(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
生産工場において作業を行う自走式関節ロボットであって、
サーボモータによりそれぞれ駆動される、二次元平面内で自走するための少なくとも２つの動作軸を有する自走可能な台車と、
前記台車に支持され、サーボモータにより駆動され且つ関節を構成する少なくとも１つの動作軸を有するロボットアームと、
前記ロボットアームの先端に設けられたエンドエフェクタと、
前記台車内に設けられ、前記ロボットアームの動作軸及び前記台車の動作軸を制御する制御ユニットとを備え、
前記制御ユニットが、前記ロボットアームの動作軸と前記台車の動作軸とが協働することによって前記ロボットアーム又は前記エンドエフェクタに規定された制御点が予め記憶された軌跡を通って目標位置へ到達するように前記ロボットアームの動作軸及び前記台車の動作軸の各々に対する位置指令を生成し、前記ロボットアームの前記サーボモータ及び前記台車の前記サーボモータの各々へ前記位置指令に応じた駆動電流を供給することにより、前記ロボットアームの動作軸及び前記台車の動作軸を三次元で位置制御する作業モードと、前記台車、前記ロボットアーム又は前記エンドエフェクタに規定された台車基準点が目標位置へ到達するように前記台車の動作軸を二次元で位置制御する走行モードとを含む、複数の制御モードを有する、
自走式関節ロボット。
【請求項２】
前記台車の現在位置を検出する測位装置を更に備え、
前記制御ユニットが、前記測位装置で検出された前記台車の現在位置に基づいて、前記台車基準点が目標位置へ到達するように、前記走行モードで前記台車の動作軸を制御する、
請求項１に記載の自走式関節ロボット。
【請求項３】
前記台車基準点の目標位置又はその近傍に設けられたマーカと前記台車の相対的な位置関係を検出するマーカ検出装置を更に備え、
前記制御ユニットが、前記マーカと前記台車の相対的な位置関係に基づいて、前記台車基準点が目標位置へ到達するように、前記走行モードで前記台車の動作軸を制御する、
請求項１又は２に記載の自走式関節ロボット。
【請求項４】
前記制御ユニットが、前記マーカと前記台車の相対的な位置関係に基づいて、前記作業が行われる所定の基準作業位置に対する前記台車の位置誤差を補正するように、前記作業モードで前記ロボットアームの動作軸及び前記台車の動作軸の少なくとも一方を制御する、
請求項３に記載の自走式関節ロボット。
【請求項５】
前記台車基準点の目標位置が、前記作業が行われる所定の基準作業位置である、
請求項１〜３のいずれか一項に記載の自走式関節ロボット。
【請求項６】
前記台車が前記制御ユニットへ電力を供給するバッテリを搭載しており、
前記台車基準点の目標位置が、前記生産工場に設けられた前記バッテリを充電するための充電ステーションに規定された充電位置である、
請求項１〜３いずれか一項に記載の自走式関節ロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、台車とこれに支持されたロボットアームとを備える自走式関節ロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電気・電子部品などの組み立て工程において、ワークの搬送ラインに沿って一連に配置された作業者と作業用ロボットが協働して作業を行う、人間・ロボット協働型のライン生産方式が提案されている。例えば、特許文献１には、人間・ロボット協働型のライン生産方式に利用される作業用双腕ロボットが開示されている。【０００３】
この特許文献１の作業用双腕ロボットは、胴体と、頭と、２本の腕と、各腕の先端に設けられた手と、胴体の下部を支持する台車とを備えている。この台車はその下部に、４本の固定脚と、台車の後側に位置する首振り可能な２個のキャスタと、台車の前側に位置する２個の駆動輪とを有している。この台車は、キャスタ及び駆動輪で台車が支持されることによって可動な状態と、台車が固定脚で支持されることによって位置固定された状態とを切り替えることができる。また、駆動輪は制御装置（コントロールボックス）によって制御されるクラッチ付走行駆動モータに接続されており、クラッチを切って自由回転可能となった状態と、走行駆動モータに接続されて駆動される状態とに切り換えられる。【０００４】
