JP7275830B2 - Adsorber and moving adsorber - Google Patents
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本発明は、吸着装置および移動吸着装置に関する。 The present invention relates to an adsorption device and a moving adsorption device.
現在、自律的に走行動作、ピッキング動作(吸着動作)およびプレース動作を行うロボットアプリケーションであるモバイルマニピュレータなどの吸着装置が開発されている。 At present, suction devices such as mobile manipulators, which are robot applications that autonomously perform running, picking (suction), and placement, are being developed.
例えば、特許文献1には、搬送物を吸着する吸着パッドおよび吸着パッドの吸着圧力を検出する圧力センサーが設けられたエンドエフェクタを有するロボットと、吸着パッドが搬送物を吸着してから吸着パッドに吸着された搬送物が移動を開始するまでの間に圧力センサーが検出した吸着圧力の過渡データに基づいて、吸着パッドの摩耗を判断する判断部を有する制御装置とを備えたロボットシステムが記載されている。
For example,
特許文献2には、外部の空気を吸引するとともにワークを吸着する開口部を有する漏斗状の吸着部材であって、開口部の周囲には断線により破損を検知するための導線が設けられている吸着部材が記載されている。
上述のような従来技術では、吸着装置は、吸着部が様々な対象物(例えば、ワーク)を吸着(把持)できるように、余裕を持った大きさ(オーバースペック)の吸着力で対象物を吸着するため、消費電力が増加してしまうという問題がある。 In the conventional technology as described above, the suction device uses a sufficient size (over spec) of suction force so that the suction unit can suction (hold) various objects (for example, workpieces). There is a problem that power consumption increases due to adsorption.
また、吸着装置は、対象物を把持する際に、設計時点における想定を超える吸着力が必要な場合、当該対象物を把持することができないという問題がある。 In addition, there is a problem that the suction device cannot grasp the target object when a suction force that exceeds assumptions at the time of design is required when grasping the target object.
これらのことから、吸着部の吸着力を好適に制御可能な吸着装置が求められている。 For these reasons, there is a demand for a suction device capable of suitably controlling the suction force of the suction portion.
本発明の一態様は、このような実情を鑑みてなされたものであり、吸着部の吸着力を好適に制御可能な吸着装置およびその関連技術を実現することを目的とする。 One aspect of the present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to realize a suction device and related technology that can suitably control the suction force of a suction portion.
上記の課題を解決するために、本開示の一側面に係る吸着装置は、負圧により対象物を吸着し、該負圧によって変形する吸着部と、前記吸着部の変形を検知する変形検知部とを備える。 In order to solve the above problems, an adsorption device according to one aspect of the present disclosure includes an adsorption unit that adsorbs an object under negative pressure and is deformed by the negative pressure, and a deformation detection unit that detects deformation of the adsorption unit. and
上記構成によれば、吸着部の変形を検知することによって、吸着部の変形度合いから、例えば、対象物が落下しそうになっているか否かなど、対象物の把持状態を検知することができる。これにより、吸着部の状態および対象物の把持状態などに応じて、吸着部の吸着力を好適に制御可能な吸着装置を実現することができる。 According to the above configuration, by detecting the deformation of the suction portion, it is possible to detect the holding state of the object, such as whether or not the object is about to fall, from the degree of deformation of the suction portion. Accordingly, it is possible to realize a suction device capable of suitably controlling the suction force of the suction portion according to the state of the suction portion, the gripping state of the object, and the like.
本開示の一側面に係る吸着装置は、前記負圧を発生させる真空ポンプを制御する負圧制御部を備え、前記対象物を吸着した後、前記吸着部の変形量が減少し第1閾値を下回ると、前記負圧制御部は、吸着力を増加させてもよい。 The adsorption device according to one aspect of the present disclosure includes a negative pressure control unit that controls the vacuum pump that generates the negative pressure, and after the object is adsorbed, the amount of deformation of the adsorption unit decreases to reach the first threshold value. When falling below, the negative pressure control section may increase the adsorption force.
上記構成によれば、吸着部の変形度合いから、吸着部が対象物を落としそうになった場合のみ、吸着部の吸着力を現状よりも増加させることができる。その結果、移動吸着装置の省エネ(省電力)を図りながら対象物の落下を防止することができる。また、吸着部の状態および対象物の把持状態などに応じて、吸着部の吸着力を好適に制御することができる。 According to the above configuration, it is possible to increase the adsorption force of the adsorption section compared to the current situation only when the adsorption section is about to drop the object due to the degree of deformation of the adsorption section. As a result, it is possible to prevent the object from falling while saving energy (power saving) of the moving suction device. Moreover, the adsorption force of the adsorption section can be suitably controlled according to the state of the adsorption section, the gripping state of the object, and the like.
本開示の一側面に係る吸着装置において、前記変形検知部は、前記吸着部における複数箇所の変形を検知してもよい。 In the suction device according to one aspect of the present disclosure, the deformation detection section may detect deformation at a plurality of locations in the suction section.
上記構成によれば、吸着部の変形をより好適に検知することができる。 According to the above configuration, it is possible to more preferably detect deformation of the suction portion.
本開示の一側面に係る吸着装置は、前記吸着部を移動させる移動制御部であって、前記吸着部における前記複数箇所の複数の変形量に基づいて、前記対象物を吸着し直すために前記吸着部を移動させる方向を決定する移動制御部を備えていてもよい。 An adsorption device according to one aspect of the present disclosure is a movement control unit that moves the adsorption unit, and the A movement control section that determines the direction in which the suction section is moved may be provided.
上記構成によれば、吸着部が対象物に密着していない場合であっても、対象物を吸着し直す方向に吸着部を移動させることができる。その結果、吸着部による対象物のピッキングミスを防止することができる。 According to the above configuration, even when the adsorption section is not in close contact with the object, the adsorption section can be moved in the direction of re-adsorbing the object. As a result, it is possible to prevent an object from being picked incorrectly by the suction unit.
本開示の一側面に係る吸着装置において、前記吸着部の前記複数箇所のうち、第1箇所の前記変形量が第2箇所の前記変形量より大きい場合、前記移動制御部は、前記対象物を吸着し直すために前記第2箇所より前記第1箇所側に前記吸着部を移動させることを決定してもよい。 In the adsorption device according to one aspect of the present disclosure, when the amount of deformation at a first location among the plurality of locations of the adsorption unit is greater than the amount of deformation at a second location, the movement control unit moves the object to It may be decided to move the suction unit from the second position to the first position side for re-suction.
上記構成によれば、吸着部の吸着位置のずれをより好適に防止することができる。その結果、吸着部による対象物のピッキングミスをより好適に防止することができる。 According to the above configuration, it is possible to more preferably prevent displacement of the suction position of the suction portion. As a result, picking errors of the target object by the suction unit can be more preferably prevented.
本開示の一側面に係る吸着装置は、真空破壊をしてから所定期間後の前記吸着部の変形量が第2閾値以上であれば、前記対象物が前記吸着部に張りついていると判定する異常判定部を備えていてもよい。 The suction device according to one aspect of the present disclosure determines that the object is stuck to the suction portion if the amount of deformation of the suction portion after a predetermined period of time from breaking the vacuum is equal to or greater than a second threshold value. An abnormality determination section may be provided.
上記構成によれば、異常判定部は、対象物が吸着部に張りついていると判定することにより、アラートを発したり、吸着部に対象物を落とす動作(プレース動作)をさせたりすることができる。これにより、真空破壊後に対象物が吸着部に張りついたまま離れないことによるプレースの失敗を防止することができる。 According to the above configuration, the abnormality determination unit can issue an alert or cause the adsorption unit to drop the object (place operation) by determining that the object is stuck to the adsorption unit. . As a result, it is possible to prevent a placement failure due to the object sticking to the suction portion and not being released after the vacuum is broken.
本開示の一側面に係る吸着装置において、前記変形検知部は、前記吸着部に配置または内蔵されたセンサーを含んでいてもよい。 In the adsorption device according to one aspect of the present disclosure, the deformation detection section may include a sensor arranged or built into the adsorption section.
上記構成によれば、吸着部にセンサーが配置または内蔵されていることにより、吸着部の変形を好適に検知することができる。 According to the above configuration, the deformation of the suction portion can be preferably detected by arranging or incorporating the sensor in the suction portion.
本開示の一側面に係る吸着装置において、前記変形検知部は、歪みセンサーを含んでいてもよい。 In the adsorption device according to one aspect of the present disclosure, the deformation detection section may include a strain sensor.
上記構成によれば、吸着部の変形(形状変化)を好適に検知することができる。 According to the above configuration, it is possible to suitably detect deformation (change in shape) of the suction portion.
本開示の一側面に係る吸着装置において、前記変形検知部は、光変位計または形状計測センサーを含んでいてもよい。 In the adsorption device according to one aspect of the present disclosure, the deformation detection section may include an optical displacement meter or a shape measurement sensor.
上記構成によれば、光変位計または形状計測センサーは、例えば、略鉛直上方向からの光を検知して吸着部の変位量を計測することによって、吸着部の変形を好適に検知(形状変化を計測)することができる。 According to the above configuration, the optical displacement meter or the shape measurement sensor preferably detects deformation of the adsorption portion (shape change) by detecting light from a substantially vertically upward direction and measuring the amount of displacement of the adsorption portion, for example. can be measured).
本開示の一側面に係る吸着装置において、前記変形検知部は、近接センサーを含んでいてもよい。 In the adsorption device according to one aspect of the present disclosure, the deformation detection section may include a proximity sensor.
上記構成によれば、近接センサーが、近接センサーと吸着部との間の距離の変位量を計測することによって、吸着部の変形を好適に検知(形状変化を計測)することができる。 According to the above configuration, the proximity sensor can suitably detect the deformation of the suction portion (measure the shape change) by measuring the amount of displacement of the distance between the proximity sensor and the suction portion.
本開示の一側面に係る吸着装置において、前記変形検知部は、前記吸着部を撮像した画像データに基づいて前記吸着部の変形を検知してもよい。 In the suction device according to one aspect of the present disclosure, the deformation detection section may detect deformation of the suction section based on image data obtained by imaging the suction section.
上記構成によれば、簡単な画像処理により、吸着部を撮像した画像データから吸着部の変形を好適に検知(例えば、変形量を計測)することができる。 According to the above configuration, it is possible to suitably detect the deformation of the suction portion (for example, measure the deformation amount) from the image data obtained by imaging the suction portion by simple image processing.
本開示の一側面に係る吸着装置において、前記変形検知部は、センサーを含み、
前記センサーによって検知された前記吸着部の変形量を加工し、加工後の変形量を出力する加工部をさらに備えていてもよい。
In the adsorption device according to one aspect of the present disclosure, the deformation detection unit includes a sensor,
A processing unit that processes the amount of deformation of the suction unit detected by the sensor and outputs the amount of deformation after processing may be further provided.
上記構成によれば、より精度の高い吸着部の変形量を出力することができる。 According to the above configuration, it is possible to output the deformation amount of the suction portion with higher accuracy.
本開示の一側面に係る移動吸着装置は、前記吸着装置と、無人搬送車とを備える。 A mobile suction device according to one aspect of the present disclosure includes the suction device and an automatic guided vehicle.
