JP7418119B2 - Robot system control method, robot system, article manufacturing method using robot system, control program, and recording medium - Google Patents
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Description
本発明は、ロボットシステムに関する。 The present invention relates to a robot system.
近年、作業効率の向上を目的に工場においてロボット装置が用いられている。中でもロボット装置の周囲の安全性を確保することで、作業者と協働して作業を行うことが可能な協働ロボットの需要が高まっている。このような協働ロボットは、ロボット装置と作業者との間で、物品の製造を行うためのワークといった物の受け渡し等、ロボット装置と作業者とがやりとりを行う作業がある。上記のような作業を行う際、下記の特許文献1では、ロボット装置により、センサが設けられている受渡部にワーク一度載置し、受渡部から作業者がワークを受け取っている。また、作業者が受渡部からワークを取り出す際、受渡部のセンサが作業者を検知し、ロボット装置の動作を制限している。 In recent years, robot devices have been used in factories to improve work efficiency. In particular, demand is increasing for collaborative robots that can perform tasks in collaboration with workers by ensuring safety around the robot device. Such collaborative robots perform tasks in which the robot device and a worker interact, such as transferring objects such as workpieces for manufacturing articles between the robot device and the worker. When performing the above-mentioned work, in Patent Document 1 listed below, a robot device places a workpiece once on a transfer section provided with a sensor, and an operator receives the workpiece from the transfer section. Furthermore, when a worker takes out a workpiece from the transfer section, a sensor in the transfer section detects the worker and limits the operation of the robot device.
しかしながら特許文献1に記載の方法では、ロボット装置によりワークを一度受渡部に載置してから作業者が受け取っているため、作業効率が落ちるという課題がある。 However, in the method described in Patent Document 1, the workpiece is once placed on the delivery section by the robot device and then received by the worker, so there is a problem that work efficiency is reduced.
また、受渡部でしかワークを受け取ることができないため、作業中の作業者の移動量が多くなり、さらに作業効率が落ちてしまう。 Further, since the workpiece can only be received at the delivery section, the amount of movement of the worker during work increases, further reducing work efficiency.
上記課題を鑑み、本願発明は、作業効率を向上させるロボットシステムの制御方法を提供することを目的とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a method for controlling a robot system that improves work efficiency.
上記課題を解決するために本発明においては、ロボットと、作業者を検出するセンサと、前記ロボットを制御する制御装置と、を備えたロボットシステムの制御方法であって、前記制御装置は、前記センサにより第2エリアより前記ロボットに近い第1エリアにて前記作業者を検出した場合、前記ロボットの所定部位を前記作業者に接近させるように制御し、前記センサにより前記第2エリアにおいて前記作業者を検出した場合、前記ロボットが実行している作業を継続する、ことを特徴とする制御方法を採用した。 In order to solve the above problems, the present invention provides a method for controlling a robot system including a robot, a sensor for detecting a worker, and a control device for controlling the robot, wherein the control device includes: When the sensor detects the worker in the first area closer to the robot than the second area , the robot is controlled to move a predetermined part of the robot closer to the worker, and the sensor detects the worker in the second area. The present invention employs a control method characterized in that when a person is detected, the robot continues the work it is currently performing.
本発明によれば、作業効率を向上させることができる。 According to the present invention, work efficiency can be improved.
以下、添付図面を参照して本発明を実施するための形態につき説明する。なお、以下に示す構成はあくまでも一例であり、例えば細部の構成については本発明の趣旨を逸脱しない範囲において当業者が適宜変更することができる。また、本実施形態で取り上げる数値は、参考数値であって、本発明を限定するものではない。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. Note that the configuration shown below is just an example, and for example, the detailed configuration can be changed as appropriate by those skilled in the art without departing from the spirit of the present invention. Moreover, the numerical values taken up in this embodiment are reference numerical values, and do not limit the present invention.
