TWI226304B - Object handling apparatus - Google Patents

Description

1226304 玖、發明說明 [發明所屬之技術領域] 本發明係有關一種物件搬運設備，其係使用機器人 (robot)而搬運諸如工件之物件，以將物件由一處輸送至另 一處。 [先前技術] 對於自動化進行工件加工及零件組裝等工作而言，機 裔人係作用為將諸如工件肖零件之物#由一 t程搬運至下 衣紅的政置。在下一製程為藉由諸如工具機之機械而水 工物件的狀況中，必須將物件精確定位於預設的位置Θ 位，以便藉由工具機的物件安褒夾具進行安[相似地， 在零件組裳的狀況中，為機器人所抓持的物件在物件搬塌 至下一製程期間必須精確定位於預設的位置/方位。 =合前揭要求’以往係以具有定位裳置(諸如用於將 物件疋位於托架上的定位夾 件，以使機器人可抓持且有預4 f : (Pallet)來供應物 應以定位袭置定位於托架 糟由么、 教導班 初件機為人便可在預先被 的位置/方位上牢固地抓持物件。然而， :列問題.設有定位裝置的托架價格相當高，且必 備多數個具有不同定位裝置 ，、八’ ,., 〇托木以用於不同的物件。 匕外，倘若物件因不明原因而 位置/方位，則機哭人幅偏離托架上的預設 動化作業的^便未^機械手抓持物件，而造成自 縱使物件為機械手所抓持1若為機械手所㈣^ 314895 6 1226304 件相對於機械手的 將物件搬運至下一 f Μ:?預設的位㈣ 為以諸…：之會f生問題。例如，在下-製程 於機械手有：==件的狀況中，偏若物件相對 物件安裝::械:方位的偏移，則無法藉由㈣^ 為解決前揭問題，p古/ ^ , 材料的各種不同機械年出用於不同物件形狀與 對於機械手的位置计/方位=付為機械手所抓持之物件相 而，其必須製做多數個用於件置/方位。然 傷的安；=Γ 機械手的置物架㈣，使得設 [發明内容]s而“设備與製品的製造成本。 本發明提供一種物件搬 件定位在托架上之專用失呈2 須使用將物 並將所抓持的物件由第下’牢固地抓持物件， 根據本發明的第_個立能/確地搬運至第二位置。 L 具有用於抓持物件的機械手：靖置，：* 位;以及 對於機械手：二方:於根據㈣置所偵測到之物^ 位置之機械=置:位:對預定用來將物件輸送至第二 丁日1位1/方位進行補償。 根據本發明的另_ 有：機哭人i t 心$，一種物件搬運設備包含 =“人，具有用於抓持物件的機械手;第—m 用於偵測供應至第—位置 偵測衣置， 置之物件的位置；控制農置，用於 314895 7 1226304 根據第一债測# ¥ 手所债測到的物件的偵測位置，而你η 手私動至可抓持物件的抓 、， 而使機械 之抓持在抓持位貞：：於控制機械手’使 械手所抓持之物件㈣^ 貞測裝置，用於偵測為機 用於移動機械手或第_ ，私動衣置， 手具有相對於第二偵測裝置之預設的偵測位置二:的機械 補償裝置，用於栌赭楚_上 貝戶J位置/方位，以及 抓持的物件相對於機械手的位置/方位，==所 件輸送至第二位置之播 、疋用來將物 置之機械手的位置/方位進行補償。 物件可藉由該物件搬運設備而輸送至位於第 的工具機的夾具。該機只车 置 以计手可，、有為一個或多個伺服馬i隶 所•驅動之手指。在該狀況中，根據物件形狀而以一個或, 個何服馬達定位手#，便可以機械手抓持物件。用於^ =手手指之一個或多個伺服馬達的命令轉矩可根據諸如 牛材枓與形狀等特徵而改變，且該—個或多個伺服馬達 可由機器人的控制器加以控制。 第一㈣裝置可包含有二維視覺感測器（viSUal Sensor) 或三維視覺感測器。再者，第二偵測裝置可包含有二維視 見感測器或二維視覺感測器。第一偵測 偵測裝置。移動裝置可包含有其上裝有該第二 另一機器人。 [實施方式] 首先，根據本發明實施例之物件搬運設備的一般配置 將參考第1圖與第2圖作說明。 314895 8 1226304 如第1圖所示，將置於托架21上且 2"的物件W係連同托架21以輸送裝置2二= (工件）供應位置。所配置之第— 、…物科 蓋工件供應位置及諸如工具機之 乍業靶圍涵 械槭3 〇的安裝位署。势 機器人1〇b係藉由裝附於 置弟- 件）W，將工件W從托竿21取 手°卩11抓持物件（工 代木21取出並將所抓持的工 至機械3 0的物件安裝夹具3丨。 輸迗 第一視覺感測器23作Λ用於难、ΒΪ 位置/方位的镇#作為用於摘測所供應的工件％之 <置方位的弟一偵测裝置，並配置於 近。第一視覺感測器23為 辦 ，、μ立置的附 ^ , 马用於谓测所供應的工件之办罢 /方位的二維感測器，或 位置 之位置/方Μ 飞者用於更精確地谓測所供應的工件 之位置/方位的三維感測器。 仟 ^在t實施例中’所配置之第二機器人4。的作掌rn 與弟一機器人1 Ob的作章鈴n 乍業靶圍 的第-視-八、目卜 且作為第二偵測裝置 的弟-視見感測“i係 才置 設置的第二視覺感測器41 #用於=:人40的腕部。所 之手部u戶斤抓持之 係用於该測為第一機器人⑽ 寺之工件w相對於 所設置的第二撫哭,， | 的位置/方位。 4 〇係用於使第二視覺成乍丨哭 為第-機器人10b手部】“… *見戊心41位於 卞4 11所抓持之工件w的 參考位置/方位間的偏旦 、置方位與 “夕置可被偵測到的位置/方位。 /、為一個或多個伺服馬達所驅動之手 服手部作為第一播 手扣的伺 與力量為可栌釗沾 丑乎‘抓持的位置 工希J的。用於驅一 達係由第-機哭人心 于?曰1亥㈣或多個伺服馬 。。人⑽之機器人控制器的伺服控制部加以 314895 9 1226304 控制。 第3圖表示第一機、盟 是。。 的機器人控制器i〇a，係 作為物件搬運設備的控制部。 ’、 主處理器（CPU)1、包含RAM，R0M與非揮 卿麵等）的記憶心、教導作業面板4用的介面31 外部裝置的介面6及伺服控制部5係連接至匯流排7。 ”

用於支援機器人控制器1〇a之基本功能的系 諸存於記憶體2的R0M中。作業程式和與之相關的資料 ⑽存於記憶體2的非揮發性記憶體中，纟中該資料係 對個別應用對機器人進行教導作業而得到的資料。記⑼ 2的RAM用於暫存處理器！之運算作業的資料。— 伺服控制部5包含有伺服控制器5al-5an(n:機哭人之 轴數與伺服手部之軸數的總和），其中各該伺服控制器 心5奶皆包含有處理器、R〇M及ram，以進行位置與速 度回路控制及與之相關之伺服馬$ Ml_Mn之—的電流回 路拴制。各忒伺服控制器5al_5an係作成以軟體手段進行 位置、速度與電流回路控制的數位伺服控制器。伺服馬達 Ml-Mn係由伺服放大器5M_5bn根據伺服控制器㈣ 的輸出來驅動。雖未表示於第3圖中，但位置/速度偵測器 係分別設於伺服馬達M1_Mn，且為該位置/速度偵測器所 偵測之各個伺服馬達的位置/速度會分別回授至伺服控制 器5al-5an。第一視覺感測器23、第二視覺感測器4ι、第 二機器人40的機器人控制器、自動庫房20的控制器、機 械30的控制器及第一機器人的其他周邊裝置係連接至輸 314895 10 1226304 入/輸出介面6。 •硬^結:冓與習知機器人控制器實質相同的機 ^ 了作為弟—機器人1Gb的機器人控制H l〇a。二㈣ 為人控制器！0a係構成本發明之物件搬運 則揭機 根據本實施例之物件〇控制部。 〜奶件氣運设備的操作將來 ::程圖作說明。第4圖表示第-機器人m之機 益…的處理器！所進行的處理， 口。人控制 之機器人控㈣！！ 機器人⑽ 當將物件由物件備的控制部。 3。的控制器穿經介面6而輸入第？