JP2016209992A - Robot device, robot controlling method, program, and record medium - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ロボットの手先部材を交換するロボット装置、ロボット制御方法、プログラム及び記録媒体に関する。 The present invention relates to a robot apparatus, a robot control method, a program, and a recording medium for exchanging a hand member of a robot.
近年、多品種かつ少量の製品の生産に対応するために、手先部材として、ロボットハンド等のエンドエフェクタを交換したり、ロボットハンドのフィンガーを交換したりすることが可能なロボット装置が要求されている。作業に適した手先部材に交換することで、ロボット本体を交換することなく、さまざまな形状を持つ部品の把持が可能となる。特許文献1では、サイズや形状の異なる多種の部品に対応してフィンガーを交換するために、フィンガーの着脱を可能とする着脱機構と交換装置が提案されている。 In recent years, there has been a demand for a robot apparatus that can replace end effectors such as a robot hand or a robot hand finger as a hand member in order to cope with the production of a wide variety and a small amount of products. Yes. By exchanging with a hand member suitable for the work, it becomes possible to grip parts having various shapes without exchanging the robot body. Patent Document 1 proposes an attachment / detachment mechanism and an exchange device that allow attachment / detachment of fingers in order to replace the fingers corresponding to various parts having different sizes and shapes.
しかしながら、特許文献1では、ロボットアームを移動して、アーム先端のフィンガーベースに設けられた穴を、フィンガーに設けた軸に嵌合させている。この方法では、穴と軸とを嵌合させるためにクリアランスが設けられており、フィンガーの交換毎にクリアランスの分、フィンガーの取り付け位置がずれる可能性がある。そのため、ハンドベースへのフィンガーの取付けの再現性が低下し、高精度の組立が難しいという問題があった。 However, in patent document 1, the robot arm is moved and the hole provided in the finger base at the tip of the arm is fitted to the shaft provided in the finger. In this method, a clearance is provided to fit the hole and the shaft, and there is a possibility that the attachment position of the finger is shifted by the clearance every time the finger is replaced. Therefore, the reproducibility of the attachment of the finger to the hand base is lowered, and there is a problem that high-precision assembly is difficult.
この問題の解決案として、フィンガーの軸をハンドベースの穴に嵌合させる際に、ロボットアームを力制御により動作させることが考えられる。ロボットアームの力制御による嵌合には、突き当て、探り、挿入等でハンドベースの位置を補正するプロセスが必要であり、これら補正のプロセスに時間を要するという問題がある。エンドエフェクタをロボットアームに装着する場合も同様である。 As a solution to this problem, it is conceivable to operate the robot arm by force control when fitting the finger shaft into the hole of the hand base. The fitting by the force control of the robot arm requires a process of correcting the position of the hand base by abutment, searching, insertion, etc., and there is a problem that these correction processes take time. The same applies to the case where the end effector is attached to the robot arm.
本発明は、ロボットの先端部材を高精度に位置決めし、短時間で手先部材を交換することを目的とする。 An object of the present invention is to position a tip member of a robot with high accuracy and replace a hand member in a short time.
本発明のロボット装置は、ロボット本体、前記ロボット本体の先端に設けられた先端部材、及び前記先端部材に対して着脱可能な手先部材を有し、前記ロボット本体の動作により前記先端部材が移動するロボットと、拘束作業領域に移動した前記先端部材を交換作業位置に案内して拘束する拘束動作と、前記先端部材の拘束を解除する拘束解除動作とを行う拘束機構と、前記交換作業位置に移動した前記先端部材から前記手先部材を取り外す動作と、前記交換作業位置に移動した前記先端部材に前記手先部材を取り付ける動作とを行う交換機構と、前記ロボット本体、前記交換機構及び前記拘束機構の動作を制御する制御部と、を備え、前記制御部が、前記ロボット本体を制御して前記先端部材を前記拘束作業領域に移動させ、前記拘束機構を制御して前記拘束機構に前記拘束動作を行わせ、前記ロボット本体が、コンプライアンス動作して、前記拘束動作を行っている前記拘束機構の案内により、前記先端部材を前記交換作業位置に移動させることを特徴とする。 The robot apparatus of the present invention has a robot body, a tip member provided at the tip of the robot body, and a hand member that can be attached to and detached from the tip member, and the tip member moves by the operation of the robot body. A robot, a restraint mechanism for guiding and restraining the tip member moved to the restraint work area to the replacement work position, a restraint release action for releasing the restraint of the tip member, and a move to the exchange work position An operation of removing the hand member from the tip member and an operation of attaching the hand member to the tip member moved to the replacement work position, and operations of the robot body, the exchange mechanism, and the restraint mechanism. A control unit for controlling the robot body, wherein the control unit controls the robot body to move the tip member to the restraint work area, and the restraint mechanism Controlling to cause the restraining mechanism to perform the restraining operation, and causing the robot body to perform a compliance operation and to move the tip member to the replacement work position by guidance of the restraining mechanism performing the restraining operation. It is characterized by.
本発明によれば、ロボット本体のコンプライアンス動作により、拘束機構で先端部材を交換作業位置に高精度に位置決めすることができる。そのため、交換機構で手先部材を交換する際に、ロボット本体の力制御による補正のプロセスを行う必要がなく、短時間で手先部材を交換することができる。 According to the present invention, the tip member can be positioned at the replacement work position with high accuracy by the restraining mechanism by the compliance operation of the robot body. Therefore, when the hand member is replaced by the replacement mechanism, it is not necessary to perform a correction process by force control of the robot body, and the hand member can be replaced in a short time.
以下、本発明を実施するための形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[第1実施形態]
図1は、本発明の第1実施形態に係るロボット装置を示す斜視図である。ロボット装置100は、ロボット200と、拘束装置(位置決め装置)300と、交換装置400と、メインコントローラ500と、を備えている。メインコントローラ500は、ロボット200、拘束装置300及び交換装置400の動作を統括的に制御するものである。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a perspective view showing a robot apparatus according to the first embodiment of the present invention. The
ロボット200は、垂直多関節のロボットアーム201と、エンドエフェクタとしてのロボットハンド202と、ロボットアーム201とロボットハンド202との間に配置された力検知部である力覚センサ203と、を有する。ロボットアーム201は、複数の関節を有しており、第1実施形態では6軸のロボットアームである。ロボットアーム201の各関節には、関節を駆動する駆動装置(不図示)が設けられている。
The
図1中、矢印X、Y、Zは、互いに直交し、矢印X、Y、Zで示す直交座標系は、ロボットアーム201のベース座標系(ワールド座標系)である。ロボットアーム201の基端が架台等に固定される固定端であり、ロボットアーム201の先端が可動端(自由端)である。ロボットアーム201の先端には、力覚センサ203を介してロボットハンド202が取り付けられている。
In FIG. 1, arrows X, Y, and Z are orthogonal to each other, and an orthogonal coordinate system indicated by arrows X, Y, and Z is a base coordinate system (world coordinate system) of the
ロボットハンド202は、ハンドベース211と、ハンドベース211に対して着脱可能な複数(第1実施形態では2つ)のフィンガー212と、を有している。ハンドベース211は、外形が直方体形状に形成されている。ハンドベース211には、フィンガー212を駆動する駆動装置(不図示)が設けられている。ハンドベース211は、不図示の着脱機構を有しており、フィンガー212は、不図示の着脱機構により、ハンドベース211に着脱可能に取り付けられる。また、フィンガー212には、着脱機構と位置決めができるように軸が設けられており、着脱機構にはフィンガー212の軸と嵌合できるように軸よりも30[μm]程度大きな直径の穴部が形成されている。
The
力覚センサ203は、ロボットアーム201の先端リンクと、ロボットハンド202のハンドベース211との間に配置されており、フィンガー212、即ちハンドベース211に作業する外力を検知することができる。力覚センサ203は、第1実施形態では、6軸の力(3軸の力及び3軸のモーメント)を検知するものであり、弾性部材261と、弾性部材261の変形量を検知する検知素子262(例えばホール素子と磁石)と、を有している。弾性部材261は、ロボットアーム201の先端に固定されている。ハンドベース211は、弾性部材261に固定されている。即ち、弾性部材261は、ハンドベース211を支持していることになる。検知素子262により検知された弾性部材261の変形量を示す信号が、力覚センサ203により検知された力検知結果、即ちハンドベース211に作用する外力の検知結果としてメインコントローラ500に出力される。
