JP2015171749A - バラ積みされたワークを取り出すロボットシステム及びワークの把持状態を判定する判定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ワークの把持状態を簡易かつ安価な機構によって判定できるロボットシステムを提供する。【解決手段】バラ積みされた同一種類のワークＷを順次取り出すロボットシステムＲＳにおいて、ハンドＲＨは、アームＲＡに取り付けられる基部６０、基部６０から延在するシリンダ７１と、シリンダ７１の延在方向における先端部から突出し、シリンダ７１内の流体圧によって後退移動可能なピストンロッド７２とを有するシリンダ装置７０、及びロッド突出方向の先端部に装着される把持部８０を備える。ロボットシステムＲＳは、シリンダ７１内の流体圧を調節可能な流体圧調節装置３０と、ピストンロッド７２が後退移動したことを検出する移動検出装置４０と、シリンダ７１内の流体圧の大きさと移動検出装置４０の検出結果とに基づいて、ハンドＲＨが指定個数のワークＷを把持しているかどうかを判定する判定装置５０と、をさらに備える。【選択図】図１

Description

本発明は、アームとハンドを備えるロボットによって、バラ積みされた同一種類のワークを順次取り出すロボットシステム、及びハンドによるワークの把持状態を判定する判定方法に関する。

アームとハンドを備えるロボットによってワークを搬送する際には、ハンドによるワークの把持状態を確認する手段として、ハンドに取り付けられた種々の光電センサが使用されうる。この場合、ハンドによって把持したワークが光電センサの検出範囲から外れることのないように、ワークに対してハンドを正確に位置決めすることが好ましい。ところが、コンテナ内にバラ積み又は山積みにされたワークを順次取り出して搬送する際には、任意の姿勢にされたワークを吸着して把持する必要があるので、ワークに対してハンドを正確に位置決めすることは必ずしも容易ではない。そこで、バラ積みされたワークの把持状態を確認する目的ために、ロボットから独立した光電センサをコンテナの外部に設置しておき、その光電センサの検出範囲内にハンドを移動させる手法が採用されうる。しかし、光電センサによる確認の結果、ハンドがワークを把持していなかった場合には、改めてワークを取り出すためにハンドをコンテナ内に移動させる必要があるので、取り出し工程のサイクルタイムが長期化してしまう。なお、バラ積みされたワークを把持するハンドの一例として、アームに装着されるシリンダ装置と、シリンダ装置のピストンロッドの先端部に取り付けられる吸着パッドと、を備える吸着式のハンドが挙げられる。このような吸着式のハンドが特許文献１に開示されている。

ところで、ハンドによるワークの把持状態を確認する手段として、上述した光電センサ以外の装置を使用するロボットも公知である。例えば、特許文献２及び特許文献３には、アームとハンドの間に配置された力センサによってワークの重量を計測するロボットが提案されており、特許文献４には、アームの先端部に取り付けられた重量計測器を備えるロボットが提案されている。また、特許文献５には、ハンドに取り付けられ、バキュームパッドの取付板に作用する荷重を測定可能な荷重センサを備える重量測定装置が提案されており、特許文献６には、コイルと磁石を用いた電磁力平衡方式の計測手段によってワークの重量を計測するハンドリング装置が提案されている。ところが、特許文献２〜６に記載の技術を採用するためには、アーム又はハンドに専用の測定装置を組み込む必要があるので、ロボットの構造が複雑化するとともに製造コストが増加する虞がある。

特開平６−３４４３５１号公報 特開２０１３−１９５１９９号公報 特開２０１３−５６４０２号公報 特開２０１３−２７９４０号公報 特開平８−９４４２４号公報 特開平４−１５２２２３号公報