上記構成の作業用双腕ロボットを作業台に設置するときは、操縦者が、自由回転可能な駆動輪で支持された台車を作業台まで手押しで移動させてから、台車を位置固定させる。そして、ロボットが作業中に移動して作業位置の修正が必要になったときには、制御装置が、腕を伸ばして腕の先端に設けられたアンカピンを作業台に設けられたアンカポイントに係合させ、台車を自由回転可能な駆動輪で支持された状態へ切り替えて、伸ばした腕を引き寄せることによって、台車を望ましい作業位置へ移動させる。作業位置の修正量が大きいときには、制御装置が、台車が駆動輪で支持された状態へ切り替えて、走行駆動モータで駆動輪を駆動して台車を走行移動させることによって、台車を望ましい作業位置へ移動させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−６４１９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１の作業用双腕ロボットでは、ロボットの作業位置の修正に腕を利用するため、ロボットの作業中に作業位置を修正することができない。また、上記特許文献１の作業用双腕ロボットでは、ロボットの作業位置を固定することを目的としてロボットの位置の修正を行っているため、ロボットが移動しながら作業を行うことは想定されていない。【０００７】
本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その目的は、ライン生産方式やセル生産方式で製品を生産する工場において作業を行う自走式関節ロボットであって、移動しながら作業を行うことが可能なものを提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様に係る自走式関節ロボットは、生産工場において作業を行う自走式関節ロボットであって、
サーボモータによりそれぞれ駆動される、二次元平面内で自走するための少なくとも２つの動作軸を有する自走可能な台車と、
前記台車に支持され、サーボモータにより駆動され且つ関節を構成する少なくとも１つの動作軸を有するロボットアームと、
前記ロボットアームの先端に設けられたエンドエフェクタと、
前記台車内に設けられ、前記ロボットアームの動作軸及び前記台車の動作軸を制御する制御ユニットとを備え、
前記制御ユニットが、前記ロボットアームの動作軸と前記台車の動作軸とが協働することによって前記ロボットアーム又は前記エンドエフェクタに規定された制御点が予め記憶された軌跡を通って目標位置へ到達するように前記ロボットアームの動作軸及び前記台車の動作軸の各々に対する位置指令を生成し、前記ロボットアームの前記サーボモータ及び前記台車の前記サーボモータの各々へ前記位置指令に応じた駆動電流を供給することにより、前記ロボットアームの動作軸及び前記台車の動作軸を三次元で位置制御する作業モードと、前記台車、前記ロボットアーム又は前記エンドエフェクタに規定された台車基準点が目標位置へ到達するように前記台車の動作軸を二次元で位置制御する走行モードとを含む、複数の制御モードを有することを特徴としている。
【０００９】
これにより、ロボットアームと台車とを協働動作させることができる。つまり、ロボットアームの基台となる台車を移動させながら、ロボットアームに作業を行わせることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、製品の生産工場において作業を行う自走式関節ロボットであって、移動しながら作業を行うことが可能なものを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る自走式関節ロボットの概略構成を示す正面図である。
【図２】図２は、図１に示す自走式関節ロボットの平面図である。
【図３】図３は、図１に示す自走式関節ロボットの底面図である。
【図４】図４は、図１に示す自走式関節ロボットの制御系統の概略構成を示すブロック図である。
【図５】図５は、自走式関節ロボットが導入された生産工場の一例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
