JP5167548B2 - Suspended collaborative robot - Google Patents
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Description
本発明は、人と共存、協調することが予定されるロボット(以下、「協調作業ロボット」と呼ぶ。)に関し、特には、ロボットの支持のためのスペースを作業場所の床に確保する必要のない吊下げ型の協調作業ロボットに関するものである。 The present invention relates to a robot scheduled to coexist and cooperate with a person (hereinafter referred to as “cooperative work robot”), and in particular, it is necessary to secure a space for supporting the robot on the floor of the work place. It is not related to a hanging type collaborative robot.
今日の産業用ロボットの多くは、高速化され、人では為し得ない重量物の移動や組立、悪環境での作業等に使用されている。一方、ヒューマノイドロボットのような自律形ロボットも進歩してきている。 Many of today's industrial robots have been increased in speed and are used for moving and assembling heavy objects that cannot be done by humans, and working in adverse environments. On the other hand, autonomous robots such as humanoid robots are also progressing.
それゆえ今後は、1人ないし数人の作業者が1つの製品を作り上げるセル生産の現場等に投入することが予定される協調作業ロボットが多くなると予想され、かかる協調作業ロボットに用いる作業ロボットとしては従来、例えば特許文献1記載の双腕ロボットのように、下半身に台車を具え、その台車で作業場所内の床上を簡便に移動することで、作業腕を持つ上半身を作業台上等の作業領域の近傍の作業位置に位置させることができるものが提案されている。
Therefore, in the future, it is expected that more collaborative robots will be introduced to cell production sites where one or several workers create one product. In the past, like the double-arm robot described in
しかしながら、作業位置の近傍の床上には、作業者が用いる他の作業台や、無人搬送台車の走路等の障害物が存在する場合があり、上記特許文献1に記載されたように台車で床上を移動する作業ロボットを協調作業ロボットとして用いたのでは、それらの障害物が妨げになって作業位置に上半身を移動させられず、作業位置から作業領域に作業腕を伸ばして作業を行わせるのが困難な場合がある。 However, on the floor in the vicinity of the work position, there may be other work tables used by the worker and obstacles such as a runway of the automatic guided vehicle. If the work robot that moves is used as a collaborative work robot, the obstacles prevent it from moving the upper body to the work position, and the work arm is extended from the work position to the work area to perform the work. May be difficult.
このため、支持位置を作業場所の床上に確保する必要がないように吊下げ型の作業ロボットを作業位置に配置してそこから作業腕を作業領域に伸ばさせることも考えられるが、作業者との干渉に対し防護柵なしで安全を確保する本質安全設計がなされていない従来の吊下げ固定型の産業用ロボットでは、協調作業ロボットとして作業場所に投入することは作業者の安全上の問題から難しい。 For this reason, it is conceivable that a suspended work robot is arranged at the work position so that it is not necessary to secure the support position on the floor of the work place, and the work arm is extended from there to the work area. In conventional suspended fixed industrial robots that have not been designed for intrinsic safety to ensure safety without protective fences against interference, it is a safety problem for workers to put them in the work place as a collaborative work robot difficult.
しかも上記吊下げ固定型の産業用ロボットや移動型作業ロボットも含めて従来の作業ロボットでは、作業領域やワークに対するロボットの位置決めが高精度になされることを前提に作業命令がプログラミングされているため、作業位置に大まかな位置決め状態で配置して作業させようとすると作業命令の大規模な改変が必要となり極めて困難である。 In addition, conventional work robots, including the above-described suspended and fixed industrial robots and mobile work robots, are programmed with work instructions on the premise that the robot is positioned with respect to the work area and workpiece with high accuracy. If an attempt is made to arrange the work position in a rough positioning state and perform the work, a large-scale modification of the work instruction is required, which is extremely difficult.
ところで、人と同様に胴部の左右に双腕を具え、人との共存・協調を前提に設計されたヒューマノイド型ロボットにおいては、上記の本質安全設計の観点および動作の教示の便宜から、外力で動かせる逆入力可能な構造の関節を持つものが知られている。 By the way, for humanoid robots that have two arms on the left and right sides of the torso, like humans, and that are designed on the premise of coexistence and cooperation with humans, an external force is used from the viewpoint of intrinsic safety design and the teaching of operation. It is known to have a joint with a reverse input structure that can be moved by.
それゆえこの発明は、セル生産の現場等の人と共存、協調する作業場所に作業ロボットを投入する場合に、作業場所内の作業位置の近傍の床上に障害物があっても作業ロボットを作業位置に配置して作業させることができ、かつ上述したヒューマノイド型ロボットの本質安全設計の観点に鑑みて、その作業ロボットを作業位置に防護柵なしで配置しても作業者の安全を確保することができ、しかも作業場所への投入の際に高精度な位置決めも作業命令の大規模な改変も要しない協調作業ロボットを提供することを目的としている。 Therefore, the present invention allows a work robot to be operated even if there is an obstacle on the floor near the work position in the work place when the work robot is put into a work place that coexists and cooperates with a person at the cell production site or the like. In view of the intrinsic safety design of the humanoid robot described above, it is possible to ensure the safety of the operator even if the work robot is placed at the work position without a protective fence. It is an object of the present invention to provide a collaborative work robot that does not require high-precision positioning and large-scale modification of work instructions when it is put into a work place.
この発明は、上記課題を有利に解決するものであり、この発明の吊下げ型協調作業ロボットは、撮像手段と、可動部を逆入力可能に駆動する関節を持つ少なくとも1本の作業腕と、前記作業腕を支持する胴部と、作業場所の天井又は壁に基部を着脱可能に固定されて吊り下げられるとともに先端部で前記胴部と前記撮像手段とを支持する支持部材と、前記撮像手段が撮像した画像に基づき前記作業場所での作業対象物と当該協調作業ロボットとの相対位置を認識し、その相対位置に基づき前記作業対象物に対する作業を前記作業腕に行わせる作動制御手段と、前記作業が人と共存、協調して行う作業であることを認識すると、前記作業腕の関節を作動させるモータの出力を前記作業に必要な限度内で低下させる出力制御手段と、を具えてなるものである。 The present invention advantageously solves the above problems, and the suspended cooperative robot of the present invention includes an imaging means, at least one work arm having a joint for driving the movable portion so as to allow reverse input, A trunk portion that supports the working arm; a support member that is detachably fixed to a ceiling or wall of the work place; and a support member that supports the trunk portion and the imaging means at a tip portion; and the imaging means An operation control means for recognizing a relative position between the work object at the work place and the cooperative work robot based on the image captured by the work place and causing the work arm to perform work on the work object based on the relative position; Recognizing that the work co-exists with and cooperating with a person, output control means for reducing the output of the motor that operates the joint of the work arm within the limits necessary for the work. Than is.
かかるこの発明の吊下げ型協調作業ロボットにあっては、作業場所の天井又は壁に基部を着脱可能に固定されて吊り下げられる支持部材が、その先端部で胴部と撮像手段とを支持し、その胴部が、可動部を逆入力可能に駆動する関節を持つ少なくとも1本の作業腕を支持し、作動制御手段が、撮像手段が撮像した画像に基づき作業場所での作業対象物と当該協調作業ロボットとの相対位置を認識し、その相対位置に基づき作業対象物に対する作業を作業腕に行わせ、そして出力制御手段が、その作業が人と共存、協調して行う作業であることを認識すると、作業腕の関節を作動させるモータの出力を低下させる。 In such a suspended cooperative robot of the present invention, the support member that is suspended by the base part being detachably fixed to the ceiling or wall of the work place supports the body part and the imaging means at the tip part. The body portion supports at least one work arm having a joint for driving the movable portion so as to allow reverse input, and the operation control means and the work object at the work place based on the image picked up by the image pickup means. Recognize the relative position with the collaborative robot, let the work arm perform the work on the work object based on the relative position, and output control means that the work is a work that co-exists and cooperates with people When recognized, the output of the motor that operates the joint of the work arm is reduced.
従ってこの発明の吊下げ型協調作業ロボットによれば、セル生産の現場等の人と共存、協調する作業場所に協調作業ロボットを投入する場合に、支持部材を介して胴部を天井又は壁から吊下げてその胴部および作業腕を作業場所内の作業位置に配置するので、作業位置の近傍の床上に障害物があっても協調作業ロボットの作業腕を作業位置で作業させることができ、その作業腕が、可動部を逆入力可能に駆動する関節を持ち、また出力制御手段が、作業が人と共存、協調して行う作業であることを認識すると、作業腕の関節を作動させるモータの出力を低下させるので、協調作業ロボットを作業位置に防護柵なしで配置してその作業腕と作業者との間で接触が生じても作業者の安全を確保できる本質安全設計がなされており、しかも制御手段が、撮像手段が撮像した画像に基づき作業場所での作業対象物と当該協調作業ロボットとの相対位置を認識し、その相対位置に基づき作業対象物に対する作業を作業腕に行わせるので、投入の際に高精度な位置決めも作業命令の大規模な改変も要せず協調作業ロボットに作業を行わせることができる。 Therefore, according to the suspension type cooperative work robot of the present invention, when the cooperative work robot is introduced into a work place that coexists and cooperates with a person at the cell production site or the like, the trunk portion is removed from the ceiling or wall via the support member. Because it is suspended and its trunk and work arm are placed at the work position in the work place, even if there are obstacles on the floor near the work position, the work arm of the cooperative work robot can work at the work position, If the work arm has a joint that drives the movable part so as to allow reverse input, and the output control means recognizes that the work is a work that coexists and cooperates with a person, a motor that operates the joint of the work arm Therefore, even if contact occurs between the work arm and the worker, the intrinsic safety design has been made. And control means , Based on the image picked up by the image pickup means, the relative position between the work target at the work place and the cooperative work robot is recognized, and the work arm is caused to work on the work target based on the relative position. In addition, the collaborative work robot can be operated without requiring high-precision positioning and large-scale modification of work instructions.
なお、この発明の吊下げ型協調作業ロボットにおいては、前記作業腕は、前記胴部の両側にそれぞれ設けられていても良い。このように胴部の両側にそれぞれ作業腕を具える双腕ロボットは、双腕の協調作動により、一方の腕でワークを保持するとともに他方の腕で工具を保持して加工を行ったり、両腕でそれぞれワークを保持してそれらを組み合わせることで製品の組立てを行ったりできるので、作業内容の自由度を高めることができる。 In the suspended cooperative robot according to the present invention, the work arms may be provided on both sides of the body part. In this way, a double-arm robot having working arms on both sides of the body part can hold a workpiece with one arm and work with a tool held on the other arm, Since products can be assembled by holding the workpieces with their arms and combining them, the degree of freedom of work content can be increased.
