生産システム
【課題】ワークを把持したロボットが複数の処理装置間を順次移動してワークを製品化する生産システムにおいて、ロボットと処理装置との間のワークの授受位置を自動で効率的に取得可能とし、システムのフレキシビリティの向上を図る。
【解決手段】処理装置４は、指向性のある無線の通信部４１を備え、ロボット３は、処理装置４の通信部４１との間で相互に通信する指向性のある無線の通信部３１と、処理装置４上の所定の特徴点４２を撮像して位置認識を行う画像処理部（ＣＣＤカメラ３２ａ）と、ハンド部３３と、を備え、ロボット３は、相互の通信部３１，４１を用いて処理装置４に対する位置関係を検出し、その検出の後に、画像処理部を用いて特徴点４２を認識することにより処理装置４に対する精密な位置関係を検出し、これに基づいてワークの授受位置を取得する。２段階の位置検出により、狭いカメラの撮像範囲で精度良く効率的に位置を取得できる。
【解決手段】処理装置４は、指向性のある無線の通信部４１を備え、ロボット３は、処理装置４の通信部４１との間で相互に通信する指向性のある無線の通信部３１と、処理装置４上の所定の特徴点４２を撮像して位置認識を行う画像処理部（ＣＣＤカメラ３２ａ）と、ハンド部３３と、を備え、ロボット３は、相互の通信部３１，４１を用いて処理装置４に対する位置関係を検出し、その検出の後に、画像処理部を用いて特徴点４２を認識することにより処理装置４に対する精密な位置関係を検出し、これに基づいてワークの授受位置を取得する。２段階の位置検出により、狭いカメラの撮像範囲で精度良く効率的に位置を取得できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークを把持したロボットが複数の処理装置間を順次移動してワークを製品化する生産システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ロボットを移動させる搬送手段を備え、搬送手段によるロボットの移動範囲内に加工、組立、検査などを行う複数の処理装置を配置し、ロボットが部品や仕掛品（総称してワーク）を把持して移動することにより生産工程を実現する生産システムがある。各処理装置は、通常、加工、組立、検査などの単一工程ごとに機能を特化した専用機の構成とされる。さらに、ロボットを含む搬送手段と各処理装置（専用機）とが互いに分かれた構成とされていることにより、生産対象が変更されて工程に変更を加える場合に、処理装置の差し替えや生産システムの組み換えを容易かつフレキシブルに行うことができる。しかしながら、搬送手段によって移動するロボットと処理装置との間のワークの授受を実現するには、ロボットの移動停止位置、ロボットハンドの位置および姿勢を、ミリ単位以下の精度で教示する必要がある。この教示作業は、処理装置の配置換えのたびに行う必要があり、また、人手によると煩雑で時間のかかる作業であるので、生産システムのフレキシビリティを阻害する要因となる。ところで、教示作業の煩雑さを軽減するため、ＣＣＤカメラなどの視覚センサを用いてワーク等の画像を取り込み、画像処理によってワーク等の位置座標を取得してロボットに作業を行わせる生産システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。画像処理を用いる方法は、ワーク等の位置座標や姿勢情報の取得に限らず、処理装置の位置検出にも用いることができるので、その検出結果を搬送手段によるロボットの停止位置やロボットの教示点にフィードバックすることが考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−２２８８６６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、上述した画像処理だけによって停止位置を検出しようとすると、カメラの撮像範囲と画素数との兼ね合いにより、必ずしも効率的に位置決めできるとは限らず、使い勝手が良くなるとも限らない。例えば、ＣＣＤカメラなどの一定の画素数のもとで、処理装置上の位置認識用のマークなどの特徴点をカメラの撮像範囲に含ませるには、カメラの位置、従ってロボットの位置を移動させて特徴点を探索する必要がある。このような探索を、各処理装置ごとに、画像処理に基づいて行えば、たとえ自動で行えるとしても、時間がかかりすぎることは問題である。
【０００５】
本発明は、上記課題を解消するものであって、簡単な構成により、ロボットの移動順路に沿って配置された処理装置に対するワークの授受位置を自動で効率的に取得でき、システムのフレキシビリティの向上を実現できる生産システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を達成するために、本発明の生産システムは、搬送手段によって移動するロボットがワークを把持して複数の処理装置間を順次移動すると共に処理装置に対してワークの授受を行い、各処理装置がワークに処理を行ってワークを製品にする生産システムにおいて、処理装置は、指向性のある無線の通信手段を備え、ロボットは、処理装置の通信手段との間で相互に通信する指向性のある無線の通信手段と、処理装置上の所定の特徴点を撮像して位置認識を行う画像処理手段とを備え、ロボットは、相互の通信手段を用いて処理装置に対する位置関係を検出し、その検出の後に、画像処理手段を用いて特徴点を認識することにより処理装置に対する精密な位置関係を検出し、これに基づいてワークの授受位置を取得することを特徴とする。
【０００７】
この生産システムにおいて、各処理装置の通信手段は、隣接する処理装置の間隔が狭いほど指向性が狭いことが好ましい。
【０００８】
この生産システムにおいて、ロボットは、相互の通信手段を用いて授受位置を取得する際に、通信手段を用いて通信対象の処理装置の種類情報を取得することが好ましい。
【０００９】
この生産システムにおいて、取得された授受位置および種類情報を表示する表示装置を備えることが好ましい。
【００１０】
この生産システムにおいて、相互の通信手段は、ロボットと各処理装置との間の制御用の通信に用いられることが好ましい。
【００１１】
この生産システムにおいて、ロボットは、予め各処理装置ごとに設定された制御プログラムを備えており、予め設定された工程順に処理装置間を移動し、各処理装置に対して制御用の通信を行うと共に制御プログラムに基づいてワークの授受を含む動作を行うことが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の生産システムによれば、ロボットと処理装置の間の位置関係の検出を、無線の通信手段を用いて行った後、画像処理手段を用いてより精密に行うので、処理装置上の特徴点を画像で探索する時間を短縮でき、ワークの授受位置を自動で効率的に取得できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る生産システムについてのブロック構成図。
【図２】（ａ）は同システムの一部を具体例で示す平面図、（ｂ）は同側面図。
【図３】（ａ）はロボットが位置検出のため処理装置に接近している状態を示す平面図、（ｂ）はロボットが処理装置に正対している状態を示す平面図、（ｃ）はロボットが処理装置から離れた状態を示す平面図。
【図４】（ａ）はロボットが処理装置に正対している状態を示す平面図、（ｂ）はロボットが画像処理手段を用いて処理装置の特徴点を認識する様子を示す平面図。
