WO2024262136A1 - 作業ロボット、作業ロボットの制御方法、作業ロボットの制御プログラム、及び作業システム - Google Patents

作業ロボット、作業ロボットの制御方法、作業ロボットの制御プログラム、及び作業システム Download PDF

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幸宏 高橋
貢司 大山
裕志 土屋
敏史 森
裕康 馬場
裕記 吉岡
陽 岡本
航平 秋山
哲 中村
泰明 松永
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    • B25J9/1682—Dual arm manipulator; Coordination of several manipulators

Definitions

  • This disclosure relates to a work robot, a control method for a work robot, a control program for a work robot, and a work system.
  • the inventors also discovered that, for example, when the same product is produced during the same period at multiple work sites distributed around the world, it is difficult for workers at each work site to quickly set up a work environment for the work robot.
  • the present disclosure aims to provide a work robot, a control method for the work robot, a control program for the work robot, and a work system that can produce products using a work robot without a human having to configure a work environment in advance to match the work content of the work robot.
  • the work robot disclosed herein comprises at least one arm that performs an instructed action on an item, a mobile unit that moves on a floor surface, and a control unit that controls the arm and the mobile unit to autonomously perform work on the item in cooperation with other work robots using status information that represents at least one of the status of the other work robots and the robot's own status.
  • the control method for a work robot disclosed herein is for a work robot equipped with at least one arm that performs an instructed action on an item and a mobile unit that moves on a floor surface, and the computer executes a process to control the arm and the mobile unit so that the work robot autonomously performs work on the item in cooperation with the other work robots, using status information that represents at least one of the status of the other work robots and the robot's own status.
  • the control program for a work robot disclosed herein is a program for causing a computer to execute a process for controlling a work robot equipped with at least one arm that performs an instructed action on an item and a mobile unit that moves on a floor surface, so that the work robot autonomously performs work on the item in cooperation with other work robots, using status information that represents at least one of the status of other work robots and the robot's own status.
  • the work system disclosed herein comprises a plurality of work robots each having at least one arm that performs an instructed action on an item, a mobile unit that moves on a floor surface, and a control unit that controls the arm and the mobile unit to autonomously perform work on the item in cooperation with the other work robots using status information that represents at least one of the status of the other work robots and the work robot's own status, and a communication unit that performs data communication with each of the work robots and a server that transmits information related to the production of the item to each of the work robots.
  • the present disclosure has the advantage that products can be produced using a work robot without a person having to configure a work environment in advance to match the work content of the work robot.
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of a configuration of a work system
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of a functional configuration of a working robot
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of a working robot
  • FIG. 4 is a flowchart showing an example of a flow of control processing in a working robot.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example in which a work robot is fixed to a floor surface using a support
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of a working robot equipped with a tool on a moving unit;
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of a configuration of a work system
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of a functional configuration of a working robot
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of a working robot
  • FIG. 4 is a flowchart showing an example of a flow of control processing in a working robot.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example in which a work robot is fixed to a floor surface
  • FIG. 7 is a diagram showing an example of a working robot that assembles parts in cooperation with other working robots;
  • FIG. 8 is a diagram showing an example of a working robot equipped with a joint;
  • FIG. 9 is a diagram showing an example of linked work robots;
  • FIG. 10 is a diagram showing an example of a production line in which a plurality of work robots are linked together.
  • FIG. 11 is a diagram showing an example in which a work robot located at the final stage of a production line functions as an AMR.
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of a work system 1 that produces products using a work robot 30.
  • the work system 1 produces a variety of products, such as transportation machinery such as cars, electrical equipment such as air conditioners, molds, food, beverages, magazines, sporting goods, and woodworking products.
  • the work system 1 produces electrical equipment as an example.
  • the work system 1 is not limited to the production of products, and may also perform other work on items, such as repairing or destroying them.
  • the work system 1 includes a server 20 and multiple work robots 30.
  • the server 20 and work robots 30 are located in a factory 40, and a simulation device 10, which is an example of an external device, is located in a remote location away from the factory 40, such as the head office. Therefore, the simulation device 10 and the server 20 are connected by a wide area network 2 such as a WAN (Wide Area Network) or the Internet.
  • the server 20 and work robots 30 are connected by a local network 3 such as a LAN (Local Area Network), local 5G, and local 6G.
  • LAN Local Area Network
  • the wide area network 2 and the local network 3 may be wired or wireless, but since the work robot 30 moves around the factory 40 as described below, it is preferable to construct the local network 3 wirelessly. Also, the server 20 does not necessarily need to be located within the factory 40; for example, the server 20 may be constructed using cloud computing provided on the wide area network 2.
  • the work system 1 includes N work robots 30 (N is an integer equal to or greater than 2).
  • N is an integer equal to or greater than 2.
  • work robot 30 When distinguishing between the individual work robots 30, they are represented by adding a number from “1" to "N” after the reference number of the work robot 30.
  • work robot 30 When explaining matters common to multiple work robots 30, they are simply referred to as "work robot 30.”
  • the factory 40 is equipped with, for example, machine tools 4A that process and produce parts used in products, and storage shelves 4B on which parts purchased from outside are placed.
  • the work robot 30 moves to a supply location that supplies product parts, such as the machine tools 4A and storage shelves 4B, and assembles, processes, transports, etc. the parts.
  • product parts in this embodiment are an example of items used in products.
  • the work system 1 will be explained using an example in which the work robot 30 produces electrical equipment in a factory 40, but the place where the work robot 30 works is not limited to the factory 40 and may be a place where the primary purpose is not to produce products, such as a laboratory or a home, or even outdoors depending on the characteristics of the products being produced.
  • the factory 40 is shown in FIG. 1, there may be multiple factories 40, in which case the server 20 of each factory 40 is connected to the wide area network 2. There are no restrictions on the location of each factory 40, and the factories 40 may be distributed around the world, for example.
  • the simulation device 10 is a device that simulates the work performed by multiple work robots 30 in cooperation with each other on parts, using work robots 30 placed in a virtual space that reproduces the space in which the work robots 30 perform their work, i.e., the interior of a factory 40.
  • the simulation device 10 includes virtual space data 11, an input unit 12, a display unit 13, a simulation execution unit 14, and a communication unit 15.
  • the virtual space data 11 is data used to construct in the simulation device 10 a virtual space that faithfully reproduces the space within the factory 40 where the work robot 30 works, i.e. a "virtual factory.”
  • the virtual space data 11 includes data on the layout of the factory 40 where the work robot 30 works, floor steps, the positions and shapes of objects installed in the factory 40, the positions and shapes of pillars, and the positions and shapes of parts supply locations such as machine tools 4A and item shelves 4B.
  • the input unit 12 receives from the user the work content of each work robot 30 and the constraints on the work performed by the work robot 30.
  • the constraints include, for example, the range in which the work robot 30 can move and the threshold of the remaining battery charge at which charging action is initiated.
  • the display unit 13 displays the execution process and results of a simulation of work using multiple work robots 30 in a virtual factory.
  • the simulation execution unit 14 controls the work robots 30 present in the virtual factory so that each work robot 30 performs work instructed by a user under the specified constraints, and simulates the operation of the work robots 30.
  • the simulation execution unit 14 receives the state information of the work robots 30 obtained by the simulation as input, generates teacher data in which the control content at that time is output, and generates a control model 16 corresponding to each work robot 30 through machine learning using the teacher data.
  • the state information is information that represents at least one of the state of the other work robots 30 and the state of the work robot 30 itself.
  • the work robot 30 acquires at least one of the state of the other work robots 30 and the state of the work robot 30 itself from communication with the other work robots 30, its own sensors 33, and information about its own operation, such as the direction and speed of movement.
  • the simulation by the simulation execution unit 14 as in the case of an actual work robot 30, the work robot 30 in the virtual factory acquires state information and is controlled so that it takes optimal action for the acquired state information. Therefore, multiple teacher data are generated that associate state information with control content, such as what kind of control should be performed on the work robot 30 in response to various state information so that the work robot 30 can perform the instructed work.
  • the simulation execution unit 14 uses multiple teacher data to perform machine learning of the control model 16 that outputs the control content of the work robot 30 from the state information.
  • the server 20 includes a simulation data DB 21, an input unit 22, a setting unit 23, and a communication unit 24.
  • the simulation data DB 21 stores the simulation data received from the simulation device 10.
  • "DB” is an abbreviation for "database.”
  • the setting unit 23 When the setting unit 23 receives an instruction to start production of a product, it associates, with the control model 16 included in the simulation data, designation information that uniquely designates the work robot 30 that will perform the work using the control model 16. The setting unit 23 then sets the control model 16 and virtual space data 11 associated with the designation information for the work robot 30 designated by the designation information. The setting of the control model 16 and virtual space data 11 for the work robot 30 by the setting unit 23 is performed via the local network 3.
  • the communication unit 24 communicates data with the server 20 via the wide area network 2, and also communicates data with each work robot 30 via the local network 3.
  • the work robot 30 is a robot that autonomously executes tasks instructed for product parts while coordinating with other work robots 30 using the acquired status information and the control model 16.
  • the control model 16 outputs the control content for the work robot 30 from the status information, and the work robot 30 performs work according to the control content output by the control model 16, so the control model 16 is also an example of instruction information that instructs the work content for the parts.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of the functional configuration of the work robot 30.
  • the work robot 30 includes an arm 31, a moving unit 32, a sensor 33, a battery 34, a communication unit 35, and a control unit 36.
  • the arm 31 is an example of a work unit that performs a commanded operation on a part.
  • the work robot 30 has at least one arm 31. At the joint of each arm 31, the position of the arm 31 is controlled by moving a link attached to the joint in a commanded direction.
  • the arm 31 can perform operations such as grasping parts, moving parts, processing parts, and assembling parts together.
  • a mounting section is provided to which multiple types of tools 39 can be attached and detached, and the tool 39 according to the work content is mounted on the mounting section under the control of the control section 36.
  • a robot hand equipped with multiple movable supports imitating human fingers is mounted on the mounting section.
  • a screwdriver for turning screws is mounted on the mounting section. In this way, the tool 39 is switched on the mounting section of the arm 31 according to the work content.
  • a robot hand may be mounted on the mounting section of the arm 31, and when screwing a part, the robot hand may grasp a screwdriver to perform screwing. In this way, the mode of grasping different types of tools 39 by the robot hand is also included in the tool 39 switching operation.
  • the moving unit 32 is a device that allows the work robot 30 to move on the floor of the factory 40.
  • the moving unit 32 realizes the movement of the work robot 30 by rotating a rotating body 32A, such as a wheel or a ball.
  • the movement mechanism provided in the moving unit 32 is not limited to one that uses the rotation of the rotating body 32A.
  • the moving unit 32 may be equipped with two or more legs instead of the rotating body 32A and move by walking.
  • Figure 3 shows an example of a work robot 30 with a rotating body 32A attached to the location where the moving unit 32 comes into contact with the floor surface.
  • the work robot 30 shown in Figure 3 has an arm 31 attached to the moving unit 32, but it goes without saying that the work robot 30 may be provided with a body section (not shown) and the arm 31 may be attached to a location other than the moving unit 32, such as the body section.
  • the moving unit 32 is also provided with a work surface 32C that can be used, for example, as a workbench for placing parts.
  • the sensor 33 of the work robot 30 in FIG. 2 acquires surrounding information that indicates the situation around the work robot 30.
  • the work robot 30 is equipped with the sensors 33, for example, a camera 33A, an ultrasonic sensor 33B, and a LiDAR (Light Detection and Ranging) 33C.
  • a camera 33A for example, a camera 33A, an ultrasonic sensor 33B, and a LiDAR (Light Detection and Ranging) 33C.
  • LiDAR Light Detection and Ranging
  • Camera 33A captures at least one of a visible image and an infrared image.
  • the image captured by camera 33A may be a video or a still image.
  • Camera 33A is primarily used to determine the shape and type of the part grasped by arm 31, and is therefore attached, for example, to the tip of arm 31 in a position where the grasped part is included within the angle of view (see FIG. 3).
  • Camera 33A may be a stereo camera, which is an example of a distance sensor that measures the distance to a subject and obtains the positional relationship of surrounding objects as three-dimensional data.
  • the ultrasonic sensor 33B measures the distance between the work robot 30 and other objects by measuring the time from transmitting ultrasonic waves to receiving ultrasonic waves reflected by other objects around the work robot 30.
  • the ultrasonic sensor 33B is an example of a distance sensor.
  • the ultrasonic sensor 33B is mainly used for collision judgment to determine whether the work robot 30 will collide with other objects, so it is attached, for example, to the surface of the work robot 30 that may collide with other objects (see Figure 3). If the shape of the mobile unit 32 is a box-like shape such as a rectangular parallelepiped or cube, the ultrasonic sensor 33B is attached to the four corners of the working surface 32C of the mobile unit 32. This attachment position of the ultrasonic sensor 33B is one example, and it may be attached to the side or arm 31 of the mobile unit 32, or it may be attached to both the mobile unit 32 and the arm 31.
  • the LiDAR 33C measures the distance between the work robot 30 and other objects, as well as the position and shape of the other objects, by measuring the time between emitting laser light and receiving the reflected light from other objects around the work robot 30.
  • the LiDAR 33C is an example of a distance sensor.
  • LiDAR 33C Since LiDAR 33C is primarily used to create maps showing where items are located within factory 40, it is attached in a position that allows a horizontal line of vision.
  • the horizontal direction refers to the direction along the floor surface along which work robot 30 moves.
  • LiDAR 33C is attached to the side of mobile unit 32 (see Figure 3). This attachment position of LiDAR 33C is just one example, and it may also be attached to arm 31, or to both mobile unit 32 and arm 31.
  • the sensors 33 equipped in the work robot 30 are not limited to the camera 33A, ultrasonic sensor 33B, and LiDAR 33C.
  • the work robot 30 may be equipped with other types of sensors 33 that acquire surrounding information.
  • the work robot 30 may be equipped with at least one additional sensor 33 as necessary, such as a barcode reader, a gyro sensor, a GPS (Global Positioning System) sensor, and an air pressure sensor.
  • the work robot 30 does not need to be equipped with all of the camera 33A, ultrasonic sensor 33B, and LiDAR 33C, and it is sufficient to be equipped with at least one of the camera 33A, ultrasonic sensor 33B, and LiDAR 33C.
  • the images of the surroundings of the work robot 30 captured by the camera 33A and the LiDAR 33C are an example of surrounding information that represents the situation around the work robot 30.
  • the work robot 30 selects the sensor 33 to use to obtain peripheral information depending on the characteristics of the sensor 33 and the characteristics of the object to be measured.
  • a marker 8 containing information indicating, for example, its own identification number is attached to the mobile unit 32.
  • multiple markers 8 may be attached to the mobile unit 32 so that the markers 8 can be seen from any direction.
  • a work robot 30 can identify other work robots 30 by photographing the markers 8 of the other work robots 30 using, for example, a camera 33A and reading the identification number.
  • the battery 34 supplies power to various parts of the work robot 30 according to instructions from the control unit 36.
  • the battery 34 is capable of receiving power directly from the outside via a wire, as well as wirelessly receiving power from the outside without contact.
