JP2023170247A - Assistance power device and robot system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、助力装置およびロボットシステムに関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to an assistive device and a robot system.
例えば、特許文献1には、ロボットをアシストして可搬重量以上の対象物の搬送を可能にする助力装置を備えているロボットシステム(物品移動装置システム)が開示されている。また、助力装置は、対象物を係止する係止部材と、係止部材に接続されているリンクチェーンと、リンクチェーンの巻き上げまたは送り出しを行って係止部材の昇降を行う昇降作動部と、昇降作動部を駆動する駆動源としてのモーターと、昇降作動部に加わる重量値を出力する重量検出部と、を有している。このような助力装置は、昇降作動部でリンクチェーンを巻き上げて対象物を持ち上げることにより、ロボットによる対象物の搬送をアシストする。一方、ロボットは、助力装置の係止部材を介して対象物を保持し、保持した対象物を目的地まで搬送する。これにより、ロボットの可搬重量を超える重量の対象物であっても、対象物の搬送が可能となる。
For example,
しかしながら、特許文献1に記載のロボットシステムでは、昇降作動部と係止部材とが水平方向にずれると、そのずれによってリンクチェーンが鉛直方向に対して傾き、リンクチェーンが鉛直方向に延びている状態に対してアシスト力(対象物を鉛直方向上側に持ち上げる力)が低下する。そして、アシスト力の低下によってロボットに可搬重量以上の重量が加わり、対象物の搬送が阻害されたり、ロボットが故障したりするおそれがある。
However, in the robot system described in
本発明の助力装置は、ベースと、
前記ベースを水平方向に移動させる移動機構と、
対象物を係止する係止部と、ロボットに連結される被連結部と、を備え前記ロボットにより操作される被操作部と、
前記被操作部に加わる力を検出する力センサーと、
前記ベースと前記被操作部とを連結し、前記ベースに対する前記被操作部の水平方向への変位を規制する連結部と、
前記被操作部を昇降させる駆動機構と、
前記力センサーで検出される力に基づいて前記駆動機構の駆動を制御する制御装置と、を有している。
The assisting device of the present invention includes a base;
a moving mechanism that moves the base in a horizontal direction;
an operated part that is operated by the robot and includes a locking part that locks an object and a connected part that is connected to the robot;
a force sensor that detects a force applied to the operated part;
a connecting part that connects the base and the operated part and restricts horizontal displacement of the operated part with respect to the base;
a drive mechanism that raises and lowers the operated section;
and a control device that controls driving of the drive mechanism based on the force detected by the force sensor.
本発明のロボットシステムは、対象物を搬送する搬送作業を行うロボットと、
前記ロボットに助力を与える助力装置と、を有し、
前記助力装置は、ベースと、
前記ベースを水平方向に移動させる移動機構と、
前記対象物を係止する係止部と、前記ロボットに連結される被連結部と、を備え前記ロボットにより操作される被操作部と、
前記被操作部に加わる力を検出する力センサーと、
前記ベースと前記被操作部とを連結し、前記ベースに対する前記被操作部の水平方向への変位を規制する連結部と、
前記被操作部を昇降させる駆動機構と、
前記力センサーで検出される力に基づいて前記駆動機構の駆動を制御する制御装置と、を有している。
The robot system of the present invention includes a robot that performs a transport operation to transport a target object;
an assisting device that provides assistance to the robot;
The assisting device includes a base;
a moving mechanism that moves the base in a horizontal direction;
an operated part that is operated by the robot and includes a locking part that locks the object and a connected part that is connected to the robot;
a force sensor that detects a force applied to the operated part;
a connecting part that connects the base and the operated part and restricts horizontal displacement of the operated part with respect to the base;
a drive mechanism that raises and lowers the operated section;
and a control device that controls driving of the drive mechanism based on the force detected by the force sensor.
以下、本発明の助力装置およびロボットシステムを添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The assisting device and robot system of the present invention will be described in detail below based on preferred embodiments shown in the accompanying drawings.
<第1実施形態>
図1は、第1実施形態に係るロボットシステムの全体構成を示す図である。図2は、助力装置を上昇させた状態を示す図である。図3は、助力装置を下降させた状態を示す図である。図4は、ロボットシステムを用いて行われる作業工程を示すフローチャートである。図5は、助力装置にロボットを連結させた状態を示す図である。図6は、助力装置をワークに係止した状態を示す図である。図7は、ロボットがワークを持ち上げた状態を示す図である。図8は、ロボットがワークを目的地まで搬送した状態を示す図である。図9は、線条体が斜めになることの問題点を示す図である。図10は、ワークを目的地に載置した状態を示す図である。図11は、ロボットで組立部材を把持した状態を示す図である。図12は、ロボットで組立部材をワークに取り付けた状態を示す図である。
<First embodiment>
FIG. 1 is a diagram showing the overall configuration of a robot system according to a first embodiment. FIG. 2 is a diagram showing a state in which the assist device is raised. FIG. 3 is a diagram showing a state in which the assist device is lowered. FIG. 4 is a flowchart showing the work steps performed using the robot system. FIG. 5 is a diagram showing a state in which the robot is connected to the assisting device. FIG. 6 is a diagram showing a state in which the assisting device is locked to a workpiece. FIG. 7 is a diagram showing a state in which the robot has lifted a workpiece. FIG. 8 is a diagram showing a state in which the robot has transported the workpiece to the destination. FIG. 9 is a diagram illustrating the problem of oblique striatal bodies. FIG. 10 is a diagram showing a state in which the workpiece is placed at the destination. FIG. 11 is a diagram showing a state in which the assembly member is gripped by the robot. FIG. 12 is a diagram showing a state in which an assembly member is attached to a work by a robot.
