CN108942979A - 供给控制装置和供给控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种通过控制循环速度来向机器人持续地供给物品的供给控制装置和供给控制方法。所述供给控制装置(100)控制具有循环装置(30)和机器人(10)的系统的所述循环装置，所述循环装置使物品(40)循环，所述机器人取出正在所述循环装置中循环的所述物品，所述供给控制装置具备：检测部(101)，其检测在所述循环装置中循环的所述物品和物品的位置；测量部(102)，其基于所述检测部的检测结果来测量所述循环装置的规定区域中的所述物品的数量；以及控制部(103)，其根据所述测量部测量出的所述规定区域中的物品的数量，来控制所述循环装置中的循环的速度。

Description

供给控制装置和供给控制方法
技术领域
本发明涉及一种进行用于供给物品的控制的供给控制装置和供给控制方法。
背景技术
以往，存在一种在利用机器人将物品拾取并进行排列等后将该物品供给到后工序的系统。
在专利文献1中公开了这样的系统的一例。在专利文献1所公开的系统中，使容纳有物品的多个托盘循环。另外，根据托盘中容纳的物品的样子来判定是否为机器人能够拾取物品的状态。而且，在判定为能够拾取时，使机器人拾取该托盘中容纳的物品。另一方面，在判定为不能拾取时，对该托盘中容纳的物品进行搅拌。
在专利文献1所公开的系统中，通过这样向机器人供给拾取用的物品。
专利文献1：日本特开2013-82054号公报
发明内容
发明要解决的问题
在上述的专利文献1所公开的系统中，在机器人开始一个托盘内的物品的拾取时，使托盘的循环暂时停止。而且，当机器人拾取托盘内的所有物品时，以能够确认出其它托盘的物品的搅拌结束了以及能够拾取其它托盘的物品为条件来开始再次循环。
像这样，在专利文献1所公开的系统中，在拾取结束后也保持托盘的循环停止的状态，直到满足条件为止，其间机器人无法进行拾取。也就是说，在专利文献1所公开的系统中，机器人的拾取是间歇性的，无法持续地进行拾取。
在此，为了使机器人持续地进行拾取，需要使循环不停止而以恰当的速度持续。然而，在该情况下，不容易预先决定恰当的循环速度。
因此，本发明的目的在于提供一种能够通过控制循环速度来向机器人持续地供给物品的供给控制装置和供给控制方法。
用于解决问题的方案
(1)由本发明提供的供给控制装置(例如后述的供给控制装置100)控制具有循环装置(例如后述的工件循环装置30)和机器人(例如后述的并联连杆机器人10)的系统的所述循环装置，所述循环装置使物品(例如后述的工件40)循环，所述机器人取出正在所述循环装置中循环的所述物品，所述供给控制装置具备：检测部(例如后述的检测部101)，其检测在所述循环装置中循环的所述物品和物品的位置；测量部(例如后述的测量部102)，其基于所述检测部的检测结果，来测量所述循环装置的规定区域中的所述物品的数量；以及控制部(例如后述的控制部103)，其根据由所述测量部测量出的所述规定区域中的物品的数量，来控制所述循环装置中的循环的速度。
(2)也可以将上述(1)所记载的供给控制装置设为：所述检测部还检测在所述循环装置中循环的所述物品的位置，所述测量部基于由所述检测部检测出的物品的位置，来测量规定区域中的所述物品的数量，所述控制部进行控制，使得由所述测量部测量出的所述规定区域中的物品的数量越少则所述循环的速度越快。
(3)也可以将上述(1)或(2)所记载的供给控制装置设为：在所述规定区域中不存在所述物品的情况下，所述控制部提高所述循环的速度，在所述规定区域中存在规定数量以上的所述物品的情况下，所述控制部降低所述循环的速度，在所述规定区域中存在少于规定数量的所述物品的情况下，所述控制部维持所述循环的速度。
(4)也可以将上述(1)至(3)中的任一项所记载的供给控制装置设为：所述规定区域是所述机器人取出所述物品的区域。
(5)也可以将上述(1)至(4)中的任一项所记载的供给控制装置设为：通过使所述物品进行圆周运动来进行所述循环装置中的循环，所述控制部进行所述圆周运动中的旋转速度的控制来作为所述循环的速度的控制。
