特許 7376916 ワーク給除材システム、可搬型ロボット装置及び可搬型ワークストッカ

(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】2023-10-31

(45)【発行日】2023-11-09

(54)【発明の名称】ワーク給除材システム、可搬型ロボット装置及び可搬型ワークストッカ

(51)【国際特許分類】

   B25J 13/08 20060101AFI20231101BHJP

【ＦＩ】

B25J13/08 A

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2019226660

(22)【出願日】2019-12-16

(65)【公開番号】P2021094634

(43)【公開日】2021-06-24

【審査請求日】2022-08-22

(73)【特許権者】

【識別番号】505227043

【氏名又は名称】野村ユニソン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002697

【氏名又は名称】めぶき弁理士法人

(74)【代理人】

【識別番号】100104709

【弁理士】

【氏名又は名称】松尾 誠剛

(72)【発明者】

【氏名】上原 伸二

【審査官】杉山 悟史

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－０５８９５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０５８１４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１２６８００（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０９３５３３（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】

可搬型ワークストッカと作業装置との間で可搬型ロボット装置によってワークの給材及び除材を行うワーク給除材システムであって、
前記可搬型ロボット装置は、可搬型台車に搭載されるマニピュレータ、前記マニピュレータに取り付けられた視覚センサ及び前記マニピュレータと前記視覚センサとを制御する制御手段を備え、
（１）床面に設けられた第１囲みフレームマークの内側の何処かに前記可搬型ロボット装置を配置した状態で、前記視覚センサが検出した前記作業装置に配置されている第１ターゲットマークの画像データと、前記制御手段が記憶している前記第１ターゲットマークの基準画像データとを比較し、前記作業装置と前記可搬型ロボット装置との相対的な位置ずれ量を算出し、当該位置ずれ量に基づき予め設定されている前記マニピュレータの基準姿勢データ及び基準動作位置データにオフセットをかけて、これを動作プログラムが参照する姿勢データ及び動作位置データとし、
（２）前記床面に設けられた第２囲みフレームマークの内側の何処かに前記可搬型ワークストッカを配置した状態で、前記視覚センサが検出した前記可搬型ワークストッカに配置された第２ターゲットマークの画像データと、前記制御手段が記憶している前記第２ターゲットマークの基準画像データとを比較し、前記可搬型ワークストッカと前記可搬型ロボット装置との相対的な位置ずれ量を算出し、当該位置ずれ量に基づき予め設定されている前記基準姿勢データ及び前記基準動作位置データにオフセットをかけて、これを動作プログラムが参照する姿勢データ及び動作位置データとし、かつ、
（３）前記視覚センサが検出した前記可搬型ワークストッカ内に収容されたワークパレットに配置されている第３ターゲットマークの画像データと、前記制御手段が記憶している前記第３ターゲットマークの基準画像データとを比較し、前記ワークパレットと前記可搬型ロボット装置との相対的な位置ずれ量を算出し、当該位置ずれ量に基づき予め設定されている前記基準姿勢データ及び前記基準動作位置データにオフセットをかけて、これを動作プログラムが参照する姿勢データ及び動作位置データとし、
（４）前記マニピュレータは、補正された前記マニピュレータの姿勢データ及び動作位置データに基づき前記可搬型ワークストッカから前記ワークをピックアップし、前記作業装置へ給材し又は前記作業装置から除材する、
ことを特徴とするワーク給除材システム。

【請求項2】

請求項１に記載のワーク給除材システムにおいて、
前記可搬型ロボット装置を前記第１囲みフレームマークの内側に配置し、前記可搬型ワークストッカを前記第２囲みフレームマークの内側に配置し、前記マニピュレータの初期設定において、
前記作業装置に係る前記基準画像データ及び前記基準動作位置データは、マニュアル動作によって前記マニピュレータを駆動し、前記視覚センサが前記第１ターゲットマークを検出可能な状態となった際に取り込んだ前記第１ターゲットマークの画像データ及びその状態における前記マニピュレータの動作位置データであり、
前記可搬型ワークストッカに係る前記基準画像データ及び前記基準動作位置データは、マニュアル動作によって前記マニピュレータを駆動し、前記視覚センサが前記第２ターゲットマークを検出可能な状態となった際に取り込んだ前記第２ターゲットマークの画像データ及びその状態における前記マニピュレータの動作位置データであり、
前記ワークパレットに係る前記基準画像データ及び前記基準動作位置データは、マニュアル動作によって前記マニピュレータを駆動し、前記視覚センサが前記第３ターゲットマークを検出可能な状態となった際に取り込んだ前記第３ターゲットマークの画像データ及びその状態における前記マニピュレータの動作位置データである、
ことを特徴とするワーク給除材システム。

【請求項3】

請求項１又は請求項２に記載のワーク給除材システムにおいて、
前記可搬型ワークストッカは、ハウジングと当該ハウジングの内部に配置された前記ワークパレットとを有し、
前記ワークパレットのワーク載置面には、所定の位置に前記ワークが載置され、
前記第３ターゲットマークは、前記ワーク載置面上の前記視覚センサが検出可能な位置に配置されている、
ことを特徴とするワーク給除材システム。

【請求項4】

請求項１又は請求項２に記載のワーク給除材システムにおいて、
前記可搬型ワークストッカは、ハウジングと当該ハウジングの内部に配置された前記ワークパレットとを有し、
前記マニピュレータは、複数段に配置された前記ワークパレットを１段毎に前記ハウジングから水平方向に引き出したり、押し戻したりすることが可能であり、
前記第３ターゲットマークは、前記ワークパレットを前記ハウジングから引き出した状態で前記視覚センサが検出することが可能な位置に配置されている、
ことを特徴とするワーク除給材システム。

【請求項5】

請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のワーク除給材システムにおいて、
前記可搬型ロボット装置は、前記作業装置の状況情報を認識する情報手段を備え、
前記制御手段は、前記状況情報に基づき前記作業装置及び前記可搬型ワークストッカに対する前記マニピュレータの動作を制御する、
ことを特徴とするワーク給除材システム。

【請求項6】

請求項１から請求項５のいずれかに記載のワーク給除材システムを構成し、ワークの給材動作及び除材動作を担う可搬型ロボット装置であって、
下部に車輪を有する可搬型台車と、
前記可搬型台車に搭載される前記マニピュレータと、
前記マニピュレータに取り付けられる視覚センサと、
前記マニピュレータ及び前記視覚センサを制御する前記制御手段と、
を備え、
前記視覚センサが、前記第１ターゲットマーク、前記第２ターゲットマーク及び前記第３ターゲットマークを検出して取り込んだターゲットマークに対応する各画像データと、各前記基準画像データとを比較し、前記作業装置及び前記可搬型ワークストッカとの相対的な位置ずれ量を算出し、各当該位置ずれ量に基づき予め設定されている各前記基準姿勢データ及び各前記基準動作位置データを補正し前記マニピュレータを駆動する、
ことを特徴とする可搬型ロボット装置。

【請求項7】

請求項６に記載の可搬型ロボット装置において、
前記可搬型台車は、当該可搬型台車が静止した位置において前記可搬型台車の位置及び姿勢を固定するアウトリガーを備え、
前記アウトリガーは、前記可搬型台車から前記床面に沿う複数方向の任意位置に転回可能なアウトリガーアーム及び前記アウトリガーアームの先端部に螺合し、前記床面に当接する高さ位置又は前記床面から離間する高さ位置に調整可能なアウトリガーポストを備えている、
ことを特徴とする可搬型ロボット装置。

【請求項8】

請求項１から請求項５のいずれかに記載のワーク給除材システムを構成し、ワークの運搬を担う可搬型ワークストッカであって、
下部に車輪を有するハウジングの内部に前記ワークが載置される前記ワークパレットが複数段に配置され、
前記ワークパレットは、１段毎に前記ハウジングから水平方向に引き出したり、押し戻したりすることが可能であり、
前記ハウジングには前記第２ターゲットマークが設けられ、前記ワークパレットのワーク載置面には前記第３ターゲットマークが設けられており、前記可搬型ワークストッカを前記第２囲みフレームマークの内側に配置したときに、前記第２ターゲットマーク及び前記第３ターゲットマークは、前記第１囲みフレームマークの内側に設置された前記可搬型ロボット装置の前記視覚センサが検出可能な位置に配置されるよう構成された、
ことを特徴とする可搬型ワークストッカ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ワーク給除材システム、可搬型ロボット装置及び可搬型ワークストッカに関する。