上記構成によれば、吸着装置が、吸着部の変形を検知することによって、吸着部の変形度合いから、例えば、対象物が落下しそうになっているか否かなど、対象物の把持状態を検知することができる。これにより、吸着部の状態および対象物の把持状態などに応じて、吸着部の吸着力を好適に制御可能な吸着装置を備える移動吸着装置を実現することができる。 According to the above configuration, the suction device detects the deformation of the suction portion, and detects the gripping state of the object, such as whether or not the object is about to fall, based on the degree of deformation of the suction portion. be able to. Accordingly, it is possible to realize a moving suction device having a suction device capable of suitably controlling the suction force of the suction portion according to the state of the suction portion, the gripping state of the object, and the like.
本発明の一側面によれば、吸着部の吸着力を好適に制御可能な吸着装置およびその関連技術を実現することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to one aspect of the present invention, it is possible to realize an adsorption device capable of suitably controlling the adsorption force of an adsorption portion and related technology thereof.
以下、本発明の一側面に係る実施の形態(以下、「本実施形態」とも表記する)を、図面に基づいて説明する。 Hereinafter, an embodiment (hereinafter also referred to as "this embodiment") according to one aspect of the present invention will be described based on the drawings.
§1 適用例
図1は、本実施形態に係る移動吸着装置100の適用場面の一例を模式的に例示する。図2は、本実施形態に係る移動吸着装置100における吸着部112および変形検知部113の一例を模式的に例示する。具体的には、図2の(a)は、図1において模式的に例示している吸着部112の詳細図の一例であって、吸着部112および変形検知部113の上面図の一例を模式的に例示する。また、図2の(b)は、図1において模式的に例示している吸着部112の詳細図の一例であって、吸着部112および変形検知部113の側面図の一例を模式的に例示する。
§1 Application Examples FIG. 1 schematically illustrates an example of an application scene of the moving
図1の例では、移動吸着装置100は、吸着装置1と、搬送部(無人搬送車)2とを備えている。吸着装置1は、ロボットアーム11と、真空ポンプ12と、マニピュレータ制御部13とを備えている。搬送部2は、移動吸着装置100を移動(搬送)させるものである。搬送部2は、負圧(空気圧力)を発生させる真空ポンプを制御する負圧制御部21と、無人搬送車22とを備えている。移動吸着装置100としては、負圧によって変形する吸着部112を含む吸着装置1を備えていれば特に限定されないが、一例として、モバイルロボットなどの真空吸着システムが挙げられる。また、吸着装置1は、モバイルロボットなどの移動吸着装置100に限らず、固定吸着装置にも適用することができる。
In the example of FIG. 1 , the
ロボットアーム11は、負圧により対象物を吸着することによって把持動作を行うものである。ロボットアーム11は、吸着部112に対象物を吸着させることによって、対象物の把持動作を行わせるマニピュレータ部111と、吸着部112とを備えている。吸着部112の一例として、吸盤を備える吸着パッド(真空パッド)などが挙げられる。このようなマニピュレータ部111と、吸着部112とを備えるロボットアーム11によれば、対象物を好適に吸着し、把持することができる。対象物は、ロボットアーム11に負圧により吸着されることによって把持されるものであればよく、例えば、ワークなどが挙げられる。
The
図2の例に示すように、吸着部112には、吸着部112の変形を検知(検出)する変形検知部113が配置されていてもよい(取り付けられていてもよい)。また、図2の例に示すように、変形検知部113は、吸着部112に配置された歪みセンサー(歪みゲージ)114を含んでいてもよい。歪みセンサー114としては、例えば、ひずみ測定用ゲージ端子などが挙げられる。変形検知部113は、1つの歪みセンサー114を含んでいてもよいが、図2の例に示すように、複数(例えば3つ)の歪みセンサー114a、114bおよび114cを含んでいてもよい。この場合、変形検知部113は、吸着部112における複数箇所の変形(例えば、吸着部112の変形量および変形速度(変形量の時間微分)の少なくとも一方)を検知する。これにより、吸着部112の変形をより好適に検知することができる。
As shown in the example of FIG. 2 , a
ここで、特許文献1に示すように、従来技術では、通常、圧力センサーおよび流量計などを用いて対象物の吸着状態を検知するのが一般的であり、この場合、配管詰まりが発生すると、誤検知してしまう可能性がある。また、特許文献2に示すように、従来技術には、導線部を設けて吸着部の破損を検知する方法があるが、この方法では吸着部が破損しているか否かを検知することしかできず、吸着部の吸着状態を検知することができない。
Here, as shown in
これに対し、本実施形態では、上述のように、吸着部112の変形を検知することによって、吸着部112の変形度合いから、吸着部112の吸着状態を検知することができる。例えば、対象物が落下しそうになっているか否かなど、吸着部112による対象物の把持状態を検知することができる。これにより、吸着部112の状態および対象物の把持状態などに応じて、負圧制御部21が吸着部112の吸着力を好適に制御することができる。
In contrast, in the present embodiment, by detecting the deformation of the
§2 構成例
<移動吸着装置>
次に、図3の(a)および(b)を用いて、本実施形態に係る移動吸着装置100のハードウェア構成の一例について説明する。
§2 Configuration example <Moving suction device>
Next, an example of the hardware configuration of the moving
図3は、本実施形態に係る移動吸着装置100のハードウェア構成の一例を模式的に例示する。図3の例では、本実施形態に係る移動吸着装置100は、吸着装置1と、搬送部2と、バッテリー3とを備えている。
FIG. 3 schematically illustrates an example of the hardware configuration of the moving
<吸着装置>
吸着装置1は、ロボットアーム11と、真空ポンプ12と、マニピュレータ制御部(移動制御部)13とを備えている。
<Adsorption device>
The
〔ロボットアーム〕
図2の例では、ロボットアーム11は、マニピュレータ部111と、吸着部112と、変形検知部(変形情報取得部)113と、異常判定部115とを備えている。
[Robot arm]
In the example of FIG. 2 , the
(マニピュレータ部)
マニピュレータ部111は、マニピュレータ制御部13の制御に基づき、ロボットアーム11における吸着部112と共に駆動する。マニピュレータ部111は、例えば1または複数の関節を有する。
(Manipulator part)
The
(吸着部)
吸着部(吸着パッド)112は、マニピュレータ部111の駆動によって作業位置に位置した場合、真空ポンプ12の駆動量に応じた負圧により対象物を吸着することによって、対象物の把持動作を行う。
(Adsorption part)
When the suction portion (suction pad) 112 is positioned at the working position by driving the
(変形検知部)
変形検知部(変形情報取得部)113は、吸着部112の変形の情報を取得することによって、吸着部112の変形を検知する。例えば、変形検知部113は、歪みセンサー114から吸着部112の歪みを示すデータを取得することによって、吸着部112の変形量を特定し、吸着部112の変形(形状変化)を検知してもよい。これにより、吸着部112の変形を好適に検知することができる。変形量の具体例については後述する。
(deformation detector)
A deformation detection unit (deformation information acquisition unit) 113 detects deformation of the
図2および3の例に示すように、変形検知部113は、複数の歪みセンサー114aと、114bと、114cとから、吸着部112における複数箇所の変形に関する情報を取得することによって、吸着部112の変形を検知してもよい。ただし、本実施形態では、変形検知部113は、吸着部112の変形を検知できれば特に限定されない。本実施形態では、変形検知部113は、例えば、吸着部112に配置または内蔵された1つ以上のセンサーから吸着部112の変形を検知してもよい。吸着部112にセンサーが配置または内蔵されていることにより、吸着部112の変形を好適に検知することができる。吸着部112にセンサーを内蔵する場合、図2の例に示すように、歪みセンサー114が配置されている吸着部112の箇所に対応する吸着部112の内部にセンサーを内蔵することができる。吸着部112に内蔵されるセンサーとしては、例えば、歪みゲージ式センサー、ならびに、カーボンナノチューブおよびカーボン粒子などの導体素材を含有するゴムまたは樹脂によって構成されている感圧導電性センサーなどが挙げられる。
As shown in the examples of FIGS. 2 and 3, the
一例として、変形検知部113は、歪みセンサー114の代わりに、1つ以上の光変位計(レーザ変位計などの距離センサー)または形状計測センサーから吸着部112の変形を検知してもよい。例えば、光変位計または形状計測センサーは、図2の例では、歪みセンサー114と同様に吸着部112に1つ以上配置される。また、図2の(b)の例に示すように、光変位計または形状計測センサーは、吸着部112において反射した光を検知して吸着部112の変位量を計測することによって、吸着部112の変形を好適に検知(形状変化を計測)することができる。特に、2次元形状計測センサーは、吸着部112に1つ配置されている場合においても、吸着部112における複数箇所の変形を検知することができる。光変位計としては、例えば、ローコストの単距離変位センサーなどが挙げられる。
As an example, the
別の一例として、変形検知部113は、歪みセンサー114の代わりに、近接センサーを含んでいてもよい。例えば、変形検知部113が近接センサーを含む場合、近接センサーは、図2に示す歪みセンサー114と同様に吸着部112に1つ以上配置される。また、近接センサーは、近接センサーと吸着部112との間の距離の変位量を計測することによって、吸着部112の変形を好適に検知(形状変化を計測)することができる。近接センサーとしては、例えば、超音波センサー、誘導形近接センサー、静電容量形近接センサーおよび光学式近接センサーなどが挙げられる。
As another example, the
また、変形検知部113は、変形の情報として、歪みセンサー114などの吸着部112の変形を検知できるセンサーから、変形量、変形速度、または変形加速度の情報を取得してもよい。例えば、歪みセンサー114は、変形量を取得した場合、変形量の時間的変化から、変形速度または変形加速度を求める処理を行う。
Further, the
変形検知部113は、吸着部112の変形量、変形速度または変形加速度などの変形データを異常判定部115、マニピュレータ制御部13および負圧制御部21に出力する。
The
(異常判定部)
異常判定部115は、歪みセンサー114から吸着部112の変形量などの変形データを取得し、吸着部112が対象物を吸着(吸引)するのを止め、対象物を離してから、所定期間後の吸着部112の変形量が第2閾値以上であれば、対象物が吸着部112に張りついていると判定する。換言すれば、異常判定部115は、吸着部112と対象物との間の空間が真空状態でなくなってから(真空破壊をしてから)所定期間後の吸着部112の変形量が第2閾値以上であれば、対象物が吸着部112に張りついていると判定する。
