JP2015221468A

JP2015221468A - 負圧検出システム

Info

Publication number: JP2015221468A
Application number: JP2014106799A
Authority: JP
Inventors: 国大岩本; Kunihiro Iwamoto
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2014-05-23
Filing date: 2014-05-23
Publication date: 2015-12-10
Anticipated expiration: 2034-05-23
Also published as: JP6318847B2

Abstract

【課題】簡易な構成で、吸引パッドにおける物体の吸着状態を検出する。【解決手段】負圧検出システムは、吸引パッド１７と、吸引パッド１７のパッド内を減圧する真空ポンプ１１と、真空ポンプ１１が発生させた駆動音を取得するマイク１３と、マイク１３が取得した真空ポンプ１１の駆動音に応じて、吸引パッド１７の減圧の状態を判定する演算制御部１４と、を備える。これにより、吸引パッド１７への物体の吸着を、真空ポンプ１１の駆動音に基づいて判定することができる。【選択図】図２

Description

本発明は、吸引パッドへの真空吸着を検出する負圧検出システムに関する。

従来、このような分野の技術として、特開２００３−２４５８８５号公報がある。ロボットの搬送ヘッドの先端に、ワークを保持するワーク保持面と、搬送ヘッド中央部のワーク保持面より後退した位置に設けられた気体吐出部と、気体吐出部とワーク保持面とを結ぶ気体案内面を形成し、気体吐出部から気体案内面に沿って空気を供給して搬送ヘッド前面に負圧を発生させてワークを保持する。気体吐出部は、気体案内面に向かって開口するスリットを有するノズルと、ノズルの中央に搬送ヘッド前面側に向けて開口し圧力センサと接続された圧力検出ポートを有する。圧力検出ポートは、ワーク非保持状態では大気圧、保持状態では負圧となり、それらを検出することによりワークの有無を検知する。

特開２００３−２４５８８５号公報

このようなロボットには、自律動作するロボットと、人が操作を行うロボットがある。自律動作により吸引パッドへのワークの吸着を行うロボットにおいて、ロボットによるワークの吸着の有無が判定できないと、吸着に失敗したときに自動でやり直し動作ができず、タスクを遂行することができない。また人が操作するロボットにおいて、ロボットによるワークの吸着の有無が判定できないと、ワークの吸着が成功しているか否かは、ワークを持ち上げるまで判断することができないという問題が有る。したがって、ワークの吸着の有無を判断するために、圧力センサや真空圧センサといった気圧センサが用いられている。しかしながら、気圧センサ及び気圧センサを取り付けると、取り付け部品等のコストが増加すると共に、搭載スペースの確保が必要になる。
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、小型で安価な方法により、吸引パッドへの真空吸着の可否を検出する負圧検出システムを提供する。

本発明にかかる負圧検出システムは、吸引パッドと、前記吸引パッドを減圧する真空ポンプと、前記真空ポンプが発生する駆動音を取得するマイクと、前記マイクが取得した前記真空ポンプの駆動音に応じて、前記吸引パッドの減圧の状態を判定する演算制御部と、を備える。
これにより、吸引パッドへの物体の吸着を、真空ポンプの駆動音に基づいて判定することができる。

簡易な構成で、吸引パッドにおける物体の吸着状態を検出することができる。

実施の形態１にかかるロボットの構成物品を示す図である。実施の形態１にかかるロボットの概略図である。実施の形態１にかかるロボットの動作フローチャートである。実施の形態１にかかる真空ポンプの作動音と吸引パッド内の圧力の関係を示す図である。実施の形態２にかかるロボットの動作フローチャートである。