(第1の実施形態
図1は、本実施形態におけるロボットシステム100を示した概略図である。図1(a)はXYZ座標系のXZ平面の平面図である。図1(b)はXYZ座標系のYZ平面の平面図である。なお以下の図面において、図中の矢印X、Y、Zはロボットシステム100全体の座標系を示す。一般に、ロボット装置を用いたロボットシステムでは、XYZ3次元座標系は、設置環境全体のグローバル座標系の他に、制御の都合などによって、ロボットハンド、指部などに関して適宜ローカル座標系を用いる場合がある。本実施形態ではロボットシステム100全体の座標系をXYZ、ローカル座標系をxyzで表すものとする。
(First Embodiment FIG. 1 is a schematic diagram showing a
図1に示すように、ロボットシステム100は、多関節のロボットアーム本体200、ロボットハンド本体300、ロボット装置全体の動作を制御する制御装置400を備えている。また、制御装置400に教示データを送信する教示装置としての外部入力装置500を備えている。外部入力装置500の一例としてティーチングペンダントが挙げられ、作業者600がロボットアーム本体200やロボットハンド本体300の位置を指定するのに用いる。
As shown in FIG. 1, the
本実施形態では、エンドエフェクタとしてロボットアーム本体200の先端部に設けられるものが、ロボットハンド本体300である場合について説明するが、これに限定するものではなく、ツール等であってもよい。
In this embodiment, a case will be described in which the end effector provided at the tip of the
ロボットアーム本体200のリンク201は、基台210に設けられている。またロボットアーム本体200は、複数の関節、例えば3つの関節(3軸)を有している。ロボットアーム本体200は、各関節J1~J3を各回転軸まわりにそれぞれ回転駆動させる複数(3つ)のモータ211~213を有している。
A
また、モータ211~213を制御するためのアームモータドライバ240を基台210の内部に備えている。なお、本実施形態では基台210にアームモータドライバ240が設けられる形態を例に取り説明するが、各モータ211~213、または制御装置400にアームモータドライバ240が設けられていても良い。
Furthermore, an
ロボットアーム本体200は、複数のリンク201、202、ロボットハンド本体300が各関節J1~J3で回転可能に連結されている。ロボットアーム本体200の基端側となる基台210から、先端側となるロボットハンド本体300に向かって、リンク201、202が順に直列に連結されている。
In the
同図より、ロボットアーム本体200の基台210とリンク201はX軸周りの矢印方向で回転する関節J1で接続されている。リンク201は不図示の伝達機構によりモータ211の回転が伝達され、図の矢印方向のX軸周りに回転することができる。
As shown in the figure, the
ロボットアーム本体200のリンク201とリンク202はY軸周りの矢印方向で回転する関節J2で接続されている。リンク202は不図示の伝達機構によりモータ212の回転が伝達され、図の矢印方向のY軸周りに回転することができる。
ロボットアーム本体200のリンク202とロボットハンド本体300はXZ平面の所定の軸周りの矢印方向で回転する関節J3で接続されている。ロボットハンド本体300は不図示の伝達機構によりモータ213の回転が伝達され、図の矢印方向の軸周りに回転することができる。
The
ロボットハンド本体300は、部品やツール等の対象物を把持するものである。本実施形態のロボットハンド本体300は不図示の駆動機構により指部を開閉し、作業台700に載置されたワークWの把持ないし開放を行う。ワークWをロボットアーム本体200に対して相対的に変位させないように把持できれば良い。
The robot hand
以上によりロボットアーム本体200は、可動範囲の中であれば、任意の3次元位置で任意の3方向の姿勢に、ロボットアーム本体200のエンドエフェクタ(ロボットハンド本体300)を所定の方向に向けることができる。ロボットアーム本体200によりロボットハンド本体300を任意の位置に動作させ、所望の作業を行わせることができる。所望の作業とは例えば、ワークWを把持し、所定のワークに組み付け、物品の製造、ワークWを作業者600に渡す等の作業である。
As described above, the robot arm
つまり、ロボットハンド本体300が物体を把持している状態であるか物体を把持していない状態であるかにかかわらず、エンドエフェクタであるロボットハンド本体300を手先という。
In other words, the
なおロボットハンド本体300は、例えば空気圧駆動のエアハンドなどのエンドエフェクタ等であっても良い。またロボットハンド本体300は、リンク202に対してビス止めなどの半固定的な手段によって装着されるか、あるいは、ラッチ止めなどの着脱手段によって装着可能であるものとする。特に、ロボットハンド本体300が着脱可能である場合は、ロボットアーム本体200を制御して、ロボットアーム本体200自身の動作によって供給位置に配置された複数種類のロボットハンド本体300を着脱ないし交換する方式も考えられる。
Note that the robot hand
次に、本実施形態におけるエリアセンサ800について、図1(a)(b)を用いて説明する。図1(b)より、エリアセンサ800は、非接触且つリアルタイムで、ロボットアームシステム100の周囲の作業者600の位置を検出し、制御装置400へ作業者600の位置情報を送信する。
Next, the
エリアセンサ800は、図1(b)エリア801~803をカバーできるように放射状に不可視の光を出力しており、出力された光を作業者600が遮ることで作業者600の位置を検出する。
The
また、エリアセンサ800は検出した作業者600の位置に基づいて、作業者600がエリア801~803の内どのエリアに存在しているのか判定し、判定した結果を制御装置400に送信する。本実施形態ではエリアセンサ800により作業者600がどのエリアに存在するか判定するが、制御装置400により判定させても良い。また本実施形態ではエリア801をロボットシステム100を停止させるエリア、エリア802を作業者600とロボットシステム100とが協働するエリア、エリア803を作業者600を検出するエリアとして処理する。各エリアの詳細に関しては後述する。
Further, based on the detected position of the
図2は、本実施形態におけるロボットシステム100の構成を示すブロック図である。制御装置400は、コンピュータで構成されており、制御部(処理部)としてのCPU(Central Processing Unit)401を備えている。
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the
また制御装置400は、記憶部として、ROM(Read Only Memory)402、RAM(Random Access Memory)403、HDD(Hard Disk Drive)404を備えている。また、制御装置400は、記録ディスクドライブ405を備え、バス410、各種のインタフェース406~409、411~413を介して各機器と通信可能に接続される。
The
CPU401には、ROM402、RAM403、HDD404、記録ディスクドライブ405、各種のインタフェース406~409、411~413が、バス410を介して接続されている。
A
ROM402には、CPU401に、演算処理を実行させるためのプログラム430が格納されている。CPU401は、ROM402に記録(格納)されたプログラム430に基づいてロボット制御方法の各工程を実行する。
The
