特開 2024-170845 蓋部の開閉作業方法およびロボットシステム

(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】P2024170845

(43)【公開日】2024-12-11

(54)【発明の名称】蓋部の開閉作業方法およびロボットシステム

(51)【国際特許分類】

   B25J 13/00 20060101AFI20241204BHJP

【ＦＩ】

B25J13/00 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023087584

(22)【出願日】2023-05-29

(71)【出願人】

【識別番号】000002369

【氏名又は名称】セイコーエプソン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100179475

【弁理士】

【氏名又は名称】仲井 智至

(74)【代理人】

【識別番号】100216253

【弁理士】

【氏名又は名称】松岡 宏紀

(74)【代理人】

【識別番号】100225901

【弁理士】

【氏名又は名称】今村 真之

(72)【発明者】

【氏名】田口 誠

【テーマコード（参考）】

3C707

【Ｆターム（参考）】

3C707BS12

3C707HS27

3C707HT25

3C707HT26

3C707KS33

3C707KT01

3C707KT06

3C707KV01

3C707KW03

3C707KX10

3C707LT07

3C707LT08

3C707NS02

(57)【要約】

【課題】容器本体を搬送しながら、容器本体に対する蓋部の開閉作業を効率よく行い得る蓋部の開閉作業方法およびロボットシステムを提供すること。
【解決手段】把持部およびロボットアームを備えるロボットを用い、前記把持部に把持されているねじ込み式の蓋部を、搬送装置で搬送される容器本体に対して開閉する方法であって、前記ロボットが、前記容器本体の搬送に前記蓋部を追従させる追従制御により、前記蓋部を移動させる動作を行いながら、前記蓋部が前記容器本体から受ける力に基づく力制御により、前記蓋部を開閉する動作を行うステップを含むことを特徴とする蓋部の開閉作業方法。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

把持部およびロボットアームを備えるロボットを用い、前記把持部に把持されているねじ込み式の蓋部を、搬送装置で搬送される容器本体に対して開閉する方法であって、
前記ロボットが、前記容器本体の搬送に前記蓋部を追従させる追従制御により、前記蓋部を移動させる動作を行いながら、前記蓋部が前記容器本体から受ける力に基づく力制御により、前記蓋部を開閉する動作を行うステップを含むことを特徴とする蓋部の開閉作業方法。

【請求項2】

前記力制御は、前記容器本体の被ねじ込み軸に平行な方向の力成分が一定になるように、前記蓋部を前記容器本体に押し付ける定荷重制御を含む請求項１に記載の蓋部の開閉作業方法。

【請求項3】

前記力制御は、前記容器本体の被ねじ込み軸に交差する方向の力成分がゼロに近づくように、前記蓋部を前記容器本体に倣わせる倣い制御を含む請求項１に記載の蓋部の開閉作業方法。

【請求項4】

前記力制御を開始する前に前記追従制御を開始する請求項１ないし３のいずれか１項に記載の蓋部の開閉作業方法。

【請求項5】

前記蓋部を開閉する動作は、前記蓋部を閉める動作を含み、
前記蓋部を閉める動作を行うときの前記力制御は、前記容器本体の被ねじ込み軸まわりのトルクが基準値に至るまで前記蓋部を前記容器本体にねじ込む制御を含む請求項１ないし３のいずれか１項に記載の蓋部の開閉作業方法。

【請求項6】

前記蓋部を開閉する動作は、前記蓋部を閉める動作を含み、
前記蓋部を閉める動作を行った後、前記蓋部が前記容器本体に対して閉められているか否かの検査を行うステップを含む請求項１ないし３のいずれか１項に記載の蓋部の開閉作業方法。

【請求項7】

前記検査は、基準位置から前記蓋部までの距離に基づいて行う請求項６に記載の蓋部の開閉作業方法。

【請求項8】

前記蓋部を開閉する動作は、前記蓋部を開ける動作を含み、
閉められている前記蓋部を開ける方向に回動させるトルクを与えたときの前記蓋部の回動状態に基づいて検査を行う請求項１ないし３のいずれか１項に記載の蓋部の開閉作業方法。

【請求項9】

搬送装置で搬送されている容器本体に対してねじ込み式の蓋部を開閉するロボットシステムであって、
前記蓋部を把持する把持部、前記蓋部が前記容器本体から受ける力を検出する力検出部および前記把持部が取り付けられているロボットアームを備えるロボットと、
前記ロボットの動作を制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、
前記容器本体の搬送に前記蓋部を追従させる追従制御により、前記蓋部を移動させる追従制御部と、
前記蓋部が前記容器本体から受ける力に基づく力制御により、前記蓋部を開閉させる力制御部と、
を有することを特徴とするロボットシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、蓋部の開閉作業方法およびロボットシステムに関するものである。

