搬送ロボット
【課題】高価な力センサや複雑な信号処理を不要にしつつ、吸着部材を適切な力で対象物に確実に押し付けた状態で対象物を吸着把持できる搬送ロボットを提供する。
【解決手段】
支持体５が取り付けられ、支持体を移動させるように動作する動作機構７と、吸着部材３を対象物に押し付けるために、吸着部材と支持体のうち吸着部材を移動方向前方側にして、吸着部材を対象物に向けて移動させる押付移動を動作機構に行わせる動作制御部１１と、押付移動により吸着部材が対象物に押し付けられることで、吸着部材が弾性的に支持体側へ押し戻された量が所定量に達したかを検知する押付検知部９とを備える。押付検知部が、吸着部材の押し戻された量が所定量となったことを検知した時に、動作制御部は、押付移動を停止させる。
【解決手段】
支持体５が取り付けられ、支持体を移動させるように動作する動作機構７と、吸着部材３を対象物に押し付けるために、吸着部材と支持体のうち吸着部材を移動方向前方側にして、吸着部材を対象物に向けて移動させる押付移動を動作機構に行わせる動作制御部１１と、押付移動により吸着部材が対象物に押し付けられることで、吸着部材が弾性的に支持体側へ押し戻された量が所定量に達したかを検知する押付検知部９とを備える。押付検知部が、吸着部材の押し戻された量が所定量となったことを検知した時に、動作制御部は、押付移動を停止させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象物を把持して搬送する搬送ロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
搬送ロボットは、対象物を吸着把持する吸着部材と、吸着部材を支持する支持体と、支持体が取り付けられる動作機構とを備える、動作機構は、例えば、複数の関節を有するロボットアームであり、ロボットアームの動作に伴って支持体が動作する。
【０００３】
対象物を吸着把持する場合には、動作機構の動作により、対象物の上方位置まで支持体を移動させる。次いで、動作機構の動作により、支持体を下降させることで、吸着部材の吸着パッドを対象物に接触させ吸着把持を実行する。
【０００４】
支持体の下降は、次のタイミングで停止させる。即ち、対象物との接触を検出した時に、支持体の下降を停止させる。または、吸着パッドが対象物に押し付けられることで吸着パッドに作用している力が所定値以上になったことを検出したら、支持体の下降を停止させる。このような制御は、例えば下記特許文献１に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平７−１３６９６５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、対象物との接触を検出する接触センサでは、吸着部材を対象物に押し付けている力を検出できないため、吸着部材が適切な力で対象物に押し付けられているかを確実に検出できない。
一方、吸着パッドに作用している力を検出する力センサは、高価である上に、力センサから出力される力検出信号の処理が複雑となる。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、高価な力センサや複雑な信号処理を不要にしつつ、吸着部材を適切な力で対象物に確実に押し付けた状態で対象物を吸着把持できる搬送ロボットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明によると、対象物を把持して搬送する搬送ロボットであって、
対象物を吸着把持する吸着部材と、
前記吸着部材を支持する支持体と、
前記支持体が取り付けられ、前記支持体を移動させるように動作する動作機構と、
前記吸着部材を対象物に押し付けるために、前記吸着部材と支持体のうち前記吸着部材を移動方向前方側にして、前記吸着部材を対象物に向けて移動させる押付移動を前記動作機構に行わせる動作制御部と、
前記押付移動により、前記吸着部材が対象物に押し付けられることで、前記吸着部材が弾性的に前記支持体側へ押し戻された量が所定量に達したかを検知する押付検知部と、を備え、
前記押付検知部は、前記押し戻された量が前記所定量となったことを検知した時に、その旨の検知信号を前記動作制御部へ出力し、前記動作制御部は、該検知信号を受けると、前記押付移動を停止させる、ことを特徴とする搬送ロボットが提供される。
【０００９】
上述した本発明の構成では、前記押付検知部は、前記押し戻された量が前記所定量となったことを検知した時に、その旨の検知信号を前記動作制御部へ出力し、前記動作制御部は、該検知信号を受けると、前記押付移動を停止させるので、吸着部材を、適切な力で対象物に確実に押し付けた状態で吸着を行える。従って、対象物を安定して吸着把持することができる。
また、前記吸着部材が対象物に押し付けられる力が適切かどうかを、前記押し戻され量が所定量に達したかどうかにより判断するので、高価な力センサを省略でき、複雑な信号処理が不要になる。
【００１０】
本発明の好ましい実施形態によると、前記吸着部材は、前記支持体に対し進退方向に移動可能に前記支持体に支持される進退移動部と、該進退移動部の先端に設けられ弾性変形する吸着パッドと、を有し、前記進退方向は、互いに逆向きの前進方向と後退方向を含み、
前記支持体には、前記進退移動部に前記前進方向に弾性力を付与する弾性機構が設けられ、
前記押付検知部は、
前記進退移動部が前記弾性力に抗して前記後退方向に後退した量と、前記吸着パッドが対象物に押し付けられることで前記後退方向に弾性変形した量との和、または、該後退した量を、前記押し戻された量として、前記所定量と比較し、該和または該後退した量が前記所定量に達したかを検知する。
【００１１】
前記進退移動部の後退量は、（該後退量に応じて変化する、または、一定の）バネ定数による弾性変位量とみなすことができ、吸着パッドの弾性変形量も、（該弾性変形量に応じて変化する、または、一定の）バネ定数による弾性変位量とみなすことができるので、前記吸着部材を対象物に押し付ける押付力により、前記進退移動部の後退量と吸着パッドの弾性変形量とが一意に決まる。従って、前記後退量と前記弾性変形量との和または前記後退量のみが前記所定量となった時に、吸着パッドが適切に弾性圧縮されているように（例えば、対象物の表面形状に倣って適切に弾性変形しているように）、前記所定量を設定しておくことができる。これにより、吸着パッドの弾性変形量を直接計測しなくても、前記後退量と前記弾性変形量の和または前記後退量を計測することで、吸着パッドが適切に弾性圧縮されていることを検知できる。よって、より安定した状態で対象物を吸着把持できる。
【００１２】
本発明の好ましい実施形態によると、前記吸着部材は、複数設けられ、
前記各吸着部材毎に、前記押付検知部が設けられ、
前記動作制御部は、所定数以上の前記押付検知部から前記検知信号を受けた時に、前記押付移動を停止させる。
【００１３】
このように、前記動作制御部は、所定数以上の前記押付検知部から前記検知信号を受けた時に、前記押付移動を停止させるので、所定数の吸着部材が、適切な力で対象物に押し付けられた状態で吸着を行える。従って、一層安定した状態で対象物を吸着把持できる。
【００１４】
また、前記動作制御部は、前記支持体を第１姿勢にした状態で、前記押付移動を前記動作機構に行わせても、所定数以上の前記押付検知部から前記検知信号を受けない場合には、前記支持体を第２姿勢に変更した状態で、前記押付移動を前記動作機構に行わせてもよい。
【００１５】
このように、前記支持体を第１姿勢にした状態で、前記押付移動を前記動作機構に行わせても、前記所定数以上の前記吸着部材が適切な力で対象物に押し付けられない場合には、前記支持体を第２姿勢に変更した状態で、前記押付移動を前記動作機構に行わせる。これにより、所定数以上の前記吸着部材を、適切な力で対象物に押し付けられるようにできる確率を高めることができる。
【発明の効果】
【００１６】
