(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に複数の保持対象物が配置され、少なくとも一部分が網状に形成されている容器と、
前記保持対象物を保持する保持部を含むロボットアームと、
前記容器に投光する投光機と、
前記投光機により投光された光の反射光を検出し、当該検出結果に基づいて前記容器の内部の前記複数の保持対象物の配置状態を検出する配置状態検出部と、
前記配置状態検出部により検出された前記複数の保持対象物の配置状態に基づいて、ロボットアームの動作を制御するロボットコントローラとを備える、ロボットシステム。
【請求項２】
前記複数の保持対象物が配置される前記容器は、少なくとも前記容器の底面が網状に形成されている、請求項１に記載のロボットシステム。
【請求項３】
前記複数の保持対象物が配置される前記容器は、前記容器の底面および側面が網状に形成されている、請求項２に記載のロボットシステム。
【請求項４】
前記複数の保持対象物が配置される前記容器の側面は、底面から上方に向かって対向する前記側面の間隔が広がるように傾斜している、請求項１〜３のいずれか１項に記載のロボットシステム。
【請求項５】
前記容器の網状の部分は、線状の部材により構成されており、前記容器の網状の部分を構成する前記線状の部材は、円形の断面を有する、請求項１〜４のいずれか１項に記載のロボットシステム。
【請求項６】
前記容器の網状の部分は、線状の部材により構成されており、前記線状の部材の太さは、前記配置状態検出部の分解能よりも小さい寸法を有する、請求項１〜５のいずれか１項に記載のロボットシステム。
【請求項７】
前記投光機は、前記容器にレーザ光を投光するレーザ投光機を含み、
前記配置状態検出部は、
前記レーザ投光機と、
前記容器を撮像するカメラと、
前記カメラにより得られた画像に基づいて前記容器の内部に配置された複数の保持対象物の３次元の配置状態を算出する距離演算部と、を有している、請求項１〜６のいずれか１項に記載のロボットシステム。
【請求項８】
前記容器に配置された前記複数の保持対象物の配置状態を検出する前記配置状態検出部は、前記ロボットアームに設けられている、請求項１〜７のいずれか１項に記載のロボットシステム。
【請求項９】
前記容器は、磁性材料により構成されており、
前記ロボットアームの保持部は、前記少なくとも一部分が網状に形成されているとともに前記磁性材料により構成されている容器に配置されている前記保持対象物を、磁力によって保持するように構成されている、請求項１〜８のいずれか１項に記載のロボットシステム。
【請求項１０】
前記少なくとも一部分が網状に形成されている容器は、仮置き部を含み、
前記ロボットコントローラは、前記ロボットアームの保持部に保持される前の複数の保持対象物が予め内部に配置された収納部から、前記保持対象物を前記ロボットアームの保持部の磁力により保持した後、前記保持部に保持された前記保持対象物を網状の前記仮置き部に移動するように前記ロボットアームを制御するように構成されている、請求項９に記載のロボットシステム。
【請求項１１】
前記仮置き部は、前記保持部が保持可能な複数の前記保持対象物が積み重ならずに平積み可能な大きさを有し、
前記収納部の内部に配置された前記複数の保持対象物を前記配置状態検出部により検出して前記保持対象物を前記収納部から前記仮置き部に移動させるとともに、前記仮置き部に移動された前記保持対象物を、前記収納部の内部に配置された前記複数の保持対象物を検出する際よりもより詳細に前記配置状態検出部により検出するように構成されている、請求項１０に記載のロボットシステム。
【請求項１２】
前記配置状態検出部は、前記仮置き部に配置されている前記保持対象物の向きを検出するように構成されている、請求項１１に記載のロボットシステム。
【請求項１３】
前記保持対象物の向きを変更するための台部をさらに備え、
前記ロボットコントローラは、検出された前記容器の内部の前記保持対象物の配置されている向きに応じて、前記保持対象物を前記台部に載置して前記保持対象物の向きを変更させる動作と、前記保持対象物を前記台部に載置せずに直接次工程に搬送する動作とを選択的に行うように前記ロボットアームを制御するように構成されている、請求項１２に記載のロボットシステム。
【請求項１４】
前記少なくとも一部分が網状に形成されている容器は、前記ロボットアームの保持部に保持される前の複数の保持対象物が予め内部に配置された収納部を含み、
前記ロボットコントローラは、前記配置状態検出部により検出された前記複数の保持対象物の配置状態に基づいて、前記収納部の内部に配置された前記複数の保持対象物のうちの１つの保持対象物を前記ロボットアームの保持部により保持するように前記ロボットアームを制御するように構成されている、請求項１〜９のいずれか１項に記載のロボットシステム。
【請求項１５】
複数の被加工物が収納され、少なくとも一部分が網状に形成されている容器に投光するステップと、
前記容器からの反射光を検出し、前記容器の内部の複数の被加工物の配置状態を配置状態検出部により検出するステップと、
前記配置状態検出部により検出された前記複数の被加工物の配置状態に基づいて、保持部を有するロボットアームを制御して前記被加工物を前記ロボットアームの保持部により保持するとともに前記被加工物を次工程に搬送するステップと、