  • the work robot 30 moves to a wireless power supply device (not shown) in the factory 40 and autonomously charges the battery 34.
  • the communication unit 35 communicates data with each of the other work robots 30 and the server 20 through the local network 3. Specifically, the communication unit 35 transmits status information of its own work robot 30 to the other work robots 30 and receives status information of the other work robots 30 in accordance with instructions from the control unit 36. By sharing status information of multiple work robots 30, it is possible to obtain information that would be difficult to obtain with a single work robot 30 alone.
  • the communication unit 35 also transmits peripheral information obtained through the sensors 33 and status information of the work robot 30 to the server 20, and receives from the server 20 virtual space data 11, a control model 16 associated with specified information, and various instructions.
  • the work robot 30 autonomously performs work on parts, but can also modify its operation according to instructions from the server 20.
  • the control unit 36 uses the acquired status information to control the arm 31 and the mobile unit 32 so that the work robot 30 autonomously executes the instructed work on the part while coordinating with the other work robots 30. To achieve this, the control unit 36 performs the control required for the sensor 33, the battery 34, and the communication unit 35 so that the work robot 30 can carry out the instructed work.
  • control unit 36 inputs the status information, which is updated successively, into the control model 16, and performs autonomous control of the work robot 30 according to the control content output from the control model 16. In other words, the control unit 36 performs autonomous control of the work robot 30 while successively determining the optimal control content for the latest status information using the control model 16.
  • the control unit 36 is configured using a computer 38 including a CPU (Central Processing Unit) 36A, which is an example of a processor, a RAM (Random Access Memory) 36B, and a non-volatile memory 36C.
  • a CPU Central Processing Unit
  • RAM Random Access Memory
  • Non-volatile memory 36C prestores various programs, including control program 37 that CPU 36A loads to control work robot 30, and various parameters that CPU 36A references when controlling work robot 30.
  • RAM 36B is used as a temporary work area for CPU 36A.
  • Figure 4 is a flow chart showing an example of the flow of the control process of the work robot 30 executed when a command to start production of a product is received from the server 20.
  • the CPU 36A of the work robot 30 reads the control program 37 stored in the non-volatile memory 36C and executes the control process.
  • Each work robot 30 executes the control process in response to the command to start production of a product, but since the same control process is executed by each work robot 30, the following explanation will focus on one work robot 30 and explain the control process executed by the work robot 30.
  • the CPU 36A determines, as an initial process, whether or not the designation information associated with the control model 16 received from the server 20 matches the identification number of its own work robot 30. Only when the designation information matches the identification number of the work robot 30, i.e., only when the designation information designates its own work robot 30, does the CPU 36A execute the control process for the work robot 30 shown in FIG. 4. Note that the control model 16 and virtual space data 11 associated with its own identification number are stored in the non-volatile memory 36C of each work robot 30.
  • step S10 the CPU 36A controls the LiDAR 33C to acquire an image of the surroundings of the work robot 30.
  • the CPU 36A may also control the camera 33A to acquire an image of the surroundings of the work robot 30.
  • step S20 the CPU 36A applies a known image analysis method to the surrounding image acquired in step S10 to recognize the surrounding environment, such as what is in which direction.
  • Shape data of objects in the factory 40 such as the machine tool 4A, the storage shelf 4B, and the work robot 30, is included in advance in the virtual space data 11. Therefore, by comparing the shapes of the objects included in the surrounding image with the object shape data, the CPU 36A can identify the type, position, and orientation of objects within the reach of the laser light emitted from the LiDAR 33C, and can create a map of the inside of the factory 40.
  • step S30 the CPU 36A controls the mobile unit 32 according to the control content obtained by inputting status information into the control model 16 while referring to the map created in step S20, and moves the work robot 30 toward the target position set by simulation.
  • the target position is set to the machine tool 4A, and a plurality of work robots 30 work together to perform tasks such as assembly, processing, and transportation on parts produced by the machine tool 4A, but the target position may be the goods shelf 4B or another location.
  • Setting the target position to the machine tool 4A means setting the target position to a position that includes parts produced by the machine tool 4A within the reach of the arm 31.
  • the target position is an example of position information received from the server 20 together with the control model 16 and the virtual space data 11, and is included in the simulation data.
  • the state information input to the control model 16 includes information that represents the operation and internal state of the work robot 30 itself, such as the direction and speed of movement of the work robot 30.
  • the CPU 36A may control the communication unit 35 to obtain status information from each of the other work robots 30, and control the moving unit 32 according to the control content obtained by inputting the status information of the other work robots 30 together with the status information of the CPU 36A's own work robot 30 into the control model 16.
  • the CPU 36A may control the mobile unit 32 according to the control content obtained by inputting only the status information of the other work robots 30 into the control model 16, without inputting the status information of its own work robot 30 into the control model 16.
  • Information acquired by the sensor 33 provided on the work robot 30, such as the surrounding image and the map, and information created from the information acquired by the sensor 33, represent the internal state recognized by the work robot 30. Therefore, information such as the surrounding image and the map are also examples of state information that represent the state of the work robot 30.
  • CPU 36A controls ultrasonic sensor 33B to measure the distance to other objects while moving work robot 30, and determines the possibility of collision with other objects.
  • CPU 36A may determine the possibility of collision with other objects using surrounding images captured by camera 33A or LiDAR 33C, but measuring the distance to other objects using ultrasonic waves reduces the load on CPU 36A rather than measuring the distance to other objects from surrounding images. Therefore, it is preferable to determine the possibility of collision with other objects using ultrasonic sensor 33B.
  • step S50 the CPU 36A determines that there is a possibility of collision with another object, it proceeds to step S60.
  • step S60 the CPU 36A modifies the movement path so as not to collide with other objects, and then proceeds to step S70.
  • step S50 determines whether there is no possibility of collision with another object. If it is determined in step S50 that there is no possibility of collision with another object, the process proceeds to step S70 without executing the process of step S60.
  • step S70 the CPU 36A determines whether the work robot 30 has reached the target position set by the simulation. Whether the work robot 30 has reached the target position is determined, for example, based on the distance to the destination machine tool 4A or item shelf 4B, and the orientation of the machine tool 4A or item shelf 4B included in the peripheral image.
  • the CPU 36A may use a map created from the surrounding image to set three-dimensional coordinates in the factory 40 that are the same as the three-dimensional coordinates set in the virtual factory included in the simulation data, and determine whether the work robot 30 has arrived at the target position based on the coordinate point of the work robot 30 in the three-dimensional coordinates.
  • the CPU 36A may identify the position of the work robot 30 within the factory 40 from the direction and distance of movement of the work robot 30, and determine whether the work robot 30 has reached the target position.
  • bar codes or characters indicating location information within the factory 40 may be displayed at various points on the floor, and the CPU 36A may read the location information using a camera 33A or a bar code reader provided on the work robot 30 to determine whether the work robot 30 has reached the target position.
  • the CPU 36A may also use the camera 33A to recognize a position reference point whose position is fixed, such as a pillar, and use preset position information for the recognized position reference point to determine whether the work robot 30 has arrived at the target position.
  • the position information of the object that serves as the position reference point may be stored in advance, for example, in the non-volatile memory 36C.
  • the CPU 36A may transmit data including the transmission time from the work robot 30 and determine whether the work robot 30 has arrived at the target position by measuring the position of the work robot 30 from the difference in the reception time of the data at each access point (not shown) within the local network 3.
  • step S10 a new image of the surroundings is acquired at the destination.
  • the CPU 36A controls the mobile unit 32 to autonomously move the work robot 30 toward the target position while recognizing the surrounding environment and avoiding collisions with other objects.
  • step S70 If it is determined in the determination process of step S70 that the target position has been reached, the process proceeds to step S80. In this case, the work robot 30 has moved to a position where the part supply location is included within the reach of the arm 31.
  • step S80 when CPU 36A controls arm 31, it fixes moving unit 32 to the floor surface so that moving unit 32 will not deviate from the target position even when arm 31 is operated.
  • the CPU 36A may lock the rotor 32A of the moving unit 32 with a brake to fix the moving unit 32 to the floor surface.
  • the CPU 36A may also fix the moving unit 32 to the floor surface by adsorbing the floor surface with a suction cup (not shown) provided on the work robot 30.
  • the CPU 36A may control the arm 31 to press a suction cup attached to the tip of the arm 31 against the floor surface to fix the work robot 30 to the floor surface.
  • the CPU 36A may also fix the mobile unit 32 to the floor by, for example, hooking a hook (not shown) of the work robot 30 onto a fixing bracket provided on the floor or the machine tool 4A. Furthermore, the CPU 36A may control the arm 31 so that a robot hand attached to the tip of the arm 31 grasps the fixing bracket and fixes the work robot 30 to the floor.
  • the CPU 36A may combine at least two of the brakes, suction cups, hooks, and arms 31 of the rotating body 32A to fix the work robot 30 to the floor surface.
  • This method of fixing the work robot 30 can prevent the work robot 30 from shifting horizontally. However, because the arm 31 performs three-dimensional movements, it is preferable to prevent the position of the work robot 30 from shifting not only horizontally but also vertically.
  • the CPU 36A may control the moving unit 32 to extend the support 32B stored inside the moving unit 32 toward the floor surface until the rotating body 32A is separated from the floor surface, and the support 32B may support the working robot 30.
  • the rotating body 32A is covered with an elastic body such as rubber to ensure friction with the floor surface.
  • the elastic body may cause the working robot 30 to vibrate in the vertical direction.
  • the vertical direction in this embodiment refers to a direction perpendicular to the floor surface.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example in which the working robot 30 is fixed to the floor surface using the support 32B.
  • the absolute position of the work robot 30 is not fixed, and as long as the relative position with respect to the other work robots 30 does not change, the arm 31 can be moved to the specified position even if the work robot 30 deviates from the target position.
  • the CPU 36A may therefore measure the distance to other work robots 30 using, for example, an ultrasonic sensor 33B, and control the movement unit 32 so that the distance does not change.
  • the CPU 36A also obtains an image of the marker 8 by the camera 33A, and identifies other work robots 30 working in cooperation with the camera 33A by information representing the identification number contained in the marker 8. The CPU 36A may then control the movement unit 32 so that the size of the marker 8 on the photographed work robot 30 does not change.
  • step S90 of FIG. 4 the CPU 36A controls the communication unit 35 to obtain status information of the other work robots 30.
  • step S100 the CPU 36A acquires status information of its own work robot 30. Specifically, the CPU 36A acquires surrounding images using the camera 33A or the LiDAR 33C, and acquires position information of the arm 31.
  • step S110 the CPU 36A inputs the status information of the other work robots 30 acquired in step S90 and the status information of its own work robot 30 acquired in step S100 into the control model 16, and generates control content for realizing the operation that the work robot 30 should perform under the state represented by the acquired status information.
  • the CPU 36A also identifies the process being performed from the generated control content. For example, if the control content is to grasp a screw with one arm 31 and turn the screw with the remaining arm 31, the process being performed is identified as a screw tightening process. In this case, the CPU 36A attaches a screwdriver for tightening screws to the mounting part of the arm 31.
  • the CPU 36A refers to a process table that predefines the correspondence between the process and the tool 39 used in that process, and controls the switching of the tool 39 to be mounted on the mounting part of the arm 31 according to the identified process.
  • the process table may be stored in advance in, for example, non-volatile memory 36C.
  • the CPU 36A can select the tools 39 from the multiple types of tools 39 attached to the mobile unit 32 according to the specified process.
  • the work robot 30 can perform the instructed work even if a person does not place the tools required for the work around the machine tool 4A in advance.
  • the tools 39 do not necessarily need to be attached to the work surface 32C of the mobile unit 32; they may be attached to the side of the mobile unit 32, for example.
  • the method of identifying the work process is not limited to this, and the control model 16 may output a work process in response to the input status information.
  • the control model 16 may also generate control content corresponding to the work process, such as attaching a screwdriver to the attachment part of the arm 31 in response to the input status information.
  • the CPU 36A may also identify the work process being performed from the position and shape of the part from the peripheral image acquired in step S100, as well as the tip position and angle of the arm 31 of the other work robot 30 and the type of tool 39 attached. By identifying the work process from the peripheral image as well, the accuracy of identifying the work process can be improved compared to identifying the work process only from the control content generated by the control model 16.
  • the status information of the other work robots 30 and the status information of the own work robot 30 are input to the control model 16 to generate control content for realizing the operation that the work robot 30 should perform.
  • the status information of the other work robots 30 or the status information of the own work robot 30 may be input to the control model 16 to generate control content for the work robot 30.
  • the CPU 36A controls the position of the arm 31 and the timing of the movement of the arm 31 according to the control content generated in step S110, and cooperates with the other work robots 30 to execute the instructed work.
  • the CPU 36A may obtain an image of the marker 8 on the other work robot 30 by the camera 33A, and use information on the appearance of the marker 8, such as the size, position, and shape, to control the position of the arm 31 while periodically grasping the relative position of the other work robot 30 with respect to its own work robot 30, and cooperate with the other work robots 30 to execute the instructed work.
  • the CPU 36A obtains the position of the arm 31 based on the position of the marker 8 using the position information of the arm 31, and moves the arm 31 to the target position while referring to the obtained relative distance between the marker 8 and the arm 31.
  • the position information of the arm 31 is obtained from the position information of the work robot 30 and the drive amount of the arm 31.
  • the work robot 30 can perform work that requires a work table on the work surface 32C, even if a person does not prepare a work table in the factory 40 beforehand.
  • the CPU 36A controls the arm 31 to perform the specified work on the part placed on the work surface 32C.
  • the work surface 32C on which the part is placed does not necessarily have to be flat, and may have uneven or curved parts, for example. For example, even if the part to be worked on is spherical, if there is a semicircular depression on the work surface 32C, the spherical part can be placed on the work surface 32C by placing the spherical part in the semicircular depression.
  • the CPU 36A may control the arm 31 to grasp the part and place it on the work surface 32, as well as the arm 31 to grasp a jig for placing the part at a specified position on the work surface 32, and use the jig to place the part at the specified position on the work surface 32. Furthermore, the CPU 36A may control the arm 31 to grasp a fixture for fixing the part placed on the work surface 32, and use the fixture to fix the part to the work surface 32.
  • step S130 CPU 36A determines whether the instructed work has been completed. For example, CPU 36A may determine that the instructed work has been completed if the control content generated by control model 16 indicates that the work has been completed. If the instructed work has not been completed, the process proceeds to step S90. By repeatedly executing the processes of steps S90 to S130 until it is determined in the determination process of step S130 that the instructed work has been completed, CPU 36A inputs the successively acquired status information to control model 16, controls arm 31 according to the control content output from control model 16, and performs the instructed work in cooperation with other work robots 30.
  • FIG. 7 shows an example of a work robot 30 that cooperates with other work robots 30 to assemble parts.
  • step S130 determines that the instructed work has been completed, the process proceeds to step S140.
  • step S140 the CPU 36A releases the locking of the mobile unit 32 performed in step S80, allowing the work robot 30 to move.
  • step S150 the CPU 36A determines whether there is a subsequent task instructed by the server 20. If there is a subsequent task, the process proceeds to step S10.
