JP2021010971A - ロボットシステム - Google Patents
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Abstract
Description
実施の形態に係るロボットシステム1の構成を説明する。図1は、実施の形態に係るロボットシステム1の構成の一例を示す斜視図である。以下の実施の形態において、ロボットシステム1は、ロボット100を用いて、折り畳まれた物品Aを、有底筒形状である函形状に組み立てる作業、つまり製函を行うシステムであるとして説明する。なお、ロボットシステム1が適用される作業は、物品Aの被折り曲げ部を折り曲げる工程を含む作業であればよい。また、本実施の形態では、組み立て対象の物品Aは、段ボールケースである。段ボールケースの形状は、開函され且つ上下で封緘された状態で直方体であるとする。本明細書及び特許請求の範囲において、「開函」とは、折り畳まれたシート状の段ボールケースが、角筒等の筒状の立体形状にされることとする。以下において、「物品A」を「段ボールケースA」とも表記する。
載置台200は、載置面210と下方補助部材220とストッパ230とを備える。載置面210は、載置台200の上部の水平方向に延びる平坦な面であり、複数の折り畳み段ボールケースAが上下に積み重ねられて載置され得るように構成されている。
封緘台300は、載置台200から送られる函状段ボールケースAの底部のフラップを封緘する。封緘台300は、基台310と、搬送装置320a及び320bと、封緘装置330とを備える。
図2は、図1のロボット100を拡大した斜視図である。図2に示すように、ロボット100は、基台110と、基台110の上に配置されたロボット本体120とを備える。本実施の形態では、ロボット本体120は、鉛直方向の第一軸S1を中心とする同軸上で水平面内で回動可能である第一アーム130及び第二アーム140を備える。このようなロボット本体120は、同軸双腕ロボットを構成する。
図2に示すように、撮像装置170が、第一アーム130、具体的には、第一ハンド150の取付基部151に配置されている。撮像装置170は、被写体までの距離等の撮像装置170に対する被写体の3次元位置を検出するための画像を撮像するカメラである。例えば、このようなカメラは、デジタル画像を撮像するカメラであり、ステレオカメラ、単眼カメラ、TOFカメラ(トフカメラ:Time-of-Flight-Camera)、縞投影等のパターン光投影カメラ、又は光切断法を用いたカメラ等の構成を有してもよい。撮像装置170は、第六軸S6aに沿う方向、例えば下方に向けて指向され、載置面210を撮像することで、撮像装置170に対する載置面210上の折り畳み段ボールケースAの3次元位置を検出するための画像を取得する。撮像装置170は、当該画像に基づき、上記3次元位置を検出し制御装置500に出力してもよく、当該画像を制御装置500に出力し、制御装置500が上記3次元位置を演算してもよい。本実施の形態では、制御装置500が上記3次元位置を演算する。なお、折り畳み段ボールケースAの姿勢も検出されてもよい。
図1に示すように、入力装置400は、操作者等のユーザによる指令及び情報の入力を受け付け、当該指令及び情報を制御装置500に出力する装置であり、その構成は問わない。入力装置400は、制御装置500と有線通信又は無線通信を介して接続される。有線通信及び無線通信の形式はいかなる形式であってもよい。例えば、入力装置400は、載置台200上の折り畳み段ボールケースAの組み立て作業を実行する指令を受け付ける。入力装置400は、組み立て対象の段ボールケースAの種類、形状、サイズ及び/又は規格等の段ボールケースAの構成を特定するための情報の入力を受け付ける。
