ピッキング用部品供給装置、および部品ピッキング装置
【課題】
部品供給装置に多数の部品を山積み状態でストックしても、容易かつ確実に部品の山積み状態を変えることが可能な山積み部品供給装置を提供する。
【解決手段】
前記収容容器の底面を構成する容器底部と、収容容器の壁面を形成する円筒形状であって、当該円筒形状の軸を回転軸として前記容器底部に対して相対回転可能な収容容器本体と、前記前記収容容器本体に所定の回転動作をさせる容器本体駆動部と、を備えた。
部品供給装置に多数の部品を山積み状態でストックしても、容易かつ確実に部品の山積み状態を変えることが可能な山積み部品供給装置を提供する。
【解決手段】
前記収容容器の底面を構成する容器底部と、収容容器の壁面を形成する円筒形状であって、当該円筒形状の軸を回転軸として前記容器底部に対して相対回転可能な収容容器本体と、前記前記収容容器本体に所定の回転動作をさせる容器本体駆動部と、を備えた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、山積み状態で供給される部品をロボットでピッキングする部品ピッキング装置、および当該部品ピッキング装置に用いる部品供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
山積み状態にある複数部品の中から部品を順次把持して、指定の位置へ運ぶピッキングでは、ステレオカメラやレーザ光を用いた距離センサにより得られたデータから、部品の位置と姿勢を認識することが行われている。
【０００３】
しかし、山積みの部品は位置および姿勢は一定ではなく、部品の重なりも発生しているため、位置と姿勢を認識できる部品は複数の部品の一部であり、部品の山積み状態によっては１つも部品の位置と姿勢を認識できないこともある。
【０００４】
また、位置と姿勢を認識した部品が、部品を収納しているパレットの壁面近傍に位置する場合がある。このような部品は、ロボットのアームやハンドとパレットが干渉してしまい部品がピッキングできない。
【０００５】
上記のように、部品の位置と姿勢が認識できない場合や、部品の位置がピッキングできない場合には、山積みされた部品の位置と姿勢を変化させ、改めて部品の位置と姿勢を認識することが行われている。例えば、特許文献１に記載の従来技術は、部品が認識できなくなるとロボットのハンドをパレットの中で動作させ、パレット内の部品を掻き雑ぜる。特許文献２に記載の従来技術では、パレットを逆ピラミッド形とし、加振装置によって斜面部材に振動を与え、バラ積みされた部品をピッキング可能な位置に移動させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−１７９６７７号公報
【特許文献２】特開２０１０−５７２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載の従来技術では、部品の位置と姿勢を変化させる手段として部品をピッキングするロボットを用いている。そのため、生産ラインに使用される場合では、ロボットで掻き雑ぜることによってその分だけタクトタイムが長くなってしまい、生産台数が少なくなってしまう。
【０００８】
また、特許文献２に記載の従来技術では、加振装置による振動だけでは山積みされた部品の位置は変わるが姿勢を大きく変えることは難しく、加振装置による振動を付与した前後で認識できる部品の数が増加しない場合がある。そのため、加振装置による振動を付与しても１つも部品の位置と姿勢を認識できていない場合には、他の方法により部品の山積み状態を変更しない限り、ロボットによる部品のピッキングが不可能となる。
【０００９】
本発明は上記課題に鑑みて、山積みされた部品の位置と姿勢を確実に変化させ、新たな山積み状態を生成するピッキング用部品供給装置、および当該ピッキング用部品供給装置を用いた部品ピッキング装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明に係る部品供給装置は、ロボットに取り付けられたロボットハンドで、収容容器に山積み収容された部品を１つずつ取り出すピッキング用の部品供給装置であって、前記収容容器の底面を構成する容器底部と、収容容器の壁面を形成する円筒形状であって、当該円筒形状の軸を回転軸として前記容器底部に対して相対回転可能な収容容器本体と、前記前記収容容器本体に所定の回転動作をさせる容器本体駆動部と、を備えたことを特徴とする。
【００１１】
さらに、本発明に係る部品ピッキング装置は、収容容器に複数の部品を山積みする部品供給装置と、山積みされた前記部品の位置と姿勢を計測する部品位置姿勢計測装置と、計測された部品ごとの位置と姿勢とに基づいて当該部品を１個ずつ把持して所定の動作を行うロボットと、を備え、前記部品供給装置は、前記収容容器の底面を構成する容器底部と、収容容器の壁面を形成する円筒形状であって当該円筒形状の軸を回転軸として前記容器底部に対して相対回転可能な収容容器本体と、前記収容容器本体に所定の回転動作をさせる容器本体駆動部とを有し、前記部品位置姿勢計測装置にて計測された部品の位置と姿勢が所定の条件を具備した場合に、前記収容容器本体を回転動作させるため前記容器本体駆動部を制御する容器本体制御部を備えたこと、を特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、部品供給装置に多数の部品を山積み状態でストックしても、確実に部品の山積み状態を変えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】山積み部品ピッキング装置の概略構成図
【図２】山積み部品ピッキング装置の接続関係を示すブロック図
【図３】収容容器本体の内面形状を表す断面図
【図４】三次元計測器で計測できる所定領域を例示した図
【図５】山積み部品の最上層が位置すべき所定領域を例示した図
【図６】山積み部品ピッキング装置の第１の動作フローチャート
【図７】山積み部品ピッキング装置の第２の動作フローチャート
【図８】容器底部を下降させた後の部品供給装置の状態を表した図
【図９】収容容器本体の回転軸が垂線に対して傾いている状態を表した図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明に係る実施形態として、山積み部品ピッキング装置について図を用いて説明する。なお、本発明に係る山積み部品供給装置は、山積み部品ピッキング装置の一部である。
図１は、山積み部品ピッキング装置の概略構成図である。図２は、山積み部品ピッキング装置の接続関係を示すブロック図である。山積み部品ピッキング装置は、部品供給装置１０、ロボット２０、ロボット制御装置３０、部品位置姿勢認識装置４０から構成されている。なお、複数の部品１が部品供給装置１０に山積み状態で収容されている。
【００１５】
部品供給装置１０は、フレーム１１、収容容器本体１２と、容器底部１３と、容器本体駆動部１４と、底部駆動部１５と、加振装置１６と、図示しない部品投入手段１７と、装置制御部１８と、から構成されている。
【００１６】
収容容器本体１２は円筒形状となっており、円筒の両端面が開口している。そして収容容器本体１２は、円筒形状の軸を回転軸として回転自在にフレーム１１に取り付けられている。さらに、収容容器本体１２の円筒形状外周面には、後に詳細に記載する容器本体駆動部１４の駆動力が伝達されるギア部が設けられている。
【００１７】
