WO2021070574A1 - エンドエフェクタおよびエンドエフェクタの制御装置 - Google Patents

エンドエフェクタおよびエンドエフェクタの制御装置 Download PDF

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WO2021070574A1
WO2021070574A1 PCT/JP2020/034843 JP2020034843W WO2021070574A1 WO 2021070574 A1 WO2021070574 A1 WO 2021070574A1 JP 2020034843 W JP2020034843 W JP 2020034843W WO 2021070574 A1 WO2021070574 A1 WO 2021070574A1
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brush
work
coating
end effector
tip
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PCT/JP2020/034843
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河野　秀行
柚香 磯邉
哲生 阪田
遼河 坂口
江口　政史
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パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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Definitions

  • the present disclosure relates to an end effector and an end effector control device.
  • Patent Document 1 recognizes a slave mechanism unit having a multi-degree-of-freedom articulated robot arm capable of reproducing the movement of a human arm, and a writing operation including writing characters or drawing drawings performed by a writer on a work. Then, the master mechanism unit that reproducibly teaches the writing operation to the multi-degree-of-freedom articulated robot arm, and the writing operation connected to the slave mechanism unit and the master mechanism unit and recognized by the master mechanism unit are performed.
  • a robot teaching system including a controller that performs arithmetic processing and controls the multi-degree-of-freedom articulated robot arm of the slave mechanism unit is described.
  • the master mechanism unit is grasped by the writer, is attached to the work by a writing instrument for performing the writing operation, and detects a three-dimensional position and orientation of the writing instrument that sequentially changes according to the writing operation.
  • a writing information acquisition means acquired as writing information
  • a work information acquisition means that detects the tilt angle and rotation angle of the work when the writing operation is performed, and acquires the writing information as work information corresponding to a time series.
  • It also has a written work information transmitting means for transmitting the acquired written information and the work information to the controller.
  • the controller performs the writing operation on the multi-degree-of-freedom articulated robot arm based on the writing information receiving means for receiving the writing information and the work information sent from the master mechanism unit and the received writing information.
  • the writing control data sending means that performs arithmetic processing on the writing control data to be reproduced and sends it to the slave mechanism unit and the received work information. It has a work control data sending means for arithmetically processing work control data for controlling the movement of the slave-side work used in the above and sending the work control data to the slave mechanism unit.
  • the slave mechanism unit is controlled based on the writing control data receiving means for receiving the writing control data sent from the controller and the received writing control data, and is a slave-side writing tool for reproducing the writing operation at one end.
  • the present disclosure is an end effector that can be connected to a robot arm, and an object of the present disclosure is to provide an end effector including a camera, a support member, and a brush.
  • the present disclosure is an end effector that can be connected to a robot arm, and includes a camera, a support member having a marker and capable of supporting the work, and a brush that applies coating to the work.
  • a marker and a marker are arranged at a position where they can be imaged at the same time.
  • an end effector that is connectable to a robot arm and includes a camera, a support member, and a brush.
  • Front view showing a state at the time of application of a coating agent such as a moisture-proof agent on the surface of the work Wk by the brush Br included in the end effector 2.
  • a plan view showing a state at the time of application in which a coating agent such as a moisture-proof agent is applied to the surface of the work Wk by the brush Br included in the end effector 2.
  • Enlarged view of end effector 2 It is a figure which shows the arrangement example of a camera CAM, (a) front view, (b) side view.
  • Block diagram showing a hardware configuration example of the control device 100 Flow chart showing the coating process based on the control by the control device 100 It is a figure which shows the state which the brush tip of the brush Br is not in contact with the work Wk (the state which is not applied), (a) the front view, (b) the side view, (c) the brush tip of the brush Br reflected in the captured image.
  • Diagram showing the shape of It is a figure which shows the state which applies to the work Wk downward of the captured image, (a) the front view, (b) the front side view, (c) the brush Br reflected in the captured image.
  • FIGS. 14 to 17 It is a figure which shows the end effector 2, (a) front view, (b) plan view, (c) side view.
  • a robot device used in a factory or the like can perform various operations by attaching an end effector to a robot arm.
  • a robot hand is used as an end effector to pick parts flowing on a factory production line.
  • the robot arm and the end effector are controlled by a control device (controller) connected to the robot arm.
  • Types of end effectors include those with fingers and those with a deformable tip of the hand, such as the so-called soft hand, which support the work. That is, as a support member for supporting the work, there are a finger, a soft hand, and the like.
  • the brush-shaped end effector makes it possible to apply a coating agent such as a moisture-proof agent to a work such as a substrate used for a vehicle. This application prevents deterioration of the work and moisture.
  • the moisture-proof agent is an example of a coating agent, and other coating agents include an insulating agent for ensuring insulation, a dust-proofing agent for preventing dust, an insect-proofing agent for preventing insect damage, and a vibration-resistant agent. Includes anti-vibration agents and the like.
  • the coating agent is applied by an end effector equipped with a brush. Then, the shape of the brush tip of the brush to be coated is imaged by a camera, and it is checked whether or not the above-mentioned coating is properly performed based on the captured image.
  • Example of coating work with end effector 2 gripping state
  • a coating agent such as a moisture-proof agent
  • the support member that supports the work Wk is a finger.
  • the support member may include various members other than fingers such as a soft hand.
  • the work Wk may be a vehicle substrate or the like.
  • 1 to 4 are views showing a gripping state in which the end effector 2 is gripping the work Wk. 1 is a perspective view, FIG. 2 is a side view, FIG. 3 is a front view, and FIG. 4 is a plan view.
  • a Cartesian coordinate system consisting of an x-axis, a y-axis, and a z-axis is defined as shown in each figure.
  • the z-axis is perpendicular to the x-axis and the y-axis and extends in the height direction.
  • the positive direction of each axis is defined in the direction of the arrow in FIG. 1, and the negative direction is defined in the direction opposite to the arrow.
  • the robot device 500 shown in FIG. 1 includes a robot arm 1, and the robot arm 1 is slidably attached to a rail R. However, the robot arm 1 may be directly fixed to the work table T without using the rail R.
  • the robot arm 1 is an articulated type and includes a plurality of joints (links) L. Each of the joints (links) L is connected via a joint axis J.
  • the end effector 2 is connected to the robot arm 1. Since each joint (link) L rotates about each joint axis J, the robot arm 1 can freely change the position and angle of the work Wk gripped by the end effector 2.
  • the end effector 2 includes a finger F capable of supporting the work Wk and a brush Br.
  • the finger F includes two fingers, a first finger F1 and a second finger F2.
  • the number of fingers is not limited to two, as long as it can support the work Wk.
  • the finger F and the brush Br may be arranged substantially in parallel, but the finger F and the brush Br may be arranged so as not to be substantially parallel.
  • the finger F is gripped so as to sandwich the work Wk between the tip portions of the two first finger F1 and the second finger F2. This work Wk is stored in a stock shelf or the like (not shown) before the work.
  • the end effector 2 connected to the robot arm 1 grips the work Wk and places the work Wk on the mounting portion T1 provided on the work table T.
  • the end portion of the work Wk is received by the groove G provided in each of the first finger F1 and the second finger F2. Grasp it in this way.
  • the positions of the first finger F1 and the second finger F2 in the state where the work Wk is gripped are defined as the gripping positions of the finger F.
  • the end effector 2 is equipped with a camera CAM.
  • the camera CAM comprises two lenses, but the number of lenses may be other than two. The use and arrangement of this camera CAM will be described later.
  • 5 to 8 are views showing a state at the time of application in which a coating agent such as a moisture-proof agent is applied to the surface of the work Wk by the brush Br included in the end effector 2.
  • 5 is a perspective view
  • FIG. 6 is a side view
  • FIG. 7 is a front view
  • FIG. 8 is a plan view.
  • the tip of the brush Br is attached to the hole C1 of the container C containing the coating agent. Since the container C contains a coating agent, the coating agent adheres to the tip of the brush Br. In this state, the brush Br included in the end effector 2 moves so as to trace over the work Wk, which is a substrate, so that the coating agent is applied to the surface of the work Wk.
  • the coating agent may contain a dye or the like that glows with black light.
  • the end effector 2 is equipped with a camera CAM.
  • the camera CAM images the brush tip of the brush Br during coating (at the time of coating) on the work Wk. This captured image is used to confirm whether or not the coating is performed correctly.
  • the length of the brush Br is longer than the length of the finger F at the time of coating. If the finger F is of a type having a joint (link) L and a joint axis J as shown in the figure, the finger F is bent so as to open, and the brush tip of the brush Br is on the work Wk side of the finger F. The posture may be such that it protrudes.
  • the brush tip of the brush Br is configured to protrude toward the work Wk side from the finger F. As a result, it is possible to prevent the finger F from colliding with the work Wk during coating.
  • FIG. 9 is an enlarged view of the above-mentioned end effector 2.
  • a groove G is provided at the tip of the first finger F1 and the second finger F2, and the groove G receives the end portion of the work Wk so that the first finger F1 and the second finger F1 and the second finger are received. F2 grips the work Wk so as to sandwich it.
