CN1903522A - 跟踪以及搬运装置 - Google Patents

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CN1903522A CNA2006101064379A CN200610106437A CN1903522A CN 1903522 A CN1903522 A CN 1903522A CN A2006101064379 A CNA2006101064379 A CN A2006101064379A CN 200610106437 A CN200610106437 A CN 200610106437A CN 1903522 A CN1903522 A CN 1903522A
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Abstract

本发明提供一种即使在机器人的动作路径或工件的搬送间隔变化时，也可以高效率地搬运工件的低成本的跟踪以及搬运装置。最上游侧的第1机器人判断可否对由工件提供源提供的各工件进行搬运。将在第1机器人不搬运的工件的数据发送到下一个机器人即第2机器人。第2机器人根据来自第1机器人的数据判断可否对各工件进行搬运。将在第2机器人不搬运的工件的数据发送到最下游侧的第3机器人。第3机器人根据来自第2机器人的数据对剩下的工件进行搬运。

Description

跟踪以及搬运装置
技术领域
本发明涉及一种采用机器人从搬送传送带上向其它位置转交工件的跟踪以及搬运装置。
背景技术
作为组合了产业用机器人以及视觉传感器的现有的工件处理系统，已知的是，由沿着搬送路径而设置的多个机器人来抓持搬送传送带所搬送的工件，将抓持的工件从搬送传送带上转交给其它的位置或者工序的系统。在这样的系统中，对多个机器人的跟踪动作进行怎样地控制是非常重要的。
例如在特开平9-131683号公报中公开了包含沿着搬送传送带的路径而设置的多个机器人和对搬送传送带上的工件进行拍摄的摄像机的机器人系统。该系统具有机器人控制装置根据工件的检测结果对每个工件进行机器人的动作预约的单元，机器人按照该动作预约进行作业。
另外，在专利第3077564号公报中也公开了包含沿着搬送传送带路径而设置的多个机器人和对搬送传送带上的工件进行拍摄的摄像机的工件处理装置。在该装置中，预先设定在上游侧的机器人不保持而应该通过的工件个数，上游侧的机器人根据所设定的个数来保持工件，下游侧的机器人保持在上游侧的机器人上没有保持的工件。
因为在特开平9-131683号公报中记载的机器人系统根据各机器人的动作可能时间来计划保持动作，所以即使在工件的搬送间隔不规则的情况下，上游侧的机器人也可以不处于等待状态地、高效地保持工件。可是，因为该系统根据从机器人的跟踪动作开始到完成1周期的动作为止的动作可能时间来进行机器人的保持动作的预约，所以在机器人的动作路径或确认信号的等待时间产生了变化时，则难以进行机器人动作时间的预测。
另外，由于专利第3077564号公报中记载的工件处理装置预先设定在上游侧的机器人上没有保持而通过的工件的个数，所以在工件的搬送间隔基本上一定时可以高效地保持工件，但是在搬送间隔变成不规则时，尽管上游侧的机器人处于可保持工件的状态，也存在成为等待状态的忧虑，存在效率降低的忧虑。
发明内容
于是，本发明的目的是提供一种即使在机器人的动作路径或工件的搬送间隔发生变化时，也可以高效地搬运工件的跟踪以及搬运装置。
