(57)【要約】      （修正有）【課題】ティーチング作業を簡略化でき、ティーチング時間を短縮できるとともに、チョコ停の発生を防止できるロボット制御システムを提供する。【解決手段】ロボット制御システム１において、ロボットアーム３０、４０と、ロボットアーム３０、４０の先端に設けられ、ワーク把持用のチャック部およびワーク撮影用の小型カメラを有するロボットハンド３１、４１とを備えたロボット３、４と、小型カメラで撮影された画像が表示されるタッチパネルを有し、ロボット３、４に対してティーチング入力を行うためのティーチングペンダントと、ティーチングペンダントでティーチング入力された所定の座標位置を、小型カメラで撮影されてタッチパネルに表示された画像に基づいて補正して、補正された座標位置に移動するようにロボット３、４を駆動制御するコントローラＡ、Ｂとを設ける。【選択図】図１
2009000782.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボット制御システムであって、
ロボットアームと、ロボットアームの先端に設けられ、ワーク把持用チャック部を有するロボットハンドとを含むロボットと、
前記ロボットに対してティーチング入力を行うための操作部と、
少なくともワークを撮影できるカメラ部と、
前記操作部にティーチング入力された所定の座標位置を前記カメラ部で撮影された画像に基づいて補正して、補正された座標位置に移動するように前記ロボットを駆動制御する制御部と、
を備えたロボット制御システム。
【請求項２】
請求項１において、
前記カメラ部が、前記チャック部を支持する支持台の側面に設けられている、
ことを特徴とするロボット制御システム。
【請求項３】
請求項２において、
前記支持台が移動可能に設けられている、
ことを特徴とするロボット制御システム。
【請求項４】
請求項１において、
前記カメラ部が、前記チャック部を支持する支持台の支持面の中心位置に設けられている、
ことを特徴とするロボット制御システム。
【請求項５】
請求項１において、
前記操作部が前記カメラ部で撮影された画像を表示するディスプレイを有し、前記ディスプレイがタッチパネル式のディスプレイであって、操作者が前記ディスプレイに触れることで前記補正が行われるようになっている、
ことを特徴とするロボット制御システム。
【請求項６】
請求項１において、
自動運転時に前記ロボットハンドが適切なハンドリング位置に移動するように、前記制御部が、前記カメラ部で撮影された前記画像に基づいて前記補正を行い、前記ロボットハンドを駆動制御している、
ことを特徴とするロボット制御システム。
【請求項７】
請求項１において、
前記ロボットハンドが、運転中におけるチョコ停の発生時に、仕掛品を撤去するための撤去装置をさらに備えている、
ことを特徴とするロボット制御システム。
【請求項８】
請求項１において、
前記制御部には、操作者の体の一部の画像パターンが格納されており、前記カメラ部で撮影された画像が前記画像パターンを含んでいたときに、前記制御部が前記ロボットアームの運転を緊急停止させるようになっている、
ことを特徴とするロボット制御システム。
【請求項９】
請求項１において、
前記ロボットハンドが、
前記ロボットアームの先端に着脱自在に取り付けられる基台と、
前記基台に対して前記チャック部を動かすチャック駆動部とを備え、
前記制御部が、
前記カメラ部で撮影された画像に基づき、前記チャック駆動部を駆動制御する第１の制御部と、
当該ロボットにおいて前記チャック駆動部以外の駆動制御を行う第２の制御部とを備えた、
ことを特徴とするロボット制御システム。
【請求項１０】
請求項１において、
前記制御部が、前記カメラ部で撮影された画像に基づいてワークを把持できないと判断した場合には、ワークを把持するための別の動作を駆動制御している、
ことを特徴とするロボット制御システム。
【請求項１１】
請求項１において、
前記カメラ部が可搬型カメラを含んでいる、
ことを特徴とするロボット制御システム。
【請求項１２】
ロボットアームの先端に設けられるロボットハンドであって、
前記ロボットアームの前記先端に着脱自在に取り付けられる基台と、
前記基台に設けられるワーク把持用のチャック部と、
当該ロボットハンドに設けられ、少なくともワークを撮影できるカメラ部と、
前記カメラ部で撮影された画像に基づき、前記基台に対して前記チャック部を動かす駆動部と、
を備えたロボットハンド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボット制御システムに関し、詳細には、カメラによる撮像を用いて視覚制御を行えるようにしたロボット制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
工場の組立ヤードにおいて多数の部品からなる電子機器などの機器を自動的に組み立てる産業用ロボットを含む自動組立装置が提案されている（特開２０００−３５４９１９号公報および特開平２００６−４３８４４号公報参照）。
【０００３】