ハンドによるワークの把持状態を簡易かつ安価な機構によって判定できるロボットシステム及び判定方法が求められている。

本発明の第１の態様によれば、アームとハンドを備えるロボットによって、バラ積みされた同一種類のワークを順次取り出すロボットシステムであって、ハンドが、アームに取り付けられる基部、基部から延在するシリンダと、シリンダの延在方向における先端部から突出し、シリンダ内の流体圧によって突出方向と反対向きに移動可能なピストンロッドと、を有するシリンダ装置、及びピストンロッドの突出方向の先端部に装着される、ワークを把持可能な把持部を備え、シリンダ内の流体圧を調節可能な流体圧調節装置、ピストンロッドが突出方向と反対向きに移動したことを検出する移動検出装置、並びにシリンダ内の流体圧の大きさと移動検出装置の検出結果とに基づいて、ハンドが指定個数のワークを把持しているかどうかを判定する判定装置、をさらに備えるロボットシステムが提供される。
本発明の第２の態様によれば、第１の態様のロボットシステムにおいてハンドによるワークの把持状態を判定する判定方法であって、シリンダ内の流体圧を、把持部がワークを把持しないときにはピストンロッドが突出方向と反対向きに移動し、かつ、把持部がワークを把持するときにはピストンロッドが移動しない第１圧力値に、流体圧調節装置によって調節し、ピストンロッドが突出方向と反対向きに移動したかどうかを移動検出装置によって検出し、第１圧力値の流体圧によってピストンロッドが突出方向と反対向きに移動した場合に、ハンドがワークを把持していないと判定する一方で、第１圧力値の流体圧によってピストンロッドが移動しない場合に、ハンドがワークを把持していると判定する、判定方法が提供される。
本発明の第３の態様によれば、第２の態様の判定方法において、ハンドがワークを把持していると判定した場合に、シリンダ内の流体圧を、把持部が１つのワークのみを把持するときにはピストンロッドが突出方向と反対向きに移動し、かつ、把持部が２つ以上のワークを把持するときにはピストンロッドが移動しない第２圧力値に、流体圧調節装置によって調節し、ピストンロッドが突出方向と反対向きに移動したかどうかを、移動検出装置によって再度検出し、第２圧力値の流体圧によってピストンロッドが突出方向と反対向きに移動した場合に、ハンドが１つのワークのみを把持していると判定する一方で、第２圧力値の流体圧によってピストンロッドが移動しない場合に、ハンドが２つ以上のワークを把持していると判定する、判定方法が提供される。
本発明の第４の態様によれば、第２又は第３の態様において、把持部がワークを把持するまでは、ピストンロッドが突出方向と反対向きに移動することなく把持部に作用する重力を相殺するように、シリンダ内の流体圧を流体圧調節装置によって調節する、判定方法が提供される。

本発明の第１及び第２の態様によれば、シリンダ内の流体圧の大きさと、ピストンロッドの後退移動の検出結果とに基づいて、ハンドによるワークの把持状態を判定できる。より具体的には、シリンダ内の流体圧を所定の第１圧力値に設定するとともに、第１圧力値の流体圧によってピストンロッドが後退移動するかどうかを検出することによって、ハンドがワークを把持しているかどうかを判定できる。従って、第１及び第２の態様によれば、ハンドがワークを把持しているかどうかを簡易かつ安価な機構によって判定できるようになる。さらに、第１及び第２の態様によれば、ハンドをコンテナの外部に移動させることなく、ハンドがワークを把持しているかどうかを判定できるので、バラ積みされたワークを取り出すためのサイクルタイムを短縮できるようになる。
本発明の第１及び第３の態様によれば、シリンダ内の流体圧の大きさと、ピストンロッドの後退移動の検出結果とに基づいて、ハンドによるワークの把持状態を判定できるようになる。より具体的には、シリンダ内の流体圧を所定の第２圧力値に調節するとともに、第２圧力値の流体圧によってピストンロッドが後退移動するかどうかを検出することによって、ハンドが１つのワークのみを把持しているかどうかを判定できる。従って、第１及び第３の態様によれば、ハンドが１つのワークのみを把持しているかどうかを簡易かつ安価な機構によって判定できるようになる。さらに、第１及び第３の態様によれば、ハンドをコンテナの外部に移動させることなく、ハンドが１つのワークのみを把持しているかどうかを判定できるので、バラ積みされたワークを１つずつ取り出すためのサイクルタイムを短縮できるようになる。
本発明の第４の態様によれば、把持部がワークを把持するまでは、把持部に作用する重力を相殺する押圧力がピストンロッドに加えられるので、把持部がワークに接触するときの衝撃を緩和できるようになる。従って、第４の態様によれば、把持部の重量が大きい場合であっても、把持部とワークの接触時の衝撃によってワークが損傷することを防止できるようになる。