【背景技術】

【0002】

近年、各種の生産現場においてロボットの導入が検討されているが、その一例として、ねじ込み式の蓋部を容器本体に対して開閉する作業にロボットを用いる事例がある。
例えば、特許文献１には、容器把持部と、蓋把持部と、蓋把持部を回転させる回転部と、を備えるエンドエフェクター、および、このエンドエフェクターを備えるロボットが開示されている。容器把持部は、容器本体を把持するように構成され、蓋把持部は、蓋部のねじ込み軸線上で移動可能になっている。このようなロボットによれば、１つのエンドエフェクターにより、ねじ込み式の蓋部を適切に開閉することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２０－９９９６４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載のロボットは、テーブルに載置された容器に対して蓋部を閉めるように構成されている。このため、ロボットの動作範囲内に容器を配置する作業が必要となり、作業のサイクルタイムを十分に短縮することができないという課題がある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の適用例に係る蓋部の開閉作業方法は、
把持部およびロボットアームを備えるロボットを用い、前記把持部に把持されているねじ込み式の蓋部を、搬送装置で搬送される容器本体に対して開閉する方法であって、
前記ロボットが、前記容器本体の搬送に前記蓋部を追従させる追従制御により、前記蓋部を移動させる動作を行いながら、前記蓋部が前記容器本体から受ける力に基づく力制御により、前記蓋部を開閉する動作を行うステップを含む。

【0006】

本発明の適用例に係るロボットシステムは、
搬送装置で搬送されている容器本体に対してねじ込み式の蓋部を開閉するロボットシステムであって、
前記蓋部を把持する把持部、前記蓋部が前記容器本体から受ける力を検出する力検出部および前記把持部が取り付けられているロボットアームを備えるロボットと、
前記ロボットの動作を制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、
前記容器本体の搬送に前記蓋部を追従させる追従制御により、前記蓋部を移動させる追従制御部と、
前記蓋部が前記容器本体から受ける力に基づく力制御により、前記蓋部を開閉させる力制御部と、
を有する。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】実施形態に係るロボットシステムの構成の一例を示す斜視図である。

【図2】図１に示す容器本体および蓋部を示す斜視図である。

【図3】図１に示すロボットシステムの機能ブロック図である。

【図4】実施形態に係る蓋部の開閉作業方法の構成を示すフローチャートである。

【図5】図４に示す蓋部の開閉作業方法を説明するための断面図である。

【図6】図４に示す蓋部の開閉作業方法を説明するための断面図である。

【図7】図４に示す蓋部の開閉作業方法を説明するための断面図である。

【図8】図４に示す蓋部の開閉作業方法を説明するための断面図である。

【図9】第１変形例に係る蓋部の開閉作業方法の構成を示すフローチャートである。

【図10】第２変形例に係る蓋部の開閉作業方法の構成を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、本発明の蓋部の開閉作業方法およびロボットシステムを添付図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。

【0009】

１．ロボットシステム
まず、実施形態に係るロボットシステムについて説明する。

【0010】

図１は、実施形態に係るロボットシステム１００の構成の一例を示す斜視図である。図２は、図１に示す容器本体８１および蓋部８２を示す斜視図である。

【0011】

なお、本願の各図では、互いに直交する３つの軸としてＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸を設定している。各軸を矢印で表し、矢印の先端側を「プラス」、矢印の基端側を「マイナス」とする。以下の説明で、例えば「Ｘ軸方向」とは、Ｘ軸のプラス方向およびマイナス方向の双方を含む。Ｙ軸方向およびＺ軸方向も同様である。また、以下の説明では、特に、Ｚ軸プラス側を「上方」ともいい、Ｚ軸マイナス側を「下方」ともいう。

【0012】

図１に示すロボットシステム１００は、搬送装置であるベルトコンベアー９で搬送されている容器本体８１に対し、ねじ込み式の蓋部８２を開閉する作業を行う。なお、本明細書において「開閉」とは、蓋部８２を開ける作業または蓋部８２を閉める作業のいずれか一方または双方を指す。

【0013】

図１に示すロボットシステム１００は、ロボット１と、カメラ４と、制御装置５と、を備える。ロボット１は、把持部２、力覚センサー３（力検出部）およびロボットアーム１０を備える。カメラ４は、ベルトコンベアー９で搬送される容器本体８１を撮像する。制御装置５は、ロボット１の動作を制御し、前述した開閉作業を行わせる。具体的には、ロボットアーム１０に取り付けられた把持部２に蓋部８２を把持させた状態で、力覚センサー３が検出した力の向きや大きさに基づいてロボットアーム１０の姿勢を変化させることにより、蓋部８２を容器本体８１にねじ込む。

【0014】

ベルトコンベアー９は、Ｘ軸方向に幅を持つベルト９２を備え、そのベルト９２をＹ軸マイナス側（上流側）からＹ軸プラス側（下流側）に向かって搬送するように構成されている。これにより、ベルト９２上に載置されている、容器本体８１およびそれを支持する支持台９１を上流側から下流側に向かって搬送する。また、容器本体８１は、所定の間隔でベルト９２上に載置される。これにより、容器本体８１は、所定の時間間隔で次々にロボット１の動作範囲を通過する。動作範囲とは、ロボット１が前述した開閉作業を行うことができる範囲のことをいう。