  • the width d of the groove G may be about the same as the thickness of the substrate which is the work Wk, but the width d of the groove G may be larger than the thickness of the substrate.
  • the width d of the groove G is larger than the thickness of the substrate, when the first finger F1 and the second finger F2 are gripped so as to sandwich the work Wk, some play occurs at the tip of each finger. That is, some rattling occurs when the end effector 2 is moved. This rattling absorbs the impact on the work Wk generated when the end effector 2 carries the work Wk. As a result, it is possible to avoid damage or failure of the work Wk.
  • first finger F1 and the second finger F2 each have a marker M.
  • the marker M may be, for example, a red lamp or the like, and by detecting the position of the marker M from the captured image captured by the camera CAM, the current shape of the end effector 2 (first finger F1 and second finger) It is possible to identify the degree of opening of F2, etc.) and the presence / absence of gripping the work Wk.
  • FIG. 10 is a diagram showing an arrangement example of the camera CAM, (a) a front view, and (b) a survey surface view.
  • the camera CAM is arranged at a position where the brush tip of the brush Br can be imaged. Further, the camera CAM is arranged at a position where the markers M provided on the first finger F1 and the second finger F2 of the end effector 2 can be imaged.
  • By arranging the camera CAM at such a position it is possible to simultaneously confirm the state of the brush tip of the brush Br and the state of the first finger F1 and the second finger F2 of the end effector 2 by using a captured image. it can.
  • the end effector 2 is in a state where a coating agent can be applied to the work Wk.
  • the camera CAM is attached so that the direction of the camera can be changed along the x-axis direction of the illustrated orthogonal coordinate system.
  • a conventional mounting method may be used. Let ⁇ be the mounting angle of the camera CAM in the x-axis direction. Further, the angle of view of the camera CAM in the x-axis direction is set to ⁇ 1 .
  • H the distance between the lens tip of the camera CAM and the marker M in the direction of the perpendicular line drawn from the center of the camera CAM along the z-axis of the illustrated orthogonal coordinate system.
  • L the distance from the marker M to the center of the camera CAM in the x-axis direction.
  • ⁇ arctan (L / H).
  • the mounting angle alpha of the camera by setting such that ⁇ 1/2 + ⁇ > ⁇ , so that the marker M is within the field angle of the camera CAM.
  • the angle of view of the camera CAM in the y-axis direction is ⁇ 2 .
  • the value of ⁇ 2 may be set so that both the marker M included in the first finger F1 and the marker M included in the second finger F2 are within the angle of view ⁇ 2 of the camera CAM.
  • the angle of view ⁇ 2 of the camera CAM may be determined in consideration of the mounting angle of the camera CAM.
  • the camera CAM is attached to the end effector 2. That is, when the end effector 2 is moved by the robot arm 1, the camera CAM also moves following it.
  • the relative position of the camera CAM with respect to the brush Br and the marker M is fixed, which is preferable because image processing and calculation processing based on the image captured by the camera CAM are reduced.
  • the camera CAM may be at a position where the brush tip of the brush Br and the marker M can be imaged at the same time. Therefore, the camera CAM does not have to be attached to the end effector 2.
  • the camera CAM may be mounted on the ceiling of a factory or the like.
  • FIG. 11 is a block diagram showing a hardware configuration example of the control device 100.
  • the control device 100 is connected to the end effector 2 and controls the end effector 2.
  • the control device 100 may be connected to the robot arm 1 and the end effector 2 to control the robot arm 1 and the end effector 2.
  • the control device 100 includes a processor 101, a memory 102, an input device 103, an image acquisition unit 104, an end effector connection unit 105, a communication device 106, and an input / output interface 107.
  • the memory 102, the input device 103, the image acquisition unit 104, the end effector connection unit 105, the communication device 106, and the input / output interface 107 are each connected to the processor 101 by an internal bus or the like so that data or information can be input and output. To.
  • the processor 101 is configured by using, for example, a CPU (Central Processing Unit), an MPU (Micro Processing Unit), a DSP (Digital Signal Processor), or an FPGA (Field Programmable Gate Array).
  • the processor 101 functions as a control unit of the control device 100, and controls processing for overall control of the operation of each part of the control device 100, data or information input / output processing with and from each part of the control device 100, and data. And store data or information.
  • the processor 101 also functions as a control unit that controls the end effector 2.
  • the memory 102 may include an HDD, a ROM, a RAM, etc., and stores various programs (OS, application software, etc.) and various data executed by the processor 101. Further, the memory 102 may store data indicating the shape of the brush tip of the brush Br, which will be described later.
  • the input device 103 may include a keyboard, a mouse, etc., has a function as a human interface with the user, and inputs the user's operation. In other words, the input device 103 is used for input or instruction in various processes executed by the control device 100.
  • the input device 103 may be a programming pendant connected to the control device 100.
  • the image acquisition unit 104 can be connected to the camera CAM via a wire or wirelessly, and acquires an image captured by the camera CAM.
  • the control device 100 can appropriately perform image processing on the image acquired by the image acquisition unit 104.
  • the main body of this image processing may be the processor 101.
  • the control device 100 may further include an image processing unit (not shown), and the image processing unit may be connected to the control device 100. Image processing can be performed by this image processing unit under the control of the processor 101.
  • the end effector connection portion 105 is a component that secures the connection with the end effector 2, and the control device 100 and the end effector 2 (and the robot arm 1) are connected via the end effector connection portion 105.
  • This connection may be a wired connection using a connector, a cable, or the like, but may be a wireless connection.
  • the end effector connection unit 105 acquires identification information for identifying the end effector 2 from the end effector 2. That is, the end effector connection unit 105 functions as an identification information acquisition unit. The identification information may be further acquired by the processor 101 from the end effector connection unit 105. With this identification information, it is possible to identify the type of the connected end effector 2.
  • the communication device 106 is a component for communicating with the outside via a network. Note that this communication may be wired communication or wireless communication.
  • the input / output interface 107 has a function as an interface for inputting / outputting data or information between the control devices 100.
  • control device 100 is an example, and it is not always necessary to include all the above components.
  • control device 100 may further include additional components.
  • the box-shaped control device 100 may have wheels, and the robot arm 1 and the end effector 2 may be mounted on the control device 100 to self-propell. In this case, the rail R as shown in FIGS. 1 to 4 becomes unnecessary.
  • FIG. 12 is a flowchart showing a coating process based on the control by the control device 100.
  • this flowchart shows the processing process for one work Wk.
  • a plurality of work Wk may be sequentially applied according to the same flow.
  • the robot device 500 sets the work Wk on the mounting portion T1 of the work table T (step St101). More specifically, the robot device 500 controlled by the processor 101 grips the work Wk arranged on the stock shelf for storage or the like by the first finger F1 and the second finger F2, moves the work Wk, and moves the work table. The work Wk is placed on the mounting portion T1 of T.
  • the end effector 2 applies a coating agent to the work Wk (step St102). This coating is performed by the brush Br included in the end effector 2.
  • the processor 101 determines whether or not the coating is successful based on the captured image captured by the camera CAM (step St103).
  • the camera CAM captures at least the tip of the brush Br. This imaging may be performed at predetermined time intervals, or may be performed continuously.
  • the captured image is acquired via the image acquisition unit 104, and the determination process is performed by the processor 101. A specific example of this determination process will be described later based on FIGS. 13 and later.
  • step St103 coating OK
  • the robot device 500 removes the work Wk from the mounting portion T1 of the work table T under the control of the processor 101 (step St104). The removed work Wk is transferred to the next work process by the robot device 500.
  • step St103 coating NG
  • the processor 101 determines whether or not the number of coatings to the work Wk during the coating operation exceeds a predetermined number of times (N).
  • step St105 Yes
  • the processor 101 detects an abnormality (step St106).
  • the abnormality may be notified to the outside of the control device 100 by using a notification means (alarm, fluorescent lamp, etc.) (not shown).
  • step St106 When an abnormality is detected (step St106), the process transitions to step St104, in which the work Wk is removed from the mounting portion T1 of the workbench T. However, since the work Wk in which the abnormality is detected has failed to be applied, the removed work Wk is not transferred to the next work process, and is reused or discarded after repair.
  • step St105 If the number of coatings does not exceed the predetermined number (N) in step St105 (step St105: No), the process returns to step St102 and recoating (repainting) is performed on the work Wk.
  • recoating may be performed under conditions different from the coating conditions in the previous coating.
  • the previous coating means changing the coating direction from the vertical direction (x-axis direction) to the horizontal direction (y-axis direction), making the coating location (coordinates) different from the previous coating, and the like.
  • the work Wk for which application has been completed may be inspected.
  • the coating agent applied to the work Wk may contain a dye or the like that shines with black light.
  • a black light not shown
  • This inspection may be performed before or after the work Wk is removed from the mounting portion T1 of the work table T (step St104).
