WO2022180797A1 - ロボットシステム - Google Patents

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WO2022180797A1
WO2022180797A1 PCT/JP2021/007389 JP2021007389W WO2022180797A1 WO 2022180797 A1 WO2022180797 A1 WO 2022180797A1 JP 2021007389 W JP2021007389 W JP 2021007389W WO 2022180797 A1 WO2022180797 A1 WO 2022180797A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
work
robot
stage
unit
robot system
Prior art date
Application number
PCT/JP2021/007389
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
隼人 大橋
識 西山
陵平 福本
Original Assignee
株式会社Fuji
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社Fuji filed Critical 株式会社Fuji
Priority to PCT/JP2021/007389 priority Critical patent/WO2022180797A1/ja
Priority to JP2023501962A priority patent/JPWO2022180797A1/ja
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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P19/00—Machines for simply fitting together or separating metal parts or objects, or metal and non-metal parts, whether or not involving some deformation; Tools or devices therefor so far as not provided for in other classes
    • B23P19/04—Machines for simply fitting together or separating metal parts or objects, or metal and non-metal parts, whether or not involving some deformation; Tools or devices therefor so far as not provided for in other classes for assembling or disassembling parts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P21/00—Machines for assembling a multiplicity of different parts to compose units, with or without preceding or subsequent working of such parts, e.g. with programme control
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J13/00—Controls for manipulators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J13/00—Controls for manipulators
    • B25J13/08—Controls for manipulators by means of sensing devices, e.g. viewing or touching devices

Definitions

  • This specification relates to a robot system equipped with a robot that performs work using a work on a work target.
  • the work robot system disclosed in Patent Document 1 includes a transport device that transports an article (work target), a work robot that attaches a part (work) to an article mounting portion, and a work robot control that controls the work robot. and According to this, the article is automatically carried in and out by the conveying device, and the attachment work by the work robot is continued even if the operator is absent.
  • the problem to be solved is to provide a robot system that can suppress the deterioration of the work efficiency of the robot.
  • the present specification includes a plurality of stages each having a supply section for supplying a work and an arrangement section for arranging a work target, and a stage capable of moving between the plurality of stages, wherein the work is arranged relative to the work target. and when it becomes necessary to replenish the work in the supply section while the robot is moving to the first stage and performing the work, or when it is necessary to replenish the work in the placement section. and a work control unit that moves the robot to a second stage to continue the work when the work object needs to be replaced.
  • FIG. 4 is a side view schematically showing a configuration example of a robot and a box;
  • FIG. 4 is a perspective view schematically showing the configuration of an area partition, a slide mechanism, and a box at the front of the robot system;
  • FIG. 3 is a block diagram showing the control configuration of the robot system;
  • FIG. 4 is an operational flow diagram illustrating the operation of the robotic system, including manipulations by an operator;
  • FIG. 10 is a plan view schematically explaining the operation of the robot system, showing a state in which the robot is moving to the first stage and working.
  • FIG. 7 is a plan view showing a situation in which the robot has used up the workpieces in the first supply section and the first box has been pushed out, following the situation in FIG. 6 ;
  • FIG. 8 is a plan view showing a state in which the robot moves to the second stage to continue work following the situation in FIG. 7, and the first supply section of the first box is replenished with works;
  • FIG. 9 is a plan view showing a situation in which the robot has used up the workpieces in the second supply unit and pushed out the second box, following the situation in FIG. 8 ;
  • FIG. 10 is a plan view showing a state in which the robot moves to the first stage to continue work following the situation in FIG. 9, and the second supply section of the second box is replenished with works;
  • FIG. 11 is a plan view showing a situation in which the robot has completed the work on the work object in the first placement section and the first box has been pushed out, following the situation in FIG. 10 ;
  • FIG. 12 is a plan view showing a situation in which the robot moves to the second stage and continues the work, following the situation in FIG. 11 , and the work objects are replaced in the first arrangement portion of the first box;
  • FIG. 1 As indicated by the arrows in the upper right of FIG. 1, front, back, left, and right are defined for convenience.
  • the robot system 1 performs a work using a work W on a work target T by the robot 4 in the first stage 31 and the second stage 35 .
  • Specific work contents include a transfer work of placing the work W in each of the plurality of storage units of the work target T (see FIGS. 6 to 12), and an installation work of attaching the work W to the work target T. and the like can be exemplified, but are not limited to these.
  • the work target T and the work W may be of a plurality of types.
  • the work content in the first stage 31 and the work content in the second stage 35 may be the same or different.
  • the robot system 1 includes an area dividing section 2, a robot 4, a first box 51, a second box 55, a first slide mechanism 61, a second slide mechanism 65, a control device 9, and the like.
  • the area dividing section 2 divides a large rectangular parallelepiped production area 3.
  • the area dividing portion 2 is configured by connecting a bottom plate 21, a top plate 22, a rear plate 23, a right side plate 24, a left side plate 25, a front plate 26, and the like.
  • the bottom plate 21 , the top plate 22 , the rear plate 23 , the right side plate 24 , and the left side plate 25 correspond to the five faces of the cuboid shape of the production area 3 .
  • the top plate 22 is removed in FIG.
  • the bottom plate 21 extends forward from the cuboid shape of the production area 3 .
  • a first slide mechanism 61 is provided on the left side of the upper surface of the front portion of the bottom plate 21, and a second slide mechanism 65 is provided on the right side of the upper surface.
  • a plurality of casters 211 for movement and a plurality of stoppers 212 for positioning are provided on the lower surface of the bottom plate 21 . Therefore, the robot system 1 can change the operating position.
  • the front plate 26 is provided on the upper part of the cuboid-shaped front surface of the production area 3 .
  • An input display section 99 (details will be described later) is provided on the upper right portion of the front surface of the front plate 26 .
  • An opening 27 that is long in the horizontal direction and short in the vertical direction is formed on the lower side of the front plate 26 .
  • Auxiliary plates 28 are provided between the opening 27 and the right side plate 24 and between the opening 27 and the left side plate 25 to close them.
  • a first stage 31 is set in approximately the left half of the front in the production area 3, and a second stage 35 is set in approximately the right half of the front (see FIGS. 7 and 9).
  • the production area 3 encompasses the area of the first stage 31 and the area of the second stage 35 .
  • the robot 4 has an articulated arm configuration shown in FIG.
  • the robot 4 includes a base portion 41, an articulated arm 42, a hand 43, fingers 44, a camera 45, and the like.
  • the base portion 41 is fixedly provided at the central position in the left-right direction of the rear portion within the production area 3 .
  • the articulated arm 42 is supported on the upper side of the base portion 41 .
  • the articulated arm 42 is configured so as to be able to extend in all directions and to freely bend in the middle.
  • a hand 43 is provided at the tip of the articulated arm 42 .
  • the finger 44 is provided below the hand 43 .
  • the fingers 44 are capable of gripping and releasing the work W, and perform work using the work W.
  • FIG. A camera 45 is provided on the lower side of the hand 43 along with the finger 44 .
  • the camera 45 captures an image of at least one of the workpiece W and the work object T to obtain image data.
  • the camera 45 may be for still or moving images, and may be for color or black and white imaging. Note that the camera 45 may not be provided on the hand 43 but may be provided above the first stage 31 and above the second stage 35 .
  • the robot 4 is not limited to an articulated arm type, and may have an XY drive type configuration, for example.
  • the first slide mechanism 61 is provided on the left side of the front upper surface of the bottom plate 21 and outside the production area 3 in front of the first stage 31 .
  • the first box 51 is provided above the first slide mechanism 61 so as to be slidable in the front-rear direction through the opening 27 .
  • the first slide mechanism 61 moves the first box 51 in and out between the first stage 31 in the production area 3 and the outside of the production area 3 (position directly above the first slide mechanism 61).
  • An operation part 62 is provided on the front left side of the first slide mechanism 61 .
  • the operation unit 62 has a push-out button (not shown) for pushing the first box 51 out of the production area 3 and a pull-in button (not shown) for pulling the first box 51 into the first stage 31 . Therefore, the operator can command the putting in and out of the first box 51 by operating the operation section 62 .
  • the first box 51 is pulled into the first stage 31 in FIG. 1 and pushed out of the production area 3 in FIG.
  • the second slide mechanism 65 is provided on the right side of the front upper surface of the bottom plate 21 and outside the production area 3 in front of the second stage 35 .
  • the second box 55 is provided above the second slide mechanism 65 so as to be slidable in the front-rear direction through the opening 27 .
  • the second slide mechanism 65 moves the second box 55 in and out between the second stage 35 in the production area 3 and the outside of the production area 3 (position directly above the second slide mechanism 65).
  • An operation unit 66 having the same function as the operation unit 62 is provided on the left side of the front surface of the second slide mechanism 65 .
  • the second box 55 is formed in a rectangular parallelepiped box shape.
  • the second box 55 is composed of a box body 56, a protective cover 57, an opening/closing support portion 58, and the like.
  • the box body 56 has a low front side height, a high rear side height, and has a shape that opens upward.
  • the protective cover 57 has a large front side height, a small rear side height, and a shape that opens downward.