なお、図4を除く各図の紙面縦方向が鉛直方向であり、紙面上側が鉛直方向上側、紙面下側が鉛直方向下側である。また、図4を除く各図の紙面横方向が水平方向である。また、本明細書中の「鉛直方向」は、鉛直に沿う方向はもちろん、技術常識上、鉛直に沿う方向と同視できる程度で鉛直に対して傾斜した方向を含む意味である。また、本明細書中の「水平方向」は、水平に沿う方向はもちろん、技術常識上、水平に沿う方向と同視できる程度で水平に対して傾斜した方向を含む意味である。 In each figure except FIG. 4, the vertical direction of the paper surface is the vertical direction, the upper side of the paper surface is the vertical upper side, and the lower side of the paper surface is the vertical lower side. Further, the lateral direction of the paper surface of each figure except FIG. 4 is the horizontal direction. Further, the term "vertical direction" in this specification includes not only a direction along the vertical direction but also a direction inclined with respect to the vertical direction to the extent that it can be regarded as the same as a direction along the vertical direction according to common technical knowledge. Furthermore, the term "horizontal direction" in this specification includes not only a direction along the horizontal direction but also a direction that is inclined with respect to the horizontal direction to the extent that it can be regarded as the same direction as a direction along the horizontal direction based on common technical knowledge.
図1に示すロボットシステム1は、主に対象物としてのワークWの搬送作業を行う。ロボットシステム1は、ロボット2と、ロボット2の駆動を制御するロボット制御装置3と、ロボットの駆動をアシストする助力装置4と、を有している。
A
<ロボット2>
ロボット2は、駆動軸を6つ有する6軸ロボットである。ロボット2は、床、天井、壁、フレーム等の構造物に固定される基台21と、基台21に回動するように連結されているロボットアーム22と、を有している。また、ロボットアーム22は、基台21に回動するように連結されている第1ロボットアーム221と、第1ロボットアーム221に回動するように連結されている第2ロボットアーム222と、第2ロボットアーム222に回動するように連結されている第3ロボットアーム223と、第3ロボットアーム223に回動するように連結されている第4ロボットアーム224と、第4ロボットアーム224に回動するように連結されている第5ロボットアーム225と、第5ロボットアーム225に回動するように連結されている第6ロボットアーム226と、を有している。
<
The
また、第6ロボットアーム226に力センサー24を介してエンドエフェクター23が装着されている。力センサー24は、エンドエフェクター23に加わる力を検出する。力センサー24の構成としては、特に限定されないが、例えば、水晶で構成された受圧体を有し、この受圧体が力を受けることにより生じる電荷の大きさに基づいて受けた力を検出する構成とすることができる。なお、力センサー24の配置は、エンドエフェクター23に加わる力を検出することができれば、特に限定されない。また、力センサー24は、省略してもよい。また、エンドエフェクター23は、ロボット2に実行させる作業に応じて適宜選択される。本実施形態では、エンドエフェクター23として、開閉する一対の爪部を有するハンドが用いられている。
Further, the
また、ロボット2は、基台21に対して第1ロボットアーム221を回動させる第1駆動機構251と、第1ロボットアーム221に対して第2ロボットアーム222を回動させる第2駆動機構252と、第2ロボットアーム222に対して第3ロボットアーム223を回動させる第3駆動機構253と、第3ロボットアーム223に対して第4ロボットアーム224を回動させる第4駆動機構254と、第4ロボットアーム224に対して第5ロボットアーム225を回動させる第5駆動機構255と、第5ロボットアーム225に対して第6ロボットアーム226を回動させる第6駆動機構256と、を有している。
The
これら各駆動機構251、252、253、254、255、256は、例えば、駆動源としてのモーター、モーターの回転を減速して出力する減速機、モーターの駆動を制御するコントローラー、アームの変位量(回動角)を検出するエンコーダー等を有している。
These drive
<ロボット制御装置3>
ロボット制御装置3は、例えば、図示しないホストコンピューターからの指令に基づいて各駆動機構251~256およびエンドエフェクター23の駆動をそれぞれ独立して制御する。
<
The
このようなロボット制御装置3は、例えば、コンピューターから構成され、情報を処理するプロセッサー(CPU)と、プロセッサーに通信可能に接続されたメモリーと、外部インターフェースと、を有する。また、メモリーにはプロセッサーにより実行可能な各種プログラムが保存され、プロセッサーは、メモリーに記憶された各種プログラム等を読み込んで実行することができる。