実施の形態１
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１及び図２に示すように、ロボット１は、本体部２と、本体部２に一端が連結されたアーム３と、を備える。ロボット１は、本体部２に、真空ポンプ１１と、真空ポンプ１１を動作させる電力を供給する電源１２と、真空ポンプ１１の駆動音を取得するマイク１３と、演算制御部１４と、マイク１３で取得された駆動音を記憶する記憶部１５と、利用者により操作が行われる操作部１６と、を備える。アーム３は複数の関節軸を有し、先端に吸引パッド１７を備える。ロボット１は、アーム３の先端に設けられた吸引パッド１７を対象物体（以下、ワークＷ）上に移動させ、ワークＷの吸着を行う。

真空ポンプ１１は、エアチューブ１１ａを介して、吸引パッド１７と接続されている。真空ポンプ１１は、電源１２から電力が供給される。真空ポンプ１１の駆動により、エアチューブ１１ａ内の空気が吸引される。これにより、真空ポンプ１１は、エアチューブ１１ａに連結している吸引パッド１７の前面を負圧にして、ワークＷを吸着させる。なお、真空ポンプ１１は、吸引パッド１７にワークＷが吸着されると、エアチューブ１１ａの気流の流量が変化し、真空ポンプ１１の駆動音が変化する。具体的には、真空ポンプ１１の駆動音は、吸引パッド１７にワークＷが吸着された場合に、周波数が低く、音量が小さくなる。

電源１２は、真空ポンプ１１に接続されている。電源１２は、真空ポンプ１１を動作させるための電力を供給する。電源１２は、演算制御部１４の制御信号に応じて、真空ポンプ１１への電力の供給状態を変化させる。

マイク１３は、真空ポンプ１１の近傍に配置されている。マイク１３は、真空ポンプ１１の駆動音の情報を取得して、電気信号に変換し、演算制御部１４に出力する。

演算制御部１４は、マイク１３が取得した真空ポンプ１１の駆動音に基づいて、吸引パッド１７内部の圧力を推定し、吸引パッド１７の吸着状態を判定する。また、演算制御部１４は、操作部１６から入力された操作信号に基づき、真空ポンプ１１への電力供給を制御することにより、真空ポンプ１１の動作を制御する。また、演算制御部１４は、操作部１６の操作信号に基づいて、アーム３の動作を制御する。演算制御部１４は、例えば、メモリやＣＰＵ（Central Processing Unit）等により構成されている。

記憶部１５は、マイク１３により最初に取得された真空ポンプ１１の駆動音を、レファレンス値として記憶する。また記憶部１５は、事前に実験的に求めた、吸引パッド１７にワークＷが吸着したときと、吸着していないときの、真空ポンプ１１の駆動音の閾値を記憶する。

操作部１６は、利用者による操作を受け付けるコントローラである。操作部１６は、ボタンやスイッチにより構成されている。操作部１６の操作により生成された操作信号は、演算制御部１４に出力される。なお、操作部１６は、ロボット１の外部に配置され、有線又は無線によって操作信号を演算制御部１４に出力するものであっても良い。

吸引パッド１７は、アーム３の先端に設けられたパッドである。吸引パッド１７は、エアチューブ１１ａを介して、真空ポンプ１１と接続されている。吸引パッド１７は、真空ポンプ１１が駆動することによって前面が負圧の状態となり、ワークＷを吸着する。

次に、図３を参照して、ロボット１の動作を説明する。

最初に、ロボット１は、アームリーチング動作を開始する（ステップＳ１１）。すなわち、演算制御部１４は、アーム３の先端がワークＷ上となる目標位置として設定し、目標位置にアーム３が配置されるように、アーム３の動作を制御して位置調整を行う。

演算制御部１４は、アーム３が目標位置に到達したか否かを判定する（ステップＳ１２）。ロボット１が目標位置に到達していなければ（ステップＳ１２でＮｏ）、ステップＳ１１に戻り、アーム３の位置調整を続行する。ロボット１が目標位置に到達していれば（ステップＳ１２でＹｅｓ）、ステップＳ１３に進む。

