JP2015218022A - 部品供給装置、自動識別機能付きロボット及びロボット組立システム - Google Patents

Abstract

【課題】生産ラインにおいてロボットまたは作業者が必要な部品の供給を受けて作業を行う場合に、部品の供給を正確にかつ効率的に行う部品供給装置を提供する。【解決手段】部品５を供給するパレット３の表面に部品５の種類に対応する凹凸のパターンなどの識別パターン情報を予め形成しておく。所定の位置に存在する表示器４の位置にパレットを移動した際に、識別パターン情報を検出する検出手段を有する表示器４が、検出したバイナリ識別パターン情報の表示手段により表示する。表示器４のライトが点灯または消灯することで、バイナリ識別パターン情報をロボット２に知らせる。ロボット２はカメラ１により表示器のライトの点灯または消灯を判定して、予め登録された部品の種類とバイナリ識別パターン情報との対応関係から部品の種類を判定する。【選択図】図１

Description

本発明は、部品供給装置、作業に必要な部品を自動識別するロボット及びこれらの部品供給装置とロボットとを用いたロボット組立システムに関する。

近年、消費者ニーズの多様化に応えるために多品種少量生産に適したセル生産方式を採用した生産ラインが増えている。セル生産方式はタイムリーな製品の市場供給や在庫圧縮に適しているが、手戻りの削減や生産リードタイムの短縮が課題であり、組立時の部品供給の方法に以下のような工夫がなされている。

図６は、従来の部品供給棚の構成図である。作業者がセル生産方式で製品を組み立てる際に、図６に示すようないろいろな部品が収納された供給パレット３１が並んでいる部品棚３０から必要な部品を間違えることなく取り出して、作業台で組立作業を行わなければならない。そのために、例えば、図６に示すように部品供給棚３０には、部品３２が収納されている供給パレット３１に対応して下側に表示器３３が取り付けられており、その表示器３３で必要な部品とその数を示し、作業者を支援している。

その他の例として、ロボットなどで全自動化する生産ラインにおいては、次のような作業装置にて、部品供給が行われている。つまり、部品ごとに準備された複数の容器が設置されている供給装置から、カメラを使って部品を撮影してこれらの部品の種類を自動認識することで、部品を取り出してワークに取り付けるという部品供給機能を持つ組立装置が考案されている（特許文献１）。

また、近年では、作業者とロボットが協調して生産を行うシステムが提案されている。このシステムでは、ロボットで生産している場所に作業員が入り生産を支援する場面が生じるが、このようなときには、ロボットと作業員の両方に供給されている部品の種類を教える必要がある。

特開２０１０−１４７３９６号公報

特許文献１に記載した技術では、登録した部品の画像と、容器上の部品の画像を比較することで部品の種類を自動認識しているために、供給される部品の認識に時間がかかってしまうという問題がある。

また、近年では、作業者とロボットが協調して生産を行うシステムが提案されている。このシステムでは、ロボットで生産している場所に作業者が入り生産を支援する場面が生じるが、このようなときには、ロボットと作業者の両方に供給されている部品の種類を教える必要がある。作業者が部品の種類を認識してロボットに教える場合には、コントローラ等を用いたシステムが必要となり、複雑な処理が必要となってしまうという問題がある。

上記に鑑み、本発明は、簡単に部品の種類をロボットに教えることのできる部品供給装置、この部品供給装置を用いたロボット及びロボット組立システムを提供することを目的としている。

上記課題を解決するため、本発明の部品を供給する部品供給装置は、収納される部品の種類を示す識別パターン情報が記録された情報記録手段を有する収納部材と、この収納部材に取り付けられた状態で、識別パターン情報を検出する検出手段及び検出した前記識別パターン情報を表示する表示手段を有する表示器とで構成される。

また、本発明によるロボットは、上記の部品供給装置に設けられた表示手段を撮像する撮像手段と、識別パターン情報と部品供給装置に収納されている部品の種類との対応関係を予め記憶する記憶手段と、撮像手段により撮像された画像から識別パターン情報を認識して、記憶手段に記憶されている対応関係に基づいて部品供給装置に収納されている部品の種類を特定する識別手段とで構成される。

さらに、本発明によるロボット組立システムは、上記の部品供給装置と、この部品供給装置の収納部材を供給棚から表示器との取り付け位置まで搬送する搬送手段と、上記のロボットとで構成される。

本発明によれば、部品供給装置により供給される部品の種類が、収納部材に取り付けられた表示器により識別パターン情報で表示されるので、この識別パターン情報をロボットが簡単でかつ正確に自動識別でき、または作業者が正確に判断できるようになる。

