JP6974976B2 - 複数のロボットを用いた製品製造システム - Google Patents

Description

本発明は、複数のロボットを用いた製品製造システムに関し、特にティーチングが不要なものに関する。

ロボットを用いて製品を製造する技術であってティーチングが不要なものとして、例えば、特許文献１に開示されたものが知られている。

この技術では、予め製品情報に基づいて曲げ順、金型レイアウト、ワーク位置を決定しておき、実際の金型位置と、予め決定された金型レイアウトを比較し、両者間にズレがある場合は、ロボット動作プログラムを補正し、実際のワーク位置と、予め決定されたワーク位置を比較し、両者間にズレがある場合は、ロボット位置を修正し、修正した位置にあるロボットに把持されたワークに曲げ加工を施す。従って、ティーチングが不要である。

特開２００９−２８５７１３号公報

ところで、上記従来技術では、ワークに曲げ加工を施す位置にロボットによりワークを搬送した状態で、実際のワーク位置をセンサによって検出している。この場合、１台のロボットによる単独作業であり、ワークに曲げ加工を施す位置に１つのワークしか存在しないので、実際のワーク位置を容易にセンサによって検出できる。しかし、複数のロボットが協働して複数の部品を組み立てて製品を製造するシステムの場合、複数のロボットによって複数の部品を組立位置に搬送すると、誤差の存在等により組立位置において複数の部品が互いに干渉する場合があり、実際の部品の位置をセンサによって検出することが困難である。従って、上記従来技術は、複数のロボットを用いる製品製造システムにそのまま適用することができない。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、ティーチングが不要な、複数のロボットが協働して複数の部品を組み立てて製品を製造する製品製造システムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明のある態様に係る複数のロボットを用いて製品製造システムは、製品の複数の部品にそれぞれ対応して配置され、前記複数の部品の基準位置が前記複数の部品の組立目標位置にそれぞれ位置するよう前記複数の部品を協働して組み立てるように構成された複数のロボットと、目標位置生成器と、計測システムと、を備え、前記目標位置生成器が前記複数の部品の設計情報に基づく基準位置を有し、且つ、前記複数のロボットが、それぞれに対応する部品の前記設計情報に基づく基準位置を有しており、前記目標位置生成器が、前記複数の部品の設計情報に基づく計測目標位置をそれぞれに対応する前記複数のロボットに送るとともに計測指令を前記計測システムに送り、前記複数のロボットが、それぞれに対応する前記計測目標位置を受け取ると、それぞれに対応する部品を保持し、且つ保持した部品を、当該部品の前記設計情報に基づく基準位置が前記計測目標位置に位置するように搬送し、前記計測システムが、前記計測指令を受け取ると、前記複数のロボットにそれぞれ保持された前記複数の部品の基準位置を計測し、この計測された基準位置を前記目標位置生成器に送り、前記目標位置生成器が、前記複数の部品について、前記設計情報に基づく基準位置に対する前記計測された基準位置のずれに基づいて前記複数の部品の設計情報に基づく組立目標位置を補正することによって補正組立目標位置を生成し、当該補正組立目標位置を前記複数のロボットにそれぞれ送り、且つ、前記複数のロボットが、それぞれ、前記補正組立目標位置を受け取ると、保持した複数の部品の前記設計情報に基づく基準位置が前記補正組立目標位置にそれぞれ位置するよう前記複数の部品を協働して組み立てるよう構成されている。

本発明によれば、ティーチングが不要な、複数のロボットが協働して複数の部品を組み立てて製品を製造する製品製造システムを提供することができるという効果を奏する。

図１は、本発明の実施形態に係る複数のロボットを用いた製品製造システムの制御系統の構成を示すブロック図である。 図２Ａは、図１の複数のロボットを用いた製品製造システムの一例のハードウェアの構成を示す模式図であって、ロボットが部品を保持した状態を示す図である。 図２Ｂは、図１の複数のロボットを用いた製品製造システムの一例のハードウェアの構成を示す模式図であって、カメラがロボットに保持された部品の基準位置を撮像している状態を示す図である。 図２Ｃは、図１の複数のロボットを用いた製品製造システムの一例のハードウェアの構成を示す模式図であって、ロボットが、保持した部品の基準位置が目標位置に位置するよう部品を組み立てている状態を示す図である。 図３は、図１の目標位置生成器の動作を示すフローチャートである。 図４は、各部品の基準位置及び組立目標位置を示す概念図であって、（ａ）は、車体のボルト孔に設定された組立目標位置を示す断面図であり、（ｂ）はドアのボルト挿通孔の基準位置を示す断面図であり、（ｃ）は、ボルトの基準位置を示す模式図である。 図５は、各部品が組み立てられた状態における各部品の基準位置及び組立目標位置を概念的に示す断面図である。 図６は、基準座標系と各ロボットの座標系との関係を示す模式図である。