次に、ロボット１は、吸引確認動作を開始する。なお、ステップＳ１３〜ステップＳ１８は、吸引パッド１７による吸引を行い、吸引状態を確認するステップである。

ロボット１は、吸引動作を行う（ステップＳ１３）。例えば、利用者が行った操作部１６の操作に基づき、真空ポンプ１１が駆動を開始する。

ロボット１は、真空ポンプ１１の駆動音の測定を行う（ステップＳ１４）。すなわち、マイク１３は、真空ポンプ１１の駆動音を取得し、駆動音の情報を演算制御部１４に出力する。

演算制御部１４は、マイク１３による真空ポンプ１１の駆動音の取得が、初回であるか否かを判定する（ステップＳ１５）。マイク１３による真空ポンプ１１の駆動音の取得が初回であれば（ステップＳ１５でＹｅｓ）、ステップＳ１６に進む。マイク１３による駆動音の取得が初回でなければ（ステップＳ１５でＮｏ）、ステップＳ１７に進む。

記憶部１５は、マイク１３により取得された真空ポンプ１１の駆動音の情報を、レファレンス値として記憶する（ステップＳ１６）。

演算制御部１４は、マイク１３により取得された真空ポンプ１１の駆動音から、吸着状態の判定を行う（ステップＳ１７）。ここで、図４に示すように、真空ポンプ１１の駆動音の音量と、吸引パッド１７の内部にかかる圧力の間には関係がある。真空ポンプ１１の音が大きい場合には、吸引パッド１７の内部は正圧であり、真空ポンプ１１の音が小さい場合には、吸引パッド１７の内部は負圧である。演算制御部１４は、真空ポンプ１１の駆動音の音量が、記憶部１５にあらかじめ記憶された閾値より小さく、レファレンス値と大きく異なれば（ステップＳ１７でＹｅｓ）、吸引パッド１７にワークＷが吸着されたと判定し、ステップＳ１８に進む。真空ポンプ１１の駆動音の音量が閾値より大きく、レファレンス値と大きく異ならなければ（ステップＳ１７でＮｏ）、吸引パッド１７にワークＷが吸着されていないと判定し、ステップＳ１４に戻り、処理を繰り返す。

演算制御部１４は、吸引パッド１７への吸引を完了する（ステップＳ１８）。例えば、演算制御部１４は、真空ポンプ１１の駆動状態を制御し、吸引パッド１７にワークＷが吸着された状態を維持する。

ロボット１は、アーム３の動作を開始する（ステップＳ１９）。これにより吸引パッド１７に吸引されたワークＷを移動させる。より具体的には、演算制御部１４は、操作部１６から入力された操作信号に基づいて、アーム３を制御する制御信号を生成し、アーム３を動作させる。

アーム３の動作の完了により、ロボット１は動作を完了する（ステップＳ２０）。

これにより、ロボット１は、吸引パッド１７への物体の吸着を行う場合に、専用のセンサを使うことなく、真空ポンプ１１の駆動音の音量に基づいて、吸着を確認できる。そのため、ロボット１には、気圧センサを用いる必要がなく、コストを低減し搭載スペースを削減することができる。また、ロボット１が音声入力により操作されるものである場合には、音声認識用にあらかじめロボット１に搭載させたマイクを、真空ポンプ１１の駆動音を取得するマイク１３として利用することで、よりコストを削減することができる。

実施の形態２
次に、図５を参照して、真空ポンプ１１の駆動音の大小ではなく、駆動音の周波数の高低によって判定を行う動作について説明する。

最初に、ロボット１は、アームリーチング動作を開始する（ステップＳ３１）。

演算制御部１４は、アーム３が目標位置に到達したか否かを判定する（ステップＳ３２）。ロボット１が目標位置に到達していなければ（ステップＳ３２でＮｏ）、ステップＳ３１に戻り、アーム３の位置調整を続行する。ロボット１が目標位置に到達していれば（ステップＳ２２でＹｅｓ）、ステップＳ３３に進む。