Such a
<助力装置4>
助力装置4は、ワークWを吊り上げて支えることにより、ロボット2に助力を与え、ロボット2によるワークWの搬送をアシストする装置である。このような助力装置4は、図1に示すように、ベース40と、ベース40を水平方向に移動可能に支持している移動機構41と、ベース40の下方に位置しロボット2により操作される被操作部42と、被操作部42に加わる力を検出する力センサー43と、ベース40および被操作部42を連結している連結部44と、被操作部42を昇降させる駆動機構45と、力センサー43で検出される力に基づいて駆動機構45の駆動を制御する制御装置46と、を有している。
<Assistance device 4>
The assist device 4 is a device that provides assistance to the
移動機構41は、床、天井、壁、フレーム等の構造物に固定されている固定部410と、固定部410に回動するように連結されている第1アーム411と、第1アーム411に回動するように連結されている第2アーム412と、を有している。第1アーム411は、その基端部において固定部410に連結されており、固定部410に対して鉛直方向に沿う第1回動軸Jaまわりに回動する。第2アーム412は、その基端部が第1アーム411の先端部に連結されており、第1アーム411に対して鉛直方向に沿う第2回動軸Jbまわりに回動する。そして、第2アーム412の先端部にベース40が配置されている。そのため、第1、第2アーム411、412が第1、第2回動軸Ja、Jbまわりに回動することにより、ベース40が水平方向に移動する。このような構成によれば、移動機構41の構成が簡単となる。
The moving
なお、移動機構41の構成は、ベース40を水平方向に移動させることができれば、特に限定されない。例えば、第2アーム412がベース40を兼ねていてもよい。また、第1アーム411が天井等に対して水平方向である第1方向に直動移動し、第2アーム412が第1アーム411に対して水平方向であり第1方向に直交する第2方向に直動移動する構成であってもよい。
Note that the configuration of the moving
被操作部42は、リング付きのネジであるアイボルト421と、アイボルト421が固定されている基部422と、基部422の下側に位置し、ロボット2が連結される被連結部423と、被連結部423の下側に位置し、鉛直方向に伸縮するダンパー装置424と、ダンパー装置424の下側に位置し、ワークWを係止する係止部425と、を有している。
The operated
基部422は、ボックス状をなしており、底板422aと、底板422aの上側に位置している天板422bと、底板422aと天板422bとを接続している4つの支柱422cと、を有している。また、天板422bには、貫通孔が形成されており、この貫通孔を介して後述する線条体453が基部422内に導入されている。また、アイボルト421は、基部422に収容され、底板422aに締結されている。そして、アイボルト421のリングに、線条体453が接続されている。
The
また、被連結部423は、基部422の下側に位置し、その上端部が底板422aに接続されている。被連結部423は、ロボット2のエンドエフェクター23が連結される部分である。本実施形態では、エンドエフェクター23が被連結部423を把持することにより、ロボット2とエンドエフェクター23とが連結する。そのため、被連結部423は、エンドエフェクター23が把持し易い形状に設計されている。なお、被連結部423とロボット2との連結方法は、特に限定されず、例えば、螺合、吸着等、把持以外の方法で連結する構成であってもよい。
Further, the
また、ダンパー装置424は、被連結部423の下側に位置している。ダンパー装置424は、被連結部423に接続されている基部424aと、基部424aの下側に位置している可動部424bと、基部424aと可動部424bとを接続している複数のダンパー424cと、を有している。そのため、複数のダンパー424cが伸縮することによりダンパー装置424が伸縮し、当該伸縮によって、可動部424bが基部424aに対して上下に変位する。
Furthermore, the
係止部425は、ダンパー装置424の下側に位置し、ダンパー装置424の可動部424bに接続されている。係止部425は、ワークWを係止する部分である。本実施形態の係止部425は、フック425aを有し、フック425aでワークWを引っ掛けることによりワークWを係止する。ただし、係止部425の構成は、ワークWを係止することができれば、特に限定されない。例えば、係止部425は、ワークWを把持、吸着等により係止する構成であってもよい。
The locking
また、連結部44は、ベース40と被操作部42とを連結し、ベース40に対する被操作部42の水平方向への変位を規制している。すなわち、ベース40と被操作部42とは、連結部44によって水平方向における相対的位置関係が維持されている。特に、本実施形態では、連結部44は、鉛直方向に延在しており、ベース40と被操作部42とは、鉛直方向に並んだ状態に維持される。
Further, the connecting
また、連結部44は、鉛直方向に伸縮することができる。連結部44が伸縮することにより、ベース40に対する被操作部42の昇降が許容される。つまり、被操作部42が上昇するときは連結部44が収縮し、被操作部42が下降するときは連結部44が伸長する。このように、連結部44を伸縮可能とすることにより、被操作部42の昇降に関係なく、連結部44の高さ(上端の位置)を一定に保つことができる。そのため、例えば、後述する第2実施形態のように、連結部44が伸縮できず、被操作部42の昇降と共に連結部44が昇降する構成と比べて、ロボットシステム1を配置するのに必要な空間を小さくできる。
Further, the connecting