産業用ロボットは、一般に、旋回可能かつ上下動可能なロボットアームと、ロボットアームの先端に設けられ、ワーク（部品）を把持するためのチャック部を有するロボットハンドと、ロボットアームおよびロボットハンドを所定の制御プログラムにしたがって駆動制御する制御部とを備えている。また、自動組立装置は、ワークテーブル面上のそれぞれ所定位置に配置された、多数の部品を収容する複数の部品供給トレイと、部品の組立てを行うための組立用治具とを有している。
【０００４】
自動組立装置の運転時には、ロボットアームを駆動して、ロボットハンドを所定の部品供給トレイの位置まで移動させ、先端のチャック部で部品を把持する。この状態から、ロボットアームを駆動して、ロボットハンドを組立用治具の位置まで移動させ、チャック部に把持されていた部品を組立用治具に組み付ける。以下、同様の動作を繰り返すことにより、所望の機器が自動的に組み立てられることになる。
【０００５】
このような産業用ロボットを含む自動組立装置においては、自動運転を開始する前に、ロボットに対して動作基準座標や動作手順等を教示するティーチングという作業が必要になる。従来のティーチング作業では、パソコン上のコンピュータシミュレーションなどにより、概略の座標位置を求めた後、操作者が、ティーチングペンダントやティーチングボックスを用いて実際にロボットハンドをマニュアル操作することにより、正確な座標位置の設定を行うようにしている。
【特許文献１】特開２０００−３５４９１９号公報（段落［００２２］および図１参照）
【特許文献２】特開２００６−４３８４４号公報（段落［００３９］および図１参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記従来の装置においては、上述したティーチング作業において細かな座標位置の設定が非常に煩雑であった。また、ロボットの個体差による誤差、ロボットハンドや部品供給トレイ、組立用治具などの各種モジュールの設置時に生じる誤差、チャック部や組立用治具自体の個体差による誤差があるため、ロボット等を設置し直すごとにティーチングを行わなければならず、ティーチング作業に長時間を要していた。また、とくに、小さな機器の組立装置の場合には、操作者が装置の中に頭を突っ込んで無理な態勢でティーチング作業を行わなければならない場合もあり、操作者にとって、とても安全かつフレンドリーな作業環境とはいえないものであった。さらに、ロボットの自動組立を継続して行うと、ロボットアーム自身の位置ずれやロボットハンドの位置ずれが発生して累積し、あるいはワークの位置ずれにより、自動運転中に組立てを継続して行えないというトラブルが発生して、ロボットが停止するといういわゆる「チョコ停」（すなわち、機械の故障ではなく、一時的なトラブルに起因した機械の停止状態）が発生していた。
【０００７】
本発明は、このような従来の実情に鑑みてなされたものであり、本発明が解決しようとする課題は、ティーチング作業を簡略化でき、ティーチング時間を短縮できるとともに、自動運転中のいわゆる「チョコ停」の発生を防止できるロボット制御システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１の発明に係るロボット制御システムは、ロボットアームとその先端に設けられたワーク把持用のチャック部を有するロボットハンドとを含むロボットと、ロボットに対してティーチング入力を行うための操作部と、少なくともワークを撮影できるカメラ部と、操作部でティーチング入力された所定の座標位置をカメラ部で撮影された画像に基づいて補正して、補正された座標位置に移動するようにロボットを駆動制御する制御部とを備えている。
【０００９】
請求項１の発明においては、ティーチング入力された所定の座標位置（例えばワークの把持動作または把持解除動作の直前の座標位置）までロボットアームおよびロボットハンドを移動させ、移動後、ワークをカメラ部で撮影する。制御部は、カメラ部で撮影された画像に基づいて前記所定の座標位置を補正する。
【００１０】
ここで、補正がティーチング入力の際に行われる場合には、ロボットハンド、部品供給トレイ、組立用治具などの各種モジュールの設置にともなう誤差や、チャック、組立用治具自体の個体差による誤差などが生じた場合でも、カメラ部で撮影された画像に基づいて、各種誤差に対する補正が一度に自動的に行われることになる。これにより、セルフキャリブレーションによる自動補正が可能になって、ティーチング作業を簡略化でき、ティーチング時間を短縮できる。
【００１１】
また、カメラ部で撮影された画像に基づいて補正が行われるので、ティーチング作業時に操作者が装置の中に頭を突っ込んで作業を行ったりする必要がなく、操作者にとって安全かつフレンドリーな作業環境を実現できる。
【００１２】
一方、補正がティーチング後の自動運転時に行われる場合には、制御部がロボットを駆動制御することにより、補正された座標位置にロボットアームおよびロボットハンドが移動することになって、チョコ停の発生を防止できる。
【００１３】
