CN110385696A - 作业机器人系统和作业机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种作业机器人系统和作业机器人，能够有效地实现机器人、搬运装置、物品等的破损防止，该作业机器人系统具备：作业机器人(10)，其对由搬运装置(2)搬运的物品(100)的对象部(101)进行作业；作业机器人控制部(20)；测量机器人(60)；传感器(50)，其安装在测量机器人上且用于对由搬运装置搬运的物品(100)的检测对象的位置进行检测；测量机器人控制部，其通过控制测量机器人(60)而使传感器根据物品(100)的搬运进行移动，以对所述位置进行检测；以及在进行力觉控制时所使用的力检测部(32)，当由作业机器人进行作业时，作业机器人控制部在基于传感器(50)的检测结果对作业机器人进行控制的同时，进行力觉控制。

Description

作业机器人系统和作业机器人

技术领域

本发明涉及作业机器人系统和作业机器人。

背景技术

以往，当向由搬运装置搬运的物品组装部件时，大多数情况下是使搬运装置停止。尤其是，当向车体等大型物品精密地组装部件时，需要停止由搬运装置进行的物品的搬运，这会导致作业效率下降。

另一方面，已知有一种生产线，其具备：搬运物品的搬运装置；沿搬运装置设置的导轨；以及使机器人沿导轨移动的移动装置(例如参照专利文献1)。在该生产线中，在利用搬运装置正在搬运物品时，机器人对物品进行缺陷检查和抛光。另外，当进行缺陷检查和抛光时，移动装置使机器人以与由搬运装置搬运物品的搬运速度相同的速度沿导轨移动。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平08-72764号公报

发明内容

发明所要解决的问题

在上述生产系统中，仅进行缺陷检查和抛光。另一方面，在进行机器人与物品可能干扰的作业的情况下，需要对机器人进行力觉控制，目的是防止机器人、搬运装置、物品等的破损。但是，由搬运装置正在移动的物品可能出现无法预测的举动，因此如果不极度缩短力觉控制的控制周期或者提高灵敏度，则难以实现上述的防止破损。

但是，由于机器人只能够在机器人的控制周期内进行反应，因此其结果是，不能使力觉控制的控制周期短于机器人的控制周期。也就是说，只要不改变机器人本身的性能，则存在难以实现上述的防止破损的情况。另外，如果提高力觉控制的灵敏度，则机器人发生振动的可能性提高。此外，在物品进行无法预测的举动的情况下，即使在连续的几个控制周期的期间内进行力觉控制，也可能产生机器人与物品之间的过度干扰得不到改善的状态。此时，机器人发生振动的可能性也提高。

本发明是鉴于上述情况而做出的。本发明的目的在于提供一种作业机器人系统和作业机器人，能够有效地实现机器人、搬运装置、物品等的破损防止。

用于解决问题的方案

为了解决上述问题，本发明采用以下的方案。

本发明的第一方案的作业机器人系统具备：搬运装置，其搬运物品；作业机器人，其对由所述搬运装置搬运的所述物品的对象部进行预定作业；作业机器人控制部，其控制所述作业机器人；传感器，其用于检测由所述搬运装置正在搬运的所述物品的所述对象部的位置、或位置相对于所述对象部不变的检测对象的位置；测量机器人，其能够移动所述传感器，以对所述位置进行检测；测量机器人控制部，其控制所述测量机器人；以及力检测部，其对因由所述作业机器人支撑的部件或工具与所述物品接触而产生的力进行检测，当由所述作业机器人进行所述预定作业时，所述作业机器人控制部在基于所检测出的所述对象部的位置或所述检测对象的位置对所述作业机器人进行控制的同时，基于所述力检测部的检测值进行力觉控制。

在上述方案中，在利用测量机器人使传感器移动时，传感器对物品的对象部或检测对象的位置进行检测。此外，测量机器人可以基于自身的测量结果做动作，也可以在预定的位置做动作。另外，测量机器人可以在停止状态下对物品测量固定时间，也可以在根据物品的搬运间歇性地移动的同时，在预定的位置对物品的对象部或检测对象的位置进行检测。然后，使用以如此方式检测出的对象部或检测对象的位置，来控制作业机器人。因此，即使在没有力觉控制的状态下，作业机器人控制部也能够识别出由作业机器人支撑的部件或工具与物品之间的位置关系，并且也存在能够识别出二者有无接触的情况。例如，在没有力觉控制的状态下，作业机器人控制部也能够识别出由搬运装置移动的物品的移动量大幅变动的搬运装置的异常。因此，不用强行缩短力觉控制的控制周期，就能够实现作业机器人、搬运装置、物品等的破损防止，并且能够抑制作业机器人发生振动。

在此，如果传感器与部件或工具一起被支撑在作业机器人的前端部，则存在传感器的检测范围被部件或工具遮挡的情况。当部件或工具与物品接触时，存在利用传感器不能检测出对象部或其附近的情况。在上述方案中，传感器支撑在与作业机器人不同的测量机器人上。因此，传感器的检测范围被部件或工具遮挡的可能性降低，部件或工具与物品接触时的利用传感器来检测对象部或其附近的检测状态也变得良好。

另外，如果传感器与部件或工具一起支撑在作业机器人的前端部，则在对工具或作业机器人进行清洗或修理等时，需要从作业机器人拆下传感器。在该情况下，当将传感器再次安装在作业机器人上时，需要对传感器进行校准。在上述方案中，由于传感器支撑在与作业机器人不同的测量机器人上，因此能够减少或省去校准传感器的时间和劳动力的问题。

