TWI586499B - production system - Google Patents

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TWI586499B
TWI586499B TW104133333A TW104133333A TWI586499B TW I586499 B TWI586499 B TW I586499B TW 104133333 A TW104133333 A TW 104133333A TW 104133333 A TW104133333 A TW 104133333A TW I586499 B TWI586499 B TW I586499B
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Yasuhiko Hashimoto
Takahiro Inada
Kenji Bando
Yoshiaki Tanaka
Junichi Murakami
Satoru Hibino
Yukio Iwasaki
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Kawasaki Heavy Ind Ltd
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Description

生產系統
本發明係關於一種使用有自走式關節機器人之生產系統，該自走式關節機器人係具備台車、及被支承於該台車之機器手臂。
以往習知，被提出有在電氣‧電子零件等之組裝步驟中，沿工件搬送線呈一連串配置之作業員與作業用機器人協同動作(cooperation)而進行作業之人員‧機器人協同動作型之生產線生產方式。例如，在專利文獻1中，揭示有被利用於人員‧機器人協同動作型之生產線生產方式的作業用雙臂機器人。
該專利文獻1之作業用雙臂機器人，具備本體、頭、二支臂、設置於各臂前端之手、及支承本體之下部之台車。在將該作業用雙臂機器人設置於作業台時，操縱者以手壓之方式使由可自在旋轉之驅動輪所支承之台車移動至作業台後，使台車位置固定。而且，在機器人於作業中移動而必需修正作業位置時，控制裝置，藉由伸出臂並使設於臂前端之錨銷(anchor pin)卡合於設置在作業台之定錨點(anchor point)，且將台車切換成由可自在旋轉之驅動輪支承之狀態，收回已伸出之臂，而使台車移動至所希望之作業位置。
此外，在專利文獻2中，揭示有利用機器人之單元生產方式之機器人系統。在該機器人系統中，取代作業員，使機器人進行從零件之 安裝到組裝、加工、檢查等。該專利文獻2之機器人系統，具備機器人及作業台。在作業台，設置有作業台側固定構件。此外，機器人，具備具有機器手臂之本體部、固定有本體部之台座部、及使台座部移動之操舵驅動輪，且在台座部設置有與作業台側固定構件結合之機器人側固定構件。而且，藉由將作業台側固定構件與機器人側固定構件結合，而將機器人固定於作業台，並且從作業台往機器人供應電力。
專利文獻1：日本特開2010-64198號公報
專利文獻2：日本特開2014-144490號公報
在上述專利文獻1之作業用雙臂機器人中，由於是利用臂來修正機器人之作業位置，因此在機器人之作業中無法對作業位置進行修正。此外，在上述專利文獻1之作業用雙臂機器人中，由於是以固定機器人之作業位置為目的而進行機器人之位置修正，因此並無假定機器人一邊移動一邊進行作業。
此外，上述專利文獻2之機器人，由於是藉由將作業台側固定構件與機器人側固定構件結合，而將機器人固定於作業台，因此機器人並無法一邊相對於作業台移動一邊進行作業。
本發明係有鑑於以上情形而完成，其目的在於提出一種利用有可自走之關節機器人的生產系統，且關節機器人能夠一邊移動一邊進行作業。
本發明之一態樣之生產系統，具備水平延伸之軌道、及可與 該軌道之延伸方向平行地沿著該軌道自走之自走式關節機器人。而且，該機器人，具有：台車，具有藉由伺服馬達驅動之用於沿該軌道自走之至少一個動作軸；滑件，從該台車朝向該軌道突設，以可脫離卡合之方式卡合於該軌道；機器手臂，被支承於該台車，具有藉由伺服馬達驅動且構成關節之至少一個動作軸；末端執行器(end effector)，設於該機器手臂之前端；以及控制單元，設於該台車內，控制該機器手臂之動作軸及該台車之動作軸，以藉由該機器手臂之動作軸與該台車之動作軸協同動作使規定於該機器手臂或該末端執行器之控制點到達目標位置。