【0015】

ロボットシステム１００は、動作範囲内で容器本体８１を搬送しながら開閉作業を行う。これにより、搬送を止めることなく開閉作業を行えるので、開閉作業のサイクルタイムの短縮を図ることができる。

【0016】

ベルトコンベアー９は、ベルト９２による搬送方向および搬送量を検出するエンコーダー９３を備える。エンコーダー９３は、例えばベルト９２を搬送するローラーやモーター等に取り付けられたロータリーエンコーダーである。エンコーダー９３で検出された搬送情報は、制御装置５に出力される。制御装置５は、搬送情報に基づいて、ベルト９２上に載置されている容器本体８１の位置を推定する。

【0017】

図２に示す容器本体８１は、例えば液体や粉体等を収容するボトルである。容器本体８１は、蓋部８２をねじ込むことができるねじ部８１２を有する。ねじ部８１２は、容器本体８１の開口部に設定されている被ねじ込み軸ＡＸ１まわりに設けられている。つまり、被ねじ込み軸ＡＸ１は、ねじ部８１２の中心軸である。図２では、Ｚ軸と平行に被ねじ込み軸ＡＸ１が設定されている。

【0018】

図２に示す蓋部８２は、上端が閉塞されている円筒状をなしており、内側面に設けられたねじ部８２２を有する。このねじ部８２２は、前述したねじ部８１２と螺合するようになっている。このため、被ねじ込み軸ＡＸ１に沿うように容器本体８１に向かって（Ｚ軸マイナス側に向かって）蓋部８２を押し付けながら、蓋部８２を回転させることにより、蓋部８２を容器本体８１に対してねじ込むことができる。これにより、蓋部８２で容器本体８１を閉めることができる。なお、容器本体８１と蓋部８２とを併せて容器８という。

【0019】

図１に示す支持台９１は、容器本体８１を立てた状態で支持する。立てた状態とは、被ねじ込み軸ＡＸ１をＺ軸と平行にした状態を指す。また、支持台９１は、容器本体８１がＺ軸まわりに回動しないように支持する。これにより、容器本体８１に対して蓋部８２をねじ込むとき、蓋部８２と一緒に容器本体８１が回動してしまうのを防止できる。なお、支持台９１の構成は、容器本体８１を支持可能な構成であれば、特に限定されない。

【0020】

１．１．ロボット
図１に示すロボット１は、一例として、６軸の垂直多関節ロボットである。なお、ロボット１は、水平多関節ロボット（スカラロボット）であってもよいし、双腕型の多関節ロボットであってもよい。

【0021】

図１に示すロボット１は、基台１１０と、ロボットアーム１０と、把持部２と、力覚センサー３（力検出部）と、を備える。

【0022】

基台１１０は、ロボットアーム１０を設置箇所に取り付ける部分である。本実施形態では、基台１１０が床に設置されている。なお、基台１１０の設置箇所は、床等に限定されず、例えば、壁、天井、架台上、移動可能な台車上等であってもよい。

【0023】

ロボットアーム１０は、アーム１１、アーム１２、アーム１３、アーム１４、アーム１５、アーム１６を有する。これらアーム１１～アーム１６は、基端側から先端側に向かってこの順に連結されている。アーム１１～アーム１６は、隣り合うアームまたは基台１１０に対して回動可能になっている。アーム１６は、円盤状をなし、アーム１５に対して軸Ｏ６まわりに回動可動になっている。

【0024】

ロボット１は、アーム同士の関節部またはアームと基台１１０との関節部に設けられた、図示しない駆動部を有する。この駆動部は、モーターおよび減速機等を備える。モーターとしては、例えば、ＡＣサーボモーター、ＤＣサーボモーター等のサーボモーターが挙げられる。減速機としては、例えば、遊星ギア型の減速機、波動歯車装置等が挙げられる。また、ロボット１は、モーターまたは減速機の回転軸の回転角度を検出する、図示しない角度センサーを有する。角度センサーとしては、例えば、ロータリーエンコーダー等が挙げられる。これらの駆動部および角度センサーは、例えば各関節部に設けられている。駆動部の動作は、角度センサーによる検出結果に基づいて、制御装置５により制御される。

【0025】

１．２．把持部
ロボットアーム１０には、図１に示すように、力覚センサー３を介して把持部２が取り付けられている。把持部２は、蓋部８２を把持するとともに、被ねじ込み軸ＡＸ１に沿って蓋部８２をねじ込む機能を有する。

【0026】

図１に示す把持部２は、蓋部８２を内側に収容する収容部２２を有する。収容部２２に収容された蓋部８２は、図示しない把持機構によって把持される。また、把持部２は、図示しない回動機構を有する。収容部２２に収容された蓋部８２は、この回動機構によって軸Ｏ６まわりに回動する。これらの把持機構および回動機構により、蓋部８２を容器本体８１にねじ込む作業を行うことができる。

【0027】

なお、把持部２の構成は、上記に限定されない。例えば、把持部２は、把持機構のみ有していてもよい。この場合、把持機構によって蓋部８２を把持した状態で、アーム１６を軸Ｏ６まわりに回動させればよい。これにより、把持部２全体を回動させることができ、それに伴って蓋部８２を回動させることができる。

