特許 6585375 ロボットシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6585375

(24)【登録日】2019年9月13日

(45)【発行日】2019年10月2日

(54)【発明の名称】ロボットシステム

(51)【国際特許分類】

   B25J 13/08 20060101AFI20190919BHJP

   B25J 15/06 20060101ALI20190919BHJP

【ＦＩ】

   B25J13/08 Z

   B25J15/06 Z

【請求項の数】14

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2015-93715(P2015-93715)

(22)【出願日】2015年4月30日

(65)【公開番号】特開2016-209943(P2016-209943A)

(43)【公開日】2016年12月15日

【審査請求日】2018年4月27日

(73)【特許権者】

【識別番号】510341215

【氏名又は名称】ライフロボティクス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002103

【氏名又は名称】特許業務法人にじいろ特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】尹 祐根

(72)【発明者】

【氏名】川口 順央

(72)【発明者】

【氏名】栗原 眞二

【審査官】 牧 初

(56)【参考文献】

【文献】 実開昭６３−１５１２８９（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 実開平６−３５８８（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００２−４６０９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−３１５０８２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２５Ｊ １／００−２１／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数のワークを連続的に搬送するコンベア装置の搬送ラインの近傍に配置された多関節アーム機構と、
前記多関節アーム機構のアーム先端に取り付けられたハンド装置と、
前記多関節アーム機構及び前記ハンド装置の動作制御を担う動作制御装置とを具備し、
前記ハンド装置は、前記ワークを把持するための対向配置される一対の把持部と、前記一対の把持部に取り付けられる一対の蛇腹形状を有する接触部と、前記一対の把持部に前記接触部とは異なる向きで取り付けられる一対の真空吸着排気部と、前記一対の把持部を互いに接近・離反する方向に移動する移動機構とを有し、
前記動作制御装置は、前記搬送ラインの移動速度を計測する速度センサと、前記搬送ライン上の所定位置における前記ワークの通過を検知する通過検知センサとを有し、前記搬送ライン上方における前記ハンド装置の待機位置、前記ハンド装置の前記把持部で前記ワークのピッキングをするピッキング位置、前記ハンド装置が前記ワークのリリースをする前記搬送ライン外の第１リリース位置、前記ハンド装置の前記真空吸着排気部で前記ワークとは異なる種類の他のワークのピッキングをする前記搬送ライン外のピッキング位置、前記ハンド装置が前記他のワークのリリースをする前記搬送ライン上方の第２リリース位置とを前記ハンド装置が順番に移動するとともに各位置で前記ワークのピッキング、前記ワークのリリース、前記他のワークのピッキング、前記他のワークのリリースの各作業を順番に実行するために前記速度センサにより計測した移動速度と前記通過検知センサで検知した前記ワークの通過タイミングとに従って前記多関節アーム機構及び前記ハンド装置の動作を制御するロボットシステム。

【請求項2】

前記動作制御装置は、前記ハンド装置で前記ワークのピッキングをするピッキング位置を含む前後区間における前記ハンド装置の移動速度を前記速度センサで計測した前記搬送ラインの移動速度に従って制御する請求項１記載のロボットシステム。

【請求項3】

前記動作制御装置は、前記他のワークのピッキング位置から前記他のワークの第２リリース位置まで前記ハンド部が移動する軌道を前記速度センサで計測した前記搬送ラインの移動速度に基づいて複数の軌道から選択する請求項１記載のロボットシステム。

【請求項4】

前記複数の軌道には、前記他のワークのピッキング位置から前記他のワークの第２リリース位置までを結ぶ軌道と、前記他のワークのピッキング位置から前記他のワークの第２リリース位置まで前記他のワークのピッキング位置より下流の経由点を経由して結ぶ軌道と、前記他のワークのピッキング位置から前記他のワークの第２リリース位置まで前記他のワークのピッキング位置より高い経由点を経由して結ぶ軌道とが含まれる請求項３記載のロボットシステム。

【請求項5】

前記ハンド装置の待機位置は、前記ワークのピッキング位置より前記搬送方向に関して上流に配置される請求項１記載のロボットシステム。

【請求項6】

前記ハンド装置の待機位置は、前記ワークのピッキング位置より高い請求項５記載のロボットシステム。

【請求項7】

前記通過検知センサは反射形光電センサである請求項１記載のロボットシステム。

【請求項8】

前記通過検知センサは前記搬送ラインの幅の感度距離を有する請求項７記載のロボットシステム。

【請求項9】

前記一対の蛇腹形状を有する接触部は、真空吸着排気機能を備える請求項１記載のロボットシステム。

【請求項10】

前記一対の蛇腹形状を有する接触部は、１．５段の蛇腹形状を有する請求項１記載のロボットシステム。

【請求項11】

前記一対の蛇腹形状を有する接触部は、シリコンゴム製である請求項１記載のロボットシステム。

【請求項12】

前記多関節アーム機構は、基部と、前記基部の略中心線に係る第1軸回りのねじり回転関節部と前記第1軸に直交する第２軸回りの曲げ回転関節部と前記第２軸に直交する第３軸に沿った直動伸縮性を有する直動伸縮関節部とを有する請求項１記載のロボットシステム。

【請求項13】

前記直動伸縮関節部は、
屈曲可能に連結された断面コ字形状を有する複数の第1連結コマと、
屈曲可能に連結された平板形状を有する複数の第２連結コマと、
前記第１連結コマを前記第２連結コマに接合し柱状体を構成するとともに前記柱状体を支持する射出部とを有し、
前記複数の第２連結コマのうち先端の第２連結コマは前記複数の第１連結コマのうち先端の第１連結コマと接続され、前記第１連結コマはその上部において前記第２連結コマに接合されることにより屈曲が拘束されて前記柱状体が構成され、前記第１、第２連結コマの分離により前記柱状体が解除される、請求項１２記載のロボットシステム。

【請求項14】

ワークと前記ワークと種類が異なる他のワークとを搬送するコンベア装置の搬送ラインの近傍に配置された多関節アーム機構と、
前記多関節アーム機構のアーム先端に取り付けられたハンド装置と、
前記多関節アーム機構及び前記ハンド装置の動作制御を担う動作制御装置とを具備し、
前記ハンド装置は、前記ワークを把持するための対向配置される一対の把持部と、前記一対の把持部に取り付けられる一対の蛇腹形状を有する接触部と、前記一対の把持部に前記接触部とは異なる向きで取り付けられ、前記他のワークを吸着するための一対の真空吸着排気部と、前記一対の把持部を互いに接近・離反する方向に移動する移動機構とを有し、
前記動作制御装置は、前記搬送ラインの移動速度を計測する速度センサと、前記搬送ライン上の所定位置における前記ワークの通過を検知する通過検知センサとを有し、前記把持部による前記ワークのピッキング、前記ワークのリリース、前記真空吸着排気部による前記他のワークのピッキング、及び前記他のワークのリリースの各作業を実行するために、前記速度センサにより計測した移動速度と前記通過検知センサで検知した前記ワークの通過タイミングとに従って前記多関節アーム機構及び前記ハンド装置の動作を制御するロボットシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態はロボットシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

