CN101842195B - 把持设备和把持设备控制方法 - Google Patents

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Abstract

一种把持设备，包括：信息获取单元(A311、A315、A301)，用于获取与要由把持器(12)把持的物体(23)的位置和姿势有关的信息；移动路径生成单元(A610)，用于基于所获取的信息获取适合于把持所述物体的目标状态，并生成所述把持器的朝向所述目标状态的移动路径；以及控制器，用于沿所生成的所述移动路径移动所述把持器，并使所述把持器把持所述物体。

Description

把持设备和把持设备控制方法
技术领域
本发明涉及用于把持被把持物体的把持设备和用于控制该把持设备的方法。
背景技术
经由各种步骤制造工业产品，并且各种工作机器人用于使各步骤的作业自动化。然而，随着作业更加复杂，使用工作机器人来使各步骤自动化更加困难。
日本特开2005-11580提出了用于进行把持需要相对复杂的作业步骤的软性线缆、并将所把持的软性线缆连接至连接器的作业的把持设备。
该把持设备进行以下作业。最初，由第一机器人手部松散地把持无大幅移动的软性线缆的中间部位。使第一手部沿软性线缆移动，从而将该线缆的前端部固定至预定位置。在固定至预定位置之后，由第二机器人手部把持线缆前端部。
因而，传统的把持设备在把持线缆时，需要使用两个机器人手部的两个步骤，由此导致复杂的把持作业。
发明内容
根据本发明，平稳地控制把持设备。
根据本发明的一个方面，提供一种把持设备，包括：信息获取单元，用于获取与要由把持器把持的物体的位置和姿势有关的信息；移动路径生成单元，用于基于所获取的信息获取适合于把持所述物体的目标状态，并生成所述把持器的朝向所述目标状态的移动路径；以及控制器，用于沿所生成的所述移动 路径移动所述把持器，并使所述把持器把持所述物体。
根据本发明的另一个方面，提供一种把持设备的控制方法，包括以下步骤：使信息获取单元获取与要由把持器把持的物体的位置和姿势有关的信息；使移动路径生成单元基于所获取的信息获取适合于把持所述物体的目标状态，并生成所述把持器的朝向所述目标状态的移动路径；以及使控制器沿所生成的所述移动路径移动所述把持器，并使所述把持器把持所述物体。
根据本发明的又一个方面，提供一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，所述计算机程序用于使计算机作为以下工作：信息获取单元，用于获取与要由把持器把持的物体的位置和姿势有关的信息；移动路径生成单元，用于基于所获取的信息获取适合于把持所述物体的目标状态，并生成所述把持器的朝向所述目标状态的移动路径；以及控制器，用于沿所生成的所述移动路径移动所述把持器，并使所述把持器把持所述物体。
根据以下(参考附图)对典型实施例的说明，本发明的其它特征将变得明显。
附图说明
图1是示出根据本发明第一实施例的把持设备的功能结构的图。
图2是示出第一实施例的把持设备的具体结构的图。
图3是示出机器人手部12的前端部的详细结构的图。
图4是示出由第一实施例的把持设备所进行的把持作业处理的流程图。
图5是示出把持操作S500的详细处理的流程图。
图6是示出接合作业S600的各步骤的流程的图。
图7是示出第一实施例中在把持作业期间把持器的状态的图。
图8是示出由立体照相机拍摄到的照相机图像的图。
图9A～9D是示出通过对视差图像进行阈值处理所获得的图像的图。
图10是示出通过对通过阈值处理所获得的图像进行拟合处理所获得的图像的图。
图11是示出手指和被把持物体彼此重叠的状态的图。
图12是示出手指和被把持物体彼此重叠的状态的立体图。
图13是示出第一实施例中接近状态和把持目标状态之间的关系的图。
图14是示出第一实施例中的第一移动路径的概念图。
图15A～15F是示出在第一实施例的S600中的步骤中把持器的状态的图。
图16是示出第一实施例中的接合前状态的图。
图17A和17B是示出被把持物体位于接合部分附近的状态的图。
图18是示出已进行了拟合处理的状态的图。
图19A和19B是示出当计算端部插入状态下的位置和姿势时的状态的概念图。
