TW201703948A - 機器人及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

提供一種不需配置專用治具或機器且不需具備高階之視覺辨識系統以進行複雜之控制，即可容易地實現工件之取出作業之機器人及其控制方法。機器人具備：第一臂，其具有設於前端之第一手前端部、與設於基台與第一手前端部之間之至少一關節軸；第一作用部，其在設於第一手前端部之狀態下與可載置複數個工件之既定台狀體接觸；控制部；攝影部，其對台狀體中工件之載置面從其垂直方向二維地進行拍攝；以及辨識部，其對由攝影部二維地拍攝所得之影像進行二維之圖案匹配，以辨識工件之位置。控制部以使第一作用部作用於台狀體上之方式控制第一臂，從而使台狀體振動。

Description

機器人及其控制方法
本發明係關於一種機器人及其控制方法。
於由複數作業步驟組成之作業線中，已知有於其中至少一作業步驟中，以具有複數關節之機器人進行取得結束上游側作業之工件，對該工件進行作業後，朝下游側送出工件之一連串之動作之態樣。
複數作業步驟之中，可考慮使機器人進行自裝有電子零件等多數個工件之容器中取出例如一工件並對該零件進行作業之步驟。此種步驟一般稱為堆疊抓取(bin picking)。例如，於下述專利文獻1中，於既定托盤載置工件，以複數個攝影機自複數個不同角度進行拍攝，以三維地捕捉工件之位置。基於捕捉到之工件之資訊，使用預先儲存之工件之形狀進行圖案匹配，藉此辨識工件並使機器人自裝入托盤之複數個工件中取出一個工件。此時，當裝在托盤之複數個工件重疊時即有無法辨識工件之情況。為了避免此種工件彼此重疊之情況，進行使托盤振動等以使托盤內之工件均勻化之作業(例如參照專利文獻2、3等)。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2008-62376號公報
[專利文獻2]日本專利特開2014-205209號公報
[專利文獻3]日本專利第5606424號公報
然而，習知構成中，如上述專利文獻2、3，需於機器人周邊配置用以使托盤振動之專用治具或機器。因此，於複數作業步驟中至少一作業步驟係由人類進行之作業線中，將由人類進行之作業步驟以機器人代為執行之情況，需配置由人類進行作業時不需要之專用治具或機器。又，為了使機器人辨識工件，需具備高階之視覺辨識系統，並進行複雜之控制。其結果，於習知作業線中，有難以頻繁且容易地使機器人代替人類進行作業之問題。
本發明之目的係為了解決上述問題，提供一種不需配置專用治具或機器且不需具備高階之視覺辨識系統以進行複雜之控制，即可容易地實現工件之取出作業之機器人及其控制方法。
本發明之一態樣之機器人具備：第一臂，其具有設於前端之第一手前端部、與設於基台與前述第一手前端部之間之至少一關節軸；第一作用部，其在設於前述第一手前端部之狀態下與可載置複數工件之既定台狀體接觸；控制部；攝影部，其對前述台狀體中前述工件之載置面從其垂直之方向二維地進行拍攝；以及辨識部，其對由前述攝影部二維地拍攝所得之影像進行二維之圖案匹配，以辨識前述工件之位置。前述控制部以使前述第一作用部作用於前述台狀體上之方式控制前述第一臂，從而使前 述台狀體振動之方式構成。
根據上述構成，由於透過設於第一手前端部之第一作用部使載置有工件之台狀體振動，因此不配置專用治具或機器即能實現將台狀體上之工件均勻化之作業。而且，由於是對二維地拍攝台狀體上之工件之位置所得之影像進行辨識，因此不需要高階之視覺辨識系統。因此，不需配置專用治具或機器且不需具備高階之視覺辨識系統以進行複雜之控制，即可容易地實現工件之取出作業。
上述機器人亦可具備：第二臂，其具有設於前端之第二手前端部、與設於前述基台與前述第二手前端部之間之至少一關節軸；以及第二作用部，其在設於前述第二手前端部之狀態下與前述台狀體接觸。前述控制部以在前述台狀體位於前述第一作用部與前述第二作用部之間之狀態下使前述第一臂及第二臂共同作動之方式進行控制，從而使位於第一作用部與第二作用部之間之前述台狀體振動。藉此，藉由使第一臂及第二臂共同作動，即能夠更容易且確實地實現使台狀體更適當地振動之構成。
前述第一臂及前述第二臂亦可是分別同軸配置於與前述基台垂直之軸，且以可相對於前述基台獨立繞前述軸旋動地方式構成。藉此，由於二臂之基部係同軸配置，因此藉由將機器人座標系之原點設定於該同軸位置，得以不產生時間延遲且高精度地控制二臂。
