CN1792573A - 机器人控制装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种机器人控制装置，首先，为设定机械手的接近路径以及离开路径选定特定的目标位置，作为相对选定的特定目标位置的机械手的接近路径和离开路径，将不同的多个路径图形存储在路径图形存储机构内。其次，根据视觉传感器检测出的工件位置，从存储在路径图形存储机构内的多个路径图形中选择1个路径图形，为了使机械手应朝向的目标位置和实际的工件位置一致，将修正选择的路径图形作为接近路径以及离开路径而规定，沿规定的接近路径以及离开路径使机械手移动。
Description
技术领域
本发明涉及机器人控制装置，其利用视觉传感器检测工件的位置，根据检测出的工件位置，修正机械手应朝向的目标位置，使机械手相对工件接近或离开。
背景技术
在机器人系统中，必须预先指定基准位置，以将工件配置在基准位置为前提，示教机械手相对工件的接近路径或离开路径，规定机械手的动作。通过使机械手沿路径直接移动的直接示教或指定路径上的起点、经过点以及终点等并利用插补求出其间轨道的间接示教等，求出这样路径的示教。
但是，实际上把工件准确配置在基准位置上是困难的，工件从基准位置上偏离地被放置的情况很多。因此，为了使机械手移动到实际放置工件的位置上，必须在机器人系统中设有视觉传感器等，检测实际的工件位置和基准位置的位置偏离，修正预先示教的机械手移动路径的示教点中的目标位置(即，接近路径的终点或离开路径的起点)。一方面，为使机械手自身或被机械手把持的工件不干涉其他物体而必须规定机械手的移动路径。因此，预先规定机械手或被其把持的工件不可能与其他物体干涉的共同路径，不管实际上工件配置任何位置，沿该规定的共同路径使机械手移动到特定点之后，在该特定点使机械手从该特定路径离开并移动到修正后的目标位置。
如此地，在现有技术中，不管实际的工件位置(即，修正后的目标位置)，机械手沿共同路径移动到特定点之后，再从特定点移动到工件。因此，在某个范围的位置上配置工件时，沿绕远的移动路径使机械手移动。其结果，成为机械手的动作产生浪费、导致周期时间变长的原因。
发明内容
因此，本发明的目的是解决上述现有技术中存在的问题，沿对应实际配置工件的位置而确定的路径使机械手移动，减少机械手动作的周期时间。
本发明鉴于上述目的，提供一种机器人控制装置，利用视觉传感器检测工件的位置，根据检测出的工件的位置，修正机械手应朝向的目标位置，使机械手相对上述工件接近或离开，具备路径图形存储机构，作为用于使上述机械手接近为设定机械手的接近路径以及离开路径而选定的特定的目标位置的接近路径和用于使上述机械手从上述选定的特定的目标位置离开的离开路径，该路径图形存储机构存储多个路径图形，根据利用上述视觉传感器检测出的工件的位置，从存储在上述路径图形存储机构中的上述多个路径图形中选择1个路径图形，将为使上述机械手应朝向的目标位置和利用上述视觉传感器检测出的工件的位置一致而修正上述选择的路径图形后所得的图形作为接近路径以及离开路径进行规定，使上述机械手沿规定的上述接近路径以及上述离开路径移动。
在本发明的机器人控制装置中，对应实际配置的工件的位置，从预先存储在路径图形存储机构中的多个路径图形中选择接近路径以及离开路径，为使上述机械手应朝向的目标位置和实际的工件位置一致，在选择的路径图形中修正为特定路径图形而选定的特定的目标位置，从而修正接近路径以及离开路径。因此，能够使适于配置在各区域内的工件的路径图形预先存储在各个路径图形存储机构内，对应实际的工件位置，能够容易地规定回避机械手与其他物体的干涉的同时使机械手动作的浪费减少的路径图形。
