JP7415356B2

JP7415356B2 - プログラム移送システムおよびロボットシステム

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Publication number: JP7415356B2
Application number: JP2019138615A
Authority: JP
Inventors: 太郎石毛
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2019-07-29
Filing date: 2019-07-29
Publication date: 2024-01-17
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Description

本発明は、プログラム移送システムおよびロボットシステムに関するものである。

特許文献１には、用途変更時または制御プログラムのバージョン変更時に制御プログラムの必要な部分を自動的に判断し移入する産業用ロボットが開示されている。

特開平１１－１１００２７号公報

しかしながら、ロボットの作業が多様化すると制御プログラムの種類やデータ量が増えてしまう。そのため、上述のような更新作業が煩雑化したり、移入した制御プログラムが適切でなかったりすることがある。

本発明のプログラム移送システムは、ロボットと通信を行って通信結果を出力する通信部と、
前記通信結果により前記ロボットが有する作業プログラムを確認し、前記作業プログラムとは別の対象作業プログラムを移入するか否かを判断する判断部と、
前記判断部が移入すると判断したときに、前記対象作業プログラムを前記ロボットに移入するプログラム移入部と、
前記ロボットから作業済の作業データを収集する収集部と、
前記収集部が収集した前記作業データを用いて機械学習を行い、前記機械学習の結果により前記対象作業プログラムを更新するプログラム更新部と、を有することを特徴とする。

第１実施形態に係るロボットシステムの全体構成を示す図である。ロボットの一例を示す斜視図である。作業管理コントローラーの構成を示すブロック図である。作業管理コントローラーの処理を説明するフローチャートである。作業プログラムの更新作業を説明するフローチャートである。ロボットの動作を説明するフローチャートである。ロボットによる部品の把持作業を説明するフローチャートである。第２実施形態に係るロボットシステムの構成を示すブロック図である。

以下、本発明のプログラム移送システムおよびロボットシステムを添付図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。

＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態に係るロボットシステムの全体構成を示す図である。図２は、ロボットの一例を示す斜視図である。図３は、作業管理コントローラーの構成を示すブロック図である。図４は、作業管理コントローラーの処理を説明するフローチャートである。図５は、作業プログラムの更新作業を説明するフローチャートである。図６は、ロボットの動作を説明するフローチャートである。図７は、ロボットによる部品の把持作業を説明するフローチャートである。

図１に示すロボットシステム１は、例えば、工場１００で用いられる。工場１００内の棚１９０には、例えば、部品Ａが無造作に収容されたボックス１１０Ａ、部品Ｂが無造作に収容されたボックス１１０Ｂ、部品Ｃが無造作に収容されたボックス１１０Ｃが並べられている。そして、工場１００内の作業領域では、ボックス１１０Ａから部品Ａをビンピッキングして作業台１２０まで搬送する複数のロボット２００Ａと、ボックス１１０Ｂから部品Ｂをビンピッキングして作業台１２０まで搬送する複数のロボット２００Ｂと、ボックス１１０Ｃから部品Ｃをビンピッキングして作業台１２０まで搬送する複数のロボット２００Ｃと、がそれぞれ自律して作業を行っている。

さらに、工場１００内では、作業領域の外側において、複数のロボット２００Ｄが周回し、または、所定の位置に待機しており、滞っている作業があればロボット２００Ｄを用いてその作業を支援することができるようになっている。つまり、ロボット２００Ｄは、ロボット２００Ａ～２００Ｃを補助する予備的なロボットであり、部品Ａの搬送が滞っていれば、ロボット２００Ａに交じって部品Ａの搬送を支援し、部品Ｂの搬送が滞っていれば、ロボット２００Ｂに交じって部品Ｂの搬送を支援し、部品Ｃの搬送が滞っていれば、ロボット２００Ｃに交じって部品Ｃの搬送を支援する。ロボット２００Ｄは、その役割を終えると、再び工場１００内の作業領域の外側を周回し、または、所定の位置で待機する。

ただし、ロボットシステム１が適用される場所や工場内のロボットが行う作業としては、特に限定されない。例えば、ロボットが行う作業は、部品Ａ、Ｂ、Ｃの組み立て、洗浄、検査、試験等の作業であってもよい。

ロボット２００Ａ～２００Ｄは、いずれも自走可能なロボットであり、その構成としては、特に限定されず、部品の搬送、その他の作業に適した構成とすることができる。なお、本実施形態では、ロボット２００Ａ～２００Ｄの構成が互いに同様であるため、以下の説明ではロボット２００Ａの構成について代表して説明し、その他のロボット２００Ｂ～２００Ｄについては、その説明を省略する。

図２に示すように、ロボット２００Ａは、載置台２１１を有する基台２１０と、基台２１０に設けられているロボットアーム２２０と、基台２１０に設けられている移動機構２３０と、ロボットアーム２２０および移動機構２３０の駆動を制御するロボット制御装置２４０と、を有する。

ロボット２００Ａは、載置台２１１に配膳トレイＴを載置し、移動機構２３０によってボックス１１０Ａまで移動し、ロボットアーム２２０によってボックス１１０Ａから部品Ａをピックアップし、ピックアックした部品Ａを載置台２１１に載置した配膳トレイＴ上に配膳し、移動機構２３０によって作業台１２０まで移動し、ロボットアーム２２０によって載置台２１１に載置した部品Ａをピックアップし、ピックアックした部品Ａを配膳トレイＴごと作業台１２０に載置する作業を繰り返す。

移動機構２３０には自動走行システムが適用され、ロボット２００Ａは、事前に指定された経路に沿って自動走行する。移動機構２３０は、基台２１０に設けられている操舵用の１対の前輪２３１および駆動用の１対の後輪２３２を有する。また、図示しないが、移動機構２３０は、移動時にロボット２００が受ける加速度を検出する加速度センサー、通路の目印となるマーカーを検出するマーカーセンサー等の各種センサーを有する。そして、ロボット制御装置２４０は、前記センサーの検出結果を用いてロボット２００の走行制御を行う。ただし、移動機構２３０の構成としては、特に限定されない。

