機器人系統(tǒng)及被加工物的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種能夠縮短工件處理作業(yè)時間的機器人系統(tǒng)及被加工物的制造方法。在機器人系統(tǒng)（100）中，機器人控制器（104）控制攝像機（103），進(jìn)行儲料器（102）內(nèi)的工件（W）的形狀識別以及被機器人（101）保持的工件（W1）的保持狀態(tài)的檢測這兩者。因此，從工件的形狀識別向保持狀態(tài)的檢測的移送幾乎不耗費時間。另一方面，在現(xiàn)有技術(shù)中，在形狀傳感器和保持狀態(tài)檢測裝置被分別設(shè)置的情況下，從工件的形狀識別向保持狀態(tài)的檢測的移送需要一定時間。如此，在機器人系統(tǒng)（100）中，通過縮短上述移送時間，實現(xiàn)工件處理作業(yè)時間的縮短。
【專利說明】機器人系統(tǒng)及被加工物的制造方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種機器人系統(tǒng)及被加工物的制造方法。

【背景技術(shù)】
[0002]近年來，將隨意收納(所謂的散裝)在儲料器內(nèi)的螺栓等具有相同形狀的工件從儲料器中取出并進(jìn)行處理的各種工件拾取技術(shù)被提出。在該技術(shù)中，在對儲料器內(nèi)的工件進(jìn)行形狀識別(三維的位置和姿態(tài)的識別)之后，根據(jù)該識別結(jié)果來確定應(yīng)該保持的工件并將其從儲料器中取出。
[0003]在工件拾取中，由于在儲料器內(nèi)工件彼此之間復(fù)雜地重疊在一起，工件被保持的部位埋沒等，有可能發(fā)生無法以適當(dāng)?shù)臓顟B(tài)來保持工件的狀況。其結(jié)果是，無法將所保持的工件以適當(dāng)?shù)臓顟B(tài)運送至下一工序，工件處理作業(yè)的精度有可能下降。因此，通過形狀傳感器對儲料器內(nèi)的工件進(jìn)行形狀識別之外，需要檢測所保持的工件的保持狀態(tài)是否適當(dāng)(參照下述專利文獻(xiàn)I)。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0005]專利文獻(xiàn)
[0006]專利文獻(xiàn)1:日本特開2011 - 183537號公報


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明所要解決的問題
[0008]然而，在上述現(xiàn)有技術(shù)中，除了形狀傳感器以外，還設(shè)有檢測保持狀態(tài)的裝置，因此從形狀傳感器的感應(yīng)區(qū)域向保持狀態(tài)檢測裝置移送工件的時間成為縮短工件處理作業(yè)時間方面的障礙。
[0009]本發(fā)明是為了解決上述問題而做出的，其目的是提供一種能夠縮短工件處理作業(yè)時間的機器人系統(tǒng)及被加工物的制造方法。
[0010]用于解決問題的手段
[0011]本發(fā)明涉及的機器人系統(tǒng)具有:機器人，所述機器人具有保持收納有多個工件的儲料器內(nèi)的工件的保持部；傳感器，所述傳感器進(jìn)行儲料器內(nèi)的工件的形狀的識別以及機器人對工件進(jìn)行保持的保持狀態(tài)的檢測這兩者；以及控制裝置，所述控制裝置控制機器人和傳感器，控制裝置使傳感器識別儲料器內(nèi)的工件的形狀，根據(jù)傳感器所識別到的形狀使機器人保持工件，將機器人所保持的工件移送到傳感器的感應(yīng)區(qū)域的規(guī)定位置，使傳感器檢測保持狀態(tài)，并根據(jù)傳感器所檢測出的保持狀態(tài)，使工件向下一工序進(jìn)行處理。
[0012]本發(fā)明所涉及的被加工物的制造方法使用通過上述機器人系統(tǒng)所獲得的工件來獲得被加工物。
[0013]發(fā)明效果
