CN109551458B - 机器人系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供机器人系统(10)，其抑制机器人的手腕的旋转量缩短一个工件的相位一致所需的周期时间。机器人系统(10)具备：工件相位检测部(2、3)，其检测出工件(W)的围绕大致铅垂方向的轴的相位；机器人(1)，其具有保持工件(W)的手(5)以及能使手(5)围绕大致铅垂方向的旋转轴而旋转的手腕(4)；控制部(3)，其控制机器人(1)，控制部(3)以手(5)用多个预定的基准相位之中的、与手(5)与工件(W)的当前的相对相位最接近的基准相位保持工件(W)并取出，并通过手腕(4)的旋转而使工件(W)的相位与预定的目标相位一致的方式，基于由工件相位检测部(2、3)检测出的工件(W)的相位，控制机器人(1)。

Description

机器人系统
技术领域
本发明涉及机器人系统，尤其涉及使搬运中的工件的相位与预定的相位对齐的机器人系统。
背景技术
目前，已知有如下的机器人系统：获取由搬运装置搬运的工件的图像，基于图像检测工件的相位，由机器人使工件的相位与预定的相位对齐(例如，参照专利文献1至3。)。机器人具有保持工件的手、以及使手旋转的手腕，利用手腕的旋转，从而能够调整被手保持的工件的相位。
针对专利文献1、2的机器人系统而言，两台机器人与互相不同的相位的范围相对应，使各机器人执行对应的相位的工件的相位一致动作，从而将各机器人的手腕的旋转量控制在±90°以内，实现相位一致动作的高速化。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2013-000855号公报
专利文献2：日本特开2013-000861号公报
专利文献3：日本特开2013-173196号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而，当仅使用一台机器人的情况下，需要±180°的手腕的旋转量。即，存在手腕的旋转量变大，每一次的相位一致动作的周期时间变长的不便之处。
本发明是鉴于上述情况而做出的，其目的在于提供一种抑制机器人的手腕的旋转量而能够缩短一个工件的相位一致所需的周期时间的机器人系统。
用于解决问题的方案
为了达到上述目的，本发明提供以下方案。
本发明的一方案是一种机器人系统，其具备：工件相位检测部，其检测出工件的围绕大致铅垂方向的轴的相位；机器人，其具有保持所述工件的手以及能够使该手围绕大致铅垂方向的旋转轴而旋转的手腕；以及控制部，其利用所述手取出所述工件，以通过所述手腕的旋转而使保持于所述手上的所述工件的相位与预定的目标相位一致的方式，基于由所述工件相位检测部检测出的所述工件的相位，控制所述机器人，该控制部以所述手用多个预定的基准相位之中的、与所述手与所述工件的当前的相对相位最接近的基准相位保持所述工件并取出的方式，控制所述机器人。
根据本方案，利用手取出工件，手腕旋转基于由工件相位检测部检测出的工件的相位的旋转量，从而工件的相位与预定的目标相位一致。
在该情况下，手取出工件时的手和工件的相对相位，能够从多个基准相位之中选择，控制部选择与手和工件的当前的相对相位最接近的基准相位。由此，能够抑制工件的取出动作中的手腕的旋转量而缩短一个工件的相位一致所需的周期时间。
在上述方案中，所述多个预定的基准相位可以是，对所述手相对于所述工件的相对相位的范围进行等分的相位。
据此，能够更有效地抑制工件的取出动作中的手腕的旋转量。
在上述方案中，所述工件相位检测部可以具备获取所述工件的图像的摄像机，并且基于由该摄像机获取的图像，检测出所述工件的相位。
据此，以简单的处理检测出工件的相位。
在上述方案中，所述手还可以通过吸附而保持所述工件。
吸附式的手，即使在任何相位也能够保持工件，因此能够将基准相位设定为任意的相位。另外，相比于用多个手指把持工件的卡盘式的手，能够迅速地进行工件的保持以及释放，因此能够进一步缩短一个工件的相位一致所需的周期时间。
发明效果
根据本发明，起到能够抑制机器人的手腕的旋转量而缩短一个工件的相位一致所需的周期时间的效果。
附图说明
图1是本发明的一个实施方式的机器人系统的整体结构图。
图2是示出在输送机上搬运的工件的俯视图。
图3是示出在0°用取出动作中手以相对相位0°保持工件的状态的立体图。
图4是示出在180°用取出动作中手以相对相位180°保持工件的状态的立体图。
图5是示出基于图1的机器人系统的工件的相位一致动作的流程图。
附图标记说明：
1：机器人
2：摄像机(工件相位检测部)
3：控制部(工件相位检测部)
4：手腕
5：手
5a：吸附垫片
10：机器人系统
