JP2015074065A - ロボット及び取り出し方法 - Google Patents

Abstract

【課題】取り出される物品の傷つきや分解などの問題を抑制することが可能なロボット及び取り出し方法を提供する。【解決手段】第１のワーク３１及び第１のワーク３１と隣り合った第２のワーク３２が配置された配置台２０に対して移動可能なアーム１１と、アーム１１に設けられ、配置台２０に対して移動可能な把持部１２と、を備えたロボット１０であって、第１のワーク３１を把持部１２で把持し、配置台２０から離間させる際、第２のワーク３２を第１のワーク３１で押す。【選択図】図１

Description

本発明は、ロボット及び取り出し方法に関する。

近年、製造現場等では、スカラロボットや垂直多関節ロボット（多軸ロボット）等が製品の組み立てや検査等に用いられている。製品の組み立てや検査を行うときに物体を運搬する場合、ロボットは、物体を吸着したり、アームにより把持したりする。

例えば、特許文献１には、シュートに送り込まれた煎餅生地を吸引ノズルで吸着し、吸引ノズルを移動させて整列させる自動整列装置が記載されている。また、特許文献２には、鉄筋が並んでいるシュートの切欠においてロボットハンドによって鉄筋の片端側を把持し、ロボットハンドの移動によって鉄筋の片端側を櫛形の案内ガイドに嵌入させる鉄筋の移載装置が記載されている。

特開平６−３２９２４９号公報 特開平４−６３６９３号公報

これらの先行技術では、取り出しの対象となる物品が煎餅生地や鉄筋である。いずれの場合も、取り出す時に物品同士が接触しても特に問題にはならない。しかしながら、製造現場における物品の取り出しは、傷を嫌う物品や、接触によって容易に分解してしまうような仮組み状態にある製造途中の製品を対象とする場合がある。このような場合、物品同士の接触や干渉を極力低減させる必要がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、取り出される物品の傷つきや分解などの問題を抑制することが可能なロボット及び取り出し方法を提供することにある。

本発明の一態様に係るロボットは、第１のワーク及び前記第１のワークと隣り合った第２のワークが配置された配置台に対して移動可能なアームと、前記アームに設けられ、前記配置台に対して移動可能な把持部と、を備えたロボットであって、前記第１のワークを前記把持部で把持し、前記配置台から離間させる際、前記第２のワークを前記第１のワークで押すことを特徴とする。
この構成によれば、第１のワーク及び第１のワークと隣り合った第２のワークのうち第１のワークを配置台から離間させる際、隣り合った第２のワークを第１のワークで押すことにより、第１のワークにおける第２のワークの反対側に隙間を空けることができる。これにより、第１のワークを取り出すときに第２のワークとの接触や干渉を極力低減させることができる。これにより、ワークの傷つきや分解などの問題を抑制することができる。

上記のロボットにおいて、前記第１のワークと前記第２のワークとの間に接触する力が加わっている場合、前記第１のワークを前記把持部で把持し、前記第１のワークの第１の部位を、前記第１の部位よりも前記第２のワークに近い第２の部位よりも大きな離間速度で前記配置台から離間させてもよい。
この構成によれば、第１のワークと第２のワークとの間に接触する力が加わっている場合、第１のワークにおける第２のワークから遠い第１の部位を、第１のワークにおける第２のワークに近い第２の部位よりも大きな離間速度で配置台から離間させるので、第１のワークと第２のワークとが互いに擦れ合う状態を少なくすることができる。

上記のロボットにおいて、前記第１のワークを前記配置台から離間させる際、前記第１のワークを回転させる場合、前記第１のワークの回転軸が、前記把持部の回転軸と同じであってもよい。
この構成によれば、第１のワークの回転軸が把持部の回転軸と同じであるため、把持部における一軸の回転運動だけで第１のワークを移動させることができる。

上記のロボットにおいて、前記第１のワークが矩形である場合、前記第１のワークを前記配置台から離間させる際、前記第１のワークを回転させる場合、前記第１のワークの回転軸が、前記第１のワークの辺にあってもよい。
この構成によれば、第１のワークが矩形である場合、第１のワークの回転軸が第１のワークの辺にあるため、第１のワークの全体を配置台から離間する方向に移動させることができる。これにより、第１のワークと配置台との接触や干渉を極力低減させることができる。

上記のロボットにおいて、前記第１のワークを前記配置台から離間させる際、前記第１のワークを回転させる場合、前記第１のワークの回転中心が前記第１のワークの外部にあってもよい。
この構成によれば、第１のワークの回転中心が第１のワークの外部にあるため、第１のワークの全体を配置台から離間する方向に移動させることができる。これにより、第１のワークと配置台との接触や干渉を極力低減させることができる。

上記のロボットにおいて、前記第１のワークを前記配置台から離間させる際、前記第１のワークを回転させる場合、前記第１のワークの回転中心が前記第２のワークの外面にあってもよい。
この構成によれば、第１のワークの回転中心が第２のワークの外面にあるので、第２のワークの外面に対する第１のワークの外面の移動量を低減することができる。これにより、第１のワークと第２のワークとが互いに擦れ合う状態を少なくすることができる。

上記のロボットにおいて、前記第１のワークを前記配置台から離間させる際、前記第１のワークを回転させる場合、前記第１のワークの回転中心が、前記第１のワークにおける前記把持部による把持位置の外にあってもよい。
この構成によれば、第１のワークの回転中心が、第１のワークにおける把持部による把持位置の外にあるので、第１のワークの大部分又は全体を配置台から離間する方向に移動させることができる。これにより、第１のワークと配置台との接触や干渉を極力低減させることができる。

上記のロボットにおいて、前記第１のワークを前記配置台から離間させる際、前記第１のワークを回転させる場合、前記第１のワークの回転中心が、前記第１のワークにおける前記把持部による把持位置と前記第２のワークとの間にあってもよい。
この構成によれば、第１のワークの回転中心が、第１のワークにおける把持部による把持位置と第２のワークとの間にあるので、第２のワークの外面に対する第１のワークの外面の移動量を低減することができる。これにより、第１のワークと第２のワークとが互いに擦れ合う状態を少なくすることができる。

