CN102233579B - 机器人作业成败判定系统以及方法 - Google Patents
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Abstract
提供机器人作业成败判定系统及方法。机器人作业成败判定系统具有位置指令生成部、接触位置检测部、作业成败判定部。位置指令生成部在机器人对作业对象物执行了预定作业后生成位置指令，该位置指令用于使上述机器人的指尖移动，以使得安装在上述机器人的指尖上的、具有弹性变形区域的位置姿态检测单元接触与上述作业对象物关联的预定位置。接触位置检测部根据施加给上述指尖的外力的值和上述位置姿态检测单元的前端位置，计算接触位置，该接触位置是接触上述预定位置时的上述位置姿态检测单元的前端位置。作业成败判定部在上述计算的接触位置在预定范围内时判定为上述预定作业成功，在上述计算的接触位置不在预定范围内时判定为上述预定作业失败。
Description
技术领域
本发明公开的实施方式涉及机器人作业成败判定系统以及方法。
背景技术
在使用作业用机器人进行组装和嵌合的自动化的情况下，有时会在作业结束后由机器人本身进行作业成败的判定。
以往的确认作业对象物状态的方法可分为在作业结束后进行确认的方法和在作业中进行确认的方法。作为在作业结束后进行确认的方法，存在通过3维视觉传感器以非接触的方式测量作业对象物的方法(例如国际公开WO98/17444号公报)。
另外，还有在组装后再次用手把持作业对象物进行组装动作，将该过程的力觉信息与成功时的力觉信息进行比较的方法(例如日本特开平8-174459号公报)。
作为在作业中进行确认的方法，有除了使用力觉信息之外还使用麦克风检测嵌合时的碰撞声音来进行判定的方法(例如日本特开平9-123078号公报)。
但是，在现有方法中，无法在不受到周边环境的影响、不妨碍作业且不受到工件个体差异和有无闩锁(ラッチ)的影响的情况下判定作业成败。
发明内容
本发明的一个实施方式的目的在于，提供能够在不受到周边环境的影响、不妨碍作业且不受到工件个体差异和有无闩锁的影响的情况下判定作业成败的机器人作业成败判定系统以及方法。
本发明的一个实施方式的机器人的作业成败判定系统具有位置指令生成部、接触位置检测部、作业成败判定部。位置指令生成部在机器人对作业对象物执行了预定作业后，生成位置指令，该位置指令用于使上述机器人的指尖移动，以使得安装在上述机器人的指尖上的、具有弹性变形区域的位置姿态检测单元接触与上述作业对象物关联的预定位置。接触位置检测部根据施加给上述指尖的外力的值和上述位置姿态检测单元的前端位置，计算接触位置，该接触位置是接触上述预定位置时的上述位置姿态检测单元的前端位置。作业成败判定部在上述计算的接触位置在预定范围内的情况下判定为上述预定作业成功，在上述计算的接触位置不在预定范围内的情况下判定为上述预定作业失败。
根据本发明的一个实施方式，可提供能够在不受到周边环境的影响、不妨碍作业且不受到工件个体差异和有无闩锁的影响的情况下判定作业成败的机器人作业成败判定系统以及方法。
附图说明
图1是实施本实施方式的作业成败判定系统或方法的机器人系统的结构图。
图2是说明本实施方式的作业成败判定系统和方法的动作流程的流程图。
图3是本实施方式的进行作业成败判定时的机器人的动作的说明图。
图4是表示本实施方式的存储数据的曲线图。
图5A～图5D是表示本实施方式中可使用的作业对象物的位置和姿态的检测器的一例的图。
具体实施方式
实施方式涉及的机器人作业成败判定系统具有位置指令生成部、接触位置检测部、作业成败判定部。位置指令生成部在机器人对作业对象物执行了预定作业后，生成位置指令，该位置指令用于使机器人的指尖移动，以使得安装在机器人的指尖上的、具有弹性变形区域的位置姿态检测单元接触与作业对象物关联的预定位置。接触位置检测部根据施加给指尖的外力的值和位置姿态检测单元的前端位置，计算接触位置，该接触位置是接触预定位置时的位置姿态检测单元的前端位置。作业成败判定部在计算的接触位置在预定范围内的情况下判定为预定作业成功，在计算的接触位置不在预定范围内的情况下判定为预定作业失败。
