机器人的制作方法_2

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0Β使对象物与把持部10Α、10Β分别相对移动;传送带33、34,传送带33、34输送第1对象物W1;送料器,该送料器将第1对象物W1搬入第1传送带(移动装置)33;工作台37,该工作台37是交接第1对象物W1用的台;工作台(移动装置)30,该工作台30载置对象物W1、W2;基座50,该基座50对臂20Α、20Β以及工作台30进行支承;照相机40Α、40Β,照相机40Α、40Β分别安装于臂20Α、20Β;控制装置60,该控制装置60对机器人1本身的动作进行控制;以及输入装置70,该输入装置70朝控制装置60输入指示。
[0058]把持部10Α连接于第3臂23Α的末端部。把持部10Α把持配置在第1传送带33的第1对象物W1。把持部10Α将把持的第1对象物W1输送到工作台37。把持部10Α具备检测装置41Α,该检测装置41Α对把持第1对象物W1的力进行检测。作为检测装置41Α,例如可使用压力传感器或对马达的扭矩的变化(流过马达的电流的变化)进行检测的传感器。
[0059]把持部10Β连接于第3臂23Β的末端部。把持部10Β把持配置在工作台37的第1对象物W1。把持部10B将把持的第1对象物W1输送到工作台30。把持部10B将把持的(或者配置在工作台37的)第1对象物W1输送给第2对象物W2。具体地说,利用把持部10B将电子仪器W2的销插通于齿轮W1。把持部10B具备检测装置41B,该检测装置41B对把持第1对象物W1的力进行检测。作为检测装置41B,例如可使用压力传感器或对马达的扭矩的变化(流过马达的电流的变化)进行检测的传感器。
[0060]臂20A由第1臂21A、第2臂22A、第3臂23A按该顺序连结而成,第1臂21A经由在Z轴方向具有旋转轴的主轴24以及俯视呈近似矩形的基底部25与基座50连接。第1臂21A设置成,在该第1臂21A与主轴24的连结位置,该第1臂21A能够在水平方向(与XY平面平行的方向)绕旋转轴L1A正反旋转。第2臂22A设置成,在该第2臂22A与第1臂21A的连结位置,该第2臂22A能够在水平方向绕旋转轴L2A正反旋转。第3臂23A设置成,在该第3臂23A与第2臂22A的连结位置,该第3臂23A能够在水平方向绕旋转轴L3A正反旋转,并且能够在铅垂方向(Z轴方向)上下移动。另外,把持部10A设置成,在该把持部10A与第3臂23A的连结位置,该把持部10A能够在与水平方向正交的方向绕旋转轴L4A正反旋转。
[0061 ] 臂20B由第1臂21B、第2臂22B、第3臂23B按该顺序连结而成,第1臂21B经由在Z轴方向具有旋转轴的主轴24以及俯视呈近似矩形的基底部25与基座50连接。第1臂21B设置成,在该第1臂21B与主轴24的连结位置,该第1臂21B能够在水平方向(与XY平面平行的方向)绕旋转轴L1B正反旋转。第2臂22B设置成,在该第2臂22B与第1臂21B的连结位置,该第2臂22B能够在水平方向绕旋转轴L2B正反旋转。第3臂23B设置成,在该第3臂23B与第2臂22B的连结位置,该第3臂23B能够在水平方向绕旋转轴L3B正反旋转,并且能够在铅垂方向(Z轴方向)上下移动。另外,把持部10B设置成,在该把持部10B与第3臂23B的连结位置,该把持部10B能够在与水平方向正交的方向绕旋转轴L4B正反旋转。
[0062]第1传送带33、第2传送带34从臂20A所设置的一侧起按该顺序离开配置。送料器36配置在第1传送带33的上游侧(+Y方向侧)。在俯视图中,第2传送带34比第1传送带33大,从而该第2传送带34朝第1传送带33的下游侧(-Y方向侧)突出。从第1传送带33落下的第1对象物W1被输送至第2传送带34,进而由未图示的倾斜的传送带投入到送料器36的开口部36a。如此一来,未被把持部10A把持的第1对象物W1将沿第1传送带33、第2传送带34、送料器36循环。
