特許7568750エンドエフェクタ付加装置、エンドエフェクタ及びロボットアーム機構
(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】2024-10-07
(45)【発行日】2024-10-16
(54)【発明の名称】エンドエフェクタ付加装置、エンドエフェクタ及びロボットアーム機構
(51)【国際特許分類】
B25J 15/00 20060101AFI20241008BHJP
B25J 19/06 20060101ALI20241008BHJP
【ＦＩ】
B25J15/00 F
B25J19/06
【請求項の数】
7
(21)【出願番号】P 2022571475
(86)(22)【出願日】2021-12-21
(86)【国際出願番号】 JP2021047170
(87)【国際公開番号】W WO2022138600
(87)【国際公開日】2022-06-30
【審査請求日】2023-07-11
(31)【優先権主張番号】P 2020216693
(32)【優先日】2020-12-25
(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】110002103
【氏名又は名称】弁理士法人にじいろ特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】山田 樹
(72)【発明者】
【氏名】古屋 好丈
【審査官】臼井 卓巳
(56)【参考文献】
【文献】特開平０４－０１９０８６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０５－２２０６９１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００８－２１４０５４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開昭５８－１５５１９４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０３－０４３１７６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０５－１３８４８８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０８－１３２３７４（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０２０／００１６７４６（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ２５Ｊ １５／００－１９／０６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ロボットのエンドエフェクタに付加されるエンドエフェクタ付加装置において、ベース板と、
前記エンドエフェクタを取り付けるマウント板と、
前記ベース板に前記マウント板を吸着する吸着機構と、
前記ベース板に対して前記マウント板を連結する蛇腹と、
前記ベース板に対して前記マウント板が所定位置からずれたことを検出する位置ずれ検出部と、を具備し、
前記蛇腹の内部に密閉空間を確保するために前記ベース板と前記マウント板に前記蛇腹の前後縁は封止され、
前記位置ずれ検出部により前記マウント板が前記所定位置からずれたことが検出されたとき、前記吸着機構による前記ベース板に対する前記マウント板の吸着状態が解除されるとともに前記蛇腹の内部が加圧されることで前記蛇腹が伸長し、前記ベース板に対して前記マウント板が離反され、
前記離反されたマウント板は、前記蛇腹の内部が減圧されることで前記伸長された蛇腹が収縮し、前記吸着機構による前記ベース板に対する前記マウント板の吸着状態が復帰されることで、前記所定位置に戻され、固定される、エンドエフェクタ付加装置。
【請求項2】
前記吸着機構は磁石を有する、請求項１記載のエンドエフェクタ付加装置。
【請求項3】
前記ベース板に対して前記マウント板を前記所定位置に位置決めするための位置決め機構をさらに備え、
前記離反されたマウント板は、前記蛇腹の内部が減圧されることで前記伸長された蛇腹が収縮し、前記位置決め機構により前記所定位置に位置決めされ、前記吸着機構による前記ベース板に対する前記マウント板の吸着状態が復帰されることで、前記所定位置に固定される、
