JP6273084B2 - ロボットシステムおよびワークの搬送方法 - Google Patents

Description

この発明は、ロボットシステムおよびワークの搬送方法に関する。

従来、パレットに配置されたワークの配置状態を検出するためのレーザおよびＣＣＤカメラ（検出器）が設けられるロボット（ロボットシステム）が知られている（たとえば、特許文献１参照）。このロボットには、ワークを把持するためのハンドが設けられている。また、レーザおよびＣＣＤカメラは、ハンドに取り付けられている。すなわち、１台のロボットに、ハンド、レーザおよびＣＣＤカメラが取り付けられている。そして、パレットに配置された（パレタイズされた）複数のワークにレーザ光が照射されるとともに、ワークから反射されるレーザ光をＣＣＤカメラによって検出することにより、ワークの形状および方向が検出される。その後、検出されたワークの形状および方向に基づいて、ロボットのハンドによりワークが把持されるとともに、搬送（デパレタイズ）される。

特開２００１−３１７９１１号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載のロボットでは、１台のロボットに、ハンド、レーザおよびＣＣＤカメラが取り付けられているため、ワークの形状および方向を検出する動作と、ワークを移動する動作とを別個に行う（直列的に行う）必要があるという不都合がある。このため、ワークの形状および方向を検出してからワークを把持して搬送するまでの一連の作業のタクトタイムが長くなるという問題点がある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、ワークの保持および搬送の一連の作業のタクトタイムを短くすることが可能なロボットシステムおよびワークの搬送方法を提供することである。

上記目的を達成するために、第１の局面によるロボットシステムは、ワーク配置部に配置されたワークを保持する保持部が取り付けられるとともに、保持部により保持されたワークを搬送するための第１ロボットアームと、ワーク配置部に配置されたワークの配置状態に基づいて第１ロボットアームを動作させるために、ワーク配置部に配置されたワークの配置状態を検出する検出部が取り付けられる第２ロボットアームと、第１ロボットアームの動作中に、第２ロボットアームの検出部により、ワーク配置部に配置されたワークの配置状態を検出するように制御する検出動作司令手段と、第１ロボットアームに衝突するのを避けるように第２ロボットアームを退避させるように制御する退避動作指令手段とを備え、検出動作司令手段は、第１ロボットアームの保持部によりワーク配置部に配置されたワークを保持する動作を開始してから、ワークを搬送し、ワークを載置するための載置部に載置するまでの間に、第２ロボットアームの検出部を、第１ロボットアームによるワークを保持する動作と干渉する位置である検出位置に移動させ、検出部によりワークの検出を開始する制御を行うように構成され、退避動作指令手段は、第１ロボットアームの保持部により保持されたワークを、載置部に載置した後、第１ロボットアームがワーク配置部の近傍に移動するのと並行して、第２ロボットアームを検出位置から退避させるように制御するように構成されており、検出部は、ワークに向かってレーザ光を照射するレーザ光照射部と、ワークから反射されるレーザ光を検出するためのカメラとを含み、検出動作司令手段は、第１ロボットアームの動作中に、レーザ光照射部によりワークに向かってレーザ光を照射するとともに、カメラによりワークから反射されるレーザ光を検出して、ワーク配置部に配置された次に保持するワークの平面視における中心位置を検出するように制御するように構成されており、ワーク配置部には、複数のワークが積み上げられており、検出動作司令手段は、最上段に配置されたワークのうちから次に保持するワークを特定するとともに、特定したワークの平面視における中心位置を検出するように制御するように構成されている。
第２の局面によるロボットシステムは、ワーク配置部に配置されたワークを保持する保持部が取り付けられるとともに、保持部により保持されたワークを搬送するための第１ロボットアームと、ワーク配置部に配置されたワークの配置状態に基づいて第１ロボットアームを動作させるために、ワーク配置部に配置されたワークの配置状態を検出する検出部が取り付けられる第２ロボットアームと、第１ロボットアームの動作中に、第２ロボットアームの検出部により、ワーク配置部に配置されたワークの配置状態を検出するように制御する検出動作司令手段と、第１ロボットアームに衝突するのを避けるように第２ロボットアームを退避させるように制御する退避動作指令手段とを備え、検出動作司令手段は、第１ロボットアームの保持部によりワーク配置部に配置されたワークを保持する動作を開始してから、ワークを搬送し、ワークを載置するための載置部に載置するまでの間に、第２ロボットアームの検出部を、第１ロボットアームによるワークを保持する動作と干渉する位置である検出位置に移動させ、検出部によりワークの検出を開始する制御を行うように構成され、退避動作指令手段は、第１ロボットアームの保持部により保持されたワークを、載置部に載置した後、第１ロボットアームがワーク配置部の近傍に移動するのと並行して、第２ロボットアームを検出位置から退避させるように制御するように構成されており、ワーク配置部は、複数設けられ、第２ロボットアームは、複数のワーク配置部に対して１台配置されており、検出動作司令手段は、複数のワーク配置部にそれぞれ配置されたワークを１台の第２ロボットアームに取り付けられる検出部により検出するように制御するように構成されている。
第３の局面によるロボットシステムは、ワーク配置部に配置されたワークを保持する保持部が取り付けられるとともに、保持部により保持されたワークを搬送するための第１ロボットアームと、ワーク配置部に配置されたワークの配置状態に基づいて第１ロボットアームを動作させるために、ワーク配置部に配置されたワークの配置状態を検出する検出部が取り付けられる第２ロボットアームと、第１ロボットアームの動作中に、第２ロボットアームの検出部により、ワーク配置部に配置されたワークの配置状態を検出するように制御する検出動作司令手段と、第１ロボットアームに衝突するのを避けるように第２ロボットアームを退避させるように制御する退避動作指令手段とを備え、検出動作司令手段は、第１ロボットアームの保持部によりワーク配置部に配置されたワークを保持する動作を開始してから、ワークを搬送し、ワークを載置するための載置部に載置するまでの間に、第２ロボットアームの検出部を、第１ロボットアームによるワークを保持する動作と干渉する位置である検出位置に移動させ、検出部によりワークの検出を開始する制御を行うように構成され、退避動作指令手段は、第１ロボットアームの保持部により保持されたワークを、載置部に載置した後、第１ロボットアームがワーク配置部の近傍に移動するのと並行して、第２ロボットアームを検出位置から退避させるように制御するように構成されており、ワーク配置部には、複数のワークが積み上げられており、検出動作司令手段は、第１ロボットアームの動作中に、第２ロボットアームの検出部により、ワーク配置部に配置されたワークを上方および側方から検出するように制御するように構成されている。

