特許 7523660 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】2024-07-18

(45)【発行日】2024-07-26

(54)【発明の名称】ロボットシステム

(51)【国際特許分類】

   B25J 13/00 20060101AFI20240719BHJP

   B25J 13/08 20060101ALI20240719BHJP

   B23P 19/04 20060101ALI20240719BHJP

   B23P 21/00 20060101ALI20240719BHJP

【ＦＩ】

B25J13/00 Z

B25J13/08 A

B23P19/04 G

B23P21/00 307P

【請求項の数】 14

(21)【出願番号】P 2023501962

(86)(22)【出願日】2021-02-26

(86)【国際出願番号】 JP2021007389

(87)【国際公開番号】W WO2022180797

(87)【国際公開日】2022-09-01

【審査請求日】2023-06-26

(73)【特許権者】

【識別番号】000237271

【氏名又は名称】株式会社ＦＵＪＩ

(74)【代理人】

【識別番号】110000604

【氏名又は名称】弁理士法人 共立特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】大橋 隼人

(72)【発明者】

【氏名】西山 識

(72)【発明者】

【氏名】福本 陵平

【審査官】國武 史帆

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－０１３２１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－１９６０６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－０６２７２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－３０７６４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－２１５７７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１８８５１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１３０７８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－０２４３８７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２５Ｊ １／００ － ２１／０２

Ｂ２３Ｐ １９／００ － ２１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ワークを供給する供給部、および作業対象物を配置する配置部をそれぞれ有する複数のステージと、
前記複数のステージの間を移動可能であり、前記作業対象物に対して前記ワークを使用する作業を行うロボットと、
前記ロボットが第一の前記ステージに移動して第一の前記ステージが有する第一の前記供給部と第一の前記配置部とで前記作業を行っている時に、第一の前記供給部の前記ワークを補給する必要、および第一の前記配置部に配置された前記作業対象物を入れ替える必要のどちらか一方のみが生じた場合に、前記ロボットを第二の前記ステージに移動させて第二の前記ステージが有する第二の前記供給部と第二の前記配置部とで前記作業を継続させる作業制御部と、
を備えるロボットシステム。

【請求項2】

前記作業制御部は、第一の前記ステージにおいて前記ロボットが第一の前記供給部の前記ワークを使い尽くした場合、または前記ロボットが第一の前記配置部に配置された前記作業対象物に対する前記作業を終了した場合に、前記ロボットを第二の前記ステージに移動させる、請求項１に記載のロボットシステム。

【請求項3】

複数の前記ステージの各々の前記供給部および前記配置部を一括してまたは個別に、複数の前記ステージを包含する生産エリアの内部と外部の間で出し入れする複数のスライド機構を備える、請求項１または２に記載のロボットシステム。

【請求項4】

前記作業制御部は、前記ワークを補給する必要が生じた前記供給部を前記生産エリアの前記内部から前記外部に押し出すように前記スライド機構を制御する、請求項３に記載のロボットシステム。

【請求項5】

前記スライド機構は、前記生産エリアの前記外部において前記ワークが補給された前記供給部を前記生産エリアの前記内部に引き込む、請求項３または４に記載のロボットシステム。

【請求項6】

前記作業制御部は、前記作業対象物を入れ替える必要が生じた前記配置部を前記生産エリアの前記内部から前記外部に押し出すように前記スライド機構を制御する、請求項３～５のいずれか一項に記載のロボットシステム。

【請求項7】

前記スライド機構は、前記生産エリアの前記外部において前記作業対象物の入れ替えが済んだ前記配置部を前記生産エリアの前記内部に引き込む、請求項３～６のいずれか一項に記載のロボットシステム。

【請求項8】

前記生産エリアの前記内部において、オペレータによる前記ワークの補給操作、および前記オペレータによる前記作業対象物の入れ替え操作が禁止され、
前記生産エリアの前記外部において、前記オペレータによる前記ワークの前記補給操作、および前記オペレータによる前記作業対象物の前記入れ替え操作が許容される、
請求項３～７のいずれか一項に記載のロボットシステム。

【請求項9】

前記ワークを補給する必要が生じる時期、および前記作業対象物を入れ替える必要が生じる時期の少なくとも一方を検出して、または予測してオペレータに通知する通知部を備える、請求項１～８のいずれか一項に記載のロボットシステム。

【請求項10】

前記供給部が供給する前記ワークの正誤、および前記配置部に配置された前記作業対象物の正誤の少なくとも一方を確認する確認部を備える、請求項１～９のいずれか一項に記載のロボットシステム。

【請求項11】

前記ロボットまたは前記ステージは、前記ワークおよび前記作業対象物の少なくとも一方を撮像して画像データを取得するカメラを有し、
前記ロボットシステムは、前記画像データに画像処理を施すことにより、前記供給部の前記ワークの使用状況に関する情報、前記供給部の前記ワークの正誤に関する情報、前記配置部に配置された前記作業対象物への前記作業の進捗状況に関する情報、および前記配置部に配置された前記作業対象物の正誤に関する情報、のうち少なくとも一情報を求める画像処理部を備える、
請求項１～１０のいずれか一項に記載のロボットシステム。

【請求項12】

前記供給部は、前記ワークを覆うとともに、前記ロボットおよびオペレータによって開閉操作される保護カバーを有する、請求項１～１１のいずれか一項に記載のロボットシステム。

【請求項13】

前記配置部は、前記作業対象物を覆うとともに、前記ロボットおよびオペレータによって開閉操作される保護カバーを有する、請求項１～１２のいずれか一項に記載のロボットシステム。