請求項２の発明では、請求項１において、カメラ部が、チャック部を支持する支持台の側面に設けられている。
【００１４】
この場合には、チャック部先端の画像を入手することが可能であり、このようなカメラ部としては、例えば小型のビジョンカメラやＣＣＤカメラなどが適している。また、この場合には、カメラ部がチャック部の支持台の側面に設けられていることにより、カメラ部がチャック部の開閉動作の影響を受けない、という利点がある。
【００１５】
請求項３の発明では、請求項２において、チャック部の支持台が移動可能に設けられている。
【００１６】
この場合には、カメラ部で撮影した画像に基づいて、カメラ部の支持台自体を移動させることができるので、チャック部の位置の微調整が簡単に行えるようになる。
【００１７】
請求項４の発明では、請求項１において、カメラ部が、チャック部を支持する支持台の支持面の中心位置に設けられている。
【００１８】
この場合には、カメラ部の光軸をチャック部の作業軸と一致させることができるので、座標位置の設定が容易になる。
【００１９】
請求項５の発明では、請求項１において、操作部がカメラ部で撮影された画像を表示するタッチパネル式のディスプレイを有し、操作者がディスプレイに触れることで補正が行われるようになっている。
【００２０】
この場合には、カメラ部で撮影された画像は、操作部のディスプレイに表示される。操作者は、ディスプレイの画像を見ながら、ロボットハンドの現在の位置を始点としかつ目標の座標位置（例えば組立用治具の位置）を終点とするように、ディスプレイに触れて操作部を操作することで補正を行う。
【００２１】
この場合には、ロボットハンド、部品供給トレイ、組立用治具などの各種モジュールの設置にともなう誤差や、チャック、組立用治具自体の個体差による誤差などが生じた場合でも、操作者が操作部のディスプレイ上の画像を見て始点および終点の座標位置を入力するだけで、各種誤差に対する補正が一度に自動的に行われることになる。これにより、セルフキャリブレーションによる自動補正が可能になって、ティーチング作業を簡略化でき、ティーチング時間を短縮できる。
【００２２】
また、この場合には、ティーチング作業時に操作者が装置の中に頭を突っ込んで作業を行ったりする必要がなく、操作者は操作部のディスプレイを見ながら操作するだけでよいので、操作者にとって安全かつフレンドリーな作業環境を実現できる。
【００２３】
さらに、この場合には、操作者が操作部のディスプレイを用いて、ワンタッチで簡単に補正を行えるようになる。
【００２４】
請求項６の発明では、請求項１において、自動運転時にロボットハンドが適切なハンドリング位置に移動するように、制御部が、カメラ部で撮影された画像に基づいてロボットハンドを駆動制御している。
【００２５】
請求項６の発明によれば、自動運転時には、ロボットハンドが予め設定されたハンドリング位置の近傍まで移動したとき、カメラ部が画像を撮影し、制御部はこの画像に基づいてハンドリング位置を補正する。これにより、自動運転中には、ロボットハンドが常時適切なハンドリング位置に移動するようになる。
【００２６】
これにより、例えば、ロボットアーム自身の位置ずれやロボットハンドの位置ずれが発生した場合や、部品供給トレイ内に収容されたワークが位置ずれを起こしていたり、傾いて配置されていたり、あるいは組立用治具でワークを組み立てる際に組立ミスを起こしたりした場合でも、カメラ部で撮影された画像を画像処理してワークの座標位置を補正することにより、適切なハンドリング位置（つまりロボットハンドのチャック部がワークを確実に把持できる位置）にロボットハンドを移動させるので、ロボットハンドのハンドリングミス（つまりワークの掴み損ね）を防止できる。これにより、自動運転中の「チョコ停」の発生を防止でき、システム全体のロバスト性を大幅に向上できる。
【００２７】
請求項７の発明では、請求項１において、ロボットハンドが、運転中におけるチョコ停の発生時に、仕掛品を撤去するための撤去装置をさらに備えている。
【００２８】
請求項７の発明によれば、自動運転中に万一「チョコ停」が発生した場合には、カメラ部が撮影する画像に基づいてロボットハンドが仕掛品の位置まで移動するとともに、ロボットハンドに設けられた撤去装置が当該仕掛品を自動的に撤去するようになるので、「チョコ停」発生後の自動復帰が可能になる。
【００２９】
請求項８の発明では、請求項１において、制御部には、操作者の体の一部の画像パターンが格納されており、カメラ部で撮影された画像が前記画像パターンを含んでいたときに、制御部がロボットアームの運転を緊急停止させるようになっている。これにより、システム全体の安全性を向上できる。
【００３０】
請求項９の発明では、請求項１において、ロボットハンドが、ロボットアームの先端に着脱自在に取り付けられる基台と、基台に対してチャック部を動かすチャック駆動部とを備えており、制御部が、カメラ部で撮影された画像に基づき、チャック駆動部を駆動制御する第１の制御部と、当該ロボットにおいてチャック駆動部以外の駆動制御を行う第２の制御部とを備えている。
【００３１】