本発明の実施形態に係る複数のロボットを用いた製品製造システムは、製品の複数の部品にそれぞれ対応して配置され、前記複数の部品の基準位置が前記複数の部品の組立目標位置にそれぞれ位置するよう前記複数の部品を協働して組み立てるように構成された複数のロボットと、目標位置生成器と、計測システムと、を備え、前記目標位置生成器が前記複数の部品の設計情報に基づく基準位置を有し、且つ、前記複数のロボットが、それぞれに対応する部品の前記設計情報に基づく基準位置を有しており、前記目標位置生成器が、前記複数の部品の設計情報に基づく計測目標位置をそれぞれに対応する前記複数のロボットに送るとともに計測指令を前記計測システムに送り、前記複数のロボットが、それぞれに対応する前記計測目標位置を受け取ると、それぞれに対応する部品を保持し、且つ保持した部品を、当該部品の前記設計情報に基づく基準位置が前記計測目標位置に位置するように搬送し、前記計測システムが、前記計測指令を受け取ると、前記複数のロボットにそれぞれ保持された前記複数の部品の基準位置を計測し、この計測された基準位置を前記目標位置生成器に送り、前記目標位置生成器が、前記複数の部品について、前記設計情報に基づく基準位置に対する前記計測された基準位置のずれに基づいて前記複数の部品の設計情報に基づく組立目標位置を補正することによって補正組立目標位置を生成し、当該補正組立目標位置を前記複数のロボットにそれぞれ送り、且つ、前記複数のロボットが、それぞれ、前記補正組立目標位置を受け取ると、保持した複数の部品の前記設計情報に基づく基準位置が前記補正組立目標位置にそれぞれ位置するよう前記複数の部品を協働して組み立てるよう構成されている。ここで、「前記複数のロボットが、それぞれに対応する部品の前記設計情報に基づく基準位置を有しており」は、複数のロボットが、予めそれぞれに対応する部品の設計情報に基づく基準位置を有している場合と、複数のロボットが、それぞれに対応する部品を保持する前に目標位置生成器からそれぞれに対応する部品の設計情報に基づく基準位置を受け取る場合とを含む。「それぞれに対応する部品の前記設計情報に基づく基準位置を受け取る場合」は、計測目標位置と一緒に受け取る場合と、計測目標位置と別個に受け取る場合とを含む。「部品を組み立てる」には、部品を所定位置に搬送することの他に、部品同士を締結、溶接等の一体化手段によって一体化することを含む。

この構成によれば、ロボットに保持された部品の基準位置の計測に基づいて、設計情報に基づく組立目標位置を補正した補正後組立目標位置を生成するので、ティーチングが不要である。また、目標位置生成器が、一括して、計測されたデータに基づいて設計情報に基づく組立目標位置を補正して補正組立目標位置を生成するので、複数のロボットが個々に当該処理を行う場合に較べて、効率良く補正組立目標位置を生成することができる。さらに、特段の効果として、目標位置生成器が、複数の部品が、それぞれ、設計情報と同一の寸法（公差ゼロ）を有し、且つ、所定の姿勢で複数のロボットにそれぞれ保持された場合の設計情報に基づく基準位置と計測された基準位置とを比較し、両者間のずれを演算し、複数の部品の設計情報に基づく組立目標位置を、それぞれ、この両者間のずれを相殺するように補正することにより、複数の部品の仕上がり寸法誤差及び保持誤差を相殺することができる。

前記目標位置生成器は、前記複数の部品がそれぞれ前記設計情報と同一の寸法を有し、且つ、所定の姿勢で前記複数のロボットにそれぞれ保持された場合の前記設計情報に基づく基準位置と前記計測された基準位置とを比較することによって、前記設計情報に基づく基準位置に対する前記計測された基準位置のずれを演算し、前記複数の部品の設計情報に基づく組立目標位置を、それぞれ、前記ずれを相殺するように補正することにより前記補正組立目標位置を生成するよう構成されていてもよい。

この構成によれば、複数の部品の仕上がり寸法誤差及び保持誤差を相殺することができるので、精度良く複数の部品を組み立てることができる。

複数の前記製品を製造する場合に、１つの製品を製造する毎に、前記目標位置生成器が前記計測目標位置を前記複数のロボットに送るとともに計測指令を前記計測システムに送る動作、前記複数のロボットが保持した部品を搬送する動作、前記計測システムが基準位置を計測して前記目標位置生成器に送る動作、前記目標位置生成器が前記補正組立目標位置を生成して前記複数のロボットに送る動作、及び前記複数のロボットが前記複数の部品を協働して組み立てる動作を、繰り返すよう構成されていてもよい。

この構成によれば、従来技術のように、１つの製品を製造する毎に、製品情報に基づいて加工内容を決定する必要がないので、効率良く製品を製造することができる。

前記計測システムは、３次元カメラを備え、前記３次元カメラが前記計測指令を受け取ると、前記複数のロボットにそれぞれ保持された前記複数の部品の前記基準位置が含まれた画像を撮像し、前記目標位置生成器が、前記３次元カメラによって撮像された画像を画像処理することによって、前記設計情報に基づく基準位置に対する前記計測された基準位置のずれを取得するよう構成されていてもよい。

この構成によれば、簡単なハードウェア構成で正確に部品の基準位置を計測することができる。

前記製品が自動車であってもよい。

この構成によれば、好適に自動車を製造することができる。

以下、具体的に、本発明の実施形態について、添付の図面を参照しつつ説明する。以下では、全ての図を通じて、同一又は相当する要素には同一の参照符号を付してその重複する説明を省略する。また、これらの図は、本発明を説明するための図であるので、説明に不要な要素が省略され又は必要に応じて誇張される場合があるので、寸法が正確でない場合又は複数の図が互いに一致しない場合がある。

（実施形態）
［構成］
図１は、本発明の実施形態に係る複数のロボットを用いた製品製造システムの制御系統の構成を示すブロック図である。

図１を参照すると、本発明の実施形態の複数のロボットを用いた製品製造システム（以下、単に製品製造システムと呼ぶ場合がある）１００は、目標位置生成器１と、複数（ここでは２台）の第１及び第２ロボット２、３と、計測システムとしてのカメラ４と、を備える。