RAM403は、CPU401の演算処理結果等、各種データを一時的に記憶する記憶装置である。HDD404は、CPU401の演算処理結果や外部から取得した各種データ等を記憶する記憶装置である。
The
記録ディスクドライブ405は、記録ディスク431に記録された各種データやプログラム等を読み出すことができる。
The
外部入力装置500はインタフェース406に接続されている。CPU401はインタフェース406及びバス410を介して外部入力装置500からの教示データの入力を受ける。
アームモータドライバ240は、インタフェース409に接続されている。CPU401は、各関節の指令値のデータを所定時間間隔でバス410及びインタフェース409を介してアームモータドライバ240に出力する。
同様にロボットハンド本体300の駆動を行う不図示のモータおよびモータドライバも、インタフェース411に接続され、バス410を介してCPU401と通信可能に設けられている。CPU401は、各指部の指令値のデータを所定時間間隔でバス410及びインタフェース411を介してロボットハンド本体300に出力する。
Similarly, a motor and a motor driver (not shown) that drive the robot hand
インタフェース407には、モニタ421が接続されており、モニタ421には、CPU401の制御の下、各種画像が表示される。インタフェース408は、書き換え可能な不揮発性メモリや外付けHDD等の記憶部である外部記憶装置422が接続されている。
A
なお本実施形態では、コンピュータ読み取り可能な記録媒体がHDD404であり、HDD404にプログラム430が格納される場合について説明するが、これに限定するものではない。プログラム430は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体であれば、いかなる記録媒体に記録されていてもよい。
Note that in this embodiment, a case will be described in which the computer-readable recording medium is the
例えば、プログラム430を供給するための記録媒体としては、ROM402、記録ディスク431、外部記憶装置422等を用いてもよい。具体例を挙げて説明すると、記録媒体として、フレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、CD-ROM、CD-R、磁気テープ、不揮発性メモリ、ROM等を用いることができる。
For example, as a recording medium for supplying the
また説明は省略するが、各関節J1~J3には、各関節の回転位置を検出するエンコーダと、各関節にかかるトルクを検出するトルクセンサとが一体となったセンサ部221~223が設けられている。上述したセンサ部221~223は、インタフェース413及びバス410を介してCPU401と通信可能な構成となっている。CPU401は、各センサ部221~233からの検出値を用いて、各リンクの位置をフィードバック制御することができる。またトルクセンサにより作業者の600がロボットアーム本体200またはロボットハンド本体300に接触した際に各関節にかかるトルクを検出することで、作業者600との接触を検出することができる。
Further, although the description is omitted, each joint J1 to J3 is provided with
次に本実施形態における制御フローについて図3、図4を用いて詳述する。図3は本実施形態における制御フローを表したフローチャートである。図4は図3のフローチャートの各ステップにおけるロボットシステム100と作業者600の状態図である。実施形態ロボットシステム100は、作業者600の位置によって作業1、作業2を選択的に実行する。作業1は、ワークWを組立て、もしくはツールなどにより加工し、物品Mを製造する作業である。作業2は、製造した物品Mを作業者600に受け渡す作業である。また図3を用いて述べる制御フローは、ロボットシステム100がワークWに対して組立てや加工などを行い物品Mの製造を行っている最中に実行されるものとする。
Next, the control flow in this embodiment will be explained in detail using FIGS. 3 and 4. FIG. 3 is a flowchart showing the control flow in this embodiment. FIG. 4 is a state diagram of the
図3より、まずS101にてエリア801に作業者600が存在しているかどうか検出する。エリア801はロボットシステム100のすぐ近くのエリアであるため、ロボットシステム100の動作によっては作業者600に危険が及ぶ場合がある。そのためS101:YESにより、エリア801にて作業者600の検出がされた場合は、S102に進み、即座にロボットシステム100を停止し、ロボットシステム100による作業を中止する(図4-1(a))。これにより作業者600の安全を確保する。
Referring to FIG. 3, first, in S101, it is detected whether the
S101:NOより、エリア801にて作業者600が検出されなければ、S103に進み、エリア802に作業者600が存在しているかどうか検出する。エリア802は、作業者600の安全が確保されつつ、ロボットシステム100と作業者600とが協働するエリアである。よってS103:YESより、エリア802にて作業者600を検出するとS104に進む。
If the
S104では、作業者600に受け渡す物品Mが出来ているか判定する。S104:NOより物品Mが無い場合は後述するS108に進む。S104:YESより物品Mが出来ている場合はS105に進む。
In S104, it is determined whether the article M to be delivered to the
S105では、ロボットハンド本体300により物品Mを把持し、ロボットシステム100の各関節を所定の速度で動作させ、作業者600にロボットシステム100の所定の部位となるロボットハンド本体300を接近させる(図4-1(b))。また、接近を行う際はセンサ部221~223のトルクセンサの検出値を各関節の制御にフィードバックする力制御を実行する。こうすることでエリア802のどの位置に作業者600が存在していても物品Mを受け渡すことができる。受け渡しの際は、所定の条件、例えばセンサ部221~223のトルクセンサにて物品Mを作業者600が受け取ろうとするときに生じる力の変化を検出することで物品Mの受け渡しがなされたかどうか判定する。
In S105, the robot hand
作業者600へ物品Mの受け渡しが行われた、と判定するとS106に進み、現在時点の製造が完了した物品Mを全て作業者600に受け渡したかどうか判定する。S106:NOであれば、S105の直前に戻り、物品Mの受け渡しを継続する。S106:YESであればS110に進む。
If it is determined that the article M has been delivered to the
S103:NOより、エリア802にて作業者600が検出されなければ、S107に進み、エリア803に作業者600が存在しているかどうか検出する。S107:YESよりエリア803で作業者600を検出すれば、S108に進む。
S103: If NO, if the
