JP7220115B2 - ロボットハンド、ロボット及びロボットシステム - Google Patents
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Description
図1は、実施の形態に係るロボットシステム1の構成の一例を示す図である。図1に示すように、本実施の形態では、ロボットシステム1は、ロボット100を用いて物品Aを搬送するシステムである。例えば、ロボット100は、搬送装置等によって搬送されてきた物品Aを所定の場所に載置し積み上げることができる。また、ロボット100は、所定の場所に積み上げられた物品Aの山から物品Aを取り出し、他の装置等に載置する。以下において、ロボット100が搬送する物品Aは、直方体状の段ボールケースであるとして説明するが、これに限定されない。搬送対象の物品は、後述する第一コンベヤ130上に載せることができる物体であればよく、例えば、所定の形状を有する他の物体であってもよく、岩石等の所定の形状を有しない物体であってもよい。
図1に示すように、ロボット100は、ロボットアーム110と、ロボットアーム110の先端に取り付けられるロボットハンド120と、ロボットアーム110及びロボットハンド120の動作を制御する制御装置170とを備える。本実施の形態では、ロボット100は、垂直多関節型ロボットとして構成されるが、これに限定されない。
図1に示すように、操作装置210は、オペレータPによって入力される指令に基づきロボット100及び搬送車240を遠隔操作する。操作装置210の具体的な構成は特に限定されないが、操作装置210はオペレータPによる入力を受け付ける入力装置を備える。入力装置の例は、ハンドル、レバー、ペダル、ボタン、タッチパネル、マイク及びカメラ等であるが、これらに限定されない。操作装置210は、入力装置を介して入力された操作に対応する指令を制御装置170に出力する。操作装置210は、有線通信又は無線通信を介して制御装置170と接続される。有線通信及び無線通信の形式はいかなる形式であってもよい。
図1に示すように、撮像装置220は、ロボット100及び搬送車240等の動作状態を撮像し、撮像した画像の信号を出力装置230に出力する。撮像装置220によって撮像される画像は、静止画であってもよく動画であってもよい。撮像装置220の例はデジタルカメラ及びデジタルビデオカメラである。撮像装置220は、有線通信又は無線通信を介して操作装置210及び出力装置230と接続される。撮像装置220は、操作装置210に入力される指令に従って、撮像の実行及び停止、並びに、撮像方向の変更等の動作を行ってもよい。
図1に示すように、出力装置230は、撮像装置220から取得される画像の信号を画像として出力しオペレータPに表示する表示装置である。出力装置230の例は、液晶ディスプレイ(Liquid Crystal Display)及び有機又は無機ELディスプレイ(Electro-Luminescence Display)であるが、これらに限定されない。出力装置230は、制御装置170によって出力される操作等のための画像を表示してもよい。
[ロボットアーム110の構成]
ロボット100のロボットアーム110の詳細な構成を説明する。図2は、実施の形態に係るロボット100の構成の一例を示す側面図である。図2に示すように、ロボット100のロボットアーム110は、その基端部で搬送車240に固定されている。ロボットアーム110の先端部には、ロボットハンド120が接続されている。多関節型のロボットアーム110は、6つの関節軸JT1~JT6と、これらの関節軸によって順次連結される6つのリンク110a~110fとを有する。さらに、ロボットアーム110は、関節軸JT1~JT6それぞれを回転駆動するアーム駆動装置AM1~AM6を有している。アーム駆動装置AM1~AM6の動作は、制御装置170によって制御される。これに限定されないが、本実施の形態では、アーム駆動装置AM1~AM6はそれぞれ、電力を動力源とし、これらを駆動する電気モータとしてサーボモータを有する。なお、ロボットアーム110の関節軸の数量は、6つに限定されず、7つ以上であってもよく、1つ以上5つ以下であってもよい。
