KR20170125088A

KR20170125088A - 로봇, 로봇의 제어 방법, 워크의 장착 방법 및 워크의 반송 방법

Info

Publication number: KR20170125088A
Application number: KR1020177028019A
Authority: KR
Inventors: 마사유키 카몬; 타카시 키무라
Original assignee: 카와사키 주코교 카부시키 카이샤
Priority date: 2015-03-13
Filing date: 2016-03-04
Publication date: 2017-11-13
Also published as: WO2016147592A1; US20180043539A1; JP6630050B2; JP2016168663A; CN107428012A

Abstract

워크를 보유하는 핸드(1)와; 선단부(2a)에 핸드가 장착되고, 소정의 동작범위 내에서 동작하는 관절을 가지며, 선단부가 기단부(2b)에 대해 이동 가능한 플로팅 유닛(2)과; 선단부(32b)가 플로팅 유닛의 기단부에 장착되고, 핸드 및 플로팅 유닛을 이동시키는 로봇 암(32)과; 로봇 암의 동작을 제어하는 로봇 암 제어부(63)를 갖춘 제어부; 를 구비하며, 로봇 암 제어부는, 임시목표위치에 핸드가 위치하도록 핸드 및 플로팅 유닛을 이동시키도록 구성되어 있고, 임시목표위치는, 임시목표위치에 위치하는 플로팅 유닛의 선단부를 기단부에 대해 상대적으로 이동시키는 것에 의해, 핸드를 목표위치로 이동시킬 수 있는 위치이다.

Description

로봇, 로봇의 제어 방법, 워크의 장착 방법 및 워크의 반송 방법

본 발명은 로봇, 로봇의 제어 방법, 워크의 장착 방법 및 워크의 반송 방법에 관한 것이다.

종래부터 공장 내의 생산 라인에서 작업을 보조하는 작업 보조 시스템이 알려졌다(예를 들어, 특허문헌 참조).

이 작업 보조 시스템은, 부품을 보유하는 보유부를 가진 산업용 로봇과, 작업자의 손에 의한 작업 동작을 시간의 경과에 따라 측정하여 송신하는 모션 캡처와, 작업자의 손가락 끝에 가해지는 압력을 검출하여 송신하는 압력 센서와, 모션 캡처 및 압력 센서로부터 송신된 데이터에 기초하여 산업용 로봇을 제어하는 제어부를 가진다. 그리고 제어부는, 모션 캡처 및 압력 센서로부터 송신된 데이터에 기초하여, 산업용 로봇을 작업자의 손의 작업동작과 동일한 작업동작으로 제어한다. 이에 따라, 부품을 부품 장착 위치로 거의 정확하게 이동시킬 수 있다.

일본 특허출원공개 2011-156641호

그러나 특허문헌에 기재된 작업 보조 시스템은, 부품이 놓여있는 장소까지 작업자가 나갈 필요가 있다는 문제가 있었다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 한 형태에 따른 로봇은, 워크를 보유하는 핸드와; 선단부에 상기 핸드가 장착되고, 소정의 동작범위 내에서 동작하는 관절을 가지며, 선단부가 기단부에 대해 상대적으로 이동 가능한 플로팅 유닛과; 선단부가 상기 플로팅 유닛의 기단부에 장착되고, 상기 핸드 및 상기 플로팅 유닛을 이동시키는 로봇 암과; 상기 로봇 암의 동작을 제어하는 로봇 암 제어부를 갖춘 제어부; 를 구비하며, 상기 로봇 암 제어부는, 임시목표위치에 상기 핸드가 위치하도록 상기 핸드 및 상기 플로팅 유닛을 이동시키도록 구성되어 있고, 상기 임시목표위치는, 해당 임시목표위치에 위치하는 상기 플로팅 유닛의 선단부를 기단부에 대해 상대적으로 이동시키는 것에 의해, 상기 핸드를 목표위치로 이동시킬 수 있는 위치이도록 구성되어 있다.

이 구성에 의하면, 로봇 단독으로 핸드를 목표위치 근방의 임시목표위치에 위치시킬 수 있기 때문에, 작업자의 작업부담을 경감할 수가 있다.

그리고 작업자가 플로팅 유닛을 조작하여 핸드를 임시목표위치로부터 목표위치로 이동시킬 수 있기 때문에, 목표위치에 편차가 있을 경우에도, 핸드를 목표위치에 위치시킬 수가 있다.

상기 플로팅 유닛은, 소정의 동작범위 내에서 동작하는 복수의 관절을 가지고, 선단부가 기단부에 대해 상대적으로 2 이상의 자유도로 이동 가능하여도 좋다.

이 구성에 의하면, 적어도 1 자유도 방향으로 작업자가 임시목표위치에 위치하는 핸드를 수동으로 이동시켜서 목표위치를 탐색하고, 다른 1 자유도 방향으로 작업자가 핸드를 수동으로 이동시켜 핸드를 목표위치에 위치시킬 수가 있다. 따라서, 작업자의 경험과 감각을 요하는 핸드 위치의 미세조정을 작업자가 수행한 다음에 핸드를 목표위치에 위치시킬 수가 있다.

그 작동에 의해서 상기 관절의 동작을 규제하고, 그 해제에 의해서 상기 관절의 동작을 허용하는 고정 기구를 더 가지고; 상기 제어부는, 고정 기구의 동작을 제어하는 고정 기구 제어부를 구비하며; 상기 고정 기구 제어부는, 상기 로봇 암 제어부가 상기 임시목표위치에 상기 핸드가 위치하도록 상기 핸드 및 상기 플로팅 유닛을 이동시키고 있을 때는 상기 고정 기구를 작동시켜도 좋다.

이 구성에 의하면, 로봇 암에 의한 플로팅 유닛의 이동 중에 플로팅 유닛의 선단부가 이동하는 것을 방지할 수 있다.

상기 고정 기구는, 그 작동에 의해서 상기 플로팅 유닛이 소정의 자세를 취하도록 상기 플로팅 유닛의 선단부를 이동시키는 한편, 해당 소정의 자세를 유지하여도 좋다.

이 구성에 의하면, 핸드의 위치 결정을 정확하게 수행할 수 있다.

상기 플로팅 유닛은, 상기 관절이 상기 소정의 동작범위 내의 소정 구간의 한계위치에 도달했음을 검지하는 한계위치 도달 검지부를 구비하고; 상기 고정 기구 제어부는, 상기 로봇 암 제어부가 상기 핸드를 상기 임시목표위치에 위치시킨 후에 상기 고정 기구를 해제하며; 상기 로봇 암 제어부는, 상기 고정 기구가 해제된 상태에서 상기 한계위치 도달 검지부가 상기 관절이 가동 범위의 한계위치에 도달한 것을 검지하면, 상기 플로팅 유닛의 선단부의 이동방향으로 상기 플로팅 유닛의 기단부를 소정 거리 이동시켜도 좋다.

이 구성에 의하면, 임시목표위치에 위치하도록 핸드를 이동시킨 시점에서의 플로팅 유닛의 선단부의 이동범위 바깥쪽으로 플로팅 유닛의 선단부를 이동시킬 수가 있다.

상기 워크는, 제품에 장착되는 부품이고, 상기 목표위치는, 상기 부품이 상기 제품에 장착된 상태에서 상기 부품이 위치하는 위치여도 좋다.

이 구성에 의하면, 로봇을 제품조립을 수행하는 생산 라인에 적용할 수 있다.

상기 플로팅 유닛의 상기 관절은, 중력 방향으로 자유도를 가지며, 상기 플로팅 유닛은, 중력에 의해서 상기 관절에 발생하는 힘과 반대 방향의 힘을 해당 관절에 발생시키는 밸런서를 가지고 있어도 좋다.

이 구성에 의하면, 핸드 및 핸드에 보유된 워크를 용이하게 승강시킬 수 있다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 한 형태에 따른 로봇의 제어 방법은, 워크를 보유하는 핸드와; 선단부에 상기 핸드가 장착되고, 소정의 동작범위 내에서 동작하는 관절을 가지며, 선단부가 기단부에 대해 상대적으로 이동 가능한 플로팅 유닛과; 선단부가 상기 플로팅 유닛의 기단부에 장착되고, 상기 핸드 및 상기 플로팅 유닛을 이동시키는 로봇 암과; 상기 로봇 암의 동작을 제어하는 로봇 암 제어부를 갖춘 제어부; 를 구비하며, 상기 로봇 암 제어부는, 임시목표위치에 상기 핸드가 위치하도록 상기 핸드 및 상기 플로팅 유닛을 이동시키도록 구성되어 있고, 상기 임시목표위치는, 해당 임시목표위치에 위치하는 상기 플로팅 유닛의 선단부를 기단부에 대해 상대적으로 이동시키는 것에 의해, 상기 핸드를 목표위치로 이동시킬 수 있는 위치가 되도록 구성되어 있다.

이 구성에 의하면, 적어도 1 자유도의 방향으로 작업자가 임시목표위치에 위치하는 핸드를 수동으로 이동시켜서 목표위치를 탐색하고, 다른 1 자유도 방향으로 작업자가 핸드를 수동으로 이동시켜서 핸드를 목표위치에 위치시킬 수가 있다. 따라서, 작업자의 경험과 감각을 요하는 핸드 위치의 미세조정을 작업자가 수행한 다음에 핸드를 목표위치에 위치시킬 수가 있다.