图20是示出当计算端部插入状态下的位置和姿势时的状态的概念图。
图21A和21B是示出当计算端部插入状态下的位置和姿势时的状态的概念图。
图22是示出当计算接合状态时的概念图。
图23是示出根据本发明第二实施例的把持设备的功能结构的图。
图24是示出根据本发明第三实施例的把持设备的结构的图。
图25是示出根据本发明第四实施例的把持设备的结构的图。
图26是示出根据本发明第五实施例的把持设备的结构的图。
图27是示出根据本发明第六实施例的把持设备的功能结构的图。
图28是示出第六实施例的把持设备的结构的图。
具体实施方式
现在将参考附图来详细说明本发明的优选实施例。应当注意，除非另外特别说明，在这些实施例中陈述的组件的相对布置、数字表达式和数值并不限制本发明的范围。
第一实施例
图1是示出根据本实施例的把持设备的功能机构的图。
A10表示对被把持物体进行把持等的作业的把持器。把持器A10包括用于进行把持等的机器人臂部和机器人手部等。
A40表示控制把持器A10的操作的控制器。控制器A40包括用于计算把持器A10的操作量的个人计算机等。
A310表示定位单元，定位单元A310获取在把持器A10把持被把持物体时的把持器A10和被把持物体的三维位置。定位单元A310包括照相机等的摄像单元。
A320也表示定位单元，定位单元A320获取在把持器A10将被把持物体接合至接口单元时的把持器A10和被把持物体的位置。定位单元A320也包括照相机等的摄像单元。
A510表示估计单元，估计单元A510作为信息获取单元的一部分工作，并基于由定位单元A310所获取的三维位置信息，估计把持器A10和被把持物体的位置、姿势等的三维信息。估计单元A510包括用于进行估计处理的计算的个人计算机等。
A520也表示估计单元，估计单元A520作为信息获取单元的一部分工作，并基于由定位单元A320所获取的三维位置信息，估计把持器A10和被把持物体的位置、姿势等的三维信息。估计单元A520也包括用于进行估计处理的计算的个人计算机等。
A610表示路径计算单元，路径计算单元A610基于由估计单元A510所获取的三维信息，生成进行把持器A10的把持操作所沿的移动路径(第一信息)。路径计算单元A610包括进行路径生成的计算的个人计算机等。
A620表示路径计算单元，路径计算单元A620基于由估计单元A520所获取的三维信息，生成进行把持器A10的接合作业所沿的移动路径(第二信息)。路径计算单元A620包括进行路径生成的计算的个人计算机等。
控制器A40基于由路径计算单元A610和路径计算单元A620所获取的移动路径控制把持器A10的移动，从而对被把持物体进行把持和接合作业。
图2是示出与图1的功能结构相对应的具体结构的图。
10表示与图1的控制器A40相对应的机器人控制器，并且向把持设备发送指令。
11表示把持器A10中所包括的机器人臂部，并且把持被把持物体。
12表示把持器A10中所包括的把持器型机器人手部，并被安装至机器人臂部11作为机器人臂部11的末端执行器。
21表示作为由把持器A10要把持的示例被操作物体(物理物体)的印刷板。
22表示连接器等的作为由把持器A10要操作的示例物体的接口单元。
23表示软性线缆等的作为由把持器A10要操作的示例物体的被把持物体。印刷板21、接口单元22和物体23还被统称为工件。
41表示包括包含CPU、RAM等的个人计算机等的计算器。计算器41与图1的估计单元A510、估计单元A520、路径计算单元A610和路径计算单元A620相对应。将用于操作估计单元A510、估计单元A520、路径计算单元A610和路径计算单元A620的计算机程序存储在控制器41的RAM中。将由计算器41进行计算的结果发送至控制机器人臂部11和机器人手部12的机器人控制器10。
A311表示与图1的定位单元A310相对应、并作为信息获取单元的一部分工作的立体照相机。
A321表示与图1的定位单元A320相对应、并作为信息获取单元的一部分工作的立体照相机。立体照相机A311和立体照相机A321被布置在例如即使当物体23变形时、也可以拍摄工件的图像的位置处。
图3是示出图2的机器人手部12的前端部的详细结构的图。
13表示当机器人手部12把持物体23时接触物体23、并且具有足以把持物体23的长度的手指。
