CN113727817A - 控制器 - Google Patents
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Abstract
控制器(5)具有:变形信息取得部(113),其取得吸附部的变形的信息,该吸附部通过负压吸附对象物(W)并因该负压而发生变形;以及动作控制部(13),其根据所述吸附部(112)的变形,控制所述吸附部(112)的动作。
Description
技术领域
本发明涉及搬送用机械臂等的控制器。
背景技术
目前,作为搬送用机器人,公知有在机械臂的前端具有吸附垫的机器人。在这样的机械臂中,在吸附垫上产生负压,使作为搬送对象物的工件等吸附于吸附垫而进行拾取。另外,在放置对象物的情况下,停止负压的产生,解除吸附。在这样的类型的机械臂中,为了以适当的位置和姿势拾取或放置对象物,在吸附部的附近设置传感器,检测吸附垫与对象物接触之前的对象物的位置、姿势,根据检测结果对吸附部的动作进行控制。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2018-089719号公报
发明内容
发明要解决的课题
但是,在上述那样的搬送用机器人中,设置于吸附垫的附近的传感器在吸附部与对象物接触之前检测对象物的姿势。因此,对象物的位置、姿势的检测容易因传感器的特性而受到干扰环境(光、振动、电机噪声)、对象物的材质、原材料、颜色等的影响,难以进行高精度的吸附部的姿势的控制。
本发明的一个方式的目的在于,实现能够适当地控制吸附垫的动作的技术。
用于解决课题的手段
为了解决上述课题,本公开的一个方面的控制器具有:变形信息取得部,其取得吸附部的变形的信息,该吸附部通过负压吸附对象物并因该负压而发生变形;以及动作控制部,其根据所述吸附部的变形,控制所述吸附部的动作。
根据上述结构,通过检测与对象物接触后的吸附部的变形,能够检测对象物的姿势,因此能够实现能够在不受干扰环境的影响的情况下进行高度的姿势校正的控制器。
在本公开的一个方面的控制器中,也可以为,所述动作控制部根据所述吸附部的变形,变更所述吸附部的倾斜度。
根据上述结构,能够根据吸附部的变形来检测与吸附部接触后的工件的姿势,因此能够实现能够在不受干扰环境的影响的情况下进行高度的校正的控制器。
在本公开的一个方面的控制器中,也可以为,所述动作控制部以使所述吸附部所具有的吸附面与所述对象物的被吸附面所成的角减小的方式变更所述吸附部的倾斜度。
根据上述结构,能够根据吸附部的变形来检测吸附部的吸附面与对象物的被吸附面所成的角,因此能够实现能够进行高度的姿势校正的控制器。
在本公开的一个方面的控制器中,也可以为,所述动作控制部具有接触点确定部,该接触点确定部根据所述吸附部的变形,确定所述吸附部的与所述对象物接触的接触点,所述动作控制部在维持着所述接触点处的所述吸附部与所述对象物的接触的状态下,变更所述吸附部的倾斜度。
根据上述结构,通过在维持着吸附部与对象物的接触点处的接触的状态下变更吸附部的倾斜度,能够使吸附部与对象物完全紧贴。其结果为,能够防止吸附部对于对象物的拾取失误。
在本公开的一个方面的控制器中,也可以为,所述动作控制部在包含所述吸附部所具有的吸附面的中心轴和所述接触点的平面内使所述吸附部进行旋转。
根据上述结构,通过在维持着吸附部与对象物的接触点处的接触的状态下变更吸附部的倾斜度,能够使吸附部与对象物完全紧贴。其结果为,能够防止吸附部对于对象物的拾取失误。
在本公开的一个方面的控制器中,也可以为,在所述吸附部吸附着所述对象物的状态下,所述动作控制部以使被吸附的所述对象物的不是被吸附面的表面与配置对象面所成的角减小的方式变更所述吸附部的倾斜度。
根据上述结构,在将对象物放置于配置对象面时,能够检测对象物的一部分与配置对象面接触后的吸附部的姿势,因此能够高精度地将对象物放置于配置对象面。
在本公开的一个方面的控制器中,也可以为,所述动作控制部具有接触点确定部,该接触点确定部在所述吸附部吸附着所述对象物的状态下,根据所述吸附部的变形来确定所述对象物的与配置对象面接触的接触点,所述动作控制部在维持着所述接触点处的所述对象物与所述配置对象面的接触的状态下,变更所述吸附部的倾斜度。
根据上述结构,在将对象物放置于配置对象面时,能够检测对象物的一部分与配置对象面接触后的吸附部的姿势,因此能够高精度地将对象物放置于配置对象面。
在本公开的一个方面的控制器中,也可以为,所述动作控制部根据所述吸附部的变形,变更所述吸附部的速度。
根据上述结构,能够根据吸附部的变形来检测吸附部与对象物的一部分接触,因此能够变更一部分接触后的吸附部的速度来实施高精度的校正,并且能够防止损坏对象物的危险。
在本公开的一个方面的控制器中,也可以为,当所述吸附部的变形量超过第1阈值时,所述动作控制部对使所述吸附部接近所述对象物的速度进行减速。
根据上述结构,能够根据吸附部的变形来检测吸附部与对象物的一部分接触,因此能够对一部分接触后的吸附部的速度进行减速而实施高精度的校正,并且能够防止损坏对象物的危险。
在本公开的一个方面的控制器中,也可以为,当所述吸附部的变形量超过第2阈值时,所述动作控制部停止使所述吸附部接近所述对象物的动作。
根据上述结构,能够根据吸附部的变形量检测吸附部完全紧贴于对象物,因此能够在适当的时机停止使吸附部接近对象物的动作,并且能够防止对象物的破损。
在本公开的一个方面的控制器中,也可以为,所述变形信息取得部取得所述吸附部的变形量和/或变形速度,所述动作控制部根据所述吸附部的所述变形量和/或所述变形速度,控制所述吸附部的动作。
根据上述结构,通过根据所述吸附部的变形量和/或变形速度来控制吸附部的动作,能够以高精度控制吸附部的动作。
为了解决上述课题,本公开的一个方面的控制方法是一种吸附装置的控制方法,该吸附装置具有吸附部,该吸附部通过负压吸附对象物并因该负压而发生变形,其中,该吸附装置的控制方法包含如下的步骤:变形信息取得步骤,取得所述吸附部的变形的信息;以及动作控制步骤,根据所述吸附部的变形,控制所述吸附部的动作。
根据上述结构,能够得到与本发明的一个方式的控制器相同的效果。
发明效果
根据本发明的一个方面,能够提供一种控制器,该控制器能够检测与对象物接触后的吸附部的变形量,并且能够根据吸附部的变形量来校正吸附部的姿势,因此能够在不受干扰环境的影响的情况下高精度地控制吸附部的动作。
附图说明
图1是示出实施方式的移动吸附装置的应用场景的一例的示意图。
图2是示出实施方式的移动吸附装置中的吸附垫(吸附部)和变形检测部的一例的示意图。
图3是示出实施方式的移动吸附装置的硬件结构的一例的示意图。
图4是示出应用本发明的场景的一例的图。
图5是示出应用本发明的场景的一例的图。
图6是示出应用本发明的场景的一例的图。
图7是对在本发明的一个方式中使用的吸附垫的变形量的定义进行说明的图。
图8是对在本发明的一个方式中使用的吸附垫的变形量的另一定义进行说明的图。
图9是对本发明的一个实施方式的吸附垫的姿势控制进行说明的图。
图10是示出本发明的一个实施方式的控制器5的动作的流程图。
图11是示出本发明的另一实施方式的控制器5的动作的流程图。
图12是示出本发明的又一实施方式的控制器5的动作的流程图。
图13是示出本发明的又一实施方式的控制器5的动作的流程图。
图14是示出与图13对应的吸附垫的姿势控制的侧视图。
图15是示出本发明的又一实施方式的控制器5的动作的流程图。