また、この発明の吊下げ型協調作業ロボットにおいては、前記撮像手段は、前記胴部の下端部に設けられ、前記胴部を介して前記支持部材で支持されている2台のテレビカメラを有し、前記作動制御手段は、前記2台のテレビカメラが撮像した画像に基づき三角測量の原理によって前記作業場所での作業対象物と当該協調作業ロボットとの相対位置を認識する。このように、この発明の吊下げ型協調作業ロボットにおいては、撮像手段が有する2台のテレビカメラが胴部の下端部に設けられているため、作業場所のワークや工具等を撮像してそれらの位置や種類等を同定する際に、撮像手段が作業場所に近く、しかも支持部材や胴部が撮像の妨げにならないので、ワークや工具等を鮮明にかつ容易に撮像することができ、そして作動制御手段が、2台のテレビカメラが鮮明にかつ容易に撮像したそのワークや工具等の画像に基づき、三角測量の原理によって作業場所での作業対象物と当該協調作業ロボットとの相対位置を認識することができる。 In the suspended Collaborative robot of the present invention, the imaging means is provided at the lower end of the barrel, it has the two television cameras that are supported by the support member through the barrel Then, the operation control means recognizes a relative position between the work object at the work place and the cooperative work robot based on the principle of triangulation based on the images taken by the two television cameras . Thus, in the suspended Collaborative robot of the present invention, since the image pickup means two television cameras included in is provided at the lower end of the barrel, they by imaging the workpiece or tool, such as the work place When identifying the position, type, etc., the imaging means is close to the work place, and the support member and the trunk do not interfere with the imaging, so it is possible to image workpieces and tools clearly and easily , and The operation control means determines the relative position between the work object at the work place and the cooperative robot based on the principle of triangulation based on the images of the workpieces and tools clearly and easily captured by the two television cameras. Can be recognized.
さらに、この発明の吊下げ型協調作業ロボットにおいては、天井または壁にあらかじめ固定された取り付け部材に着脱可能かつ装着位置変更可能に装着されるブラケット板を有する台座を具え、前記台座は、前記ブラケット板に基端部を固定されて前記支持部材の基部を昇降可能に支持する筒状支持部と、その筒状支持部内に収容されて前記支持部材の基部を当該協調作業ロボットの重量と概ね釣り合う力で常時上向きに附勢するバランサスプリングと、前記支持部材の基部を任意の昇降位置で前記筒状支持部に固定するストッパとを有しており、前記支持部材は、前記台座を介して前記取り付け部材に前記基部を着脱可能かつ手動伸縮可能に装着されるものであり、前記作動制御手段は、2台のテレビカメラが撮像した画像に基づき三角測量の原理によって、前記取り付け部材への前記台座のブラケット板の装着位置の変更および前記支持部材の手動伸縮にかかわらず前記作業場所での作業対象物と当該協調作業ロボットとの相対位置を認識する。このように天井または壁にあらかじめ取り付け部材を固定しておいて、そこに台座を介して支持部材の基部を固定するので、作業場所にいる作業者だけでは人手が不足している場合に協調作業ロボットを容易に天井や壁に装着して投入でき、人手が余ったら協調作業ロボットを容易に取り外して収納したり別の作業場所に回したりすることができる。 Furthermore, the suspended cooperative robot according to the present invention further includes a pedestal having a bracket plate that is detachably attached to an attachment member fixed in advance to a ceiling or a wall and capable of changing the attachment position, and the pedestal includes the bracket. A cylindrical support portion that has a base end portion fixed to the plate and supports the base portion of the support member so as to be movable up and down, and is accommodated in the cylindrical support portion, and the base portion of the support member is substantially balanced with the weight of the cooperative robot. A balancer spring that is always urged upward by force, and a stopper that fixes the base of the support member to the cylindrical support at an arbitrary lifting position, and the support member is inserted through the pedestal. is intended to be mounted member in a removable and manually telescopically mounting the base portion, said operation control means, measuring triangle based on the image two television cameras have been captured Principle by recognizing the relative positions of the workpiece and the cooperative work robot at the work site irrespective of the manual stretching of changes and the support member of the mounting position of the bracket plate of the pedestal to the mounting member. In this way, the mounting member is fixed to the ceiling or wall in advance, and the base of the support member is fixed to the ceiling or wall through the pedestal. The robot can be easily mounted on the ceiling or wall, and if there is a surplus, the collaborative work robot can be easily removed and stored or moved to another work place.
さらに、この発明の参考例の吊下げ型協調作業ロボットにおいては、前記支持部材は、天井にあらかじめ形成された装着孔に装着具を介して前記基部を着脱可能に装着されるものであっても良い。このように天井にあらかじめ装着孔を形成しておいて、そこに装着具を介して支持部材の基部を固定するようにしても、作業場所にいる作業者だけでは人手が不足している場合に協調作業ロボットを容易に投入でき、人手が余ったら協調作業ロボットを容易に取り外して収納したり別の作業場所に回したりすることができる。
Further, in the suspended cooperative robot of the reference example of the present invention, the support member may be detachably mounted on the base through a mounting tool in a mounting hole formed in advance on the ceiling. good. In this way, if a mounting hole is formed in the ceiling in advance and the base portion of the support member is fixed to the ceiling via the mounting tool, only the worker at the work place has insufficient manpower. The collaborative work robot can be easily inserted, and if there is a surplus of manpower, the collaborative work robot can be easily removed and stored or moved to another work place.
さらに、この発明の吊下げ型協調作業ロボットにおいては、前記支持部材は、前述のように筒状支持部とバランサスプリングとストッパとにより手動伸縮可能なものとする。このように支持部材を手動伸縮可能に構成することで、作業領域の変更に応じて協調作業ロボットの作業位置の高さや水平位置を容易に変更できるので、作業内容の変更の自由度を高めることができる。 Further, in the hanging Collaborative robot of the present invention, the support member, and capable manual stretching by a cylindrical support and the balancer spring and the stopper, as described above. Thus the support member Rukoto be manually stretchable in configuration, you easily change the height and horizontal position of the working position of the cooperative work robot according to the change of the work area, increase the degree of freedom of changing the work be able to.
さらに、この発明の吊下げ型協調作業ロボットにおいては、前記出力制御手段は、前記撮像手段が撮像した画像と、前記作業場所に設けられた作業者検知センサの出力信号との少なくとも一方に基づき、前記作業が人と共存、協調して行う作業であることを認識するものとする。このように出力制御手段が、作業が人と共存、協調して行うものであることを、撮像手段が撮像した画像と、作業場所に設けられた作業者検知センサの出力信号との少なくとも一方に基づいて認識するようにすることで、その認識を自動的に行い得るので、例えば作業が人と共存、協調して行うものであることを出力制御手段に指示して認識させるスイッチと組み合わせた場合に、作業者がそのスイッチの操作を忘れた場合でもモータの出力が低下するので作業者の安全を確保することができる。 Further, in the suspended cooperative work robot of the present invention, the output control means is based on at least one of an image picked up by the image pickup means and an output signal of a worker detection sensor provided at the work place. the working coexistence with people shall recognize that the work done in concert. In this way, the output control means indicates that the work is to coexist and co-operate with a person in at least one of the image picked up by the image pickup means and the output signal of the worker detection sensor provided at the work place. in to Rukoto to recognize based, since it can perform its recognition automatically, for example, work coexist with humans, in combination with the switch to recognize instructs the output control unit that performs in cooperation In this case, even if the operator forgets to operate the switch, the motor output decreases, so that the safety of the operator can be ensured.
そして、この発明の吊下げ型協調作業ロボットにおいては、前記出力制御手段は、前記撮像手段が有する2台のテレビカメラが撮像した画像と、前記作業場所に設けられた作業者検知センサの出力信号との少なくとも一方に基づき、人体の少なくとも一部が前記作業腕またはその作業腕に設けられたエンドエフェクタと干渉する可能性のある位置にあることを認識すると、その干渉の可能性がなくなるまで、前記作業腕の関節を作動させるモータの出力を制御してその関節の作動を停止させるものであっても良い。このように出力制御手段が、撮像手段が有する2台のテレビカメラが撮像した画像と、作業場所に設けられた作業者検知センサの出力信号との少なくとも一方に基づいて、人体の少なくとも一部、例えば作業者の手等が作業腕またはその作業腕に設けられたハンド等のエンドエフェクタと干渉する可能性のある位置にあることを認識し、その干渉の可能性がなくなるまで、例えばロボットを、モータドライバの電源が切られ制御部のみ電源が入った休止状態、もしくは各関節の作動停止が保証された一旦停止状態(モータのサーボロック状態を含む)等とすることにより、作業腕の関節を作動させるモータの出力を制御して関節の作動を停止させるようにすれば、作業者の安全を確保しつつ、作業者と協調作業ロボットとの間での物の受け渡し等の、作業者と作業腕等との干渉の可能性がある作業を行うことができる。 In the suspended cooperative robot according to the present invention, the output control means includes an image picked up by two television cameras included in the image pickup means and an output signal of an operator detection sensor provided at the work place. And recognizing that at least a part of the human body is in a position where there is a possibility of interference with the work arm or an end effector provided on the work arm, until the possibility of the interference disappears, The operation of the joint may be stopped by controlling the output of the motor that operates the joint of the working arm. In this way, the output control means is based on at least one of the human body based on at least one of the image captured by the two television cameras of the imaging means and the output signal of the worker detection sensor provided at the work place, For example, recognize that the operator's hand or the like is in a position where there is a possibility of interference with a work arm or an end effector such as a hand provided on the work arm, and, for example, The joint of the work arm can be changed by setting the motor driver to a resting state in which only the control unit is turned on, or temporarily stopping the operation of each joint (including the servo lock state of the motor). If the output of the motor to be operated is controlled to stop the operation of the joint, the object is transferred between the worker and the cooperative robot while ensuring the safety of the worker. Etc., it can be carried out the work potential is interference between workers and the working arm or the like.
以下、この発明の実施の形態を図面に基づく実施例によって詳細に説明する。ここに、図1は、この発明の一実施例としての吊下げ型協調作業ロボットが3台で、1台の台車型協調作業ロボットおよび2人の作業者と共存、協調して作業するセル生産現場の全体を示す正面図、図2(a),(b),(c)および(d)は、上記実施例の吊下げ型協調作業ロボットの主要部を示す正面図,下面図,側面図および斜視図、そして図3(a)および(b)は、上記実施例の吊下げ型協調作業ロボットの支柱基部を天井や壁面に固定する台座を示す分解斜視図および組み立て状態の斜視図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Here, FIG. 1 shows cell production in which three suspended cooperative robots as one embodiment of the present invention coexist and work together with one cart-type cooperative robot and two workers. Front view showing the entire site, FIGS. 2A, 2B, 2C, and 2D are a front view, a bottom view, and a side view showing the main part of the suspended cooperative robot of the above embodiment. FIGS. 3A and 3B are an exploded perspective view and a perspective view showing an assembled state of a pedestal for fixing the column base of the suspended cooperative robot of the embodiment to the ceiling or wall surface. .
