JP2022152460A - robot system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、アームを有するロボットと、そのアームの先端部に配置される光学センサと、前記ロボットを制御すると共に光学センサからのセンサ信号が入力される制御装置とを備えるシステムに関する。 The present invention relates to a system comprising a robot having an arm, an optical sensor arranged at the tip of the arm, and a control device that controls the robot and receives a sensor signal from the optical sensor.
アームを有するロボットを用いたシステムにおいては、センサによりワークの位置を検出してから、そのワークに対して作業を行なわせることが一般的に行われている。 In a system using a robot having an arm, it is common practice to detect the position of a work by a sensor and then perform work on the work.
ところで、ロボットが扱うワークの形状には様々なものがあり、その中には例えば、複数の糸やひも状の物体等が間隔をおいて張られた状態で並んでいるものもある。この場合、複数の糸等が張られている各位置を、センサを用いて検出してから作業を行なうことになる。 By the way, there are various shapes of workpieces handled by robots, and among them, for example, there are those in which a plurality of thread-like or string-like objects are lined up in a state of being stretched at intervals. In this case, each position where a plurality of threads are stretched is detected by a sensor before the work is performed.
しかしながら、1つのワーク内にある物体の数が多くなれば、そのワークは物体が並んでいる方向に長くなる。その際に、センサの検出範囲をワークの長さに合わせようとすればセンサのサイズが大きくなってしまい、コストアップを招来することになる。 However, as the number of objects in one work increases, the work becomes longer in the direction in which the objects are arranged. At that time, if the detection range of the sensor is matched to the length of the work, the size of the sensor becomes large, resulting in an increase in cost.
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、光学センサのサイズをワークのサイズに合わせて選択せずとも、ワーク内にある全ての物体の位置を検出できるロボットシステムを提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a robot system capable of detecting the positions of all objects in a workpiece without selecting the size of the optical sensor according to the size of the workpiece. to provide.
請求項1記載のロボットシステムによれば、ロボットアームの先端部に、検出範囲内で捕捉される物体の位置を検出可能な光学センサを配置し、制御装置は、ロボットを制御すると共に、光学センサより入力されるセンサ信号に基づいてワーク内にある複数の物体の各位置を検出する。その際に、制御装置は、ロボットのアームを複数の物体が並んでいる方向に移動させるが、光学センサの検出範囲の一端部が重複するようにアームを移動させる。そして、その移動させた前後で重複した検出範囲の部分で重複して検出された物体が存在すると、その物体を検出対象から除外する。
According to the robot system of
このように制御すれば、たとえ光学センサが、ワークに並んでいる複数の物体の全てを一度で捉えることができる検出範囲を有していなくても、制御装置は、複数の物体の各位置を漏らすことなく、及び重複することなく検出できる。 With this kind of control, even if the optical sensor does not have a detection range that can capture all of the objects lined up on the workpiece at once, the control device can detect the positions of the objects. It can be detected without omission and without duplication.
請求項2記載のロボットシステムによれば、制御装置は、現在の検出範囲の一端部で検出された物体が、次の検出範囲で重複する部分でも検出されるようにアームを移動させる。このような制御は、ワークに並んでいる物体の凡その間隔を事前に把握すれば可能であり、このように制御することで、検出範囲の一端部にかかる物体を、漏れなくより確実に検出できる。
According to the robot system of