この第１の局面によるロボットシステムでは、上記のように、第１ロボットアームの動作中に、第２ロボットアームの検出部により、ワーク配置部に配置されたワークの配置状態を検出するように制御する検出動作司令手段を備えることによって、第１ロボットアームの動作と第２ロボットアームの検出部による検出動作とを並行して行うことができるので、第１ロボットアームおよび第２ロボットアームによるワークの保持および搬送の一連の作業のタクトタイムを短くすることができる。

第４の局面によるワークの搬送方法は、第１ロボットアームの保持部によりワーク配置部に配置されたワークを保持するとともにワークを搬送する工程と、第１ロボットアームの動作中に、第２ロボットアームに取り付けられる検出部により、ワーク配置部に配置されたワークの配置状態を検出する工程と、第１ロボットアームに衝突するのを避けるように検出部が取り付けられる第２ロボットアームを退避させる工程とを備え、ワークの配置状態を検出する工程は、第１ロボットアームの保持部によりワーク配置部に配置されたワークを保持する動作を開始してから、ワークを搬送し、ワークを載置するための載置部に載置するまでの間に、第２ロボットアームの検出部を、第１ロボットアームによるワークを保持する動作と干渉する位置である検出位置に移動させ、検出部によりワークの検出を開始する工程を含み、第２ロボットアームを退避させる工程は、第１ロボットアームの保持部により保持されたワークを、載置部に載置した後、第１ロボットアームがワーク配置部の近傍に移動するのと並行して、第２ロボットアームを検出位置から退避させる工程を含み、検出部は、ワークに向かってレーザ光を照射するレーザ光照射部と、ワークから反射されるレーザ光を検出するためのカメラとを含み、ワークの配置状態を検出する工程は、第１ロボットアームの動作中に、レーザ光照射部によりワークに向かってレーザ光を照射するとともに、カメラによりワークから反射されるレーザ光を検出して、ワーク配置部に配置された次に保持するワークの平面視における中心位置を検出する工程を含み、ワーク配置部には、複数のワークが積み上げられており、ワークの配置状態を検出する工程は、最上段に配置されたワークのうちから次に保持するワークを特定するとともに、特定したワークの平面視における中心位置を検出する工程を含む。

この第２の局面によるワークの搬送方法では、第１ロボットアームの動作中に、第２ロボットアームに取り付けられる検出部により、ワーク配置部に配置されたワークの配置状態を検出する工程を備えることによって、第１ロボットアームの動作と第２ロボットアームの検出部による検出動作とを並行して行うことができるので、第１ロボットアームおよび第２ロボットアームによるワークの保持および搬送の一連の作業のタクトタイムを短くすることが可能なワークの搬送方法を提供することができる。

上記のように構成することによって、ワークの保持および搬送の一連の作業のタクトタイムを短くすることができる。

第１実施形態によるロボットシステムの全体図である。 第１実施形態によるロボットシステムを上方から見た図である。 第１実施形態によるロボットシステムのブロック図である。 第１実施形態によるロボットシステムの動作を説明するためのフロー図である。 第１実施形態によるロボットシステムの保持動作を説明するための図である。 第１実施形態によるロボットシステムの搬送動作を説明するための図である。 第１実施形態によるロボットシステムの載置動作および検出動作を説明するための図である。 第１実施形態によるロボットシステムの退避動作を説明するための図である。 第１実施形態によるロボットシステムのレーザ光照射部およびカメラの高さ位置の調整動作を説明するための図である。 第２実施形態によるロボットシステムを上方から見た図である。 第２実施形態によるロボットシステムの動作を説明するためのフロー図である。 第１実施形態の第１変形例によるロボットシステムを説明するための図である。 第１実施形態の第２変形例によるロボットシステムを説明するための図である。

以下、本実施形態を図面に基づいて説明する。

（第１実施形態）
まず、図１および図２を参照して、第１実施形態によるロボットシステム１００の構成について説明する。

図１に示すように、ロボットシステム１００は、ロボット１（デパレタイズ用ロボット１）と、ロボット２（検出用ロボット２）とを備えている。ロボット１およびロボット２は、たとえば垂直多関節ロボットからなる。また、ロボット１およびロボット２の近傍（矢印Ｘ１方向側）には、複数のワーク２００が積み上げられたパレット２０１が配置されている。なお、ワーク２００は、たとえば、箱状のワーク２００からなる。また、パレット２０１は、箱形状を有する。また、ロボット１の近傍（矢印Ｙ１方向側）には、ワーク２００が載置（搬送）されるコンベア２０２が配置されている。なお、パレット２０１は、「ワーク配置部」の一例である。また、コンベア２０２は、「載置部」の一例である。

図２に示すように、ロボット１には、ロボット１の動作を制御するためのロボットコントローラ３が接続されている。また、ロボット２には、ロボット２の動作を制御するためのロボットコントローラ４が接続されている。ロボットコントローラ３およびロボットコントローラ４は、ロボットシステム１００全体の動作を制御するＰＬＣ（ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｌｏｇｉｃ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）５に接続されている。また、ＰＬＣ５には、後述するレーザ光照射部２５およびカメラ２６からの検出信号に基づいてワーク２００の配置状態を計測する計測部６が接続されている。なお、図１および図５〜図８では、ロボットコントローラ３、ロボットコントローラ４、ＰＬＣ５および計測部６は、省略されている。また、ロボットコントローラ３は、「保持動作指令手段」の一例である。また、ロボットコントローラ４は、「検出動作司令手段」および「退避動作指令手段」の一例である。また、ＰＬＣ５は、「保持動作指令手段」、「検出動作司令手段」および「退避動作指令手段」の一例である。