并且，如果传感器是照摄像机且传感器支撑在作业机器人的前端部，则当作业机器人的前端部与物品之间的距离根据作业的进展而发生变化时，需要调整传感器的焦点。根据作业的进展依次调整传感器的焦点是很不容易的，对焦的延迟会影响作业机器人的控制精度。在上述方案中，由于传感器支撑在与作业机器人不同的测量机器人上，因此能够将对象部或检测对象与照摄像机之间的距离保持成与作业的进展没有关系。因此，不需要根据作业机器人的作业进展依次调整传感器的焦点。

在上述方案中，优选地，所述作业机器人控制部在基于所检测出的所述对象部的位置或所述检测对象的位置，使由所述作业机器人支撑的所述部件或所述工具追随所述对象部的同时，利用所述力检测部的检测值进行所述力觉控制。

这样，作业机器人控制部通过利用传感器的检测结果，使作业机器人的部件或工具追随对象部。因此，在作业机器人进行预定作业时，作业机器人控制部能够准确地控制由作业机器人支撑的部件或工具相对于由搬运装置搬运的物品的对象部的位置和姿态。这有利于不用缩短力觉控制的控制周期或者提高灵敏度就实现作业机器人、搬运装置、物品等的破损防止，并且有利于抑制作业机器人发生振动。

在上述方案中，优选地，所述测量机器人控制部通过利用所述测量机器人使所述传感器追随所述对象部或所述检测对象，从而对所述对象部的位置进行检测。

在该方案中，追随对象部的测量机器人的前端部或传感器的位置变化相当于由搬运装置移动的对象部的位置变化。由于测量机器人控制部已经掌握了测量机器人的前端部或传感器的位置，因此该构成有利于容易且可靠地获得对象部的位置变化。

在上述方案中，优选地，所述测量机器人控制部利用所述传感器的位置、和所述对象部相对于所述传感器的位置，对所述对象部的位置进行检测。

在该构成中，测量机器人控制部已经掌握了所述传感器的位置。因此，仅通过增加例如对象部相对于传感器的检测位置，就能够获得对象部的位置，并通过获取前后的差值，从而能够获得对象部的位置变化。这有利于容易且可靠地获取对象部的位置变化。

在上述方案中，优选地，所述测量机器人控制部通过利用所述测量机器人使所述传感器追随所述检测对象，从而对所述对象部的位置变化进行检测。

另外，优选地，所述测量机器人控制部利用所述传感器的位置、和所述检测对象相对于所述传感器的检测位置，对所述对象部的位置变化进行检测。

在这些方案中，通过使传感器追随位置相对于对象部不变的检测对象、或者利用传感器来检测该检测对象，从而检测出对象部的位置。因此，即使在对象部被部件或工具覆盖的情况下，也能够检测出对象部的位置，这非常有利于提高由作业机器人进行的作业的精度。

在上述方案中，优选地，所述作业机器人系统具备检测部，所述检测部对所述搬运装置上的所述物品的至少位置进行检测，所述作业机器人控制部基于所述检测部的检测结果，使所述作业机器人的所述部件或所述工具靠近所述对象部，所述测量机器人控制部基于所述检测部的检测结果，使所述测量机器人的所述传感器靠近所述对象部或所述检测对象。此外，在靠近时，作业机器人也可以根据所述对象部的姿态来改变所述部件或所述工具的姿态，测量机器人也可以根据所述对象部的姿态或所述检测对象的姿态来改变所述传感器的姿态。

当作业机器人和测量机器人基于检测部的检测结果如此进行工作时，能够提高作业效率。

在上述方案中，优选地，当所述对象部或所述检测对象的检测位置超过预定基准而变动时，所述作业机器人控制部和所述搬运装置中的至少一个进行异常应对工作。

在该方案中，如上所述，在已经识别出由作业机器人支撑的部件或工具与物品之间的位置关系的状态下，作业机器人控制部和所述搬运装置中的至少一个还基于传感器的检测结果，进行异常应对工作。该构成有利于可靠地实现作业机器人、搬运装置、物品等的破损防止，并且有利于抑制作业机器人发生振动。

本发明的第二方案的作业机器人具备：臂，其对由搬运装置搬运的物品的对象部进行预定作业；作业机器人控制部，其控制所述臂；以及力检测部，其对因由所述臂支撑的部件或工具与所述物品接触而产生的力进行检测，所述作业机器人控制部从具有用于检测位置的传感器的测量机器人接收与所述位置有关的数据，其中，所述位置是由所述搬运装置正在移动的所述对象部的位置、或位置相对于所述对象部不变的检测对象的位置，当由所述臂进行所述预定作业时，所述作业机器人控制部在利用与所述位置有关的数据对所述臂进行控制的同时，基于所述力检测部的检测值进行力觉控制。

发明效果

根据本发明，能够有效地实现机器人、搬运装置、物品等的破损防止。

附图说明

图1是表示本发明一个实施方式的作业机器人系统的构成的图。

图2是表示本实施方式的作业机器人系统的构成的图。

图3是本实施方式的作业机器人系统的作业机器人控制装置的框图。

图4是本实施方式的作业机器人系统的测量机器人控制装置的框图。

图5是由本实施方式的作业机器人系统的传感器拍摄的图像数据的例子。

图6是表示本实施方式的控制系统的构成的例子的图。

图7是表示本实施方式的作业机器人和测量机器人的控制装置的处理例子的流程图。

图8是表示本实施方式的作业机器人和测量机器人的控制装置的处理例子的流程图。

图9是本实施方式的作业对象即物品的俯视图。

图10是本实施方式的物品的对象部和部件的安装部的俯视图。

图11是对本实施方式的作业机器人系统的追随控制的坐标系进行说明的图。

图12是表示本实施方式的作业机器人系统的变形例的构成的图。

附图标记说明

2：搬运装置

2a：马达

3：辊子

10：作业机器人

10a：臂

11：伺服马达

20：作业机器人控制装置

21：作业机器人控制部

22：显示装置

23：存储部

23a：系统程序

23b：作业动作程序

23c：力觉控制程序

30：手

32：力传感器(力检测部)