上述した本発明によると、高価な力センサや複雑な信号処理を不要にしつつ、吸着部材を適切な力で対象物に確実に押し付けた状態で対象物を吸着把持できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１実施形態による搬送ロボットを示す。
【図２】本発明の第１実施形態による搬送ロボットの動作制御を示すフローチャートである。
【図３】所定数以上の吸着部材が、所定量以上、押し戻された場合を示す。
【図４】所定数未満の数の吸着部材が、所定量以上、押し戻された場合を示す。
【図５】吸着部材をバネでモデル化した図である。
【図６】本発明の第２実施形態による搬送ロボットの動作制御を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明を実施するための最良の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
【００１９】
［第１実施形態］
【００２０】
図１は、本発明の第１実施形態による搬送ロボット１０を示す。図１（Ａ）は正面図であり、図１（Ｂ）は図１（Ａ）のＢ−Ｂ線矢視図である。図１に示すように、搬送ロボット１０は、対象物Ｗを把持して搬送する装置であり、吸着部材３、支持体５、動作機構７、押付検知部９、および、動作制御部１１を備える。
【００２１】
吸着部材３は、対象物Ｗを吸着把持し、支持体５は、吸着部材３を支持する。動作機構７には、支持体５が取り付けられ、動作機構７は、支持体５を移動させるように動作する。動作制御部１１は、前記吸着部材３を対象物Ｗに押し付けるために、吸着部材３と支持体５のうち吸着部材３を移動方向前方側にして、吸着部材３を対象物Ｗに向けて移動させる押付移動を動作機構７に行わせる。押付検知部９は、前記押付移動により、吸着部材３が対象物Ｗに押し付けられることで、吸着部材３が弾性的に支持体５側へ押し戻された量が所定量に達したかを検知する。押付検知部９は、前記押し戻された量が前記所定量となったことを検知した時に、その旨の検知信号を前記動作制御部１１へ出力し、前記動作制御部１１は、該検知信号を受けると、前記押付移動を停止させる。
【００２２】
第１実施形態による搬送ロボット１０の構成をより詳しく説明する。
【００２３】
吸着部材３は、第１実施形態では、支持体５に対し前記進退方向に移動可能に支持体５に支持される進退移動部３ａと、該進退移動部３ａの前進方向先端に設けられ弾性変形する吸着パッド３ｂと、を有する。なお、進退方向は、互いに逆向きの前進方向と後退方向を含む。図１（Ａ）において、左右方向は水平方向であり、上下方向は鉛直方向であり、前進方向は下降方向であり、後退方向は上昇方向である。
この例では、吸着パッド３ｂは、対象物Ｗを吸引吸着するパッドである。吸着パッド３ｂは、棒状の進退移動部３ａの内部を通る吸引管に連通した複数の吸引開口１３（図１（Ｂ）を参照）を前進方向先端面に有し、前記吸引管を通した吸引開口１３からの吸引により対象物Ｗを把持する。吸引は、吸引管に接続された吸引源（例えば真空ポンプ）により実行される。
第１実施形態では、吸着パッド３ｂは、弾性変形可能な材料で形成される。好ましくは、吸着パッド３ｂは、弾性変形可能なゴムまたはスポンジにより形成される。
上述の構成を有する吸着部材３が複数設けられる。
【００２４】
支持体５は、前記進退方向に移動可能に棒状の進退移動部３ａを支持する。支持体５は、この例では、各吸着部材３毎に、進退方向における２箇所に設けられた支持ブッシュ１５（軸受）を有する。各支持ブッシュ１５は、対応する吸着部材３の進退移動部３ａが進退方向に移動可能に進退移動部３ａを支持する。また、図１（Ａ）では、各吸着部材３の進退移動部３ａは、進退方向と直交する方向に突出した係止部１７を有する。この係止部１７は、吸着部材３が最大前進位置となった時に（図１（Ａ）の状態）、支持体５（この例では、上側の支持ブッシュ１５）に係止され、これにより、吸着部材３が自重により鉛直下方（前進方向）に支持体５から落下することが防止される。
また、支持体５には、各吸着部材３毎に、該吸着部材３に前進方向に弾性力を付与する弾性機構２１が設けられる。図１（Ａ）の例では、弾性機構２１は、支持体５（下側の支持ブッシュ１５）と吸着部材３の係止部１９との間に設けられたコイルバネである。なお、弾性機構２１は、コイルバネ以外のものであってもよい。
また、支持体５は、各吸着部材３が進退方向に移動できないように各吸着部材３の進退方向位置を一定に保持するロック機構２３を有する。このロック機構２３は、各吸着部材３毎に設けられてよい。各ロック機構２３は、例えば、ブレーキシュー２３ａと、該ブレーキシュー２３ａを対応する進退移動部３ａに押すことで該吸着部材３の進退方向位置を一定に保持する作動部２３ｂと、を有する。
【００２５】
動作機構７は、例えば、図１（Ａ）のように、３次元的に動作可能なアームであり、該アームの先端部に支持体５が取り付けられている。従って、アームの動作に伴って支持体５が動作する。図１（Ａ）では、動作機構７（アーム）は、互いに連結された第１アーム部７ａと第２アーム部７ｂなどから構成される。第１アーム部７ａは、例えばシリンダ装置により構成されることで伸縮動作可能となっている。第１アーム部７ａの先端（この例では、シリンダ装置のピストン先端）に、支持体５が固定されている。従って、図１（Ａ）において、第１アーム部７ａが伸縮動作することで、支持体５が上昇または下降する。また、第１アーム部７ａは、例えばサーボモータ（図示せず）などにより、第１回転軸Ｃ１（図１（Ａ）において紙面と直交する軸）を中心として第２アーム部７ｂに対し回転動作させられる。第２アーム部７ｂは、第１アーム部７ａと同様に伸縮動作可能に構成されてよい。また、第２アーム部７ｂは、例えばサーボモータにより第２回転軸Ｃ２（図１（Ａ）において、第２アーム部７ｂの中心軸と一致）を中心として回転動作させられる。このように、動作機構７（アーム）の動作は、第１アーム部７ａと第２アーム部７ｂの伸縮動作および回転動作として行われる。なお、第２アーム部７ｂは、図示しない機構により３次元的に動作（移動）させられるものであってよい。
【００２６】
押付検知部９は、図１の例では、移動部９ａと移動量計測器９ｂとからなる。図１（Ａ）において、移動部９ａは吸収部材３に近接して配置される。移動部９ａの先端は、進退方向において、吸収部材３の吸着パッド３ｂの先端（対象物Ｗとの接触面）と同じ位置にある。支持体５の動作により吸着部材３が対象物Ｗに押し付けられることで、吸着部材３が弾性的に押し戻されると、この押し戻され量と同じ量だけ、後退方向に移動部９ａが押し戻される。このように移動部９ａが押し戻されることは、移動部９ａが、対象物Ｗに接触して対象物Ｗから押付力を受けることによりなされる。従って、移動量計測器９ｂは、移動部９ａの押し戻され量を、吸着部材３の押し戻され量として検出する。移動部９ａは、進退方向と直交する方向に突出した係止部（図示せず）を有する。この係止部は、移動部９ａが最大前進位置となった時に（図１（Ａ）の状態）、支持体５などに係止され、これにより、移動部９ａが自重により鉛直下方（前進方向）に移動量計測器９ｂから落下することが防止される。なお、このような押付検知部９は、ポテンショメータ、リニアエンコーダ、光学センサまたは他の手段により構成することができる。
第１実施形態によると、押付検知部９が検出する吸着部材３の前記押し戻された量は、進退移動部３ａが前記弾性力に抗して前記後退方向に後退した量と、吸着パッド３ｂが対象物Ｗに押し付けられることで前記後退方向に弾性変形した量との和である。
上述の構成を有する押付検知部９が複数設けられる。即ち、各吸着部材３毎に、押付検知部９が設けられ、各押付検知部９は、対応する吸着部材３が前記押付移動により対象物Ｗに押し付けられることで、該吸着部材３が弾性的に押し戻された量が前記所定量に達したかを検知し、当該押し戻された量が前記所定量に達したことを検知したら、その旨の検知信号を動作制御部１１に出力する。
【００２７】