上記のロボットにおいて、カメラで前記第１のワークの位置を検出して、前記第１のワークの回転中心を計算してもよい。
この構成によれば、カメラで第１のワークの位置を検出して、第１のワークの回転中心を計算するので、第１のワークの位置及び回転中心から第１のワークの姿勢を推定することができる。

上記のロボットにおいて、前記配置台は傾斜しており、前記第１のワークは前記第２のワークよりも下方にあってもよい。
この構成によれば、配置台は傾斜しており、第１のワークは第２のワークよりも下方にあるので、第１のワークの取り出しに伴い、重力に従って自然に第２のワークを第１のワークの位置に案内することができる。

上記のロボットにおいて、前記配置台には、下に行くほど前記第１のワーク及び前記第２のワークが配置される幅が狭くなっている案内壁が設けられていてもよい。
この構成によれば、配置台には、下に行くほど第１のワーク及び第２のワークが配置される幅が狭くなっている案内壁が設けられているので、配置台の上部からワークを受け入れる範囲が広くなる。また、重力に従って自然にワークを所定の位置に案内することができる。これにより、配置台にワークを配置する能率が向上する。

上記のロボットにおいて、前記配置台には、前記把持部が前記第１のワークを把持する位置に切欠きが設けられていてもよい。
この構成によれば、配置台には、把持部が第１のワークを把持する位置に切欠きが設けられているので、配置台において第１のワークを動かすことなく、把持部が第１のワークを把持することができる。これにより、把持部が第１のワークを把持する際に第１のワークが動くことによる、第１のワークと第２のワークとが互いに擦れ合う状態を少なくすることができる。

上記のロボットにおいて、前記第２のワークとは反対側にストッパーがある場合、前記第２のワークの方向に前記第１のワークを動かすことにより、前記第２のワークを前記第１のワークで押してもよい。
この構成によれば、第２のワークとは反対側にストッパーがある場合、第２のワークの方向に第１のワークを動かすことにより、第２のワークを第１のワークで押すので、ストッパーと第１のワークとの間に隙間を空けることができる。これにより、第１のワークを取り出すときに第２のワークとの接触や干渉を極力低減させることができる。これにより、ワークの傷つきや分解などの問題を抑制することができる。

上記のロボットにおいて、前記第１のワークを前記把持部で把持した後、前記第２のワークを前記第１のワークで押してから、前記第１のワークを前記配置台から離間させてもよい。
この構成によれば、第１のワークを配置台から離間させる前に、第２のワークを第１のワークで押して、第１のワークにおける第２のワークの反対側に隙間を空けるので、第２のワークが第１のワークに押されたとき、第２のワークが配置台から浮き上がりにくい。これにより、ワークの傷つきや分解などの問題を抑制することができる。

上記のロボットにおいて、前記第１のワークを前記把持部で把持した後、前記第２のワークを前記第１のワークで押しながら、前記第１のワークを前記配置台から離間させてもよい。
この構成によれば、第２のワークを第１のワークで押して、第１のワークにおける第２のワークの反対側に隙間を空ける動作と、第１のワークを配置台から離間させる動作を同時に進めることができるので、把持部の動作が単純化され、制御が容易になる上、時間も短縮することができる。

本発明の一態様に係るロボットは、第１のワーク及び前記第１のワークと隣り合った第２のワークが配置された配置台に対して移動可能なアームと、前記アームに設けられ、前記配置台に対して移動可能な把持部と、を備えたロボットであって、前記第１のワークを前記把持部で把持し、前記配置台から離間させる際、前記第２のワークとは反対側に可動のストッパーがある場合、前記ストッパーを前記第１のワークで押すことを特徴とする。
この構成によれば、第１のワーク及び第１のワークと隣り合った第２のワークのうち第１のワークを配置台から離間させる際、隣り合った第２のワークとは反対側に可動のストッパーがある場合、ストッパーを第１のワークで押すことにより、第１のワークと第２のワークとの間に隙間を空けることができる。これにより、第１のワークを取り出すときに第２のワークとの接触や干渉を極力低減させることができる。これにより、ワークの傷つきや分解などの問題を抑制することができる。

本発明の一態様に係る取り出し方法は、上記のロボットを用いて、前記第１のワークを前記配置台から取り出すことを特徴とする。
この構成によれば、上記のロボットを用いて、第１のワークを配置台から取り出すので、取り出される第１のワークの傷つきや分解などの問題を抑制することができる。

本発明の一態様に係る取り出し方法は、第１のワーク及び前記第１のワークと隣り合った第２のワークが配置された配置台に対して移動可能なアームと、前記アームに設けられ、前記配置台に対して移動可能な把持部と、を備えたロボットを用いて、前記第１のワークを前記配置台から取り出す取り出し方法であって、前記第１のワークを前記把持部で把持し、前記配置台から離間させる際、前記第２のワークを前記第１のワークで押すことを特徴とする。
この構成によれば、第１のワーク及び第１のワークと隣り合った第２のワークのうち第１のワークを配置台から離間させる際、隣り合った第２のワークを第１のワークで押すことにより、第１のワークにおける第２のワークの反対側に隙間を空けることができる。これにより、第１のワークを取り出すときに第２のワークとの接触や干渉を極力低減させることができる。これにより、ワークの傷つきや分解などの問題を抑制することができる。

本発明のロボットの一例を示す斜視図である。 配置台の一例を示す平面図である。 配置台の一例を示す断面図である。 （ａ）〜（ｄ）は、取り出し方法の一例を説明する断面図である。 （ａ）は第１のワークの回転中心の位置を例示する側面図であり、（ｂ）は回転中心からの距離に応じた移動量の変化を示す説明図である。 （ａ）及び（ｂ）はカメラを設けた実施態様の説明図である。 （ａ）及び（ｂ）は把持位置に対する回転中心の位置を例示する側面図である。 第１のワークを配置台から離間させることなく、第１のワークで第２のワークを押す様子を例示する断面図である。 第２のワークが配置台を下降する際に第１のワークが第２のワークに接触した状態を維持する様子を例示する断面図である。 第２のワークを配置台に対して押さえつけている様子を例示する斜視図である。 第２のワークを配置台ごと第２の把持部で把持している様子を例示する断面図である。 第１のワークで可動のストッパーを押す様子を例示する断面図である。 蓋と本体を組み合わせた物品を把持部で把持する様子を例示する正面図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明のロボットの一例を示す斜視図である。図１に示すように、ロボット１０は、アーム１１と、把持部１２を有する。アーム１１は、地面に対して固定可能な支持台１３に対して、旋回可能および屈伸可能に連結されている。把持部１２は、アーム１１に対して、旋回可能および首振り可能に連結されている。

