23から送信される圧力検出データの値に応じた値で、産業用ロボット4の保持部43(図5(C)参照。)で部品を押圧させる保持部押圧機能31bとを有している。なお、部品取付位置判定機能31aにおける作業者用作業位置標準データ32aの値に設定された誤差範囲とは、作業者の手の作業位置がばらついても生産ライン上を搬送される製品に部品を取り付ける部品取付作業に影響を及ぼすことのない範囲である。
As shown in FIG. 1C, the
また、制御部31は、データ記憶部32の作業者用作業位置標準データ32aに基づき、作業者が製品の一方側を保持した位置と、産業用ロボット4の保持部43が製品の他方側を保持した位置との間を実質的に一定間隔にした状態で導き出される産業用ロボット4の保持部43の部品取付位置におけるロボット用作業位置標準データと、作業者の部品の移動作業により移動された保持部43の位置情報を産業用ロボット4から得ることができる位置データとを比較して、異なる場合には保持部43の位置をロボット用作業位置標準データの値まで補正するロボット位置補正機能31cを有している。なお、図1(B)に示すように、ロボット用作業位置標準データ32bはデータ記憶部32に登録されている。
Further, the
作業者の手が部品取付位置に正常に移動しても、その作業者の手で部品を介して強制移動された産業用ロボット4の保持部43がその部品取付位置に正常に移動するとは限らないので、このロボット位置補正機能31cにより産業用ロボット4の保持部43の位置を最終補正させる。この最終補正により、産業用ロボット4の保持部43を、部品取付位置に対して精度よく位置させることができるようになる。
Even if the operator's hand moves normally to the component mounting position, the holding
なお、制御部31は図1(C)において、ロボット追従機能31e、ロボット制御機能31f及び保持部固定機能31gが記載されているが、この作業補助システム1には備わってはいない。
In FIG. 1C, the
また、データ記憶部32は図1(B)に示すように、3次元座標データで、標準作業位置で作業者が部品を製品に取り付けるための当該部品の取付角度の標準である取付角度標準データ32cが登録され、制御部31は図1(C)に示すように、産業用ロボットの保持部による部品の取付角度を取付角度標準データ32cに基づき補正するロボット角度補正機能31dを有している。
Further, as shown in FIG. 1B, the
作業者が必ずしも適正な角度で部品を製品に取り付けるとは限らないので、このロボット角度補正機能31dでロボット4の保持部43の角度を最終補正させる。この最終補正により、産業用ロボット4の保持部43を、製品に対して取り付け易い角度で部品を取り付けることができるようになる。
Since the operator does not always attach the component to the product at an appropriate angle, the robot
データ記憶部32は、データを更新自在に記憶できるRAMや固定データを記憶するROM等で構成されている。このデータ記憶部32に登録される作業者用作業位置標準データ及びロボット用作業位置標準データは、位置センサ21が磁気式3次元位置姿勢センサの場合には、位置座標(X軸、Y軸、Z軸)や、X軸、Y軸、Z軸の周りの回転角から求められる姿勢を示すオイラー角の情報である。また、作業者用作業位置標準データ、ロボット用作業位置標準データ及び取付角度標準データは、作業対象となる車両毎にデータ記憶部32に登録されている。
The
データ記憶部32に登録されている作業者用作業位置標準データは、熟練工による部品取付作業から得られたデータであり、部品取付作業を行っている熟練工の手による作業動作をモーションキャプチャの位置センサ21で経時的に測定して、その測定結果から得られた作業者用作業位置データを作業者用作業位置標準データとしている。
The worker's work position standard data registered in the
ロボット言語変換部34は、モーションキャプチャ2の位置センサ21から時系列で受信する3次元座標データ、及び圧力センサ23から時系列で受信する圧力検出データに基づき産業用ロボット4の移動経路、姿勢、先端位置等を算出して、当該産業用ロボット4を作業者の作業動作に応じて動作させるように、所定のロボット言語の文法に従ったロボット動作用データに変換させることができる。
The robot language conversion unit 34 is based on the three-dimensional coordinate data received in time series from the
このような作業補助システム1で制御される産業用ロボット4は、例えば図5(C)に示すように、複数のアーム42がそれぞれ関節部にて連結された多関節型のロボットで、この複数のアーム42も台座41の回転により水平方向で回転させることができ、また、複数のアーム42の先端には保持部43が関節部で連結されている。したがって、産業用ロボット4は各関節部に設けられたサーボモータを連動させることで、保持部43を目的地まで移動させることができる。なお、この作業補助システム1が使用される産業用ロボット4は、作業者が、部品が配置されている位置から生産ライン上を搬送される製品に部品を取り付けるための部品取付位置まで部品を移動することで、保持部43を強制移動させるので、作業者が手で保持部を移動させることができるような関節機構で構成されている。
An
上述した作業補助システム1の各構成部は図1(A)に示すように、それぞれ電気的に接続され、モーションキャプチャ2では位置センサ21及び圧力センサがそれぞれ信号処理部22に接続されている。データ処理装置3は制御部31とデータ記憶部32が接続され、この制御部31にはデータ形式変換部33を介して信号処理部22が、また、ロボット言語変換部34を介して産業用ロボット4がそれぞれ接続されている。
As shown in FIG. 1A, each component of the
このように構成された作業補助システム1におけるデータ処理装置3の各構成は、演算処理装置によって実行されるプログラムによって実現されるものである。このプログラムによるデータ処理手順について図1(A)、(B)、(C)の図、図4のフローチャート及び図5の説明図に基づき説明する。
Each configuration of the