動作制御部１１は、第１アーム部７ａと第２アーム部７ｂの伸縮動作や回転動作などにより、前記押付移動を動作機構７に行わせる。より具体的には、動作制御部１１は、（１）第１アーム部７ａを構成するシリンダ装置を伸縮させる制御、（２）第１アーム部７ａを第１回転軸Ｃ１周りに回転駆動させるサーボモータの回転角制御、（３）第２アーム部７ｂを構成するシリンダ装置を伸縮させる制御、および、（４）第２アーム部７ｂを第２回転軸Ｃ２周りに回転駆動させるサーボモータの回転角制御の少なくともいずれかを行うことで、前記押付移動を動作機構７に行わせる。
動作制御部１１は、所定数以上（好ましくは、２以上である所定数）の押付検知部９から前記検知信号を受けた時に、前記押付移動を停止させるように動作機構７を制御する。
【００２８】
次に、上述の構成を有する搬送ロボット１０の動作制御について説明する。この動作制御は、動作制御部１１に実行される。図２は、この動作制御を示すフローチャートである。
【００２９】
ステップＳ１において、動作制御部１１が、動作機構７の動作を制御して、図１（Ａ）のように、支持体５を水平姿勢にして対象物Ｗの上方に位置させる。
ステップＳ２において、動作制御部１１は、動作機構７に前記押付移動させる。この例では、第１アーム部７ａを伸長させることで、支持体５を下降させる。
ステップＳ３において、動作制御部１１は、各押付検知部９からの前記検知信号に基づいて、所定数以上の吸着部材３の前記押し戻された量が所定量となったかどうかを判断する。即ち、動作制御部１１は、所定数以上の押付検知部９から前記検知信号を受けたら、ステップＳ４へ進み、そうでない場合には、ステップＳ６へ進む。図１（Ｂ）のように、吸着部材３（吸着パッド３ｂ）が合計９つある場合には、前記所定数を例えば４つにする。この場合、図３のように、すべての（９つの）吸着部材３の前記押し戻された量が所定量に達しており、すべての押付検知部９から前記検知信号が出力された場合には、ステップＳ４へ進む。一方、図４のように、最も右の列にある吸着部材３だけ、前記押し戻された量が所定量に達している場合には、所定数（４つ）以上の吸着部材３の前記押し戻された量が所定量に達していないとして、ステップＳ６へ進む。
ステップＳ４において、動作制御部１１は、前記押付移動（この例では、支持体５の下降）を停止させるように動作機構７を制御を行う。図１（Ａ）の例では、第１アーム部７ａの伸長を停止する制御を行う。その後、ステップＳ５へ進む。
ステップＳ５において、動作制御部１１が、各進退移動部３ａのロック機構２３の作動部２３ｂにロック作動信号を出力することで、各ロック機構２３が、対応する進退移動部３ａをロックする。これにより、各進退移動部３ａの支持体５に対する進退方向位置が一定に保持される。これとともに、ステップＳ５では、動作制御部１１が、各吸着パッド３ｂによる対象物Ｗの吸引を開始させることで、各吸着パッド３ｂが対象物Ｗを吸着把持する。その後、動作機構７の動作により、対象物Ｗが搬送される。
ステップＳ６では、前記押し戻された量が許容限界値に達したかどうかを判断する。即ち、各押付検知部９は、対応する吸着部材３の前記押し戻された量を計測しており、該押し戻された量が前記許容限界値に達したと判断したら、エラー信号を出力する。動作制御部１１は、いずれかの押付検知部９から前記エラー信号を受けたら、エラーであるとして、前記押付移動（この例では、支持体５の下降）を終了させ、エラー信号を受けない場合には、ステップＳ２へ戻り、ステップＳ２において、動作制御部１１は、動作機構７に前記押付移動（この例では、支持体５の下降）を継続させる。なお、許容限界値は、前記所定量よりも大きい値である。
【００３０】
上述の制御方法により、所定数以上の吸着部材３の前記押し戻された量が所定量に達するまで、前記押付移動（支持体５の下降）を継続する。ただし、いずれかの吸着部材３の前記押し戻された量が許容限界値に達したら、過大な力が発生するとしてエラー信号を出力して、前記押付移動を終了させる。
【００３１】
上述の第１実施形態の搬送ロボット１０によると、以下の効果（Ａ）〜（Ｄ）が得られる。
【００３２】
（Ａ）押付検知部９は、前記押し戻された量が前記所定量となったことを検知した時に、その旨の検知信号を動作制御部１１へ出力し、動作制御部１１は、該検知信号を受けると、前記押付移動を停止させるので、吸着部材３を、適切な力で対象物Ｗに確実に押し付けた状態で吸着を行える。従って、対象物Ｗを安定して吸着把持することができる。
【００３３】
（Ｂ）また、吸着部材３が対象物Ｗに押し付けられる力が適切かどうかを、前記押し戻され量が所定量に達したかどうかにより判断するので、高価な力センサを省略でき、複雑な信号処理が不要になる。
【００３４】
（Ｃ）図５のように、押付力Ｆが対象物Ｗから吸着部材３に作用した場合、進退移動部３ａの後退量は、一定のバネ定数ｋ１による弾性変位量とみなすことができ、吸着パッド３ｂの弾性変形量も、（該弾性変形量に応じて変化する）バネ定数ｋ２による弾性変位量とみなすことができるので、進退移動部３ａの後退量と吸着パッド３ｂの弾性変形量とは、押付力Ｆにより一意に決まる。従って、前記後退量と前記弾性変形量との和が前記所定量となった時に、吸着パッド３ｂが適切に弾性圧縮されているように（例えば、対象物Ｗの表面形状に倣って適切に弾性変形しているように）、前記所定量を設定しておくことができる。これにより、吸着パッド３ｂの弾性変形量を直接計測しなくても、吸着パッド３ｂが適切に弾性圧縮されていることを検知できる。よって、より安定した状態で対象物Ｗを吸着把持できる。
【００３５】
（Ｄ）所定数以上の吸着部材３の前記押し戻された量が所定量となったことを検知した時に、前記押付移動を停止させるので、所定数の吸着部材３が、適切な力で対象物Ｗに押し付けられた状態で吸着を行える。従って、一層安定した状態で対象物Ｗを吸着把持できる。
【００３６】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態による搬送ロボット１０を説明する。第２実施形態による搬送ロボット１０は、以下で述べる内容が、第１実施形態による搬送ロボット１０と異なる。第２実施形態による搬送ロボット１０の他の点は、第１実施形態による搬送ロボット１０と同じであってよい。具体的には、第２実施形態では、動作制御部１１による動作機構７の制御が異なり、他の点は第１実施形態と同じであってよい。
【００３７】
第２実施形態によると、動作制御部１１は、支持体５を第１姿勢にした状態で、前記押付移動を動作機構７に行わせても、所定数以上の押付検知部９から前記検知信号を受けない場合には、支持体５を第２姿勢に変更した状態で、前記押付移動を動作機構７に行わせる。
【００３８】
図６は、第２実施形態による動作制御部１１による制御を示すフローチャートである、図６に基づいて、第２実施形態について詳しく説明する。
【００３９】
ステップＳ１１において、動作制御部１１が、動作機構７の動作を制御して、水平面に対する支持体５の姿勢を第１姿勢（例えば、水平姿勢）に設定して、支持体５を対象物Ｗの上方（即ち、真上）に位置させる。
ステップＳ１２において、動作制御部１１は、直前のステップＳ１１またはステップＳ１７で設定した姿勢を支持体５が維持するように、動作機構７に前記押付移動させる。この例では、第１アーム部７ａを伸長させることで、直前のステップＳ１１またはステップＳ１７で設定した姿勢のまま、支持体５を下降させる。
ステップＳ１３において、動作制御部１１は、各押付検知部９からの前記検知信号に基づいて、所定数以上の押付検知部９が、前記押し戻された量が所定量となったかどうかを判断する。即ち、動作制御部１１は、所定数以上の押付検知部９から前記検知信号を受けたら、ステップＳ１４へ進み、そうでない場合には、ステップＳ１６へ進む。
ステップＳ１４において、動作制御部１１は、前記押付移動（この例では、支持体５の下降）を停止させるように動作機構７を制御を行う。図１（Ａ）の例では、第１アーム部７ａの伸長を停止する制御を行う。その後、ステップＳ１５へ進む。