図３が収容容器本体１２の内面形状を表す断面図である。容器本体内面には、複数の突起部１２ａが設けられている。これは、収容容器本体１２を回転させたときに、部品１を突起部１２ａと接触させ、収容容器本体１２の内壁近傍にある部品１を回転移動させるためである。なお、突起部１２ａの形状・大きさ・数・配置等は部品の形状や収容容器本体１２の大きさに合わせて、任意に設計できる。例えば突起部１２ａは、円筒中心に伸びる板状であっても良いし、ブラシとしても良い。また、材質も部品１に合わせて金属・ゴム・プラスチック等のいずれを採用しても良い。
【００１８】
容器本体駆動部１４は、モータとギアによって構成されている。モータの出力回転軸にギアを固定し、収容容器本体１２のギア部と容器本体駆動部１４のギアが噛み合う位置で、容器本体駆動部１４はフレーム１１に固定されている。
【００１９】
このように収容容器本体１２と容器本体駆動部１４を構成することで、容器本体駆動部１４のモータを駆動することにより収容容器本体１２を回転させることが可能となる。なお、本実施形態においてはギアを用いた例で説明するが、駆動力伝達機構としてギアに限定されることはない。例えば、ベルトとプーリを用いても良いし、容器本体駆動部１４のモータ回転軸にゴムローラを固定し、当該ゴムローラを収容容器本体１２の外周面に密着させて収容容器本体１２に回転駆動力を伝達しても良い。係る場合には、収容容器本体１２にはギア部が不要となり、ゴムローラが密接する円周面が形成されていれば良い。
【００２０】
容器底部１３は、収容容器本体１２に対して回転軸と平行に自在に移動可能に設けられている。つまり、容器底部１３を移動させることで、収容容器の容量を変更することができる。なお、容器底部１３は、収容容器本体１２の開口部上面よりさらに上方に移動させることができるようにしても良い。
【００２１】
容器底部１３は、フレーム１１に固定された底部駆動部１５と接続され、容器底部１３は、底部駆動部１５により回転軸と平行に移動することができる。底部駆動部１５は、モータを用いた直動アクチュエータ等を利用することができる。ここで、直動アクチュエータとは、例えばスライドガイド機構とボールネジ機構とを組み合せ、モータの回転によりナットを回転させてボールネジを進退させ、ボールネジと連接されたスライドガイド機構を直線運動させるものである。なお、底部駆動部１５は、収容容器本体１２に対して移動部分が上下方向に相対的に移動可能であればどのような機構、アクチュエータを用いてもよい。上記のスライドガイド機構とボールネジ機構による直動アクチュエータに限定されるものではない。
【００２２】
加振装置１６は、容器底部１３に固定されている。加振装置１６を加振させると、容器底部１３に振動が伝達され、容器内部の部品１が振動される。
図示しない部品投入手段１７は、装置制御部１８に制御されて部品供給装置１０に新たな部品１を追加投入する手段である。例えば、装置制御部１８にて運転・停止の制御ができるパーツフィーダやコンベア等を用いることができる。
【００２３】
装置制御部１８は、容器本体駆動部１４、底部駆動部１５、加振装置１６、部品投入手段１７、部品位置姿勢認識装置４０、と接続されている。さらに、装置制御部１８は、入出力部１８ａ、容器本体制御部１８ｂ、底部制御部１８ｃ、を備えている。各部に関する説明は、動作説明のなかで詳細に説明する。
【００２４】
ロボット２０は、部品１のピッキングを行うピッキング手段を備えている垂直多関節ロボットである。通常、ロボット２０は６自由度を有するロボットが用いられるが、これに限定されない。山積みされた部品１をピッキング可能な自由度を有していれば良いため、より多くの自由度を持ったロボットを用いても良いし、垂直多関節ロボットに限定されるものでもない。なお、ロボットそのものは本発明の主要部ではないので、これ以上の説明は省略する。
【００２５】
ロボット制御装置３０は、ロボット２０および部品位置姿勢認識装置４０と接続されている。ロボット制御装置３０は、部品位置姿勢認識装置４０で認識された部品供給装置１０内の選択された一つの部品１の位置姿勢を受け取り、前記一つの部品１の位置姿勢と予め定められた条件と予め定められた部品１の搬送先の位置姿勢とからピッキングの経路を生成し、当該経路に基づいてロボット２０を制御する。なお、ロボット制御装置３０そのものは本発明の主要部ではないので、これ以上の説明は省略する。
【００２６】
部品位置姿勢認識装置４０は、三次元計測器４１と三次元情報処理装置４２とから構成されている。
三次元計測器４１は、部品供給装置１０内の所定領域を三次元計測する。図４は、三次元計測器４１で計測できる所定領域を例示した図である。なお、本実施形態においては、三次元情報は予め定められた直交座標系（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）の各座標に物が存在するか否かのデータとし、Ｚ軸は鉛直方向上向きをプラスとする。ただし、直交座標系は、ワールド座標系におけるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸と同じである必要はなく、任意の角度回転させた直交座標系を用いることができる。なお、Ｚ軸が収容容器本体１２の回転軸と一致していることがより望ましい。
【００２７】
図４の例において、所定領域Ａは、部品供給装置１０の最上部の開口部を基準とした点線斜線領域である。所定領域Ａに部品１が存在すれば、部品１の外形の三次元情報を取得できる。三次元計測器４１は、ステレオカメラによる三次元計測器やレーザ光を用いた三次元計測器等を用いることができる。
【００２８】
また、三次元計測器４１は、所定領域Ａの三次元情報から、所定領域Ｂに山積みされた部品１の最上層が存在するか判断する。例えば、図５のように、所定領域Ｂは収容容器本体の開口部最上面より上側の領域であって、所定領域Ａの最上面より下側の領域と定める。所定領域Ｂに山積みされた部品１の最上層が存在するか否かの判断は、所定領域Ａの三次元情報から最もＺ軸の値が大きい三次元情報を取り出し、その三次元情報のＺ軸の値が所定領域ＢのＺ軸の上下限値以内である場合には、部品１の山積み状態の最上層が所定領域Ｂに存在すると判断することができる。
【００２９】
もちろん、他の方法によって部品１の山積み状態の最上層が予め定めた領域内にあることを確認しても良い。例えば、後記する三次元情報処理装置４２にて、部品１の位置姿勢情報を求め、三次元情報処理装置４２に各部品１の位置姿勢情報から、所定領域Ｂの中に部品１が存在するか否かを判断してもよい。
【００３０】
また、部品１の山積み状態の最上層が所定領域Ｂに存在すると判断するのに、三次元計測器４１の代わりに所定領域Ｂの最上面と最下面とに、各面の部品の有無を検知できるセンサを設けても良い。例えば、センサは透過型の光電センサを部品サイズよりも小さい間隔で検出光が各面と一致するように配置する。このようにすることで、検出光を部品１が遮光することで各面における部品の有無が判断できる。最上面で部品が検出されず、最下面で部品が検出されれば、所定領域Ｂ内に山積み状態の最上層が存在していると判断できる。なお、センサはレーザセンサを用いても良く、また、予め検出ビームがライン状に配置されたラインセンサ等を用いることもできる。つまり所定領域における部品の有無を判断できれば、任意のセンサを用いることができる。
【００３１】
三次元情報処理装置４２は、三次元計測器４１で取得した所定領域Ａの三次元情報から、所定領域Ｂに存在する部品１の位置姿勢を求める。なお、部品１の三次元の位置および姿勢を求める方法は、例えば三次元情報（計測した三次元の計測点群で構成される計測結果）と、３Ｄ-ＣＡＤデータ（点群データに変換したもの）が、ほぼ一致すると思われる位置・姿勢に３Ｄ-ＣＡＤデータを合わせ、各点が対応する点を求めて三次元位置姿勢を求めていく方法等の周知な方法が利用できる。所定領域の三次元情報から、所定の形状を有する物の位置・姿勢を認識できれば、他の方法を利用することができることはもちろんである。なお、部品１の位置・姿勢を認識できなかった場合には、装置制御部１８に山積み状態を変える容器本体回転信号を出力する。
