CN108994829A - 控制装置及机器人系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种控制装置及机器人系统。所述控制装置控制机器人系统，该机器人系统具备：零件进料器，具有收容零件的零件收容部和使所述零件收容部振动的多个振动致动器；以及机器人，具有从所述零件收容部拾起零件的末端执行器，所述控制装置具备：零件进料器控制部，控制所述零件进料器；以及机器人控制部，控制所述机器人，所述零件进料器控制部通过从分别包括所述多个振动致动器的控制参数的多个控制命令之中选择一个以上的控制命令并将已选择的控制命令发送至所述零件进料器，来使所述零件进料器进行对应于所述已选择的控制命令的动作。

Description

控制装置及机器人系统
技术领域
本发明涉及操纵零件(部件)的机器人系统的控制。
背景技术
在专利文献1中已经公开有机器人从零件进料器拾起零件(部件)并进行组装作业的技术。在该现有技术中，用摄像机对回旋式零件进料器内的零件进行摄像，通过图像处理来识别零件的有无、位置以及姿势，机器人根据该识别结果而执行零件的抓握和安装作业。
专利文献1：日本特开昭60-200385号公报
然而，在现有技术中，存在必须根据零件的种类、形状来使用专用的零件进料器这样的技术问题。另外，由于通常的零件进料器只能够进行简单的动作，因此存在有时很难提高从零件进料器拾起零件的作业的效率这样的技术问题。
发明内容
本发明为了解决上述的问题的至少一部分而提出，能够作为以下的方式来实现。
(1)根据本发明的第一方式，提供一种控制装置，所述控制装置控制机器人系统，该机器人系统具备：零件进料器，具有收容零件的零件收容部和使所述零件收容部振动的多个振动致动器；以及机器人，具有从所述零件收容部拾起零件的末端执行器，所述控制装置具备：零件进料器控制部，控制所述零件进料器；以及机器人控制部，控制所述机器人，所述零件进料器控制部通过从分别包括所述多个振动致动器的控制参数的多个控制命令之中选择一个以上的控制命令并将已选择的控制命令发送至所述零件进料器，来使所述零件进料器进行对应于所述已选择的控制命令的动作。
根据该控制装置，由于从分别包括振动致动器的控制参数的多个控制命令之中选择一个以上的控制命令并发送至零件进料器，所以能够将适于零件进料器的动作的控制参数发送至零件进料器。其结果，能够根据零件的种类和形状而使零件进料器恰当地进行动作。或者，能够提高从零件进料器上拾起零件的作业的效率。
(2)在上述控制装置中，可以设为，所述多个控制命令包括分离命令，该分离命令用于使所述零件进料器执行将在所述零件收容部内集合的多个零件分离的分离动作。
根据该控制装置，由于使用分离命令来将零件彼此分离，所以能够提高从零件进料器上拾起零件的作业的效率。
(3)在上述控制装置中，可以设为，所述多个控制命令包括姿势变更命令，该姿势变更命令用于使所述零件进料器执行对所述零件收容部内的零件的姿势进行变更的姿势变更动作。
根据该控制装置，由于利用姿势变更命令来变更零件的姿势，所以能够提高拾起零件的作业的效率。
(4)在上述控制装置中，可以设为，所述分离命令和所述姿势变更命令分别是使所述多个振动致动器振动的命令，所述分离命令中的所述振动致动器的振动持续期间被设定为比所述姿势变更命令中的所述振动致动器的振动持续期间长。
根据该控制装置，由于分离命令将振动致动器的振动持续期间设定得比姿势变更命令长，所以能够将零件彼此很好地分离。
(5)所述控制装置可以设为具备图像识别部，所述图像识别部使用由对所述零件收容部内的零件的图像进行摄像的摄像机取得的图像来执行对所述零件收容部内的零件进行识别的图像识别，所述零件进料器控制部使用所述图像识别的结果从所述多个控制命令之中选择一个以上的控制命令并发送至所述零件进料器。
根据该控制装置，由于通过图像识别来识别零件收容部内的零件，所以能够将对应于识别出的结果的控制命令发送至零件进料器而使其恰当地进行动作。
(6)在上述控制装置中，可以设为，
所述图像识别部将所述零件收容部的零件收容区域虚拟地划分为包括从零件补给装置接受零件补给的补给分区和所述末端执行器进行零件拾起的拣选分区的多个分区，在通过所述图像识别而识别出在所述拣选分区存在零件的情况下，所述机器人控制部控制所述机器人以使所述机器人通过所述末端执行器来拾起识别出的所述零件，在通过所述图像识别而识别出在所述拣选分区不存在零件的情况下，所述零件进料器控制部向所述零件进料器发送使零件从所述拣选分区以外的分区移动至所述拣选分区的进料命令。
根据该控制装置，将零件收容区域虚拟地划分为包括补给分区和拣选分区的多个分区，从拣选分区拾起零件，所以能够提高拾起零件的作业的效率。另外，在通过图像识别而识别出零件不存在于拣选分区的情况下，使零件从拣选分区以外的分区中移动至拣选分区，所以能够使零件恰当地移动至拣选分区。
(7)在上述控制装置中，可以设为，在通过所述图像识别而识别出在所述拣选分区只存在无法拾起的零件的情况下，所述零件进料器控制部向所述零件进料器发送使所述零件的姿势变更的姿势变更命令。
根据该控制装置，能够通过姿势变更命令来将零件的姿势从无法拾起的姿势变更为可拾起的姿势。
(8)在上述控制装置中，可以设为，所述多个分区还包括设于所述补给分区与所述拣选分区之间的中间分区，所述进料命令使所述零件进料器执行使存在于所述补给分区的零件移动至所述中间分区并使存在于所述中间分区的零件移动至所述拣选分区的动作。
根据该控制装置，能使用进料命令来使零件恰当地依次移动至补给分区、中间分区、拣选分区。另外，能够高效地进行拣选分区上的零件拾起作业和零件向补给分区的补给作业。
(9)在上述控制装置中，可以设为，所述零件收容部具有零件收容区域和设于所述零件收容区域的外周的外周壁，在所述零件收容区域的外周部分存在所述末端执行器的抓持机构与所述外周壁干扰的干扰区域，所述零件进料器控制部在通过分离命令进行了零件的分离之后，向所述零件进料器发送使在所述干扰区域存在的零件向所述零件收容区域的内部移动的居中命令。
根据该控制装置，由于能够减少末端执行器的抓持机构与外周壁的干扰，所以能够提高零件的拾起作业的效率。
(10)在上述控制装置中，可以设为，所述图像识别部执行以下处理：设定处理，在由所述摄像机取得的图像中，在各零件的外边缘的多个部位设定所述末端执行器的抓持机构为了抓持零件而使用的附加区域；以及识别处理，将所述图像中所述附加区域与其他零件不重叠的零件识别为可抓持零件，所述机器人控制部控制所述机器人以使所述机器人用所述末端执行器的所述抓持机构来抓持并拾起所述可抓持零件。
根据该控制装置，由于考虑末端执行器的抓持机构为抓持零件而使用的附加区域来识别可抓持零件，所以能够防止将无法由抓持机构抓持的零件识别为抓持对象零件，能够提高零件的拾起作业的效率。
(11)在上述控制装置中，可以设为，所述图像识别部执行以下处理：在所述识别处理之后通过从所述图像中消除所述可抓持零件来更新所述图像的图像更新处理；以及使用更新后的所述图像来反复进行所述识别处理和所述图像更新处理的处理，所述图像识别部在反复进行所述识别处理和所述图像更新处理时登记各个零件被识别为所述可抓持零件的顺序，所述机器人控制部控制所述机器人以使所述机器人按照所述顺序而用所述末端执行器的所述抓持机构来抓持并拾起所述零件。
根据该控制装置，通过反复进行识别处理和图像更新处理而能够将更多数的零件识别为可抓持零件，所以能够提高零件的拾起作业的效率。
(12)在上述控制装置中，可以设为，所述末端执行器具有第一拾取机构和第二拾取机构，所述图像识别部执行以下处理：将在所述拣选分区内存在的零件中的一个零件识别为能够用所述第一拾取机构拾起的第一可拾取零件的处理；以及识别在由所述第一拾取机构保持所述第一可拾取零件的状态下能够用所述第二拾取机构拾起的第二可拾取零件的处理。
根据该控制装置，能够使利用两个拾取机构来拾起零件的作业的效率提高。
(13)在上述控制装置中，可以设为，所述图像识别部在识别所述第二可拾取零件的处理中，按照预先决定的计算方法针对在由所述第一拾取机构保持所述第一可拾取零件的状态下能够用所述第二拾取机构拾起的一个以上的零件而分别计算拾取成本，并根据所述拾取成本来选择所述第二可拾取零件。
根据该控制装置，能够提高由第二拾取机构来抓持零件的效率。
(14)在上述控制装置中，可以设为，所述控制参数包括供应给所述振动致动器的振动信号的频率、所述振动信号的振幅以及振动持续时间。
根据该控制装置，由于能够根据振动信号的频率、振幅以及振动持续时间而使零件进料器进行适于零件种类的动作，所以能够提高零件的拾起作业的效率。
(15)所述控制装置具有预先存储所述多个振动致动器的控制参数的非易失性存储器，所述非易失性存储器中所存储的所述控制参数包括：(a)所述多个振动致动器之间的振动强度的平衡；(b)能够使在所述零件收容部内存在的零件的动作活性化的所述振动信号的频率；以及(c)能够防止在所述零件收容部内存在的零件跳出至所述零件收容部的外部的所述振动信号的振幅。