图16是示出与图15对应的吸附垫的姿势控制的侧视图。
图17是示出具有变形例的控制器5的吸附装置的概略结构的一例的框图。
图18是示出具有变形例的控制器5的吸附装置的动作的流程图。
图19是示出具有变形例的控制器5的吸附装置的处理的流程的一例的示意图。
具体实施方式
以下,根据附图对本发明的一个方面的实施方式(以下,也表述为“本实施方式”)进行说明。
§1应用例
图1示意性地例示本实施方式的控制器5的应用场景的一例。图2示意性地例示搭载有本实施方式的控制器5的移动吸附装置100中的吸附垫(吸附部)112和变形信息取得部113的一例。具体而言,图2的(a)示意性地例示吸附垫112和变形信息取得部113的俯视图的一例。另外,图2的(b)示意性地例示吸附垫112和变形信息取得部113的侧视图的一例。
在图1的例子中,移动吸附装置100具有吸附装置1和搬送部(无人搬送车)2。吸附装置1具有机械臂11、真空泵12以及机械手控制部13。搬送部2使移动吸附装置100移动(搬送)。搬送部2具有对产生负压(空气压力)的真空泵进行控制的负压控制部21和无人搬送车22。作为移动吸附装置100,只要具有包含因负压而变形的吸附垫112的吸附装置1,则没有特别限定,但作为一例,能够举出移动机器人等真空吸附系统。另外,吸附装置1不限于移动机器人等移动吸附装置100,也能够应用于固定吸附装置。
机械臂11通过利用负压吸附对象物来进行把持动作。机械臂11具有通过使吸附垫112吸附对象物而进行对象物的把持动作的机械手部111和吸附垫112。作为吸附垫112的一例,能够举出具有吸盘的吸附垫(真空垫)等。根据具有这样的机械手部111和吸附垫112的机械臂11,能够适当地吸附并把持对象物。对象物只要是通过负压吸附于机械臂11而被把持的物体即可,例如能够举出工件等。
如图2的例子所示,也可以在吸附垫112处配置(安装)有检测(探知)吸附垫112的变形的变形信息取得部113。另外,如图2的例子所示,变形信息取得部113也可以包含配置于吸附垫112的应变传感器(应变仪)114。能够举出应变测量用仪器端子等。变形信息取得部113也可以包含1个应变传感器114,但也可以如图2的例子所示,包含多个(例如3个)应变传感器114a、114b、114c。在该情况下,变形信息取得部113检测吸附垫112中的多个部位的变形(例如,吸附垫112的变形量和变形速度(变形量的微分)中的至少一方)。由此,能够更适当地检测吸附垫112的变形。
以下,参照图2至图4对搭载有上述控制器5的移动吸附装置1的应用场景进行详细说明。
(1)对象物的拾取
图4是示出利用吸附垫112从排列在台上的多个对象物(工件)中拾取一个工件W的场景的示意图。首先,参照图4对本发明应用于对象物的拾取的情况的例子进行说明。
图4的(a)示出现有例中的拾取的情形,图4的(b)示出本发明的一个方式的拾取的情形。
在图4的(a)中,搬送用机器人的控制器使包含吸附垫112的机械臂沿铅垂方向下降,使吸附垫112接近载置在台上的工件W。然后,在吸附垫112的吸附面与工件W的被吸附面整面接触之后,利用吸附垫112的负压吸附工件W的被吸附面,使吸附垫112的吸附面与工件W的被吸附面紧贴。控制器进行控制使得在吸附垫112保持吸附工件W的状态下,以机械臂抬起工件W并将工件W搬送至期望的场所。
这里,控制器预先取得载置在台上的工件W的被吸附面S1(用虚线表示)的位置信息(预见信息)。控制器根据该预见信息,以使吸附垫112的吸附面与工件W的被吸附面平行地紧贴的方式控制吸附垫112。
但是,从由照相机拍摄到的图像等得到的预见信息(工件W的被吸附面S1的位置信息和姿势信息)大多包含误差。这里,位置信息不仅是平面方向的位置信息,是也包含铅垂方向的位置信息的3自由度的信息。姿势信息是表示被吸附面S1的倾斜度的信息。存在预见信息所表示的工件W的被吸附面S1的位置和姿势与实际的工件W的被吸附面S2的位置和姿势不一致的情况。例如,在图4的(a)所示的场景中,工件W的左侧与相邻的对象物重叠,以从台上抬起的状态被载置。因此,实际的工件W的被吸附面位于图4的(a)的实线所示的S2。因此,即使控制器仅根据预见信息而想要吸附工件W,吸附垫112的吸附面与实际的被吸附面S2也不一致,吸附垫112的吸附面与工件W的被吸附面不整体接触。因此,在上述状态下,即使以使吸附垫112吸附工件W的方式进行控制,空气也会在工件W的右侧与吸附垫112未接触的部分泄漏,吸附垫112无法正常地拾取工件W。作为结果,会发生拾取失误。
与此相对,在本实施方式的控制器5中,在根据预见信息使吸附垫112接近工件W之后,根据吸附垫112的变形来控制吸附垫112的动作。在图4的(b)中,在吸附垫112与工件W的被吸附面在接触点C接触的时刻,吸附垫112的一部分发生变形。控制器5根据吸附垫112的变形来确定接触点C的位置。在仅吸附垫112的一部分发生变形的情况或者变形存在偏向的情况下,控制器5检测到吸附垫112的吸附面与工件W的被吸附面未整体接触(不一致)。在该情况下,控制器5在维持着接触点C处的吸附垫112与工件W的接触的状态下,变更吸附垫112的倾斜度。即,控制器5以接触点C为支点以使吸附垫112的吸附面与工件W的被吸附面所成的角减小的方式变更吸附垫112的倾斜度。
控制器5还以如下的方式进行控制:在检测出吸附垫112的变形变得均匀(吸附垫112的吸附面与工件W的被吸附面所成的角为0),吸附垫112的吸附面与工件W的被吸附面彼此整体接触的时刻,使吸附垫112吸附并拾取工件W。
如以上那样,在将本实施方式的控制器5应用于搬送用机器人,安装于机械臂的前端的吸附垫112拾取载置于台的对象物的情况下,在吸附垫112在对象物的被吸附面的1点接触之后,控制器5确定接触点C的位置。之后,控制器5在维持着接触点C处的接触的状态下,控制吸附垫112的动作以使吸附垫112的吸附面与对象物的被吸附面紧贴,使吸附垫112吸附对象物。因此,能够可靠地拾取对象物,能够防止因拾取失误而使对象物破损的危险。
(2)对象物的压入
图5示出将吸附垫112按压于载置在台上的工件W的场景。其中,图5的(a)示出现有例中的压入的情形,图5的(b)示出本发明的应用例中的压入的情形。
在图5的(a)中,搬送用机器人的控制器使包含吸附垫112的机械臂沿铅垂方向下降,使吸附垫112接近载置于台的工件W,以适当的压力压入工件W的上表面。之后,控制器停止吸附垫112的下降。
这里,在控制器中预先存储有正常地载置于台的工件W的上表面S1的位置信息和姿势信息(预见信息)。控制器根据该预见信息,使吸附垫112接近工件W的上表面,将吸附垫112以适当的距离压入于工件W。
但是,实际的工件W的上表面S2存在如图5的(a)的左侧所示那样比S1低的情况和如图5的(a)的右侧所示那样比S1高的情况。因此,在控制器仅根据预见信息来控制吸附垫112的结构中,如图5的(a)的左侧所示,在实际的工件W的上表面S2比S1低的情况下,在吸附垫112未充分压入工件W的状态下开始吸附垫112的吸附。因此,压入量(压入的距离)不足,工件W的拾取失败。相反,如图5的(a)的右侧所示,在实际的工件W的上表面S2比S1高的情况下,即使吸附垫112已到达工件W,吸附垫112也不停止,继续压入工件W的上表面。因此,存在压入量变得过大而使工件W和/或吸附垫112破损的危险性。