ロボット１０は、例えば７軸垂直多関節ロボットであり、支持台１３とアーム１１と把持部１２との連係した動作によって７軸の自由度を有する。つまり、その７軸の自由度は、支持台１３及びアーム１１による６軸の自由度と、把持部１２による１軸の自由度とである。アーム１１及び把持部１２は、配置台２０に対して移動可能である。ロボット１０の把持部１２は、ワークを把持するための一対の指部１２ａ，１２ｂを有する。図では説明のため、ワークの一方の側（例えば上面）に配される指部と、ワークの他方の側（例えば下面）に配される指部とが、それぞれ１ずつ有する構成として把持部１２が表現されている。実際のロボットでは、人間の親指と他の指のように、１の指部と２以上の指部を対向状態に配してもよい。また、２以上の指部と２以上の指部を１の把持部で対向させてもよい。

なお、ロボット１０は、７軸の自由度を有するものに限られず、例えば、６軸の自由度を有するものであってもよい。また、支持台１３を、地面に直接設置する代わりに、壁や天井等、地面に対して固定された場所に設置してもよい。本明細書における地面は、屋内の床面や、構造物の上面を含む。

配置台２０には、第１のワーク３１及び第２のワーク３２が隣り合って配置される。ワークは、工作物、製品、半製品などの物体である。本明細書では、取り出しの対象となる物体を総称して「ワーク」という。配置台２０は地面に設置されている。配置台２０は、地面に固定してもよい。配置台２０は、水平でも傾斜していてもよい。この実施形態では、配置台２０は傾斜しており、第１のワーク３１は第２のワーク３２よりも下方にある。ワーク３１，３２を配置台２０上に供給すると、自重により傾斜面を滑降する。

傾斜面の下端には、ストッパー２１が設けられている。配置台２０に他のワークが配置されていない場合、配置台２０に供給されたワークは、ストッパー２１に突き当たって停止する。配置台２０に他のワークが配置されている場合、配置台２０に供給されたワークは、前のワークに当たって停止する。配置台２０の傾斜角度は、ワークが円滑に下降する程度に大きくすることが好ましい。しかし、配置台２０を下降するワークがストッパー２１や前のワークに当たって停止するときに強い衝撃が作用しないように、傾斜角度を過度に急にせず、緩やかにすることが好ましい。ストッパー２１は、配置台２０に対して固定されていてもよい。また、ストッパー２１は、配置台２０に対して可動とされていてもよい。可動のストッパーは、ばね、ゴム、弾性体、クッション、液圧、気圧、流体圧等により、緩衝作用を有すると、ワークが停止する際の衝撃を吸収できるので、好ましい。

配置台２０において第１のワーク３１及び第２のワーク３２が配列される長手方向に交差する幅方向の両側には、それぞれ案内壁２２，２３が設けられている。案内壁２２，２３は、ワーク３１の両側において略平行であり、ワーク３１の向きを略一定にすることができる。

配置台２０には、把持部１２が第１のワーク３１を把持する位置に切欠き２４が設けられている。図１の場合、一方の案内壁２２は切欠きを有せず、他方の案内壁２３は切欠き２４を有する。ロボット１０は、切欠き２４を有する案内壁２３の側に設置されている。

図２に、配置台２０の平面図の一例を示す。案内壁２２，２３は、ワーク３１，３２，３３が配置される部分２５の幅（案内壁２２，２３の間隔）が下に行くほど狭くなっている。配置台２０の上部には、ワークの受入口２６が設けられている。ワークを受入口２６に供給すると、配置台２０の傾斜に従ってワークが滑降する。第１のワーク３１の上に第２のワーク３２が配置台２０に供給されても、ワークの重なり合いが抑制される。また、受入口２６に供給するときのワークの向きがまちまちであっても、ワークの向きが、案内壁２２，２３によって両側から規制され、一定の向きに揃えられる。例えば、ワークが矩形状で、配置台２０の幅方向がワークの短辺方向である場合、ストッパー２１に突き当たるときには、ワークの長辺方向が配置台２０の長手方向に揃えられる。

図３に、配置台２０の幅方向に垂直な面に沿った断面を模式的に示す。配置台２０の切欠き２４はワークの底面側にも設けられている。第１のワーク３１を把持部１２の一対の指部１２ａ，１２ｂで把持するとき、下側の指部１２ｂを切欠き２４内に差し込むことができる。これにより、把持部１２で第１のワーク３１を把持する際に、第１のワーク３１が配置台２０から浮き上がることによる、隣り合ったワーク３１，３２同士の擦れ合いを抑制することができる。また、ワークの底面と配置台の上面との間に把持部を差し込むという、複雑な動作を回避することができ、ロボットの制御をより単純にすることができる。

図１３は、上部材３０ａと下部材３０ｂ（例えば本体と蓋など）の組み合わせから構成されているワーク３０を把持する様子の一例を示す。上部材３０ａと下部材３０ｂとがネジ等で確実に固定されておらず、ラッチや係止爪等で仮組みされている場合は、ワーク３０を把持部１２で把持するときに、係止爪等が外れてワーク３０が分解することを防ぐ必要がある。上部材３０ａと下部材３０ｂを挟み込むように、ワーク３０を把持部１２で把持する際、把持部１２の一方の指部１２ａを上部材３０ａ側に、他方の指部１２ｂを下部材３０ｂ側に接触させる方法を採用することができる。このようにして、上部材３０ａと下部材３０ｂを挟み込む場合、上部材３０ａと下部材３０ｂとを一体的に保持して、分解を抑制することができる。