根据该控制装置，由于将恰当的控制参数预先存储于非易失性存储器，所以能够使用这些控制参数来使零件进料器有效率地进行动作，能够使零件的拾起作业的效率提高。
(16)本发明的第二方式是一种机器人系统，具备：零件进料器，具有收容零件的零件收容部和使所述零件收容部振动的多个振动致动器；机器人，具有从所述零件收容部拾起零件的末端执行器；以及上述控制装置，与所述零件进料器以及所述机器人连接。
通过该机器人系统，也能够根据零件的种类和形状而使零件进料器恰当地进行动作。或者，能够提高从零件进料器上拾起零件的作业的效率。
本发明也能以上述以外的各种方式实现。例如，能够以用于实现控制装置的功能的计算机程序、记录了该计算机程序的非暂时性记录介质(non-transitory storagemedium)等方式实现。
附图说明
图1是第一实施方式中的机器人系统的概念图。
图2是示出控制装置的功能的框图。
图3是零件收容部的平面图。
图4A是示出基于进料命令的进料动作的说明图。
图4B是示出基于分离命令的分离动作的说明图。
图4C是示出基于翻转命令的翻转动作的说明图。
图4D是示出基于居中命令的居中动作的说明图。
图5A是示出向零件收容区域初次补给零件的形态的说明图。
图5B是示出零件的居中动作的结果的说明图。
图5C是示出零件的分离动作的结果的说明图。
图5D是示出零件拾起的形态的说明图。
图5E是示出零件的翻转动作的结果的说明图。
图5F是示出零件拾起的形态的说明图。
图5G是示出零件的进料动作的结果的说明图。
图5H是示出零件的拾起和补给的形态的说明图。
图5I是示出零件拾起的形态的说明图。
图5J是示出零件的进料动作的形态的说明图。
图5K是示出零件的拾起和补给的形态的说明图。
图5L是示出零件拾起的形态的说明图。
图6是第一实施方式中的零件进料器控制的流程图。
图7是示出零件数与分离时间的关系的曲线图。
图8是第一实施方式中的机器人控制的流程图。
图9是第二实施方式中的零件进料器控制的流程图。
图10是第三实施方式中的机器人系统的概念图。
图11是第三实施方式中的零件进料器控制的流程图。
图12A是示出零件收容区域的外周的干扰区域的说明图。
图12B是示出用于回避干扰区域的居中命令的动作的说明图。
图13A是设有抓持用的附加区域的零件的图像识别处理的说明图。
图13B是以消除可抓持零件的方式更新后的图像的说明图。
图13C是进一步更新后的图像的说明图。
图13D是进一步更新后的图像的说明图。
图14A是零件坐标列表的说明图。
图14B是更新后的零件坐标列表的说明图。
图14C是进一步更新后的零件坐标列表的说明图。
图15是第四实施方式中的零件进料器控制的流程图。
图16是示出适于反向进料动作的状态的说明图。
图17是示出利用图像识别获得的平台状态的例子的说明图。
图18是第五实施方式中的机器人系统的概念图。
图19是第五实施方式的末端执行器的说明图。
图20A是能够由两个抓持机构抓持的零件的识别处理的说明图。
图20B是能够由两个抓持机构抓持的零件的识别处理的说明图。
图20C是能够由两个抓持机构抓持的零件的识别处理的说明图。
图20D是能够由两个抓持机构抓持的零件的识别处理的说明图。
图21是零件进料器的控制参数的初始设定的流程图。
图22A是使零件的动作活性化的振动频率的说明图。
图22B是不使零件从零件收容部中跳出的振动振幅的说明图。
图22C是使检出零件数增加的情况下的进料器内零件个数的说明图。
图22D是示出通过模拟进行的零件个数决定处理的说明图。
图22E是分离动作的持续时间的说明图。
附图标记的说明：
100…机器人；120…基座；130…臂；132…臂末端；160a～160c…末端执行器；162…吸附喷嘴；164a～164b…抓持机构；166a～166b…上下移动机构；180…摄像机；200…控制装置；210…处理器；211…机器人控制部；212…零件进料器控制部；213…料斗控制部；214…图像识别部；215…控制参数设定部；220…主存储器；230…非易失性存储器；231…程序命令；232…控制参数；233…控制命令；234…零件坐标列表；235…示教数据；240…显示控制部；250…显示部；260…I/O接口；300…示教盒；400…零件进料器；410…零件收容部；412…零件收容区域；414…外周壁；420…振动部；422…控制部；424a～424d…振动致动器；430…摄像机；500…料斗；600…零件托盘；700…架台；710…顶板；720…台部。
具体实施方式
A.第一实施方式
图1是第一实施方式中的机器人系统的概念图。该机器人系统设置于架台700，具备：机器人100、控制装置200、示教盒300、零件进料器400、料斗500、以及零件托盘600。机器人100被固定于架台700的顶板710的下面。零件进料器400、料斗500、零件托盘600被放置于架台700的台部720。机器人100是示教再现方式的机器人。根据预先已创建的示教数据来执行使用了机器人100的作业。在该机器人系统中设定了由正交的三个坐标轴X、Y、Z规定的系统坐标系Σs。在图1的例子中，X轴和Y轴为水平方向，Z轴为垂直上方向。用该系统坐标系Σs的坐标值和绕各轴的角度表达示教数据中所包括的示教点和末端执行器的姿势。
机器人100具备基座120和臂130。臂130的四个关节J1～J4依次被连接。这些关节J1～J4中的三个关节J1、J2、J4为扭转关节，一个关节J3为平移关节。在本实施方式中，虽然例示了四轴机器人，但能够使用包括具有一个以上的关节的任意的臂机构的机器人。
在作为臂130的前端部的臂末端132安装有末端执行器160a。在图1的例子中，末端执行器160a是具有对零件进行真空吸附的吸附喷嘴162的吸附拾取机构。在臂130还安装有摄像机180。当用末端执行器160a来拾起零件时，在选择应拾取的零件时使用该摄像机180。但是，能够省略该摄像机180。
零件进料器400具有：收容零件的零件收容部410和使零件收容部410振动的振动部420。在架台700的顶板710的下面设置有用于对零件收容部410内的零件的图像进行摄像的摄像机430。
料斗500是向零件进料器400补给零件的零件补给装置。在本说明书中，“料斗”这个词语不局限于具有漏斗形状的装置，作为表示补给零件的装置的用语来使用。
零件托盘600是具有用于单独收容零件的多个凹部的托盘。在本实施方式中，机器人100执行从零件进料器400的零件收容部410之中拾起零件并将其收纳于零件托盘600内的恰当的位置的作业。但是，机器人系统也可应用于进行除此以外的其他作业的情况。
控制装置200具有：处理器210、主存储器220、非易失性存储器230、显示控制部240、显示部250、以及I/O接口260。这些各部经由总线而连接。处理器210例如是微处理器或处理器电路。控制装置200经由I/O接口260而连接于机器人100、示教盒300、零件进料器400以及料斗500。控制装置200进一步经由I/O接口260也连接于摄像机180、430。
作为控制装置200的结构，能采用图1中示出的结构以外的各种结构。例如，也可以将处理器210和主存储器220从图1的控制装置200中删除，并将处理器210和主存储器220设置于以与该控制装置200能通信的方式连接的其他装置。在这种情况下，将该其他装置和控制装置200合在一起的整个装置作为机器人100的控制装置而发挥作用。在其他实施方式中，控制装置200可以具有两个以上的处理器210。在又一其他实施方式中，控制装置200可以通过连接成彼此能通信的多个装置来实现。在这些各种实施方式中，控制装置200被构成为具备一个以上的处理器210的装置或装置群。
示教盒300是在人类的示教操作者示教机器人100的动作时使用的机器人示教装置的一种。示教盒300具有未图示的处理器和存储器。在控制装置200的非易失性存储器230中存储根据使用了示教盒300的示教而作成的示教数据。
图2是示出控制装置200的功能的框图。控制装置200的处理器210通过执行预先已存储于非易失性存储器230中的各种程序命令231来分别实现机器人控制部211、零件进料器控制部212、料斗控制部213、图像识别部214以及控制参数设定部215的功能。关于这些各部211～215的功能，将在后面说明。零件进料器400具有控制部422和多个振动致动器424。多个振动致动器424是使零件收容部410(图1)振动的振动器。
非易失性存储器230除存储程序命令231和示教数据235以外还存储振动致动器424的控制参数232和控制命令233以及零件坐标列表234。关于控制参数232、控制命令233以及零件坐标列表234，将在后面说明。机器人控制部211、零件进料器控制部212以及料斗控制部213根据示教数据235而控制各部的作业。