【図５】ロボットが処理装置に対するワークの授受位置を相互の通信手段を用いて取得するために行う処理のフローチャート。
【図６】同システムの変形例における処理装置の平面図。
【図７】（ａ）は第２の実施形態に係る生産システムのロボットと処理装置との間の通信の様子を示す側面図、（ｂ）は同通信の内容を説明するための図。
【図８】同システムの第１の変形例を示す平面図。
【図９】同システムの第２の変形例におけるロボットと処理装置との間の通信の内容を説明するための図。
【図１０】同システムの第３の変形例を示すブロック構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（第１の実施形態）
以下、本発明の実施形態に係る生産システムについて、図面を参照して説明する。図１乃至図５は第１の実施形態に係る生産システムを示す。参照された図は、後述の説明において適宜参照される。生産システム１は、図１、図２に示すように、搬送装置２（搬送手段）と、搬送装置２によって移動するロボット３と、ワーク（部品、仕掛部品、製品などの処理対象の総称）に対して処理を行う複数の処理装置４と、を備えている。搬送装置２は、制御部２０と、記憶部２１と、搬送機構２２と、を備えている。制御部２０は、所定のプログラムおよびロボット３からの制御信号に基づいて、搬送機構２２を制御してロボット３の移動および停止を制御する。記憶部２１は、ロボット３の現在位置やロボット３の動作情報などを記憶する。搬送機構２２は、ロボット３をガイドするガイドレール２２ａと、不図示の駆動部とを備え、これらにより、ロボット３をガイドレール２２ａに沿って、必要な位置精度のもとで、一定距離ごとに前進、停止、または、後退させる。
【００１５】
ロボット３は、制御部３０と、通信部４１との間で相互に通信する指向性のある無線の通信部３１（通信手段）と、画像に基づいて位置認識を行う画像処理部３２（画像処理手段）と、ワークを把持するハンド部３３と、を備えている。ハンド部３３は、２つの垂直回転軸と、各回点軸回りに回転自在で上下方向に上昇下降自在とされている２つのアームと、アームの自由端側に設けられたワーク把持部３３ａ、およびＣＣＤカメラ３２ａと、を備えている。ハンド部３３は、制御部３０が、所定のプログラムおよび各処理装置４や搬送装置２からの制御信号に基づいて、不図示の駆動部を制御することによって、制御される。生産システム１において、ロボット３は、ワークを把持して搬送装置２によって処理装置４間を順次移動すると共に処理装置４に対してワーク（不図示）の授受を行い、各処理装置４がワークに処理を行ってワークが製品化される。
【００１６】
処理装置４は、ロボット３とワークを授受するためのワーク載置台４ａと、ワークに対して処理を行う処理部４０と、指向性のある無線の通信部４１（通信手段）と、装置本体の所定の上面に配置された位置認識用のマークなどの特徴点４２と、を備えている。処理部４０は、加工、組立、検査などのいずれか単一の工程に機能を特化してワークに対して処理を行う部分であり、ワーク載置台４ａに載置されたワークを受け取ると共に、処理を行ったワークをワーク載置台４ａに戻して載置する。ロボット３、処理装置４の各通信部３１，４１の無線信号送受信部は、それぞれの指向性に基づいて水平面内における送受信角度範囲α，βを有している。平面視で送受信角度範囲α，βが重なっている間は、ロボット３と処理装置４と間の相互通信が可能であり、重なりがない場合は相互通信不可である。通常は、αとβは同じ大きさに設定するが、互いに異なる大きさとしてもよい。無線信号の媒体として、例えば、赤外線や電波を用いることができる。特徴点４２は、処理装置４内の各部、例えば、ワーク授受に用いるワーク載置台４ａ、の空間位置を決定付けるための座標系の原点および座標系の向きを規定するものであり、位置や向きを画像処理によって認識できるパターンや形状によって設定されている。
【００１７】
次に、ワークの授受位置取得について説明する。授受位置の取得は、図３に示す如く通信部３１，４１を用いて大まかな位置精度で行う段階と、図４に示す如く画像処理部３２および特徴点４２を用いて精密な位置精度で行う段階の２段階で行われる。通信部３１，４１は、ロボット３側に装備された通信部３１の呼びかけに対して、処理装置４側に装備された通信部４１が応答するように設定しておく。ロボット３は、図３（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、搬送装置２によってガイドレール２２ａに沿う矢印ｘの方向に移動される。その移動の間に、ロボット３と処理装置４の互いの送受信角度範囲α，βが、重なっていない状態から、重なっている状態を経て、再び、重なっていない状態へと変化する。
【００１８】
そこで、ロボット３は、搬送装置２によって一定間隔のステップ送りで移動し、停止した位置で処理装置４側の通信部４１からの応答の有無を確認する。ロボット３がある処理装置４に対して接近し、相互の通信部３１，４１の送受信可能エリアに入った場合、応答が確認できる。その後、ロボット３と処理装置４が最接近した後、徐々に離れ、送受信可能エリアから外れた時点で、応答がなくなる。この移動の間に、通信部３１が通信部４１から受ける受信信号の強度は、送受信角度範囲α，βが最大重なりを有する図３（ｂ）の状態でピークを持つ。このピークを持つ位置（ｘ０とする）が、大まかな位置精度のワークの授受位置として取得される。位置ｘ０は、搬送装置２の記憶部２１に記憶される。通信部３１が、通信部４１からの受信信号の強度を見ないで、受信信号の有無だけを見ている場合には、受信信号が初めてあった位置ｘ１と受信信号がなくなる直前の位置ｘ２の中間位置を位置ｘ０とすればよい。また、通信部３１，４１間の通信は、ロボット３が停止することなく連続移動中に行うようにしてもよい。
【００１９】
位置ｘ０が取得されると、図４（ａ）に示すように、ロボット３は、搬送装置２によって位置ｘ０の場所に戻される。すると、ロボット３は、図４（ｂ）に示すように、ハンド部３３を動作させて、位置ｘ０からの所定の距離と方向とに基づいて、ＣＣＤカメラ３２ａを特徴点４２の位置に移動させ、特徴点４２を撮像する。ロボット３の画像処理部３２は、撮像された画像を処理して、特徴点４２の位置座標と角度とを求め、精密な位置精度および角度精度におけるワークの授受位置、または授受位置を決める基準位置、または同等位置とする。搬送装置２は、求められた特徴点４２の位置座標と角度とを、生産システム１に設定された座標系（グローバル座標系）によって表現して記憶部２１に記憶する。
【００２０】