請求項3記載のロボットシステムによれば、制御装置は、複数の物体がワークに固定されている一端側と他端側とで、それぞれ全ての物体の位置を検出するようにアームを移動させる。このように制御すれば、ワーク内において複数の物体が平行に並んでいない場合でも、各物体の位置を精確に検出できる。
According to the robot system of
請求項4記載のロボットシステムによれば、アームの先端部に、ワーク内の各物体に対して処理を行なうツールも備え、制御装置は、そのツールを用いた処理についてもロボットを制御する。このように構成すれば、ロボットに、各物体の位置検出からツールを用いた作業までを一連の動作として行わせることができ、作業効率が向上する。
According to the robot system of
以下、一実施形態について図面を参照して説明する。図1及び図2は、一般的な水平4軸型の産業用ロボットを含む本実施形態のシステム構成を示している。ロボットシステム1は、ロボット2と、ロボット2を制御するコントローラ3とから構成されている。コントローラ3は制御装置に相当する。
An embodiment will be described below with reference to the drawings. 1 and 2 show the system configuration of this embodiment including a general horizontal four-axis industrial robot. A
ロボット2は、例えば4軸の水平多関節型ロボットである。ロボット2は、設置面に固定されるベース5と、ベース5上に垂直軸であるZ軸方向の軸心を持つ第1軸J1を中心に回転可能に連結された第1アーム6と、第1アーム6の先端部上にZ軸方向の軸心を持つ第2軸J2を中心に回転可能に連結された第2アーム7と、第2アーム7の先端部に上下動可能で且つ回転可能に設けられたシャフト8とから構成されている。シャフト8を上下動させる際の軸が第3軸J3であり、回転させる際の軸が第4軸J4である。シャフト8の下端部には、フランジ9が取り付けられている。
The
ベース5、第1アーム6、第2アーム7、シャフト8およびフランジ9は、ロボット2のアームとして機能する。ロボット2に設けられる複数の軸J1~J4は、それぞれに対応して設けられる図示しないモータにより駆動される。各モータの近傍には、それぞれの回転軸の回転角度,回転位置を検出するための図示しない位置検出器が設けられている。
アーム先端であるフランジ9には、概ね直方体状のベース部材10が取り付けられており、ベース部材10の一側面には光学センサであるレーザセンサ11が取り付けられている。また、ベース部材10の下面側には、細管状のノズルであるツール12が取り付けられている。図3は、システム構成の機能ブロック図である。
A substantially rectangular
ワーク載置台21には、矩形枠状のワーク22が載置されている。図4に示すように、ワーク22の対向する長辺の間には、検出対象の物体である複数の糸23が張られた状態となっている。すなわち、糸23の図中上端部,下端部が、それぞれワーク22の上辺部,下辺部に固定されている。ロボット2は、ワーク載置台21よりも高さがあるロボット設置台24に設置されている。ワーク22のサイズは、例えば400mm×700mmである。
A
次に、本実施形態の作用について図5から図7を参照して説明する。本実施形態では、ロボット2に以下のような作業を行わせることを想定している。
(1)レーザセンサ11によりワーク22に張られている各糸23の位置を検出する。
(2)位置を検出した各糸23に対して、ツール12より吐出される接着剤を塗布する。
(3)全ての糸23に接着剤を塗布すると次のワーク22に入れ替える。
以降、(1)~(3)を繰り返し実行させる。但し、本実施形態の要旨に係る作業は(1)のみであるから、以下では(1)に関して説明する。
Next, the operation of this embodiment will be described with reference to FIGS. 5 to 7. FIG. In this embodiment, it is assumed that the
(1) The position of each
(2) The adhesive discharged from the
(3) When the adhesive is applied to all
Thereafter, (1) to (3) are repeatedly executed. However, since the work related to the gist of the present embodiment is only (1), the following describes (1).
図4に示すワーク22には、太さが異なる3種類の糸23が張られており、各種類についての検出範囲は、例えばそれぞれ240mm,220m,220mとなっている。図7に示すように、全検出範囲を3種類の糸23に応じてA,B,Cに分ける。検出範囲Aの長手方向距離240mmに対して、レーザセンサ11により1回で検出できる範囲の長さ65mmと短い。上記の距離240mm以上の検出範囲を有するレーザセンサを用いることも考えられるが、その場合、システムを構成するコストがアップしてしまう。そこで、本実施形態では、レーザセンサ11をワーク22の長手方向に複数回移動させることで、検出範囲A内にある全ての糸23の位置を検出する。
Three types of
図7では、レーザセンサ11を図中の横方向に4回移動させて検出を行うように示しているが、移動後の検出範囲についてレーザの照射幅を正確に設定することが困難である。また、図4に示したように、各糸23が張られている間隔は一定ではなく、例えば2mm~5mm程度のばらつきがある。そこで、移動の前後において両検出範囲の端部が重複するように設定し、糸23の検出漏れが生じることを回避している。重複幅は、例えば7mm程度である。この重複幅は、移動前の検出範囲の右端で検出された糸23が、移動後の検出範囲の左端で重複する部分でも確実に検出されるように設定されている。
In FIG. 7, the
