JPWO2017179114A1

JPWO2017179114A1 - 作業用ロボット

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Publication number: JPWO2017179114A1
Application number: JP2018511791A
Authority: JP
Inventors: 憲司渡邉; 伸夫長坂; 英和金井; 紘佑土田
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-04-12
Filing date: 2016-04-12
Publication date: 2019-02-14
Also published as: EP3444081B1; WO2017179114A1; EP3444081A1; EP3444081A4

Abstract

作業部と制御部との間の通信ケーブルの本数を削減することができる作業用ロボットを提供すること。ワーク移載装置１１は、基部３１と、基部３１に可動可能に連結されたアーム部３３と、アーム部３３の先端に設けられたエンドエフェクタ３９とを備えている。ワーク移載装置１１は、エンドエフェクタ３９によってワークを所定間隔でパレット上に配列させる。基部３１に設けた第１多重通信部１１１は、光ファイバーケーブルを介してアーム部３３に設けた第２多重通信部１１３と接続されている。システム制御部は、第１多重通信部１１１及び第２多重通信部１１３を介した多重通信によって、エンドエフェクタ３９から各種信号を受信し、受信した信号に基づいてエンドエフェクタ３９を制御する。

Description

本発明は、生産現場等で使用される作業用ロボットにおける固定部と可動部間の通信に関するものである。

近年、生産現場における省人化を図るべく、例えば、ＦＡ（Factory Automation）分野において作業用ロボットを使用した作業の自動化が進んでいる。作業用ロボット、例えばロボットアームの中には、並行に配置した複数のアーム部によって１つのエンドエフェクタを支持するいわゆるパラレルリンク機構を備えるものや、多関節ロボットのような複数のアーム部を連結させてエンドエフェクタを支持するシリアルリンク機構を備えるものがある。

また、作業用ロボットは、例えば、エンドエフェクタやアームを動かす駆動源としての電磁モータや、電磁モータを制御する制御部等を備えている。制御部（例えば、アンプ）は、電磁モータの変位等を検出するエンコーダから出力されるエンコーダ信号に基づいて、電磁モータを駆動制御する。作業用ロボットは、エンドエフェクタ等に搭載される電磁モータやエンコーダの装置数の増加に従って、制御部を設けた固定部と、エンコーダを設けた可動部とを接続する通信ケーブルや電源ケーブルの本数が増加する。これに対し、従来、多関節ロボットの中には、関節部分に設けたモータ制御回路と、固定部のホストコンピューターとの通信を多重化するものがある（例えば、特許文献１など）。

特開昭６２−１３７６０８号公報

上記した各種の作業用ロボットのエンドエフェクタは、その用途に応じて、電磁モータ以外にもセンサやカメラなどを搭載する可能性がある。この場合にも、エンドエフェクタに搭載した素子の種類や数に応じて固定部と可動部との間に様々な通信ケーブルを配設する必要がある。このため、エンドエフェクタの種類に応じて必要なケーブルを配線する領域をアーム部内等に確保する必要が生じ、装置の設計の自由度が低下するという問題がある。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、作業部と制御部との間の通信ケーブルの本数を削減することができる作業用ロボットを提供することを目的とする。

上記課題を鑑みてなされた本願に開示される技術に係る作業用ロボットは、装置固定部と、装置固定部から延設され、装置固定部に対して可動するアーム部と、アーム部に取り付けられる作業部と、装置固定部に設けられ、作業部を制御する制御部と、装置固定部に設けられ、制御部と作業部との間で伝送される通信データを多重化した多重化データを伝送する第１多重通信部と、アーム部に設けられ、作業部に接続され、第１多重通信部と多重通信回線を介して接続され多重化データを伝送する第２多重通信部と、を備えることを特徴とする。

本発明の作業用ロボットでは、作業部と制御部との間の通信ケーブルの本数を削減することができる。

ワーク移載システムの概略構成図である。ワーク移載装置の概略構成図である。ワーク移載装置の取付部からエンドエフェクタを取り外した状態を示す図である。ワーク移載システムの電気的な接続関係を示すブロック図であり、ワーク移載装置に係わる部分を示す図である。システム制御部によるワーク処理の内容を示すフローチャートである。

以下、本発明の一実施形態について図を参照しつつ説明する。初めに、本願の作業用ロボットを具現化した一実施形態であるワーク移載装置１１及びワーク供給装置１３を備えるワーク移載システム１０について説明する。

（ワーク移載システム１０について）
図１は、ワーク移載システム１０の概略構成を示している。図２は、ワーク移載装置１１の概略構成を示している。図１に示すように、ワーク移載システム１０は、上記したワーク移載装置１１及びワーク供給装置１３の他に、ワーク収容部材１５などを基台１０Ａ上に備えている。

