CN102642211A - 棒状部件的搬运装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供不采用复杂的机构也可以对任意配置的棒状部件逐次高效地取出并将取出的棒状部件搬运到规定位置的搬运装置。吸引装置构成为，具有安装于机械手的吸嘴，使吸嘴接近于取出对象的棒状部件的第一圆柱状部分，将第一圆柱状部分吸引到吸嘴内，同时使吸嘴上升并保持棒状部件。

Description

棒状部件的搬运装置
技术领域
本发明涉及棒状部件的搬运装置，特别涉及利用机器人对任意放置的多个棒状部件逐次取出并搬运到规定位置的搬运装置。
背景技术
使用机器人对托盘或传送带等上任意配置的多个棒状部件一一取出并搬运时，根据把持或吸附的该棒状部件的部位的不同，其搬运效率和成本也不同。例如日本特开平4-93191号公报中公开了如下结构，试图利用经由浮动机构91安装到机器人手腕部的机械手62，对箱内棒状工作物22的侧面进行电磁吸附而取出。
还有，在日本特开平4-348887号公报中公开了如下结构，试图使设置在机械臂1的前端的夹具4所把持的棒状部件A，漩涡状移动而插入到卷筒孔C内。
如日本特开平4-93191号公报的吸附棒状部件的侧面的方法中，为了立式搬运棒状部件，需另外设置把持该棒状部件的一端的机构，而进行该棒状部件的换持动作。而且，为了防止因该棒状部件和手间微小的位置偏差而可能发生的把持失误，需要浮动机构，这在成本上也不利。
另外，如日本特开平4-348887号公报，使用卡盘之类的机构把持棒状部件的一端的方法中，需预先使供给的棒状部件成为立式状态，故此方法的适用范围受局限。而且在该方法中，很难从散乱堆积等密集状态的多个部件中，一一取出该棒状部件。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种搬运装置，其不采用复杂的机构，也可以对任意配置的棒状部件逐次高效地取出，并将取出的棒状部件搬运到规定位置。
为了达到上述目的，本发明提供一种搬运装置，其利用机器人拾起任意放置的多个棒状部件并搬运到规定位置，该搬运装置的特征在于，具备：在上述多个棒状部件中至少检测出成为取出对象的棒状部件的位置及姿势的第一检测装置；具备具有比上述棒状部件的至少一个端部的外径大的内径，且构成为吸引保持该棒状部件的吸嘴的吸引装置；在机械臂前端的机械手上安装有上述吸嘴的机器人，其中，上述机器人基于上述第一检测装置所检测出的棒状部件的位置及姿势，利用上述吸嘴从上述棒状部件的某一端部，沿着该棒状部件的长度方向至少吸引保持该棒状部件的一部分，并将该吸引保持的棒状部件搬运到规定位置。
优选的实施方式中，基于上述第一检测装置所检测出的上述棒状部件的位置及姿势来求得上述吸嘴对上述棒状部件的吸引方向，通过吸引该棒状部件的同时使上述吸嘴上升，而将上述棒状部件的至少一部分吸引到上述吸嘴内，将该棒状部件以立式状态搬运到规定位置。
优选的实施方式中，具有用于检测被上述吸嘴吸引保持的上述棒状部件的第二检测装置，上述机器人，基于由上述第二检测装置检测出的、被上述吸嘴吸引保持状态下的上述棒状部件的位置信息，将该棒状部件定位到规定的旋转位置，且将该棒状部件搬运到规定位置。
优选的实施方式中，具有用于检测被上述吸嘴吸引保持的上述棒状部件的第二检测装置，上述机器人，获取由第二检测装置检测出的、被上述吸嘴吸引保持状态下的上述棒状部件的信息，求得与该获取的信息对应的搬运目的地，将上述棒状部件搬运到求得的搬运目的地。
优选的实施方式中，上述第二检测装置为第二视觉传感器。
优选的实施方式中，上述第一检测装置为第一视觉传感器。
附图说明
通过以下参照附图对优选的实施方式进行说明，本发明的上述或其他目的、特征以及优点会更加明确。
图1是表示本发明的一个实施方式所涉及的搬运装置，且表示由第一检测装置检测棒状部件的状态的图。
