JP7085449B2 - Sheet-shaped article grasping robot, sheet-shaped article handling system and sheet-shaped article handling method - Google Patents
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Description
本発明は、表裏または左右の別があるシート状物品を把持することにより、当該シート状物品の表裏および/または左右を判別可能なロボットに関する。 The present invention relates to a robot capable of discriminating the front and back and / or left and right of the sheet-shaped article by grasping the sheet-shaped article having the front and back or the left and right.
フラットケーブル、布地、リボン等のシート状物品をロボットで把持してハンドリングすることが行われている。このような作業では一般に、対象物を視覚センサで認識してロボットハンドで把持する。例えば、特許文献1には、タオル等の柔軟で形状が可変なシート状物品をステレオカメラで認識してロボットハンドで把持するハンドリングシステムが記載されている。 Sheet-shaped articles such as flat cables, fabrics, and ribbons are gripped and handled by robots. In such work, the object is generally recognized by a visual sensor and grasped by a robot hand. For example, Patent Document 1 describes a handling system that recognizes a flexible and variable-shaped sheet-like article such as a towel with a stereo camera and grips it with a robot hand.
しかし、シート状物品に表裏や左右の別がある場合、例えば厚さが一様でないことにより表裏の向き、または左右の向きが区別できる場合などで、視覚センサによっては表裏または左右の別を認識するのが難しいことがあった。そのようなシート状物品を所要の向きにして移動目標に届けるには、何らかの手段によってシート状物品の表裏または左右の向きを判別する必要があった。 However, if the sheet-like article has front and back or left and right, for example, if the front and back orientation or the left and right orientation can be distinguished due to uneven thickness, the visual sensor recognizes the front and back or left and right orientation. Sometimes it was difficult to do. In order to deliver such a sheet-shaped article to the moving target in a required orientation, it is necessary to determine the front / back or left-right orientation of the sheet-shaped article by some means.
本発明は上記を考慮してなされたものであり、シート状物品の表裏および左右を判別可能なロボットを提供することを目的とする。また、本発明はかかるロボットを用いたシート状物品ハンドリングシステムおよびシート状物品ハンドリング方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above, and an object of the present invention is to provide a robot capable of discriminating the front and back and the left and right of a sheet-shaped article. Another object of the present invention is to provide a sheet-shaped article handling system and a sheet-shaped article handling method using such a robot.
本発明のシート状物品把持ロボットは、シート状物品を挟んで把持する第1把持面および第2把持面を備えたハンドと、前記第1把持面に備えられた第1感圧センサと、前記第1感圧センサが検出する圧力分布に基づいて前記シート状物品の表裏および左右の一方または両方を判別する演算部とを有する。 The sheet-shaped article gripping robot of the present invention includes a hand provided with a first gripping surface and a second gripping surface for gripping the sheet-shaped article, a first pressure sensor provided on the first gripping surface, and the above-mentioned. It has a calculation unit for discriminating one or both of the front and back sides of the sheet-shaped article and the left and right sides based on the pressure distribution detected by the first pressure-sensitive sensor.
ここで、シート状物品とは面状の外形を有するものをいう。シート状物品は、一般的にはフィルム、紙、布と呼ばれるものを含む。また、シート状物品にはフラットケーブルやリボン等の帯状の物品を含む。この構成により、ロボットがシート状物品を把持したときにシート状物品の表裏および/または左右の向きを判別できる。 Here, the sheet-shaped article means an article having a planar outer shape. Sheet-like articles include what are commonly referred to as films, papers and cloths. Further, the sheet-shaped article includes a band-shaped article such as a flat cable and a ribbon. With this configuration, when the robot grips the sheet-shaped article, the front and back and / or the left-right orientation of the sheet-shaped article can be determined.
好ましくは、上記シート状物品把持ロボットが、前記シート状物品の面に平行な直線の回りに該シート状物品を回転させる第1回転機構をさらに備え、前記第1回転機構が前記演算部による前記判別の結果に応じて前記シート状物品の表裏の向きが所要の向きになるように前記シート状物品を回転させる。 Preferably, the sheet-shaped article gripping robot further includes a first rotation mechanism for rotating the sheet-shaped article around a straight line parallel to the surface of the sheet-shaped article, and the first rotation mechanism is the calculation unit. The sheet-shaped article is rotated so that the front and back directions of the sheet-shaped article are in the required direction according to the result of the determination.
あるいは、好ましくは、上記シート状物品把持ロボットが、前記シート状物品の面に垂直な直線の回りに該シート状物品を回転させる第2回転機構をさらに備え、前記第2回転機構が前記演算部による前記判別の結果に応じて前記シート状物品の左右の向きが所要の向きになるように前記シート状物品を回転させる。 Alternatively, preferably, the sheet-shaped article gripping robot further includes a second rotation mechanism for rotating the sheet-shaped article around a straight line perpendicular to the surface of the sheet-shaped article, and the second rotation mechanism is the calculation unit. The sheet-shaped article is rotated so that the left-right orientation of the sheet-shaped article is the required direction according to the result of the determination.
