WO2019106720A1 - 部品移載装置 - Google Patents

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WO2019106720A1
WO2019106720A1 PCT/JP2017/042626 JP2017042626W WO2019106720A1 WO 2019106720 A1 WO2019106720 A1 WO 2019106720A1 JP 2017042626 W JP2017042626 W JP 2017042626W WO 2019106720 A1 WO2019106720 A1 WO 2019106720A1
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unit
claws
pair
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PCT/JP2017/042626
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Inventor
信夫 大石
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株式会社Ｆｕｊｉ
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    • G05B19/4182—Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS], computer integrated manufacturing [CIM] characterised by the cooperation between machine tools, manipulators and conveyor or other workpiece supply system, workcell manipulators and conveyor only
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    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
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    • Y02P90/02—Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]

Definitions

  • the present disclosure relates to a component transfer apparatus including a component supply unit that supplies a plurality of components in a scattered state.
  • the component transfer device includes a device in which a plurality of components scattered in the component supply unit are picked up by the operation of a component holding robot or the like.
  • the following patent documents describe an example of such a component supply device.
  • the present disclosure is to stably transfer components from a component supply unit.
  • the present specification describes a component supply unit having a component supply surface on which a plurality of components are scattered and a wall surface that prevents components from falling off the component supply surface, and a component placed on the component supply surface A holder holding and holding a pair of claws, and a moving unit for moving the holder on the part placed on the part supply surface and moving the holder in the vertical direction from above the part;
  • the holding tool avoids interference with the wall portion for the parts placed on the part supply surface A pinchable area that can be pinched by a pair of claws
  • the part to be held is held by the pair of claws of the holder while avoiding interference with the wall based on the setting unit which is
  • the holding unit holds a holding target by holding a pair of claws between a judgment unit which judges whether or not it is a holdable component, and a holding target component which is judged to be a holdable component by the judgment unit.
  • a component transfer device is disclosed that includes a holder and a control unit that controls the operation of the moving unit.
  • the component transfer device can stably transfer components from the component supply unit.
  • FIG. 1 is a block diagram schematically showing the configuration of a robot system 10;
  • FIG. 2 is a configuration diagram showing an outline of a configuration of a robot 20.
  • FIG. 7 is a block diagram showing an electrical connection relationship between the robot 20, the robot control device 70, and the image processing device 80.
  • It is explanatory drawing which illustrates the search area
  • It is explanatory drawing which illustrates the interference check area
  • FIG. 8 is an explanatory view showing a captured image I when each of the works W1 to W8 is extracted in the search area AS. It is an explanatory view which illustrates gripping possible field AA. It is explanatory drawing which illustrates whether it is a clamping possible part.
  • FIG. 1 is a block diagram schematically showing the configuration of a robot system 10.
  • FIG. 2 is a block diagram schematically showing the configuration of the robot 20.
  • FIG. 3 is a block diagram showing the electrical connection between the robot 20, the robot control device 70, and the image processing device 80.
  • the left-right direction is the X-axis direction
  • the front-rear direction is the Y-axis direction
  • the up-down direction is the Z-axis direction.
  • the robot system 10 includes a robot 20, a robot control device 70, and an image processing device 80.
  • the robot system 10 picks (grips) the workpiece W supplied by the workpiece supply device 12 and aligns and places the picked workpiece W on the tray T conveyed by the tray conveyance device 14. Configured as a pick and place system.
  • the robot system is not limited to the pick and place system, and any robot can be applied to any work system as long as the robot 20 performs work on the workpiece W.
  • the robot 20 includes a 5-axis vertical articulated arm (hereinafter referred to as an arm) 22.
  • the arm 22 has six links (first to sixth links 31 to 36) and five joints (first to fifth joints 41 to 45) that rotatably or pivotally connect the links.
  • a motor servo motor
  • an encoder rotary encoder
  • the picking tool T1 is an electromagnetic chuck that adsorbs the work W made of a magnetic material by an electromagnet.
  • the picking tool T2 is a mechanical chuck (hereinafter referred to as a mechanical chuck) having a pair of clamp claws C, C movable between a proximity position for clamping the workpiece W and a separation position for releasing the clamping of the workpiece W. is there.