40：检测装置(检测部)

50：传感器

60：测量机器人

61：伺服马达

63：导轨

64：滑块

65：伺服马达

70：测量机器人控制装置

71：测量机器人控制部

72：显示装置

73：存储部

73a：系统程序

73b：测量动作程序

73c：追随控制程序

100：物品

101：对象部

101a：孔

110：部件

111：安装部

111a：轴

具体实施方式

下面参照附图，对本发明第一实施方式的作业机器人系统进行说明。

如图1和图2所示，本实施方式的作业机器人系统具备：搬运装置2，其搬运作为作业对象的物品100；作业机器人10，其对由搬运装置2搬运的物品100的对象部101进行预定作业；作业机器人10所具有的作业机器人控制装置20；以及作为检测部的检测装置40。

检测装置40检测物品100已被搬运到预定位置。检测装置40可以获取能够确定由搬运装置2搬运的物品100的对象部101的位置和姿态的数据。作为检测装置40，能够利用具有这种功能的所有装置。在本实施方式中，检测装置40是光电传感器。在这种情况下，检测装置40检测物品100已被搬运到该设置位置。检测装置40的检测结果可以发送到各控制装置，也可以发送到后述的上级控制装置80。

物品100并不限于特定种类的物体，在本实施方式中，作为一个例子，物品100为车体。搬运装置2通过利用马达2a驱动多个辊子3中的几个辊子来搬运物品100，在本实施方式中，搬运装置2朝向图1和图2中的右侧搬运物品100。此外，马达2a可以具备工作位置检测装置2b。工作位置检测装置2b依次检测马达2a的输出轴的旋转位置和旋转量。工作位置检测装置2b例如是编码器，工作位置检测装置2b的检测值被发送到作业机器人控制装置20和测量机器人控制装置70。

对象部101是在物品100中由作业机器人10进行预定作业的部分。在本实施方式中，作为预定作业是，作业机器人10的手30举起部件110，作业机器人10将部件110的安装部111安装在对象部101上。由此，例如，从部件110的安装部111向下方延伸的轴111a嵌合在孔101a中，所述孔101a设置在物品100的对象部101上。

此外，在物品100通过搬运装置2正在移动的状态下，作业机器人10将部件110的安装部111安装在对象部101上。

作业机器人10并不限于特定种类的机器人，但本实施方式的作业机器人10具备分别驱动多个可动部的多个伺服马达11(参照图3)。此外，由多个可动部构成作业机器人10的臂10a。各伺服马达11具有用于检测其工作位置的工作位置检测装置，作为一个例子，工作位置检测装置为编码器。工作位置检测装置的检测值被发送到作业机器人控制装置20。

在作业机器人10的臂10a的前端部安装有手30。本实施方式的手30通过由多个爪进行的握持来支撑部件110，但也能够使用利用磁力、空气吸引、或他们的组合等来支撑部件110的手。

手30具备用于驱动爪的伺服马达31(参照图3)。伺服马达31具有用于检测其工作位置的工作位置检测装置，作为一个例子，工作位置检测装置为编码器。工作位置检测装置的检测值被发送到作业机器人控制装置20。

此外，作为各伺服马达11、31，可以使用旋转马达、直动马达等各种伺服马达。

在作业机器人10的臂10a的前端部安装有作为力检测部的力传感器32。力传感器32例如检测图1所示的力传感器坐标系202的x轴方向、y轴方向和z轴方向的力，还检测围绕x轴、围绕y轴和围绕z轴的力。

在本实施方式中，搬运装置2的搬运方向与图1的共享坐标系201的X轴方向一致，竖直方向与图1的Z轴方向一致，图1的Y轴方向与搬运装置2的宽度方向一致。

力传感器32只要能够检测出施加在手30、或由手30握持的部件110上的力的方向和力的程度即可。因此，在本实施方式中，将力传感器32设置在作业机器人10和手30之间，但也可以将力传感器32设置在手30内，也可以设置在作业机器人10内。

如图3所示，作业机器人控制装置20具备：具有CPU、RAM等的作业机器人控制部21；显示装置22；具有非易失性存储器、ROM等的存储部23；分别与作业机器人10的伺服马达11相对应的多个伺服控制器24；与手30的伺服马达31相对应的伺服控制器25；以及与作业机器人控制装置20连接的输入部26。也就是说，作业机器人控制装置20控制作业机器人10的臂10a和手30。在一个例子中，输入部26是操作人员能够携带的操作盘等输入装置。也存在输入部26与作业机器人控制装置20进行无线通信的情况。

如图1和图2所示，本实施方式的作业机器人系统还具备：多个测量机器人60；多个测量机器人60分别具有的测量机器人控制装置70；以及分别安装在多个测量机器人60上的传感器50。在本实施方式中，使用了两个测量机器人60。测量机器人60也可以是一个。

各测量机器人60并不限于特定种类的机器人，但本实施方式的各测量机器人60具备分别驱动多个可动部的多个伺服马达61(参照图4)。此外，可以用测量对象的动作方式来限定可动部的数量。例如，在测量对象在平面内不改变姿态地做动作的情况下，由于仅需要在X和Y方向上做动作，因此可动部的数量只要是两个轴就足够了，能够抑制测量机器人的制造成本。各伺服马达61具有用于检测其工作位置的工作位置检测装置，作为一个例子，工作位置检测装置为编码器。工作位置检测装置的检测值被发送到测量机器人控制装置70。