図1に示すセル生産現場は、作業場所としての作業室内の床面F上に3つの机T1〜T3を配置して具えており、左右の机T1,T3には2人の作業者M1,M2がそれぞれ配置されている。また、この作業室内の天井Cの中央部には、上記実施例の吊下げ型協調作業ロボットR1が2台、着脱可能に固定され、さらにここでは、天井Cの側部の照明器具Lを避けるため、この作業室内の図1では右側の壁面Wに、上記実施例の吊下げ型協調作業ロボットR1が1台着脱可能に固定され、そしてこの作業室内の図1では左端の机T1の横の床面F上には、先に本願出願人が特願2008−131159号および特願2008−233533号にて提案した台車型協調作業ロボットR2が配置されている。 The cell production site shown in FIG. 1 includes three desks T1 to T3 arranged on a floor F in a work room as a work place, and two workers M1 and T3 on the left and right desks T1 and T3. M2 is respectively arranged. In addition, two suspended cooperative work robots R1 of the above-described embodiment are detachably fixed to the center of the ceiling C in the working chamber. Further, here, the lighting fixture L on the side of the ceiling C is avoided. Therefore, in FIG. 1 in this work room, one suspended cooperative work robot R1 of the above embodiment is detachably fixed to the right wall W, and in FIG. 1 in this work room, the side of the leftmost desk T1. On the floor surface F, a cart-type cooperative work robot R2 previously proposed by the present applicant in Japanese Patent Application Nos. 2008-131159 and 2008-233533 is disposed.
台車型作業ロボットR2は、製品G1を構成する複数種類の部品を図示しない自動搬送台車上から取り上げて机T1上の作業領域に移送するとともに、検査が済んだ製品G1を机T1上の作業領域からその自動搬送台車上に移送し、また壁面Wに固定された吊下げ型協調作業ロボットR1は、もう1種類の製品G2を構成する複数種類の部品を図示しない自動搬送台車上から取り上げて机T3上の作業領域に移送するとともに、検査が済んだ製品G2を机T3上の作業領域からその自動搬送台車上に移送する。作業者M1は、机T1上の作業領域で、製品G1を構成する複数種類の部品を図示しないパレット上の所定位置にセットして中央の机T2上の作業領域に供給するとともに、組み立てられた製品G1の検査を行い、作業者M2は、机T3上の作業領域で、製品G2を構成する複数種類の部品を図示しないパレット上にセットして中央の机T2上の作業領域に供給するとともに、組み立てられた製品G2の検査を行う。そして天井Cから吊り下げられた中央の2台の吊下げ型作業ロボットR1はそれぞれ、作業者M1,M2から供給されたパレット上の部品を机T2上の作業領域で組み合わせて製品G1,G2を組み立てる。 The cart-type work robot R2 picks up a plurality of types of components constituting the product G1 from an unillustrated automatic conveyance cart and transfers it to the work area on the desk T1, and also moves the inspected product G1 on the desk T1. The suspended collaborative work robot R1 that is transferred from the machine onto the automatic carriage and fixed to the wall surface W picks up a plurality of types of parts constituting another type of product G2 from the unillustrated automatic carriage. The product G2 that has been inspected is transferred from the work area on the desk T3 onto the automatic conveyance carriage while being transferred to the work area on T3. The worker M1 sets a plurality of types of parts constituting the product G1 at predetermined positions on a pallet (not shown) and supplies them to the work area on the center desk T2 in the work area on the desk T1, and is assembled. The product M1 is inspected, and the worker M2 sets a plurality of types of components constituting the product G2 on a pallet (not shown) in the work area on the desk T3 and supplies the set to the work area on the center desk T2. Then, the assembled product G2 is inspected. The two suspended work robots R1 suspended from the ceiling C combine the parts on the pallet supplied from the workers M1 and M2 in the work area on the desk T2, and combine the products G1 and G2. assemble.
上記のように作業者M1,M2と共存、協調して作業を行うため、この実施例の吊下げ型作業ロボットR1は各々、図2(a)〜(d)に示すように、頭部に位置する撮像手段としての2台のテレビカメラ2と、2本の作業腕3と、それらの作業腕3を支持する胴部4とを有する倒立状態の上半身1と、その上半身1の胴部4の上端部から上方へ延在する支持部材としての支柱5とを具えている。2台のテレビカメラ2は互いに略同一方向へ向いて一緒に支持板6に固定され、その支持板6は、支持板6を水平なピッチ軸線P1周りに揺動させる首ピッチ軸駆動機構と、その首ピッチ軸駆動機構を鉛直なヨー軸線Y1周りに回動させる首ヨー軸駆動機構とを有する2自由度の首部関節7を介して胴部4の下端部に取り付けられている。そして胴部4の上端部は、ヨー軸線Y1周りに胴部4を回動させる胴部ヨー軸駆動機構を有する1自由度の胴部関節8を介して支柱5の下端部に取り付けられ、これにより支柱5はその下端部で、胴部4と2台のテレビカメラ2とを支持している。
Since the work coexists with and cooperates with the workers M1 and M2 as described above, each of the suspended work robots R1 of this embodiment has a head as shown in FIGS. 2 (a) to 2 (d). An
また、2本の作業腕3は、胴部4の左右両側にそれぞれ設けられ、各作業腕3は、胴部4と作業腕3の上腕3aとの間の肩関節10と、上腕3aと下腕3bとの間の肘関節11と、下腕3bと図1に示すハンド9や工具等のエンドエフェクタとの間の手首関節12とを有して、胴部4と異なり正立状態で配置されており、肩関節10は、図2(a),(d)に示すように、胴部4の左右に突設された略コ字状の二個の肩ブラケット13にそれぞれ配置され、胴部4に対し作業腕3の全体をヨー軸線Y2周りに相対的に左右に回動させる肩ヨー軸駆動機構と、胴部4に対し、そのヨー軸線Y2と直交するピッチ軸線P2周りに作業腕3の全体を相対的に前後に傾動させる肩ピッチ軸駆動機構とを有している。
The two working
ここで、肩ブラケット13の肩ヨー軸駆動機構支持面は、鉛直なヨー軸線Y1に対して斜め下方に15度傾いて配置されており、このため各ヨー軸線Y2は、胴部4の上下方向に対して15度傾いて、下方へ行くほど胴部4に近くなるように延在し、それに伴い、各ヨー軸線Y2と直交する各ピッチ軸線P2も、床面に対して15度傾いている。そして、作業腕3の上腕3aは、下に下げた状態で肘関節11に近い部分ほど胴部4に近くなるように傾いて延在している。この構成によれば、作業者M1,M2の横に位置する肘関節11が、作業者M1,M2から離れており、しかも横に動かないので、作業者M1,M2が作業腕3と干渉する可能性を小さくすることができる。
Here, the shoulder yaw axis drive mechanism support surface of the
さらに、各肘関節11は、上腕3aに対し下腕3bを、ピッチ軸線P2に平行なピッチ軸線P3周りに上下に傾動させる肘ピッチ軸駆動機構を有し、また各手首関節12は、下腕3bに対してハンド9や工具等のエンドエフェクタをピッチ軸線P4周りに相対的に上下に傾動させる手首ピッチ軸駆動機構と、そのエンドエフェクタをピッチ軸線P4と直交するヨー軸線Y3周りに相対的に左右に回動させる手首ヨー軸駆動機構と、下腕3bに対して手首ピッチ軸駆動機構および手首ヨー軸駆動機構をその下腕3bに沿って延在するロール軸線R周りにねじる手首ロール軸駆動機構とを有している。この結果として各作業腕3は6自由度を有し、これらピッチ軸、ヨー軸およびロール軸駆動機構の軸配置により、2本の作業腕3は特異点がなく自由な姿勢を作ることができる。なお、上記各関節のピッチ軸、ヨー軸およびロール軸の軸駆動機構は各々、周知のように例えばサーボモータ等のモータの出力回転を例えば商品名ハーモニックドライブ等の減速機で減速して出力する、逆入力可能な回動機構で構成されている。
Furthermore, each elbow joint 11 has an elbow pitch axis drive mechanism that tilts the
さらに、この実施例の吊下げ型作業ロボットR1は各々、図3(a),(b)に示すように、支柱5の上端側に位置する基部を天井Cや壁面Wに固定する台座14を具えており、この台座14は、支柱5の基部を昇降可能に支持して台座14に対し伸縮可能とする筒状支持部14aと、筒状支持部14aの基端部を一体的に固定されたブラケット板14bと、上半身1を人手で容易に昇降させ得るように、筒状支持部14a内に収容されて支柱5の基部を上半身1および支柱5の重量と概ね釣り合う力で常時上向きに附勢する図示しないバランサスプリングと、上半身1の任意の昇降位置で例えばねじ部材の手動操作により支柱5の基部を締め付けて筒状支持部14aに固定する図示しないストッパとを有し、そのブラケット板14bの四隅付近には長孔14cが形成され、またブラケット板14bの中央部には図示しない配線取り回し孔が形成されている。
Further, each of the suspended working robots R1 of this embodiment has a
この台座14を天井Cや壁面Wに着脱可能に固定するためには、図1に示すように、あらかじめ天井Cや壁面Wに、取り付け部材としての取り付け板15を図示しないアンカーボルト等で固定しておく。この取り付け板15の四隅付近には、雌ねじを持つねじ孔15aが、ブラケット板14bの四隅付近の長孔14cと整列するように形成され、またこの取り付け板15の中央部には、配線取り回し孔15bが形成されており、台座14を天井Cや壁面Wに固定する際には、図3(a)に示すようにブラケット板14bの四隅付近の長孔14cにそれぞれ挿通したボルト16を図3(b)に示すように取り付け板15の四隅付近のねじ孔15aに締着して、吊下げ型作業ロボットR1が作業に都合良さそうな位置に概ね位置するように台座14を取り付け板15の適当な位置に装着し、また吊下げ型作業ロボットR1を天井Cや壁面Wから撤去する際には、それらのボルト16を緩めて台座14を取り付け板15から取り外す。
In order to removably fix the
そして3台の上記吊下げ型協調作業ロボットR1の各々の、2台のテレビカメラ2並びに、首部関節7、胴部関節8、肩関節10、肘関節11および手首関節12の軸駆動機構には図示しない電気ケーブルが接続され、この電気ケーブルは、支柱5内を通って台座14に至り、ブラケット板14bの中央部の配線取り回し孔および取り付け板15の中央部の配線取り回し孔15bを通って天井Cおよび壁面Wの裏側に敷設されて、床面F上あるいは別の部屋に置いた図示しない制御装置に接続され、これにより2台のテレビカメラ2および各関節の軸駆動機構はその制御装置により給電および作動制御される。
Each of the three suspended cooperative work robots R1 includes two
なお、上記電気ケーブルは、ブラケット板14bの中央部の配線取り回し孔および取り付け板15の中央部の配線取り回し孔15b付近に位置する図示しないコネクタによって分離可能とされており、吊下げ型協調作業ロボットR1を天井Cや壁面Wに取り付ける際には、先にロボット側のコネクタと天井Cや壁面W側のコネクタとを接続し、その一方、吊下げ型協調作業ロボットR1を撤去しておく場合は、天井Cや壁面W側のコネクタを取り付け板15の配線取り回し孔15b内に入れ、その配線取り回し孔15bに蓋をしておくと好ましい。