次に、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。本発明の自走式関節ロボットは、例えば、ライン生産方式又はセル生産方式で、電気・電子部品等を組み立てて製品を生産する生産工場で利用される。自走式関節ロボットは生産工場に設けられた作業台に沿って配置され、作業台上でワークに対して、移送、パーツの組み付けや配置換え、姿勢変換などの作業のうち少なくとも１つを行うためのものである。
【００１３】
図１は本発明の一実施形態に係る自走式関節ロボット１の全体的な構成を示す正面図、図２は図１に示すロボット１の平面図、図３は図１に示すロボット１の底面図である。図１〜３に示すように、本発明の一実施形態に係る自走式関節ロボット（以下、単に「ロボット１」ということがある）は、二次元平面内で自走する台車７と、台車７に支持された少なくとも１本のロボットアーム２Ａ，２Ｂと、各ロボットアーム２Ａ，２Ｂの先端に着脱可能に取り付けられエンドエフェクタ５と、測位装置６３と、マーカ検出装置６４と、ロボットアーム２Ａ，２Ｂ及び台車７の動作を制御する制御ユニット６とを備えている。エンドエフェクタ５の動作も制御ユニット６によって制御されてもよい。以下、ロボット１の各構成要素について詳細に説明する。
【００１４】
まず、ロボットアーム２Ａ，２Ｂについて説明する。本実施形態に係るロボット１は、左右のロボットアーム２Ａ，２Ｂを備えた双腕ロボットである。左右のロボットアーム２Ａ，２Ｂは、独立して動作したり、互いに関連し合って動作したりすることが可能である。これにより、左右のロボットアーム２Ａ，２Ｂで、各々別の作業を行ったり、協動して一つの作業を行ったりすることができる。但し、本発明に係るロボット１は、双腕ロボットに限定されず、少なくとも１本のロボットアームを備えていればよい。
【００１５】
一方のロボットアーム２Ａは、第１軸線Ｌ１まわりに回動する第１リンク２１Ａと、第１リンク２１Ａに当該第１リンク２１Ａの先端に規定された第２軸線Ｌ２Ａまわりに回動可能に結合された第２リンク２２Ａとを備えている。同様に、他方のロボットアーム２Ｂは、第１軸線Ｌ１まわりに回動する第１リンク２１Ｂと、第１リンク２１Ｂに当該第１リンク２１Ｂの先端に規定された第２軸線Ｌ２Ｂまわりに回動可能に結合された第２リンク２２Ｂとを備えている。第１軸線Ｌ１と第２軸線Ｌ２Ａ，Ｌ２Ｂは平行であり、本実施形態に係る第１軸線Ｌ１と第２軸線Ｌ２Ａ，Ｌ２Ｂは垂直に延在している。
【００１６】
２本のロボットアーム２Ａ，２Ｂの第１リンク２１Ａ，２１Ｂの第１軸線Ｌ１どうしは一致しており、一方のロボットアーム２Ａの第１リンク２１Ａと他方のロボットアーム２Ｂの第１リンク２１Ｂは上下に高低差を設けて配置されている。以下では、２本のロボットアーム２Ａ，２Ｂのうち、第１リンク２１Ａが下方に位置する一方を第１アーム２Ａとし、他方を第２アーム２Ｂとする。
【００１７】
ここで、第１アーム２Ａの構造について詳細に説明する。第１アーム２Ａの第１リンク２１Ａは、台車７の上面に固定された基軸２０Ａに、図示されない軸受を介して回動可能に支持されている。また、第１アーム２Ａの第２リンク２２Ａは、第１リンク２１Ａの先端に図示されない軸受けを介して回動可能に支持されている。
【００１８】
第１リンク２１Ａの外形は、中空のリンク部材３０Ａにより形成されている。リンク部材３０Ａの内部には、第１リンク２１Ａを第１軸線Ｌ１まわりに回動駆動するための、サーボモータ９１Ａと動力伝達装置９２Ａが設けられている。動力伝達装置９２Ａは、回転トルクを調整するための減速機としての機能を併せ備えている。このように、第１アーム２Ａは、サーボモータ９１Ａによって駆動され、基軸２０Ａと第１リンク２１Ａを結合する関節を構成する動作軸（第１軸Ａ１Ａ）を有している。
【００１９】
また、リンク部材３０Ａの内部には、第２リンク２２Ａを第２軸線Ｌ２Ａまわりに回動駆動するための、サーボモータ９３Ａと動力伝達装置９４Ａが設けられている。動力伝達装置９４Ａは、回転トルクを調整するための減速機としての機能を併せ備えている。このように、第１アーム２Ａは、サーボモータ９３Ａによって駆動され、第１リンク２１Ａと第２リンク２２Ａを結合する関節を構成する動作軸（第２軸Ａ２Ａ）を有している。
【００２０】