【0028】

また、把持部２は、図１に示す構成に限定されず、例えば、把持部２は、複数の爪状をなす部材を備え、これらの部材で蓋部８２を挟んで把持するように構成されていてもよい。その場合、各部材で蓋部８２を挟んだまま、各部材が回転することにより、蓋部８２を回動させるように構成されていてもよい。また、把持部２は、例えば、真空吸着、磁気吸着等の吸着機構によって蓋部８２を把持するように構成されていてもよい。

【0029】

１．３．力覚センサー
力覚センサー３は、例えば蓋部８２を介して把持部２に加わる力を検出する。この力には、並進力およびトルク（モーメント）等の力成分が含まれる。力覚センサー３は、例えば、６軸力覚センサーや３軸力覚センサー等で構成される。力覚センサー３が検出した力検出情報は、制御装置５に出力される。制御装置５では、力検出情報に基づいて、把持部２が受ける各方向の力成分を算出する。

【0030】

１．４．カメラ
カメラ４は、ベルトコンベアー９で搬送される容器本体８１を撮像する。図１に示すカメラ４は、ロボットアーム１０よりもベルトコンベアー９の上流側に設けられている。カメラ４が撮像した画像は、制御装置５に出力される。制御装置５では、画像に基づいて、容器本体８１の接近を検出する。

【0031】

カメラ４の撮像範囲は、例えば、少なくとも１つの容器本体８１が収まるように設定されている。なお、カメラ４は、図１とは異なる場所、例えばロボットアーム１０に取り付けられていてもよいし、ロボットアーム１０やベルトコンベアー９から離れた床や壁、天井等に取り付けられていてもよい。

【0032】

カメラ４は、モノクロカメラであっても、カラーカメラであっても、分光カメラであってもよい。また、カメラ４は、深度情報を取得可能な３次元カメラであってもよい。さらに、カメラ４に代えて、近接センサー、距離センサー等の各種物体検出センサーを用いるようにしてもよい。

【0033】

１．５．制御装置
制御装置５は、ロボット１やそれに取り付けられた各部の動作を制御する機能を有する。
図３は、図１に示すロボットシステム１００の機能ブロック図である。
図３に示すように、ロボットシステム１００が備える制御装置５は、機能部として、ロボット制御部５０、容器本体検出部５２および蓋部検出部５３を有する。

【0034】

ロボット制御部５０は、ロボットアーム１０の姿勢を制御し、把持部２の位置および姿勢を制御する。ロボット制御部５０は、位置制御部５０１、力制御部５０２、追従制御部５０３、把持制御部５０４および回動制御部５０５を有する。

【0035】

位置制御部５０１は、把持部２を目標の位置に配置するように、ロボット１の動作を制御する位置制御を行う。位置制御は、目標の位置と、把持部２の現在位置と、に基づいて、ロボット１の動作を制御する制御方式である。

【0036】

力制御部５０２は、力検出情報に基づいて、ロボット１の動作を制御する力制御を行う。力制御としては、例えば、フォーストリガー制御、インピーダンス制御等がある。

【0037】

このうち、フォーストリガー制御は、例えば定荷重制御を含む。この定荷重制御としては、例えば、容器本体８１の被ねじ込み軸ＡＸ１に平行な方向の力成分が一定になるように、蓋部８２を容器本体８１に押し付ける制御方式が挙げられる。この制御方式によれば、蓋部８２を容器本体８１にねじ込むときに必要な荷重を適切に加え続けることができる。これにより、蓋部８２の開閉作業を効率よく行うことができる。被ねじ込み軸ＡＸ１に平行な方向とは、被ねじ込み軸ＡＸ１からの離角が１０°以下である方向を指す。

【0038】

また、インピーダンス制御は、例えば倣い制御を含む。この倣い制御としては、例えば、容器本体８１の被ねじ込み軸ＡＸ１に交差する方向の力成分がゼロに近づくように、蓋部８２を容器本体８１に倣わせる制御方式が挙げられる。この制御方式によれば、蓋部８２のねじ部８２２を容器本体８１のねじ部８１２に螺合させるとき、両者を円滑に螺合させることができる。これにより、蓋部８２の開閉作業を効率よく行うことができる。被ねじ込み軸ＡＸ１に交差する方向とは、被ねじ込み軸ＡＸ１との交差角が０°超である方向であるが、６０°以上９０°以下である方向が好ましい。また、ゼロに近づける力成分は、好ましくは、被ねじ込み軸ＡＸ１と直交する方向の力成分であるのが好ましい。

【0039】

なお、力制御部５０２は、上記の定荷重制御および倣い制御を併用するように力制御を行ってもよい。この場合、蓋部８２の開閉作業を特に効率よく行うことができる。

【0040】

追従制御部５０３は、エンコーダー９３から出力される搬送情報および容器本体検出部５２から出力される容器本体検出情報に基づいて、搬送中の容器本体８１の位置を推定する。そして、追従制御部５０３は、容器本体８１の搬送速度と同じ速度で把持部２をＹ軸方向に移動させる。これにより、把持部２が把持する蓋部８２を、容器本体８１に追従させる追従制御を行うことができる。