【請求項14】

前記作業対象物は、複数の収容部をもつトレイであり、
前記ロボットが行う前記作業は、前記ワークを前記供給部から採取して前記トレイの前記収容部の各々に載置する移載作業である、
請求項１～１３のいずれか一項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】

本明細書は、作業対象物に対してワークを使用する作業を行うロボットを備えたロボットシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

工場や事業所などの自動化、省力化を推進するために、所定の作業を繰り返して行うロボットが広く用いられている。例えば、特許文献１に開示された作業ロボットシステムは、物品（作業対象物）を搬送する搬送装置と、物品の取り付け部に部品（ワーク）を取り付ける作業ロボットと、作業ロボットを制御する作業ロボット制御部と、を備える。これによれば、物品の搬入および搬出が搬送装置によって自動的に行われ、オペレータが不在であっても、作業ロボットによる取り付け作業が継続される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１９－１８８５０８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、特許文献１の作業ロボットシステムにおいて、一つの物品（作業対象物）に対する部品（ワーク）の取り付け作業が終了すると、搬送装置によって当該物品が搬出され、次の物品が搬入される。作業ロボットは、物品が搬出および搬入される間、一時的な停止状態となり、次の物品が搬入された後に取り付け作業を再開する。また、取り付け作業が進むと、予め用意されていた部品が無くなる。この場合、作業ロボットは、一時的な停止状態となり、オペレータによって部品が補給された後に取り付け作業を再開する。上記した一時的な停止状態により、作業ロボットの作業効率が低下する。

【0005】

それゆえ、本明細書では、ロボットの作業効率の低下を抑制することができるロボットシステムを提供することを解決すべき課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本明細書は、ワークを供給する供給部、および作業対象物を配置する配置部をそれぞれ有する複数のステージと、前記複数のステージの間を移動可能であり、前記作業対象物に対して前記ワークを使用する作業を行うロボットと、前記ロボットが第一のステージに移動して前記作業を行っている時に、前記供給部の前記ワークを補給する必要が生じた場合、または前記配置部に配置された前記作業対象物を入れ替える必要が生じた場合に、前記ロボットを第二のステージに移動させて前記作業を継続させる作業制御部と、を備えるロボットシステムを開示する。

【発明の効果】

【0007】

本明細書で開示するロボットシステムでは、ロボットが第一のステージに移動して作業を行っている時に、供給部のワークを補給する必要が生じた場合、または配置部に配置された作業対象物を入れ替える必要が生じた場合に、ロボットを第二のステージに移動させて作業を継続させる。これによれば、ロボットが第二のステージに移動して作業を継続している間に、第一のステージでワークの補給、または作業対象物の入れ替えを行い、ロボットが再来して作業を行うための状況を整備することができる。さらに、この状況整備は、第一および第二のステージで交互に繰り返して行うことができる。したがって、ロボットの一時的な停止状態を削減して、作業効率の低下を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施形態のロボットシステムの全体構成を模式的に示す平面図である。

【図2】ロボットおよびボックスの構成例を模式的に示す側面図である。

【図3】ロボットシステムの前部のエリア区画部、スライド機構、およびボックスの構成を模式的に示す斜視図である。

【図4】ロボットシステムの制御の構成を示すブロック図である。

【図5】ロボットシステムの動作を説明する動作フローの図であり、オペレータによる操作を含んでいる。

【図6】ロボットシステムの動作を模式的に説明する平面図であって、ロボットが第一ステージに移動して作業を行っている状況を示す平面図である。

【図7】図６の状況に続き、ロボットが第一供給部のワークを使い尽くして、第一ボックスが押し出された状況を示す平面図である。

【図8】図７の状況に続き、ロボットが第二ステージに移動して作業を継続するとともに、第一ボックスの第一供給部にワークが補給操作された状況を示す平面図である。

【図9】図８の状況に続き、ロボットが第二供給部のワークを使い尽くして、第二ボックスが押し出された状況を示す平面図である。

【図10】図９の状況に続き、ロボットが第一ステージに移動して作業を継続するとともに、第二ボックスの第二供給部にワークが補給操作された状況を示す平面図である。

【図11】図１０の状況に続き、ロボットが第一配置部の作業対象物に対する作業を終了して、第一ボックスが押し出された状況を示す平面図である。

【図12】図１１の状況に続き、ロボットが第二ステージに移動して作業を継続するとともに、第一ボックスの第一配置部で作業対象物が入れ替えられた状況を示す平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

１．実施形態のロボットシステム１の構成
実施形態のロボットシステム１の構成について、図１～図３を参考にして説明する。図１の右上の矢印に示されるように、便宜的に前後左右を定める。ロボットシステム１は、第一ステージ３１および第二ステージ３５において、ロボット４により作業対象物Ｔに対してワークＷを使用する作業を行うものである。

【0010】

具体的な作業内容として、作業対象物Ｔがもつ複数の収容部の各々にワークＷを載置する移載作業（図６～図１２参照）や、作業対象物ＴにワークＷを取り付ける取り付け作業などを例示することができるが、これらに限定されない。なお、作業対象物ＴやワークＷは、複数の種類があってもよい。また、第一ステージ３１における作業内容と第二ステージ３５における作業内容とが同一でもよいし、相違してもよい。ロボットシステム１は、エリア区画部２、ロボット４、第一ボックス５１、第二ボックス５５、第一スライド機構６１、第二スライド機構６５、および制御装置９などで構成されている。