本発明のシート状物品ハンドリングシステムは、上記いずれかのシート状物品把持ロボットと、前記演算部の前記判別の結果に応じて、前記シート状物品の表裏または左右の向きに揃えるように、前記シート状物品を移動させる先である移動目標を回転させる第3回転機構とを有する。ここで、移動目標を例示すれば、シート状物品を戴置する台上の区画、シート状物品の収納容器、シート状物品の加工装置の挿入部、シート状物品を加工装置にセットするための治具などである。 The sheet-shaped article handling system of the present invention aligns the sheet-shaped article with the front and back or left-right orientation of the sheet-shaped article according to the result of the determination of the sheet-shaped article grasping robot and the calculation unit. It has a third rotation mechanism that rotates a movement target to which the shaped article is moved. Here, to give an example of a moving target, a section on a table on which a sheet-shaped article is placed, a storage container for the sheet-shaped article, an insertion portion of a processing device for the sheet-shaped article, and a sheet-shaped article for setting in the processing device. Jigs, etc.
本発明のシート状物品ハンドリング方法は、シート状物品をロボットハンドの第1把持面および第2把持面で挟んで把持する把持工程と、前記ロボットハンドの前記第1把持面に設けられた第1感圧センサによって前記シート状物品の表裏および左右の一方または両方の向きを判別する判別工程と、前記判別工程の結果に基づいて必要に応じて実施され、前記シート状物品の表裏および/または左右の向きと移動目標の向きとを揃えるように前記シート状物品および/または前記移動目標を回転させる回転工程と、前記回転工程と並行してまたは前記回転工程の後に実施され、前記シート状物品を前記移動目標まで移動させる移動工程とを有する。 The sheet-shaped article handling method of the present invention includes a gripping step of sandwiching and gripping a sheet-shaped article between a first gripping surface and a second gripping surface of a robot hand, and a first gripping surface provided on the first gripping surface of the robot hand. A discrimination step of discriminating the front and back and one or both of the left and right sides of the sheet-shaped article by a pressure-sensitive sensor and, if necessary, performed based on the result of the discrimination step, the front and back and / or left and right of the sheet-shaped article. A rotation step of rotating the sheet-shaped article and / or the moving target so as to align the orientation of the moving target with the direction of the moving target, and the sheet-shaped article carried out in parallel with the rotating step or after the rotating step. It has a moving step of moving to the moving target.
本発明のシート状物品把持ロボットによれば、シート状物品を把持したときに、第1感圧センサが検出する圧力分布によって、シート状物品の表裏および/または左右を判別できる。 According to the sheet-shaped article grasping robot of the present invention, the front and back and / or the left and right of the sheet-shaped article can be discriminated by the pressure distribution detected by the first pressure-sensitive sensor when the sheet-shaped article is gripped.
最初に、シート状物品の厚さが一様でないことにより表裏の別、および左右の別を有する場合について説明する。シート状物品が表裏の別を有するか否か、および左右の別を有するか否かは、シート状物品の面に垂直で、厚さが変化する方向での断面(以下、単に「断面」という)の形状に基づいて決定できる。 First, a case where the thickness of the sheet-shaped article is not uniform and the front and back sides are separated and the left and right sides are separated will be described. Whether or not the sheet-shaped article has a front and back distinction and whether or not the sheet-shaped article has a left and right distinction is a cross section perpendicular to the surface of the sheet-shaped article and in a direction in which the thickness changes (hereinafter, simply referred to as a "cross section"). ) Can be determined based on the shape.
断面形状がシート状物品の厚さ方向(シート状物品の面に垂直な方向)に線対称でない場合は、シート状物品は表裏の別を有する。図9を参照して、断面S(斜線部)を厚さ方向に二分する直線M(以下、「厚さ方向の中心線」という)に対して断面Sを上下反転させたときに、反転前後で断面形状が一致しないからである。断面を直線Mに対して反転させることは、シート状物品を直線Mの回りに180度回転させることに相当する。 If the cross-sectional shape is not line-symmetrical in the thickness direction of the sheet-like article (direction perpendicular to the surface of the sheet-like article), the sheet-like article has front and back sides. With reference to FIG. 9, when the cross section S is turned upside down with respect to the straight line M (hereinafter referred to as “center line in the thickness direction”) that divides the cross section S (diagonal portion) in the thickness direction, before and after the inversion. This is because the cross-sectional shapes do not match. Inverting the cross section with respect to the straight line M corresponds to rotating the sheet-like article 180 degrees around the straight line M.
なお、シート状物品の厚さが変化する方向が複数ある場合は、そのいずれかの方向での断面形状が厚さ方向に線対称でないなら、そのシート状物品は表裏の別を有する。以下における点対称や他の線対称についても同様である。 In addition, when there are a plurality of directions in which the thickness of the sheet-shaped article changes, and if the cross-sectional shape in any of the directions is not line-symmetrical in the thickness direction, the sheet-shaped article has front and back sides. The same applies to point symmetry and other line symmetries in the following.
さらに、断面形状がシート状物品の厚さ方向に線対称であっても、シート状物品の断面形状が点対称でない場合は、シート状物品は表裏の別を有する。図9を参照して、断面Sの中心Oの回りに断面Sを180度回転させたときに、回転前後で断面形状が一致しないからである。断面を点Oの回りに180度回転させることは、シート状物品を点Oを通り断面Sに垂直な直線Aの回りに反転回転させることに相当する。 Further, even if the cross-sectional shape is line-symmetrical in the thickness direction of the sheet-shaped article, if the cross-sectional shape of the sheet-shaped article is not point-symmetrical, the sheet-shaped article has front and back sides. This is because when the cross section S is rotated 180 degrees around the center O of the cross section S with reference to FIG. 9, the cross-sectional shapes do not match before and after the rotation. Rotating the cross section 180 degrees around the point O corresponds to reversing the sheet-like article around the straight line A passing through the point O and perpendicular to the cross section S.