The
これにより、メインコントローラ500は、力覚センサ203の信号に基づき、ロボット200の先端部材であるハンドベース211(手先部材であるフィンガー212)の位置及び姿勢(以下、「位置」という。)を変化させる力制御が行うことができる。
As a result, the
第1実施形態では、ロボットアーム201及び力覚センサ203でロボット本体250が構成されている。ハンドベース211は、ロボット本体250の先端、即ち力覚センサ203に設けられた先端部材である。フィンガー212は、先端部材であるハンドベース211に着脱可能な手先部材である。ハンドベース211にフィンガー212が装着されることで、ロボットハンド202が構成されている。
In the first embodiment, the
ロボット本体250(ロボットアーム201)が動作することにより、先端部材であるハンドベース211が作業空間内で移動する。即ち、ハンドベース211は、ロボット本体250が動作することにより、位置(姿勢も含む)が変更される。
By operating the robot body 250 (robot arm 201), the
拘束装置300は、拘束機構(位置決め機構)301と、コントローラ302と、を有する。拘束機構301は、ハンドベース211を交換作業位置に案内して拘束する拘束動作と、ハンドベース211の拘束を解除する拘束解除動作とを行う。コントローラ302は、メインコントローラ500に接続され、メインコントローラ500の指令により、拘束機構301の動作(拘束動作、拘束解除動作)を制御する。
The restraining
交換装置400は、交換機構401と、コントローラ402と、を有する。交換機構401は、交換作業位置に移動したハンドベース211からフィンガー212を取り外す動作と、交換作業位置に移動したハンドベース211にフィンガー212を取り付ける動作とを行う。コントローラ402は、メインコントローラ500に接続され、メインコントローラ500の指令により、交換機構401の動作(取り外し動作、取り付け動作)を制御する。
The
図2は、本発明の第1実施形態のロボット装置100の要部を示す斜視図である。図3は、本発明の第1実施形態の拘束機構301を示す説明図である。具体的には、図3(a)は、本発明の第1実施形態の拘束機構301がハンドベース211の拘束を解除している状態を示す説明図である。図3(b)は、本発明の第1実施形態の拘束機構301がハンドベース211を交換作業位置に拘束している状態を示す説明図である。
FIG. 2 is a perspective view showing a main part of the
拘束機構301は、一対のクランプ部材311,312と、一対のクランプ部材311,312のうち少なくとも一方、第1実施形態ではクランプ部材312を駆動して、一対のクランプ部材311,312を開閉させる開閉駆動部320と、を有する。第1実施形態では、開閉駆動部320は、クランプ部材312を矢印Y方向に駆動して、一対のクランプ部材311,312を開閉させる。
The
一対のクランプ部材311,312を開くことにより、ハンドベース211をアンクランプすることができ、一対のクランプ部材311,312を閉じることにより、ハンドベース211をクランプすることができる。開閉駆動部320は、不図示のモータと、モータの回転運動を直動運動に変換してクランプ部材312に伝達する不図示の直動機構とを有する。
The
図3(a)に示すように、一対のクランプ部材311,312が開いた状態で一対のクランプ部材311,312の間に拘束作業領域R1が形成される。この拘束作業領域R1内にハンドベース211を移動させて、一対のクランプ部材311,312を閉動作させることにより、図3(b)に示すようにハンドベース211をクランプすることができる。したがって、拘束作業領域R1に交換作業位置P1が含まれていることになる。
As shown in FIG. 3A, a restraint work region R1 is formed between the pair of
拘束機構301でロボットハンド202のハンドベース211をクランプすることで、ハンドベース211を、交換機構401でフィンガー212の交換作業ができる交換作業位置P1に位置決めして拘束(機械的に固定)することが可能となっている。
By clamping the
拘束機構301の各クランプ部材311,312は、図3(a)及び図3(b)に示すように、一対のクランプ部材311,312の閉動作によりハンドベース211を交換作業位置P1に案内して拘束する位置決め面を有している。具体的には、クランプ部材311は、位置決め面311E,311Fを有し、クランプ部材312は、位置決め面312G,312H,312Iを有する。第1実施形態では、ハンドベース211を交換作業位置P1に位置決めするために位置決め面311E,311Fを基準面としている。位置決め面312G,312H,312Iでハンドベース211を位置決め面311E,311Fに突き当てることで、ハンドベース211の位置決めを行う。このように、拘束機構301は、拘束動作により、拘束作業領域R1に移動したハンドベース211を交換作業位置P1に案内して拘束する。
As shown in FIGS. 3A and 3B, the
交換機構401は、図2に示すように、搬送台411と、搬送台411に搬送方向(矢印Y方向)に沿って配置され、ハンドベース211から取り外した、又はハンドベース211に取り付けるフィンガー212を保持する複数の保持部415とを備えている。図2では、ハンドベース211からフィンガー2121を取り外し、別のフィンガー2122をハンドベース211に取り付けた状態を図示している。
As shown in FIG. 2, the
また、交換機構401は、搬送台411を搬送方向(矢印Y方向)に駆動する駆動力を発生する駆動部412を有する。駆動部412は、モータである。搬送台411と駆動部412との間に搬送機構450が設けられている。搬送機構450は、駆動部412の駆動力により搬送台411を矢印Y方向に移動させる。駆動部412は、フィンガー212の取り付け又は取り外しを行う際に、搬送機構450を介して搬送台411を駆動することにより、複数の保持部415のうちの1つを交換作業位置P1(図3(b)参照)に移動したハンドベース211に対向させる。
Further, the
第1実施形態では、保持部415は、軸状の位置決めピン416と、位置決めピン416にフィンガー212を拘束するボールプランジャ(不図示)とを有してなる。ロボットハンド202は、フィンガー212を2つ有するので、保持部415は、位置決めピン416を2つ有し、各位置決めピン416の先端にボールプランジャ(不図示)が設けられている。これにより、各フィンガー212は、保持部415の各位置決めピン416の先端に保持される。保持部415の各位置決めピン416は、軸方向(矢印Z方向)に移動可能であり、軸まわり(矢印Zまわり)に回転可能である。交換機構401は、保持部415の各位置決めピン416を軸方向に駆動し、軸まわりに回転駆動する不図示の駆動機構を有している。
In the first embodiment, the holding
図4は、本発明の第1実施形態に係るロボット装置の制御系を示すブロック図である。メインコントローラ500は、制御部としてのCPU(Central Processing Unit)501を備えている。また、メインコントローラ500は、記憶部として、ROM(Read Only Memory)502、RAM(Random Access Memory)503、HDD(Hard Disk Drive)504を備えている。また、メインコントローラ500は、記録ディスクドライブ505及び各種のインタフェース511〜515を備えている。
FIG. 4 is a block diagram showing a control system of the robot apparatus according to the first embodiment of the present invention. The
CPU501には、ROM502、RAM503、HDD504、記録ディスクドライブ505及び各種のインタフェース511〜515が、バス510を介して接続されている。ROM502には、BIOS等の基本プログラムが格納されている。RAM503は、CPU501の演算処理結果等、各種データを一時的に記憶する記憶装置である。
A
HDD504は、CPU501の演算処理結果や外部から取得した各種データ等を記憶する記憶装置であると共に、CPU501に、後述する各種演算処理を実行させるためのプログラム540を記録するものである。CPU501は、HDD504に記録(格納)されたプログラム540に基づいてロボット制御方法の各工程を実行する。
The
記録ディスクドライブ505は、記録ディスク541に記録された各種データやプログラム等を読み出すことができる。
The
ロボットアーム201は、インタフェース511に接続されている。ロボットハンド202は、インタフェース512に接続されている。CPU501は、ロボットアーム201に位置指令を送信してロボットアーム201の動作を制御する。また、CPU501は、ロボットハンド202に位置指令を送信してロボットハンド202の動作を制御する。
The
ここで、CPU501は、与えられたロボットプログラム(教示点のデータを含む)に基づき、ロボットアーム201の各関節の制御量を示す位置指令を生成する。そして、CPU501は、位置指令を所定時間間隔でバス510及びインタフェース511を介してロボットアーム201の各関節の駆動装置(不図示)に出力する。これにより、CPU501は、位置指令によりロボットアーム201の動作を制御する。
Here, the
力覚センサ203は、インタフェース513に接続されている。これにより、CPU501は、力覚センサ203により検知された力検知結果を取得することができる。
The
拘束装置300のコントローラ302は、インタフェース514に接続されている。コントローラ302は、CPU501の指令に従い、拘束機構301の動作を制御する。即ち、CPU501は、コントローラ302に指令することで、コントローラ302を介して拘束機構301の動作を制御する。
The
交換装置400のコントローラ402は、インタフェース515に接続されている。コントローラ402は、CPU501の指令に従い、交換機構401の動作を制御する。即ち、CPU501は、コントローラ402に指令することで、コントローラ402を介して交換機構401の動作を制御する。
The
バス510には、不図示のインタフェースを介して、書き換え可能な不揮発性メモリや外付けHDD等の不図示の外部記憶装置が接続されていてもよい。
The
なお、第1実施形態では、コンピュータ読み取り可能な記録媒体がHDD504であり、HDD504にプログラム540が格納される場合について説明するが、これに限定するものではない。プログラム540は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体であれば、いかなる記録媒体に記録されていてもよい。例えば、プログラム540を供給するための記録媒体としては、図4に示すROM502や、記録ディスク541、不図示の外部記憶装置等を用いてもよい。具体例を挙げて説明すると、記録媒体として、フレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、CD−ROM、CD−R、磁気テープ、不揮発性メモリ、ROM等を用いることができる。
In the first embodiment, the case where the computer-readable recording medium is the
ここで、CPU501は、ロボットプログラム(教示点のデータを含む)に基づいて、ロボットアーム201の動作(軌道)を計算する。教示点は、関節空間又はタスク空間上の点として、作業者が操作する不図示のティーチングペンダントにより設定される。
Here, the
CPU501は、複数の教示点を繋ぐロボットアーム201の経路を、ロボットプログラムで指定された所定の補間方法(例えば、直線補間や円弧補間、関節補間等)で生成する。そして、CPU501は、生成したロボットアーム201の経路から、ロボットアーム201の軌道を生成する。
The
ここで、ロボットアーム201の経路とは、関節空間又はタスク空間の点の順序集合である。ロボットアーム201の軌道とは、時間をパラメータとして経路を表したものであり、第1実施形態では、時刻毎の各関節の位置指令の集合である。
Here, the path of the
軌道データは、ロボットアーム201を動作させる前に予め計算して記憶部、例えばHDD504に記憶させておく。なお、軌道データの計算は、CPU501が行うものとしたが、不図示の他のコンピュータに行わせ、例えばHDD504に予め記憶させておいてもよい。
The trajectory data is calculated in advance and stored in a storage unit such as the
第1実施形態では、CPU501は、教示点に基づき算出された位置指令(軌道データ)の補正を行う制御モード(コンプライアンス制御モード)と、教示点に基づき算出された位置指令の補正を行わない制御モード(位置制御モード)と、を有する。
In the first embodiment, the
コンプライアンス制御モードは、ハンドベース211に作用する力が小さくなるように位置指令を補正してロボットアーム201(ロボット本体250)の動作を制御する力制御モードである。つまり、コンプライアンス制御モードでは、CPU501が読み出した位置指令に補正量を加算する補正を行う。
The compliance control mode is a force control mode for controlling the operation of the robot arm 201 (robot main body 250) by correcting the position command so that the force acting on the