【背景技術】

【0002】

近年、作業効率を向上させるために、作業装置（工作機械など）にロボットを据え付け、ロボットにワークの給材及び除材を行わせることが一般化してきている。しかしながら、このような装置は、大型化し高価な装置になること、広い設置スペースが必要になること、或いは、作業装置が作業を停止している間はロボットも停止していることなどから効率的な装置であるとはいえない。そこで、ロボットを台車に搭載したうえで、これらを作業装置の近傍に移送してワークの給材及び除材を行う可搬型ロボット装置が登場した。しかし、可搬型ロボット装置においては、据え置き設置される作業装置と可搬型ロボット装置との相対的な位置管理を厳密に行う必要がある。

【0003】

そのような可搬型ロボット装置の１例としては、作業装置である工作機械の前壁にマーク（ターゲットマークということがある）を設け、工作機械の近傍に移送設置した可搬型ロボット装置の台車に搭載された視覚センサでターゲットマークを撮像し、撮像したターゲットマークの画像を相手情報として画像処理し、基準画像情報と比較して可搬型ロボット装置の位置を所定位置に設置するものがある（例えば、特許文献１参照）。

【0004】

また、工作機械に設けられたターゲットマークを、走行台車に搭載されたロボット装置が有する視覚センサで撮像し、可搬型ロボット装置が基準位置に設置されたときと基準位置に設置されていないときの間のずれ量に基づきロボット装置の動作位置を補正し、その後に動作を開始させる可搬型ロボット装置がある（例えば、特許文献２参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１８－１２６８００号公報

【文献】特開２０１９－９３５３３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、特許文献１の可搬型ロボット装置においては、工作機械に対する可搬型ロボット装置の相対的な位置を厳密に管理するため、相手情報として受け付けた図の中央部と、処理画像中のターゲットマークの中央部とを一致させるようにロボット装置の位置を作業者が微調整しながら走行台車を移動しなければならず、効率的であるとはいえない。また、工作機械と可搬型ロボット装置との間で情報のやり取りをすることによって稼働する装置であることから、通信装置及び通信に関わる制御システムを装備しなければならず、既存の工作機械に何らかの改造をしなくてはこの可搬型ロボット装置を適用することはできないという課題がある。

【0007】

特許文献２のロボット装置においては、工作機械に対して可搬型ロボット装置の相対的な位置を厳密に規定しなくてもワークを給材することが可能である。但し、可搬型ロボット装置が所定位置の範囲外に設置された場合には、視覚センサの視野内にターゲットマークが入るまで可搬型ロボット装置を移動しなければならないという課題がある。

【0008】

また、特許文献１及び特許文献２の可搬型ロボット装置は、作業装置である工作機械とロボット装置との相対的な位置管理に関して対策を講じている。しかしながら、例えば、ワークを給材するためのワークストッカが可搬型の場合において、ワークストッカと可搬型ロボット装置との相対的な位置に関しては何ら考慮されていない。

【0009】

そこで、本発明は、このような課題の少なくとも一つを解決するためになされたもので、既存の作業装置を改造することなく、可搬型ロボット装置と可搬型ワークストッカとの相対的な位置、及び、作業装置と可搬型ロボット装置との相対的な位置を厳密に規定しなくても、作業装置に対してワークの給材及び作業装置からワークを除材することが可能なワーク給除材システム、可搬型ロボット装置及び可搬型ワークストッカを実現しようとするものである。

【課題を解決するための手段】

【0010】

［１］本発明のワーク給除材システムは、可搬型ワークストッカと作業装置との間で可搬型ロボット装置によってワークの給材及び除材を行うワーク給除材システムであって、前記可搬型ロボット装置は、可搬型台車に搭載されるマニピュレータ、前記マニピュレータに取り付けられた視覚センサ及び前記マニピュレータと前記視覚センサとを制御する制御手段を備え、（１）床面に設けられた第１囲みフレームマークの内側の何処かに前記可搬型ロボット装置を配置した状態で、前記視覚センサが検出した前記作業装置に配置されている第１ターゲットマークの画像データと、前記制御手段が記憶している前記第１ターゲットマークの基準画像データとを比較し、前記作業装置と前記可搬型ロボット装置との相対的な位置ずれ量を算出し、当該位置ずれ量に基づき予め設定されている前記マニピュレータの基準姿勢データ及び基準動作位置データにオフセットをかけて、これを動作プログラムが参照する姿勢データ及び動作位置データとし、（２）前記床面に設けられた第２囲みフレームマークの内側の何処かに前記可搬型ワークストッカを配置した状態で、前記視覚センサが検出した前記ワークストッカに配置された第２ターゲットマークの画像データと、前記制御手段が記憶している前記第２ターゲットマークの基準画像データとを比較し、前記ワークストッカと前記可搬型ロボット装置との相対的な位置ずれ量を算出し、当該位置ずれ量に基づき予め設定されている前記基準姿勢データ及び前記基準動作位置データにオフセットをかけて、これを動作プログラムが参照する姿勢データ及び動作位置データとし、かつ、（３）前記視覚センサが検出した前記可搬型ワークストッカ内に収容されたワークパレットに配置されている第３ターゲットマークの画像データと、前記制御手段が記憶している前記第３ターゲットマークの基準画像データとを比較し、前記ワークパレットと前記可搬型ロボット装置との相対的な位置ずれ量を算出し、当該位置ずれ量に基づき予め設定されている前記基準姿勢データ及び前記基準動作位置データにオフセットをかけて、これを動作プログラムが参照する姿勢データ及び動作位置データとし、（４）前記マニピュレータは、補正された前記マニピュレータの姿勢データ及び動作位置データに基づき前記可搬型ワークストッカから前記ワークをピックアップし、前記作業装置へ給材し又は前記作業装置から除材することを特徴とする。

【0011】

［２］本発明のワーク給除材システムにおいては、前記可搬型ロボット装置を前記第１囲みフレームマークの内側に配置し、前記可搬型ワークストッカを前記第２囲みフレームマークの内側に配置し、前記マニピュレータの初期設定において、前記作業装置に係る前記基準画像データ及び前記基準動作位置データは、マニュアル動作によって前記マニピュレータを駆動し、前記視覚センサが前記第１ターゲットマークを検出可能な状態となった際に取り込んだ前記第１ターゲットマークの画像データ及びその状態における前記マニピュレータの動作位置データであり、前記可搬型ワークストッカに係る前記基準画像データ及び前記基準動作位置データは、マニュアル動作によって前記マニピュレータを駆動し、前記視覚センサが前記第２ターゲットマークを検出可能な状態となった際に取り込んだ前記第２ターゲットマークの画像データ及びその状態における前記マニピュレータの動作位置データであり、前記ワークパレットに係る前記基準画像データ及び前記基準動作位置データは、マニュアル動作によって前記マニピュレータを駆動し、前記視覚センサが前記第３ターゲットマークを検出可能な状態となった際に取り込んだ前記第３ターゲットマークの画像データ及びその状態における前記マニピュレータの動作位置データであることが好ましい。

【0012】

［３］本発明のワーク給除材システムにおいては、前記可搬型ワークストッカは、ハウジングと当該ハウジングの内部に配置されたワークパレットとを有し、前記ワークパレットのワーク載置面には、所定の位置に前記ワークが載置され、前記第３ターゲットマークは、前記ワーク載置面上の前記視覚センサが検出可能な位置に配置されていることが好ましい。

【0013】

［４］本発明のワーク給除材システムにおいては、前記マニピュレータは、複数段に配置された前記ワークパレットを１段毎に前記ハウジングから水平方向に引き出したり、押し戻したりすることが可能であり、前記第３ターゲットマークは、前記ワークパレットを前記ハウジングから引き出した状態で前記視覚センサが検出することが可能な位置に配置されていることが好ましい。

【0014】

［５］本発明のワーク給除材システムにおいては、前記可搬型ロボット装置は、前記作業装置の状況情報を認識する情報手段を備え、前記制御手段は、前記状況情報に基づき前記作業装置及び前記ワークストッカに対する前記マニピュレータの動作を制御することが好ましい。