また、各糸23は必ずしも平行に張られていないため、ワーク22の一端側だけで位置を検出しても、糸23の全体に接着剤を塗布することができない。そこで、位置検出は、各検出範囲についてワーク22の図中下端側と上端側との双方で行う。例えば検出範囲Aについては、下端側をA1,上端側をA2とする。
Further, since the
図5は、コントローラ3によって行われる本実施形態の要旨に係る処理部分を示すフローチャートである。また、図6は、図5に対応してロボット2,コントローラ3,レーザセンサ11間の制御シーケンスを示す。コントローラ3はロボット2に、ワーク22に対するレーザセンサ11による読取り位置を移動させると(S1)、レーザセンサ11に読取り指示を出力する。最初の読取り位置は、検出範囲A1の図中左端側(1)となる。すると、レーザセンサ11は、読取り結果をコントローラ3に返す。これにより、読取り位置(1)内にある糸23が検出される(S2)。図7に示すレーザセンサ11のセンサ信号波形において、波形がパルス状に立ち上がっている部分で糸23が検出されている。
FIG. 5 is a flow chart showing a portion of the processing performed by the
検出範囲A1の読み取りが完了していなければ(S3;NO)ステップS1に戻り、レーザセンサ11を次の読取り位置(2)に移動させる。以上の処理を繰り返し、読取り位置(4)まで検出を行うと(S3;YES)、ロボット2にレーザセンサ11による読取り位置を反対側に、つまり検出範囲A2側に移動させる(S4)。続くステップS5~S7は、検出範囲A2についてステップS1~S3と同様の処理を行う。
If reading of the detection range A1 is not completed (S3; NO), the process returns to step S1 to move the
検出範囲A2について読取り位置(4)まで検出を行うと(S7;YES)、コントローラ3は、レーザセンサ11が検出した各糸23の位置を、ロボット2の位置を基準とするロボット座標に変換する(S8)。そして、レーザセンサ11を移動させた前後で重複させた検出範囲において共に検出された糸23があることで、ロボット座標に重複したものがあれば(S9;YES)、そのロボット座標を認識対象から除外する(S11)。重複がないロボット座標は(S9;NO)、そのまま認識対象とする(S10)。
When the detection range A2 is detected up to the reading position (4) (S7; YES), the
検出範囲A内に存在する糸23の本数は既知であるから、その本数分の処理が完了するまで(S12;NO)ステップS9に戻る。本数分の処理が完了すれば(S12;YES)、検出範囲Aについて読取りは終了となる。以上の処理を検出範囲B,Cについても同様に行うと、ワーク22に対する全ての糸23の位置検出が完了する。その後、コントローラ3は、ロボット2に対して、各糸23に接着剤を塗布する作業を行わせる。
Since the number of
以上のように本実施形態によれば、ロボット2のアームの先端部に、検出範囲内で捕捉される物体の位置を検出可能なレーザセンサ11を配置し、コントローラ3は、ロボット2を制御すると共に、レーザセンサ11より入力されるセンサ信号に基づいてワーク22内にある複数の糸23の各位置を検出する。
As described above, according to this embodiment, the
そのため、ロボット2のアームを複数の糸23が並んでいる方向に移動させる際に、レーザセンサ11の検出範囲の一端部が重複するようにアームを移動させる。そして、その移動させた前後で重複した検出範囲の部分で重複して検出された糸23が存在すると、その糸23を位置検出の対象から除外する。
Therefore, when moving the arm of the
このように制御すれば、レーザセンサ11が、ワーク22に並んでいる複数の糸23の全てを一度で捉える検出範囲を有していなくても、コントローラ3は、複数の糸23の各位置を漏らすことなく、及び重複することなく検出できる。
With this control, even if the
また、コントローラ3は、現在の検出範囲の一端部で検出された糸23が、次の検出範囲で重複する部分でも検出されるようにロボット2のアームを移動させる。このような制御は、ワーク22に並んでいる糸23の凡その間隔を事前に把握すれば可能であり、このように制御することで、検出範囲の一端部にかかる糸23を、漏れなくより確実に検出できる。
Further, the
更に、コントローラ3は、複数の糸23がワーク22に固定されている下端側と上端側とで、それぞれ全ての糸23の位置を検出するようにアームを移動させる。このように制御すれば、ワーク22内において複数の糸23が平行に並んでいない場合でも、各糸23の位置を精確に検出できる。
Further, the
加えて、アームの先端部に、ワーク22内の各糸23に対して処理を行なうツール12も備え、コントローラ3は、そのツール12を用いた処理についてもロボット2を制御するので、ロボット22に、各糸23の位置検出からツール12を用いた作業までを一連の動作として行わせることができ、作業効率が向上する。
In addition, the tip of the arm is equipped with a
本発明は上記した、又は図面に記載した実施形態にのみ限定されるものではなく、以下のような変形又は拡張が可能である。
ワーク22には、1種類の糸23のみが配置されていても良い。
レーザセンサ11の検出範囲を移動させる回数は4回に限らず、個別の設計に応じて適宜変更すれば良い。
必ずしも、移動前の検出範囲の端部で検出された糸23が、移動後の検出範囲の端部でも検出されるように、重複する範囲を設定する必要はない。
The present invention is not limited to the embodiments described above or illustrated in the drawings, but can be modified or expanded as follows.