次に、メインコントローラ500(CPU501)によるロボット本体250、拘束機構301及び交換機構401の動作を制御するロボット制御方法について説明する。図5は、本発明の第1実施形態に係るロボット制御方法を示すフローチャートである。CPU501は、フィンガー交換シーケンス開始で、ロボット200のハンドベース211を拘束作業領域R1(図3(a))に位置制御モードで移動させる(S1:移動工程)。このステップS1では、一対のクランプ部材311,312の間の拘束作業領域R1にハンドベース211が移動したか否かを判断し、移動していなければ(S1:No)、再びステップS1の判断に戻る。このステップS1では、ハンドベース211は、拘束機構301によりハンドベース211をクランプできる領域(拘束作業領域R1)内であって、拘束機構301に設けた位置決め面311E,311Fに接触しない程度に近づけた位置に移動する。
Next, a robot control method for controlling operations of the robot
CPU501は、ハンドベース211が拘束作業領域R1に移動したと判断した場合(S1:Yes)、位置制御モードからコンプライアンス制御モードに切り替える(S2)。CPU501は、コンプライアンス制御モードに切り替え後、拘束装置300のコントローラ302に切り替え完了信号を出す。
When the
コントローラ302は、メインコントローラ500から切り替え完了信号を受信したら、拘束機構301でハンドベース211をクランプする(S3)。つまり、コントローラ302は、この切り替え完了信号をトリガとして、一対のクランプ部材311,312を閉方向に移動させる。このように、メインコントローラ500のCPU501は、コントローラ302を介して拘束機構301を制御して拘束機構301に前述した拘束動作を行わせる(拘束工程)。
When receiving the switching completion signal from the
このステップS3にて、ロボット本体250が、コンプライアンス動作して、拘束動作を行っている拘束機構301の案内により、ハンドベース211を交換作業位置P1(図3(b))に移動させる。
In step S3, the
具体的には、CPU501は、ステップS3にて、拘束機構301に拘束動作を行わせている最中に、力覚センサ203により検知された力が小さくなるようにロボット本体250の動作を制御する。これにより、ロボット本体250が、CPU501の制御の下、ハンドベース211を交換作業位置P1に移動させる。
Specifically, the
よって、ロボット本体250は、コンプライアンス動作して、拘束動作(クランプ動作)を行っている拘束機構301の案内により、ハンドベース211を交換作業位置P1に移動させる。前述したCPU501のコンプライアンス制御により、ハンドベース211が、拘束機構301の位置決め面312G〜312Iにより基準面である位置決め面311E,311Fに突き当てられ、交換作業位置P1に位置決めされる。
Therefore, the robot
なお、力覚センサ203は、弾性部材261を有しているので、CPU501は、位置制御モードのまま、弾性部材261を変形させて、拘束機構301の拘束動作によりハンドベース211を交換作業位置P1に移動させてもよい。そして、ハンドベース211を交換作業位置P1に移動させた後、つまり、ハンドベース211が拘束機構301に拘束された状態でCPU501がコンプライアンス制御によりロボット本体250を動作させてもよい。
Since the
次に、CPU501は、拘束機構301によるハンドベース211のクランプが完了したか否かを判断する(S4)。CPU501は、拘束機構301によるハンドベース211のクランプが完了したと判断した場合(S4:Yes)、コントローラ402へクランプ完了信号を送信する。クランプ完了信号を受信したコントローラ402は、交換機構401にフィンガー212の交換を行わせる(S5)。つまり、コントローラ402は、このクランプ完了信号をトリガとして、交換機構401にフィンガー212の交換作業を開始させる。このように、メインコントローラ500のCPU501は、コントローラ402を介して交換機構401を制御して交換機構401にフィンガー212の取り外し動作及び取り付け動作を行わせる(交換工程)。
Next, the
CPU501は、フィンガー212の交換完了後、拘束装置300のコントローラ302に交換完了を示す信号を送信する。この信号を受信したコントローラ302は、拘束機構301に拘束解除動作を行わせ、ハンドベース211を解放して作業を終了する(S6)。
After completing the replacement of the
CPU501は、ステップS4の判断工程で、クランプが完了していないと判断した場合(S4:No)、拘束動作を開始したタイミングから計時を開始し、経過時間が予め設定した所定時間(閾値)を超えたか否かを判断する(S7)。CPU501は、経過時間が閾値を超えていないと判断した場合(S7:No)、ステップS4の処理に戻る。CPU501は、経過時間が閾値を超えたと判断した場合(S7:Yes)、エラーにより拘束機構301の動作を停止させる。このとき、ロボット本体250の動作も停止させる。
When the
即ち、経過時間が閾値を超えている場合は、拘束機構301に異物等が挟まれている等の原因でハンドベース211が交換作業位置P1に位置決めされていない可能性があり、損傷を回避するため、拘束機構301の動作を停止させる。これにより、拘束機構301やハンドベース211の損傷を回避することができる。
That is, when the elapsed time exceeds the threshold value, the
次に、図5に示すステップS5のフィンガー交換手順について説明する。図6は、本発明の第1実施形態のフィンガー交換手順の説明図である。具体的に説明すると、図6(a)は、ハンドベース211を交換作業位置P1に拘束した状態を示す拘束機構301及び交換機構401の斜視図である。図6(b)は、ハンドベース211からフィンガー2121を取り外す動作を示す拘束機構301及び交換機構401の斜視図である。図6(c)は、ハンドベース211からフィンガー2121を取り外す動作を示す拘束機構301及び交換機構401の斜視図である。図6(d)は、ハンドベース211に別のフィンガー2122を取り付ける動作を示す拘束機構301及び交換機構401の斜視図である。図6(e)は、ハンドベース211に別のフィンガー2122を取り付ける動作を示す拘束機構301及び交換機構401の斜視図である。図6(f)は、ハンドベース211に別のフィンガー2122を取り付ける動作を示す拘束機構301及び交換機構401の斜視図である。
Next, the finger exchange procedure in step S5 shown in FIG. 5 will be described. FIG. 6 is an explanatory diagram of a finger replacement procedure according to the first embodiment of the present invention. More specifically, FIG. 6A is a perspective view of the
図6(a)に示すように、拘束機構301が、フィンガー2121が取り付けられているハンドベース211を交換作業位置P1に位置決め拘束する。フィンガーを保持していない保持部415が、ハンドベース211に対向させており、別の保持部415には、別のフィンガー2122が保持されている。
As shown in FIG. 6 (a), the
コントローラ402は、クランプ完了信号を受信後、図6(b)に示すように、保持部415を上昇させる。保持部415は、前述したように、フィンガー2121を保持するための位置決めピン416とフィンガー2121を拘束するボールプランジャ(不図示)を有しているため、フィンガー2121を保持できる。
After receiving the clamp completion signal, the
ここで、ハンドベース211が有する着脱機構(不図示)は、フィンガー212を正方向に90°回転させることでバネ(不図示)により押圧し拘束できるように構成されている。また、着脱機構は、フィンガー212を逆方向に90°回転させることで、フィンガー212の拘束を解除できるように構成されている。
Here, the attachment / detachment mechanism (not shown) of the
保持部415がフィンガー2121を保持したら、図6(c)に示すように、保持部415(位置決めピン416)を逆方向に90°回転させ、着脱機構によるフィンガー2121の拘束を解除する。フィンガー212と着脱機構の拘束を解除したら、図6(d)に示すように、保持部415を下降させ、ハンドベース211からフィンガー2121を取り外す。そして、交換機構401の搬送台411を移動させ、別のフィンガー2122をハンドベース211の直下に移動させる。フィンガー2122をハンドベース211の直下に移動させたら、図6(e)に示すように、交換機構401の保持部415を上昇させ、ハンドベース211にフィンガー2122を挿入する。フィンガー2122の挿入作業が完了したら、図6(f)に示すように、交換機構401の保持部415(位置決めピン416)を正方向に90°回転させ、フィンガー2122をハンドベース211の着脱機構に拘束させる。フィンガー212を交換完了後、拘束機構301による拘束を解除しハンドベース211の拘束を解いて作業を完了する。
When the holding
以上、第1実施形態によれば、ハンドベース211を、拘束機構301のクランプ部材311に設けた基準面である位置決め面311E,311Fに対し、相対位置(x,y)及び姿勢(θx,θy,θz)を決めることができる。さらに、予め位置決め面311E,311Fと交換機構401とを位置出ししておくことで、ハンドベース211と交換機構401に置かれたフィンガー212との相対位置を決めることができる。
As described above, according to the first embodiment, the
図7(a)は、ハンドベース211にフィンガー212を取り付ける前の状態の拘束機構301及び交換機構401を示す側面図である。図7(b)は、ハンドベース211にフィンガー212を取り付けた後の状態の拘束機構301及び交換機構401を示す側面図である。ここで、2つのフィンガー212,212のうち、一方をフィンガー212R、他方をフィンガー212Lとする。また、ハンドベース211は、フィンガー212Rを着脱可能とする着脱機構213Rと、フィンガー212Lを着脱可能とする着脱機構213Lとを有する。
FIG. 7A is a side view showing the
図7(a)に示すように、拘束機構301にハンドベース211を拘束させると、着脱機構213Lの穴部の中心軸Pとフィンガー212Lの軸の中心軸Qとが同軸となる。また、着脱機構213Rの穴部の中心軸P’とフィンガー212Rの軸の中心軸Q’とが同軸となる。
As shown in FIG. 7A, when the
ハンドベース211が位置決めされているため、図7(b)に示すように、交換機構401の保持部415,415を上昇させる時にフィンガー212R,212Lの軸と着脱機構213R,213Lの穴部とが衝突せずに挿入することができる。このため、短い時間でフィンガー212R,212Lの取付けを行うことができる。更にロボットアーム201の位置制御による位置精度に依存せずに、ハンドベース211とフィンガー212の位置決めができるため、±15[μm]以下の取付け精度でフィンガー212の交換が可能になり、高精度な位置決めと短時間での交換を両立できる。
Since the
以上、第1実施形態によれば、ロボット本体250のコンプライアンス動作により、拘束機構301でハンドベース211を交換作業位置P1に高精度に位置決めすることができる。そのため、交換機構401でフィンガー212を交換する際に、ハンドベース211の位置測定やロボット本体250の力制御による位置補正のプロセスを行う必要がなく、短時間で高精度にフィンガー212を交換することができる。
As described above, according to the first embodiment, the
なお、第1実施形態では、ロボットハンド202が、2つのフィンガー212を有する場合について説明したが、これに限定するものではなく、3つ以上のフィンガーを有する場合であっても本発明は適用可能である。
In the first embodiment, the case where the
また、第1実施形態では、各フィンガー212をハンドベース211に対して個別に着脱可能とした場合について説明したが、これに限定するものではなく、複数のフィンガーをユニット化して、ユニットごとハンドベースに対して着脱可能としてもよい。
In the first embodiment, the case where each
また、第1実施形態では、フィンガー212R,212Lに軸、着脱機構213R,213Lに穴部を設けた場合について説明したが、逆の構成、即ちフィンガー212R,212Lに穴部、着脱機構213R,213Lに軸を設けてもよい。
In the first embodiment, a case has been described in which the
[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態に係るロボット装置について説明する。図8は、本発明の第2実施形態に係る拘束機構及び交換機構を示す斜視図である。第2実施形態では、拘束機構及び交換機構の構成が第1実施形態と異なるものの機能は同じである。したがって、同じ機能の構成については第1実施形態と同一符号を付して説明する。
[Second Embodiment]
Next, a robot apparatus according to a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 8 is a perspective view showing a restraining mechanism and an exchange mechanism according to the second embodiment of the present invention. In the second embodiment, the functions of the restraint mechanism and the exchange mechanism that are different from those of the first embodiment are the same. Accordingly, the same functional configuration will be described with the same reference numerals as in the first embodiment.
