JP2017185596A - ロボットシステム - Google Patents

Abstract

【課題】ロボットの大型化をもたらすことなく、搬送対象物を広い範囲で支障なく搬送することができ、障害物を適切に回避できるロボットシステムを提供すること。【解決手段】このロボットシステム1は、第１のアーム2を有する第１の関節型ロボット3と、第１の関節型ロボット3を制御する第１のロボットコントローラ5と、第１の関節型ロボット3の第１のアーム2によって床面4上を搬送される台車10と、台車10に載置された第２の関節型ロボット7と、第２の関節型ロボット7を制御する第２のロボットコントローラ8と、を備える。【選択図】図１Ａ

Description

本発明は、二台以上の関節型ロボットを備えたロボットシステムに係り、組立工場における部品の搬送等に使用されるロボットシステムに関する。

従来、各種の部品を組み立てて製品を製造するための組立工場において、部品を搬送するためにロボットが用いられている（例えば、特許文献１参照）。特に近年は、作業現場において人とロボットとが協調して作業を行うことも多く、例えば作業員の負荷の軽減等のために、重量物の搬送や組立をロボットに行わせる場合がある。

ところで、搬送対象物の重量が増えるに従い、可搬重量が大きいロボットが必要となり、ロボットが大型化するため、必要な設置スペースが増大し、また、コストも増大する。

また、搬送対象物の搬送可能範囲を拡大するために、ロボットのアーム長を長くすると、搬送対象物の重量およびアームの自重によるアームの撓みが大きくなり、アーム先端部の位置決め制御が難しくなる場合がある。

さらに、ロボットの周囲に障害物が存在する場合、障害物を避けながら部品等を搬送する必要があるが、床面に設置されたロボットのアームの動作で障害物を避けるのが難しい場合がある。

特開２００８−３０８２９６号公報

本発明は、上述した従来技術の問題点に鑑みてなされたものであって、ロボットの大型化をもたらすことなく、搬送対象物を広い範囲で支障なく搬送することができ、或いは、ロボット周囲の障害物を適切に回避することができるロボットシステムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の第１の態様によるロボットシステムは、第１のアームを有する第１の関節型ロボットと、前記第１の関節型ロボットを制御するための第１のロボットコントローラと、前記第１の関節型ロボットの前記第１のアームによって床面上を搬送される台車と、前記台車に載置された第２の関節型ロボットと、前記第２の関節型ロボットを制御するための第２のロボットコントローラと、備えたことを特徴とする。

本発明の第２の態様は、第１の態様において、前記第１のロボットコントローラと前記第２のロボットコントローラとの間で通信を行い、前記第１の関節型ロボットと前記第２の関節型ロボットとを協調制御するように構成されている、ことを特徴とする。

本発明の第３の態様は、第１または第２の態様において、前記第１の関節型ロボットは、前記第１のアームによって前記台車を解放可能に保持するように構成されている、ことを特徴とする。

本発明の第４の態様は、第１乃至第３の態様のいずれかにおいて、前記台車を前記床面上の所定の位置で解放可能に固定するための台車固定手段を有する、ことを特徴とする。

本発明の第５の態様は、第４の態様において、前記台車固定手段は、前記床面から出没して前記台車を解放可能に固定するための出没機構を有する、ことを特徴とする。

本発明の第６の態様は、第１乃至第５のいずれかの態様において、前記第２の関節型ロボットは、第２のアームを有し、前記第２のアームによって前記床面上を搬送される追加の台車を有する、ことを特徴とする。

本発明の第７の態様は、第６の態様において、前記第２の関節型ロボットは、前記第２のアームによって前記追加の台車を解放可能に保持するように構成されている、ことを特徴とする。

本発明の第８の態様は、第６または第７の態様において、前記追加の台車に、第３の関節型ロボットが載置されている、ことを特徴とする。

本発明の第９の態様は、第８の態様において、複数の前記追加の台車と、複数の前記追加の台車のそれぞれに載置された複数の前記第３の関節型ロボットと、を備え、複数の前記追加の台車同士が、複数の前記第３の関節型ロボットによって連結されている、ことを特徴とする。

