TW201700234A - 機器人系統 - Google Patents

Abstract

本發明係實現提高作業效率之機器人裝置與作業者之協同環境。本實施形態之機器人系統係將具備多關節臂機構之複數個機器人裝置(1A、1B、1C)配置於作業員附近而成。多關節臂機構(200A)具有：基部(10A)；臂部(2A)，其具有繞基部之大致中心線之第1軸之扭轉旋轉性、繞與第1軸正交之第2軸之彎曲旋轉性及沿著與第2軸正交之第3軸之直動伸縮性；及末端效應器(3A)，其裝備於臂部之前端。複數個機器人裝置為了相互及與作業員協同執行任務，將複數個機器人裝置各者之基部(10A、10B、10C)係配置於臂部之前端之可動區域與作業員之作業區域重疊的位置。

Description

機器人系統

本發明之實施形態係關於一種機器人系統。

近年來，機器人與使用者位於同一空間之環境不斷變多。研討看護用機器人、產業用機器人於作業者之附近進行作業之狀況之可能性。若實現該狀況，則例如身體障礙者便可與健康者同樣地進行作業。

發明者已實現實用化之直動伸縮臂機構並無如先前之垂直多關節臂機構之肘關節，且亦無臨界點，故而無需柵欄，因此暗示了機器人裝置能夠與作業者協同作業之可能性。期待提供由此提高作業效率之環境。

本發明之目的在於實現提高作業效率之機器人裝置與作業者之協同環境。

本實施形態之機器人系統係將具備多關節臂機構之複數個機器人裝置配置於作業員之附近而成。多關節臂機構具有基部、臂部及裝備於臂部之前端之末端效應器，上述臂部具有繞基部之大致中心線之第1軸之扭轉旋轉性、繞與第1軸正交之第2軸之彎曲旋轉性及沿著與第2軸正交之第3軸的直動伸縮性。複數個機器人裝置為了相互及與作業員協同執行任務，複數個機器人裝置各者之基部係配置於臂部之前端之可動區域與作業員之作業區域重疊之位置。

1A、1B、1C‧‧‧機器人裝置

2A‧‧‧臂部

3A‧‧‧手裝置

4A‧‧‧腕部

5‧‧‧輸送機裝置

51‧‧‧搬送線

300、400、500‧‧‧第1、第2、第3工件

6‧‧‧存放台

圖1係本實施形態之機器人系統之外觀立體圖。

圖2係圖1之機器人系統之平面圖。

圖3係圖1之機器人裝置1A之外觀立體圖。

圖4係表示圖1之機器人裝置1B與機器人裝置1C中採用之手裝置之立體圖。

圖5係表示於圖1之機器人系統中機器人裝置1A之構成之方塊圖。

圖6係表示於圖1之機器人系統中機器人裝置1B之構成之方塊圖。

圖7係表示於圖1之機器人系統中機器人裝置1C之構成之方塊圖。

圖8係表示圖1之3台之機器人裝置之末端軌道之平 面圖。

圖9係對應於圖8而表示相對於作業者之3台之機器人裝置之基部之佈局的圖。

以下，一面參照圖式一面對本實施形態之機器人系統進行說明。本實施形態之機器人系統係用於讓複數個機器人裝置與作業者協同而進行1個作業(全體任務)之系統。1個作業(全體任務)係事先解析，基於作業者之特性及複數個機器人裝置各者之特性而分割成複數個部分作業。將使例如在搬送線上搬送之工件(裝有內容物之管容器)收容於長方體形之紙箱並將其搬回至搬送線之作業(全體任務)，分割成複數個任務(稱為部分任務)，由作業者、及配置於作業者之附近之複數個機器人裝置分別負責該等複數個部分任務。打開紙箱插入工件並關閉紙箱之相比機器人裝置而言更適合作業者之相對複雜的作業(第3步驟作業)係由作業者負責。用於提高此作業者之作業效率之相對簡單之其它作業則分配給機器人裝置。自搬送線拾取(揀選)工件並交給作業者之作業(第1步驟作業)係由機器人裝置1A負責。自存放台取出用於將工件裝箱之空箱並交給作業者(第2步驟作業)係由機器人裝置1B負責。將裝箱後的工件搬回至搬送線(第4步驟作業)係由機器人裝置1C負責。使此種單一之任務由機器人裝置與作業者協同進行作業，而能實現作業效率提 高。

另，此處為了支援作業者之裝箱作業而將3台之機器人裝置配置於作業者之附近，例如亦可於作業者之附近配置1台或2台之機器人裝置，由1台之機器人裝置負責第1步驟、第2步驟、第4步驟，亦可由2台之機器人裝置之一方之機器人裝置負責第1步驟，由另一方之機器人裝置負責第2步驟、第4步驟。

圖1係本實施形態之機器人系統之外觀立體圖。圖2係圖1之機器人系統之平面圖。輸送機裝置5具備用於沿著直線連續搬送複數個第1、第3工件300、500之配設為直線狀之搬送線51。搬送線51將載置於搬送線51上之第1、第3工件300、500，以使用者等預先設定之搬送速度進行搬送。存放台6係配置於輸送機裝置5之附近。存放台6收納複數個第2工件400。

再者，為了便於說明，將具有可撓性之管容器設為第1工件300、將收容管容器(第1工件300)之空箱設為第2工件400、將於空箱(第2工件400)內裝箱之管容器(第1工件300)設為第3工件500進行區分。

