CN109318226B - 机器人控制装置、机器人控制方法及存储介质 - Google Patents

机器人控制装置、机器人控制方法及存储介质 Download PDF

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Abstract

一种机器人控制装置、机器人控制方法及存储介质，能够迅速地拣选所输送的工件。机器人控制装置(300)具备工件姿势计算部(310)、到达预测部(320)、机器人姿势计算部(330)以及轨迹数据生成部(340)。到达预测部(320)基于从输送装置(200)等提供的输送速度信息(Ivt)、从图像获取装置(410)提供的传感信息(Ise)，求出由输送装置(200)输送的工件(W)能够被拣选装置(120)拣选的拣选预测位置等。

Description

机器人控制装置、机器人控制方法及存储介质
技术领域
本发明涉及拣选对象物的机器人的控制技术。
背景技术
已知通过机械手将杂乱地堆积于静止的容器中的对象物(以下，也称为“工件”)逐个地取出并移载至预定位置的所谓的Bin-Picking系统。在Bin-Picking系统中，进行测量各工件的位置、姿势、基于测量结果确定接下来应取出的工件、通过机械手把持(即，拣选)该工件并移载等工作(例如参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2014-180704号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
然而，如上所述，现有的Bin-Picking系统以作为拣选对象的工件及收容工件的容器静止为前提。因此，为了通过机械手拣选由输送机等输送的工件，有必要每次都停止输送机，使作为拣选对象的工件静止，存在机械手拣选工件花费大量时间的问题。
本发明是鉴于以上说明的情况而提出的，目的在于提供不用停止所输送的工件就能够迅速地进行拣选的机器人的控制技术。
用于解决技术问题的手段
根据本发明的一方面的机器人控制装置，用于对拣选由输送装置输送的工件的机器人进行控制，其中，机器人控制装置具备：工件姿势计算部，基于从测量装置输出的工件的传感信息，计算工件的姿势；到达预测部，基于工件的传感信息及输送装置的输送速度，求出预测为输送中的工件被机器人拣选的拣选预测位置；机器人姿势计算部，基于计算出的工件的姿势及拣选预测位置，计算在拣选预测位置的机器人的姿势；以及轨迹数据生成部，获取机器人的工作开始位置的姿势，并基于所获取的在工作开始位置的机器人的姿势及在拣选预测位置的机器人的姿势，生成表示从工作开始位置到拣选预测位置的机器人的工作轨迹的轨迹数据。
根据上述结构，基于工件的传感信息及输送装置的输送速度，求出预测为输送中的工件被机器人拣选的拣选预测位置。并且，基于机器人的工作开始位置的姿势及在拣选预测位置的机器人的姿势，生成表示从该机器人的工作开始位置到拣选预测位置的工作轨迹的轨迹数据，因此从机器人开始工作到进行拣选，即使作为拣选对象的工件被输送，也能够考虑输送所引起的工件的移动来控制机器人的拣选工作。由此，能够实现比现有技术迅速的拣选工作。
根据本发明的其他方面的机器人控制方法，用于对拣选由输送装置输送的工件的机器人进行控制，其中，机器人控制方法包括以下步骤：基于从测量装置输出的工件的传感信息，计算工件的姿势；基于工件的传感信息及输送装置的输送速度，求出预测为输送中的工件被机器人拣选的拣选预测位置；基于计算出的工件的姿势及拣选预测位置，计算在拣选预测位置的机器人的姿势；以及获取机器人的工作开始位置的姿势，并基于所获取的在工作开始位置的机器人的姿势及在拣选预测位置的机器人的姿势，生成表示从工作开始位置到拣选预测位置的机器人的工作轨迹的轨迹数据。
根据本发明的其他方面的存储介质，存储有机器人控制程序，其中，机器人控制程序用于使对拣选由输送装置输送的工件的机器人进行控制的计算机作为以下部分而进行工作：工件姿势计算部，基于从测量装置输出的工件的传感信息，计算工件的姿势；到达预测部，基于工件的传感信息及输送装置的输送速度，求出预测为输送中的工件被机器人拣选的拣选预测位置；机器人姿势计算部，基于计算出的工件的姿势及拣选预测位置，计算在拣选预测位置的机器人的姿势；以及轨迹数据生成部，获取机器人的工作开始位置的姿势，并基于所获取的在工作开始位置的机器人的姿势及在拣选预测位置的机器人的姿势，生成表示从工作开始位置到拣选预测位置的机器人的工作轨迹的轨迹数据。
根据本发明，能够提供一种不用停止所输送的工件就能够迅速地进行拣选的机器人的控制技术。
附图说明
图1是示出机器人拣选系统的整体结构的图。
图2是示出机器人控制装置的硬件结构的图。
图3是示出机器人控制装置的结构的框图。