  • a window 571 made of transparent resin is fitted in a picture frame-shaped frame body formed on the upper surface of the protective cover 57 . The inside can be visually observed through the window 571 .
  • An operating handle 572 is provided on the lower front surface of the protective cover 57 . The operating handle 572 is operated by the robot 4 or an operator.
  • An opening/closing support portion 58 extending in the left-right direction is provided on the rear upper portion of the box body 56 .
  • the opening/closing support portion 58 rotatably supports the rear portion of the protective cover 57 . Accordingly, the protective cover 57 rotates in the front-rear direction around the opening/closing support portion 58 .
  • the opening/closing support portion 58 has a torque hinge (not shown) that stops and holds the protective cover 57 at an arbitrary rotational position.
  • the operation handle 572 When the operation handle 572 is operated to rotate the protective cover 57 forward, the combination of the box main body 56 and the protective cover 57 forms a closed box shape (see FIG. 3). At this time, the protective cover 57 covers and protects the work W and the work object T inside. Further, when the protective cover 57 is turned rearward and opened, the inside of the box body 56 becomes ready for work by the robot 4 and operation by the operator (see FIG. 2).
  • a second supply section 75 having a rectangular area is set on the left side inside the second box 55, and a second placement section 76 having a rectangular area is set on the right side inside.
  • a rectangular first supply section 71 is set on the left inside the first box 51
  • a rectangular first placement section 72 is set on the right inside.
  • the first supply part 71 and the second supply part 75 are parts for supplying the workpiece W.
  • the first arranging portion 72 and the second arranging portion 76 are parts where the work target T is arranged.
  • the replenishment of the works W to the first supply unit 71 and the second supply unit 75 is performed outside the production area 3 by an operator's replenishment operation. Also, the work objects T in the first arrangement section 72 and the second arrangement section 76 are exchanged outside the production area 3 by an operator's exchange operation. An operator's work W replenishment operation and an operator's work object replacement operation are prohibited inside the production area 3 . If the operator removes a part of the members constituting the area dividing section 2, a safety device (not shown) operates to forcibly stop the robot 4.
  • the first box 51 and the second box 55 can pass through the opening 27 when the protective cover 57 is closed and cannot pass through the opening 27 when the protective cover 57 is open. Therefore, the operator does not open the protective cover 57 while the first box 51 and the second box 55 are passing through the opening 27 .
  • the operator can replenish the work W and replace the work object T outside the production area 3. Therefore, the operator's operation does not interfere with the work of the robot 4 performed in the production area 3, and safety is maintained.
  • the first box 51 and the second box 55 have protective covers 57, safety is further enhanced.
  • the control device 9 is arranged at the right end of the rear surface of the rear plate 23 in FIG. 1, and may be arranged at another position.
  • the control device 9 is configured using a computer having an input/output function.
  • the controller 9 is connected to the camera 45 and the input display 99 as shown in FIG.
  • the input display unit 99 has input devices such as switches, push buttons, and dials (see FIG. 3), and accepts command inputs from the operator. Specifically, the input display section 99 has the same function as the operation section 62 and the operation section 66 and receives operation commands for the first slide mechanism 61 and the second slide mechanism 65 . Furthermore, the input display unit 99 receives a command to select the work content of the robot 4, a command to start, pause, and end the work, and the like. The input display unit 99 also has a display for displaying images, character string information, and the like. Specifically, the input display unit 99 displays the progress of work by the robot 4, image data acquired by the camera 45, messages to the operator, and the like.
  • input display unit 99 displays the progress of work by the robot 4, image data acquired by the camera 45, messages to the operator, and the like.
  • the control device 9 controls the motion of the articulated arm 42 and fingers 44 of the robot 4 . Further, the control device 9 controls operations of the first slide mechanism 61 and the second slide mechanism 65 .
  • the control device 9 has four functional units configured by software, that is, a work control unit 91 , a notification unit 92 , a confirmation unit 93 and an image processing unit 94 .
  • the work control unit 91 controls execution of work by the robot 4 .
  • the work control unit 91 operates when it becomes necessary to replenish the work W in the first supply unit 71 while the robot 4 is moving to the first stage 31 and performing work, or when the work W is placed in the first placement unit 72 .
  • the robot 4 is moved to the second stage 35 to continue the work.
  • the work control unit 91 is operated when it becomes necessary to replenish the works W of the second supply unit 75 while the robot 4 is moving to the second stage 35 and performing work, or When it becomes necessary to replace the work target T arranged on the second arrangement section 76, the robot 4 is moved to the first stage 31 to continue the work.
  • the case where it is necessary to replenish the works W is when the robot 4 runs out of the works W in the first supply unit 71 or the second supply unit 75, or when the remaining number of works W is 1. means less than Also, when the work object T is changed and a different type of work is used, it is necessary to replenish the work with another type of work. On the other hand, when the work target T needs to be replaced means that the robot 4 has completed the work on the work target T. FIG. Moreover, if the work target T is of the wrong type or is defective, it is necessary to replace the work target T without performing the work.
  • the work control section 91 controls the pushing action of the first slide mechanism 61 and the second slide mechanism 65 . That is, when it becomes necessary to replenish the work W to the first supply unit 71 or when it becomes necessary to replace the work object T arranged in the first arrangement unit 72, the work control unit 91 performs the first
  • the first slide mechanism 61 is controlled so as to push out the first box 51 from inside the production area 3 to the outside. Under control, the first slide mechanism 61 pushes the first box 51 positioned on the first stage 31 out of the production area 3 with the first supply section 71 and the first placement section 72 integrated.
  • the work control unit 91 When it becomes necessary to replenish the work W to the second supply unit 75, or when it becomes necessary to replace the work target T arranged in the second arrangement unit 76, the work control unit 91
  • the second slide mechanism 65 is controlled so as to push out the second box 55 from inside the production area 3 to the outside.
  • the second slide mechanism 65 pushes out the second box 55 located on the second stage 35 to the outside of the production area 3 with the second supply section 75 and the second placement section 76 integrated together according to the control.
  • the notification unit 92 detects or predicts at least one of the time when the work W needs to be replenished and the time when the work object T needs to be replaced, and notifies the operator.
  • the notification unit 92 performs notification by displaying the input display unit 99, and may use another notification means, or may use a plurality of notification means together.
  • Other means of notification include indicator lamps, voice notifications, and communications with mobile terminals carried by operators.
  • the operator can perform the replenishment operation of the workpiece W and the replacement operation of the work object T without opening for a long time. Further, the operator can systematically perform the replenishment operation of the work W and the replacement operation of the work object T based on the notification of the prediction result from the notification unit 92 . As a result, the temporary stop state of the robot 4 can be reliably reduced.
  • the confirmation unit 93 checks at least one of the correctness/wrongness of the work W supplied by the first supply unit 71 and the second supply unit 75 and the correctness/wrongness of the work target T arranged in the first placement unit 72 and the second placement unit 76. Confirm.
  • the confirmation unit 93 detects an error in the work W or the work object T, it stops the work by the robot 4, displays the content of the error on the input display unit 99, and requests the operator to perform a correction operation.
  • the operator can perform an operation to correct an error in the workpiece W or work object T based on a request from the confirmation unit 93. Therefore, erroneous work by the robot 4 is reliably prevented.
  • the correction operation request from the confirmation unit 93 enables the operator to perform the correction operation quickly, the stop time of the robot 4 is shortened.
  • the image processing unit 94 performs image processing on the image data acquired from the camera 45 to obtain information used for subsequent control.
  • image processing method various known methods such as an area detection method, a boundary detection method, a search method using a template, and the like can be applied.
  • Information obtained by the image processing unit 94 is transferred to the work control unit 91 , the notification unit 92 , and the confirmation unit 93 .
  • Information requested by the image processing unit 94 includes information on the usage status of the works W of the first supply unit 71 and the second supply unit 75 .
  • the image processing unit 94 obtains the remaining number representing the usage status of the works W by performing image processing, and transfers it to the work control unit 91 and the notification unit 92 .
  • the work control unit 91 can determine whether or not it is necessary to replenish the work W.
  • the notification unit 92 can detect or predict when the work W needs to be replenished.
  • Information required by the image processing unit 94 also includes information regarding the correctness of the work W of the first supply unit 71 and the second supply unit 75 .
  • the image processing unit 94 performs image processing to obtain shape information of the workpiece W, or identification information attached to a container containing a plurality of workpieces W or to the workpiece W itself. hand over.
  • the confirmation unit 93 can confirm whether the workpiece W is correct or not by comparing shape information and identification information of the workpiece W acquired in advance with information received from the image processing unit 94 .
  • information requested by the image processing unit 94 includes information on the progress of work on the work target T placed in the first placement unit 72 and the second placement unit 76 .
  • the image processing unit 94 obtains the number of works W placed or attached to the work object T by performing image processing, and transfers the number to the work control unit 91 and the notification unit 92 .
  • the work control unit 91 can determine whether or not the work on the work target T is finished.
  • the notification unit 92 can detect or predict when the work target T will need to be replaced.