ステップＳ１５において、動作制御部１１が、各進退移動部３ａのロック機構２３の作動部２３ｂにロック作動信号を出力することで、各ロック機構２３が、対応する進退移動部３ａをロックする。これにより、各進退移動部３ａの支持体５に対する進退方向位置が一定に保持される。これとともに、ステップＳ１５では、動作制御部１１が、各吸着パッド３ｂによる対象物Ｗの吸引を開始させることで、各吸着パッド３ｂが対象物Ｗを吸着把持する。その後、動作機構７の動作により、対象物Ｗが搬送される。
ステップＳ１６では、前記押し戻された量が許容限界値に達したかどうかを判断する。即ち、各押付検知部９は、対応する吸着部材３の前記押し戻された量を計測しており、該押し戻された量が前記許容限界値に達したと判断したら、姿勢変更信号を動作制御部１１に出力する。動作制御部１１は、いずれかの押付検知部９から前記姿勢変更信号を受けたら、過大な力が発生するとして、ステップＳ１７へ進み、そうでない場合には、ステップＳ１２へ戻り、ステップＳ１２において、動作制御部１１は、動作機構７に前記押付移動（この例では、支持体５の下降）を継続させる。なお、許容限界値は、前記所定量よりも大きい値である。
ステップＳ１７では、動作制御部１１は、動作機構７を制御して、水平面に対する支持体５の姿勢を別の姿勢に設定して、支持体５を対象物Ｗの上方（即ち、真上）に位置させる。例えば、第１回転軸Ｃ１回りに第１アーム部７ａを所定角だけ回転させることで、支持体５の姿勢を別の姿勢に設定する。なお、これにより、支持体５の位置が対象物Ｗの真上からずれるので、動作制御部１１は、動作機構７を動作させて、支持体５を、設定した別の姿勢にした状態で、支持体５を対象物Ｗの真上に位置させる。次いで、ステップＳ１２へ戻る。
【００４０】
上述の制御方法により、所定数以上の吸着部材３の前記押し戻された量が所定量に達するまで、支持体５の下降を継続する。ただし、いずれかの吸着部材３の前記押し戻された量が許容限界値に達したら、支持体５の姿勢を別の姿勢に変更して、前記押付移動を再び行う。このように、所定数以上の吸着部材３の前記押し戻された量が所定量に達するまで、支持体５の姿勢を別の姿勢に変更して前記押付移動を行うことを繰り返す。
【００４１】
ステップＳ１７をさらに詳しく説明する。
【００４２】
ステップＳ１７を行う時に、所定の初期回転角度から第１回転軸Ｃ１回りに第１アーム部７ａをｍ×θだけ回転させることで、支持体５の姿勢を別の姿勢に設定してよい。ここで、ｍは所定範囲内（例えば、−３から＋３まで）の整数であり、θは単位回転角である。ｍの値を、ステップＳ１７を行う度に変更する。即ち、ｍの値を、ステップＳ１７において未だ選択されていない整数に変更して、新たなステップＳ１７を行う。このようにして、ステップＳ１７を行う度に、ｍの値を変更し、変更したｍによりステップＳ１７を行ってよい。この場合、ステップＳ１７の他の点は、上述と同じであってよい。
【００４３】
代わりに、ステップＳ１７で支持体５を別の姿勢に設定する時に、第１回転軸Ｃ１回りにおける第１アーム部７ａの回転と、第２回転軸Ｃ２回りにおける第２アーム部７ｂの回転とを組み合わせて行ってよい。この場合、ステップＳ１７を行う時に、所定の初期回転角度から第１回転軸Ｃ１回りに第１アーム部７ａをｍ×θ１だけ回転させ、所定の初期回転角度から第２回転軸Ｃ２回りに第２アーム部７ｂをｎ×θ２だけ回転させることで、支持体５の姿勢を別の姿勢に設定してよい。ここで、ｍとｎは所定範囲内（例えば、−３から＋３まで）の整数であり、θ１とθ２は単位回転角である。なお、ステップＳ１７を行う度に、ｍとｎの一方または両方を変更して行う。この場合、ｍとｎの値の組み合わせとして、未だ選択されていない組み合わせを選択して、新たなステップＳ１７を行う。このようにして、ｍとｎの多数の組み合わせについて、ステップＳ１７を繰り返し行ってよい。この場合、ステップＳ１７の他の点は、上述と同じであってよい。
【００４４】
上述の第２実施形態の搬送ロボット１０によると、上述の効果（Ａ）〜（Ｄ）に加えて次の効果（Ｅ）が得られる。
【００４５】
（Ｅ）支持体５を第１姿勢にした状態で、前記押付移動を動作機構７に行わせても、所定数以上の吸着部材３が適切な力で対象物Ｗに押し付けられない場合には、支持体５を第２姿勢に変更した状態で、前記押付移動を動作機構７に行わせる。これにより、所定数以上の吸着部材３を、適切な力で対象物Ｗに押し付けられるようにできる確率を高めることができる。
【００４６】
本発明は上述した実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更を加え得ることは勿論である。
【００４７】
例えば、上述の各実施形態では、押付検知部９が検出する吸着部材３の前記押し戻された量は、進退移動部３ａが前記弾性力に抗して支持体５に対し前記後退方向に後退した量と、吸着パッド３ｂが対象物Ｗに押し付けられることで前記後退方向に弾性変形（圧縮）した量との和であったが、本発明はこれに限定されない。即ち、吸着部材３が対象物Ｗに押し付けられる押付力により、前記後退した量と前記弾性変形した量とが一意に決まれば、押付検知部９が検出する吸着部材３の前記押し戻された量は、前記後退した量であってもよい。この場合、押付検知部９は、進退移動部３ａの前記後退した量を検出できるように構成、配置される。これにより、押付検知部９は、前記後退した量を、前記押し戻された量として、前記所定量と比較し、該後退した量が前記所定量に達したかを検知する。この構成において、本発明の他の点は、上述の第１実施形態または第２実施形態と同じであってよい。
【符号の説明】
【００４８】
３ 吸着部材、３ａ 進退移動部、３ｂ 吸着パッド、
５ 支持体、７ 動作機構、７ａ 第１アーム部、
７ｂ 第２アーム部、９ 押付検知部、９ａ 移動部、
９ｂ 移動量計測器、１０ 搬送ロボット、１１ 動作制御部、
１３ 吸引開口、１５ 支持ブッシュ、１７ 係止部、
１９ 係止部、２１ 弾性機構、２３ ロック機構、
２３ａ ブレーキシュー、２３ｂ 作動部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象物を把持して搬送する搬送ロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
搬送ロボットは、対象物を吸着把持する吸着部材と、吸着部材を支持する支持体と、支持体が取り付けられる動作機構とを備える、動作機構は、例えば、複数の関節を有するロボットアームであり、ロボットアームの動作に伴って支持体が動作する。
【０００３】
対象物を吸着把持する場合には、動作機構の動作により、対象物の上方位置まで支持体を移動させる。次いで、動作機構の動作により、支持体を下降させることで、吸着部材の吸着パッドを対象物に接触させ吸着把持を実行する。
【０００４】
支持体の下降は、次のタイミングで停止させる。即ち、対象物との接触を検出した時に、支持体の下降を停止させる。または、吸着パッドが対象物に押し付けられることで吸着パッドに作用している力が所定値以上になったことを検出したら、支持体の下降を停止させる。このような制御は、例えば下記特許文献１に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平７−１３６９６５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、対象物との接触を検出する接触センサでは、吸着部材を対象物に押し付けている力を検出できないため、吸着部材が適切な力で対象物に押し付けられているかを確実に検出できない。
一方、吸着パッドに作用している力を検出する力センサは、高価である上に、力センサから出力される力検出信号の処理が複雑となる。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、高価な力センサや複雑な信号処理を不要にしつつ、吸着部材を適切な力で対象物に確実に押し付けた状態で対象物を吸着把持できる搬送ロボットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明によると、対象物を把持して搬送する搬送ロボットであって、
