特許 7223930 エンドエフェクタおよびエンドエフェクタの制御装置

(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】2023-02-09

(45)【発行日】2023-02-17

(54)【発明の名称】エンドエフェクタおよびエンドエフェクタの制御装置

(51)【国際特許分類】

   B05C 1/02 20060101AFI20230210BHJP

   B05C 11/10 20060101ALI20230210BHJP

   B25J 13/08 20060101ALI20230210BHJP

   B25J 15/08 20060101ALI20230210BHJP

【ＦＩ】

B05C1/02 101

B05C11/10

B25J13/08 A

B25J15/08 J

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2021550565

(86)(22)【出願日】2020-09-15

(86)【国際出願番号】 JP2020034843

(87)【国際公開番号】W WO2021070574

(87)【国際公開日】2021-04-15

【審査請求日】2022-04-07

(31)【優先権主張番号】P 2019188193

(32)【優先日】2019-10-11

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】314012076

【氏名又は名称】パナソニックＩＰマネジメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100106116

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田 健司

(74)【代理人】

【識別番号】100131495

【弁理士】

【氏名又は名称】前田 健児

(72)【発明者】

【氏名】河野 秀行

(72)【発明者】

【氏名】磯邉 柚香

(72)【発明者】

【氏名】阪田 哲生

(72)【発明者】

【氏名】坂口 遼河

(72)【発明者】

【氏名】江口 政史

【審査官】鏡 宣宏

(56)【参考文献】

【文献】特開２００９－１７２４５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－６２０５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－２２９５６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－８５９５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１４７２３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－３８７７３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ０５Ｃ １／００－２１／００

Ｂ０５Ｄ １／００－７／２６

Ｂ２５Ｊ １３／００－１５／１２

Ｂ４３Ｌ １３／００－１３／２４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ロボットアームに接続可能なエンドエフェクタであって、
カメラと、
マーカを有し、ワークを支持可能な支持部材と、
前記ワークに塗布を行う筆と、を備え、
前記カメラが、前記筆の筆先と前記マーカとを同時に撮像可能な位置に配置され、
前記マーカは、前記支持部材の状態を検知するために前記支持部材の先端に設けられる、
エンドエフェクタ。

【請求項2】

前記マーカは、特徴的な形状または模様である、
請求項１に記載のエンドエフェクタ。

【請求項3】

前記筆が前記塗布を行う塗布状態において、
前記筆の筆先が、前記支持部材よりも、前記ワーク側に突出する、
請求項１または請求項２に記載のエンドエフェクタ。

【請求項4】

前記筆は、前記カメラと前記支持部材との間に配置される、
請求項１から請求項３のいずれか１つに記載のエンドエフェクタ。

【請求項5】

請求項１から請求項４のいずれか１つに記載のエンドエフェクタを制御する制御装置であって、
前記筆が前記塗布を行っている際の、前記カメラが撮像した撮像画像における前記筆の筆先の形状が、前記筆先の初期形状から変化している場合に、前記塗布が成功していると判定する、制御部を備える、
制御装置。

【請求項6】

前記制御部は、前記塗布における前記筆の移動方向とは反対側の方向に向けて、前記筆の先端部の位置が変化している場合に、前記塗布が成功していると判定する、
請求項５に記載の制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、エンドエフェクタおよびエンドエフェクタの制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、人の腕の動きを再現可能な多自由度多関節ロボットアームを有するスレーブ機構部と、筆記者がワークに対して行う文字の筆記または図画の描画を含む筆記動作を認識し、前記多自由度多関節ロボットアームに前記筆記動作を再現可能に教示するマスター機構部と、前記スレーブ機構部及び前記マスター機構部に接続され、前記マスター機構部によって認識された前記筆記動作を演算処理し、前記スレーブ機構部の前記多自由度多関節ロボットアームを制御するコントローラと、を具備するロボット教示システムが記載されている。前記マスター機構部は、前記筆記者が把持し、前記ワークに前記筆記動作を行うための筆記具に取設され、前記筆記動作に応じて逐次変化する前記筆記具の三次元位置及び姿勢を検出し、筆記情報として取得する筆記情報取得手段と、前記筆記動作が行われる際の前記ワークの傾き角度及び回転角度を検出し、前記筆記情報と時系列を対応させたワーク情報として取得するワーク情報取得手段と、取得した前記筆記情報及び前記ワーク情報を前記コントローラに対して送出する筆記ワーク情報送出手段とを有する。前記コントローラは、前記マスター機構部から送出される前記筆記情報及び前記ワーク情報を受付ける筆記ワーク情報受付手段と、受付けた前記筆記情報に基づいて、前記多自由度多関節ロボットアームに前記筆記動作を再現させる筆記制御データを演算処理し、前記スレーブ機構部に送出する筆記制御データ送出手段と、受付けた前記ワーク情報に基づいて、前記多自由度多関節ロボットアームによって再現される前記筆記動作の際に使用されるスレーブ側ワークの動きを制御するワーク制御データを演算処理し、前記スレーブ機構部に送出するワーク制御データ送出手段とを有する。前記スレーブ機構部は、前記コントローラから送出された前記筆記制御データを受付ける筆記制御データ受付手段と、受付けた前記筆記制御データに基づいて制御され、一端に前記筆記動作を再現するためのスレーブ側筆記具が取設された前記多自由度多関節ロボットアームと、前記コントローラから送出された前記ワーク制御データを受付けるワーク制御データ受付手段と、受付けた前記ワーク制御データに基づいて制御され、前記筆記動作の際の前記ワークの変化に応じて前記スレーブ側ワークの傾き角度及び回転角度を変化させるワーク駆動部とを有する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００６－６２０５２号公報