  • the camera CAM images the brush tip of the brush Br. Based on this captured image, the processor 101 determines the success / failure of coating. More specifically, the processor 101 determines the success / failure of coating based on the shape of the brush tip of the brush Br imaged by the camera CAM.
  • FIG. 13 is a view showing a state in which the brush tip of the brush Br is not in contact with the work Wk (a state in which the brush is not applied), and is reflected in (a) front view, (b) side view, and (c) captured image. It is a figure which shows the shape of the brush tip of the brush Br.
  • the shape of the brush tip of the brush Br reflected in the captured image shows the shape in the initial state without deformation (hereinafter referred to as the initial shape).
  • the initial shape of the brush tip of the brush Br used by the end effector 2 can be various, but in the example of FIG. 13 (c), it is illustrated as being substantially rectangular. Data indicating the shape of the brush tip in this initial state may be stored in the memory 102 or the like of the control device 100.
  • FIG. 14 is a view showing a state in which the work Wk is coated in the downward direction (+ x direction) of the captured image. c) The first figure showing the shape of the brush tip of the brush Br reflected in the captured image, and (d) the second figure showing the shape of the brush tip of the brush Br reflected in the captured image.
  • the vertical direction (x-axis direction) and the horizontal direction (y-axis direction) indicate the vertical and horizontal directions in the captured image captured by the camera CAM.
  • the shape of the brush tip of the brush Br reflected in the captured image is a substantially rectangular shape that is longer than the initial shape. That is, the shape of the brush tip of the brush Br is deformed so as to be recognizable on the captured image. Therefore, the processor 101 determines that the coating is successful when the tip of the brush tip is deformed, as shown in (c) and (d) of FIG. 14 (step St103: coating OK). .. On the contrary, when it is not possible to detect from the captured image that the tip of the brush tip is deformed, the processor 101 determines that the coating has failed (step St103: coating NG).
  • the broken line shown in FIG. 14D indicates the position of the tip of the brush tip in the initial shape. If it can be detected from the captured image that the tip of the brush tip protrudes upward from the broken line portion of the captured image, it is determined that the coating is successful (step St103: coating OK). This is because the tip of the brush tip of the brush Br naturally moves upward in the captured image because the brush is applied by moving the brush downward in the captured image.
  • the processor 101 may acquire data indicating the initial shape of the brush tip of the brush Br stored in the memory 102 and compare it with the initial shape to make the above determination.
  • FIG. 15 is a view showing a state in which the work Wk is coated in the upward direction ( ⁇ x direction) of the captured image, (a) front view, (b) side view, and (c). It is the first figure which shows the shape of the brush tip of the brush Br reflected in the captured image, and (d) is the 2nd figure which shows the shape of the brush tip of the brush Br reflected in the captured image.
  • the shape of the brush tip of the brush Br reflected in the captured image is a substantially rectangular shape shorter in the vertical direction than the initial shape. That is, the shape of the brush tip of the brush Br is deformed so as to be recognizable on the captured image. Therefore, the processor 101 determines that the coating is successful when the tip of the brush tip is deformed, as shown in (c) and (d) of FIG. 15 (step St103: coating OK). .. On the contrary, when it is not possible to detect from the captured image that the tip of the brush tip is deformed, the processor 101 determines that the coating has failed (step St103: coating NG).
  • the broken line shown in FIG. 15D indicates the position of the tip of the brush tip in the initial shape.
  • step St103 coating OK
  • the processor 101 may acquire data indicating the initial shape of the brush tip of the brush Br stored in the memory 102 and compare it with the initial shape to make the above determination.
  • FIG. 16 is a view showing a state in which the work Wk is coated in the left direction (+ y direction) of the captured image, and is (a) front view, (b) side view, and (c) imaging. It is the first figure which shows the shape of the brush tip of the brush Br reflected in the image, and (d) is the 2nd figure which shows the shape of the brush tip of the brush Br reflected in the captured image.
  • the shape of the brush tip of the brush Br reflected in the captured image is such that the tip of the hair is shifted to the right side as compared with the initial shape. That is, the shape of the brush Br is deformed so as to be recognizable on the image. Therefore, the processor 101 determines that the coating is successful when the tip of the brush tip is deformed, as shown in (c) and (d) of FIG. 16 (step St103: coating OK). .. In the example of FIG. 16, the movement of the tip of the brush tip to the right in the captured image is detected. On the contrary, when it is not possible to detect from the captured image that the tip of the brush tip is deformed, the processor 101 determines that the coating has failed (step St103: coating NG).
  • the broken line shown in FIG. 16D indicates the position of the tip of the brush tip in the initial shape.
  • step St103 coating OK
  • the processor 101 may acquire data indicating the initial shape of the brush tip of the brush Br stored in the memory 102 and compare it with the initial shape to make the above determination.
  • FIG. 17 is a view showing a state in which the work Wk is coated in the right direction ( ⁇ y direction) of the captured image, (a) front view, (b) side view, and (c). It is the first figure which shows the shape of the brush tip of the brush Br reflected in the captured image, and (d) is the 2nd figure which shows the shape of the brush tip of the brush Br reflected in the captured image.
  • the shape of the brush tip of the brush Br reflected in the captured image has a shape in which the tip of the brush tip is shifted to the left side as compared with the initial shape. That is, the shape of the brush Br is deformed so as to be recognizable on the image. Therefore, the processor 101 determines that the coating is successful (step St103: coating OK) when the tip of the brush tip is deformed, for example, as shown in FIGS. 17C and 17D. In the example of FIG. 17, the movement of the tip of the brush tip to the left in the captured image is detected. On the contrary, when it is not possible to detect from the captured image that the tip of the brush tip is deformed, the processor 101 determines that the coating has failed (step St103: coating NG).
  • the broken line shown in FIG. 17D indicates the position of the tip of the brush tip in the initial shape.
  • step St103 coating OK
  • the processor 101 may acquire data indicating the initial shape of the brush tip of the brush Br stored in the memory 102 and compare it with the initial shape to make the above determination.
  • FIG. 18 summarizes these.
  • the shape of the brush tip of the brush Br shown in the central portion of FIG. 18 is the initial shape of the brush tip.
  • the initial shape if it is applied downward, it is applied upward of the captured image, if it is applied upward, it is applied downward of the captured image, if it is applied rightward, it is applied leftward of the captured image, and it is applied leftward. If so, the tip of the brush tip moves and deforms to the right of the captured image. This movement and deformation are detected by the camera CAM.
  • the success / failure determination of coating when the coating is performed in the vertical and horizontal directions of the captured image has been described above, but the coating has been directed in the diagonal direction, for example, in the upper right direction and the lower right direction of the captured image. It is also conceivable to apply. Even in such a case, the success / failure of coating can be determined by detecting the shape change of the brush tip based on the image captured by the camera CAM. For example, when the coating is applied toward the upper right of the captured image, the tip of the brush tip is deformed so as to move in the lower left direction, and this deformation can be detected based on the captured image. In this case, the movement of the tip of the brush tip to the left and downward may be detected from the captured image. When coating is performed in another diagonal direction, success / failure determination of coating can be performed in the same manner.
  • FIG. 19 is a view showing the end effector 2, which is (a) a front view, (b) a plan view, and (c) a side view.
  • the finger F may be provided with a marker M.
  • the camera CAM is arranged at a position where both the brush tip of the brush Br and the marker M of the finger F are reflected (both are within the angle of view). As a result, the camera CAM can simultaneously image the brush tip of the brush Br and the marker M.
  • the support member is a member other than the finger F, the support member may be provided with a marker, or the support member itself may be configured so that some characteristic shape or pattern appears. Markers (including characteristic shapes and patterns) can be imaged at the same time.
  • the camera CAM and the finger F of the end effector 2 when viewed from the brush Br. Is not on the same side.
  • a coating agent is applied to the work Wk shown in FIG. 10A.
  • Each member is arranged in the order of the camera CAM, the brush Br, and the finger F in the x-axis direction in the state where the coating can be applied.
  • the brush Br when viewed from the camera CAM is arranged at a position closer than the first finger F1 and the second finger F2 when viewed from the camera CAM. ..
  • the brush tip of the brush Br reflected in the captured image can be imaged with higher accuracy, so that the determination accuracy for determining whether or not the coating is successful (step St103) is improved.
  • the relative positional relationship between the camera CAM, the brush Br, and the marker M may be different from the above.
  • the positional relationship can be set so that the camera CAM and the brush Br are not on the same side when viewed from the marker M.
  • each member is arranged in the order of camera CAM, marker M, and brush Br.
  • the marker M is arranged in the order of camera CAM, marker M, and brush Br.
  • the brush tip of the brush Br projects toward the work Wk side from the support member (Finger F, etc.). As a result, it is possible to prevent the support member from colliding with the work Wk or the like during coating.
  • the camera CAM and the support member are not on the same side as seen from the brush Br.
  • the brush Br when viewed from the camera CAM is arranged at a position closer than the support members (first finger F1, second finger F2, etc.) when viewed from the camera CAM.