連結部44は、互いに鉛直方向に摺動する複数の摺動部材440を有している。これにより、連結部44が簡単な構成となる。連結部44は、複数の摺動部材440として、第1摺動部材441と、第1摺動部材441に対して摺動する第2摺動部材442と、第2摺動部材442に対して摺動する第3摺動部材443と、を有している。
The connecting
第1摺動部材441は、鉛直方向に延在する円筒状をなし、その上端部がベース40に接続されている。また、第2摺動部材442は、鉛直方向に延在する円筒状をなし、第1摺動部材441内に挿入されている。第2摺動部材442は、第1摺動部材441に対して鉛直方向に摺動することにより、第1摺動部材441から下側に突出したり、第1摺動部材441内に退避したりする。また、第3摺動部材443は、鉛直方向に延在する円筒状をなし、その下端部が被操作部42に接続されている。また、第3摺動部材443は、第2摺動部材442内に挿入されている。第3摺動部材443は、第2摺動部材442に対して鉛直方向に摺動することにより、第2摺動部材442から下側に突出したり、第2摺動部材442内に退避したりする。このような構成によれば、鉛直方向に伸縮可能な連結部44を簡単な構造で実現することができる。
The first sliding
また、第2摺動部材442は、第1摺動部材441に対して、連結部44の中心軸O(鉛直方向に沿う軸)まわりに回動可能である。また、第3摺動部材443は、第2摺動部材442に対して、中心軸Oまわりに回動可能である。これにより、被操作部42がベース40に対して中心軸Oまわりに回動可能となり、被操作部42とベース40との捩じれが許容される。そのため、被操作部42の向きの自由度が増し、後述する搬送作業をスムーズに行うことができる。加えて、助力装置4に、中心軸Oまわりの外力(トルク)が加わり難くなり、助力装置4の故障、破損等を効果的に抑制することもできる。
Further, the second sliding
なお、連結部44の構成は、ベース40と被操作部42とを連結し、ベース40に対する被操作部42の水平方向への変位を規制することができれば、特に限定されない。例えば、複数の摺動部材440が2つであってもよいし、4つ以上であってもよい。具体的には、例えば、第3摺動部材443が省略され、第2摺動部材442の下端部が被操作部42に接続されていてもよい。また、少なくとも1つの摺動部材440が筒状でなくてもよい。
Note that the configuration of the connecting
また、駆動機構45は、ベース40に軸受けされ、水平方向に沿う回転軸まわりに回転するプーリー451と、第2アーム412に支持され、プーリー451を回転させる駆動源としてのモーター452と、モーター452とプーリー451との間に配置され、モーターの回転を減速してプーリー451に出力する減速機454と、一端がプーリー451に接続され、他端が被操作部42のアイボルト421に接続されている線条体453と、を有している。減速機454としては、特に限定されず、例えば、波動歯車減速機、偏心揺動型減速機等を用いることができる。
The
このような構成の駆動機構45では、図2に示すように、モーター452でプーリー451を正回転させると、プーリー451が線条体453を巻き上げ、連結部44が収縮しながら被操作部42が上昇する。反対に、図3に示すように、モーター452でプーリー451を逆回転させると、プーリー451が線条体453を送り出し、連結部44が伸長しながら被操作部42が下降する。このような構成によれば、駆動機構45の構成が簡単となる。また、優れた応答性を発揮でき、ロボット2の動きに対する助力装置4の追従性を高めることもできる。そのため、ロボット2の搬送作業を効果的にサポートすることができる。
In the
なお、線条体453としては、特に限定されず、例えば、ワイヤー、ロープ、チェーン等を用いることができる。また、線条体453は、プーリー451から鉛直方向に垂れ下がり、連結部44内を通って被操作部42に繋がっている。このように、線条体453を連結部44内に挿通することにより、線条体453が露出せず、線条体453を保護することができる。ただし、線条体453は、連結部44の外側を通って、被操作部42に繋がっていてもよい。
Note that the
力センサー43は、被操作部42に加わる力を検出する。本実施形態の力センサー43は、モーター452に内蔵され、モーター452の負荷トルクを検出するトルクセンサーで構成されている。ただし、力センサー43としては、被操作部42に加わる力を検出することができれば、特に限定されない。
The
制御装置46は、力センサー43で検出される力に基づいて駆動機構45の駆動を制御する。このような制御装置46は、例えば、コンピューターから構成され、情報を処理するプロセッサー(CPU)と、プロセッサーに通信可能に接続されたメモリーと、外部インターフェースと、を有する。また、メモリーにはプロセッサーにより実行可能な各種プログラムが保存され、プロセッサーは、メモリーに記憶された各種プログラム等を読み込んで実行することができる。なお、ロボット制御装置3が制御装置46を兼ねていてもよい。
The
このような助力装置4によれば、ロボット2がワークWを搬送する際に、ワークWを吊り上げることにより、ワークWからロボット2に伝わる荷重を減少させる、好ましくはゼロにすることができる。これにより、ロボット2によってワークWをスムーズに搬送することができる。また、ロボット2によって、可搬重量(ロボット2が搬送可能な重量)を超えるワークWを搬送することができる。そのため、可搬重量の小さなロボット2を使用して、より重いワークWの搬送が可能となる。
According to such an assisting device 4, when the
以上、ロボットシステム1の構成について説明した。次に、ロボットシステム1を用いた作業方法について説明する。ロボット制御装置3は、ロボット2を助力装置4に連結し、助力装置4による助力が与えられている状態で作業する助力作業状態と、ロボット2を助力装置4に連結せず、助力装置4による助力が与えられていない状態で作業を行う非助力作業状態と、を作業内容に応じて切り替える。