  • picking tool T3 is an adsorption nozzle which adsorbs work W by negative pressure. The picking tool attached to the tip link is appropriately selected in accordance with the shape and material of the workpiece W to be picked.
  • the camera 24 is attached to the distal end (fifth link 35) of the arm 22.
  • the camera 24 images the work W on the work supply device 12 in order to recognize the position and posture of each work W supplied by the work supply device 12, and the position of the tray T conveyed by the tray conveyance device 14 To recognize the tray T.
  • the proximal end link (first link 31) of the arm 22 is fixed to the work bench 11.
  • the work supply device 12 and the tray transfer device 14 are disposed on the work table 11.
  • the work supply device 12 is configured by a belt conveyor device including a drive roller disposed spaced apart in the front-rear direction (Y-axis direction) and a conveyor belt 13 stretched over a driven roller.
  • a plurality of works W are loosely placed on the conveyor belt 13, and the work supply device 12 supplies the plurality of works W on the conveyor belt 13 from the rear to the front by rotationally driving the drive rollers.
  • a pair of wall portions S, S are provided along the conveyor belt 13 on the left and right sides of the conveyor belt 13.
  • a pair of wall portions S, S are provided over the conveyor belt 13 at the front and back of the supply direction (Y-axis direction) of the work W. These wall portions S are provided to stand along the Z-axis direction (vertical direction) to prevent the workpiece W from falling from the conveyor belt 13. Furthermore, the rear side wall portion S is rotatably supported by the left and right side wall portions S, S via an unshown shaft at upper portions of the left and right ends thereof. Thereby, the wall S on the rear side can be rotated forward or backward with the direction (X-axis direction) orthogonal to the supply direction of the workpiece W as the rotation center.
  • the work supply device may be a case supply device that supplies a plurality of works housed in a case (component box) together with the belt conveyor device or in parallel with the belt conveyor device.
  • the tray conveyance device 14 is configured of a belt conveyor device, conveys the tray T in a direction (X-axis direction) orthogonal to the supply direction of the work W, and positions and holds the tray T at a substantially central position.
  • the robot control device 70 is configured as a microprocessor centering on the CPU 71, and, in addition to the CPU 71, includes a ROM 72, an HDD 73, a RAM 74, an input / output interface not shown, a communication interface not shown. Detection signals from the encoders 61 to 65 and the like are input to the robot control device 70.
  • the robot control device 70 outputs control signals to the workpiece supply device 12, the tray transfer device 14, the motors 51 to 55, the tool actuator 56 and the like.
  • the tool actuator 56 is an actuator for driving a picking tool attached to the robot 20.
  • the robot control device 70 executes driving control of the respective motors 51 to 55 of the robot 20 to execute picking processing for causing the robot 20 to pick the workpiece W and place processing for placing the picked workpiece W on the tray T. Do. Specifically, the picking process is performed as follows. That is, the robot control device 70 acquires the target position of each joint of the arm 22 corresponding to the targeted picking position and posture. Subsequently, the robot control device 70 drives and controls the corresponding motors 51 to 55 so that the position of each joint matches the acquired target position. Then, the robot control device 70 controls the tool actuator 56 so that the workpiece W is picked up by the picking tool.
  • the robot control device 70 moves the picking tool to the interference check area of the workpiece W to be picked, the picking tool is lowered and raised along the Z-axis direction (vertical direction) from directly above the workpiece W
  • the drive control of the motors 51 to 55 is performed so that Specifically, place processing is performed as follows. That is, the robot control device 70 acquires the target position of each joint of the arm 22 corresponding to the target place position and posture. Subsequently, the robot control device 70 drives and controls the corresponding motors 51 to 55 so that the position of each joint matches the acquired target position. Then, the robot control device 70 controls the tool actuator 56 such that the picked-up work W is placed (the picking of the work W is released).
  • the image processing apparatus 80 is configured as a microprocessor centering on the CPU 81.
  • the image processing apparatus 80 includes a ROM 82, an HDD 83, a RAM 84, an input / output interface not shown, a communication interface not shown.