[0063]工作台30具备:载置对象物的顶板31;以及对顶板31进行支承的基座部35。基座部35例如将使顶板31沿X方向水平移动的移动机构和使顶板31沿Y方向移动的移动机构分别独立地收纳,从而设置成能够使顶板31沿水平方向移动。
[0064]照相机40A安装于构成臂20A的第2臂22A的末端部。作为照相机40A例如使用CCD照相机。照相机40A对载置在第1传送带33上的第1对象物W1进行拍摄。照相机40A的拍摄图像被发送到控制装置60。
[0065]照相机40B安装于构成臂20B的第2臂22B的末端部。作为照相机40B例如使用CCD照相机。照相机40B对载置在顶板31上的第1对象物W1、第2对象物W2进行拍摄。照相机40B的拍摄图像被发送到控制装置60。
[0066]控制装置60内置有存储器、CPU、电源电路等。控制装置60存储有规定从输入装置70输入的机器人1的动作内容的动作程序等,利用CPU起动存储在存储器的各种程序而对机器人1统一控制。
[0067]图2是表示第1实施方式所涉及的把持部的结构的俯视图。图2中,标号P1是一对指部12的基端彼此间的距离,标号P2是一对指部12的弯曲部彼此间的距离(一对指部中最大程度地离开的部分的距离),标号P3是主体部11与一对指部12的弯曲部之间的距离,标号P4是一对指部12的弯曲部与末端之间的距离。在此,对把持部10A以及把持部10B中的把持部10 A进行例示来对把持部的结构进行说明。对于把持部10 B,由于是与把持部10 A相同的结构,因此省略其详细的说明。
[0068]如图2所示,把持部10A具备主体部11、以及一对指部12。主体部11俯视呈近似矩形。一对指部12连接于主体部11的一端部,且配置成能够以一端部侧(与主体部11连接的一侦D为基准移动。具体地说,把持部10A通过使一对指部12朝相互离开的方向或者相互接近的方向平行移动而使一对指部12开闭。
[0069]一对指部12的“指部”由一个指或者多个指构成。但是,当指部由多个指构成的情况下,多个指中的一个指以外的其余的指全部从动于该一个指的动作而动作。即,多个指中的一个指部与其余的指无法单独地独立动作。
[0070]—对指部12的移动机构(滑动机构)例如形成为如下的结构:在主体部11设置直线状的槽(贯通孔),在一对指部12的基端设置突起等,利用马达等驱动装置使一对指部12沿直线状的槽移动。一对指部12形成为以两个指部12所平行移动的距离作为一个变量而进行控制的“1自由度系统(能用一个变量表示物体的位置的系统)”的结构。
[0071]—对指部12以相互对置的一侧呈凹状的方式分别弯曲形成。一对指部12在从第1对象物W1的侧方与第1对象物W1接触的一侧具有相互交叉的多个(两个)把持面12a、12b。一对指部在从侧方把持第1对象物W1的把持面12a、12b中以4个以上的接触点与第1对象物W1接触。通过以这种方式增加接触点,容易在规定的位置稳定地把持第1对象物W1。一对指部12例如能够通过将铝等金属(平板)弯曲或对上述金属(立方体)进行切削来形成。
[0072]一对指部12双方的把持面12a、12b(参照图2)与第1对象物W1所被载置的面(第1传送带33的上表面)33a正交。另外,在以下的说明中,有时将第1对象物W1所被载置的面(第1传送带33的上表面)简称作“载置面”。
[0073]一对指部12的基端彼此间的距离P1、比一对指部12的弯曲部彼此间的距离P2小。主体部11与一对指部12的弯曲部之间的距离P3、比一对指部12的弯曲部与末端之间的距离P4大。通过形成为这样的结构,第1对象物W1由一对指部12的末端附近把持。控制装置60以使一对指部12利用4个以上的接触点把持第1对象物W1的方式进行控制。
[0074]另外,例如当对象物小型、轻质时,难以用照相机正确地检测对象物的位置、姿态,存在无法进行把持对象物的把持部的正确的定位的情况。如果无法进行把持部的正确的定位,则担心在进行把持动作时对象物与把持部在意料之外的场所接触。在该情况下,由于对象物轻质,故会出现对象物朝意料之外的方向移动,从而无法在所希望的位置保持对象物、或对象物从把持空间飞出等的问题。
