JP2020049642A - 制御装置、ロボットシステム、及びロボット - Google Patents
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Abstract
【課題】吐出面に対して吐出物を吐出するニードルを有するロボットにおいて、吐出不良の発生を抑制する。【解決手段】制御装置は、距離センサーによって検出された値を用いて、ロボットアームの動作を制御する制御部を備え、複数の距離センサーは、ディスペンサーの軸方向と直交する第1方向に配置されている第1の距離センサー及び第2の距離センサーを含み、第2の距離センサーは、第1の距離センサーよりディスペンサーから離れた位置に配置され、制御部は、第1の距離センサーによって取得される距離が、予め定められた範囲の距離であり、かつ、第2の距離センサーによって取得される距離が、予め定められた範囲の距離より大きい距離である第1条件が満たされている場合には、ディスペンサーによる吐出物の吐出を実行させる第1指示をロボットに対して実行する。【選択図】図3
Description
本開示は、制御装置、ロボットシステム、及びロボットに関する。
ノズルと、ノズルから接着剤をガラス基板に塗布する塗布シリンジと、を有し、ガラス基板の高さをレーザーセンサーで計測するとともに、ノズルを所定の高さで設けられたロードセルに接触させてノズルの高さを設定する接着剤塗布装置が知られている(例えば、特許文献1)。この接着剤塗布装置では、設定された高さに応じて、ガラス基板とノズルとのギャップが一定の値になるようにノズルの位置を調整している。
従来の技術を用いて、塗布対象物の縁から一定の距離となる経路に沿ってノズルを移動させて塗布対象物の縁に接着剤を塗布しようとする際に、塗布対象物の形状にばらつきがある場合には、塗布対象物からの高さを測定する箇所が塗布対象物の縁から外れてしまい、塗布不良が発生するという課題があった。
本開示の一形態によれば、ロボットアームと、前記ロボットアームの先端に設けられ、吐出物を吐出するディスペンサーと、前記吐出物が吐出される方向における対象との距離を検出する複数の距離センサーと、を備えるロボットを制御する制御装置が提供される。この制御装置は、前記距離センサーによって検出された値を用いて、前記ロボットアームの動作を制御する制御部を備え、前記複数の距離センサーは、前記ディスペンサーの軸方向と直交する第1方向に配置されている第1の距離センサー及び第2の距離センサーを含み、前記第2の距離センサーは、第1の距離センサーより前記ディスペンサーから離れた位置に配置され、前記制御部は、前記第1の距離センサーによって取得される距離が、予め定められた範囲の距離であり、かつ、前記第2の距離センサーによって取得される距離が、予め定められた範囲の距離より大きい距離である第1条件が満たされている場合には、前記ディスペンサーによる前記吐出物の吐出を実行させる第1指示を前記ロボットに対して実行する。
A.第1実施形態
図1は、ロボットシステムの一例を示す斜視図である。図2は、ロボット100と制御装置200の機能を示すブロック図である。以下では、図1及び図2を用いて、本実施形態に係るロボットシステムの構成について説明する。このロボットシステムは、ロボット100と、制御装置200と、教示装置300とを備えている。制御装置200は、ロボット100及び教示装置300とケーブル又は無線を介して通信可能に接続されている。
図1は、ロボットシステムの一例を示す斜視図である。図2は、ロボット100と制御装置200の機能を示すブロック図である。以下では、図1及び図2を用いて、本実施形態に係るロボットシステムの構成について説明する。このロボットシステムは、ロボット100と、制御装置200と、教示装置300とを備えている。制御装置200は、ロボット100及び教示装置300とケーブル又は無線を介して通信可能に接続されている。
ロボット100は、予め作成された教示データに応じて作業を実行する。また、ロボット100は、ロボットシステムに備えられたセンサーから取得される検出値に応じた動作の調整が可能である。図1に示す様に、ロボット100は、基台110と、ロボットアーム120と、を備える。以下において、ロボットアーム120は、単にアーム120とも記載される。
アーム120は複数の関節を備える。アーム120の先端には、力覚センサー190が設置され、力覚センサー190の先端側にはエンドエフェクター130が装着されている。図1の例では、図示の便宜上、エンドエフェクター130を単純な形状で描いている。アーム120の軸数は、6軸である。これにより、アーム120は、制御装置200からの指示に応じてエンドエフェクター130を任意の位置に移動させることができる。
本実施形態において、エンドエフェクター130は、吐出物を吐出するディスペンサーとしてのニードル132と、ニードル132から吐出物が吐出される吐出面Sからの距離を検出する複数の距離センサー134と、を含む。エンドエフェクター130は、アーム120と配線140を介して電気的に接続されている。この配線140は、ロボット100の外部から目視可能な状態で取り付けられている。
力覚センサー190は、エンドエフェクター130に加えられる外力を計測する6軸の力覚センサーである。なお、力覚センサー190は、6軸の力覚センサーに限定されない。例えば、5軸以下の力覚センサーであってもよい。また、本実施形態において、力覚センサー190は、アーム120の先端に設けられているが、これに限定されない。例えば、力覚センサー190は、アーム120のいずれかの関節に設けられていても良い。