於輸送機裝置5之滑塊側面安裝有搬出發送器(搬出托盤)60及搬入發送器(搬入托盤)70。搬出發送器60係安裝於較搬入發送器70更靠搬送線51之上游。

搬出發送器60係形成為例如剖面L字之板形。搬出發送器60係自搬送線51朝下方向外側傾斜而配置。搬出發送器60具有如下功能：將由機器人裝置1A揀選並被釋 放至搬送線51外之第1工件(管容器製品)300自搬送線51搬送至下方之作業者之手邊之位置。

搬入發送器70係形成為例如剖面L字之板形。搬入發送器70係自搬送線51朝上方向外側傾斜而配置。搬入發送器70使作業者裝箱並被置於搬入發送器70之任意位置的第3工件500，利用其傾斜而下降至特定之搬入位置。於與搬入發送器70之搬入位置對應之位置，開設有矩形狀之開口，於此開口之正下方設置有光電感測器95。

搬送線51之寬度之中心線(以下稱為線中心線)係載置第1工件300之搬送線51上之目標線，且係使第1工件300裝箱後之第3工件500返回之位置之目標線。

速度感測器91測量搬送線51之搬送速度。速度感測器91係應用例如旋轉/線性編碼器等任意之感測器。

通過偵測感測器93係設置於較搬出發送器60更靠上游，偵測由搬送線51搬送之第1工件300之特定位置(通過偵測位置)之通過。通過偵測感測器93係應用例如由投光部、及接收自投光部投光後被工件反射之光之受光部一體而成的光電感測器。例如，通過偵測感測器93係設置於搬送線51之附近。此時，為了使通過偵測感測器93不偵測搬送線51之外側之干涉物，將通過偵測感測器93之最大感度距離調整為與搬送線51之全寬等價之距離。又，通過偵測感測器93亦可設置於搬送線51之搬出/搬入發送器60、70側之附近。此時，為了使通過偵測感測器93偵測第1工件300之通過，不偵測第3工件500 之通過，將通過偵測感測器93之最大感度距離調整為搬送線51之全寬之1/2之距離。

機器人裝置1A具備具有複數個關節部之多關節臂機構200A。該多關節臂機構200A係複數個關節部之一由直動伸縮關節構成。以下，對多關節臂機構200A進行說明。

圖3係圖1之機器人裝置1A之外觀立體圖。機器人裝置1A具有大致圓筒形狀之基部10A及連接於基部10A之臂部2A。於臂部2A之前端安裝有腕部4A。於腕部4A設置有未圖示之轉接器。轉接器係設置於後述第6旋轉軸RA6之旋轉部。經由腕部4A之轉接器而安裝有手裝置3A。

機器人裝置1A具有複數個、此處為6個關節部J1、J2、J3、J4、J5、J6。複數個關節部J1、J2、J3、J4、J5、J6係自基部10A依序配設。一般而言，第1、第2、第3關節部J1、J2、J3被稱為根部3軸，第4、第5、第6關節部J4、J5、J6被稱為改變手裝置3A之姿勢之腕部3軸。腕部4A具有第4、第5、第6關節部J4、J5、J6。構成根部3軸之關節部J1、J2、J3之至少一者為直動伸縮關節。此處，第3關節部J3構成為直動伸縮關節、尤其係伸縮距離相對較長之關節部。臂部2A係構成第3關節部J3之主要構成要素。

第1關節部J1係以例如被基座面垂直支持之第1旋轉軸RA1為中心之扭轉關節。第2關節部J2係以與第1 旋轉軸RA1垂直配置之第2旋轉軸RA2為中心的彎曲關節。第3關節部J3係以與第2旋轉軸RA2垂直配置之第3軸(移動軸)RA3為中心而讓臂部2A直線伸縮之關節。

第4關節部J4係以與第3移動軸RA3一致之第4旋轉軸RA4為中心之扭轉關節，第5關節部J5係以與第4旋轉軸RA4正交之第5旋轉軸RA5為中心之彎曲關節。第6關節部J6係以與第4旋轉軸RA4正交且與第5旋轉軸RA5垂直配置之第6旋轉軸RA6為中心的彎曲關節。

形成基部10A之臂支持體(第1支持部)11A具有以第1關節部J1之第1旋轉軸RA1為中心形成之圓筒形狀之中空構造。第1關節部J1係安裝於未圖示之固定台。當第1關節部J1旋轉時，第1支持部11A係與臂部2A之迴旋一併進行軸旋轉。另，第1支持部11A亦可固定於接地面。於此情形時，係設為與第1支持部11A分開而臂部2A獨立迴旋之構造。於第1支持部11A之上部連接有第2支持部12A。

第2支持部12A具有與第1支持部11A連続之中空構造。第2支持部12A之一端係安裝於第1關節部J1之旋轉部。第2支持部12A之另一端開放，第3支持部13A係於第2關節部J2之第2旋轉軸RA2轉動自如地嵌入。第3支持部13A具有與第1支持部11A及第2支持部連通之鱗片狀之外裝形成的中空構造。第3支持部13A係伴隨第2關節部J2之彎曲旋轉而其後部被收容至第2支持 部12A、或自第2支持部12A送出。構成機器人裝置1A之直動關節部J3(第3關節部J3)之臂部2A之後部係藉由其收縮而被收納於第1支持部11A與第2支持部12A連続之中空構造之內部。

