專利名稱：工件拾取系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本文所討論的實施方式涉及工件拾取系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)上，已知存在這樣的工件拾取系統(tǒng)，該工件拾取系統(tǒng)經(jīng)由設(shè)置在多軸機器人的終端可動單元上的手來執(zhí)行夾持并移動被隨機堆積的工件的操作，即，拾取操作。該工件拾取系統(tǒng)通過用二維測量儀器或三維測量儀器測量工件的每個位置來確 定下一個待被夾持的工件并且指示多軸機器人夾持被確定的工件。接著，多軸機器人將被夾持的工件傳送到預(yù)定位置。涉及上述傳統(tǒng)技術(shù)的文獻的示例包括日本特開第2010-120141號公報。然而，上述傳統(tǒng)的工件拾取系統(tǒng)存在被手夾持的工件的夾持姿態(tài)變化的問題。因此，傳統(tǒng)的工件拾取系統(tǒng)難以執(zhí)行拾取操作之后的操作。例如，當由手夾持的工件的夾持姿態(tài)改變時，手自身的姿態(tài)需要改變，以將工件的姿態(tài)改變?yōu)轭A(yù)定姿態(tài)，從而使多軸機器人的操作變得復(fù)雜。實施方式的方面的目的在于提供這樣一種工件拾取系統(tǒng)，該工件拾取系統(tǒng)能夠在與待作為夾持目標的工件的姿態(tài)無關(guān)的情況下保持固定的工件夾持姿態(tài)。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)實施方式一個方面的工件拾取系統(tǒng)包括三維測量單元、手、計算單元、確定單元和指示單元。三維測量單元測量作為夾持目標的工件的三維形狀。手被設(shè)置在多軸機器人的終端可動單元上并且包括改變夾持爪之間的距離的機構(gòu)以及改變夾持爪的末端方向的機構(gòu)。計算單元基于由所述三維測量單元測量出的所述三維形狀來計算所述工件的姿態(tài)。確定單元基于由所述計算單元計算出的所述工件的姿態(tài)以及所述終端可動單元的旋轉(zhuǎn)軸線的方向來確定所述夾持爪的末端方向。指示單元指示在保持所述終端可動單元的旋轉(zhuǎn)軸線方向以及由所述確定單元確定的所述夾持爪的末端方向的同時，執(zhí)行夾持所述工件的操作。根據(jù)實施方式的一個方面，可以提供這樣的工件拾取系統(tǒng)，該工件拾取系統(tǒng)能夠執(zhí)行在與待作為夾持目標的工件的姿態(tài)無關(guān)的情況下將工件夾持姿態(tài)保持在固定姿態(tài)的拾取操作。


聯(lián)系附圖，參考下述詳細說明將會更好地理解本發(fā)明以及本發(fā)明的相關(guān)優(yōu)點，從而容易更全面地理解本發(fā)明及本發(fā)明的相關(guān)優(yōu)點，在附圖中圖I是根據(jù)第一實施方式的工件拾取方法的說明圖；圖2是根據(jù)第一實施方式的工件拾取系統(tǒng)的框圖；圖3是根據(jù)第一實施方式的工件拾取系統(tǒng)的布置圖4是七軸機器人的每個軸線的說明圖；圖5A至圖5C是示出手的示意性構(gòu)造的視圖；圖6A和圖6B是示出手的構(gòu)造實施例的視圖；圖7A和圖7B是示出由手進行的拾取操作的實施例的視圖；圖8A和圖8B是示出測量位置和拾取位置的視圖；圖9是示出由根據(jù)第一實施方式的工件拾取系統(tǒng)執(zhí)行的過程步驟的流程圖；圖10是示出根據(jù)第二實施方式的三維測量單元的布置的視圖；以及圖11是示出由根據(jù)第二實施方式的工件拾取系統(tǒng)執(zhí)行的過程步驟的流程圖。
