特開 2023-32126 作業システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023032126

(43)【公開日】2023-03-09

(54)【発明の名称】作業システム

(51)【国際特許分類】

   B25J 13/08 20060101AFI20230302BHJP

   E04G 21/18 20060101ALI20230302BHJP

【ＦＩ】

B25J13/08 Z

E04G21/18 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021138056

(22)【出願日】2021-08-26

(71)【出願人】

【識別番号】000005108

【氏名又は名称】株式会社日立製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110000350

【氏名又は名称】ポレール弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】保富 裕二 アンドレ

【テーマコード（参考）】

2E174

3C707

【Ｆターム（参考）】

2E174DA58

3C707AS12

3C707AS21

3C707BS12

3C707CV09

3C707CY01

3C707CY31

3C707CY32

3C707DS01

3C707KS18

3C707KS20

3C707KS33

3C707KW03

3C707KX02

3C707LV02

3C707LW03

3C707MS12

3C707MT05

(57)【要約】

【課題】ロボットの作業中に、ロボットが固定されている作業床が動くのを防止できる作業システムを提供する。
【解決手段】本発明による作業システム１００は、移動可能な作業床３と、作業床３に固定され、作業対象である第１の物体６ａに作業を行う第１ロボット１と、作業床３に固定され、第１の物体６ａと異なる第２の物体６ｂに接触可能な第２ロボット２と、第１ロボット１と第２ロボット２を制御する制御装置９とを備える。制御装置９は、第１ロボット１が第１の物体６ａに対して作業を行う作業位置に基づいて、第２ロボット２が第２の物体６ｂに接触する位置である支持位置を算出する。制御装置９は、第２ロボット２が第２の物体６ｂに支持位置で接触している状態で、第１ロボット１に第１の物体６ａに対して作業位置で作業を実施させる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

移動可能な作業床と、
前記作業床に固定され、作業対象である第１の物体に作業を行う第１ロボットと、
前記作業床に固定され、前記第１の物体と異なる第２の物体に接触可能な第２ロボットと、
前記第１ロボットと前記第２ロボットを制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、前記第１ロボットが前記第１の物体に対して作業を行う作業位置に基づいて、前記第２ロボットが前記第２の物体に接触する位置である支持位置を算出し、
前記制御装置は、前記第２ロボットが前記第２の物体に前記支持位置で接触している状態で、前記第１ロボットに前記第１の物体に対して前記作業位置で作業を実施させる、
ことを特徴とする作業システム。

【請求項2】

前記作業床の移動を測定する測定装置を備え、
前記制御装置は、前記第１ロボットが前記作業位置で作業を実施することで前記作業床に力が加わっても、前記作業床が動かないように前記第２ロボットが前記第２の物体に接触する位置を、前記支持位置として算出する、
請求項１に記載の作業システム。

【請求項3】

前記制御装置は、前記第１ロボットと前記第２ロボットが行う作業についての情報を格納したタスクプランナーと、前記第１ロボットと前記第２ロボットが過去に作業を行ったときに得られたデータを記録するデータベースとを備え、
前記制御装置は、前記タスクプランナーから取得した前記作業位置と、前記データベースから取得した、前記作業位置と前記支持位置との組み合わせに対する前記作業床の移動のデータとを用いて、前記支持位置を算出する、
請求項２に記載の作業システム。

【請求項4】

前記第２ロボットは、柔軟部材を備え、前記柔軟部材で前記第２の物体に前記支持位置で接触する、
請求項２に記載の作業システム。

【請求項5】

前記制御装置は、前記第２ロボットが前記柔軟部材で前記第２の物体を押したときの力であって前記作業床が動かない力を求め、前記第２ロボットに求めた前記力で前記第２の物体に接触させる、
請求項４に記載の作業システム。

【請求項6】

前記第１ロボットは、前記第１の物体に作業を行う作業ツールを備え、
前記第２ロボットは、前記第１ロボットが備える前記作業ツールと同じ作業ツールを備え、
前記制御装置は、前記第２ロボットに、前記第１ロボットが前記作業位置で前記作業ツールを用いて実施する作業と同じ作業を、前記第１ロボットと同時に前記支持位置で前記作業ツールを用いて実施させる、
請求項２に記載の作業システム。

【請求項7】

前記データベースは、前記第２ロボットが接触可能な物体が存在する領域のデータを保存している、
請求項３に記載の作業システム。

【請求項8】

前記制御装置は、
前記第１ロボットの作業が予め定めた値を超える反力を発生する場合には、前記第２ロボットに、前記第２の物体に前記支持位置で接触させて前記作業床が動くのを防止する支持作業を実行させ、
前記第１ロボットの作業が前記予め定めた値を超える反力を発生しない場合には、前記第２ロボットに、前記支持作業以外の、前記予め定めた値以下の反力が発生する作業を実行させる、
請求項３に記載の作業システム。

【請求項9】

前記第２ロボットは、前記第２ロボットが前記第２の物体に加える力を測定する力センサを備え、
前記制御装置は、前記第１ロボットが前記第１の物体に加える力を、前記力センサが測定した、前記第２ロボットが前記第２の物体に加える力に等しいとして求める、
請求項２に記載の作業システム。

【請求項10】

前記第２ロボットは、前記第２ロボットが前記第２の物体に加える力を測定する力センサを備え、
前記制御装置は、前記力センサが測定した前記力が予め定めた閾値より小さくなれば、前記第２の物体に接触していた前記第２ロボットが、前記第２の物体に接触しなくなったと判断する、請求項２に記載の作業システム。