图4是示出机器人控制处理的流程图。
图5是示出变形例的机器人控制装置的结构的框图。
图6是示出变形例的机器人控制处理的流程图。
图7是示出应用例的机器人控制装置的结构的框图。
附图标记说明：
1…机器人拣选系统；100…机器人；110…臂；120…拣选装置；200…输送装置；300、300a、300b…机器人控制装置；301…CPU；302…存储器；303…输入装置；304…输出装置；305…存储装置；306…通信装置；310…工件姿势计算部；320…到达预测部；330…机器人姿势计算部；340…轨迹数据生成部；341…工作所需时间计算部；342…速度同步部；343…干涉判定部；344…速度/加速度计算部；350…把持数据生成部；360…放置姿势计算部；370…轨迹数据选择部；400…工件测量装置；410…图像获取装置。
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。需要说明的是，对于相同要素标注相同附图标记，并省略重复说明。另外，以下实施方式是用于说明本发明的示例，并非旨在将本发明仅限定于该实施方式。此外，本发明在不脱离其主旨的范围内能够进行各种变形。
A.本实施方式
A-1.结构
<机器人拣选系统>
图1是示出本实施方式的机器人拣选系统1的图。如图1所示，机器人拣选系统1是机器人100逐个拣选由输送装置200输送的壳体C内的工件W并移送到预定的架D(或输送装置等)上的系统。
输送装置200例如是设置于工厂内的各种输送机，通过输送装置200输送壳体C中所收容的多个工件W。在本实施方式中，假定多个工件W以散装在壳体C内的状态被输送的情况，但多个工件W也可以以直接放置在输送机上的状态(即，没有被收容在壳体C中的状态)被输送。
工件W例如是金属部件、食品等各种工件、加工物。由机器人100从壳体C拣选的工件W例如被移送到架D上的预定位置。
机器人拣选系统1具备：机器人100，在不使由输送装置200输送的工件W停止的状态下从壳体C拣选工件W并将其移送到架D上；机器人控制装置300，控制机器人100的工作；工件测量装置400，获取工件W的图像，并测量工件W的姿势、位置等。
<机器人>
机器人100是具备臂110和拣选装置(机械手)120的所谓的多关节机器人。机器人100具备在三维空间中进行工作所需的六自由度的结构。但是，本发明并非旨在限定于六自由度的机器人，也可应用于在六自由度上增加了冗余自由度的具有七自由度的结构的机器人等。
拣选装置120安装于臂110的前端。本实施方式的拣选装置120例如是平行手、多指手、多指多关节手等，通过使多个部件进行开闭工作来保持工件W。拣选装置120的开闭工作按照从机器人控制装置300提供的控制信号被控制。
<工件测量装置>
工件测量装置400向机器人控制装置300输出工件W的图像数据。详细地说，工件测量装置400具备获取工件W的图像数据的图像获取装置410、CPU、存储由CPU执行的控制程序的ROM、RAM等存储器、通信接口等。图像获取装置410例如能够使用图像传感器。工件测量装置400通过CPU从存储器读取控制程序并执行，从而将工件W的图像数据作为传感信息经由通信接口输出到机器人控制装置300。
<机器人控制装置>
机器人控制装置300通过向机器人100提供控制信号，对机器人100的各部分进行中枢控制。机器人控制装置300由与机器人100以能够进行双向通信的方式连接的计算机构成。
图2是示出机器人控制装置300的结构的图。
机器人控制装置300由个人计算机等信息处理装置构成。机器人控制装置300具备存储由CPU301执行的各种控制程序的ROM、RAM等存储器302、具有键盘、鼠标、操作按钮等的输入装置303、具有液晶面板等的输出装置304、硬盘等存储装置305、具有各通信接口的通信装置306等。
图3是示出机器人控制装置300的结构的框图。
机器人控制装置300通过CPU301读取并解释/执行存储器302等中所存储的软件，实现如下所示的各部分。
如图3所示，机器人控制装置300具备工件姿势计算部310、到达预测部320、机器人姿势计算部330以及轨迹数据生成部340。
<工件姿势计算部>