図４（ａ）〜（ｄ）は、取り出し方法の一例を説明する断面図である。これらの断面図は、図３と同様な方向における配置台２０の断面を示す。図面の簡潔さのため、把持部１２及び切欠き２４の図示は省略されている。

図４（ａ）は、第１のワーク３１及び第２のワーク３２が配置台２０の上で隣り合っている様子を示す。説明のため、仮想上の座標軸として、図４（ａ）の左右方向（水平方向）にＸ軸、上下方向にＺ軸を示す。図示しないＹ軸は紙面に垂直な方向である。配置台２０は、図の右側（＋Ｘ方向）が高く、左側（−Ｘ方向）が低いように傾斜している。

配置台２０の下端（−Ｚ方向の端）には、ストッパー２１が設けられている。第１のワーク３１は、ストッパー２１に接触して、動きを停止している。第１のワーク３１に隣り合った第２のワーク３２は、第１のワーク３１に接触して、動きを停止している。第１のワーク３１と第２のワーク３２は、互いに対向する対向部３４において接触している。図ではワークの形状を簡略化して略矩形状に表現しているため、対向部３４は面同士が接触しているようになっている。実際には、対向部３４に凹凸等があってもよく、凸部同士が接触したり、凸部と凹部が接触したりすることもあり得る。また、対向部３４に凹部同士が対向した箇所があれば、その部分に隙間が生じることもあり得る。

図４（ｂ）は、第１のワーク３１を把持部１２（図３参照）で把持した後、最初に第１のワーク３１を動かす経路の一例を示す。図１に示すような多関節ロボットの場合、配置台２０から第１のワーク３１を動かす方法として、支持台１３に対してアーム１１を動かす方法、アーム１１の内部で１又は２以上の関節を動かす方法、アーム１１に対して把持部１２を動かす方法、これらの動きの２種以上を合成する方法がある。そこで、この例示では、ロボット１０の動きを、配置台２０に対する第１のワーク３１の動きとして説明する。

図４（ｂ）では、第１のワーク３１を上方（＋Ｚ方向）に移動させる。このとき、上側に働く力Ｆは、配置台２０の傾斜面に沿った成分Ｆａを含み、この成分Ｆａは第２のワーク３２の方向に向かっている。このため、第２のワーク３２の方向に第１のワーク３１を動かすことにより、第２のワーク３２を第１のワーク３１で押すことができる。上側に働く力Ｆは、配置台２０の傾斜面に対して垂直な成分を含むことから、第２のワーク３２を第１のワーク３１で押しながら、第１のワーク３１を配置台２０から離間させることができる。これにより、第１のワーク３１と配置台２０との間に隙間３５ａが生じると同時に、第１のワーク３１とストッパー２１との間に隙間３５ｂが生じる。

次に、図４（ｃ）に示すように、第２のワーク３２に対して第１のワーク３１を回転させる。このとき、第１のワーク３１と第２のワーク３２は互いに接触しているが、接触部における相対的な変位量、すなわち、第１のワーク３１に対する第２のワーク３２の変位と、第２のワーク３２に対する第１のワーク３１の変位は、低減される。

次に、図４（ｄ）に示すように、第１のワーク３１を第２のワーク３２から遠ざかるように、−Ｘ方向に移動させる。これにより、第１のワーク３１はロボットの把持部に把持されたまま、配置台２０の外に取り出される。第２のワーク３２は配置台２０の傾斜面上で滑り移動可能になっているので、第１のワーク３１を−Ｘ方向に移動させてから、途中までは第１のワーク３１と接触しながら、その後は第１のワーク３１に対して非接触状態で、第２のワーク３２が傾斜面を下降していく。第２のワーク３２はストッパー２１に接触したところで、動きを停止する。ストッパー２１に接触した第２のワーク３２は、先に取り出した第１のワーク３１と略同じ位置に移動するので、次の取り出し作業において、図４（ａ）〜（ｄ）と同様の作業により、次のワークを取り出すことができる。

図４（ａ）〜（ｄ）に示すようにロボットを制御して第１のワークを取り出すことにより、第１のワークと第２のワークとの干渉を低減し、第２のワークがロボットに保持されていなくても、第２のワークの損傷や分解等の問題を抑制することができる。例えば、第１のワーク３１と第２のワーク３２とが対向した部分に、凹凸等の構造物が存在しても、引っ掛かりを防ぐことができる。

図５は、図４（ｃ）における第１のワーク３１の動きについて、より詳細に示す説明図である。図５（ａ）は、第１のワーク３１を回転させるときの回転中心３６が、第１のワーク３１と第２のワーク３２とが接触する部位又はその近傍にある。この回転中心３６は、第１のワーク３１の外部にあってもよく、第１のワーク３１の外面にあってもよく、あるいは第２のワーク３２の外面にあってもよい。

図５（ｂ）は、回転中心３６からの距離による速度の変化を説明する模式図である。回転中心３６からの距離がｒ_Ａである点における速度をＶ_Ａとし、回転中心３６からの距離がｒ_Ｂである点における速度をＶ_Ｂとおく。回転する物体が剛体で、並進運動などの他の運動を含まない、純粋な回転運動である場合、速度は、回転中心３６からの距離に比例し、その比例係数（Ｖ_Ａ／ｒ_Ａ＝Ｖ_Ｂ／ｒ_Ｂに等しい。）は、角速度の大きさに相当する。実際のロボットの動きは、より複雑な運動であることが多いが、一般に、ｒ_Ａ＞ｒ_ＢであればＶ_Ａ＞Ｖ_Ｂである。

第１のワーク３１と第２のワーク３２との間に接触する力が加わっている場合、ワーク３１，３２同士の擦れ合いによる、ワーク３１，３２の分解や損傷等の問題を抑制する必要がある。図５（ａ）に示すように、第１のワーク３１と第２のワーク３２とが接触する部位の近傍に回転中心３６を置く場合、回転中心３６の近くでは第２のワーク３２に対する第１のワーク３１の各部分の速度や変位（移動量）が小さいため、第１のワーク３１と第２のワーク３２とが互いに擦れ合う状態を少なくすることができる。