また、このデータ処理手順による作業補助方法が適用される生産ラインは自動車の組立ラインで、脱脂、プライマ処理及び接着剤塗布の前処理を終えたウインドガラスWGを、作業者によってウインドガラス配置位置からウインドガラス取付位置まで移動後、産業用ロボット41をデータ処理装置3の制御部31で制御しながら当該ウインドガラスWGを、組立ライン上を搬送される車体Bのフロントあるいはリアの窓開口部に取り付けるウインドガラス取付工程である。なお、作業者は図5(A)、(B)に示すように、手で持つことができる吸着パッド5でウインドガラスWGの一方側を吸着することで保持し、産業用ロボット41は図5(A)、(C)に示すように、保持部43は吸着パッドでウインドガラスWGの他方側を吸着することで保持することができる。この吸着パッドはウインドガラスWGを吸着させるので、真空吸着パッドが好適である。また、作業者は、車体の窓開口部にウインドガラスを取り付ける取付作業を開始する際、作業対象の車両情報を、予めデータ処理装置3で設定することで、組立ライン上を搬送される車両の作業者用作業位置標準データをデータ記憶部32から呼び出すことができる。また、作業者はモーションキャプチャ2を利き手である例えば右手に装着しているものとする。
In addition, the production line to which the work assistance method according to this data processing procedure is applied is an automobile assembly line, and the wind glass WG that has been pre-treated with degreasing, primer treatment, and adhesive application is removed from the window glass placement position by the operator. After moving to the window glass attachment position, the window glass WG is attached to the front or rear window opening of the vehicle body B conveyed on the assembly line while the
ウインドガラス配置位置で、図5(A)に示すように、作業者がウインドガラスWGの一方側を吸着パッド5で吸着することで保持し、ウインドガラスWGの他方側を産業用ロボット4の吸着パッド43で吸着することで保持した状態で、当該作業者がウインドガラスWGをウインドガラス配置位置からウインドガラス取付位置まで移動すると(ステップ101)、作業者の手の作業動作をモーションキャプチャ2は位置センサ21で経時的に測定し、その測定結果である3次元座標データを信号処理部22からデータ処理装置3に送信する。データ処理装置3は3次元座標データを取得すると(ステップ102)、データ形式変換部33でデータ形式がデータ処理装置3用に変換された3次元座標データを制御部31に送信し、制御部31は部品取付位置判定機能31aでこのデータ形式がデータ処理装置3用に変換された3次元座標データの値と、データ記憶部32に登録された作業者用作業位置標準データの値とを比較する(ステップ103)。
As shown in FIG. 5 (A), the operator holds one side of the window glass WG by adsorbing it with the
制御部31は、部品取付位置判定機能31aで、この3次元座標データの値と作業者用作業位置標準データの値とを比較した結果、3次元座標データの値が作業者用作業位置標準データの値に設定された誤差範囲内の場合には作業者の手が標準作業位置に到達したと判定して、ロボット位置補正機能31cへと移行する。また、制御部31は、部品取付位置判定機能31aで、この3次元座標データの値と作業者用作業位置標準データの値とを比較した結果、3次元座標データの値が作業者用作業位置標準データの値に設定された誤差範囲から外れた場合には、ステップ102へと戻ることになる。
The
制御部31は、ロボット位置補正機能31cで、データ記憶部32に登録されたロボット用作業位置標準データ32bと、産業用ロボット4から得られた吸着パッド43の位置データとを比較して、異なる場合には吸着パッド43の位置をロボット用作業位置標準データ32bの値まで補正して、ロボット角度補正機能31dへと移行する(ステップ104)。なお、比較結果が同じ場合にもロボット角度補正機能31dへと移行する。
The
制御部31は、ロボット角度補正機能31dで、産業用ロボット4の吸着パッド43によるウインドガラスWGの取付角度をデータ記憶部32に登録された取付角度標準データに基づき補正する(ステップ105)。なお、産業用ロボット4の吸着パッド43によるウインドガラスWGの取付角度が、データ記憶部32に登録された取付角度標準データと同じ場合には補正は行わない。
The
制御部31は、ステップ105まで処理すると、圧力センサ23から送信される圧力検出データの取得を開始する(ステップ106)。制御部31は、保持部押圧機能31bで、作業者が吸着パッド5を介して手でウインドガラスWGを車体の窓開口部に圧着することで圧力センサ23から送信される圧力検出データの値に応じた値で、産業用ロボット4の吸着パッド43で部品を圧着するように当該産業用ロボット4を制御する(ステップ107)。したがって、ウインドガラス取付位置において、作業者の手で強制移動された産業用ロボット4の吸着パッド43、及び当該作業者の手により、同じ圧力値でウインドガラスWGを車体の窓開口部に押圧することができるので、二人の作業者によって車体の窓開口部にウインドガラスWGを取り付けるウインドガラス取付作業を、作業者の勘や骨に頼ることなく一人の作業者で効率よく且つ正確に行うことができるようになる。
When processing up to step 105 is performed, the
このように、ステップ107が行われると、制御部31による作業補助は終了する(ステップ108)。
Thus, when
なお、作業補助システムは上述した作業補助システム1に限らず、図1(A)、(B)、(C)に示すような作業補助システム10でもよい。この作業補助システム10は、工場内の生産ラインにおいて、作業者が生産ライン上を搬送される製品に部品を取り付ける部品取付作業を行うために、部品の一方側を作業者が手で保持し他方側を産業用ロボット4がアーム42の先端に連結された保持部43で保持して、部品の一方側を保持した作業者が、部品が配置されている部品配置位置から生産ライン上を搬送される製品に部品を取り付けるための部品取付位置まで部品を移動することで、製品の他方側を保持した産業用ロボット4の保持部43がアーム42を介して部品取付位置まで移動され、さらに、作業者の手及び産業用ロボット4の保持部43で部品を押圧することで当該部品を製品に取り付けるものである。
The work assistance system is not limited to the
