JP7444708B2 - ロボットシステム及びガイド装置 - Google Patents

Description

本発明は、ロボットシステム及びガイド装置に関する。

ロボットを用いて製品組み立て等の各種作業を実行するロボットシステムは、ロボット、ロボット制御装置と共に、ワークを搭載する台車を含む各種周辺機器を含んでいる。ワークを配置するための台或いは台車を含むロボットシステムが、例えば、特許文献１及び特許文献２に記載されている。

特開２０１１－１２１４０５号公報 特開２０１０－８９２２８号公報

ロボットシステムにおいて、ロボットの周囲にワークを搭載した台車を固定するためガイド装置が用いられる場合がある。このようなロボットシステムでは、作業内容やワークの種類に依存してサイズの異なる複数種類の台車が使用されることが想定される。サイズの異なる様々な台車に対応することができるロボットシステム及びガイド装置が望まれている。

本開示の一態様は、所定方向において互いに近接又は離間可能に構成された一対の台車ガイドと、該一対の台車ガイドの一方を他方に対して移動させることで前記一対の台車ガイドの前記所定方向における間隔を変更するためのアクチュエータとを備えるガイド装置と、所定の可動部位に視覚センサを搭載したロボットと、前記ロボットの動作を制御するロボット動作制御部と、前記ロボット動作制御部を介して前記ロボットを動作させて前記視覚センサで台車を撮像することにより得られる画像に基づいて、前記所定方向における前記台車の幅を検出する台車幅検出部と、検出された前記台車の幅に応じて、前記一対の台車ガイドの間に前記台車を配置することができるように、前記アクチュエータを作動させて前記一対の台車ガイドの間隔を調整するガイド装置間隔調整部と、を具備し、前記一対の台車ガイドの各々は、前記間隔が調整された前記一対の台車ガイドの間に配置された前記台車の脚部を、前記ガイド装置側に引き寄せてクランプするように作動するロータリクランプシリンダを備える、ロボットシステムである。

本開示の別の態様は、ロボットシステムにおいて用いられるガイド装置であって、所定方向において互いに近接又は離間可能に構成された一対の台車ガイドと、前記一対の台車ガイドの一方を他方に対して移動させることで前記一対の台車ガイドの前記所定方向における間隔を変更するためのアクチュエータと、前記一対の台車ガイドの各々に配置されたロータリクランプシリンダであって、前記一対の台車ガイドの間に配置された台車の脚部を、前記所定方向と直交する方向において前記一対の台車ガイド側に引き寄せてクランプするように作動するロータリクランプシリンダと、を備え、前記ロボットシステムは、台車幅検出部により検出された前記所定方向における前記台車の幅に基づいて、前記一対の台車ガイドの間に前記台車を配置することができるように前記アクチュエータを作動させて前記一対の台車ガイドの間隔を調整するための駆動信号を生成するガイド装置間隔調整部を具備し、前記アクチュエータは、前記ガイド装置間隔調整部からの前記駆動信号にしたがって、前記一対の台車ガイドの前記所定方向における間隔を変更する、ガイド装置である。

上記構成によれば、幅の異なる複数種類の台車に自動的に対応し、１つのガイド装置で幅の異なる台車を固定することが可能となる。

添付図面に示される本発明の典型的な実施形態の詳細な説明から、本発明のこれらの目的、特徴および利点ならびに他の目的、特徴および利点がさらに明確になるであろう。

一実施形態に係るロボットシステムの構成を表す図である。 ロボットシステムの制御系の構成を表すブロック図である。 台車位置決め処理を表すフローチャートである。 ビジョン検出機能による台車の幅の検出動作を表す図であって、カメラにより台車の右脚部を検出する状態を表す。 ビジョン検出機能による台車の幅の検出動作を表す図であって、カメラにより台車の左脚部を検出する状態を表す。 ガイド装置の斜視図である。 ガイド装置が幅の異なる２種類の台車を位置決めする状態を表す斜視図である。 ガイド装置が幅の異なる２種類の台車を位置決めする状態を後方側から見た図である。 ガイド装置が幅の異なる２種類の台車を位置決めする状態を表す側面図である。 ロータリクランプシリンダのアームの付近を右側よりみた場合の側面図である。 ロータリクランプシリンダのアームの付近を前方側より見た図である。 ガイド装置が、脚部の太さ６０ｍｍの台車をクランプする状態を説明するための図である。 ガイド装置が、脚部の太さ５０ｍｍの台車をクランプする状態を説明するための図である。 一対の台車ガイドの間に定義されるロボット干渉エリアを表す図である。 ビジョン検出機能による台車の姿勢の検出動作を表す図であって、カメラにより台車の天板の右後方部のコーナを検出する状態を表す。 ビジョン検出機能による台車の姿勢の検出動作を表す図であって、カメラにより台車の天板の左後方部のコーナを検出する状態を表す。

次に、本開示の実施形態について図面を参照して説明する。参照する図面において、同様の構成部分または機能部分には同様の参照符号が付けられている。理解を容易にするために、これらの図面は縮尺を適宜変更している。また、図面に示される形態は本発明を実施するための一つの例であり、本発明は図示された形態に限定されるものではない。