【発明の概要】

【0004】

本開示は、ロボットアームに接続可能なエンドエフェクタであって、カメラと、支持部材と、筆とを備えたエンドエフェクタを提供することを目的とする。

【0005】

本開示は、ロボットアームに接続可能なエンドエフェクタであって、カメラと、マーカを有し、ワークを支持可能な支持部材と、ワークに塗布を行う筆とを備え、カメラが、筆の筆先とマーカとを同時に撮像可能な位置に配置される、エンドエフェクタを提供する。

【0006】

本開示によれば、ロボットアームに接続可能なエンドエフェクタであって、カメラと、支持部材と、筆とを備えたエンドエフェクタを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】エンドエフェクタ２がワークＷｋを把持している把持状態を示す斜視図

【図2】エンドエフェクタ２がワークＷｋを把持している把持状態を示す側面図

【図3】エンドエフェクタ２がワークＷｋを把持している把持状態を示す正面図

【図4】エンドエフェクタ２がワークＷｋを把持している把持状態を示す平面図

【図5】エンドエフェクタ２が備える筆Ｂｒによって、ワークＷｋの表面に防湿剤等のコーティング剤を塗布する塗布時の状態を示す斜視図

【図6】エンドエフェクタ２が備える筆Ｂｒによって、ワークＷｋの表面に防湿剤等のコーティング剤を塗布する塗布時の状態を示す側面図

【図7】エンドエフェクタ２が備える筆Ｂｒによって、ワークＷｋの表面に防湿剤等のコーティング剤を塗布する塗布時の状態を示す正面図

【図8】エンドエフェクタ２が備える筆Ｂｒによって、ワークＷｋの表面に防湿剤等のコーティング剤を塗布する塗布時の状態を示す平面図

【図9】エンドエフェクタ２の拡大図

【図10】カメラＣＡＭの配置例を示す図であり、（ａ）正面図、（ｂ）側面図

【図11】制御装置１００のハードウェア構成例を示すブロック図

【図12】制御装置１００による制御に基づいた、塗布工程を示すフローチャート

【図13】ワークＷｋに筆Ｂｒの筆先が接していない状態（塗布していない状態）を示す図であり、（ａ）正面図、（ｂ）側面図、（ｃ）撮像画像に写りこんだ筆Ｂｒの筆先の形状を示す図

【図14】ワークＷｋに対して、撮像画像の下方向に向けて塗布を行っている状態を示す図であり、（ａ）正面図、（ｂ）正側面図、（ｃ）撮像画像に写りこんだ筆Ｂｒの筆先の形状を示す第１の図、（ｄ）撮像画像に写りこんだ筆Ｂｒの筆先の形状を示す第２の図

【図15】ワークＷｋに対して、撮像画像の上方向に向けて塗布を行っている状態を示す図であり、（ａ）正面図、（ｂ）側面図、（ｃ）撮像画像に写りこんだ筆Ｂｒの筆先の形状を示す第１の図、（ｄ）撮像画像に写りこんだ筆Ｂｒの筆先の形状を示す第２の図

【図16】ワークＷｋに対して、撮像画像の左方向に向けて塗布を行っている状態を示す図であり、（ａ）正面図、（ｂ）側面図、（ｃ）撮像画像に写りこんだ筆Ｂｒの筆先の形状を示す第１の図、（ｄ）撮像画像に写りこんだ筆Ｂｒの筆先の形状を示す第２の図

【図17】ワークＷｋに対して、撮像画像の右方向に向けて塗布を行っている状態を示す図であり、（ａ）正面図、（ｂ）側面図、（ｃ）撮像画像に写りこんだ筆Ｂｒの筆先の形状を示す第１の図、（ｄ）撮像画像に写りこんだ筆Ｂｒの筆先の形状を示す第２の図

【図18】図１４から図１７のまとめ図

【図19】エンドエフェクタ２を示す図であり、（ａ）正面図、（ｂ）平面図、（ｃ）側面図

【発明を実施するための形態】

【0008】

（本開示に至る経緯）
工場等で用いられるロボット装置は、ロボットアームにエンドエフェクタを取り付けることで、種々の作業を行うことができる。例えば、エンドエフェクタとしてロボットハンドを用いて、工場の生産ライン上を流れる部品をピッキングする、等の作業である。このロボットアームおよびエンドエフェクタは、ロボットアームに接続された制御装置（コントローラ）によって制御される。

【0009】

エンドエフェクタの種類としては、フィンガを有するものや、いわゆるソフトハンドのようにハンドの先端が変形可能であるもの等があり、これらがワークを支持する。すなわち、ワークを支持する支持部材として、フィンガやソフトハンド等がある。また、筆状のエンドエフェクタも存在する。筆状のエンドエフェクタは、例えば車両に用いられる基板等のワークに、防湿剤等のコーティング剤を塗布することを可能にする。この塗布により、ワークの劣化や湿気などを防ぐ。なお、防湿剤はコーティング剤の一例であり、コーティング剤には他にも、絶縁性を確保するための絶縁剤、塵を防ぐ防塵剤、虫害を防ぐ防虫剤、振動に対する耐性を持たせるための耐振動剤などが含まれる。

【0010】

従来、基板に対する自動コーティングを行うための装置は、基板に対してコーティング剤を噴射するスプレータイプのものが多かった。基板に対して噴霧によってコーティングを行う場合、基板の端部にはマスキングが必要となる。また、基板には通常、電子部品が取付けられており、基板上に凹凸があるので、凹凸によって生じる側面部の塗布ができないという問題があった。

【0011】

そこで本開示においては、筆を備えたエンドエフェクタによってコーティング剤の塗布を行う。そして、塗布を行っている筆の筆先形状を、カメラによって撮像し、撮像された画像に基づいて、前述の塗布が適切に行われているか否かをチェックする。

【0012】

上記の構成により、マスキングを行わなくとも基板の端部に塗布を行うことができる。また、基板上に凹凸があっても、側面部の塗布をムラなく行うことができる。以下、このような利点を有する本開示のエンドエフェクタについて説明する。また、本開示のエンドエフェクタを制御する制御装置についても説明する。