与此相对,在本实施方式的控制器5中,如图5的(b)所示,在使吸附垫112接近工件W时,一边观测吸附垫112相对于工件W的压入量,一边对吸附垫112的位置和姿势进行校正。因此,能够将吸附垫112相对于工件W的压入量保持为恒定。
(3)对象物的放置
在图6中,示出将吸附于机械臂的状态的工件W放置(载置)于台的场景。其中,图6的(a)示出现有例中的放置的情形,图6的(b)示出本发明的应用例中的放置的情形。
在图6的(a)中,控制器使利用吸附垫112吸附着工件W的状态的机械臂沿铅垂方向下降,使工件W接近台。然后,解除吸附垫112的吸附,将工件W放置在台的配置对象面上。
这里,控制器预先取得台的配置对象面的位置S1作为预见信息。现有例的控制器根据该预见信息,判定为工件W的底面到达位置S1,工件W与台的配置对象面整体接触。因此,控制器进行控制以解除吸附垫112的吸附,将工件W放置在台上。
但是,在图6的(a)所示的场景中,基于预见信息的配置对象面的位置S1与实际的配置对象面的位置S2不一致。在该情况下,当在工件W的底面到达位置S1的时刻解除吸附垫112的吸附而放置工件W时,工件W未配置于正确的位置。或者,工件W下落到实际的配置对象面的位置S2,其结果为,工件W也有可能破损。或者,即使工件W的一部分与实际的配置对象面接触,也有可能继续进行机械臂的下降。这样,存在工件W和/或吸附垫112发生破损的可能性。
与此相对,在本实施方式的控制器5中,如图6的(b)所示,根据吸附垫112的变形来校正吸附垫112的姿势。在图6的(b)中,在工件W在接触点C’与台的配置对象面接触的时刻,吸附垫112发生变形。控制器5根据吸附垫112的变形来确定接触点C’的位置。在仅吸附垫112的一部分的变形量发生变化的情况或者变形存在偏向的情况下,控制器5检测到工件W的下表面与台的配置对象面未整体接触。在该情况下,控制器5以使被吸附的工件W的不是被吸附面的表面(即下表面)与台的配置对象面所成的角减小的方式变更吸附垫112的倾斜度。即,控制器5以接触点C’为支点以使吸附垫112的吸附面与台的配置对象面所成的角减小,即使工件W的底面与台的配置对象面所成的角减小的方式变更吸附垫112的倾斜度。另外,控制器5具有工件W的形状和大小等的信息。
如上所述,根据本实施方式的控制器5,在将吸附于吸附垫112的工件W放置于台的配置对象面的情况下,在工件W的下表面在台的配置对象面的1点接触之后,确定接触点C’的位置,在维持着接触点C’处的接触的状态下,控制吸附垫112的动作以使工件W的下表面与台的配置对象面紧贴,之后,解除工件W的吸附。因此,能够在适当的位置放置工件W,能够防止因放置失误而使对象物破损。
§2结构例
<移动吸附装置>
接着,使用图3的(a)和(b)对本实施方式的具有控制器5的移动吸附装置100的硬件结构的一例进行说明。
图3是示意性地例示本实施方式的移动吸附装置100的结构的一例的框图。在图3的例子中,本实施方式的移动吸附装置100具有吸附装置1、搬送部2以及电池3。
<吸附装置>
吸附装置1具有机械臂11、真空泵12以及动作控制部(机械手控制部)13。
〔机械臂〕
在图2的例子中,机械臂11具有机械手部111、吸附垫112、变形信息取得部113以及动作控制部。
(机械手部)
机械手部111根据动作控制部13的控制,与机械臂11的吸附垫112一起进行驱动。机械手部111例如具有1个或多个关节。
(吸附垫)
吸附垫112在通过机械手部111的驱动而位于作业位置的情况下,利用与真空泵12的驱动量对应的负压来吸附对象物,从而进行对象物的把持动作。
(变形信息取得部)
变形信息取得部113取得吸附垫112的变形的信息。例如,变形信息取得部113从应变传感器114取得表示吸附垫112的应变的数据。变形信息取得部113根据表示应变的数据来确定吸附垫112的变形量。变形量的具体例在后面进行叙述。
如图2和图3的例子所示,变形信息取得部113也可以从多个应变传感器114a、114b、114c取得与吸附垫112中的多个部位的变形相关的信息。但是,在本实施方式中,变形信息取得部113只要能够取得吸附垫112的变形的信息,则没有特别限定。在本实施方式中,变形信息取得部113例如也可以从配置或内置于吸附垫112的1个以上的传感器取得变形的信息。通过在吸附垫112处配置或内置有传感器,能够适当地检测吸附垫112的变形。在吸附垫112中内置有传感器的情况下,如图2的例子所示,能够在与配置应变传感器114的吸附垫112的部位对应的吸附垫112的内部内置传感器。作为内置于吸附垫112的传感器,例如能够举出应变仪式传感器以及由含有碳纳米管和碳粒子等导体原材料的橡胶或树脂构成的压敏导电性传感器等。
作为一例,变形信息取得部113也可以代替应变传感器114而从1个以上的光位移计(激光位移计等距离传感器)或形状测量传感器取得变形的信息。例如,光位移计或形状测量传感器与在图2的例子中的应变传感器114同样地在吸附垫112处配置有1个以上。另外,如图2的(b)的例子所示,光位移计或形状测量传感器检测由吸附垫112反射的光而测量吸附垫112的位移量,从而能够适当地检测吸附垫112的变形(测量形状变化)。特别是,2维形状测量传感器即使在吸附垫112处配置有1个的情况下,也能够检测吸附垫112中的多个部位的变形。作为光位移计,例如能够举出低成本的单距离位移传感器等。作为形状测量传感器,例如能够举出作为智能传感器的2维形状测量传感器等。
作为另一例,变形信息取得部113也可以包含接近传感器来代替应变传感器114。例如,在变形信息取得部113包含接近传感器的情况下,接近传感器与图2所示的应变传感器114同样地在吸附垫112处配置有1个以上。另外,接近传感器通过测量接近传感器与吸附垫112之间的距离的位移量,能够适当地检测吸附垫112的变形(测量形状变化)。作为接近传感器,例如能够举出超声波传感器、感应型接近传感器、静电电容型接近传感器以及光学式接近传感器等。
或者,变形信息取得部113也可以从应变传感器114等能够检测吸附部112的变形的传感器取得变形量、变形速度或者变形加速度的信息作为变形的信息。在该情况下,应变传感器114进行求出变形量、变形速度或者变形加速度的处理。
变形信息取得部113将吸附垫112的变形量、变形速度或者变形加速度等变形数据输出到机械手控制部13和负压控制部21。
(异常判定部)
如果从停止吸附垫112吸附(吸引)对象物的动作而放开对象物起规定期间后的吸附垫112的变形量为第2阈值以上,则异常判定部115判定为对象物贴附于吸附垫112。换言之,如果从吸附垫112与对象物之间的空间不再是真空状态起(从进行真空破坏起)规定期间后的吸附垫112的变形量为第2阈值以上,则异常判定部115判定为对象物贴附于吸附垫112。
在该情况下,异常判定部115能够发出警报或者使吸附垫112进行使对象物掉落的动作(放置动作)。由此,能够防止在真空破坏后由于对象物贴附于吸附垫112不分离而导致的放置失败。
〔真空泵〕
真空泵12产生与驱动量对应的负压并向吸附垫112提供该负压。这里,对移动吸附装置100中的吸附装置1具有真空泵12的例子进行了说明。但是,在本实施方式中,移动吸附装置100中的吸附装置1也可以不具有真空泵12,例如也可以在吸附装置1和移动吸附装置100的外部具有真空泵12。由此,也能够通过负压控制部21控制真空泵12的驱动量而起到与上述的例子同样的效果。
〔动作控制部〕