エリア803は、ロボットシステム100に対して、ロボットシステム100が作業者600の検出を行うことができる範囲の内、作業者600と協働を行うエリアよりも遠いエリアである。よって、作業者600が比較的近い位置にはいるが、作業者600とは協働することができないアリアとなる。そのため、S108では作業者600の安全性を確保しつつワークWの作業を進めて効率化をはかるべく、ロボットアーム本体200の各関節を所定の速度以下で動作させワークWに対する組立てや加工を行う(図4-2(c))。同様にS104:NOであればS108にて所定の速度以下で各関節を動作させ、ワークWに対する作業を行う。S104に進んでいる時点で、エリアセンサ800が作業者600を検出できるエリア内に作業者600が存在していると判定できるため、作業者600の安全性を確保しつつワークWの作業を行わせる。
The
所定の速度とは万が一作業者600にロボットアーム本体200およびロボットハンド本体300が接触しても作業者600に危険が及ぶことが低減された速度である。こうすることで、作業者600の安全性を確保しつつ、ワークWに対する作業を行うことができる。そしてS110に進む。
The predetermined speed is a speed at which the danger to the
S107:NOよりエリア803にて作業者600が検出されなければ、エリア801、802、803で作業者600が存在していないと判定でき、S109に進む。S109では、ロボットシステム100の周りにおいて、作業者600が存在していないと判定できるため、ワークWに対する作業を所定の速度よりも高速で各関節を動作させて実行する(図4-2(d))。各エリアにおいて作業者600が存在していないため、作業者600の安全を確保されており、ロボットシステム100を高速で動作させることが可能となる。そしてS110に進む。
S107: If the
S110では、あらかじめ定められた所定数、物品Mを製造したか判定する。所定数製造していなければ、S110:NOよりS101の直前に戻り再度作業者600の検出およびワークWに対する作業を実行する。
In S110, it is determined whether a predetermined number of articles M have been manufactured. If the predetermined number of products have not been manufactured, S110: NO returns to immediately before S101, and the
所定数、物品Mの製造が行われていれば、S110:YESよりS111に進む。S111では物品Mが所定数、作業者600に受け渡されたかどうか判定する。受け渡されていなければS111:NOより、S101の直前に戻り、作業者600の検出および物品Mの受け渡しを行う。所定数、物品Mを作業者600に受け渡していればS111:YESより制御フローを終了する。
If a predetermined number of articles M have been manufactured, the process proceeds from S110: YES to S111. In S111, it is determined whether a predetermined number of articles M have been delivered to the
以上、本実施形態では、物品Mを受け渡すエリア(協働を行うエリア)となるエリア802のどの場所に作業者600が居ても物品Mを受け渡すことができる。よってロボット装置と作業者とがやりとりを行う作業の作業効率を向上させることができる。また、ロボットハンド本体300が作業者600に接近するため、ワークの受け渡しに関して作業者600の移動を低減することができ、さらに作業効率を向上させることができる。
As described above, in this embodiment, the article M can be delivered no matter where the
また、作業者600がロボットシステム100に比較的近い位置かつ、協働を行うことができない位置に居ても、ロボットシステム100の動作速度を低減させることで、ワークWに対する作業を行うことができ、作業効率を向上させることができる。
Further, even if the
また、ロボットシステム100を停止させるエリア、ロボットシステム100と作業者600との協働を行うエリア、ロボットシステム100の動作を制限させてワークWに対する作業を行うエリア、とエリアを複数設定している。このようにエリアを複数用意することで、作業者600が存在する場所に合わせて適切な動作をロボットシステム100に行わせることができ、作業者600の安全の確保及び作業効率の向上を図ることができる。
In addition, multiple areas are set, including an area where the
また本実施形態の変形例を図5に示す。図5のロボットシステム100は、所定数物品Mを載置することが可能な台車900を備えている。図5(a)より、ロボットアーム本体200は、上述したように作業者600の安全が確保されている場合、ワークWに対する作業を行う。そして、製造された物品Mは台車900に載置していく。
Further, a modification of this embodiment is shown in FIG. The
そして、所定数物品Mが台車900に載置され、作業者600をエリア802にて検出すると、図5(b)のようにロボットアーム本体200が台車900を作業者600に向けて接近させる。こうすることで、製造された物品Mをまとめて作業者600に受け渡すことができるので、さらなる作業効率の向上を図ることが可能となる。
Then, when a predetermined number of articles M are placed on the
台車900に荷重を検出できるセンサを搭載し、制御装置400と無線通信可能に構成することで、物品Mの有無を検出して制御装置400に送信することができ、物品Mの受け渡しが実行されたかを確認することができる。また、台車900に受渡完了スイッチを搭載し、物品Mの受け渡しが完了すれば、作業者600に受渡完了スイッチを押下させることで、物品Mの受け渡しの実行を確認しても良い。
By mounting a sensor that can detect the load on the
図3のフローチャートを用いて説明すると、S104にて物品Mが所定数、台車900に載置されたか確認する。そして、S105にて台車900を作業者600に接近させておく。そしてS106にて物品Mの受け渡しが完了したかを、上述したセンサ、または受渡完了スイッチの押下により確認する。以上より台車900を用いて物品Mの受渡の確認を行うことが可能となる。
To explain using the flowchart of FIG. 3, in S104 it is checked whether a predetermined number of articles M have been placed on the
(第2の実施形態)
上述した第1の実施形態では、光学式のエリアセンサを用いて作業者の検出を行っていたがこれに限られない。例えば、撮像装置などを用いたビジョンセンサでも本発明は適用可能である。以下で詳述する。
(Second embodiment)
In the first embodiment described above, the worker is detected using an optical area sensor, but the present invention is not limited to this. For example, the present invention is also applicable to a vision sensor using an imaging device or the like. This will be explained in detail below.