상기 플로팅 유닛은, 상기 관절이 상기 소정의 동작범위 내의 소정 구간의 한계위치에 도달했음을 검지하는 한계위치 도달 검지부를 구비하며; 상기 고정 기구 제어부는, 상기 로봇 암 제어부가 상기 핸드를 상기 임시목표위치에 위치시킨 후에 상기 고정 기구를 해제하고; 상기 로봇 암 제어부는, 상기 고정 기구가 해제된 상태에서 상기 한계위치 도달 검지부가 상기 관절이 가동 범위의 한계위치에 도달한 것을 검지하면, 상기 플로팅 유닛의 선단부 이동방향으로 상기 플로팅 유닛의 기단부를 소정 거리 이동시켜도 좋다.

이 구성에 의하면, 임시목표위치에 위치하도록 핸드를 이동시킨 시점에서의 플로팅 유닛의 선단부의 이동범위 바깥쪽으로 플로팅 유닛의 선단부를 이동시킬 수 있다.

상기 플로팅 유닛의 상기 관절은, 중력 방향으로 자유도를 가지며,

상기 플로팅 유닛은, 중력에 의해 상기 관절에 발생하는 힘과 반대 방향의 힘을 해당 관절에 발생시키는 밸런서를 가지고 있어도 좋다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 한 형태에 따른 워크의 장착 방법은, 로봇을 이용한 장착 대상물에의 워크 장착 방법으로서, 상기 로봇은, 상기 워크를 보유하는 핸드와; 선단부에 상기 핸드가 장착되고, 소정의 동작범위에서 동작하는 관절을 가지며, 선단부가 기단부에 대해 상대적으로 이동 가능한 플로팅 유닛과; 선단부가 상기 플로팅 유닛의 기단부에 장착되고, 상기 핸드 및 상기 플로팅 유닛을 이동시키는 로봇 암과; 상기 로봇 암을 제어하는 로봇 암 제어부를 갖춘 제어부; 를 구비하며, 상기 로봇 암 제어부가, 임시목표위치에 상기 핸드가 위치하도록 상기 핸드 및 상기 플로팅 유닛을 이동시키고; 작업자가, 상기 플로팅 유닛의 선단부를 기단부에 대해 상대적으로 이동시키는 것에 의해, 상기 임시목표위치에 위치하는 상기 핸드에 보유된 상기 워크를 해당 워크의 반송처로 이동시켜서 상기 장착 대상물에 장착하도록 구성되어 있다.

이 구성에 의하면, 로봇 단독으로 핸드를 목표위치 근방의 임시목표위치에 위치시킬 수 있기 때문에, 작업자의 작업부담을 경감할 수 있다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 한 형태에 따른 워크의 반송 방법은, 로봇을 이용한 소정 위치에 위치하는 워크의 반송 방법으로서, 상기 로봇은, 상기 워크를 보유하는 핸드와; 선단부에 상기 핸드가 장착되고, 소정의 동작범위에서 동작하는 관절을 가지며, 선단부가 기단부에 대해 상대적으로 이동 가능한 플로팅 유닛과; 선단부가 상기 플로팅 유닛의 기단부에 장착되고, 상기 핸드 및 상기 플로팅 유닛을 이동시키는 로봇 암과; 상기 로봇 암을 제어하는 로봇 암 제어부를 갖춘 제어부; 를 구비하며, 상기 로봇 암 제어부가, 임시목표위치에 상기 핸드가 위치하도록 상기 핸드 및 상기 플로팅 유닛을 이동시키고; 작업자가, 상기 플로팅 유닛의 선단부를 기단부에 대해 상대적으로 이동시키는 것에 의해, 상기 임시목표위치에 위치하는 상기 핸드를 상기 소정 위치로 이동시켜서 상기 핸드에 상기 워크를 보유시키며; 상기 로봇 암 제어부가, 상기 핸드 및 상기 플로팅 유닛을 이동시켜, 상기 핸드에 보유된 상기 워크를 반송하도록 구성되어 있다.

본 발명은, 작업자의 작업부담을 경감시킬 수 있고, 또한, 목표위치에 편차가 있을 경우에도, 핸드를 목표위치에 위치시킬 수 있다는 효과를 발휘한다.

도 1은, 본 발명의 실시형태 1에 따른 로봇의 구성 예를 나타내는 도면이다.
도 2는, 도 1의 로봇의 플로팅 유닛의 구성 예를 나타내는 사시도 이다.
도 3은, 도 1의 로봇의 플로팅 유닛의 구성 예를 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 4는, 도 1의 로봇의 고정 기구의 구성 예를 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 5는, 도 1의 로봇의 제어계통의 구성 예를 개략적으로 나타내는 블록도 이다.
도 6은, 도 1의 로봇의 동작 예를 나타내는 흐름도이다.
도 7a는, 도 1의 로봇의 동작 예를 나타내는 도면이다.
도 7b는, 도 1의 로봇의 동작 예를 나타내는 도면이다.
도 7c는, 도 1의 로봇의 동작 예를 나타내는 도면이다.
도 7d는, 도 1의 로봇의 동작 예를 나타내는 도면이다.
도 7e는, 도 1의 로봇의 동작 예를 나타내는 도면이다.
도 8은, 본 발명의 실시형태 2에 따른 로봇의 플로팅 유닛의 구성 예를 나타내는 사시도이다.
도 9는, 도 8의 로봇의 플로팅 유닛의 구성 예를 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 10은, 도 8의 로봇의 제어계통의 구성 예를 개략적으로 나타내는 블록도 이다.
도 11은, 도 1의 로봇의 동작 예를 나타내는 흐름도이다.
도 12는, 도 1의 로봇의 동작 예를 나타내는 도면이다.
도 13은, 본 발명의 실시형태 3에 따른 로봇의 동작 예를 나타내는 흐름도이다.

(본 발명의 착안점)

본 발명자 등은, 공장의 생산 라인에서 작업자가 보유하는(붙들어 지탱하는) 것이 곤란한 중량부품의 장착작업의 작업효율을 향상시키는 것을 열심히 검토하였다.

부품 보관장에 놓여있는 중량부품을 생산 라인 상의 제품 옆으로 운반하고, 중량부품을 제품에 장착하는 작업은, 종래, 예를 들면 이하의 순서로 수행되었다.

우선, 작업자가 리프터(lifter)를 부품 보관장에 위치시킨 다음, 부품 보관장에 놓여있는 중량부품을 리프터에 묶어 고정한다. 그리고 작업자가 리프터를 조작하여, 중량부품을 부품 보관장으로부터 생산 라인 상의 제품 옆까지 운반한다. 다음으로, 부품을 제품에 끼워 넣어 장착한다.

이때, 생산 라인 상의 제품으로의 부품의 장착에서, 작업자가 리프터에 지지 된 부품을 파지하고 흔들어 움직여, 부품을 끼워넣을 위치를 탐색하여, 제품에 대한 부품 위치의 미세 조정을 작업자가 수행한 다음에 부품을 제품에 장착할 수 있었다. 이러한 작업은, 작업자의 경험과 감각이 작업 품질을 좌우하기 때문에, 이것을 종래의 로봇으로 수행하기는 어려웠다.

이에, 본 발명자 등은, 워크를 보유(holding; 保持; 붙들어 지탱함)하는 핸드(hand)와, 선단부에 상기 핸드가 장착되고, 소정의 동작범위 내에서 동작하는 관절을 가지고, 선단부가 기단부에 대해 상대적으로 이동 가능한 플로팅 유닛(floating unit)과; 선단부가 상기 플로팅 유닛의 기단부에 장착되고, 상기 핸드 및 상기 플로팅 유닛을 이동시키는 로봇 암(arm)과; 상기 로봇 암의 동작을 제어하는 로봇 암 제어부를 갖춘 제어부; 를 구비하며, 상기 로봇 암 제어부는, 임시목표위치에 상기 핸드가 위치하도록 상기 핸드 및 상기 플로팅 유닛을 이동시키도록 구성되어 있으며, 상기 임시목표위치는, 해당 임시목표위치에 위치하는 상기 플로팅 유닛의 선단부를 기단부에 대해 상대적으로 이동시키는 것에 의해, 상기 핸드를 목표위치로 이동시킬 수 있는 위치인, 로봇을 생각해내었다.

본 발명에 의하면, 로봇 단독으로 핸드를 목표위치 근방의 임시목표위치에 위치시킬 수 있기 때문에, 작업자의 작업부담을 경감시킬 수가 있다.

이하, 본 발명의 실시형태에 대하여, 도면을 참조하면서 설명한다. 또한, 본 실시형태에 의해서 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 또한, 이하에서는, 모든 도면을 통틀어, 동일 또는 상당하는 요소에는 동일한 참조부호를 부여하고, 그 중복하는 설명은 생략한다.

(실시형태 1)

도 1은, 본 발명의 실시형태 1에 따른 로봇(100)의 구성 예를 나타내는 도면이다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 로봇(100)은, 예를 들어, 제품(T)에 부품(C)(워크)을 장착하는 작업장, 예를 들면 생산 라인에 설치된다. 즉, 부품(C)은, 제품(T)(장착 대상물)에 장착되는 부재이다.