【0013】

（エンドエフェクタ２による塗布作業例：把持状態）
まず、本開示のエンドエフェクタ２を用いて、ワークＷｋに対して防湿剤等のコーティング剤の塗布を行う作業例について説明する。以下の説明においては、ワークＷｋを支持する支持部材は、フィンガであるという前提で説明を行う。ただし、本開示の範囲をフィンガに限定しようとする意図はなく、支持部材はソフトハンド等の、フィンガ以外の各種の部材を含んでいてよい。なお、ワークＷｋは、車両用の基板などであってよい。図１～図４は、エンドエフェクタ２がワークＷｋを把持している把持状態を示す図である。図１は斜視図であり、図２は側面図であり、図３は正面図であり、図４は平面図である。

【0014】

ここで、理解を容易とするため、各図に示すように、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸からなる直交座標系が規定される。ｚ軸は、ｘ軸およびｙ軸に対して垂直であり、高さ方向に延びる。また、各軸の正の方向は、図１における矢印の方向に規定され、負の方向は、矢印と逆向きの方向に規定される。

【0015】

図１に示されたロボット装置５００はロボットアーム１を備えており、ロボットアーム１がレールＲにスライド可能に取り付けられている。ただし、レールＲが用いられずに、ロボットアーム１が作業台Ｔに対して直接固定されていてもよい。図示した例においては、ロボットアーム１は多関節タイプのものであり、複数の関節（リンク）Ｌを備えている。この各関節（リンク）Ｌが関節軸Ｊを介して接続されている。

【0016】

ロボットアーム１には、エンドエフェクタ２が接続されている。各関節（リンク）Ｌは各関節軸Ｊを中心として回転するので、ロボットアーム１は、エンドエフェクタ２が把持したワークＷｋの位置や角度を自在に変えることができる。

【0017】

エンドエフェクタ２は、ワークＷｋを支持可能なフィンガＦと、筆Ｂｒとを備えており、本例においては、フィンガＦは第１フィンガＦ１と第２フィンガＦ２の２本のフィンガを備えている。ただし、フィンガの本数は２本には限られず、ワークＷｋを支持できるものであればよい。

【0018】

各図、特に図３に示したように、フィンガＦと筆Ｂｒとは、略平行に配置されていてよいが、フィンガＦと筆Ｂｒとを、略平行でないように配置してもよい。また、図１～図４に見られるように、フィンガＦは、２本の第１フィンガＦ１および第２フィンガＦ２の先端部分でワークＷｋを挟み込むようにして把持している。このワークＷｋは、作業前には図示を省略するストック棚等に収納されている。ロボットアーム１に接続されたエンドエフェクタ２がワークＷｋを把持して、作業台Ｔに設けられた載置部Ｔ１の上にワークＷｋを置く。

【0019】

ワークＷｋが基板などのような薄い平面状のものである場合、図２に示されているように、第１フィンガＦ１および第２フィンガＦ２がそれぞれ備える溝ＧでこのワークＷｋの端部を受け入れるようして把持する。ワークＷｋを把持した状態の第１フィンガＦ１および第２フィンガＦ２の位置を、フィンガＦの把持位置とする。

【0020】

また、エンドエフェクタ２はカメラＣＡＭを備えている。図示した例においては、カメラＣＡＭは２つのレンズを備えているが、レンズの数は２つ以外であってもよい。このカメラＣＡＭの用途および配置については後述する。

【0021】

（エンドエフェクタ２による塗布作業例：塗布時）
図５～図８は、エンドエフェクタ２が備える筆Ｂｒによって、ワークＷｋの表面に防湿剤等のコーティング剤を塗布する塗布時の状態を示す図である。図５は斜視図であり、図６は側面図であり、図７は正面図であり、図８は平面図である。

【0022】

ロボットアーム１およびエンドエフェクタ２の基本構成は、図１から図４に基づいて上述した通りであるので説明を省略し、塗布時における筆Ｂｒを撮像するカメラＣＡＭについて説明する。図５～図８に示したように、エンドエフェクタ２は、ワークＷｋを作業台Ｔ上に載置した後、コーティング剤の入った容器Ｃの孔Ｃ１に、筆Ｂｒの先端をつける。容器Ｃにはコーティング剤が入っているため、筆Ｂｒの先端部にはコーティング剤が付着する。その状態で、エンドエフェクタ２が備える筆Ｂｒが基板であるワークＷｋの上をなぞるように移動することで、コーティング剤をワークＷｋの表面に塗布する。なお、このコーティング剤には、ブラックライトで光る染料等が混入していてもよい。塗布作業が終了したワークＷｋに図示を省略するブラックライトを当てることで、塗布の漏れ部分を特定することもできる。

【0023】

エンドエフェクタ２は、カメラＣＡＭを備えている。カメラＣＡＭは、ワークＷｋに対して塗布を行っている最中（塗布時）の筆Ｂｒの筆先を撮像する。この撮像画像は、塗布が正しく行われているか否かの確認に用いられる。なお、塗布時にフィンガＦがワークＷｋ等と衝突することを避けるために、筆Ｂｒの長さは、塗布時におけるフィンガＦの長さよりも長いと好適である。なお、フィンガＦが図示したように関節（リンク）Ｌと関節軸Ｊとを備えるタイプのものである場合は、フィンガＦを開くように折り曲げて、筆Ｂｒの筆先がフィンガＦよりもワークＷｋ側に突出するような姿勢にしてもよい。すなわち、ワークＷｋに対する筆Ｂｒによる塗布を行う塗布時において、筆Ｂｒの筆先が、フィンガＦよりもワークＷｋ側に突出するように構成する。これにより、塗布時にフィンガＦがワークＷｋと衝突することを回避できる。

