WO2024100727A1 - ロボットおよび作業システム - Google Patents

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WO2024100727A1
WO2024100727A1 PCT/JP2022/041423 JP2022041423W WO2024100727A1 WO 2024100727 A1 WO2024100727 A1 WO 2024100727A1 JP 2022041423 W JP2022041423 W JP 2022041423W WO 2024100727 A1 WO2024100727 A1 WO 2024100727A1
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robot
robot base
base
work
cover
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PCT/JP2022/041423
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English (en)
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Inventor
剛 西本
Original Assignee
株式会社Fuji
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J19/00—Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J19/00—Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
    • B25J19/06—Safety devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J5/00—Manipulators mounted on wheels or on carriages

Definitions

  • This specification discloses a robot and a work system.
  • Patent Document 1 transports a robot to a work area using an unmanned guided vehicle and connects the robot to an external power source to have the robot perform production tasks.
  • the primary objective of this disclosure is to easily improve the safety of mobile robots when performing their work.
  • the robot of the present disclosure is a robot base configured to be movable to a predetermined work position by a moving device; a robot arm mounted on the robot base and operable within a predetermined range on the front side; a rear cover provided on the robot base so as to cover a rear side of the robot arm;
  • the gist of the invention is to provide the following:
  • the robot disclosed herein is equipped with a rear cover that is attached to the robot base so as to cover the rear of the robot arm. This makes it possible to prevent contact when an operator passes behind the robot working at the work position. Also, because the rear cover is attached to the robot base, there is no need to take the time to set the rear cover each time the work position is changed. Therefore, the safety of the mobile robot when working can be improved without any hassle.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram showing an example of a factory 1 in which a work system 10 is used.
  • FIG. 2 is a schematic diagram of the robot 20, the AMR 30, and the management device 40.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram showing an example of a factory 1 in which a work system 10 is used.
  • FIG. 2 is a schematic diagram of the robot 20, the AMR 30, and the management device 40.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram showing an example of a factory 1 in which a work system 10 is used.
  • FIG. 2 is a schematic diagram of the robot 20, the AMR 30, and the management device 40.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram showing an example of a factory 1 in which a work system 10 is used.
  • FIG. 2 is a schematic diagram of a robot 20, an AMR 30, and a management device 40.
  • FIG. 3 is a rear view of the robot 20.
  • the work system 10 includes a robot 20, an AMR (Autonomonus Mobile Robot) 30, and a management device 40, and is used in factories, logistics warehouses, stores, etc.
  • the work system 10 of this embodiment is used in a factory 1 where, for example, the manufacture, processing, and assembly of goods are performed.
  • the factory 1 is provided with multiple (for example, four) work areas 2. Since each work area 2 has the same configuration, they will be described without making any particular distinction between them.
  • Each work area 2 is provided with, for example, a well-known processing machine 3 that performs machining on the work to be processed, a supply work table 4 on which the work before processing is placed, a discharge work table 5 on which the work after processing is placed, and a connection section 6, and is also provided with a safety cover (safety fence) 7 that surrounds these.
  • a coolant cart 8 is provided for supplying coolant as a lubricating cooling medium to the processing machine 3
  • a chip cart 9 is provided for collecting chips generated during processing by the processing machine 3.
  • each work area 2 is provided with a robot space 2a as a predetermined work position where a robot 20 that enters from an entrance 7a performs work.
  • the robot space 2a faces the processing machine 3 and is a space sandwiched between the supply work table 4 and the discharge work table 5.
  • the safety cover 7 is formed in a partially interrupted shape (approximately C-shaped) when viewed from above so as to form an entrance 7a for the robot 20 to enter the robot space 2a in the work area 2.
  • the connection part 6 is a female connector provided on the edge of the robot space 2a on the processing machine 3 side.
  • the connection part 6 is connected to a power line that supplies power from the power source 1a of the factory 1, an air pipe that supplies air from the air source 1b, and a communication line for communicating with the management device 40.
  • the connection part 6 is biased upward by a biasing member, and can be displaced up and down by contracting the biasing member.
  • the robot 20 comprises a rectangular parallelepiped robot base 21, a vertical articulated robot arm 23, a flat back cover 25, and a control device 26.
  • the robot base 21 has support legs 20a at the four corners of its underside.
  • the rectangular face that faces the inside (the processing machine 3 side) when the robot 20 is placed in the robot space 2a is called the front face 21a
  • the rectangular face that faces the outside is called the back face 21b.
  • the entrance 7a of each work area 2 is formed to be slightly larger in width than the front face 21a (back face 21b) of the robot base 21 so that the robot 20 can enter and exit.
  • the robot base 21 is formed to be sized to be able to enter through the entrance 7a formed by cutting off a part of the safety cover 7.
  • the robot base 21 is provided with a connection part 22 as a male connector that protrudes forward at the bottom of the front surface 21a.
  • the connection part 22 is connected to a power line that supplies power to the robot arm 23 and the control device 26, an air pipe that supplies air to the robot arm 23 (end effector 24a), and a communication line for communicating with the control device 26 (communication part 29).
  • the connection part 22 is connected to the connection part 6 when the robot 20 moves to the robot space 2a.
  • the connection between the connection part 6 and the connection part 22 makes it possible to supply power from the power source 1a and air from the air source 1b to the robot 20, and enables wired communication between the management device 40 and the robot 20. Note that when the connection part 22 is not connected to the connection part 6, the robot 20 does not receive power or air, and does not communicate with the management device 40.
  • the robot arm 23 is mounted on the upper surface 21c of the robot base 21 and is operable within a predetermined range on the forward side.
  • the robot arm 23 comprises multiple links including a tip link to which an end effector 24a and a camera 24b are attached, and multiple joints that connect the links so that they can rotate or pivot.
  • the robot arm 23 also comprises multiple drive motors 23a that drive the joints, and multiple sensors 23b configured as encoders (rotary encoders) that detect the rotation angle of the drive motors 23a of each joint.
  • the end effector 24a is capable of holding and releasing a workpiece, and for example, a mechanical chuck, suction nozzle, electromagnet, etc. are used.