前記次行程において前記被加工物に対して所定の処理を施すステップとを備える、被加工物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ロボットシステムおよび被加工物の製造方法に関し、特に、保持対象物を保持するための保持部を含むロボットアームを備えるロボットシステムおよび被加工物の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、保持対象物を保持するための保持部を含むロボットアームを備えるロボットシステムが知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記特許文献１には、ワーク（保持対象物）を保持するための把持装置（保持部）を含むロボットアームと、平板状の側面および底面を有する箱状のストッカの内部に配置された複数のワークを検出（撮像）するためのセンサユニットとを備えるロボットシステムが開示されている。上記特許文献１のロボットシステムでは、ストッカの内部に配置された複数のワークをセンサユニットにより撮像することにより、複数のワークのそれぞれの配置状態が検出される。その後、複数のワークのうちから選択された１つのワークを把持装置により把持するように、ロボットアームが駆動される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１１５９３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に記載のロボットシステムでは、複数のワークが平板状の側面および底面を有する箱状のストッカの内部に配置されており、センサユニットにより複数のワークを撮像する際に、ストッカの平板状の側面および底面からレーザ光が反射され、反射されたレーザ光が特に強い部分の像が白くぼやける現象であるハレーションを起こす場合がある。このため、ワーク（保持対象物）の配置状態を撮像（検出）する際のハレーション（ぼやけ）を抑制することが望まれている。
【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、保持対象物の配置状態を検出する際のハレーション（ぼやけ）を抑制することが可能なロボットシステムおよび被加工物の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段および発明の効果】
【０００７】
上記目的を達成するために、この発明の第１の局面によるロボットシステムは、内部に複数の保持対象物が配置され、少なくとも一部分が網状に形成されている容器と、保持対象物を保持する保持部を含むロボットアームと、容器に投光する投光機と、投光機により投光された光の反射光を検出し、検出結果に基づいて容器の内部の複数の保持対象物の配置状態を検出する配置状態検出部と、配置状態検出部により検出された複数の保持対象物の配置状態に基づいて、ロボットアームの動作を制御するロボットコントローラとを備える。
【０００８】
この第１の局面によるロボットシステムでは、上記のように、内部に複数の保持対象物が配置され、少なくとも一部分が網状に形成されている容器と、一部分が網状に形成されている容器の内部に配置された複数の保持対象物の配置状態を検出するための配置状態検出部とを備えることによって、容器の少なくとも一部分が網状に形成されているので、保持対象物を検出する際の光の一部が容器から反射されずに容器を通過する。これにより、容器からの光の反射量を減少させることができるので、保持対象物を検出する際のハレーション（ぼやけ）を抑制することができる。
【０００９】
この発明の第２の局面による被加工物の製造方法は、複数の被加工物が収納され、少なくとも一部分が網状に形成されている容器に投光するステップと、容器からの反射光を検出し、容器の内部の複数の被加工物の配置状態を配置状態検出部により検出するステップと、配置状態検出部により検出された複数の被加工物の配置状態に基づいて、保持部を有するロボットアームを制御して被加工物をロボットアームの保持部により保持するとともに被加工物を次工程に搬送するステップと、次行程において被加工物に対して所定の処理を施すステップとを備える。
【００１０】
この発明の第２の局面による被加工物の製造方法では、上記のように、少なくとも一部分が網状に形成されている容器の内部に配置された複数の被加工物の配置状態を配置状態検出部により検出するステップを備えることによって、容器の少なくとも一部分が網状に形成されているので、保持対象物を検出する際の光の一部が容器から反射されずに容器を通過する。これにより、容器からの光の反射量を減少させることができるので、保持対象物を検出する際のハレーション（ぼやけ）を抑制することが可能な被加工物の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態によるロボットシステムを上方から見た全体図である。
【図２】本発明の一実施形態によるロボットシステムを側方から見た全体図である。
【図３】本発明の一実施形態によるロボットシステムのハンド部の斜視図である。
【図４】本発明の一実施形態によるロボットシステムのハンド部に保持されるワークの斜視図である。
【図５】本発明の一実施形態によるロボットシステムの配置状態検出部の正面図である。
【図６】本発明の一実施形態によるロボットシステムのブロック図である。
【図７】本発明の一実施形態によるロボットシステムの仮置き部の斜視図である。
【図８】本発明の一実施形態によるロボットシステムの持ち直し台の正面図である。
【図９】図８の３００−３００線に沿った断面図である。
【図１０】本発明の一実施形態によるロボットシステムの制御フローを説明するためのフローチャートである。
【図１１】本発明の一実施形態によるロボットシステムの配置状態検出部がワークパレットのワークを走査する状態を示す図である。
【図１２】本発明の一実施形態によるロボットシステムのハンド部がワークを保持した状態を示す図である。
【図１３】本発明の一実施形態によるロボットシステムのハンド部によりワークが仮置き部に載置された状態を示す図である。
【図１４】本発明の一実施形態によるロボットシステムの配置状態検出部が仮置き部のワークを走査する状態を示す図である。
【図１５】本発明の一実施形態によるロボットシステムの配置状態検出部により撮像された画像を示す図である。
【図１６】本発明の一実施形態によるロボットシステムのハンド部によりワークがワーク受けに載置された状態を示す図である。