【0041】

把持制御部５０４は、蓋部検出部５３から出力される蓋部検出情報に基づいて、把持部２による蓋部８２の把持動作を制御する。

【0042】

回動制御部５０５は、蓋部検出部５３から出力される蓋部検出情報に基づいて、把持部２による蓋部８２の回動動作を制御する。なお、前述したねじ部８１２、８２２の巻き方向により、いずれか一方の回動方向に回動させたとき、蓋部８２を閉めることができ、他方の回動方向に回動させたとき、蓋部８２を開けることができる。

【0043】

容器本体検出部５２は、カメラ４が撮像した画像に基づいて、容器本体８１の位置を検出する。検出した容器本体８１の位置は、容器本体検出情報としてロボット制御部５０に出力される。

【0044】

蓋部検出部５３は、カメラ４が撮像した画像に基づいて、蓋部８２の位置を検出する。検出した蓋部８２の位置は、蓋部検出情報としてロボット制御部５０に出力される。

【0045】

なお、制御装置５の構成は、上記の構成に限定されない。例えば、ストックされている蓋部８２を自動的に把持部２に把持させる機構が設けられている場合には、蓋部８２の位置を検出する必要がないため、蓋部検出部５３が省略されていてもよい。

【0046】

２．蓋部の開閉作業方法
次に、実施形態に係る蓋部の開閉作業方法について説明する。なお、以下の説明では、前述したロボットシステム１００を用いて蓋部８２を閉める方法を例に説明するが、蓋部の開閉作業方法は、ロボットシステム１００以外の装置を用いた方法であってもよい。

【0047】

図４は、実施形態に係る蓋部の開閉作業方法の構成を示すフローチャートである。図５ないし図８は、図４に示す蓋部の開閉作業方法を説明するための断面図である。

【0048】

図４に示すステップＳ１０２では、図５に示すように、把持部２が蓋部８２を把持する。具体的には、まず、制御装置５の蓋部検出部５３が、例えばカメラ４が取得した画像に基づいて、図１に示すようにストックされている蓋部８２を検出する。そして、検出した蓋部８２の位置に基づいて、位置制御部５０１がロボットアーム１０により把持部２を移動させ、把持制御部５０４が蓋部８２の１つを把持部２に把持させる。

【0049】

ステップＳ１０４では、把持部２が待機位置に移動する。待機位置は、特に限定されないが、例えば、蓋部８２がストックされている位置と、把持部２が蓋部８２の開閉作業を行う作業範囲Ｒ１と、の間にある任意の位置が挙げられる。

【0050】

ステップＳ１０６では、容器本体８１が作業範囲Ｒ１に入るまで待機する。図５では、容器本体８１が作業範囲Ｒ１にまだ到達していないので、把持部２は待機位置で待機している。なお、容器本体８１の現在位置は、例えばカメラ４が取得した画像に基づいて制御装置５の容器本体検出部５２が検出する初期位置、および、エンコーダー９３から出力された搬送情報による初期位置からの移動距離に基づいて算出できる。

【0051】

ステップＳ１０８では、図６に示すように、容器本体８１が作業範囲Ｒ１に入ったタイミングで、把持部２が作業範囲Ｒ１の上空に移動する。なお、把持部２が移動するタイミングは、これに限定されず、例えば、待機位置が作業範囲Ｒ１の上空であってもよい。

【0052】

ステップＳ１１０では、図６に矢印ＴＲで示すように、把持部２で把持している蓋部８２を容器本体８１に追従させる。そして、図７に示すように、把持部２が把持している蓋部８２を容器本体８１にねじ込んで閉める作業を行う。なお、蓋部８２を閉める作業を開始するよりも前に、容器本体８１に対する蓋部８２の追従を開始するのが好ましい。これにより、容器本体８１を搬送している最中であっても、蓋部８２を開閉する作業をより円滑に行うことができる。蓋部８２を閉める作業は、例えば、以下のように行う。

【0053】

まず、容器本体８１の現在位置およびエンコーダー９３から出力された搬送情報に基づいて、追従制御部５０３が、把持部２を容器本体８１に追従させるようにロボット１の動作を制御する。本明細書では、この制御を「追従制御」という。この追従制御は、ステップＳ１１２が終了するまで継続させる。
次に、位置制御部５０１が、把持部２を容器本体８１に近づけるようにロボット１の動作を制御する。そして、所定の距離まで近づいたら、力制御部５０２が、力制御により、蓋部８２を容器本体８１にねじ込む。具体的には、前述した定荷重制御により、蓋部８２を容器本体８１に押し付ける。そして、この状態で、回動制御部５０５は、把持部２に把持されている蓋部８２を閉める方向に回動させる。そうすると、蓋部８２は、容器本体８１にねじ込まれる。このとき、前述した倣い制御により、蓋部８２を容器本体８１に倣わせる。以上のようにして、蓋部８２を円滑に閉めることができる。