図１は、一実施形態に係るロボットシステム１００の構成を表す図である。ロボットシステム１００は、所定の可動部位（アーム先端部）に視覚センサとしてのカメラ２を搭載したロボット１０と、ロボット１０を制御するロボット制御装置５０と、台車９０を固定して位置決めするためのガイド装置７０と、を備える。以下では、説明の便宜のため、ガイド装置７０を基準としてクランプすべき台車９０が置かれる側を前方、その反対方向を後方とし、また、ガイド装置７０から台車９０を見た場合を基準として左右方向を図１の通り定義する（他の図においても同様とする）。

ロボット１０は、ここでは垂直多関節ロボットとして記載されているが、他のタイプのロボットでも良い。カメラ２は、２次元画像を撮像するカメラでも良く、或いは、距離画像や対象物の３次元点群を取得する３次元センサであっても良い。本実施形態では、カメラ２は２Ｄカメラであるものとする。ロボット制御装置５０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、記憶装置、操作部、表示部、入出力インタフェース、ネットワークインタフェース等を有する一般的なコンピュータとしての構成を有していても良い。

ガイド装置７０は、作業空間に固定されたロボット座標系において、ロボット１０に対し既知の所定位置に配置されている。ガイド装置７０は、ロボット制御装置５０に接続され、ロボット制御装置５０からの制御により、一対の台車ガイド１７０、２７０（図６参照）の間隔（左右方向の間隔）を調整可能に構成されている。当該構成において、ロボットシステム１００では、カメラ２で台車９０を撮像した画像に基づいて対象物を検出する機能（以下、このような機能をビジョン検出機能とも記載する）により台車９０の左右方向の幅（以下、左右方向の幅を単に幅とも記載する）を検出し、検出された台車９０の幅に応じてガイド装置７０の一対の台車ガイド１７０、２７０の間隔を調整する。

そして、作業者は、間隔が調整されたガイド装置７０の台車ガイド１７０、２７０に沿って、台車９０を台車ガイド１７０、２７０の間に進入させ（図１中矢印方向）、台車９０を台車ガイド１７０、２７０の間に配置する。次に、作業者は、ガイド装置７０のロータリクランプシリンダ７２ａ、７２ｂ（図６参照）を閉じるよう作動させることで、台車９０をガイド装置７０に対してクランプする（すなわち、台車９０をガイド装置７０に対して固定する）。これにより、台車９０が所定位置に位置決めされる。以後、ロボット１０は、台車９０上に置かれたワーク（不図示）に対する各種の作業を実行可能となる。

図２は、ロボットシステム１００の制御系の構成を表すブロック図である。図２に示すように、ロボット制御装置５０は、ロボット動作制御部５１と、台車幅検出部５２と、ガイド装置間隔調整部５４とを備える。また、ロボット動作制御部５１は、台車位置姿勢検出部５３を更に備えていても良い。ガイド装置７０は、所定方向において互いに近接又は離間可能に構成された一対の台車ガイド１７０、２７０と、一対の台車ガイド１７０、２７０の一方を他方に対して移動させることで一対の台車ガイド１７０、２７０の間隔を変更するためのアクチュエータ７１と、一対の台車ガイド１７０、２７０の各々に配置されたロータリクランプシリンダであって、外部からの信号に応じて、一対の台車ガイド１７０、２７０の間に配置された台車９０の脚部を、上記所定方向と直交する方向において一対の台車ガイド１７０、２７０側に引き寄せてクランプするように作動するロータリクランプシリンダ７２（７２ａ、７２ｂ）と、を備える。

ロボット動作制御部５１は、動作プログラムに記述された指令に従ってロボット１０の動作を制御する。台車幅検出部５２は、ロボット動作制御部５１を介してロボット１０を動作させてカメラ２で台車９０を撮像することにより得られた画像に基づいて、台車９０の幅を検出する。ガイド装置間隔調整部５４は、検出された台車９０の幅に応じて、一対の台車ガイド１７０、２７０の間に台車９０を配置することができるように、アクチュエータ７１を駆動して一対の台車ガイド１７０、２７０の間隔を調整する。ロータリクランプシリンダ７２は、外部からの信号により作動し、一対の台車ガイド１７０、２７０の間に配置された台車９０をクランプする。台車位置姿勢検出部５３は、カメラ２を用いたビジョン検出機能により台車９０の位置及び姿勢を検出し、台車９０がロボット１０と干渉し得る所定の領域（ロボット干渉エリアＡ１（図１４参照））に侵入している場合や、台車９０の姿勢の所定の姿勢からの差異が所定の閾値よりも大きい場合にアラーム信号を出力する。

図３は、ロボット制御装置５０のＣＰＵ５５の制御の下で実行される台車位置決め処理を表すフローチャートである。本台車位置決め処理を開始するに当たり、作業者は、ガイド装置７０の前方に位置決め対象の台車９０を配置する。例えば、作業者がロボット制御装置５０に対し所定の開始操作を行うことで、或いは、作業者がロボット制御装置５０に接続したスイッチ（不図示）を操作することで、台車位置決め処理を起動する。台車位置決め処理が起動されると、ロボット制御装置５０は、カメラ２を用いたビジョン検出機能により台車９０の幅を検出する（ステップＳ１）。

次に、ステップＳ２では、ガイド装置間隔調整部５４は、検出された台車９０の幅に応じて、アクチュエータ７１を駆動制御し、一対の台車ガイド１７０、２７０の間隔を調整する（ステップＳ２）。ガイド装置間隔調整部５４は、作業者が台車９０を一対の台車ガイド１７０、２７０に沿って一対の台車ガイド１７０、２７０の間にスムーズに進入させ配置することができるように、一対の台車ガイド１７０、２７０の間隔よりもある程度大きな値（台車９０の幅に所定値を加えた値）に設定する。