近年ロボットがユーザと同一空間にいる環境が多くなってきている。介護用ロボットはもちろん産業用ロボットでも作業者と並んで協同して作業を行なう状況が今後拡大していくものと考えられる。そのようなロボットの多くは垂直多関節部アーム機構を備えている。垂直多関節部アーム機構には位置に関して３自由度（ｘ，ｙ，ｚ）、姿勢に関して３自由度（φ，θ，ψ）が要求され、一般的には根元３軸と呼ばれる回転関節部Ｊ１，Ｊ２，Ｊ３と手首３軸と呼ばれる回転関節部Ｊ４，Ｊ５，Ｊ６とからそれを実現している。

【0003】

多くの産業用ロボットはワークを搬送するベルトコンベアによるラインの近傍に配置され、流れてきたワークに対する様々な処理を施す。これらワークに対するロボットアームやハンド装置の動作制御にはワークの位置・姿勢を正確に認識することが必要とされる。そのためにいわゆるロボットビジョンと呼ばれるカメラ及びその画像処理システムがロボットに視覚を与えるために採用されることが多いが、ロボットビジョンの採用には様々な問題があった。

【0004】

例えば、ロボットが作業者の隣に配置され作業者と協同作業を行なう状況では、ロボットビジョンで画像からワーク領域を高精度で抽出するには撮影環境の光量を高めてワーク領域と背景領域との識別性を高めることが効果的であるが、その高い光量はしばしば作業者の負担となる。

【0005】

またワークとして化粧品や歯磨き等の樹脂製のチューブ容器であるとき、そのワークの性質として高い柔軟性を備えたものではあるが、製造ラインにおいてロボット装置等で取り扱う場合にはそれら特性による自体の形状についての自己保持性の低さが取り扱いの困難性を生じさせている。その困難性は、それを把持するハンド装置の位置及び向きをワークの位置及び向きに厳密に合わせる制御を要求する。この要求はカメラ座標系からロボット座標系に精密にしかも実時間で変換できるような非常に高精度で高速処理の可能な非常に高価なロボットビジョンを採用することが必要とされ、それを採用したとしてもチューブ容器などの柔軟なワークを取り落とすなどの把持ミスの発生頻度をゼロ又はゼロに近似する実用可能な程度まで低減することはできない。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

目的は、作業者の視覚負担を解消しながら、ロボットビジョンによらず高い柔軟性を備えたワークの把持性能を向上することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本実施形態に係るロボットシステムは、複数のワークを連続的に搬送するコンベア装置と、前記コンベア装置の搬送ラインの近傍に配置された多関節アーム機構と、前記多関節アーム機構のアーム先端に取り付けられたハンド装置と、前記多関節アーム機構及び前記ハンド装置の動作制御を担う動作制御装置とを具備し、前記ハンド装置は、前記ワークを把持するための対向配置される一対の把持部と、前記一対の把持部に取り付けられる一対の蛇腹接触部と、前記一対の把持部に前記蛇腹接触部とは異なる向きで取り付けられる一対の吸着部と、前記一対の把持部を互いに接近・離反する方向に移動する移動機構とを有し、前記動作制御装置は、前記搬送ラインの移動速度を計測する速度センサと、前記搬送ライン上の所定位置を前記ワークが通過する検知する通過検知センサとを有し、前記搬送ライン上方における前記ハンド装置の待機位置、前記ハンド装置の蛇腹接触部で前記ワークのピッキングをするピッキング位置、前記ハンド装置が前記ワークのリリースをする前記搬送ライン外の第１リリース位置、前記ハンド装置の吸着部で前記ワークとは異なる種類の他のワークのピッキングをする前記搬送ライン外の吸着位置、前記ハンド装置が前記他のワークのリリースをする前記搬送ライン上方の第２リリース位置とがロボット座標系上で既定されており、これら位置を前記ハンド装置が順番に移動するとともに各位置で前記ワークのピッキング、前記ワークのリリース、前記他のワークのピッキング、前記他のワークのリリースの各作業を順番に実行するために前記速度センサにより計測した移動速度と前記通過検知センサで検知した前記ワークの通過タイミングとに従って前記多関節アーム機構及び前記ハンド装置の動作を制御する。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、本実施形態に係るロボットシステムの外観斜視図である。

【図2】図２は、図１のロボットシステムの平面図である。

【図3】図３は、図１のロボットシステムの正面図である。

【図4】図４は、図１のロボット装置の外観斜視図である。

【図5】図５は、図１のハンド装置の外観斜視図である。

【図6】図６は、図５のハンド装置の把持姿勢を示す図である。

【図7】図７は、図５のハンド装置の吸着姿勢を示す図である。

【図8】図８は、図１のロボットシステムのブロック構成図である。

【図9】図９は、図４のハンド装置の基準作業位置を順序とともに示す図である。

【図10】図１０は、図８の軌道決定部の処理を説明するための説明図である。

【図11】図１１は、図１０の搬送ラインに設定される複数の到達エリアを示す図である。

【図12】図１２は、図４のハンド装置の吸着位置からリリース位置までの２種類の移動軌道を示している。

【図13】図１３は、図４のハンド装置の吸着位置からリリース位置までの他の移動軌道を示している。

【図14】図１４は、図４のハンド装置の吸着位置からリリース位置までの他の移動軌道を示している。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、図面を参照しながら本実施形態に係るロボットシステムを説明する。以下の説明において、略同一の機能及び構成を有する構成要素については、同一符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行う。

【0010】

図１は、本実施形態に係るロボットシステムの外観斜視図である。図２は、図１のロボットシステムの平面図である。図３は、図１のロボットシステムの正面図である。本実施形態に係るロボットシステムはコンベア装置５と速度センサ６と通過検知センサ７と光電センサ９２とロボット装置１とを有する。

【0011】

コンベア装置５は、複数の第１、第２ワーク８０、９０を連続的に搬送する機能を有する。例えば、コンベア装置５は、直線に沿って、形状、寸法、重量、素材、さらに柔軟性等の属性の異なる第１、第２ワーク９０を搬送するための直線状に配設された搬送ライン５１を有する。搬送ライン５１は、搬送ライン５１上に載置された第１、第２ワーク８０、９０を、予めユーザ等により設定された速度で搬送する。搬送ライン５１の脇には、ロボット装置１が配置されている。搬送ライン５１の搬送方向に関して、ロボット装置１の作業エリアが予め設定されている。搬送ライン５１を挟んでロボット装置１の反対側には、搬送ライン５１の上流から順に搬出シュータ８と搬入シュータ９とが取り付けられている。搬送方向に関して、ロボット装置１は、シュータ８とシュータ９との間に配置されている。シュータ８は、搬送ライン５１と同等の高さから下方に向かって傾斜して設けられる。シュータ８は、ロボット装置１でピッキングされ、搬送ライン５１の外にリリースされた第１ワーク８０を搬送ライン５１から下方の所定位置まで搬送する機能を有する。シュータ９は、搬送ライン５１と同等の高さから上方に向かって傾斜して設けられる。シュータ９は、シュータ９に載置された第１ワーク８０とは種類の異なる第２ワーク９０を搬入位置に搬入する機能を有する。シュータ９の搬入位置に対応する部分には矩形状の開口９１が設けられている。開口９１の直下には、光電センサ９２が設けられている。光電センサ９２は、その光軸が開口９１の中心を通るように設けられている。搬送ライン５１の幅の中心線（以下、ライン中心線）よりロボット装置１側の搬送ライン５１上には、第２ワーク９０が載置され、ライン中心線を挟んでロボット装置１の反対側にの搬送ライン５１上には、第１ワーク８０が載置される。以下、搬送ライン５１上の第１ワーク８０が載置される目標位置を通り、ライン中心線に平行な直線を第１ワーク搬送基準線、搬送ライン５１上の第２ワーク９０が載置される目標位置を通り、ライン中心線に平行な直線を第２ワーク搬送基準線という。