  • the CPU 36A repeatedly executes the processes of steps S10 to S150 to move to the next location and have the work robot 30 execute the subsequent task. As a result, the work robot 30 moves to the target position where the subsequent task will be performed and executes the task at the target position until it is determined by the determination process of step S150 that there is no subsequent task.
  • step S150 If it is determined in the determination process of step S150 that there is no subsequent work, the CPU 36A moves to a predetermined waiting location for the work robot 30 and ends the control process of the work robot 30 shown in FIG. 4.
  • the working robot 30 can autonomously produce products using the simulation data generated by the simulation device 10, without having to create a work environment, such as a workbench or tools 39, in advance to match the work content instructed by the user to the working robot 30. Therefore, if the layout of the work space of each working robot 30 in each factory 40 and the positions of the machine tools 4A and storage shelves 4B are standardized and the working robots 30 perform instructed work in the same work space, it is possible to simultaneously produce products in standardized factories 40 located around the world, for example, by performing a simulation just once, without having to simulate the operation of the working robot 30 for each factory 40.
  • the user can use the simulation device 10 to generate simulation data for factories 40 around the world, and by sending the simulation data to the server 20 of each factory 40, the same product can be produced in multiple locations in the same period, even if it is a small-volume, high-mix product. This makes it possible to quickly respond to diversifying product needs.
  • the server 20 was installed in a predetermined location in the factory 40, but the location of the server 20 may be moved in conjunction with the movement of the work robot 30.
  • a mobile server robot (not shown) is used in which the functions of the server 20 are mounted on the mobile unit 32.
  • the server robot is an example of a mobile robot, and does not require an arm 31 because it does not perform work on parts like the work robot 30.
  • a mobile server robot If a mobile server robot is introduced into the work system 1, it can move to a position where good communication with the work robot 30 can be established as the work robot 30 moves.
  • a communication format in which the communication distance is limited to line-of-sight distance such as Bluetooth (registered trademark)
  • the movement range of the work robot 30 is wider than if the server 20 is fixed in place.
  • any one of the work robots 30 may be equipped with the functions of the server 20. In this case, the server robot is not required.
  • the types of work robots 30 in the work system 1 do not necessarily have to be the same type, and may be different types. That is, in the work system 1, general-purpose work robots 30 with different numbers of arms 31 or types of sensors 33 may work together to execute instructed tasks. Furthermore, work robots 30 specialized in specific tasks, such as a work robot 30 specialized in drilling holes in parts and a work robot 30 specialized in screwing, may work together to execute instructed tasks.
  • the work robot 30 is provided with a connection part 5 on the mobile unit 32 that allows it to be connected to other work robots 30.
  • FIG. 8 is a diagram showing an example of a work robot 30 equipped with a coupling part 5.
  • a first coupling part 5A equipped with a female connector and a second coupling part 5B equipped with a male connector.
  • the first coupling part 5A and the second coupling part 5B have a structure that allows them to be interlocked, and after interlocking, a locking mechanism 6 is provided that mechanically locks the first coupling part 5A and the second coupling part 5B together so that when one work robot 30 moves, the other work robot 30 can move in conjunction with it.
  • the locking mechanism 6 starts and releases the lock under the control of the CPU 36A.
  • the first coupling part 5A and the second coupling part 5B are collectively referred to as the "coupling part 5".
  • the coupling part 5 may also be used for power supply and electrical signal exchange.
  • the connecting parts 5 also have positioning parts 7 that are machined into a shape that allows them to fit together only when the connecting parts 5 of the working robots 30 are in the correct position.
  • the positioning part 7 of the second connecting part 5B has a shape that protrudes from the contact surface with the first connecting part 5A, for example, and the positioning part 7 of the first connecting part 5A has a shape that is recessed from the contact surface with the second connecting part 5B so that the protrusion of the positioning part 7 of the second connecting part 5B fits in. Therefore, the first connecting part 5A and the second connecting part 5B cannot be connected unless the protrusion of the positioning part 7 of the second connecting part 5B fits into the recess of the positioning part 7 of the first connecting part 5A.
  • the connecting part 5 of the working robot 30 shown in FIG. 8 is provided with two female connectors and two male connectors, but there is no restriction on the number of female connectors and male connectors in the connecting part 5.
  • the connecting part 5 may be provided in another location, such as on the torso.
  • the first connecting part 5A and the second connecting part 5B may be provided, for example, on adjacent sides of the mobile unit 32, rather than on opposing sides of the mobile unit 32.
  • FIG. 9 is a diagram showing an example of a state in which two work robots 30 are connected by a connection part 5.
  • the CPU 36A may control the arm 31 and the moving unit 32 so that the robot performs an instructed task while connected to another work robot 30. Whether or not to connect to another work robot 30 depends on the control content output from the control model 16.
  • the CPU 36A of a specific work robot 30 may receive instructions from the other connected work robots 30 through the connection part 5, and control the arm 31 and mobile unit 32 of its own work robot 30 according to the received instructions.
  • the CPU 36A of a specific work robot 30 may receive measurement values of the sensor 33 acquired by the other connected work robots 30 through the connection part 5, and control the arm 31 and mobile unit 32 of its own work robot 30 according to the received measurement values of the sensor 33.
  • a specific work robot 30 may receive power from the other connected work robots 30 through the connection part 5, and charge the battery 34 of its own work robot 30.
  • a particular work robot 30 can receive instructions, sensor 33 measurement values, and power not only from other adjacent work robots 30 connected by the connection, but also from all work robots 30 connected through the other adjacent work robots 30.
  • a particular work robot 30 designates other work robots 30 from which it will receive instructions, sensor 33 measurement values, and power from the multiple work robots 30 connected to it, and receives instructions, sensor 33 measurement values, and power from the designated other work robots 30.
  • FIG. 10 shows an example of multiple work robots 30 linked together in front of a machine tool 4A.
  • Each work robot 30 is linked together so that the working surfaces 32C of the moving units 32 of adjacent work robots 30 are continuous, thereby forming a production line that extends from the machine tool 4A along the direction in which the work robots 30 are linked together.
  • the CPU 36A of each work robot 30 uses its arm 31 to perform instructed tasks on parts produced by the machine tool 4A, while controlling the transfer of worked parts between the arms 31 of adjacent work robots 30. This allows the parts to be transported from upstream to downstream along the connection direction of the work robots 30. Upstream along the connection direction of the work robots 30 refers to a position approaching the machine tool 4A, and downstream along the connection direction of the work robots 30 refers to a position away from the machine tool 4A. An adjacent work robot 30 that is downstream from a particular work robot 30 is also referred to as the "backward work robot 30".
  • each work robot 30 Since the work surfaces 32C of each work robot 30 are continuous, a production line is constructed along the connection direction. Therefore, the CPU 36A of each work robot 30 may place parts on the work surface 32C and perform the instructed work, and then transport the parts along the connection direction of the work robots 30 by pushing the parts that have been placed on the work surface 32C downstream with the arm 31.
  • each connected work robot 30 may carry out the instructed work by holding the part with its arm 31 without placing the part on the work surface 32C, and transferring the completed part in mid-air between the arm 31 of the downstream work robot 30 and the part along the connection direction of the work robots 30.
  • the CPU 36A of the linked work robots 30 located at the most downstream position i.e., the work robot 30 constituting the final stage of the production line, may control the movement unit 32 to separate its own work robot 30 from the other work robots at the connection part 5 after completing work on a part, and transport the part to a specified position.
  • the work robot 30 at the final stage of the production line may function as an autonomous mobile robot (AMR).
  • AMR autonomous mobile robot
  • FIG. 11 shows an example in which a work robot 30 located at the final stage of a production line made up of multiple work robots 30 functions as an AMR.
  • the work robot 30 located at the final stage of a production line made up of multiple work robots 30 functions as an AMR, making it possible to transport parts that have been worked on to the target position while maintaining the production line.
  • the target position it is possible to change the destination of each part.
  • control model 16 is not necessarily an essential element for the work robot 30 to operate autonomously.
  • the work robot 30 may move to a specific position in response to instructions from the server 20, transmit the acquired status information to the server 20, and generate control content for the work robot 30 from the status information received by the server 20.
  • the server 20 transmits the generated control content to the work robot 30, which is the source of the status information.
  • the work robot 30, which has received the control content controls the arm 31 and the moving unit 32 according to the received control content. Even while controlling the arm 31 and the moving unit 32, the work robot 30 periodically acquires status information and uses the acquired status information to correct the control content received from the server 20 and control the arm 31 and the moving unit 32.
  • the CPU 36A in the work robot 30 corrects the control content and selects a movement route with a lower possibility of collision than the movement route instructed by the control content received from the server 20.
  • This type of control is also an example of autonomous control by the work robot 30.
  • control process shown in FIG. 4 is realized by software
  • the same process as the control process flowchart may be executed by hardware. In this case, the processing speed can be increased compared to when the control process is realized by software.
  • control program 37 is stored in the non-volatile memory 36C.
  • storage destination of the control program 37 is not limited to the non-volatile memory 36C.
  • the control program 37 can also be provided in a form recorded on a computer-readable storage medium.
  • control program 37 may be provided in a form recorded on an optical disk such as a CD-ROM (Compact Disk Read Only Memory), a DVD-ROM (Digital Versatile Disk Read Only Memory), or a Blu-ray disc.
  • the control program 37 may also be provided in a form recorded on a portable semiconductor memory such as a USB (Universal Serial Bus) memory or a memory card.
  • USB Universal Serial Bus
  • the non-volatile memory 36C, CD-ROM, DVD-ROM, Blu-ray disc, USB, and memory card are examples of non-transitory storage media.
  • control unit 36 may download the control program 37 from the server 20 via the communication unit 35 and store the downloaded control program 37 in the non-volatile memory 36C.
  • the server 20 downloads the control program 37 from an external device connected to the wide area network 2, such as the simulation device 10.
  • control unit and the method described in the present disclosure may be realized by a special-purpose computer having a processor programmed to execute one or more functions embodied in a computer program.
  • the device and the method described in the present disclosure may be realized by a special-purpose computer having a processor configured with dedicated hardware logic circuits.
  • the device and the method described in the present disclosure may be realized by one or more special-purpose computers configured by a combination of a processor that executes a computer program and one or more hardware logic circuits.
  • the computer program may be stored in a computer-readable non-transient tangible recording medium as instructions executed by the computer.
  • At least one arm (31) for performing a directed action on an object At least one arm (31) for performing a directed action on an object;
  • a moving unit (32) that moves on a floor surface;
  • a control unit (36) that controls the arm and the moving unit using status information that indicates at least one of a status of another work robot and its own status so as to autonomously perform a task on the item while cooperating with the other work robot;
  • (Appendix 4) 4. The working robot according to claim 3, wherein a sensor (33) is attached to at least one of the arm and the moving unit, the sensor (33) being used by the control unit for control to avoid collision with the other working robot.
  • the location information is the location of a supply location (4A, 4B) of the item to be used in the product
  • the control unit controls the movement unit to move to a position where the position represented by the position information is included in a reachable range of the arm, and controls the arm to perform a task on the item in cooperation with the other working robot.
  • the arm is provided at its tip with a mounting portion to which a plurality of types of tools (39) can be attached and detached;
  • the control unit uses the status information to identify a process being performed in a task, and performs control to switch the tool attached to the tool attachment unit in accordance with the identified process.
  • a plurality of types of tools are attached to the moving unit, The working robot according to claim 8, wherein the control unit performs control to select a tool corresponding to the identified process from among a plurality of types of tools attached to the mobile unit.
  • control unit 10 identifies a step of the work being performed using peripheral information indicating a surrounding situation obtained by the sensor.
  • the moving unit has a work surface (32C) on which the item can be placed;
  • the working robot according to any one of claims 5 to 10, wherein the control unit controls the arm to perform a task on the item placed on the work surface.
  • the mobile unit includes a connecting portion (5) for connecting with the mobile unit of the other work robot, 12.
  • the working robot of any one of Supplementary Note 5 to Supplementary Note 11, wherein the control unit controls the arm and the mobile unit so that the mobile unit performs work in a state coupled with the mobile unit of the other working robot.
  • the moving units each have a work surface on which the article can be placed, and the moving units are connected to each other so that the work surfaces of the adjacent moving units are continuous with each other by the connection;
  • the working robot according to claim 14, wherein the control unit controls the arm to move the item that has completed work to the work surface of the subsequent moving unit to which the arm is connected.
  • the control unit controls a position of the arm while acquiring a relative position between the control unit and the other work robot using an image of a marker (8) provided on a surface of the other work robot, thereby performing a task on the item in cooperation with the other work robot.
  • the communication unit receives, as the instruction information, via the server, from an external device (10) that simulates a task performed on the item in a virtual space that reproduces a space in which the work robot performs the task.
  • the control model (16) generates control content for the arm and the mobile unit to perform the task on the item using the status information;
  • the control unit controls the arm and the mobile unit in accordance with control content generated by the control model for the updated state information.
  • At least one arm (31) for performing a directed action on an object At least one arm (31) for performing a directed action on an object;
  • a computer At least one arm (31) for performing a directed action on an object;
  • a work robot including a moving unit (32) that moves on a floor surface,
  • a control program for causing a work robot to execute a process of controlling the arm and the mobile unit so as to autonomously perform work on the item in cooperation with another work robot, using status information representing at least one of the status of the other work robot and the work robot's own status.
  • a non-transitory storage medium storing a control program executable by a computer to execute control processing for a working robot (30) having at least one arm (31) that performs an instructed action on an article and a moving unit (32) that moves on a floor surface,
  • the non-transitory storage medium includes a step of controlling the arm and the mobile unit to autonomously perform work on the item in cooperation with the other work robots, using status information representing at least one of a status of the other work robots and the control process's own status.
  • a plurality of work robots (30) each including at least one arm (31) that performs an instructed operation on an item, a mobile unit (32) that moves on a floor surface, and a control unit (36) that controls the arm and the mobile unit to autonomously perform work on the item while cooperating with the other work robots by using status information that represents at least one of the status of the other work robots (30) and its own status, and a server (20) that includes a communication unit (24) that performs data communication with each of the work robots and transmits information related to the production of the item to each of the work robots.
  • a working system (1) comprising:
  • the server transmits to the work robot, via the communication unit, instruction information instructing a work content to be performed on the item, and designation information for designating the work robot to perform the work content instructed by the instruction information on the item; 23.
  • (Appendix 24) 24 The work system according to claim 22 or 23, wherein the server is mounted on any one of the work robots, and the server moves together with the work robot.