  • the brush Br in the captured image can be imaged with higher accuracy, so that the determination accuracy for determining whether or not the coating is successful is improved.
  • control device 100 that controls the end effector 2 is provided with a control unit (processor 101), and the control unit is a brush in the captured image captured by the camera CAM when the work Wk is coated with the brush Br.
  • the control unit is a brush in the captured image captured by the camera CAM when the work Wk is coated with the brush Br.
  • This disclosure is useful as an end effector including a camera, a support member, and a brush.
  • Robot arm 2 End effector 100 Control device 101
  • Processor 102 Memory 103
  • Input device 104 Image acquisition unit 105
  • End effector connection unit 106 Communication device 107
  • Input / output interface 500 Robot device Br Brush CAM camera
  • F finger (support member) F1 1st finger F2 2nd finger G groove J joint axis L joint (link)

Landscapes

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Abstract

ロボットアームに接続可能なエンドエフェクタが、カメラと、マーカを有し、ワークを支持可能な支持部材と、前記ワークに塗布を行う筆とを備える。前記カメラが、前記筆の筆先と前記マーカとを同時に撮像可能な位置に配置される。

Description

エンドエフェクタおよびエンドエフェクタの制御装置
　本開示は、エンドエフェクタおよびエンドエフェクタの制御装置に関する。
　特許文献１には、人の腕の動きを再現可能な多自由度多関節ロボットアームを有するスレーブ機構部と、筆記者がワークに対して行う文字の筆記または図画の描画を含む筆記動作を認識し、前記多自由度多関節ロボットアームに前記筆記動作を再現可能に教示するマスター機構部と、前記スレーブ機構部及び前記マスター機構部に接続され、前記マスター機構部によって認識された前記筆記動作を演算処理し、前記スレーブ機構部の前記多自由度多関節ロボットアームを制御するコントローラと、を具備するロボット教示システムが記載されている。前記マスター機構部は、前記筆記者が把持し、前記ワークに前記筆記動作を行うための筆記具に取設され、前記筆記動作に応じて逐次変化する前記筆記具の三次元位置及び姿勢を検出し、筆記情報として取得する筆記情報取得手段と、前記筆記動作が行われる際の前記ワークの傾き角度及び回転角度を検出し、前記筆記情報と時系列を対応させたワーク情報として取得するワーク情報取得手段と、取得した前記筆記情報及び前記ワーク情報を前記コントローラに対して送出する筆記ワーク情報送出手段とを有する。前記コントローラは、前記マスター機構部から送出される前記筆記情報及び前記ワーク情報を受付ける筆記ワーク情報受付手段と、受付けた前記筆記情報に基づいて、前記多自由度多関節ロボットアームに前記筆記動作を再現させる筆記制御データを演算処理し、前記スレーブ機構部に送出する筆記制御データ送出手段と、受付けた前記ワーク情報に基づいて、前記多自由度多関節ロボットアームによって再現される前記筆記動作の際に使用されるスレーブ側ワークの動きを制御するワーク制御データを演算処理し、前記スレーブ機構部に送出するワーク制御データ送出手段とを有する。前記スレーブ機構部は、前記コントローラから送出された前記筆記制御データを受付ける筆記制御データ受付手段と、受付けた前記筆記制御データに基づいて制御され、一端に前記筆記動作を再現するためのスレーブ側筆記具が取設された前記多自由度多関節ロボットアームと、前記コントローラから送出された前記ワーク制御データを受付けるワーク制御データ受付手段と、受付けた前記ワーク制御データに基づいて制御され、前記筆記動作の際の前記ワークの変化に応じて前記スレーブ側ワークの傾き角度及び回転角度を変化させるワーク駆動部とを有する。
特開２００６－６２０５２号公報
　本開示は、ロボットアームに接続可能なエンドエフェクタであって、カメラと、支持部材と、筆とを備えたエンドエフェクタを提供することを目的とする。
　本開示は、ロボットアームに接続可能なエンドエフェクタであって、カメラと、マーカを有し、ワークを支持可能な支持部材と、ワークに塗布を行う筆とを備え、カメラが、筆の筆先とマーカとを同時に撮像可能な位置に配置される、エンドエフェクタを提供する。
　本開示によれば、ロボットアームに接続可能なエンドエフェクタであって、カメラと、支持部材と、筆とを備えたエンドエフェクタを提供することができる。
エンドエフェクタ２がワークＷｋを把持している把持状態を示す斜視図 エンドエフェクタ２がワークＷｋを把持している把持状態を示す側面図 エンドエフェクタ２がワークＷｋを把持している把持状態を示す正面図 エンドエフェクタ２がワークＷｋを把持している把持状態を示す平面図 エンドエフェクタ２が備える筆Ｂｒによって、ワークＷｋの表面に防湿剤等のコーティング剤を塗布する塗布時の状態を示す斜視図 エンドエフェクタ２が備える筆Ｂｒによって、ワークＷｋの表面に防湿剤等のコーティング剤を塗布する塗布時の状態を示す側面図 エンドエフェクタ２が備える筆Ｂｒによって、ワークＷｋの表面に防湿剤等のコーティング剤を塗布する塗布時の状態を示す正面図 エンドエフェクタ２が備える筆Ｂｒによって、ワークＷｋの表面に防湿剤等のコーティング剤を塗布する塗布時の状態を示す平面図 エンドエフェクタ２の拡大図 カメラＣＡＭの配置例を示す図であり、（ａ）正面図、（ｂ）側面図 制御装置１００のハードウェア構成例を示すブロック図 制御装置１００による制御に基づいた、塗布工程を示すフローチャート ワークＷｋに筆Ｂｒの筆先が接していない状態（塗布していない状態）を示す図であり、（ａ）正面図、（ｂ）側面図、（ｃ）撮像画像に写りこんだ筆Ｂｒの筆先の形状を示す図 ワークＷｋに対して、撮像画像の下方向に向けて塗布を行っている状態を示す図であり、（ａ）正面図、（ｂ）正側面図、（ｃ）撮像画像に写りこんだ筆Ｂｒの筆先の形状を示す第１の図、（ｄ）撮像画像に写りこんだ筆Ｂｒの筆先の形状を示す第２の図 ワークＷｋに対して、撮像画像の上方向に向けて塗布を行っている状態を示す図であり、（ａ）正面図、（ｂ）側面図、（ｃ）撮像画像に写りこんだ筆Ｂｒの筆先の形状を示す第１の図、（ｄ）撮像画像に写りこんだ筆Ｂｒの筆先の形状を示す第２の図 ワークＷｋに対して、撮像画像の左方向に向けて塗布を行っている状態を示す図であり、（ａ）正面図、（ｂ）側面図、（ｃ）撮像画像に写りこんだ筆Ｂｒの筆先の形状を示す第１の図、（ｄ）撮像画像に写りこんだ筆Ｂｒの筆先の形状を示す第２の図 ワークＷｋに対して、撮像画像の右方向に向けて塗布を行っている状態を示す図であり、（ａ）正面図、（ｂ）側面図、（ｃ）撮像画像に写りこんだ筆Ｂｒの筆先の形状を示す第１の図、（ｄ）撮像画像に写りこんだ筆Ｂｒの筆先の形状を示す第２の図 図１４から図１７のまとめ図 エンドエフェクタ２を示す図であり、（ａ）正面図、（ｂ）平面図、（ｃ）側面図
　（本開示に至る経緯）
　工場等で用いられるロボット装置は、ロボットアームにエンドエフェクタを取り付けることで、種々の作業を行うことができる。例えば、エンドエフェクタとしてロボットハンドを用いて、工場の生産ライン上を流れる部品をピッキングする、等の作業である。このロボットアームおよびエンドエフェクタは、ロボットアームに接続された制御装置（コントローラ）によって制御される。