为了达到上述目的，本发明提供一种跟踪以及搬运装置，其具有：搬送单元，其搬送持续提供的多个工件；行进距离检测单元，其检测所述搬送单元的行进距离；工件位置检测单元，其检测由所述搬送单元搬送的工件的位置；沿着所述搬送单元而设置的多个机器人；分别控制该多个机器人的多个控制装置；和通信单元，其对所述工件位置检测单元以及所述多个控制装置的各个之间进行连接，在该跟踪以及搬运装置中，根据由所述行进距离检测单元检测到的所述搬送单元的行进距离，使所述搬送单元不停止地通过所述多个机器人的任一个来分别搬运所述搬送单元上的各工件，所述工件位置检测单元把检测到的工件位置信息经由所述通信单元向控制第1机器人的第1控制装置传输，其中，所述第1机器人是所述搬送单元的搬送方向上的最上游侧机器人，所述第1控制装置在由工件位置检测单元经由所述通信单元传输了工件位置信息时，判断是否进行该工件的搬运，将判断为在所述第1机器人不进行搬运的工件的位置信息经由所述通信单元向控制比自身下游侧的第2机器人的第2控制装置传输。
所述第2机器人包含比所述第1机器人下游侧但不是最下游侧的1个或1个以上的机器人，此时所述第2控制装置，在从比自身上游侧的机器人的控制装置经由所述通信单元传输了工件的位置信息时，判断是否进行该工件的搬运，将判断为在所述第2机器人上不进行搬运的工件的位置信息经由所述通信单元向比自身下游侧的机器人的控制装置传输，进而，控制最下游侧的第3机器人的第3控制装置，可以根据由比自身上游的机器人的控制装置经由所述通信单元传输的工件的位置信息，使所述第3机器人进行该工件的搬运。
所述判断最好根据在进行该判断的时刻的工件的位置信息来进行。
所述多个控制装置中的各个控制装置，可以根据该各个控制装置控制的机器人的最大处理能力来进行是否应该搬运各工件的判断。
或者，所述多个控制装置中的各个控制装置，也可以预先规定该各个控制装置控制的机器人进行搬运的工件以及不进行搬运的工件的各自的个数，并按照该规定进行所述判断。
所述搬送单元可以是宽度较宽的搬送传送带，此时所述多个机器人最好配置在所述搬送传送带的两侧。
另外，跟踪以及搬运装置还可以具有将所述多个机器人所搬运的工件向规定的场所搬出的排出传送带。
附图说明
通过一边参照附图一边对以下最佳的实施方式进行说明，来使本发明上述或者其它的目的、特征以及优点更加清楚。
图1是本发明的跟踪以及搬运装置的概括结构图。
图2是表示图1的机器人控制装置的结构的框图。
图3是说明工件的检测处理步骤的流程图。
图4是表示工件和机器人的位置关系的图。
图5是表示判断可否由机器人对工件进行搬运的步骤的流程图。
图6是表示预先规定各机器人所搬运的工件时的步骤的流程图。
图7是表示具有宽度较宽的传送带的跟踪以及搬运装置的变形例的图。
图8是还包含排出用的传送带的跟踪以及搬运装置的概括结构图。
具体实施方式
以下，一边参照附图一边对本发明进行详细地说明。图1是表示本发明的跟踪以及搬运装置10的典型的实施例的图，表示机器人系统的整体配置以及视觉传感器结构的概要。本实施方式的跟踪以及搬运装置10具有：与持续提供多个工件即工件W[i](i＝1、2、3、…)的工件提供源12连接的搬送单元即搬送传送带14；和作为使搬送传送带14不停止地进行搬送传送带14上的工件的搬运动作的机器人的第1、第2以及第3机器人16、18以及20。由图1可知，第1机器人16是在工件的搬送方向上最上游侧的搬运机器人，第3机器人20为最下游侧的搬运机器人。因此，在机器人的台数为4台或4台以上时，第2机器人的台数为多个。另外，机器人16、18以及20分别通过第1～第3机器人控制装置22、24以及26来进行控制。此外，搬送传送带14的未图示的驱动轴由未图示的电动机来进行驱动。该驱动轴或者电动机的转速由行进距离检测单元即脉冲编码器28以脉冲串的形式输出到第1机器人控制装置22。
另外，通过工件位置检测单元即视觉传感器30来进行跟踪动作用的工件位置检测处理。视觉传感器30由摄像机32以及处理用摄像机32进行摄像的图像的视觉控制部34构成，在本实施方式中，视觉控制部34内置于机器人控制装置22中。但是，视觉控制部34不需要内置于机器人控制装置中，也可以与机器人控制装置独立地设置。