(6)也可以将所述(1)至(5)中的任一项所记载的供给控制装置设为：所述控制部还进行所述机器人所具备的轴的控制，并且进行所述循环的速度的控制来作为所述机器人的附加轴的控制。
(7)由本发明提供的供给控制方法用于控制具备循环装置(例如后述的工件循环装置30)和机器人(例如后述的并联连杆机器人10)的系统的所述循环装置，所述循环装置使物品(例如后述的工件40)循环；所述机器人取出正在所述循环装置中循环的所述物品，所述供给控制方法包括：检测步骤，检测在所述循环装置中循环的所述物品和物品的位置；测量步骤，基于所述检测步骤中的检测结果，来测量所述循环装置的规定区域中的所述物品的数量；以及控制步骤，根据通过所述测量步骤测量出的所述规定区域中的物品的数量，来控制所述循环装置中的循环的速度。
发明的效果
根据本发明，能够通过控制循环速度来向机器人持续地供给物品。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式整体的基本结构的图。
图2是表示本发明的实施方式中的并联连杆机器人的基本结构的图。
图3是表示本发明的实施方式中的供给控制装置所具备的功能块的框图。
图4是表示本发明的实施方式的基本的动作的流程图。
附图标记说明
10：并联连杆机器人；11：基础部；12：可动部；13：驱动连杆；14：从动连杆；15：手爪；16：照相机；20：工件供给装置；21：工件供给口；30：工件循环装置；31：工件检测区域；32：工件取出区域；40：工件；100：供给控制装置；101：检测部；102：测量部；103：控制部。
具体实施方式
接着，参照附图来详细地说明本发明的实施方式。首先，参照图1对本实施方式的拾取系统整体的结构进行说明。
如图1所示，本实施方式包括并联连杆机器人10、工件供给装置20、工件循环装置30以及工件40。此外，工件40为在工件循环装置30上循环的螺丝，图示出的数量多，因此在图1中省略关于工件40的标记的记载。
并联连杆机器人10为拾取在工件循环装置30上循环的工件40的机器人。并联连杆机器人10为了后工序而将拾取的工件40沿规定方向对齐地运送到带式输送机等。
工件供给装置20为向工件循环装置30供给工件40的装置。工件供给装置20利用内部的带式输送机等对从保管工件40的料斗排出的工件40进行搬运并且从工件供给口21排出。由此，对工件循环装置30供给工件40。
工件循环装置30为使从工件供给装置20供给的工件40通过圆周运动进行循环的装置。工件循环装置30的可动部分为圆柱形状，沿上表面的外周设置有规定的高度的壁以防循环的工件40掉落。而且，该可动部向图中表示为“旋转方向”的方向旋转，由此工件40循环。
另外，工件循环装置30上表面的工件检测区域31为作为后述的15拍摄的对象的区域。并且，工件取出区域32为并联连杆机器人10取出工件40的区域。
在本实施方式中，采取这样的结构，并且后述的供给控制装置100控制工件循环装置30的可动部的旋转速度(以下适当地称作“循环速度”。)，由此对并联连杆机器人10持续地供给工件40。
此外，不特别地对供给控制装置100的设置位置进行限制，能够设置于任意的位置，因此在图1中省略了图示。另外，上述的料斗、作为工件40的搬运目的地的带式输送机并非本实施方式的主旨，因此也省略了关于它们的图示。
接着，参照图2来说明并联连杆机器人10的详细结构。
如图2所示，并联连杆机器人10具备基础部11、可动部12、多个驱动连杆13、多个从动连杆14、手爪15以及照相机16。
并联连杆机器人10是具有三角型并联连杆机构以对具备手爪15的可动部12以三维方式进行定位的机器人。
并联连杆机器人10具备三对驱动连杆部以将基础部11与可动部12连结。
具体地说，三对驱动连杆部分别包括与基础部11的内部的电动机连结的驱动连杆13、以及具有将驱动连杆13与可动部12连结且彼此平行地延伸的两个连杆的从动连杆14。驱动连杆13与从动连杆14之间通过3自由度(X、Y、Z)的两个球接头连结。另外，可动部12与从动连杆14之间也通过3自由度(X、Y、Z)的两个球接头连结。