図2に示す様に、制御装置200は、プロセッサー210と、メインメモリー220と、不揮発性メモリー230と、表示制御部240と、表示部250と、I/Oインターフェース260とを有している。これらの各部は、バスを介して接続されている。プロセッサー210は、例えばマイクロプロセッサー又はプロセッサー回路であり、ロボット100の動作を制御するための制御部として機能する。以下において、プロセッサー210は、制御部210とも記載される。制御装置200は、I/Oインターフェース260を介してロボット100と教示装置300に接続される。なお、制御装置200は、ロボット100の内部に収納されていてもよい。本実施形態において、制御装置200は、エンドエフェクター130の先端を中心としたツール座標系を用いて、ロボット100を制御することができる。ツール座標系の原点であるツールセンターポイントは、エンドエフェクター130の一部であるニードル132の先端中心である。また、ツール座標系のZ軸は、ニードル132の開口方向に沿った方向に延びる軸である。Z軸方向におけるプラス方向である+Z軸方向は、ニードル132による吐出物の吐出方向である。また、X軸及びY軸は、互いに直交し、またZ軸とも直交する方向に延びる。
制御装置200は、メインメモリー220に記憶された教示データと距離センサー134から出力される値とに応じて、アクチュエーターを駆動させることによって、アーム120を移動させる。制御装置200の各種機能の実現には、不揮発性メモリー230に予め格納されたプログラムが用いられる。
なお、制御装置200の構成は、適宜変更可能であり、図2に示した構成に限定されない。例えば、プロセッサー210とメインメモリー220とは、制御装置200と通信可能な他の装置に設けられていても良い。この場合には、制御装置200と他の装置とが、ロボット100の制御装置として機能する。また、制御装置200は、複数のプロセッサー210を備えていても良い。
教示装置300は、ロボット100の作業のための教示データを含む制御プログラムを作成する際に利用される。教示装置300は、「ティーチングペンダント」とも呼ばれる。なお、ティーチングペンダントの代わりに、教示処理のアプリケーションプログラムを有するパーソナルコンピューターが用いられても良い。教示装置300は、作成した教示データを制御装置200と送信する。送信された教示データは、制御装置200のメインメモリー220に記憶される。
図3は、吐出物30を吐出する際のロボット100の様子を示す模式図である。以下では、図3を用いて、制御装置200によって実行されるロボット100の制御内容の概要を説明する。
ロボット100は、ニードル132から吐出物30として接着剤を吐出することによって、接着剤を吐出面Sに塗布する。吐出面Sは、例えば、スマートフォン用のケースや、液晶パネルや、射出成形機で完成されたカメラモジュール等を含む種々の製造品の加工面である。なお、吐出物30は、接着剤に限定されない。例えば、吐出物30は、粘性を有する液状の物質やジェル状の物質やゲル状の物質であればよく、ロボット100の用途に応じて適宜変更可能である。より具体的には、例えば、吐出物30は、塗料や、シール部材や緩衝材等として用いられる樹脂であってもよい。
吐出物30を吐出面Sに塗布する際において、アーム120は、制御装置200からの制御に応じて、ニードル132が予め定められ一方の教示点から他方の教示点に向かって移動するように駆動する。また、吐出物30を吐出面Sに塗布する際には、制御装置200は、種々の制御を実行している。例えば、制御装置200は、位置補正制御や、高さ補正制御や、角度補正制御を実行する。位置補正制御とは、ニードル132が吐出面Sから外れた範囲に移動しないようにする制御である。高さ補正制御とは、ニードル132と吐出面Sとの距離が予め設定された距離になるようにする制御である。また、角度補正制御とは、ニードル132と吐出面Sとの角度が予め設定された角度となるようにする制御である。位置補正制御、高さ補正制御及び角度補正制御には、距離センサー134から出力される値が用いられる。また、制御装置200は、距離センサー134の検出値を用いて、ニードル132から吐出される吐出物30の量を測定する。
図4は、ニードル132と距離センサー134との位置関係を示す模式図である。図4では、ニードル132の先端側から見た場合における、エンドエフェクター130の正面図が模式的に示されている。以下において、ニードル132及び距離センサー134の位置は、ニードル132の先端側から見た場合における位置関係を用いて説明される。
本実施形態において、エンドエフェクター130は、ニードル132の周囲に配置された16つの距離センサー134を有している。以下では、説明の便宜のため、16つの距離センサー134のうちの一部を、他の距離センサー134と区別するために、第1距離センサー1341a等と番号を付して記載する場合がある。
16つの距離センサー134は、ニードル132の軸方向dxに垂直な方向に2つの距離センサー134が配置されている。軸方向dxに垂直な各方向に配置された1組の距離センサーは、組を成す2つの距離センサー134間の距離は予め定められた距離に設計されている。また、組を成す2つの距離センサー134のうちニードル132から遠い方の距離センサー134は、ニードル132から予め定められた距離に位置するように設計されている。このため、16つの距離センサー134は、ニードル132を中心とした2つの同心円状に8つずつ距離センサー134が配置されている。16つの距離センサー134を含む8組の距離センサーは、等しい角度間隔になるようにニードル132の周囲に配置されている。本実施形態において、8組の距離センサーの配置されている角度間隔は、45°である。
例えば、ニードル132から第1方向d1に向かって2つの距離センサー1341a、1341bが配置されている。第1方向d1に向かって配置された2つの距離センサー1341a、1341bのうちニードル132に近い距離センサーを第1距離センサー1341aと呼び、遠い距離センサーが第2距離センサー1341bと呼ぶ。また例えば、ニードル132から第2方向d2に向かって2つの距離センサー1342a、1342bが配置されている。第2方向d2に向かって配置された2つの距離センサー1342a、1342bのうちニードル132に近い距離センサーが第3距離センサー1342aと呼び、遠い距離センサーを第4距離センサー1342bと呼ぶ。第2方向d2は、軸方向dxと第1方向d1との両方に直交する方向である。