  • the rear cover 25 is composed of a flat plate member 25a made of the same material as the safety cover 7, for example, and a pair of rod-shaped support members 25b on the left and right for fixing the flat plate member 25a to the upper surface 21c of the robot base 21.
  • the flat plate member 25a is made of, for example, polycarbonate, but may be made of punching metal or a material different from that of the safety cover 7.
  • the rear cover 25 is formed to have approximately the same width as the rear surface 21b of the robot base 21, and is provided so that the flat plate member 25a is approximately flush with the rear surface 21b of the robot base 21.
  • the height of the flat plate member 25a and the support member 25b of the rear cover 25 are formed so that the upper end position is at the same position as the safety cover 7 when the robot 20 is placed in the robot space 2a.
  • the control device 26 includes a control unit 27, a storage unit 28, and a communication unit 29.
  • the control unit 27 includes a CPU, ROM, RAM, etc., which are not shown.
  • the storage unit 28 is a HDD, SSD, etc., and stores various information such as processing programs.
  • the communication unit 29 is capable of wired communication with external devices such as the management device 40 via the connection unit 22.
  • the control unit 27 receives detection signals from the sensor 23b, images captured by the camera 24b, information received from the management device 40 via the communication unit 29, etc.
  • the control unit 27 outputs drive signals to the end effector 24a and the drive motor 23a, image capture signals to the camera 24b, information to be transmitted to the management device 40 via the communication unit 29, etc.
  • the control unit 27 of the control device 26 processes images of reference marks provided on the processing machine 3, etc., captured by the camera 24b to detect the amount of positional deviation in the placement, and calculates it as a position correction amount for the work position.
  • the control unit 27 uses the position correction amount to control the operation of the robot arm 23.
  • the control unit 27 also processes images of the processing machine 3 and the supply work table 4 captured by the camera 24b, and controls the operation of the robot arm 23 so that the work on the supply work table 4 is held by the end effector 24a and supplied to the processing machine 3.
  • the control unit 27 also processes images of the processing machine 3 and the discharge work table 5 captured by the camera 24b, and controls the operation of the robot arm 23 so that the work on the processing machine 3 is held by the end effector 24a and discharged to the discharge work table 5.
  • the AMR 30 is a mobile device that moves the robot 20, for example, by autonomously traveling while connected to the robot base 21 of the robot 20.
  • the AMR 30 of this embodiment has a substantially flat body section 30a and a box-shaped housing section 30b connected to one end of the body section 30a, and has a substantially L-shaped appearance.
  • the AMR 30 has wheels 31, a control section 32, a memory section 33, a communication section 34, a drive motor 35, a battery 36, a lift section 37, sensors 38a, 38b, and cameras 39a, 39b.
  • the wheels 31 are attached to the underside of the vehicle body 30a in a number (e.g., four), and are configured as Mecanum wheels having a number of rollers rotatably supported at a 45-degree angle to the axle.
  • a number of drive motors 35 are provided to rotate the corresponding wheels 31.
  • the AMR 30 can move the vehicle body 30a in all directions and perform various turns (pivot turns, pivot turns, and gentle turns) by independently controlling the rotation direction and rotation speed of the corresponding wheels 31 with each drive motor 35.
  • the battery 36 is configured as, for example, a lithium-ion secondary battery or a nickel-metal hydride secondary battery, and supplies power to each part of the AMR 30. Although not shown in the figure, when the AMR 30 stops in a specified charging area, power is supplied from the power source 1a, enabling the battery 36 to be charged.
  • the lift unit 37 is installed on the upper surface of the vehicle body unit 30a and has a lifting device 37a and an engagement unit 37b that is raised and lowered by the lifting device 37a.
  • the AMR 30 raises the engagement unit 37b by the lifting device 37a, so that the engagement unit 37b engages and connects to the underside of the object to be moved.
  • the object to be moved is the robot 20 (robot base 21), as well as the coolant cart 8 and the chip cart 9.
  • the sensors 38a and 38b are installed on both sides of the vehicle body unit 30a, respectively, and detect surrounding objects and the distance to the object by irradiating laser light and receiving the reflected light.
  • the camera 39a is installed on the other end surface of the vehicle body unit 30a farther from the housing unit 30b, and the camera 39b is installed on the surface of the housing unit 30b facing the vehicle body unit 30a.
  • the control unit 32 includes a CPU, ROM, RAM, etc. (not shown).
  • the storage unit 33 is a HDD, SSD, etc., and stores various information such as processing programs.
  • the communication unit 34 is capable of wireless communication with external devices such as the management device 40.
  • the control unit 32 receives inputs such as the remaining battery charge of the battery 36, detection signals from the sensors 38a and 38b, images from the cameras 39a and 39b, and information received from the management device 40 via the communication unit 34.
  • the control unit 32 also outputs control signals to the drive motor 35 and the lifting device 37a, image capture signals to the cameras 39a and 39b, and information to be sent to the management device 40 via the communication unit 34.
  • the management device 40 comprises a control unit 42, a memory unit 43, a communication unit 44, an input unit 47, and a display unit 48.
  • the control unit 42 comprises a CPU, ROM, RAM, etc., which are not shown.
  • the memory unit 43 is a HDD, SSD, etc., and stores various information such as processing programs.
  • the communication unit 44 is capable of wired communication with the robot 20, wireless communication with the AMR 30, and communication with each processing machine 3 in each work area 2.
  • the input unit 47 is, for example, a keyboard or mouse, and is used by the worker to perform input operations.
  • the display unit 48 is, for example, a liquid crystal display, etc., and displays various information.
  • the management device 40 also grasps the work status in each work area based on the information received from the robot 20, the AMR 30, and each processing machine 3, and performs various processes according to the work status. For example, the management device 40 outputs a movement instruction to the AMR 30 to move the robot 20 to a work area 2 where the supply of work to the processing machine 3 is required. The management device 40 also outputs a movement instruction to the AMR 30 to move the robot 20 to a work area 2 where the discharge of work from the processing machine 3 is required. The management device 40 also outputs a movement instruction to the AMR 30 when each cart, such as the coolant cart 8 and the chip cart 9, needs to be transported or collected.