具體實施例方式在下文中，對將三維測量儀器設(shè)置為與多軸機器人分離地固定的情況下的實施方式作為第一實施方式以及在將三維測量儀器設(shè)置在多軸機器人中的情況下的實施方式作為第二實施方式予以說明。首先，將參考圖I說明根據(jù)第一實施方式的工件拾取方法。圖I是根據(jù)第一實施方式的工件拾取方法的說明圖。在下文中，說明待作為夾持目標的工件100是螺栓的情形，然而，工件100的類型不局限于此。例如，工件100可以是螺母或電子部件。圖I示出了三維測量儀器的測量方向是豎直向下(在下文中，被描述為豎直方向)的情形。此外，在圖I中，為了容易理解該說明，為笛卡爾坐標系統(tǒng)的xy坐標系統(tǒng)被設(shè)置在水平面上，并且通過將工件100的基準軸線(在該實施方式中，連接螺栓的軸線中心的軸線)投影到水平面上所得到的線是y軸。如圖I所示，在根據(jù)第一實施方式的工件拾取方法中，執(zhí)行由設(shè)置在多軸機器人的終端可動單元(稱為圖I所示的臂)上的手抓持并移動工件100的操作(拾取操作)。所述手包括一對夾持爪，所述夾持爪能夠改變末端方向，并且所述手根據(jù)待拾取的工件100的姿態(tài)通過適當?shù)馗淖儕A持爪的末端方向而將夾持爪和工件100的相對姿態(tài)保持為固定姿態(tài)。一對夾持爪圍繞圖I所示的軸線AXp (在下文中，描述為拾取軸線AXp)旋轉(zhuǎn)，以將夾持爪的末端方向改變至任何方向。供附連手的臂圍繞圖I所示的軸線AXt旋轉(zhuǎn)，但是，軸線AXt被控制以保持大致平行于豎直方向的姿態(tài)。也就是說，在根據(jù)第一實施方式的工件拾取方法中，在以下情況下執(zhí)行拾取操作，其中，手的夾持爪的末端方向與工件100的基準軸線形成的角度是恒定的(例如，90° )，同時保持多軸機器人的終端可動單元的旋轉(zhuǎn)軸線大致平行于豎直方向。因此，根據(jù)第一實施方式中的工件拾取方法，工件100相對于夾持爪的姿態(tài)在每次拾取操作期間能夠被保持在固定姿態(tài)，使得與被夾持的工件100相關(guān)的下一作業(yè)(例如，將螺栓的桿插入到孔中的作業(yè))能夠容易地執(zhí)行。此外，根據(jù)第一實施方式中的工件拾取方法，設(shè)置有手的臂的旋轉(zhuǎn)軸線的方向能夠被保持為大致平行于豎直方向，使得臂不容易接觸障礙物(例如，在其中大量堆積工件100的容器)。以下說明根據(jù)第一實施方式的工件拾取方法的步驟。如圖I所示，在根據(jù)第一實施方式的工件拾取方法中，大量堆積的工件100按照三維的方式被測量，并且確定作為拾取目標的工件100，并獲得工件100的位置和姿態(tài)(見圖I中的步驟Sa)。工件100的基準軸線與水平面之間的角度是9，如圖I所示。在該情況下，在根據(jù)第一實施方式的工件拾取方法中，臂圍繞軸線AXt旋轉(zhuǎn)，使得拾取軸線AXp大致平行于圖I所示的X軸(見圖I中的步驟Sbl)。此外，在根據(jù)該實施方式的工件拾取方法中，夾持爪根據(jù)工件100的姿態(tài)而圍繞拾取軸線AXp旋轉(zhuǎn)(見圖I中的步驟Sb2)。如圖I所示，如果夾持爪的末端方向與作為臂的旋轉(zhuǎn)軸線的軸線AXt之間的角度被形成為等于上述的e，那么夾持爪的末端方向和工件ioo的基準軸線能夠彼此正交。在圖I中，例示出夾持爪的末端方向與工件100的基準軸線彼此正交的拾取操作，然而，拾取操作可以被執(zhí)行為使得夾持爪的末端方向與工件100的基準軸線之間的角度變?yōu)轭A(yù)定角度a。在該情形中，足以使夾持爪繞拾取軸線AXp旋轉(zhuǎn)，使得夾持爪的末端方向和軸線AXt之間的角度變?yōu)椤?0 + a ”或“ 0 - a ”。
對于執(zhí)行圖I中所示的步驟Sbl和步驟Sb2的步驟順序而言，任何步驟都可以被首先執(zhí)行并且這兩個步驟可以并行執(zhí)行。這樣，在根據(jù)第一實施方式的工件拾取方法中，在根據(jù)工件100的姿態(tài)適當?shù)卣{(diào)節(jié)夾持爪的末端方向之后，通過使一對夾持爪之間的距離變窄的夾持操作(見圖I中的步驟Sc)，來夾持工件100。接下來，說明根據(jù)第一實施方式的工件拾取系統(tǒng)I。圖2是根據(jù)第一實施方式的工件拾取系統(tǒng)I的框圖。如圖2所示，工件拾取系統(tǒng)I包括三維測量單元10、手20、機器人30以及控制裝置40。手20是具有圖I所示的拾取軸線的手?？刂蒲b置40包括控制單元41和存儲單元42，控制單元41包括三維信息獲取單元41a、工件姿態(tài)計算單元41b、夾持爪方向確定單元41c以及指示單元41d。存儲單元42包括三維信息42a以及工件信息42b。在圖2中，手20以及機器人30被示出為獨立部件，然而，手20可被包括在機器人30中，并且控制裝置40的指示單元41d對于手20的指示還可以用于指示機器人30。