JP2022124023A - Robot system for container and robot hand - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、容器用ロボットシステムおよびロボットハンドに関する。 TECHNICAL FIELD The present disclosure relates to a container robotic system and a robotic hand.
特許文献1には、所定の間隔で取り付けた第1係合部材、第2係合部材および指部材とを有するロボットハンドが開示されている。 Patent Literature 1 discloses a robot hand having a first engaging member, a second engaging member, and a finger member attached at predetermined intervals.
例えば、食器を食洗器で洗浄する場合など、載置されている容器を上下反転させて伏せた状態にしたい場合がある。しかし、特許文献1には、食器を含む容器を上下反転させる方法開示はされていない。 For example, when washing dishes in a dishwasher, there are cases where it is desired to turn the placed container upside down. However, Patent Literature 1 does not disclose a method for turning a container containing tableware upside down.
そこで、1つの側面では、本開示は、容器を上下反転することができる容器用ロボットシステムおよびロボットハンドを提供することを目的とする。 Accordingly, in one aspect, an object of the present disclosure is to provide a container robot system and a robot hand that can turn a container upside down.
本開示の一態様によれば、容器を取り扱う容器用ロボットシステムであって、ロボット本体に取り付けられるロボットハンドと、前記ロボットハンドを制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記容器を前記ロボットハンドにより把持するステップと、前記把持するステップにより前記ロボットハンドにより把持された前記容器を上下反転させるステップと、前記把持するステップにより前記ロボットハンドにより把持された前記容器を解放するステップと、を実行する、容器用ロボットシステムが提供される。 According to one aspect of the present disclosure, there is provided a container robot system for handling a container, comprising: a robot hand attached to a robot body; a step of grasping by a robot hand; a step of turning upside down the container grasped by the robot hand in the grasping step; and a step of releasing the container grasped by the robot hand in the grasping step. A container robotic system is provided that executes.
上記態様において、前記制御部は、前記把持するステップでは、上向きの前記容器を前記ロボットハンドにより把持し、前記解放するステップでは、下向きの前記容器を解放することができる。 In the above aspect, the control unit can grip the container facing upward with the robot hand in the step of grasping, and release the container facing downward in the step of releasing.
上記態様において、前記解放するステップでは、前記制御部は、前記容器を洗浄する装置の内部に下向きの前記容器を載置することができる。 In the above aspect, in the releasing step, the controller can place the container facing downward inside the device for cleaning the container.
上記態様において、前記容器が載置された位置を取得する容器位置取得部を備え、前記把持するステップでは、前記制御部は、前記容器位置取得部により取得された前記位置において、前記容器を前記ロボットハンドにより把持することができる。 In the above aspect, a container position acquisition unit that acquires the position where the container is placed is provided, and in the gripping step, the control unit holds the container at the position acquired by the container position acquisition unit. It can be grasped by a robot hand.
上記態様において、前記容器を上下反転させるべき位置を取得する反転位置取得部を備え、前記上下反転させるステップでは、前記制御部は、前記反転位置取得部により取得された前記位置において、前記容器を上下反転させることができる。 In the above aspect, an inversion position acquiring unit that acquires a position at which the container should be inverted is provided, and in the step of inverting the container, the control unit rotates the container at the position acquired by the inversion position acquiring unit. Can be flipped upside down.
上記態様において、前記容器を解放すべき位置を取得する解放位置取得部を備え、前記解放するステップでは、前記制御部は、前記解放位置取得部により取得された前記位置において、前記容器を解放することができる。 In the above aspect, a release position acquisition unit is provided for acquiring a position at which the container should be released, and in the releasing step, the control unit releases the container at the position acquired by the release position acquisition unit. be able to.
上記態様において、前記ロボットハンドは、前記容器の周縁部を把持する第1の支持部と、前記第1の支持部を駆動する第1の駆動部と、前記容器の上方から視て水平面内において前記第1の支持部により把持された部位から離れた部位で前記容器を支持する第2の支持部と、前記第2の支持部を駆動する第2の駆動部と、を備えることができる。 In the above aspect, the robot hand includes a first support that grips the peripheral edge of the container, a first drive that drives the first support, and a horizontal plane viewed from above the container. A second support portion that supports the container at a portion distant from the portion gripped by the first support portion, and a second drive portion that drives the second support portion may be provided.
上記態様において、前記把持するステップでは、前記制御部は、前記第1の駆動部を介して前記第1の支持部により前記容器の前記周縁部を把持した後、前記第2の駆動部を介して前記第2の支持部により前記容器を支持することができる。 In the above aspect, in the gripping step, the control section grips the peripheral edge portion of the container by the first support section via the first drive section, and then grips the peripheral edge section of the container via the second drive section. The container can be supported by the second support portion.
上記態様において、前記解放するステップでは、前記制御部は、前記第2の駆動部を介して前記第2の支持部から前記容器を解放した後、前記第1の駆動部を介して前記第1の支持部から前記容器を解放することができる。 In the above aspect, in the releasing step, the control section releases the container from the second support section via the second drive section, and then releases the container from the first support section via the first drive section. The container can be released from its support.
本開示の一態様によれば、容器を取り扱うロボットハンドであって、前記容器の周縁部を把持する第1の支持部と、前記第1の支持部を駆動する第1の駆動部と、前記容器の上方から視て水平面内において前記第1の支持部により把持された部位から離れた部位で前記容器を支持する第2の支持部と、前記第2の支持部を駆動する第2の駆動部と、を備えるロボットハンドが提供される。 According to one aspect of the present disclosure, there is provided a robot hand for handling a container, comprising: a first support for gripping a peripheral edge of the container; a first drive for driving the first support; a second support for supporting the container at a position apart from the position gripped by the first support in a horizontal plane viewed from above the container; and a second drive for driving the second support. A robot hand is provided comprising:
上記態様において、前記第1の支持部は、前記周縁部を、前記容器の内側と外側から把持することができる。 In the above aspect, the first support can grip the peripheral portion from the inside and outside of the container.
上記態様において、前記第2の支持部は、前記容器を前記容器の外側から支持することができる。 In the above aspect, the second support section can support the container from the outside of the container.