图3为零件收容部410的平面图。零件收容部410具有零件收容区域412和设于零件收容区域412的外周并在Z方向上延伸的外周壁414。零件收容区域412是平坦的大致矩形的区域。在该例子中，X方向是零件收容区域412的长边方向，Y方向是零件收容区域412的短边方向。为了稳定地收容零件，优选将零件收容区域412的表面维持为水平。需要注意的是，将零件收容区域412也称为“平台”。在零件收容区域412的下方设置有多个振动致动器424a～424d。表示振动致动器424a～424d的白圈示出了位于零件收容区域412的下方的振动致动器424a～424d的平面位置。实际上，这些振动致动器424a～424d以无法辨认的状态设置于零件收容区域412的下方。在此，振动致动器的数量为四个，设置于零件收容区域412的四个角。但是，振动致动器的数量不局限于四个，可以设置任意数量的振动致动器。
在多个振动致动器424a～424d的附图标记的末尾标出的小文字“a”～“d”是为了区分各振动致动器而标出的追加符号。末端执行器160a的附图标记的末尾的“a”也是为了与在其他实施方式中使用的末端执行器相区分而标出的追加符号。在以下的说明中，在不需要这样的追加符号的情况下，省略“a”～“d”等。
零件收容区域412被划分成虚拟的三个分区RA、RB、RC。邻接的分区之间的边界线优选与零件收容区域412的短边方向(Y方向)平行地设定。拣选分区RA是末端执行器160a进行零件的拾起的分区。补给分区RC是从料斗500中接受零件补给的分区。中间分区RB是设于拣选分区RA与补给分区RC之间的分区。这些分区的宽度(X方向的尺寸)优选设定为彼此相等。具体而言，在将多个分区RA～RC的宽度的平均值设为100％时，各分区的宽度优选处于100％±10％的范围内。
作为拣选分区RA，优选在多个分区RA～RC中选择机器人100的作业的节拍时间最短的分区。这样一来，能够使机器人100的作业效率成为最高。需要注意的是，在本实施方式中，“节拍时间”是在多次重复机器人100从零件进料器400拾起一个零件并将其收纳于零件托盘600内的作业的情况下的一次作业所需的时间。通常，在多个分区RA～RC中，离零件托盘600最近的分区被选择为拣选分区RA。
需要注意的是，设置于零件收容区域412的分区的数量不局限于三个，可以设为两个，也可以设为四个以上。或者，可以不将零件收容区域412划分成多个分区。但是，如果将零件收容区域412划分成多个分区的话，能够提高机器人100的作业的效率。需要注意的是，在图3的例子中，与短边方向(X方向)平行地设定了多个分区的边界线，但也可以取而代之而与长边方向(Y方向)平行地设定多个分区的边界线。或者，作为多个分区的边界线，也可以分别设定与短边方向(X方向)平行的边界线和与长边方向(Y方向)平行的边界线。具体而言，例如，可以将多个分区配置成2×2的方格状。
零件进料器400构成为能够根据从控制装置200的零件进料器控制部212中发送的各种控制命令来进行各种动作。各个控制命令构成为包括例如以下的控制参数：
(1)振动信号的频率
(2)振动信号的振幅
(3)振动信号的相位
(4)振动持续时间
“振动信号”是从零件进料器400的控制部422中供给至各个振动致动器424的信号，各个振动致动器424根据该振动信号而进行振动。
作为振动致动器424的控制参数，还存在适于各个动作的振动信号的波形。根据各控制命令而选择的振动信号的波形预先已存储于例如零件进料器400的控制部422(图2)内的未图示的非易失性存储器中。在这种情况下，控制部422根据从控制装置200中供给的控制命令来选择振动信号的波形。但是，也可以将包括从保存于控制部422内的多种振动信号的波形之中选择一个波形的参数的控制命令从控制装置200中发送至零件进料器400的控制部422。
下面，作为代表性的控制命令，说明进料命令、分离命令、翻转命令以及居中命令。需要注意的是，将振动致动器424的控制参数也称为“振动参数”。
图4A是示出基于进料命令的进料动作的说明图。多个振动致动器424a～424d中的在白圈中追加有黑圈的振动致动器在该动作中振动，未追加黑圈的振动致动器不振动。这在后述的其他动作中也是同样的。在进料动作中，位于零件收容区域412的长边方向(X方向)的右端的两个振动致动器424c、424d振动，位于左端的两个振动致动器424a、424b不振动。另外，进行动作的两个振动致动器424c、424d以相同的相位振动。其结果，位于零件收容区域412内的零件PP在从右向左的方向(-X方向)上移动。例如，通过执行一次进料命令，能够使零件进料器400按以下方式进行动作：存在于中间分区RB的零件PP移动至拣选分区RA，存在于补给分区RC的零件PP移动至中间分区RB。
进料命令中所包括的控制参数例如为以下这样：
(1)振动信号的频率：能够使零件PP的动作活性化的频率(例如零件收容区域412的共振频率)。
(2)振动信号的振幅：能够使零件PP以在零件收容区域412上以滑动的方式移动的振幅。
(3)振动信号的相位：在多个振动致动器424中同相位。
(4)振动持续时间：能够使零件PP从一个分区移动至相邻的分区的时间。
图4B是示出基于分离命令的分离动作的说明图。在分离动作中，多个振动致动器424a～424d同时进行动作。另外，四个振动致动器424a～424d以同相位振动。该分离动作能够将集合在零件收容区域412内的多个零件PP分离。通过使用这样的分离命令来将零件PP彼此分离，能够提高从零件进料器400拾起零件的作业的效率。
分离命令中所包括的控制参数例如为以下这样：
(1)振动信号的频率：能够使零件PP的动作活性化的频率(例如零件收容区域412的共振频率)。
(2)振动信号的振幅：在零件PP不会从零件收容区域412上跳出至外部的限度内尽可能大的振幅。
(3)振动信号的相位：在多个振动致动器424中同相位。
(4)振动持续时间：能够使集合在中间分区RB的零件PP大致均匀地分散于多个分区RA～RC的时间。
图4C是示出基于翻转命令的翻转动作的说明图。在翻转动作中，多个振动致动器424a～424d同时进行动作。另外，四个振动致动器424a～424d以同相位振动。该翻转动作能够将零件收容区域412内的零件PP翻过来。颗粒图案的零件PPf是面朝外的零件，标有斜线阴影的零件PPb是面朝里的零件。翻转动作是将这些零件PP翻过来的动作。
翻转命令中所包括的控制参数例如为以下这样：
(1)振动信号的频率：能够使零件PP的动作活性化的频率(例如零件收容区域412的共振频率)。
(2)振动信号的振幅：在零件PP不会从零件收容区域412上跳出至外部的限度内尽可能大的振幅。
(3)振动信号的相位：在多个振动致动器424中同相位。
(4)振动持续时间：尽可能短且零件PP翻过来的数量变多的时间。
翻转命令将振动持续期间设定得比分离命令短。即，分离命令将振动致动器424的振动持续期间设定得比翻转命令长。
按照翻转命令而供给至振动致动器424的振动信号的波形优选设为能够将零件PP翻过来的波形。
需要注意的是，翻转命令是变更零件PP的姿势的姿势变更命令的一种。作为翻转命令以外的姿势变更命令，例如，能够利用使零件PP在零件收容区域412的表面上旋转的旋转命令。在基于旋转命令的旋转动作中，零件PP绕垂直方向(Z方向)旋转。例如，如后述的其他实施方式那样，在使用抓持零件PP的抓持机构来拾起零件PP时，有时像旋转命令这样的翻转命令以外的姿势变更命令有效。如果利用姿势变更命令来变更零件PP的姿势，则能够提高拾起零件PP的作业的效率。
如果利用分离命令和翻转命令等姿势变更命令，则能够提高拾起零件的作业的效率。另外，由于分离命令将振动致动器的振动持续期间设定得比翻转命令等姿势变更命令长，所以能够将零件彼此很好地分离。
图4D是示出基于居中命令的居中动作的说明图。在居中动作中，多个振动致动器424a～424d同时进行动作。图4D的居中动作使零件PP朝零件收容区域412的长边方向(X方向)的中心移动，所以位于X方向的一方的端部的振动致动器424a、424b以与位于另一方的端部的振动致动器424c、424d相差180度的相位振动。作为其他居中动作，也能进行使零件PP朝零件收容区域412的短边方向(Y方向)的中心移动的动作。在该居中动作中，位于Y方向的一方的端部的振动致动器424a、424c以与位于另一方的端部的振动致动器424b、424d相差180度的相位振动。
居中命令中所包括的控制参数例如为以下这样：
(1)振动信号的频率：适于使零件PP的动作活性化的频率(例如零件收容区域412的共振频率)。
(2)振动信号的振幅：在零件PP不会从零件收容区域412上跳出至外部的限度内尽可能大的振幅。
(3)振动信号的相位：在位于一方的端部的振动致动器424和位于另一方的端部的振动致动器424中反相位。
(4)振动持续时间：适于居中动作的目的的时间。