此夕卜，在圖2中，示出了一個控制裝置40，然而，控制裝置40可以是多個獨立裝置并且這些裝置可構(gòu)造成相互通信。三維測量單元10是測量工件100的三維形狀的裝置(三維測量儀器)。作為三維測量單元10，其例如可以使用這樣的測量單元，所述測量單元通過使用激光狹縫光進行掃描操作來獲得目標的三維形狀。如圖I所示，手20是具有拾取軸線的手，其通過能夠適當?shù)馗淖兡┒朔较虻囊粚A持爪來執(zhí)行夾持操作。稍后參考圖6A和圖6B描述手的具體構(gòu)造示例。機器人30例如是具有七個軸線的多軸機器人，并且手20被設(shè)置在終端可動單元上。換句話說，機器人30是能夠更換末端執(zhí)行器(例如，手)的通用機器人。將分別參考圖3和圖4來說明根據(jù)第一實施方式的工件拾取系統(tǒng)I的布置示例以及根據(jù)第一實施方式的機器人30的每個軸線。圖3是根據(jù)第一實施方式的工件拾取系統(tǒng)I的布置圖。如圖3所示，三維測量單元10經(jīng)由臺架11 (支撐單元)被固定，使得測量區(qū)域位于豎直方向(豎直向下)偵U。此外，如圖3所示，機器人30是所謂的雙臂機器人，其包括作為雙臂的右臂30a以及左臂30b。右臂30a和左臂30b中的每個均是多軸機器人(圖3中的七軸機器人)，并且上述手20 (具有拾取軸線的手)被提供作為左臂30b的末端執(zhí)行器。在右臂30a上設(shè)置預(yù)定末端執(zhí)行器，以抓持容器200，在該容器200內(nèi)大量堆積工件100。由此，機器人30經(jīng)由設(shè)置在左臂30b上的手20來執(zhí)行從容器200取出工件100的操作，其中所述容器200由右臂30a夾持。機器人30包括使得軀干部30c相對于例如被固定到底板的支撐部30d沿水平面樞轉(zhuǎn)的機構(gòu)，在軀干部上設(shè)置有右臂30a和左臂30b。圖4是七軸機器人的每個軸線的說明圖。對于圖4所示的每個關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)軸線的方向，用圓表示的關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)軸線垂直于紙面，用矩形表示的關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)軸線平行于紙面。在圖4中，每個關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)方向用雙頭箭頭表示。圖3所示的右臂30a和左臂30b中的每個均能夠是圖4所示的七軸機器人。
如圖4所示，關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)軸線從布置基準面開始依次為軸線AXs、軸線AX1、軸線AXe、軸線AXu、軸線AXr、軸線AXb和軸線AXt。軸線AXt對應(yīng)于七軸機器人的終端可動單元的旋轉(zhuǎn)軸線，并且在終端移動單元上設(shè)置末端執(zhí)行器。右臂30a和左臂30b的軸線構(gòu)造不限于在圖4中例示的構(gòu)造。在軸線AXt被保持大致平行于豎直方向的情況下，根據(jù)第一實施方式的設(shè)置有手20 (見圖3)的左臂30b (見圖3)通過手20執(zhí)行拾取操作。返回到圖2的說明，說明控制裝置40。控制單元41執(zhí)行控制裝置40的總體控制。三維信息獲取單元41a從三維測量單元10接收測量數(shù)據(jù)并且使得存儲單元42將所接收的測量數(shù)據(jù)作為三維信息42a存儲在該存儲單元42中。三維信息42a是表示一個或更多個工件100的三維形狀的信息。工件姿態(tài)計算單元41b基于三維信息42a和工件信息42b執(zhí)行計算待作為拾取操作目標的工件100的姿態(tài)的過程。工件信息42b是限定工件100的三維形狀和夾持部的信