対象物を吸着把持する吸着部材と、
前記吸着部材を支持する支持体と、
前記支持体が取り付けられ、前記支持体を移動させるように動作する動作機構と、
前記吸着部材を対象物に押し付けるために、前記吸着部材と支持体のうち前記吸着部材を移動方向前方側にして、前記吸着部材を対象物に向けて移動させる押付移動を前記動作機構に行わせる動作制御部と、
前記押付移動により、前記吸着部材が対象物に押し付けられることで、前記吸着部材が弾性的に前記支持体側へ押し戻された量が所定量に達したかを検知する押付検知部と、を備え、
前記押付検知部は、前記押し戻された量が前記所定量となったことを検知した時に、その旨の検知信号を前記動作制御部へ出力し、前記動作制御部は、該検知信号を受けると、前記押付移動を停止させる、ことを特徴とする搬送ロボットが提供される。
【０００９】
上述した本発明の構成では、前記押付検知部は、前記押し戻された量が前記所定量となったことを検知した時に、その旨の検知信号を前記動作制御部へ出力し、前記動作制御部は、該検知信号を受けると、前記押付移動を停止させるので、吸着部材を、適切な力で対象物に確実に押し付けた状態で吸着を行える。従って、対象物を安定して吸着把持することができる。
また、前記吸着部材が対象物に押し付けられる力が適切かどうかを、前記押し戻され量が所定量に達したかどうかにより判断するので、高価な力センサを省略でき、複雑な信号処理が不要になる。
【００１０】
本発明の好ましい実施形態によると、前記吸着部材は、前記支持体に対し進退方向に移動可能に前記支持体に支持される進退移動部と、該進退移動部の先端に設けられ弾性変形する吸着パッドと、を有し、前記進退方向は、互いに逆向きの前進方向と後退方向を含み、
前記支持体には、前記進退移動部に前記前進方向に弾性力を付与する弾性機構が設けられ、
前記押付検知部は、
前記進退移動部が前記弾性力に抗して前記後退方向に後退した量と、前記吸着パッドが対象物に押し付けられることで前記後退方向に弾性変形した量との和、または、該後退した量を、前記押し戻された量として、前記所定量と比較し、該和または該後退した量が前記所定量に達したかを検知する。
【００１１】
前記進退移動部の後退量は、（該後退量に応じて変化する、または、一定の）バネ定数による弾性変位量とみなすことができ、吸着パッドの弾性変形量も、（該弾性変形量に応じて変化する、または、一定の）バネ定数による弾性変位量とみなすことができるので、前記吸着部材を対象物に押し付ける押付力により、前記進退移動部の後退量と吸着パッドの弾性変形量とが一意に決まる。従って、前記後退量と前記弾性変形量との和または前記後退量のみが前記所定量となった時に、吸着パッドが適切に弾性圧縮されているように（例えば、対象物の表面形状に倣って適切に弾性変形しているように）、前記所定量を設定しておくことができる。これにより、吸着パッドの弾性変形量を直接計測しなくても、前記後退量と前記弾性変形量の和または前記後退量を計測することで、吸着パッドが適切に弾性圧縮されていることを検知できる。よって、より安定した状態で対象物を吸着把持できる。
【００１２】
本発明の好ましい実施形態によると、前記吸着部材は、複数設けられ、
前記各吸着部材毎に、前記押付検知部が設けられ、
前記動作制御部は、所定数以上の前記押付検知部から前記検知信号を受けた時に、前記押付移動を停止させる。
【００１３】
このように、前記動作制御部は、所定数以上の前記押付検知部から前記検知信号を受けた時に、前記押付移動を停止させるので、所定数の吸着部材が、適切な力で対象物に押し付けられた状態で吸着を行える。従って、一層安定した状態で対象物を吸着把持できる。
【００１４】
また、前記動作制御部は、前記支持体を第１姿勢にした状態で、前記押付移動を前記動作機構に行わせても、所定数以上の前記押付検知部から前記検知信号を受けない場合には、前記支持体を第２姿勢に変更した状態で、前記押付移動を前記動作機構に行わせてもよい。
【００１５】
このように、前記支持体を第１姿勢にした状態で、前記押付移動を前記動作機構に行わせても、前記所定数以上の前記吸着部材が適切な力で対象物に押し付けられない場合には、前記支持体を第２姿勢に変更した状態で、前記押付移動を前記動作機構に行わせる。これにより、所定数以上の前記吸着部材を、適切な力で対象物に押し付けられるようにできる確率を高めることができる。
【発明の効果】
【００１６】
上述した本発明によると、高価な力センサや複雑な信号処理を不要にしつつ、吸着部材を適切な力で対象物に確実に押し付けた状態で対象物を吸着把持できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１実施形態による搬送ロボットを示す。
【図２】本発明の第１実施形態による搬送ロボットの動作制御を示すフローチャートである。
【図３】所定数以上の吸着部材が、所定量以上、押し戻された場合を示す。
【図４】所定数未満の数の吸着部材が、所定量以上、押し戻された場合を示す。
【図５】吸着部材をバネでモデル化した図である。
【図６】本発明の第２実施形態による搬送ロボットの動作制御を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明を実施するための最良の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
【００１９】
［第１実施形態］
【００２０】
図１は、本発明の第１実施形態による搬送ロボット１０を示す。図１（Ａ）は正面図であり、図１（Ｂ）は図１（Ａ）のＢ−Ｂ線矢視図である。図１に示すように、搬送ロボット１０は、対象物Ｗを把持して搬送する装置であり、吸着部材３、支持体５、動作機構７、押付検知部９、および、動作制御部１１を備える。
【００２１】
吸着部材３は、対象物Ｗを吸着把持し、支持体５は、吸着部材３を支持する。動作機構７には、支持体５が取り付けられ、動作機構７は、支持体５を移動させるように動作する。動作制御部１１は、前記吸着部材３を対象物Ｗに押し付けるために、吸着部材３と支持体５のうち吸着部材３を移動方向前方側にして、吸着部材３を対象物Ｗに向けて移動させる押付移動を動作機構７に行わせる。押付検知部９は、前記押付移動により、吸着部材３が対象物Ｗに押し付けられることで、吸着部材３が弾性的に支持体５側へ押し戻された量が所定量に達したかを検知する。押付検知部９は、前記押し戻された量が前記所定量となったことを検知した時に、その旨の検知信号を前記動作制御部１１へ出力し、前記動作制御部１１は、該検知信号を受けると、前記押付移動を停止させる。
【００２２】
第１実施形態による搬送ロボット１０の構成をより詳しく説明する。
【００２３】
吸着部材３は、第１実施形態では、支持体５に対し前記進退方向に移動可能に支持体５に支持される進退移動部３ａと、該進退移動部３ａの前進方向先端に設けられ弾性変形する吸着パッド３ｂと、を有する。なお、進退方向は、互いに逆向きの前進方向と後退方向を含む。図１（Ａ）において、左右方向は水平方向であり、上下方向は鉛直方向であり、前進方向は下降方向であり、後退方向は上昇方向である。
この例では、吸着パッド３ｂは、対象物Ｗを吸引吸着するパッドである。吸着パッド３ｂは、棒状の進退移動部３ａの内部を通る吸引管に連通した複数の吸引開口１３（図１（Ｂ）を参照）を前進方向先端面に有し、前記吸引管を通した吸引開口１３からの吸引により対象物Ｗを把持する。吸引は、吸引管に接続された吸引源（例えば真空ポンプ）により実行される。
第１実施形態では、吸着パッド３ｂは、弾性変形可能な材料で形成される。好ましくは、吸着パッド３ｂは、弾性変形可能なゴムまたはスポンジにより形成される。
上述の構成を有する吸着部材３が複数設けられる。
【００２４】