距離センサー134には、超音波センサーが用いられている。距離センサー134として超音波センサーを用いる場合には、例えば光センサーを用いる場合と比べて、信号の処理が容易である。例えば、光センサーを用いた場合と比べて、超音波センサーでは信号となる超音波が発信されてから受信されるまでの時間が長い。このため、光センサーを用いた場合と比べて、超音波センサーを用いる場合には、必要となる応答速度や時間分解能が小さい。本実施形態において、超音波センサーは、複数の超音波発生素子が配列された超音波アレイである。距離センサー134としての超音波アレイは、超音波発生素子の撓み変形に応じて生じる超音波を測定対象へと照射する発信器として機能する。また、超音波アレイは、測定対象に反射された超音波を取得できる検出器として機能する。超音波アレイは、位相差シフト駆動が可能である。位相差シフト駆動とは、各超音波発生素子の駆動タイミングをずらすことによって、各超音波発生素子から発生する超音波同士の位相差を調整する駆動方法を意味する。これにより、超音波アレイは、位相差に応じて生じる超音波間の干渉を用いて、超音波の発信方向を任意に変更することが可能である。このため、距離センサー134として位相差シフト駆動が可能な超音波アレイを用いる場合には、発信方向を調整するための機構を別途設ける必要が無いため、距離センサー134の小型化が容易である。この場合には、距離センサー134として他の構成を用いる場合と比べて、設計における自由度が高い。本実施形態において、超音波発生素子には、圧電素子が用いられている。圧電素子には、例えば、膜状に成膜された、ジルコン酸チタン酸鉛(PZT)やチタン酸鉛(PbTiO3)やジルコン酸鉛(PbZrO3)やチタン酸鉛ランタン((Pb、La)TiO3)を用いることができる。本実施形態において、圧電素子には、膜状に成膜されたPZTが用いられている。なお、超音波センサーには、バルク超音波素子を有する、バルク超音波センサーを用いてもよい。
複数の距離センサー134を配置する際には、複数の距離センサー134から発信される超音波同士の重なりを小さくする必要がある。このため以下に説明する点を考慮して、距離センサー134の配置及び数を決定する必要がある。超音波同士の重なりの程度は、例えば、距離センサー134から発信される超音波の有する指向性の高さによって変動する。具体的には、指向性が高い場合には、超音波信号の重なりは小さくなる。距離センサー134を形成する超音波センサーアレーに含まれる超音波発生素子を多くすることによって、超音波の位相走査を実行した場合の発信方向をより鋭くできるため、超音波の指向性は高くできる。また、超音波の指向性は、例えば、音響レンズを取り付ける等によっても変更可能である。また、距離センサー134と計測の対象となる吐出面Sとの距離が大きい場合には、超音波が広がるため、超音波の重なりは大きくなる。また、距離センサー同士の距離も超音波同士の重なりの程度に影響を与える。
図5は、ニードル132が吐出面Sの縁に沿って吐出物を吐出する際の様子を示す第1の模式図である。図6は、図5におけるエンドエフェクター130の様子を示す模式図である。図7は、ニードル132が吐出面Sへ吐出する際の様子を示す第2の模式図である。図8は、ニードル132が吐出面Sへ吐出する際の様子を示す第3の模式図である。以下の処理は、ニードル132が教示点間を移動する際に、実行される。
制御部210は、ニードル132を吐出面Sの縁、例えば図5における地点P1へと移動させる。吐出面Sの縁へニードル132を移動させる際には、制御部210は、例えば、教師データに応じてアーム120を駆動させてもよい。また、ロボットシステムの利用者からの入力に応じて、アーム120を駆動させてもよい。
制御部210は、ニードル132が吐出面Sの縁に到達した後に、吐出を実行させる。具体的には、制御部210は、エンドエフェクター130に含まれる複数の距離センサー134のうち1つの組をなす2つの距離センサー134から得られる距離情報を用いて、ニードル132からの吐出を実行するか否かを決定する。制御部210は、次の2つの要件からなる第1条件を満たす場合に、ロボット100に吐出物30の吐出を実行させる。第1の要件は、2つの距離センサー134のうちニードル132から遠い方の距離センサー134から取得される距離が、予め定められた範囲の距離Lよりも大きいことである。第2の要件は、2つの距離センサー134のうちニードル132から近い方の距離センサー134から取得される距離が、予め定められた範囲の距離Lであることである。
図6に示す場合において、第1距離センサー1341aによって取得される距離は、吐出面Sまでの距離を取得している。この場合、第1距離センサー1341aから取得される距離が、予め定められた範囲の距離Lである。一方、第2距離センサー1341bによって取得される距離は、吐出面Sから外れた位置との距離を取得している。この場合、第2距離センサー1341bから取得される距離が、予め定められた範囲より大きい距離である。図5及び図6に示す場合には、2つの要件が満たされているので、制御部210は、ロボット100に対して、吐出物30の吐出を指示する。なお、以下において、この指示を第1指示とも記載する。なお、予め定めた範囲の距離とは、吐出面Sへの吐出を実行する場合において想定される、吐出面Sと距離センサー134との距離である。吐出面Sは、平面以外の構造、例えば凹凸面も含む。
制御部210は、吐出を指示する際に、ニードル132の移動を移動させるか否かの決定をする。この際に、制御部210は、第1条件で用いられた2つの距離センサー1341a、1341bが配置された方向である第1方向d1に直交する第2方向d2に配置された2つの距離センサー1342a、1342bによって得られる距離を用いる。第2条件が満たされた場合に、第2方向d2側には縁がない。第2条件は、第2方向d2に配置された第3距離センサー1342aと第4距離センサー1342bから得られる距離が予め定めた範囲の距離Lであることである。このため、制御部210は、第2条件が満たされている場合に、第2方向d2にニードル132に移動させる第2の指示を実行する。なお、第2条件が満たされていない場合には、制御部210は、第2方向d2以外の方向から移動可能な方向を選択してもよい。この際には、制御部210は、吐出面Sと各距離センサー134との位置関係を変えるように、アーム120の位置及び角度を変化させてもよい。