作为“居中动作的目的”，例如，能够设定以下这样的两个不同的目的：(a)作为在图4B中说明过的分离动作的前处理使零件PP集合于零件收容区域412的中央；以及(b)在分离动作之后使存在于位于零件收容区域412的外周的干扰区域(在第三实施方式中说明)上的零件PP朝零件收容区域412的内部移动。目的不同的居中动作的振动持续时间设定为对应于各个目的的恰当的时间。
零件进料器控制部212通过从分别包括多个振动致动器424的控制参数的多个控制命令之中选择一个以上的控制命令并将已选择的控制命令发送至零件进料器400，从而使零件进料器400进行对应于已选择的控制命令的动作。因此，能够将适于零件进料器400的动作的控制参数发送至零件进料器400。其结果，能够根据零件PP的种类和形状而使零件进料器400恰当地进行动作。或者，能够提高从零件进料器400拾起零件PP的作业的效率。
在实施由机器人100进行的零件PP的拾起作业之前，通过控制参数设定部215将适于各控制命令的控制参数预先设定并保存于非易失性存储器230。关于这种控制参数的初始设定，在关于零件PP的拾起作业的各种实施方式之后进行说明。
图5A～图5H是示出在由机器人100进行的零件PP的拾起作业中零件在零件收容区域412内进行移动的形态的说明图。在图5A～图5H中省略了振动致动器424的图示。
图5A示出了第一次将零件PP从料斗500中已补给至零件收容区域412的初始状态。料斗500将多个零件PP补给至补给分区RC内。标有颗粒图案的零件PP是面朝外的零件，标有斜线阴影的零件PP是面朝里的零件。当在图5A的状态下进行居中动作时，如图5B所示，零件PP集合于零件收容区域412的中央(即中间分区RB)。然后，当进行分离动作时，如图5C所示，零件PP分散于大致整个零件收容区域412。这样，通过在分离动作之前进行居中动作，从而能够使零件PP更均匀地分布，但根据零件PP的种类、个数、投入方法和投入位置，有时只通过分离动作即可使零件PP均匀地分散。在这种情况下，可以省略居中动作。在图5C的状态下，通常，在各分区RA、RB、RC内存在面朝外的零件PPf和面朝里的零件PPb。本实施方式中的机器人100的作业是拾起面朝外的零件PPf并将其收纳于零件托盘600的作业。通过图像识别部214对由摄像机430取得的图像执行图像识别处理来进行面朝外的零件PPf和面朝里的零件PPb的检测。
图5D示出了从图5C的状态起机器人100将存在于拣选分区RA内的面朝外的零件PPf全部都拾起后的状态。接着进行翻转动作，当使面朝里的零件PPb变为面朝外时，就成为图5E的状态。需要注意的是，在图5E中，虽然将存在于分区RB、RC的零件PP设为与图5D相同的状态而简化了图，但实际上，这些分区RB、RC的零件PP也通过翻转动作来翻过来。由机器人100从拣选分区RA拾起通过该翻转动作而已成为面朝外的零件PPf。需要注意的是，反复进行零件PP的翻转动作和拾起动作直至拣选分区RA内的所有零件PP的拾起完成为止。
图5F示出了拣选分区RA内的所有零件PP的拾起已完成的状态。接着，进行进料动作，当使零件收容区域412内的零件PP向拣选分区RA的方向移动时，就成为图5G的状态。按以下方式执行该进料动作：使零件PP从各分区RB、RC移动至相邻的分区RA、RB。然后，对存在于拣选分区RA内的零件PP进行在图5C～图5F中说明过的零件PP的拾起动作和翻转动作，拾起拣选分区RA内的所有零件PP。需要注意的是，在图5G的状态下，在补给分区RC不存在零件PP，所以可以与在拣选分区RA上的零件PP的拾起动作和翻转动作同时进行而将零件PP从料斗500中补给至补给分区RC。
图5H示出了在图5G中位于拣选分区RA内的面朝外的零件PPf的拾起结束并且将零件PP已补给至补给分区RC的状态。若通过从图5H的状态起根据需要而反复零件PP的翻转动作和拾起动作来将存在于拣选分区RA内的零件PP全部拾起，则就成为图5I的状态。接着，进行进料动作，若使零件收容区域412内的零件PP向拣选分区RA的方向移动，则成为图5J的状态。然后，对存在于拣选分区RA内的零件PP进行在图5C～图5F中说明过的零件PP的拾起动作和翻转动作，拾起拣选分区RA内的所有零件PP。需要注意的是，在图5J的状态下，与图5G的状态同样地，在补给分区RC不存在零件PP，所以可以与在拣选分区RA上的零件PP的拾起动作和翻转动作并行进行地将零件PP从料斗500中补给至补给分区RC。
图5K示出了在图5J中位于拣选分区RA内的面朝外的零件PPf的拾起结束并且将零件PP已补给至补给分区RC的状态。在图5K中存在于中间分区RB的零件PP是在图5I中已补给至补给分区RC的零件。在图5I和图5K中分别补给至补给分区RC的零件PP的个数预先在实验上决定并存储于非易失性存储器230。在本实施方式中，每一次的补给个数例如设定为图5A中的初次补给个数的1/2的值。一般而言，在将零件收容区域412划分成N412个(N412为2以上的整数)分区的情况下，第二次以后的每一次的补给个数优选设定为初次补给个数的1/(N412-1)的值。
也可以将从零件收容区域412上已拾起的零件PP的个数用作为补给个数，而不是将零件PP的补给个数设为一定值。具体而言，可以将在从上次的补给时至本次的补给时为止的期间内已拾起的零件PP的个数设为补给个数。这样一来，在补给后存在于零件收容区域412的零件PP的个数就变为一定，所以拾起作业的效率提高。
若通过从图5K的状态起根据需要而反复零件PP的翻转动作和拾起动作来将存在于拣选分区RA内的零件PP全部都拾起，则成为图5L的状态。图5L以后执行与在图5B～图5K中说明过的动作同样的动作(即居中动作以后的各种动作)。通过这样做，能够边将零件PP适当地补给至零件进料器400内边执行零件PP的拾起作业，所以能够高效地进行零件PP的拾起作业。
图6是第一实施方式中的零件进料器控制的流程图。除非另有说明，否则均通过进料器控制部212来执行该控制。另外，例如每隔恒定时间就重复执行图6的控制。
在图6中使用的参数正如以下这样：
nParts：拣选分区RA内的面朝外零件PPf的检出个数。
nPartsBack：拣选分区RA内的面朝里零件PPb的检出个数。
syncLock：零件进料器控制和机器人控制的同步控制参数。在syncLock为true的情况下，禁止机器人100的拾起动作，在syncLock为false的情况下，允许机器人100的拾起动作。
nFeed：进料动作的计数值。
N412：零件收容区域412的分区数。在本实施方式中，N412＝3。
在步骤S110中，判断拣选分区RA内的面朝外零件PPf的检出个数nParts是否为1以上。nParts是在后述的步骤S240中检出的值，初始值(默认值)为零。在nParts为1以上的情况下，结束图6的处理，执行由机器人100进行的零件PP拾起动作。在第一次执行步骤S110的判断时，nParts为零，所以前进至步骤S120。在步骤S120中，同步控制参数syncLock被设定为true，禁止机器人100的拾起动作。
在步骤S310中，判断拣选分区RA内的面朝里零件PPb的检出个数nPartsBack是否为1以上。nPartsBack是在后述的步骤S250中检出的值，初始值(默认值)为零。在nPartsBack为1以上的情况下，在步骤S140中执行翻转动作，前进至后述的步骤S240。换而言之，在通过图像识别而识别出在拣选分区RA只有无法拾起的零件PP存在的情况下，执行将零件PP翻过来的翻转动作。在步骤S140中，也可以不进行翻转动作而进行其他种类的姿势变更动作。关于这点，在第三实施方式中说明。需要注意的是，在第一次执行步骤S130的判断时，nPartsBack为零，前进至步骤S180。
在步骤S180中，判断进料动作的计数值nFeed是否为1以上。nFeed是在后述的步骤S230中设定并在步骤S160中变更的值，初始值(默认值)为零。在nFeed为1以上的情况下，前进至后述的步骤S150。在最初执行步骤S180的判断时，nFeed为零，前进至步骤S190。
在步骤S190中，判断是否初次执行步骤S190以后的处理。在为初次的情况下，前进至步骤S200，执行从料斗500向零件进料器400的初次的零件补给。该零件补给是在图5A中说明过的动作，通过料斗控制部213将控制命令发送至料斗500来执行。在步骤S190以后的处理不是初次的情况下，跳过步骤S200而前进至步骤S210。
步骤S210执行在图5B中说明过的居中动作，在步骤S220执行在图5C中说明过的分离动作。在步骤S230中，nFeed被设定为(N412-1)。在本实施方式中，N412＝3，所以nFeed成为2。步骤S230之后前进至后述的步骤S240。
