JP2017154208A - 作業支援システム - Google Patents
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Abstract
Description
ここで以下のような状態方程式を考える。
上記実施の形態で説明した作業支援システム1を用いて、製品W1である車体に、部品W2であるドアを取り付ける取り付け作業を行った。その際、協調動作モードにおいて、移動制限機能22Aおよびパワー可変アシスト機能22Bを使用した。
実施例1に対する比較例1として、協調動作モードにおいて、移動制限機能22A及びパワー可変アシスト機能22Bを使わずに、産業用ロボット10をパッシブにすることで、作業者Pが把持部13を操作し、水平面における全ての自由度を調節しながら部品W2であるドアを移動させるようにしたことを除き、他は実施例1と同様にして取り付け作業を行った。
実施例1に対する比較例2として、協調動作モードにおいて、移動制限機能22A及びパワー可変アシスト機能22Bを使わずに、産業用ロボット10をパッシブにした状態で、把持部13のツメと車体に取り付けた治具とを固定させ、これをガイドとして、部品W2であるドアをスライドさせて取り付けるようにしたことを除き、他は実施例1と同様にして取り付け作業を行った。
実施例1、比較例1、及び、比較例2について、それぞれ取り付け作業を10回ずつ行い、それぞれについて、作業者Pが把持部13を操作し始めてから工具をツールスタンドに戻すまでの作業時間を測定すると共に、アーム部12が有する3軸のモータのそれぞれの回転角度からドアの取り付け角度を求めた。表1及び表2に、それぞれの平均値と標準偏差を示す。
Claims (7)
- 工場内の生産ラインにおいて、作業者が前記生産ライン上を搬送される製品に部品を取り付ける部品取り付け作業を支援する作業支援システムであって、
部品を保持する産業用ロボットと、
この産業用ロボットを制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記産業用ロボットが自律的に動作する自律動作モードを制御する自律動作モード制御部と、前記作業者が前記産業用ロボットを操作する協調動作モードを制御する協調動作モード制御部とを有し、
前記協調動作モード制御部は、前記産業用ロボットにより前記部品を保持しつつ、前記作業者が前記部品を保持し、前記部品を前記製品に対する取付位置まで移動させる際に、前記産業用ロボットの移動範囲を制限することにより、前記部品が規定された仮想ガイドに沿って移動し、前記取付位置において前記部品が前記製品に対して所定の角度となるように制御する移動制限機能を有する
ことを特徴とする作業支援システム。 - 前記協調動作モード制御部は、前記産業用ロボットのパワーアシストを受けて前記作業者が前記部品を前記製品に対する取付位置まで移動させる際に、前記部品と前記製品との距離が所定距離よりも遠い場合には、仮想質量を所定質量よりも軽く設定すると共に、仮想粘性係数を所定粘性係数よりも大きく設定し、かつ、前記部品と前記製品との距離が前記所定距離よりも近い場合には、仮想質量を前記所定質量よりも重く設定すると共に、仮想粘性係数を前記所定粘性係数よりも小さく設定するパワー可変アシスト機能を有する
ことを特徴とする請求項1記載の作業支援システム。 - 前記パワー可変アシスト機能では、前記部品と前記製品との距離が、前記所定距離よりも遠い距離である第1の基準距離よりも遠い場合、前記第1の基準距離と前記所定距離よりも近い距離である第2の基準距離との間の場合、及び、前記第2の基準距離よりも近い場合に分け、前記第1の基準距離よりも遠い場合には、仮想質量を前記所定質量よりも軽い第1の基準質量に設定すると共に、仮想粘性係数を前記所定粘性係数よりも大きい第1の基準粘性係数に設定し、かつ、前記第2の基準距離よりも近い場合には、仮想質量を前記所定質量よりも重い第2の基準質量に設定すると共に、仮想粘性係数を前記所定粘性係数よりも小さい第2の基準粘性係数に設定し、かつ、前記第1の基準距離と前記第2の基準距離との間の場合には、仮想質量を前記第1の基準質量から前記第2の基準質量まで連続的に変化させると共に、仮想粘性係数を前記第1の基準粘性係数から前記第2の基準粘性係数まで連続的に変化させる
ことを特徴とする請求項2記載の作業支援システム。 - 前記パワー可変アシスト機能では、前記部品と前記製品との距離が前記第1の基準距離と前記第2の基準距離との間にある場合に、少なくとも前記第1の基準距離の側及び前記第2の基準距離の側において、仮想質量及び仮想粘性係数を曲線的に変化させる
ことを特徴とする請求項3記載の作業支援システム。 - 前記協調動作モード制御部は、前記産業用ロボットのパワーアシストを受けて前記作業者が前記部品を前記製品に対する取付位置まで移動させる際に、下記式で表される制御式に基づいて前記産業用ロボットを制御することを特徴とする請求項2から請求項4のいずれか1に記載の作業支援システム。
(式) vk+1={1−(D/M)ΔT}vk+(1/M)FkΔT
(上記式において、vk+1は目標速度、Dは仮想粘性係数、Mは仮想質量、ΔTはサンプリング周期、vkは現在速度、Fkは現在の作業者の操作力である。) - 前記産業用ロボットは、
前記生産ラインに対して平行に設置された走行レール、この走行レールに対して直交する方向に設置された横行レール、及び、前記走行レール及び前記横行レールを利用して平面移動するベースを有する走行・横行部と、
前記ベースに対して配設されたアーム部と、
このアーム部に配設され、前記部品を把持する把持部とを備え、
前記協調動作モード制御部は、前記作業者が前記部品を前記製品に対する取付位置まで移動させる際に、前記部品が規定された仮想ガイドに沿って移動するように前記ベースの移動方向を制御する
ことを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1に記載の作業支援システム。 - 前記製品は車体であり、前記部品はドアであることを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか1に記載の作業支援システム。
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