第2の指示に応じて、ニードル132が第2方向に移動される場合には、第1条件が満たされた状態で移動されることが好ましい。第1指示に応じた、ニードル132からの吐出物30の吐出は、第1条件が満たされなくなった場合に停止される。これにより、縁以外の領域に吐出物30が吐出されることが抑制される。この場合において、制御部210は、第1条件を再度満たすようにアーム120の位置及び角度を調整してもよい。
ニードル132の第2方向d2への移動させた後に、第2方向d2に吐出面Sの縁がある場合には、制御部210は、ニードル132の第2方向d2への移動の停止を指示する。図7に示すように、ニードル132が第2位置P2に到達すると、第4距離センサー1342bが吐出面Sの外側へと出る。制御部210は、第2条件で用いた2つの距離センサー1342a、1342bのうちニードル132から遠い第4距離センサー1342bから取得される距離が予め定められた範囲の距離Lより大きい第3条件が満たされた場合に、第2方向d2へのニードル132の移動の停止を指示する。この指示を第3の指示とも呼ぶ。この際には、制御部210はロボット100に吐出の停止も指示する。これにより、ニードル132が吐出面Sの外側に吐出物を吐出することを抑制できる。
制御部210は、第3指示に応じて、ニードル132の移動が停止させる場合において、第2方向d2とは異なる方向へと移動させるか否かを決定する。図7に示す様に、第2方向d2とは異なる方向である第3方向d3に配置された第5距離センサー1343aによって取得される距離が、予め定められた範囲の距離Lより大きい距離になる第4条件が満たされている。この場合に、制御部210は、第3方向d3にニードル132を移動させる第4指示を実行する。
制御部210は、第3指示に応じて、ニードル132の移動が停止させる場合において、第2方向d2とは異なる方向へと移動させるか否かを決定する。図7に示す様に、第2方向d2とは異なる方向である第3方向d3に配置された第5距離センサー1343aによって取得される距離が、予め定められた範囲の距離Lより大きい距離になる第4条件が満たされている。この場合に、制御部210は、第3方向d3にニードル132を移動させる第4指示を実行する。なお、第4条件が満たされていない場合には、制御部210は、第2方向d2以外の方向から移動可能な方向を選択してもよい。この際には、制御部210は、吐出面Sと各距離センサー134との位置関係を変えるように、アーム120の位置及び角度を変化させてもよい。
制御部210は、第4条件に加えて、第5条件が満たされている場合には、第3方向d3にニードル132を移動させるとともに、吐出物30の吐出を実行させる第5指示をロボット100に対して実行する。第5条件は、第3方向d3に直交する第4方向d4方向に配置された第6距離センサー1344bによって取得される距離が、予め定められた範囲の距離Lより大きいことである。第5指示を実行する場合において、制御部210は、第5条件を維持するように、さらに、制御部210は、第6距離センサー1344bとニードル132との間に配置された第7の距離センサー1344aによって取得される距離が予め定められた範囲の距離Lになるように、アーム120の位置及び角度を制御しても良い。これら一連の処理が実行された場合には、図9に示す様に、吐出面Sの縁に沿って吐出物30を吐出できる。
なお、図5に示した第1方向d1は、吐出面Sの縁に沿った方向である場合を例として示している。しかし、第1方向d1は、吐出面Sの縁に沿った方向である必要はない。第1方向d1と吐出面Sの縁が延びる方向とが交差している場合であっても、上記一連の処理によって、ニードル132による吐出の位置が修正される。
また、これらの一連の処理を実行する際には、制御部210は、ニードル132の角度補正処理を実行する。角度補正処理には、複数の距離センサー134のうち、取得される距離が予め定められた範囲の距離Lである3以上の距離センサーを用いられる。例えば、制御部210は、3つ以上の距離センサー134によって取得される距離を予め定めた関係になるようにすることによって、ニードル132の軸方向dxと吐出物が吐出される吐出面Sとの成す角度を予め定められた角度にするように制御する。具体的には、例えば、3つ以上の距離センサー134によって取得される距離が同一になるようにアーム120が制御された場合には、ニードル132と吐出面Sとは垂直になる。なお、角度補正処理に用いる3つ以上の距離センサー134は、互いにニードル132からの距離が同程度であることが好ましい。
また、これらの一連の処理を実行する際には、制御部210は、吐出物30の吐出量の算出を実行する。吐出量の算出において、制御部210は、複数の距離センサー134のうち、ニードル132の移動方向の後方に位置する距離センサー134と前方に位置する距離センサー134との少なくとも1つを用いる。制御部210は、前方側の距離センサー134によって取得される吐出面Sまでの距離と後方側の距離センサー134によって取得される吐出面Sまでの距離との差分に応じて、吐出量を取得する。前方側の距離センサー134によって取得される吐出面Sまでの距離は、吐出物30が吐出される前における吐出面Sまでの距離を示している。一方、後方側の距離センサー134によって取得される吐出面Sまでの距離は、吐出物30が吐出された後における吐出面Sまでの距離を示している。
以上説明した第1実施形態によれば、制御部210は、吐出面Sの縁が、第1距離センサー1341aによって距離が計測されている位置と第2距離センサー1341bによって距離が計測されている位置との間にある場合に、吐出を実行させる。このため、吐出面Sの縁に沿って吐出物30を吐出する際に、吐出面Sの形状にばらつきがある場合であっても、吐出面Sの縁から外れた位置に吐出物30が吐出される可能性が低減される。
B.第2実施形態