工件姿势计算部310基于从工件测量装置400提供的传感信息Ise检测工件W，求出表示作为拣选对象的工件W的工作开始位置(即，工件W的测量时刻的位置)的姿势的姿势数据Dwp1。在本实施方式中，例示了由工件姿势计算部310进行作为拣选对象的工件W的检测的情况，但取代此，也可以由工件测量装置400从工件W的图像数据中检测工件W，将表示所得到的工件W的坐标值、坐标系等的传感信息输出到工件姿势计算部310，并由工件姿势计算部310基于传感信息求出姿势数据Dwp1。另一方面，基于从到达预测部320输出的工件W的到达预测信息Ipa(具体地，表示后述的所预测的工件W的拣选预测位置的拣选预测位置信息Ipp、表示到达预测时刻的到达预测时刻信息Iat)及工件W的姿势数据Dwp1，求出表示工件W的拣选预测位置的姿势的姿势数据Dwp2。工件姿势计算部310在计算作为拣选对象的工件W的工作开始位置的姿势时，进行和CAD模型(模型数据)的匹配。关于和CAD模型的匹配工作，详细地来说，首先，预先将工件W的CAD模型存储在工件姿势计算部310的存储器等中。工件姿势计算部310进行从工件测量装置400提供的传感信息Ise和CAD模型的匹配，利用匹配结果计算工件W的姿势。由此，与没有使用作为基准的工件W的CAD模型的情况进行比较，能够进行高精度的姿势的计算。
需要说明的是，在工件W的姿势中，例如使用了三个旋转轴的翻滚·俯仰·偏航角的姿势表述被使用。另外，工件姿势计算部310通过将工件W的工作开始位置的姿势数据Dwp1乘以到工件W的到拣选预测位置为止的XYZ轴方向的移动量及绕XYZ轴的旋转量(翻滚·俯仰·偏航角)，计算工件W的拣选预测位置的姿势，求出姿势数据Dwp2。
另外，在工件W的姿势在移动中变化的情况下，如果预先已知工件W的姿势的变化量，则也能够将姿势的变化量作为补偿给出。工件姿势计算部310在以上述方式求出工件W的工作开始位置的姿势数据Dwp1及工件W的拣选预测位置的姿势数据Dwp2后，将拣选预测位置的姿势数据Dwp2输出到机器人姿势计算部330。另外，在本实施方式中，例示了由工件姿势计算部310求出表示作为拣选对象的工件W的工作开始位置的姿势的姿势数据Dwp1的情况，但取代此，也可以由工件测量装置400计算姿势数据Dwp1，并将所计算出的姿势数据Dwp1与表示工件W的位置、距离等的传感信息一同输出到工件姿势计算部310。
<到达预测部>
到达预测部320基于表示从输送装置200等提供的输送速度的信息(以下，也称为“输送速度信息”)Ivt和从图像获取装置410提供的传感信息Ise，求出由输送装置200输送的工件W能够被拣选装置120(即机械手)拣选的位置(以下，也称为“拣选预测位置”)、能够到达拣选预测位置的时刻(以下，也称为“到达预测时刻”)等。作为拣选预测位置的一例，例如能够设定为从机器人100的正面中心分别向左右X度、半径Ym的范围内，但并非旨在限定于此，也可以考虑工厂的布局设计等进行适当设定。到达预测部320求出工件W的拣选预测位置及到达预测时刻后，将表示所预测的工件W的拣选预测位置的拣选预测位置信息Ipp及表示到达预测时刻的到达预测时刻信息Iat作为工件W的到达预测信息Ipa输出到工件姿势计算部310。
<机器人姿势计算部>
机器人姿势计算部330基于从工件姿势计算部310提供的工件W的拣选预测位置的姿势数据Dwp2，计算拣选预测位置的机器人100的姿势。机器人姿势计算部330计算出拣选预测位置的机器人100的姿势后，将计算结果作为拣选预测位置的机器人100的姿势数据Drp2输出到轨迹数据生成部340。需要说明的是，在本实施方式中，例示了由工件姿势计算部310求出工件W的拣选预测位置的姿势数据Dwp2的情况，但也可以由机器人姿势计算部330使用从到达预测部320提供的工件W的到达预测信息Ipa和从工件姿势计算部310提供的工件W的工作开始位置的姿势数据Dwp1，求出工件W的拣选预测位置的姿势数据Dwp2。
<轨迹数据生成部>
轨迹数据生成部340基于从机器人100提供的表示机器人100的工作开始位置的姿势的姿势数据Drp1和从机器人姿势计算部330提供的表示拣选预测位置的姿势的姿势数据Drp2，生成机器人100的轨迹数据Dtr。这里，机器人100的轨迹数据Dtr是表示从机器人100的工作开始位置到所预测的拣选预测位置的轨迹信息的数据。轨迹信息能够通过基于机器人100的姿势，确定工作开始位置的机器人100的初始状态，并计算从该初始状态到拣选预测位置的轨迹来求出。轨迹数据生成部340生成轨迹数据Dtr后，作为轨迹数据Dtr或控制机器人100的工作的控制信号Sc输出到机器人100。机器人100根据从轨迹数据生成部340输出的控制信号Sc，进行臂110、各关节的工作、拣选装置120的开闭工作。
A-2.工作
图4是示出由本实施方式的机器人控制装置300执行的机器人控制处理的流程图。
机器人控制装置300从工件测量装置400获取工件W的图像数据(传感信息)(步骤S1)后，首先，获取输送装置200的输送速度(步骤S2)。详细地说，机器人控制装置300的到达预测部320基于从输送装置200提供的输送速度信息Ivt，获取输送装置200的输送速度。此外，到达预测部320从工件测量装置400接收传感信息Ise，并基于所接收的传感信息Ise和所获取的输送速度，求出工件W的拣选预测位置及到达预测时刻(步骤S3)。并且，到达预测部320将表示所预测的工件W的拣选预测位置的拣选预测位置信息Ipp及表示到达预测时刻的到达预测时刻信息Iat作为工件W的到达预测信息Ipa输出到工件姿势计算部310。另外，在本实施方式中，将工件W的到达预测信息Ipa输出到工件姿势计算部310，但也可以通过机器人姿势计算部330计算表示拣选预测位置的工件W的姿势的姿势数据Dwp2，在这种情况下，将姿势数据Dwp2输出到机器人姿势计算部330。