【0011】

エリア区画部２は、大きな直方体形状の生産エリア３を区画する。エリア区画部２は、底板２１、天板２２、後板２３、右側板２４、左側板２５、および前板２６などが結合されて構成される。底板２１、天板２２、後板２３、右側板２４、および左側板２５は、生産エリア３の直方体形状の五面に対応する。なお、図１において、天板２２は取り外されている。

【0012】

図３に示されるように、底板２１は、生産エリア３の直方体形状よりも前方まで延在する。底板２１の前部の上面の左側に第一スライド機構６１が設けられ、上面の右側に第二スライド機構６５が設けられる。底板２１の下面に、移動用の複数のキャスタ２１１、および位置決め用の複数のストッパ２１２が設けられる。したがって、ロボットシステム１は、稼働位置の変更が可能である。

【0013】

前板２６は、生産エリア３の直方体形状の前面の上部に設けられる。前板２６の前面の右上部に、入力表示部９９（詳細後述）が設けられる。前板２６の下側に、左右方向に長く、上下方向に短い開口部２７が形成される。開口部２７と右側板２４との間、および開口部２７と左側板２５との間は、補助板２８が設けられて閉じられる。生産エリア３内の前部の概ね左側半分に第一ステージ３１が設定され、前部の概ね右側半分に第二ステージ３５が設定される（図７、図９参照）。生産エリア３は、第一ステージ３１の領域および第二ステージ３５の領域を包含している。

【0014】

ロボット４は、図２に示される多関節アーム型の構成を有する。ロボット４は、基体部４１、多関節アーム４２、ハンド４３、フィンガ４４、およびカメラ４５などで構成される。基体部４１は、生産エリア３内の後部の左右方向の中央位置に固定して設けられる。多関節アーム４２は、基体部４１の上側に支持される。多関節アーム４２は、あらゆる方向に向かって延在可能であるとともに、途中で自在に折れ曲がることができるように構成される。ハンド４３は、多関節アーム４２の先端に設けられる。

【0015】

フィンガ４４は、ハンド４３の下側に設けられる。フィンガ４４は、ワークＷを把持および解放可能であり、ワークＷを使用する作業を行う。カメラ４５は、ハンド４３の下側に、フィンガ４４と並んで設けられる。カメラ４５は、ワークＷおよび作業対象物Ｔの少なくとも一方を撮像して画像データを取得する。カメラ４５は、静止画用でも動画用でもよく、また、カラー撮像でも白黒撮像でもよい。なお、カメラ４５は、ハンド４３に設けず、第一ステージ３１の上方および第二ステージ３５の上方に１台ずつ設けてもよい。また、ロボット４は、多関節アーム型に限定されず、例えばＸ－Ｙ駆動型の構成を有してもよい。

【0016】

第一スライド機構６１は、底板２１の前部の上面の左側位置であって、第一ステージ３１の前方の生産エリア３外の位置に設けられる。第一ボックス５１は、第一スライド機構６１の上側に、開口部２７を通って前後方向にスライド移動可能に設けられる。第一スライド機構６１は、生産エリア３内の第一ステージ３１と、生産エリア３の外部（第一スライド機構６１の真上の位置）の間で、第一ボックス５１を出し入れする。

【0017】

第一スライド機構６１の前面の左寄りに、操作部６２が設けられる。操作部６２は、第一ボックス５１を生産エリア３の外部に押し出すための押し出しボタン（図略）、および第一ボックス５１を第一ステージ３１に引き込むための引き込みボタン（図略）を有する。したがって、オペレータは、操作部６２を操作することにより、第一ボックス５１の出し入れを指令することができる。第一ボックス５１は、図１では第一ステージ３１に引き込まれており、図３では生産エリア３の外部に押し出されている。

【0018】

第二スライド機構６５は、底板２１の前部の上面の右側位置であって、第二ステージ３５の前方の生産エリア３外の位置に設けられる。第二ボックス５５は、第二スライド機構６５の上側に、開口部２７を通って前後方向にスライド移動可能に設けられる。第二スライド機構６５は、生産エリア３内の第二ステージ３５と、生産エリア３の外部（第二スライド機構６５の真上の位置）の間で、第二ボックス５５を出し入れする。第二スライド機構６５の前面の左寄りに、操作部６２と同じ機能を有する操作部６６が設けられる。

【0019】

第一ボックス５１および第二ボックス５５は、互いに同一形状であるので、ここでは第二ボックス５５について詳述する。図３に示されるように、第二ボックス５５は、直方体状の箱型に形成されている。第二ボックス５５は、ボックス本体５６、保護カバー５７、開閉支持部５８などで構成される。ボックス本体５６は、前側の高さが低く、後側の高さが高く、上方に開口する形状を有する。

【0020】

一方、保護カバー５７は、前側の高さが大きく、後側の高さが小さく、下方に開口する形状を有する。保護カバー５７の上面に形成された額縁形状の枠体には、透明樹脂製の窓５７１が嵌め込まれている。窓５７１を透かして、内部の目視が可能となっている。保護カバー５７の前面の下部に操作ハンドル５７２が設けられる。操作ハンドル５７２は、ロボット４やオペレータによって操作される。

【0021】

ボックス本体５６の後側上部に、左右方向に延びた開閉支持部５８が設けられる。開閉支持部５８は、保護カバー５７の後部を回動可能に支持する。したがって、保護カバー５７は、開閉支持部５８を中心にして前後方向に回動する。開閉支持部５８は、保護カバー５７を任意の回動位置に停止させて保持するトルクヒンジ（図略）を有する。