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Abstract

作業ロボット（３０）は、物品に対して指示された動作を行う少なくとも１本のアーム（３１）と、床面を移動する移動ユニット（３２）と、他の作業ロボットの状態及び自身の状態の少なくとも一方を表す状態情報を用いて、他の作業ロボットと連携しながら物品に対する作業を自律的に実行するようにアーム及び移動ユニットを制御する制御部（３６）と、を備える。

Description

作業ロボット、作業ロボットの制御方法、作業ロボットの制御プログラム、及び作業システム 関連出願の相互参照
　本出願は、２０２３年６月１９日に出願された特許出願番号２０２３－１００３６１号に基づくものであって、その優先権の利益を主張するものであり、その特許出願のすべての内容が、参照により本明細書に組み入れられる。
　本開示は、作業ロボット、作業ロボットの制御方法、作業ロボットの制御プログラム、及び作業システムに関する。
　例えば特許文献１には、走行台車上に単腕若しくは双腕の作業ロボットを搭載して走行移動する少なくとも１台以上の走行ロボットを所定経路に沿って作業場所間で移動させて複数の作業場所で作業を行う作業システムにおいて、走行ロボットに受電機器を設けると共に、複数の作業場所の少なくとも１つに走行ロボットの作動によって走行ロボットの受電機器に、対応する給電機器を着脱する給電設備を設け、作業ロボットに、作業場所間の移動中の給電を行うバッテリーを搭載した作業システムが開示されている。
＜特許文献１＞
特開２０１５－２１１９９７号公報
　作業ロボットを用いて特定の作業を行う場合、例えば作業ロボットが作業を行う作業台や作業台に作業ロボットの作業対象となる製品の部品を搬送する搬送設備といった、作業ロボットが作業を行うために必要となる作業環境を作業場所に構築する必要がある。こうした作業環境は、その都度作業員が作業ロボットの作業内容にあわせて構築する。したがって、発明者の詳細な検討の結果、少量多品種の製品の生産に対応するためには、作業員が短期間に作業環境を変更しなければならず、そのため作業員の人数を一定数確保しておく必要があるため人件費の増大につながりやすいという課題が見出された。
　また、発明者は、例えば世界に分散した複数の作業拠点において同じ製品を同じ期間に生産するような場合、作業拠点毎に作業員が作業ロボットの作業環境を迅速に構築することは困難であるとの課題も見出した。
　本開示は、作業ロボットを用いた製品の生産に対して、人が作業ロボットの作業内容にあわせて予め作業環境を構築しておかなくても製品を生産することができる作業ロボット、作業ロボットの制御方法、作業ロボットの制御プログラム、及び作業システムを提供することを目的とする。
　本開示の作業ロボットは、物品に対して指示された動作を行う少なくとも１本のアームと、床面を移動する移動ユニットと、他の作業ロボットの状態及び自身の状態の少なくとも一方を表す状態情報を用いて、前記他の作業ロボットと連携しながら前記物品に対する作業を自律的に実行するように前記アーム及び前記移動ユニットを制御する制御部と、を備える。
　本開示の作業ロボットの制御方法は、物品に対して指示された動作を行う少なくとも１本のアームと、床面を移動する移動ユニットと、を備えた作業ロボットに対して、他の作業ロボットの状態及び自身の状態の少なくとも一方を表す状態情報を用いて、前記他の作業ロボットと連携しながら前記物品に対する作業を自律的に実行するように前記アーム及び前記移動ユニットを制御する処理をコンピュータが実行する。
　本開示の作業ロボットの制御プログラムは、コンピュータに、物品に対して指示された動作を行う少なくとも１本のアームと、床面を移動する移動ユニットと、を備えた作業ロボットに対して、他の作業ロボットの状態及び自身の状態の少なくとも一方を表す状態情報を用いて、前記他の作業ロボットと連携しながら前記物品に対する作業を自律的に実行するように前記アーム及び前記移動ユニットを制御する処理を実行させるためのプログラムである。
　本開示の作業システムは、物品に対して指示された動作を行う少なくとも１本のアームと、床面を移動する移動ユニットと、他の作業ロボットの状態及び自身の状態の少なくとも一方を表す状態情報を用いて、前記他の作業ロボットと連携しながら前記物品に対する作業を自律的に実行するように前記アーム及び前記移動ユニットを制御する制御部と、を備えた複数の作業ロボット、及び前記作業ロボットの各々とデータ通信を行う通信部を備え、前記物品の生産に関する情報を各々の前記作業ロボットに対して送信するサーバを備える。
　本開示によれば、作業ロボットを用いた製品の生産に対して、人が作業ロボットの作業内容にあわせて予め作業環境を構築しておかなくても製品を生産することができる、という効果を有する。
　本開示についての上記目的及びその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。その図面は、
図１は、作業システムの構成例を示す図であり、 図２は、作業ロボットの機能構成例を示す図であり、 図３は、作業ロボットの一例を示す図であり、 図４は、作業ロボットにおける制御処理の流れの一例を示すフローチャートであり、 図５は、支柱を用いて作業ロボットを床面に固定した一例を示す図であり、 図６は、移動ユニットに工具を備えた作業ロボットの一例を示す図であり、 図７は、他の作業ロボットと連携して部品を組み立てる作業ロボットの一例を示す図であり、 図８は、連結部を備えた作業ロボットの一例を示す図であり、 図９は、連結した作業ロボットの一例を示す図であり、 図１０は、複数の作業ロボットが連結して生産ラインを構築している例を示す図であり、 図１１は、生産ラインの最終段に位置する作業ロボットがＡＭＲとして機能する例を示す図である。
　以下、同じ構成要素及び同じ処理には全図面を通して同じ符号を付与し、重複する説明を省略する。図面に記載された物体の寸法比率は、説明のために誇張して記載しており、実際の寸法比率とは異なる。
　図１は、作業ロボット３０を用いて製品を生産する作業システム１の構成例を示す図である。作業システム１によって生産される製品の種類に制約はなく、作業ロボット３０によって生産される製品であればどのようなものであってもよい。具体的には、作業システム１によって車等の輸送機械、エアコン等の電気機器、金型、食品、飲料品、雑誌、スポーツ用品、及び木工製品等といった様々な製品が生産される。本実施形態における作業システム１は、一例として電気機器の生産を行う。なお、作業システム１は製品の生産に限定されず、例えば修理や破壊といった物品に対する他の作業を行うこともある。
　作業システム１は、サーバ２０、及び複数の作業ロボット３０を含む。サーバ２０及び作業ロボット３０は工場４０内に配置され、外部装置の一例であるシミュレーション装置１０は工場４０から離れた遠隔地、例えば本社に配置される。したがって、シミュレーション装置１０とサーバ２０とはＷＡＮ（Ｗｉｄｅ　Ａｒｅａ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）やインターネットといった広域ネットワーク２によって接続される。一方、サーバ２０と作業ロボット３０とはＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ　Ａｒｅａ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）、ローカル５Ｇ、及びローカル６Ｇといったローカルネットワーク３によって接続される。
　広域ネットワーク２及びローカルネットワーク３は有線であっても無線であってもよいが、後述するように作業ロボット３０は工場４０内を移動するため、無線によってローカルネットワーク３を構築することが好ましい。また、サーバ２０は必ずしも工場４０内に存在する必要はなく、例えば広域ネットワーク２上に提供されているクラウドコンピューティングを利用してサーバ２０を構築してもよい。
　図１に示すように、作業システム１にはＮ台（Ｎは２以上の整数）の作業ロボット３０が含まれる。各々の作業ロボット３０を区別する場合、作業ロボット３０の符号の後に“１”から“Ｎ”までの番号を付して表すようにする。複数の作業ロボット３０に共通する事柄を説明する場合には、単に「作業ロボット３０」と表す。
　工場４０には、例えば製品に用いられる部品の加工及び生産を行う工作機械４Ａ、及び外部から購入した部品が置かれる物品棚４Ｂが備えられている。作業ロボット３０は、工作機械４Ａ及び物品棚４Ｂのように製品の部品を供給する供給場所に移動し、部品の組み立て、加工、及び運搬等を行う。なお、本実施形態に係る製品の部品は、製品に用いる物品の一例である。
　本実施形態では、工場４０内で作業ロボット３０が電気機器の生産を行う例を通じて作業システム１の説明を行うが、作業ロボット３０が作業を行う場所は工場４０に限らず、例えば研究室や住宅等のように、製品の生産を主目的としていない場所であってもよく、生産する製品の特性によっては屋外であってもよい。図１には１つの工場４０しか示していないが、複数の工場４０が存在してもよく、この場合、各々の工場４０のサーバ２０が広域ネットワーク２に接続される。各々の工場４０の立地場所に制約はなく、例えば工場４０が世界各地に分散していてもよい。
　次に、シミュレーション装置１０、サーバ２０、及び作業ロボット３０の機能構成例について説明する。
　シミュレーション装置１０は、作業ロボット３０が作業を行う空間、すなわち工場４０の内部を再現した仮想空間に配置した作業ロボット３０を用いて、複数の作業ロボット３０が連携しながら部品に対して行う作業をシミュレーションする装置である。
　図１に示すように、シミュレーション装置１０は仮想空間データ１１、入力部１２、表示部１３、シミュレーション実行部１４、及び通信部１５を含む。
　仮想空間データ１１は、作業ロボット３０が作業を行う工場４０内の空間を忠実に再現した仮想空間、すなわち「仮想工場」をシミュレーション装置１０に構築するために用いられるデータである。例えば仮想空間データ１１には、作業ロボット３０が作業を行う工場４０の間取り、床面の段差、工場４０に設置されている設置物の位置及び形状、柱の位置及び形状、並びに、工作機械４Ａや物品棚４Ｂといった部品の供給場所の位置及び形状に関するデータ等が含まれる。
　入力部１２は、各々の作業ロボット３０の作業内容、及び作業ロボット３０が作業を行う上での制約条件をユーザから受け付ける。制約条件には、例えば作業ロボット３０が移動可能な範囲や、充電行動を開始するバッテリー残量の閾値等が含まれる。
　表示部１３は、仮想工場における複数の作業ロボット３０を用いた作業のシミュレーションの実行過程やシミュレーション結果をディスプレイに表示する。
　シミュレーション実行部１４は、各々の作業ロボット３０がユーザによって指示された作業を指示された制約条件の下で実行するように、仮想工場内に存在する作業ロボット３０の制御を行い、作業ロボット３０の動作をシミュレーションする。シミュレーション実行部１４は、シミュレーションによって得られた作業ロボット３０の状態情報を入力とし、その時の制御内容を出力とする教師データを生成して、各々の作業ロボット３０に対応した制御モデル１６を、教師データを用いた機械学習によって生成する。
　状態情報とは、他の作業ロボット３０の状態及び自身の作業ロボット３０の状態の少なくとも一方を表す情報である。作業ロボット３０は、他の作業ロボット３０との通信、自身に備えられたセンサ３３、及び例えば移動方向及び移動速度といった自身の動作に関する情報から、他の作業ロボット３０の状態及び自身の作業ロボット３０の状態の少なくとも一方を取得する。シミュレーション実行部１４によるシミュレーションにおいても実際の作業ロボット３０と同じく、仮想工場内の作業ロボット３０が状態情報を取得しながら、取得した状態情報に対して最適な行動をとるように作業ロボット３０が制御される。したがって、様々な状態情報に対してどのような制御を作業ロボット３０に対して行えば、作業ロボット３０が指示された作業を実行することができるのかといった、状態情報と制御内容とを対応付けた複数の教師データが生成される。シミュレーション実行部１４は、複数の教師データを用いて、状態情報から作業ロボット３０の制御内容を出力する制御モデル１６の機械学習を行う。
　制御モデル１６として、例えばＣＮＮ（Ｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎａｌ　Ｎｅｕｒａｌ　Ｎｅｔｗｏｒｋ：畳み込みニューラルネットワーク）等が用いられる。機械学習の手法には、例えばディープラーニング等が用いられる。しかしながら、制御モデル１６の形態及び機械学習の手法に制約はなく、シミュレーション実行部１４は、例えばＹＯＬＯ（Ｙｏｕ　Ｏｎｌｙ　Ｌｏｏｋ　Ｏｎｃｅ）といった公知のモデル形態やサポートベクターマシーンといった公知の機械学習の手法を用いて制御モデル１６を生成してもよい。
　通信部１５は、広域ネットワーク２を通じてサーバ２０とデータ通信を行う。具体的には、通信部１５は、シミュレーション実行部１４における作業ロボット３０の動作のシミュレーションによって生成された各々の作業ロボット３０に対応した制御モデル１６と、シミュレーションに用いた仮想空間データ１１と、を含むシミュレーションデータを、仮想工場によって表される実際の工場４０の管理を行うサーバ２０に送信する。
　サーバ２０は、例えば製品の生産計画や作業ロボット３０の稼働状況等、工場４０に関するデータを管理すると共に、生産計画に基づいて作業ロボット３０を用いた製品の生産管理を行う装置である。
　図１に示すように、サーバ２０はシミュレーションデータＤＢ２１、入力部２２、設定部２３、及び通信部２４を含む。
　シミュレーションデータＤＢ２１は、シミュレーション装置１０から受信したシミュレーションデータを記憶する。「ＤＢ」とは「データベース（Ｄａｔａｂａｓｅ）」の略語である。
　入力部２２は、例えば製品の生産開始指示といったユーザからの各種指示を受け付ける。なお、サーバ２０は、広域ネットワーク２を通じてシミュレーション装置１０から各種指示を受け付けてもよい。この場合、サーバ２０は入力部２２を備える必要はない。
　設定部２３は、製品の生産開始指示を受け付けた場合、シミュレーションデータに含まれている制御モデル１６に対して、当該制御モデル１６を用いて作業を実行する作業ロボット３０を一意に指定する指定情報を対応付ける。その上で、設定部２３は、指定情報によって指定された作業ロボット３０に対して、指定情報を対応付けた制御モデル１６と仮想空間データ１１を設定する。設定部２３による作業ロボット３０への制御モデル１６と仮想空間データ１１の設定は、ローカルネットワーク３を通じて行われる。
　設定部２３は、各々の作業ロボット３０に対する制御モデル１６と仮想空間データ１１の設定を、通信部２４を通じたユニキャストによって設定してもよいが、マルチキャストによって設定してもよい。マルチキャストパケットには、作業システム１に含まれるすべての作業ロボット３０の制御モデル１６と仮想空間データ１１が含まれ、制御モデル１６の各々には指定情報が対応付けられる。マルチキャストを用いた場合、ユニキャストを用いた場合よりも、各々の作業ロボット３０がサーバ２０から指示を受け付ける時間差を短くすることができる。なお、指定情報には、例えば作業ロボット３０を一意に識別する識別番号や作業ロボット３０の製造番号が用いられる。本実施形態では一例として、指定情報に作業ロボット３０の識別番号を用いているものとする。