続いて、第２アーム２Ｂについて詳細に説明する。第２アーム２Ｂの基軸２０Ｂは、第１アーム２Ａの第１リンク２１Ａ上に固定されている。第２アーム２Ｂは、前述の第１アーム２Ａと類似する構成を有している。そこで、各図面においては、第１アーム２Ａの各構成要素には数字にアルファベットのＡを添えた参照符号が付され、第２アーム２Ｂの各構成要素には数字にアルファベットのＢを添えた参照符号が付されている。参照符号のうち数字部分の共通する構成要素は、第１アーム２Ａと第２アーム２Ｂで共通する要素であって、機能及び形状が同一又は類似する。そして、第２アーム２Ｂの構造についての詳細な説明を、前述の第１アーム２Ａの説明において参照符号に添えたアルファベットのＡをアルファベットのＢに読み替えることによって省略する。
【００２１】
次に、台車７について説明する。台車７は、直方体形状の筐体７１と、筐体７１の背面に設けられたハンドル７３と、筐体７１の下部に設けられた走行装置８とを備えている。筐体７１は中空状であって、筐体７１の内部に制御ユニット６、バッテリ８８、測位装置６３、マーカ検出装置６４、図示されないエア圧供給装置などが配設されている。台車７の筐体７１の側面にはバッテリ８８の充電用電極８９が表れている。また、筐体７１の上部にはマシンビジョンカメラなどの少なくとも１つのカメラ９０が設けられている。
【００２２】
走行装置８は、２つの駆動輪８０ａ，８０ｂと、４つの自在輪８１とを備えている。２つの駆動輪８０ａ，８０ｂは、その回転軸の軸線方向が基本姿勢のロボット１の前後方向と平行となるように、互いに離間して配置されている。４つの自在輪８１は、台車７の筐体７１の底面の四隅にバランスよく配置されている。４つの自在輪８１は、加わる外力に応じてその回動軸の軸線方向を自在に変化させることができる。
【００２３】
走行装置８は、２つの駆動輪８０ａ，８０ｂの各々について、類似又は同一構成の駆動機構８７ａ，８７ｂを更に備えている。駆動輪８０ａの駆動機構８７ａは、駆動源であるサーボモータ８５ａと、サーボモータ８５ａから駆動輪８０ａへ動力を伝達する動力伝達装置８６ａなどから構成されている。動力伝達装置８６ａは、例えば、サーボモータ８５ａの出力トルクを調整するための減速機と、減速機から駆動輪８０ａへ動力を伝達するベルト伝動機構とから構成される。このように、台車７は、サーボモータ８５ａによって駆動される動作軸（走行第１軸ＴＡ１）を有している。
【００２４】
同様に、駆動輪８０ｂの駆動機構８７ｂは、駆動源であるサーボモータ８５ｂと、サーボモータ８５ｂから駆動輪８０ｂへ動力を伝達する動力伝達装置８６ｂなどから構成されている。動力伝達装置８６ｂは、例えば、サーボモータ８５ｂの出力トルクを調整するための減速機と、減速機から駆動輪８０ｂへ動力を伝達するベルト伝動機構とから構成される。このように、台車７は、サーボモータ８５ｂによって駆動される動作軸（走行第２軸ＴＡ２）を有している。
【００２５】
本実施形態においては、駆動輪８０ａの回転軸心に走行第１軸ＴＡ１が規定されている。同様に、本実施形態においては、駆動輪８０ｂの回転軸心に走行第２軸ＴＡ２が規定されている。なお、本実施形態においては、駆動輪８０ａの回転軸心と走行第１軸ＴＡ１とが一致するが、走行第１軸ＴＡ１が駆動輪８０ａへの動力伝達経路上の適宜位置に規定されていてもよい。同様に、本実施形態においては、駆動輪８０ｂの回転軸心と走行第２軸ＴＡ２とが一致するが、走行第２軸ＴＡ２が駆動輪８０ｂへの動力伝達経路上の適宜位置に規定されていてもよい。
【００２６】
上記構成の走行装置８では、走行第１軸ＴＡ１と走行第２軸ＴＡ２の回転方向及び回転速度が制御ユニット６によって制御されることによって、台車７が二次元平面（ＸＹ平面）内を走行する。例えば、走行第１軸ＴＡ１と走行第２軸ＴＡ２が同じ回転速度で同じ向きに回転駆動されることによって、台車７は前又は後へ直進する。例えば、走行第１軸ＴＡ１と走行第２軸ＴＡ２が同じ向きで且つ互いに異なる回転速度で回転駆動されることによって、台車７は前又は後へ曲進し、台車７の軌道が曲がる。例えば、走行第１軸ＴＡ１と走行第２軸ＴＡ２が互いに異なる向きに回転されることによって、台車７はその場で旋回する。
【００２７】
続いて、制御ユニット６について説明する。図４はロボット１の制御系統の構成を示す図である。図４に示すように、制御ユニット６には、制御装置６１と、サーボアンプ６２が設けられている。制御ユニット６には、測位装置６３と、マーカ検出装置６４が接続されている。制御ユニット６には、商用電源とバッテリ８８の双方から電力供給可能であって、商用電源と接続されているときには主に商用電源から電力が供給され、商用電源と切断されているときにはバッテリ８８から電力が供給される。