第3支持部13A係其後端下部以第2旋轉軸RA2為中心轉動自如地嵌入至第2支持部12A之開放端下部。藉此，構成作為以第2旋轉軸RA2為中心之彎曲關節部之第2關節部J2。當第2關節部J2轉動時，臂部2A係與腕部4A及手裝置3A一併以第2關節部J2之第2旋轉軸RA2為中心朝垂直方向轉動、即起伏動作。

第4關節部J4係具有與沿著臂部2A之伸縮方向之臂中心軸、即第3關節部J3之第3移動軸RA3典型地一致之第4旋轉軸RA4的扭轉關節。當第4關節部J4旋轉時，自第4關節部J4遍及前端而與手裝置3A一併以第4旋轉軸RA4為中心旋轉。第5關節部J5係具有與第4關節部J4之第4旋轉軸RA4正交之第5旋轉軸RA5的彎曲關節部。當第5關節部J5旋轉時，自第5關節部J5遍及前端而與手裝置3A一併上下轉動。第6關節部J6係具有與第4關節部J4之第4旋轉軸RA4正交且與第5關節部J5之第5旋轉軸RA5垂直之第6旋轉軸RA6的彎曲關節。當第6關節部J6旋轉時，手裝置3A左右迴旋。

如上述般安裝於腕部4A之轉接器之手裝置3A係藉由第1、第2、第3關節部J1、J2、J3而移動至任意位置，且藉由第4、第5、第6關節部J4、J5、J6而配置成 任意姿勢。尤其係，第3關節部J3之直動伸縮距離之長度可使手裝置3A到達自基部10A之近接位置至遠隔位置之廣範圍之對象。第3關節部J3之特徵為藉由構成其之直動伸縮機構而實現之直動伸縮距離之長度。

以下，對直動伸縮關節部J3之機構進行說明。

直動伸縮機構具有臂部2A。臂部2A具有第1連結鏈節排21A及第2連結鏈節排22A。第1連結鏈節排21A包含複數個第1連結鏈節23A。第1連結鏈節23A係大致平板地構成。前後之第1連結鏈節23A係於相互之端部部位藉由銷而彎曲自如地呈排狀連結。藉此，第1連結鏈節排21A具有可朝內側與外側彎曲之性質。第2連結鏈節排22A包含複數個第2連結鏈節24A。第2連結鏈節24A係構成為剖面字形狀之短槽狀體。前後之第2連結鏈節24A係於相互之底面端部部位藉由銷而彎曲自如地呈排狀連結。藉由第2連結鏈節24A之剖面形狀及利用銷之連結位置，第2連結鏈節排22A具備可朝內側彎曲但不可朝外側彎曲之性質。

第1連結鏈節排21A中最前端之第1連結鏈節23A、與第2連結鏈節排22A中最前端之第2連結鏈節24A係藉由結合鏈節27A而結合。例如，結合鏈節27A具有將第1連結鏈節23A與第2連結鏈節24A合成後之形狀。

當臂部2A伸長時，結合鏈節27A成為始端，第1、第2連結鏈節排21A、22A自第3支持部13A之開口朝外被送出。第1、第2連結鏈節排21A、22A係於第3支持 部13A之開口附近相互接合。第1、第2連結鏈節排21A、22A之後部被保持於第3支持部13A之內部防止脫出，藉此保持第1、第2連結鏈節排21A、22A之接合狀態。當第1、第2連結鏈節排21A、22A之接合狀態得到保持時，第1連結鏈節排21A與第2連結鏈節排22A之彎曲被約束。藉由接合且各自之彎曲被約束的第1、第2連結鏈節排21A、22A，構成具備一定剛性之柱狀體。所謂柱狀體係指於第2連結鏈節排22A接合第1連結鏈節排21A而成之柱狀之棒體。

當臂部2A收縮時，於第3支持部13A之開口拉回第1、第2連結鏈節排21A、22A。構成柱狀體之第1、第2連結鏈節排21A、22A於第3支持部13A之內部相互遠離。遠離後之第1、第2連結鏈節排21A、22A分別恢復成可彎曲之狀態，分別朝同方向之內側彎曲，而大致平行地被儲存於第1支持部11A之內部。

機器人裝置1A具備用於固持第1工件300之手裝置3A。手裝置3A具有手本體31A。手本體31A具有角柱形狀，於其上方端面具備安裝部。手裝置3A係經由該安裝部而安裝於腕部4A之轉接器。於手本體31A之下方安裝有氣動夾頭構造32A。氣動夾頭構造32A係將一對滑塊33A接近/遠離自如地支持。滑塊33A係利用L字形狀之金屬板提供。於一對滑塊33A安裝有一對固持部34A。一對固持部34A係相互之固持面對向。隨著滑塊33A之移動而固持部34A接近/遠離。藉此，將固持部34A之間之 固持對象固持。為了提高對固持對象之固持特性，於固持部34A之固持面安裝有蛇腹接觸部35A。蛇腹接觸部35A係由矽橡膠等成形且具有蛇腹形狀、較佳具有1.5段之蛇腹形狀。

氣動夾頭構造32A係經由2系統之空氣管而連接於加壓泵(未圖示)。一方之空氣管經由電磁閥而連接於氣缸之後端。另一方之空氣管係經由電磁閥而連接於氣缸之前端。藉由交替地開閉電磁閥，活塞前後移動。電磁閥之開閉係由系統控制部101A控制。藉此，一對滑塊33A隨著一對固持部34A而接近‧遠離。當一對固持部34A接近時，第1工件300由一對蛇腹接觸部35A狭持。一對蛇腹接觸部35A之接觸面係藉由其蛇腹構造而密接於第1工件300之表面。當一對固持部34A遠離時，第1工件300自一對蛇腹接觸部35A開放。