図１に示すように、ロボット１は、ロボット本体１１と、ロボット本体１１の先端に取り付けられワーク２００を吸着して保持するためのロボットハンド１２とを含む。また、ロボット本体１１は、基台１３およびロボットアーム１４（デパレタイズ用ロボットアーム１４）を有している。

基台１３はフロア・壁・天井等の設置面Ｆに固定されている。ロボットアーム１４は本実施形態では、６自由度を有して構成されている。ロボットアーム１４は複数のアーム構造体を有しており、設置面Ｆに対して垂直な回転軸Ａ１まわりにアーム構造体３１が基台１３に対して回転可能に連結されている。アーム構造体３２は、回転軸Ａ１に対して垂直な回転軸Ａ２まわりに回転可能にアーム構造体３１に連結されている。アーム構造体３３は、回転軸Ａ２に対して平行な回転軸Ａ３まわりに回転可能にアーム構造体３２に連結されている。アーム構造体３４は、回転軸Ａ３に対して垂直な回転軸Ａ４まわりに回転可能にアーム構造体３３に連結されている。アーム構造体３５は、回転軸Ａ４に対して垂直な回転軸Ａ５まわりに回転可能にアーム構造体３４に連結されている。アーム構造体３６は、回転軸Ａ５に対して垂直な回転軸Ａ６まわりに回転可能にアーム構造体３５に連結されている。なお、ここでいう「平行」「垂直」は必ずしも厳密に定義されるものではなく、実質的なものであればよい。各回転軸Ａ１〜Ａ６にはそれぞれサーボモータが設けられており、各サーボモータはそれぞれの回転位置を検出するエンコーダを有している。各サーボモータはロボットコントローラ３に接続されており、ロボットコントローラ３の指令に基づいて各サーボモータが動作するように構成されている。

ロボットハンド１２は、ロボットアーム１４の先端に取り付けられている。また、ロボットハンド１２には、ワーク２００を吸着して保持するための複数の吸着部１５が設けられている。ロボット１（ロボットアーム１４）は、ロボットハンド１２により保持（吸着）されたワーク２００を搬送するように構成されている。なお、ロボットアーム１４（デパレタイズ用ロボットアーム１４）は、「第１ロボットアーム」の一例である。また、ロボットハンド１２は、「保持部」の一例である。

また、ロボット２は、ロボット本体２１と、ロボット本体２１の先端に取り付けられるロボットハンド２２とを含む。また、ロボット本体２１は、基台２３およびロボットアーム２４（検出用ロボットアーム２４）を有している。

基台２３はフロア・壁・天井等の設置面Ｆに固定されている。ロボットアーム２４は本実施形態では、５自由度を有して構成されている。ロボットアーム２４は複数のアーム構造体を有しており、設置面Ｆに対して垂直な回転軸ＡＡ１まわりにアーム構造体４１が基台２３に対して回転可能に連結されている。アーム構造体４２は、回転軸ＡＡ１に対して垂直な回転軸ＡＡ２まわりに回転可能にアーム構造体４１に連結されている。アーム構造体４３は、回転軸ＡＡ２に対して平行な回転軸ＡＡ３まわりに回転可能にアーム構造体４２に連結されている。アーム構造体４４は、回転軸ＡＡ３に対して垂直な回転軸ＡＡ４まわりに回転可能にアーム構造体４３に連結されている。アーム構造体４５は、回転軸ＡＡ４に対して垂直な回転軸ＡＡ５まわりに回転可能にアーム構造体４４に連結されている。なお、ここでいう「平行」「垂直」は必ずしも厳密に定義されるものではなく、実質的なものであればよい。各回転軸ＡＡ１〜ＡＡ５にはそれぞれサーボモータが設けられており、各サーボモータはそれぞれの回転位置を検出するエンコーダを有している。各サーボモータはロボットコントローラ４に接続されており、ロボットコントローラ４の指令に基づいて各サーボモータが動作するように構成されている。

ロボットハンド２２は、ロボットアーム２４の先端に取り付けられている。ロボット２は、パレット２０１に配置されたワーク２００の配置状態に基づいてロボットアーム１４を動作させるために、パレット２０１に配置されたワーク２００の配置状態を後述するレーザ光照射部２５およびカメラ２６により検出するように構成されている。

ここで、第１実施形態では、図２に示すように、ロボットハンド２２には、ワーク２００に向かってレーザ光を照射する４つのレーザ光照射部２５と、ワーク２００から反射されるレーザ光を検出するための２つのカメラ２６（ステレオカメラ）とが取り付けられている。また、レーザ光照射部２５およびカメラ２６は、たとえばパーソナルコンピュータ（ＰＣ）からなる計測部６（図３参照）を介して、ＰＬＣ５に接続されている。なお、レーザ光照射部２５およびカメラ２６は、「検出部」の一例である。そして、４つのレーザ光照射部２５によりワーク２００に向かってレーザ光をたとえば十字状に（交差するように）照射されるとともに、２つのカメラ２６によりワーク２００から反射されるレーザ光が検出（撮影）される。そして、検出結果（撮影された画像）に基づいて、上方から見たワーク２００の４つの辺２００ａ、および、ワーク２００の中心位置（点Ｃ）が計測部６により算出（計測）されるように構成されている。なお、ワーク２００から反射されるレーザ光に基づいて、ワーク２００の高さ位置（レーザ光照射部２５およびカメラ２６からワーク２００までの間の距離）も計測部６により算出されるように構成されている。

また、図３に示すように、ロボットコントローラ３には、制御部３１と記憶部３２とが設けられている。また、ロボットコントローラ４には、制御部４１と記憶部４２とが設けられている。また、ＰＬＣ５には、制御部５１と記憶部５２とが設けられている。

ここで、第１実施形態では、ＰＬＣ５およびロボットコントローラ４は、ロボットアーム１４の動作中（パレット２０１に積み上げられたワーク２００の積み下ろし（デパレタイズ）動作中）に、ロボットアーム２４のレーザ光照射部２５およびカメラ２６により、パレット２０１に配置されたワーク２００の配置状態を検出する検出動作を行わせるように制御するように構成されている。そして、ロボットコントローラ３およびＰＬＣ５は、ロボットアーム１４の動作中に検出されたパレット２０１に配置されたワーク２００の配置状態に基づいて、ロボットアーム１４のロボットハンド１２により、パレット２０１に配置されたワーク２００を保持する保持動作を行わせるように制御するように構成されている。