【図１７】本発明の一実施形態によるロボットシステムのハンド部によりワークが持ち直し台に載置された状態を示す図である。
【図１８】本発明の一実施形態の第１変形例によるロボットシステムを側方から見た全体図である。
【図１９】本発明の一実施形態の第２変形例によるワークを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１３】
まず、図１〜図９を参照して、本実施形態によるロボットシステム１００の構成について説明する。
【００１４】
図１に示すように、ロボットシステム１００は、ロボット１と、ロボットシステム１００の全体の動作を制御するロボットコントローラ２と、配置状態検出部３と、ワーク２０１が仮置きされる４つの仮置き部４ａ、４ｂ、４ｃおよび４ｄと、ワーク２０１を持ち直すための持ち直し台５ａおよび５ｂとを備えている。また、ロボットシステム１００に隣接するように、複数のワーク２０１が内部に配置される２つのワークパレット２００ａおよび２００ｂが配置されている。また、４つの仮置き部４ａ、４ｂ、４ｃおよび４ｄは、ワークパレット２００ａおよび２００ｂに対して、それぞれ、２つずつ配置されている。なお、ロボットコントローラ２は、本発明の「制御部」の一例である。また、仮置き部４ａ、４ｂ、４ｃおよび４ｄは、本発明の「容器」の一例である。また、持ち直し台５ａおよび５ｂは、本発明の「台部」の一例である。また、ワーク２０１は、本発明の「保持対象物」および「被加工物」の一例である。また、ワークパレット２００ａおよび２００ｂは、本発明の「収納部」の一例である。
【００１５】
また、ロボットシステム１００に隣接するように、２つの次工程の機器２０２ａおよび２０２ｂ（たとえば加工機）が配置されている。また、次工程の機器２０２ａ（機器２０２ｂ）とロボットシステム１００との間には、ワーク２０１を次工程の機器２０２ａ（機器２０２ｂ）に搬送するためのワーク受け２０３ａ（ワーク受け２０３ｂ）が設けられるレール２０４ａ（レール２０４ｂ）が配置されている。また、レール２０４ａ（レール２０４ｂ）を取り囲むように、ワーク２０１の磁気を脱磁するための脱磁器２０５ａ（脱磁器２０５ｂ）が配置されている。また、レール２０４ａ（レール２０４ｂ）と次工程の機器２０２ａ（機器２０２ｂ）との間には、ワーク２０１を次工程の機器２０２ａ（機器２０２ｂ）に投入するためのワーク投入機２０６ａ（ワーク投入機２０６ｂ）が配置されている。
【００１６】
また、図４に示すように、ワーク２０１は、円柱状の第１部分２０１ａと、第１部分２０１ａよりも小さい直径を有する円柱状の第２部分２０１ｂとから構成されている。また、ワーク２０１は、磁性材料から構成されている。
【００１７】
図１および図２に示すように、ロボット１は、ロボットアーム１１により構成される多関節ロボットからなる。また、ロボットアーム１１は、基台１２と、複数のアーム部分１３と、各アーム部分１３を接続する複数の関節１４とを有する。また、ロボットアーム１１には、関節１４を駆動するためのサーボモータ（図示せず）が内蔵されており、ロボットアーム１１（サーボモータ）の駆動は、ロボットコントローラ２により制御されるように構成されている。
【００１８】
また、本実施形態では、図３に示すように、ロボットアーム１１の先端には、ワーク２０１を磁力によって保持するための磁性材料からなるハンド部１５が設けられている。ハンド部１５には、３本の指部材１５１ａ、１５１ｂおよび１５１ｃが設けられている。図４に示すように、指部材１５１ａおよび１５１ｂの長さは、ワーク２０１の直径の大きい第１部分２０１ａの側面に接するように、ワーク２０１の直径の小さい第２部分２０１ｂの側面に接する指部材１５１ｃの長さよりも小さい。また、ハンド部１５には、電磁石部１５２が設けられている。そして、電磁石部１５２が発生する磁力により、指部材１５１ａ、１５１ｂおよび１５１ｃが磁化され、指部材１５１ａ、１５１ｂおよび１５１ｃにワーク２０１が保持される。また、ハンド部１５には、フローティング部（バネ部）１５３が設けられている。フローティング部１５３は、ハンド部１５がワーク２０１に押し付けられた際、ワーク２０１にかかるハンド部１５の力（衝撃）を吸収する機能を有する。なお、ハンド部１５は、本発明の「保持部」の一例である。
【００１９】
ここで、本実施形態では、ロボットアーム１１の先端側のアーム部分１３には、ワークパレット２００ａおよび２００ｂの内部に配置された複数のワーク２０１の３次元の配置状態を検出するとともに、仮置き部４ａ、４ｂ、４ｃおよび４ｄの内部に配置された複数のワーク２０１の３次元の配置状態を検出するための配置状態検出部３が設けられている。なお、配置状態検出部３により検出されたワークパレット２００ａおよび２００ｂの内部の複数のワーク２０１の配置状態に基づいて、ロボットアーム１１のハンド部１５によりワーク２０１が保持された後、仮置き部４ａ、４ｂ、４ｃおよび４ｄにワーク２０１が移動される。その後、仮置き部４ａ、４ｂ、４ｃおよび４ｄの内部に配置された複数のワーク２０１の３次元の配置状態が検出されるように構成されている。具体的には、ワークパレット２００ａおよび２００ｂ内のワーク２０１の配置状態の検出は、仮置き部４ａ、４ｂ、４ｃおよび４ｄ内のワーク２０１の配置状態の検出よりもラフ（大雑把）に行われ、ワークパレット２００ａおよび２００ｂ内に配置されるワーク２０１の２次元の平面的な配置状態（ワーク２０１の向きは検出されない）、および、ワーク２０１の配置される高さを検出することにより、３次元の配置状態が検出されるように構成されている。
【００２０】
また、仮置き部４ａ、４ｂ、４ｃおよび４ｄに移動されたワーク２０１の配置状態を配置状態検出部３により検出する際には、ワークパレット２００ａおよび２００ｂの内部に配置された複数のワーク２０１の配置状態を検出する際よりもより詳細に検出するように構成されている。すなわち、配置状態検出部３は、仮置き部４ａ、４ｂ、４ｃおよび４ｄの内部に配置されているワーク２０１については、２次元の平面的な配置状態および高さに加えて、ワーク２０１の向きまで詳細に検出するように構成されている。たとえば、ワーク２０１が縦向きになった状態（第１部分２０１ａの平坦部２０１ｃ（図４参照）が、上方向（矢印Ｚ１方向）、下方向（矢印Ｚ２方向）に向いている状態）か、または、横向きになった状態（第１部分２０１ａの平坦部２０１ｃが水平方向に向いている状態）かが検出される。