[0014]根據(jù)本發(fā)明，提供一種工件處理作業(yè)時間縮短的機器人系統(tǒng)及被加工物的制造方法。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是表示實施方式涉及的機器人系統(tǒng)的概略結(jié)構(gòu)圖。
[0016]圖2是表示利用圖1所示的機器人系統(tǒng)來處理工件的狀況的圖。
[0017]圖3是表示在圖2的狀況下拍攝到的圖像的圖。
[0018]圖4是表示不同于圖3的狀況的圖像的圖。
[0019]圖5是表不利用圖1所不的機器人系統(tǒng)來處理工件的狀況的圖，是表不不同于圖2的狀況的圖。
[0020]圖6是表示在圖5的狀況下拍攝到的圖像的圖。
[0021]附圖標(biāo)記說明
[0022]10…保持部，100…機器人系統(tǒng)，101…機器人,102…儲料器,103…傳感器,104...機器人控制器，104A…確定部，Wl、W2、W3…工件

【具體實施方式】
[0023]以下參照【專利附圖】

【附圖說明】實施方式。此外，在以下說明中，對同一要素或具有同一功能的要素使用同一附圖標(biāo)記，并省略重復(fù)的說明。
[0024]如圖1所示，機器人系統(tǒng)100具有機器人101、儲料器102、攝像機(傳感器)103、以及機器人控制器(控制裝置)104，并且被構(gòu)成為能夠通過機器人101 —個一個地把持(保持)儲料器102內(nèi)的工件W。
[0025]機器人101是所謂的多關(guān)節(jié)機器人，在固定面上固定有基座，并具有從基座到前端有多個轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)的臂部101A。臂部1lA中內(nèi)置有用于驅(qū)動關(guān)節(jié)的伺服馬達(dá)，各關(guān)節(jié)的驅(qū)動通過機器人控制器104來控制。
[0026]機器人101的臂部1lA在其前端具有保持裝置(保持部)10。保持裝置10具有一對手指部件10A，各手指部件1A被構(gòu)成為能夠通過致動器擴大和縮小相互的間隔而進(jìn)行開閉。另外，保持裝置10被構(gòu)成為能夠通過致動器圍繞沿著其延伸方向的軸線轉(zhuǎn)動。這樣的手指部件1A的開閉動作、保持裝置10的轉(zhuǎn)動也通過機器人控制器104來控制。
[0027]儲料器102是由金屬或樹脂等形成的箱體，其內(nèi)部隨意地配置(散裝)有多個工件W。散裝在儲料器102內(nèi)的工件W在圖1中表示為立方體形狀，但也可以是其他形狀(螺栓狀、棒狀、球形等)。另外，有時幾十個或幾百個工件W多層堆放，但在本實施方式中，為了便于說明和圖示，僅示出堆放成一層或兩層的幾個工件W。
[0028]攝像機103被配置在儲料器102的上方，并面向鉛垂方向的下方使得能夠?qū)α掀?02的內(nèi)部進(jìn)行攝像。攝像機103是三維攝像機，能夠獲取來自儲料器102的上方的圖像(像素設(shè)置數(shù)據(jù))和圖像上的距離信息。攝像機103以使儲料器102內(nèi)的所有工件W都進(jìn)入其攝像區(qū)域(視角)R內(nèi)的方式調(diào)整其高度，并固定在該位置上。攝像機103與機器人101一樣，也通過上述機器人控制器104來控制。
[0029]另外，攝像機103中內(nèi)置有未圖示的攝像機控制器，通過該攝像機控制器對所拍攝到的圖像進(jìn)行解析處理。該圖像解析處理中包含下述的儲料器102內(nèi)的工件W的形狀識另O、以及機器人101對工件Wl進(jìn)行保持的保持狀態(tài)的檢測。
[0030]如上所述，機器人控制器104對機器人101和攝像機103這雙方進(jìn)行控制。
[0031]機器人控制器104例如能夠控制機器人101，使機器人101前端的保持裝置10向機器人101的可動范圍內(nèi)的期望位置移動，或者朝向期望的方向，或者轉(zhuǎn)動，或者使保持裝置10的手指部件1A開閉。