(Abnormality determination unit)
The
この場合、異常判定部115は、アラートを発したり、吸着部112に対象物を落とす動作(プレース動作)をさせたりすることができる。これにより、真空破壊後に対象物が吸着部112に張りついたまま離れないことによるプレースの失敗を防止することができる。
In this case, the
〔真空ポンプ〕
真空ポンプ12は、駆動量に応じた負圧を発生させ、吸着部112に当該負圧を提供する。ここでは、移動吸着装置100における吸着装置1が真空ポンプ12を備えている例について説明している。ただし、本実施形態では、移動吸着装置100における吸着装置1は真空ポンプ12を備えておらず、例えば、吸着装置1および移動吸着装置100の外部に真空ポンプ12があってもよい。これによっても、負圧制御部21が真空ポンプ12の駆動量を制御することによって、上述の例と同様の効果を奏することができる。
〔Vacuum pump〕
The
〔マニピュレータ制御部〕
マニピュレータ制御部(移動制御部または動作制御部ともいう)13は、CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)またはROM(Read Only Memory)などを含み、情報処理に応じて制御を行う。また、マニピュレータ制御部13は、負圧制御部21から出力されたマニピュレータ制御信号に基づき、ロボットアーム11におけるマニピュレータ部111を制御する。これにより、マニピュレータ制御部13は、マニピュレータ部111を介して吸着部112を移動させる。具体的には、マニピュレータ制御部13は、ロボットアーム11における吸着部112が対象物を吸着可能な作業位置に位置するようにマニピュレータ部111を駆動させる。また、マニピュレータ制御部13は、吸着部112が作業位置に位置した後、対象物に対する吸着部112の角度が所定の角度となるように、マニピュレータ部111を動作させてもよい。これにより、吸着部112の位置をより好適な位置に微調整することができる。また、マニピュレータ制御部13は、吸着部112が対象物を吸着した後、例えば、ロボットアーム11における吸着部112が、マニピュレータ制御部13の上部に設置された所定の箱(不図示)の位置に位置するように、マニピュレータ部111を駆動させる。
[Manipulator control part]
A manipulator control unit (also referred to as a movement control unit or an operation control unit) 13 includes a CPU (Central Processing Unit), RAM (Random Access Memory), ROM (Read Only Memory), or the like, and performs control according to information processing. Also, the
また、マニピュレータ制御部13は、吸着部112における複数箇所の複数の変形量に基づいて、対象物を吸着し直すために吸着部112を移動させる方向を決定してもよい。
Further, the
ここで、吸着部112による対象物のピッキング動作(吸着動作)では、移動吸着装置100の走行後における停止位置のばらつきを防止するために、移動吸着装置100は、対象物と移動吸着装置100との位置関係を2Dビジョンまたは3Dビジョンなどによって計測し、吸着部112が対象物のピッキング動作を行うことになる。この場合、対象物と移動吸着装置100との位置関係の計測誤差により、吸着部112による対象物のピッキングミスが生じる可能性がある。
Here, in the picking operation (suction operation) of the target object by the
これに対し、上述の構成によれば、吸着部112が対象物に密着していない場合であっても、対象物を吸着し直す方向に吸着部112を移動させることができる。その結果、吸着部112による対象物のピッキングミスを防止することができる。
On the other hand, according to the above-described configuration, even when the
また、吸着部112の複数箇所のうち、第1箇所の変形量が第2箇所の変形量より大きい場合、マニピュレータ制御部13は、対象物を吸着し直すために第2箇所より第1箇所側(変形量が小さいセンサーの配置位置とは反対側)に吸着部112を移動させてもよい。これにより、吸着部112の吸着位置のずれを好適に防止することができる。その結果、吸着部112による対象物のピッキングミスをより好適に防止することができる。
Further, when the amount of deformation at the first location among the plurality of locations of the
また、マニピュレータ制御部13は、さらに接触点特定部131を備えていてもよい。接触点特定部131は、吸着部112の変形(変形量、変形速度、または変形加速度)に基づいて、吸着部112における対象物との接触点を特定する。また接触点特定部131は、吸着部112が対象物を吸着している状態において、吸着部112の変形(変形量、変形速度、または変形加速度)に基づいて、対象物における配置対象面との接触点を特定する。上述の構成によれば、対象物と移動吸着装置100との位置姿勢関係に計測誤差が存在していても、接触点特定部131によって特定された接触点を支点に吸着面側へ吸着部(吸着パッド)112の姿勢を傾ける動きを、マニピュレータ制御部13がマニピュレータ部111に行わせることによって、計測誤差を吸収することができる。その結果、吸着部112による対象物のピッキングミスをより好適に防止することができる。詳細は後述する。
Moreover, the
〔搬送部〕
搬送部(無人搬送車)2は、負圧制御部(制御信号出力部)21と、無人搬送車22とを備えている。
[Conveyor]
The transport section (automatic guided vehicle) 2 includes a negative pressure control section (control signal output section) 21 and an automated guided
(負圧制御部)
負圧制御部21は、CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)またはROM(Read Only Memory)などを含み、情報処理に応じて制御を行う。負圧制御部21は、例えば、PLC(Programmable Logic Controller)またはマイコンなどによって構成される。負圧制御部21は、変形検知部113における1以上の歪みセンサー114から受信する出力信号、および、無人搬送車22における搬送制御部221から受信する搬送状態信号に基づいて、負圧を発生させる真空ポンプ12を制御する。
(negative pressure controller)
The negative
負圧制御部21は、対象物を吸着した後、吸着部112の変形量が減少し第1閾値を下回ると、吸着力を増加させてもよい。これにより、吸着部112の変形度合いから、吸着部112が対象物を落としそうになった場合のみ、吸着部112の吸着力を現状よりも増加させることができる。その結果、移動吸着装置100の省エネ(省電力)を図りながら対象物の落下を防止することができる。また、吸着部112の状態および対象物の把持状態などに応じて、吸着部112の吸着力を好適に制御することができる。
The negative
負圧制御部21は、マニピュレータ制御部13からの信号に基づいて、真空ポンプ12のオンオフを制御する。例えば、対象物をピッキングする際に、吸着部112の変形から、吸着部112が充分に対象物の押込を行ったと判定された場合には、負圧制御部21は真空ポンプ12をオンする。また、対象物を台にプレースする場合に、マニピュレータ制御部13が、対象物の底面の全体が台の配置対象面に接触したと判定した場合には、負圧制御部21は、真空ポンプ12をオフにする。
The negative
また、負圧制御部21は、マニピュレータ制御部13にマニピュレータ部111を制御するためのマニピュレータ制御信号を出力する。
The negative
また、負圧制御部21は、アナログ信号を真空ポンプ12の制御信号として出力するアナログ信号出力部211を備えていてもよい。アナログ信号出力部211は、アナログ信号を単調増加または単調減少させる制御を行ってもよい。これにより、真空ポンプ12の駆動量をスロープ状に変化させることができるため、突入電流を低減することができる。また、消費電力を低減し、制御を安定化させることができる。
The negative
(無人搬送車)
図3の例では、無人搬送車22は、搬送制御部221を備えている。搬送制御部221は、無人搬送車22の搬送を制御することによって、移動吸着装置100の移動(搬送)を制御する。例えば、搬送制御部221は、ロボットアーム11によって対象物を把持することができる作業位置まで移動吸着装置100を移動させる。また、搬送制御部221は、移動吸着装置100が、既に作業位置に位置する場合は、移動吸着装置100を移動させない。また、無人搬送車22は、無人搬送車22の搬送状態を示す信号である搬送状態信号を負圧制御部21に送信する。
(automated guided vehicle)
In the example of FIG. 3 , the automatic guided
〔バッテリー〕
バッテリー3は、移動吸着装置100の各部、すなわち、吸着装置1および搬送部2に電力を供給することによって移動吸着装置100の各部を制御する。
〔battery〕
The
上述の例では、移動吸着装置100はバッテリー3によって動作する構成となっているが、本実施形態ではこれに限定されない。本実施形態では、移動吸着装置100は、移動吸着装置100の外部から電源コードを介して電力が供給される構成となっていてもよい。
In the above example, the
〔コントローラ〕
コントローラ5は、上述したように、吸着部112の変形の情報を取得することによって吸着部112の変形を検知する変形検知部113と、吸着部112の変形に応じて、吸着部112の動きを制御するマニピュレータ制御部13とを備える。つまり、マニピュレータ制御部13は、吸着部112の変形に応じて、吸着部112の動き(移動方向、速度、および/または傾き)を変更する。
コントローラ5は、さらに、対象物に関する情報を取得する対象物情報取得部14および、対象物を配置する台に関する配置情報取得部15を備える。
なお、コントローラ5は、移動吸着装置100自体に備えられてもよいし、移動吸着装置100とは別に設けられてもよい。例えば、コントローラ5は、移動吸着装置100と通信可能であり、移動吸着装置100を制御する制御信号を移動吸着装置100に送信する構成であってもよい。
〔controller〕
As described above, the
The
Note that the
§3 動作例
次に、図4~6を用いて、移動吸着装置100の動作例を説明する。以下に説明する動作手順は一例に過ぎず、各動作は可能な限り変更されてもよい。また、以下に説明する動作手順について、実施の形態に応じて、適宜、省略、置換および追加が可能である。
§3 Operation Example Next, an operation example of the moving
<3・1>
図4は、移動吸着装置100の動作の一例を例示する。より具体的には、図4の(a)は、時間に対する吸着部112の吸着力のグラフを例示する。また、図4の(b)は、時間に対する吸着部112の変形量(歪み量)a、bおよびcのグラフを例示する。
<3.1>
FIG. 4 illustrates an example of the operation of the moving
ここでは、時間(期間)は、第1の期間I、第2の期間II、第3の期間IIIおよび第4の期間IVのことを指す。吸着力は、第1の吸着力Aおよび第2の吸着力Bのことを指す。吸着部112の変形量a、bおよびcは、歪みセンサー114a、114bおよび114cによってそれぞれ検知された吸着部112の変形量である。
Here, time (periods) refers to a first period I, a second period II, a third period III and a fourth period IV. The attraction forces refer to the first attraction force A and the second attraction force B. As shown in FIG. The deformation amounts a, b, and c of the