ロボット100のロボットハンド120の詳細な構成を説明する。図3は、実施の形態に係るロボットハンド120の構成の一例を示す側面図である。図1及び図3に示すように、ロボットハンド120は、第一コンベヤ130と、第二コンベヤ140と、ベース150と、支持部161及び162とを備える。
制御装置170の構成を説明する。制御装置170は、操作装置210から受け取る操作の指令等に基づき、予め記憶部(図示せず)に格納されるプログラムに従って、ロボットアーム110、ロボットハンド120及び搬送車240の動作を制御する。制御装置170は、ロボットアーム110、ロボットハンド120及び搬送車240の動作を個別に制御するのではなく互いにリンクさせて制御を行い、互いに連携させた動作を実現する。例えば、制御装置170は、ロボットアーム110、ロボットハンド120及び搬送車240の1つの制御に、他の2つから取得される情報を反映させる。
ロボットシステム1の動作の一例を説明する。具体的には、ロボット100が、上下に積み上げられた物品Aのうちの最上段の物品A1をロボットハンド120上に載せる積み込み動作の一例を説明する。本動作は、オペレータPが操作装置210を用いて、ロボット100及び搬送車240に各動作を行わせる、マスタースレーブ方式の動作であるとする。この場合、例えば、操作装置210は、オペレータPの手元にあるマスターアームを構成し、ロボット100は、遠隔のスレーブアームを構成してもよい。そして、オペレータPによって与えられるマスターアームの動作を、スレーブアームがトレースするように構成される。これにより、オペレータPが所望する動作をスレーブアームに正確に実現させることが容易である。また、オペレータPは、マスターアームを介して、スレーブアームの動作を容易に知覚することができる。
上述したように、実施の形態に係るロボットハンド120は、物品を搬送する第一搬送面134aを形成する無端状の第一搬送ベルト134を有し且つ第一搬送ベルト134を駆動する第一コンベヤ130と、物品と接触し、物品を第一搬送面134a上に引き込む引込装置としての第二コンベヤ140とを備える。さらに、第二コンベヤ140は、その引き込み方向としての第二搬送方向D3aの反対方向である第二搬送方向D3bと、物品を第一搬送面134a上に載せるときの第一搬送面134aの移動方向としての第一搬送方向D2aの反対方向である第一搬送方向D2bとの少なくとも一方の方向で、第一コンベヤ130よりも突出する。
実施の形態の変形例1に係るロボットハンド120Aを説明する。変形例1に係るロボットハンド120Aにおいて、第二コンベヤ140Aの長さが第一コンベヤ130の長さよりも大きい。以下、変形例1について、実施の形態と異なる点を中心に説明し、実施の形態と同様の点の説明を適宜省略する。
実施の形態の変形例2に係るロボットハンド120Bを説明する。変形例2に係るロボットハンド120Bは、第一コンベヤ130に対して第二コンベヤ140を方向D1a及びD1bに移動させる第一移動装置180を備える。以下、変形例2について、実施の形態及び変形例1と異なる点を中心に説明し、実施の形態及び変形例1と同様の点の説明を適宜省略する。
実施の形態の変形例3に係るロボットハンド120Cを説明する。変形例3に係るロボットハンド120Cは、第一コンベヤ130に対して第二コンベヤ140を第二搬送方向D3a及びD3bに移動させる第二移動装置190を備える。以下、変形例3について、実施の形態及び変形例1~2と異なる点を中心に説明し、実施の形態及び変形例1~2と同様の点の説明を適宜省略する。
以上、本発明の実施の形態の例について説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されない。すなわち、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能である。例えば、各種変形を実施の形態に施したもの、及び、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。
100 ロボット
110 ロボットアーム
120,120A,120B,120C ロボットハンド
130 第一コンベヤ
134 第一搬送ベルト
134a 第一搬送面
135 第一駆動装置(コンベヤ駆動モータ)
140,140A 第二コンベヤ(引込装置)
144 第二搬送ベルト
144a 第二搬送面
145 第二駆動装置(コンベヤ駆動モータ)
170 制御装置(検出装置)
180 第一移動装置
