WO2022259387A1 - 生産システム - Google Patents

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WO2022259387A1
WO2022259387A1 PCT/JP2021/021803 JP2021021803W WO2022259387A1 WO 2022259387 A1 WO2022259387 A1 WO 2022259387A1 JP 2021021803 W JP2021021803 W JP 2021021803W WO 2022259387 A1 WO2022259387 A1 WO 2022259387A1
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robot
article
velocity vector
moving
end effector
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PCT/JP2021/021803
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English (en)
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航 宮▲崎▼
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ファナック株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/0093—Programme-controlled manipulators co-operating with conveyor means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16—Programme controls
    • B25J9/1694—Programme controls characterised by use of sensors other than normal servo-feedback from position, speed or acceleration sensors, perception control, multi-sensor controlled systems, sensor fusion
    • B25J9/1697—Vision controlled systems
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/418—Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS], computer integrated manufacturing [CIM]
    • G05B19/41815—Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS], computer integrated manufacturing [CIM] characterised by the cooperation between machine tools, manipulators and conveyor or other workpiece supply system, workcell
    • G05B19/4182—Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS], computer integrated manufacturing [CIM] characterised by the cooperation between machine tools, manipulators and conveyor or other workpiece supply system, workcell manipulators and conveyor only
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/39—Robotics, robotics to robotics hand
    • G05B2219/39102—Manipulator cooperating with conveyor

Definitions

  • the present invention relates to production systems.
  • a production system in which a robot works on an article being transported by a transport device.
  • This production system includes a transport device that transports an article, a robot that operates on the article transported by the transport device, and a moving device that moves the robot.
  • it is important to maintain a positional relationship that allows robots to work properly on articles.
  • the traveling axis of the robot with the traveling shaft is set to the above-mentioned line.
  • the running speed is divided into units of time, the average speed per unit time is calculated, and control is performed to follow the average speed per unit time.
  • a follow-up control system for a robot with a traveling axis is known, which is characterized in that the robot deviation in the axial direction is corrected by controlling the joint axis of the robot body (see, for example, Patent Document 1).
  • a conveying device that conveys an article, a movable platform, a work unit that is fixed to the movable platform and performs work on the article that is conveyed by the conveying device, and is fixed to the movable platform, a visual sensor that sequentially acquires visual information of the article conveyed by the conveying device or a mark formed on the conveying device; a detection unit that sequentially detects at least a position; a calculation unit that calculates a transport speed of the transport device based on the position of the article or the mark that is sequentially detected by the detection unit;
  • a work system including a drive control unit for driving is known (see Patent Document 2, for example).
  • it comprises a work transport means for transporting a work, a robot for performing a predetermined operation on the work transported by the work transport means, and a robot movement driving means for moving the robot along the work transport path.
  • work position detecting means for detecting the position of the work conveyed by the work conveying means in the conveying direction, and the position of the robot driven to move in the work conveying direction by the robot movement driving means are detected.
  • Coordination control means for coordinating control by the robot control means and control by the synchronous control means by using the position of the workpiece detected and the position of the robot detected by the robot position detection means. is known (see, for example, Patent Document 3).
  • the speed of the conveying device is calculated using a device such as an encoder, and the article is moved. If the robot follows the article by moving the robot with the moving device at the same speed as the conveying speed of the conveying device that conveys the article, it is possible to maintain a positional relationship that allows the robot to work properly on the article. can.
  • the moving direction of the article transported by the transport device and the moving direction of the robot moving by the moving device may differ.
  • the direction of movement of the article and/or the direction of movement of the robot deviates from the ideal direction, resulting in an error between the robot and the article. may change relative distances.
  • the moving direction of an article conveyed by a conveying device may be curved rather than straight, or the article may be conveyed in a direction inclined with respect to a horizontal plane.
  • control using only the value of the conveying speed of the article by the conveying device measured by the encoder is not possible.
  • the robot cannot follow the article. Therefore, even if the moving direction of the article conveyed by the conveying device and the moving direction of the robot moving by the moving device are different, the positional relationship that allows the robot to properly work on the article can be maintained. System development is desired.
  • a production system including a conveying device that conveys an article, a robot that performs work on the article conveyed by the conveying device, and a moving device that moves the robot includes: A sensor that acquires position information of an article being conveyed, a calculation unit that calculates a velocity vector of an article being conveyed by the conveying device based on the position information acquired by the sensor, and a moving direction of the article being conveyed by the conveying device.
  • the sum of the velocity vector of the robot moving by the moving device and the velocity vector of the position of the end effector of the robot matches the velocity vector of the article transported by the transporting device and a controller for controlling a velocity vector of the robot moved by the moving device and a velocity vector of the position of the end effector of the robot.
  • the robot can appropriately work on the article.
  • a production system that can maintain relationships can be realized.
  • FIG. 1 is a perspective view illustrating a production system in one embodiment of the present disclosure
  • FIG. FIG. 5 is a diagram showing the relationship between a velocity vector of an article transported by a transport device, a velocity vector of a robot, and a velocity vector of a position of an end effector of the robot in the production system according to one embodiment of the present disclosure
  • 4 is a flow chart showing the operation flow of the production system in one embodiment of the present disclosure
  • velocity is a vector quantity representing the amount of variation of an object per unit time and its direction.
  • speed is expressed as “velocity vector” in order to clarify that it is a vector quantity.
  • speed is a scalar quantity representing the magnitude of speed.
  • FIG. 1 is a perspective view illustrating a production system in one embodiment of the present disclosure.
  • the production system 1 includes a transport device 11 that transports an article 41 , a robot 12 that works on the article 41 transported by the transport device 11 , and a moving device 13 that moves the robot 12 .
  • a production system 1 in which a robot 12 assembles a part 42 onto an article 41 conveyed by a conveying device 11 will be described.
  • a reference coordinate system (world coordinate system) is set in which the position and orientation of the robot 12 are immovable with respect to changes.
  • the reference coordinate system has X-, Y-, and Z-axes that are orthogonal to each other as coordinate axes.
  • the W axis is set as a coordinate axis around the X axis.
  • a P-axis is set as a coordinate axis around the Y-axis.
  • An R-axis is set as a coordinate axis around the Z-axis.
  • a tool coordinate system having an origin set at an arbitrary position of the end effector (work tool) 31 of the robot 12 is set.
  • the tool coordinate system changes position and orientation along with the end effector 31 .
  • the origin of the tool coordinate system is set at the tool tip point of the end effector 31 .
  • the position of the end effector 31 of the robot 12 corresponds to the position of the tip point of the tool in the reference coordinate system (the position of the origin of the tool coordinate system).
  • the orientation of the end effector 31 of the robot 12 corresponds to the orientation of the tool coordinate system with respect to the reference coordinate system.
  • the transport device 11 that transports the article 41 .
  • the conveying direction (moving direction) of the article 41 by the conveying device 11 is an arbitrary direction of the X-axis direction and the Y-axis direction on the horizontal plane, and an arbitrary direction of the Y-axis direction perpendicular to the horizontal plane.
  • an AGV Automated Guided Vehicle
  • the transport device 11 may move in any direction of the X-axis direction and/or the Y-axis direction on the horizontal plane.
  • the AGV as the transport device 11 may move on a slope having an arbitrary inclination angle with respect to the horizontal plane, and in this case, the moving direction of the AGV is the X-axis direction, the Y-axis direction and/or the Z-axis direction. is the direction.