【0012】

速度センサ６は、搬送ライン５１の搬送速度（搬送速度）を計測する。速度センサ６には、例えば、ロータリー／リニアエンコーダ等の任意のセンサが適用される。

【0013】

通過検知センサ７は、搬送ライン５１の所定位置の第１ワーク８０の通過を検知する。例えば、通過検知センサ７は、ライン中心線を挟んでロボット装置１の反対側に設けられ、第１ワーク８０の第１ワーク搬送基準線上の所定位置の通過を検知する。通過検知センサ７は、搬送ライン５１上を搬送されるワークを検知でき、搬送ライン５１の外側の干渉物を検知しないための感度距離を有する。例えば、通過検知センサ７は、搬送ライン５１の全幅に等価な最大感度距離を有する。なお、本実施形態のように、搬送ライン５１上に第１、第２ワーク搬送基準線が設けられ、第１ワーク搬送基準線上を搬送される第１ワーク８０のみを検知したいとき、通過検知センサ７は、第１ワーク搬送基準線上を搬送される第１ワーク８０を検知でき、第２ワーク搬送基準線上を搬送される第２ワーク９０を検知しないための感度距離を有する。例えば、通過検知センサ７は、搬送ライン５１の全幅の１／２を最大感度距離となるように設定される。例えば、通過検知センサ７には、投光部と、投光部から投光されワークで反射された光を受光する受光部とが一体となった光電センサが適用される。

【0014】

ロボット装置１は、多関節アーム機構２００を有する。本実施形態に係るロボットシステムのロボット装置１の多関節アーム機構２００において、複数の関節のうち、一が直動伸縮関節で構成されている。

【0015】

図４は、図１のロボット装置１の外観斜視図である。ロボット装置１は、略円筒形状の基部１と基部１に接続するアーム部２とを有する。アーム部２の先端には手首部４が取り付けられている。手首部４には図示しないアダプタが設けられている。アダプタは、後述する第６回転軸ＲＡ６の回転部に設けられる。手首部４のアダプタを介してハンド装置３が取り付けられる。

【0016】

ロボット装置１は、複数、ここでは６つの関節部Ｊ１，Ｊ２，Ｊ３，Ｊ４，Ｊ５，Ｊ６を有する。複数の関節部Ｊ１，Ｊ２，Ｊ３，Ｊ４，Ｊ５，Ｊ６は基部１から順番に配設される。一般的に、第１、第２、第３関節部Ｊ１，Ｊ２，Ｊ３は根元３軸と呼ばれ、第４、第５、第６関節部Ｊ４，Ｊ５，Ｊ６はハンド装置３の姿勢を変化させる手首３軸と呼ばれる。手首部４は第４、第５、第６関節部Ｊ４，Ｊ５，Ｊ６を有する。根元３軸を構成する関節部Ｊ１，Ｊ２，Ｊ３の少なくとも一つは直動関節である。ここでは第３関節部Ｊ３が直動伸縮関節、特に伸縮距離の比較的長い関節部として構成される。アーム部２は第３関節部Ｊ３を構成する主要な構成要素である。

【0017】

第１関節部Ｊ１は基台面に対して例えば垂直に支持される第１回転軸ＲＡ１を中心としたねじり関節である。第２関節部Ｊ２は第１回転軸ＲＡ１に対して垂直に配置される第２回転軸ＲＡ２を中心とした曲げ関節である。第３関節部Ｊ３は、第２回転軸ＲＡ２に対して垂直に配置される第３軸（移動軸）ＲＡ３を中心として直線的にアーム部２が伸縮する関節である。

【0018】

第４関節部Ｊ４は、第３移動軸ＲＡ３に一致する第４回転軸ＲＡ４を中心としたねじり関節であり、第５関節部Ｊ５は第４回転軸ＲＡ４に対して直交する第５回転軸ＲＡ５を中心とした曲げ関節である。第６関節部Ｊ６は第４回転軸ＲＡ４に対して直交し、第５回転軸ＲＡ５に対して垂直に配置される第６回転軸ＲＡ６を中心とした曲げ関節である。

【0019】

基部１を成すアーム支持体（第１支持体）１１ａは、第１関節部Ｊ１の第１回転軸ＲＡ１を中心に形成される円筒形状の中空構造を有する。第１関節部Ｊ１は図示しない固定台に取り付けられる。第１関節部Ｊ１が回転するとき、第１支持体１１ａはアーム部２の旋回とともに軸回転する。なお、第１支持体１１ａが接地面に固定されていてもよい。その場合、第１支持体１１ａとは独立してアーム部２が旋回する構造に設けられる。第１支持体１１ａの上部には第２支持部１１ｂが接続される。

【0020】

第２支持部１１ｂは第１支持部１１ａに連続する中空構造を有する。第２支持部１１ｂの一端は第１関節部Ｊ１の回転部に取り付けられる。第２支持部１１ｂの他端は開放され、第３支持部１１ｃが第２関節部Ｊ２の第２回転軸ＲＡ２において回動自在に嵌め込まれる。第３支持部１１ｃは第１支持部１１ａ及び第２支持部に連通する鱗状の外装からなる中空構造を有する。第３支持部１１ｃは、第２関節部Ｊ２の曲げ回転に伴ってその後部が第２支持部１１ｂに収容され、また送出される。ロボット装置１の直動関節部Ｊ３（第３関節部Ｊ３）を構成するアーム部２の後部はその収縮により第１支持部１１ａと第２支持部１１ｂの連続する中空構造の内部に収納される。

【0021】

第３支持部１１ｃはその後端下部において第２支持部１１ｂの開放端下部に対して第２回転軸ＲＡ２を中心として回動自在に嵌め込まれる。それにより第２回転軸ＲＡ２を中心とした曲げ関節部としての第２関節部Ｊ２が構成される。第２関節部Ｊ２が回動すると、アーム部２は、手首部４及びハンド装置３とともに第２関節部Ｊ２の第２回転軸ＲＡ２を中心に垂直方向に回動、つまり起伏動作をする。

【0022】

第４関節部Ｊ４は、アーム部２の伸縮方向に沿ったアーム中心軸、つまり第３関節部Ｊ３の第３移動軸ＲＡ３に典型的には一致する第４回転軸ＲＡ４を有するねじり関節である。第４関節部Ｊ４が回転すると、第４関節部Ｊ４から先端にかけてハンド装置３とともに第４回転軸ＲＡ４を中心に回転する。第５関節部Ｊ５は、第４関節部Ｊ４の第４回転軸ＲＡ４に対して直交する第５回転軸ＲＡ５を有する曲げ関節部である。第５関節部Ｊ５が回転すると、第５関節部Ｊ５から先端にかけてハンド装置３とともに上下に回動する。第６関節部Ｊ６は、第４関節部Ｊ４の第４回転軸ＲＡ４に直交し、第５関節部Ｊ５の第５回転軸ＲＡ５に垂直な第６回転軸ＲＡ６を有する曲げ関節である。第６関節部Ｊ６が回転するとハンド装置３が左右に旋回する。