【0022】

操作ハンドル５７２の操作により、保護カバー５７が前側に回動されると、ボックス本体５６と保護カバー５７の組み合わせによって閉じた箱型が形成される（図３参照）。このとき、保護カバー５７は、内部のワークＷおよび作業対象物Ｔを覆って保護する。また、保護カバー５７が後側に回動されて開放されると、ボックス本体５６の内部でロボット４による作業、およびオペレータによる操作が可能な状態となる（図２参照）。

【0023】

図１に示されるように、第二ボックス５５の内部の左側に長方形領域の第二供給部７５が設定され、内部の右側に長方形領域の第二配置部７６が設定される。第二ボックス５５と同様に、第一ボックス５１の内部の左側に長方形領域の第一供給部７１が設定され、内部の右側に長方形領域の第一配置部７２が設定される。第一供給部７１および第二供給部７５は、ワークＷを供給する部位である。第一配置部７２および第二配置部７６は、作業対象物Ｔを配置する部位である。

【0024】

第一供給部７１および第二供給部７５へのワークＷの補給は、生産エリア３の外部において、オペレータによる補給操作によって行われる。また、第一配置部７２および第二配置部７６における作業対象物Ｔの入れ替えは、生産エリア３の外部において、オペレータによる入れ替え操作によって行われる。オペレータによるワークＷの補給操作や、オペレータによる作業対象物Ｔの入れ替え操作は、生産エリア３の内部では禁止されている。仮に、オペレータがエリア区画部２を構成する一部の部材を取り外した場合、図略の安全装置が動作して、ロボット４を強制的に停止させる。

【0025】

第一ボックス５１および第二ボックス５５は、保護カバー５７が閉じた箱型状態で開口部２７を通ることができ、保護カバー５７が開いた状態では開口部２７を通ることができない。したがって、第一ボックス５１および第二ボックス５５が開口部２７を通過している途中で、オペレータが保護カバー５７を開放操作することは無い。

【0026】

エリア区画部２、第一スライド機構６１、および第二スライド機構６５の組み合わせにより、オペレータは、生産エリア３の外部でワークＷの補給操作および作業対象物Ｔの入れ替え操作を行うことができる。したがって、オペレータによる操作は、生産エリア３内で行われるロボット４の作業に干渉するおそれが無く、安全性が保たれる。加えて、第一ボックス５１および第二ボックス５５が保護カバー５７を有することにより、安全性がさらに一層高められる。

【0027】

２．ロボットシステム１の制御の構成
次に、ロボットシステム１の制御の構成について、主に図４を参考にして説明する。制御装置９は、図１において後板２３の後面の右端に配置されており、他の位置に配置されてもよい。制御装置９は、入出力機能を有するコンピュータを用いて構成される。制御装置９は、図４に示されるように、カメラ４５および入力表示部９９に接続される。

【0028】

入力表示部９９は、スイッチや押しボタン、ダイヤルなどの入力器を有し（図３参照）、オペレータの指令入力を受け付ける。具体的に、入力表示部９９は、操作部６２および操作部６６と同じ機能を有して、第一スライド機構６１および第二スライド機構６５に対する動作指令を受け付ける。さらに、入力表示部９９は、ロボット４の作業内容の選択指令や、作業の開始、一時停止、および終了の指令などを受け付ける。また、入力表示部９９は、画像や文字列情報などを表示する表示器を有する。具体的に、入力表示部９９は、ロボット４による作業の進捗状況や、カメラ４５によって取得された画像データ、オペレータに向けたメッセージなどを表示する。

【0029】

制御装置９は、ロボット４の多関節アーム４２およびフィンガ４４の動作を制御する。さらに、制御装置９は、第一スライド機構６１および第二スライド機構６５の動作を制御する。制御装置９は、ソフトウェアで構成される四つの機能部、すなわち作業制御部９１、通知部９２、確認部９３、および画像処理部９４を有する。

【0030】

作業制御部９１は、ロボット４による作業の実行を制御する。作業制御部９１は、ロボット４が第一ステージ３１に移動して作業を行っている時に、第一供給部７１のワークＷを補給する必要が生じた場合、または第一配置部７２に配置された作業対象物Ｔを入れ替える必要が生じた場合に、ロボット４を第二ステージ３５に移動させて作業を継続させる。また、作業制御部９１は、上記とは逆に、ロボット４が第二ステージ３５に移動して作業を行っている時に、第二供給部７５のワークＷを補給する必要が生じた場合、または第二配置部７６に配置された作業対象物Ｔを入れ替える必要が生じた場合に、ロボット４を第一ステージ３１に移動させて作業を継続させる。

【0031】

ワークＷを補給する必要が生じた場合とは、ロボット４が第一供給部７１や第二供給部７５のワークＷを使い尽くした場合や、ワークＷの残数が１回の作業の使用数よりも少なくなった場合を意味する。また、作業対象物Ｔが変更されて、別種のワークを使用する場合も、別種のワークを補給する必要が生じる。一方、作業対象物Ｔを入れ替える必要が生じた場合とは、ロボット４が作業対象物Ｔに対する作業を終了した場合を意味する。また、作業対象物Ｔが誤った種類であったり不良品であったりした場合には、作業を行うことなく当該の作業対象物Ｔを入れ替える必要が生じる。