蛇腹接觸部35A具有真空吸附功能。於一對蛇腹接觸部35A各者經由噴射構造而連接於空氣管。空氣管各者連接於上述加壓泵。於空氣管各者介置有電磁閥。電磁閥之開閉係由後述系統控制部101A控制。於一對蛇腹接觸部35A之接觸面密接於第1工件300之表面之狀態下，將真空吸附功能打開時，電磁閥打開，由第1工件300之表面與蛇腹接觸部35A規定之空間之空氣經由噴射構造而被抽吸，對第1工件300作用負壓。藉此，第1工件300被吸附於蛇腹接觸部35A。手裝置3A可藉由蛇腹接觸部35A之蛇腹構造及真空吸附功能，一面夾持第1工件300一面 吸附。藉此，手裝置3A對於具有可撓性之第1工件(管容器)300亦能夠確實地揀選。手裝置3A對第1工件300之固持狀態係藉由一對可動部朝相互遠離之方向移動且將真空吸附功能關閉而解除。

圖4係表示裝備於圖1之機器人裝置1B之手裝置3B之立體圖。機器人裝置1B具備用於吸附並揀選第2工件(紙箱)400之手裝置3B。手裝置3B具有手本體36B。手本體36B具有角柱形狀，於其上方端面具備安裝部。手裝置3B經由該安裝部而安裝於腕部4B之轉接器。於手本體36B之下表面安裝有平行開閉形之氣動夾頭構造37B。氣動夾頭構造37B具有與氣動夾頭構造32A相同之機構。於氣動夾頭構造37B安裝有一對滑塊38B。於一對滑塊38B安裝有一對吸附部39B。一對吸附部39B之吸附面對向。吸附部39B具有真空吸附功能。於一對吸附部39B各者經由噴射構造而連接有空氣管。空氣管各者係連接於上述加壓泵。於空氣管各者介置有電磁閥。電磁閥之開閉係由後述系統控制部101B控制。於一對吸附部39B之吸附面密接於第2工件400之表面之狀態下，將真空吸附功能打開時，電磁閥打開，由第2工件400之表面與吸附部39B規定之空間之空氣經由噴射構造而被抽吸，對第2工件400作用負壓。藉此，手裝置3B可藉由吸附而揀選第2工件400。第2工件400之吸附狀態係藉由將吸附部39B之真空吸附功能關閉而解除。另，機器人裝置1C具備與裝備於機器人裝置1B之手裝置3B相同之手裝置 3C。此處，省略手裝置3C之說明。

圖5係於圖1之機器人系統中與機器人裝置1A關連之方塊構成圖。機器人裝置1A具備多關節臂機構200A。於多關節臂機構200A之關節部J1、J2、J3、J4、J5、J6，分別設有包含步進馬達及馬達驅動器等之臂關節致動器201A。於該等步進馬達之驅動軸連接有每隔一定之旋轉角便輸出脈衝之旋轉編碼器202A。自旋轉編碼器202A之輸出脈衝係藉由計數器而被加減算。藉由於計數器所計數之累積脈衝上乘以步進角，而測定關節角度。於手裝置3A設置有包含介置於與氣動夾頭構造32A連接之空氣管之電磁閥及介置於與蛇腹接觸部35A連接之空氣管的電磁閥等的手致動器301A。

動作控制裝置100A具有系統控制部101A、速度感測器介面(I/F)102A、通過偵測感測器介面(I/F)103A、作業程式記憶部107A、及指令值輸出部108A。

於系統控制部101A經由控制/資料匯流排109A而連接有各部。系統控制部101A具有CPU(Central Processing Unit)及半導體記憶體等，統括地控制動作控制裝置100A。

於動作控制裝置100A經由速度感測器介面102A而連接有速度感測器91。速度感測器91逐次地測量搬送線51之速度，並將測量之速度資料以特定之間隔輸出至動作控制裝置100A。

於動作控制裝置100A經由通過偵測感測器介面103A 而連接有通過偵測感測器93。通過偵測感測器93係利用具備発光元件及受光元件之光学感測器而提供。通過偵測感測器93係安裝於搬送線之側框架之特定位置。當第1工件300通過該位置時，通過偵測感測器93輸出通過偵測信號。

作業程式記憶部107A記憶與第1步驟對應之序列程式A之資料。該序列程式A係事先藉由示教而生成。於序列程式A中，將揀選在搬送線51上搬送之第1工件300並將揀選之第1工件300釋放至搬出發送器60上為止之手裝置3A之末端軌道、作業位置、各作業位置之動作任務，與順序一併進行描述。

系統控制部101A依照自作業程式記憶部107A加載之序列程式A，控制多關節臂機構200A及手裝置3A之動作。具體而言，系統控制部101A基於由速度感測器91測量之搬送線51之搬送速度，修正序列程式A中描述之指令值。系統控制部101A以自通過偵測感測器93輸出有通過偵測信號為契機，開始多關節臂機構200A與手裝置3A之動作控制。