次に、図５のフローチャートにより、システム全体の処理装置４に対するワークの授受位置取得のための位置ｘ０の取得処理について説明する。このような処理は、生産計画の変更によって、生産システム１における処理装置４の配置換えを行った後に、最初に生産システム１を動作させる場合などに行われる。授受位置取得の対象となる処理装置４が、ロボット３の移動経路であるガイドレール２２ａに沿って配置されており、その配置の一端から多端に向けて、位置取得の処理を順次行うものとする。搬送装置２は、ロボット３をガイドレール２２ａの一端側から他端側に向けて一定間隔のステップ送りで一定間隔づつ移動させる（Ｓ１）。搬送装置２の制御部２０は、ロボット３が搬送装置２の終端、すなわちガイドレール２２ａの他端側に達したか否かを判断し（Ｓ２）、達していない場合（Ｓ２でＮｏ）、処理装置４からの応答の有無を判断する（Ｓ３）。なお、制御部２０は、処理装置４からの応答の有無に関する情報をロボット３の通信部３１から逐次受け取る。処理装置４からの応答があり（Ｓ３でＹｅｓ）、かつ、その応答がその処理装置４から初めてであれば（Ｓ４でＹｅｓ）、ロボット３の現在位置を位置ｘ１として記憶し（Ｓ６）、初めてなければ（Ｓ４でＮｏ）、現在位置を位置ｘ２として記憶する（Ｓ７）。ステップ（Ｓ６）または（Ｓ７）の後、処理はステップ（Ｓ１）に戻される。ここで、位置ｘ１は、ロボット３が図３（ａ）の状態から更に移動した送受信角度範囲α，βの重なり開始の位置（一方の端、位置ｘ１）である。また、位置ｘ２は位置ｘ１から図３（ｃ）の状態の位置近くまでの範囲における位置であって、最終的に送受信角度範囲α，βの重なりがなくなる位置（他方の端、位置ｘ２）となる。
【００２１】
ステップ（Ｓ３）において処理装置４からの応答がなく（Ｓ３でＮｏ）、かつ、直前のステップ送り位置で処理装置４からの応答がなかった場合（Ｓ５でＮｏ）、処理はステップ（Ｓ１）に戻される。なお、処理装置４からの応答がない状態は、ロボット３が、１つの処理装置４から隣の処理装置４に移動している状態である。また、直前のステップ送り位置で処理装置４からの応答があった場合（Ｓ５でＹｅｓ）、位置ｘ１，ｘ２の中間位置を処理装置４の最接近位置ｘ０として記憶する（Ｓ８）。つまり、通信部４１からの応答が確認できた範囲の中間の位置が、処理装置４に最接近した場所と推定される。ステップ（Ｓ２）において、ロボット３が搬送装置２の終端、すなわちガイドレール２２ａの他端側に達したと判断された場合（Ｓ２でＹｅｓ）、位置取得処理を終了する。この時点で、各処理装置４についての位置ｘ０の情報が搬送装置２の記憶部２１に記憶されていることになる。なお、画像処理部３２による精密な授受位置の取得は、一連の位置ｘ０の取得後にまとめて順次行ってもよく、各位置ｘ０の取得ごとに行ってもよい。
【００２２】
本実施形態の生産システム１によれば、各処理装置４の大まかな位置ｘ０を取得し、この最接近した位置ｘ０で画像処理部３２を用いるので、比較的狭いカメラの撮像範囲に、処理装置４上の認識マークなどの特徴点４２が含まれるようにすることができる。従って、処理装置４上の特徴点を探索する時間を短縮でき、ワークの授受位置を自動で効率的に取得できる。このことにより、処理装置４のロボット３を含めた搬送装置２に対する相対的な位置関係が変わっても、位置関係の変更量を容易に検出でき、搬送装置２やロボット３の処理装置４に対する教示点（基準点）を決定して、短時間でシステム運用を開始できる。すなわち、本生産システム１は、生産計画の変更に対して柔軟に対応できるフレキシブルな生産システムとなっている。なお、教示点（基準点）は、特徴点４２の位置そのものとしてもよく、これを座標変換した別の３次元空間点の位置としてもよい。
【００２３】
（変形例）
図６は第１の実施形態の生産システムの変形例を示す。この生産システムにおける処理装置４の通信部４１は、指向性の広狭を調整するための調整装置５を備えており、隣接する処理装置４の間隔が狭いほど指向性が狭くなるように調整することができる。調整装置５は、通信部４１の無線通信媒体、例えば赤外線を送受信する素子に対する受発光部の開口を調整する開口調整板である。これにより開口を広げれば広い指向性（送受信角度範囲β１）となり、狭めれば狭い指向性（送受信角度範囲β２）となる。一般に、生産システムの設置面積は小さい方が好ましく、そのために処理装置４の設置間隔は可能な限り狭めることになる。こうした状況で、無線通信部４１の送受信可能エリアが広いままでは、接近して隣接する処理装置４の無線通信部４１と混信する可能性がある。そこで、調整装置５を用いて、意図的に指向性を狭めて送受信可能エリア（送受信角度範囲）を狭めることにより、混信を防止する。つまり、生産システムの設置面積は小さくすると共に、ロボット３の移動経路に沿って設置する処理装置４の設置間隔（通信部４１の送受信部の間隔）に応じて、通信部４１の送受信可能エリアを狭めることにより、近接する処理装置との混信を防止できる。
【００２４】
（第２の実施形態）
図７（ａ）（ｂ）は第２の実施形態に係る生産システムを示す。本実施形態において、ロボット３は、図７（ａ）に示すように、処理装置４との相互の通信部３１，４１を用いて授受位置を取得する際に、その通信部３１，４１を用いて通信対象の処理装置４の種類情報を取得し、他は、第１の実施形態と同様である。この生産システムにおける各処理装置４は、専用機として機能を特化した構成を有し、その機能別の種類として、例えば、部品の供給装置、部品の組立装置、部品の加工装置、部品の検査装置などがあり、また、部品毎に部品Ａの供給装置などと区別される。相互の通信部３１，４１としてデジタルＩ／Ｏのタイプのものを使用し、双方のそれぞれの出力信号に、例えば、図７（ｂ）示すような機能を割り付け、ロボット３側からの呼びかけに対して処理装置４が自機の種類に応じて各ビットをＯＮ／ＯＦＦして出力する。これによりロボット３側から大まかな位置ｘ０の検出と共に、通信相手の処理装置４の種類（機種）情報まで取得することができる。この情報取得は、他の時点、例えば、画像処理部３２による精密な授受位置の取得の際に行ってもよい。
【００２５】
ここで、簡単のため、例えば、図７（ｂ）に示すように、処理装置４の種類が部品Ａの供給装置、部品Ｂの供給装置、組立装置、検査装置の４種類であり、４ビットのデータのいずれか所定のビットを１とすることで処理装置４の種類を指定するものとする。同様に、処理装置４の種類を問い合わせる信号は、４ビットの第１ビットを１とする（ＯＮとする）ことで行うものとする。ロボット３が通信部３１を用いて、処理装置４に対して４ビットの出力信号によって「処理装置の種類確認」（第１ビットを１、すなわちＯＮにする）を行うと、処理装置４の通信部４１を介してこれを認識する。種類問い合わせ信号を受信した処理装置４は、その装置が「組立装置」であれば、通信部４１を用いて、第３ビット（出力信号−３）を１とした４ビット信号を送信し、ロボット３は、通信部３１を介して、処理装置４の種類が「組立装置」である旨を認識する。このようなデータ通信の方法は、ここに示した方法に限らず、適宜任意の方法を用いることができる。
【００２６】
本実施形態によると、ロボット３が大まかな位置ｘ０の検出を行う際に、通信相手の処理装置４の種類（機種）情報まで取得して、機能を特定することができる。つまり、ロボット３の移動経路に沿って設置された処理装置４の種類と設置順序（位置ｘ０）との情報を、自動で取得することができる。自動で取得することができるとは、処理装置４を配置換えした際に、その配置換えの情報を生産システムに対して人手によって入力する手間が省けることを意味し、これにより、生産システム１のフレキシビリティを向上することができる。
【００２７】
（第１の変形例）