动作控制部13包含CPU(Central Processing Unit:中央处理单元)、RAM(RandomAccess Memory:随机存取存储器)或ROM(Read Only Memory:只读存储器)等,根据信息处理进行控制。另外,机械手控制部13根据从负压控制部21输出的机械手控制信号,控制机械臂11中的机械手部111。由此,机械手控制部13经由机械手部111使吸附垫112移动。具体而言,机械手控制部13对机械手部111进行驱动以使机械臂11中的吸附垫112位于能够吸附对象物的作业位置。另外,机械手控制部13也可以在吸附垫112位于作业位置之后,使机械手部111进行动作以使吸附垫112相对于对象物的角度成为规定的角度。由此,能够将吸附垫112的位置微调至更适当的位置。另外,机械手控制部13在吸附垫112吸附了对象物之后,例如对机械手部111进行驱动以使机械臂11的吸附垫112位于设置于机械手控制部13的上部的规定的箱(未图示)的位置。
另外,机械手控制部13也可以根据吸附垫112中的多个部位的多个变形量,确定为了重新吸附对象物而使吸附垫112移动的方向。
这里,在由吸附垫112进行的对象物的拾取动作(吸附动作)中,为了防止移动吸附装置100的行驶后的停止位置的偏差,移动吸附装置100通过2D视觉或3D视觉等测量对象物与移动吸附装置100的位置关系,吸附垫112进行对象物的拾取动作。在该情况下,由于对象物与移动吸附装置100的位置关系的测量误差,有可能产生吸附垫112对于对象物的拾取失误。
与此相对,根据上述结构,即使在吸附垫112未与对象物紧贴的情况下,也能够使吸附垫112向重新吸附对象物的方向移动。其结果为,能够防止吸附垫112对于对象物的拾取失误。
另外,在吸附垫112的多个部位中的第1部位的变形量大于第2部位的变形量的情况下,机械手控制部13也可以为了重新吸附对象物而使吸附垫112移动到比起第2部位更靠第1部位侧(与变形量较小的传感器的配置位置相反的一侧)的位置。由此,能够适当地防止吸附垫112的吸附位置的偏移。其结果为,能够更适当地防止吸附垫112对于对象物的拾取失误。
〔搬送部〕
搬送部(无人搬送车)2具有负压控制部(控制信号输出部)21和无人搬送车22。
(负压控制部)
负压控制部21包含CPU(Central Processing Unit:中央处理单元)、RAM(RandomAccess Memory:随机存取存储器)或ROM(Read Only Memory:只读存储器)等,根据信息处理进行控制。负压控制部21例如由PLC(Programmable Logic Controller:可编程逻辑控制器)或者微型计算机等构成。负压控制部21根据从变形信息取得部113中的1个以上的应变传感器114接收的输出信号以及从无人搬送车22中的搬送控制部221接收的搬送状态信号,控制产生负压的真空泵12。
负压控制部21根据来自动作控制部13的信号,控制真空泵12的接通断开。例如,在拾取对象物时,在根据吸附垫112的变形而判定为吸附垫112充分地进行了对象物的压入的情况下,负压控制部21将真空泵接通。另外,在将对象物放置于台的情况下,在动作控制部13判定为对象物的底面整体与台的配置对象面接触的情况下,负压控制部21使真空泵断开。
另外,负压控制部21向机械手控制部13输出用于控制机械手部111的机械手控制信号。
另外,负压控制部21也可以具有将模拟信号作为真空泵12的控制信号输出的模拟信号输出部211。模拟信号输出部211也可以进行使模拟信号单调增加或者单调减少的控制。由此,能够使真空泵12的驱动量呈斜坡状变化,因此能够降低冲击电流。另外,能够降低消耗电力,从而能够使控制稳定化。
(无人搬送车)
在图3的例子中,无人搬送车22具有搬送控制部221。搬送控制部221通过控制无人搬送车22的搬送来控制移动吸附装置100的移动(搬送)。例如,搬送控制部221使移动吸附装置100移动至能够通过机械臂11把持对象物的作业位置。另外,搬送控制部221在移动吸附装置100已经位于作业位置的情况下不使移动吸附装置100移动。另外,无人搬送车22将表示无人搬送车22的搬送状态的信号即搬送状态信号发送至负压控制部21。
〔电池〕
电池3通过向移动吸附装置100的各部分、即吸附装置1和搬送部2提供电力来控制移动吸附装置100的各部分。
在上述的例子中,移动吸附装置100采用通过电池3进行动作的结构,但在本实施方式中并不限定于此。在本实施方式中,移动吸附装置100也可以采用从移动吸附装置100的外部经由电源线提供电力的结构。
〔控制器〕
如上所述,控制器5具有:变形信息取得部113,其取得吸附垫112的变形的信息;以及动作控制部13,其根据吸附垫112的变形来控制吸附垫112的动作。即,动作控制部13根据吸附垫112的变形而变更吸附垫112的动作(移动方向、速度和/或倾斜度)。
控制器5还具有:对象物信息取得部14,其取得与对象物相关的信息;以及配置信息取得部15,其与配置对象物的台相关。
另外,控制器5可以设置于移动吸附装置100自身,也可以与移动吸附装置分开设置。例如,控制器5也可以采用能够与移动吸附装置进行通信而将控制移动吸附装置的控制信号发送到移动吸附装置的结构。
〔动作控制部〕
动作控制部13还可以具有接触点确定部131。接触点确定部131根据上述吸附垫112的变形(变形量、变形速度或变形加速度),确定上述吸附垫112的与上述对象物的接触点。另外,接触点确定部131在吸附垫112吸附着对象物的状态下,根据吸附垫112的变形(变形量、变形速度或变形加速度),确定上述对象物的与配置对象面的接触点。根据上述结构,即使对象物与移动吸附装置100的位置姿势关系存在测量误差,也能够通过机械手控制部13使机械手部111进行使吸附部(吸附垫)112的姿势以由接触点确定部131确定的接触点为支点向吸附面侧倾斜的动作来吸收测量误差。其结果为,能够更适当地防止吸附部112对于对象物的拾取失误。详细情况在后面进行叙述。
§3动作例
以下,对本发明的控制器5的各种动作例进行说明。
在进入具体的动作例的说明之前,对吸附垫112的变形量的定义进行说明。
(吸附垫112的变形量的定义)
接着,使用图7和图8对吸附垫112的变形量的定义进行说明。
图7是对在本发明的一个方式中使用的吸附垫的变形量的定义进行说明的图。首先,使用图7对吸附垫112的变形量的定义1进行说明。
如上所述,吸附垫112具有大致圆锥形的形状,下表面(吸附面)Q呈开放的大致圆锥形的形状。这里,将在吸附垫112中包含与对象物接触的圆形的端部的平面称为吸附面。这里,在与未变形的吸附垫的吸附面平行的相互垂直的2个方向上取X轴、Y轴,在未变形的吸附垫的吸附面的法线方向上取Z轴。在吸附垫112的变形量的定义1中,用绕X轴的旋转量Mx和绕Y轴的旋转量My来表示吸附垫112中的吸附面的倾斜度。在定义1中,用Mx、My以及Z轴方向的压入量Z表示吸附垫112的变形量。
图8是对在本发明的一个方式中使用的吸附垫的变形量的定义进行说明的图。接着,使用图8对吸附垫112的变形量的定义2进行说明。
将连结未变形的吸附垫的吸附面的中心与变形时的吸附面的中心的矢量设为R。另外,将变形时的吸附面的单位法线矢量设为N。在定义2中,设矢量N向X轴的投影为ex,矢量N向Y轴的投影为ey,矢量R向Z轴的投影为ez。换言之,在定义2中,设矢量N的X轴分量为ex,矢量N的Y轴分量为ey,矢量R的Z轴分量为ez。在定义2中,用{ex,ey,ez}表示吸附垫112的变形量。