指令值輸出部108A依照系統控制部101A之控制，將與指令值相應的控制信號輸出至臂關節致動器201A及手致動器301A。例如，指令值輸出部108A依照系統控制部101A之控制，經過控制週期Δt(例如，10ms)後將與關節部J1-J6各者之位置之指令值相應的控制信號輸出至臂關節致動器201A。關節部J1-J6各者之馬達驅動器 將與位置指令值相應之脈衝信號供給至步進馬達。藉此，關節部J1-J6各者於經過控制週期Δt之前變位至與位置指令值對應之位置。又，指令值輸出部108A依照系統控制部101A之控制，將與氣動夾頭構造32A之關閉命令及真空吸附功能打開相應的控制信號輸出至手致動器301A。手致動器301A之電磁閥各者係依照控制信號而被控制開閉，氣動夾頭構造32A之一對可動部朝相互接近之方向移動，且一對蛇腹接觸部35A之真空吸附功能打開。藉此，利用手裝置3A進行第1工件300之揀選動作。

圖6係於圖1之機器人系統中與機器人裝置1B關連之方塊構成圖。機器人裝置1B並不經由通信纜線等與其它機器人裝置1A、1C電性連接。機器人裝置1B無需與其它機器人裝置1A、1C進行雙向通信，構成為如分別獨立地執行事先示教之部分任務之分別具有獨立性之獨立系統。可藉由任意之任務分割選擇必要之機器人裝置將其任意配置於作業者附近，而動態且變更自如地實現機器人裝置與作業者之協同環境。並非一律地提高作業效率，而是提高與當時狀況相應的作業效率。

機器人裝置1B具備多關節臂機構200B。多關節臂機構200B具有與機器人裝置1A之多關節臂機構200A相同之機構及功能。因此，此處省略多關節臂機構200B之說明。

動作控制裝置100B具有系統控制部101B、壓力感測器介面(I/F)104B、作業程式記憶部107B、及指令值輸 出部108B。

於系統控制部101B經由控制/資料匯流排109B而連接有各部。系統控制部101B具有CPU(Central Processing Unit)及半導體記憶體等，統括地控制動作控制裝置100B。

於動作控制裝置100B經由壓力感測器介面104B而連接有壓力感測器97。壓力感測器97反復測量手裝置3B之吸附部39B之內壓。壓力感測器97於當前之壓力值與前一壓力值之差低於特定之閾值時，向動作控制裝置100B輸出交接偵測信號。閾值係對應於吸附部39B吸附第2工件400時之壓力值與吸附部39B未吸附第2工件400時之壓力值之差。

作業程式記憶部107B記憶與第2步驟對應之序列程式B之資料。該序列程式B係藉由例如機器人示教而生成。於序列程式B中，將自存放台6揀選第2工件400並將揀選之第2工件400交給作業者為止之手裝置3B之末端軌道、作業位置、各作業位置之動作任務，與順序一併進行描述。系統控制部101B依照自作業程式記憶部107B加載之序列程式B，控制多關節臂機構200B及手裝置3B之動作。指令值輸出部108B依照系統控制部101B之控制，將與指令值相應的控制信號輸出至臂關節致動器201B及手致動器301B。

圖7係於圖1之機器人系統中與機器人裝置1C關連之方塊構成圖。機器人裝置1C並不藉由通信纜線等與其 它機器人裝置1A、B等電性連接。機器人裝置1C無需與其它機器人裝置1A、1B進行雙向通信，構成為如分別獨立地執行事先示教之部分任務之分別具有獨立性的獨立系統。可藉由任意之任務分割選擇必要之機器人裝置並將其任意配置於作業者附近，動態且變更自如地實現機器人裝置與作業者之協同環境。並非一律地提高作業效率，而是可提高與當時之狀況相應的作業效率。機器人裝置1C具備多關節臂機構200C。多關節臂機構200C具有與機器人裝置1A之多關節臂機構200A相同之機構及功能。因此，此處省略多關節臂機構200C之說明。

動作控制裝置100C具有系統控制部101C、光電感測器介面(I/F)105C、作業程式記憶部107C、及指令值輸出部108C。

於系統控制部101C經由控制/資料匯流排109C而連接有各部。系統控制部101C具有CPU(Central Processing Unit)及半導體記憶體等，統括地控制動作控制裝置100C。

於動作控制裝置100C經由光電感測器介面105C而連接有光電感測器95。光電感測器95於到達受光部之光量超過特定閾值時，向動作控制裝置100C輸出搬送偵測信號。該閾值係對應於當第3工件500被搬送至搬送位置時之光量。

作業程式記憶部107C記憶與第4步驟對應之序列程式C之資料。該序列程式C係藉由例如機器人示教而生 成。於序列程式C中，將揀選搬送至搬送位置之第3工件500並將揀選之第3工件500釋放至搬送線51之線中心線上為止的手裝置3C之末端軌道、作業位置、各作業位置之動作任務，與順序一併進行描述。系統控制部101C依照自作業程式記憶部107C加載之序列程式C，控制多關節臂機構200C及手裝置3C之動作。指令值輸出部108C依照系統控制部101C之控制，將與指令值相應的控制信號輸出至臂關節致動器201C及手致動器301C。

以下，參照圖8對機器人裝置1A、機器人裝置1B及機器人裝置1C各者之動作進行說明。圖8係表示圖1之機器人裝置1A、機器人裝置1B及機器人裝置1C各者之末端軌道的平面圖。於圖8中，將機器人裝置1B及機器人裝置1C各者之末端軌道，與輸送機裝置5、存放台6、搬出發送器60、搬入發送器70及作業者一併表示。作業者係配置於輸送機裝置5旁之搬出發送器60與搬入發送器70之間。