上記態様において、前記第1の支持部は、前記容器の内側と外側のそれぞれの表面に当接する対の第1当接部であって、前記第1の駆動部による駆動時に、前記容器における水平方向に延在する第1回転軸まわりに互いに対して相対回転する対の第1当接部を有することができる。 In the above aspect, the first support portions are a pair of first contact portions that contact the inner and outer surfaces of the container, respectively, and when driven by the first driving portion, the horizontal movement of the container is controlled. It may have a pair of first abutments that rotate relative to each other about a first axis of rotation extending in the direction.
上記態様において、前記対の第1当接部の一方は、前記容器の外側の表面に面接触する第1面接触部を有し、前記対の第1当接部の他方は、前記容器の内側の表面に当接し、前記第1面接触部との間に、前記第1回転軸に交差する第1方向の挟持力を発生させることができる。 In the above aspect, one of the pair of first contact portions has a first surface contact portion that makes surface contact with the outer surface of the container, and the other of the pair of first contact portions is the container. A clamping force in a first direction that intersects the first rotating shaft can be generated between the first surface contact portion and the first surface contact portion by contacting the inner surface.
上記態様において、前記対の第1当接部の他方は、前記第1方向に視て前記容器の内側の表面における前記第1面接触部に重なる範囲内に当接することができる。 In the above aspect, the other of the pair of first contact portions can contact within a range overlapping with the first surface contact portion on the inner surface of the container when viewed in the first direction.
上記態様において、前記第2の支持部は、前記容器の外側の表面にそれぞれ当接する対の第2当接部であって、前記第2の駆動部による駆動時に、それぞれ前記容器における鉛直方向に延在する第2回転軸まわりに回転する対の第2当接部を有し、前記第2の駆動部による駆動により、対の前記第2当接部は、前記容器の上方から視て互いに反対方向に回転する開閉動作を行うことができる。 In the above aspect, the second support portions are a pair of second contact portions that respectively contact the outer surface of the container, and are arranged in the vertical direction of the container when driven by the second driving portion. It has a pair of second contact portions that rotate about an extending second rotation shaft, and is driven by the second driving portion so that the pair of second contact portions move toward each other when viewed from above the container. Opposite rotating opening and closing motions are possible.
上記態様において、前記第1の支持部は、前記容器の周縁端に前記容器の上方から当接する第3当接部を有することができる。 In the aspect described above, the first support portion may have a third contact portion that contacts the peripheral edge of the container from above the container.
上記態様において、前記第2の支持部は、前記容器の周縁端に前記容器の上方から当接する第4当接部を有することができる。 In the above aspect, the second support portion may have a fourth contact portion that contacts the peripheral edge of the container from above the container.
上記態様において、前記第4当接部は、前記容器の上方から視て、前記第2の支持部が当接する前記容器の部位よりも前記容器の内周側から前記容器の外周側まで連続して延設されていることができる。 In the above aspect, the fourth contact portion is continuous from the inner peripheral side of the container to the outer peripheral side of the container from the portion of the container that the second support portion contacts when viewed from above the container. can be extended.
本開示の一態様によれば、ロボット本体に取り付けられるロボットハンドを備える容器用ロボットシステムに適用されるプログラムであって、コンピュータに、容器を前記ロボットハンドにより把持するステップと、前記把持するステップにより前記ロボットハンドにより把持された前記容器を上下反転させるステップと、前記把持するステップにより前記ロボットハンドにより把持された前記容器を解放するステップと、を実行させる、プログラムが提供される。 According to one aspect of the present disclosure, there is provided a program applied to a container robot system having a robot hand attached to a robot body, wherein a computer stores a container in a step of gripping the container with the robot hand; A program is provided for executing a step of turning upside down the container gripped by the robot hand, and a step of releasing the container gripped by the robot hand by the gripping step.
1つの側面では、本開示によれば、容器を上下反転することができる容器用ロボットシステムおよびロボットハンドを提供できる。 In one aspect, the present disclosure can provide a container robot system and a robot hand that can turn a container upside down.
以下、添付図面を参照しながら実施例について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1は、容器を取り扱う容器用ロボットシステムの構成を示す図である。 FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a container robot system for handling containers.
図1に示すように、容器用ロボットシステムは、容器用ロボットシステムの各部を制御する制御部1と、制御部1における処理を規定するプログラムおよび制御部1における制御に必要なデータを格納する記憶部11と、食器洗浄システムの周辺を撮像するカメラ12と、カメラ12の画像に基づく画像認識処理を実行する画像認識部12Aと、容器用ロボットシステムの各部に設けられた各種センサ13と、制御部1により制御されるロボット本体21およびロボットハンド3を具備するロボット装置2と、制御部1に接続された食洗器6および電磁バルブ61と、を備える。なお、制御部1は、1つ以上のコンピュータにより実現されてもよい。この場合、1つ以上のコンピュータは、サーバコンピュータを含んでもよい。
As shown in FIG. 1, the container robot system includes a controller 1 that controls each part of the container robot system, a program that defines processing in the controller 1, and a memory that stores data necessary for control in the controller 1.
容器用ロボットシステムは、様々な容器を広く取り扱うことができる。容器は、その用途は限定されないが、飲食物用の容器がより好ましく、食器、調理器具、保存容器等を含む。食器は、飲食物を入れる、またはのせるための容器を広く含み、例えば、お椀形状、平皿形状、板皿形状の容器、コップ等を含む。また、調理器具は、飲食物、調理前の組成物を入れる容器を広く含み、例えば、ボール、鍋、フライパン等を含む。保存容器は、比較的広い開口を有する、ビンや樽状の容器を含む。 The container robot system can handle a wide variety of containers. Although the use of the container is not limited, it is more preferably a container for food and drink, and includes tableware, cooking utensils, storage containers, and the like. Tableware broadly includes containers for holding or placing food and drink, and includes, for example, bowl-shaped, flat plate-shaped, plate-shaped containers, cups, and the like. Cookware also broadly encompasses containers for holding food, beverages, compositions to be cooked, and includes, for example, bowls, pots, pans, and the like. Storage containers include bottles and barrel-like containers having relatively wide openings.