在上述生產系統中，能夠一邊使成為機器手臂之基台的台車沿軌道移動，一邊使機器手臂進行作業。
根據本發明，能夠實現利用有可自走之關節機器人的生產系統，其中，關節機器人係能夠一邊移動一邊進行作業。
1‧‧‧自走式關節機器人
2A,2B‧‧‧機器手臂
5‧‧‧末端執行器
6‧‧‧控制單元
7‧‧‧台車
20A,20B‧‧‧基軸
21A,21B‧‧‧第1連桿
22A,22B‧‧‧第2連桿
30A,30B‧‧‧連桿構件
40‧‧‧電力傳送系統
40a‧‧‧送電側模組
40b‧‧‧受電側模組
43‧‧‧送電側控制器
44‧‧‧送電構件
45‧‧‧受電構件
46‧‧‧受電側控制器
50‧‧‧生產線搬送裝置
51‧‧‧處理裝置
52‧‧‧輔助作業台
55‧‧‧軌道
56‧‧‧支架
57‧‧‧齒條
61‧‧‧控制裝置
62‧‧‧伺服放大器
64‧‧‧影像處理裝置
71‧‧‧機殼體
72‧‧‧自由腳輪
73‧‧‧操縱柄
80‧‧‧行走驅動裝置
81‧‧‧小齒輪
82‧‧‧伺服馬達
83‧‧‧減速機
87‧‧‧攝影機
88‧‧‧二次電池
90‧‧‧滑件
95‧‧‧滾子
96‧‧‧滾子
97‧‧‧臂部
100、100B‧‧‧生產系統
A1A,A1B,A2A,A2B‧‧‧機器手臂之動作軸
L1‧‧‧第1軸線
L2A,L2B‧‧‧第2軸線
TA‧‧‧台車之動作軸(行走軸)
W‧‧‧工件
WA‧‧‧作業區域
圖1，係本發明之第1實施形態之生產系統的俯視圖。
圖2，係表示圖1中所示之生產系統之軌道與自走式關節機器人之概略構成的側視圖。
圖3，係表示圖1中所示之生產系統之軌道與卡合於該軌道之自走式關節機器人之概略構成的側視圖。
圖4，係表示自走式關節機器人之概略構成的前視圖。
圖5，係表示自走式關節機器人之概略構成的俯視圖。
圖6，係表示自走式關節機器人之控制系統之概略構成的方塊圖。
圖7，係表示本發明之第2實施形態之生產系統的俯視圖。
圖8，係表示圖7中所示之生產系統之軌道與自走式關節機器人之概略構成的側視圖。
接下來，參照圖式說明本發明之實施形態。本發明之生產系 統，例如，係用於以生產線生產方式或單元生產方式生產製品或零件之系統，具備軌道、及可沿軌道自走之至少一個以上之自走式關節機器人。在該自走式關節機器人中，可進行習知由作業員進行的對工件之移送、零件組裝或配置更換、姿勢變換等作業中至少一者。以下，分別說明本發明之生產系統之第1實施形態及第2實施形態。
[第1實施形態]
首先，針對本發明之第1實施形態之生產系統100進行說明。圖1係本發明之第1實施形態之生產系統100的俯視圖，圖2係表示圖1中所示之生產系統100之軌道55與自走式關節機器人1之概略構成的側視圖，圖3係表示圖1中所示之生產系統100之軌道55與卡合於該軌道55之自走式關節機器人1之概略構成的側視圖。如圖1~3所示，本實施形態之生產系統100，具備軌道55、及可沿軌道55自走之至少一個以上之自走式關節機器人(以下，有時簡稱「機器人1」)。
本實施形態之生產系統100，進一步具備沿著軌道55配置 之複數個處理裝置51、及沿著軌道55且配置於隔著軌道55而與複數個處理裝置51為相反側之複數個輔助作業台52。在複數個處理裝置51之各個， 設置有朝向軌道55突出之支架56，藉由該支架56而將軌道55支承成大致水平延伸。以下，將軌道55之延伸方向簡單地稱為X方向，將與該X方向正交之水平方向稱為Y方向，將上下方向稱為Z方向。
複數個輔助作業台52於X方向排列，而於X方向相鄰之輔助作業台52之間成為機器人1之作業區域WA。
在軌道55之上部，設有齒條(rack)57，該齒條57係與軌道55之延伸方向即X方向平行地沿著該軌道55延伸。本實施形態之齒條57，遍及軌道55之全長而設置。但是，齒條57亦可僅局部地設於軌道55之中作業區域WA及其周圍。此外，本實施形態之齒條57一體地形成於軌道55。但是，亦可藉由形成有齒條57之齒條構件與軌道55結合，而於軌道55設置齒條57。
此外，在軌道55，設置有送電構件44，該送電構件44係與軌道55之延伸方向即X方向平行地沿著該軌道55延伸。本實施形態之送電構件44，遍及軌道55之全長而設置。但是，送電構件44亦可僅局部地設於軌道55之中作業區域WA及其周圍。在送電構件44內設有未圖示之送電線圈。該送電線圈，與往該送電線圈供應電流之送電側控制器43等，一起構成非接觸式之電力傳送系統40之送電側(一次側；primary side)模組40a。送電側控制器43，透過AC配接器(adapter)與商用電源連接。