이 생산 라인에서는, 로봇(100)의 후술하는 핸드(1)의 동작영역 내에, 장착 전 워크 보관장(Pa) 및 장착 작업장(Pb)이 설정(배치)되어 있다.

장착 전 워크 보관장(Pa)은, 제품(T)에 장착할 부품(C)을 일시적으로 보관하는 장소이다. 장착 전 워크 보관장(Pa)에서 부품(C)은, 도시하지 않은 선반에 보관됨에 따라 소정 위치에 정확하게 배치되어 있으며, 이 선반에 보관된 부품(C)의 위치는, 미리 후술하는 제어 장치(6)의 제어부(60)에 기억되어 있다.

장착 작업장(Pb)은, 부품(C)의 제품(T)으로의 장착 작업이 수행되는 장소이다. 장착 작업장(Pb)에는, 제품(T)이 놓여있다. 그리고 장착 작업장(Pb)에 놓인 제품(T)에 부품(C)이 장착된 상태에서 핸드(1) 및 핸드(1)에 보유된 부품(C)이 위치하는 위치가 목표위치(P2)(도 7e 참조)를 구성한다. 그리고 플로팅 유닛(2)의 선단부(2a)(후술하는 핸드 장착부(21))를 기단부(2b)(후술하는 로봇 암 장착부(26))에 대해 상대적으로 이동시키는 것에 의해, 핸드(1)에 보유된 부품(C)을 부품(C) 반송처인 목표위치(P2)로 이동시킬 수 있는 위치에 임시목표위치(P1)(도 7b 참조)가 설정된다. 즉, 임시목표위치(P1)는, 목표위치(P2) 근방에 설정되며, 임시목표위치(P1)에 위치하는 플로팅 유닛(2)의 선단부(2a)를 기단부(2b)에 대해 상대적으로 이동시키는 것에 의해, 핸드(1)(및 이것에 보유된 부품(C))를 목표위치(P2)로 이동시킬 수 있는 위치에 설정된다.

[로봇의 전체 구성]

도 1에 나타낸 바와 같이, 로봇(100)은, 워크를 보유하는 핸드(1)와, 플로팅 유닛(2)과, 로봇 본체(3)와, 제어기(6)(도 5 참조)를 구비한다.

[핸드]

핸드(1)는, 부품(C)을 보유하는 보유동작 및 보유한 물품의 개방을 수행하는 개방동작을 수행할 수 있도록 구성되며, 플로팅 유닛(2)의 선단부(2a)에 장착되어 있다.

본 실시형태에서, 핸드(1)는, 부품(C)을 흡착하여 보유하는 장치로서, 그 작동에 의해 부품(C)을 흡착 보유하고, 그 해제에 의해 부품(C)의 흡착 보유를 해제하는 도시하지 않은 흡착 보유기구를 가진다. 그리고 핸드(1)는, 작업자가 붙잡고 핸드(1)를 이동시키기 위한 손잡이(11)(도 2 참조), 제1 핸드 제어부(12)(도 5 참조), 그리고 핸드 조작부(13)(도 2, 도 5 참조)를 포함한다. 제1 핸드 제어부(12)는, 핸드(1)를 제어하고, 핸드(1)가 부품(C)을 보유하는 '보유동작' 및 부품(C)을 해방하는 '해방동작'을 수행하도록 핸드(1)를 동작시킨다. 핸드 조작부(13)는, 제1 핸드 제어부(12)에 대한 부품(C)의 '보유지령' 및 부품(C)의 '해방지령'을 입력할 수 있도록 구성되어 있다.

[로봇 본체]

도 2에 나타낸 바와 같이, 로봇 본체(3)는, 예를 들어, 다관절 형 산업용 로봇이지만 이것에 한정되는 것은 아니다. 로봇 본체(3)는, 로봇 기초부(31)와, 로봇 암(32)을 가진다.

로봇 기초부(31)는, 생산 라인의 바닥면 등의 설치면에 고정되지 않은 상태로 얹히는 대(臺)로서, 로봇 암(32), 플로팅 유닛(2), 그리고 핸드(1)를 지탱하고 있다.

로봇 암(32)은, 플로팅 유닛(2) 및 핸드(1)를 이동시킨다. 로봇 암(32)은, 예를 들면, 복수의 관절을 구비하고, 기단부(32a)가 로봇 기초부(31)에 대해 회동 가능하게 연결되어 있다. 그리고 로봇 암(32)의 선단부(32b)는, 플로팅 유닛(2)의 기단부(2b)(후술하는 로봇 암 장착부(26))에 장착되어 있다. 로봇 암(32)은, 복수의 관절축을 구동하는 도시하지 않은 로봇 암 구동부를 포함한다.

[플로팅 유닛]

도 2는, 플로팅 유닛(2)의 구성 예를 나타내는 사시도 이다. 도 3은, 플로팅 유닛(2)의 구성 예를 모식적으로 나타내는 도면이다.

도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 플로팅 유닛(2)은, 선단부에 핸드(1)가 장착되고, 소정의 동작범위 내에서 동작하는 관절을 가지며, 선단부가 기단부에 대해 상대적으로 이동 가능하게 구성되어 있다.

본 실시형태에서, 도 3에 나타낸 바와 같이, 플로팅 유닛(2)은, 소정의 동작범위 내에서 동작하는 복수의 관절을 가지고, 선단부(2a)가 기단부(2b)에 대해 상대적으로 2 이상의 자유도로 이동 가능하다. 그리고 플로팅 유닛(2)은, 예를 들어, 핸드 장착부(21)와, 제1 관절부(22)와, 제2 관절부(23)와, 제3 관절부(24)와, 제4 관절부(25)와, 로봇 암 장착부(26)와, 이러한 핸드(1)로부터 로봇 암(32)을 향하여 상기 순서로 일렬로 늘어서도록 연결하는 제1 내지 제5 연결편(41, 42, 43, 44, 45)을 가진다. 또한, 플로팅 유닛(2)은, 고정 기구(27)를 가진다.

핸드 장착부(21)는, 핸드(1)가 장착되는 부분이다.

제1 관절부(22)는, 제1 연결편(41) 및 제2 연결편(42)을, 제1방향(D1)으로 연장되는 축선 주위로 회동 가능하게, 제1 연결편(41) 및 제2 연결편(42)을 연결하고 있다. 제1방향(D1)은, 예를 들면 연직 방향이다. 그리고 제1 연결편(41)은, 제2 연결편(42)에 대해 소정의 동작범위(R1)로, 제2 연결편(42)에 대해 회동 가능하게 구성되어 있다. 즉, 제1 연결편(41) 및 제2 연결편(42)은, 제1방향(D1)으로 연장되는 축선 주위로 자유도를 가지는 제1 관절부(22)에 의해서 연결되어 있다.

제2 관절부(23)는, 제2 연결편(42)을, 제3 연결편(43)에 대해 제1방향(D1)과 교차하는 제2방향(D2)으로 병진 가능하게, 제2 연결편(42) 및 제3 연결편(43)을 연결하고 있다. 제2방향(D2)은, 예를 들면 제1방향(D1)과 직교하는 방향, 즉, 수평 방향이다. 그리고 제2 연결편(42)은, 제3 연결편(43)에 대해 소정의 동작범위(R2)로, 제3 연결편(43)에 대해 병진 가능하게 구성되어 있다. 즉, 제2 연결편(42) 및 제3 연결편(43)은, 제2방향(D2)으로 자유도를 가지는 제2 관절부(23)에 의해서 연결되어 있다.

제3 관절부(24)는, 제3 연결편(43)을, 제4 연결편(44)에 대해 제1방향(D1)으로 요동 가능하게, 제3 연결편(43) 및 제4 연결편(44)을 연결하고 있다. 그리고 제3 연결편(43)은, 제4 연결편(44)에 대해 소정의 동작범위(R3)로, 제4 연결편(44)에 대해 요동 가능하게 구성되어 있다. 즉, 제3 연결편(43) 및 제4 연결편(44)은, 제1방향(D1)(중력 방향)으로 자유도를 가진 제3 관절부(24)에 의해 연결되어 있다.

본 실시형태에서, 제3 관절부(24)는, 평행 링크 구조를 가지며, 서로 평행하게 연장되는 한 쌍의 요동 링크(24a)와, 한 쌍의 요동 링크(24a)의 한쪽 단부를 연결하는 선단측 연결부(24b)와, 한 쌍의 요동 링크(24a)의 반대쪽 단부를 연결하고, 선단측 연결부(24b)와 평행하게 연장되는 기단측 연결부(24c)를 가진다. 그리고 한 쌍의 요동 링크(24a)의 한쪽 및 선단측 연결부(24b), 한 쌍의 요동 링크(24a)의 반대쪽 및 선단측 연결부(24b), 한 쌍의 요동 링크(24a)의 한쪽 및 기단측 연결부(24c), 그리고 한 쌍의 요동 링크(24a)의 반대쪽 및 기단측 연결부(24c)는, 어느 것이나 제1방향(D1) 및 제2방향(D2)과 교차하는 제3방향(D3)(도 3의 지면 바깥을 향하는 방향 도 2 참조)으로 연장되는 축선 주위로 회동 가능하게 서로 연결되어, 각각 제1 내지 제4 관절(24f, 24g, 24h, 24i)을 구성하고 있다. 따라서, 제3 관절부(24)의 선단부를 요동시키면, 선단측 연결부(24b) 및 기단측 연결부(24c)는, 언제나, 양자의 간격 및 자세를 유지하면서 요동하도록 구성되어 있다.