【0015】

［６］本発明の可搬型ロボット装置は、上記［１］から［５］のいずれかに記載のワーク給除材システムを構成し、ワークの給材及び除材を担う可搬型ロボット装置であって、下部に車輪を有する可搬型台車と、前記可搬型台車に搭載される前記マニピュレータと、前記マニピュレータのいずれかに取り付けられる視覚センサと、前記マニピュレータ及び前記視覚センサを制御する前記制御手段と、を備え、前記視覚センサが、前記第１ターゲットマーク、前記第２ターゲットマーク及び前記第３ターゲットマークを検出して取り込んだターゲットマークに対応する各画像データと、各前記基準画像データとを比較し、前記作業装置及び前記可搬型ワークストッカとの相対的な位置ずれ量を算出し、各当該位置ずれ量に基づき予め設定されている各前記基準姿勢データ及び各前記基準動作位置データを補正し前記マニピュレータを駆動することを特徴とする。

【0016】

［７］本発明の可搬型ロボット装置においては、前記可搬型台車は、当該可搬型台車が静止した位置において前記可搬型台車の位置及び姿勢を固定するアウトリガーを備え、前記アウトリガーは、前記可搬型台車から前記床面に沿う複数の方向の任意位置に転回可能なアウトリガーアーム及び前記アウトリガーアームの先端部に螺合し、前記床面に当接する高さ位置又は前記床面から離間する高さ位置に調整可能なアウトリガーポストを備えていることが好ましい。

【0017】

［８］本発明のワークストッカは、上記［１］から［５］のいずれかに記載のワーク給材システムを構成し、ワークの運搬を担う可搬型ワークストッカであって、下部に車輪を有する前記ハウジングの内部に前記ワークが載置される前記ワークパレットが複数段に配置され、前記ワークパレットは、１段毎に前記ハウジングから水平方向に引き出したり、押し戻したりすることが可能な構成であり、前記ハウジングには前記第２ターゲットマークが設けられ、前記ワークパレットのワーク載置面には前記第３ターゲットマークが設けられており、前記可搬型ワークストッカを前記第２囲みフレームマークの内側に配置したときに、前記第２ターゲットマーク及び前記第３ターゲットマークは、前記第１囲みフレームマークの内側に設置された前記可搬型ロボット装置の前記視覚センサが検出可能な位置に配置されるよう構成されたことを特徴とする。

【発明の効果】

【0018】

本発明によれば、既存の作業装置を改造することなく、可搬型ロボット装置と可搬型ワークストッカとの相対的な位置、及び、作業装置と可搬型ロボット装置との相対的な位置を厳密に規定しなくても、作業装置に対してワークの給材及び作業装置からワークを除材することが可能なワーク給除材システム、可搬型ロボット装置及び可搬型ワークストッカを実現することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】ワーク給除材システム１の全体構成を示す斜視図である。

【図2】可搬型ロボット装置２の第１囲みフレームマーク６に対する設置位置及び可搬型ワークストッカ３の第２囲みフレームマーク７に対する設置位置の考え方を説明する説明図である。

【図3】アウトリガー２４の構成及び作用を示す説明図である。

【図4】視覚センサ３６が第１ターゲットマーク１０を検出する状況を示す斜視図である。

【図5】視覚センサ３６が第２ターゲットマーク５４を検出する状況を示す斜視図である。

【図6】マニピュレータ２３がワークパレット５８をハウジング５０から引き出す状況を示す斜視図である。

【図7】視覚センサ３６が第３ターゲットマーク５５を検出する状況を示す斜視図である。

【図8】マニピュレータ２３がワークＷをピックアップする状況を示す斜視図である。

【図9】マニピュレータ２３がワークＷをピックアップする状況を示す部分正面図である。

【図10】ワークＷの給材及び除材方法の主要工程を示す工程フロー図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、本発明の実施の形態に係るワーク除給材システム１、可搬型ロボット装置２及び可搬型ワークストッカ３について、図１～図１０を参照しながら説明する。なお、以下に説明する各図面は、実際の構造、寸法、縦横の縮尺等を厳密に反映したものではない模式図である。

【0021】

［ワーク給除材システム１の構成］
図１は、ワーク給除材システム１の全体構成を示す斜視図である。ワーク給除材システム１は、可搬型ロボット装置２の近傍にワークＷを運搬することが可能な可搬型ワークストッカ３と、可搬型ワークストッカ３に搭載されているワークＷをピックアップして作業装置４まで搬送し、作業装置４の所定位置に給材する可搬型ロボット装置２とから構成されている。

【0022】

ワーク除給材システム１の稼働時において、可搬型ロボット装置２は、床面５に配置された第１囲みフレームマーク６の内側に配設される。同様に、可搬型ワークストッカ３は、床面５に配置された第２囲みフレームマーク７の内側に配設される。なお、可搬型ロボット装置２は、第１囲みフレームマーク６の内側の領域に入っていれば厳密に配置位置を規定しなくてもよい。一方、可搬型ワークストッカにおいても第２囲みフレームマーク７の内側の領域に入っていれば厳密に配置位置を規定しなくてもよい。第１囲みフレームマーク６及び第２囲みフレームマーク７は共に、通称「トラテープ」のような目立つ色彩のテープなどを床面５に貼着することによって容易に配置することが可能である。第１囲みフレームマーク６及び第２囲みフレームマーク７と、可搬型ロボット装置２及び可搬型ワークストッカ３と、の位置関係については、図２を参照して後述する。

【0023】

作業装置４は、例えば、ワークＷを機械加工する工作機械、ワークＷの表面に何らかの処理を施す処理装置、組み立て装置、検査装置などであって特にこれらに限定されない。作業装置４の装置本体８内には上記の作業を行う加工装置などが格納されており、可搬型ロボット装置２に対面する壁面９に第１ターゲットマーク１０が配置されている。壁面９には、操作パネル１１及び表示パネル１２が配置されている。操作パネル１１には、作業装置４の運転に関わる操作を行うためのキーボード、ＯＮ／ＯＦＦスイッチ、稼働状況を知らせるためのランプなどが配設されている。表示パネル１２には、操作パネル１１から入力される各種データや作業装置４の稼働状況などを表す数字や表、グラフなどが表示される。

【0024】

また、作業装置４の可搬型ロボット装置２側の壁面９には、開閉扉１３が設けられている。開閉扉１３は、ワークＷを給材又は除材する際に開放し、ワークＷの加工や処理などの作業をする際には閉鎖する。開閉扉１３には、開閉扉１３の開閉操作をするための取手１４が取り付けられている。作業装置４は、開閉扉１３が解放されているときに加工などの作業を停止し、閉鎖されているときに作業できるように設定されることがある。

【0025】

［可搬型ロボット装置２の構成］
続いて、可搬型ロボット装置２の構成について図１を参照して説明する。可搬型ロボット装置２は、主として下部に車輪２０を有する可搬型台車２１及び可搬型台車２1にベース部２２が固定されるマニピュレータ２３から構成されている。可搬型台車２１には、可搬型ロボット装置２の静止位置を安定して維持するためのアウトリガー２４が取り付けられている。アウトリガー２４の構成及び作用については図３を参照して後述する。可搬型台車２１の上部には、作業者が可搬型ロボット装置２を移送するための取手２５が取り付けられている。このように構成された可搬型ロボット装置２は、アウトリガー２４を閉じた状態で床面５上を自在に移送することが可能であり、アウトリガー２４を転回することによって可搬型ロボット装置２の静止位置及び姿勢を維持することが可能となっている。

【0026】

なお、以降に説明するロボット本体であるマニピュレータ２３は、複数のアームと関節を備える、いわゆる垂直多関節ロボットの１例である。マニピュレータ２３は、マニピュレータ２３全体を垂直軸周りに旋回する第１軸２６、アーム２７を可搬型ロボット装置２の移送方向に対して前後に揺動する第２軸２８、アーム２９を上下に揺動する第３軸３０、アーム２９の先端部に配設される手首３１をアーム２９に対して上下に揺動する第４軸３２、手首３１をアーム２９に対して回転する第５軸３３及び手首３１を第５軸３３に対して直交方向に回転する第６軸３４とから構成される。上記各軸は各アームを所定方向に揺動し又は回転する関節に相当する。但し、ワーク給除材システム１に使用可能なマニピュレータとしては、このような垂直多関節ロボットに限られない。

【0027】

手首３１の先端には、ワークＷを把持する把持部３５が取り付けられている。図１に示す把持部３５は爪状の把手であるが、吸着チャックなどで構成することが可能である。把持部３５は、ワークＷの形態や材質によって把持方式や形状を任意に選択することが可能である。手首３１には、第６軸３４の延長方向に沿って視覚センサ３６が取り付けられている。第１軸２６、第２軸２８、第３軸３０、第４軸３２、第５軸３３及び第６軸３４は、それぞれサーボモータ（図示は省略）を備えている。視覚センサ３６と把持部３５の相対的な位置は、高精度に管理されており、視覚センサ３６の位置から把持部３５の位置を規定することができる。