支持体５は、前記進退方向に移動可能に棒状の進退移動部３ａを支持する。支持体５は、この例では、各吸着部材３毎に、進退方向における２箇所に設けられた支持ブッシュ１５（軸受）を有する。各支持ブッシュ１５は、対応する吸着部材３の進退移動部３ａが進退方向に移動可能に進退移動部３ａを支持する。また、図１（Ａ）では、各吸着部材３の進退移動部３ａは、進退方向と直交する方向に突出した係止部１７を有する。この係止部１７は、吸着部材３が最大前進位置となった時に（図１（Ａ）の状態）、支持体５（この例では、上側の支持ブッシュ１５）に係止され、これにより、吸着部材３が自重により鉛直下方（前進方向）に支持体５から落下することが防止される。
また、支持体５には、各吸着部材３毎に、該吸着部材３に前進方向に弾性力を付与する弾性機構２１が設けられる。図１（Ａ）の例では、弾性機構２１は、支持体５（下側の支持ブッシュ１５）と吸着部材３の係止部１９との間に設けられたコイルバネである。なお、弾性機構２１は、コイルバネ以外のものであってもよい。
また、支持体５は、各吸着部材３が進退方向に移動できないように各吸着部材３の進退方向位置を一定に保持するロック機構２３を有する。このロック機構２３は、各吸着部材３毎に設けられてよい。各ロック機構２３は、例えば、ブレーキシュー２３ａと、該ブレーキシュー２３ａを対応する進退移動部３ａに押すことで該吸着部材３の進退方向位置を一定に保持する作動部２３ｂと、を有する。
【００２５】
動作機構７は、例えば、図１（Ａ）のように、３次元的に動作可能なアームであり、該アームの先端部に支持体５が取り付けられている。従って、アームの動作に伴って支持体５が動作する。図１（Ａ）では、動作機構７（アーム）は、互いに連結された第１アーム部７ａと第２アーム部７ｂなどから構成される。第１アーム部７ａは、例えばシリンダ装置により構成されることで伸縮動作可能となっている。第１アーム部７ａの先端（この例では、シリンダ装置のピストン先端）に、支持体５が固定されている。従って、図１（Ａ）において、第１アーム部７ａが伸縮動作することで、支持体５が上昇または下降する。また、第１アーム部７ａは、例えばサーボモータ（図示せず）などにより、第１回転軸Ｃ１（図１（Ａ）において紙面と直交する軸）を中心として第２アーム部７ｂに対し回転動作させられる。第２アーム部７ｂは、第１アーム部７ａと同様に伸縮動作可能に構成されてよい。また、第２アーム部７ｂは、例えばサーボモータにより第２回転軸Ｃ２（図１（Ａ）において、第２アーム部７ｂの中心軸と一致）を中心として回転動作させられる。このように、動作機構７（アーム）の動作は、第１アーム部７ａと第２アーム部７ｂの伸縮動作および回転動作として行われる。なお、第２アーム部７ｂは、図示しない機構により３次元的に動作（移動）させられるものであってよい。
【００２６】
押付検知部９は、図１の例では、移動部９ａと移動量計測器９ｂとからなる。図１（Ａ）において、移動部９ａは吸収部材３に近接して配置される。移動部９ａの先端は、進退方向において、吸収部材３の吸着パッド３ｂの先端（対象物Ｗとの接触面）と同じ位置にある。支持体５の動作により吸着部材３が対象物Ｗに押し付けられることで、吸着部材３が弾性的に押し戻されると、この押し戻され量と同じ量だけ、後退方向に移動部９ａが押し戻される。このように移動部９ａが押し戻されることは、移動部９ａが、対象物Ｗに接触して対象物Ｗから押付力を受けることによりなされる。従って、移動量計測器９ｂは、移動部９ａの押し戻され量を、吸着部材３の押し戻され量として検出する。移動部９ａは、進退方向と直交する方向に突出した係止部（図示せず）を有する。この係止部は、移動部９ａが最大前進位置となった時に（図１（Ａ）の状態）、支持体５などに係止され、これにより、移動部９ａが自重により鉛直下方（前進方向）に移動量計測器９ｂから落下することが防止される。なお、このような押付検知部９は、ポテンショメータ、リニアエンコーダ、光学センサまたは他の手段により構成することができる。
第１実施形態によると、押付検知部９が検出する吸着部材３の前記押し戻された量は、進退移動部３ａが前記弾性力に抗して前記後退方向に後退した量と、吸着パッド３ｂが対象物Ｗに押し付けられることで前記後退方向に弾性変形した量との和である。
上述の構成を有する押付検知部９が複数設けられる。即ち、各吸着部材３毎に、押付検知部９が設けられ、各押付検知部９は、対応する吸着部材３が前記押付移動により対象物Ｗに押し付けられることで、該吸着部材３が弾性的に押し戻された量が前記所定量に達したかを検知し、当該押し戻された量が前記所定量に達したことを検知したら、その旨の検知信号を動作制御部１１に出力する。
【００２７】
動作制御部１１は、第１アーム部７ａと第２アーム部７ｂの伸縮動作や回転動作などにより、前記押付移動を動作機構７に行わせる。より具体的には、動作制御部１１は、（１）第１アーム部７ａを構成するシリンダ装置を伸縮させる制御、（２）第１アーム部７ａを第１回転軸Ｃ１周りに回転駆動させるサーボモータの回転角制御、（３）第２アーム部７ｂを構成するシリンダ装置を伸縮させる制御、および、（４）第２アーム部７ｂを第２回転軸Ｃ２周りに回転駆動させるサーボモータの回転角制御の少なくともいずれかを行うことで、前記押付移動を動作機構７に行わせる。
動作制御部１１は、所定数以上（好ましくは、２以上である所定数）の押付検知部９から前記検知信号を受けた時に、前記押付移動を停止させるように動作機構７を制御する。
【００２８】
次に、上述の構成を有する搬送ロボット１０の動作制御について説明する。この動作制御は、動作制御部１１に実行される。図２は、この動作制御を示すフローチャートである。
【００２９】
ステップＳ１において、動作制御部１１が、動作機構７の動作を制御して、図１（Ａ）のように、支持体５を水平姿勢にして対象物Ｗの上方に位置させる。
ステップＳ２において、動作制御部１１は、動作機構７に前記押付移動させる。この例では、第１アーム部７ａを伸長させることで、支持体５を下降させる。
ステップＳ３において、動作制御部１１は、各押付検知部９からの前記検知信号に基づいて、所定数以上の吸着部材３の前記押し戻された量が所定量となったかどうかを判断する。即ち、動作制御部１１は、所定数以上の押付検知部９から前記検知信号を受けたら、ステップＳ４へ進み、そうでない場合には、ステップＳ６へ進む。図１（Ｂ）のように、吸着部材３（吸着パッド３ｂ）が合計９つある場合には、前記所定数を例えば４つにする。この場合、図３のように、すべての（９つの）吸着部材３の前記押し戻された量が所定量に達しており、すべての押付検知部９から前記検知信号が出力された場合には、ステップＳ４へ進む。一方、図４のように、最も右の列にある吸着部材３だけ、前記押し戻された量が所定量に達している場合には、所定数（４つ）以上の吸着部材３の前記押し戻された量が所定量に達していないとして、ステップＳ６へ進む。
ステップＳ４において、動作制御部１１は、前記押付移動（この例では、支持体５の下降）を停止させるように動作機構７を制御を行う。図１（Ａ）の例では、第１アーム部７ａの伸長を停止する制御を行う。その後、ステップＳ５へ進む。
ステップＳ５において、動作制御部１１が、各進退移動部３ａのロック機構２３の作動部２３ｂにロック作動信号を出力することで、各ロック機構２３が、対応する進退移動部３ａをロックする。これにより、各進退移動部３ａの支持体５に対する進退方向位置が一定に保持される。これとともに、ステップＳ５では、動作制御部１１が、各吸着パッド３ｂによる対象物Ｗの吸引を開始させることで、各吸着パッド３ｂが対象物Ｗを吸着把持する。その後、動作機構７の動作により、対象物Ｗが搬送される。
ステップＳ６では、前記押し戻された量が許容限界値に達したかどうかを判断する。即ち、各押付検知部９は、対応する吸着部材３の前記押し戻された量を計測しており、該押し戻された量が前記許容限界値に達したと判断したら、エラー信号を出力する。動作制御部１１は、いずれかの押付検知部９から前記エラー信号を受けたら、エラーであるとして、前記押付移動（この例では、支持体５の下降）を終了させ、エラー信号を受けない場合には、ステップＳ２へ戻り、ステップＳ２において、動作制御部１１は、動作機構７に前記押付移動（この例では、支持体５の下降）を継続させる。なお、許容限界値は、前記所定量よりも大きい値である。