請求項１又は２に記載のエンドエフェクタ付加装置。
【請求項4】
ロボットのエンドエフェクタに付加されるエンドエフェクタ付加装置において、ベース板と、
前記エンドエフェクタを取り付けるマウント板と、
前記ベース板に対して前記マウント板を懸吊する線条部材と、
前記線条部材を巻き取る巻き取り装置と、
前記ベース板に対して前記マウント板が所定位置からずれたことを検出する位置ずれ検出部と、を具備し、
前記位置ずれ検出部により前記マウント板が前記所定位置からずれたことが検出されたとき、前記巻き取り装置により前記線条部材が送り出されることで、前記ベース板に対して懸吊される前記マウント板が前記ベース板に対して離反され、前記巻き取り装置により前記線条部材が巻き取られることで前記ベース板に対して懸吊される前記マウント板が前記所定位置に戻される、エンドエフェクタ付加装置。
【請求項5】
前記ベース板に対して前記マウント板を前記所定位置に位置決めするための位置決め機構をさらに備える、請求項４記載のエンドエフェクタ付加装置。
【請求項6】
請求項１乃至５のいずれか一項に記載のエンドエフェクタ付加装置を有するエンドエフェクタ。
【請求項7】
請求項１乃至５のいずれか一項に記載のエンドエフェクタ付加装置が組み込まれたロボットアーム機構。【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、エンドエフェクタ付加装置、エンドエフェクタ及びロボットアーム機構に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、ロボットの普及に伴い、ロボットの安全対策が重要となってきている。ロボットの安全対策として、ロボットに装着されたエンドエフェクタが人や物などに衝突した場合に、ロボットを停止させる方法が知られている。しかしながら、この方法では、エンドエフェクタの人や物への衝突に伴う負荷を検出してからロボットを完全に停止させるまでの間にも、ロボットは動き続けてしまう。そのため、エンドエフェクタ及びロボットが破損してしまったり、人や物が傷ついてしまう可能性がある。また、エンドエフェクタが比較的大きな物に衝突した場合には、エンドエフェクタが衝突した物に押し込まれた状態でロボットが停止するため、ロボットを退避させて復帰させるまでに多くの時間を要する。復帰時間を短くできるように、例えば、特許文献１には、ハンド部材がロボット手首から落下するおそれがないようにするとともに、フランジ部材からハンド部材を取り外すときに敏速に取外動作をできるようにしたロボットハンドの着脱装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】実開平０１－１６６０８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
エンドエフェクタが人や物に衝突した場合であっても、エンドエフェクタ及びエンドエフェクタを装着するロボットアーム機構等の移動装置の破損を回避することが望まれている。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本開示の一態様に係るエンドエフェクタ付加装置は、ロボットのエンドエフェクタに付加される装置である。エンドエフェクタ付加装置は、ベース板と、エンドエフェクタを取り付けるマウント板と、ベース板にマウント板を吸着する吸着機構と、ベース板に対してマウント板を連結する蛇腹とを具備する。蛇腹の内部に密閉空間を確保するためにベース板とマウント板に蛇腹の前後縁は封止される。
【発明の効果】
【0006】
エンドエフェクタが人や物に衝突した場合であっても、エンドエフェクタの破損を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下、図面を参照しながら第１、第２実施形態に係るエンドエフェクタ付加装置を説明する。以下の説明において、略同一の機能及び構成を有する構成要素については、同一符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行う。
【0009】
（第１実施形態）