【００２１】
また、図５および図６に示すように、配置状態検出部３は、カメラ３１と、レーザスキャナ３２と、制御部３３と、記憶部３４とを含んでいる。なお、レーザスキャナ３２と、制御部３３とは、それぞれ、「レーザ投光機」および「距離演算部」の一例である。また、レーザスキャナ３２は、スリット光を発生するレーザ光源（図示せず）と、ミラー（図示せず）と、ミラーを駆動するサーボモータ（図示せず）とを含んでいる。そして、レーザ光源から照射されたスリット状のレーザ光がミラーに照射され、ミラーがモータにより回転されることにより、ワーク２０１にスリット状のレーザ光が照射（走査）されるように構成されている。ワーク２０１に照射されたレーザ光の反射光は、カメラ３１によって撮像される。そして、制御部３３は、サーボモータの回転角度位置情報と、カメラ３１の撮像素子の設置位置と、レーザ光源、ミラーおよびカメラの位置関係とに基づいて、三角測量の原理によりワーク２０１までの距離（ワークパレット２００ａおよび２００ｂ、仮置き部４ａ、４ｂ、４ｃおよび４ｄの内部のワーク２０１の３次元形状情報）を算出して画像の各画素毎に距離情報を有する距離画像を求めるように構成されている。
【００２２】
また、制御部３３には、予め検出されるワーク２０１の特徴情報が記憶されており、制御部３３は得られた距離画像とワーク２０１の特徴情報とを照合させてワーク２０１の位置及び姿勢を求めるように構成されている。なお、ワーク２０１の特徴情報は、単純にはワーク全体の形状情報でもよいが、演算量を削減するために、ワーク２０１の特徴的な形状（孔部、棒状部、平坦部の形状など）をワーク２０１の特徴情報として記憶させておいてもよい。このようにして配置状態検出部３は、検出されたワーク２０１までの間の距離に基づいて、ワークパレット２００ａおよび２００ｂ（仮置き部４ａ、４ｂ、４ｃおよび４ｄ）の内部に配置された複数のワーク２０１の配置状態を検出するように構成されている。具体的には、検出された部分の寸法（長さ）や、曲面（ワーク２０１の円柱状の側面に対応）を認識することにより、個々のワーク２０１が検出される。なお、配置状態検出部３の記憶部３４に予めワーク２０１の３次元形状情報を記憶させて、予め記憶部３４に記憶されたワーク２０１の３次元形状情報と検出されたワークパレット２００ａおよび２００ｂ（仮置き部４ａ、４ｂ、４ｃおよび４ｄ）の内部のワーク２０１の３次元形状情報とを比較することにより、個々のワーク２０１の配置状態を検出してもよい。また、図１に示すように、配置状態検出部３は、ケーブル３５によってロボットコントローラ２に接続されている。
【００２３】
また、図１に示すように、ロボットコントローラ２は、ロボット１および配置状態検出部３に接続されている。ここで、本実施形態では、ロボットコントローラ２は、ロボットアーム１１のハンド部１５に保持される前の複数のワーク２０１が予め内部に配置されたワークパレット２００ａおよび２００ｂから、ワーク２０１をロボットアーム１１のハンド部１５の磁力により保持した後、ハンド部１５に保持されたワーク２０１を網状の仮置き部４ａ、４ｂ、４ｃおよび４ｄに移動するようにロボットアーム１１を制御するように構成されている。また、ロボットコントローラ２は、検出された仮置き部４ａ、４ｂ、４ｃおよび４ｄの内部のワーク２０１の配置されている向き（ワーク２０１が縦向きになった状態、横向きになった状態）に応じて、ワーク２０１を持ち直し台５ａおよび５ｂに載置してワーク２０１の向きを変更させる動作と、ワーク２０１を持ち直し台５ａおよび５ｂに載置せずに直接次工程の機器２０２ａおよび２０２ｂ（ワーク受け２０３ａおよび２０３ｂ）に搬送する動作とを選択的に行うようにロボットアーム１１を制御するように構成されている。具体的には、ロボットコントローラ２は、仮置き部４ａ、４ｂ、４ｃおよび４ｄの内部において、縦向きになった状態のワーク２０１を持ち直し台５ａおよび５ｂに載置してワーク２０１の向きを横向きになった状態（図８および図９参照）に変更させるとともに、横向きになった状態のワーク２０１は、持ち直し台５ａおよび５ｂに載置せずに直接次工程の機器２０２ａおよび２０２ｂ（ワーク受け２０３ａおよび２０３ｂ）に搬送するようにロボットアーム１１を制御するように構成されている。また、ロボットコントローラ２には、予め仮置き部４ａ、４ｂ、４ｃおよび４ｄの４隅の角部分４１（図７参照）の位置座標が記憶されており、ロボットコントローラ２は、ロボットアーム１１が仮置き部４ａ、４ｂ、４ｃおよび４ｄに接触しないように、ロボットアーム１１を制御するように構成されている。
【００２４】
ワークパレット２００ａおよび２００ｂは、金属や樹脂などから形成されており、図２に示すように、ワークパレット２００ａおよび２００ｂの内部には、複数のワーク２０１が無作為に配置（バラ積み）されている。
【００２５】
図１および図２に示すように、仮置き部４ａ（仮置き部４ｂ、４ｃおよび４ｄ）は、仮置き台２０７の上に配置されている。ここで、本実施形態では、図７に示すように、仮置き部４ａ（仮置き部４ｂ、４ｃおよび４ｄ）は、箱状に形成されており、仮置き部４ａ（仮置き部４ｂ、４ｃおよび４ｄ）の枠部４２以外の底面４３と側面４４とは、網状に形成されている。また、仮置き部４ａ（仮置き部４ｂ、４ｃおよび４ｄ）の側面４４は、底面４３から上方に向かって対向する側面４４の間隔が広がるように傾斜している。なお、仮置き部４ａ（仮置き部４ｂ、４ｃおよび４ｄ）の側面４４により、ワーク２０１が仮置き部４ａ（仮置き部４ｂ、４ｃおよび４ｄ）から外側に飛び出すのが抑制される。また、仮置き部４ａ（仮置き部４ｂ、４ｃおよび４ｄ）は、鉄などの磁性材料により構成されている。また、仮置き部４ａ（仮置き部４ｂ、４ｃおよび４ｄ）の網状の部分は、円形の断面を有する線状の部材４５（たとえば針金）により構成されており、線状の部材４５の太さ（直径）は、配置状態検出部３の分解能よりも小さい寸法を有する。具体的には、円形の断面を有する線状の部材４５の太さ（直径）は、１ｍｍ以下になるように構成されている。また、仮置き部４ａの底面４３は、ロボットアーム１１のハンド部１５が磁力により保持可能な複数（たとえば４つ、図１２参照）のワーク２０１が積み重ならずに平積み可能な大きさ（面積）を有する。