【0023】

上記の通り手首部４のアダプタに取り付けられたハンド装置３は、第１、第２、第３関節部Ｊ１．Ｊ２．Ｊ３により任意位置に移動され、第４、第５、第６関節部Ｊ４、Ｊ５、Ｊ６により任意姿勢に配置される。特に第３関節部Ｊ３の直動伸縮距離の長さは、基部１の近接位置から遠隔位置までの広範囲の対象にハンド装置３を到達させることを可能にする。第３関節部Ｊ３はそれを構成する直動伸縮機構により実現される直動伸縮距離の長さが特徴的である。

【0024】

直動伸縮機構はアーム部２を有する。アーム部２は第１連結コマ列２１と第２連結コマ列２２とを有する。第１連結コマ列２１は複数の第１連結コマ２３からなる。第１連結コマ２３は略平板に構成される。前後の第１連結コマ２３は、互いの端部箇所においてピンにより屈曲自在に列状に連結される。これにより第１連結コマ列２１は内側と外側とに屈曲可能な性質を備える。第２連結コマ列２２は複数の第２連結コマ２４からなる。第２連結コマ２４は断面コ字形状の短溝状体に構成される。前後の第２連結コマ２４は、互いの底面端部箇所においてピンにより屈曲自在に列状に連結される。第２連結コマ２４の断面形状及びピンによる連結位置により第２連結コマ列２２は内側に屈曲可能であるが、外側に屈曲不可な性質を備える。なお、第１連結コマ２３及び第２連結コマ２４の第２回転軸ＲＡ２に向いた面を内面、その反対側の面を外面というものとする。

【0025】

第１連結コマ列２１のうち先頭の第１連結コマ２３と、第２連結コマ列２２のうち先頭の第２連結コマ２４とは結合コマ２７により結合される。例えば、結合コマ２７は第１連結コマ２３と第２連結コマ２４とを合成した形状を有している。
アーム部２が伸長するときには、結合コマ２７が始端となって、第１、第２連結コマ列２１，２２が第３支持部１１ｃの開口から外に向かって送り出される。第１、第２連結コマ列２１、２２は、第３支持体１１ｃの開口付近で互いに接合される。第１、第２連結コマ列２１、２２の後部が第３支持体１１ｃの内部で堅持されることにより、第１、第２連結コマ列２１，２２の接合状態が保持される。第１、第２連結コマ列２１、２２の接合状態が保持されたとき、第１連結コマ列２１と第２連結コマ列２２の屈曲は拘束される。接合し、それぞれの屈曲が拘束された第１、第２連結コマ列２１、２２により一定の剛性を備えた柱状体が構成される。柱状体とは、第２連結コマ列２２に第１連結コマ列２１が接合されてなる柱状の棒体を言う。

【0026】

アーム部２が収縮するときには、第３支持体１１ｃの開口に第１、第２連結コマ列２１，２２が引き戻される。柱状体を構成する第１、第２連結コマ列２１，２２は、第３支持体１１ｃの内部で互いに離反される。離反された第１、第２連結コマ列２１，２２はそれぞれ屈曲可能な状態に復帰し、それぞれ同方向の内側に屈曲され、第１支持体１１ａの内部に略平行に格納される。

【0027】

ハンド装置３は、把持機構と吸着機構とを有する。把持機構は、一対の把持面が一軸上に対向配置され、一対の把持面が互いに逆方向に往復移動するように構成されている。例えば、把持機構は、一対の把持フレーム３４と、一対の把持フレーム３４により、第１ワーク８０を把持するための対向配置される一対の把持部３５と、一対の把持部３５に取り付けられる一対の蛇腹接触部３６と、一対の把持部３５を互いに接近・離反する方向に移動する移動機構とを有する。吸着機構は、一対の吸着面が同一平面上であって、その吸着方向が互いに平行になるように構成されている。例えば、吸着機構は、一対の吸着フレーム３９と、一対の吸着フレーム３９により、一対の蛇腹接触部３６とは異なる向きで取り付けられる一対の吸着部３８とを有する。

【0028】

以下、ハンド装置３の一例について図５を参照して説明する。図５は、図１のハンド装置３の外観斜視図である。説明の便宜上、図５に示すように手先座標系Σｈを規定する。手先座標系Σｈの直交３軸のうち、Ｙｈ軸に一致する直線を把持基準線とする。把持機構は、把持基準線上に一対の蛇腹接触部３６の接触面の中心位置が配置され、把持基準線に沿って一対の蛇腹接触部３６が往復移動できるように構成される。手先座標系Σｈの原点は、一対の蛇腹接触部３６の接触面の間の中点に規定される。Ｚｈ軸は第６回転軸ＲＡ６と平行な軸である。Ｘｈ軸は、Ｙｈ軸とＺｈ軸とに直交する軸である。

【0029】

ハンド装置３はハンド本体３１を有する。ハンド本体３１は角柱形状を有し、その上方端面に取り付け部３０が設けられる。ハンド装置３は手首部４に装備されたアダプタにハンド本体３１の取り付け部３０を介してロボット装置１に装着される。ハンド本体３１の下方にエアチャック部３２が取り付けられる。エアチャック部３２は図示しないエアシリンダをアクチュエータとして備える。エアシリンダは一対のピストンを備える。エアシリンダは、一対のピストンの移動軸が把持基準線（図中、Ｙｈ軸）と平行になるように配置される。一対のピストンには連結部材を介して把持機構と吸着機構とが取り付けられる。

【0030】

把持機構は、一対の把持フレーム３４と一対の把持部３５と一対の蛇腹接触部３６とを有する。把持フレーム３４は、金属、樹脂等で成型された略Ｌ字形状を有する平板である。把持部３５は、金属、樹脂等で成型された略円柱体である。蛇腹接触部３６は、シリコンゴム等で成型された蛇腹形状、好適には１．５段の蛇腹形状を有する。把持フレーム３４の一端はピストンに取り付けられ、他端は把持部３５を保持する。把持部３５は、その先端に蛇腹接触部３６を保持する。これにより把持フレーム３４と把持部３５と蛇腹接触部３６とが連結された機構は、外観が略コ字形状に構成される。一対の把持フレーム３４は、互いの屈曲部分が外側に向くように一対のピストンに取り付けられる。これにより、一対の蛇腹接触部３６の接触面（把持面）が互いに対向配置される。エアシリンダとしてはピストンを挟んで両側の２室が用意され、それら２室には２本のエアチューブ３３がそれぞれ接続されエアチューブ３３に介在された２つの電磁弁の交互操作により２室が交互に加圧状態に移行される。これにより、一対の蛇腹接触部３６は、一対のピストンの往復移動とともに互いに接近、離反する方向に往復移動される。なお、そのための加圧ポンプは、そのピストンの往復運動（把持／リリース動作）と、蛇腹接触部３６及び吸着部３８の真空吸着排気動作とで兼用される。一対の蛇腹接触部３６が接近するように移動されたとき、一対の蛇腹接触部３６によりワークは挟持（把持）され、一対の蛇腹接触部３６が離反するとき、一対の蛇腹接触部３６によるワークの把持状態は解除される。