关于吸附垫112的变形量,在定义1和定义2中得到等效的信息量,但在以下的说明中使用定义2。
以下,参照图10至图16对搭载有本发明的控制器5的移动吸附装置100对工件W的拾取和放置等动作进行说明。
<动作例1>
图10是示出本发明的一个实施方式的控制器5的动作的流程图。首先,参照图10对吸附垫112吸附并拾取工件W的情况下的动作例进行说明。
(步骤S10)
首先,在步骤S10中,动作控制部13通过使吸附垫112沿铅垂方向下降,使吸附垫112接近工件W。
(步骤S12)
接着,在步骤S12中,动作控制部13判定吸附垫112的至少一部分是否与工件W接触。这里,在吸附垫112与工件W接触的情况下,吸附垫112产生XY方向的倾斜,由矢量(ex、ey)的绝对值表示的吸附垫112的倾斜量超过阈值ε1或者Z轴方向的压入量ez超过阈值ε2,因此以下的式子成立。
|(ex、ey)|>ε1,或者,ez>ε2
因此,更具体而言,在本步骤中,在上述式子成立的情况下,动作控制部13判定为吸附垫112与工件W接触,在除此以外的情况下,动作控制部13判定为吸附垫112未与工件W接触。
在动作控制部13判定为吸附垫112与工件W接触的情况下(步骤S12:是),进入步骤S14。
在动作控制部13未判定为吸附垫112与工件W接触的情况下(步骤S12:否),返回步骤S10,继续进行吸附垫112向工件W的接近。
(步骤S14)
接着,在步骤S14中,动作控制部13判定吸附垫112与工件W是否整体接触。这里,在吸附垫112与工件W整体接触的情况下,吸附垫112的倾斜被消除,因此以下的式子成立。
|(ex、ey)|<ε1
因此,在本步骤中,在上述式子成立的情况下,动作控制部13判定为吸附垫112的吸附面与工件W整体接触,在除此以外的情况下,动作控制部13判定为吸附垫112的吸附面未与工件W整体接触。
在动作控制部13判定为吸附垫112的吸附面与工件W整体接触的情况下(步骤S14:是),结束吸附垫112的倾斜度的控制,转移到后述的压入量的控制。
在动作控制部13未判定为吸附垫112的吸附面与工件W整体接触的情况下(步骤S14:否),进入步骤S16。
(步骤S16)
在步骤S16中,接触点确定部131根据吸附垫112的变形,确定吸附垫112与工件W的接触点C的位置。
图9的(a)是吸附垫112的侧视图,图9的(b)是吸附垫112的俯视图。这里,参照图9对接触点确定部131所进行的确定吸附垫112与工件W的接触点C的位置的处理进行说明。如果设吸附垫112的倾斜(矢量N)投影于XY平面而得到的投影与X轴所成的角度为θ,则根据以下的式子求出θ。
θ=arctan(ey/ex)
接触点确定部131根据θ确定吸附垫112与工件W的接触点C。
在确定接触点之后,进入步骤S18。
(步骤S18)
在步骤S18中,动作控制部13在维持着上述确定出的接触点C处的吸附垫112与工件W的接触的状态下,变更吸附垫112的倾斜度。即,以使吸附垫112所具有的吸附面与工件W的被吸附面所成的角减小的方式变更吸附垫112的倾斜度。这里,动作控制部13通过以下的处理,求出一边维持接触点处的接触一边变更吸附垫112的倾斜度而使吸附面与工件W的被吸附面一致的情况下的机械手部111的动作指令。
吸附垫112能够相对于机械臂装卸。动作控制部13计算用于控制作为吸附垫112的根部的搬送前端的位置和角度(姿势)的指令速度(Pv)以及指令角速度(φω)作为以下两个指令值的合成(单纯和)。指令角速度(φω)是搬送前端的角度的变化速度。
1.为了维持接触点C处的吸附垫112与工件W的接触的指令速度Pv(更具体而言为指令速度矢量)。
Pv=(Pvr-Gv·ez)h
这里,Pvr是吸附垫112的目标速度,Gv是常数增益,ez是表示吸附垫112的倾斜度的法线矢量R的Z轴分量,h是前端姿势(φ)的方向矢量。另外,“·”表示积。
2.使吸附垫112以接触点C为支点进行旋转的指令速度(Pv)和指令角速度(φω)
作为扩展接触点得到的前端,将接触点的位置姿势设为{Pe,φe}。在步骤S18中,ex和ey是微小的,因此设为φe=φ。{Pe,φe}使用图9中的垫设置位置偏移(Po)、垫半径(Pr)、在步骤S16中求出的θ以及原本的前端位置姿势{P,φ}而表示如下。
{Pe,φe}=FK({P、φ}、{P0、Pr、θ})
这里,Pe是旋转中心,P0是吸附垫设置位置的偏移(吸附垫112的吸附面的中心与搬送机前端位置的距离),Pr是吸附垫112的半径。另外,FK是从{P,φ}求出{Pe,φe}的运动学函数。存在与FK对应的逆运动学函数IK,如下所述。
{P、φ}=IK({Pe、φe}、{P0、Pr、θ})
如果将Pe作为旋转中心,设提供通过Pe和吸附垫112的中心轴的平面上的旋转的指令为{Pev,φev},则动作控制部13使用由上述IK或IK推导的雅可比矩阵来决定{Pv,φω}。将该组设为指令速度和指令角速度。
由此,动作控制部13根据所求出的指令速度来变更吸附垫112的倾斜度。然后,进入步骤S20。
(步骤S20)
在步骤S20中,动作控制部13确定吸附垫112与工件W是否整体接触。更具体而言,动作控制部13通过与上述的步骤S14同样的处理进行判定。如果动作控制部13判定为吸附垫112的吸附面与工件W整体接触(步骤S20:是),则结束吸附垫112的倾斜控制,转移到压入量的控制。在动作控制部13未判定为吸附垫112的吸附面与工件W整体接触的情况下(步骤S20:否)的情况下,返回步骤S18,继续进行吸附垫112的倾斜控制。
根据上述动作例,动作控制部13在吸附垫112与工件W接触之后,确定接触点C的位置和吸附垫112的倾斜度,在维持接触点C处的接触的状态下,变更吸附垫112的倾斜度以使吸附垫112紧贴于工件W的被吸附面。因此,能够高精度地校正吸附垫112的姿势,从而能够可靠地进行工件W的拾取。
<动作例2>
图11是示出本发明的另一实施方式的控制器5的动作的流程图。接着,参照图11对在对象物的吸附前或放置前吸附垫112按入工件W的情况下的动作例进行说明。
(步骤S110)
首先,在步骤S110中,动作控制部13使吸附垫112沿铅垂方向下降,由此使吸附垫112接近工件W。
(步骤S112)
接着,在步骤S112中,动作控制部13根据吸附垫112的变形量来判定吸附垫112是否与工件W接触。
在动作控制部13根据吸附垫112的变形量判定为吸附垫112与工件W接触的情况下(步骤S112:是),进入步骤S114。在动作控制部13未判定为吸附垫112的一部分与工件W接触的情况下(步骤S112:否),返回步骤S110,继续进行吸附垫112向工件W的接近。
(步骤S114)
接着,在步骤S114中,动作控制部13继续进行吸附垫112向工件W的压入。在该情况下,动作控制部13也可以根据吸附垫112的变形来变更上述吸附垫112的速度。例如,当吸附垫112的变形量(压入量ez)超过第一阈值时,动作控制部13也可以使吸附垫112接近工件W的速度减小。即,动作控制部13也可以使步骤S114中的吸附垫112的速度比步骤S110中的吸附垫112的速度减小。然后,进入步骤S116。
(步骤S116)
在步骤S116中,动作控制部13判定吸附垫112向工件W的压入是否完成。在本步骤中,如果设吸附垫112向工件W的压入量ez的阈值为ε2,则在下述式子成立时,动作控制部13判定为压入量充分,在除此以外的情况下,动作控制部13不判定为压入量充分。