14表示当机器人手部12把持物体23时接触物体23的手指13的把持面。
15表示当把持物体23时的把持中心位置。
16表示指示手指13的中心的手指中心基准线。
17表示机器人手部12的介于手指13之间的中心轴。
注意，由于在把持作业期间有可能累积各种误差，因此期 望机器人手部12在以下所述的作业中配备有小幅量的仿形机构。
图4是示出由图2的把持设备所进行的把持作业处理的流程图。注意，由接收利用计算器41进行计算的结果的机器人控制器10来进行图4的各处理，从而控制机器人臂部11和机器人手部12的操作。
最初，在S100中，本实施例的把持设备的作业开始。
在S200中，机器人控制器10使机器人臂部11和机器人手部12进入第一等待状态(初始操作)。图7的左端部分示出本实施例的机器人臂部11和机器人手部12的第一等待状态。该第一等待状态指机器人臂部11和机器人手部12位于作业开始位置处的状态。在第一等待状态下，机器人臂部11和机器人手部12不干涉利用立体照相机A311对物体23的测量。
在S300中，机器人控制器10判断本实施例的把持设备的作业是否完成。当判断为作业完成时，处理进入S700，并且把持设备的作业完成。如果判断为作业未完成，则处理进入S400。注意，可以通过用户的指令进行针对把持作业是否完成的判断。
在S400中，由立体照相机A311拍摄工件(印刷板21、接口单元22和物体23)的图像。
图8示出由立体照相机A311所拍摄到的照相机图像。左端部分示出由立体照相机A311的左侧照相机所拍摄到的照相机图像。中间部分示出由立体照相机A321的右侧照相机所拍摄到的照相机图像。在S400中，基于左侧照相机图像或右侧照相机图像，检测工件是否布置在允许把持设备进行作业的位置处。当在左侧照相机图像或右侧照相机图像中捕捉到工件的图像时，判断为工件位于允许作业的位置处，并且处理进入S500。
在S500中，由本实施例的把持设备进行把持操作。这里， 由机器人臂部11把持物体23。在S500中的把持操作完成之后，处理进入S600。
在S600中，由本实施例的把持设备进行接合作业。这里，将在S500中把持的物体23接合至接口单元22。在S600的接合作业完成之后，处理进入S200以进行其它作业。
在S700中，在一系列的作业完成之后，把持设备的处理完成。
由此说明了本实施例的把持设备的作业流程。
接着，将详细说明图4中的把持操作S500的处理。
图5是示出把持操作S500的详细处理的流程图。在S510中，立体照相机A311获取工件(印刷板21、接口单元22和物体23)的位置。在S400中，根据所拍摄图像中是否存在工件，检测该工件是否位于允许把持设备进行作业的位置处。在S510中，计算把持器A10和工件的位置坐标。由于接口单元22和物体23各自的位置的自由度高，因此难以根据设计值预测位置的精确坐标。因此，在步骤S510中，需要检测位置坐标。在步骤S510中，使用三角测量法等的技术，根据左侧照相机图像(图8的左端部分)和右侧照相机图像(图8的中央部分)，计算工件的位置坐标。
在S520中，计算器41根据左侧照相机图像(图8的左端部分)和右侧照相机图像(图8的中央部分)计算视差图像(图8的右端部分)，以估计工件的三维位置状态。在本实施例中，工件的三维位置状态指工件的位置和姿势。工件的视差图像指表示左侧照相机图像和右侧照相机图像之间的偏移的大小的图像。该偏移随着离立体照相机A311或立体照相机A321的距离的增加而增大。因此，可以从视差图像获取距离信息。例如，对视差图像中的偏移的大小进行颜色编码。通过分析由此所获取的视差图像，可以估计工件的三维位置状态。
图9A是示出通过对视差图像进行作为用于估计工件的三维位置状态的处理的阈值处理所获得的图像的图。图9A是示出通过阈值处理所提取出的物体23的图。为了获得如图9A所示的图像，例如，预先获得物体23可能位于其内的位置范围，之后，可以使用在S510中计算出的位置信息，通过阈值处理消除该位置范围外的部分。
图9B示出通过对图8的左侧照相机图像或右侧照相机图像进行作为用于估计工件的三维位置状态的处理的边缘处理所获得的图像。通过该边缘处理提取印刷板21、接口单元22和物体23的边缘，使得容易地识别出边界。