【００３２】
また、三次元情報処理装置４２は、認識した部品１の位置・姿勢が、予め定められたピッキング可能な領域および姿勢に含まれるか判断する。ピッキング可能な領域および姿勢は、オペレータが予め三次元情報処理装置４２に登録しておく。なお、認識された部品１の位置・姿勢が予め定められたピッキング可能な領域および姿勢に含まれていない場合には、装置制御部１８に山積み状態を変える容器本体回転信号を出力する。
【００３３】
ここでピッキングが不可能となる原因は、ロボットの可動範囲を超える場合、ロボットの取り得る姿勢ではない場合、部品供給装置１０や他の装置等との干渉を起こす場合等である。
【００３４】
次に、山積み部品ピッキングシステムの動作について、図６および図７の山積み部品ピッキング装置の動作フローチャートを用いて説明をする。
Ｓ１０にて、三次元計測器４１が三次元計測し、部品供給装置１０の所定領域Ａの三次元情報を取得する。Ｓ１１にて、三次元計測器４１が、所定領域Ｂに山積みされた部品１の最上層の部品１が存在するか判断し、存在しない場合には部品１が所定領域Ｂに存在しない事を通知する容器底部駆動信号を装置制御部１８に出力しＳ２０に進み、存在する場合にはＳ１２に進む。
【００３５】
Ｓ１２にて、三次元情報処理装置４２が三次元計測器４１から所定領域Ａの三次元情報を受け取り、所定領域Ｂに存在する部品１の位置姿勢を演算する。Ｓ１３にて、三次元情報処理装置４２が部品１の位置姿勢を認識できたか否かを判断し、認識できなかった場合には部品１の山積み状態を変える要求信号である容器本体回転信号を装置制御部１８に出力してＳ４０に進み、認識できた場合にはＳ１４に進む。
【００３６】
Ｓ１４にて、三次元情報処理装置４２は、認識できた部品１の位置姿勢がロボット２０によりピッキング可能か否かを判断し、ピッキング不可と判断した場合には部品１の山積み状態を変える要求信号である容器本体回転信号を装置制御部１８に出力してＳ４０に進み、ピッキング可能と判断した場合にはＳ１５に進む。
【００３７】
Ｓ１５にて、ロボット制御装置３０が、三次元情報処理装置４２で認識された部品供給装置１０内の一つの部品１の位置姿勢を受け取り、前記一つの部品１の位置姿勢と予め定められた条件と予め定められた部品１の搬送先の位置姿勢とからピッキングの経路を生成し、当該経路に基づいてロボット２０を制御し、ロボット２０による部品１の取り出し・搬送動作を行う。次にＳ１６にて、ロボット制御装置３０が、予め定められた条件に基づいて部品１のピッキング動作を続けるか判断し、続ける場合にはＳ１０に戻り、続けない場合にはピッキング動作を終了する。なお、ロボット制御装置３０には、オペレータが予め部品１のピッキング条件を登録しておく。例えば、１０個の部品を所定の位置に搬送する事を登録すれば、１０回継続して部品のピッキング動作を続けることとなる。
【００３８】
次に、Ｓ１１にて、三次元計測器４１が装置制御部１８に容器底部駆動信号を出力した場合について説明する。係る場合、Ｓ２０にて、装置制御部１８が入出力部１８ａにて容器底部駆動信号を受け取る。容器底部駆動信号を受け取ると装置制御部１８は、容器底部１３が移動可能範囲の上限位置に達しているか否かを判断し、上限位置に達している場合にはＳ３０へ進み、上限位置に達していない場合にはＳ２１に進む。なお、容器底部１３が移動可能範囲の上限位置に達しているか否かは、例えばフレーム１１に、容器底部１３の上限位置に移動した際に感知するセンサを設けることで判断できる。また、底部駆動部１５のモータに設けられたエンコーダ等によって把握し、容器底部１３の上限位置に達したか否かを判断しても良い。
【００３９】
Ｓ２１にて、装置制御部１８は、容器底部駆動信号と共に受け取った最もＺ軸の値が大きい三次元情報を用いて、底部制御部１８ｃにより底部駆動部１５を制御して容器底部１３を移動させる。底部制御部１８ｃは、三次元情報のＺ軸の値と収容容器本体１２の開口部上面のＺ軸の値とから容器底部１３の移動量を演算し、その移動量を用いて底部駆動部１５を制御して容器底部１３を移動させ、山積み状態の部品１の最上層を所定領域Ｂ内に位置させる。例えば、容器底部駆動信号と共に受け取った最もＺ軸の値が大きい三次元情報から、山積み部品１の最上層が所定領域Ｂより高い位置にあると判断される場合には、容器底部１３は下降動作し、山積み部品１の最上層が所定領域Ｂより低い位置にあると判断される場合には、容器底部１３は上昇動作することとなる。Ｓ２１の処理が完了するとＳ１０に戻り、再び三次元計測から始めることとなる。
【００４０】
なお、容器底部駆動信号と、所定領域Ｂの最上面および最下面における部品の有無信号を受け取る場合には、容器底部１３を所定の移動量だけ所定の方向に移動させるようにしても良い。例えば、容器底部駆動信号と所定領域Ｂの最上面に部品が有りとする信号である場合には、容器底部１３を所定の移動量だけ下降動作させる。また、容器底部駆動信号と所定領域Ｂの最下面に部品が無いとする信号である場合には、容器底部１３を所定の移動量だけ上昇動作させる。ここで、所定の移動量は、例えば、下降する際の移動量は所定領域ＢのＺ方向の大きさの半分とし、上昇する際の移動量は部品１のサイズより小さい移動量とすると良い。これは、上昇時には移動量を部品１のサイズより大きくすると収容容器本体１２から山積みの部品１が崩れ易くなる恐れがあり、下降時には崩れる心配はないため少ない回数で所定領域Ｂに山積み部品の最上層を位置させることができるからである。
【００４１】
次に、Ｓ２０にて、容器底部１３が移動可能範囲の上限位置に達していると判断した場合について説明する。係る場合、Ｓ３０にて、装置制御部１８は、底部駆動部１５を制御して容器底部１３を下降動作させる。例えば、下降動作は、所定位置まで下降するように設定しても良いし、所定移動量だけ下降動作しても良い。図８は、容器底部１３を下降させた後の部品供給装置１０の状態を表した図である。例えば所定の位置は、通常容器底部１３の下限位置である。ただし、部品１の強度等を考えて、任意の位置に設定することも可能である。なお、下降する位置や移動量は、オペレータが予め装置制御部１８に設定する。
【００４２】
次にＳ３１にて、装置制御部１８は、部品投入手段１７を起動し、部品１を収容容器本体１１内に投入する。部品１の投入は、例えば、コンベアを用いる場合には、コンベアが運転する時間間隔をタイマで設定することで、タイマで設定された時間間隔だけコンベア上に置かれた部品１を投入することが出来る。なお、Ｓ３１の処理が完了するとＳ１０に戻り、再び三次元計測から始めることとなる。
【００４３】
次にＳ１３にて、三次元情報処理装置４２が部品１の位置姿勢を認識できなかった場合について説明する。Ｓ４０にて、装置制御部１８は、容器本体回転信号を入出力部１８ａで受け取る。装置制御部１８は、容器本体回転信号を受け取ると容器本体制御部１８ｂにより容器本体駆動部１４を制御して収容容器本体１２を予め設定された回転動作に基づいて回転させると共に、加振装置１６を駆動して容器底部１３を所定時間振動させる。ここで設定される回転動作は、例えば収容容器本体を半回転だけ回転すること等である。これは、山積みされた部品１のうち収容容器本体１２の内壁近傍の部品１を回転させることで、現在の山積み状態を崩すためである。なお、回転量や回転速度や回転パターンはオペレータが部品１の形状や大きさ等を考慮しつつ、実際に山積みされた部品１が崩れるかを確認した後に、装置制御部１８に設定することができる。例えば、ＣＣＷ（反時計廻り）方向に回転速度ａ［ｒａｄ／ｓ］で１／２回転、ＣＷ（時計廻り）方向に回転速度ｂ［ｒａｄ／ｓ］で１／４回転、ＣＣＷ（反時計廻り）方向に回転速度ｃ［ｒａｄ／ｓ］で１／４回転等と、設定することもできる。また、加振装置１６は必須の構成要素ではなく、加振装置１６を取り付けなくても良いし、加振装置１６を動作させないように設定しても良い。ただし、加振装置１６を用いる事で、収容容器本体１２を回転中に部品１も振動する事で山積み状態が不安定となり、より現在の山積み状態を崩しやすいという効果がある。