台車９０の幅の検出（ステップＳ１）から、ガイド装置７０の間隔の調整（ステップＳ２）への移行は、自動的に行っても良いし、或いは、作業者からのロボット制御装置５０に対する指示入力に応じて行うようにしても良い。これにより、ガイド装置７０の一対の台車ガイドの間隔が、検出された台車９０の幅に合った幅となる。このように、ガイド装置７０の幅の調整が完了すると、作業者は、台車９０をガイド装置７０に向かってガイド装置７０の左右の台車ガイド１７０、２７０に沿ってスムーズに移動させ、確実に台車ガイド１７０、２７０の間に配置できる。台車９０を一対の台車ガイド１７０、２７０の間に配置すると、次に、作業者は、ガイド装置７０の傍らに配置されたスイッチ（バルブ開閉スイッチ）６１を操作することで、ロータリクランプシリンダ７２を作動させる。これにより、台車９０は、ガイド装置７０によりクランプされる（ステップＳ３）。

ステップＳ１におけるビジョン検出機能による台車の幅の検出について、図４及び図５を参照して説明する。台車位置決め処理を開始する前に作業者が台車９０を配置する位置は、ロボット干渉エリアＡ１（図１４参照）よりも前方の位置である。また、作業者は、台車９０の幅方向と左右方向ができるだけ平行となり、また、台車９０の幅方向の中心とガイド装置７０の左右方向の中心とができるだけ一致するように、台車９０を配置する。ここで、ロボット干渉エリアＡ１は、ガイド装置７０の一対の台車ガイド１７０、２７０の間及びその前方の領域を含む、ロボット１０の可動部が進入し得る領域である。台車位置決め処理を開始するに当たり台車９０を位置付けるべき位置を、ロボットシステム１００の設置フロア上にマーキングしておいても良い。

ロボット１０は、カメラ２の光軸が前方を向くようなカメラ２の姿勢で撮像を行うことで、台車９０の幅方向の２つの脚部を検出し、台車９０の左右方向の２つの脚部の間の距離として台車９０の幅を取得する。具体的には、はじめに、ロボット１０は、カメラ２を、例えば、２つの台車ガイド１７０、２７０の間の中央付近から右方向に移動させながら撮像を行うことで、台車９０の右脚の検出を行う。図４には、カメラ２が台車９０の右脚付近を撮像している際の画像１０１を示している。台車幅検出部５２は、色情報を用いた物体領域検出、パターンマッチング、エッジ検出等の画像処理手法により、画像１０１内で、右脚部１１１を検出すると共に、右脚部１１１の右端エッジ（外側のエッジ）１１１ａを検出する。なお、エッジ検出処理により脚部のエッジを検出する場合には、画像内で検出されるエッジの長さが所定の長さ（脚を表すものとして十分な長さ）以上の長さを有する場合、当該検出されたエッジが脚部のエッジであると認識するようにしても良い。ロボット１０（ロボット制御装置５０）は、検出される右端エッジ１１１ａを画像内で所定位置（例えば左右方向の中心）に位置付けづけ、その時のロボット１０（アーム先端）のロボット座標系における位置を、右脚部１１１の右端を示す位置として記憶しても良い。

続いて、ロボット１０は、カメラ２を、例えば、２つの台車ガイド１７０、２７０の間の中央付近から左方向に移動させながら撮像を行うことで、台車９０の左脚の検出を行う。図５には、カメラ２が台車９０の左脚部１１２付近を撮像している際の画像１０２を示している。台車幅検出部５２は、色情報を用いた物体領域検出、パターンマッチング、エッジ検出等の画像処理手法により、画像１０２内で、左脚部１１２を検出すると共に、左脚部１１２の左端エッジ１１２ａを検出する。ロボット１０（ロボット制御装置５０）は、検出される左端エッジ１１２ａを画像内で所定位置（例えば左右方向の中心）に位置付けづけ、その時のロボット１０（アーム先端）のロボト座標系における位置を、左脚部１１２の左端を示す位置として記憶しても良い。

そして、ロボット制御装置５０（台車幅検出部５２）は、右端エッジ１１１ａを検出したときのロボット１０（アーム先端）の位置と、左端エッジ１１２ａを検出したときのロボット１０（アーム先端）の位置との間の距離（すなわち、右端エッジ１１１ａと左端エッジ１１２ａ間の距離）を、台車９０の幅として検出する。

次に、ガイド装置７０の構造及び動作の詳細について説明する。図６は、ガイド装置７０を後方側から見た斜視図である。図６に示すように、ガイド装置７０は、左右方向に並べて配置された一対の台車ガイド（第１台車ガイド１７０及び第２台車ガイド２７０）を含む。第１台車ガイド１７０及び第２台車ガイド２７０はそれぞれ作業空間の設置フロアに固定されている。第１台車ガイド１７０には、アクチュエータ７１が搭載されている。アクチュエータ７１の可動ロッド７１ａは、第２台車ガイド２７０のスライド機構（リニアガイド３３０）に連結されている。この構成において、アクチュエータ７１を駆動することで、第２台車ガイド２７０の可動ユニット（可動ユニット２７０Ｂ）がスライドし、第１台車ガイド１７０と第２台車ガイド２７０との間隔を調整することができる。

