CN106926237A - 机器人、机器人控制装置以及机器人系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供机器人、机器人控制装置以及机器人系统,该机器人是能够抑制随着第一对象物在第一方向的移动的、第一对象物在第二方向的位置偏移的机器人。机器人在从由拍摄装置拍摄第一位置处的第一对象物的拍摄时到上述第一对象物到达与上述第一位置在第一方向上相等的第二位置的到达时为止的期间,基于通过上述拍摄装置拍摄到的图像使上述第一对象物沿与上述第一方向不同的第二方向移动。
Description
技术领域
本发明涉及机器人、机器人控制装置以及机器人系统。
背景技术
现正在研究、开发基于通过拍摄装置拍摄到的拍摄图像使机器人进行作业的控制装置。
关于此,公知有在包含照相机和机器人的机器人系统中,基于通过该照相机拍摄到的图像来确定工件的位置以及姿势,并控制机器人的机器人控制器(例如,参照专利文献1)。
另外,正在研究、开发进行通过像分液器等那样喷出液体的器具来向对象物喷出该液体的作业的机器人。
关于此,公知有朝向铅垂方向配设有旋转控制式的粘合剂分液器的XY机器人(例如,参照专利文献2)。
并且,还在研究、开发基于通过拍摄部拍摄到的拍摄图像使机器人进行作业的控制装置。
关于此,公知有在各包含1台照相机和机器人臂的机器人系统中,基于通过该照相机拍摄到的图像,确定以机器人臂为基准的工件的位置以及姿势信息,并控制机器人臂的机器人控制器(例如,参照专利文献3)。
专利文献1:日本特开2012-166314号公报
专利文献2:日本特开2001-300387号公报
专利文献3:日本特开2014-180722号公报
然而,在像专利文献1那样的机器人控制器中,存在如下情况:在使工件在第一方向移动的动作轴倾斜等的情况下,若基于通过拍摄装置拍摄到的图像使工件移动到与第一方向的位置不同的输送目的地,则随着第一方向的移动,工件的位置在与第一方向不同的第二方向偏移。
另外,在像专利文献2那样的机器人中,若在分液器喷出的液体为空的情况下或分液器破损的情况下等更换分液器,则存在机器人的TCP(Tool Center Point:工具中心点)的位置与分液器的前端部的位置的相对的位置发生了偏移的情况。因此,在该机器人中,存在提高从分液器向对象物喷出液体的作业的精度较困难的情况。
并且,在像专利文献3那样的机器人控制器中,对于基于通过1台照相机拍摄到的图像来控制2台以上的机器人臂,只要这些机器人臂彼此不进行机械校准就很困难。另外,上述机器人臂彼此的机械校准除了花费工夫以外,也很难得出所希望的精度。机械校准在此处是通过调整(改变)多个机器人臂的各自的设置位置进行的多个机器人臂的相对的位置以及姿势的调整。
发明内容
本发明是为了解决上述课题的至少一部分而完成的,能够以以下的方式或者应用例来实现。
为了解决上述课题的至少一个,本发明的一实施方式提供一种机器人,该机器人在从由拍摄装置拍摄第一位置处的第一对象物的拍摄时到上述第一对象物到达与上述第一位置在第一方向上相等的第二位置的到达时为止的期间,基于通过上述拍摄装置拍摄到的图像使上述第一对象物沿与上述第一方向不同的第二方向移动。
根据该结构,机器人在从由拍摄装置拍摄第一位置处的第一对象物的拍摄时到第一对象物到达与第一位置在第一方向上相等的第二位置的到达时为止的期间,基于通过拍摄装置拍摄到的图像使第一对象物沿与第一方向不同的第二方向移动。由此,机器人能够使第一对象物的拍摄时的第一方向的位置与到达第二位置的到达时的第一方向的位置相同。结果,机器人能够抑制随着第一对象物在第一方向的移动的、第一对象物在第二方向的位置偏移。
另外,本发明的另一实施方式,在机器人中,也可以使用通过能够沿上述第一方向以及上述第二方向移动的移动部使上述第一对象物移动的结构。
根据该结构,机器人通过能够沿第一方向以及第二方向移动的移动部使第一对象物移动。由此,机器人能够抑制随着由移动部进行的第一对象物在第一方向的移动的、第一对象物在第二方向的位置偏移。
另外,本发明的另一实施方式,在机器人中,也可以使用如下结构:上述移动部具备:第一臂,其支承于支承台,并能够绕第一轴转动;第二臂,其支承于所述第一臂,并能够绕第二轴转动;以及动作轴,其支承于上述第二臂,并能够在上述第一方向上移动并且能够绕第三轴转动。
根据该结构,机器人通过第一臂、第二臂以及动作轴使第一对象物沿第一方向以及第二方向移动。由此,机器人能够抑制随着由第一臂、第二臂以及动作轴进行的第一对象物在第一方向的移动的、第一对象物在第二方向的位置偏移。
另外,本发明的另一实施方式,在机器人中,也可以使用使上述拍摄时的上述动作轴的绕上述第三轴的转动角度与上述到达时的上述动作轴的绕上述第三轴的转动角度相等的结构。
根据该结构,机器人使由拍摄装置拍摄第一位置处的第一对象物的拍摄时的动作轴的绕第三轴的转动角度与第一对象物到达第二位置的到达时的动作轴的绕第三轴的转动角度相等。由此,机器人能够抑制随着绕第三轴的转动的、第一对象物在第二方向的位置偏移。
另外,本发明的另一实施方式,在机器人中,也可以使用在上述第二位置,使上述第一对象物与第二对象物接触的结构。
根据该结构,机器人在第二位置使第一对象物与第二对象物接触。由此,机器人在使第一对象物与第二对象物接触的作业中,能够抑制随着第一对象物在第一方向的移动的、第一对象物在第二方向的位置偏移。
另外,本发明的另一实施方式,在机器人中,也可以使用在上述第二位置,使上述第一对象物与上述第二对象物嵌合的结构。
根据该结构,机器人在第二位置,使第一对象物与第二对象物嵌合。由此,机器人在使第一对象物与第二对象物嵌合的作业中,能够抑制随着第一对象物在第一方向的移动的、第一对象物在第二方向的位置偏移。
另外,本发明的另一实施方式提供一种机器人控制装置,其对上述任一记载的机器人进行控制。
根据该结构,机器人控制装置在从由拍摄装置拍摄第一位置处的第一对象物的拍摄时到第一对象物到达与第一位置在第一方向上相等的第二位置的到达时为止的期间,基于通过拍摄装置拍摄到的图像使第一对象物沿与第一方向不同的第二方向移动。由此,机器人控制装置能够使第一对象物的拍摄时的第一方向的位置与到达第二位置的到达时的第一方向的位置相同。结果,机器人控制装置能够抑制随着第一对象物在第一方向的移动的、第一对象物在第二方向的位置偏移。
另外,本发明的另一实施方式提供一种机器人系统,其具备上述任一记载的机器人、上述机器人控制装置以及上述拍摄装置。
根据该结构,机器人系统在从由拍摄装置拍摄第一位置处的第一对象物的拍摄时到第一对象物到达与第一位置在第一方向上相等的第二位置的到达时为止的期间,基于通过拍摄装置拍摄到的图像使第一对象物沿与第一方向不同的第二方向移动。由此,机器人系统能够使第一对象物的拍摄时的第一方向的位置与到达第二位置的到达时的第一方向的位置相同。结果,机器人系统能够抑制随着第一对象物在第一方向的移动的、第一对象物在第二方向的位置偏移。
综上所述,机器人、机器人控制装置、以及机器人系统在从由拍摄装置拍摄第一位置处的第一对象物的拍摄时到第一对象物到达与第一位置在第一方向上相等的第二位置的到达时为止的期间,基于通过拍摄装置拍摄到的图像使第一对象物沿与第一方向不同的第二方向移动。由此,机器人、机器人控制装置以及机器人系统能够抑制随着第一对象物在第一方向的移动的、第一对象物在第二方向的位置偏移。
为了解决上述课题的至少一个,本发明的一实施方式提供一种机器人,该机器人具备使喷出液体的喷出部移动的移动部,通过位置检测器检测上述喷出部的位置,并基于上述检测出的结果,通过上述移动部使上述喷出部移动。
根据该结构,机器人通过位置检测器检测喷出部的位置,并基于检测出的结果,通过移动部使喷出部移动。由此,机器人即使在喷出部的位置发生了偏移的情况下,也能够以较高的精度进行向对象物喷出液体的作业。
另外,本发明的另一实施方式也可以使用在机器人中,上述喷出部能够相对于上述移动部拆装的结构。
根据该结构,机器人通过位置检测器检测能够相对于移动部拆装的喷出部的位置,并基于检测出的结果,通过移动部使喷出部移动。由此,机器人即使在能够相对于移动部拆装的喷出部的位置发生了偏移的情况下,也能够以较高的精度进行向对象物喷出液体的作业。
另外,本发明的另一实施方式也可以使用在机器人中,上述位置检测器是接触传感器的结构。
根据该结构,机器人通过接触传感器检测喷出部的位置,并基于检测出的结果,通过移动部使喷出部移动。由此,机器人即使在喷出部的位置发生了偏移的情况下,也能够基于通过接触传感器检测出的位置且是喷出部的位置,以较高的精度进行向对象物喷出液体的作业。
另外,本发明的另一实施方式也可以使用在机器人中,上述位置检测器是激光传感器的结构。
根据该结构,机器人通过激光传感器检测喷出部的位置,并基于检测出的结果,通过移动部使喷出部移动。由此,机器人即使在喷出部的位置发生了偏移的情况下,也能够基于通过激光传感器检测出的位置且是喷出部的位置,以较高的精度进行向对象物喷出液体的作业。
另外,本发明的另一实施方式也可以使用在机器人中,上述位置检测器是力传感器的结构。
根据该结构,机器人通过力传感器检测喷出部的位置,并基于检测出的结果,通过移动部使喷出部移动。由此,机器人即使在喷出部的位置发生了偏移的情况下,也能够基于通过力传感器检测出的位置且是喷出部的位置,以较高的精度进行向对象物喷出液体的作业。
另外,本发明的另一实施方式也可以使用在机器人中,上述位置检测器是拍摄部的结构。
根据该结构,机器人通过拍摄部检测喷出部的位置,并基于检测出的结果,通过移动部使喷出部移动。由此,机器人即使在喷出部的位置发生了偏移的情况下,也能够基于通过拍摄部检测出的位置且是喷出部的位置,以较高的精度进行向对象物喷出液体的作业。
另外,本发明的另一实施方式,在机器人中,也可以使用基于通过上述拍摄部拍摄由上述喷出部喷出的上述液体而得到的第一图像,通过上述移动部使上述喷出部移动的结构。
根据该结构,机器人基于通过拍摄部拍摄由喷出部喷出的液体而得到的第一图像,通过移动部使喷出部移动。由此,机器人即使在喷出部的位置发生了偏移的情况下,也能够基于第一图像,以较高的精度进行向对象物喷出液体的作业。
另外,本发明的另一实施方式,也可以使用在机器人中,基于上述第一图像所包含的上述液体的位置,通过上述移动部使上述喷出部移动的结构。
根据该结构,机器人基于第一图像所包含的液体的位置,通过移动部使喷出部移动。由此,机器人即使在喷出部的位置发生了偏移的情况下,也能够基于第一图像所包含的液体的位置,以较高的精度进行向对象物喷出液体的作业。
另外,本发明的另一实施方式,也可以使用在机器人中,上述第一图像中包含有1个以上作为上述液体的位置的试喷点,基于上述第一图像所包含的1个以上的上述试喷点,通过上述移动部使上述喷出部移动的结构。
根据该结构,机器人基于第一图像所包含的1个以上的试喷点,通过移动部使喷出部移动。由此,机器人即使在喷出部的位置发生了偏移的情况下,也能够基于第一图像所包含的1个以上的试喷点,以较高的精度进行向对象物喷出液体的作业。
另外,本发明的另一实施方式也可以使用在机器人中,在喷出上述液体的被喷出物设置有标记,基于通过上述拍摄部拍摄上述标记而得到的第二图像,通过上述移动部使上述喷出部移动的结构。
根据该结构,机器人在喷出液体的被喷出物设置有标记,基于通过拍摄部拍摄标记而得到的第二图像,通过移动部使喷出部移动。由此,机器人即使在喷出部的位置发生了偏移的情况下,也能够基于第一图像以及第二图像,以较高的精度进行向对象物喷出液体的作业。
另外,本发明的另一实施方式也可以使用在机器人中,基于上述第二图像所包含的上述标记的位置,通过上述移动部使上述喷出部移动的结构。
根据该结构,机器人基于第二图像所包含的标记的位置,通过移动部使喷出部移动。由此,机器人即使在喷出部的位置发生了偏移的情况下,也能够基于第一图像和第二图像所包含的标记的位置,以较高的精度进行向对象物喷出液体的作业。
另外,本发明的另一实施方式也可以使用在机器人中,上述拍摄部设置于上述移动部的结构。
根据该结构,机器人通过设置于移动部的拍摄部检测喷出部的位置,并基于检测出的结果,通过移动部使喷出部移动。由此,机器人即使在喷出部的位置发生了偏移的情况下,也能够基于通过设置于移动部的拍摄部检测出的位置且是喷出部的位置,以较高的精度进行向对象物喷出液体的作业。
另外,本发明的另一实施方式也可以使用在机器人中,上述液体是粘合剂的结构。
根据该结构,机器人通过位置检测器检测喷出粘合剂的喷出部的位置,并基于检测出的结果,通过移动部使喷出部移动。由此,机器人即使在喷出部的位置发生了偏移的情况下,也能够以较高的精度进行向对象物喷出粘合剂的作业。
另外,本发明的另一实施方式提供一种机器人控制装置,其对上述任一记载的机器人进行控制。
根据该结构,机器人控制装置通过位置检测器检测喷出部的位置,并基于检测出的结果,通过移动部使喷出部移动。由此,机器人控制装置即使在喷出部的位置偏移的情况下,也能够以较高的精度进行向对象物喷出液体的作业。
另外,本发明的另一实施方式是机器人系统,其具备上述任一记载的机器人和控制上述机器人的机器人控制装置。
根据该结构,机器人系统通过位置检测器检测喷出部的位置,并基于检测出的结果,通过移动部使喷出部移动。由此,机器人系统即使在喷出部的位置偏移的情况下,也能够以较高的精度进行向对象物喷出液体的作业。
综上所述,机器人、机器人控制装置以及机器人系统通过位置检测器检测喷出部的位置,并基于检测出的结果,通过移动部使喷出部移动。由此,机器人、机器人控制装置以及机器人系统即使在喷出部的位置偏移的情况下,也能够以较高的精度进行向对象物喷出液体的作业。
为了解决上述课题的至少一个,本发明的一实施方式提供一种控制装置,该控制装置基于第一机器人坐标系以及通过拍摄部拍摄到的第一图像使第一机器人动作,基于与上述第一机器人坐标系不同的第二机器人坐标系以及通过上述拍摄部拍摄到的第二图像使第二机器人动作。