ロボットアーム２２０は、６軸多関節アームである。つまり、ロボットアーム２２０は、基台２１０に回動自在に連結されている第１アーム２２１と、第１アーム２２１に回動自在に連結されている第２アーム２２２と、第２アーム２２２に回動自在に連結されている第３アーム２２３と、第３アーム２２３に回動自在に連結されている第４アーム２２４と、第４アーム２２４に回動自在に連結されている第５アーム２２５と、第５アーム２２５に回動自在に連結されている第６アーム２２６と、第６アーム２２６に接続されているハンド２２７と、を有する。

ハンド２２７の構成は、部品Ａを把持することができれば、特に限定されない。本実施形態のハンド２２７は、第６アーム２２６に装着されている基部２２８と、基部２２８に設けられている一対の爪部２２９ａ、２２９ｂと、を有し、爪部２２９ａ、２２９ｂで部品Ａを挟んで把持することができる。この他にも、例えば、４つの爪部で部品Ａを挟み込む構成、エアチャック、静電チャック等によって部品Ａを把持する構成等であってもよい。

また、第５アーム２２５には、部品Ａを画像認識するためのカメラ２５０が設けられている。そして、カメラ２５０が取得した画像に基づいてボックス１１０Ａ内に無造作に収容された部品Ａの位置および姿勢を検知し、その結果に基づいてハンド２２７が部品Ａを把持する構成となっている。

以上、ロボット２００Ａについて説明した。本実施形態では、前述したように、ロボット２００Ａ～２００Ｄの構成が互いに同一であるが、これに限定されない。すなわち、ロボット２００Ａ～２００Ｄのうちの少なくとも１つのロボットが他のロボットと異なる構成となっていてもよい。特に、ロボット２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃのハンド２２７の構成は、部品Ａ、Ｂ、Ｃの重量、形状、材質に合わせて適宜変更することができる。また、例えば、ロボット２００Ａ同士でも異なる構成となっていてもよい。ロボット２００Ｂ～２００Ｄについても同様である。別の構成のロボット２００Ａ～２００Ｄとしては、例えば、ロボットアーム２２０が水平多関節アームであるもの、ロボットアーム２２０が複数装備されたもの等であってもよいし、ロボットアーム２２０を有しないＡＧＶ（無人搬送車）であってもよいし、移動機構２３０を有さず自律移動ができない固定型または可動型のロボットであってもよい。

図１に戻って、ロボットシステム１は、工場１００内に設置され、ロボット２００Ａの作業を管理するための作業管理コントローラー４００Ａと、ロボット２００Ｂの作業を管理するための作業管理コントローラー４００Ｂと、ロボット２００Ｃの作業を管理するための作業管理コントローラー４００Ｃと、を有する。また、作業管理コントローラー４００Ａは、少なくともロボット２００Ａ、２００Ｄと通信可能に設置されており、作業管理コントローラー４００Ｂは、少なくともロボット２００Ｂ、２００Ｄと通信可能に設置されており、作業管理コントローラー４００Ｃは、少なくともロボット２００Ｃ、２００Ｄと通信可能に設置されている。本実施形態では、作業管理コントローラー４００Ａ、４００Ｂ、４００Ｃは、それぞれ、全てのロボット２００Ａ～２００Ｄと通信可能に設置されている。

なお、これら作業管理コントローラー４００Ａ～４００Ｃの構成は、互いに同様であるため、以下の説明では、説明の便宜上、作業管理コントローラー４００Ａについて代表して説明し、その他の作業管理コントローラー４００Ｂ、４００Ｃについては、その説明を省略する。また、以下では、ロボット２００Ａ～２００Ｄをまとめて単に「ロボット２００」とも言う。

作業管理コントローラー４００Ａは、例えば、コンピューターから構成され、情報を処理するプロセッサー（ＣＰＵ）と、プロセッサーに通信可能に接続されたメモリーと、外部インターフェースと、を有する。また、メモリーにはプロセッサーにより実行可能な各種プログラムが保存され、プロセッサーは、メモリーに記憶された各種プログラム等を読み込んで実行することができる。

図３に示すように、作業管理コントローラー４００Ａは、プログラム移送システムを構成しており、通信部４１０と、判断部４２０と、ロボット数判断部４３０と、解放部４４０と、プログラム移入部４５０と、作業状態確認部４６０と、収集部４７０と、プログラム更新部４８０と、を有する。

通信部４１０は、ロボット２００および他の作業管理コントローラー４００Ｂ、４００Ｃと通信する機能を有する。通信部４１０は、通信可能なロボット２００を検索し、そのロボット２００と通信を行い、通信結果を出力する。通信部４１０は、部品Ａの搬送作業を行うロボット２００Ａとはもちろんのこと、ロボット２００Ｂ～２００Ｄとも通信可能である。通信手段としては、特に限定されないが、例えば、Ｗｉ－Ｆｉ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等の無線通信システムを用いることができる。ただし、通信部４１０は、ロボット２００Ａの他には少なくともロボット２００Ｄと通信可能であればよい。また、通信部４１０の通信エリアが工場１００内の一部に限られている場合は、ロボット２００との通信が常時可能でなくても、例えば、ロボット２００が通信可能エリア内を通過する際に一時的に通信可能となっていればよい。

判断部４２０は、通信部４１０を介して作業管理コントローラー４００Ａと接続されている各ロボット２００Ｄについて、それぞれどのような作業プログラムに従って作業を行っているかを確認する。本実施形態では、各ロボット２００Ｄは、部品Ａの搬送作業を行う作業プログラムＰＡ、部品Ｂの搬送作業を行う作業プログラムＰＢ、部品Ｃの搬送作業を行う作業プログラムＰＣおよび工場１００内で周回または待機させる作業プログラムＰＤのいずれか１つの作業プログラムに従って作業している。そのため、判断部４２０は、通信先の各ロボット２００Ｄが作業プログラムＰＡ、ＰＢ、ＰＣ、ＰＤのうちのどの作業プログラムに従って作業しているかを確認し、さらには、その作業プログラムのバージョン情報についても確認する。これにより、通信先のロボット２００Ｄの作業状態を容易に確認することができる。