还可以构成为，位置姿态检测单元在如下方向中的至少1个方向上发生弹性变形：从安装于上述指尖上的位置朝向前端的方向、以及该方向之外的2个方向。另外，还可以构成为，位置姿态检测单元能够从指尖上拆下，具有球状的前端部。
还可以构成为，接触位置检测部根据外力的值和前端位置的时序数据，计算外力的上升时刻的前端位置，作为接触位置。
还可以构成为，作业成败判定部根据预先知道的理想接触位置与计算的接触位置之差是否在预定阈值内，判定作业成败。
另外，在实施方式涉及的机器人作业成败判定系统中，可以设定有至少2个与作业对象物关联的上述预定位置。在这种情况下，作业成败判定部根据针对上述预定位置中的一个而计算出的接触位置与针对另一个预定位置而计算出的接触位置之间的相对位置关系是否为预定位置关系，判定作业成败。
作业成败判定系统还可以具有外力监视部，该外力监视部监视外力的值，在外力的值超过预定阈值的情况下，向位置指令生成部发送表示检测出接触的信号。可以构成为，位置指令生成部响应于信号的接收，生成用于使机器人进行减速停止的位置指令。
作业成败判定系统还可以具有指尖位置计算部，该指尖位置计算部对机器人的各轴的编码器的值进行正向变换，计算机器人的指尖位置，将位置姿态检测单元的尺寸与该计算的指尖位置相加而求出位置姿态检测单元的球状前端部的中心位置，根据位置姿态检测单元相对于上述预定位置的接近方向，将前端部的半径与该中心位置相加，由此计算前端位置。
另外，在实施方式涉及的作业成败判定方法中，在机器人对作业对象物执行了预定作业后，生成位置指令，该位置指令用于使机器人的指尖移动，以使得安装在机器人的指尖上的、具有弹性变形区域的位置姿态检测单元接触与作业对象物关联的预定位置。并且，在实施方式涉及的作业成败判定方法中，根据施加给指尖的外力的值和位置姿态检测单元的前端位置，计算接触上述预定位置时的位置姿态检测单元的前端位置(接触位置)。并且，在实施方式涉及的作业成败判定方法中，在计算的接触位置在预定范围内的情况下判定为预定作业成功，在计算的接触位置不在预定范围内的情况下判定为预定作业失败。
“位置姿态检测单元”对应于实施例的接触位置检测探针4，但不限于此。“位置姿态检测单元”还广泛包括使用将来可开发出的例如图5D例示的2维或3维的接触状态检测单元的结构。还包括图5A所示的通电方式的检测单元、图5B所示的接触传感器方式的检测单元、图5C所示的干扰观测器(observer)方式的检测单元。并且，不限于图5C的观测器方式，还包括捕捉位置和/或姿态的变化作为系统内部的“状态”的变化的其他“观测器”和还考虑到噪声影响的“卡尔曼滤波器(カルマン·フィルタ)”。并且，“干扰观测器”是指，根据预定系统的输入信号值和来自预定系统的输出信号值来估计系统内部状态的方法或装置。例如对图5C所示例子进行说明，是指根据“来自上位系统的位置指令”、“转矩指令”、“位置FB(反馈)”这种能够从系统外部掌握的物理量来估计与系统外部物体的接触状态的方法或装置，其中，与系统外部物体的接触状态是施加给系统内部(例如“编码器”)的干扰。另外，“卡尔曼滤波器”是指还考虑到对于某些干扰观测器所无法考虑的噪声影响，根据预定系统的输入信号值和来自预定系统的输出信号值，估计系统内部状态的方法或装置。
关于使用图5D例示的2维或3维位置姿态检测单元的结构，例如使用2维的柔软的位置姿态检测单元，检测与作业对象物的预定形状“匹配(fit)”的状态，根据该检测，能够检测出位置和姿态。
“位置姿态检测单元”包含作为其下位概念的“接触状态检测单元”。该“接触状态检测单元”例如包含图1所示的接触位置检测探针4、图5A所示的导通检测探针011、图5B所示的刚体探针023、图5C所示的使用卡尔曼滤波器的单元、图5D所示的具有柔软性的接触状态检测单元等。