本発明の一実施形態の例示的なロボットシステムの構成を示すブロック図である。 図１のロボットシステムにおけるロボットの外観を示す斜視図である。 図２のロボットにおけるハンドを拡大して示す部分拡大図である。 シリンダ内部の流体圧が第１圧力値にされた状態を示す、取り出し姿勢のハンドの第１の側面図である。 シリンダ内部の流体圧が第１圧力値にされた状態を示す、取り出し姿勢のハンドの第２の側面図である。 シリンダ内部の流体圧が第２圧力値にされた状態を示す、取り出し姿勢のハンドの第１の側面図である。 シリンダ内部の流体圧が第２圧力値にされた状態を示す、取り出し姿勢のハンドの第２の側面図である。 図１のロボットシステムにおける流体圧調節装置の空気圧回路図であり、ソレノイドバルブが第２位置に在るときの状態を示している。 図８と同様の空気圧回路図であり、ソレノイドバルブが第１位置に移動したときの状態を示している。 図８と同様の空気圧回路図であり、ソレノイドバルブが第３位置に移動したときの状態を示している。 本実施形態の例示的な把持状態判定処理の手順を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。各図面において、同様の構成要素には同様の符号が付与されている。なお、以下の記載は、特許請求の範囲に記載される発明の技術的範囲や用語の意義等を限定するものではない。

図１〜図１１を参照して、本発明の一実施形態のロボットシステムについて説明する。本実施形態のロボットシステムは、バラ積みされた同一種類のワークを順次取り出して搬送する搬送システムである。図１は、本実施形態の例示的なロボットシステムＲＳの構成を示すブロック図である。図１のように、本例のロボットシステムＲＳは、アームとハンドを備えるロボット１０と、制御装置２０と、流体圧調節装置３０と、移動検出装置４０と、判定装置５０と、を含んでいる。そして、本例のロボットシステムＲＳは、バラ積みされたワークを取り出す際に、ロボット１０のハンドによるワークの把持状態を判定する機能を有している。このような判定処理を以下では把持状態判定処理と称する。本例のロボットシステムＲＳの各装置について以下に詳細に説明する。

図２は、図１のロボットシステムＲＳにおけるロボット１０の外観を示す斜視図である。図２のように、本例のロボット１０は、手首部ＲＷを有するアームＲＡと、手首部ＲＷに取り付けられるハンドＲＨと、を備える垂直多関節ロボットである。ここで、本例のロボット１０のアームＲＡは、床面に固定された固定基部Ｂ１と、固定基部Ｂ１に連結された旋回基部Ｂ２と、旋回基部Ｂ２に連結された下腕部Ａ１と、下腕部Ａ１に連結された上腕Ａ２と、上腕部Ａ２に連結された手首部ＲＷと、を有している。そして、本例のアームＲＡは、図示しないサーボモータの駆動力によって、手首部ＲＷに装着されたハンドＲＨの位置及び姿勢を任意に変更できる。図２のように、本例のロボット１０は、無蓋のバラ積みコンテナＣに収容されたワークを順次取り出すように動作する。この際、アームＲＡは、取り出すべきワークの直上の取り出し位置までハンドＲＨを移動させることによってハンドＲＨの吸着部材８２をワークに接触させる。このような取り出し位置は、例えば、コンテナＣに設置された図示しない視覚センサによって検出されうる。

図３は、図２のロボット１０におけるハンドＲＨのみを拡大して示す部分拡大図である。図３のように、本例のハンドＲＨは、アームＲＡの手首部ＲＷに取り付けられる円盤状の基部６０と、基部６０に連結され、空気圧又は油圧等の流体圧によって駆動するシリンダ装置７０と、を備えている。本例のシリンダ装置７０は、移動中のハンドＲＨが意図せずにワークと干渉するときの衝撃を吸収するフローティング機構として機能する。図３のように、本例のシリンダ装置７０は、基部６０から延在する角筒状のシリンダ７１と、シリンダ７１内で往復移動可能なピストン（図示しない）と、ピストンに連結され、シリンダ７１の延在方向の先端部から突出するピストンロッド７２と、を有している。以下では、図３の矢印Ａ３０によって表されるピストンロッド７２の突出方向を単にロッド突出方向と称することがある。

図３のように、本例のシリンダ７１は、ロッド突出方向における両端部にそれぞれ形成された接続口ＣＰ１，ＣＰ２を有しており、それら接続口ＣＰ１，ＣＰ２を介してシリンダ装置７０の作動流体が供給され排出されるようになっている。以下では、ピストンロッド７２に隣接する接続口ＣＰ１をロッド側接続口ＣＰ１と称し、基部６０に隣接する接続口ＣＰ２を基部側接続口ＣＰ２と称する。そして、本例のピストンロッド７２は、ロッド側接続口ＣＰ１を介して供給される作動流体の圧力によって、ロッド突出方向と反対向きに移動可能である。より具体的に、ロッド側接続口ＣＰ１を介してシリンダ７１の内部に高圧流体が供給されると、ロッド突出方向と反対向きの押圧力がピストンに作用し、それにより、ピストンロッド７２がピストンと一緒にロッド突出方向と反対向きに移動する。以下の説明では、ピストンロッド７２がロッド突出方向と反対向きに移動することを後退移動と称する。

