特許 7436659 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】2024-02-13

(45)【発行日】2024-02-21

(54)【発明の名称】ロボットシステム

(51)【国際特許分類】

   B25J 13/00 20060101AFI20240214BHJP

   B25J 19/06 20060101ALI20240214BHJP

【ＦＩ】

B25J13/00 Z

B25J19/06

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2022526954

(86)(22)【出願日】2021-05-20

(86)【国際出願番号】 JP2021019191

(87)【国際公開番号】W WO2021241397

(87)【国際公開日】2021-12-02

【審査請求日】2022-12-19

(31)【優先権主張番号】P 2020090261

(32)【優先日】2020-05-25

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】390008235

【氏名又は名称】ファナック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100118913

【弁理士】

【氏名又は名称】上田 邦生

(74)【代理人】

【識別番号】100142789

【弁理士】

【氏名又は名称】柳 順一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100201466

【弁理士】

【氏名又は名称】竹内 邦彦

(72)【発明者】

【氏名】寺阪 潤也

(72)【発明者】

【氏名】本橋 応朗

【審査官】岩▲崎▼ 優

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－０１３２１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１１７１４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－１８７８２６（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】

複数のロボットと、
各該ロボットをそれぞれ制御する制御装置と、
前記ロボットの手首先端に取り付けられ、ワークを着脱可能に把持するハンドと、
各前記ロボットの前記ハンドにより前記ワークが把持されていることをそれぞれ検出するセンサとを備え、
各前記制御装置は、相互に接続されて信号をやり取りすることにより、協調指令を含む動作指令に応じて、各前記ロボットを協調して動作させ、前記センサにより前記ワークが把持されていることがそれぞれ検出されている状態では、前記動作指令が前記協調指令を含む場合は該動作指令による各前記ロボットの作動を実行させる一方、前記動作指令が前記協調指令を含まない場合は該動作指令による各前記ロボットの作動を禁止するロボットシステム。

【請求項2】

各前記制御装置は、前記センサにより前記ワークが把持されていることがそれぞれ検出され、かつ、協調指令を含む動作指令がなされた場合に、一方の前記ロボットの前記ハンドに固定された一方の座標軸に対する他方の前記ロボットの前記ハンドに固定された他方の座標軸の相対的な位置および姿勢を逐次監視し、２つの前記座標軸の相対的な位置および姿勢が所定の閾値以上に変化したときに、各前記ロボットの作動を禁止する請求項１に記載のロボットシステム。

【請求項3】

前記制御装置が各前記ロボットの作動を禁止したときに、その旨を報知する報知装置を備える請求項１または請求項２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】

本開示は、ロボットシステムに関するものである。

【背景技術】

【0002】

２台のロボットを用いて同一の物品を移載する移載方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
この移載方法は、物品情報および移載先情報を入力し、移送経路を設定し、互いの間の距離を所定範囲内に保ち、かつ、各ロボットの動作距離から計算した動作速度をダウンロードして、同期をとって動作開始させ同時に目標点に到達させている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特許第２５５４９６８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、２台のロボットによって同一の物品を移送しようとする場面において、実際に２台のロボットが同期して動作する状態になっているか否かについては、ロボットを手動操作あるいは教示操作する作業者の確認作業のみに委ねられている。このため、作業者の確認ミスあるいは設定ミスがあった場合には、２台のロボットが同期せずに動作して、物品あるいは物品を把持するハンド、ロボット自体の破損、物品の落下等に繋がる可能性がある。

【0005】

したがって、作業者の確認ミスあるいは設定ミスがあった場合でも、物品、ハンドおよびロボット自体の破損、物品の落下等の発生を防止することができるロボットシステムが望まれている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の一態様は、複数のロボットと、各該ロボットをそれぞれ制御する制御装置と、前記ロボットの手首先端に取り付けられ、ワークを着脱可能に把持するハンドと、各前記ロボットの前記ハンドにより前記ワークが把持されていることをそれぞれ検出するセンサとを備え、各前記制御装置は、相互に接続されて信号をやり取りすることにより、協調指令を含む動作指令に応じて、各前記ロボットを協調して動作させ、前記センサにより前記ワークが把持されていることがそれぞれ検出されている状態では、前記動作指令が前記協調指令を含む場合は該動作指令による各前記ロボットの作動を実行させる一方、前記動作指令が前記協調指令を含まない場合は該動作指令による各前記ロボットの作動を禁止するロボットシステムである。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】本開示の一実施形態に係るロボットシステムを示す斜視図である。

【図2】図１のロボットシステムを示すブロック図である。

【図3】協調指令による動作であって、一方のロボットに把持されたワーク上の２点間を他方のロボットが直線移動する場合を説明する模式図である。

【図4】図３において一方のロボットがワークを移動させた場合の他方のロボットの動作を説明する模式図である。

【図5】図１のロボットシステムにおける協調指令による動作を説明する模式図である。

【図6】図５において一方のロボットがワークを移動させた場合の他方のロボットの動作を説明する模式図である。

【図7】図１のロボットシステムによるロボットの制御を説明するフローチャートである。

【図8】図１のロボットシステムによるロボットの制御の変形例を説明するフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0008】