并且，“作业对象物”不仅包含再现过程中实际进行作业的对象物(称作“被作业物”)，还包含实施方式中出于检测位置和姿态的目的而固定在被作业物一部分上的物体、或从机器人来看可知与被作业物之间处于预定位置和姿态关系的、能用于检测位置和姿态这一目的的物体。
下面，根据附图详细说明本申请公开的机器人的作业成败判定系统和机器人的作业成败判定方法的实施方式。
图1示出实施本实施方式的作业成败判定系统或方法的机器人系统的结构的一例。图1所示的作业对象物的组1包括由机器人2把持并组装的作业对象物11、以及作为其对方侧的对方侧作业对象物12，作业对象物11组装到该对方侧作业对象物12上。这里，“作业对象物”表示作为由末端执行器(end effector)进行焊接、加工、把持等作业的对象的物体。在该例子中，通过将作业对象物11适当组装到对方侧作业对象物12上，使作业对象物的组1成为期望状态，完成正常作业。也可以将作业对象物的组1整体称作“作业对象物”。
机器人2将末端执行器3移动到任意位置。末端执行器3安装在机器人2的指尖上，并对作业对象物进行某种作业。末端执行器3可根据用途采用各种结构，例如把持物品的手(夹钳)或进行去除飞边的砂轮机(grinder)等。本实施例中，作为一例，末端执行器3构成为把持作业对象物11的夹钳。
接触位置检测探针4作为位置姿态检测单元发挥功能，能够从末端执行器3上拆下。接触位置检测探针4具备具有如下特性的区域：接触位置检测探针4在从固定于末端执行器3的位置朝向前端的方向、以及朝向该前端的方向之外的2个方向这3个弯曲方向中的至少1个方向发生弹性变形。接触位置检测探针4具有如下长度，即：在通过位置检测动作而接触作业对象物11或对方侧作业对象物12时不会使末端执行器3或机器人2与作业对象物发生干扰的长度。为了能够与接触方向无关地使用同一方法计算接触位置，接触位置检测探针4的前端可以为球状。另外，为了不破坏机器人2的作业性，接触位置检测探针4可以是构成为仅在位置检测动作时从末端执行器3突出的收纳式探针。
外力检测器5例如是力传感器，该力传感器检测伴随于机器人2的动作而施加给末端执行器3的1个方向以上的力。除了这种结构之外，外力检测器5还可以用通过导通来以电的方式检测接触状态的传感器、接触传感器、薄型压力传感器、以及检测干扰转矩的计算值的力检测器来代替，其中，该干扰转矩由与机器人2的各轴的电动机有关的转矩指令值和负载转矩之差表示。本实施例中，以力传感器为例进行说明。在外力检测器5是力传感器的情况下，可以按照每个预定周期检测力传感器值。另外，在外力检测器5是检测干扰转矩的计算值的力检测器的情况下，可以按照每个预定周期检测干扰转矩的计算值。
如图1所示，在机器人控制器6的内部设有若干结构要素。位置指令生成部61进行通常的机器人2的位置控制。外力监视部62监视外力检测器5等的值，进行接触判断。指尖位置计算部63根据机器人2的各轴所具有的编码器(用于测定电动机的位置(旋转角度)的传感器)的值、探针的设计尺寸、探针的安装位置和接近(approach)方向等，计算探针前端位置。记录装置64记录位置检测动作中的外力检测器5的值和由指尖位置计算部63获得的探针前端位置。接触位置检测部65根据该记录的值，计算接触位置和接触姿态，将与所计算的接触位置和接触姿态有关的数据提供给作业成败判定部66。作业成败判定部66根据接触位置和接触姿态(以下简称为“接触位置等”)测量多个接触位置等，针对预先设定的作业对象物11和对方侧作业对象物12的特定位置，进行作业的成败判定。
位置检测动作中的外力检测器5的值还被提供给外力监视部62。外力监视部62根据该数据判断是否发生了接触，将与判断结果有关的数据发送给进行机器人2的位置控制的位置指令生成部61。