如图1所示，第1机器人控制装置22具有用于第1机器人16的第1机器人控制部36，并一边从内置的视觉控制部34得到表示工件的位置的数据，一边利用来自脉冲编码器28的输出值使第1机器人16进行跟踪动作。同样，第2以及第3机器人18以及20分别与第2以及第3机器人控制装置24以及26的第2以及第3控制部38以及40连接。另外，各个机器人控制部通过通信单元即通信线42以及44来进行连接，由此可以将与在上游侧的机器人(例如第1机器人16)上没有搬运的工件有关的数据转送到下游侧的机器人(例如第2机器人18)。
图2用框图来表示了第1机器人控制装置22的内部结构的概略。在此图中，内置于第1机器人控制装置22的视觉控制部34具有由微处理器组成的CPU341，在CPU341上通过总线348分别连接了帧存储器342、图像处理器343、连接到合适的监视器的监视器接口344、数据存储器345、程序存储器346以及摄像机接口347。在摄像机接口347上连接上述的摄像机32，在帧存储器342中存储用摄像机32摄像的图像。在帧存储器342中存储的数据由图像处理器343来进行分析。在数据存储器345中存储视觉控制部34中的各种设定，另外程序存储器346还存储分析程序。
视觉控制部34的CPU341通过第1机器人控制装置22的总线221与第1机器人控制部36的CPU361连接。在CPU361上通过各总线367连接了RAM362、ROM363、非易失性存储器364、数字信号处理器(DSP)用数据存储器365、数字信号处理器(DSP)366。在ROM363中存储控制系统整体的程序，在RAM362中临时存储用于在CPU361处理的数据。在非易失性存储器364中存储用于第1机器人16的动作程序、设定数据、后述的检测数据转送处理程序。DSP366是用于处理脉冲编码器28的计数输出信号的处理器，DSP用的数据存储器365存储DSP366的处理数据或设定参数。DSP366具有按照CPU361的命令在任意时刻检测脉冲编码器28的计数输出，并写入到DSP用数据存储器365的规定区的功能。另外，从视觉控制部34的CPU341也可以通过第1机器人控制装置22的CPU361来访问DSP用数据存储器365。还有，第1机器人控制部36具有用于控制第1机器人16的轴控制设备368，轴控制设备368通过伺服电路369与第1机器人16连接。此外，分别控制第2以及第3机器人18以及20的第2以及第3机器人控制部38以及40的结构也可以与第1机器人控制部36的结构相同，因此省略详细的说明。
下面，参照图3的流程图，对在视觉控制部34中进行的检测处理内容进行说明。当视觉控制部34的CPU341输出图像读入命令时，在寄存器值W上作为初始设定存储零(步骤S1)，进行基于摄像机32的1个或1个以上的工件图像的摄像以及向帧存储器342的图像的读入(步骤S2)。接着，图像取得时的脉冲编码器28的计数值N1存储到数据存储器345以及机器人控制部36的DSP用存储器365中(步骤S3)。接着，采用存储在程序存储器346的分析程序来分析在步骤S2中取得的图像，并检测工件(步骤S4)。这里判断检测是否成功(即，在读入图像中是否包含工件)(步骤S5)，在没有检测到工件时进入步骤S6，准备下次的图像读入。即，在步骤S6中，以短周期反复检查脉冲编码器28的计数值N，一直待机到来自最新的图像读入的传送带14的移动距离(N-N1)超过阈值(ΔN)为止。如果移动距离超过了阈值，则在步骤S7中确认了没有输出其它处理结束信号之后，返回步骤S1继续进行处理。
