JP6325592B2 - ロボットシステム - Google Patents

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Description

本発明は、ロボットシステムに関するものである。
従来、ロボットの手首先端に取り付けたATC(Auto Tool Changer)等の交換装置を用いて、複数のハンドを交換しながら複数種の作業を行う場合に、各作業に適したハンドが実装されているか否かをその都度確認する必要がある。実装したハンドが正しいか否かの識別方法としてカメラを用いて識別する方法が知られている(例えば、特許文献1参照。)。また、ハンド置き台にハンド識別用のセンサを多数取り付けることも考えられる。
特開2012−35391号公報
しかしながら、ハンド置台に、複数のハンド毎に、ハンド識別用のセンサを取り付けるのでは、I/O信号が増えるため制御が複雑になるとともに、センサを設置するためのスペースも必要となって、システムが大がかりになるという問題がある。また、カメラにより取得された画像を処理してハンドを識別する方法もコストがかかるため、実用的ではない。
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、複数のハンド毎に、ハンド識別用のセンサを取り付けることなく、簡易かつコンパクトに複数のハンドを識別することができるロボットシステムを提供することを目的としている。
上記目的を達成するため、本発明は以下の手段を提供する。
本発明の一態様は、手首先端にハンド着脱機構を備えたロボットと、該ロボットを制御するコントローラと、前記ロボットの前記ハンド着脱機構により択一的に装着される複数種のハンドを載置し、載置された状態の前記ハンドを電気的に接地させる接地回路を有するハンド置き台とを備え、前記ロボットの前記手首先端に検出用電圧が印加される第1電極が固定され、各前記ハンドに、前記ハンド着脱機構により着脱される着脱部の基準位置からの距離が前記ハンド毎に異なる位置に第2電極が設けられ、前記ハンド置き台の前記接地回路に流れる電流を検出する電流検出部が設けられ、前記コントローラが、いずれかの前記ハンドを選択するためのハンド選択部と、各前記ハンドと前記第2電極の位置とを対応づけて記憶する記憶部と、前記ハンド置き台に載置された各前記ハンドに対し前記ハンド選択部により選択された前記ハンドの前記第2電極の位置に対応する位置に前記第1電極を移動させたときに前記電流検出部による電流の検出の有無により選択された前記ハンドか否かを識別するハンド識別部とを備えるロボットシステムを提供する。
本態様によれば、ハンド着脱機構により装着すべきハンドがハンド選択部により選択されると、コントローラが、選択されたハンドに対応して記憶部に記憶されている第2電極の位置に基づいてロボットを制御し、ハンド置き台に載置されている複数種のハンドに対し手首に固定された第1電極を近接させる。
このとき、第1電極は選択されたハンドの第2電極の位置に対応する位置に移動させられるが、第2電極はハンド毎に、着脱部の基準位置からの距離が異なっているので、第1電極が近接させられたハンドが選択されたハンドではない場合には、第1電極と第2電極とは接触しない。したがって、第1電極に検出用電圧が印加されても電流検出部によって電流が検出されることはなく、ハンド識別部により、選択されたハンドではないことが識別される。
一方、第1電極が近接させられたハンドが選択されたハンドである場合には、第1電極と第2電極とが接触するので、第1電極に検出用電圧が印加されると接地回路に電流が流れ、電流検出部により検出され、ハンド識別部により、選択されたハンドであることが識別される。そして、選択されたハンドであると識別された場合には、当該ハンドの着脱部を手首に固定されたハンド着脱機構によって装着することにより、選択されたハンドを装着した作業を行うことができる。
すなわち、本態様によれば、複数種のハンドを識別する多数のセンサを用いる必要がないので、簡易かつコンパクトに複数のハンドを識別することができるという利点がある。
上記態様においては、前記第1電極および前記第2電極の少なくとも一方が、該第1電極および前記第2電極の近接方向に移動可能に設けられるとともに、前記第1電極および前記第2電極の接触による移動方向とは逆方向に付勢する付勢手段を備えていてもよい。
このようにすることで、ロボットの制御により第1電極を移動させて第2電極に接触させられる際に、第1電極および第2電極の少なくとも一方が、接触による圧力によって、電極どうしの近接方向に移動することにより、衝撃力が緩和される。また、電極が接触によって移動させられると、その移動方向とは逆方向に付勢手段による付勢力が作用するので、第1電極と第2電極との緊密な接触状態が維持される。