第１実施形態に係るエンドエフェクタ付加装置２は、エンドエフェクタ４００が障害物に衝突したときに、エンドエフェクタ４００及びエンドエフェクタ４００を装備するロボットアーム機構１００が破損する事態を回避することを１つの目的とした装置である。図１に示すように、エンドエフェクタ付加装置２は、エンドエフェクタ付加装置２の動作を制御する制御装置２００と、エンドエフェクタ付加装置２が有する蛇腹５及びシリンダ７１の内部を加減圧するための加減圧装置３００とともに１つのシステムを構成する。典型的には、エンドエフェクタ付加装置２は、ロボットアーム機構１００とエンドエフェクタ４００との間に介在される。具体的には、エンドエフェクタ付加装置２は、ロボットアーム機構１００のエンドエフェクタ４００の取付部１１０に装着され、エンドエフェクタ４００はエンドエフェクタ付加装置２を介して、ロボットアーム機構１００に接続される。第１実施形態において、エンドエフェクタ４００はワークＷを吸着する吸着パッドを備える。
第１実施形態に係るエンドエフェクタ付加装置２は、エンドエフェクタ４００が障害物に衝突したときに、エンドエフェクタ４００及びエンドエフェクタ４００を装備するロボットアーム機構１００が破損する事態を回避することを１つの目的とした装置である。図１に示すように、エンドエフェクタ付加装置２は、エンドエフェクタ付加装置２の動作を制御する制御装置２００と、エンドエフェクタ付加装置２が有する蛇腹５及びシリンダ７１の内部を加減圧するための加減圧装置３００とともに１つのシステムを構成する。典型的には、エンドエフェクタ付加装置２は、ロボットアーム機構１００とエンドエフェクタ４００との間に介在される。具体的には、エンドエフェクタ付加装置２は、ロボットアーム機構１００のエンドエフェクタ４００の取付部１１０に装着され、エンドエフェクタ４００はエンドエフェクタ付加装置２を介して、ロボットアーム機構１００に接続される。第１実施形態において、エンドエフェクタ４００はワークＷを吸着する吸着パッドを備える。
【0010】
制御装置２００は、エンドエフェクタ付加装置２による衝撃緩和動作が記述された衝撃緩和動作プログラム、エンドエフェクタ付加装置２による復帰動作が記述された復帰動作プログラム及びエンドエフェクタ付加装置２による昇降動作が記述された昇降動作プログラムが記憶されたＨＤＤ等の記憶装置、記憶装置に記憶されたプログラムを実行するＣＰＵ等の演算処理装置などを備える。演算処理装置により衝撃緩和動作プログラムが実行されることで、エンドエフェクタ付加装置２は衝撃緩和動作プログラムで規定されたシーケンス（図６参照）に従って動作する。それにより、エンドエフェクタ４００が障害物に衝突したときにエンドエフェクタ４００及びロボットアーム機構１００が受ける衝撃を緩和することができる。演算処理装置により復帰動作プログラムが実行されることで、エンドエフェクタ付加装置２は復帰動作プログラムで規定されたシーケンス（図７参照）に従って動作する。それにより、エンドエフェクタ４００が障害物に衝突したことによって変形したエンドエフェクタ付加装置２を、エンドエフェクタ４００が障害物に衝突する前の元の状態に復帰させることができる。演算処理装置により昇降動作プログラムが実行されることで、エンドエフェクタ付加装置２は昇降動作プログラムで規定されたシーケンス（図１０参照）に従って動作する。それにより、エンドエフェクタ４００を降下させ、降下させたエンドエフェクタ４００を元の位置に戻すことができる。第１実施形態において、制御装置２００は、エンドエフェクタ付加装置２を制御する機能とロボットアーム機構１００を制御する機能との両方の機能を備える。もちろん、エンドエフェクタ付加装置２の制御装置は、ロボットアーム機構１００の制御装置と別体で構成されてもよい。
【0011】
加減圧装置３００は、ポンプ、エアチューブ、及び電磁弁からなる。電磁弁は、ポンプの吸引口と排気口とをエアチューブに対して切り替える。制御装置２００により、加減圧装置３００の電磁弁の駆動が制御されることで、蛇腹５の内部及びシリンダ７１の内部に対するエアの給気と排気とが切り替えられる。もちろん、蛇腹５の内部及びシリンダ７１の内部のエアの給気、排気を制御できるのであれば、その構成はこれに限定されない。
【0012】