位置指令生成部61生成发送给安装在机器人2的各轴上的电动机的位置指令，能够将作业成败判定部66的判定结果反映到位置指令中。例如，在进行由多个工序组成的作业的情况下，位置指令生成部61在从作业成败判定部66接收到表示某工序作业成功的判定结果时，生成用于执行下一工序的作业的位置指令。另一方面，在从作业成败判定部66接收到表示某工序作业失败的判定结果时，位置指令生成部61例如生成用于重试(retry)该失败的工序作业的位置指令，而不生成用于下一工序的作业的位置指令。另外，位置指令生成部61能够根据来自外力监视部62的接触检测信号，生成位置指令(动作停止指令和退避动作指令)。由此，例如能够提供进行冲突回避等而所需的控制信号等。
在图1中，位置指令生成部61、外力监视部62、指尖位置计算部63、记录装置64、接触位置检测部65和作业成败判定部66是配置在同一机器人控制器6内，但这些结构要素也可以分散配置于2个以上的场所。另外，这些结构要素不一定需要如图1所示那样构成为单独的要素。也可以在机器人控制器6内配置具有与这些结构要素中的多个要素相当的功能的结构要素。
图5A至图5D示出在本实施方式中能够用于接触位置等的检测的探针的例子。
图5A示出由通过电导通来以电的方式检测接触的传感器构成的导通检测探针的例子。机器人(操作部)2和作业对象物012通过电连接线013而电连接。通过使安装在末端执行器3上的导通检测探针011接触作业对象物012，来使作业对象物012作为介质通电，在导通检测探针011中对通电进行检测，从而能够检测出接触。
另外，图5B表示由接触传感器构成的刚体探针023的例子。隔着弹性部件021将开关022设置在末端执行器3上，在该开关022的前端安装有刚体探针023。开关022是在因物理性的约束而产生了预定量的位移时输出电信号的开关。在通过机器人2的动作使刚体探针023与作业对象物024接触而使开关022产生了预定量的位移时，开关022输出用于通知已检测出接触的情况的电信号，由此能够检测出接触。
图5C是说明使用了由转矩指令值与负载转矩之差表示的干扰转矩的力检测方法的框图。在图5C所示的力检测方法中，使用通常的机器人的位置速度控制部031的转矩指令和位置FB(反馈)，在干扰转矩运算部032中计算干扰转矩。作为干扰转矩的运算方法，例如有如下方法：根据位置反馈的2阶微分求出角加速度，乘以电动机负载的惯性力矩来计算转矩，将转矩指令与根据位置反馈而计算出的转矩之差作为干扰转矩。但是，干扰转矩的运算方法并不限于此。通过按预定周期计算干扰转矩，能够检测出接触。
图5D示出2维或3维地检测位置和姿态的接触状态检测单元025的例子。接触状态检测单元025具备具有柔软性的多个前端部。当多个前端部与具有预定形状的作业对象物024匹配(fit)时，接触状态检测单元025能够检测出接触。
在没有准确了解位置姿态检测单元(例如图1所示的接触位置检测探针4)的设计尺寸、安装位置、接近方向等的情况下，也可以另行实施校正。操作台(pendant)7用于机器人2的作业示教以及再现、位置检测动作执行和外力检测器(力传感器)值的检测阈值、探针尺寸的设定变更。这里，“示教(教授)”是指为了使机器人进行作业而通过某种方法教授实现该作业的动作的情况。作为一例，以如下步骤进行示教：作业人员按下操作台7的键盘，使机器人2的各关节轴或末端执行器3移动到期望的位置，将移动后的位置记录到机器人控制器6的记录装置64中。此时，也可以将作业程序存储到存储装置64中，其中，该作业程序用于使机器人控制器6执行所示教的作业。与此相对，“再现(playback)”是指机器人执行由所存储的信息指示的作业/动作的情况(为了说明与此相同的概念，有时使用“作业”这一用语)。
图2是表示本实施方式的作业成败判定系统和方法的处理步骤的流程图。使用该图按顺序说明本实施方式的作业成败判定系统的动作或作业成败判定方法。本实施方式是使用图3以2维的方式来描述的，但也能够很容易地扩展成3维。