  • Information required by the image processing unit 94 also includes information regarding correctness or incorrectness of the work target T placed in the first placement unit 72 and the second placement unit 76 .
  • the image processing unit 94 obtains shape information of the work object T or identification information attached to the work object T by performing image processing, and transfers the information to the confirmation unit 93 .
  • the confirmation unit 93 can confirm whether the work object T is correct or wrong by comparing the shape information and identification information of the work object T acquired in advance with the information received from the image processing unit 94 .
  • the work W is drawn as a black circle for the sake of convenience.
  • the work W has a cylindrical shape, it is not rotationally symmetrical, but has a circumferential orientation.
  • the works W are replenished in the form of being accommodated in the four accommodating portions of the supply tray ST.
  • the work object T is a tray having six storage units, and after the works W are placed in the same orientation, it is used in the next process.
  • the work performed by the robot 4 is the same in the first stage 31 and the second stage 35. That is, the robot 4 picks up the work W from the supply tray ST of the first supply unit 71 and places it in each of the six storage units for the work target T arranged in the first placement unit 72 in the same orientation. to carry out the transfer work. In addition, the robot 4 picks up the workpiece W from the supply tray ST of the second supply unit 75 and places it in each of the six storage units for the work target T arranged in the second placement unit 76 in the same direction. to carry out the transfer work. In addition, the planned number of work targets T to be worked on in the first stage 31 and the second stage 35 is set in advance.
  • the imaging by the camera 45 and the image processing by the image processing unit 94 are appropriately performed in order to confirm the shape, number, position, state, etc. of the work W and the work object T. Therefore, hereinafter, a sequential description of the operations of the camera 45 and the image processing unit 94 will be omitted. Also, in the initial state of the robot system 1, the first box 51 and the second box 55 are pushed out of the production area 3 (the state shown in FIG. 3).
  • step S1 in FIG. 5 the operator performs a setup operation for the first box 51. That is, the operator opens the protective cover of the first box 51 and places the supply tray ST containing the four works W on the first supply section 71 . Next, the operator places the work object T on the first placement section 72 and closes the protective cover. Next, the operator uses the operation unit 62 or the input display unit 99 to command the retraction operation of the first slide mechanism 61 . After step S1, execution of the operational flow is divided into steps S2 and S11.
  • the first slide mechanism 61 pulls the first box 51 into the first stage 31 according to the command. This completes preparations for starting work in the first stage 31 .
  • the work control section 91 moves the hand 43 of the robot 4 to the first stage 31 and opens the protective cover of the first box 51 .
  • the confirmation unit 93 operates to confirm that the work W and the work object T in the first box 51 are correct.
  • the work control unit 91 causes the robot 4 to start the transfer work. The transfer work continues until it becomes necessary to interrupt the work. In other words, the transfer operation continues until it becomes necessary to replenish the workpieces W in the first supply section 71 or to replace the work objects T arranged in the first arrangement section 72 .
  • step S11 the operator performs setup operations for the second box 55. That is, the operator opens the protective cover 57 of the second box 55 and places the supply tray ST on the second supply section 75 . Next, the operator places the work object T on the second placement section 76 and closes the protective cover 57 . Next, the operator uses the operation unit 66 or the input display unit 99 to command the retraction operation of the second slide mechanism 65 . In the next step S12, the second slide mechanism 65 pulls the second box 55 into the second stage 35 according to the command. This completes preparations for starting work in the second stage 35 .
  • the operation of step S11 and the operation of step S12 can be executed in parallel with the operations of steps S2 and S3.
  • the robot system 1 is in the situation illustrated in FIG.
  • the robot 4 has moved to the first stage 31 and completed the work of transferring the work W twice (see arrow M1 in FIG. 6).
  • Two workpieces W are still accommodated in the supply tray ST of the first supply unit 71, and therefore the transfer operation is performed two more times.
  • the second stage 35 the second box 55 has already been pulled in, and the situation for the robot 4 to carry out the transfer work is prepared.
  • execution of the operational flow proceeds to step S4.
  • step S4 the work control unit 91 determines whether the cause of the interruption of the work is that the works W have been exhausted (the former) or that the transfer of the six works W to the work target T has been completed (the latter). ) to branch the operation flow. Execution of the operation flow proceeds to step S6 if the cause is the former, and proceeds to step S5 if the cause is the latter or both.
  • step S6 the work control section 91 controls the first slide mechanism 61 to push the first box 51 out of the production area 3 (see arrow M2 in FIG. 7).
  • step S6 the execution of the operational flow splits into steps S7 and S13.
  • the work control unit 91 moves the robot 4 to the second stage 35 to continue production. Specifically, the work control unit 91 moves the hand 43 of the robot 4 to the second stage 35 and opens the protective cover 57 of the second box 55 .
  • the confirmation unit 93 operates to confirm that the work W and the work object T in the second box 55 are correct. Note that the confirming unit 93 sequentially operates for a new supply tray ST and a new work target T (hereinafter, sequential description will be omitted).
  • the work control unit 91 causes the robot 4 to start the transfer work. The transfer work continues until it becomes necessary to interrupt the work.
  • step S7 the operator performs setup operations for the pushed-out first box 51. That is, the operator takes out an empty supply tray ST from the first supply section 71 of the first box 51 and places a new supply tray ST. It should be noted that the operator does not touch the work object T during the transfer work of the first placement section 72 .
  • the robot system 1 is in the situation illustrated in FIG. The robot 4 has moved to the second stage 35 and has completed the work of transferring the work W twice (see arrow M3 in FIG. 8). Two works W are still accommodated in the supply tray ST of the second supply unit 75, and therefore the transfer work is performed two more times.
  • step S7 the operator closes the protective cover of the first box 51 and uses the operation unit 62 or the input display unit 99 to command the retraction operation of the first slide mechanism 61.
  • step S8 the first slide mechanism 61 pulls the first box 51 onto the first stage 31 according to the command (see arrow M4 in FIG. 8).
  • a situation is prepared for the robot 4 to return and perform the transfer work.
  • the operation of step S7 and the operation of step S8 can be performed in parallel with the operation of step S13.
  • step S14 the work control unit 91 determines whether the cause of the interruption of the work is that the works W have been used up (the former), or that the transfer of the six works W to the work target T has been completed (the latter). ) to branch the operation flow. Execution of the operation flow proceeds to step S16 if the cause is the former, and proceeds to step S15 if the cause is the latter or both.
  • step S16 the work control section 91 controls the second slide mechanism 65 to push the second box 55 out of the production area 3 (see arrow M5 in FIG. 9).
  • step S6 execution of the operational flow branches back to steps S3 and S11.
  • step S3 the work control unit 91 moves the robot 4 to the first stage 31 again to continue production.
  • step S ⁇ b>11 for the second time the operator performs a set-up operation for the pushed-out second box 55 . That is, the operator takes out the empty supply tray ST from the second supply section 75 and places a new supply tray ST. Note that the operator does not touch the work object T during the transfer work of the second placement section 76 .
  • the robot system 1 is in the situation illustrated in FIG.
  • the robot 4 moves to the first stage 31 and performs the transfer work of the workpiece W twice (see arrow M6 in FIG. 10).
  • the work for transferring the work object T to the six storage units is completed.
  • the supply tray ST of the first supply section 71 still contains two works W.
  • the operator commands the retraction operation of the second slide mechanism 65 .
  • the second slide mechanism 65 pulls the second box 55 onto the second stage 35 according to the command (see arrow M7 in FIG. 10).
  • a situation is prepared for the robot 4 to return and perform the transfer work.
  • step S3 of the second time the transfer work for the six storage units of the work object T is completed and the work is interrupted. Accordingly, in step S4 for the second time, the work control unit 91 determines that the cause of work interruption is the end of the transfer work, and advances the operation flow to step S5. In step S5, the work control unit 91 determines whether or not the number of work targets T for which the transfer work has been completed reaches the planned number and the transfer work can be completed. If not, execution of the operation flow proceeds from pushing out the first box 51 in step S6 (see arrow M8 in FIG. 11) to steps S7 and S13.
  • step S13 the work control unit 91 moves the robot 4 to the second stage 35 again to start the transfer work (see arrow M9 in FIG. 12).
  • step S ⁇ b>7 the operator performs a set-up operation for the pushed-out first box 51 . That is, the operator takes out the work object T for which the transfer work has been completed from the first placement section 72 of the first box 51, and places a new work object T thereon. The operator does not touch the half-used supply tray ST of the first supply unit 71 .
  • step S ⁇ b>7 the operator commands the retraction operation of the first slide mechanism 61 .
  • step S8 the first slide mechanism 61 pulls the first box 51 onto the first stage 31 according to the command (see arrow M10 in FIG. 12). Thereafter, the transfer work by the robot 4 and the setup operation by the operator are alternately repeated on the first stage 31 and the second stage 35 . Therefore, a temporary stop state of the robot 4 hardly occurs.
