特許 7095980 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】

(24)【登録日】2022-06-27

(45)【発行日】2022-07-05

(54)【発明の名称】ロボットシステム

(51)【国際特許分類】

   B25J 13/08 20060101AFI20220628BHJP

【ＦＩ】

B25J13/08 Z

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2017227112

(22)【出願日】2017-11-27

(65)【公開番号】P2019093522

(43)【公開日】2019-06-20

【審査請求日】2020-10-29

(73)【特許権者】

【識別番号】000000974

【氏名又は名称】川崎重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000556

【氏名又は名称】特許業務法人 有古特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】神原 正義

【審査官】岩▲崎▼ 優

(56)【参考文献】

【文献】特開２００２－２１１７３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－０６２７２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－１８１５６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１５１０６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１６／１０３３０３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１４／０３７２１１６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１４／０２４４０３６（ＵＳ，Ａ１）

(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】

ロボットと、前記ロボットとは別個に設けられる周辺機器とを備え、前記ロボットと前記周辺機器とを協働させてワークに対して作業を行うロボットシステムであって、
前記ロボットと、前記周辺機器と、人とが協働して実際に作業を行っている場合に用いられ、
前記ロボットは、ロボットアームと、前記ロボットアーム及び前記周辺機器を制御するためのロボット制御部と、を有し、
前記周辺機器は、前記ワークを搬送するコンベヤであり、
前記ロボット制御部は、音声による動作指令に基づいて前記コンベヤの搬送速度を制御することを特徴とする、ロボットシステム。

【請求項2】

前記コンベヤは、前記ワークを前記ロボットの近傍まで搬送する、請求項１に記載のロボットシステム。

【請求項3】

前記ロボット制御部は、音声による動作指令に基づいて前記ロボットアームを制御する、請求項１又は２に記載のロボットシステム。

【請求項4】

前記ロボットは、前記ロボットアームに取り付けられ、前記ロボット制御部によって制御されるエンドエフェクタをさらに備える、請求項１乃至３のいずれかに記載のロボットシステム。

【請求項5】

前記ロボット制御部は、音声による動作指令に基づいて前記エンドエフェクタを制御する、請求項４に記載のロボットシステム。

【請求項6】

前記ロボットアームは、第１ロボットアームと第２ロボットアームとを含む、請求項１乃至５のいずれかに記載のロボットシステム。

【請求項7】

前記第１ロボットアーム及び前記第２ロボットアームは、１台の前記ロボットに設けら
れ、
前記第１ロボットアームの基端の回転軸と、前記第２ロボットアームの基端の回転軸とは、同一直線上に設けられる、請求項６に記載のロボットシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ロボットシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、音声による動作指令に基づいてロボットを制御するロボットシステムが知られている。このようなロボットシステムとして、例えば、特許文献１にはロボット教示装置が提案されている。

【0003】

特許文献１には、オペレータが、アームを手でつかんで動かすことによりアームの姿勢を指定したあと、例えば、ロボットに指示するコマンドとして「塗装番号」と発音し、且つ、その引数を発音することで、アームに取り付けられたスプレーから噴き出す塗料の吐出圧などを指定することが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００６－２８９５４３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、従来から、ロボットと当該ロボットとは別個に設けられる周辺機器とを協働させてワークに対して作業を行うロボットシステムが知られている。しかし、特許文献１のロボット教示装置は、このようなロボットシステムで用いることが考慮されていない。

【0006】

そこで、本発明は、音声による動作指令に基づいてロボットと周辺機器とを協働させてワークに対して作業を行うことができる、ロボット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】

【0007】

前記課題を解決するために、本発明に係るロボットシステムは、ロボットと、前記ロボットとは別個に設けられる周辺機器とを備え、前記ロボットと前記周辺機器とを協働させてワークに対して作業を行うロボットシステムであって、前記ロボットは、ロボットアームと、前記ロボットアーム及び前記周辺機器を制御するためのロボット制御部と、を有し、前記ロボット制御部は、音声による動作指令に基づいて前記周辺機器を制御することを特徴とする。

【0008】

上記構成によれば、音声による動作指令に基づいて周辺機器を制御することができる。その結果、音声による動作指令に基づいてロボットと周辺機器とを協働させてワークに対して作業を行うことができる。