(1)図9は、複数のプロセッサーによってロボットの制御装置が構成される一例を示す概念図である。この例では、ロボット100およびその制御装置200の他に、パーソナルコンピューター500、510と、LANなどのネットワーク環境を介して提供されるクラウドサービス600とが描かれている。パーソナルコンピューター500、510は、それぞれプロセッサーとメモリーとを含んでいる。また、クラウドサービス600においてもプロセッサーとメモリーを利用可能である。プロセッサーは、コンピューター実行可能な命令を実行する。これらの複数のプロセッサーの一部または全部を利用して、制御装置200および教示装置300を含むロボット制御装置を実現することが可能である。また、各種の情報を記憶する記憶部も、これらの複数のメモリーの一部または全部を利用して、実現することが可能である。
(1)図9は、複数のプロセッサーによってロボットの制御装置が構成される一例を示す概念図である。この例では、ロボット100およびその制御装置200の他に、パーソナルコンピューター500、510と、LANなどのネットワーク環境を介して提供されるクラウドサービス600とが描かれている。パーソナルコンピューター500、510は、それぞれプロセッサーとメモリーとを含んでいる。また、クラウドサービス600においてもプロセッサーとメモリーを利用可能である。プロセッサーは、コンピューター実行可能な命令を実行する。これらの複数のプロセッサーの一部または全部を利用して、制御装置200および教示装置300を含むロボット制御装置を実現することが可能である。また、各種の情報を記憶する記憶部も、これらの複数のメモリーの一部または全部を利用して、実現することが可能である。
(2)図10は、複数のプロセッサーによってロボットの制御装置が構成される他の例を示す概念図である。この例では、ロボット100の制御装置200が、ロボット100の中に格納されている点が図9と異なる。この例においても、複数のプロセッサーの一部または全部を利用して、制御装置200および教示装置300を含むロボット制御装置を実現することが可能である。また、各種の情報を記憶する記憶部も、複数のメモリーの一部または全部を利用して、実現することが可能である。
C.他の実施形態
C1.第1の他の実施形態
上記実施形態に記載の制御部210は、第1指示から第5指示までの一連の処理のうち、第1指示以降の処理のうち任意の処理までしか実行しなくてもよい。この場合であっても、制御装置200は、少なくとも第1指示を実行するため、吐出面Sの縁に沿って吐出物30を吐出する際に、吐出面Sの形状にばらつきがある場合であっても、吐出面Sの縁から外れた位置に吐出物30が吐出される可能性が低減される。
C1.第1の他の実施形態
上記実施形態に記載の制御部210は、第1指示から第5指示までの一連の処理のうち、第1指示以降の処理のうち任意の処理までしか実行しなくてもよい。この場合であっても、制御装置200は、少なくとも第1指示を実行するため、吐出面Sの縁に沿って吐出物30を吐出する際に、吐出面Sの形状にばらつきがある場合であっても、吐出面Sの縁から外れた位置に吐出物30が吐出される可能性が低減される。
C2.第2の他の実施形態
上記実施形態において、16つの距離センサー134は、ニードル132を中心とした2つの同心円状に配置されている。しかし、距離センサー134は、アーム120において異なる配置がされていてもよい。17つ以上の距離センサー134がアーム120に備えられていてもよい。また、15つ以下の距離センサー134がアーム120に備えられていてもよい。複数の距離センサー134は、ニードル132を中心とした3つ以上の同心円状に配置されていてもよい。また、ニードル132は、必ずしもニードル132を中心とした複数の同心円状に配置されている必要は無い。
上記実施形態において、16つの距離センサー134は、ニードル132を中心とした2つの同心円状に配置されている。しかし、距離センサー134は、アーム120において異なる配置がされていてもよい。17つ以上の距離センサー134がアーム120に備えられていてもよい。また、15つ以下の距離センサー134がアーム120に備えられていてもよい。複数の距離センサー134は、ニードル132を中心とした3つ以上の同心円状に配置されていてもよい。また、ニードル132は、必ずしもニードル132を中心とした複数の同心円状に配置されている必要は無い。
例えば、ロボット100が第1指示に応じた動作を実行するための最小の距離センサー134の数は、2つである。この場合において、ニードル132から一方向に延びる直線上に2つの距離センサー134が配置されていればよい。
C3.第3の他の実施形態
上記実施形態において、組を成す2つの距離センサー134において、2つの距離センサー134、例えば第1距離センサー1341aと第2距離センサー1341bとの距離は、変更できない。しかし、組を成す2つの距離センサー134において、2つの距離センサー134の間の距離は、変更可能であってもよい。この場合において、ロボット100は、距離センサー134の位置を変更する機構を有していても良い。例えば、組を成す距離センサー134のうち、ニードル132から遠い側に配置された距離センサー134の位置を変更する機構を有していてもよい。この場合には、吐出物30を吐出したい位置と吐出面Sの縁との位置関係に応じて、ニードル132から遠い側に配置された距離センサー134の位置を変更することが可能である。
上記実施形態において、組を成す2つの距離センサー134において、2つの距離センサー134、例えば第1距離センサー1341aと第2距離センサー1341bとの距離は、変更できない。しかし、組を成す2つの距離センサー134において、2つの距離センサー134の間の距離は、変更可能であってもよい。この場合において、ロボット100は、距離センサー134の位置を変更する機構を有していても良い。例えば、組を成す距離センサー134のうち、ニードル132から遠い側に配置された距離センサー134の位置を変更する機構を有していてもよい。この場合には、吐出物30を吐出したい位置と吐出面Sの縁との位置関係に応じて、ニードル132から遠い側に配置された距離センサー134の位置を変更することが可能である。
C4.第4の他の実施形態