制御装置500は、ロボットシステム1全体の動作を制御する。図3は、実施の形態に係るロボットシステム1のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。図3に示すように、ロボットシステム1は、CPU(Central Processing Unit)501と、ROM(Read Only Memory)502と、RAM(Random Access Memory)503と、メモリ504と、入力I/F(インタフェース:Interface)505と、撮像素子I/F506と、アーム駆動回路507と、ハンド駆動回路508と、吸着駆動回路509と、搬送駆動回路510と、封緘駆動回路511と、アーム駆動装置MA1〜MA6及びMB1〜MB6と、ハンド駆動装置MCと、負圧発生装置155と、搬送装置320a及び320bと、封緘装置330の貼付装置332と、封緘センサ331と、撮像装置170と、入力装置400とを構成要素として含む。CPU501、ROM502、RAM503及びメモリ504は、制御装置500を構成する。上記構成要素はそれぞれ、バス、有線通信又は無線通信を介して接続されている。なお、上記構成要素の全てが必須ではない。
実施の形態に係るロボットシステム1の動作を説明する。図5は、実施の形態に係るロボットシステム1の動作の一例を示すフローチャートである。図6〜図13、図15、図17及び図18は、実施の形態に係るロボットシステム1の動作中におけるロボット100の各状態の一例を示す斜視図である。図14及び図16は、図13及び図15の一部を拡大した側面図である。
実施の形態に係るロボットシステム1は、段ボールケースAを保持する第一ハンド150と、第一ハンド150を移動させる第一アーム130と、第一ハンド150に保持されている状態の段ボールケースAの底フラップA51又はA53が折り曲げられる第一折り曲げ処理のときに、底フラップA51又はA53に当接される上方当接部341又は下方当接部221及び222とを備える。さらに、第一ハンド150は、第一アーム130と接続される取付基部151と、取付基部151に対して回動可能であり且つ段ボールケースAを付着させることで保持する保持部153とを有する。第一ハンド150及び第一アーム130は、第一折り曲げ処理のときに底フラップA51又はA53を上方当接部341又は下方当接部221若しくは222に当接させつつ保持部153を回動させることで、底フラップA51又はA53を折り曲げるように構成される。
以上、本発明の実施の形態の例について説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されない。すなわち、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能である。例えば、各種変形を実施の形態に施したもの、及び、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。
120 ロボット本体
130 第一アーム
140 第二アーム
150 第一ハンド
151 取付基部
152 連結回動軸
153 保持部
154 吸着装置
160 第二ハンド
221,222 下方当接部(第一当接部、第二当接部)
341 上方当接部(第一当接部、第二当接部)
351 側方当接部(第三当接部)
500 制御装置
A 段ボールケース(物品)
A2 側部(第五被折り曲げ部)
A51,A53 底フラップ(第一被折り曲げ部、第二被折り曲げ部)
A52 底フラップ(第四被折り曲げ部)
A54 底フラップ(第三被折り曲げ部)
Claims (16)
- 物品を保持するハンドと、
前記ハンドを移動させるアームと、
前記ハンドに保持されている状態の前記物品の第一被折り曲げ部が折り曲げられる第一折り曲げ処理のときに、前記第一被折り曲げ部が当接される第一当接部とを備え、
前記ハンドは、前記アームと接続される基部と、前記基部に対して回動可能であり且つ前記物品を付着させることで保持する保持部とを有し、
前記ハンド及び前記アームは、前記第一折り曲げ処理のときに前記第一被折り曲げ部を前記第一当接部に当接させつつ前記保持部を回動させることで、前記第一被折り曲げ部を折り曲げるように構成される
ロボットシステム。 - 前記第一当接部は、前記第一折り曲げ処理のときの前記保持部の回動軸の方向に延びる
請求項1に記載のロボットシステム。 - 前記保持部の回動軸の方向は、前記基部と前記アームとの接続方向に対して交差する方向である