具体的には、第１実施形態では、ロボットコントローラ４およびＰＬＣ５は、ロボットアーム１４のロボットハンド１２によりパレット２０１に配置されたワーク２００を保持する動作を開始してから、ワーク２００を搬送し、再びロボットアーム１４のロボットハンド１２によりパレット２０１に配置されたワーク２００を保持する動作を開始するまでの間に、ロボットアーム２４のレーザ光照射部２５およびカメラ２６により、パレット２０１に配置されたワーク２００の配置状態を検出するように制御するように構成されている。また、ロボットアーム２４のレーザ光照射部２５およびカメラ２６によるワーク２００の検出動作に要する時間（たとえば約２秒）は、ロボットアーム１４によってワーク２００が保持されてから、再びパレット２０１に配置されたワーク２００を保持する動作を開始するまでの時間（たとえば約６秒）よりも短くなるように構成されている。また、ロボットコントローラ４およびＰＬＣ５は、ロボットアーム１４のロボットハンド１２によりパレット２０１に配置されたワーク２００を、ワーク２００を載置するためのコンベア２０２に載置するまでの間に、ロボットアーム２４のレーザ光照射部２５およびカメラ２６により、パレット２０１に配置されたワーク２００の検出を開始するように制御するように構成されている。

また、第１実施形態では、ロボットコントローラ４およびＰＬＣ５は、ロボットアーム１４のロボットハンド１２により保持されたワーク２００を、ワーク２００を載置するためのコンベア２０２に載置した後、ロボットアーム１４がパレット２０１の近傍に移動する前に、ロボットアーム１４に衝突するのを避けるようにレーザ光照射部２５およびカメラ２６が取り付けられるロボットアーム２４をパレット２０１の近傍から退避させる退避動作を行わせるように制御するように構成されている。

次に、図４〜図９を参照して、第１実施形態によるロボットシステム１００の動作について説明する。

まず、図４に示すように、ステップＳ１において、図５に示すように、レーザ光照射部２５およびカメラ２６による前回の検出動作によって検出されたパレット２０１の最上段に配置されるワーク２００の配置状態に基づいて、ロボットアーム１４のロボットハンド１２により、ワーク２００が保持される。

次に、ステップＳ２において、図６に示すように、ロボットアーム１４が移動されることにより、ワーク２００がコンベア２０２近傍まで搬送される。そして、ステップＳ３において、図７に示すように、ロボットアーム１４により、ワーク２００がコンベア２０２に載置される。また、ロボットアーム１４によるワーク２００の載置動作と並行して（または、ステップＳ３の搬送動作と並行して）、ロボットアーム２４が移動されることにより、ロボットアーム２４に取り付けられているロボットハンド２２（レーザ光照射部２５およびカメラ２６）がパレット２０１の上方（矢印Ｚ１方向側）に配置される。すなわち、第１実施形態では、ロボットアーム２４を移動させて、ロボットアーム１４の動作の妨げにならない位置（上方）から、パレット２０１に配置されたワーク２００の配置状態が検出される。なお、積み上げられた複数のワーク２００のうちの最上段のワーク２００とレーザ光照射部２５およびカメラ２６との間の間隔が、レーザ光照射部２５およびカメラ２６がワーク２００を検出可能な間隔ｄ（たとえば約１ｍ）に保たれるように、ロボットアーム２４が移動される。

その後、ステップＳ４において、図７に示すように、レーザ光照射部２５によりワーク２００に向かってレーザ光が照射されるとともに、カメラ２６によりワーク２００から反射されるレーザ光が検出されて、パレット２０１に配置された次に保持するワーク２００の平面視における中心位置（Ｃ点、図２参照）が検出される。

次に、ステップＳ５において、図８に示すように、ロボットアーム１４のパレット２０１の近傍への移動が開始される。そして、ロボットアーム１４の移動動作と並行して、ロボットアーム２４が、ロボットアーム１４に衝突するのを避けるようにパレット２０１の近傍からパレット２０１から離れる方向（矢印Ｙ２方向）に退避される。その後、ステップＳ１に戻って、ロボットアーム２４のレーザ光照射部２５およびカメラ２６による今回の検出動作によって検出されたパレット２０１の最上段に配置されるワーク２００の配置状態に基づいて、ロボットアーム１４のロボットハンド１２によるワーク２００の保持動作が開始される。

そして、ステップＳ１〜Ｓ５の動作が、パレット２０１からワーク２００が無くなるまで繰り返される。なお、ステップＳ３において、図９に示すように、ワーク２００の数が減った場合（最上段のワーク２００の高さ位置が小さくなった場合）には、最上段のワーク２００とレーザ光照射部２５およびカメラ２６との間の間隔が、レーザ光照射部２５およびカメラ２６がワーク２００を検出可能な間隔ｄに保たれるように、ロボットアーム２４（ロボットハンド２２）が下方（矢印Ｚ２方向）移動された状態で、レーザ光照射部２５およびカメラ２６によるワーク２００の検出が行われる。

第１実施形態では、上記のように、ロボットアーム１４の動作中に、ロボットアーム２４のレーザ光照射部２５およびカメラ２６により、パレット２０１に配置されたワーク２００の配置状態を検出するように制御するロボットコントローラ４およびＰＬＣ５を備えることによって、ロボットアーム１４の動作とロボットアーム２４のレーザ光照射部２５およびカメラ２６による検出動作とを並行して行うことができるので、ロボットアーム１４およびロボットアーム２４によるワーク２００の保持および搬送の一連の作業のタクトタイムを短くすることができる。

また、第１実施形態では、上記のように、ロボットアーム１４のロボットハンド１２によりパレット２０１に配置されたワーク２００を保持する動作を開始してから、ワーク２００を搬送し、再びロボットアーム１４のロボットハンド１２によりパレット２０１に配置されたワーク２００を保持する動作を開始するまでの間に、ロボットアーム２４のレーザ光照射部２５およびカメラ２６により、パレット２０１に配置されたワーク２００の配置状態を検出するように制御するようにロボットコントローラ４およびＰＬＣ５を構成する。これにより、ロボットアーム１４の保持動作および搬送動作と、ロボットアーム２４のレーザ光照射部２５およびカメラ２６による検出動作とからなる一連の作業のタクトタイムを短くすることができる。