拘束機構301は、一対のクランプ部材311,312と、一対のクランプ部材311,312のうち少なくとも一方、第2実施形態ではクランプ部材312を駆動して、一対のクランプ部材311,312を開閉させる開閉駆動部320と、を有する。第2実施形態では、開閉駆動部320は、クランプ部材312を矢印Y方向に駆動して、一対のクランプ部材311,312を開閉させる。
The
一対のクランプ部材311,312を開くことにより、ハンドベースをアンクランプすることができ、一対のクランプ部材311,312を閉じることにより、ハンドベースをクランプすることができる。開閉駆動部320は、アクチュエータ319と、クランプ部材312を直線方向である矢印Y方向に動かす直動機構335と、を有する。アクチュエータ319は、モータである。
The hand base can be unclamped by opening the pair of
交換機構401は、搬送台411と、搬送台411を搬送方向(矢印Y方向)に駆動する駆動力を発生する駆動部412と、搬送台411と駆動部412との間に配置された搬送機構450と、を有する。駆動部412はモータである。搬送機構450は、駆動部412の駆動力により搬送台411を矢印Y方向に移動させる。駆動部412は、フィンガーの取り付け又は取り外しを行う際に、搬送機構450を介して搬送台411を駆動することにより、複数の保持部4151,4152のうちの1つを交換作業位置P1(図3(b)参照)に移動したハンドベースに対向させる。
The
保持部4151は、軸状の位置決めピン416L1,416R1と、各位置決めピン416L1,416R1に各フィンガー212L1,212R1を拘束するボールプランジャ(不図示)とを有してなる。これにより、フィンガー212L1,212R1は、保持部4151の位置決めピン416L1,416R1の先端に保持される。保持部4151の各位置決めピン416L1,416R1は、軸方向(矢印Z方向)に移動可能であり、軸まわり(矢印Zまわり)に回転可能である。
同様に、保持部4152は、軸状の位置決めピン416L2,416R2と、各位置決めピン416L2,416R2に各フィンガー212L2,212R2を拘束するボールプランジャ(不図示)とを有してなる。これにより、フィンガー212L2,212R2は、保持部4152の位置決めピン416L2,416R2の先端に保持される。保持部4152の各位置決めピン416L2,416R2は、軸方向(矢印Z方向)に移動可能であり、軸まわり(矢印Zまわり)に回転可能である。
Similarly, the holding
交換機構401は、保持部4151,4152の位置決めピンを軸まわりに回転させる駆動力を発生する駆動部418と、駆動部418の駆動力により保持部4151,4152の位置決めピンを軸まわりに回転させる回転機構434と、を有する。駆動部418は、1つのモータで構成されている。駆動部418及び回転機構434は、搬送台411に搭載されている。
また、交換機構401は、保持部4151,4152を上昇又は下降させる駆動力を発生する駆動部421と、駆動部421の駆動力により保持部415を上昇又は下降させる昇降機構422と、を有する。駆動部421はモータで構成されている。
Further, the
図9は、本発明の第2実施形態における回転機構をラックギヤで構成した交換機構の平面図である。回転機構434は、ボールねじ442と、駆動部418の駆動力をボールねじ442へ伝達するベルト441と、を有する。ボールねじ442には、ラックギヤ443が直動ガイド444を介して取り付けられている。搬送台411には、複数の保持部4151,4152が配置されている。
FIG. 9 is a plan view of an exchange mechanism in which the rotation mechanism in the second embodiment of the present invention is configured by a rack gear. The
保持部4151において、フィンガー212R1を保持する位置決めピン416R1には、搬送台411に回転可能に支持された、ラックギヤ443に噛合するピニオンギヤであるギヤ445R1が設けられている。また、保持部4151において、フィンガー212L1を保持する位置決めピン416L1には、搬送台411に回転可能に支持された、ギヤ445R1に噛合するピニオンギヤであるギヤ445L1が設けられている。ギヤ445L1は、ギヤ445R1に対してラックギヤ443の側とは反対側に配置されている。ギヤ445R1とギヤ445L1とは、減速比1:1で接続されている。したがって、ギヤ445R1とギヤ445L1とは、互いに反対の回転方向に同じ速度で回転する。
In the holding
同様に、保持部4152において、フィンガー212R2を保持する位置決めピン416R2には、搬送台411に回転可能に支持された、ラックギヤ443に噛合するピニオンギヤであるギヤ445R2が設けられている。また、保持部4152において、フィンガー212L2を保持する位置決めピン416L2には、搬送台411に回転可能に支持された、ギヤ445R2に噛合するピニオンギヤであるギヤ445L2が設けられている。ギヤ445L2は、ギヤ445R2に対してラックギヤ443の側とは反対側に配置されている。ギヤ445R2とギヤ445L2とは、減速比1:1で接続されている。したがって、ギヤ445R2とギヤ445L2とは、互いに反対の回転方向に同じ速度で回転する。
Similarly, the holding
各ギヤ445R1,445L1は、各位置決めピン416R1,416L1を互いに反対方向に回転させ、各ギヤ445R2,445L2は、各位置決めピン416R2,416L2を互いに反対方向に回転させる。このように、保持部4151の各位置決めピン416R1,416L1は、ギヤ445R1,445L1の回転により回転し、保持部4152の各位置決めピン416R2,416L2は、ギヤ445R2,445L2の回転により回転する。
The gears 445R 1 and 445L 1 rotate the positioning pins 416R 1 and 416L 1 in opposite directions, and the gears 445R 2 and 445L 2 rotate the positioning pins 416R 2 and 416L 2 in opposite directions. Thus, the positioning pin 416R 1, 416L 1 holding portion 415 1 is rotated by the rotation of the gear 445R 1, 445L 1, the holding
以上の構成により、回転機構434は、駆動部418の回転運動をボールねじ442で直線運動に変換し、ラックギヤ443を矢印Y方向に前進、後退させることができる。ラックギヤ443を前進、後退させることで、保持部4151,4152の各位置決めピンを回転させることができる。
With the above configuration, the
また、保持部4151の位置決めピン416R1と位置決めピン416L1は、ギヤ445R1,445L1で接続されている。同様に、保持部4152の位置決めピン416R2と位置決めピン416L2は、ギヤ445R2,445L2で接続されている。このため、一対のフィンガー212R1,212L1および一対のフィンガー212R2,212L2を互いに反対方向に回転運動でき、1つのモータで構成された駆動部418で一対のフィンガーの交換が可能になる。
Further, the positioning pin 416R 1 and the positioning pin 416L 1 of the holding
なお、駆動部418の駆動力をギヤ445R1,445R2に伝達し、ギヤ445R1,445R2からギヤ445L1,445L2に伝達する構成について説明したが、逆の構成でもよい。
Note that transmits the driving force of the
[第3実施形態]
次に、本発明の第3実施形態に係るロボット装置について説明する。図10は、本発明の第3実施形態における回転機構をギヤで構成した交換機構の平面図である。第3実施形態では、交換機構の構成が第1又は第2実施形態と異なるものの機能は同じである。
[Third Embodiment]
Next, a robot apparatus according to a third embodiment of the invention will be described. FIG. 10 is a plan view of an exchange mechanism in which the rotation mechanism in the third embodiment of the present invention is configured with a gear. In the third embodiment, the structure of the exchange mechanism is different from that of the first or second embodiment, but the function is the same.
交換機構401は、搬送台411と、搬送台411を搬送方向(矢印Y方向)に駆動する駆動力を発生する駆動部412と、搬送台411と駆動部412との間に配置された搬送機構450と、を有する。駆動部412はモータである。搬送機構450は、駆動部412の駆動力により搬送台411を矢印Y方向に移動させる。駆動部412は、フィンガーの取り付け又は取り外しを行う際に、搬送機構450を介して搬送台411を駆動することにより、複数の保持部4151,4152のうちの1つを交換作業位置P1(図3(b)参照)に移動したハンドベースに対向させる。
The
保持部4151は、軸状の位置決めピン416L1,416R1と、各位置決めピン416L1,416R1に各フィンガーを拘束するボールプランジャ(不図示)とを有してなる。同様に、保持部4152は、軸状の位置決めピン416L2,416R2と、各位置決めピン416L2,416R2に各フィンガーを拘束するボールプランジャ(不図示)とを有してなる。
The holding
交換機構401は、保持部4151,4152の位置決めピンを軸まわりに回転させる駆動力を発生する駆動部418と、駆動部418の駆動力により保持部4151,4152の位置決めピンを軸まわりに回転させる回転機構434と、を有する。駆動部418は、1つのモータで構成されている。駆動部418及び回転機構434は、搬送台411に搭載されている。
また、交換機構401は、保持部4151,4152を上昇又は下降させる駆動力を発生する駆動部421と、駆動部421の駆動力により保持部415を上昇又は下降させる昇降機構422と、を有する。駆動部421はモータで構成されている。
Further, the
回転機構434は、搬送台411に回転可能に支持され、位置決めピン416R1を支持するギヤ445R1と、搬送台411に回転可能に支持され、位置決めピン416R2を支持するギヤ445R2とを有する。また、回転機構434は、搬送台411に回転可能に支持され、位置決めピン416L1を支持し、ギヤ445R1に噛合するギヤ445L1を有する。また、また、回転機構434は、搬送台411に回転可能に支持され、位置決めピン416L2を支持し、ギヤ445R2に噛合するギヤ445L2を有する。
更に、回転機構434は、駆動部418の回転軸に取り付けられたギヤ419と、ギヤ419及びギヤ445R2に噛合する中間ギヤ4201と、ギヤ445R2及びギヤ445R1に噛合する中間ギヤ4202と、を有する。
Further, the
ギヤ445R1とギヤ445L1とは、減速比1:1で接続されている。したがって、ギヤ445R1とギヤ445L1とは、互いに反対の回転方向に同じ速度で回転する。同様に、ギヤ445R2とギヤ445L2とは、減速比1:1で接続されている。したがって、ギヤ445R2とギヤ445L2とは、互いに反対の回転方向に同じ速度で回転する。 The gear 445R 1 and the gear 445L 1 are connected with a reduction ratio of 1: 1. Therefore, the gear 445R 1 and the gear 445L 1 rotate at the same speed in opposite rotation directions. Similarly, the gear 445R 2 and the gear 445L 2 are connected at a reduction ratio of 1: 1. Therefore, the gear 445R 2 and the gear 445L 2 rotate at the same speed in opposite rotation directions.