在本实施方式中，根据在机器人作业完成后测量的、机器人坐标系上的与作业对象物有关的多个接触位置等，判定作业成败。特别地，这里假设：对方侧的作业对象物(例如图1的对方侧作业对象物12)是固定的、且位于相对于机器人而言固定的位置处，作业对象物11和对方侧作业对象物12的尺寸是已知的。并且，“机器人坐标系”是固定于机器人主体上的直角坐标系，是作为使机器人动作时的基准而使用的坐标系。
但是，本实施方式并非仅在上述假设的限定性状况下实施。如后所述，即便在对方侧的作业对象物未被固定的情况和作业对象物的尺寸未知的情况下，也能够有效实施本实施方式的作业成败判定系统和方法。
步骤S1中，机器人控制器6对被预先示教而存储到存储装置64中的作业进行再现，由此执行预定作业。例如，机器人控制器6也可以通过执行作为已进行的示教操作的结果而存储到存储装置64中的作业程序，使机器人2再现预定作业。
可按照机器人2的使用目的，在步骤S1执行各种作业。例如，在为了将作业对象物11(预定的电缆端子)嵌入图1所示的对方侧作业对象物12(例如，具有与该预定电缆端子匹配的嵌入部分的基板)而使用机器人2的情况下，机器人2通过再现被预先示教的作业程序，进行由末端执行器3把持作业对象物11并嵌入对方侧作业对象物12的作业。
接着，在步骤S2中，机器人控制器6在位置指令生成部61中生成用于使机器人2的指尖移动到被预先示教的作业成败判定用的位置检测开始位置、即接触前的接近位置处的位置指令，使机器人2的指尖移动到该被示教的位置检测开始位置。并且，也可以在示教操作时将被预先示教的作业成败判定用的位置检测开始位置存储到存储装置64中。
在步骤S3中，使用接触位置检测探针4对作业对象物11进行位置检测动作，测量接触位置等。本实施方式中，将步骤S2和步骤S3的一系列动作重复2次，求出图3所示的检测位置P1 R[x1、y1]、P2 R[x2、y2]。这里，P1 R[x1、y1]表示点P1在机器人坐标系中的XY坐标值。以如下方式求出接触位置检测探针4的前端位置：将探针尺寸与由指尖位置计算部63对机器人2的各轴的编码器的值进行正向变换(順変換)而计算出的机器人2的指尖位置相加，求出探针球的中心位置PTCP R[xtcp、ytcp]，将探针球的半径R与该中心位置相加。如下式(1)所示，接触位置检测探针4的前端位置可根据位置检测动作中的探针的接近方向(4个方向)来求出。式(1)中的X轴、Y轴分别表示图3中的X轴、Y轴。在图3所示的检测动作的例子中，接触位置检测探针4正在沿着方向D接近作业对象物11上的点P1，这相当于式(1)的(iv)的情况，其中，方向D是从Y轴正方向朝负方向。
(i)R[x1 y1]＝R[xtcp ytcp]+[R 0](从X轴负方向朝正方向接近的情况)
(ii)R[x1 y1]＝R[xtcp ytcp]+[-R 0](从X轴正方向朝负方向接近的情况)…(1)
(iii)R[x1 y1]＝R[xtcp ytcp]+[0 R](从Y轴负方向朝正方向接近的情况)
(iv)R[x1 y1]＝R[xtcp ytcp]+[0 -R](从Y轴正方向朝负方向接近的情况)
根据式(1)，可求出针对图3所示的点P1的x1和y1。同样，还能求出针对点P2的x2和y2。本实施方式中检测位置为P1和P2这2点，但也可以按照作业所要求的精度等，任意设定检测位置的数量。例如，除了作业对象物11上的点P1和点P2之外，还可以对图3所示的对方侧作业对象物12上的点P3和点P4进行位置检测。在该情况下，针对点P3的x3和y3以及针对点P4的x4和y4也能够用同样的方法求出。
机器人坐标系(例如图3所示的XY坐标系)中的探针球的中心位置PTCP R[xtcpytcp]可根据机器人2的编码器值、探针的设计尺寸、安装位置求出。其中，如果探针半径R为几百微米，则可以将探针球的中心位置作为探针前端位置。