ワーク移載システム１０は、基台１０Ａ内に設けられたシステム制御部１９（図４参照）の制御に基づいて、ワーク収容部材１５に収容されたワーク２１を、その後の作業に用いられるパレット１７へ移動、載置させる。ワーク移載システム１０は、例えば、不定姿勢でワーク収容部材１５の採取用載置台１５Ａに載置されたワーク２１を、後工程の作業用ロボット（図示略）や作業者が作業しやすいように、所定の姿勢で整列させた状態でパレット１７に載置する。ここでいう「不定姿勢」とは、ワーク２１の位置、方向などが統一されていない状態をいう。なお、以下の説明では、図１に示すように、ワーク移載システム１０におけるパレット１７を搬送する方向を左右方向（Ｘ軸）、左右方向に直交し搬送されるパレット１７の平面と平行な方向を前後方向（Ｙ軸）、左右方向及び前後方向に直交する方向を上下方向（Ｚ軸）と称して説明する。

本実施形態の作業対象であるワーク２１は、例えば、ボルトである。なお、ワーク２１は、ボルトに限らず、例えば、他の機械部品（ナット、ワッシャなど）でもよく、機械部品に限らず、電気部品、電子部品、化学部品などでもよい。ワーク２１は、少なくともその一部、例えば、図１の拡大図に示す吸着部位２３が磁性体により形成されている。ワーク２１は、磁性体により形成された吸着部位２３を、後述するワーク移載装置１１やワーク供給装置１３が有する電磁石によって引き付けられ、吸着した状態で移動させられる。

ワーク収容部材１５は、ワーク２１を貯蔵する部材であり、上方が開放された有底箱型形状をなすボックスが複数個設けられている。ワーク収容部材１５の各々には、底部から所定の高さに採取用載置台１５Ａが設けられている。ワーク収容部材１５の底部に貯蔵したワーク２１は、ワーク供給装置１３によって採取用載置台１５Ａに移載される。ワーク収容部材１５の底部は、一部が傾斜しており、採取用載置台１５Ａから落下したワーク２１が一箇所に貯蔵される。

また、基台１０Ａ上には、ワーク収容部材１５を移動させる移動部１６が設けられている。移動部１６は、ワーク収容部材１５を載せる収容台１６Ａと、収容台１６Ａを退避位置（図１に点線で示す位置）と、移載処理位置（図１に実線で示す位置）との間で移動させるレール１６Ｂとを有している。システム制御部１９（図４参照）は、作業者からの操作等に基づいて、図示しない駆動源を駆動し、収容台１６Ａを退避位置、又は載置処理位置に移動させる。これにより、作業者は、ワーク収容部材１５にワーク２１の補充を適宜行うことが可能となる。

パレット１７は、ワーク２１を配列載置する部材であり、磁力を帯びており、ワーク２１を磁力で固定する。ワーク移載装置１１は、例えば、ワーク２１であるボルトの頭部を下方にして所定間隔でパレット１７に配列させる。ワーク移載装置１１は、ワーク２１の種類に応じて定められたパレット１７上の所定位置にワーク２１を配設する。

また、ワーク移載システム１０は、パレット１７を搬送する搬送部２５を備えている。搬送部２５は、パレット１７の搬入、搬送、ワーク２１の移載位置での固定、搬出を行うユニットである。搬送部２５は、前後方向において所定間隔を間に設けて配置され、左右方向に向かって延びる１対のコンベアベルトを有している。パレット１７は、このコンベアベルトにより搬送される。システム制御部１９（図４参照）は、搬送部２５を制御して、例えば、パレット１７を後段の装置に搬出する。後段の装置は、パレット１７上のワーク２１の位置を、例えば、ワーク２１の種類に応じて予め定められた位置情報に基づいて特定し作業を行う。

（ワーク移載装置１１について）
ワーク移載装置１１は、ワーク収容部材１５の各々からワーク２１を採取し、採取したワーク２１をパレット１７に載置する。図２に示すように、ワーク移載装置１１は、基部３１と、第１駆動部３２と、アーム部３３と、第２駆動部３５と、第３駆動部３７と、エンドエフェクタ３９とを有している。

基部３１は、ワーク移載システム１０の基台１０Ａ（図１参照）の上に固定されており、アーム部３３を支持するための支持軸部４１を有している。支持軸部４１は、円柱部４１Ａと、保持部４１Ｂとを有している。円柱部４１Ａは、上下方向に延設される円柱形状をなし、上端部に保持部４１Ｂを有している。保持部４１Ｂは、アーム部３３の基端部を支持している。また、基部３１は、第１駆動部３２を内蔵しており、システム制御部１９（図４参照）からの制御に基づいて第１駆動部３２を駆動し円柱部４１Ａを回転させる。保持部４１Ｂは、円柱部４１Ａの回転にともなって上下方向に沿った軸を中心軸として回転駆動する。

