CN117203026A - 拾取系统 - Google Patents

Abstract

构成为具有：工件姿态计算部(4)，其根据从摄像部(41)取得的摄像数据计算工件(90)的姿态，选定拾取对象工件(90)，进行把持位置和角度的决定；机器人(2)，其根据工件姿态计算部(4)的决定，把持并取出选定的工件(90)；姿态变更装置(3)，其对抓住的部件的姿态进行变更；以及控制部，其在决定的把持位置和角度从设定的把持位置和角度偏离的情况下，使机器人(2)把持的工件(90)倒换到姿态变更装置(3)，使工件(90)旋转后以与设定的把持位置和角度一致的方式使机器人(2)再次把持。

Description

拾取系统

技术领域

本申请涉及拾取系统。

背景技术

近年来，对应于多样化的市场需求，要求能够应对变种变量生产的部件供给系统。作为其中之一，已开发出如下的拾取系统：利用视觉传感器计测托盘内或传送带上散乱堆积的工件的位置，利用机器人高精度地拾取工件。

例如，公开有如下的拾取装置：使用安装于工件的散乱堆积部上部和机器人的末端的视觉传感器检测散乱堆积的工件的姿态和朝向，识别能够取出的工件，取出工件(例如参照专利文献1)。或者，公开有如下的临时放置装置：具有由片材形成的能够变形的载置面，使工件的朝向均匀化(例如参照专利文献2)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2017-124450号公报(第0016～0043段、图1～图6)

专利文献2：日本特开2017-80846号公报(第0016～0057段、图1～图8)

发明内容

发明要解决的课题

但是，仅通过检测工件的姿态和朝向，即使能够选择能够把持的工件，也很难取出无法把持的姿态的工件。此外，在使载置面的形状变形的情况下，朝向不一定变成期望的方向，在无法将工件的姿态变更为适当的状态时，需要多次反复进行变形，花费无法预测的处理时间，在可靠性上存在问题。

本申请公开用于解决上述课题的技术，其目的在于，得到能够可靠地以适当的姿态把持工件的拾取系统。

用于解决课题的手段

本申请公开的拾取系统的特征在于，该拾取系统具有：工件姿态计算部，其具有对散乱堆积的工件进行摄像的摄像部，根据从所述摄像部取得的摄像数据计算各个工件的姿态，选定拾取对象工件，进行把持位置和角度的决定；机器人，其根据所述工件姿态计算部的决定，把持并取出所述选定的工件；姿态变更装置，其具有卡盘和使所述卡盘旋转的旋转部，对所述卡盘抓住的部件的姿态进行变更；以及控制部，其在所述决定的把持位置和角度从设定的把持位置和角度偏离的情况下，使所述机器人把持的工件倒换到所述姿态变更装置，使所述工件旋转后以与所述设定的把持位置和角度一致的方式使所述机器人再次把持。

发明效果

根据本申请公开的拾取系统，构成为将在姿态不均匀的状态下被供给的工件变更为期望的角度进行倒换，因此，能够可靠地以适当的姿态把持工件。

附图说明

[图1]是用于说明实施方式1的拾取系统的结构的示意图。

[图2]图2A和图2B是用于说明装配于实施方式1的拾取系统的机器人臂末端的形状分别不同的把持爪的结构的侧视图。

[图3]图3A～图3C是用于说明实施方式1的拾取系统的拾取对象即形状分别不同的工件的结构的侧视图。

[图4]图4A、图4B和图4C是用于分别说明在实施方式1的拾取系统中针对棒状的工件设想的把持姿态、以设想外的姿态堆积的工件的状态和以设想外的姿态把持着工件的状态的侧视图。

[图5]图5A、图5B、图5C和图5D是用于分别说明在实施方式1的拾取系统中针对阶梯形状的工件设想的把持姿态、以第一设想外的姿态堆积的工件的状态、以第一设想外的姿态把持着工件的状态、以及针对以第二设想外的姿态堆积的工件的机器人手的状态的侧视图。

[图6]图6A、图6B和图6C是分别示出在实施方式1的拾取系统中针对L字状的工件设想的把持姿态、以设想的姿态堆积的工件的状态以及以设想外的姿态堆积的工件的状态的侧视图。