此處，針對機器人1之構成進行說明。圖4係表示自走式關節機器人1之概略構成的前視圖，圖5係表示自走式關節機器人1之概略構成的俯視圖。如圖2~5所示，機器人1，具備：可沿軌道55自走之台車7、以可脫離卡合之方式卡合於軌道55之滑件90、被支承於台車7之至少一個 機器手臂2A,2B、可裝卸地安裝於各機器手臂2A,2B之前端之末端執行器(end effector)5、影像處理裝置64、及控制機器手臂2A,2B及台車7之動作之控制單元6。末端執行器5之動作亦可藉由控制單元6控制。
本實施形態之機器人1，係具備左右之機器手臂2A,2B之雙 臂機器人。左右之機器手臂2A,2B，可獨立地動作、或相互關連配合地進行動作。藉此，能夠利用左右之機器手臂2A,2B分別進行個別之作業、或協同動作地進行一個作業。但是，本發明之機器人1，並不限定於雙臂機器人，只要至少具備一個機器手臂即可。
一方之機器手臂2A，具備繞第1軸線L1旋動之第1連桿 21A、及以可繞規定於該第1連桿21A前端之第2軸線L2A旋動之方式與第1連桿21A結合之第2連桿22A。同樣地，另一方之機器手臂2B，具備繞第1軸線L1旋動之第1連桿21B、及以可繞規定於該第1連桿21B前端之第2軸線L2B旋動之方式與第1連桿21B結合之第2連桿22B。第1軸線L1與第2軸線L2A,L2B平行，且本實施形態之第1軸線L1與第2軸線L2A,L2B係於垂直方向延伸。
二個機器手臂2A,2B之第1連桿21A,21B之第1軸線L1彼此 為一致，一方之機器手臂2A之第1連桿21A與另一方之機器手臂2B之第1連桿21B以設有高低差之方式上下配置。以下，將二個機器手臂2A,2B之中、第1連桿21A位於下方之一方作為第1臂2A，將另一方作為第2臂2B。
此處，針對第1臂2A之構造詳細地進行說明。第1臂2A之 第1連桿21A，於固定在台車7上面之基軸20A，透過未圖示之軸承而以可旋動之方式被支承。此外，第1臂2A之第2連桿22A，於第1連桿21A之前 端透過未圖示之軸承而以可旋動之方式被支承。
第1連桿21A之外形，係藉由中空之連桿構件30A形成。在 連桿構件30A之內部，設置有伺服馬達91A與動力傳達裝置92A，該等伺服馬達91A與動力傳達裝置92A係用於使第1連桿21A繞第1軸線L1旋動驅動。 動力傳達裝置92A，同時具備作為用於調整旋轉力矩之減速機的功能。如此般，第1臂2A，藉由伺服馬達91A驅動，且具有構成結合基軸20A與第1連桿21A之關節的動作軸(第1軸A1A)。
此外，在連桿構件30A之內部，設置有伺服馬達93A與動力 傳達裝置94A，該等伺服馬達93A與動力傳達裝置94A係用於使第2連桿22A繞第2軸線L2A旋動驅動。動力傳達裝置94A，同時具備作為用於調整旋轉力矩之減速機的功能。如此般，第1臂2A，藉由伺服馬達93A驅動，且具有構成結合第1連桿21A與第2連桿22A之關節的動作軸(第2軸A2A)。
接下來，針對第2臂2B詳細地進行說明。第2臂2B之基軸 20B，固定在第1臂2A之第1連桿21A上。第2臂2B，具有與上述之第1臂2A類似之構成。因此，在各圖式中，對第1臂2A之各構成要素標記對數字添加有字符A的參照符號，對第2臂2B之各構成要素標記對數字添加有字符B的參照符號。參照符號中數字部分共通之構成要素，係於第1臂2A與第2臂2B共通之要素，其功能及形狀相同或類似。而且，關於第2臂2B之構造的詳細說明，藉由將在上述之第1臂2A之說明中於參照符號添加之字符A改讀成字符B而省略。
接下來，針對台車7進行說明。台車7，具備直方體形狀之 機殼體71、設於機殼體71下部之複數個自由腳輪(free caster)72、設於機殼 體71背面之操縱柄73、行走驅動裝置80及受電構件45。在本實施形態之機器人1中，滑件90設於台車7。台車7之機殼體71為中空狀，並於機殼體71內部設置有控制單元6、往控制單元6供應電力之二次電池(secondary battery；蓄電池)88、受電側控制器46、影像處理裝置64、及未圖示之空氣壓供應裝置等。此外，在機殼體71上部設有機器視覺攝影機(machine vision camera)等至少一個攝影機87。