  • the AMR 30 moves the robot 20 to the robot space 2a of each work area 2 based on the movement instruction. That is, the AMR 30 moves to the work area 2 where the robot 20 to be moved is located based on the movement instruction, and after sneaking into the robot 20, the AMR 30 connects to the robot 20 by raising and lifting the engagement part 37b with the lifting device 37a. Then, the robot 20 is moved to the work area 2 based on the movement instruction, and when it reaches the robot space 2a, the engagement part 37b is lowered by the lifting device 37a to release the connection with the robot 20.
  • connection part 6 to which the connection part 22 of the robot 20 is connected can be displaced up and down, and can be displaced to follow the lifting and lowering of the robot 20 by the lifting device 37a.
  • the robot 20 starts operations such as supplying the workpiece to the processing machine 3 and discharging the workpiece from the processing machine 3 after calculating the position correction amount as described above.
  • the machining performed by the processing machine 3 in each work area 2 takes a relatively long time, and the robot 20 is rarely required to work during the machining. For this reason, it is not preferable to place a stationary robot (robot arm) in each work area 2 from the viewpoint of cost-effectiveness.
  • one mobile robot 20 is shared for work in multiple (four in FIG. 1) work areas 2, thereby improving the operating efficiency of the robot 20 and reducing the introduction cost of the robot 20.
  • the AMR 20 can move the coolant cart 8 and the chip cart 9 while the robot 20 is working, the operating efficiency of the AMR 20 can be improved.
  • the work system 10 includes one robot 20, but multiple robots 20 may be included.
  • the work system 10 may also include multiple robots 20 and multiple AMRs 30, the number of which is less than the number of robots 20.
  • the robot 20 is provided with a rear cover 25, it is possible to prevent contact when an operator passes behind the robot 20 during operation, thereby improving safety.
  • the rear cover 25 is formed to have the same width as the rear face 21b of the robot base 21.
  • the width of the rear face 21b is formed to be slightly smaller than the width of the entrance 7a of each work area 2. Therefore, when the robot 20 is placed in the robot space 2a, the gap between the robot base 21 and the safety cover 7 and the gap between the rear cover 25 and the safety cover 7 can be reduced, preventing the operator's hand or arm from entering through the gap and coming into contact with the robot arm 23.
  • the rear cover 25 is at the same height as the safety cover 7, sufficient safety can be ensured in the height direction as well.
  • the robot base 21 corresponds to the robot base
  • the robot arm 23 corresponds to the robot arm
  • the rear cover 25 corresponds to the rear cover
  • the connection unit 22 corresponds to the base side connection unit
  • the connection unit 6 corresponds to the area side connection unit
  • the AMR 30 corresponds to the moving device
  • the safety cover 7 corresponds to the safety cover
  • the management device 40 corresponds to the instruction device.
  • the working system 10 described above is provided with a rear cover 25 provided on the robot base 21 so as to cover the rear of the robot arm 23, and therefore can prevent contact when an operator passes behind the robot 20 while it is working.
  • the rear cover 25 is provided on the robot base 21, there is no need for the operator to take the trouble of setting up the rear cover 25 every time the robot space 2a (working position) changes. Therefore, the safety of the mobile robot 20 when it is working can be improved without any hassle.
  • the robot base 21 is also sized to be able to enter through the entrance 7a of the safety cover 7.
  • the rear cover 25 is provided so as to surround the work area 2 together with the safety cover 7 when the robot base 21 that has entered through the entrance 7a is placed in the robot space 2a. This allows the robot 20 to easily enter the work area 2, and ensures the safety of the entered robot 20 when it is placed in the robot space 2a without any hassle.
  • the rear cover 25 is also provided so as to be flush with the rear surface 21b of the robot base 21 and have the same width. Therefore, when the rear cover 25 and the safety cover 7 are integrally arranged to surround the work area 2, it is possible to prevent the robot base 21 from protruding outward, while also preventing a large gap from occurring between the safety cover 7 and the robot base 21, thereby further improving safety.
  • the robot base 21 also has a connection part 22 on the front surface 21a.
  • the connection part 22 connects to the connection part 6 provided in the work area 2, enabling power and air to be supplied and communication to be established. Therefore, when the robot base 21 is placed in the robot space 2a, the robot arm 23 can operate without the worker having to perform any connection work, allowing work to be started quickly and with improved safety without any hassle. Furthermore, since power is not supplied to the robot arm 23 while the robot 20 is moving, safety during movement can be ensured.
  • connection part 22 when the robot 20 enters the robot space 2a, the connection part 22 is connected to the connection part 6 of the work area 2, enabling the supply of power and air and communication, but this is not limited to the above.
  • the supply of air may not be necessary, so the connection between the connection part 22 and the connection part 6 may at least enable the supply of power and communication.
  • the control device 26 (communication part 29) of the robot 20 may be capable of wireless communication, and the connection between the connection part 22 and the connection part 6 may at least enable the supply of power.
  • the robot base 21 is formed in a rectangular parallelepiped shape, but this is not limited to this and may be formed in any shape. For example, it may be formed in a circular, semicircular, triangular, or pentagonal shape when viewed from above. In order to minimize the gap between the robot base 21 that has entered the robot space 2a and the safety cover 7, it is preferable that the robot base 21 has a shape that does not have a part larger than the width of the back surface 21b when viewed from above, that is, a shape in which the width of the back surface 21b is the maximum width of the robot base 21.
  • the robot base 21 has a constant width from the front surface 21a to the back surface 21b, and this width is slightly smaller than the entrance 7a, but this is not limited to this.
  • the width of the back surface 21b may be formed larger than other parts of the robot base 21 so that the width of the back surface 21b is the largest when viewed from above.
  • the width of the back surface 21b may be made larger than the entrance 7a so that the back surface 21b overlaps the edge of the entrance 7a when the robot 20 has completed entering the robot space 2a. In this way, it is possible to prevent a gap from occurring between the back surface 21b and the safety cover 7, thereby improving safety.