  • the conveying device 11 is not limited to the AGV shown here, and may be, for example, a belt conveyor, a conveying device with a traveling shaft that travels on a guide rail, a magnetic levitation conveying device, or an electromagnetic levitation conveying device. can be adopted.
  • any type of moving device can be adopted as the moving device 13 that moves (the main body of) the robot 12 .
  • the moving device 13 reciprocates the robot 12 in one direction on a horizontal plane.
  • the moving device 13 reciprocates the main body of the robot 12 in the plus (+) and minus (-) directions of the X-axis direction.
  • the moving device 13 is a moving device with a travel shaft in which a support table that supports the robot 12 travels on a guide rail using a motor (not shown) as a drive source.
  • the moving device 13 is not limited to this form, and any moving device that reciprocates the robot 12 in one direction on a horizontal plane can be adopted.
  • a belt conveyor, an AGV, a magnetic levitation transport device, an electromagnetic levitation transport device, or the like can be employed.
  • the robot 12 performs arbitrary work on the article 41 being transported by the transport device 11.
  • the end effector 31 attached to the robot 12 is any work tool suitable for the work performed by the robot 12 .
  • the end effector 31 is a hand that grips and releases the component 42 .
  • the hand is, for example, a suction hand that grips the surface of the component 42 by suction.
  • the end effector 31 attached to the robot 12 is not limited to this form, and a work tool for performing welding is adopted in a production system that performs welding work, and a paint is applied to the surface of an article in a production system that performs painting work. Working tools are employed.
  • the robot 12 fits the fitting portions 42A and 42B of the part 42 gripped by the hand, which is the end effector 31, with the fitting portions 42A and 42B of the article 41, respectively, thereby turning the part 42 into an article.
  • article 41 is a car body
  • part 42 is a car door or tire.
  • the production system 1 includes a sensor 21, a calculation unit 22, and a control unit 23. And prepare.
  • the sensor 21 acquires position information of the article 41 conveyed by the conveying device 11 .
  • the sensor 21 may be any sensor that can acquire the positional relationship between the article 41 and the robot 12 .
  • the sensor 21 is arranged on the body of the robot 12 at a position where it can sense the article 41 .
  • the sensor 21 may be placed above the robot 12 and the item 41 (eg, on the ceiling of the room in which the production system 1 is housed) so that both the robot 12 and the item 41 can be sensed.
  • Examples of methods for acquiring the position information of the article 41 by the sensor 21 include a stereo camera method and a pulse radar method.
  • the stereo camera type sensor 21 has two two-dimensional cameras that take two-dimensional images, and the position information of the article 41 is obtained by image processing based on the parallax between the two images taken by the two two-dimensional cameras. and an arithmetic processing unit that acquires the As an example of a two-dimensional camera, any camera having an imaging device such as a CCD (Charge-Coupled Device) sensor or a CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor) sensor can be employed. Further, the sensor 21 includes a projector that projects pattern light such as a striped pattern toward the article 41, captures an image of the projected pattern on the article 41 with a two-dimensional camera, and obtains positional information of the article 41 based on the imaged result. may be obtained.
  • a projector that projects pattern light such as a striped pattern toward the article 41, captures an image of the projected pattern on the article 41 with a two-dimensional camera, and obtains positional information of the article 41 based on the imaged result. may
  • the pulse radar type sensor 21 includes a transmitter that transmits radio waves, a receiver that receives reflected waves from the article 41, and an article based on the relationship between the radio waves transmitted by the transmitter and the reflected waves received by the receiver. and an arithmetic processing unit for acquiring 41 position information.
  • the transport device 11 When the transport device 11 is configured by a transport device (for example, an AGV) having a support table that moves together with the article 41, the position information of the article 41 is one-to-one with the position information of the support table of the transport device 11. handle. Therefore, in this case, the sensor 21 may acquire the positional information of the support stand of the transport device 11 and acquire the positional information of the article 41 based on the positional information of the support stand.
  • a transport device for example, an AGV
  • the position information of the article 41 transported by the transport device 11 is periodically acquired by the sensor 21 (for example, at intervals of several hundred milliseconds) and sent to the calculation unit 22 .
  • the calculation unit 22 calculates the velocity vector of the article 41 conveyed by the conveying device 11 based on the position information periodically acquired by the sensor 21 .
  • the velocity vector of the article 41 includes the "speed” representing the amount of variation of the article 41 per unit time and the "moving direction" of the article 41 moving at that speed.
  • the calculation unit 22 is composed of an arithmetic processing unit (processor). Examples of arithmetic processing units include ICs, LSIs, CPUs, MPUs, and DSPs.
  • the calculation unit 22 configured by an arithmetic processing unit is, for example, a functional module realized by a computer program executed on a processor.
  • the function of the calculation unit 22 can be realized by operating the arithmetic processing unit according to this computer program.
  • a computer program for executing the processing of the calculation unit 22 may be provided in a form recorded in a computer-readable recording medium such as a semiconductor memory, a magnetic recording medium, or an optical recording medium.
  • the calculator 22 may be realized as a personal computer having a semiconductor integrated circuit in which a computer program for realizing the function is written.
  • the production system 1 is provided with a first control device 14 and a second control device 15 .
  • the second control device 15 has a function of controlling the operation of the conveying device 11 . That is, the second control device 15 controls the velocity vector related to the conveying device 11 according to a predetermined operation program. Since the velocity vector includes the "speed” representing the amount of variation per unit time of the object and the "moving direction" of the object moving at that speed, the control of the velocity vector requires the "speed "control” and "direction control” are included. For example, when the transport device 11 is composed of an AGV, a magnetic levitation transport device, or an electromagnetic levitation transport device, the second control device 15 controls the speed and direction of movement of the article 41 by the transport device 11. Control.
  • the conveying device 11 When the conveying device 11 is composed of a belt conveyer or a conveying device with a traveling shaft that travels on a travel guide rail, the direction in which the article 41 is moved by the conveying device 11 is determined in advance. Device 15 controls the speed at which article 41 is conveyed by conveying device 11 .
  • the first control device 14 has a function of controlling work by the robot 12 and a function of controlling the movement of the moving device 13 .
  • the first control device 14 in addition to a control unit (not shown) for controlling the operation of the end effector 31 necessary for the work on the article 41, the movement of the robot 12 by the movement device 13 and the movement of the robot 12
  • a controller 23 is also provided for controlling the movement of the position of the end effector 31 .
  • the controller 23 controls the velocity vector of (the main body of) the robot 12 and the velocity vector of the position of the end effector 31 of the robot 12 according to the velocity vector of the article 41 calculated by the calculator 22 .
  • the controller 23 determines that the sum of the velocity vector of the robot 12 moved by the moving device 13 and the velocity vector of the position of the end effector 31 of the robot 12 matches the velocity vector of the article 41 transported by the transport device 11.
  • the velocity vector of the moving robot 12 and the velocity vector of the position of the end effector 31 of the robot 12 are controlled by the moving device 13 so as to do so. Since the velocity vector includes the "speed” representing the amount of variation per unit time of the object and the "moving direction" of the object moving at that speed, the control of the velocity vector requires the "speed "control” and "direction control" are included. Details of control processing for movement by the control unit 23 and movement of the position of the end effector 31 of the robot 12 will be described later.