図２、図３、図４に示すように、エンドエフェクタ付加装置２は、円板状のベース板３を有する。ベース板３の上面には、複数の支持ポール３１を介して矩形板状のアダプタ板４が固定されている。アダプタ板４はロボットアーム機構１００のエンドエフェクタ取付部１１０に接続されるアダプタ４１を有する。エンドエフェクタ付加装置２は、アダプタ板４を介してロボットアーム機構１００のエンドエフェクタ取付部１１０に取り付けられる。ベース板３の下面には、蛇腹５により円形状のマウント板６が懸吊されている。マウント板６は、後述の吸着機構７によりベース板３に対して吸着可能に構成されている。典型的には、マウント板６は、磁石に吸着可能となるように磁性体で形成されている。もちろん、マウント板６を非磁性体で形成し、磁石に吸着可能な磁性体で形成された吸着片をマウント板６に設けるようにしてもよい。マウント板６にはエンドエフェクタ４００が直接的に又は他の部材を介して間接的に接続される。
【0013】
ベース板３の下面には複数のボールプランジャ８１が円周方向に沿って等間隔に配置され、マウント板６の上面には複数のボールプランジャ８１のボールを受ける窪みを有する複数のボール受け部８３が円周方向に沿って等間隔に配置される。ボールプランジャ８１とボール受け部８３とは、ベース板３に対するマウント板６の位置及び向きを決めるための位置決め機構８を構成する。位置決め機構８により、マウント板６を予め決められた位置（以下、初期位置という）に配置することができる。
【0014】
ベース板３の下面には複数の接触センサ９１それぞれの接触ピンが下方に突出して設けられ、マウント板６の上面には接触センサ９１の接触ピンを受ける面を有する複数のピン受け部９３が設けられる。ピン受け部９３は、接触ピンを受ける面がマウント板６の上面よりも上方に位置するように構成される。接触センサ９１と接触センサ９１の接触ピンを受けるピン受け部９３とは、ベース板３に対するマウント板６の位置ずれを検出する位置ずれ検出部９を構成する。なお、ここでの位置ずれとは、ベース板３の下面に平行な平面内における位置ずれと、ベース板３の下面に垂直な方向に関する位置ずれとを含む。位置ずれ検出部９は、エンドエフェクタ４００の障害物への衝突を検知するセンサとして機能するとともに、マウント板６がベース板３に対して予め決められた位置及び向きに配置されているのかを検出するセンサとしても機能する。複数の接触センサ９１のセンサデータは制御装置２００に送られる。
【0015】
第１実施形態に係るエンドエフェクタ付加装置２は、蛇腹５の内部に密閉空間を確保したことを１つの特徴としている。具体的には、図５に示すように、蛇腹５の内部に密閉空間を確保するために蛇腹５の後端側５ａの開口はベース板３により封止され、前端側５ｂの開口はマウント板６により封止される。ベース板３には、上下に貫通する蛇腹ポート５１が設けられる。蛇腹ポート５１には、加減圧装置３００から延びるエアチューブが接続される。それにより、蛇腹５の内部は加減圧装置３００に接続される。蛇腹５の内部に密閉空間を確保することにより、蛇腹５の内部を減圧することで蛇腹５を収縮させ、蛇腹５の内部を加圧することで蛇腹５を伸長させることができる。エンドエフェクタ４００が障害物に衝突した直後に蛇腹５を伸長することでエンドエフェクタ４００の障害物への衝突に伴う衝撃を緩和できるとともに、衝撃を緩和するために伸長した蛇腹５を収縮することでエンドエフェクタ付加装置２を衝突前の状態に復帰することができる。このように、複雑な機構を使用せずに、内部に密閉空間が形成された蛇腹５の内部の加減圧を制御するだけで、エンドエフェクタ４００の衝突による衝撃の緩和動作とエンドエフェクタ付加装置２を元の状チアに戻す復帰動作とを実現していることが第１実施形態に係るエンドエフェクタ付加装置２の１つの特徴である。
【0016】
吸着機構７はベース板３に設けられる。典型的には、吸着機構７はマウント板６を磁力により吸着可能に構成される。具体的には、図５に示すように、吸着機構７は、磁石７５と、磁石７５を上下方向に移動自在に支持する磁石支持機構とを有する。磁石支持機構は、円筒形状のシリンダ７１と、シリンダ７１の内部を上下に分割する板状のピストン７２と、ピストン７２を上下方向に移動自在に支持する圧縮コイルバネ７３とを有する。圧縮コイルバネ７３の一端はシリンダ７１の内面の上部に固定され、他端はピストン７２の上面に接続されている。ピストン７２の下面には、ピン７４を介して磁石７５が固定されている。典型的には、ピストン７２の駆動方式としては複動式を採用することができる。シリンダ７１には、側面を貫通する２つのシリンダポート７８，７９が、ピストン７２を挟んで上下に分散して設けられる。シリンダポート７８，７９には、加減圧装置３００から延びるエアチューブがそれぞれ接続される。
【0017】