【００４４】
次にＳ１４にて、三次元情報処理装置４２が認識できた部品１の位置姿勢が、ロボット２０によりピッキング不可と判断した場合にはＳ４０に進むこととなる。Ｓ４０は上記にて既に詳細に説明したため、これ以上の説明は省略する。
【００４５】
なお、上記ではＳ１０からＳ１４の処理を部品位置姿勢認識装置４０にて一括して行い、部品位置姿勢認識装置４０から装置制御部１８およびロボット制御装置３０に必要な信号および情報を入出力するようにしても良い。
【００４６】
以上のように動作することで、部品供給装置１０が山積みされた部品１の位置および姿勢を認識できるように山積み状態を変えることができる。よって、ロボットのピッキング動作の停止時間を短くできる。
【００４７】
内周壁に突起部１２ａを備えた収容容器本体１２を回転動作させることで、収容容器本体１２の内周壁近傍の部品を強制的に回転移動させることができるため、山積みされた部品１の位置および姿勢を認識できるように山積み状態を変えることができる。
【００４８】
また、部品供給装置１０と三次元計測器４２との位置を相対的に固定しても、容器底部１３を上下移動させることで、山積みされた部品１の最上層を常に三次元計測器４２の計測範囲に位置させることができる。さらに、部品供給装置１０に収容できる部品１の数を多くすることができるので、部品供給装置１０への部品投入回数を減らす事ができ、ロボットのピッキング動作の停止時間を短くできる。
【００４９】
さらに、所定領域Ｂを収容容器本体１２の開口部上面より高い位置に設定することで、ロボットのピッキング手段と収容容器本体１２との干渉を考慮する必要がなくなり、ロボットの経路演算を減らす事ができると共に、ロボットの動作範囲を小さくすることができるため、ロボットの小型化によりコストの抑制も可能となる。
【００５０】
なお、上記実施形態においては、ロボット制御装置３０、三次元情報処理装置４２、装置制御部１８をそれぞれ別個のものとして記載したが、これらを１つのコンピュータにまとめ、１つの制御装置として構成しても良い。
【００５１】
また、本実施形態においては、回転軸が垂線と平行な場合について記載したが、図９のように回転軸が垂線に対して傾いていても良い。このように構成することで、収容容器本体１２を回転させると、重力により部品１の山積み状態を変えやすくなる。
【００５２】
さらに、容器底部１３の部品１と接触する面に凸部を設けても良い。収容容器本体１２を回転駆動させて部品１が動いたときに、容器底部１３の凸部と接触することで部品１の姿勢が変わり、山積み状態をより変化させやすくなる。
【００５３】
なおさらに、容器底部１３を回転駆動する容器底部回転駆動部を別に設け、収容容器本体１２の回転方向する際に、容器底部１３を反対方向に回転させても良い。
【符号の説明】
【００５４】
１ 部品
１０ 部品供給装置
２０ ロボット
３０ ロボット制御装置
４０ 部品位置姿勢認識装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、山積み状態で供給される部品をロボットでピッキングする部品ピッキング装置、および当該部品ピッキング装置に用いる部品供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
山積み状態にある複数部品の中から部品を順次把持して、指定の位置へ運ぶピッキングでは、ステレオカメラやレーザ光を用いた距離センサにより得られたデータから、部品の位置と姿勢を認識することが行われている。
【０００３】
しかし、山積みの部品は位置および姿勢は一定ではなく、部品の重なりも発生しているため、位置と姿勢を認識できる部品は複数の部品の一部であり、部品の山積み状態によっては１つも部品の位置と姿勢を認識できないこともある。
【０００４】
また、位置と姿勢を認識した部品が、部品を収納しているパレットの壁面近傍に位置する場合がある。このような部品は、ロボットのアームやハンドとパレットが干渉してしまい部品がピッキングできない。
【０００５】
上記のように、部品の位置と姿勢が認識できない場合や、部品の位置がピッキングできない場合には、山積みされた部品の位置と姿勢を変化させ、改めて部品の位置と姿勢を認識することが行われている。例えば、特許文献１に記載の従来技術は、部品が認識できなくなるとロボットのハンドをパレットの中で動作させ、パレット内の部品を掻き雑ぜる。特許文献２に記載の従来技術では、パレットを逆ピラミッド形とし、加振装置によって斜面部材に振動を与え、バラ積みされた部品をピッキング可能な位置に移動させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−１７９６７７号公報
【特許文献２】特開２０１０−５７２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載の従来技術では、部品の位置と姿勢を変化させる手段として部品をピッキングするロボットを用いている。そのため、生産ラインに使用される場合では、ロボットで掻き雑ぜることによってその分だけタクトタイムが長くなってしまい、生産台数が少なくなってしまう。
【０００８】
また、特許文献２に記載の従来技術では、加振装置による振動だけでは山積みされた部品の位置は変わるが姿勢を大きく変えることは難しく、加振装置による振動を付与した前後で認識できる部品の数が増加しない場合がある。そのため、加振装置による振動を付与しても１つも部品の位置と姿勢を認識できていない場合には、他の方法により部品の山積み状態を変更しない限り、ロボットによる部品のピッキングが不可能となる。
【０００９】
本発明は上記課題に鑑みて、山積みされた部品の位置と姿勢を確実に変化させ、新たな山積み状態を生成するピッキング用部品供給装置、および当該ピッキング用部品供給装置を用いた部品ピッキング装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明に係る部品供給装置は、ロボットに取り付けられたロボットハンドで、収容容器に山積み収容された部品を１つずつ取り出すピッキング用の部品供給装置であって、前記収容容器の底面を構成する容器底部と、収容容器の壁面を形成する円筒形状であって、当該円筒形状の軸を回転軸として前記容器底部に対して相対回転可能な収容容器本体と、前記前記収容容器本体に所定の回転動作をさせる容器本体駆動部と、を備えたことを特徴とする。
【００１１】
さらに、本発明に係る部品ピッキング装置は、収容容器に複数の部品を山積みする部品供給装置と、山積みされた前記部品の位置と姿勢を計測する部品位置姿勢計測装置と、計測された部品ごとの位置と姿勢とに基づいて当該部品を１個ずつ把持して所定の動作を行うロボットと、を備え、前記部品供給装置は、前記収容容器の底面を構成する容器底部と、収容容器の壁面を形成する円筒形状であって当該円筒形状の軸を回転軸として前記容器底部に対して相対回転可能な収容容器本体と、前記収容容器本体に所定の回転動作をさせる容器本体駆動部とを有し、前記部品位置姿勢計測装置にて計測された部品の位置と姿勢が所定の条件を具備した場合に、前記収容容器本体を回転動作させるため前記容器本体駆動部を制御する容器本体制御部を備えたこと、を特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、部品供給装置に多数の部品を山積み状態でストックしても、確実に部品の山積み状態を変えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】山積み部品ピッキング装置の概略構成図