[0032]另外，機器人控制器104控制攝像機103并從攝像機103獲取上述的圖像或距離信息以外，還獲取各種信息。機器人控制器104從攝像機103獲取的信息中包含儲料器102內(nèi)的工件W的形狀識別以及機器人101對工件Wl進(jìn)行保持的保持狀態(tài)的檢測結(jié)果。
[0033]下面，利用上述的機器人系統(tǒng)100來說明處理工件W的作業(yè)(工件處理作業(yè))的步驟。
[0034]首先，機器人控制器104控制攝像機103，對工件W進(jìn)行形狀識別。更詳細(xì)地講，攝像機103拍攝儲料器102內(nèi)的工件W的圖像，并且根據(jù)所拍攝到的圖像進(jìn)行儲料器102內(nèi)的工件W的形狀識別，將該形狀識別結(jié)果發(fā)送至機器人控制器104。
[0035]工件W的形狀識別例如是以下的處理:根據(jù)通過拍攝獲得的圖像和距離信息，檢測收容在儲料器102內(nèi)的多個工件W的形狀、朝向、高度，進(jìn)而基于該檢測結(jié)果來選擇一個或多個應(yīng)由機器人101保持的候補(工件候補)。另外，當(dāng)選擇多個候選工件時，能夠在其中賦予優(yōu)先順序。
[0036]接下來，機器人控制器104控制機器人101，保持通過上述形狀識別所選擇的工件W。即，使機器人101的保持裝置10移動至所選擇的工件W處，并且使保持裝置10的手指部件1A開閉，由此使手指部件1A把持(保持)工件W。
[0037]接下來，機器人控制器104控制機器人101，如圖2所示，將保持裝置10所保持的工件Wl移送至攝像機103的拍攝區(qū)域內(nèi)的規(guī)定高度位置H處。移送后，機器人控制器104控制攝像機103，進(jìn)行保持裝置10所保持的工件Wl的保持狀態(tài)的檢測。更詳細(xì)地講，攝像機103如圖3所示拍攝位于拍攝區(qū)域內(nèi)的工件Wl的圖像，并且根據(jù)所拍攝到的圖像進(jìn)行工件Wl的保持狀態(tài)的檢測，將該保持狀態(tài)的檢測結(jié)果發(fā)送至機器人控制器104。S卩，檢測工件Wl的保持狀態(tài)時，利用與對儲料器102內(nèi)的工件W進(jìn)行形狀識別時相同的攝像機103以及相同的拍攝區(qū)域R的圖像。
[0038]工件Wl的保持狀態(tài)的檢測是根據(jù)所拍攝到的圖像和距離信息來檢測工件Wl以怎樣的狀態(tài)被保持裝置10保持的處理，例如，檢測工件被保持的位置或姿態(tài)(傾角)。根據(jù)需要，也可以基于所檢測出的位置或姿態(tài)來判定工件Wl的保持狀態(tài)是否合適，該情況下，從攝像機103發(fā)送至機器人控制器104的保持狀態(tài)的檢測結(jié)果中包含該是否合適的判定結(jié)果O
[0039]之后，機器人控制器104控制機器人101，使通過保持裝置10保持的工件Wl向下一工序被進(jìn)行處理。
[0040]作為下一工序的處理，例如，可以是“放置工件Wl的工序”、“暫放工件Wl進(jìn)行再識別的工序”、“排除工件Wl的工序”等。
[0041]在放置工件Wl的工序中，機器人控制器104將工件Wl載置(放置)在儲料器102以外的規(guī)定場所。此時，機器人101能夠根據(jù)工件Wl的保持狀態(tài)對工件Wl進(jìn)行修正(位置修正、姿態(tài)修正)之后載置工件Wl。
[0042]在暫放工件Wl進(jìn)行再識別的工序中，機器人控制器104將判定為不合格的工件Wl載置在未圖示的規(guī)定的暫放臺上，再次進(jìn)行形狀識別之后，利用保持裝置10再次保持工件Wlo
[0043]在排除工件Wl的工序中，機器人控制器104在利用保持裝置10保持(或再次保持)的工件Wl被判定為不合格時，將該工件Wl載置在規(guī)定的排除區(qū)域諸如此類，從而將該工件Wl排除。
[0044]如上所述，機器人系統(tǒng)100具有:機器人101，機器人101具有保持收納有多個工件W的儲料器102內(nèi)的工件W的保持裝置10 ;攝像機103，攝像機103進(jìn)行儲料器102內(nèi)的工件W的形狀的識別以及機器人101對工件Wl進(jìn)行保持的保持狀態(tài)的檢測這兩者；以及機器人控制器104，機器人控制器104控制機器人101和攝像機103。