在各测量机器人60的前端部的例如手腕凸缘62上利用支撑部件62a安装有传感器50。传感器50是二维摄像机、三维摄像机、三维距离传感器等。本实施方式的传感器50是二维摄像机，传感器50例如能够获取图5所示的对象部101的图像数据。各传感器50将图像数据发送到对应的测量机器人控制装置70。后述的测量机器人控制部71通过应用公知的图像处理，使用例如图5的图像数据，能够确定出两个对象部101中的至少一个的位置。另外，测量机器人控制部71基于例如图5的图像数据中的两个对象部101中的至少一个的特征形状，能够确定出对象部101的姿态。

在本实施方式中，作为作业机器人10和两个测量机器人60的坐标系，使用共享坐标系201。也就是说，由共享坐标系201定义的某一位置是指，在各机器人10、60中在实际空间上一致的位置。

在设定共享坐标系201时，在设置在作业机器人10的前端部的设定工具和设置在两个测量机器人60的前端部的设定工具，分别与设置在搬运装置2上的某一位置的校准夹具的多个预定位置接触。由此设定共享坐标系201。在本实施方式中，共享坐标系201的X轴、Y轴和Z轴的延伸方向与图1所示的X轴、Y轴和Z轴的延伸方向一致，共享坐标系201的位置即原点位置为校准夹具上的预定位置。

另外，两个传感器50可以分别获取所述校准夹具的图像数据，并使共享坐标系201与传感器50的位置姿态(传感器坐标系203、204)相关联。这样，预先使传感器50的位置和方向与共享坐标系相关联(校准)。

此外，在设定共享坐标系时，也可以使用与校准夹具不同的夹具。

如图4所示，各测量机器人控制装置70具备：具有CPU、RAM等的测量机器人控制部71；显示装置72；具有非易失性存储器、ROM等的存储部73；分别与测量机器人60的伺服马达61相对应的多个伺服控制器74；以及与测量机器人控制装置70连接的输入部76。在一个例子中，输入部76的是操作人员能够携带的操作盘等输入装置。也存在输入部76与测量机器人控制装置70进行无线通信的情况。

在作业机器人控制装置20的存储部23中存储有系统程序23a，系统程序23a承担作业机器人控制装置20的基本功能。另外，在存储部23中存储有作业动作程序23b。此外，在存储部23中存储有力觉控制程序23c。

在各测量机器人控制装置70的存储部73中存储有系统程序73a，系统程序73a承担测量机器人控制装置70的基本功能。

另外，在存储部73中存储有测量动作程序73b。此外，在存储部73中存储有追随控制程序73c。

测量机器人控制部71基于程序73a、73b、73c，将用于监测对象部101的位置或移动量的控制指令发送到各伺服控制器74。另外，作业机器人控制部21基于程序23a、23b、23c，将用于对物品100进行预定作业的控制指令发送到各伺服控制器24、25。

由此，作业机器人10和手30对物品100进行预定作业。

此外，如图6所示，作业机器人控制装置20和各测量机器人控制装置70可以与上级控制装置80连接。上级控制装置80是具有：处理器；RAM、硬盘等存储部；输入部；以及发送接收部的计算机。作业机器人10的操作状态、各测量机器人60的操作状态等被发送到上级控制装置80。由传感器50和测量机器人控制装置70监测的对象部101的位置和移动量的数据、以及与其相关的后述的数据也被依次发送到上级控制装置80。另外，所述数据从上级控制装置80依次发送到作业机器人控制装置20。此外，上级控制装置80所接收的其他数据也从上级控制装置80发送到作业机器人控制装置20和各测量机器人控制装置70。

此外，在没有所述上级控制装置的情况下，各个控制装置直接进行交互。

参照图7和图8的流程图，对作业机器人10对物品100进行预定作业时的测量机器人控制部71和作业机器人控制部21的处理进行说明。此外，以下的控制是在由搬运装置2搬运物品100的状态下进行的。

另外，在此，分别为两个传感器50准备了检测对象O，检测对象O例如是设置在物品100的上表面的标记(图9)。此外，检测对象O只要相对于对象部101的位置和姿态不变即可。

首先，当检测装置40接收到物品100的检测信号时(步骤S1-1)，作业机器人控制部21基于作业动作程序23b，将用于使由手30握持的部件110靠近对象部101的控制指令发送到各伺服控制器24(步骤S1-2)。

另外，当检测装置40接收到物品100的检测信号时(步骤S2-1)，各测量机器人控制部71基于测量动作程序73b，将用于使传感器50靠近物品100的检测对象O的控制指令发送到各伺服控制器74(步骤S2-2)。

为了对步骤S1-2和步骤S2-2进行控制，作业机器人控制部21和测量机器人控制部71使用机器人相对于物品100内的对象部101或检测对象O的位置数据等。此外，在此，可以使用预先指定的搬运装置2的大概的搬运速度来校正机器人的位置，或者可以使用由工作位置检测装置2b所得的搬运装置2的搬运速度来校正机器人的位置。

接下来，当传感器50的视场角内存在检测对象O时(步骤S2-3)，作为第一处理，测量机器人控制部71基于测量动作程序73b，导出基于检测对象O的测量的对象部101的位置坐标和姿态的校正数据(步骤S2-4)，作业机器人控制部21利用所导出的校正数据对作业动作程序23b进行校正(步骤S1-3)。同时，或者在第一处理之后立刻进行第二处理，即测量机器人控制部71开始进行用于检测检测对象O的位置和移动速度的控制(步骤S2-5)，并且开始创建与共享坐标系201的设定位置有关的数据(步骤S2-6)，另外，作业机器人控制部21使用所述数据开始依次设定共享坐标系201(步骤S1-4)。作业机器人控制装置20、上级控制装置80、或其他的计算机可以执行步骤S2-4、步骤S2-6等。