当在步骤S5中判断为检测成功(检测到工件)时，进入步骤S8，对位置检测的结果进行是否两次取得同一工件的图像数据的检查。如果确认不是两次取得同一工件时，则将检测结果与脉冲编码器的计数值N1关联起来存储(步骤S9)，寄存器值W加1(增加)(步骤S10)，抽出下一个工件(步骤S11)。另一方面，在两次取得同一工件的图像数据时不增加而进入步骤S11。在下一步骤S12中判断抽出结果，在抽出成功时(检测到工件时)返回步骤S8。另一方面，在抽出失败时意味着已经没有应检测的工件，所以进入步骤S13进行将数据缓冲器中的全部数据根据这些X坐标值重新排列的作业。因此将从步骤S8到步骤S12的操作反复进行与检测数据的个数相等的次数。
以下采用图4以及图5对某机器人(这里是第1机器人16)是否可以搬运视觉传感器30检测到的工件W[i]的判断步骤进行说明。首先，如在图4所示的模式图，在把传送带14的行进方向作为X方向，把与X方向垂直而且横过传送带14的方向作为Y方向时，把位于坐标(Xwi、Ywi)的工件W[i]与在比工件W[i]下游侧的跟踪范围中按Y方向延伸的下限线TRle的X方向距离设为Td。如从图1的跟踪范围1也可知，在某时刻，位于该下限线的下游侧的工件以及位于上限线TRls的上游侧的工件不能用第1机器人16搬运。另外，把从坐标(Xwi、Ywi)向X方向延伸的直线与下限线TRle的交点设为p(Xle、Ywi)，还把搬运工件的、第1机器人16的机器手等作业工具(未图示)的代表位置的现在坐标(Rx、Ry)与上述p点的距离设为Rd。
图5是根据在搬运时刻的工件位置的信息，判断第1机器人16是否可以搬运处于如图4的位置关系的工件W[i]的流程图。首先，当机器人控制部36接收到来自视觉传感器30的检测数据(包含脉冲编码器28的输出)时(步骤S21)，读出第1机器人16的作业工具的现在位置(Rx、Ry)以及由视觉传感器检测到的工件的检测位置(Xwi、Ywi)，计算上述的距离Td以及Rd(步骤S22)。接着，由已知的第1机器人16的动作速度以及距离Rd，计算第1机器人16的作业工具移动距离Rd所需要的时间tr(步骤S23)。接着在步骤S24中，计算位于坐标(Xwi、Ywi)的工件W[i]的时间tr后的坐标(Xtr、Ywi)。在下一步骤S25中，确认时间tr后的工件W[i]是否到达下限线TRle。即，如果时间tr后的工件W[i]未到达下限线TRle时(即Xtr＜Xle)，则可以用第1机器人16搬运工件[i]，所以进入步骤S26。另一方面，在工件W[i]位于下限线TRle之后时，用第1机器人16不能搬运工件[i]，工件[i]的检测数据发送到第1机器人16的下一个机器人(这里是第2机器人18)(步骤S27)。对于检测到的全部工件反复进行以上的步骤(步骤S28)。
在按照图5中流程图的步骤的情况下，每个机器人可以搬运尽量多的工件。可是，如在接着说明的图6的流程图中所示的步骤那样，也可以对每个机器人预先规定搬运的工件个数和不搬运的工件个数。
首先与图5的流程图的步骤S21相同，在步骤S31中如果接收到来自视觉传感器30的检测数据时，则在接着的步骤S32中各控制装置判断自身相当于全部的机器人(在本实施方式中是3个)中从最上游开始第几个机器人。因此，在最上游侧的第1机器人16的第1控制装置22中的处理从步骤S33进入步骤S34。在步骤S34中，第1机器人16的第1控制装置22，对于从视觉传感器30持续接收的工件检测数据中的连续的2个(例如W[1]，W[2])不进行如图5的处理，作为在第1机器人16不进行搬运的工件的检测数据，向下一个机器人即第2机器人18的第2控制装置24发送该2个检测数据。然后对于下一检测数据(W[3])的工件进行第1机器人16的搬运操作。同样，第1控制装置22将接着接收的检测数据(W[4]、W[5])发送到第2控制装置24，对下一检测数据(W[6])的工件由第1机器人16进行搬运。