この場合には、カメラ部で撮影された画像に基づいて、第１の制御部がチャック駆動部を駆動制御することにより、チャック部が基台に対して動く。これにより、第２の制御部によるロボット駆動制御とは独立して、チャック部の位置補正を行うことができるようになる。この場合、例えばロボットの動作プログラムの設計が容易になる。
【００３２】
請求項１０の発明では、請求項１において、制御部が、カメラ部で撮影された画像に基づいてワークを把持できないと判断した場合には、ワークを把持するための別の動作を駆動制御している。
【００３３】
この場合、制御部は、撤去装置を駆動して仕掛品を撤去させたり、把持できないワークをスキップして次のワークを把持するように指示したり、またはアラームを表示して操作者に通報したりする。これにより、システム全体の稼働率を向上させることができる。
【００３４】
請求項１におけるカメラ部は、請求項１１の発明に記載されているように、可搬型カメラを含んでいる。
【００３５】
この場合には、ティーチングの際に、カメラ部を各ロボットに対応した適切な位置に適宜移動させることで、カメラ部を複数のロボットで共用できるようになる。
【００３６】
請求項１２の発明に係るロボットハンドは、ロボットアームの先端に設けられるロボットハンドであって、ロボットアームの先端に着脱自在に取り付けられる基台と、基台に設けられるワーク把持用のチャック部と、当該ロボットハンドに設けられ、少なくともワークを撮影できるカメラ部と、カメラ部で撮影された画像に基づき、基台に対してチャック部を動かす駆動部とを備えている。
【００３７】
この場合には、カメラ部で撮影された画像に基づき、駆動部の駆動により、チャック部が基台に対して動く。これにより、ロボットアームの動きとは独立して、チャック部の位置補正を行うことができるようになる。
【発明の効果】
【００３８】
以上のように、本発明に係るロボット制御システムによれば、操作部にティーチング入力された所定の座標位置を、カメラ部で撮影された画像に基づいて補正するようにしたので、各種誤差に対する補正が一度に自動的に行われることになって、セルフキャリブレーションによる自動補正が可能になり、これにより、ティーチング作業を簡略化でき、ティーチング時間を短縮できる。また本発明によれば、ティーチング後の自動運転時には、制御部がロボットを駆動制御することにより、補正された座標位置にロボットアームおよびロボットハンドが移動させることができるので、チョコ停の発生を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。
図１ないし図８は、本発明の一実施例によるロボット制御システムを説明するための図である。図１はロボット制御システムの平面概略図、図２はロボットの側面斜視図、図３はロボットハンドの拡大斜視図、図４はティーチングペンダントの正面拡大図、図５はロボット制御システムの制御部のブロック構成図、図６はティーチング時におけるティーチングペンダントの操作の一例を示す図、図７は自動運転時におけるロボットハンドのハンドリング制御の一例を示す図、図８は本実施例システムの運転動作の一例を従来装置と比較して示す図である。
【００４０】
図１に示すように、ロボット制御システム１は、ワークテーブル面２上に離隔配置された２つの組立用ロボット３、４を備えている。ロボット３、４はいずれも多関節ロボットであって、複数のロボットアーム３０、４０をそれぞれ有している。先端側のロボットアーム３０、４０の先端には、ロボットハンド３１、４１がそれぞれ設けられている。
【００４１】
ワークテーブル面２上の一側部には、それぞれ多数の部品（ワーク）（図示せず）を収容する複数の部品供給トレイ５、６が整列して配置されている。これらの部品供給トレイ５、６は、図示しない搬入装置によって、ワークテーブル面２上に搬入されるようになっている。ワークテーブル面２上において、略中央位置には、各ロボット３、４により部品の組立作業が行われる組立用治具７が取り付けられている。ワークテーブル２の下方には、それぞれロボット３、４を駆動制御するためのコントローラＡ、Ｂが設けられている。また、ワークテーブル２の一側方には、ロボットアーム３０、４０の可動範囲全体を撮影するための可搬型カメラ８が配置されている。可搬型カメラ８は、広角レンズを有し、ズーム機能およびパン機能を有しているものが好ましい。
【００４２】
ロボット３は、図２に示すように、先端側のロボットアーム３０の先端に着脱自在なロボットハンド３１を有している。ロボットハンド３１には、複数のワーク把持用チャック部３２が設けられている。
【００４３】
チャック部３２は、図３に示すように、支持台３３に支持されている。支持台３３には、チャック部３２を駆動する駆動機構が内蔵されている。ロボットハンド３１は、ベース板３１Ａを有している。図示された４つの支持台３３のうちの一つが、ベース板３１Ａ上において図示矢印方向に移動可能に設けられており、この移動可能な支持台３３の側面には、チャック部３２の先端を撮影するための小型カメラ、例えばビジョンカメラまたはＣＣＤカメラ３４が取り付けられている。