图2是表示利用机械手上安装的吸嘴吸引棒状部件的状态的图。
图3是表示棒状部件的一个构成例的图。
图4是表示由第二检测装置检测被吸嘴吸引保持的棒状部件的状态的图。
图5是表示将被吸嘴吸引保持的棒状部件搬运到规定的搬运目的地的状态的图。
图6是表示利用本发明的一个实施方式所涉及的搬运装置的、棒状部件的搬运顺序的流程图。
具体实施方式
图1是表示本发明的搬运装置10的简要构成的图。搬运装置10具有机器人12和能够检测出任意配置的多个(图示例中为同一种)棒状部件14的第一检测装置16。机器人12具有以从多个棒状部件14中逐次吸引取出该棒状部件的方式构成的吸引装置18，该吸引装置18具体来说，具有：安装在机械手22上的吸嘴24(参照图2)，该机械手22设置在以围绕各轴可动的方式构成的(例如6轴)机械臂20的前端；通过配管、管道等连结于吸嘴24，使吸嘴24内处于负压状态的真空装置等(图中未示)。吸嘴24，由于安装在机械手22上，所以可以改变其位置及姿势，且是具有比棒状部件14的至少一个端部的外径大的内径的圆筒状的部件，其构成为能够通过吸引操作来逐次(图示例中为一个一个)拾起并吸引保持棒状部件14。
第一检测装置16以至少能够检测出任意配置或散乱堆积的多个棒状部件14中的一个，最好能够检测出全部的方式构成，其在图1中表示为固定配置在机器人12的主体下面的第一视觉传感器。但第一检测装置16，只要能发挥检测棒状部件的功能即可，其也可以安装在其他的固定部位，或机械臂等可动部上。
棒状部件14在图示例中，是在传送带26上任意配置的，即以各棒状部件14的长度轴大致处于水平的方式配置，但本发明不限于这种方式，例如，在托盘上任意配置，或在箱子或容器内散乱堆积也可。
图3是表示棒状部件14的一个构成例的图。棒状部件14由具有比吸嘴24的内径小的外径部分的第一圆柱状部分30、具有比吸嘴24的内径小的外径部分且轴向长度小于第一圆柱状部分30的第二圆柱状部分32、同轴连结第一圆柱状部分30和第二圆柱状部分32且具有比吸嘴24的内径大的外径部分的第三圆柱状部分34所构成，在本实施方式中，在第一圆柱状部分30被吸引到吸嘴24内的状态下搬运棒状部件14。在此，因为第三圆柱状部分34的外径比吸嘴24的内径大，所以能够以正确姿势被吸嘴24吸引保持的棒状部件14，第一圆柱状部分30位于吸嘴24内，第二以及第三圆柱状部分32、34位于吸嘴24外。
下面，参照图1～图5及图6的流程图，对利用上述搬运装置10搬运棒状部件14的搬运顺序进行说明。首先如图1所示，利用第一视觉传感器16，检测传送带26上任意配置的各棒状部件14的位置及姿势(步骤S1)。因为利用第一视觉传感器16检测取出对象时可以应用公知技术，所以在此省略详细的说明，但是作为具体的检测方法可以考虑基于以下条件的处理，例如，对拍摄而得到的多个棒状部件整体的图像进行处理，求得各棒状部件的位置及姿势(方向)，选择某个棒状部件使得吸嘴24为了吸引该棒状部件而需要的吸嘴24的位置及姿势的变化量最小(或者变化所需要的时间最短)，并且在棒状部件重叠时优先将上方的棒状部件作为取出对象等。
若检测出应作为取出对象的棒状部件(步骤S2)，则如图2所示，控制机器人12，由吸嘴24吸引保持作为该取出对象的棒状部件14(步骤S3)。具体来说，使吸嘴24的前端接近于作为取出对象的棒状部件(在这里为14a)的第一圆柱状部分30的端部，启动与吸嘴24连结的未图示的真空装置等，从吸嘴前端吸引空气，通过该吸引所产生的吸引力，将棒状部件14a的第一圆柱状部分30吸引到吸嘴24内，同时使吸嘴24上升并保持棒状部件14a。因此，棒状部件14a沿着其长度方向至少一部分(本实施方式中为第一圆柱状部分30)容纳到吸嘴24内。或者，例如棒状部件是单纯的圆柱形状时能够将该棒状部件的全部容纳到吸嘴内，棒状部件是钉子形状时，可将除钉子的头部以外的部分都容纳到吸嘴内。
