JP2019093533A - ロボットおよびロボットシステム - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の一態様は、被設置面に固定された作業対象装置に対して作業を行うツールを先端面に取り付けてその姿勢を変更する手首ユニットと、該手首ユニットの3次元位置を変更する可動部とを備えるとともに、該可動部が、長手軸を有し先端に前記手首ユニットを取り付けたアームを備え、前記手首ユニットの前記先端面よりも基端側に前記アームの前記長手軸に交差する方向に向かう視野を有する視覚センサが取り付けられているロボットを提供する。
このようにすることで、ベースに対して鉛直な軸線回りに旋回胴を回転させ、旋回胴に対して水平な軸線回りに第1アームを回転させ、第1アームに対して水平な軸線回りに第2アームを回転させることにより、第2アームの先端に取り付けられた手首ユニットを任意の3次元位置に移動させることができる。また、視覚センサを第2アームの先端近くに配置しておくことにより、視覚センサについても任意の3次元位置に移動させることができる。
このようにすることで、床面に対してアームの移動範囲を広く取ることができる。床面に略平行な面に視覚ターゲットが設置されている場合に、広い検出範囲を確保でき、効果的である。
このようにすることで、ロボットを台車に搭載して移動可能とし、台車を動作させて作業対象装置に対して異なる位置に移設することができる。
また、上記態様においては、前記台車が自立移動型台車であってもよい。
また、上記態様においては、前記台車が手押し型台車であってもよい。
このようにすることで、作業対象装置のロボットとの対向面に略平行にアームが延びるようにロボットを配置することにより、視覚センサの視野が向かう方向を作業対象装置に略直交させることができ、可動部の動作によって、視野を複数位置に容易に移動させることができる。
このようにすることで、作業対象装置との相対位置関係が決まっており、特に非設置面に垂直な面に設けられた視覚ターゲットに対して、視覚センサが常に略垂直に保持されるため、視覚ターゲットの検出精度を向上させることができる。
このようにすることで、床面に対して略平行な面に視覚ターゲットが設置されている場合、視覚センサが床面に対して略平行な面に対して常に略鉛直に保持されるため、視覚ターゲットの検出精度を向上させることができる。
また、上記態様においては、水平多関節型ロボットであってもよい。
このようにすることで、作業対象装置の外表面の特徴形状や元々設置されているマーク等を視覚ターゲットとして活用することができ、作業対象装置とは別に視覚ターゲットを設置する場合より設置の手間やコストを低減できる。また、作業対象装置の外表面に新たに視覚ターゲットを設けることもでき、作業対象装置とは別の周辺装置等に視覚ターゲットを設ける場合よりも、スペースを有効活用でき、システムをコンパクトにできる。
本実施形態に係るロボットシステム1は、図1に示されるように、ワークを切削加工する工作機械(作業対象装置)2と、該工作機械2に対してワークを供給および排出するロボット3と、ロボット3を制御する制御装置4とを備えている。制御装置4内には後述する補正部(図示略)が備えられている。
工作機械2の外表面のうち、ロボット3に対向することとなる外表面(前面)には、例えば、3箇所に視覚ターゲット5が設けられている。視覚ターゲット5としては、後述する視覚センサ16により撮影することにより、例えば、その中心位置あるいは重心位置を精度よく検出することができる形状である円形等のマークを使用することができる。各視覚ターゲット5は、その中心位置が既知の座標位置に精度よく一致するように、工作機械2の外表面に固定されている。
可動部7は、図2および図3に示されるように、走行台車6に固定されたベース9と、ベース9に対して鉛直な第1軸線A回りに回転可能に支持された旋回胴10と、該旋回胴10に対して水平な第2軸線B回りに回転可能に支持された第1アーム(アーム)11と、該第1アーム11の先端に水平な第3軸線C回りに回転可能に支持された第2アーム(アーム)12とを備えている。
そして、補正部は、測定された相対位置関係に基づいて、予め教示またはプログラミングされているロボット3によるワークの供給・排出動作の位置を補正するようになっている。図中、符号17は教示操作盤である。
本実施形態に係るロボットシステム1によれば、図4に示されるように、工作機械2に対して所定の設置位置にロボット3が位置決めされた状態で、ロボット3に対する教示操作が行われて、ロボット3によりワークを工作機械2に供給し、切削加工後のワークを排出する教示プログラムが生成される。
この後に、走行台車6を移動させることによりロボット3が異なる位置、例えば、他の工作機械2に対してワークを供給および排出する位置に移動させられ、その後に、再度、元の工作機械2に対してワークを供給および排出可能な位置に移動させられた場合について説明する。
本実施形態においては、走行台車6が工作機械2に対して回転して設置されていても、カメラ16により視覚ターゲット5を撮影することにより、自動で走行台車6の位置や回転ずれを検出し、教示プログラムの動作位置を補正することができる。また、走行台車6の位置や回転ずれが大きく、視覚ターゲット5を撮影する所定のロボット動作において、視覚ターゲット5がカメラ16の視野から外れている場合には、カメラ16の視野に入るように、自動でロボット動作を変更する。