【0009】

前記ロボット制御部は、音声による動作指令に基づいて前記ロボットアームを制御してもよい。

【0010】

上記構成によれば、周辺機器に加えてロボットアームについても音声による動作指令に基づいて制御することができるため、利便性を向上させることが可能となる。

【0011】

前記ロボットは、前記ロボットアームに取り付けられ、前記ロボット制御部によって制御されるエンドエフェクタをさらに備えてもよい。

【0012】

上記構成によれば、エンドエフェクタによって様々な作業を行うことが可能となる。

【0013】

前記ロボット制御部は、音声による動作指令に基づいて前記エンドエフェクタを制御してもよい。

【0014】

上記構成によれば、周辺機器に加えてエンドエフェクタについても音声による動作指令に基づいて制御することができるため、利便性を向上させることが可能となる。

【0015】

前記ロボットアームは、第１ロボットアームと第２ロボットアームとを含んでもよい。

【0016】

上記構成によれば、本発明に係るロボットシステムをより適切に用いることが可能となる。

【0017】

前記周辺機器は、前記ワークを前記ロボットの近傍まで搬送するコンベヤであり、前記ロボット制御部は、音声による動作指令に基づいて前記コンベヤの搬送速度を制御してもよい。

【0018】

上記構成によれば、コンベヤで搬送されるワークに対して作業を行う際の利便性を向上させることができる。

【発明の効果】

【0019】

本発明によれば、音声による動作指令に基づいてロボットと周辺機器とを協働させてワークに対して作業を行うことができる、ロボットシステムを提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明の実施形態に係るロボットシステムの全体構成を示す概略図である。

【図2】本発明の実施形態に係るロボットシステムが備えるロボットの正面図である。

【図3】本発明の実施形態に係るロボットシステムの全体構成を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

（全体構成）
以下、本発明の実施形態に係るロボットシステムについて図面を参照して説明する。なお、本実施形態によって本発明が限定されるものではない。また、以下では、全ての図を通じて、同一又は相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。

【0022】

（ロボットシステム１０）
図１は、本実施形態に係るロボットシステムの全体構成を示す概略図である。図１に示すように、ロボットシステム１０は、ロボット１１と、ロボット１１に内蔵された制御装置３０と、ワークＷをロボット１１の近傍まで搬送するコンベヤ５０と、を備える。本実施形態に係るロボット１１は、部品の組み立て現場に適用され、コンベヤ５０によって搬送されてくる複数のワークＷに対して例えば他の部品を取り付ける作業を行う。

【0023】

(ロボット１１)
図２に基づいてロボット１１について説明する。図２は、本実施形態に係るロボットシステムが備えるロボットの正面図である。本実施形態に係るロボット１１は、台車に固定されたベース１２と、ベース１２に支持された第１ロボットアーム１３ａ及び第２ロボットアーム１３ｂ（以下単に「一対のロボットアーム１３ａ、１３ｂ」ということがある。）と、第１ロボットアーム１３ａの先端部に接続される第１エンドエフェクタ２０ａ、及び第２ロボットアーム１３ｂの先端部に接続される第２エンドエフェクタ２０ｂと、ベース１２内に収納された制御装置３０と、を備えている。ロボット１１は、例えば、人一人分に相当する限られたスペース（例えば６１０ｍｍ×６２０ｍｍ）に設置することができる。

【0024】

以下では、一対のロボットアーム１３ａ、１３ｂを広げた方向を左右方向と称し、基軸の軸心に平行な方向を上下方向と称し、左右方向および上下方向に直交する方向を前後方向と称する。

【0025】

（一対のロボットアーム１３ａ、１３ｂ）
第１ロボットアーム１３ａ（図２において向かって左側のロボットアーム）及び第２ロボットアーム１３ｂ（図２において向かって右側のロボットアーム）は、それぞれ、ベース１２に対して移動可能に構成された水平多関節型のロボットアームである。一対のロボットアーム１３ａ、１３ｂは、それぞれ、アーム部１５と、リスト部１７と、を備えている。また、第１ロボットアーム１３ａの先端部には第１エンドエフェクタ２０ａが取り付けられ、且つ、第２ロボットアーム１３ｂの先端部には第２エンドエフェクタ２０ｂが取り付けられる。

【0026】

アーム部１５は、本例では、第１リンク１５ａ及び第２リンク１５ｂで構成されている。第１リンク１５ａは、ベース１２の上面に固定された基軸１６と回転関節Ｊ１により連結され、基軸１６の軸心を通る回転軸Ｌ１まわりに回動可能である。第２リンク１５ｂは、第１リンク１５ａの先端と回転関節Ｊ２により連結され、第１リンク１５ａの先端に規定された回転軸Ｌ２まわりに回動可能である。

【0027】

リスト部１７は、第１エンドエフェクタ２０ａ又は第２エンドエフェクタ２０ｂが取り付けられるメカニカルインターフェイス１９を有し、第２リンク１５ｂの先端と直動関節Ｊ３及び回転関節Ｊ４を介して連結されている。リスト部１７は、直動関節Ｊ３によって、第２リンク１５ｂに対し昇降移動可能である。リスト部１７は、回転関節Ｊ４によって、第２リンク１５ｂに対し垂直な回転軸Ｌ３まわりに回動可能である。