[0075 ]图16是表示在以把持部10X把持对象物WX时产生的力的关系(用于实现自对准的、摩擦力与推出力之间的关系)的图。图16中,在对象物WX所被配置的面设定XY坐标系,并将把持部的一方侧(一X方向侧)与对象物WX的接触点设为原点。图16中,标号F为把持部10X将对象物WX推出的力,标号f s为推出力F的把持部10X的斜面方向分量,标号fy为推出力F的X轴方向分量,标号ff为对象物WX从把持部10X承受的摩擦力,标号Θ为把持部10X的斜面与Y轴所成的角度。另外,在本图中,由于对象物WX的质量轻,故忽略对象物WX与对象物WX所被配置的面之间的摩擦力。
[0076]如图16所示,当将把持部10X推出对象物WX的力分解成把持部10X的斜面方向分量f S和X轴方向分量fy时,将由下式(1 )、⑵表示。其中,f y被抵消。
[0077]fs = Ftan0...(1)
[0078]fy = F/cos0...(2)
[0079]并且,当将摩擦系数设为μ时,对象物WX从把持部10X承受的摩擦力ff由下式(3)表不ο
[0080]ff = yF...(3)
[0081 ]在此,对象物WX由把持部10X推出的条件由下式(4)表示。
[0082] fs>ff...(4)
[0083]由此,依据式(1)、式(3)以及式(4),由下式(5)来表示对象物WX由把持部10X推出的条件。
[0084]y<tan0...(5)
[0085]如上所述,可见当用把持部10X把持对象物WX的情况下,能够通过满足式(5)而用把持部10X将对象物WX推出从而实现自对准。
[0086]因此,本发明的机器人1的形成为如下的结构,机器人1具备:把持部10A,该把持部10A通过使一对指部12开闭来把持对象物(第1对象物W1);移动装置(臂20A、第1传送带33),该移动装置使第1对象物W1与把持部10A相对移动;以及控制装置60,该控制装置60对上述移动装置进行控制而使把持部10A朝第1对象物W1相对移动,将一对指部12配置到第1对象物W1的周边,然后,对把持部10A进行控制而使一对指部12在与载置第1对象物W1的载置面33a平行的面开闭,从对象物W1的侧方将第1对象物W1夹在一对指部12之间,使把持部10A以3个以上的接触点把持第1对象物W1。以下,参照图3以及图4对本实施方式所涉及的机器人1的动作进行说明。
[0087]图3是表示第1实施方式所涉及的把持部的动作的俯视图。图4是表示第1实施方式所涉及的机器人的动作的流程图。图3(a)示出使把持部10A朝第1对象物W1相对移动时,图3(b)示出将一对指部12配置到第1对象物W1的周边时,图3 (c)示出从第1对象物W1的侧方将第1对象物W1夹在一对指部12之间时,图3(d)示出使把持部10A把持第1对象物W1时。另外,图3中,标号61、62、63、64是一对指部12与第1对象物11的接触点。在此,例示出把持部1(^以及把持部10B中的把持部10A来对把持部的动作进行说明。由于把持部10B与把持部10A为相同的结构,故省略详细的说明。
[0088]首先,利用送料器36将第1对象物W1搬入第1传送带33(参照图1)。接下来,利用照相机40A对第1对象物W1进行拍摄。控制装置60基于照相机40A的拍摄结果检测载置在第1传送带33上(载置面33a)的第1对象物W1的位置(图4所示的步骤S1)。
[0089]接下来,如图3(a)所示,对臂20A进行控制而使把持部10A朝第1对象物W1相对移动(图4所示的步骤S2)。接下来,对把持部10A进行控制而使把持部10A把持第1对象物W1。在此,使把持部10A实现对第1对象物W1的锁定、自对准、摩擦把持的三个功能。
[0090]另外,“锁定”功
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