各ギヤ445R1,445L1は、各位置決めピン416R1,416L1を互いに反対方向に回転させ、各ギヤ445R2,445L2は、各位置決めピン416R2,416L2を互いに反対方向に回転させる。このように、保持部4151の各位置決めピン416R1,416L1は、ギヤ445R1,445L1の回転により回転し、保持部4152の各位置決めピン416R2,416L2は、ギヤ445R2,445L2の回転により回転する。
The gears 445R 1 and 445L 1 rotate the positioning pins 416R 1 and 416L 1 in opposite directions, and the gears 445R 2 and 445L 2 rotate the positioning pins 416R 2 and 416L 2 in opposite directions. Thus, the positioning pin 416R 1, 416L 1 holding portion 415 1 is rotated by the rotation of the gear 445R 1, 445L 1, the holding
以上の構成により、回転機構434は、駆動部418の駆動力により、保持部4151,4152の各位置決めピンを回転させることができる。また、保持部4151の位置決めピン416R1と位置決めピン416L1は、ギヤ445R1,445L1で接続されている。同様に、保持部4152の位置決めピン416R2と位置決めピン416L2は、ギヤ445R2,445L2で接続されている。このため、一対のフィンガーを互いに反対方向に回転運動でき、1つのモータで構成された駆動部418で一対のフィンガーの交換が可能になる。
With the above configuration, the
なお、駆動部418の駆動力をギヤ445R1,445R2に伝達し、ギヤ445R1,445R2からギヤ445L1,445L2に伝達する構成について説明したが、逆の構成でもよい。
Note that transmits the driving force of the
[第4実施形態]
次に、本発明の第4実施形態に係るロボット装置について説明する。図11は、本発明の第4実施形態における回転機構をギヤで構成した交換機構の平面図である。第4実施形態では、交換機構の構成が第1〜第3実施形態と異なるものの機能は同じである。上記第3実施形態では、ギヤで駆動部418の駆動力を各位置決めピンに伝達する場合について説明したが、第4実施形態ではベルト及びプーリーで駆動部418の駆動力を各位置決めピンに伝達する場合について説明する。
[Fourth Embodiment]
Next, a robot apparatus according to a fourth embodiment of the present invention will be described. FIG. 11 is a plan view of an exchange mechanism in which the rotation mechanism in the fourth embodiment of the present invention is configured with a gear. In the fourth embodiment, the structure of the exchange mechanism is different from that of the first to third embodiments, but the functions are the same. In the third embodiment, the case where the driving force of the
交換機構401は、搬送台411と、搬送台411を搬送方向(矢印Y方向)に駆動する駆動力を発生する駆動部412と、搬送台411と駆動部412との間に配置された搬送機構450と、を有する。駆動部412はモータである。搬送機構450は、駆動部412の駆動力により搬送台411を矢印Y方向に移動させる。駆動部412は、フィンガーの取り付け又は取り外しを行う際に、搬送機構450を介して搬送台411を駆動することにより、複数の保持部4151,4152のうちの1つを交換作業位置P1(図3(b)参照)に移動したハンドベースに対向させる。
The
保持部4151は、軸状の位置決めピン416L1,416R1と、各位置決めピン416L1,416R1に各フィンガーを拘束するボールプランジャ(不図示)とを有してなる。同様に、保持部4152は、軸状の位置決めピン416L2,416R2と、各位置決めピン416L2,416R2に各フィンガーを拘束するボールプランジャ(不図示)とを有してなる。
The holding
交換機構401は、保持部4151,4152の位置決めピンを軸まわりに回転させる駆動力を発生する駆動部418と、駆動部418の駆動力により保持部4151,4152の位置決めピンを軸まわりに回転させる回転機構434と、を有する。駆動部418は、1つのモータで構成されている。駆動部418及び回転機構434は、搬送台411に搭載されている。
また、交換機構401は、保持部4151,4152を上昇又は下降させる駆動力を発生する駆動部421と、駆動部421の駆動力により保持部415を上昇又は下降させる昇降機構422と、を有する。駆動部421はモータで構成されている。
Further, the
回転機構434は、搬送台411に回転可能に支持され、位置決めピン416R1を支持するプーリー445R3と、搬送台411に回転可能に支持され、位置決めピン416R2を支持するプーリー445R4とを有する。また、回転機構434は、搬送台411に回転可能に支持され、位置決めピン416L1を支持し、プーリー445R3にクロスしたベルト4203で接続されたプーリー445L3を有する。また、回転機構434は、搬送台411に回転可能に支持され、位置決めピン416L2を支持し、プーリー445R4にクロスしたベルト4204で接続されたプーリー445L4を有する。
更に、回転機構434は、駆動部418の回転軸とプーリー445R4とを接続するベルト4205と、プーリー445R4とプーリー445R3とを接続するベルト4206と、を有する。
Further, the
プーリー445R3とプーリー445L3とは、減速比1:1で接続されている。したがって、プーリー445R3とプーリー445L3とは、互いに反対の回転方向に同じ速度で回転する。同様に、プーリー445R3とプーリー445L3とは、減速比1:1で接続されている。したがって、プーリー445R3とプーリー445L3とは、互いに反対の回転方向に同じ速度で回転する。 The pulley 445R 3 and the pulley 445L 3 are connected at a reduction ratio of 1: 1. Accordingly, the pulley 445R 3 and the pulley 445L 3 rotate at the same speed in opposite rotation directions. Similarly, the pulley 445R 3 and the pulley 445L 3 are connected at a reduction ratio of 1: 1. Accordingly, the pulley 445R 3 and the pulley 445L 3 rotate at the same speed in opposite rotation directions.
各プーリー445R3,445L3は、各位置決めピン416R1,416L1を互いに反対方向に回転させ、各プーリー445R4,445L4は、各位置決めピン416R2,416L2を互いに反対方向に回転させる。このように、保持部4151の各位置決めピン416R1,416L1は、プーリー445R3,445L3の回転により回転し、保持部4152の各位置決めピン416R2,416L2は、プーリー445R4,445L4の回転により回転する。
The pulleys 445R 3 and 445L 3 rotate the positioning pins 416R 1 and 416L 1 in the opposite directions, and the pulleys 445R 4 and 445L 4 rotate the positioning pins 416R 2 and 416L 2 in the opposite directions. Thus, the positioning pin 416R 1, 416L 1 holding portion 415 1 is rotated by the rotation of the pulley 445R 3, 445L 3, the holding
以上の構成により、回転機構434は、駆動部418の駆動力により、保持部4151,4152の各位置決めピンを回転させることができる。また、保持部4151の位置決めピン416R1と位置決めピン416L1は、プーリー445R3,445L3及びベルト4203で接続されている。同様に、保持部4152の位置決めピン416R2と位置決めピン416L2は、プーリー445R4,445L4及びベルト4204で接続されている。このため、一対のフィンガーを互いに反対方向に回転運動でき、1つのモータで構成された駆動部418で一対のフィンガーの交換が可能になる。
With the above configuration, the
なお、駆動部418の駆動力をプーリー445R3,445R4に伝達し、プーリー445R3,445R4からプーリー445L3,445L4に伝達する構成について説明したが、逆の構成でもよい。
Note that transmits the driving force of the
[第5実施形態]
次に、本発明の第5実施形態に係るロボット装置について説明する。図12は、本発明の第5実施形態に係るロボット装置の要部を示す斜視図である。なお、第5実施形態において、第1実施形態と同様の構成については、同一符号を付して説明を省略する。第1実施形態では、先端部材がハンドベースであり、手先部材がフィンガーである場合について説明した。
[Fifth Embodiment]
Next, a robot apparatus according to a fifth embodiment of the invention will be described. FIG. 12 is a perspective view showing a main part of a robot apparatus according to the fifth embodiment of the present invention. Note that in the fifth embodiment, identical symbols are assigned to configurations similar to those in the first embodiment and descriptions thereof are omitted. In the first embodiment, the case where the tip member is a hand base and the hand member is a finger has been described.