上記実施形態において、吐出面Sと距離センサー134との位置関係は限定されていない。しかし、吐出面Sと距離センサー134との位置関係は、予め定められた距離になるように、調整されていてもよい。例えば、距離センサー134と吐出面Sとの距離を近づけることが可能になるように、距離センサー134は、ニードル132の先端側に配置されていてもよい。この場合には、距離センサー134から発信される超音波が吐出面Sに形成する照射スポット径を小さくすることができる。これにより、複数の距離センサー134から発信される超音波同士が重なる可能性が低減される。このため、ニードル132の周囲において、距離センサー134をより高密度で配置することが容易になる。
上記実施形態において、吐出面Sと距離センサー134との位置関係は限定されていない。しかし、吐出面Sと距離センサー134との位置関係は、予め定められた距離になるように、調整されていてもよい。例えば、距離センサー134と吐出面Sとの距離を近づけることが可能になるように、距離センサー134は、ニードル132の先端側に配置されていてもよい。この場合には、距離センサー134から発信される超音波が吐出面Sに形成する照射スポット径を小さくすることができる。これにより、複数の距離センサー134から発信される超音波同士が重なる可能性が低減される。このため、ニードル132の周囲において、距離センサー134をより高密度で配置することが容易になる。
C5.第5の他の実施形態
上記実施形態において、距離センサー134は、超音波センサーであるが、これに限定されない。例えば、距離センサー134は、レーザー光源と光センサーとからなるレーザーセンサーであってもよい。この場合において、レーザーセンサーは、パルスレーザー光が対象物に反射してくるまでに要する飛行時間を取得するために用いられてもよい。この場合には、制御部210は、飛行時間に基づいて対象物までの距離を算出する飛行時間解析を行うことによって、距離を取得しても良い。
上記実施形態において、距離センサー134は、超音波センサーであるが、これに限定されない。例えば、距離センサー134は、レーザー光源と光センサーとからなるレーザーセンサーであってもよい。この場合において、レーザーセンサーは、パルスレーザー光が対象物に反射してくるまでに要する飛行時間を取得するために用いられてもよい。この場合には、制御部210は、飛行時間に基づいて対象物までの距離を算出する飛行時間解析を行うことによって、距離を取得しても良い。
C6.第6の他の実施形態
上記実施形態において、力覚センサー190は、備えられていなくても良い。力覚センサー190が備えられていない場合には、制御装置200は、ロボット100に対して行った指示の内容に基づいて、ロボット100に備えられたアクチュエーターの駆動量を算出することによって、力覚センサー190の機能を補っても良い。また、ロボットシステムが、さらに、カメラ等の画像取得装置を備えている場合には、制御装置200は、画像取得装置から取得される画像データに基づいてロボット100の姿勢等を取得してもよい。
上記実施形態において、力覚センサー190は、備えられていなくても良い。力覚センサー190が備えられていない場合には、制御装置200は、ロボット100に対して行った指示の内容に基づいて、ロボット100に備えられたアクチュエーターの駆動量を算出することによって、力覚センサー190の機能を補っても良い。また、ロボットシステムが、さらに、カメラ等の画像取得装置を備えている場合には、制御装置200は、画像取得装置から取得される画像データに基づいてロボット100の姿勢等を取得してもよい。
C7.第7の他の実施形態
上記実施形態において、第4条件が満たされている場合において実行される第4指示では、ニードル132の移動方向である第3方向d3を第2方向と交差する方向に限定されている。しかし、第3方向d3はこれに限定されない。例えば、第3方向d3は、第2方向d2とは逆の方向であってもよい。この場合には、ニードル132は、第2方向d2側に吐出面Sの縁がある場合には、移動した経路を引き返す。
上記実施形態において、第4条件が満たされている場合において実行される第4指示では、ニードル132の移動方向である第3方向d3を第2方向と交差する方向に限定されている。しかし、第3方向d3はこれに限定されない。例えば、第3方向d3は、第2方向d2とは逆の方向であってもよい。この場合には、ニードル132は、第2方向d2側に吐出面Sの縁がある場合には、移動した経路を引き返す。
C8.第8の他の実施形態
上記形態において、ロボット100は、6軸ロボットであるが、これに限定されない。ロボット100が有する軸の数は、7軸以上でもよく、5軸以下であってもよい。具体的には、例えば、ロボット100は、1軸のロボットであるスカラロボットであってもよい。
上記形態において、ロボット100は、6軸ロボットであるが、これに限定されない。ロボット100が有する軸の数は、7軸以上でもよく、5軸以下であってもよい。具体的には、例えば、ロボット100は、1軸のロボットであるスカラロボットであってもよい。
C9.第9の他の実施形態
上記実施形態において、ロボット100に備えられたエンドエフェクター130は、吐出物を吐出するディスペンサーとしてニードル132を備えている。しかし、ディスペンサーは、ニードル132に限定されない。例えば、ロボット100は、ディスペンサーとしてジェットディスペンサーを備えていてもよい。
上記実施形態において、ロボット100に備えられたエンドエフェクター130は、吐出物を吐出するディスペンサーとしてニードル132を備えている。しかし、ディスペンサーは、ニードル132に限定されない。例えば、ロボット100は、ディスペンサーとしてジェットディスペンサーを備えていてもよい。
C10.第10の他の実施形態
上記実施形態において、制御部210は、角度補正処理を実行しているが、これに限定されない。例えば、制御部210は、高さ補正処理を実行しなくてもよい。また、制御部210は、吐出物30の吐出量を取得しているが、これに限定されない。例えば、制御部210は、吐出量を取得しなくてもよい。
上記実施形態において、制御部210は、角度補正処理を実行しているが、これに限定されない。例えば、制御部210は、高さ補正処理を実行しなくてもよい。また、制御部210は、吐出物30の吐出量を取得しているが、これに限定されない。例えば、制御部210は、吐出量を取得しなくてもよい。