このような作業補助システム10は、作業補助システム1の各部構成の他に図1(C)に示すように、モーションキャプチャ2の位置センサ21から時系列で受信する3次元座標データに基づき産業用ロボット4の保持部43を作業者の手による作業動作に追従させるロボット追従機能31eと、作業者が部品の一方側を保持した位置と、産業用ロボット4の保持部43が部品の他方側を保持した位置との間を実質的に一定間隔で維持した状態で当該産業用ロボット4をロボット追従機能31eで制御するロボット制御機能31fとを制御部31に有している。
In addition to the components of the
このロボット追従機能31e及びロボット制御機能31fを有する制御部31は、部品の一方側を作業者が手で保持し他方側を産業用ロボット4がアーム42の先端に連結された保持部43で保持して、部品の一方側を保持した作業者が、生産ラインにおいて部品配置位置から部品取付位置まで部品を移動すると、ロボット制御機能31fで作業者が製品の一方側を保持した位置と、産業用ロボット4の保持部43が製品の他方側を保持した位置との間を実質的に一定間隔で維持した状態で、ロボット追従機能31eが産業用ロボット4を、作業者の手に装着されたモーションキャプチャ2の位置センサ21から時系列で受信する3次元座標データに基づき動作させることができるので、産業用ロボット4を作業者の手の作業動作と同様の作業動作で制御することができる。即ち、作業者の手の作業動作に沿って産業用ロボット4を動作させることができるので、部品を部品取付位置にほぼ正確に移動させることができる。
The
また、作業補助システム10は図1(C)、図7(A)、(B)、(C)に示すように、制御部31に、産業用ロボット4の保持部43が部品取付位置における予め定められた座標軸CA1上に到達した場合には、モーションキャプチャ2が座標軸CA1上に到達するまでは保持部43を当該座標軸CA1上に固定させ、さらに、保持部43が部品取付位置における座標軸CA1と直交する座標軸CA2に到達すると、当該保持部43を座標軸CA2上に固定する保持部固定機能31gを有している。なお、モーションキャプチャ2が座標軸CA1上に到達するまでは保持部43を当該座標軸CA1上に固定させているが、この場合、保持部43は座標軸CA2上では移動可能になっている。
Further, as shown in FIGS. 1C, 7 </ b> A, 7 </ b> B, and 7 </ b> C, the work assistance system 10 is configured so that the
この保持部固定機能31gを有する制御部31は、産業用ロボット4の保持部43がロボット追従機能31e及びロボット制御機能31fで制御されて、部品を部品取付位置に移動させる際、保持部43が部品取付位置における座標軸CA1上及びその座標軸CA1と直交する座標軸CA2上に到達すると、別々に固定していくので、産業用ロボット4の保持部43を、部品取付位置に対して精度よく位置させることができるようになる。
The
このように構成された作業補助システム10におけるデータ処理装置3の各構成は、作業補助システム1と同様に、演算処理装置によって実行されるプログラムによって実現されるものである。このプログラムによるデータ処理手順について図1(A)、(B)、(C)の図、図5の説明図、図6のフローチャート及び図7(A)、(B)、(C)の説明図に基づき説明する。
Each configuration of the
このデータ処理手順による作業補助方法が適用される生産ラインは上述した実施例と同様に、自動車の組立ラインで、脱脂、プライマ処理及び接着剤塗布の前処理を終えたウインドガラスWGを、作業者による作業動作と共に、産業用ロボット4をデータ処理装置3の制御部31で制御しながらウインドガラス配置位置からウインドガラス取付位置まで移動後、さらに、産業用ロボット41をデータ処理装置3の制御部31で制御しながら当該ウインドガラスWGを、組立ライン上を搬送される車体Bのフロントあるいはリアの窓開口部に取り付けるウインドガラス取付工程である。また、上述した実施例と同様に、作業者は図5(A)、(B)に示すように、手で持つことができる吸着パッド5でウインドガラスWGの一方側を吸着することで保持し、産業用ロボット41は図5(A)、(C)に示すように、保持部43は吸着パッドでウインドガラスWGの他方側を吸着することで保持することができる。この吸着パッドはウインドガラスWGを吸着させるので、真空吸着パッドが好適である。また、作業者は、車体の窓開口部にウインドガラスを取り付ける取付作業を開始する際、作業対象の車両情報を、予めデータ処理装置3で設定することで、組立ライン上を搬送される車両の作業者用作業位置標準データをデータ記憶部32から呼び出すことができる。また、作業者はモーションキャプチャ2を利き手である例えば右手に装着しているものとする。
The production line to which the work assistance method based on this data processing procedure is applied is the same as the above-described embodiment, and the window glass WG that has undergone the pretreatment of degreasing, primer treatment, and adhesive application is the worker's assembly line. And the
ウインドガラス配置位置で、図5(A)に示すように、作業者がウインドガラスWGの一方側を吸着パッド5で吸着することで保持し、ウインドガラスWGの他方側を産業用ロボット4の吸着パッド43で吸着することで保持した状態で、図7(A)に示すように、当該作業者がウインドガラスWGをウインドガラス配置位置からウインドガラス取付位置まで移動すると(ステップ201)、作業者の手の作業動作をモーションキャプチャ2は位置センサ21で経時的に測定し、その測定結果である3次元座標データを信号処理部22からデータ処理装置3に送信する。データ処理装置3は3次元座標データを取得すると(ステップ202)、データ形式変換部33でデータ形式がデータ処理装置3用に変換された3次元座標データを制御部31に送信し、制御部31はロボット追従機能31eでモーションキャプチャ2から時系列で受信する3次元座標データに基づき産業用ロボット4の吸着パッド43を作業者の手に作業動作に追従させる(ステップ203)。この際、制御部31は、ロボット制御機能31fで作業者が、ウインドガラスWGの一方側を吸着パッド5で吸着して保持した位置と、産業用ロボット4の吸着パッド43が、ウインドガラスWGの他方側を吸着して保持した位置との間を実質的に一定間隔で維持した状態で当該産業用ロボット4をロボット追従機能31eで制御している。