「製品」は、複数の部品を組み立てて製造されるものであればよい。ここでは、自動車が例示される。「製品製造システム」は、複数のロボットが協働して複数の部品を組み立てることによって製品を製造する製品製造システムであればよい。ここでは、複数のロボットが協働して複数の部品を組み立てることによって自動車を製造する製品製造システムが例示される。「複数のロボットが協働して複数の部品を組み立てる」こととして、ここでは、２台のロボットの内の一方のロボットが、ドアを、車体のボルト孔にドアのボルト挿通孔が重なるように保持し、他方のロボットがドアのボルト挿通孔を挿通してボルトを車体のボルト孔に螺止する作業（工程）が例示される。

「計測システム」は、第１及び第２ロボット２、３に保持された部品の基準位置を計測できるものであればよい。ここでは、上述のようにカメラ４が例示される。

目標位置生成器１は、計測目標位置及び補正組立目標位置を生成する。また、目標位置生成器１は、複数の部品の設計情報に基づく基準位置を有している。目標位置生成器１は、データを入力する入力部（図示せず）と、データを処理する処理部（図示せず）と、データを記憶する記憶部（図示せず）と、データを出力する出力部（図示せず）とを備える。目標位置生成器１は、例えば、パーソナルコンピュータで構成される。目標位置生成器１は、後述するように、第１及び第２ロボット２、３のロボット制御器２１、３１に計測目標位置を送り、且つ計測指令をカメラ４に送る。そして、カメラ４から、第１及び第２ロボット２、３がそれぞれ保持する部品の基準位置の撮像画像を受け取ると、これを画像処理して、第１及び第２ロボット２、３がそれぞれ保持する部品の補正組立目標位置を生成し、これを第１及び第２ロボット２、３のロボット制御器２１、３１に送る。

第１及び第２ロボット２、３は、部品を組み立てることが可能なものであればよい。第１及び第２ロボット２、３として例えば、垂直多関節ロボット、水平多関節ロボット、パラレルリンクロボット、直交ロボット等が挙げられる。ここでは、第１及び第２ロボット２、３は、６軸の垂直多関節ロボットである。

第１及び第２ロボット２、３は、それぞれ、ロボットアーム２２、３２と、ロボットアーム２２、３２の動作をそれぞれフィードバック制御するロボット制御器２１、３１とを備える。ロボットアーム２２、３２の具体的構成は後述する。ロボット制御器２１、３１は、演算部（図示せず）と記憶部（図示せず）とを備えていて、記憶部に所定の動作プログラムが格納されており、その所定の動作プログラムを演算部が読み出して実行することにより、所定の動作を行う。ロボット制御器２１、３３は、例えば、マイクロコントローラ、ＭＰＵ、ＦＧＰＡ(Field Programmable Gate Array)、ＰＬＣ(Programmable Logic Controller)等によって構成される。ここでは、第１及び第２ロボット２、３は、それぞれ、所定の部品を保持し、その保持した部品の基準位置が組立目標位置に位置するようにそれぞれの所定の部品を協働して組み立てる。具体的には、所定の動作プログラムは、目標位置生成器１から、目標位置を受け取ると、所定の部品を、当該部品の基準位置が目標位置に位置し且つ当該部品が適宜な姿勢を取るように搬送するよう構成されている。

かくして、第１及び第２ロボット２、３のロボット制御器２１、３１は、それぞれ、目標位置生成器１から計測目標位置を受け取ると、ロボットアーム２２、３２が部品を保持し、カメラ４が保持した部品の基準位置を撮像可能な姿勢を取るようロボットアーム２２、２３を制御する。そして、それぞれ、目標位置生成器１から、補正組立目標位置を受け取ると、ロボットアーム２２、２３が、保持した部品の設計情報に基づく基準位置が補正組立目標位置に位置し且つ適宜な姿勢を取るように所定の部品を組み立てるようロボットアーム２２、２３を制御する。その後、第１及び第２ロボット２、３のロボット制御器２１、３１は、それぞれ、所定の部品の組み立てが完了したことを目標位置生成器１に通知する。

なお、第１及び第２ロボット２、３のロボット制御器２１、３１は、それぞれ、所定の部品の設計情報に基づく基準位置を予め有しているか、又は、目標位置生成器１からそれぞれ、所定の部品の設計情報に基づく基準位置を受け取る。この場合、計測目標位置と一緒に受け取る場合と、計測目標位置と別個に受け取る場合とがある。ここでは、所定の部品の設計情報に基づく基準位置を計測目標位置と一緒に受け取る場合が例示される。

カメラ４は、例えば、３次元カメラで構成される。カメラ４は、目標位置生成器１からの計測指令に従って、第１及び第２ロボット２、３が保持する部品の基準位置を撮像し、撮像した撮像画像（画像データ）を目標位置生成器１に送る。３次元カメラは、周知であるので、その説明を省略する。３次元カメラは、３次元カメラから被写体までの距離を取得することができる。従って、３次元カメラの撮像画像から、３次元カメラの３次元座標系における被写体の位置（座標）を取得することができる。

図２Ａは、図１の複数のロボットを用いた製品製造システムの一例のハードウェアの構成を示す模式図であって、ロボットが部品を保持した状態を示す図である。図２Ｂは、図１の複数のロボットを用いた製品製造システムの一例のハードウェアの構成を示す模式図であって、カメラがロボットに保持された部品の基準位置を撮像している状態を示す図である。図２Ｃは、図１の複数のロボットを用いた製品製造システムの一例のハードウェアの構成を示す模式図であって、ロボットが、保持した部品の基準位置が目標位置に位置するよう部品を組み立てている状態を示す図である。