また、第１実施形態では、上記のように、ロボットアーム１４のロボットハンド１２によりパレット２０１に配置されたワーク２００を、ワーク２００を載置するためのコンベア２０２に載置するまでの間に、ロボットアーム２４のレーザ光照射部２５およびカメラ２６によるパレット２０１に配置されたワーク２００の検出を開始するように制御するようにロボットコントローラ４およびＰＬＣ５を構成する。これにより、ロボットアーム１４が次に保持されるワーク２００を保持する動作を開始する間際にワーク２００の検出を開始する場合と異なり、ワーク２００の配置状態の検出が確実に終了された状態で、ロボットアーム１４によるワーク２００の保持動作を開始することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、ロボットコントローラ４およびＰＬＣ５を、ロボットアーム２４を移動させて、ロボットアーム１４の動作の妨げにならない位置から、パレット２０１に配置されたワーク２００の配置状態を検出するように制御するように構成する。これにより、容易に、ロボットアーム１４とロボットアーム２４とが衝突するのを抑制することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、パレット２０１には、複数のワーク２００が積み上げられており、ロボットコントローラ４およびＰＬＣ５を、積み上げられた複数のワーク２００のうちの最上段のワーク２００とレーザ光照射部２５およびカメラ２６との間の間隔をレーザ光照射部２５およびカメラ２６がワーク２００を検出可能な間隔ｄに保つように、ロボットアーム２４を移動させて、パレット２０１に配置されたワーク２００の配置状態を検出するように制御するように構成する。これにより、ワーク２００とレーザ光照射部２５およびカメラ２６との間の間隔を、常にレーザ光照射部２５およびカメラ２６がワーク２００を検出可能な間隔ｄに保つことができるので、ワーク２００の配置状態を確実に検出することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、ロボットアーム１４のロボットハンド１２により保持されたワーク２００を、ワーク２００を載置するためのコンベア２０２に載置した後、ロボットアーム１４がパレット２０１の近傍に移動する前に、ロボットアーム１４に衝突するのを避けるようにレーザ光照射部２５およびカメラ２６が取り付けられるロボットアーム２４をパレット２０１の近傍から退避させるように制御するようにロボットコントローラ４およびＰＬＣ５を構成する。これにより、ロボットアーム１４とロボットアーム２４とが接触することに起因して、ロボットアーム１４とロボットアーム２４とが破損するのを抑制することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、ロボットアーム１４の動作中に検出されたパレット２０１に配置されたワーク２００の配置状態に基づいて、ロボットアーム１４のロボットハンド１２により、パレット２０１に配置されたワーク２００を保持するように制御するようにロボットコントローラ３およびＰＬＣ５を構成する。これにより、タクトタイムを短くしながら、確実に、ロボットアーム１４のロボットハンド１２により、パレット２０１に配置されたワーク２００を保持することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、ロボットコントローラ４およびＰＬＣ５を、ロボットアーム１４によるワーク２００の積み下ろし動作中に、ロボットアーム２４のレーザ光照射部２５およびカメラ２６により、パレット２０１に配置されたワーク２００の配置状態を検出するように制御するように構成する。これにより、タクトタイムを短くしながら、パレット２０１に配置されたワーク２００を積み下ろす（デパレタイズする）ことができる。

また、第１実施形態では、上記のように、ロボットコントローラ４およびＰＬＣ５を、ロボットアーム１４の動作中に、レーザ光照射部２５によりワーク２００に向かってレーザ光を照射するとともに、カメラ２６によりワーク２００から反射されるレーザ光を検出して、パレット２０１に配置された次に保持するワーク２００の平面視における中心位置を検出するように制御するように構成する。これにより、タクトタイムを短くしながら、容易に、次に保持するワーク２００の平面視における中心位置を検出することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、ロボットコントローラ４およびＰＬＣ５を、最上段に配置されたワーク２００のうちから次に保持するワーク２００を特定するとともに、特定したワーク２００の平面視における中心位置を検出するように制御するように構成する。これにより、特定したワーク２００の平面視における中心位置に基づいて、容易に、次に保持するワーク２００を保持することができる。

（第２実施形態）
次に、図１０を参照して、第２実施形態によるロボットシステム１０１の構成について説明する。この第２実施形態では、１つのパレット２０１に対して、１台の検出用ロボット２が設けられていた上記第１実施形態と異なり、２つのパレット２０１および２０３に対して、１台の検出用ロボット２が設けられている。

図１０に示すように、ロボットシステム１０１は、ロボット１（第１デパレタイズ用ロボット１）およびロボット７（第２デパレタイズ用ロボット７）と、ロボット２（検出用ロボット２）とを備えている。ロボット７には、ロボットコントローラ８が接続されている。また、ロボット１の近傍（矢印Ｘ１方向側）には、複数のワーク２００が積み上げられているパレット２０１（第１パレット２０１）が配置されている。また、ロボット１の近傍（矢印Ｙ１方向側）には、ワーク２００が載置および搬送されるコンベア２０２が配置されている。また、ロボット７の近傍（矢印Ｘ１方向側）には、複数のワーク２００が積み上げられているパレット２０３（第２パレット２０３）が配置されている。また、ロボット７の近傍（矢印Ｙ２方向側）には、ワーク２００が載置および搬送されるコンベア２０４が配置されている。なお、ロボットコントローラ８は、「保持動作指令手段」の一例である。また、パレット２０３は、「ワーク配置部」の一例である。また、コンベア２０４は、「載置部」の一例である。

また、第２実施形態では、ロボット２（ロボットアーム２４）は、２つのパレット２０１および２０３に対して１台ずつ配置されているロボット１（ロボットアーム１４）およびロボット７（ロボットアーム７１）の間に配置されている。すなわち、ロボット２（ロボットアーム２４）は、２つのパレット２０１および２０３に対して１台配置されている。そして、ロボットコントローラ４およびＰＬＣ５は、２つのパレット２０１および２０３にそれぞれ配置されたワーク２００を１台のロボットアーム２４に取り付けられるレーザ光照射部２５およびカメラ２６により検出するように制御するように構成されている。なお、ロボットアーム７１は、「第１ロボットアーム」の一例である。また、第２実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。