行走驅動裝置80，具備可與設於軌道55之齒條57嚙合之小齒輪(pinion gear)81、動力源之伺服馬達82、及設置在從伺服馬達82往小齒輪81之動力傳達路徑上之減速機83。在該構成之行走驅動裝置80中，將伺服馬達82之輸出藉由減速機83調整後往小齒輪81傳達。行走驅動裝置80係機器手臂2A,2B之外部軸裝置，藉由控制單元6控制伺服馬達82。如此般，台車7，具有藉由伺服馬達82驅動之動作軸(行走軸TA)。
滑件90，具備可旋動地被支承於機殼體71之滾子95、及透過臂部97以可旋動之方式被支承於機殼體71之滾子96。臂部97，分割成基端部分97a與前端部分97b，基端部分97a與前端部分97b藉由鉸鏈(hinge)97c而以可旋動之方式結合。臂部97之基端部分97a固定於機殼體71。臂部97之前端部分97b，將滾子96支承成可旋動。
在本實施形態之台車7設置二個上述構成之滑件90，該等滑件90配置在機殼體71之前面、行走驅動裝置80之兩側。滑件90，往台車7之機殼體71之前面突設，且在機器人1於作業區域WA進行作業時從台車7朝向軌道55突出。
受電構件45，設置於機殼體71之前面、與設置於軌道55 之送電構件44對應之高度位置。在受電構件45內設置有未圖示之受電線圈。該受電線圈，與供應在該受電線圈產生之感應電流之受電側控制器46等，一起構成非接觸式之電力傳送系統40之受電側(二次側；secondary side)模組40b。受電側控制器46透過控制IC與二次電池88連接，從受電側控制器46往二次電池88供應電力。
接下來，針對控制單元6進行說明。圖6係表示自走式關節 機器人1之控制系統之概略構成的方塊圖。如圖6所示，在控制單元6中，設置有控制裝置61、及伺服放大器(servo amplifier)62。在控制單元6，連接有影像處理裝置64。
伺服放大器62，構成為：根據從控制裝置61所供應的控制 訊號(位置指令)，往使第1臂2A之動作軸(亦即，第1軸A1A與第2軸A2A)動作之伺服馬達91A,93A、使第2臂2B之動作軸(亦即，第1軸A1B與第2軸A2B)動作之伺服馬達91B,93B、以及使台車7之動作軸(亦即，行走軸TA)動作之伺服馬達82之各伺服馬達供應驅動電流。另外，伺服放大器62，係對應各伺服馬達91A,93A,91B,93B,82而設置，並集合該等而圖示。
在各伺服馬達91A,93A,91B,93B,82中，例如，設置有對輸出 軸之旋轉量、旋轉角度、旋轉位置等進行檢測之旋轉編碼器(rotary encoder)等之旋轉檢測器，且利用該旋轉檢測器所檢測出之伺服馬達之輸出軸之至少旋轉位置被輸入至控制裝置61及伺服放大器62。
控制裝置61，係所謂的電腦，其具有CPU等演算處理部、 及ROM、RAM等記憶部(均未圖示)。在記憶部中，儲存有演算處理部執行之程式、各種固定資料等。演算處理部，進行與外部裝置之資料收發訊。 此外，演算處理部，進行來自各種感測器之檢測訊號之輸入或往各控制對象之控制訊號之輸出。在控制裝置61中，藉由演算處理部讀取儲存在記憶裝置之程式等之軟體並進行執行，而進行用於控制機器人1之動作的處理。 另外，控制裝置61可藉由單一電腦之集中控制執行各處理，亦可藉由多個電腦之協同動作之分散控制執行各處理。此外，控制裝置61，亦可由微控制器、可程式邏輯控制器(programmable logic controller；PLC)等構成。
接下來，針對影像處理裝置64進行說明。影像處理裝置64， 係利用由攝影機87所拍攝到的影像或映像，檢測下述之標記與機器人1(或台車7)之相對位置關係的手段。由影像處理裝置64所檢測到的標記與機器人1之相對位置關係被傳達至控制單元6。影像處理裝置64，例如，係由對從攝影機87發送來的映象訊號進行影像處理並根據所算出之標記之特徵量(面積、重心、長度、位置等)檢測標記與機器人1之相對位置關係之演算處理裝置等構成。
在上述構成之機器人1中，控制單元6，取得來自影像處理 裝置64、及設於各伺服馬達91A,93A,91B,93B,82之旋轉檢測器的檢測訊號或測定訊號，對規定於各機器手臂2A,2B之手前端或末端執行器5之控制點之當前位置進行演算。然後，控制單元6，生成如控制點依照既定之程式沿既定之軌道往目標位置移動般之控制訊號。該控制訊號，從控制裝置61往伺服放大器62輸出。伺服放大器62，將對應於控制訊號之驅動電流往伺服馬達91A,93A,91B,93B,82供應。如此般，控制單元6，與機器手臂2A,2B之動作軸同樣地亦對台車7之動作軸，以控制點之位置、方位、姿勢等為控制量，進行追隨其目標值般之自動控制(亦即，伺服控制)。