アーム部３３は、基端部から先端部に向かって第１アーム４５及び第２アーム４６を連結させた所謂、多関節ロボットである。第１アーム４５は、一方向に延びる長手部材であり、支持軸部４１の保持部４１Ｂによって基端部を支持されている。支持軸部４１の保持部４１Ｂは、第２駆動部３５を介して第１アーム４５と連結されている。第２駆動部３５は、システム制御部１９（図４参照）の制御に基づいて、上下方向と直交する方向を中心軸として保持部４１Ｂに対して第１アーム４５を回転させる。

第２アーム４６は、第１アーム４５の先端部に第３駆動部３７を介して連結されている。第２アーム４６は、第１アーム４５の先端部から一方向に延びる長手部材である。第３駆動部３７は、システム制御部１９（図４参照）の制御に基づいて、第１アーム４５の延設方向に対して直交する方向を中心軸として第１アーム４５の先端部に対して第２アーム４６を回転させる。

エンドエフェクタ３９は、第２アーム４６の先端部に設けられた取付部４９に対して着脱可能に構成されている。ワーク移載装置１１は、その用途に応じて、エンドエフェクタ３９の種類を変更可能となっている。図２において装着しているエンドエフェクタ３９は、一例であり、第４駆動部５１と、採取部５３と、撮像部５５と、台座部５７を有している。

図４に示すように、第４駆動部５１は、駆動源としてのサーボモータ５１Ａと、サーボモータ５１Ａの回転位置等を検出するエンコーダ５１Ｂと有している。エンコーダ５１Ｂは、サーボモータ５１Ａの回転駆動に応じたエンコーダ信号を、後述する多重通信回線を介してシステム制御部１９に送信する。システム制御部１９は、入力したエンコーダ信号に基づいて、基台１０Ａに設けられた電源部７７を制御する。サーボモータ５１Ａは、例えば、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の各相のコイルを有する三相交流で駆動するモータであり、電源線Ｌ１を介して各相のコイルが電源部７７に接続されている。この電源線Ｌ１は、アーム部３３内に配設されている。サーボモータ５１Ａは、電源部７７から電源線Ｌ１を通じて供給される三相交流に応じて駆動する。これにより、第４駆動部５１は、システム制御部１９の制御に基づいて駆動する。第４駆動部５１は、第２アーム４６の延設方向に対して直交する方向を中心軸として取付部４９に対してエンドエフェクタ３９の台座部５７を回転させせる。

なお、上記した第１駆動部３２、第２駆動部３５及び第３駆動部３７は、第４駆動部５１と同様の構成となっており、システム制御部１９がエンコーダ信号に基づいて電源部７７から供給する電力を変更することで制御される。

図２に示すように、台座部５７は、Ｌ字形状の板部材であり、先端部分に採取部５３が取り付けられている。採取部５３は、ワーク２１の吸着部位２３を引き付けて採取する部材であり、引付部６１と、２つの挟持部６３と、２枚のプレート６５と、固定部材６７と、挟持ピン６９とを有している。２枚のプレート６５は、板状の部材であり、平面を対向させるようにして台座部５７に固定されている。引付部６１、挟持部６３及び固定部材６７は、２枚のプレート６５の間に配設されている。

固定部材６７は、棒状の部材であり、エアシリンダ７１によって上下動可能に構成されている。エアシリンダ７１は、基台１０Ａに設けられたエア供給部７３（図４参照）からエア配管Ｌ３を介して供給されるエアの供給量に応じて固定部材６７を上下動させる。このエア配管Ｌ３は、アーム部３３内に配設されている。また、エアシリンダ７１には、位置センサ７５（図４参照）が設けられている。位置センサ７５は、固定部材６７の上下方向の位置に応じた信号をシステム制御部１９へ出力する。固定部材６７は、初期位置ではプレート６５の上方に配置され、ワーク２１を挟持する際に下方に移動する。挟持部６３は、固定部材６７が初期位置にあるときは（図２の左側の拡大図参照）、プレート６５の内部に収納されている。

引付部６１は、電磁石に軸部材を接続して構成されており、当該軸部材の先端に磁性体のワーク２１を引き付けて採取するものである。引付部６１は、プレート６５の下方に固定されている。引付部６１は、基台１０Ａに設けられた電源部７７（図４参照）から電源線Ｌ２を介して供給される電力に応じて、複数段階（例えば３段階）の磁力（引付力）を生じるよう構成されている。