【００３０】
上述の制御方法により、所定数以上の吸着部材３の前記押し戻された量が所定量に達するまで、前記押付移動（支持体５の下降）を継続する。ただし、いずれかの吸着部材３の前記押し戻された量が許容限界値に達したら、過大な力が発生するとしてエラー信号を出力して、前記押付移動を終了させる。
【００３１】
上述の第１実施形態の搬送ロボット１０によると、以下の効果（Ａ）〜（Ｄ）が得られる。
【００３２】
（Ａ）押付検知部９は、前記押し戻された量が前記所定量となったことを検知した時に、その旨の検知信号を動作制御部１１へ出力し、動作制御部１１は、該検知信号を受けると、前記押付移動を停止させるので、吸着部材３を、適切な力で対象物Ｗに確実に押し付けた状態で吸着を行える。従って、対象物Ｗを安定して吸着把持することができる。
【００３３】
（Ｂ）また、吸着部材３が対象物Ｗに押し付けられる力が適切かどうかを、前記押し戻され量が所定量に達したかどうかにより判断するので、高価な力センサを省略でき、複雑な信号処理が不要になる。
【００３４】
（Ｃ）図５のように、押付力Ｆが対象物Ｗから吸着部材３に作用した場合、進退移動部３ａの後退量は、一定のバネ定数ｋ１による弾性変位量とみなすことができ、吸着パッド３ｂの弾性変形量も、（該弾性変形量に応じて変化する）バネ定数ｋ２による弾性変位量とみなすことができるので、進退移動部３ａの後退量と吸着パッド３ｂの弾性変形量とは、押付力Ｆにより一意に決まる。従って、前記後退量と前記弾性変形量との和が前記所定量となった時に、吸着パッド３ｂが適切に弾性圧縮されているように（例えば、対象物Ｗの表面形状に倣って適切に弾性変形しているように）、前記所定量を設定しておくことができる。これにより、吸着パッド３ｂの弾性変形量を直接計測しなくても、吸着パッド３ｂが適切に弾性圧縮されていることを検知できる。よって、より安定した状態で対象物Ｗを吸着把持できる。
【００３５】
（Ｄ）所定数以上の吸着部材３の前記押し戻された量が所定量となったことを検知した時に、前記押付移動を停止させるので、所定数の吸着部材３が、適切な力で対象物Ｗに押し付けられた状態で吸着を行える。従って、一層安定した状態で対象物Ｗを吸着把持できる。
【００３６】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態による搬送ロボット１０を説明する。第２実施形態による搬送ロボット１０は、以下で述べる内容が、第１実施形態による搬送ロボット１０と異なる。第２実施形態による搬送ロボット１０の他の点は、第１実施形態による搬送ロボット１０と同じであってよい。具体的には、第２実施形態では、動作制御部１１による動作機構７の制御が異なり、他の点は第１実施形態と同じであってよい。
【００３７】
第２実施形態によると、動作制御部１１は、支持体５を第１姿勢にした状態で、前記押付移動を動作機構７に行わせても、所定数以上の押付検知部９から前記検知信号を受けない場合には、支持体５を第２姿勢に変更した状態で、前記押付移動を動作機構７に行わせる。
【００３８】
図６は、第２実施形態による動作制御部１１による制御を示すフローチャートである、図６に基づいて、第２実施形態について詳しく説明する。
【００３９】
ステップＳ１１において、動作制御部１１が、動作機構７の動作を制御して、水平面に対する支持体５の姿勢を第１姿勢（例えば、水平姿勢）に設定して、支持体５を対象物Ｗの上方（即ち、真上）に位置させる。
ステップＳ１２において、動作制御部１１は、直前のステップＳ１１またはステップＳ１７で設定した姿勢を支持体５が維持するように、動作機構７に前記押付移動させる。この例では、第１アーム部７ａを伸長させることで、直前のステップＳ１１またはステップＳ１７で設定した姿勢のまま、支持体５を下降させる。
ステップＳ１３において、動作制御部１１は、各押付検知部９からの前記検知信号に基づいて、所定数以上の押付検知部９が、前記押し戻された量が所定量となったかどうかを判断する。即ち、動作制御部１１は、所定数以上の押付検知部９から前記検知信号を受けたら、ステップＳ１４へ進み、そうでない場合には、ステップＳ１６へ進む。
ステップＳ１４において、動作制御部１１は、前記押付移動（この例では、支持体５の下降）を停止させるように動作機構７を制御を行う。図１（Ａ）の例では、第１アーム部７ａの伸長を停止する制御を行う。その後、ステップＳ１５へ進む。
ステップＳ１５において、動作制御部１１が、各進退移動部３ａのロック機構２３の作動部２３ｂにロック作動信号を出力することで、各ロック機構２３が、対応する進退移動部３ａをロックする。これにより、各進退移動部３ａの支持体５に対する進退方向位置が一定に保持される。これとともに、ステップＳ１５では、動作制御部１１が、各吸着パッド３ｂによる対象物Ｗの吸引を開始させることで、各吸着パッド３ｂが対象物Ｗを吸着把持する。その後、動作機構７の動作により、対象物Ｗが搬送される。
ステップＳ１６では、前記押し戻された量が許容限界値に達したかどうかを判断する。即ち、各押付検知部９は、対応する吸着部材３の前記押し戻された量を計測しており、該押し戻された量が前記許容限界値に達したと判断したら、姿勢変更信号を動作制御部１１に出力する。動作制御部１１は、いずれかの押付検知部９から前記姿勢変更信号を受けたら、過大な力が発生するとして、ステップＳ１７へ進み、そうでない場合には、ステップＳ１２へ戻り、ステップＳ１２において、動作制御部１１は、動作機構７に前記押付移動（この例では、支持体５の下降）を継続させる。なお、許容限界値は、前記所定量よりも大きい値である。
ステップＳ１７では、動作制御部１１は、動作機構７を制御して、水平面に対する支持体５の姿勢を別の姿勢に設定して、支持体５を対象物Ｗの上方（即ち、真上）に位置させる。例えば、第１回転軸Ｃ１回りに第１アーム部７ａを所定角だけ回転させることで、支持体５の姿勢を別の姿勢に設定する。なお、これにより、支持体５の位置が対象物Ｗの真上からずれるので、動作制御部１１は、動作機構７を動作させて、支持体５を、設定した別の姿勢にした状態で、支持体５を対象物Ｗの真上に位置させる。次いで、ステップＳ１２へ戻る。
【００４０】
上述の制御方法により、所定数以上の吸着部材３の前記押し戻された量が所定量に達するまで、支持体５の下降を継続する。ただし、いずれかの吸着部材３の前記押し戻された量が許容限界値に達したら、支持体５の姿勢を別の姿勢に変更して、前記押付移動を再び行う。このように、所定数以上の吸着部材３の前記押し戻された量が所定量に達するまで、支持体５の姿勢を別の姿勢に変更して前記押付移動を行うことを繰り返す。
【００４１】
ステップＳ１７をさらに詳しく説明する。
【００４２】
ステップＳ１７を行う時に、所定の初期回転角度から第１回転軸Ｃ１回りに第１アーム部７ａをｍ×θだけ回転させることで、支持体５の姿勢を別の姿勢に設定してよい。ここで、ｍは所定範囲内（例えば、−３から＋３まで）の整数であり、θは単位回転角である。ｍの値を、ステップＳ１７を行う度に変更する。即ち、ｍの値を、ステップＳ１７において未だ選択されていない整数に変更して、新たなステップＳ１７を行う。このようにして、ステップＳ１７を行う度に、ｍの値を変更し、変更したｍによりステップＳ１７を行ってよい。この場合、ステップＳ１７の他の点は、上述と同じであってよい。
【００４３】
代わりに、ステップＳ１７で支持体５を別の姿勢に設定する時に、第１回転軸Ｃ１回りにおける第１アーム部７ａの回転と、第２回転軸Ｃ２回りにおける第２アーム部７ｂの回転とを組み合わせて行ってよい。この場合、ステップＳ１７を行う時に、所定の初期回転角度から第１回転軸Ｃ１回りに第１アーム部７ａをｍ×θ１だけ回転させ、所定の初期回転角度から第２回転軸Ｃ２回りに第２アーム部７ｂをｎ×θ２だけ回転させることで、支持体５の姿勢を別の姿勢に設定してよい。ここで、ｍとｎは所定範囲内（例えば、−３から＋３まで）の整数であり、θ１とθ２は単位回転角である。なお、ステップＳ１７を行う度に、ｍとｎの一方または両方を変更して行う。この場合、ｍとｎの値の組み合わせとして、未だ選択されていない組み合わせを選択して、新たなステップＳ１７を行う。このようにして、ｍとｎの多数の組み合わせについて、ステップＳ１７を繰り返し行ってよい。この場合、ステップＳ１７の他の点は、上述と同じであってよい。