接下來，針對末端執行器5進行說明。末端執行器5，係對 應於機器人1進行之作業而使用適當的構造。因此，此處針對末端執行器5之一例簡單地進行說明。本實施形態之末端執行器5，大致上藉由手腕部5a、與設於手腕部5a前端之工具部5b構成。手腕部5a，具有使工具部5b於上下方向移動之升降動作軸、及使工具部5b繞垂直軸迴旋之迴旋動作軸。手腕部5a之升降動作軸，例如，係藉由使由軌道與滑件構成之直動機構、與使滑件動作之伺服馬達而實現。此外，手腕部5a之迴旋動作軸，例如，係藉由輸出軸與工具部5b連結之伺服馬達而實現。
此處，針對利用上述構成之生產系統100進行之作業之一例 進行說明。在開始作業之前，機器人1被定位在作業區域WA。
機器人1由作業員搬運至作業區域WA。如圖1~3所示，將 搬運至作業區域WA之機器人1，朝Y方向接近軌道55直到滾子95與軌道55之側面抵接且小齒輪81與齒條57嚙合。此處，電力傳送系統40之受電構件45，以可從送電構件44受電之程度十分接近或接觸於送電構件44。
如上所述，在機器人1已接近軌道55之狀態下，滑件90與 軌道55卡合。此處，首先，藉由使臂部97之前端部分97b以鉸鏈97c為旋動中心而往下方旋動，從而使滾子96與軌道55之側面抵接。接著，利用未圖示之鎖止機構限制臂部97之前端部分97b之旋動。以如此方式，藉由使臂部97相對台車7往下方旋動，將軌道55夾在滑件90之二個滾子95、96之周面之間，成為滑件90與軌道55卡合的狀態。另外，藉由使臂部97相對台車7往上方旋動，而成為解除滑件90與軌道55之卡合的狀態。如此般，滑件90可對著軌道55卡合及脫離卡合，而能在滑件90與軌道55卡合之狀 態、與脫離該等卡合之狀態間切換。
如上所述，一旦滑件90卡合於軌道55，則機器人1之相對 於軌道55往Y方向之移動受到限制，藉此，機器人1於Y方向定位。接著，機器人1進行X方向之定位、與Z方向之位置校正。
為了機器人1之X方向之定位與Z方向之位置校正，可利 用標記與影像處理裝置64。標記，設置於作業區域WA之軌道55、處理裝置51或其周邊。例如，將特定形狀之標記設置在處理裝置51之與機器人1對峙之對峙面、或利用處理裝置51之與機器人1對峙之對峙面之特定形狀(例如，門之外形等)作為標記，或者，亦可於軌道55設置特定形狀之標記。 然後，控制單元6，從影像處理裝置64取得標記與機器人1之相對位置關係，據此獲得機器人1之當前位置。
控制單元6，以機器人1之X方向之當前位置到達目標位置 之既定之作業基準位置的方式，控制台車7之動作軸。在控制單元6控制台車7之動作軸時，一旦伺服馬達82進行動作，則與齒條57嚙合之小齒輪81旋動，其結果為，機器人1沿軌道55往X方向移動。
此外，控制單元6，對機器人1之Z方向之當前位置與既定 之作業基準位置之Z方向位置偏移量進行演算，利用該Z方向位置偏移量校正機器人1之座標系或目標位置。另外，在機器人1具備升降動作軸的情形時，除了校正Z方向之位置，亦可以機器人1之Z方向之當前位置到達既定之作業基準位置的方式控制升降動作軸。
如上所述，在已進行了機器人1往作業區域WA之定位後， 機器人1開始作業。在本實施形態之生產系統100中，配置於作業區域WA 之機器人1，進行將零件59組裝於工件W之組裝作業、將組裝有零件59之工件W往處理裝置51搬入之搬入作業、以及將經處理裝置51處理後之工件W從處理裝置51搬出之搬出作業。
在上述之組裝作業中，機器人1，使載置在輔助作業台52 之工件W往作業台移動，使收容有複數個零件59之零件托盤從載置在輔助作業台52之零件架往作業台移動，在作業台上將複數個零件59組裝於工件W。另外，在此處，係利用機器人1之台車7之上面作為作業台。
在上述之搬入作業中，機器人1保持已置於作業台之工件 W，將工件W載置於處理裝置51內之處理架。在上述之搬出作業中，機器人1將工件W從處理裝置51之處理架往處理裝置51之外搬出並往輔助作業台52載置。在處理裝置51之開口部，設置有未圖示之自動門。該自動門在機器人1將工件W往處理裝置51搬入時開放。另外，該自動門，在藉由設於開口部周圍之動體‧靜止體偵測感測器偵測有物體(機器手臂或工件等)之期間開放。此外，該自動門，亦可為藉由機器人1操作觸控開關而被開閉。