第5実施形態では、ロボット装置1100は、ロボット1200と、拘束機構(位置決め機構)1301と、交換機構1401と、を備えている。なお、図示は省略するが、第1実施形態の図1と同様の構成のメインコントローラ500を備えている。
In the fifth embodiment, the
第5実施形態では、ロボット1200は、ロボット本体250と、ロボット本体250の先端に設けられた先端部材1211と、先端部材1211に対して着脱可能な手先部材としてのエンドエフェクタ1202と、を有している。ロボット本体250は、第1実施形態と同様、ロボットアーム201と力覚センサ203とを有している。
In the fifth embodiment, the
先端部材1211は、外形が円筒形状に形成されている。先端部材1211に取り付けられているエンドエフェクタ12021は、第5実施形態ではロボットハンドであり、エンドエフェクタ12022は、第5実施形態では電動ドライバーである。先端部材1211は、不図示の着脱機構を有している。エンドエフェクタ1202は、先端部材1211の着脱機構に取り付けられる。エンドエフェクタ1202には、着脱機構と位置決めができるように軸が設けられており、着脱機構には該軸と嵌合できるように軸よりも30[μm]程度大きな直径の穴部が設けられている。
The
力覚センサ203は、エンドエフェクタ1202、即ち先端部材1211に加わる外力を検知できる。メインコントローラは、第1実施形態と同様、力覚センサ203の信号に基づき、先端部材1211に作用する外力が小さくなるようにコンプライアンス制御が行えるようになっている。
The
ロボット本体250(ロボットアーム201)が動作することにより、先端部材1211が作業空間内で移動する。即ち、先端部材1211は、ロボット本体250が動作することにより、位置が変更される。
As the robot body 250 (robot arm 201) operates, the
拘束機構1301は、先端部材1211を交換作業位置に位置決め拘束する拘束動作と、先端部材1211の拘束を解除する拘束解除動作とを行う。交換機構1401は、交換作業位置に移動した先端部材1211からエンドエフェクタ1202を取り外す動作と、交換作業位置に移動した先端部材1211にエンドエフェクタ1202を取り付ける動作とを行う。
The
図13は、本発明の第5実施形態の拘束機構1301を示す説明図である。具体的には、図13(a)は、本発明の第5実施形態の拘束機構1301が先端部材1211の拘束を解除している状態を示す説明図である。図13(b)は、本発明の第5実施形態の拘束機構1301が先端部材1211を交換作業位置に拘束している状態を示す説明図である。
FIG. 13 is an explanatory view showing a
拘束機構1301は、一対のクランプ部材1311,1312を有する。また、拘束機構1301は、一対のクランプ部材1311,1312のうち少なくとも一方、第5実施形態ではクランプ部材1312を駆動して、一対のクランプ部材1311,1312を開閉させる開閉駆動部1320を有する。第5実施形態では、開閉駆動部1320は、クランプ部材1312を矢印Y方向に駆動して、一対のクランプ部材1311,1312を開閉させる。
The
一対のクランプ部材1311,1312を開くことにより、先端部材1211をアンクランプすることができ、一対のクランプ部材1311,1312を閉じることにより、先端部材1211をクランプすることができる。開閉駆動部1320は、不図示のモータと、モータの回転運動を直動運動に変換してクランプ部材1312に伝達する不図示の直動機構とを有する。
The
図13(a)に示すように、一対のクランプ部材1311,1312が開いた状態で一対のクランプ部材1311,1312の間に拘束作業領域R2が形成される。この拘束作業領域R2内に先端部材1211を移動させて、一対のクランプ部材1311,1312を閉動作させることにより、図13(b)に示すように先端部材1211をクランプすることができる。したがって、拘束作業領域R2に交換作業位置P2が含まれていることになる。
As shown in FIG. 13A, a restraint work region R2 is formed between the pair of
拘束機構1301で先端部材1211をクランプすることで、先端部材1211を、交換機構1401でエンドエフェクタ1202の交換作業ができる交換作業位置P2に位置決めして拘束(機械的に固定)することが可能となっている。
By clamping the
拘束機構1301の各クランプ部材1311,1312は、図13(a)及び図13(b)に示すように、一対のクランプ部材1311,1312の閉動作により先端部材1211を交換作業位置P2に案内して拘束する位置決め面を有している。具体的には、クランプ部材1311は、位置決め面1311Fを有し、クランプ部材1312は、位置決め面1312Gを有する。第5実施形態では、先端部材1211を交換作業位置P2に位置決めするために位置決め面1311Fを基準面としている。
As shown in FIGS. 13A and 13B, the
第5実施形態では、先端部材1211の外形が円筒形状であるので、位置決め面1311F,1312Gは、円筒形状に倣う断面円弧形状に形成されている。位置決め面1312Gで先端部材1211を位置決め面1311Fに突き当てることで、先端部材1211の位置決めを行う。このように、拘束機構1301は、拘束動作により、拘束作業領域R2に移動した先端部材1211を交換作業位置P2に案内して拘束する。
In the fifth embodiment, since the outer shape of the
位置決め面1311Fの円弧面の中心からZ軸方向に伸ばした軸を拘束機構1301の基準軸Oとしている。拘束機構1301で先端部材1211をクランプすることで、先端部材1211のZ軸方向の中心軸O’を基準軸Oに合わせることができる。
An axis extending in the Z-axis direction from the center of the arc surface of the
交換機構1401は、図12に示すように、搬送台1411と、搬送台1411に搬送方向に沿って配置され、先端部材1211から取り外した、又は先端部材1211に取り付けるエンドエフェクタ1202を保持する複数の保持部1415とを備えている。
As shown in FIG. 12, the
また、交換機構1401は、搬送台1411を搬送方向(矢印Y方向)に駆動する駆動力を発生する駆動部1412を有する。駆動部1412は、モータである。搬送台1411と駆動部1412との間に搬送機構1450が設けられている。搬送機構1450は、駆動部1412の駆動力により搬送台1411を矢印Y方向に移動させる。駆動部1412は、エンドエフェクタ1202の取り付け又は取り外しを行う際に、搬送台1411を駆動することにより、複数の保持部1415のうちの1つを交換作業位置P2(図13(b)参照)に移動した先端部材1211に対向させることができる。
In addition, the
エンドエフェクタ1202を交換する際のロボット制御方法は、第1実施形態で説明したフィンガー212を交換する際のロボット制御方法と同様であるため、説明を省略する。
Since the robot control method when exchanging the end effector 1202 is the same as the robot control method when exchanging the
以上、第5実施形態によれば、ロボット本体250のコンプライアンス動作により、拘束機構1301で先端部材1211を交換作業位置P2に高精度に位置決めすることができる。そのため、交換機構1401でエンドエフェクタ1202を交換する際に、先端部材1211の位置測定やロボット本体250の力制御による位置補正のプロセスを行う必要がなく、短時間で高精度にエンドエフェクタ1202を交換することができる。
As described above, according to the fifth embodiment, the
即ち、第5実施形態のロボット装置1100について、第1実施形態と同様の方法で、先端部材1211とエンドエフェクタ1202との位置(x,y)及び姿勢(θx,θy,θz)を決めることができ、交換時間の短縮と交換精度の両立ができる。
That is, for the
なお、第5実施形態では、エンドエフェクタ12021がロボットハンドであり、エンドエフェクタ12022が電動ドライバーである場合について説明したが、これに限定するものではない。θzの位相を任意の位置に決める必要がないものであればエンドエフェクタとして適用可能である。 In the fifth embodiment, the end effector 1202 1 is the robot hand, although the end effector 1202 2 case has been described where an electric screwdriver, not limited thereto. If it is not necessary to determine the phase of θz at an arbitrary position, it can be applied as an end effector.
[第6実施形態]
次に、本発明の第6実施形態に係るロボット装置について説明する。図14(a)は、本発明の第6実施形態に係るロボット装置の要部を示す斜視図である。図14(b)は、本発明の第6実施形態に係るロボット装置のフィンガー、保持部及びハンドベースの着脱機構を示す斜視図である。なお、第6実施形態において、第1〜第5実施形態と同様の構成については、同一符号を付して説明を省略する。また、ロボット本体の制御方法も第1実施形態と同様であるため、説明を省略する。
[Sixth Embodiment]
Next, a robot apparatus according to a sixth embodiment of the present invention will be described. FIG. 14A is a perspective view showing a main part of a robot apparatus according to the sixth embodiment of the present invention. FIG. 14B is a perspective view showing the attaching / detaching mechanism of the fingers, the holding part, and the hand base of the robot apparatus according to the sixth embodiment of the present invention. Note that in the sixth embodiment, identical symbols are assigned to configurations similar to those in the first through fifth embodiments and descriptions thereof are omitted. Moreover, since the control method of the robot body is the same as that of the first embodiment, the description thereof is omitted.
第6実施形態のロボット装置2100では、先端部材がハンドベース2211であり、手先部材がフィンガー2212である。そして、ハンドベース2211及びフィンガー2212の構成が第1実施形態と異なり、また、フィンガー2212を保持する保持部2415が第1実施形態と異なる。それ以外の構成は、第1実施形態と同様である。
In the
ハンドベース2211は、着脱機構2213を有している。ハンドベース2211には、フィンガー2212が着脱機構2213を介し着脱可能に取り付けられている。
The
着脱機構2213は、位置決めができるようにアリ溝に成形されている。フィンガー2212は、着脱機構2213のアリ溝に嵌るアリ部2214を有する。
The attachment /
第1実施形態と同様、拘束機構301は、開閉駆動部320で開閉させることでクランプ、アンクランプができる一対のクランプ部材を有している。拘束機構301でハンドベース2211をクランプすることでハンドベース2211を交換作業位置に機械的に拘束することが可能に構成されている。
Similar to the first embodiment, the
交換機構2401は図14(a)に示すように搬送台2411と、搬送台2411に搬送方向に沿って配置され、ハンドベース2211から取り外した、又はハンドベース2211に取り付けるフィンガー2212を保持する複数の保持部2415とを有する。図14(a)では、ハンドベース2211からフィンガー22121を取り外し、別のフィンガー22122をハンドベース2211に取り付けた状態を図示している。
As shown in FIG. 14A, the
また、交換機構2401は、搬送台2411を搬送方向(矢印Y方向)に駆動する駆動力を発生する駆動部2412を有する。駆動部2412は、モータである。搬送台2411と駆動部2412との間に搬送機構2450が設けられている。搬送機構2450は、駆動部2412の駆動力により搬送台2411を矢印Y方向に移動させる。駆動部2412は、フィンガー2212の取り付け又は取り外しを行う際に、搬送台2411を駆動することにより、複数の保持部2415のうちの1つを交換作業位置に移動したハンドベース2211に対向させることができる。第6実施形態では、保持部2415は、フィンガー2212を拘束するボールプランジャ(不図示)を有している。
In addition, the
フィンガー2212のアリ部2214を着脱機構2213のアリ溝に矢印Y方向にスライドさせ挿入することで、フィンガー2212をハンドベース2211に装着することができる。その際、フィンガー2212を所定の位置までスライドさせることで、不図示のボールプランジャにより拘束させる。フィンガー2212の交換手順については、第1実施形態と同様である。フィンガー2212の交換完了後、拘束機構301での拘束を解除する。以上、第6実施形態においても、ハンドベース2211が拘束機構301により位置(x,z)及び姿勢(θx,θy,θz)が決められる。
The
したがって、第6実施形態によれば、第1実施形態と同様、ロボット本体のコンプライアンス動作により、拘束機構301でハンドベース2211を交換作業位置に高精度に位置決めすることができる。そのため、交換機構2401でフィンガー2212を交換する際に、ハンドベース2211の位置測定やロボット本体の力制御による位置補正のプロセスを行う必要がなく、短時間で高精度にフィンガー2212を交換することができる。
Therefore, according to the sixth embodiment, similarly to the first embodiment, the
[第7実施形態]
次に、本発明の第7実施形態に係るロボット装置について説明する。図15は、本発明の第7実施形態に係るロボット装置の要部を示す斜視図である。なお、第7実施形態において、第1〜第6実施形態と同様の構成については、同一符号を付して説明を省略する。
[Seventh Embodiment]
Next, a robot apparatus according to a seventh embodiment of the invention will be described. FIG. 15 is a perspective view showing a main part of a robot apparatus according to the seventh embodiment of the present invention. Note that in the seventh embodiment, identical symbols are assigned to configurations similar to those in the first through sixth embodiments and descriptions thereof are omitted.