  • step S5 if the number of work objects T for which the transfer work has been completed has reached the planned number, the transfer work in the first stage 31 is finished. In this case, execution of the operation flow proceeds to step S13, and only operations related to the second stage 35 are performed thereafter. Specifically, steps S11 to S16 are executed. Further, it is determined in step S15 whether or not the transfer work can be completed in the second stage 35 . If the transfer work in the second stage 35 ends first, then only the operations related to the first stage 31 are executed. Specifically, steps S3 to S8 are executed.
  • the work control unit 91 can determine whether or not the transfer work can be completed in both the first stage 31 and the second stage 35. This determination is made after at least one of steps S5 and S15. If the transfer work can be completed by both, the operation flow of FIG. 5 ends.
  • the robot 4 when the robot 4 is moving to the first stage 31 and performing work, when it becomes necessary to replenish the workpieces W in the first supply unit 71, or when the first arrangement unit 72 is When it becomes necessary to replace the arranged work object T, the robot 4 is moved to the second stage 35 to continue the work. According to this, while the robot 4 moves to the second stage 35 and continues the work, the workpiece W is replenished or the work object T is replaced at the first stage 31, and the robot 4 returns. conditions for working with Furthermore, this situation improvement can be repeated alternately between the first stage 31 and the second stage 35 . Therefore, it is possible to reduce the temporary stop state of the robot 4 and suppress the deterioration of work efficiency.
  • the first supply section 71 and the first arrangement section 72 are set in separate boxes, and the two boxes are separated between the inside and the outside of the production area 3 by separate sliding mechanisms. to move.
  • the first box 51 may be omitted, and the first supply section 71 and the first placement section 72 may be moved in an exposed state.
  • the work W replenishment operation and the work object T replacement operation outside the production area 3 can be automatically performed by a replacement device, a conveyor device, or the like, instead of being operated by an operator.
  • the robot system 1 of the embodiment can be expanded to include two robots 4 and three or more stages (the number of stages is greater than the number of robots 4).
  • the supply tray ST is fixed to the first supply section 71, and the operator may perform a replenishment operation of setting four works W in the storage sections of the supply tray ST. Furthermore, instead of the supply tray ST having four storage units, a large supply box that stores a large number of works W can be used. In this case, the number of times the work W is replenished is relatively reduced, and the number of times the work target T is replaced is relatively increased.
  • the notification unit 92 and the confirmation unit 93 can be omitted.
  • the image processing unit 94 does not need to obtain all of the four types of information described in the embodiment, and may obtain information other than the four types. As information other than the four types, for example, inspection information for determining whether the work performed by the robot 4 is good or bad can be exemplified.
  • step S5 of FIG. 5 if the number of work targets T in the first stage 31 has reached the planned number, the work control unit 91 executes the operation flow via step S6, step S13 and step S13. Proceed to S7. Then, in step S7, the operator takes out the supply tray ST from the first supply unit 71 to supply the second work, and takes out the work object T from the first placement unit 72 to place the second work object. .
  • the embodiments are capable of various applications and modifications.
  • Robot system 2 Area partition 3: Production area 31: First stage 35: Second stage 4: Robot 45: Camera 51: First box 55: Second box 56: Box body 57: Protective cover 61: Second First slide mechanism 65: Second slide mechanism 71: First supply section 72: First arrangement section 75: Second supply section 76: Second arrangement section 9: Control device 91: Work control section 92: Notification section 93: Confirmation section 94: Image processing unit W: Work T: Work object ST: Supply tray

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Abstract