ez>ε2
然后,在动作控制部13判定为吸附垫112向工件W的压入完成的情况下(步骤S116:是),动作控制部13停止吸附垫112的动作。此时,例如,如果吸附垫112的变形量超过比上述第1阈值大的第2阈值,则动作控制部13也可以停止使吸附垫112接近工件W的动作。
这样,当结束压入控制时,动作控制部13将真空泵12接通而开始对象物的吸附。在变形信息取得部113未判定为吸附垫112向工件W的压入完成的情况下(步骤S116:否),返回步骤S114而继续进行压入。
根据上述动作例,变形信息取得部113根据吸附垫112的变形量,一边观察吸附垫112向工件W的压入量,一边判定是继续进行压入还是停止压入。因此,能够将吸附垫112向工件W的压入量ez保持在固定的范围内,因此在拾取工件W时或者放置工件W时,能够适当地进行工件W的压入。
<动作例3>
接着,参照图12对把持着工件W的状态的吸附垫112将工件W放置于台的情况下的动作例进行说明。
(步骤S210)
首先,在步骤S210中,动作控制部13使吸附垫112沿铅垂方向下降,从而使吸附垫112(工件W)接近台。
(步骤S212)
接着,在步骤S212中,动作控制部13判定吸附垫112所把持的工件W的一部分是否在接触点C与台接触。这里,动作控制部13基本上进行与上述的<动作例1>中的步骤S12中的处理相同的处理。但是,由于吸引和工件W的重量,工件W与台接触前的吸附垫112的变形量{ex0、ey0、ez0}不为0。动作控制部13预先记录工件W与台接触前的变形量{ex0、ey0、ez0}。而且,在以下的式子成立的情况下,动作控制部13判定为吸附垫112所把持的工件W与台接触,在除此以外的情况下,动作控制部13判定为工件W未与台接触。
|(ex-ex0、ey-ey0)|>ε4,或者,|ez-ez0|>ε5
在动作控制部13判定为工件W的一部分(非吸附面)与台接触的情况下(步骤S212:是),进入步骤S214。在动作控制部13未判定为工件W的一部分在接触点C与台接触的情况下(步骤S212:否),返回步骤S210,继续进行工件W向台的接近。
(步骤S214)
接着,在步骤S214中,动作控制部13判定工件W的下表面与台是否整体接触。这里,在工件W的下表面与台整体接触的情况下,吸附垫112和工件W的倾斜被消除,因此以下的式子成立。
|(ex-ex0、ey-ey0)|<ε4
因此,在上述式子成立的情况下,动作控制部13判定为工件W的下表面与台整体接触,在除此以外的情况下,动作控制部13判定为工件W的下表面未与台整体接触。
在动作控制部13判定为工件W的下表面与台整体接触的情况下(步骤S214:是),动作控制部13结束吸附垫112的倾斜控制,转移到上述说明的压入量控制。在动作控制部13未判定为工件W与台整体接触的情况下(步骤S14:否),进入步骤S216。
(步骤S216)
在步骤S216中,接触点确定部131根据吸附垫112的变形,确定工件W中的与台的配置对象面的接触点C的位置。这里,变形信息取得部113进行与<动作例1>的步骤S16基本相同的处理。其中,使用所记录的偏移{ex0,ey0,ez0}如以下那样进行计算。
θ=arctan((ey-ey0)/(ex-ex0))
通过上述处理,在确定了工件W中的与台的配置对象面的接触点C之后,进入步骤S218。
(步骤S218)
在步骤S218中,动作控制部13在维持上述确定出的接触点(接触边)处的工件W与台的配置对象面的接触的状态下,变更吸附垫112的倾斜度。此时,以使被吸附的工件W的不是被吸附面的表面与台的配置对象面所成的角减小的方式变更吸附垫112的倾斜度。
这里,动作控制部13基本上进行与上述的<动作例1>中的步骤S18相同的处理,求出一边维持接触点处的接触,一边变更工件W的倾斜度而使吸附垫112的吸附面与台的表面一致的情况下的指令速度。
其中,动作控制部13使用所记录的偏移{ex0,ey0,ez0}如以下那样替换记号来进行计算。
·ez→ez-ez0
·{Pe、φe}:吸附垫112与工件W的接触点→工件W与台的接触点
·{FK({P、φ}、{P0、Pr、θ})→{FK({P、φ}、{P0+Wh/2、Pr+Wl/2、θ})
这里,Wh是工件W的高度,Wl是工件W的长度,FK是与<动作例1>中的步骤S18的FK相同的运动学函数。
因此,
{P,φ}=IK({Pe,φe}、{P0、Pr、θ})→
{P,φ}=IK({Pe,φe}、{P0+Wh/2、Pr+Wl/2、θ})
上述IK也是与<动作例1>中的步骤S18的IK相同的运动学函数。
通过上述处理,动作控制部13根据所求出的指令速度来变更吸附垫112的倾斜度。然后,进入步骤S220。
(步骤S220)
接着,在步骤220中,动作控制部13判定工件W的不是被吸附面的表面与台的配置对象面是否整体接触。这里,动作控制部13进行与上述的步骤S214相同的处理。
在动作控制部13判定为工件W的不是被吸附面的表面与台的配置对象面整体接触的情况下(步骤S220:是),动作控制部13结束吸附垫112的倾斜控制,停止吸附而放开工件。在动作控制部13未判定为工件W的不是被吸附面的表面与台的配置对象面整体接触的情况下(步骤S220:否),动作控制部13返回步骤S218,继续进行倾斜控制。
根据上述动作例,动作控制部13在工件W的不是被吸附面的表面与台的配置对象面接触之后,确定接触点C的位置和吸附垫112的倾斜度,在维持接触点C处的接触的状态下,变更吸附垫112的倾斜度,以使工件W的不是被吸附面的表面与台的配置对象面整体接触。因此,能够高精度地校正吸附垫112的姿势,能够将工件W放置在准确的位置。另外,能够防止对放开的工件W施加冲击或者放开的工件倾倒。
<动作例4>
接着,参照图13和图14的(a)至(d),对在重力方向不明确的状况下,把持着工件W的状态的吸附垫112将工件W的侧面与台的配置对象面进行面对准的情况下的动作例进行说明。图13是示出该情况下的控制器5的控制的流程的流程图,图14的(a)至(d)是示出吸附垫112所把持的工件W和台的情形的侧视图。
(步骤S310)
首先,在步骤S310中,动作控制部13使把持着工件W的状态的吸附垫112接近台的配置对象面(图14的(a))。
(步骤S312)
接着,在步骤S312中,动作控制部13根据吸附垫112的变形量,判定吸附垫112所把持的工件W的侧面的一部分是否在接触点C与台接触。这里,动作控制部13进行与上述的<动作例3>的步骤S212同样的处理。在动作控制部13判定为工件W的侧面的一部分与台接触的情况下(步骤S312:是),进入步骤S314(图14的(b))。
在动作控制部13未判定为工件W的侧面的一部分与台接触的情况下(步骤S312:否),返回步骤S310,动作控制部13继续进行工件W向台的接近。
(步骤S314)
接着,在步骤S314中,接触点确定部131根据吸附垫112的变形,确定工件W中的与台的配置对象面的接触点(接触边)的位置。这里,动作控制部13进行与上述的<动作例3>的步骤S216同样的处理。然后,动作控制部13使工件W以接触点(接触边)为中心朝向台的想要接触的面(配置对象面)进行旋转(图14的(c))。即,动作控制部13进行与上述的<动作例3>的步骤S218同样的处理。然后,进入步骤S316。