【００２６】
図８および図９に示すように、持ち直し台５ａ（持ち直し台５ｂ）は、柱状部５１と、平板状の底部５２と、底部５２に接続される傾斜面５３ａを有する２つの側壁部５３とから構成されている。また、平板状の底部５２には、段差部５２ａが設けられている。平板状の底部５２は、段差部５２ａの下方に接続される底部５２の表面にワーク２０１の直径の大きい第１部分２０１ａが載置されるとともに、段差部５２ａの上方に接続される底部５２の表面にワーク２０１の直径の小さい第２部分２０１ｂが載置されるように構成されている。また、側壁部５３は、ワーク２０１が底部５２上に配置された状態で、対向する２つの傾斜面５３ａの間にワーク２０１の側面が接触するように形成されている。
【００２７】
また、図１に示すように、持ち直し台５ａ（持ち直し台５ｂ）に隣接するように、レール２０４ａ（レール２０４ｂ）が配置されている。レール２０４ａ（レール２０４ｂ）の上には、ワーク受け２０３ａ（ワーク受け２０３ｂ）が配置されている。ワーク受け２０３ａ（ワーク受け２０３ｂ）は、ハンド部１５に保持されたワーク２０１が載置されるとともに、レール２０４ａ（レール２０４ｂ）上を移動し、ワーク２０１をワーク投入機２０６ａ（ワーク投入機２０６ｂ）に投入する機能を有する。また、レール２０４ａ（レール２０４ｂ）は、磁化されたワーク２０１を脱磁するための脱磁器２０５ａ（脱磁器２０５ｂ）内を貫通するように配置されている。
【００２８】
次に、図１０〜図１７を参照して、本実施形態によるロボットシステム１００の動作について説明する。なお、以下では、ワークパレット２００ａに配置されるワーク２０１が、次工程の機器２０２ａに搬送される例について説明する。
【００２９】
まず、図１０のステップＳ１において、図１１に示すように、ワークパレット２００ａの上方（矢印Ｚ１方向側）に配置状態検出部３を移動させるとともに、配置状態検出部３から照射されたレーザ光により、ワークパレット２００ａの内部にバラ積みされているワーク２０１が走査される。そして、ステップＳ２において、配置状態検出部３とワーク２０１との間の距離(ワークパレット２００ａ内のワーク２０１の３次元形状情報)が、配置状態検出部３により検出される。そして、検出されたワークパレット２００ａ内のワーク２０１の３次元形状情報に基づいて、ワークパレット２００ａ内のワーク２０１の配置状態が検出される。なお、ワークパレット２００ａ内のワーク２０１の配置状態の検出は、後述する仮置き部４ａ（仮置き部４ｂ）内のワーク２０１の配置状態の検出よりもラフ（大雑把）に行われる。
【００３０】
次に、ステップＳ３に進んで、図１２に示すように、たとえば、ワークパレット２００ａ内において最も高い位置に配置されているワーク２０１がハンド部１５の磁力によって保持される。このとき、磁性材料からなるワーク２０１が磁化することにより、ワーク２０１同士が磁力により引き付け合って、複数のワーク２０１（図１２では、４つのワーク２０１）が保持される。
【００３１】
次に、ステップＳ４に進んで、図１３に示すように、複数のワーク２０１が仮置き部４ａに載置される。次に、ステップＳ５に進んで、全ての仮置き部（ここでは、仮置き部４ａおよび仮置き部４ｂ）にワーク２０１が載置されたか否かが判断される。たとえば、仮置き部４ｂにワーク２０１が載置されていないと判断された場合には、上記ステップＳ１〜ステップＳ４の動作が繰り返され、複数のワーク２０１が仮置き部４ｂに載置される。なお、仮置き部４ａの底面４３は、ワーク２０１が積み重ならずに平積み可能な大きさ（面積）を有しているので、複数のワーク２０１は、仮置き部４ａの内部において積み重ならずに平積みされた状態となる。
【００３２】
ステップＳ５において、全ての仮置き部（ここでは、仮置き部４ａおよび仮置き部４ｂ）にワーク２０１が載置されたと判断された場合には、ステップＳ６に進んで、図１４に示すように、仮置き部４ａの内部に配置されている複数のワーク２０１が配置状態検出部３から照射されたレーザ光により走査される。たとえば、図１５に示すように、仮置き部４ａの枠部４２の画像２０８ａおよび４つのワーク２０１の画像２０８ｂが撮像される。なお、仮置き部４ａが網状に形成されているので、レーザ光の一部は、反射されずに通過する。これにより、仮置き部４ａの枠部４２以外の部分は、撮像されにくくなる。なお、仮置き部４ａにワーク２０１を載置した直後には、仮置き部４ａ内でワーク２０１が移動している（転がっている）場合がある。一方、仮置き部４ａにワーク２０１を載置した後、仮置き部４ｂにワーク２０１を載置している間に、仮置き部４ａ内のワーク２０１は静止する。これにより、安定した状態の仮置き部４ａ内の複数のワーク２０１を配置状態検出部３により検出することが可能となる。なお、２つの仮置き部４ａおよび４ｂを設けずに、１つの仮置き部のみを設けている場合には、ワーク２０１が安定した状態になるまで待つ必要があるため、その分、タクトタイムが長くなる。
【００３３】
次に、ステップＳ７において、配置状態検出部３とワーク２０１との間の距離（仮置き部４ａ内のワーク２０１の３次元形状情報）が、配置状態検出部３により検出される。なお、仮置き部４ａ内のワーク２０１の配置状態の検出は、上記ステップＳ２のワークパレット２００ａ内のワーク２０１の配置状態の検出よりもより詳細に行われる。次に、ステップＳ８に進んで、検出されたワーク２０１の配置状態に基づいて、複数のワーク２０１のうちの１つのワーク２０１がハンド部１５の磁力により保持される。