[图7]图7A和图7B分别是用于说明实施方式1的拾取系统中的拾取对象工件中的2种工件分别散乱堆积于工件载置装置的状态的示意性侧视图。

[图8]图8A～图8F分别是用于说明在工件载置装置载置着非设想姿态的工件的情况下的一般的应对方法的示意性图。

[图9]是用于说明实施方式1的拾取系统的动作的流程图。

[图10]图10A～图10D分别是示出在实施方式1的拾取系统中以设想外的姿态把持的工件向设想的姿态的变更动作中的每个阶段的机器人臂和姿态变更装置的运动的立体图。

[图11]图11A和图11B分别是用于说明在实施方式1的拾取系统和第三变形例的拾取系统中用于对工件的姿态进行变更的机器人臂和姿态变更装置的运动的示意性侧视图。

[图12]图12A～图12C是用于说明为了决定针对实施方式1的拾取系统的拾取对象即形状分别不同的工件的把持位置而设定的区域的侧视图。

[图13]是用于说明实施方式1的第一变形例的拾取系统的结构的示意图。

[图14]是用于说明实施方式1的第二变形例的拾取系统的结构的示意图。

[图15]是用于说明实施方式1的第三变形例的拾取系统的结构的示意图。

[图16]是示出实施方式1的拾取系统的执行运算处理的部分的结构例的框图。

[图17]是用于说明实施方式2的拾取系统的结构的示意图。

[图18]是用于说明实施方式2的拾取系统的动作的流程图。

[图19]是用于说明实施方式3的拾取系统的结构的示意图。

[图20]是用于说明实施方式3的拾取系统的动作的流程图。

具体实施方式

实施方式1

图1～图12用于说明实施方式1的拾取系统的结构和动作，图1是用于说明拾取系统的整体结构的示意图，图2A和图2B是用于说明对应于工件的形状进行更换而装配于机器人臂末端的形状分别不同的把持爪的结构的侧视图，图3A、图3B和图3C分别是用于说明棒状、阶梯形状、L字形状这样的形状不同的拾取对象即工件的结构的侧视图。

图4A、图4B和图4C是用于分别说明针对与图3A对应的棒状的工件设想的纵向把持的把持姿态、以设想外的横倒的姿态堆积的工件的状态以及以横倒的姿态把持着工件的状态的侧视图。而且，图5A、图5B、图5C和图5D是用于分别说明针对与图3B对应的阶梯形状的工件设想的把持头部的把持姿态、以头部位于下侧的第一设想外的姿态堆积的工件的状态、以头部位于下侧的姿态把持着工件的状态、以及用于把持以横倒的第二设想外的姿态堆积的工件的机器人手的状态的侧视图。

此外，图6A、图6B和图6C是分别与机器人手一起示出针对与图3C对应的L字形状的工件设想的把持短边侧的把持姿态、以短边朝向上方的设想的姿态堆积的工件的状态、以及以短边朝向下方的设想外的姿态堆积的工件的状态的示意性侧视图。

而且，图7A和图7B是用于说明拾取对象工件中的与图3B对应的阶梯形状的工件和与图3C对应的L字形状的工件分别散乱堆积于工件载置装置的状态的与机器人手一起示出的示意性侧视图。进而，图8A～图8F分别是用于说明图3C所示的形状的工件以非设想姿态的姿态被载置时的一般的应对的示意性图，图8A和图8B是示出某个姿态的工件的状态的侧视图和立体图。图8C和图8D是示出将某个姿态的工件在该姿态的状态下取出时的状态的侧视图和立体图，图8E和图8F分别是示出对该姿态进行变更后的状态的立体图。

而且，图9是用于说明拾取系统的动作的流程图，图10A～图10D是示出位置和姿态的运动作为将以设想外的姿态把持的工件变更为设想的姿态的姿态变更动作中的4个阶段各自的机器人臂和姿态变更装置的运动的立体图。此外，图11A是用于说明图10A～图10D中说明的机器人臂和姿态变更装置的位置和姿态的运动的示意性侧视图，图11B是用于说明第三变形例的拾取系统中与图11A对应的机器人臂和姿态变更装置的位置和姿态的运动的示意性侧视图。

而且，图12A～图12C分别是用于说明为了针对与图3A～图3C对应的形状不同的工件决定把持位置而设定的区域的侧视图。下面，参照附图对实施方式1进行详细说明。另外，在以后的附图中，对相同或相当部分标注相同标号并省略其说明。

本申请的拾取系统是为了将散乱堆积的工件嵌入产品中而由机器人进行拾取的系统。因此，如图1所示，拾取系统1具有从配置有多个工件90的托盘等工件载置装置6选择并取出一个工件90的机器人2、以及对把持的工件90的姿态进行改变的姿态变更装置3。进而，具有工件姿态计算部4，该工件姿态计算部4具有能够取得任意区域的工件90的三维图像的摄像部41，根据工件90的摄像数据单独识别工件90，计算识别出的工件90的姿态。

关于机器人2，仅描绘出一个机器人臂21，但是，机器人2是5自由度的水平多关节机器人、6自由度的垂直多关节机器人或协作机器人，设置有多个机器人臂21、多个关节部、基体等。在各机器人臂21的末端设置有用于安装机器人手22的凸缘21f，该机器人手22用于把持工件90。而且，设置有机器人控制部23，该机器人控制部23根据来自工件姿态计算部4的表示工件90的姿态的信息对各部位的动作进行控制。

机器人手22与机器人臂21的凸缘21f连接，被用作用于进行工件90的拾取等作业的工具。机器人手22的位置和动作由机器人控制部23来控制。机器人手22根据机器人控制部23的控制指令来把持工件90。如图2A、图2B所示，在机器人手22的末端，以能够拆装的方式装配有与工件90的形状对应的把持爪22c。

把持爪22c的形状是与从散乱堆积状态取出的工件90的形状对应的专用的形状、或能够应对多种工件90的形状等，能够自由地实施设计。另外，在图1中，设想长方体的工件90来进行描绘，但是，图2A示出用于把持把持面为圆形的工件90的把持爪22c，图2B示出用于把持工件90的平面部的把持爪22c。

摄像部41三维地计测配置于工件载置装置6内的多个工件90，取得与工件载置装置6内的工件90的位置和姿态有关的数据(摄像数据)。摄像部41例如是三维视觉传感器，由能够针对任意区域的工件90取得三维图像的设备构成。工件姿态计算部4对由摄像部41取得的三维图像的数据实施图像处理，作为工件位置计测数据而向机器人控制部23发送信息。工件姿态计算部4可以配置于摄像部41的附近和内部，此外，也可以配置于机器人控制部23的壳体内或内部。