以下の記載において、容器の方向は、対象物が入れられ、またはのせられた状態における通常の状態を基準として定義される。例えば、容器が開口を有する食器であれば、開口が上方を向く状態、容器が平皿であれば、対象物がのせられる面が上面とされる。すなわち、食器に飲食物が入れられた通常の状態に基づいて規定される。言い換えると、食器の飲食物が載置・収容される面(上面)側が上方として定義され、飲食物が載置・収容される面とは反対の面(下面)側が下方と定義される。 In the following description, container orientation is defined with reference to the normal state in which an object is placed or placed. For example, if the container is tableware with an opening, the opening faces upward. That is, it is defined based on the normal state in which food is placed in tableware. In other words, the surface (upper surface) of the tableware on which food is placed/stored is defined as the upper side, and the surface (lower surface) opposite to the surface on which the food is placed/stored is defined as the lower side.
また、図1に示すように、制御部1には、制御部1の動作状態等を表示する表示部16と、作業者等の操作を受け付ける操作受付部17と、が接続されている。制御部1は、表示部16を介して、ユーザ(作業者)にアドバイスや警報を出力してもよい。
Further, as shown in FIG. 1, the control unit 1 is connected to a
図2は、ロボット本体の構成を示す斜視図である。なお、図2では、後述のロボットハンド3が取り付けられていない状態のロボットアームが示されている。
FIG. 2 is a perspective view showing the configuration of the robot main body. Note that FIG. 2 shows the robot arm without a
ロボット本体21は、複数の回転関節を有する多関節ロボットであり、基端部21aが壁面等に取り付けられる。ロボット本体21として、回転関節だけでなく直動関節を有するロボットを用いることもできる。ロボット本体21には、各関節を駆動するためのアクチュエータ(不図示)が関節ごとに設けられ、これらのアクチュエータが制御部1に接続されて制御される。本実施例では、ロボット本体21の先端部21bに、後述のロボットハンド3が取り付けられる。なお、ロボット本体21として、2軸ロボットのような他の形態のロボットを適用することができる。
The robot
図3および図3Aは、ロボットハンドの構成を示す斜視図である。図3および図3AにおけるX軸、Y軸、Z軸は、ロボットハンド3の方向に対応付けられている。
3 and 3A are perspective views showing the configuration of the robot hand. The X-axis, Y-axis, and Z-axis in FIGS. 3 and 3A correspond to the directions of the
図3および図3Aに示すように、ロボットハンド3は、取付面31aを介してロボット本体21の先端部21bに取り付けられる基部31と、基部31に対して固定されたフレーム32と、アクチュエータ(不図示)を有する第1の駆動部33と、アクチュエータ(不図示)を有する第2の駆動部34と、第1の駆動部33のアクチュエータにより駆動される第1の支持部40と、第2の駆動部34のアクチュエータにより駆動される第2の支持部50と、を備える。
As shown in FIGS. 3 and 3A, the
図3および図3Aに示すように、Y軸方向から視たとき、第2の支持部50は、第1の支持部40を挟んで対象形状に形成されている。
As shown in FIGS. 3 and 3A, when viewed from the Y-axis direction, the
第1の支持部40は、容器としての食器80の内側と外側のそれぞれの表面に当接する対の当接部41A、41Bを有する。当接部41A、41Bは、シリコンゴム、ウレタン樹脂等の弾性部材により構成することができる。当接部41A、41Bを弾性部材により構成することにより、当接部41A、41Bが食器80の形状に即して変形するため、食器80を確実に保持できるとともに接触部分における摩擦力を確保できる。
The
図3Aに示すように、第1の駆動部33のアクチュエータの回転軸43の回転は、プーリー43A、ベルト43Bおよびプーリー43Cを介して第1回転軸42に伝達される。このため、第1の駆動部33のアクチュエータを駆動すると、当接部41Aが第1回転軸42まわりに回転する。一方、当接部41Bは、フレーム32に対して固定される。これにより、第1の駆動部33のアクチュエータを動作させると、対の当接部41A、41Bを、水平方向に延在する第1回転軸42まわりに互いに対して相対回転させることができる。
As shown in FIG. 3A, the rotation of the
第2の支持部50は、鉛直方向に延在する第2回転軸52まわりに回転する対のアーム51と、アーム51の先端部に取り付けられ、食器の外側の表面にそれぞれ当接する対の当接部53A、53Bとを有する。当接部53A、53Bは、シリコンゴム、ウレタン樹脂等の弾性部材により構成することができる。当接部53A、53Bを弾性部材により構成することにより、当接部53A、53Bが食器80の形状に即して変形するため、食器80を確実に保持できるとともに接触部分における摩擦力を確保できる。また、当接部53A、53Bとの間には、ギャップ(空間)が設けられており、これによって、食器の周縁部の形状や角度が多様な場合においても柔軟に対応することが可能となる。
The
第2の駆動部34のアクチュエータの回転軸54の回転は、プーリー54A、ベルト54Bおよびプーリー54Cを介して第2回転軸52に伝達される。このため、第2の駆動部34のアクチュエータを動作させると、当接部53A、53Bをアーム51とともにそれぞれ第2回転軸52まわりに回転させることができる。このとき、対を構成する第2の支持部50のアーム51および当接部53A、53Bは、Y軸方向から視たとき、第1の支持部40を挟んで対象な形状を維持するように開閉駆動される。すなわち、第2の駆動部34のアクチュエータを動作させると、当接部53A、53Bは、互いの距離が変化するように開閉動作する。これにより、様々なサイズ(径)の容器に対応することができる。
Rotation of the
なお、第1の支持部40および第2の支持部50を駆動するアクチュエータ、すなわち第1の駆動部33および第2の駆動部34のアクチュエータを共通のアクチュエータとして構成してもよい。本実施例では、第1の駆動部33および第2の駆動部34に別々のアクチュエータを設けているので、機構を単純化することができる。
It should be noted that the actuator that drives the
次に、容器用ロボットシステムの動作例について説明する。 Next, an operation example of the container robot system will be described.