本発明の第１０の態様は、第１乃至第９のいずれかの態様において、前記第１の関節型ロボットは、第１の台車に載置されており、前記第１の台車を前記床面上の所定の位置で解放可能に固定するための第１の台車固定手段を有する、ことを特徴とする。

本発明の第１１の態様は、第１乃至第１０のいずれかの態様において、前記第１の関節型ロボットは、垂直多関節型ロボットまたは水平多関節型ロボットである、ことを特徴とする。

本発明の第１２の態様は、第１乃至第１１のいずれかの態様において、前記第２の関節型ロボットは、垂直多関節型ロボットまたは水平多関節型ロボットである、ことを特徴とする。

本発明の第１３の態様は、第１乃至第１２のいずれかの態様において、前記第１の関節型ロボットは、垂直多関節型ロボットおよび水平多関節型ロボットのいずれか一方であり、前記第２の関節型ロボットは、垂直多関節型ロボットおよび水平多関節型ロボットのいずれか他方である、ことを特徴とする。

本発明の第１４の態様は、第１乃至第１３のいずれかの態様において、前記第２の関節型ロボットが載置された前記台車は、搬送対象物を載置可能に構成されている、ことを特徴とする。

本発明によれば、ロボットの大型化をもたらすことなく、搬送対象物を広い範囲で支障なく搬送することができ、或いは、ロボット周囲の障害物を適切に回避することができるロボットシステムを提供することができる。

本発明の一実施形態によるロボットシステムの概略構成を示した側面図。 図１Ａに示したロボットシステムの概略構成を示した平面図。 図１Ａに示したロボットシステムにおける第２の関節型ロボットおよびその台車の概略構成を示した側面図。 図２Ａに示した第２の関節型ロボットおよびその台車の概略構成を示した平面図。 図１Ａに示したロボットシステムを用いて部品を搬送する様子を示した平面図。 図１Ａに示したロボットシステムの一変形例の概略構成を示した側面図。 図４に示したロボットシステムにおける第２の関節型ロボットおよびその台車を、床面に設置した台車固定手段（解放状態）と共に示した図。 図５Ａに示した第２の関節型ロボットおよびその台車を、床面に設置した台車固定手段（固定状態）と共に示した他の図。 図１Ａに示したロボットシステムの他の変形例の概略構成を示した側面図。 図１Ａに示したロボットシステムのさらに他の変形例の概略構成を示した側面図。 図１Ａに示したロボットシステムのさらに他の変形例の概略構成を示した側面図。 図１Ａに示したロボットシステムのさらに他の変形例の概略構成を示した側面図。 図１Ａに示したロボットシステムのさらに他の変形例の概略構成を示した側面図。 図１Ａに示したロボットシステムのさらに他の変形例の概略構成を示した側面図。 図１１Ａに示したロボットシステムの概略構成を示した平面図。 図１Ａに示したロボットシステムのさらに他の変形例の概略構成を示した側面図。 図１２Ａに示したロボットシステムの概略構成を示した平面図。 図１２Ａに示したロボットシステムにおける第２の関節型ロボットおよびその台車の概略構成を示した側面図。 図１３Ａに示した第２の関節型ロボットおよびその台車の概略構成を示した平面図。 図１Ａに示したロボットシステムのさらに他の変形例の概略構成を示した側面図。 図１４Ａに示したロボットシステムの概略構成を示した平面図。 図１Ａに示したロボットシステムのさらに他の変形例の概略構成を示した側面図。 図１５Ａに示したロボットシステムの概略構成を示した平面図。

以下、本発明の一実施形態によるロボットシステムについて、図面を参照して説明する。

図１Ａおよび図１Ｂに示したように、本実施形態によるロボットシステム１は、第１アーム２を有する第１ロボット３を備えている。第１ロボット３は、床面４に設置された垂直多関節型ロボットで構成されている。第１ロボット３の動作は、第１ロボットコントローラ５によって制御される。