(第一处理)

测量机器人控制部71利用传感器50的图像数据，对共享坐标系201中的检测对象O的位置、或者位置和姿态进行检测。而且，测量机器人控制部71根据预先示教的基准与实际检测结果之间的相对关系，求出第一处理的校正数据。由于各检测对象O的位置和姿态相对于对象部101不变，因此能够将所述校正数据用作对象部101的校正数据。

作业机器人控制部21利用由测量机器人控制部71导出的校正数据，对作业动作程序23b进行校正。此外，也可以仅校正位置，也可以仅校正姿态。由此，在通过后述的控制将由手30支撑的部件110的轴111a嵌合在对象部101的孔101a中时(图10)，能够提高该嵌合的精度。

(第二处理)

为了执行作为第二处理的步骤S2-5和S2-6，例如可以使用下述两种控制。在本实施方式中，将前一种控制称为基于图像法，后一种控制称为基于位置法。当然也可以使用除此之外的控制来执行步骤S2-5和S2-6。在本实施方式中，在两种控制中，根据传感器50的检测数据检测出检测对象O的位置，但也可以根据传感器50的检测数据检测出检测对象O的位置和姿态。

基于图像法的控制通过对测量机器人60的控制而将物品100上的特征形状和/或特征点始终配置在传感器50的视场角内的预定位置，从而使传感器50追随检测对象O，并使追随时的传感器50的位置的变化与共享坐标系201的设定位置的变化联动。

在本实施方式的情况下，通过基于追随控制程序73c的对测量机器人60的控制，将检测对象O始终配置在传感器50的视场角内的预定位置、例如中央。而且，通过该控制而移动的测量机器人60的前端部或传感器50的位置的位移与共享坐标系201的设定位置的位移联动。

例如，在两个传感器50中的一个传感器50的位置在某一瞬间沿X方向改变1mm的情况下，将共享坐标系201的原点位置也设定为改变1mm，或者将两个传感器50的位置的位移的平均设定为共享坐标系201的原点位置的位移。

通过该控制，共享坐标系201的设定位置随着传感器50的移动而移动，并成为共享坐标系201追随对象部101的状态。

此外，当两个检测对象O沿X轴方向和Y轴方向移动时，共享坐标系201的设定位置也沿X轴方向和Y轴方向移动。即，对象部101为倾斜移动的状态。此外，当两个检测对象O的位置围绕与Z轴等平行的轴线旋转时，可以使共享坐标系201的姿态旋转。

另一方面，基于位置法的控制是在测量机器人控制部71使传感器50根据物品100的搬运进行移动的同时，利用由传感器50依次获得的图像数据依次检测出固定的共享坐标系201上的物品100的特征形状和/或特征点的位置。在本实施方式中，基于位置和姿态相对于对象部101不变的检测对象O的位置检测结果，依次检测出物品100的对象部101的位置。此外，也可以同时依次检测出对象部101的姿态。而且，测量机器人控制部71基于该共享坐标系201上的因时间经过而移动的检测位置彼此之间的差(例如，现在的检测位置与过去的某一时间点的检测位置之间的差)，依次生成与用于使共享坐标系201依次移动的共享坐标系的设定位置相关的数据。

此外，当两个检测对象O沿X轴方向和Y轴方向移动时，共享坐标系201的设定位置也沿X轴方向和Y轴方向进行校正。此外，当两个检测对象O的位置围绕沿Z轴方向等延伸的轴线旋转时，可以使共享坐标系201的姿态旋转。

在此，在第一处理中，为了检测进入到传感器50的检测范围内的检测对象O的位置，需要对检测范围的整个区域进行图像处理，但在第二处理中，由于能够确定出检测对象O的大致位置，因此可以对检测范围的一部分进行图像处理，从而实现处理速度的提高。

在上述两种控制中，例如如图11所示，在两个检测对象O的位置p11、p21分别移动到位置p12、p22…的情况下，测量机器人控制部71通过用最小二乘法等进行拟合，分别计算出两个检测对象O的移动速度。或者，通过对两个检测对象O的移动速度进行平均来计算平均移动速度。将所求出的移动速度乘以时间从而得到移动量。

可以使用该移动量对用于使共享坐标系201移动的设定位置进行插值。

另外，在基于位置法的控制中，可以将两个检测对象O在共享坐标系201中的中心位置用作两个检测对象O的检测位置。在具有三个以上的检测对象O的情况下，可以将三个以上检测对象O的重心位置用作这些检测对象O的检测位置。通过利用多个检测对象O的中心位置或重心位置，能够降低对物品100的检测误差的影响等。

然后，作业机器人控制部21基于作业动作程序23b，开始向各伺服控制器24发送用于将部件110的轴111a嵌合在对象部101的孔101a中的控制指令(步骤S1-5)。

其中，本实施方式的作业动作程序23b对共享坐标系201中的部件110的轴111a的位置和姿态依次进行改变。

通过步骤S1-4，根据传感器50的检测结果，依次调整共享坐标系201的设定位置，在该控制中，物品100的对象部101通过搬运装置2正在移动，但从共享坐标系201来看，对象部101看起来已停止。

在这样控制的状态下，作业机器人控制部21基于力觉控制程序23c开始进行力觉控制(步骤S1-6)。作为力觉控制，可以使用公知的力觉控制。在本实施方式中，作业机器人10使部件110向逃离由力传感器32检测出的力的方向移动。其移动量由作业机器人控制部21根据力传感器32的检测值来确定。

例如，在由手30握持的部件110的轴111a与物品100的孔101a开始嵌合的情况下，当由力传感器32检测出与搬运装置2的搬运方向为相反方向的力时，作业机器人10在追随的同时，使部件110向搬运方向的相反方向移动稍许，以逃离所检测出的力。