第１のワーク３１の形状（例えば図２に示すように、配置台２０に対して略垂直な方向から見た形状）が矩形である場合、第１のワーク３１を配置台２０から離間させる際、第１のワーク３１の回転中心となる回転軸を、第１のワーク３１のいずれか一つの辺に設定することにより、その辺での第１のワーク３１の変位を０とすることができる。この回転軸が設定される辺が、第２のワーク３２に対して第１のワーク３１が接触する側の辺である場合、第２のワーク３２に対する第１のワーク３１の変位を非常に小さくすることができる。

実際のロボットの運動では、多関節を同時に動かす場合、運動が単純な回転運動でないことが多い。この場合は、第１のワーク３１における第２のワーク３２から遠い第１の部位３１ａを、第１のワーク３１における第２のワーク３２に近い第２の部位３１ｂよりも大きな離間速度で配置台から離間させることが好ましい。第１の部位３１ａと第２の部位３１ｂの決め方は任意である。一つの手法としては、第２のワーク３２から最も遠い部分を第１の部位とし、第２のワーク３２に接触した部分（第２のワーク３２に最も近い部分）を第２の部位とすることが挙げられる。別の手法としては、第２のワーク３２から把持部１２までの距離を基準として、第２のワーク３２からの距離がより大きい（遠い）部分を第１の部位とし、第２のワーク３２からの距離がより小さい（近い）部分を第２の部位とすることが挙げられる。回転中心が第１のワーク３１の内部にある場合は、回転中心からの距離がより大きく、かつ、第２のワーク３２からより遠い部分を第１の部位とし、回転中心からの距離がより小さく、かつ、第２のワーク３２により近い部分を第２の部位とすることが挙げられる。

第１のワーク３１を配置台２０から離間させる際、第１のワーク３１を回転させる回転軸が、把持部１２の回転軸と同じである場合、支持台１３やアーム１１を動かすことなく、アーム１１に対して把持部１２を手首の回転軸の周りに回転させる動作となる。この場合、ロボットの制御が単純で容易になる。それ以外の場合、アーム１１の各関節や、支持台１３とアーム１１との間などを動かすことにより、必要な動作をさせることができる。

図６（ａ）及び図６（ｂ）は、カメラを設けた実施態様の説明図である。図２に示すようにワークを案内することにより、例えばワークの長辺方向が配置台の長手方向に沿うように、配置台に対してワークの向きが一定に揃えられる。このとき、ワークの長辺方向の両端が同等な構造や機能を有するとは限らず、一方の端と他方の端が区別される場合がある。この場合、例えば図６に示すように、カメラ２７を設置して第１のワーク３１を撮影し、得られた画像を解析することにより、ワークの一方の端と他方の端を区別することが可能である。

第１のワーク３１を配置台２０から取り出して、他のワークからも十分に離れた空中などで、第１のワーク３１を回転させることにより、一方の端と他方の端の向きを含む、ワークの姿勢を一定に揃えることができる。これにより、次の作業ではワークを同じ姿勢で供給することができる。取り出し後に第１のワーク３１を回転させる回転方法の具体例として、例えば、一方の端がストッパー側に向いていたときには取り出し後に第１のワーク３１の回転角度を０°とし（すなわち、回転させない）、他方の端がストッパー側に向いていたときには取り出し後に第１のワーク３１を１８０°回転させる方法が挙げられる。別の方法としては、前者の場合に第１のワークを所定の回転方向（例えば右回り）に９０°回転させ、後者の場合に第１のワークを前記回転方向とは反対方向（例えば左回り）に９０°回転させる方法が挙げられる。

カメラ２７は、ストッパー２１に接触して停止している状態の第１のワーク３１を撮影して、第１のワーク３１の位置を検出するために用いてもよい。また、カメラ２７は、把持部１２に把持されて移動中の第１のワーク３１を撮影して、第１のワーク３１の回転中心やその他の移動に関する情報を検出するために用いてもよい。ワークの位置や回転中心等の検出は、カメラに内蔵又は接続されたコンピューター等により、カメラで撮影された１又は２以上の画像を解析することにより実現可能である。

図７（ａ）及び図７（ｂ）は、把持位置に対する回転中心の位置を例示する説明図である。図７（ａ）に示すように、第１のワーク３１の回転中心３６を第１のワーク３１の内部に設けることもできる。また、第１のワーク３１における把持部１２の把持位置の範囲内に回転中心３６を設けることもできる。ここで、把持位置とは第１のワーク３１が把持部１２に把持される領域である。例えば、把持部１２が一対の指部１２ａ，１２ｂにより第１のワーク３１を把持する場合は、一方の指部１２ａと他方の指部１２ｂで囲まれる位置である。

図７（ａ）の例では、把持部１２による把持位置及び第１のワーク３１の回転中心３６が、第１のワーク３１の長さ方向の中央付近に設定されている。図７（ｂ）の例では、第１のワーク３１の回転中心３６が、把持部１２による把持位置の外にある。上述したように、第１のワーク３１と第２のワーク３２との擦れ合いを抑制するためには、回転中心３６をなるべく第２のワーク３２の近くに設定することが好ましい。例えば、第１のワーク３１の回転中心３６が、把持部１２による把持位置と第２のワーク３２（図５（ａ）参照）との間にあるとよい。

図７（ａ）と図７（ｂ）に示すように、異なる大きさのワークが配置台に供給されることもある。この場合、図２に示すように、配置台２０の所定の位置に設けた切欠き２４から把持部１２を差し込んで第１のワーク３１と、ストッパーに接する側の端部から把持部１２による把持位置までの距離Ｌが、ワークの大きさに関係なく一定となることがある。この場合、把持位置に対して回転中心の位置を一定にするのではなく、ワークの大きさに応じて適切な位置に変更することが好ましい。ワークの大きさは、図６に示したように、カメラ２７でワークを撮影して画像を解析する等の方法により、測定可能である。