前述攝影部亦可於前述台狀體之振動動作後進行拍攝。藉此，於透過使台狀體振動而使工件均勻化之作業後拍攝用於辨識工件位置之影像。因此，即使是利用基於二維影像所進行之二維圖案匹配，亦能夠有效率且容易地辨識工件位置。
前述機器人亦可具備工件取出部，用以在設於前述第一手前端部之狀態下自載置於前述台狀體之至少一個工件中取出一個工件。藉此，能以單一機器人實現工件之均勻化作業及工件之取出作業。
前述機器人亦可具備工件供給部，用以於設於前述第一手前端部之狀態，自收容有前述複數個工件之既定工件收容容器中取出至少一個工件，並載置於前述台狀體中之工件之載置面上。藉此，能以單一機器人實現工件之均勻化作業及將工件載置至台狀體之載置作業。
本發明之其他態樣之機器人之控制方法，係具備具有設於前端之第一手前端部、與設於基台與前述第一手前端部之間之至少一關節軸之第一臂之機器人之控制方法，前述控制方法包括：於前述第一手前端部安裝與可載置複數個工件之既定台狀體接觸之第一作用部；以使前述第一作用部作用於前述台狀體之方式控制前述第一臂，從而使前述台狀體振動；藉由對前述台狀體中前述工件之載置面從其垂直方向二維地進行拍攝之攝影部進行拍攝；以及對由前述攝影部二維地拍攝所得之影像進行二維之圖案匹配，以辨識前述工件之位置。
本發明之上述目的、其他目的、特徵、及優點，將參照附圖並透過以下之較佳實施態樣之詳細說明予以揭示。
本發明如上所述構成，可達成不需配置專用治具或機器且不需具備高階之視覺辨識系統以進行複雜之控制，即可容易地實現工件之取出作業之效果。
1、1B‧‧‧機器人
2‧‧‧基台
3‧‧‧第一臂
4‧‧‧第二臂
5‧‧‧第一手前端部
6‧‧‧第二手前端部
7、7B、7C、7D‧‧‧第一作用部
8、8B‧‧‧第二作用部
9、9B‧‧‧工件取出部
13‧‧‧台狀體
14‧‧‧控制部
15‧‧‧工件收容容器
18‧‧‧攝影部
21‧‧‧工件供給部
22‧‧‧辨識部
A1-A3、B1-B3‧‧‧關節軸
C‧‧‧旋動軸
W‧‧‧工件
圖1係顯示本發明一實施形態之機器人之概略構成之示意俯視圖。
圖2係圖1所示機器人之側視圖。
圖3係顯示本實施形態中堆疊抓取作業之處理流程之流程圖。
圖4係用以例示圖1所示機器人自工件收容容器將至少一個工件載置於台狀體之載置面之步驟之俯視圖。
圖5係用以例示圖1所示機器人利用攝影部拍攝台狀體之載置面之步驟之俯視圖。
圖6係用以例示圖1所示機器人將台狀體之載置面上之工件取出之步驟之俯視圖。
圖7係顯示本發明一實施形態之第一變形例之機器人概略構成之示意俯視圖。
圖8係圖7所示機器人之側視圖。
圖9A係用以例示將本發明適用於具有一臂之機器人之情況時，其手前端部附近之構成之局部俯視圖。
圖9B係用以例示將本發明適用於具有一臂之機器人之情況時，其手前端部附近之其他構成之局部俯視圖。
以下，參照圖式對本發明之實施形態進行說明。此外，以下之所有圖式中，對於同一或同等之要素標註相同符號，省略重複說明。
圖1係顯示本發明一實施形態之機器人之概略構成之示意俯視圖。圖2係圖1所示機器人之側視圖。如圖1及圖2所示，本實施形態 之機器人1係構成為於基台2上設有二臂(第一臂3及第二臂4)之雙臂機器人。第一臂3之前端部設有第一手前端部5，於基台2與第一手前端部5之間具有至少一關節軸(於本實施形態中係三關節軸A1、A2、A3)。同樣地，第二臂4之前端部設有第二手前端部6，於基台2與第二手前端部6之間具有至少一關節軸(於本實施形態中係三關節軸B1、B2、B3)。
於基台2之前方設有作業台10。於作業台10之接近基台2之一側載置有可載置複數個工件W之既定台狀體13。台狀體13係用以於其上面載置(即其上面為載置面)電子零件等工件W以進行後述均勻化作業之台。於台狀體13之與基台2為相反側之作業台10，載置有收容了複數個工件W之既定工件收容容器15。又，於基台2之兩側亦分別設有作業台11、12。於作業台11、12分別載置有用以配設自台狀體13取出之工件W之配設托盤16、17。本實施形態之機器人1，係構成為進行自工件收容容器15將至少一個工件W載置於台狀體13之載置面並自載置於台狀體13之載置面之至少一個工件W中取出一個工件W並配設於配設托盤16、17之堆疊抓取作業者。