(步骤S316)
接着,在步骤S316中,动作控制部13判定工件W的侧面与台是否整体接触。更具体而言,动作控制部13进行与<动作例3>的步骤S212同样的处理。在变形信息取得部113判定为工件W的侧面与台整体接触的情况下(步骤S316:是,图14的(d)),动作控制部13结束吸附垫112的倾斜控制,停止吸附并释放工件W。在动作控制部13未判定为工件W的侧面与台整体接触的情况下(步骤S316:否),返回步骤S314。
根据上述动作例4,在重力方向不明确的状况下,将吸附垫112所把持的工件W的侧面与台的配置对象面进行面对准的情况下,动作控制部13也根据吸附垫112的变形量,在工件W的侧面与台的配置对象面在接触点接触之后,确定接触点的位置和吸附垫112的倾斜度,在维持着接触点处的工件W与台的配置对象面的接触的状态下,变更吸附垫112的倾斜度,以使工件W的想要接触的侧面与台的配置对象面整体接触。因此,即使在重力方向不明确的状况下,也能够高精度地校正吸附垫112的姿势,能够适当地对工件W的侧面进行面对准。
<动作例5>
接着,参照图15和图16的(a)至(c),对在重力方向不明确的状况下,把持着工件W的状态的吸附垫112将工件W的2个侧面与台的2个面进行面对准的情况下的动作例进行说明。图15是示出该情况下的控制器5的控制的流程的流程图,图16的(a)至(c)是示出吸附垫112所把持的工件W和台的情形的侧视图。
(步骤S410)
首先,在步骤S410中,动作控制部13使把持着工件W的状态的吸附垫112接近台的配置对象面(垂直的面S1)。
(步骤S412)
接着,在步骤S412中,动作控制部13根据吸附垫112的变形量,判定吸附垫112所把持的工件W的侧面的一部分是否在接触边与台的第一个面S1接触。这里,动作控制部13进行与上述的<动作例3>的步骤S212同样的处理。在动作控制部13判定为工件W的侧面的一部分与台的面S1接触的情况下(步骤S412:是),进入步骤S414(图14的(a))。
在动作控制部13未判定为工件W的侧面的一部分与台接触的情况下(步骤S412:否),返回步骤S410,动作控制部13继续进行工件W向台的接近。
(步骤S414)
接着,在步骤S414中,接触点确定部131根据吸附垫112的变形,确定工件W中的与台的面S1的接触边的位置。这里,动作控制部13进行与<动作例3>的步骤S216同样的处理。然后,动作控制部13使工件W以接触边为中心朝向台的想要接触的面(面S3)进行旋转。这里,面S3是壁面。然后,进入步骤S416。
(步骤S416)
接着,在步骤S416中,动作控制部13判定工件W的侧面与台的面S3是否整体接触。这里,动作控制部13进行与<动作例3>的步骤S214相同的处理。在动作控制部13判定为工件W的侧面与台的面S3整体接触的情况下(步骤S416:是,图14的(b)),进入步骤S418。在动作控制部13未判定为工件W的侧面与台的面S3整体接触的情况下(步骤S416:否),返回步骤S414。
(步骤S418)
接着,在步骤S418中,动作控制部13一边维持工件W的侧面与台的面S3的面接触,一边使工件W朝向台的水平面(面S4)在面S3上滑动。然后,进入步骤S420。
(步骤S420)
接着,在步骤S420中,动作控制部13判定工件W是否与作为第二个面的面S4面接触。这里,动作控制部13进行与<动作例3>的步骤S214相同的处理。在动作控制部13判定为工件W的侧面与台的第二个面S4整体接触的情况下(步骤S420:是),动作控制部13结束面对准的处理(图14的(c))。在动作控制部13未判定为工件W的侧面与台的面S4面接触的情况下(步骤S420:否),返回步骤S418。
根据上述动作例5,在重力方向不明确的状况下,将吸附垫112所把持的工件W的外角2面与台的内角2面进行面对准的情况下,动作控制部13也能够根据吸附垫112的变形量,在判定为工件W的一个面与台的第一个面完全面对准之后,使工件W朝向该第二个面滑动。因此,即使在重力方向不明确的状况下,也能够高精度地校正吸附垫112的姿势,从而能够将工件W准确地与台的2个面进行面对准。
在上述的动作例中,说明了本发明的控制器5对安装于机械臂11的吸附垫112的动作进行控制的情况。但是,本发明并不限定于此,能够应用于所有的吸附垫。
以上,对本发明的实施方式进行了详细说明,但上述说明在所有方面只不过是本发明的例示。当然能够在不脱离本发明的范围的情况下进行各种改良和变形。例如,能够进行以下的变更。为了便于说明,对与上述的实施方式相同的部件使用相同的标号,对与上述的实施方式相同的方面适当省略说明。
<变形例>
图17是示出本实施方式的吸附装置1的变形例的概略结构的一例的框图。在图17的例子中,吸附装置1的控制器5具有图像处理部119和变形信息取得部113,变形信息取得部113具有变形量变化速度计算部36和常数增益乘法部37。另外,变形量变化速度计算部36也可以不包含在变形信息取得部113中而包含在图像处理部119中。
变形例的具有控制器5的吸附装置1具有机械臂11、真空泵(未图示)以及控制器5。机械臂11具有吸附垫112、拍摄装置121以及机械手部111。拍摄装置121以配置于吸附垫112的侧方的方式固定,对吸附垫112的可变部进行拍摄。通过具有拍摄装置121,能够通过图像等取得吸附垫112的可变部的变形前后的状态,并且能够根据取得数据计算吸附垫112的变形量。
控制器5具有图像处理部119、变形信息取得部113以及动作控制部13。另外,图像处理部119具有图像取得部120、特征点确定部123以及变形量确定部124。
拍摄装置121对吸附垫112的可变部进行拍摄。图像数据可以是黑白图像数据,也可以是彩色图像数据。
图像取得部120取得由拍摄装置121拍摄到的图像数据。然后,将该图像数据输入到特征点确定部123。
特征点确定部123确定从图像取得部120输入的图像数据所包含的可变部的特征点。在特征点确定部123中,根据输入的图像数据所包含的形成于可变部的图案,确定与可变部118的多个部位对应的图像数据中的特征点。然后,将各特征点的图像坐标系中的坐标值输出到变形量确定部124。特征点确定部123也将吸附垫112的不变形的固定部的坐标(多个坐标)确定为基准坐标。根据特征点相对于基准坐标的坐标,能够得到特征点的位移。
变形量确定部124根据从特征点确定部123输出的特征点(坐标值)和固定部的坐标,确定可变部的多个部位的变形量(进而确定吸附垫112的变形量)。
变形量变化速度计算部36对由变形量确定部124确定的变形量进行时间微分来计算变形量的变化速度。变形量变化速度计算部36向常数增益乘法部37输出变形量的变化速度。
常数增益乘法部37通过对由变形量变化速度计算部36计算出的变形量的变化速度(例如吸附垫的吸附面的角速度)乘以常数来计算减速值。常数增益乘法部37将减速值输出到动作控制部13。
动作控制部13具有用于搬送对象物的吸附垫112的目标移动速度。动作控制部13通过从目标移动速度减去减速值而获得指令速度。动作控制部13控制机械手部111,以使机械手的指尖(吸附垫112)以指令速度移动。通过以使吸附垫112的变形量的变化速度衰减的方式使机械臂的指尖速度变化,能够抑制吸附垫112的振动(对象物的振动)。