【0024】

（エンドエフェクタ２の拡大図）
図９は、上述のエンドエフェクタ２の拡大図である。図示したように、第１フィンガＦ１および第２フィンガＦ２の先端部には溝Ｇが設けられており、この溝ＧがワークＷｋの端部を受け入れるようにして、第１フィンガＦ１および第２フィンガＦ２がワークＷｋを挟み込むように把持する。この溝Ｇの幅ｄは、ワークＷｋである基板の厚みと同程度であってよいが、基板の厚みよりも溝Ｇの幅ｄが大きくても良い。基板の厚みよりも溝Ｇの幅ｄが大きければ、第１フィンガＦ１および第２フィンガＦ２がワークＷｋを挟むように把持した時に、各フィンガの先端部に多少のあそびが発生する。すなわち、エンドエフェクタ２を移動させた時に多少のガタつきが発生する。このガタつきが、エンドエフェクタ２がワークＷｋを運ぶ際に生じるワークＷｋに対する衝撃を吸収する。その結果、ワークＷｋの破損や故障を回避することができる。

【0025】

また、第１フィンガＦ１および第２フィンガＦ２はそれぞれ、マーカＭを備えている。マーカＭは、例えば赤色のランプ等であってよく、カメラＣＡＭで撮像した撮像画像から、このマーカＭの位置を検出することにより、エンドエフェクタ２の現在の形状（第１フィンガＦ１および第２フィンガＦ２の開き具合等）やワークＷｋの把持の有無を識別することができる。

【0026】

（カメラの配置）
図１０は、カメラＣＡＭの配置例を示す図であり、（ａ）正面図、（ｂ）測面図である。カメラＣＡＭは、筆Ｂｒの筆先を撮像可能な位置に配置される。また、カメラＣＡＭは、エンドエフェクタ２の第１フィンガＦ１および第２フィンガＦ２に設けられたマーカＭを撮像可能な位置に配置される。このような位置にカメラＣＡＭが配置されることにより、筆Ｂｒの筆先の状態と、エンドエフェクタ２の第１フィンガＦ１および第２フィンガＦ２の状態とを同時に、撮像画像を用いて確認することができる。

【0027】

図１０の（ａ）において、エンドエフェクタ２は、ワークＷｋに対してコーティング剤を塗布できる状態にある。この状態においてカメラＣＡＭは、図示した直交座標系のｘ軸方向に沿ってカメラの向きを変更可能なように取り付けられている。この取り付け方法については、従来の取り付け方法を用いてよい。ｘ軸方向における、カメラＣＡＭの取り付け角度をαとする。また、ｘ軸方向における、カメラＣＡＭの画角をθ_１とする。

【0028】

また、図示した直交座標系のｚ軸に沿ってカメラＣＡＭの中心から降ろした垂線方向についての、カメラＣＡＭのレンズ先端部とマーカＭまでの距離をＨとする。ｘ軸方向についての、マーカＭからカメラＣＡＭの中心までの距離をＬとする。また、β＝ａｒｃｔａｎ（Ｌ／Ｈ）とする。

【0029】

この時、カメラの取り付け角度αを、θ_１／２＋α＞βとなるように設定することによって、マーカＭがカメラＣＡＭの画角内に収まることになる。

【0030】

図１０の（ｂ）においては、カメラＣＡＭについての、ｙ軸方向における画角をθ_２とする。この時、第１フィンガＦ１が備えるマーカＭと、第２フィンガＦ２が備えるマーカＭとが両方とも、カメラＣＡＭの画角θ_２内に収まるように、θ_２の値を設定してよい。なお、図１０の（ａ）と同様に、カメラＣＡＭの取り付け角度を考慮して、カメラＣＡＭの画角θ_２を決定してもよい。

【0031】

ここで、図示した例においては、カメラＣＡＭはエンドエフェクタ２に取付けられている。すなわち、ロボットアーム１によってエンドエフェクタ２が移動されると、カメラＣＡＭも追随して移動する。前記構成により、筆ＢｒおよびマーカＭに対するカメラＣＡＭの相対位置が固定されるので、カメラＣＡＭが撮像した画像に基づいた画像処理や計算処理が減るので好適である。しかし、カメラＣＡＭは、筆Ｂｒの筆先およびマーカＭを同時に撮像可能な位置にあればよい。そのため、カメラＣＡＭはエンドエフェクタ２に取り付けられていなくともよい。例えば、カメラＣＡＭは工場の天井等に取付けられていてもよい。

【0032】

（制御装置１００の構成）
次に、本開示のエンドエフェクタ２を制御する制御装置１００の例について説明する。図１１は、制御装置１００のハードウェア構成例を示すブロック図である。制御装置１００は、エンドエフェクタ２と接続され、エンドエフェクタ２を制御する。なお、制御装置１００は、ロボットアーム１およびエンドエフェクタ２と接続され、ロボットアーム１およびエンドエフェクタ２を制御しても良い。

【0033】

制御装置１００は、プロセッサ１０１と、メモリ１０２と、入力装置１０３と、画像取得部１０４と、エンドエフェクタ接続部１０５と、通信装置１０６と、入出力インターフェース１０７とを含む構成である。メモリ１０２、入力装置１０３、画像取得部１０４、エンドエフェクタ接続部１０５、通信装置１０６、入出力インターフェース１０７は、それぞれプロセッサ１０１との間でデータもしくは情報の入出力が可能に内部バス等で接続される。

【0034】

プロセッサ１０１は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、あるいはＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）を用いて構成される。プロセッサ１０１は、制御装置１００の制御部として機能し、制御装置１００の各部の動作を全体的に統括するための制御処理、制御装置１００の各部との間のデータもしくは情報の入出力処理、データの計算処理、およびデータもしくは情報の記憶処理を行う。また、プロセッサ１０１は、エンドエフェクタ２を制御する制御部としても機能する。