作为1个实施方式，上述控制装置可以将为使上述机械手应朝向的目标位置和利用上述视觉传感器检测出的工件的位置一致而使上述选择的路径图形平行移动后所得的图形作为接近路径以及离开路径进行规定。
最好是将允许工件放置的范围分割为多个区域，根据利用上述视觉传感器检测出的工件位置所属于上述多个区域中的哪个区域内，选择上述路径图形。
当不必将接近路径和离开路径设为不同路径时，相对1个工件的上述接近路径和上述离开路径可以是相同路径。
最好是当利用上述视觉传感器检测出的工件位置的各坐标值中的至少1个超过预先确定的阈值时，上述机器人控制装置发出警报，使上述机械手的动作停止。
上述接近路径以及上述离开路径可以通过指定起点和终点并利用插补连接指定的起点和终点之间而规定，也可以指定起点和终点以及该起点和该终点之间的至少1个经过点并利用插补连接指定的各点之间而规定。
另外，利用上述视觉传感器检测出的工件位置可以是相对预先桷定的基准位置的工件的相对位置，也可以是在绝对坐标系中的位置。
附图说明
以下，参照附图并基于本发明的最佳实施方式，进一步详细说明本发明的上述以及其他目的、特征、长处。
图1是具备本发明的机器人控制装置的机器人系统的整体构成图。
图2是本发明的机器人控制装置的处理流程图。
图3是用于说明在本发明的机器人控制装置的路径图形存储机构内对应工件放置范围的各分割区域标记的路径图形的说明图。
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的最佳实施方式。
首先，参照图1说明使用本发明的机器人控制装置16的机器人系统10的整体构成。机器人10系统具备：机器人手臂12；安装在机器人手臂12前端的机械手14；控制机器人手臂12以及机械手14动作的机器人控制装置16；用于检测工件W位置的视觉传感器18；以及用于存储路径图形的路径图形存储机构20，使机械手14接近放置在如输送机或作业台那样的工件放置台22上的工件W，用机械手14保持工件W之后，将工件W搬运到其他场所。
机器人手臂12是公知的类型，根据来自机器人控制装置16的动作指令能够使机械手14移动到规定的位置而构成。机械手14是利用把持或吸附等能够保持工件W的公知类型，根据来自机器人控制装置16的动作指令，能够相对机器人手臂12向任意方向旋转。
视觉传感器18是能够进行3维测量的类型，由与机械手14并列设置的摄像装置18a和用于处理从摄像装置18a得到的图像信息的图像处理装置18b构成。作为摄像装置18a使用例如具备两台CCD相机的立体方式的装置。利用信号缆线等的信号传送机构18c，摄像装置18a连接到图像处理装置18b上。图像处理装置18b处理如录像信号那样的从摄像装置18a得到的信号并进行3维测量，检测放置在工件放置面22上的工件W的位置。作为工件W的位置信息，可以测定在绝对坐标系中的坐标，也可以测定相对预先确定的基准点的相对坐标。在后者的场合下，测定实际工件W相对假定配置于在工件放置面22上预先确定的基准位置O上的工件W0的相对位置。
机器人控制装置16是通常使用的众知类型，主板装备CPU、ROM、RAM、非易失RAM等。ROM容纳控制机器人手臂12和机械手14的系统软件。该系统软件通常在RAM上复制后由CPU执行。另外，含有用户做成的动作指令的机器人程序(动作程序)被容纳在非易失RAM内。该机器人程序通常也在RAM上复制后由CPU执行。机器人控制装置16的主板通过伺服放大器与驱动机器人手臂的伺服电动机24连接，另外与伺服放大器24的编码器或其他的I/O信号(外部输入输出信号)的信号线连接。另外，通过示教操作盘用的输入输出接口机器人控制装置16可以连接带有显示器的示教操作盘(未图示)。
由存储器、RAM等的存储装置构成路径图形存储机构20，通常作为机器人控制装置16的一部分而形成。