請求項1または2に記載のロボットシステム。 - 前記保持部は、前記基部に対して少なくとも90°の回動角度にわたって回動可能であるように構成される
請求項1〜3のいずれか一項に記載のロボットシステム。 - 前記保持部は、前記物品を吸着する吸着装置を有する
請求項1〜4のいずれか一項に記載のロボットシステム。 - 前記第一折り曲げ処理のときの前記保持部の回動方向で前記第一当接部から離れて配置された第二当接部をさらに備え、
前記物品は、前記第一被折り曲げ部と対向して配置された第二被折り曲げ部をさらに含み、
前記ハンド及び前記アームは、前記第一折り曲げ処理のときに、前記第一被折り曲げ部を前記第一当接部に当接させ、前記第二被折り曲げ部を前記第二当接部に当接させることで、前記第一被折り曲げ部及び前記第二被折り曲げ部を折り曲げるように構成される
請求項1〜5のいずれか一項に記載のロボットシステム。 - 前記第二当接部は、前記第一折り曲げ処理のときの前記保持部の回動軸の方向に延びる
請求項6に記載のロボットシステム。 - 前記ハンドに保持されている状態の前記物品の第三被折り曲げ部が折り曲げられる第二折り曲げ処理のときに、前記第三被折り曲げ部が当接される第三当接部をさらに備え、
前記第三被折り曲げ部は、前記第一被折り曲げ部が折り曲げられる方向と交差する方向に折り曲げられ、
前記ハンド及び前記アームは、前記第二折り曲げ処理のときに、前記第三被折り曲げ部を前記第三当接部に押し付けるように前記物品を移動させることで、前記第三被折り曲げ部を折り曲げるように構成される
請求項1〜7のいずれか一項に記載のロボットシステム。 - 前記第三当接部は、前記第三被折り曲げ部が折り曲げられる方向と交差する方向に延びる
請求項8に記載のロボットシステム。 - 前記ハンドとしての第一ハンドと、
前記アームとしての第一アームと、
第二ハンドと、
前記第二ハンドを移動させ且つ前記第二ハンドを回動させる第二アームとをさらに備え、
前記物品は、前記第一被折り曲げ部が折り曲げられる方向と交差する方向に折り曲げられる第四被折り曲げ部をさらに含み、
前記第二ハンド及び前記第二アームは、前記第一ハンドに保持されている状態の前記物品の前記第四被折り曲げ部が折り曲げられる第三折り曲げ処理のときに、前記第二ハンドを前記第四被折り曲げ部に当接させつつ回動させることで、前記第四被折り曲げ部を折り曲げるように構成される
請求項1〜9のいずれか一項に記載のロボットシステム。 - 同軸上で回動可能であるように配置された前記第一アーム及び前記第二アームを有するロボット本体をさらに備え、
前記ロボット本体は、同軸双腕ロボットを構成する
請求項10に記載のロボットシステム。 - 前記物品は、前記折り曲げ処理を受けることで有底筒形状を形成するように構成され、
前記第二ハンド及び前記第二アームは、前記第二ハンドを前記物品に当接させることで、前記物品に筒形状を形成させ維持させる補助をするように構成される
請求項10または11に記載のロボットシステム。 - 前記物品は、前記折り曲げ処理を受けることで有底筒形状を形成するように構成され、
前記被折り曲げ部は、前記折り曲げ処理を受けることで前記物品の底部を形成する
請求項1〜12のいずれか一項に記載のロボットシステム。 - 前記物品は段ボールケースであり、
前記被折り曲げ部は、前記段ボールケースのフラップである
請求項1〜13のいずれか一項に記載のロボットシステム。 - 前記物品は、前記折り曲げ処理を受けることで有底角筒形状を形成するように構成され、
前記第一ハンド及び前記第一アームは、前記物品を保持し上昇させることで前記物品に角筒形状を形成させ、
前記第二ハンド及び前記第二アームは、前記物品に角筒形状を形成させるとき、前記物品に側方から前記第二ハンドを当接させる又は押し当てることで前記補助を行うように構成される
請求項12に記載のロボットシステム。 - 前記第二ハンド及び前記第二アームは、前記第二ハンドを前記物品に押し付けることで、角筒形状を形成する前記物品の第五被折り曲げ部を目的の折り曲げ角度以上に折り曲げるように構成される
請求項15に記載のロボットシステム。
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