制御装置２００により、吸着機構７の吸着機能がオフされたとき、制御装置２００の制御に従って、加減圧装置３００により上側のシリンダポート７８からシリンダ７１の内部のエアが排気され、下側のシリンダポート７９からシリンダ７１の内部にエアが給気される。磁石７５はピストン７２とともにマウント板６から離反する方向に引き上げられ、ピストン７２の内部の上方に配置されるため、磁石７５とマウント板６との間の距離は広がり、磁石７５の磁力によりマウント板６を吸着することができない。
【0018】
制御装置２００により、吸着機構７の吸着機能がオンされたとき、制御装置２００の制御に従って、加減圧装置３００により上側のシリンダポート７８からシリンダ７１の内部にエアが給気され、下側のシリンダポート７９からシリンダ７１の内部のエアが排気される。磁石７５はピストン７２とともにマウント板６に接近する方向に押し下げられ、ピストン７２の内部の下方に配置されるため、磁石７５の磁力によりマウント板６が吸着される。吸着機構７によるマウント板６の吸着力がエンドエフェクタ４００が障害物に衝突したときに受ける負荷よりも小さくなるように、磁石７５、磁石７５とマウント板６との距離などが調整されている。それにより、制御装置２００は、接触センサ９１のオン、オフによって、エンドエフェクタ４００が障害物に衝突したか否かを判定することができる。なお、吸着機構７の吸着機能がオンされたとき、制御装置２００の制御に従って、加減圧装置３００による２つのシリンダポート７８，７９への給気、排気が停止され、シリンダ７１内を大気圧に戻すようにしてもよい。磁石７５は圧縮コイルバネ７３によりシリンダ７１の下方に向かって付勢されているため、シリンダ７１内が大気圧に戻されたとき、圧縮コイルバネ７３により磁石７５はピストン７２ともにマウント板６に接近する方向に押し下げられ、ピストン７２の内部の下方に配置される。
【0019】
【0020】
図６に示すように、制御装置２００により、エンドエフェクタ４００の障害物への衝突が検知されるまでの間、エンドエフェクタ付加装置２は平常時の状態である（ステップＳ１１のＮｏ）。平常時において、蛇腹５の内部は負圧の状態であり、吸着機構７による吸着機能はオンされた状態である。具体的には、図８（ａ）に示すように、加減圧装置３００により蛇腹ポート５１から蛇腹５の内部のエアが排気され、上側のシリンダポート７８からシリンダ７１の内部にエアが給気され、下側のシリンダポート７９からシリンダ７１の内部のエアが排気される。それにより、マウント板６は初期位置で固定された状態で維持される。マウント板６が初期位置に配置されているとき、複数の接触センサ９１の全てから接触センサ９１がオンしていることを示すデータが制御装置２００に送信される。制御装置２００は、エンドエフェクタ４００が障害物に衝突していないと判定する。
【0021】
制御装置２００は、複数の接触センサ９１のうち少なくとも１つの接触センサ９１から接触センサ９１がオフしていることを示すデータを受信したとき（ステップＳ１１のＹｅｓ）、エンドエフェクタ４００が障害物に衝突したと判定し、エンドエフェクタ付加装置２に衝撃緩和動作を実行させる。図８（ｂ）に示すように、制御装置２００の制御に従って、加減圧装置３００により、上側のシリンダポートからシリンダ７１の内部のエアが排気され、下側のシリンダポートからシリンダ７１の内部にエアが給気される。それにより、磁石７５が上方に引き上げられ、吸着機構７による吸着機能がオフにされる（ステップＳ１２）。制御装置２００の制御に従って、加減圧装置３００により、蛇腹ポート５１から蛇腹５の内部にエアが給気され、加圧される（ステップＳ１３）。ステップＳ１２によりマウント板６はフリーな状態であるため、蛇腹５の内部が加圧されることで蛇腹５は伸長され、蛇腹５に懸吊されたマウント板６はベース板３から離反する方向に押し下げられる。伸長された蛇腹５は、その内部が加圧された状態であり、可撓性を有する棒状の緩衝部材として機能する。その後、制御装置２００により、エンドエフェクタ４００が障害物に衝突したことを作業員に通知するために、例えば、アラームが発生される（ステップＳ１４）。作業員は、ボタン等を操作することによりアラームを停止するとともに、障害物を除去する。
【0022】