摄像部41和工件姿态计算部4需要具有使用工件90的三维模型信息确定把持位置的功能。即，具有如下功能即可：事先将希望拾取的工件90的形状作为三维模型输入到工件姿态计算部4，根据由摄像部41拍摄到的图像，高精度地识别能够从散乱堆积状态取出的工件，能够确定把持位置。

工件载置装置6装载有多个工件90。工件90的装载状态大致被分类为在工件载置装置6的内部整齐排列的状态和散乱堆积的状态。另外，在本说明书中，“散乱堆积”表示多个工件90未被定位、或者工件90与其他至少1个工件90或工件载置装置6的内壁6w接触的状态。工件载置装置6例如是工件投入用的托盘或周转箱。

本申请的拾取系统1的特征在于，使用姿态变更装置3正确地矫正工件90的姿态，但是，在特征性的说明之前，对将散乱堆积设为对象的拾取系统中的课题进行说明。

在拾取系统1中，作为拾取对象工件90，设想各种形状的工件。例如，如果是扁平托架、板材等，则被分类为图3A所示这样的长方体、棒状等的工件90。此外，如果是螺钉、内六角螺栓等，则被分类为图3B所示这样的具有阶梯部90s的工件90。进而，如果是具有弯曲部的金属板部件、实施弯曲加工而成的线材、L字托架等，则被分类为图3C所示这样的具有弯曲部90b的L字形状的工件90。

在这样的工件90处于散乱堆积的状态的情况下，成为拾取对象的工件90的姿态或与其他工件90重叠的情况多种多样。而且，根据工件90的姿态和位置，有时由于机器人手22与工件载置装置6的内壁6w、地面6f或其他工件90之间的干涉而无法以期望的位置和朝向取出拾取对象工件90。

例如，设想希望以图4A这样的姿态(设想姿态)取出图3A中说明的长方体形状、棒状的工件90的情况。如图4B所示，在工件90以长度方向水平的方式与工件载置装置6的地面6f接触这样的设想外的姿态的情况下，机器人手22与工件载置装置6接触。其结果是，无法以设想姿态取出，只能以图4C这样的设想外的姿态取出工件90。

此外，设想希望以图5A这样的头部90t朝向上方的姿态(设想姿态)把持头部90t并取出图3B中说明的具有阶梯部90s的工件90的情况。如图5B所示，在工件90的姿态为头部90t朝向下方的第一设想外的姿态的情况下，只能以图5C所示这样的设想外的姿态取出。或者，如图5D所示，在工件90以相对于地面6f卧倒的姿态放置的情况下，在机器人手22取出工件90时可能与地面6f或内壁6w接触，无法以图5A这样的设想姿态取出工件90。

此外，设想希望以图6A这样的短边90g的末端朝向上方的姿态(设想姿态)把持短边90g的末端部并取出图3C中说明的具有弯曲部90b的L字形状的工件90的情况。如图6B所示，在工件90的姿态为短边90g的末端朝向上方的设想姿态的情况下，能够以期望的位置把持并取出工件90。但是，如图6C那样，在以短边90g朝向地面6f的姿态放置的情况下，在机器人手22取出工件90时可能与地面6f或内壁6w接触，无法以图6A这样的设想姿态取出工件90。

此外，即使在拾取对象工件90采取了上述设想姿态的情况下，在如图1和图7A、图7B那样散乱堆积的情况下，取出更加困难。即使是能够取出的设想姿态的工件90，根据与周围的工件90、地面6f、内壁6w之间的位置关系，有时机器人手22也与周围的其他工件90、地面6f、内壁6w等干涉，该情况下，无法以期望的把持位置/姿态取出。

这样，在拾取对象工件90以期望的姿态(设想姿态)整齐排列的情况下，不进行特殊的调整就能够通过机器人以期望的姿态取出工件90，因此，不用对取出的工件90进行姿态变更就能够将其投入到产品。另一方面，针对散乱堆积状态的工件90或并非期望的姿态的工件90，很难以期望的姿态取出工件90，在取出工件90后，多数情况下很难以原本的姿态投入到产品。因此，在将工件90投入到机器人2的作业区域之前，产生作业者通过手动作业使工件90在托盘整齐排列的作业，产品制造的周期时间增加。

作为这种课题的解决方法之一，例如存在如下方法：将在图8A、图8B所示这样的并非设想姿态的状态下取出的1个工件90载置于临时放置台60，在姿态稳定后，再次变更机器人的姿态，然后取出工件90。使用图8A～图8F例示通过上述的方法对图3C所示的L字形状的工件进行姿态变更的状况。

在希望以图6A所示这样的姿态取出图3C的形状的工件90的情况下，在以图6C这样的姿态载置有工件90的情况下，机器人手22或把持爪22c与临时放置台60干涉。因此，只能以图8C、图8D这样的姿态取出工件90。

因此，将以图8C、图8D这样的姿态取出的工件90暂时以图8A、图8B这样的状态载置于临时放置台60。该状态下，通过工件90的自重引起的倾倒、或临时放置台60具有振动功能的情况下振动引起的倾倒、或使机器人手22与工件90接触等机器人的动作引起的倾倒，使姿态如图8E那样变更。

再次利用机器人取出这样使姿态变更后的工件90，临时放置于临时放置台60来变更姿态，通过反复进行这样的动作，由此，能够将工件90的姿态变更为图8F这样的状态。图8F所示的姿态的工件90能够以图6A这样的姿态取出，可以说能够实施工件90的姿态变更。