  • Arithmetic processing units are provided in the first control device 14 and the second control device 15 .
  • arithmetic processing units include ICs, LSIs, CPUs, MPUs, and DSPs.
  • the control unit 23 configured by an arithmetic processing unit in the first control unit 14 is, for example, a functional module implemented by a computer program executed on a processor.
  • the functions of the control unit 23 can be realized by operating the arithmetic processing unit according to this computer program.
  • a computer program for executing the processing of the control unit 23 may be provided in a form recorded in a computer-readable recording medium such as a semiconductor memory, a magnetic recording medium, or an optical recording medium.
  • the controller 23 may be realized as a semiconductor integrated circuit in which a computer program for realizing the function is written.
  • the first control device 14 and the second control device 15 may be configured as an integrated control device, and furthermore, the calculation unit 22 may be included in the integrated control device. Also, the calculation unit 22 may be included in the first control device 14 or the second control device 15 .
  • FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the velocity vector of the article transported by the transport device, the velocity vector of the robot, and the velocity vector of the position of the end effector of the robot in the production system according to one embodiment of the present disclosure.
  • the velocity vector of the article 41 calculated by the calculator 22 is indicated by reference numeral 100 .
  • a velocity vector of (the main body of) the robot 12 controlled by the control unit 23 is indicated by reference numeral 200
  • a velocity vector of the position of the end effector 31 of the robot 12 controlled by the control unit 23 is indicated by reference numeral 300 .
  • the main body of the robot 12 reciprocates in the plus (+) and minus (-) directions of the X-axis by the operation of the moving device 13.
  • the movement direction of the article 41 conveyed by the conveying device 11 is not straight but curved, or the article 41 is conveyed in a direction inclined with respect to the horizontal plane.
  • the conveying device 11 and/or moving device 13 may deviate from the original direction due to various factors such as motion accuracy and vibration of moving device 13, and robot 12 ( ) and the article 41 may vary.
  • the control unit 23 calculates the speed vector 200 of the robot 12 and the speed vector 300 of the end effector 31 of the robot 12 according to the speed vector 100 of the article 41 calculated by the calculation unit 22. Control. More specifically, when the moving direction of the article 41 conveyed by the conveying device 11 is different from the moving direction of (the body of) the robot 12 moved by the moving device 13, the control unit 23 controls the movement of the robot 12 moved by the moving device 13.
  • the robot 12 moved by the moving device 13 such that the sum of the velocity vector 200 of (the body of) and the velocity vector 300 of the position of the end effector 31 of the robot 12 matches the velocity vector of the article 41 conveyed by the conveying device 11. It controls the velocity vector of (the body of) and the velocity vector of the position of the end effector 31 of the robot 12 .
  • the robot 12 can appropriately move the article. A positional relationship in which work can be performed can be maintained.
  • the velocity vector of the robot 12 controlled by the control unit 23 is ideal. should have only an X-direction component.
  • the main body of the robot 12 controlled by the control unit 23 slightly fluctuates in the Y-axis direction and/or the Z-axis direction due to the influence of motion accuracy and vibration of the moving device 13 .
  • the position information of the article 41 acquired by the sensor 21 indicates the position of the article 41 with respect to the main body of the robot 12.
  • the position information of the article 41 calculated by the calculation unit 22 based on the position information of the article 41 is
  • the velocity vector also includes a Y-axis component and/or a Z-axis component resulting from the motion accuracy and vibration of the moving device 13 . Therefore, the control unit 23 controls the speed vector 200 of the robot 12 and the speed vector 300 of the end effector 31 of the robot 12 according to the speed vector 100 of the article 41 calculated by the calculation unit 22, thereby It is also possible to cope with fluctuations in the Y-axis direction and/or the Z-axis direction of the body of the robot 12 due to the influence of motion accuracy and vibration.
  • the velocity vector of the article 41 conveyed by the conveying device 11 can also be grasped from the design data and control data of the production system 1. However, due to various factors such as the operational accuracy and vibration of the conveying device 11 and/or the moving device 13 as described above, the "actual" velocity vector of the article 41 is determined from the design of the production system 1. It is likely that the "ideal" velocity vector of the article 41 has deviated.
  • the robot 12 is moved according to the velocity vector of the article 41 calculated based on the positional information of the article 41 obtained by the sensor 21, i.e., according to the "actual" velocity vector of the article 41.
  • the robot 12 can control the article 41 in comparison with the control based on the velocity vector of the article 41 grasped from the design data and control data of the production system 1. It is possible to more accurately and reliably maintain a positional relationship that allows appropriate work to be performed.
  • FIG. 3 is a flow chart showing the operation flow of the production system in one embodiment of the present disclosure.
  • a production system 1 in which a robot 12 assembles a part 42 onto an article 41 conveyed by a conveying device 11 will be described.
  • the robot work area in which the robot 12 can work on the article 41 conveyed by the conveying apparatus 11 includes the conveyable range of the article 41 by the conveying apparatus 11, the movable range of the arm of the robot 12, and the robot 12 by the moving apparatus 13. It is defined by the movable range of twelve bodies.
  • a production system 1 in which a plurality of articles 41 are successively transferred into a robot work area by a conveying device 11, when one article 41 enters the robot work area, the robot 12 follows and follows the article 41.
  • the work of the robot 12 is started, and the work of the robot 12 for the one item 41 is completed before the item 41 leaves the robot work area.
  • the control unit 23 controls the moving device 13 so that the main body of the robot 12 waits at the work start position until the article 41 enters the robot work area.
  • the sensor 21 acquires the position information of the article 41 conveyed by the conveying device 11 in step S102.
  • step S103 the calculation unit 22 calculates the velocity vector of the article 41 conveyed by the conveying device 11 based on the position information acquired by the sensor 21, and sends it to the control unit 23 in the first control device 14. Send out.
  • step S104 the control unit 23 determines that the sum of the velocity vector of the robot 12 moved by the moving device 13 and the velocity vector of the position of the end effector 31 of the robot 12 matches the velocity vector of the article 41 transported by the transport device 11.
  • the velocity vector of the moving robot 12 and the velocity vector of the position of the end effector 31 of the robot 12 are controlled by the moving device 13 so as to do so.
  • step S104 the first control device 14 determines whether or not the work of the robot 12 on the article 41 has been completed.
  • step S104 determines in step S104 that the work of assembling the robot 12 to the article 41 has not been completed, the process returns to step S102.
  • the processing of steps S102 to S105 is repeatedly executed at a predetermined cycle (for example, a cycle of several hundred milliseconds). While the processes of steps S102 to S105 are repeatedly executed, the first control device 14 controls the robot 12 to perform the work of assembling the part 42 to the article 41 concerned.
  • a two-dimensional camera for assembly work is provided near the end effector 31 .
  • a two-dimensional camera captures an image of the article 41 at high intervals (for example, several milliseconds), and pattern matching processing based on the captured image is used to control the movement of the end effector 31 with respect to the article 41 with high precision. perform the work necessary to assemble the part 42.
  • step S104 If the first control device 14 determines in step S104 that the work of assembling the robot 12 to the article 41 has not been completed, the process for the article 41 ends. Thereafter, the control unit 23 performs control to move the main body of the robot 12 to the work start position and control to wait the main body of the robot 12 at the work start position until a new article 41 enters the robot work area (step S101). .