接着在第2机器人18的第2控制装置24中的处理从步骤S35进入步骤S36。在步骤S36中，第2机器人18的第2控制装置24，对于从第1机器人16的第1控制装置22接收到的连续的2个检测数据(W[1]、W[2])中的1个(例如W[1])不进行如图5的处理，作为在第2机器人18不进行搬运的工件的检测数据，向最下游侧的第3机器人20的第3控制装置26发送该1个检测数据。然后对于剩下的检测数据(W[2])的工件进行基于第2机器人18的搬运操作。同样，第2控制装置24，不搬运接着接收的检测数据(W[4]、W[5])中的1个(例如W[4])而发送到第3机器人20的第3控制装置26，对检测数据(W[5])的工件由第2机器人18进行搬运。
最后在第3机器人20的第3控制装置26中的处理从步骤S37进入步骤S38。在步骤S38中，第3机器人20的第3控制装置26，对于与从第2机器人18的第2控制装置24接收到的检测数据有关的全部工件(W[1]、W[4]、…)，例如采用如图5所示的步骤，进行基于第3机器人20的搬运操作。此外在步骤S37中判断为“否”时，处理中的控制装置不是控制装置22、24以及26的任何一个(即错误)，因此进入步骤S39进行适当的错误处理。
总而言之，根据图6的流程图，最上游侧的第1机器人16反复进行漏过2个搬运1个工件的作业，作为第1机器人16的下一个机器人的第2机器人18反复进行漏过1个搬运1个工件的作业，最下游侧的第3机器人20进行不漏过工件地搬运流过来的工件的作业。不考虑各机器人的最大处理能力而规定这样处理工件的顺序，由此可以使视觉传感器的数据的流动变得简单。
上述的实施方式是关于机器人为3台的情况，但是，当然，在本发明中即使机器人是2台或者4台或其以上也可以实施的。另外，工件到达的判断是通过视觉传感器读出传送带的行进距离检测单元(如脉冲编码器之类)的计数值，并利用传送带的移动距离信息来执行的，但是，也可以通过使用如光电管的装置，利用其信号来进行工件到达的判断。
图7所示的跟踪以及搬运装置10′是上述的跟踪以及搬运装置10的变形例，表示在连接到工件提供源12′的搬送传送带14′的宽度较宽时，在传送带的两侧配置了机器人的例子。这样在传送带14′的两侧配置了机器人时，根据由视觉传感器检测的各工件的Y坐标的检测数据，把工件分类为2个组A和B，在向各机器人发送检测数据后，组A侧的机器人(在图示例中是第1以及第3机器人16以及20)可以搬运属于组A的工件(工件W[2]、[4]、[6]等)，组B侧的机器人(在图示例中是第2机器人18)可以搬运属于组B的工件(工件W[1]、[3]、[5]等)。另外，在使用像传送带14′那样的宽度较宽的传送带时，也可以在传送带14′上设置多台摄像机，并采用这些摄像机，在比较大的工件和小的工件两种情况下分开使用摄像机。
在此之前，仅谈到了工件的提供部，但是在如图1所示的系统中一般还需要向规定的其它场所排出搬运后的工件的动作。图8所示的跟踪以及搬运装置10″，除了上述的搬送传送带14之外，还设置代替机器人将工件向规定的场所搬出的排出传送带46。在排出传送带46上可以以等间隔设置如图所示的多个隔板48。用提供侧的搬送传送带14，如上所述，可以进行采用了视觉传感器的跟踪动作，但是在排出传送带46上设置如脉冲编码器50的行进量检测单元，没有视觉传感器也可以进行跟踪动作。另外，在提供侧传送带14以及排出侧传送带46的任意一个中都可以不使用视觉传感器而进行搬运动作。
根据上述实施方式的跟踪以及搬运装置，依次反复进行判断每个机器人可以搬运的工件的操作，因此可以根据传送带上的工件的搬送量，沿着传送带配置最佳台数的机器人，并进行搬运作业。还有在上述任意的实施例中，机器人既可以1个1个地搬运，也可以将多个工件集中搬运并集中排出。