【0028】

上記構成の一対のロボットアーム１３ａ、１３ｂは、それぞれ、関節Ｊ１～Ｊ４を有する。そして、一対のロボットアーム１３ａ、１３ｂには、それぞれ、関節Ｊ１～Ｊ４に対応付けられるように、図示しない駆動用サーボモータ、及び当該サーボモータの回転角を検出する図示しないエンコーダ等が設けられている。また、第１ロボットアーム１３ａの第１リンク１５ａにおける回転軸Ｌ１と、第２ロボットアーム１３ｂの第１リンク１５ａにおける回転軸Ｌ１とは同一直線上に設けられ、第１ロボットアーム１３ａの第１リンク１５ａと第２ロボットアーム１３ｂの第１リンク１５ａとは、上下に高低差を設けて配置されている。

【0029】

（第１及び第２エンドエフェクタ２０ａ，２０ｂ）
第１エンドエフェクタ２０ａは、第１ロボットアーム１３ａのメカニカルインターフェイス１９に接続されて水平方向に延びる基部と、基部の先端に取り付けられる把持部と、を有する。第１エンドエフェクタ２０ａは、その把持部でコンベヤ５０により搬送されてくる複数のワークＷや当該ワークＷに対して取り付けられる他の部品などを把持することで保持することができる。なお、第２エンドエフェクタ２０ｂは、第１エンドエフェクタ２０ａと同様の構成を有するため、ここではその説明を繰り返さない。

【0030】

（制御装置３０）
図３は、本実施形態に係るロボットシステムの全体構成を示すブロック図である。図３に示すように、ロボット１１に内蔵される制御装置３０は、オペレータＨから発せられる音声による動作指令を電気信号に変換して認識する音声認識部３４と、音声認識部３４から送信されてくる電気信号に基づいて一対のロボットアーム１３ａ、１３ｂ、第１及び第２エンドエフェクタ２０ａ、２０ｂ、並びにコンベヤ５０を制御するロボット制御部３２と、を有する。

【0031】

（ロボット制御部３２）
上記構成を有することで、ロボット制御部３２は、図１に示すように、例えば、オペレータＨが「はやく！」又は「ゆっくり！」と発音して音声による動作指令を行うことで、コンベヤ５０の搬送速度を制御することができる。また、本実施形態に係るロボット制御部３２は、音声による動作指令に基づいて一対のロボットアーム１３ａ、１３ｂ、第１及び第２エンドエフェクタ２０ａ、２０ｂを制御することができる。例えば、オペレータＨが第１ロボットアーム１３ａの速度を「はやく！」と発音することで第１ロボットアーム１３ａの動作速度を速くすることが可能である。

【0032】

（音声認識部３４）
音声認識部３４は、例えば、オペレータＨがヘッドホン及びマイクロホンを含むヘッドセットを用いて音声指令を行うことで、当該音声指令と関係のない他の音声を誤認識してしまうことを防止することが可能となる。なお、音声を誤認識してしまうことを防止するために、例えば、指向性の高いマイクロホンを用いること、予め定められた長い音声（すなわち、文字にしたとき字数の多い音声）のみ認識可能にすること、前後に空白があることを条件として音声認識すること、などが考えられる。

【0033】

（効果）
本実施形態に係るロボットシステム１０は、オペレータＨから発せられる音声による動作指令に基づいてコンベヤ５０を制御するロボット制御部３２を備える。その結果、音声による動作指令に基づいてロボット１１とコンベヤ５０とを協働させてワークに対して作業を行うことができる。

【0034】

また、本実施形態では、ロボット１１は、ロボット制御部３２によって制御される第１エンドエフェクタ２０ａ及び第２エンドエフェクタ２０ｂを備えることで、様々な作業を行うことが可能となる。

【0035】

さらに、本実施形態では、コンベヤ５０に加えて一対のロボットアーム１３ａ、１３ｂ、並びに第１及び第２エンドエフェクタ２０ａ、２０ｂについても音声による動作指令に基づいて制御することができるため、利便性を向上させることが可能となる。

【0036】

そして、本実施形態では、ロボットアームは、第１ロボットアーム１３ａと第２ロボットアーム１３ｂとを含むことで、ロボットシステム１０をより適切に用いることが可能となる。

【0037】

例えば、本実施形態に係るロボットシステム１０は、次のようにロボット１１及びコンベヤ５０に対して教示（ティーチング）を行う場合に有効である。すなわち、オペレータＨが、第１ロボットアーム１３ａを右手で掴み、且つ、第２ロボットアーム１３ｂを左手で掴んで動作させることにより一対のロボットアーム１３ａ、１３ｂそれぞれの姿勢を指定した状態のままでコンベヤ５０の搬送速度を指定したいとき、両手が塞がっているため手による操作を行うことができない。そこで、「はやく！」又は「おそく！」などと発音することで両手が塞がっていてもコンベヤ５０の搬送速度を容易に変更することができる。