図６に示すように、第１台車ガイド１７０は、設置フロアに固定される底板１７１と、底板１７１の前方側に伸びる前方部分１７１ｂの内側端部から鉛直上方に立設するように形成された第１ガイド部１７２と、底板１７１の後方側部１７１ａの前方側端部から鉛直上方に立設するように形成された支持板１７３とを含む。支持板１７３は、その上端部分でロータリクランプシリンダ７２ａを固定支持する。底板１７１の後方側部１７１ａの上面に、アクチュエータ７１が搭載されている。アクチュエータ７１は、例えば、電動アクチュエータ（電動シリンダ）である。アクチュエータ７１として、エアシリンダその他のタイプのものが用いられても良い。

第２台車ガイド２７０は、設置フロアに固定される固定ユニット２７０Ａと、固定ユニット２７０Ａに対してスライド機構（リニアガイド３３０）を介して摺動可能に連結された可動ユニット２７０Ｂとを含む。固定ユニット２７０Ａは、設置フロアに固定される第１底板２７１と、第１底板２７１に対して上方に間隔を空け、支持部材２９０（一部にのみ符号を付している）を介して第１底板２７１に取り付けられた第２底板２７２とを有する。第１底板２７１の左側部分の前方端からは前方に伸びる延長部分（図６において不図示）が形成されている。

第２底板２７２は、平板部２７２ａと、平板部２７２ａの後方側端部から上方に立設し、さらにその上端部から前方に湾曲した形状を有する側板部２７２ｂとを有する。第２底板２７２の平板部２７２ａ、側板部２７２ｂの各々には、前後方向に延びる回転軸を有する複数のカムフォロア２８１（一部にのみ符号を付す）が設けられている。平板部２７２ａのカムフォロア２８１は上面側に露出し、可動ユニット２７０Ｂの底板３７１を下側から支持し、底板３７１の左右方向の摺動をガイドする。側板部２７２ｂのカムフォロア２８１のローラ部は、側板部２７２ｂの前方側において、可動ユニット２７０Ｂの底板３７１の後方側の端部を、上方側から支持すると共に、底板３７１の左右方向の摺動をガイドする。

また、第１底板２７１の右端部の前後方向中央部には、第１底板２７１から上方に立設し更に左方向に湾曲して伸びるＬ字状の第１支持部材２７３が固定されている。この第１支持部材２７３の左右方向に延びる平板部分には複数のカムフォロアが取り付けられている。また、第１底板２７１の左端部の前後方向中央部には、第１底板２７１から上方に立設し更に右方向に湾曲して伸びるＬ字状の第２支持部材２７４が固定されている。この第２支持部材２７４の左右方向に延びる平板部分には複数のカムフォロアが取り付けられている。この構成により、第１支持部材２７３及び第２支持部材２７４のカムフォロアは、可動ユニット２７０Ｂの底板３７１を上方から支持すると共に、底板３７１の左右方向の摺動をガイドする。

可動ユニット２７０Ｂは、底板３７１と、底板３７１の左方部分の前方側端部から前方に延びる前方側板状部３７１ｂと、この前方側板状部３７１ｂの右側端部から上方に延びるように形成された第２ガイド部３７２と、底板３７１の右側部分の前方側端部から鉛直上方に立設するように形成された支持板３７３とを有する。支持板３７３は、その上端部分でロータリクランプシリンダ７２ｂを固定支持する。また、底板３７１の下面側には、底板３７１を下側から支持すると共に、その下端部において第１底板２７１の上面を摺動可能な支持部材（図６において不図示）が設けられていても良い。また、第２底板２７２には、この支持部材を案内する案内溝（不図示）が形成されていても良い。

固定ユニット２７０Ａと可動ユニット２７０Ｂは、リニアガイド３３０を介して連結されている。具体的には、リニアガイド３３０のレール３３１は、固定ユニット２７０Ａに固定されており、リニアガイド３３０のブロック３３２は、可動ユニット２７０Ｂに固定されている。更に、ブロック３３２は、アクチュエータ７１の可動ロッド７１ａの先端に固定されたＬ字状の連結部材７１ｂに固定されている。この構成において、アクチュエータ７１の可動ロッド７１ａを進退駆動することで、ブロック３３２をレール３３１に沿って左右方向に移動させること、すなわち、可動ユニット２７０Ｂを左右方向に移動させることが可能となっている。

ロータリクランプシリンダ７２ａ（７２ｂ）は、そのシリンダ本体部が支持板１７３（３７３）に固定され、その可動ロッド７２ａ１（７２ｂ１）が支持板１７３（３７３）に形成された孔を貫通し、可動ロッド７２ａ１（７２ｂ１）が支持板１７３（３７３）に対してその前方側で進退及び回動可能になっている。ロータリクランプシリンダ７２ａ、７２ｂの各々は、可動ロッド７２ａ１、７２ｂ１の先端部にアーム７２ａ２、７２ｂ２が固定されている。ロータリクランプシリンダ７２ａ、７２ｂの各々は、図６に図示した開放状態から、可動ロッド７２ａ１、７２ｂ１を退避する方向（後方側）に移動させると共にアーム７２ａ２、７２ｂ２を図中矢印で示すように回転させることができる。これにより、台車９０の脚部を後方側に引き寄せてクランプすることができる。