第7実施形態のロボット装置3100は、第6実施形態のロボット装置の構成のほか、拘束機構301を、搬送方向(矢印Y方向)と平行な方向にスライドさせるスライド機構600を更に備えたものである。
In addition to the configuration of the robot apparatus of the sixth embodiment, the
交換機構2401は、搬送台2411及び駆動部2412との間に配置された搬送機構2450を有している。交換機構2401の搬送機構2450により、保持部2415を矢印Y方向に前進又は後退させ、スライド機構600により、拘束機構301を矢印Y方向に前進又は後退させることができる。
The
第7実施形態では、フィンガー2212の交換手順は第1実施形態と略同様であるが、交換するフィンガー2212をハンドベース2211の直下に移動させるとき、搬送台2411を矢印Y方向へ移動させる。これと共に、スライド機構600で拘束機構301を矢印Y方向(逆方向)へ移動させる。これにより、ハンドベース2211とフィンガー2212との位置決めを行う。
In the seventh embodiment, the procedure for exchanging the
このような構成をとることで、フィンガー22121からフィンガー22123に交換する際、交換機構2401の搬送機構2450のみをL0移動させるのに対し、移動距離を半分にすることができ、より交換時間の短縮が図れる。また、搬送機構2450とスライド機構600のストロークが半分になることで交換機構自体を小型にできる。
By adopting such a configuration, when the
[第8実施形態]
次に、本発明の第8実施形態に係るロボット装置について説明する。図16は、本発明の第8実施形態に係るロボット装置の要部を示す斜視図である。なお、第8実施形態において、第1〜第7実施形態と同様の構成については、同一符号を付して説明を省略する。
[Eighth Embodiment]
Next, a robot apparatus according to an eighth embodiment of the invention will be described. FIG. 16 is a perspective view showing a main part of a robot apparatus according to the eighth embodiment of the present invention. Note that in the eighth embodiment, identical symbols are assigned to configurations similar to those in the first through seventh embodiments and descriptions thereof are omitted.
第8実施形態のロボット装置4100は、前述の実施形態と同様の構成の拘束機構301と、交換機構4401と、を有する。交換機構4401は、搬送台411と、駆動力により搬送台411を搬送方向である矢印Y方向にベース部材4110に対して移動させる搬送機構4450と、複数の保持部4151,4152と、を有する。
A
保持部4151は、軸状の位置決めピン416L1,416R1と、各位置決めピン416L1,416R1に各フィンガー212L1,212R1を拘束するボールプランジャ(不図示)とを有してなる。同様に、保持部4152は、軸状の位置決めピン416L2,416R2と、各位置決めピン416L2,416R2に各フィンガー212L2,212R2を拘束するボールプランジャ(不図示)とを有してなる。
更に、交換機構4401は、駆動力により保持部4151,4152の位置決めピンを軸まわりに回転させる回転機構4434を有する。また、交換機構4401は、保持部4151,4152を上昇又は下降させる駆動力を発生する駆動部421と、駆動部421の駆動力により保持部415を上昇又は下降させる昇降機構422と、を有する。駆動部421はモータで構成されている。
Further, the
更に、交換機構4401は、搬送機構4450及び回転機構4434を駆動する駆動力を発生する駆動部4412と、搬送機構4450と回転機構4434との間に配置された差動機構4601と、を備えている。差動機構4601は、ベベルギヤを有して構成されているが、遊星ギヤを有して構成されていてもよい。
Further, the
図17及び図18は、第8実施形態の動作を示す説明図である。図17(a)は、本発明の第8実施形態に係るロボット装置の交換機構の要部を示す斜視図、図17(b)は、本発明の第8実施形態に係るロボット装置の交換機構の平面図である。図18(a)は、本発明の第8実施形態に係るロボット装置の交換機構の要部を示す斜視図、図18(b)は、本発明の第8実施形態に係るロボット装置の交換機構の平面図である。図17は保持部4151,4152が下降位置(図7(a)の位置)にいる時の動きを示し、図18は保持部4151,4152が上昇位置(図7(b)の位置)にいる時の動きを示している。
17 and 18 are explanatory diagrams showing the operation of the eighth embodiment. FIG. 17A is a perspective view showing the main part of the exchange mechanism of the robot apparatus according to the eighth embodiment of the present invention, and FIG. 17B is the exchange mechanism of the robot apparatus according to the eighth embodiment of the present invention. FIG. FIG. 18A is a perspective view showing the main part of the exchange mechanism of the robot apparatus according to the eighth embodiment of the present invention, and FIG. 18B is the exchange mechanism of the robot apparatus according to the eighth embodiment of the present invention. FIG. FIG. 17 shows the movement when the holding
図17(b)及び図18(b)に示すように、回転機構4434は、差動機構4601を介した駆動部4412の駆動力により回転するボールねじ442を有する。ボールねじ442には、ラックギヤ443が直動ガイド444を介して取り付けられている。よって、直動ガイド444は、ボールねじ442の回転によりボールねじ442に対して直動する。ラックギヤ443は、直動ガイド444に取り付けられて直動ガイド444と一体に直動する。
As shown in FIGS. 17B and 18B, the
保持部4151において、フィンガー212R1を保持する位置決めピン416R1には、搬送台411に回転可能に支持された、ラックギヤ443に噛合するピニオンギヤであるギヤ445R1が設けられている。また、保持部4151において、フィンガー212L1を保持する位置決めピン416L1には、搬送台411に回転可能に支持された、ギヤ445R1に噛合するピニオンギヤである445L1が設けられている。ギヤ445L1は、ギヤ445R1に対してラックギヤ443の側とは反対側に配置されている。ギヤ445R1とギヤ445L1とは、減速比1:1で接続されている。したがって、ギヤ445R1とギヤ445L1とは、互いに反対の回転方向に同じ速度で回転する。
In the holding
同様に、保持部4152において、フィンガー212R2を保持する位置決めピン416R2には、搬送台411に回転可能に支持された、ラックギヤ443に噛合するピニオンギヤであるギヤ445R2が設けられている。また、保持部4152において、フィンガー212L2を保持する位置決めピン416L2には、搬送台411に回転可能に支持された、ギヤ445R2に噛合するピニオンギヤであるギヤ445L2が設けられている。ギヤ445L2は、ギヤ445R2に対してラックギヤ443の側とは反対側に配置されている。ギヤ445R2とギヤ445L2とは、減速比1:1で接続されている。したがって、ギヤ445R2とギヤ445L2とは、互いに反対の回転方向に同じ速度で回転する。
Similarly, the holding
各ギヤ445R1,445L1は、各位置決めピン416R1,416L1を互いに反対方向に回転させ、各ギヤ445R2,445L2は、各位置決めピン416R2,416L2を互いに反対方向に回転させる。このように、保持部4151の各位置決めピン416R1,416L1は、ギヤ445R1,445L1の回転により回転し、保持部4152の各位置決めピン416R2,416L2は、ギヤ445R2,445L2の回転により回転する。
The gears 445R 1 and 445L 1 rotate the positioning pins 416R 1 and 416L 1 in opposite directions, and the gears 445R 2 and 445L 2 rotate the positioning pins 416R 2 and 416L 2 in opposite directions. Thus, the positioning pin 416R 1, 416L 1 holding portion 415 1 is rotated by the rotation of the gear 445R 1, 445L 1, the holding
以上の構成により、回転機構434は、駆動部418の回転運動をボールねじ442で直線運動に変換し、ラックギヤ443を矢印Y方向に前進、後退させることができる。ラックギヤ443を前進、後退させることで、保持部4151,4152の各位置決めピンを回転させることができる。
With the above configuration, the
保持部4151,4152及び回転機構4434のギヤ445R1,445L1,445R2,445L2は、搬送台411に支持されている。回転機構4434のボールねじ442、直動ガイド444及びラックギヤ443は、ベース部材4110に支持されている。
Gear 445R 1 of the holding
図17(a)及び図18(a)に示すように、昇降機構422には、下降位置の状態で搬送機構4450の回転軸4612に接触して、回転軸4612の回転を止め、搬送機構4450への駆動力の伝達を阻止する回転止め部材4602が固定されている。差動機構4601、昇降機構422及び回転止め部材4602により切替機構4630が構成されている。
As shown in FIG. 17A and FIG. 18A, the
切替機構4630は、駆動部4412の駆動力により搬送機構4450を介して搬送台411を搬送する状態と、駆動部4412の駆動力により回転機構4434を介して保持部の各位置決めピンを回転させる状態とに切り替える。
The switching mechanism 4630 transports the
具体的に説明すると、図17(a)及び図17(b)の下降位置の状態では、駆動部4412の駆動力が、差動機構4601を介して回転機構4434と搬送機構4450とに伝達される。これにより、搬送台411及び搬送台411に支持されたギヤ445R1,445L1,445R2,445L2と共に、ラックギヤ443が矢印Y方向に同じ量だけ直動する。そのため、各保持部4151,4152の各位置決めピンが回転せずに、搬送台411が矢印Y方向に移動する。
Specifically, in the state of the lowered position in FIGS. 17A and 17B, the driving force of the
一方、図18(a)及び図18(b)の下降位置の状態では、搬送機構4450の回転軸4612が回転止め部材4602により回転止めされた状態で保持される。したがって、駆動部4412の駆動力は、差動機構4601を介して回転機構4434にのみ伝達される。ボールねじ442に駆動部4412の駆動力が伝達され、ラックギヤがピニオンギヤに対して相対的に移動して、ラックギヤとピニオンギヤとの間に相対変位ΔYが生じ、保持部4151,4152の各位置決めピンが回転する。以上の構成により、図6(c)及び図6(f)のフィンガーの着脱作業と、図6(d)の搬送台の移動作業とを同一の駆動部4412で実現でき、アクチュエータを削減することができ、装置の小型化とコストダウンが図れる。
On the other hand, in the state of the lowered position in FIGS. 18A and 18B, the
なお、本発明は、以上説明した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で多くの変形が可能である。また、本発明の実施形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施形態に記載されたものに限定されない。 The present invention is not limited to the embodiment described above, and many modifications are possible within the technical idea of the present invention. In addition, the effects described in the embodiments of the present invention only list the most preferable effects resulting from the present invention, and the effects of the present invention are not limited to those described in the embodiments of the present invention.
[その他の実施形態]
本発明は、上述の実施形態の1以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける1つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、1以上の機能を実現する回路(例えば、ASIC)によっても実現可能である。
[Other Embodiments]
The present invention supplies a program that realizes one or more functions of the above-described embodiments to a system or apparatus via a network or a storage medium, and one or more processors in a computer of the system or apparatus read and execute the program This process can be realized. It can also be realized by a circuit (for example, ASIC) that realizes one or more functions.