２つの挟持部６３は、引付部６１が引き付けた後のワーク２１（図１参照）を挟み込んで支持する。挟持部６３は、棒状の固定部材６７の両端に回動可能に軸支されている。また、挟持部６３の各々の先端部には、力覚センサ８１が設けられている。力覚センサ８１は、挟持部６３の先端に作用する応力に応じた信号を、後述する多重通信回線を介してシステム制御部１９（図４参照）に送信する。

また、挟持ピン６９は、２つの挟持部６３の各々におけるプレート６５と対向する面に固定されている。これに対し、プレート６５の各々には、挟持ピン６９を案内するためのガイド溝６５Ａが形成されている。挟持ピン６９は、ガイド溝６５Ａに挿入されている。このため、挟持部６３は、固定部材６７が下方に移動すると、ガイド溝６５Ａにより挟持ピン６９が所定の軌道に導かれながらプレート６５から露出する。固定部材６７が下方に移動すると、２つの挟持部６３は、その先端が当接しワーク２１を挟持する（図２の右側の拡大図参照）。

撮像部５５、画像を撮像するユニットであり、プレート６５の先端側の面に固定されている。撮像部５５は、照明部８３と、撮像素子８５とを有している。照明部８３は、撮像素子８５の外周側に円状に配設された照明であり、下方にある撮像対象に対して光を照射する。照明部８３は、撮像対象である採取用載置台１５Ａの全体に光を照射するように撮像部５５に配設されている。撮像素子８５は、受光に応じた電荷を発生させ、発生した電荷を出力する素子である。撮像素子８５は、例えば、ＣＭＯＳイメージセンサである。撮像部５５は、撮像素子８５から出力された電荷に基づいて画像データを生成し、生成した画像データを、後述する多重通信回線を介してシステム制御部１９（図４参照）へ送信する。

（ワーク移載装置１１の取付部４９について）
図３は、ワーク移載装置１１の取付部４９からエンドエフェクタ３９を取り外した状態を示している。図３に示すように、取付部４９のコネクタ部１０１には、種類の異なるエンドエフェクタ３９が備える素子（撮像素子８５やエアシリンダ７１など）に対応できるように各種のインタフェースが設けられている。ここでいう各種のインタフェースとは、例えば、上記した位置センサ７５、撮像素子８５等に対応した通信線、サーボモータ５１Ａに接続される電源線Ｌ１、エアシリンダ７１に接続されるエア配管Ｌ３等である（図４参照）。これにより、取付部４９は、エンドエフェクタ３９のコネクタ部１０３のインタフェースの種類に応じて、必要な通信ケーブル等のみを接続してエンドエフェクタ３９を動作させることが可能となっている。コネクタ部１０３のインタフェースのうち、位置センサ７５や撮像素子８５などに接続されデータを伝送する通信ケーブルは、コネクタ部１０１を介して後述する第２多重通信部１１３に接続されている。

また、取付部４９の下面には、エンドエフェクタ３９を固定するための連結部材１０５が設けられている。取付部４９は、エンドエフェクタ３９のコネクタ部１０３に設けられた連結孔（図示略）に連結部材１０５を挿入して締結等することで、エンドエフェクタ３９を固定可能となっている。

（ワーク供給装置１３について）
図１に示すワーク供給装置１３は、ワーク移載装置１１と同様に、その用途に応じて、エンドエフェクタ９１を交換可能に構成されている。なお、ワーク供給装置１３は、エンドエフェクタ９１の種類を除いて、ワーク移載装置１１と同様の構成となっているため、その詳細な説明を省略する。図１においてワーク供給装置１３に装着したエンドエフェクタ９１は、一例であり、例えば、ワーク収容部材１５の各々に収容されたワーク２１を採取し、不定姿勢で採取用載置台１５Ａの上に供給するものである。ワーク供給装置１３は、基部９３によってアーム部９５が支持され、そのアーム部９５の先端にエンドエフェクタ９１が設けられている。ワーク供給装置１３のエンドエフェクタ９１は、複数のワーク２１をまとめて引き付けて採取する部材であり、アーム部９５の先端に設けられた取付部９７に装着されている。エンドエフェクタ９１は、比較的強力な電磁石を有しており、複数のワーク２１を一度にできるだけ多く引き付けて採取する。

（ワーク移載システム１０の電気的構成及び多重化通信について）
図４は、ワーク移載システム１０の電気的な接続関係を示しており、ワーク移載装置１１に係る部分のみを図示している。ワーク移載システム１０のシステム制御部１９は、例えば、ＣＰＵ１９Ａを中心とするマイクロプロセッサとして構成され、エア供給部７３や電源部７７などと接続され、システム全体を統括的に制御する。