図８は、第１のワーク３１を配置台２０から離間させることなく、第１のワーク３１で第２のワーク３２を押す様子を例示する模式図である。図４（ａ）に示すように、配置台２０上で第１のワーク３１と第２のワーク３２が隣り合っている状態から、図８に示すように、第１のワーク３１を配置台２０から離間させることなく、第１のワーク３１で第２のワーク３２を押すことで、ストッパー２１と第１のワーク３１との間に隙間３５ｂを空けることができる。この場合、第２のワーク３２が第１のワーク３１に押されたとき、第２のワーク３２が配置台２０から浮き上がりにくいので、ワーク同士の引っ掛かり等によるワークの傷つきや分解などの問題を抑制することができる。

図８のように、第１のワーク３１で第２のワーク３２を押した後は、図４（ｂ）や図４（ｃ）等と同様に、第１のワーク３１を配置台２０から離間させ、さらに図４（ｄ）と同様に、第１のワーク３１を第２のワーク３２から離間させる。このように、第２のワーク３２を第１のワーク３１で押してから、第１のワーク３１を配置台２０から離間させることにより、第１のワーク３１を配置台２０から取り出すことができる。第１のワーク３１で第２のワーク３２を押して動かす場合、把持部１２が第１のワーク３１を把持した状態であることから、配置台２０に設ける切欠き２４（図２参照）の幅に余裕を持たせることが好ましい。これにより、切欠き２４の中で把持部１２を動かしても、案内壁２３と把持部１２との干渉を避けることができる。

図９は、第２のワーク３２が配置台２０を下降する際に、第１のワーク３１が第２のワーク３２に接触した状態を維持する様子を例示する模式図である。図４（ｃ）から図４（ｄ）のように第１のワーク３１を移動させた場合でも、ある程度の時間は第２のワーク３２が第１のワーク３１に接触し続ける。第１のワーク３１が配置台２０から十分に離れると、第１のワーク３１が第２のワーク３２からも離れるため、その後は、第２のワーク３２は自重により傾斜面に沿って下降する。図９に示すように、第１のワーク３１の移動方向を配置台２０の傾斜面に沿って略平行とすることにより、第１のワーク３１が第２のワーク３２に接触し続ける時間を長くすることができる。これにより、第１のワーク３１が第２のワーク３２から離れたときの第２のワーク３２からストッパー２１までの距離を短くし、落差を短縮することができるので、第２のワーク３２がストッパー２１に衝突するときの衝撃を緩和することができる。

図１０は、第２のワーク３２を配置台２０に対して押さえつけている様子を例示する模式図である。ロボットが２つのアームを有する双腕タイプである場合、第１のワーク３１を把持する把持部１２とは別に、第２の把持部を有することができる。第２の把持部は、把持部１２が連結されたアーム１１（図１参照）とは別のアームに連結されていてもよい。第２の把持部を用いて第２のワーク３２を保持する場合、配置台が傾斜していたとしても、第１のワーク３１の移動に追随して第２のワーク３２が下降することを規制できるので、第１のワーク３１と第２のワーク３２との接触や干渉による、ワークの傷つきや分解などの問題を抑制することができる。

図１０に示す例では、第２のワーク３２は、配置台２０に対して押さえ具２８により押さえつけられている。ロボットが第２の把持部を有する場合は、第２の把持部を押さえ具２８としてもよい。押さえ具２８は、第２のワーク３２を把持する必要がないので、把持機能を有しなくてもよい。第２のワーク３２を配置台２０に対して押さえつける動作の開始は、図４（ｂ）や図８に示すように、第１のワーク３１で第２のワーク３２を押した後であることが好ましい。そのため、押さえ具２８も、把持部１２と同様に制御されることが望ましい。配置台に対して移動可能な押さえ具が、把持部に代わるエンドエフェクタとして、設けられてもよい。

図１１は、第２のワーク３２を配置台２０ごと第２の把持部２９で把持している様子を例示する模式図である。この例では、第２の把持部２９は、一対の指部２９ａ，２９ｂを有する。一方の指部２９ａを第２のワーク３２の上面に接触させ、他方の指部２９ｂを配置台２０の下面に接触させることで、配置台２０に対して第２のワーク３２が動かないように保持することができる。

図１２は、第１のワーク３１で可動のストッパー４１を押す様子を例示する断面図である。把持部１２で把持される第１のワーク３１と、第１のワーク３１に隣り合った第２のワーク３２が配置されている配置台２０において、第２のワーク３２とは反対側に可動のストッパー４１が設けられている。ストッパー４１は、例えばバネ等により、一定以上の力が加わったときに可動とすることができる。

第２のワーク３２とは反対側に可動のストッパー４１が設けられている場合に、第１のワーク３１をロボットの把持部で把持し、第１のワーク３１で可動のストッパー４１を押すことにより、第１のワーク３１と第２のワーク３２との間に隙間４２を空けることができる。ワーク間に隙間を空けることにより、第１のワーク３１を取り出すときに第２のワーク３２との接触や干渉を極力低減させることができる。これにより、ワークの傷つきや分解などの問題を抑制することができる。

可動のストッパー４１を設ける実施態様においては、図１０や図１１に示すように、第２のワーク３２の下降を防ぐため、押さえ具２８や第２の把持部２９等の構成を備えることが好ましい。配置台２０が傾斜面である場合、可動のストッパー４１を設けることにより、配置台２０を下降するワークがストッパー４１に当たって停止するときの衝撃を緩和することができる。

配置台に可動のストッパー４１を設けて、第１のワーク３１で可動のストッパー４１を押す実施態様においては、図１〜１１に例示したように、第１のワーク３１で第２のワーク３２を押す実施態様と同様の技術思想を用いることができる。第１のワークで可動のストッパーを押す実施態様においては、第１のワークで第２のワークを押す実施態様における第２のワークの役割を、可動のストッパーが果たす場合と、そうでない場合とがある。そこで、第１のワークで第２のワークを押す実施態様について説明した種々の技術思想を、第１のワークで可動のストッパーを押す実施態様に適用した場合について、以下、個別に付記する。