【００４４】
なお、ロボット４のロボットハンド４１についても同様の構成を有しているため、ここでは、説明を省略する。
【００４５】
また、このロボット制御システム１は、図４に示すようなティーチングペンダント（操作部）１０を有している。ティーチングペンダント１０は、ロボットハンド３１のカメラ３４で撮影された画像を表示するためのＬＣＤ（液晶）ディスプレイ１１と、操作者が握るための左右のグリップ１２、１３と、非常停止ボタン１４とを備えている。
【００４６】
ディスプレイ１１は、タッチパネル式のディスプレイである。また、ディスプレイ１１の左右両側には、起動、停止、ティーチングなどのロボット操作用の押しボタンスイッチ１１ａが複数個設けられている。グリップ１２の裏面には、ティーチング時や試運転時などの非定常作業時に操作者が危険を回避するための３ポジション方式のイネーブルスイッチ（図示せず）が設けられている。
【００４７】
次に、ロボット制御システム１の制御部について図５を用いて説明する。
制御部１００は、ロボット３のコントローラＡと、ロボット４のコントローラＢとを備えている。コントローラＡ、Ｂは互いに通信可能に構成されている。
【００４８】
コントローラＡの入力側には、ティーチングペンダント１０がワイヤレスで接続されている。ティーチングペンダント１０には、上述したように、タッチパネル１１、非常停止スイッチ１４およびイネーブルスイッチ１５が接続されている。また、コントローラＡの入力側には、小型カメラ３４および可搬型カメラ８が接続されている。
【００４９】
コントローラＡの出力側には、ロボットアーム３０およびロボットハンド３１を駆動するためのモータｍ１〜ｍｎが接続されている。また、コントローラＡの出力側には、自動運転中の「チョコ停」の発生時に仕掛品をワークテーブル面２上から撤去するための撤去装置１０５が接続されている。この撤去装置１０５は、ロボットハンド３１に設けられており、好ましくは、ロボットハンド３１におけるいずれかのチャック部３２が撤去装置１０５として機能している。なお、ワークテーブル面２上に向けて圧搾空気を噴出させるためのエアノズルを撤去装置１０５に設けるようにしてもよい。
【００５０】
コントローラＡの出力側には、さらにパソコン１１０が接続されている。パソコン１１０は、ティーチング時のシミュレーションを行うだけでなく、可搬型カメラ８で撮影した自動運転中の映像をモニターするのに用いられている。コンピュータ１１０は、コントローラＡに無線ＬＡＮで接続されている。なお、自動運転中の映像は、ティーチングペンダント１０に表示するようにしてもよい。
【００５１】
一方、コントローラＢの入力側には、同様にロボット４において、ロボットハンド４１のチャック部の支持台に設けられた小型カメラ４４が接続されている。また、コントローラＢの出力側には、ロボットアーム４０およびロボットハンド４１を駆動するためのモータｍ１’〜ｍｎ’と、撤去装置１０５と同様の撤去装置１０６とが接続されている。
【００５２】
次に、上述のように構成されたロボット制御システムのティーチング作業について説明する。
なお、ここでは、ロボット３のティーチング作業について説明するが、ロボット４についても同様であり、ここではロボット４のティーチング作業についての説明は省略する。
【００５３】
ティーチングを行う際には、まず、操作者は、ティーチングペンダント１０を操作することによってロボットアーム３０を動かし、このとき、ロボットアーム３０およびロボットハンド３１を見ながら目標位置に近づけることで、概略の座標位置を入力する。ロボットアーム３０およびロボットハンド３１の移動後、ロボットハンド３１の小型カメラ３４で画像を撮影する。撮影された画像は、ティーチングペンダント１０のタッチパネル１１に表示される。
【００５４】
移動後のタッチパネル１１に表示された画像が、図６（ａ）に示すようなものであったとする。この画像は、ワークＷを把持するロボットハンド３１のチャック部３２が、ワークテーブル面２上の組立用治具７の直前で停止している状態を示している。
【００５５】
次に、操作者は、タッチパネル１１上で現在の座標位置Ｘおよび目標の座標位置Ｙをそれぞれペンなどで触れて入力するか、あるいは、チャック部３２に把持されたワークＷの輪郭をタッチペンでなぞって入力するとともに、組立用治具７においてワークＷが組み込まれる凹部の対応する輪郭を同様にタッチペンでなぞることで一致させたい部位を指し示す。これら２個所のペン入力後、タッチパネル側部のティーチングボタンを押すことにより、現在の座標位置Ｘに、指し示した２個所の座標の差分が加えられた座標位置がコントローラＡのメモリ内に格納される。
【００５６】
このようにして、ティーチングペンダント１０によりロボットアーム３０を動かすことで所定の座標位置を入力した後に、タッチパネル１１に表示された画像に基づいてタッチペンにより位置座標の補正を行うことで、簡単にティーチング作業が完了する。制御部は、補正された座標位置に基づいてロボットを駆動制御する。なお、ペン入力による補正にかえて、図７を用いて後述する補正方法を用いるようにしてもよい。