根据该结构,控制装置基于第一机器人坐标系以及通过拍摄部拍摄到的第一图像使第一机器人动作,基于与第一机器人坐标系不同的第二机器人坐标系以及通过拍摄部拍摄到的第二图像使第二机器人动作。由此,控制装置能够不进行机械校准,而基于通过1台拍摄部拍摄到的图像使第一机器人和第二机器人以较高的精度动作。
另外,本发明的另一实施方式,也可以使用在控制装置中,上述第一图像和上述第二图像是相同的图像的结构。
根据该结构,控制装置基于第一机器人坐标系以及通过拍摄部拍摄到的第一图像使第一机器人动作,基于第二机器人坐标系以及该第一图像使第二机器人动作。由此,控制装置能够不进行机械校准,而容易地基于通过1台拍摄部拍摄到的第一图像使第一机器人和第二机器人动作。
另外,本发明的另一实施方式也可以使用在控制装置中,上述拍摄部设置于上述第一机器人的结构。
根据该结构,控制装置基于第一机器人坐标系以及通过设置于第一机器人的拍摄部拍摄到的第一图像使第一机器人动作,基于第二机器人坐标系以及通过拍摄部拍摄到的第二图像使第二机器人动作。由此,控制装置能够不进行机械校准,而容易地基于通过设置于第一机器人的拍摄部拍摄到的图像使第一机器人和第二机器人动作。
另外,本发明的另一实施方式也可以使用在控制装置中,通过使上述拍摄部移动,使上述第一机器人坐标系与上述拍摄部的拍摄部坐标系建立对应关系,并且使上述第二机器人坐标系与上述拍摄部坐标系建立对应关系的结构。
根据该结构,控制装置通过使拍摄部移动,使第一机器人坐标系与拍摄部的拍摄部坐标系建立对应关系,并且使第二机器人坐标系与拍摄部坐标系建立对应关系。由此,控制装置能够基于第一图像以及第一机器人坐标系使第一机器人以较高的精度动作,并且能够基于第二图像以及第二机器人坐标系使第二机器人以较高的精度动作。
另外,本发明的另一实施方式也可以使用在控制装置中,通过使上述拍摄部移动,使上述第一机器人坐标系与上述拍摄部的拍摄部坐标系建立对应关系的结构。
根据该结构,控制装置通过使拍摄部移动,使第一机器人坐标系与拍摄部的拍摄部坐标系建立对应关系。由此,控制装置能够基于第一图像以及第一机器人坐标系使第一机器人以较高的精度动作。
另外,本发明的另一实施方式也可以使用在控制装置中,通过固定上述拍摄部并通过上述第二机器人使对象物移动,使上述第二机器人坐标系与上述拍摄部坐标系建立对应关系的结构。
根据该结构,控制装置通过固定拍摄部并由第二机器人使对象物移动,对第二机器人坐标系与拍摄部坐标系建立对应关系。由此,控制装置能够基于第二图像以及第二机器人坐标系使第二机器人以较高的精度动作。
另外,本发明的另一实施方式提供一种机器人系统,其具备上述第一机器人、上述第二机器人以及上文中记载的控制装置。
根据该结构,机器人系统基于第一机器人坐标系以及通过拍摄部拍摄到的第一图像使第一机器人动作,基于与第一机器人坐标系不同的第二机器人坐标系以及通过拍摄部拍摄到的第二图像使第二机器人动作。由此,机器人系统能够不进行机械校准,而容易地基于通过1台拍摄部拍摄到的图像使第一机器人和第二机器人动作。
综上所述,控制装置以及机器人系统基于第一机器人坐标系以及通过拍摄部拍摄到的第一图像使第一机器人动作,基于与第一机器人坐标系不同的第二机器人坐标系以及通过拍摄部拍摄到的第二图像使第二机器人动作。由此,控制装置以及机器人系统能够不进行机械校准,而容易地基于通过1台拍摄部拍摄到的图像使第一机器人和第二机器人动作。
附图说明
图1是表示第一实施方式所涉及的机器人系统的结构的一个例子的图。
图2是表示收纳于容器的第一对象物的一个例子的图。
图3是表示第二对象物的一个例子的图。
图4是表示控制装置的硬件结构的一个例子的图。
图5是表示机器人控制装置的功能结构的一个例子的图。
图6是表示机器人控制装置使机器人进行规定的作业的处理的流程的一个例子的流程图。
图7是表示控制点的位置与拍摄位置一致的状况的一个例子的图。
图8是表示第一对象物的姿势与保持姿势不一致的情况下的第一对象物的一个例子的图。
图9是表示在步骤S120中控制点的位置以及姿势与拍摄位置以及拍摄姿势一致的情况下的轴的绕第三轴的转动角度的一个例子的图。
图10是表示在步骤S160中第一对象物的位置以及姿势与嵌合位置以及嵌合姿势一致的情况下的轴的绕第三轴的转动角度的一个例子的图。
图11是表示在步骤S160的处理中第一对象物的位置以及姿势与嵌合位置以及嵌合姿势一致时,第一对象物在上下方向上的位置的一个例子的图。
图12是表示第二实施方式所涉及的机器人系统的结构的一个例子的图。
图13是表示分液器的一个例子的图。
图14是表示机器人控制装置的功能结构的一个例子的图。
图15是表示机器人控制装置使机器人进行规定的作业的处理的流程的一个例子的流程图。
图16是表示机器人通过分液器的前端部按下第一位置检测器的情况的一个例子的图。
图17是表示由上向下观察被喷液滴的夹具的上表面以及对象物的上表面的情况下的一个例子的图。
图18是表示第三实施方式所涉及的机器人系统的结构的一个例子的图。
图19是表示控制装置的功能结构的一个例子的图。
图20是表示控制装置进行双校准的处理的流程的一个例子的流程图。
图21是表示进行第一作业以及第二作业时的机器人系统的结构的一个例子的图。
图22是表示在第一作业以及第二作业中控制装置所进行的处理的流程的一个例子的流程图。
图23是表示控制装置进行双校准时的机器人系统的结构的一个例子的图。
图24是表示控制装置进行双校准的处理的变形例的流程的一个例子的流程图。
具体实施方式
第一实施方式
以下,参照附图对本发明的第一实施方式进行说明。
机器人系统的结构
首先,对机器人系统1的结构进行说明。
图1是表示本实施方式所涉及的机器人系统1的结构的一个例子的图。机器人系统1具备机器人10、拍摄装置20、以及机器人控制装置30。
机器人10是SCARA机器人。
此外,机器人10也可以代替SCARA机器人,是直角坐标机器人、单臂机器人、多臂机器人等其它机器人。直角坐标机器人例如是龙门式机器人。
在图1所示的例子中,机器人10被设置于地面。此外,机器人10也可以是设置于墙面、天花板表面、桌子、夹具、台的上表面等来代替地面的结构。以下,为了便于说明,将与设置有机器人10的面正交的方向且是从机器人10的重心朝向该面的方向称为下,将与该方向相反的方向称为上来进行说明。与设置有机器人10的面正交的方向且是从机器人10的重心朝向该面的方向例如是世界坐标系中的Z轴的负的方向,或者是机器人10的机器人坐标系RC中的Z轴的负的方向。
机器人10具备设置于地面的支承台B1、被支承台B1支承为能够绕第一轴AX1转动的第一臂A11、被第一臂A11支承为能够绕第二轴AX2转动的第二臂A12、以及被第二臂A12支承为能够绕第三轴AX3转动并且能够沿第三轴AX3的轴向平移的轴S1。
轴S1是圆柱形状的轴体。在轴S1的周表面分别形成未图示的滚珠丝杠槽和花键槽。轴S1以上下贯通第二臂A12的端部中的与第一臂A11成相反侧的端部的方式设置。另外,在这一例子中,在轴S1中,在轴S1的端部中的上侧的端部设置有比该圆柱的半径大的半径的圆盘形状的凸缘。该圆柱的中心轴与该凸缘的中心轴一致。
在轴S1的未设置有凸缘那一侧的端部设置有能够组装末端执行器E1的第一作业部F1。以下,作为一个例子,对由下向上观察第一作业部F1的情况下的第一作业部F1的形状是中心与轴S1的中心轴一致的圆的情况进行说明。此外,该形状也可以代替圆,是其它形状。轴S1是动作轴的一个例子。另外,该中心轴是动作轴的轴的一个例子。
在第一作业部F1组装有末端执行器E1。在这一例子中,末端执行器E1是能够通过吸引空气来吸附物体的真空钳子。此外,末端执行器E1也可以代替真空钳子,是具备能够把持物体的指部的末端执行器等其它末端执行器。
在这一例子中,末端执行器E1吸附载置于图1所示的容器CTN的第一对象物WKA。第一对象物WKA例如是工业用的零件、部件、装置等。此外,第一对象物WKA也可以代替这些,是非工业用的日用品的零件、部件、装置,也可以是医疗用的零件、部件、装置,也可以是细胞等生物体。在图1所示的例子中,第一对象物WKA被表示为立方体形状的物体。此外,第一对象物WKA的形状也可以代替立方体形状,是其它形状。在这一例子中,在容器CTN载置有多个第一对象物WKA。末端执行器E1从容器CTN将第一对象物WKA一个个地吸附并使其移动。
在第一作业部F1的位置设定与第一作业部F1一起移动的TCP亦即(Tool CenterPoint)的控制点T1。第一作业部F1的位置是由下向上观察第一作业部F1的情况下的第一作业部F1的形状亦即圆的中心的位置。此外,设定控制点T1的位置也可以代替第一作业部F1的位置,是与第一作业部F1建立有对应关系的其它位置。在这一例子中,该圆的中心的位置表示第一作业部F1的位置。此外,第一作业部F1的位置也可以是代替上述位置而通过其它位置来表示的结构。
在控制点T1设定表示控制点T1的位置以及姿势(即、第一作业部F1的位置以及姿势)的三维局部坐标系亦即控制点坐标系TC1。控制点T1的位置以及姿势是指控制点T1的机器人坐标系RC中的位置以及姿势。控制点坐标系TC1的原点表示控制点T1的位置、即第一作业部F1的位置。另外,控制点坐标系TC1的各坐标轴的方向表示控制点T1的姿势、即第一作业部F1的姿势。以下,作为一个例子,对使控制点坐标系TC1中的Z轴与轴S1的中心轴一致的情况进行说明。此外,控制点坐标系TC1中的Z轴并非一定要与轴S1的中心轴一致。
支承台B1被固定于地面。
由于第一臂A11绕第一轴AX1转动,所以在水平方向移动。在这一例子中,水平方向是与上下方向正交的方向。水平方向例如是沿着世界坐标系中的XY平面的方向,或者是沿着作为机器人10的机器人坐标系的机器人坐标系RC中的XY平面的方向。
由于第二臂A12绕第二轴AX2转动,所以沿水平方向移动。第二臂A12具备未图示的上下运动致动器和转动致动器,并支承轴S1。上下运动致动器通过利用同步带等使设置于轴S1的滚珠丝杠槽的外周部的滚珠丝杠螺母转动,使轴S1沿上下方向移动(升降)。转动致动器通过利用同步带等使设置于轴S1的花键槽的外周部的滚珠花键螺母转动,使轴S1绕轴S1的中心轴转动。
拍摄装置20例如是具备作为将聚集的光转换成电信号的拍摄元件的CCD(ChargeCoupled Device:电荷耦合器件)、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor:互补金属氧化物半导体)等的照相机。拍摄装置20可以是单眼相机,也可以是立体相机、也可以是光场相机。在这一例子中,拍摄装置20从第一对象物WKA的下方向上方拍摄包含由组装于轴S1的第一作业部F1的末端执行器E1吸附的第一对象物WKA的范围。此外,拍摄装置20也可以代替该结构,是朝向其它方向拍摄包含该第一对象物WKA的范围的结构。另外,在这一例子中,示出了拍摄装置20由机器人系统1具备的结构,但也可以代替该结构,是由机器人10具备拍摄装置20的结构。
机器人10所具备的各致动器以及拍摄装置20分别通过电缆与机器人控制装置30以能够通信的方式连接。由此,该各致动器以及拍摄装置20分别进行基于从机器人控制装置30获取的控制信号的动作。此外,经由电缆的有线通信例如依据以太网(注册商标)、USB等的标准来进行。另外,该致动器以及拍摄装置20中的一部分或者全部也可以是通过Wi-Fi(注册商标)等依据通信标准进行的无线通信与机器人控制装置30连接的结构。
机器人控制装置30通过对机器人10发送控制信号,使机器人10动作。此外,机器人控制装置30也可以代替设置于机器人10的外部的结构,是内置于机器人10的结构。另外,机器人控制装置30使机器人10进行规定的作业。以下,作为一个例子,对机器人控制装置30使机器人10进行使载置于容器CTN的第一对象物WKA与第二对象物WKB嵌合的作业亦即嵌合作业来作为规定的作业的情况进行说明。此外,规定的作业也可以代替该作业,是使第一对象物WKA与第二对象物WKB接触的作业、使第一对象物WKA与第二对象物WKB粘合的作业等其它作业。
机器人控制装置使机器人进行规定的作业的处理的概要
以下,参照图2以及图3,对机器人控制装置30使机器人10进行规定的作业的处理的概要进行说明。
图2是表示收纳于容器CTN的第一对象物WKA的一个例子的图。在图2中,容器CTN放置于在自上而下的方向观察容器CTN的情况下的XY平面(与机器人坐标系RC的XY平面平行的面,在这一例子中是地面)。容器CTN被分隔成4行×4列,各个分区载置有第一对象物WKA。标在第一对象物WKA的箭头的方向在这一例子中,表示第一对象物WKA的姿势。在容器CTN的分区的内部尺寸与第一对象物WKA的外部尺寸上设置有规定的间隙(clearance)。容器CTN的分区的内部尺寸是图2所示的X方向的长度X1以及与该X方向正交的Y方向的长度Y1的X1×Y1。另一方面,第一对象物WKA的外部尺寸是X2×Y2。即,在容器CTN的分区与第一对象物WKA中,在X方向的单侧具有(X1-X2)/2的间隙,在Y方向的单侧具有(Y1-Y2)/2的间隙。此外,X1>X2,Y1>Y2。
在这一例子中,第一对象物WKA中的第一对象物WKAa在容器CTN的分区内载置于右上方。另外,第一对象物WKA中的第一对象物WKAb在容器CTN的分区内载置于左下方。另外,第一对象物WKA中的第一对象物WKAc在容器CTN的分区内转动地载置。这样,存在在载置于容器CTN的第一对象物WKA的各自的载置位置以及载置姿势上产生偏差的情况。在这样的情况下,若通过末端执行器E1吸附载置于容器CTN的第一对象物WKA,则吸附的第一对象物WKA的位置以及姿势在XY平面上产生偏差。在此,在这一例子中,第一对象物WKA的位置通过第一对象物WKA的重心的位置来表示。此外,第一对象物WKA的位置也可以是代替上述位置而通过与第一对象物WKA建立有对应关系的其它位置来表示的结构。在这一例子中,第一对象物WKA的姿势通过作为立方体形状的第一对象物WKA的正交的3个边的各自的机器人坐标系RC中的方向来表示。此外,第一对象物WKA的姿势也可以是代替上述方向而通过与第一对象物WKA建立有对应关系的其它方向来表示的结构。