【0028】

視覚センサ３６は、第１ターゲットマーク１０、第２ターゲットマーク５４及び第３ターゲットマーク５５を画像として高精細に検出できるものである。具体的にはＣＣＤイメージセンサ（ＣＣＤカメラ）やＣＭＯＳイメージセンサ（ＣＭＯＳカメラ）などが挙げられるが、特にこれらには限定されるものではない。マニピュレータ２３の下方側（可搬型台車２１の中）には、マニピュレータ２３の動作及び視覚センサ３６の検出動作などマニピュレータ２３全般の制御を担う制御手段としてのコントローラ３７が配設されている。次に、可搬型ロボット装置２の１囲みフレームマーク６に対する設置位置の考え方について図２を参照して説明する。

【0029】

図２は、可搬型ロボット装置２の第１囲みフレームマーク６に対する設置位置及び可搬型ワークストッカ３の第２囲みフレームマーク７に対する設置位置の考え方を説明する説明図である。まず、可搬型ロボット装置２の設置位置の考え方について説明する。なお、図２は、可搬型ロボット装置２の設置位置を２通りとした例を表し、マニピュレータ２３の図示を省略している。便宜的に一方を可搬型台車２１Ａ、他方を可搬型台車２１Ｂと記載する。可搬型台車２１Ａは、作業装置４の壁面９に対して傾斜し、第１囲みフレームマーク６の内郭線６ａの内側に配置されている。可搬型台車２１Ｂは、作業装置４に対してほぼ平行に配置された例であり、同様に第１囲みフレームマーク６の内郭線６ａの内側に設置されている。

【0030】

図２は、可搬型台車２０を移送し、第１囲みフレームマーク６の内郭線６ａの内側の何処かに設置すれば、視覚センサ３６が第１ターゲットマーク１０を検出することが可能となり、マニピュレータ２３によってワークＷの作業装置４に対する給材動作及び除材動作を行うことが可能であることを表している。このことについては、図４を参照して後述する。

【0031】

可搬型台車２１の平面寸法は、可搬型ロボット装置２を安定して移送することが可能な範囲で小さくすることが好ましい。このようにすることによって、アウトリガー２４を閉じれば狭い通路においても可搬型ロボット装置２を移送することが可能となる。なお、可搬型ロボット装置２を設置し駆動する際には、アウトリガー２４を転回し、床面５に接地させる。

【0032】

図３は、アウトリガー２４の構成及び作用を示す説明図であり、図３（ａ）は平面図、図３（ｂ）はアウトリガー２４を転回した状態を表している。アウトリガー２４は、可搬型台車２１の対向する２壁面に２セットずつ配設されている。

【0033】

アウトリガー２４は、可搬型台車２１から支持軸３９を回転軸として転回可能なアウトリガーアーム４０及びアウトリガーアーム４０の先端から床面５に対し垂直方向の任意高さに調整可能なアウトリガーポスト４１を備えている。図示は省略するが、アウトリガーポスト４１はアウトリガーアーム４０に螺合されており、上端部の掴み部４３を回転することによって床面５との高さ位置関係を調整できる。アウトリガーポスト４１にはハンドルを有する固定ナット４２が螺合され、アウトリガーポスト４１の高さ位置を固定する。或いは、図示は省略するが、アウトリガーアーム４０とアウトリガーポスト４１との螺合部で横方向から固定ねじでアウトリガーポスト４１を固定するようにしてもよい。可搬型ロボット装置２を移送する際には、図１及び図３（ａ）に示すように、壁面側にアウトリガーアーム４０が閉じられている。可搬型ロボット装置２が第１囲みフレームマーク６の内側に移送されたところで、アウトリガー２４を床面５に沿って可搬型台車２１の外側方向の任意位置に転回させる。図３（ａ）は、アウトリガー２４を転回した１状態を二点鎖線で示している。

【0034】

アウトリガー２４は、平面方向の任意位置にアウトリガーアーム４０を転回することができることから、可搬型ロボット装置２を設置する床面５に障害物があっても、その障害物を避けた位置に転回することが可能である。さらに、アウトリガーポスト４１は、任意高さに調整可能であることから、床面５が傾斜していても、或いは、多少の段差があっても可搬型ロボット装置２を床面５に姿勢を安定させて設置することができる。なお、アウトリガー２４は、２セット又は３セット構成とすることが可能である。また、車輪２０にブレーキを設け可搬型ロボット装置２の自重で設置位置及び姿勢が維持可能であればアウトリガー２４の配設を省略することが可能である。なお、可搬型ロボット装置２は厳密に水平に設置しなくてもワークＷの給材及び除材は可能である。

【0035】

［可搬型ワークストッカ３の構成］
続いて、可搬型ワークストッカ３の構成について図１を参照して説明する。可搬型ワークストッカ３は、貯留場所であるストックエリアと可搬型ロボット装置２の間でワークＷの運搬を担う。可搬型ワークストッカ３は、主としてハウジング５０と、ハウジング５０の内部に配設されるワークパレット５１とから構成される。ハウジング５０の下部には車輪５２が取り付けられている。ワークパレット５１は、ハウジング５０内に複数段に配設されており、ハウジング５０からワークパレット５１を１段毎水平方向に引き出したり、押し戻したりするための取手４９が取り付けられている。但し、ワークパレット５１は、１段のみが引き出し可能であり、引き出したワークパレット５１の位置を維持する制動手段（図示は省略）が設けられている。１段のワークパレット５１が引き出されているときには、他の段のワークパレット５１は引き出すことはできない構成となっている。ハウジング５０の上方側には、作業者が可搬型ワークストッカ３を移送するための取手５３が取り付けられている。

【0036】

ハウジング５０の可搬型ロボット装置２に向く面には、第２ターゲットマーク５４が配置されている。可搬型ワークストッカ３は床面５に配置された第２囲みフレームマーク７の内側の領域に設置される。第２囲みフレームマーク７は、第１囲みフレームマーク６と同様に、通称「トラテープ」のような目立つ色彩のテープなどを床面５に貼着することによって容易に配置することが可能である。また、ワークパレット５１のワークＷを載置する面には、第３ターゲットマーク５５が配置されている。第３ターゲットマーク５５の配置については、図６及び図７を参照して後述する。

【0037】

続いて、図２を参照して可搬型ワークストッカ３の第２囲みフレームマーク７に対する設置位置の考え方について説明する。なお、図２は、可搬型ワークストッカ３の設置場所を２通りとした例を表している。便宜的に一方を可搬型ワークストッカ３Ａ、他方を可搬型ワークストッカ３Ｂとする。なお、図２は、可搬型ワークストッカ３のハウジング５０の外形を表している。可搬型ワークストッカ３Ａは第２囲みフレームマーク７に対して傾斜し、第２囲みフレームマーク７の内郭線７ａの内側に配置されている。一方、可搬型ワークストッカ３Ｂも同様に、第２囲みフレームマーク７の内郭線７ａの内側に設置されている。

【0038】

可搬型ワークストッカ３を移送し、第２囲みフレームマーク７の内側、つまり内郭線７ａの内側の領域内に設置すれば、視覚センサ３６が第２ターゲットマーク５４を検出することが可能となり、マニピュレータ２３によってワークＷをワークパレット５１からピックアップすることが可能となる。

【0039】

［基準画像データ、基準姿勢データ及び基準動作位置データ］
まず、マニピュレータ２３の動作プログラムが参照するデータの基準となる基準画像データ、基準姿勢データ及び基準動作位置データの取得について図４、図５、図７を参照して説明する。

【0040】

図４は、視覚センサ３６が第１ターゲットマーク１０を検出する状況を示す斜視図であり、図５は、視覚センサ３６が第２ターゲットマーク５４を検出する状況を示す斜視図であり、図７は、視覚センサ３６が第３ターゲットマーク５５を検出する状況を示す斜視図である。上記した基準となる各データを取得するため、ワーク除給材システム１の調整者は、まず、可搬型ロボット装置２を移送し第１囲みフレームマーク６の内側に設置し、可搬型ワークストッカ３を移送し第２囲みフレームマーク７の内側に設置する。そして、第１ターゲットマーク１０が視覚センサ３６の視野５６内に入る位置までマニュアル操作でマニピュレータ２３を動かす。視覚センサ３６が第１ターゲットマーク１０を検出したところで、第１ターゲットマーク１０の画像データ及びこの画像データを取り込んだ時のマニピュレータ２３の姿勢データ及び動作位置データを、それぞれ「基準姿勢データ」及び「基準動作位置データ」としてコントローラ３７に取り込む。なお、この時に取り込んだ画像データが第１ターゲットマーク１０に対する基準画像データである。