　通信部２４は、広域ネットワーク２を通じてサーバ２０とデータ通信を行うと共に、ローカルネットワーク３を通じて各々の作業ロボット３０とデータ通信を行う。
　作業ロボット３０は、製品の部品に対して指示された作業を、取得した状態情報と制御モデル１６を用いて、他の作業ロボット３０と連携しながら自律的に実行するロボットである。制御モデル１６は状態情報から作業ロボット３０の制御内容を出力し、作業ロボット３０は制御モデル１６が出力する制御内容に従って作業を行うことから、制御モデル１６は、部品に対する作業内容を指示する指示情報の一例でもある。
　図２は、作業ロボット３０の機能構成例を示す図である。作業ロボット３０は、アーム３１、移動ユニット３２、センサ３３、バッテリー３４、通信部３５、及び制御部３６を含む。
　アーム３１は、部品に対して指示された動作を行う作業ユニットの一例である。作業ロボット３０は、少なくとも１本のアーム３１を備える。各々のアーム３１の関節部分において、関節部分に取り付けられたリンクを指示された方向に可動させることによってアーム３１の位置制御が行われる。
　アーム３１では、例えば部品をつかむ、部品を移動する、部品を加工する、及び部品同士を組み立てるといった動作が可能である。アーム３１の先端には、後ほど図６で示すように複数種類の工具３９の脱着が可能な装着部が備えられており、制御部３６による制御によって、作業内容に応じた工具３９が装着部に装着される。例えば部品をつかむ場合には、人間の指を模した複数の可動する支持体を備えたロボットハンドが装着部に装着される。また、例えば部品をねじ止めする場合には、ねじを回転させるドライバーが装着部に装着される。このように、アーム３１の装着部では、作業内容に応じて工具３９が切り替えられる。なお、アーム３１の装着部にロボットハンドを装着しておき、部品をねじ止めする場合、ロボットハンドによってドライバーをつかんでねじ止めを行うようにしてもよい。このように、ロボットハンドによって異なる種類の工具３９をつかむ形態も工具３９の切り替え動作に含まれる。
　移動ユニット３２は、作業ロボット３０が工場４０の床面を移動するための装置である。移動ユニット３２は、例えば車輪やボールのような回転体３２Ａを回転させることによって作業ロボット３０の移動を実現する。しかしながら、移動ユニット３２が備える移動機構は回転体３２Ａの回転によるものに限られない。例えば移動ユニット３２は、回転体３２Ａの代わりに２本以上の脚を備え、歩行により移動するものであってもよい。
　図３は、移動ユニット３２が床面と接触する場所に回転体３２Ａを取り付けた作業ロボット３０の一例を示す図である。図３に示す作業ロボット３０は、アーム３１が移動ユニット３２に取り付けられているが、例えば作業ロボット３０に胴体部（図示省略）を設け、アーム３１を胴体部のような移動ユニット３２とは異なる場所に取り付けてもよいことは言うまでもない。
　また、移動ユニット３２には、例えば部品を配置するための作業台等に用いることができる作業面３２Ｃが設けられる。
　図２における作業ロボット３０のセンサ３３は、作業ロボット３０の周囲の状況を表す周辺情報を取得する。作業ロボット３０にはセンサ３３として、例えばカメラ３３Ａ、超音波センサ３３Ｂ、及びＬｉＤＡＲ（Ｌｉｇｈｔ　Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　Ａｎｄ　Ｒａｎｇｉｎｇ）３３Ｃが備えられる。
　カメラ３３Ａは、可視画像及び赤外画像の少なくとも一方を撮影する。カメラ３３Ａが撮影する画像は動画であっても静止画であってもよい。カメラ３３Ａは、主にアーム３１によってつかんだ部品の形状や種類等を把握する用途に用いられるため、例えばアーム３１の先端で、かつ、つかんだ部品が画角内に含まれるような位置に取り付けられる（図３参照）。カメラ３３Ａは、被写体までの距離を計測し、周囲の物体の位置関係を３次元データとして取得する距離センサの一例であるステレオカメラであってもよい。
　超音波センサ３３Ｂは、超音波を送信してから作業ロボット３０の周囲に存在する他の物体で反射した超音波を受信するまでの時間を計測することによって、作業ロボット３０と他の物体との距離を計測する。すなわち、超音波センサ３３Ｂは距離センサの一例である。超音波センサ３３Ｂは、主に作業ロボット３０と他の物体とが衝突するか否かを判定する衝突判定に用いられるため、例えば他の物体と衝突する可能性がある作業ロボット３０の表面に取り付けられる（図３参照）。移動ユニット３２の形状が直方体や立方体のような箱型である場合、移動ユニット３２の作業面３２Ｃの四隅に超音波センサ３３Ｂが取り付けられる。こうした超音波センサ３３Ｂの取り付け位置は一例であり、移動ユニット３２の側面やアーム３１に取り付けてもよく、また移動ユニット３２とアーム３１の両方に取り付けてもよい。
　ＬｉＤＡＲ３３Ｃは、レーザー光を照射してから作業ロボット３０の周囲に存在する他の物体で反射した反射光を受信するまでの時間を計測することによって、作業ロボット３０と他の物体との距離、並びに、他の物体の位置及び形状を計測する。すなわち、ＬｉＤＡＲ３３Ｃは距離センサの一例である。
　ＬｉＤＡＲ３３Ｃは、主に工場４０内のどこにどのような物があるのかといった地図を作成する用途に用いられるため、水平方向を見通すことができる位置に取り付けられる。水平方向とは、作業ロボット３０が移動する床面に沿った方向のことである。一例として、移動ユニット３２の形状が箱型の場合、移動ユニット３２の側面にＬｉＤＡＲ３３Ｃが取り付けられる（図３参照）。こうしたＬｉＤＡＲ３３Ｃの取り付け位置は一例であり、アーム３１に取り付けてもよく、また移動ユニット３２とアーム３１の両方に取り付けてもよい。
　なお、作業ロボット３０が備えるセンサ３３はカメラ３３Ａ、超音波センサ３３Ｂ、及びＬｉＤＡＲ３３Ｃに限られない。作業ロボット３０は、カメラ３３Ａ、超音波センサ３３Ｂ、及びＬｉＤＡＲ３３Ｃに加えて、周辺情報を取得する他の種類のセンサ３３を備えてもよい。作業ロボット３０は、例えばバーコードリーダー、ジャイロセンサ、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ　Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ）センサ、及び気圧センサ等の少なくとも１つのセンサ３３を必要に応じて追加で備えてもよい。また、作業ロボット３０は、カメラ３３Ａ、超音波センサ３３Ｂ、及びＬｉＤＡＲ３３Ｃを全て備える必要もなく、カメラ３３Ａ、超音波センサ３３Ｂ、及びＬｉＤＡＲ３３Ｃの少なくとも１つを備えればよい。
　カメラ３３Ａ及びＬｉＤＡＲ３３Ｃによって撮影される作業ロボット３０の周辺画像は、作業ロボット３０の周囲の状況を表す周辺情報の一例である。
　作業ロボット３０は、センサ３３の特性及び計測対象物の特性等に応じて、周辺情報を取得するために使用するセンサ３３を選択する。
　また、図３に示すように、移動ユニット３２には、例えば自身の識別番号を表す情報を含んだマーカー８が取り付けられる。なお、何れの方向からもマーカー８が確認できるように、複数のマーカー８を移動ユニット３２に取り付けてもよい。作業ロボット３０は、例えばカメラ３３Ａによって他の作業ロボット３０のマーカー８を撮影し、識別番号を読み取ることによって、他の作業ロボット３０を特定することができる。
　説明の便宜上、以降に示す図５～図１１では、作業ロボット３０におけるセンサ３３及びマーカー８の図示及び符号記載を省略する。
　バッテリー３４は、制御部３６の指示に従って作業ロボット３０の各所に電力を供給する。バッテリー３４は、有線によって外部から電力を受電する直接受電の他、非接触で外部から電力を受電するワイヤレス受電にも対応している。バッテリー３４の残量が予め定めた閾値以下となった場合、例えば制御部３６の制御によって、作業ロボット３０は工場４０内にあるワイヤレス給電装置（図示省略）まで移動し、自律的にバッテリー３４の充電を行う。
　通信部３５は、ローカルネットワーク３を通じて各々の他の作業ロボット３０及びサーバ２０とデータ通信を行う。具体的には、通信部３５は制御部３６の指示に従って、自身の作業ロボット３０における状態情報を他の作業ロボット３０に送信すると共に、他の作業ロボット３０の状態情報を受信する。複数の作業ロボット３０の状態情報を共有することで、１台の作業ロボット３０だけでは取得することが困難な情報が得られる。また、通信部３５は、センサ３３を通じて取得した周辺情報や作業ロボット３０の状態情報をサーバ２０に送信すると共に、サーバ２０から仮想空間データ１１、指定情報が対応付けられた制御モデル１６、及び各種指示を受信する。したがって、作業ロボット３０は部品に対する作業を自律的に実行するが、サーバ２０からの指示によって動作を修正することも可能である。
　制御部３６は、取得した状態情報を用いて、他の作業ロボット３０と連携しながら部品に対して指示された作業を自律的に実行するようにアーム３１及び移動ユニット３２を制御する。そのために制御部３６は、センサ３３、バッテリー３４、及び通信部３５に対して、作業ロボット３０が指示された作業を行うために必要となる制御を行う。
　具体的には、制御部３６は、逐次更新される状態情報を制御モデル１６に入力し、制御モデル１６から出力される制御内容に従って、作業ロボット３０の自律制御を行う。すなわち、制御部３６は、制御モデル１６を用いて最新の状態情報に対する最適な制御内容を逐次決定しながら作業ロボット３０の自律制御を行う。
　こうした制御部３６は、プロセッサの一例であるＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）３６Ａ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）３６Ｂ、及び不揮発性メモリ３６Ｃを含むコンピュータ３８を用いて構成される。
　不揮発性メモリ３６Ｃには、ＣＰＵ３６Ａが作業ロボット３０の制御を行うために読み込む制御プログラム３７を含んだ各種のプログラム、及びＣＰＵ３６Ａが作業ロボット３０の制御を行う上で参照する各種パラメータが予め記憶されている。ＲＡＭ３６Ｂは、ＣＰＵ３６Ａの一時的な作業領域として使用される。
　次に、本実施形態に係る作業ロボット３０の作用について説明する。図４は、サーバ２０から製品の生産開始指示を受け付けた場合に実行される作業ロボット３０の制御処理の流れの一例を示すフローチャートである。作業ロボット３０のＣＰＵ３６Ａは、不揮発性メモリ３６Ｃに記憶される制御プログラム３７を読み込んで制御処理を実行する。製品の生産開始指示によって各々の作業ロボット３０が制御処理を実行するが、何れの作業ロボット３０においても同じ制御処理が実行されるため、以降では１台の作業ロボット３０に焦点をあてて作業ロボット３０で実行される制御処理の説明を行う。
　ＣＰＵ３６Ａは図４のステップＳ１０の処理を実行する前に、初期処理として、サーバ２０から受信した制御モデル１６に対応付けられている指定情報が、自身の作業ロボット３０の識別番号と一致するか否かを判定する。指定情報と作業ロボット３０の識別番号が一致する場合のみ、すなわち、指定情報が自身の作業ロボット３０を指定している場合のみ、ＣＰＵ３６Ａは図４に示す作業ロボット３０の制御処理を実行する。なお、各々の作業ロボット３０の不揮発性メモリ３６Ｃには、自身の識別番号が対応付けられた制御モデル１６と仮想空間データ１１が記憶されている。
　まず、ステップＳ１０において、ＣＰＵ３６ＡはＬｉＤＡＲ３３Ｃを制御して、作業ロボット３０の周辺画像を取得する。なお、ＣＰＵ３６Ａはカメラ３３Ａを制御して、作業ロボット３０の周辺画像を取得してもよい。
　ステップＳ２０において、ＣＰＵ３６ＡはステップＳ１０によって取得した周辺画像に対して公知の画像解析手法を適用し、どの方向に何があるのかといった周辺環境の認識を行う。工作機械４Ａ、物品棚４Ｂ、及び作業ロボット３０といった工場４０内にある物体の形状データは仮想空間データ１１に予め含まれている。したがって、ＣＰＵ３６Ａは、周辺画像に含まれる物体の形状と物体の形状データを比較することで、ＬｉＤＡＲ３３Ｃから照射したレーザー光の到達範囲にある物体の種類、位置、及び向きを特定できるようになるため、工場４０内の地図を作成することができる。
　ステップＳ３０において、ＣＰＵ３６Ａは、ステップＳ２０によって作成した地図を参照しながら、制御モデル１６に状態情報を入力することによって得られる制御内容に従って移動ユニット３２を制御し、作業ロボット３０をシミュレーションによって設定された目標位置に向かって移動させる。本実施形態では、一例として目標位置を工作機械４Ａに設定し、工作機械４Ａで生産された部品に対して、複数の作業ロボット３０が連携して組み立て、加工、及び運搬といった作業を行う例について説明するが、目標位置は物品棚４Ｂや他の場所であってもよい。目標位置を工作機械４Ａに設定するとは、アーム３１の到達範囲内に工作機械４Ａで生産された部品が含まれるような位置を目標位置にすることである。
　目標位置は、制御モデル１６及び仮想空間データ１１と共にサーバ２０から受信した位置情報の一例であり、シミュレーションデータに含まれる。
　制御モデル１６に入力する状態情報には、例えば作業ロボット３０の移動方向及び移動速度といった作業ロボット３０自身の動作や内部状態を表す情報が含まれる。
　ＣＰＵ３６Ａは通信部３５を制御して、他の作業ロボット３０の各々から状態情報を取得し、他の作業ロボット３０の状態情報を自身の作業ロボット３０の状態情報と共に制御モデル１６に入力することによって得られる制御内容に従って移動ユニット３２を制御してもよい。自身の作業ロボット３０の状態情報に加えて他の作業ロボット３０の状態情報を制御モデル１６に入力することにより、自身の作業ロボット３０の状態情報だけを用いて作業ロボット３０の制御を行う場合と比較して、他の作業ロボット３０と衝突せずに目標位置に至る移動経路を精度よく設定できるようになる。
　なお、ＣＰＵ３６Ａは、自身の作業ロボット３０の状態情報を制御モデル１６に入力せず、他の作業ロボット３０の状態情報だけを制御モデル１６に入力することによって得られる制御内容に従って移動ユニット３２を制御してもよい。
　周辺画像及び地図のように、作業ロボット３０に備えられたセンサ３３によって取得された情報、及びセンサ３３によって取得された情報から作成される情報は、作業ロボット３０が認識している内部状態を表す。したがって、周辺画像及び地図等の情報も作業ロボット３０の状態を表す状態情報の一例である。
　ステップＳ４０において、ＣＰＵ３６Ａは超音波センサ３３Ｂを制御して、作業ロボット３０を移動させながら他の物体との距離を計測し、他の物体と衝突する可能性を判定する。ＣＰＵ３６Ａは、カメラ３３Ａ又はＬｉＤＡＲ３３Ｃを用いて撮影した周辺画像を用いて他の物体と衝突する可能性を判定してもよいが、周辺画像から他の物体との距離を計測するよりも超音波を用いて他の物体との距離を計測した方がＣＰＵ３６Ａの負荷が軽減される。したがって、超音波センサ３３Ｂを用いて他の物体と衝突する可能性を判定する方が好ましい。
　ステップＳ５０において、ＣＰＵ３６Ａは、他の物体と衝突する可能性があると判定した場合にはステップＳ６０に移行する。
　ステップＳ６０において、ＣＰＵ３６Ａは、他の物体と衝突しないように移動経路を修正してステップＳ７０に移行する。
　一方、ステップＳ５０において、他の物体と衝突する可能性はないと判定した場合にはステップＳ６０の処理を実行することなくステップＳ７０に移行する。