【００３４】
次に、ステップＳ９に進んで、保持したワーク２０１を持ち直す必要があるか否かが判断される。ステップＳ９において、保持したワーク２０１を持ち直す必要がないと判断される場合には、ステップＳ１０に進んで、図１６に示すように、ワーク２０１が、レール２０４ａ上のワーク受け２０３ａに載置される。具体的には、仮置き部４ａの内部において、横向きになった状態（第１部分２０１ａの平坦部２０１ｃ（図４参照）が水平方向に向いている状態）のワーク２０１を保持した場合は、ワーク２０１を持ち直す必要がないと判断される。そして、ワーク２０１が載置されたワーク受け２０３ａが、レール２０４ａ上を移動するとともに、磁化されたワーク２０１が脱磁器２０５ａにより脱磁される。そして、ワーク受け２０３ａがワーク投入機２０６ａ側に反転することにより、ワーク２０１がワーク投入機２０６ａに投入され、ワーク２０１が次工程の機器２０２ａに搬送される。その後、機器２０２ａにおいて次工程の処理（たとえばワーク２０１の加工）が行われる。
【００３５】
ステップＳ９において、縦向きになった状態（第１部分２０１ａの平坦部２０１ｃ（図４参照）が矢印Ｚ１方向または矢印Ｚ２方向に向いている状態）のワーク２０１を保持している場合には、ワーク２０１を持ち直す必要があると判断されて、ステップＳ１１に進む。ステップＳ１１では、ワーク２０１を保持したハンド部１５が持ち直し台５ａに移動されるとともに、ステップＳ１２において、図１７に示すように、ワーク２０１が持ち直し台５ａに載置されて縦向きの状態のワーク２０１が、横向きの状態にされる。その後、ステップＳ１０に進んで、ワーク２０１が、レール２０４ａ上のワーク受け２０３ａに載置される。そして、ワーク２０１は、次工程の機器２０２ａに搬送される。
【００３６】
次に、ステップＳ１３において、仮置き部４ａの内部に載置されたワーク２０１の全てがワーク受け２０３ａに載置されたか否かが判断される。ステップＳ１３において、仮置き部４ａの内部に載置されたワーク２０１の全てがワーク受け２０３ａに載置されていないと判断された場合には、上記ステップＳ８〜ステップＳ１２の動作が繰り返される。ステップＳ１３において、仮置き部４ａの内部に載置されたワーク２０１の全てがワーク受け２０３ａに載置されたと判断された場合には、ステップＳ１〜ステップＳ１３の動作が、繰り返し行われる。そして、ワークパレット２００ａの内部に配置されるワーク２０１が全て無くなった場合には、ワークパレット２００ｂの内部に配置されるワーク２０１について、上記ステップＳ１〜ステップＳ１３の動作が同様に行われる。そして、この間に、ワーク２０１が配置されたワークパレット２００ａが補充される。これにより、ワークパレットが１つだけ設けられている場合と異なり、ワークパレットの内部にワーク２０１が無くなってからワーク２０１を補充するまでの間の時間のロスが抑制される。
【００３７】
本実施形態では、上記のように、内部に複数のワーク２０１が配置され、網状に形成されている仮置き部４ａ、４ｂ、４ｃおよび４ｄと、仮置き部４ａ、４ｂ、４ｃおよび４ｄの内部に配置された複数のワーク２０１の配置状態を検出するための配置状態検出部３とを備える。これにより、仮置き部４ａ、４ｂ、４ｃおよび４ｄが網状に形成されているので、ワーク２０１を検出（撮像）する際のレーザ光の一部が仮置き部４ａ、４ｂ、４ｃおよび４ｄから反射されずに仮置き部４ａ、４ｂ、４ｃおよび４ｄを通過する。その結果、仮置き部４ａ、４ｂ、４ｃおよび４ｄからのレーザ光の反射量を減少させることができるので、ワーク２０１を検出する際のハレーション（ぼやけ）を抑制することができる。
【００３８】
また、仮置き部４ａ、４ｂ、４ｃおよび４ｄを網状に形成することにより、仮置き部４ａ、４ｂ、４ｃおよび４ｄの網状の部分（底面４３、側面４４）が配置状態検出部３により検出されにくくなるので、ワーク２０１の画像と仮置き部４ａ、４ｂ、４ｃおよび４ｄの画像とが繋がるのを抑制することができる。その結果、ワーク２０１の形状を正確に検出することができる。また、仮置き部４ａ、４ｂ、４ｃおよび４ｄを網状に形成することにより、ロボットアーム１１のハンド部１５の磁力によりワーク２０１を保持する際に、磁化したワーク２０１と仮置き部４ａ、４ｂ、４ｃおよび４ｄとが磁力によって引き付け合うのを抑制することができる。その結果、ハンド部１５によってワーク２０１を保持する際に、ハンド部１５に保持されたワーク２０１が磁力によって仮置き部４ａ、４ｂ、４ｃおよび４ｄに引き付けられることに起因して、ハンド部１５がワーク２０１を保持する精度が悪くなる（ハンド部１５に対するワーク２０１の保持位置がずれる）のを抑制することができる。
【００３９】
また、本実施形態では、上記のように、仮置き部４ａ、４ｂ、４ｃおよび４ｄの底面４３を網状に形成する。これにより、ワーク２０１を検出（撮像）する際のレーザ光の一部が網状の底面４３を通過するので、底面４３からのレーザ光の反射量を減少させることができる。その結果、ワーク２０１を検出する際のハレーション（ぼやけ）を容易に抑制することができる。
【００４０】
また、本実施形態では、上記のように、仮置き部４ａ、４ｂ、４ｃおよび４ｄの側面４４を網状に形成する。これにより、ワーク２０１を検出（撮像）する際のレーザ光の一部が網状の側面４４を通過するので、側面４４からのレーザ光の反射量を減少させることができる。その結果、ワーク２０１を検出する際のハレーション（ぼやけ）を容易に抑制することができる。
【００４１】
また、本実施形態では、上記のように、複数のワーク２０１が配置される仮置き部４ａ、４ｂ、４ｃおよび４ｄの側面４４を、底面４３から上方に向かって対向する側面４４の間隔が広がるように傾斜するように構成する。これにより、側面４４が傾斜するように構成されているので、ハンド部１５（たとえばハンド部１５の電磁石部１５２）が仮置き部４ａ、４ｂ、４ｃおよび４ｄの側面４４に接触するのを抑制することができる。