図８は第２の実施形態の第１の変形例を示す。この第１の変形例の生産システム１は、取得された授受位置および種類情報を表示する表示装置６を備えるものであり、他は、第２の実施形態と同様である。表示装置６には、通信部３１，４１および画像処理部３２を用いて取得された、処理装置４ごとのワーク授受位置と、装置の種類とが、取得された順番に表示される。表示装置６の表示は、ロボット３の移動経路に沿って設置された処理装置４の順番であり、また、設置された順番に生産工程が設定されていることから、生産システム１の作業者Ｍは、表示装置６の表示を見て、実体と計画との乖離の有無や不具合などを確認できる。なお、図８には、ガイドレール２２ａの両側に処理装置４が配置された例を示している。この場合、ロボット３は、例えば、右側の処理装置４に対してワークの授受を行いつつ、矢印ｘ方向に移動し、右側の処理装置４がなくなった時点で、左側に向きを変え、左側の処理装置４に対してワークの授受を行いつつ、矢印ｘ方向とは逆向きに移動する。ロボット３の向きの変更は、搬送装置２が、例えば、ターンテーブルを用いて行ったり、ロボット３が自ら回転して行ったりすることができる。
【００２８】
（第２の変形例）
図９は第２の実施形態の第２の変形例を示す。この第２の変形例の生産システム１は、相互の通信部３１，４１が、ロボット３と各処理装置４との間の制御用の通信に用いられるものである。処理装置４の制御用の信号は、例えば、部品投入完了の出力や作業完了の入力などである。通信部３１，４１は、デジタルＩ／Ｏのタイプのものであり、双方のそれぞれのビット化された出力信号に、図９に示すような機能を割り付け、ロボット３と処理装置４との相互の状態に応じて所定のビットをＯＮ／ＯＦＦ（１または０）とする。これにより、ロボット３と処理装置４との間の通信のワイヤレス化を実現できるので、生産計画の変更に伴う生産システム１のレイアウト変更、ロボット３や処理装置４の増設や減設、配置換えなどに柔軟に対応することができる。
【００２９】
（第３の変形例）
図１０は第２の実施形態の第３の変形例を示す。第３の変形例の生産システム１は、ロボット３が、予め各処理装置４ごとに設定された制御プログラムＤ０を備えて処理装置４間を移動し、各処理装置４に対して制御用の通信を行うと共に制御プログラムＤ０に基づいてワークの授受を含む動作を行うものである。搬送装置２は、ロボット３を介して、通信部３１，４１および画像処理部３２を用いて取得した処理装置のデータＤ１を記憶部２１に記憶している。処理装置のデータＤ１には、各処理装置４の装置種類、その設置順序、および設置位置の情報が含まれている。ロボット３は、制御プログラムＤ０を制御部３０に備えて、搬送装置２の制御部２０からの指示に基づいて、制御プログラムＤ０に従って、処理装置４に対する動作を行う。制御プログラムＤ０は、教示点データ、例えばワーク載置台４ａに関する位置データ、動作順序、例えばワークを予め上下反転して処理装置４に渡したり受け取ったワークを回転したりする動作の順序、および処理装置４における原点と姿勢のデータなどに基づく。
【００３０】
以上の構成のもとで、搬送装置２の制御部２０は、処理装置４の順番に従って、データＤ１から該当する処理装置４のデータを呼び出し、そのデータに基づいて、ロボット３を処理対象の処理装置４まで移動させ停止させた後、ロボット３に動作の実行を指示する。ロボット３は、プログラムＤ０から処理対象の処理装置４に対する制御プログラムを選択し、そのプログラムに基づいて、処理装置４に対するワークの授受等の動作を行う。ロボット３は、処理装置４における処理が終了すると、搬送装置２の制御部２０に、終了通知を行う。その後、搬送装置２の制御部２０は、再度、データＤ１からデータ呼び出しを行い、以下、全ての処理装置４に対する処理が終了するまで、例えば、データＤ１から呼び出すデータがなくなるまで、同様の処理を繰り返す。このような一連の処理が終了すると、生産システム１における全工程が一巡され、１つの製品が生産される。その後、ロボット３は、搬送装置２によって、最初の処理を行う処理装置４に戻され、次の製品の生産が開始される。
【００３１】
この第２の変形例の生産システム１においては、ロボット３の移動経路に沿って生産計画に従って作業順に配置された処理装置４に対して、搬送装置２とロボット３とが、各処理装置４の位置と種類とを認識することによって、生産システム１を稼動させることができる。生産システム１の稼動に際し、ロボット３の各処理装置４に対する、部品を取出す、仕掛ワークを投入する／取出すなどの一連の動作の制御プログラムＤ０を予め準備してロボット３に備えておき、処理装置４をロボット３の移動経路に沿って作業順に設置しておく。すると、処理装置のデータＤ１が取得された時点で、生産システム１を稼動させるためのプログラムが自動で生成されることになる。これにより、生産計画の変更に伴うシステム変更後の立ち上がりの時間が短縮され、生産システム１のレイアウト変更、ロボット３や処理装置４の増設や減設、配置換えなどに容易かつ柔軟に対応することができる。
【００３２】
なお、本発明は、上記構成に限られることなく種々の変形が可能である。例えば、上述した各実施形態の構成を互いに組み合わせた構成とすることができる。ＣＣＤカメラ３２ａの配置位置は、アームの自由端側の位置に限らず、ハンド部３３の他の位置や、ハンド部３３以外のロボット３の本体側の位置としてもよい。また、特徴点４２の配置位置は、処理装置４の装置本体の所定の上面に限らず、画像処理によって処理装置４とのワークの授受位置と関連付けることができる位置であればよい。ロボット３は、１つの生産システム当たりに１台とは限らず、複数台とすることができる。複数台とする場合、各ロボット３の移動範囲と担当する処理装置を適宜に分担すればよい。なお、上記において、位置の取得との記載は、位置情報の取得との意味である。
【符号の説明】
【００３３】
１ 生産システム
２ 搬送装置（搬送手段）
３ ロボット
３１ 通信部（ロボットの通信手段）
３２ 画像処理部（ロボットの画像処理手段）
４ 処理装置
４１ 通信部（処理装置の通信手段）
４２ マーク（特徴点）
６ 表示装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークを把持したロボットが複数の処理装置間を順次移動してワークを製品化する生産システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ロボットを移動させる搬送手段を備え、搬送手段によるロボットの移動範囲内に加工、組立、検査などを行う複数の処理装置を配置し、ロボットが部品や仕掛品（総称してワーク）を把持して移動することにより生産工程を実現する生産システムがある。各処理装置は、通常、加工、組立、検査などの単一工程ごとに機能を特化した専用機の構成とされる。さらに、ロボットを含む搬送手段と各処理装置（専用機）とが互いに分かれた構成とされていることにより、生産対象が変更されて工程に変更を加える場合に、処理装置の差し替えや生産システムの組み換えを容易かつフレキシブルに行うことができる。しかしながら、搬送手段によって移動するロボットと処理装置との間のワークの授受を実現するには、ロボットの移動停止位置、ロボットハンドの位置および姿勢を、ミリ単位以下の精度で教示する必要がある。この教示作業は、処理装置の配置換えのたびに行う必要があり、また、人手によると煩雑で時間のかかる作業であるので、生産システムのフレキシビリティを阻害する要因となる。ところで、教示作業の煩雑さを軽減するため、ＣＣＤカメラなどの視覚センサを用いてワーク等の画像を取り込み、画像処理によってワーク等の位置座標を取得してロボットに作業を行わせる生産システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。画像処理を用いる方法は、ワーク等の位置座標や姿勢情報の取得に限らず、処理装置の位置検出にも用いることができるので、その検出結果を搬送手段によるロボットの停止位置やロボットの教示点にフィードバックすることが考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−２２８８６６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、上述した画像処理だけによって停止位置を検出しようとすると、カメラの撮像範囲と画素数との兼ね合いにより、必ずしも効率的に位置決めできるとは限らず、使い勝手が良くなるとも限らない。例えば、ＣＣＤカメラなどの一定の画素数のもとで、処理装置上の位置認識用のマークなどの特徴点をカメラの撮像範囲に含ませるには、カメラの位置、従ってロボットの位置を移動させて特徴点を探索する必要がある。このような探索を、各処理装置ごとに、画像処理に基づいて行えば、たとえ自動で行えるとしても、時間がかかりすぎることは問題である。