图9C示出通过对物体23进行边缘处理所获得的图像。可以使用图9B的图像从图9A的图像提取物体23的边缘。
图9D是示出在世界坐标系中表示物体23的边缘的状态的图。
图10是示出通过对图9D的状态进行作为用于估计三维位置状态的处理的拟合处理所获得的状态的图。该拟合处理是用于将具有预定形状的模型布置在三维坐标空间中的适当位置处的处理。在本实施例中，布置作为物体23的形状的矩形模型从而拟合图9D的边缘。通过该拟合处理，可以从由此布置的矩形模型计算物体23的位置和姿势。例如，根据矩形模型的端点102的位置坐标计算平面100的方程式，并且根据该平面的方程式计算法向矢量101，由此使得可以量化物体23的姿势。此外，在图10中，103表示物体23被把持的位置(把持位置)，并且104表示物体23的中心轴。考虑到物体23的材料等，在矩形模型上预先设置把持位置103。此外，把持位置103和中心轴104的交点105是把持中心目标位置。
在S530中，计算器41使用在S520中估计出的物体23的三维 位置状态来进行用于设置移动路径的处理。该移动路径指机器人臂部11和机器人手部12在把持物体23之前移动所沿的路径。
在本实施例中，当把持物体23时，使机器人臂部11和机器人手部12移动至手指13和物体23彼此重叠的位置。
图11是示出机器人臂部11和机器人手部12已移动至手指13和物体23彼此重叠的位置的状态的图。
图12是示出已移动至与图11的位置相同的位置的机器人臂部11和机器人手部12的立体图的图。如图11和12所示，使手指13的把持面14的法向矢量111和在S510中计算出的法向矢量彼此平行，之后，如果闭合手指13，则可以平稳地把持物体23。
在该步骤中生成的移动路径是使机器人臂部11和机器人手部12移动至图11或图12的状态所沿的路径。为了生成该移动路径，设置第二等待状态、接近状态和把持目标状态。
图7的自左端起的第二部分示出第二等待状态，第三部分示出接近状态，并且右端部分示出把持目标状态。在本实施例中，当进行把持时，使机器人臂部11和机器人手部12从第二等待状态移动至接近状态，并且进一步从接近状态移动至把持目标状态。在下文，将说明各状态。
第二等待状态指当进行把持时的移动开始位置。如下计算该第二等待状态。将适合于把持的多个第二等待状态预先记录在查找表(LUT)等中，并且从该LUT中选择适当的第二等待状态。根据在接近状态和各第二等待状态之间连结的样条曲线等的移动曲线上是否存在奇异点，来选择并判断第二等待状态。由于在该奇异点上速度矢量为0，因此当机器人臂部11和机器人手部12移动至该奇异点上时可能出现故障。因此，选择所计算出的移动曲线上不存在奇异点的第二等待状态。因此，需要在选择第二等待状态之前计算接近状态。
接近状态指紧挨手指13和物体23彼此重叠之前的状态。
图13是示出本实施例中的接近状态的图。本实施例中的接近状态是使手指13沿拔出方向从把持目标状态移动了预定距离的状态。在这种情况下，例如，如图13所示，假定该预定距离是以下和与边距ε的总和，该和是从把持中心基准位置15到手指13的前端位置的距离df与矩形模型的横边和中心轴104之间的距离dm(即，物体23的宽度的一半)的和。通过如图13所示设置预定距离，可以避免手指13和物体23之间的干涉。
把持目标状态指用于把持物体23的机器人臂部11和机器人手部12的最终位置和姿势。在最终位置和姿势下，手指13的把持面14的法向矢量平行于在S510中计算出的法向矢量。此外，当把持时，图10所示的把持位置103和图3所示的手指中心基准线16需要彼此一致。同样，把持中心目标位置105和把持中心基准位置15需要彼此一致。为了满足这些条件，设置把持目标状态，以使得把持器中心线17与把持位置103一致，并且连结这两个手指13的把持中心基准位置15的线18通过把持中心目标位置105。
通过使用样条函数等连结第二等待状态、接近状态和把持目标状态的位置和姿势来生成移动路径。
图14是示出移动路径的概念的图。如图14所示，机器人臂部11和机器人手部12的移动路径根据物体23的位置和姿势而变化。