すなわち、本態様によれば、接触による衝撃力を緩和して電極の耐久性を向上することができるとともに、電極どうしを接触させるロボットの動作の教示を精密に行う必要がなく、簡易に行うことができる。
また、上記態様においては、前記電流検出部が、前記接地回路に電流が流れたときに開放または閉成されるリレーを備えていてもよい。
このようにすることで、リレーの開閉によって接地回路に電流が流れたことを検出することができ、安価な検出用の電気回路を構成することができる。
また、上記態様においては、前記コントローラが、前記第1電極への前記検出用電圧の印加のタイミングを制御してもよい。
このようにすることで、電流検出が必要とされるタイミングのみに第1電極に検出用電圧を印加することができ、第1電極と、第2電極ではない他の物体との接触時に電流が流れることを防止することができる。
また、前記検出用電圧は、前記コントローラに備えられた電源から供給されてもよい。
このようにすることで、ハンドを識別するための電源を別途設けずに済む。
本発明によれば、複数のハンド毎に、ハンド識別用のセンサを取り付けることなく、簡易かつコンパクトに複数のハンドを識別することができるという効果を奏する。
本発明の一実施形態に係るロボットシステムを示す全体構成図である。 図1のロボットシステムのハンド置き台に載置されるハンドの一例を示す図であり、第2電極部分の拡大図を併せて示している。 図1のロボットシステムにおいて、選択されたハンドが検出された場合の動作を説明する回路図である。 図1のロボットシステムにおいて、2番目のハンドが選択されたハンドとして検出される場合を説明する全体構成図である。 図1のロボットシステムにおけるハンド識別動作を説明するフローチャートである。
本発明の一実施形態に係るロボットシステム1について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係るロボットシステム1は、図1に示されるように、手首先端5にハンド着脱機構6を備えたロボット2と、該ロボット2を制御するコントローラ3と、複数種のハンド7を載置したハンド置き台4とを備えている。
ロボット2は、例えば、6軸多関節型のロボットであり、地面に固定されるベース8に対して、鉛直軸線回りに旋回胴9を回転させる第1軸10、旋回胴9に対して水平軸線回りに第1アーム11を揺動させる第2軸12、第1アーム11の先端に水平軸線回りに揺動可能に取り付けられた第2アーム13を揺動させる第3軸14、第2アーム13の先端に第2アーム13の長手軸回りに手首を回転させる第4軸15、第4軸15の先端に第2アーム13の長手軸に直交する軸線回りに手首先端5を揺動させる第5軸16および、第5軸16の先端においてハンド着脱機構6を第5軸16の軸線に直交する軸線回りに回転させる第6軸17を備えている。
ハンド着脱機構6は、各ハンド7に共通の着脱部18を取り付けておくことにより、いずれかのハンド7を着脱部18によって択一的に装着することができるようになっている。着脱部18の構造には公知の種々の構造があり、本実施形態においては、その構造はいかなるものであってもよい。ハンド着脱機構6は、その基準位置を、いずれかのハンド7の着脱部18の基準位置に一致させることにより着脱部18を装着することができるようになっている。
ロボット2の手首先端5には第1電極19が固定されている。第1電極19は、図1に示す例では、第6軸17の軸線に対して所定の距離をあけて平行に配置された棒状の電極であり、その先端に、後述する第2電極20と電気的に接続させられる接触面19aを備えている。接触面19aは、ハンド着脱機構6の先端面6aよりも先端側に突出した位置に配置されている。
第1電極19は、図3に示されるように、ケーブル21を介してコントローラ3内の端子26aに接続されている。第1電極19とコントローラ3の端子26aとの間には、ケーブル21を流れる電流を検出する電流検出部22が設けられている。
ハンド置き台4には、複数種、例えば、図1に示す例では、3種類のハンド7が着脱部18を鉛直上方に向けて載置されている。これにより、ロボット2が手首先端5のハンド着脱機構6の先端面6aを下向きにして、鉛直上方からハンド7の着脱部18に近接させることにより、それぞれの基準位置を一致させてハンド7を装着することができるようになっている。また、ハンド7を離脱させる際にも、ハンド置き台4の空いている置き場にハンド7を鉛直上方から下降させていき、ハンド着脱機構6によってハンド7を解放した後、ロボット2の手首先端5を鉛直上方に移動させることにより、ハンド7を解放することができるようになっている。
各ハンド7には、上述した共通の着脱部18が備えられているとともに、着脱部18の基準位置、例えば、着脱部18の中心線に対してハンド7毎に異なる距離L1,L2,L3だけ離れた位置に平行に延びる棒状の第2電極20が設けられている。ハンド置き台4に載置されている状態のハンド7の第2電極20は、図2に示されるように、先端の接触面20aを鉛直上方に向けて配置されている。第2電極20の接触面20aは、ロボット2の手首先端5に設けられた第1電極19の接触面19aに電気的に接続できるようになっている。