但是，在上述的方法中，利用机器人多次反复进行工件90的拾取和放置作业，工件的姿态变更所需要的周期时间变长成为课题。此外，在作业者通过手动作业使工件90在托盘整齐排列的情况下，不进行工件的倒换而通过一次的动作完成姿态变更，因此，与手动作业相比，可以说是不高效的作业。

进而，在通过工件90的自重或临时放置台60的振动来倾倒载置于临时放置台60的工件90的情况下，不是唯一地确定倾倒的方向。因此，需要在利用机器人实施再次把持之前，利用摄像部拍摄工件90的状态，计算取出的位置，然后利用机器人实施取出作业。即，需要工件90的姿态计算所花费的时间，并且需要与工件取出不同的摄像部，因此，可以说是成本高的姿态变更方法。由于上述的理由，从时间、金钱的观点来看，可认为在临时放置台60临时放置工件90来变更姿态的方法不是最佳手段。

为了解决这种课题，在本申请的拾取系统1中，将以设想外的姿态取出的工件90从机器人2倒换到姿态变更装置3，以能够以期望的姿态进行把持的方式使工件90旋转后，再次使机器人2把持。如图1所示，姿态变更装置3具有倒换卡盘31、安装于该倒换卡盘31的末端的把持爪31c、以及使倒换卡盘31旋转的旋转部32，构成为根据工件姿态计算部4的指令进行动作。进而，具有未图示的运算部，该运算部根据工件姿态计算部4的信息运算工件90的姿态变更前的姿态和角度以及期望的姿态。

倒换卡盘31接受机器人手22以设想外的姿态把持的工件90，并且将接受的工件90的姿态变更为期望的姿态，将其交给机器人手22。旋转部32具有如下功能：在安装于该旋转部32的末端的倒换卡盘31从机器人2接受工件90时，根据工件姿态计算部4的信息进行旋转，将把持的工件90的朝向变更为期望的姿态。

旋转部32例如是伺服马达，根据运算部的运算结果对马达的旋转量进行控制，对工件90的朝向(角度)进行变更。机器人手22拾取散乱堆积的状态的工件90，因此，多数情况下以期望的姿态以外的姿态取出工件90。与此相对，在本申请的拾取系统1中，通过对从机器人手22接受工件90的倒换卡盘31的角度进行变更，对工件90的朝向进行变更，将其交给机器人2，由此能够以期望的姿态拾取工件90。

旋转部32只要是具有接受来自机器人控制部23或工件姿态计算部4的指令而能够控制工件90的旋转量且能够高精度地引导旋转的设备的构造即可，也可以是直接驱动马达等。进而，只要是包含能够计测旋转部32的旋转量的编码器的设备即可。

参考图9的流程图和图11A对上述的拾取系统1中的动作进行说明。另外，在以下的动作中，工件姿态计算部4或机器人控制部23也可以负责作为对机器人2和姿态变更装置3进行协作控制的控制部的功能，但是，也可以设置作为额外系统的未图示的控制部。首先，在摄像部41中进行散乱堆积于工件载置装置6的工件90的摄像(步骤S100)。然后，工件姿态计算部4根据拍摄到的图像生成工件位置姿态数据，选定成为拾取对象的工件90，决定把持位置(步骤S110)。

接着，机器人控制部23使机器人手22接近工件姿态计算部4决定的工件90，利用机器人手22把持对象工件90的指定的部分，从工件载置装置6取出(步骤S120)。如图10A所示，机器人2使取出的工件90朝向姿态变更装置3(朝向Df)移动(步骤S130)。然后，在倒换卡盘31闭合把持爪31c来把持工件90时，机器人2打开机器人手22的把持爪22c，如图10B所示，把持的工件90被倒换到姿态变更装置3的倒换卡盘31(步骤S200)。

这里，实施是否需要倒换后的工件90的角度变更的判定(步骤S300)。在是否需要角度变更的判定中，使用从工件姿态计算部4或机器人控制部23输出的信息。在需要角度变更的情况下(步骤S300：“是”)，如图10C所示，使旋转部32在旋转方向Dr3上旋转来变更角度(步骤S310)，再次实施是否需要角度变更的判定(步骤S300)。

在不需要角度变更的情况下或成为不需要角度变更的角度的情况下(步骤S300：“否”)，实施是否需要把持位置变更的判定(步骤S400)。在是否需要把持位置变更的判定中，也使用从工件姿态计算部4或机器人控制部23输出的信息。在需要把持位置变更的情况下(步骤S400：“是”)，机器人2使旋转部32在轴的倾斜Da2和绕轴的旋转方向Dr22上旋转，使把持爪22c移动到期望的工件90的把持位置，对把持位置进行变更(步骤S410)。然后，再次实施是否需要把持位置变更的判定(步骤S400)。

在不需要把持位置变更的情况下或成为不需要把持位置变更的状态的情况下(步骤S400：“否”)，利用机器人手22进行工件90的把持。在不需要工件90的把持位置变更的情况下，考虑旋转部32的旋转量，以能够把持原本把持工件90的位置的方式使把持爪22c移动，以期望的位置和角度把持工件90。

该状态下，在倒换卡盘31打开把持爪31c而将工件90交给机器人2时，如图10D所示，使机器人手22向远离姿态变更装置3的朝向Db移动，从姿态变更装置3取出把持的工件90。然后，机器人手22将在期望的位置把持的工件90投入到产品(步骤S510)，由此，针对对象工件90的拾取结束，朝向下一个对象反复进行从步骤S100起的动作。