關節軸A1構成為與基台2之上面垂直的軸，第一臂3構成為可繞關節軸A1旋動。關節軸B1亦構成為與基台2之上面(水平面)垂直的軸，第二臂4構成為可繞關節軸B1旋動。進而，關節軸A1與關節軸B1同軸配置(構成為旋動軸C)，第一臂3及第二臂4分別構成為可彼此獨立的、相對於基台2繞旋動軸C旋動。由於二臂3、4之基部同軸配置，因此藉由將機器人座標系的原點設定於該同軸位置，以相同方式指示二臂3、4，即可不產生時間延遲且高精度地控制二臂3、4。
再者，其他關節軸A2、B2亦構成為與水平面垂直的軸。藉此，若後述之升降部33、43之高度位置相同，各臂3、4之前端部構成為可於與水平面平行之面內移動。亦即，於本實施形態中，機器人1係構成為同軸雙臂的水平多關節機器人(SCARA)。
第一臂3具備設於關節軸A1與關節軸A2之間之第一構件31與設於關節軸A2與關節軸A3之間之第二構件32。於第二構件32之前端部具備使第一手前端部5於高度方向(旋動軸C之軸線方向)移動之升降部33。升降部33可以是汽缸等藉由空氣壓力作動者，亦可以是馬達等受電力驅動者。若升降部33係受電力驅動，則可藉由對馬達進行伺服控制以精密調整手前端部之高度。於升降部33之前端部設有由作為旋轉驅動關節軸A3之電動馬達等所構成之驅動部34。
同樣地，第二臂4具備設於關節軸B1與關節軸B2之間之第一構件41、設於關節軸B2與第二手前端部6之間之第二構件42、使第二手前端部6於高部方向移動之升降部43、用以旋轉驅動關節軸B3之驅動部44。
於第一手前端部5安裝有與台狀體13接觸之第一作用部7。再者，第一手前端部5具有用於安裝第一作用部7之安裝構件51。安裝構件51形成為於水平方向延伸之棒狀，其長度方向中央部安裝於第一臂3之驅動部34之旋轉軸(即關節軸A3)。安裝構件51藉由以電動馬達等構成之驅動部34，構成為可繞與水平面垂直之軸旋動。第一作用部7安裝於安裝構件51之長度方向一端部。
第二手前端部6亦與第一手前端部5同樣地，具有可旋轉地 安裝於第二臂4之驅動部44之輸出軸(即關節軸B3)之安裝構件61，於安裝構件61之長度方向一端部安裝有第二作用部8。第二作用部8亦構成為可與台狀體13接觸。
第一作用部7具備與水平面垂直之抵接面71與自抵接面71向與抵接面71垂直之方向突出之突起部72。同樣地，第二作用部8亦具備抵接面81及突起部82。另一方面，於台狀體13之側面，於既定位置設有突起部72、82可插通之凹部(孔部)13a。因此，在各作用部7、8之抵接面71、81位於與台狀體13之側面大致平行之位置之狀態下，藉由各作用部7、8之突起部72、82插通相對應之台狀體13之凹部13a內，而能在由二作用部7、8使台狀體13振動之後述振動動作時，防止各作用部7、8相對台狀體13產生位移。亦即，各作用部7、8之突起部72、82及台狀體13之凹部13a發揮在振動動作時作為引導機構之功能。抵接面71、81自安裝構件51、61之長度方向一端部朝下方伸出。
機器人1具備分別控制第一臂3及第二臂4之控制部14。控制部14具備微控制器等之CPU及儲存控制程式之記憶體等。控制部14藉由伺服控制用以旋動驅動機器人1之各關節軸A1、A2、A3、B1、B2、B3之伺服馬達(未圖示)，使第一手前端部5及第二手前端部6沿任意路徑移動至任意位置。
於本實施形態中，於第一手前端部5安裝有自載置於台狀體13之至少一個工件W中取出一個工件W之工件取出部9。工件取出部9設於安裝構件51之關節軸A3與第一作用部7之間。工件取出部9例如是於自安裝構件51朝下方伸出之位置設有吸附部之吸附機構。吸附機構可採用 例如藉由吸引吸附墊等吸附部內之空氣以將工件W吸附於吸附部之真空吸附機構、或者藉由常時產生工件W吸引方向之空氣流以將工件W吸附於吸附部之流量吸附機構等。流量吸附機構可採用例如藉由於吸氣管之前端設置例如網狀之工件流入防止機構而構成為利用吸氣管同時吸引空氣及工件W時將工件W吸附於工件流入防止機構之吸附部。不過，工件取出部9，由於被要求適當地取出一個工件W，因此較佳的是非常適合吸附一個工件W之真空吸附機構。
同樣地，第二手前端部6亦安裝有工件取出部9。第二手前端部6之工件取出部9設於安裝構件61之關節軸B3與第二作用部8之間。
再者，機器人1具備對台狀體13中工件W之載置面從其垂直方向二維地進行拍攝之攝影部18。攝影部18可採用用於圖案匹配之公知攝影機等。攝影部18設於第一手前端部5。於安裝構件51之長度方向另一端部(以關節軸A3作為基準，與第一作用部7為相反側之端部)附近安裝有朝上方延伸之支架19。攝影部18以受光部朝向下方之狀態安裝於支架19之上端部。此外，於安裝構件51設有用以將光照射於台狀體13之工件W之載置面之攝影用光源20。於本實施形態中，攝影部18及攝影用光源20亦同樣地設於第二手前端部6。