引き続き図３を参照すると、本例のハンドＲＨは、ピストンロッド７２の突出方向の先端部に装着される、ワークを把持可能な把持部８０をさらに備えている。本例の把持部８０は、磁力による吸着力を発生させる円柱状の電磁石８１と、電磁石８１の吸着力によって金属製のワークを吸着して把持する突起状の吸着部材８２と、を有している。図３のように、本例の電磁石８１は、ピストンロッド７２の先端部に連結されており、本例の吸着部材８２は、ロッド突出方向における電磁石８１の先端部から突出している。本例の把持部８０は、ピストンロッド７２と一体に連結されるので、シリンダ７１内部の流体圧によってピストンロッド７２と一緒に後退移動しうる。なお、ロボット１０がバラ積みされたワークを取り出す際に、本例のハンドＲＨは、ロッド突出方向が鉛直方向の下方を向いた姿勢にされる（図２参照）。このような姿勢を以下では取り出し姿勢と称する。図２の取り出し姿勢では、ピストンロッド７２が鉛直方向と平行にされているものの、ピストンロッド７２が鉛直方向に対して幾分傾斜されることもある。

再び図１を参照すると、本例のロボットシステムＲＳにおける移動検出装置４０は、上述したシリンダ装置７０のピストンロッド７２が後退移動したことを検出する機能を有する。本例の移動検出装置４０は、一般的なリードスイッチであり、シリンダ装置７０のシリンダ７１に組み込まれうる（図３参照）。また、本例のロボットシステムＲＳにおける流体圧調節装置３０は、上述したシリンダ装置７０のシリンダ７１内部の流体圧を調節する機能を有する。より具体的に、流体圧調節装置３０は、シリンダ７１内部の流体圧を、例えば、上述した取り出し姿勢のハンドＲＨがワークを把持していないときにはピストンロッド７２が流体圧によって後退移動し、かつ、取り出し姿勢のハンドＲＨが１つ以上のワークを把持しているときにはピストンロッド７２が後退移動せずに初期位置に留まるような圧力値に調節しうる。このような圧力値を以下では第１圧力値と称する。第１圧力値はワークの種類に応じて予め設定されうる。

図４及び図５は、取り出し姿勢のハンドＲＨを示す側面図であり、いずれもシリンダ７１内部の流体圧が上記の第１圧力値にされた状態を示している。図４のように、取り出し姿勢のハンドＲＨがワークＷを把持していないとき、すなわち、把持部８０がワークＷの吸着に失敗したときには、ピストンロッド７２がシリンダ７１内の流体圧によって鉛直方向上向きに後退移動する。他方、図５のように、取り出し姿勢のハンドＲＨが１つ以上のワークＷを把持しているとき、すなわち、把持部８０がワークＷの吸着に成功したときには、把持部８０からピストンロッド７２に作用する鉛直方向下向きの力が相対的に大きくなるので、ピストンロッド７２は流体圧によって後退移動せずに初期位置に留まる。

同様に、本例の流体圧調節装置３０は、シリンダ７１内部の流体圧力を、取り出し姿勢のハンドＲＨが１つのワークのみを把持しているときにはピストンロッド７２が流体圧によって後退移動し、かつ、取り出し姿勢のハンドＲＨが２つ以上のワークを把持しているときにはピストンロッド７２が後退移動せずに初期位置に留まるような、第１圧力値よりも大きい他の圧力値に調節しうる。このような他の圧力値を以下では第２圧力値と称する。第２圧力値も、第１圧力値と同様に、ワークの種類に応じて予め設定されうる。図６及び図７は、取り出し姿勢のハンドＲＨを示す側面図であり、いずれもシリンダ７１内部の流体圧が上記の第２圧力値にされた状態を示している。図６のように、取り出し姿勢のハンドＲＨが１つのワークＷのみを把持しているときには、ピストンロッド７２がシリンダ７１内の流体圧によって鉛直方向上向きに後退移動する。他方、図７のように、取り出し姿勢のハンドＲＨが２つ以上のワークＷを把持しているときには、把持部８０からピストンロッド７２に作用する鉛直方向下向きの力が相対的に大きくなるので、ピストンロッド７２は流体圧によって後退移動せずに初期位置に留まる。