另外，在图9的流程图中，示出针对能够在期望的位置把持的工件90也将其倒换到姿态变更装置3的例子，但是不限于此。例如，也可以在步骤S130之前实施工件90的角度、把持位置的判定，在角度、把持位置均不需要变更的情况下，不进行倒换，从步骤S120直接转移到步骤S510。

接着，使用图12A～图12C对由姿态变更装置3实现的工件90的把持位置变更方法进行说明。每当进行把持位置变更时，将工件90分割成区域R1、区域R2、区域R3这3个区域，利用拾取系统1决定把持工件90的区域。在工件90中，设期望的把持位置分别为区域R1。

在利用本申请的拾取系统1在区域R1的位置把持并取出工件90时，如图3A、图3B那样，针对轴对称的工件90，不需要利用姿态变更装置3来变更工件90的把持位置。因此，使倒换卡盘31把持其余的2个区域中的任意一方，在变更部件的角度后，再次把持原来的位置，由此能够变更工件90的角度。

另一方面，在利用机器人2把持区域R2和区域R3中的任意一方的位置来取出工件90的情况下，利用倒换卡盘31把持区域R1以外的其余的1个区域。然后，在变更工件90的角度后，利用机器人把持区域R1，由此能够变更工件90的把持位置。例如，在把持工件90的区域R2部分而从工件载置装置6取出的情况下，利用倒换卡盘31把持区域R3部分，然后利用机器人把持区域R1部分，由此能够以期望的位置和角度拾取工件90。

此外，当在区域R1的位置把持并取出工件90的情况下，在以图6C的姿态把持着如图3C的L字形状那样具有方向性的工件90的情况下，也需要使用姿态变更装置3来变更把持的方向。该情况下，在与地面6f这样的面接触的状态下也无法进行任何动作，但是，通过倒换卡盘31在从面浮起的状态下把持工件90，因此，能够从任意角度接近机器人手22。因此，例如，如果以使机器人手22的轴水平的方式调整倾斜Da2而将工件90交给姿态变更装置3，且在使旋转部32旋转180°的状态下接受，则能够以期望的姿态拾取工件90。

即，仅工件载置装置6内的工件90中的目前为止为期望的姿态且不与周围的物体干涉的状态的工件90成为拾取对象。与此相对，在本申请的拾取系统1中，通过姿态变更装置3把持在姿态散乱的状态下把持的工件90并使其旋转，由此，能够控制方向和角度而可靠地矫正姿态，因此，对象范围扩大。即，在旋转这样的方向和量进行明确的矫正后进行倒换，因此，能够扩大并迅速地选定拾取对象工件90，并且可靠地进行校正，因此，作业效率也上升。

<第一变形例>

在第一变形例和后述的第二变形例中，关于摄像部的安装，对与使用图1说明的例子不同的例子进行说明。图13是用于说明第一变形例的拾取系统的结构的与图1对应的示意图，图14是用于说明第二变形例的拾取系统的结构的与图1对应的示意图。另外，摄像部以外的结构和与摄像部有关的动作以外的动作与使用图2～图12C的说明相同，省略相同部分的说明。

如图13所示，实施方式1的第一变形例的拾取系统1将摄像部41装配于机器人2的机器人臂21或机器人手22。该情况下，利用机器人控制部23预先在工件载置装置6上空教示工件载置装置6内的工件90的摄像位置，使机器人2移动，通过安装于机器人末端的摄像部41取得工件90的三维图像。对由工件姿态计算部4进行摄像而得到的三维图像进行处理，生成工件位置计测数据，将其发送到机器人控制部23。

摄像部41根据机器人2的运动而移动，因此，需要进行表示工件90的位置的坐标等的转换用运算。但是，对应于机器人手22接近工件90，能够在最近的位置对工件90进行摄像，因此，能够更加准确地掌握与机器人手22之间的位置关系。

<第二变形例>

如图14所示，实施方式1的第二变形例的拾取系统1构成为设置摄像部41A、摄像部41B这样的多个摄像部41，能够从多个方向对工件载置装置6进行摄像。摄像部41A与第一变形例同样地装配于机器人手22，摄像部41B如图1中说明的那样固定设置于工件载置装置6上方的空间内。

工件姿态计算部4对由摄像部41A、摄像部41B拍摄到的图像分别实施图像处理，计算三维的工件位置计测数据。将计算出的工件位置计测数据发送到机器人控制部23，使机器人2进行动作。这些摄像部41能够均设置于工件载置装置6的上方，还能够对应于工件检测条件而将一方设置于工件载置装置6的上方，将另一方设置于机器人臂21的末端等。

另外，也可以构成为设置2台二维视觉传感器，能够从2个方向取得任意区域的工件90的二维图像。但是，需要是具有如下功能的二维视觉传感器：事先将希望拾取的工件90的形状模型数据输入到工件姿态计算部4，能够计算工件90的形状。此外，具有如下功能即可：利用计算出的工件90的形状模型，根据由摄像部41拍摄到的图像，高精度地识别能够从散乱堆积状态取出的工件90，能够确定把持位置。

<第三变形例>

在第三变形例中，关于姿态变更装置，对旋转轴的方向与使用图1说明的例子不同的例子进行说明。图15是用于说明第三变形例的拾取系统的结构的与图1对应的示意图。另外，姿态变更装置的旋转轴的方向以外的结构和动作与使用图2～图12C或图13和图14的说明相同，省略相同部分的说明。

