(57)【要約】【課題】ピッキングロボットシステムにおける部品供給装置の設置面積を節約し、且つ設備投資も少なくすることができる回転式部品供給装置を提供する。【解決手段】部品を収容する複数の部品トレイ１０と、複数の部品トレイ１０の姿勢を保持して回転して前記部品トレイ１０を移動させる回転部１２と、ロボット３０がピッキングする部品についての部品情報を受信し、部品情報に基づいて所望の部品が収容されている部品トレイ１０を最頂部に配置するように回転部１２を制御する部品トレイ制御装置１４と、回転部１２の最頂部近傍に設けられ、最頂部に配置されている部品トレイ１０に収容された部品の３Ｄデータを取得する３Ｄセンサ２０と、３Ｄセンサ２０で取得した３Ｄデータを受信し、３Ｄデータに基づいてロボット３０が所望の部品をピッキングするためのロボット制御信号を生成する画像認識装置２２とを備える。【選択図】図１
2011051061.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボットによってピッキングされる部品を供給する回転式部品供給装置において、
部品を収容する複数の部品トレイと、
複数の前記部品トレイの姿勢を保持して回転して前記部品トレイを移動させる回転部と、
前記ロボットがピッキングする部品についての部品情報を受信し、前記部品情報に基づいて所望の部品が収容されている前記部品トレイを最頂部に配置するように前記回転部を制御する部品トレイ制御装置と、
前記回転部の最頂部近傍に設けられ、最頂部に配置されている前記部品トレイに収容された部品の３Ｄデータを取得する３Ｄセンサと、
前記３Ｄセンサで取得した前記３Ｄデータを受信し、前記３Ｄデータに基づいて前記ロボットが所望の部品をピッキングするためのロボット制御信号を生成する画像認識装置と、を備えることを特徴とする回転式部品供給装置。
【請求項２】
前記部品情報を送信する、前記部品トレイ制御装置及び前記画像認識装置を統括して制御する統括制御装置を備えることを特徴とする請求項１に記載の回転式部品供給装置。
【請求項３】
前記画像認識装置は、前記ロボット制御信号を前記ロボットを制御するロボットコントローラに送信することを特徴とする請求項１又は２に記載の回転式部品供給装置。
【請求項４】
前記画像認識装置は、前記部品情報を受信し、前記３Ｄセンサにピッキングする部品の測定指示を送信することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の回転式部品供給装置。
【請求項５】
前記回転部は、前記部品トレイを略水平に保って回転して前記部品トレイを移動させることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の回転式部品供給装置。
【請求項６】
前記部品トレイは、部品が種類毎に収容されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の回転式部品供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、部品供給装置に関し、特に、ピッキングロボットシステムに用いられる回転式部品供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
部品組立装置において、ロボットを使用して組み立てる部品をピッキングする場合、ロボットを所定の軌道に沿って走行させながら、軌道に沿って展開された複数の部品トレイから部品をピックアップするピッキングロボットシステムが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
しかしながら、このようなピッキングロボットシステムでは、展開された複数の部品トレイを配置するスペースと、部品をピックアップするために走行するロボットのスペースを確保しなければならず、広い場所を占有してしまうという問題がある。また、ロボットを走行させるためには、レール等のロボット走行装置を設置しなければならず、多額の設備投資が必要であった。
【０００４】
更に、このようなピッキングロボットシステムでは、ロボットが走行するために、ピックアップ時の部品認識用のカメラやセンサを可動式として設けるか、ロボットに取り付けなければならない。部品認識用のカメラやセンサを可動式としたり、ロボットに取り付けたりすることは、更なる場所の占有や設備投資を必要とする問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−１５８６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであって、ピッキングロボットシステムにおける部品供給装置の設置面積を節約し、且つ設備投資も少なくすることができる回転式部品供給装置及び回転式部品供給装置制御方法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】
【０００７】
本願発明の一態様によれば、ロボットによってピッキングされる部品を供給する回転式部品供給装置において、部品を収容する複数の部品トレイと、複数の部品トレイの姿勢を保持して回転して部品トレイを移動させる回転部と、ロボットがピッキングする部品についての部品情報および仕分けトレイについての仕分けトレイ情報を受信し、部品情報に基づいて所望の部品が収容されている部品トレイを最頂部に配置するように回転部を制御する部品トレイ制御装置と、回転部の最頂部近傍に設けられ、最頂部に配置されている部品トレイに収容された部品の３Ｄデータを取得する３Ｄセンサと、３Ｄセンサで取得した３Ｄデータを受信し、３Ｄデータに基づいてロボットが所望の部品をピッキングするためのロボット制御信号を生成する画像認識装置とを備える回転式部品供給装置であることを要旨とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ピッキングロボットシステムにおける部品供給装置の設置面積を節約し、且つ設備投資も少なくすることができる回転式部品供給装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態に係る回転式部品供給装置のシステム概略図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る回転式部品供給装置制御方法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】