【0054】

ステップＳ１１２では、力覚センサー３から出力される力検出情報に基づいて、蓋部８２を閉める作業を完了する。完了とは、蓋部８２を閉め切ることをいう。具体的には、蓋部８２をねじ込んでいくと、力覚センサー３で検出される被ねじ込み軸ＡＸ１まわりのトルクは、徐々に増加する。そして、閉め切られる位置に到達したときに力覚センサー３で検出されるトルクをあらかじめ基準値として登録しておく。力覚センサー３で検出されるトルクがこの基準値に達したとき、蓋部８２を閉める作業が完了したと判断できる。これにより、作業の信頼性を容易に確認することができ、作業の成功率を高めることができる。作業が完了したら、把持部２は、図８に示すように、蓋部８２の把持を解除し、待機位置に戻る。

【0055】

以上のような蓋部８２の開閉作業方法によれば、容器本体８１の搬送を停止することなく、蓋部８２を容器本体８１に追従させながら、容器本体８１に対する蓋部８２の開閉作業を行うことができる。このため、容器本体８１を次々に作業範囲Ｒ１に搬送しながら開閉作業を行うことができるので、作業効率を高めやすい。また、追従制御により、被ねじ込み軸ＡＸ１と、把持部２による蓋部８２の回動軸と、を容易に合わせることができるので、円滑なねじ込み動作が可能になる。これにより、作業不良の発生を抑制することができる。

【0056】

３．蓋部の開閉作業方法の変形例
次に、前記実施形態に係る蓋部８２の開閉作業方法の変形例について説明する。

【0057】

３．１．第１変形例
図９は、第１変形例に係る蓋部８２の開閉作業方法の構成を示すフローチャートである。なお、図９において、前記実施形態と同様の構成については、同一の符号を付している。

【0058】

以下、第１変形例について説明するが、以下の説明では、前記実施形態と異なる事項について説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。
第１変形例に係る蓋部８２の開閉作業方法は、ステップＳ１１４、Ｓ１１６、Ｓ１１８が追加されていること以外、前記実施形態に係る蓋部８２の開閉作業方法と同様である。

【0059】

第１変形例では、図９に示すように、ステップＳ１０２、Ｓ１０４、Ｓ１０６、Ｓ１０８、Ｓ１１０およびＳ１１２が前記実施形態と同様である。

【0060】

図９に示すステップＳ１１４では、閉める作業が完了した蓋部８２について、把持部２で把持した状態を維持する。そして、ステップＳ１１４では、把持部２の高さを検出する。把持部２の高さは、ロボットアーム１０の姿勢を示す情報から算出することができる。ロボットアーム１０の姿勢を示す情報は、例えば位置制御部５０１がリアルタイムに取得している。そして、把持部２の高さは、閉める作業が完了した蓋部８２の高さに対応している。したがって、把持部２の高さに基づいて、蓋部８２が最後までねじ込まれているか否かを確認することができる。これにより、前述したステップＳ１１２で完了した作業が、実際に完了しているか否かを検査することができる。その結果、蓋部８２を閉める作業の信頼性を担保することができる。また、蓋部８２を緩めることなく検査を行えるため、その観点でも有用である。

【0061】

ステップＳ１１６では、検出した把持部２の高さに基づいて、蓋部８２を閉める作業の成否を判断する。例えば、蓋部８２が最後までねじ込まれているときの蓋部８２の高さを基準値としたとき、検出された蓋部８２の高さがその基準値に達していた場合、作業が成功していると判断すればよい。一方、検出された蓋部８２の高さがその基準値に達していない場合、作業が失敗していると判断できる。

【0062】

なお、把持部２の高さは、基準位置から蓋部８２までの距離の一例である。したがって、把持部２の高さに代えて、任意の基準位置から計測された蓋部８２までの距離に基づいて、上記の検査を行うようにしてもよい。

【0063】

３．２．第２変形例
図１０は、第２変形例に係る蓋部８２の開閉作業方法の構成を示すフローチャートである。なお、図１０において、前記実施形態と同様の構成については、同一の符号を付している。

【0064】

以下、第２変形例について説明するが、以下の説明では、前記実施形態と異なる事項について説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。
第２変形例に係る蓋部８２の開閉作業方法は、すでに閉められている蓋部８２を開ける作業を行うステップを含むこと以外、前記実施形態に係る蓋部８２の開閉作業方法と同様である。
図１０に示すステップＳ２０２では、把持部２が待機位置に移動する。待機位置は、特に限定されない。

【0065】

ステップＳ２０４では、容器８が作業範囲Ｒ１に入るまで待機する。なお、容器８の現在位置は、例えばカメラ４が取得した画像に基づいて制御装置５の容器本体検出部５２が検出した初期位置、および、エンコーダー９３から出力された搬送情報に基づいて算出できる。