其次，参照图2说明上述机器人控制装置16的机器人控制处理。首先，指定作为允许工件W放置的范围的工件放置范围RA，工件放置范围RA被分割为多个区域R1～R4(步骤S100)。例如，如图3所示，工件放置范围RA是平面，规定以应放置工件W的基准位置O为中心的正交相对坐标系时，通过指定关于X轴以及Y轴、距离相对坐标系的原点(即，基准位置O)的各坐标最远点P1～P4，从而设定工件放置范围RA。各点P1～P4的指定可以通过输入坐标值进行，也可以通过使机械手14实际移动到上述点进行。在图3中，正交坐标系的XY平面被用X轴以及Y轴的分割分割为4个区域，但工件放置范围RA的指定以及其分割可以利用其他方法进行。还有，在工件放置范围RA是立体的场合，可以指定关于X轴、Y轴以及Z轴、距离原点的最远的至少6个点。
其次，按每个被分割的各区域R1～R4指定回避机械手14与其他物体的干涉的同时减低机械手14的动作浪费的适宜路径PT1～PT4，这些路径图形PT1～PT4对应各分割区域R1～R4而标记，存储在路径图形存储机构20内(步骤S102)。例如，如图3所示，在被分割为4个的区域R1～R4的各个当中，为规定路径图形，作为代表位置选定任意点，把选定的代表位置作为目标位置，规定含有用于使机械手14接近目标位置的接近路径和用于使机械手14从目标位置离开的离开路径的路径图形PT1～PT4，在各分割区域R1～R4对应标记路径图形PT1～PT4。图3表示：配置在各分割区域R1～R4中的代表位置上的工件W1～W4；作为向各分割区域R1～R4的代表位置的接近路径而规定的路径图形PT11、PT2～PT4以及作为从各分割区域R1～R4的代表位置的离开路径而规定的路径图形PT12、PT2～PT4。通常，像路径图形PT2～PT4，对接近路径和离开路径，对应标记共同的路径图形，但因工件W的形状等，期望在接近时和离开时使机械手14沿不同路径移动的情况下，如图3的路径图形PT1那样，可以对接近路径和离开路径，对应标记不同的路径图形PT11、PT12。
在本申请中使用的用语「目标位置」是为了便于说明，指放置工件W或应该放置工件W的位置，在接近路径时是指终点，在离开路径时是指起点。
如此地，通过把工件放置范围RA分割为多个区域，使各区域的研究范围变窄，因此能够回避干涉的路径的研究变得容易的同时实际工作位置与选择的路径图形的对应标记也变得容易。
如图3所示，在作为非直线路径规定路径图形的情况下，作为示教点分别指定起点、终点、起点和终点间的至少1个的经过点的坐标，利用各轴插补、直线插补或圆弧插补等连接指定的各点间，从而规定路径图形PT1～PT4。但是，作为直线路径规定路径图形的情况等，作为示教点，也可以通过只指定起点和终点的坐标而规定路径图形。还有，各点的坐标指定可以是利用动作程序中的指令或来自操作盘的输入来进行，也可以以手动使机器人手臂12以及机械手14自由动作那样地使机械手14移动到所期望的位置，根据在该位置上的机器人机械部的各动作轴或来自视觉传感器18的信息自动输入地进行。
其次，若在工件放置面22上放置工件W，则利用视觉传感器18检测工件W位置，详细地，利用设置在机械手14上的摄像装置18a取得实际放置在工件放置面22上的工件W的图像信息，通过信号传送机构18c将取得的图像信息送到图像处理装置18b中，利用图像处理检测工件W位置(步骤S104)。此时，可以检测绝对坐标中的工件W位置，也可以检测相对假定在工件放置面22的基准位置O上配置的工件W0的相对位置或在工件放置范围RA的相对坐标系中的坐标。机器人控制装置16若接受检测出的工件W的位置信息，则确认工件W位置是否在工件放置范围RA内(步骤S106)。具体地，工件W的各位置坐标是指定工件放置范围RA时的各坐标轴的最大值和最小值之间的值时，判断工件W配置在工件放置范围RA内。