以上説明した第1から第10の他の実施形態であっても、上記実施形態と同様の構成を有する点において、同様の効果を奏する。
本開示は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
(1)本開示の一形態によれば、ロボットアームと、前記ロボットアームの先端に設けられ、吐出物を吐出するディスペンサーと、前記吐出物が吐出される方向における対象との距離を検出する複数の距離センサーと、を備えるロボットを制御する制御装置が提供される。この制御装置は、前記距離センサーによって検出された値を用いて、前記ロボットアームの動作を制御する制御部を備え、前記複数の距離センサーは、第1の距離センサーと第2の距離センサーを含み、前記第1の距離センサーは、前記ディスペンサーと前記第2距離センサーの間に配置され、前記第2の距離センサーは、前記ディスペンサーの軸と直交し、前記ディスペンサーの軸から前記第1の距離センサーに向かう第1方向に沿って配置され、前記第1の距離センサーによって検出される第1の値が、予め定められた範囲であり、かつ、前記第2の距離センサーによって検出される第2の値が、前記範囲より大きい第1条件が満たされている場合には、前記ディスペンサーが前記吐出物を吐出する。
この形態の制御装置によれば、制御部は、吐出対象の縁が、第1の距離センサーによって距離が計測されている位置と第2の距離センサーによって距離が計測されている位置との間にある場合に、吐出を実行させる。このため、吐出対象の縁に沿って吐出物を吐出する際に、吐出対象の形状にばらつきがある場合であっても、吐出対象の縁から外れた位置に吐出物が吐出される可能性が低減される。ここで、ディスペンサーの軸とは、ディスペンサーにおける吐出物の吐出方向に沿った方向に延びる軸である。また、距離センサーによって検出された値は、例えば、距離センサーから出力される信号値である。また例えば、距離センサーによって検出された値は、距離センサーから出力される信号値に応じて取得される距離情報であってもよい。
この形態の制御装置によれば、制御部は、吐出対象の縁が、第1の距離センサーによって距離が計測されている位置と第2の距離センサーによって距離が計測されている位置との間にある場合に、吐出を実行させる。このため、吐出対象の縁に沿って吐出物を吐出する際に、吐出対象の形状にばらつきがある場合であっても、吐出対象の縁から外れた位置に吐出物が吐出される可能性が低減される。ここで、ディスペンサーの軸とは、ディスペンサーにおける吐出物の吐出方向に沿った方向に延びる軸である。また、距離センサーによって検出された値は、例えば、距離センサーから出力される信号値である。また例えば、距離センサーによって検出された値は、距離センサーから出力される信号値に応じて取得される距離情報であってもよい。
(2)上記形態において、前記複数の距離センサーは、さらに、第3の距離センサーと第4の距離センサーを含み、前記第3の距離センサーは、前記ディスペンサーと第4の距離センサーの間に配置され、前記第4の距離センサーは、前記ディスペンサーの軸と前記第1方向に直交し、前記ディスペンサーの軸から前記第3の距離センサーに向かう第2方向に沿って配置され、前記第1条件に加えて、前記第3の距離センサーによって検出される第3の値及び第4の距離センサーによって検出される第4の値が、前記範囲に含まれる第2条件が満たされている場合には、前記ディスペンサーは、前記吐出物を吐出するとともに、前記第2方向に移動してもよい。
この形態の制御装置によれば、吐出面の外にディスペンサーの吐出位置が出る可能性の小さい第2方向にディスペンサーを移動させることができる。
この形態の制御装置によれば、吐出面の外にディスペンサーの吐出位置が出る可能性の小さい第2方向にディスペンサーを移動させることができる。
(3)上記形態において、前記第2方向に前記ディスペンサーが移動している場合において、前記第4の値が前記範囲より大きい第3条件が満たされた場合には、前記ディスペンサーは、前記第2方向への移動を停止してもよい。
この形態の制御装置によれば、吐出面の外にディスペンサーの吐出位置が出る可能性の高い第2方向へのディスペンサーの移動を停止させることができる。
この形態の制御装置によれば、吐出面の外にディスペンサーの吐出位置が出る可能性の高い第2方向へのディスペンサーの移動を停止させることができる。
(4)上記形態において、前記複数の距離センサーは、さらに、第5の距離センサーを含み、前記第5の距離センサーは、前記ディスペンサーの軸から前記第5の距離センサーに向かう第3の方向が、前記ディスペンサーの軸と直交するように配置され、前記第3条件に加えて、前記第5の距離センサーによって検出される第5の値が前記範囲に含まれる第4条件が満たされた場合には、前記ディスペンサーは、前記第3方向に移動してもよい。
この形態の制御装置によれば、吐出面の外にディスペンサーの吐出位置が出る可能性の小さい第3方向へのディスペンサーの移動させることができる。
この形態の制御装置によれば、吐出面の外にディスペンサーの吐出位置が出る可能性の小さい第3方向へのディスペンサーの移動させることができる。
(5)上記形態において、前記複数の距離センサーは、さらに、第6の距離センサーを含み、前記第6の距離センサーは、前記ディスペンサーの軸から前記第6の距離センサーに向かう第4の方向が、前記ディスペンサーの軸と、前記第3方向とに直交するように配置され、前記第4条件に加えて、前記第6の距離センサーによって検出される第6の値が、前記範囲より大きい第5条件が満たされている場合には、前記ディスペンサーは、前記第3方向に前記ディスペンサーを移動させるとともに、前記吐出物を吐出してもよい。
この形態の制御装置によれば、第3方向へのディスペンサーの移動させる場合にも吐出を実行させることができる。
この形態の制御装置によれば、第3方向へのディスペンサーの移動させる場合にも吐出を実行させることができる。
(6)上記形態において、前記制御部は、前記複数の距離センサーのうち、検出される値が前記範囲に含まれる3以上の距離センサーを用いて、前記ディスペンサーの軸と前記吐出物が吐出される吐出面との成す角度を予め定められた角度にするように制御してもよい。