【0031】

蛇腹接触部３６は、真空吸着排気機能を備える。蛇腹接触部３６は、エアチューブ４０を介して既出の加圧ポンプに接続されている。蛇腹接触部３６と加圧ポンプとの間には水平吸着用電磁弁が設けられている。蛇腹接触部３６の接触面が第１ワーク８０に密着した状態で水平吸着用電磁弁が開放されると、第１ワーク８０の表面と蛇腹接触部３６とで規定される空間の空気がエジェクタ構造を介して吸引され、第１ワーク８０に対して負圧が働く。これにより、蛇腹接触部３６は、第１ワーク８０を吸着することができる。そして、水平吸着用電磁弁が閉塞されると、蛇腹接触部３６による第１ワーク８０の吸着動作が解除される。

【0032】

吸着機構は、吸着フレーム３９と吸着部３８とを有する。吸着フレーム３９は、金属、樹脂等で成型された一段の段差を有する階段形状の平板である。吸着部３８は、シリコンゴム等で成型された蛇腹形状、好適には１．５段の蛇腹形状を有する。吸着フレーム３９の一端はピストンに取り付けられ、他端は吸着部３８を保持する。一対の吸着フレーム３９は、把持基準線に沿って、互いの階段部分が外側に向くように一対のピストンに取り付けられる。吸着部３８は、吸着フレーム３９の他端の背面に、その軸が第６回転軸ＲＡ６と平行になるように取り付けられる。これにより、一対の吸着機構は、互いの吸着面が同一平面上であって、その吸着方向が互いに平行になる。なお、吸着フレーム３９はピストンではなく、例えば、エアチャック部３２及びハンド本体３１等に固定されてもよい。これにより、ピストンにかかる重量負荷を小さくすることができる。吸着部３８はエアチューブ４０を介して既出の加圧ポンプに接続されている。吸着部３８と加圧ポンプとの間には垂直吸着用電磁弁が設けられている。吸着部３８の吸着面が第２ワーク９０に密着した状態で垂直吸着用電磁弁が開放されると、第２ワーク９０と吸着部３８とで規定される空間の空気がエジェクタ構造を介して吸引され、その閉空間の負圧により、吸着部３８は第２ワーク９０を吸着することができる。そして、垂直吸着用電磁弁が閉塞されると、吸着部３８による第２ワーク９０の吸着動作が解除される。

【0033】

次に、ハンド装置３の把持動作について説明する。図６は、図５のハンド装置３の把持姿勢を示す図である。ハンド装置３は、一対のピストンの往復移動により、一対の蛇腹接触部３６が互いに接近することで、第１ワーク８０を把持（挟持）する。第１ワーク８０は、高い柔軟性、弾力性、復元性等を有する容器、例えば、化粧品や歯磨き粉等の樹脂製のチューブ容器等である。

【0034】

一対の蛇腹接触部３６が互いに接近するように移動され、蛇腹接触部３６の接触面が第１ワーク８０の表面に接触し始めると、蛇腹接触部３６は、接触面が第１ワーク８０の表面に押圧され、その蛇腹構造により、第１ワーク８０の表面形状に合わせて変形する。これにより、一対の蛇腹接触部３６の接触面は、第１ワーク８０の表面に密着しながら、その両側から押圧する。これにより、一対の蛇腹接触部３６の接触面と第１ワーク８０の表面との間に摩擦力が発生し、第１ワーク８０を保持することができる。また、一対の蛇腹接触部３６の接触面が第１ワーク８０の表面と密着した状態で、加圧ポンプが駆動し、垂直吸着用電磁弁が開放されると、第１ワーク８０の表面と蛇腹接触部３６とで規定される空間の空気がエジェクタ構造を介して吸引され、第１ワーク８０に対して負圧が働く。このように、一対の蛇腹接触部３６は、蛇腹構造により変形しながら第１ワーク８０の表面に密着することで摩擦力により第１ワーク８０を保持し、その摩擦力を、蛇腹接触部３６による吸着動作により大きくすることができる。このようなハンド装置３の把持動作により、図６（ａ）のように、予定（規定）された向きに載置されたチューブ容器だけではなく、図６（ｂ）のように、予定（規定）された向きからズレて載置されたチューブ容器、規定された向きに対して搬送ライン５１の幅方向に位置がズレて載置されたチューブ容器を把持によりピッキングすることができる。

【0035】

次に、ハンド装置３の吸着による第２ワーク９０のピッキングについて図７を参照して説明する。図７は、図５のハンド装置３の吸着姿勢を示す図である。ハンド装置３の吸着機構は、主に箱形状を有する第２ワーク９０を吸着によりピッキングする。第２ワーク９０は、チューブ容器、例えば、化粧品や歯磨き粉等の樹脂製のチューブ容器（第１ワーク８０）を収容する箱等である。

【0036】

一対の吸着部３８は、アームの移動により、その吸着面が第２ワーク９０の表面に密着される。吸着部３８の吸着面が第２ワーク９０の表面に接触し始めると、吸着部３８は、その接触面が第２ワーク９０の表面に押圧され、その蛇腹構造により、第２ワーク９０の表面形状に合わせて変形する。これにより、一対の吸着部３８の吸着面は、第２ワーク９０の表面に密着する。一対の吸着部３８の吸着面が第２ワーク９０の表面に密着した状態で、加圧ポンプが駆動し、垂直吸着用電磁弁が開放されると、第２ワーク９０の表面と吸着部３８とで規定される空間の空気がエジェクタ構造を介して吸引され、第２ワーク９０に対して負圧が働く。これにより、図７に示すように、第２ワーク９０を吸着によりピッキングすることができる。なお、吸着部３８の吸着面の間の距離は、一対のピストンの往復移動により変動させることができる。これにより、吸着機構は、大きさ（幅または長さ）の異なる複数種類のワークを吸着によりピッキングすることができる。

【0037】

なお、ここでは、蛇腹接触部３６および吸着部３８の蛇腹構造は、１．５段としたが、例えば、２．５段の蛇腹構造であってもよいし、または平形構造であってもよい。このように、蛇腹接触部３６および吸着部３８の形状や構造は、表面形状及び可撓性の異なるワークに応じて適宜変更することができる。

【0038】

図８は、図１のロボットシステムのブロック構成図である。
ロボットアーム機構２００の関節部Ｊ１，Ｊ２，Ｊ３，Ｊ４，Ｊ５、Ｊ６には、アクチュエータとして、例えばステッピングモータが設けられている。これらステッピングモータには、モータドライバ２０１、２０３，２０５、２０７，２０９、２１１がそれぞれ電気的に接続されている。また、これらステッピングモータ２０１、２０３，２０５、２０７，２０９、２１１のドライブシャフトには、一定の回転角ごとに出力されるパルスをカウンタで加減算して角位置を測定するためのロータリーエンコーダ２０２，２０４，２０６，２０８，２１０，２１２がそれぞれ接続されている。