另一方面，工件姿势计算部310基于从工件测量装置400提供的传感信息Ise检测工件W，并求出表示作为拣选对象的工件W的工作开始位置的姿势的姿势数据Dwp1，另一方面，基于从到达预测部320输出的工件W的到达预测信息Ipa(即，表示所预测的工件W的拣选预测位置的拣选预测位置信息Ipp、表示到达预测时刻的到达预测时刻信息Iat)及工件W的姿势数据Dwp1，求出表示工件W的拣选预测位置的姿势的姿势数据Dwp2(步骤S4)。工件姿势计算部310将所求出的工件W的姿势数据Dwp2输出到机器人姿势计算部330。
机器人姿势计算部330基于从工件姿势计算部310提供的工件W的拣选预测位置的姿势数据Dwp2，计算拣选预测位置的机器人100的姿势(步骤S5)。机器人姿势计算部330计算出拣选预测位置的机器人100的姿势后，将计算结果作为拣选预测位置的机器人100的姿势数据Drp2输出到轨迹数据生成部340。
轨迹数据生成部340基于从机器人100提供的表示机器人100的工作开始位置的姿势的姿势数据Drp1和从机器人姿势计算部330提供的表示拣选预测位置的姿势的姿势数据Drp2，生成机器人100的轨迹数据Dtr(步骤S6)，作为轨迹数据Dtr或控制信号Sc输出到机器人100(步骤S7)。机器人100根据从轨迹数据生成部340输出的控制信号Sc，进行臂110、各关节的工作、拣选装置120的开闭工作等，并将在输送装置200上移动的工件W移送到架D上的预定位置。以上所说明的一系列处理由机器人控制装置300针对各工件W重复执行。通过执行这种机器人控制处理，无需停止输送装置200，就能将输送装置200上的各工件W移送到架D的预定位置。
B.变形例
B-1.结构
图5是示出变形例的机器人控制装置300a的结构的框图。图5所示的机器人控制装置300a的硬件结构与本实施方式的机器人控制装置300相同。但是，机器人控制装置300a在具备工作所需时间计算部341、速度同步部342、干涉判定部343、速度/加速度计算部344、把持数据生成部350这一点上，与本实施方式的机器人控制装置300不同。关于其他方面，由于与图3所示的机器人控制装置300相同，因此对对应的部分标注相同附图标记，并省略详细的说明。需要说明的是，机器人控制装置300a也与机器人控制装置300相同，通过由CPU301读取并解释/执行存储器302等中所存储的软件，实现图5所示的各部分。
<工作所需时间计算部>
工作所需时间计算部341基于上述的机器人100的姿势数据Drp1、Drp2等，计算从机器人的当前位置到工件W的拣选预测位置的机器人100的工作所需时间。轨迹数据生成部340通过考虑由工作所需时间计算部341计算出的工作所需时间，能够对工件W的移动(即，直至工件W被机器人100拣选为止的输送)进行没有延迟的轨迹数据Dtr的计算。
<速度同步部>
速度同步部342在拣选装置(机械手)120到达工件W后使输送装置200的输送速度与机器人100的工作速度同步(即，使两者的相对速度为零)。具体地，在机械手120到达工件W后，使用同步用的编码器等依次检测输送装置200的输送速度和机械手120的工作速度之差，以使差为零的方式对输送装置200及机械手120的工作进行控制。在机械手120到达拣选预测位置后，通过使输送装置200的输送速度与机器人100的工作速度同步，能够由拣选装置120对工件W进行稳定的拣选工作。需要说明的是，机械手120在到达工件W之前为等速的情况下，也可以在等速的状态下配合输送装置200的输送速度进行工作。
<干涉判定部>
干涉判定部(约束条件判定部)343基于由轨迹数据生成部340生成的轨迹数据，基于如下所示的(1)、(2)两个概念，判定机器人100的运动(轨迹)是否与障碍物干涉。
(1)每次对部分生成的轨迹进行干涉判定，并通过连接不干涉的轨迹，生成不与障碍物碰撞的轨迹数据。
(2)对从机器人100的工作开始位置到所预测的拣选预测位置为止的整个轨迹进行干涉判定，如果没有干涉，则作为轨迹数据采用。
在通过干涉判定部343判定机器人100不与障碍物碰撞的情况下，轨迹数据生成部340生成机器人100的轨迹数据Dtr，作为轨迹数据Dtr或控制信号Sc输出到机器人100。由此，能够将拣选工作中机器人100与障碍物碰撞的问题防止于未然。需要说明的是，在本变形例中，作为约束条件之一，例示了障碍物对机器人100的干涉，但并非旨在限定于此。除此之外，也可以将在机器人100的可动区域内生成轨迹、考虑机器人100的速度/加速度等设定为约束条件之一。