【図２】山積み部品ピッキング装置の接続関係を示すブロック図
【図３】収容容器本体の内面形状を表す断面図
【図４】三次元計測器で計測できる所定領域を例示した図
【図５】山積み部品の最上層が位置すべき所定領域を例示した図
【図６】山積み部品ピッキング装置の第１の動作フローチャート
【図７】山積み部品ピッキング装置の第２の動作フローチャート
【図８】容器底部を下降させた後の部品供給装置の状態を表した図
【図９】収容容器本体の回転軸が垂線に対して傾いている状態を表した図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明に係る実施形態として、山積み部品ピッキング装置について図を用いて説明する。なお、本発明に係る山積み部品供給装置は、山積み部品ピッキング装置の一部である。
図１は、山積み部品ピッキング装置の概略構成図である。図２は、山積み部品ピッキング装置の接続関係を示すブロック図である。山積み部品ピッキング装置は、部品供給装置１０、ロボット２０、ロボット制御装置３０、部品位置姿勢認識装置４０から構成されている。なお、複数の部品１が部品供給装置１０に山積み状態で収容されている。
【００１５】
部品供給装置１０は、フレーム１１、収容容器本体１２と、容器底部１３と、容器本体駆動部１４と、底部駆動部１５と、加振装置１６と、図示しない部品投入手段１７と、装置制御部１８と、から構成されている。
【００１６】
収容容器本体１２は円筒形状となっており、円筒の両端面が開口している。そして収容容器本体１２は、円筒形状の軸を回転軸として回転自在にフレーム１１に取り付けられている。さらに、収容容器本体１２の円筒形状外周面には、後に詳細に記載する容器本体駆動部１４の駆動力が伝達されるギア部が設けられている。
【００１７】
図３が収容容器本体１２の内面形状を表す断面図である。容器本体内面には、複数の突起部１２ａが設けられている。これは、収容容器本体１２を回転させたときに、部品１を突起部１２ａと接触させ、収容容器本体１２の内壁近傍にある部品１を回転移動させるためである。なお、突起部１２ａの形状・大きさ・数・配置等は部品の形状や収容容器本体１２の大きさに合わせて、任意に設計できる。例えば突起部１２ａは、円筒中心に伸びる板状であっても良いし、ブラシとしても良い。また、材質も部品１に合わせて金属・ゴム・プラスチック等のいずれを採用しても良い。
【００１８】
容器本体駆動部１４は、モータとギアによって構成されている。モータの出力回転軸にギアを固定し、収容容器本体１２のギア部と容器本体駆動部１４のギアが噛み合う位置で、容器本体駆動部１４はフレーム１１に固定されている。
【００１９】
このように収容容器本体１２と容器本体駆動部１４を構成することで、容器本体駆動部１４のモータを駆動することにより収容容器本体１２を回転させることが可能となる。なお、本実施形態においてはギアを用いた例で説明するが、駆動力伝達機構としてギアに限定されることはない。例えば、ベルトとプーリを用いても良いし、容器本体駆動部１４のモータ回転軸にゴムローラを固定し、当該ゴムローラを収容容器本体１２の外周面に密着させて収容容器本体１２に回転駆動力を伝達しても良い。係る場合には、収容容器本体１２にはギア部が不要となり、ゴムローラが密接する円周面が形成されていれば良い。
【００２０】
容器底部１３は、収容容器本体１２に対して回転軸と平行に自在に移動可能に設けられている。つまり、容器底部１３を移動させることで、収容容器の容量を変更することができる。なお、容器底部１３は、収容容器本体１２の開口部上面よりさらに上方に移動させることができるようにしても良い。
【００２１】
容器底部１３は、フレーム１１に固定された底部駆動部１５と接続され、容器底部１３は、底部駆動部１５により回転軸と平行に移動することができる。底部駆動部１５は、モータを用いた直動アクチュエータ等を利用することができる。ここで、直動アクチュエータとは、例えばスライドガイド機構とボールネジ機構とを組み合せ、モータの回転によりナットを回転させてボールネジを進退させ、ボールネジと連接されたスライドガイド機構を直線運動させるものである。なお、底部駆動部１５は、収容容器本体１２に対して移動部分が上下方向に相対的に移動可能であればどのような機構、アクチュエータを用いてもよい。上記のスライドガイド機構とボールネジ機構による直動アクチュエータに限定されるものではない。
【００２２】
加振装置１６は、容器底部１３に固定されている。加振装置１６を加振させると、容器底部１３に振動が伝達され、容器内部の部品１が振動される。
図示しない部品投入手段１７は、装置制御部１８に制御されて部品供給装置１０に新たな部品１を追加投入する手段である。例えば、装置制御部１８にて運転・停止の制御ができるパーツフィーダやコンベア等を用いることができる。
【００２３】
装置制御部１８は、容器本体駆動部１４、底部駆動部１５、加振装置１６、部品投入手段１７、部品位置姿勢認識装置４０、と接続されている。さらに、装置制御部１８は、入出力部１８ａ、容器本体制御部１８ｂ、底部制御部１８ｃ、を備えている。各部に関する説明は、動作説明のなかで詳細に説明する。
【００２４】
ロボット２０は、部品１のピッキングを行うピッキング手段を備えている垂直多関節ロボットである。通常、ロボット２０は６自由度を有するロボットが用いられるが、これに限定されない。山積みされた部品１をピッキング可能な自由度を有していれば良いため、より多くの自由度を持ったロボットを用いても良いし、垂直多関節ロボットに限定されるものでもない。なお、ロボットそのものは本発明の主要部ではないので、これ以上の説明は省略する。
【００２５】
ロボット制御装置３０は、ロボット２０および部品位置姿勢認識装置４０と接続されている。ロボット制御装置３０は、部品位置姿勢認識装置４０で認識された部品供給装置１０内の選択された一つの部品１の位置姿勢を受け取り、前記一つの部品１の位置姿勢と予め定められた条件と予め定められた部品１の搬送先の位置姿勢とからピッキングの経路を生成し、当該経路に基づいてロボット２０を制御する。なお、ロボット制御装置３０そのものは本発明の主要部ではないので、これ以上の説明は省略する。
【００２６】
部品位置姿勢認識装置４０は、三次元計測器４１と三次元情報処理装置４２とから構成されている。
三次元計測器４１は、部品供給装置１０内の所定領域を三次元計測する。図４は、三次元計測器４１で計測できる所定領域を例示した図である。なお、本実施形態においては、三次元情報は予め定められた直交座標系（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）の各座標に物が存在するか否かのデータとし、Ｚ軸は鉛直方向上向きをプラスとする。ただし、直交座標系は、ワールド座標系におけるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸と同じである必要はなく、任意の角度回転させた直交座標系を用いることができる。なお、Ｚ軸が収容容器本体１２の回転軸と一致していることがより望ましい。
【００２７】