As shown in FIG. 5 (A), the operator holds one side of the window glass WG by adsorbing it with the
制御部31は部品取付位置判定機能31aでこのデータ形式がデータ処理装置3用に変換された3次元座標データの値と、データ記憶部32に登録された作業者用作業位置標準データの値とを比較する(ステップ204)。
The
制御部31は、部品取付位置判定機能31aで、この3次元座標データの値と作業者用作業位置標準データの値とを比較した結果、3次元座標データの値が作業者用作業位置標準データの値に設定された誤差範囲内の場合には作業者の手が標準作業位置に到達したと判定して、保持部固定機能31gへと移行する。制御部31は、保持部固定機能31gで図7(B)に示すように、産業用ロボット4の吸着パッド43が部品取付位置における座標軸CA1上に到達した場合には、モーションキャプチャ2が座標軸CA1上に到達するまでは吸着パッド43を当該座標軸CA1上に固定させ、さらに、吸着パッド43が部品取付位置における座標軸CA1と直交する座標軸CA2に到達すると、当該吸着パッド43を座標軸CA1と直交する座標軸CA2上に固定する(ステップ205)。したがって、作業者は、部品取付位置において、吸着パッド43の位置を微調整することができる。
The
なお、制御部31は、部品取付位置判定機能31aで、3次元座標データの値と作業者用作業位置標準データの値とを比較した結果、3次元座標データの値が作業者用作業位置標準データの値に設定された誤差範囲から外れた場合には、ステップ202へと戻ることになる。
The
制御部31は、図7(C)に示すように、吸着パッド43の位置が部品取付位置となる座標軸CA1と座標軸CA2との交点に到達すると、ロボット角度補正機能31dへと移行する(ステップ206)。なお、比較結果が同じ場合にもロボット角度補正機能31dへと移行する。
As shown in FIG. 7C, when the position of the
制御部31は、ロボット角度補正機能31dで、産業用ロボット4の吸着パッド43によるウインドガラスWGの取付角度をデータ記憶部32に登録された取付角度標準データに基づき補正する(ステップ206)。なお、産業用ロボット4の吸着パッド43によるウインドガラスWGの取付角度が、データ記憶部32に登録された取付角度標準データと同じ場合には補正は行わない。
The
制御部31は、ステップ206まで処理すると、圧力センサ23から送信される圧力検出データの取得を開始する(ステップ207)。制御部31は、保持部押圧機能31bで、作業者が吸着パッド5を介して手でウインドガラスWGを車体の窓開口部に圧着することで圧力センサ23から送信される圧力検出データの値に応じた値で、産業用ロボット4の吸着パッド43で部品を圧着するように当該産業用ロボット4を制御する(ステップ208)。したがって、作業者の手及び産業用ロボット4の吸着パッド43でウインドガラス取付位置にほぼ正確に移動させたウインドガラスWGを、さらに、産業用ロボット4の吸着パッド43、及び当該作業者の手により、同じ圧力値でウインドガラスWGを車体の窓開口部に押圧することができるので、二人の作業者によって車体の窓開口部にウインドガラスWGを取り付けるウインドガラス取付作業を、作業者の勘や骨に頼ることなく一人の作業者で効率よく且つ正確に行うことができるようになる。
When processing up to step 206 is completed, the
このように、ステップ208が行われると、制御部31による作業補助は終了する(ステップ209)。
Thus, when
このようなデータ処理手順がデータ処理装置3の演算処理装置によって実行されるプログラムは、コンピュータ読み取り可能なCD、DVD等の記録媒体に記録させておくことで、複数のデータ処理装置3で利用可能になる。
A program in which such a data processing procedure is executed by the arithmetic processing unit of the
なお、上述した実施例では、自動車の組立ラインに適用させていたが、これに限らず、作業者と産業用ロボットとで製品に部品を取り付けることが可能な作業ならば、どのような工場内の生産ラインにも適用させることができる。 In the above-described embodiment, the present invention is applied to an automobile assembly line. However, the present invention is not limited to this, and any factory can be used as long as the work can be performed by a worker and an industrial robot. It can be applied to other production lines.
これまで本発明について図面に示した特定の実施の形態をもって説明してきたが、本発明は図面に示した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の効果を奏する限り、これまで知られたいかなる構成であっても採用することができることはいうまでもないことである。 Although the present invention has been described with the specific embodiments shown in the drawings, the present invention is not limited to the embodiments shown in the drawings, and is known so far as long as the effects of the present invention are achieved. It goes without saying that any configuration can be adopted.
1、10……作業補助システム
2……モーションキャプチャ
23……圧力センサ
31……制御部
31a……部品取付位置判定機能
31b……保持部押圧機能
31c……ロボット位置補正機能
31d……ロボット角度補正機能
31e……ロボット追従機能
31f……ロボット制御機能
31g……保持部固定機能
32……データ記憶部
32a……作業者用作業位置標準データ
32b……ロボット用作業位置標準データ
32c……取付角度標準データ
4……産業用ロボット
41……アーム
43……吸着パッド(保持部)
WG……ウインドガラス(部品)
DESCRIPTION OF
WG …… Wind glass (parts)
Claims (13)
前記作業者の前記手に装着され、当該手による作業動作を経時的に測定してその測定結果である動作情報を3次元座標データとして送信するモーションキャプチャと、