图3是表示第二对象物WKB的一个例子的图。在图3中,第二对象物WKB在中心部具备嵌合第一对象物WKA的凹部HL。凹部HL的内部尺寸是X21×Y21。凹部HL的内部尺寸X21×Y21相对于第一对象物WKA的外部尺寸X2×Y2选择规定的配合。在这一例子中,将凹部HL的内部尺寸和第一对象物WKA的外部尺寸选择为第一对象物WKA与第二对象物WKB嵌合。
机器人控制装置30通过使控制点T1的位置以及姿势与作为规定的位置以及姿势的拍摄位置P1以及拍摄姿势W1一致,使被末端执行器E1吸附的第一对象物WKA在拍摄装置20能够拍摄的范围内移动。拍摄位置P1例如是拍摄装置20能够拍摄的范围内的拍摄装置20的光轴上的位置且是被末端执行器E1吸附的第一对象物WKA未与拍摄装置接触的位置。拍摄姿势W1是控制点T1的位置与拍摄位置P1一致时的控制点T1的姿势。拍摄姿势W1也可以是任意的姿势。而且,机器人控制装置30使拍摄装置20拍摄被末端执行器E1把持的第一对象物WKA。
机器人控制装置30基于拍摄装置20拍摄到的拍摄图像来计算第一对象物WKA的位置以及姿势。机器人控制装置30基于计算出的第一对象物WKA的位置以及姿势,计算控制点T1的位置以及姿势与第一对象物WKA的位置以及姿势的相对的位置以及姿势。机器人控制装置30基于计算出的该位置以及姿势使末端执行器E1移动,使第一对象物WKA的位置以及姿势与作为规定的位置以及姿势的嵌合位置以及嵌合姿势一致。嵌合位置以及嵌合姿势是第一对象物WKA嵌合于第二对象物WKB的凹部HL时的第一对象物WKA的位置以及姿势。机器人控制装置30在有多个第二对象物WKB的情况下,使被末端执行器E1吸附的第一对象物WKA的位置以及姿势同与成为使该第一对象物WKA嵌合的对象的第二对象物WKB相应的嵌合位置以及嵌合姿势一致。
在机器人控制装置30使机器人10进行规定的作业时,存在如下情况:若机器人控制装置30使轴S1动作而使被末端执行器E1吸附的第一对象物WKA的上下方向上的位置发生了变化,则第一对象物WKA的水平方向上的位置根据轴S1的加工精度、组装精度等而变化。这是因为轴S1的上下移动是经由花键槽进行的。
因此,这一例子中的机器人控制装置30在机器人控制装置30使机器人10进行规定的作业时,从由拍摄装置20拍摄第一位置(在这一例子中,是控制点T1的位置与拍摄位置P1一致的情况下的第一对象物WKA的位置)处的第一对象物WKA的拍摄时到第一对象物WKA到达与该第一位置在第一方向(在这一例子中,是上下方向)上相等的第二位置(在这一例子中,是嵌合位置)的到达时为止的期间,基于通过拍摄装置20拍摄到的图像(在这一例子中,是拍摄图像)使第一对象物WKA沿与第一方向不同的第二方向移动。此外,机器人控制装置30在使第一对象物从第一位置移动到第二位置为止的期间,无需仅沿第二方向移动,也可以沿第一方向移动。在这一例子中,所谓的“位置相等”表示第一方向上的平移在±1mm的范围内,轴S1的转动在±5°的范围内。由此,机器人控制装置30能够抑制随着轴S1的向上下方向的移动而产生的第一对象物WKA的水平方向上的位置的变化。结果,机器人控制装置30能够抑制随着第一对象物WKA的第一方向的移动的、第一对象物WKA的第二方向的位置偏移。以下,对机器人控制装置30使机器人10进行规定的作业的处理和该处理中的机器人10与拍摄装置20的位置关系进行说明。
机器人控制装置的硬件结构
以下,参照图4,对机器人控制装置30的硬件构成进行说明。
图4是表示机器人控制装置30的硬件结构的一个例子的图。机器人控制装置30例如具备CPU(Central Processing Unit:中央处理器)31、存储部32、输入受理部33、通信部34、以及显示部35。机器人控制装置30经由通信部34与机器人10进行通信。这些结构要素经由总线Bus以相互能够通信的方式连接。
CPU31执行储存于存储部32的各种程序。
存储部32例如包含HDD(Hard Disk Drive:硬盘驱动器)、SSD(Solid StateDrive:固态硬盘),EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory:电可擦除可编程只读存储器)、ROM(Read-Only Memory:只读存储器)、RAM(Random AccessMemory:随机存储器)等。此外,存储部32也可以是代替内置于机器人控制装置30而通过USB等数字输入输出端口等连接的外置型的存储装置。存储部32储存机器人控制装置30所处理的各种信息、图像、程序等。
输入受理部33例如是具备键盘、鼠标、触摸板等的示教器或其它输入装置。此外,对于输入受理部33,也可以采用触摸面板而与显示部35构成为一体。
通信部34例如包含USB等数字输入输出端口、以太网(注册商标)端口等而构成。
显示部35例如是液晶显示面板、或者有机EL(Electro Luminescence:电致发光)显示面板。
控制装置的功能结构
以下,参照图5,对机器人控制装置30的功能结构进行说明。
图5是表示机器人控制装置30的功能结构的一个例子的图。机器人控制装置30具备存储部32和控制部36。
控制部36对机器人控制装置30的整体进行控制。控制部36具备拍摄控制部40、图像获取部41、位置姿势计算部42、以及机器人控制部43。控制部36所具备的上述功能部例如通过CPU31执行存储于存储部32的各种程序来实现。另外,上述功能部中一部分或者全部也可以是LSI(Large Scale Integration:大规模集成)、ASIC(Application SpecificIntegrated Circuit:专用集成电路)等硬件功能部。
拍摄控制部40使拍摄装置20对拍摄装置20能够拍摄的范围进行拍摄。
图像获取部41从拍摄装置20获取拍摄装置20拍摄到的图像。
位置姿势计算部42基于图像获取部41获取到的拍摄图像来计算第一对象物WKA的位置以及姿势。在这一例子中,位置姿势计算部42通过模式匹配来计算第一对象物WKA的位置以及姿势。此外,位置姿势计算部42也可以是代替上述方式而通过设置于第一对象物WKA的标记等来计算第一对象物WKA的位置以及姿势的结构。
机器人控制部43使机器人10动作,并使机器人10进行规定的作业。
机器人控制装置使机器人进行规定的作业的处理
以下,参照图6,对机器人控制装置30使机器人10进行规定的作业的处理进行说明。
图6是表示机器人控制装置30使机器人10进行规定的作业的处理的流程的一个例子的流程图。以下,作为一个例子,对只有一个第一对象物WKA的情况进行说明。
机器人控制部43从存储部32读出预先存储于存储部32的吸附位置信息。吸附位置信息是表示吸附位置的信息,该吸附位置是将第一对象物WKA从容器CTN吸附并抬起时使控制点T1的位置与预先决定的位置一致的位置。吸附位置例如是容器CTN中的分区的中心的正上方的位置且是末端执行器E1的端部中的与轴S1侧成相反侧的端部与第一对象物WKA接触的位置。机器人控制部43基于读出的吸附位置信息使控制点T1移动,并通过末端执行器E1吸附容器CTN所载置的第一对象物WKA(步骤S110)。而且,机器人控制部43通过使轴S1上升来使机器人10抬起被末端执行器E1吸附的第一对象物WKA。
接下来,机器人控制装置30使控制点T1的位置以及姿势与拍摄位置P1以及拍摄姿势W1一致(步骤S120)。在此,参照图7,对控制点T1的位置与拍摄位置P1一致的状况进行说明。
图7是表示控制点T1的位置与拍摄位置P1一致的状况的一个例子的图。另外,图7是朝向水平方向观察该状况的情况下的图。在图7所示的例子中,拍摄位置P1是拍摄装置20的光轴亦即光轴m上的位置。另外,拍摄位置P1在控制点T1的位置与拍摄位置P1一致的情况下,被末端执行器E1吸附的第一对象物WKA的上下方向上的位置是距离拍摄装置20的上下方向上的位置高出高度Z1的位置。上下方向是第一方向的一个例子。
接下来,拍摄控制部40使拍摄装置20对包含第一对象物WKA的范围进行拍摄(步骤S130)。接下来,图像获取部41从拍摄装置20获取在步骤S130中拍摄装置20拍摄到的拍摄图像(步骤S140)。
接下来,位置姿势计算部42基于在步骤S140中图像获取部41获取到的拍摄图像来计算第一对象物WKA的位置以及姿势。第一对象物WKA的位置以及姿势是第一对象物WKA的机器人坐标系RC中的位置以及姿势。位置姿势计算部42通过模式匹配等来计算该位置以及姿势。另外,位置姿势计算部42基于正向运动学来计算当前的控制点T1的位置以及姿势。控制点T1的位置以及姿势是控制点T1的机器人坐标系RC中的位置以及姿势。位置姿势计算部42基于计算出的第一对象物WKA的位置以及姿势和当前的控制点T1的位置以及姿势,计算第一对象物WKA的位置以及姿势与当前的控制点T1的位置以及姿势的相对的位置以及姿势(步骤S150)。
接下来,机器人控制部43判定在步骤S150中位置姿势计算部42计算出的第一对象物WKA的姿势是否是预先决定的姿势亦即保持姿势。例如,机器人控制部43通过从存储部32读出预先存储于存储部32的保持姿势信息并对读出的保持姿势信息所表示的保持姿势与在步骤S150中位置姿势计算部42计算出的第一对象物WKA的姿势进行比较,判定该姿势是否是保持姿势。保持姿势信息是表示保持姿势的信息。此外,机器人控制部43也可以是从存储部32读出预先存储于存储部32的模板图像,并对读出的模板图像与在步骤S140中图像获取部41获取到的拍摄图像进行比较,判定根据拍摄图像检测的第一对象物WKA的姿势是否是保持姿势的结构等其它结构。机器人控制部43仅在步骤S150中位置姿势计算部42计算出的第一对象物WKA的姿势不是保持姿势的情况下,使轴S1转动而执行使第一对象物WKA的姿势与保持姿势一致的姿势修正处理(步骤S155)。此时,机器人控制部43不使控制点T1的上下方向上的位置变化地使第一对象物WKA的姿势与保持姿势一致。
在此,参照图8,对第一对象物WKA的姿势与保持姿势的关系进行说明。
图8是表示第一对象物WKA的姿势未与保持姿势一致的情况下的第一对象物WKA的一个例子的图。在图8中,用虚线T10表示第一对象物WKA的姿势与保持姿势一致的情况下的第一对象物WKA。如图8所示,仅在第一对象物WKA的姿势未与保持姿势一致的情况下,机器人控制部43不使控制点T1的上下方向上的位置变化地使第一对象物WKA的姿势与保持姿势一致。
在步骤S155中使轴S1转动的情况下,也如上所述,存在第一对象物WKA的水平方向上的位置根据轴S1的加工精度、组装精度而变化的情况。但是,由于由姿势修正处理引起的轴S1的转动量收敛在±5°的范围内,所以第一对象物WKA的水平方向上的位置发生变化的量收敛在±1mm的范围内。即,在这一例子中,作为该位置没有因为由姿势修正处理引起的轴S1的转动发生变化的情况进行说明。
在进行了步骤S155的处理后,机器人控制部43从存储部32读出预先存储于存储部32的嵌合位置姿势信息。嵌合位置姿势信息是表示上述嵌合位置以及嵌合姿势的信息。机器人控制部43基于读出的嵌合位置姿势信息、和在步骤S150中计算出的第一对象物WKA的位置以及姿势与控制点T1的位置以及姿势的相对的位置以及姿势,使第一对象物WKA的位置以及姿势与嵌合位置以及嵌合姿势一致,从而使第一对象物WKA与第二对象物WKB嵌合(步骤S160),并结束处理。
在此,在步骤S160的处理中,机器人控制部43在使第一对象物WKA的位置以及姿势与嵌合位置以及嵌合姿势一致时,使轴S1的绕第三轴AX3的转动角度与在步骤S120中控制点T1的位置以及姿势与拍摄位置P1以及拍摄姿势W1一致的情况下的轴S1的绕第三轴AX3的转动角度一致。
图9是表示在步骤S120中控制点T1的位置以及姿势与拍摄位置P1以及拍摄姿势W1一致的情况下的轴S1的绕第三轴AX3的转动角度的一个例子的图。在图9所示的例子中,控制点T1的位置与拍摄位置P1一致的情况下的轴S1的绕第三轴AX3的转动角度是角度θ1。另外,在图9中,轴S1的绕第三轴AX3的转动角度通过标在第一对象物WKA的箭头的方向来表示。
机器人控制部43例如在从图9所示的状态到使机器人10的第二臂A12与未图示的第一臂A11动作来使第一对象物WKA沿水平方向移动、进一步使上下运动致动器动作来使第一对象物WKA的位置以及姿势与嵌合位置以及嵌合姿势一致为止的期间,使轴S1的绕第三轴AX3的转动角度维持角度θ1不变。
图10是表示在步骤S160中第一对象物WKA的位置以及姿势与嵌合位置以及嵌合姿势一致的情况下的轴S1的绕第三轴AX3的转动角度的一个例子的图。在图10中,轴S1的绕第三轴AX3的转动角度通过标在第一对象物WKA的箭头的方向来表示。如图10所示,第一对象物WKA的位置与嵌合位置一致的情况下的轴S1的绕第三轴AX3的转动角度维持角度θ1不变。此外,在从图9所示的状态到图10所示的状态为止的期间,轴S1的绕第三轴AX3的转动角度也可以从角度θ1发生变化。
由此,机器人控制装置30能够抑制由轴S1的绕第三轴AX3的转动引起的控制点T1的水平方向上的位置的变化、即第一对象物WKA的水平方向上的位置的变化。结果,机器人控制装置30能够抑制嵌合位置处的第一对象物WKA的水平方向的位置偏移。水平方向是第二方向的一个例子。
另外,在机器人系统1中,在步骤S160的处理中第一对象物WKA的位置以及姿势与嵌合位置以及嵌合姿势一致时,以第一对象物WKA的上下方向上的位置与在步骤S130中通过拍摄装置20拍摄到第一对象物WKA时的第一对象物WKA的上下方向上的位置一致的方式,预先调整第二对象物WKB的上下方向上的位置。