また、部品の種類が増えても、識別パターン情報を簡単に変更でき、表示器の表示もそれに対応して変更されるので、さまざまな部品を柔軟に供給する装置を提供することができる。

また、ロボットは、撮像手段で識別パターン情報を撮像し、この識別パターン情報に基づいて部品の種類を特定するため、簡単な構成で部品の種類を識別することができる。

本発明の部品供給装置とロボットとの連携を示す説明図 本発明による部品供給装置の表示器に供給パレットが設置される前の状態図 本発明の部品供給装置の表示器に供給パレットが設置された状態図 本発明によるロボットの機能ブロック図 本発明によるロボットで使用されるコンピュータの構成を示すブロック図 従来の部品供給棚の構成図

本発明に関わる部品供給装置および自動識別機能付きロボット、及びロボット組立システムの実施形態について、図１〜５を用いて説明する。

図１は本発明の部品供給装置とロボットとの連携を示す説明図、図２は本発明による部品供給装置の表示器に供給パレットが設置される前の状態図、図３は本発明の部品供給装置の表示器に供給パレットが設置された状態図、図４は本発明によるロボットの機能ブロック図、図５は本発明によるロボットで使用されるコンピュータの構成を示すブロック図である。

図２に示すように部品供給装置は、部品５の種類に対応する供給パレット３と、その部品の種類を表示する表示器４とで構成される。供給パレット３には、収納される部品５の種類に対応する識別パターン情報として、部品５の種類に対応して予め決められた凹凸パターン９が形成されている。

表示機４は、図２のように供給パレット３の凹凸パターンを検知するピン８と、ピン８で検知した供給パレット３の凹凸パターンに対応して点灯するライト７とで構成されている。

このような構成において、図１に示すように、供給パレット３が図示しない供給棚からパレット搬送装置６により供給されて、表示器４の位置まで移動すると、図３のように凹凸パターン９によってピン８が押し込まれて、そのピン８の状態に応じてライト７が点灯または消灯して凹凸の配列状態が表示される。図３では、例えば右から２番目と４番目のピンが押されることで、右から２番目と４番目のライトが点灯する。

次に図１、図４、図５を用いて、ロボット組立システムの全体動作について説明する。

図１に示すように、ロボット２は、表示器４をカメラ１で撮像する。撮像した画像は、図４に示す画像処理部１５でライト７の点灯パターンを読み取り、供給パレット３の部品の種類を認識する。ロボット制御部１０はロボットアーム駆動制御部１３でアーム機構１４を動かして供給パレット内の部品を把持し、作業を行う。ロボットの組立作業手順の情報は操作部１１から入力する。

ここで、組立作業に必要な部品５の入った供給パレット３が、図示しない供給棚から表示器４の位置までパレット搬送装置６に相当する搬送ローラで搬送されたことを検出して、その検出信号を入出力部１２で受けて、カメラ１で表示器４のライト７の点灯パターンを読み取る。

図５は、ロボット２のロボット制御部１０のコンピュータの構成を示すブロック図であり、ロボット２やロボット組立システム全体の動作を制御するＣＰＵ２１、カメラ１からの撮像信号を入力するカメラインタフェース２４、部品５と凹凸パターンの対応関係を記憶するデータ記憶部２６、ロボット２を動作させるための各種のパラメータやプログラムおよびロボット組立システムで行う各種の処理のプログラムが記憶されたプログラム部２７から構成されている。データ記憶部２６とプログラム部２７とは、記憶装置２５内に存在する。

具体的には、プログラム部２７に記憶されたプログラムをＣＰＵ２１で実行する事により、図４に示したロボット制御部１０、操作部１１、入出力部１２、ロボットアーム駆動制御部１３、画像処理部１５の機能が発揮されることとなる。

ロボット２は、カメラ１により表示器４のライト７を撮像し、この撮像信号をカメラインタフェース２４から取り込んでライトの点灯状態を認識し、記憶部２６に記憶されている対応関係に基づいて供給されている部品の種類を認識する。パレット表面の凹凸の組合せを変えることで、色々な部品に対応することが可能である。例えば、図２の例ではピンが８個であるので、識別パターン情報は８bitつまり２５６種類の部品まで対応することができる。さらに部品の種類を増やす必要がある場合には、凹凸の数を増やすことで対応可能である。

ロボット２は、供給パレット３に収納されている部品５の種類を識別したのち、記憶装置２５に記憶されているプログラムに基づいて部品５に対して作業を行うが、これらの作業は本発明とは関係しないので説明は省略する。