  • the back surface 21b of the robot base 21 is rectangular, but this is not limited to this.
  • the back surface 21b may be a polygonal shape in which at least some of the corners of a rectangle are rounded, or a rectangular shape in which at least some of the corners are rounded.
  • the rear cover 25 is provided so as to be approximately flush with the rear surface 21b and have the same width, but this is not limited thereto, and it may be narrower than the rear surface 21b, or may be provided further inward than the rear surface 21b without being flush.
  • the width of the rear cover 25 may be wider than the entrance 7a so that the rear cover 25 overlaps the edge of the entrance 7a when the robot 20 has completed entering the robot space 2a. In this way, no gap is created between the rear cover 25 and the safety cover 7, improving safety.
  • the safety cover 7 has an entrance 7a that is slightly larger than the width of the robot base 21, but this is not limited to this.
  • the safety cover 7 only needs to form an entrance 7a through which the robot 20 (robot base 21) can enter, and a movable door may be provided to narrow the width of the entrance 7a so as to close the gap with the robot base 21 after the robot 20 has entered.
  • the rear cover 25 only needs to be provided so as to be integrated with the movable door.
  • the robot 20 in which the safety cover 7 and the rear cover 25 of the working system 10 are integrated is exemplified, but this is not limited thereto.
  • the robot 20 does not necessarily have to be integrated with the safety cover 7 as long as the rear cover 25 is provided on the robot base 21. Even in this case, the safety of the rear of the robot 20 can be improved without the trouble of attaching the rear cover 25.
  • the rear cover 25 is composed of a flat plate member 25a and a support member 25b that supports it, but this is not limited thereto, and the support member 25b may not be provided.
  • the rear cover 25 may be configured so that the flat plate member 25a is directly fixed to the rear of the robot base 21, and the rear cover 25 may also cover the rear of the robot base.
  • the rear cover 25 may be supported by inserting the flat plate member 25a into a groove or the like provided on the upper surface 21c of the robot base 21.
  • the shape of the rear cover 25 is rectangular, but this is not limited thereto.
  • the rear cover 25 (flat member 25a) may be a polygonal shape with at least some of the corners of a rectangle rounded off, or a rectangular shape with at least some of the corners rounded off.
  • the lift section 37 of the AMR 30 has an engagement section 37b, and the engagement section 37b is engaged with the lower surface of the robot base 21 to connect, but this is not limited to the above.
  • the lift section 37 of the AMR 30 may not have the engagement section 37b.
  • the upper surface of the lift section 37 of the AMR 30 may be configured to be flat, and the upper surface may rise and contact the lower surface of the robot base 21 to connect.
  • the AMR 30 is not limited to moving an object to be moved by lifting it up.