图11是表示在步骤S160的处理中第一对象物WKA的位置以及姿势与嵌合位置以及嵌合姿势一致时,第一对象物WKA的上下方向上的位置的一个例子的图。另外,图11是朝向水平方向观察第一对象物WKA的情况下的图。在图11中,第一对象物WKA与第二对象物WKB嵌合。在该状态下,第一对象物WKA的上下方向上的位置是距离拍摄装置20的上下方向上的位置高出高度Z1的位置。即,在这一例子中,在第一对象物WKA的位置以及姿势与嵌合位置以及嵌合姿势一致时,第一对象物WKA的上下方向上的位置与在步骤S130中通过拍摄装置20拍摄到第一对象物WKA时的第一对象物WKA的上下方向上的位置一致。
即,在这一例子中,机器人10在从由拍摄装置20拍摄控制点T1的位置与拍摄位置一致时的第一对象物WKA的位置处的第一对象物WKA的拍摄时到第一对象物WKA到达与该位置在上下方向上相等的嵌合位置的到达时为止的期间,基于通过拍摄装置20拍摄到的拍摄图像使第一对象物WKA沿水平方向移动。由此,机器人10能够抑制随着第一对象物WKA的上下方向的移动的、第一对象物WKA的水平方向的位置偏移。
如上所述,机器人控制装置30使机器人10进行使被载置于容器CTN的第一对象物WKA与第二对象物WKB嵌合的作业来作为规定的作业。此外,也可以是在有多个第一对象物WKA的情况下,在进行了一次步骤S160的处理后,机器人控制装置30再次进行步骤S110~步骤S160的处理的结构。另外,机器人控制装置30也可以是在步骤S160中进行在图9以及图10中说明的处理与在图11中说明的处理中的任意一方的结构。
如以上说明那样,本实施方式中的机器人10在从由拍摄装置(在这一例子中,是拍摄装置20)拍摄第一位置(在这一例子中,是控制点T1的位置与拍摄位置P1一致的情况下的第一对象物WKA的位置)上的第一对象物(在这一例子中,是第一对象物WKA)的拍摄时到第一对象物到达与第一位置在第一方向(在这一例子中,是上下方向)上相等的第二位置(在这一例子中,是嵌合位置)的到达时为止的期间,基于通过拍摄装置拍摄到的图像使第一对象物沿与第一方向不同的第二方向(在这一例子中,是水平方向)移动。由此,机器人10使第一对象物的拍摄时的第一方向的位置与到达第二位置时的第一方向的位置相同。结果,机器人10能够抑制随着第一对象物在第一方向的移动的、第一对象物在第二方向的位置偏移。
另外,机器人10通过能够沿第一方向以及第二方向移动的移动部(在这一例子中,是支承台B1、第一臂A11、第二臂A12以及轴S1)使第一对象物移动。由此,机器人10能够抑制随着由移动部进行的第一对象物在第一方向的移动的、第一对象物在第二方向的位置偏移。
另外,机器人10通过第一臂(在这一例子中,是第一臂A11)、第二臂(在这一例子中,是第二臂A12)以及动作轴(在这一例子中,是轴S1)使第一对象物沿第一方向以及第二方向移动。由此,机器人10能够抑制由第一臂、第二臂以及动作轴进行的第一对象物在第一方向的移动的、第一对象物在第二方向的位置偏移。
另外,机器人10使由拍摄装置拍摄第一位置处的第一对象物的拍摄时的动作轴的绕第三轴AX3的转动角度与第一对象物到达第二位置的到达时的动作轴的绕第三轴AX3的转动角度相等。由此,机器人10能够抑制随着动作轴的绕第三轴AX3的转动的、第一对象物在第二方向的位置偏移。
另外,机器人10在第二位置,使第一对象物与第二对象物(在这一例子中,是第二对象物WKB)接触。由此,机器人能够抑制在使第一对象物与第二对象物接触的作业中,随着第一对象物在第一方向的移动的、第一对象物在第二方向的位置偏移。
另外,机器人10在第二位置,使第一对象物与第二对象物嵌合。由此,机器人10能够抑制在使第一对象物与第二对象物嵌合的作业中,随着第一对象物在第一方向的移动的、第一对象物在第二方向的位置偏移。
第二实施方式
以下,参照附图对本发明的第二实施方式进行说明。
机器人系统的结构
首先,对机器人系统2的结构进行说明。
图12是表示本实施方式所涉及的机器人系统2的结构的一个例子的图。
本实施方式的机器人系统2在具备机器人10、第一位置检测器21以及第二位置检测器22这一点上与第一实施方式不同。以下,对与第一实施方式相同的结构部件标注相同的附图标记,此处省略或者简化对于它们的说明。
如图12所示,本实施方式的机器人系统2具备机器人10、第一位置检测器21、第二位置检测器22以及机器人控制装置30。
在轴S1的未设置有凸缘那一侧的端部以能够拆装的方式设置有能够喷出液体的分液器D1作为末端执行器。以下,作为一个例子,对分液器D1喷出粘合剂作为该液体的情况进行说明。此外,分液器D1也可以是代替粘合剂,喷出涂料、润滑脂、水等其它液体的结构。
在此,参照图13,对分液器D1进行说明。
图13是表示分液器D1的一个例子的图。分液器D1具备针筒部H1、针部N1、以及向针筒部H1的内部注入空气的未图示的空气注入部。针筒部H1是具有向内部装入粘合剂的空间的容器。针部N1具有喷出装入于针筒部H1的粘合剂的针。另外,针部N1以能够拆装的方式组装于针筒部H1。针部N1从该针的前端部NE喷出粘合剂。即,分液器D1通过未图示的空气注入部向针筒部H1的内部注入空气,将装入于针筒部H1的内部的粘合剂从针部N1的前端部NE喷出。分液器D1是喷出液体的喷出部的一个例子。
在轴S1的端部中的设置有分液器D1那一侧的端部的位置设定与该端部一起移动的TCP亦即控制点T1。该端部的位置是自下而上观察该端部的情况下的表示该端部的形状的图形的图心的位置。在这一例子中,该端部的形状是圆。即,该端部的位置是自下而上观察该端部的情况下的该端部的形状亦即圆的中心的位置。此外,设定控制点T1设定的位置也可以代替该端部的位置,是与该端部建立有对应关系的其它位置。
在控制点T1设定表示控制点T1的位置以及姿势的三维局部坐标系亦即控制点坐标系TC。控制点T1的位置以及姿势是控制点T1的机器人坐标系RC中的位置以及姿势。机器人坐标系RC是机器人10的机器人坐标系。控制点坐标系TC的原点表示控制点T1的位置。另外,控制点坐标系TC的各坐标轴的方向表示控制点T1的姿势。以下,作为一个例子,对使控制点坐标系TC中的Z轴与轴S1的中心轴一致的情况进行说明。此外,控制点坐标系TC中的Z轴并非一定要与轴S1的中心轴一致。
机器人10所具备的各致动器通过电缆与机器人控制装置30以能够通信的方式连接。由此,该各致动器进行基于从机器人控制装置30获取的控制信号的动作。此外,经由电缆的有线通信例如依据以太网(注册商标)、USB等的标准来进行。另外,该致动器中的一部分或者全部也可以是通过依据Wi-Fi(注册商标)等的通信标准进行的无线通信与机器人控制装置30连接的结构。
第一位置检测器21例如是圆柱形状的微动开关。第一位置检测器21通过电缆与机器人控制装置30以能够通信的方式连接。此外,经由电缆的有线通信例如依据以太网(注册商标)、USB等的标准来进行。另外,第一位置检测器21也可以是通过依据Wi-Fi(注册商标)等的通信标准进行的无线通信与机器人控制装置30连接的结构。
对于第一位置检测器21,在朝向下方将第一位置检测器21的上表面按下规定的距离的情况下,第一位置检测器21的开关接通,并将表示第一位置检测器21已被按下的信息输出至机器人控制装置30。由此,第一位置检测器21对某个物体按下了第一位置检测器21的情况下的该物体的与第一位置检测器21接触的部位的高度进行检测。在这一例子中,高度是机器人坐标系RC中的Z轴方向(上下方向)的位置。此外,第一位置检测器21也可以代替微动开关,是像接触传感器、激光传感器、力传感器、拍摄部等那样检测该物体的与第一位置检测器21接触的部位的高度的其它传感器、装置。在第一位置检测器21是力传感器的情况下,例如,第一位置检测器21通过物体与第一位置检测器21接触(碰撞)来检测该物体与第一位置检测器21接触时的该物体与第一位置检测器21接触的部位的高度。另外,第一位置检测器21的形状也可以代替圆柱形状,是其它形状。
第二位置检测器22例如是具备作为将聚集的光转换为电信号的拍摄元件的CCD、CMOS等的照相机(拍摄部)。在这一例子中,第二位置检测器22被设置在能够对包含设置于轴S1的末端执行器(在这一例子中,是分液器D1)能够进行作业的区域的范围进行拍摄的位置。以下,作为一个例子,对将第二位置检测器22以由上向下拍摄该范围的方式设置于机器人10的第二臂A12的情况进行说明。此外,第二位置检测器22也可以代替该结构,是朝向其它方向拍摄该范围的结构。
以下,作为一个例子,对后述的机器人控制装置30基于通过第二位置检测器22拍摄到的拍摄图像来检测拍摄图像所包含的物体在机器人坐标系RC中的位置的情况进行说明。该位置是与上下方向正交的面内的位置。此外,也可以是代替机器人控制装置30,由第二位置检测器22基于拍摄到的拍摄图像来检测拍摄图像所包含的物体的位置并将表示检测出的位置的信息输出至机器人控制装置30的结构。另外,第二位置检测器22若能够检测出想要检测位置的对象物的与上下方向正交的面内的位置,则也可以是接触传感器等其它传感器、装置。
第二位置检测器22通过电缆与机器人控制装置30以能够通信的方式连接。此外,经由电缆的有线通信例如依据以太网(注册商标)、USB等的标准来进行。另外,第二位置检测器22也可以是通过依据Wi-Fi(注册商标)等的通信标准进行的无线通信与机器人控制装置30连接的结构。
机器人控制装置30通过对机器人10、第一位置检测器21、第二位置检测器22分别发送控制信号,使机器人10、第一位置检测器21、第二位置检测器22分别动作。由此,机器人控制装置30使机器人10进行规定的作业。此外,机器人控制装置30也可以代替设置于机器人10的外部的结构,采用内置于机器人10的结构。
机器人控制装置所进行的处理的概要
以下,对机器人控制装置30所进行的处理的概要进行说明。
在图12所示的例子中,机器人10能够通过分液器D1进行作业的范围内包含作业台TB的上表面。作业台TB是桌子、台等。在作业台TB的上表面,第一位置检测器21、夹具J1、以及对象物O1分别以不重叠的方式配置。
夹具J1是平板状的夹具。夹具J1的上下方向上的高度且是相对于作业台TB的上表面的高度在这一个例子中,是第一位置检测器21的开关成为接通状态的高度且是与相对于作业台TB的上表面的高度相同的高度。此外,夹具J1的上下方向上的高度且是相对于作业台TB的上表面的高度也可以是与第一位置检测器21的开关成为接通状态的高度且是相对于作业台TB的上表面的高度不同的高度。
对象物O1是机器人控制装置30使机器人10喷出粘合剂的被喷出物的一个例子。对象物O1例如是像打印机、投影仪、PC(Personal Computer:个人电脑)、多功能移动电话终端(智能手机)等的机壳那样的工业用的零件、部件、装置。此外,对象物O1也可以代替工业用的零件、部件、装置,是日用品等非工业用的零件、部件、装置等,也可以是细胞等生物体等其它物体。在图12所示的例子中,对象物O1被表示为立方体形状的物体。此外,对象物O1的形状也可以代替立方体形状,是其它形状。
机器人控制装置30使机器人10进行规定的作业。在这一例子中,规定的作业是向对象物O1喷出粘合剂的作业。此外,规定的作业也可以代替该作业,是其它作业。
在使机器人10进行规定的作业时,机器人控制装置30通过位置检测器(在这一例子中,是第一位置检测器21与第二位置检测器22中的至少一方)检测喷出液体的喷出部(在这一例子中,是分液器D1)的位置,并基于检测出的结果,通过移动部(在这一例子中,是臂A)使喷出部移动。由此,机器人控制装置30即使在喷出部的位置发生了发生了偏移的情况下,也能够以较高的精度进行向对象物喷出液体的作业。
更具体而言,机器人控制装置30使用第一位置检测器21来检测分液器D1的前端部NE的高度与控制点T1的高度的相对的高度。另外,机器人控制装置30使用第二位置检测器22来检测分液器D1的前端部NE的平面内位置与控制点T1的平面内位置的相对的平面内位置。平面内位置是机器人坐标系RC中的XY平面内的位置。XY平面内的位置是机器人坐标系RC中的与Z轴方向(上下方向)正交的面内的位置。
另外,机器人控制装置30使用第二位置检测器22来检测使机器人10喷出粘合剂的位置且是与对象物O1建立有对应关系的位置。在这一例子中,在对象物O1的上表面设置有标记MK。标记MK是表示该位置的记号。此外,标记MK也可以是对象物O1的一部分。机器人控制装置30基于通过第二位置检测器22拍摄到的拍摄图像所包含的标记MK来检测使机器人10喷出粘合剂的位置。
机器人控制装置30基于通过第一位置检测器21以及第二位置检测器22检测出的位置,使机器人10进行规定的作业。以下,对机器人控制装置30使用第一位置检测器21以及第二位置检测器22来检测各种位置的处理、和机器人控制装置30基于检测出的位置使机器人10进行规定的作业的处理进行详细说明。
机器人控制装置的功能结构
以下,参照图14,对机器人控制装置30的功能结构进行说明。
图14是表示机器人控制装置30的功能结构的一个例子的图。机器人控制装置30具备存储部32和控制部36。
控制部36对机器人控制装置30的整体进行控制。控制部36具备拍摄控制部40、图像获取部41、位置检测部45以及机器人控制部43。
拍摄控制部40使第二位置检测器22对第二位置检测器22能够拍摄的范围进行拍摄。
图像获取部41从第二位置检测器22获取第二位置检测器22拍摄到的拍摄图像。
位置检测部45若从第一位置检测器21获取到表示第一位置检测器21已被按下的信息,则检测出当前的分液器D1的前端部NE的高度是预先决定好的高度亦即喷出高度。喷出高度是距离对象物O1的上表面的高度沿上方高出规定的分离距离(喷嘴间隙)的高度。规定的分离距离例如是0.2毫米。此外,规定的分离距离也可以代替该距离,是其它距离。另外,位置检测部45基于图像获取部41获取到的拍摄图像来检测各种平面内位置。
机器人控制部43基于位置检测部45检测到的位置使机器人10动作。
机器人控制装置使机器人进行规定的作业的处理
以下,参照图15,对机器人控制装置30使机器人10进行规定的作业的处理进行说明。
图15是表示机器人控制装置30使机器人10进行规定的作业的处理的流程的一个例子的流程图。