　エンドエフェクタの種類としては、フィンガを有するものや、いわゆるソフトハンドのようにハンドの先端が変形可能であるもの等があり、これらがワークを支持する。すなわち、ワークを支持する支持部材として、フィンガやソフトハンド等がある。また、筆状のエンドエフェクタも存在する。筆状のエンドエフェクタは、例えば車両に用いられる基板等のワークに、防湿剤等のコーティング剤を塗布することを可能にする。この塗布により、ワークの劣化や湿気などを防ぐ。なお、防湿剤はコーティング剤の一例であり、コーティング剤には他にも、絶縁性を確保するための絶縁剤、塵を防ぐ防塵剤、虫害を防ぐ防虫剤、振動に対する耐性を持たせるための耐振動剤などが含まれる。
　従来、基板に対する自動コーティングを行うための装置は、基板に対してコーティング剤を噴射するスプレータイプのものが多かった。基板に対して噴霧によってコーティングを行う場合、基板の端部にはマスキングが必要となる。また、基板には通常、電子部品が取付けられており、基板上に凹凸があるので、凹凸によって生じる側面部の塗布ができないという問題があった。
　そこで本開示においては、筆を備えたエンドエフェクタによってコーティング剤の塗布を行う。そして、塗布を行っている筆の筆先形状を、カメラによって撮像し、撮像された画像に基づいて、前述の塗布が適切に行われているか否かをチェックする。
　上記の構成により、マスキングを行わなくとも基板の端部に塗布を行うことができる。また、基板上に凹凸があっても、側面部の塗布をムラなく行うことができる。以下、このような利点を有する本開示のエンドエフェクタについて説明する。また、本開示のエンドエフェクタを制御する制御装置についても説明する。
　（エンドエフェクタ２による塗布作業例：把持状態）
　まず、本開示のエンドエフェクタ２を用いて、ワークＷｋに対して防湿剤等のコーティング剤の塗布を行う作業例について説明する。以下の説明においては、ワークＷｋを支持する支持部材は、フィンガであるという前提で説明を行う。ただし、本開示の範囲をフィンガに限定しようとする意図はなく、支持部材はソフトハンド等の、フィンガ以外の各種の部材を含んでいてよい。なお、ワークＷｋは、車両用の基板などであってよい。図１～図４は、エンドエフェクタ２がワークＷｋを把持している把持状態を示す図である。図１は斜視図であり、図２は側面図であり、図３は正面図であり、図４は平面図である。
　ここで、理解を容易とするため、各図に示すように、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸からなる直交座標系が規定される。ｚ軸は、ｘ軸およびｙ軸に対して垂直であり、高さ方向に延びる。また、各軸の正の方向は、図１における矢印の方向に規定され、負の方向は、矢印と逆向きの方向に規定される。
　図１に示されたロボット装置５００はロボットアーム１を備えており、ロボットアーム１がレールＲにスライド可能に取り付けられている。ただし、レールＲが用いられずに、ロボットアーム１が作業台Ｔに対して直接固定されていてもよい。図示した例においては、ロボットアーム１は多関節タイプのものであり、複数の関節（リンク）Ｌを備えている。この各関節（リンク）Ｌが関節軸Ｊを介して接続されている。
　ロボットアーム１には、エンドエフェクタ２が接続されている。各関節（リンク）Ｌは各関節軸Ｊを中心として回転するので、ロボットアーム１は、エンドエフェクタ２が把持したワークＷｋの位置や角度を自在に変えることができる。
　エンドエフェクタ２は、ワークＷｋを支持可能なフィンガＦと、筆Ｂｒとを備えており、本例においては、フィンガＦは第１フィンガＦ１と第２フィンガＦ２の２本のフィンガを備えている。ただし、フィンガの本数は２本には限られず、ワークＷｋを支持できるものであればよい。
　各図、特に図３に示したように、フィンガＦと筆Ｂｒとは、略平行に配置されていてよいが、フィンガＦと筆Ｂｒとを、略平行でないように配置してもよい。また、図１～図４に見られるように、フィンガＦは、２本の第１フィンガＦ１および第２フィンガＦ２の先端部分でワークＷｋを挟み込むようにして把持している。このワークＷｋは、作業前には図示を省略するストック棚等に収納されている。ロボットアーム１に接続されたエンドエフェクタ２がワークＷｋを把持して、作業台Ｔに設けられた載置部Ｔ１の上にワークＷｋを置く。
　ワークＷｋが基板などのような薄い平面状のものである場合、図２に示されているように、第１フィンガＦ１および第２フィンガＦ２がそれぞれ備える溝ＧでこのワークＷｋの端部を受け入れるようして把持する。ワークＷｋを把持した状態の第１フィンガＦ１および第２フィンガＦ２の位置を、フィンガＦの把持位置とする。
　また、エンドエフェクタ２はカメラＣＡＭを備えている。図示した例においては、カメラＣＡＭは２つのレンズを備えているが、レンズの数は２つ以外であってもよい。このカメラＣＡＭの用途および配置については後述する。
　（エンドエフェクタ２による塗布作業例：塗布時）
　図５～図８は、エンドエフェクタ２が備える筆Ｂｒによって、ワークＷｋの表面に防湿剤等のコーティング剤を塗布する塗布時の状態を示す図である。図５は斜視図であり、図６は側面図であり、図７は正面図であり、図８は平面図である。
　ロボットアーム１およびエンドエフェクタ２の基本構成は、図１から図４に基づいて上述した通りであるので説明を省略し、塗布時における筆Ｂｒを撮像するカメラＣＡＭについて説明する。図５～図８に示したように、エンドエフェクタ２は、ワークＷｋを作業台Ｔ上に載置した後、コーティング剤の入った容器Ｃの孔Ｃ１に、筆Ｂｒの先端をつける。容器Ｃにはコーティング剤が入っているため、筆Ｂｒの先端部にはコーティング剤が付着する。その状態で、エンドエフェクタ２が備える筆Ｂｒが基板であるワークＷｋの上をなぞるように移動することで、コーティング剤をワークＷｋの表面に塗布する。なお、このコーティング剤には、ブラックライトで光る染料等が混入していてもよい。塗布作業が終了したワークＷｋに図示を省略するブラックライトを当てることで、塗布の漏れ部分を特定することもできる。
　エンドエフェクタ２は、カメラＣＡＭを備えている。カメラＣＡＭは、ワークＷｋに対して塗布を行っている最中（塗布時）の筆Ｂｒの筆先を撮像する。この撮像画像は、塗布が正しく行われているか否かの確認に用いられる。なお、塗布時にフィンガＦがワークＷｋ等と衝突することを避けるために、筆Ｂｒの長さは、塗布時におけるフィンガＦの長さよりも長いと好適である。なお、フィンガＦが図示したように関節（リンク）Ｌと関節軸Ｊとを備えるタイプのものである場合は、フィンガＦを開くように折り曲げて、筆Ｂｒの筆先がフィンガＦよりもワークＷｋ側に突出するような姿勢にしてもよい。すなわち、ワークＷｋに対する筆Ｂｒによる塗布を行う塗布時において、筆Ｂｒの筆先が、フィンガＦよりもワークＷｋ側に突出するように構成する。これにより、塗布時にフィンガＦがワークＷｋと衝突することを回避できる。
　（エンドエフェクタ２の拡大図）
　図９は、上述のエンドエフェクタ２の拡大図である。図示したように、第１フィンガＦ１および第２フィンガＦ２の先端部には溝Ｇが設けられており、この溝ＧがワークＷｋの端部を受け入れるようにして、第１フィンガＦ１および第２フィンガＦ２がワークＷｋを挟み込むように把持する。この溝Ｇの幅ｄは、ワークＷｋである基板の厚みと同程度であってよいが、基板の厚みよりも溝Ｇの幅ｄが大きくても良い。基板の厚みよりも溝Ｇの幅ｄが大きければ、第１フィンガＦ１および第２フィンガＦ２がワークＷｋを挟むように把持した時に、各フィンガの先端部に多少のあそびが発生する。すなわち、エンドエフェクタ２を移動させた時に多少のガタつきが発生する。このガタつきが、エンドエフェクタ２がワークＷｋを運ぶ際に生じるワークＷｋに対する衝撃を吸収する。その結果、ワークＷｋの破損や故障を回避することができる。
　また、第１フィンガＦ１および第２フィンガＦ２はそれぞれ、マーカＭを備えている。マーカＭは、例えば赤色のランプ等であってよく、カメラＣＡＭで撮像した撮像画像から、このマーカＭの位置を検出することにより、エンドエフェクタ２の現在の形状（第１フィンガＦ１および第２フィンガＦ２の開き具合等）やワークＷｋの把持の有無を識別することができる。
　（カメラの配置）
　図１０は、カメラＣＡＭの配置例を示す図であり、（ａ）正面図、（ｂ）測面図である。カメラＣＡＭは、筆Ｂｒの筆先を撮像可能な位置に配置される。また、カメラＣＡＭは、エンドエフェクタ２の第１フィンガＦ１および第２フィンガＦ２に設けられたマーカＭを撮像可能な位置に配置される。このような位置にカメラＣＡＭが配置されることにより、筆Ｂｒの筆先の状態と、エンドエフェクタ２の第１フィンガＦ１および第２フィンガＦ２の状態とを同時に、撮像画像を用いて確認することができる。