判断部４２０は、通信部４１０を介して通信した各ロボット２００Ｄについて、作業プログラムＰＡを移入する必要があるか否かすなわち現在の作業プログラムを作業プログラムＰＡに書き換える必要があるか否かを判断する。つまり、通信部４１０から出力されるロボット２００Ｄとの通信結果により、作業プログラムＰＡ以外の作業プログラムＰＢ、ＰＣ、ＰＤに基づいて作業を行っているロボット２００Ｄを、作業プログラムＰＡに基づいて作業するロボット２００Ａとして機能させる必要があるか否かを判断する。

具体的に説明すると、判断部４２０は、まず、作業管理コントローラー４００Ａの管理対象である部品Ａの搬送作業状況と、図示しないホストコンピューターから受け取った作業計画とを比較して、部品Ａの搬送作業が予定通り進んでいるか、予定よりも早く進んでいるか、予定よりも遅れているかを判断する。搬送作業状況が作業計画に対して予定通りである場合および予定よりも早く進んでいる場合には、それ以上ロボット２００Ａを増やす必要がない。したがって、この場合には、判断部４２０は、ロボット２００Ｄに作業プログラムＰＡを移入する必要がないと判断する。一方で、搬送作業状況が作業計画に対して遅れている場合には、ロボット２００Ａの数を増やして、作業スピードを高める必要がある。したがって、この場合には、判断部４２０は、少なくとも１つのロボット２００Ｄに作業プログラムＰＡを移入して、ロボット２００Ｄで部品Ａの搬送作業を補助する必要があると判断する。

また、判断部４２０は、確認した作業プログラムが作業プログラムＰＡであった場合には、そのバージョン情報を確認し、バージョンが最新であるか否かを判断する。

ロボット数判断部４３０は、判断部４２０の判断結果に基づいて、部品Ａの搬送作業を行うロボット２００Ａの数の過不足を判断する。具体的には、ロボット数判断部４３０は、判断部４２０で部品Ａの搬送作業状況が計画通りであると判断されれば、ロボット２００Ａの数は適当であり増減させる必要はないと判断する。一方、ロボット数判断部４３０は、判断部４２０で部品Ａの搬送作業状況が計画より早く進んでいると判断されれば、ロボット２００Ａの数が過多でありロボット２００Ａの数を減らす必要がある判断し、さらに、ロボット２００Ａを何台減らせば作業計画通りに復帰するかを求める。反対に、ロボット数判断部４３０は、判断部４２０で部品Ａの搬送作業状況が計画より遅れていると判断されれば、ロボット２００Ａの数が足りずロボット２００Ａの数を増やす必要がある判断し、さらに、ロボット２００Ａを何台増やせば作業計画通りに復帰するかを求める。このようなロボット数判断部４３０を有することにより、ロボット２００Ａの過不足を明確に判断することができる。

解放部４４０は、前述のように、ロボット数判断部４３０がロボット２００Ａの数が過多であると判断した場合に、ロボット２００Ａの少なくとも１つを部品Ａの搬送作業から解放する。つまり、作業プログラムＰＡが確保しているロボット２００Ａのメモリー領域を解放する。なお、部品Ａの搬送作業から解放するロボット２００Ａの数は、ロボット数判断部４３０の判断結果に基づく。具体的には、解放部４４０は、過多分の全ロボット２００Ａに対して作業プログラムＰＤを移入して、すなわち、作業プログラムＰＡを作業プログラムＰＤに書き換えてこれら全ロボット２００Ａをロボット２００Ｄに変更する。これにより、部品Ａの搬送作業から解放されたロボット２００Ｄを、他の遅れている作業の補助に当たらせることができ、作業全体の効率化を図ることができる。

ただし、これに限定されず、例えば、作業管理コントローラー４００Ｂとの通信によって部品Ｂの搬送作業が作業計画から遅れていることが判明している場合、解放部４４０は、過多分のロボット２００Ａの少なくとも１つのロボット２００Ａに対して作業プログラムＰＢを移入して、このロボット２００Ａをロボット２００Ｂに変更してもよい。同様に、作業管理コントローラー４００Ｃとの通信によって部品Ｃの搬送作業が作業計画から遅れていることが判明している場合、解放部４４０は、過多分のロボット２００Ａの少なくとも１つのロボット２００Ａに対して作業プログラムＰＣを移入して、このロボット２００Ａをロボット２００Ｃに変更してもよい。これにより、部品Ｂ、Ｃの搬送作業の遅れを減少させることができる。

プログラム移入部４５０は、解放部４４０と逆の機能を有する。つまり、プログラム移入部４５０は、前述のように、ロボット数判断部４３０がロボット２００Ａの数が足りないと判断した場合に、ロボット２００Ｄの少なくとも１つを部品Ａの搬送作業に従事する新たなロボット２００Ａとする。なお、部品Ａの搬送作業に新たに従事させるロボット２００Ｄの数は、ロボット数判断部４３０の判断結果に基づく。具体的には、プログラム移入部４５０は、過少分を補う全ロボット２００Ｄに対して作業プログラムＰＡを移入して、すなわち、作業プログラムＰＤを作業プログラムＰＡに書き換えてこれら全ロボット２００Ｄをロボット２００Ａに変更する。仮に、ロボット２００Ｄの数がロボット２００Ａの過少分を補う数に足りなかった場合には、プログラム移入部４５０は、全ロボット２００Ｄをロボット２００Ａに変更すればよい。

ただし、これに限定されず、例えば、作業管理コントローラー４００Ｂとの通信によって部品Ｂの搬送作業が作業計画よりも早く進んでいることが判明している場合、プログラム移入部４５０は、過多分のロボット２００Ｂの少なくとも１つに対して作業プログラムＰＡを移入して、このロボット２００Ｂをロボット２００Ａに変更してもよい。同様に、作業管理コントローラー４００Ｃとの通信によって部品Ｃの搬送作業が作業計画よりも早く進んでいることが判明している場合、プログラム移入部４５０は、過多分のロボット２００Ｃの少なくとも１つに対して作業プログラムＰＡを移入して、このロボット２００Ｃをロボット２００Ａに変更してもよい。これにより、例えば、前述したようにロボット２００Ｄの数が足りない場合に、その不足分をロボット２００Ｂ、２００Ｃによって補うことができる。