また、本実施形態のワーク移載装置１１は、基部３１と、エンドエフェクタ３９との間のデータ通信を多重化通信によって実施する。図２及び図４に示すように、基部３１には、第１多重通信部１１１が設けられている。これに対し、アーム部３３には、第２多重通信部１１３が設けられている。本実施形態の第２多重通信部１１３は、エンドエフェクタ３９により近い取付部４９に設けられている（図２参照）。

第１多重通信部１１１及び第２多重通信部１１３は、プログラム可能なロジックデバイス、例えばＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）で構成される論理回路である。なお、第１多重通信部１１１及び第２多重通信部１１３は、ＦＰＧＡに限らず、例えば、プログラマブルロジックデバイス（ＰＬＤ）、や複合プログラマブルロジックデバイス（ＣＰＬＤ）といった論理回路でもよい。また、第１多重通信部１１１及び第２多重通信部１１３を、例えば、通信処理に特化したハードウェアで実現してもよく、ＣＰＵによるソフト処理で実現してもよい。

第２多重通信部１１３は、コネクタ部１０１，１０３を介して、エンドエフェクタ３９の各種素子（撮像素子８５、力覚センサ８１等）に接続されている。第１多重通信部１１１と、第２多重通信部１１３とは、例えば、光ファイバーケーブルＬ４を介して接続されている。この光ファイバーケーブルＬ４は、アーム部３３内に配設されている。このため、光ファイバーケーブルＬ４としては、耐屈曲性に優れているものを採用することが好ましい。

第１多重通信部１１１及び第２多重通信部１１３は、上記した撮像素子８５の画像データや力覚センサ８１の検出データ等を、例えば、時分割多重化方式（ＴＤＭ：Time Division Multiplexing）で多重化した多重化データＭＤとして、光ファイバーケーブルＬ４を介して送受信する。なお、第１多重通信部１１１と第２多重通信部１１３とを接続するケーブルは、光ファイバーケーブルＬ４に限らず、例えば、Gigabit Ethernet（登録商標）の通信規格に準拠したＬＡＮケーブルや、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）３．０の通信規格に準拠したＵＳＢケーブルでもよい。また、第１多重通信部１１１と第２多重通信部１１３との多重通信回線は、有線に限らず、無線でもよい。

また、ワーク供給装置１３は、図４に示すワーク移載装置１１と同様の構成となっており、基部９３に設けられた第１多重通信部（図示略）と、取付部９７に設けられた第２多重通信部（図示略）との間で多重通信を実行する。システム制御部１９は、ワーク移載装置１１の第１多重通信部１１１及びワーク供給装置１３の第１多重通信部（図示略）と電気的に接続されており、これらの装置のエンドエフェクタ３９，９１と多重通信回線を介して各種信号の入出力を実行する。

（ワーク処理について）
次に、上記した構成のワーク移載システム１０の動作、特に、パレット１７へワーク２１を配列固定させる処理について説明する。図５は、ワーク移載システム１０のシステム制御部１９により実行されるワーク処理の一例を示している。なお、以下の説明では、説明の便宜のため詳細を省略するが、ワーク収容部材１５が複数あり、複数の種別のワーク２１をパレット１７上へ配列載置する場合は、以下説明するステップＳ１１〜Ｓ２９の処理をワーク収容部材１５ごとに行うことで実施可能である。

システム制御部１９は、ＣＰＵ１９Ａに所定の制御プログラムを実行させることによって、図５に示すワーク処理を開始する。まず、図５のステップ（以下、単位「Ｓ」と表記する）１１において、システム制御部１９は、搬送部２５によりパレット１７を搬入させ、パレット１７を移載位置で固定させる。

次に、システム制御部１９は、ワーク供給装置１３にワーク２１を供給させる（Ｓ１３）。ワーク供給装置１３は、システム制御部１９の制御に基づいて、例えば、ワーク収容部材１５内にエンドエフェクタ９１を移動させ、多数のワーク２１を採取する。ワーク供給装置１３は、採取用載置台１５Ａの中央上方へエンドエフェクタ９１を移動させ、電磁石を消磁させて採取用載置台１５Ａ上にワーク２１を撒くようにして載置する。ワーク２１は、採取用載置台１５Ａに不定姿勢で分散して載置される。

次に、システム制御部１９は、ワーク移載装置１１を制御して撮像部５５によって採取用載置台１５Ａ上を撮像する（Ｓ１５）。ワーク移載装置１１は、第１〜第４駆動部３２，３５，３７，５１を駆動して、対象のワーク収容部材１５の中央上方に撮像部５５を移動させ、撮像を行う。この際に、例えば、システム制御部１９は、多重通信回線を介して第４駆動部５１のエンコーダ５１Ｂからエンコーダ信号を入力し、入力したエンコーダ信号に基づいて電源部７７から電源線Ｌ１を介してサーボモータ５１Ａに供給する電力を制御する。また、撮像部５５を撮像位置に配置した後、システム制御部１９は、多重通信回線を介して照明部８３を制御し光を照射させるとともに、撮像素子８５にトリガー信号を送信して撮像させる。撮像素子８５によって撮像した画像データは、コネクタ部１０１，１０３を介して第２多重通信部１１３に入力される。