ロボットシステムは、ワークを供給する供給部、および作業対象物を配置する配置部をそれぞれ有する複数のステージと、前記複数のステージの間を移動可能であり、前記作業対象物に対して前記ワークを使用する作業を行うロボットと、前記ロボットが第一のステージに移動して前記作業を行っている時に、前記供給部の前記ワークを補給する必要が生じた場合、または前記配置部に配置された前記作業対象物を入れ替える必要が生じた場合に、前記ロボットを第二のステージに移動させて前記作業を継続させる作業制御部と、を備える。

Description

ロボットシステム
　本明細書は、作業対象物に対してワークを使用する作業を行うロボットを備えたロボットシステムに関する。
　工場や事業所などの自動化、省力化を推進するために、所定の作業を繰り返して行うロボットが広く用いられている。例えば、特許文献１に開示された作業ロボットシステムは、物品（作業対象物）を搬送する搬送装置と、物品の取り付け部に部品（ワーク）を取り付ける作業ロボットと、作業ロボットを制御する作業ロボット制御部と、を備える。これによれば、物品の搬入および搬出が搬送装置によって自動的に行われ、オペレータが不在であっても、作業ロボットによる取り付け作業が継続される。
特開２０１９－１８８５０８号公報
　ところで、特許文献１の作業ロボットシステムにおいて、一つの物品（作業対象物）に対する部品（ワーク）の取り付け作業が終了すると、搬送装置によって当該物品が搬出され、次の物品が搬入される。作業ロボットは、物品が搬出および搬入される間、一時的な停止状態となり、次の物品が搬入された後に取り付け作業を再開する。また、取り付け作業が進むと、予め用意されていた部品が無くなる。この場合、作業ロボットは、一時的な停止状態となり、オペレータによって部品が補給された後に取り付け作業を再開する。上記した一時的な停止状態により、作業ロボットの作業効率が低下する。
　それゆえ、本明細書では、ロボットの作業効率の低下を抑制することができるロボットシステムを提供することを解決すべき課題とする。
　本明細書は、ワークを供給する供給部、および作業対象物を配置する配置部をそれぞれ有する複数のステージと、前記複数のステージの間を移動可能であり、前記作業対象物に対して前記ワークを使用する作業を行うロボットと、前記ロボットが第一のステージに移動して前記作業を行っている時に、前記供給部の前記ワークを補給する必要が生じた場合、または前記配置部に配置された前記作業対象物を入れ替える必要が生じた場合に、前記ロボットを第二のステージに移動させて前記作業を継続させる作業制御部と、を備えるロボットシステムを開示する。
　本明細書で開示するロボットシステムでは、ロボットが第一のステージに移動して作業を行っている時に、供給部のワークを補給する必要が生じた場合、または配置部に配置された作業対象物を入れ替える必要が生じた場合に、ロボットを第二のステージに移動させて作業を継続させる。これによれば、ロボットが第二のステージに移動して作業を継続している間に、第一のステージでワークの補給、または作業対象物の入れ替えを行い、ロボットが再来して作業を行うための状況を整備することができる。さらに、この状況整備は、第一および第二のステージで交互に繰り返して行うことができる。したがって、ロボットの一時的な停止状態を削減して、作業効率の低下を抑制することができる。
実施形態のロボットシステムの全体構成を模式的に示す平面図である。 ロボットおよびボックスの構成例を模式的に示す側面図である。 ロボットシステムの前部のエリア区画部、スライド機構、およびボックスの構成を模式的に示す斜視図である。 ロボットシステムの制御の構成を示すブロック図である。 ロボットシステムの動作を説明する動作フローの図であり、オペレータによる操作を含んでいる。 ロボットシステムの動作を模式的に説明する平面図であって、ロボットが第一ステージに移動して作業を行っている状況を示す平面図である。 図６の状況に続き、ロボットが第一供給部のワークを使い尽くして、第一ボックスが押し出された状況を示す平面図である。 図７の状況に続き、ロボットが第二ステージに移動して作業を継続するとともに、第一ボックスの第一供給部にワークが補給操作された状況を示す平面図である。 図８の状況に続き、ロボットが第二供給部のワークを使い尽くして、第二ボックスが押し出された状況を示す平面図である。 図９の状況に続き、ロボットが第一ステージに移動して作業を継続するとともに、第二ボックスの第二供給部にワークが補給操作された状況を示す平面図である。 図１０の状況に続き、ロボットが第一配置部の作業対象物に対する作業を終了して、第一ボックスが押し出された状況を示す平面図である。 図１１の状況に続き、ロボットが第二ステージに移動して作業を継続するとともに、第一ボックスの第一配置部で作業対象物が入れ替えられた状況を示す平面図である。
　１．実施形態のロボットシステム１の構成
　実施形態のロボットシステム１の構成について、図１～図３を参考にして説明する。図１の右上の矢印に示されるように、便宜的に前後左右を定める。ロボットシステム１は、第一ステージ３１および第二ステージ３５において、ロボット４により作業対象物Ｔに対してワークＷを使用する作業を行うものである。
　具体的な作業内容として、作業対象物Ｔがもつ複数の収容部の各々にワークＷを載置する移載作業（図６～図１２参照）や、作業対象物ＴにワークＷを取り付ける取り付け作業などを例示することができるが、これらに限定されない。なお、作業対象物ＴやワークＷは、複数の種類があってもよい。また、第一ステージ３１における作業内容と第二ステージ３５における作業内容とが同一でもよいし、相違してもよい。ロボットシステム１は、エリア区画部２、ロボット４、第一ボックス５１、第二ボックス５５、第一スライド機構６１、第二スライド機構６５、および制御装置９などで構成されている。
　エリア区画部２は、大きな直方体形状の生産エリア３を区画する。エリア区画部２は、底板２１、天板２２、後板２３、右側板２４、左側板２５、および前板２６などが結合されて構成される。底板２１、天板２２、後板２３、右側板２４、および左側板２５は、生産エリア３の直方体形状の五面に対応する。なお、図１において、天板２２は取り外されている。
　図３に示されるように、底板２１は、生産エリア３の直方体形状よりも前方まで延在する。底板２１の前部の上面の左側に第一スライド機構６１が設けられ、上面の右側に第二スライド機構６５が設けられる。底板２１の下面に、移動用の複数のキャスタ２１１、および位置決め用の複数のストッパ２１２が設けられる。したがって、ロボットシステム１は、稼働位置の変更が可能である。
　前板２６は、生産エリア３の直方体形状の前面の上部に設けられる。前板２６の前面の右上部に、入力表示部９９（詳細後述）が設けられる。前板２６の下側に、左右方向に長く、上下方向に短い開口部２７が形成される。開口部２７と右側板２４との間、および開口部２７と左側板２５との間は、補助板２８が設けられて閉じられる。生産エリア３内の前部の概ね左側半分に第一ステージ３１が設定され、前部の概ね右側半分に第二ステージ３５が設定される（図７、図９参照）。生産エリア３は、第一ステージ３１の領域および第二ステージ３５の領域を包含している。
　ロボット４は、図２に示される多関節アーム型の構成を有する。ロボット４は、基体部４１、多関節アーム４２、ハンド４３、フィンガ４４、およびカメラ４５などで構成される。基体部４１は、生産エリア３内の後部の左右方向の中央位置に固定して設けられる。多関節アーム４２は、基体部４１の上側に支持される。多関節アーム４２は、あらゆる方向に向かって延在可能であるとともに、途中で自在に折れ曲がることができるように構成される。ハンド４３は、多関節アーム４２の先端に設けられる。
　フィンガ４４は、ハンド４３の下側に設けられる。フィンガ４４は、ワークＷを把持および解放可能であり、ワークＷを使用する作業を行う。カメラ４５は、ハンド４３の下側に、フィンガ４４と並んで設けられる。カメラ４５は、ワークＷおよび作業対象物Ｔの少なくとも一方を撮像して画像データを取得する。カメラ４５は、静止画用でも動画用でもよく、また、カラー撮像でも白黒撮像でもよい。なお、カメラ４５は、ハンド４３に設けず、第一ステージ３１の上方および第二ステージ３５の上方に１台ずつ設けてもよい。また、ロボット４は、多関節アーム型に限定されず、例えばＸ－Ｙ駆動型の構成を有してもよい。
　第一スライド機構６１は、底板２１の前部の上面の左側位置であって、第一ステージ３１の前方の生産エリア３外の位置に設けられる。第一ボックス５１は、第一スライド機構６１の上側に、開口部２７を通って前後方向にスライド移動可能に設けられる。第一スライド機構６１は、生産エリア３内の第一ステージ３１と、生産エリア３の外部（第一スライド機構６１の真上の位置）の間で、第一ボックス５１を出し入れする。
　第一スライド機構６１の前面の左寄りに、操作部６２が設けられる。操作部６２は、第一ボックス５１を生産エリア３の外部に押し出すための押し出しボタン（図略）、および第一ボックス５１を第一ステージ３１に引き込むための引き込みボタン（図略）を有する。したがって、オペレータは、操作部６２を操作することにより、第一ボックス５１の出し入れを指令することができる。第一ボックス５１は、図１では第一ステージ３１に引き込まれており、図３では生産エリア３の外部に押し出されている。
　第二スライド機構６５は、底板２１の前部の上面の右側位置であって、第二ステージ３５の前方の生産エリア３外の位置に設けられる。第二ボックス５５は、第二スライド機構６５の上側に、開口部２７を通って前後方向にスライド移動可能に設けられる。第二スライド機構６５は、生産エリア３内の第二ステージ３５と、生産エリア３の外部（第二スライド機構６５の真上の位置）の間で、第二ボックス５５を出し入れする。第二スライド機構６５の前面の左寄りに、操作部６２と同じ機能を有する操作部６６が設けられる。
　第一ボックス５１および第二ボックス５５は、互いに同一形状であるので、ここでは第二ボックス５５について詳述する。図３に示されるように、第二ボックス５５は、直方体状の箱型に形成されている。第二ボックス５５は、ボックス本体５６、保護カバー５７、開閉支持部５８などで構成される。ボックス本体５６は、前側の高さが低く、後側の高さが高く、上方に開口する形状を有する。
　一方、保護カバー５７は、前側の高さが大きく、後側の高さが小さく、下方に開口する形状を有する。保護カバー５７の上面に形成された額縁形状の枠体には、透明樹脂製の窓５７１が嵌め込まれている。窓５７１を透かして、内部の目視が可能となっている。保護カバー５７の前面の下部に操作ハンドル５７２が設けられる。操作ハンドル５７２は、ロボット４やオペレータによって操作される。