  • the controller 23 controls the velocity vector of the robot 12 moved by the moving device 13 and the velocity vector of the position of the end effector 31 of the robot 12, the moving direction of the main body of the robot 12 by the moving device 13, that is, the X-axis direction
  • the velocity vector component of is created by appropriately sharing the velocity vector of the robot 12 and the velocity vector of the position of the end effector 31 of the robot 12 . That is, the moving direction of the main body of the robot 12 by the moving device 13, that is, the velocity vector component in the X-axis direction is equally divided between the velocity vector of the robot 12 and the velocity vector of the position of the end effector 31 of the robot 12.
  • the velocity vector of the robot 12 and the velocity vector of the position of the end effector 31 of the robot 12 may be shared at an arbitrary ratio. Some examples of sharing the velocity vector of the robot 12 and the velocity vector of the position of the end effector 31 of the robot 12 will be listed.
  • control unit 23 determines that the moving distance of (the main body of) the robot 12 moved by the moving device 13 is set to Control is performed so that the movement distance of the position of the end effector 31 is greater than that.
  • control unit 23 determines that the speed of the velocity vector of the robot 12 moving by the moving device 13 is: Control is performed so that the speed of the position of the end effector 31 of the robot 12 is greater than the speed of the speed vector.
  • the moving device 13 moves the body of the robot 12 in the X-axis direction as much as possible, and moves the end effector 31 of the robot 12 in the X-axis direction as little as possible.
  • the arm of the robot 12 reaches the dead limit and exceeds the movable range of the arm of the robot 12 .
  • the work of the robot 12 can be performed with higher accuracy.
  • the main body of the robot 12 is quickly moved in the X-axis direction by a moving device 13 to reduce the influence on the original work of the robot 12. ⁇ can be done.
  • the control unit 23 controls the speed of the position of the end effector 31 of the robot 12 in the velocity vector to be greater than the speed in the velocity vector of the robot 12 that is moved by the moving device 13. .
  • the moving device 13 is slower in acceleration than the end effector 31 of the robot 12 , and therefore has poor followability to the article 41 conveyed by the conveying device 11 . Therefore, in the third embodiment, the moving speed of the end effector 31 of the robot 12 is prioritized over the moving speed of the robot 12 moved by the moving device 13 in order to quickly follow the article 41 transported by the transporting device 11. .
  • the article 41 conveyed by the conveying device 11 approaches the end of the robot work area, or the movement device 13 approaches the end of the range in which the movement device 13 can move. If not, by controlling the speed in the velocity vector of the position of the end effector 31 of the robot 12 to be greater than the speed in the velocity vector of the robot 12 moving by the moving device 13, To quickly follow an end effector 31 of a robot 12 to an article 41 conveyed by a conveying device 11. ⁇
  • the first form, the second form, and the third form may be executed in combination as appropriate, or may be selectively switched and executed.

Abstract

物品を搬送する搬送装置と、搬送装置によって搬送される物品に対して作業を行うロボットと、ロボットを移動させる移動装置と、を備える生産システムは、搬送装置によって搬送される物品の位置情報を取得するセンサと、センサが取得した位置情報に基づいて、搬送装置によって搬送される物品の速度ベクトルを算出する計算部と、搬送装置によって搬送される物品の移動方向が移動装置によって移動するロボットの移動方向と異なるときにおいて、移動装置によって移動するロボットの速度ベクトルとロボットのエンドエフェクタの位置の速度ベクトルとの和が搬送装置によって搬送される物品の速度ベクトルと一致するよう、移動装置によって移動するロボットの速度ベクトル及びロボットのエンドエフェクタの位置の速度ベクトルを制御する制御部と、を備える。