【００４２】
また、本実施形態では、上記のように、仮置き部４ａ、４ｂ、４ｃおよび４ｄの網状の部分を構成する線状の部材４５を、円形の断面を有するように構成する。これにより、線状の部材４５が円形の断面を有するので、配置状態検出部３から線状の部材４５に照射されたレーザ光の一部分は、配置状態検出部３に反射されずに、配置状態検出部３以外の部分に反射される。その結果、ワーク２０１を検出する際のハレーション（ぼやけ）をより効果的に抑制することができる。
【００４３】
また、本実施形態では、上記のように、仮置き部４ａ、４ｂ、４ｃおよび４ｄの網状の部分を、線状の部材４５により構成して、線状の部材４５の太さを、配置状態検出部３の分解能よりも小さい寸法にする。これにより、仮置き部４ａ、４ｂ、４ｃおよび４ｄの網状の部分が配置状態検出部３により検出されるのが抑制されるので、ワーク２０１の画像と仮置き部４ａ、４ｂ、４ｃおよび４ｄの画像とが繋がるのを抑制することができる。
【００４４】
また、本実施形態では、上記のように、カメラ３１により得られた画像に基づいて網状に形成されている仮置き部４ａ、４ｂ、４ｃおよび４ｄの内部に配置された複数のワーク２０１の３次元の配置状態を算出する制御部３３を設ける。これにより、ワーク２０１の２次の配置状態（水平方向の配置状態）に加えてワーク２０１までの距離も検出することができるので、ロボットアーム１１のハンド部１５によってワーク２０１を保持する際に、ハンド部１５がワーク２０１に過度な力で衝突してワーク２０１が損傷するのを抑制することができる。
【００４５】
また、本実施形態では、上記のように、仮置き部４ａ、４ｂ、４ｃおよび４ｄに配置された複数のワーク２０１の配置状態を検出する配置状態検出部３を、ロボットアーム１１に設ける。これにより、ロボットアーム１１を駆動することにより、仮置き部４ａ、４ｂ、４ｃおよび４ｄに配置された複数のワーク２０１に加えて、ワークパレット２００ａおよび２００ｂの内部に配置された複数のワーク２０１の配置状態も１台の配置状態検出部３により検出することができる。その結果、配置状態検出部３をロボットアーム１１とは別個に２台設けて、仮置き部４ａ、４ｂ、４ｃおよび４ｄに配置された複数のワーク２０１とワークパレット２００ａおよび２００ｂの内部に配置された複数のワーク２０１との配置状態を別個に設けられた２台の配置状態検出部３により検出する場合と異なり、システムの構成を簡略化することができる。
【００４６】
また、本実施形態では、上記のように、仮置き部４ａ、４ｂ、４ｃおよび４ｄ（ワークパレット２００ａおよび２００ｂ）の内部に配置されているワーク２０１を磁力によって保持するようにロボットアーム１１のハンド部１５を構成する。これにより、ワーク２０１の表面がざらついて吸盤で吸着できない場合や、複数のワーク２０１が隣接するように配置されてハンド部が１つのワーク２０１を把持しにくい場合でも、容易に、磁力によりワーク２０１を保持することができる。
【００４７】
また、本実施形態では、上記のように、ワークパレット２００ａおよび２００ｂから、ワーク２０１をロボットアーム１１のハンド部１５の磁力により保持した後、ハンド部１５に保持されたワーク２０１を網状の仮置き部４ａ、４ｂ、４ｃおよび４ｄに移動するようにロボットアーム１１を制御するようにロボットコントローラ２を構成する。これにより、ハンド部１５の磁力により複数のワーク２０１が磁化して互いに引き付け合うことによって、ハンド部１５に複数のワーク２０１が保持された場合でも、ワーク２０１を網状の仮置き部４ａ、４ｂ、４ｃおよび４ｄに移動することにより、互いに引き合った複数のワーク２０１を離間した状態にすることができる。その結果、離間した状態の複数のワーク２０１のうちの１つのワーク２０１をハンド部１５により保持し直すことができる。
【００４８】
また、本実施形態では、上記のように、仮置き部４ａ、４ｂ、４ｃおよび４ｄを、ハンド部１５が保持可能な複数のワーク２０１が積み重ならずに平積み可能な大きさを有するように構成する。これにより、ハンド部１５に複数のワーク２０１が保持された場合でも、ワーク２０１を網状の仮置き部４ａ、４ｂ、４ｃおよび４ｄに移動することにより、互いに引き付け合った複数のワーク２０１を仮置き部４ａ、４ｂ、４ｃおよび４ｄの内部で平積みされた状態にすることができる。その結果、ロボットアーム１１を仮置き部４ａの上方から略垂直下方に移動させることにより、ワーク２０１を保持することができるので、ロボットアーム１１が他のワーク２０１に干渉（接触）するのを抑制することができる。
【００４９】
また、本実施形態では、上記のように、ワークパレット２００ａおよび２００ｂの内部に配置された複数のワーク２０１を配置状態検出部３により検出してワーク２０１をワークパレット２００ａおよび２００ｂから仮置き部４ａ、４ｂ、４ｃおよび４ｄに移動させるとともに、仮置き部４ａ、４ｂ、４ｃおよび４ｄに移動されたワーク２０１を、ワークパレット２００ａおよび２００ｂの内部に配置された複数のワーク２０１を検出する際よりもより詳細に配置状態検出部３により検出するように構成する。これにより、ワーク２０１の２次元の配置状態およびワーク２０１の配置される高さに加えて、付加的な情報（ワーク２０１の向き）を検出することができる。
【００５０】
また、本実施形態では、上記のように、仮置き部４ａ、４ｂ、４ｃおよび４ｄに配置されているワーク２０１の向きを検出するように配置状態検出部３を構成する。これにより、ワーク２０１の向きが、ワーク２０１を次工程に搬送するのに適さない場合と適する場合とで、ロボットアーム１１の駆動を異ならせることができる。
【００５１】