作業状態確認部４６０は、ロボット２００Ｄの現在の状態を確認する。具体的には、作業状態確認部４６０は、各ロボット２００Ｄについて、現在、ロボット２００Ａとして部品Ａの搬送作業に従事しているのか、その場合は作業中なのか作業が完了しているのか、ロボット２００Ｂとして部品Ｂの搬送作業に従事しているのか、その場合は作業中なのか作業が完了しているのか、ロボット２００Ｃとして部品Ｃの搬送作業に従事しているのか、その場合は作業中なのか作業が完了しているのか、または、これらいずれの作業にも従事していないのかを確認する。これにより、各ロボット２００Ｄの作業状況を把握することができ、例えば、解放部４４０やプログラム移入部４５０の処理が容易となる。

収集部４７０は、通信部４１０を介して、各ロボット２００Ａおよび部品Ａの搬送作業に従事している各ロボット２００Ｄから作業済の作業データを収集する。この作業データには、作業を指示通りに行うことができた際の情報である作業成功情報と、作業を指示通りに行うことができなかった際の情報である作業失敗情報と、が含まれている。作業失敗情報としては、特に限定されず、作業内容によっても異なるが、本実施形態の場合には、例えば、カメラ２５０による部品Ａの撮影画像、画像処理により認識された特徴量、部品Ａの位置および姿勢の誤認識、ピックアップ中のハンド２２７からの部品Ａの落下、移動中の指定ルートからの逸脱、移動中の部品Ａの落下等の情報が挙げられる。

また、収集部４７０は、通信部４１０を介して、各ロボット２００Ａおよび部品Ａの搬送作業に従事している各ロボット２００Ｄに対して収集済みの作業データの削除を指示する削除依頼を送信することができ、この依頼を受け取ったロボット２００Ａおよび部品Ａの搬送作業に従事している各ロボット２００Ｄは、送信済みの作業データを削除する。これにより、ロボット２００Ｄに必要なメモリー容量を抑えることができると共に、同じ作業データを重複して収集してしまうことを抑制することができる。また、作業データの漏洩リスクを低減することもできる。

プログラム更新部４８０は、収集部４７０が集めた作業データに基づいて、失敗作業が減るような好ましくは無くなるような更新作業プログラムＰＡＡを生成する。更新作業プログラムＰＡＡの生成方法としては、特に限定されないが、機械学習を用いることが好ましい。すなわち、プログラム更新部４８０は、大量に収集された作業成功情報および作業失敗情報をサンプルデータとして入力して解析を行い、そのデータから作業の失敗を減少させるために有用な規則、判断基準等を抽出し、作業プログラムＰＡのアルゴリズムを発展させることにより更新作業プログラムＰＡＡを生成することが好ましい。

前述したように、判断部４２０は、各ロボット２００Ａおよび部品Ａの搬送作業に従事している各ロボット２００Ｄが保持している作業プログラムＰＡのバージョン情報を確認する。そのため、プログラム移入部４５０は、判断部４２０が、保持している作業プログラムＰＡが最新のものではないと判断したロボット２００Ａおよび部品Ａの搬送作業に従事しているロボット２００Ｄに対して通信部４１０を介して更新作業プログラムＰＡＡを移送する。つまり、プログラム更新部４８０は、更新作業プログラムＰＡＡを最新の作業プログラムとして書き換える。これにより、ロボット２００Ａおよび部品Ａの搬送作業に従事しているロボット２００Ｄの失敗作業が減少し、部品Ａの搬送作業の効率、歩留まりを高めることができる。

ロボットシステム１では、収集部４７０による作業データの収集と、プログラム更新部４８０による更新作業プログラムＰＡＡの生成および書き換えとが、定期的に繰り替えされる。これにより、各ロボット２００Ａおよび部品Ａの搬送作業に従事している各ロボット２００Ｄを最新の作業プログラムＰＡに維持することができ、各ロボット２００Ａおよび部品Ａの搬送作業に従事している各ロボット２００Ｄの作業効率が向上する。

なお、プログラム更新部４８０は、全ロボット２００Ａおよび部品Ａの搬送作業に従事している全ロボット２００Ｄに対して共通の更新作業プログラムＰＡＡを生成してもよいし、ロボット２００Ａおよび部品Ａの搬送作業に従事しているロボット２００Ｄ毎に個別の更新作業プログラムＰＡＡを生成してもよい。構成は同じであっても、ロボット２００Ａおよび部品Ａの搬送作業に従事しているロボット２００Ｄ毎にその特性に若干の差異がある場合があるため、ロボット２００Ａおよび部品Ａの搬送作業に従事しているロボット２００Ｄ毎に個別の更新作業プログラムＰＡＡを生成し、ロボット２００Ａおよび部品Ａの搬送作業に従事しているロボット２００Ｄ毎に個別の更新作業プログラムＰＡＡを移入することにより、失敗作業をより効果的に減少させることができる。

ロボット２００Ａおよび部品Ａの搬送作業に従事しているロボット２００Ｄ毎に個別の更新作業プログラムＰＡＡを生成する場合には、対応するロボット２００Ｄから収集した作業データだけに基づいて更新作業プログラムＰＡＡを生成してもよい。このように、対応するロボット２００Ｄから収集した作業データだけを用いて更新作業プログラムＰＡＡを生成することにより、このロボット２００Ｄに特化した更新作業プログラムＰＡＡを生成することができる。反対に、対応するロボット２００Ｄから収集した作業データに加えて、他のロボット２００（２００Ａ、２００Ｄ）から収集した作業データを用いて更新作業プログラムＰＡＡを生成してもよい。このように、対応するロボット２００Ｄを含む複数のロボット２００から収集した作業データを用いて更新作業プログラムＰＡＡを生成することにより、作業データを短時間の間で大量に収集することができる。そのため、学習量が多くなり、その分、より精度の高い更新作業プログラムＰＡＡを生成することができ、かつ、更新作業プログラムＰＡＡの更新サイクルを短くすることもできる。