Description

生産システム
　本発明は、生産システムに関する。
　搬送装置により搬送されている物品に対してロボットが作業を行う生産システムが知られている。この生産システムは、物品を搬送する搬送装置と、搬送装置によって搬送される物品に対して作業を行うロボットと、ロボットを移動させる移動装置とを備える。生産システムにおいては、ロボットが物品に対して適切に作業を行うことができる位置関係を保つことが重要である。
　例えば、ロボット本体と該ロボット本体を所定方向に走行させる走行軸とを備えた走行軸付ロボットをコンティニュアスラインに追従動作させる追従制御方式において、上記走行軸付ロボットの走行軸を、上記ラインの走行速度を単位時間ごとに区切って、単位時間当たりの平均速度を計算し、該単位時間当たりの平均速度で追従走行するように制御し、その結果によるが走行軸とラインの追従偏差を走行軸方向のロボット偏差として上記ロボット本体の関節軸を制御して補正することを特徴とする走行軸付ロボットの追従制御方式が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
　例えば、物品を搬送する搬送装置と、移動可能な移動架台と、該移動架台に固定され、前記搬送装置により搬送される前記物品に対して作業を行う作業部と、前記移動架台に固定され、前記搬送装置により搬送される前記物品または前記搬送装置上に形成されたマークの視覚情報を逐次取得する視覚センサと、該視覚センサにより取得される前記視覚情報を処理して前記物品又は前記マークの少なくとも位置を逐次検出する検出部と、該検出部により逐次検出される前記物品又は前記マークの位置に基づき前記搬送装置の搬送速度を算出する算出部と、前記搬送速度を用いて前記作業部を駆動させる駆動制御部とを備える作業システムが知られている（例えば、特許文献２参照。）。
　例えば、ワークを搬送するワーク搬送手段と、ワーク搬送手段により搬送されているワークに対して所定の作業を行うロボットと、このロボットをワーク搬送経路に沿って移動可能なロボット移動駆動手段とを備えた生産ライン制御装置において、前記ワーク搬送手段で搬送されるワークの搬送方向位置を検知するワーク位置検知手段、及び、前記ロボット移動駆動手段でワーク搬送方向に移動駆動されるロボットの位置を検知するロボット位置検知手段と、前記ロボットを制御するロボット制御手段と、前記ロボットが搬送中のワークに同期追従して移動するようにロボット移動駆動手段を制御する同期制御手段と、前記ワーク位置検知手段で検知されるワークの位置とロボット位置検知手段で検知されるロボットの位置とを用いて、ロボット制御手段による制御と、同期制御手段による制御とを協調させる協調制御手段と、を備えたことを特徴とする生産ライン制御装置が知られている（例えば、特許文献３参照。）。
特公平０７－０６０３２７号公報 特開２０１９－０７２７９２号公報 特開平０８－０７２７６４号公報
　生産システムにおいて、搬送装置によって搬送される物品の移動方向と移動装置によって移動するロボットの移動方向とが同じである場合は、エンコーダなどの機器を用いて搬送装置の速さを計算し、物品を搬送する搬送装置の搬送速度と同じ速さで移動装置によりロボットを移動させることでロボットを物品に追従させれば、ロボットが物品に対して適切に作業を行うことができる位置関係を保つことができる。しかしながら、搬送装置によって搬送される物品の移動方向と移動装置によって移動するロボットの移動方向とが異なることがある。例えば、搬送装置及び／または移動装置の動作精度及び振動などのような様々な要因により、物品の移動方向及び／またはロボットの移動方向が理想的な方向からずれてしまい、ロボットと物品との間の相対的距離が変化することがある。また例えば、搬送装置によって搬送される物品の移動方向が一直線状ではなく曲線状であったり、あるいは、搬送装置による物品が水平面に対して傾斜がある方向に搬送されることがある。このように搬送装置によって搬送される物品の移動方向と移動装置によって移動するロボットの移動方向とが異なる場合は、エンコーダにより測定された搬送装置による物品の搬送速さの値のみを用いた制御では、ロボットを物品に追従させることができない。したがって、搬送装置によって搬送される物品の移動方向と移動装置によって移動するロボットの移動方向とが異なる場合でも、ロボットが物品に対して適切に作業を行うことができる位置関係を保つことができる生産システムの開発が望まれている。
　本開示の一態様によれば、物品を搬送する搬送装置と、搬送装置によって搬送される物品に対して作業を行うロボットと、ロボットを移動させる移動装置と、を備える生産システムは、搬送装置によって搬送される物品の位置情報を取得するセンサと、センサが取得した位置情報に基づいて、搬送装置によって搬送される物品の速度ベクトルを算出する計算部と、搬送装置によって搬送される物品の移動方向が移動装置によって移動するロボットの移動方向と異なるときにおいて、移動装置によって移動するロボットの速度ベクトルとロボットのエンドエフェクタの位置の速度ベクトルとの和が搬送装置によって搬送される物品の速度ベクトルと一致するよう、移動装置によって移動するロボットの速度ベクトル及びロボットのエンドエフェクタの位置の速度ベクトルを制御する制御部と、を備える。
　本開示の一態様によれば、搬送装置によって搬送される物品の移動方向と移動装置によって移動するロボットの移動方向とが異なる場合でも、ロボットが物品に対して適切に作業を行うことができる位置関係を保つことができる生産システムを実現することができる。
本開示の一実施形態における生産システムを例示する斜視図である。 本開示の一実施形態による生産システムにおける搬送装置によって搬送される物品の速度ベクトルとロボットの速度ベクトルとロボットのエンドエフェクタの位置の速度ベクトルとの関係を示す図である。 本開示の一実施形態における生産システムの動作フローを示すフローチャートである。
　以下図面を参照して、生産システムについて説明する。理解を容易にするために、これらの図面は縮尺を適宜変更している。図面に示される形態は実施をするための一つの例であり、図示された実施形態に限定されるものではない。また、以下の説明において、「速度（ｖｅｌｏｃｉｔｙ）」とは、物体の単位時間当たりの変異量及びその方向を表すベクトル量である。本明細書においては、「速さ」については、ベクトル量であることをより明確にするために「速度ベクトル」と表記する。また、「速さ（ｓｐｅｅｄ）」は、速度の大きさを表すスカラー量である。
　図１は、本開示の一実施形態における生産システムを例示する斜視図である。
　生産システム１は、物品４１を搬送する搬送装置１１と、搬送装置１１によって搬送される物品４１に対して作業を行うロボット１２と、ロボット１２を移動させる移動装置１３と、を備える。ここでは、一例として、搬送装置１１によって搬送される物品４１に対してロボット１２が部品４２を組み付ける作業を行う生産システム１について説明する。
　生産システム１には、ロボット１２の位置および姿勢が変化に対して不動の基準座標系（ワールド座標系）が設定されている。基準座標系では、原点の位置が固定され、さらに、座標軸の向きが固定されている。基準座標系は、座標軸として、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、およびＺ軸を有する。また、Ｘ軸の周りの座標軸としてＷ軸が設定される。Ｙ軸の周りの座標軸としてＰ軸が設定される。Ｚ軸の周りの座標軸としてＲ軸が設定される。
　また、生産システム１には、ロボット１２のエンドエフェクタ（作業ツール）３１の任意の位置に設定された原点を有するツール座標系が設定されている。ツール座標系は、エンドエフェクタ３１と共に位置および姿勢が変化する。ツール座標系の原点は、エンドエフェクタ３１のツール先端点に設定されている。ロボット１２のエンドエフェクタ３１の位置は、基準座標系におけるツール先端点の位置（ツール座標系の原点の位置）に対応する。また、ロボット１２のエンドエフェクタ３１の姿勢は、基準座標系に対するツール座標系の姿勢に対応する。