返回至步骤S180，在nFeed为1以上的情况下，前进至步骤S150。nFeed成为1以上的是上面已述的图5F和图5I的状态。在这种情况下，在步骤S150中进行进料动作，在步骤S160中nFeed被递减一个，在步骤S170中进行零件补给。该零件补给是在图5H和图5K中说明过的动作。步骤S170之后前进至步骤S240。需要说明的是，也可以在后述的步骤S260中允许了机器人100的拾起动作之后执行步骤S170。
在步骤S240中，检测拣选分区RA内的面朝外零件PPf的个数nParts。通过图像识别部214使用由摄像机430拍摄到的图像来执行对存在于拣选分区RA内的零件PP进行识别的图像识别，而进行该检测处理。例如能够通过将面朝外零件PPf和面朝里零件PPb的模板图像预先保存在非易失性存储器230内，对由摄像机430拍摄到的图像执行模板匹配来实现该图像识别。若检测到面朝外零件PPf，则将其检出个数设定为nParts的值，并且，将检出的面朝外零件PPf的坐标登记至零件坐标列表234(图2)中。需要注意的是，作为面朝外零件PPf的坐标，例如，使用系统坐标系Σs(图1)的坐标值。在步骤S250中，检测拣选分区RA内的面朝里零件PPb的个数nPartsBack。也通过图像识别部214使用由摄像机430拍摄到的图像来执行对存在于拣选分区RA内的零件PP进行识别的图像识别，而进行该检测处理。当检测到面朝里零件PPb时，将其检出个数设定为nPartsBack的值。
在步骤S260中，syncLock被设定为false，允许机器人100的拾起动作并结束图6的处理。
需要注意的是，当在步骤S190中判断为不是初次时，处于拣选分区RA的零件的拾起作业已完成的状态，处于零件收容区域412内的零件个数较少的状况中。在这种情况下，可以使步骤S220中的分离动作的时间(称为“分离时间”)比初次执行步骤S220时的分离时间缩短。
图7示出了表示零件收容区域412内的零件数与分离时间的关系的曲线图G1、G2的例子。曲线图G1、G2均示出了零件数越少越使分离时间变短的特性。曲线图G1是向上凸的曲线，曲线图G2是阶梯状。能通过使用了摄像机430(图1)的图像识别处理来取得零件收容区域412内的零件数。如果像这样零件收容区域412内的零件数越少而将分离时间设定得越短，则能够进一步缩短整体的作业时间。
图8是第一实施方式中的机器人控制的流程图。由机器人控制部211执行该控制。另外，例如每隔恒定时间就重复执行图8的控制。
在步骤S310中，进行待机，直至syncLock从true(禁止动作)变为false(允许动作)为止。在步骤S320中，从零件坐标列表234中取出一个作为机器人100拾起的对象的零件PP的坐标。在步骤S330中，使用末端执行器160来拾起一个零件PP。在步骤S340中，使已拾起的零件PP移动至目标位置。在本实施方式中，目标位置是零件托盘600内的空位置。
在图6和图8中说明过的处理程序是一个例子，能任意变更。例如，在零件PP没有表背的区分的情况下，能省略图6的步骤S140、S250。另外，如上所述，可以在步骤S260之后执行步骤S170。
如以上那样，通过执行基于图6的程序的零件进料器控制和基于图8的程序的机器人控制，能够如在图5A～图5L中说明过的那样边将零件PP适当地补给至零件进料器400内边执行零件PP的拾起作业。其结果，能够高效地进行零件PP的拾起作业。
需要注意的是，在上述的说明中，零件进料器控制部212使用由图像识别部214进行的图像识别的结果而使零件进料器400进行翻转动作(步骤S140)、进料动作(步骤S150)、居中动作(步骤S210)、分离动作(步骤S220)等各种动作，但也可以使零件进料器400进行除此以外的动作。在这种情况下，也优选，零件进料器控制部212使用对由摄像机430已取得的零件收容部410内的零件PP的图像的图像识别的结果来从多个控制命令之中选择一个以上的控制命令并发送至零件进料器。这样一来，通过图像识别来识别零件收容部410内的零件，所以能够将对应于识别出的结果的恰当的控制命令发送至零件进料器400而使其恰当地进行动作。
B.第二实施方式
图9是第二实施方式中的零件进料器控制的流程图。与图6所示的第一实施方式的流程图的区别只是删除了步骤S170和步骤S190这点，其他步骤与图6相同。
在该第二实施方式中，当首先在步骤S200中进行零件的补给时，在那些零件均被拾起以前不补给新的零件，在零件收容区域412内的零件均被拾起之后在步骤S200中再次执行补给。通过该第二实施方式，也获得与第一实施方式大致同样的效果。
C.第三实施方式
图10是第三实施方式中的机器人系统的概念图。该机器人系统除了末端执行器160b以外均与第一实施方式(图1)的机器人系统相同。末端执行器160b是使用抓持机构164来抓持零件并拾起的夹爪。
图11是第三实施方式中的零件进料器控制的流程图。与图6所示的第一实施方式的流程图的区别只是在步骤S220与步骤S230之间追加了步骤S225这点，其他步骤与图6相同。步骤S220的分离动作结束后的状态成为零件PP已大致均匀地分散于零件收容区域412内的状态。
图12A示出了在第三实施方式中步骤S220的分离动作结束后的状态。各个零件PP的周围的三个凹部表示由末端执行器160b的抓持机构164抓持的部位。但是，作为抓持机构164，也可以使用两点抓持的机构来代替三点抓持的机构。零件收容部410具有设于零件收容区域412的外周的外周壁414。在零件收容区域412的外周部分存在末端执行器160b的抓持机构164与外周壁414干扰的干扰区域Rint。与干扰区域Rint部分或全部重叠的零件PP具有因抓持机构164与外周壁414的物理性干扰而无法抓持的可能性。因此，在通过机器人100进行零件PP的拾起作业的情况下，优选设为不存在与该干扰区域Rint部分或全部重叠的零件PP的状态。
在图11的步骤S225中，零件进料器控制部212将居中命令发送至零件进料器400而使其执行居中动作。图12B示出了该居中动作的结果，在图12A中存在于干扰区域Rint的零件PP朝着零件收容区域412的内部移动了，其结果成为不存在与干扰区域Rint部分或全部重叠的零件PP的状态。该居中动作与在图5B中说明过的步骤S210中的居中动作相比，振动持续时间被设定为较短的值，零件PP的移动距离较短。如果进行这样的居中动作，则能够减少末端执行器160b的抓持机构164与外周壁414的干扰，所以能够提高零件PP的拾起作业的效率。
需要注意的是，在第三实施方式中，由于使用抓持机构164来进行零件PP的拾起，所以正如以下说明的那样，优选地，在零件PP的外边缘的多个部位设定抓持用的附加区域来执行零件PP的检测(步骤240的处理)。
图13A是设有抓持用的附加区域AD的零件PP的图像识别处理的说明图。在此，为便于图示，只对拣选分区RA在从图12B的朝向沿顺时针方向旋转了90度的状态下进行了画出，另外，假设零件PP均为面朝外。需要注意的是，干扰区域Rint省略了图示。在各零件PP的外边缘的三处抓持位置上用虚线示出了当抓持机构164进行抓持时必需的区域作为附加区域AD。
在图11的步骤S240中，图像识别部214在由摄像机430已取得的图像中执行在各零件PP上分别设定附加区域AD的设定处理。另外，图像识别部214向各零件PP赋予零件号码。在图13A中画在各零件PP的中央处的号码表示该零件号码。图像识别部214还执行将存在于拣选分区RA内的零件PP中的附加区域AD与其他零件PP不重叠的零件PP识别为可抓持零件的识别处理。需要注意的是，此时的“其他零件PP”是指没有附加区域AD的状态的零件PP的外形。在图13A的例子中，可抓持零件是零件号码为第1～5、7、8、12、15、16、18这11个零件PP。图像识别部214将可抓持零件和识别出的零件PP登记至零件坐标列表234中。
图14A示出了零件坐标列表234的一个例子。在此，将通过对图13A的图像识别处理而已被识别为可抓持零件的11个零件PP进行了登记。登记内容是零件号码n及其坐标值(Xn，Yn)。机器人控制部211控制机器人100，以使其用末端执行器160b的抓持机构164抓持零件坐标列表234中所登记的可抓持零件。这样一来，由于考虑抓持所需要的附加区域AD来识别可抓持零件，所以能够防止将无法用抓持机构164抓持的零件PP识别为抓持对象零件，能够提高零件PP的拾起作业的效率。这种考虑了附加区域AD的可抓持零件的识别可以只对拣选分区RA内的零件PP进行，或者也可以对整个零件收容区域412进行。但是，如果只对拣选分区RA内的零件PP进行考虑了附加区域AD的可抓持零件的识别，则能够缩短处理时间。
需要说明的是，图像识别部214可以在图13A中的识别处理之后执行通过从图像中消除可抓持零件来更新图像的图像更新处理。图13B示出了这样更新后的图像。该图像消除了在图13A中已被识别为可抓持零件的11个零件PP，为便于图示，用虚线画出了它们的外形。图像识别部214使用该更新后的图像来再次执行在图13A中说明过的识别处理。在图13B中被识别的可抓持零件是零件号码为第6、9、11、13、19这5个零件PP。图像识别部214再将可抓持零件和识别出的零件PP追加登记至零件坐标列表234中。