また、本実施形態によるロボットシステム１は、第２アーム６を有する第２ロボット７を備えている。第２ロボット７の動作は、第２ロボットコントローラ１０によって制御される。図２Ａおよび図２Ｂに示したように、第２ロボット７は、キャスタ９を有する第２ロボット用台車１０に載置された垂直多関節型ロボットで構成されている。

第２ロボット７が載置された第２ロボット用台車１０には、一対のピン部材１１が設けられており、第１ロボット３のハンド１２が、第２ロボット用台車１０の一対のピン部材１１を解放可能に把持している。

第２ロボット７の前方には、キャスタ１３を有する部品用台車１４が設けられており、搬送対処物である部品Ｗが部品用台車１４に載置されている。部品用台車１４には、一対のピン部材１５が設けられており、第２ロボット７のハンド１６が、部品用台車１４の一対のピン部材１５を解放可能に把持している。

本実施形態によるロボットシステム１においては、第１のロボットコントローラ５と第２のロボットコントローラ８との間で通信を行い、第１ロボット３と第２ロボット７とを協調制御するように構成されている。

そして、部品用台車１４を搬送元から搬送先まで移動させて部品Ｗを搬送する際には、第１のロボットコントローラ５および第２のロボットコントローラ８を用いて第１ロボット３および第２ロボット７を協調制御しながら、第２ロボット用台車１０および部品用台車１４を、それぞれ所望の軌道に沿って移動させる。このとき、周囲に障害物が存在する場合には、図３に示したように、障害物Ｏを避けながら部品用台車１４を搬送先（例えば、ベルトコンベヤＣ上の製品本体Ｐの近傍）まで移動させる。

また、一変形例としては、図４に示したように、第２ロボット用台車１０を床面４上の所定の位置で解放可能に固定するための台車固定手段１７を設けることもできる。台車固定手段１７は、床面４から出没して台車を解放可能に固定するための出没機構を有する。なお、台車固定手段１７の構成は、上記出没機構に限られるものではなく、床面上の所定の位置に台車を固定できる機構であれば良く、例えば、キャスタの回転を解放可能にロックする機構を台車側に設けても良い。

本例においては、図５Ａおよび図５Ｂに示したように、第１ロボット３によって第２ロボット用台車１０を床面４上の所定の位置まで移動させたら（図５Ａ）、台車固定手段１７の出没機構を作動させて第２ロボット用台車１０を所定の位置に固定する（図５Ｂ）。

第１ロボット３は、第２ロボット用台車１０の一対のピン部材１１を把持していたハンド１２を動作させて一対のピン部材１１を解放し、他の作業を行うようにしても良い。他の作業の一例として、別の第２ロボット７およびその台車１０を、上記と同様に搬送元から搬送先まで移動させることができる。

また、他の変形例としては、図６に示したように、第１ロボット３を、第２ロボット７と同様に、第１ロボット用台車１８に載置して、第１ロボット用台車１８を、第１ロボット３用の台車固定手段１９によって所定の位置に固定するようにしても良い。この場合、第１ロボット用台車１８の所定の位置への設置は、作業員が行うこともできるが、他のロボットのハンドによって第１ロボット用台車１８の一対のピン部材２０を保持し、所定の位置に移動させて設置しても良い。

また、他の変形例としては、図７に示したように、部品Ｗを台車に載せずに、第２ロボット７によって直接保持するようにしても良い。この場合、第２ロボット７が搬送対象物の荷重を支持することになるが、本例においては、搬送範囲を拡大するためにアーム長を長くする必要が無いので、搬送範囲を拡大してもアームの撓みの問題が深刻化することがない。

また、他の変形例としては、図８に示したように、部品用台車１４を所定の位置まで搬送したら、第２ロボット７のハンド１６による部品用台車１４の一対のピン部材１５の把持を解除して、部品用台車１４上の部品Ｗを、第２ロボット７で搬送するようにしても良い。このとき、第２ロボット用台車１０は、台車固定手段１７によって床面４上の所定の位置に固定しておくことが望ましい。