【0035】

メモリ１０２は、ＨＤＤやＲＯＭ、ＲＡＭ等を含んでいてよく、プロセッサ１０１によって実行される各種プログラム（ＯＳ、アプリケーションソフト等）や各種データを格納している。また、メモリ１０２は、後述の、筆Ｂｒの筆先の形状を示すデータを保存していてよい。

【0036】

入力装置１０３は、キーボードやマウス等を含んでいてよく、ユーザとの間のヒューマンインターフェースとしての機能を有し、ユーザの操作を入力する。言い換えると、入力装置１０３は、制御装置１００により実行される各種の処理における、入力または指示に用いられる。なお、入力装置１０３は、制御装置１００に接続されたプログラミングペンダントであってよい。

【0037】

画像取得部１０４は、カメラＣＡＭと有線あるいは無線を介して接続可能であり、カメラＣＡＭが撮像した画像を取得する。制御装置１００は、画像取得部１０４が取得した画像に対し、画像処理を適宜行うことができる。この画像処理の主体は、プロセッサ１０１であってよい。また、制御装置１００が、図示を省略する画像処理ユニットを更に備えてよく、該画像処理ユニットが制御装置１００に接続される構成でもよい。プロセッサ１０１による制御の下、この画像処理ユニットによって、画像処理を行うことができる。

【0038】

エンドエフェクタ接続部１０５は、エンドエフェクタ２との接続を確保する構成要素であり、エンドエフェクタ接続部１０５を介して制御装置１００とエンドエフェクタ２（およびロボットアーム１）とが接続される。この接続は、コネクタおよびケーブル等を用いた有線接続であってよいが、無線による接続であってもよい。この接続の際、エンドエフェクタ接続部１０５は、エンドエフェクタ２を識別する識別情報をエンドエフェクタ２から取得する。すなわち、エンドエフェクタ接続部１０５は、識別情報取得部として機能する。なお、識別情報を、プロセッサ１０１がエンドエフェクタ接続部１０５からさらに取得してよい。この識別情報によって、接続されたエンドエフェクタ２の種類を特定することが可能である。

【0039】

通信装置１０６は、ネットワークを介して外部と通信を行うための構成要素である。なお、この通信は有線通信であっても、無線通信であってもよい。

【0040】

入出力インターフェース１０７は、制御装置１００の間でデータもしくは情報の入出力を行うインターフェースとしての機能を有する。

【0041】

なお、制御装置１００の上記構成は一例であり、必ずしも上記の構成要素を全て備えていなくともよい。また、制御装置１００は追加の構成要素をさらに備えていてもよい。例えば、箱型の制御装置１００が車輪を有し、制御装置１００の上にロボットアーム１およびエンドエフェクタ２を載せて自走してもよい。この場合、図１から図４に示したようなレールＲは不要となる。

【0042】

（コーティング剤の塗布制御例）
図１２は、上記の制御装置１００による制御に基づいた、塗布工程を示すフローチャートである。なお、このフローチャートは、１つのワークＷｋに対する処理工程を示している。しかし、複数のワークＷｋを、同様のフローに従って順次、塗布処理してよい。

【0043】

まず、プロセッサ１０１による制御の下、ロボット装置５００がワークＷｋを作業台Ｔの載置部Ｔ１にセットする（ステップＳｔ１０１）。より詳しくは、プロセッサ１０１によって制御されたロボット装置５００は、保管用のストック棚等に配置されたワークＷｋを第１フィンガＦ１および第２フィンガＦ２によって把持し、ワークＷｋを移動させて、作業台Ｔの載置部Ｔ１にワークＷｋを載置する。

【0044】

次に、プロセッサ１０１による制御の下、エンドエフェクタ２が、ワークＷｋに対してコーティング剤の塗布を行う（ステップＳｔ１０２）。この塗布は、エンドエフェクタ２が備える筆Ｂｒによって行われる。

【0045】

次に、プロセッサ１０１が、カメラＣＡＭによって撮像された撮像画像に基づき、塗布が成功しているか否かを判定する（ステップＳｔ１０３）。なお、カメラＣＡＭは、少なくとも筆Ｂｒの筆先を撮像する。この撮像は、所定の時間経過ごとに行われて良く、連続的に行われてもよい。撮像された画像は、画像取得部１０４を介して取得され、プロセッサ１０１によって判定処理が行われる。この判定処理の具体例については、図１３以降に基づき後述する。

【0046】

塗布が成功していると判定された場合（ステップＳｔ１０３：塗布ＯＫ）、プロセッサ１０１による制御の下、ロボット装置５００がワークＷｋを作業台Ｔの載置部Ｔ１から取り外す（ステップＳｔ１０４）。取り外されたワークＷｋは、ロボット装置５００によって、次の作業工程へと移送される。

【0047】

塗布が失敗していると判定された場合（ステップＳｔ１０３：塗布ＮＧ）、プロセッサ１０１は、塗布作業中のワークＷｋに対する塗布回数が、所定の回数（Ｎ）を超えたか否かを判定する。塗布作業中のワークＷｋに対する塗布回数がＮ回を超えていた場合（ステップＳｔ１０５：Ｙｅｓ）、プロセッサ１０１が異常を検知する（ステップＳｔ１０６）。なお、異常を検知した際には、図示を省略する通知手段（アラーム、蛍光ランプ等）を用いて、制御装置１００の外部に対して異常を通知してもよい。

【0048】

異常を検知した場合（ステップＳｔ１０６）、ワークＷｋを作業台Ｔの載置部Ｔ１から取り外す、ステップＳｔ１０４へと処理が遷移する。ただし、異常が検知されたワークＷｋは、塗布が失敗しているので、取り外されたワークＷｋは次の作業工程へは移送されず、修繕後、再利用または破棄等される。