【００１０】
以下に図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号で表している。但し、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なる。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を照らし合わせて判断するべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【００１１】
（実施の形態）
本発明の実施の形態に係る回転式部品供給装置１は、図１に示すように、部品を収容する複数の部品トレイ１０と、複数の部品トレイ１０の姿勢を保持して回転して部品トレイを移動させる回転部１２と、ロボット３０がピッキングする部品についての部品情報を受信し、部品情報に基づいて所望の部品が収容されている部品トレイ１０を最頂部に配置するように回転部１２を制御する部品トレイ制御装置１４と、回転部１２の最頂部近傍に設けられ、最頂部に配置されている部品トレイ１０に収容された部品の３Ｄ（３次元）データを取得する３Ｄセンサ２０と、３Ｄセンサ２０で取得した３Ｄデータを受信し、３Ｄデータに基づいてロボット３０が所望の部品をピッキングするためのロボット制御信号を生成する画像認識装置２２とを備える。
【００１２】
回転式部品供給装置１は、部品トレイ制御装置１４、画像認識装置２２、及びロボットコントローラ４０を統括して制御する統括制御装置５０に接続されている。統括制御装置５０は、作業者等によって入力されたロボット３０がピッキングする部品についての部品情報を記憶することができる。また、統括制御装置５０は、接続されている各装置に各種の信号・データを送信して、各装置を制御する装置である。統括制御装置５０のその他の具体的な機能については、「回転式部品供給装置１の制御方法」にて後述する。
【００１３】
部品トレイ１０は、ロボット３０がピッキングする部品（ワーク）を収容することができるトレイである。部品トレイ１０のそれぞれには、１種類の部品が部品毎に収容される。部品トレイ１０に収容される部品は、整列配置して収容しても良く、乱雑なバラ積みであっても良い。
【００１４】
回転部１２は、複数の部品トレイ１０の姿勢を保持して略水平に保ち、部品をこぼさないようにして、モーター等により回転して部品トレイを移動させる装置である。回転部１２は、部品トレイ制御装置１４と接続され、回転部１２の動作は部品トレイ制御装置１４によって制御される。
【００１５】
部品トレイ制御装置１４は、回転部１２及び統括制御装置５０と接続されている。部品トレイ制御装置１４は、ロボット３０がピッキングする部品についての部品情報を統括制御装置５０から受信し、部品情報に基づいて所望のピッキングする部品が収容されている部品トレイ１０を最頂部に配置するように回転部１２を制御する。
【００１６】
３Ｄセンサ２０は、最頂部に配置されている部品トレイ１０内を計測することができる位置である回転部１２の最頂部近傍に設けられ、最頂部に配置されている部品トレイ１０に収容された部品の３Ｄデータを取得するセンサである。３Ｄセンサ２０としては、レーザスキャナを使用する方法、及びステレオカメラを使用する方法等を採用することができる。
【００１７】
３Ｄセンサ２０としてレーザスキャナを使用する方法では、まず、パルス状の赤外線レーザを測定対象（最頂部に配置されている部品トレイ１０に収容された部品）に照射する。そして、測定対象等で反射したレーザ光をＣＣＤカメラ等で受光して位相を測定し、測定対象までの距離を算出する。更に、３Ｄセンサ２０の照射方向を２次元的にスキャンさせながら距離を連続的に測定することで、測定対象までの距離と方位の３Ｄデータを取得することができる。測定対象までの距離算出としては、パルス状の赤外線レーザの位相測定の他に、三角測量および反射時間計測によっても距離を算出することができる。
【００１８】
３Ｄセンサ２０としてステレオカメラを使用する方法では、まず、複数台のカメラで測定対象を同時に撮影する。そして、各カメラで得られたその物体の画像上での映る位置の違い（視差）から位置、距離、立体的な形状を測定することで、測定対象の３Ｄデータを取得することができる。
【００１９】
画像認識装置２２は、３Ｄセンサ２０、ロボットコントローラ４０、及び統括制御装置５０に接続されている。画像認識装置２２は、統括制御装置５０からピッキングする部品の部品情報を受信し、３Ｄセンサ２０にピッキングする部品の測定指示を送信する。画像認識装置２２は、３Ｄセンサ２０で取得した３Ｄデータを受信し、３Ｄデータに基づいてロボット３０が所望の部品をピッキングするためのロボット制御信号を生成する。そして、画像認識装置２２は、生成したロボット制御信号をロボットコントローラ４０又は統括制御装置５０に送信する。
【００２０】
ロボット制御信号は、測定対象である部品を３Ｄセンサ２０で認識し、把持する部品の箇所（例えば、ボルトの中心）のＸＹＺ座標位置と、把持する方向・姿勢（オイラー角やロール・ピッチ・ヨー角など、３角度Ａ、Ｂ、Ｃ角）の６次元情報である。