  • the robot base 21 may be equipped with casters, and the AMR 30 may be moved by other methods such as towing.
  • the robot 20 is configured such that the robot base 21 can be moved by the AMR 30, but this is not limited to the above, and the robot 20 may have a moving device. In other words, the robot 20 may be self-propelled. Note that in the embodiment and modified examples, the operator may move the robot 20.
  • This disclosure can be used in technical fields where mobile robots perform tasks.

Landscapes

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Abstract

ロボットは、移動装置により所定の作業位置に移動可能に構成されたロボットベースと、ロボットベースに搭載され、前方側の所定範囲内で動作するロボットアームと、ロボットアームの後方を覆うように、ロボットベースに設けられた背面カバーと、を備える。

Description

ロボットおよび作業システム
　本明細書は、ロボットおよび作業システムを開示する。
　従来、移動可能に構成されたロボットに生産作業を行わせるものが提案されている。例えば特許文献１のシステムは、無人搬送車によりロボットを作業エリアまで搬送して、ロボットを外部電源に接続することで、ロボットに生産作業を行わせるものとしている。
特開２０２０－１６６５８０号公報
　上述したシステムでは、例えば作業中のロボットの背後を作業者が通った場合に、ロボットと作業者とが接触する可能性があるが、そのような接触に対する安全性は考慮されていない。このため、安全性を高めるために、改善の余地がある。
　本開示は、移動可能なロボットが作業する際の安全性を、手間をかけることなく向上させることを主目的とする。
　本開示は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
　本開示のロボットは、
　移動装置により所定の作業位置に移動可能に構成されたロボットベースと、
　前記ロボットベースに搭載され、前方側の所定範囲内で動作するロボットアームと、
　前記ロボットアームの後方を覆うように、前記ロボットベースに設けられた背面カバーと、
　を備えることを要旨とする。
　本開示のロボットでは、ロボットアームの後方を覆うように、ロボットベースに設けられた背面カバーを備える。これにより、作業位置で作業中のロボットの背後を作業者が通った場合に接触するのを防止することができる。また、背面カバーがロボットベースに設けられているため、作業位置を変える度に背面カバーをセットする手間をかける必要がない。したがって、移動可能なロボットが作業する際の安全性を、手間をかけることなく向上させることができる。
作業システム１０が用いられる工場１の一例を示す説明図。 ロボット２０とＡＭＲ３０と管理装置４０の概略構成図。 ロボット２０の背面図。
　本開示の実施形態について図面を用いて説明する。図１は、作業システム１０が用いられる工場１の一例を示す説明図である。図２は、ロボット２０とＡＭＲ３０と管理装置４０の概略構成図である。図３は、ロボット２０の背面図である。作業システム１０は、ロボット２０と、ＡＭＲ（Autonomonus Mobile Robot）３０と、管理装置４０とを備え、工場や物流倉庫、店舗等で用いられる。本実施形態の作業システム１０は、例えば物品の製造や加工、組立などを行う工場１で用いられる。工場１には、複数（例えば４つ）の作業エリア２が設けられている。各作業エリア２は、同じ構成であるため、特に区別することなく説明する。
　各作業エリア２には、例えば、加工対象のワークに機械加工を行う周知の加工機３と、加工前のワークが載置される供給ワーク台４と、加工後のワークが載置される排出ワーク台５と、接続部６とが配設されており、これらを囲む安全カバー（安全柵）７も配設されている。各作業エリア２の安全カバー７外には、潤滑冷却媒体としてのクーラントを加工機３に供給するためのクーラント台車８や、加工機３の加工に伴って発生する切り粉を回収するための切り粉台車９が配置されている。また、各作業エリア２には、進入口７ａから進入したロボット２０が作業を行う所定の作業位置としてのロボットスペース２ａが形成されている。ロボットスペース２ａは、加工機３に対向し、供給ワーク台４と排出ワーク台５とに挟まれたスペースである。
　安全カバー７は、作業エリア２のロボットスペース２ａへのロボット２０の進入口７ａを形成するように、上面視で一部が途切れた形状（略Ｃ字状）に形成されている。接続部６は、ロボットスペース２ａの加工機３側の縁に設けられたメスコネクタである。接続部６には、工場１の電力源１ａからの電力を供給する電力線や、エア源１ｂからのエアを供給するエア配管、管理装置４０と通信するための通信線とが、繋がれている。なお、図示は省略するが、接続部６は、付勢部材により上方に付勢されており、付勢部材の収縮により上下に変位可能である。
　ロボット２０は、直方体状のロボットベース２１と、垂直多関節型のロボットアーム２３と、平板状の背面カバー２５と、制御装置２６と、を備える。ロボットベース２１は、下面の四隅に支持脚２０ａが設けられている。また、ロボットベース２１の各面のうち、ロボット２０がロボットスペース２ａに配置された際に内側（加工機３側）となる矩形の面を前面２１ａといい、外側となる矩形の面を背面２１ｂという。なお、各作業エリア２の進入口７ａは、ロボット２０の進入および退出が可能となるように、ロボットベース２１の前面２１ａ（背面２１ｂ）の幅よりも若干大きな幅に形成されている。言い換えると、ロボットベース２１は、安全カバー７の一部を途切らせて形成された進入口７ａから進入可能なサイズに形成されている。
　ロボットベース２１は、前面２１ａの下部に、前方に突出するオスコネクタとしての接続部２２が設けられている。接続部２２には、ロボットアーム２３や制御装置２６などに電力を供給する電力線や、ロボットアーム２３（エンドエフェクタ２４ａ）にエアを供給するエア配管、制御装置２６（通信部２９）と通信するための通信線とが、繋がれている。接続部２２は、ロボットスペース２ａにロボット２０が移動する際に、接続部６に接続される。接続部６と接続部２２との接続により、電力源１ａからの電力やエア源１ｂからのエアがロボット２０に供給可能となり、管理装置４０とロボット２０との有線通信が可能となる。なお、ロボット２０は、接続部２２が接続部６に接続されていない状態では、電力やエアは供給されず、管理装置４０との通信も行わない。