まず、移動吸着装置100におけるマニピュレータ制御部13は、第1の期間Iにおいて、マニピュレータ部111と共に、吸着部112を移動させて、吸着部112を対象物に密着させる(押し付ける)。吸着部112を対象物に密着させることによって、吸着部112が変形する。図4の(b)の例では、第1の期間Iにおいて、歪みセンサー114a、114bおよび114cによってそれぞれ検知された吸着部112の変形量a、bおよびcは、第1の変形量Xから第2の変形量Yまで上昇する。ここでは、変形量a、bおよびcが、第1の変形量Xから第2の変形量Yまで上昇した場合に、吸着部112は対象物の吸着を開始する。図4に示す吸着部112の吸着力、ならびに、変形量a、bおよびcは、例えば、負圧制御部21または変形検知部113における歪みセンサー114を介して確認することができる。
First, in the first period I, the
次に、図4の(a)の例では、吸着部112は、第2の期間IIにおいて、吸着力Aにて対象物を吸着する。図4の(b)の例では、第2の期間IIにおいて吸着部112が第1の吸着力Aにて対象物を吸着している間、吸着部112の変形量a、bおよびcは第2の変形量Yのまま一定となる。
Next, in the example of (a) of FIG. 4, the
次に、図4の(a)の例では、マニピュレータ制御部13は、第3の期間IIIにおいて、吸着部112の吸着力が吸着力Aのままの状態で、マニピュレータ部111と共に吸着部112を移動させて対象物を持ち上げる。図4の(b)の例では、対象物が重いことから、第3の期間IIIにおいて、マニピュレータ制御部13が吸着部112を移動させて対象物を持ち上げている間、吸着部112の変形量a、bおよびcは、第2の変形量Yから第3の変形量Zまで減少する。ここでは、移動吸着装置100における負圧制御部21は、対象物を吸着した後、吸着部112の変形量a、bおよびcが減少し第1閾値αを下回ると、吸着部112の吸着力を増加させる。ここでは、負圧制御部21は、第1閾値αを第3の変形量Zに設定しているが、本実施形態ではこれに限定されない。本実施形態では、負圧制御部21は、機械学習などの所定の学習機能によって、例えば、対象物が落下する前の吸着部112の変形量を第1閾値αに設定することができる。
Next, in the example of (a) of FIG. 4 , the
次に、図4の(a)の例では、負圧制御部21は、第4の期間IVにおいて、吸着部112の吸着力を第1の吸着力Aから第2の吸着力Bまで増加させる。これにより、図4の(b)の例では、第4の期間IVにおいて、歪みセンサー114a、114bおよび114cによってそれぞれ検知された吸着部112の変形量a、bおよびcは、第3の変形量Zから第2の変形量Yまで上昇する。
Next, in the example of (a) of FIG. 4, the negative
このように、負圧制御部21が、吸着部112の変形量が減少し第1閾値αを下回ると、吸着力を増加させることによって、吸着部112の変形度合いから、吸着部112が対象物を落としそうになった場合のみ、吸着部112の吸着力を現状よりも増加させることができる。その結果、移動吸着装置100の省エネ(省電力)を図りながら対象物の落下を防止することができる。また、吸着部112の状態および対象物の把持状態などに応じて、吸着部112の吸着力を好適に制御することができる。
なお、負圧制御部21は、複数の変形量a、bおよびcの代表値(平均値、最小値、最大値、または中間値など)が第1閾値αを下回ると、吸着部112の吸着力を増加させてもよい。例えば、負圧制御部21は、複数の変形量a、bおよびcのうちの少なくとも1つが第1閾値αを下回ると、吸着部112の吸着力を増加させてもよい。
In this way, when the amount of deformation of the
In addition, when the representative value (average value, minimum value, maximum value, intermediate value, etc.) of the plurality of deformation amounts a, b, and c falls below the first threshold value α, the negative
<3・2>
図5は、移動吸着装置100の動作の一例を例示する。より具体的には、図5の(a)は、時間に対する吸着部112の変形量(歪み量)a、bおよびcのグラフの一例をそれぞれ例示する。また、図5の(b)は、時間に対する吸着部112の変形量a、bおよびcのグラフの別の一例をそれぞれ例示する。
<3.2>
FIG. 5 illustrates an example of the operation of the moving
ここでは、時間(期間)は、第1の期間Iおよび第2の期間IIのことを指す。吸着部112の変形量a、bおよびcは、歪みセンサー114a、114bおよび114cによってそれぞれ検知された吸着部112の変形量であって、第1の変形量Xおよび第2の変形量Yのことを指す。
Here, time (periods) refers to a first period I and a second period II. The deformation amounts a, b, and c of the
図5の(a)の例では、吸着部112の変形量a、bおよびcは、吸着部112が対象物に密着する前の第1の期間I、および、密着した後の第2の期間IIの両期間(タイミング)において同程度となっている。このことから、図5の(a)の例では、吸着部112が、対象物に均一に密着している状態となっている。
In the example of (a) of FIG. 5, the deformation amounts a, b, and c of the
一方、図5の(b)の例では、歪みセンサー114bによって検知された吸着部112の変形量bが、吸着部112の変形量aおよびcと第1の期間Iおよび第2の期間IIの両期間において異なっている。このことから、図5の(b)の例では、吸着部112が対象物に密着しておらず、吸着部112の吸着位置が中心からずれていることが分かる。
On the other hand, in the example of FIG. 5B, the deformation amount b of the
この場合、移動吸着装置100におけるマニピュレータ制御部13は、吸着部112の複数箇所における変形量a、bおよびcに基づいて、対象物を吸着し直すために吸着部112を移動させる方向を決定してもよい。具体的には、マニピュレータ制御部13は、複数の変形量a、bおよびcの分布幅(最大値-最小値、いずれか2つの変形量の差、または分散など)が第3閾値より大きい場合、対象物を吸着し直す方向に吸着部112を移動させる。また、マニピュレータ制御部13は、複数の変形量a、bおよびcのうち、最小値が第4閾値未満の場合、対象物を吸着し直す方向に吸着部112を移動させてもよい。これにより、吸着部112が対象物に密着していない場合であっても、対象物を吸着し直す方向に吸着部112を移動させることができる。その結果、吸着部112による対象物のピッキングミスを防止することができる。
In this case, the
また、図5の(b)の例では、歪みセンサー114aおよび114cによって検知された吸着部112の変形量aおよびcは、歪みセンサー114bによって検知された吸着部112の変形量bよりも大きい。そのため、マニピュレータ制御部13は、対象物を吸着し直すために歪みセンサー114bに対応する箇所より歪みセンサー114aおよび114c側に吸着部112を移動させることを決定してもよい。例えば、マニピュレータ制御部13は、変形量が最小である歪みセンサー114bに対応する箇所から吸着部112の中心に向かう方向に、吸着部112を移動させることを決定してもよい。マニピュレータ制御部13は、吸着部112の3箇所以上の変形量から、吸着部112の円周において変形の最も歪みが小さい箇所を推定してもよい。例えば、複数の歪みセンサー114a、114b、114cが円周上に均等に配置されている場合、変形量a>変形量b=変形量cであれば、吸着部112の中心から見て歪みセンサー114bと歪みセンサー114cとの中間方向が最も歪みが小さいと推定できる。マニピュレータ制御部13は、吸着部112において変形量が最小である箇所から吸着部112の中心に向かう方向に、吸着部112を移動させることを決定してもよい。これにより、吸着部112の吸着位置のずれをより好適に防止することができる。その結果、吸着部112による対象物のピッキングミスをより好適に防止することができる。
In the example of FIG. 5B, the deformation amounts a and c of the
上述の例では、変形検知部113が複数のセンサーを含む場合について説明しているが、本実施形態ではこれに限定されない。例えば、変形検知部113が1つのセンサーしか含んでいない場合でも、複数の箇所の吸着部112の変形量を検知できる場合、上述の例と同様に吸着部112が対象物に密着しているか否かを判定することができる。また、変形検知部113が複数の箇所の吸着部112の変形量を検知しなくても、第1の期間Iから第2の期間IIに移行する際に、吸着部112の変形量が変化するか否かを検知すればよい。例えば、図5の(b)に示すように、1の期間Iから第2の期間IIに移行する際に、吸着部112の変形量が変化していないことを検知することによって、吸着部112が対象物に密着しておらず、吸着部112の吸着位置がずれていることを検知することができる。
In the above example, the
<3・3>
図6は、移動吸着装置100の動作の一例を例示する。より具体的には、図6の(a)は、時間に対する吸着部112の変形量(歪み量)a、bおよびcのグラフを例示する。
<3.3>
FIG. 6 illustrates an example of the operation of the moving
ここでは、時間(期間)は、第4の期間IVおよび対象物を落とす(プレースする)第5の期間Vのことを指す。吸着部112の変形量a、bおよびcは、歪みセンサー114a、114bおよび114cによってそれぞれ検知された吸着部112の変形量であって、第1の変形量Xおよび第2の変形量Yのことを指す。
Here time (periods) refers to the fourth period IV and the fifth period V of dropping (placement) the object. The deformation amounts a, b, and c of the
図6の(a)の例では、吸着部112の変形量a、bおよびcは、時刻Tにおいて真空破壊をし(吸着を停止し)、第4の期間IVから第5の期間Vに移行してから所定期間後の吸着部112の変形量が第2閾値β以下となっている。そのため、移動吸着装置100における異常判定部115は、対象物が吸着部112に張りついていない(吸着部112から対象物が離れた)と判定する。このことから、図6の(a)の例では、移動吸着装置100が対象物のプレースを正常に完了できた状態となっている。
In the example of (a) of FIG. 6, the deformation amounts a, b, and c of the
一方、図6の(b)の例では、吸着部112の変形量a、bおよびcは、時刻Tにおいて真空破壊をし、第4の期間IVから第5の期間Vに移行してから所定期間後の吸着部112の変形量が第2閾値β以上となっている。そのため、移動吸着装置100における異常判定部115は、対象物が吸着部112に張りついていると判定する。この場合、異常判定部115は、アラートを発したり、吸着部112を動かして対象物を落とす動作(プレース動作)をさせたりすることができる。これにより、真空破壊後に対象物が吸着部112に張りついたまま離れないことによるプレースの失敗を防止することができる。
On the other hand, in the example of (b) of FIG. 6, the deformation amounts a, b, and c of the
<3・4>
以下に、本発明に係るコントローラ5の様々な動作例について説明する。
<3.4>
Various operation examples of the
具体的な動作例の説明に入る前に、吸着部(吸着パッド)112の変形量の定義について説明する。 Before describing a specific operation example, the definition of the amount of deformation of the suction portion (suction pad) 112 will be described.
(吸着部112の変形量の定義)
次に、図7および8を用いて、吸着部(吸着パッド)112の変形量の定義を説明する。
(Definition of Deformation Amount of Adsorption Part 112)
Next, the definition of the amount of deformation of the suction portion (suction pad) 112 will be described with reference to FIGS. 7 and 8. FIG.