接下来，当检测对象O相对于传感器50的位置超过预定基准而变动时(步骤S2-7)，测量机器人控制部71将第一异常信号发送到作业机器人控制装置20(步骤S2-8)。当作业机器人控制部21接收到第一异常信号时(步骤S1-7)，进行第一异常应对工作(步骤S1-8)。超过预定基准的变动是图像数据内的检测对象O的大幅度移动、图像数据内的检测对象O的比预定速度更快的移动、检测对象O在非期望的时机的消失等。在供电不稳定的情况下，存在马达2a的旋转速度急速下降的情况，也存在马达2a的旋转速度大幅变动的情况。在该情况下，检测对象O相对于传感器50的位置超过上述预定基准而变动。

此外，也可以在嵌合动作(步骤S1-5)开始之前执行步骤S2-7、S2-8。

作为第一异常应对工作，作业机器人控制部21进行缩短力觉控制的控制周期的工作或提高灵敏度的工作、停止嵌合的进行的工作、停止嵌合作业的工作等。如果力觉控制的控制周期缩短或灵敏度提高，则能够使作业机器人10针对施加在部件110上的力更灵敏地进行移动。在本实施方式中，作业机器人控制部21进行：中止、避让嵌合作业的工作、使搬运装置停止的工作、或他们的组合的工作等。

另外，当力传感器32的检测值超过预定的基准值时(步骤S1-9)，作业机器人控制部21进行第二异常应对工作(步骤S1-10)。当力传感器32的检测值超过预定的基准值时，部件110、物品100等上施加有异常的力的可能性很高。因此，作为第二异常应对工作，作业机器人控制部21可进行：使作业机器人10避让、停止的工作、使作业机器人10向逃离由力传感器32检测出的力的方向低速移动的工作、使搬运装置2停止的工作、使手30离开部件110的工作、或者他们的组合的工作等。在本实施方式中，作业机器人控制部21进行使作业机器人10和搬运装置2停止的工作。

另一方面，作业机器人控制部21对嵌合作业是否结束进行判断(步骤S1-11)，在嵌合作业结束时，向作业机器人10和手30发送控制指令(步骤S1-12)。由此，使手30离开部件110，通过作业机器人10使手30移动到待机位置或者存放有下一个部件110的地方。同时，测量机器人控制部71也将用于使传感器50移动到待机位置的控制命令发送到测量机器人60(步骤S2-9)。

在由传感器50无法检测出检测对象O的位置的情况下，也能够使用由步骤S2-5所获得的检测对象O的移动速度。例如，测量机器人控制部71利用刚刚检测出的两个检测对象O的位置、和检测对象O变得看不到之前所计算出的移动速度，能够生成与共享坐标系的设定位置有关的数据。

此外，可以在作业机器人10的前端部支撑加工工具，作业机器人10对由搬运装置2搬运的物品100进行作为预定作业的加工。在这种情况下，加工工具是钻头、铣刀、钻孔攻丝复合刀具、去毛刺工具、其他的工具等。在这种情况下，也通过在步骤S1-2中使加工工具靠近对象部101，并在步骤S1-6中根据加工工具与对象部101之间的接触进行力觉控制等，从而达到与上述相同的效果。

此外，在第二处理中应用基于位置法的情况下，在对检测对象O的位置依次进行检测时，也能够求出第一处理的校正数据。在该情况下，不需要第一处理的步骤S2-4。

这样，在本实施方式中，当通过测量机器人60使传感器50根据物品100的搬运而移动时，传感器50依次检测物品100的对象部101的位置。然后，利用这样依次检测出的对象部101的位置来控制作业机器人10。因此，即使在没有力觉控制的状态下，作业机器人控制部21也能够识别出由作业机器人10支撑的部件110或工具与物品100之间的位置关系，也存在能够识别出二者有无接触的情况。例如，在没有力觉控制的状态下，作业机器人控制部21也能够识别出由搬运装置2移动的物品100的移动量大幅变动的搬运装置2的异常。因此，不用强行缩短力觉控制的控制周期，就能够实现作业机器人10、搬运装置2、物品100等的破损防止，并且能够抑制作业机器人10发生振动。

在此，如果传感器50与部件110或工具一起支撑在作业机器人10的前端部，则存在传感器50的视场角(检测范围)被部件110或工具遮挡的情况。当部件110或工具与物品100接触时，还存在利用传感器50不能检测出对象部101或其附近的情况。在本实施方式中，传感器50支撑在与作业机器人10不同的测量机器人60上。由此，使传感器50的检测范围被部件110或工具遮挡的可能性降低，部件110或工具与物品100接触时的利用传感器来检测对象部101或其附近的检测状态也变得良好。

另外，如果传感器50与部件110或工具一起支撑在作业机器人10的前端部，则在对工具或作业机器人10进行清洗或修理等时，需要从作业机器人10拆下传感器50。在该情况下，当将传感器50再次安装在作业机器人10上时，需要对传感器50进行校准。在本实施方式中，由于传感器50支撑在与作业机器人10不同的测量机器人60上，因此能够减少或省去校准传感器50的时间和劳动力。

并且，在作为摄像机的传感器50支撑在作业机器人10的前端部的情况下，当作业机器人10的前端部与物品100之间的距离根据作业的进展而发生变化时，需要调整传感器50的焦点。根据作业的进展依次调整传感器50的焦点是很不容易的，对焦的延迟会影响作业机器人10的控制精度。在本实施方式中，由于传感器50支撑在与作业机器人10不同的测量机器人60上，因此不需要根据作业机器人10的作业的进展依次调整传感器50的焦点。