::人械1〇的命令由機械 制器l〇a(搬運設備的控制部)時，機器：控制人二 理器1便開始進行第4圖所示的處理。…的主處 :捉物件影像的命令會經介面6而輸出至第— ;、為（步驟SD’且處理器！會等待來自 見感 23之位置/方位的補償量（步驟s2)。去 見感測益 接收到來自機器人控制器1〇&之：？見覺感測器23 時，便會捕捉供應至物件供應位二:二彳 視覺感測器23會計算被供應之物件w的位置::第一 參考位置/方位的偏移量，並 =方位與預設 該偏移量傳送至控制器1〇a。 下為位置/方位補償量的 處理器1根據接收自第_ 償事先教導的位置/方位，23的補償量補 的位置/方位；將機械手i i移動至；：出物件之機械手11 物件的位置/方位；以及操作：械手已二決定之可取出供應 11，使之以手指抓持 ]] 314895 1226304 物件w(步驟s 並a 器41移動至影像捕人’’理器1將用來使第二視覺感測 控制器(步驟;4; 置的命令傳送至第二機器人4。的 根據用於驅動機 矩（驅動電流不* 之手扎的伺服馬達的輪出轉 W的作業是否：到預設值’而判斷機械手1"爪持物件 货凡成（步驟S5)。或去，叮#从 抓持力之力感测器的輸出，而判; 手指 斷出已完成抓持作業時，便發出=:元成。當判 第二視覺感测器41所捕二=將所抓持的物件W移動至 且顯示完成物件取+ ^之位置的命令（步驟S6)， 巧件取出的旬缺合、， S7)。自動庫房的㈣二二二自動庫房2〇(步驟 並將有另一物件詈於並D°曰、々托罙21送返庫房中， 置。 、/、上的新托架21供應至物件供應位 :二;影::捉命令輸出至第二視覺編 時，便會捕捉為田機^ 41接收到影像捕捉命令 位置/方位與預設參考位；;二物件W相對於機械手11之 持位置/方位補償量的該偏立的偏移量’並將之作為抓 控制器心。當處理二：傳送至第—機器人_的 驟叫，便會發出‘至Γ-=Γ4Γ位補償量時（步 (步驟S i。)。處理器〗根據'4::使其返回原位 持位置/方位補償量， ：-視見感測器41的抓 安裝央具夾持物件的位置導之以機械3G的物件 方位，以及使機械手u移動至 314895 12 1226304 經過補償的位置/方位使工件w為物件 驟S11)。 人/、所央持（步 :機械手η接收到來自機械3〇之控 訊號時(步驟su)’機械手π會放 文持:成 sn)，而結束將物件w輸送至機械3。的處理。原位(步驟 因為使用具有為一個或多個词服馬達所驅 服手部作為用於抓持物件w的機械手u，所曰 ㈣馬達控制手指的抓持位置，便可以機械手二 =確地抓持物件w，縱使所搬運的物件具有不同手= 達二，在用於驅動機械手11的手指之飼服馬 1 "疋用來獲得希望抓持力的命令轉矩，便可獲 = 狀、材料、硬度與重量的希望抓持力。因此， 夕數個用於不同類型物件的機械手，以便減少機 械手的數目。此外，因為機械 所以密集放置於托竿上的物… 置為可控制的， 量… 為手指所抓持，故可將大 :的物件配置於托架上’而提高托架上之物件的放置效 哭因為伺服手部的伺服馬達為祠服手部所在之第一機 的機器人控制器心中的飼服控制器所控制，所 I專屬於伺服手部的控制器，而降低製造成本； ^饲服手部可與第一機器人的作業同步，而提高作業效 在，揭實施例中，設有第—視覺感測器23與第二視 見感測态4 1之-個滿謦咸、、目,丨哭、,, 個視見感測杰。然而，可使用單一個視覺 14895 13 1226304 感測器作為該二個視覺感測器。例如，第二機器人4〇可將 裝附於第二機器人40的視覺感測器41移動至可捕捉供靡 至物件供應位置之物件W影像的位置/方位，以。 