図9A、図9Bに示したシート状物品は、断面Sの形状が厚さ方向に線対称でない(直線Mに対して線対称でない)ため、表裏の別を有する。図9Cに示したシート状物品は、断面形状が厚さ方向に線対称(直線Mに対して線対称)であるが点対称でない(中心点Oに対して点対称でない)ため、表裏の別を有する。図9Dに示したシート状物品は、断面形状が厚さ方向に線対称であり、点対称であるため、表裏の別を有しない。図9Cに示したシート物品の表裏は直観的に観念しづらいと思われるので、例を用いて次に説明する。 The sheet-shaped articles shown in FIGS. 9A and 9B have front and back sides because the shape of the cross section S is not line-symmetrical in the thickness direction (not line-symmetrical with respect to the straight line M). The sheet-shaped article shown in FIG. 9C has a cross-sectional shape that is line-symmetrical in the thickness direction (line-symmetrical with respect to the straight line M) but not point-symmetrical (not point-symmetrical with respect to the center point O). Has. The sheet-shaped article shown in FIG. 9D has a cross-sectional shape that is line-symmetrical in the thickness direction and point-symmetrical, so that there is no distinction between the front and back sides. Since it seems difficult to intuitively think about the front and back of the sheet article shown in FIG. 9C, it will be described below using an example.
図7を参照して、フラットケーブル60の一方の側端辺61が厚く、他方の側端辺62が薄く形成されており、この先端63を移動目標であるコネクタ65の開口66に挿入する場合を考える。開口66は、開口に向かって右側部分(67)が広く、左側部分(68)が狭く形成されている。ケーブル60を開口66に挿入するには、厚く形成された側端辺61が開口66に向かって右側になければならない(図7A)。ケーブル60の厚く形成された側端辺61が開口66に向かって左側にある場合は、コネクタ65の開口66に向かう方向(-Xt方向)に平行な直線Aの回りにケーブル60を反転させる必要がある(図7B)。したがって、このケーブル60はコネクタ65との位置関係に基づいて表裏が区別されることになる。
With reference to FIG. 7, when one
シート状物品の断面形状がシート状物品の幅方向(シート状物品の面に平行な方向)に線対称でない場合は、シート状物品は左右の別を有する。図9を参照して、シート状物品の面に垂直で、断面Sの両端L、Rから等距離にある直線N(以下、単に「面方向の中心線」という)に対して断面Sを左右反転させたときに、反転前後で断面形状が一致しないからである。断面を直線Nに対して反転させることは、シート状物品を直線Nの回りに180度回転させることに相当する。 If the cross-sectional shape of the sheet-like article is not line-symmetrical in the width direction of the sheet-like article (direction parallel to the plane of the sheet-like article), the sheet-like article has left and right distinction. With reference to FIG. 9, the cross section S is left and right with respect to a straight line N (hereinafter, simply referred to as a “center line in the plane direction”) perpendicular to the surface of the sheet-shaped article and equidistant from both ends L and R of the cross section S. This is because the cross-sectional shapes do not match before and after the inversion when the inversion is performed. Inverting the cross section with respect to the straight line N corresponds to rotating the sheet-like article 180 degrees around the straight line N.
図9Bおよび図9Cに示したシート状物品は、断面Sの形状がシート状物品の幅方向に線対称でない(直線Nに対して線対称でない)ため、左右の別を有する。図9Aおよび図9Dに示したシート状物品は、断面形状がシート状物品の幅方向に線対称(直線Nに対して線対称)であるため、左右の別を有しない。なお、図9Bおよび図9Cに示したシート状物品は、表裏の別および左右の別の両方を有することになる。 The sheet-shaped articles shown in FIGS. 9B and 9C have left and right distinctions because the shape of the cross section S is not line-symmetrical in the width direction of the sheet-shaped articles (not line-symmetrical with respect to the straight line N). The sheet-shaped articles shown in FIGS. 9A and 9D have a cross-sectional shape that is line-symmetrical in the width direction of the sheet-shaped articles (line-symmetrical with respect to the straight line N), and therefore have no distinction between left and right. The sheet-shaped articles shown in FIGS. 9B and 9C have both front and back sides and left and right sides.
図8を参照して、フラットケーブル70の一方の側端辺71が厚く、他方の側端辺72が薄く形成されており、これを移動目標である区画75に戴置する場合を考える。このとき、区画75の向かって右側部分(77)に厚く形成された側端辺71、左側部分(78)に薄く形成された側端辺72を置く場合、フラットケーブル70の左右の向きが区画75の向きと揃っていれば、そのまま区画75に降ろせばよい(図8A)。ケーブル70の厚く形成された側端辺71が区画75の左側にある場合は、区画に垂直な方向(Zt方向)に平行な直線Nの回りにケーブル70を180度回転させる必要がある(図8B)。
With reference to FIG. 8, consider a case where one
図10にシート状物品の断面形状の例を示す。図10中の斜線部が断面、点Oが断面形状の中心、直線Mが厚さ方向の中心線、直線Nが面方向の中心線である。シート状物品80~90はいずれも表裏の別を有する。特に、シート状物品84~86は移動目標の向きまたは形状に対して表裏の別を有する。シート状物品84~90は左右の別を有する。
FIG. 10 shows an example of the cross-sectional shape of the sheet-shaped article. The shaded area in FIG. 10 is the cross section, the point O is the center of the cross-sectional shape, the straight line M is the center line in the thickness direction, and the straight line N is the center line in the plane direction. Each of the sheet-shaped
本発明の第1実施形態を図1~図5に基づいて説明する。本実施形態では、長尺の帯状で表裏を有するシート状物品をロボットのハンドで把持して、第1回転機構によってシート状物品の表裏を所要の向きに合わせて移動目標にセットする。 The first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 5. In the present embodiment, a long strip-shaped sheet-shaped article having front and back surfaces is grasped by a robot hand, and the front and back surfaces of the sheet-shaped article are set on a moving target by a first rotation mechanism in a required direction.