The configuration of the
以下に示す一例では、図4に示すように、ロボット2が可搬重量を超えるワークWの搬送作業を行う搬送作業工程S1と、ロボット2がワークWに対して所定作業としての組み立て作業を行う組立作業工程S2と、を含んでいる。以下、図4を参照しながら、各工程S1、S2を詳細に説明する。
In the example shown below, as shown in FIG. 4, there is a transport work step S1 in which the
[搬送作業工程S1]
搬送作業工程S1では、まず、ロボット制御装置3は、ステップS101として、ロボット2を動かして、助力装置4の被操作部42が待機している位置までエンドエフェクター23を移動させる。次に、ロボット制御装置3は、図5に示すように、ステップS102として、ロボット2を動かして、エンドエフェクター23で被操作部42の被連結部423を把持する。これにより、ロボット2と被操作部42とが連結した状態となる。
[Transportation work process S1]
In the transport work step S1, first, in step S101, the
次に、ロボット制御装置3は、ステップS103として、ロボット2を動かして、ワークWの供給位置まで被操作部42を移動させる。この際、ロボット2の動きに追従するように第1、第2アーム411、412が第1、第2回動軸Ja、Jbまわりに回動することにより、被操作部42の水平移動が許容される。また、制御装置46は、力センサー43で検出される力に基づいてモーター452の駆動を制御し、ロボット2の上下方向の動きに合わせて線条体453の巻き上げ/送り出しを行う。好ましくは、線条体453の突っ張りによってロボット2に負荷が掛からないように、線条体453が僅かに撓んだ状態を維持するように線条体453の巻き上げ/送り出しを行う。
Next, the
次に、ロボット制御装置3は、図6に示すように、ステップS104として、ロボット2を動かして、被操作部42のフック425aをワークWに引っ掛けて係止する。なお、フック425aがワークWに係止したか否かは、例えば、力センサー43で検出される力に基づいて判定することができる。具体的には、力センサー43で検出される力が所定の閾値を超える場合には、フック425aがワークWに係止したと判定し、閾値以下の場合には、フック425aがワークWに係止していないと判定することができる。ただし、フック425aがワークWに係止したか否かの判定方法は、特に限定されない。
Next, as shown in FIG. 6, in step S104, the
ここで、ワークWの供給位置は、ロボット制御装置3に予め教示されているが、教示の精度によっては、教示した位置が実際のワークWの供給位置からずれてしまったり、供給位置へのワークWの供給方法によっては、実際のワークWの供給位置が教示した位置からずれてしまったりする場合もある。そこで、本実施形態では、被操作部42にダンパー装置424を配置し、このダンパー装置424が伸縮することにより、上記のずれが許容されるようになっている。これにより、ステップS104をより確実かつスムーズに行うことができる。また、ダンパー装置424が伸縮することにより、係止時の衝撃が緩和、吸収され、ワークWや助力装置4の破損、故障を抑制することもできる。
Here, the feeding position of the workpiece W is taught to the
次に、ロボット制御装置3は、図7に示すように、ステップS105として、ロボット2を動かして、ワークWを鉛直方向上側に持ち上げる。この際、制御装置46は、ワークWの重量分の出力でモーター452を駆動する。本実施形態では、力センサー43で検出されるモーター452の負荷トルクをモーター452のトルク指令値にフィードバックし、モーター452のトルクFtと、ワークWに作用する重力Fmおよびモーター452と減速機454のギア抵抗fの和と、が等しくなるようにモーター452の駆動を制御する。つまり、Ft=Fm+fとなるようにモーター452の駆動を制御する。これにより、助力装置4がワークWを吊り上げる力とワークWの重量とが相殺され、ロボット2に加わるワークWの重さが実質的に0(ゼロ)となる。したがって、ロボット2は、ワークWを容易に持ち上げることができる。この制御は、次のステップS106が終了するまで継続される。ただし、ロボット2に加わるワークWの重さがロボット2の可搬重量以下となれば、これに限定されず、例えば、Ft<Fm+fであってもよい。
Next, as shown in FIG. 7, in step S105, the
次に、ロボット制御装置3は、図8に示すように、ステップS106として、ロボット2を動かして、ワークWを搬送目的地の直上まで搬送する。この際、ロボット2の動きに追従して第1、第2アーム411、412が第1、第2回動軸Ja、Jbまわりに回動することにより、被操作部42の水平移動が許容される。
Next, as shown in FIG. 8, in step S106, the
ここで、前述したように、助力装置4では、連結部44によってベース40と被操作部42との水平方向における相対的位置関係が維持される。そのため、ステップS106中に、例えば、ロボット2の動きに対する移動機構41の追従遅れ等によって、図9に示すように、線条体453が鉛直方向に対して傾斜してしまうのを抑制することができる。同図に示すように、線条体453が鉛直方向から傾斜すると、線条体453の張力Fに水平方向の分力Fhが生じ、その分、ロボット2にワークWの重さが加わることになる。仮に、この重さが可搬重量を超えてしまうと、ロボット2の誤作動、緊急停止、故障等が生じ、円滑な作業が阻害される。本実施形態によれば、このような問題が生じ難く、ステップS106中にロボット2に加わるワークWの重さを一定に保つことがでるため、円滑な搬送作業を行うことができる。