그리고 제3 연결편(43)은 선단측 연결부(24b)에 연결되고, 제4 연결편(44)은 기단측 연결부(24c)에 연결되어 있다. 따라서, 제3 관절부(24)를 요동시킴에 따라, 제3 관절부(24)의 선단부에 연결되어 있는 핸드(1), 핸드 장착부(21), 제1 연결편(41), 제1 관절부(22), 제2 연결편(42), 제2 관절부(23) 및 제3 연결편(43)을, 제3 관절부(24)의 기단부에 연결되어 있는 제4 연결편(44), 제4 관절부(25), 제5 연결편(45) 및 로봇 암 장착부(26)에 대해 상대적으로 승강시킬 수사 있다.

그리고 제3 관절부(24)는, 밸런서(balancer) 기구(29)를 구비한다. 밸런서 기구(29)는, 중력에 의해 제3 관절부(24)에 발생하는 힘과 반대방향의 힘을 제3 관절부(24)에 발생시킨다. 밸런서 기구(29)는, 예를 들면, 제3 관절부(24)의 선단부에 연결되어 있는 부재 등(예를 들면, 부품(C), 핸드(1), 핸드 장착부(21), 제1 연결편(41), 제1 관절부(22), 제2 연결편(42), 제2 관절부(23) 및 제3 연결편(43))에 작용하는 중력에 의해 제3 관절부(24)에 발생하는 토크에 저항하는 토크를 발생시킨다. 따라서, 작업자는, 쉽게, 부품(C)을 로봇 암(32)의 선단부(32b)에 대하여 상대적으로 승강시킬 수가 있다.

제4 관절부는(25), 제4 연결편(44) 및 제5 연결편(45)을, 제1방향(D1)으로 연장되는 축선 주위로 회동 가능하게, 제4 연결편(44) 및 제5 연결편(45)을 연결하고 있다. 그리고 제4 연결편(44)은, 제5 연결편(45)에 대해 소정의 동작범위(R4)로, 제5 연결편(45)에 대해 회동 가능하게 구성되어 있다. 즉, 제4 연결편(44) 및 제5 연결편(45)은, 제1방향(D1)으로 연장되는 축선 주위로 자유도를 가지는 제4 관절부(25)에 의해 연결되어 있다.

로봇 암 장착부(26)는, 로봇 암(32)의 선단부(32b)가 장착되는 부분이다.

이와 같이, 제1 관절부(22) 및 제4 관절부는(25), 어느 것이나 제1방향(D1)으로 연장되는 축선 주위로 자유도를 가지기 때문에, 플로팅 유닛(2)은, 제1방향(D1) 및 제2방향(D2)으로 자유도를 가진다. 따라서, 플로팅 유닛(2)의 선단부(2a)를 기단부(2b)에 대해 상대적으로 제1방향(D1) 및 제2방향(D2)으로 이동시킬 수가 있다.

또한, 제2 관절부(23)는, 제2방향(D2)으로 자유도를 가지기 때문에, 더욱 원활하게 플로팅 유닛(2)의 선단부(2a)를 기단부(2b)에 대해 상대적으로 제2방향(D2)으로 이동시킬 수가 있다.

또한, 제3 관절부(24)는, 제1방향(D1)(중력 방향)으로 자유도를 가지기 때문에, 플로팅 유닛(2)의 선단부(2a)를 기단부(2b)에 대해 상대적으로 제1방향(D1)으로 승강시킬 수가 있다.

도 4는, 고정 기구(27)의 구성 예를 모식적으로 나타내는 도면이다.

고정 기구(27)는, 그 작동에 의해서 플로팅 유닛(2)의 관절의 동작을 규제하고, 그 해제에 의해서 플로팅 유닛(2)의 관절의 동작을 허용하는 기구이다. 즉, 고정 기구(27)는, 그 작동에 의해서, 플로팅 유닛(2)의 제1 ~ 제4 관절부(22, 23, 24, 25) 각각의 동작을 규제하여, 플로팅 유닛(2)의 선단부(2a)가 기단부(2b)에 대해 상대적으로 이동하는 것을 규제한다. 그리고 고정 기구(27)는, 그 해제에 의해서, 플로팅 유닛(2)의 제1 ~ 제4 관절부(22, 23, 24, 25) 각각의 동작을 규제하여, 플로팅 유닛(2)의 선단부(2a)가 기단부(2b)에 대해 상대적으로 이동하는 것을 허용한다.

또한, 고정 기구(27)는, 그 작동에 의해서 플로팅 유닛(2)이 소정의 자세를 취하도록 플로팅 유닛(2)의 선단부(2a)를 기단부에 대하여 상대적으로 이동시키는 한편, 이 소정의 자세를 유지하는 기구이다. 따라서, 고정 기구(27)가 작동한 상태에서는 로봇 암(32)의 선단부(32b)와 핸드(1)의 위치관계가 소정의 위치관계로 고정되기 때문에, 로봇 암 제어부(63)는, 핸드(1)의 위치를 특정할 수가 있다. 그리고 임시목표위치(P1)는, 고정 기구(27)를 작동시킨 상태에서, 임시목표위치(P1)에 위치하는 플로팅 유닛(2)의 고정 기구(27)를 해제하고, 플로팅 유닛(2)의 선단부(2a)를 기단부(2b)에 대해 상대적으로 이동시키는 것에 의해, 상기 핸드를 목표위치로 이동시킬 수 있는 위치에 설정된다.

본 실시형태에서, 고정 기구(27)는, 제1 ~ 제4 관절부(22, 23, 24, 25)에 대응하는 제1 ~ 제4 고정부(71 ~ 74)(제1 고정부(71) 및 제4 고정부(74)는 도 4 참조)를 구비한다. 그리고 제1 ~ 제4 고정부(71 ~ 74)는, 각각 그 작동에 따라 대응하는 관절을 소정 동작범위 내의 소정 위치에 위치시킨 다음에 그 동작을 규제하고, 또한, 그 해제에 의해서 대응하는 관절의 동작을 허용한다.

즉, 제1 고정부(71)의 작동에 따라, 제1 연결편(41)은, 제2 연결편(42)에 대해, 소정의 동작범위(R1) 내의 소정위치에 고정된다. 제1 고정부(71)는, 예를 들면, 도 4에 나타낸 바와 같이, 기단부가 제1 연결편(41)에 장착되고, 제1 관절부(22)의 회동 축선의 연장 방향과 직교하는 방향으로 늘어난 암(76)과, 제2 연결편(42)에 장착되고, 개폐 가능하게 구성된 암 협지부(77)를 가진다. 따라서, 제1 관절부(22)를 회동시킴에 따라 암(76)은 요동한다. 그리고 암 협지부(77)는, 닫히는 것에 의해서 암(76)의 선단부를 협지 하여, 암(76)의 요동을 규제하도록 구성되어 있다. 이에 따라, 제1 연결편(41)은, 제2 연결편(42)에 대해, 소정의 동작범위(R1)의 소정 위치에 위치한 다음에 그 동작이 규제된다.

또한, 제2 고정부(72)의 작동에 따라, 제2 연결편(42)은, 제3 연결편(43)에 대해, 소정의 동작범위(R2) 내의 소정 위치에 고정된다. 제2 고정부(72)는, 그 작동에 의해서 피스톤 로드를 실린더에 대해 상대적으로 병진시킬 수 있는 에어 실린더기구(78)를 구비한다. 그리고 제2 연결편(42)을 제3 연결편(43)에 대하여 고정할 때는, 에어 실린더기구(78)의 피스톤 로드를 움직여, 제2 연결편(42)을 제3 연결편(43)에 대해 제1방향(D1) 중 한쪽으로 병진시켜, 동작범위(R2)의 한쪽 한계위치에 위치시킴과 함께, 반대쪽의 한계위치로부터 한쪽의 한계위치를 향하는 방향으로 힘을 가한다. 이에 따라, 제2 연결편(42)은, 제3 연결편(43)에 대해, 소정의 동작범위(R2) 내의 소정 위치에 위치한 다음에 그 동작이 규제된다.

또한, 제3 고정부(73)의 작동에 따라, 제3 연결편(43)은, 제4 연결편(44)에 대해, 소정의 동작범위(R3) 내의 소정 위치에 위치한 다음에 그 동작이 규제된다. 제3 고정부(73)의 구성은, 제2 고정부(72)의 구성과 마찬가지이므로, 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 제4 고정부(74)의 작동에 따라, 제4 연결편(44)은, 제5 연결편(45)에 대해, 소정의 동작범위(R4) 내의 소정 위치에 그 작동에 따라 규제된다. 제4 고정부(74)의 구성은, 제1 고정부(71)의 구성과 마찬가지이므로, 그 상세한 설명은 생략한다.

[제어기]

도 5는, 로봇(100)의 제어계통의 구성 예를 개략적으로 나타내는 블록도 이다.