在上述之作業期間，機器人1之控制單元6，藉由機器手臂 2A,2B之動作軸與台車7之動作軸協同動作，並以規定於機器手臂2A,2B或末端執行器5之控制點依照既定之程式到達目標位置之方式，控制機器手臂2A,2B之動作軸及台車7之動作軸。也就是，在控制單元6中，針對機器手臂2A,2B與台車7，以末端執行器5之前端位置等之特定控制點之位置、方位、姿勢等作為控制量，進行追隨其目標值般之伺服控制。
如此般，機器人1，一邊使成為機器手臂2A,2B之基台移動 一邊以機器手臂2A,2B進行作業。據此，能夠使機器人1之控制點到達位於機器手臂2A,2B之可動範圍外之目標位置，使機器人1之作業範圍變廣。而且，亦對台車7之動作軸藉由控制單元6進行伺服控制，因此能夠使控制點高精度地移動至目標位置。另外，機器人1往X方向移動，而送電構件44係於X方向延伸之構件，因此電力傳送系統40之往機器人1之電力供應將持續。
如以上已說明般，本實施形態之生產系統100，具備水平延 伸之軌道55、及可與軌道55之延伸方向(X方向)平行地沿該軌道55自走之自走式關節機器人1。本實施形態之生產系統100，具備沿軌道55設置之至少一個之工件之處理裝置51，在機器人1進行之作業中，包含將工件往處理裝置51搬入、將工件從處理裝置51搬出等之作業。
而且，本實施形態之生產系統100，其特徵在於具有：台車 7，用於機器人1沿軌道55自走，且具有藉由伺服馬達82驅動之至少一個動作軸(行走軸TA)；滑件90，從台車7朝向軌道55突設，以可脫離卡合之方式卡合於軌道55；機器手臂2A,2B，被支承於台車7，具有藉由伺服馬達91A,93A,91B,93B驅動且構成關節之至少一個動作軸(第1軸A1A、第2軸A2A、第1軸A1B與第2軸A2B)；末端執行器5，設於機器手臂2A,2B之前端；以及控制單元6，設於台車7內，以藉由機器手臂2A,2B之動作軸與台車7之動作軸協同動作而使規定於機器手臂2A,2B或末端執行器5之控制點到達目標位置之方式，控制機器手臂2A,2B之動作軸及台車7之動作軸。
如此般，在本實施形態之機器人1，在機器人1之作業時， 藉由機器手臂2A,2B與台車7之協同動作而進行作業。也就是，能夠一邊使 成為機器手臂2A,2B之基台的台車7移動，一邊使機器手臂2A,2B進行作業。 據此，能夠使機器人1之控制點到達位於機器手臂2A,2B之可動範圍外之目標位置，使機器人1之作業範圍變廣。而且，亦對台車7之動作軸藉由控制單元6進行伺服控制，因此能夠使控制點高精度地移動至目標位置。
此外，藉由機器人1之滑件90於軌道55行走，在機器人1 沿軌道55往X方向移動時，機器人1相對於軌道55之Y方向之相對位置保持一定。此外，亦在對機器人1施有振動或反力等的時候，機器人1相對於軌道55之Y方向之相對位置保持一定。據此，能夠使機器人1之位置控制單純化。
進一步地，由於機器人1之滑件90可從軌道55脫離卡合， 因此一旦使滑件90與軌道55之卡合解除，便能夠使機器人1相對軌道55自在地移動。據此，能夠容易地進行使機器人1從作業區域WA往外部移動、將機器人1替換成其他的機器人1等。
此外，在本實施形態中，機器人1之滑件90，包含從與軌 道55延伸方向(X方向)正交之方向(Y方向)夾著軌道55的二個滾子95、96，以及以可旋動之方式被支承於台車7且保持二個滾子中之一方(滾子96)的臂部97。而且，機器人1，構成為可藉由使臂部97相對台車7旋動，而能在滑件90藉由以二個滾子95、96之周面夾著軌道55而與軌道55卡合的狀態、與解除滑件90與軌道55之卡合的狀態間切換。
如此般，藉由使臂部97旋轉，而能夠進行滑件90與軌道 55之卡合、或解除該卡合的動作。如此般，滑件90對著軌道55之卡合與脫離卡合之操作較為簡易。
此外，上述實施形態之生產系統100，進一步具備電力傳送 系統40，該電力傳送系統40具有與電源連接之送電側模組40a、與搭載於機器人1且從送電側模組40a受電並往該機器人1供應之受電側模組40b。 而且，送電側模組40a，包含有與軌道55之延伸方向平行地沿該軌道55延伸之送電構件44，受電側模組40b，包含有以在滑件90與軌道55卡合時從送電構件44受電之方式設置之受電構件45。