ロータリクランプシリンダ７２ａは、例えば、エアシリンダである。この場合、ロータリクランプシリンダ７２ａには、エア供給用のエアホースや、排気用のエアホースが連結され、スイッチ６１は、ロータリクランプシリンダ７２ａを作動させるためのバルブ開閉スイッチである。

ロータリクランプシリンダ７２ａのアーム７２ａ２における、台車９０の脚部を押え付ける面には、アーム７２ａ２が脚部を押え付けるときの衝撃を吸収するためのショックアブソーバとしての機能を担う樹脂シート１７８が取り付けられている。ロータリクランプシリンダ７２ｂのアーム７２ｂ２にも同様に樹脂シート２７８が取り付けられている。樹脂シート１７８（２７８）は、例えば、透明性を有するウレタンシートである。なお、本実施形態では、台車の脚部は矩形状の形状を有し、アーム７２ａ２が押え付ける脚部の面は平坦であるため、樹脂シート１７８として、その表面が平坦な面に形成されたものを用いているが、樹脂シート１７８の表面形状を台車の脚部の形状に合わせた形状とすることで、様々な脚部の形状を有する台車に対応することも可能である。例えば、台車の脚部が丸みを帯びた形状の場合、樹脂シートの表面も凹状の丸みを帯びた形状を有するものを用いる。なお、支持板１７３（３７３）のアーム７２ａ２（７２ｂ２）が閉じたときにアーム７２ａ２（７２ｂ２）と対向する部分にも、衝撃吸収用の樹脂シートが取り付けられていても良い。

次に、図７から図９を参照して、ガイド装置７０により幅の異なる台車を位置決めする状態について説明する。以下で説明する台車９０Ａは、台車９０Ｂに対して幅も大きく、また前後方向の長さも大きい。図７（ａ）は、ガイド装置７０の第１ガイド部１７２と第２ガイド部３７２との間の間隔を、台車９０Ａの幅に応じて調整した状態を表している。また、図７（ａ）では、台車９０Ａは第１ガイド部１７２と第２ガイド部３７２にとの間に配置されており、この状態でロータリクランプシリンダ７２ａ、７２ｂを作動させることで、台車９０Ａはガイド装置７０に対してしっかりと固定され位置決めされる。図７（ｂ）は、ガイド装置７０の第１ガイド部１７２と第２ガイド部３７２との間の間隔を、台車９０Ｂの幅に応じて調整した状態を表している。また、図７（ｂ）では、台車９０Ｂは第１ガイド部１７２と第２ガイド部３７２にとの間に配置されており、この状態でロータリクランプシリンダ７２ａ、７２ｂを作動させることで、台車９０Ｂはガイド装置７０に対してしっかりと固定され位置決めされる。

図８（ａ）は、図７（ａ）における調整状態をガイド装置７０の後方側から見た図である。また、図８（ｂ）は、図７（ｂ）における調整状態をガイド装置７０の後方側から見た図である。図８（ａ）の状態の場合には、図８（ｂ）の調整状態の場合よりもアクチュエータ７１の可動ロッドを突出させる（左方に移動させる）ことで、第１ガイド部１７２と第２ガイド部３７２の間の間隔が、図８（ｂ）の場合よりも広げられている。

図９（ａ）は、図７（ａ）における調整状態を右側から見た側面図である。図９（ｂ）は、図７（ｂ）における調整状態を右側から見た側面図である。ガイド装置７０は、ロータリクランプシリンダ７２ａ、７２ｂにより、台車の後方側の２つの脚部をガイド装置７０側に引き寄せて固定する構成であるので、図９（ａ）、図９（ｂ）に示すように前後方向の長さの異なる台車９０Ａ、９０Ｂについても確実に固定して位置決めを行うことができる。

図８（ａ）、図８（ｂ）に示すように台車９０Ａ、９０Ｂは各脚部の幅（太さ）も異なっており、ガイド装置７０は台車の脚部の太さの違いにも対応可能に構成される。図８では、台車９０Ａ、９０Ｂの脚部の太さをそれぞれｄ１、ｄ２（ｄ２＞ｄ１）で表している。以下で詳細に説明するように、ガイド装置７０は、右側のロータリクランプシリンダ７２ａを例にとると、アーム７２ａ２の突起部７２ａ３の長さ（Ｌ１）、左右方向における可動ロッド７２ａ１の周面から支持板１７３の右端部までの長さ（Ｌ２）を含む設計条件により、台車の脚部の太さの違いにも対応することができる。なお、支持板１７３は、ガイド装置７０が対応可能な脚部の太さ（最大値）をｄとするとき、
Ｌ２≧ｄ
となるように構成される。

ロータリクランプシリンダのアーム部分の具体的な構成例について図１０から図１３を参照して説明する。ここでは、ロータリクランプシリンダ７２ａを例に説明する。同様の構成がロータリクランプシリンダ７２ｂにも当てはまる。図１０は、ロータリクランプシリンダ７２ａのアーム７２ａ２の付近を右側よりみた場合の側面図である。図１０に示すように、アーム７２ａ２の突起部７２ａ３の基端から先端までの長さをＬ１とする。図１１は、ロータリクランプシリンダ７２ａのアーム７２ａ２の付近を前方側より見た図である。図１１の状態からアーム７２ａ２を閉じたとき、アーム７２ａ２は図１１の状態から右回りに９０°回転した状態となり、可動ロッド７２ａ１に対して右側において、支持板１７３とアーム７２ａ２との間で台車９０の脚部をクランプする。図１１に示すように、アーム７２ａ２の右端部（可動ロッド７２ａ１の周面）から支持板１７３の右端までの長さをＬ２とする。長さＬ１やＬ２を適宜に設定することで、各種の脚部の太さに対応し得る。