The electric cable can be separated by a wiring routing hole in the center of the
図4は、この実施例の吊下げ型協調作業ロボットR1の上述した制御装置の一構成例を示すブロック線図であり、この制御装置は、各々通常のマイクロコンピュータで構成された、作動制御手段としての作業対象物認識部21および作動制御部22と、これも各々通常のマイクロコンピュータで構成された、出力制御手段としての作業者認識部23および出力制御部24とを具え、その出力制御部24は、各関節の各軸用のモータを駆動する図示しないモータドライバ回路を有している。
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration example of the above-described control device of the suspended cooperative robot R1 of this embodiment, and this control device is an operation control means each composed of a normal microcomputer. A work
ここで、作業対象物認識部21は、2台のテレビカメラ2が撮像する画像から、机T1〜T3、その机T1〜T3上のパレットPや作業台WT、それらパレットPや作業台WT上の製品G1,G2およびその部品、そして作業者M1,M2を、それらの輪郭からパターンマッチング等の画像処理によって認識するとともに、それらの三次元位置を三角測量や写真測量等の方法により計測して、2本の作業腕3をそれら机T1〜T3、その机T1〜T3上のパレットPや作業台WT、製品G1,G2およびその部品の認識した種類および計測した位置を作動制御部22に知らせ、作動制御部はそれらの種類および位置に応じて2本の作業腕3を適宜作動させ、上述した移送や組み立てを行う作動命令を出力制御部24に出力する。
Here, the work
図5は、作業対象物としての、机T1〜T3と、その机T1〜T3上のパレットPおよび作業台WTとを識別して認識するとともにそれらの作業対象物の三次元位置および姿勢を計測する方法の一例を示し、ここでは、机T1〜T3およびパレットPの四隅付近のうち少なくとも3箇所にクロスマークCMを、机T1〜T3の間およびそれらとパレットPとの間で、机T1〜T3に例示する横の間隔aと縦の間隔bとの組み合わせが互いに異なるように貼り付け、また円形の作業台WT上の、その作業台WTと同心の円上の互いに周方向に等間隔な3箇所にクロスマークCMを、複数の作業台WT間で上記円の半径が異なるように貼り付け、それら作業対象物毎に独自の配置になるように貼り付けた3箇所以上のクロスマークCMの組を、各机T1〜T3、各パレットPおよび各作業台WT毎に、あらかじめ吊下げ型協調作業ロボットR1の2台のテレビカメラ2で真上の所定位置から一度に撮像して、クロスマークCMの座標の組をマーカとして作業対象物認識部21のデータベースに取り込んでおく。なお、作業対象物としての製品G1,G2およびその部品については、各製品G1,G2およびその部品毎に、あらかじめ吊下げ型協調作業ロボットR1の2台のテレビカメラ2で真上の所定位置から撮像して、画像処理により輪郭形状および寸法を作業対象物認識部21のデータベースに取り込んでおく。
FIG. 5 identifies and recognizes the desks T1 to T3 as work objects, and the pallet P and work table WT on the desks T1 to T3, and measures the three-dimensional positions and postures of the work objects. Here, an example of the method is shown. Here, at least three of the desks T1 to T3 and near the four corners of the pallet P, the cross marks CM are placed between the desks T1 to T3 and between them and the pallet P. The combinations of the horizontal distance a and the vertical distance b illustrated in T3 are pasted so as to be different from each other, and are equally spaced in the circumferential direction on a circular worktable WT on a circle concentric with the worktable WT. Cross mark CMs are pasted in three places so that the radius of the circle is different between a plurality of worktables WT, and the cross marks CM of three or more places pasted so as to be uniquely arranged for each work target. Each pair For each of T1 to T3, each pallet P, and each work table WT, a set of coordinates of the cross mark CM is captured in advance from a predetermined position directly above by the two
そして、実際の作業の際には、作業対象物認識部21が、吊下げ型協調作業ロボットR1の2台のテレビカメラ2で撮像した各クロスマークCMの画像から例えば三角測量の方法により計測した各クロスマークCMの三次元座標を3個以上のクロスマークCMについて組み合わせ、その座標の組をデータベース内の元のクロスマークCMの座標の組と比較してパターンマッチングおよびパターン変形処理により、その撮像したクロスマークCMの組がどの作業対象物に貼られ、元のクロスマークCMの組からどのように変形しているかを調べることで、作業対象物の種類を識別するとともに、2台のテレビカメラ2に対するその作業対象物の距離および姿勢を計測し、これにより、図中X,Yで2次元分を示す各作業対象物の3次元直角座標系を、これも図中X,Yで2次元分を示す吊下げ型協調作業ロボットR1の3次元直角座標系に変換して作動制御部22に出力し、作動制御部22は、あらかじめ与えられた作業命令中のその作業対象物の位置および姿勢に上記計測で求められた位置および姿勢を当てはめて作業命令を出力する。また作業対象物としての各製品G1,G2およびその部品については、作業対象物認識部21が、吊下げ型協調作業ロボットR1の2台のテレビカメラ2で撮像したそれらの画像からパターンマッチングおよびパターン変形処理により、作業対象物の種類、姿勢および、吊下げ型協調作業ロボットR1の3次元直角座標系での3次元座標を計測して作動制御部22に出力し、作動制御部22は、あらかじめ与えられた作業命令中のその作業対象物の位置および姿勢に上記計測で求められた位置および姿勢を当てはめて作業命令を出力する。
Then, in the actual work, the work
また、作業者認識部23は、図4に示すように、作業者がON/OFF操作するとONの間は協調指示信号を出力する協調指示スイッチ25に接続されるとともに、作業者検知サンサとして例えば光カーテン26と感圧マット27との少なくとも一方(図1の作業場所では図示しない感圧マット)と2台のテレビカメラ2とに接続されて、それらからの情報に基づき後述のように、実行する作業が作業者M1または作業者M2(人)と共存・協調して行う作業であるか否かを認識するとともに、作業者M1または作業者M2の人体の少なくとも一部が作業腕3と干渉する可能性のある位置にあるか否かを認識し、その結果、作業者M1または作業者M2が所定の作業位置に存在し、実行する作業が作業者M1または作業者M2(人)と共存・協調して行う作業であると認識した場合には、出力制御部24に各関節の各軸用のモータMを駆動する駆動電流を制限させて、作動制御部22からの作動命令を実行可能な範囲でモータMの出力を低下させ、また作業者M1または作業者M2の人体の少なくとも一部すなわち腕や手等が作業腕3またはエンドエフェクタと干渉する可能性のある位置にある場合には、その腕や手等が作業腕3から離れるように動いて干渉の可能性がなくなるまで、出力制御部24に各関節の各軸用のモータMを駆動する駆動電流を止めさせて、モータMの作動を停止させる。
In addition, as shown in FIG. 4, the
ここで、光カーテン26は、吊下げ型協調作業ロボットR1と作業者M1またはM2との間の空間を挟む位置に立設される2本の柱26a,26bのうち、一方の柱26aに横向きかつ縦並びに埋設された多数の発光素子からの検出光を、他方の柱26bに横向きかつ縦並びに埋設された多数の受光素子で受光してそれらの受光素子から信号を出力するもので、何れか所定数以上の受光素子が検出光を遮られて信号を出力しなくなったら、柱26a,26b間に作業者M1もしくはM2の人体の一部すなわち手や腕等、または吊下げ型協調作業ロボットR1の作業腕3もしくはそこに装着されたハンド9や工具等が侵入したと判断できる。なお、吊下げ型協調作業ロボットR1と作業者M1またはM2との間に光カーテン26を2台並べて、それらの光カーテン26何れの受光素子が先に検出光を遮られたかにより、それらの光カーテン26の間に吊下げ型協調作業ロボットR1が進入したのか作業者M1またはM2が侵入したのかを識別するようにしても良い。
Here, the
また、感圧マット27は、床面F上の作業者M1および作業者M2の各作業位置に敷設され、その感圧マット27上の物体の重量を検出して信号を出力するもので、その信号から求まる重量が一般的な作業者の最低体重に相当する値、例えば30kgWを超えるものであれば、作業者M1または作業者M2が所定の作業位置にいて、作業が人と共存、協調して行う作業であると判断できる。
The pressure
そして2台のテレビカメラ2が出力する画像情報からは、パターンマッチングおよびパターン変形処理により作業者M1および作業者M2の腕や手の存在を検出できるので、その腕や手の、ロボット3次元直角座標系における座標を前述のようにして求めることで、その腕や手と、作業腕3やハンド9等のエンドエフェクタとの距離を計測でき、この計測結果に基づき、作業者M1または作業者M2の腕や手と作業腕3やハンド9等との間の距離が所定値以下に近づいたら作業腕3の各モータMの作動を停止させることができる。また、代わりに作業者M1および作業者M2の腕または手の甲、服の袖や手袋等に3個以上のクロスマークCMの組を貼り付けて、作業対象物認識部21に認識させたと同様にして作業者認識部23に認識させておくことで、作業者の腕や手と作業腕3やハンド9等のエンドエフェクタとの距離を計測するようにしても良い。
From the image information output by the two
従って、この実施例の吊下げ型協調作業ロボットR1によれば、セル生産の現場等の人と共存、協調する作業場所に協調作業ロボットを投入する場合に、支柱5を介して上半身1を天井又は壁から吊下げて胴部4および作業腕3を作業場所内の作業位置に配置するので、作業位置の近傍の床面F上に机T2,T3等の障害物があっても協調作業ロボットR1の作業腕3を作業位置で作業させることができ、その作業腕3が、可動部を逆入力可能に駆動する関節7,8,10,11,12を持ち、また出力制御手段として、作業者認識部23が、作業が人と共存、協調して行う作業であることを認識すると、出力制御部24が、作業腕3の関節を作動させるモータMの出力を低下させるので、協調作業ロボットR1を作業位置に防護柵なしで配置してその作業腕3と作業者M1,M2との間で接触が生じても作業者M1,M2の安全を確保できる本質安全設計がなされており、しかも作動制御手段としての作動対象物認識部21および作動制御部22が、撮像手段としての2台のテレビカメラ2が撮像した画像に基づき作業場所での作業対象物としての製品G1,G2およびその部品と当該協調作業ロボットR2との相対位置を認識し、その相対位置に基づき製品G1,G2およびその部品に対する作業を作業腕3に行わせるので、投入の際に高精度な位置決めも作業命令の大規模な改変も要せず協調作業ロボットR1に作業を行わせることができる。
Therefore, according to the suspended cooperative robot R1 of this embodiment, the
また、この実施例の吊下げ型協調作業ロボットR1によれば、作業腕3が胴部4の両側にそれぞれ設けられていることから、その双腕3の協調作動により、一方の作業腕3でワークとしての製品や部品を保持するとともに他方の作業腕3で工具を保持して加工を行ったり、両方の作業腕3でそれぞれワークとしての部品を保持してそれらを組み合わせることで製品の組立てを行ったりできるので、作業内容の自由度を高めることができる。
Further, according to the suspended cooperative robot R1 of this embodiment, the working
さらにこの実施例の吊下げ型協調作業ロボットR1によれば、撮像手段としての2台のテレビカメラ2は、胴部4の下端部に設けられ、胴部4を介して支柱5で支持されていることから、作業場所のワークや工具等を撮像してそれらの位置や種類等を認識する際に、テレビカメラ2が作業場所に近く、しかも支柱5や胴部4が撮像の妨げにならないので、ワークや工具等を鮮明にかつ容易に撮像することができる。
Furthermore, according to the suspended cooperative robot R1 of this embodiment, the two
さらにこの実施例の吊下げ型協調作業ロボットR1によれば、支柱5が、天井Cまたは壁Wにあらかじめ固定された取り付け板15に基部5aを着脱可能に装着されるので、作業場所にいる作業者だけでは人手が不足している場合に協調作業ロボットR1を容易に投入でき、人手が余ったら協調作業ロボットR1を容易に撤去して収納したり別の作業場所に回したりすることができる。