机器人控制部43从存储部32读出高度检测位置信息。高度检测位置信息是表示规定的高度检测位置T2的信息且是预先存储于存储部32的信息。在这一例子中,高度检测位置T2是与第一位置检测器21的上表面的中心沿上方分离了规定的距离的位置。规定的第一距离是在使控制点T1的位置与高度检测位置T2一致的情况下分液器D1的前端部NE不会与第一位置检测器21的上表面接触的距离。规定的第一距离例如是控制点T1与分液器D1的前端部NE之间的距离的1.5倍的距离。此外,规定的第一距离若为在使控制点T1的位置与高度检测位置T2一致的情况下分液器D1的前端部NE不会与第一位置检测器21的上表面接触的距离,则也可以是其它距离。机器人控制部43基于从存储部32读出的高度检测位置信息使臂A动作,并使控制点T1的位置与高度检测位置T2一致(步骤S210)。
接下来,机器人控制部43使轴S1动作,并使控制点T1开始朝向第一方向A1移动(步骤S220)。第一方向A1是按下第一位置检测器21的上表面的方向,在这一例子中是下方。接下来,机器人控制部43使机器人10持续在步骤S220中开始的动作,直到从第一位置检测器21获取到表示第一位置检测器21已被按下的信息(步骤S230)。
在从第一位置检测器21获取到表示第一位置检测器21已被按下的信息的情况下(步骤S230-“是”),机器人控制部43停止轴S1的移动,并停止朝向第一方向A1的控制点T1的移动。而且,位置检测部45检测(确定)出当前的分液器D1的前端部NE的高度是规定的喷出高度。位置检测部45基于正向运动学来计算当前的控制点T1的高度,并使表示计算出的该高度与前端部NE的高度的相对的高度的信息亦即喷出高度信息存储于存储部32(步骤S240)。
在此,参照图16,对步骤S210~步骤S240的处理进行说明。
图16是表示机器人10通过分液器D1的前端部NE按下了第一位置检测器21的情况的一个例子的图。另外,图16是从与上下方向正交的方向朝向第一位置检测器21以及分液器D1观察第一位置检测器21以及分液器D1的图。
在步骤S210中,机器人控制部43基于高度检测位置信息使控制点T1移动,并使控制点T1的位置与图16所示的高度检测位置T2一致。而且,机器人控制部43在步骤S220中使轴S1动作,并开始使控制点T1朝向第一方向A1移动。在图16中描绘了在步骤S220中控制点T1正在朝向第一方向A1移动的场面。因此,在图16中,控制点T1的位置位于比高度检测位置T2靠下处。
分液器D1的前端部NE通过这样的控制点T1的朝向第一方向A1的移动,如图16所示与第一位置检测器21的上表面接触。机器人控制部43使控制点T1朝向第一方向A1移动,直到在步骤S230中获取到表示第一位置检测器21已被从第一位置检测器21按下的信息。
在步骤S230中从第一位置检测器21获取到表示第一位置检测器21已被按下的信息的情况下,即前端部NE的高度与图16所示的喷出高度X1一致的情况下,在步骤S240中机器人控制部43停止轴S1的移动,并停止朝向第一方向A1的控制点T1的移动。而且,位置检测部45基于正向运动学来计算当前的控制点T1的高度,并使表示计算出的该高度与前端部NE的高度的相对的高度的信息亦即喷出高度信息存储于存储部32。
在进行了步骤S240的处理后,机器人控制部43从存储部32读出平面内位置检测位置信息。平面内位置检测位置信息是表示平面内位置检测位置T3的信息且是预先存储于存储部32的信息。在这一例子中,平面内位置检测位置T3是表示自上而下观察夹具J1的情况下夹具J1的上表面内包含的位置的信息且是与夹具J1的上表面的中心沿上方分离了规定的第二距离的位置。规定的第二距离是在使控制点T1的位置与平面内位置检测位置T3一致的情况下分液器D1的前端部NE不会与夹具J1的上表面接触的距离。规定的第二距离例如是控制点T1与分液器D1的前端部NE之间的距离的1.5倍的距离。此外,规定的第二距离若为使控制点T1的位置与平面内位置检测位置T3一致的情况下分液器D1的前端部NE不会与夹具J1的上表面接触的距离,则也可以是其它距离。机器人控制部43基于从存储部32读出的平面内位置检测位置信息使臂A动作,并使控制点T1的平面内位置与平面内位置检测位置T3一致(步骤S250)。
接下来,机器人控制部43从存储部32读出存储于存储部32的喷出高度信息。在这一例子中,夹具J1的高度是与成为喷出粘合剂的对象的面亦即对象物O1的上表面的高度相同的高度。因此,机器人控制部43基于从存储部32读出的喷出高度信息使控制点T1移动,并使前端部NE的高度与规定的喷出高度一致。而且,机器人控制部43进行试喷(步骤S260)。试喷是指在向对象物O1的上表面喷出粘合剂之前试验性地喷出粘合剂。具体而言,试喷是通过向针筒部H1的内部注入空气,将装入于针筒部H1的内部的粘合剂从针部N1的前端部NE,对夹具J1的上表面喷出。在试喷时被喷粘合剂的位置(点)且是夹具J1的上表面上的位置是试喷点的一个例子。在这一例子中,对该位置即试喷点是一个的情况进行说明,但也可以是机器人控制部43通过进行多个试喷而在夹具J1的上表面形成多个试喷点的结构。另外,进行了试喷的夹具J1是物体的一个例子。此外,机器人控制部43也可以代替在夹具J1的上表面进行试喷的结构,是在对象物O1的上表面等其它物体进行试喷的结构。
接下来,机器人控制部43从存储部32读出第二位置检测器位置信息。第二位置检测器位置信息是表示第二位置检测器22在机器人坐标系RC中的位置与控制点T1在机器人坐标系RC中的位置的相对的位置的信息且是预先存储于存储部32的信息。机器人控制部43基于从存储部32读出的第二位置检测器位置信息使控制点T1移动,并使第二位置检测器22在平面内位置与在步骤S260中进行了试喷时的控制点T1在平面内位置一致。另外,机器人控制部43基于从存储部32读出的第二位置检测器位置信息使控制点T1移动,并使第二位置检测器22的高度与规定的拍摄高度一致(步骤S270)。规定的拍摄高度是使第二位置检测器22的高度与规定的拍摄高度一致的情况下分液器D1的前端部NE不会与夹具J1的上表面接触的高度。另外,规定的拍摄高度是能够拍摄通过步骤S260的试喷对夹具J1的上表面喷出的粘合剂亦即液滴F1的高度。
接下来,拍摄控制部40使第二位置检测器22对包含通过步骤S260中的试喷对夹具J1的上表面喷出的液滴F1的范围进行拍摄(步骤S273)。在步骤S273中第二位置检测器22拍摄到的拍摄图像且是对包含液滴F1(试喷点)的范围进行拍摄而得到的拍摄图像是第一图像的一个例子。
接下来,图像获取部41从第二位置检测器22获取在步骤S273中第二位置检测器22拍摄到的拍摄图像(步骤S277)。
接下来,位置检测部45基于在步骤S277中图像获取部41获取到的拍摄图像来检测拍摄图像所包含的液滴F1在拍摄图像上的位置。例如,位置检测部45基于在步骤S277中图像获取部41获取到的拍摄图像,通过模式匹配等来检测该位置。位置检测部45基于检测出的该位置与当前的控制点T1的平面内位置来计算液滴F1的平面内位置。在此,通过预先校准等,从控制点T1的平面内位置到与该拍摄图像上的位置对应的平面内位置的相对的位置与拍摄图像上的位置建立有对应关系。计算出的液滴F1的平面内位置应该与在步骤S260中进行了试喷时的前端部NE的平面内位置除去误差一致。因此,位置检测部45基于计算出的液滴F1的平面内位置、和在步骤S260中进行了试喷时的控制点T1的平面内位置,计算前端部NE的平面内位置与控制点T1的平面内位置的相对的位置(步骤S280)。在此,在这一例子中,拍摄图像上的液滴F1的位置由拍摄图像上的液滴F1的重心(或者图心)的位置来表示。此外,拍摄图像上的液滴F1的位置也可以代替由拍摄图像上的液滴F1的重心(或者图心)的位置来表示的结构,是由与拍摄图像上的液滴F1建立有对应关系的其它部分的位置来表示的结构。
接下来,位置检测部45对在步骤S280中计算出的液滴F1的平面内位置,设定以液滴F1的平面内位置为原点的局部坐标系亦即基准坐标系LC(步骤S290)。在这一例子中,基准坐标系LC是二维局部正交坐标系。此外,基准坐标系LC也可以代替二维局部正交坐标系,是三维局部正交坐标系等其它正交坐标系,也可以是极坐标系等其它坐标系。而且,位置检测部45基于在步骤S280中计算出的位置且是前端部NE的平面内位置与控制点T1的平面内位置的相对的位置,计算基准坐标系LC中的当前的前端部NE的位置。
接下来,机器人控制部43从存储部32读出对象物拍摄位置信息。对象物拍摄位置信息是表示第二位置检测器22对设置于对象物O1的上表面的标记MK进行拍摄时的第二位置检测器22在机器人坐标系RC上的位置亦即对象物拍摄位置T4的信息且是预先存储于存储部32的信息。在使对象物拍摄位置T4能够拍摄包含对象物O1的上表面的范围的位置且是第二位置检测器22的位置与对象物拍摄位置T4一致的情况下,分液器D1的前端部NE不会与对象物O1的上表面接触的位置。机器人控制部43基于从存储部32读出的对象物拍摄位置信息使控制点T1移动,并使第二位置检测器22的位置与对象物拍摄位置T4一致(步骤S300)。
接下来,拍摄控制部40使第二位置检测器22对包含对象物O1的上表面的范围、即包含标记MK的范围进行拍摄(步骤S303)。在步骤S303中第二位置检测器22拍摄到的拍摄图像且是对包含标记MK的范围进行拍摄的拍摄图像是第二图像的一个例子。接下来,图像获取部41从第二位置检测器22获取在步骤S303中第二位置检测器22拍摄到的拍摄图像(步骤S307)。
接下来,位置检测部45基于在步骤S307中图像获取部41获取到的拍摄图像,检测拍摄图像所包含的标记MK所表示的位置且是拍摄图像上的位置。例如,位置检测部45基于在步骤S307中图像获取部41获取到的拍摄图像,通过模式匹配等来检测该位置。位置检测部45基于检测出的该位置、和当前的控制点T1的平面内位置,计算基准坐标系LC中的标记MK所表示的位置。位置检测部45基于计算出的该位置、和在步骤S290中计算出的基准坐标系LC中的前端部NE的位置,计算表示从该位置到基准坐标系LC中的标记MK所表示的位置的位移的向量V1(步骤S310)。
在此,参照图17,对步骤S250~步骤S310的处理进行说明。
图17是表示自上而下观察被喷液滴F1的夹具J1的上表面以及对象物O1的上表面的情况下的一个例子的图。图17所示的位置Y0表示步骤S280中的控制点T1的平面内位置。图17所示的位置Y1表示步骤S280中的前端部NE的平面内位置。另外,图17所示的位置Y2表示标记MK所表示的位置的平面内位置。
在步骤S250以及步骤S260中,机器人控制部43如图17所示对夹具J1的上表面喷出液滴F1。然后,通过步骤S270~步骤S277的处理,控制部36从第二位置检测器22获取第二位置检测器22拍摄到的拍摄图像且是对包含图17所示的液滴F1的范围进行拍摄而得到的拍摄图像。
在从第二位置检测器22获取到对包含液滴F1的范围进行拍摄而得到的拍摄图像后,位置检测部45在步骤S280中,计算液滴F1的平面内位置、以及前端部NE的平面内位置亦即位置Y1与控制点T1的平面内位置亦即位置Y0的相对的位置,并在步骤S290中,对液滴F1的平面内位置如图17所示设定基准坐标系LC。位置检测部45将前端部NE的平面内位置亦即位置Y1重新表示(重新计算)为该基准坐标系LC中的位置。
在将前端部NE的平面内位置亦即位置Y1重新表示为基准坐标系LC中的位置后,位置检测部45通过步骤S300~步骤S307的处理,从第二位置检测器22获取第二位置检测器22拍摄到的拍摄图像且是对包含图17所示的对象物O1的上表面的范围即包含标记MK的范围进行拍摄而得到的拍摄图像。
在从第二位置检测器22获取到对包含标记MK的范围进行拍摄而得到的拍摄图像后,位置检测部45在步骤S310中,基于该拍摄图像上的标记MK所表示的位置、和步骤S310中的控制点T1的平面内位置,将标记MK所表示的位置的平面内位置亦即位置Y2重新表示(重新计算)为基准坐标系LC中的标记MK所表示的位置。而且,如图17所示,位置检测部45计算表示从基准坐标系LC中的前端部NE的位置到基准坐标系LC中的标记MK所表示的位置的位移的向量V1。
在步骤S310中计算出向量V1后,机器人控制部43基于在步骤S310中计算出的向量V1使控制点T1移动,并使前端部NE的平面内位置与基准坐标系LC中的标记MK所表示的位置一致(步骤S320)。接下来,机器人控制部43通过向针筒部H1的内部注入空气,将装入于针筒部H1的内部的粘合剂从针部N1的前端部NE对标记MK所表示的位置且是对象物O1的上表面上的位置喷出(步骤S330),并结束处理。
这样,机器人控制装置30使机器人10进行规定的作业。此外,机器人控制装置30也可以代替在步骤S260中使机器人10进行试喷时,对夹具J1的上表面喷出粘合剂的液滴F1的结构,是通过分液器D1在该上表面由粘合剂描绘正(+)型的结构等其它结构。该情况下,在步骤S280中机器人控制装置30检测拍摄图像所包含的正型在拍摄图像上的位置来代替检测拍摄图像所包含的液滴F1在拍摄图像上的位置。正型的位置例如通过正型的2根直线交叉的交叉点的位置来表示。另外,机器人控制装置30也可以代替在步骤S260中使机器人10进行试喷时,对夹具J1的上表面喷出粘合剂的液滴F1的结构,是将前端部NE按压于设置于该上表面的感压纸的结构。该情况下,机器人控制装置30检测前端部NE按压于该感压纸的痕迹的位置来代替在步骤S280中拍摄图像所包含的液滴F1在拍摄图像上的位置。
另外,机器人控制装置30可以在每次使机器人10进行规定的作业时进行步骤S210~步骤S290的处理,也可以在每次进行了规定的作业后满足在被喷粘合剂的对象物O1上产生不良情况等的规定的判定条件时进行步骤S210~步骤S290的处理,也可以基于从用户受理到的操作来进行步骤S210~步骤S290的处理。该判定条件的其它例是更换分液器D1、针部N1与其它物体接触等。