具体的な構成例として、Ｌ１＝６２ｍｍ（樹脂シートのＬ１方向のサイズ＝６０ｍｍ）、Ｌ２＝８４ｍｍとした例を想定する。ここでは、２種類の台車９０Ｃ、９０Ｄを想定する。

台車９０Ｃ：
左右方向における幅（２つの脚部の距離）＝６４８ｍｍ
天板の前後方向の長さ＝１２００ｍｍ
高さ＝７６０ｍｍ
脚部の太さ＝６０ｍｍ

台車９０Ｄ：
左右方向における幅（２つの脚部の距離）＝６３０ｍｍ
天板の前後方向の長さ＝１２００ｍｍ
高さ＝７６０ｍｍ
脚部の太さ＝５０ｍｍ

図１２は、上記で想定した仕様を有するガイド装置７０が、台車９０Ｃをクランプする状態を説明するための図である。具体的には、図１２（ｂ）は、ガイド装置７０の第１ガイド部１７２と第２ガイド部３７２との間の間隔が台車９０Ｃの幅に応じて調整された後、第１ガイド部１７２と第２ガイド部３７２との間に台車９０Ｃが位置付けられクランプ可能となっている状態を右側よりみた側面図である。図１２（ａ）は、図１２（ｂ）におけるＡ－Ａ矢視の断面図であり、ロータリクランプシリンダ７２ａ、７２ｂを作動させて台車９０Ｃをクランプした状態を表している。第１ガイド部１７２と第２ガイド部３７２間の中心と、台車９０Ｃの左右方向の中心とが一致するように台車９０Ｃを配置した場合、図１２（ａ）に示すように、上記仕様を有するガイド装置７０が台車９０Ｃをクランプした状態において、アーム７２ａ２の後方側面（樹脂シート１７８の表面）と脚部９０Ｃ１との接触部分の左右方向の長さＷ１として４０ｍｍが確保されている。これにより、台車９０Ｃをクランプするのに十分なクランプ力が得られる。

図１３は、上記で想定した仕様を有するガイド装置７０が、台車９０Ｄをクランプする状態を説明するための図である。具体的には、図１３（ｂ）は、ガイド装置７０の第１ガイド部と第２ガイド部との間の間隔が台車９０Ｄの幅に応じて調整された後、第１ガイド部と第２ガイド部との間に台車９０Ｄが位置付けられクランプ可能となっている状態を右側よりみた側面図である。図１３（ａ）は、図１３（ｂ）におけるＢ－Ｂ矢視の断面図であり、ロータリクランプシリンダ７２を作動させて台車９０Ｄをクランプした状態を表している。第１ガイド部１７２と第２ガイド部３７２間の中心と、台車９０Ｃの左右方向の中心とが一致するように台車９０Ｄを配置した場合、図１３（ａ）に示すように、上記仕様を有するガイド装置７０が台車９０Ｄをクランプした状態において、アーム７２ａ２の後方側面（樹脂シート１７８の表面）と脚部９０Ｄ１との接触部分の左右方向の長さＷ２として３９ｍｍが確保されている。これにより、台車９０Ｄをクランプするのに十分なクランプ力が得られる。

ロボット制御装置５０は、図３で説明した台車位置決め処理を実行するに当たり、台車９０の位置及び姿勢が適切であるか否かを確認するように構成されていても良い。このような台車位置及び姿勢の検出は、台車位置姿勢検出部５３により実行される。図１４に示すように、ガイド装置７０の前方における、台車ガイド１７０、２７０の間を含むロボット１０の可動部が進入し得る領域は、ロボット干渉エリアＡ１として定義されている。台車位置決め処理を実行する場合に、台車９０がロボット干渉エリアＡ１に侵入していると、ロボット１０と台車９０とがぶつかる可能性が生じる。また、台車９０の姿勢が適切でない場合、台車９０の幅が正しく検出できない可能性がある。

そこで、ロボット制御装置５０（台車位置姿勢検出部５３）は、台車９０の幅を検出する処理（図３のステップＳ１）を実行する前に、ビジョン検出機能を用いて以下の検出処理を行う。
（検出処理１）ロボット干渉エリアＡ１内に台車９０が検出された場合、アラーム信号を出力（アラーム音、警告灯の表示、ロボット制御装置５０の表示への警告表示等）し、ロボットシステム１００を停止させる。
（検出処理２）台車９０が斜めに置かれている等、台車９０の幅を検出するに際しての台車９０の姿勢が適切でないことが検出された場合、アラーム信号を出力（アラーム音、警告灯の表示、ロボット制御装置５０の表示への警告表示等）し、ロボットシステム１００を停止させる。

上記検出処理１では、ロボット制御装置５０（台車位置姿勢検出部５３）は、例えば、ロボット干渉エリアＡ１を上方側からカメラ２により撮像し、ロボット干渉エリアＡ１に台車９０が侵入していないかどうかを画像により検出する。