　ロボットアーム２３は、ロボットベース２１の上面２１ｃに搭載されており、前方側の所定範囲内で動作可能となっている。ロボットアーム２３は、エンドエフェクタ２４ａとカメラ２４ｂとが取り付けられる先端リンクを含む複数のリンクと、各リンクを回転または旋回可能に連結する複数の関節とを備える。また、ロボットアーム２３は、各関節を駆動する複数の駆動モータ２３ａと、各関節の駆動モータ２３ａの回転角度を検出するエンコーダ（ロータリエンコーダ）として構成された複数のセンサ２３ｂとを備える。エンドエフェクタ２４ａは、ワークの保持とその解除とが可能であり、例えば、メカチャックや吸着ノズル、電磁石などが用いられる。
　背面カバー２５は、例えば安全カバー７と同じ材質で形成された平板状の平板部材２５ａと、平板部材２５ａをロボットベース２１の上面２１ｃに固定するための左右一対の棒状の支持部材２５ｂとにより構成されている。平板部材２５ａは、例えばポリカーボネートなどで形成されているが、パンチングメタルなどで形成されてもよく、安全カバー７と異なる材質であってもよい。背面カバー２５は、ロボットベース２１の背面２１ｂと略同じ幅に形成されており、平板部材２５ａがロボットベース２１の背面２１ｂと略面一となるように設けられている。また、背面カバー２５は、ロボット２０がロボットスペース２ａに配置された際に、安全カバー７と上端位置が同じ位置となるように、平板部材２５ａと支持部材２５ｂの高さが形成されている。
　制御装置２６は、制御部２７と、記憶部２８と、通信部２９とを備える。制御部２７は、図示しないＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭなどを備える。記憶部２８は、ＨＤＤやＳＳＤなどであり、処理プログラムなどの各種情報を記憶する。通信部２９は、管理装置４０などの外部機器と接続部２２を介した有線通信が可能である。制御部２７には、センサ２３ｂからの検出信号やカメラ２４ｂにより撮像された画像、通信部２９を介して管理装置４０から受信した情報などが入力される。制御部２７からは、エンドエフェクタ２４ａや駆動モータ２３ａへの駆動信号やカメラ２４ｂへの撮像信号、通信部２９を介して管理装置４０へ送信する情報などが出力される。
　制御装置２６の制御部２７は、ロボット２０がロボットスペース２ａに配置された際に、加工機３などに設けられた基準マークをカメラ２４ｂにより撮像した画像を処理して配置の位置ずれ量を検出し、作業位置の位置補正量として算出する。制御部２７は、その位置補正量を用いて、ロボットアーム２３の動作を制御する。また、制御部２７は、カメラ２４ｂにより加工機３や供給ワーク台４を撮像した画像を処理し、供給ワーク台４上のワークをエンドエフェクタ２４ａで保持して加工機３に供給するように、ロボットアーム２３の動作を制御する。また、制御部２７は、カメラ２４ｂにより加工機３や排出ワーク台５を撮像した画像を処理し、加工機３のワークをエンドエフェクタ２４ａで保持して排出ワーク台５に排出するように、ロボットアーム２３の動作を制御する。
　ＡＭＲ３０は、例えば、ロボット２０のロボットベース２１に接続された状態で自律走行することで、ロボット２０を移動させる移動装置である。本実施形態のＡＭＲ３０は、略平板状の車体部３０ａと、車体部３０ａの一端に連結された箱状の筐体部３０ｂとを備え、略Ｌ字状の外観を有する。ＡＭＲ３０は、車輪３１と、制御部３２と、記憶部３３と、通信部３４と、駆動モータ３５と、バッテリ３６と、リフト部３７と、センサ３８ａ，３８ｂと、カメラ３９ａ，３９ｂとを備える。
　車輪３１は、車体部３０ａの下面に複数（例えば４つ）取り付けられ、例えば車軸に対して４５度傾斜して回転可能に軸支された複数のローラを有するメカナムホイールとして構成されている。駆動モータ３５は、それぞれ対応する車輪３１を回転駆動するように複数設けられている。ＡＭＲ３０は、各駆動モータ３５で対応する車輪３１の回転方向および回転速度を独立して制御することにより、車体部３０ａの全方位への移動や各種旋回（超信地旋回や信地旋回、緩旋回）が可能である。バッテリ３６は、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池として構成されており、ＡＭＲ３０の各部に電力を供給する。なお、ＡＭＲ３０は、図示は省略するが、所定の充電エリアで停止すると、電力源１ａからの電力が供給されてバッテリ３６を充電可能となる。
　リフト部３７は、車体部３０ａの上面に設置され、昇降装置３７ａと、昇降装置３７ａによって昇降する係合部３７ｂとを有する。ＡＭＲ３０は、車体部３０ａが移動対象物に潜り込んだ状態で、昇降装置３７ａにより係合部３７ｂを上昇させることで、係合部３７ｂが移動対象物の下面に係合して接続される。なお、移動対象物は、ロボット２０（ロボットベース２１）の他、クーラント台車８や切り粉台車９などである。センサ３８ａ，３８ｂは、車体部３０ａの両側面にそれぞれ設置されており、レーザ光を照射してその反射光を受光することにより周囲の物体や物体との距離を検出する。カメラ３９ａは、車体部３０ａにおける筐体部３０ｂから遠い側の他端面に設置され、カメラ３９ｂは、筐体部３０ｂにおける車体部３０ａ側の面に設置されている。
　制御部３２は、図示しないＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭなどを備える。記憶部３３は、ＨＤＤやＳＳＤなどであり、処理プログラムなどの各種情報を記憶する。通信部３４は、管理装置４０などの外部機器と無線通信が可能である。制御部３２には、バッテリ３６のバッテリ残量やセンサ３８ａ，３８ｂからの検出信号、カメラ３９ａ，３９ｂからの画像、通信部３４を介して管理装置４０から受信した情報などが入力される。また、制御部３２からは、駆動モータ３５や昇降装置３７ａへの制御信号、カメラ３９ａ，３９ｂへの撮像信号、通信部３４を介して管理装置４０へ送信する情報などが出力される。
　管理装置４０は、制御部４２と、記憶部４３と、通信部４４と、入力部４７と、表示部４８とを備える。制御部４２は、図示しないＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭなどを備える。記憶部４３は、ＨＤＤやＳＳＤなどであり、処理プログラムなどの各種情報を記憶する。通信部４４は、ロボット２０との有線通信や、ＡＭＲ３０との無線通信、各作業エリア２の各加工機３との通信が可能である。入力部４７は、例えばキーボードやマウス等であり、作業者により入力操作が行われる。表示部４８は、例えば液晶ディスプレイ等であり、各種情報を表示する。
　また、管理装置４０は、ロボット２０やＡＭＲ３０，各加工機３から受信した情報に基づいて、各作業エリアでの作業状況を把握し、その作業状況に応じた各種処理を行う。例えば、管理装置４０は、加工機３へのワークの供給が必要な状況にある作業エリア２に、ロボット２０を移動させるようにＡＭＲ３０に移動指示を出力する。また、管理装置４０は、加工機３からのワークの排出が必要な状況にある作業エリア２に、ロボット２０を移動させるようにＡＭＲ３０に移動指示を出力する。また、管理装置４０は、クーラント台車８や切り粉台車９などの各台車の運搬や回収が必要な場合にも、ＡＭＲ３０に移動指示を出力する。