以上の実施例の説明では、部品５の識別パターン情報として、凹凸パターンを用い、この凹凸パターンをピンで読み取るという機械的情報を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、パレットに識別パターン情報として磁石を取り付けておき、この磁石を磁気的に読み取ってランプを点灯させる磁気的情報、あるいはパレットに識別パターン情報として光学的反射板を取り付けておき、この反射板に光を当てて反射光を読み取ってランプを点灯させる光学的情報を用いることもできる。

さらに、表示器に、識別パターン情報とパレットに収納されている部品の種類との対応関係を予め記憶する記憶手段と、検出手段で検出した識別パターン情報から、記憶手段に記憶されている対応関係に基づいてパレットに収納されている部品の種類を認識する認識手段とを有するマイコンシステムと認識手段の認識結果を音声にて出力する音声出力装置を付ければ、凹凸パターンに対応したピンの状態から部品の種類を認識することができ、部品の種類を音声で出力することができる。作業者は視覚と聴覚の両方で部品の種類を確認することができる。

また、上記実施形態において表示器４は８個のライト７で構成されていたが、ピン８で読み取った識別パターン情報に基づいて、数字やアルファベットに変換して表示するものとしても良い。例えば、識別パターン情報とパレットに収納されている部品の種類との対応関係を予め記憶する記憶手段と、検出手段で検出した識別パターン情報から、記憶手段に記憶されている対応関係に基づいてパレットに収納されている部品の種類を認識する認識手段とを有するマイコンシステムと認識手段の認識結果を文字で表示する表示装置（ＬＥＤ表示器等）を付ければ、凹凸パターンに対応したピンの状態から文字を認識することができる。表示する文字を部品名や部品番号とすれば、作業者は組み合立て図面等と対応した部品の種類を確認することができる。

１ カメラ
２ ロボット
３、３１ パレット
４、３３ 表示器
５、３２ 部品
６ 搬送装置
７ ライト
８ ピン
９ 凹凸
１０ ロボット制御部
１１ 操作部
１２ 入出力部
１３ ロボットアーム駆動制御部
１４ アーム機構部
１５ 画像処理部
２１ ＣＰＵ
２２ ＲＡＭ
２３ ＲＯＭ
２４ カメラインタフェース
２５ 記憶装置
２６ データ記憶部
２７ プログラム部
３０ 部品棚

Claims (7)

1. 収納される部品の種類を示す識別パターン情報が記録された情報記録手段を有する収納部材と、
   前記収納部材に取り付けられた状態で、前記識別パターン情報を検出する検出手段及び検出した前記バイナリ識別パターン情報を表示する表示手段を有する表示器と、
   を具備することを特徴とする部品供給装置。
2. 前記識別パターン情報は、前記収納部材の表面に形成された機械的情報であり、
   前記検出手段は、前記機械的情報を読み取る機械的検出手段である
   ことを特徴とする請求項１に記載の部品供給装置。
3. 前記識別パターン情報は、前記収納部材の表面に設けられた磁気的情報であり、
   前記検出手段は、前記磁気的情報を読み取る磁気的検出手段である
   ことを特徴とする請求項１に記載の部品供給装置。
4. 前記識別パターン情報は、前記収納部材の表面に形成された光学的情報であり、
   前記検出手段は、前記光学的情報を読み取る光学的検出手段である
   ことを特徴とする請求項１に記載の部品供給装置。
5. 前記表示器に、前記識別パターン情報と前記収納部材に収納されている部品の種類との対応関係を予め記憶する記憶手段と、
   前記検出手段で検出した識別パターン情報から、前記記憶手段に記憶されている対応関係に基づいて前記収納部材に収納されている部品の種類を認識する認識手段と、
   前記認識手段の認識結果を音声にて出力する音声出力手段を更に有することを特徴とする請求項１ないし４の何れか１項に記載の部品供給装置。
6. 請求項１ないし４の何れか１項に記載された部品供給装置に設けられた前記表示手段を撮像する撮像手段と、
   前記識別パターン情報と前記部品供給装置に収納されている部品の種類との対応関係を予め記憶する記憶手段と、
   前記撮像手段により撮像された画像から前記識別パターン情報を認識して、前記記憶手段に記憶されている対応関係に基づいて前記部品供給装置に収納されている部品の種類を特定する識別手段と、
   を具備することを特徴とするロボット。
7. 請求項１ないし４の何れか１項に記載された部品供給装置と、
   前記部品供給装置の前記収納部材を前記表示器との取り付け位置まで搬送する搬送手段と、
   請求項６に記載されたロボットと、
   からなることを特徴とするロボット組立システム。