以上説明した第１実施形態に係るエンドエフェクタ付加装置２による衝撃緩和動作によれば、以下の作用効果を奏する。図９に示すように、水平移動中にエンドエフェクタ４００が障害物Ｓに衝突しても、衝突の瞬間に蛇腹５は伸長され、可撓性を有する棒状の緩衝材として機能するため、エンドエフェクタ４００が障害物Ｓから受ける力をある程度受け流すことができる。また、エンドエフェクタ４００が障害物Ｓに衝突した瞬間にロボットアーム機構１００を停止できなくても、衝突時に蛇腹５が伸長し、且つ可撓性を有する棒状材となることで、エンドエフェクタ４００が障害物Ｓに衝突してからロボットアーム機構１００が停止するまでのロボットアーム機構１００のわずかな移動を許容することができる。これらにより、エンドエフェクタ４００及びロボットアーム機構１００の破損を回避できる。また、エンドエフェクタ４００及びロボットアーム機構１００が破損した場合でもその破損の程度を軽度に抑えられる。
【0023】
図７、図８を参照して、第１実施形態に係るエンドエフェクタ付加装置２による復帰動作を説明する。作業員により、復帰指示が入力されたのを契機に、制御装置２００は、エンドエフェクタ付加装置２の復帰動作を実行する（ステップＳ２１）。復帰動作の実行前において、エンドエフェクタ付加装置２は、図８（ｂ）に示すように、蛇腹５の内部は加圧された状態であり、吸着機構７による吸着機能はオフされた状態である。復帰動作が実行されると、制御装置２００は、ロボットアーム機構１００を予め決められた退避位置に移動させる（ステップＳ２２）。この工程は、手動で行われれてもよい。次に、制御装置２００は、加減圧装置３００を制御して、蛇腹５の内部を減圧する（ステップＳ２３）。具体的には、図８（ｃ）に示すように、加減圧装置３００により蛇腹ポート５１から蛇腹５の内部のエアが排気される。それにより、蛇腹５が収縮され、蛇腹５に懸吊されたマウント板６はベース板３に接近する方向に引き上げられる。ベース板３に近い位置に到達したマウント板６は、位置決め機構８による規制を受けながらさらに引き上げられ、初期位置に戻される。制御装置２００は、複数の接触センサ９１の出力に基づいて、マウント板６が初期位置に戻されたかを判定する（ステップＳ２４）。例えば、マウント板６を引き上げ始めてから所定の時間が経過するまでに全ての接触センサ９１から接触センサ９１がオンしていることを示すデータを受信できないとき、制御装置２００は、マウント板６が初期位置に戻されていないと判定する（ステップＳ２４のＮｏ）。
【0024】
そして、作業員に復帰が未完了であることを通知するためにアラームを発生する（ステップＳ２６）。作業員は、ボタン操作等によりアラームを停止するとともに、エンドエフェクタ付加装置２を手動で復帰させる。一方、マウント板６を引き上げ始めてから所定の時間が経過するまでに全ての接触センサ９１から接触センサ９１がオンしていることを示すデータを受信したとき、制御装置２００は、マウント板６が初期位置に戻されたと判定し（ステップＳ２４のＹｅｓ）、吸着機構７による吸着機能をオンにする（ステップＳ２５）。具体的には、図８（ｄ）に示すように、上側のシリンダポートからシリンダ７１の内部にエアが給気され、下側のシリンダポートからシリンダ７１の内部のエアが排気される。それにより、シリンダ７１の内部の下方に配置された磁石７５によりマウント板６は吸着され、初期位置に固定される。エンドエフェクタ付加装置２は衝突前の状態に復帰し、エンドエフェクタ４００も衝突前の位置に復帰される。
【0025】
なお、ステップＳ２４でマウント板６が初期位置に戻されていないと判定されたとき、蛇腹５が捻じれている等の蛇腹５の状態が起因である可能性がある。そのため、ステップＳ２６でアラームを発生する前に、再度、蛇腹５を伸長させた後に収縮させ、ステップＳ２４の判定処理を再度実行するようにしてもよい。
【0026】
第１実施形態に係るエンドエフェクタ付加装置２による復帰動作によれば、作業員はエンドエフェクタ４００が衝突した障害物Ｓを除去した後に、マウス、キーボード、ボタンなどの操作により復帰指示を制御装置２００に入力するだけで、エンドエフェクタ付加装置２を衝突前の状態に復帰させることができ、エンドエフェクタ４００も衝突前の位置及び向きに戻すことができる。ロボットアーム機構１００に対するエンドエフェクタ４００の位置及び向きは、エンドエフェクタ付加装置２の位置決め機構８により自動的に調整することができるため、作業員が工具等を使用してエンドエフェクタ４００の位置を調整する必要はない。また、エンドエフェクタ付加装置２が衝突前の状態に復帰されたかの確認は接触センサ９１の出力に基づいて行うことができるため、水準器等を使ってエンドエフェクタ付加装置２のマウント板６の傾きなどを測る必要はない。このように、第１実施形態に係るエンドエフェクタ付加装置２によれば、エンドエフェクタ４００が障害物に衝突してから、衝突前の状態に復帰するまでの作業員による作業を非常に簡易なものにし、復帰時間を短縮することができる。