次に、図４を参照して、第２実施形態によるロボットシステム１０１の動作について説明する。

まず、図４に示すように、ステップＳ１１において、ロボットアーム２４のレーザ光照射部２５およびカメラ２６の前回の検出動作によって検出されたパレット２０１および２０３の最上段に配置されるワーク２００の配置状態に基づいて、ロボットアーム１４（第１デパレタイズ用ロボットアーム１４）のロボットハンド１２およびロボットアーム７１（第２デパレタイズ用ロボットアーム７１）のロボットハンド７２により、ワーク２００が保持される。

次に、ステップＳ１２において、ロボットアーム１４および７１が移動されることにより、ワーク２００がコンベア２０２および２０４近傍まで搬送される。そして、ステップＳ１３において、ロボットアーム１４および７１により、ワーク２００がコンベア２０２および２０４に載置される。また、ステップＳ１３のロボットアーム１４および７１によるワーク２００の載置動作と並行して（または、搬送動作と並行して）、ステップＳ１４において、ロボットアーム２４がパレット２０１の近傍に移動される。その後、ステップＳ１５において、ロボットアーム２４のレーザ光照射部２５およびカメラ２６により、パレット２０１に配置された次に保持するワーク２００が撮影されて平面視における中心位置が検出される。さらに、ステップＳ１６において、ロボットアーム２４がパレット２０３の近傍に移動される。その後、ステップＳ１７において、ロボットアーム２４のレーザ光照射部２５およびカメラ２６により、パレット２０３に配置された次に保持するワーク２００が撮影されて平面視における中心位置が検出される。

次に、ステップＳ１８において、ロボットアーム１４および７１のパレット２０１および２０３の近傍への移動が開始される。そして、ロボットアーム１４および７１の移動動作と並行して、ロボットアーム２４が、パレット２０１および２０３から離れる方向（パレット２０１および２０３の間）に退避される。その後、ステップＳ１１に戻って、今回の検出動作によって検出されたワーク２００の配置状態に基づいて、ロボットアーム１４のロボットハンド１２およびロボットアームの７１のロボットハンド７２によるワーク２００の保持動作が開始される。上記のように、第２実施形態では、２台のロボットアーム１４および７１により、ワーク２００の保持、搬送および載置動作が行われている間に、１台のロボットアーム２４のレーザ光照射部２５およびカメラ２６により、２つのパレット２０１および２０３に配置されているワーク２００が撮影されて配置状態が検出される。

第２実施形態では、上記のように、ロボットアーム２４は、２つのパレット２０１および２０３に対して１台配置されており、ロボットコントローラ４およびＰＬＣ５を、２つのパレット２０１および２０３にそれぞれ配置されたワーク２００を１台のロボットアーム２４に取り付けられるレーザ光照射部２５およびカメラ２６により検出するように制御するように構成する。これにより、２台のロボットアーム２４を設けて、２台のロボットアーム２４にそれぞれ取り付けられるレーザ光照射部２５およびカメラ２６により、２つのパレット２０１および２０３に配置されたワーク２００の配置状態を検出する場合と異なり、簡略化した構成で、２つのパレット２０１および２０３に配置されたワーク２００の配置状態を検出することができる。

また、第２実施形態では、上記のように、ロボットアーム１４および７１を、２つのパレット２０１および２０３に対して１台ずつ配置して、ロボットアーム２４を、２つのパレット２０１および２０３に対して１台ずつ配置されているロボットアーム１４および７１の間に配置する。これにより、容易に、１台のロボットアーム２４により、２台のロボットアーム１４および７１がそれぞれ次に把持するワーク２００の配置状態を検出することができる。

なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

たとえば、上記第１および第２実施形態では、デパレタイズ用ロボットおよび検出用ロボットの２台のロボットを用いて、パレットに配置されたワークの配置状態の検出、保持および搬送を行う例を示したが、１台の双腕ロボットを用いて、パレットに配置されたワークの配置状態の検出、保持および搬送を行うようにしてもよい。デパレタイズ用ロボット、検出用ロボットの制御軸の数も適宜選択可能であり、それぞれ４自由度のロボットアームを用いてもよく、４自由度よりも多くの自由度を有するロボットアームを用いてもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、デパレタイズ用ロボットによりワークをコンベアに載置するまでの間に、検出用ロボットによるワークの配置状態の検出を開始するように構成されている例を示したが、たとえば、図１２に示す第１変形例のように、デパレタイズ用ロボット１によりワーク２００を保持している間に、検出用ロボット２によるワーク２００の配置状態の検出を行ってもよい。具体的には、ロボットコントローラ４およびＰＬＣ５を、ロボットアーム１４のロボットハンド１２によりワーク２００を保持する動作中に、ロボットアーム１４の保持動作の妨げにならない位置（たとえばワーク２００の斜め上方）から、パレット２０１に配置されたワーク２００の配置状態を検出するように制御するように構成する。これにより、ワーク２００の配置状態の検出が、ロボットアーム１４がワーク２００を保持して搬送する動作の初期の段階において行われるので、ロボットアーム１４の保持および搬送動作に要する時間が比較的短い場合でも、確実に、ワーク２００の配置状態を検出することができる。

また、上記第１および第２実施形態では、検出用ロボットによりワークの上方からワークの配置状態を検出するように構成されている例を示したが、たとえば、図１３に示す第２変形例のように、ワーク２００の上方に加えて、検出用ロボット２によりワーク２００の側方からワーク２００の配置状態を検出するようにしてもよい。具体的には、ロボットコントローラ４およびＰＬＣ５を、ロボットアーム１４の動作中に、ロボットアーム２４のレーザ光照射部２５およびカメラ２６により、パレット２０５に配置されたワーク２００を上方および側方から検出するように制御するように構成する。なお、パレット２０５は、側方からもワーク２００の配置状態が検出可能（たとえばパレット２０５の側面が網目状）に構成されている。これにより、平面視におけるワーク２００の配置状態に加えて、側方から見た場合のワーク２００の配置状態も検出することができるので、パレット２０５に配置されたワーク２００の配置状態をより正確に検出することができる。