図４の例において、所定領域Ａは、部品供給装置１０の最上部の開口部を基準とした点線斜線領域である。所定領域Ａに部品１が存在すれば、部品１の外形の三次元情報を取得できる。三次元計測器４１は、ステレオカメラによる三次元計測器やレーザ光を用いた三次元計測器等を用いることができる。
【００２８】
また、三次元計測器４１は、所定領域Ａの三次元情報から、所定領域Ｂに山積みされた部品１の最上層が存在するか判断する。例えば、図５のように、所定領域Ｂは収容容器本体の開口部最上面より上側の領域であって、所定領域Ａの最上面より下側の領域と定める。所定領域Ｂに山積みされた部品１の最上層が存在するか否かの判断は、所定領域Ａの三次元情報から最もＺ軸の値が大きい三次元情報を取り出し、その三次元情報のＺ軸の値が所定領域ＢのＺ軸の上下限値以内である場合には、部品１の山積み状態の最上層が所定領域Ｂに存在すると判断することができる。
【００２９】
もちろん、他の方法によって部品１の山積み状態の最上層が予め定めた領域内にあることを確認しても良い。例えば、後記する三次元情報処理装置４２にて、部品１の位置姿勢情報を求め、三次元情報処理装置４２に各部品１の位置姿勢情報から、所定領域Ｂの中に部品１が存在するか否かを判断してもよい。
【００３０】
また、部品１の山積み状態の最上層が所定領域Ｂに存在すると判断するのに、三次元計測器４１の代わりに所定領域Ｂの最上面と最下面とに、各面の部品の有無を検知できるセンサを設けても良い。例えば、センサは透過型の光電センサを部品サイズよりも小さい間隔で検出光が各面と一致するように配置する。このようにすることで、検出光を部品１が遮光することで各面における部品の有無が判断できる。最上面で部品が検出されず、最下面で部品が検出されれば、所定領域Ｂ内に山積み状態の最上層が存在していると判断できる。なお、センサはレーザセンサを用いても良く、また、予め検出ビームがライン状に配置されたラインセンサ等を用いることもできる。つまり所定領域における部品の有無を判断できれば、任意のセンサを用いることができる。
【００３１】
三次元情報処理装置４２は、三次元計測器４１で取得した所定領域Ａの三次元情報から、所定領域Ｂに存在する部品１の位置姿勢を求める。なお、部品１の三次元の位置および姿勢を求める方法は、例えば三次元情報（計測した三次元の計測点群で構成される計測結果）と、３Ｄ-ＣＡＤデータ（点群データに変換したもの）が、ほぼ一致すると思われる位置・姿勢に３Ｄ-ＣＡＤデータを合わせ、各点が対応する点を求めて三次元位置姿勢を求めていく方法等の周知な方法が利用できる。所定領域の三次元情報から、所定の形状を有する物の位置・姿勢を認識できれば、他の方法を利用することができることはもちろんである。なお、部品１の位置・姿勢を認識できなかった場合には、装置制御部１８に山積み状態を変える容器本体回転信号を出力する。
【００３２】
また、三次元情報処理装置４２は、認識した部品１の位置・姿勢が、予め定められたピッキング可能な領域および姿勢に含まれるか判断する。ピッキング可能な領域および姿勢は、オペレータが予め三次元情報処理装置４２に登録しておく。なお、認識された部品１の位置・姿勢が予め定められたピッキング可能な領域および姿勢に含まれていない場合には、装置制御部１８に山積み状態を変える容器本体回転信号を出力する。
【００３３】
ここでピッキングが不可能となる原因は、ロボットの可動範囲を超える場合、ロボットの取り得る姿勢ではない場合、部品供給装置１０や他の装置等との干渉を起こす場合等である。
【００３４】
次に、山積み部品ピッキングシステムの動作について、図６および図７の山積み部品ピッキング装置の動作フローチャートを用いて説明をする。
Ｓ１０にて、三次元計測器４１が三次元計測し、部品供給装置１０の所定領域Ａの三次元情報を取得する。Ｓ１１にて、三次元計測器４１が、所定領域Ｂに山積みされた部品１の最上層の部品１が存在するか判断し、存在しない場合には部品１が所定領域Ｂに存在しない事を通知する容器底部駆動信号を装置制御部１８に出力しＳ２０に進み、存在する場合にはＳ１２に進む。
【００３５】
Ｓ１２にて、三次元情報処理装置４２が三次元計測器４１から所定領域Ａの三次元情報を受け取り、所定領域Ｂに存在する部品１の位置姿勢を演算する。Ｓ１３にて、三次元情報処理装置４２が部品１の位置姿勢を認識できたか否かを判断し、認識できなかった場合には部品１の山積み状態を変える要求信号である容器本体回転信号を装置制御部１８に出力してＳ４０に進み、認識できた場合にはＳ１４に進む。
【００３６】
Ｓ１４にて、三次元情報処理装置４２は、認識できた部品１の位置姿勢がロボット２０によりピッキング可能か否かを判断し、ピッキング不可と判断した場合には部品１の山積み状態を変える要求信号である容器本体回転信号を装置制御部１８に出力してＳ４０に進み、ピッキング可能と判断した場合にはＳ１５に進む。
【００３７】
Ｓ１５にて、ロボット制御装置３０が、三次元情報処理装置４２で認識された部品供給装置１０内の一つの部品１の位置姿勢を受け取り、前記一つの部品１の位置姿勢と予め定められた条件と予め定められた部品１の搬送先の位置姿勢とからピッキングの経路を生成し、当該経路に基づいてロボット２０を制御し、ロボット２０による部品１の取り出し・搬送動作を行う。次にＳ１６にて、ロボット制御装置３０が、予め定められた条件に基づいて部品１のピッキング動作を続けるか判断し、続ける場合にはＳ１０に戻り、続けない場合にはピッキング動作を終了する。なお、ロボット制御装置３０には、オペレータが予め部品１のピッキング条件を登録しておく。例えば、１０個の部品を所定の位置に搬送する事を登録すれば、１０回継続して部品のピッキング動作を続けることとなる。
【００３８】
次に、Ｓ１１にて、三次元計測器４１が装置制御部１８に容器底部駆動信号を出力した場合について説明する。係る場合、Ｓ２０にて、装置制御部１８が入出力部１８ａにて容器底部駆動信号を受け取る。容器底部駆動信号を受け取ると装置制御部１８は、容器底部１３が移動可能範囲の上限位置に達しているか否かを判断し、上限位置に達している場合にはＳ３０へ進み、上限位置に達していない場合にはＳ２１に進む。なお、容器底部１３が移動可能範囲の上限位置に達しているか否かは、例えばフレーム１１に、容器底部１３の上限位置に移動した際に感知するセンサを設けることで判断できる。また、底部駆動部１５のモータに設けられたエンコーダ等によって把握し、容器底部１３の上限位置に達したか否かを判断しても良い。
【００３９】
Ｓ２１にて、装置制御部１８は、容器底部駆動信号と共に受け取った最もＺ軸の値が大きい三次元情報を用いて、底部制御部１８ｃにより底部駆動部１５を制御して容器底部１３を移動させる。底部制御部１８ｃは、三次元情報のＺ軸の値と収容容器本体１２の開口部上面のＺ軸の値とから容器底部１３の移動量を演算し、その移動量を用いて底部駆動部１５を制御して容器底部１３を移動させ、山積み状態の部品１の最上層を所定領域Ｂ内に位置させる。例えば、容器底部駆動信号と共に受け取った最もＺ軸の値が大きい三次元情報から、山積み部品１の最上層が所定領域Ｂより高い位置にあると判断される場合には、容器底部１３は下降動作し、山積み部品１の最上層が所定領域Ｂより低い位置にあると判断される場合には、容器底部１３は上昇動作することとなる。Ｓ２１の処理が完了するとＳ１０に戻り、再び三次元計測から始めることとなる。
【００４０】