도 5에 나타낸 바와 같이, 로봇(100)의 제어기(6)는, 제어부(60) 및 기억부(61)를 구비하고, 예를 들면, 마이크로 컨트롤러, CPU, MPU, 논리 회로, PLC 등으로 구성된다. 제어기는, 집중 제어를 수행하는 단독의 제어기로 구성하여도 좋고, 분산 제어를 수행하는 복수의 제어기로 구성하여도 좋다.

기억부(61)는, ROM, RAM 등의 메모리를 가진다. 기억부(61)에는, 장착 전 워크 보관장(Pa)에 놓인 부품(C)의 위치를 특정하기 위한 정보, 임시목표위치(P1)를 특정하기 위한 정보, 그리고 고정 기구(27)에 의해서 로봇 암(32)의 선단과 핸드(1)의 위치관계를 소정의 위치관계로 고정한 상태에서의 핸드(1)의 위치를 특정하기 위한 정보가 기억되어 있다.

제어부(60)는, 고정 기구 제어부(62), 로봇 암 제어부(63) 및 제2 핸드 제어부(64)를 포함한다. 고정 기구 제어부(62), 로봇 암 제어부(63) 및 제2 핸드 제어부(64)는, 기억부(61)에 격납 된 소정의 제어 프로그램을 연산기가 실행함에 따라 실현되는 기능블록이다. 로봇 암 제어부(63)는, 로봇 암(32)을 제어한다. 제2 핸드 제어부(64)는, 핸드(1)의 동작을 제어하여, 핸드(1)가 보유동작 및 개방동작을 수행하도록 핸드(1)를 동작시킨다. 제2 핸드 제어부(64)는, 제1 핸드 제어부(12)를 통해 핸드(1)를 제어하여도 좋다. 고정 기구 제어부(62)는, 고정 기구(27)를 제어한다.

[동작예]

다음으로, 로봇(100)의 동작예를 설명한다.

도 6은, 로봇(100)의 동작 예를 나타내는 흐름도이다. 도 7a 내지 도 7e는, 로봇(100)의 동작 예를 나타내는 도면이다.

우선, 고정 기구 제어부(62)는, 고정 기구(27)를 작동시켜, 플로팅 유닛(2)의 선단부(2a)가 기단부(2b)에 대해 상대적으로 이동하는 것을 규제하여, 플로팅 유닛(2)을 통해 연결되는 로봇 암(32)의 선단과 핸드(1)의 위치관계를 소정의 위치관계로 고정한다(단계 S10).

다음으로, 도 7a에 나타낸 바와 같이, 로봇 암 제어부(63)는, 로봇 암(32)을 제어하여, 기억부(61)에 기억되어 있는 장착 전 워크 보관장(Pa)에 놓인 부품(C)의 위치를 특정하기 위한 정보에 기초하여, 장착 전 워크 보관장(Pa)에 놓인 부품(C)이 위치하는 위치에 핸드(1)를 위치시킨다(단계 S20).

다음으로, 제2 핸드 제어부(64)는, 핸드(1)를 제어하여, 핸드(1)로 부품(C)을 보유한다(단계 S30).

다음으로, 도 7b에 나타낸 바와 같이, 로봇 암 제어부(63)는, 로봇 암(32)을 제어하여, 기억부(61)에 기억되어 있는 임시목표위치(P1)를 특정하기 위한 정보에 기초하여, 핸드(1)가 임시목표위치(P1)에 위치하도록 핸드(1) 및 플로팅 유닛(2)을 이동시킨다(단계 S40). 상술한 바와 같이, 이 임시목표위치(P1)는, 임시목표위치(P1)에 위치하는 플로팅 유닛(2)의 선단부(2a)를 기단부(2b)에 대해 상대적으로 이동시키는 것에 의해, 핸드(1)를 목표위치(P2)로 이동시킬 수 있는 위치에 설정된다. 그러나 장착 작업장(Pb)에 설치된 제품(T)의 위치 오차 등에 의해, 임시목표위치(P1)에 위치하는 플로팅 유닛(2)의 선단부(2a)를 기단부(2b)에 대해 상대적으로 이동시키는 것으로 핸드(1)를 목표위치(P2)로 이동시킬 수 없는 경우가 있어도 좋다.

이와 같이, 로봇(100)에 의해서 장착 전 워크 보관장(Pa)으로부터 목표위치(P2)의 근방에 설정되는 임시목표위치(P1)에 부품(C)을 반송할 수 있기 때문에, 작업자의 작업부담을 경감할 수 있고, 작업 효율을 향상시킬 수가 있다.

또한, 단계 S10에서 고정 기구(27)를 작동시켜, 로봇 암 제어부(63)가 임시목표위치(P1)에 핸드(1)가 위치하도록 핸드(1) 및 플로팅 유닛(2)을 이동시키고 있을 때는, 고정 기구(27)를 작동시켜, 플로팅 유닛(2)의 복수의 관절 각각의 동작을 규제하고 있기 때문에, 플로팅 유닛(2) 이동 중에 그 선단부(2a)가 이동하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 플로팅 유닛(2)을 통해 연결되는 로봇 암(32)의 선단과 핸드(1)의 위치관계를 소정의 위치관계로 고정하고 있기 때문에, 핸드(1) 및 이것에 보유된 부품(C)을 정확히 임시목표위치(P1)에 위치시킬 수가 있다. 또한, 로봇(100)이, 예를 들면 제품(T)에 접촉하는 것을 방지할 수가 있다.

다음으로, 고정 기구 제어부(62)는, 고정 기구(27)를 해제한다(단계 S50). 이에 따라, 플로팅 유닛(2)의 선단부(2a)가 기단부(2b)에 대해 상대적으로 이동하는 것을 허용하여, 작업자가 손잡이(11)를 잡고, 핸드(1)에 보유 되어 있는 부품(C)을 수동으로 이동시키는 것을 가능케 한다.

다음으로, 도 7b 및 도 7c에 나타낸 바와 같이, 작업자는, 손잡이(11)를 잡고, 핸드(1) 및 플로팅 유닛(2)의 선단부(2a)를 이동시킴으로써, 핸드(1)에 보유 되어 있는 부품(C)을 이동시켜, 목표위치(P2)를 탐색한다(단계 S60). 본 실시형태에서는, 도 7b에 나타낸 바와 같이, 부품(C)을 제2방향(D2)으로 움직여 부품(C)과 목표위치(P2)의 제2방향(D2) 위치를 맞추고, 이어서, 도 7c에 나타낸 바와 같이, 부품(C)을 제1방향(D1)으로 움직여 부품(C)과 목표위치(P2)의 제1방향(D1) 위치(높낮이 위치)를 맞추며, 또한, 도 7d에 나타낸 바와 같이, 작업자가 핸드(1)를 통해 부품(C)을 목표위치(P2) 근방에서 목표위치(P2)로 눌러 대면서 흔드는 것에 의해서 수행된다. 이에 따라, 부품(C)은, 목표위치(P2)에 끼워지고, 핸드(1) 및 이것에 보유된 부품(C)을 목표위치(P2)에 위치시킬 수가 있다. 이와 같이, 플로팅 유닛(2)이 자유도를 가지기 때문에, 부품(C)을 목표위치(P2) 근방에서 목표위치(P2)로 눌러 대면서 흔들어 목표위치(P2)를 탐색할 수 있기 때문에, 부품(C)의 장착 작업을 신속하게 수행할 수가 있고, 작업 효율을 향상시킬 수가 있다. 또한, 목표위치(P2)에 편차가 있을 경우에도, 핸드를 목표위치(P2)에 위치시킬 수가 있다.

다음으로, 도 7e에 나타낸 바와 같이, 작업자는, 부품(C)을 제품(T)에 끼워, 핸드(1) 및 이것에 보유된 부품(C)을 목표위치(P2)에 위치시킨다(단계 S70). 또한, 상기 단계 S60에서, 이미 핸드(1) 및 이것에 보유된 부품(C)이 목표위치(P2)에 위치하고 있을 경우는, 단계 S70을 생략할 수 있다. 이에 따라, 부품(C)을 제품(T)에 장착할 수가 있다.

그리고 부품(C)이 제품(T)에 장착되면, 작업자는, 핸드 조작부(13)를 조작하여 부품(C)의 해방 지령을 입력하고, 제1 핸드 제어부(12)는, 해방 지령에 기초하여 핸드(1)를 제어하여 부품(C)을 놓아준다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 로봇(100)은, 로봇(100) 단독으로 핸드(1) 및 이것에 보유된 부품(C)을 장착 전 워크 보관장(Pa)으로부터 목표위치(P2) 근방에 설정되는 임시목표위치(P1)에 위치시킬 수 있기 때문에, 작업자의 작업부담을 경감할 수가 있다.

그리고 작업자가 플로팅 유닛(2)을 조작하여 핸드(1)를 임시목표위치(P1)로부터 목표위치(P2)로 이동시킬 수 있기 때문에, 목표위치(P2)에 편차가 있을 경우에도 핸드(1)를 목표위치(P2)에 위치시킬 수가 있다.