(7)上記形態において、前記距離センサーとして超音波センサーを備えた前記ロボットを制御してもよい。
(8)上記形態において、前記距離センサーとしてレーザーセンサーを備えた前記ロボットを制御してもよい。
本開示は、制御装置以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、制御装置によって制御されるロボットや制御装置及びロボットを備えるロボットシステムやロボットの制御方法やロボットを制御するための制御プログラム等の形態で実現することができる。
30…吐出物、100…ロボット、110…基台、120…ロボットアーム、130…エンドエフェクター、132…ニードル、134…距離センサー、140…配線、190…力覚センサー、200…制御装置、210…制御部、220…メインメモリー、230…不揮発性メモリー、240…表示制御部、250…表示部、260…I/Oインターフェース、300…教示装置、500…パーソナルコンピューター、600…クラウドサービス
Claims (10)
- ロボットアームと、前記ロボットアームの先端に設けられ、吐出物を吐出するディスペンサーと、前記吐出物が吐出される方向における対象との距離を検出する複数の距離センサーと、を備えるロボットを制御する制御装置であって、
前記距離センサーによって検出された値を用いて、前記ロボットアームの動作を制御する制御部を備え、
前記複数の距離センサーは、第1の距離センサーと第2の距離センサーを含み、
前記第1の距離センサーは、前記ディスペンサーと前記第2の距離センサーの間に配置され、
前記第2の距離センサーは、前記ディスペンサーの軸と直交し、前記ディスペンサーの軸から前記第1の距離センサーに向かう第1方向に沿って配置され、
前記第1の距離センサーによって検出される第1の値が、予め定められた範囲であり、かつ、前記第2の距離センサーによって検出される第2の値が、前記範囲より大きい第1条件が満たされている場合には、
前記ディスペンサーが前記吐出物を吐出する、
制御装置。 - 請求項1に記載の制御装置であって、
前記複数の距離センサーは、さらに、第3の距離センサーと第4の距離センサーを含み、
前記第3の距離センサーは、前記ディスペンサーと第4の距離センサーの間に配置され、
前記第4の距離センサーは、前記ディスペンサーの軸と前記第1方向に直交し、前記ディスペンサーの軸から前記第3の距離センサーに向かう第2方向に沿って配置され、
前記第1条件に加えて、前記第3の距離センサーによって検出される第3の値及び第4の距離センサーによって検出される第4の値が、前記範囲に含まれる第2条件が満たされている場合には、
前記ディスペンサーは、前記吐出物を吐出するとともに、前記第2方向に移動する、制御装置。 - 請求項2に記載の制御装置であって、
前記第2方向に前記ディスペンサーが移動している場合において、
前記第4の値が前記範囲より大きい第3条件が満たされた場合には、
前記ディスペンサーは、前記第2方向への移動を停止する、制御装置。 - 請求項3に記載の制御装置であって、
前記複数の距離センサーは、さらに、第5の距離センサーを含み、 前記第5の距離センサーは、前記ディスペンサーの軸から前記第5の距離センサーに向かう第3の方向が、前記ディスペンサーの軸と直交するように配置され、
前記第3条件に加えて、前記第5の距離センサーによって検出される第5の値が前記範囲に含まれる第4条件が満たされた場合には、
前記ディスペンサーは、前記第3方向に移動する、制御装置。 - 請求項4に記載の制御装置であって、
前記複数の距離センサーは、さらに、第6の距離センサーを含み、
前記第6の距離センサーは、前記ディスペンサーの軸から前記第6の距離センサーに向かう第4の方向が、前記ディスペンサーの軸と、前記第3方向とに直交するように配置され、
前記第4条件に加えて、前記第6の距離センサーによって検出される第6の値が、前記範囲より大きい第5条件が満たされている場合には、
前記ディスペンサーは、前記第3方向に前記ディスペンサーを移動させるとともに、前記吐出物を吐出する、制御装置。 - 請求項5に記載の制御装置であって、
前記制御部は、前記複数の距離センサーのうち、検出される値が前記範囲に含まれる3以上の距離センサーを用いて、前記ディスペンサーの軸と前記吐出物が吐出される吐出面との成す角度を予め定められた角度にするように制御する、制御装置。 - 請求項1から請求項6までのいずれか一項に記載の制御装置であって、
前記距離センサーとして超音波センサーを備えた前記ロボットを制御する、制御装置。 - 請求項1から請求項6までのいずれか一項に記載の制御装置であって、
前記距離センサーとしてレーザーセンサーを備えた前記ロボットを制御する、制御装置。 - ロボットシステムであって、
ロボットアームと、前記ロボットアームの先端に設けられ、吐出物を吐出するディスペンサーと、前記吐出物が吐出される方向における対象との距離を検出する複数の距離センサーと、を備えるロボットと、
請求項1から請求項8までのいずれか一項に記載の制御装置であって、前記ロボットを制御する制御装置と、を備える、
ロボットシステム。 - 制御装置によって制御されるロボットであって、
ロボットアームと、
前記ロボットアームの先端に設けられ、吐出物を吐出するディスペンサーと、
前記吐出物が吐出される方向における対象との距離を検出する複数の距離センサーと、
を備え、
前記複数の距離センサーは、第1の距離センサーと第2の距離センサーを含み、
前記第1の距離センサーは、前記ディスペンサーと前記第2の距離センサーの間に 配置され、
前記第2の距離センサーは、前記ディスペンサーの軸と直交し、前記ディスペンサーの軸から前記第1の距離センサーに向かう第1方向に沿って配置され、
前記第1の距離センサーによって検出される第1の値が、予め定められた範囲であり、かつ、前記第2の距離センサーによって検出される第2の値が、前記範囲より大きい第1条件が満たされている場合には、
前記ディスペンサーが前記吐出物を吐出する、
ロボット。
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