【0027】
第１実施形態に係るエンドエフェクタ付加装置２は、蛇腹５の伸縮動作を積極的に活用することで、エンドエフェクタ４００に昇降機能を付加することができる。また、昇降機能を有するエンドエフェクタ４００に対しては、昇降動作のストローク長を、エンドエフェクタ４００単独のそれよりも延長させることができる。
【0028】
図１０、図１１を参照して、エンドエフェクタ付加装置２の昇降動作を説明する。ここでは、エンドエフェクタ４００の吸着パッドでワークＷを吸着し、把持するものとする。制御装置２００は吸着パッドをワークＷの上方に配置するためにロボットアーム機構１００を移動させる。制御装置２００は、吸着パッドをワークＷの上方に配置後、エンドエフェクタ付加装置２の昇降動作をオンする。制御装置２００は、加減圧装置３００を制御して、吸着機構７による吸着機能をオフにし（ステップＳ３１）、蛇腹５の内部を加圧する（ステップＳ３２）。それにより、吸着パッドはマウント板６とともにベース板３から離反する方向（下方）に移動され、その吸着面がワークＷの表面に密着する。制御装置２００は、加減圧装置３００を制御して、吸着パッドの内部を減圧する（ステップＳ３３）。制御装置２００は、吸着パッドがワークＷを吸着したか否かを、例えば、エンドエフェクタ４００に取り付けられたカメラの撮影画像に基づいて判定する（ステップＳ３４）。吸着パッドがワークＷを吸着していないと判定したとき（ステップＳ３４のＮｏ）、制御装置２００は、吸着パッドの位置を調整するためにロボットアーム機構１００を移動させ（ステップＳ３５）、再度、ステップＳ３３の処理を実行する。ステップＳ３３～Ｓ３５の処理は吸着パッドがワークＷを吸着するまで繰り返される。吸着パッドがワークＷを吸着したと判定したとき（ステップＳ３４のＹｅｓ）、制御装置２００は、加減圧装置３００を制御して、蛇腹５の内部を減圧する（ステップＳ３６）。それにより、ワークＷを吸着した吸着パッドは、マウント板６とともにベース板３に接近する方向（上方）に引き上げられる。制御装置２００は、複数の接触センサ９１の出力に基づいてマウント板６が初期位置に戻されたかを判定し（ステップＳ３７）、マウント板６が初期位置に戻らなかったと判定したとき（ステップＳ３７のＮｏ）、作業員に復帰が未完了であることを通知するためにアラームを発生する（ステップＳ３９）。作業員は、ボタン操作等によりアラームを停止するとともに、エンドエフェクタ付加装置２を手動で復帰させる。一方、マウント板６が初期位置に戻されたと判定したとき（ステップＳ３７のＹｅｓ）、吸着機構７による吸着機能をオンにする（ステップＳ３８）。それにより、マウント板６は初期位置で固定され、エンドエフェクタ付加装置２は元の状態に復帰される。吸着パッドでワークＷを搬送するだけであれば、ワークＷを吸着後、ワークＷのリリース位置までロボットアーム機構１００を移動させ、吸着パッドの減圧状態を解除し、ワークＷをリリースするようにしてもよい。
【0029】
エンドエフェクタ付加装置２の昇降動作によれば、図１１に示すように、開口が狭く、深い箱Ｂなどの、ロボットアーム機構１００のアームを降下させることはできないが、エンドエフェクタ付加装置２を挿入することができるような箇所に配置されたワークＷに対して、エンドエフェクタ付加装置２の蛇腹５を伸長させることで、エンドエフェクタ４００をワークＷにアプローチさせることができる。エンドエフェクタ付加装置２の蛇腹５の伸縮動作を積極的に活用することで、エンドエフェクタ４００の降下動作のストローク長を延長させることができる。つまり、エンドエフェクタ４００の移動の自由度を向上させることができる。
【0030】
また、第１実施形態に係るエンドエフェクタ付加装置２は、蛇腹５の伸縮動作を積極的に活用することで、以下のような効果を奏する。ロボットアーム機構１００の加減速時に吸着機構７によって吸着されるマウント板６の吸着箇所に発生する負荷の増大分を、蛇腹５の内部を減圧することによってマウント板６のベース板３に接近する方向に働く吸引力を増加させることによってキャンセルすることができる。例えば、制御装置２００は、ロボットアーム機構１００が加減速するとき、加減圧装置３００を制御して、蛇腹５の内部の減圧度合いを高くすることで、蛇腹５を収縮させる力を増加させ、吸着機構７による吸着力に抗ってマウント板６がベース板３から離れてしまう事態を回避することができる。これは、接触センサ９１によるエンドエフェクタ４００の障害物への衝突検知の精度の向上にも寄与する。