还有，如图2所示，因为在多数情况下棒状部件是以其长度轴大致沿水平方向延伸的方式配置的，所以优选以作为取出对象的棒状部件14a的长度轴和吸嘴24的长度轴(吸引方向)成为钝角的方式，使吸嘴24接近于棒状部件14a的第一圆柱状部分30的侧端部。
另外，在步骤S2中没有确切检测出棒状部件时，例如根据上述规定条件没有决定出作为取出对象的棒状部件等情况下，返回到步骤S1，采取改变条件重新进行检测处理等的措施。
步骤S3之后，如图4所示，用第二检测装置36检测被吸嘴24吸引保持的棒状部件14a(步骤S4)。在图4的例子中，第二检测装置是固定配置在吸嘴24的下方的支座等上的第二视觉传感器，构成为能够拍摄被吸嘴24吸引保持的棒状部件的图像。在此，如图4所示，也可以构成为：以机械臂或机械手22进行规定的动作(图示例中为旋转动作)，使吸嘴24和吸嘴24所吸引保持的棒状部件14a在第二视觉传感器36的视野范围内移动。
之后的步骤S5中，检测被吸嘴24吸引保持的棒状部件14a。具体来说，检测棒状部件是否保持在吸嘴24上等，若棒状部件吸引保持在吸嘴24上则进入到步骤S6。若棒状部件没有保持在吸嘴24上(即吸引失败)则返回到步骤S3重新进行吸引操作。再则，在第二视觉传感器自身异常而导致检测失败时，在采取排除其原因等的措施之后返回到步骤S4。
之后的步骤S6中，由第二视觉传感器36来检测被吸嘴24吸引保持的棒状部件14a是立式状态(吸引保持的状态)，但其是否被上下反向吸引保持。本实施方式中，因为被吸嘴24吸引保持的棒状部件14a的两端(第一及第二圆柱状部分30及32)的外径都比吸嘴24的内径小，所以可能存在误把第二圆柱状部分32吸入到吸嘴24内的情况。在这种情况下，第二检测装置即视觉传感器36能检测出从吸嘴24外部可见的部分不是第二圆柱状部分32。例如，预先在第一圆柱状部分30及第二圆柱状部分32的至少一方的端面做记号刻印等，基于含有记号的检测结果的信息，检测出从吸嘴24外部可见的部分不是第二圆柱状部分32。或者，将第二视觉传感器配置到可以从棒状部件14a的侧方进行拍摄的位置，然后将从吸嘴24外部可见部分的长度作为棒状部件的信息检测出来，通常是该部分的长度与较短的第二圆柱状部分32和第三圆柱状部分34的长度之和一致，但也可以检测该部分的长度与较长的第一圆柱状部分30和第三圆柱状部分34的长度之和一致。
再则，作为第二检测装置36，可以使用以能够测量吸嘴24外部的棒状部件长度的方式构成的利用激光的测长传感器或狭缝传感器来代替视觉传感器。而且，第二检测装置不是必须安装在如图4所示的固定部位，也可以安装在机械臂等可动部上。
通过第二视觉传感器36，得到保持在吸嘴24上的棒状部件14a的姿势是正确(第一部分30在吸嘴内)的信息时，如图5所示，进入到步骤S7，启动机器人将该棒状部件搬运到规定的搬运目的地。图5所示的例中，该规定的搬运目的地为设置在吸嘴24的可动范围内的座子38，座子38上形成有多个可以竖直容纳各棒状部件的第二部分的容纳孔40。所以，如图4所示，由第二视觉传感器36检测被吸嘴24吸引保持的棒状部件14a的位置信息，再基于该位置信息将棒状部件14a定位到规定的旋转位置(在这里是要插入棒状部件14a的座子38的容纳孔40的垂直上方)，之后下降吸嘴24将棒状部件14a插入到容纳孔40内。
如上所述，在本实施方式中，通过控制机械手22的姿势，将被吸嘴24吸引保持的棒状部件14以立式状态移动到座子38的上方，之后使吸嘴24下降，通过解除吸引将棒状部件14以立式状态插入到规定的容纳孔40中。如此，本发明中，因为吸嘴从棒状部件的一端沿着其长度方向吸引保持该棒状部件，所以通过控制机械手的姿势，容易地使棒状部件保持直立状态进行搬运，同以前相比可以缩短作业时间，实现生产能力的提高。