前記作業者の前記手に装着され、前記部品に加わる荷重を経時的に測定してその測定結果である圧力検出データを送信する圧力センサと、
前記3次元座標データで、前記部品取付位置における前記作業者の前記手の作業位置の標準である作業者用作業位置標準データが登録されたデータ記憶部と、
前記モーションキャプチャから送信される前記3次元座標データ、及び前記圧力センサから送信される前記圧力検出データに基づき前記産業用ロボットを制御する制御部とを備え、
前記制御部は、
前記モーションキャプチャから得られた前記3次元座標データの値と、前記データ記憶部に登録された前記作業者用作業位置標準データの値とを比較して、前記3次元座標データの値が前記作業者用作業位置標準データの値に設定された誤差範囲内の場合には前記作業者の前記手が前記標準作業位置に到達したと判定する部品取付位置判定機能と、
前記部品取付位置判定機能で前記作業者の前記手が前記標準作業位置に到達したと判定すると、前記作業者が前記手で前記部品を押圧することで前記圧力センサから送信される前記圧力検出データの値に応じた圧力値で、前記産業用ロボットの前記保持部で前記部品を押圧させる保持部押圧機能とを有することを特徴とする作業補助システム。 In a production line in a factory, an operator holds one side of the part by hand and the other side for industrial use in order to perform a part mounting operation for attaching the part to a product conveyed on the production line. The operator holding the one side of the part held by a holding part connected to the tip of an arm is transported on the production line from the part placement position where the part is placed. By moving the component to a component mounting position for mounting the component on the product, the holding portion of the industrial robot that holds the other side of the product is also forcibly moved, and further, the hand of the operator And an operation assistance system for attaching the part to the product by pressing the part with the holding part of the industrial robot,
A motion capture that is attached to the hand of the worker, measures a work motion by the hand over time, and transmits motion information as a measurement result as three-dimensional coordinate data;
A pressure sensor that is mounted on the hand of the operator and that measures the load applied to the component over time and transmits pressure detection data that is the measurement result;
In the three-dimensional coordinate data, a data storage unit in which worker work position standard data that is a standard work position of the hand of the worker at the component mounting position is registered;
A controller for controlling the industrial robot based on the three-dimensional coordinate data transmitted from the motion capture and the pressure detection data transmitted from the pressure sensor;
The controller is
The value of the three-dimensional coordinate data obtained from the motion capture is compared with the value of the worker work position standard data registered in the data storage unit. A component attachment position determination function for determining that the hand of the worker has reached the standard work position when the error is within an error range set to the value of the worker work position standard data;
The pressure detection data transmitted from the pressure sensor when the operator presses the component with the hand when the component attachment position determination function determines that the hand of the worker has reached the standard operation position. And a holding unit pressing function that presses the component with the holding unit of the industrial robot at a pressure value corresponding to the value of.