<速度/加速度计算部>
在轨迹数据生成部340生成轨迹数据Dtr时，速度/加速度计算部344将最优的机器人100的各关节的速度/加速度反映到机器人100的轨迹数据Dtr上。大致从两个观点进行各关节的速度/加速度的最优化。一个是在机器人100的工作变化的情况下(工作的变化点)，通过速度的梯形控制等，实现机器人100的各关节的平滑的工作。另一个是在把持工件W的情况下，通过缓慢地移动机器人100的各关节，实现机器人100对工件W的可靠的把持。
<把持数据生成部>
把持数据生成部350生成拣选装置(机械手)120稳定地把持工件W所需的位置、角度等把持数据。把持数据生成部350基于从工件测量装置400提供的传感信息Ise、表示工件W的重量、摩擦的信息等，执行把持计划，例如选定最优的把持点，生成在最优的把持点把持工件W所需的把持数据Dgr。这里，把持计划是指在给定工件W的位置·姿势时，求出能够稳定地把持工件W的机械手120的配置的计划问题，把持点是指把持执行时机械手120的手坐标系的位置·姿势。把持数据生成部350生成把持数据Dgr后，将所生成的把持数据Dgr输出到机器人姿势计算部330。这样，通过基于把持计划选定把持位置，并确定抓住工件W的拣选装置120的位置、角度，能够进行稳定的拣选工作。需要说明的是，也可以在工件测量装置400内设置把持数据生成部350。
B-2.工作
图6是示出由变形例的机器人控制装置300执行的机器人控制处理的流程图。需要说明的是，对与图4所示的机器人控制处理对应的步骤标注相同附图标记，并省略详细的说明。
机器人控制装置300从工件测量装置400获取工件W的图像数据(步骤S1)后，首先，获取输送装置200的输送速度(步骤S2)。详细地说，机器人控制装置300的到达预测部320基于从输送装置200提供的输送速度信息Ivt，获取输送装置200的输送速度。此外，到达预测部320从工件测量装置400接收传感信息Ise，并基于所接收的传感信息Ise和所获取的输送速度，求出工件W的拣选预测位置及到达预测时刻(步骤S3)。并且，到达预测部320将表示所预测的工件W的拣选预测位置的拣选预测位置信息Ipp及表示到达预测时刻的到达预测时刻信息Iat作为工件W的到达预测信息Ipa输出到工件姿势计算部310。另外，在本变形例中，输出到了工件姿势计算部310，但也可以通过机器人姿势计算部330计算表示拣选预测位置的工件W的姿势的姿势数据Dwp2，在这种情况下，将姿势数据Dwp2输出到机器人姿势计算部330。
另一方面，工件姿势计算部310基于从工件测量装置400提供的传感信息Ise检测工件W，并求出表示作为拣选对象的工件W在工作开始位置处的姿势的姿势数据Dwp1，另一方面，基于从到达预测部320输出的工件W的到达预测信息Ipa(即，表示所预测的工件W的拣选预测位置的拣选预测位置信息Ipp、表示到达预测时刻的到达预测时刻信息Iat)及工件W的姿势数据Dwp1，求出表示工件W在拣选预测位置处的姿势的姿势数据Dwp2(步骤S4)。工件姿势计算部310将所求出的工件W的姿势数据Dwp2输出到把持数据生成部350。
把持数据生成部350基于从工件姿势计算部310提供的工件W的拣选预测位置的姿势数据Dwp2、从工件测量装置400提供的传感信息Ise、表示工件W的重量、摩擦的信息等执行把持计划，选定最优的把持点，生成在最优的把持点把持工件W所需的把持数据Dgr。把持数据生成部350将所生成的把持数据Dgr输出到机器人姿势计算部330。
机器人姿势计算部330基于从把持数据生成部350输出的把持数据Dgr，计算机器人在拣选预测位置处的机器人100的姿势(步骤S5)。并且，机器人姿势计算部330将计算结果作为拣选预测位置的机器人100的姿势数据Drp2输出到轨迹数据生成部340。轨迹数据生成部340基于从机器人100提供的表示机器人100在工作开始位置处的姿势的姿势数据Drp1和从机器人姿势计算部330提供的表示在拣选预测位置处的姿势的姿势数据Drp2，生成机器人100的轨迹数据Dtr(步骤S6)。
干涉判定部343基于由轨迹数据生成部340生成的轨迹数据，判定机器人100的运动(轨迹)是否与障碍物干涉(步骤S6A)。在由干涉判定部343确认为机器人100与障碍物不干涉后，速度同步部342在轨迹数据生成部340生成轨迹数据Dtr时，为了在拣选装置(机械手)120到达工件W后使输送装置200的输送速度与机器人100的工作速度同步，计算同步速度(步骤S6B)。