　図１０の（ａ）において、エンドエフェクタ２は、ワークＷｋに対してコーティング剤を塗布できる状態にある。この状態においてカメラＣＡＭは、図示した直交座標系のｘ軸方向に沿ってカメラの向きを変更可能なように取り付けられている。この取り付け方法については、従来の取り付け方法を用いてよい。ｘ軸方向における、カメラＣＡＭの取り付け角度をαとする。また、ｘ軸方向における、カメラＣＡＭの画角をθ１とする。
　また、図示した直交座標系のｚ軸に沿ってカメラＣＡＭの中心から降ろした垂線方向についての、カメラＣＡＭのレンズ先端部とマーカＭまでの距離をＨとする。ｘ軸方向についての、マーカＭからカメラＣＡＭの中心までの距離をＬとする。また、β＝ａｒｃｔａｎ（Ｌ／Ｈ）とする。
　この時、カメラの取り付け角度αを、θ１／２＋α＞βとなるように設定することによって、マーカＭがカメラＣＡＭの画角内に収まることになる。
　図１０の（ｂ）においては、カメラＣＡＭについての、ｙ軸方向における画角をθ２とする。この時、第１フィンガＦ１が備えるマーカＭと、第２フィンガＦ２が備えるマーカＭとが両方とも、カメラＣＡＭの画角θ２内に収まるように、θ２の値を設定してよい。なお、図１０の（ａ）と同様に、カメラＣＡＭの取り付け角度を考慮して、カメラＣＡＭの画角θ２を決定してもよい。
　ここで、図示した例においては、カメラＣＡＭはエンドエフェクタ２に取付けられている。すなわち、ロボットアーム１によってエンドエフェクタ２が移動されると、カメラＣＡＭも追随して移動する。前記構成により、筆ＢｒおよびマーカＭに対するカメラＣＡＭの相対位置が固定されるので、カメラＣＡＭが撮像した画像に基づいた画像処理や計算処理が減るので好適である。しかし、カメラＣＡＭは、筆Ｂｒの筆先およびマーカＭを同時に撮像可能な位置にあればよい。そのため、カメラＣＡＭはエンドエフェクタ２に取り付けられていなくともよい。例えば、カメラＣＡＭは工場の天井等に取付けられていてもよい。
　（制御装置１００の構成）
　次に、本開示のエンドエフェクタ２を制御する制御装置１００の例について説明する。図１１は、制御装置１００のハードウェア構成例を示すブロック図である。制御装置１００は、エンドエフェクタ２と接続され、エンドエフェクタ２を制御する。なお、制御装置１００は、ロボットアーム１およびエンドエフェクタ２と接続され、ロボットアーム１およびエンドエフェクタ２を制御しても良い。
　制御装置１００は、プロセッサ１０１と、メモリ１０２と、入力装置１０３と、画像取得部１０４と、エンドエフェクタ接続部１０５と、通信装置１０６と、入出力インターフェース１０７とを含む構成である。メモリ１０２、入力装置１０３、画像取得部１０４、エンドエフェクタ接続部１０５、通信装置１０６、入出力インターフェース１０７は、それぞれプロセッサ１０１との間でデータもしくは情報の入出力が可能に内部バス等で接続される。
　プロセッサ１０１は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、あるいはＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）を用いて構成される。プロセッサ１０１は、制御装置１００の制御部として機能し、制御装置１００の各部の動作を全体的に統括するための制御処理、制御装置１００の各部との間のデータもしくは情報の入出力処理、データの計算処理、およびデータもしくは情報の記憶処理を行う。また、プロセッサ１０１は、エンドエフェクタ２を制御する制御部としても機能する。
　メモリ１０２は、ＨＤＤやＲＯＭ、ＲＡＭ等を含んでいてよく、プロセッサ１０１によって実行される各種プログラム（ＯＳ、アプリケーションソフト等）や各種データを格納している。また、メモリ１０２は、後述の、筆Ｂｒの筆先の形状を示すデータを保存していてよい。
　入力装置１０３は、キーボードやマウス等を含んでいてよく、ユーザとの間のヒューマンインターフェースとしての機能を有し、ユーザの操作を入力する。言い換えると、入力装置１０３は、制御装置１００により実行される各種の処理における、入力または指示に用いられる。なお、入力装置１０３は、制御装置１００に接続されたプログラミングペンダントであってよい。
　画像取得部１０４は、カメラＣＡＭと有線あるいは無線を介して接続可能であり、カメラＣＡＭが撮像した画像を取得する。制御装置１００は、画像取得部１０４が取得した画像に対し、画像処理を適宜行うことができる。この画像処理の主体は、プロセッサ１０１であってよい。また、制御装置１００が、図示を省略する画像処理ユニットを更に備えてよく、該画像処理ユニットが制御装置１００に接続される構成でもよい。プロセッサ１０１による制御の下、この画像処理ユニットによって、画像処理を行うことができる。
　エンドエフェクタ接続部１０５は、エンドエフェクタ２との接続を確保する構成要素であり、エンドエフェクタ接続部１０５を介して制御装置１００とエンドエフェクタ２（およびロボットアーム１）とが接続される。この接続は、コネクタおよびケーブル等を用いた有線接続であってよいが、無線による接続であってもよい。この接続の際、エンドエフェクタ接続部１０５は、エンドエフェクタ２を識別する識別情報をエンドエフェクタ２から取得する。すなわち、エンドエフェクタ接続部１０５は、識別情報取得部として機能する。なお、識別情報を、プロセッサ１０１がエンドエフェクタ接続部１０５からさらに取得してよい。この識別情報によって、接続されたエンドエフェクタ２の種類を特定することが可能である。
　通信装置１０６は、ネットワークを介して外部と通信を行うための構成要素である。なお、この通信は有線通信であっても、無線通信であってもよい。
　入出力インターフェース１０７は、制御装置１００の間でデータもしくは情報の入出力を行うインターフェースとしての機能を有する。
　なお、制御装置１００の上記構成は一例であり、必ずしも上記の構成要素を全て備えていなくともよい。また、制御装置１００は追加の構成要素をさらに備えていてもよい。例えば、箱型の制御装置１００が車輪を有し、制御装置１００の上にロボットアーム１およびエンドエフェクタ２を載せて自走してもよい。この場合、図１から図４に示したようなレールＲは不要となる。
　（コーティング剤の塗布制御例）
　図１２は、上記の制御装置１００による制御に基づいた、塗布工程を示すフローチャートである。なお、このフローチャートは、１つのワークＷｋに対する処理工程を示している。しかし、複数のワークＷｋを、同様のフローに従って順次、塗布処理してよい。
　まず、プロセッサ１０１による制御の下、ロボット装置５００がワークＷｋを作業台Ｔの載置部Ｔ１にセットする（ステップＳｔ１０１）。より詳しくは、プロセッサ１０１によって制御されたロボット装置５００は、保管用のストック棚等に配置されたワークＷｋを第１フィンガＦ１および第２フィンガＦ２によって把持し、ワークＷｋを移動させて、作業台Ｔの載置部Ｔ１にワークＷｋを載置する。
　次に、プロセッサ１０１による制御の下、エンドエフェクタ２が、ワークＷｋに対してコーティング剤の塗布を行う（ステップＳｔ１０２）。この塗布は、エンドエフェクタ２が備える筆Ｂｒによって行われる。
　次に、プロセッサ１０１が、カメラＣＡＭによって撮像された撮像画像に基づき、塗布が成功しているか否かを判定する（ステップＳｔ１０３）。なお、カメラＣＡＭは、少なくとも筆Ｂｒの筆先を撮像する。この撮像は、所定の時間経過ごとに行われて良く、連続的に行われてもよい。撮像された画像は、画像取得部１０４を介して取得され、プロセッサ１０１によって判定処理が行われる。この判定処理の具体例については、図１３以降に基づき後述する。
　塗布が成功していると判定された場合（ステップＳｔ１０３：塗布ＯＫ）、プロセッサ１０１による制御の下、ロボット装置５００がワークＷｋを作業台Ｔの載置部Ｔ１から取り外す（ステップＳｔ１０４）。取り外されたワークＷｋは、ロボット装置５００によって、次の作業工程へと移送される。
　塗布が失敗していると判定された場合（ステップＳｔ１０３：塗布ＮＧ）、プロセッサ１０１は、塗布作業中のワークＷｋに対する塗布回数が、所定の回数（Ｎ）を超えたか否かを判定する。塗布作業中のワークＷｋに対する塗布回数がＮ回を超えていた場合（ステップＳｔ１０５：Ｙｅｓ）、プロセッサ１０１が異常を検知する（ステップＳｔ１０６）。なお、異常を検知した際には、図示を省略する通知手段（アラーム、蛍光ランプ等）を用いて、制御装置１００の外部に対して異常を通知してもよい。
　異常を検知した場合（ステップＳｔ１０６）、ワークＷｋを作業台Ｔの載置部Ｔ１から取り外す、ステップＳｔ１０４へと処理が遷移する。ただし、異常が検知されたワークＷｋは、塗布が失敗しているので、取り外されたワークＷｋは次の作業工程へは移送されず、修繕後、再利用または破棄等される。