続いて、本例の流体圧調節装置３０の動作原理について説明する。以下の説明において、ロボットシステムＲＳのシリンダ装置７０は空気圧によって駆動されるものとし、流体圧調節装置３０はシリンダ７１内の空気圧を調節するものとする。図８は、図１のロボットシステムＲＳにおける流体圧調節装置３０の空気圧回路図である。図８のように、本例の流体圧調節装置３０は、フィルタＦＬ及びレギュレータＲＧを介して空気圧源ＡＳに接続されたソレノイドバルブＳＶを有している。本例のソレノイドバルブＳＶは、所定の第１位置、第２位置、及び第３位置の間で移動可能な３位置電磁弁であり、図８には、中立位置である第２位置に在る状態のソレノイドバルブＳＶが示されている。ここでいう中立位置とは、制御信号の入力が無いときのソレノイドバルブＳＶの位置である。

図８のように、本例の流体圧調節装置３０におけるソレノイドバルブＳＶよりも下流側の流路は、第１エアオペレートバルブＡＯ１及び精密レギュレータＰＲを経由してシリンダ７１のロッド側接続口ＣＰ１に到達する第１流路ＦＣ１と、第２エアオペレートバルブＡＯ２及び電空レギュレータＥＲを介してロッド側接続口ＣＰ１に到達する第２流路ＦＣ２と、に分岐している。図８から分かるように、ソレノイドバルブＳＶが第２位置に在るときには、空気圧源ＡＳからの圧縮空気がソレノイドバルブＳＶにおいて遮断されるとともに、第１流路ＦＣ１と第２流路ＦＣ２の双方がソレノイドバルブＳＶにおいて大気圧に接続される。このときには、第１エアオペレートバルブＡＯ１と第２エアオペレートバルブＡＯ２の双方が開放されるので、シリンダ７１内の空気圧が大気圧と等しくなる。従って、ソレノイドバルブＳＶが第２位置に在るときに、シリンダ装置７０のピストンロッド７２が空気圧によって後退移動することはない。

図８のように、本例のソレノイドバルブＳＶは、制御装置２０の移動指令部２２からの制御信号に従って、第１位置又は第３位置に移動するように構成されている。このような制御信号を以下では移動指令と称する。図９は、図８と同様の空気圧回路図であり、ソレノイドバルブＳＶが第１位置に移動したときの状態を示している。このときの圧縮空気の流れが矢印Ａ９０によって表されている。矢印Ａ９０から分かるように、ソレノイドバルブＳＶが第１位置に在るときには、空気圧源ＡＳからの圧縮空気がソレノイドバルブＳＶを通って第２流路ＦＣ２に供給されるとともに、第１流路ＦＣ１がソレノイドバルブＳＶにおいて大気圧に接続される。このときには、第２エアオペレートバルブＡＯ２が開放されるとともに第１エアオペレートバルブＡＯ１が閉鎖されるので、空気圧源ＡＳからの圧縮空気が、第２流路ＦＣ２の電空レギュレータＥＲを通ってロッド側接続口ＣＰ１に供給される。従って、ソレノイドバルブＳＶが第１位置に在るときには、電空レギュレータＥＲによってシリンダ７１内の空気圧を任意に調節でき、それにより、ピストンロッド７２を空気圧によって後退移動させることができる。図９のように、電空レギュレータＥＲは、制御装置２０の圧力指令部２３からの制御信号に基づいてシリンダ７１内の空気圧を調節する。このような制御信号を以下では圧力指令と称する。電空レギュレータＥＲは、例えば、シリンダ７１内の空気圧を、上記の第１圧力値又は第２圧力値に調節しうる。

続いて、図１０は、図８と同様の空気圧回路図であり、ソレノイドバルブＳＶが第３位置に移動したときの状態を示している。このときの圧縮空気の流れが矢印Ａ１００によって表されている。矢印Ａ１００から分かるように、ソレノイドバルブＳＶが第３位置に在るときは、空気圧源ＡＳからの圧縮空気がソレノイドバルブＳＶを通って第１流路ＦＣ１に供給されるとともに、第２流路ＦＣ２がソレノイドバルブＳＶにおいて大気圧に接続される。このときには、第１エアオペレートバルブＡＯ１が開放されるとともに、第２エアオペレートバルブＡＯ２が閉鎖されるので、空気圧源ＡＳからの圧縮空気が、第１流路ＦＣ１の精密レギュレータＰＲを通ってロッド側接続口ＣＰ１に供給される。そして、精密レギュレータＰＲは、その出力圧力を極めて精密に調節できるので、例えば、ピストンロッド７２に作用する押圧力がピストンロッド７２を後退移動させない程度の大きさになるようにシリンダ７１内の空気圧を調節できる。これにより把持部８０に作用する重力の一部が上記の押圧力によって相殺されるので、把持部８０がワークに接触するときの衝撃を緩和できる。その結果、把持部８０の重量が大きい場合であっても、把持部８０とワークＷの接触時の衝撃によってワークＷが損傷することを防止できる。