【0032】

作業制御部９１は、第一スライド機構６１および第二スライド機構６５の押し出し動作を制御する。すなわち、作業制御部９１は、第一供給部７１にワークＷを補給する必要が生じた場合、または、第一配置部７２に配置された作業対象物Ｔを入れ替える必要が生じた場合に、第一ボックス５１を生産エリア３の内部から外部に押し出すように第一スライド機構６１を制御する。第一スライド機構６１は、制御にしたがい、第一ステージ３１に位置する第一ボックス５１を、第一供給部７１および第一配置部７２を一括した形態で、生産エリア３の外部に押し出す。

【0033】

また、作業制御部９１は、第二供給部７５にワークＷを補給する必要が生じた場合、または、第二配置部７６に配置された作業対象物Ｔを入れ替える必要が生じた場合に、第二ボックス５５を生産エリア３の内部から外部に押し出すように第二スライド機構６５を制御する。第二スライド機構６５は、制御にしたがい、第二ステージ３５に位置する第二ボックス５５を、第二供給部７５および第二配置部７６を一括した形態で、生産エリア３の外部に押し出す。

【0034】

通知部９２は、ワークＷを補給する必要が生じる時期、および作業対象物Ｔを入れ替える必要が生じる時期の少なくとも一方を検出して、または予測してオペレータに通知する。通知部９２は、入力表示部９９の表示による通知を行い、別の通知手段を用いてもよく、または複数の通知手段を併用してもよい。別の通知手段として、表示灯や、音声通知、オペレータが所持する携帯端末への通信連絡などがある。

【0035】

オペレータは、通知部９２からの検出結果の通知に基づいて、長時間を開けることなくワークＷの補給操作や作業対象物Ｔの入れ替え操作を行うことができる。また、オペレータは、通知部９２からの予測結果の通知に基づいて、ワークＷの補給操作や作業対象物Ｔの入れ替え操作を計画的に行うことができる。これにより、ロボット４の一時的な停止状態を確実に削減することができる。

【0036】

確認部９３は、第一供給部７１および第二供給部７５が供給するワークＷの正誤、および第一配置部７２および第二配置部７６に配置された作業対象物Ｔの正誤の少なくとも一方を確認する。確認部９３は、ワークＷや作業対象物Ｔの誤りを検出した場合に、ロボット４による作業を停止させるとともに、入力表示部９９に誤りの内容を表示して、オペレータに訂正操作を要請する。

【0037】

オペレータは、確認部９３からの要請に基づいて、ワークＷや作業対象物Ｔの誤りを訂正する操作を行うことができる。したがって、ロボット４による誤った作業は、確実に防止される。また、確認部９３からの訂正操作の要請により、オペレータの迅速な訂正操作が可能となるので、ロボット４の停止時間が短縮される。

【0038】

画像処理部９４は、カメラ４５から取得した画像データに画像処理を施すことにより、以降の制御に用いる情報を求める。画像処理の手法として、公知の各種手法、例えば、領域検出法や境界検出法、テンプレートを用いた探索法などを適用することができる。画像処理部９４が求めた情報は、作業制御部９１、通知部９２、および確認部９３に受け渡される。

【0039】

画像処理部９４が求める情報として、第一供給部７１および第二供給部７５のワークＷの使用状況に関する情報がある。例えば、画像処理部９４は、画像処理を施すことにより、ワークＷの使用状況を表す残数を求めて、作業制御部９１および通知部９２に受け渡す。これにより、作業制御部９１は、ワークＷを補給する必要性の有無を判定することができる。また、通知部９２は、ワークＷを補給する必要が生じる時期を検出し、または予測することができる。

【0040】

また、画像処理部９４が求める情報として、第一供給部７１および第二供給部７５のワークＷの正誤に関する情報がある。例えば、画像処理部９４は、画像処理を施すことにより、ワークＷの形状情報、あるいは、複数のワークＷを収容する収容体またはワークＷ自体に付された識別情報を求めて、確認部９３に受け渡す。確認部９３は、予め取得済みのワークＷの形状情報や識別情報と、画像処理部９４から受け取った情報とを比較して、ワークＷの正誤を確認することができる。

【0041】

さらに、画像処理部９４が求める情報として、第一配置部７２および第二配置部７６に配置された作業対象物Ｔへの作業の進捗状況に関する情報がある。例えば、画像処理部９４は、画像処理を施すことにより、作業対象物Ｔに載置されまたは取り付けられたワークＷの個数を求めて、作業制御部９１および通知部９２に受け渡す。これにより、作業制御部９１は、作業対象物Ｔに対する作業が終了したか否かを判定することができる。また、通知部９２は、作業対象物Ｔを入れ替える必要が生じる時期を検出し、または予測することができる。

【0042】

また、画像処理部９４が求める情報として、第一配置部７２および第二配置部７６に配置された作業対象物Ｔの正誤に関する情報がある。例えば、画像処理部９４は、画像処理を施すことにより、作業対象物Ｔの形状情報、または作業対象物Ｔに付された識別情報を求めて、確認部９３に受け渡す。確認部９３は、予め取得済みの作業対象物Ｔの形状情報や識別情報と、画像処理部９４から受け取った情報とを比較して、作業対象物Ｔの正誤を確認することができる。

【0043】

３．ロボットシステム１の動作
次に、ロボットシステム１の動作について、図５の動作フローを参考にしつつ、図６～図１２に示された実施例を用いて説明する。なお、図６～図１２において、第一スライド機構６１、第二スライド機構６５、および制御装置９は、図示省略されており、ロボット４の多関節アーム４２等の実動作状況も、図示省略されている。ロボットシステム１の動作は、補助的にオペレータによる操作を必要とする。図５において、上下方向に延びる破線の右側にロボットシステム１の動作が示され、破線の左側にオペレータによる操作が示されている。