【００５７】
ティーチング後の自動運転時には、コントローラＡがロボットアーム３０およびロボットハンド３１を駆動制御することにより、ティーチングペンダント１０でティーチングされた所定の座標位置にロボットハンド３１およびチャック部３２が移動して、ワークＷが組立用治具７に組み付けられることになる（図６（ｂ）参照）。
【００５８】
この場合には、ロボットハンド３１、組立用治具７などの各種モジュールの設置にともなう誤差や、チャック部３２、組立用治具７自体の個体差による誤差などがあった場合でも、操作者がティーチングペンダント１０の画像を見て始点および終点の座標位置を入力するだけで、各種誤差に対する補正が一度に自動的に行われることになる。これにより、セルフキャリブレーションによる自動補正が可能になって、ティーチング作業を簡略化でき、ティーチング時間を短縮できる。
【００５９】
また、この場合には、ティーチング作業時に操作者が装置の中に頭を突っ込んで作業を行ったりする必要がなく、操作者はティーチングペンダント１０のタッチパネル１１を見ながら操作するだけでよいので、操作者にとって安全かつフレンドリーな作業環境を実現できる。
【００６０】
次に、自動運転中において、小型カメラ３４を用いたチャック部３２のハンドリング制御について、図７を用いて説明する。
同図は、部品供給トレイ５からワークＷを取り出す際の小型カメラ３４による映像をティーチングペンダント１０のタッチパネル１０の画像として表示したものである。
【００６１】
いま、図７（ａ）に示すように、部品供給トレイ５に収容されたワークＷ’が正規の位置から外れて傾いて配置されていたとする。小型カメラ３４で撮影された同図（ａ）の映像は、コントローラＡに読み込まれ、コントローラＡで画像処理されて、ワークＷ’を把持するための適切なハンドリング位置にチャック部３２が移動するように、チャック部３２の移動座標を計算する。
【００６２】
ロボットハンド３１は、コントローラＡでの画像処理結果に基づいて駆動制御されて、適切なハンドリング位置に移動し（図７（ｂ）参照）、これにより、チャック部３２がワークＷ’を確実に把持することができる。
【００６３】
このように自動運転中には、小型カメラ３４で撮影された画像が順次コントローラＡに読み込まれていき、必要に応じてハンドリング位置の補正をリアルタイムで行うので、部品供給トレイ５内に収容されたワークＷが位置ずれを起こしていたり、傾いて配置されていたり、あるいは組立用治具７でワークＷを組み立てる際に組立ミスを起こしたりした場合でも、ティーチング入力された座標位置を制御部が補正することにより、適切なハンドリング位置にロボットハンド３１を移動させるので、ロボットハンド３１のハンドリングミス（ワークの掴み損ね）を防止できる。これにより、自動運転中の「チョコ停」の発生を防止でき、システム全体のロバスト性を大幅に向上できる。
【００６４】
なお、この場合には、小型カメラ２４が、チャック部３２を支持する支持台３３の側面に設けられているので（図３参照）、チャック部３２先端の画像を入手することが可能であり、また小型カメラ３４がチャック部の開閉動作の影響を受けないという利点もある。また、チャック部３２の支持台３３が移動可能に設けられているので、チャック部３２の位置の微調整が簡単に行えるようになる。
【００６５】
次に、このロボット制御システムの運転動作について図８を用いて説明する。
図８（ａ）は従来装置の運転動作を、同図（ｂ）は本実施例システムの運転動作をそれぞれ示している。各図中、横軸は時間を、縦軸は単位時間の組立個数をそれぞれ示している。したがって、斜線で囲まれた領域は総生産量を表しており、機械が実際に稼動中であったことを示している。逆に、白抜きの部分は、機械が停止していたことを示している。
【００６６】
図８において、設備を立ち上げてから実際に運転が開始されるまでの時間Δｔ１およびΔＴ１は、ティーチング時間を示している。同図に示すように、本実施例によるロボット制御システムにおけるティーチング時間ΔＴ１は、従来装置におけるティーチング時間Δｔ１の数分の一の長さになっている。
【００６７】
これは、上述したように、小型カメラ３４、４４で撮影した画像をティーチングペンダント１０のタッチパネル１１に表示するとともに、タッチパネル１１上の当該画像を操作することでロボットハンド３１、４１に対するティーチング作業を簡単に行えるようにしたためである。
【００６８】
また、自動運転中における「チョコ停」の発生が大幅に減少している。これは、上述したように、自動運転中においてチャック部３２のハンドリングミスが従来装置に比較して大幅に減少しており、「チョコ停」の発生が事前に回避されているためである。
【００６９】
さらに、「チョコ停」の発生後、機械が復帰するまでに要する復帰時間ΔＴ２は、従来装置における復帰時間Δｔ２およびΔｔ３よりも減少している。これは、従来装置においては、「チョコ停」の発生後、操作者が仕掛品を手で撤去した後、手動で起動ボタンを押していたためであり、本実施例システムにおいては、「チョコ停」の発生後、撤去装置１０５が自動的に仕掛品を撤去することにより、機械が自動的に復帰するようになったためである。