図1を参照して、本実施形態のシート状物品ハンドリングシステム10は、シート状物品把持ロボット20と視覚センサ50とを有する。シート状物品把持ロボット20は、ハンド30でワークWを把持し、ワークWの表裏を所要の向きにして移動目標Tまで移動させる。なお以下においてシート状物品把持ロボット20を単に「ロボット」という。
With reference to FIG. 1, the sheet-shaped
ワークWはシート状物品である。シート状物品とは面状の形状を有する布地、フィルム、紙等の各種物品をいう。シート状物品には、フラットケーブル、リボン等の帯状の物品を含む。図1では帯状のワークWがリール55に巻かれた状態にある。ワークWは図1に示したように切断や加工がされる前のものであってもよいし、すでに切断または一部加工がされたものであってもよい。
The work W is a sheet-like article. The sheet-like article refers to various articles such as cloth, film, and paper having a planar shape. Sheet-shaped articles include strip-shaped articles such as flat cables and ribbons. In FIG. 1, the strip-shaped work W is wound around the
ワークWは表裏の別を有する。ワークWの表裏が絵柄等によって区別される場合は、視覚センサによって容易に表裏を判別できる。しかし、表面に凹凸が形成されていたり、シートの厚さが一様でないことによってワークWの表裏が区別される場合は、視覚センサによっては表裏の判別が難しいので、本実施形態のロボット20を用いる効果が大きい。
The work W has a front and a back. When the front and back of the work W are distinguished by a pattern or the like, the front and back can be easily discriminated by a visual sensor. However, if the front and back of the work W are distinguished by the unevenness formed on the surface or the thickness of the sheet is not uniform, it is difficult to distinguish the front and back by the visual sensor. Therefore, the
ワークWの材質は特に限定されないが、好ましくは柔軟な材質からなる。柔軟なシート状物品は撓みや捻じれによって変形しやすいため、視覚センサで表裏を判別することが特に難しく、本実施形態のロボット20を用いる効果が大きいからである。
The material of the work W is not particularly limited, but is preferably a flexible material. This is because the flexible sheet-like article is easily deformed by bending or twisting, so that it is particularly difficult to distinguish the front and back with a visual sensor, and the effect of using the
ワークWの大きさは、ハンド30の把持面によって1つの辺から対向する辺までの差渡し全体を把持できる大きさであることが好ましい。差渡し全体の厚さの分布や凹凸を検知することにより、ワークWの表裏をより確実に判別できるからである。
The size of the work W is preferably such that the gripping surface of the
移動目標Tは、ハンド30が把持したワークWを移動させる先の目標である。図1のようにワークWが長尺の帯状物である場合は、その先端付近を把持してリールから引き出し、ワークWの先端を移動させる先である。移動目標Tの種類は特に限定されない。移動目標Tの例としては、ワークWを戴置する台上の区画、ワークWを収容するための容器、ワークWに装着するコネクタ等の挿入部、ワークWの加工装置の挿入部、ワークWを加工装置にセットするための治具などが挙げられる。
The movement target T is a target for moving the work W gripped by the
ロボット20は多関節ロボットで、アーム21、ハンド30および演算部24を有する。アーム21は複数のリンク22とリンク間を結合する複数の関節23からなる。演算部24はハンド30が把持したワークWの表裏を判別する。ロボット20はハンド30によってワークWを把持し、アーム21およびハンド30を動かしてワークWの表裏を所要の向きに合わせて、移動目標Tまで移動させる。
The
図2を参照して、ハンド30はボディー31によってアーム21の先端に固定されている。ボディー31の内側には図2のZh方向に延びる溝31aが形成されている。当該溝31aにスライド部材32の凸部32aが嵌合し、2つのスライド部材32、32はボディー31内部に収容された図示しないカム機構によって、互いの間隔を広げまたは狭めるように、連動して平行移動する。スライド部材32、32にはそれぞれ第1指部33および第2指部35がビス37によって固定されている。第1指部33は第1把持面34を有する。第1把持面34は第1感圧センサ40を備える。第2指部35は第2把持面36を有する。なお、図2に示したハンド30は直線平行開閉型と呼ばれる構造を有するが、ハンドの構造はこれには限られず、各種の構造を有するグリッパを用いることができる。
With reference to FIG. 2, the
第1感圧センサ40は第1把持面34に設けられている。本実施形態の第1感圧センサ40は、1次元方向(本実施形態では図3のXh方向)の圧力分布が検出できるセンサである。第1感圧センサ40は、圧力の有無を検出できるスイッチを並べたものでもよいが、加えられた力の強弱を検出できるセンサである方が、表裏の判別精度を高められるので好ましい。
The
図3に第1感圧センサ40の構造例を示す。図3の上段は第1感圧センサ40の平面図、下段は第1感圧センサ40の垂直断面図である。第1感圧センサ40は、第1指部33の側から、絶縁層41、第1電極42、感圧体43、第2電極44、保護層45の各層が積層されて構成される。第1電極42は銅箔からなる。感圧体43は感圧導電性エラストマーからなる。感圧導電性エラストマーは導電ゴムシートなどとも呼ばれ、絶縁性の高いエラストマーにカーボン、金属粉等の導電性粒子を均一に分散させたものである。第2電極44は、一定の幅を有する線状の電極が幅方向(図3のXh方向)に一定のピッチで並列して設けられている。第2電極44は、例えば弾性シート上に銀ペースト配線を印刷することによって形成できる。保護層45は第2電極44の全体を覆って、第2電極44を保護する。保護層45はエラストマーからなる。
FIG. 3 shows a structural example of the
第1電極42および第2電極44は、リード線46を介して電気回路47に接続されている。電気回路47は直流電源、抵抗R、A/Dコンバータを有し、面状電極である第1電極42と線状電極である第2電極44との間の抵抗の変化を検出する。保護層45の表面に圧力が加えられて感圧体43が圧縮されると、第1電極-第2電極間の抵抗値が下がる。
The