J老扣AA k / I 及根據所 捕捉的物件W影像而獲得被供應的物 他车夕旦 < 位置/方位的 保和1，並將該偏移量傳送至第一 制哭1n 铽-人l〇b的機器人控 、了 1〇a’以使得視覺感測器41進行前揭實施例中 視覺感測器23的功能，並進行捕捉為機械手^所 物件W的影像之第二視覺减測哭的功& 1 、之 ;機械手1 1之位置/方位的偏移量。 子 此外，在前揭實施例中，第二視覺感測器 第-擔盟、， 1係衣附 位置Γ:取。代:“㈣。第二視覺感測器可配置於固定的 第二視^ 第二機11人4G的腕部。在此狀況中， 一見見感測器係以預設位置/方 持之物件…的貪後捕從為機械手U所抓 第-機器人10a的作掌二依物件形狀及用於抓持物件之 捉為第-機、 定，第一視覺感測器23可捕 K兩矛 機态人1 Oh夕她y 4 ， 碼 你 之機械手11所抓持之工# w t 像，以偵測所抓掊铷姓Λ1, α 心工件W的影 、， 持物件W相對於機械手1 1的# ¥ / 亚捕捉供應至物件 位置/方位， 义 仵（、應位置之工件w的影像。 則揭貫施例係關於將供應自自動庫房 至機械3 0的作掌。 、物件輸送 用途: 本發明可應用於如下所示的不同 a·在將諸如半 ,^ 千板之物件供應至焊接位置中，驻山、、 為機械手所叔 糟由補償 ^ 所抓持之物件的位置/方位偏浐旦 物件移動至煜 4私1，便可將 置/方位’而供應焊接位置 314895 14 1226304 精確的物件。μ冰 平板的物件中，機射：接為機械手所抓持之諸如 上之物件的位置/方會被移動’以便補償機械手 、 位偏移量，消除焊接位置的偏 夕而7^成精確的禪接。 b ·在况車及電氣裝置跫 “ 械手所抓持之零件的：、、n業旦中：補償為機 精確地移動至預 立偏移夏’以便將零件 業的效率一組裝位置/方位’而提高組裝作 C ·在自動檢查物件 物件的位置/方位偏γ 償為機械手所抓持之 檢查位置/方位，二便將物件供應至預設的 而美π檢查作業的效率。 ::機械手將物件供應至除毛刺位置 =所抓持之物件上進行除毛刺作業： 機械手所抓持之物件 補仏為 件移動至預設的位置/方位：：偏私"便將物 業。 位’而進行精確的除毛刺作 e·在將物件供應至進 . 移動物件的同時對為㈣丰…欲封位置中，或在^ 作業中，以盘前/ί 所抓持之物件進行密封 一月』知貝施例相同的方式補償所 Γ目對於機械手的位置/方位偏移量，而進行^物 岔封作業。 遣仃精確的 f•在將物件供應至進行嘖+ # & + + 中，以η 貝塗物件之贺塗位置的作堂 以及在將插件供應至射出成形機之模_^作業 入位置的作業巾，補償所抓持物件 機之插 々'錢械手的 3Ϊ4895 15 1226304 位置/方位偏移量 效率。 以便精確供應物件 而提高作業 豕本發明，在以機械手抓 所抓持之物件的位置/方位有偏移，吏為機械手 精確地定位於預設的位置/方位，而提4=械手 物件可於耒#田向徒円作業效率。因此， 於未使用托架上之物件定位夹且 供應位置笋破α^况下’由物件 精s地輸达至機械，而消除 件定位夾且的“ “L 用於徒（、托条上的物 ^ 卜，因為縱使物件具有不_ &、 X'材質與重；t ’或者物件密集堆放置 ' 仍可為機械手所牢固地抓持，所以益不^ ’物件 備不同類型機器人，且托架上的物件放 ：衣 而降低製造成本。 彳羊了叫南， [圖式簡單說明] 第1圖為根據本發明實施例之物件搬運設備在以機器 人由托架取出物件之狀態下的斜視圖； 第2圖為該搬運設備在物件安裝於機械之物件安裝夾 具的狀態下的斜視圖； 、 第3圖為該物件搬運設備之控制部的方塊圖； 第4圖為該物件搬運設備之處理器所進行的處理的流 程圖。 主處理器 介面 伺服控制部 2 記憶體 4 教導作業面板 6 介面 314895 1226304