机器人控制装置16若判断工件W配置在工件放置范围RA内，则在存储在路径图形存储机构20内的多个路径图形PT1～PT4中选择对应标记检测出的工件W的位置所属的分割区域R1～R4的路径图形PT1～PT4(步骤S108)。但是，该路径图形PT1～PT4是把工件W的位置所属的分割区域R1～R4内的代表位置作为目标位置而规定的，目标位置和工件W的位置通常不一致，原样地作为接近路径使用该路径图形PT1～PT4，不能使机械手14准确移动到实际的工件W位置上。因此，符合检测出的工件W位置地修正选择的路径图形PT1～PT4(步骤S110)。
如下进行路径图形PT1～PT4的修正，即例如，根据利用视觉传感器检测出的工件位置坐标和已知的代表位置的坐标，求出实际的工件W的位置相对工件W的位置所属的分割区域R1～R4的代表位置的相对坐标，为了使路径图形PT1～PT4的目标位置(即，接近路径的终点或离开路径的起点)成为工件W位置，在规定路径图形PT1～PT4的起点、终点以及经过点的各个的各坐标值上加上工件W相对代表位置的相对位置的各相对坐标值，修正路径图形PT1～PT4的所有示教点、即起点、终点以及经过点的坐标，使路径图形PT1～PT4平行移动。这在接近路径和离开路径中使用相同路径图形的场合(PT2～PT4)和使用不同路径图形的场合(PT1:PT11；PT12)是相同的。把如此修正的路径图形PT1～PT4作为接近路径或离开路径使用，从而对应工件W位置规定适宜的接近路径或离开路径，从而回避机械手14与其他物体碰撞的同时减低机械手14的无效动作成为可能。还有，把使如此选择的路径图形平行移动的图形作为接近路径以及离开路径规定时，能够对应实际的工件位置设定向工件的接近方向以及从工件的离开方向，回避与其他物体碰撞地设定路径变得容易。
另外，作为路径图形PT1～PT4修正的代替方法，用于接近路径的路径图形PT11、PT2～PT4的修正能够通过只将规定路径图形PT11、PT2～PT4的示教点中的终点坐标与工件W位置坐标一致地修正而进行。在此种情况下，作为工件W所属的分割区域R1～R4适宜的接近路径规定选择的路径图形PT11、PT2～PT4，因此减低机械手14的动作浪费成为可能。用于离开路径的路径图形PT12、PT2～PT4的修正同样地通过只将规定路径图形PT12、PT2～PT4的示教点中的起点坐标与工件W位置坐标一致地修正而进行。这在接近路径和离开路径中使用相同路径图形的场合(PT2～PT4)和使用不同路径图形的场合(PT1:PT11；PT12)是相同的。
这样一来，在修正从存储在路径图形存储机构20内的多个路径图形PT1～PT4中选择的路径图形PT1～PT4之后，机器人控制装置16把修正的路径图形PT1～PT4作为接近路径或离开路径进行设定，沿设定的接近路径以及离开路径使机械手14移动(步骤S112)。然后，若相对1个工件的动作周期结束后，则返回到步骤S104，关于下一个工件W，反复同样的动作。
一方面，在步骤S106中判断工件W位置不在工件放置范围RA内时，即工件W的各位置坐标的任意一个不在指定工件放置范围RA时的各坐标轴的最大值和最小值之间时，机器人控制装置16判断机械手14或被其保持的工件W有与其他物体干涉的危险性，发出警报停止动作程序的执行，使机械手14的动作停止。此时，是指工件W偏离配置在从工件放置面22上的基准位置O超过允许范围处，可能是上游侧的动作异常，操作者只要进行检查等即可。由此，回避机械手移动在未研究干涉可能性的区域内，能够实际上防止干涉发生。
根据如上述的机器人控制装置，对应实际的工件位置，能够从存储在路径图形存储机构20内的多个路径图形中选择回避与其他物体干涉的同时减少机械手14的动作浪费的路径图形。因此，对应工件W位置能够规定适宜的接近路径以及离开路径，缩短周期时间。