190 第二移動装置
210 操作装置
AM1~AM6 アーム駆動装置
Claims (11)
- 物品を移動するロボットハンドであって、
前記物品を搬送する第一搬送面を形成する無端状の第一搬送ベルトを有し且つ前記第一搬送ベルトを駆動する第一コンベヤと、
前記物品と接触し、前記物品を前記第一搬送面上に引き込む引込装置と、
前記第一コンベヤの前記第一搬送面に沿う第一面と前記第一面に対向する第二面とを含むベースであって、前記第一面上で前記第一面に固定して配置される前記第一コンベヤを支持し、前記第二面でロボットアームと接続されるベースと、
前記第一コンベヤによって移動される前記第一搬送面の移動方向に関して前記第一コンベヤの側方で、前記第二面から前記第一面に向かう方向に前記ベースから延び且つ前記ベースに固定され支持される支持部であって、前記引込装置と接続され、且つ前記第二面から前記第一面に向かう方向に前記第一コンベヤから離れた位置に前記引込装置を保持する支持部とを備え、
前記引込装置は、前記引込装置の引き込み方向の反対方向と前記物品を前記第一搬送面上に載せるときの前記第一搬送面の移動方向の反対方向との少なくとも一方の方向で、前記第一コンベヤよりも突出する
ロボットハンド。 - 前記引込装置は、前記物品を搬送する第二搬送面を形成する無端状の第二搬送ベルトを有し且つ前記第二搬送ベルトを駆動する第二コンベヤを含み、
前記第二搬送面は前記第一搬送面と対向し、
前記第二コンベヤは、前記物品の引き込み時の前記第二搬送面の移動方向と反対方向で、前記第一コンベヤよりも突出して配置される
請求項1に記載のロボットハンド。 - 前記第一コンベヤ及び前記第二コンベヤはそれぞれ、前記第一搬送ベルト及び前記第二搬送ベルトを駆動するコンベヤ駆動モータを有する
請求項2に記載のロボットハンド。 - 第一移動装置をさらに備え、
前記第一コンベヤ及び前記第二コンベヤの少なくとも一方は、互いに接近する方向及び互いから離れる方向である第一コンベヤ移動方向に移動可能であり、
前記第一移動装置は、前記第一コンベヤ及び前記第二コンベヤの少なくとも一方を前記第一コンベヤ移動方向に移動する
請求項2または3に記載のロボットハンド。 - 第二移動装置をさらに備え、
前記第一コンベヤ及び前記第二コンベヤの少なくとも一方は、前記第一搬送面の移動方向及び前記第二搬送面の移動方向の少なくとも一方である第二コンベヤ移動方向に移動可能であり、
前記第二移動装置は、前記第一コンベヤ及び前記第二コンベヤの少なくとも一方を、前記第二コンベヤ移動方向に移動する
請求項2~4のいずれか一項に記載のロボットハンド。 - 前記第二搬送面の移動方向での前記第二コンベヤの長さは、前記第一搬送面の移動方向での前記第一コンベヤの長さよりも大きい
請求項2~5のいずれか一項に記載のロボットハンド。 - 前記引込装置が前記物品に接触したことを検出する検出装置をさらに備える
請求項1~6のいずれか一項に記載のロボットハンド。 - 前記ロボットハンドは、サーボモータを有するアーム駆動装置によって駆動される複数の関節を有するロボットアームと接続され、
前記検出装置は、
前記アーム駆動装置の動作に関する情報を取得し、
前記アーム駆動装置の動作に関する情報を用いて、前記引込装置が前記物品に接触したことを検出する
請求項7に記載のロボットハンド。 - 請求項1~8のいずれか一項に記載のロボットハンドと、
前記ロボットハンドと接続されたロボットアームと、
前記ロボットハンド及び前記ロボットアームの動作を制御する制御装置とを備える
ロボット。 - 前記ロボットアームは、サーボモータを有するアーム駆動装置によって駆動される複数の関節を有し、
前記第一コンベヤは、駆動力を発生するコンベヤ駆動モータとしてサーボモータを有し、
前記引込装置は、駆動力を発生するサーボモータを有し、
前記制御装置は、
前記第一コンベヤの前記サーボモータの動作と、前記引込装置の前記サーボモータの動作と、前記アーム駆動装置の前記サーボモータの動作とを制御し、
前記物品に接触した前記引込装置を駆動させることで、前記物品を前記第一搬送面上に引き込む
請求項9に記載のロボット。 - 請求項9または10に記載のロボットと、
前記ロボットを操作するための操作装置とを備える
ロボットシステム。
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