CN104044132A - 机器人系统及被加工物的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够缩短工件处理作业时间的机器人系统及被加工物的制造方法。在机器人系统（100）中，机器人控制器（104）控制摄像机（103），进行储料器（102）内的工件（W）的形状识别以及被机器人（101）保持的工件（W1）的保持状态的检测这两者。因此，从工件的形状识别向保持状态的检测的移送几乎不耗费时间。另一方面，在现有技术中，在形状传感器和保持状态检测装置被分别设置的情况下，从工件的形状识别向保持状态的检测的移送需要一定时间。如此，在机器人系统（100）中，通过缩短上述移送时间，实现工件处理作业时间的缩短。

Description

机器人系统及被加工物的制造方法

技术领域

本发明涉及一种机器人系统及被加工物的制造方法。

背景技术

近年来，将随意收纳（所谓的散装）在储料器内的螺栓等具有相同形状的工件从储料器中取出并进行处理的各种工件拾取技术被提出。在该技术中，在对储料器内的工件进行形状识别（三维的位置和姿态的识别）之后，根据该识别结果来确定应该保持的工件并将其从储料器中取出。

在工件拾取中，由于在储料器内工件彼此之间复杂地重叠在一起，工件被保持的部位埋没等，有可能发生无法以适当的状态来保持工件的状况。其结果是，无法将所保持的工件以适当的状态运送至下一工序，工件处理作业的精度有可能下降。因此，通过形状传感器对储料器内的工件进行形状识别之外，需要检测所保持的工件的保持状态是否适当（参照下述专利文献1）。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2011－183537号公报

发明内容

本发明所要解决的问题

然而，在上述现有技术中，除了形状传感器以外，还设有检测保持状态的装置，因此从形状传感器的感应区域向保持状态检测装置移送工件的时间成为缩短工件处理作业时间方面的障碍。

本发明是为了解决上述问题而做出的，其目的是提供一种能够缩短工件处理作业时间的机器人系统及被加工物的制造方法。

用于解决问题的手段

本发明涉及的机器人系统具有：机器人，所述机器人具有保持收纳有多个工件的储料器内的工件的保持部；传感器，所述传感器进行储料器内的工件的形状的识别以及机器人对工件进行保持的保持状态的检测这两者；以及控制装置，所述控制装置控制机器人和传感器，控制装置使传感器识别储料器内的工件的形状，根据传感器所识别到的形状使机器人保持工件，将机器人所保持的工件移送到传感器的感应区域的规定位置，使传感器检测保持状态，并根据传感器所检测出的保持状态，使工件向下一工序进行处理。

本发明所涉及的被加工物的制造方法使用通过上述机器人系统所获得的工件来获得被加工物。

发明效果

根据本发明，提供一种工件处理作业时间缩短的机器人系统及被加工物的制造方法。

附图说明

图1是表示实施方式涉及的机器人系统的概略结构图。

图2是表示利用图1所示的机器人系统来处理工件的状况的图。

图3是表示在图2的状况下拍摄到的图像的图。

图4是表示不同于图3的状况的图像的图。

图5是表示利用图1所示的机器人系统来处理工件的状况的图，是表示不同于图2的状况的图。

图6是表示在图5的状况下拍摄到的图像的图。

附图标记说明

10…保持部，100…机器人系统，101…机器人，102…储料器，103…传感器，104…机器人控制器，104A…确定部，W1、W2、W3…工件

具体实施方式

以下参照附图说明实施方式。此外，在以下说明中，对同一要素或具有同一功能的要素使用同一附图标记，并省略重复的说明。

如图1所示，机器人系统100具有机器人101、储料器102、摄像机（传感器）103、以及机器人控制器（控制装置）104，并且被构成为能够通过机器人101一个一个地把持（保持）储料器102内的工件W。

机器人101是所谓的多关节机器人，在固定面上固定有基座，并具有从基座到前端有多个转动关节的臂部101A。臂部101A中内置有用于驱动关节的伺服马达，各关节的驱动通过机器人控制器104来控制。

机器人101的臂部101A在其前端具有保持装置（保持部）10。保持装置10具有一对手指部件10A，各手指部件10A被构成为能够通过致动器扩大和缩小相互的间隔而进行开闭。另外，保持装置10被构成为能够通过致动器围绕沿着其延伸方向的轴线转动。这样的手指部件10A的开闭动作、保持装置10的转动也通过机器人控制器104来控制。

储料器102是由金属或树脂等形成的箱体，其内部随意地配置（散装）有多个工件W。散装在储料器102内的工件W在图1中表示为立方体形状，但也可以是其他形状（螺栓状、棒状、球形等）。另外，有时几十个或几百个工件W多层堆放，但在本实施方式中，为了便于说明和图示，仅示出堆放成一层或两层的几个工件W。

摄像机103被配置在储料器102的上方，并面向铅垂方向的下方使得能够对储料器102的内部进行摄像。摄像机103是三维摄像机，能够获取来自储料器102的上方的图像（像素设置数据）和图像上的距离信息。摄像机103以使储料器102内的所有工件W都进入其摄像区域（视角）R内的方式调整其高度，并固定在该位置上。摄像机103与机器人101一样，也通过上述机器人控制器104来控制。