【０００５】
本発明は、上記課題を解消するものであって、簡単な構成により、ロボットの移動順路に沿って配置された処理装置に対するワークの授受位置を自動で効率的に取得でき、システムのフレキシビリティの向上を実現できる生産システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を達成するために、本発明の生産システムは、搬送手段によって移動するロボットがワークを把持して複数の処理装置間を順次移動すると共に処理装置に対してワークの授受を行い、各処理装置がワークに処理を行ってワークを製品にする生産システムにおいて、処理装置は、指向性のある無線の通信手段を備え、ロボットは、処理装置の通信手段との間で相互に通信する指向性のある無線の通信手段と、処理装置上の所定の特徴点を撮像して位置認識を行う画像処理手段とを備え、ロボットは、相互の通信手段を用いて処理装置に対する位置関係を検出し、その検出の後に、画像処理手段を用いて特徴点を認識することにより処理装置に対する精密な位置関係を検出し、これに基づいてワークの授受位置を取得することを特徴とする。
【０００７】
この生産システムにおいて、各処理装置の通信手段は、隣接する処理装置の間隔が狭いほど指向性が狭いことが好ましい。
【０００８】
この生産システムにおいて、ロボットは、相互の通信手段を用いて授受位置を取得する際に、通信手段を用いて通信対象の処理装置の種類情報を取得することが好ましい。
【０００９】
この生産システムにおいて、取得された授受位置および種類情報を表示する表示装置を備えることが好ましい。
【００１０】
この生産システムにおいて、相互の通信手段は、ロボットと各処理装置との間の制御用の通信に用いられることが好ましい。
【００１１】
この生産システムにおいて、ロボットは、予め各処理装置ごとに設定された制御プログラムを備えており、予め設定された工程順に処理装置間を移動し、各処理装置に対して制御用の通信を行うと共に制御プログラムに基づいてワークの授受を含む動作を行うことが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の生産システムによれば、ロボットと処理装置の間の位置関係の検出を、無線の通信手段を用いて行った後、画像処理手段を用いてより精密に行うので、処理装置上の特徴点を画像で探索する時間を短縮でき、ワークの授受位置を自動で効率的に取得できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る生産システムについてのブロック構成図。
【図２】（ａ）は同システムの一部を具体例で示す平面図、（ｂ）は同側面図。
【図３】（ａ）はロボットが位置検出のため処理装置に接近している状態を示す平面図、（ｂ）はロボットが処理装置に正対している状態を示す平面図、（ｃ）はロボットが処理装置から離れた状態を示す平面図。
【図４】（ａ）はロボットが処理装置に正対している状態を示す平面図、（ｂ）はロボットが画像処理手段を用いて処理装置の特徴点を認識する様子を示す平面図。
【図５】ロボットが処理装置に対するワークの授受位置を相互の通信手段を用いて取得するために行う処理のフローチャート。
【図６】同システムの変形例における処理装置の平面図。
【図７】（ａ）は第２の実施形態に係る生産システムのロボットと処理装置との間の通信の様子を示す側面図、（ｂ）は同通信の内容を説明するための図。
【図８】同システムの第１の変形例を示す平面図。
【図９】同システムの第２の変形例におけるロボットと処理装置との間の通信の内容を説明するための図。
【図１０】同システムの第３の変形例を示すブロック構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（第１の実施形態）
以下、本発明の実施形態に係る生産システムについて、図面を参照して説明する。図１乃至図５は第１の実施形態に係る生産システムを示す。参照された図は、後述の説明において適宜参照される。生産システム１は、図１、図２に示すように、搬送装置２（搬送手段）と、搬送装置２によって移動するロボット３と、ワーク（部品、仕掛部品、製品などの処理対象の総称）に対して処理を行う複数の処理装置４と、を備えている。搬送装置２は、制御部２０と、記憶部２１と、搬送機構２２と、を備えている。制御部２０は、所定のプログラムおよびロボット３からの制御信号に基づいて、搬送機構２２を制御してロボット３の移動および停止を制御する。記憶部２１は、ロボット３の現在位置やロボット３の動作情報などを記憶する。搬送機構２２は、ロボット３をガイドするガイドレール２２ａと、不図示の駆動部とを備え、これらにより、ロボット３をガイドレール２２ａに沿って、必要な位置精度のもとで、一定距離ごとに前進、停止、または、後退させる。
【００１５】
ロボット３は、制御部３０と、通信部４１との間で相互に通信する指向性のある無線の通信部３１（通信手段）と、画像に基づいて位置認識を行う画像処理部３２（画像処理手段）と、ワークを把持するハンド部３３と、を備えている。ハンド部３３は、２つの垂直回転軸と、各回点軸回りに回転自在で上下方向に上昇下降自在とされている２つのアームと、アームの自由端側に設けられたワーク把持部３３ａ、およびＣＣＤカメラ３２ａと、を備えている。ハンド部３３は、制御部３０が、所定のプログラムおよび各処理装置４や搬送装置２からの制御信号に基づいて、不図示の駆動部を制御することによって、制御される。生産システム１において、ロボット３は、ワークを把持して搬送装置２によって処理装置４間を順次移動すると共に処理装置４に対してワーク（不図示）の授受を行い、各処理装置４がワークに処理を行ってワークが製品化される。
【００１６】
処理装置４は、ロボット３とワークを授受するためのワーク載置台４ａと、ワークに対して処理を行う処理部４０と、指向性のある無線の通信部４１（通信手段）と、装置本体の所定の上面に配置された位置認識用のマークなどの特徴点４２と、を備えている。処理部４０は、加工、組立、検査などのいずれか単一の工程に機能を特化してワークに対して処理を行う部分であり、ワーク載置台４ａに載置されたワークを受け取ると共に、処理を行ったワークをワーク載置台４ａに戻して載置する。ロボット３、処理装置４の各通信部３１，４１の無線信号送受信部は、それぞれの指向性に基づいて水平面内における送受信角度範囲α，βを有している。平面視で送受信角度範囲α，βが重なっている間は、ロボット３と処理装置４と間の相互通信が可能であり、重なりがない場合は相互通信不可である。通常は、αとβは同じ大きさに設定するが、互いに異なる大きさとしてもよい。無線信号の媒体として、例えば、赤外線や電波を用いることができる。特徴点４２は、処理装置４内の各部、例えば、ワーク授受に用いるワーク載置台４ａ、の空間位置を決定付けるための座標系の原点および座標系の向きを規定するものであり、位置や向きを画像処理によって認識できるパターンや形状によって設定されている。