Furthermore, according to the suspended cooperative robot R1 of this embodiment, the
さらにこの実施例の吊下げ型協調作業ロボットR1によれば、支柱5が手動操作により伸縮可能なものであることから、作業領域の変更に応じて協調作業ロボットR1の作業位置の高さや水平位置を容易に変更できるので、作業内容の変更の自由度を高めることができる。
Furthermore, according to the suspended cooperative work robot R1 of this embodiment, since the
さらにこの実施例の吊下げ型協調作業ロボットR1によれば、作業者認識部23が、2台のテレビカメラ2が撮像した画像と、作業場所に設けられた作業者検知センサとしての光カーテン26や感圧マット27の出力信号との冗長な手段に基づき、作業が人と共存、協調して行う作業であることを認識することから、その認識を自動的にかつ確実に行い得るので、作業が人と共存、協調して行うものであることを作業者認識部23に指示して認識させる協調指示スイッチ25を作業者M1,M2が操作し忘れた場合でも出力制御部24がモータMの出力を低下させて作業者M1,M2の安全を確保することができる。
Further, according to the suspended cooperative robot R1 of this embodiment, the
そしてこの実施例の吊下げ型協調作業ロボットR1によれば、作業者認識部23が、2台のテレビカメラ2が撮像した画像と、作業場所に設けられた作業者検知センサとしての光カーテン26の出力信号との少なくとも一方に基づき、人体の少なくとも一部が作業腕3またはそこに設けられたハンド9等のエンドエフェクタと干渉する可能性のある位置にあることを認識すると、その干渉の可能性がなくなるまで、出力制御部24が、作業腕3の関節を作動させるモータMの出力を停止させるので、作業者M1,M2の安全を確保しつつ、作業者M1,M2と協調作業ロボットR1との間での物の受け渡し等の、作業者M1,M2と作業腕3等との干渉の可能性がある作業を行うことができる。
According to the suspended cooperative robot R1 of this embodiment, the
なお、台車型協調作業ロボットR2は、この実施例の吊下げ型協調作業ロボットR1の上半身1と実質的に同一の上半身1をその左右の作業腕3とともに正立させ、その胴部4の下端部を、支柱5を介して手押し式の台車17で支持したものであり、かかる台車型協調作業ロボットR2も、床面F上に障害物があると任意の作業場所に上半身1を配置できない点を除けば、この実施例の吊下げ型協調作業ロボットR1と同様の作用効果を奏するので、セル生産の現場等の人と共存、協調する作業場所に簡便に投入し得るとともに、その作業場所で安全に作業させることができる。
The cart-type collaborative work robot R2 erects the
図6は、上記実施例の吊下げ型協調作業ロボットR1が2台で、2人の作業者M1,M2と共存、協調して2種類の製品G1,G2の組み立てを行うセル生産現場の全体を示す正面図であり、図7は、図6に示すセル生産現場において上記実施例の吊下げ型協調作業ロボットR1が4台で、1人の作業者M1と共存、協調して行う作業状況を示す正面図である。 FIG. 6 shows the entire cell production site in which two suspended cooperative robots R1 of the above embodiment are used to assemble two kinds of products G1 and G2 in cooperation with two workers M1 and M2. FIG. 7 is a front view of the cell production site shown in FIG. 6, and there are four suspended cooperative robots R1 of the above embodiment in the co-existence and co-operation with one worker M1. FIG.
すなわち、このセル生産現場では、図6に示すように、作業場所の天井Cから上記実施例の吊下げ型協調作業ロボットR1が3台吊下げられるとともに、作業場所の左側の壁面Wから上記実施例の吊下げ型協調作業ロボットR1が1台吊下げられていて、それらの吊下げ型協調作業ロボットR1のうちの中央の2台が2人の作業者M1,M2と共存、協調して作業する状態にあり、作業者M1,M2に近い残りの2台は、モータドライバの電源が切られ各制御部21〜24のみ電源が入った休止状態、もしくは各関節の作動停止が保証された一旦停止状態(サーボロック状態を含む)とされて、各関節の作動を停止している。
That is, at this cell production site, as shown in FIG. 6, three suspended cooperative robots R1 of the above embodiment are suspended from the ceiling C of the work place, and the above-described implementation is performed from the left wall W of the work place. One suspension cooperative robot R1 in the example is suspended, and two of the suspension cooperative robots R1 in the center coexist and work together with two workers M1 and M2. The remaining two units close to the workers M1 and M2 are in a resting state in which the motor driver is turned off and only the
作業者M1は、複数種類の部品を、手押し式台車MWを用いて搬入し、その台車MW上のパレットから複数種類の部品PTを、床面F上に配置されたベルトコンベヤV上へ移送する。また作業者M2は、それらの部品PTから組み立てられた2種類の製品G1,G2を、ベルトコンベヤV上から台車MW上へ移送し、その台車MWを用いて搬出する。そして作業場所の中央の2台の吊下げ型協調作業ロボットR1のうち左側の1台は、図では左方から右方へベルトが移動するベルトコンベヤV上で上記複数種類の部品PTを組み合わせて2種類の製品G1,G2を組み立て、右側の1台は、それらの製品G1,G2の検査を行う。そしてその組立てや検査動作の際に各吊下げ型協調作業ロボットR1は、作業者M1または作業者M2の腕や手が所定距離以内に近づいたことを、2台のテレビカメラ2が撮像した画像で認識すると、作業腕3の作動を停止して、作業者M2の腕や手がその所定距離よりも離れるのを待機する。
The worker M1 carries in a plurality of types of parts using a hand-drawn cart MW, and transfers a plurality of types of components PT from a pallet on the cart MW onto a belt conveyor V arranged on the floor surface F. . In addition, the worker M2 transfers the two types of products G1 and G2 assembled from these parts PT from the belt conveyor V onto the carriage MW, and carries out using the carriage MW. The left one of the two suspended cooperative robots R1 in the center of the work place is combined with the above-mentioned plural types of parts PT on the belt conveyor V in which the belt moves from left to right in the figure. Two types of products G1 and G2 are assembled, and one on the right side inspects these products G1 and G2. Then, during the assembly and inspection operations, each suspended cooperative robot R1 captures images of the two
作業者M1がこのセル生産状態から別の生産現場へ移動する必要が生じるとともに製品G1,G2の生産量の増加の必要が生じた場合には、図7に示すように、休止状態もしくは一旦停止状態とされていた残りの2台の吊下げ型協調作業ロボットR1も作業状態とされる。ここで、壁面Wから吊下げられた1台の吊下げ型協調作業ロボットR1は、作業者M1が別の生産現場への移動前に支柱5を水平に伸ばしておいたため、床面F上に配置されたベルトコンベヤVに上半身1が近づけられている。
When the worker M1 needs to move from the cell production state to another production site and needs to increase the production amount of the products G1 and G2, as shown in FIG. The remaining two suspended cooperative robots R1 that have been in the state are also in the working state. Here, the suspended cooperative robot R1 suspended from the wall surface W extends the
これにより、壁面Wから吊下げられた1台の吊下げ型協調作業ロボットR1は、無理なく作業者M1の代わりに、図示しない自動搬送台車から複数種類の部品PTをベルトコンベヤV上へ移送する。また作業者M2は、それらの部品PTから組み立てられた2種類の製品G1,G2を、手押し式の台車MWを用いて搬出する。そして作業場所の中央の2台の吊下げ型協調作業ロボットR1のうち左側の1台は、図では左方から右方へベルトが移動するベルトコンベヤV上で上記複数種類の部品PTを組み合わせて2種類の製品G1,G2を組み立て、右側の1台は、それらの製品G1,G2の検査を行う。さらに作業場所の右端の1台の吊下げ型協調作業ロボットR1は、作業者M2が作業の開始前に図6に示すように手を掛けて、図7に示すように支柱5を下方へ伸ばしておいたため、ベルトコンベヤVに近い作業位置で製品G1,G2を無理なくベルトコンベヤV上から台車MW上へ移送する。そしてその移送動作の際に吊下げ型協調作業ロボットR1は、作業者M2の腕や手が所定距離以内に近づいたことを、2台のテレビカメラ2が撮像した画像で認識すると、作業腕3の作動を停止して、作業者M2の腕や手がその所定距離よりも離れるのを待機する。
As a result, the single suspended cooperative robot R1 suspended from the wall surface W easily transfers a plurality of types of parts PT from the unillustrated automatic conveyance carriage onto the belt conveyor V instead of the worker M1. . The worker M2 carries out two types of products G1 and G2 assembled from these parts PT using a hand-drawn cart MW. The left one of the two suspended cooperative robots R1 in the center of the work place is combined with the above-mentioned plural types of parts PT on the belt conveyor V in which the belt moves from left to right in the figure. Two types of products G1 and G2 are assembled, and one on the right side inspects these products G1 and G2. Further, one suspended cooperative robot R1 at the right end of the work place is reached by the worker M2 as shown in FIG. 6 before starting work, and the
従って、この実施例の吊下げ型協調作業ロボットR1によれば、図6,7に示すようなセル生産現場で、作業者と共存、協調しつつ、作業者の人数の増減や生産量の増減に対応してセル生産作業を実施することができる。 Therefore, according to the suspended cooperative work robot R1 of this embodiment, at the cell production site as shown in FIGS. 6 and 7, coexistence and cooperation with the workers, increase / decrease in the number of workers and increase / decrease in the production amount. The cell production work can be performed in response to the above.