【００２８】
サーボアンプ６２は、制御装置６１から供給された制御信号（位置指令）に基づいて、第１アーム２Ａの動作軸（即ち、第１軸Ａ１Ａと第２軸Ａ２Ａ）を動作させるサーボモータ９１Ａ，９３Ａ、第２アーム２Ｂの動作軸（即ち、第１軸Ａ１Ｂと第２軸Ａ２Ｂ）を動作させるサーボモータ９１Ｂ，９３Ｂ、及び、走行装置８の動作軸（即ち、走行第１軸ＴＡ１と走行第２軸ＴＡ２）を動作させるサーボモータ８５ａ，８５ｂの各サーボモータへ駆動電流を供給するように構成されている。なお、サーボアンプ６２は、各サーボモータ９１Ａ，９３Ａ，９１Ｂ，９３Ｂ，８５ａ，８５ｂに対応して設けられており、それらがまとめて図示されている。
【００２９】
各サーボモータ９１Ａ，９３Ａ，９１Ｂ，９３Ｂ，８５ａ，８５ｂには、例えば、出力軸の回転量・回転角度・回転位置などを検出するロータリエンコーダなどの回転検出器が設けられており、この回転検出器で検出されたサーボモータの出力軸の少なくとも回転位置が制御装置６１及びサーボアンプ６２へ入力される。
【００３０】
制御装置６１は、いわゆるコンピュータであって、ＣＰＵ等の演算処理部と、ＲＯＭ、ＲＡＭ等の記憶部を有している（いずれも図示せず）。記憶部には、演算処理部が実行するプログラム、各種固定データ等が記憶されている。演算処理部は、外部装置とのデータ送受信を行う。また、演算処理部は、各種センサからの検出信号の入力や各制御対象への制御信号の出力を行う。制御装置６１では、記憶装置に記憶されたプログラム等のソフトウェアを演算処理部が読み出して実行することにより、ロボット１の動作を制御するための処理が行われる。なお、制御装置６１は単一のコンピュータによる集中制御により各処理を実行してもよいし、複数のコンピュータの協働による分散制御により各処理を実行してもよい。また、制御装置６１は、マイクロコントローラ、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）等から構成されていてもよい。
【００３１】
続いて、測位装置６３について説明する。測位装置６３は、台車７の現在位置を検出する手段である。測位装置６３で検出された台車７の現在位置は、制御装置６１へ伝達される。測位装置６３は、例えば、ＧＰＳ(Global Positioning System)アンテナと、そのアンテナで受信した電波から台車７の現在の位置や姿勢を算出する演算装置などから構成されている。なお、測位装置６３として、ＧＰＳのような絶対位置を検出するセンサの他に、直交３軸方向（即ち、三次元空間）の加速度を検出する加速度センサのような相対位置を検出するセンサを用いてもよい。
【００３２】
続いて、マーカ検出装置６４について説明する。マーカ検出装置６４は、後述するマーカと台車７の相対的な位置関係を検出する手段である。マーカ検出装置６４で検出されたマーカと台車７の相対的な位置関係は制御装置６１へ伝達される。マーカ検出装置６４は、例えば、台車７に設けられたカメラ９０と、カメラ９０から送られてきた映像信号を画像処理して、算出されたマーカの特徴量（面積、重心、長さ、位置など）に基づいてマーカと台車７の相対的な位置関係を検出する演算装置などから構成されている。
【００３３】
上記構成のロボット１では、制御ユニット６が、測位装置６３、マーカ検出装置６４、及び各サーボモータ９１Ａ，９３Ａ，９１Ｂ，９３Ｂ，８５ａ，８５ｂに設けられた回転検出器からの検出信号又は測定信号を取得し、各ロボットアーム２Ａ，２Ｂの手先又はエンドエフェクタ５に規定された制御点の現在位置を演算する。そして、制御ユニット６は、制御点が所定のプログラムに則って所定の軌道に沿って目標位置へ移動するような、制御信号を生成する。この制御信号は、制御装置６１からサーボアンプ６２へ出力される。サーボアンプ６２は、制御信号に応じた駆動電流をサーボモータ９１Ａ，９３Ａ，９１Ｂ，９３Ｂ，８５ａ，８５ｂへ供給する。このように、制御ユニット６は、ロボットアーム２Ａ，２Ｂの動作軸と同様に走行装置８の動作軸に対しても、エンドエフェクタ５の位置、方位、姿勢などを制御量として、その目標値に追従するような自動制御（即ち、サーボ制御）を行う。
【００３４】