在S540中，机器人控制器10基于所生成的移动路径发送移动指令，从而移动机器人臂部11和机器人手部12，之后进行把持操作。S540包括以下所述的S541～S544。
在S541中，使机器人臂部11和机器人手部12从第一等待状态(初始状态)移动至第二等待状态。
在S542中，使机器人臂部11和机器人手部12从第二等待状态移动至接近状态。
在S543中，使机器人臂部11和机器人手部12从接近状态移动至把持目标状态。
在S544中，在把持目标状态下，闭合手指13以把持物体23。
接着，将详细说明图4的接合作业S600的处理。S600包括S611～S647。与S500的把持作业相同，也通过连结机器人臂部11和机器人手部12的多个状态生成S600的接合作业用的移动路径。
图15A～15F是示出本实施例的S600的各步骤中的机器人臂部11和机器人手部12的状态的图。在下文，将说明各状态的详细内容及其计算方法。
图15A是示出在将物体23接合至接口单元22之前的状态(接合前状态)的图。该接合前状态指物体23位于接口单元22前方以准备好进行接合的状态。
图16是示出本实施例中的接合前状态的图。
在图16中，25表示接口单元22的接合部分。
如图16所示，本实施例的接合前状态指物体23在维持与接口单元22平行时位于接口单元22的接合部分25前方并与接口单元22间隔预定距离δ(例如，δ＝5mm)的状态。注意，由于接口单元22的安装公差、被把持物体的偏移等，接口单元22和物体23之间的位置关系并非是期望的。
图15B是示出在将物体23接合至接口单元22时、紧挨插入物体23的端部开始之前的接合等待状态的图。该接合等待状态指将物体23从端部插入状态沿与插入方向相反的方向移动了预定距离的状态。注意，为了使物体23从接合前状态经由接合等待状态平稳地进入端部插入状态，在接合等待状态下，期望与 接合前状态下相比物体23更接近接口单元22，并且期望物体23尚未进入接合部分25内部。
图15C是示出将物体23的一端插入接口单元22中从而将物体23接合至接口单元22的端部插入状态的图。将物体23的一端插入接口单元22中的原因是可以避免接合失败。例如，当将物体23插入接口单元22中时，由于因机械误差等物体23不平行于接口单元22，因此插入可能失败。因此，通过最初将物体23的一端插入接口单元22中，可以降低插入失败的可能性。
在下文，将说明用于计算端部插入状态的方法。
图17A是示出物体23位于接合部分25附近的状态的图。可以通过拍摄图16的状态来获取如图17A所示的图像。通过对所获取的图像进行与S 520的处理相同的拟合处理，可以估计出物体23和接口单元22的三维位置状态以计算端部插入状态。
图17B是示出与S520相同、通过对图17A进行阈值处理和边缘处理所获得的状态的图。
图18是示出通过对如图17B所示的图像数据进行拟合处理所获得的状态的图。如图18所示，针对接口单元22使用矩形模型200，并且针对物体23使用直角U形模型300。如图18所示，与S520相同，可以通过拟合处理计算物体23的位置和姿势。此外，可以使用线段形模型220通过拟合处理计算接合部分25的位置和姿势。注意，201表示相对于矩形模型200的法向矢量，并且301表示相对于直角U形模型300的法向矢量。311和312表示直角U形模型300的端点，221和222表示线段形模型220的端点，并且211和212表示矩形模型200的端点。
在下文，将说明用于基于图18的信息计算端部插入状态下的位置和姿势的方法。
在本实施例中，为了降低未能插入物体23的可能性，将物 体23倾斜地插入接合部分25。如果将物体23以平行于接合部分25的方式插入，则物体23很可能由于微小误差而接触接口单元22，由此导致插入失败。同样，当将物体23倾斜地插入接合部分25时，可能出现微小误差。然而，在这种情况下，在物体23接触接口单元22之后，物体23接触接口单元22的位置偏移，使得可以将物体23成功地插入接口单元22中。