　ボックス本体５６の後側上部に、左右方向に延びた開閉支持部５８が設けられる。開閉支持部５８は、保護カバー５７の後部を回動可能に支持する。したがって、保護カバー５７は、開閉支持部５８を中心にして前後方向に回動する。開閉支持部５８は、保護カバー５７を任意の回動位置に停止させて保持するトルクヒンジ（図略）を有する。
　操作ハンドル５７２の操作により、保護カバー５７が前側に回動されると、ボックス本体５６と保護カバー５７の組み合わせによって閉じた箱型が形成される（図３参照）。このとき、保護カバー５７は、内部のワークＷおよび作業対象物Ｔを覆って保護する。また、保護カバー５７が後側に回動されて開放されると、ボックス本体５６の内部でロボット４による作業、およびオペレータによる操作が可能な状態となる（図２参照）。
　図１に示されるように、第二ボックス５５の内部の左側に長方形領域の第二供給部７５が設定され、内部の右側に長方形領域の第二配置部７６が設定される。第二ボックス５５と同様に、第一ボックス５１の内部の左側に長方形領域の第一供給部７１が設定され、内部の右側に長方形領域の第一配置部７２が設定される。第一供給部７１および第二供給部７５は、ワークＷを供給する部位である。第一配置部７２および第二配置部７６は、作業対象物Ｔを配置する部位である。
　第一供給部７１および第二供給部７５へのワークＷの補給は、生産エリア３の外部において、オペレータによる補給操作によって行われる。また、第一配置部７２および第二配置部７６における作業対象物Ｔの入れ替えは、生産エリア３の外部において、オペレータによる入れ替え操作によって行われる。オペレータによるワークＷの補給操作や、オペレータによる作業対象物Ｔの入れ替え操作は、生産エリア３の内部では禁止されている。仮に、オペレータがエリア区画部２を構成する一部の部材を取り外した場合、図略の安全装置が動作して、ロボット４を強制的に停止させる。
　第一ボックス５１および第二ボックス５５は、保護カバー５７が閉じた箱型状態で開口部２７を通ることができ、保護カバー５７が開いた状態では開口部２７を通ることができない。したがって、第一ボックス５１および第二ボックス５５が開口部２７を通過している途中で、オペレータが保護カバー５７を開放操作することは無い。
　エリア区画部２、第一スライド機構６１、および第二スライド機構６５の組み合わせにより、オペレータは、生産エリア３の外部でワークＷの補給操作および作業対象物Ｔの入れ替え操作を行うことができる。したがって、オペレータによる操作は、生産エリア３内で行われるロボット４の作業に干渉するおそれが無く、安全性が保たれる。加えて、第一ボックス５１および第二ボックス５５が保護カバー５７を有することにより、安全性がさらに一層高められる。
　２．ロボットシステム１の制御の構成
　次に、ロボットシステム１の制御の構成について、主に図４を参考にして説明する。制御装置９は、図１において後板２３の後面の右端に配置されており、他の位置に配置されてもよい。制御装置９は、入出力機能を有するコンピュータを用いて構成される。制御装置９は、図４に示されるように、カメラ４５および入力表示部９９に接続される。
　入力表示部９９は、スイッチや押しボタン、ダイヤルなどの入力器を有し（図３参照）、オペレータの指令入力を受け付ける。具体的に、入力表示部９９は、操作部６２および操作部６６と同じ機能を有して、第一スライド機構６１および第二スライド機構６５に対する動作指令を受け付ける。さらに、入力表示部９９は、ロボット４の作業内容の選択指令や、作業の開始、一時停止、および終了の指令などを受け付ける。また、入力表示部９９は、画像や文字列情報などを表示する表示器を有する。具体的に、入力表示部９９は、ロボット４による作業の進捗状況や、カメラ４５によって取得された画像データ、オペレータに向けたメッセージなどを表示する。
　制御装置９は、ロボット４の多関節アーム４２およびフィンガ４４の動作を制御する。さらに、制御装置９は、第一スライド機構６１および第二スライド機構６５の動作を制御する。制御装置９は、ソフトウェアで構成される四つの機能部、すなわち作業制御部９１、通知部９２、確認部９３、および画像処理部９４を有する。
　作業制御部９１は、ロボット４による作業の実行を制御する。作業制御部９１は、ロボット４が第一ステージ３１に移動して作業を行っている時に、第一供給部７１のワークＷを補給する必要が生じた場合、または第一配置部７２に配置された作業対象物Ｔを入れ替える必要が生じた場合に、ロボット４を第二ステージ３５に移動させて作業を継続させる。また、作業制御部９１は、上記とは逆に、ロボット４が第二ステージ３５に移動して作業を行っている時に、第二供給部７５のワークＷを補給する必要が生じた場合、または第二配置部７６に配置された作業対象物Ｔを入れ替える必要が生じた場合に、ロボット４を第一ステージ３１に移動させて作業を継続させる。
　ワークＷを補給する必要が生じた場合とは、ロボット４が第一供給部７１や第二供給部７５のワークＷを使い尽くした場合や、ワークＷの残数が１回の作業の使用数よりも少なくなった場合を意味する。また、作業対象物Ｔが変更されて、別種のワークを使用する場合も、別種のワークを補給する必要が生じる。一方、作業対象物Ｔを入れ替える必要が生じた場合とは、ロボット４が作業対象物Ｔに対する作業を終了した場合を意味する。また、作業対象物Ｔが誤った種類であったり不良品であったりした場合には、作業を行うことなく当該の作業対象物Ｔを入れ替える必要が生じる。
　作業制御部９１は、第一スライド機構６１および第二スライド機構６５の押し出し動作を制御する。すなわち、作業制御部９１は、第一供給部７１にワークＷを補給する必要が生じた場合、または、第一配置部７２に配置された作業対象物Ｔを入れ替える必要が生じた場合に、第一ボックス５１を生産エリア３の内部から外部に押し出すように第一スライド機構６１を制御する。第一スライド機構６１は、制御にしたがい、第一ステージ３１に位置する第一ボックス５１を、第一供給部７１および第一配置部７２を一括した形態で、生産エリア３の外部に押し出す。
　また、作業制御部９１は、第二供給部７５にワークＷを補給する必要が生じた場合、または、第二配置部７６に配置された作業対象物Ｔを入れ替える必要が生じた場合に、第二ボックス５５を生産エリア３の内部から外部に押し出すように第二スライド機構６５を制御する。第二スライド機構６５は、制御にしたがい、第二ステージ３５に位置する第二ボックス５５を、第二供給部７５および第二配置部７６を一括した形態で、生産エリア３の外部に押し出す。
　通知部９２は、ワークＷを補給する必要が生じる時期、および作業対象物Ｔを入れ替える必要が生じる時期の少なくとも一方を検出して、または予測してオペレータに通知する。通知部９２は、入力表示部９９の表示による通知を行い、別の通知手段を用いてもよく、または複数の通知手段を併用してもよい。別の通知手段として、表示灯や、音声通知、オペレータが所持する携帯端末への通信連絡などがある。
　オペレータは、通知部９２からの検出結果の通知に基づいて、長時間を開けることなくワークＷの補給操作や作業対象物Ｔの入れ替え操作を行うことができる。また、オペレータは、通知部９２からの予測結果の通知に基づいて、ワークＷの補給操作や作業対象物Ｔの入れ替え操作を計画的に行うことができる。これにより、ロボット４の一時的な停止状態を確実に削減することができる。
　確認部９３は、第一供給部７１および第二供給部７５が供給するワークＷの正誤、および第一配置部７２および第二配置部７６に配置された作業対象物Ｔの正誤の少なくとも一方を確認する。確認部９３は、ワークＷや作業対象物Ｔの誤りを検出した場合に、ロボット４による作業を停止させるとともに、入力表示部９９に誤りの内容を表示して、オペレータに訂正操作を要請する。
　オペレータは、確認部９３からの要請に基づいて、ワークＷや作業対象物Ｔの誤りを訂正する操作を行うことができる。したがって、ロボット４による誤った作業は、確実に防止される。また、確認部９３からの訂正操作の要請により、オペレータの迅速な訂正操作が可能となるので、ロボット４の停止時間が短縮される。
　画像処理部９４は、カメラ４５から取得した画像データに画像処理を施すことにより、以降の制御に用いる情報を求める。画像処理の手法として、公知の各種手法、例えば、領域検出法や境界検出法、テンプレートを用いた探索法などを適用することができる。画像処理部９４が求めた情報は、作業制御部９１、通知部９２、および確認部９３に受け渡される。
　画像処理部９４が求める情報として、第一供給部７１および第二供給部７５のワークＷの使用状況に関する情報がある。例えば、画像処理部９４は、画像処理を施すことにより、ワークＷの使用状況を表す残数を求めて、作業制御部９１および通知部９２に受け渡す。これにより、作業制御部９１は、ワークＷを補給する必要性の有無を判定することができる。また、通知部９２は、ワークＷを補給する必要が生じる時期を検出し、または予測することができる。
　また、画像処理部９４が求める情報として、第一供給部７１および第二供給部７５のワークＷの正誤に関する情報がある。例えば、画像処理部９４は、画像処理を施すことにより、ワークＷの形状情報、あるいは、複数のワークＷを収容する収容体またはワークＷ自体に付された識別情報を求めて、確認部９３に受け渡す。確認部９３は、予め取得済みのワークＷの形状情報や識別情報と、画像処理部９４から受け取った情報とを比較して、ワークＷの正誤を確認することができる。
　さらに、画像処理部９４が求める情報として、第一配置部７２および第二配置部７６に配置された作業対象物Ｔへの作業の進捗状況に関する情報がある。例えば、画像処理部９４は、画像処理を施すことにより、作業対象物Ｔに載置されまたは取り付けられたワークＷの個数を求めて、作業制御部９１および通知部９２に受け渡す。これにより、作業制御部９１は、作業対象物Ｔに対する作業が終了したか否かを判定することができる。また、通知部９２は、作業対象物Ｔを入れ替える必要が生じる時期を検出し、または予測することができる。
　また、画像処理部９４が求める情報として、第一配置部７２および第二配置部７６に配置された作業対象物Ｔの正誤に関する情報がある。例えば、画像処理部９４は、画像処理を施すことにより、作業対象物Ｔの形状情報、または作業対象物Ｔに付された識別情報を求めて、確認部９３に受け渡す。確認部９３は、予め取得済みの作業対象物Ｔの形状情報や識別情報と、画像処理部９４から受け取った情報とを比較して、作業対象物Ｔの正誤を確認することができる。