また、上記第１および第２実施形態では、ワークがパレットに積み上げられている例を示したが、たとえば、ワークは、パレット以外の床面などに積み上げられていてもよい。また、ワークは、パレットに平積みされていてもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、検出用ロボットのロボットハンドに２つのカメラ（ステレオカメラ）が設けられている例を示したが、たとえば、検出用ロボットのロボットハンドに１つのカメラのみを設けてもよい。この場合、検出用ロボットのロボットアームを移動させることにより、１つのカメラにより異なる位置で２つのワークの画像を撮影することによって、ステレオ画像を得ることができる。

また、上記第１および第２実施形態では、デパレタイズ用ロボットおよび検出用ロボットにそれぞれロボットコントローラが設けられるとともに、これらのロボットコントローラが上位のコントローラ（ＰＬＣ）に接続されている例を示したが、たとえば、１台のコントローラにより、デパレタイズ用ロボットおよび検出用ロボットの動作を制御してもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、コンベアにワークが載置される例を示したが、たとえば、コンベア以外の機器（場所）にワークを載置するようにしてもよい。

また、上記第２実施形態では、２つのパレットに対して１台の検出用ロボットが配置されている例を示したが、たとえば、３つ以上のパレットに対して１台の検出用ロボットを配置してもよい。

また、上記第２実施形態では、２台のデパレタイズ用ロボットアームにより、ワークの保持、搬送および載置動作が行われている間に、１台の検出用ロボットアームのレーザ光照射部およびカメラにより、第１および第２パレットに配置されているワークの配置状態が検出される例を示したが、デパレタイズ用ロボットアームおよび検出用ロボットアームの動作は、これに限られない。たとえば、第１デパレタイズ用ロボットアームにより、ワークの保持、搬送および載置動作を行っている間に、検出用ロボットアームのレーザ光照射部およびカメラにより、第１パレットに配置されているワークの配置状態を検出し、その後、第２デパレタイズ用ロボットアームにより、ワークの保持、搬送および載置動作を行っている間に、検出用ロボットアームのレーザ光照射部およびカメラにより、第２パレットに配置されているワークの配置状態を検出するようにしてもよい。

３ ロボットコントローラ（保持動作指令手段）
４ ロボットコントローラ（検出動作司令手段、退避動作指令手段）
５ ＰＬＣ（検出動作司令手段、退避動作指令手段、保持動作指令手段）
１２ ロボットハンド（保持部）
１４、７１ ロボットアーム、デパレタイズ用ロボットアーム（第１ロボットアーム）
２４ ロボットアーム、検出用ロボットアーム（第２ロボットアーム）
２５ レーザ照射部（検出部）
２６ カメラ（検出部）
１００、１０１ ロボットシステム
２００ ワーク
２０１、２０３ パレット（ワーク配置部）
２０２、２０４ コンベア（載置部）

Claims (9)