前記作業者の前記手に装着され、当該手による作業動作を経時的に測定してその測定結果である動作情報を3次元座標データとして送信するモーションキャプチャと、
前記作業者の前記手に装着され、前記部品に加わる荷重を経時的に測定してその測定結果である圧力検出データを送信する圧力センサと、
前記モーションキャプチャから送信される前記3次元座標データ、及び前記圧力センサから送信される前記圧力検出データに基づき前記産業用ロボットが動作するように制御する制御部と、
前記3次元座標データで、前記部品取付位置における前記作業者の前記手の作業位置の標準である作業者用作業位置標準データが登録されたデータ記憶部とを備え、
前記制御部は、
前記モーションキャプチャから時系列で受信する前記3次元座標データに基づき前記産業用ロボットの前記保持部を前記作業者の前記手による前記作業動作に追従させるロボット追従機能と、
前記作業者が前記部品の前記一方側を保持した位置と、前記産業用ロボットの前記保持部が前記部品の前記他方側を保持した位置との間を実質的に一定間隔で維持した状態で当該産業用ロボットを前記ロボット追従機能で制御するロボット制御機能と、
前記モーションキャプチャから得られた前記3次元座標データの値と、前記データ記憶部に登録された前記作業者用作業位置標準データの値とを比較して、前記3次元座標データの値が前記作業者用作業位置標準データの値に設定された誤差範囲内の場合には前記作業者の前記手が前記標準作業位置に到達したと判定する部品取付位置判定機能と、
前記部品取付位置判定機能で前記作業者の前記手が前記標準作業位置に到達したと判定すると、前記作業者が前記手で前記部品を押圧することで前記圧力センサから送信される前記圧力検出データの値に応じた圧力値で、前記産業用ロボットの前記保持部で前記部品を押圧させる保持部押圧機能とを有することを特徴とする作業補助システム。 In a production line in a factory, an operator holds one side of the part by hand and the other side for industrial use in order to perform a part mounting operation for attaching the part to a product conveyed on the production line. The operator holding the one side of the part held by a holding part connected to the tip of an arm is transported on the production line from the part placement position where the part is placed. By moving the component to the component mounting position for mounting the component on the product, the holding portion of the industrial robot that holds the other side of the product is moved to the component mounting position via the arm. Furthermore, it is a work assistance system for attaching the part to the product by pressing the part with the hand of the worker and the holding part of the industrial robot,
A motion capture that is attached to the hand of the worker, measures a work motion by the hand over time, and transmits motion information as a measurement result as three-dimensional coordinate data;
A pressure sensor that is mounted on the hand of the operator and that measures the load applied to the component over time and transmits pressure detection data that is the measurement result;
A control unit that controls the industrial robot to operate based on the three-dimensional coordinate data transmitted from the motion capture and the pressure detection data transmitted from the pressure sensor;
A data storage unit in which the worker's work position standard data that is a standard of the hand work position of the worker at the component attachment position is registered in the three-dimensional coordinate data;
The controller is
A robot follow-up function for causing the holding part of the industrial robot to follow the work operation by the hand of the worker based on the three-dimensional coordinate data received in time series from the motion capture;
In a state where the position where the worker holds the one side of the part and the position where the holding part of the industrial robot holds the other side of the part is maintained at a substantially constant interval. A robot control function for controlling an industrial robot with the robot following function;
The value of the three-dimensional coordinate data obtained from the motion capture is compared with the value of the worker work position standard data registered in the data storage unit. A component attachment position determination function for determining that the hand of the worker has reached the standard work position when the error is within an error range set to the value of the worker work position standard data;
The pressure detection data transmitted from the pressure sensor when the operator presses the component with the hand when the component attachment position determination function determines that the hand of the worker has reached the standard operation position. And a holding unit pressing function that presses the component with the holding unit of the industrial robot at a pressure value corresponding to the value of.