【0066】

ステップＳ２０６では、容器８が作業範囲Ｒ１に入ったタイミングで、把持部２が作業範囲Ｒ１の上空に移動する。

【0067】

ステップＳ２０８では、把持部２を容器８に追従させる。そして、把持部２が蓋部８２を開ける作業を行う。蓋部８２を開ける作業は、例えば、以下のように行う。
まず、容器８の現在位置およびエンコーダー９３から出力された搬送情報に基づいて、追従制御部５０３が、把持部２を容器８に追従させるようにロボット１の動作を制御する。

【0068】

次に、位置制御部５０１が、把持部２を容器８に近づけるようにロボット１の動作を制御する。そして、所定の距離まで近づいたら、力制御部５０２が、力制御により、蓋部８２を開ける動作を行う。具体的には、前述した定荷重制御により、蓋部８２を容器本体８１から離す方向に引っ張る。この状態で、回動制御部５０５は、把持部２に把持されている蓋部８２を開ける方向に回動させる。そうすると、蓋部８２を緩めることができ、最終的に容器本体８１から離すことができる。このとき、前述した倣い制御により、蓋部８２を容器本体８１に倣わせる。以上のようにして、蓋部８２を円滑に開けることができる。

【0069】

また、ステップＳ２０８では、蓋部８２を開ける作業に必要なトルクを検出する。このトルクは、被ねじ込み軸ＡＸ１まわりのトルクであり、蓋部８２を開ける作業の最中に検出されたトルクの最大値である。

【0070】

ステップＳ２１０では、開けるのに要したトルクに基づいて、閉められていた蓋部８２の良否を判断する。つまり、蓋部８２が最後までねじ込まれていたか否かを判断する。蓋部８２が最後までねじ込まれていた場合、開けるのに要するトルクは、最後までねじ込まれていなかった場合に比べて高くなる。このため、開けるのに要したトルクが基準値に達していた場合、つまり、基準値のトルクを与えたときに蓋部８２が回転して開けることができた場合、閉められていた蓋部８２の状態が良好であると判断できる。この場合、ステップＳ２１２に移行する。一方、開けるのに要したトルクが基準値に達していなかった場合、閉められていた蓋部８２の状態が不良であると判断できる。この場合、ステップＳ２１４に移行する。以上のようにして、ステップＳ２１０では、閉められた蓋部８２の良否を効率よく検査することができる。

【0071】

ステップＳ２１２では、例えば力制御部５０２が、蓋部８２の状態が良好であるという検査結果を出力する。この検査結果は、例えば制御装置５に接続された図示しない表示部に表示されるようになっていてもよい。これにより、ロボットシステム１００のユーザーは、検査対象の容器８における蓋部８２の状態が良好であると知ることができる。

【0072】

ステップＳ２１４では、例えば力制御部５０２が、蓋部８２の状態が不良であるという検査結果を出力する。この検査結果は、例えば制御装置５に接続された図示しない表示部に表示されるようになっていてもよい。これにより、ロボットシステム１００のユーザーは、検査対象の容器８における蓋部８２の状態が不良であると知ることができる。
以上のような変形例においても、前記実施形態と同様の効果が得られる。

【0073】

４．前記実施形態およびその変形例が奏する効果
以上のように、前記実施形態およびその変形例に係る蓋部の開閉作業方法は、把持部２およびロボットアーム１０を備えるロボット１を用い、把持部２に把持されているねじ込み式の蓋部８２を、ベルトコンベアー９（搬送装置）で搬送される容器本体８１に対して開閉する方法である。この蓋部８２の開閉作業方法は、ロボット１が、容器本体８１の搬送に蓋部８２を追従させる追従制御により、蓋部８２を移動させる動作を行いながら、蓋部８２が容器本体８１から受ける力に基づく力制御により、蓋部８２を開閉する動作を行うステップＳ１１０を含む。

【0074】

このような構成によれば、容器本体８１の搬送を停止することなく、蓋部８２を容器本体８１に追従させながら、容器本体８１に対する蓋部８２の開閉作業を行うことができる。このため、容器本体８１を次々に作業範囲Ｒ１に搬送しながら開閉作業を行うことができるので、作業効率を容易に高めることができる。

【0075】

また、力制御は、容器本体８１の被ねじ込み軸ＡＸ１に平行な方向の力成分が一定になるように、蓋部８２を容器本体８１に押し付ける定荷重制御を含んでいてもよい。

【0076】

このような構成によれば、蓋部８２を容器本体８１にねじ込むときに必要な荷重を適切に加え続けることができる。これにより、蓋部８２の開閉作業を効率よく行うことができる。

【0077】

また、力制御は、容器本体８１の被ねじ込み軸ＡＸ１に交差する方向の力成分がゼロに近づくように、蓋部８２を容器本体８１に倣わせる倣い制御を含んでいてもよい。

【0078】

このような構成によれば、蓋部８２のねじ部８２２を容器本体８１のねじ部８１２に螺合させるとき、両者を円滑に螺合させることができる。これにより、蓋部８２の開閉作業を効率よく行うことができる。