【００２１】
ロボット３０は、図１に示すように、６自由度である軸数が６軸の多関節ロボットである。しかし、ロボット３０の軸数は、６軸に限られず、４軸、５軸であっても構わないが、軸数が多いほど汎用性が高くなるので好ましい。ロボット３０は、部品（ワーク）、及びトレイ等をピッキング可能なハンド３２を先端部に備える。ハンド３２は、付け替え可能であり、例えば、ピッキングする部品（ワーク）に合致するピッキング用ワークハンドを使用した後に、ピッキング用ワークハンドを外して、部品が仕分けられた仕分けトレイ（図示せず）をピッキングする仕分けトレイ用ハンドに付け替えて使用することができる。
【００２２】
ロボットコントローラ４０は、画像認識装置２２、ロボット３０、及び統括制御装置５０に接続されている。ロボットコントローラ４０は、画像認識装置２２又は統括制御装置５０からロボット制御信号を受信し、ロボット制御信号に基づいてロボット３０の動作を制御する。
【００２３】
以下に、回転式部品供給装置１の制御方法を図２のフローチャートを参照しながら説明する。
【００２４】
（イ）まず、ステップＳ１１において、ロボット３０がピッキングする部品についての部品情報および部品を仕分ける仕分けトレイ（図示せず）についての仕分けトレイ情報が統括制御装置５０に入力され、記憶される。部品情報を入力する方法としては、作業者等がキーボード、マウス、ボイスデバイス、及びライトペン等の入力装置を用いて入力することによって行われる。入力された部品情報は、周知の磁気テープ、磁気ドラム、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、あるいはＲＯＭ、ＲＡＭなどの半導体メモリ等の記憶装置に記憶される。
【００２５】
（ロ）次に、ステップＳ１２において、統括制御装置５０は記憶されているピッキングする部品の部品情報を部品トレイ制御装置１４に送信する。そして、部品トレイ制御装置１４は、部品情報に該当する部品が収容されている部品トレイ１０を最頂部に配置するように回転部１２を制御して移動させる。
【００２６】
（ハ）次に、ステップＳ１３において、統括制御装置５０は記憶されているピッキングする部品の部品情報を画像認識装置２２に送信する。そして、画像認識装置２２は、部品情報に該当する部品についての測定指示を３Ｄセンサ２０に送信する。
【００２７】
（ニ）次に、ステップＳ１４において、３Ｄセンサ２０は、最頂部に配置されている部品トレイ１０に収容された部品の測定を行い、３Ｄデータを取得し、これを、画像認識装置２２に送信する。
【００２８】
（ホ）次に、ステップＳ１５において、画像認識装置２２は、受信した３Ｄデータに基づいてロボット３０が所望の部品をピッキングするためのロボット制御信号を生成し、これをロボットコントローラ４０に送信する。
【００２９】
（ヘ）次に、ステップＳ１６において、ロボットコントローラ４０は、統括制御装置５０からピッキングした部品を仕分けるための仕分けトレイ（図示せず）についての仕分けトレイ情報も受信する。そして、ロボットコントローラ４０は、ロボット制御信号によってロボット３０に部品のピッキング動作を行わせる制御を行い、仕分けトレイ信号によって指定された仕分けトレイにピッキングされた部品が仕分けられるように制御する。
【００３０】
本発明の実施の形態に係る回転式部品供給装置によれば、部品トレイ１０が立体的に回転移動するので、複数の部品トレイ１０を展開して配置するスペースを確保する必要がなくなるために省スペース化を図ることができる。また、複数の部品トレイ１０を展開して配置するスペースを確保する必要がなくなるために、部品をピックアップするために走行するロボットのスペースを確保しなくてすむので、更に、省スペース化を図ることができる。
【００３１】
また、本発明の実施の形態に係る回転式部品供給装置によれば、ピックアップ時の部品認識用のカメラやセンサとしての３Ｄセンサ２０は固定式として設けることができるので、可動式にする必要もなく、また、ロボット３０に取り付けたりする必要もないので更なる場所の占有や設備投資を必要がなく設置することができる。
【００３２】
（その他の実施の形態）
上記のように、本発明は実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす記述及び図面はこの発明を限定するものであると理解するべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかになるはずである。
【００３３】
例えば、実施の形態における回転式部品供給装置は、単体として記載したが、回転式部品供給装置を複数配置して使用することも可能である。
【００３４】
また、実施の形態における回転式部品供給装置は、ロボットコントローラ４０を外部に設けるように記載したが、回転式部品供給装置にロボットコントローラ４０を含む構成としても構わない。同様に、統括制御装置５０を外部に設けるように記載したが、回転式部品供給装置に統括制御装置５０を含む構成としても構わない。また、部品供給装置として、最頂部までトレイを移動させる昇降装置を中央部に持つ構成を採用してもよい。
【００３５】
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を包含するということを理解すべきである。したがって、本発明はこの開示から妥当な特許請求の範囲の発明特定事項によってのみ限定されるものである。
【符号の説明】
【００３６】
１…回転式部品供給装置
１０…部品トレイ
１２…回転部
１４…部品トレイ制御装置
２０…３Ｄセンサ
２２…画像認識装置
３０…ロボット
３２…ハンド
４０…ロボットコントローラ
５０…統括制御装置
【図１】
2011051061.tif 000003
【図２】
2011051061.tif 000004