또한, 기단부(32a)가 로봇 암(32)의 선단부(32b)에 장착된 플로팅 유닛(2)이 복수의 관절을 가져, 선단부가 기단부에 대해 상대적으로 2 이상의 자유도의 이동범위로 이동 가능하기 때문에, 적어도 1 자유도의 방향으로 작업자가 핸드(1)에 보유된 부품(C)을 수동으로 이동시켜 부품(C)이 장착될 목표위치(P2)를 탐색하고, 다른 1 자유도 방향으로 작업자가 핸드(1) 및 이것에 보유된 부품(C)을 수동으로 목표위치(P2)로 이동시켜 부품(C)을 제품(T)에 장착할 수가 있다. 따라서, 작업자의 경험과 감각을 요하는 제품(T)에 대한 부품(C) 위치의 미세조정을 작업자가 수행한 다음에 부품(C)을 제품(T)에 장착할 수가 있다. 또한, 작업자의 섬세한 장착 작업 동작을 검지하는 센서가 필요치 않기 때문에, 로봇과 작업자가 협조하여 작업을 수행하는 시스템의 구성을 간소화할 수 있고, 제조에 유리하며, 또한 제조 비용도 저렴해진다.

(실시형태 2)

도 8은 본 발명의 실시형태 2에 따른 로봇(200)의 플로팅 유닛(202)의 구성 예를 나타내는 사시도 이다.

도 9는, 플로팅 유닛(202)의 구성 예를 모식적으로 나타내는 도면이다.

플로팅 유닛(202)은, 한계위치 도달 검지부(28)(도 10 참조)를 가진다.

한계위치 도달 검지부(28)는, 플로팅 유닛(202)의 관절이 소정의 동작범위 내의 소정 구간의 한계위치에 도달했음을 검지한다.

본 실시형태에서, 한계위치 도달 검지부(28)는, 도 9에 나타낸 바와 같이, 제1 ~ 제4 관절부(22, 23, 24, 25) 각각에 대응하는 제1 ~ 제4 검지부(81, 82, 83, 84)를 가진다.

제1 검지부(81)는, 제2 연결편(42)에 장착된 한 쌍의 스프링 센서(81a)와, 제1 연결편(41)에 장착된 접촉자(81b)를 포함한다. 그리고 한 쌍의 스프링 센서(81a) 중 한쪽은, 제1 연결편(41)이 동작범위(R1)의 한쪽의 한계위치에 위치함에 따라서 접촉자(81b)와 접촉하도록 구성되고, 한 쌍의 스프링 센서(81a) 중 다른 쪽은, 제1 연결편(41)이 동작범위(R1)의 다른 한쪽의 한계위치에 위치함에 따라서 접촉자(81b)와 접촉하도록 구성되어 있다. 그리고 어느 한쪽의 스프링 센서(81a)와 접촉자(81b)가 접촉함에 따라, 제1 검지부(81)는, 제1 관절부(22)가 접촉을 검지한 스프링 센서(81a)에 대응하는 한계위치에 도달했음을 검지한다.

제2 검지부(82)는, 제3 연결편(43)에 장착된 한 쌍의 스프링 센서(82a)와, 제2 연결편(42)에 장착된 한 쌍의 접촉자(82b)를 포함한다. 그리고 한 쌍의 스프링 센서(82a) 중 한쪽은, 제2 연결편(42)이 동작범위(R2)의 한쪽의 한계위치에 위치함에 따라서 한 쌍의 접촉자(82b) 중 한쪽과 접촉하도록 구성되고, 한 쌍의 스프링 센서(82a) 중 다른 한쪽은, 제2 연결편(42)이 동작범위(R2)의 다른 한쪽의 한계위치에 위치함에 따라서 한 쌍의 접촉자(82b) 중 다른 한쪽과 접촉하도록 구성되어 있다. 그리고 어느 한쪽의 스프링 센서(82a)와 접촉자(82b)가 접촉함에 따라, 제2 검지부(82)는, 제2 관절부(23)가 접촉을 검지한 스프링 센서(82a)에 대응하는 한계위치에 도달했음을 검지한다.

제3 검지부(83)는, 제4 연결편(44)에 장착된 한 쌍의 스프링 센서(83a)와, 제3 연결편(43)에 장착된 접촉자(83b)를 포함한다. 그리고 한 쌍의 스프링 센서(83a) 중 한쪽은, 제3 연결편(43)이 동작범위(R3)의 한쪽의 한계위치에 위치함에 따라서 접촉자(83b)와 접촉하도록 구성되고, 한 쌍의 스프링 센서(83a) 중 다른 한쪽은, 제3 연결편(43)이 동작범위(R3)의 다른 한쪽의 한계위치에 위치함에 따라서 접촉자(83b)와 접촉하도록 구성되어 있다. 그리고 어느 한쪽의 스프링 센서(83a)와 접촉자(83b)가 접촉함에 따라, 제3 검지부(83)는, 제3 관절부(24)가 접촉을 검지한 스프링 센서(83a)에 대응하는 한계위치에 도달했음을 검지한다.

제4 검지부(84)는, 제5 연결편(45)에 장착된 한 쌍의 스프링 센서(84a)와, 제4 연결편(44)에 장착된 접촉자(84b)를 포함한다. 그리고 한 쌍의 스프링 센서(84a) 중 한쪽은, 제4 연결편(44)이 동작범위(R4)의 한쪽의 한계위치에 위치함에 따라서 접촉자(84b)와 접촉하도록 구성되고, 한 쌍의 스프링 센서(84a) 중 다른 한쪽은, 제4 연결편(44)이 동작범위(R4)의 다른 한쪽의 한계위치에 위치함에 따라서 접촉자(84b)와 접촉하도록 구성되어 있다. 그리고 어느 한쪽의 스프링 센서(84a)와 접촉자(84b)가 접촉함에 따라, 제4 검지부(84)는, 제4 관절부가(25) 접촉을 검지 한 스프링 센서(84a)에 대응하는 한계위치에 도달했음을 검지한다.

또한, 본 실시형태에서는, 동작범위(R1 ~ R4)의 한계위치에 각 스프링 센서가 설치되어 있지만, 동작범위(R1 ~ R4)의 한계위치보다 내측에 각 스프링 센서를 설치하여도 좋다.

도 10은, 로봇(200)의 제어계통의 구성 예를 개략적으로 나타내는 도면이다.

도 10에 나타낸 바와 같이, 한계위치 도달 검지부(28)(제1 ~ 제4 검지부(81, 82, 83, 84)로부터 출력된 검지 신호는, 제어부(60)에 입력된다.

[동작 예]

다음으로, 로봇(200)의 동작 예를 설명한다.

도 11은, 로봇(200)의 동작 예를 나타내는 흐름도이다. 도 12는, 로봇(200)의 동작 예를 나타내는 도면이다.

<플로팅 유닛의 위치 조정 동작>

상기 실시형태 1의 단계 S60(도 6 참조, 부품(C)을 임시목표위치(P1)에 위치시킨 후에 고정 기구(27)가 해제된 상태)에서, 장착 작업장(Pb)에 설치된 제품(T)의 위치 오차 등에 의해, 임시목표위치(P1)에 위치한 플로팅 유닛(202)의 선단부(202a)의 이동범위 내에 목표위치(P2)가 위치하지 않을 경우, 로봇(200)은, 이하와 같이 플로팅 유닛(202)의 위치를 조정하는 동작을 수행한다.

우선, 상기 실시형태 1의 단계 S60에서, 작업자가 핸드(1)에 보유 되어 있는 부품(C)을 이동시킴에 따라, 플로팅 유닛(202)의 자세가 변화하고, 플로팅 유닛(202)의 복수의 관절이 동작한다. 이때, 제어부(60)는, 한계위치 도달 검지부(28)가 플로팅 유닛(202)의 복수의 관절 중 적어도 어느 하나의 관절이 소정의 동작범위 내의 소정 구간의 한계위치에 도달했음을 검지하였는지 아닌지를 판정한다(단계 S261). 즉, 제어부(60)는, 제1 ~ 제4 검지부(81, 82, 83, 84) 중 적어도 어느 하나의 검지부에 대응하는 관절부가 한계위치에 도달했는지 아닌지를 판정한다.

그리고 제어부(60)는, 제1 ~ 제4 관절부(22, 23, 24, 25) 중 어떤 관절도 한계위치에 도달하고 있지 않은 것으로 판정하면(단계 S261에서 '아니오'), 다시 제1 ~ 제4 관절부(22, 23, 24, 25) 중 적어도 어느 하나의 관절이 한계위치에 도달했는지 아닌지를 판정한다. 즉, 제어부(60)는, 제1 ~ 제4 관절부(22, 23, 24, 25) 중 적어도 어느 하나의 관절부가 한계위치에 도달할 때까지 대기한다.

한편, 제어부(60)는, 제1 ~ 제4 관절부(22, 23, 24, 25) 중 적어도 어느 하나의 관절이 한계위치에 도달한 것으로 판정하면(단계 S261에서 '예'), 로봇 암 제어부(63)가 로봇 암(32)을 제어하여, 플로팅 유닛(202)의 기단부(202b)(로봇 암 장착부(26))를 핸드(1)의 이동방향(플로팅 유닛(202)의 선단부(202a)의 이동방향)으로 소정 거리 이동시킨다(단계 S262).