另一方面，速度/加速度计算部344在轨迹数据生成部340生成轨迹数据Dtr时，计算最优的机器人100的各关节的速度/加速度(步骤S6C)。此外，工作所需时间计算部341基于机器人100的姿势数据Drp1、Drp2等，计算从机器人的当前位置到工件W的拣选预测位置为止的机器人100的工作所需时间(步骤S6D)。并且，工作所需时间计算部341判断所求出的工作所需时间是否在下限工作时间(设定时间)Tmin以内(步骤S6E)。工作所需时间计算部341在判断为所求出的工作时间超出了下限工作时间Tmin的情况下(步骤S6E：否)，返回到步骤S6，重复执行上述的一系列工作，以为了重新生成机器人100的轨迹数据Dtr。
另一方面，工作所需时间计算部341在判断为所求出的工作所需时间在下限工作时间Tmin以内时(步骤S6E：是)，向轨迹数据生成部340指示轨迹数据Dtr的输出。轨迹数据生成部340按照工作所需时间计算部341的指示，将在步骤S6中生成的轨迹数据Dtr作为控制信号Sc输出到机器人100(步骤S7)。机器人100根据从轨迹数据生成部340输出的控制信号Sc，进行臂110、各关节的工作、拣选装置120的开闭工作等，将在输送装置200上移动的工件W移送到架D上的预定位置。这样，也可以在考虑到障碍物的有无、机器人100的速度/加速度、机器人100的工作所需时间来将机器人100的工作计划最优化。需要说明的是，上述的下限工作时间Tmin例如只要基于输送装置200输送工件W的输送速度等预先计算出来，并为工作所需时间计算部341设定所计算出的下限工作时间Tmin即可。不过，下限工作时间Tmin也可以构成为生产线操作员等能够进行适当设定·变更。
C.应用例
这里，图7是示出应用例的机器人控制装置300b的结构的框图。图7所示的机器人控制装置300b的硬件结构与本实施方式的机器人控制装置300相同。但是，机器人控制装置300b在具备放置姿势计算部360、轨迹数据选择部370这一点上，与本实施方式的机器人控制装置300不同。关于其他方面，由于与图3所示的机器人控制装置300相同，因此对对应的部分标注相同附图标记，并省略详细的说明。需要说明的是，机器人控制装置300b也与机器人控制装置300相同，通过由CPU301读取并解释/执行存储器302等中所存储的软件，实现图7所示的各部分。
<放置姿势计算部>
放置姿势计算部360计算将机器人100所拣选的工件W放置(载置)在架D、输送装置200上的预定位置)时的工件W的姿势。通过采用该结构，例如能够将机器人100所移送的工件W以整齐排列的状态载置于放置在架D、输送装置200上的托盘、箱中。需要说明的是，放置时工件W的姿势能够利用从工件测量装置400输出的传感信息Ise、从其他各种传感器等输入的与工件W的放置有关的信息来计算。
<轨迹数据选择部>
轨迹数据选择部370基于到工件W的到达预测位置、时刻、能够赋予机器人100的速度、加速度等，从由轨迹数据生成部340生成的多个轨迹数据Dtr中选择对拣选最优的轨迹数据Dtr。由此，能够生成最优的路径计划。需要说明的是，本方面以轨迹数据生成部340对一个工件W生成多个轨迹数据Dtr，或者对多个工件W生成多个轨迹数据Dtr为前提，这一点请留意。
需要说明的是，机器人100也可以是移动机器人(例如自己形成映射进行移动的自动输送机器人)、自动输送车(AGV；Automated Guided Vehicle)上搭载的机器人，还可以是与XYZ方向的直线同轴组合的多关节机器人。在这种情况下，轨迹数据生成部340除了拣选工件W的机器人100之外，也可以生成移动机器人、自动输送车的轨迹数据。由此，机器人100能够在任意场所拣选工件W。
另外，在本实施方式中，使物理上的机器人100进行了拣选工作，但并非旨在限定于此，也可以使模拟器上的机器人进行拣选工作。这样，可以不实际上使机器人工作，而是模拟虚拟机器人的拣选工作。
D.其他
在上述的实施方式等中，例示了在壳体C中放入了多个工件W的情况，但也可以是各种类型的容器(例如节省空间容器或储料器)等。通过将工件W放入容器中，工件W的姿势容易变化为任意姿势。
输送装置200除了输送机之外，也可以是移动机器人、自动输送车、可动工作台等。通过将移动机器人、自动输送车作为输送装置利用，能够将工件W输送到任意场所。
工件测量装置400除了图像传感器之外，也可以是将三维距离图像传感器、图像传感器及测距传感器组合的结构。通过使用三维距离图像传感器等，能够更高精度地求出工件W的位置、形状、倾斜等。
拣选装置120除了平行手、多指手、多指多关节手等手装置之外，也可以是吸附装置等。即，能够利用能够保持工件W的各种拣选装置。
在此，工件姿势计算部310在计算作为拣选对象的工件W在工作开始位置处的姿势时，取代进行和CAD模型(模型数据)的匹配，也可以是和根据测量结果所生成的数据进行的匹配、和使用了2D传感器的图案进行的匹配。此外，工件W的传感信息Ise和模型数据的匹配，取代由工件姿势计算部310进行，也可以在工件测量装置400内进行和CAD模型的匹配。