肩、O例如，當工件100是螺栓時，靠近螺栓的頭部的軸被限定為夾持部。在螺栓大量堆積的情況下，靠近頭部趨于產(chǎn)生空間，使得靠近螺栓頭部的軸以上述方式被限定為夾持部。工件姿態(tài)計算單元41b通過使用工件信息42b執(zhí)行匹配過程來由三維信息42a檢測工件100。于是，工件姿態(tài)計算單元41b確定所檢測工件100的下一個待拾取的工件100并且計算出所確定工件100的姿態(tài)。工件姿態(tài)計算單元41b還計算出工件100中的夾持部的位置。接著,夾持爪方向確定單元41c基于由工件姿態(tài)計算單元41b計算出的工件100的姿態(tài)來確定手20的夾持爪的末端方向。此外，夾持爪方向確定單元41c向工件姿態(tài)計算單元41b通知被確定的末端方向。參考圖5A、圖5B和圖5C來說明手20 (具有拾取軸線的手)的示意性構(gòu)造。圖5A至圖5C是示出了手20的示意性構(gòu)造的視圖。圖5A示出了手20的示意性構(gòu)造，圖5B示出了夾持爪的末端方向變化的狀態(tài)，并且圖5C示出了工件100的基準軸線101與夾持爪的末端方向之間的關(guān)系。如圖5A所示,手20包括一對移動單元22,該對移動單元分別包括能夠沿滑動軸線21運動的滑塊21a和滑塊21b。夾持爪24經(jīng)由關(guān)節(jié)23被附連到每個移動單元22。夾持爪24的末端是點24a。通過使一對移動單元22執(zhí)行沿滑動軸線21朝向彼此運動的操作，來使一對夾持爪24夾持工件100 ;并且通過使移動單元22執(zhí)行彼此遠離的操作，來使一對夾持爪24釋放被夾持的工件100。此外，如圖5A所示，夾持爪24圍繞作為支點的關(guān)節(jié)23沿由雙頭箭頭所示的方向旋轉(zhuǎn)。連接兩個關(guān)節(jié)23的線是上述的拾取軸線AXp。此外，圖5A示出了移動單元22和夾持爪24位于一條直線上(即，夾持爪24的基準姿態(tài))的狀態(tài)。圖5B例示了這樣的狀態(tài)，其中，一對夾持爪24圍繞拾取軸線AXp從圖5A所示的基準姿態(tài)旋轉(zhuǎn)預(yù)定角度。包括拾取軸線AXp和兩個點24a(夾持爪24的每個末端)的平面被限定為平面50，并且平面50的法線被限定為法線51。在該情況下，如圖5C所示，當手20夾持工件100時，調(diào)節(jié)夾持爪24的末端方向，使得法線51和工件100的基準軸線101大致彼此平行。通過該調(diào)節(jié)，工件100能夠在夾持 爪24的方向大致正交于工件100的基準軸線101的狀態(tài)下被夾持。圖5C示出了使夾持爪24的方向大致正交于工件100的基準軸線101的情形，然而，夾持爪24的方向與工件100的基準軸線101之間的角度可以是任何角度。返回到圖2的說明，繼續(xù)說明控制裝置40。指示單元41d將由夾持爪方向確定單元41c所確定的夾持爪方向指示給手20。此外，指示單元41d指示機器人30以與拾取操作相關(guān)地移動手20。指示單元41d指示機器人30保持這樣的姿態(tài)，在該姿態(tài)中，附連有手20的終端可動單元的旋轉(zhuǎn)軸線(見圖I中的軸線AXt)大致平行于豎直方向。此外,指示單元41d向三維測量單元10適當?shù)貓?zhí)行測量開始指示。將在下文參考圖8A和圖SB來描述測量開始指示的時刻。存儲單元42是諸如硬盤驅(qū)動器和非易失性存儲器的存儲裝置，并且在其中存儲三維信息42a和工件信息42b。三維信息42a和工件信息42b的內(nèi)容已經(jīng)被說明，因此在此處省略對其說明。在圖2中，控制裝置40作為一個裝置被說明，但是，控制裝置40可被構(gòu)造為多個獨立裝置。例如，該構(gòu)造可使得控制三維測量單元10的測量控制裝置、控制手20和機器人30的機器人控制裝置、以及整體地控制測量控制裝置和機器人控制裝置的集成控制裝置彼此通信。接下來，參考圖6A和圖6B來說明手20 (具有拾取軸線的手)的構(gòu)造示例。圖6A和圖6B是示出了手20的構(gòu)造示例的視圖。圖6A示出了處于被附連到左臂30b (見圖3)的狀態(tài)的手20，且圖6B示出了手20的構(gòu)造示例。如圖6A所示，手20被附連到左臂30b的終端可動單元31。手20中的上述拾取軸線AXp大致正交于作為終端可動單元31的旋轉(zhuǎn)軸線的軸線AXt。如圖6B所示，手20包括用于打開和關(guān)閉夾持爪24的第一伺服電機61a以及用于改變夾持爪24的末端方向的第二伺服電機62a。此外,手20包括一對移動單兀22以及一對夾持爪24。