[0045]然后，機器人控制器104使攝像機103識別儲料器102內(nèi)的工件W的形狀，根據(jù)攝像機103所識別到的形狀使機器人101保持工件W，將機器人101所保持的工件Wl移送至攝像機103的拍攝區(qū)域的規(guī)定位置H處，使攝像機103檢測保持狀態(tài)，并根據(jù)攝像機103所檢測出的保持狀態(tài)使工件Wl向下一工序進(jìn)行處理。
[0046]在上述的機器人系統(tǒng)100中，機器人控制器104控制攝像機103，進(jìn)行儲料器102內(nèi)的工件W的形狀識別以及機器人101所保持的工件Wl的保持狀態(tài)的檢測這兩者。因此，從工件的形狀識別向保持狀態(tài)的檢測的移送幾乎不耗費時間，該移送時間也極短。另一方面，在現(xiàn)有技術(shù)中，在形狀傳感器和保持狀態(tài)檢測裝置被分別設(shè)置的情況下，從工件的形狀識別向保持狀態(tài)的檢測的移送需要一定時間。如此，在機器人系統(tǒng)100中，由于縮短了上述移送時間，所以工件處理作業(yè)時間被縮短。
[0047]在使用通過機器人系統(tǒng)100所獲得的工件W獲取被加工物的被加工物的制造方法中，也獲得同樣的效果。作為被加工物，使用了通過機器人系統(tǒng)100被進(jìn)行搬運或組裝等加工的工件W的所有的物品或工件W自身可相當(dāng)于被加工物。例如，作為被加工物，包含螺栓等部件或汽車等組裝體。
[0048]另外，作為下一工序的處理，如上所述，當(dāng)在對所保持的工件Wl進(jìn)行修正后放置工件Wl的情況下，即使工件Wl的保持狀態(tài)不適當(dāng)，也能夠高精度地載置工件Wl而無需再次保持，所以與在保持狀態(tài)不適當(dāng)?shù)那闆r下進(jìn)行再次保持的情況相比，實現(xiàn)了時間縮短。這樣的修正對工件的位置以及姿態(tài)的至少任一者進(jìn)行即可。
[0049]另外，機器人系統(tǒng)100也可以在機器人控制器104內(nèi)具有確定所保持的工件Wl的移送目的地的位置的確定部104A。確定部104A是根據(jù)對儲料器102內(nèi)的工件W進(jìn)行形狀識別時所獲取的圖像來確定工件Wl的移送目的地的位置的部分。
[0050]確定部104A例如根據(jù)在對儲料器102內(nèi)的工件W進(jìn)行形狀識別時所獲取的圖像來檢測不存在工件W的區(qū)域，將該區(qū)域內(nèi)的位置確定為工件Wl的移送目的地。由此，將工件Wl移送到不存在工件W的區(qū)域。如此，通過將工件Wl移送到不存在工件W的區(qū)域中，使所保持的工件Wl不會遮擋在儲料器102內(nèi)的工件W上(工件W被從攝像機103的視野中遮擋)，所以在攝像機103對工件W進(jìn)行形狀識別時，防止工件Wl成為遮擋物的狀況。機器人系統(tǒng)100也可通過確定部104A每次(當(dāng)確認(rèn)保持狀態(tài)時)改變工件Wl的移送目的地，其結(jié)果是，工件Wl如圖4所示，被移送到與圖3的位置不同的移送目標(biāo)地位置。
[0051]另外，確定部104A也可以根據(jù)在對儲料器102內(nèi)的工件W進(jìn)行形狀識別時獲得的距離信息，檢測儲料器102內(nèi)的工件W的最大高度位置，將與該最大高度位置分離了規(guī)定距離的高度位置確定為工件Wl的移送目的地。由此，如圖5所示，在儲料器102內(nèi)的工件W的數(shù)量減少、堆積的工件W的最大高度位置降低時，能夠根據(jù)該降低，將保持裝置10的移送目的地設(shè)為更低的高度位置h (h<H)。如此，當(dāng)保持裝置10的高度位置降低時，工件Wl遠(yuǎn)離攝像機103，因此，如圖6所示，工件Wl在攝像機103的拍攝區(qū)域R中的區(qū)域占有率降低(即，工件Wl被拍攝得較小)。通過將工件Wl移送到更低的高度位置h，所保持的工件Wl難以遮擋儲料器102內(nèi)的工件W，所以抑制了在攝像機103對工件W進(jìn)行形狀識別時工件Wl成為遮擋物的狀況。