另外，到达预测部320在生成表示工件W的拣选预测位置的拣选预测位置信息Ipp、表示工件W在拣选预测位置处的姿势的姿势数据Dwp2及表示到达预测时刻的到达预测时刻信息Iat时，也可以利用从输送装置200提供的输送机的编码器值、旋转速度等。另外，也可以求出工件W的运动速度、方向，从而生成上述的拣选预测位置信息Ipp、工件W在拣选预测位置处的姿势数据Dwp2、到达预测时刻信息Iat。通过利用这些信息，除了拣选预测位置、工件W在拣选预测位置处的姿势、工件W的到达预测时刻之外，也能够求出任意位置的工件W的位置、姿势、到达预测时刻等。
另外，轨迹数据生成部340在生成机器人100的轨迹数据Dtr时，也可以利用RRT(Rapidly-Exploring Random Tree：快速遍历随机树)、PRM(Probabilistic RoadmapMethod：概略路径图法)等随机采样法、CHOMP(Covariant Hamiltonian Optimization forMotion Planning：用于运动规划的协变哈密顿算子最优化)等轨迹最优化法。根据该方面，能够更迅速地生成轨迹数据Dtr。但是，并非旨在限定于此，也可以利用单元分割法、势场法生成机器人100的轨迹数据Dtr。
另外，轨迹数据生成部340也可以是预先输入输送装置200的输送机、壳体C这样的障碍物相关的障碍物数据(包括确定位置、形状的数据)的结构。通过预先输入该障碍物数据，轨迹数据生成部340能够生成不与障碍物碰撞的机器人100的轨迹数据。需要说明的是，也可以使用各种传感器等生成障碍物数据，并将其输出到轨迹数据生成部340。
需要说明的是，在本说明书中，“部”不仅指物理结构，也包括通过软件实现该“部”所执行的处理的情况。另外，既可以通过两个以上的物理结构、装置实现一个“部”、装置所执行的处理，也可以通过一个物理单元、装置实现两个以上的“部”、装置。
另外，在本说明书中，上述各处理中的步骤在与处理内容不产生矛盾的范围内能够任意变更顺序、或者并列地执行。
此外，在本说明书中说明的实施各处理的程序也可以存储在记录介质中。通过使用该记录介质，能够在机器人控制装置300中安装上述程序。在此，存储上述程序的记录介质也可以是非临时性的记录介质。非临时性的记录介质并不特别限定，例如也可以是CD-ROM等记录介质。
(附记1)
一种机器人控制装置，具备至少一个存储器和与所述存储器连接的至少一个硬件处理器、用于对拣选由输送装置输送的工件的机器人进行控制，
所述硬件处理器通过执行所述存储器中所存储的预定程序，作为以下部件而进行工作，
工件姿势计算部，基于从测量装置输出的所述工件的传感信息，计算所述工件的姿势；
到达预测部，基于所述工件的传感信息及所述输送装置的输送速度，求出预测为输送中的所述工件被所述机器人拣选的拣选预测位置；
机器人姿势计算部，基于计算出的所述工件的姿势及所述拣选预测位置，计算所述机器人在所述拣选预测位置处的姿势；以及
轨迹数据生成部，获取所述机器人在工作开始位置处的姿势，并基于所获取的所述机器人在所述工作开始位置处的姿势及所述机器人在所述拣选预测位置处的姿势，生成表示从所述工作开始位置到所述拣选预测位置的所述机器人的工作轨迹的轨迹数据。
(附记2)
一种机器人控制方法，用于通过至少一个硬件处理器对拣选由输送装置输送的工件的机器人进行控制，
所述硬件处理器执行以下步骤：
基于从测量装置输出的所述工件的传感信息，计算所述工件的姿势；
基于所述工件的传感信息及所述输送装置的输送速度，求出预测为输送中的所述工件被所述机器人拣选的拣选预测位置；
基于计算出的所述工件的姿势及所述拣选预测位置，计算所述机器人在所述拣选预测位置处的姿势；以及
获取所述机器人在工作开始位置处的姿势，并基于所获取的所述机器人在所述工作开始位置处的姿势及所述机器人在所述拣选预测位置处的姿势，生成表示从所述工作开始位置到所述拣选预测位置的所述机器人的工作轨迹的轨迹数据。

Claims (14)

1.一种机器人控制装置，用于对拣选由输送装置输送的工件的机器人进行控制，其中，所述机器人控制装置具备：
工件姿势计算部，基于从测量装置输出的所述工件的传感信息，计算所述工件的姿势；
到达预测部，基于所述工件的传感信息及所述输送装置的输送速度，求出预测为输送中的所述工件被所述机器人拣选的拣选预测位置；
机器人姿势计算部，基于计算出的所述工件的姿势及所述拣选预测位置，计算所述机器人在所述拣选预测位置处的姿势；以及
轨迹数据生成部，获取所述机器人在工作开始位置处的姿势，并基于所获取的所述机器人在所述工作开始位置处的姿势及所述机器人在所述拣选预测位置处的姿势，生成表示从所述工作开始位置到所述拣选预测位置的所述机器人的工作轨迹的轨迹数据，