【００７０】
また、段取替えに要する段取時間ΔＴ３も従来装置における段取時間Δｔ４に比較して減少している。これは、段取替え作業が、ロボットハンドの交換や組立用治具の交換などを必要とし、これにともなう座標位置の補正を従来はロボットハンドのマニュアル操作で行っていたが、本実施例システムでは、小型カメラ３４による映像を利用して、ティーチングペンダント１０での操作により簡単に行えるようにしたためである。
【００７１】
図８から分かるように、設備を立ち上げてから最初の段取替えに到るまでに要する時間は、本実施例システムの方が従来装置よりも短くなっており、生産性が向上している。これは、既述したように、本実施例システムにおいては、第１に、ティーチング時間が減少したこと、第２に、「チョコ停」の発生頻度が減少したこと、第３に、「チョコ停」の発生後、復帰までに要する時間が減少したことが挙げられる。
【００７２】
図８に示すように、運転を開始してから最初の段取替えに到るまでにおける斜線領域の面積は、本実施例システムと従来装置とで互いに等しくなっている。すなわち、最初の段取替えに到るまで、本実施例システムも従来装置も同一個数の製品を組み立てている。
【００７３】
また、ロボット制御システム１のコントローラＡ、Ｂの各メモリには、操作者の体の一部の画像パターンが格納されている。そして、自動運転中に可搬型カメラ８が撮影した画像の中に操作者の体の画像パターンが含まれていたときには、コントローラＡ、Ｂがロボットアーム３０、４０の運転を緊急停止させるようになっている。これにより、安全性の高いシステムを実現できる。なお、可搬型カメラ８に代えて、ロボットハンド３１に取り付けられた小型カメラが撮影した画像に基づいて、同様に運転の緊急停止を行うようにしてもよい。
【００７４】
このような本実施例によれば、ロボットハンド３１のワーク把持用チャック部３２に小型カメラ３４を設け、小型カメラ３４で撮影された画像をティーチングペンダント１０のタッチパネル１１に表示させるとともに、この画像に基づいてティーチングペンダント１０を操作することで座標位置の補正を行うようにしたので、各種誤差に対する補正が一度に自動的に行われることになって、セルフキャリブレーションによる自動補正が可能になり、これにより、ティーチング作業を簡略化でき、ティーチング時間を短縮できる。
【００７５】
なお、前記実施例では、ワークを撮影するカメラ部として、ロボットハンド３１に設けられた小型カメラ３４を用いた例を示したが、この小型カメラ３４の代わりに、可搬型カメラ８を用いるようにしてもよい。この場合には、可搬型カメラ８で撮影された画像に基づいて座標位置の補正が行われることになる。
【００７６】
また、前記実施例では、小型カメラ３４がチャック部３２の支持台３３の側面に設けられた例を示したが、図９ないし図１１は、小型カメラ３４のかわりに、または前記実施例の小型カメラ３４に加えて、前記実施例とは異なる位置にカメラが取り付けられた例を示している。これらの図において、前記実施例と同一符号は同一または相当部分を示している。
【００７７】
図９に示す例では、小型カメラ３４Ａが、チャック部３２を支持する支持台３３の支持面の中心位置に設けられている。
【００７８】
この場合には、小型カメラ３４Ａの視野がチャック部３２の閉動作時に狭められるという欠点はあるものの、小型カメ３４Ａの光軸をチャック部３２の作業軸と一致させることができるので、座標位置の設定が容易になる。
【００７９】
図１０に示す例では、カメラ３４Ｂが、各チャック部３２、３２’の内側の位置つまりベース板３１Ａの略中央位置に配置されている。また、同図中、チャック部３２’は撤去装置として機能するチャック部であり、その支持台３３の側面には、小型カメラ３４Ｃが設けられている。
【００８０】
この場合、カメラ３４Ｂは、チャック部３２の側方に配置されているので、「チョコ停」発生時の全体画像を撮影するのに用いられる。小型カメラ３４Ｃは、チャック部３２’の先端の画像を撮影することができるので、チャック部３２’で仕掛品を撤去する際の撤去作業を円滑に行えるようになる。
【００８１】
図１１に示す例では、小型カメラ３４Ｄが、チャック部３２の側方に設けられたカメラ支持台３３Ａの上に設けられている。この場合には、小型カメラ３４Ｄがチャック部３２の側方に配置されているので、チャック部先端の画像を撮影することはできないが、「チョコ停」の発生時にその状態を撮影できる。
【００８２】
また、図１２に示す例では、図９と同様の小型カメラ３４Ａが、各チャック部３２をそれぞれ支持する各支持台３３の支持面の中心位置に設けられている。ロボットハンド３１は、当該ロボットハンド３１のみの駆動制御を行うコントローラ１００’を有している。コントローラ１００’は、上述したコントローラＡ、Ｂとは別個独立した制御を行うコントローラである。各チャック部３２の各支持台３３は、水平面内におけるＸ方向およびＹ方向（ならびに鉛直方向であるＺ方向）に移動可能な移動ベース３５にそれぞれ取り付けられている。なお、図１２中、参照符号３１Ｂは、ロボットアーム３０（図２）の先端に着脱自在に取り付けられる基台を示している。