以上、作業管理コントローラー４００Ａの構成について説明した。このような作業管理コントローラー４００Ａで構成されたプログラム移送システムによれば、ロボット２００Ｄ自身から収集した作業データを用いて機械学習を行い、その機械学習の結果により作業プログラムＰＡが更新されるため、更新作業が容易であり、かつ、適切な作業プログラムＰＡをロボット２００Ｄに移入することができる。

さらに、ロボット２００Ｄが、作業管理コントローラー４００Ａ、４００Ｂ、４００Ｃからの依頼を受けて部品Ａの搬送作業、部品Ｂの搬送作業、部品Ｃの搬送作業を必要な時に切り替えながら実行することができる。そのため、ロボット２００Ｄで滞っている作業を補助することができ、その作業を作業計画通りに復帰させることができる。したがって、ロボットシステム１の作業効率が高まる。また、多数のロボット２００Ｄを容易に部品Ａの搬送作業、部品Ｂの搬送作業および部品Ｃの搬送作業に従事させることができる。

次に、この作業管理コントローラー４００Ａの処理の一例を図４に示すフローチャートに基づいて説明する。

まず、作業管理コントローラー４００Ａは、ステップＳ１０１として、ロボット２００Ｄを検索する。次に、作業管理コントローラー４００Ａは、ステップＳ１０２として、検索したロボット２００Ｄとの通信を開始する。次に、作業管理コントローラー４００Ａは、ステップＳ１０３、Ｓ１０４として、通信を開始したロボット２００Ｄが保持している作業プログラムの有無および内容を確認する。

ロボット２００Ｄが作業プログラムＰＡを保持している場合、すなわち、ロボット２００Ｄがロボット２００Ａを補助するために部品Ａの搬送作業に従事している場合、作業管理コントローラー４００Ａは、ステップＳ１０５、Ｓ１０６として、そのロボット２００Ｄの作業データの保持状況を確認する。そして、ロボット２００Ｄが作業データを保持している場合、作業管理コントローラー４００Ａは、ステップＳ１０７として、そのロボット２００Ｄから作業データを収集して蓄積する。次に、作業管理コントローラー４００Ａは、ステップＳ１０８として、ロボット２００Ｄに対して収集済みの作業データの削除を依頼する。

次に、作業管理コントローラー４００Ａは、ステップＳ１０９、Ｓ１１０として、ロボット２００Ｄ（部品Ａの搬送作業を行っているロボット２００Ｄ）の作業状況、具体的には、作業中であるか作業が完了しているかを確認する。そして、作業中である場合、作業管理コントローラー４００Ａは、ステップＳ１１１、Ｓ１１２として、作業プログラムＰＡの有無を確認し、作業プログラムＰＡを有する場合は、そのバージョン情報を確認する。

作業プログラムＰＡのバージョンが最新でない場合、作業管理コントローラー４００Ａは、ステップＳ１１３、Ｓ１１４として、部品Ａの搬送作業に従事するロボット２００Ｄに更新作業プログラムＰＡＡを移入し、ロボット２００Ｄに部品Ａの搬送作業を継続することを依頼する。そして、作業管理コントローラー４００Ａは、ステップＳ１１５として、ロボット２００Ｄとの通信を終了し、終了後は、ステップＳ１０１に戻る。

前述したステップＳ１０４に戻って、通信を開始したロボット２００Ｄが作業プログラムＰＢ、ＰＣを保持している場合、すなわち、ロボット２００Ｄがロボット２００Ｂ、２００Ｃと共に部品Ｂ、Ｃの搬送作業に従事している場合、作業管理コントローラー４００Ａは、ステップＳ１１５として、そのロボット２００Ｄとの通信を終了する。

一方、ステップＳ１０４において、通信を開始したロボット２００Ｄが作業プログラムＰＤを保持している場合、すなわち、ロボット２００Ｄがどの作業にも従事していない場合や、ステップＳ１１０において、ロボット２００Ｄのロボット２００Ａとしての作業が完了している場合、作業管理コントローラー４００Ａは、ステップＳ１１６、Ｓ１１７として、作業計画を確認し、部品Ａの搬送作業をロボット２００Ｄで補助する必要があるか否かを確認する。つまり、ロボット２００Ｄへの部品Ａの搬送作業依頼の有無を確認する。

部品Ａの搬送作業の補助が必要な場合、作業管理コントローラー４００Ａは、ステップＳ１１８として、ロボット２００Ｄに部品Ａの搬送作業を依頼する。具体的には、ロボット２００Ｄに作業プログラムＰＡを移入する。このステップＳ１１８が完了すると前述したステップＳ１１１に進む。一方、部品Ａの搬送作業の補助を必要としていない場合、作業管理コントローラー４００Ａは、ステップＳ１１９として、ロボット２００Ｄに作業プログラムＰＡの削除を依頼する。これにより、ロボット２００Ｄは、初期状態に戻り、作業プログラムＰＤに基づいて作動する。このステップＳ１１９が完了すると、作業管理コントローラー４００Ａは、ステップＳ１１５として、ロボット２００Ｄとの通信を終了する。

次に、更新作業プログラムＰＡＡの更新処理の一例を図５に示すフローチャートに基づいて説明する。

まず、作業管理コントローラー４００Ａは、ステップＳ２０１、Ｓ２０２として、ロボット２００Ａとして作動するロボット２００Ｄが保持する作業データの増加量が閾値を超えているか否かを確認する。すなわち、未収集の作業データの増加量が閾値を超えているか否かを確認する。作業データの増加量が閾値以上である場合、作業管理コントローラー４００Ａは、ステップＳ２０３として、増加分の作業データを収集し、収集した作業データに基づいて更新作業プログラムＰＡＡを生成する。

そして、作業管理コントローラー４００Ａは、ステップＳ２０４として、生成した更新作業プログラムＰＡＡをロボット２００Ｄに移入する。すなわち、作業プログラムＰＡを最新バージョンに書き換える。ステップＳ２０４が完了すると、または、前述したステップＳ２０２で作業データの増加量が閾値未満であると判断された場合、作業管理コントローラー４００Ａは、ステップＳ２０５として、ロボット２００Ｄに作業データが所定量蓄積されるまで、更新作業プログラムＰＡＡの更新処理を一定時間停止する。