機器人裝置1A負責作業者之管之裝箱作業中的第1步驟。於機器人裝置1A之末端軌道，將手裝置3A之待機位置表述為待機位置Pwait1、將手裝置3A之第1工件300之揀選動作之開始位置表述為固持開始位置Pps1、將揀選動作之結束位置表述為固持結束位置Ppe1、將釋放所揀選之第1工件300之位置表述為釋放位置Pr1。

於機器人裝置1A之機器人座標系中，固持開始位置Pps1設定為線中心線上之能夠固持第1工件300之高度。 固持結束位置Ppe1相較於固持開始位置Pps1而沿著搬送線51設定為與下游之線中心線上之、固持開始位置Pps1相同高度。待機位置Pwait1係相較固持開始位置Pps1而沿著搬送線51於上游設定於較固持開始位置Pps1高的位置。釋放位置Pr1係設定於搬出發送器60之上方。

機器人裝置1A進行與第1步驟對應之作業。具體而言，藉由系統控制部101A執行序列程式A時，手裝置3A於待機位置Pwait1待機。以自通過偵測感測器93輸出有通過偵測信號為契機，開始手裝置3A之動作。手裝置3A依照序列程式A之順序自待機位置Pwait1依序移動至固持開始位置Pps1、固持結束位置Ppe1、釋放位置Pr1，並再次返回至待機位置Pwait1。自固持開始位置Pps1移動至固持結束位置Ppe1之期間，手裝置3A進行揀選動作。又，於釋放位置Pr1，手裝置3A進行釋放動作。

另，自通過偵測感測器93輸出通過偵測信號至手裝置3A移動至固持開始位置Pps1為止之時間，係與由通過偵測感測器93偵測到通過之第1工件300自通過偵測位置被搬送至固持開始位置Pps1為止之時間大致等價。即，當手裝置3A移動至固持開始位置Pps1時，為於手裝置3A之一對蛇腹接觸部35A之間，夾持由通過偵測感測器93偵測到通過偵測位置之通過之第1工件300的狀態。因此，藉由自固持開始位置Pps1遍及固持結束位置Ppe1進行之揀選動作，手裝置3A可揀選該第1工件 300。與上述機器人裝置1A之第1步驟對應的第1工件300之揀選作業係每當自通過偵測感測器93輸出通過偵測信號時反復執行。

根據以上說明之機器人裝置1A之動作，機器人裝置1A可揀選在搬送線51上搬送之第1工件300，並將揀選之第1工件300釋放至搬出發送器60上。釋放至搬出發送器60上之第1工件300係藉由搬出發送器60之朝下之傾斜而搬送至作業者之手邊。因此，機器人裝置1A可負責裝箱作業之第1步驟，支援作業者對在搬送線51上搬送之第1工件300之揀選作業。

機器人裝置1B負責作業者之管之裝箱作業中之第2步驟。於機器人裝置1B之末端軌道，將手裝置3B之第2工件400之揀選位置表述為Pp2，將使揀選之第2工件400交給作業者之位置表述為交接位置Pg2，將自揀選位置Pp2移動至交接位置Pg2時之經由位置表述為Pv2。於機器人裝置1B之機器人座標系中，揀選位置Pp2係設定於存放台6上收納之複數個第2工件400各者之位置。此處，定義作業者之作業區域。所謂作業者之作業區域，係指作業者無需自例如站立姿勢變成大幅彎腰等姿勢，於維持此姿勢之狀態下，使手腕伸縮、迴旋、起伏便可進行末端作業之空間範圍。該作業區域內之作業對於作業者而言效率性最高。

交接位置Pg2係設定於作業者之作業區域內、較佳設定於作業者之手輕鬆夠到，且不妨礙作業者之裝箱作業之 位置。經由位置Pv2係設定於揀選位置Pp2與交接位置Pg2之間且設定於作業者之前方。藉此，當手裝置3B自揀選位置Pp2移動至交接位置Pg2時，手裝置3B能暫時進入作業者之視野，故而作業者可安心地進行作業。

機器人裝置1B進行與第2步驟對應之作業。具體而言，藉由系統控制部101B執行序列程式B時，手裝置3B於最初之揀選位置Pp2揀選第2工件400，經過經由位置Pv2後移動至交接位置Pg2。手裝置3B於揀選第2工件400之狀態下在交接位置Pg2待機。手裝置3B以自壓力感測器97輸出交接偵測信號為契機，即以作業者自手裝置3B接收第2工件400為契機，開始第2工件400之揀選動作。即，手裝置3B自交接Pg2移動至下一揀選位置Pp2，揀選第2工件400，經過經由位置Pv2後再次移動至交接位置Pg2。與上述機器人裝置1B之第2步驟對應之第2工件400之揀選作業，係每當自壓力感測器97輸出交接偵測信號時反復執行。

根據以上說明之機器人裝置1B之動作，機器人裝置1B可自存放台6揀選第2工件400，並將揀選之第2工件400直接交給作業者。因此，機器人裝置1B可負責裝箱作業之第2步驟，支援作業者對存放台6上收納之第2工件(空箱)400之揀選作業。