　ステップＳ７０において、ＣＰＵ３６Ａは、作業ロボット３０がシミュレーションによって設定された目標位置に到着したか否かを判定する。目標位置に到着したか否かの判定は、例えば移動先となる工作機械４Ａや物品棚４Ｂとの距離、及び周辺画像に含まれる工作機械４Ａや物品棚４Ｂの向きによって判定される。
　ＣＰＵ３６Ａは周辺画像から作成した地図を用いて、シミュレーションデータに含まれる仮想工場内に設定された三次元座標と同じ三次元座標を工場４０内に設定し、三次元座標における作業ロボット３０の座標点から目標位置に到着したか否かを判定してもよい。
　また、ＣＰＵ３６Ａは地図がない場合であっても、自身の作業ロボット３０の移動方向及び移動距離から工場４０内における作業ロボット３０の位置を特定して、作業ロボット３０が目標位置に到着したか否かを判定してもよい。
　また、例えば床面の各々の箇所に工場４０内の位置情報を表すバーコードや文字列を表示しておき、ＣＰＵ３６Ａが作業ロボット３０に備えられたカメラ３３Ａやバーコードリーダーによって位置情報を読み取ることで、作業ロボット３０が目標位置に到着したか否かを判定してもよい。
　また、ＣＰＵ３６Ａは、例えば柱のように位置が固定されている位置基準点をカメラ３３Ａによって認識し、認識した位置基準点に対して予め設定されている位置情報を用いて、作業ロボット３０が目標位置に到着したか否かを判定してもよい。位置基準点となる物体の位置情報は、例えば不揮発性メモリ３６Ｃに予め記憶しておけばよい。
　ローカルネットワーク３として、ローカル５Ｇやローカル６Ｇのようにリアルタイム制御を目的としたネットワークが用いられている場合、ＣＰＵ３６Ａは、送信時刻を含んだデータを作業ロボット３０から送信し、ローカルネットワーク３内の各々のアクセスポイント（図示省略）におけるデータの受信時刻の差分から作業ロボット３０の位置を計測することによって、作業ロボット３０が目標位置に到着したか否かを判定してもよい。
　まだ目標位置に到着していないと判定した場合、ステップＳ１０に移行し、移動先において新たな周辺画像を取得する。ステップＳ７０の判定処理において目標位置に到着したと判定されるまでステップＳ１０～ステップＳ７０の処理を繰り返し実行することにより、ＣＰＵ３６Ａは移動ユニット３２を制御して、周辺環境を認識しながら他の物体と衝突しないように目標位置に向かって自律的に作業ロボット３０を移動させる。
　ステップＳ７０の判定処理において目標位置に到着したと判定された場合には、ステップＳ８０に移行する。この場合、作業ロボット３０は、アーム３１の到達範囲内に部品の供給場所が含まれる位置まで移動したことになる。
　アーム３１を用いて部品に対する作業を行う場合、ＣＰＵ３６Ａが制御内容に基づいてアーム３１を正確に移動させたとしても、移動ユニット３２が目標位置からずれてしまった場合、全体から見れば指定位置にアーム３１が移動していないことになる。したがって、ステップＳ８０において、ＣＰＵ３６Ａはアーム３１を制御する場合、アーム３１を動作させても移動ユニット３２が目標位置からずれないように移動ユニット３２を床面に固定する。
　具体的には、ＣＰＵ３６Ａは、移動ユニット３２の回転体３２Ａをブレーキによってロックして、移動ユニット３２を床面に固定してもよい。また、ＣＰＵ３６Ａは、床面を作業ロボット３０に設けられた吸着盤（図示省略）で床面を吸着して、移動ユニット３２を床面に固定してもよい。例えばＣＰＵ３６Ａは、アーム３１の先端に装着した吸着盤を床面に押し付けて作業ロボット３０を床面に固定するようにアーム３１を制御してもよい。
　また、ＣＰＵ３６Ａは、例えば床面や工作機械４Ａに設けられている固定金具に、作業ロボット３０のフック（図示省略）を引っ掛けることによって移動ユニット３２を床面に固定してもよい。更に、ＣＰＵ３６Ａは、アーム３１の先端に装着したロボットハンドによって当該固定金具をつかんで作業ロボット３０を床面に固定するようにアーム３１を制御してもよい。
　更に、ＣＰＵ３６Ａは、回転体３２Ａのブレーキ、吸着盤、フック、及びアーム３１の少なくとも２つ以上を組み合わせて作業ロボット３０を床面に固定してもよい。
　こうした作業ロボット３０の固定方法では作業ロボット３０を水平方向にずれないようにすることができる。しかしながら、アーム３１は三次元動作を行うため、水平方向だけでなく上下方向にも作業ロボット３０の位置がずれないようにすることが好ましい。
　そのために、ＣＰＵ３６Ａは移動ユニット３２を制御して、移動ユニット３２の内部に収納されている支柱３２Ｂを、回転体３２Ａが床面から離れるまで床面に向かって伸ばし、支柱３２Ｂによって作業ロボット３０を支えるようにしてもよい。床面との摩擦力を確保するため、回転体３２Ａの周囲がゴム等の弾性体によって覆われている場合があるが、こうした場合、弾性体の影響により、作業ロボット３０が上下方向に振動することがある。しかしながら、支柱３２Ｂによって作業ロボット３０を支えることにより、回転体３２Ａを覆う弾性体が床面に触れないようになるため、上下方向の振動を抑制することができる。なお、本実施形態に係る上下方向とは床面と直交する方向を表す。また、「直交」とは必ずしも９０度で交差する必要はなく、９０度を含む予め定めた範囲内の角度で交差することをいう。図５は、支柱３２Ｂを用いて作業ロボット３０を床面に固定した一例を示す図である。
　なお、複数の作業ロボット３０が連携しながら作業を行う場合、作業ロボット３０の絶対位置を固定しなくても、他の作業ロボット３０との相対位置が変化しなければ、作業ロボット３０が目標位置からずれてもアーム３１を指定位置に移動させることができる。
　したがって、ＣＰＵ３６Ａは、例えば超音波センサ３３Ｂによって他の作業ロボット３０との距離を計測し、当該距離が変化しないように移動ユニット３２を制御してもよい。
　また、ＣＰＵ３６Ａは、カメラ３３Ａによってマーカー８の画像を取得して、連携して作業を行っている他の作業ロボット３０をマーカー８に含まれる識別番号を表す情報によって特定する。その上で、ＣＰＵ３６Ａは、撮影した作業ロボット３０におけるマーカー８の大きさが変化しないように移動ユニット３２を制御してもよい。
　こうした移動ユニット３２に対する制御により、他の作業ロボット３０との相対位置を変化させないようにすることができる。
　移動ユニット３２を床面に固定した後、図４のステップＳ９０において、ＣＰＵ３６Ａは通信部３５を制御して、他の作業ロボット３０の状態情報を取得する。
　ステップＳ１００において、ＣＰＵ３６Ａは自身の作業ロボット３０の状態情報を取得する。具体的には、ＣＰＵ３６Ａは、カメラ３３Ａ又はＬｉＤＡＲ３３Ｃを用いて周辺画像を取得すると共に、アーム３１の位置情報を取得する。
　ステップＳ１１０において、ＣＰＵ３６Ａは、ステップＳ９０によって取得した他の作業ロボット３０の状態情報と、ステップＳ１００によって取得した自身の作業ロボット３０の状態情報を制御モデル１６に入力して、取得した状態情報によって表される状態の下で、作業ロボット３０が行うべき動作を実現するための制御内容を生成する。また、ＣＰＵ３６Ａは、生成された制御内容から実行中の工程を特定する。例えば１つのアーム３１でねじをつかんで、残りのアーム３１でねじを回転させる制御内容であれば、実行中の工程をねじ止め工程と特定する。この場合、ＣＰＵ３６Ａは、アーム３１の装着部にねじ止めを行うドライバーを装着する。このように、ＣＰＵ３６Ａは、工程と当該工程にて使用する工具３９との対応関係を予め規定した工程表を参照し、特定した工程に応じてアーム３１の装着部に装着する工具３９を切り替える制御を行う。工程表は、例えば不揮発性メモリ３６Ｃに予め記憶しておけばよい。
　図６に示すように、例えば移動ユニット３２に複数種類の工具３９を取り付けておけば、ＣＰＵ３６Ａは、移動ユニット３２に取り付けられている複数種類の工具３９の中から、特定した工程に応じて工具３９を選択することができる。すなわち、人が作業に必要な工具を工作機械４Ａ周辺に予め配置しておかなくても、作業ロボット３０は指示された作業を実行することができる。なお、必ずしも移動ユニット３２の作業面３２Ｃに工具３９を取り付けておく必要はなく、例えば移動ユニット３２の側面に取り付けてもよい。
　作業工程の特定方法はこれに限られず、制御モデル１６が入力された状態情報に対して作業工程を出力するようにしてもよい。また、制御モデル１６が入力された状態情報に対してアーム３１の装着部にドライバーを装着するといった、作業工程に応じた制御内容を生成してもよい。また、ＣＰＵ３６Ａは、ステップＳ１００によって取得した周辺画像から部品の位置及び形状、並びに、他の作業ロボット３０のアーム３１の先端位置、角度、及び装着されている工具３９の種類等から実行中の作業の工程を特定してもよい。周辺画像からも作業工程を特定することによって、制御モデル１６によって生成された制御内容だけから作業工程を特定するよりも、作業工程の特定精度を向上させることができる。
　上記では他の作業ロボット３０の状態情報と、自身の作業ロボット３０の状態情報を制御モデル１６に入力して、作業ロボット３０が行うべき動作を実現するための制御内容を生成した。しかしながら、これは一例であり、他の作業ロボット３０の状態情報、又は自身の作業ロボット３０の状態情報を制御モデル１６に入力して、作業ロボット３０の制御内容を生成してもよい。
　図４のステップＳ１２０において、ＣＰＵ３６Ａは、ステップＳ１１０によって生成された制御内容に従って、アーム３１の位置及びアーム３１の動作タイミングを制御し、他の作業ロボット３０と連携して指示された作業を実行する。例えばマーカー８を用いた作業ロボット３０の位置制御を行っている場合、ＣＰＵ３６Ａは、カメラ３３Ａによって他の作業ロボット３０におけるマーカー８の画像を取得し、マーカー８の大きさ、位置、及び形状といった見え方に関する情報を用いて、自身の作業ロボット３０に対する他の作業ロボット３０の相対位置を定期的に把握しながらアーム３１の位置を制御し、他の作業ロボット３０と連携して指示された作業を実行してもよい。具体的には、ＣＰＵ３６Ａは、アーム３１の位置情報を用いてマーカー８の位置を基準としたアーム３１の位置を取得し、取得したマーカー８とアーム３１の相対距離を参照しながら目的位置にアーム３１を移動させる。アーム３１の位置情報は、作業ロボット３０の位置情報及びアーム３１の駆動量から得られる。
　なお、作業ロボット３０には部品を配置することができる作業面３２Ｃが設けられているため、人が工場４０内に作業台を予め用意しなくても、作業ロボット３０は作業台が必要になる作業を作業面３２Ｃ上で行うことができる。この場合、ＣＰＵ３６Ａは、作業面３２Ｃに配置した部品に対して指示された作業を行うようにアーム３１を制御する。部品を配置する作業面３２Ｃは必ずしも平面である必要はなく、例えば凹凸部分や曲面部分があってもよい。例えば作業対象の部品の形状が球形をしていたとしても、作業面３２Ｃに半円状の窪みがあれば、半円状の窪みに球形の部品を配置することにより、作業面３２Ｃに球形の部品を配置することができる。
　ＣＰＵ３６Ａは、作業面３２に部品を配置する場合、部品をアーム３１でつかんで作業面３２に配置する制御の他、作業面３２の指定された位置に部品を配置するための治具をアーム３１でつかみ、当該治具によって部品を作業面３２の指定された位置に配置する制御を行ってもよい。更に、ＣＰＵ３６Ａは、作業面３２に配置した部品を固定する固定具をアーム３１でつかみ、当該固定具によって部品を作業面３２に固定する制御を行ってもよい。
　ステップＳ１３０において、ＣＰＵ３６Ａは、指示された作業が終了したか否かを判定する。例えばＣＰＵ３６Ａは、制御モデル１６によって生成された制御内容が作業終了を表している場合に、指示された作業が終了したと判定すればよい。指示された作業が終了していない場合にはステップＳ９０に移行する。ステップＳ１３０の判定処理において指示された作業が終了したと判定されるまで、ステップＳ９０～ステップＳ１３０の処理を繰り返し実行することにより、ＣＰＵ３６Ａは、逐次取得した状態情報を制御モデル１６に入力し、制御モデル１６から出力される制御内容に従ってアーム３１を制御して、他の作業ロボット３０と連携して指示された作業を実行する。
　図７は、他の作業ロボット３０と連携して部品を組み立てる作業ロボット３０の一例を示す図である。
　一方、ステップＳ１３０の判定処理において指示された作業が終了したと判定された場合には、ステップＳ１４０に移行する。
　作業ロボット３０の現在の位置での作業が終了したことから、ステップＳ１４０において、ＣＰＵ３６Ａは、ステップＳ８０にて行った移動ユニット３２の固定を解除して、作業ロボット３０が移動できるようにする。
　ステップＳ１５０において、ＣＰＵ３６Ａは、サーバ２０から指示された後続の作業があるか否かを判定する。後続の作業がある場合にはステップＳ１０に移行する。ＣＰＵ３６Ａは、次の場所に移動して作業ロボット３０に後続の作業を実行させるため、ステップＳ１０～ステップＳ１５０の処理を繰り返し実行する。これにより、ステップＳ１５０の判定処理によって後続の作業はないと判定されるまで、作業ロボット３０は、後続の作業が行われる目標位置への移動、及び目標位置での作業を実行する。
　ステップＳ１５０の判定処理において後続の作業はないと判定された場合、ＣＰＵ３６Ａは、予め定めた作業ロボット３０の待機場所まで移動して図４に示す作業ロボット３０の制御処理を終了する。
　このように、本実施形態に係る作業ロボット３０は、ユーザが作業ロボット３０に指示した作業内容にあわせて、例えば作業台や工具３９といった作業環境を予め構築しておかなくても、シミュレーション装置１０によって生成されたシミュレーションデータを用いて自律的に製品を生産することができる。したがって、各工場４０における各々の作業ロボット３０の作業空間の間取りや工作機械４Ａや物品棚４Ｂの位置が標準化され、作業ロボット３０が同じ作業空間で指示された作業を行う場合、工場４０毎に作業ロボット３０の動作のシミュレーションを実施しなくても１度だけシミュレーションを実施すれば、例えば世界中に存在する標準化された工場４０において同時に製品を生産することができる。
　ユーザは、シミュレーション装置１０を用いて世界の工場４０用にシミュレーションデータを生成し、各々の工場４０のサーバ２０にシミュレーションデータを送信すれば、少量多品種の製品であっても、同じ期間に複数の場所で同じ製品を生産することができる。これにより、多様化する製品ニーズに、迅速に対応することができる。
　上記に示した実施形態では、サーバ２０が工場４０内の予め定められた場所に設置されている例について説明したが、作業ロボット３０の移動に伴ってサーバ２０の設置場所を移動させてもよい。具体的には、移動ユニット３２にサーバ２０の機能を搭載した移動式のサーバロボット（図示省略）を用いる。サーバロボットは移動ロボットの一例であり、作業ロボット３０のように部品に対する作業を行わないためアーム３１は不要である。
　作業システム１に移動式のサーバロボットを導入した場合、作業ロボット３０の移動に伴って作業ロボット３０との通信状態が良好に行える位置まで移動できる。これにより、例えばブルートゥース（登録商標）のように通信距離が見通し距離に制限されるような通信形態をローカルネットワーク３に用いる場合、サーバ２０の位置を固定しておくよりも作業ロボット３０の移動範囲が広くなる。
　なお、何れか１台の作業ロボット３０にサーバ２０の機能を搭載してもよい。この場合、サーバロボットは不要となる。