ここで、上記構成のロボット１の使用例を説明する。図５では、本実施形態に係るロボット１が導入された生産工場１００の一例が示されている。図５に示された生産工場１００は、ライン生産方式を採用しており、ワークＷを搬送する搬送ライン５０が設けられている。但し、ロボット１が導入される生産工場１００は、ライン生産方式に限定されず、例えば、セル生産方式が採用されていてもよい。本実施形態においては、搬送ライン５０の上面が作業台として使用されている。但し、別途作業台が設けられたり、ロボット１の台車７の筐体７１の上面が作業台として使用されたりしてもよい。
【００３５】
生産工場１００には、搬送ライン５０から離れた位置に充電ステーション４９が設けられている。非作業時のロボット１は、充電位置Ｐ２において充電ステーション４９と接続されてバッテリ８８を充電しながら待機している。
【００３６】
ロボット１には、台車７が走行する二次元平面上での位置の基準として、台車基準点が規定されている。この台車基準点は、台車７に規定されていてもよいし、ロボットアーム２Ａ，２Ｂ又はエンドエフェクタ５に規定されていてもよい。また、台車基準点は、ロボット１の制御点と同じ点であってもよい。この台車基準点の目標位置の一つとして、搬送ライン５０に沿った基準作業位置Ｐ１が予め規定されている。基準作業位置Ｐ１は、ロボット１が作業を行うときの基準位置である。なお、台車基準点、基準作業位置Ｐ１、及び充電位置Ｐ２は、二次元平面又は三次元空間の位置（座標）として規定されていてよいが、制御ユニット６での演算を簡易とするために二次元平面の位置として扱われることが望ましい。
【００３７】
上記基準作業位置Ｐ１の周囲には、ワークＷに組み付けられる組付けパーツ５３，５４が載置された載置台５２が設置されている。また、上記基準作業位置Ｐ１又はその近傍に、ロボット１（特に、台車７）の位置決めのためのマーカ５１が設けられている。なお、マーカ５１は、ロボット１の台車基準点が基準作業位置Ｐ１に在るとき及びその近傍に在るときに、カメラ９０で撮像できる位置に設けられている。つまり、マーカ５１は、台車基準点の目標位置（ここでは、基準作業位置Ｐ１）又はその近傍に設けられている。なお、目標位置の近傍とは、ロボット１の台車基準点が目標位置に在るときにカメラ９０で撮像できるエリアであって、カメラ９０で撮像されたマーカ５１が画像処理によって識別可能であるようなエリアを意味する。本実施形態においては、マーカ５１は、ロボット１の台車基準点が基準作業位置Ｐ１に在るときにカメラ９０の正面となる場所である、搬送ライン５０の側面に設けられている。なお、図示されないが、充電ステーション４９の充電位置Ｐ２又はその近傍にも別途マーカが設けられている。
【００３８】
制御ユニット６は、ロボット１がワークＷに対して作業を行っているときの制御モードである「作業モード」と、ロボット１が充電ステーション４９と接続された充電位置Ｐ２と基準作業位置Ｐ１との間を移動するときの制御モードである「走行モード」とを含む、複数の制御モードを有している。作業モードでは、ロボットアーム２Ａ，２Ｂの動作軸と台車７の動作軸とが協働して動作することによってロボットアーム２Ａ，２Ｂ又はエンドエフェクタ５に規定された制御点が目標位置へ到達するように、ロボットアーム２Ａ，２Ｂの動作軸及び台車７の動作軸が制御される。つまり、作業モードではロボット１が三次元で位置制御される。また、走行モードでは、ロボット１に規定された台車基準点が目標位置へ到達するように、台車７の動作軸が制御される。つまり、走行モードではロボット１が二次元で位置制御される。
【００３９】
作業開始前に、ロボット１を基準作業位置Ｐ１まで移動させる。この走行モードの制御ユニット６は、測位装置６３で検出された台車７の現在位置に基づいて、台車基準点の現在位置が基準作業位置Ｐ１へ近づくように、台車７の動作軸を制御する。
【００４０】
そして、台車基準点の現在位置が、カメラ９０の撮像範囲にマーカ５１が含まれる程度に基準作業位置Ｐ１へ十分に近づいたところで、制御ユニット６は、マーカ検出装置６４で検出されたマーカ５１と台車７の相対位置関係に基づいて、台車基準点の現在位置が基準作業位置Ｐ１となるように、台車７の動作軸を制御する。
【００４１】
なお、上記では充電位置Ｐ２から基準作業位置Ｐ１へロボット１を移動させる場合の制御ユニット６の制御について説明したが、基準作業位置Ｐ１から充電位置Ｐ２へロボット１を移動させる場合についても、制御ユニット６によって上記と同様の制御が行われる。