　物品４１を搬送する搬送装置１１として、任意の形態の搬送装置を採用することができる。また、搬送装置１１による物品４１の搬送方向（移動方向）は、水平面上におけるＸ軸方向及びＹ軸方向の任意の方向並びに水平面に対して垂直のＹ軸方向の任意の方向である。図１では、一例として、搬送装置１１としてＡＧＶ（Ａｕｔｏｍａｔｅｄ　Ｇｕｉｄｅｄ　Ｖｅｈｉｃｌｅ：無人搬送車）が採用される。例えば、搬送装置１１としてのＡＧＶは、水平面上におけるＸ軸方向及び／またはＹ軸方向の任意の方向に移動してもよい。また、搬送装置１１としてのＡＧＶは、水平面に対して任意の傾斜角を有する勾配上を移動してもよく、この場合のＡＧＶの移動方向は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及び／またはＺ軸方向である。なお、搬送装置１１は、ここで示したＡＧＶに限られず、例えば、ベルトコンベア、走行案内用のレール上を走行する走行軸付き搬送装置、磁気浮上式搬送装置、及び電磁浮上式搬送装置などを採用することができる。
　ロボット１２（の本体）を移動させる移動装置１３として、任意の形態の移動装置を採用することができる。移動装置１３は、水平面上においてロボット１２を一方向に往復移動させる。図１では、一例として、移動装置１３は、ロボット１２の本体を、Ｘ軸方向のプラス（＋）方向及びマイナス（－）方向に、往復移動させる。例えば、移動装置１３は、ロボット１２を支持する支持台が、モータ（図示せず）を駆動源として走行案内用のレール上を走行する走行軸付き移動装置である。なお、移動装置１３は、この形態に限られず、水平面上においてロボット１２を一方向に往復移動させる任意の移動装置を採用することができる。例えば、移動装置１３として、ベルトコンベア、ＡＧＶ、磁気浮上式搬送装置、及び電磁浮上式搬送装置などを採用することができる。
　ロボット１２は、搬送装置１１により搬送されている物品４１に対して任意の作業を行う。ロボット１２に取り付けられるエンドエフェクタ３１は、ロボット１２が行う作業に応じた任意の作業ツールである。図１では、一例として、エンドエフェクタ３１は、部品４２を把持したり開放したりするハンドである。ハンドは、例えば部品４２の表面を吸着により把持する吸着ハンドである。なお、ロボット１２に取り付けられるエンドエフェクタ３１は、この形態に限られず、溶接作業を行う生産システムでは溶接を実施する作業ツールが採用され、塗装作業を行う生産システムでは塗料を物品の表面に塗布する作業ツールが採用される。
　図１に示す例では、ロボット１２は、エンドエフェクタ３１であるハンドで把持した部品４２の嵌合部４２Ａ及び４２Ｂをそれぞれ物品４１の嵌合部及び４１Ｂを嵌合させることで、部品４２を物品４１に組み付ける。例えば、物品４１は自動車の車体であり、部品４２は自動車のドアやタイヤである。
　搬送装置１１により搬送される物品の動きに対して、ロボット１２のエンドエフェクタ３１を追従させるために、本開示の一実施形態による生産システム１は、センサ２１と、計算部２２と、制御部２３と、を備える。
　センサ２１は、搬送装置１１によって搬送される物品４１の位置情報を取得する。センサ２１は、物品４１とロボット１２との位置関係を取得できるものであればよい。図示の例では、センサ２１は、ロボット１２の本体上において物品４１を感知可能な位置に配置される。この代替例として、センサ２１は、ロボット１２及び物品４１の両方が感知可能となるようにロボット１２及び物品４１の上方（例えば生産システム１が収容される室内の天井など）に配置されもよい。
　センサ２１による物品４１の位置情報取得方式としては、例えば、ステレオカメラ方式、及びパルスレーダ方式などがある。
　ステレオカメラ方式によるセンサ２１は、２次元の画像を撮像する２次元カメラを２台と、２台の２次元カメラにて撮像される２つの画像の視差に基づいて画像処理により物品４１の位置情報を取得する演算処理装置と、を有する。２次元カメラの例として、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ－Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｄｅｖｉｃｅ）センサまたはＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ　Ｍｅｔａｌ－Ｏｘｉｄｅ　Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）センサなどの撮像素子を備えた任意のカメラを採用することができる。また、センサ２１は、物品４１に向かって縞模様などのパターン光を投影するプロジェクタを備え、２次元カメラにて物品４１上の投影パターンを撮像し、この撮像結果に基づき物品４１の位置情報を取得してもよい。
　パルスレーダ方式によるセンサ２１は、電波を送信する送信機と、物品４１からの反射波を受信する受信機と、送信機が送信した電波と受信機が受信した反射波との関係に基づいて物品４１の位置情報を取得する演算処理装置と、を有する。
　なお、搬送装置１１が物品４１と共に移動する支持台を有する搬送装置（例えばＡＧＶなど）で構成される場合は、物品４１の位置情報は、搬送装置１１が有する支持台の位置情報に一対一で対応する。よって、この場合は、センサ２１は搬送装置１１が有する支持台の位置情報を取得し、この支持台の位置情報に基づいて物品４１の位置情報を取得してもよい。
　搬送装置１１によって搬送される物品４１の位置情報は、センサ２１によって周期的に（例えば数百ｍｓ周期で）取得され、計算部２２に送られる。
　計算部２２は、センサ２１が周期的に取得した位置情報に基づいて、搬送装置１１によって搬送される物品４１の速度ベクトルを算出する。物品４１の速度ベクトルには、物品４１の単位時間当たりの変異量を表す「速さ」と、その速さで移動する物品４１の「移動方向」とを含む。
　計算部２２は、演算処理装置（プロセッサ）により構成される。演算処理装置としては、例えばＩＣ、ＬＳＩ、ＣＰＵ、ＭＰＵ、ＤＳＰなどがある。演算処理装置により構成される計算部２２は、例えば、プロセッサ上で実行されるコンピュータプログラムにより実現される機能モジュールである。例えば、計算部２２をコンピュータプログラム形式で構築する場合は、演算処理装置をこのコンピュータプログラムに従って動作させることで、計算部２２の機能を実現することができる。計算部２２の処理を実行するためのコンピュータプログラムは、半導体メモリ、磁気記録媒体または光記録媒体といった、コンピュータ読取可能な記録媒体に記録された形で提供されてもよい。またあるいは、計算部２２を、当該機能を実現するコンピュータプログラムを書き込んだ半導体集積回路を有するパソコンとして実現してもよい。
　また、生産システム１には、第１の制御装置１４及び第２の制御装置１５が設けられる。
　第２の制御装置１５は、搬送装置１１の動作を制御する機能を有する。すなわち、第２の制御装置１５は、予め決められた動作プログラムに従って、搬送装置１１に係る速度ベクトルを制御する。速度ベクトルには、物体の単位時間当たりの変異量を表す「速さ」と、その速さで移動する物体の「移動方向」とを含むことから、速度ベクトルの制御には、「速さの制御」と「方向の制御」とが含まれる。例えば、搬送装置１１がＡＧＶ、磁気浮上式搬送装置、または電磁浮上式搬送装置で構成される場合は、第２の制御装置１５は、搬送装置１１による物品４１の速さ及びその移動の方向を制御する。搬送装置１１がベルトコンベアまたは走行案内用のレール上を走行する走行軸付き搬送装置で構成される場合は、搬送装置１１による物品４１の移動方向については予め決められているので、第２の制御装置１５は、搬送装置１１による物品４１の搬送の速さを制御する。