本実施形態の第２多重通信部１１３は、ソフトプロセッサ１１３Ａを有している（図４参照）。ソフトプロセッサ１１３Ａは、例えば、ＦＰＧＡを用いて構成された中央演算処理装置（ＣＰＵ）である。ソフトプロセッサ１１３Ａは、システム制御部１９で必要な各種処理の一部を実行する。ソフトプロセッサ１１３Ａは、例えば、ワーク２１及び吸着部位２３の認識処理を実行する（Ｓ１７）。ソフトプロセッサ１１３Ａは、二値化処理やパターンマッチング処理などにより、画像データ内の採取用載置台１５Ａの領域と、それ以外の領域（ワーク２１の領域）とを判定し、予め用意されたワーク２１の基準形状データに適合するワーク２１の領域を識別する。これにより、ソフトプロセッサ１１３Ａは、載置されているワーク２１のうち、採取部５３によって採取可能なものを認識するとともに、ワーク２１の吸着部位２３を認識する。ソフトプロセッサ１１３Ａは、認識したワーク２１及び吸着部位２３の位置等の情報を、多重通信回線を介してシステム制御部１９へ送信する。なお、ソフトプロセッサ１１３Ａは、採取可能なワーク２１がない場合、その旨をシステム制御部１９へ通知する。

ソフトプロセッサ１１３Ａは、上記した処理に限らず、例えば、画像の補正処理、照明部８３の照明制御や輝度調整を実行してもよい。あるいは、ソフトプロセッサ１１３Ａは、二値化処理による領域の判定処理のみを行って、処理後のデータをシステム制御部１９へ送信してもよい。これにより、システム制御部１９は、例えば、基準形状データに基づくパターンマッチング処理のみを実施すればよくなり、採取可能なワーク２１の認識処理の処理負荷が軽減される。また、ソフトプロセッサ１１３Ａは、二値化処理によって画像データのデータ量を削減すれば、多重通信回線において伝送するデータ量を削減することができる。また、ソフトプロセッサ１１３Ａは、システム制御部１９のその時々の処理負荷に応じて、実行する処理内容を変更してもよい。

次に、システム制御部１９は、ワーク２１の種別に応じた引付力を設定する（Ｓ１９）。システム制御部１９は、電源部７７から電源線Ｌ２を介して引付部６１に供給する電力の大きさを調整することで、引付部６１の引付力を変更する。システム制御部１９は、例えば、ワーク２１を１つだけ採取できる吸引力となるように電力を調整する。これにより、引付部６１は、重なり合ったワーク２１からでも１つのワーク２１を引き付けて採取することが可能となる。

次に、システム制御部１９は、Ｓ１７の処理結果に基づいて、採取用載置台１５Ａに採取可能なワーク２１があるか否かを判定する（Ｓ２１）。採取可能なワーク２１がある場合（Ｓ２１：ＹＥＳ）、システム制御部１９は、採取対象のワーク２１を設定する（Ｓ２３）。

一方、採取可能なワーク２１がない場合（Ｓ２１：ＮＯ）、システム制御部１９は、ワーク供給装置１３によって採取用載置台１５Ａ上のワーク２１をワーク収容部材１５の底部に再度回収させ（Ｓ２５）、Ｓ１３からの処理を再度実行する。これにより、採取用載置台１５Ａには、また新たにワーク２１が載置されることとなる。また、ワーク供給装置１３は、採取用載置台１５Ａのすべてのワーク２１がなくなった場合にも、採取用載置台１５Ａ上に新たにワーク２１を載置することとなる。

また、システム制御部１９は、Ｓ２３において、採取対象のワーク２１を設定した後、ワーク移載装置１１を制御して、採取対象のワーク２１の位置へエンドエフェクタ３９を移動させる。システム制御部１９は、エンドエフェクタ３９の引付部６１を吸着部位２３の位置まで下降させワーク２１を引き付ける。

次に、システム制御部１９は、引付部６１を上方に移動させ、引付部６１の先端にワーク２１をぶら下げた状態とする。システム制御部１９は、多重通信回線を介して受信した位置センサ７５の検出信号に基づいて、エア供給部７３からエア配管Ｌ３を介してエアシリンダ７１に供給するエアの量を調整し、固定部材６７（図２参照）を下降させる。