図4は、制御部1における処理を示すフローチャート、図5は、載置された食器をロボットハンドにより把持した状態を示す正面図、図5Aは、載置された食器をロボットハンドにより把持した状態を示す側面図、図5Bは、載置された食器をロボットハンドにより把持した状態を示す側断面図、図5Cは、食器をロボットハンドにより把持する前の状態を示す正面図、図5Dは、食器をロボットハンドにより把持する前の状態を示す側断面図である。各図におけるX軸、Y軸、Z軸は、ロボットハンド3の方向に対応付けられている。
4 is a flowchart showing the processing in the control unit 1, FIG. 5 is a front view showing a state in which the placed tableware is gripped by the robot hand, and FIG. 5A is a state in which the placed tableware is gripped by the robot hand. 5B is a side cross-sectional view showing a state in which the placed tableware is gripped by the robot hand, FIG. 5C is a front view showing the state before the tableware is gripped by the robot hand, FIG. It is a sectional side view which shows the state before holding|gripping tableware by a robot hand. The X-axis, Y-axis, and Z-axis in each drawing correspond to the directions of the
図4のステップS1では、制御部1は、置台などに載置された容器、例えば、お椀形状の食器80の位置を取得し、食器80をロボットハンド3により把持するまでの一連の処理を実行する。
In step S1 of FIG. 4, the control unit 1 acquires the position of a container placed on a stand or the like, for example, a bowl-shaped
ここでは、制御部1には容器位置取得部が設けられ、容器位置取得部はカメラ12の画像に基づく画像認識結果(食器80の位置)を画像認識部12Aから取得する。次に、制御部1は、ロボット本体21およびロボットハンド3を制御して、ロボットハンド3の姿勢を、容器位置取得部に取得された食器80の位置に応じた姿勢に設定する。図5Cおよび図5Dは、ロボットハンド3の姿勢を例示している。
Here, the control unit 1 is provided with a container position obtaining unit, and the container position obtaining unit obtains an image recognition result (the position of the tableware 80) based on the image of the
なお、食器80の位置を画像認識部12Aにより認識するのではなく、あらかじめ食器80の位置を規定してもよい。この場合、食器80を把持する際のロボットハンド3(ロボット本体21)の姿勢をあらかじめティーチングにより設定し、記憶部11に記憶しておき、これを容器位置取得部が制御する際に読み出すことで実現することができる。制御部1は、記憶部11から取得されたロボットハンド3の姿勢が再現されるように、ロボット本体21およびロボットハンド3を制御することができる。
Note that the position of the
次に、制御部1は、第1の駆動部33のアクチュエータを動作させることにより、図5Dに示す第1の支持部40の当接部41Aを、図5Dにおける反時計回り方向に回動させる。これにより、図5Bに示すように、食器80の側壁81の内面に当接部41Aを、側壁81の外面に当接部41Bを、それぞれ当接させることができる。このとき、食器80の側壁81を挟んで、当接部41Aと、当接部41Bの接触部45とが互いに対向する位置において、側壁81を把持し、接触部45は食器80の側壁81の外側表面に面接触する第1面接触部として機能する。また、当接部41Aは、接触部45(第1面接触部)と側壁81を挟んで対向(重なる)する範囲内にあり、接触部45(第1面接触部)との間で、側壁81を横断する方向の挟持力を発生させる。なお、食器80の側壁81の外側に接触する接触部を回転させてもよい。あるいは、食器80の側壁81の内側および外側にそれぞれ接触する2つの接触部の両者を回転させてもよい。
Next, the control section 1 operates the actuator of the
第1の駆動部33のアクチュエータのトルクは、第1の支持部40における把持状態が適切になるよう調整可能とされる。
The torque of the actuator of the
なお、当接部41Aを回動させるときに、食器80を当接部41Aにより-Z方向に引き寄せるように移動させることもできる。
It should be noted that when rotating the
また、当接部41Aと当接部41Bに相当する当接部間の距離を変える動作として、回動動作に代えて、食器80の内側および外側に当接する2つの当接部を相対的に食器80の径方向にスライドさせてもよい。この場合、当接部のいずれか一方のみをスライドさせてもよいし、両者をスライドさせてもよい。
In addition, as an operation for changing the distance between the contact portions corresponding to the
図5Bに示すように、側壁81の内外面に当接部41Aおよび当接部41Bを、それぞれ当接させたとき、当接部41Bの接触部45が側壁81の外面に接触し、当接部41Bの接触部46が食器80の周縁端82に接触する。
As shown in FIG. 5B, when the
このように、側壁81の内面に当接部41Aが、側壁81の外面に接触部45が、周縁端82に接触部46が、それぞれ接触して、食器80がしっかりと保持される。また、食器80の姿勢がロボットハンド3(第1の支持部40)の姿勢に応じた正確な姿勢に補正される。すなわち、食器80のセンタリングを含め、食器80がロボットハンド3の位置を基準として正確に位置決めされる。
Thus, the
次に、制御部1は、図5Cに示す状態から、第2の駆動部34のアクチュエータを動作させることにより、第2の支持部50の対の当接部53Aを、図5Cにおける左右両方向から食器80の側壁81の外側に当接させ、図5に示す状態に移行させる。またこのとき、第2の支持部50の対の当接部53Bが、食器80の周縁端82に当接する。第2の駆動部34のアクチュエータのトルクは、第2の支持部50における把持状態が適切になるよう調整可能とされる。本実施例では、対の当接部53Aを、図5Cにおける左右両方向から食器80の側壁81の外側に当接させて、食器80を挟み込むようにして支持できる。このため、食器80の大きさ、とくに径の大小に関わりなく、第2の支持部50により食器80を把持することが可能となる。
Next, from the state shown in FIG. 5C, the control unit 1 operates the actuator of the
図5に示す状態では、当接部53Aは、食器80の上方に向けて径が拡大する、テーパー状に形成された側壁81に押し当てられるため、食器80は当接部53Aから上方向の力を受ける。したがって、食器80は、図5における上下方向において当接部53Aと当接部53Bとの間に挟み込まれるような状態で、しっかりと保持される。