图14B示出了将通过对图13B的图像识别处理而已被识别为可抓持零件的5个零件PP进行了追加登记后的状态。图像识别部214在图13B中的识别处理之后执行通过从图像中消除可抓持零件来更新图像的图像更新处理。
图13C示出了更新后的图像。该图像消除了在图13B中已被识别为可抓持零件的5个零件PP。关于该更新后的图像，也与上述同样地，执行识别处理和图像更新处理。需要说明的是，在图13C中被识别的可抓持零件是零件号码为第14这一个零件PP。图像识别部214将可抓持零件和识别出的零件PP登记至零件坐标列表234中。图14C示出了将通过对图13C的图像识别处理而已被识别为可抓持零件的1个零件PP追加登记后的状态。图像识别部214在图13C中的识别处理之后执行通过从图像中消除可抓持零件来更新图像的图像更新处理。图13D示出了这样更新后的图像。
正如根据图13B～图13D来说明过的，优选地，图像识别部214反复进行识别处理和图像更新处理，并将各个零件已被识别为可抓持零件的顺序登记至零件坐标列表234中。此后，机器人控制部211能够执行机器人100的控制，以使其按照零件坐标列表234中所登记的顺序来抓持拣选分区RA内的零件PP并拾起。这样一来，能够将更多数的零件PP识别为可抓持零件，所以能够提高零件PP的拾起作业的效率。但是，也可以不进行在图13B～图13D中说明过的识别处理和图像更新处理的反复而在图13A中只执行一次识别处理。
需要注意的是，第三实施方式可以在图11的步骤S140中进行其他种类的姿势变更动作代替翻转动作。例如，作为姿势变更动作，可以进行使零件PP在零件收容区域412的表面上旋转的旋转动作。这样一来，通过使无法由抓持机构164抓持的零件PP旋转，能够将零件PP变更为可抓持的姿势。该旋转动作在将无法拾起的零件PP的姿势变更为可拾起的零件PP这一意义上也是与在第一实施方式中使用过的翻转动作共同的。这样，在通过图像识别而识别出只有无法拾起的零件PP存在于拣选分区RA的情况下，步骤S140一般可认为是执行对零件PP的姿势进行变更的姿势变更动作的步骤。
D.第四实施方式
图15是第四实施方式中的零件进料器控制的流程图。与图11所示的第三实施方式的流程图的区别只是在步骤S150之后追加了步骤S155这点，其他步骤是与图11相同的。在步骤S155中，执行反向进料动作。该反向进料动作是使零件向与在步骤S150中执行过的进料动作反向移动的动作。该反向进料动作的时间优选短于步骤S150中的进料动作的时间。
图16是示出适于反向进料动作的状态的说明图。在该例子中，由于步骤S150的进料动作，成为零件PP偏存于机器人侧的端部区域EA(标注阴影线加以示出)的状态。在这种状态下，不适于由机器人进行的拾起作业的零件PP的比例增大，所以通过向料斗侧进行反向进料，能够设为适于拾起作业的状态。
需要说明的是，可以利用图像识别处理的结果来判断是否需要步骤S155中的反向进料动作和反向进料时间。该判断能使用例如按下式算出的零件的偏在率Ru来进行。
Ru＝Sp/Se…(1)
在此，Sp是端部区域EA内的零件PP的面积的总和，Se是端部区域EA的面积。例如，在将零件PP作为黑色的图像来识别的情况下，零件面积Sp能作为端部区域EA内的黑像素的个数来算出。
端部区域EA的宽度Wea设定得小于拣选分区RA的宽度。例如，优选将端部区域EA的宽度Wea设定为零件PP的宽度的1倍～2倍的范围的值。需要注意的是，在图16的例子中，端部区域EA被设定在零件收容区域412的左侧，但是，根据零件PP在进料动作中的移动方向而设定端部区域EA的位置。即，端部区域EA优选设定在零件收容区域412的四条边中的作为进料动作方向的终端的边的附近。
在零件的偏在率Ru为预先决定的阈值以上的情况下，如图16所示，零件PP偏在，所以优选进行步骤S155中的反向进料动作。另外，可以根据偏在率Ru来决定反向进料动作的时间。具体而言，优选，偏在率Ru越大，使反向进料时间越长。
需要注意的是，可以利用零件的偏在率Ru以外的图像识别结果来执行各种控制。
图17示出了利用图像识别而获得的各种平台状态的例子。“平台”是指零件收容区域412。在此，例示了以下的七种状态。
＜状态1：可拾状态＞
零件以可拾取的状态分散于平台内的状态。
＜状态2：空状态＞
平台内一个零件也没有的状态。
＜状态3：捡拾位置偏在状态＞
零件偏在于平台端部的状态。该状态3相当于在图16中说明过的状态。
＜状态4：零件剩余数量过大状态＞
零件的剩余数量比合适数量多20％以上的状态。
＜状态5：零件剩余数量过小状态＞
零件的剩余数量比合适数量少20％以上的状态。
＜状态6：背面零件剩余数量过大状态＞
背面零件的数量比合适数量多10％以上的状态。
＜状态7：没有可拾零件的状态＞
虽然在平台内存在有零件，但不存在应拾取的零件，只有其他种类的零件存在的状态。
这些状态能应用于执行各种各样的控制和调整控制内容。例如，在任意的时间点识别出状态2或状态7的情况下，可以跳至图15的步骤S200来进行零件的补给。另外，在识别出状态4或状态5的情况下，可以根据零件的剩余数量来变更步骤S170中的补给个数。如果像这样根据各种图像识别结果来调整控制内容，则能够进一步提高作业效率。这种根据图像识别结果而进行的控制内容的调整也能应用于其他实施方式。另外，在步骤S150的进料动作之后进行步骤S155的反向进料动作这点也能应用于其他实施方式。
E.第五实施方式
图18是第五实施方式中的机器人系统的概念图。该机器人系统除了末端执行器160c以外均与第一实施方式(图1)和第三实施方式(图10)的机器人系统相同。末端执行器160c是使用两个抓持机构164来抓持两个零件并拾起的双手夹爪。
图19为末端执行器160c的平面图。该末端执行器160c具有：两个抓持机构164a、164b和上下移动机构166a、166b。在该例中，抓持机构164a、164b是三点抓持零件PP的夹爪。上下移动机构166a、166b能够使抓持机构164a、164b分别在上下方向(Z方向)上移动来变更两个抓持机构164a、164b的高度。需要注意的是，可以省略两个上下移动机构166a、166b的一个，而使用一个上下移动机构来变更两个抓持机构164a、164b的相对高度。
图20A～图20D是示出可用两个抓持机构164a、164b抓持的零件PP的识别处理的说明图。图像识别部214首先识别可用第一抓持机构164a抓持的零件PP1(图20A)。将该零件PP1称为“第一可抓持零件PP1”。接着，图像识别部214识别在用第一抓持机构164a已抓持第一可抓持零件PP1的状态下第二抓持机构164b的位置(图20B)。此时，图像识别部214利用两个抓持机构164a、164b的水平方向的位置关系来算出第二抓持机构164b的坐标和抓持角度(绕Z轴的角度)。然后，识别可用第二抓持机构164b抓持的零件PP2(图20C)。将该零件PP2称为“第二可抓持零件PP2”。如果像这样执行对在用第一抓持机构164a已抓持第一可抓持零件PP1的状态下可用第二抓持机构164b抓持的第二可抓持零件PP2进行识别的处理，则能够提高利用两个抓持机构164a、164b来拾起零件PP的作业的效率。
作为第二可抓持零件PP2，优选选择在用第一抓持机构164a已抓持第一可抓持零件PP1的状态下用第二抓持机构164b最易于抓持的零件PP。能够根据例如拾取成本来进行该选择。“拾取成本”按照预先决定的计算方法来对在用第一抓持机构164a已抓持第一可抓持零件PP1的状态下可用第二抓持机构164b抓持的一个以上的零件PP计算。
作为拾取成本的计算方法，可考虑例如以下这样的各种方法：
(1)拾取成本的计算方法1
从用第一抓持机构164a已抓持第一可抓持零件PP1的状态(图20A)起，对位于第二抓持机构164b的附近的一个以上的零件PP算出为了用第二抓持机构164b进行抓持所需的机器人100的轨迹，将该轨迹的移动所需的时间作为拾取成本。
(2)拾取成本的计算方法2
从用第一抓持机构164a已抓持第一可抓持零件PP1的状态(图20A)起，对位于第二抓持机构164b的附近的一个以上的零件PP算出第二抓持机构164b与各零件PP的距离，将该距离作为拾取成本。
(3)拾取成本的计算方法3
从用第一抓持机构164a已抓持第一可抓持零件PP1的状态(图20A)起，对位于第二抓持机构164b的附近的一个以上的零件PP算出为了用第二抓持机构164b进行抓持所需的末端执行器160c的旋转角度(扭转关节J4的旋转角度)，将该旋转角度作为拾取成本。