再者，於第一手前端部5設有用以自工件收容容器15取出至少一個工件並載置於台狀體13之工件W之載置面上之工件供給部21。工件供給部21與工件取出部9相同，可採用於自安裝構件51朝下方伸出之位置設有吸附部之吸附機構。不過，由於使工件供給部21吸附較多工件W較有效率，因此較佳為採用適合用於吸附較多工件W之流量吸附機構。
於本實施形態中，控制部14被設定為可由基座標系及工具座標系來掌握機器人1之各關節軸之位置，其中，該基座標系為以基台2作為原點之正交座標系，工具座標系為以第一手前端部5或者第二手前端部6作為原點之正交座標系。機器人1構成為可對控制部14設定輸入台狀體13、工件收容容器15、配設托盤16、17之配設位置資訊、台狀體13及工件W之尺寸資訊、工件W之形狀資訊、振動動作之強度(週期或振幅)、振動時間等，設定輸入之各資訊儲存於控制部14之記憶體。控制部14亦對工件取出部9、工件供給部21及攝影部18進行控制。再者，控制部14亦作為藉由對以攝影部18二維地拍攝所得之影像進行二維之圖案匹配而辨識工件W之載置面上之位置之辨識部22發揮功能。此外，亦可取代此方式，例如藉由將作為辨識部22發揮功能之外部電腦連接於機器人1之控制部14等而設置與控制部14不同之辨識部22。
以下說明自工件收容容器15將工件W載置於台狀體13之載置面，自載置於台狀體13之載置面之複數個工件W取出既定數量之工件W並配設於配設托盤16、17之堆疊抓取作業時之機器人1之控制動作。圖3為顯示本實施形態中堆疊抓取作業之處理流程之流程圖。
於本實施形態中，首先，控制部14控制第一手前端部5之工件供給部21，自工件收容容器15將至少一個(例如5個左右)工件W載置於台狀體13之載置面(步驟S1)。圖4為用以例示圖1所示機器人自工件收容容器將至少一個工件載置於台狀體之載置面之步驟之俯視圖。如圖4所示，控制部14使第一手前端部5之工件供給部21位於工件收容容器15上方之位置，藉由工件供給部21執行工件W之取得動作(吸附機構之 情況則是吸附動作)。其後，控制部14在工件W被工件供給部21上取得之狀態下控制第一臂3移動，使工件供給部21位於台狀體13之載置面上方。控制部14於此狀態下解除工件供給部21對工件W之取得動作，使工件W載置於台狀體13之載置面上。
控制部14以於台狀體13之左右配置各個臂3、4的方式進行控制(步驟S2)。藉此，第一手前端部5及第二手前端部6位於對台狀體13之振動動作開始位置。此外，於步驟S1中，第二臂4及第二手前端部6沒有需要進行之動作，因此如圖4所示，控制部14亦可以於步驟S1時，預先使第二手前端部6位於對台狀體13之振動動作開始位置，以維持該狀態之方式進行控制。振動動作開始位置如圖1所示，為前述各作用部7、8之突起部72、82插通相對應之台狀體13之凹部13a內之位置。
於台狀體13之初始位置預先被決定之情況，各作用部7、8之位置亦預先被決定，因此，控制部14朝該預先決定之位置控制各個臂3、4移動。代替此，控制部亦可以是利用攝影部18拍攝台狀體13及已知座標位置之作業台10上之標記(圖未示)，且控制部14依據台狀體13的與標記的位置關係計算出台狀體13之位置，並控制各個臂3、4移動至基於計算出之台狀體13之位置而決定之各作用部7、8之振動動作開始位置。
其次，控制部14以使第一作用部7作用於台狀體13的方式控制第一臂3，藉此進行使台狀體13振動之振動動作(步驟S3)。此時，控制部14以使第二作用部8進一步作用於台狀體13的方式控制第二臂4。亦即，如圖1所示，控制部14藉由在台狀體13位於第一作用部7與第二作用部8之間之狀態下以使第一臂3及第二臂4共同作動之方式進行控制， 據以使台狀體13振動。
更具體而言，控制部14以一邊使第一作用部7與第二作用部8之間的距離維持固定(台狀體13之寬度加上既定裕度後之長度)、一邊以往既定方向(圖1之例中為作用部7、8之對向方向，即左右方向)以既定振幅並以既定週期使第一作用部7及第二作用部8移動的方式進行控制。此時，可分別控制第一臂3及第二臂4之位置，亦可將第一臂3作為主臂，並將第二臂4作為從動臂來控制第一臂3之位置，且以使第一作用部7與第二作用部8間之距離固定之方式使第二臂4進行追隨動作。藉此，台狀體13以於作業台10上一邊滑動一邊朝左右方向往復移動的方式振動。