機器人裝置1C負責作業者之管之裝箱作業之第4步驟。於機器人裝置1C之末端軌道，將手裝置3C之待機位置表述為待機位置Pwait3，將手裝置3C之第3工件 500之揀選位置表述為Pp3，將使揀選之第3工件500釋放至搬送線51上之位置表述為釋放位置Pr3。於機器人裝置1C之機器人座標系中，待機位置Pwait3係設定於揀選位置Pp3之上方。揀選位置Pp3係設定於搬入發送器70之搬送位置。釋放位置Pr3係設定於搬送線51之線中心線上。

機器人裝置1C進行與第4步驟對應之作業。具體而言，藉由系統控制部101C執行序列程式C時，手裝置3C係於待機位置Pwait3待機。以自光電感測器95輸出搬送偵測信號為契機，開始手裝置3C之第3工件500之揀選動作。手裝置3C依照序列程式C之順序，自待機位置Pwait3依序移動至揀選位置Pp3、釋放位置Pr3，並在此返回至待機位置Pwait3。手裝置3於揀選位置Pp3揀選第3工件500，並於釋放位置Pr3釋放揀選之第3工件500。與上述機器人裝置1C之第4步驟對應的第3工件500之揀選作業，係每當自光電感測器95輸出搬送偵測信號時反復執行。

其次，參照圖9說明相對於作業者之機器人裝置1A、1機器人裝置1B及機器人裝置1C之配置。圖9對應於圖8，係表示相對於作業者之3台之機器人裝置1A、1B、1C之基部10A、10B、10C之佈局的圖。

裝備於本實施形態之機器人系統之機器人裝置1A的多關節臂機構200A係將構成根部3軸之3個關節部中之一構成為直動伸縮關節部。由於機器人裝置1A不存在肘 關節，故而可簡化機器人裝置1A之可動區域。具體而言，機器人裝置1A之可動區域係由關節部J1之實際安裝上之可動作角度、關節部J2之實際安裝上之可動作角度及關節部J3之臂部2A之最大拉伸距離而規定。另，由於機器人裝置1A不存在肘關節，故而作業者可僅注意臂部2A之迴旋，其移動預測性高，故而可謂安全性較高。機器人裝置1B、1C亦相同。

所謂機器人裝置1A之可動區域，係指藉由關節部J1、J2之旋轉變位及關節部J3之直動變位，而機器人裝置1A之腕部4A之前端到達之立體區域，其係將水平方向(繞第1旋轉軸RA1之迴旋方向)相關之可動區域與垂直方向(繞第2旋轉軸RA2之起伏方向)相關之可動區域総合而得之區域。水平方向相關之可動區域可規定為，以直動伸縮關節部J3最大拉伸而臂部2A最長之狀態時第1旋轉軸RA1至腕部4A之前端之長度為半徑，以第1關節部J1之實際安裝上之可動作角度為中心角的大致扇形狀之區域。同樣地，垂直方向相關之可動區域可規定為，以直動伸縮關節部J3最大拉伸而臂部2A最長之狀態時第1旋轉軸RA1至腕部4A之前端之長度為半徑，以第2關節部J2之實際安裝上之可動作角度為中心角的大致扇形狀之區域。

即，臂部2A係於末端至基部10A之直線範疇內動作，故而作業者可容易地根據末端之動作而預測臂部2A之動作。又，機器人裝置1A之多關節臂機構200A於構造上 消除了臨界點，故而無需用於迴避臨界點之急速迴旋動作等，且由於多關節臂機構200A並無肘關節，故而包括關節部在內臂部2A不會向扇形狀之可動區域之外側突出。根據以上說明，即便將機器人裝置1A配置於作業者之附近亦安全，作業者可無危險感地進行作業。

因此，如圖9所示，可將機器人裝置1A之基部10A配置於機器人裝置1A之可動區域相對於作業者之作業區域部分重疊之位置。具體而言，可於機器人裝置1A之末端軌道，將手裝置3A釋放第1工件300之位置Pr1設定於作業者之作業區域內。同樣地，可將機器人裝置1B之基部10B配置於機器人裝置1B之可動區域相對於作業者之作業區域部分重疊之位置。具體而言，於機器人裝置1B之末端軌道，可將機器人裝置1B將第2工件400交接給作業者之位置Pg2設定於作業者之作業區域內。同樣地，可將機器人裝置1C之基部10C配置於機器人裝置1C之可動區域相對於作業者之作業區域部分重疊的位置。具體而言，於機器人裝置1C之末端軌道，可將手裝置3C揀選第3工件500之位置Pp3設定於作業者之作業區域內。

如此，本實施形態之機器人系統之機器人裝置1A、機器人裝置1B及機器人裝置1C藉由採用具備直動伸縮機構之多關節臂機構，即便將機器人裝置1A、機器人裝置1B及機器人裝置1C各者配置於其可動區域與作業者之作業區域重疊之位置的情形時，亦可確保作業者之安全 性。藉此，可將機器人裝置1A、機器人裝置1B及機器人裝置1C各者之末端軌道亦設定於作業者之作業區域內，故而對於先前作業者進行之1個作業，可由機器人裝置1A、機器人裝置1B、機器人裝置1C及作業者協同進行。例如，當作業者負責生產線之某1個作業時，有因作業者之體格或身體制約而無法進行上述1個作業中之若干步驟之特定步驟或特定步驟花費時間之情形。於此種情形時，若為先前，為了不降低生產線之生產能力，必須換掉作業者。然而，如本實施形態之機器人系統般，將機器人裝置配置於作業者之附近，讓機器人裝置負責作業者不擅長之步驟，藉此不用換掉作業者便可維持生產線之生產能力。因此，根據本實施形態之機器人系統，實現機器人裝置與作業者協同之環境、尤其係提高作業效率之機器人裝置與作業者之協同環境。