以上、作業管理コントローラー４００Ａの処理の一例について説明した。次に、ロボット２００Ｄを部品Ａの搬送作業に従事させる場合の処理の一例を図６に示すフローチャートに基づいて説明する。

まず、ロボット２００Ｄは、ステップＳ３０１として、作業管理コントローラー４００Ａから作業プログラムＰＡが移入され、作業プログラムＰＡの実行を開始する。具体的には、ロボット２００Ｄは、まず、ステップＳ３０２として、配膳トレイＴの置き場に移動する。次に、ロボット２００Ｄは、ステップＳ３０３として、ロボットアーム２２０で空の配膳トレイＴをピックアップして、その配膳トレイＴを載置台２１１に載置する。次に、ロボット２００Ｄは、ステップＳ３０４として、部品Ａが収容されているボックス１１０Ａに移動する。次に、ロボット２００Ｄは、ステップＳ３０５として、ボックス１１０Ａから部品Ａをピックアップし、その部品Ａを配膳トレイＴ上に配膳する。また、ロボット２００Ｄは、この際の作業データを蓄積する。このステップＳ３０５は、定めされた数の部品Ａを配膳トレイＴ上に配膳するまで繰り返し行われる。

次に、ロボット２００Ｄは、ステップＳ３０６として、作業台１２０まで移動する。次に、ロボット２００Ｄは、ステップＳ３０７として、ロボットアーム２２０で配膳トレイＴごと部品Ａをピックアップし、その配膳トレイＴを作業台１２０上に載置する。

以上のステップＳ３０２～Ｓ３０７を所定数の配膳トレイＴを搬送し終えるまで繰り返すことにより、部品Ａの搬送作業が終了する。次に、ロボット２００Ｄは、ステップＳ３０８として、作業管理コントローラー４００Ａからの依頼を受けて、蓄積した作業データを作業管理コントローラー４００Ａに送信する。なお、この際、ロボット２００Ｄは、作業管理コントローラー４００Ａと通信可能なエリアまで移動してもよい。次に、ロボット２００Ｄは、ステップＳ３０９として、作業管理コントローラー４００Ａからの依頼を受けて、送信済みの作業データを削除する。

次に、ロボット２００Ｄは、ステップＳ３１０、Ｓ３１１として、作業管理コントローラー４００Ａに、追加依頼の有無を問い合わせる。すなわち、部品Ａの搬送を続けて実行するか、部品Ａの搬送を終了するかを問い合わせる。追加依頼があれば、ロボット２００Ｄは、ステップＳ３０１に戻って、Ｓ３０１～Ｓ３１０を繰り返す。反対に、追加依頼がなければ、ロボット２００Ｄは、ステップＳ３１２として、作業管理コントローラー４００Ａからの依頼を受けて作業プログラムＰＡを削除する。

次に、ステップＳ３０５について、図７に示すフローチャートに基づいてより詳しく説明する。

ロボット２００Ｄは、まず、ステップＳ４０１として、ボックス１１０Ａ内の部品Ａを画像認識する。次に、ロボット２００Ｄは、ステップＳ４０２として、画像認識結果に基づいてハンド２２７で把持する１つの部品Ａを決定し、その把持計画を作成する。次に、ロボット２００Ｄは、ステップＳ４０３として、作成した把持計画に基づいてボックス１１０Ａ内の部品Ａをハンド２２７で把持する。次に、ロボット２００Ｄは、ステップＳ４０４として、部品Ａの把持状態を確認する。次に、ロボット２００Ｄは、ステップＳ４０５として、載置台２１１上の配膳トレイＴを画像認識する。次にロボット２００Ｄは、ステップＳ４０６として、画像認識の結果に基づいて、ハンド２２７で把持した部品Ａを配膳トレイＴの所定位置に配膳する。次に、ロボット２００Ｄは、ステップＳ４０７として、ステップＳ４０１～Ｓ４０６までの作業データを保存する。ロボット２００Ａは、以上のステップＳ４０１～Ｓ４０７を定められた数の部品Ａを配膳トレイＴ上に配膳するまで繰り返す。以上、ステップＳ３０５について詳細に説明した。

以上のように、作業管理コントローラー４００Ａにより構成されたプログラム移送システムは、ロボット２００Ｄと通信を行って通信結果を出力する通信部４１０と、通信結果によりロボット２００Ｄが有する作業プログラムを確認し、この作業プログラムとは別の対象作業プログラムとしての作業プログラムＰＡを移入するか否かを判断する判断部４２０と、判断部４２０が作業プログラムＰＡをロボット２００Ｄに移入すると判断したときに、作業プログラムＰＡをロボット２００Ｄに移入するプログラム移入部４５０と、ロボット２００Ｄから作業済の作業データを収集する収集部４７０と、収集部４７０が収集した作業データを用いて機械学習を行い、この機械学習の結果により作業プログラムＰＡを更新するプログラム更新部４８０と、を有する。このようなプログラム移送システムによれば、ロボット２００Ｄ自身から収集した作業データを用いて機械学習を行い、その機械学習の結果により作業プログラムＰＡが更新されるため、更新作業が容易であり、かつ、更新されたより適切な更新作業プログラムＰＡＡをロボット２００Ｄに移入することができる。

また、前述したように、プログラム更新部４８０は、ロボット２００Ｄから収集した作業データと、ロボット２００Ｄとは別のロボット２００から収集した作業データと、を用いて機械学習を行い、その機械学習の結果に基づいて作業プログラムＰＡを更新作業プログラムＰＡＡに更新する。これにより、学習量が多くなり、その分、より精度の高い更新作業プログラムＰＡＡを生成することができ、かつ、更新作業プログラムＰＡＡの更新サイクルを短くすることもできる。

また、前述したように、収集部４７０による作業データの収集と、プログラム更新部４８０による作業プログラムＰＡの更新と、を繰り返す。これにより、部品Ａの搬送作業に従事しているロボット２００Ｄを最新の作業プログラムＰＡに維持することができ、当該ロボット２００Ｄの作業効率が向上する。