亦可取代本實施形態，控制部14以第一作用部7與第二作用部8把持台狀體13。亦即，亦可將上述裕度設為0。藉此，控制部14可在舉起台狀體13之狀態下執行振動動作。於此情況，第一作用部7及第二作用部8亦可具有用以把持台狀體13之形狀。又，振動方向不限於左右方向，亦可以是前後方向，或者包含前後方向及左右方向之水平方向，亦可以是上下方向(高度方向)，或者包含上下方向及水平方向之三維方向。又，亦可附加或者取代上述方式，使台狀體13繞與水平面或者垂直面垂直之既定擺動軸擺動。
基於上述構成，藉由設於第一手前端部5之第一作用部7及設於第二手前端部6之第二作用部8使載置有工件W之台狀體13振動，從而即可在不配置專用治具或機器之情形下實現使台狀體13上之工件W均勻化之作業。進而，藉由使第一臂3及第二臂4共同作動，使位於第一作用部7與第二作用部8之間之台狀體13振動。因此，藉由使二臂3、4共同 作動，即能更容易且確實地實現使台狀體13更適當地振動之構成。
控制部14內置有計時器(未圖示)，用以測量振動動作之動作期間。控制部14於振動動作開始後，判定是否已經過既定時間(步驟S4)。當判定已經過既定時間時(在步驟S4為是)，控制部14停止振動動作，利用攝影部18拍攝台狀體13之工件W之載置面(步驟S5)。圖5為用以例示圖1所示機器人利用攝影部拍攝台狀體之載置面之步驟之俯視圖。如圖5所示，以使第一作用部7之突起部72自相對應之台狀體13之凹部13a拔出之方式使第一臂3動作。其後，控制部14使第一手前端部5繞關節軸A3旋轉大致180度，使位於第一手前端部5之安裝構件51中與設置第一作用部7之端部為相反側之端部的攝影部18位於台狀體13上方。於該位置，控制部14利用攝影部18拍攝台狀體13之載置面。此時，控制部14點亮設於第一手前端部5之攝影用光源20。
拍攝所得之二維影像被送至辨識部22。辨識部22讀取預先儲存之工件W之形狀資料，對由攝影部18二維地拍攝所得之影像進行基於該工件W之形狀之二維之圖案匹配。辨識部22於圖案匹配之結果，係自拍攝所得之影像抽出工件W之形狀之情況，即在特定所抽出之工件W之座標及姿勢(面向)後，將該工件W之位置座標及姿勢傳送至控制部14。
圖案匹配結束後，控制部14判定有無所抽出之工件W之位置座標及姿勢資料(步驟S6)。亦即，控制部14判定於該時間點台狀體13之載置面上是否有未與其他工件W重疊之可取出之工件W。當於載置面上有可取出之工件W時(在步驟S6為是)，控制部14即利用設於第一手前端部5之工件取出部9取出可取出之工件W(步驟S7)。當有複數個可取出之 工件W時，即根據既定優先順序決定取出之工件W。
圖6為用以例示圖1所示機器人將台狀體之載置面上之工件取出之步驟之俯視圖。控制部14讀取台狀體13之載置面上之工件W中成為取出對象之工件W之位置座標及姿勢資料，根據該資料以使設於第一手前端部5之工件取出部9位於該工件W上之方式進行控制。控制部14執行工件取出部9對工件W之取得動作(於吸附機構之情況則為吸附動作)。其後，如圖6所示，控制部14在工件W被工件取出部9取得之狀態下控制第一臂3及第一手前端部5移動，使工件取出部9位於(接近第一手前端部5之)右側之作業台11上之配設托盤16之既定位置。控制部14於此狀態下解除工件取出部9對工件W之取得動作，使工件W載置於配設托盤16上。
控制部14例如對配設於托盤16上之工件W的數量進行計數。按照配設順序，配設托盤16上的工件W的配設位置座標預先被決定，控制部14根據已配設之工件W之數量，當下一次將工件W配設於托盤16時，基於對應之配設座標控制第一臂3之位置。
控制部14判定工件W之取出作業是否已結束(步驟S8)。例如，控制部14判定可配設於托盤16、17的數量的工件W是否皆已被配設。當判定工件W之取出作業已結束時(在步驟S8為是)，一連串的堆疊抓取作業即結束。
當判定工件W之取出作業尚未結束時(在步驟S8為否)，控制部14即再次判定是否具有可取出之工件W(步驟S6)。此時，亦可再次使用攝影部18拍攝台狀體13之載置面並進行圖案匹配而進行判定。
亦可取代此方式，當於前一次圖案匹配的結果係判定可取出 的工件W有複數個時，即直接利用該圖案匹配的結果來進行判定。亦即，基於假設前一次的工件W的取出作業中被取出之工件W以外之工件W未移動而進行判定，可使作業更為迅速。於此情況下，前一次被取出的工件W的下一優先順序高的工件W被決定作為取出對象。