7 匯流排 10a 機器人控制器 10b 第一機器人 11 機械手（手部） 20 自動庫房 21 托架 22 輸送裝置 23 第一視覺感測器 30 機械 31 物件安裝夹具 40 第二機器人 41 第二視覺感測器 5al-5an 伺服控制器 5bl- 5bn 伺服放大器 Ml-Μη 伺服馬達 W 物件（工件） 17 314895

Claims (1)

1226304 拾、申請專利範圍： r :種物件搬運設備，用於搬運物件，將該物件 位置/方位由第一位置輸送至第- 、5又白、 有· 乐一位置，該設備包含 機器人，具有用於抓持該物件的機械手； ▲偵測裝置’用於债測為機械手所抓持之物 5亥機械手的位置/方位；以及 對衣 補償裝置’用於根據該偵測裝置 :::該r:手的位置/方位，而對用於將該物v:: 2, 位置之錢械手的位置/方位進行補償。 申請專利範圍第1項之物件搬運設 輪送至位於兮筮-你罢々 /、中该物件係 仪π °亥弟一位置之工具機的夾具。 3·如申請專利範圍第i項之物件搬運設 具有為一徊十夕# y 胥其中该機械手 、有為個或多個伺服馬達所驅動的手指。 卞 (如申請專利範圍第3項之物件搬運 件的形狀而以該一個或多個飼服馬達定位；中:據該物 該機械手抓持該物件。 。亥手“，而以 5·如申請專利範圍帛3項之物件搬 動該趟、只、主仏 爾其中給用於驅 歲械手的手指之該一個或多個伺服 6矩可根據該物件的特徵而改變。 ’、、、達的中令轉 6.如申請專利範圍第3項之物件搬運設備 該機械手的手指之該一個或多個飼服馬達；:用於驅動 人的控制器加以控制。 4係由该機器 7·種物件搬運設備，用於搬運物件，將哕 ^物件以預設的 314895 18 1226304 位置/方位由第一位置輸送至第 有： 一位置，該設備包含 Γ:，具有用於抓持該物件的機械手· 弟1測裝置’用於谓測 戈手， 件的位置； 。裹弟一位置之該 控制裝置，用於根據該第 件她立置，而使該機械手移動至；测到的」 位置，並用於控制該機械手， 广勿件的抓4 物件； |持在抓持位置的言 第二偵測裝置，用於偵測為該機械 件相對於該機械手的位置/方位； κ持之該彩 移動裝置，用於移動該機械手或哕 以使得抓持該物件的該機械手相對於:二-：测裝置’ 具有預設的偵測位置/方位…、一輪置 ”二=f ’用於根據該第二谓測裝置物i到之為 ==所抓持的物件相對於該機械手的位置/方位， 用來將該物件輸送至該第二位置之該機械手 的位置/方位進行補償。 8· 9· 女申叫專利範圍第7項之物件搬運設備，其中該 測裝置包含有二維視覺感測器。 " 、 如申μ專利範圍第7項之物件搬運設備，其中該第一 測裝置包含有三維視覺感測器。 、 如申請專利範圍第7項之物件搬運設備，其中該第二偵 測裝置包含有二維視覺感測器。 、 3)4895 19 10. 1226304 11.如申請專利範圍 測裝置包含有三 12·如申請專利範圍 測裳置兼用作為 1 3 ·如申請專利範圍 置包含有其上裝 14·如申請專利範圍 輸送至位於第二 15 ·如申請專利範圍 具有為一個或多 16·如申請專利範圍 物件的形狀而以 以該機械手抓持 17 _如申請專利範圍 驅動該機械手的 轉矩可根據該物 18 ·如申凊專利範圍 動該機械手的手 器人的控制器加 第7項之物件搬運設備，其中該第二價 維視覺感測器。 第7項之物件搬運設備，其中該第—债 该弟二彳貞測裝置。 第7項之物件搬運設備，其中該移動裝 設有該第二偵測裝置之另一機器人。 第7項之物件搬運設備，其中該物件係 位置之工具機的夾具。 第7項之物件搬運設備，其中該機械手 個伺服馬達所驅動的手指。 第15項之物件搬運設備，其中根據該 該一個或多個伺服馬達定位該手指，而 該物件。 第15項之物件搬運設備，其中給用於 手指之該一個或多個伺服馬達的命令 件的特徵而改變。 =15項之物件搬運設備，其中用於驅 指之該一個或多個伺服馬達係由該機 以控制。 3】4895 20