【請求項11】

前記作業床を吊るしているロープと、前記ロープを巻き取る装置であるワインダーとを備え、
前記測定装置として、前記作業床の変位を測定する変位測定装置と、前記作業床の回転を測定する回転測定装置とを備え、
前記第１ロボットは、前記第１の物体に前記作業位置で作業を行う作業ツールをロボットアームに備え、
前記第２ロボットは、前記第２の物体に前記支持位置で接触する柔軟部材をロボットアームに備え、
前記制御装置は、
前記支持位置を算出する演算部と、
前記第１ロボットと前記第２ロボットが行う作業についての情報を格納したタスクプランナーと、
前記第１ロボットと前記第２ロボットが過去に作業を行ったときに得られたデータを記録するデータベースと、
前記第１ロボット、前記第２ロボット、前記演算部、前記タスクプランナー、及び前記データベースを制御する制御部と、
を備える、
請求項２に記載の作業システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、作業床上で作業を行うロボットを備える作業システムに関する。

【背景技術】

【0002】

建設及び物流分野では、ロボットが、不安定で移動可能な作業床上で、据付、修理、及び搬送などの作業に使用されている。それぞれの作業では、ロボットアームが作業床外にある物体に接触することが一般的であり、この接触によって反力が発生し、発生した反力により作業床が変位、回転、及び振動などの動きを起こす。反力により作業床が動くと、ロボットの作業の実行精度が低下するという課題と、ロボットアームの関節にかかる力やモーメントが大きくなりロボットに大きな負担がかかるという課題がある。

【0003】

これらの課題を解決するために、以下のような技術が開示されている。特許文献１に開示されている作業装置は、昇降路内を昇降移動する作業台と、作業台の外周部に水平方向に伸縮自在なアームを有する複数の固定装置を備え、アームが伸張してその先端を対向する昇降路内壁面に押付けることによって、作業台を所定高さ位置に保持する。特許文献２に開示されているメンテナンスシステムは、ボディと複数の固定アームを備える補修ロボットであり、各固定アームが、ボディをスリット付同軸線路に対して着脱自在に把持する一対のホールドアームを備える。一対のホールドアームは、スリット付同軸線路を挟み込んでボディをスリット付同軸線路に固定する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平５－１０５３６２号公報

【特許文献2】特開２０１６－３７８０８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上述したように、不安定で移動可能な作業床上でロボットが作業を行うと、作業床が変位、回転、及び振動などの動きを起こし、ロボットの作業の実行精度が低下するとともに、ロボットに大きな負担がかかるという課題がある。特許文献１に開示された技術などの従来の技術では、アームを昇降路内壁面などの支持物体に押付けて作業床を固定する。

【0006】

しかし、ロボットの作業環境によっては、このような支持物体が適切な位置に存在せず、作業床を固定するのが困難なことがある。例えば、２つのエレベータかごが並んで据え付けられる昇降路では、２つのエレベータかごの間に壁がないため、アームを押付ける支持物体である昇降路内壁面が存在しないことがある。また、ロボットの作業環境によっては、支持物体の表面に段差や凸凹が存在することがあり、作業床を固定するのが困難なことがある。

【0007】

本発明は、ロボットの作業中に、ロボットが固定されている作業床が動くのを防止できる作業システムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明による作業システムは、移動可能な作業床と、前記作業床に固定され、作業対象である第１の物体に作業を行う第１ロボットと、前記作業床に固定され、前記第１の物体と異なる第２の物体に接触可能な第２ロボットと、前記第１ロボットと前記第２ロボットを制御する制御装置とを備える。前記制御装置は、前記第１ロボットが前記第１の物体に対して作業を行う作業位置に基づいて、前記第２ロボットが前記第２の物体に接触する位置である支持位置を算出する。前記制御装置は、前記第２ロボットが前記第２の物体に前記支持位置で接触している状態で、前記第１ロボットに前記第１の物体に対して前記作業位置で作業を実施させる。

【発明の効果】

【0009】

本発明によると、ロボットの作業中に、ロボットが固定されている作業床が動くのを防止できる作業システムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の実施例１による作業システムの構成を示す図であり、作業システムを側方から見た図である。

【図2A】作業システムが大きな反力が発生する作業を行っているときの、作業床の変位と回転を示す図であり、図１に示した作業システムを上方から見た図である。

【図2B】作業システムが大きな反力が発生する作業を行っているときの、作業床の変位と回転を示す図であり、図１に示した作業システムを側方から見た図である。

【図3】実施例１による作業システムが作業を実施する手順を示すフローチャートである。

【図4】実施例１による作業システムが作業を実施している様子を示す図である。

【図5】実施例１による作業システムにおいて、作業ロボットと支持ロボットが小さな反力が発生する作業を同時に実行している様子を示す図である。

【図6】演算部が支持ロボットが行う作業を判断し、作業ロボットと支持ロボットが作業を実行する手順を示すフローチャートである。

【図7】本発明の実施例２による作業システムの構成を示す図であり、作業システムを側方から見た図である。

【図8】本発明の実施例３による作業システムの構成を示す図であり、作業システムを側方から見た図である

【発明を実施するための形態】

【0011】

本発明による作業システムは、移動可能な作業床上で作業（タスク）を行う作業ロボットを備え、作業ロボットの作業中に、作業ロボットが固定されている作業床が動くのを防止できる。作業床の動きには、作業床の変位、回転、及び振動のうち少なくとも１つが含まれる。