また、上述の実施形態では、メインコントローラが、統括的にロボット本体、拘束機構、及び交換機構の動作を制御する場合について説明したが、これに限定するものではなく、複数のコントローラで分散制御してもよい。即ち、ロボット本体を制御するコントローラ、拘束機構を制御するコントローラ、及び交換機構を制御するコントローラで互いに通信を行い、ロボット本体、拘束機構及び交換機構の動作タイミングをそれぞれ制御してもよい。この場合、複数のコントローラ(CPU)で制御部が構成されることとなる。 In the above-described embodiment, the case where the main controller controls the operations of the robot body, the restraint mechanism, and the exchange mechanism in an integrated manner has been described. However, the present invention is not limited to this, and a plurality of controllers perform distributed control. May be. In other words, the controller that controls the robot body, the controller that controls the restraint mechanism, and the controller that controls the exchange mechanism may communicate with each other to control the operation timing of the robot body, restraint mechanism, and exchange mechanism. In this case, a control unit is configured by a plurality of controllers (CPUs).
また、上述の実施形態では、ロボットアームが垂直多関節のロボットアームの場合について説明したが、これに限定するものではない。ロボットアームが、例えば、水平多関節のロボットアーム、パラレルリンクのロボットアーム、直交ロボットのロボットアーム等、種々のロボットアームであってもよい。 In the above-described embodiment, the case where the robot arm is a vertically articulated robot arm has been described. However, the present invention is not limited to this. The robot arm may be various robot arms such as a horizontal articulated robot arm, a parallel link robot arm, and an orthogonal robot arm.
また、上述の実施形態では、拘束機構の一対のクランプ部材を開閉させることで先端部材をクランプし拘束したが、この構成に限定するものではなく、例えば、磁気や静電気を利用した吸着により先端部材を拘束してもよい。 In the above-described embodiment, the tip member is clamped and restrained by opening and closing the pair of clamp members of the restraining mechanism. However, the present invention is not limited to this configuration. For example, the tip member is attracted using magnetism or static electricity. May be restrained.
また、上述の実施形態では、力検知部が力覚センサである場合について説明したが、これに限定するものではない。例えば、ロボットアームの各関節にトルクセンサを設け、測定した各関節トルクをもとに、先端部材に作用する外力を検知してもよいし、関節モータの電流からトルクを推定し、先端部材に作用する外力を検知してもよい。この場合、トルクセンサ又は関節モータの電流計が力検知部ということになる。 Moreover, although the above-mentioned embodiment demonstrated the case where a force detection part was a force sensor, it is not limited to this. For example, a torque sensor may be provided at each joint of the robot arm, and the external force acting on the tip member may be detected based on the measured joint torque, or the torque may be estimated from the current of the joint motor, You may detect the external force which acts. In this case, the ammeter of the torque sensor or the joint motor is the force detection unit.
また、上述の実施形態では、ロボット本体をコンプライアンス制御する場合について説明したが、これに限定するものではない。ロボット本体の制御は、位置制御モードとし、ロボット本体のコンプライアンス動作、即ち、例えば図1の力覚センサ203の弾性部材261の変形により、先端部材を交換作業位置に移動させるようにしてもよい。また、弾性部材261があれば、検知素子262を省略してもかまわない。即ち、力覚センサ203の代わりに、又は力覚センサ203の他に、弾性部材を配置してもよい。
In the above-described embodiment, the case where compliance control is performed on the robot main body has been described. However, the present invention is not limited to this. The robot body may be controlled in the position control mode, and the tip member may be moved to the replacement work position by a compliance operation of the robot body, that is, for example, by deformation of the
このような場合でも、ロボットの先端部材と拘束機構との相対位置をロボット本体の位置決め精度に依存せず、高精度に決めることができる。そのため、ロボットの手先部材を交換する際に、ロボットの先端部材の位置測定や位置補正の必要がなく、高速かつ高精度に手先部材を交換することができる。 Even in such a case, the relative position between the tip member of the robot and the restraining mechanism can be determined with high accuracy without depending on the positioning accuracy of the robot body. Therefore, when replacing the hand member of the robot, it is not necessary to measure the position or correct the position of the tip member of the robot, and the hand member can be replaced at high speed and with high accuracy.
100…ロボット装置、200…ロボット、201…ロボットアーム、202…ロボットハンド、203…力覚センサ、211…ハンドベース(先端部材)、212…フィンガー(手先部材)、250…ロボット本体、301…拘束機構、401…交換機構、500…メインコントローラ、501…CPU(制御部)
DESCRIPTION OF
Claims (17)
拘束作業領域に移動した前記先端部材を交換作業位置に案内して拘束する拘束動作と、前記先端部材の拘束を解除する拘束解除動作とを行う拘束機構と、
前記交換作業位置に移動した前記先端部材から前記手先部材を取り外す動作と、前記交換作業位置に移動した前記先端部材に前記手先部材を取り付ける動作とを行う交換機構と、
前記ロボット本体、前記交換機構及び前記拘束機構の動作を制御する制御部と、を備え、
前記制御部が、前記ロボット本体を制御して前記先端部材を前記拘束作業領域に移動させ、前記拘束機構を制御して前記拘束機構に前記拘束動作を行わせ、
前記ロボット本体が、コンプライアンス動作して、前記拘束動作を行っている前記拘束機構の案内により、前記先端部材を前記交換作業位置に移動させることを特徴とするロボット装置。 A robot body, a tip member provided at the tip of the robot body, and a hand member that can be attached to and detached from the tip member, and the robot in which the tip member moves by the operation of the robot body;
A restraint mechanism for guiding and restraining the tip member moved to the restraint work area to the replacement work position, and a restraint releasing action for releasing the restraint of the tip member;
An exchange mechanism for performing an operation of removing the hand member from the tip member moved to the exchange work position and an operation of attaching the hand member to the tip member moved to the exchange work position;
A controller that controls operations of the robot body, the exchange mechanism, and the restraint mechanism,
The control unit controls the robot body to move the tip member to the restraining work area, controls the restraining mechanism to cause the restraining mechanism to perform the restraining operation;
A robot apparatus, wherein the robot body performs a compliance operation and moves the tip member to the replacement work position by guidance of the restraining mechanism performing the restraining operation.
前記制御部が、前記拘束機構に前記拘束動作を行わせる際に、前記力検知部により検知された力が小さくなるように前記ロボット本体の動作を制御し、
前記ロボット本体が、前記制御部の制御の下、前記先端部材を前記交換作業位置に移動させることを特徴とする請求項1に記載のロボット装置。 The robot body has a force detector that detects an external force acting on the tip member,
When the control unit causes the restraining mechanism to perform the restraining operation, the operation of the robot body is controlled so that the force detected by the force sensing unit is reduced,
The robot apparatus according to claim 1, wherein the robot body moves the tip member to the replacement work position under the control of the control unit.
前記各クランプ部材は、前記一対のクランプ部材の閉動作により前記先端部材を前記交換作業位置に案内する位置決め面を有することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載のロボット装置。 The restraint mechanism includes a pair of clamp members and an opening / closing drive unit that drives at least one of the pair of clamp members to open and close the pair of clamp members,
6. The robot apparatus according to claim 1, wherein each of the clamp members has a positioning surface that guides the tip member to the replacement work position by a closing operation of the pair of clamp members. .
搬送台と、
前記搬送台に搬送方向に沿って配置され、前記先端部材から取り外した、又は前記先端部材に取り付ける前記手先部材を保持する複数の保持部と、
前記手先部材の取り付け又は取り外しを行う際に、前記搬送台を前記搬送方向に移動させる搬送機構と、前記搬送機構を駆動して、前記複数の保持部のうちの1つを前記交換作業位置に移動した前記先端部材に対向させる駆動部と、を有することを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載のロボット装置。 The exchange mechanism is
A transfer table;
A plurality of holding portions that are arranged along the conveyance direction on the conveyance table and that are removed from the tip member or attached to the tip member;
When attaching or removing the hand member, the conveyance mechanism that moves the conveyance table in the conveyance direction and the conveyance mechanism are driven, and one of the plurality of holding portions is set to the replacement work position. The robot apparatus according to claim 1, further comprising a drive unit that faces the moved tip member.
前記交換機構は、前記各保持部に保持された前記手先部材を前記先端部材に対して回転させる回転機構を有する請求項7に記載のロボット装置。 The hand member is configured to be attached and detached by rotating with respect to the tip member,
The robot apparatus according to claim 7, wherein the exchange mechanism includes a rotation mechanism that rotates the hand member held by each holding portion with respect to the tip member.
前記手先部材が、前記ハンドベースに対して着脱可能なフィンガーであり、
前記ハンドベースと前記フィンガーとでロボットハンドが構成されることを特徴とする請求項1乃至11のいずれか1項に記載のロボット装置。 The tip member is a hand base;
The hand member is a detachable finger with respect to the hand base;
The robot apparatus according to claim 1, wherein the hand base and the fingers constitute a robot hand.
前記制御部が、前記ロボット本体を制御して前記先端部材を前記拘束作業領域に移動させる移動工程と、
前記制御部が、前記拘束機構を制御して前記拘束機構に前記拘束動作を行わせる拘束工程と、を備え、
前記拘束工程にて、前記ロボット本体が、コンプライアンス動作して、前記拘束動作を行っている前記拘束機構の案内により、前記先端部材を前記交換作業位置に移動させることを特徴とするロボット制御方法。 A tip member is provided at the tip of the robot body, a hand member can be attached to and detached from the tip member, and a restraint mechanism guides and restrains the tip member moved to the restraint work area to the replacement work position. And a restraint releasing operation for releasing the restraint of the tip member, and an operation in which the exchange mechanism removes the hand member from the tip member moved to the exchange work position, and the tip member moved to the exchange work position. And a control unit for controlling the operations of the robot body, the exchange mechanism, and the restraint mechanism,
The control unit controls the robot body to move the tip member to the restraining work area; and
The controller includes a restraining step of controlling the restraining mechanism to cause the restraining mechanism to perform the restraining operation;
In the restraining step, the robot body performs a compliance operation, and moves the tip member to the replacement work position by guidance of the restraining mechanism performing the restraining operation.
前記拘束工程では、前記制御部が、前記拘束機構に前記拘束動作を行わせているときに、前記力検知部により検知された力が小さくなるように前記ロボット本体の動作を制御して、前記拘束動作を行っている前記拘束機構の案内により、前記先端部材を前記交換作業位置に移動させることを特徴とする請求項14に記載のロボット制御方法。 The robot body has a force detector for detecting an external force acting on the tip member;
In the restraining step, the control unit controls the operation of the robot main body so that the force detected by the force detecting unit is reduced when the restraining mechanism performs the restraining operation, and The robot control method according to claim 14, wherein the tip member is moved to the replacement work position by guidance of the restraining mechanism performing a restraining operation.
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