位置检测动作是通过如下步骤执行的：由作业人员使用操作台7进行点动(JOG)运行来示教接触作业对象物的位置，然后进行再现。“点动运行”是主要在进行示教时进行的操作，例如表示如下操作：在作业人员按下操作台上的各轴动作按钮的期间内预定的轴进行动作，在放开按钮时则动作停止。在位置检测动作中使用的、被示教的位置(位置检测结束位置、即在接触后探针产生弯曲的状态下所到达的工件内部的位置)例如为如下位置：使机器人2的末端执行器3接近作业对象物11，以不与作业对象物11产生干扰的方式，使安装在末端执行器3上的柔软的接触位置检测探针4接触作业对象物11的上表面，再推进预定距离(例如探针的弹性区域内的几mm)后的位置。从探针接触作业对象物的位置到该推进位置为止的上述预定距离是可被探针的柔软性吸收的距离。在再现位置检测动作时，可以在到达该推进位置之前向机器人控制器6发送接触位置检测信号。在该情况下，机器人进行减速停止，执行退避处理。并且，位置检测的对象物不限于作业对象物主体，可以是与作业对象物关联的任何物体，可以是支承作业对象物的夹具、桌子、周围的墙壁、架子等，只要是不会由于被施加例如几百g左右的力而移动、变形或损伤的物体即可。
在位置检测动作期间内，在外力监视部62中同时进行按一定周期监视力传感器的值是否超过检测阈值的处理、以及将探针前端位置和力传感器的值记录到记录装置64中的处理。并且，按一定周期监视力传感器的值是否超过检测阈值的处理与将探针前端位置和力传感器的值记录到记录装置64中的处理不必完全地同时进行。
在外力监视部62中，在力传感器的值超过检测阈值的情况下，判断为检测出接触，接触位置检测信号被发送给位置指令生成部61，机器人控制器6通过位置指令生成部61生成用于使机器人2进行减速停止的位置指令。由此，机器人2进行减速停止。进而，机器人控制器6通过位置指令生成部61生成预定的位置指令，使机器人2退回到接近开始地点(位置检测动作的开始位置)。
机器人控制器6在接触位置检测部65中根据记录在记录装置64内的动作中的力传感器的值和探针前端位置，求出接触时的力传感器值的上升时刻，计算上升时刻的探针位置作为接触位置(图4)。即，接触位置检测部65根据记录在记录装置64内的时序数据，追溯到以前，判断力传感器值的变化。另外，在进行记录处理时，在存储装置64中要设置一定的缓冲区域，在记录时随时进行盖写。
在位置检测动作中，在到达了推进位置的情况(机器人控制器6没有接收到上述接触位置检测信号的情况)下，在位置检测处理中返回“错误”，回到步骤S1(图2的“成功？”的判定中“否”的情况)。在该情况下，可认为是组装等作业不完整或不存在作业对象的部件等情况。
在本实施例的情况下，对方侧作业对象物12的位置是固定不变的，因此在步骤S4中，例如可根据作业对象物11的已知尺寸求出作业成功时的理想检测位置。在该情况下，将该理想检测位置与步骤S3中测量到的实际检测位置进行比较，判断该实际检测位置(或理想检测位置与实际检测位置之差)是否在预先设定的范围或阈值内，由此能够判断作业成败。该范围或阈值是根据对作业完成后获得的产品要求的精度等各种要素任意确定的值。另外，步骤S4的作业成败判定方法不限于上述方法，可使用本领域技术人员公知的各种方法。
在判断为作业成功的情况(图2的“成功？”的判定中“是”的情况)下，在步骤S5中，机器人控制器6控制机器人2进入下一工序的作业。在判断为作业失败的情况(图2的“成功？”的判定中“否”的情况)下，机器人控制器6可以控制机器人2重新把持作业对象物11，从步骤S1起进行重试。或者，机器人控制器6也可以控制机器人2进行如下处理：把持作业对象物11将其放置到其他场所，重新把持新的作业对象物11，从步骤S1起进行重试等。再或者，机器人控制器6还可以不使机器人2进行重试，而是发出警报音等，向外部通知产生了错误的情况。