【0012】

本発明による作業システムは、作業ロボットとは異なる支持ロボットを備え、支持ロボットが接触対象の物体に接触している状態で、作業ロボットが作業対象の物体に対して作業を実施する。支持ロボットは、接触対象の物体に接触する位置（支持位置）を、作業ロボットの作業対象の物体についての作業位置に応じて変更できる。

【0013】

本発明による作業システムでは、作業ロボットの作業の実行精度を向上できて、作業ロボットにかかる負担を軽減できる。さらに、本発明による作業システムでは、様々な作業環境へ容易に適応することができ、作業環境によらず、作業中に作業床が動くのを効果的に防止することができる。本発明による作業システムは、移動可能な作業床に固定されたロボットが作業を実施する作業環境であれば、建設分野や物流分野などの任意の作業環境に適用でき、例えばエレベータの昇降路内での作業に用いることができる。

【0014】

以下、本発明の実施例による作業システムについて、図面を用いて説明する。なお、本明細書で用いる図面において、同一のまたは対応する構成要素には同一の符号を付け、これらの構成要素については繰り返しの説明を省略する場合がある。

【実施例0015】

図１から図４を用いて、本発明の実施例１による作業システムを説明する。

【0016】

図１は、本実施例による作業システム１００の構成を示す図であり、作業システム１００を側方から見た図である。図１において、ＸＹ面が水平面であり、Ｚ方向が鉛直方向である。Ｘ方向とＹ方向は、任意に定めることができるが、一例として、対面する２つの壁６ａ、６ｂが存在する方向をＸ方向とし、Ｘ方向に直交する方向をＹ方向とする。Ｘ方向では、壁６ｂから壁６ａに向かう方向が正である。Ｚ方向では、上方向が正である。

【0017】

作業システム１００は、作業ロボット１と、支持ロボット２と、作業床３と、ロープ４と、ワインダー５と、変位測定装置７と、回転測定装置８と、制御装置９を備える。

【0018】

作業ロボット１は、６つの自由度を持つロボットアームを備え、複数の作業を実行可能である。ロボットアームが６つの自由度を持つとは、ロボットアームが、Ｘ方向、Ｙ方向、及びＺ方向という３つの直進方向と、Ｘ方向の周りの回転方向、Ｙ方向の周りの回転方向、及びＺ方向の周りの回転方向という３つの回転方向とに自由度を持つ（移動可能である）ということである。

【0019】

作業ロボット１は、作業ツール１４をロボットアームに備え、作業ツール１４で作業対象の物体（以下、単に「作業対象」と呼ぶ）に作業を行う。本実施例では、作業ロボット１の作業対象は、壁６ａであり、作業ロボット１の作業は、壁６ａに穴を開けることである。作業ツール１４は、作業ロボット１が作業対象に作業を行うための道具である。本実施例では、作業ロボット１は、作業対象である壁６ａに穴を開けるためのドリルを作業ツール１４として備える。作業ツール１４には、ドリルに限らず、物体を把持するグリッパーや面取りをするための面取りカッターなどの、任意の作業道具を用いることができる。

【0020】

支持ロボット２は、作業ロボット１とは別のロボットである。支持ロボット２は、６つの自由度を持つロボットアームを備え、少なくとも、作業ロボット１の作業対象である壁６ａと異なる物体に、ロボットアームで接触可能である。支持ロボット２は、作業ロボット１の作業対象と異なる物体に接触することで、作業ロボット１の作業中に作業床３が動くのを防止する支持作業を行う。本実施例では、一例として、支持ロボット２は、作業ロボット１の作業対象である壁６ａと異なる壁６ｂにロボットアームで接触可能であり、壁６ｂに接触することで支持作業を行う。

【0021】

支持ロボット２は、柔軟部材で構成されたダンピングツール１７をロボットアームの先端部に備え、ダンピングツール１７で接触対象の物体に接触することができる。本実施例では、支持ロボット２は、ゴムなどの振動減衰材を柔軟部材として備え、振動減衰材で接触対象の物体である壁６ｂに接触する。

【0022】

作業床３は、ロープ４に吊り下げられており、昇降可能であるとともに、変位、振動、及び回転などの動きを起こすことがある。作業床３には、作業ロボット１と支持ロボット２が固定されている。

【0023】

ロープ４は、作業床３を吊るしている。ワインダー５は、それぞれのロープ４を巻き取る装置であり、ロープ４を巻き取ることで作業床３を昇降させることができる。作業床３は、ロープ４に吊るされているため、６つの自由度の方向のうち少なくとも１つの方向に移動可能である。本実施例では、ロープ４の数が２本であり、作業床３は、２点で吊り下げられて昇降する。

【0024】

変位測定装置７と回転測定装置８は、作業床３の移動を測定する測定装置である。作業床３の移動とは、例えば、変位、振動、及び回転などの作業床３の動きである。

【0025】

変位測定装置７は、作業床３に設けられており、作業床３の変位を測定する装置である。変位測定装置７の測定値は、制御装置９に入力される。変位測定装置７は、例えば、レーザ距離センサ、作業床３の加速度を測定する加速度センサ、及びモーションキャプチャシステムを備えることができる。レーザ距離センサが壁６ａと壁６ｂの少なくとも一方と作業床３の側面との距離を測定することで、変位測定装置７は、作業床３の変位を求めることができる。加速度センサの測定値（作業床３の加速度）を時間について積分することで、変位測定装置７は、作業床３の変位を求めることができる。モーションキャプチャシステムが作業床３に付けられたマーカーの移動を検知することで、変位測定装置７は、作業床３の変位を求めることができる。