なお、容器底部駆動信号と、所定領域Ｂの最上面および最下面における部品の有無信号を受け取る場合には、容器底部１３を所定の移動量だけ所定の方向に移動させるようにしても良い。例えば、容器底部駆動信号と所定領域Ｂの最上面に部品が有りとする信号である場合には、容器底部１３を所定の移動量だけ下降動作させる。また、容器底部駆動信号と所定領域Ｂの最下面に部品が無いとする信号である場合には、容器底部１３を所定の移動量だけ上昇動作させる。ここで、所定の移動量は、例えば、下降する際の移動量は所定領域ＢのＺ方向の大きさの半分とし、上昇する際の移動量は部品１のサイズより小さい移動量とすると良い。これは、上昇時には移動量を部品１のサイズより大きくすると収容容器本体１２から山積みの部品１が崩れ易くなる恐れがあり、下降時には崩れる心配はないため少ない回数で所定領域Ｂに山積み部品の最上層を位置させることができるからである。
【００４１】
次に、Ｓ２０にて、容器底部１３が移動可能範囲の上限位置に達していると判断した場合について説明する。係る場合、Ｓ３０にて、装置制御部１８は、底部駆動部１５を制御して容器底部１３を下降動作させる。例えば、下降動作は、所定位置まで下降するように設定しても良いし、所定移動量だけ下降動作しても良い。図８は、容器底部１３を下降させた後の部品供給装置１０の状態を表した図である。例えば所定の位置は、通常容器底部１３の下限位置である。ただし、部品１の強度等を考えて、任意の位置に設定することも可能である。なお、下降する位置や移動量は、オペレータが予め装置制御部１８に設定する。
【００４２】
次にＳ３１にて、装置制御部１８は、部品投入手段１７を起動し、部品１を収容容器本体１１内に投入する。部品１の投入は、例えば、コンベアを用いる場合には、コンベアが運転する時間間隔をタイマで設定することで、タイマで設定された時間間隔だけコンベア上に置かれた部品１を投入することが出来る。なお、Ｓ３１の処理が完了するとＳ１０に戻り、再び三次元計測から始めることとなる。
【００４３】
次にＳ１３にて、三次元情報処理装置４２が部品１の位置姿勢を認識できなかった場合について説明する。Ｓ４０にて、装置制御部１８は、容器本体回転信号を入出力部１８ａで受け取る。装置制御部１８は、容器本体回転信号を受け取ると容器本体制御部１８ｂにより容器本体駆動部１４を制御して収容容器本体１２を予め設定された回転動作に基づいて回転させると共に、加振装置１６を駆動して容器底部１３を所定時間振動させる。ここで設定される回転動作は、例えば収容容器本体を半回転だけ回転すること等である。これは、山積みされた部品１のうち収容容器本体１２の内壁近傍の部品１を回転させることで、現在の山積み状態を崩すためである。なお、回転量や回転速度や回転パターンはオペレータが部品１の形状や大きさ等を考慮しつつ、実際に山積みされた部品１が崩れるかを確認した後に、装置制御部１８に設定することができる。例えば、ＣＣＷ（反時計廻り）方向に回転速度ａ［ｒａｄ／ｓ］で１／２回転、ＣＷ（時計廻り）方向に回転速度ｂ［ｒａｄ／ｓ］で１／４回転、ＣＣＷ（反時計廻り）方向に回転速度ｃ［ｒａｄ／ｓ］で１／４回転等と、設定することもできる。また、加振装置１６は必須の構成要素ではなく、加振装置１６を取り付けなくても良いし、加振装置１６を動作させないように設定しても良い。ただし、加振装置１６を用いる事で、収容容器本体１２を回転中に部品１も振動する事で山積み状態が不安定となり、より現在の山積み状態を崩しやすいという効果がある。
【００４４】
次にＳ１４にて、三次元情報処理装置４２が認識できた部品１の位置姿勢が、ロボット２０によりピッキング不可と判断した場合にはＳ４０に進むこととなる。Ｓ４０は上記にて既に詳細に説明したため、これ以上の説明は省略する。
【００４５】
なお、上記ではＳ１０からＳ１４の処理を部品位置姿勢認識装置４０にて一括して行い、部品位置姿勢認識装置４０から装置制御部１８およびロボット制御装置３０に必要な信号および情報を入出力するようにしても良い。
【００４６】
以上のように動作することで、部品供給装置１０が山積みされた部品１の位置および姿勢を認識できるように山積み状態を変えることができる。よって、ロボットのピッキング動作の停止時間を短くできる。
【００４７】
内周壁に突起部１２ａを備えた収容容器本体１２を回転動作させることで、収容容器本体１２の内周壁近傍の部品を強制的に回転移動させることができるため、山積みされた部品１の位置および姿勢を認識できるように山積み状態を変えることができる。
【００４８】
また、部品供給装置１０と三次元計測器４２との位置を相対的に固定しても、容器底部１３を上下移動させることで、山積みされた部品１の最上層を常に三次元計測器４２の計測範囲に位置させることができる。さらに、部品供給装置１０に収容できる部品１の数を多くすることができるので、部品供給装置１０への部品投入回数を減らす事ができ、ロボットのピッキング動作の停止時間を短くできる。
【００４９】
さらに、所定領域Ｂを収容容器本体１２の開口部上面より高い位置に設定することで、ロボットのピッキング手段と収容容器本体１２との干渉を考慮する必要がなくなり、ロボットの経路演算を減らす事ができると共に、ロボットの動作範囲を小さくすることができるため、ロボットの小型化によりコストの抑制も可能となる。
【００５０】
なお、上記実施形態においては、ロボット制御装置３０、三次元情報処理装置４２、装置制御部１８をそれぞれ別個のものとして記載したが、これらを１つのコンピュータにまとめ、１つの制御装置として構成しても良い。
【００５１】
また、本実施形態においては、回転軸が垂線と平行な場合について記載したが、図９のように回転軸が垂線に対して傾いていても良い。このように構成することで、収容容器本体１２を回転させると、重力により部品１の山積み状態を変えやすくなる。
【００５２】
さらに、容器底部１３の部品１と接触する面に凸部を設けても良い。収容容器本体１２を回転駆動させて部品１が動いたときに、容器底部１３の凸部と接触することで部品１の姿勢が変わり、山積み状態をより変化させやすくなる。
【００５３】
なおさらに、容器底部１３を回転駆動する容器底部回転駆動部を別に設け、収容容器本体１２の回転方向する際に、容器底部１３を反対方向に回転させても良い。
【符号の説明】
【００５４】
１ 部品
１０ 部品供給装置
２０ ロボット
３０ ロボット制御装置
４０ 部品位置姿勢認識装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボットに取り付けられたロボットハンドで、収容容器に山積み収容された部品を１つずつ取り出すピッキング用の部品供給装置であって、
前記収容容器の底面を構成する容器底部と、
収容容器の壁面を形成する円筒形状であって、当該円筒形状の軸を回転軸として前記容器底部に対して相対回転可能な収容容器本体と、
前記収容容器本体に所定の回転動作をさせる容器本体駆動部と、
を備えたことを特徴とする部品供給装置。
【請求項２】
前記回転軸の収容容器開口側を上方、収容容器底面側を下方とし、
前記容器底部が、前記回転軸と平行に前記収容容器本体の内部を上下移動可能に構成され、
前記容器底部に所定の上下動作をさせる底部駆動部と、
を備えたことを特徴とする部品供給装置。
【請求項３】
前記収容容器本体は、内側壁面に複数の突起部を備えていること、を特徴とする請求項１または２に記載の部品供給装置。
【請求項４】
前記回転軸が垂線に対して所定の角度傾いていること、を特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の部品供給装置。
【請求項５】
前記収容容器底部に加振装置を備えたこと、を特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の部品供給装置。
【請求項６】
収容容器に複数の部品を山積みする部品供給装置と、山積みされた前記部品の位置と姿勢を計測する部品位置姿勢計測装置と、計測された部品ごとの位置と姿勢とに基づいて当該部品を１個ずつ把持して所定の動作を行うロボットと、を備え