また、システム制御部１９は、挟持部６３に作用する応力を力覚センサ８１で検出しつつ、固定部材６７の位置を変更し挟持部６３の挟持力を調整しながら、挟持部６３によってワーク２１を挟持させる。これにより、システム制御部１９は、エンドエフェクタ３９に対して適切な挟持力でワーク２１を挟持させ、ワーク２１の破損等の不具合の発生を抑制できる。その後、システム制御部１９は、エンドエフェクタ３９をパレット１７上へ移動させ、引付部６１の電磁石を消磁させ、挟持部６３を開放し、ワーク２１をパレット１７上に載置する（Ｓ２７）。

次に、システム制御部１９は、現在のパレット１７の移載が完了したか否を判定する（Ｓ２９）。システム制御部１９は、例えば、実行した制御プログラムの作業の進行状況に基づいて、完了の成否を判定する。システム制御部１９は、現在のパレット１７に対する載置作業を完了させると（Ｓ２９：ＹＥＳ）、パレット１７を搬出し、図５に示す処理を終了する。また、例えば、システム制御部１９は、Ｓ１１からのワーク処理を再度実行し、次のパレット１７を搬入して載置作業を実行してもよい。

一方、システム制御部１９は、Ｓ２９において載置作業が完了していないと判定すると（Ｓ２９：ＮＯ）、Ｓ２１からの処理を再度実行し、現在のパレット１７に対する載置作業を完了させる。このようにして、本実施形態のワーク移載システム１０は、多重通信回線を介してワーク移載装置１１及びワーク供給装置１３のエンドエフェクタ３９，９１を制御し、載置作業を実行することが可能となっている。

因みに、基台１０Ａ、基部３１及び基部９３は、装置固定部の一例である。ワーク移載装置１１及びワーク供給装置１３は、作業用ロボットの一例である。システム制御部１９は、制御部の一例である。エンドエフェクタ３９は、作業部の一例である。エンコーダ５１Ｂ、位置センサ７５及び力覚センサ８１は、センサの一例である。

以上、詳細に説明した本実施形態によれば以下の効果を奏する。
＜効果１＞ワーク移載装置１１は、基台１０Ａに固定された基部３１と、基部３１に可動可能に連結されたアーム部３３と、アーム部３３の先端に設けられたエンドエフェクタ３９とを備えている。ワーク移載装置１１は、エンドエフェクタ３９によってワーク２１（ボルト）を所定間隔でパレット１７上に配列させる。基部３１に設けた第１多重通信部１１１は、光ファイバーケーブルＬ４を介してアーム部３３に設けた第２多重通信部１１３と接続されている。基台１０Ａに設けたシステム制御部１９は、第１多重通信部１１１及び第２多重通信部１１３を介した多重通信回線によって、エンドエフェクタ３９から各種信号を受信し、受信した信号に基づいてエンドエフェクタ３９を制御する。これにより、本実施形態のワーク移載装置１１では、エンドエフェクタ３９とシステム制御部１９との間の通信ケーブルの本数を削減することができる。その結果、エンドエフェクタ３９の種類に応じて通信ケーブルの本数が変わることで、通信ケーブルの引き回し、即ち、ワーク移載装置１１のアーム部３３等の形状を変更する必要がなくなり、設計の自由度を向上させることが可能となる。

＜効果２＞エンドエフェクタ３９は、第２アーム４６の先端部に設けられた取付部４９に対して着脱可能に構成されている。また、取付部４９のコネクタ部１０１には、様々な種類のエンドエフェクタ３９に対応できるように各種のインタフェースが設けられている（図３参照）。これにより、搭載される素子の異なるエンドエフェクタ３９に取り替えた場合であっても、エンドエフェクタ３９のコネクタ部１０３のインタフェースの種類に応じて、必要な通信ケーブルのみをコネクタ部１０１に接続してエンドエフェクタ３９を動作させることが可能となる。

＜効果３＞第２多重通信部１１３は、アーム部３３（第２アーム４６）の延設方向における先端に位置する取付部４９に設けられている。これにより、第１多重通信部１１１と第２多重通信部１１３とを接続する多重通信回線（光ファイバーケーブルＬ４）の伝送路をできるだけ長くできる。アーム部３３は、基端部（基部３１）から先端部（取付部４９）までの全体で内部を挿通する通信ケーブルの本数削減を図れるため、設計の自由度を高めつつ、装置の小型化、軽量化を図ることが可能となる。

＜効果４＞ソフトプロセッサ１１３Ａは、二値化処理等による画像データのデータ量の削減のみを行って、第１多重通信部１１１を介して処理後のデータをシステム制御部１９へ送信してもよい。この場合、システム制御部１９は、ソフトプロセッサ１１３Ａによる処理後のデータを用いてパターンマッチング処理を行い、採取用載置台１５Ａに載置されているワーク２１のうち、採取部５３によって採取可能なものを認識することが可能となる。