【0026】

変位測定装置７は、作業床３の振動を測定することもできる。また、変位測定装置７は、作業床３の変位から、作業床３の振動を求めることができる。

【0027】

回転測定装置８は、作業床３に設けられており、作業床３の回転を測定する装置である。回転測定装置８の測定値は、制御装置９に入力される。回転測定装置８は、例えば、慣性センサ、傾斜センサ、及びモーションキャプチャシステムを備えることができる。慣性センサが作業床３の姿勢を測定することで、回転測定装置８は、作業床３の回転角度を求めることができる。傾斜センサが作業床３の傾きを測定することで、回転測定装置８は、作業床３の回転角度を求めることができる。モーションキャプチャシステムが作業床３に付けられたマーカーの移動を検知することで、回転測定装置８は、作業床３の回転角度を求めることができる。

【0028】

制御装置９は、作業ロボット１と支持ロボット２を制御する。制御装置９は、制御部１０と、タスクプランナー１２と、演算部１１と、データベース（ＤＢ）１３を備え、コンピュータで構成することができる。

【0029】

制御部１０は、タスクプランナー１２、演算部１１、及びデータベース１３を制御するとともに、作業ロボット１と支持ロボット２を制御する。

【0030】

タスクプランナー１２は、作業ロボット１と支持ロボット２の作業の計画を管理する。タスクプランナー１２は、作業ロボット１と支持ロボット２が行う作業についての情報を予め格納している。例えば、タスクプランナー１２には、作業ロボット１が行う作業の内容と使用する作業ツール１４と、作業ロボット１が作業対象である壁６ａに対して作業を行う作業位置が予め入力されている。

【0031】

演算部１１は、支持ロボット２の壁６ｂへの最適な接触位置（支持位置）を演算して求め、求めた接触位置（支持位置）を制御部１０に出力する。支持ロボット２の支持位置とは、作業ロボット１が作業位置で作業を実施することで作業床３に力が加わっても、作業床３が動かないように支持ロボット２が壁６ｂに接触する位置のことである。

【0032】

データベース１３は、演算部１１の演算結果と制御部１０が入力したデータを記録するとともに、作業ロボット１と支持ロボット２が過去に作業を行ったときに得られたデータを記録する。例えば、データベース１３は、作業ロボット１の壁６ａへの作業位置、作業ロボット１が行なった作業の内容、作業ロボット１が使用した作業ツール１４、支持ロボット２の壁６ｂへの支持位置、変位測定装置７が測定した作業床３の変位と振動、及び回転測定装置８が測定した作業床３の回転を記録する。

【0033】

本実施例による作業システム１００は、作業床３が移動可能であれば、ロープ４とワインダー５を備えなくてもよい。例えば、作業床３が車輪を備えてＸ方向、Ｙ方向、及びＺ方向に移動可能であれば、作業システム１００は、ロープ４とワインダー５を備えなくてもよい。また、ロープ４とワインダー５の数は、３つ以上でもよく、作業床３は、３点以上で吊り下げられて昇降してもよい。

【0034】

図２Ａと図２Ｂは、作業システム１００が大きな反力が発生する作業を行っているときの、作業床３の変位と回転を示す図である。図２Ａと図２Ｂには、一例として、作業ロボット１が作業対象である壁６ａに穴を開ける作業を行っている様子を示している。図２Ａは、図１に示した作業システム１００をＺ方向に沿って上方から見た図である。図２Ｂは、図１と同様に、作業システム１００を側方から見た図である。

【0035】

作業ロボット１は、ロボットアームに作業ツール１４を備え、壁６ａの穴を開ける作業位置へロボットアームを移動させ、壁６ａに作業ツール１４を押し付けることで、壁６ａに穴を開ける作業を行うことができる。作業中に発生する反力により、作業床３は、図２Ａの矢印１５で示すように－Ｘ方向に変位し、図２Ａの矢印１６で示すようにＸＹ面内（水平面内）でＺ方向の周りに回転し、さらに、図２Ｂの矢印２０で示すようにＺＸ面内（鉛直面内）でＹ方向の周りに回転する。

【0036】

作業ロボット１が固定されている作業床３は、作業ロボット１が作業を実施すると、矢印１５、１６、２０で示すように変位と回転を起こして動くことがある。本実施例による作業システム１００は、支持ロボット２が壁６ｂに接触することにより、作業ロボット１の作業中に作業床３が動くのを防止できる。支持ロボット２は、壁６ｂに接触する位置（支持位置）を、作業ロボット１の壁６ａについての作業位置に応じて変更できる。

【0037】

図３と図４を用いて、本実施例による作業システム１００が、作業床３が動くのを防止しつつ壁６ａに穴を開ける作業を実施する手順を説明する。

【0038】

図３は、本実施例による作業システム１００が作業を実施する手順を示すフローチャートである。

【0039】

ステップ３１で、タスクプランナー１２は、作業ロボット１が作業を実施する作業位置を演算部１１に出力する。演算部１１は、入力した作業位置を制御部１０に転送する。

【0040】

ステップ３２で、制御部１０は、作業ロボット１のロボットアームが作業位置に到達するようにロボットアームの軌道を求め、求めた軌道に沿ってロボットアームを作業位置に移動させる。

【0041】

ステップ３３で、演算部１１は、作業位置に基づいて、支持ロボット２のダンピングツール１７が壁６ｂに接触する位置である支持位置を算出し、算出した支持位置を制御部１０に出力する。