【0044】

図６～図１２において、ワークＷは、便宜的に黒丸で描かれている。ワークＷは、円柱状であるが、回転対称形状ではなく、周方向の向きがあるものとする。ワークＷは、供給トレイＳＴの四つの収容部にそれぞれ収容された形態で補給される。一方、作業対象物Ｔは、六つの収容部をもつトレイであり、ワークＷが向きを揃えられて載置された後、次工程の装置で使用される。

【0045】

ロボット４が行う作業は、第一ステージ３１および第二ステージ３５で同じである。すなわち、ロボット４は、ワークＷを第一供給部７１の供給トレイＳＴから採取して、第一配置部７２に配置された作業対象物Ｔの六つの収容部の各々に向きを揃えて載置する移載作業を行う。かつ、ロボット４は、ワークＷを第二供給部７５の供給トレイＳＴから採取して、第二配置部７６に配置された作業対象物Ｔの六つの収容部の各々に向きを揃えて載置する移載作業を行う。また、第一ステージ３１および第二ステージ３５で作業を行う作業対象物Ｔの予定数が、予め設定されている。

【0046】

ここで、カメラ４５による撮像および画像処理部９４による画像処理は、ワークＷおよび作業対象物Ｔの形状や個数、位置、状態等を確認するために適宜行われる。したがって、以降では、カメラ４５および画像処理部９４の動作に関する逐次の説明を省略する。また、ロボットシステム１の初期状態において、第一ボックス５１および第二ボックス５５は、生産エリア３の外部に押し出されているものとする（図３に示された状態）。

【0047】

図５のステップＳ１で、オペレータは、第一ボックス５１の段取り操作を行う。すなわち、オペレータは、第一ボックス５１の保護カバーを開放して、四つのワークＷが収容された供給トレイＳＴを第一供給部７１に載置する。次に、オペレータは、作業対象物Ｔを第一配置部７２に配置して、保護カバーを閉じる。その次に、オペレータは、操作部６２または入力表示部９９を用いて、第一スライド機構６１の引き込み動作を指令する。ステップＳ１の後、動作フローの実行は、ステップＳ２およびステップＳ１１に分かれる。

【0048】

ステップＳ２で、第一スライド機構６１は、指令にしたがって第一ボックス５１を第一ステージ３１に引き込む。これで、第一ステージ３１における作業開始の準備が整う。次のステップＳ３で、作業制御部９１は、ロボット４のハンド４３を第一ステージ３１に移動させ、第一ボックス５１の保護カバーを開放させる。次に、確認部９３が動作して、第一ボックス５１内のワークＷおよび作業対象物Ｔが正しいことを確認する。続いて、作業制御部９１は、ロボット４に移載作業を開始させる。移載作業は、作業中断の必要が生じるまで継続される。換言すると、移載作業は、第一供給部７１のワークＷを補給する必要が生じる時、または第一配置部７２に配置された作業対象物Ｔを入れ替える必要が生じる時まで継続される。

【0049】

一方、ステップＳ１１で、オペレータは、第二ボックス５５の段取り操作を行う。すなわち、オペレータは、第二ボックス５５の保護カバー５７を開放して、供給トレイＳＴを第二供給部７５に載置する。次に、オペレータは、作業対象物Ｔを第二配置部７６に配置して、保護カバー５７を閉じる。その次に、オペレータは、操作部６６または入力表示部９９を用いて第二スライド機構６５の引き込み動作を指令する。次のステップＳ１２で、第二スライド機構６５は、指令にしたがって第二ボックス５５を第二ステージ３５に引き込む。これで、第二ステージ３５における作業開始の準備が整う。なお、ステップＳ１１の操作およびステップＳ１２の動作は、ステップＳ２およびステップＳ３の動作と並行して実行することが可能である。

【0050】

この時点で、ロボットシステム１は、図６に例示された状況となる。ロボット４は、第一ステージ３１に移動して、ワークＷの移載作業を２回終了している（図６の矢印Ｍ１参照）。第一供給部７１の供給トレイＳＴは、未だ二つのワークＷが収容されており、したがって、さらに２回の移載作業が行われる。一方、第二ステージ３５では、第二ボックス５５が既に引き込まれており、ロボット４が移載作業を行うための状況が整備されている。第一ステージ３１で４回の移載作業が終了すると、作業中断の必要が生じる。したがって、動作フローの実行は、ステップＳ４に進められる。

【0051】

ステップＳ４で、作業制御部９１は、作業中断の原因がワークＷを使い尽くしたことによる（前者）か、それとも、作業対象物Ｔに対する六つのワークＷの移載作業が終了したことによる（後者）かを判別して、動作フローを分岐させる。動作フローの実行は、原因が前者である場合にステップＳ６に進められ、原因が後者である場合および原因が両者である場合にステップＳ５に進められる。

【0052】

図６の状況からさらに２回の移載作業が行われて合計で４回になると、第一供給部７１の供給トレイＳＴは空となる。一方、第一配置部７２に配置された作業対象物Ｔは、未だ二つの収容部にワークＷが移載されていない。したがって、作業中断の原因は、ワークＷを使い尽くしたことによる（前者）と判別される。次のステップＳ６で、作業制御部９１は、第一スライド機構６１を制御して、第一ボックス５１を生産エリア３の外部に押し出させる（図７の矢印Ｍ２参照）。この時点で、ロボットシステム１は、図７に例示された状況となる。ステップＳ６の後、動作フローの実行は、ステップＳ７およびステップＳ１３に分かれる。