图19A和19B、图20以及图21A和21B是示出如何计算端部插入状态下的位置和姿势的概念图。如图19A所示，最初，相对于线段形模型220，设置仰角为θI(例如，θI＝15°)、并且通过线段形模型220的平面P1。之后，设置平行于平面P1并且通过线段210的平面P2。设置被置于平面P1和平面P2之间并且平行于这两个平面的平面PI。假定P1和PI之间的距离是在把持器A10的仿形机构的容许范围内的小幅值，并且考虑到接口单元22的大小、物体23的弹性和机器人臂部11的小幅移动的误差，设置P1和PI之间的距离。例如，当平面P1和平面P2之间的距离是0.5mm时，平面P1和PI之间的距离被设置为0.1mm。还假定平面PI是相对于接合部分25的宽度方向具有与根据线段220的端点221和222估计出的接合部分的宽度相等的有限宽度的平面。
注意，将端部插入操作的操作方向矢量dI定义为与线段210或220的方向矢量正交、并且与平面PI的法向矢量401正交的矢量。当根据端部插入状态计算如上所述的接合等待状态时，使用该操作方向矢量dI。
接着，如图21A和21B所示，将考虑通过作为接合部分25的边的线段220、并且具有方向与接口单元22的法向矢量201的方向相同的法向矢量501的平面PJ。与平面PI相同，平面PJ相对于接合部分25的宽度方向具有作为根据线段220的端点221和222估计出的接合部分的宽度的有限宽度。在平面PJ上引出与线段220间隔与小幅插入量β相对应的距离的线510。假定位于线510上并且与平面PJ的宽度方向上的端部相距距离ρ的点520是端部插入状态下物体23的端点312的目标位置。这里，假定ρ是位于把持器的仿形机构的容许范围内的小幅量。在物体23的端部插入状态下，端点312与端点目标位置520一致，线段310位于线510上，并且物体23的法向矢量301与平面PJ的法向矢量501一致
通过上述处理，可以计算出端部插入状态下物体23的位置和姿势。
图15D是示出将在图15C的端部插入状态下未插入的另一端插入接口单元22中的前端部插入状态的图。
与端部插入状态相同，可以通过获得物体23的端点311的端点目标位置来计算前端部插入状态。
图15E是示出通过从图15D的前端部插入状态沿接合方向插入将物体23接合至接口单元22的接合状态的图。
图22是示出如何计算接合状态的概念图。在计算端部插入状态时所获得的平面PJ上，设置位于与线段220相距距离L+ξ处的线610，其中，L是物体23需要被推进从而接合至接口单元22的量(L是基于接口单元22和物体23的设置值所确定的)，并且ξ是机器人手部12的仿形机构的容许范围内的小幅量。假定平面PJ的中心线601和线610的交点是与物体23的前端部的中心位置有关的目标位置620。在物体23的接合状态下，端点311和312之间的中间点与目标位置620一致，线段310位于线610上，并且物体23的法向矢量301与平面PJ的法向矢量501一致。
通过上述处理，可以计算出接合状态下物体23的位置和姿势。
图15F是示出相对图15E的接合状态打开手指13、并且机器人手部12在不干涉物体23的情况下被拉出的接合结束状态的图。
以与S520中接近状态的方式相同的方式计算接合结束状态。具体地，使机器人手部12从接合状态沿把持器中心线17移动并将其拉出。在这种情况下，假定移动距离是以下和与边距ε的总和：该和是从把持中心基准位置15到手指13的前端位置的距离df与物体23的宽度的一半(即，矩形模型的横边和中心轴104之间的距离dm)的和。
图6是示出S600的各步骤的流程的图。将参考图6来说明S600的各步骤。通过根据从机器人控制器10发送来的指令驱动机器人臂部11和机器人手部12来进行S600的各步骤。
在S611中，机器人控制器10使机器人臂部11和机器人手部12移动至它们的接合前状态。
在S612中，立体照相机A321拍摄工件的图像，由此获取工件的位置。该步骤的处理与S510的处理基本相同。
在S620中，与S510的处理基本相同，计算器41根据立体照相机A321的左侧照相机图像(图8的左端部分)和右侧照相机图像(图8的中间部分)计算视差图像(图8的右端部分)，以估计工件的三维位置状态。具体地，如针对图15的各状态的计算所述，计算工件的三维位置和姿势。
在S630中，计算器41生成接合作业期间要使用的第二路径。在生成第二路径时，使用上述图15的状态。通过使用样条函数等连结图15的状态来生成第二路径。可以通过使机器人臂部11和机器人手部12沿第二路径移动来进行接合作业。