再び図１を参照すると、本例のロボットシステムＲＳにおける制御装置２０は、動作制御部２１、移動指令部２２、及び圧力指令部２３を有している。ここで、本例の動作制御部２１は、予め作成された動作プログラムに従って、ロボット１０の各部に対する動作指令を生成する。このようにして生成された動作指令は、ロボット１０の各部を駆動するサーボモータに送信される。また、本例の移動指令部２２は、上述した把持状態判定処理において、流体圧調節装置３０のソレノイドバルブＳＶに対する移動指令を生成する（図９及び図１０参照）。そして、本例の圧力指令部２３は、上述した把持状態判定処理において、流体圧調節装置３０の電空レギュレータＥＲに対する圧力指令を生成する（図９参照）。

再び図１を参照すると、本例のロボットシステムＲＳにおける判定装置５０は、上述した把持状態判定処理において、ハンドＲＨによるワークの把持状態を判定する機能を有する。より具体的に、本例の判定装置５０は、ハンドＲＨのシリンダ７１内の流体圧の大きさと、移動検出装置４０による検出結果とに基づいて、ハンドＲＨが指定個数のワークを把持しているかどうかを判定する。特に、本例の判定装置５０は、シリンダ７１内の流体圧が上記の第１圧力値であるときにピストンロッド７２が後退移動した場合には、ハンドＲＨがワークＷを把持していないと判定する一方で（図４参照）、シリンダ７１内の流体圧が上記の第１圧力値であるときにピストンロッド７２が後退移動しなかった場合には、ハンドＲＨが１つ以上のワークＷを把持していると判定する（図５参照）。さらに、本例の本例の判定装置５０は、シリンダ７１内の流体圧が上記の第２圧力値であるときにピストンロッド７２が後退移動した場合には、ハンドＲＨが１つのワークＷのみを把持していると判定する一方で（図６参照）、シリンダ７１内の流体圧が上記の第２圧力値であるときにピストンロッド７２が後退移動止しなかった場合には、ハンドＲＨが２つ以上のワークＷを把持していると判定する（図７参照）。なお、図１では判定装置５０と制御装置２０が別個の装置として示されているものの、判定装置５０は制御装置２０の一部であってもよい。

次に、本実施形態のロボットシステムＲＳにおける把持状態判定処理の具体的な手順について説明する。図１１は、例示的な把持状態判定処理の手順を示すフローチャートである。図１１のように、先ず、ステップＳ１０１では、制御装置２０の移動指令部２２が、流体圧調節装置３０のソレノイドバルブＳＶを上記の第２位置にすべきとの移動指令を送信する。これにより、流体圧調節装置３０の第１エアオペレートバルブＡＯ１と第２エアオペレートバルブＡＯ２の双方が開放されるので、シリンダ装置７０のシリンダ７１内の残圧が除去される（図８参照）。次いで、ステップＳ１０２では、制御装置２０の移動指令部２２が、流体圧調節装置３０のソレノイドバルブＳＶを上記の第３位置にすべきとの移動指令を送信する。これにより、シリンダ７１内の空気圧が精密レギュレータＰＲによって調節されるので、ピストンロッド７２を後退移動させない程度の大きさの押圧力がピストンロッド７２に加えられる（図１０参照）。

次いで、ステップＳ１０３では、アームＲＡがハンドＲＨを上記の取り出し位置に移動させる。このとき、ハンドＲＨの把持部８０に作用する重力の一部が上記の押圧力によって相殺されるので、把持部８０がワークに接触するときの衝撃が緩和される。なお、ハンドＲＨが取り出し位置に移動してワークＷを把持するまでは、上述したシリンダ７１の基部側接続口ＣＰ２が大気圧に接続されることが好ましい。これにより、フローティング機構としてのシリンダ装置７０からワークＷに作用しうる反力の大きさが、そのフローティング量によらず一定に保持される。従って、移動中のハンドＲＨが意図せずにワークＷと干渉したとしても、それによりハンドＲＨからワークＷに大きな反力が加わることを防止できる。これに対して、バネ等の弾性体を使用した従来のフローティング機構によると、ワークに加わる反力の大きさがフローティング量に比例して増大するので、ハンドとワークの意図しない干渉によってワークに大きな損傷が生じることがある。