當判定有可取出之工件W時(在步驟S7為是)，與前一次同樣地即利用工件取出部9取出工件W(步驟S8)。此時，取出工件W之工件取出部9亦可為設置於與前一次不同之手前端部(於本例中為第二手前端部6)之工件取出部9，並將取出之工件W配設於相對應之(接近第二手前端部6之左側的)配設托盤17。藉此，可於左右之配設托盤16、17均等地配設工件W。
當判定沒有可取出之工件時下(在步驟S6為否)，控制部14即自拍攝所得之影像判定台狀體13之載置面上是否存在有工件W(步驟S9)。具體而言，控制部14依據拍攝所得之影像中於台狀體13之載置面內是否有輝度值與載置面不同之處等進行判定。
當判定載置面上不存在工件W時(在步驟S9為否)，控制部14即再度執行於載置面載置工件之作業(步驟S1)及其後續步驟。又，當判定載置面上存在有工件W時(在步驟S9為是)，控制部14再度執行使台狀體進行振動動作之作業(步驟S2、S3)及其後續步驟。此外，於下一次作業中取出工件W之工件取出部9，可以是安裝於與前一次作業中取出工件W之手前端部5、6不同之手前端部6、5之工件取出部9，並以使工件W被配設於與前一次作業時不同之配設托盤17、16的方式進行控制。此時，於以攝影部18拍攝台狀體13之載置面之拍攝作業(步驟S5)中，亦 可使用設置於以下手前端部之攝影部18，該手前端部與設置有取出工件W之工件取出部9之手前端部6、5相同。藉此，可使機器人1之各臂3、4有效率地進行動作。
如上所述，藉由本實施形態中之機器人1，即可在不配置專用治具或機器之情形下容易地實現工件之取出作業。又，於本實施形態中，係於一機器人1設有作用部7、8、工件供給部21、攝影部18以及工件取出部9。藉此，可由一機器人1實現工件的均勻化作業(振動動作)、向台狀體13的工件W的供給作業、台狀體13的載置面上的工件W的辨識作業(圖案匹配)、以及工件W的取出作業。因此，於包含如上所述堆疊抓取作業之作業線中，可簡單地僅將該作業步驟由人工置換為機器人1。故而，不需進行作業線之變更或追加。又，由於係在進行均勻化作業而使工件W彼此不重疊後，藉由以攝影部18拍攝載置面上之工件W並進行圖案匹配，而能使用一攝影部18(攝影機)進行二維的(平面的)圖案匹配來充分地辨識工件W，因此不需如習知般使用複數攝影機進行三維的圖案匹配。因此，相較於設置複數攝影機進行立體的圖案匹配，可減少設備成本。甚而，可提高圖案匹配的處理速度，且不需要複雜的控制。
以上對本發明之實施形態進行了說明，但本發明並不限定於上述實施形態，在不脫離其要旨之範圍內可進行各種改良、變更、修正。
例如，於上述實施形態中，說明了使用吸附機構作為工件取出部9之情形，但不限於此，可適用各種工件取出部。例如，可適用藉由把持工件W而取出工件W並使之移動之保持機構等各種工件保持構造。
圖7係顯示本發明一實施形態之第一變形例之概略構成之 示意俯視圖，圖8係圖7所示機器人之側視圖。對與上述實施形態相同之構成標註相同符號，並省略說明。本變形例之機器人1B以如下方式構成，即將收容於工件收容容器15之如配線電纜般棒狀之工件W供給至台狀體13上之載置面，使台狀體13振動而使載置面上之工件W均勻化，進而使用具備把持機構之工件取出部9B自載置面取出工件W，並進行將工件W連接於載置於作業台10之連接器27之作業。
於本變形例中，於第一手前端部5之安裝構件51之長度方向一端部設置有工件取出部9B，於長度方向另一端部透過支架19設置有攝影部18。工件取出部9B呈平面地形成於安裝構件51之長度方向一端部側(外側)，構成第一作用部7B。於關節軸A3與攝影部18之間之安裝構件51設置有工件供給部21。又，於第二手前端部6之安裝構件61之長度方向一端部設置有用以把持工件W之把持機構23，於長度方向另一端部設置有於將工件W連接於連接器27時使用之連接器操作件24。於安裝構件61之側方設置有攝影用光源20。攝影用光源20沿安裝構件61之長度方向之側面為平面狀，構成第二作用部8B。