【0041】

次いで、図５に示すように、調整者は第２ターゲットマーク５４が視覚センサ３６の視野５６内に入る位置までマニュアル操作でマニピュレータ２３を動かす。視覚センサ３６が第２ターゲットマーク５４を検出したところで、第２ターゲットマーク５４の画像データ及びこの画像データを取り込んだ時のマニピュレータ２３の姿勢データ及び動作位置データをコントローラ３７に取り込む。なお、この時に取り込んだ画像データが第２ターゲットマーク５４に対する基準画像データであり、姿勢データが基準姿勢データであり、動作位置データが基準動作位置データとなる。

【0042】

次いで、図７に示すように、第３ターゲットマーク５５が視覚センサ３６の視野５６内に入る位置までマニュアル操作でマニピュレータ２３を動かす。視覚センサ３６が第３ターゲットマーク５５を検出したところで、第３ターゲットマーク５５の画像データ及びこの画像データを取り込んだ時のマニピュレータ２３の姿勢データ及び動作位置データをコントローラ３７に取り込む。この時に取り込んだ画像データが第３ターゲットマーク５５に対する基準画像データである。

【0043】

なお、姿勢データとは、視覚センサ３６が第１ターゲットマーク１０、第２ターゲットマーク５４及び第３ターゲットマーク５５を検出したときのマニピュレータ２３の姿勢に対応したデータであり、マニピュレータ２３を構成する各関節及び各アームがどのような相関関係にあるかを示すパラメータである。また、動作位置データとは、マニピュレータ２３（把持部３５）が、ワークＷをピックアップする位置、作業装置４に給材する位置（作業装置４から除材する位置を含む）の各位置に対する把持部３５の動作軌跡、及び、視覚センサ３６が上記各ターゲットマークを検出する位置及び動作軌跡のそれぞれに対応したデータである。このように、各ターゲットマークを取り込んだときの各基準画像データ、基準姿勢データ及び基準動作位置データに基づいて基準となる動作が規定される。動作プログラムがこれらの各基準データを参照しながらマニピュレータ２３を駆動すれば、視覚センサ３６が第１ターゲットマーク１０、第２ターゲットマーク５４及び第３ターゲットマーク５５を検出可能な位置まで移動させることが可能となる。

【0044】

［マニピュレータ２３の動作補正］
可搬型ロボット装置２を第１囲みフレームワーク６の内側に配置し、可搬型ワークストッカ３を第２囲みフレームワーク７の内側に配置すれば、視覚センサ３６が第１ターゲットマーク１０、第２ターゲットマーク５４及び第３ターゲットマーク５５を検出することによって、それらの画像データから姿勢データ及び動作位置データを補正し、マニピュレータ２３を動作することが可能となる。そのことについて図４、図５及び図７を参照して説明する。

【0045】

第１囲みフレームマーク６の内側に上記基準画像データ取得位置とは異なる位置に可搬型ロボット装置２を設置したとして説明する。まず、図４に示すように、動作プログラムを実行することによってマニピュレータ２３を駆動し、第１ターゲットマーク１０を検出可能な位置まで視覚センサ３６を移動させる。そのときの視覚センサ３６と第１ターゲットマーク１０との相対的な位置関係は、基準画像データを取り込んだときとは異なる。視覚センサ３６が第１ターゲットマーク１０を検出すると、コントロータ３７はこれに基づき第１ターゲットマーク１０の画像データを取り込み、当該画像データと基準画像データとを比較し、可搬型ロボット装置２と作業装置４との相対的な位置ずれ量を画像処理によって算出する。そして、この位置ずれ量に基づき予め設定されている基準姿勢データ及び前記基準動作位置データにオフセット（補正）をかけて動作プログラムが参照する姿勢データ及び動作位置データ（データ群Ａ）とする。なお、第１ターゲットマーク１０の画像データを取り込むことによって、作業装置４と可搬型ロボット装置２との相対的な位置が規定されることから、可搬型ロボット装置２に対する加工ステージ５７の位置が規定される。なお、位置ずれ量には、距離及び方向が含まれる。

【0046】

続いて、図５に示すように、動作プログラムを実行することによってマニピュレータ２３を駆動し、視覚センサ３６が第２ターゲットマーク５４を検出することが可能な位置まで移動させる。このときの視覚センサ３６と第２ターゲットマーク５４との相対的な位置関係は、基準画像データを取り込んだときとは異なる。視覚センサ３６が、第２ターゲットマーク５４を検出すると、コントローラ３７は第２ターゲットマーク５４の画像データを取り込み、当該画像データと基準画像データとを比較し、可搬型ロボット装置２と可搬型ワークストッカ３との相対的な位置ずれ量を画像処理によって算出する。そして、この位置ずれ量に基づき予め設定されている基準姿勢データ及び前記基準動作位置データにオフセット（補正）をかけて、これを動作プログラムが参照する姿勢データ及び動作位置データとする（データ群Ｂ）。次に、第３ターゲットマーク５５を検出する。

【0047】

視覚センサ３６が第３ターゲットマーク５５を検出する動作の前に、マニピュレータ２３を駆動し把持部３５で取手４９を把持し、視覚センサ３６が第３ターゲットマーク５５を検出することが可能な位置までワークパレット５１をハウジング５０から引き出す。

【0048】

図６は、マニピュレータ２３がワークパレット５１をハウジング５０から引き出す状況を示す斜視図である。可搬型ワークストッカ３は、第２囲みフレームマーク７の内側に配設されており、可搬型ロボット装置２との相対的な位置が規定された関係にある。ワークパレット５１のワーク載置面５８には、第３ターゲットマーク５５が配置されている。第３ターゲットマークは、複数段に配置されたワークパレット５１のそれぞれに配置されている。ハウジング５０と取手４９との相対的な位置関係が分かっていることから、取手４９と可搬型ロボット装置２との相対的な位置関係も逆算して規定することができる。従って、動作プログラムがこれらを加味した姿勢データ及び動作位置データを参照して実行することにより、マニピュレータ２３を駆動すれば、ワークパレット５１を引き出したり、押し戻したりすることが可能となる。

【0049】

図７に示すように、ワークパレット５１を引き出した後に、動作プログラムを実行することによってマニピュレータ２３を駆動し、視覚センサ３６が第３ターゲットマーク５５を検出することが可能な位置まで移動させる。このときの視覚センサ３６と第３ターゲットマーク５５との相対的な位置は、基準画像データを取り込んだときとは異なる。視覚センサ３６が第３ターゲットマーク５５を検出すると、コントローラ３７はこれに基づき、第３ターゲットマーク５５の画像データを取り込み、当該画像データと基準画像データとを比較し、可搬型ロボット装置２とワークパレット５１との相対的な位置ずれ量を画像処理によって算出する。そして、この位置ずれ量に基づき予め設定されている基準姿勢データ及び前記基準動作位置データにオフセットをかけて、これを動作プログラムが参照する姿勢データ及び動作データとする（データ群Ｃ）。

【0050】

なお、ワークＷは、ワーク載置面５８の所定位置に載置されている。従って、可搬型ロボット装置２とワークパレット５１との相対的な位置が分かっていれば、可搬型ロボット装置２に対する各ワークＷの位置を規定することができる。従って、動作プログラムがこれらの加味した姿勢データ及び動作位置データを参照して実行することにより、プログラムされた順番でワークＷをピックアップすることができる。また、図に示す例においては、ワークストッカ５１は、ハウジング５０内の複数段に配設されているが、各段において、第３ターゲットマーク５５を検出すること、基準画像データとのずれ量を算出し、オフセットをかけることの動作を繰り返すことによって、ワークパレット１段毎にワークＷをピックアップすることが可能となる。

【0051】

上記データ群Ａ、データ群Ｂ及びデータ群Ｃをコントローラ３７で合成し、ワークＷを可搬型ワークストッカ３からピックアップし、作業装置４の加工ステージ５７へ給材し、加工後のワークＷを作業装置４から除材するという一連の動作プログラムを実行することによって、マニピュレータ２３を駆動する。