【0049】

ステップＳｔ１０５において、塗布回数が所定の回数（Ｎ）を超えていない場合（ステップＳｔ１０５：Ｎｏ）は、ステップＳｔ１０２へと戻って、ワークＷｋに対する再度の塗布（塗りなおし）を行う。なお、塗りなおしの際には、前回の塗布における塗布条件とは異なる条件で、再度の塗布を行ってもよい。例えば、前回の塗布とは塗布方向を縦方向（ｘ軸方向）から横方向（ｙ軸方向）に変える、塗布する箇所（座標）を前回とは異なるものにする、等である。

【0050】

また、塗布が終了したワークＷｋに対しては、検査を行ってもよい。上述のように、ワークＷｋに塗布するコーティング剤には、ブラックライトで光る染料等が混入していてもよい。塗布作業が終了したワークＷｋに図示を省略するブラックライトを当てることで、塗布の漏れ部分やムラが無いかどうかを検査することができる。この検査は、ワークＷｋを作業台Ｔの載置部Ｔ１から取り外す（ステップＳｔ１０４）より前に行ってもよく、後に行ってもよい。

【0051】

（塗布の成功／失敗判定）
次に、図１３以降を参照し、前述のステップＳｔ１０３における、塗布の成功／失敗を判定する具体例について説明する。前述の通り、カメラＣＡＭは、筆Ｂｒの筆先を撮像している。この撮像画像に基づいて、プロセッサ１０１が塗布の成功／失敗を判定する。より特定的には、カメラＣＡＭによって撮像された筆Ｂｒの筆先の形状に基づいて、プロセッサ１０１が塗布の成功／失敗を判定する。

【0052】

まず、図１３は、ワークＷｋに筆Ｂｒの筆先が接していない状態（塗布していない状態）を示す図であり、（ａ）正面図、（ｂ）側面図、（ｃ）撮像画像に写りこんだ筆Ｂｒの筆先の形状を示す図である。

【0053】

図１３の（ａ）および（ｂ）に示すように、塗布が行われていない場合には、筆Ｂｒの筆先がワークＷｋに接していない。そのため、撮像画像に写りこんだ筆Ｂｒの筆先の形状は、変形の無い初期状態の形状（以下、初期形状）を呈している。なお、エンドエフェクタ２が用いる筆Ｂｒの筆先の初期形状は種々のものが考えられるが、図１３の（ｃ）の例においては、略長方形であるとして例示している。この初期状態における筆先の形状を示すデータが、制御装置１００のメモリ１０２等に保存されてよい。

【0054】

次に、図１４は、ワークＷｋに対して、撮像画像の下方向（＋ｘ方向）に向けて塗布を行っている状態を示す図であり、（ａ）正面図、（ｂ）側面図、（ｃ）撮像画像に写りこんだ筆Ｂｒの筆先の形状を示す第１の図、（ｄ）撮像画像に写りこんだ筆Ｂｒの筆先の形状を示す第２の図である。なお、図１４～図１８において、上下方向（ｘ軸方向）および左右方向（ｙ軸方向）は、カメラＣＡＭによって撮像された撮像画像における上下左右の各方向を示している。

【0055】

図１４の（ａ）および（ｂ）に示すように、撮像画像の下方向に向けて塗布を行っている場合、筆Ｂｒの筆先はワークＷｋに接触して変形する。この変形が、カメラＣＡＭによる撮像画像に写りこむことになる。

【0056】

図１４の（ｃ）に示すように、撮像画像に写りこんだ筆Ｂｒの筆先の形状は、初期形状と比べて、より縦長の略長方形の形状を呈している。すなわち、筆Ｂｒの筆先の形状が、撮像画像上で認識可能なほどに変形している。そこで、プロセッサ１０１は、例えば図１４の（ｃ）、（ｄ）に示すように、筆先の先端部が変形している場合に、塗布が成功していると判定する（ステップＳｔ１０３：塗布ＯＫ）。反対に、筆先の先端部が変形していることを撮像画像から検知できない場合に、プロセッサ１０１は、塗布が失敗していると判定する（ステップＳｔ１０３：塗布ＮＧ）。

【0057】

より具体的な判定例を説明する。図１４の（ｄ）に示した破線は、初期形状における筆先の先端部の位置を示している。この破線部から撮像画像の上方向に、筆先の先端部がはみ出ていることが、撮像画像から検知できる場合に、塗布が成功していると判定する（ステップＳｔ１０３：塗布ＯＫ）。撮像画像における下方向に筆を動かして塗布しているので、筆Ｂｒの筆先の先端部は撮像画像における上方向に移動するのが自然だからである。なお、メモリ１０２に保存された、筆Ｂｒの筆先の初期形状を示すデータをプロセッサ１０１が取得し、この初期形状との比較を行うことにより、上記の判定を行ってよい。

【0058】

図１５は、ワークＷｋに対して、撮像画像の上方向（－ｘ方向）に向けて塗布を行っている状態を示す図であり、（ａ）正面図、（ｂ）側面図、（ｃ）撮像画像に写りこんだ筆Ｂｒの筆先の形状を示す第１の図、（ｄ）撮像画像に写りこんだ筆Ｂｒの筆先の形状を示す第２の図である。

【0059】

図１５の（ａ）および図１５（ｂ）に示すように、撮像画像の上方向に向けて塗布を行っている場合、筆Ｂｒの筆先はワークＷｋに接触して変形する。この変形が、カメラＣＡＭによる撮像画像に写りこむことになる。

【0060】

図１５の（ｃ）に示すように、撮像画像に写りこんだ筆Ｂｒの筆先の形状は、初期形状と比べて、上下方向により短い略長方形の形状を呈している。すなわち、筆Ｂｒの筆先の形状が、撮像画像上で認識可能なほどに変形している。そこで、プロセッサ１０１は、例えば図１５の（ｃ）、（ｄ）に示すように、筆先の先端部が変形している場合に、塗布が成功していると判定する（ステップＳｔ１０３：塗布ＯＫ）。反対に、筆先の先端部が変形していることを撮像画像から検知できない場合に、プロセッサ１０１は、塗布が失敗していると判定する（ステップＳｔ１０３：塗布ＮＧ）。