図7は、本発明の一態様で使用される吸着部112の変形量の定義を説明する図である。まず、図7を用いて、吸着部112の変形量の定義1を説明する。
FIG. 7 is a diagram explaining the definition of the amount of deformation of the
前述したように、吸着部112は、略円錐形の形状を有しており、下面(吸着面)Qが開放された略円錐形の形状となっている。ここで、吸着部112において対象物と接触する円形の端部を含む平面を、吸着面と呼ぶ。ここで、変形していない吸着部112の吸着面に平行な互いに直交する2方向にX軸、Y軸を取り、変形していない吸着部112の吸着面の法線方向にZ軸を取る。吸着部112の変形量の定義1では、吸着部112における吸着面の傾きをX軸周りの回転量MxおよびY軸周りの回転量Myで表す。定義1では、Mx、My、およびZ軸方向の押込量Zで吸着部112の変形量を表す。
As described above, the attracting
図8は、本発明の一態様で使用される吸着部112の変形量の定義を説明する図である。次に、図8を用いて、吸着部112の変形量の定義2を説明する。
FIG. 8 is a diagram explaining the definition of the amount of deformation of the
変形していない吸着部112の吸着面の中心と変形時の吸着面の中心を結ぶベクトルをRとする。また、変形時の吸着面の単位法線ベクトルをNとする。定義2では、ベクトルNのX軸への射影をex、ベクトルNのY軸への射影をey、ベクトルRのZ軸への射影をezとする。換言すれば、定義2では、ベクトルNのX軸成分をex、ベクトルNのY軸成分をey、ベクトルRのZ軸成分をezとする。定義2では、吸着部112の変形量を{ex、ey、ez}によって表す。
Let R be a vector connecting the center of the attracting surface of the attracting
吸着部112の変形量については、定義1と定義2で等価な情報量が得られるが、以下の説明では、定義2を用いる。
With regard to the amount of deformation of the
以下では、図9および10を参照して、コントローラ5を搭載した移動吸着装置100によるワークWのピッキングおよびプレース等の動作について説明する。
図9は、実施の形態におけるコントローラ5の動作の一例を示すフローチャートである。まず、図9を参照して、吸着部112がワークWを吸着し、ピッキングする場合の動作例を説明する。
9 and 10, operations such as picking and placing of the work W by the
FIG. 9 is a flow chart showing an example of the operation of the
(ステップS10)
まず、ステップS10では、マニピュレータ制御部(動作制御部)13が、吸着部112を鉛直方向に降下させることにより、吸着部112をワークWに接近させる。
(Step S10)
First, in step S10, the manipulator control unit (operation control unit) 13 moves the
(ステップS12)
次に、ステップS12では、マニピュレータ制御部13が、吸着部112の少なくとも一部がワークWに接触したか否かを判定する。ここで、吸着部112がワークWに接触した場合には、吸着部112にXY方向の傾きが生じ、ベクトル(ex、ey)の絶対値で表す吸着部112の傾き量が閾値ε1を超える、または、Z軸方向の押込量ezが閾値ε2を超えるため、以下の式が成立する。
|(ex、ey)|>ε1、または、ez>ε2
そのため、より具体的には、マニピュレータ制御部13は、本ステップにおいて、上記式が成立する場合には、吸着部112がワークWに接触したと判定し、それ以外の場合は、吸着部112がワークWに接触していないと判定する。
(Step S12)
Next, in step S<b>12 , the
|(ex, ey)|>ε1 or ez>ε2
Therefore, more specifically, in this step, the
マニピュレータ制御部13が、吸着部112がワークWと接触したと判定した場合(ステップS12でYES)には、ステップS14に進む。
When the
マニピュレータ制御部13が、吸着部112がワークWと接触したと判定しない場合(ステップS12でNO)には、ステップS10に戻り、吸着部112のワークWへの接近を続行する。
When the
(ステップS14)
次に、ステップS14では、マニピュレータ制御部13が、吸着部(吸着パッド)112とワークWが全体で接触したかどうかを判定する。ここで、吸着部112がワークWに全体で接触した場合には、吸着部112の傾きが解消されるため、以下の式が成立する。
|(ex、ey)|<ε1
そのため、マニピュレータ制御部13は、本ステップにおいて、上記式が成立する場合には、吸着部112の吸着面がワークWに全体で接触したと判定し、それ以外の場合は、吸着部112の吸着面がワークWに全体で接触していないと判定する。
(Step S14)
Next, in step S14, the
|(ex, ey)|<ε1
Therefore, in this step, the
マニピュレータ制御部13が、吸着部112の吸着面とワークWが全体で接触したと判定した場合には(ステップS14でYES)、吸着部112の傾きの制御を完了し、後述する押込量の制御に移行する。
When the
マニピュレータ制御部13が、吸着部112の吸着面とワークWが全体で接触したと判定しない場合には(ステップS14でNO)には、ステップS16に進む。
If the
(ステップS16)
ステップS16では、接触点特定部131が、吸着部112の変形に基づいて、吸着部112とワークWの接触点Cの位置を特定する。
図10は、実施の形態における吸着部112の姿勢制御を説明する図である。図10の(a)は吸着部112の側面図であり、(b)は吸着部112の上面図である。ここで、図10を参照して、接触点特定部131が行う吸着部112とワークWの接触点Cの位置を特定する処理について説明する。吸着部112の傾き(ベクトルN)をXY平面に射影したものがX軸となす角度をθとすると、以下の式からθが求められる。
θ=arctan(ey/ex)
接触点特定部131は、θから吸着部112とワークWの接触点Cを特定する。
(Step S16)
In step S<b>16 , the contact
10A and 10B are diagrams illustrating attitude control of the
θ = arctan (ey/ex)
The contact
接触点が特定されたら、ステップS18へ進む。 After the contact point is identified, the process proceeds to step S18.
(ステップS18)
ステップS18では、マニピュレータ制御部13は、前記特定された接触点Cにおける吸着部112とワークWとの接触を維持したまま、吸着部112の傾きを変更する。つまり、吸着部112が有する吸着面とワークWの被吸着面とのなす角を減少させるよう、吸着部112の傾きを変更する。ここで、マニピュレータ制御部13は、以下の処理により、接触点での接触を維持しながら、吸着部112の傾きを変更して吸着面をワークWの被吸着面に合わせる場合の、マニピュレータ部111の動作指令を求める。
吸着部112はロボットアームに着脱可能である。マニピュレータ制御部13は、吸着部112の付け根である搬送手先の位置および角度(姿勢)を制御するための指令速度(Pv)および指令角速度(φω)を、以下の二つの指令値の合成(単純和)として算出する。指令角速度(φω)は、搬送手先の角度の変化速度である。
1.接触点Cにおける吸着部112とワークWの接触を維持させるため指令速度Pv(より具体的には指令速度ベクトル)
Pv=(Pvr-Gv・ez)h
ここで、Pvrは吸着部112の目標速度、Gvは定数ゲイン、ezは吸着部112の傾きを表す法線ベクトルRのZ軸成分、hは手先姿勢(φ)の方向ベクトルである。また、「・」は積を表す。
2.接触点Cを支点に吸着部112を回転させる指令速度(Pv)および指令角速度(φω)
接触点を拡張された手先として、接触点の位置姿勢を{Pe、φe}とおく。ステップS18においてexおよびeyは微小であるので、φe=φとする。{Pe、φe}は図10におけるパッド設置位置オフセット(Po)、パッド半径(Pr)、ステップS16で求めたθと元々の手先位置姿勢{P、φ}を用いて、以下の通り表される。
{Pe, φe}=FK({P、φ}、{P0、Pr、θ})
(Step S18)
In step S18, the
The
1. In order to maintain the contact between the
Pv=(Pvr−Gv・ez)h
Here, Pvr is the target velocity of the
2. Command velocity (Pv) and command angular velocity (φω) for rotating the
Let {Pe, φe} be the position and orientation of the contact point with the extended hand as the contact point. Since ex and ey are very small in step S18, φe=φ. {Pe, φe} is expressed as follows using the pad installation position offset (Po), pad radius (Pr), θ obtained in step S16, and the original hand position and orientation {P, φ} in FIG. .
{Pe, φe}=FK({P, φ}, {P 0 , Pr, θ})
ここで、Peは回転中心、P0は吸着部(吸着パッド)設置位置のオフセット(吸着部112の吸着面の中心と搬送機手先位置の距離)、Prは吸着部112の半径である。また、FKは{P、Φ}から{Pe、Φe}を求める運動学関数である。FKに対応する逆運動学関数IKは存在し、以下の通り書くものとする。
{P、 φ}=IK({Pe、 φe}、{P0、Pr、θ})
Here, Pe is the center of rotation, P0 is the offset of the installation position of the adsorption section (suction pad) (the distance between the center of the adsorption surface of the
{P, φ}=IK({Pe, φe}, {P 0 , Pr, θ})
Peを回転中心として、Peと吸着部112の中心軸を通る平面での回転を与える指令を{Pev, φev}とすると、マニピュレータ制御部13は、上記IK、もしくはIKから誘導されるヤコビアンを用いて{Pv, φω}を決定する。この組を指令速度および指令角速度とする。
Let {Pev, φev} be a command to give rotation on a plane passing through Pe and the central axis of the
以上により、求められた指令速度にしたがって、マニピュレータ制御部13が吸着部112の傾きを変更する。その後、ステップS20に進む。
As described above, the
(ステップS20)
ステップS20では、マニピュレータ制御部13が、吸着部112とワークWが全体で接触したか否かを特定する。より具体的には、マニピュレータ制御部13が、上述したステップS14と同様の処理により判定を行う。マニピュレータ制御部13が、吸着部112の吸着面とワークWが全体で接触したと判定したら(ステップS20でYES)、吸着部112の傾き制御を完了し、押込量の制御に移行する。マニピュレータ制御部13が、吸着部112の吸着面とワークWが全体で接触したと判定しなかった(ステップS20でNO)場合には、ステップS18に戻り、吸着部112の傾きの制御を続ける。
(Step S20)
In step S20, the
上記動作例によれば、マニピュレータ制御部13が、吸着部112がワークWに接触した後、接触点Cの位置と吸着部112の傾きを特定して、接触点Cでの接触を維持したまま、吸着部112をワークWの被吸着面に密着させるように吸着部112の傾きを変更させる。それゆえ、精度よく吸着部112の姿勢を補正することができ、ワークWのピッキングを確実に行うことができる。
According to the above operation example, the
<3・5>
図11は、実施の形態におけるコントローラ5の動作の一例を示すフローチャートである。次に、図11を参照して、対象物の吸着前またはプレース前に、吸着部112がワークWを押込む場合の動作例を説明する。
<3.5>
FIG. 11 is a flow chart showing an example of the operation of the
(ステップS110)
まず、ステップS110では、マニピュレータ制御部13が、吸着部112を鉛直方向に降下させることにより、吸着部112をワークWに接近させる。