【0052】

図８は、マニピュレータ２３がワークＷをピックアップする状況を示す斜視図である。マニピュレータ２３は、基準姿勢データ及び基準動作位置データにオフセットをかけた姿勢データ及び動作位置データに従い所定位置に載置されているワークＷを把持部３５によってピックアップする。把持部３５を有する手首３１は、ワークＷの配置位置及び姿勢に対応して回転しワークＷをピックアップする。なお、ワークパレット５１は、ハウジング５０から引き出した際に、ワークパレット５１の自重及びワークＷの重量によって傾斜することがある。ワークパレット５１が傾斜している場合、つまり、ワークＷが傾斜している場合においてもマニピュレータ２３は、ワークＷをピックアップすることが可能である。このことについて、図９を参照して説明する。

【0053】

図９は、マニピュレータ２３がワークＷをピックアップする状況を示す部分正面図である。図９（ａ）は、ワークパレット５１がハウジング５０から水平に引き出された状況を示し、図９（ｂ）は、引き出されたワークパレット５１が水平面に対して角度θ分傾斜している状況を表している。ワークパレット５１が水平に引き出された状況においては、手首３１を鉛直方向に向け、把持部３５を下方に移動してワークＷを把持し、上方に移動してワークＷをピックアップする。

【0054】

引き出されたワークパレット５１が水平面に対して角度θだけ傾斜している状況においては、視覚センサ３６が第３ターゲットマーク５５を検出して取得した画像データと基準画像データとを比較し、画像処理によって傾斜角度θを算出する。そこで、手首３１を鉛直軸に対して傾斜角度θ分傾けることによって、ワーク載置面５８に対して垂直方向に手首３１を移動すれば、ワークＷを確実にピックアップすることが可能となる。すなわち、ワークパレット５１をハウジング５０から引き出した状態で、第３ターゲットマーク５５の画像データを取得すれば、ワークＷを確実にピックアップすることが可能となる。

【0055】

なお、ワークパレット５１は、ハウジング５０から引き出された際、図９（ｂ）に示したように、ワークパレット５１の長さ方向に傾斜することも、幅方向に傾斜することもある。このように様々な方向にワークパレット５１が傾斜する場合において、第３ターゲットマーク５５を検出し、その傾斜角度及び傾き方向を補正することによって、どのような傾斜があっても、ワークＷをワークパレット５１のワーク載置面５８に対し垂直方向に手首３１を向けて移動することによってワークＷピックアップすることが可能となる。続いて、ワーク給除材システム１を使用するワークＷの給材及び除材方法について図１０を参照して説明する。

【0056】

［ワークＷの給材及び除材方法］
図１０は、ワークＷの給材及び除材方法の主要工程を示す工程フロー図である。まず、可搬型ワークストッカ３を第２囲みフレームマーク７の内側に移送し（ステップＳ１）、可搬型ロボット装置２を第１囲みフレームマーク６の内側に移送する（ステップＳ２）。なお、可搬型ワークストッカ３及び可搬型ロボット装置２の移送順番は、どちらを先にしてもよい。

【0057】

可搬型ロボット装置２を第１囲みフレームマーク６の内側に移送したところで、アウトリガー２４を転回し（ステップＳ３）、可搬型ロボット装置２の位置及び姿勢を固定する。次いで、マニピュレータ２３を起動し、視覚センサ３６で第１ターゲットマーク１０を検出し（ステップＳ４）、第１ターゲットマーク１０の画像データと基準画像データとを比較して作業装置４と可搬型ロボット装置２との相対的な位置ずれ量を算出する（ステップＳ５）。この相対的な位置ずれ量に基づきマニピュレータ２３の姿勢データ及び動作位置データを補正する（ステップＳ６）。ここで補正するとは、予め設定されている基準姿勢データ及び基準動作位置データにオフセットをかけて、これを動作プログラムが参照する姿勢データ及び動作位置データとすることである。

【0058】

続いて、マニピュレータ２３を駆動し、把持部３５によって取手１４を掴み作業装置４の開閉扉１３を開ける（ステップＳ７）。この動作は、ワークＷの給材を可能にするための作業であり、動作プログラムによって実行される。なお、開閉扉１３の開閉は作業者が行うようにしてもよい。開閉扉１３を開けた後、さらに、マニピュレータ２３を駆動し、視覚センサ３６で第２ターゲットマーク５４を検出し（ステップＳ８）、第２ターゲットマーク５４の画像データと基準画像データとを比較して可搬型ワークストッカ３と可搬型ロボット装置２との相対的な位置ずれ量を算出する（ステップＳ９）。この相対的な位置ずれ量に基づき可搬型ワークストッカ３に対するマニピュレータ２３の姿勢データ及び動作位置データを補正する（ステップＳ１０）。ここで補正するとは、予め設定されている基準姿勢データ及び基準動作位置データにオフセットをかけて、これを動作プログラムが参照する姿勢データ及び動作位置データとすることである。

【0059】

次いで、マニピュレータ２３によって指定のワークパレット５１（給材対象のワークＷが載置されているワークパレット５１）を引き出す（ステップＳ１１）。さらにマニピュレータ２３を駆動し、視覚センサ３６で第３ターゲットマーク５５を検出し（ステップＳ１２）、第３ターゲットマーク５５の画像データと基準画像データと比較してワークパレット５１とマニピュレータ２３との相対的な位置ずれ量を算出する（ステップＳ１３）。この相対的な位置ずれ量に基づきワークパレット５１に対するマニピュレータ２３の動作位置を補正する（ステップＳ１４）。ここで補正するとは、予め設定されている基準姿勢データ及び基準動作位置データにオフセットをかけて、これを動作プログラムが参照する姿勢データ及び動作位置データとすることである。続いて、指定のワークＷ（給材対象のワークＷ）をマニピュレータ２３（把持部３５）でピックアップし（ステップＳ１５）、ワークＷを加工ステージ５７に移載し（ステップＳ１６）、開閉扉１３を閉める（ステップＳ１７）。

【0060】

開閉扉１３が閉められたことを認識した作業装置４は、ワークＷの加工作業（又は処理作業など）を開始する。ワークＷの加工が終了したところで、マニピュレータ２３を駆動して開閉扉１３を開け（ステップＳ１９）、加工ステージ５７からワークＷをピックアップし（ステップＳ２０）、ワークパレット５１の所定位置、例えば、除材対象のワークＷをピックアップした元の位置に除材する（ステップＳ２１）。ワークパレット５１上に複数のワークＷが載置されている場合には、所定数のワークＷのピックアップが終了するまでステップＳ１５～ステップＳ２１の工程を繰り返す。なお、ワークＷを除材する位置は、ワークストッカ３内の所定位置ではなく、他の除材パレットや他の除材用ワークストッカなどでもよい。

【0061】

ピックアップ及び除材が所定数に達したところで、マニピュレータ２３をさらに駆動してワークパレット５１をハウジング５０内に押し込む（ステップＳ２２）。ワークパレット５１が複数段ある場合には、ステップＳ１１からステップＳ２２の工程を繰り返し、可搬型ワークストッカ３に搭載されているワークＷの給材又は除材が終了したところで、開閉扉１３を閉める（ステップＳ２３）。さらにワークＷの補給が必要な場合には、可搬型ワークストッカ３を交換する（ステップＳ２４）。すなわち、ワークＷが搭載された可搬型ワークストッカ３をストックエリアから第２囲みフレームマーク７の内側に移送し、ステップＳ８～ステップＳ２２までの工程を繰り返す。