また、他の変形例としては、図９に示したように、第２ロボット７が載置された第２ロボット用台車１０を、部品Ｗ等の搬送対象物を載置可能に構成することもできる。この場合、第２ロボット用台車１０を所定の位置まで移動させたら、そこに載置されている部品Ｗ等を、第２ロボット７によって搬送するようにしても良い。このとき、第２ロボット用台車１０は、上述した台車固定手段によって床面４上の所定の位置に固定しておくことが望ましい。

また、他の変形例としては、図１０に示したように、第２ロボット７の第２アーム６の先端に、例えば塗装用のエンドエフェクタ２１を装着して、第１ロボット３によって所望の位置に配置された第２ロボット７を用いて、製品本体Ｐ等に対する塗装作業等を行うようにすることもできる。

また、他の変形例としては、図１１Ａおよび図１１Ｂに示したように、第３アーム２２を有する第３ロボット２３およびその台車２４を追加して、第２ロボット７のハンド１６によって第３ロボット用台車２４の一対のピン部材２５を解放可能に把持するようにしても良い。第３ロボット２３の動作は、第３ロボットコントローラ２６によって制御される。

本例においては、第３ロボット２３のハンド２７が、部品用台車１４の一対のピン部材１５を解放可能に把持している。或いは、第３ロボット２３の第３アーム２２の先端に、塗装用のエンドエフェクタ２１を装着して、第３ロボット２３で塗装等の作業を行うようにしても良い。

また、他の変形例としては、図１２Ａ、図１２Ｂ、図１３Ａ、および図１３Ｂに示したように、第１ロボット３および第２ロボット７のそれぞれを、昇降軸２８を有する水平多関節型ロボットによって構成することもできる。

また、他の変形例としては、図１４Ａおよび図１４Ｂに示したように、第１ロボット３を垂直多関節型ロボットで構成し、第２ロボット７を水平多関節型ロボットで構成しても良い。

或いは、図１５Ａおよび図１５Ｂに示したように、第１ロボット３を水平多関節型ロボットで構成し、第２ロボット７を垂直多関節型ロボットで構成しても良い。

以上述べたように、本実施形態およびその各変形例においては、関節型ロボットが載置された台車を、他の関節型ロボットで移動させるようにしたので、各ロボットのアーム長を長くすることなく、搬送対象物の搬送範囲を拡大することができ、また、アームの長尺化による撓みの問題も回避できる。

さらに、台車上に載置されたロボットによって、搬送対象物が載置された台車を把持して移動させるようにすれば、搬送対象物の重量をロボットで支持する必要が無いので、搬送対象物の重量の増加に伴うロボットの大型化を回避することができる。

また、床面に設置された１台のロボットで部品の搬送等を行う場合に比べて、部品搬送の移動軌跡に関する設定の自由度を高めることができるので、搬送時の障害物の回避能力を高めることができる。

また、第２ロボット７が載置された第２ロボット用台車１０を、台車固定手段１７によって搬送先で固定するようにすれば、第１ロボット３のハンド１２による第２ロボット用台車１０の把持を解除して、第１ロボット３を他の作業に供することができる。

また、ロボットが載置された台車を台車固定手段で固定するようにすれば、固定された台車上のロボットを、あたかも床面上に設置されたロボットのように使用することができるので、ロボットにより実施可能な作業内容を拡大することができる。

なお、上記実施形態および各種変形例においては、複数台のロボットを協調制御するものとしたが、例えば、それぞれのロボットを個別に制御するようにしても良い。

また、連結するロボットの台数に特に制限はなく、図１１Ａおよび図１１Ｂに示した第３ロボット２３に第４ロボットを連結し、或いは複数台のロボットを追加的に連結しても良い。

また、ロボットのアームによって台車を解放可能に保持するための手段は、台車に設けた上述の一対のピン部材に限定されるものではなく、例えば、アーム先端に非円形断面のピン部材を設けると共に、当該非円形断面に対応する断面形状を有する凹部を台車側に設け、ロボットのアームを操作してピン部材を凹部に嵌合するようにしても良い。