如以上说明的那样,本实施方式中的机器人10通过位置检测器(在这一例子中,是第一位置检测器21及第二位置检测器22中的至少一方)来检测喷出部(在这一例子中,是分液器D1)的位置,并基于检测出的结果,通过移动部(在这一例子中,是臂A)使喷出部移动。由此,机器人10即使在喷出部的位置发生了偏移的情况下,也能够以较高的精度进行将液体(在这一例子中,是粘合剂)向对象物(在这一例子中,是对象物O1)喷出的作业。
另外,机器人10通过位置检测器检测能够相对于移动部拆装的喷出部的位置,并基于检测出的结果,通过移动部使喷出部移动。由此,机器人10即使在能够相对于移动部拆装的喷出部的位置偏移了的情况下,也能够以较高的精度进行向对象物喷出液体的作业。
另外,机器人10通过接触传感器检测能够相对于移动部拆装的喷出部的位置,并基于检测出的结果,通过移动部使喷出部移动。由此,机器人10即使在喷出部的位置发生了偏移的情况下,也能够基于通过接触传感器检测出的位置且是喷出部的位置,以较高的精度进行向对象物喷出液体的作业。
另外,机器人10通过激光传感器检测能够相对于移动部拆装的喷出部的位置,并基于检测出的结果,通过移动部使喷出部移动。由此,机器人10即使在喷出部的位置发生了偏移的情况下,也能够基于通过激光传感器检测出的位置且是喷出部的位置,以较高的精度进行向对象物喷出液体的作业。
另外,机器人10通过力传感器检测能够相对于移动部拆装的喷出部的位置,并基于检测出的结果,通过移动部使喷出部移动。由此,机器人10即使在喷出部的位置发生了偏移的情况下,也能够基于通过力传感器检测出的位置且是喷出部的位置,以较高的精度进行向对象物喷出液体的作业。
另外,机器人10通过拍摄部(在这一例子中,是第二位置检测器22)检测能够相对于移动部拆装的喷出部的位置,并基于检测出的结果,通过移动部使喷出部移动。由此,机器人10即使在喷出部的位置发生了偏移的情况下,也能够基于通过拍摄部检测出的位置且是喷出部的位置,以较高的精度进行向对象物喷出液体的作业。
另外,机器人10基于通过拍摄部对被喷出部喷出的液体进行拍摄而得到的第一图像,通过移动部使喷出部移动。由此,机器人10即使在喷出部的位置发生了偏移的情况下,也能够基于第一图像(在这一例子中,是通过第二位置检测器22对包含液滴F1的范围进行拍摄而得到的拍摄图像),以较高的精度进行向对象物喷出液体的作业。
另外,机器人10基于第一图像所包含的液体的位置,通过移动部使喷出部移动。由此,机器人10即使在喷出部的位置发生了偏移的情况下,也能够基于第一图像所包含的液体的位置,以较高的精度进行向对象物喷出液体的作业。
另外,机器人10基于第一图像所包含的1个以上的试喷点,通过移动部使喷出部移动。由此,机器人10即使在喷出部的位置发生了偏移的情况下,也能够基于第一图像所包含的1个以上的试喷点,以较高的精度进行向对象物喷出液体的作业。
另外,机器人10在被喷液体的被喷出物(在这一例子中,是对象物O1)上设置有标记(在这一例子中,是标记MK),基于通过拍摄部拍摄标记而得到的第二图像(在这一例子中,是通过第二位置检测器22对包含标记MK的范围进行拍摄而得到的拍摄图像),通过移动部使喷出部移动。由此,机器人10即使在喷出部的位置发生了偏移的情况下,也能够基于第一图像以及第二图像,以较高的精度进行向对象物喷出液体的作业。
另外,机器人10基于第二图像所包含的标记的位置,通过移动部使喷出部移动。由此,机器人10即使在喷出部的位置发生了偏移的情况下,也能够基于第一图像和第二图像所包含的标记的位置,以较高的精度进行向对象物喷出液体的作业。
另外,机器人10通过设置于移动部的拍摄部来检测能够相对于移动部拆装的喷出部的位置,并基于检测出的结果,通过移动部使喷出部移动。由此,机器人10即使在喷出部的位置发生了偏移的情况下,也能够基于通过设置于移动部的拍摄部检测出的位置且是喷出部的位置,以较高的精度进行向对象物喷出液体的作业。
另外,机器人10通过位置检测器检测喷出粘合剂的喷出部的位置,并基于检测出的结果,通过移动部使喷出部移动。由此,机器人10即使在喷出部的位置发生了偏移的情况下,也能够以较高的精度进行向对象物喷出粘合剂的作业。
第三实施方式
以下,参照附图对本发明的第三实施方式进行说明。
机器人系统的结构
首先,对机器人系统3的结构进行说明。
图18是表示实施方式所涉及的机器人系统3的结构的一个例子的图。
本实施方式的机器人系统3在具备第一机器人11和第二机器人12这一点上与第一实施方式不同。以下,对于与第一实施方式相同的结构部件标注相同附图标记,这里省略或者简化对于它们的说明。
如图18所示,本实施方式的机器人系统3具备第一机器人11、第二机器人12、以及控制装置(机器人控制装置)30。
第一机器人11是SCARA机器人。此外,第一机器人11也可以代替SCARA机器人,是直角坐标机器人、单臂机器人、多臂机器人等其它机器人。直角坐标机器人例如是龙门式机器人。
在图18所示的例子中,第一机器人11被设置于地面。此外,第一机器人11也可以是设置于墙面、天花板表面、桌子、夹具、台的上表面等来代替地面的结构。以下,为了便于说明,将与设置有第一机器人11的面正交的方向且是从第一机器人11朝向该面的方向称为下,将与该方向相反的方向称为上来进行说明。与设置有第一机器人11的面正交的方向且是从第一机器人11的重心朝向该面的方向例如是世界坐标系中的Z轴的负的方向,或者是第一机器人11的机器人坐标系RC中的Z轴的负的方向。
第一机器人11具备设置于地面的支承台B1、被支承台B1支承为能够绕第一轴AX11转动的第一臂A11、被第一臂A11支承为能够绕第二轴AX12转动的第二臂A12、以及被第二臂A12支承为能够绕第三轴AX13转动并且能够沿第三轴AX13的轴向平移的轴S1。
轴S1是圆柱形状的轴体。在轴S1的周表面分别形成未图示的滚珠丝杠槽和花键槽。轴S1以上下贯通第二臂A12的端部中的与第一臂A11成相反侧的端部的方式设置。另外,在这一例子中,在轴S1中,在轴S1的端部中的上侧的端部设置有比该圆柱的半径大的半径的圆盘形状的凸缘。该圆柱的中心轴与该凸缘的中心轴一致。
在轴S1的未设置有凸缘那一侧的端部设置有能够组装末端执行器的第一作业部F1。以下,作为一个例子,对自下而上观察第一作业部F1的情况下的第一作业部F1的形状是中心与轴S1的中心轴一致的圆的情况进行说明。此外,该形状也可以代替圆,是其它形状。
在第一作业部F1的位置设定与第一作业部F1一起移动的TCP亦即控制点T1。第一作业部F1的位置是自下而上观察第一作业部F1的情况下的第一作业部F1的形状亦即圆的中心的位置。此外,设定控制点T1的位置也可以代替第一作业部F1的位置,是与第一作业部F1建立有对应关系的其它位置。在这一例子中,该圆的中心的位置表示第一作业部F1的位置。此外,第一作业部F1的位置也可以是代替上述位置而通过其它位置来表示的结构。
在控制点T1设定表示控制点T1的位置以及姿势(即、第一作业部F1的位置以及姿势)的三维局部坐标系亦即控制点坐标系TC1。控制点T1的位置以及姿势是指控制点T1在第一机器人坐标系RC1中的位置以及姿势。第一机器人坐标系RC1是指第一机器人11的机器人坐标系。控制点坐标系TC1的原点表示控制点T1的位置、即第一作业部F1的位置。另外,控制点坐标系TC1的各坐标轴的方向表示控制点T1的姿势、即第一作业部F1的姿势。以下,作为一个例子,对使控制点坐标系TC1中的Z轴与轴S1的中心轴一致的情况进行说明。此外,控制点坐标系TC1中的Z轴并非一定要与轴S1的中心轴一致。
第一机器人11所具备的各致动器以及拍摄部20分别通过电缆与控制装置30以能够通信的方式连接。由此,该各致动器以及拍摄部20分别进行基于从控制装置30获取的控制信号的动作。此外,经由电缆的有线通信例如依据以太网(注册商标)、USB等的标准来进行。另外,该致动器以及拍摄部20中的一部分或者全部也可以是通过依据Wi-Fi(注册商标)等的通信标准进行的无线通信与控制装置30连接的结构。
第二机器人12是SCARA机器人。此外,第二机器人12也可以代替SCARA机器人,是直角坐标机器人、单臂机器人、多臂机器人等其它机器人。
在图18所示的例子中,将第二机器人12设置于设置有第一机器人11的地面中的与设置有第一机器人11的位置不同的位置。而且,将第二机器人12设置于包含第一机器人11能够进行作业的区域的图18所示的区域AR中能够进行作业的位置。此外,第二机器人12也可以是设置于其它地面、墙面、天花板表面、桌子、夹具、台的上表面等来代替该地面的结构。
第二机器人12具备设置于地面的支承台B2、被支承台B2支承为能够绕第一轴AX21转动的第一臂A21、被第一臂A21支承为能够绕第二轴AX22转动的第二臂A22、以及被第二臂A22支承为能够绕第三轴AX23转动并且能够沿第三轴AX23的轴向平移的轴S2。
轴S2是圆柱形状的轴体。在轴S2的周表面分别形成未图示的滚珠丝杠槽和花键槽。轴S2以上下贯通第二臂A22的端部中的与第一臂A21成相反侧的端部的方式设置。另外,在这一例子中,在轴S2中,在轴S2的端部中的上侧的端部设置有比该圆柱的半径大的半径的圆盘形状的凸缘。该圆柱的中心轴与该凸缘的中心轴一致。
在轴S2的未设置有凸缘那一侧的端部设置有能够组装末端执行器的第二作业部F2。以下,作为一个例子,对自下而上观察第二作业部F2的情况下的第二作业部F2的形状是中心与轴S2的中心轴一致的圆的情况进行说明。此外,该形状也可以代替圆,是其它形状。
在第二作业部F2的位置设定与第二作业部F2一起移动的TCP亦即控制点T2。第二作业部F2的位置是自下而上观察第二作业部F2的情况下的第二作业部F2的形状亦即圆的中心的位置。此外,设定控制点T2的位置也可以代替第二作业部F2的位置,是与第二作业部F2建立有对应关系的其它位置。在这一例子中,该圆的中心的位置表示第二作业部F2的位置。此外,第二作业部F2的位置也可以代替该结构,是通过其它位置来表示的结构。
在控制点T2设定表示控制点T2的位置以及姿势(即、第二作业部F2的位置以及姿势)的三维局部坐标系亦即控制点坐标系TC2。控制点T2的位置以及姿势是指控制点T2在第二机器人坐标系RC2中的位置以及姿势。第二机器人坐标系RC2是指第二机器人12的机器人坐标系。控制点坐标系TC2的原点表示控制点T2的位置、即第二作业部F2的位置。另外,控制点坐标系TC2的各坐标轴的方向表示控制点T2的姿势、即第二作业部F2的姿势。以下,作为一个例子,对使控制点坐标系TC2中的Z轴与轴S2的中心轴一致的情况进行说明。此外,控制点坐标系TC2中的Z轴并非一定要与轴S2的中心轴一致。
第一臂A21由于绕第一轴AX21转动,所以沿水平方向移动。在这一例子中,水平方向是与上下方向正交的方向。水平方向例如是沿着世界坐标系中的XY平面的方向,或者是沿着第二机器人12的机器人坐标系亦即第二机器人坐标系RC2中的XY平面的方向。
由于第二臂A22绕第二轴AX22转动,所以沿水平方向移动。第二臂A22具备未图示的上下运动致动器和转动致动器,并支承轴S2。上下运动致动器通过利用同步带等使设置于轴S2的滚珠丝杠槽的外周部的滚珠丝杠螺母转动,使轴S2沿上下方向移动(升降)。转动致动器通过利用同步带等使设置于轴S2的花键槽的外周部的滚珠花键螺母转动,使轴S2绕轴S2的中心轴转动。
第二机器人12所具备的各致动器分别通过电缆与控制装置30以能够通信的方式连接。由此,这些致动器分别进行基于从控制装置30获取的控制信号的动作。此外,经由电缆的有线通信例如依据以太网(注册商标)、USB等的标准来进行。另外,上述致动器的一部分或者全部也可以是通过依据Wi-Fi(注册商标)等的通信标准进行的无线通信与控制装置30连接的结构。
控制装置30通过对第一机器人11发送控制信号,使第一机器人11动作。由此,控制装置30使第一机器人11进行作为规定的作业的第一作业。另外,控制装置30通过对第二机器人12发送控制信号,使第二机器人12动作。由此,控制装置30使第二机器人12进行作为与第一作业不同的规定的作业的第二作业。即,控制装置30是对第一机器人11和第二机器人12这2台进行控制的控制装置。此外,控制装置30也可以代替该结构,是对3台以上的机器人进行控制的结构。另外,控制装置30也可以代替设置于第一机器人11以及第二机器人12的外部的结构,是内置于第一机器人11和第二机器人12中任意一方的结构。
第一机器人以及第二机器人与控制装置的校准的概要
以下,对这一例子中的第一机器人11以及第二机器人12与控制装置30的校准的概要进行说明。
控制装置30基于通过拍摄部20拍摄到的拍摄图像,使第一机器人11进行第一作业,并且使第二机器人12进行第二作业。此时,控制装置30为了使第一机器人11进行第一作业,拍摄部坐标系CC的各坐标所表示的位置、和第一机器人坐标系RC1的各坐标所表示的位置需要通过校准建立有对应关系。拍摄部坐标系CC是表示通过拍摄部20拍摄到的拍摄图像上的位置的坐标系。另外,控制装置30为了使第二机器人12进行精度较高的第二作业,拍摄部坐标系CC的各坐标所表示的位置、和第二机器人坐标系RC2的各坐标所表示的位置需要通过校准建立有对应关系。
在与控制装置30不同的控制装置X(例如,以往的控制装置)中,不能够或者很难进行对拍摄部坐标系CC的各坐标所表示的位置和第一机器人坐标系RC1的各坐标所表示的位置建立对应关系、并且对拍摄部坐标系CC的各坐标所表示的位置和第二机器人坐标系RC2的各坐标所表示的位置建立对应关系的校准亦即双校准。此外,该双校准这样的称呼是在本实施方式中为了将该校准与其它校准区分开的简便称呼。