【００１７】
次に、ワークの授受位置取得について説明する。授受位置の取得は、図３に示す如く通信部３１，４１を用いて大まかな位置精度で行う段階と、図４に示す如く画像処理部３２および特徴点４２を用いて精密な位置精度で行う段階の２段階で行われる。通信部３１，４１は、ロボット３側に装備された通信部３１の呼びかけに対して、処理装置４側に装備された通信部４１が応答するように設定しておく。ロボット３は、図３（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、搬送装置２によってガイドレール２２ａに沿う矢印ｘの方向に移動される。その移動の間に、ロボット３と処理装置４の互いの送受信角度範囲α，βが、重なっていない状態から、重なっている状態を経て、再び、重なっていない状態へと変化する。
【００１８】
そこで、ロボット３は、搬送装置２によって一定間隔のステップ送りで移動し、停止した位置で処理装置４側の通信部４１からの応答の有無を確認する。ロボット３がある処理装置４に対して接近し、相互の通信部３１，４１の送受信可能エリアに入った場合、応答が確認できる。その後、ロボット３と処理装置４が最接近した後、徐々に離れ、送受信可能エリアから外れた時点で、応答がなくなる。この移動の間に、通信部３１が通信部４１から受ける受信信号の強度は、送受信角度範囲α，βが最大重なりを有する図３（ｂ）の状態でピークを持つ。このピークを持つ位置（ｘ０とする）が、大まかな位置精度のワークの授受位置として取得される。位置ｘ０は、搬送装置２の記憶部２１に記憶される。通信部３１が、通信部４１からの受信信号の強度を見ないで、受信信号の有無だけを見ている場合には、受信信号が初めてあった位置ｘ１と受信信号がなくなる直前の位置ｘ２の中間位置を位置ｘ０とすればよい。また、通信部３１，４１間の通信は、ロボット３が停止することなく連続移動中に行うようにしてもよい。
【００１９】
位置ｘ０が取得されると、図４（ａ）に示すように、ロボット３は、搬送装置２によって位置ｘ０の場所に戻される。すると、ロボット３は、図４（ｂ）に示すように、ハンド部３３を動作させて、位置ｘ０からの所定の距離と方向とに基づいて、ＣＣＤカメラ３２ａを特徴点４２の位置に移動させ、特徴点４２を撮像する。ロボット３の画像処理部３２は、撮像された画像を処理して、特徴点４２の位置座標と角度とを求め、精密な位置精度および角度精度におけるワークの授受位置、または授受位置を決める基準位置、または同等位置とする。搬送装置２は、求められた特徴点４２の位置座標と角度とを、生産システム１に設定された座標系（グローバル座標系）によって表現して記憶部２１に記憶する。
【００２０】
次に、図５のフローチャートにより、システム全体の処理装置４に対するワークの授受位置取得のための位置ｘ０の取得処理について説明する。このような処理は、生産計画の変更によって、生産システム１における処理装置４の配置換えを行った後に、最初に生産システム１を動作させる場合などに行われる。授受位置取得の対象となる処理装置４が、ロボット３の移動経路であるガイドレール２２ａに沿って配置されており、その配置の一端から多端に向けて、位置取得の処理を順次行うものとする。搬送装置２は、ロボット３をガイドレール２２ａの一端側から他端側に向けて一定間隔のステップ送りで一定間隔づつ移動させる（Ｓ１）。搬送装置２の制御部２０は、ロボット３が搬送装置２の終端、すなわちガイドレール２２ａの他端側に達したか否かを判断し（Ｓ２）、達していない場合（Ｓ２でＮｏ）、処理装置４からの応答の有無を判断する（Ｓ３）。なお、制御部２０は、処理装置４からの応答の有無に関する情報をロボット３の通信部３１から逐次受け取る。処理装置４からの応答があり（Ｓ３でＹｅｓ）、かつ、その応答がその処理装置４から初めてであれば（Ｓ４でＹｅｓ）、ロボット３の現在位置を位置ｘ１として記憶し（Ｓ６）、初めてなければ（Ｓ４でＮｏ）、現在位置を位置ｘ２として記憶する（Ｓ７）。ステップ（Ｓ６）または（Ｓ７）の後、処理はステップ（Ｓ１）に戻される。ここで、位置ｘ１は、ロボット３が図３（ａ）の状態から更に移動した送受信角度範囲α，βの重なり開始の位置（一方の端、位置ｘ１）である。また、位置ｘ２は位置ｘ１から図３（ｃ）の状態の位置近くまでの範囲における位置であって、最終的に送受信角度範囲α，βの重なりがなくなる位置（他方の端、位置ｘ２）となる。
【００２１】
ステップ（Ｓ３）において処理装置４からの応答がなく（Ｓ３でＮｏ）、かつ、直前のステップ送り位置で処理装置４からの応答がなかった場合（Ｓ５でＮｏ）、処理はステップ（Ｓ１）に戻される。なお、処理装置４からの応答がない状態は、ロボット３が、１つの処理装置４から隣の処理装置４に移動している状態である。また、直前のステップ送り位置で処理装置４からの応答があった場合（Ｓ５でＹｅｓ）、位置ｘ１，ｘ２の中間位置を処理装置４の最接近位置ｘ０として記憶する（Ｓ８）。つまり、通信部４１からの応答が確認できた範囲の中間の位置が、処理装置４に最接近した場所と推定される。ステップ（Ｓ２）において、ロボット３が搬送装置２の終端、すなわちガイドレール２２ａの他端側に達したと判断された場合（Ｓ２でＹｅｓ）、位置取得処理を終了する。この時点で、各処理装置４についての位置ｘ０の情報が搬送装置２の記憶部２１に記憶されていることになる。なお、画像処理部３２による精密な授受位置の取得は、一連の位置ｘ０の取得後にまとめて順次行ってもよく、各位置ｘ０の取得ごとに行ってもよい。
【００２２】
本実施形態の生産システム１によれば、各処理装置４の大まかな位置ｘ０を取得し、この最接近した位置ｘ０で画像処理部３２を用いるので、比較的狭いカメラの撮像範囲に、処理装置４上の認識マークなどの特徴点４２が含まれるようにすることができる。従って、処理装置４上の特徴点を探索する時間を短縮でき、ワークの授受位置を自動で効率的に取得できる。このことにより、処理装置４のロボット３を含めた搬送装置２に対する相対的な位置関係が変わっても、位置関係の変更量を容易に検出でき、搬送装置２やロボット３の処理装置４に対する教示点（基準点）を決定して、短時間でシステム運用を開始できる。すなわち、本生産システム１は、生産計画の変更に対して柔軟に対応できるフレキシブルな生産システムとなっている。なお、教示点（基準点）は、特徴点４２の位置そのものとしてもよく、これを座標変換した別の３次元空間点の位置としてもよい。
【００２３】
（変形例）