以上，根据图示的实施方式，说明了本发明的机器人控制装置16以及使用该装置的机器人系统10，但本发明的机器人控制装置16不限于图示的实施方式。例如，在上述实施方式中，在分割工件放置范围RA的各区域R1～R4内对应标记路径图形PT1～PT4时，为规定路径图形PT1～PT4，把在各分割区域R1～R4中选定的代表位置作为目标位置指定路径图形PT1～PT4。但是，路径图形PT1～PT4的指定未必依据上述方法，例如，可以把配置在工件放置面22上的基准位置O的工件W位置、即相对坐标系中的原点作为目标位置，指定路径图形PT1～PT4。但是，此时，为减少机械手14的动作浪费，期望对应检测出的工件W位置的路径图形PT1～PT4的修正如下进行：为了使路径图形PT1～PT4的目标位置成为工件W的位置，在规定路径图形PT1～PT4的起点、终点以及经过点的各个的各坐标值上加上工件W的位置相对各区域R1～R4的代表位置的相对位置的各相对坐标值，修正路径图形PT1～PT4的起点、终点以及经过点的坐标，使路径图形PT1～PT4平行移动。
Claims (8)
1.一种机器人控制装置(16)，利用视觉传感器(18)检测工件(W)的位置，根据检测出的上述工件(W)的位置，修正机械手(14)应朝向的目标位置，使上述机械手(14)相对上述工件(W)接近或离开，其特征在于，
具备存储多个路径图形(PT1～PT4)的路径图形存储机构(20)，该多个路径图形(PT1～PT4)作为用于使上述机械手(14)接近为设定机械手(14)的接近路径以及离开路径而选定的特定目标位置的接近路径和用于使上述机械手(14)从上述选定的特定目标位置离开的离开路径，根据利用上述视觉传感器(18)检测出的工件(W)的位置，从存储在上述路径图形存储机构(20)中的上述多个路径图形中选择1个路径图形，将为使上述机械手(14)应朝向的目标位置和利用上述视觉传感器(18)检测出的工件(W)的位置一致而修正上述选择的路径图形后所得的图形作为接近路径以及离开路径进行规定，使上述机械手(14)沿规定的上述接近路径以及上述离开路径移动。
2.根据权利要求1所述的机器人控制装置，其特征在于，
上述机器人控制装置(16)将为使上述机械手(14)应朝向的目标位置和利用上述视觉传感器(18)检测出的工件(W)的位置一致而使上述选择的路径图形平行移动后所得的图形作为接近路径以及离开路径进行规定。
3.根据权利要求1或2所述的机器人控制装置，其特征在于，
将允许工件(W)放置的范围(RA)分割为多个区域(R1～R4)，根据利用上述视觉传感器(18)检测出的工件(W)的位置所属于上述多个区域(R1～R4)中的哪个区域内，选择上述路径图形。
4.根据权利要求1所述的机器人控制装置，其特征在于，
对于1个工件(W)的上述接近路径和上述离开路径是相同路径。
5.根据权利要求1所述的机器人控制装置，其特征在于，
当利用上述视觉传感器(18)检测出的工件(W)的位置的各坐标值中的至少1个超过预先确定的阈值时，上述机器人控制装置(16)发出警报，使上述机械手(14)的动作停止。
6.根据权利要求1所述的机器人控制装置，其特征在于，
通过指定起点和终点并利用插补连接指定的起点和终点之间规定上述接近路径以及上述离开路径。
7.根据权利要求1所述的机器人控制装置，其特征在于，
通过指定起点和终点以及该起点和该终点之间的至少1个经过点并利用插补连接指定的各点之间规定上述接近路径以及上述离开路径。
8.根据权利要求1至7中任何一项所述的机器人控制装置，其特征在于，
利用上述视觉传感器(18)检测出的工件(W)的位置是工件(W)相对预先确定的基准位置的相对位置。
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