図２Ａ乃至図２Ｃを参照すると、ここでは、製品製造システム１００は製品として自動車５を製造する。なお、図２Ａ乃至図２Ｃでは、目標位置生成器１及びロボット制御器２１、３１が省略されている。製品製造システム１００においては、自動車５の製造ラインが設けられており、組み立て工程毎に車体架台９が設けられている。製造ラインは、これらの図において、左上から右下に向かって車体が複数の工程を経由しながら順次送られるように構成されている。以下では、便宜上、この製造ラインの上流の方向及び下流の方向を、それぞれ、後方向及び前方向と呼び、この製造ラインの右の方向及び左の方向を、それぞれ、右方向及び左方向と呼ぶ。図２Ａ乃至図２Ｃには、車体架台９に固定された車体５１に右後ドア（以下、単にドアと呼ぶ場合がある）５２がボルト１０によって締結される工程が示されている。すなわち、車体５１、ドア５２、及びボルト１０が組み立てられる工程が示されている。そして、ドア５２及びボルト１０にそれぞれ対応して第１ロボット２のロボットアーム２２及び第２ロボット３のロボットアーム３２が配置されている。

この工程では、車体架台９の右側の車体架台９から離れた位置に、ドア５２が載置されるドア載置装置６が配置されている。ドア載置装置６には、ドア５２が適宜供給される。ドア載置装置６の左側には、ドア引出装置７が配置されている。ドア引出装置７は、図２Ｂに示されるように、枠体からなる保持部を備え、この保持部が右方向に移動して、ドア載置装置６に載置されたドア５２を載せ、その後左方向に移動することにより、ドア５２をドア載置装置６から引き出す。

ドア引出装置７の左側には、第１ロボット２のロボットアーム２２が配置されている。ロボットアーム２２は、６軸の垂直多関節ロボットである。ロボットアーム２２の先端には、エンドエフェクタとして、ドア保持装置２０１が装着されている。ドア保持装置２０１は、ドア５２を保持できるものであればよい。ここでは、ドア保持装置２０１は、ドア５２を吸着する吸着部を備えた枠体で構成されている。ドア保持装置２０１の動作は、ロボット制御器２１によって制御される。

ロボットアーム２２の前側で且つ斜め左側には、ロボットアーム２２と間隔を空けて、ロボットアーム３２が配置されている。ロボットアーム３２は、車体架台９の直ぐ傍に配置されている。ロボットアーム３２は、６軸の垂直多関節ロボットである。図２Ａ及び図２Ｂを参照すると、ロボットアーム３２の先端には、２台のナットランナ３０１ａ、３０１ｂと第２カメラ３０１ｃとが設けられたエンドエフェクタ３０１が装着されている。エンドエフェクタ３０１は、ロボットアーム３２の先端のねじり回転可能な第６関節にメカニカルインターフェースを介して接続されている。エンドエフェクタ３０１は、基枠を有しており、この基枠に２台のナットランナ３０１ａ、３０１ｂが、これらのナットランナ３０１ａ、３０１ｂにおけるボルトの回転軸が、ロボットアーム３２の第６関節のねじり回転の回転軸に垂直な方向を向くように設けられている。ナットランナ３０１ａ、３０１ｂの動作はロボット制御器３１によって制御される。

ロボットアーム３２の右側であってロボットアーム２２の前側には、ボルト載置台８が配置されている。ボルト載置台８には、多数の所定のボルト１０が、ロボットアーム３２のナットランナ３０１ａ、３０１ｂが当該ボルト１０を取り出して保持することが可能なように配置されている。

ロボットアーム２２及びロボットアーム３２の後方に、カメラ４が配置されている。

［動作］
次に、以上のように構成された製品製造システム１００の動作を説明する。

＜基準位置及び目標位置＞
最初に、「基準位置」及び「目標位置」を説明する。「基準位置」は、部品の所定の部位を代表する位置であり、部品上の任意の位置に設定される。「目標位置」は、第１及び第２ロボット２、３がそれぞれ、所定の部品を搬送すべき位置である。本実施形態では、「目標位置」として、上述のように、「計測目標位置」及び「組立目標位置」が例示されている。ここでは、「組立目標位置」について説明する。

図４は、各部品の基準位置及び組立目標位置を示す概念図であって、（ａ）は、車体のボルト孔に設定された組立目標位置を示す断面図であり、（ｂ）はドアのボルト挿通孔の基準位置を示す断面図であり、（ｃ）は、ボルトの基準位置を示す模式図である。図５は、各部品が組み立てられた状態における各部品の基準位置及び組立目標位置を概念的に示す断面図である。図５は、後で図６を用いて説明する基準座標系における状態を示している。また、車体５１は、所定の位置に上下に並ぶ２つのボルト孔５１ｂ−１、５１ｂ−２を有している（図６参照）。２つのボルト孔５１ｂ−１、５１ｂ−２は互いに同じ構造を有している。ドア５２は、所定の位置に上下に並ぶ２つのボルト挿通孔５２ａ−１、５２ａ−２を有している（図６参照）。２つのボルト挿通孔５２ａ−１、５２ａ−２は互いに同じ構造を有している。図４及び図５には、上側のボルト孔５１ｂ−１及び上側のボルト挿通孔５２ａ−１のみが示されている。下側のボルト孔５１ｂ−２及び下側のボルト挿通孔５２ａ−２は、上側のボルト孔５１ｂ−１及び上側のボルト挿通孔５２ａ−１と同様であるので、以下では、上側のボルト孔５１ｂ−１及び上側のボルト挿通孔５２ａ−１についてのみ説明する。