次いで、ステップＳ１０４では、制御装置２０の圧力指令部２３が、シリンダ７１内の空気圧を上記の第１圧力値にすべきとの圧力指令を送信する。次いで、ステップＳ１０５では、アームＲＡがハンドＲＨを所定の判定位置に移動させる。ここでいう判定位置は、例えば、上記の取り出し位置から鉛直方向の上向きに所定距離だけ離間した位置である。次いで、ステップＳ１０６では、制御装置２０の移動指令部２２が、流体圧調節装置３０のソレノイドバルブＳＶを上記の第１位置にすべきとの移動指令を送信する。これにより、流体圧調節装置３０の第１エアオペレートバルブＡＯ１が閉鎖されるとともに、第２エアオペレートバルブＡＯ２が開放されるので、電空レギュレータＥＲによってシリンダ７１の空気圧が第１圧力値に調節される（図９参照）。

次いで、ステップＳ１０７では、ピストンロッド７２が後退移動したかどうかを、移動検出装置４０が検出する。ここで、ピストンロッド７２が後退移動した場合には（ステップＳ１０７のＹＥＳ）、ハンドＲＨがワークＷを把持していないと、判定装置５０が判定する（ステップＳ１０８）。このときのハンドＲＨの状態が図４に例示されている。その後、ロボットシステムＲＳは上記のステップＳ１０１に戻る。他方、ピストンロッド７２が後退移動しなかった場合には（ステップＳ１０７のＮＯ）、ハンドＲＨが１つ以上のワークＷを把持していると、判定装置５０が判定する（ステップＳ１０９）。このときのハンドＲＨの状態が図５に例示されている。次いで、ステップＳ１１０では、制御装置２０の圧力指令部２３が、シリンダ７１内の空気圧を上記の第２圧力値にすべきとの圧力指令を送信する。その結果、電空レギュレータＥＲによってシリンダ７１内の空気圧が第２圧力値に調節される（図９参照）。

次いで、ステップＳ１１１では、ピストンロッド７２が後退移動したかどうかを、移動検出装置４０が再び検出する。ここで、ピストンロッド７２が後退移動しなかった場合には（ステップＳ１１１のＮＯ）、ハンドＲＨが１つのワークＷのみを把持していると、判定装置５０が判定する（ステップＳ１１２）。このときのハンドＲＨの状態が図６に例示されている。その後、ロボットシステムＲＳは把持状態判定処理を終了する。他方、ピストンロッド７２が後退移動した場合には（ステップＳ１１１のＹＥＳ）、ハンドＲＨが２つ以上のワークＷを把持していると、判定装置５０が判定する（ステップＳ１１３）。このときのハンドＲＨの状態が図７に例示されている。次いで、ステップＳ１１４では、アームＲＡがハンドＲＨをコンテナＣ内の所定の返却位置まで移動させてから、ハンドＲＨが電磁石８１の吸着状態を解除してワークＷを返却する。ここでいう返却位置は、例えば、上記の取り出し位置から鉛直方向の上向きに所定距離だけ離間した位置である。その後、ロボットシステムＲＳは上記のステップＳ１０１に戻る。

以上のように、本例のロボットシステムＲＳによれば、シリンダ装置７０のシリンダ７１内の流体圧の大きさと、ピストンロッド７２の後退移動の検出結果とに基づいて、ハンドＲＨによるワークＷの把持状態を判定できる。より具体的には、シリンダ７１内の流体圧を所定の第１圧力値に調節するとともに、第１圧力値の流体圧によってピストンロッド７２が後退移動するかどうかを検出することによって、ハンドＲＨがワークＷを把持しているかどうかを判定できる（図１１のステップＳ１０７を参照）。従って、本例のロボットシステムＲＳによれば、ハンドＲＨが１つ以上のワークＷを把持しているかどうかを簡易かつ安価な機構によって判定できるようになる。さらに、本例のロボットシステムＲＳによれば、ハンドＲＨをコンテナＣの外部に移動させることなく、ハンドＲＨが１つ以上のワークＷを把持しているかどうかを判定できるので、バラ積みされたワークＷを取り出すためのサイクルタイムを短縮できるようになる。

また、本例のロボットシステムＲＳによれば、シリンダ７１内の流体圧を所定の第２圧力値に調節するとともに、第２圧力値の流体圧によってピストンロッド７２が後退移動するかどうかを検出することによって、ハンドが１つのワークのみを把持しているかどうかを判定できる（図１１のステップＳ１１１参照）。従って、本例のロボットシステムＲＳによれば、ハンドＲＨが１つのワークＷのみを把持しているかどうかを簡易かつ安価な機構によって判定できるようになる。さらに、本例のロボットシステムＲＳによれば、ハンドＲＨをコンテナＣの外部に移動させることなく、ハンドＲＨが１つのワークＷのみを把持しているかどうかを判定できるので、バラ積みされたワークＷを１つずつ取り出すためのサイクルタイムを短縮できるようになる。