[0052]此外，在工件W的形狀識別時，接下來要保持的候選工件被確定的情況下，如圖6所示，確定部104A也可以將不遮擋候選工件W2的位置確定為工件Wl的移送目的地。候選工件W2有可能為一個也有可能為多個。如此被保持的工件Wl如果至少不遮擋儲料器102內(nèi)的多個工件W中的候選工件W2，則之后的形狀識別和工件保持變得容易，實現(xiàn)工件處理作業(yè)時間的縮短。
[0053]此外，確定部104A不一定必須設(shè)置在機器人控制器104內(nèi)，也可以與機器人控制器104分開設(shè)置。
[0054]本發(fā)明不限于上述實施方式，在不脫離本發(fā)明主旨的范圍內(nèi)可適當(dāng)?shù)貙ζ溥M(jìn)行變形而應(yīng)用。
[0055]例如，攝像機103如果是能夠識別儲料器102內(nèi)的工件W的形狀并且檢測被機器人101保持的工件Wl的保持狀態(tài)的傳感器，則不限于三維攝像機，也可以是公知的二維攝像機或三維傳感器等。另外，在使用二維攝像機時，通過使保持裝置10轉(zhuǎn)動，即使是二維攝像機,也能以三維(立體)方式檢測工件Wl的保持狀態(tài)。
[0056]另外，保持裝置10如果是能夠保持工件W的裝置，則也可采用包含一對手指部件1A的裝置、手指部件擺動從而抓取工件W的裝置、通過空氣或電磁力來吸附工件W的裝置坐寸ο
【權(quán)利要求】
1.一種機器人系統(tǒng),具有: 機器人，所述機器人具有保持收納有多個工件的儲料器內(nèi)的所述工件的保持部； 傳感器，所述傳感器進(jìn)行所述儲料器內(nèi)的工件的形狀的識別以及所述機器人對所述工件進(jìn)行保持的保持狀態(tài)的檢測這兩者；以及 控制裝置，所述控制裝置控制所述機器人和所述傳感器， 所述控制裝置使所述傳感器識別所述儲料器內(nèi)的工件的形狀，根據(jù)所述傳感器所識別到的形狀使所述機器人保持所述工件， 將所述機器人所保持的所述工件移送到所述傳感器的感應(yīng)區(qū)域的規(guī)定位置，使所述傳感器檢測保持狀態(tài)， 根據(jù)所述傳感器所檢測出的保持狀態(tài)，使所述工件向下一工序進(jìn)行處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機器人系統(tǒng)，其特征在于， 所述下一工序的處理是對工件的位置以及姿態(tài)的至少一者進(jìn)行修正后載置所述工件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的機器人系統(tǒng)，其特征在于， 還具有確定部，所述確定部確定所述機器人所保持的所述工件被移送到所述傳感器的感應(yīng)區(qū)域時的移送目的地的位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的機器人系統(tǒng)，其特征在于， 所述確定部將所述儲料器內(nèi)的下一個要保持的工件候補不會被所述機器人所保持的所述工件遮擋的位置確定為所述移送目的地的位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的機器人系統(tǒng)，其特征在于， 所述確定部根據(jù)所述儲料器內(nèi)的工件的最大高度位置來確定所述移送目的地的位置。
6.—種被加工物的制造方法,使用通過權(quán)利要求1?5中任一項所述的機器人系統(tǒng)獲得的工件來獲得被加工物。
【文檔編號】B25J13/08GK104044132SQ201410020324
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年1月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月14日
【發(fā)明者】一丸勇二 申請人:株式會社安川電機