【0061】

より具体的な判定例を説明する。図１５の（ｄ）に示した破線は、初期形状における筆先の先端部の位置を示している。この破線部よりも撮像画像の下方向へと、筆先の先端部が引き込まれていることが、撮像画像から検知できる場合に、塗布が成功していると判定する（ステップＳｔ１０３：塗布ＯＫ）。撮像画像における上方向に筆を動かして塗布しているので、筆Ｂｒの筆先の先端部は撮像画像における下方向に移動するのが自然だからである。なお、メモリ１０２に保存された、筆Ｂｒの筆先の初期形状を示すデータをプロセッサ１０１が取得し、この初期形状との比較を行うことにより、上記の判定を行ってよい。

【0062】

図１６は、ワークＷｋに対して、撮像画像の左方向（＋ｙ方向）に向けて塗布を行っている状態を示す図であり、（ａ）正面図、（ｂ）側面図、（ｃ）撮像画像に写りこんだ筆Ｂｒの筆先の形状を示す第１の図、（ｄ）撮像画像に写りこんだ筆Ｂｒの筆先の形状を示す第２の図である。

【0063】

図１６の（ａ）および（ｂ）に示すように、カメラＣＡＭの左方向に向けて塗布を行っている場合、筆Ｂｒの筆先はワークＷｋに接触して変形する。この変形が、カメラＣＡＭによる撮像画像に写りこむことになる。

【0064】

図１６の（ｃ）に示すように、撮像画像に写りこんだ筆Ｂｒの筆先の形状は、初期形状と比べて、毛先が右側にずれたような形状を呈している。すなわち、筆Ｂｒの形状が、画像上で認識可能なほどに変形している。そこで、プロセッサ１０１は、例えば図１６の（ｃ）、（ｄ）に示すように、筆先の先端部が変形している場合に、塗布が成功していると判定する（ステップＳｔ１０３：塗布ＯＫ）。図１６の例においては、撮像画像における右方向への筆先の先端部の移動を検知した場合である。反対に、筆先の先端部が変形していることを撮像画像から検知できない場合に、プロセッサ１０１は、塗布が失敗していると判定する（ステップＳｔ１０３：塗布ＮＧ）。

【0065】

より具体的な判定例を説明する。図１６の（ｄ）に示した破線は、初期形状における筆先の先端部の位置を示している。この破線部よりも撮像画像の右方向へと、筆先の先端部が引き込まれていることが、撮像画像から検知できる場合に、塗布が成功していると判定する（ステップＳｔ１０３：塗布ＯＫ）。撮像画像における左方向に筆を動かして塗布しているので、筆Ｂｒの筆先の先端は撮像画像における右方向に移動するのが自然だからである。なお、メモリ１０２に保存された、筆Ｂｒの筆先の初期形状を示すデータをプロセッサ１０１が取得し、この初期形状との比較を行うことにより、上記の判定を行ってよい。

【0066】

図１７は、ワークＷｋに対して、撮像画像の右方向（－ｙ方向）に向けて塗布を行っている状態を示す図であり、（ａ）正面図、（ｂ）側面図、（ｃ）撮像画像に写りこんだ筆Ｂｒの筆先の形状を示す第１の図、（ｄ）撮像画像に写りこんだ筆Ｂｒの筆先の形状を示す第２の図である。

【0067】

図１７の（ａ）および（ｂ）に示すように、撮像画像の左方向に向けて塗布を行っている場合、筆Ｂｒの筆先はワークＷｋに接触して変形する。この変形が、カメラＣＡＭによる撮像画像に写りこむことになる。

【0068】

図１７の（ｃ）に示すように、撮像画像に写りこんだ筆Ｂｒの筆先の形状は、初期形状と比べて、筆先の先端部が左側にずれた形状を呈している。すなわち、筆Ｂｒの形状が、画像上で認識可能なほどに変形している。そこで、プロセッサ１０１は、例えば図１７（ｃ）、（ｄ）に示すように、筆先の先端部が変形している場合に、塗布が成功していると判定する（ステップＳｔ１０３：塗布ＯＫ）。図１７の例においては、撮像画像における左方向への筆先の先端部の移動を検知した場合である。反対に、筆先の先端部が変形していることを撮像画像から検知できない場合に、プロセッサ１０１は、塗布が失敗していると判定する（ステップＳｔ１０３：塗布ＮＧ）。

【0069】

より具体的な判定例を説明する。図１７の（ｄ）に示した破線は、初期形状における筆先の先端部の位置を示している。この破線部よりも撮像画像の左方向へと、筆先の先端部が移動していることが、撮像画像から検知できる場合に、塗布が成功していると判定する（ステップＳｔ１０３：塗布ＯＫ）。撮像画像における右方向に筆を動かして塗布しているので、筆Ｂｒの筆先の先端は撮像画像における左方向に移動するのが自然だからである。なお、メモリ１０２に保存された、筆Ｂｒの筆先の初期形状を示すデータをプロセッサ１０１が取得し、この初期形状との比較を行うことにより、上記の判定を行ってよい。

【0070】

以上のように、ワークＷｋに対して、撮像画像の上下左右の各方向に向けて塗布を行った場合について説明した。図１８は、これらをまとめたものである。図１８の中央部に示された筆Ｂｒの筆先の形状が、筆先の初期形状である。この初期形状と比較した場合、下方向塗布であれば撮像画像の上方向に、上方向塗布であれば撮像画像の下方向に、右方向塗布であれば撮像画像の左方向に、左方向塗布であれば撮像画像の右方向に、筆先の先端部が移動、変形する。この移動および変形をカメラＣＡＭによって検知する。