【0039】

ハンド装置３は、把持動作用電磁弁３０１と水平吸着用電磁弁３０２と垂直吸着用電磁弁３０３とを有する。これら電磁弁は、ドライバ制御部１０６の制御に従って、開放／閉塞される。ドライバ制御部１０６は、把持動作用電磁弁３０１の開放／閉鎖により、一対の蛇腹接触部３６を互いに接近・離反する方向に移動させる。ドライバ制御部１０６は、水平吸着用電磁弁３０２の開放／閉塞により、一対の蛇腹接触部３６による吸着動作を制御する。ドライバ制御部１０６は、垂直吸着用電磁弁３０３の開放／閉塞により、一対の吸着部３８による吸着動作を制御する。

【0040】

動作制御装置１００は、ロボットアーム機構２００とハンド装置３との動作を制御する。動作制御装置１００は、関節部Ｊ１−Ｊ６の動作を制御することにより手先等の注目点の移動を制御する。動作制御装置１００は、ハンド装置３の各電磁弁を制御することにより、ハンド装置３の把持動作と吸着動作とを制御する。動作制御装置１００は、システム制御部１０１と、速度センサインターフェース（Ｉ／Ｆ）１０２と、通過検知センサインターフェース（Ｉ／Ｆ）１０３と、光電センサインターフェース（Ｉ／Ｆ）１０４と、記憶部１０５と、ドライバ制御部１０６と、軌道決定部１０７とを有する。
動作制御装置１００には、速度センサインターフェース１０２を介して速度センサ６が接続されている。速度センサ６は、搬送ライン５１の速度を逐次計測し、計測した速度データを所定の間隔又はシステム制御部１０１の制御に呼応して動作制御装置１００に対して出力する。動作制御装置１００には、通過検知センサインターフェース１０３を介して通過検知センサ７が接続されている。通過検知センサ７は、第１ワーク搬送基準線上の所定位置を第１ワーク８０が通過したとき、動作制御装置１００に対して、通過検知信号を出力する。動作制御装置１００には、光電センサインターフェース１０４を介して光電センサ９２が接続されている。光電センサ９２は、光を投光する投光部と光を受ける受光部から構成される。光電センサ９２は、受光部に到達する光量に応じた電気信号を出力する。

【0041】

システム制御部１０１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）と半導体メモリ等を有し、動作制御装置１００を統括して制御する。システム制御部１０１には、制御／データバス１０９を介して各部が接続されている。システム制御部１０１は、速度センサ６で計測した搬送ライン５１の搬送速度、通過検知センサ７で検知した第１ワーク８０の通過タイミング、及び光電センサ９２から出力された電気信号とに従って、多関節アーム機構及びハンド装置３の動作を制御する。例えば、ロボット装置１は、システム制御部１０１の制御に従って、第１ワーク搬送基準線上に一列に並べられ、通過検知センサ７により検知された複数の第１ワーク８０のうち、予め設定された数個置きの第１ワーク８０を対象にピッキングを行う。例えば、連続する２個の第１ワーク８０をスルーし、次の第１ワーク８０をピッキングし、その作業が繰り返される。

【0042】

ドライバ制御部１０６は、モータドライバ２０１、２０３，２０５、２０７，２０９、２１１を統括して制御する。ドライバ制御部１０６は、システム制御部１０１により読み出された、または軌道決定部１０７により修正（決定）された指令値に応じた制御信号をモータドライバ２０１、２０３，２０５、２０７，２０９、２１１、把持動作用電磁弁３０１、水平吸着用電磁弁３０２、垂直吸着用電磁弁３０３対して送信する。モータドライバ２０１、２０３，２０５、２０７，２０９、２１１は、受信した指令値に応じたパルスをステッピングモータに供給する。

【0043】

記憶部１０５は、ロボット装置１の動作制御手順に関するタスクシーケンスデータを記憶する。タスクシーケンスデータは、ハンド装置３の把持による第１ワーク８０のピッキング、ピッキングした第１ワーク８０のリリース、ハンド装置３の吸着による第２ワーク９０のピッキング、ピッキングした第２ワーク９０のリリース、および各動作の間の手先の変位（移動）及び姿勢の、各動作に対応する各モータドライバへの指令値（関節角、伸縮長、移動時間等）に関するデータである。

【0044】

軌道決定部１０７は、搬送ライン５１の搬送速度に基づいて移動軌道を決定する。軌道決定部１０７の詳細は後述する。

【0045】

次に、ハンド装置３の移動軌道について説明する。図９は、図４のハンド装置３の基準作業位置を順序とともに示す図である。図９では、基準作業位置が搬送ライン５１、シュータ８、シュータ９および通過検知センサ７の位置とともに示されている。タスクシーケンスデータにおいて、ハンド装置３の複数の基準作業位置がロボット座標系で規定されている。ここでは、ハンド装置３の待機位置を待機位置Ｐ_ｗａｉｔ、第１ワーク８０に対するハンド装置３の把持動作が行われる区間（以下、把持区間という。）の開始位置を把持開始位置Ｐ_ｐ１ｓ、把持区間の終了位置を把持終了位置Ｐ_ｐ１ｅ、ピッキングした第１ワーク８０をリリースする位置をリリース位置Ｐ_ｒ１、第２ワーク９０が搬入位置にあるか否かを判定を開始する位置を降下位置Ｐ_ｄｏｗｎ、第２ワーク９０を吸着によりピッキングする位置を吸着位置Ｐ_ｐ２、ピッキングした第２ワーク９０をリリースする位置をリリース位置Ｐ_ｒ２とする。例えば、複数の作業位置は以下のように設定されている。

【0046】

待機位置Ｐ_ｗａｉｔは、ライン中心線に沿った位置に関して通過検知位置より所定距離だけ下流であり、搬送ライン５１の幅方向の位置に関してはライン中心線と第1ワーク搬送基準線との間に設定される。また待機位置Ｐ_ｗａｉｔは、その高さ（例えば搬送ライン５１の表面からの鉛直距離）に関して、把持開始位置Ｐ_ｐ１ｓの高さよりも高い位置に設定されている。把持開始位置Ｐ_ｐ１ｓと把持終了位置Ｐ_ｐ１ｓとはともに第１ワーク搬送基準線上に設定される。把持開始位置Ｐ_ｐ１ｓと把持終了位置Ｐ_ｐ１ｓとはともに同じ高さに設定され、搬送ライン５１に載置された例えばチューブ形状の第１ワーク８０の上方部分を把持するために必要な高さに調整されている。リリース位置Ｐ_ｒ１は、搬送ライン５１の外側に設置されたシュータ８上であって、把持終了位置Ｐ_ｐ１ｓよりも高い位置に設定されている。

【0047】

降下位置Ｐ_ｄｏｗｎは、シュータ９の上方に設定されている。降下位置Ｐ_ｄｏｗｎの真下に吸着位置Ｐ_ｐ２が設定されている。ハンド部３は降下位置Ｐ_ｄｏｗｎから吸着位置Ｐ_ｐ２に鉛直に降下する。吸着位置Ｐ_ｐ２は、搬入位置の第２ワーク９０を吸着可能な位置に設定されている。ハンド装置３が降下位置Ｐ_ｄｏｗｎから吸着位置Ｐ_ｐ２にかけて降下しているとき、システム制御部１０１は、光電センサ９２の出力に基づいて、搬入位置に第２ワーク９０が搬入されているか否かを判定する。搬入位置に第２ワーク９０がないと判定されたとき、ハンド装置３は、システム制御部１０１の制御に従って、待機位置Ｐ_ｗａｉｔに戻される。一方、搬入位置に第２ワークがあると判定されたとき、ハンド装置３は、システム制御部１０１の制御に従って、動作が継続される。リリース位置Ｐ_ｒ２は、吸着位置Ｐ_ｐ２よりも下流であって、第２ワーク搬送基準線上の、搬送ライン５１にピッキングした第２ワーク９０が接触しないための高さに設定されている。搬送方向に関して、把持終了位置Ｐ_ｐ１ｅの下流の所定位置に設定されているが、搬送ライン５１の搬送速度に基づいて修正される。