另外，摄像机103中内置有未图示的摄像机控制器，通过该摄像机控制器对所拍摄到的图像进行解析处理。该图像解析处理中包含下述的储料器102内的工件W的形状识别、以及机器人101对工件W1进行保持的保持状态的检测。

如上所述，机器人控制器104对机器人101和摄像机103这双方进行控制。

机器人控制器104例如能够控制机器人101，使机器人101前端的保持装置10向机器人101的可动范围内的期望位置移动，或者朝向期望的方向，或者转动，或者使保持装置10的手指部件10A开闭。

另外，机器人控制器104控制摄像机103并从摄像机103获取上述的图像或距离信息以外，还获取各种信息。机器人控制器104从摄像机103获取的信息中包含储料器102内的工件W的形状识别以及机器人101对工件W1进行保持的保持状态的检测结果。

下面，利用上述的机器人系统100来说明处理工件W的作业（工件处理作业）的步骤。

首先，机器人控制器104控制摄像机103，对工件W进行形状识别。更详细地讲，摄像机103拍摄储料器102内的工件W的图像，并且根据所拍摄到的图像进行储料器102内的工件W的形状识别，将该形状识别结果发送至机器人控制器104。

工件W的形状识别例如是以下的处理：根据通过拍摄获得的图像和距离信息，检测收容在储料器102内的多个工件W的形状、朝向、高度，进而基于该检测结果来选择一个或多个应由机器人101保持的候补（工件候补）。另外，当选择多个候选工件时，能够在其中赋予优先顺序。

接下来，机器人控制器104控制机器人101，保持通过上述形状识别所选择的工件W。即，使机器人101的保持装置10移动至所选择的工件W处，并且使保持装置10的手指部件10A开闭，由此使手指部件10A把持（保持）工件W。

接下来，机器人控制器104控制机器人101，如图2所示，将保持装置10所保持的工件W1移送至摄像机103的拍摄区域内的规定高度位置H处。移送后，机器人控制器104控制摄像机103，进行保持装置10所保持的工件W1的保持状态的检测。更详细地讲，摄像机103如图3所示拍摄位于拍摄区域内的工件W1的图像，并且根据所拍摄到的图像进行工件W1的保持状态的检测，将该保持状态的检测结果发送至机器人控制器104。即，检测工件W1的保持状态时，利用与对储料器102内的工件W进行形状识别时相同的摄像机103以及相同的拍摄区域R的图像。

工件W1的保持状态的检测是根据所拍摄到的图像和距离信息来检测工件W1以怎样的状态被保持装置10保持的处理，例如，检测工件被保持的位置或姿态（倾角）。根据需要，也可以基于所检测出的位置或姿态来判定工件W1的保持状态是否合适，该情况下，从摄像机103发送至机器人控制器104的保持状态的检测结果中包含该是否合适的判定结果。

之后，机器人控制器104控制机器人101，使通过保持装置10保持的工件W1向下一工序被进行处理。

作为下一工序的处理，例如，可以是“放置工件W1的工序”、“暂放工件W1进行再识别的工序”、“排除工件W1的工序”等。

在放置工件W1的工序中，机器人控制器104将工件W1载置（放置）在储料器102以外的规定场所。此时，机器人101能够根据工件W1的保持状态对工件W1进行修正（位置修正、姿态修正）之后载置工件W1。

在暂放工件W1进行再识别的工序中，机器人控制器104将判定为不合格的工件W1载置在未图示的规定的暂放台上，再次进行形状识别之后，利用保持装置10再次保持工件W1。

在排除工件W1的工序中，机器人控制器104在利用保持装置10保持（或再次保持）的工件W1被判定为不合格时，将该工件W1载置在规定的排除区域诸如此类，从而将该工件W1排除。

如上所述，机器人系统100具有：机器人101，机器人101具有保持收纳有多个工件W的储料器102内的工件W的保持装置10；摄像机103，摄像机103进行储料器102内的工件W的形状的识别以及机器人101对工件W1进行保持的保持状态的检测这两者；以及机器人控制器104，机器人控制器104控制机器人101和摄像机103。

然后，机器人控制器104使摄像机103识别储料器102内的工件W的形状，根据摄像机103所识别到的形状使机器人101保持工件W，将机器人101所保持的工件W1移送至摄像机103的拍摄区域的规定位置H处，使摄像机103检测保持状态，并根据摄像机103所检测出的保持状态使工件W1向下一工序进行处理。

在上述的机器人系统100中，机器人控制器104控制摄像机103，进行储料器102内的工件W的形状识别以及机器人101所保持的工件W1的保持状态的检测这两者。因此，从工件的形状识别向保持状态的检测的移送几乎不耗费时间，该移送时间也极短。另一方面，在现有技术中，在形状传感器和保持状态检测装置被分别设置的情况下，从工件的形状识别向保持状态的检测的移送需要一定时间。如此，在机器人系统100中，由于缩短了上述移送时间，所以工件处理作业时间被缩短。