在S640及后续步骤中，将物体23接合至接口单元22。在接合作业步骤中，使机器人臂部11和机器人手部12沿第二路径移动，即从S641(接合等待状态)依次移动至S642(端部插入状态)、 S643(前端部插入状态)和S644(接合状态)。
在S645中，机器人控制器10相对于物体23沿释放方向驱动手指13(把持结束操作)。
在S646中，机器人控制器10使机器人臂部11和机器人手部12移动至它们的接合结束状态。
在S647中，为了进行下一把持操作，机器人控制器10使机器人臂部11和机器人手部12移动至它们的第二等待状态。在这种情况下，计算器41通过调用所存储的LUT或识别函数来选择与接合结束状态相对应的第二等待状态。
在S200～S600之后，处理返回至S200，在S200中，等待下一作业。
例如，通过进行上述处理，可以平稳地进行用于将软性线缆与连接器接合的复杂的把持操作作业。注意，可以由包括存储有用于控制把持设备的程序的存储装置、CPU等的计算机来进行图4的各步骤。
第二实施例
图23是示出本实施例的功能结构的图。如图23所示，基本结构与第一实施例的图1的基本结构相同。本实施例与第一实施例的不同之处在于，设置了3D-CAD数据A50。3D-CAD数据A50存储物体23、接口单元22等的精确外形的数据。代替矩形模型、直角U形模型等的参数模型数据，可以使用这些数据，由此使得可以进行更加精确的拟合处理。更加精确的拟合处理提高了物体23和接合单元22的位置和姿势的估计精度。因此，可以将依赖于机器人手部12的仿形机构的设置值β、γ和ρ设置为较小的值，由此提高了作业的精度。
第三实施例
图24是示出根据本实施例的把持设备的结构的图。如从图 24可以看出，基本结构与第一实施例的图2的基本结构相同。本实施例与第一实施例的不同之处在于，利用其它部件来替换立体照相机A311和立体照相机A321。代替立体照相机A311，设置了第一照相机A313和第一照明单元S314。此外，代替立体照相机A321，设置了第二照相机A323和第二照明单元A324。期望照明单元是可以发出两个或更多个狭缝光线的多狭缝光线型。可选地，照明单元可以是使用检流计镜或多面镜的扫描型。。
在本实施例中，当进行摄像时，最初从照明单元以相对于照相机光轴的预定角度发出狭缝光线。之后，从由照相机拍摄到的图像检测利用狭缝光线所照射的位置，并使用三角测量的原理获取与拍摄到其图像的被摄体有关的深度信息。该技术通常被称为光切断法。在本实施例中，代替立体照相机，可以使用利用照明单元和照相机的光切断法，由此使得可以检测拍摄到其图像的物体的三维位置和姿势。
第四实施例
图25是示出根据本实施例的把持设备的结构的图。如从图25可以看出，基本结构与第一实施例的图2的基本结构相同。本实施例与第一实施例的不同之处在于，利用其它部件来替换立体照相机A311和立体照相机A321。代替立体照相机A311，设置了第一照相机A315和第一投影仪A316。此外，代替立体照相机A321，设置了第二照相机A325和第二投影机A326。在本实施例中，代替立体照相机，通过使用照相机和投影仪，可以通过空间编码来测量拍摄到其图像的物体的位置。在空间编码时，最初从投影仪将编码图案投射到拍摄到其图像的物体上。之后，从由照相机拍摄到的图像检测编码图案，并基于三角测量的原理获取与拍摄到其图像的物体有关的深度信息。
在本实施例中，代替立体照相机，可以使用投影仪和照相 机来检测拍摄到其图像的物体的三维位置和姿势。
第五实施例
图26是示出根据本实施例的把持设备的结构的图。如从图26可以看出，基本结构与第一实施例的图2的基本结构相同。本实施例与第一实施例的不同之处在于，利用其它部件来替换立体照相机A321。代替立体照相机A321，设置了第一照相机A323和照明单元A324。在本实施例中，立体照相机用于在把持期间进行摄像，并且照相机和照明单元用于在物体23的接合期间进行摄像。由照相机和照明单元拍摄到的图像的处理与第三实施例的处理相同。
注意，作为本实施例的变形例，代替立体照相机A311，可以使用照相机和照明单元。可选地，代替照相机和照明单元，可以使用投影机和照相机，从而使用与第四实施例的方法相同的方法来检测拍摄到其图像的物体的位置和姿势。
第六实施例