以下では、第1の実施形態とは異なるハードウェアや制御系の構成の部分について図示し説明する。また、第1の実施形態と同様の部分については上記と同様の構成ならびに作用が可能であるものとし、その詳細な説明は省略するものとする。 Below, parts of the hardware and control system configuration that are different from those in the first embodiment will be illustrated and explained. Furthermore, it is assumed that the same configuration and operation as described above are possible for the same parts as in the first embodiment, and detailed explanation thereof will be omitted.
図6は本実施形態におけるロボットシステム100の概略図を示している。図6(a)はXYZ座標系のXZ平面の平面図である。図6(b)はXYZ座標系のYZ平面の平面図である。第1の実施形態と異なる点は、ビジョンセンサ810が設けられている点である。
FIG. 6 shows a schematic diagram of the
図6(a)より、ビジョンセンサ810は、パン・チルト・ズームが可能なパンチルトカメラである。ビジョンセンサ810は、不図示の撮像部を、パン方向、チルト方向に駆動させることで撮像視点を変更し、作業者600の検出を行うことができる。また画像処理により3次元計測を行うことで、作業者600との距離を測定できるものとする。
As shown in FIG. 6A, the
図6(b)より、ビジョンセンサ810は、ロボットアーム200に設けられており、エリア801~803における作業者600の位置をリアルタイムで検出する。さらに画像処理を行うことで作業者600の頭部や手の位置を検出し、制御装置400へ送信するセンサである。
As shown in FIG. 6(b), a
次に本実施形態における制御フローについて図7、図8を用いて詳述する。図7は本実施形態における制御フローを表したフローチャートである。第1の実施形態と異なる点はS105の代わりにS205のステップが設計されている点である。図8はS205における状態図である。以下説明の簡略化のため、S205のみを詳述する。 Next, the control flow in this embodiment will be described in detail using FIGS. 7 and 8. FIG. 7 is a flowchart showing the control flow in this embodiment. The difference from the first embodiment is that step S205 is designed instead of S105. FIG. 8 is a state diagram at S205. In order to simplify the explanation below, only S205 will be explained in detail.
S205では、ビジョンセンサ810により、作業者600の手の位置を検出する。そして作業者600の手の近傍に物品Mが接近するようにロボットアーム本体200を制御する(図8)。
In S205, the
こうすることで、作業者600が受け取りやすい位置に物品Mを接近させることができる。さらに、手を検出して接近させるので、作業者600の頭部を避けてロボットハンド本体300を作業者600に接近させることができる。さらに作業者600の安全を確保するならば、作業者600の頭部もしくは顔を常に検出しておき、手が作業者600の頭部もしくは顔に対して所定の距離以下まで接近した場合には、物品Mの受け渡しを中断する。これにより作業者600の安全を確保することができる。
By doing so, the article M can be brought closer to a position where the
(第3の実施形態)
上述した第1の実施形態、第2の実施形態では、ロボットアーム本体200が伸長することで作業者600に物品Mの受け渡しを行ったがこれに限られない。例えば、ロボットアーム本体200にホイール等の移動機構を設け、ロボットアーム本体200そのものが作業者600に接近し、ワークの受け渡しを行ってもかまわない。以下で詳述する。
(Third embodiment)
In the first and second embodiments described above, the article M is delivered to the
以下では、第1の実施形態、第2の実施形態とは異なるハードウェアや制御系の構成の部分について図示し説明する。また、第1の実施形態、第2の実施形態と同様の部分については上記と同様の構成ならびに作用が可能であるものとし、その詳細な説明は省略するものとする。 Below, parts of the hardware and control system configuration that are different from the first embodiment and the second embodiment will be illustrated and explained. Furthermore, it is assumed that portions similar to those in the first embodiment and the second embodiment can have the same configuration and operation as described above, and detailed explanation thereof will be omitted.