前記部品供給装置は、前記収容容器の底面を構成する容器底部と、収容容器の壁面を形成する円筒形状であって当該円筒形状の軸を回転軸として前記容器底部に対して相対回転可能な収容容器本体と、前記収容容器本体に所定の回転動作をさせる容器本体駆動部と、を有し、
前記部品位置姿勢計測装置にて計測された部品の位置と姿勢が所定の条件を具備した場合に、前記収容容器本体を回転動作させるため前記容器本体駆動部を制御する容器本体制御部を備えたこと、を特徴とする部品ピッキング装置。
【請求項７】
前記部品供給装置は、前記回転軸の収容容器開口側を上方および収容容器底面側を下方とし、前記容器底部が前記回転軸と平行に前記収容容器本体の内部を上下移動可能に構成され、前記容器底部に所定の上下動作をさせる底部駆動部と、を有し、
前記部品位置姿勢計測装置にて計測された部品の位置が所定の条件を具備した場合に、前記容器底部を上下動作させるため前記底部駆動部を制御する底部制御部を備えたこと、
を特徴とする請求項６に記載の部品ピッキング供給装置。
【請求項８】
前記容器本体制御部は、
前記部品供給装置に部品が山積みされているが、前記部品位置姿勢計測装置にて部品の位置と姿勢とが計測できなかった場合に、前記容器本体駆動部を制御し、前記容器本体駆動部を所定の回転動作させること、
を特徴とする請求項６または７に記載の部品ピッキング供給装置。
【請求項９】
前記容器本体制御部は、
前記部品位置姿勢計測装置にて位置と姿勢が計測できた部品が所定の数以下であった場合に、前記容器本体駆動部を制御し、前記容器本体駆動部を所定の回転動作させること、
を特徴とする請求項６または７に記載の部品ピッキング装置。
【請求項１０】
前記底部制御部は、
前記部品供給装置の所定領域に、前記回転軸の最上方に位置する部品が存在するように前記底部駆動部を制御し、前記容器底部を上下動作させること、
を特徴とする請求項７乃至９のいずれか１項に記載の部品ピッキング装置。
【請求項１１】
前記収容容器本体は、内側壁面に複数の突起部を備えていること、を特徴とする請求項６乃至１０の何れか１項に記載の部品ピッキング装置。
【請求項１２】
前記回転軸が垂線に対して所定の角度傾いていること、を特徴とする請求項６乃至１１のいずれか１項に記載の部品ピッキング装置。
【請求項１３】
前記収容容器底部に加振装置を備えたこと、を特徴とする請求項６乃至１２のいずれか１項に記載の部品ピッキング装置。
【請求項１４】
前記容器本体制御部は、
前記容器本体駆動部を所定の回転動作させるに際して、前記加振装置を動作させること、を特徴とする請求項１３に記載の部品ピッキング供給装置。
【請求項１】
ロボットに取り付けられたロボットハンドで、収容容器に山積み収容された部品を１つずつ取り出すピッキング用の部品供給装置であって、
前記収容容器の底面を構成する容器底部と、
収容容器の壁面を形成する円筒形状であって、当該円筒形状の軸を回転軸として前記容器底部に対して相対回転可能な収容容器本体と、
前記収容容器本体に所定の回転動作をさせる容器本体駆動部と、
を備えたことを特徴とする部品供給装置。
【請求項２】
前記回転軸の収容容器開口側を上方、収容容器底面側を下方とし、
前記容器底部が、前記回転軸と平行に前記収容容器本体の内部を上下移動可能に構成され、
前記容器底部に所定の上下動作をさせる底部駆動部と、
を備えたことを特徴とする部品供給装置。
【請求項３】
前記収容容器本体は、内側壁面に複数の突起部を備えていること、を特徴とする請求項１または２に記載の部品供給装置。
【請求項４】
前記回転軸が垂線に対して所定の角度傾いていること、を特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の部品供給装置。
【請求項５】
前記収容容器底部に加振装置を備えたこと、を特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の部品供給装置。
【請求項６】
収容容器に複数の部品を山積みする部品供給装置と、山積みされた前記部品の位置と姿勢を計測する部品位置姿勢計測装置と、計測された部品ごとの位置と姿勢とに基づいて当該部品を１個ずつ把持して所定の動作を行うロボットと、を備え
前記部品供給装置は、前記収容容器の底面を構成する容器底部と、収容容器の壁面を形成する円筒形状であって当該円筒形状の軸を回転軸として前記容器底部に対して相対回転可能な収容容器本体と、前記収容容器本体に所定の回転動作をさせる容器本体駆動部と、を有し、
前記部品位置姿勢計測装置にて計測された部品の位置と姿勢が所定の条件を具備した場合に、前記収容容器本体を回転動作させるため前記容器本体駆動部を制御する容器本体制御部を備えたこと、を特徴とする部品ピッキング装置。
【請求項７】
前記部品供給装置は、前記回転軸の収容容器開口側を上方および収容容器底面側を下方とし、前記容器底部が前記回転軸と平行に前記収容容器本体の内部を上下移動可能に構成され、前記容器底部に所定の上下動作をさせる底部駆動部と、を有し、
前記部品位置姿勢計測装置にて計測された部品の位置が所定の条件を具備した場合に、前記容器底部を上下動作させるため前記底部駆動部を制御する底部制御部を備えたこと、
を特徴とする請求項６に記載の部品ピッキング供給装置。
【請求項８】
前記容器本体制御部は、
前記部品供給装置に部品が山積みされているが、前記部品位置姿勢計測装置にて部品の位置と姿勢とが計測できなかった場合に、前記容器本体駆動部を制御し、前記容器本体駆動部を所定の回転動作させること、
を特徴とする請求項６または７に記載の部品ピッキング供給装置。
【請求項９】
前記容器本体制御部は、
前記部品位置姿勢計測装置にて位置と姿勢が計測できた部品が所定の数以下であった場合に、前記容器本体駆動部を制御し、前記容器本体駆動部を所定の回転動作させること、
を特徴とする請求項６または７に記載の部品ピッキング装置。
【請求項１０】
前記底部制御部は、
前記部品供給装置の所定領域に、前記回転軸の最上方に位置する部品が存在するように前記底部駆動部を制御し、前記容器底部を上下動作させること、
を特徴とする請求項７乃至９のいずれか１項に記載の部品ピッキング装置。
【請求項１１】
前記収容容器本体は、内側壁面に複数の突起部を備えていること、を特徴とする請求項６乃至１０の何れか１項に記載の部品ピッキング装置。
【請求項１２】
前記回転軸が垂線に対して所定の角度傾いていること、を特徴とする請求項６乃至１１のいずれか１項に記載の部品ピッキング装置。
【請求項１３】
前記収容容器底部に加振装置を備えたこと、を特徴とする請求項６乃至１２のいずれか１項に記載の部品ピッキング装置。
【請求項１４】
前記容器本体制御部は、
前記容器本体駆動部を所定の回転動作させるに際して、前記加振装置を動作させること、を特徴とする請求項１３に記載の部品ピッキング供給装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−１９２４７８（Ｐ２０１２−１９２４７８Ａ）
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５７７９９（Ｐ２０１１−５７７９９）
【出願日】平成２３年３月１６日（２０１１．３．１６）
【出願人】（０００００５２３４）富士電機株式会社 (3,146)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月１６日（２０１１．３．１６）
【出願人】（０００００５２３４）富士電機株式会社 (3,146)
【Ｆターム（参考）】
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