1. ワーク配置部に配置されたワークを保持する保持部が取り付けられるとともに、前記保持部により保持された前記ワークを搬送するための第１ロボットアームと、
   前記ワーク配置部に配置された前記ワークの配置状態に基づいて前記第１ロボットアームを動作させるために、前記ワーク配置部に配置された前記ワークの配置状態を検出する検出部が取り付けられる第２ロボットアームと、
   前記第１ロボットアームの動作中に、前記第２ロボットアームの前記検出部により、前記ワーク配置部に配置された前記ワークの配置状態を検出するように制御する検出動作司令手段と、
   前記第１ロボットアームに衝突するのを避けるように前記第２ロボットアームを退避させるように制御する退避動作指令手段とを備え、
   前記検出動作司令手段は、前記第１ロボットアームの前記保持部により前記ワーク配置部に配置された前記ワークを保持する動作を開始してから、前記ワークを搬送し、前記ワークを載置するための載置部に載置するまでの間に、前記第２ロボットアームの前記検出部を、前記第１ロボットアームによるワークを保持する動作と干渉する位置である検出位置に移動させ、前記検出部により前記ワークの検出を開始する制御を行うように構成され、
   前記退避動作指令手段は、前記第１ロボットアームの前記保持部により保持された前記ワークを、前記載置部に載置した後、前記第１ロボットアームが前記ワーク配置部の近傍に移動するのと並行して、前記第２ロボットアームを前記検出位置から退避させるように制御するように構成されており、
   前記検出部は、前記ワークに向かってレーザ光を照射するレーザ光照射部と、前記ワークから反射されるレーザ光を検出するためのカメラとを含み、
   前記検出動作司令手段は、前記第１ロボットアームの動作中に、前記レーザ光照射部により前記ワークに向かってレーザ光を照射するとともに、前記カメラにより前記ワークから反射されるレーザ光を検出して、前記ワーク配置部に配置された次に保持する前記ワークの平面視における中心位置を検出するように制御するように構成されており、
   前記ワーク配置部には、複数の前記ワークが積み上げられており、
   前記検出動作司令手段は、最上段に配置されたワークのうちから次に保持する前記ワークを特定するとともに、特定した前記ワークの平面視における中心位置を検出するように制御するように構成されている、ロボットシステム。
2. 前記検出動作司令手段は、前記第２ロボットアームを移動させて、前記第１ロボットアームの前記ワークを前記載置部に載置する動作の妨げにならない前記検出位置から、前記ワーク配置部に配置された前記ワークの配置状態を検出するように制御するように構成されている、請求項１に記載のロボットシステム。
3. 前記検出動作司令手段は、前記積み上げられた複数のワークのうちの最上段のワークと前記検出部との間の間隔を前記検出部が前記ワークを検出可能な間隔に保つように、前記第２ロボットアームを移動させて、前記ワーク配置部に配置された前記ワークの配置状態を検出するように制御するように構成されている、請求項１または２に記載のロボットシステム。
4. 前記第１ロボットアームの動作中に検出された前記ワーク配置部に配置された前記ワークの配置状態に基づいて、前記第１ロボットアームの前記保持部により、前記ワーク配置部に配置された前記ワークを保持するように制御する保持動作指令手段をさらに備える、請求項１〜３のいずれか１項に記載のロボットシステム。
5. 前記検出動作司令手段は、前記第１ロボットアームによる前記ワークの積み下ろし動作中に、前記第２ロボットアームの前記検出部により、前記ワーク配置部に配置された前記ワークの配置状態を検出するように制御するように構成されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載のロボットシステム。
6. ワーク配置部に配置されたワークを保持する保持部が取り付けられるとともに、前記保持部により保持された前記ワークを搬送するための第１ロボットアームと、
   前記ワーク配置部に配置された前記ワークの配置状態に基づいて前記第１ロボットアームを動作させるために、前記ワーク配置部に配置された前記ワークの配置状態を検出する検出部が取り付けられる第２ロボットアームと、
   前記第１ロボットアームの動作中に、前記第２ロボットアームの前記検出部により、前記ワーク配置部に配置された前記ワークの配置状態を検出するように制御する検出動作司令手段と、
   前記第１ロボットアームに衝突するのを避けるように前記第２ロボットアームを退避させるように制御する退避動作指令手段とを備え、
   前記検出動作司令手段は、前記第１ロボットアームの前記保持部により前記ワーク配置部に配置された前記ワークを保持する動作を開始してから、前記ワークを搬送し、前記ワークを載置するための載置部に載置するまでの間に、前記第２ロボットアームの前記検出部を、前記第１ロボットアームによるワークを保持する動作と干渉する位置である検出位置に移動させ、前記検出部により前記ワークの検出を開始する制御を行うように構成され、
   前記退避動作指令手段は、前記第１ロボットアームの前記保持部により保持された前記ワークを、前記載置部に載置した後、前記第１ロボットアームが前記ワーク配置部の近傍に移動するのと並行して、前記第２ロボットアームを前記検出位置から退避させるように制御するように構成されており、
   前記ワーク配置部は、複数設けられ、
   前記第２ロボットアームは、前記複数のワーク配置部に対して１台配置されており、
   前記検出動作司令手段は、前記複数のワーク配置部にそれぞれ配置された前記ワークを１台の前記第２ロボットアームに取り付けられる前記検出部により検出するように制御するように構成されている、ロボットシステム。
7. 前記第１ロボットアームは、前記複数のワーク配置部に対して１台ずつ配置されており、
   前記第２ロボットアームは、前記複数のワーク配置部に対して１台ずつ配置されている前記第１ロボットアームの間に配置されている、請求項６に記載のロボットシステム。
8. ワーク配置部に配置されたワークを保持する保持部が取り付けられるとともに、前記保持部により保持された前記ワークを搬送するための第１ロボットアームと、
   前記ワーク配置部に配置された前記ワークの配置状態に基づいて前記第１ロボットアームを動作させるために、前記ワーク配置部に配置された前記ワークの配置状態を検出する検出部が取り付けられる第２ロボットアームと、
   前記第１ロボットアームの動作中に、前記第２ロボットアームの前記検出部により、前記ワーク配置部に配置された前記ワークの配置状態を検出するように制御する検出動作司令手段と、
   前記第１ロボットアームに衝突するのを避けるように前記第２ロボットアームを退避させるように制御する退避動作指令手段とを備え、
   前記検出動作司令手段は、前記第１ロボットアームの前記保持部により前記ワーク配置部に配置された前記ワークを保持する動作を開始してから、前記ワークを搬送し、前記ワークを載置するための載置部に載置するまでの間に、前記第２ロボットアームの前記検出部を、前記第１ロボットアームによるワークを保持する動作と干渉する位置である検出位置に移動させ、前記検出部により前記ワークの検出を開始する制御を行うように構成され、
   前記退避動作指令手段は、前記第１ロボットアームの前記保持部により保持された前記ワークを、前記載置部に載置した後、前記第１ロボットアームが前記ワーク配置部の近傍に移動するのと並行して、前記第２ロボットアームを前記検出位置から退避させるように制御するように構成されており、
   前記ワーク配置部には、複数の前記ワークが積み上げられており、
   前記検出動作司令手段は、前記第１ロボットアームの動作中に、前記第２ロボットアームの前記検出部により、前記ワーク配置部に配置された前記ワークを上方および側方から検出するように制御するように構成されている、ロボットシステム。
9. 第１ロボットアームの保持部によりワーク配置部に配置されたワークを保持するとともに前記ワークを搬送する工程と、
   前記第１ロボットアームの動作中に、第２ロボットアームに取り付けられる検出部により、前記ワーク配置部に配置された前記ワークの配置状態を検出する工程と、
   前記第１ロボットアームに衝突するのを避けるように前記検出部が取り付けられる前記第２ロボットアームを退避させる工程とを備え、
   前記ワークの配置状態を検出する工程は、前記第１ロボットアームの前記保持部により前記ワーク配置部に配置された前記ワークを保持する動作を開始してから、前記ワークを搬送し、前記ワークを載置するための載置部に載置するまでの間に、前記第２ロボットアームの前記検出部を、前記第１ロボットアームによるワークを保持する動作と干渉する位置である検出位置に移動させ、前記検出部により前記ワークの検出を開始する工程を含み、
   前記第２ロボットアームを退避させる工程は、前記第１ロボットアームの前記保持部により保持された前記ワークを、前記載置部に載置した後、前記第１ロボットアームが前記ワーク配置部の近傍に移動するのと並行して、前記第２ロボットアームを前記検出位置から退避させる工程を含み、
   前記検出部は、前記ワークに向かってレーザ光を照射するレーザ光照射部と、前記ワークから反射されるレーザ光を検出するためのカメラとを含み、
   前記ワークの配置状態を検出する工程は、前記第１ロボットアームの動作中に、前記レーザ光照射部により前記ワークに向かってレーザ光を照射するとともに、前記カメラにより前記ワークから反射されるレーザ光を検出して、前記ワーク配置部に配置された次に保持する前記ワークの平面視における中心位置を検出する工程を含み、
   前記ワーク配置部には、複数の前記ワークが積み上げられており、
   前記ワークの配置状態を検出する工程は、最上段に配置されたワークのうちから次に保持する前記ワークを特定するとともに、特定した前記ワークの平面視における中心位置を検出する工程を含む、ワークの搬送方法。

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