図６は第１の実施形態の生産システムの変形例を示す。この生産システムにおける処理装置４の通信部４１は、指向性の広狭を調整するための調整装置５を備えており、隣接する処理装置４の間隔が狭いほど指向性が狭くなるように調整することができる。調整装置５は、通信部４１の無線通信媒体、例えば赤外線を送受信する素子に対する受発光部の開口を調整する開口調整板である。これにより開口を広げれば広い指向性（送受信角度範囲β１）となり、狭めれば狭い指向性（送受信角度範囲β２）となる。一般に、生産システムの設置面積は小さい方が好ましく、そのために処理装置４の設置間隔は可能な限り狭めることになる。こうした状況で、無線通信部４１の送受信可能エリアが広いままでは、接近して隣接する処理装置４の無線通信部４１と混信する可能性がある。そこで、調整装置５を用いて、意図的に指向性を狭めて送受信可能エリア（送受信角度範囲）を狭めることにより、混信を防止する。つまり、生産システムの設置面積は小さくすると共に、ロボット３の移動経路に沿って設置する処理装置４の設置間隔（通信部４１の送受信部の間隔）に応じて、通信部４１の送受信可能エリアを狭めることにより、近接する処理装置との混信を防止できる。
【００２４】
（第２の実施形態）
図７（ａ）（ｂ）は第２の実施形態に係る生産システムを示す。本実施形態において、ロボット３は、図７（ａ）に示すように、処理装置４との相互の通信部３１，４１を用いて授受位置を取得する際に、その通信部３１，４１を用いて通信対象の処理装置４の種類情報を取得し、他は、第１の実施形態と同様である。この生産システムにおける各処理装置４は、専用機として機能を特化した構成を有し、その機能別の種類として、例えば、部品の供給装置、部品の組立装置、部品の加工装置、部品の検査装置などがあり、また、部品毎に部品Ａの供給装置などと区別される。相互の通信部３１，４１としてデジタルＩ／Ｏのタイプのものを使用し、双方のそれぞれの出力信号に、例えば、図７（ｂ）示すような機能を割り付け、ロボット３側からの呼びかけに対して処理装置４が自機の種類に応じて各ビットをＯＮ／ＯＦＦして出力する。これによりロボット３側から大まかな位置ｘ０の検出と共に、通信相手の処理装置４の種類（機種）情報まで取得することができる。この情報取得は、他の時点、例えば、画像処理部３２による精密な授受位置の取得の際に行ってもよい。
【００２５】
ここで、簡単のため、例えば、図７（ｂ）に示すように、処理装置４の種類が部品Ａの供給装置、部品Ｂの供給装置、組立装置、検査装置の４種類であり、４ビットのデータのいずれか所定のビットを１とすることで処理装置４の種類を指定するものとする。同様に、処理装置４の種類を問い合わせる信号は、４ビットの第１ビットを１とする（ＯＮとする）ことで行うものとする。ロボット３が通信部３１を用いて、処理装置４に対して４ビットの出力信号によって「処理装置の種類確認」（第１ビットを１、すなわちＯＮにする）を行うと、処理装置４の通信部４１を介してこれを認識する。種類問い合わせ信号を受信した処理装置４は、その装置が「組立装置」であれば、通信部４１を用いて、第３ビット（出力信号−３）を１とした４ビット信号を送信し、ロボット３は、通信部３１を介して、処理装置４の種類が「組立装置」である旨を認識する。このようなデータ通信の方法は、ここに示した方法に限らず、適宜任意の方法を用いることができる。
【００２６】
本実施形態によると、ロボット３が大まかな位置ｘ０の検出を行う際に、通信相手の処理装置４の種類（機種）情報まで取得して、機能を特定することができる。つまり、ロボット３の移動経路に沿って設置された処理装置４の種類と設置順序（位置ｘ０）との情報を、自動で取得することができる。自動で取得することができるとは、処理装置４を配置換えした際に、その配置換えの情報を生産システムに対して人手によって入力する手間が省けることを意味し、これにより、生産システム１のフレキシビリティを向上することができる。
【００２７】
（第１の変形例）
図８は第２の実施形態の第１の変形例を示す。この第１の変形例の生産システム１は、取得された授受位置および種類情報を表示する表示装置６を備えるものであり、他は、第２の実施形態と同様である。表示装置６には、通信部３１，４１および画像処理部３２を用いて取得された、処理装置４ごとのワーク授受位置と、装置の種類とが、取得された順番に表示される。表示装置６の表示は、ロボット３の移動経路に沿って設置された処理装置４の順番であり、また、設置された順番に生産工程が設定されていることから、生産システム１の作業者Ｍは、表示装置６の表示を見て、実体と計画との乖離の有無や不具合などを確認できる。なお、図８には、ガイドレール２２ａの両側に処理装置４が配置された例を示している。この場合、ロボット３は、例えば、右側の処理装置４に対してワークの授受を行いつつ、矢印ｘ方向に移動し、右側の処理装置４がなくなった時点で、左側に向きを変え、左側の処理装置４に対してワークの授受を行いつつ、矢印ｘ方向とは逆向きに移動する。ロボット３の向きの変更は、搬送装置２が、例えば、ターンテーブルを用いて行ったり、ロボット３が自ら回転して行ったりすることができる。
【００２８】
（第２の変形例）
図９は第２の実施形態の第２の変形例を示す。この第２の変形例の生産システム１は、相互の通信部３１，４１が、ロボット３と各処理装置４との間の制御用の通信に用いられるものである。処理装置４の制御用の信号は、例えば、部品投入完了の出力や作業完了の入力などである。通信部３１，４１は、デジタルＩ／Ｏのタイプのものであり、双方のそれぞれのビット化された出力信号に、図９に示すような機能を割り付け、ロボット３と処理装置４との相互の状態に応じて所定のビットをＯＮ／ＯＦＦ（１または０）とする。これにより、ロボット３と処理装置４との間の通信のワイヤレス化を実現できるので、生産計画の変更に伴う生産システム１のレイアウト変更、ロボット３や処理装置４の増設や減設、配置換えなどに柔軟に対応することができる。
【００２９】
（第３の変形例）
図１０は第２の実施形態の第３の変形例を示す。第３の変形例の生産システム１は、ロボット３が、予め各処理装置４ごとに設定された制御プログラムＤ０を備えて処理装置４間を移動し、各処理装置４に対して制御用の通信を行うと共に制御プログラムＤ０に基づいてワークの授受を含む動作を行うものである。搬送装置２は、ロボット３を介して、通信部３１，４１および画像処理部３２を用いて取得した処理装置のデータＤ１を記憶部２１に記憶している。処理装置のデータＤ１には、各処理装置４の装置種類、その設置順序、および設置位置の情報が含まれている。ロボット３は、制御プログラムＤ０を制御部３０に備えて、搬送装置２の制御部２０からの指示に基づいて、制御プログラムＤ０に従って、処理装置４に対する動作を行う。制御プログラムＤ０は、教示点データ、例えばワーク載置台４ａに関する位置データ、動作順序、例えばワークを予め上下反転して処理装置４に渡したり受け取ったワークを回転したりする動作の順序、および処理装置４における原点と姿勢のデータなどに基づく。
【００３０】
以上の構成のもとで、搬送装置２の制御部２０は、処理装置４の順番に従って、データＤ１から該当する処理装置４のデータを呼び出し、そのデータに基づいて、ロボット３を処理対象の処理装置４まで移動させ停止させた後、ロボット３に動作の実行を指示する。ロボット３は、プログラムＤ０から処理対象の処理装置４に対する制御プログラムを選択し、そのプログラムに基づいて、処理装置４に対するワークの授受等の動作を行う。ロボット３は、処理装置４における処理が終了すると、搬送装置２の制御部２０に、終了通知を行う。その後、搬送装置２の制御部２０は、再度、データＤ１からデータ呼び出しを行い、以下、全ての処理装置４に対する処理が終了するまで、例えば、データＤ１から呼び出すデータがなくなるまで、同様の処理を繰り返す。このような一連の処理が終了すると、生産システム１における全工程が一巡され、１つの製品が生産される。その後、ロボット３は、搬送装置２によって、最初の処理を行う処理装置４に戻され、次の製品の生産が開始される。