また、前述したように、プログラム移送システムは、作業プログラムＰＡが確保（保持）していたロボット２００Ｄのメモリー領域を解放する解放部４４０を有する。これにより、部品Ａの搬送作業から解放されたロボット２００Ｄを、他の遅れている作業の補助に当たらせることができ、作業全体の効率化を図ることができる。

また、前述したように、プログラム移送システムは、作業プログラムＰＡに対応する作業を作業計画通りに進めるために必要なロボット２００Ａの数の過不足を判断するロボット数判断部４３０を有する。このようなロボット数判断部４３０を有することにより、ロボット２００Ａの過不足を明確に判断することができる。

また、前述したように、プログラム移入部４５０は、判断部４２０がロボット数判断部４３０がロボット２００Ａの数が不足していると判断した場合に、作業プログラムＰＡをロボット２００Ｄに移入する。これにより、ロボット２００Ｄによって部品Ａの搬送作業を補助することができ、当該作業の効率を高めることができる。また、ロボット２００Ａの数が足りているにも関わらず、ロボット２００Ｄが部品Ａの搬送作業を補助するのを防止でき、より多くのロボット２００Ｄを他の作業を補助するために待機させることができる。

また、前述したように、プログラム移送システムは、ロボット２００Ｄの作業状態を確認する作業状態確認部４６０を有する。これにより、ロボット２００Ｄの制御をし易くなる。

また、前述したように、ロボットシステム１は、ロボット２００Ｄと、上述のプログラム移送システムと、を有する。つまり、ロボットシステム１は、ロボット２００Ｄと、ロボット２００Ｄと通信を行って通信結果を出力する通信部４１０と、通信結果によりロボット２００Ｄが有する作業プログラムを確認し、この作業プログラムとは別の対象作業プログラムとしての作業プログラムＰＡを移入するか否かを判断する判断部４２０と、判断部４２０が作業プログラムＰＡをロボット２００Ｄに移入すると判断したときに、作業プログラムＰＡをロボット２００Ｄに移入するプログラム移入部４５０と、ロボット２００Ｄから作業済の作業データを収集する収集部４７０と、収集部４７０が収集した作業データを用いて機械学習を行い、この機械学習の結果により作業プログラムＰＡを更新するプログラム更新部４８０と、を有する。このようなロボットシステム１によれば、ロボット２００Ｄ自身から収集した作業データを機械学習することにより作業プログラムＰＡが更新されるため、更新作業が容易であり、かつ、適切な作業プログラムＰＡをロボット２００Ｄに移入することができる。

＜第２実施形態＞
図８は、第２実施形態に係るロボットシステムの構成を示すブロック図である。

本実施形態は、作業管理コントローラー４００Ａ～４００Ｃの配置が異なること以外は、前述した第１実施形態と同様である。以下の説明では、本実施形態に関し、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図８において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。作業管理コントローラー４００Ａ～４００Ｃは、互いに同様の構成であるため、以下では、説明の便宜上、作業管理コントローラー４００Ａについて代表して説明し、作業管理コントローラー４００Ｂ、４００Ｃについてはその説明を省略する。

図８に示すように、本実施形態のロボットシステム１では、部品Ａの搬送作業を行う複数のロボット２００Ａのうちの１つのロボット２００Ａがマスターロボット２００Ａ’として機能し、他のロボット２００Ａがマスターロボット２００Ａ’と通信可能なスレーブロボット２００Ａ”として機能する。そして、このマスターロボット２００Ａ’が作業管理コントローラー４００Ａを有する。

具体的には、マスターロボット２００Ａ’は、作業管理コントローラー４００Ａを構成する各部のうち、通信部４１０と、判断部４２０と、ロボット数判断部４３０と、解放部４４０と、プログラム移入部４５０と、作業状態確認部４６０と、収集部４７０と、を有し、これら各部がマスターロボット２００Ａ’に搭載されている。一方、作業管理コントローラー４００Ａを構成する各部のうちの残りのプログラム更新部４８０は、マスターロボット２００Ａ’には設けられておらず、例えば、工場１００外の遠隔地に設置され、マスターロボット２００Ａ’とインターネット、ＬＡＮ（ローカルエリアネットワーク）等を介して通信可能なサーバーＳＶが有している。サーバーＳＶは、コンピューターで構成されており、例えば、クラウドサーバー、フォグサーバー等を用いることができる。

以上のように、作業管理コントローラー４００Ａをマスターロボット２００Ａ’に搭載することにより、工場１００内でマスターロボット２００Ａ’と共に作業管理コントローラー４００Ａを移動させることができる。そのため、例えば、今までとは作業場所を変えて作業を行う際にも、マスターロボット２００Ａ’を移動させるだけでスレーブロボット２００Ａ”やロボット２００Ｄと共に当該作業を実行することができる。また、プログラム更新部４８０は、大量のデータを処理するために装置構成が大型化し易い。そのため、プログラム更新部４８０については、マスターロボット２００Ａ’に搭載せずにサーバーＳＶが有することにより、マスターロボット２００Ａ’の大型化および重量の増加を効果的に抑制することができる。また、サーバーＳＶによれば、設計自由度が高く、処理能力を簡単に高めることができる。

以上のように、作業管理コントローラー４００Ａで構成されるプログラム移送システムでは、通信部４１０、判断部４２０および収集部４７０は、作業プログラムＰＡが移入されるロボット２００Ｄとは別のロボットであるマスターロボット２００Ａ’が有する。これにより、工場１００内でマスターロボット２００Ａ’と共に作業管理コントローラー４００Ａを移動させることができる。そのため、例えば、今までとは作業場所を変えて作業を行う際にも、マスターロボット２００Ａ’を移動させるだけでスレーブロボット２００Ａ”やロボット２００Ｄと共に当該作業を実行することができる。

また、前述したように、プログラム更新部４８０は、通信部４１０と通信可能なサーバーＳＶが有している。プログラム更新部４８０は、大量のデータを処理するために装置構成が大型化し易い。そのため、プログラム更新部４８０については、マスターロボット２００Ａ’に搭載せずにサーバーＳＶが有することにより、マスターロボット２００Ａ’の大型化および重量の増加を効果的に抑制することができる。また、サーバーＳＶによれば、設計自由度が高く、処理能力を簡単に高めることができる。