以下簡潔地說明控制流程。本變形例中控制之流程大體與圖1之構成之情況相同。以下僅對基於控制部14之控制指令之機器人1B之動作進行說明。首先，安裝於第一手前端部5之工件供給部21自工件收容容器15取出工件W，載置於台狀體13上之載置面。其後，第一作用部7B亦即工件取出部9B之側面抵接於台狀體13之一側面，且第二作用部8B之攝影用光源20之側面抵接於台狀體13之對向之側面。於該狀態下，藉由第一臂3及第二臂4共同作動進行動作(各作用部7B、8B朝對向方向往復移動)， 使台狀體13振動。振動動作後，一邊由安裝於第二手前端部6之攝影用光源20向載置面照射光，一邊由安裝於第一手前端部5之攝影部18拍攝載置面。辨識部22使用二維地拍攝所得之影像進行二維之圖案匹配。
根據圖案匹配之結果，安裝於第一手前端部5之工件取出部9B把持工件W。工件取出部9B如圖8中局部放大部M所示，具備安裝於安裝構件51之下面之基部26及自基部26往下方延伸、可相對基部26開閉動作之一對爪部25。此外，局部放大部M係顯示自安裝構件51之長度方向一端部側觀看時之工件取出部9B之開狀態及閉狀態。一對爪部25之下方構成為把持工件W用之把持部9Ba。設置於第二手前端部6之把持機構23亦具有大致相同之構造。
本變形例中之工件W係於配線電纜之一端部之覆蓋部形成有缺口。藉由設於第一手前端部5之工件取出部9B把持較工件W之缺口偏靠工件W之另一端側(以缺口作為基準，覆蓋部於軸線方向上較長之一方)之部分之狀態下，設置於第二手前端部6之把持機構23把持較工件W之缺口偏靠工件W之一端側(以缺口作為基準，覆蓋部於軸線方向上較短之一方)之部分。接著，工件取出部9B及把持機構23朝工件W之長度方向上彼此遠離之方向移動，藉此把持機構23所把持之覆蓋部自工件W脫離，該處之導線成為露出狀態。
其後，將把持機構23所把持之覆蓋部廢棄至托盤(未圖示)。第一臂3以使工件取出部9B所把持之工件W之一端側(導線側)往連接器27之導線插入部之方向的方式移動工件取出部9B。
本變形例中連接器27於上方具有配線電纜固定用之按壓按 鈕構造27a。按壓按鈕構造27a可藉由成為按壓狀態(按下按鈕)將配線電纜插脫於連接器27之導線插入部內，藉由成為開放狀態(不按下按鈕)時使插入至導線插入部內之配線電纜不能脫離。設置於第二手前端部6之連接器操作件24構成為自安裝構件61之下面向下方延伸突出之棒狀構件。第二臂4將連接器操作件24配置於工件取出部9所把持之工件W欲插入之連接器27之按壓按鈕構造27a上。
於連接器操作件24壓下按壓按鈕構造27a之狀態下，第一臂3以使工件取出部9所把持之工件W插入相對應之連接器27之導線插入部之方式移動。於工件W之導線部插入連接器27之導線插入部之狀態下，第二臂4以解除連接器操作件24對按壓按鈕構造27a之按壓狀態之方式移動。藉此，工件W以插入連接器27之狀態被固定。
如上所述，本變形例中之機器人1亦可在不配置專用治具或機器之情形下容易地實現工件W之取出作業。
此外，上述實施形態(圖1之例)中，例示了攝影部18及工件供給部21於各手前端部5、6各設有一個之構成，但如圖7所示變形例，攝影部18及工件供給部21亦可設置於二手前端部5、6中之一者。又，可於二手前端部5、6自由組合安裝攝影部18、工件供給部21、攝影用光源20、工件取出部9、9B、把持機構23等之任一構成。例如，亦可於第一手前端部5設置工件取出部9、9B，於第二手前端部6設置攝影部18及工件供給部21。攝影部18亦可不安裝於機器人1之可動部(臂3、4及手前端部5、6)，而安裝於基台2等固定位置。向台狀體13之工件W之供給可由人工、零件供給裝置、或者別的機器人進行，且機器人1可為不具備工件 供給部21之構成。
又，上述實施形態中，對二臂3、4同軸配置於旋動軸C之構成進行了說明，但亦可不必同軸配置。又，具有三支以上的臂的機器人亦能適用本發明。
又，於上述實施形態中，對二臂3、4之關節軸皆相對於水平面垂直之SCARA機器人(水平多關節機器人)進行了說明，但如六軸多關節機器人等所使用之具有複數支可三維地控制手前端部位置之臂的機器人亦能適用本發明。
再者，僅具有一臂之機器人亦能適用本發明。圖9A及圖9B係用以例示將本發明適用於具有一臂(第一臂)之機器人之情況時，其手前端部附近之構成之局部俯視圖。圖9A顯示於手前端部具備作為作用部之把持機構之例，圖9B顯示於手前端部具備作為作用部之敲打機構之例。
於圖9A所示之例中，於(第一)手前端部5之安裝構件51之長度方向一端部設置有做為(第一)作用部7C、用以把持台狀體13側面之把持機構。控制部14係將(第一)臂3之移動控制成在以上述作用部7C把持台狀體13之狀態下台狀體13往例如左右方向往復移動。