　第１の制御装置１４は、ロボット１２による作業を制御する機能、及び移動装置１３の動作を制御する機能を有する。第１の制御装置１４内には、物品４１に対する作業に必要なエンドエフェクタ３１の動作を制御を制御するための制御部（図示せす）に加え、移動装置１３によるロボット１２の移動及びロボット１２のエンドエフェクタ３１の位置の移動を制御するための制御部２３も設けられる。制御部２３は、計算部２２によって算出された物品４１の速度ベクトルに応じて、ロボット１２（の本体）の速度ベクトル及びロボット１２のエンドエフェクタ３１の位置の速度ベクトルを制御する。より詳しくは、制御部２３は、移動装置１３によって移動するロボット１２の速度ベクトルとロボット１２のエンドエフェクタ３１の位置の速度ベクトルとの和が搬送装置１１によって搬送される物品４１の速度ベクトルと一致するよう、移動装置１３によって移動するロボット１２の速度ベクトル及びロボット１２のエンドエフェクタ３１の位置の速度ベクトルを制御する。速度ベクトルには、物体の単位時間当たりの変異量を表す「速さ」と、その速さで移動する物体の「移動方向」とを含むことから、速度ベクトルの制御には、「速さの制御」と「方向の制御」とが含まれる。制御部２３による移動及びロボット１２のエンドエフェクタ３１の位置の移動の制御処理の詳細については後述する。
　第１の制御装置１４及び第２の制御装置１５内には、演算処理装置（プロセッサ）が設けられる。演算処理装置としては、例えばＩＣ、ＬＳＩ、ＣＰＵ、ＭＰＵ、ＤＳＰなどがある。第１の制御装置１４内の演算処理装置により構成される制御部２３は、例えば、プロセッサ上で実行されるコンピュータプログラムにより実現される機能モジュールである。例えば、制御部２３をコンピュータプログラム形式で構築する場合は、演算処理装置をこのコンピュータプログラムに従って動作させることで、制御部２３の機能を実現することができる。制御部２３の処理を実行するためのコンピュータプログラムは、半導体メモリ、磁気記録媒体または光記録媒体といった、コンピュータ読取可能な記録媒体に記録された形で提供されてもよい。またあるいは、制御部２３を、当該機能を実現するコンピュータプログラムを書き込んだ半導体集積回路として実現してもよい。
　第１の制御装置１４及び第２の制御装置１５は、一体の制御装置として構成されてもよく、またさらに、当該一体の制御装置内に計算部２２を含めてもよい。また、計算部２２を、第１の制御装置１４内または第２の制御装置１５内に含めて構成してもよい。
　続いて、制御部２３による移動及びロボット１２のエンドエフェクタ３１の位置の移動の制御処理の詳細について説明する。
　図２は、本開示の一実施形態による生産システムにおける搬送装置によって搬送される物品の速度ベクトルとロボットの速度ベクトルとロボットのエンドエフェクタの位置の速度ベクトルとの関係を示す図である。図２において、計算部２２によって算出された物品４１の速度ベクトルを参照符号１００で表す。また、制御部２３によって制御されるロボット１２（の本体）の速度ベクトルを参照符号２００で表し、制御部２３によって制御されるロボット１２のエンドエフェクタ３１の位置の速度ベクトルを参照符号３００で示す。
　ロボット１２の本体は、移動装置１３の動作により、Ｘ軸方向のプラス（＋）方向及びマイナス（－）方向に往復移動する。
　一方、生産システム１の構成によっては、搬送装置１１によって搬送される物品４１が、ロボット１２の本体の移動方向とは並行を保たずに、ロボット１２の本体から離れていくもしくは近づいていく方向（Ｙ軸方向及び／またはＺ軸方向）に移動するものもある。また、搬送装置１１によって搬送される物品４１の移動方向が一直線状ではなく曲線状であったり、あるいは、搬送装置１１による物品４１が水平面に対して傾斜がある方向に搬送される構成を有する生産システム１もある。また、生産システム１の構成によっては、搬送装置１１によって搬送される物品４１の移動方向がロボット１２の本体の移動方向と並行であるように設計されている生産システム１であっても、搬送装置１１及び／または移動装置１３の動作精度及び振動などのような様々な要因により、物品４１の移動方向及び／またはロボット１２（の本体）の移動方向が本来の方向からずれてしまい、ロボット１２（の本体）と物品４１との間の相対的距離が変化する場合がある。
　このように、生産システム１においては、搬送装置１１によって搬送される物品４１の移動方向が、移動装置１３によって移動するロボット１２（の本体）の移動方向とが異なる状態が発生する。そこで、本開示の一実施形態では、制御部２３は、計算部２２によって算出された物品４１の速度ベクトル１００に応じて、ロボット１２の速度ベクトル２００及びロボット１２のエンドエフェクタ３１の速度ベクトル３００を制御する。より詳しくは、制御部２３は、搬送装置１１によって搬送される物品４１の移動方向が移動装置１３によって移動するロボット１２（の本体）の移動方向と異なるときにおいて、移動装置１３によって移動するロボット１２（の本体）の速度ベクトル２００とロボット１２のエンドエフェクタ３１の位置の速度ベクトル３００との和が搬送装置１１によって搬送される物品４１の速度ベクトルと一致するよう、移動装置１３によって移動するロボット１２（の本体）の速度ベクトル及びロボット１２のエンドエフェクタ３１の位置の速度ベクトルを制御する。これにより、生産システム１において搬送装置１１によって搬送される物品４１の移動方向と移動装置１３によって移動するロボット１２（の本体）の移動方向とが異なる場合でも、ロボット１２が物品に対して適切に作業を行うことができる位置関係を保つことができる。
　移動装置１３は、ロボット１２の本体をＸ軸方向のプラス（＋）方向及びマイナス（－）方向に往復移動させればよいので、制御部２３によって制御されるロボット１２の速度ベクトルは、理想的にはＸ軸方向成分のみを有するはずである。しかしながら実際は、移動装置１３の動作精度及び振動などの影響により、制御部２３によって制御されるロボット１２の本体は、Ｙ軸方向及び／またはＺ軸方向に微小ながらも変動する。センサ２１が取得した物品４１の位置情報は、ロボット１２の本体を基準とした物品４１の位置を示すものであるので、この物品４１の位置情報に基づいて計算部２２により算出された物品４１の速度ベクトルには、移動装置１３の動作精度及び振動に起因するＹ軸方向成分及び／またはＺ軸方向成分も含まれることになる。よって、制御部２３が、計算部２２によって算出された物品４１の速度ベクトル１００に応じて、ロボット１２の速度ベクトル２００及びロボット１２のエンドエフェクタ３１の速度ベクトル３００を制御することで、移動装置１３の動作精度及び振動などの影響に起因するロボット１２の本体のＹ軸方向及び／またはＺ軸方向の変動にも対応することができる。
　なお、搬送装置１１によって搬送される物品４１の速度ベクトルについては、生産システム１の設計データや制御データから把握することもできる。しかしながら、上述のように搬送装置１１及び／または移動装置１３の動作精度及び振動などのような様々な要因により、物品４１の「実際の」速度ベクトルは、生産システム１の設計内容から把握される物品４１の「理想的な」速度ベクトルからずれたものとなっている可能性が高い。本開示の一実施形態では、センサ２１が取得した物品４１の位置情報に基づいて算出される物品４１の速度ベクトルに応じて、すなわち物品４１の「実際の」速度ベクトルに応じて、ロボット１２の速度ベクトル２００及びロボット１２のエンドエフェクタ３１の速度ベクトル３００が制御されるので、生産システム１の設計データや制御データから把握した物品４１の速度ベクトルに基づいて制御する場合に比べ、ロボット１２が物品に対して適切に作業を行うことができる位置関係をより正確かつ確実に保つことができる。
　図３は、本開示の一実施形態における生産システムの動作フローを示すフローチャートである。ここでは、一例として、搬送装置１１によって搬送される物品４１に対してロボット１２が部品４２を組み付ける作業を行う生産システム１について説明する。
　搬送装置１１によって搬送される物品４１に対してロボット１２が作業することができるロボット作業領域は、搬送装置１１による物品４１の搬送可能範囲、ロボット１２のアームの可動範囲、及び移動装置１３によるロボット１２の本体の移動可能範囲によって画定される。例えば、搬送装置１１により複数の物品４１がロボット作業領域内に逐次流れてくる生産システム１においては、１つの物品４１がロボット作業領域に入った段階で当該１つの物品４１に対するロボット１２の追従及びロボット１２の作業を開始し、当該物品４１がロボット作業領域から出るまでの間に当該１つの物品４１に対するロボット１２の作業を完了させる。ステップＳ１０１では、物品４１がロボット作業領域に入るまで、制御部２３は、ロボット１２の本体が作業開始位置にて待機するよう、移動装置１３を制御する。