図４（ａ）を参照すると、ここでは、車体５１の本体を構成する板状のフレームにナットサート（ブラインドナット又はポップナット）５１ａ−１が設けられ、このナットサート５１ａ−１のネジ孔が車体５１のボルト孔５１ｂ−１を構成している。そして、この車体５１のボルト孔５１ｂ−１について、ドア５２の組立目標位置Ｐｔ１−１と、ボルト１０の組立目標位置Ｐｔ２−１とが設定されている。これら２つの組立目標位置Ｐｔ１−１及びＰｔ２−１は、ボルト孔５１ｂ−１の中心軸５３−１上に位置している。組立目標位置Ｐｔ１−１は、ドア５２が車体５１に締結されたときにドア５２の基準位置が位置すると想定される位置に設定される。組立目標位置Ｐｔ２−１は、ボルト１０が車体５１に螺止されたときにボルト１０の基準位置が位置すると想定される位置に設定される。

図４（ｂ）を参照すると、ドア５２のボルト挿通孔５２ａ−１について、ドア５２の基準位置Ｐｒ１−１が設定されている。この基準位置Ｐｒ１−１は、例えば、ボルト挿通孔５２ａ−１の中心軸５４−１上であってボルト挿通孔５２ａ−１の全長の１／２の位置に位置している。

図４（ｃ）を参照すると、ボルト１０に基準位置Ｐｒ２−１が設定されている。この基準位置Ｐｒ２−１は、例えば、ボルト１０の中心軸１１上であってボルト１０の先端に位置している。

図５を参照すると、車体５１にドア５２がボルト１０によって締結された状態（換言すると、車体５１、ドア５２、及びボルト１０が組み立てられた状態）では、ドア５２の基準位置Ｐｒ１−１が車体５１のボルト孔５１ｂ−１に対して設定された組立目標位置Ｐｔ１−１に位置し、ボルト１０の基準位置Ｐｒ２−１が車体５１のボルト孔５１ｂ−１に対して設定された組立目標位置Ｐｔ２−１に位置している。

下側のボルト孔５１ｂ−２及び下側のボルト挿通孔５２ａ−２は、上側のボルト孔５１ｂ−１及び上側のボルト挿通孔５２ａ−１と同様であるので、ドア５２の２つのボルト挿通孔の基準位置Ｐｒ１−１、Ｐｒ１−２が、それぞれ、組立目標位置Ｐｔ１−１、Ｐｔ１−２に位置するように第１ロボット２（正確にはロボットアーム２２）の動作を制御し、且つ、２つのボルト１０の基準位置Ｐｒ２−１、Ｐｒ２−２が、それぞれ、組立目標位置Ｐｔ２−１、Ｐｔ２−２に位置するように、第２ロボット３（正確にはロボットアーム３２）の動作を制御することによって、車体５１、ドア５２、及びボルト１０を適切に組み立てることができる。

但し、図４及び図５は、「基準位置」及び「組立目標位置」の概念を説明する図であり、実際には、車体５１、ドア５２、及びボルト１０の公差、ロボットアーム２２がドア５２を保持した場合のドア５２の姿勢の誤差、ロボットアーム２３がボルト１０を保持した場合のボルト１０の姿勢の誤差によって、基準位置（Ｐｒ１−１、Ｐｒ１−２）、（Ｐｒ２−１、Ｐｒ２−２）は、それぞれ、組立目標位置（Ｐｔ１−１、Ｐｔ１−２）、（Ｐｔ２−１、Ｐｔ２−２）に必ずしも一致せず、実際には所定の許容範囲内に位置する。

なお、基準位置（Ｐｒ１−１、Ｐｒ１−２）、（Ｐｒ２−１、Ｐｒ２−２）及び組立目標位置（Ｐｔ１−１、Ｐｔ１−２）、（Ｐｔ２−１、Ｐｔ２−２）は、ドア５２、ボルト１０、及び車体５１について、任意の位置に設定できる。

＜座標変換＞
次に、「座標変換」を説明する。図６は、基準座標系と各ロボットの座標系との関係を示す模式図である。

図１及び図６を参照すると、目標位置生成器１は、基準座標系Ｃ０を有している。基準座標系Ｃ０の原点Ｐ０は、実空間の任意の点に設定される。第１ロボット２のロボット制御器２１は、第１ロボット座標系Ｃ１を有している。第１ロボット座標系Ｃ１の原点Ｐ１は、ロボットアーム２２の任意の点に設定される。第２ロボット３のロボット制御器３１は、第２ロボット座標系Ｃ２を有している。第２ロボット座標系Ｃ２の原点Ｐ２は、ロボットアーム３２の任意の点に設定される。基準座標系Ｃ０における第１ロボット座標系の原点Ｐ１、第２ロボット座標系Ｃ２の原点Ｐ２、及びカメラ４の座標系の原点（撮像面）の位置座標は既知である。図６において、点線は、目標位置生成器１の基準座標系における位置ベクトル（位置座標）を示す。また、実線は、カメラ４が取得する被写体までの距離を示す。