又，於圖9B所示之例中，於(第一)手前端部5之安裝構件51之長度方向一端部設置有做為(第一)作用部7D之用以敲打台狀體13側面之敲打機構。於本例中，於以敲打機構所敲打之台狀體13之側面所對向之面設置有壁28，藉此，敲打機構進行敲打時的台狀體13之移動受到限制。此外，亦可取代壁28而將台狀體13固定於作業台10。控制部14以在台狀體13之移動受到限制之狀態下作用部7D週期性地敲打台狀體13側 面的方式使(第一)臂3往復動作。藉此，對台狀體13施加振動。
又，於上述實施形態中，雖說明了第一作用部7、第二作用部8、工件取出部9、9B、工件供給部21等預先設置於第一手前端部5及第二手前端部6之構成，但只要在此等機構設置於第一手前端部5及/或第二手前端部6之狀態下由機器人1進行對工件W之作業，則不限於此。例如，此種機構亦可以能夠拆裝於第一手前端部5及第二手前端部6之方式構成。進而，例如亦可以是此等機構被載置於既定場所，並以由機器人1將該被載置之各機構裝設於對應之手前端部5、6後，進行對工件W之作業之方式進行控制。
根據上述說明，本領域技術人員自可瞭解本發明之多種改良及其他實施形態。因此，上述說明應僅解釋為做為例示之用，其係以教示本領域技術人員本發明之最佳態樣為目的而被提供。在不脫離本發明精神的情況下，可實質性地改變其構造及/或功能的細節。
[產業上之可利用性]
本發明之機器人不需於既定位置配設定位治具且不需具備高階視覺辨識系統來進行複雜之控制，即可容易地進行工件之定位。
1‧‧‧機器人
2‧‧‧基台
3‧‧‧第一臂
4‧‧‧第二臂
5‧‧‧第一手前端部
6‧‧‧第二手前端部
7‧‧‧第一作用部
8‧‧‧第二作用部
9‧‧‧工件取出部
10-12‧‧‧作業台
13‧‧‧台狀體
13a‧‧‧凹部(孔部)
15‧‧‧工件收容容器
16、17‧‧‧配設托盤
18‧‧‧攝影部
20‧‧‧攝影用光源
21‧‧‧工件供給部
31、41‧‧‧第一構件
32、42‧‧‧第二構件
51、61‧‧‧安裝構件
A1-A3、B1-B3‧‧‧關節軸
C‧‧‧旋動軸
W‧‧‧工件

Claims (7)

  1. 一種機器人，其具備：第一臂，其具有設於前端之第一手前端部、與設於基台與前述第一手前端部之間之至少一關節軸；第一作用部，其在設於前述第一手前端部之狀態下與可載置複數個工件之既定台狀體接觸；控制部；攝影部，其對前述台狀體中前述工件之載置面從其垂直方向二維地進行拍攝；以及辨識部，其對由前述攝影部二維地拍攝所得之影像進行二維之圖案匹配，以辨識前述工件之位置；前述控制部以使前述第一作用部作用於前述台狀體之方式控制前述第一臂，從而使前述台狀體振動。
  2. 如申請專利範圍第1項之機器人，其具備：第二臂，其具有設於前端之第二手前端部、與設於前述基台與前述第二手前端部之間之至少一關節軸；以及第二作用部，其在設於前述第二手前端部之狀態下與前述台狀體接觸；前述控制部，以在前述台狀體位於前述第一作用部與前述第二作用部之間之狀態下使前述第一臂及第二臂共同作動之方式進行控制，從而使前述台狀體振動。
  3. 如申請專利範圍第2項之機器人，其中，前述第一臂及前述第二臂分別同軸配置於與前述基台垂直之軸且以可相對於前述基台獨立繞前述軸 旋動的方式構成。
  4. 如申請專利範圍第1至3項中之任一項之機器人，其中，前述攝影部於前述台狀體之振動動作後進行拍攝。
  5. 如申請專利範圍第1至3項中之任一項之機器人，其進一步具備工件取出部，用以在設於前述第一手前端部之狀態下自載置於前述台狀體之至少一個工件中取出一個工件。
  6. 如申請專利範圍第1至3項中之任一項之機器人，其進一步具備工件供給部，用以在設於前述第一手前端部之狀態下自收容有前述複數個工件之既定工件收容容器中取出至少一個工件，並載置於前述台狀體中之工件之載置面上。
  7. 一種機器人之控制方法，前述機器人具備第一臂，其具有設於前端之第一手前端部、與設於基台與前述第一手前端部之間之至少一關節軸，前述控制方法包括：於前述第一手前端部安裝與可載置複數個工件之既定台狀體接觸之第一作用部；以使前述第一作用部作用於前述台狀體之方式控制前述第一臂，從而使前述台狀體振動；藉由對前述台狀體中前述工件之載置面從其垂直方向二維地進行拍攝之攝影部進行拍攝；以及對由前述攝影部二維地拍攝所得之影像進行二維之圖案匹配，以辨識前述工件之位置。
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