図１５、図１６は、検出処理２を実行する場合の動作例を表している。図１５に示されるように、ロボット制御装置５０（台車位置姿勢検出部５３）は、例えば、カメラ２を台車９０の天板よりも十分に高い所定の高さに位置付けてその光軸を下方に向け、ロボット干渉エリアＡ１の前方の右側の領域をカメラ２を移動させながら撮像することで台車９０の天板の右後ろのコーナＣ１を検出する。また、撮像を行うときのカメラ２の姿勢は、撮像された画像１２１の横軸が左右方向と平行となるような姿勢とする。コーナＣ１の検出は、色情報を用いた物体検出、コーナ検出、エッジ検出等の画像処理により行うことができる。そして、例えば、このようにして検出された台車９０のコーナ部分における、台車９０の天板の後端エッジ９３のラインが、左右方向に対してなす角度が所定値を超えた場合に、台車９０が傾いていると判断する。後端エッジ９３による姿勢の判定に代えて、天板の右端エッジを用いて台車９０が斜めになっているかどうかの判定をしても良い。

また、ロボット制御装置５０（台車位置姿勢検出部５３）は、図１６に示すように、台車９０の後方左側のコーナを検出しても良い。この場合、図１６に示すように、ロボット制御装置５０（台車位置姿勢検出部５３）は、例えば、カメラ２を所定の高さに位置付けてその光軸を下方に向け、ロボット干渉エリアＡ１の前方の左側の領域をカメラ２を移動させながら撮像することで台車９０の左後ろのコーナＣ２を検出する。また、撮像を行うときのカメラ２の姿勢は、撮像された画像１２２の横軸が左右方向と平行となるような姿勢とする。コーナＣ２の検出は、コーナＣ１の検出と同様の画像処理により行うことができる。そして、例えば、このようにして検出された台車９０のコーナ部分における、台車９０の天板の後端エッジ９４のラインが、左右方向に対してなす角度が所定値を超えた場合に、台車９０が傾いていると判断する。後端エッジ９３による判定に代えて、天板の左端エッジを用いて台車９０が斜めになっているかどうかの判定をしても良い。

図１５で説明した姿勢の検出処理と、図１６で説明した姿勢の検出処理とを併用することもできる。この場合、図１５の場合の検出結果と、図１６の場合の検出結果の双方により、台車９０が斜めになっていると判断された場合に、アラーム表示及びシステム停止を行うようにしても良い。或いは、図１５に示す画像１２１から検出されるコーナＣ１の位置と、図１６に示す画像１２２から検出されるコーナＣ２の位置とから、台車９０が斜めになっているか否かを検出しても良い。或いは、ロボット制御装置５０（台車位置姿勢検出部５３）は、台車９０の全体が映る画像に基づいて台車９０の位置や姿勢を判定するようにしても良い。

以上説明したように、本実施形態によれば、幅の異なる複数種類の台車に自動的に対応し、１つのガイド装置で幅の異なる台車を固定することが可能となる。

以上、典型的な実施形態を用いて本発明を説明したが、当業者であれば、本発明の範囲から逸脱することなしに、上述の各実施形態に変更及び種々の他の変更、省略、追加を行うことができるのを理解できるであろう。

上述の実施形態では、ロボット動作制御部５１、台車幅検出部５２、台車位置姿勢検出部５３、及びガイド装置間隔調整部５４の全てがロボット制御装置５０に含まれる構成例を記載したが、これは一例であり、本発明はこのような構成例に限られるものではない。例えば、画像に基づいて対象物の検出を行う台車幅検出部５２及び台車位置姿勢検出部５３を、ロボット制御装置５０に接続されたＰＣ（パーソナルコンピュータ）に含めるようにしても良い。ガイド装置７０を駆動制御するガイド装置間隔調整部５４を、ロボット制御装置５０に接続された外部装置（例えばＰＬＣ（Programmable Logic Controller））上に構築しても良い。

図４及び図５を参照して説明した台車幅検出動作の例では、カメラ２で台車９０の左右の脚部の各々を撮像した画像に基づいて台車９０の幅を検出していたが、台車９０の左右の脚部の双方をカメラ２で後方側から撮影可能な状況においては、左右の脚部の双方が撮影された１つの画像から台車９０の幅を検出しても良い。

図２に示した、ロボット制御装置５０における、ロボット動作制御部５１と、台車幅検出部５２と、台車位置姿勢検出部５３と、ガイド装置間隔調整部５４等の機能ブロックは、ロボット制御装置５０のＣＰＵ５５が、記憶装置に格納された各種ソフトウェアを実行することで実現されても良く、或いは、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等のハードウェアを主体とした構成により実現されても良い。

上述した実施形態における台車位置決め処理等の各種の処理を実行するプログラムは、コンピュータに読み取り可能な各種記録媒体（例えば、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリ等の半導体メモリ、磁気記録媒体、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ等の光ディスク）に記録することができる。