根据这样的理由,在控制装置X中,通过校准对表示拍摄图像X11上的位置的坐标系亦即拍摄部坐标系X1C的各坐标所表示的位置和第一机器人坐标系RC1的各坐标所表示的位置建立对应关系,并且通过校准对表示拍摄图像X21上的位置的坐标系亦即拍摄部坐标系X2C的各坐标所表示的位置和第二机器人坐标系RC2的各坐标所表示的位置建立对应关系。拍摄图像X11是与第一机器人11对应的拍摄部X1拍摄到的拍摄图像。拍摄图像X21是与第二机器人12对应的拍摄部X2拍摄到的拍摄图像。拍摄部X2是非拍摄部X1的其它拍摄部。
该情况下,控制装置X能够基于拍摄图像X11使第一机器人11以较高的精度进行第一作业,并且基于拍摄图像X21使第二机器人12以较高的精度进行第二作业。但即使在该情况下,例如,通过第一作业和第二作业使第一机器人11和第二机器人12进行协调作业的情况下,只要未通过机械校准对第一机器人坐标系RC1的各坐标所表示的位置和第二机器人坐标系RC2的各坐标所表示的位置建立对应关系,则控制装置X难以以较高的精度进行该协调作业。在这一例子中,机械校准是通过调整(改变)多个机器人的各自的设置位置进行的多个机器人彼此的相对的位置以及姿势的调整。
协调作业例如像使第一机器人11把持某个对象物O的作业是第一作业、第二机器人12对在第一作业中第一机器人11所把持的对象物O进行研磨的作业是第二作业的情况那样,2个以上的机器人对在世界坐标系中建立有对应关系的1个以上的位置进行的作业。该1个以上的位置例如是在世界坐标系中坐标相同的位置、在世界坐标系中相对的位置所决定的多个位置等。
与此相对,控制装置30如上所述能够进行双校准。因此,控制装置30能够不准备拍摄部X1和拍摄部X2这2台拍摄部,而基于通过1台拍摄部20拍摄到的拍摄图像使第一机器人11以较高的精度进行第一作业,并且能够使第二机器人12以较高的精度进行第二作业。由此,控制装置30无需准备与控制装置30所控制的机器人的台数相同的台数的拍摄部,而能够抑制使多个机器人进行作业所需要的金钱上的成本,进一步能够减少设置多个拍摄部所需要的时间和工夫。
另外,控制装置30由于通过双校准,以拍摄部坐标系CC的各坐标所表示的位置为媒介,对第一机器人坐标系RC1的各坐标所表示的位置和第二机器人坐标系RC2的各坐标所表示的位置建立对应关系,所以能够不进行机械校准,而容易地基于通过1台拍摄部拍摄第一机器人和第二机器人而得到到的图像使第一机器人11和第二机器人12进行协调作业。
在图18所示的例子中,控制装置30使拍摄部20拍摄设置于上述区域AR内的3个基准点亦即基准点P1~基准点P3。基准点P1~基准点P3分别可以是例如突起物的前端,也可以是物体、标记。标记可以是物体的一部分,也可以是设置于物体的记号。控制装置30基于由拍摄部20拍摄到的拍摄图像进行双校准。以下,对控制装置30进行双校准的处理进行说明。另外,以下对进行双校准的控制装置30使第一机器人11进行第一作业,并且使第二机器人12进行第二作业的处理进行说明。
控制装置的硬件结构
以下,参照图4,对控制装置30的硬件结构进行说明。控制装置30经由通信部34与第一机器人11以及第二机器人12进行通信。
控制装置的功能结构
以下,参照图19,对控制装置30的功能结构进行说明。
图19是表示控制装置30的功能结构的一个例子的图。控制装置30具备存储部32和控制部36。
控制部36对控制装置30的整体进行控制。控制部36具备拍摄控制部40、图像获取部41、位置计算部44、第一建立对应关系部46、第二建立对应关系部47、第一机器人控制部48、以及第二机器人控制部49。控制部36所具备的上述功能部例如通过CPU31执行存储于存储部32的各种程序来实现。另外,上述功能部中一部分或者全部也可以是LSI、ASIC等硬件功能部。
拍摄控制部40使拍摄部20对拍摄部20能够拍摄的范围进行拍摄。在这一例子中,拍摄范围是包含区域AR的范围。
图像获取部41从拍摄部20获取拍摄部20拍摄到的拍摄图像。
位置计算部44基于图像获取部41获取到的拍摄图像来计算拍摄图像所包含的物体、标记等的位置。此外,位置计算部44也可以是基于拍摄图像来计算拍摄图像所包含的物体、标记等的位置以及姿势的结构。
第一建立对应关系部46基于图像获取部41获取到的拍摄图像,对拍摄部坐标系CC的各坐标所表示的位置和第一机器人坐标系RC1的各坐标所表示的位置建立对应关系。
第二建立对应关系部47基于图像获取部41获取到的拍摄图像,对拍摄部坐标系CC的各坐标所表示的位置和第二机器人坐标系RC2的各坐标所表示的位置建立对应关系。
第一机器人控制部48基于位置计算部44计算出的位置,使第一机器人11动作。
第二机器人控制部49基于位置计算部44计算出的位置,使第二机器人12动作。
控制装置进行双校准的处理
以下,参照图20,对控制装置30进行双校准的处理进行说明。
图20是表示控制装置30进行双校准的处理的流程的一个例子的流程图。
以下,作为一个例子,对控制装置30通过双校准,对拍摄部坐标系CC的二维位置和第一机器人坐标系RC1的二维位置建立对应关系,并且对拍摄部坐标系CC的二维位置与第二机器人坐标系RC2的二维位置建立对应关系的情况进行说明。二维位置是指在二维以上的坐标系中通过X坐标以及Y坐标表示的位置。该情况下,拍摄部20既可以是单眼相机也可以是立体相机,也可以是光场相机。
此外,控制装置30也可以是如下结构:通过双校准,对拍摄部坐标系CC的三维位置和第一机器人坐标系RC1的三维位置建立对应关系,并且对拍摄部坐标系CC的三维位置和第二机器人坐标系RC2的三维位置建立对应关系。三维位置是在三维以上的坐标系中通过X坐标、Y坐标、Z坐标的各个坐标表示的位置。该情况下,拍摄部20既可以是立体相机,也可以是光场相机。
在这一例子中,控制装置30通过经由输入受理部33受理将动作模式切换为双校准模式的操作,开始图20所示的流程图的处理。
在将动作模式切换为双校准模式后,第一机器人控制部48从存储部32读出预先存储于存储部32的拍摄部信息。拍摄部信息是表示控制点T1的位置以及姿势与拍摄部20的位置以及姿势的相对的位置以及姿势的信息。另外,第一机器人控制部48从存储部32读出预先存储于存储部32的拍摄位置姿势信息。拍摄位置姿势信息是表示规定的拍摄位置以及拍摄姿势的信息。拍摄位置是使拍摄部20的位置一致的位置,若为能够拍摄包含区域AR的范围的位置则也可以是任意的位置。拍摄姿势是使拍摄位置的拍摄部20的姿势一致的姿势,若为能够拍摄包含区域AR的范围的姿势则也可以是任意的姿势。第一机器人控制部48使控制点T1移动,并基于读出的拍摄部信息以及拍摄位置姿势信息,使拍摄位置姿势信息所表示的拍摄位置以及拍摄姿势与拍摄部20的位置以及姿势一致(步骤S410)。
接下来,拍摄控制部40使拍摄部20对包含区域AR的范围进行拍摄(步骤S420)。接下来,图像获取部41从拍摄部20获取在步骤S420中拍摄部20拍摄到的拍摄图像(步骤S430)。如上所述,在区域AR设置有基准点P1~基准点P3的各个基准点。因此,拍摄图像中包含有(拍摄有)基准点P1~基准点P3的各个基准点。
接下来,位置计算部44基于在步骤S430中图像获取部41获取到的拍摄图像,例如,通过模式匹配等来计算基准点P1~基准点P3的各个基准点在拍摄部坐标系CC中的位置(步骤S440)。如上所述,在这一例子中,该位置是拍摄部坐标系CC中的二维位置。
接下来,第一建立对应关系部46从存储部32读出第一基准信息(步骤S445)。第一基准信息是表示预先存储于存储部32的基准点P1~基准点P3的各个基准点在第一机器人坐标系RC1中的位置的信息。另外,第一基准信息是通过网络教学的教示、直接教学的教示等预先存储于存储部32的信息。
网络教学的教示是使用示教器、控制装置30所具有的点动键使机器人的TCP移动到所希望的位置,并使所希望的位置处的该TCP的第一机器人坐标系RC1中的位置以及姿势存储于控制装置30。在这一例子中,该机器人是指第一机器人11、第二机器人12。控制装置30能够使用正向运动学来计算该TCP的位置以及姿势。直接教学的教示是用户用手将机器人的TCP移动到所希望的位置,并将所希望的位置处的该TCP的第一机器人坐标系RC1中的位置以及姿势存储于控制装置30。
例如,在通过直接教学的教示存储第一基准信息的情况下,每当用户用手移动轴S1而使控制点T1与基准点P1~基准点P3的各自的位置一致时,使存储部32将表示当前的控制点T1的第一机器人坐标系RC1中的位置的信息存储为第一基准信息。如上所述,在这一例子中,第一基准信息所表示的位置分别是第一机器人坐标系RC1中的二维位置。
在步骤S445中从存储部32读出第一基准信息后,第一建立对应关系部46基于读出的第一基准信息所表示的位置且是基准点P1~基准点P3的各个基准点在第一机器人坐标系RC1中的位置、和在步骤S440中位置计算部44计算出的位置且是基准点P1~基准点P3的各个基准点在拍摄部坐标系CC中的位置,进行对第一机器人坐标系RC1中的各坐标所表示的位置和拍摄部坐标系CC中的各坐标所表示的位置建立对应关系的第一建立对应关系处理(步骤S450)。
接下来,第二建立对应关系部47从存储部32读出第二基准信息(步骤S460)。第二基准信息是表示预先存储于存储部32的基准点P1~基准点P3的各个基准点在第二机器人坐标系RC2中的位置的信息。另外,第二基准信息是通过网络教学的教示、直接教学的教示等预先存储于存储部32的信息。
例如,在通过直接教学的教示存储第二基准信息的情况下,每当用户用手移动轴S2而使控制点T2与基准点P1~基准点P3的各自的位置一致时,使存储部32将表示当前的控制点T2在第二机器人坐标系RC2中的位置的信息存储为第二基准信息。如上所述,在这一例子中,第二基准信息所表示的位置分别是第二机器人坐标系RC2中的二维位置。
在步骤S460中从存储部32读出第二基准信息后,第二建立对应关系部47基于读出的第二基准信息所表示的位置且是基准点P1~基准点P3的各个基准点在第二机器人坐标系RC2中的位置、和在步骤S440中位置计算部44计算出的位置且是基准点P1~基准点P3的各个基准点在拍摄部坐标系CC中的位置,进行对第二机器人坐标系RC2中的各坐标所表示的位置和拍摄部坐标系CC中的各坐标所表示的位置建立对应关系的第二建立对应关系处理(步骤S470)。
如上所述,控制装置30进行双校准。此外,控制装置30也可以是在进行了步骤S450的处理后且在进行步骤S470的处理之前的期间,再次进行步骤S420~步骤S440的处理的结构。另外,控制装置30也可以是调换步骤S445以及步骤S450的处理与步骤S460以及步骤S470的处理而进行图20所示的流程图的处理的结构,也可以是并列地进行上述处理的结构。另外,设置于区域AR的基准点可以是2个以上,无需像这一例子一样是3个。
另外,在这一例子中,对控制装置30通过双校准对拍摄部坐标系CC的二维位置和第一机器人坐标系RC1的二维位置建立对应关系,并且对拍摄部坐标系CC的二维位置和第二机器人坐标系RC2的二维位置建立对应关系的情况进行了说明,但控制装置30也可以代替该结构,是对拍摄部坐标系CC的二维位置和3个以上的机器人坐标系的二维位置建立对应关系的结构。3个以上的机器人坐标系分别是相互不同的3个以上的机器人的各自的机器人坐标系。该情况下,控制装置30对这3个以上的机器人分别进行控制。
另外,控制装置30也可以是按照每个M台拍摄部的一部分或者全部与N台机器人的一部分或者全部的任意的组合,对各个组合所包含的拍摄部的拍摄部坐标系的各个二维位置和各个组合所包含的机器人的机器人坐标系的各个二维位置建立对应关系的结构。该情况下,控制装置30对N台机器人分别进行控制。在此,M、N分别是1以上的整数。
在第一作业以及第二作业中控制装置所进行的处理
以下,参照图21以及图22,对在第一作业以及第二作业中控制装置所进行的处理进行说明。
首先,对进行第一作业以及第二作业时的机器人系统3的结构进行说明。
图21是表示进行第一作业以及第二作业时的机器人系统3的结构的一个例子的图。
在图21所示的例子中,在第一机器人11的第一作业部F1组装有末端执行器E1。末端执行器E1是能够通过吸引空气来吸附物体的真空钳子。此外,末端执行器E1也可以代替该装置,是具备能够把持物体的指部的末端执行器等其它末端执行器。在图21中,通过末端执行器E1抬起对象物OB。
对象物OB例如是工业用的零件、部件、装置等。此外,对象物OB也可以代替该结构,是非工业用的日用品的零件、部件、装置,也可以是医疗用的零件、部件、装置,也可以是细胞等生物体。在图21所示的例子中,对象物OB被表示为立方体形状的物体。此外,对象物OB的形状也可以代替立方体形状,是其它形状。
另外,在图21所示的例子中,在第二机器人12的第二作业部F2组装有末端执行器E2。末端执行器E2是能够通过吸引空气来吸附物体的真空钳子。此外,末端执行器E2也可以代替该装置,是具备能够把持物体的指部的末端执行器等其它末端执行器。
从图21所示的区域AR撤除基准点P1~基准点P3的各个基准点。另外,在区域AR中,在区域AR内的规定的配置位置设置有标记MK。该配置位置是配置对象物OB的位置。标记MK是表示配置位置的记号。
在这一例子中,第一机器人11进行将通过末端执行器E1预先抬起的对象物OB配置于标记MK所表示的配置位置的作业来作为第一作业。另外,第二机器人12进行将第一机器人11配置于配置位置的对象物OB通过末端执行器E2抬起并供给至未图示的规定的供材区域的作业来作为第二作业。
接下来,对在第一作业以及第二作业中控制装置30所进行的处理进行说明。
图22是表示在第一作业以及第二作业中控制装置30所进行的处理的流程的一个例子的流程图。图22所示的流程图的处理是使末端执行器E1抬起对象物OB后的处理。此外,控制装置30也可以是在第一作业中,通过末端执行器E1抬起对象物OB的结构。
第一机器人控制部48从存储部32读出拍摄部信息。另外,第一机器人控制部48从存储部32读出拍摄位置姿势信息。而且,第一机器人控制部48使控制点T1移动,并基于读出的拍摄部信息以及拍摄位置姿势信息,使拍摄位置姿势信息所表示的拍摄位置以及拍摄姿势与拍摄部20的位置以及姿势一致(步骤S510)。此外,在步骤S510中从存储部32读出的拍摄部信息与进行了双校准时从存储部32读出的拍摄部信息不一致的情况下,控制装置30需要再次进行双校准。另外,在步骤S510中从存储部32读出的拍摄位置姿势信息与进行双校准时从存储部32读出的拍摄位置姿势信息不一致的情况下,控制装置30需要再次进行双校准。