　物品４１がロボット作業領域に入ると、ステップＳ１０２において、センサ２１は、搬送装置１１によって搬送される物品４１の位置情報を取得する。
　ステップＳ１０３において、計算部２２は、センサ２１が取得した位置情報に基づいて、搬送装置１１によって搬送される物品４１の速度ベクトルを算出し、これを第１の制御装置１４内の制御部２３へ送出する。
　ステップＳ１０４において、制御部２３は、移動装置１３によって移動するロボット１２の速度ベクトルとロボット１２のエンドエフェクタ３１の位置の速度ベクトルとの和が搬送装置１１によって搬送される物品４１の速度ベクトルと一致するよう、移動装置１３によって移動するロボット１２の速度ベクトル及びロボット１２のエンドエフェクタ３１の位置の速度ベクトルを制御する。
　ステップＳ１０４において、第１の制御装置１４は、物品４１に対するロボット１２の作業が完了したか否かを判定する。
　ステップＳ１０４において物品４１に対するロボット１２の組み付け作業が完了していないと第１の制御装置１４が判定した場合は、ステップＳ１０２へ戻る。ステップＳ１０２～Ｓ１０５の処理は所定の周期（例えば数百ｍｓ周期）で繰り返し実行される。ステップＳ１０２～Ｓ１０５の処理が繰り返し実行される間、第１の制御装置１４は、当該物品４１に対して部品４２を組み付ける作業を行うようロボット１２を制御する。なお、エンドエフェクタ３１の近傍には、組み付け作業用の２次元カメラが設けられている。２次元カメラで物品４１を高周期（例えば数ｍｓ）で撮像し、この撮像画像に基づくパターンマッチング処理を用いて物品４１に対するエンドエフェクタ３１の動作を高精度に制御しながら、当該物品４１に対して部品４２を組み付けるのに必要な作業を行う。
　ステップＳ１０４において物品４１に対するロボット１２の組み付け作業が完了していないと第１の制御装置１４が判定した場合は、当該物品４１に対する処理を終了する。その後、制御部２３は、ロボット１２の本体を作業開始位置まで移動させる制御、及び新たな物品４１がロボット作業領域に入るまでロボット１２の本体を作業開始位置に待機させる制御（ステップＳ１０１）を行う。
　なお、制御部２３が移動装置１３によって移動するロボット１２の速度ベクトル及びロボット１２のエンドエフェクタ３１の位置の速度ベクトルを制御するにあたっては、移動装置１３によるロボット１２の本体の移動方向すなわちＸ軸方向の速度ベクトル成分については、ロボット１２の速度ベクトルとロボット１２のエンドエフェクタ３１の位置の速度ベクトルとで適宜分担して作成する。すなわち、移動装置１３によるロボット１２の本体の移動方向すなわちＸ軸方向の速度ベクトル成分について、ロボット１２の速度ベクトルとロボット１２のエンドエフェクタ３１の位置の速度ベクトルとで等分に分担するようにしてもよく、ロボット１２の速度ベクトルとロボット１２のエンドエフェクタ３１の位置の速度ベクトルとで任意の割合で分担するようにしてもよい。ロボット１２の速度ベクトルとロボット１２のエンドエフェクタ３１の位置の速度ベクトルとの分担の形態例について、いくつか列挙する。
　第１の形態によれば、制御部２３は、移動装置１３によるロボット１２の本体の移動方向すなわちＸ軸方向について、移動装置１３によって移動するロボット１２（の本体）の移動距離が、ロボット１２のエンドエフェクタ３１の位置の移動距離よりも大きくなるように制御する。
　第２の形態によれば、制御部２３は、移動装置１３によるロボット１２の本体の移動方向すなわちＸ軸方向の速度ベクトル成分について、移動装置１３によって移動するロボット１２の速度ベクトルにおける速さが、ロボット１２のエンドエフェクタ３１の位置の速度ベクトルにおける速さよりも大きくなるように制御する。
　これら第１の形態及び第２の形態は、移動装置１３によりロボット１２の本体をＸ軸方向にできるだけ大きく移動させ、ロボット１２のエンドエフェクタ３１のＸ軸方向をできるだけ小さく移動させるものである。これにより、ロボット１２のアームがデッドリミットに達してロボット１２のアームの可動範囲を超えてしまう状況を回避することができる。また、ロボットのエンドエフェクタ３１の速度ベクトルのうちのＸ軸方向成分の制御負担をより小さくしＹ軸方向成分及びＺ軸方向成分の制御に比重を置くことで、ロボット１２の作業をより高精度にすることができる。特に物品４１がＸ軸方向に突発的に大きく移動したとしても、移動装置１３によりロボット１２の本体をＸ軸方向に迅速に移動させることで、ロボット１２の本来の作業へ与える影響を小さくすることができる。
　第３の形態によれば、制御部２３は、ロボット１２のエンドエフェクタ３１の位置の速度ベクトルにおける速さが、移動装置１３によって移動するロボット１２の速度ベクトルにおける速さよりも大きくなるように制御する。一般に、移動装置１３は、ロボット１２のエンドエフェクタ３１よりも加速が悪いので、搬送装置１１によって搬送される物品４１に対する追従性は劣る。よって、搬送装置１１によって搬送される物品４１に素早く追従させるために、第３の形態では、ロボット１２のエンドエフェクタ３１の移動速さを移動装置１３によって移動するロボット１２の移動速さよりも優先させる。例えば、搬送装置１１によって搬送される物品４１がロボット作業領域の末端に近づいたり、移動装置１３が移動可能な範囲の末端に近づいたりすることで、ロボット１２が作業できる残り時間があまり残されていない場合は、第３の形態により、ロボット１２のエンドエフェクタ３１の位置の速度ベクトルにおける速さが、移動装置１３によって移動するロボット１２の速度ベクトルにおける速さよりも大きくなるように制御することで、搬送装置１１によって搬送される物品４１にロボット１２のエンドエフェクタ３１を素早く追従させる。
　第１の形態、第２の形態及び第３の形態は、適宜組み合わせて実行されてもよく、選択的に切り替えて実行されてもよい。
　１　　生産システム
　１１　　搬送装置
　１２　　ロボット
　１３　　移動装置
　１４　　第１の制御装置
　１５　　第２の制御装置
　２１　　センサ
　２２　　計算部
　２３　　制御部
　１４　　第１の制御装置
　１５　　第２の制御装置
　３１　　エンドエフェクタ
　４１　　物品
　４１Ａ、４１Ｂ　　嵌合部
　４２　　部品
　４２Ａ、４２Ｂ　　嵌合部
　１００　　物品の速度ベクトル
　２００　　ロボットの速度ベクトル
　３００　　ロボットのエンドエフェクタの速度ベクトル

Claims (5)

  1. 　物品を搬送する搬送装置と、前記搬送装置によって搬送される前記物品に対して作業を行うロボットと、前記ロボットを移動させる移動装置と、を備える生産システムであって、
    　前記搬送装置によって搬送される前記物品の位置情報を取得するセンサと、
    　前記センサが取得した位置情報に基づいて、前記搬送装置によって搬送される前記物品の速度ベクトルを算出する計算部と、
    　前記搬送装置によって搬送される前記物品の移動方向が前記移動装置によって移動する前記ロボットの移動方向と異なるときにおいて、前記移動装置によって移動する前記ロボットの速度ベクトルと前記ロボットのエンドエフェクタの位置の速度ベクトルとの和が前記搬送装置によって搬送される前記物品の速度ベクトルと一致するよう、前記移動装置によって移動する前記ロボットの速度ベクトル及び前記ロボットの前記エンドエフェクタの位置の速度ベクトルを制御する制御部と、
    を備える、生産システム。
  2. 　前記移動装置は、前記ロボットを一方向に往復移動させる、請求項１に記載の生産システム。
  3. 　前記制御部は、前記移動装置によって移動する前記ロボットの移動距離が、前記ロボットの前記エンドエフェクタの位置の移動距離よりも大きくなるように制御する、請求項１または２に記載の生産システム。
  4. 　前記制御部は、前記移動装置によって移動する前記ロボットの速度ベクトルにおける速さが、前記ロボットの前記エンドエフェクタの位置の速度ベクトルにおける速さよりも大きくなるように制御する、請求項１～３のいずれか一項に記載の生産システム。
  5. 　前記制御部は、前記ロボットの前記エンドエフェクタの位置の速度ベクトルにおける速さが、前記移動装置によって移動する前記ロボットの速度ベクトルにおける速さよりも大きくなるように制御する、請求項１～４のいずれか一項に記載の生産システム。
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