【0053】

次のステップＳ１３で、作業制御部９１は、ロボット４を第二ステージ３５に移動させて生産を継続させる。詳述すると、作業制御部９１は、ロボット４のハンド４３を第二ステージ３５に移動させ、第二ボックス５５の保護カバー５７を開放させる。次に、確認部９３が動作して、第二ボックス５５内のワークＷおよび作業対象物Ｔが正しいことを確認する。なお、確認部９３は、新しい供給トレイＳＴおよび新しい作業対象物Ｔを対象として逐次動作する（以降では、逐次の説明を省略する）。確認部９３による確認に続いて、作業制御部９１は、ロボット４に移載作業を開始させる。移載作業は、作業中断の必要が生じるまで継続される。

【0054】

一方、ステップＳ７で、オペレータは、押し出された第一ボックス５１の段取り操作を行う。すなわち、オペレータは、第一ボックス５１の第一供給部７１から空の供給トレイＳＴを取り出し、新しい供給トレイＳＴを載置する。なお、オペレータは、第一配置部７２の移載作業が途中の作業対象物Ｔには触れない。この時点で、ロボットシステム１は、図８に例示された状況となる。ロボット４は、第二ステージ３５に移動して、ワークＷの移載作業を２回終了している（図８の矢印Ｍ３参照）。第二供給部７５の供給トレイＳＴは、未だ二つのワークＷが収容されており、したがって、さらに２回の移載作業が行われる。

【0055】

ステップＳ７の続きで、オペレータは、第一ボックス５１の保護カバーを閉じ、操作部６２または入力表示部９９を用いて第一スライド機構６１の引き込み動作を指令する。次のステップＳ８で、第一スライド機構６１は、指令にしたがって第一ボックス５１を第一ステージ３１に引き込む（図８の矢印Ｍ４参照）。これにより、第一ステージ３１において、ロボット４が再来して移載作業を行うための状況が整備される。なお、ステップＳ７の操作およびステップＳ８の動作は、ステップＳ１３の動作と並行して実施することが可能である。

【0056】

第二ステージ３５で４回の移載作業が終了すると、作業中断の必要が生じる。したがって、動作フローの実行は、ステップＳ１４に進められる。ステップＳ１４で、作業制御部９１は、作業中断の原因がワークＷを使い尽くしたことによる（前者）か、それとも、作業対象物Ｔに対する六つのワークＷの移載作業が終了したことによる（後者）かを判別して、動作フローを分岐させる。動作フローの実行は、原因が前者である場合にステップＳ１６に進められ、原因が後者である場合と原因が両者である場合にステップＳ１５に進められる。

【0057】

図８の状況からさらに２回の移載作業が行われて合計で４回になると、第二供給部７５の供給トレイＳＴが空となり、作業中断の原因が前者と判別される。したがって、ステップＳ１６で、作業制御部９１は、第二スライド機構６５を制御して、第二ボックス５５を生産エリア３の外部に押し出させる（図９の矢印Ｍ５参照）。この時点で、ロボットシステム１は、図９に例示された状況となる。ステップＳ６の後、動作フローの実行は、ステップＳ３およびステップＳ１１に分かれつつ戻される。

【0058】

２回目のステップＳ３で、作業制御部９１は、ロボット４を再び第一ステージ３１に移動させて生産を継続させる。一方、２回目のステップＳ１１で、オペレータは、押し出された第二ボックス５５の段取り操作を行う。すなわち、オペレータは、第二供給部７５から空の供給トレイＳＴを取り出し、新しい供給トレイＳＴを載置する。なお、オペレータは、第二配置部７６の移載作業が途中の作業対象物Ｔには触れない。

【0059】

この時点で、ロボットシステム１は、図１０に例示された状況となる。ロボット４は、第一ステージ３１に移動して、ワークＷの移載作業を２回行う（図１０の矢印Ｍ６参照）。これにより、作業対象物Ｔの六つの収容部に対する移載作業が終了する。一方、第一供給部７１の供給トレイＳＴは、未だ二つのワークＷが収容されている。ステップＳ１１の続きで、オペレータは、第二スライド機構６５の引き込み動作を指令する。２回目のステップＳ１２で、第二スライド機構６５は、指令にしたがって第二ボックス５５を第二ステージ３５に引き込む（図１０の矢印Ｍ７参照）。これにより、第二ステージ３５において、ロボット４が再来して移載作業を行うための状況が整備される。

【0060】

２回目のステップＳ３で、作業対象物Ｔの六つの収容部に対する移載作業が終了して作業中断となる。したがって、２回目のステップＳ４で、作業制御部９１は、作業中断の原因が移載作業の終了であると判別して、動作フローをステップＳ５に進める。ステップＳ５で、作業制御部９１は、移載作業が終了した作業対象物Ｔの個数が予定数に到達して、移載作業を終了することができるか否かを判定する。否の場合、動作フローの実行は、ステップＳ６における第一ボックス５１の押し出し（図１１の矢印Ｍ８参照）から、ステップＳ７およびステップＳ１３に進められる。

【0061】

この時点で、ロボットシステム１は、図１１に例示された状況となる。２回目のステップＳ１３で、作業制御部９１は、ロボット４を再び第二ステージ３５に移動させ、移載作業を開始させる（図１２の矢印Ｍ９参照）。一方、２回目のステップＳ７で、オペレータは、押し出された第一ボックス５１の段取り操作を行う。すなわち、オペレータは、第一ボックス５１の第一配置部７２から移載作業が終了した作業対象物Ｔを取り出し、新しい作業対象物Ｔを配置する。なお、オペレータは、第一供給部７１の使いかけの供給トレイＳＴには触れない。