第１ロボット２（実際にはロボット制御器２１）は、第１ロボット座標系Ｃ１における計測目標位置（参照符号無し）及び組立目標位置Ｐｔ１−１、Ｐｔ１−２と、ドア５２の基準位置Ｐｒ１−１、Ｐｒ１−２とを認識しており、ドア５２の基準位置Ｐｒ１−１、Ｐｒ１−２が、それぞれ、計測目標位置及び組立目標位置Ｐｔ１−１、Ｐｔ１−２に位置するように、ドア５２を搬送する。

第２ロボット３（実際にはロボット制御器３１）は、第２ロボット座標系Ｃ２における計測目標位置（参照符号無し）及び組立目標位置Ｐｔ２−１、Ｐｔ２−２と、２つのボルト１０、１０の基準位置Ｐｒ２−１、Ｐｒ２−２とを認識しており、２つのボルト１０、１０の基準位置Ｐｒ２−１、Ｐｒ２−２が、それぞれ、計測目標位置及び組立目標位置Ｐｔ２−１、Ｐｔ２−２に位置するように、２つのボルト１０、１０を搬送し、車体５１に螺止する。

カメラ４は、第１の被写体であるドア５２の２つのボルト挿通孔５２ａ−１、５２ａ−２の基準位置Ｐｒ１−１、Ｐｒ１−２までの距離を取得することが可能な画像を撮像する。また、第２の被写体である２つのボルト１０、１０の基準位置Ｐｒ２−１、Ｐｒ２−２までの距離を取得することが可能な画像を撮像する。

目標位置生成器１は、カメラ４が撮像した画像から、ドア５２の２つのボルト挿通孔５２ａ−１、５２ａ−２の基準位置Ｐｒ１−１、Ｐｒ１−２と２つのボルト１０、１０の基準位置Ｐｒ２−１、Ｐｒ２−２のカメラ４の撮像面を原点とする座標系における位置座標を演算する。そして、基準座標系Ｃ０におけるカメラ４の座標系の原点の座標を用いて座標変換を行い、計測目標位置におけるドア５２の２つのボルト挿通孔５２ａ−１、５２ａ−２の基準位置Ｐｒ１−１、Ｐｒ１−２と２つのボルト１０、１０の基準位置Ｐｒ２−１、Ｐｒ２−２の実際の位置座標を取得する。そして、これらの位置座標を、それぞれ、設計情報に基づく、ドア５２の２つのボルト挿通孔５２ａ−１、５２ａ−２の基準位置Ｐｒ１−１、Ｐｒ１−２及び２つのボルト１０、１０の基準位置Ｐｒ２−１、Ｐｒ２−２の位置座標と比較することによって、補正組立目標位置を生成する。

そして、これらの補正組立目標位置を、それぞれ、基準座標系Ｃ０における第１及び第２ロボット座標系の原点Ｐ１、Ｐ２の位置座標を用いて座標変換を行い、この座標変換された補正組立目標位置（Ｐｔ１−１、Ｐｔ１−２）、（Ｐｔ２−１、Ｐｔ２−２）を、それぞれ、第１及び第ロボット２、３（実際にはロボット制御器２１、３１）に送る。

第１ロボット２（実際にはロボット制御器２１）は、第１ロボット座標系Ｃ１において、ドア５２の基準位置Ｐｒ１−１、Ｐｒ１−２が、それぞれ、補正組立目標位置Ｐｔ１−１、Ｐｔ１−２に位置するように、ドア５２を搬送する。

第２ロボット３（実際にはロボット制御器３１）は、第２ロボット座標系Ｃ２において、２つのボルト１０、１０の基準位置Ｐｒ２−１、Ｐｒ２−２が、それぞれ、補正組立目標位置Ｐｔ２−１、Ｐｔ２−２に位置するように、２つのボルト１０、１０を搬送し、車体５１に螺止する。

＜製品製造システムの動作＞
次に製品製造システム１００の動作を説明する。図３は、図１の目標位置生成器の動作を示すフローチャートである。なお、以下では、説明を簡略化するために、ロボット制御器２１及びロボット制御器の３２の制御の説明を省略し、ロボット制御器２１及びロボット制御器の３２によりそれぞれ制御されたロボットアーム２２及びロボットアーム３２の動作を記述する。

図３を参照すると、まず、目標位置生成器１が、第１ロボット２のロボット制御器２１及び第２ロボット３のロボット制御器３１に、それぞれ、計測目標位置を送り、且つ計測指令を計測システムであるカメラ４及びドア引出装置７に送る（ステップＳ１）。その後、その計測結果を受け取るよう待機する（ステップＳ２でＮＯ）。

この間に、計測指令に従って、ドア引出装置７がドア載置装置６からドア５２を引き出す。そして、計測目標位置を受け取ったロボットアーム２２がドア保持装置２０１にドア５２を保持し、ドア５２の基準位置（Ｐｒ１−１、Ｐｒ１−２）が計測目標位置に位置するように、保持したドア５２を搬送する。また、ロボットアーム３２２がナットランナ３０１ａ、３０１ｂに２つのボルト１０、１０をそれぞれ保持し、保持した２つのボルトの基準位置Ｐｒ２−１、Ｐｒ２−２が、それぞれ、計測目標位置に位置するように、保持した２つのボルト１０，１０を搬送する（図２Ａ及び図２Ｂ参照）。この際、ロボットアーム２２及びロボットアーム３２は、それぞれ、保持したドア５２の基準位置Ｐｒ１−１、Ｐｒ１−２及び２つのボルト１０の基準位置Ｐｒ２−１、Ｐｒ２−２が、カメラ４によって撮像可能な姿勢を取る。カメラ４は、まず、ロボットアーム２２に保持されたドア５２を撮像し、その撮像画像（撮像データ）を目標位置生成器１に送る。ついで、ロボットアーム３２に保持された２つのボルト１０、１０を撮像し、その撮像画像（撮像データ）を目標位置生成器１に送る。