第一伺服電機61a的驅(qū)動力經(jīng)由傳動機構(gòu)61b被傳遞到左右螺紋軸21 (在圖5A中的滑動軸線21的示例)。左右螺紋軸21的一端側(cè)以及另一端側(cè)具有方向相反的螺紋(右螺紋和左螺紋)。一對移動單元22具有孔，左右螺紋軸21分別穿過具有同向螺紋的孔。因此，在左右螺紋軸21旋轉(zhuǎn)的情況下，移動單元22沿左右螺紋軸21在彼此相反的方向上運動。第二伺服電機62a的驅(qū)動力經(jīng)由傳動機構(gòu)62b被傳遞到未被示出的花鍵軸。接著，隨著花鍵軸的旋轉(zhuǎn)而操作的連桿機構(gòu)62d使得在拾取軸線AXp處被連接到夾持爪24的圓盤23(圖5A中的關(guān)節(jié)23的示例)旋轉(zhuǎn)。因此，夾持爪24圍繞拾取軸線AXp旋轉(zhuǎn)并且夾持爪24的末端方向改變。這樣，一對夾持爪24之間的距離與夾持爪24的末端方向分別由伺服電機改變，使 得工件100能夠在適當?shù)淖藨B(tài)下并且以合適的夾持力被夾持。此外，能夠獲得在工件100的夾持部處的厚度(例如，螺栓的軸直徑)。接下來，參考圖7A和圖7B來說明手20 (具有拾取軸線的手)的拾取操作。圖7A和圖7B是示出了手20的拾取操作的示例的視圖。圖7A示出了夾持工件100的夾持爪24的操作示例，圖7B示出了容器200與夾持爪24之間的位置關(guān)系。在圖7A和圖7B中，拾取軸線AXp垂直于紙面，以簡化描述。如圖7A所示，在作為終端可動單元31的旋轉(zhuǎn)軸線的軸線AXt大致平行于豎直方向的狀態(tài)下，夾持爪24將工件100夾持在與工件100的基準軸線101正交的姿態(tài)。因此，通過將夾持工件100的夾持爪24的末端方向改變?yōu)榇笾缕叫杏谳S線AXt，工件100的基準軸線101變得大致正交于軸線AXt。這樣，即使當工件100以各種姿態(tài)大量堆積時，手20也能夠?qū)⒐ぜ?00夾持在固定夾持姿態(tài)同時保持終端可動單元31的姿態(tài)。此外，在工件100被夾持到固定姿態(tài)(例如，水平狀態(tài))之后，在保持終端可動單元31的姿態(tài)的情況下，手20能夠改變該工件100的姿態(tài)。此外，如圖7B所示，手20能夠取出位于容器200的壁表面附近的工件100，而不使得左臂30b (見圖3)和手20接觸容器200。例如，當夾持靠近圖7B中的左側(cè)壁表面的工件100時，在手20定位在位置71的狀態(tài)下，夾持爪24的末端方向改變，使得夾持爪24的末端側(cè)接近左側(cè)壁表面。此外，當夾持靠近圖7B中的右側(cè)壁表面的工件100時，在手20定位在位置72的狀態(tài)下，夾持爪24的末端方向改變，使得夾持爪24的末端側(cè)接近右側(cè)壁表面。接下來，參考圖8A和圖8B來說明控制裝置40的指示單元41d的指示的實施例。圖8A和圖8B是不出測量位置和拾取位置的圖。圖8A不出了測量位置和拾取位置被設(shè)置在豎直線上的情形，圖8B示出了測量位置和拾取位置被設(shè)置在水平線上的情形。此外，圖8A和圖8B均示出了三維測量單元10的測量方向81。如圖8A所示，指示單元41d指示夾持容器200的右臂30a將容器200定位在被設(shè)置在三維測量單元10的測量范圍內(nèi)的測量位置82。接下來,指示單元41d在三維測量單元10上執(zhí)行測量開始指示。當完成三維測量單元10的測量時，指示單元41d指示右臂30a通過將容器200沿豎直方向(豎直向下)移動而將容器200定位在拾取位置83。對應(yīng)于測量位置82的距離hs (從三維測量單元10至容器200的基準位置之間的距離)短于對應(yīng)于拾取位置83的距離hp。這是為了在確保三維測量單元10的測量精度的距離中執(zhí)行測量的同時確保執(zhí)行拾取操作的左臂30b的工作空間。此外，在測量位置82的豎直方向(豎直向下)提供拾取位置83，以防止工件100在容器200中移位。此外，如圖SB所示，通過水平地移動容器200，可將在測量位置82處由三維測量單元10完成測量的容器200定位在拾取位置84或拾取位置85。在這種情況下，指示單元41d指示機器人30以使圖3所示的軀干部30c樞轉(zhuǎn)。這樣，還可通過水平地移動 容器200來確保執(zhí)行拾取操作的左臂30b的工作空間。