同样地,动作控制部13也可以根据变形量的变化速度来变更吸附垫112的倾斜度,以使变形量的变化速度减小。通过变更吸附垫112的倾斜度,能够控制吸附垫112的振动。通过将吸附垫112的倾斜用于减振控制,能够使搬送停止时的定位时间最小化,从而能够缩短搬送处理时间(搬送节拍时间)。
图18是示出本实施方式的变形测量装置的变形例3的处理的流程的一例的流程图。
在S501中,动作控制部13使吸附垫112接近对象物W。图19的(a)的例子表示S501。接着,在S502中,判定吸附垫112是否与对象物W接触。吸附垫112是否与对象物W接触能够根据吸附垫112的可变部的变形量来判定。如果变形量为阈值以上,则动作控制部13判定为吸附垫112与对象物W接触。在判断为吸附垫112与对象物W接触的情况下(S502:是),使吸附垫112吸附于对象物W(S503)。图19的(b)的例子表示S503。在判断为吸附垫112未与对象物W接触的情况下(S502:否),再次执行S501~S502的处理。
在S504中,动作控制部13使机械手部111抬起对象物W。图19的(c)的例子表示S504。接着,在S505中,判定对象物W的抬起是否成功。对象物W的抬起是否成功能够根据吸附垫112的可变部的变形量来判定。如果变形量为其他阈值以上,则动作控制部13判定为对象物W的抬起成功。在判断为对象物W的抬起成功的情况下(S505:是),将对象物W搬送至目标位置(S506)。图19的(d)的例子表示S506。在判断为对象物W的抬起失败的情况下(S505:否),再次执行S504~S505的处理。
在S507中,动作控制部13判定搬送中的吸附垫112是否产生了振动。如果吸附垫12的变形量的变化速度为其他阈值以上,则动作控制部13判定为搬送中的吸附垫112产生了振动。在判断为搬送中的吸附垫112未产生振动的情况下(S507:是),不变更对象物W的倾斜度而将对象物W搬送至目标位置(S508)。在判断为搬送中的吸附垫112产生了振动的情况下(S507:是),控制吸附垫112的倾斜度(S512)。然后,再次执行S507的处理。
在S209中,动作控制部13使机械手部111将对象物W下降到目标位置。图19的(e)的例子表示S209。接着,在S510中,判定对象物W是否与目标位置接触。对象物W是否与目标位置接触能够根据吸附垫112的可变部的变形量来判定。如果变形量为其他阈值以上,则动作控制部13判定为对象物W与目标位置接触。在判断为对象物W与目标位置接触的情况下(S510:是),解除吸附垫112的吸附(S511)。图19的(f)的例子表示在S510中为“是”的情况。在判断为对象物W未与目标位置接触的情况下(S510:否),再次执行S509~S510的处理。
〔基于软件的实现例〕
移动吸附装置100的控制块(特别是控制器5的各部分(负压控制部21、变形信息取得部113以及动作控制部13)、异常判定部115)可以通过形成于集成电路(IC芯片)等的逻辑电路(硬件)来实现,也可以通过软件来实现。
在后者的情况下,移动吸附装置100具有执行作为实现各功能的软件的程序的命令的计算机。该计算机具有例如1个以上的处理器,并且具有存储有上述程序的计算机可读取的记录介质。而且,在上述计算机中,上述处理器从上述记录介质读取并执行上述程序,由此实现本发明的目的。作为上述处理器,例如能够使用CPU(Central Processing Unit:中央处理单元)。作为上述记录介质,除了“非暂时性的有形的介质”(例如ROM(Read OnlyMemory,只读存储器))等以外,还能够使用带、盘、卡、半导体存储器、可编程的逻辑电路等。另外,也可以还具有展开上述程序的RAM(Random Access Memory:随机存取存储器)等。另外,上述程序也可以经由能够传输该程序的任意的传输介质(通信网络、广播波等)提供给上述计算机。另外,本发明的一个方式也能够以通过电子传输而将上述程序具体化的、被嵌入搬送波中的数据信号的方式来实现。
本发明并不限定于上述的各实施方式,能够在权利要求所示的范围内进行各种变更,将不同的实施方式所分别公开的技术手段适当组合而得到的实施方式也包含在本发明的技术范围内。此外,通过将各实施方式所分别公开的技术手段组合,能够形成新的技术特征。
标号说明
1:吸附装置;100:移动吸附装置;2:搬送部;3:电池;5:控制器;11:机械臂;12:真空泵;13:机械手控制部(动作控制部);14:对象物信息取得部;15:配置信息取得部;21:负压控制部;22:无人搬送车;111:机械手部;113:变形信息取得部;112:吸附部(吸附垫);119:图像处理部;120:画像取得部;121:拍摄装置;123:特征点确定部;124:变形量确定部;131:接触点确定部;114:传感器;115:异常判定部;211:模拟信号输出部;221:搬送控制部。
Claims (12)
1.一种控制器,其具有:
变形信息取得部,其取得吸附部的变形的信息,该吸附部通过负压吸附对象物并因该负压而发生变形;以及
动作控制部,其根据所述吸附部的变形,控制所述吸附部的动作。
2.根据权利要求1所述的控制器,其中,
所述动作控制部根据所述吸附部的变形,变更所述吸附部的倾斜度。
3.根据权利要求2所述的控制器,其中,
所述动作控制部以使所述吸附部所具有的吸附面与所述对象物的被吸附面所成的角减小的方式变更所述吸附部的倾斜度。
4.根据权利要求2或3所述的控制器,其中,
所述动作控制部具有接触点确定部,该接触点确定部根据所述吸附部的变形,确定所述吸附部的与所述对象物接触的接触点,
所述动作控制部在维持着所述接触点处的所述吸附部与所述对象物的接触的状态下,变更所述吸附部的倾斜度。
5.根据权利要求4所述的控制器,其中,
所述动作控制部在包含所述吸附部所具有的吸附面的中心轴和所述接触点的平面内使所述吸附部进行旋转。
6.根据权利要求2所述的控制器,其中,
在所述吸附部吸附着所述对象物的状态下,所述动作控制部以使被吸附的所述对象物的不是被吸附面的表面与配置对象面所成的角减小的方式变更所述吸附部的倾斜度。
7.根据权利要求2或6所述的控制器,其中,
所述动作控制部具有接触点确定部,该接触点确定部在所述吸附部吸附着所述对象物的状态下,根据所述吸附部的变形来确定所述对象物的与配置对象面接触的接触点,
所述动作控制部在维持着所述接触点处的所述对象物与所述配置对象面的接触的状态下,变更所述吸附部的倾斜度。
8.根据权利要求1至7中的任意一项所述的控制器,其中,
所述动作控制部根据所述吸附部的变形,变更所述吸附部的速度。
9.根据权利要求8所述的控制器,其中,
当所述吸附部的变形量超过第1阈值时,所述动作控制部对使所述吸附部接近所述对象物的速度进行减速。
10.根据权利要求8或9所述的控制器,其中,
当所述吸附部的变形量超过第2阈值时,所述动作控制部停止使所述吸附部接近所述对象物的动作。
11.根据权利要求1至10中的任意一项所述的控制器,其中,
所述变形信息取得部取得所述吸附部的变形量和/或变形速度,
所述动作控制部根据所述吸附部的所述变形量和/或所述变形速度,控制所述吸附部的动作。
12.一种吸附装置的控制方法,该吸附装置具有吸附部,该吸附部通过负压吸附对象物并因该负压而发生变形,其中,
该吸附装置的控制方法包含如下的步骤:
变形信息取得步骤,取得所述吸附部的变形的信息;以及
动作控制步骤,根据所述吸附部的变形,控制所述吸附部的动作。
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