并联连杆机器人10利用电动机对各对驱动连杆13的动作单独地进行控制，由此使可动部12以3自由度(X、Y、Z)移动。另外，并联连杆机器人10控制作为末端执行器的手爪15的开闭状态，由此实现工件40的拾取。这些控制是基于从后述的供给控制装置100输出的控制信号进行的。
并且，并联连杆机器人10利用照相机16来拍摄上述的工件检测区域31。对后述的供给控制装置100输出进行拍摄得到的摄像数据。
接着，参照图3来说明供给控制装置100所具备的功能块。
如图3所示，供给控制装置100具备检测部101、测量部102以及控制部103。另外，供给控制装置100与照相机16、并联连杆机器人10及工件供给装置20以可通信的方式连接。所述通信可以是有线通信或无线通信，或者可以是有线通信与无线通信的组合，不特别对其通信标准等进行限制。另外，所述通信也可以是经由构建于工厂等的LAN(Local AreaNetwork：局域网)、因特网等网络进行的通信。在该情况下，供给控制装置100和各装置可以分别设置在附近(例如该工厂内)，但也可以分别设置在远处的地方。
检测部101为对照相机16拍摄到的工件检测区域31中的摄像数据进行图像分析的部分。检测部101通过该图像分析来检测工件检测区域31中的工件40的位置、工件40的姿势、工件40的种类。检测部101向测量部102和控制部103输出检测结果。
此外，关于通过进行图像分析来检测工件40的姿势等的技术，例如专利文献1中所记载的那样是对于本领域人员来说熟知的技术，因此省略此处的详细说明。
测量部102存储从检测部101输入的检测结果。另外，测量部102从后述的控制部103获取表示工件循环装置30中的当前的循环速度的速度信息。而且，测量部102基于所存储的检测部101的检测结果和该速度信息，来测量在工件循环装置30中循环的工件40的总数和工件40的疏密状态。
在此，所谓测量工件40的疏密状态是指，在将工件循环装置30进行循环的区域整体划分为规定大小的区域的情况下，测量处于位于某个区域的工件40多的状态(即工件40密集的状态)、还是处于位于某个区域的工件40少或者不存在工件40的状态(即工件40稀疏的状态)。
在本实施方式中，设为测量部102测量作为某个区域的工件取出区域32的疏密状态。另外，设为不仅测量是稀疏还是密集，还更准确地测量出有几个工件40位于工件取出区域32。
基于具体例对该测量部102测量工件40的总数的测量方法和疏密状态的测量方法进行说明。作为前提，将当前的工件循环装置30的循环速度设为每10秒旋转一周的速度。另外，设为在将工件检测区域31的中央部分设为0度的位置的情况下，工件取出区域32的中央部分存在于180度的位置。
在该情况下，测量部102测量在最近的10秒期间从工件检测区域31的摄像数据检测出的工件40的总数，来作为在工件循环装置30中循环的工件40的总数。另外，测量部102测量在5秒前从工件检测区域31的摄像数据检测出的、工件检测区域31中央的与工件取出区域32相同大小的区域中的疏密状态，来作为当前的工件取出区域32中的疏密状态。
另外，如上述的那样，工件循环装置30的循环速度发生变化，因此测量部102根据变化来进行测量。例如，在当前的工件循环装置30的循环速度从每10秒旋转一周的速度变化为每8秒旋转一周的速度的情况下，测量部102测量在最近的8秒期间从工件检测区域31的摄像数据检测出的工件40的总数，来作为在工件循环装置30中循环的工件40的总数。另外，测量部102测量在4秒前从工件检测区域31的摄像数据检测出的疏密状态，来作为当前的工件取出区域32中的疏密状态。
测量部102向控制部103输出测量出的工件40的总数、工件取出区域32的疏密状态。
控制部103是针对并联连杆机器人10和工件供给装置20进行控制的部分。
首先，说明控制部103对并联连杆机器人10进行的控制。控制部103基于来自检测部101的输入来掌握工件检测区域31中的工件40的位置、工件40的姿势、工件40的种类等。另外，控制部103基于自身的控制来调整当前的工件循环装置30的循环速度，因此也掌握了当前的工件循环装置30的循环速度。