＜効果５＞システム制御部１９は、例えば、多重通信回線を介して受信したエンドエフェクタ３９の位置センサ７５の検出信号に基づいて、エア供給部７３からエア配管Ｌ３を介してエアシリンダ７１に供給するエアの量を調整し、エンドエフェクタ３９を制御する。これにより、システム制御部１９は、多重通信回線を通じてエンドエフェクタ３９を適切に制御することが可能となる。

＜効果６＞第２多重通信部１１３は、ＦＰＧＡを用いて構成された中央演算処理装置（ＣＰＵ）であるソフトプロセッサ１１３Ａを有する。ソフトプロセッサ１１３Ａは、多重通信の実行においてシステム制御部１９で行う処理の一部を代行して実行することで、システム制御部１９の処理負荷の軽減を図ることが可能となる。

尚、本発明は上記実施形態に限定されるものでなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、上記実施形態では、本願の作業部の一例として、アーム部３３の先端に設けたエンドエフェクタ３９を例に説明したが、これに限らない。作業部（エンドエフェクタ３９）を、例えば、第１アーム４５や第３駆動部３７など、アーム部３３の延設方向の途中に設けてもよい。
また、上記実施形態において、ワーク移載装置１１を、アーム部３３からエンドエフェクタ３９を取り外して交換可能な構成としたが、着脱できない構成でもよい。
また、上記実施形態では、第２多重通信部１１３を、アーム部３３の先端部である取付部４９に設けたが、これに限らず、アーム部３３の他の部位に設けてもよい。

また、上記したエンドエフェクタ３９の構成は、一例であり、第４駆動部５１、採取部５３及び撮像部５５のうち、何れか一つを備える構成や他の種類の素子を備える構成でもよい。
また、第２多重通信部１１３は、ソフトプロセッサ１１３Ａを備えない構成でもよい。また、第１多重通信部１１１は、ソフトプロセッサを備えてもよい。

また、上記実施形態では本願の作業用ロボットとして、ワーク移載装置１１やワーク供給装置１３などの多関節ロボットを例に説明したが、これに限らない。作業用ロボットとしては、例えば、並行に配置した複数のアーム部によって１つのエンドエフェクタを支持するいわゆるパラレルリンク機構を備えるものでもよく、生産現場等で使用される他の作業用ロボットでもよい。

１０Ａ基台（装置固定部）、１１ワーク移載装置（作業用ロボット）、１３ワーク供給装置（作業用ロボット）、１９システム制御部（制御部）、３１，９３基部（装置固定部）、３３，９５アーム部、３９，９１エンドエフェクタ（作業部）、４９，９７取付部、５１Ｂエンコーダ（センサ）、５５撮像部、７５位置センサ（センサ）、８１力覚センサ（センサ）、１０１コネクタ部、１１１第１多重通信部、１１３第２多重通信部、１１３Ａソフトプロセッサ、ＭＤ多重化データ。

Claims

装置固定部と、
前記装置固定部から延設され、前記装置固定部に対して可動するアーム部と、
前記アーム部に取り付けられる作業部と、
前記装置固定部に設けられ、前記作業部を制御する制御部と、
前記装置固定部に設けられ、前記制御部と前記作業部との間で伝送される通信データを多重化した多重化データを伝送する第１多重通信部と、
前記アーム部に設けられ、前記作業部に接続され、前記第１多重通信部と多重通信回線を介して接続され前記多重化データを伝送する第２多重通信部と、
を備えることを特徴とする作業用ロボット。
前記作業部は、前記アーム部の取付部に対して着脱可能に構成され、
前記取付部は、種類の異なる前記作業部に対応して、前記作業部が備える素子と接続するためのコネクタ部を有することを特徴とする請求項１に記載の作業用ロボット。
前記第２多重通信部は、前記アーム部における延設方向の先端部に設けられることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の作業用ロボット。
前記作業部は、撮像部を有し、
前記第２多重通信部は、前記撮像部で撮像した画像データを、前記第１多重通信部へ伝送し、
前記制御部は、伝送された前記画像データに対する画像処理を実行することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載の作業用ロボット。
前記作業部は、センサを有し、
前記第２多重通信部は、前記センサの検出信号を、前記第１多重通信部へ伝送し、
前記制御部は、伝送された前記検出信号に応じて、前記作業部を制御することを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載の作業用ロボット。
前記第２多重通信部は、コンフィグレーション情報に基づいて回路が構築されるプログラマブル論理デバイスを備え、前記作業部が入出力する信号に係る処理を実行するソフトプロセッサを有することを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れかに記載の作業用ロボット。