【0042】

ステップ３４で、制御部１０は、支持ロボット２のダンピングツール１７が壁６ｂに支持位置で接触するようにロボットアームの軌道を求め、求めた軌道に沿ってロボットアームを移動させる。制御部１０は、ロボットアームの軌道として、ダンピングツール１７が壁６ｂに軽く接触するような軌道、すなわち作業床３が動かない程度の小さい力でダンピングツール１７が壁６ｂに接触するような軌道を求めるのが好ましい。支持ロボット２は、壁６ｂに支持位置で軽く接触することで支持作業を行う。

【0043】

ステップ３５で、制御部１０は、作業ロボット１に作業ツール１４を用いて作業を実施させる。作業ロボット１は、制御部１０に制御されて、支持ロボット２が壁６ｂに支持位置で接触している状態で、壁６ａに対して作業位置で穴を開ける作業を行う。

【0044】

ステップ３６で、制御部１０は、作業ロボット１の作業が終わった後に、作業ロボット１と支持ロボット２のロボットアームを初期位置に戻す。

【0045】

図４は、本実施例による作業システム１００が作業を実施している様子を示す図である。図４は、図２Ａと同様に、図１に示した作業システム１００をＺ方向に沿って上方から見た図である。図４において、支持ロボット２のダンピングツール１７は、ステップ３３で演算部１１が算出した支持位置で壁６ｂに接触している。

【0046】

作業床３に固定された支持ロボット２がダンピングツール１７で壁６ｂに軽く接触しているため、作業床３は、壁６ｂで支持されている。このため、作業ロボット１が作業ツール１４を用いて作業を実施しても、作業床３は、変位や回転や振動を起こさず動かない。

【0047】

本実施例による作業システム１００は、図３に示す手順を実行することにより、作業ロボット１の作業中に作業床３が変位や回転や振動を起こして動くのを、支持ロボット２によって防止することができる。このため、本実施例による作業システム１００は、作業ロボット１の作業の実行精度が向上するとともに、ロボットアームの関節にかかる力やモーメントが大きくなって作業ロボット１に大きな負担がかかるのを防止できる。

【0048】

支持ロボット２が壁６ｂに軽く接触していると、作業ロボット１が壁６ａに作業ツール１４を押し付けたときに、この押し付け動作の反動により支持ロボット２の壁６ｂへの接触力が強くなり、作業床３が壁６ｂで支持されている状態になる。このため、支持ロボット２は、作業ロボット１が作業を実施する前に、壁６ｂに軽く接触するのが好ましい。

【0049】

支持ロボット２が作業ロボット１の作業前に壁６ｂに強く接触している場合には、作業床３は、作業ロボット１が作業を実施すると、支持ロボット２の壁６ｂへの接触位置を支点として、吊り下げられているロープ４に揺られ、変位や回転や振動を起こして動いてしまう。また、支持ロボット２が壁６ｂに接触していない状態で作業ロボット１が作業を実施すると、作業の開始に伴い支持ロボット２が壁６ｂにぶつかり、作業床３が動いてしまう。

【0050】

したがって、図３のステップ３４で支持ロボット２が壁６ｂに接触するときには、制御部１０は、支持ロボット２の壁６ｂへの接触力を調整し、ダンピングツール１７が壁６ｂに軽く接触する（すなわち、作業床３が動かない程度の小さい力でダンピングツール１７が壁６ｂに接触する）ようにする必要がある。制御部１０は、支持ロボット２がダンピングツール１７で壁６ｂを押したときの力であって作業床３が動かない力を求め、支持ロボット２にこの求めた力で壁６ｂに接触させる。より具体的には、制御部１０は、ステップ３４で、支持ロボット２のダンピングツール１７が壁６ｂを押す力（支持ロボット２の壁６ｂへの接触力）を作業床３が動くまで増やしていき、作業床３が動かない押す力（例えば、作業床３が動かない最大の押す力）を求め、この力でダンピングツール１７が壁６ｂに接触するように接触力を調整する。

【0051】

制御部１０は、例えば、支持ロボット２に設けられた電流センサを用いて、支持ロボット２が壁６ｂを押していったときのロボットアームの関節を動かすモータの電流の変化を検知することで、支持ロボット２の壁６ｂへの接触力を調整することができる。例えば、制御部１０は、ロボットアームの関節の電流の値が予め定めた値に到達すれば、支持ロボット２が壁６ｂに軽く接触したと判断する。本実施例による作業システム１００は、ロボットアームの関節の電流を測定することで、例えば、支持ロボット２のロボットアームが壁６ｂに加える力を測定する力センサを備えなくても、支持ロボット２の壁６ｂへの接触力を調整することができる。

【0052】

図３のステップ３３で、演算部１１は、支持ロボット２の壁６ｂへの支持位置を算出するのに任意の方法を用いることができ、例えば、モデルベース方法またはデータ駆動方法を用いることができる。なお、支持位置は、作業ロボット１の作業ツール１４によって異なることがあるので、作業ツール１４に応じて支持位置を求めるのが好ましい。

【0053】

モデルベース方法は、剛体の静的平衡方程式を用いて支持位置を算出する方法である。演算部１１は、作業床３を剛体とみなし、作業位置で作業を実施する作業ロボット１によって作業床３に力が加わっても、作業床３が動かないような支持ロボット２の支持位置を求める。