즉, 제1 검지부(81)가, 제1 관절부(22)가 한계위치에 도달했음을 검지하면, 로봇 암 제어부(63)는, 로봇 암(32)을 제어하여, 제1방향(D1) 및/또는 제3방향(D3)에서의 핸드(1)의 이동방향으로 플로팅 유닛(202)의 기단부(202b)를 소정 거리 이동시킨다.

또한, 제2 검지부(82)가, 제2 관절부(23)가 한계위치에 도달했음을 검지하면, 로봇 암 제어부(63)는, 로봇 암(32)을 제어하여, 제2방향(D2)에서의 핸드(1)의 이동방향으로 플로팅 유닛(202)의 기단부(202b)를 소정 거리 이동시킨다.

또한, 제3 검지부(83)가, 제3 관절부(24)가 한계위치에 도달했음을 검지하면, 로봇 암 제어부(63)는, 로봇 암(32)을 제어하여, 제1방향(D1)에서의 핸드(1)의 이동방향으로 플로팅 유닛(202)의 기단부(202b)를 소정 거리 이동시킨다.

이때, 핸드(1)의 손잡이(11)는, 작업자에 의해 쥐어져 있기 때문에, 플로팅 유닛(202)의 선단부(202a) 및 핸드(1)는, 플로팅 유닛(202)의 기단부(202b)의 동작에 연동하지 않고, 플로팅 유닛(202)의 자세가 변화한다. 그리고 이처럼 로봇 암 제어부(63)가 플로팅 유닛(202)의 기단부(202b)를 소정 거리 이동시켜, 플로팅 유닛(202)의 위치를 조정함에 따라, 부품(C)이 임시목표위치(P1)에 위치하도록 핸드(1)를 이동시킨 시점에서의 플로팅 유닛(202)의 선단부(202a)의 이동범위 바깥쪽으로 플로팅 유닛(202)의 선단부(202a)를 이동시킬 수가 있다. 따라서, 장착 작업장(Pb)에 설치된 제품(T)의 위치 오차 등에 의해, 임시목표위치(P1)에 위치하는 플로팅 유닛(202)의 선단부(202a)의 이동범위 내에 목표위치(P2)가 위치하지 않을 경우에도, 부품(C)을 목표위치(P2)로 이동시킬 수가 있다.

그리고 다시 한번, 제어부(60)는, 제1 ~ 제4 검지부(81, 82, 83, 84) 중 적어도 어느 하나의 검지부에 대응하는 관절부가 한계위치에 도달했는지 아닌지를 판정한다(단계 S261). 따라서, 다시 플로팅 유닛(2)의 관절이 한계위치에 도달했다고 제어부(60)가 판정하면(단계 S261에서 '예'), 로봇 암 제어부(63)는 로봇 암(32d)을 제어하여, 플로팅 유닛(202)의 기단부(202b)(로봇 암 장착부(26))를 핸드(1)의 이동방향(플로팅 유닛(202)의 선단부(202a)의 이동방향)으로 소정 거리 이동시킨다.

(실시형태 3)

상기 실시형태 1은, 로봇(100)을 사용하여 제품(T)에 부품(C)을 장착하는 형태임에 비해, 본 실시형태는 로봇(100)을 사용하여 소정의 위치에 위치하는 부품(C)을 보유하여 반송하는 형태이다.

본 실시형태에서, 목표위치는, 장착 전 워크 보관장(Pa)에 배치된 부품(C)이 위치하는 위치이다. 그리고 임시목표위치는, 임시목표위치에 위치하는 플로팅 유닛(2)의 선단부(2a)를 기단부(2b)에 대해 상대적으로 이동시킴에 따라, 핸드(1)를 목표위치로 이동시켜, 핸드(1)에 부품(C)을 보유시킬 수 있는 위치에 설정된다.

[동작 예]

다음으로, 로봇(100)의 동작 예를 설명한다.

도 13은, 실시형태 3에 따른 로봇(100)의 동작 예를 나타내는 흐름도이다.

우선, 고정 기구 제어부(62)는, 고정 기구(27)를 작동시켜, 플로팅 유닛(2)의 선단부(2a)가 기단부(2b)에 대해 상대적으로 이동하는 것을 규제하고, 플로팅 유닛(2)을 통해 연결된 로봇 암(32)의 선단부(32b)와 핸드(1)의 위치관계를 소정의 위치관계로 고정한다(단계 S310).

다음으로, 로봇 암 제어부(63)는, 로봇 암(32)을 제어하여, 기억부(61)에 기억되어 있는 임시목표위치(P1)의 위치를 특정하기 위한 정보에 기초하여, 핸드(1)를 임시목표위치(P1)에 위치시킨다(단계 S320).

다음으로, 고정 기구 제어부(62)는, 고정 기구(27)를 해제한다(단계 S330). 이에 따라, 플로팅 유닛(2)의 선단부(2a)가 기단부(2b)에 대해 상대적으로 이동하는 것을 허용하여, 작업자가 손잡이(11)를 잡고 핸드(1)를 수동으로 이동시키는 것을 가능하게 한다.

다음으로, 작업자는, 손잡이(11)를 잡고, 핸드(1)를 이동시켜, 핸드(1)를 부품(C)이 위치하는 목표위치(P2)에 위치시킨다(단계 S340). 이때, 작업자는, 부품(C)의 위치(목표위치(P2))를 육안으로 확인하여, 핸드(1)를 목표위치(P2)에 위치시킬 수 있기 때문에, 부품(C)의 위치에 편차가 있을 경우에도, 핸드(1)를 부품(C)이 위치하는 위치로 신속하게 위치시킬 수 있어, 작업 효율을 향상시킬 수가 있다.

다음으로, 작업자는, 핸드 조작부(13)를 조작하여 부품(C)의 보유 지령을 입력하고, 제1 핸드 제어부(12)는, 보유 지령에 기초하여 핸드(1)를 제어하여, 부품(C)을 보유한다(스텝 S350).

다음으로, 고정 기구 제어부(62)는, 고정 기구(27)를 작동시킨다(단계 S360).

다음으로, 로봇 암 제어부(63)는, 로봇 암(32)을 제어하여, 부품(C)을 반송한다(단계 S370).

이와 같이, 로봇(100)에 의해, 장착 전 워크 보관장(Pa)에 놓여 있는 부품(C)에 편차가 있을 경우에도, 핸드(1)를 부품(C)이 위치하는 위치에 신속하게 위치시켜, 핸드(1)에 부품(C)을 보유시킬 수가 있다. 이에 따라, 부품(C)의 반송 작업의 작업효율을 향상시킬 수가 있다.

상기 설명에서, 통상의 기술자에게는, 본 발명의 많은 개량이나 다른 실시형태가 자명하다. 따라서, 상기 설명은, 예시로서만 해석되어야 하며, 본 발명을 실행하는 최선의 형태를 통상의 기술자에게 교시할 목적으로 제공된 것이다. 본 발명의 정신을 벗어나지 않고, 그 구조 및/또는 기능의 상세 내용을 실질적으로 변경할 수 있다.

C: 워크 T: 장착 대상물
D1: 제1방향 D2: 제2방향
D3: 제3방향 P1: 임시목표위치
P2: 목표위치 Pa: 장착 전 워크 보관장
Pb: 장착 작업장 R1: 동작범위
R2: 동작범위 R3: 동작범위
R4: 동작범위 1: 핸드
2: 플로팅 유닛 2a: (플로팅 유닛의) 선단부
2b: (플로팅 유닛의) 기단부 3: 로봇 본체
6: 제어기 11: 손잡이
12: 제1 핸드 제어부 13: 핸드 조작부
21: 핸드 장착부 22: 제1 관절부
23: 제2 관절부 24: 제3 관절부
24a: (제3 관절부의) 요동 링크
24b: (제3 관절부의) 선단측 연결부
24c: (제3 관절부의) 기단부측 연결부
25: 제4 관절부 26: 로봇 암 장착부
27: 고정 기구 28: 한계위치 도달 검지부
29: 밸런서 기구 31: 로봇 기초부
32: 로봇 암 32a: (로봇 암의) 기단부
32b: (로봇 암의) 선단부 41: 제1 연결편
42: 제2 연결편 43: 제3 연결편
44: 제4 연결편 45: 제5 연결편
60: 제어부 61: 기억부
62: 고정 기구 제어부 63: 로봇 암 제어부
64: 제2 핸드 제어부 71: 제1 고정부
72: 제2 고정부 73: 제3 고정부
74: 제4 고정부 76: 암
77: 암 협지부 78: 에어 실린더기구
79: 에어 실린더기구 81: 제1 검지부
81a: (제1 검지부의) 스프링 센서 81b: (제1 검지부의) 접촉자
82: 제2 검지부 82a: (제2 검지부의) 스프링 센서
82b: (제2 검지부의) 접촉자 83: 제3 검지부
83a: (제3 검지부의) 스프링 센서 83b: (제3 검지부의) 접촉자
84: 제4 검지부 84a: (제4 검지부의) 스프링 센서
84b: (제4 검지부의) 접촉자 100: 로봇