第1回転機構は、ワークWの表裏が所要の向きに向くように、ワークWの面に平行な直線の回りにワークWを回転させる。例えば、第1回転機構は、ワークWの表裏が反対向きになっている場合はワークWを反転させる。本実施形態の第1回転機構はロボット20のアーム21によって実現される。ロボット20はアーム21の関節23を回転させることにより、ハンド30で把持したワークWの表裏の向きを回転させる。一般に、6以上の関節、すなわち6以上の自由度を備えた多関節ロボットはワークWを反転させることができる。ワークWや移動目標Tの配置によっては、より少ない自由度でワークWを反転できる場合がある。
The first rotation mechanism rotates the work W around a straight line parallel to the surface of the work W so that the front and back sides of the work W face in a required direction. For example, the first rotation mechanism inverts the work W when the front and back sides of the work W are opposite to each other. The first rotation mechanism of this embodiment is realized by the
視覚センサ50としては各種カメラを用いることができ、好ましくはステレオカメラ等の3次元計測が可能なものを用いる。視覚センサ50はワークWおよび移動目標Tを視野に入れる。把持しようとするワークWの初期配置や移動目標Tの位置および向きが定まっていて、ロボット20の動作を予めティーチングできる場合には、視覚センサ50は不要である。しかし、好ましくはシート状物品ハンドリングシステム10は視覚センサ50を備える。視覚センサ50によってワークWの把持動作や移動目標Tへの移動が正しく行われるか確認できるからである。また、視覚センサ50を用いることは、ワークWが柔軟である場合に特にメリットがある。ワークWの撓みや捻じれによる変形を視覚センサ50で認識して、ワークWの形状に合わせて、ワークWに対して一定の方向からハンド30で把持できるからである。また、ワークWの形状に合わせて、第1把持面34および第2把持面36をワークWの面に平行にしてワークWを挟み込むことで、ワークWが折り重なったりせず広がった状態で把持できるからである。
As the
次に本実施形態のシート状物品ハンドリング方法を図4のフローに沿って説明する。以下では、図7に示したフラットケーブル60と同様の断面形状を有するワークWをハンドリングする場合について説明する。
Next, the sheet-shaped article handling method of the present embodiment will be described with reference to the flow of FIG. Hereinafter, a case of handling a work W having a cross-sectional shape similar to that of the
まず把持工程において、視覚センサ50でワークWの把持位置を認識し、ハンド30でワークWを側端辺と直角の方向から(図1の右または左から)把持する。ここで、側端辺とは帯状のワークWの外周にある4辺のうち長辺にあたる2辺をいう。あるいは、ハンド30でワークWの先端辺と直角の方向から(図1の下方から)先端辺を把持してもよい。ここで、先端辺とは帯状のワークWの外周にある4辺のうち短辺にあたる2辺をいう。ワークWのいずれの端辺を把持するかは、移動目標Tへの移動や、移動目標Tが何らかの挿入部や治具である場合はワークWの挿入や装着の向きなどに応じて決めることができる。
First, in the gripping step, the
好ましくは、ハンド30は第1把持面34と第2把持面36とで、ワークWの一つの端辺から対向する端辺までの差渡し全体を挟んで把持する。差渡し全体の厚さの分布や凹凸を検知できるので、ワークWの表裏をより確実に判別できるからである。
Preferably, the
また、好ましくは、ハンド30は第1把持面34および第2把持面36をワークWの面に略平行(シート状物品の延在する方向に略平行)にして、両把持面の間隔を狭めることによってワークWを把持する。例えば、ワークWが図7Aのフラットケーブル60の状態である場合、ハンド30は第1把持面34および第2把持面36をXt方向とYt方向で規定される平面に略平行にして、フラットケーブル60を把持する。略平行とは、厳密に平行であることまでは求めず、ワークWの形状によっては、多少傾きがあってもワークWの全体的に接触できればよい。これにより、ワークWが柔軟であっても把持した際にしわになりにくく、第1感圧センサ40によってワークWの厚さの分布や表面の凹凸を確実に検知することができる。
Further, preferably, the
次いで判別工程において、ロボット20は第1感圧センサ40の出力に基づいて演算部24がワークWの表裏を判別する。演算部には、表裏判別に必要なワークWの形状などの情報があらかじめ登録されている。登録された情報と第1感圧センサ40の出力に基づいて、演算部24はワークWの表裏を判別する。図5を参照して、第1把持面34と第2把持面36とでワークWを把持すると(図5A)、第1感圧センサ40は図5AのXh方向の圧力Pの分布を検出する(図5B)。この圧力分布によってワークWの厚さの分布が得られ、ワークWの表裏が判別できる。図5では、ワークWの厚肉部が第1指部33および第2指部35の根元側にあるか指先側にあるかによって、ワークWの表裏が判別できる。
Next, in the discrimination step, in the
ワークWの厚さがある方向に沿って一定である場合、例えばワークWが帯状物であって、断面の形状が長手方向に一定の帯状物である場合は、当該方向と直交する方向、つまり帯状物の幅方向での圧力分布が検知できれば、ワークWの表裏を判別できる。したがって、シート状物品ハンドリングシステム10が視覚センサ50を備えていれば、ワークWに対して一定の方向からハンド30で把持できるので、1次元方向の圧力分布を検出可能な安価なセンサを第1感圧センサとして使用できる。
If the thickness of the work W is constant along a certain direction, for example, if the work W is a strip and the shape of the cross section is constant in the longitudinal direction, the direction orthogonal to the direction, that is, If the pressure distribution in the width direction of the strip can be detected, the front and back of the work W can be discriminated. Therefore, if the sheet-shaped