　また、作業システム１における作業ロボット３０の種類は、必ずしも同じ種類である必要はなく、種類が異なってもよい。すなわち、作業システム１では、アーム３１の本数やセンサ３３の種類が異なる汎用の作業ロボット３０が連携して指示された作業を実行してもよい。また、部品に穴をあける専門の作業ロボット３０、及びねじ止め専門の作業ロボット３０というように、特定の作業に特化した作業ロボット３０同士が連携しながら指示された作業を実行してもよい。
＜作業ロボット３０の連結＞
　図４に示した作業ロボット３０の制御処理では、目標位置に到着した各々の作業ロボット３０が個別に連携して指示された作業を実行する例について説明したが、目標位置において各々の作業ロボット３０が連結して指示された作業を実行した方がよい場合がある。
　そのため、作業ロボット３０は、他の作業ロボット３０と連結可能な連結部５を移動ユニット３２に備える。
　図８は、連結部５を備えた作業ロボット３０の一例を示す図である。作業ロボット３０における移動ユニット３２の対向する側面には、それぞれ雌コネクタを備えた第１連結部５Ａと雄コネクタを備えた第２連結部５Ｂが存在する。第１連結部５Ａと第２連結部５Ｂは嵌合可能な構造を有し、嵌合後は一方の作業ロボット３０が移動すればそれに伴い他方の作業ロボット３０も追従して移動できるように、互いの第１連結部５Ａと第２連結部５Ｂ同士を機械的にロックするロック機構６を備えている。ロック機構６はＣＰＵ３６Ａの制御によってロック開始及びロック解除が行われる。以降では、第１連結部５Ａと第２連結部５Ｂを総称して「連結部５」という。連結部５では電源、及び電気的信号のやりとりも実施する場合がある。
　また、連結部５には、互いの作業ロボット３０の連結部５が正しい位置に来なければ嵌合できないような形状に加工した位置決め部７が存在する。第２連結部５Ｂの位置決め部７は、例えば第１連結部５Ａとの接触面から突起した形状となっており、第１連結部５Ａの位置決め部７は、例えば第２連結部５Ｂの位置決め部７における突起が収まるように第２連結部５Ｂとの接触面から窪んだ形状となっている。したがって、第１連結部５Ａにおける位置決め部７の窪みに、第２連結部５Ｂにおける位置決め部７の突起が嵌合しなければ、第１連結部５Ａと第２連結部５Ｂが連結できないようになっている。
　図８に示した作業ロボット３０の連結部５には、それぞれ２つの雌コネクタ及び雄コネクタが設けられているが、連結部５における雌コネクタ及び雄コネクタの数に制約はない。また、必ずしも移動ユニット３２に連結部５を設ける必要はなく、胴体部が存在する作業ロボット３０であれば胴体部等の他の場所に連結部５を設けてもよい。また、移動ユニット３２に連結部５を設ける場合、移動ユニット３２の対向する側面ではなく、例えば移動ユニット３２の隣り合う側面に第１連結部５Ａと第２連結部５Ｂを設けてもよい。
　説明の便宜上、以降に示す図９～図１１では、連結部５におけるロック機構６及び位置決め部７の符号記載を省略する。
　図９は、２台の作業ロボット３０が連結部５によって連結した状態例を示す図である。図９に示すように、ＣＰＵ３６Ａは、他の作業ロボット３０と連結した状態で指示された作業を実行するように、アーム３１及び移動ユニット３２の制御を行ってもよい。他の作業ロボット３０と連結するか否かは、制御モデル１６から出力される制御内容に従う。
　複数の作業ロボット３０が連結することによって、特定の作業ロボット３０のＣＰＵ３６Ａが、連結している他の作業ロボット３０から連結部５を通じて指示を受け付け、受け付けた指示に従って、自身の作業ロボット３０のアーム３１及び移動ユニット３２を制御してもよい。また、複数の作業ロボット３０が連結することによって、特定の作業ロボット３０のＣＰＵ３６Ａが、連結している他の作業ロボット３０から連結部５を通じて他の作業ロボット３０で取得されたセンサ３３の計測値を受け付け、受け付けたセンサ３３の計測値に従って、自身の作業ロボット３０のアーム３１及び移動ユニット３２を制御してもよい。更に、複数の作業ロボット３０が連結することによって、特定の作業ロボット３０が、連結している他の作業ロボット３０から連結部５を通じて電力を受電し、自身の作業ロボット３０のバッテリー３４を充電してもよい。
　この場合、特定の作業ロボット３０は、連結によって隣り合う他の作業ロボット３０からだけでなく、隣り合う他の作業ロボット３０を通じて連結しているすべての作業ロボット３０から指示、センサ３３の計測値、及び電力を受け付けることができる。特定の作業ロボット３０は、連結した複数の作業ロボット３０から指示、センサ３３の計測値、及び電力を受け付ける他の作業ロボット３０を指定し、指定した他の作業ロボット３０から指示、センサ３３の計測値、及び電力を受け付ける。
　このように、複数の作業ロボット３０が連結することによって、個々の作業ロボット３０が連結することなく単に集まっただけでは対応できない作業を実行することができる。
　図１０は、工作機械４Ａの前で複数の作業ロボット３０が連結している例を示す図である。各々の作業ロボット３０は、隣り合う作業ロボット３０の移動ユニット３２における作業面３２Ｃが連続するように連結することにより、作業ロボット３０の連結方向に沿って、工作機械４Ａから延びた生産ラインを構築する。
　各々の作業ロボット３０のＣＰＵ３６Ａは、アーム３１を用いて工作機械４Ａで生産された部品に対してそれぞれ指示された作業を行いながら、隣り合う作業ロボット３０のアーム３１間で作業済みの部品を受け渡す制御を行う。これにより、作業ロボット３０の連結方向に沿って部品が上流から下流に搬送される。作業ロボット３０の連結方向に沿った上流とは、工作機械４Ａに近づく位置を表し、作業ロボット３０の連結方向に沿った下流とは、工作機械４Ａから遠ざかる位置を表す。特定の作業ロボット３０からみて下流にある隣り合った作業ロボット３０を、「後段の作業ロボット３０」ともいう。
　各々の作業ロボット３０の作業面３２Ｃが連続することから、連結方向に沿って生産ラインが構築される。したがって、各々の作業ロボット３０のＣＰＵ３６Ａは、作業面３２Ｃに部品を配置して指示された作業を行い、作業面３２Ｃに配置された作業済みの部品をアーム３１で下流側に押し出すことによって、作業ロボット３０の連結方向に沿って部品を搬送してもよい。
　なお、連結した各々の作業ロボット３０は、部品を作業面３２Ｃに配置することなく、部品をアーム３１でつかんだまま指示された作業を行い、下流の作業ロボット３０のアーム３１との間で作業済みの部品を空中で受け渡しすることによって、作業ロボット３０の連結方向に沿って部品を搬送してもよい。
　作業ロボット３０が連結した状態で連結方向に部品を搬送することにより、作業ロボット３０が移動しなくても作業を行いながら部品の運搬を行うことができる。すなわち、作業ロボット３０を用いることによって、工場４０内の状況に応じた生産ラインを柔軟に構築することができる。
　連結した作業ロボット３０のうち、最下流に位置する作業ロボット３０、すなわち、生産ラインの最終段を構成する作業ロボット３０のＣＰＵ３６Ａは、部品に対する作業を終えた後、連結部５において自身の作業ロボット３０を他の作業ロボットから切り離し、部品を指定された位置まで運搬するように移動ユニット３２を制御してもよい。このように生産ラインの最終段の作業ロボット３０は、自律走行搬送ロボット（Ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓ　Ｍｏｂｉｌｅ　Ｒｏｂｏｔ：ＡＭＲ）として機能することがある。
　図１１は、複数の作業ロボット３０によって構成された生産ラインの最終段に位置する作業ロボット３０がＡＭＲとして機能している例を示す図である。
　ＡＭＲとして機能する作業ロボット３０は、アーム３１によって部品を空中でつかんだ状態、又は作業面３２Ｃに配置した部品の位置がずれないように部品をアーム３１で押さえつけた状態で部品を運搬する。
　このように、複数の作業ロボット３０によって構成された生産ラインの最終段に位置する作業ロボット３０がＡＭＲとして機能することによって、生産ラインを維持したまま作業済みの部品を目標位置まで運搬することができる。また、目標位置を変更すれば、部品毎に部品の搬送先を変更することができる。ＡＭＲとして部品を搬送し終えた作業ロボット３０は再び生産ラインの最終段に連結して、次の部品の搬送を行う。
　なお、上記では、制御モデル１６に状態情報を入力することによって得られる制御内容に従って自律的に動作する作業ロボット３０の例について説明したが、作業ロボット３０が自律動作を行う上で、制御モデル１６は必ずしも必須な要素ではない。
　例えば作業ロボット３０は、サーバ２０の指示で所定の位置に動き、取得した状態情報をサーバ２０に送信し、サーバ２０が受信した状態情報から作業ロボット３０の制御内容を生成してもよい。サーバ２０は生成した制御内容を、状態情報の送信元である作業ロボット３０に送信する。制御内容を受信した作業ロボット３０は、受信した制御内容に従ってアーム３１及び移動ユニット３２の制御を行う。アーム３１及び移動ユニット３２の制御を行う間も、作業ロボット３０は、状態情報を定期的に取得し、取得した状態情報を用いてサーバ２０から受信した制御内容を補正して、アーム３１及び移動ユニット３２の制御を行う。例えばサーバ２０から受信した制御内容に従って移動すると他の作業ロボット３０と衝突する可能性があると状態情報から判断できる場合、作業ロボット３０におけるＣＰＵ３６Ａは制御内容を補正して、サーバ２０から受信した制御内容によって指示された移動ルートよりも衝突の可能性が低い移動ルートを選択する。こうした制御も作業ロボット３０による自律制御の一例である。
　以上、実施形態を用いて作業システム１及び作業ロボット３０の一形態について説明したが、開示した形態は一例であり、作業システム１及び作業ロボット３０の形態は実施形態に記載の範囲に限定されない。本開示の要旨を逸脱しない範囲で実施形態に多様な変更又は改良を加えることができ、当該変更又は改良を加えた作業システム１及び作業ロボット３０の形態も開示の技術的範囲に含まれる。
　例えば本開示の要旨を逸脱しない範囲で図４に示したフローチャートにおける内部の処理順序を変更してもよい。
　上記の実施形態では、一例として、図４に示した制御処理をソフトウェアで実現する形態について説明した。しかしながら、制御処理のフローチャートと同等の処理をハードウエアで実行させるようにしてもよい。この場合、制御処理をソフトウェアで実現した場合と比較して処理の高速化が図られる。
　また、上記の実施形態では、不揮発性メモリ３６Ｃに制御プログラム３７が記憶されている例について説明した。しかしながら、制御プログラム３７の記憶先は不揮発性メモリ３６Ｃに限定されない。制御プログラム３７は、コンピュータで読み取り可能な記憶媒体に記録された形態で提供することも可能である。
　例えば制御プログラム３７をＣＤ－ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ　Ｄｉｓｋ　Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）、ＤＶＤ－ＲＯＭ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ　Ｄｉｓｋ　Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）、及びブルーレイディスクのような光ディスクに記録した形態で提供してもよい。また、制御プログラム３７を、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ　Ｓｅｒｉａｌ　Ｂｕｓ）メモリ及びメモリカードのような可搬型の半導体メモリに記録した形態で提供してもよい。不揮発性メモリ３６Ｃ、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、ブルーレイディスク、ＵＳＢ、及びメモリカードは非一時的（ｎｏｎ－ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ）記憶媒体の一例である。
　更に、制御部３６は通信部３５を通じて、サーバ２０から制御プログラム３７をダウンロードし、ダウンロードした制御プログラム３７を不揮発性メモリ３６Ｃに記憶してもよい。サーバ２０は、例えばシミュレーション装置１０のように、広域ネットワーク２に接続された外部機器から制御プログラム３７をダウンロードする。
　本開示に記載の制御部及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサを構成する専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の装置及びその手法は、専用ハードウエア論理回路によってプロセッサを構成する専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の装置及びその手法は、コンピュータプログラムを実行するプロセッサと一つ以上のハードウエア論理回路との組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。
　以下に本実施形態に係る付記を示す。
（付記１）
　物品に対して指示された動作を行う少なくとも１本のアーム（３１）と、
　床面を移動する移動ユニット（３２）と、
　他の作業ロボットの状態及び自身の状態の少なくとも一方を表す状態情報を用いて、前記他の作業ロボットと連携しながら前記物品に対する作業を自律的に実行するように前記アーム及び前記移動ユニットを制御する制御部（３６）と、
　を備えた作業ロボット（３０）。
（付記２）
　前記物品の生産に関する情報を管理するサーバ（２０）とデータ通信を行う通信部（３５）を備え、
　前記制御部は、前記物品に対する作業内容を指示した指示情報と共に前記通信部を通じて前記サーバから取得した情報である、前記物品に対して作業を実行する作業ロボットを指定した指定情報が自身を指定している場合に、前記指定情報と対応付けられた前記指示情報に基づいて前記アーム及び前記移動ユニットを制御する
　付記１に記載の作業ロボット。
（付記３）
　前記制御部は、前記通信部を通じて前記サーバから取得した位置情報によって表される位置まで移動するように、前記移動ユニットを制御する
　付記２に記載の作業ロボット。
（付記４）
　前記アーム及び前記移動ユニットの少なくとも一方に、前記制御部が前記他の作業ロボットとの衝突を回避するための制御に用いるセンサ（３３）が取り付けられた
　付記３に記載の作業ロボット。
（付記５）
　前記位置情報は製品に用いる前記物品の供給場所（４Ａ、４Ｂ）の位置であり、
　前記制御部は、前記位置情報によって表される位置が前記アームの到達範囲内に含まれる位置まで移動するように前記移動ユニットを制御すると共に、前記物品に対する作業を前記他の作業ロボットと連携して実行するように前記アームを制御する
　付記４に記載の作業ロボット。
（付記６）
　前記制御部は、前記アームを制御する場合、前記他の作業ロボットとの相対位置が変化しないように前記移動ユニットを制御する
　付記５に記載の作業ロボット。
（付記７）
　前記制御部は、前記床面に沿った方向である水平方向だけでなく、前記床面と交差する方向である上下方向にも前記移動ユニットの位置がずれないように前記移動ユニットを制御する
　付記６に記載の作業ロボット。
（付記８）
　前記アームの先端に複数種類の工具（３９）の脱着が可能な装着部を備え、
　前記制御部は、前記状態情報を用いて作業における実行中の工程を特定し、特定した工程に応じて前記装着部に装着する工具を切り替える制御を行う
　付記５～付記７の何れか１つに記載の作業ロボット。
（付記９）