Here, as described above, in the assisting device 4, the relative positional relationship in the horizontal direction between the base 40 and the operated
次に、ロボット制御装置3は、ステップS107として、図10に示すように、ロボット2を動かして、ワークWを降下させて目的地に載置する。なお、載置する際の衝撃がダンパー装置424で緩和、吸収されるため、ワークWの破損、故障を抑制することができる。この際、制御装置46は、力センサー43で検出されるモーター452の負荷トルクをモーター452のトルク指令値にフィードバックし、トルクFtと、重力Fmおよびギア抵抗fの差と、が等しくなるようにモーター452の駆動を制御する。つまり、Ft=Fm-fとなるようにモーター452の駆動を制御する。これにより、本ステップS107時にロボット2に加わる負荷を十分に小さくすることができ、安全にワークWを下降させることができる。なお、ロボット2に加わる負荷がロボット2の可搬重量以下となれば、これに限定されず、例えば、Ft<Fm-fであってもよい。
Next, in step S107, the
次に、制御装置46は、ステップS108として、モーター452の駆動を停止する。次に、ロボット制御装置3は、ステップS109として、ロボット2を動かして、ワークWからフック425aを取り外し、係止状態を解除する。次に、ロボット制御装置3は、ステップS110として、ロボット2を待機位置まで動かす。以上により、搬送作業が終了する。
Next, the
[組立作業工程S2]
組立作業工程S2では、まず、ロボット制御装置3は、図11に示すように、ステップS201として、ロボット2を動かして、エンドエフェクター23を組立部品W1の供給位置まで移動させる。次に、ロボット制御装置3は、ステップS202として、ロボット2を動かして、エンドエフェクター23で組立部品W1を把持する。次に、ロボット制御装置3は、ステップS203として、ロボット2を動かして、組立部品W1を作業位置まで移動させる。次に、ロボット制御装置3は、図12に示すように、ステップS204として、ロボット2を動かして、組立部品W1をワークWに取り付ける。以上により、組立作業工程S2が終了する。
[Assembly work process S2]
In the assembly work process S2, first, as shown in FIG. 11, in step S201, the
このように、ロボットシステム1によれば、搬送作業と搬送作業以外の所定作業とを同じ作業領域内で連続して行うことができる。そのため、ロボットシステム1は、優れた生産性を発揮することができる。特に、本実施形態のように、所定作業をワークWに対して行う作業とすることにより、搬送作業から所定作業へスムーズに移行でき、ロボットシステム1の生産性がより向上する。なお、搬送作業以外の所定作業としては、上述した組立作業に限定されず、例えば、ネジ締め、切削、研磨等の加工作業、塗装作業、検査作業等のワークWに対して行う作業であってもよい。また、可搬重量以下の別のワークを搬送する搬送作業等、ワークWに対して行う作業以外の作業等であってもよい。
In this way, according to the
以上、ロボットシステム1について説明した。このようなロボットシステム1が備える助力装置4は、前述したように、ベース40と、ベース40を水平方向に移動できる状態で支持する移動機構41と、対象物としてのワークWを係止する係止部425と、ロボット2に連結される被連結部423と、を備えロボット2により操作される被操作部42と、被操作部42に加わる力を検出する力センサー43と、ベース40と被操作部42とを連結し、ベース40に対する被操作部42の水平方向への変位を規制する連結部44と、被操作部42を昇降させる駆動機構45と、力センサー43で検出される力に基づいて駆動機構45の駆動を制御する制御装置46と、を有している。このような助力装置4によれば、連結部44によってベース40と被操作部42との水平方向における相対的位置関係が維持される。そのため、ワークWの搬送中においてロボット2に加わるワークWの重量の変動が抑制され、ワークWの搬送作業を円滑に行うことができる。
The
また、前述したように、連結部44は、被操作部42の昇降に伴って鉛直方向に伸縮する。このように、連結部44が伸縮することにより、被操作部42の昇降に関係なく、連結部44の高さ(上端の位置)を一定に保つことができる。そのため、例えば、後述する第2実施形態のように、連結部44が伸縮できず、被操作部42の昇降と共に連結部44が昇降する構成と比べて、ロボットシステム1を配置するのに必要な空間を小さくできる。
Further, as described above, the connecting
また、前述したように、連結部44は、互いに鉛直方向に摺動する複数の摺動部材440を有している。これにより、連結部44の構成が簡単となる。
Further, as described above, the connecting
また、前述したように、複数の摺動部材440には、筒状の第1摺動部材441と、第1摺動部材441に挿入され、第1摺動部材441に対して鉛直方向に摺動する筒状の第2摺動部材442と、が含まれている。これにより、連結部44の構成が簡単となる。
Further, as described above, the plurality of sliding
また、前述したように、第2摺動部材442は、第1摺動部材441に対して、鉛直方向に沿う軸である中心軸Oまわりに回動する。これにより、被操作部42がベース40に対して中心軸Oまわりに回動可能となり、被操作部42とベース40との捩じれが許容される。そのため、被操作部42の向きの自由度が増し、後述する搬送作業をスムーズに行うことができる。加えて、助力装置4に、中心軸Oまわりの外力(トルク)が加わり難くなり、助力装置4の故障、破損等を効果的に抑制することもできる。