また、本実施形態では、上記のように、ワーク２０１の向きを変更するための持ち直し台５ａおよび５ｂを設けて、検出された仮置き部４ａ、４ｂ、４ｃおよび４ｄの内部のワーク２０１の配置されている向きに応じて、ワーク２０１を持ち直し台５ａおよび５ｂに載置してワーク２０１の向きを変更させる動作と、ワーク２０１を持ち直し台５ａおよび５ｂに載置せずに直接次工程（ワーク受け２０３ａおよび２０３ｂ）に搬送する動作とを選択的に行うようにロボットアーム１１を制御するようにロボットコントローラ２を構成する。これにより、ワーク２０１の向きが、ワーク２０１を次工程に搬送するのに適さない場合には、ワーク２０１が持ち直し台５ａおよび５ｂに載置されてワーク２０１の向きが変更されるので、ワーク２０１を次工程に適切に搬送することができる。
【００５２】
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００５３】
たとえば、上記実施形態では、仮置き部の底面および側面が網状に形成される例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、仮置き部の一部分（たとえば、底面のみ、側面のみ）が網状に形成されていればよい。
【００５４】
また、上記実施形態では、仮置き部の側面が、底面から上方に向かって対向する側面の間隔が広がるように傾斜している例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、仮置き部の側面が傾斜せずに略垂直方向に沿って配置されていてもよい。
【００５５】
また、上記実施形態では、仮置き部が、円形の断面を有する線状の部材から構成される例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、仮置き部を、矩形形状の断面を有する線状の部材から構成してもよい。
【００５６】
また、上記実施形態では、仮置き部が、磁性材料から構成されている例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、仮置き部を非磁性材料により構成してもよい。
【００５７】
また、上記実施形態では、仮置き部が、１つのワークパレットに対して２つずつ設けられる例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、仮置き部を、１つのワークパレットに対して１つまたは３つ以上設けてもよい。
【００５８】
また、上記実施形態では、配置状態検出部がレーザ光を照射することにより、ワークの３次元の配置状態が検出される例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、ＣＣＤやＣＭＯＳセンサから構成される配置状態検出部により、ワークの２次元の配置状態を検出するようにしてもよい。
【００５９】
また、上記実施形態では、配置状態検出部がロボットアームに設けられている例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、配置状態検出部をロボットアームには設けずに、ロボットアームとは別個（たとえば、ワークパレットおよび仮置き部の上方）に設けてもよい。
【００６０】
また、上記実施形態では、ロボットアームのハンド部が磁力によってワークを保持する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、ワークを把持したり、ワークを吸盤によって吸着したりすることにより、ワークを保持するようにしてもよい。
【００６１】
また、上記実施形態では、仮置き部が網状に形成されている例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、図１８に示すように、仮置き部に加えてワークパレット２００ｃ（底面、側面）を網状に形成してもよい。また、仮置き部は網状に形成せずに、ワークパレット２００ｃのみを網状に形成してもよい。ワークパレット２００ｃを網状に形成することにより、ワークパレット２００ｃからのレーザ光の反射量を減少させることができるので、ワーク２０１を検出（撮像）する際のハレーション（ぼやけ）を抑制することができる。また、ワークパレット２００ｃの網状の部分（底面、側面）が配置状態検出部３により検出されにくくなるので、ワーク２０１の画像とワークパレット２００ｃの画像とが繋がるのを抑制することができる。その結果、ワークパレット２００ｃの内部のワーク２０１の形状を正確に検出することができる。なお、ワークパレット２００ｃは、本発明の「容器」および「収納部」の一例である。
【００６２】
また、上記実施形態では、ワークが、大きい直径を有する円柱状の第１部分と小さい直径を有する円柱状の第２部分とから構成される例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、図１９に示すように、ワーク２０９が平板状に形成されていてもよい。なお、網状ではなく平板状の仮置き部の底部に、平板状のワーク２０９が配置された場合には、平板状の仮置き部の底部と平板状のワーク２０９との境界の認識が困難になり、ワーク２０９が検出（認識）できない場合がある。一方、仮置き部を網状に形成することにより、仮置き部の底部が検出されにくくなるので、容易に、ワーク２０９を検出（認識）することができる。
【符号の説明】
【００６３】
２  ロボットコントローラ（制御部）
３  配置状態検出部
４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ  仮置き部（容器）
５ａ、５ｂ  持ち直し台（台部）
１１  ロボットアーム
１５  ハンド部（保持部）
３１  カメラ
３２  レーザスキャナ（レーザ投光機）
３３  制御部（距離演算部）
４３  底面
４４  側面
４５  部材
２００ａ、２００ｂ  ワークパレット（収納部）
２００ｃ  ワークパレット（容器、収納部）
２０１  ワーク（保持対象物、被加工物）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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