【００４２】
上記のように、ロボット１が基準作業位置Ｐ１まで移動してから、ロボット１が作業を開始する。作業モードの制御ユニット６は、ロボット１に搭載された各サーボモータ９１Ａ，９３Ａ，９１Ｂ，９３Ｂ，８５ａ，８５ｂの回転位置から制御点の現在位置を算出し、この制御点の現在位置が予め記憶された軌跡を通って目標位置へ至るように、ロボットアーム２Ａ，２Ｂの各動作軸及び台車７の各動作軸を制御する。
【００４３】
例えば、載置台５２に載置された手前側の組付けパーツ５３はロボットアーム２Ａ，２Ｂの可動範囲内に位置している。この組付けパーツ５３を載置台５２から持ち出すときには、制御ユニット６は、ロボットアーム２Ａ，２Ｂが動作することによって制御点が組付けパーツ５３を持ち出せる位置へ至るようにロボットアーム２Ａ，２Ｂ及び台車７の各動作軸を制御する。ここで、台車７は実質的に移動しないが、台車基準点が基準作業位置Ｐ１を維持するように台車７の動作軸が制御される。
【００４４】
なお、台車基準点が基準作業位置Ｐ１を維持するために、マーカ検出装置６４によって検出されたマーカ５１と台車７の相対的な位置関係が用いられてもよい。例えば、制御ユニット６が、検出されたマーカ５１と台車７との相対的な位置関係に基づき、基準作業位置Ｐ１に対する台車基準点の位置誤差（位置ズレ）を求め、この位置誤差を解消するように、台車７の各動作軸が制御されてもよい。
【００４５】
但し、台車基準点が基準作業位置Ｐ１を維持することに限定されず、基準作業位置Ｐ１に対する台車基準点の位置誤差の量で制御点の位置が補正されてもよい。つまり、制御ユニット６が、マーカ５１と台車７の相対的な位置関係に基づいて、基準作業位置Ｐ１に対する台車基準点の位置誤差が補正された制御点を求め、この補正された制御点に基づいてロボットアーム２Ａ，２Ｂの動作軸及び台車７の動作軸の少なくとも一方を制御するように構成されていてもよい。
【００４６】
また、例えば、載置台５２に載置された奥側の組付けパーツ５４はロボットアーム２Ａ，２Ｂの可動範囲外に位置している。この組付けパーツ５４を載置台５２から持ち出すときには、制御ユニット６は、台車７を基準作業位置Ｐ１から移動するとともにロボットアーム２Ａ，２Ｂが動作することによって制御点が組付けパーツ５４を持ち出せる位置へ至るように、ロボットアーム２Ａ，２Ｂ及び台車７の各動作軸を制御する。このように、ロボットアーム２Ａ，２Ｂと台車７が協働することにより、台車基準点が基準作業位置Ｐ１にあるときにロボットアーム２Ａ，２Ｂの可動範囲外にある目標位置へも、ロボット１の制御点を移動させることが可能となる。
【００４７】
以上に説明したように、本実施形態に係るロボット１は、生産工場１００に導入されて作業を行う自走式関節ロボットであって、サーボモータ８５ａ，８５ｂによりそれぞれ駆動される、二次元平面内で自走するための少なくも２つの動作軸を有する自走可能な台車７と、台車７に支持され、サーボモータ９１Ａ，９３Ａ，９１Ｂ，９３Ｂにより駆動され且つ関節を構成する少なくとも１つの動作軸を有するロボットアーム２Ａ，２Ｂと、ロボットアーム２Ａ，２Ｂの先端に設けられたエンドエフェクタ５と、台車７内に設けられ、ロボットアーム２Ａ，２Ｂの動作軸と台車７の動作軸とが協働することによってロボットアーム２Ａ，２Ｂ又はエンドエフェクタ５に規定された制御点が目標位置へ到達するように、ロボットアーム２Ａ，２Ｂの動作軸及び台車７の動作軸を制御する制御ユニット６とを備えている。つまり、制御ユニット６では、ロボットアーム２Ａ，２Ｂと台車７について、エンドエフェクタ５の先端位置などの特定の制御点の位置、方位、姿勢などを制御量として、その目標値に追従するようなサーボ制御が行われる。
【００４８】
このように、本実施形態に係るロボット１では、ロボット１の作業時に、ロボットアーム２Ａ，２Ｂと台車７の協働により作業が行われる。つまり、ロボットアーム２Ａ，２Ｂの基台となる台車７を移動させながら、ロボットアーム２Ａ，２Ｂに作業を行わせることができる。よって、ロボットアーム２Ａ，２Ｂの可動範囲外にある目標位置へも、ロボット１の制御点を到達させることが可能となり、ロボット１の作業範囲が広がる。しかも、台車７の動作軸も制御ユニット６によってサーボ制御されるので、制御点を目標位置へ高い精度で移動させることができる。
【００４９】