目標位置生成器１は、カメラ４から計測結果である撮像画像（撮像データ）を受け取る（ステップＳ２でＹＥＳ）と、補正組立目標位置（Ｐｔ１−１、Ｐｔ１−２）、（Ｐｔ２−１、Ｐｔ２−２）を生成する。具体的には、目標位置生成器１は、ロボットアーム２２が保持するドア５２の基準位置Ｐｒ１−１、Ｐｒ１−２の撮像画像を受け取ると、これを画像処理して、ドア５２の設計情報に基づく基準位置Ｐｒ１−１、Ｐｒ１−２に対する計測された基準位置Ｐｒ１−１、Ｐｒ１−２のずれを演算して取得する。また、ロボットアーム２３が保持する２つのボルト１０、１０の基準位置Ｐｒ２−１、Ｐｒ２−２の撮像画像を受け取ると、これを画像処理して、２つのボルト１０，１０の設計情報に基づく基準位置Ｐｒ２−１、Ｐｒ２−２に対する計測された基準位置Ｐｒ２−１、Ｐｒ２−２のずれを演算して取得する。

目標位置生成器１は、ドア５２及びボルト１０が、それぞれ、設計情報と同一の寸法（公差ゼロ）を有し、且つ、所定の姿勢でロボットアーム２２及びロボットアーム３２に保持された場合の設計情報に基づく基準位置と計測された基準位置とを比較し、両者間のずれを演算する。そして、ドア５２及びボルト１０の設計情報に基づく組立目標位置（Ｐｔ１−１、Ｐｔ１−２）、（Ｐｔ２−１、Ｐｔ２−２）を、それぞれ、この両者間のずれを相殺するように補正し、それによって、補正組立目標位置（Ｐｔ１−１、Ｐｔ１−２）、（Ｐｔ２−１、Ｐｔ２−２）を生成する。そして、この補正組立目標位置（Ｐｔ１−１、Ｐｔ１−２）、（Ｐｔ２−１、Ｐｔ２−２）を、それぞれ、第１及び第２ロボット２、３のロボット制御器２１、３１に送る（ステップＳ３）。そして、部品組み立て作業の完了を待機する（ステップＳ４でＮＯ）。

この間に、ロボットアーム２２が、保持したドア５２を半開状態で車体５１に、車体５１の２つのボルト孔５１ｂ−１、５１ｂ−２にドア５２の２つのボルト挿通孔５２ａ−１、５２ａ−２がそれぞれ重なるように保持し、ロボットアーム２３が保持した２つのボルト１０、１０を、それぞれ、ドア５２のボルト挿通孔５２ａ−１、５２ａ−２を介して、車体５１の２つのボルト孔５１ｂ−１、５１ｂ−２に螺止する。これにより、ドア５２が車体５１にボルト１０、１０によって締結（取付）される。この際に、第１ロボット２では、ドア５２の設計情報に基づく基準位置Ｐｒ１−１、Ｐｒ１−２がそれぞれ補正組立目標位置Ｐｔ１−１、Ｐｔ１−２に位置するようにロボットアーム２２の動作が制御され、且つ第２ロボット３では、ボルト１０、１０の設計情報に基づく基準位置Ｐｒ２−１、Ｐｒ２−２がそれぞれ補正組立目標位置Ｐｔ２−１、Ｐｔ２−２に位置するようにロボットアーム３２の動作が制御される。

そして、ロボット制御器２１及びロボット制御器３１は、それぞれ、ドア５２及びボルト１０の組立作業（部品組立作業）が完了したことを目標位置生成器１に通知する。

目標位置生成器１は、部品組立作業の完了を受け取る（ステップＳ４でＹＥＳ）と、ステップＳ１から４までの制御を終了する。

なお、目標位置生成器１は、ステップＳ１からＳ４までの制御を、１つの車体５１が車体架台９に配置される毎に繰り返す。

［作用効果］
以上に説明したように、本実施形態によれば、第１及び第２ロボット２、３に保持された部品５２、１０の基準位置の計測に基づいて、設計情報に基づく組立目標位置（Ｐｔ１−１、Ｐｔ１−２）、（Ｐｔ２−１、Ｐｔ２−２）が補正されるので、ティーチングが不要である。また、目標位置生成器１が、一括して、計測されたデータに基づいて設計情報に基づく組立目標位置Ｐｔ１−１、Ｐｔ−２を補正して補正組立目標位置Ｐｔ１−１、Ｐｔ１−２を生成するので、第１及び第２ロボット２、３が個々に当該処理を行う場合に較べて、効率良く補正組立目標位置Ｐｔ１−１、Ｐｔ−２を生成することができる。

そして、特段の作用効果として、目標位置生成器１が、ドア５２及びボルト１０、１０が、それぞれ、設計情報と同一の寸法（公差ゼロ）を有し、且つ、所定の姿勢でロボットアーム２２及びロボットアーム３２にそれぞれ保持された場合の設計情報に基づく基準位置（Ｐｒ１−１、Ｐｒ１−２）、（Ｐｒ２−１、Ｐｒ２−２）と計測された基準位置（Ｐｒ１−１、Ｐｒ１−２）、（Ｐｒ２−１、Ｐｒ２−２）とを比較し、両者間のずれを演算し、ドア５２及びボルト１０、１０の設計情報に基づく組立目標位置（Ｐｔ１−１、Ｐｔ１−２）、（Ｐｔ２−１、Ｐｔ２−２）を、それぞれ、この両者間のずれを相殺するように補正して補正組立目標位置（Ｐｔ１−１、Ｐｔ１−２）、（Ｐｔ２−１、Ｐｔ２−２）を生成するので、ドア５２及びボルト１０、１０の仕上がり寸法誤差及び保持誤差が相殺される。