【００８３】
この場合には、小型カメラ３４Ａで撮影した画像に基づき、チャック部３２の移動座標位置を補正する必要があった場合には、コントローラ１００’が移動ベース３５を駆動制御することにより、チャック部３２がＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、ＸＹ方向、ＹＺ方向、Ｘ方向またはＸＹＺ方向のいずれかの方向に移動して、チャック部３２の座標位置の補正が行われる。
【００８４】
この場合、ロボットの駆動部以外の制御とは独立して、ワーク把持のための制御を行えるようになる。
【００８５】
図１３には、自動復帰用ロボットハンド３１が示されている。ロボットハンド３１には、図１０と同様のカメラ３４Ｂおよび撤去専用のチャック部３２’が設けられている。また、ロボットハンド３１には、圧搾エアを噴出させるノズル３６と、エアを吸引する吸引部３７とが設けられている。この自動復帰用ロボットハンド３１は、通常の運転時には、例えば図１中の参照符号５１、５２で示す位置に配置されている。
【００８６】
自動運転中に、チャック部によりワークを把持できないとコントローラが判断した場合には、コントローラは、ロボットアームを駆動して、ロボットハンドを、図１中の参照符号５１、５２で示す位置に配置された自動復帰用ロボットハンドに付け替える。
【００８７】
そして、コントローラは、カメラ３４Ｂによる撮像に基づいて仕掛品が存在することを認識し、まず、撤去専用のチャック部３２’を駆動して仕掛品を撤去させようとする。その撤去作業後、カメラ３４Ｂの撮像から仕掛品が存在していないと判断されれば、コントローラは、仕掛品が撤去されたと判断して、組立動作を再開する。
【００８８】
その一方、カメラ３４Ｂの撮像から仕掛品が撤去されていないと判断されれば、コントローラは、ノズル３６からの圧搾エアの噴出および吸引部３７によるエアの吸引を交互に複数回繰り返した後、カメラ３４Ｂの撮像から仕掛品が存在していないと判断されれば、コントローラは、仕掛品が撤去されたと判断して、組立動作を再開する。
【００８９】
また、カメラ３４Ｂの撮像から仕掛品が撤去されていないと判断されれば、コントローラは、アラームを鳴らすなどのアラーム表示を行って、操作者に通報する。操作者は、仕掛品を撤去し、その後、自動運転を再開する。
【００９０】
上述した操作部としては、ティーチングペンダントの他に、ロボットが置かれた現場から離れたオフィスに設けられた端末であってもよい。この場合には、カメラで撮影された画像を端末のディスプレイに表示することによって、稼動時のロボットの監視やティーチングを行うことが可能である。
【００９１】
また、上述したワイヤレス接続のティーチングペンダント１０および可搬型カメラ８は、操作者が持ち運ぶことが可能なので、図１に示すロボットシステムが現場に複数設けられている場合に、１組のティーチングペンダント１０および可搬型カメラ８を共用できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】本発明の一実施例によるロボット制御システムの平面概略図である。
【図２】ロボットの側面斜視図である。
【図３】ロボットハンドの拡大斜視図である。
【図４】ティーチングペンダントの正面拡大図である。
【図５】ロボット制御システムの制御部のブロック構成図である。
【図６】ティーチング時におけるティーチングペンダントの操作の一例を示す図である。
【図７】自動運転時におけるロボットハンドのハンドリング制御の一例を示す図である。
【図８】本実施例システムの運転動作の一例を従来装置と比較して示す図である。
【図９】本発明の他の実施例によるロボットハンドの拡大斜視図である。
【図１０】本発明の他の実施例によるロボットハンドの拡大斜視図である。
【図１１】本発明の他の実施例によるロボットハンドの拡大斜視図である。
【図１２】本発明の他の実施例によるロボットハンドの拡大斜視図である。
【図１３】本発明の他の実施例によるロボットハンドの拡大斜視図である。
【符号の説明】
【００９３】
１：  ロボット制御システム
３：  ロボット
３０：  ロボットアーム
３１：  ロボットハンド
３２：  チャック部
３３：  支持台
３４：  小型カメラ（カメラ部）
４：  ロボット
４０：  ロボットアーム
４１：  ロボットハンド
４４：  小型カメラ
８：  可搬型カメラ（カメラ部）
１０：  ティーチングペンダント（操作部）
１１：  タッチパネル（ディスプレイ）
１００：  制御部
Ａ、Ｂ：  コントローラ
１０５：  撤去装置
１０６：  撤去装置
Ｗ：  ワーク
【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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