接下來，參考圖9來說明由根據(jù)第一實施方式的工件拾取系統(tǒng)I執(zhí)行的過程步驟。圖9是示出由根據(jù)第一實施方式的工件拾取系統(tǒng)I執(zhí)行的過程步驟。在圖9中，右手表示被設(shè)置在圖3中的右臂30a上的手，而左手表示被設(shè)置在圖3中的左臂30b上的手20 (具有拾取軸線的手)。如圖9所示,指示單元41d指示由右手將容器200定位在測量位置(步驟S101)。此外，指示單元41d指示三維測量單元10執(zhí)行三維測量(步驟S102)。接下來，工件姿態(tài)計算單元41b確定是否存在能夠被夾持的工件100 (步驟S103)。當存在能夠被夾持的工件100時(步驟S103中為“是”)，那么夾持爪方向確定單元41c基于工件姿態(tài)確定手20中的夾持爪的末端方向(步驟S104)。接下來，指示單元41d指示經(jīng)由右手將容器200定位在拾取位置(步驟S105)以及指示經(jīng)由左手(手20)夾持工件100(步驟S106)。接下來，指示單元41d指示經(jīng)由左手來傳送工件100 (步驟S107)并且確定所需工件的傳送是否完成(步驟S108)。當所需工件的傳送已經(jīng)完成之后(在步驟S108中為“是”)，那么該過程結(jié)束。另一方面，當所需工件的傳送還未完成(在步驟S108中為“否”)，那么該過程重復(fù)步驟SlOl和隨后的步驟。例如，所需工件表示針對每種類型待傳送的工件100的總數(shù)量。當在步驟S103中確定不存在能夠被夾持的工件100時(在步驟S103中為“否”)，那么確定容器200中的剩余工件(工件100的數(shù)量或總重量)是否小于限定值(步驟S109)。當剩余工件少于限定值時(在步驟S109中為“是”)，那么報告錯誤(步驟S110)并且該過程結(jié)束。另一方面，當在步驟S109中的判定條件不被滿足時(在步驟S109中為“否”)，那么指示單元41d指示經(jīng)由右手來搖動容器200 (步驟SI 11)并且該過程重復(fù)步驟S102和隨后的步驟。通過搖動容器200來改變?nèi)萜?00中的工件100的位置，使得能夠增加可被夾持的工件100的數(shù)量。如圖9所示的經(jīng)由左手來傳送工件100 (步驟S107)以及經(jīng)由右手來將容器200移動到測量位置(步驟S101)能夠并行執(zhí)行。如上所述，根據(jù)第一實施方式的工件拾取系統(tǒng)包括三維測量單元以及手，所述三維測量單元測量作為夾持目標的工件的三維形狀，所述手被設(shè)置在多軸機器人的終端可動單元上并且包括改變夾持爪之間的距離的機構(gòu)以及改變夾持爪的末端方向的機構(gòu)。此外，根據(jù)第一實施方式的工件拾取系統(tǒng)包括計算單元和確定單元，該計算單元基于三維測量單元測得的三維形狀來計算工件的姿態(tài)，所述確定單元基于由計算單元計算出的工件的姿態(tài)以及終端可動單元的旋轉(zhuǎn)軸線的方向來確定夾持爪的末端方向。此外，根據(jù)第一實施方式的工件拾取系統(tǒng)包括指示單元，該指示單元指示在保持終端可動單元的旋轉(zhuǎn)軸線的方向以及由確定單元確定的夾持爪的末端方向的同時，執(zhí)行夾持工件的操作。因此，根據(jù)第一實施方式的工件拾取系統(tǒng)，與待作為夾持目標的工件的姿態(tài)無關(guān)的情況下，能夠?qū)⒐ぜA持姿態(tài)保持在固定姿態(tài)而不改變手自身的姿態(tài)。在上述第一實施方式中，說明了待與多軸機器人分離地固定的三維測量單元的情形，但是三維測量儀器可以被設(shè)置在多軸機器人上。在下文描述的第二實施方式中，說明了三維測量儀器被設(shè)置在多軸機器人上的情形。圖10是示出根據(jù)第二實施方式的三維測量單元10的布置的視圖。圖10對應(yīng)于圖6A并且類似于圖6A，不同之處在于，三維測量單元10被設(shè)置在左臂30b的終端可動單元31上，從而在下文將省略圖10和圖6A相同部分的闡述。如圖10所示，三維測量單元10被設(shè)置在附連有手20的終端可動單元31上。三維測量單元10可被設(shè)置在與手20 —起繞軸線AXt旋轉(zhuǎn)的部分上或者可被設(shè)置在不繞AXt旋轉(zhuǎn)的部分上。