又，機器人裝置並不藉由通信纜線等與其它機器人裝置電性連接。機器人裝置無需與其它機器人裝置進行雙向通信，構成為如分別獨立地執行事先示教之部分任務之分別具有獨立性的獨立系統。可藉由任意之任務分割選擇必要之機器人裝置將其任意配置於作業者附近，而動態且變更自如地實現機器人裝置與作業者之協同環境。並非一律地提高作業效率，而是能提高與當時狀況相應的作業效率。

另，本實施形態之機器人系統亦可構成為機器人裝置1A、1B、1C之間可雙向通信，機器人裝置1A、1B、1C 連動而動作之系統。例如，機器人裝置1A於手裝置3A在釋放位置Pr1進行第1工件300之釋放動作時，將其釋放控制信號或與釋放控制信號相應的釋放信號發送至機器人裝置1B。機器人裝置1B亦可以收到來自機器人裝置1A之信號為契機，啟動部分任務，開始第2工件400之揀選動作。於管之裝箱作業(全體任務)中，作業者可於由機器人裝置1A之第1步驟作業提供之第1工件300與由機器人裝置1B之第2步驟作業之第2工件400齊備的時點，開始第3步驟作業。因此，若以機器人裝置1A完成第1步驟作業為契機，開始機器人裝置1B之第2步驟作業，則作業者可不延時地進行第3步驟作業。又，機器人裝置1B無需於在交接位置Pg2由作業者接收第2工件400之前以揀選第2工件400之狀態保持手裝置3B，故而能夠降低耗電量。

又，本實施形態並不否定機器人裝置1A、1B、1C各者採用由旋轉關節部或扭轉關節部構成關節部J3之多關節臂機構者。即便為具備由旋轉關節部與扭轉關節部構成之多關節臂機構之機器人裝置，亦可藉由軟體或硬體限制肘關節之動作，雖不能說完全確保但可充分確保作業者之安全性。因此，即便機器人裝置1A、1B、1C中之至少一者具備由旋轉關節部及扭轉關節部構成之多關節臂機構，亦可獲得與本實施形態相同之作用效果。

雖對本發明之若干實施形態進行了說明，但該等實施形態係作為示例而提示者，並不意圖限定發明之範圍。該 等實施形態能以其它各種形態實施，且於不脫離發明主旨之範圍內，可進行各種省略、置換、變更。該等實施形態及其變形包含於發明範圍及主旨，同樣包含於申請專利範圍所記載之發明及其均等範圍內。

1A、1B、1C‧‧‧機器人裝置

10A、10B‧‧‧基部

Claims (10)

1. 一種機器人系統，其係將具備多關節臂機構之複數個機器人裝置配置於作業員附近而成者，其特徵在於，上述多關節臂機構具有基部、臂部及裝備於上述臂部之前端之末端效應器，上述臂部具有繞上述基部之大致中心線之第1軸之扭轉旋轉性、繞與上述第1軸正交之第2軸之彎曲旋轉性及沿著與上述第2軸正交之第3軸之直動伸縮性；上述複數個機器人裝置為了相互及與上述作業員協同執行任務，上述複數個機器人裝置各者之上述基部係配置於上述臂部之前端之可動區域與上述作業員之作業區域重疊的位置。
2. 如申請專利範圍1之機器人系統，其中上述任務被分割成複數個部分任務，上述複數個部分任務係由上述複數個機器人裝置及上述作業員分担。
3. 如申請專利範圍2之機器人系統，其中上述複數個機器人裝置預先個別地教示相互不同之部分任務，並分別獨立地執行。
4. 如申請專利範圍3之機器人系統，其中上述複數個機器人裝置無需相互通信而執行各者之部分任務。
5. 如申請專利範圍3之機器人系統，其中上述複數個機器人裝置中之至少2台之機器人裝置係構成為相互可通信，呼應於上述至少2台之機器人裝置中之一個機器人裝置輸出的控制信號，而另一機器人裝置開始動作。
6. 如申請專利範圍4之機器人系統，其中上述複數個機器人裝置之一執行向上述作業員交接工件之部分任務。
7. 如申請專利範圍4之機器人系統，其中上述複數個機器人裝置之一執行自上述作業員接收工件之部分任務。
8. 如申請專利範圍1之機器人系統，其中上述複數個機器人裝置各者之上述基部係配置於各者之可動區域相互重疊之位置。
9. 如申請專利範圍1之機器人系統，其中上述多關節臂機構具有發揮上述直動伸縮性之直動伸縮關節部，上述直動伸縮關節部具有：可彎曲地連結之複數個連結鏈節，藉由約束上述連結鏈節之彎曲而柱狀體構成為上述臂部；射出部，其支持上述柱狀體；及收納部，其將上述連結鏈節以可彎曲之狀態收納於上述基部內。
10. 一種機器人系統，其係將具備多關節臂機構之複數個機器人裝置配置於作業員附近而成者，其特徵在於，上述複數個機器人裝置為了相互及與上述作業員協同執行任務，上述複數個機器人裝置係配置於上述多關節臂機構之前端之可動區域與上述作業員之作業區域重疊的位置。