また、本実施形態の自走式関節ロボット１において、制御ユニット６は、制御点が目標位置へ到達するようにロボットアーム２Ａ，２Ｂの動作軸及び台車７の動作軸を制御する作業モードと、台車７、ロボットアーム２Ａ，２Ｂ又はエンドエフェクタ５に規定された台車基準点が目標位置へ到達するように台車７の動作軸を制御する走行モードとを含む、複数の制御モードを有している。
【００５０】
このように、本実施形態に係るロボット１では、制御ユニット６の制御モードを切り替えることによって、作業中の移動と、充電位置Ｐ２と基準作業位置Ｐ１の往復移動との、各移動に適した制御が行われる。これにより、制御ユニット６の負荷を軽減することができる。
【００５１】
また、本実施形態の自走式関節ロボット１は、台車７の現在位置を検出する測位装置６３を更に備えている。そして、制御ユニット６が、測位装置６３で検出された台車７の現在位置に基づいて、台車基準点が目標位置へ到達するように、走行モードで台車７の動作軸を制御するように構成されている。
【００５２】
これにより、例えば、ロボット１の充電位置Ｐ２から基準作業位置Ｐ１又はその逆の移動において、作業時と比較して長い距離の移動をロボット１に行わせることができ、また、測位装置６３の利用によって制御ユニット６の負荷が軽減される。
【００５３】
また、本実施形態の自走式関節ロボット１は、台車基準点の目標位置又はその近傍に設けられたマーカ５１と台車７の相対的な位置関係を検出するマーカ検出装置６４を更に備えている。そして、制御ユニット６が、マーカ５１と台車７の相対的な位置関係に基づいて、台車基準点が目標位置へ到達するように、走行モードで台車７の動作軸を制御するように構成されている。
【００５４】
これにより、例えば、ロボット１の充電位置Ｐ２から基準作業位置Ｐ１又はその逆の移動において、作業時と比較して長い距離を移動させることができ、また、マーカ検出装置６４の利用によって比較的精密にロボット１の位置決めをできる。
【００５５】
また、本実施形態の自走式関節ロボット１において、台車基準点の目標位置は、作業が行われる所定の基準作業位置Ｐ１である。或いは、本実施形態の自走式関節ロボット１の台車７が、制御ユニット６へ電力を供給するバッテリ８８を搭載しており、台車基準点の目標位置が、バッテリ８８を充電するための充電ステーション４９に規定された充電位置Ｐ２である。
【００５６】
このように、本実施形態の自走式関節ロボット１では、基準作業位置Ｐ１と充電位置Ｐ２の間を自走することができる。なお、本実施形態では、基準作業位置Ｐ１から充電位置Ｐ２へ又はその逆へロボット１が移動する場合に、制御ユニット６は走行モードでロボット１を制御するが、上記の場合にも制御ユニット６は作業モードでロボット１を制御してもよい。
【００５７】
以上に本発明の好適な実施の形態を説明した。この説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。
【符号の説明】
【００５８】
１      ：自走式関節ロボット
２Ａ，２Ｂ    ：ロボットアーム
５      ：エンドエフェクタ
６      ：制御ユニット
７      ：台車
８      ：走行装置
２０Ａ，２０Ｂ  ：基軸
２１Ａ，２１Ｂ  ：第１リンク
２２Ａ，２２Ｂ  ：第２リンク
３０Ａ，３０Ｂ  ：リンク部材
４９    ：充電ステーション
５０    ：搬送ライン（作業台の一例）
５１    ：マーカ
５２    ：載置台
５３，５４    ：組付けパーツ
６１    ：制御装置
６２    ：サーボアンプ
６３    ：測位装置
６４    ：マーカ検出装置
８０ａ，８０ｂ  ：駆動輪
８１    ：自在輪
８５ａ，８５ｂ  ：サーボモータ
８６ａ，８６ｂ  ：動力伝達装置
８７ａ，８７ｂ  ：駆動機構
８８    ：バッテリ
８９    ：充電用電極
９０    ：カメラ
９１Ａ，９１Ｂ，９３Ａ，９３Ｂ  ：サーボモータ
９２Ａ，９２Ｂ，９４Ａ，９４Ｂ  ：動力伝達装置
１００  ：生産工場
Ｐ１    ：基準作業位置
Ｐ２    ：充電位置
【図１】
0006458052.tif 000002
【図２】
0006458052.tif 000003
【図３】
0006458052.tif 000004
【図４】
0006458052.tif 000005
【図５】
0006458052.tif 000006