図9は本実施形態におけるロボットシステム100の概略図を示している。図9(a)はXYZ座標系のXZ平面の平面図である。図9(b)はXYZ座標系のYZ平面の平面図である。第1の実施形態と異なる点は、ロボットアーム本体200にホイール230が設けられている点と、ビジョンセンサ820、ビジョンセンサ820が監視するエリア804が設けられている点である。
FIG. 9 shows a schematic diagram of the
図8(a)(b)より、ビジョンセンサ820はビジョンセンサ820と同様に、パン・チルト・ズームが可能なパンチルトカメラである。ビジョンセンサ820は、不図示の撮像部を、パン方向、チルト方向に駆動させることで撮像視点を変更し、作業者600の検出を行うことができる。また画像処理により3次元計測を行うことで、作業者600との距離を測定できるものとする。エリア804は、ロボットアーム本体200に対してエリア801~803よりも外側のエリアである。
As shown in FIGS. 8A and 8B, the
ホイール230は不図示のモータが設けられており、モータによりホイール230が駆動されることで、ロボットアーム本体200が自走する。
The
ここで、ロボットシステム200によりワークWへの作業中、エリア802に作業者600の侵入が無く、所定数、物品Mの製造が完了し、台車900に載置され、残す作業は、物品Mを作業者600に受け渡す作業である場合を考える。その際、エリア802に作業者600が侵入するのを待つよりかは、エリア804で作業者600に受渡を行った方が良い。以下では、エリア804での物品Mの受け渡しについて詳述する。
Here, while the
図10は本実施形態における制御フローを表したフローチャートである。前提として、所定数、物品Mの製造が完了し、台車900に載置され、残す作業は、物品Mを作業者600に受け渡す作業であるものとする。
FIG. 10 is a flowchart showing the control flow in this embodiment. It is assumed that a predetermined number of articles M have been manufactured and placed on the
まずS301より、ビジョンセンサ820により、エリア804に作業者600が存在するかどうか判定する。エリア804に作業者600が存在していない場合は、S301:NOより、S302に進み、その場で所定時間待機し、再度S301にて作業者600の検出を行う。
First, in S301, the
エリア804で作業者600を検出すれば、S301:YESより、S303に進み、ロボットアーム本体200を、ホイール230を用いて、作業者600に接近させる。その際、ロボットハンド本体300により台車900もロボットアーム本体200と共に作業者600に接近させる。図11はS303における状態図である。
If the
ロボットアーム本体200と台車900を接近させる際は、万が一作業者に接触しても怪我がないよう、所定の速度以下で接近させる。また、ビジョンセンサ810を用いて、接近により、作業者600がエリア802に存在するように接近させ、エリア801に作業者600が存在しないようにする。
When the robot arm
そしてS304で、製造した物品Mが全て作業者Mに受けわたされたか判定する。判定の方法は第1の実施形態と同様である。S304:NOであれば、S305に進み、作業者600の近辺で所定時間待機し、再度S304の直前まで戻り、物品Mが受け渡されたか判定する。
Then, in S304, it is determined whether all of the manufactured articles M have been handed over to the worker M. The determination method is the same as in the first embodiment. S304: If NO, the process advances to S305, waits for a predetermined time near the
物品Mが全て作業者600に受け渡されれば、S304:YESより、S306に進み、ワークWの加工を行う作業台700の近辺まで、ロボットアーム本体200と台車900とを戻し、フローを終了する。
If all the articles M have been handed over to the
以上本実施形態により、さらに早く物品Mの受け渡しを作業者600に行うことができるため、作業の効率化を図ることができる。また、複数のセンサを用いて作業者600の検出を行うため、早めに作業者600を検出することで、作業者600の待ち時間が少ない、スムーズな受渡を実現できる。
As described above, according to this embodiment, the article M can be delivered to the
上述した種々の実施形態の処理手順は具体的には制御装置400により実行されるものとして説明した。しかし、上述した機能を実行可能なソフトウェアの制御プログラムおよびそのプログラムを記録した記録媒体を外部入力装置500に搭載させて実施しても良い。
The processing procedures of the various embodiments described above have been specifically described as being executed by the
従って上述した機能を実行可能なソフトウェアの制御プログラムおよびそのプログラムを記録した記録媒体、通信装置は本発明を構成することになる。 Therefore, a software control program capable of executing the above-mentioned functions, a recording medium on which the program is recorded, and a communication device constitute the present invention.
また、上記実施形態では、コンピュータで読み取り可能な記録媒体がROM或いはRAMであり、ROM或いはRAMに制御プログラムが格納される場合について説明したが、本発明はこのような形態に限定されるものではない。 Furthermore, in the above embodiments, the computer-readable recording medium is ROM or RAM, and the control program is stored in the ROM or RAM, but the present invention is not limited to such a form. do not have.
本発明を実施するための制御プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体であれば、いかなる記録媒体に記録されていてもよい。例えば、制御プログラムを供給するための記録媒体としては、HDD、外部記憶装置、記録ディスク等を用いてもよい。 The control program for implementing the present invention may be recorded on any computer-readable recording medium. For example, as a recording medium for supplying the control program, an HDD, an external storage device, a recording disk, etc. may be used.
(その他の実施形態)
また上述した種々の実施形態では、ロボットアーム本体200が複数の関節を有する多関節ロボットアームを用いた場合を説明したが、関節の数はこれに限定されるものではない。ロボット装置の形式として、垂直多軸構成を示したが、パラレルリンク型など異なる形式の関節においても上記と同等の構成を実施することができる。
(Other embodiments)
Further, in the various embodiments described above, a case has been described in which the robot arm
また上述した種々の実施形態は、制御装置に設けられる記憶装置の情報に基づき、伸縮、屈伸、上下移動、左右移動もしくは旋回の動作またはこれらの複合動作を自動的に行うことができる機械に適用可能である。 Furthermore, the various embodiments described above can be applied to a machine that can automatically perform expansion/contraction, bending/stretching, vertical movement, left/right movement, or turning operations, or a combination of these operations, based on information stored in a storage device provided in a control device. It is possible.