【0062】

なお、以上説明したステップＳ４からステップ２３までの工程は、動作プログラムによって連続的、かつ、自動的に人手を介さずに実行される。

【0063】

なお、図示は省略するが、可搬型ロボット装置２は、作業装置４との間で相互の状況情報を交換する情報手段を備えている。情報手段としては、例えば、無線通信、有線通信などの通信手段を通じた情報交換手段、ネットワークを通じた情報交換手段、作業装置が備える表示パネル、ランプ、操作パネル及びスイッチ類などを視覚センサ３６で読み取り判断する画像認識手段などが含まれる。例えば、作業装置４が、通信手段を備えている場合には、作業装置４にワークＷを給材したときに、通信手段を介して作業装置４に「給材終了信号」を送信し、「給材終了信号」を受信した作業装置４は作業を開始する。或いは、視覚センサ３６によって作業装置４の表示パネル１２に表示される「給材終了表示」を検出することや、給材終了時ランプの点灯などを検出すること、作業装置に備えられるＯＮ／ＯＦＦスイッチをマニピュレータ２３によって操作し、作業装置４の起動操作又は停止操作をすることによって情報手段を構成することが可能である。また、作業装置４へのワークＷの給材が終了したこと、又は所定の加工や処理などの作業が終了したとことを通信手段を介して作業装置４から可搬型ロボット装置２に送信し、可搬型ロボット装置２は、マニピュレータ２３を駆動して開閉扉１３を開けたり、閉めたりする情報手段を構成することも可能である。なお、作業装置４がブザーなどを備えている場合には、可搬型ロボット装置２によってブザー音を検出して上記各操作をマニピュレータ２３に実行させるといったことで情報手段を構成することも可能である。

【0064】

以上説明したワーク除給材システム１は、可搬型ワークストッカ３と作業装置４との間で可搬型ロボット装置２によってワークＷの給材及び除材を行うワーク給除材システムである。可搬型ロボット装置２は、可搬型台車２１に搭載されるマニピュレータ２３、マニピュレータ２３に取り付けられた視覚センサ３６及びマニピュレータ２３と視覚センサ３６とを制御する制御手段としてのコントローラ３７を備えている。

【0065】

可搬型ロボット装置２は、床面５に設けられた第１囲みフレームマーク６の内側の何処かに配置した状態で、視覚センサ３６が検出した作業装置４に配置されている第１ターゲットマーク１０の画像データと、コントローラ３７が記憶している第１ターゲットマーク１０の基準画像データとを比較し、作業装置４と可搬型ロボット装置２との相対的な位置ずれ量を算出し、当該位置ずれ量に基づき予め設定されているマニピュレータ２３の基準姿勢データ及び基準動作位置データにオフセットをかけて、これを動作プログラムが参照する姿勢データ及び動作位置データとする。

【0066】

また、床面５に設けられた第２囲みフレームマーク７の内側の何処かに可搬型ワークストッカ３を配置した状態で、視覚センサ３６が検出したワークストッカ３に配置された第２ターゲットマーク５５の画像データと、コントローラ３７が記憶している第２ターゲットマーク５４の基準画像データとを比較し、可搬型ワークストッカ３と可搬型ロボット装置２との相対的な位置ずれ量を算出し、マニピュレータ２３の基準姿勢データ及び基準動作位置データにオフセットをかけて、これを動作プログラムが参照する姿勢データ及び動作位置データとする。

【0067】

さらに、視覚センサ３６が検出した可搬型ワークストッカ３内に収容されたワークパレット５１に配置されている第３ターゲットマーク５５の画像データと、コントローラ３７が記憶している第３ターゲットマーク５５の基準画像データとを比較し、ワークパレット５１と可搬型ロボット装置２との相対的な位置ずれ量を算出し、当該位置ずれ量に基づき予め設定されているマニピュレータ２３の基準姿勢データ及び基準動作位置データにオフセットをかけて、これを動作プログラムが参照する姿勢データ及び動作位置データとする。

【0068】

マニピュレータ２３は、マニピュレータ２３の姿勢データ及び動作位置データに基づき可搬型ワークストッカ３からワークＷをピックアップし、作業装置４へ給材し又は作業装置４から除材する。

【0069】

ワーク除給材システム１は、可搬型ロボット装置２を第１囲みフレームマーク６の内側に配置した状態で動作プログラムを実行することによってマニピュレータ２３を駆動し、視覚センサ３６で作業装置４に配置された第１ターゲットマーク１０の画像データを取り込み、当該画像データと基準画像データとを比較することによって位置ずれ量を算出する。そして、当該位置ずれ量に基づき予め設定されている基準姿勢データ及び基準動作位置データにオフセットをかけて、これを動作プログラムが参照する姿勢データ及び動作位置データとしてマニピュレータ２３を駆動する。

【0070】

また、可搬型ワークストッカ３を第２囲みフレームマーク７の内側に配置した状態で動作プログラムを実行することによってマニピュレータ２３を駆動し、視覚センサ３６で可搬型ワークストッカ３に配置された第２ターゲットマーク５４の画像データを取り込み、当該画像データと基準画像データとを比較することによって位置ずれ量を算出する。そして、当該位置ずれ量に基づき予め設定されている前記基準姿勢データ及び前記基準動作位置データにオフセットをかけて、これを動作プログラムが参照する姿勢データ及び動作位置データとしてマニピュレータ２３を駆動する。

【0071】

さらに、ワークパレット５１をハウジング５０から引き出した状態で、動作プログラムを実行することによってマニピュレータ２３を駆動し、視覚センサ３６でワークパレット５１に配置された第３ターゲットマーク５５の画像データを取り込み、基準画像データと比較することによって位置ずれ量を算出する。そして、当該位置ずれ量に基づき予め設定されている基準姿勢データ及び基準動作位置データにオフセットをかけて、これを動作プログラムが参照する姿勢データ及び動作位置データとしてマニピュレータ２３を駆動する。

【0072】

以上説明したーク給除材システム１によれば、既存の作業装置４を改造することなく、可搬型ロボット装置２と可搬型ワークストッカ３との相対的な位置、及び、作業装置４と可搬型ロボット装置２との相対的な位置を厳密に規定しなくても、作業装置４に対してワークＷの給材及び作業装置４からワークＷを除材することが可能となる。

【0073】

なお、本実施の形態にて説明する第１ターゲットマーク１０、第２ターゲットマーク５４及び第３ターゲットマーク５５は、共通のものを採用することが可能であり、例えば、円、多角形若しくは両者の組み合わせ、又は、交差する複数の直線若しくは円及び多角形と直線との組み合わせを線描したシールなどを使用することが可能である。或いは、駒状の立体物であってもよい。作業装置４、可搬型ワークストッカ３及びワークパレット５１の視覚センサ３６が検出することが可能な位置であれば、任意の位置に配置することが可能である。

【0074】

また、ワーク除給材システム１において、可搬型ロボット装置２を第１囲みフレームマーク６の内側に配置し、可搬型ワークストッカ３を第２囲みフレームマーク７の内側に配置し、マニピュレータ２３の初期設定において、作業装置４に係る基準画像データ及び基準動作位置データは、マニュアル動作によってマニピュレータ２３を駆動し、視覚センサ３６が第１ターゲットマーク１０を検出可能な状態となった際に取り込んだ第１ターゲットマーク１０の画像データ及びその状態におけるマニピュレータ２３の動作位置データである。

【0075】

また、可搬型ワークストッカ３に係る基準画像データ及び基準動作位置データは、マニュアル動作によってマニピュレータ２３を駆動し、視覚センサ３６が第２ターゲットマーク５４を検出可能な状態となった際に取り込んだ第２ターゲットマーク５４の画像データ及びその状態におけるマニピュレータ２３の動作位置データである。

【0076】

また、ワークパレット５１に係る基準画像データ及び基準動作位置データは、マニュアル動作によってマニピュレータ２３を駆動し、視覚センサ３６が第３ターゲットマーク５５を検出可能な状態となった際に取り込んだ第３ターゲットマーク５５の画像データ及びその状態におけるマニピュレータ２３の動作位置データである。

【0077】

以上説明したように、マニピュレータ２３の初期設定時において、可搬型ロボット装置２を第１囲みフレークマーク６の内側の領域に配置し、可搬型ワークストッカ３を第２囲みフレームマーク７の内側の領域に配置した状態で、マニピュレータ２３をマニュアルで動作し、第１ターゲットマーク１０、第２ターゲットマーク５４及び第３ターゲットマーク５５の画像データを取り込む。この各画像データを基準画像データとし、各基準画像データを取り込む時のマニピュレータ２３の姿勢データを基準姿勢データとし、動作位置データを基準動作位置データとする。この基準姿勢データ及び基準動作位置データによってマニピュレータ２３の姿勢データ及び動作位置データが規定される。

【0078】

これらの各基準画像データと、実際に稼働する際に取り込んだ各画像データとを比較することによって、作業装置４と可搬型ロボット装置２、及び、可搬型ワークストッカ３と可搬型ロボット装置との相対的な位置ずれ量を算出し、この位置ずれ量から実際の画像データを取り込むときの動作位置データにオフセット（データ補正）をかけて、これを動作プログラムが参照する姿勢データ及び動作位置データとする。このことによって、可搬型ワークストッカ３及びワークパレット５１に対してマニピュレータ２３を駆動することが可能となる。