Claims

워크를 보유하는 핸드와,
선단부에 상기 핸드가 장착되고, 소정의 동작범위 내에서 동작하는 관절을 가지며, 선단부가 기단부에 대해 상대적으로 이동 가능한 플로팅 유닛과,
선단부가 상기 플로팅 유닛의 기단부에 장착되고, 상기 핸드 및 상기 플로팅 유닛을 이동시키는 로봇 암과,
상기 로봇 암의 동작을 제어하는 로봇 암 제어부를 갖춘 제어부를 구비하며,
상기 로봇 암 제어부는, 임시목표위치에 상기 핸드가 위치하도록 상기 핸드 및 상기 플로팅 유닛을 이동시키도록 구성되어 있고,
상기 임시목표위치는, 해당 임시목표위치에 위치하는 상기 플로팅 유닛의 선단부를 기단부에 대해 상대적으로 이동시키는 것에 의해, 상기 핸드를 목표위치로 이동시킬 수 있는 위치인 것을 특징으로 하는 로봇.
제1항에 있어서,
상기 플로팅 유닛은, 소정의 동작범위 내에서 동작하는 복수의 관절을 가지고, 선단부가 기단부에 대해 상대적으로 2 이상의 자유도로 이동 가능한 것을 특징으로 하는 로봇.
제1항 또는 제2항에 있어서,
작동에 의해 상기 관절의 동작을 규제하고, 해제에 의해 상기 관절의 동작을 허용하는 고정 기구를 더 가지고,
상기 제어부는, 고정 기구의 동작을 제어하는 고정 기구 제어부를 구비하며,
상기 고정 기구 제어부는, 상기 로봇 암 제어부가 상기 임시목표위치에 상기 핸드가 위치하도록 상기 핸드 및 상기 플로팅 유닛을 이동시키고 있을 때 상기 고정 기구를 작동시키는 것을 특징으로 하는 로봇.
제3항에 있어서,
상기 고정 기구는, 작동에 의해 상기 플로팅 유닛이 소정의 자세를 취하도록 상기 플로팅 유닛의 선단부를 이동시키고, 소정의 자세를 유지하는 것을 특징으로 하는 로봇.
제4항에 있어서,
상기 플로팅 유닛은, 상기 관절이 상기 소정의 동작범위 내의 소정 구간의 한계위치에 도달했음을 검지하는 한계위치 도달 검지부를 구비하며,
상기 고정 기구 제어부는, 상기 로봇 암 제어부가 상기 핸드를 상기 임시목표위치에 위치시킨 후에 상기 고정 기구를 해제하고,
상기 로봇 암 제어부는, 상기 고정 기구가 해제된 상태에서 상기 한계위치 도달 검지부가 상기 관절이 가동 범위의 한계위치에 도달한 것을 검지하면, 상기 플로팅 유닛의 선단부의 이동방향으로 상기 플로팅 유닛의 기단부를 소정 거리 이동시키는 것을 특징으로 하는 로봇.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 워크는, 제품에 장착되는 부품이고,
상기 목표위치는, 상기 부품이 상기 제품에 장착된 상태에서 상기 부품이 위치하는 위치인 것을 특징으로 하는 로봇.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 플로팅 유닛의 상기 관절은, 중력 방향으로 자유도를 가지며,
상기 플로팅 유닛은, 중력에 의해서 상기 관절에 발생하는 힘과 반대 방향의 힘을 해당 관절에 발생시키는 밸런서를 가지는 것을 특징으로 하는 로봇.
워크를 보유하는 핸드와,
선단부에 상기 핸드가 장착되고, 소정의 동작범위 내에서 동작하는 관절을 가지며, 선단부가 기단부에 대해 상대적으로 이동 가능한 플로팅 유닛과,
선단부가 상기 플로팅 유닛의 기단부에 장착되고, 상기 핸드 및 상기 플로팅 유닛을 이동시키는 로봇 암과,
상기 로봇 암의 동작을 제어하는 로봇 암 제어부를 갖춘 제어부를 구비하며,
상기 로봇 암 제어부는, 임시목표위치에 상기 핸드가 위치하도록 상기 핸드 및 상기 플로팅 유닛을 이동시키도록 구성되어 있고,
상기 임시목표위치는, 해당 임시목표위치에 위치하는 상기 플로팅 유닛의 선단부를 기단부에 대해 상대적으로 이동시키는 것에 의해, 상기 핸드를 목표위치로 이동시킬 수 있는 위치인 것을 특징으로 하는 로봇의 제어 방법.
제8항에 있어서,
상기 플로팅 유닛은, 소정의 동작범위 내에서 동작하는 복수의 관절을 가지고, 선단부가 기단부에 대해 상대적으로 2 이상의 자유도로 이동 가능한 것을 특징으로 하는 로봇의 제어 방법.
제8항 또는 제9항에 있어서,
작동에 의해 상기 관절의 동작을 규제하고, 해제에 의해 상기 관절의 동작을 허용하는 고정 기구를 더 가지고,
상기 제어부는, 고정 기구의 동작을 제어하는 고정 기구 제어부를 구비하며,
상기 고정 기구 제어부는, 상기 로봇 암 제어부가 상기 임시목표위치에 상기 핸드가 위치하도록 상기 핸드 및 상기 플로팅 유닛을 이동시키고 있을 때는 상기 고정 기구를 작동시키는 것을 특징으로 하는 로봇의 제어 방법.
제10항에 있어서,
상기 고정 기구는, 작동에 의해 상기 플로팅 유닛이 소정의 자세를 취하도록 상기 플로팅 유닛의 선단부를 이동시키고, 소정의 자세를 유지하는 것을 특징으로 하는 로봇의 제어 방법.
제11항에 있어서,
상기 플로팅 유닛은, 상기 관절이 상기 소정의 동작범위 내의 소정 구간의 한계위치에 도달했음을 검지하는 한계위치 도달 검지부를 구비하며,
상기 고정 기구 제어부는, 상기 로봇 암 제어부가 상기 핸드를 상기 임시목표위치에 위치시킨 후에 상기 고정 기구를 해제하고,
상기 로봇 암 제어부는, 상기 고정 기구가 해제된 상태에서 상기 한계위치 도달 검지부가 상기 관절이 가동 범위의 한계위치에 도달한 것을 검지하면, 상기 플로팅 유닛의 선단부 이동방향으로 상기 플로팅 유닛의 기단부를 소정 거리 이동시키는 것을 특징으로 하는 로봇의 제어 방법.
제8항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 워크는, 제품에 장착되는 부품이고,
상기 목표위치는, 상기 부품이 상기 제품에 장착된 상태에서 상기 부품이 위치하는 위치인 것을 특징으로 하는 로봇의 제어 방법.
제8항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 플로팅 유닛의 상기 관절은, 중력 방향으로 자유도를 가지며,
상기 플로팅 유닛은, 중력에 의해 상기 관절에 발생하는 힘과 반대 방향의 힘을 해당 관절에 발생시키는 밸런서를 가지는 것을 특징으로 하는 로봇의 제어 방법.
로봇을 이용한 장착 대상물로의 워크 장착 방법으로서,
상기 로봇은,
상기 워크를 보유하는 핸드와,
선단부에 상기 핸드가 장착되고, 소정의 동작범위에서 동작하는 관절을 가지며, 선단부가 기단부에 대해 상대적으로 이동 가능한 플로팅 유닛과,
선단부가 상기 플로팅 유닛의 기단부에 장착되고, 상기 핸드 및 상기 플로팅 유닛을 이동시키는 로봇 암과,
상기 로봇 암을 제어하는 로봇 암 제어부를 갖춘 제어부를 구비하며,
상기 로봇 암 제어부가, 임시목표위치에 상기 핸드가 위치하도록 상기 핸드 및 상기 플로팅 유닛을 이동시키고,
작업자가, 상기 플로팅 유닛의 선단부를 기단부에 대해 상대적으로 이동시키는 것에 의해, 상기 임시목표위치에 위치하는 상기 핸드에 보유된 상기 워크를 해당 워크의 반송처로 이동시켜서 상기 장착 대상물에 장착하는 것을 특징으로 하는 워크의 장착 방법.
로봇을 이용한 소정 위치에 위치하는 워크의 반송 방법으로서,
상기 로봇은,
상기 워크를 보유하는 핸드와,
선단부에 상기 핸드가 장착되고, 소정의 동작범위에서 동작하는 관절을 가지며, 선단부가 기단부에 대해 상대적으로 이동 가능한 플로팅 유닛과,
선단부가 상기 플로팅 유닛의 기단부에 장착되고, 상기 핸드 및 상기 플로팅 유닛을 이동시키는 로봇 암과,
상기 로봇 암을 제어하는 로봇 암 제어부를 갖춘 제어부를 구비하며,
상기 로봇 암 제어부가, 임시목표위치에 상기 핸드가 위치하도록 상기 핸드 및 상기 플로팅 유닛을 이동시키고,
작업자가, 상기 플로팅 유닛의 선단부를 기단부에 대해 상대적으로 이동시키는 것에 의해, 상기 임시목표위치에 위치하는 상기 핸드를 상기 소정 위치로 이동시켜서 상기 핸드에 상기 워크를 보유시키며,
상기 로봇 암 제어부가, 상기 핸드 및 상기 플로팅 유닛을 이동시켜, 상기 핸드에 보유된 상기 워크를 반송하는 것을 특징으로 하는 워크의 반송 방법.