此外,如圖10所示,三維測量單元10被固定到終端可動單元31,使得測量方向81指向手的末端側(cè)。這樣，通過將三維測量單元10設(shè)置在包括手20的多軸機器人上，能夠進一步簡化與拾取操作相關(guān)的機器人30的操作。此外，即使當三維測量單元10的測量范圍較窄時，工件100也能夠被容易地定位在測量范圍內(nèi)。接下來，參考圖11來說明由根據(jù)第二實施方式的工件拾取系統(tǒng)I執(zhí)行的過程步驟。圖11是示出了由根據(jù)第二實施方式的工件拾取系統(tǒng)I執(zhí)行的過程步驟的流程圖。圖11中的右手和左手類似于參考圖9中被說明的右手和左手，但是如圖10所示，三維測量單元10被設(shè)置在左手上。如圖11所示，指示單元41d指示經(jīng)由右手將容器200定位在測量位置(步驟
5201)。而且，指示單元41d指示設(shè)置在左手上的三維測量單元10來執(zhí)行三維測量(步驟
5202)。接下來，工件姿態(tài)計算單元41b確定是否存在能夠被夾持的工件100(步驟S203)。當存在能夠被夾持的工件100時(在步驟S203中為“是”)，那么夾持爪方向確定單元41c基于工件姿態(tài)來確定手20中的夾持爪的末端方向(步驟S204)。然后，指示單元41d指示經(jīng)由左手(手20)來夾持工件100(步驟S205)。接下來，指示單元41d指示經(jīng)由左手來傳送工件100(步驟S206)以及確定所需工件的傳送是否完成(步驟S207)。當已經(jīng)完成所需工件的傳送時(在步驟S207中為“是”)，該過程結(jié)束。另一方面，當所需工件的傳送還未完成時(在步驟S207中為“否”)，那么該過程重復(fù)步驟S201和隨后的步驟。當在步驟S203中確定不存在能夠被夾持的工件時(在步驟S203中為“否”)，那么確定容器200中的剩余工件(工件100的數(shù)量或總重量)是否小于限定值(步驟S208)。當剩余工件小于限定值時(在步驟S208中為“是”)，那么報告錯誤(步驟S209)并且該過
程結(jié)束。 另一方面，當未滿足在步驟S209中的判定條件時(在步驟S209中為“否”)，那么指示單元41d指示經(jīng)由右手來搖動容器200 (步驟S210)并且該過程重復(fù)步驟S202和隨后的步驟。
這樣，在根據(jù)第二實施方式的工件拾取系統(tǒng)中，三維測量單元被設(shè)置在多軸機器人上，包括能夠改變末端方向的夾持爪的手被附連到該多軸機器人上，使得能夠簡化多軸機器人的拾取操作。此外，能夠確實地測量工件的姿態(tài)，而與三維測量單元的測量范圍的大
小無關(guān)。在上述實施方式的每個中，說明了容器被雙臂機器人的右手夾持并且容器中的工件被左手取出的情形，然而，容器可被左手夾持并且可由左手來執(zhí)行拾取操作。此外，可以由單臂機器人來執(zhí)行拾取操作，具有拾取軸線的手被附連到該單臂機器人上。此外，在上述每個實施方式中，說明了當容器中的剩余工件少于預(yù)定值時搖動容器的情形，然而，拾取操作可以持續(xù)地執(zhí)行，而省略三維測量單元的測量。此外，當容器中存在能夠被夾持的多個工件時，拾取操作可以被連續(xù)地執(zhí)行，而省略三維測量單元的測量。此外，在上述實施方式的每個中，例示了由包括一對夾持爪的手進行的拾取操作，但是，該拾取操作可以由包括兩對或更多對夾持爪的手(也就是說，包括多個拾取軸線的手)來執(zhí)行。此外，拾取操作可以由這樣的手來執(zhí)行，在該手中，針對一條拾取軸線設(shè)置有三個或更多個夾持爪。上述控制裝置例如可包括計算機。在這種情況下，控制單元是CPU(中央處理單元)且存儲單元是存儲器。通過將提前生成的程序裝載到控制單元并且執(zhí)行該程序，能夠?qū)崿F(xiàn)控制單元的每個功能。
權(quán)利要求