Further, as described above, the second sliding
また、前述したように、駆動機構45は、被操作部42に接続されている線条体453と、線条体453の巻き上げまたは送り出しを行う駆動源としてのモーター452と、を有している。これにより、駆動機構45の構成が簡単となる。また、優れた応答性を発揮でき、ロボット2の動きに対する助力装置4の追従性を高めることもできる。
Further, as described above, the
また、前述したように、被操作部42は、被連結部423と係止部425との間に位置し、鉛直方向に伸縮するダンパー装置424をさらに備えている。ダンパー装置424が伸縮することにより、ロボット2の作業時に生じる衝撃が緩和、吸収され、助力装置4やワークWの破損、故障等を効果的に抑制することができる。また、ダンパー装置424が伸縮することにより、教示位置との位置ずれを許容でき、ロボット2による作業を円滑に行うことができる。
Furthermore, as described above, the operated
また、前述したように、移動機構41は、鉛直方向に沿う第1回動軸Jaまわりに回動する第1アーム411と、第1アーム411に接続され、第1アーム411に対して鉛直方向に沿う第2回動軸Jbまわりに回動する第2アーム412と、を有し、第2アーム412にベース40が配置されている。これにより、移動機構41の構成が簡単となる。
Further, as described above, the moving
また、前述したように、ロボットシステム1は、対象物であるワークWを搬送する搬送作業を行うロボット2と、ロボット2に助力を与える助力装置4と、を有している。また、助力装置4は、ベース40と、ベース40を水平方向に移動させる移動機構41と、ワークWを係止する係止部425と、ロボット2に連結される被連結部423と、を備えロボット2により操作される被操作部42と、被操作部42に加わる力を検出する力センサー43と、ベース40と被操作部42とを連結し、ベース40に対する被操作部42の水平方向への変位を規制する連結部44と、被操作部42を昇降させる駆動機構45と、力センサー43で検出される力に基づいて駆動機構45の駆動を制御する制御装置46と、を有している。このようなロボットシステム1によれば、連結部44によってベース40と被操作部42との水平方向における相対的位置関係が維持される。そのため、ワークWの搬送中においてロボット2に加わるワークWの重量の変動が抑制され、ワークWの搬送作業を円滑に行うことができる。
Further, as described above, the
また、前述したように、ロボット2は、被連結部423に連結されるロボット連結部としてのエンドエフェクター23を有し、搬送作業の際は、エンドエフェクター23を被連結部423に連結し、搬送作業と異なる所定作業の際は、エンドエフェクター23を被連結部423に連結しない。このような構成によれば、搬送作業と搬送作業以外の所定作業とを同じ作業領域内で連続して行うことができる。そのため、ロボットシステム1は、優れた生産性を発揮することができる。
Further, as described above, the
また、前述したように、所定作業は、ワークWに対して行う作業である。これにより、搬送作業から所定作業へスムーズに移行でき、ロボットシステム1の生産性がより向上する。
Further, as described above, the predetermined work is a work performed on the workpiece W. Thereby, the transfer work can be smoothly transitioned to the predetermined work, and the productivity of the
<第2実施形態>
図13は、第2実施形態に係るロボットシステムの全体構成を示す図である。
<Second embodiment>
FIG. 13 is a diagram showing the overall configuration of a robot system according to the second embodiment.
本実施形態のロボットシステム1は、助力装置4の構成が異なること以外は、前述した第1実施形態のロボットシステム1と同様である。そのため、以下の説明では、本実施形態に関し、前述した第1実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、本実施形態における図において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。
The
図13に示すように、本実施形態の助力装置4では、第2アーム412がベース40を兼ねている。また、駆動機構45は、第2アーム412に軸受けされているボールネジナット459と、ボールネジナット459を回転させる駆動源としてのモーター452と、を有している。また、連結部44は、ボールネジナット459に挿通されているスプラインシャフト449で構成されており、伸縮することができない。このような構成の助力装置4では、モーター452でボールネジナット459を正回転させると、スプラインシャフト449が上昇し、それに伴って被操作部42が上昇する。反対に、モーター452でボールネジナット459を逆回転させると、スプラインシャフト449が下降し、それに伴って被操作部42が下降する。
As shown in FIG. 13, in the assisting device 4 of this embodiment, the
以上のような第2実施形態によっても、前述した第1実施形態と同様の効果を発揮することができる。 The second embodiment as described above can also exhibit the same effects as the first embodiment described above.