In the state shown in FIG. 5, the
次に、ステップS2では、制御部1は、ロボット本体21を制御し、上下方向における食器80の向きを維持しつつ、食器80を所定の位置、すなわち食器80を上下反転させるべき位置に搬送する。搬送された食器80は空中に持ち上げられた状態にある。
Next, in step S2, the control unit 1 controls the
食器80を上下反転させるべき位置は、制御部1内に反転位置取得部を設け、取得することができる。例えば、食器80を上下反転させるべき位置は、あらかじめ物理的に許容される位置(座標)として規定し、記憶部11に記憶しておき、これを制御部1内の反転位置取得部が読み出すこととしてもよい。この位置(座標)は、例えば、容器80、あるいはロボットハンド3で取り扱うことが想定される最大の容器を回転させたときに、ロボット本体21、ロボットハンド3および食器80が周囲の構造物に接触するおそれがなく、安全に容器を反転させることができる位置として選択できる。この場合、例えば、食器80を反転させる際のロボットハンド3(ロボット本体21)の姿勢をあらかじめティーチングにより設定し、記憶部11に記憶することができる。制御部1は、記憶部11から取得されたロボットハンド3の姿勢が再現されるように、ロボット本体21およびロボットハンド3を制御することができる。また、他の例としては、画像認識12Aや各種センサ13からの情報に基づいて、反転位置取得部が上下反転させるべき位置を算出し、取得することとしてもよい。例えば、反転位置取得部において、カメラ12の画像に基づく画像認識部12Aでの画像認識結果として、容器80のサイズや形状を取得し、これらの情報に基づいて制御部1がそのサイズや形状に応じて、周囲の設備等と干渉しないように容器80を反転させる動作や容器80を移動させる軌道を動的に変化させてもよい。
The position at which the
また、容器80を回転させるための空間に余裕があるような場合には、反転位置を固定せず、食器80を搬送する過程における所定のタイミングで回転動作を実行してもよい。
Moreover, when there is enough space for rotating the
次に、ステップS3では、制御部1は、ロボット本体21を制御し、ロボット本体21の回転機構などを介してロボットハンド3をZ方向の軸周りに180度回転させることにより、食器80を上下反転させる。なお、第1の支持部40および第2の支持部50をZ方向の軸周りに回転させる回転機構をロボットハンド3に設け、この場合、制御部1は、この回転機構を制御することでロボットハンド3に把持された食器80をZ方向の軸周りに180度回転させでもよい。
Next, in step S3, the control unit 1 controls the
図6は、上下反転された食器をロボットハンドにより把持した状態を示す正面図、図6Aは、上下反転された食器をロボットハンドにより把持した状態を示す側面図、図6Bは、上下反転された食器をロボットハンドにより把持した状態を示す側断面図、図6Cは、上下反転された食器がロボットハンドから解放された状態を示す正面図、図6Dは、上下反転された食器がロボットハンドから解放された状態を示す側断面図である。各図におけるX軸、Y軸、Z軸は、ロボットハンド3の方向に対応付けられている。
FIG. 6 is a front view showing a state in which the robot hand grips the upside-down tableware, FIG. 6A is a side view showing the state in which the robot hand grips the upside-down tableware, and FIG. A side sectional view showing a state in which the tableware is gripped by the robot hand, FIG. 6C is a front view showing a state in which the upside down tableware is released from the robot hand, and FIG. 6D is a state in which the upside down tableware is released from the robot hand. FIG. 4 is a side cross-sectional view showing a folded state; The X-axis, Y-axis, and Z-axis in each drawing correspond to the directions of the
図6および図6Bに示すように、食器80が上下反転された状態において、食器80の周縁端82が、第1の支持部40における当接部41A、当接部41Bの接触部46および第2の支持部50における当接部53Bにより下方(重力の向きと反対の方向)から支持されている。このため、ロボットハンド3により食器80がしっかりと保持される。
As shown in FIGS. 6 and 6B, when the
また、ロボットハンド3をZ方向の軸周りに180度回転させる過程において、例えば、ロボットハンド3をZ方向の軸周りに90度程度回転させた状態において、食器80の側壁81は下方(重力の向きと反対の方向)から第2の支持部50によって支持される。このため、食器80の落下を確実に防止することができる。
Further, in the process of rotating the
仮に、ロボットハンド3に第2の支持部50を設けない場合には、食器80は第1の支持部40のみにより把持された状態となる。この場合、例えば、ロボットハンド3をZ方向の軸周りに90°程度回転させた状態では、食器80は、その重心位置から大きくずれた部位で第1の支持部40のみによって保持される。しかし、その状態では、自重により食器80が回転してしまい、食器80を第1の支持部40によって保持できなくなる可能性がある。しかし、本実施例では、とくに、下側の位置(低い位置)にある第2の支持部50の当接部53Aが食器80を下方(重力の向きと反対の方向)から支持するため、第1の支持部40により把持された部位を中心として食器80が回転することが防止される。このため、食器80を確実に保持できる。
If the
次に、図4のステップS4では、制御部1は、ロボット本体21を制御し、上下方向における食器80の向きを一定に維持しつつ、所定の位置(食器80を解放する位置)まで食器80を搬送する。
Next, in step S4 of FIG. 4, the control unit 1 controls the
なお、ステップS2~ステップS4の動作は、同時に進行する一連の動作として実行してもよい。例えば、食器80を搬送しつつ、食器80を上下反転させてもよい。
Note that the operations of steps S2 to S4 may be executed as a series of operations that proceed simultaneously. For example, the
次に、図4のステップS5では、制御部1は、ロボット本体21およびロボットハンド3を制御し、食器80を上下反転した状態(伏せた状態)で解放する。これにより、食器80は、例えば、食洗器6(容器を洗浄する装置)の内部に伏された状態で置かれることになり、この後、食器80の洗浄を開始することができる。この場合、制御部1は、食洗器6の内部からロボットハンド3を退避させるとともに、電磁バルブ61および食洗器6を制御して、食器80の洗浄を開始させる。
Next, in step S5 of FIG. 4, the control unit 1 controls the