　ステップＳｔ１０５において、塗布回数が所定の回数（Ｎ）を超えていない場合（ステップＳｔ１０５：Ｎｏ）は、ステップＳｔ１０２へと戻って、ワークＷｋに対する再度の塗布（塗りなおし）を行う。なお、塗りなおしの際には、前回の塗布における塗布条件とは異なる条件で、再度の塗布を行ってもよい。例えば、前回の塗布とは塗布方向を縦方向（ｘ軸方向）から横方向（ｙ軸方向）に変える、塗布する箇所（座標）を前回とは異なるものにする、等である。
　また、塗布が終了したワークＷｋに対しては、検査を行ってもよい。上述のように、ワークＷｋに塗布するコーティング剤には、ブラックライトで光る染料等が混入していてもよい。塗布作業が終了したワークＷｋに図示を省略するブラックライトを当てることで、塗布の漏れ部分やムラが無いかどうかを検査することができる。この検査は、ワークＷｋを作業台Ｔの載置部Ｔ１から取り外す（ステップＳｔ１０４）より前に行ってもよく、後に行ってもよい。
　（塗布の成功／失敗判定）
　次に、図１３以降を参照し、前述のステップＳｔ１０３における、塗布の成功／失敗を判定する具体例について説明する。前述の通り、カメラＣＡＭは、筆Ｂｒの筆先を撮像している。この撮像画像に基づいて、プロセッサ１０１が塗布の成功／失敗を判定する。より特定的には、カメラＣＡＭによって撮像された筆Ｂｒの筆先の形状に基づいて、プロセッサ１０１が塗布の成功／失敗を判定する。
　まず、図１３は、ワークＷｋに筆Ｂｒの筆先が接していない状態（塗布していない状態）を示す図であり、（ａ）正面図、（ｂ）側面図、（ｃ）撮像画像に写りこんだ筆Ｂｒの筆先の形状を示す図である。
　図１３の（ａ）および（ｂ）に示すように、塗布が行われていない場合には、筆Ｂｒの筆先がワークＷｋに接していない。そのため、撮像画像に写りこんだ筆Ｂｒの筆先の形状は、変形の無い初期状態の形状（以下、初期形状）を呈している。なお、エンドエフェクタ２が用いる筆Ｂｒの筆先の初期形状は種々のものが考えられるが、図１３の（ｃ）の例においては、略長方形であるとして例示している。この初期状態における筆先の形状を示すデータが、制御装置１００のメモリ１０２等に保存されてよい。
　次に、図１４は、ワークＷｋに対して、撮像画像の下方向（＋ｘ方向）に向けて塗布を行っている状態を示す図であり、（ａ）正面図、（ｂ）側面図、（ｃ）撮像画像に写りこんだ筆Ｂｒの筆先の形状を示す第１の図、（ｄ）撮像画像に写りこんだ筆Ｂｒの筆先の形状を示す第２の図である。なお、図１４～図１８において、上下方向（ｘ軸方向）および左右方向（ｙ軸方向）は、カメラＣＡＭによって撮像された撮像画像における上下左右の各方向を示している。
　図１４の（ａ）および（ｂ）に示すように、撮像画像の下方向に向けて塗布を行っている場合、筆Ｂｒの筆先はワークＷｋに接触して変形する。この変形が、カメラＣＡＭによる撮像画像に写りこむことになる。
　図１４の（ｃ）に示すように、撮像画像に写りこんだ筆Ｂｒの筆先の形状は、初期形状と比べて、より縦長の略長方形の形状を呈している。すなわち、筆Ｂｒの筆先の形状が、撮像画像上で認識可能なほどに変形している。そこで、プロセッサ１０１は、例えば図１４の（ｃ）、（ｄ）に示すように、筆先の先端部が変形している場合に、塗布が成功していると判定する（ステップＳｔ１０３：塗布ＯＫ）。反対に、筆先の先端部が変形していることを撮像画像から検知できない場合に、プロセッサ１０１は、塗布が失敗していると判定する（ステップＳｔ１０３：塗布ＮＧ）。
　より具体的な判定例を説明する。図１４の（ｄ）に示した破線は、初期形状における筆先の先端部の位置を示している。この破線部から撮像画像の上方向に、筆先の先端部がはみ出ていることが、撮像画像から検知できる場合に、塗布が成功していると判定する（ステップＳｔ１０３：塗布ＯＫ）。撮像画像における下方向に筆を動かして塗布しているので、筆Ｂｒの筆先の先端部は撮像画像における上方向に移動するのが自然だからである。なお、メモリ１０２に保存された、筆Ｂｒの筆先の初期形状を示すデータをプロセッサ１０１が取得し、この初期形状との比較を行うことにより、上記の判定を行ってよい。
　図１５は、ワークＷｋに対して、撮像画像の上方向（－ｘ方向）に向けて塗布を行っている状態を示す図であり、（ａ）正面図、（ｂ）側面図、（ｃ）撮像画像に写りこんだ筆Ｂｒの筆先の形状を示す第１の図、（ｄ）撮像画像に写りこんだ筆Ｂｒの筆先の形状を示す第２の図である。
　図１５の（ａ）および図１５（ｂ）に示すように、撮像画像の上方向に向けて塗布を行っている場合、筆Ｂｒの筆先はワークＷｋに接触して変形する。この変形が、カメラＣＡＭによる撮像画像に写りこむことになる。
　図１５の（ｃ）に示すように、撮像画像に写りこんだ筆Ｂｒの筆先の形状は、初期形状と比べて、上下方向により短い略長方形の形状を呈している。すなわち、筆Ｂｒの筆先の形状が、撮像画像上で認識可能なほどに変形している。そこで、プロセッサ１０１は、例えば図１５の（ｃ）、（ｄ）に示すように、筆先の先端部が変形している場合に、塗布が成功していると判定する（ステップＳｔ１０３：塗布ＯＫ）。反対に、筆先の先端部が変形していることを撮像画像から検知できない場合に、プロセッサ１０１は、塗布が失敗していると判定する（ステップＳｔ１０３：塗布ＮＧ）。
　より具体的な判定例を説明する。図１５の（ｄ）に示した破線は、初期形状における筆先の先端部の位置を示している。この破線部よりも撮像画像の下方向へと、筆先の先端部が引き込まれていることが、撮像画像から検知できる場合に、塗布が成功していると判定する（ステップＳｔ１０３：塗布ＯＫ）。撮像画像における上方向に筆を動かして塗布しているので、筆Ｂｒの筆先の先端部は撮像画像における下方向に移動するのが自然だからである。なお、メモリ１０２に保存された、筆Ｂｒの筆先の初期形状を示すデータをプロセッサ１０１が取得し、この初期形状との比較を行うことにより、上記の判定を行ってよい。
　図１６は、ワークＷｋに対して、撮像画像の左方向（＋ｙ方向）に向けて塗布を行っている状態を示す図であり、（ａ）正面図、（ｂ）側面図、（ｃ）撮像画像に写りこんだ筆Ｂｒの筆先の形状を示す第１の図、（ｄ）撮像画像に写りこんだ筆Ｂｒの筆先の形状を示す第２の図である。
　図１６の（ａ）および（ｂ）に示すように、カメラＣＡＭの左方向に向けて塗布を行っている場合、筆Ｂｒの筆先はワークＷｋに接触して変形する。この変形が、カメラＣＡＭによる撮像画像に写りこむことになる。
　図１６の（ｃ）に示すように、撮像画像に写りこんだ筆Ｂｒの筆先の形状は、初期形状と比べて、毛先が右側にずれたような形状を呈している。すなわち、筆Ｂｒの形状が、画像上で認識可能なほどに変形している。そこで、プロセッサ１０１は、例えば図１６の（ｃ）、（ｄ）に示すように、筆先の先端部が変形している場合に、塗布が成功していると判定する（ステップＳｔ１０３：塗布ＯＫ）。図１６の例においては、撮像画像における右方向への筆先の先端部の移動を検知した場合である。反対に、筆先の先端部が変形していることを撮像画像から検知できない場合に、プロセッサ１０１は、塗布が失敗していると判定する（ステップＳｔ１０３：塗布ＮＧ）。
　より具体的な判定例を説明する。図１６の（ｄ）に示した破線は、初期形状における筆先の先端部の位置を示している。この破線部よりも撮像画像の右方向へと、筆先の先端部が引き込まれていることが、撮像画像から検知できる場合に、塗布が成功していると判定する（ステップＳｔ１０３：塗布ＯＫ）。撮像画像における左方向に筆を動かして塗布しているので、筆Ｂｒの筆先の先端は撮像画像における右方向に移動するのが自然だからである。なお、メモリ１０２に保存された、筆Ｂｒの筆先の初期形状を示すデータをプロセッサ１０１が取得し、この初期形状との比較を行うことにより、上記の判定を行ってよい。
　図１７は、ワークＷｋに対して、撮像画像の右方向（－ｙ方向）に向けて塗布を行っている状態を示す図であり、（ａ）正面図、（ｂ）側面図、（ｃ）撮像画像に写りこんだ筆Ｂｒの筆先の形状を示す第１の図、（ｄ）撮像画像に写りこんだ筆Ｂｒの筆先の形状を示す第２の図である。
　図１７の（ａ）および（ｂ）に示すように、撮像画像の左方向に向けて塗布を行っている場合、筆Ｂｒの筆先はワークＷｋに接触して変形する。この変形が、カメラＣＡＭによる撮像画像に写りこむことになる。