第１のワークで可動のストッパーを押す実施態様において、第１のワークと前記可動のストッパーとの間に接触する力が加わっている場合、前記第１のワークを前記把持部で把持し、前記第１のワークの第１の部位を、前記第１の部位よりも前記可動のストッパーに近い第２の部位よりも大きな離間速度で前記配置台から離間させてもよい。
この構成によれば、第１のワークと可動のストッパーとの間に接触する力が加わっている場合、第１のワークにおける可動のストッパーから遠い第１の部位を、第１のワークにおける可動のストッパーに近い第２の部位よりも大きな離間速度で配置台から離間させるので、第１のワークと可動のストッパーとが互いに擦れ合う状態を少なくすることができる。

第１のワークで可動のストッパーを押す実施態様において、前記第１のワークを前記配置台から離間させる際、前記第１のワークを回転させる場合、前記第１のワークの回転軸が、前記把持部の回転軸と同じであってもよい。
この構成によれば、第１のワークの回転軸が把持部の回転軸と同じであるため、把持部における一軸の回転運動だけで第１のワークを移動させることができる。

第１のワークで可動のストッパーを押す実施態様において、前記第１のワークが矩形である場合、前記第１のワークを前記配置台から離間させる際、前記第１のワークを回転させる場合、前記第１のワークの回転軸が、前記第１のワークの辺にあってもよい。
この構成によれば、第１のワークが矩形である場合、第１のワークの回転軸が第１のワークの辺にあるため、第１のワークの全体を配置台から離間する方向に移動させることができる。これにより、第１のワークと配置台との接触や干渉を極力低減させることができる。

第１のワークで可動のストッパーを押す実施態様において、前記第１のワークを前記配置台から離間させる際、前記第１のワークを回転させる場合、前記第１のワークの回転中心が前記第１のワークの外部にあってもよい。
この構成によれば、第１のワークの回転中心が第１のワークの外部にあるため、第１のワークの全体を配置台から離間する方向に移動させることができる。これにより、第１のワークと配置台との接触や干渉を極力低減させることができる。

第１のワークで可動のストッパーを押す実施態様において、前記第１のワークを前記配置台から離間させる際、前記第１のワークを回転させる場合、前記第１のワークの回転中心が前記可動のストッパーの外面にあってもよい。
この構成によれば、第１のワークの回転中心が可動のストッパーの外面にあるので、可動のストッパーの外面に対する第１のワークの外面の移動量を低減することができる。これにより、第１のワークと可動のストッパーとが互いに擦れ合う状態を少なくすることができる。

第１のワークで可動のストッパーを押す実施態様において、前記第１のワークを前記配置台から離間させる際、前記第１のワークを回転させる場合、前記第１のワークの回転中心が、前記第１のワークにおける前記把持部による把持位置の外にあってもよい。
この構成によれば、第１のワークの回転中心が、第１のワークにおける把持部による把持位置の外にあるので、第１のワークの大部分又は全体を配置台から離間する方向に移動させることができる。これにより、第１のワークと配置台との接触や干渉を極力低減させることができる。

第１のワークで可動のストッパーを押す実施態様において、前記第１のワークを前記配置台から離間させる際、前記第１のワークを回転させる場合、前記第１のワークの回転中心が、前記第１のワークにおける前記把持部による把持位置と前記可動のストッパーとの間にあってもよい。
この構成によれば、第１のワークの回転中心が、第１のワークにおける把持部による把持位置と可動のストッパーとの間にあるので、可動のストッパーの外面に対する第１のワークの外面の移動量を低減することができる。これにより、第１のワークと可動のストッパーとが互いに擦れ合う状態を少なくすることができる。

第１のワークで可動のストッパーを押す実施態様において、カメラで前記第１のワークの位置を検出して、前記第１のワークの回転中心を計算してもよい。
この構成によれば、カメラで第１のワークの位置を検出して、第１のワークの回転中心を計算するので、第１のワークの位置及び回転中心から第１のワークの姿勢を推定することができる。

第１のワークで可動のストッパーを押す実施態様において、前記配置台は傾斜しており、前記第１のワークは前記第２のワークよりも下方にあってもよい。
この構成によれば、配置台は傾斜しており、第１のワークは第２のワークよりも下方にあるので、第１のワークの取り出しに伴い、重力に従って自然に第２のワークを第１のワークの位置に案内することができる。

第１のワークで可動のストッパーを押す実施態様において、前記配置台には、下に行くほど前記第１のワーク及び前記第２のワークが配置される幅が狭くなっている案内壁が設けられていてもよい。
この構成によれば、配置台には、下に行くほど第１のワーク及び第２のワークが配置される幅が狭くなっている案内壁が設けられているので、配置台の上部からワークを受け入れる範囲が広くなる。また、重力に従って自然にワークを所定の位置に案内することができる。これにより、配置台にワークを配置する能率が向上する。

第１のワークで可動のストッパーを押す実施態様において、前記配置台には、前記把持部が前記第１のワークを把持する位置に切欠きが設けられていてもよい。
この構成によれば、配置台には、把持部が第１のワークを把持する位置に切欠きが設けられているので、配置台において第１のワークを動かすことなく、把持部が第１のワークを把持することができる。これにより、把持部が第１のワークを把持する際に第１のワークが動くことによる、第１のワークと第２のワークとが互いに擦れ合う状態を少なくすることができる。

第１のワークで可動のストッパーを押す実施態様において、前記第１のワークを前記把持部で把持した後、前記可動のストッパーを前記第１のワークで押してから、前記第１のワークを前記配置台から離間させてもよい。
この構成によれば、第１のワークを配置台から離間させる前に、可動のストッパーを第１のワークで押して、第１のワークにおける可動のストッパーの反対側に隙間を空けるので、第２のワークが第１のワークから離間することにより、第２のワークが配置台から浮き上がりにくい。これにより、ワークの傷つきや分解などの問題を抑制することができる。

第１のワークで可動のストッパーを押す実施態様において、前記第１のワークを前記把持部で把持した後、前記可動のストッパーを前記第１のワークで押しながら、前記第１のワークを前記配置台から離間させてもよい。
この構成によれば、第２のワークを第１のワークで押して、第１のワークにおける可動のストッパーの反対側に隙間を空ける動作と、第１のワークを配置台から離間させる動作を同時に進めることができるので、把持部の動作が単純化され、制御が容易になる上、時間も短縮することができる。