图28是示出根据本实施例的把持设备的结构的图。如从图28可以看出，基本结构与第一实施例的图2的基本结构相同。本实施例与第一实施例的不同之处在于，未设置立体照相机A321。在本实施例中，将立体照相机A301设置在把持和接合期间可以对物体23进行摄像的位置处。立体照相机A301用于在把持和接合期间进行摄像。
图27是示出根据本实施例的把持设备的功能结构的图。如从图27可以看出，基本结构与第一实施例的图1的基本结构相同。本实施例与第一实施例的不同之处在于，由定位单元A300来实现定位单元A310和定位单元A320的功能。定位单元A300与图28的立体照相机A301相对应。
如上所述，通过将立体照相机A301设置在适当的位置处， 可以在不设置立体照相机的情况下进行把持和接合操作，使得可以降低设备的制造成本。
根据本发明，可以平稳地进行需要复杂的把持操作的把持设备的控制。
尽管已经参考典型实施例说明了本发明，但是应该理解，本发明不限于所公开的典型实施例。所附权利要求书的范围符合最宽的解释，以包含所有这类修改以及等同结构和功能。
本申请要求2007年10月29日提交的日本专利申请2007-280439的优先权，在此通过引用包含其全部内容。

Claims (11)

1.一种把持设备，包括：
信息获取单元，用于获取与当把持器把持物体时所述物体的位置和姿势有关的第一信息、以及与当所述把持器将所述物体接合至接口单元时所述物体的位置和姿势有关的第二信息；
移动路径生成单元，用于基于所述第一信息、设置当所述把持器把持所述物体时所述把持器的第一移动路径，并且基于所述第二信息、设置当所述把持器将所述物体接合至所述接口单元时所使用的所述把持器的第二移动路径；以及
控制器，用于沿所设置的所述第一移动路径移动所述把持器、并使所述把持器把持所述物体，并且沿所设置的所述第二移动路径移动把持有所述物体的所述把持器、并使所述把持器将所述物体接合至所述接口单元。
2.根据权利要求1所述的把持设备，其特征在于，
所述移动路径生成单元获取插入状态，在所述插入状态中，所述物体的端部以与当所述物体接合至所述接口单元时的角度不同的角度插入所述接口单元中，以及
所述移动路径生成单元设置所述第二移动路径，以使得所述第二移动路径通过所述插入状态。
3.根据权利要求1所述的把持设备，其特征在于，
所述移动路径生成单元计算通向适合于把持所述物体的目标状态的曲线，作为所述第一移动路径。
4.根据权利要求1所述的把持设备，其特征在于，
所述信息获取单元获取所述物体的位置和姿势的参数模型数据以作为所述第一信息。
5.根据权利要求4所述的把持设备，其特征在于，
所述参数模型数据示出具有矩形形状的模型。
6.根据权利要求1所述的把持设备，其特征在于，
所述移动路径生成单元设置所述把持器的多个姿势，以及
所述移动路径生成单元设置通过所述多个姿势的所述第一移动路径和所述第二移动路径。
7.根据权利要求4所述的把持设备，其特征在于，
所述参数模型数据示出具有根据CAD数据所获得的所述物体的外形的模型。
8.根据权利要求1所述的把持设备，其特征在于，
所述信息获取单元具有多个照相机。
9.根据权利要求1所述的把持设备，其特征在于，
所述信息获取单元具有照相机和照明单元。
10.根据权利要求1所述的把持设备，其特征在于，
所述信息获取单元具有照相机和投影仪。
11.一种把持设备的控制方法，包括以下步骤：
使信息获取单元获取与当把持器把持物体时所述物体的位置和姿势有关的第一信息；
使移动路径生成单元基于所述第一信息，设置当所述把持器把持所述物体时所述把持器的第一移动路径；
使控制器沿所设置的所述第一移动路径移动所述把持器，并使所述把持器把持所述物体；
使所述信息获取单元获取与当所述把持器将所述物体接合至接口单元时所述物体的位置和姿势有关的第二信息；
使所述移动路径生成单元基于所述第二信息，设置当所述把持器将所述物体接合至所述接口单元时所使用的所述把持器的第二移动路径；以及
使所述控制器沿所设置的所述第二移动路径移动把持有所述物体的所述把持器，并使所述把持器将所述物体接合至所述接口单元。
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