【0048】

ハンド装置３は、システム制御部１０１の制御に従って、待機位置Ｐ_ｗａｉｔ、把持開始位置Ｐ_ｐ１ｓ、把持終了位置Ｐ_ｐ１ｅ、リリース位置Ｐ_ｒ１、降下位置Ｐ_ｄｏｗｎ、吸着位置Ｐ_ｐ２、リリース位置Ｐ_ｒ２の順に、予め設定されたタクトタイムで移動され、再び待機位置Ｐ_ｗａｉｔに戻される。タクトタイムは、ユーザ指示に従って適宜変更が可能である。

【0049】

以下、説明の便宜上、図９に示すように、例えば、通過検知センサ７で第１ワーク８０の通過が検知された時刻を基準時刻ｔ０として、そのｔ０からの経過時間としての時刻ｔ１に把持開始位置Ｐ_ｐ１ｓ、時刻ｔ２に把持終了位置Ｐ_ｐ１ｅ、時刻ｔ３にリリース位置Ｐ_ｒ１、時刻ｔ４に降下位置Ｐ_ｄｏｗｎ、時刻ｔ５に第２ワーク９０の吸着位置Ｐ_ｐ２、時刻ｔ６にリリース位置Ｐ_ｒ２が既定されている。ハンド部３はこれら位置を順番に移動される。複数の作業位置のうち、待機位置Ｐ_ｗａｉｔ、リリース位置Ｐ_ｒ１、降下位置Ｐ_ｄｏｗｎ、吸着位置Ｐ_ｐ２、リリース位置Ｐ_ｒ２はロボット座標系の固定位置である。一方、把持開始位置Ｐ_ｐ１ａと把持終了位置Ｐ_ｐ１ｅとは搬送ライン５１の搬送速度に応じて軌道決定部１０７により決定される。

【0050】

図１０は、図８の軌道決定部１０７の処理を説明するための説明図である。図１０（ａ）は、時刻ｔ０におけるハンド装置３を示している。図１０（ｂ）は、時刻ｔ１におけるハンド装置３を示している。図１０（ｃ）は、時刻ｔ２におけるハンド装置３を示している。軌道決定部１０７は、搬送ライン５１の搬送速度Ｖ_ｌｉｎｅに基づいて、把持開始位置Ｐ_ｐ１ｓと把持終了位置Ｐ_ｐ１ｅとを計算する。例えば、軌道決定部１０７は、通過検知センサ７から第２ワーク９０の通過が検出されたときの搬送ライン５１の搬送速度Ｖ_ｌｉｎｅと、待機位置Ｐ_ｗａｉｔから把持開始位置Ｐ_ｐ１ｓまでのタクトタイム（時刻ｔ０と時刻ｔ１との間の時間差）とに基づいて、把持開始位置Ｐ_ｐ１ｓを計算する。また、軌道決定部１０７は、把持開始位置Ｐ_ｐ１ｓにハンド装置３が移動されたときの搬送ライン５１の搬送速度Ｖ_ｌｉｎｅと、把持開始位置Ｐ_ｐ１ｓから把持終了位置Ｐ_ｐ１ｅまでのタクトタイム（時刻ｔ１と時刻ｔ２との間の時間差）とに基づいて、把持終了位置Ｐ_ｐ１ｅを計算する。

【0051】

システム制御部１０１は、ハンド装置３が待機位置Ｐ_ｗａｉｔから把持終了位置Ｐ_ｐ１ｅに移動する際の移動速度の搬送方向成分Ｖ_１が搬送ライン５１の搬送速度Ｖ_ｌｉｎｅと等価になるように、ハンド装置３の移動速度Ｖ_１を修正する。ハンド装置３は、システム制御部１０１の制御に従って、把持開始位置Ｐ_ｐ１ｓで把持動作を開始し、把持終了位置Ｐ_ｐ１ｅで把持動作を終了する。これにより、把持終了位置Ｐ_ｐ１ｅにおいて、第１ワーク８０は、ハンド装置３に把持によりピッキングされる。

【0052】

第１ワーク８０をピッキングした把持終了位置Ｐ_ｐ１ｅに対応する搬送ライン５１上の位置Ｐ_dは、搬送速度に従って、第１ワーク８０のピッキング時刻から第２ワーク９０のピッキング時刻までの間に、図１１（ａ）に示す位置から図１１（ｂ）に示す位置まで移動する。この第２ワーク９０のピッキング時刻ｔ５における搬送ライン５１上の位置Ｐ_dに応じて、軌道決定部１０７は、吸着位置Ｐ_ｐ２からリリース位置Ｐ_ｒ２までの移動軌道を決定する。図１１（ｂ）に示すように、ロボット座標系において、搬送方向に関して複数、ここでは３つの到達エリアＡ_ｒ１，Ａ_ｒ２，Ａ_ｒ３が上流から順に設定されている。例えば、第２到達エリアＡ_ｒ２は、吸着位置Ｐ_ｐ２から所定距離下流の位置の範囲に設定されている。第１到達エリアＡ_ｒ１は、第２到達エリアＡ_ｒ２の上流であって、具体的には把持終了位置Ｐ_ｐ１ｅから吸着位置Ｐ_ｐ２までの範囲に設定されている。第３到達エリアＡ_ｒ３は、第２到達エリアＡ_ｒ２の下流に設定されている。軌道決定部１０７は、時刻ｔ２から時刻ｔ５までの経過時間と、その間の搬送ライン５１の搬送速度に基づいて、時刻ｔ５において位置Ｐ_ｄが３つの到達エリアＡ_ｒ１，Ａ_ｒ２，Ａ_ｒ３のうち、どのエリアに到達しているかを計算する。軌道決定部１０７は、計算した位置Ｐ_ｄが第１到達エリアＡ_ｒ１または第３到達エリアＡ_ｒ３に到達しているとき、搬送ライン５１を搬送される第１ワーク８０を跨ぐための移動軌道を設定する。軌道決定部１０７は、計算した位置Ｐ_ｄが第２到達エリアＡ_ｒ２に到達しているとき、把持終了位置Ｐ_ｐ１ｅでピッキングされた第１ワーク８０により空いた第１ワーク８０の列の間隙を横切るための、つまり、ハンド装置３が位置Ｐ_ｄを通過する移動軌道を設定する。