このような第２実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。

以上、本発明のプログラム移送システムおよびロボットシステムを図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、他の任意の構成物が付加されていてもよい。また、本発明は、前記各実施形態のうちの、任意の２以上の構成を組み合わせたものであってもよい。

１…ロボットシステム、１００…工場、１１０Ａ、１１０Ｂ、１１０Ｃ…ボックス、１２０…作業台、１９０…棚、２００、２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃ、２００Ｄ…ロボット、２００Ａ’…マスターロボット、２００Ａ”…スレーブロボット、２１０…基台、２１１…載置台、２２０…ロボットアーム、２２１…第１アーム、２２２…第２アーム、２２３…第３アーム、２２４…第４アーム、２２５…第５アーム、２２６…第６アーム、２２７…ハンド、２２８…基部、２２９ａ、２２９ｂ…爪部、２３０…移動機構、２３１…前輪、２３２…後輪、２４０…ロボット制御装置、２５０…カメラ、４００Ａ、４００Ｂ、４００Ｃ…作業管理コントローラー、４１０…通信部、４２０…判断部、４３０…ロボット数判断部、４４０…解放部、４５０…プログラム移入部、４６０…作業状態確認部、４７０…収集部、４８０…プログラム更新部、Ａ、Ｂ、Ｃ…部品、ＰＡ、ＰＢ、ＰＣ、ＰＤ…作業プログラム、ＰＡＡ…更新作業プログラム、Ｓ１０１～Ｓ１１９、Ｓ２０１～Ｓ２０５、Ｓ３０１～Ｓ３１２、Ｓ４０１～Ｓ４０７…ステップ、ＳＶ…サーバー、Ｔ…配膳トレイ

Claims

第１作業プログラムに基づく第１作業を管理する第１作業管理コントローラーと、
第２作業プログラムに基づく第２作業を管理する第２作業管理コントローラーと、
前記第１作業管理コントローラーおよび第２作業管理コントローラーと通信可能な第１ロボットと、を備え、
前記第１作業管理コントローラーは、
前記第１ロボットと通信を行って第１通信結果を出力する第１通信部と、
前記第１通信結果により前記第１ロボットが前記第１作業を行っているか否かを確認し、前記第１作業を行っていない場合に、前記第１ロボットに前記第１作業プログラムを移入するか否かを判断する第１判断部と、
前記第１判断部が移入すると判断したときに、前記第１作業プログラムを前記第１ロボットに移入する第１プログラム移入部と、
前記第１ロボットから作業済の前記第１作業に関する第１作業データを収集する第１収集部と、
前記第１収集部が収集した前記第１作業データを用いて機械学習を行い、前記機械学習の結果により前記第１作業プログラムを更新する第１プログラム更新部と、を有し、
前記第２作業管理コントローラーは、
前記第１ロボットと通信を行って第２通信結果を出力する第２通信部と、
前記第２通信結果により前記第１ロボットが前記第２作業を行っているか否かを確認し、前記第２作業を行っていない場合に、前記第１ロボットに前記第２作業プログラムを移入するか否かを判断する第２判断部と、
前記第２判断部が移入すると判断したときに、前記第２作業プログラムを前記第１ロボットに移入する第２プログラム移入部と、
前記第１ロボットから作業済の前記第２作業に関する第２作業データを収集する第２収集部と、
前記第２収集部が収集した前記第２作業データを用いて前記機械学習を行い、前記機械学習の結果により前記第２作業プログラムを更新する第２プログラム更新部と、を有し、
前記第１収集部は、前記第１収集部が収集した前記第１作業データを削除するように前記第１ロボットに指示を出し、
前記第２収集部は、前記第２収集部が収集した前記第２作業データを削除するように前記第１ロボットに指示を出すことを特徴とするロボットシステム。
前記第１通信部、前記第１判断部および前記第１収集部は、前記第１作業プログラムが移入される前記第１ロボットとは別の第２ロボットが有する請求項１に記載のロボットシステム。
前記第１プログラム更新部は、前記第１通信部と通信可能なサーバーが有している請求項１または２に記載のロボットシステム。
前記第１プログラム更新部は、前記第１ロボットから収集した前記第１作業データと、前記第２ロボットから収集した作業データと、を用いて前記機械学習を行う請求項１ないし３のいずれか１項に記載のロボットシステム。
前記第１収集部による前記第１作業データの収集と、前記第１プログラム更新部による前記第１作業プログラムの更新と、を繰り返す請求項１ないし４のいずれか１項に記載のロボットシステム。
前記第１作業プログラムが保持している前記第１ロボットのメモリー領域を解放する解放部を有する請求項１ないし５のいずれか１項に記載のロボットシステム。
前記第１作業管理コントローラーは、前記第１作業プログラムに対応する作業を作業計画通りに進めるために必要なロボットの数の過不足を判断するロボット数判断部を有する請求項１ないし６のいずれか１項に記載のロボットシステム。
前記第１プログラム移入部は、前記第１判断部が前記ロボット数判断部が前記必要なロボットの数が不足していると判断した場合に、前記対象作業プログラムを前記第１ロボットに移入する請求項７に記載のロボットシステム。
前記第１作業管理コントローラーは、前記第１ロボットの作業状態を確認する作業状態確認部を有する請求項１ないし８のいずれか１項に記載のロボットシステム。
前記第２通信部、前記第２判断部および前記第２収集部は、前記第２作業プログラムが移入される前記第１ロボットとは別の第３ロボットが有する請求項１ないし９のいずれか１項に記載のロボットシステム。
前記第１ロボットは、前記第１作業および前記第２作業を行う作業領域の外側において周回または待機しており、前記第１プログラム移入部により前記第１作業プログラムを移入されることによって前記第１作業を行い、前記第２プログラム移入部により前記第２作業プログラムを移入されることによって前記第２作業を行う請求項１ないし１０のいずれか１項に記載のロボットシステム。