ステップS5において、食器80を開放する位置は、あらかじめ制御部1に設けられた解放位置取得部により取得される。この位置は、カメラ12の画像に基づく画像認識結果として取得することができ、あるいは、記憶部11からあらかじめ決められた位置として取得されてもよい。前者の場合、カメラ12の画像に基づいて、食器80を載置すべき位置として、例えば、食洗器6内の所定の位置が認識され、画像認識結果として解放位置取得部に取得される。また、後者の場合、食器80を解放する際のロボットハンド3(ロボット本体21)の姿勢をあらかじめティーチングにより設定し、記憶部11に記憶し、これを解放位置取得部が読み出すことで実現することができる。制御部1は、記憶部11から取得されたロボットハンド3の姿勢が再現されるように、ロボット本体21およびロボットハンド3を制御することができる。
In step S<b>5 , the position at which the
続いて、制御部1は、第2の駆動部34のアクチュエータを動作させ、第2の支持部50のアーム51を開くように駆動する。これにより、第2の支持部50の当接部53A、53Bは、図6に示す位置から図6Cに示す位置まで左右両方向に移動し、食器80から離れる。
Subsequently, the control section 1 operates the actuator of the
次に、制御部1は、第1の駆動部33のアクチュエータを動作させ、第1の支持部40の当接部41Aを回動させて食器80の内側から退避させる。これにより、図6Bに示す当接部41が図6Bにおいて時計回り方向に回動し、図6Dに示す位置まで移動する。食器80は、ロボットハンド3から解放され、所定の位置に伏せて置かれた状態となる。
Next, the control section 1 operates the actuator of the
なお、上下反転された食器80をロボットハンド3から解放する際に、食器80の内側から回動して退避する当接部41Aが通過するためのスペースを含め、ロボットハンド3との干渉を避けるための環境が必要となる。しかし、本実施例では、当接部41Aの回転半径が小さく抑えられているため、ロボットハンド3との干渉を容易に回避することができる。例えば、上下反転された食器80を載置する台に、ロボットハンド3との干渉を避けるための凹部などを設けてもよい。
When the
上下反転された食器80をロボットハンド3から解放する動作において、先に第1の支持部40から食器80を解放した後、第2の支持部50から食器80を解放してもよい。この場合、第2の支持部50により食器80を持ち上げた状態で、当接部41Aを回動させ、第1の支持部40から食器80を解放することができるので、当接部41Aを通過させるためのスペース等を容易に確保できる。その後、第2の支持部50により把持された食器80を引き降ろして、所定の位置に食器80を上下反転した状態で載置し、さらに、第2の支持部50のアーム51を開くように駆動することで、食器80がロボットハンド3から解放される。
In the operation of releasing the upside-down
次に、制御部1は、ロボット本体21を制御して、ロボットハンド3を食器80から離れるように、例えば、図6Dにおいて左方に移動させる、これにより、ロボットハンド3は、次の食器80の搬送等に使用可能な状態となる。また、上記のように、食器80が食洗器6の内部に置かれた場合には、制御部1の制御に従って、食洗器6による洗浄が開始される。
Next, the control unit 1 controls the
以上のように、本実施例によれば、ロボットハンド3により食器80を把持した状態で、ロボット本体21によりロボットハンド3を回転することにより、食器8の向きを上下反転し、所定の位置に食器80を伏せた状態でおくことができる。このため、食器80を食洗器6内で洗浄する場合など、食器80を伏せた状態で置きたい場合に、食器80を置き直す作業を、人手に頼ることなく、ロボット装置2を用いて行うことができる。
As described above, according to the present embodiment, the tableware 8 is turned upside down by rotating the
また、本実施例によれば、当接部41Aを食器の内側に当接させるように回動させた状態で、第1の支持部40により食器の周縁部(周縁端82の近傍)を把持している。このため、当接部41Aが食器の形状に応じた角度で停止した状態、すなわち、当接部41が食器の内側に当接して停止した状態で、食器の周縁部が把持される。したがって、第1の支持部40によれば、多様な食器を把持することが可能となる。例えば、側壁が垂直に近い角度で形成されたコップや、側壁が水平に近い角度で形成された平皿、上方から視たときの周縁端が矩形形状の食器などにも対応できる。とくに、食器の周縁部の形状は様々であるが、当接部41Aの角度が周縁部の形状に応じて自動的に適合するため、広範な形状の食器に適用できる。
Further, according to the present embodiment, the peripheral portion of the tableware (near the peripheral edge 82) is gripped by the
さらに、本実施例によれば、第2の支持部50の当接部53A、53Bが、食器80の周縁部(周縁端82の近傍)を食器80の上方から側方にかけて取り囲むような形状に形成され、当接部53Aおよび当接部53Bを側壁81と周縁端82とに当接させている。また、当接部53Bは、図5において、左右方向(食器の径方向)に延設され、当接部53Bは、当接部53Aが当接する容器80の部位よりも左右両方向まで連続的に延設されている。そして、当接部53Bにおける左右方向のどの部位であっても、食器80の周縁端82に接触して保持することができる。このため、第2の支持部50によれば、多様な食器を支持することが可能となる。例えば、側壁が垂直に近い角度で形成されたコップや、側壁が水平に近い角度で形成された平皿、板皿、および上方から視たときの周縁端が矩形形状の食器などにも対応できる。さらに、当接部53Aと53Bの間にギャップ(空間)が設けられていることによって、食器80の周縁部の形状や角度が多様なものに対しても、このギャップ部分に食器80の周縁部が入り込み、より確実に周縁部を当接部53Aと53Bに当接させることが可能となり、多様な食器80を把持することが可能となる。また、当接部53Aと53Bが弾性部材によって構成されることによって、食器80の周縁部の形状に合わせて当接部53Aと53Bの形状が変化することで、より確実に周縁部を当接部53Aと53Bに当接させることが可能となる。
Furthermore, according to the present embodiment, the
また、多様な容器に対応するために、上記のように、第1の支持部40では、回動する当接部41を用いて容器を把持している。このため、第1の支持部40のみでは、充分な力で容器を保持することが困難となりがちである。しかし、本実施例では、第2の支持部50によって容器の保持力を補うことができる。
In addition, in order to handle various containers, as described above, the
また、第2の支持部50は、比較的長い一対のアーム51を備え、アーム51を開閉することにより、当接部53A、53Bの相対的な位置を大きく変えることができる。このため、広範なサイズの容器に対応することができる。なお、対の当接部53A、53Bは、上面視で容器の中心位置まわりの周方向で、第1の支持部40による支持力を効率的に補助する位置で容器を支持することが望ましい。例えば、対の当接部53A、53Bは、上面視で容器の中心位置まわりの周方向で、互いに反対方向に第1の支持部40の位置から90度~150度程度の範囲で、さらに好ましくは120度程度ずつ離れた2点であれば、通常、強固に容器を保持できる。例えば、第1の支持部40の位置から120度程度ずつ離れた2点であれば、第1の支持部40および対の当接部53A、53Bによる3か所の当接部位が、容器の周方向に約120度ずつ、ほぼ均等に配置された状態となり、容易に容器を保持することができる。しかし、第1の支持部40および第2の支持部50により充分な保持ができれば、当接部53A、53Bが容器に当接する位置は限定されない。