　前記移動ユニットに複数種類の工具が取り付けられており、
　前記制御部は、前記移動ユニットに取り付けられている複数種類の工具の中から、特定した工程に応じた工具を選択する制御を行う
　付記８に記載の作業ロボット。
（付記１０）
　前記制御部は、前記センサによって得られた周囲の状況を表す周辺情報を用いて実行中の作業の工程を特定する
　付記９に記載の作業ロボット。
（付記１１）
　前記移動ユニットは前記物品が配置可能な作業面（３２Ｃ）を備え、
　前記制御部は、前記作業面に配置した前記物品に対して作業を行うように前記アームを制御する
　付記５～付記１０の何れか１つに記載の作業ロボット。
（付記１２）
　前記移動ユニットは前記他の作業ロボットにおける前記移動ユニットと連結する連結部（５）を備え、
　前記制御部は、前記移動ユニットが前記他の作業ロボットにおける前記移動ユニットと連結した状態で作業を実行するように前記アーム及び前記移動ユニットを制御する
　付記５～付記１１の何れか１つに記載の作業ロボット。
（付記１３）
　前記制御部は、前記物品に対する作業を行いながら、前記移動ユニットの連結方向に沿って前記物品を搬送するように前記アームを制御する
　付記１２に記載の作業ロボット。
（付記１４）
　前記移動ユニットが、連結した前記移動ユニットの最終段を構成する場合、
　前記制御部は、前記物品に対する作業を終えた後、前記移動ユニットを前記他の作業ロボットにおける前記移動ユニットから切り離し、前記物品を指定された位置まで運搬するように前記移動ユニットを制御する
　付記１３に記載の作業ロボット。
（付記１５）
　前記移動ユニットは前記物品が配置可能な作業面を備えると共に、連結によって隣り合う前記移動ユニットにおける前記作業面が連続するように連結され、
　前記制御部は、作業を終えた前記物品を、連結した後段の前記移動ユニットにおける前記作業面まで移動させるように前記アームを制御する
　付記１４に記載の作業ロボット。
（付記１６）
　前記センサとして、周囲の物体の位置関係を３次元データとして取得する距離センサ（３３Ａ、３３Ｂ、３３Ｃ）が用いられた
　付記５～付記１５の何れか１つに記載の作業ロボット。
（付記１７）
　前記制御部は、前記他の作業ロボットの表面に設けられたマーカー（８）の画像を用いて、自身と前記他の作業ロボットとの相対位置を取得しながら前記アームの位置を制御することによって、前記物品に対する作業を前記他の作業ロボットと連携して実行する
　付記２～付記１６の何れか１つに記載の作業ロボット。
（付記１８）
　前記通信部は、作業ロボットが作業を行う空間を再現した仮想空間の下で前記物品に対する作業のシミュレーションを行う外部装置（１０）から前記サーバを通じて、前記状態情報を用いて前記物品に対する作業を行うための前記アーム及び前記移動ユニットの制御内容を生成する制御モデル（１６）を前記指示情報として受信し、
　前記制御部は、更新される前記状態情報に対して前記制御モデルによって生成された制御内容に従って、前記アーム及び前記移動ユニットを制御する
　付記２～付記１７の何れか１つに記載の作業ロボット。
（付記１９）
　物品に対して指示された動作を行う少なくとも１本のアーム（３１）と、
　床面を移動する移動ユニット（３２）と、を備えた作業ロボット（３０）に対して、
　他の作業ロボットの状態及び自身の状態の少なくとも一方を表す状態情報を用いて、前記他の作業ロボットと連携しながら前記物品に対する作業を自律的に実行するように前記アーム及び前記移動ユニットを制御する処理をコンピュータ（３８）が実行する作業ロボットの制御方法。
（付記２０）
　コンピュータ（３８）に、
　物品に対して指示された動作を行う少なくとも１本のアーム（３１）と、
　床面を移動する移動ユニット（３２）と、を備えた作業ロボット（３０）に対して、
　他の作業ロボットの状態及び自身の状態の少なくとも一方を表す状態情報を用いて、前記他の作業ロボットと連携しながら前記物品に対する作業を自律的に実行するように前記アーム及び前記移動ユニットを制御する処理を実行させるための作業ロボットの制御プログラム（３７）。
（付記２１）
　物品に対して指示された動作を行う少なくとも１本のアーム（３１）と、床面を移動する移動ユニット（３２）と、を備えた作業ロボット（３０）に対する制御処理を実行するようにコンピュータによって実行可能な制御プログラムを記憶した非一時的記憶媒体であって、
　前記制御処理が、他の作業ロボットの状態及び自身の状態の少なくとも一方を表す状態情報を用いて、前記他の作業ロボットと連携しながら前記物品に対する作業を自律的に実行するように前記アーム及び前記移動ユニットを制御するステップ
　を含む非一時的記憶媒体。
（付記２２）
　物品に対して指示された動作を行う少なくとも１本のアーム（３１）と、床面を移動する移動ユニット（３２）と、他の作業ロボット（３０）の状態及び自身の状態の少なくとも一方を表す状態情報を用いて、前記他の作業ロボットと連携しながら前記物品に対する作業を自律的に実行するように前記アーム及び前記移動ユニットを制御する制御部（３６）と、を備えた複数の作業ロボット（３０）、及び前記作業ロボットの各々とデータ通信を行う通信部（２４）を備え、前記物品の生産に関する情報を各々の前記作業ロボットに対して送信するサーバ（２０）
　を備えた作業システム（１）。
（付記２３）
　前記サーバは前記通信部を通じて、前記物品に対する作業内容を指示した指示情報、及び前記物品に対して前記指示情報で指示した作業内容を実行させる前記作業ロボットを指定する指定情報を前記作業ロボットに送信し、
　前記作業ロボットは、前記指定情報が自身を指定している場合に、前記指定情報と対応付けられた前記指示情報に基づいて前記アーム及び前記移動ユニットを制御する
　付記２２に記載の作業システム。
（付記２４）
　前記作業ロボットの何れか１台に前記サーバが搭載され、前記サーバが前記作業ロボットと共に移動する
　付記２２又は付記２３に記載の作業システム。
（付記２５）
　前記アームを備えずに前記移動ユニットを備えた移動ロボットに前記サーバが搭載され、前記サーバが前記移動ロボットの移動に伴い移動する
　付記２２又は付記２３に記載の作業システム。
（付記２６）
　前記作業ロボットの各々及び前記サーバが配置された前記物品の作業拠点（４０）における前記作業ロボットの作業空間が標準化され、前記物品の作業拠点が複数の場所に存在し、各々の作業拠点における前記作業ロボットが各々の作業拠点において前記物品に対する作業を同じ期間に開始する
　付記２２～付記２５の何れか１つに記載の作業システム。

Claims (25)

  1. 　物品に対して指示された動作を行う少なくとも１本のアーム（３１）と、
    　床面を移動する移動ユニット（３２）と、
    　他の作業ロボットの状態及び自身の状態の少なくとも一方を表す状態情報を用いて、前記他の作業ロボットと連携しながら前記物品に対する作業を自律的に実行するように前記アーム及び前記移動ユニットを制御する制御部（３６）と、
    　を備えた作業ロボット（３０）。
  2. 　前記物品の生産に関する情報を管理するサーバ（２０）とデータ通信を行う通信部（３５）を備え、
    　前記制御部は、前記物品に対する作業内容を指示した指示情報と共に前記通信部を通じて前記サーバから取得した情報である、前記物品に対して作業を実行する作業ロボットを指定した指定情報が自身を指定している場合に、前記指定情報と対応付けられた前記指示情報に基づいて前記アーム及び前記移動ユニットを制御する
    　請求項１に記載の作業ロボット。
  3. 　前記制御部は、前記通信部を通じて前記サーバから取得した位置情報によって表される位置まで移動するように、前記移動ユニットを制御する
    　請求項２に記載の作業ロボット。
  4. 　前記アーム及び前記移動ユニットの少なくとも一方に、前記制御部が前記他の作業ロボットとの衝突を回避するための制御に用いるセンサ（３３）が取り付けられた
    　請求項３に記載の作業ロボット。
  5. 　前記位置情報は製品に用いる前記物品の供給場所（４Ａ、４Ｂ）の位置であり、
    　前記制御部は、前記位置情報によって表される位置が前記アームの到達範囲内に含まれる位置まで移動するように前記移動ユニットを制御すると共に、前記物品に対する作業を前記他の作業ロボットと連携して実行するように前記アームを制御する
    　請求項４に記載の作業ロボット。
  6. 　前記制御部は、前記アームを制御する場合、前記他の作業ロボットとの相対位置が変化しないように前記移動ユニットを制御する
    　請求項５に記載の作業ロボット。
  7. 　前記制御部は、前記床面に沿った方向である水平方向だけでなく、前記床面と交差する方向である上下方向にも前記移動ユニットの位置がずれないように前記移動ユニットを制御する
    　請求項６に記載の作業ロボット。
  8. 　前記アームの先端に複数種類の工具（３９）の脱着が可能な装着部を備え、
    　前記制御部は、前記状態情報を用いて作業における実行中の工程を特定し、特定した工程に応じて前記装着部に装着する工具を切り替える制御を行う
    　請求項５～請求項７の何れか１項に記載の作業ロボット。
  9. 　前記移動ユニットに複数種類の工具が取り付けられており、
    　前記制御部は、前記移動ユニットに取り付けられている複数種類の工具の中から、特定した工程に応じた工具を選択する制御を行う
    　請求項８に記載の作業ロボット。
  10. 　前記制御部は、前記センサによって得られた周囲の状況を表す周辺情報を用いて実行中の作業の工程を特定する
    　請求項９に記載の作業ロボット。
  11. 　前記移動ユニットは前記物品が配置可能な作業面（３２Ｃ）を備え、
    　前記制御部は、前記作業面に配置した前記物品に対して作業を行うように前記アームを制御する
    　請求項５～請求項１０の何れか１項に記載の作業ロボット。
  12. 　前記移動ユニットは前記他の作業ロボットにおける前記移動ユニットと連結する連結部（５）を備え、
    　前記制御部は、前記移動ユニットが前記他の作業ロボットにおける前記移動ユニットと連結した状態で作業を実行するように前記アーム及び前記移動ユニットを制御する
    　請求項５～請求項１１の何れか１項に記載の作業ロボット。
  13. 　前記制御部は、前記物品に対する作業を行いながら、前記移動ユニットの連結方向に沿って前記物品を搬送するように前記アームを制御する
    　請求項１２に記載の作業ロボット。
  14. 　前記移動ユニットが、連結した前記移動ユニットの最終段を構成する場合、
    　前記制御部は、前記物品に対する作業を終えた後、前記移動ユニットを前記他の作業ロボットにおける前記移動ユニットから切り離し、前記物品を指定された位置まで運搬するように前記移動ユニットを制御する
    　請求項１３に記載の作業ロボット。
  15. 　前記移動ユニットは前記物品が配置可能な作業面を備えると共に、連結によって隣り合う前記移動ユニットにおける前記作業面が連続するように連結され、
    　前記制御部は、作業を終えた前記物品を、連結した後段の前記移動ユニットにおける前記作業面まで移動させるように前記アームを制御する
    　請求項１４に記載の作業ロボット。
  16. 　前記センサとして、周囲の物体の位置関係を３次元データとして取得する距離センサ（３３Ａ、３３Ｂ、３３Ｃ）が用いられた
    　請求項５～請求項１５の何れか１項に記載の作業ロボット。
  17. 　前記制御部は、前記他の作業ロボットの表面に設けられたマーカー（８）の画像を用いて、自身と前記他の作業ロボットとの相対位置を取得しながら前記アームの位置を制御することによって、前記物品に対する作業を前記他の作業ロボットと連携して実行する
    　請求項２～請求項１６の何れか１項に記載の作業ロボット。
  18. 　前記通信部は、作業ロボットが作業を行う空間を再現した仮想空間の下で前記物品に対する作業のシミュレーションを行う外部装置（１０）から前記サーバを通じて、前記状態情報を用いて前記物品に対する作業を行うための前記アーム及び前記移動ユニットの制御内容を生成する制御モデル（１６）を前記指示情報として受信し、
    　前記制御部は、更新される前記状態情報に対して前記制御モデルによって生成された制御内容に従って、前記アーム及び前記移動ユニットを制御する
    　請求項２～請求項１７の何れか１項に記載の作業ロボット。
  19. 　物品に対して指示された動作を行う少なくとも１本のアーム（３１）と、
    　床面を移動する移動ユニット（３２）と、を備えた作業ロボット（３０）に対して、
    　他の作業ロボットの状態及び自身の状態の少なくとも一方を表す状態情報を用いて、前記他の作業ロボットと連携しながら前記物品に対する作業を自律的に実行するように前記アーム及び前記移動ユニットを制御する処理をコンピュータ（３８）が実行する作業ロボットの制御方法。
  20. 　コンピュータ（３８）に、
    　物品に対して指示された動作を行う少なくとも１本のアーム（３１）と、
    　床面を移動する移動ユニット（３２）と、を備えた作業ロボット（３０）に対して、
    　他の作業ロボットの状態及び自身の状態の少なくとも一方を表す状態情報を用いて、前記他の作業ロボットと連携しながら前記物品に対する作業を自律的に実行するように前記アーム及び前記移動ユニットを制御する処理を実行させるための作業ロボットの制御プログラム（３７）。
  21. 　物品に対して指示された動作を行う少なくとも１本のアーム（３１）と、床面を移動する移動ユニット（３２）と、他の作業ロボット（３０）の状態及び自身の状態の少なくとも一方を表す状態情報を用いて、前記他の作業ロボットと連携しながら前記物品に対する作業を自律的に実行するように前記アーム及び前記移動ユニットを制御する制御部（３６）と、を備えた複数の作業ロボット（３０）、及び前記作業ロボットの各々とデータ通信を行う通信部（２４）を備え、前記物品の生産に関する情報を各々の前記作業ロボットに対して送信するサーバ（２０）
    　を備えた作業システム（１）。
  22. 　前記サーバは前記通信部を通じて、前記物品に対する作業内容を指示した指示情報、及び前記物品に対して前記指示情報で指示した作業内容を実行させる前記作業ロボットを指定する指定情報を前記作業ロボットに送信し、
    　前記作業ロボットは、前記指定情報が自身を指定している場合に、前記指定情報と対応付けられた前記指示情報に基づいて前記アーム及び前記移動ユニットを制御する
    　請求項２１に記載の作業システム。
  23. 　前記作業ロボットの何れか１台に前記サーバが搭載され、前記サーバが前記作業ロボットと共に移動する
    　請求項２１又は請求項２２に記載の作業システム。
  24. 　前記アームを備えずに前記移動ユニットを備えた移動ロボットに前記サーバが搭載され、前記サーバが前記移動ロボットの移動に伴い移動する
    　請求項２１又は請求項２２に記載の作業システム。
  25. 　前記作業ロボットの各々及び前記サーバが配置された前記物品の作業拠点（４０）における前記作業ロボットの作業空間が標準化され、前記物品の作業拠点が複数の場所に存在し、各々の作業拠点における前記作業ロボットが各々の作業拠点において前記物品に対する作業を同じ期間に開始する
    　請求項２１～請求項２４の何れか１項に記載の作業システム。
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