【００３１】
この第２の変形例の生産システム１においては、ロボット３の移動経路に沿って生産計画に従って作業順に配置された処理装置４に対して、搬送装置２とロボット３とが、各処理装置４の位置と種類とを認識することによって、生産システム１を稼動させることができる。生産システム１の稼動に際し、ロボット３の各処理装置４に対する、部品を取出す、仕掛ワークを投入する／取出すなどの一連の動作の制御プログラムＤ０を予め準備してロボット３に備えておき、処理装置４をロボット３の移動経路に沿って作業順に設置しておく。すると、処理装置のデータＤ１が取得された時点で、生産システム１を稼動させるためのプログラムが自動で生成されることになる。これにより、生産計画の変更に伴うシステム変更後の立ち上がりの時間が短縮され、生産システム１のレイアウト変更、ロボット３や処理装置４の増設や減設、配置換えなどに容易かつ柔軟に対応することができる。
【００３２】
なお、本発明は、上記構成に限られることなく種々の変形が可能である。例えば、上述した各実施形態の構成を互いに組み合わせた構成とすることができる。ＣＣＤカメラ３２ａの配置位置は、アームの自由端側の位置に限らず、ハンド部３３の他の位置や、ハンド部３３以外のロボット３の本体側の位置としてもよい。また、特徴点４２の配置位置は、処理装置４の装置本体の所定の上面に限らず、画像処理によって処理装置４とのワークの授受位置と関連付けることができる位置であればよい。ロボット３は、１つの生産システム当たりに１台とは限らず、複数台とすることができる。複数台とする場合、各ロボット３の移動範囲と担当する処理装置を適宜に分担すればよい。なお、上記において、位置の取得との記載は、位置情報の取得との意味である。
【符号の説明】
【００３３】
１ 生産システム
２ 搬送装置（搬送手段）
３ ロボット
３１ 通信部（ロボットの通信手段）
３２ 画像処理部（ロボットの画像処理手段）
４ 処理装置
４１ 通信部（処理装置の通信手段）
４２ マーク（特徴点）
６ 表示装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
搬送手段によって移動するロボットがワークを把持して複数の処理装置間を順次移動すると共に処理装置に対してワークの授受を行い、各処理装置がワークに処理を行ってワークを製品にする生産システムにおいて、
前記処理装置は、指向性のある無線の通信手段を備え、
前記ロボットは、前記処理装置の通信手段との間で相互に通信する指向性のある無線の通信手段と、前記処理装置上の所定の特徴点を撮像して位置認識を行う画像処理手段とを備え、
前記ロボットは、前記相互の通信手段を用いて前記処理装置に対する位置関係を検出し、その検出の後に、前記画像処理手段を用いて前記特徴点を認識することにより当該処理装置に対する精密な位置関係を検出し、これに基づいてワークの授受位置を取得することを特徴とする生産システム。
【請求項２】
前記各処理装置の通信手段は、隣接する処理装置の間隔が狭いほど指向性が狭いことを特徴とする請求項１に記載の生産システム。
【請求項３】
前記ロボットは、前記相互の通信手段を用いて前記授受位置を取得する際に、前記通信手段を用いて通信対象の処理装置の種類情報を取得することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の生産システム。
【請求項４】
前記取得された授受位置および種類情報を表示する表示装置を備えたことを特徴とする請求項３に記載の生産システム。
【請求項５】
前記相互の通信手段は、前記ロボットと各処理装置との間の制御用の通信に用いられることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の生産システム。
【請求項６】
前記ロボットは、予め各処理装置ごとに設定された制御プログラムを備えており、予め設定された工程順に前記処理装置間を移動し、各処理装置に対して前記制御用の通信を行うと共に前記制御プログラムに基づいてワークの授受を含む動作を行うことを特徴とする請求項５に記載の生産システム。
【請求項１】
搬送手段によって移動するロボットがワークを把持して複数の処理装置間を順次移動すると共に処理装置に対してワークの授受を行い、各処理装置がワークに処理を行ってワークを製品にする生産システムにおいて、
前記処理装置は、指向性のある無線の通信手段を備え、
前記ロボットは、前記処理装置の通信手段との間で相互に通信する指向性のある無線の通信手段と、前記処理装置上の所定の特徴点を撮像して位置認識を行う画像処理手段とを備え、
前記ロボットは、前記相互の通信手段を用いて前記処理装置に対する位置関係を検出し、その検出の後に、前記画像処理手段を用いて前記特徴点を認識することにより当該処理装置に対する精密な位置関係を検出し、これに基づいてワークの授受位置を取得することを特徴とする生産システム。
【請求項２】
前記各処理装置の通信手段は、隣接する処理装置の間隔が狭いほど指向性が狭いことを特徴とする請求項１に記載の生産システム。
【請求項３】
前記ロボットは、前記相互の通信手段を用いて前記授受位置を取得する際に、前記通信手段を用いて通信対象の処理装置の種類情報を取得することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の生産システム。
【請求項４】
前記取得された授受位置および種類情報を表示する表示装置を備えたことを特徴とする請求項３に記載の生産システム。
【請求項５】
前記相互の通信手段は、前記ロボットと各処理装置との間の制御用の通信に用いられることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の生産システム。
【請求項６】
前記ロボットは、予め各処理装置ごとに設定された制御プログラムを備えており、予め設定された工程順に前記処理装置間を移動し、各処理装置に対して前記制御用の通信を行うと共に前記制御プログラムに基づいてワークの授受を含む動作を行うことを特徴とする請求項５に記載の生産システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−６１２２（Ｐ２０１２−６１２２Ａ）
【公開日】平成２４年１月１２日（２０１２．１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１４５２７５（Ｐ２０１０−１４５２７５）
【出願日】平成２２年６月２５日（２０１０．６．２５）
【出願人】（０００００５８３２）パナソニック電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月１２日（２０１２．１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月２５日（２０１０．６．２５）
【出願人】（０００００５８３２）パナソニック電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
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