【００４４】
上述の第２実施形態の搬送ロボット１０によると、上述の効果（Ａ）〜（Ｄ）に加えて次の効果（Ｅ）が得られる。
【００４５】
（Ｅ）支持体５を第１姿勢にした状態で、前記押付移動を動作機構７に行わせても、所定数以上の吸着部材３が適切な力で対象物Ｗに押し付けられない場合には、支持体５を第２姿勢に変更した状態で、前記押付移動を動作機構７に行わせる。これにより、所定数以上の吸着部材３を、適切な力で対象物Ｗに押し付けられるようにできる確率を高めることができる。
【００４６】
本発明は上述した実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更を加え得ることは勿論である。
【００４７】
例えば、上述の各実施形態では、押付検知部９が検出する吸着部材３の前記押し戻された量は、進退移動部３ａが前記弾性力に抗して支持体５に対し前記後退方向に後退した量と、吸着パッド３ｂが対象物Ｗに押し付けられることで前記後退方向に弾性変形（圧縮）した量との和であったが、本発明はこれに限定されない。即ち、吸着部材３が対象物Ｗに押し付けられる押付力により、前記後退した量と前記弾性変形した量とが一意に決まれば、押付検知部９が検出する吸着部材３の前記押し戻された量は、前記後退した量であってもよい。この場合、押付検知部９は、進退移動部３ａの前記後退した量を検出できるように構成、配置される。これにより、押付検知部９は、前記後退した量を、前記押し戻された量として、前記所定量と比較し、該後退した量が前記所定量に達したかを検知する。この構成において、本発明の他の点は、上述の第１実施形態または第２実施形態と同じであってよい。
【符号の説明】
【００４８】
３ 吸着部材、３ａ 進退移動部、３ｂ 吸着パッド、
５ 支持体、７ 動作機構、７ａ 第１アーム部、
７ｂ 第２アーム部、９ 押付検知部、９ａ 移動部、
９ｂ 移動量計測器、１０ 搬送ロボット、１１ 動作制御部、
１３ 吸引開口、１５ 支持ブッシュ、１７ 係止部、
１９ 係止部、２１ 弾性機構、２３ ロック機構、
２３ａ ブレーキシュー、２３ｂ 作動部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物を把持して搬送する搬送ロボットであって、
対象物を吸着把持する吸着部材と、
前記吸着部材を支持する支持体と、
前記支持体が取り付けられ、前記支持体を移動させるように動作する動作機構と、
前記吸着部材を対象物に押し付けるために、前記吸着部材と支持体のうち前記吸着部材を移動方向前方側にして、前記吸着部材を対象物に向けて移動させる押付移動を前記動作機構に行わせる動作制御部と、
前記押付移動により、前記吸着部材が対象物に押し付けられることで、前記吸着部材が弾性的に前記支持体側へ押し戻された量が所定量に達したかを検知する押付検知部と、を備え、
前記押付検知部は、前記押し戻された量が前記所定量となったことを検知した時に、その旨の検知信号を前記動作制御部へ出力し、前記動作制御部は、該検知信号を受けると、前記押付移動を停止させる、ことを特徴とする搬送ロボット。
【請求項２】
前記吸着部材は、前記支持体に対し進退方向に移動可能に前記支持体に支持される進退移動部と、該進退移動部の先端に設けられ弾性変形する吸着パッドと、を有し、前記進退方向は、互いに逆向きの前進方向と後退方向を含み、
前記支持体には、前記進退移動部に前記前進方向に弾性力を付与する弾性機構が設けられ、
前記押付検知部は、
前記進退移動部が前記弾性力に抗して前記後退方向に後退した量と、前記吸着パッドが対象物に押し付けられることで前記後退方向に弾性変形した量との和、または、該後退した量を、前記押し戻された量として、前記所定量と比較し、該和または該後退した量が前記所定量に達したかを検知する、ことを特徴とする請求項１に記載の搬送ロボット。
【請求項３】
前記吸着部材は、複数設けられ、
前記各吸着部材毎に、前記押付検知部が設けられ、
前記動作制御部は、所定数以上の前記押付検知部から前記検知信号を受けた時に、前記押付移動を停止させる、ことを特徴とする請求項１または２に記載の搬送ロボット。
【請求項４】
前記動作制御部は、前記支持体を第１姿勢にした状態で、前記押付移動を前記動作機構に行わせても、前記所定数以上の前記押付検知部から前記検知信号を受けない場合には、前記支持体を第２姿勢に変更した状態で、前記押付移動を前記動作機構に行わせる、ことを特徴とする請求項３に記載の搬送ロボット。
【請求項１】
対象物を把持して搬送する搬送ロボットであって、
対象物を吸着把持する吸着部材と、
前記吸着部材を支持する支持体と、
前記支持体が取り付けられ、前記支持体を移動させるように動作する動作機構と、
前記吸着部材を対象物に押し付けるために、前記吸着部材と支持体のうち前記吸着部材を移動方向前方側にして、前記吸着部材を対象物に向けて移動させる押付移動を前記動作機構に行わせる動作制御部と、
前記押付移動により、前記吸着部材が対象物に押し付けられることで、前記吸着部材が弾性的に前記支持体側へ押し戻された量が所定量に達したかを検知する押付検知部と、を備え、
前記押付検知部は、前記押し戻された量が前記所定量となったことを検知した時に、その旨の検知信号を前記動作制御部へ出力し、前記動作制御部は、該検知信号を受けると、前記押付移動を停止させる、ことを特徴とする搬送ロボット。
【請求項２】
前記吸着部材は、前記支持体に対し進退方向に移動可能に前記支持体に支持される進退移動部と、該進退移動部の先端に設けられ弾性変形する吸着パッドと、を有し、前記進退方向は、互いに逆向きの前進方向と後退方向を含み、
前記支持体には、前記進退移動部に前記前進方向に弾性力を付与する弾性機構が設けられ、
前記押付検知部は、
前記進退移動部が前記弾性力に抗して前記後退方向に後退した量と、前記吸着パッドが対象物に押し付けられることで前記後退方向に弾性変形した量との和、または、該後退した量を、前記押し戻された量として、前記所定量と比較し、該和または該後退した量が前記所定量に達したかを検知する、ことを特徴とする請求項１に記載の搬送ロボット。
【請求項３】
前記吸着部材は、複数設けられ、
前記各吸着部材毎に、前記押付検知部が設けられ、
前記動作制御部は、所定数以上の前記押付検知部から前記検知信号を受けた時に、前記押付移動を停止させる、ことを特徴とする請求項１または２に記載の搬送ロボット。
【請求項４】
前記動作制御部は、前記支持体を第１姿勢にした状態で、前記押付移動を前記動作機構に行わせても、前記所定数以上の前記押付検知部から前記検知信号を受けない場合には、前記支持体を第２姿勢に変更した状態で、前記押付移動を前記動作機構に行わせる、ことを特徴とする請求項３に記載の搬送ロボット。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−１８８４８３（Ｐ２０１０−１８８４８３Ａ）
【公開日】平成２２年９月２日（２０１０．９．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−３６６４７（Ｐ２００９−３６６４７）
【出願日】平成２１年２月１９日（２００９．２．１９）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月２日（２０１０．９．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月１９日（２００９．２．１９）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
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