根據上述構成，在機器人1之滑件90與軌道55卡合時，從 送電側模組40a往受電側模組40b傳送電力，從受電側模組40b將電力供應至機器人1。另外，在本實施形態中，構成為：從受電側模組40b將電力往二次電池88供應，從二次電池88將電力供應至機器人1之控制單元6。藉此，即使在從送電側模組40a往受電側模組40b之電力供應不穩定的情形，亦能夠穩定地將電力供應給機器人1。
另外，在本實施形態中，雖送電構件44附設於軌道55，但 送電構件44並不限定於此態樣。例如，送電構件44，亦可為作為從軌道55獨立出之構件，而設於機器人1行走之地板面。此外，在本實施形態中，雖採用非接觸式之電力傳送系統40，但電力傳送系統40亦可為接觸式。在為接觸式之電力傳送系統40的情形，例如，可使用沿軌道55延伸之長條的電極作為送電構件44，使用滑動於送電構件44之表面的滾子狀或滑件狀電極作為受電構件45。
此外，本實施形態之生產系統100，具備齒條57，該齒條 57係與軌道55之延伸方向平行地沿該軌道55延伸，以在滑件90與軌道55卡合時與小齒輪81嚙合。而且，上述小齒輪81，由台車7之動作軸(行走 軸TA)驅動。
根據上述構成，藉由台車7之動作軸進行動作，與齒條57 嚙合之小齒輪81進行旋轉，其結果為，台車7往X方向移動。另外，在本實施形態中，齒條57雖與軌道55呈一體地設置，但齒條57並不限定於此態樣。例如，齒條57，亦可為作為從軌道55獨立出之構件，而設於機器人1行走之地板面。
[第2實施形態]
接下來，針對本發明之第2實施形態之生產系統100B進行說明。本實施形態之生產系統100B，係用於以生產線生產方式生產製品或零件之系統。圖7係表示本發明之第2實施形態之生產系統100B的俯視圖，圖8係表示圖7中所示之生產系統100B之軌道55與自走式關節機器人1之概略構成的側視圖。另外，在本實施形態之說明中，有時會有對與上述之第1實施形態相同或類似之構件在圖式中標記相同符號，並省略說明的情形。
圖7及圖8所示之生產系統100B，具備軌道55、及可沿軌 道55自走之至少一個以上之自走式關節機器人(以下，有時簡稱「機器人1」)。機器人1，由於具有與上述第1實施形態之機器人1同樣之構造及功能，因此關於機器人1之詳細說明則省略。此外，軌道55，亦具有與上述第1實施形態之軌道55同樣之構造及功能，設置有於X方向延伸之齒條57、及於X方向延伸之送電構件44。
生產系統100B，具備沿軌道55搬送工件W之生產線搬送 裝置50。該生產線搬送裝置50，例如，藉由帶式輸送機501與其支承台502 構成。帶式輸送機501之上面被使用作為作業台。在支承台502，設置有朝向軌道55突出之支架56，藉由該支架56將軌道55以往X方向大致平行地延伸之方式支承。
沿軌道55，設置有複數個輔助作業台52。複數個輔助作業台52於X方向排列，於X方向相鄰之輔助作業台52之間成為機器人1之作業區域WA。在輔助作業台52，載置供組裝於工件W之組裝零件53、54。此外，在上述作業區域WA或其附近，設有標記86。另外，標記86，設在機器人1位於作業區域WA時可以攝影機87拍攝之位置。
此處，說明以上述構成之生產系統100B進行之作業之一例。在開始作業之前，機器人1被定位在作業區域WA。
機器人1由作業員搬運至作業區域WA。將搬運至作業區域WA之機器人1，與上述第1實施形態同樣地，於X方向及Y方向定位，進一步於Z方向校正。機器人1未固定於生產線搬送裝置50，因此，能夠根據作業內容替換機器人1、或增減機器人1之數量等。此外，在沿生產線搬送裝置50配置之複數個機器人1中之一個故障時，只要替換故障之一個機器人1便能夠於些微的停機時間重啟作業。
如上所述，機器人1於作業區域WA定位後，機器人1便開始作業。作業模式之控制單元6，由搭載於機器人1之各伺服馬達91A,93A,91B,93B,82之旋轉位置算出控制點之當前位置，以該控制點之當前位置通過預先儲存之軌跡抵達目標位置之方式，控制機器手臂2A,2B之各動作軸及台車7之動作軸。
例如，載置於輔助作業台52之前側之組裝零件53位於機器 手臂2A,2B之可動範圍內。在將該組裝零件53從輔助作業台52取出時，控制單元6，藉由使機器手臂2A,2B進行動作並以控制點抵達取出組裝零件53之位置之方式控制機器手臂2A,2B及台車7之動作軸。此處，雖台車7實質上不移動，但控制台車7之動作軸以使台車7維持其X方向之位置。