なお本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で多くの変形が可能である。また、本発明の実施形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施形態に記載されたものに限定されない。例えば本発明のロボットシステムをアミューズメント分野で適用することも可能である。 Note that the present invention is not limited to the embodiments described above, and many modifications can be made within the technical idea of the present invention. Further, the effects described in the embodiments of the present invention are merely a list of the most preferable effects resulting from the present invention, and the effects according to the present invention are not limited to those described in the embodiments of the present invention. For example, it is also possible to apply the robot system of the present invention in the field of amusement.
100 ロボットシステム
200 ロボットアーム本体
201~202 リンク
210 基台
211~213 モータ
221~223 センサ
230 ホイール
300 ロボットハンド本体
400 制御装置
500 外部入力装置
600 作業者
700 作業台
800 エリアセンサ
801、802、803、804 エリア
900 台車
100
Claims (27)
作業者を検出するセンサと、
前記ロボットを制御する制御装置と、を備えたロボットシステムの制御方法であって、
前記制御装置は、
前記センサにより第2エリアより前記ロボットに近い第1エリアにて前記作業者を検出した場合、前記ロボットの所定部位を前記作業者に接近させるように制御し、前記センサにより前記第2エリアにおいて前記作業者を検出した場合、前記ロボットが実行している作業を継続する、
ことを特徴とする制御方法。 robot and
A sensor that detects a worker;
A control method for a robot system, comprising: a control device for controlling the robot;
The control device includes:
When the sensor detects the worker in the first area closer to the robot than the second area , the robot is controlled to move a predetermined part of the robot closer to the worker, and the sensor detects the worker in the second area. If a worker is detected, the robot continues the work being performed;
A control method characterized by:
前記制御装置は、
前記第1エリアにおいて前記作業者を検出した場合、前記作業を中断して前記所定部位を前記作業者に接近させる、
ことを特徴とする制御方法。 In the control method according to claim 1,
The control device includes:
If the worker is detected in the first area, interrupting the work and bringing the predetermined part closer to the worker;
A control method characterized by:
前記制御装置は、
前記ロボットを力制御することで前記所定部位を前記作業者に接近させる、
ことを特徴とする制御方法。 The control method according to claim 1 or 2,
The control device includes:
force-controlling the robot to bring the predetermined part closer to the worker;
A control method characterized by:
前記制御装置は、
前記センサにより前記第1エリアおよび前記第2エリアよりも前記ロボットに近い第3エリアにおいて前記作業者を検出した場合、前記ロボットを停止させる、
ことを特徴とする制御方法。 The control method according to any one of claims 1 to 3,
The control device includes:
stopping the robot when the sensor detects the worker in a third area closer to the robot than the first area and the second area ;
A control method characterized by:
前記制御装置は、
前記第1エリア、前記第2エリア、前記第3エリアにおいて前記作業者を検出していない場合、前記作業を、前記第2エリアにおいて前記作業者を検出した状態で実行する速度よりも速い速度で前記作業を実行する、
ことを特徴とする制御方法。 In the control method according to claim 4,
The control device includes:
When the worker is not detected in the first area, the second area, and the third area, the work is performed at a faster speed than the speed at which the worker is detected in the second area. carrying out the said work;
A control method characterized by:
前記制御装置は、
前記作業者が、前記ロボットから前記第2エリアよりも遠い位置に存在し、前記第1エリアおよび前記第2エリアにおいて前記作業者を検出していない場合、前記作業を、前記第2エリアにおいて前記作業者を検出した状態で実行する速度よりも速い速度で前記作業を実行する、
ことを特徴とする制御方法。 The control method according to any one of claims 1 to 5,
The control device includes:
If the worker is located further away from the robot than the second area and the worker is not detected in the first area and the second area, the worker is not detected in the second area. performing the work at a speed faster than the speed at which it would be performed with the worker detected ;
A control method characterized by :
前記第1エリアは、前記作業者が移動でき、前記ロボットと前記作業者とが協働できるエリアである、
ことを特徴とする制御方法。 In the control method according to any one of claims 1 to 6,
The first area is an area where the worker can move and where the robot and the worker can collaborate;
A control method characterized by:
前記制御装置は、
前記所定部位を前記作業者に接近させる場合、前記所定部位の速度を所定値以下にして接近させる、
ことを特徴とする制御方法。 The control method according to any one of claims 1 to 7 ,
The control device includes:
When the predetermined part is brought close to the worker, the speed of the predetermined part is set to be less than or equal to a predetermined value.