また、ハンド置き台4は、該ハンド置き台4に載置されている状態のハンド7の第2電極20をコントローラ3のアースに接地させる接地回路23を有している。
また、第2電極20は、図2に示されるように、接触面20aを上下方向に移動可能に支持されているとともに、コイルスプリング等の付勢部材(付勢手段)24によって、鉛直上方に付勢されている。これにより、鉛直上方から第1電極19が近接させられて、接触面19a,20aどうしが接触させられた後には、第1電極19がさらに下降させられると、第2電極20も第1電極19と共に下降させられ、その際に、両接触面19a,20aどうしの接触状態は、付勢部材24の付勢力によって安定して維持されるようになっている。これにより、第2電極20にはフローティング機構が構成されている。
コントローラ3は、ロボット2を制御するプログラムを記憶しているとともに、プログラムを実行することにより、ロボット2の各軸10,12,14,15,16,17を動作させるようになっている。また、コントローラ3には、ハンド置き台4に載置されているハンド7の種類と第2電極20の位置とを対応づけて記憶する記憶部(図示略)を備えている。本実施形態においては、第2電極20の位置としては、例えば、ハンド着脱機構6の基準位置とハンド7の着脱部18の基準位置とを一致させた状態における第1電極19と第2電極20との水平方向のズレ量を示すオフセット量を記憶している。
また、コントローラ3は、プログラムに記載された命令によって端子26a,26b間に検出用電圧を供給する電源(図示略)が設けられている。
プログラムにおいては、例えば、ロボット2の動作によって第1電極19の接触面19aと第2電極20の接触面20aとが接触した後のタイミング、すなわち、第1電極19の接触面19aが第2電極20の接触面20aより低い位置まで下降させられた後のタイミングで、第1電極19に検出用電圧を供給する命令が記載されていることが好ましい。
また、コントローラ3には、リレー25によって断続される閉回路(ハンド識別部)28が設けられている。リレー25は電流検出部22により電流が検出されたときに閉回路28に設けられた接点を閉じるように設定されている。これにより、閉回路28の端子27a,27b間が導通したか否かによって電流検出部22により電流が検出されたか否か、すなわち、第1電極19の接触面19aと第2電極20の接触面20aとが接触したか否かを判断することができるようになっている。
また、コントローラ3は、プログラムにおいてハンド選択信号Aが存在するときには、ハンド識別動作を実施するようになっている。すなわち、プログラム内においてハンド7が選択されるので、プログラムがハンド選択部を構成している。
ハンド識別動作は、図5に示されるように、ロボット2を原位置に移動させ(ステップS1)、ハンド7の種別を示すハンド選択信号Aの有無を判定し(ステップS2)、ハンド選択信号Aが存在する場合には、記憶部にハンド選択信号Aに対応して記憶されている第2電極20の位置(オフセット量)Bを読み出すようになっている(ステップS3)。
次いで、ハンド番号NをN=1にリセットし(ステップS4)、ハンド番号Nが終了判定番号Nendか否かを判定する(ステップS5)。図4に示す例では、ハンド7は3種類であり、終了判定番号Nendとしては、3より1つ多いNend=4が設定される。
N=1であるので、判定の結果はNOとなり、ロボット2を作動させてハンド着脱機構(ATC)6をN=1番目のハンド7の把持位置上方に移動させる(ステップS6)。さらに、記憶部から読み出したオフセット量Bだけハンド着脱機構6を移動させる(ステップS7)。
この状態から、ロボット2を動作させてハンド着脱機構6を下降させる接触動作が実施される(ステップS8)。接触動作は、第1電極19の接触面19aの高さが第2電極20の接触面20aの高さより低い位置になるまでハンド着脱機構6を下降させる動作である。
この後に、コントローラ3の端子26a,26bに電源を供給する電圧印加処理が行われ(ステップS9)、電流検出部22によって電流が検出されたか否かが判定される(ステップS10)。
電流が検出された場合には、ハンド選択信号Aに示されるハンド7は、ハンド番号N=1のハンド7であったと識別されたので、電圧を遮断し(ステップS11)、ハンド着脱機構6をN=1番目のハンドの把持位置上方に移動し(ステップS12)、ハンド着脱機構6を下降させてハンド7を装着する(ステップS13)。
一方、ステップS10において、電流が検出されないと判定された場合には、電圧を遮断し(ステップS14)、ハンド番号NをN=2にインクリメントして(ステップS15)、ステップS5からの処理を繰り返す。