W：工件
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的一个实施方式的机器人系统10进行说明。
本实施方式的机器人系统10是一种视觉追踪系统，其由摄像机2跟踪由输送机20在大致水平方向上连续搬运的工件W，同时由机器人1进行工件W的相位一致。如图1所示，机器人系统10具备：机器人1，其设置于输送机20的附近；摄像机(工件相位检测部)2，其设置于比机器人1更靠近搬运方向的上游侧的位置；以及控制部3，其基于由摄像机2获取的图像，控制机器人1。在图1中，输送机20的搬运方向是从左侧朝向右侧的方向。
如图2所示，工件W在搬运方向上隔开间隔而排列于输送机20上，由输送机20从上游侧朝向下游侧沿一个方向搬运。工件W具有如下形状：在大致水平地载置于输送机20上的状态下，围绕大致铅垂方向的轴而具有方向性。图2所示的工件W是大致圆板状的部件，从侧面向径向外侧突出的突起P设置于周向的一部分。工件W在上游侧以各种相位θ供给到输送机20上。
机器人1具备：手腕4，其能够围绕大致铅垂方向的旋转轴旋转；以及手5，其固定于手腕4的下端并能够保持工件W。如图3以及图4所示，就手5而言，吸附垫片5a吸附于工件W的上表面，从而保持工件W。作为机器人1，能够利用平放式或吊挂式等任意形式。在本实施方式中，假设能够高速取出工件W的并联连杆机器人。
手腕4能够旋转的范围是例如－360°以上且+360°以下。利用手腕4的旋转，手5围绕旋转轴旋转，从而围绕旋转轴的手5的相位发生变化。手5的相位被定义为，设置于手5上的标识器6朝向输送机20的下游侧的相位为0°，手5能够采取的相位的范围是－180°以上且+180°以下。
摄像机2朝下固定于输送机20的上方，并具有固定于输送机20上的搬运方向的一部分的区域上的视场。摄像机2获取从上方对在输送机20上搬运的工件W进行摄影的二维图像，将所获取的图像发送到控制部3。
控制部(工件相位检测部)3，根据模式匹配等公知的图像识别方法，识别由摄像机2获取的图像内的工件W，检测出所识别的工件W的围绕大致铅垂轴的相位。如图2所示，工件W的相位θ被定义为，突起P朝向输送机20的下游侧的相位为0°，工件W能够采取的相位的范围是－180°以上且+180°以下。
接着，控制部3按照预先示教的动作程序，使机器人1执行被检测出相位的工件W的相位一致动作。具体而言，控制部3利用手5从输送机20上取出工件W，通过手腕4的旋转，使工件W的相位与预定的目标相位一致，并使机器人1执行将工件W返回输送机20上的动作。
在此，控制部3基于当前的手腕4的旋转角度，获取手5的当前的相位，基于从图像检测出的工件W的相位和手5的当前的相位，以手5用多个预定的基准相位之中的、与工件W和手5的当前的相对相位最接近的基准相位保持工件W并取出的方式，控制机器人1。多个基准相位是，对手5相对于工件W能够采取的相对相位的范围(－180°～+180°)进行等分的相位。
这种控制部3例如由计算机构成，该计算机具备：如CPU(中央运算处理装置)那样的处理器；以及存储器，其存储图像处理程序以及动作程序。即，处理器按照图像处理程序执行处理，从而从由摄像机2获取的图像检测出工件W的相位，接着，处理器按照动作程序执行处理，从而使机器人1执行工件W的相位一致动作。
接着，针对机器人系统10的作用，将在控制部3设定两个基准相位0°、180°的情况为例而进行说明。
根据本实施方式的机器人系统10，在上游侧供给到输送机20上的工件W，由输送机20朝向下游侧沿一个方向搬运，在通过摄像机2的视场的范围的期间由摄像机2进行摄影，所获取的图像发送到控制部3。
如图5所示，控制部3通过图像处理而识别图像内的工件W，检测出工件W的相位(步骤S1)。另外，控制部3获取手5的当前的相位的信息(步骤S2)。
接着，控制部3基于工件W的相位与手5的当前的相位，判断出使机器人1执行0°用取出动作以及180°用取出动作中的哪一个(步骤S3～S5)。
即，当工件W的相位以及手5的相位这两者在±90°以内(步骤S3的“是”且步骤S4的“是”)，或者工件W的相位以及手5的相位这两者不在90°以内(步骤S3的“否”且步骤S5的“否”)的情况下，控制部3使机器人1执行0°用取出动作(步骤S6、步骤S9)。
在步骤S6、步骤S9的0°用取出动作中，如图3所示，控制部3使手腕4旋转直至相对于工件W的相位的手5的相对的相位成为0°。此时的手腕4的旋转量在±90°以内。接着，控制部3利用手5保持工件W，并通过举起手5来取出工件W，通过使手腕4旋转来使工件W的相位与预定的目标相位一致，并且通过降下手5来释放工件W，从而将工件W载置于输送机20上。