另外，為使台車7維持其X方向之位置，亦可使用以影像 處理裝置64檢測出之標記86與機器人1(或台車7)之相對位置關係。例如，控制單元6，可根據被檢測出之標記86與機器人1之相對位置關係，求出當前位置相對於既定之基準作業位置的位置誤差(位置偏移)，以解除該位置誤差之方式，控制台車7之動作軸。
此外，例如，載置於輔助作業台52之內側之組裝零件54位 於機器手臂2A,2B之可動範圍外。在將該組裝零件54從輔助作業台52取出時，控制單元6，藉由台車7往X方向移動並且機器手臂2A,2B進行動作，並以控制點到達取出組裝零件54之位置之方式，控制機器手臂2A,2B及台車7之動作軸。如上所述，藉由機器手臂2A,2B與台車7之協同動作，能夠在機器人1位於基準作業位置時，亦能使機器人1之控制點移動至位於機器手臂2A,2B之可動範圍外之目標位置。
如以上之說明，本實施形態之生產系統100B，具備與軌道 55之延伸方向平行地沿該軌道55搬送工件之生產線搬送裝置50，且軌道55被支承於該生產線搬送裝置50。而且，機器人1構成為對由生產線搬送裝置50搬送來的工件W進行作業。從而，本發明之生產系統，亦可適用於生產線生產方式。
於以上說明了本發明之較佳之實施形態。對本領域技術人員 而言，可根據以上說明而知悉本發明之眾多改良或其他實施形態。因此，上述說明，應被解釋為僅作為例示，且係以對本領域技術人員教示實行本發明之最佳態樣之目的而提供。在不脫離本發明之精神下，可實質性地變更其構造及/或功能之細節。
1‧‧‧自走式關節機器人
2A,2B‧‧‧機器手臂
5‧‧‧末端執行器
7‧‧‧台車
40‧‧‧電力傳送系統
40a‧‧‧送電側模組
40b‧‧‧受電側模組
43‧‧‧送電側控制器
44‧‧‧送電構件
45‧‧‧受電構件
46‧‧‧受電側控制器
51‧‧‧處理裝置
55‧‧‧軌道
56‧‧‧支架
57‧‧‧齒條
71‧‧‧機殼體
72‧‧‧自由腳輪
73‧‧‧操縱柄
80‧‧‧行走驅動裝置
81‧‧‧小齒輪
82‧‧‧伺服馬達
83‧‧‧減速機
87‧‧‧攝影機
88‧‧‧二次電池
90‧‧‧滑件
95‧‧‧滾子
96‧‧‧滾子
97‧‧‧臂部
97a‧‧‧基端部分
97b‧‧‧前端部分
97c‧‧‧鉸鏈
100‧‧‧生產系統
TA‧‧‧台車之動作軸(行走軸)

Claims (5)

  1. 一種生產系統，其特徵在於：具備水平延伸之軌道、可與該軌道之延伸方向平行地沿著該軌道自走之自走式關節機器人、及電力傳送系統；該自走式關節機器人，具有：台車，具有藉由伺服馬達驅動之用於沿該軌道自走之至少一個動作軸；滑件，從該台車朝向該軌道突設，以可脫離卡合之方式卡合於該軌道；機器手臂，被支承於該台車，具有藉由伺服馬達驅動且構成關節之至少一個動作軸；末端執行器，設於該機器手臂之前端；以及控制單元，設於該台車內，控制該機器手臂之動作軸及該台車之動作軸，以藉由該機器手臂之動作軸與該台車之動作軸協同動作使規定於該機器手臂或該末端執行器之控制點到達目標位置該電力傳送系統，具有：送電側模組，包含與該軌道之延伸方向平行地沿該軌道延伸之送電構件，連接於電源；該受電側模組，從該送電側模組受電並往該自走式關節機器人供應，其中，搭載於該自走式關節機器人，且包含以在該滑件與該軌道卡合時從該送電構件受電之方式設置之受電構件。
  2. 如申請專利範圍第1項之生產系統，其中，該自走式關節機器人之該滑件，包含從與該軌道延伸方向正交之方向夾著該軌道的二個滾子、與以可旋動之方式被支承於該台車且保持該二個滾子中之一方的臂部； 該自走式關節機器人，構成為可藉由使該臂部相對該台車旋動，而能在由該二個滾子之周面夾著該軌道而使該滑件與該軌道卡合的狀態、與解除該滑件與該軌道之卡合的狀態間切換。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之生產系統，其中，該自走式關節機器人，具有以該台車之動作軸驅動之小齒輪；並進一步具備齒條，該齒條係與該軌道之延伸方向平行地沿該軌道延伸，且在該滑件與該軌道卡合時與該小齒輪嚙合。
  4. 如申請專利範圍第1或2項之生產系統，其進一步具備與該軌道之延伸方向平行地沿該軌道搬送工件之生產線搬送裝置；該軌道被支承於該生產線搬送裝置。
  5. 如申請專利範圍第1或2項之生產系統，其進一步具備沿該軌道設置之至少一個之工件之處理裝置；該軌道被支承於該處理裝置。
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