图20C中示出的第二可抓持零件PP2是采用计算方法2计算出的拾取成本最小的零件。图20D中示出的第二可抓持零件PP2是采用计算方法3计算出的拾取成本最小的零件。需要注意的是，在如本实施方式的零件PP那样根据零件PP的形状而预先决定了用于抓持零件PP的位置的情况下，计算方法1(轨迹标准)或计算方法3(旋转角度标准)合适。另一方面，在如第一实施方式的零件PP那样用于由末端执行器160拾起的位置不依赖于零件PP的形状的情况(例如使用吸附拾取机构的情况)下，计算方法1(轨迹标准)或计算方法2(距离标准)合适。
如果像以上那样对在用第一抓持机构164a已抓持第一可抓持零件PP1的状态下可用第二抓持机构164b抓持的一个以上的零件PP按照预先决定的计算方法来分别计算拾取成本并根据该拾取成本而选择第二可抓持零件PP2，则能够提高由第二抓持机构164b抓持零件的效率。
上述那样的两个可抓持零件的选择也能应用于包括具有除两个抓持机构164以外的拾取机构(例如吸附拾取机构)的末端执行器的机器人。在这种情况下，图像识别部214执行对在由第一拾取机构已保持第一可拾取零件PP1的状态下能够用第二拾取机构拾起的第二可拾取零件PP2进行识别的处理。这样一来，能够提高由第二拾取机构来拾起零件的效率。
F.零件进料器的控制参数的初始设定
图21是零件进料器400的控制参数的初始设定的流程图，图22A～图22E是示出图21的步骤S420～S450的处理内容的说明图。该处理在通过前面已述的机器人100进行零件PP的拾起作业之前执行。另外，该处理通过以下过程来执行：用摄像机430取得零件收容区域430内的零件PP的图像，控制参数设定部215分析该图像。
在步骤S410中，进行多个振动致动器424的振动强度的平衡调整。为了补偿零件收容区域412的倾斜度和各个振动致动器424的特性差异而进行该调整。具体而言，例如，将多个零件PP收容于零件收容区域412，使多个振动致动器424以同相位振动并取得各个零件PP的坐标(XY坐标)。然后，调整供应给各个振动致动器424的振动信号的振幅，以使多个零件PP的坐标不会偏并且这些坐标的平均值达到零件收容区域412的中央。步骤S420以后也利用这样调整过的振动强度的平衡。
在步骤S420中，检测能够使零件PP的动作活性化的频率。在该检测处理中，例如，将一个零件PP收容于零件收容区域412，使规定个数的振动致动器424振动并取得零件PP的移动量。然后，调整零件PP的移动量最大的振动信号的频率。
图22A示出了步骤S420中的频率与零件活性度(零件PP的移动量)的关系的一个例子。在该例中，将曲线图的峰值处的频率Fc作为能够使零件PP的动作活性化的频率来检测。该频率Fc例如是等于零件收容区域412的共振频率的值。步骤S430以后也利用如此决定的恰当的频率。
需要注意的是，在步骤S420中使用的振动致动器424的个数能使用1以上的任意的个数。另外，可以对振动致动器424的使用个数与使用部位的每个组合检出能够使零件的动作活性化的频率。例如，在零件进料器400具有四个振动致动器424a～424d并使用其中的一个、两个或四个的情况下，振动致动器424的使用个数与使用部位的组合的数量最大为11组。需要说明的是，在使用两个或四个振动致动器424的情况下，可以对它们的相位差的值(例如0度和180度)的每一个检出能够使零件的动作活性化的频率。像这样，优选对振动致动器424的使用个数与使用部位的每个组合设定恰当的控制参数，这点对于后述的其他控制参数也是同样的。
在步骤S430中，检测能够防止零件PP跳出的振幅。该振幅是在零件PP不会从零件收容区域412上跳出至外部的限度内尽可能大的振幅。在该检测处理中，例如，将多个零件PP收容于零件收容区域412，使多个振动致动器424振动，并根据摄像机430的图像来判定零件PP是否从零件收容部410上跳出至外部。边使振动信号的振幅逐渐增大下去边进行该判定，求出未检出零件PP跳出的最大振幅。
图22B示出了步骤S430中的振幅与零件活性度的关系的一个例子。在该例中，将未检出零件PP跳出的最大振幅Amax作为能够防止零件PP跳出的振幅来检测。步骤S440以后也利用这样决定的恰当的振幅。
在步骤S440中，决定零件进料器400内的恰当的零件个数。在该处理中，例如，将许多零件PP收容于零件收容区域412，在进行了分离动作(图4B)之后，通过分析由摄像机430取得的图像来求出可拾起的零件PP的个数。优选忽略零件PP的表背来进行是否可拾起的判定。在这种情况下，例如，将与其他零件PP完全不重叠的零件PP判定为可拾起。在按顺序变更了收容于零件收容区域412上的零件PP的个数的条件下分别执行该处理，将可拾起的零件个数成为最大时的零件个数决定为零件进料器400内的恰当的零件个数。
图22C示出了步骤S440中的零件进料器400内的零件个数与检出为可拾起的零件个数的关系的一个例子。在该例中，将检出零件个数成为峰值时的零件进料器400内的零件个数决定为零件进料器400内的恰当的零件个数。步骤S450以后也利用这样决定的恰当的零件个数。需要说明的是，在如第三～第五实施方式那样使用抓持机构164来保持零件PP的情况下，也可以如图22C所示在零件PP的周围设置考虑了抓持机构164的抓持部分的窗口PW，将该窗口PW与其他零件PP的外形不重叠的零件PP识别为“可拾起的零件PP”。或者，可以不设置窗口PW而使用在第三实施方式中说明过的附加区域AD(图13A)。
恰当的零件个数也能够利用模拟来决定，而不是实际进行将零件投入至零件进料器400的实验来决定。
图22D是示出通过模拟进行的零件个数决定处理的说明图。此时，首先，使用摄像机430来对一个零件进行摄像，分割出零件图像Mp。然后，通过模拟来创建将分割出的零件图像Mp随机配置于与零件收容区域412相等形状的区域R412内的图像。然后，通过分析该模拟图像来求出可拾起的零件的个数。如果变更区域R412内的零件图像Mp的个数来多次执行该处理，则能够通过模拟来获得与图22C同样的特性。进而，能够将检出零件个数成为峰值时的零件进料器400内的零件个数决定为零件进料器400内的恰当的零件个数。如果像这样利用模拟来决定恰当的零件个数，则能够省略进行实验的麻烦。
在步骤S450中，调整分离命令的控制参数。在该调整处理中，例如，将多个零件PP收容于零件收容区域412，在进行了基于分离命令的分离动作(图4B)之后，通过分析由摄像机430取得的图像来求出可拾起的零件PP的个数。是否可拾起的判定优选忽略零件PP的表背来进行。收容于零件收容区域412的零件PP的个数优选设为例如在步骤S440中已决定的恰当的零件个数。在依次变更了分离动作的持续时间的条件下分别执行该处理，将可拾起的零件个数充分大且分离动作的持续时间不过度大的值决定为分离动作的持续时间。
图22E示出了步骤S450中的分离动作的持续时间与检出为可拾起的零件个数的关系的一个例子。在该例中，为了参考，示出了在零件进料器400内的零件个数为130个、65个以及33个这三种情况下得到的结果。正如由这些例子所理解的，分离动作的持续时间越长，可拾起的零件PP的检出个数越增加，但当达到一定程度的持续时间时，其以后饱和。因此，能够将可拾起的零件个数充分大且不过度长的持续时间(图22E中标有白圈的时间)决定为分离动作的持续时间。需要说明的是，该分离动作的持续时间能够自动决定为例如达到可拾取的零件个数的峰值乘以预先决定的系数K而得的值的时间。系数K优选设为例如0.9以上1以下的值。
在步骤S460中，调整用于回避干扰区域Rint的居中命令的控制参数。干扰区域Rint是如在第三实施方式中根据图12A说明过的那样在零件收容区域412的外周部分中抓持机构164与外周壁414干扰的区域。在该调整处理中，例如，将多个零件PP收容于零件收容区域412，在进行了分离动作(图4B)之后，执行用于干扰区域Rint的居中动作(图11的步骤S225，图12B)，通过分析由摄像机430取得的图像来求出可拾起的零件PP的个数。优选忽略零件PP的表背来进行是否可拾起的判定。收容于零件收容区域412的零件PP的个数优选设为例如在步骤S440中已决定的恰当的零件个数。在依次变更了居中动作的持续时间的条件下分别执行该处理，将可拾起的零件个数充分大且不过度变长的持续时间决定为干扰区域回避用的居中动作的持续时间。
在步骤S470中，调整翻转命令的控制参数。在该调整处理中，例如，将一个零件PP收容于零件收容区域412，在进行了基于翻转命令的翻转动作(图4C)之后，通过分析由摄像机430取得的图像来判定零件PP是否已翻过来。在依次变更了翻转动作的持续时间的条件下分别执行该处理，将零件PP翻过来的概率高且不过度变长的持续时间决定为翻转动作的持续时间。
在步骤S480中，调整进料命令的控制参数。在该调整处理中，例如，将多个零件PP收容于零件收容区域412，在进行了基于进料命令的进料动作(图4A)之后，通过分析由摄像机430取得的图像来求出零件PP的移动量。在依次变更了进料动作的持续时间的条件下分别执行该处理，将零件PP的移动量变为恰当的时间决定为进料动作的持续时间。或者，也可以通过求出零件PP的移动速度[mm/sec]来决定进料动作的持续时间。例如，将多个零件PP收容于零件收容区域412，在进行了恒定时间(作为示例，1秒)的基于进料命令的进料动作(图4A)之后，通过分析由摄像机430取得的图像，能够求出零件PP的移动速度[mm/sec]。然后，通过想使其移动的距离除以该移动速度，能够决定进料动作的持续时间。