上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造および／又は機能の詳細を実質的に変更できる。

本発明の複数のロボットを用いた製品製造システムは、ティーチングが不要な、複数のロボットが協働して複数の部品を組み立てて製品を製造する製品製造システムとして有用である。

１ 目標位置生成器
２ ロボット
３ ロボット
４ カメラ
５ 自動車（製品）
６ ドア載置装置
７ ドア引出装置
８ ボルト載置台
９ 車体架台
１０ ボルト
１１ 中心軸
２１ ロボット制御器
２２ ロボットアーム
３１ ロボット制御器
３２ ロボットアーム
５１ 車体
５１ａ−１ ナットサート
５１ｂ−１、５１ｂ−２ ボルト孔
５２ ドア
５２ａ−１、５２ａ−２ ボルト挿通孔
５３−１ 中心軸
５４−１ 中心軸
１００ 製品製造システム
２０１ ドア保持装置
３０１ エンドエフェクタ
３０１ａ ナットランナ
３０１ｂ ナットランナ
Ｃ０ 基準座標系
Ｃ１ 第１ロボット座標系
Ｃ２ 第２ロボット座標系
Ｐｒ１−１、Ｐｒ１−２ 基準位置
Ｐｒ２−１、Ｐｒ２−２ 基準位置
Ｐｔ１−１、Ｐｔ１−２ 組立目標位置
Ｐｔ２−１、Ｐｔ２−２ 組立目標位置

Claims (5)

1. 製品の複数の部品にそれぞれ対応して配置され、前記複数の部品の基準位置が前記複数の部品の組立目標位置にそれぞれ位置するよう前記複数の部品を協働して組み立てるように構成された複数のロボットと、
   目標位置生成器と、
   計測システムと、を備え、
   前記目標位置生成器が前記複数の部品の設計情報に基づく基準位置を有し、且つ、前記複数のロボットが、それぞれに対応する部品の前記設計情報に基づく基準位置を有しており、
   前記目標位置生成器が、前記複数の部品の設計情報に基づく計測目標位置をそれぞれに対応する前記複数のロボットに送るとともに計測指令を前記計測システムに送り、
   前記複数のロボットが、それぞれに対応する前記計測目標位置を受け取ると、それぞれに対応する部品を保持し、且つ保持した部品を、当該部品の前記設計情報に基づく基準位置が前記計測目標位置に位置するように搬送し、
   前記計測システムが、前記計測指令を受け取ると、前記複数のロボットにそれぞれ保持された前記複数の部品の基準位置を計測し、この計測された基準位置を前記目標位置生成器に送り、
   前記目標位置生成器が、前記複数の部品について、前記設計情報に基づく基準位置に対する前記計測された基準位置のずれに基づいて前記複数の部品の設計情報に基づく組立目標位置を補正することによって補正組立目標位置を生成し、当該補正組立目標位置を前記複数のロボットにそれぞれ送り、
   且つ、前記複数のロボットが、それぞれ、前記補正組立目標位置を受け取ると、保持した複数の部品の前記設計情報に基づく基準位置が前記補正組立目標位置にそれぞれ位置するよう前記複数の部品を協働して組み立てるよう構成されている、複数のロボットを用いた製品製造システム。
2. 前記目標位置生成器は、前記複数の部品がそれぞれ前記設計情報と同一の寸法を有し、且つ、所定の姿勢で前記複数のロボットにそれぞれ保持された場合の前記設計情報に基づく基準位置と前記計測された基準位置とを比較することによって、前記設計情報に基づく基準位置に対する前記計測された基準位置のずれを演算し、前記複数の部品の設計情報に基づく組立目標位置を、それぞれ、前記ずれを相殺するように補正することにより前記補正組立目標位置を生成するよう構成されている、請求項１に記載の複数のロボットを用いた製品製造システム。
3. 複数の前記製品を製造する場合に、１つの製品を製造する毎に、前記目標位置生成器が前記計測目標位置を前記複数のロボットに送るとともに計測指令を前記計測システムに送る動作、前記複数のロボットが保持した部品を搬送する動作、前記計測システムが基準位置を計測して前記目標位置生成器に送る動作、前記目標位置生成器が前記補正組立目標位置を生成して前記複数のロボットに送る動作、及び前記複数のロボットが前記複数の部品を協働して組み立てる動作を、繰り返すよう構成されている、請求項１又は２に記載の複数のロボットを用いた製品製造システム。
4. 前記計測システムは、３次元カメラを備え、前記３次元カメラが前記計測指令を受け取ると、前記複数のロボットにそれぞれ保持された前記複数の部品の前記基準位置が含まれた画像を撮像し、前記目標位置生成器が、前記３次元カメラによって撮像された画像を画像処理することによって、前記設計情報に基づく基準位置に対する前記計測された基準位置のずれを取得するよう構成されている、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の複数のロボットを用いた製品製造システム。
5. 前記製品が自動車である、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の複数のロボットを用いた製品製造システム。

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