另外，在本实施方式中，作业机器人控制部21通过利用传感器50的检测结果，使作业机器人10的部件110或工具追随对象部101。因此，当作业机器人10进行预定作业时，作业机器人控制部21能够准确地控制由作业机器人10支撑的部件110或工具相对于由输送装置2搬运的物品100的对象部101的位置和姿态。这有利于不用缩短力觉控制的控制周期或者提高灵敏度就实现作业机器人10、搬运装置2、物品100等的破损防止，并且有利于抑制作业机器人10发生振动。

另外，在本实施方式的基于图像法中，测量机器人控制部71通过利用测量机器人60使传感器50追随检测对象O，从而检测出对象部101的位置。此外，测量机器人控制部71还可以利用测量机器人60使传感器50追随对象部101。

在该构成中，追随检测对象O或对象部101的测量机器人60的前端部或者传感器50的位置变化相当于由搬运装置2移动的对象部101的位置变化。由于测量机器人控制部71已经掌握了测量机器人60的前端部或者传感器50的位置，因此该构成有利于容易且可靠地获取对象部101的位置变化。

另外，在本实施方式的基于位置法中，测量机器人控制部71利用根据物品100的搬运进行适当移动的传感器50的位置、和检测对象O相对于传感器50的位置，依次检测出对象部101的位置。此外，也可以使用对象部101相对于传感器50的位置。

在该构成中，测量机器人控制部71已经掌握了根据物品100的搬运进行适当移动的传感器50的位置。因此，能够依次获得例如检测对象O或对象部101相对于传感器50的位置和姿态。这有利于容易且可靠地获取对象部的位置和姿态。

此外，测量机器人60可以在使物品100停止一定时间的状态下进行测量，也可以在根据物品100的搬运间歇性地移动的同时，在预定的位置对物品100的对象部101或检测对象O的位置进行检测。

另外，在本实施方式中，通过使传感器50追随位置相对于对象部101不变的检测对象O或者利用传感器50检测出检测对象O，从而依次检测出对象部101的位置。因此，即使在对象部101被部件110或工具覆盖的情况下，也能够依次检测出对象部101的位置，这非常有利于提高由作业机器人10进行的作业的精度。

另外，所述作业机器人系统还具备检测装置40，检测装置40对搬运装置2上的物品100的至少位置进行检测，作业机器人控制部21基于检测装置40的检测结果，使作业机器人10的部件110或工具靠近对象部101，测量机器人控制部71基于检测装置40的检测结果，使测量机器人60的传感器50靠近对象部101或检测对象O。此外，在靠近时，作业机器人可以根据所述对象部的姿态来改变所述部件或所述工具的姿态，测量机器人可以根据所述对象部的姿态或所述检测对象的姿态来改变所述传感器的姿态。

如果作业机器人10和测量机器人60这样基于检测装置40的检测结果进行工作时，则能够提高作业效率。此时，作业机器人控制部21和测量机器人控制部71还可以使用工作位置检测装置2b的检测结果，使由作业机器人10支撑的部件110靠近对象部101，并使测量机器人60的传感器50靠近对象部101或检测对象O。通过使用工作位置检测装置2b的检测结果，从而使上述控制更加准确。

另外，在本实施方式中，当从传感器50观察的对象部101或检测对象O的位置超过预定基准而变动时，作业机器人控制部21进行异常应对工作。

在该构成中，在已经识别出由作业机器人10支撑的部件110或工具与物品100之间的位置关系的状态下，作业机器人控制部21还基于传感器50的检测结果，进行异常应对工作。该构成有利于可靠地实现作业机器人10、搬运装置2、物品100等的破损防止，并且有利于抑制作业机器人10发生振动。

本实施方式的检测装置40是光电传感器，但检测装置40也可以是配置在搬运装置2的上方、侧方或下方的二维摄像机、三维摄像机、三维距离传感器、向对象物照射线光并测量其形状的传感器等。在检测装置40是二维摄像机的情况下，作业机器人控制部21和测量机器人控制部71基于检测装置40的检测结果即图像数据，能够识别出由搬运装置2搬运的物品100的对象部101的位置，并存在能够识别出姿态的情况。因此，在步骤S1-2中，作业机器人控制部21能够使部件110的轴111a更准确地靠近对象部101的孔101a。

此外，在步骤S2-5中，测量机器人控制部71利用图像数据中的检测对象O的位置、图像数据内的检测对象O的移动速度、其方向等，能够使测量机器人60的前端部和传感器50追随检测对象O。也能够使用其他的公知方法，使测量机器人60的前端部和传感器50追随检测对象O。

另外，作为搬运装置2，可以使用沿曲线的路径搬运物品100的搬运装置，也可以使用沿弯曲的路径搬运物品100的搬运装置。在该情况下，作业机器人控制部21也能够利用传感器50的检测结果，使由作业机器人10支撑的部件110追随对象部101。另外，当在步骤S2-7中，检测对象O相对于传感器50的位置超过预定基准而变动时，在步骤S1-8中作业机器人控制部21能够进行第一异常应对工作。也就是说，即使在使用了所述搬运装置的情况下，也可以达到与上述相同的效果。

此外，也可以在嵌合动作(步骤S1-5)开始之前执行步骤S2-7、S2-8。

另外，在步骤S2-5中位置的获取是基于由传感器50实际拍摄的图像数据进行计算的。因此，位置的获取周期受传感器50的拍摄周期的影响。对此，还可以对基于传感器50的拍摄数据依次获得的位置进行插值。例如，测量机器人控制部71利用连续的多个位置的检测结果确定出位置和移动量的变动趋势。然后，测量机器人控制部71根据所确定出的趋势，能够在检测位置和检测位置之间设定插值位置。