　図１７の（ｃ）に示すように、撮像画像に写りこんだ筆Ｂｒの筆先の形状は、初期形状と比べて、筆先の先端部が左側にずれた形状を呈している。すなわち、筆Ｂｒの形状が、画像上で認識可能なほどに変形している。そこで、プロセッサ１０１は、例えば図１７（ｃ）、（ｄ）に示すように、筆先の先端部が変形している場合に、塗布が成功していると判定する（ステップＳｔ１０３：塗布ＯＫ）。図１７の例においては、撮像画像における左方向への筆先の先端部の移動を検知した場合である。反対に、筆先の先端部が変形していることを撮像画像から検知できない場合に、プロセッサ１０１は、塗布が失敗していると判定する（ステップＳｔ１０３：塗布ＮＧ）。
　より具体的な判定例を説明する。図１７の（ｄ）に示した破線は、初期形状における筆先の先端部の位置を示している。この破線部よりも撮像画像の左方向へと、筆先の先端部が移動していることが、撮像画像から検知できる場合に、塗布が成功していると判定する（ステップＳｔ１０３：塗布ＯＫ）。撮像画像における右方向に筆を動かして塗布しているので、筆Ｂｒの筆先の先端は撮像画像における左方向に移動するのが自然だからである。なお、メモリ１０２に保存された、筆Ｂｒの筆先の初期形状を示すデータをプロセッサ１０１が取得し、この初期形状との比較を行うことにより、上記の判定を行ってよい。
　以上のように、ワークＷｋに対して、撮像画像の上下左右の各方向に向けて塗布を行った場合について説明した。図１８は、これらをまとめたものである。図１８の中央部に示された筆Ｂｒの筆先の形状が、筆先の初期形状である。この初期形状と比較した場合、下方向塗布であれば撮像画像の上方向に、上方向塗布であれば撮像画像の下方向に、右方向塗布であれば撮像画像の左方向に、左方向塗布であれば撮像画像の右方向に、筆先の先端部が移動、変形する。この移動および変形をカメラＣＡＭによって検知する。
　以上、撮像画像の上下左右方向に向けて塗布を行っている場合の、塗布の成功／失敗判定について説明したが、例えば撮像画像の右上方向、右下方向等のように、斜め方向に向けて塗布を行う場合も考えられる。このような場合も、筆先の形状変化をカメラＣＡＭによる撮像画像に基づいて検知することにより、塗布の成功／失敗判定を行うことができる。例えば撮像画像の右上に向けて塗布を行っている場合は、筆先の先端部は左下方向に移動するように変形するので、この変形を撮像画像に基づいて検知することができる。この場合は、筆先の先端部の左方向および下方向への移動を、撮像画像から検知すればよい。他の斜め方向に塗布を行う場合も、同様にして塗布の成功／失敗判定を行うことができる。
　（カメラＣＡＭ、筆Ｂｒ、マーカＭの相対位置関係）
　次に、図１９に基づいて、カメラＣＡＭと、筆Ｂｒと、マーカＭとの間の相対位置関係を示す。図１９は、エンドエフェクタ２を示す図であり、（ａ）正面図、（ｂ）平面図、（ｃ）側面図である。
　図１９にあるように、フィンガＦはマーカＭを備えていてよい。この場合、カメラＣＡＭは、筆Ｂｒの筆先と、フィンガＦのマーカＭとが両方映り込む（画角内に両者が入る）位置に配置されている。その結果、カメラＣＡＭが筆Ｂｒの筆先とマーカＭとを同時に撮像することができる。なお、支持部材がフィンガＦ以外の部材であった場合も、支持部材にマーカを設ける、または支持部材自体に何らかの特徴的な形状や模様等が現れるように構成する、等の手段により、筆先とマーカ（特徴的な形状や模様等を含む）とを同時に撮像することができる。
　さらに好適には、図１９の（ａ）～（ｃ）に示されているように、筆Ｂｒから見た時に、カメラＣＡＭと、エンドエフェクタ２のフィンガＦ（およびフィンガＦが備えるマーカＭ）とが同じ側にない。これを言い換えると、図１９の（ａ）、（ｃ）に示すフィンガＦがワークＷｋを把持している把持状態ではｚ軸方向（図１０の（ａ）に示すワークＷｋに対してコーティング剤を塗布できる状態ではｘ軸方向）に、カメラＣＡＭ、筆Ｂｒ、フィンガＦの順番で各部材が並んでいる。このような相対位置関係であれば、カメラＣＡＭから見た時の筆Ｂｒは、カメラＣＡＭから見たときの第１フィンガＦ１および第２フィンガＦ２よりも、より近い位置に配置されることになる。その結果、撮像画像に写りこむ筆Ｂｒの筆先をより高精度に撮像することができるので、塗布が成功しているか否かを判定（ステップＳｔ１０３）する判定精度が向上する。
　ただし、カメラＣＡＭと、筆Ｂｒと、マーカＭとの間の相対的位置関係は、上記とは異なるものであってもよい。例えば、マーカＭから見た時に、カメラＣＡＭと筆Ｂｒとが同じ側にないような位置関係にすることができる。これを言い換えると、カメラＣＡＭ、マーカＭ、筆Ｂｒの順番で各部材が並んでいる。このような相対的位置関係であっても、カメラＣＡＭによって撮像を行う際に、マーカＭが筆Ｂｒの筆先を遮らないような位置に、マーカＭを配置することにより、撮像画像に筆先とマーカＭとが両方同時に写りこむようにすることができる。
　以上のように、ワークＷｋに対する筆Ｂｒによる塗布を行う塗布状態において、筆Ｂｒの筆先が、支持部材（フィンガＦ等）よりも、ワークＷｋ側に突出する。これにより、塗布を行う際に、支持部材がワークＷｋ等に衝突することを回避できる。
　また、カメラＣＡＭと支持部材とが、筆Ｂｒから見た同じ側にない。これにより、カメラＣＡＭから見た時の筆Ｂｒが、カメラＣＡＭから見たときの支持部材（第１フィンガＦ１および第２フィンガＦ２等）よりも、より近い位置に配置されることになる。その結果、撮像画像中における筆Ｂｒをより高精度に撮像することができるので、塗布が成功しているか否かを判定する判定精度が向上する。
　また、エンドエフェクタ２を制御する制御装置１００が制御部（プロセッサ１０１）を備え、制御部は、筆ＢｒによりワークＷｋに対して塗布を行っている際の、カメラＣＡＭが撮像した撮像画像における筆Ｂｒの筆先の形状が、筆先の初期形状から変化している場合に、塗布が成功していると判定する。これにより、カメラＣＡＭを用いて筆先の形状変化を検知して、塗布の成功／失敗を判定することができる。
　また、塗布における筆Ｂｒの移動方向とは反対側の方向に向けて、筆Ｂｒの先端部の位置が変化している場合に、塗布が成功していると判定する。これにより、塗布の成功／失敗を、筆Ｂｒの移動方向に応じて正しく判定することができる。
　以上、図面を参照しながら各種の実施の形態について説明したが、本開示はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例、修正例、置換例、付加例、削除例、均等例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。また、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した各種の実施の形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。
　本開示は、カメラと、支持部材と、筆とを備えたエンドエフェクタとして有用である。
１　　　ロボットアーム
２　　　エンドエフェクタ
１００　制御装置
１０１　プロセッサ
１０２　メモリ
１０３　入力装置
１０４　画像取得部
１０５　エンドエフェクタ接続部
１０６　通信装置
１０７　入出力インターフェース
５００　ロボット装置
Ｂｒ　　筆
ＣＡＭ　カメラ
Ｆ　　　フィンガ（支持部材）
Ｆ１　　第１フィンガ
Ｆ２　　第２フィンガ
Ｇ　　　溝
Ｊ　　　関節軸
Ｌ　　　関節（リンク）
Ｍ　　　マーカ
Ｒ　　　レール
Ｔ　　　作業台
Ｔ１　　載置部
Ｗｋ　　ワーク

Claims (5)

  1. 　ロボットアームに接続可能なエンドエフェクタであって、
    　カメラと、
    　マーカを有し、ワークを支持可能な支持部材と、
    　前記ワークに塗布を行う筆と、を備え、
    　前記カメラが、前記筆の筆先と前記マーカとを同時に撮像可能な位置に配置される、
    　エンドエフェクタ。
  2. 　前記筆が前記塗布を行う塗布状態において、
    　前記筆の筆先が、前記支持部材よりも、前記ワーク側に突出する、
    　請求項１に記載のエンドエフェクタ。
  3. 　前記カメラと前記支持部材とが、前記筆から見た同じ側に位置しない、
    　請求項１または請求項２に記載のエンドエフェクタ。
  4. 　請求項１から請求項３のいずれか１つに記載のエンドエフェクタを制御する制御装置であって、
    　前記筆が前記塗布を行っている際の、前記カメラが撮像した撮像画像における前記筆の筆先の形状が、前記筆先の初期形状から変化している場合に、前記塗布が成功していると判定する、制御部を備える、
    　制御装置。
  5. 　前記制御部は、前記塗布における前記筆の移動方向とは反対側の方向に向けて、前記筆の先端部の位置が変化している場合に、前記塗布が成功していると判定する、
    　請求項４に記載の制御装置。
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