ロボット１は、吸引動作を行う（ステップＳ３３）。例えば、利用者による操作部１６の操作に基づき、真空ポンプ１１が駆動を開始する。

ロボット１は、真空ポンプ１１の駆動音の測定を行う（ステップＳ３４）。すなわち、マイク１３は、真空ポンプ１１の駆動音を取得し、駆動音の情報を演算制御部１４に出力する。

演算制御部１４は、マイク１３による真空ポンプ１１の駆動音の取得が、初回であるか否かを判定する（ステップＳ３５）。マイク１３による真空ポンプ１１の駆動音の取得が初回であれば（ステップＳ３５でＹｅｓ）、ステップＳ３６に進む。マイク１３による駆動音の取得が初回でなければ（ステップＳ３５でＮｏ）、ステップＳ３７に進む。

記憶部１５は、マイク１３により取得された真空ポンプ１１の駆動音の情報を、レファレンス値として記憶する（ステップＳ３６）。

演算制御部１４は、マイク１３により取得された真空ポンプ１１の駆動音から、吸着状態の判定を行う（ステップＳ３７）。ここで、真空ポンプ１１の駆動音の周波数と、吸引ポンプ１７の内部の圧力の間には関係が有る。真空ポンプ１１の駆動音の周波数が高ければ、吸引ポンプ１７の内部は正圧であり、真空ポンプ１１の駆動音の周波数が低ければ、吸引ポンプ１７の内部は負圧である。演算制御部１４は、真空ポンプ１１の駆動音の周波数があらかじめ記憶部１５に記憶した閾値より低く、レファレンス値と大きく異なれば（ステップＳ３７でＹｅｓ）、吸引パッド１７にワークＷが吸着されたと判定し、ステップＳ３８に進む。真空ポンプ１１の駆動音の周波数が閾値より高く、レファレンス値と大きく異ならなければ（ステップＳ３７でＮｏ）、吸引パッド１７にワークＷが吸着されていないと判定し、ステップＳ３４に戻り、処理を繰り返す。

演算制御部１４は、吸引パッド１７への吸引を完了する（ステップＳ３８）。

ロボット１は、アーム３の動作を開始する（ステップＳ３９）。これにより吸引パッド１７に吸引されたワークＷを移動させる。

アーム３の動作の完了により、ロボット１は動作を完了する（ステップＳ４０）。

これにより、ロボット１は、真空ポンプ１１の駆動音の周波数に基づいて、吸引パッド１７への吸着状態を確認できる。そのため、ロボット１には、気圧センサを用いる必要がなく、コストを低減し搭載スペースを削減することができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

例えば、実施の形態１では、真空ポンプ１１の駆動音の音量に基づいて吸着状態を判定し、実施の形態２では、真空ポンプ１１の駆動音の周波数に基づいて吸着状態を判定する動作について記載したが、真空ポンプ１１の駆動音の音量と周波数の両方に基づいて吸着状態を判定することにしても良い。

また、ロボット１は、本体部２に複数の車輪等を設け、走行するものであっても良い。この場合、ステップＳ１のアームリーチング動作を行う前に、ワークＷの近傍まで走行するステップを設けても良い。

また、図２において、マイク１３は、ロボット１の頭部にあたる箇所に設けられているように記載したが、真空ポンプ１１の駆動音を取得できる場所に配置されていれば良い。

１ロボット
２本体部
３アーム
１１真空ポンプ
１１ａエアチューブ
１２電源
１３マイク
１４演算制御部
１５記憶部
１６操作部
１７吸引パッド
Ｗワーク

Claims

吸引パッドと、
前記吸引パッドのパッド内を減圧する真空ポンプと、
前記真空ポンプが発生させた駆動音を取得するマイクと、
前記マイクが取得した前記真空ポンプの駆動音に応じて、前記吸引パッドの減圧の状態を判定する演算制御部と、を備える、負圧検出システム。