在步骤S1-8中，作为第一异常应对工作，作业机器人控制部21可以进行使搬运装置2的马达2a停止、使搬运装置2的马达2a减速等。

在本实施方式中，在作业机器人10的前端部安装有力传感器32。另一方面，也可以在手30内部、机器人10内部、搬运装置2和物品100之间、物品100的内部等配置力传感器32。在该情况下，可以基于力传感器32的检测值进行力觉控制，从而达到与上述相同的效果。

另外，可以将传感器50安装在测量机器人60的除了手腕凸缘62之外的部分。

此外，测量机器人60可以是使传感器50沿单方向移动的机器人。例如，如图12所示，测量机器人60具有：沿X轴方向延伸的导轨63；由导轨63支撑的滑块64；以及使滑块64沿导轨63移动的伺服马达65和滚珠丝杠65a。在该情况下，测量机器人60也能够根据物品100的移动使传感器50进行适当移动。

例如，如果对象部101和检测对象O的位置在Y轴方向上不变动，则测量机器人控制部71可以通过控制伺服马达65来进行上述的基于图像法的控制和基于位置法的控制。即使在对象部101和检测对象O的位置在Y轴方向上发生变动时，也能够进行上述的基于位置法的控制。由此，能够达到与上述相同的作用效果。

也可以将用于使传感器50沿Y轴方向移动的机构设置在滑块64上。在该情况下，即使在对象部101和检测对象O的位置沿Y轴方向发生变动时，也能够进行上述的基于图像法的控制。

此外，在本实施方式中，测量机器人60的传感器50对设置在物品100的上表面的检测对象O进行检测。相对于此，还可以设置对设置在物品100的背面的检测对象O进行检测的测量机器人60、以及对设置在物品100的侧面的检测对象O进行检测的测量机器人60。在该情况下，能够检测出对象部101的三维的位置姿态。

此外，当由两个或者任意一个传感器50检测对象部101来替代由两个传感器50分别检测检测对象O时，测量机器人控制部71通过应用公知的图像处理，例如使用图5的图像数据，能够确定出两个对象部101中的至少任意一个的位置。另外，测量机器人控制部71基于图5的图像数据中的对象部101的特征形状或多个特征点，能够确定出对象部101的姿态。

另外，在作为第二处理的一部分的步骤S1-4中，可以对作业动作程序23b进行校正，来替代共享坐标系201的移动。在该情况下，在步骤S2-6中，测量机器人控制部71基于检测对象O的基准位置与实际的检测位置之差，依次生成用于校正作业动作程序23b的数据，作业机器人控制部21利用所生成的所述数据，依次校正相对于共享坐标系201预先所示教的作业动作程序23b的示教点。在该情况下，也可以发挥与上述相同的作用效果。

Claims (7)

1.一种作业机器人系统，其特征在于，具备：

搬运装置，其搬运物品；

作业机器人，其对由所述搬运装置搬运的所述物品的对象部进行预定作业；

作业机器人控制部，其控制所述作业机器人；

传感器，其用于检测由所述搬运装置正在搬运的所述物品的所述对象部的位置、或位置相对于所述对象部不变的检测对象的位置；

测量机器人，其能够移动所述传感器，以对所述位置进行检测；

测量机器人控制部，其控制所述测量机器人；以及

力检测部，其对因由所述作业机器人支撑的部件或工具与所述物品接触而产生的力进行检测，

当由所述作业机器人进行所述预定作业时，所述作业机器人控制部在基于所检测出的所述对象部的位置或所述检测对象的位置对所述作业机器人进行控制的同时，基于所述力检测部的检测值进行力觉控制。

2.根据权利要求1所述的作业机器人系统，其特征在于，

所述作业机器人控制部在基于所检测出的所述对象部的位置或所述检测对象的位置，使由所述作业机器人支撑的所述部件或所述工具追随所述对象部的同时，利用所述力检测部的检测值进行所述力觉控制。

3.根据权利要求1或2所述的作业机器人系统，其特征在于，

所述测量机器人控制部通过利用所述测量机器人使所述传感器追随所述对象部或所述检测对象，从而对所述对象部的位置进行检测。

4.根据权利要求1或2所述的作业机器人系统，其特征在于，

所述测量机器人控制部通过利用所述测量机器人使所述传感器移动，从而对所述对象部的位置进行检测。

5.根据权利要求1或2所述的作业机器人系统，其特征在于，

所述作业机器人系统具备检测部，所述检测部对所述搬运装置上的所述物品的至少位置进行检测，

所述作业机器人控制部基于所述检测部的检测结果，使所述作业机器人的所述部件或所述工具靠近所述对象部，

所述测量机器人控制部基于所述检测部的检测结果，使所述测量机器人的所述传感器靠近所述对象部或所述检测对象。

6.根据权利要求1或2所述的作业机器人系统，其特征在于，

当所述对象部或所述检测对象的检测位置超过预定基准而变动时，所述作业机器人控制部和所述搬运装置中的至少一个进行异常应对工作。

7.一种作业机器人，其特征在于，具备：

臂，其对由搬运装置搬运的物品的对象部进行预定作业；

作业机器人控制部，其控制所述臂；以及

力检测部，其对因由所述臂支撑的部件或工具与所述物品接触而产生的力进行检测，

所述作业机器人控制部从具有用于检测位置的传感器的测量机器人接收与所述位置有关的数据，其中，所述位置是由所述搬运装置正在移动的所述对象部的位置、或位置相对于所述对象部不变的检测对象的位置，

当由所述臂进行所述预定作业时，所述作业机器人控制部在利用与所述位置有关的数据对所述臂进行控制的同时，基于所述力检测部的检测值进行力觉控制。