【0062】

この時点で、ロボットシステム１は、図１２に例示された状況となる。ステップＳ７の続きで、オペレータは、第一スライド機構６１の引き込み動作を指令する。次のステップＳ８で、第一スライド機構６１は、指令にしたがって第一ボックス５１を第一ステージ３１に引き込む（図１２の矢印Ｍ１０参照）。以降、第一ステージ３１および第二ステージ３５において交互に、ロボット４による移載作業とオペレータによる段取り操作とが繰り返される。したがって、ロボット４の一時的な停止状態は、ほとんど発生しない。

【0063】

なお、ステップＳ５で、移載作業が終了した作業対象物Ｔの個数が予定数に到達している場合、第一ステージ３１での移載作業は終了となる。この場合、動作フローの実行は、ステップＳ１３に進められ、以降では第二ステージ３５に関する動作のみが実行される。具体的には、ステップＳ１１からステップＳ１６までが実行される。また、第二ステージ３５において移載作業を終了することができるか否かは、ステップＳ１５で判定される。仮に、第二ステージ３５での移載作業が先に終了した場合、以降では第一ステージ３１に関する動作のみが実行される。具体的には、ステップＳ３からステップＳ８までが実行される。

【0064】

さらに、図５には示されていないが、作業制御部９１は、第一ステージ３１および第二ステージ３５の両方で移載作業を終了することができるか否かを判定することができる。この判定は、ステップＳ５およびステップＳ１５の少なくとも一方の後で行われる。両方で移載作業を終了することができる場合に、図５の動作フローは終了となる。

【0065】

実施形態のロボットシステム１では、ロボット４が第一ステージ３１に移動して作業を行っている時に、第一供給部７１のワークＷを補給する必要が生じた場合、または第一配置部７２に配置された作業対象物Ｔを入れ替える必要が生じた場合に、ロボット４を第二ステージ３５に移動させて作業を継続させる。これによれば、ロボット４が第二ステージ３５に移動して作業を継続している間に、第一ステージ３１でワークＷの補給、または作業対象物Ｔの入れ替えを行い、ロボット４が再来して作業を行うための状況を整備することができる。さらに、この状況整備は、第一ステージ３１および第二ステージ３５で交互に繰り返して行うことができる。したがって、ロボット４の一時的な停止状態を削減して、作業効率の低下を抑制することができる。

【0066】

４．実施形態の応用および変形
なお、第一供給部７１および第一配置部７２は、別々のボックス内に設定され、二つのボックスは、別々のスライド機構によって生産エリア３の内部と外部の間を独立して移動してもよい。また、第一ボックス５１が省略され、第一供給部７１および第一配置部７２が剥き出しの状態で移動してもよい。さらに、生産エリア３の外部におけるワークＷの補給操作や作業対象物Ｔの入れ替え操作は、オペレータによる操作でなく、入れ替え装置やコンベア装置などにより自動で行うことが可能である。また、実施形態のロボットシステム１は、２台のロボット４と、三つ以上のステージ（ロボット４の台数よりも多数のステージ）と、を備える構成に拡張することが可能である。

【0067】

また、供給トレイＳＴが第一供給部７１に固定されており、オペレータは、四つのワークＷを供給トレイＳＴの各収容部にセットする補給操作を行ってもよい。さらに、四つの収容部をもつ供給トレイＳＴに代えて、多数のワークＷを収容する大型の供給箱を用いることができる。この場合、ワークＷを補給する回数が相対的に減少して、作業対象物Ｔを入れ替える回数が相対的に多くなる。

【0068】

また、通知部９２および確認部９３は、省略することが可能である。加えて、画像処理部９４は、実施形態で説明した４種類の情報の全てを求める必要はなく、また、４種類以外の情報を求めてもよい。４種類以外の情報として、例えば、ロボット４による作業の良否を判定する検査情報を例示することができる。

【0069】

さらに、移載作業が先に終了した第一ステージ３１において、第二作業対象物に対して第二ワークを使用する別の作業を開始するようにしてもよい。つまり、ロボット４は、第二ステージ３５における作業対象物ＴへのワークＷの移載作業と、第一ステージ３１における第二作業対象物に対して第二ワークを使用する別の作業とを、交互に行うことができる。この場合、図５のステップＳ５で、作業制御部９１は、第一ステージ３１で作業対象物Ｔの個数が予定数に到達していると、動作フローの実行をステップＳ６経由でステップＳ１３およびステップＳ７に進める。そして、ステップＳ７で、オペレータは、第一供給部７１から供給トレイＳＴを取り出して第二ワークを補給するとともに、第一配置部７２から作業対象物Ｔを取り出して第二作業対象物を配置する。その他にも、実施形態は、様々な応用や変形が可能である。

【符号の説明】

【0070】

１：ロボットシステム ２：エリア区画部 ３：生産エリア ３１：第一ステージ ３５：第二ステージ ４：ロボット ４５：カメラ ５１：第一ボックス ５５：第二ボックス ５６：ボックス本体 ５７：保護カバー ６１：第一スライド機構 ６５：第二スライド機構 ７１：第一供給部 ７２：第一配置部 ７５：第二供給部 ７６：第二配置部 ９：制御装置 ９１：作業制御部 ９２：通知部 ９３：確認部 ９４：画像処理部 Ｗ：ワーク Ｔ：作業対象物 ＳＴ：供給トレイ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】