図8は、図1に示すセル生産現場に台車型の協調作業ロボットに替えて上記実施例の吊下げ型協調作業ロボットR1を1台追加した場合の作業状況を示す正面図、また図9は、図8に示すセル生産現場において上記実施例の4台の吊下げ型協調作業ロボットR1だけで組立作業を行う場合の作業状況を示す正面図である。 FIG. 8 is a front view showing a work situation when one suspended cooperative robot R1 of the above embodiment is added to the cell production site shown in FIG. 1 instead of the cart-type cooperative robot, and FIG. FIG. 9 is a front view showing a work situation when the assembly work is performed only by the four suspended cooperative robots R1 of the embodiment in the cell production site shown in FIG.
すなわち、このセル生産現場では、図8に示すように、作業場所の天井Cから上記実施例の吊下げ型協調作業ロボットR1が2台吊下げられるとともに、作業場所の左側および右側の壁面Wから上記実施例の吊下げ型協調作業ロボットR1が1台ずつ吊下げられていて、それらの吊下げ型協調作業ロボットR1のうちの中央の2台および右側の1台が、2人の作業者M1,M2と共存、協調して作業する状態にあり、左側の1台は上述した休止状態もしくは一旦停止状態とされている。またここでは、図1に示す状態から机T1が除かれ、左側の壁面Wに沿って部品棚Sが設けられている。 That is, at this cell production site, as shown in FIG. 8, two suspended cooperative robots R1 of the above embodiment are suspended from the ceiling C of the work place, and from the left and right wall surfaces W of the work place. The suspended cooperative robot R1 of the above embodiment is suspended one by one, and the central two of the suspended cooperative robots R1 and the right one are two workers M1. , M2 coexist and work in a coordinated manner, and the one on the left side is in the above-described rest state or temporarily stopped state. Further, here, the desk T1 is removed from the state shown in FIG. 1, and a parts shelf S is provided along the wall surface W on the left side.
作業者M1は、製品G1を構成する複数種類の部品PTを部品棚Sから取り出して図示しないパレット上の所定位置にセットし、そのパレットを中央の机T2上の作業領域に移送するとともに、検査が済んだ製品G1を机T2上の作業領域から図示しない自動搬送台車上に移送し、また右側の壁面Wに固定された吊下げ型協調作業ロボットR1は、もう1種類の製品G2を構成する複数種類の部品を図示しない自動搬送台車上から取り上げて机T3上の作業領域に移送するとともに、検査が済んだ製品G2を机T3上の作業領域からその自動搬送台車上に移送する。作業者M1は、机T2上の作業領域で、製品G1を構成する複数種類の部品を図示しないパレット上の所定位置にセットするとともに、組み立てられた製品G1の検査を行い、作業者M2は、机T3上の作業領域で、製品G2を構成する複数種類の部品を図示しないパレット上にセットするとともに、組み立てられた製品G2の検査を行う。そして天井Cから吊り下げられた中央の2台の吊下げ型作業ロボットR1のうち右側の1台は、机T3上から机T2上へ上記パレットを移送し、左側の1台は、作業者M1および右側の吊下げ型作業ロボットR1から供給されたパレット上の部品を机T2上の作業領域で組み合わせて製品G1,G2を組み立てる。かかる配置により、作業場所の床面F上の左側部分に例えば作業者M3や自動搬送台車等のための通路を形成することができる。 The worker M1 takes out a plurality of types of parts PT constituting the product G1 from the parts shelf S, sets them at a predetermined position on a pallet (not shown), transfers the pallet to a work area on the center desk T2, and performs an inspection. The suspended product cooperative work robot R1 that transfers the finished product G1 from the work area on the table T2 onto an automatic conveyance carriage (not shown) and is fixed to the right wall W constitutes another type of product G2. A plurality of types of parts are picked up from an unillustrated automatic conveyance carriage and transferred to the work area on the desk T3, and the inspected product G2 is transferred from the work area on the desk T3 to the automatic conveyance carriage. The worker M1 sets a plurality of types of parts constituting the product G1 at predetermined positions on a pallet (not shown) in the work area on the desk T2, and inspects the assembled product G1, and the worker M2 In the work area on the desk T3, a plurality of types of parts constituting the product G2 are set on a pallet (not shown) and the assembled product G2 is inspected. Of the two suspended working robots R1 suspended from the ceiling C, one on the right side transfers the pallet from the desk T3 to the desk T2, and one on the left side is the worker M1. The products G1 and G2 are assembled by combining the parts on the pallet supplied from the suspended work robot R1 on the right side in the work area on the desk T2. With this arrangement, it is possible to form a passage for the worker M3, an automatic transport carriage, or the like on the left side portion on the floor surface F of the work place.
作業者M1,M2が2人ともこのセル生産状態から別の生産現場へ移動する必要が生じた場合には、図9に示すように、机T1が図1におけると同様の位置に戻され、休止状態もしくは一旦停止状態とされていた残りの1台の吊下げ型協調作業ロボットR1も作業状態とされる。ここで、その休止状態もしくは一旦停止状態であった、左側の壁面Wから吊下げられた1台の吊下げ型協調作業ロボットR1は、作業者M1が別の生産現場への移動前に支柱5を水平に伸ばしておいたため、戻された机T1に上半身1が近づけられている。
When both workers M1 and M2 need to move from this cell production state to another production site, as shown in FIG. 9, the desk T1 is returned to the same position as in FIG. The remaining one suspended cooperative robot R1 that has been in the paused state or once stopped is also put in the working state. Here, the suspended cooperative robot R1 suspended from the left wall W, which has been in a paused state or temporarily stopped, is supported by the
これにより、左側の壁面Wから吊下げられた1台の吊下げ型協調作業ロボットR1は、作業者M1の代わりに、製品G1を構成する複数種類の部品PTを部品棚Sから取り出して、机T1上の作業領域でその複数種類の部品PTを図示しないパレット上の所定位置にセットし、そのパレットを中央の机T2上の作業領域に移送するとともに、机T2上の作業領域から机T1上の作業領域へ組み立てられた製品G1を移送してその製品G1の検査を行い、検査が済んだ製品G1を机T2上の作業領域から図示しない自動搬送台車上に移送する。また右側の壁面Wに固定された吊下げ型協調作業ロボットR1は、もう1種類の製品G2を構成する複数種類の部品を図示しない自動搬送台車上から取り上げて机T3上の作業領域に移送するとともに、組み立てられた製品G2の検査を行い、検査が済んだ製品G2を机T3上の作業領域からその自動搬送台車上に移送する。そして天井Cから吊り下げられた中央の2台の吊下げ型作業ロボットR1のうち右側の1台は、机T3上の作業領域で、製品G2を構成する複数種類の部品を図示しないパレット上にセットして、机T3上から机T2上へそのパレットを移送し、左側の1台は、左側の壁面Wおよび右側の天井Cからそれぞれ吊下げられた2台の吊下げ型協調作業ロボットR1から供給されたパレット上の部品を机T2上の作業領域で組み合わせて製品G1,G2を組み立てる。 As a result, one suspended cooperative robot R1 suspended from the left wall W takes out a plurality of types of parts PT constituting the product G1 from the parts shelf S instead of the worker M1, The plurality of types of parts PT are set at predetermined positions on a pallet (not shown) in the work area on T1, and the pallet is transferred to the work area on the central desk T2 and from the work area on the desk T2 to the desk T1. The assembled product G1 is transferred to the work area, the product G1 is inspected, and the inspected product G1 is transferred from the work area on the desk T2 onto an automatic conveyance carriage (not shown). The suspended cooperative robot R1 fixed to the right wall W picks up a plurality of types of parts constituting another type of product G2 from an unillustrated automatic conveyance carriage and transfers them to a work area on the desk T3. At the same time, the assembled product G2 is inspected, and the inspected product G2 is transferred from the work area on the desk T3 onto the automatic conveyance carriage. The right one of the two suspended work robots R1 suspended from the ceiling C is a work area on the desk T3, and a plurality of types of parts constituting the product G2 are placed on a pallet (not shown). Set and transfer the pallet from the desk T3 to the desk T2, and the left one is from two suspended cooperative robots R1 suspended from the left wall W and the right ceiling C, respectively. The products G1 and G2 are assembled by combining the parts on the supplied pallet in the work area on the desk T2.