(Step S110)
First, in step S110, the
(ステップS112)
次に、ステップS112では、マニピュレータ制御部13が、吸着部112の変形量から吸着部112がワークWに接触したか否かを判定する。
(Step S112)
Next, in step S<b>112 , the
マニピュレータ制御部13が、吸着部112の変形量から吸着部112がワークWに接触したと判定した場合(ステップS112でYES)には、ステップS114に進む。マニピュレータ制御部13が、吸着部112の一部がワークWと接触したと判定しない場合(ステップS112でNO)には、ステップS110に戻り、吸着部112のワークWへの接近を続行する。
When the
(ステップS114)
次に、ステップS114では、マニピュレータ制御部13が吸着部112のワークWへの押し込みを続行する。この場合、マニピュレータ制御部13は、吸着部112の変形に応じて、吸着部112の速度を変更してもよい。例えば、マニピュレータ制御部13は、吸着部112の変形量(押込量ez)が第1閾値を超えると、吸着部112をワークWに近づける速度を減速してもよい。つまり、マニピュレータ制御部13は、ステップS110での吸着部112の速度よりもステップS114での吸着部112の速度を減速させてもよい。その後、ステップS116に進む。
(Step S114)
Next, in step S<b>114 , the
(ステップS116)
ステップS116では、マニピュレータ制御部13が、吸着部112のワークWへの押込が完了したか否かを判定する。マニピュレータ制御部13は、本ステップにおいて、吸着部112のワークWへの押込量ezの閾値をε2とすると、下記式が成り立つとき、押込量が充分であると判定し、それ以外の場合には押込量が充分であると判定しない。
ez>ε2
そして、マニピュレータ制御部13が、吸着部112のワークWへの押込が完了したと判定した場合(ステップS116でYES)には、マニピュレータ制御部13が吸着部112の動きを停止する。このとき、例えば、マニピュレータ制御部13は、吸着部112の変形量が、前記第1閾値よりも大きい第2閾値を超えると、吸着部112をワークWに近づける動作を停止してもよい。
(Step S116)
In step S116, the
ez>ε2
When the
このように、押込制御を終了すると、マニピュレータ制御部13は、真空ポンプ12をオンして対象物の吸着を開始する。変形検知部(変形情報取得部)113が、吸着部112のワークWへの押込が完了したと判定しなかった場合(ステップS116でNO)には、ステップS114に戻って押込を続行する。
When the pressing control is finished in this manner, the
上記動作例によれば、変形検知部113が、吸着部112の変形量に基づいて、吸着部112のワークWへの押込量を観察しながら、押込の続行か停止かを判定する。したがって、吸着部112のワークWへの押込量ezを一定の範囲に保つことができるため、ワークWをピッキングする際、またはワークWをプレースする際に、適切にワークWの押込をすることができる。
According to the above operation example, the
<3・6>
次に、図12を参照して、ワークWを把持した状態の吸着部112がワークWを台にプレースする場合の動作例を説明する。図12は、実施の形態におけるコントローラ5の動作の一例を示すフローチャートである。
<3.6>
Next, with reference to FIG. 12, an operation example when the
(ステップS210)
まず、ステップS210では、マニピュレータ制御部13が、吸着部112を鉛直方向に降下させることにより、吸着部112を(ワークWを)台に接近させる。
(Step S210)
First, in step S210, the
(ステップS212)
次に、ステップS212では、マニピュレータ制御部13が、吸着部112に把持されたワークWの一部が接触点Cで台に接触したか否かを判定する。ここで、マニピュレータ制御部13は、基本的に上述した<動作例1>におけるステップS12での処理と同じ処理を行う。ただし、吸引およびワークWの重量によって、ワークWが台に接触する前の吸着部112の変形量{ex0、ey0、ez0}は0ではない。マニピュレータ制御部13は、ワークWが台に接触する前の変形量{ex0、ey0、ez0}を記録しておく。そして、以下の式が成立する場合には、マニピュレータ制御部13は、吸着部112に把持されたワークWが台に接触したと判定し、それ以外の場合は、ワークWは台に接触していないと判定する。
|(ex-ex0、ey-ey0)|>ε4、または、|ez-ez0|>ε5
マニピュレータ制御部13が、ワークWの一部(非吸着面)が台に接触したと判定した場合(ステップS212でYES)には、ステップS214に進む。マニピュレータ制御部13が、ワークWの一部が台に接触点Cで接触したと判定しなかった場合(ステップS212でNO)には、ステップS210に戻り、ワークWの台への接近を続行する。
(Step S212)
Next, in step S212, the
|(ex-ex0, ey-ey0)|>ε4 or |ez-ez0|>ε5
When the
(ステップS214)
次に、ステップS214では、マニピュレータ制御部13が、ワークWの下面と台が全体で接触したかどうかを判定する。ここで、ワークWの下面が台に全体で接触した場合には、吸着部112およびワークWの傾きが解消されるため、以下の式が成立する。
|(ex-ex0、ey-ey0)|<ε4
したがって、マニピュレータ制御部13は、上記式が成立する場合には、ワークWの下面が台に全体で接触したと判定し、それ以外の場合は、ワークWの下面が台に全体では接触していないと判定する。
(Step S214)
Next, in step S214, the
|(ex−ex0, ey−ey0)|<ε4
Therefore, the
マニピュレータ制御部13が、ワークWの下面と台が全体で接触したと判定した場合には(ステップS214でYES)、マニピュレータ制御部13は吸着部112の傾き制御を完了し、上記で説明した押込量制御に移行する。マニピュレータ制御部13が、ワークWと台が全体で接触したと判定しなかった場合(ステップS14でNO)には、ステップS216に進む。
When the
(ステップS216)
ステップS216では、接触点特定部131が、吸着部112の変形に基づいて、ワークWにおける台の配置対象面との接触点Cの位置を特定する。ここで、変形検知部113は、<動作例1>のステップS16と基本的に同様の処理を行う。但し、記録したオフセット{ex0、ey0、ez0}を用いて、以下の通り計算する。
θ=arctan((ey-ey0)/(ex-ex0))
上記処理により、ワークWにおける台の配置対象面との接触点Cが特定されたら、ステップS218へ進む。
(ステップS218)
ステップS218では、マニピュレータ制御部13は、特定された接触点(接触辺)におけるワークWと台の配置対象面との接触を維持したまま、吸着部112の傾きを変更する。この時、吸着されているワークWの被吸着面ではない表面と、台の配置対象面とのなす角を減少させるよう、吸着部112の傾きを変更する。
ここで、マニピュレータ制御部13が、基本的に上述した<動作例1>でのステップS18と同じ処理を行い、接触点での接触を維持しながら、ワークWの傾きを変更して吸着部112の吸着面を台の表面に合わせる場合の指令速度を求める。
(Step S216)
In step S<b>216 , the contact
θ = arctan ((ey−ey0)/(ex−ex0))
When the contact point C of the work W with the placement target surface of the table is specified by the above process, the process proceeds to step S218.
(Step S218)
In step S218, the
Here, the
ただし、マニピュレータ制御部13が、記録したオフセット{ex0、ey0、ez0}を用いて、以下の通り記号を読み替えて計算する。
・ez→ez-ez0
・{Pe、φe}:吸着部112とワークWとの接触点→ワークWと台との接触点
・{FK({P、φ}、{P0、Pr、θ})→{FK({P、φ}、{P0+Wh/2、Pr+Wl/2、θ})
ここで、WhはワークWの高さ、WlはワークWの長さであり、FKは<動作例1>でのステップS18のFKと同じ運動学関数である。
However, the
・ez → ez - ez0
・{Pe, φe}: contact point between
Here, Wh is the height of the work W, Wl is the length of the work W, and FK is the same kinematic function as FK in step S18 in <operation example 1>.
したがって、
{P, φ}=IK({Pe, φe}、{P0、Pr、θ})→
{P, φ}=IK({Pe, φe}、{P0+Wh/2、Pr+Wl/2、θ})
上記でIKも<動作例1>でのステップS18のIKと同じ運動学関数である。
therefore,
{P, φ}=IK({Pe, φe}, {P 0 , Pr, θ})→
{P, φ}=IK({Pe, φe}, {P 0 +Wh/2, Pr+Wl/2, θ})
IK above is also the same kinematic function as IK in step S18 in <operation example 1>.
上記処理により、求められた指令速度にしたがって、マニピュレータ制御部13が吸着部112の傾きを変更する。その後、ステップS220に進む。
Through the above processing, the
(ステップS220)
次に、ステップ220では、マニピュレータ制御部13が、ワークWの被吸着面ではない表面と台との配置対象面が全体で接触したか否かを判定する。ここで、マニピュレータ制御部13が、上述のステップS214と同様の処理を行う。
(Step S220)
Next, in step 220, the
マニピュレータ制御部13が、ワークWの被吸着面ではない表面と台の配置対象面が全体で接触したと判定した場合(ステップS220でYES)、マニピュレータ制御部13は吸着部112の傾き制御を完了し、吸着を停止しワークを離す。マニピュレータ制御部13が、ワークWの被吸着面ではない表面と台の配置対象面が全体で接触したと判定しなかった(ステップS220でNO)場合には、マニピュレータ制御部13はステップS218に戻り、傾き制御を続ける。
When the
上記動作例によれば、マニピュレータ制御部13が、ワークWの被吸着面ではない表面と台の配置対象面が接触した後、接触点Cの位置と吸着部112の傾きを特定して、接触点Cでの接触を維持したまま、吸着部112をワークWの被吸着面ではない表面が台の配置対象面に全体で接触するように吸着部112の傾きを変更させる。したがって、精度よく吸着部112の姿勢を補正することができ、ワークWを正確な位置にプレースすることができる。また、離したワークWに衝撃が加わること、または離したワークが倒れることを防止することができる。
According to the above operation example, the
§4 変形例
以上、本発明の実施の形態を詳細に説明してきたが、上述の説明はあらゆる点において本発明の例示に過ぎない。本発明の範囲を逸脱することなく種々の改良および変形を行うことができることは言うまでもない。例えば、以下のような変更が可能である。説明の便宜上、上述の実施形態と同様の部材に関しては同様の符号を用い、上述の実施形態と同様の点については、適宜説明を省略する。以下の変形例は適宜組み合わせ可能である。
§4 Modifications Although the embodiments of the present invention have been described in detail, the above description is merely an example of the present invention in every respect. It goes without saying that various modifications and variations can be made without departing from the scope of the invention. For example, the following changes are possible. For convenience of explanation, the same reference numerals are used for the same members as in the above-described embodiment, and the description of the same points as in the above-described embodiment will be omitted as appropriate. The following modified examples can be combined as appropriate.