そして、カメラ16の視野内に視覚ターゲット5が収まった状態で、カメラ16を作動させて視覚ターゲット5を撮影し画像を取得する(ステップS4)。
これにより、本実施形態に係るロボットシステム1によれば、走行台車6を作動させてロボット3を異なる工作機械2間で移動させて共用して使用する場合等に、各工作機械2に対して走行台車6が厳密に同一の位置に位置決めされなくても、再度の教示操作を行うことなく、一度生成した教示プログラムを補正して再使用することができるという利点がある。
また、カメラ16を先端面15aに取り付けないことにより、カメラ16による可搬重量の消費を防止することができる。すなわち、カメラ16の重量によってその他のハンド等のツールの重量を削減せずに済むという利点がある。
また、工作機械2に視覚ターゲット5を複数設けた場合を例示したが、これに代えて、工作機械2に単一の視覚ターゲット5を設けてもよい。
また、工作機械2の内部に配置されていてもよい。
また、手首ユニット8の先端面15aを除く、例えば、第1手首軸13あるいは第2手首軸14にカメラ16を取り付けることにしてもよい。この場合、カメラ16を移動する自由度が増え、カメラ16の姿勢を一定に保ったまま動かすことが可能となる。これにより、視覚ターゲット5に対するカメラ16の相対姿勢の変化が少ないため、検出精度を向上させることができる。
ロボット3が水平多関節型ロボットである場合には、カメラ16が床面に対して略鉛直になる位置に取り付けられてもよい。これにより、視覚ターゲット5が床面に対して略平行な面に設置されている場合、カメラ16が床面に対して略平行な面に対して常に略鉛直に保持されるため、視覚ターゲット5の検出精度を向上させることができる。また、ロボット3が垂直多関節型ロボットである場合にも、カメラ16が床面に対して略鉛直になる位置に取り付けられてもよい。
また、自立移動型台車である走行台車6を備えるロボット3を例示したが、これに限定されることなく、搬送後に第1軸線Aのベース9を床面等の被設置面に直接固定する方式のものでもよいし、手動で移動する手押し型台車に乗せられたロボット3を採用してもよい。
2 工作機械(作業対象装置)
3 ロボット
5 視覚ターゲット
6 走行台車(台車)
7 可動部
8 手首ユニット
9 ベース
10 旋回胴
11 第1アーム(アーム)
12 第2アーム(アーム)
15a 先端面
16 カメラ(視覚センサ)
A,B,C 軸線
Claims (13)
- 被設置面に固定された作業対象装置に対して作業を行うツールを先端面に取り付けてその姿勢を変更する手首ユニットと、該手首ユニットの3次元位置を変更する可動部とを備えるとともに、
該可動部が、長手軸を有し先端に前記手首ユニットを取り付けたアームを備え、
前記手首ユニットの前記先端面よりも基端側に前記アームの前記長手軸に交差する方向に向かう視野を有する視覚センサが取り付けられているロボット。 - 前記可動部が、前記作業対象装置に対して任意の位置に設置可能なベースと、該ベースに対して鉛直な軸線回りに回転可能に支持された旋回胴と、該旋回胴に対して水平な1以上の軸線回りに回転可能に支持された前記アームとを備える請求項1に記載のロボット。
- 前記アームが、前記旋回胴に対して水平な軸線回りに回転可能に支持された第1アームと、該第1アームの先端に該第1アームに対して水平な軸線回りに回転可能に支持された第2アームとを備え、
前記手首ユニットが前記第2アームの先端に取り付けられている請求項2に記載のロボット。 - 前記可動部が、前記作業対象装置に対して任意の位置に設置可能なベースと、該ベースに対して鉛直な軸線回りに回転可能に支持された旋回胴と、該旋回胴の前記軸線に対して平行な1以上の軸線回りに回転可能に支持された前記アームとを備える請求項1に記載のロボット。
- 前記ベースが固定され、前記作業対象装置に対して前記可動部、前記手首ユニットおよび前記視覚センサを移動させる台車を備える請求項2から請求項4のいずれかに記載のロボット。
- 前記台車が自立移動型台車である請求項5に記載のロボット。
- 前記台車が手押し型台車である請求項5に記載のロボット。
- 前記視覚センサが、前記アームの前記長手軸に略直交する平面に沿う方向に向かう視野を有する請求項1から請求項7のいずれかに記載のロボット。
- 前記視覚センサが、略水平に設置されている請求項8に記載のロボット。
- 前記視覚センサが、略鉛直に配置されている請求項8に記載のロボット。
- 水平多関節型ロボットである請求項10に記載のロボット。
- 被設置面に固定された前記作業対象装置と、
該作業対象装置に対して作業を行う請求項1から請求項11のいずれかに記載のロボットと、
前記作業対象装置との相対位置関係が決められた位置に設けられた視覚ターゲットを前記視覚センサにより撮影することにより測定された前記ロボットと前記作業対象装置との相対位置関係に基づいて、前記ロボットの動作位置を補正する補正部とを備えるロボットシステム。 - 前記視覚ターゲットが前記作業対象装置の外表面に設けられた請求項12に記載のロボットシステム。
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