次いで回転工程において、ワークWの表裏の向きが所要の向きになるように、第1回転機構によってワークWを回転させる。具体的には、図7で説明したように、ワークWを移動目標Tまで移動させたときにワークWの表裏の向きが移動目標Tの向きと揃うように、ワークWの面に平行な直線の回りに、ワークWを回転させる。帯状のワークWでは、図7を用いて説明したのと同様に、その長手方向に平行な直線の回りにワークWを回転させる。 Next, in the rotation step, the work W is rotated by the first rotation mechanism so that the front and back directions of the work W are the required directions. Specifically, as described with reference to FIG. 7, a straight line parallel to the surface of the work W so that the front and back directions of the work W are aligned with the direction of the movement target T when the work W is moved to the movement target T. Rotate the work W around. In the strip-shaped work W, the work W is rotated around a straight line parallel to the longitudinal direction thereof, as described with reference to FIG. 7.
次いで移動工程において、ワークWを移動目標Tまで移動させて移動目標Tにセットする。本実施形態では、ワークWをリール55から引き出して、ワークWの先端付近を移動目標Tまで移動させてセットする。
Next, in the moving step, the work W is moved to the moving target T and set at the moving target T. In the present embodiment, the work W is pulled out from the
上記の回転工程と移動工程は並行して実施してもよい。すなわち、ワークWの表裏の向きを回転させながら移動目標Tに向かって移動させてもよい。ワークWの表裏を移動目標Tに合わせて所要の向きにして、ワークWを移動目標Tにセットすることによって移動工程が完了する。 The above rotation step and movement step may be carried out in parallel. That is, the work W may be moved toward the movement target T while rotating the front and back directions. The movement process is completed by setting the front and back of the work W in the required orientation according to the movement target T and setting the work W to the movement target T.
ワークWを移動目標Tにセットした後、解放工程において、ハンド30がワークWを離して解放する。
After setting the work W to the movement target T, the
本発明の第2実施形態を図6に基づいて説明する。本実施形態では、切断された帯状物で左右を有するシート状物品をロボットのハンドで把持して、第2回転機構によってシート状物品の左右を所要の向きに合わせて移動目標にセットする。 A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the present embodiment, the sheet-shaped article having the left and right sides of the cut strip-shaped object is grasped by the hand of the robot, and the left and right sides of the sheet-shaped article are set as the movement target by the second rotation mechanism.
図6を参照して、本実施形態のシート状物品ハンドリングシステム10およびシート状物品把持ロボット20は第1実施形態と同じである。ロボット20は、ハンド30でワークVを把持し、ワークVの左右を所要の向きにして移動目標Uまで移動させる。
With reference to FIG. 6, the sheet-shaped
ワークVは短尺に切断された帯状の物品である。ワークVは厚さが一様でないことによって左右の別を有する。本実施形態の移動目標UはワークVを戴置する台上の区画である。 The work V is a strip-shaped article cut into short pieces. The work V has a distinction between left and right due to the non-uniform thickness. The movement target U of the present embodiment is a section on a table on which the work V is placed.
第2回転機構は、ワークVの左右が所要の向きに向くように、ワークVの面に垂直な直線の回りにワークWを回転させる。例えば、第2回転機構は、ワークVの左右が反対向きになっている場合はワークVを180度回転させる。本実施形態の第2回転機構はロボット20のアーム21によって実現される。ロボット20はアーム21の関節23を回転させることにより、ハンド30で把持したワークVの左右の向きを回転させる。
The second rotation mechanism rotates the work W around a straight line perpendicular to the surface of the work V so that the left and right sides of the work V face the required direction. For example, the second rotation mechanism rotates the work V by 180 degrees when the left and right sides of the work V are opposite to each other. The second rotation mechanism of the present embodiment is realized by the
本実施形態のシート状物品ハンドリング方法のフローは図4と同様である。図4における把持工程、判別工程、移動工程および解放工程は、第1実施形態と同じである。
ただし、本実施形態の回転工程では、ワークVの左右の向きが所要の向きになるように、第2回転機構によってワークVを回転させる。
具体的には、図8で説明したように、ワークVを移動目標Uまで移動させたときにワークVの左右の向きが移動目標Uの向きと揃うように、ワークVの面に垂直な直線の回りに、ワークVを回転させる。
The flow of the sheet-shaped article handling method of the present embodiment is the same as that in FIG. The gripping step, the discrimination step, the moving step, and the releasing step in FIG. 4 are the same as those in the first embodiment.