接下来,拍摄控制部40使拍摄部20对包含区域AR的范围进行拍摄(步骤S520)。接下来,图像获取部41从拍摄部20获取在步骤S520中拍摄部20拍摄到的拍摄图像(步骤S530)。如上所述,在区域AR设置有标记MK。因此,拍摄图像包含有(拍摄有)标记MK。该拍摄图像是第一图像的一个例子。
接下来,位置计算部44基于在步骤S530中图像获取部41获取到的拍摄图像,例如,通过模式匹配等来计算标记MK的第一机器人坐标系RC1中的位置(步骤S540)。如上所述,在这一例子中,该位置是拍摄部坐标系CC中的二维位置。由于控制装置30通过双校准对拍摄部坐标系CC中的各坐标所表示的位置与第一机器人坐标系RC1中的各坐标所表示的位置建立对应关系,所以能够进行基于这样的拍摄图像的标记MK在第一机器人坐标系RC1中的位置的计算。
接下来,第一机器人控制部48从存储部32读出预先存储于存储部32的形状信息。形状信息是表示末端执行器E1以及对象物OB各自的形状的信息。另外,第一机器人控制部48从存储部32读出预先存储于存储部32的吸附位置信息。吸附位置信息是表示从对象物OB的位置到对象物OB所具有的面上的位置且是末端执行器E1进行吸附的规定的吸附位置的相对的位置的信息。在这一例子中,对象物OB的位置通过对象物OB所具有的面中的与被末端执行器E1吸附着的面对置的面的中心的位置来表示。第一机器人控制部48基于读出的形状信息以及吸附位置信息来计算控制点T1与对象物OB的位置的相对的位置。第一机器人控制部48使控制点T1移动,并基于计算出的该位置与在步骤S540中计算出的位置,使对象物OB的位置与区域AR内的配置位置一致。由此,第一机器人控制部48将对象物OB配置于配置位置(步骤S550)。此外,第一机器人控制部48通过校准预先存储有第一机器人坐标系RC1中的Z轴方向的位置且是区域AR内的设置有标记MK的面的位置。第一机器人控制部48在将对象物OB配置于配置位置后,使控制点T1移动到未图示的规定的待机位置。规定的待机位置若为在区域AR中第二机器人12进行第二作业的情况下第二机器人12不会与第一机器人11接触的位置,则可以是任意的位置。
接下来,第二机器人控制部49从存储部32读出预先存储于存储部32的形状信息。另外,第二机器人控制部49从存储部32读出预先存储于存储部32的吸附位置信息。第二机器人控制部49基于读出的形状信息以及吸附位置信息,计算通过末端执行器E2吸附对象物OB的吸附位置的情况下的控制点T2与对象物OB的位置的相对的位置。第二机器人控制部49使控制点T2移动,并基于计算出的该位置与在步骤S540中计算出的位置,通过末端执行器E2吸附配置于区域AR内的配置位置的对象物OB的吸附位置。然后,第二机器人控制部49抬起对象物OB(步骤S560)。此外,第二机器人控制部49通过校准预先存储有第二机器人坐标系RC2中的Z轴方向的位置且是区域AR内的设置有标记MK的面的位置。
接下来,第二机器人控制部49读出预先存储于存储部32的供材区域信息。供材区域信息是表示未图示的供材区域的位置的信息。第二机器人控制部49基于读出的供材区域信息将对象物OB供给至供材区域(步骤S570),并结束处理。
此外,控制装置30也可以是在进行了步骤S550的处理后且是进行步骤S560的处理前的期间,再次进行步骤S510~步骤S530的处理,并基于新拍摄到的拍摄图像来计算配置于区域AR内的对象物OB在第二机器人坐标系RC2中的位置的结构。该情况下,控制装置30例如通过模式匹配等来计算该位置。由此,控制装置30即使在因第一作业的振动等导致对象物OB的位置从配置位置发生了偏移的情况下,也能够以高精度进行第二作业。该拍摄图像是第二图像的一个例子。
如上所述,控制装置30基于通过拍摄部20拍摄到的拍摄图像以及第一机器人坐标系RC1使第一机器人11动作,基于与第一机器人坐标系RC1不同的第二机器人坐标系RC2以及拍摄图像使第二机器人12动作。由此,控制装置30能够不进行机械校准,而容易地基于通过1台拍摄部20拍摄到的拍摄图像使第一机器人11和第二机器人12动作。
控制装置进行双校准的处理的变形例
以下,参照图23以及图24,对控制装置30进行双校准的处理的变形例进行说明。
首先,对控制装置30进行双校准时的机器人系统3的结构进行说明。
图23是表示控制装置30进行双校准时的机器人系统3的结构的一个例子的图。
在图23所示的结构中,设置有拍摄部20的上下方向上的位置比在图18所示的结构中设置有拍摄部20的上下方向上的位置靠上侧。更具体而言,将拍摄部20设置于能够对包含区域AR的范围进行拍摄的位置且还是能够对设置于轴S2的上侧的端部的凸缘的上表面进行拍摄的位置。另外,在这一例子中,在该凸缘的上表面设置标记MK2。标记MK2是表示控制点T2的位置的标记。该位置是世界坐标系中的二维位置。此外,标记MK2若为表示控制点T2的位置的标记,则也可以是任意的标记。该凸缘是通过第二机器人12使之移动的对象物的一个例子。
接下来,对控制装置30进行双校准的处理的变形例进行说明。
图24是表示控制装置30进行双校准的处理的变形例的流程的一个例子的流程图。以下,由于图24所示的步骤S410~步骤S450的处理与图20所示的步骤S410~步骤S450的处理除了一部分不同以外是相同的处理,所以省略说明。该一部分是指步骤S410的处理的一部分。在图24所示的步骤S410的处理中,控制装置30在使拍摄部20的位置以及姿势与拍摄位置以及拍摄姿势一致后,以拍摄部20的位置以及姿势不变的方式进行固定。
在进行了步骤S450的处理后,控制部36对多个基准位置的每一个基准位置反复进行步骤S670~步骤S700的处理(步骤S660)。基准位置是双校准时控制装置30使控制点T2的位置与之一致的位置且是区域AR内的位置。以下,作为一个例子,对基准位置是基准位置P11~基准位置P13这3个位置的情况进行说明。此外,基准位置也可以是2个以上,无需是3个。
第二机器人控制部49使控制点T2移动,使控制点T2的位置与在步骤S660中选择出的基准位置(基准位置P11~基准位置P13中的任意一个)一致(步骤S670)。接下来,拍摄控制部40使拍摄部20对包含区域AR的范围且是包含设置于轴S2的上侧的端部的凸缘的上表面的范围进行拍摄(步骤S680)。接下来,图像获取部41从拍摄部20获取在步骤S680中拍摄部20拍摄到的拍摄图像(步骤S685)。如上所述,在该凸缘的上表面设置有标记MK2。因此,拍摄图像中包含有(拍摄有)标记MK2。
接下来,位置计算部44基于在步骤S685中图像获取部41获取到的拍摄图像来计算标记MK2所表示的位置、即控制点T2在拍摄部坐标系CC中的位置。另外,位置计算部44基于正向运动学来计算当前的控制点T2在第二机器人坐标系RC2中的位置(步骤S690)。接下来,第二建立对应关系部47对在步骤S690中计算出的控制点T2在拍摄部坐标系CC中的位置和控制点T2在第二机器人坐标系RC2中的位置建立对应关系(步骤S700)。
这样,通过按照每个基准位置反复进行步骤S670~步骤S700的处理,第二建立对应关系部47对拍摄部坐标系CC中的各坐标所表示的位置和第二机器人坐标系RC2中的各坐标所表示的位置建立对应关系。在对全部的基准位置反复进行了步骤S670~步骤S700的处理后,第二机器人控制部49结束处理。
如上所述,控制装置30通过与在图20中说明的方法不同的方法进行双校准。此外,在这一例子的双校准中,标记MK2也可以是设置于由组装于轴S2的末端执行器把持或者吸附的对象物的一部分的结构。该情况下,控制装置30使用表示控制点T2的位置与标记MK2的位置的相对的位置的信息,进行步骤S690的处理。此外,标记MK2也可以是该对象物的一部分本身。另外,控制装置30也可以是在步骤S690中,通过模式匹配等检测设置于轴S2的上侧的端部的凸缘来代替标记MK2,并基于该凸缘的位置来计算控制点T2在拍摄部坐标系CC中的位置的结构。该凸缘的位置是该凸缘的上表面的中心。该情况下,控制装置30基于该凸缘的位置与控制点T2的位置的相对的位置来计算控制点T2在拍摄部坐标系CC中的位置。
如以上说明的那样,本实施方式中的控制装置30基于通过拍摄部(在这一例子中,是拍摄部20)拍摄到的第一图像以及第一机器人坐标系(在这一例子中,是第一机器人坐标系RC1)使第一机器人(在这一例子中,是第一机器人11)动作,基于与第一机器人坐标系不同的第二机器人坐标系(在这一例子中,是第二机器人坐标系RC2)以及通过拍摄部拍摄到的第二图像使第二机器人(在这一例子中,是第二机器人12)动作。由此,控制装置30能够不进行机械校准,而基于通过1台拍摄部拍摄到的图像以较高的精度使第一机器人和第二机器人动作。
另外,控制装置30基于通过拍摄部拍摄到的第一图像以及第一机器人坐标系使第一机器人动作,基于第二机器人坐标系以及该第一图像使第二机器人动作。由此,控制装置30能够不进行机械校准,而容易地基于通过1台拍摄部拍摄到的第一图像使第一机器人和第二机器人动作。
另外,控制装置30基于通过设置于第一机器人的拍摄部拍摄到的第一图像以及第一机器人坐标系来使第一机器人动作,基于第二机器人坐标系以及通过拍摄部拍摄到的第二图像来使第二机器人动作。由此,控制装置30能够不进行机械校准,而容易地基于通过设置于第一机器人的拍摄部拍摄到的图像使第一机器人和第二机器人动作。
另外,控制装置30通过使拍摄部移动,对第一机器人坐标系和拍摄部的拍摄部坐标系建立对应关系,并且对第二机器人坐标系和拍摄部坐标系建立对应关系。由此,控制装置30能够基于第一图像以及第一机器人坐标系以较高的精度使第一机器人动作,并且能够基于第二图像以及第二机器人坐标系以较高的精度使第二机器人动作。
另外,控制装置30通过使拍摄部移动,对第一机器人坐标系和拍摄部的拍摄部坐标系建立对应关系。由此,控制装置30能够基于第一图像以及第一机器人坐标系,以较高的精度使第一机器人动作。
另外,控制装置30通过固定拍摄部并由第二机器人使对象物移动,对第二机器人坐标系和拍摄部坐标系建立对应关系。由此,控制装置30能够基于第二图像以及第二机器人坐标系,以较高的精度使第二机器人动作。
以上,参照附图对本发明的实施方式进行详细说明,但具体的结构并不限于该实施方式,只要不脱离本发明的主旨,则可以进行变更、置换、删除等。
另外,也可以将用于实现以上说明的装置(例如,控制装置(机器人控制装置)30)中的任意的结构部的功能的程序记录于计算机可读取的记录介质,并使计算机系统读入并执行该程序。此外,此处所指的“计算机系统”包含OS(Operating System:操作系统)、周边设备等硬件。另外,“计算机可读取的记录介质”是指软盘、光磁盘、ROM、CD(Compact Disk:光盘)-ROM等可移动介质、内置于计算机系统的硬盘等存储装置。进一步地,“计算机可读取的记录介质”也包含像经由因特网等网络、电话线路等通信线路发送了程序的情况下的成为服务器、客户端的计算机系统内部的易失性存储器(RAM)那样,将程序保持一定时间的装置。
另外,上述程序也可以从将该程序储存于存储装置等的计算机系统经由传输介质或通过传输介质中的传输波传输至其它计算机系统。在此,传输程序的“传输介质”是指像因特网等网络(通信网)、电话线路等通信线路(通信线)那样具有传输信息的功能的介质。
另外,上述程序也可以是用于实现上述的功能的一部分的程序。进一步,上述程序也可以是能够通过与计算机系统中已经记录的程序的组合来实现上述的功能的程序、即所谓的差异文件(差异程序)。
附图标记说明
1、2、3…机器人系统;10…机器人;11…第一机器人;12…第二机器人;20…拍摄装置(拍摄部);21…第一位置检测器;22…第二位置检测器;30…机器人控制装置(控制装置);31…CPU;32…存储部;33…输入受理部;34…通信部;35…显示部;36…控制部;40…拍摄控制部;41…图像获取部;42…位置姿势计算部;43…机器人控制部;44…位置计算部;45…位置检测部;46…第一建立对应关系部;47…第二建立对应关系部;48…第一机器人控制部;49…第二机器人控制部。
Claims (8)
1.一种机器人,其特征在于,
在从由拍摄装置拍摄第一位置处的第一对象物的拍摄时到所述第一对象物到达与所述第一位置在第一方向上相等的第二位置的到达时为止的期间,基于通过所述拍摄装置拍摄到的图像使所述第一对象物沿与所述第一方向不同的第二方向移动。
2.根据权利要求1所述的机器人,其特征在于,
通过能够沿所述第一方向以及所述第二方向移动的移动部使所述第一对象物移动。
3.根据权利要求2所述的机器人,其特征在于,
所述移动部具备:
第一臂,其支承于支承台,并能够绕第一轴转动;
第二臂,其支承于所述第一臂,并能够绕第二轴转动;以及
动作轴,其支承于所述第二臂,并能够沿所述第一方向移动并且能够绕第三轴转动。
4.根据权利要求3所述的机器人,其特征在于,
使所述拍摄时的所述动作轴的绕所述第三轴的转动角度与所述到达时的所述动作轴的绕所述第三轴的转动角度相等。
5.根据权利要求1~4中的任一项所述的机器人,其特征在于,
在所述第二位置,使所述第一对象物与第二对象物接触。
6.根据权利要求5所述的机器人,其特征在于,
在所述第二位置,使所述第一对象物与所述第二对象物嵌合。
7.一种机器人控制装置,其特征在于,
对权利要求1~6中的任一项所述的机器人进行控制。
8.一种机器人系统,其特征在于,具备:
权利要求1~6中的任一项所述的机器人;
权利要求7所述的机器人控制装置;以及
所述拍摄装置。
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