本開示の一実施形態に係るロボットシステム１について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係るロボットシステム１は、図１および図２に示されるように、２台の６軸多関節型のロボット１０，２０と、各ロボット１０，２０を独立して制御可能な制御装置３０，４０とを備えている。各ロボット１０，２０には、手首先端１１，２１に、ワークＷを着脱可能に把持するハンド１２，２２が備えられている。また、ハンド１２，２２には、該ハンド１２，２２によりワークＷが把持されたことを検出するセンサ１３，２３が設けられている。

【0009】

ハンド１２，２２の方式は任意でよい。例えば、２以上の指によってワークＷを把持する方式でもよいし、磁力あるいは圧力によってワークＷを吸着することにより把持する方式でもよい。ハンド１２，２２の方式はロボット１０，２０毎に異なっていてもよいし同じでもよい。

【0010】

センサ１３，２３の方式も任意でよい。例えば、ハンド１２，２２によりワークＷが把持されたときにワークＷを検出する近接センサでもよいし、ハンド１２，２２に備えられたアクチュエータの動力変化によりワークＷが把持されたことを検出してもよい。センサ１３，２３の方式もロボット１０，２０毎に異なっていてもよいし同じでもよい。

【0011】

２つのロボット１０，２０をそれぞれ制御する２つの制御装置３０，４０は、相互に接続されて信号をやり取りする。一方の制御装置（先導側）３０に接続された教示操作盤において、あるいは先導側の制御装置３０において実行する動作プログラムにおいて、協調指令を含む動作指令がなされると、２つの制御装置３０，４０は、２つのロボット１０，２０を協調して動作させる。

【0012】

すなわち、動作指令に協調指令が含まれる場合には、追従側の制御装置４０は、先導側の制御装置３０が制御する先導側のロボット１０のハンド１２に固定された座標軸ｘｙｚを基準として追従側のロボット２０を制御する。
例えば、図３に示されるように、先導側のロボット１０のハンド１２が把持するワークＷ上の２点Ｐ１，Ｐ２間において追従側のロボット２０を直線動作させる動作指令がなされた場合を例示する。動作指令に協調指令が含まれる場合には、図４に示されるように、先導側のロボット１０のハンド１２に固定された座標軸ｘｙｚがどのように移動しても、追従側のロボット２０はワークＷ上の２点Ｐ１，Ｐ２間において直線移動するよう制御される。

【0013】

２つのロボット１０，２０が協調して単一のワークＷを搬送する場合には、動作指令に協調指令が含められるとともに、追従側のロボット２０における教示点は、ハンド２２によってワークＷを把持している位置および姿勢の１点のみとなる。この場合には、図５および図６に示されるように、先導側のロボット１０のハンド１２に固定された座標軸ｘ１ｙ１ｚ１から見て、追従側のロボット２０のハンド２２に固定された座標軸ｘ２ｙ２ｚ２が常に静止しているように、追従側のロボット２０が制御される。

【0014】

これにより、例えば、図１に示されるように、２つのロボット１０，２０が、各ロボット１０，２０の可搬重量を超えるような大重量の単一のワークＷをそれぞれのハンド１２，２２によって同時に把持して搬送することができる。

【0015】

すなわち、２つのロボット１０，２０がそれぞれのハンド１２，２２によって単一のワークＷを同時に把持すると、ワークＷおよび２つのハンド１２，２２の相対的な移動が固定される。
したがって、一方の制御装置３０が、一方のロボット１０のみにハンド１２の姿勢を変更させる動作指令を行っても、その動作指令に協調指令が含まれている場合には、他方のロボット２０も強調して動作するので、２つのハンド１２，２２の相対的な移動が防止される。

【0016】

ここで、各制御装置３０，４０は、図７に示されるように各ロボット１０，２０を制御する。すなわち、先導側のロボット１０において動作指令が入力される（ステップＳ１）と、２つのハンド１２，２２にそれぞれ備えられたセンサ１３，２３による検出信号が監視される。そして、２つのセンサ１３，２３により２つのハンド１２，２２がワークＷを把持していることが検出されているか否かが判定される（ステップＳ２）。２つのセンサ１３，２３により２つのハンド１２，２２がワークＷを把持していることが検出されている場合には、動作指令に協調指令が含まれているか否かが判定される（ステップＳ３）。

【0017】

動作指令に協調指令が含まれている場合には、動作指令が実行され（ステップＳ４）、動作指令に協調指令が含まれていない場合には、ロボット１０の動作が禁止される（ステップＳ５）。また、ステップＳ３の工程において２つのハンド１２，２２のいずれかがワークＷを把持していないことが検出された場合にも動作指令が実行される（ステップＳ４）。