【0054】

例えば、演算部１１は、剛体の静的平衡方程式を用いることで、図２Ａの矢印１５と矢印１６で示した作業床３の変位と回転を発生させる力とモーメントを打ち消すことができるような、ダンピングツール１７が壁６ｂに接触する位置（支持位置）を算出することができる。支持ロボット２が支持位置で壁６ｂに接触しているので、作業床３には、図２Ａの矢印１５と矢印１６で示した変位と回転と逆方向の変位と回転を発生させる力とモーメンとが発生する。このため、支持ロボット２のダンピングツール１７が支持位置で壁６ｂに接触していると、作業床３の変位と回転を防止することができる。また、図２Ｂの矢印２０で示した作業床３の回転も、同様にして防止することができる。

【0055】

データ駆動方法は、過去の作業時に得られたデータを用いて支持位置を求める方法である。過去の作業時に得られたデータとは、例えば、作業ロボット１の作業位置と支持ロボット２の支持位置との組み合わせに対する、作業床３の移動（例えば、変位と回転）である。作業ロボット１の作業位置と支持ロボット２の支持位置との組み合わせには、作業ロボット１の作業ツール１４を含めることができる。過去の作業時に得られたデータは、データベース１３に保存されている。

【0056】

演算部１１は、支持ロボット２の壁６ｂへの支持位置を求めるときには、データベース１３から過去の作業時に得られたデータを取得する。そして、過去の作業時に得られたデータの中から、タスクプランナー１２から取得した作業ロボット１の作業位置に対応する支持ロボット２の支持位置のうち、作業床３の移動（例えば、変位と回転）が最も小さい支持位置を探し出し、探し出した支持位置を支持ロボット２の壁６ｂへの支持位置とする。演算部１１は、このようにして、支持ロボット２の壁６ｂへの支持位置を求めることができる。なお、演算部１１は、過去の作業時に得られたデータの中から支持位置を探し出すときには、作業ロボット１の作業ツール１４を考慮し、作業ロボット１が使用するのと同じ作業ツール１４を用いたときの支持位置を探し出してもよい。

【0057】

演算部１１は、支持ロボット２の壁６ｂへの支持位置を求めた後、求めた支持位置を制御部１０に出力する。制御部１０は、作業ロボット１が作業を実施した際の変位測定装置７と回転測定装置８のデータを取得する。データベース１３は、変位測定装置７と回転測定装置８のデータと、これらのデータが得られたときの作業ロボット１の作業位置と支持ロボット２の支持位置と作業ロボット１が使用した作業ツール１４についての情報を保存する。

【0058】

演算部１１は、データ駆動方法で支持ロボット２の支持位置を求めるときには、ニューラルネットワークやクラスタリングなどの機械学習アルゴリズムを用いてもよい。データ駆動方法は、データが多いほど最適な支持位置を求めることができるので、データを多く取れる作業システム１００に適している。

【0059】

演算部１１が算出した支持位置に、支持ロボット２が接触可能な壁などの物体が存在しないこともある。これは、例えば、作業システム１００が、作業ロボット１の作業位置（壁６ａ）の対面する位置に壁がない作業環境で作業をする場合である。支持ロボット２が接触可能な物体が、演算部１１が算出する支持位置に存在しない可能性がある場合には、支持ロボット２が接触可能な物体が存在する領域のデータが必要である。

【0060】

データベース１３は、事前に求められた、支持ロボット２が接触可能な物体が存在する領域のデータを保存することができる。この領域のデータは、作業環境のＣＡＤデータや、レーザートラッカーなどで検出した物体の位置から求めることができる。

【0061】

演算部１１は、図３のステップ３３で、支持ロボット２が接触可能な物体が存在する領域の中から、支持ロボット２の支持位置を求めることができる。支持ロボット２の支持位置は、作業システム１００の作業環境によって異なると考えられる。本実施例による作業システム１００は、作業システム１００の作業環境に応じて支持ロボット２の支持位置を求めることができる。

【0062】

また、演算部１１は、図３のステップ３３で、支持ロボット２の支持位置を複数求めることができる。支持ロボット２は、複数の支持位置のうち任意の１つの支持位置で、壁６ｂなどの物体に接触することができる。

【0063】

本実施例による作業システム１００は、このようにフレキシブルに支持ロボット２の支持位置を求めることができるので、様々な作業環境へ容易に適応することができる。このため、本実施例による作業システム１００は、作業システム１００の作業環境によらず、作業中に作業床３が動くのを効果的に防止することができる。

【0064】

本実施例による作業システム１００は、作業ロボット１の作業により発生する反力の大きさが大きいか否かを判断し、この判断結果に基づいて、支持ロボット２が支持作業を行うか、支持作業以外の小さな反力が発生する作業を行うかを制御することができる。図１から図４を用いた説明では、作業ロボット１が大きな反力が発生する作業（例えば、壁６ａに穴を開ける作業）を行っているときに、支持ロボット２が支持作業を行って作業床３が動くのを防止する作業システム１００について説明した。作業ロボット１が作業を行っているときに、支持ロボット２が支持作業以外の作業を行なえば、作業システム１００は、実施すべき作業のスループットを向上できる。

【0065】

図５は、本実施例による作業システム１００において、作業ロボット１と支持ロボット２が小さな反力が発生する作業を同時に実行している様子を示す図である。図５には、一例として、小さな反力が発生する作業としてピックアンドプレース作業を実行している様子を示している。ピックアンドプレース作業は、物体５２を把持して搬送する作業であり、支持作業以外の作業である。ピックアンドプレース作業では、穴を開けるなどの壁に対する作業と比べて、小さな反力が発生する。