所述轨迹数据生成部通过利用障碍物数据，生成与所述障碍物不碰撞的所述轨迹数据，所述障碍物数据用于确定在所述输送装置上移动的障碍物的位置及形状。
2.根据权利要求1所述的机器人控制装置，其中，
所述机器人控制装置还具备工作所需时间计算部，所述工作所需时间计算部基于所述机器人在所述工作开始位置处的姿势及所述机器人在所述拣选预测位置处的姿势，计算从所述工作开始位置到所述拣选预测位置的所述机器人的工作所需时间，
所述轨迹数据生成部将判断为所述工作所需时间在设定时间以内的所述轨迹数据输出给所述机器人。
3.根据权利要求1所述的机器人控制装置，其中，
所述机器人控制装置还具备速度同步部，在所述机器人到达所述拣选预测位置后，所述速度同步部使所述输送装置的所述输送速度与所述机器人的工作速度同步。
4.根据权利要求1所述的机器人控制装置，其中，
所述机器人控制装置还具备把持数据生成部，所述把持数据生成部基于从所述测量装置提供的传感信息，生成所述机器人稳定地保持所述工件所需的包含所述机器人的位置及角度的把持数据。
5.根据权利要求1所述的机器人控制装置，其中，
所述机器人控制装置还具备约束条件判定部，所述约束条件判定部基于由所述轨迹数据生成部生成的轨迹数据，判定在所述机器人的工作期间所述机器人与障碍物是否干涉。
6.根据权利要求1所述的机器人控制装置，其中，
所述机器人控制装置还具备速度/加速度计算部，在所述机器人的工作发生变化的情况和所述机器人保持所述工件的情况中的至少任一种情况下，所述速度/加速度计算部计算所述机器人的各关节的速度及加速度。
7.根据权利要求1所述的机器人控制装置，其中，
所述工件姿势计算部通过进行从所述测量装置输出的所述工件的传感信息与所述工件的模型数据的匹配，计算所述工件的姿势。
8.根据权利要求1所述的机器人控制装置，其中，
所述到达预测部除了使用所述工件的传感信息及所述输送装置的输送速度之外，还使用所述输送装置的编码器值及旋转速度、所述工件的运动速度及方向来求出所述拣选预测位置。
9.根据权利要求1所述的机器人控制装置，其中，
所述轨迹数据生成部使用随机采样法或轨迹最优化法来生成所述轨迹数据。
10.根据权利要求1所述的机器人控制装置，其中，
所述机器人控制装置还具备放置姿势计算部，所述放置姿势计算部计算所述机器人在根据所述轨迹数据拣选了所述工件后将所述工件放置到预定位置时的所述工件的姿势。
11.根据权利要求1所述的机器人控制装置，其中，
所述轨迹数据生成部生成多个所述轨迹数据，
所述机器人控制装置还具备轨迹数据选择部，所述轨迹数据选择部基于所述拣选预测位置，从多个所述轨迹数据中选择适于所述拣选的轨迹数据。
12.根据权利要求1所述的机器人控制装置，其中，
所述机器人是模拟器上的机器人。
13.一种机器人控制方法，用于对拣选由输送装置输送的工件的机器人进行控制，其中，所述机器人控制方法包括以下步骤：
基于从测量装置输出的所述工件的传感信息，计算所述工件的姿势；
基于所述工件的传感信息及所述输送装置的输送速度，求出预测为输送中的所述工件被所述机器人拣选的拣选预测位置；
基于计算出的所述工件的姿势及所述拣选预测位置，计算所述机器人在所述拣选预测位置处的姿势；以及
获取所述机器人在工作开始位置处的姿势，并基于所获取的所述机器人在所述工作开始位置处的姿势及所述机器人在所述拣选预测位置处的姿势，生成表示从所述工作开始位置到所述拣选预测位置的所述机器人的工作轨迹的轨迹数据，
生成所述轨迹数据的步骤中，通过利用障碍物数据，生成与所述障碍物不碰撞的所述轨迹数据，所述障碍物数据用于确定在所述输送装置上移动的障碍物的位置及形状。
14.一种存储介质，存储有机器人控制程序，其中，所述机器人控制程序用于使对拣选由输送装置输送的工件的机器人进行控制的计算机作为以下部件而进行工作：
工件姿势计算部，基于从测量装置输出的所述工件的传感信息，计算所述工件的姿势；
到达预测部，基于所述工件的传感信息及所述输送装置的输送速度，求出预测为输送中的所述工件被所述机器人拣选的拣选预测位置；
机器人姿势计算部，基于计算出的所述工件的姿势及所述拣选预测位置，计算所述机器人在所述拣选预测位置处的姿势；以及
轨迹数据生成部，获取所述机器人在工作开始位置处的姿势，并基于所获取的所述机器人在所述工作开始位置处的姿势及所述机器人在所述拣选预测位置处的姿势，生成表示从所述工作开始位置到所述拣选预测位置的所述机器人的工作轨迹的轨迹数据，
所述轨迹数据生成部通过利用障碍物数据，生成与所述障碍物不碰撞的所述轨迹数据，所述障碍物数据用于确定在所述输送装置上移动的障碍物的位置及形状。
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