以上、本発明の助力装置およびロボットシステムを図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。また、各実施形態を適宜組み合わせてもよい。 Although the assistance device and robot system of the present invention have been described above based on the illustrated embodiments, the present invention is not limited thereto, and the configuration of each part may be any configuration having similar functions. can be replaced with Moreover, other arbitrary components may be added to the present invention. Further, each embodiment may be combined as appropriate.
1…ロボットシステム、2…ロボット、21…基台、22…ロボットアーム、221…第1ロボットアーム、222…第2ロボットアーム、223…第3ロボットアーム、224…第4ロボットアーム、225…第5ロボットアーム、226…第6ロボットアーム、23…エンドエフェクター、24…力センサー、251…第1駆動機構、252…第2駆動機構、253…第3駆動機構、254…第4駆動機構、255…第5駆動機構、256…第6駆動機構、3…ロボット制御装置、4…助力装置、40…ベース、41…移動機構、410…固定部、411…第1アーム、412…第2アーム、42…被操作部、421…アイボルト、422…基部、422a…底板、422b…天板、422c…支柱、423…被連結部、424…ダンパー装置、424a…基部、424b…可動部、424c…ダンパー、425…係止部、425a…フック、43…力センサー、44…連結部、440…摺動部材、441…第1摺動部材、442…第2摺動部材、443…第3摺動部材、449…スプラインシャフト、45…駆動機構、451…プーリー、452…モーター、453…線条体、454…減速機、459…ボールネジナット、46…制御装置、F…張力、Fh…分力、Ja…第1回動軸、Jb…第2回動軸、O…中心軸、S1…搬送作業工程、S101…ステップ、S102…ステップ、S103…ステップ、S104…ステップ、S105…ステップ、S106…ステップ、S107…ステップ、S108…ステップ、S109…ステップ、S110…ステップ、S2…組立作業工程、S201…ステップ、S202…ステップ、S203…ステップ、S204…ステップ、W…ワーク、W1…組立部品
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記ベースを水平方向に移動させる移動機構と、
対象物を係止する係止部と、ロボットに連結される被連結部と、を備え前記ロボットにより操作される被操作部と、
前記被操作部に加わる力を検出する力センサーと、
前記ベースと前記被操作部とを連結し、前記ベースに対する前記被操作部の水平方向への変位を規制する連結部と、
前記被操作部を昇降させる駆動機構と、
前記力センサーで検出される力に基づいて前記駆動機構の駆動を制御する制御装置と、を有していることを特徴とする助力装置。 base and
a moving mechanism that moves the base in a horizontal direction;
an operated part that is operated by the robot and includes a locking part that locks an object and a connected part that is connected to the robot;
a force sensor that detects a force applied to the operated part;
a connecting part that connects the base and the operated part and restricts horizontal displacement of the operated part with respect to the base;
a drive mechanism that raises and lowers the operated section;
An assisting device comprising: a control device that controls driving of the drive mechanism based on the force detected by the force sensor.
前記線条体の巻き上げまたは送り出しを行う駆動源と、を有している請求項2ないし5のいずれか1項に記載の助力装置。 The drive mechanism includes a linear body connected to the operated section;
The assisting device according to any one of claims 2 to 5, further comprising a drive source that winds up or sends out the filament.
前記第2アームに前記ベースが配置されている請求項1に記載の助力装置。 The moving mechanism includes a first arm that rotates around a first rotation axis that extends in the vertical direction, and a second arm that rotates around a second rotation axis that is connected to the first arm and extends in the vertical direction with respect to the first arm. a second arm that rotates;
The assisting device according to claim 1, wherein the base is disposed on the second arm.
前記ロボットに助力を与える助力装置と、を有し、
前記助力装置は、ベースと、
前記ベースを水平方向に移動させる移動機構と、
前記対象物を係止する係止部と、前記ロボットに連結される被連結部と、を備え前記ロボットにより操作される被操作部と、
前記被操作部に加わる力を検出する力センサーと、
前記ベースと前記被操作部とを連結し、前記ベースに対する前記被操作部の水平方向への変位を規制する連結部と、
前記被操作部を昇降させる駆動機構と、
前記力センサーで検出される力に基づいて前記駆動機構の駆動を制御する制御装置と、を有していることを特徴とするロボットシステム。 A robot that performs transportation work to transport objects,
an assisting device that provides assistance to the robot;
The assisting device includes a base;
a moving mechanism that moves the base in a horizontal direction;
an operated part that is operated by the robot and includes a locking part that locks the object and a connected part that is connected to the robot;
a force sensor that detects a force applied to the operated part;
a connecting part that connects the base and the operated part and restricts horizontal displacement of the operated part with respect to the base;
a drive mechanism that raises and lowers the operated section;
A robot system comprising: a control device that controls driving of the drive mechanism based on the force detected by the force sensor.
前記搬送作業の際は、前記ロボット連結部を前記被連結部に連結し、
前記搬送作業と異なる所定作業の際は、前記ロボット連結部を前記被連結部に連結しない請求項9に記載のロボットシステム。 The robot has a robot connecting part connected to the connected part,
During the conveyance work, the robot connecting part is connected to the connected part,
The robot system according to claim 9, wherein the robot connecting part is not connected to the connected part during a predetermined work different from the transport work.
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