従って、この実施例の吊下げ型協調作業ロボットR1によれば、図8,9に示すようなセル生産現場で、作業者と共存、協調しつつ、作業者の人数の増減や作業設備のレイアウトの変更に対応してセル生産作業を実施することができる。そして図9に示すように、作業場所に作業者がいず、作業者認識部23が、作業者と共存、協調して作業を行う場合でないと認識し、吊下げ型協調作業ロボットR1だけで作業を行う場合には、作業者認識部23は、出力制御部24にモータ出力の制限を行わせず、これにより吊下げ型協調作業ロボットR1は、作業者と共存、協調して作業を行う場合のモータ出力の制限中よりも作業速度を速めたりより重いものを扱ったりすることができる。
Therefore, according to the suspended cooperative robot R1 of this embodiment, in the cell production site as shown in FIGS. 8 and 9, while coexisting and cooperating with the workers, the number of workers and the layout of the work equipment are increased. The cell production work can be carried out in response to the change. As shown in FIG. 9, there is no worker at the work place, and the
図10は、上記実施例の1台の吊下げ型協調作業ロボットR1と、前述した2台の台車型協調作業ロボットR2と、1人の作業者M4とが作業テーブルT4を囲んで作業する状況を示す平面図であり、このように作業テーブルT4が壁面Wに接して配置されていて、床面F上で作業テーブルT4と壁面Wとの間に作業ロボットの配置スペースが存在しない場合でも、この実施例の吊下げ型協調作業ロボットR1によれば、その作業テーブルT4上の作業領域に2本の作業腕3を配置して、他の台車型協調作業ロボットR2や作業者M4と共存、協調し、工数のかかる作業を効率的に実施したり、1つの作業対象物に対して集団作業を行ったりすることができる。
FIG. 10 shows a situation where one suspended cooperative robot R1 of the above-described embodiment, the two cart-type cooperative robots R2 described above, and one worker M4 surround the work table T4. Even when the work table T4 is arranged in contact with the wall surface W in this way and there is no work robot placement space between the work table T4 and the wall surface W on the floor surface F, According to the suspended cooperative robot R1 of this embodiment, two
図11は、この発明の参考例としての2台の吊下げ型協調作業ロボットR1が作業者M5と共存、協調して作業するセル生産現場の全体を示す透視図、また図12(a),(b)および(c)は、上記参考例の2台の吊下げ型協調作業ロボットR1の支柱5の支持構造の一例を示す天井Cの断面図、支柱上部の部分断面図および支柱上部の斜視図、そして図13(a),(b)および(c)は、上記参考例の吊下げ型協調作業ロボットR1の支柱5の支持構造の他の一例を示す天井Cの断面図、支柱上部の側面図および支柱上部の斜視図である。なお、図中先の実施例と同様の部分はそれと同一の符号にて示す。
FIG. 11 is a perspective view showing the entire cell production site where two suspended cooperative robots R1 as reference examples of the present invention coexist and work together with the worker M5, and FIG. (B) and (c) are a cross-sectional view of a ceiling C showing an example of a support structure of the
図11に示すセル生産現場は、床面F上に机T5を、ベルトコンベヤVに沿わせて配置して具えており、机T5には作業者M5が配置され、作業者M5は、机T5上で複数種類の部品PTを組み合わせて製品G1を組み立てて、その製品G1を箱Bに並べて詰める。 The cell production site shown in FIG. 11 includes a desk T5 arranged on the floor F along the belt conveyor V, and an operator M5 is arranged on the desk T5. The product G1 is assembled by combining a plurality of types of parts PT above, and the product G1 is arranged in a box B and packed.
ベルトコンベヤVの上方および自動搬送台車AWの上方の作業位置には、この参考例の2台の吊下げ型協調作業ロボットR1が、作業者M5と共存、協調して作業するように配置されており、ここで、図中右側の吊下げ型協調作業ロボットR1は、ベルトコンベヤVで運ばれてきた部品PTを机T5上に移載し、図中左側の吊下げ型協調作業ロボットR1は、製品G1が詰められた箱Bを机T5上から自動搬送台車AW上に移載する。
At the work position above the belt conveyor V and above the automatic conveyance carriage AW, the two suspended cooperative work robots R1 of this reference example are arranged so as to coexist and work together with the worker M5. Here, the suspended cooperative robot R1 on the right side in the figure transfers the part PT carried on the belt conveyor V onto the desk T5, and the suspended cooperative robot R1 on the left side in the figure is The box B packed with the product G1 is transferred from the desk T5 to the automatic conveyance cart AW.
かかる作業を行うこの参考例の2台の吊下げ型協調作業ロボットR1もそれぞれ、先の実施例の吊下げ型協調作業ロボットR1と同様に、2台のテレビカメラ2、2本の作業腕3および胴部4を有する上半身1と、支柱5とを具えるとともに、それら2台のテレビカメラ2およびここでは図示しない光カーテン26等を用いて作業者M5を認識してモータの出力低下や作動停止により作業者M5の安全を確保するここでは図示しない制御装置を具えており、支柱5を天井Cに着脱可能に固定する構成のみ先の実施例の吊下げ型協調作業ロボットR1と異なっているので、ここでは主としてその支柱5を天井Cに固定する構造のみについて説明する。
The two suspended cooperative robots R1 of this reference example that perform such work are each two
すなわち、この作業場所の天井Cは、図12(a)に示すように、床面Fに向いている下板31とその上側に間隔をあけて配置されて図示しない梁材で結合された上板32とを有する二重構造になっており、下板31には、図11に示すように円形の多数の装着孔33が形成され、上板32には、下板31の各装着孔33に対し上下に整列するように円形の凹部34が形成されている。また下板31には、図12(a)に示すように、各装着孔33に隣接して位置決めピン孔35が形成されている。
That is, as shown in FIG. 12A, the ceiling C of this work place is arranged on the upper side of the
一方、この参考例の2台の吊下げ型協調作業ロボットR1の支柱5の上部には、図12(b),(c)に示すように、外周フランジ5aと、その上側に隣接するボス部5bとが形成され、支柱5の、ボス部5bよりも先の上端部はボス部5bよりも細径に形成されており、ボス部5bは天井パネルCの下板31の装着孔33と密に嵌合し、ボス部5bよりも先の上端部は天井パネルCの上板32の凹部34と密に嵌合するように、それぞれ外径を設定されている。
On the other hand, as shown in FIGS. 12 (b) and 12 (c), there are an outer
支柱5の上部にはさらに、図12(b),(c)に示すように、ボス部5bの上側で半径方向へ進退移動可能に支持されて半径方向外方へ突出する二つのロック爪5cと、それらのロック爪5cとそれぞれ一体をなすとともに外周フランジ5aの下側で半径方向へ進退移動可能に支持されて半径方向外方へ突出する二つのロック解除ボタン5dと、それらロック爪5cおよびロック解除ボタン5dを突出方向へ常時附勢するスプリング5eとが設けられており、加えて、図12(b),(c)に示すように、外周フランジ5aの上面には位置決めピン5fが突設されている。
Further, as shown in FIGS. 12B and 12C, two
この参考例の2台の吊下げ型協調作業ロボットR1は、かかる支柱5の上部を、天井パネルCの下板31の多数の装着孔33のうち、ベルトコンベヤVの上方および自動搬送台車AWの上方にそれぞれ位置する装着孔33内に選択的に、ロック解除ボタン5dを押してロック爪5cを引っ込めた状態で差し込んで、支柱5のボス部5bを下板31の装着孔33と密に嵌合させるとともに、支柱5の上端部を上板32の凹部34に密に嵌合させて支柱5の傾きを防止し、外周フランジ5aの上面を下板31の下面に当接させて上下方向の位置決めをし、位置決めピン5fを位置決めピン孔35に密に嵌合させて支柱5を回り止めし、その状態でロック解除ボタン5dを解放してロック爪5cを突出させ、下板31の上面にロック爪5cを掛合させることで、天井パネルCに固定支持される。
The two suspended cooperative work robots R1 of this reference example have the upper part of the
また、この参考例の2台の吊下げ型協調作業ロボットR1に対する電源供給および制御は、先の実施例におけると同様、床面F上に設けた図示しない制御装置により、その制御装置から壁面の裏側を通して天井パネルCの裏側まで敷設した図示しない電気ケーブルおよびその端部の図示しないコネクタを介して行われる。
Further, the power supply and control for the two suspended cooperative robots R1 of this reference example are performed by the control device (not shown) provided on the floor surface F from the control device to the wall surface as in the previous embodiment. This is performed through an electric cable (not shown) laid through the back side to the back side of the ceiling panel C and a connector (not shown) at the end thereof.
そして、このセル生産現場から吊下げ型協調作業ロボットR1を撤去する場合には、その吊下げ型協調作業ロボットR1を人手等で下から支持した状態で、ロック解除ボタン5dを押してロック爪5cを引っ込めれば、支柱5の上部を装着孔33から引き抜いて吊下げ型協調作業ロボットR1を天井パネルCから容易に取り外すことができる。
Then, when removing the suspended cooperative robot R1 from the cell production site, the
これにより、この参考例の2台の吊下げ型協調作業ロボットR1は、それぞれ天井Cによって支柱5の上部を着脱可能に固定支持され、その支柱5を介して上半身1ひいては胴部4を吊下げられて作業腕3を作業場所に配置し、それらの2本の作業腕3で、互いに協調作動して製品G1や箱Bを持ち上げ、製品G1や箱Bの搬送等を行うことができ、また各吊下げ型協調作業ロボットR1は先の実施例と同様、2台のテレビカメラ2が撮像する画像から製品G1や箱B等の種類をパターンマッチング等の画像処理によって認識するとともに、それら製品G1や箱B等の三次元位置を三角測量や写真測量等により計測して、2本の作業腕3をそれら製品G1や箱B等の認識した種類および計測した位置に応じて適宜作動させ、製品G1や箱Bの上記搬送等を行うことができる。
As a result, the two suspended cooperative robots R1 of this reference example are fixedly supported by the ceiling C so that the upper part of the
従って、この参考例の吊下げ型協調作業ロボットR1によっても、先の実施例の吊下げ型協調作業ロボットR1と同様、セル生産の現場等の作業者と共存、協調する作業場所に投入する場合に、支柱5を介して胴部4を吊下げて作業腕3を作業位置に配置するので、作業場所の近傍の床面F上にベルトコンベヤVや自動搬送台車AW等の障害物があっても作業腕3を作業位置に配置して作業することができ、また、上述のように制御装置の機能に作業者M5に対する安全対策が施されているので、作業者M5は吊下げ型協調作業ロボットR1との協調作業を安全に行うことができ、しかもロック解除ボタン5dの操作で装着孔33に対して支柱5を着脱できるので、吊下げ型協調作業ロボットR1を作業場所の任意の作業位置に容易に配置することができる。
Therefore, when the suspended cooperative robot R1 of this reference example is also put into a work place where it coexists and cooperates with an operator at the cell production site or the like, similar to the suspended cooperative robot R1 of the previous embodiment. In addition, since the body 4 is suspended through the
なお、上記例では支柱5の上部を、ロック爪5cを用いて天井Cに取り外し可能に固定支持しているが、これに代えて、図13(a),(b)および(c)に例示する支持構造を用いることもでき、この支持構造では、天井Cの下板31に、各装着孔33を囲繞して下板31の下面から突出するとともに外周面に雄ねじを有するねじ部36を形成し、そのねじ部36と装着孔33とにかけて軸線方向へ延在するキー溝37を形成する一方、支柱5の上部に、下端部に内周フランジ5gを有するとともに内周面に雌ねじ5hを有する環状のナット5iを下から挿通して、その内周フランジ5gを支柱5の上部の外周フランジ5aに掛合させ、さらに支柱5の、外周フランジ5aの上側に隣接するボス部5bに軸線方向へ延在するキー5jを突設している。
In the above example, the upper portion of the
この支持構造によれば、吊下げ型協調作業ロボットR1は、その支柱5の上部を、天井Cの下板31の多数の装着孔33のうち、ベルトコンベヤVの上方および自動搬送台車AWの上方にそれぞれ位置する装着孔33内に選択的に差し込んで、支柱5のボス部5bを下板31の装着孔33と密に嵌合させるとともに、支柱5の上端部を上板32の凹部34に密に嵌合させて支柱5の傾きを防止し、外周フランジ5aの上面を下板31の装着孔33の周囲のねじ部36の下面に当接させて上下方向の位置決めをし、キー5jをキー溝37に密に嵌合させて支柱5を回り止めし、その状態でナット5iの雌ねじ5hをねじ部36の雄ねじに螺合させてナット5iを締め込むことで、天井Cに固定支持される。
According to this support structure, the suspended cooperative robot R1 has an upper portion of the
そして、このセル生産現場から吊下げ型協調作業ロボットR1を撤去する場合には、その吊下げ型協調作業ロボットR1を人手等で下から支持した状態で、ナット5iを緩めれば、支柱5の上部を装着孔33から引き抜いて吊下げ型協調作業ロボットR1を天井パネルCから容易に取り外すことができる。
Then, when removing the suspended cooperative robot R1 from the cell production site, if the
以上、図示例に基づき説明したが、本発明は上述した実施例に限定されるものでなく、特許請求の範囲の記載範囲内で適宜変更することができるものであり、例えば、上記実施例の吊下げ型協調作業ロボットR1は双腕ロボットとしたが、本発明の適用対象の吊下げ型協調作業ロボットは片腕のロボットでも良い。また、上記実施例の吊下げ型協調作業ロボットR1は肩ヨー軸の軸線が傾斜しているが、本発明の適用対象の吊下げ型協調作業ロボットは肩ヨー軸の軸線が鉛直方向へ延在するロボットでも良い。 Although the present invention has been described based on the illustrated examples, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be appropriately changed within the scope of the claims. Although the suspended cooperative robot R1 is a double-arm robot, the suspended cooperative robot to which the present invention is applied may be a one-arm robot. Moreover, although the axis of the shoulder yaw axis is inclined in the suspended cooperative robot R1 of the above embodiment, the axis of the shoulder yaw axis extends in the vertical direction in the suspended cooperative robot to which the present invention is applied. A robot that works.