１ ロボットシステム
２ 第１アーム
３ 第１ロボット
４ 床面
５ 第１ロボットコントローラ
６ 第２アーム
７ 第２ロボット
８ 第２ロボットコントローラ
９ 第２ロボット用台車のキャスタ
１０ 第２ロボット用台車
１１ 第２ロボット用台車のピン部材
１２ 第１ロボットのハンド
１３ 部品用台車のキャスタ
１４ 部品用台車
１５ 部品用台車のピン部材
１６ 第２ロボットのハンド
１７ 第２ロボット用の台車固定手段
１８ 第１ロボット用台車
１９ 第１ロボット用の台車固定手段
２０ 第１ロボット用台車のピン部材
２１ 塗装用のエンドエフェクタ
２２ 第３アーム
２３ 第３ロボット
２４ 第３ロボット用台車
２５ 第３ロボット用台車のピン部材
２６ 第３ロボットコントローラ
２７ 第３ロボットのハンド
２８ 水平多関節ロボットの昇降軸
Ｃ ベルトコンベヤ
Ｏ 障害物
Ｐ 製品本体
Ｗ 部品（搬送対象物）

Claims (14)

1. 第１のアームを有する第１の関節型ロボットと、
   前記第１の関節型ロボットを制御するための第１のロボットコントローラと、
   前記第１の関節型ロボットの前記第１のアームによって床面上を搬送される台車と、
   前記台車に載置された第２の関節型ロボットと、
   前記第２の関節型ロボットを制御するための第２のロボットコントローラと、
   を備えたロボットシステム。
2. 前記第１のロボットコントローラと前記第２のロボットコントローラとの間で通信を行い、前記第１の関節型ロボットと前記第２の関節型ロボットとを協調制御するように構成されている、請求項１記載のロボットシステム。
3. 前記第１の関節型ロボットは、前記第１のアームによって前記台車を解放可能に保持するように構成されている、請求項１または２に記載のロボットシステム。
4. 前記台車を前記床面上の所定の位置で解放可能に固定するための台車固定手段を有する、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のロボットシステム。
5. 前記台車固定手段は、前記床面から出没して前記台車を解放可能に固定するための出没機構を有する、請求項４記載のロボットシステム。
6. 前記第２の関節型ロボットは、第２のアームを有し、
   前記第２のアームによって前記床面上を搬送される追加の台車を有する、請求項１乃至５のいずれか一項に記載のロボットシステム。
7. 前記第２の関節型ロボットは、前記第２のアームによって前記追加の台車を解放可能に保持するように構成されている、請求項６記載のロボットシステム。
8. 前記追加の台車に、第３の関節型ロボットが載置されている、請求項６または７に記載のロボットシステム。
9. 複数の前記追加の台車と、複数の前記追加の台車のそれぞれに載置された複数の前記第３の関節型ロボットと、を備え、複数の前記追加の台車同士が、複数の前記第３の関節型ロボットによって連結されている、請求項８記載のロボットシステム。
10. 前記第１の関節型ロボットは、第１の台車に載置されており、
    前記第１の台車を前記床面上の所定の位置で解放可能に固定するための第１の台車固定手段を有する、請求項１乃至９のいずれか一項に記載のロボットシステム。
11. 前記第１の関節型ロボットは、垂直多関節型ロボットまたは水平多関節型ロボットである、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載のロボットシステム。
12. 前記第２の関節型ロボットは、垂直多関節型ロボットまたは水平多関節型ロボットである、請求項１乃至１１のいずれか一項に記載のロボットシステム。
13. 前記第１の関節型ロボットは、垂直多関節型ロボットおよび水平多関節型ロボットのいずれか一方であり、
    前記第２の関節型ロボットは、垂直多関節型ロボットおよび水平多関節型ロボットのいずれか他方である、請求項１乃至１２のいずれか一項に記載のロボットシステム。
14. 前記第２の関節型ロボットが載置された前記台車は、搬送対象物を載置可能に構成されている、請求項１乃至１３のいずれか一項に記載のロボットシステム。
    

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