【0066】

作業ロボット１と支持ロボット２は、ロボットアームの先端部にグリッパー５１を備え、グリッパー５１で物体５２を把持して搬送する。

【0067】

本実施例による作業システム１００では、演算部１１が、作業ロボット１の作業により発生する反力の大きさが大きいか否かを判断し、この判断結果に基づいて、支持ロボット２が支持作業を行うか、支持作業以外の小さな反力が発生する作業（例えば、ピックアンドプレース作業）を行うかを判断する。

【0068】

図６は、演算部１１が支持ロボット２が行う作業を判断し、作業ロボット１と支持ロボット２が作業を実行する手順を示すフローチャートである。

【0069】

ステップ６１で、演算部１１は、タスクプランナー１２から作業ロボット１が行う作業についての情報を取得する。

【0070】

ステップ６２で、演算部１１は、取得した作業ロボット１の作業についての情報を基にして、作業ロボット１の作業が、予め定めた値を超える大きな反力を発生させるか否かを判断する。演算部１１は、この判断を行うときに、データベース１３に記録された、過去の作業時に得られたデータを用いることができる。作業ロボット１の作業が大きな反力を発生させると判断した場合には、ステップ６３の処理を実行する。作業ロボット１の作業が大きな反力を発生しないと判断した場合には、ステップ６４の処理を実行する。

【0071】

演算部１１は、例えば、作業床３の変位の大きさ、振動の振幅、または回転の角度が予め定めた上限値を超える作業を、大きな反力が発生する作業であると判断することができる。例えば、演算部１１は、作業床３の変位の大きさや振動の振幅が１ｍｍを超える作業を、大きな反力が発生する作業であると判断する。この上限値は、作業の精度に影響を与えないような、作業床３の変位の大きさ、振動の振幅、または回転の角度の値であり、要素実験などで事前に求めることができる。

【0072】

ステップ６３で、演算部１１は、制御部１０に指令を送信し、支持ロボット２に支持作業を実行させる。支持ロボット２は、制御部１０に制御されて支持作業を実行する。

【0073】

ステップ６５で、演算部１１は、制御部１０に指令を送信し、作業ロボット１に大きな反力が発生する作業を実行させる。作業ロボット１は、制御部１０に制御されて、大きな反力が発生する作業（例えば、壁６ａに穴を開ける作業）を実行する。

【0074】

ステップ６４で、演算部１１は、制御部１０に指令を送信し、支持ロボット２に支持作業以外の小さな反力が発生する作業を実行させる。支持ロボット２は、制御部１０に制御されて、支持作業以外の小さな反力が発生する作業を実行する。小さな反力が発生する作業とは、上述の上限値以下の反力が発生する作業であり、例えばピックアンドプレース作業である。

【0075】

ステップ６６で、演算部１１は、制御部１０に指令を送信し、作業ロボット１に大きな反力が発生しない作業を実行させる。作業ロボット１は、制御部１０に制御されて、大きな反力が発生しない作業、すなわち小さな反力が発生する作業（例えば、ピックアンドプレース作業）を実行する。

【0076】

ステップ６４とステップ６６で、支持ロボット２と作業ロボット１は、小さな反力が発生する作業（例えば、ピックアンドプレース作業）を実行する。このとき、支持ロボット２の動作と作業ロボット１の動作が互いに逆相であれば、作業床３が動くのをより効果的に防止できる。従って、制御部１０は、支持ロボット２に支持作業以外の小さな反力が発生する作業を実行させるときには、支持ロボット２に、作業ロボット１の動作と逆相になる動作を実行させ、支持ロボット２の動作と作業ロボット１の動作が互いに逆相になるように制御するのが好ましい。動作が互いに逆相になるとは、例えば、支持ロボット２と作業ロボット１のロボットアームが同じタイミングで互いに逆方向に同じ距離や角度だけ移動することである。

【0077】

例えば、図５において、作業ロボット１のロボットアームが、＋Ｘ方向と＋Ｙ方向に移動し、支持ロボット２のロボットアームが、作業ロボット１のロボットアームと逆相に移動、すなわち－Ｘ方向と－Ｙ方向に作業ロボット１のロボットアームと同じタイミングで同じ距離だけ移動するとする。このように作業ロボット１と支持ロボット２のロボットアームが互いに逆相に移動することにより、それぞれのロボットアームの移動によって生じる作業床３の動きが互いに打ち消されるので、作業床３が動くのをより効果的に防止できる。

【0078】

以上の説明では、支持ロボット２と作業ロボット１について、Ｘ方向とＹ方向における逆相の動作を説明した。作業床３がＺ方向に動く場合には、制御部１０は、Ｚ方向において、支持ロボット２の動作と作業ロボット１の動作が互いに逆相になるように制御することで、作業床３が動くのを効果的に防止できる。

【0079】

以上説明したように、本実施例による作業システム１００では、作業ロボット１の作業中に作業床３が動くのを支持ロボット２によって防止でき、作業ロボット１の作業の実行精度を向上できて、作業ロボット１にかかる負担を軽減できる。

【実施例0080】

図７を用いて、本発明の実施例２による作業システムを説明する。

【0081】

図７は、本実施例による作業システム１００の構成を示す図であり、作業システム１００を側方から見た図である。

【0082】

本実施例による作業システム１００は、実施例１による作業システム１００とほぼ同様の構成を備えるが、支持ロボット２がロボットアームの先端部に固定部材２２と力センサ２１を備える点が、実施例１による作業システム１００と異なる。また、本実施例では、作業システム１００の作業環境が実施例１での作業環境と異なり、支持ロボット２の接触対象の物体（接触可能な物体）は、磁性体の物体であり、例えば鉄骨２３である。