　３．ロボットシステム１の動作
　次に、ロボットシステム１の動作について、図５の動作フローを参考にしつつ、図６～図１２に示された実施例を用いて説明する。なお、図６～図１２において、第一スライド機構６１、第二スライド機構６５、および制御装置９は、図示省略されており、ロボット４の多関節アーム４２等の実動作状況も、図示省略されている。ロボットシステム１の動作は、補助的にオペレータによる操作を必要とする。図５において、上下方向に延びる破線の右側にロボットシステム１の動作が示され、破線の左側にオペレータによる操作が示されている。
　図６～図１２において、ワークＷは、便宜的に黒丸で描かれている。ワークＷは、円柱状であるが、回転対称形状ではなく、周方向の向きがあるものとする。ワークＷは、供給トレイＳＴの四つの収容部にそれぞれ収容された形態で補給される。一方、作業対象物Ｔは、六つの収容部をもつトレイであり、ワークＷが向きを揃えられて載置された後、次工程の装置で使用される。
　ロボット４が行う作業は、第一ステージ３１および第二ステージ３５で同じである。すなわち、ロボット４は、ワークＷを第一供給部７１の供給トレイＳＴから採取して、第一配置部７２に配置された作業対象物Ｔの六つの収容部の各々に向きを揃えて載置する移載作業を行う。かつ、ロボット４は、ワークＷを第二供給部７５の供給トレイＳＴから採取して、第二配置部７６に配置された作業対象物Ｔの六つの収容部の各々に向きを揃えて載置する移載作業を行う。また、第一ステージ３１および第二ステージ３５で作業を行う作業対象物Ｔの予定数が、予め設定されている。
　ここで、カメラ４５による撮像および画像処理部９４による画像処理は、ワークＷおよび作業対象物Ｔの形状や個数、位置、状態等を確認するために適宜行われる。したがって、以降では、カメラ４５および画像処理部９４の動作に関する逐次の説明を省略する。また、ロボットシステム１の初期状態において、第一ボックス５１および第二ボックス５５は、生産エリア３の外部に押し出されているものとする（図３に示された状態）。
　図５のステップＳ１で、オペレータは、第一ボックス５１の段取り操作を行う。すなわち、オペレータは、第一ボックス５１の保護カバーを開放して、四つのワークＷが収容された供給トレイＳＴを第一供給部７１に載置する。次に、オペレータは、作業対象物Ｔを第一配置部７２に配置して、保護カバーを閉じる。その次に、オペレータは、操作部６２または入力表示部９９を用いて、第一スライド機構６１の引き込み動作を指令する。ステップＳ１の後、動作フローの実行は、ステップＳ２およびステップＳ１１に分かれる。
　ステップＳ２で、第一スライド機構６１は、指令にしたがって第一ボックス５１を第一ステージ３１に引き込む。これで、第一ステージ３１における作業開始の準備が整う。次のステップＳ３で、作業制御部９１は、ロボット４のハンド４３を第一ステージ３１に移動させ、第一ボックス５１の保護カバーを開放させる。次に、確認部９３が動作して、第一ボックス５１内のワークＷおよび作業対象物Ｔが正しいことを確認する。続いて、作業制御部９１は、ロボット４に移載作業を開始させる。移載作業は、作業中断の必要が生じるまで継続される。換言すると、移載作業は、第一供給部７１のワークＷを補給する必要が生じる時、または第一配置部７２に配置された作業対象物Ｔを入れ替える必要が生じる時まで継続される。
　一方、ステップＳ１１で、オペレータは、第二ボックス５５の段取り操作を行う。すなわち、オペレータは、第二ボックス５５の保護カバー５７を開放して、供給トレイＳＴを第二供給部７５に載置する。次に、オペレータは、作業対象物Ｔを第二配置部７６に配置して、保護カバー５７を閉じる。その次に、オペレータは、操作部６６または入力表示部９９を用いて第二スライド機構６５の引き込み動作を指令する。次のステップＳ１２で、第二スライド機構６５は、指令にしたがって第二ボックス５５を第二ステージ３５に引き込む。これで、第二ステージ３５における作業開始の準備が整う。なお、ステップＳ１１の操作およびステップＳ１２の動作は、ステップＳ２およびステップＳ３の動作と並行して実行することが可能である。
　この時点で、ロボットシステム１は、図６に例示された状況となる。ロボット４は、第一ステージ３１に移動して、ワークＷの移載作業を２回終了している（図６の矢印Ｍ１参照）。第一供給部７１の供給トレイＳＴは、未だ二つのワークＷが収容されており、したがって、さらに２回の移載作業が行われる。一方、第二ステージ３５では、第二ボックス５５が既に引き込まれており、ロボット４が移載作業を行うための状況が整備されている。第一ステージ３１で４回の移載作業が終了すると、作業中断の必要が生じる。したがって、動作フローの実行は、ステップＳ４に進められる。
　ステップＳ４で、作業制御部９１は、作業中断の原因がワークＷを使い尽くしたことによる（前者）か、それとも、作業対象物Ｔに対する六つのワークＷの移載作業が終了したことによる（後者）かを判別して、動作フローを分岐させる。動作フローの実行は、原因が前者である場合にステップＳ６に進められ、原因が後者である場合および原因が両者である場合にステップＳ５に進められる。
　図６の状況からさらに２回の移載作業が行われて合計で４回になると、第一供給部７１の供給トレイＳＴは空となる。一方、第一配置部７２に配置された作業対象物Ｔは、未だ二つの収容部にワークＷが移載されていない。したがって、作業中断の原因は、ワークＷを使い尽くしたことによる（前者）と判別される。次のステップＳ６で、作業制御部９１は、第一スライド機構６１を制御して、第一ボックス５１を生産エリア３の外部に押し出させる（図７の矢印Ｍ２参照）。この時点で、ロボットシステム１は、図７に例示された状況となる。ステップＳ６の後、動作フローの実行は、ステップＳ７およびステップＳ１３に分かれる。
　次のステップＳ１３で、作業制御部９１は、ロボット４を第二ステージ３５に移動させて生産を継続させる。詳述すると、作業制御部９１は、ロボット４のハンド４３を第二ステージ３５に移動させ、第二ボックス５５の保護カバー５７を開放させる。次に、確認部９３が動作して、第二ボックス５５内のワークＷおよび作業対象物Ｔが正しいことを確認する。なお、確認部９３は、新しい供給トレイＳＴおよび新しい作業対象物Ｔを対象として逐次動作する（以降では、逐次の説明を省略する）。確認部９３による確認に続いて、作業制御部９１は、ロボット４に移載作業を開始させる。移載作業は、作業中断の必要が生じるまで継続される。
　一方、ステップＳ７で、オペレータは、押し出された第一ボックス５１の段取り操作を行う。すなわち、オペレータは、第一ボックス５１の第一供給部７１から空の供給トレイＳＴを取り出し、新しい供給トレイＳＴを載置する。なお、オペレータは、第一配置部７２の移載作業が途中の作業対象物Ｔには触れない。この時点で、ロボットシステム１は、図８に例示された状況となる。ロボット４は、第二ステージ３５に移動して、ワークＷの移載作業を２回終了している（図８の矢印Ｍ３参照）。第二供給部７５の供給トレイＳＴは、未だ二つのワークＷが収容されており、したがって、さらに２回の移載作業が行われる。
　ステップＳ７の続きで、オペレータは、第一ボックス５１の保護カバーを閉じ、操作部６２または入力表示部９９を用いて第一スライド機構６１の引き込み動作を指令する。次のステップＳ８で、第一スライド機構６１は、指令にしたがって第一ボックス５１を第一ステージ３１に引き込む（図８の矢印Ｍ４参照）。これにより、第一ステージ３１において、ロボット４が再来して移載作業を行うための状況が整備される。なお、ステップＳ７の操作およびステップＳ８の動作は、ステップＳ１３の動作と並行して実施することが可能である。
　第二ステージ３５で４回の移載作業が終了すると、作業中断の必要が生じる。したがって、動作フローの実行は、ステップＳ１４に進められる。ステップＳ１４で、作業制御部９１は、作業中断の原因がワークＷを使い尽くしたことによる（前者）か、それとも、作業対象物Ｔに対する六つのワークＷの移載作業が終了したことによる（後者）かを判別して、動作フローを分岐させる。動作フローの実行は、原因が前者である場合にステップＳ１６に進められ、原因が後者である場合と原因が両者である場合にステップＳ１５に進められる。
　図８の状況からさらに２回の移載作業が行われて合計で４回になると、第二供給部７５の供給トレイＳＴが空となり、作業中断の原因が前者と判別される。したがって、ステップＳ１６で、作業制御部９１は、第二スライド機構６５を制御して、第二ボックス５５を生産エリア３の外部に押し出させる（図９の矢印Ｍ５参照）。この時点で、ロボットシステム１は、図９に例示された状況となる。ステップＳ６の後、動作フローの実行は、ステップＳ３およびステップＳ１１に分かれつつ戻される。
　２回目のステップＳ３で、作業制御部９１は、ロボット４を再び第一ステージ３１に移動させて生産を継続させる。一方、２回目のステップＳ１１で、オペレータは、押し出された第二ボックス５５の段取り操作を行う。すなわち、オペレータは、第二供給部７５から空の供給トレイＳＴを取り出し、新しい供給トレイＳＴを載置する。なお、オペレータは、第二配置部７６の移載作業が途中の作業対象物Ｔには触れない。
　この時点で、ロボットシステム１は、図１０に例示された状況となる。ロボット４は、第一ステージ３１に移動して、ワークＷの移載作業を２回行う（図１０の矢印Ｍ６参照）。これにより、作業対象物Ｔの六つの収容部に対する移載作業が終了する。一方、第一供給部７１の供給トレイＳＴは、未だ二つのワークＷが収容されている。ステップＳ１１の続きで、オペレータは、第二スライド機構６５の引き込み動作を指令する。２回目のステップＳ１２で、第二スライド機構６５は、指令にしたがって第二ボックス５５を第二ステージ３５に引き込む（図１０の矢印Ｍ７参照）。これにより、第二ステージ３５において、ロボット４が再来して移載作業を行うための状況が整備される。
　２回目のステップＳ３で、作業対象物Ｔの六つの収容部に対する移載作業が終了して作業中断となる。したがって、２回目のステップＳ４で、作業制御部９１は、作業中断の原因が移載作業の終了であると判別して、動作フローをステップＳ５に進める。ステップＳ５で、作業制御部９１は、移載作業が終了した作業対象物Ｔの個数が予定数に到達して、移載作業を終了することができるか否かを判定する。否の場合、動作フローの実行は、ステップＳ６における第一ボックス５１の押し出し（図１１の矢印Ｍ８参照）から、ステップＳ７およびステップＳ１３に進められる。