　こうして構成された作業システム１０では、ＡＭＲ３０が移動指示に基づいて、ロボット２０を各作業エリア２のロボットスペース２ａに移動させる。即ち、ＡＭＲ３０は、移動指示に基づいて移動対象のロボット２０がある作業エリア２まで移動し、そのロボット２０に潜り込んでから、昇降装置３７ａにより係合部３７ｂを上昇させて持ち上げることでロボット２０と接続される。そして、移動指示に基づく作業エリア２までロボット２０を移動させ、ロボットスペース２ａに到達すると、昇降装置３７ａにより係合部３７ｂを下降させてロボット２０との接続を解除する。なお、上述したように、ロボット２０の接続部２２が接続される接続部６は、上下に変位可能であるから、昇降装置３７ａによるロボット２０の昇降に追従するように変位可能である。また、ロボット２０は、上述したような位置補正量の算出などを行ってから、加工機３へのワークの供給や加工機３からのワークの排出などの作業を開始する。
　ここで、各作業エリア２の加工機３で行われる機械加工は、比較的長時間を要し、機械加工中にロボット２０の作業が必要となることは殆どない。このため、各作業エリア２に据置型のロボット（ロボットアーム）を配置することは、費用対効果の観点から好ましくない。本実施形態では、移動可能な１台のロボット２０を複数（図１では４つ）の作業エリア２での作業に共用することで、ロボット２０の稼働効率を高めて、ロボット２０の導入コストを抑えることができる。また、ロボット２０の作業中に、ＡＭＲ２０は、クーラント台車８や切り粉台車９の移動などを行うことができるから、ＡＭＲ２０の稼働効率を高めることができる。なお、一例として作業システム１０が１台のロボット２０を備えたが、複数台のロボット２０を備えてもよい。その場合、１台のＡＭＲ３０を、複数台のロボット２０の移動に共用することができる。このため、ＡＭＲ３０の稼働効率をさらに高めて、ＡＭＲ３０の導入コストを抑えることができる。なお、作業システム１０が、複数台のロボット２０と、ロボット２０よりも少ない複数台のＡＭＲ３０とを備えてもよい。
　また、ロボット２０は、背面カバー２５を備えるから、作業中のロボット２０の背後を作業者が通った場合に接触するのを防止して安全性を高めることができる。背面カバー２５は、ロボットベース２１の背面２１ｂと同じ幅に形成されている。また、背面２１ｂの幅は、各作業エリア２の進入口７ａの幅よりも若干小さな幅に形成されている。このため、ロボット２０がロボットスペース２ａに配置された際に、ロボットベース２１と安全カバー７との隙間および背面カバー２５と安全カバー７との隙間を小さくして、作業者の手や腕などが隙間から入ってロボットアーム２３と接触するのを防止することができる。また、背面カバー２５は、安全カバー７と同じ高さとなるから、高さ方向においても十分な安全性を確保することができる。このような背面カバー２５がロボットベース２１に設けられていることで、ロボット２０が配置される作業エリア２（ロボットスペース２ａ）が変わる度に、作業者が背面カバー２５をセットする手間を省くことができる。
　ここで、本実施形態の構成要素と本開示の構成要素との対応関係を明らかにする。本実施形態のロボットベース２１がロボットベースに相当し、ロボットアーム２３がロボットアームに相当し、背面カバー２５が背面カバーに相当する。接続部２２がベース側接続部に相当し、接続部６がエリア側接続部に相当する。ＡＭＲ３０が移動装置に相当し、安全カバー７が安全カバーに相当し、管理装置４０が指示装置に相当する。
　以上説明した作業システム１０では、ロボットアーム２３の後方を覆うように、ロボットベース２１に設けられた背面カバー２５を備えるから、作業中のロボット２０の背後を作業者が通った場合に接触するのを防止することができる。また、背面カバー２５がロボットベース２１に設けられているため、ロボットスペース２ａ（作業位置）が変わる度に作業者が背面カバー２５をセットするなどの手間が必要ない。したがって、移動可能なロボット２０が作業する際の安全性を、手間をかけることなく向上させることができる。
　また、ロボットベース２１は、安全カバー７の進入口７ａから進入可能なサイズに形成されている。背面カバー２５は、進入口７ａから進入したロボットベース２１がロボットスペース２ａに配置されると、安全カバー７と一体的に作業エリア２を囲むように設けられている。このため、作業エリア２にロボット２０を容易に進入させると共に、進入したロボット２０がロボットスペース２ａに配置された際の安全性を手間をかけることなく確保することができる。
　また、背面カバー２５は、ロボットベース２１の背面２１ｂと同等の幅で面一になるように設けられている。このため、背面カバー２５と安全カバー７とが一体的に作業エリア２を囲んだ際に、ロボットベース２１が外側に突出するのを防止しつつ、安全カバー７とロボットベース２１との間に大きな隙間が生じるのを防止して、安全性をより向上させることができる。
　また、ロボットベース２１は、接続部２２を前面２１ａに備える。接続部２２は、ロボット２０がロボットスペース２ａに進入する際に、作業エリア２に設けられた接続部６に接続されて、電力やエアの供給と通信とが可能となる。このため、ロボットベース２１がロボットスペース２ａに配置されれば、作業者が接続作業を行うことなくロボットアーム２３の動作が可能となるから、手間をかけることなく安全性を向上させつつ作業を速やかに開始させることができる。また、ロボット２０の移動中は、ロボットアーム２３に電力が供給されないから、移動中の安全性を確保することができる。
　なお、本開示は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本開示の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。
　実施形態では、ロボット２０がロボットスペース２ａに進入する際に、作業エリア２の接続部６に接続部２２が接続されて、電力やエアの供給と通信とが可能となったが、これに限られない。エンドエフェクタ２４ａの種類によってはエアの供給が不要であるから、接続部２２と接続部６との接続により少なくとも電力の供給と通信とが可能となるものでもよい。あるいは、ロボット２０の制御装置２６（通信部２９）を無線通信可能とし、接続部２２と接続部６との接続により少なくとも電力の供給が可能となるものでもよい。