Only one type of
The number of times the detection range of the
It is not necessary to set overlapping ranges such that the
具体数値は、あくまでも一例である。
位置検出後にロボット2が行う作業は、接着剤を塗布するものに限らない。
検出対象物の長さや、ロボットが行う作業の内容に応じて一端側だけで位置を検出すれば十分であれば、位置検出は、必ずしもワークの両端側について行う必要はない。
光学センサはレーザセンサ11に限らず、糸23の位置を検出できるセンサであれば良い。
検出対象物は糸23に限らない。
ロボットは水平4軸型に限らず、その他例えば垂直6軸型等でも良い。
Specific numerical values are only examples.
The work performed by the
If it is sufficient to detect the position of only one end depending on the length of the object to be detected and the type of work performed by the robot, position detection does not necessarily need to be performed on both ends of the workpiece.
The optical sensor is not limited to the
The object to be detected is not limited to the
The robot is not limited to a horizontal 4-axis type, but may be a vertical 6-axis type, for example.
図面中、1はロボットシステム、2はロボット、3はコントローラ、11はレーザセンサ、12はツール、22はワーク、23は糸である。 In the drawings, 1 is a robot system, 2 is a robot, 3 is a controller, 11 is a laser sensor, 12 is a tool, 22 is a work, and 23 is a thread.
Claims (4)
前記アームの先端部に配置され、複数の物体が間隔をおいて並ぶように配置されているワークについて、検出範囲内で捕捉される前記物体の位置を検出可能な光学センサと、
前記ロボットを制御すると共に、前記光学センサより入力されるセンサ信号に基づいて前記複数の物体の各位置を検出する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記ロボットのアームを前記複数の物体が並んでいる方向に移動させて前記ワークにある全ての物体の位置を検出する際に、前記光学センサの検出範囲の一端部が重複するように前記アームを移動させ、その移動させた前後で重複した検出範囲の部分で重複して検出された物体が存在すると、前記物体を位置検出の対象から除外するロボットシステム。 a robot having an arm;
an optical sensor that is arranged at the tip of the arm and capable of detecting the position of the object captured within a detection range for a workpiece in which a plurality of objects are arranged so as to be spaced apart;
a control device that controls the robot and detects each position of the plurality of objects based on sensor signals input from the optical sensor;
The control device moves the arm of the robot in the direction in which the plurality of objects are arranged to detect the positions of all the objects on the workpiece, and the detection range of the optical sensor overlaps at one end. a robot system that moves the arm as described above, and excludes the object from the target of position detection when an object that is detected redundantly in a portion of the detection range that overlaps before and after the movement is present.
前記制御装置は、前記ツールを用いた処理についても前記ロボットを制御する請求項1から3の何れか一項に記載のロボットシステム。
A tool for processing each of the objects is provided at the tip of the arm,
The robot system according to any one of claims 1 to 3, wherein the control device also controls the robot for processing using the tool.
Priority Applications (1)
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JP2021055243A JP2022152460A (en) | 2021-03-29 | 2021-03-29 | robot system |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2021055243A JP2022152460A (en) | 2021-03-29 | 2021-03-29 | robot system |
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JP2022152460A true JP2022152460A (en) | 2022-10-12 |
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Family Applications (1)
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JP2021055243A Pending JP2022152460A (en) | 2021-03-29 | 2021-03-29 | robot system |
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2021
- 2021-03-29 JP JP2021055243A patent/JP2022152460A/en active Pending
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