さらに、吊下げ型協調作業ロボットに対する電源供給および制御は、上記実施例では床面上に設けた制御装置から電気ケーブルを介して行っているが、吊下げ型協調作業ロボットの胴部や支柱等に設けたバッテリおよび制御装置で行うようにしても良い。また、撮像手段をハンドにも設置して、胴部に設けた撮像手段で机や作業台を認識する一方、ハンドに設けた撮像手段で部品や製品を認識するようにしても良い。 Furthermore, power supply and control for the suspended cooperative robot is performed via an electric cable from the control device provided on the floor surface in the above embodiment. You may make it carry out with the battery and control apparatus which were provided in. Further, the imaging unit may be installed in the hand so that the imaging unit provided on the body recognizes a desk or a work table, while the imaging unit provided on the hand recognizes a part or a product.
かくしてこの発明の吊下げ型協調作業ロボットによれば、セル生産の現場等の人と共存、協調する作業場所に協調作業ロボットを投入する場合に、支持部材を介して胴部を天井又は壁から吊下げてその胴部および作業腕を作業場所内の作業位置に配置するので、作業位置の近傍の床上に障害物があっても協調作業ロボットの作業腕を作業位置で作業させることができ、その作業腕が、可動部を逆入力可能に駆動する関節を持ち、また出力制御手段が、作業が人と共存、協調して行う作業であることを認識すると、作業腕の関節を作動させるモータの出力を低下させるので、協調作業ロボットを作業位置に防護柵なしで配置してその作業腕と作業者との間で接触が生じても作業者の安全を確保できる本質安全設計がなされており、しかも制御手段が、撮像手段が撮像した画像に基づき作業場所での作業対象物と当該協調作業ロボットとの相対位置を認識し、その相対位置に基づき作業対象物に対する作業を作業腕に行わせるので、投入の際に高精度な位置決めも作業命令の大規模な改変も要せず協調作業ロボットに作業を行わせることができる。 Thus, according to the suspended cooperative work robot of the present invention, when the cooperative work robot is introduced into a work place that coexists and cooperates with a person at the cell production site or the like, the trunk is removed from the ceiling or wall via the support member. Because it is suspended and its trunk and work arm are placed at the work position in the work place, even if there are obstacles on the floor near the work position, the work arm of the cooperative work robot can work at the work position, If the work arm has a joint that drives the movable part so as to allow reverse input, and the output control means recognizes that the work is a work that coexists and cooperates with a person, a motor that operates the joint of the work arm Therefore, even if contact occurs between the work arm and the worker, the intrinsic safety design has been made. And control hand However, the relative position between the work object at the work place and the cooperative work robot is recognized based on the image picked up by the image pickup means, and the work arm performs work on the work object based on the relative position. In this case, it is possible to cause the cooperative work robot to perform work without requiring high-precision positioning and large-scale modification of work instructions.
1 上半身
2 テレビカメラ
3 作業腕
3a 上腕
3b 下腕
4 胴部
5 支柱
5a 外周フランジ
5b ボス部
5c ロック爪
5d ロック解除ボタン
5e スプリング
5f 位置決めピン
5g 内周フランジ
5h 雌ねじ
5i ナット
5j キー
6 支持板
7 首部関節
8 胴部関節
9 ハンド
10 肩関節
11 肘関節
12 手首関節
13 肩ブラケット
14 台座
14a 筒状支持部
14b ブラケット板
14c 長孔
15 取り付け板
15a ねじ孔
15b 配線取り回し孔
16 ボルト
17 台車
21 作業対象物認識部
22 作動制御部
23 作業者認識部
24 出力制御部
25 協調指示スイッチ
26 光カーテン
26a,26b 柱
27 感圧マット
31 下板
32 上板
33 装着孔
34 凹部
35 ピン孔
36 ねじ部
37 キー溝
AW 自動搬送台車
B 箱
C 天井
CM クロスマーク
F 床面
G1,G2 製品
L 照明器具
M モータ
M1〜M5 作業者
MW 手押し式台車
P パレット
P1〜P4 ピッチ軸線
PT 部品
R ロール軸線
R1 吊下げ型協調作業ロボット
R2 台車型協調作業ロボット
S 部品棚
T1〜T5 机
W 壁面
WT 作業台
Y1〜Y3 ヨー軸線
V ベルトコンベヤ
DESCRIPTION OF
Claims (3)
可動部を逆入力可能に駆動する関節を持つ少なくとも1本の作業腕と、
前記作業腕を支持する胴部と、
作業場所の天井又は壁に基部を着脱可能に固定されて吊り下げられるとともに先端部で前記胴部と前記撮像手段とを支持する支持部材と、
前記撮像手段が撮像した画像に基づき前記作業場所での作業対象物と当該協調作業ロボットとの相対位置を認識し、その相対位置に基づき前記作業対象物に対する作業を前記作業腕に行わせる作動制御手段と、
前記作業が人と共存、協調して行う作業であることを認識すると、前記作業腕の関節を作動させるモータの出力を低下させる出力制御手段と、
天井または壁にあらかじめ固定された取り付け部材に着脱可能かつ装着位置変更可能に装着されるブラケット板を有する台座と、
を具えてなり、
前記台座は、前記ブラケット板に基端部を固定されて前記支持部材の基部を昇降可能に支持する筒状支持部と、その筒状支持部内に収容されて前記支持部材の基部を当該協調作業ロボットの重量と概ね釣り合う力で常時上向きに附勢するバランサスプリングと、前記支持部材の基部を任意の昇降位置で前記筒状支持部に固定するストッパとを有しており、
前記支持部材は、前記台座を介して前記取り付け部材に前記基部を着脱可能かつ手動伸縮可能に装着されるものであり、
前記撮像手段は、前記胴部の下端部に設けられ、前記胴部を介して前記支持部材で支持されている2台のテレビカメラを有し、
前記作動制御手段は、前記2台のテレビカメラが撮像した画像に基づき三角測量の原理によって、前記取り付け部材への前記台座のブラケット板の装着位置の変更および前記支持部材の手動伸縮にかかわらず前記作業場所での作業対象物と当該協調作業ロボットとの相対位置を認識し、
前記出力制御手段は、前記撮像手段が有する2台のテレビカメラが撮像した画像と、前記作業場所に設けられた作業者検知センサの出力信号との少なくとも一方に基づき、前記作業が人と共存、協調して行う作業であることを認識するものであることを特徴とする、吊下げ型協調作業ロボット。 Imaging means;
At least one working arm having a joint that drives the movable part so as to allow reverse input;
A torso for supporting the working arm;
A support member that is fixedly detachably fixed to the ceiling or wall of the work place, and that supports the trunk and the imaging means at the tip,
Operation control for recognizing the relative position of the work object at the work place and the cooperative work robot based on the image picked up by the image pickup means and causing the work arm to perform work on the work object based on the relative position. Means,
Recognizing that the work is a work that coexists and co-exists with a person, output control means for reducing the output of the motor that operates the joint of the work arm;
A pedestal having a bracket plate that is detachably attached to a mounting member fixed in advance to a ceiling or a wall and that can be attached to a mounting position; and
With
The pedestal has a base end portion fixed to the bracket plate to support the base portion of the support member so that the base portion can be moved up and down, and the base portion of the support member accommodated in the cylindrical support portion for the cooperative work It has a balancer spring that constantly biases upward with a force that roughly balances the weight of the robot, and a stopper that fixes the base of the support member to the cylindrical support at an arbitrary lifting position,
The support member is attached to the attachment member via the pedestal so that the base is detachable and can be manually extended and retracted ,
The imaging means includes two television cameras that are provided at the lower end of the trunk and are supported by the support member via the trunk.
The operation control means is based on the principle of triangulation based on images taken by the two television cameras, regardless of a change in the mounting position of the bracket plate of the pedestal to the mounting member and manual expansion and contraction of the support member. Recognize the relative position of the work object at the work place and the cooperative work robot ,
The output control means is based on at least one of an image picked up by two television cameras included in the image pickup means and an output signal of a worker detection sensor provided at the work place. A suspended collaborative work robot characterized by recognizing that it is a collaborative work.
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