在实施方式1的第三变形例的拾取系统1中，如图15所示，姿态变更装置3的旋转部32安装于托架33，设置成旋转轴与地面平行。该情况下的姿态变更装置3和机器人臂21、机器人手22的运动如图11B那样。

另外，旋转部32的旋转轴不需要固定为图1所示的铅垂或图15所示的水平中的任意一方，例如，也可以能够根据工件90的种类、姿态而适当地变更倾斜。该情况下，也使用从工件姿态计算部4或机器人控制部23输出的信息，与旋转方向Dr3的控制协作地进行控制。进而，也可以利用机器人2的其他臂构成姿态变更装置3。

另外，在本申请的拾取系统1中，在通过使用微机的软件构成运算处理的执行部分或控制部的情况下，如图16所示，还可考虑通过具有处理器801和存储装置802的一个微机800来构成硬件。虽然没有图示，但是，存储装置802具有随机存取存储器等易失性存储装置和闪存等非易失性辅助存储装置。此外，也可以代替闪存而具有硬盘这样的辅助存储装置。处理器801执行从存储装置802输入的程序。该情况下，从辅助存储装置经由易失性存储装置向处理器801输入程序。此外，处理器801可以将运算结果等数据输出到存储装置802的易失性存储装置，也可以经由易失性存储装置在辅助存储装置中保存数据。

实施方式2

在上述实施方式1中，说明了根据表示工件载置装置上的工件的姿态的数据来控制动作的例子。在本实施方式2中，相对于实施方式1，对还考虑表示姿态变更装置上的工件的姿态的数据来控制动作的例子进行说明。

图17和图18用于说明实施方式2的拾取系统的结构和动作，图17是用于说明拾取系统的整体结构的示意图，图18是用于说明拾取系统的动作的流程图。另外，与表示姿态变更装置上的工件的姿态的数据有关的结构和动作以外的部分与实施方式1中说明的情况相同，省略相同部分的说明，并且引用实施方式1中使用的图1、图9以外的图。

如图17所示，实施方式2的拾取系统1设置第二摄像部42，该第二摄像部42配置于倒换卡盘31的上方或侧面，能够取得表示利用倒换卡盘把持的工件90的姿态和朝向的数据。与摄像部41同样，第二摄像部42需要由三维视觉传感器等能够取得工件90的三维图像的设备构成，也可以是具有多台摄像部的构造。

通过第二摄像部42的摄像，取得变更姿态后的工件90的三维图像，利用工件姿态计算部4进行图像处理，生成工件位置计测数据。根据该数据对机器人2的位置进行校正，利用机器人手22从倒换卡盘31取出部件。由此，与实施方式1的情况相比，能够高精度地拾取部件。

参考图18的流程图对实施方式2的拾取系统1的动作进行说明。另外，从进行散乱堆积于工件载置装置6的工件90的摄像的步骤(步骤S100)到将把持的工件90交给倒换卡盘31的步骤(步骤S200)为止与实施方式1相同，因此省略说明。

在工件90从机器人2交给倒换卡盘31时，利用第二摄像部42拍摄被倒换卡盘31把持的工件90的三维图像，利用工件姿态计算部4对图像实施图像处理。根据工件姿态计算部4的图像处理结果计算表示工件90的姿态的位置计测数据(步骤S210)。

在从工件姿态计算部4或机器人控制部23输出的信息的基础上，使用在步骤S210中得到的表示姿态的数据，进行被交接的工件90的角度变更和把持位置变更的必要性的判断以及变更动作实施(步骤S300～S410)。此后的步骤(步骤S500～)与实施方式1相同。

由此，与根据与旋转部32的旋转量有关的信息对工件90的姿态进行变更的情况相比，利用从第二摄像部42得到的数据来检测工件90的位置，因此，与实施方式1的情况相比，能够高精度地进行工件90的拾取。工件90的把持位置变更方法与实施方式1的情况相同。

不仅是倒换卡盘31的上方，第二摄像部42也可以设置成能够从侧面拍摄倒换卡盘31而生成工件位置计测数据。此外，也可以如实施方式1中的第三变形例那样在姿态变更装置3设置托架33。

实施方式3

在上述实施方式1和实施方式2中，说明了如下的系统和方法：针对从散乱堆积状态取出的工件，使用具有倒换卡盘和旋转部的姿态变更装置对与设想不同姿态的工件的姿态进行变更。在实施方式3中，说明如下例子：利用姿态变更用机器人构成实施方式1和实施方式2所示的姿态变更装置，对工件的姿态变更动作进行控制。

图19和图20用于说明实施方式3的拾取系统的结构和动作，图19是用于说明拾取系统的整体结构的示意图，图20是用于说明拾取系统的动作的流程图。另外，与工件的姿态变更有关的设备的结构和动作以外的部分与实施方式1和实施方式2中说明的情况相同，省略相同部分的说明，并且引用实施方式1中使用的图1、图9以外的图以及实施方式2中使用的图17、图18以外的图。

在实施方式3的拾取系统1中，如图19所示，代替实施方式1、2中说明的姿态变更装置3而具有姿态变更用机器人7。关于姿态变更用机器人7，仅描绘出一个机器人臂71，但是，姿态变更用机器人7是与机器人2相同的5自由度的水平多关节机器人、6自由度的垂直多关节机器人或协作机器人，设置有多个机器人臂71、多个关节部、基体等。