【0031】
図１２、図１３を参照して、第１実施形態の変形例に係るエンドエフェクタ付加装置２を説明する。第１実施形態に係るエンドエフェクタ付加装置２において、エンドエフェクタ付加装置２の位置決め機構８は、ボールプランジャ８１とボール受け部８３とにより構成された。第１実施形態の変形例に係るエンドエフェクタ付加装置５００は、エンドエフェクタ付加装置２の位置決め機構８として伸縮性を有する可撓管を用いたものである。図１２、図１３に示すように、可撓管８５の一端はベース板３の下面に固定され、他端はマウント板６の上面に固定される。それにより、可撓管８５は、ボールプランジャ８１とボール受け部８３とにより構成された位置決め機構８と同様の効果を奏する。
【0032】
図１４、図１５を参照して、第２実施形態に係るエンドエフェクタ付加装置６００を説明する。第１実施形態に係るエンドエフェクタ付加装置２は、ベース板３に対してマウント板６を懸吊する部材として蛇腹５を用い、マウント板６を元の位置に復帰させるための復帰機構として吸着機構７と加減圧装置３００とを有するものであったが、ベース板３に対してマウント板６を接近、離反させることができ、ベース板３から離反されたマウント板６を初期位置に復帰させることができるのであれば、懸吊部材は蛇腹５に限定されない。第２実施形態に係るエンドエフェクタ付加装置６００は、懸吊部材として紐等の線条部材５３を用い、マウント板６を元の位置に復帰させるための復帰機構として、線条部材５３を巻き取る巻き取り装置５５を有するものである。
【0033】
図１４、図１５に示すように、第２実施形態に係るエンドエフェクタ付加装置６００は、ベース板３に対してマウント板６を懸吊する弾性を有する線条部材５３と、線条部材５３を巻き取る巻き取り装置５５とを有する。巻き取り装置５５は、リールと、リールの回転を駆動する駆動機構とを有し、ベース板３に設置される。線条部材５３は、その一端が巻き取り装置５５のリールに固定され、ベース板３を上下に貫通する孔を通り、他端はマウント板６に固定されている。制御装置２００による制御に従って、駆動機構によりリールが順方向に回転されたとき、線条部材５３はリールから送り出され、マウント板６はベース板３から離反する方向に移動される。制御装置２００による制御に従って、駆動機構によりリールが逆方向に回転されたとき、線条部材５３はリールに巻き取られ、マウント板６はベース板３に接近する方向に引き戻される。
【0034】
第２実施形態に係るエンドエフェクタ付加装置６００は、第１実施形態に係るエンドエフェクタ付加装置２と同様の効果を奏する。
【0035】
第１、第２実施形態において、エンドエフェクタ付加装置は、ロボットアーム機構１００とエンドエフェクタ４００との間に介在されていたが、エンドエフェクタ４００が装着される様々な装置、例えばエンドエフェクタ４００を移動させる移動装置等に対しても使用することができる。
【0036】
第１、第２実施形態に係るエンドエフェクタ付加装置は、それ単独の装置である必要はない。例えば、第１、第２実施形態に係るエンドエフェクタ付加装置が組み込まれたエンドエフェクタであってもよいし、第１、第２実施形態に係るエンドエフェクタ付加装置が組み込まれたロボットアーム機構であってもよい。いずれの装置においても、第１、第２実施形態に係るエンドエフェクタ付加装置と同様の効果を奏する。
【0037】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【0038】
２…エンドエフェクタ付加装置、３…ベース板、３１…支持ポール、４…アダプタ板、４１…アダプタ、５…蛇腹、５１…蛇腹ポート、６…マウント板、７…吸着機構、７１…シリンダ、７２…ピストン、７３…圧縮コイルバネ、７４…ピン、７５…磁石、７８，７９…シリンダポート、８…位置決め機構、８１…ボールプランジャ、８３…ボール受け部、９…位置ずれ検出部、９１…接触センサ、９３…ピン受け部。
【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】