However, in the rotation process of the present embodiment, the work V is rotated by the second rotation mechanism so that the left and right directions of the work V are the required directions.
Specifically, as described with reference to FIG. 8, a straight line perpendicular to the surface of the work V so that the left and right directions of the work V are aligned with the direction of the movement target U when the work V is moved to the movement target U. Rotate the work V around.
本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内で種々の変形が可能である。 The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made within the scope of the technical idea thereof.
上記第1実施形態では、ワークWを回転させることによって、ワークWの表裏を所要の向きに合わせたが、移動目標Tが回転可能である場合は、移動目標Tを回転させることによってワークWの表裏と移動目標Tの向きを揃えてもよい。同様に、上記第2実施形態では、ワークVを回転させることによって、ワークVの左右を所要の向きに合わせたが、移動目標Uが回転可能である場合は、移動目標Uを回転させることによってワークVの左右と移動目標Uの向きを揃えてもよい。例えば、移動目標がワークに装着するコネクタ等の部品や、ワークを加工装置にセットするための治具などである場合に、ワークを回転させるより移動目標を回転させる方が容易な場合がある。その場合、シート状物品把持システムに第3回転機構を設けてもよい。第3回転機構はワークの表裏または左右の判別結果をロボット20の演算部24から受信して、移動目標をワークの表裏または左右の向きに揃えるように回転させる。第3回転機構は、移動目標の形状等に応じて、公知の技術を用いて実現できる。また、ワークと移動目標の両方を回転させてもよい。
In the first embodiment, the front and back sides of the work W are aligned with each other by rotating the work W, but when the movement target T is rotatable, the work W is rotated by rotating the movement target T. The front and back may be aligned with the direction of the movement target T. Similarly, in the second embodiment, the left and right sides of the work V are adjusted to the required directions by rotating the work V, but when the movement target U is rotatable, the movement target U is rotated. The left and right of the work V and the direction of the movement target U may be aligned. For example, when the moving target is a component such as a connector to be attached to the work or a jig for setting the work on the processing apparatus, it may be easier to rotate the moving target than to rotate the work. In that case, the sheet-shaped article gripping system may be provided with a third rotation mechanism. The third rotation mechanism receives the discrimination result of the front and back or the left and right of the work from the
また、例えば、第1感圧センサとして2次元方向の圧力分布を検出可能なセンサを用いてもよい。かかるセンサは、図3における第1電極42を、一定の幅を有する線状の電極が幅方向に一定のピッチで並列した電極として、各線状電極を平面視において第2電極44の各線状電極と直交させることで実現できる。この構造により、第1電極と第2電極の線状電極同士が交差する部分に加わる圧力を個別に検知して、2次元方向の圧力分布を検出できる。第1感圧センサが2次元方向の圧力分布を検出可能である場合は、ワークの表裏判定・左右判定に加えて、ハンド30がワークを把持したときの、ハンドに対するワークの把持方向を算出することができる。ここで、ハンドに対するワークの把持方向とは、ハンドがワークを把持したときの把持面における、ハンドに対するワークの方向をいい、具体的には、ハンドの向きを示す基準線とワークの向きを示す基準線とがなす角度によってあらわされる。基準線の取り方は特に限定されないが、例えば図11では、ハンド30の中心線とワークWの中心線とのなす角度θで表される。
Further, for example, a sensor capable of detecting the pressure distribution in the two-dimensional direction may be used as the first pressure-sensitive sensor. In such a sensor, the
また、例えば、第1把持面34の第1感圧センサ40に加えて、第2把持面36に第2感圧センサを設けてもよい。複数の感圧センサを用いることで、より精度よく表裏・左右判定やハンドに対するワークの把持方向の算出をすることができる。さらに、ワークの断面が台形形状である場合(例えば図10のシート状物品80)など、ハンド30で把持した際に各把持面に接する面積が表裏で異なる物品であれば、第1感圧センサと第2感圧センサとの圧力分布の差を算出することで、簡単に表裏判定を行うことが可能である。
Further, for example, in addition to the first pressure-
10 シート状物品ハンドリングシステム
20 シート状物品把持ロボット
21 アーム
22 リンク
23 関節
24 演算部
30 ハンド(ロボットハンド)
31 ハンドのボディー
32 ハンドのスライド部材
33 第1指部
34 第1把持面
35 第2指部
36 第2把持面
37 ビス
40 感圧センサ
41 絶縁層
42 第1電極
43 感圧体
44 第2電極
45 保護層
46 リード線
47 電気回路
50 カメラ(視覚センサ)
60 フラットケーブル(シート状物品)
61、62 フラットケーブルの側端辺
63 フラットケーブルの先端辺
65 コネクタ(移動目標)
66 コネクタの開口
67 コネクタの開口の向かって右側部分
68 コネクタの開口の向かって左側部分
70 フラットケーブル(シート状物品)
71、72 フラットケーブルの側端辺
75 区画(移動目標)
77 区画の向かって右側部分
78 区画の向かって左側部分
80~90 シート状物品
A 断面の中心をとおりシート状物品の面に平行な直線
M 厚さ方向の中心線
N 面方向の中心線
O 断面の中心
P 圧力
S シート状物品の断面
T、U 移動目標
V、W ワーク(シート状物品)
10 Sheet-shaped
31
60 Flat cable (sheet-like article)
61, 62 Side end side of
66 Connector opening 67 Right side of the
71, 72 Side end of
77 Right side part facing the
Claims (11)
前記第1把持面に備えられた第1感圧センサと、
前記第1感圧センサが検出する圧力分布に基づいて前記シート状物品の表裏および/または左右を判別する演算部と、
を有するシート状物品把持ロボット。 A hand provided with a first gripping surface and a second gripping surface for sandwiching and gripping a sheet-shaped article,
The first pressure sensor provided on the first gripping surface and
A calculation unit that determines the front and back and / or left and right of the sheet-shaped article based on the pressure distribution detected by the first pressure sensor.