而且，控制部103基于该循环速度和工件40的姿势等，生成用于控制并联连杆机器人10的控制信号，以使并联连杆机器人10在工件取出区域32中恰当地进行拾取。例如上述的那样，设在当前的工件循环装置30的循环速度为每10秒旋转一周的速度且将工件检测区域31的中央部分设为0度的位置的情况下，工件取出区域32的中央部分存在于180度的位置。
在该情况下，基于来自检测部101的输入生成用于控制并联连杆机器人10的5秒后的动作的控制信号。而且，控制部103向并联连杆机器人10输出控制信号。由此，并联连杆机器人10能够恰当地进行拾取。
接着，说明控制部103对工件循环装置30进行的控制。控制部103基于来自测量部102的输入来掌握工件40的总数、工件取出区域32的疏密状态。而且，基于所掌握的这些信息来控制工件循环装置30的循环速度，使得能够在最适合的定时向工件取出区域32供给工件40。
例如，如果基于工件取出区域32的疏密状态进行控制，则在工件取出区域32中能够取出的工件40少的情况(也就是稀疏的情况)下，提高工件循环装置30的循环速度来向工件取出区域32持续供给能够取出的工件40。另一方面，在工件取出区域32中存在多量的能够取出的工件40的情况(也就是密集的情况)下，降低工件循环装置30的循环速度来避免发生工件的漏取。
在本实施方式中，不仅工件循环装置30通过圆周运动来使工件持续地循环，还像这样基于疏密状态等控制循环速度，由此能够向并联连杆机器人10持续地供给工件40，并联连杆机器人10能够无间断地进行拾取。因而，并联连杆机器人10能够发挥稳定的处理能力、高的处理能力。
此外，在使工件循环装置30的循环速度加减速的情况下，并联连杆机器人10需要在掌握循环速度的加减速的基础上在与循环速度相应的定时进行拾取。然而，当控制部103对并联连杆机器人10与工件循环装置30单独地进行控制时，并联连杆机器人10在掌握到工件循环装置30的循环速度的加减速时发生时间滞后，使得并联连杆机器人10的追随精度低。
因此，在本实施方式中，控制部103控制并联连杆机器人10和工件循环装置30这双方，由此确保并联连杆机器人10的追随精度。具体地说，进行循环速度的控制来作为并联连杆机器人10的附加轴的控制。而且，不仅向工件循环装置30输出该附加轴的控制信息，也向并联连杆机器人10输出该附加轴的控制信息。由此，在并联连杆机器人10掌握到工件循环装置30的循环速度的加减速的变化时不会发生时间滞后，因此能够确保并联连杆机器人10的追随精度。
另外，在并联连杆机器人10取出工件40的情况下，控制部103从并联连杆机器人10接受该意思的通知。能够根据该通知来校正由测量部102测量出的工件40的总数、工件取出区域32的疏密状态。
以上，对供给控制装置100中包括的功能块进行了说明。
为了实现这些功能块，供给控制装置100具备CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)等运算处理装置。另外，供给控制装置100还具备保存有应用软件、OS(Operating System：操作系统)等各种控制用程序的HDD(Hard Disk Drive：硬盘驱动器)等辅助存储装置、用于暂时保存运算处理装置执行程序时所需的数据的RAM(RandomAccess Memory：随机存取存储器)之类的主存储装置。
而且，在供给控制装置100中，运算处理装置从辅助存储装置读取应用软件、OS，并且一边在主存储装置中展开所读取的应用软件、OS一边基于这些应用软件、OS进行运算处理。另外，基于该运算结果来控制各装置所具备的各种硬件。由此，实现本实施方式的功能块。也就是说，本实施方式能够通过硬件与软件协作来实现。
接着，参照图4的流程图来说明本实施方式中的工件40的稳定供给控制时的动作。
在步骤S11中，检测部101根据照相机16拍摄到的工件检测区域31的摄像数据来检测工件40的位置等。另外，检测部101向测量部102输出表示检测结果的检测数据。
在步骤S12中，测量部102存储检测部101输出的检测数据，并测量工件40的总数、工件取出区域32的疏密状态。而且，向控制部103输出测量结果。
在步骤S13中，控制部103基于测量部102的测量结果判定在工件取出区域32中是否存在工件40。