在上述实施例的判定方法中，对方侧作业对象物12被固定、位置是不变的，因此，对作业对象物11的上表面位置进行接触检测，测量相对于机器人2的绝对位置，判定该位置(或所测量的位置与理想位置之差)是否在预先设定的范围内或阈值内，由此判定作业成败。但是，被进行接触检测的部位不限于作业对象物的上表面。可以根据作业对象物的形状等，将适当的任意部位作为接触检测的对象。另外，在对方侧作业对象物12被定位在传送带上、或对方侧作业对象物12由于加工热等的影响发生变形而出现个体差异的情况下，如图3所示，还可以一并测量对方侧作业对象物12上的位置P3、P4，根据检测位置间的相对位置关系(例如点P1与点P3之间的距离和方向、点P2与点P4之间的距离和方向等)是否为预先设定的位置关系，来判定作业成败。
另外，在上述实施例的判定方法中，根据作业对象物11的尺寸数据，求出理想接触位置等，用于判定，而在不了解作业对象物11的尺寸的情况下，也可以通过使用接触位置检测探针4进行接触检测，预先存储示教时正确嵌合的位置，判断相对于该位置的偏离量是否在预先设定的阈值内，由此判定作业成败。
另外，在上述判定方法中，通过对作业对象物11的上表面的两端这2个部位进行了测量，还测量出了倾斜等的误差，但是在作业对象物11的宽度较小的情况下，通过设定为1个部位的测量，能够缩短测量的所需时间。
如上所述，在本实施方式的作业成败判定系统或方法中，获得伴随于机器人的动作而施加给配置在末端执行器上的柔软的接触位置检测探针的外力，根据机器人的编码器值和探针尺寸，计算探针前端位置，存储进行接触之前的外力值和探针前端位置，求出接触时的探针前端位置，根据求出的多个接触位置等，能够判定作业成败。因此，根据本实施方式，不会受到周边环境的影响，不易妨碍作业，不易受到工件个体差异和有无闩锁的影响。
另外，与使用照相机等视觉传感器的现有技术相比，本实施方式通过使用柔软的接触位置检测探针进行接触位置等的检测，能够进行迅速的作业成败判定。在工厂的组装生产线上一边实际地制造产品一边进行作业成败判定的情况下，不仅要求判定精度，还要求速度，因而本实施方式相比于现有技术，能够实现更多场合下的作业成败判定。另外，本实施方式中使用的探针与现有技术的照相机等相比成本更低，从而还能有助于削减作业成败判定的成本。
并且，根据本实施方式，在进行作业成败判定时无需另行准备各种部件/部品。由此简化了包含机器人的系统整体的结构，通过1组机器人和机器人控制器能够进行组装等作业和作业成败判定这双方。另外，不需要高精度的调整作业，减轻了对工厂的生产线等导入作业成败判定系统时的负担。另外，还能够缩短生产线的长度，在实际地进行作业的同时确认作业成败。
Claims (10)
1.一种机器人的作业成败判定系统，其具有：
位置指令生成部，其在机器人对作业对象物执行了预定作业后，生成位置指令，该位置指令用于使上述机器人的指尖移动，以使得安装在上述机器人的指尖上的、具有弹性变形区域的位置姿态检测单元接触与上述作业对象物关联的至少2个设定的预定位置；
接触位置检测部，其根据施加给上述指尖的外力的值和上述位置姿态检测单元的前端位置，计算接触位置，该接触位置是接触上述预定位置时的上述位置姿态检测单元的前端位置；以及
作业成败判定部，其在针对上述预定位置中的一个而计算出的接触位置与针对另一个预定位置而计算出的接触位置之间的相对位置关系为预定位置关系的情况下判定为上述预定作业成功，在上述相对位置关系不是上述预定位置关系的情况下判定为上述预定作业失败。
2.一种机器人的作业成败判定系统，其具有：
位置指令生成部，其在机器人对作业对象物执行了预定作业后，生成位置指令，该位置指令用于使上述机器人的指尖移动，以使得安装在上述机器人的指尖上的、具有弹性变形区域和球状的前端部的位置姿态检测单元接触与上述作业对象物关联的预定位置；
接触位置检测部，其根据施加给上述指尖的外力的值和上述位置姿态检测单元的前端位置，计算接触位置，该接触位置是接触上述预定位置时的上述位置姿态检测单元的前端位置；
指尖位置计算部，其对上述机器人的各轴的编码器的值进行正向变换，计算上述机器人的指尖位置，将上述位置姿态检测单元的尺寸与上述指尖位置相加而求出上述球状的前端部的中心位置，根据上述位置姿态检测单元相对于上述预定位置的接近方向，将上述前端部的半径与上述中心位置相加，由此计算上述前端位置；以及