Sheet-shaped article grasping robot having.
請求項1に記載のシート状物品把持ロボット。 The calculation unit calculates the gripping direction of the sheet-shaped article with respect to the hand based on the pressure distribution detected by the first pressure sensor.
The sheet-shaped article gripping robot according to claim 1.
前記演算部が前記第1感圧センサおよび第2感圧センサの検出する圧力分布に基づいて前記シート状物品の表裏および/または左右を判別する、
請求項1または2に記載のシート状物品把持ロボット。 The second gripping surface comprises a second pressure sensor.
The calculation unit determines the front and back and / or left and right of the sheet-shaped article based on the pressure distribution detected by the first pressure sensor and the second pressure sensor.
The sheet-shaped article gripping robot according to claim 1 or 2.
請求項1~3のいずれか一項に記載のシート状物品把持ロボット。 The hand grips the sheet-shaped article with the first gripping surface and the second gripping surface substantially parallel to the surface of the sheet-shaped article.
The sheet-shaped article gripping robot according to any one of claims 1 to 3.
請求項1~4のいずれか一項に記載のシート状物品把持ロボット。 The sheet-like article is flexible,
The sheet-shaped article gripping robot according to any one of claims 1 to 4.
前記第1回転機構が前記演算部による前記判別の結果に応じて前記シート状物品の表裏の向きが所要の向きになるように前記シート状物品を回転させる、
請求項1~5のいずれか一項に記載のシート状物品把持ロボット。 A first rotation mechanism for rotating the sheet-shaped article around a straight line parallel to the surface of the sheet-shaped article is further provided.
The first rotation mechanism rotates the sheet-shaped article so that the front and back directions of the sheet-shaped article are in the required direction according to the result of the determination by the calculation unit.
The sheet-shaped article gripping robot according to any one of claims 1 to 5.
前記第2回転機構が前記演算部による前記判別の結果に応じて前記シート状物品の左右の向きが所要の向きになるように前記シート状物品を回転させる、
請求項1~5のいずれか一項に記載のシート状物品把持ロボット。 A second rotation mechanism for rotating the sheet-shaped article around a straight line perpendicular to the surface of the sheet-shaped article is further provided.
The second rotation mechanism rotates the sheet-shaped article so that the left-right orientation of the sheet-shaped article is a required direction according to the result of the determination by the calculation unit.
The sheet-shaped article gripping robot according to any one of claims 1 to 5.
前記演算部の前記判別の結果に応じて、前記シート状物品の表裏または左右の向きに揃えるように、前記シート状物品を移動させる先である移動目標を回転させる第3回転機構と、
を有するシート状物品ハンドリングシステム。 The sheet-shaped article gripping robot according to any one of claims 1 to 7.
A third rotation mechanism that rotates a moving target to which the sheet-shaped article is moved so as to align the front and back or left and right of the sheet-shaped article according to the result of the determination of the calculation unit.
Sheet-like article handling system with.
前記シート状物品を認識可能な視覚センサと、
を有するシート状物品ハンドリングシステム。 The sheet-shaped article gripping robot according to any one of claims 1 to 7.
A visual sensor capable of recognizing the sheet-shaped article and
Sheet-like article handling system with.
請求項8に記載のシート状物品ハンドリングシステム。 Further having a visual sensor capable of recognizing the sheet-like article.
The sheet-shaped article handling system according to claim 8.
前記ロボットハンドの前記第1把持面に設けられた第1感圧センサによって前記シート状物品の表裏および/または左右の向きを判別する判別工程と、
前記判別工程の結果に基づいて必要に応じて実施され、前記シート状物品の表裏および/または左右の向きと移動目標の向きとを揃えるように前記シート状物品および/または前記移動目標を回転させる回転工程と、
前記回転工程と並行してまたは前記回転工程の後に実施され、前記シート状物品を前記移動目標まで移動させる移動工程と、
を有するシート状物品ハンドリング方法。 A gripping step of sandwiching and gripping a sheet-shaped article between a first gripping surface and a second gripping surface of a robot hand,
A discriminating step of discriminating the front and back and / or left-right orientation of the sheet-shaped article by a first pressure sensor provided on the first gripping surface of the robot hand.
It is carried out as necessary based on the result of the determination step, and the sheet-shaped article and / or the moving target is rotated so as to align the front and back and / or left-right directions of the sheet-shaped article with the orientation of the moving target. Rotation process and
A moving step performed in parallel with or after the rotating step to move the sheet-shaped article to the moving target.
Sheet-shaped article handling method having.
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