在机器人臂71的最末端设置有凸缘71f，该凸缘71f用于安装把持工件90的机器人手72。姿态变更用机器人7与机器人2的机器人控制部23连接。而且，姿态变更用机器人7的机器人手72基于来自工件姿态计算部4的表示工件90的姿态的信息，根据机器人控制部23的指令对位置和姿态进行控制。

另外，作为姿态变更用机器人7的机器人控制部，也可以构成为具有独立的机器人控制部，与机器人2不同地进行控制。但是，独立的机器人控制部需要构成为与工件姿态计算部4连接。

机器人手72与机器人臂71的凸缘71f连接，被用作如下的工具：用于接受机器人2的机器人手22拾取的工件90，对接受的工件90的姿态进行变更后，再次将其交给机器人手22。机器人手72根据机器人控制部23的指令，把持从机器人2交接的工件90。在机器人手72的末端，以能够拆装的方式装配有如图2A、图2B所示的把持爪22c那样与工件90的形状对应的把持爪。

此外，在姿态变更用机器人7的上部具有第二摄像部42，该第二摄像部42取得用于计算倒换动作实施后的工件90的姿态的摄像数据，构成为能够取得表示由姿态变更用机器人7把持的工件90的姿态和角度的数据。由此，在倒换动作实施后，再次将工件90返送到机器人2，除了能够判断是否需要实施倒换动作以外，还能够提高基于倒换动作的工件90的姿态变更精度。第二摄像部42需要由三维视觉传感器等能够取得工件90的三维图像的设备构成，也可以是具有多台摄像部的构造。

以上述的结构为前提，参考图20的流程图对实施方式3的拾取系统1的动作进行说明。另外，从进行散乱堆积于工件载置装置6的工件90的摄像的步骤(步骤S100)到把持对象工件的步骤(步骤S120)为止与实施方式1相同，因此省略说明。

机器人2使把持并取出(步骤S120)的工件90移动到交给姿态变更用机器人7的位置(倒换位置)(步骤S140)。倒换位置不是唯一确定的，根据在步骤S120中取出的工件90的形状和姿态，成为工件90不与周围的物体干涉且适当地实施倒换动作的位置。

然后，打开机器人手72的把持爪，与图10B中说明的情况同样，把持的工件90被倒换到姿态变更用机器人7的机器人手72(步骤S250)。

在工件90从机器人2交给姿态变更用机器人7时，利用第二摄像部42拍摄由附属于姿态变更用机器人7的机器人手72把持的工件90的三维图像，利用工件姿态计算部4对图像实施图像处理。根据工件姿态计算部4的图像处理结果，计算表示被倒换到姿态变更用机器人7的工件90的姿态的位置计测数据(步骤S260)。

在从工件姿态计算部4或机器人控制部23输出的信息的基础上，使用在步骤S260中得到的表示姿态的数据，判定是否需要基于姿态变更用机器人7的交接后的工件90的姿态变更(步骤S600)。在需要基于姿态变更用机器人7的姿态变更的情况下(步骤S600：“是”)，通过机器人控制部23的控制指令使机器人臂71进行动作，与机器人手72一起实施工件90的姿态变更(步骤S610)。然后，再次实施是否需要工件90的姿态变更的判定(步骤S600)。

在不需要姿态变更或通过上述的基于姿态变更用机器人7的姿态变更而成为不需要姿态变更的状态的情况下(步骤S600：“否”)，转移到下一个判定步骤(步骤S700)。在步骤S700中。关于是否能够将工件姿态变更为能够投入到产品的姿态(设想姿态)，根据第二摄像部42的摄像结果和机器人控制部23的控制指令来实施判定。

在判定为未成为能够投入到产品的姿态(设想姿态)的情况下(步骤S700：“否”)，将工件90倒换到其他机器人(在当前说明的流程中为机器人2)(步骤S710)。然后，在步骤S600中判定是否需要姿态变更后，如果需要姿态变更，则再次实施工件90的姿态变更动作。

这样反复进行步骤S600～步骤S710，在机器人2与姿态变更用机器人7之间实施工件90的交接，将工件90变更为期望的姿态。工件90的姿态变更完成(步骤S700：“是”)后的动作(步骤S510)与实施方式1相同，因此省略说明。

如上所述，在实施方式3的拾取系统1中，在机器人2与姿态变更用机器人7之间多次交接工件90，由此，能够更高精度地实施工件的倒换动作。此外，利用姿态变更用机器人7来实施倒换动作，由此，能够在动作范围内任意地设定工件90的倒换位置。

在实施方式1、实施方式2的姿态变更装置3中，倒换卡盘31被固定。因此，在工件90的形状或尺寸大幅变更的情况下，周围的物体和工件90可能干涉，有时很难导入到工件90为多品种的生产现场。另一方面，实施方式3的拾取系统1能够解决工件90的形状或尺寸变化的情况下的上述课题。

此外，在实施方式3的拾取系统1中，机器人2和姿态变更用机器人7均能够向产品投入工件(步骤S510)。即，在图20的流程图中，是从开始起一次也未在步骤S600中判定为“是”、在步骤S700中判定为“否”的情况，该情况下，能够利用姿态变更用机器人7实施针对产品的工件投入(步骤S510)。

另一方面，在实施方式1、实施方式2的拾取系统1中，姿态变更装置3被固定在拾取系统1内的1点，无法实施步骤S510的针对产品的工件投入作业。关于这点，在实施方式3中，存在能够削减工件90的倒换次数的可能性，可以说具有削减拾取所需要的周期时间的效果。