本発明は、上記の実施形態のみに限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内で種々改変されうる。例えば、上記の実施形態では、電磁石８１の吸引力によってワークＷを把持する電磁吸着式のハンドＲＨを例示したものの、本発明のロボットシステムは、例えば、真空吸着式又はサーボ駆動式のハンドを備えていてもよい。また、上述したロボットシステムＲＳの各部の寸法、形状、及び材質等は一例にすぎず、本発明の効果を達成するために多様な寸法、形状、及び材質等が採用されうることは言うまでもない。

１０ ロボット
２０ 制御装置
２１ 動作制御部
２２ 移動指令部
２３ 圧力指令部
３０ 流体圧調節装置
４０ 移動検出装置
５０ 判定装置
６０ 基部
７０ シリンダ装置
７１ シリンダ
７２ ピストンロッド
８０ 把持部
８１ 電磁石
８２ 吸着部材
ＡＯ１ 第１エアオペレートバルブ
ＡＯ２ 第２エアオペレートバルブ
Ｃ コンテナ
ＣＰ１ ロッド側接続口
ＣＰ２ 基部側接続口
ＥＲ 電空レギュレータ
ＦＣ１ 第１流路
ＦＣ２ 第２流路
ＰＲ 精密レギュレータ
ＲＡ アーム
ＲＨ ハンド
ＲＷ 手首部
ＳＶ ソレノイドバルブ
Ｗ ワーク

Claims (4)

1. アームとハンドを備えるロボットによって、バラ積みされた同一種類のワークを順次取り出すロボットシステムであって、
   前記ハンドは、
   前記アームに取り付けられる基部と、
   前記基部から延在するシリンダと、前記シリンダの延在方向における先端部から突出し、前記シリンダ内の流体圧によって突出方向と反対向きに移動可能なピストンロッドと、を有するシリンダ装置と、
   前記ピストンロッドの突出方向の先端部に装着される、ワークを把持可能な把持部と、を備え、
   前記ロボットシステムは、
   前記シリンダ内の流体圧を調節可能な流体圧調節装置と、
   前記ピストンロッドが前記突出方向と反対向きに移動したことを検出する移動検出装置と、
   前記シリンダ内の流体圧の大きさと前記移動検出装置の検出結果とに基づいて、前記ハンドが指定個数のワークを把持しているかどうかを判定する判定装置と、をさらに備えるロボットシステム。
2. 請求項１に記載のロボットシステムにおいて前記ハンドによるワークの把持状態を判定する判定方法であって、
   前記シリンダ内の流体圧を、前記把持部がワークを把持しないときには前記ピストンロッドが前記突出方向と反対向きに移動し、かつ、前記把持部がワークを把持するときには前記ピストンロッドが移動しない第１圧力値に、前記流体圧調節装置によって調節し、
   前記ピストンロッドが前記突出方向と反対向きに移動したかどうかを前記移動検出装置によって検出し、
   前記第１圧力値の流体圧によって前記ピストンロッドが前記突出方向と反対向きに移動した場合に、前記ハンドがワークを把持していないと判定する一方で、前記第１圧力値の流体圧によって前記ピストンロッドが移動しない場合に、前記ハンドがワークを把持していると判定する、判定方法。
3. 前記ハンドがワークを把持していると判定した場合に、前記シリンダ内の流体圧を、前記把持部が１つのワークのみを把持するときには前記ピストンロッドが前記突出方向と反対向きに移動し、かつ、前記把持部が２つ以上のワークを把持するときには前記ピストンロッドが移動しない第２圧力値に、前記流体圧調節装置によって調節し、
   前記ピストンロッドが前記突出方向と反対向きに移動したかどうかを、前記移動検出装置によって再度検出し、
   前記第２圧力値の流体圧によって前記ピストンロッドが前記突出方向と反対向きに移動した場合に、前記ハンドが１つのワークのみを把持していると判定する一方で、前記第２圧力値の流体圧によって前記ピストンロッドが移動しない場合に、前記ハンドが２つ以上のワークを把持していると判定する、請求項２に記載の判定方法。
4. 前記把持部がワークを把持するまでは、前記ピストンロッドが前記突出方向と反対向きに移動することなく前記把持部に作用する重力を相殺するように、前記シリンダ内の流体圧を前記流体圧調節装置によって調節する、請求項２または３に記載の判定方法。

Images