【0053】

図１２は、時刻ｔ５の時点における位置Ｐ_ｄが到達エリアＡ_ｒ２の範囲内であるときに軌道決定部１０７で決定されるハンド装置３の吸着位置Ｐ_ｐ２からリリース位置Ｐ_ｒ２までの２種類の移動軌道を示している。２種類の移動軌道はともに、把持終了位置Ｐ_ｐ１ｅでピッキングされた第１ワーク８０により空いた第１ワーク８０の列の間隙を横切って第２ワーク９０を吸着位置Ｐ_ｐ２からリリース位置Ｐ_ｒ２まで搬送する軌道で、ハンド装置３が移動制御される。搬送ライン５１の搬送速度が比較的遅いとき、図１２（ａ）に示すようにハンド装置３は、吸着位置Ｐ_ｐ２からライン中心線と平行に少し下流の経由位置Ｐ_ｖ１まで移動し、そこから第１ワーク８０の列の間隙を横切って次の経由位置Ｐ_ｖ２までライン中心線に対して斜めに移動し、経由位置Ｐ_ｖ２からリリース位置Ｐ_ｒ２まで移動する。経由位置Ｐ_ｖ２は最終的なリリース位置Ｐ_ｒ２よりも上流に位置する。経由位置Ｐ_ｖ１から次の経由位置Ｐ_ｖ２までの移動速度は、その移動速度のライン中心線と平行な速度成分が搬送ライン５１の搬送速度に等価になるよう制御される。それによりピッキングした第２ワーク９０を第１ワーク８０の列の間隙を第１ワーク８０を倒すことなく良好に横切ることができる。

【0054】

図１２（ｂ）に示すように、搬送ライン５１の搬送速度が比較的速いとき、ハンド装置３は、吸着位置Ｐ_ｐ２からライン中心線と平行に少し下流の経由位置Ｐ_ｖ１まで移動し、そこから第１ワーク８０の列の間隙を横切って次の経由位置Ｐ_ｖ２までライン中心線に対して斜めに移動し、経由位置Ｐ_ｖ２からリリース位置Ｐ_ｒ２まで移動する。経由位置Ｐ_ｖ２は最終的なリリース位置Ｐ_ｒ２よりも下流に位置する。経由位置Ｐ_ｖ１から次の経由位置Ｐ_ｖ２までの移動速度は、その移動速度のライン中心線と平行な速度成分が搬送ライン５１の搬送速度に等価になるよう制御される。それによりピッキングした第２ワーク９０を第１ワーク８０の列の間隙を第１ワーク８０を倒すことなく良好に横切ることができる。

【0055】

図１３は、時刻ｔ５の時点における位置Ｐ_ｄが最も上流の到達エリアＡ_ｒ１の範囲内であるときに軌道決定部１０７で決定されるハンド装置３の吸着位置Ｐ_ｐ２からリリース位置Ｐ_ｒ２までの移動軌道を示している。軌道決定部１０７は、吸着位置Ｐ_ｐ２とリリース位置Ｐ_ｒ２とを結んだ直線上であって、高さ方向に関して搬送ライン５１に載置された第１ワーク８０の高さよりも高い位置に経由位置Ｐ_ｖを設定する。例えば、軌道決定部１０７は、吸着位置Ｐ_ｐ２とリリース位置Ｐ_ｒ２とを結んだ直線と第１ワーク搬送基準線との交点であって、高さ方向に関して搬送ライン５１に載置された第１ワーク８０の高さよりも高い位置に経由位置Ｐ_ｖを設定する。ハンド装置３は、システム制御部１０１の制御に従って、吸着位置Ｐ_ｐ２から経由位置Ｐ_ｖに向かって上昇しながら直線的に移動され、経由位置Ｐ_ｖからリリース位置Ｐ_ｒ２に向かって下降しながら直線的に移動される。これにより、ハンド装置３は、搬送ライン５１を搬送される第１ワーク８０を跨いで移動される。

【0056】

図１４は、時刻ｔ５の時点における位置Ｐ_ｄが最も下流の到達エリアＡ_ｒ３の範囲内であるときに軌道決定部１０７で決定されるハンド装置３の吸着位置Ｐ_ｐ２からリリース位置Ｐ_ｒ２までの移動軌道を示している。計算した位置Ｐ_ｄが到達エリアＡ_ｒ３内のとき、軌道決定部１０７は、吸着位置Ｐ_ｐ２とリリース位置Ｐ_ｒ２とを結んだ直線上であって、高さ方向に関して搬送ライン５１に載置された第１ワーク８０の高さよりも高い位置に経由位置Ｐ_ｖを設定する。例えば、軌道決定部１０７は、吸着位置Ｐ_ｐ２とリリース位置Ｐ_ｒ２とを結んだ直線と第１ワーク搬送基準線との交点であって、高さ方向に関して搬送ライン５１に載置された第１ワーク８０の高さよりも高い位置に経由位置Ｐ_ｖを設定する。ハンド装置３は、システム制御部１０１の制御に従って、吸着位置Ｐ_ｐ２から経由位置Ｐ_ｖに向かって上昇しながら直線的に移動され、経由位置Ｐ_ｖからリリース位置Ｐ_ｒ２に向かって下降しながら直線的に移動される。これにより、ハンド装置３は、搬送ライン５１を搬送される第１ワーク８０を跨いで移動される。

【0057】

本実施形態に係るロボットシステムは、搬送ライン５１を挟んで両側にロボット装置１と作業者が配置され、作業者がロボット装置１と共に協同して作業する際に用いられることを想定している。例えば、搬送ライン５１上の第１ワーク８０は、ロボット装置１によってピッキングされ、搬送ライン５１外にリリースされ、シュータ８を介して作業者に届けられる。作業者は、シュータ８から搬出された第１ワーク８０に対して作業（箱詰め）し、作業（箱詰め）した第１ワーク８０（つまり第２ワーク９０）をシュータ９に戻す。ロボット装置１は、シュータ９上の搬入位置に搬入された第２ワーク９０をピッキングし、搬送ライン５１に戻す。

【0058】

本実施形態のロボットシステムにおいて、ロボット装置１は、ロボットビジョンを用いず、速度センサ６と通過検知センサ７との出力に基づいて制御される。そのため、ロボット装置１と協同して作業を行う作業者の視覚負担を解消することができる。

【0059】

ロボットビジョンを用いないため、第１ワーク搬送基準線からズレて載置されたり、規定された向きからズレて載置された第１ワーク８０に応じて姿勢を変化することはできない。そのため、ハンド装置３は、搬送ライン５１にズレて載置された第１ワーク８０をピッキングできない可能性がある。しかしながら、本実施形態に係るロボットシステムのハンド装置３は、蛇腹形状を有する一対の蛇腹接触部３６を第１ワーク８０の接触に用いることで、第１ワーク８０の表面形状に合わせて接触面を第１ワーク８０表面に密着させることができる。また、接触面を第１ワーク８０表面に接触させるとともに、吸着動作を同時に行うことで、ハンド装置３が第１ワーク８０を把持する力（摩擦力）を大きくすることができる。これにより、ハンド装置３は、図６（ｂ）に示すように、規定された位置または方向からズレて載置された第１ワーク８０であっても、確実にピッキングすることができる。したがって、本実施形態に係るロボットシステムは、ロボットビジョンによらず高い柔軟性、弾力性、復元性を備えた第１ワーク８０の把持性能を向上することができる。

【0060】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

【符号の説明】

【0061】

１…ロボット装置、２…アーム部、３…ハンド装置３、４…手首部、５…コンベア装置、５１…搬送ライン、６…速度センサ、７…通過検知センサ、８…搬出シュータ、９…搬入シュータ、８０…第１ワーク、９０…第２ワーク、９２…光電センサ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】