1.一種工件拾取系統(tǒng)，該工件拾取系統(tǒng)包括 三維測量單元，所述三維測量單元測量作為夾持目標的工件的三維形狀； 手，所述手被設(shè)置在多軸機器人的終端可動單元上并且包括改變夾持爪之間的距離的機構(gòu)以及改變所述夾持爪的末端方向的機構(gòu)； 計算單元，所述計算單元基于由所述三維測量單元測量出的所述三維形狀來計算所述工件的姿態(tài)； 確定單元，所述確定單元基于由所述計算單元計算出的所述工件的姿態(tài)以及所述終端可動單元的旋轉(zhuǎn)軸線的方向來確定所述夾持爪的末端方向；以及 指示單元，所述指示單元指示在保持所述終端可動單元的所述旋轉(zhuǎn)軸線的方向以及由所述確定單元確定的所述夾持爪的所述末端方向的同時，執(zhí)行夾持所述工件的操作。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的工件拾取系統(tǒng)，其中，所述確定單元確定所述夾持爪的末端方向，使得這樣的平面的法線方向與所述工件的基準軸線形成預(yù)定角度，所述平面是包括連接所述夾持爪的支點的旋轉(zhuǎn)軸線以及所述夾持爪的末端的平面。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的工件拾取系統(tǒng)，其中 所述工件是螺栓；并且 所述確定單元確定所述夾持爪的所述末端方向，使得所述法線方向大致平行于所述螺栓的軸線方向。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的工件拾取系統(tǒng)，所述工件拾取系統(tǒng)還包括 第一多軸機器人，在所述第一多軸機器人上設(shè)置所述手； 第二多軸機器人，所述第二多軸機器人夾持容器，在所述容器中大量堆積所述工件；以及 支撐單元，所述支撐單元支撐所述三維測量單元，使得測量范圍位于豎直方向側(cè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的工件拾取系統(tǒng)，其中，在所述計算單元計算所述工件的姿態(tài)失敗時，所述指示單元指示所述第二多軸機器人來執(zhí)行搖動所述容器的操作。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的工件拾取系統(tǒng)，其中，在所述三維測量單元完成測量時，所述指示單元指示所述第二多軸機器人執(zhí)行通過在豎直方向上移動所述容器來將所述容器定位在預(yù)定拾取位置的操作。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的工件拾取系統(tǒng)，所述工件拾取系統(tǒng)還包括軀干部，所述第一多軸機器人以及所述第二多軸機器人作為雙臂設(shè)置在所述軀干部上，并且所述軀干部包括大致平行于豎直方向的樞軸，其中 在所述三維測量單元完成測量時，所述指示單元指示所述軀干部執(zhí)行通過圍繞所述樞軸樞轉(zhuǎn)來將所述容器定位在預(yù)定拾取位置的操作。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的工件拾取系統(tǒng)，其中，所述指示單元做出指示，以使得由所述第一多軸機器人對所述工件的傳送操作以及所述三維測量單元在所述容器中的測量被并行地執(zhí)行。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的工件拾取系統(tǒng)，其中，在所述容器中的所述工件的剩余量等于或小于預(yù)定閾值時，所述指示單元指示由所述第一多軸機器人執(zhí)行所述工件的拾取操作，而不指示由所述三維測量單元執(zhí)行新的測量。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種工件拾取系統(tǒng)。根據(jù)實施方式的所述工件拾取系統(tǒng)包括三維測量單元、手、計算單元、確定單元和指示單元。三維測量單元測量作為夾持目標的工件的三維形狀。手被設(shè)置在多軸機器人的終端可動單元上，并且包括改變夾持爪之間的距離的機構(gòu)以及改變夾持爪的末端方向的機構(gòu)。確定單元基于由所述計算單元計算出的所述工件的姿態(tài)以及所述終端可動單元的旋轉(zhuǎn)軸線的方向來確定所述夾持爪的末端方向。
文檔編號B25J13/08GK102642201SQ201110436049
公開日2012年8月22日 申請日期2011年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月18日
發(fā)明者后藤純, 小笠原伸二, 村山卓也 申請人:株式會社安川電機