A control method characterized by:
前記制御装置は、
前記作業者の第1部位に前記所定部位が接近するように前記ロボットを制御する、
ことを特徴とする制御方法。 The control method according to any one of claims 1 to 8 ,
The control device includes:
controlling the robot so that the predetermined part approaches a first part of the worker;
A control method characterized by:
前記第1部位は、前記作業者の手である、
ことを特徴とする制御方法。 The control method according to claim 9 ,
the first part is the worker's hand;
A control method characterized by:
前記制御装置は、
前記所定部位を前記作業者に接近させる場合、前記作業者の第2部位に前記所定部位が接近しないように前記ロボットを制御する、
ことを特徴とする制御方法。 The control method according to any one of claims 1 to 10 ,
The control device includes:
when bringing the predetermined part close to the worker, controlling the robot so that the predetermined part does not approach a second part of the worker;
A control method characterized by:
前記制御装置は、
前記所定部位が前記第2部位に所定値以下まで接近した場合、前記所定部位の接近を中断する、
ことを特徴とする制御方法。 The control method according to claim 11 ,
The control device includes:
If the predetermined part approaches the second part to a predetermined value or less, interrupting the approach of the predetermined part;
A control method characterized by:
前記第2部位は、前記作業者の頭部である、
ことを特徴とする制御方法。 The control method according to claim 11 or 12 ,
The second part is the head of the worker,
A control method characterized by:
前記制御装置は、
所定条件を満たした状態で前記第1エリアにて前記作業者を検出した場合、前記所定部位を前記作業者に接近させる、
ことを特徴とする制御方法。 The control method according to any one of claims 1 to 13 ,
The control device includes:
When the worker is detected in the first area with a predetermined condition being met, bringing the predetermined part closer to the worker;
A control method characterized by:
前記制御装置は、
前記所定条件を満たしていない状態で、前記第1エリアにて前記作業者を検出した場合、前記ロボットの動作を制限した状態で前記作業を継続する、
ことを特徴とする制御方法。 In the control method according to claim 14 ,
The control device includes:
If the worker is detected in the first area in a state where the predetermined conditions are not met, the work is continued with the robot's movements restricted;
A control method characterized by:
前記制御装置は、
前記作業として前記ロボットにより対象物の加工を実行し、前記所定条件は前記作業者に受け渡す物品が製造された場合である、
ことを特徴とする制御方法。 The control method according to claim 14 or 15 ,
The control device includes:
As the work, the robot executes processing of the object, and the predetermined condition is a case where an article to be delivered to the worker is manufactured.
A control method characterized by:
前記制御装置は、
前記所定部位を前記作業者に接近させることで前記物品を前記作業者に受け渡す、
ことを特徴とする制御方法。 In the control method according to claim 16 ,
The control device includes:
delivering the article to the worker by bringing the predetermined part close to the worker;
A control method characterized by:
前記ロボットには力センサが設けられており、
前記制御装置は、
前記力センサに基づき、前記物品の受け渡しが為されたか否かを判定する、
ことを特徴とする制御方法。 In the control method according to claim 17 ,
The robot is provided with a force sensor,
The control device includes:
determining whether or not the article has been delivered based on the force sensor;
A control method characterized by:
前記ロボットは移動でき、
前記制御装置は、
前記ロボットを移動させることで前記所定部位を前記作業者に接近させる、
ことを特徴とする制御方法。 The control method according to any one of claims 1 to 18 ,
The robot is movable;
The control device includes:
moving the robot to bring the predetermined part closer to the worker;
A control method characterized by:
前記ロボットは移動でき、
前記第1エリアと前記第2エリアと前記第3エリアは前記ロボットと共に移動する、
ことを特徴とする制御方法。 In the control method according to claim 4 or 5 ,
The robot is movable;
the first area, the second area, and the third area move together with the robot;
A control method characterized by:
前記制御装置は、
前記ロボットを移動させることで前記所定部位を前記作業者に接近させる場合、前記ロボットの移動によって前記第3エリアに前記作業者が位置しないように、前記ロボットを制御する、
ことを特徴とする制御方法。 The control method according to claim 20 ,
The control device includes:
when moving the robot to bring the predetermined part closer to the worker, controlling the robot so that the worker is not located in the third area due to the movement of the robot;
A control method characterized by:
前記ロボットシステムは台車を備えており、
前記制御装置は、
前記所定部位により、前記台車を前記作業者に接近させる、
ことを特徴とする制御方法。 The control method according to any one of claims 1 to 21 ,
The robot system includes a trolley,
The control device includes:
causing the trolley to approach the worker by the predetermined portion;
A control method characterized by:
前記センサは光センサまたは撮像装置であり、前記所定部位はエンドエフェクタである、
ことを特徴とする制御方法。 The control method according to any one of claims 1 to 22 ,
The sensor is an optical sensor or an imaging device, and the predetermined part is an end effector.
A control method characterized by:
作業者を検出するセンサと、
前記ロボットを制御する制御装置と、を備えたロボットシステムであって、
前記制御装置は、
前記センサにより第2エリアより前記ロボットに近い第1エリアにて前記作業者を検出した場合、前記ロボットの所定部位を前記作業者に接近させるように制御し、前記センサにより前記第2エリアにおいて前記作業者を検出した場合、前記ロボットが実行している作業を継続する、
ことを特徴とするロボットシステム。 robot and
A sensor that detects a worker;
A robot system comprising: a control device for controlling the robot;
The control device includes:
When the sensor detects the worker in the first area closer to the robot than the second area , the robot is controlled to move a predetermined part of the robot closer to the worker, and the sensor detects the worker in the second area. If a worker is detected, the robot continues the work being performed;
A robot system characterized by:
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