【0083】

固定部材２２は、支持ロボット２のロボットアームを鉄骨２３に固定するための部材である。固定部材２２は、ロボットアームを鉄骨２３に固定できる部材であれば、任意の部材を用いて構成できる。例えば、固定部材２２には、磁力で鉄骨２３を吸着するマグネットハンド、複数の指で鉄骨２３を把持するグリッパー、及び空気を吸引して鉄骨２３を吸着する真空グリッパーなどを用いることができる。本実施例では、一例として、固定部材２２にマグネットハンドを用いる。

【0084】

力センサ２１は、支持ロボット２が接触対象の物体に加える力を測定する。支持ロボット２が接触対象の物体に加える力とは、例えば、支持ロボット２のロボットアームが接触対象の物体に接する面に垂直な方向の力である。本実施例では、力センサ２１は、支持ロボット２のロボットアームが鉄骨２３に加える力を測定する。力センサ２１の測定値である力データは、制御装置９に入力される。

【0085】

制御装置９の制御部１０は、支持ロボット２のロボットアームが鉄骨２３に力を加えていったときの力データの変化を検知することにより、ロボットアームが鉄骨２３に固定されたことを認識できる。すなわち、本実施例では、制御部１０は、支持ロボット２が鉄骨２３に適切な力で固定されたことを認識できる。

【0086】

実施例１では、支持ロボット２は、ダンピングツール１７で接触対象の物体（壁６ｂ）に軽く接触している。これは、支持ロボット２が壁６ｂに過度に大きな力で接触していると、作業ロボット１の作業により作業床３が動いてしまうので、作業床３のこの動きを防ぐためである。実施例１では、制御部１０は、電流センサを用いて、支持ロボット２のロボットアームの関節を動かすモータの電流を測定して、支持ロボット２の壁６ｂへの接触力を調整する。

【0087】

本実施例による作業システム１００では、支持ロボット２は、力センサ２１を備える。このため、制御部１０は、力データを用いることで、ロボットアームの関節の電流を測定して接触力を調整する実施例１による作業システム１００よりも正確に、支持ロボット２が接触対象の物体（鉄骨２３）に適切な力で固定されたことを認識できる。この適切な力は、作業の精度に影響を与えないような値であり、要素実験などで事前に求めることができる。例えば、制御部１０は、力データが予め定めた値（例えば２０Ｎ）に到達すれば、支持ロボット２が接触対象の物体に適切な力で固定されたと判断する。従って、本実施例による作業システム１００は、支持ロボット２を接触対象の物体（鉄骨２３）に適切な力で固定し、支持ロボット２が鉄骨２３に過度に大きな力で接触しないようにすることができ、作業ロボット１の作業中に作業床３が動くのを防止することができる。

【0088】

本実施例では、作業床３に固定された支持ロボット２は、ロボットアームの固定部材２２により、鉄骨２３に固定される。本実施例による作業システム１００では、作業ロボット１の作業中に作業床３が鉄骨２３によって固定されるので、作業床３が特定の方向だけではなく、６つの自由度の方向（３つの直進方向と３つの回転方向）に動くのを防止でき、作業床３の動きをより抑制することができる。

【0089】

以上説明したように、本実施例による作業システム１００では、作業ロボット１の作業中に作業床３が動くのを防止できるとともに、作業ロボット１の作業の実行精度を向上できて、作業ロボット１にかかる負担を軽減できる。

【0090】

また、本実施例では、支持ロボット２が力センサ２１を備えるので、制御部１０は、力データの変化により、作業ロボット１が作業を実施しているときに、支持ロボット２が接触対象の物体と接触しなくなったことを検知できる。例えば、制御部１０は、固定部材２２がロボットアームを鉄骨２３に固定しなくなったこと（すなわち、固定部材２２が鉄骨２３と接触せず、ロボットアームが鉄骨２３から外れたこと）を検知できる。力センサ２１は、支持ロボット２が接触対象の物体に加える力を測定し、測定値である力データを得る。制御部１０は、力センサ２１が得た力データが予め定めた閾値（例えば２０Ｎ）以上であれば、支持ロボット２が接触対象の物体に接触しており、力データがこの閾値より小さくなれば、接触対象の物体に接触していた支持ロボット２が接触対象の物体に接触しなくなったと判断する。

【0091】

さらに、本実施例では、作業ロボット１が作業を行っているときの作業ロボット１が壁６ａに加える力（押し付け力）を推測することができる。作業ロボット１の壁６ａへの押し付け力が適切でないと、作業ロボット１が壊れる恐れがある。本実施例による作業システム１００は、作業ロボット１の壁６ａへの押し付け力を推測して、作業ロボット１が壊れるのを防止できる。

【0092】

作業ロボット１が壁６ａに加える力は、作業床３が動いていないので、支持ロボット２が壁６ｂに加える力と同じまたはほぼ同じ大きさであると考えることができる。このため、本実施例では、制御装置９は、作業ロボット１が壁６ａに加える力を、力センサ２１が測定した支持ロボット２が壁６ｂに加える力に等しいと推測して求める。制御装置９は、支持ロボット２が備える力センサ２１を用いて、作業ロボット１の壁６ａへの押し付け力を求めることで、作業ロボット１が発生させるノイズの影響を受けずに、作業ロボット１の壁６ａへの押し付け力をより正確に得ることができる。