作业成败判定部，其在上述计算的接触位置在预定范围内的情况下判定为上述预定作业成功，在上述计算的接触位置不在预定范围内的情况下判定为上述预定作业失败。
3.根据权利要求1或2所述的作业成败判定系统，其中，
上述位置姿态检测单元在如下方向中的至少1个方向上发生弹性变形：从安装于上述指尖上的位置朝向前端的方向、以及该方向之外的2个方向。
4.根据权利要求1或2所述的作业成败判定系统，其中，
上述接触位置检测部根据上述外力的值和上述前端位置的时序数据，计算上述外力的上升时刻的上述前端位置，作为上述接触位置。
5.根据权利要求2所述的作业成败判定系统，其中，
上述作业成败判定部根据预先知道的理想接触位置与上述计算的接触位置之差是否在预定阈值内，判定作业成败。
6.根据权利要求2所述的作业成败判定系统，其中，
设定有至少2个上述预定位置，
上述作业成败判定部根据针对上述预定位置中的一个而计算出的接触位置与针对另一个预定位置而计算出的接触位置之间的相对位置关系是否为预定位置关系，判定作业成败。
7.根据权利要求1或2所述的作业成败判定系统，其中，
该作业成败判定系统还具有外力监视部，该外力监视部监视上述外力的值，在上述外力的值超过预定阈值的情况下，向上述位置指令生成部发送表示检测出接触的信号，
上述位置指令生成部响应于上述信号的接收，生成用于使上述机器人进行减速停止的位置指令。
8.根据权利要求1所述的作业成败判定系统，其中，
上述位置姿态检测单元能够从上述指尖上拆下，具有球状的前端部，
该作业成败判定系统还具有指尖位置计算部，该指尖位置计算部对上述机器人的各轴的编码器的值进行正向变换，计算上述机器人的指尖位置，将上述位置姿态检测单元的尺寸与上述指尖位置相加而求出上述球状的前端部的中心位置，根据上述位置姿态检测单元相对于上述预定位置的接近方向，将上述前端部的半径与上述中心位置相加，由此计算上述前端位置。
9.一种机器人的作业成败判定方法，其包括以下步骤：
在机器人对作业对象物执行了预定作业后，生成位置指令，该位置指令用于使上述机器人的指尖移动，以使得安装在上述机器人的指尖上的、具有弹性变形区域的位置姿态检测单元接触与上述作业对象物关联的至少2个设定的预定位置，
根据施加给上述指尖的外力的值和上述位置姿态检测单元的前端位置，计算接触位置，该接触位置是接触上述预定位置时的上述位置姿态检测单元的前端位置；以及
在针对上述预定位置中的一个而计算出的接触位置与针对另一个预定位置而计算出的接触位置之间的相对位置关系为预定位置关系的情况下判定为上述预定作业成功，在上述相对位置关系不是上述预定位置关系的情况下判定为上述预定作业失败。
10.一种机器人的作业成败判定方法，其包括以下步骤：
在机器人对作业对象物执行了预定作业后，生成位置指令，该位置指令用于使上述机器人的指尖移动，以使得安装在上述机器人的指尖上的、具有弹性变形区域和球状的前端部的位置姿态检测单元接触与上述作业对象物关联的预定位置，
根据施加给上述指尖的外力的值和上述位置姿态检测单元的前端位置，计算接触位置，该接触位置是接触上述预定位置时的上述位置姿态检测单元的前端位置；
对上述机器人的各轴的编码器的值进行正向变换，计算上述机器人的指尖位置，将上述位置姿态检测单元的尺寸与上述指尖位置相加而求出上述球状的前端部的中心位置，根据上述位置姿态检测单元相对于上述预定位置的接近方向，将上述前端部的半径与上述中心位置相加，由此计算上述前端位置；以及
在上述计算的接触位置在预定范围内的情况下判定为上述预定作业成功，在上述计算的接触位置不在预定范围内的情况下判定为上述预定作业失败。
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20150708 Termination date: 20170307 |