在工件取出区域32中不存在工件40的情况下，在步骤S13中判定为“是”，处理进入步骤S14。然后，在步骤S14中，提高当前设定的工件循环装置30的循环速度，使得向工件取出区域32供给能够取出的工件40。然后，返回步骤S11，重复处理。
另一方面，在工件取出区域32中存在工件40的情况下，在步骤S13中判定为“否”，处理进入步骤S15。
在步骤S15中，并联连杆机器人10基于来自控制部103的控制信号，从工件取出区域32取出工件40。在该情况下，如上述的那样从并联连杆机器人10向控制部103进行取出了工件40的意思的通知。控制部103接受该通知来校正工件取出区域32的疏密状态的信息。
在步骤S16中，控制部103基于校正后的疏密状态的信息来判定在工件取出区域32中是否存在规定数量以上的工件40。在此，能够根据安装本实施方式的环境等将规定数量设为任意的值。
在工件取出区域32中存在规定数量以上的工件40的情况下，在步骤S16中判定为“是”，处理进入步骤S17。因此，尽管在步骤S15中工件供给装置20取出了工件40但在工件取出区域32中仍存在规定数量以上的工件40的情况是发生了工件40的漏取的情况。因此，降低当前设定的工件循环装置30的循环速度，使得避免在步骤S17中发生漏取。然后，返回步骤S11，重复处理。
另一方面，在工件取出区域32中不存在规定数量以上的工件40的情况下，在步骤S13中判定为“否”，处理进入步骤S18。在此，在步骤S15中工件供给装置20取出工件40的结果是工件取出区域32中不存在规定数量以上的工件40的情况是恰当地取出了工件40的情况。因此，在步骤S18中维持当前设定的固定的循环速度。然后，返回步骤S11，重复处理。
在本实施方式中，通过以上所说明的动作来控制循环速度，由此能够对并联连杆机器人10无间断地供给工件40，并联连杆机器人10能够发挥稳定的处理能力、高的处理能力。
此外，上述的实施方式中包括的各装置分别能够通过硬件、软件或者软件与硬件的组合来实现。另外，由上述的实施方式中包括的各装置进行的供给控制方法也能够通过硬件、软件或者软件与硬件的组合来实现。在此，所谓由软件实现是指通过计算机读取并执行程序来实现。
能够使用各种类型的非暂时性的计算机可读介质(non-transitory computerreadable medium)来保存程序，并且向计算机提供程序。非暂时性的计算机可读介质包括各种类型的具有实体的记录介质(tangible storage medium)。非暂时性的计算机可读介质的例子包括磁记录介质(例如软盘、磁带、硬盘驱动器)、磁光记录介质(例如磁光盘)、CD-ROM(Read Only Memory：只读存储器)、CD-R、CD-R/W、半导体存储器(例如、掩膜ROM、PROM(Programmable ROM：可编程ROM)、EPROM(Erasable PROM：可擦除PROM)、闪存ROM、RAM(random access memory：随机存取存储器))。另外，可以通过各种类型的暂时性的计算机可读介质(transitory computer readable medium)向计算机提供程序。暂时性的计算机可读介质的例子包括电信号、光信号以及电磁波。暂时性的计算机可读介质能够经由电线和光纤等有线通信路径或无线通信路径向计算机提供程序。
另外，上述的实施方式为本发明的优选的实施方式，但不将本发明的范围仅限定为上述实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内能够以施以各种变更所得的方式进行实施。
<变形例1>
在上述的实施方式中，以通过图4的步骤S13、步骤S16进行判定的方式，基于工件取出区域32中的疏密状态(即工件取出区域32中的工件40的数量)来控制循环速度。可以对其进行变更，根据从工件检测区域31到工件取出区域32的范围内的工件40的数量来控制循环速度。例如可以是，将每单位时间向机器人供给的工件40的供给数假定为“从工件检测区域31到工件取出区域32的范围内的工件40的数量÷循环速度”，无阶段性变化地控制循环速度以使工件40的供给数固定。