在步骤S490中，决定料斗500的零件补给条件。在该处理中，例如，使料斗500进行动作恒定时间来将零件PP补给至零件收容区域412，通过分析由摄像机430取得的图像来求出已补给的零件个数。在依次变更了料斗500的补给时间的条件下分别执行该处理，将零件PP的补给个数变为恰当的时间决定为料斗500的补给时间。需要注意的是，作为零件PP的补给个数，优选决定图6的步骤S200中的初次补给个数和步骤S170中的第二次以后的补给个数的双方。如上所述，在将零件收容区域412划分成N412个(N412为2以上的整数)分区的情况下，第二次以后的补给个数可以设定为初次的补给个数的1/(N412-1)的值。或者，也可以通过求出零件PP的供给速度[pcs/sec]来决定零件补给条件。例如，使料斗500进行动作恒定时间(作为示例，1秒)而将零件PP补给至零件收容区域412，通过分析由摄像机430取得的图像来求出已补给的零件个数，求出料斗500的零件PP的供给速度[pcs/sec]。然后，通过用想供给的零件数除以该供给速度，能够求出料斗500的补给时间。
按以上方式设定的各种控制参数存储于控制装置200的非易失性存储器230(图2)中。另外，零件进料器控制部212发送至零件进料器400的控制命令构成为在如此已设定的控制参数之中包括关于多个振动致动器424的控制参数。换而言之，零件进料器控制部212通过从分别包括多个振动致动器424的控制参数的多个控制命令之中选择一个以上的控制命令并将已选择的控制命令发送至零件进料器400，从而使零件进料器400进行对应于已选择的控制命令的动作。这样一来，能够将适于零件进料器400的动作的控制参数发送至零件进料器400。其结果，能够根据零件PP的种类和形状而使零件进料器400恰当地进行动作。或者，能够提高从零件进料器400拾起零件PP的作业的效率。
本发明并非局限于上述的实施方式和实施例、变形例，能够在不脱离其宗旨的范围内以各种结构实现。例如，为了解决上述的问题的一部分或全部、或者为了达到上述的效果的一部分或全部，与在发明内容栏中已描述的各方式中的技术特征相对应的实施方式、实施例、变形例中的技术特征能适当进行替换和组合。并且，该技术特征如果在本说明书中不是作为必需的事项而进行说明，则能适当删除。

Claims (16)

1.一种控制装置，其特征在于，
所述控制装置控制机器人系统，该机器人系统具备：
零件进料器，具有收容零件的零件收容部和使所述零件收容部振动的多个振动致动器；以及
机器人，具有从所述零件收容部拾起零件的末端执行器，
所述控制装置具备：
零件进料器控制部，控制所述零件进料器；以及
机器人控制部，控制所述机器人，
所述零件进料器控制部通过从分别包括所述多个振动致动器的控制参数的多个控制命令之中选择一个以上的控制命令并将已选择的控制命令发送至所述零件进料器，来使所述零件进料器进行对应于所述已选择的控制命令的动作。
2.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，
所述多个控制命令包括分离命令，该分离命令用于使所述零件进料器执行将在所述零件收容部内集合的多个零件分离的分离动作。
3.根据权利要求2所述的控制装置，其特征在于，
所述多个控制命令包括姿势变更命令，该姿势变更命令用于使所述零件进料器执行对所述零件收容部内的零件的姿势进行变更的姿势变更动作。
4.根据权利要求3所述的控制装置，其特征在于，
所述分离命令和所述姿势变更命令分别是使所述多个振动致动器振动的命令，所述分离命令中的所述振动致动器的振动持续期间被设定为比所述姿势变更命令中的所述振动致动器的振动持续期间长。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的控制装置，其特征在于，
所述控制装置具备图像识别部，所述图像识别部使用由对所述零件收容部内的零件的图像进行摄像的摄像机取得的图像来执行对所述零件收容部内的零件进行识别的图像识别，
所述零件进料器控制部使用所述图像识别的结果从所述多个控制命令之中选择一个以上的控制命令并发送至所述零件进料器。
6.根据权利要求5所述的控制装置，其特征在于，
所述图像识别部将所述零件收容部的零件收容区域虚拟地划分为包括从零件补给装置接受零件补给的补给分区和所述末端执行器进行零件拾起的拣选分区的多个分区，
在通过所述图像识别而识别出在所述拣选分区存在零件的情况下，所述机器人控制部控制所述机器人以使所述机器人通过所述末端执行器来拾起识别出的所述零件，
在通过所述图像识别而识别出在所述拣选分区不存在零件的情况下，所述零件进料器控制部向所述零件进料器发送使零件从所述拣选分区以外的分区移动至所述拣选分区的进料命令。
7.根据权利要求6所述的控制装置，其特征在于，
在通过所述图像识别而识别出在所述拣选分区只存在无法拾起的零件的情况下，所述零件进料器控制部向所述零件进料器发送使所述零件的姿势变更的姿势变更命令。
8.根据权利要求6或7所述的控制装置，其特征在于，
所述多个分区还包括设于所述补给分区与所述拣选分区之间的中间分区，
所述进料命令使所述零件进料器执行使存在于所述补给分区的零件移动至所述中间分区并使存在于所述中间分区的零件移动至所述拣选分区的动作。
9.根据权利要求5所述的控制装置，其特征在于，
所述零件收容部具有零件收容区域和设于所述零件收容区域的外周的外周壁，在所述零件收容区域的外周部分存在所述末端执行器的抓持机构与所述外周壁干扰的干扰区域，
所述零件进料器控制部在通过分离命令进行了零件的分离之后，向所述零件进料器发送使在所述干扰区域存在的零件向所述零件收容区域的内部移动的居中命令。
10.根据权利要求9所述的控制装置，其特征在于，
所述图像识别部执行以下处理：
设定处理，在由所述摄像机取得的图像中，在各零件的外边缘的多个部位设定所述末端执行器的抓持机构为了抓持零件而使用的附加区域；以及
识别处理，将所述图像中所述附加区域与其他零件不重叠的零件识别为可抓持零件，
所述机器人控制部控制所述机器人以使所述机器人用所述末端执行器的所述抓持机构来抓持并拾起所述可抓持零件。
11.根据权利要求10所述的控制装置，其特征在于，
所述图像识别部执行以下处理：
在所述识别处理之后通过从所述图像中消除所述可抓持零件来更新所述图像的图像更新处理；以及
使用更新后的所述图像来反复进行所述识别处理和所述图像更新处理的处理，
所述图像识别部在反复进行所述识别处理和所述图像更新处理时登记各个零件被识别为所述可抓持零件的顺序，
所述机器人控制部控制所述机器人以使所述机器人按照所述顺序而用所述末端执行器的所述抓持机构来抓持并拾起所述零件。
12.根据权利要求6至8中任一项所述的控制装置，其特征在于，
所述末端执行器具有第一拾取机构和第二拾取机构，
所述图像识别部执行以下处理：
将在所述拣选分区内存在的零件中的一个零件识别为能够用所述第一拾取机构拾起的第一可拾取零件的处理；以及
识别在由所述第一拾取机构保持所述第一可拾取零件的状态下能够用所述第二拾取机构拾起的第二可拾取零件的处理。
13.根据权利要求12所述的控制装置，其特征在于，
所述图像识别部在识别所述第二可拾取零件的处理中，按照预先决定的计算方法针对在由所述第一拾取机构保持所述第一可拾取零件的状态下能够用所述第二拾取机构拾起的一个以上的零件而分别计算拾取成本，并根据所述拾取成本来选择所述第二可拾取零件。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的控制装置，其特征在于，
所述控制参数包括供应给所述振动致动器的振动信号的频率、所述振动信号的振幅以及振动持续时间。
15.根据权利要求14所述的控制装置，其特征在于，
所述控制装置具有预先存储所述多个振动致动器的控制参数的非易失性存储器，
所述非易失性存储器中所存储的所述控制参数包括：
(a)所述多个振动致动器之间的振动强度的平衡；
(b)能够使在所述零件收容部内存在的零件的动作活性化的所述振动信号的频率；以及
(c)能够防止在所述零件收容部内存在的零件跳出至所述零件收容部的外部的所述振动信号的振幅。
16.一种机器人系统，其特征在于，包括：
零件进料器，具有收容零件的零件收容部和使所述零件收容部振动的多个振动致动器；
机器人，具有从所述零件收容部拾起零件的末端执行器；以及
权利要求1至15中任一项所述的控制装置，与所述零件进料器以及所述机器人连接。
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