【0038】

また、本実施形態に係るロボットシステム１０は、上記のようにロボット１１及びコンベヤ５０に対して教示を行う場合に限定されず、例えば、ロボット１１と、コンベヤ５０と、人とが協働して実際に作業を行っている場合にも有効である。例えば、コンベヤ５０の上流側にロボット１１を配置し、下流側に人が立つようにする。そして、コンベヤ５０を搬送されてくるワークＷに対して上流側でロボット１１により部品の取付け作業などを行ったあと、下流側で人手により他の部品の取付け作業などを行う。このような場合で作業中にコンベヤ５０の速度を変更したいとき、下流側の人の両手はワークＷに対する他の部品の取付け作業のために塞がっているため、手による操作でコンベヤ５０の速度を変更することができない。そこで、「はやく！」又は「おそく！」などと発音することで、手を使った操作を行わなくてもコンベヤ５０の搬送速度を容易に変更することが可能となる。

【0039】

（変形例）
上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。したがって、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。

【0040】

上記実施形態では、周辺機器は、ワークＷをロボットの近傍まで搬送するコンベヤ５０である場合について説明したが、これに限定されない。例えば、周辺機器は、作業台に設けられたワークＷに対して貫通孔を穿設するための電動式ドリルであってもよい。

【0041】

周辺機器が電動式ドリルである場合で、例えば、ロボット１１及び電動式ドリルに教示を行いたい場合、オペレータＨが、第１ロボットアーム１３ａを右手で掴み、且つ、第２ロボットアーム１３ｂを左手で掴んで動作させることにより一対のロボットアーム１３ａ、１３ｂそれぞれの姿勢を指定した状態のままで、電動式ドリルでワークＷに貫通孔を穿設したいとき、両手が塞がっているため手による操作を行うことができない。そこで、「孔あけ開始！」などと発音することで両手を使わずに電動式ドリルでワークＷに貫通孔を穿設することができる。なお、周辺機器が、例えば、ワークＷに設けられた螺子穴に螺子を螺合するための装置である場合や、袋体の開口をヒートシールなどで封止するための装置である場合も、同様の手法で本実施形態に係るロボットシステム１０を用いることが可能である。また、周辺機器を音声による動作指令に基づいて制御する態様としては、上記したものに限定されず、シャッターの開閉やターンテーブルの回転など、さまざまな態様が考えられる。

【0042】

上記実施形態では、ロボット制御部３２は、音声による動作指令に基づいて、コンベヤ５０に加えて一対のロボットアーム１３ａ、１３ｂ、並びに第１及び第２エンドエフェクタ２０ａ、２０ｂを制御する場合について説明したが、これに限定されない。すなわち、ロボット制御部３２は、音声による動作指令に基づいてコンベヤ５０などの周辺機器のみを制御し、一対のロボットアーム１３ａ、１３ｂ、並びに第１及び第２エンドエフェクタ２０ａ、２０ｂはスイッチを押下するなどの手による操作で制御してもよい。また、音声による動作指令に基づいて一対のロボットアーム１３ａ、１３ｂと、第１及び第２エンドエフェクタ２０ａ、２０ｂとの少なくと、も何れか一方を制御するようにしてもよい。

【0043】

上記実施形態では、ロボット１１は、一対のロボットアーム１３ａ、１３ｂを備える双腕型ロボットである場合について説明したが、これに限定されない。すなわち、ロボット１１は、ロボットアーム１３を１つのみ有してもよいし、３つ以上のロボットアーム１３を有してもよい。

【0044】

上記実施形態では、第１及び第２エンドエフェクタ２０ａ、２０ｂは、メカニカルインターフェイス１９に接続されて水平方向に延びる基部と、基部の先端に取り付けられる把持部と、を有することで、コンベヤ５０上を搬送されてくるワークＷ及び当該ワークＷに取り付けられる他の部材を保持する場合について説明したが、これに限定されない。例えば、第１及び第２エンドエフェクタ２０ａ、２０ｂは、負圧を利用して吸引することでワークＷや当該ワークＷに取り付けられる他の部材を保持してもよいし、その他の態様でこれらの部材を保持してもよいし、保持以外の例えばワークＷに対して孔を穿設する作業などを行うものであってもよい。

【符号の説明】

【0045】

１０ ロボットシステム
１１ ロボット
１２ ベース
１３ａ 第１ロボットアーム
１３ｂ 第２ロボットアーム
１４ ロボット制御部
１５ アーム部
１５ａ 第１リンク
１５ｂ 第２リンク
１６ 基軸
１７ リスト部
１９ メカニカルインターフェイス
２０ａ 第１エンドエフェクタ
２０ｂ 第２エンドエフェクタ
３０ 制御装置
３２ ロボット制御部
３４ 音声認識部
５０ コンベヤ
Ｗ ワーク

【図1】

【図2】

【図3】