　実施形態では、ロボットベース２１が直方体状に形成されたが、これに限られず、如何なる形状に形成されてもよい。例えば、上面視で円形状や半円形状、三角形状、五角形状などに形成されてもよい。なお、ロボットスペース２ａに進入したロボットベース２１と、安全カバー７との隙間をできるだけ小さくするため、ロボットベース２１が、上面視で背面２１ｂの幅よりも大きな部分を有さない形状、即ち背面２１ｂの幅がロボットベース２１の最大幅となる形状が好ましい。また、実施形態では、ロボットベース２１を前面２１ａから背面２１ｂまで一定の幅とし、その幅を進入口７ａよりも若干小さな幅としたが、これに限られない。例えば、上面視で背面２１ｂの幅が最も大きくなるように、ロボットベース２１の他の部分よりも背面２１ｂの幅を大きく形成してもよい。また、その背面２１ｂの幅を進入口７ａよりも大きな幅として、ロボット２０のロボットスペース２ａへの進入が完了した際に、背面２１ｂが進入口７ａの縁に重なるようにしてもよい。こうすれば、背面２１ｂと安全カバー７との間に隙間が生じないようにして安全性を高めることができる。また、実施形態では、ロボットベース２１の背面２１ｂを矩形としたが、これに限られない。例えば、背面２１ｂを、矩形の少なくとも一部の角を落とした多角形状や、矩形の少なくとも一部の角を丸めた形状などとしてもよい。
　実施形態では、背面カバー２５は、背面２１ｂと同等の幅で略面一となるように設けられたが、これに限られず、背面２１ｂよりも小さな幅としてもよいし、面一とならずに背面２１ｂよりも内側に設けられていてもよい。あるいは、背面カバー２５の幅を、進入口７ａよりも大きな幅として、ロボット２０のロボットスペース２ａへの進入が完了した際に、背面カバー２５が進入口７ａの縁に重なるようにしてもよい。こうすれば、背面カバー２５と安全カバー７との間に隙間が生じないようにして安全性を高めることができる。
　実施形態では、安全カバー７は、ロボットベース２１の幅よりも若干大きな進入口７ａを形成したが、これに限られない。安全カバー７は、ロボット２０（ロボットベース２１）が進入可能な進入口７ａを形成すればよく、ロボット２０が進入した後に、ロボットベース２１との隙間を塞ぐように、進入口７ａの幅を狭くする可動式の扉が設けられてもよい。なお、背面カバー２５は、その可動式と扉と一体的になるように設けられればよい。
　実施形態では、作業システム１０の安全カバー７と背面カバー２５が一体的になるロボット２０を例示したが、これに限られない。ロボット２０は、ロボットベース２１に背面カバー２５が設けられていればよく、必ずしも安全カバー７と一体的にならなくてもよい。そのようにしても、ロボット２０の後方の安全性を、背面カバー２５の取り付けの手間なく高めることができる。また、背面カバー２５は、平板部材２５ａと、それを支持する支持部材２５ｂとで構成されたが、これに限られず、支持部材２５ｂを備えない構成としてもよい。例えば、背面カバー２５は、平板部材２５ａがロボットベース２１の背面に直接固定されるように構成され、背面カバー２５がロボットベースの背面も覆ってもよい。あるいは、背面カバー２５は、ロボットベース２１の上面２１ｃに設けられた溝などに平板部材２５ａが差し込まれることで支持されてもよい。なお、実施形態では、背面カバー２５の形状を矩形としたが、これに限られない。例えば、背面カバー２５（平板部材２５ａ）を、矩形の少なくとも一部の角を落とした多角形状や、矩形の少なくとも一部の角を丸めた形状などとしてもよい。
　実施形態では、ＡＭＲ３０のリフト部３７が係合部３７ｂを有し、係合部３７ｂをロボットベース２１の下面に係合させることで接続したが、これに限られない。例えば、ＡＭＲ３０のリフト部３７が係合部３７ｂを備えなくてもよい。この場合、例えば、ＡＭＲ３０は、リフト部３７の上面が平坦状に構成され、その上面が上昇してロボットベース２１の下面と接触することで接続してもよい。また、ＡＭＲ３０は、移動対象物を持ち上げることで移動させるものに限られない。例えばロボットベース２１がキャスターなどを備えるものとし、ＡＭＲ３０は、牽引など他の方法で移動させてもよい。また、ロボット２０は、ロボットベース２１がＡＭＲ３０により移動可能に構成されたが、これに限られず、ロボット２０が移動装置を備えてもよい。即ち、ロボット２０が自走可能なものでよい。なお、実施形態や変形例において、作業者がロボット２０を移動させる場合があっても構わない。
　本開示は、移動型のロボットが作業を行う技術分野に利用可能である。
　１　工場、１ａ　電力源、１ｂ　エア源、２　作業エリア、２ａ　ロボットスペース、３　加工機、４　供給ワーク台、５　排出ワーク台、６　接続部、７　安全カバー、７ａ　進入口、８　クーラント台車、９　切り子台車、１０　作業システム、２０　ロボット、２０ａ　支持脚、２１　ロボットベース、２１ａ　前面、２１ｂ　背面、２１ｃ　上面、２２　接続部、２３　ロボットアーム、２３ａ　駆動モータ、２３ｂ　センサ、２４ａ　エンドエフェクタ、２４ｂ　カメラ、２５　背面カバー、２５ａ　平板部材、２５ｂ　支持部材、２６　制御装置、２７　制御部、２８　記憶部、２９　通信部、３０　ＡＭＲ（自動移動装置）、３０ａ　車体部、３０ｂ　筐体部、３１　車輪、３２　制御部、３３　記憶部、３４　通信部、３５　駆動モータ、３６　バッテリ、３７　接続部、３７ａ　昇降装置、３７ｂ　係合部、３８ａ，３８ｂ　センサ、３９ａ，３９ｂ　カメラ、４０　管理装置、４２　制御部、４３　記憶部、４４　通信部、４７　入力部、４８　表示部。

Claims (5)

  1. 　移動装置により所定の作業位置に移動可能に構成されたロボットベースと、
    　前記ロボットベースに搭載され、前方側の所定範囲内で動作するロボットアームと、
    　前記ロボットアームの後方を覆うように、前記ロボットベースに設けられた背面カバーと、
    　を備えるロボット。
  2. 　前記ロボットベースは、前記作業位置を含む作業エリアの周りに配設される安全カバーの一部を途切らせて形成された進入口から進入可能なサイズに形成されており、
    　前記背面カバーは、前記進入口から進入した前記ロボットベースが前記作業位置に配置されると、前記安全カバーと一体的に前記作業エリアを囲むように設けられている、
    　請求項１に記載のロボット。
  3. 　前記ロボットベースは、矩形の背面を備え、
    　前記背面カバーは、前記ロボットベースの前記背面と同等の幅で面一になるように設けられている、
    　請求項２に記載のロボット。
  4. 　前記ロボットベースは、前記ロボットアームに電力を供給するための電力線と前記ロボットアームの制御部が通信するための通信線とを、外部と接続するためのベース側接続部を前面に備え、
    　前記接続部は、前記ロボットベースの前記作業位置への移動に伴って、前記作業エリアに設けられたエリア側接続部に接続されるように構成されている、
    　請求項２または３に記載のロボット。
  5. 　請求項１ないし３のいずれか１項に記載のロボットと、
    　前記移動装置と、
    　前記作業位置を含む作業エリアの周りに配設され、前記ロボットベースが進入可能な進入口を形成するように一部が途切れた安全カバーと、
    　前記作業エリアにおける作業状況に基づいて、前記ロボットを移動させるように前記移動装置に移動指示を出力する指示装置と、
    　を備える作業システム。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2001088080A (ja) * 1999-09-16 2001-04-03 Denso Corp 移動ロボットシステム
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