前記データ記憶部の前記作業者用作業位置標準データに基づき、前記作業者が前記製品の前記一方側を保持した位置と、前記産業用ロボットの前記保持部が前記製品の前記他方側を保持した位置との間を実質的に一定間隔にした状態で導き出される前記産業用ロボットの前記保持部の前記部品取付位置におけるロボット用作業位置標準データと、
前記作業者の前記部品の移動作業により移動された前記保持部の位置情報を前記産業用ロボットから得ることができる位置データとを比較して、
異なる場合には前記保持部の位置を前記ロボット用作業位置標準データの値まで補正するロボット位置補正機能を有することを特徴とする請求項1記載の作業補助システム。 The controller is
Based on the worker work position standard data in the data storage unit, the position at which the worker holds the one side of the product, and the holding unit of the industrial robot holds the other side of the product. Working position standard data for the robot at the component mounting position of the holding part of the industrial robot, which is derived in a state of being substantially constant between the positions;
Compared with the position data that can be obtained from the industrial robot position information of the holding unit moved by the movement work of the parts of the worker,
2. The work assisting system according to claim 1, further comprising a robot position correcting function for correcting the position of the holding unit up to a value of the robot work position standard data when different.
前記制御部は、前記産業用ロボットの前記保持部による前記部品の前記取付角度を前記取付角度標準データに基づき補正するロボット角度補正機能を有することを特徴とする請求項1乃至請求項4のうち何れか1項に記載の作業補助システム。 In the data storage unit, in the three-dimensional coordinate data, attachment angle standard data that is a standard of an attachment angle of the part for attaching the part to the product by the worker at the standard work position is registered,
The control unit has a robot angle correction function for correcting the mounting angle of the component by the holding unit of the industrial robot based on the mounting angle standard data. The work assistance system according to any one of the above.
前記作業者の手指に装着される複数の磁気式3次元位置姿勢センサと、
前記磁気式3次元位置姿勢センサ群で検出された前記作業者の作業動作情報を受信して前記データ処理装置に送信する信号処理部とを備えていることを特徴とする請求項1乃至請求項5のうち何れか1項に記載の作業補助訓練システム。 The motion capture is
A plurality of magnetic three-dimensional position and orientation sensors mounted on the fingers of the operator;
2. A signal processing unit that receives work motion information of the worker detected by the magnetic three-dimensional position and orientation sensor group and transmits the work motion information to the data processing device. The work assistance training system according to any one of 5.
前記制御部は、
前記モーションキャプチャから得られた前記3次元座標データの値と、前記部品取付位置における前記作業者の前記手の作業位置の標準である作業者用作業位置標準データの値とを比較して、前記3次元座標データの値が前記作業者用作業位置標準データの値に設定された誤差範囲内の場合には前記作業者の前記手が前記標準作業位置に到達したと判定するステップと、
前記ステップで前記作業者の前記手が前記標準作業位置に到達したと判定すると、前記作業者が前記手で前記部品を押圧することで前記圧力センサから送信される前記圧力検出データの値に応じた圧力値で、前記産業用ロボットの前記保持部で前記部品を押圧させるステップとを有することを特徴とする作業補助方法。 In a production line in a factory, in order for a worker to perform a part mounting operation for attaching a part to a product transported on the production line, the worker has attached a motion capture and a pressure sensor to one side of the part. And the other side is held by a holding part connected to the tip of an arm by an industrial robot, and the worker holding the one side of the part from the part placement position where the part is placed The holding part of the industrial robot holding the other side of the product is forcibly moved by moving the part to a part mounting position for mounting the part on the product conveyed on the production line. In this case, the work movement of the worker is measured over time by the motion capture, and the three-dimensional coordinate data as the measurement result is sent to the control unit for controlling the industrial robot. In addition, when the component is attached to the product by pressing the component with the hand of the worker and the holding portion of the industrial robot, the load applied to the component is changed with time by the pressure sensor. The pressure detection data that is the measurement result is transmitted to the control unit, and the industrial robot is operated in accordance with the work operation of the worker by the control unit,
The controller is
The value of the three-dimensional coordinate data obtained from the motion capture is compared with the value of the worker work position standard data which is the standard of the work position of the hand of the worker at the component mounting position, Determining that the hand of the worker has reached the standard work position when the value of the three-dimensional coordinate data is within an error range set to the value of the work position standard data for the worker;
When it is determined in the step that the operator's hand has reached the standard operation position, the operator presses the part with the hand and responds to the value of the pressure detection data transmitted from the pressure sensor. And pressing the component with the holding portion of the industrial robot at a predetermined pressure value.