２ カメラ
１０ ロボット
５０ ロボット制御装置
５１ ロボット動作制御部
５２ 台車幅検出部
５３ 台車位置姿勢検出部
５４ ガイド装置間隔調整部
６１ スイッチ
７０ ガイド装置
７１ アクチュエータ
７２、７２ａ、７２ｂ ロータリクランプシリンダ
７２ａ１、７２ｂ１ 可動ロッド
７２ａ２、７２ｂ２ アーム
９０、９０Ａ、９０Ｂ、９０Ｃ、９０Ｄ 台車
１００ ロボットシステム
１７０ 第１台車ガイド
１７１ 底板
１７２ 第１ガイド部
１７３ 支持板
１７８、２７８ 樹脂シート
２７０ 第２台車ガイド
２７０Ａ 固定ユニット
２７０Ｂ 可動ユニット
２７１ 第１底板
２７２ 第２底板
３７１ 底板
３７２ 第２ガイド部
３７３ 支持板
３３０ リニアガイド
３３１ レール
３３２ ブロック

Claims (7)

1. 所定方向において互いに近接又は離間可能に構成された一対の台車ガイドと、該一対の台車ガイドの一方を他方に対して移動させることで前記一対の台車ガイドの前記所定方向における間隔を変更するためのアクチュエータとを備えるガイド装置と、
   所定の可動部位に視覚センサを搭載したロボットと、
   前記ロボットの動作を制御するロボット動作制御部と、
   前記ロボット動作制御部を介して前記ロボットを動作させて前記視覚センサで台車を撮像することにより得られる画像に基づいて、前記所定方向における前記台車の幅を検出する台車幅検出部と、
   検出された前記台車の幅に応じて、前記一対の台車ガイドの間に前記台車を配置することができるように、前記アクチュエータを作動させて前記一対の台車ガイドの間隔を調整するガイド装置間隔調整部と、を具備し、
   前記一対の台車ガイドの各々は、前記間隔が調整された前記一対の台車ガイドの間に配置された前記台車の脚部を、前記ガイド装置側に引き寄せてクランプするように作動するロータリクランプシリンダを備える、ロボットシステム。
2. 前記台車幅検出部は、前記ロボットを動作させて前記視覚センサで撮像される画像から、前記台車の幅方向における一対の脚部の各々について、該一対の脚部の間を内側とした場合の外側の端部を検出し、前記一対の脚部の前記外側の端部の各々を検出したときの前記ロボットの前記所定の可動部位の位置に基づいて、前記一対の脚部の前記外側の端部の間隔を表す値として前記台車の幅を検出する、請求項１に記載のロボットシステム。
3. 前記台車幅検出部による前記台車の幅の検出が行われる前に、前記ロボット動作制御部を介して前記ロボットを動作させて前記視覚センサで前記台車を撮像することにより得られる画像に基づいて、作業空間内での前記台車の位置を検出し、前記台車が前記ロボットと干渉し得る所定の領域に侵入している場合にアラーム信号を出力する台車位置姿勢検出部を更に備える、請求項１又は２に記載のロボットシステム。
4. 前記台車幅検出部による前記台車の幅の検出が行われる前に、前記ロボット動作制御部を介して前記ロボットを動作させて前記視覚センサで前記台車を撮像することにより得られる画像に基づいて、作業空間内での前記台車の姿勢を検出し、検出された前記台車の姿勢の所定の姿勢からの差異が所定の閾値よりも大きい場合にアラーム信号を出力する台車位置姿勢検出部を更に備える、請求項１又は２に記載のロボットシステム。
5. 前記台車位置姿勢検出部は、前記視覚センサを所定の姿勢に設定して前記台車の天板を撮像した画像から前記天板の端部を検出し、検出された前記端部の前記画像内での所定の軸に対する角度が所定の閾値よりも大きい場合に前記アラーム信号を出力する、請求項４に記載のロボットシステム。
6. ロボットシステムにおいて用いられるガイド装置であって、
   所定方向において互いに近接又は離間可能に構成された一対の台車ガイドと、
   前記一対の台車ガイドの一方を他方に対して移動させることで前記一対の台車ガイドの前記所定方向における間隔を変更するためのアクチュエータと、
   前記一対の台車ガイドの各々に配置されたロータリクランプシリンダであって、前記一対の台車ガイドの間に配置された台車の脚部を、前記所定方向と直交する方向において前記一対の台車ガイド側に引き寄せてクランプするように作動するロータリクランプシリンダと、を備え、
   前記ロボットシステムは、台車幅検出部により検出された前記所定方向における前記台車の幅に基づいて、前記一対の台車ガイドの間に前記台車を配置することができるように前記アクチュエータを作動させて前記一対の台車ガイドの間隔を調整するための駆動信号を生成するガイド装置間隔調整部を具備し、
   前記アクチュエータは、前記ガイド装置間隔調整部からの前記駆動信号にしたがって、前記一対の台車ガイドの前記所定方向における間隔を変更する、
   ガイド装置。
7. 前記一対の台車ガイドの各々は、前記所定方向と平行となるように形成された支持板を有し、
   前記ロータリクランプシリンダは、先端にアームを有する可動ロッドが前記支持板に形成された孔を貫通するように前記支持板に取り付けられ、
   前記アームを閉じた状態において、前記アームと前記支持板との間に前記台車の脚部がクランプされ、
   前記アームを閉じた状態のときに前記可動ロッドに対して前記脚部が配置される側を第１の側とし、前記可動ロッドの前記第１の側の周面と、前記支持板の前記第１の側の端部との間の距離をＬ２とし、前記クランプされる前記脚部の太さとして前記ガイド装置が対応可能な最大値をｄとするとき、前記支持板は、
   Ｌ２≧ｄ
   となるように形成されている、請求項６に記載のガイド装置。

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