另外，被吸引保持的棒状部件的姿势错误时(第二部分32在吸嘴内时)，无法将该棒状部件以正确的姿势配置到座子38内，所以不把该棒状部件搬运到座子38等搬运目的地，进入步骤S8采取排出到其它位置或运回到传送带26上等搬运到与座子38不同的其它搬运目的地的措施。
虽然本实施方式中以检测同种棒状部件为例子进行了说明，但使用不同种类的棒状部件，通过第二视觉传感器36，根据其形状或记号等识别吸嘴上被吸引保持的棒状部件的种类，之后按照与该识别结果相关的信息，将棒状部件根据种类搬运到不同的搬运目的地也可。
以上，对各棒状部件重复步骤S1～S7或S8，但是在步骤S1及S2中能够包含取出顺序地检测出多个作为取出对象的棒状部件时，可以省略步骤S1及S2。
根据本发明，利用安装在机器人上的吸嘴可吸引保持棒状部件，所以在吸引时不必对吸嘴进行相对于棒状部件的高精度定位，且不必在机器人上设置浮动机构等特别结构。并且，在吸嘴吸引前供给棒状部件的时候也不需要复杂的装置，所以能够构成成本上有利的搬运装置。且利用吸嘴的吸引保持易于在立式状态下搬运棒状部件，所以与以前的方法相比能够缩短作业时间，提高生产能力。
通过采用用于检测被吸嘴吸引保持的棒状部件的第二检测装置，能够实现基于棒状部件位置的定位操作、按照被吸嘴吸引保持的棒状部件的状态改变搬运目的地等有效的搬运。
通过利用作为第一及第二检测装置的视觉传感器，通过图像处理能够容易检测出任意放置的棒状部件的位置及姿势，以及被吸嘴吸引保持的棒状部件的姿势和种类。

Claims (6)

1.一种搬运装置，其利用机器人(12)拾起任意放置的多个同种棒状部件(14)并搬运到规定位置，该搬运装置(10)的特征在于，具备：
在上述多个棒状部件(14)中至少检测出成为取出对象的棒状部件的位置及姿势的第一检测装置(16)；
具备具有比上述棒状部件(14)的至少一个端部的外径大的内径，且构成为吸引保持该棒状部件(14)的吸嘴(24)的吸引装置(18)；以及
在机械臂(20)前端的机械手(22)上安装有上述吸嘴(24)的机器人(12)，
其中，上述机器人(12)基于上述第一检测装置(16)所检测出的棒状部件(14)的位置及姿势，利用上述吸嘴(24)从上述棒状部件(14)的任一端部，沿着该棒状部件(14)的长度方向至少吸引保持该棒状部件(14)的一部分，并将该吸引保持的棒状部件(14)搬运到规定位置。
2.根据权利要求1所述的搬运装置，其特征在于，
基于上述第一检测装置(16)所检测出的上述棒状部件(14)的位置及姿势来求得上述吸嘴(24)对上述棒状部件(14)的吸引方向，通过在吸引该棒状部件(14)的同时使上述吸嘴(24)上升，从而将上述棒状部件(14)的至少一部分吸引到上述吸嘴(24)内，将该棒状部件(14)以立式状态搬运到规定位置。
3.根据权利要求1所述的搬运装置，其特征在于，
具有用于检测被上述吸嘴(24)吸引保持的上述棒状部件(14)的第二检测装置(36)，
上述机器人(12)，基于由上述第二检测装置(36)检测出的、被上述吸嘴(24)吸引保持状态下的上述棒状部件(14)的位置信息，将该棒状部件(14)定位到规定的旋转位置，且将该棒状部件(14)搬运到规定位置。
4.根据权利要求1所述的搬运装置，其特征在于，
具有用于检测被上述吸嘴(24)吸引保持的上述棒状部件(14)的第二检测装置(36)，
上述机器人(12)，获取由上述第二检测装置(36)检测出的、被上述吸嘴(24)吸引保持状态下的上述棒状部件(14)的信息，求得与该获取的信息对应的搬运目的地(38)，将上述棒状部件(14)搬运到该求得的搬运目的地(38)。
5.根据权利要求3或4所述的搬运装置，其特征在于，
上述第二检测装置(36)为第二视觉传感器。
6.根据权利要求1所述的搬运装置，其特征在于，
上述第一检测装置(16)为第一视觉传感器。
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