Further, the
また、本実施例では、第2の支持部50に対の当接部53A、53Bを設ける例を示しているが、例えば、容器を上下反転させる過程において、容器を下方(重力の向きと反対の方向)から支持する当接部のみを第2の支持部に設けてもよい。第1の支持部と第2支持部の協働により、必要な保持力が得られる限りにおいて、任意の構成の第2の支持部を採用できる。
Further, in this embodiment, an example in which the pair of
第2の支持部50に代わるものとして、例えば、エアチューブを用いて、より広範な食器に対応可能な構成を採用することもできる。この場合、食器のサイズや形状に関わらず、第1の支持部40の両側から食器を包み込むように変形可能なエアチューブを設け、エアチューブに空気を充填してエアチューブで食器を包み込むことにより、様々な食器を保持することができる。
As an alternative to the
また、第2の支持部50のアーム51の中間に当接部53A、53Bに相当する他の当接部を付加し、小型の食器に対応させてもよい。この場合、アーム51の先端部に取り付けられた当接部53A、53Bでは保持することのできない小型の食器に対し、アーム51の中間に設けられた当接部を用いて、当該小型の食器を保持することが可能となる。
Further, another contact portion corresponding to the
アーム51を伸縮可能とすることで、当接部53A、53Bによって、様々な食器を保持可能としてもよい。小型の食器の場合にはアーム51を縮め、大型の食器の場合にはアームを伸ばすことにより、様々な食器を保持することが可能となる。
By making the
上記実施例では、ロボットハンド3により、食器80を伏せた状態で解放した後に食器80の洗浄を行っているが、ロボットハンド3により空中に把持された状態の食器80を洗浄することもできる。この場合、洗浄中の食器80の向きは任意であり、ロボット本体21を動作させることにより、洗浄中に食器80の向きを切り替えてもよい。本実施例のロボットハンド3によれば、第1の支持部40および第2の支持部50により、強固に食器80が保持される。このため、洗浄中に食器80に水などが溜まったような場合であっても、その重量に耐えることができ、ロボットハンド3により食器80を保持し続けることができる。食器80に溜まった水などは、上記の上下反転時の動作のように、食器80を回転させることにより、食器80から排出することができる。
In the above embodiment, the
また、容器を解放する際の容器の姿勢は、下向きの場合に限定されない。例えば、容器を上向きの状態で解放してもよく、あるいは、斜めの状態で解放してもよい。 Also, the orientation of the container when releasing the container is not limited to the downward orientation. For example, the container may be released in an upright position or may be released in an oblique position.
図7は、ロボットハンド3により平皿状の食器を把持した状態を示す斜視図、図7Aは、ロボットハンド3により平皿状の食器を把持した状態を示す断面図である。図7および図7AにおけるX軸、Y軸、Z軸は、ロボットハンド3の方向に対応付けられている。
FIG. 7 is a perspective view showing a state in which the
図7および図7Aに示すように、ロボットハンド3は様々な形状の食器に対応可能であり、平皿状の食器90を把持し、これを上下反転させることも可能である。
As shown in FIGS. 7 and 7A, the
図7Aに示すように、第1の駆動部33のアクチュエータを動作させ、第1の支持部40の当接部41Aを、反時計回り方向に回動させることにより、食器90の側壁91の内面に当接部41Aを、側壁91の外面に当接部41Bを、それぞれ当接させることができる。このとき、食器90の側壁91を挟んで当接部41Aと当接部41Bの接触部45とが互いに対向する位置において、側壁91を把持することができる。なお、当接部41Aを回動させるときに、食器90を当接部41Aにより-Z軸方向に引き寄せるようにしてもよい。
As shown in FIG. 7A, by operating the actuator of the
図7Aに示すように、側壁91の内外面に当接部41Aおよび当接部41Bを当接させたとき、当接部41Bの接触部45が側壁91の外面に接触し、当接部41Bの接触部46が食器90の周縁端92に接触する。
As shown in FIG. 7A, when the
このように、側壁91の内面に当接部41Aが、側壁91の外面に接触部45が、周縁端92に接触部46が、それぞれ接触して、食器90がしっかりと保持される。また、食器90の姿勢がロボットハンド3(第1の支持部40)の姿勢に応じた正確な姿勢に補正される。すなわち、食器90のセンタリングを含め、食器90が正確に位置決めされる。
Thus, the
また、第2の駆動部34のアクチュエータを動作させることにより、第2の支持部50の対の当接部53Aが、図7の上下両方向から接近して食器90の側壁91の外側に当接する。またこのとき、第2の支持部50の対の当接部53Bが食器90の周縁端92に当接する。
Also, by operating the actuator of the
上記実施例と同様、ロボット本体21を動作させることにより、ロボットハンド3をZ軸周り方向に180度回転させることで、食器90を上下反転させることができる。
As in the above embodiment, the
また、食器90が上下反転された状態において、食器90の周縁端92が当接部41Aおよび当接部53Bにより下方から支持される。このため、ロボットハンド3から食器90が落下することが確実に防止される。
In addition, when the
また、ロボットハンド3をZ軸周り方向に180°回転させる過程において、例えば、ロボットハンド3をZ軸周り方向に90°程度回転させた状態において、食器90は下方から第2の支持部50によって支持される。このため、食器90の落下を確実に防止することができる。
Further, in the process of rotating the
以上、各実施例について詳述したが、特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。また、前述した実施例の構成要素を全部又は複数を組み合わせることも可能である。 Although each embodiment has been described in detail above, it is not limited to a specific embodiment, and various modifications and changes are possible within the scope described in the claims. It is also possible to combine all or more of the constituent elements of the above-described embodiments.