<变形例2>
在上述的实施方式中，如图2所示，在并联连杆机器人10安装有照相机16。可以对其进行变更，在能够拍摄工件检测区域31的其它位置安装照相机16。
<变形例3>
在上述的实施方式中，利用照相机16来拍摄工件检测区域31，通过对由进行该拍摄得到的摄像数据进行图像分析来检测工件检测区域31中的工件40的位置等。可以对其进行变更，利用照相机16以外的传感器来测定工件检测区域31，并且分析该测定结果，由此检测工件检测区域31中的工件40的位置等。
作为照相机16以外的传感器，例如能够利用光电传感器。光电传感器可以为透过型的，也可以为反射型的。在为透过型的情况下，针对工件检测区域31将投光器与受光器相分离地设置。而且，当通过循环而工件40进入工件检测区域31时，投光器与受光器之间的光被遮挡，因此能够检测工件40的位置等。另外，在为反射型的情况下，针对工件检测区域31将发光元件和受光元件以内置于一个传感器中的方式设置。而且，当通过循环而工件40进入工件检测区域31时，受光元件接受来自工件40的反射光，因此能够检测工件40的位置等。
<变形例4>
在上述的实施方式中，将工件40假定为螺丝，但也可以将螺丝以外的物品设为工件40。例如，可以将具有用于连接其它物品的连接器的电子部件等作为工件40来作为拾取的对象。
<变形例5>
在上述的实施方式中，如图3所示，假定通过单一的装置来实现供给控制装置100。可以对其进行变更，通过多个装置来实现供给控制装置100。另外，也可以通过并联连杆机器人10、工件循环装置30来实现供给控制装置100的功能的一部分或全部。

Claims (7)

1.一种供给控制装置，控制具有循环装置和机器人的系统的所述循环装置，所述循环装置使物品循环，所述机器人取出正在所述循环装置中循环的所述物品，
所述供给控制装置具备：
检测部，其检测在所述循环装置中循环的所述物品和物品的位置；
测量部，其基于所述检测部的检测结果，来测量所述循环装置的规定区域中的所述物品的数量；以及
控制部，其根据由所述测量部测量出的所述规定区域中的物品的数量，来控制所述循环装置中的循环的速度。
2.根据权利要求1所述的供给控制装置，其特征在于，
所述控制部进行控制，使得由所述测量部测量出的所述规定区域中的物品的数量越少则所述循环的速度越快。
3.根据权利要求1或2所述的供给控制装置，其特征在于，
在所述规定区域中不存在有所述物品的情况下，所述控制部提高所述循环的速度，
在所述规定区域中存在规定数量以上的所述物品的情况下，所述控制部降低所述循环的速度，
在所述规定区域中存在少于规定数量的所述物品的情况下，所述控制部维持所述循环的速度。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的供给控制装置，其特征在于，
所述规定区域是所述机器人取出所述物品的区域。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的供给控制装置，其特征在于，
通过使所述物品进行圆周运动来进行所述循环装置中的循环，
所述控制部进行所述圆周运动中的旋转速度的控制来作为所述循环的速度的控制。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的供给控制装置，其特征在于，
所述控制部还进行所述机器人所具备的轴的控制，并且进行所述循环的速度的控制来作为所述机器人的附加轴的控制。
7.一种供给控制方法，用于控制具备循环装置和机器人的系统的所述循环装置，所述循环装置使物品循环，所述机器人取出正在所述循环装置中循环的所述物品，所述供给控制方法包括：
检测步骤，检测在所述循环装置中循环的所述物品和物品的位置；
测量步骤，基于所述检测步骤中的检测结果，来测量所述循环装置的规定区域中的所述物品的数量；以及
控制步骤，根据通过所述测量步骤测量出的所述规定区域中的物品的数量，来控制所述循环装置中的循环的速度。
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