根据本发明的跟踪以及搬运装置，对于在传送带的随机位置上放置、且以随机的间隔提供的多个工件，用1台机器人是处理能力不足的情况下，通过组合使用1台视觉传感器和多台机器人，可以低成本并且高效率地进行跟踪动作。
参照为说明而选定的特定的实施方式，对本发明进行了说明，对于本领域技术人员来说显而易见在不脱离本发明的基本概念以及范围的前提下可以进行多种变更。

Claims (7)

1.一种跟踪以及搬运装置(10)，其中，
具有：
搬送单元(14)，其搬送持续提供的多个工件(W)；
行进距离检测单元(28)，其检测所述搬送单元(14)的行进距离；
工件位置检测单元(30)，其检测由所述搬送单元搬送的工件的位置；
沿着所述搬送单元(14)设置的多个机器人(16、18、20)；
分别控制该多个机器人(16、18、20)的多个控制装置(22、24、26)；和
通信单元(221、42、44)，其对所述工件位置检测单元(30)以及所述多个控制装置(22、24、26)的各个之间进行连接，
根据由所述行进距离检测单元(28)检测到的所述搬送单元(14)的行进距离，使所述搬送单元(14)不停止地通过所述多个机器人(16、18、20)的任一个来分别搬运所述搬送单元(14)上的各工件(W)，其特征在于，
所述工件位置检测单元(30)把检测到的工件位置信息通过所述通信单元(221)向控制在所述搬送单元(14)的搬送方向上最上游侧的第1机器人(16)的第1控制装置(22)传输，
所述第1控制装置(22)在由工件位置检测单元(30)通过所述通信单元(221)传输了工件的位置信息时，判断是否进行该工件(W)的搬运，将判断为不在所述第1机器人(16)进行搬运的工件的位置信息通过所述通信单元(42)向控制比自身下游侧的第2机器人(18)的第2控制装置(24)传输。
2.根据权利要求1所述的跟踪以及搬运装置，其特征在于，
所述第2机器人(18)包含比所述第1机器人下游侧但不是最下游侧的1个或1个以上的第2机器人(18)，
所述第2控制装置(24)，在从比自身上游侧的机器人(16)的控制装置(22)通过所述通信单元(42)传输了工件的位置信息时，判断是否进行该工件(W)的搬运，将判断为不在所述第2机器人(18)进行搬运的工件的位置信息通过所述通信单元(44)向比自身下游侧的机器人(20)的控制装置(26)传输，
控制最下游侧的第3机器人(20)的第3控制装置(26)，根据由比自身上游的机器人(18)的控制装置(24)通过所述通信单元(44)来传输的工件的位置信息，使所述第3机器人(20)进行该工件(W)的搬运。
3.根据权利要求1或者2所述的跟踪以及搬运装置，其特征在于，
所述判断是根据在进行该判断的时刻的工件的位置信息来进行的。
4.根据权利要求1或者2所述的跟踪以及搬运装置，其特征在于，
所述多个控制装置(22、24、26)中的各个控制装置，根据该各个控制装置所控制的机器人(16、18、20)的最大处理能力来判断是否应该搬运各工件(W)。
5.根据权利要求1或者2所述的跟踪以及搬运装置，其特征在于，
所述多个控制装置(22、24、26)中的各个控制装置，预先规定该各个控制装置所控制的机器人(16、18、20)进行搬运的工件(W)以及不进行搬运的工件(W)的各自的个数，并按照该规定进行所述判断。
6.根据权利要求1或者2所述的跟踪以及搬运装置，其特征在于，
所述搬送单元是宽度较宽的搬送传送带(14′)，所述多个机器人(16、18、20)配置在所述搬送传送带(14′)的两侧。
7.根据权利要求1或者2所述的跟踪以及搬运装置，其特征在于，
还具有将所述多个机器人(16、18、20)搬运的工件(W)向规定的场所搬出的排出传送带(46)。
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