【0018】

２つのハンド１２，２２が共にワークＷを把持していることが検出された場合には、２つのロボット１０，２０が同一のワークＷを同時に把持して搬送しようとしているものと判断でき、この場合には、動作指令に協調指令が含まれていなければならない。
しかし、作業者の確認ミスあるいは設定ミスにより、教示操作盤からの動作指令あるいはプログラム上の動作指令に協調指令が含まれていない事態が起こり得る。

【0019】

本実施形態に係るロボットシステム１によれば、このような事態が発生しても、２つのセンサ１３，２３が両方ともワークＷを把持していることを検出している場合に、動作指令に協調指令が含まれていなければ、２つの制御装置３０，４０が２つのロボット１０，２０の作動を停止させる。
その結果、２つのハンド１２，２２が同一のワークＷを把持した状態で、一方のロボット１０のみが動作してしまうことあるいは両方のロボット１０，２０が協調せずに動作してしまうことが防止される。これにより、ワークＷ、ハンド１２，２２およびロボット１０，２０自体の破損あるいはワークＷの落下等の発生を防止することができるという利点がある。

【0020】

一方、２つのセンサ１３，２３の少なくとも一方がワークＷの把持を検出していない場合には、動作指令に協調指令が含まれていない場合であっても、各ロボット１０，２０は動作指令に従って作動させられる。すなわち、協調指令が意図して含められていない場合のみならず、作業者の確認ミスあるいは設定ミスにより、含められていない場合であっても、各ロボット１０，２０を動作指令に従って作動させる。

【0021】

２つのハンド１２，２２が同一のワークＷを同時に把持していなければ、協調動作させない場合もあり得るので、動作指令に従って各ロボット１０，２０を個別に動作させる。これにより、意図して協調指令を含まない動作指令がなされた場合の操作性および作業性を向上することができる。また、作業者の確認ミスあるいは設定ミスにより、協調指令を含まない動作指令がなされた場合にも破損あるいは落下等の不都合がない。

【0022】

なお、本実施形態においては、２つのセンサ１３，２３が両方ともワークＷを把持していることを検出している場合には、動作指令に協調指令が含まれていなければロボット１０，２０の動作を禁止することとした。これに加えて、図８に示されるように、２つのセンサ１３，２３が両方ともワークＷを把持していることを検出しかつ協調指令が含まれている場合には、２つのロボット１０，２０のハンド１２，２２にそれぞれ固定された座標軸の相対的な位置および姿勢Ａを逐次監視してもよい（ステップＳ６）。

【0023】

そして、２つの座標軸の相対的な位置および姿勢Ａが所定の閾値以上に変化したか否かを判定し（ステップＳ７）、閾値以上に変化しているときにはロボット１０，２０の動作を禁止するよう制御してもよい（ステップＳ５）。
上述したように、２つのロボット１０，２０が協調して単一のワークＷを搬送する場合には、動作指令に協調指令が含められるとともに、追従側のロボット２０がハンド２２によってワークＷを把持している状態での教示点は１点のみとなる。

【0024】

そして、この場合には、先導側のロボット１０のハンド１２に固定された座標軸から見て、追従側のロボット２０のハンド２２に固定された座標軸が常に静止しているように、追従側のロボット２０が制御される。
しかし、作業者の確認ミスあるいは設定ミスにより、教示操作盤からの動作指令あるいはプログラム上の動作指令に協調指令が含まれていても、教示点が１点のみとはなっていない事態が起こり得る。

【0025】

本実施形態によれば、このような事態が発生しても、２つのセンサ１３，２３が両方ともワークＷを把持していることを検出している場合には、２つの座標軸の相対的な位置および姿勢Ａが所定の閾値以上に変化したときに、制御装置３０，４０がロボット１０，２０の作動を停止させる。
その結果、２つのハンド１２，２２が同一のワークＷを把持した状態で、一方のロボット１０のみが動作してしまうことあるいは両方のロボット１０，２０が、２つの座標軸の相対的な位置または姿勢Ａを変化させてしまうことが防止される。これにより、ワークＷ、ハンド１２，２２およびロボット１０，２０自体の破損あるいはワークＷの落下等の発生を防止することができるという利点がある。

【0026】

また、本実施形態においては、制御装置３０，４０がロボット１０，２０の作動を禁止したときに、その旨を報知する報知装置を備えていてもよい。
２つのセンサ１３，２３が両方ともワークＷを把持していることを検出しているのに、協調指令が含まれていない場合にはその旨、２つの座標軸の相対的な位置または姿勢Ａが変化した場合にはその旨を報知すればよい。

【0027】

作業者の確認ミスあるいは設定ミスにより、ロボット１０，２０が停止する場合には、作業者にはその原因が不明であることが多いため、その旨を報知することにより、作業者に、ロボット１０，２０が停止した原因をより明確に知らせることができるという利点がある。
報知の方法としては、モニタに表示してもよいし、音声により報知してもよい。

【符号の説明】

【0028】

１ ロボットシステム
１０，２０ ロボット
１１，２１ 手首先端
１２，２２ ハンド
１３，２３ センサ
３０，４０ 制御装置
Ｗ ワーク

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】