ステップS5において、N=Nendである場合には、ハンド7の把持動作を行うことなく終了する。
このように構成された本実施形態に係るロボットシステム1の作用について以下に説明する。
本実施形態に係るロボットシステム1によれば、ロボット2の手首先端5に第1電極19を設け、ハンド7毎に異なる位置に第2電極20を設け、第1電極19と第2電極20とが接触することによって閉回路28に流れる電流の有無によって、ハンド置き台4にランダムに配置されたハンド7の中から選択されたハンド7を識別することができる。これにより、複数のハンド7毎に、ハンド識別用のセンサを取り付けることなく、簡易かつコンパクトに複数のハンド7を識別することができるという利点がある。
また、第2電極20にフローティング機構が構成され、第1電極19と第2電極20とが接触する際の衝撃を緩和しつつ、第1電極19と第2電極20との安定した接触状態を維持することができる。これにより、第1電極19および第2電極20の寿命を増大させることができるとともに、接触不良による誤検出を防止することができる。また、フローティング機構を設けることにより、第1電極19を第2電極20に接触させる位置まで移動させるためのプログラムを教示する際に教示点を大まかに設定することが可能となり、教示作業を簡易化することができるという利点もある。
また、コントローラ3に設けた電源から検出用電圧を供給するので、別途電源を設ける必要がない。
また、コントローラ3に設けた閉回路28を電流の有無によって開閉されるリレー25により開閉することで第1電極19と第2電極20との接触を検出しているので、簡易な電気回路によってハンド7の種別を識別する識別回路を構成することができるという利点がある。
また、本実施形態においては、第1電極19の接触面19aが第2電極20の接触面20aより低い位置まで下降させられた後に検出用電圧を供給するので、検出用電圧の供給が必要最小限の時間に限られ、ロボット2の動作に伴う第1電極19の移動によって、第1電極19が第2電極20以外の部材に接触しても、電流を流さずに済むという利点がある。
なお、本実施形態においては、第2電極20にフローティング機構を構成したが、これに代えて、第1電極19にフローティング機構を構成してもよいし、第1電極19および第2電極20の両方にフローティング機構を構成してもよい。
また、3種類のハンド7がハンド置き台4に載置されている場合について説明したが、ハンド7の数は2種類でもよいし4種類以上でもよい。
1 ロボットシステム
2 ロボット
3 コントローラ
4 ハンド置き台
5 手首先端
6 ハンド着脱機構
7 ハンド
18 着脱部
19 第1電極
20 第2電極
22 電流検出部
23 接地回路
24 付勢部材(付勢手段)
25 リレー
28 閉回路(ハンド識別部)

Claims (5)

  1. 手首先端にハンド着脱機構を備えたロボットと、
    該ロボットを制御するコントローラと、
    前記ロボットの前記ハンド着脱機構により択一的に装着される複数種のハンドを載置し、載置された状態の前記ハンドを電気的に接地させる接地回路を有するハンド置き台とを備え、
    前記ロボットの前記手首先端に検出用電圧が印加される第1電極が固定され、
    各前記ハンドに、前記ハンド着脱機構により着脱される着脱部の基準位置からの距離が前記ハンド毎に異なる位置に第2電極が設けられ、
    前記ハンド置き台の前記接地回路に流れる電流を検出する電流検出部が設けられ、
    前記コントローラが、いずれかの前記ハンドを選択するためのハンド選択部と、各前記ハンドと前記第2電極の位置とを対応づけて記憶する記憶部と、前記ハンド置き台に載置された各前記ハンドに対し前記ハンド選択部により選択された前記ハンドの前記第2電極の位置に対応する位置に前記第1電極を移動させたときに前記電流検出部による電流の検出の有無により選択された前記ハンドか否かを識別するハンド識別部とを備えるロボットシステム。
  2. 前記第1電極および前記第2電極の少なくとも一方が、該第1電極および前記第2電極の近接方向に移動可能に設けられるとともに、前記第1電極および前記第2電極の接触による移動方向とは逆方向に付勢する付勢手段を備える請求項1に記載のロボットシステム。
  3. 前記電流検出部が、前記接地回路に電流が流れたときに開放または閉成されるリレーを備える請求項1または請求項2に記載のロボットシステム。
  4. 前記コントローラが、前記第1電極への前記検出用電圧の印加のタイミングを制御する請求項1から請求項3のいずれかに記載のロボットシステム。
  5. 前記検出用電圧は、前記コントローラに備えられた電源から供給される請求項1から請求項4のいずれかに記載のロボットシステム。
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