在使用通过机器人系统100所获得的工件W获取被加工物的被加工物的制造方法中，也获得同样的效果。作为被加工物，使用了通过机器人系统100被进行搬运或组装等加工的工件W的所有的物品或工件W自身可相当于被加工物。例如，作为被加工物，包含螺栓等部件或汽车等组装体。

另外，作为下一工序的处理，如上所述，当在对所保持的工件W1进行修正后放置工件W1的情况下，即使工件W1的保持状态不适当，也能够高精度地载置工件W1而无需再次保持，所以与在保持状态不适当的情况下进行再次保持的情况相比，实现了时间缩短。这样的修正对工件的位置以及姿态的至少任一者进行即可。

另外，机器人系统100也可以在机器人控制器104内具有确定所保持的工件W1的移送目的地的位置的确定部104A。确定部104A是根据对储料器102内的工件W进行形状识别时所获取的图像来确定工件W1的移送目的地的位置的部分。

确定部104A例如根据在对储料器102内的工件W进行形状识别时所获取的图像来检测不存在工件W的区域，将该区域内的位置确定为工件W1的移送目的地。由此，将工件W1移送到不存在工件W的区域。如此，通过将工件W1移送到不存在工件W的区域中，使所保持的工件W1不会遮挡在储料器102内的工件W上（工件W被从摄像机103的视野中遮挡），所以在摄像机103对工件W进行形状识别时，防止工件W1成为遮挡物的状况。机器人系统100也可通过确定部104A每次（当确认保持状态时）改变工件W1的移送目的地，其结果是，工件W1如图4所示，被移送到与图3的位置不同的移送目标地位置。

另外，确定部104A也可以根据在对储料器102内的工件W进行形状识别时获得的距离信息，检测储料器102内的工件W的最大高度位置，将与该最大高度位置分离了规定距离的高度位置确定为工件W1的移送目的地。由此，如图5所示，在储料器102内的工件W的数量减少、堆积的工件W的最大高度位置降低时，能够根据该降低，将保持装置10的移送目的地设为更低的高度位置h（h＜H）。如此，当保持装置10的高度位置降低时，工件W1远离摄像机103，因此，如图6所示，工件W1在摄像机103的拍摄区域R中的区域占有率降低（即，工件W1被拍摄得较小）。通过将工件W1移送到更低的高度位置h，所保持的工件W1难以遮挡储料器102内的工件W，所以抑制了在摄像机103对工件W进行形状识别时工件W1成为遮挡物的状况。

此外，在工件W的形状识别时，接下来要保持的候选工件被确定的情况下，如图6所示，确定部104A也可以将不遮挡候选工件W2的位置确定为工件W1的移送目的地。候选工件W2有可能为一个也有可能为多个。如此被保持的工件W1如果至少不遮挡储料器102内的多个工件W中的候选工件W2，则之后的形状识别和工件保持变得容易，实现工件处理作业时间的缩短。

此外，确定部104A不一定必须设置在机器人控制器104内，也可以与机器人控制器104分开设置。

本发明不限于上述实施方式，在不脱离本发明主旨的范围内可适当地对其进行变形而应用。

例如，摄像机103如果是能够识别储料器102内的工件W的形状并且检测被机器人101保持的工件W1的保持状态的传感器，则不限于三维摄像机，也可以是公知的二维摄像机或三维传感器等。另外，在使用二维摄像机时，通过使保持装置10转动，即使是二维摄像机，也能以三维（立体）方式检测工件W1的保持状态。

另外，保持装置10如果是能够保持工件W的装置，则也可采用包含一对手指部件10A的装置、手指部件摆动从而抓取工件W的装置、通过空气或电磁力来吸附工件W的装置等。

Claims (6)

1.一种机器人系统，具有：

机器人，所述机器人具有保持收纳有多个工件的储料器内的所述工件的保持部；

传感器，所述传感器进行所述储料器内的工件的形状的识别以及所述机器人对所述工件进行保持的保持状态的检测这两者；以及

控制装置，所述控制装置控制所述机器人和所述传感器，

所述控制装置使所述传感器识别所述储料器内的工件的形状，根据所述传感器所识别到的形状使所述机器人保持所述工件，

将所述机器人所保持的所述工件移送到所述传感器的感应区域的规定位置，使所述传感器检测保持状态，

根据所述传感器所检测出的保持状态，使所述工件向下一工序进行处理。

2.根据权利要求1所述的机器人系统，其特征在于，

所述下一工序的处理是对工件的位置以及姿态的至少一者进行修正后载置所述工件。

3.根据权利要求1或2所述的机器人系统，其特征在于，

还具有确定部，所述确定部确定所述机器人所保持的所述工件被移送到所述传感器的感应区域时的移送目的地的位置。

4.根据权利要求3所述的机器人系统，其特征在于，

所述确定部将所述储料器内的下一个要保持的工件候补不会被所述机器人所保持的所述工件遮挡的位置确定为所述移送目的地的位置。

5.根据权利要求3所述的机器人系统，其特征在于，

所述确定部根据所述储料器内的工件的最大高度位置来确定所述移送目的地的位置。

6.一种被加工物的制造方法，使用通过权利要求1～5中任一项所述的机器人系统获得的工件来获得被加工物。