【0079】

また、可搬型ワークストッカ３は、ハウジング５０とハウジング５０の内部に配置されたワークパレット５１とを有し、ワークパレット５１のワーク載置面５８には、所定の位置にワークＷが載置され、第３ターゲットマーク５５は、ワーク載置面５８上の視覚センサ３６が検出することが可能な位置に配置される。

【0080】

ワークパレット５１は複数段に配置され、１段毎に第３ターゲットマーク５５が配置される。ワークパレット５１毎に配置される第３ターゲットマークの位置及び傾きは同じとは限らない。そこで、ワークパレット５１毎に第３ターゲットマークを視覚センサ３６で検出し画像データを取得して基準画像データと比較し、ワークパレット５１毎に、ワークパレット５１と可搬型ロボット装置２との相対的な位置ずれ量を算出してマニピュレータ２３の動作位置データを補正する。このようにすることによって、複数段に配設されるワークパレット５１の全てにおいて、ワークＷのピックアップを確実に行うことが可能となる。

【0081】

マニピュレータ２３は、複数段に配置されるワークパレット５１を１段毎にハウジング５０から水平方向に引き出したり、押し戻したりすることが可能である。そして、第３ターゲットマーク５５は、ワークパレット５１をハウジング５０から引き出した状態で視覚センサ３６が検出することが可能な位置に配置される。

【0082】

マニピュレータ２３は、ハウジング５０からワークパレット５１を引き出してワークＷをピックアップする。その際、視覚センサ３６はワークＷをピックアップする対象のワークパレット５１に配置されている第３ターゲットマーク５５を検出し、検出した画像データからワークパレット５１の平面方向及び高さ方向の位置及び傾き状況を認識し、複数の段毎にマニピュレータ２３の姿勢データ及び動作位置データを補正してからワークＷをピックアップすることが可能となる。このような構成にすることによって、ワークトレイＷに倣って傾くワークＷを確実にピックアップすることが可能となる。

【0083】

また、可搬型ロボット装置２は、作業装置２の状況情報を認識する情報手段をさらに備え、制御手段であるコントローラ３７は、状況情報に基づき作業装置４及び可搬型ワークストッカ３に対するマニピュレータ２３の動作を制御する。情報手段としては、例えば、無線通信、有線通信などの通信手段を通じた情報交換手段、ネットワークを通じた情報交換手段、作業装置４が備える表示パネル１２、ランプ、操作パネル１１及びスイッチ類などを視覚センサ３６で読み取り判断する画像認識手段などが含まれる。

【0084】

このように可搬型ロボット装置２が情報手段を備えることによって、作業装置４と可搬型ロボット装置２との間で、ワークＷの給材状況、加工状況などの情報を交換し、マニピュレータ２３によって、開閉扉１３の開閉操作、作業装置４の起動操作及び停止操作を人手を介さずに行うことが可能となる。

【0085】

また、可搬型ロボット装置２は、下部に車輪２０を有する可搬型台車２１と、可搬型台車２１に搭載されるマニピュレータ２３と、マニピュレータ２３に取り付けられる視覚センサ３６と、マニピュレータ２３及び視覚センサ３６を制御する制御手段であるコントローラ３７とを備えている。視覚センサ３６が、第１ターゲットマーク１０、第２ターゲットマーク５４及び第３ターゲットマーク５５を検出して取り込んだターゲットマークに対応する各画像データと、各基準画像データとを比較し、可搬型ロボット装置２と、作業装置４及び可搬型ワークストッカ３との相対的な位置ずれ量を算出し、各位置ずれ量に基づき予め設定されている基準姿勢データ及び基準動作位置データを補正しマニピュレータ２３を駆動する。

【0086】

可搬型ロボット装置２を、第１囲みフレームマーク６の内側の任意位置に配置し、可搬型ワークストッカ３を第２囲みフレームマーク７の内側の任意位置に配置した状態で、第１ターゲットマーク１０、第２ターゲットマーク５４及び第３ターゲットマーク５５を視覚センサ３６で検出し、取得した画像データと基準画像データとを比較し、作業装置４と可搬型ロボット装置２、可搬型ワークストッカ５１及びワークパレット５１と可搬型ロボット装置２との各相対的な位置ずれ量を算出する。そして、各相対的な位置ずれ量を補正してマニピュレータ２３を制御する。このように構成することによって、可搬型ロボット装置２を第１囲みフレームマーク６の内側に移送し、可搬型ワークストッカ３が第２囲みフレームマーク７の内側に配置されていれば、既存の作業装置４を改造せずに、作業装置４又は可搬型ワークストッカ３との相対的な位置を厳密に規定しなくても、可搬型ストッカ３から作業装置４にワークＷの給材すること及び作業装置４から可搬型ワークストッカ３に除材することが可能となる。

【0087】

また、可搬型台車２１は、静止した位置において可搬型台車２１の位置及び姿勢を固定するアウトリガー２４を備え、アウトリガー２４は、可搬型台車２１から床面５に沿う複数方向の任意位置に転回可能なアウトリガーアーム４０及びアウトリガーアーム４０の先端部に螺合し、床面５に当接する又は床面５から離間する高さ位置に調整可能な高さに伸縮可能なアウトリガーポスト４１を備えている。

【0088】

アウトリガー２４を備えることによって、可搬型台車２１を小型化しても稼働時の位置及び姿勢を安定して設置することが可能となる。アウトリガー２４を閉じれば狭いスペースにおいても可搬型ロボット装置２を容易に移送することが可能となる。また、アウトリガー２４は、平面方向の任意位置にアウトリガーアーム４０を転回することができることから、可搬型ロボット装置２を設置する床面５に障害物があっても、その障害物を避けた位置に設置することが可能である。さらに、アウトリガーポスト４１は、任高さに伸縮可能であることから、床面５が傾斜していても可搬型ロボット装置２を安定した姿勢で設置することが可能となる。

【0089】

また、可搬型ワークストッカ３は、下部に車輪５２を有するハウジング５０の内部にワークＷが載置されるワークパレット５１が複数段に配置されている。ワークパレット５１は、１段毎にハウジング５０から水平方向に引き出したり、押し戻したりすることが可能な構成である。ハウジング５０には第２ターゲットマーク５４が設けられ、ワークパレット５１のワーク載置面５８には第３ターゲットマーク５５が設けられている。可搬型ワークストッカ３を第２囲みフレームマーク７の内側に配置したときに、第２ターゲットマーク５４及び第３ターゲットマーク５５は、第１囲みフレームマーク６の内側に設置された可搬型ロボット装置２の視覚センサ３６が検出することが可能な位置に配置される。

【0090】

このような構成にすることによって、可搬型ワークストッカ３を第２囲みフレームマーク７の内側の任意位置に設置すれば、ワークパレット５１の位置及び傾斜を含む姿勢を検出することが可能となる。そのことによって、可搬型ロボット装置２は、ワークパレット５１をハウジング５０から引き出したり、押し戻したりすることが可能となり、人手を介さずにワークＷの給材及び除材を所定数量に達するまで継続することが可能となる。以上のことから、可搬型ワークストッカ３を可搬型ロボット装置２に対して相対的な位置を厳密に規定しなくてもワークＷのピックアップ及び除材を行うことが可能となる。なお、ワークパレット５１を１段のみをワーク載置面とすることが可能である。また、ハウジング５０の天板をワーク載置面とすることも可能である。

【符号の説明】

【0091】

１…ワーク給除材システム、２…可搬型ロボット装置、３…可搬型ワークストッカ、４…作業装置、５…床面、６…第１囲みフレームマーク、１０…第１ターゲットマーク、１２…表示パネル、１３…開閉扉、２０，５２…車輪、２１…可搬型台車、２３…マニピュレータ、２４…アウトリガー、２６…第1軸、２７，２９…アーム、２８…第２軸、３０…第3軸、３１…手首、３２…第4軸、３３…第５軸、３４…第６軸、３５…把持部、３６…視覚センサ、３７…コントローラ（制御手段）、４０…アウトリガーアーム、４１…アウトリガーポスト、５０…ハウジング、５１…ワークパレット、５４…第２ターゲットマーク、５５…第３ターゲットマーク、５７…加工ステージ、５８…ワーク載置面、Ｗ…ワーク、θ…傾斜角度

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】