1 制御部
21 ロボット本体
3 ロボットハンド
33 第1の駆動部
34 第2の駆動部
40 第1の支持部
41A 当接部
41B 当接部
42 第1回転軸
50 第2の支持部
52 第2回転軸
53A 当接部
53B 当接部
80 食器
90 食器
Reference Signs List 1
Claims (20)
ロボット本体に取り付けられるロボットハンドと、
前記ロボットハンドを制御する制御部とを備え、
前記制御部は、
前記容器を前記ロボットハンドにより把持するステップと、
前記把持するステップにより前記ロボットハンドにより把持された前記容器を上下反転させるステップと、
前記把持するステップにより前記ロボットハンドにより把持された前記容器を解放するステップと、
を実行する、容器用ロボットシステム。 A container robot system for handling containers,
A robot hand attached to the robot body,
A control unit that controls the robot hand,
The control unit
grasping the container with the robot hand;
a step of turning upside down the container gripped by the robot hand in the step of gripping;
releasing the container gripped by the robot hand in the gripping step;
A container robot system that executes
前記把持するステップでは、上向きの前記容器を前記ロボットハンドにより把持し、
前記解放するステップでは、下向きの前記容器を解放する、請求項1に記載の容器用ロボットシステム。 The control unit
In the gripping step, the robot hand grips the upward container,
2. The container robotic system of claim 1, wherein the releasing step releases the downwardly facing container.
前記把持するステップでは、前記制御部は、前記容器位置取得部により取得された前記位置において、前記容器を前記ロボットハンドにより把持する、請求項1~3のいずれか1項に記載の容器用ロボットシステム。 A container position acquisition unit that acquires the position where the container is placed,
The container robot according to any one of claims 1 to 3, wherein in the gripping step, the control unit grips the container with the robot hand at the position obtained by the container position obtaining unit. system.
前記上下反転させるステップでは、前記制御部は、前記反転位置取得部により取得された前記位置において、前記容器を上下反転させる、請求項1~4のいずれか1項に記載の容器用ロボットシステム。 An inversion position acquisition unit that acquires a position at which the container should be inverted upside down,
The container robot system according to any one of claims 1 to 4, wherein in the upside down step, the control unit upsides down the container at the position acquired by the inversion position acquisition unit.
前記解放するステップでは、前記制御部は、前記解放位置取得部により取得された前記位置において、前記容器を解放する、請求項1~5のいずれか1項に記載の容器用ロボットシステム。 A release position acquisition unit that acquires a position at which the container should be released,
The container robot system according to any one of claims 1 to 5, wherein in the releasing step, the control unit releases the container at the position obtained by the release position obtaining unit.
前記容器の周縁部を把持する第1の支持部と、
前記第1の支持部を駆動する第1の駆動部と、
前記容器の上方から視て水平面内において前記第1の支持部により把持された部位から離れた部位で前記容器を支持する第2の支持部と、
前記第2の支持部を駆動する第2の駆動部と、
を備える、請求項1~6のいずれか1項に記載の容器用ロボットシステム。 The robot hand is
a first support that grips the peripheral edge of the container;
a first drive unit that drives the first support unit;
a second support that supports the container at a location apart from the location gripped by the first support in a horizontal plane when viewed from above the container;
a second drive unit that drives the second support unit;
The container robot system according to any one of claims 1 to 6, comprising:
前記容器の周縁部を把持する第1の支持部と、
前記第1の支持部を駆動する第1の駆動部と、
前記容器の上方から視て水平面内において前記第1の支持部により把持された部位から離れた部位で前記容器を支持する第2の支持部と、
前記第2の支持部を駆動する第2の駆動部と、
を備えるロボットハンド。 A robot hand for handling a container,
a first support that grips the peripheral edge of the container;
a first drive unit that drives the first support unit;
a second support that supports the container at a location apart from the location gripped by the first support in a horizontal plane when viewed from above the container;
a second drive unit that drives the second support unit;
A robot hand with
前記対の第1当接部の他方は、前記容器の内側の表面に当接し、前記第1面接触部との間に、前記第1回転軸に交差する第1方向の挟持力を発生させる、請求項13に記載のロボットハンド。 one of the pair of first contact portions has a first surface contact portion that makes surface contact with the outer surface of the container;
The other of the pair of first contact portions contacts the inner surface of the container, and generates a clamping force in a first direction intersecting the first rotation axis with the first surface contact portion. 14. The robot hand according to claim 13.
前記第2の駆動部による駆動により、対の前記第2当接部は、前記容器の上方から視て互いに反対方向に回転する開閉動作を行う、請求項15に記載のロボットハンド。 The second support portions are a pair of second contact portions that respectively contact the outer surface of the container, and each extend vertically in the container when driven by the second driving portion. Having a pair of second contact parts that rotate around two rotation axes,
16. The robot hand according to claim 15, wherein the pair of second abutting parts rotates in opposite directions when viewed from above the container by being driven by the second driving part.
コンピュータに、
容器を前記ロボットハンドにより把持するステップと、
前記把持するステップにより前記ロボットハンドにより把持された前記容器を上下反転させるステップと、
前記把持するステップにより前記ロボットハンドにより把持された前記容器を解放するステップと、
を実行させる、プログラム。 A program applied to a container robot system comprising a robot hand attached to a robot body,
to the computer,
grasping a container with the robot hand;
a step of turning upside down the container gripped by the robot hand in the step of gripping;
releasing the container gripped by the robot hand in the gripping step;
The program that causes the to run.
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Legal Events
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A131 | Notification of reasons for refusal |
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