【0071】

以上、撮像画像の上下左右方向に向けて塗布を行っている場合の、塗布の成功／失敗判定について説明したが、例えば撮像画像の右上方向、右下方向等のように、斜め方向に向けて塗布を行う場合も考えられる。このような場合も、筆先の形状変化をカメラＣＡＭによる撮像画像に基づいて検知することにより、塗布の成功／失敗判定を行うことができる。例えば撮像画像の右上に向けて塗布を行っている場合は、筆先の先端部は左下方向に移動するように変形するので、この変形を撮像画像に基づいて検知することができる。この場合は、筆先の先端部の左方向および下方向への移動を、撮像画像から検知すればよい。他の斜め方向に塗布を行う場合も、同様にして塗布の成功／失敗判定を行うことができる。

【0072】

（カメラＣＡＭ、筆Ｂｒ、マーカＭの相対位置関係）
次に、図１９に基づいて、カメラＣＡＭと、筆Ｂｒと、マーカＭとの間の相対位置関係を示す。図１９は、エンドエフェクタ２を示す図であり、（ａ）正面図、（ｂ）平面図、（ｃ）側面図である。

【0073】

図１９にあるように、フィンガＦはマーカＭを備えていてよい。この場合、カメラＣＡＭは、筆Ｂｒの筆先と、フィンガＦのマーカＭとが両方映り込む（画角内に両者が入る）位置に配置されている。その結果、カメラＣＡＭが筆Ｂｒの筆先とマーカＭとを同時に撮像することができる。なお、支持部材がフィンガＦ以外の部材であった場合も、支持部材にマーカを設ける、または支持部材自体に何らかの特徴的な形状や模様等が現れるように構成する、等の手段により、筆先とマーカ（特徴的な形状や模様等を含む）とを同時に撮像することができる。

【0074】

さらに好適には、図１９の（ａ）～（ｃ）に示されているように、筆Ｂｒから見た時に、カメラＣＡＭと、エンドエフェクタ２のフィンガＦ（およびフィンガＦが備えるマーカＭ）とが同じ側にない。これを言い換えると、図１９の（ａ）、（ｃ）に示すフィンガＦがワークＷｋを把持している把持状態ではｚ軸方向（図１０の（ａ）に示すワークＷｋに対してコーティング剤を塗布できる状態ではｘ軸方向）に、カメラＣＡＭ、筆Ｂｒ、フィンガＦの順番で各部材が並んでいる。このような相対位置関係であれば、カメラＣＡＭから見た時の筆Ｂｒは、カメラＣＡＭから見たときの第１フィンガＦ１および第２フィンガＦ２よりも、より近い位置に配置されることになる。その結果、撮像画像に写りこむ筆Ｂｒの筆先をより高精度に撮像することができるので、塗布が成功しているか否かを判定（ステップＳｔ１０３）する判定精度が向上する。

【0075】

ただし、カメラＣＡＭと、筆Ｂｒと、マーカＭとの間の相対的位置関係は、上記とは異なるものであってもよい。例えば、マーカＭから見た時に、カメラＣＡＭと筆Ｂｒとが同じ側にないような位置関係にすることができる。これを言い換えると、カメラＣＡＭ、マーカＭ、筆Ｂｒの順番で各部材が並んでいる。このような相対的位置関係であっても、カメラＣＡＭによって撮像を行う際に、マーカＭが筆Ｂｒの筆先を遮らないような位置に、マーカＭを配置することにより、撮像画像に筆先とマーカＭとが両方同時に写りこむようにすることができる。

【0076】

以上のように、ワークＷｋに対する筆Ｂｒによる塗布を行う塗布状態において、筆Ｂｒの筆先が、支持部材（フィンガＦ等）よりも、ワークＷｋ側に突出する。これにより、塗布を行う際に、支持部材がワークＷｋ等に衝突することを回避できる。

【0077】

また、カメラＣＡＭと支持部材とが、筆Ｂｒから見た同じ側にない。これにより、カメラＣＡＭから見た時の筆Ｂｒが、カメラＣＡＭから見たときの支持部材（第１フィンガＦ１および第２フィンガＦ２等）よりも、より近い位置に配置されることになる。その結果、撮像画像中における筆Ｂｒをより高精度に撮像することができるので、塗布が成功しているか否かを判定する判定精度が向上する。

【0078】

また、エンドエフェクタ２を制御する制御装置１００が制御部（プロセッサ１０１）を備え、制御部は、筆ＢｒによりワークＷｋに対して塗布を行っている際の、カメラＣＡＭが撮像した撮像画像における筆Ｂｒの筆先の形状が、筆先の初期形状から変化している場合に、塗布が成功していると判定する。これにより、カメラＣＡＭを用いて筆先の形状変化を検知して、塗布の成功／失敗を判定することができる。

【0079】

また、塗布における筆Ｂｒの移動方向とは反対側の方向に向けて、筆Ｂｒの先端部の位置が変化している場合に、塗布が成功していると判定する。これにより、塗布の成功／失敗を、筆Ｂｒの移動方向に応じて正しく判定することができる。

【0080】

以上、図面を参照しながら各種の実施の形態について説明したが、本開示はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例、修正例、置換例、付加例、削除例、均等例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。また、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した各種の実施の形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。

【産業上の利用可能性】

【0081】

本開示は、カメラと、支持部材と、筆とを備えたエンドエフェクタとして有用である。

【符号の説明】

【0082】

１ ロボットアーム
２ エンドエフェクタ
１００ 制御装置
１０１ プロセッサ
１０２ メモリ
１０３ 入力装置
１０４ 画像取得部
１０５ エンドエフェクタ接続部
１０６ 通信装置
１０７ 入出力インターフェース
５００ ロボット装置
Ｂｒ 筆
ＣＡＭ カメラ
Ｆ フィンガ（支持部材）
Ｆ１ 第１フィンガ
Ｆ２ 第２フィンガ
Ｇ 溝
Ｊ 関節軸
Ｌ 関節（リンク）
Ｍ マーカ
Ｒ レール
Ｔ 作業台
Ｔ１ 載置部
Ｗｋ ワーク

【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】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】