以上、本発明を好適な実施形態に基づいて説明してきたが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。
本発明は、配置台とロボットを備えた取り出し装置として構成することも可能である。
配置台は、傾斜面にワークを配置するものに限らず、水平面にワークを配置するものであってもよい。

配置台に３以上のワークが順次隣り合って配置された場合、例えば３以上のワークが列をなす場合、把持部で把持される第１のワークは、３以上のワークのうち末端のワークに限らず、途中のワークであってもよい。第１のワークの両側に他のワークが配置されている場合、第１のワークと隣り合った他のワークのいずれか１つを第２のワークとし、第２のワークに向かって第１のワークを動かすことにより、第１のワークにおける第２のワークの反対側に隙間を空けて、第１のワークの取り出しを容易にすることができる。

１０…ロボット、１１…アーム、１２，２９…把持部、１２ａ，１２ｂ，２９ａ，２９ｂ…指部、１３…支持台、２０…配置台、２１，４１…ストッパー、２２，２３…案内壁、２４…切欠き、２５…ワークが配置される部分、２６…受入口、２７…カメラ、２８…押さえ具、３０，３３…ワーク、３０ａ…上部材、３０ｂ…下部材、３１…第１のワーク、３１ａ…第１の部位、３１ｂ…第２の部位、３２…第２のワーク、３４…対向部、３５ａ，３５ｂ…隙間。

Claims (18)

1. 第１のワーク及び前記第１のワークと隣り合った第２のワークが配置された配置台に対して移動可能なアームと、
   前記アームに設けられ、前記配置台に対して移動可能な把持部と、
   を備えたロボットであって、
   前記第１のワークを前記把持部で把持し、前記配置台から離間させる際、前記第２のワークを前記第１のワークで押す
   ことを特徴とするロボット。
2. 前記第１のワークと前記第２のワークとの間に接触する力が加わっている場合、前記第１のワークを前記把持部で把持し、前記第１のワークの第１の部位を、前記第１の部位よりも前記第２のワークに近い第２の部位よりも大きな離間速度で前記配置台から離間させることを特徴とする請求項１に記載のロボット。
3. 前記第１のワークを前記配置台から離間させる際、前記第１のワークを回転させる場合、前記第１のワークの回転軸が、前記把持部の回転軸と同じであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のロボット。
4. 前記第１のワークが矩形である場合、前記第１のワークを前記配置台から離間させる際、前記第１のワークを回転させる場合、前記第１のワークの回転軸が、前記第１のワークの辺にあることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のロボット。
5. 前記第１のワークを前記配置台から離間させる際、前記第１のワークを回転させる場合、前記第１のワークの回転中心が前記第１のワークの外部にあることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のロボット。
6. 前記第１のワークを前記配置台から離間させる際、前記第１のワークを回転させる場合、前記第１のワークの回転中心が前記第２のワークの外面にあることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のロボット。
7. 前記第１のワークを前記配置台から離間させる際、前記第１のワークを回転させる場合、前記第１のワークの回転中心が、前記第１のワークにおける前記把持部による把持位置の外にあることを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項４から請求項６のうちいずれか一項に記載のロボット。
8. 前記第１のワークを前記配置台から離間させる際、前記第１のワークを回転させる場合、前記第１のワークの回転中心が、前記第１のワークにおける前記把持部による把持位置と前記第２のワークとの間にあることを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項４から請求項７のうちいずれか一項に記載のロボット。
9. カメラで前記第１のワークの位置を検出して、前記第１のワークの回転中心を計算することを特徴とする請求項３から請求項８のうちいずれか一項に記載のロボット。
10. 前記配置台は傾斜しており、前記第１のワークは前記第２のワークよりも下方にあることを特徴とする請求項１から請求項９のうちいずれか一項に記載のロボット。
11. 前記配置台には、下に行くほど前記第１のワーク及び前記第２のワークが配置される幅が狭くなっている案内壁が設けられていることを特徴とする請求項１０に記載のロボット。
12. 前記配置台には、前記把持部が前記第１のワークを把持する位置に切欠きが設けられていることを特徴とする請求項１から請求項１１のうちいずれか一項に記載のロボット。
13. 前記第２のワークとは反対側にストッパーがある場合、前記第２のワークの方向に前記第１のワークを動かすことにより、前記第２のワークを前記第１のワークで押すことを特徴とする請求項１から請求項１２のうちいずれか一項に記載のロボット。
14. 前記第１のワークを前記把持部で把持した後、前記第２のワークを前記第１のワークで押してから、前記第１のワークを前記配置台から離間させることを特徴とする請求項１から請求項１３のうちいずれか一項に記載のロボット。
15. 前記第１のワークを前記把持部で把持した後、前記第２のワークを前記第１のワークで押しながら、前記第１のワークを前記配置台から離間させることを特徴とする請求項１から請求項１３のうちいずれか一項に記載のロボット。
16. 第１のワーク及び前記第１のワークと隣り合った第２のワークが配置された配置台に対して移動可能なアームと、
    前記アームに設けられ、前記配置台に対して移動可能な把持部と、
    を備えたロボットであって、
    前記第１のワークを前記把持部で把持し、前記配置台から離間させる際、前記第２のワークとは反対側に可動のストッパーがある場合、前記ストッパーを前記第１のワークで押す
    ことを特徴とするロボット。
17. 請求項１から請求項１６のうちいずれか一項に記載のロボットを用いて、前記第１のワークを前記配置台から取り出すことを特徴とする取り出し方法。
18. 第１のワーク及び前記第１のワークと隣り合った第２のワークが配置された配置台に対して移動可能なアームと、
    前記アームに設けられ、前記配置台に対して移動可能な把持部と、
    を備えたロボットを用いて、前記第１のワークを前記配置台から取り出す取り出し方法であって、
    前記第１のワークを前記把持部で把持し、前記配置台から離間させる際、前記第２のワークを前記第１のワークで押す
    ことを特徴とする取り出し方法。

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