<4・1>
<移動吸着装置>
以下に、図13および12を用いて、変形例に係る移動吸着装置200のハードウェア構成の一例について説明する。
<4.1>
<Moving suction device>
An example of the hardware configuration of the moving
図13は、変形例に係る移動吸着装置200のハードウェア構成の一例を模式的に例示する。図14は、変形例に係る移動吸着装置200における吸着部116、撮像装置121および支持体126の一例を模式的に例示する。具体的には、図14の(a)は、吸着部116、撮像装置121および支持体126の側面図の一例を模式的に例示する。また、図14の(b)は、吸着部116、撮像装置121および支持体126の上面図の一例を模式的に例示する。
FIG. 13 schematically illustrates an example of a hardware configuration of a moving
図13の例では、移動吸着装置200は、吸着装置1の代わりに吸着装置10を備えている。この点以外は、移動吸着装置200は、移動吸着装置100と同様の構成である。
In the example of FIG. 13 , the moving
<吸着装置>
図13の例では、吸着装置10は、ロボットアーム11の代わりに、ロボットアーム110を備えている。この点以外は、吸着装置10は、吸着装置1と同様の構成である。
<Adsorption device>
In the example of FIG. 13 , the
〔ロボットアーム〕
図13の例では、ロボットアーム110は、吸着部112、変形検知部113およびマニピュレータ部111の代わりに、吸着部116と、変形検知部119と、マニピュレータ部125とを備えている。この点以外は、ロボットアーム110は、ロボットアーム11と同様の構成である。
[Robot arm]
In the example of FIG. 13 , the
(吸着部)
吸着部116は、図13および12の例に示すように、マニピュレータ部125の支持体126に対して固定される固定部117と、負圧によって変形する可変部118とを備えている。また、図14の例に示すように、吸着部116には、可変部118における、変形に応じて固定部117に対する位置が変化する互いに離間した複数の箇所(例えば、円錐台の側面の箇所)に、光学的に識別可能な模様127が形成されている。このように、可変部118の複数の箇所に光学的に識別可能な模様127が形成されていることにより、変形検知部119は、吸着部116の可変部118を撮像した画像データに基づいて吸着部116の変形を検知しやすくなる。また、変形検知部119は、例えば、可変部118が対象物に対して真っ直ぐに当たっていないことなどから、吸着部116の可変部118の傾きを検知することができる。
(Adsorption part)
As shown in the examples of FIGS. 13 and 12, the
図14の例に示すように、模様127は、格子状の模様であってもよい。これにより、格子の交点128が識別可能な特徴点となるため、変形検知部119の画像処理部122における変形量特定部124は、可変部118における複数の箇所の変形量を特定しやすくなる。
As shown in the example of FIG. 14, the
また、上述の例では、可変部118には模様127が形成されているが、本実施形態ではこれに限定されない。本実施形態では、模様127の代わりに、例えば、図14の例に示す1つの撮像装置121のように、1つの視点から視認可能な可変部118における複数の箇所に、マーカーなどの模様が形成されていてもよい。これによっても、変形検知部119は、上述の例と同様に吸着部116の可変部118の変形を好適に検知することができる。一例として、図14の例に示すように、吸着部116の側方から見たときに、可変部118における互いに離間した少なくとも3つの箇所にマーカーなどの模様が形成されていてもよい。このように、3つの箇所にマーカーなどの模様が形成されていることにより、変形検知部119は、2方向における吸着部116の可変部118の傾きを検知することができる。
Also, in the above example, the
また、模様127は、可変部118における、対象物と接触する部位に隣接して形成されていてもよい。これにより、模様127の変位量が大きくなり、可変部118の変形量が大きくなるため、吸着部116の可変部118の変形を検知しやすくなる。
Also, the
また、図14の例に示すように、可変部118はベローズ状であってもよい。これにより、変形検知部119は、可変部118における複数の箇所の変形を検知しやすくなる。
Also, as shown in the example of FIG. 14, the
また、模様127は、再帰性反射材によって形成されていてもよい。これにより、変形検知部119は、可変部118における複数の箇所の変形を検知しやすくなる。
Moreover, the
(変形検知部)
変形検知部119は、吸着部116を撮像した画像データに基づいて吸着部116の変形を検知する。
(deformation detector)
The
図13に示す例では、変形検知部119は、画像取得部120と、画像処理部122とを備えている。
In the example shown in FIG. 13 , the
(画像取得部)
画像取得部120は、可変部118を撮像した画像データ(例えば、RGB画像)を取得する。図13および12に示す例では、画像取得部120は、吸着部116の側方に配置され、可変部118を撮像する撮像装置121を備えており、当該撮像装置121が撮像した可変部118の画像データを取得する。
(Image acquisition unit)
The
本実施形態では、画像取得部120は、可変部118を撮像した画像データを取得できればよく、撮像装置121を備えていなくてもよい。また、図14の例では、可変部118が撮像範囲(視野)に収まる(入る)ように、マニピュレータ部125の先端部分(手先部分)に撮像装置121が設置されているが、本実施形態ではこれに限定されない。本実施形態では、撮像装置121は、可変部118を撮像できればよい。例えば、撮像装置121は、対象物(把持対象物)の位置検出用に利用されるハンドカメラであってもよい。また、撮像装置121は、ロボットアーム110の外部、吸着装置10の外部または移動吸着装置200の外部に設けられていてもよい。
In this embodiment, the
また、図14の例では、撮像装置121は、可変部118の右端に向けた角度となるように設置されているが、本実施形態ではこれに限定されない。本実施形態では、撮像装置121は、可変部118の変位量を検知できるように、可変部118を撮像できる位置に設置されていればよく、可変部118に対して異なる角度となるように設置されていてもよい。例えば、撮像装置121が、可変部118の右端ではなく、左端に向けた角度となるように設置されることによって、可変部118が撮像範囲に収まるように可変部118を撮像することができる。これにより、画像処理部122は、可変部118を撮像した画像データに基づいて、可変部118の変位量を、より3次元的に高い計測精度で検知することができる。
In addition, in the example of FIG. 14, the
(画像処理部)
画像処理部122は、画像取得部120から可変部118を撮像した画像データを取得し、当該画像データを画像処理する。これにより、画像処理部122は、可変部118の変形量を検知する。結果として、簡単な画像処理により、可変部118の変位量を好適に検知することができる。
(Image processing part)
The
例えば、画像処理部122は、可変部118の高さおよび傾きの変形量を検知してもよい。より具体的には、画像処理部122は、模様127が形成された可変部118における1箇所の高さの変形量、および、2箇所の傾きの変形量を可変部118の高さおよび傾きの変形量として検知してもよい。
For example, the
また、画像処理部122は、吸着部116の変形量を負圧制御部21およびマニピュレータ制御部13に出力(送信)する。画像処理部122から吸着部116における可変部118の変形量を取得したマニピュレータ制御部13は、マニピュレータ部125の制振および状態判定などの高度な制御に当該変形量を好適に利用することができる。
The
図13の例では、画像処理部122は、特徴点特定部123と、変形量特定部124とを備えている。
In the example of FIG. 13 , the
(特徴点特定部)
特徴点特定部123は、画像データに含まれる模様127から、可変部118における複数の箇所に対応する画像データにおける複数の特徴点を特定する。
(Feature point identification unit)
The feature
(変形量特定部)
変形量特定部124は、複数の特徴点から、可変部118における複数の箇所の変形量(変位)を特定する。
(Deformation amount specifying unit)
The deformation
〔マニピュレータ部〕
マニピュレータ部125は、マニピュレータ部125のアームの先端(根元)に、吸着部116の固定部117を支持する支持体126を備えている。この点以外は、マニピュレータ部125は、マニピュレータ部111と同様の構成である。
[Manipulator part]
The
<4・2>
<移動吸着装置>
以下に、図15を用いて、変形例に係る移動吸着装置300のハードウェア構成の一例について説明する。
<4.2>
<Moving suction device>
An example of the hardware configuration of the moving
図15は、変形例に係る移動吸着装置300のハードウェア構成の一例を模式的に例示する。
FIG. 15 schematically illustrates an example of a hardware configuration of a moving
図15の例では、移動吸着装置300は、吸着装置1の代わりに吸着装置20を備えている。この点以外は、移動吸着装置300は、移動吸着装置100と同様の構成である。
In the example of FIG. 15 , the moving
<吸着装置>
図15の例では、吸着装置20は、加工部16をさらに備えている。この点以外は、吸着装置20は、吸着装置1と同様の構成である。
<Adsorption device>
In the example of FIG. 15 , the
〔加工部16〕
加工部16は、歪みセンサー114によって検知された吸着部112の変形量をそのまま負圧制御部21(上位側)に出力せず、検知された吸着部112の変形量を加工し、加工後の変形量を負圧制御部21に出力する。これにより、より精度の高い吸着部112の変形量を出力することができる。
[Processing unit 16]
The
例えば、図2の例に示すように、歪みセンサー114が、複数の歪みセンサー114a、114bおよび114cなどから構成される場合、加工部16は、歪みセンサー114a、114bおよび114cのそれぞれに対応する加工部16a、16bおよび16c(不図示)から構成される。加工部16a、16bおよび16cは、歪みセンサー114a、114bおよび114cのそれぞれによって検知された吸着部112の変形量をそれぞれ加工し、加工後の吸着部112の変形量をマニピュレータ制御部13および負圧制御部21に出力する。
For example, as shown in the example of FIG. 2, when the
通常、マニピュレータ制御部は、吸着部における複数箇所(例えば、3つ)の変形量を取得した場合、当該吸着部の変形量に基づいて、吸着部によって吸着(把持)されている対象物の振動を抑制するようにマニピュレータ部を好適に制御できる。このように、対象物の振動を好適に制御するには、マニピュレータ制御部は、高精度に、吸着部の変形量の時間微分である、変形速度(歪み変化速度)を取得する必要がある。 Usually, when the manipulator control unit acquires deformation amounts at a plurality of locations (for example, three) in the suction unit, the manipulator control unit vibrates the object sucked (grasped) by the suction unit based on the deformation amounts of the suction unit. The manipulator section can be suitably controlled so as to suppress the In this way, in order to suitably control the vibration of the object, the manipulator control section needs to obtain the deformation rate (strain change rate), which is the time differentiation of the deformation amount of the adsorption section, with high accuracy.
ここで、吸着部の変形量を時間微分すると、ノイズが増幅または重畳されるという問題が発生する可能性がある。そのため、通常、負圧制御部は、当該問題に対処するために各種フィルタを備える(入れる)必要がある。しかしながら、負圧制御部が各種フィルタを備えることにより、目的の帯域の成分が失われている変形速度、および、目的の帯域の成分は失われていないが、位相が極端に遅れている変形速度しか得られず、精度の高い変形速度を得られない可能性がある。結果として、対象物の振動を高精度に(性能良く)制御することができず、整定時間が長大化する可能性がある。 Here, if the amount of deformation of the suction portion is differentiated with time, there is a possibility that noise will be amplified or superimposed. Therefore, the negative pressure control unit usually needs to be equipped with (incorporate) various filters to deal with this problem. However, due to the negative pressure control unit having various filters, the deformation speed at which the target band component is lost, and the deformation speed at which the target band component is not lost but the phase is extremely delayed However, there is a possibility that a highly accurate deformation speed cannot be obtained. As a result, the vibration of the object cannot be controlled with high precision (with good performance), and there is a possibility that the settling time will be lengthened.