此外，在图20的流程图中，示出针对能够在期望的位置把持的工件90也将其倒换到姿态变更用机器人7的例子，但是不限于此。例如，也可以在步骤S140之前实施工件90的角度、姿态的判定，在角度、姿态均不需要变更的情况下，从步骤S120直接转移到步骤S510。

另外，本申请记载了例示性的实施方式，但是，实施方式记载的各种特征、方式和功能不限于特定的实施方式的应用，能够单独地或以各种组合应用于实施方式。因此，可在本申请说明书公开的技术范围内设想未例示的无数的变形例。例如，包含对至少1个结构要素进行变形的情况、追加至少1个结构要素的情况、或省略至少1个结构要素的情况。

例如，在上述的控制中，能够在不变更功能和作用的范围内适当地变更步骤的顺序。此外，上述的控制机理能够适当地组合。

如上所述，根据本申请的拾取系统1，构成为具有：工件姿态计算部4，其具有对散乱堆积的工件90进行摄像的摄像部41，根据从摄像部41取得的摄像数据计算各个工件90的姿态，选定拾取对象工件90，进行把持位置和角度的决定；机器人2，其根据工件姿态计算部4的决定，把持并取出选定的工件90；姿态变更装置3(或姿态变更用机器人7)，其具有卡盘(倒换卡盘31或机器人手72)和使卡盘(倒换卡盘31或机器人手72)旋转的旋转部32(或机器人臂71)，对卡盘(倒换卡盘31或机器人手72)抓住的部件的姿态进行变更；以及控制部(例如机器人控制部23、工件姿态计算部4、旋转部32或微机800)，其在决定的把持位置和角度从(作为拾取)设定的把持位置和角度偏离的情况下，使机器人2把持的工件90倒换到姿态变更装置3(或姿态变更用机器人7)，使工件90旋转后以与设定的把持位置和角度一致的方式使机器人2再次把持。因此，将在姿态不均匀的状态下被供给的工件90变更为期望的角度进行倒换，因此，能够可靠地以适当的姿态把持工件90并将其投入到产品。

特别是在旋转部32的旋转轴水平的情况下，能够容易地矫正工件90的上下方向。

或者，如果旋转部32的旋转轴的倾斜是可变的，则针对任意的姿态都能够容易地矫正。此外，作为取出对象的工件90为长条物，旋转轴为水平，因此，即使在由于与地面6f等的干涉而无法实施倒换动作的情况下，如果旋转轴的倾斜是可变的，则能够对姿态进行变更/强制。

具有第二摄像部42，该第二摄像部42对被姿态变更装置3把持的工件进行摄像，工件姿态计算部4根据从第二摄像部42取得的摄像数据，再次计算旋转后的工件90的姿态，如果这样构成，则能够更加准确地矫正工件90的姿态。

上述的姿态变更装置是姿态变更用机器人7，该姿态变更用机器人7具有与机器人臂71连接且位置和角度的控制自如的机器人手72作为卡盘，接受机器人2取出的工件90，使接受的工件的姿态变更，如果这样构成，则能够更加准确地矫正工件90的姿态，此外，有时能够削减工件90的倒换次数，削减倒换动作所需要的作业时间。

标号说明

1：拾取系统；2：机器人；21：机器人臂；22：机器人手；22c：把持爪；23：机器人控制部(控制部)；3：姿态变更装置；31：倒换卡盘；31c：把持爪；32：旋转部(控制部)；33：托架；4：工件姿态计算部(控制部)；41：摄像部；42：第二摄像部；6：工件载置装置；7：姿态变更用机器人(姿态变更装置)；71：机器人臂(旋转部)；72：机器人手(卡盘)；90：工件。

Claims (5)

1.一种拾取系统，其特征在于，该拾取系统具有：

工件姿态计算部，其具有对散乱堆积的工件进行摄像的摄像部，根据从所述摄像部取得的摄像数据计算各个工件的姿态，选定拾取对象工件，进行把持位置和角度的决定；

机器人，其根据所述工件姿态计算部的决定，把持并取出所述选定的工件；

姿态变更装置，其具有卡盘和使所述卡盘旋转的旋转部，对所述卡盘抓住的部件的姿态进行变更；以及

控制部，其在所述决定的把持位置和角度从设定的把持位置和角度偏离的情况下，使所述机器人把持的工件倒换到所述姿态变更装置，使所述工件旋转后以与所述设定的把持位置和角度一致的方式使所述机器人再次把持。

2.根据权利要求1所述的拾取系统，其特征在于，

所述旋转部的旋转轴是水平的。

3.根据权利要求1所述的拾取系统，其特征在于，

所述旋转部的旋转轴的倾斜是可变的。

4.根据权利要求1～3中的任意一项所述的拾取系统，其特征在于，

所述拾取系统具有第二摄像部，该第二摄像部对被所述姿态变更装置把持的工件进行摄像，

所述工件姿态计算部根据从所述第二摄像部取得的摄像数据，再次计算所述旋转后的工件的姿态。

5.根据权利要求1～4中的任意一项所述的拾取系统，其特征在于，

所述姿态变更装置是姿态变更用机器人，该姿态变更用机器人具有与机器人臂连接且位置和角度的控制自如的机器人手作为所述卡盘，接受所述机器人取出的工件，使接受的工件的姿态变更。