　この時点で、ロボットシステム１は、図１１に例示された状況となる。２回目のステップＳ１３で、作業制御部９１は、ロボット４を再び第二ステージ３５に移動させ、移載作業を開始させる（図１２の矢印Ｍ９参照）。一方、２回目のステップＳ７で、オペレータは、押し出された第一ボックス５１の段取り操作を行う。すなわち、オペレータは、第一ボックス５１の第一配置部７２から移載作業が終了した作業対象物Ｔを取り出し、新しい作業対象物Ｔを配置する。なお、オペレータは、第一供給部７１の使いかけの供給トレイＳＴには触れない。
　この時点で、ロボットシステム１は、図１２に例示された状況となる。ステップＳ７の続きで、オペレータは、第一スライド機構６１の引き込み動作を指令する。次のステップＳ８で、第一スライド機構６１は、指令にしたがって第一ボックス５１を第一ステージ３１に引き込む（図１２の矢印Ｍ１０参照）。以降、第一ステージ３１および第二ステージ３５において交互に、ロボット４による移載作業とオペレータによる段取り操作とが繰り返される。したがって、ロボット４の一時的な停止状態は、ほとんど発生しない。
　なお、ステップＳ５で、移載作業が終了した作業対象物Ｔの個数が予定数に到達している場合、第一ステージ３１での移載作業は終了となる。この場合、動作フローの実行は、ステップＳ１３に進められ、以降では第二ステージ３５に関する動作のみが実行される。具体的には、ステップＳ１１からステップＳ１６までが実行される。また、第二ステージ３５において移載作業を終了することができるか否かは、ステップＳ１５で判定される。仮に、第二ステージ３５での移載作業が先に終了した場合、以降では第一ステージ３１に関する動作のみが実行される。具体的には、ステップＳ３からステップＳ８までが実行される。
　さらに、図５には示されていないが、作業制御部９１は、第一ステージ３１および第二ステージ３５の両方で移載作業を終了することができるか否かを判定することができる。この判定は、ステップＳ５およびステップＳ１５の少なくとも一方の後で行われる。両方で移載作業を終了することができる場合に、図５の動作フローは終了となる。
　実施形態のロボットシステム１では、ロボット４が第一ステージ３１に移動して作業を行っている時に、第一供給部７１のワークＷを補給する必要が生じた場合、または第一配置部７２に配置された作業対象物Ｔを入れ替える必要が生じた場合に、ロボット４を第二ステージ３５に移動させて作業を継続させる。これによれば、ロボット４が第二ステージ３５に移動して作業を継続している間に、第一ステージ３１でワークＷの補給、または作業対象物Ｔの入れ替えを行い、ロボット４が再来して作業を行うための状況を整備することができる。さらに、この状況整備は、第一ステージ３１および第二ステージ３５で交互に繰り返して行うことができる。したがって、ロボット４の一時的な停止状態を削減して、作業効率の低下を抑制することができる。
　４．実施形態の応用および変形
　なお、第一供給部７１および第一配置部７２は、別々のボックス内に設定され、二つのボックスは、別々のスライド機構によって生産エリア３の内部と外部の間を独立して移動してもよい。また、第一ボックス５１が省略され、第一供給部７１および第一配置部７２が剥き出しの状態で移動してもよい。さらに、生産エリア３の外部におけるワークＷの補給操作や作業対象物Ｔの入れ替え操作は、オペレータによる操作でなく、入れ替え装置やコンベア装置などにより自動で行うことが可能である。また、実施形態のロボットシステム１は、２台のロボット４と、三つ以上のステージ（ロボット４の台数よりも多数のステージ）と、を備える構成に拡張することが可能である。
　また、供給トレイＳＴが第一供給部７１に固定されており、オペレータは、四つのワークＷを供給トレイＳＴの各収容部にセットする補給操作を行ってもよい。さらに、四つの収容部をもつ供給トレイＳＴに代えて、多数のワークＷを収容する大型の供給箱を用いることができる。この場合、ワークＷを補給する回数が相対的に減少して、作業対象物Ｔを入れ替える回数が相対的に多くなる。
　また、通知部９２および確認部９３は、省略することが可能である。加えて、画像処理部９４は、実施形態で説明した４種類の情報の全てを求める必要はなく、また、４種類以外の情報を求めてもよい。４種類以外の情報として、例えば、ロボット４による作業の良否を判定する検査情報を例示することができる。
　さらに、移載作業が先に終了した第一ステージ３１において、第二作業対象物に対して第二ワークを使用する別の作業を開始するようにしてもよい。つまり、ロボット４は、第二ステージ３５における作業対象物ＴへのワークＷの移載作業と、第一ステージ３１における第二作業対象物に対して第二ワークを使用する別の作業とを、交互に行うことができる。この場合、図５のステップＳ５で、作業制御部９１は、第一ステージ３１で作業対象物Ｔの個数が予定数に到達していると、動作フローの実行をステップＳ６経由でステップＳ１３およびステップＳ７に進める。そして、ステップＳ７で、オペレータは、第一供給部７１から供給トレイＳＴを取り出して第二ワークを補給するとともに、第一配置部７２から作業対象物Ｔを取り出して第二作業対象物を配置する。その他にも、実施形態は、様々な応用や変形が可能である。
　１：ロボットシステム　　２：エリア区画部　　３：生産エリア　　３１：第一ステージ　　３５：第二ステージ　　４：ロボット　　４５：カメラ　　５１：第一ボックス　　５５：第二ボックス　　５６：ボックス本体　　５７：保護カバー　　６１：第一スライド機構　　６５：第二スライド機構　　７１：第一供給部　　７２：第一配置部　　７５：第二供給部　　７６：第二配置部　　９：制御装置　　９１：作業制御部　　９２：通知部　　９３：確認部　　９４：画像処理部　　Ｗ：ワーク　　Ｔ：作業対象物　　ＳＴ：供給トレイ

Claims (14)

  1. 　ワークを供給する供給部、および作業対象物を配置する配置部をそれぞれ有する複数のステージと、
    　前記複数のステージの間を移動可能であり、前記作業対象物に対して前記ワークを使用する作業を行うロボットと、
    　前記ロボットが第一のステージに移動して前記作業を行っている時に、前記供給部の前記ワークを補給する必要が生じた場合、または前記配置部に配置された前記作業対象物を入れ替える必要が生じた場合に、前記ロボットを第二のステージに移動させて前記作業を継続させる作業制御部と、
    　を備えるロボットシステム。
  2. 　前記作業制御部は、前記第一のステージにおいて前記ロボットが前記供給部の前記ワークを使い尽くした場合、または前記ロボットが前記作業対象物に対する前記作業を終了した場合に、前記ロボットを前記第二のステージに移動させる、請求項１に記載のロボットシステム。
  3. 　前記複数のステージの各々の前記供給部および前記配置部を一括してまたは個別に、前記複数のステージを包含する生産エリアの内部と外部の間で出し入れする複数のスライド機構を備える、請求項１または２に記載のロボットシステム。
  4. 　前記作業制御部は、前記ワークを補給する必要が生じた前記供給部を前記生産エリアの前記内部から前記外部に押し出すように前記スライド機構を制御する、請求項３に記載のロボットシステム。
  5. 　前記スライド機構は、前記生産エリアの前記外部において前記ワークが補給された前記供給部を前記生産エリアの前記内部に引き込む、請求項３または４に記載のロボットシステム。
  6. 　前記作業制御部は、前記作業対象物を入れ替える必要が生じた前記配置部を前記生産エリアの前記内部から前記外部に押し出すように前記スライド機構を制御する、請求項３～５のいずれか一項に記載のロボットシステム。
  7. 　前記スライド機構は、前記生産エリアの前記外部において前記作業対象物の入れ替えが済んだ前記配置部を前記生産エリアの前記内部に引き込む、請求項３～６のいずれか一項に記載のロボットシステム。
  8. 　前記生産エリアの前記内部において、オペレータによる前記ワークの補給操作、および前記オペレータによる前記作業対象物の入れ替え操作が禁止され、
    　前記生産エリアの前記外部において、前記オペレータによる前記ワークの前記補給操作、および前記オペレータによる前記作業対象物の前記入れ替え操作が許容される、
    　請求項３～７のいずれか一項に記載のロボットシステム。
  9. 　前記ワークを補給する必要が生じる時期、および前記作業対象物を入れ替える必要が生じる時期の少なくとも一方を検出して、または予測してオペレータに通知する通知部を備える、請求項１～８のいずれか一項に記載のロボットシステム。
  10. 　前記供給部が供給する前記ワークの正誤、および前記配置部に配置された前記作業対象物の正誤の少なくとも一方を確認する確認部を備える、請求項１～９のいずれか一項に記載のロボットシステム。
  11. 　前記ロボットまたは前記ステージは、前記ワークおよび前記作業対象物の少なくとも一方を撮像して画像データを取得するカメラを有し、
    　前記ロボットシステムは、前記画像データに画像処理を施すことにより、前記供給部の前記ワークの使用状況に関する情報、前記供給部の前記ワークの正誤に関する情報、前記配置部に配置された前記作業対象物への前記作業の進捗状況に関する情報、および前記配置部に配置された前記作業対象物の正誤に関する情報、のうち少なくとも一情報を求める画像処理部を備える、
    　請求項１～１０のいずれか一項に記載のロボットシステム。
  12. 　前記供給部は、前記ワークを覆うとともに、前記ロボットおよびオペレータによって開閉操作される保護カバーを有する、請求項１～１１のいずれか一項に記載のロボットシステム。
  13. 　前記配置部は、前記作業対象物を覆うとともに、前記ロボットおよびオペレータによって開閉操作される保護カバーを有する、請求項１～１２のいずれか一項に記載のロボットシステム。
  14. 　前記作業対象物は、複数の収容部をもつトレイであり、
    　前記ロボットが行う前記作業は、前記ワークを前記供給部から採取して前記トレイの前記収容部の各々に載置する移載作業である、
    　請求項１～１３のいずれか一項に記載のロボットシステム。
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