これに対し、本実施形態では、マニピュレータ制御部13ではなく、加工部16に高精度変形速度計算部17が備えられている。図15の例では、加工部16は、例えば、アナログ値の変形量をマニピュレータ制御部13が受け付ける信号入力周期より高い周期で取得する。加工部16は、当該周期の半分に当たる周波数であるナイキスト周波数以上の周波数をカットする高精度変形速度計算部17の一例として、例えば、ローパスフィルタを適用する。加工部16は、ローパスフィルタなどの高精度変形速度計算部17を適用した後の変形量を時間微分することによって得られた吸着部112の変形速度を、マニピュレータ制御部13への信号入力周期に合わせて間引く(ダウンサンプルする)。加工部16は、ダウンサンプルして得られた吸着部112の変形速度をマニピュレータ制御部13に出力する。このように、マニピュレータ制御部13よりも高い周期でサンプリングを行うことによって、マニピュレータ制御部13から直接的には得られない、より精度の高い吸着部112の変形速度を出力することができる。その結果、例えば、対象物の振動を高精度に(性能良く)制御することができ、整定時間を短くすることができる。
In contrast, in the present embodiment, the high-precision
上述の加工部16および高精度変形速度計算部17としては、吸着部112の変形量を高精度に時間微分することができるものであれば、一般的なものを用いることができる。また、上述の例では、加工部16は、歪みセンサー114によって検知された吸着部112の変形量を加工し、加工後の変形量を出力しているが、本実施形態ではこれに限定されない。本実施形態では、加工部16は、吸着部112の変形量を検知できるセンサーであれば、任意のセンサーに適用することができる。
As the
<4・3>
<移動吸着装置>
以下に、図16を用いて、変形例に係る移動吸着装置400のハードウェア構成の一例について説明する。
<4.3>
<Moving suction device>
An example of the hardware configuration of the moving
図16は、変形例に係る移動吸着装置400のハードウェア構成の一例を模式的に例示する。
FIG. 16 schematically illustrates an example of a hardware configuration of a moving
図16の例では、移動吸着装置400は、吸着装置1、搬送部2およびバッテリー3の代わりに、吸着装置30、搬送部4と、バッテリー6とを備えている。この点以外は、移動吸着装置400は、移動吸着装置100と同様の構成である。
In the example of FIG. 16 , the
<吸着装置>
図16の例では、吸着装置30は、切替回路18をさらに備えている。この点以外は、吸着装置30は、吸着装置1と同様の構成である。
<Adsorption device>
In the example of FIG. 16 , the
〔切替回路〕
切替回路18は、搬送部4における負圧制御部41から入力される2値のデジタル信号を取得し、入力値に応じたアナログ信号を真空ポンプ12の制御信号として出力する。切替回路18には、例えば、SPEED信号切替回路が用いられる。
[Switching circuit]
The switching
〔搬送部〕
搬送部4は、負圧制御部21の代わりに負圧制御部(制御信号出力部)41を備えている。この点以外は、搬送部4は、搬送部2と同様の構成である。
[Conveyor]
The conveying section 4 includes a negative pressure control section (control signal output section) 41 instead of the negative
(負圧制御部)
負圧制御部41は、負圧制御部21におけるアナログ信号出力部211の代わりに、切替回路18に対してデジタル信号を出力するデジタル信号出力部411を備えている。デジタル信号出力部411は、移動吸着装置400が対象物を吸着(把持)している把持期間に第1の値のデジタル信号を出力し、移動吸着装置400が移動している移動期間に第2の値のデジタル信号を出力する。
(negative pressure controller)
The negative
これにより、負圧制御部41は、把持期間におけるピッキング用の真空ポンプ12の駆動量と、移動期間におけるアイドリング用の真空ポンプ12の駆動量との2通りの駆動量の制御であれば、デジタル信号を出力するデジタル信号出力部411のみを備えていればよい。そのため、負圧制御部41は、アナログ信号を出力するアナログI/Oユニットなどのアナログ信号出力部211を備えている必要がない。また、切替回路18は、2値のデジタル信号を入力し、入力値に応じたアナログ信号を出力する簡単な構成であるため、安価な回路によって実現できる。よって、全体としてコストの低減を図ることができる。
As a result, the negative
〔バッテリー〕
バッテリー6は、搬送部2の代わりに、切替回路18および搬送部4に電力を供給する。この以外は、バッテリー6は、バッテリー3と同様に移動吸着装置400の各部を制御する。
〔battery〕
The
<4・4>
上述の移動吸着装置100、200、300および400は、それぞれ、吸着装置1、10、20または30の代わりに、図17に示す吸着装置(変形計測装置)40を備えていてもよい。図17は、変形例に係る吸着装置40のハードウェア構成の一例を模式的に例示する。図17の例は、吸着装置40における変形検知部(マニピュレータ速度減算指令値計算部)113が、変形量変化速度計算部36と定数ゲイン乗算部37とを備えている。なお、変形量変化速度計算部36は、変形検知部113ではなく、画像処理部122に含まれていてもよい。
<4・4>
The moving
変形量変化速度計算部36は、変形量特定部124によって特定された変形量を時間微分して変形量の変化速度を算出する。変形量変化速度計算部36は、定数ゲイン乗算部37に変形量の変化速度を出力する。
The deformation amount change
定数ゲイン乗算部37は、変形量変化速度計算部36によって算出された変形量の変化速度(例えば吸着パッドの吸着面の角速度)に定数を乗ずることによって、減速値を算出する。定数ゲイン乗算部37は、減速値をマニピュレータ制御部13に出力する。
The constant
マニピュレータ制御部(動作制御部)13は、対象物を搬送するための吸着部(吸着パッド)112の目標移動速度を有している。マニピュレータ制御部13は、目標移動速度から減速値を減算することにより、指令速度を得る。マニピュレータ制御部13は、指令速度でマニピュレータの手先(吸着部112)を移動させるよう、マニピュレータ部111を制御する。吸着部112の変形量の変化速度を減衰させるようにロボットアームの手先速度を変化させることによって、吸着部112の振動(対象物の振動)を抑制することができる。
The manipulator control unit (operation control unit) 13 has a target moving speed of the suction unit (suction pad) 112 for conveying the object. The
同様に、マニピュレータ制御部13は、変形量の変化速度に基づいて、変形量の変化速度を減少させるように、吸着部112の傾きを変更してもよい。吸着部112の傾きを変更することによって、吸着部112の振動を制御することができる。吸着部112の傾きを制振制御に利用することによって、搬送停止時の位置決め時間が最小化され、搬送処理時間(搬送タクトタイム)を短縮することができる。
Similarly, the
図18は、変形例に係る吸着装置40の処理の流れの一例を示すフローチャートである。図19は、変形例に係る吸着装置40の処理の流れの一例を示す模式図である。 FIG. 18 is a flowchart showing an example of the processing flow of the adsorption device 40 according to the modification. FIG. 19 is a schematic diagram showing an example of the processing flow of the adsorption device 40 according to the modification.
図18のステップS301において、マニピュレータ制御部13は、吸着部112を対象物61に接近させる。図19の(a)の例は、ステップS301を示す。次に、ステップS302において、マニピュレータ制御部13は、吸着部112が対象物61に接触しているか否かを判定する。吸着部112が対象物61に接触しているか否かは吸着部112の可変部118の変形量により判定することができる。マニピュレータ制御部13は、変形量が閾値以上であれば、吸着部112が対象物61に接触していると判定する。吸着部112が対象物61に接触していると判断した場合(ステップS302でYES)、吸着部112を対象物61に吸着させる(ステップS303)。図19の(b)の例は、ステップS303を示す。吸着部112が対象物61に接触していないと判断した場合(ステップS302でNO)、ステップS301~S302の処理を再度実行する。
In step S<b>301 in FIG. 18 , the
ステップS304において、マニピュレータ制御部13は、マニピュレータ部111に対象物61を持ち上げさせる。図19の(c)の例は、ステップS304を示す。次に、ステップS305において、対象物61の持ち上げに成功したか否かを判定する。対象物61の持ち上げに成功したか否かは、吸着部112の可変部118の変形量により判定することができる。マニピュレータ制御部13は、変形量が別の閾値以上であれば、対象物61の持ち上げに成功したと判定する。対象物61の持ち上げに成功したと判断した場合(ステップS305でYES)、対象物61を目的の位置まで搬送する(ステップS306)。図19の(d)の例は、ステップS306を示す。対象物61の持ち上げに失敗したと判断した場合(ステップS305でNO)、ステップS304~S305の処理を再度実行する。
In step S<b>304 , the
ステップS307において、マニピュレータ制御部13は、搬送中の吸着部112に振動が発生しているか否かを判定する。マニピュレータ制御部13は、吸着部112の変形量の変化速度が別の閾値以上であれば、搬送中の吸着部112に振動が発生していると判定する。搬送中の吸着部112に振動が発生していないと判断した場合(ステップS307でYES)、対象物61の傾きを変更せずに対象物61を目的の位置まで搬送する(ステップS308)。搬送中の吸着部112に振動が発生していると判断した場合(ステップS307でYES)、吸着部112の傾きを制御する(ステップS312)。そして、ステップS307の処理を再度実行する。
In step S<b>307 , the
ステップS309において、マニピュレータ制御部13は、マニピュレータ部111に対象物61を目的の位置に降ろさせる。図19の(e)の例は、ステップS309を示す。次に、ステップS310において、対象物61が目的の位置に接触しているか否かを判定する。対象物61が目的の位置に接触しているか否かは、吸着部112の可変部118の変形量により判定することができる。マニピュレータ制御部13は、変形量が別の閾値以上であれば、対象物61が目的の位置に接触していると判定する。対象物61が目的の位置に接触していると判断した場合(ステップS310でYES)、吸着部112の吸着を解除する(ステップS311)。図19の(f)の例は、ステップS310でYESの場合を示す。対象物61が目的の位置に接触していないと判断した場合(ステップS310でNO)、ステップS309~S310の処理を再度実行する。
In step S309, the
〔ソフトウェアによる実現例〕
移動吸着装置100の制御ブロックは、集積回路(ICチップ)などに形成された論理回路(ハードウェア)によって実現してもよいし、ソフトウェアによって実現してもよい。
後者の場合、移動吸着装置100は、各機能を実現するソフトウェアであるプログラムの命令を実行するコンピュータを備えている。このコンピュータは、例えば1つ以上のプロセッサを備えていると共に、上記プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を備えている。そして、上記コンピュータにおいて、上記プロセッサが上記プログラムを上記記録媒体から読み取って実行することにより、本発明の目的が達成される。上記プロセッサとしては、例えばCPU(Central Processing Unit)を用いることができる。上記記録媒体としては、「一時的でない有形の媒体」、例えば、ROM(Read Only Memory)などの他、テープ、ディスク、カード、半導体メモリ、プログラマブルな論理回路などを用いることができる。また、上記プログラムを展開するRAM(Random Access Memory)などをさらに備えていてもよい。また、上記プログラムは、該プログラムを伝送可能な任意の伝送媒体(通信ネットワークおよび放送波など)を介して上記コンピュータに供給されてもよい。なお、本発明の一態様は、上記プログラムが電子的な伝送によって具現化された、搬送波に埋め込まれたデータ信号の形態でも実現され得る。
[Example of realization by software]
The control block of the moving
In the latter case, the
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, but can be modified in various ways within the scope of the claims, and can be obtained by appropriately combining technical means disclosed in different embodiments. is also included in the technical scope of the present invention.
1、10、20、30 吸着装置
2、4 搬送部(無人搬送車)
3、6 バッテリー
11、110 ロボットアーム
12 真空ポンプ
13 マニピュレータ制御部
16、16a、16b、16c 加工部
17 高精度変形速度計算部
18 切替回路
21、41 負圧制御部
22 無人搬送車
36 変形量変化速度計算部
37 定数ゲイン乗算部
61、W 対象物(ワーク)
100、200、300、400 移動吸着装置
111、125 マニピュレータ部
112、116 吸着部
113、119 変形検知部
114、114a、114b、114c 歪みセンサー
115 異常判定部
117 固定部
118 可変部
120 画像取得部
121 撮像装置
122 画像処理部
123 特徴点特定部
124 変形量特定部
126 支持体
128 交点
211 アナログ信号出力部
221 搬送制御部
411 デジタル信号出力部
a、b 変形量
α 第1閾値
β 第2閾値
1, 10, 20, 30
3, 6
100, 200, 300, 400 moving
Claims (12)
前記吸着部の変形を検知する変形検知部と、
前記負圧を発生させる真空ポンプを制御する負圧制御部とを備え、
前記対象物を吸着した後、検出した前記吸着部の変形量が減少し閾値を下回ると、前記負圧制御部は、吸着力を増加させる、吸着装置。 an adsorption part that adsorbs an object by negative pressure and is deformed by the negative pressure;
a deformation detection unit that detects deformation of the suction unit;
A negative pressure control unit that controls a vacuum pump that generates the negative pressure,
The suction device, wherein the negative pressure control unit increases the suction force when the detected amount of deformation of the suction unit decreases and falls below a threshold value after the object is suctioned .
前記吸着部の変形を検知する変形検知部と、
真空破壊をしてから所定期間後の前記吸着部の変形量が閾値以上であれば、前記対象物が前記吸着部に張りついていると判定する異常判定部とを備える、吸着装置。 an adsorption part that adsorbs an object by negative pressure and is deformed by the negative pressure;
a deformation detection unit that detects deformation of the suction unit;
and an abnormality determination unit that determines that the object is stuck to the suction unit if the amount of deformation of the suction unit after a predetermined period of time after breaking the vacuum is equal to or greater than a threshold value .
前記吸着部に配置または内蔵されたセンサーを含み、前記吸着部の変形を検知する変形検知部と、
前記センサーによって検知された前記吸着部の変形量から変形速度を得て、前記変形速度を出力する変形速度出力部とを備える、吸着装置。 an adsorption part that adsorbs an object by negative pressure and is deformed by the negative pressure;
a deformation detection unit that includes a sensor arranged or built in the adsorption unit and detects deformation of the adsorption unit;
and a deformation speed output unit that obtains a deformation speed from the amount of deformation of the suction unit detected by the sensor and outputs the deformation speed .
無人搬送車とを備える、移動吸着装置。 an adsorption device according to any one of claims 1 to 11 ;
and an automatic guided vehicle.
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