【0079】

また、力制御を開始する前に追従制御を開始することが好ましい。
このような構成によれば、蓋部８２を開閉する作業をより円滑に行うことができる。

【0080】

また、蓋部８２を開閉する動作は、蓋部８２を閉める動作を含んでいてもよい。この蓋部８２を閉める動作を行うときの力制御は、容器本体８１の被ねじ込み軸ＡＸ１まわりのトルクが基準値に至るまで蓋部８２を容器本体８１にねじ込む制御を含んでいてもよい。

【0081】

このような構成によれば、トルクに基づいて、蓋部８２を閉める作業が完了したと判断できる。これにより、作業の信頼性を容易に確認することができる。

【0082】

また、蓋部８２を開閉する動作は、蓋部８２を閉める動作を含んでいてもよい。この場合、蓋部８２を閉める動作を行った後、蓋部８２が容器本体８１に対して閉められているか否かの検査を行うステップＳ１１４を含んでいてもよい。
このような構成によれば、蓋部８２を閉める作業の信頼性を担保することができる。

【0083】

また、前述した検査は、基準位置から前記蓋部までの距離に基づいて行うようにしてもよい。

【0084】

このような構成によれば、把持部２の高さに基づいて、蓋部８２が最後までねじ込まれているか否かを確認することができる。これにより、蓋部８２を閉める作業の信頼性を担保することができる。また、蓋部８２を緩めることなく検査を行えるため、その観点でも有用である。

【0085】

また、蓋部８２を開閉する動作は、蓋部８２を開ける動作を含んでいてもよい。この場合、閉められている蓋部８２を開ける方向に回動させるトルクを与えたときの蓋部８２の回動状態に基づいて検査を行ってもよい。

【0086】

このような構成によれば、開けるのに要したトルクに基づいて、閉められていた蓋部８２の良否を判断することができる。具体的には、開けるのに要したトルクが基準値に達していた場合、つまり、基準値のトルクを与えたときに蓋部８２が回転して開けることができた場合、閉められていた蓋部８２の状態が良好であると判断できる。これにより、閉められた蓋部８２の良否を効率よく検査することができる。

【0087】

前記実施形態およびその変形例に係るロボットシステム１００は、ベルトコンベアー９（搬送装置）で搬送されている容器本体８１に対してねじ込み式の蓋部８２を開閉するロボットシステムであって、ロボット１と、制御装置５と、を備える。ロボット１は、蓋部８２を把持する把持部２、蓋部８２が容器本体８１から受ける力を検出する力覚センサー３（力検出部）および把持部２が取り付けられているロボットアーム１０を備える。制御装置５は、ロボット１の動作を制御する。そして、制御装置５は、追従制御部５０３と、力制御部５０２と、有する。追従制御部５０３は、容器本体８１の搬送に蓋部８２を追従させる追従制御により、蓋部８２を移動させる。力制御部５０２は、蓋部８２が容器本体８１から受ける力に基づく力制御により、蓋部８２を開閉させる。

【0088】

このような構成によれば、容器本体８１の搬送を停止することなく、蓋部８２を容器本体８１に追従させながら、容器本体８１に対する蓋部８２の開閉作業を行い得るロボットシステム１００を実現することができる。このようなロボットシステム１００によれば、容器本体８１を次々に作業範囲Ｒ１に搬送しながら開閉作業を行うことができるので、作業効率を容易に高めることができる。

【0089】

以上、本発明に係る蓋部の開閉作業方法およびロボットシステムを図示の実施形態およびその変形例に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、本発明に係る蓋部の開閉作業方法は、前記実施形態またはその変形例に任意の目的の工程が付加されたものであってもよい。また、本発明に係るロボットシステムは、前記実施形態またはその変形例の各部が同様の機能を有する任意の構成物に置換されたものであってもよく、前記実施形態またはその変形例に任意の構成物が付加されたものであってもよい。

【符号の説明】

【0090】

１…ロボット、２…把持部、３…力覚センサー、４…カメラ、５…制御装置、８…容器、９…ベルトコンベアー、１０…ロボットアーム、１１…アーム、１２…アーム、１３…アーム、１４…アーム、１５…アーム、１６…アーム、２２…収容部、５０…ロボット制御部、５２…容器本体検出部、５３…蓋部検出部、８１…容器本体、８２…蓋部、９１…支持台、９２…ベルト、９３…エンコーダー、１００…ロボットシステム、１１０…基台、５０１…位置制御部、５０２…力制御部、５０３…追従制御部、５０４…把持制御部、５０５…回動制御部、８１２…ねじ部、８２２…ねじ部、ＡＸ１…被ねじ込み軸、Ｏ６…軸、Ｒ１…作業範囲、Ｓ１０２…ステップ、Ｓ１０４…ステップ、Ｓ１０６…ステップ、Ｓ１０８…ステップ、Ｓ１１０…ステップ、Ｓ１１２…ステップ、Ｓ１１４…ステップ、Ｓ１１６…ステップ、Ｓ１１８…ステップ、Ｓ２０２…ステップ、Ｓ２０４…ステップ、Ｓ２０６…ステップ、Ｓ２０８…ステップ、Ｓ２１０…ステップ、Ｓ２１２…ステップ、Ｓ２１４…ステップ、ＴＲ…矢印

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】