另一方面，在工件W的相位以及手5的相位之中、一个在±90°以内，另一个未在±90°以内(步骤S3的“是”且步骤S4的“否”、或者步骤S3的“否”且步骤S5的“是”)的情况下，控制部3使机器人1执行180°用取出动作(步骤S7、步骤S8)。
在步骤S7、步骤S8的180°用取出动作中，如图4所示，控制部3使手腕4旋转，直至相对于工件W的相位的手5的相对的相位成为180°。此时的手腕4的旋转量在±90°以内。接着，控制部3利用手5保持工件W，并通过举起手5来取出工件W，通过使手腕4旋转来使工件W的相位与预定的目标相位一致，并且通过降下手5来释放工件W，从而将工件W载置于输送机20上。
机器人系统10在每次由摄像机2摄影工件W时执行步骤S1～S9(步骤S10)，从而对由输送机20搬运的工件W依次进行相位一致。
如此，根据本实施方式，作为在工件W的取出动作中手5相对于工件W的相对相位，设定有多个基准相位0°、180°，并且采用与工件W和手5的当前的相对相位最接近的基准相位0°或180°。据此，存在如下优点：抑制用于使手5的相位与工件W一致而所需的手腕4的旋转量，能够缩短一个工件W的相位一致所需的周期时间，还能够对应于以高速搬运的工件W的相位一致。
在本实施方式中，还能够以从三个以上的基准相位之中选择工件W的取出动作中手5相对于工件W的相对的相位的方式，示教机器人1的动作。即使在该情况下，优选地，以对手5相对于工件W能够采取的相对相位的范围进行等分的方式，设定三个以上的基准相位。
并且，作为预定的基准相位，还可以设定手5相对于工件W能够采取的所有的相对相位，以使手5能够用任意的相对相位进行工件W的取出动作。在该情况下，控制部3，以由手5按照当前的相位保持工件W并取出的方式，控制机器人1。据此，在取出动作中无需进行用于手5的相位与工件W一致的手腕4的旋转，能够进一步缩短一个工件W的相位一致所需的周期时间。
如此，在不使手腕4旋转而利用手5进行工件W的取出动作的情况下，在反复进行工件W的相位一致动作的过程中，手腕4的旋转角度有时会接近行程极限(－360°或+360°)。因此，控制部3还可以控制手腕4的旋转以使手腕4的旋转角度不会达到行程极限。
利用位于比机器人1更靠近上游侧的摄像机2，能够掌握输送机20上的工件W的间隔。从而，例如，控制部3还可以在工件W的间隔较大的时机，使手腕向旋转角度接近0°的方向旋转。或者，控制部3还可以在手腕4的旋转角度超过预定的角度的情况下，在工件W的取出动作中，使手腕4向旋转角度接近0°的方向旋转。
在本实施方式中，作为保持工件W的手5而利用了吸附式的手，但手5的种类不限于此，可以利用能够保持以及释放工件W的任意方式的手5。例如，还可以利用由磁力保持工件W的磁铁式的手、或由多根手指把持工件W的卡盘式的手。但是，优选地，不论工件W和手5的相对相位如何，手5均能够保持工件W。
在本实施方式中，对视觉追踪系统进行了说明，该视觉追踪系统用摄像机2跟踪由输送机20连续搬运的工件W并由机器人1进行工件W的取出，但是机器人系统10还可以是其他种类的系统。例如，还可以在由输送机20以间距进给工件W的情况下，机器人系统10在工件W静止的期间，执行利用摄像机2的图像的获取以及利用机器人1的相位一致。
另外，本实施方式的机器人系统10还可以适用于取出散装的工件W。

Claims (5)

1.一种机器人系统，其特征在于，具备：
工件相位检测部，其检测出工件的围绕大致铅垂方向的轴的相位；
机器人，其具有保持所述工件的手以及能够使该手围绕大致铅垂方向的旋转轴而旋转的手腕；以及
控制部，其控制所述机器人，
所述控制部基于所述手腕的当前的旋转角度，获取所述手的当前的相位，基于所述获取的手的当前的相位和所述检测出的工件的相位，判断出使机器人执行分别与多个基准相位对应的多个取出动作中的哪一个，所述多个基准相位作为所述手相对于所述工件的相对相位而预先设定，
使所述手腕旋转直至所述相对相位成为所述多个基准相位中与所述判断出的取出动作对应的基准相位，并使所述机器人利用所述手取出所述工件。
2.根据权利要求1所述的机器人系统，其特征在于，
所述多个基准相位是，对所述相对相位的范围进行等分的相位。
3.根据权利要求1或2所述的机器人系统，其特征在于，
所述工件相位检测部具备获取所述工件的图像的摄像机，并且基于由该摄像机获取的图像，检测出所述工件的相位。
4.根据权利要求1或2所述的机器人系统，其特征在于，
所述手通过吸附而保持所述工件。
5.根据权利要求3所述的机器人系统，其特征在于，
所述手通过吸附而保持所述工件。
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