前記制御部は、
前記モーションキャプチャから時系列で受信する前記3次元座標データに基づき前記産業用ロボットの前記保持部を前記作業者の前記手による前記作業動作に追従させるステップと、
前記作業者が前記部品の前記一方側を保持した位置と、前記産業用ロボットの前記保持部が前記部品の前記他方側を保持した位置との間を実質的に一定間隔で維持した状態で、当該産業用ロボットの前記保持部を前記作業者の前記手による前記作業動作に追従させるステップと、
前記モーションキャプチャから得られた前記3次元座標データの値と、前記部品取付位置における前記作業者の前記手の作業位置の標準である作業者用作業位置標準データの値とを比較して、前記3次元座標データの値が前記作業者用作業位置標準データの値に設定された誤差範囲内の場合には前記作業者の前記手が前記標準作業位置に到達したと判定するステップと、
前記ステップで前記作業者の前記手が前記標準作業位置に到達したと判定すると、前記作業者が前記手で前記部品を押圧することで前記圧力センサから送信される前記圧力検出データの値に応じた圧力値で、前記産業用ロボットの前記保持部で前記部品を押圧させるステップとを有することを特徴とする作業補助方法。 In a production line in a factory, in order for a worker to perform a part mounting operation for attaching a part to a product transported on the production line, the worker has attached a motion capture and a pressure sensor to one side of the part. And the other side is held by a holding part connected to the tip of an arm by an industrial robot, and the worker holding the one side of the part from the part placement position where the part is placed The holding part of the industrial robot holding the other side of the product is moved via the arm by moving the part to a part mounting position for mounting the part on the product conveyed on the production line. When moving to the component mounting position, the work movement of the operator is measured over time by the motion capture, and the three-dimensional coordinate data as the measurement result is measured in advance. When transmitting the part to the product by pressing the part with the hand of the worker and the holding part of the industrial robot, and transmitting the control part to the control unit that controls the industrial robot. The applied load is measured over time by the pressure sensor, and pressure detection data as a result of the measurement is also transmitted to the control unit, and the industrial robot is operated by the control unit according to the work operation of the operator. A work assistance method,
The controller is
Making the holding part of the industrial robot follow the work movement by the hand of the worker based on the three-dimensional coordinate data received in time series from the motion capture;
In a state in which the worker holds the one side of the part and the position where the holding part of the industrial robot holds the other side of the part at a substantially constant interval, Causing the holding part of the industrial robot to follow the work operation by the hand of the worker;
The value of the three-dimensional coordinate data obtained from the motion capture is compared with the value of the worker work position standard data which is the standard of the work position of the hand of the worker at the component mounting position, Determining that the hand of the worker has reached the standard work position when the value of the three-dimensional coordinate data is within an error range set to the value of the work position standard data for the worker;
When it is determined in the step that the operator's hand has reached the standard operation position, the operator presses the part with the hand and responds to the value of the pressure detection data transmitted from the pressure sensor. And pressing the component with the holding portion of the industrial robot at a predetermined pressure value.
前記作業者用作業位置標準データに基づき、前記作業者が前記製品の前記一方側を保持した位置と、前記産業用ロボットの前記保持部が前記製品の前記他方側を保持した位置との間を実質的に一定間隔にした状態で導き出される前記産業用ロボットの前記保持部の前記部品取付位置におけるロボット用作業位置標準データと、
前記作業者の前記部品の移動作業により移動された前記保持部の位置情報を前記産業用ロボットから得ることができる位置データとを比較して、
異なる場合には前記保持部の位置を前記ロボット用作業位置標準データの値まで補正するステップを有することを特徴とする請求項8記載の作業補助方法。 The controller is
Based on the worker work position standard data, a position between the position where the worker holds the one side of the product and a position where the holding portion of the industrial robot holds the other side of the product. Robot working position standard data at the component mounting position of the holding part of the industrial robot, which is derived at a substantially constant interval;
Compared with the position data that can be obtained from the industrial robot position information of the holding unit moved by the movement work of the parts of the worker,
9. The work assisting method according to claim 8, further comprising a step of correcting the position of the holding unit up to a value of the robot work position standard data if different.
前記産業用ロボットの前記保持部が前記部品取付位置における予め定められた前記座標軸上に到達した場合には、前記モーションキャプチャが前記予め定められた座標軸上に到達するまでは前記保持部を当該座標軸上に固定させ、さらに、前記保持部が前記部品取付位置における前記予め定められた前記座標軸と直交する座標軸に到達すると、当該保持部を前記座標軸と直交する前記座標軸上に固定するステップを有することを特徴とする請求項9記載の作業補助方法。 The controller is
When the holding unit of the industrial robot has reached the predetermined coordinate axis at the component mounting position, the holding unit is moved to the coordinate axis until the motion capture reaches the predetermined coordinate axis. And fixing the holding unit on the coordinate axis orthogonal to the coordinate axis when the holding unit reaches a coordinate axis orthogonal to the predetermined coordinate axis at the component mounting position. The work assistance method according to claim 9.
前記産業用ロボットの前記保持部による前記部品の前記取付角度を、前記3次元座標データで、前記標準作業位置で前記作業者が前記部品を前記製品に取り付けるための当該部品の取付角度の標準である取付角度標準データに基づき補正するステップを有することを特徴とする請求項8乃至請求項11のうち何れか1項に記載の作業補助方法。 The controller is
The attachment angle of the part by the holding part of the industrial robot is a standard of the attachment angle of the part for attaching the part to the product at the standard work position by the three-dimensional coordinate data. The work assisting method according to any one of claims 8 to 11, further comprising a step of correcting based on certain mounting angle standard data.
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