  • An image signal from the camera 24, an input signal from the input device 85, and the like are input to the image processing apparatus 80.
  • a drive signal to the camera 24, an output signal to the output device 86, and the like are output.
  • the input device 85 is an input device such as a keyboard or a mouse that the operator performs input operation.
  • the output device 86 is a display device for displaying various information, such as a liquid crystal display, for example.
  • the image processing device 80 is communicably connected to the robot control device 70, and exchanges control signals and data with each other.
  • the image processing device 80 transmits a control signal to the robot control device 70 to move the arm 22 (camera 24) to the imaging point of the workpiece W supplied in the workpiece supply device 12, and drives the camera 24. And images the workpiece W on the conveyor belt 13. Thereby, the obtained image signal (captured image) is input from the camera 24 to the image processing apparatus 80. Subsequently, the image processing apparatus 80 processes the input image signal to recognize the work W in the captured image. Then, the image processing apparatus 80 extracts, from among the recognized workpieces W, target workpieces that can be picked while avoiding that the picking tool interferes with each wall portion S of the workpiece supply device 12, and the target workpieces The target position and target attitude of the picking tool for picking are determined and transmitted to the robot controller 70. Such processing is performed according to an image processing sequence based on image processing data (two-dimensional data).
  • FIG. 4 is an explanatory view showing a search area AS used in the image processing sequence.
  • the search area AS defines the search range of the workpiece W in the image captured by the camera 24.
  • the search area AS is a range in which the work W can be disposed on the conveyor belt 13 of the work supply device 12, that is, the search area AS of the work supply device 12. It is a range within a rectangular frame surrounded by the inner edge of each wall portion S. Therefore, when the rear side wall S of the work supply device 12 is provided substantially at the center of the conveyor belt 13 in the front-rear direction as shown in FIG. 4B, for example, the search area AS is It becomes smaller than that shown in FIG. 4 (A).
  • Each search area AS is registered in the robot system 10 by being stored in the HDD 83 of the image processing apparatus 80 while being associated with the arrangement position of the wall portion S on the rear side of the work supply device 12.
  • the registration of the search area is also performed for all supply devices (for example, the above-described case supply device and the like) which can be installed on the work table 11.
  • FIG. 5 is an explanatory view showing the interference check area AI and the grip center position PP used in the image processing sequence.
  • the interference check area AI is used when the image processing apparatus 80 checks for interference between the picking tool and (the respective wall portions S of) the work supply apparatus 12.
  • the picking tool T1 is an electromagnetic chuck
  • a circular shadow portion formed by projecting the electromagnetic chuck in the picking posture in the vertical direction is the picking
  • the interference check area AI of the tool T1 is used.
  • the central point of the interference check area AI is taken as the gripping center position PP of the picking tool T1.
  • the interference check area AI is expanded in consideration of the magnetic force of the electromagnetic chuck.
  • the picking tool T1 is shown in a side view
  • the interference check area AI is shown in a plan view. This point is the same in FIGS. 5 (B) and 5 (C).
  • each interference check area AI, AI of the picking tool T2 indicates the movable range of the pair of clamp claws C, C at the time of picking. Further, a central point between the interference check areas AI and AI is set as a gripping center position PP of the picking tool T2.
  • the picking tool T3 is a suction nozzle, as shown in FIG.
  • a circular shadow portion formed by projecting the suction nozzle in the posture at picking in the vertical direction is an interference check of the picking tool T3. It is considered as an area AI. Furthermore, the central point of the interference check area AI is taken as the gripping center position PP of the picking tool T3.
  • the respective interference check areas AI and the respective gripping center positions PP shown in FIGS. 5A, 5B, and 5C are stored in the HDD 83 of the image processing apparatus 80 while being associated with the respective picking tools T1, T2, and T3. Is registered in the robot system 10. Registration of the interference check area is also performed for all picking tools that can be attached to and detached from the tip link (sixth link 36) of the arm 22.
  • FIG. 6 is an explanatory view showing an example of the image processing sequence.
  • FIG. 7 to FIG. FIG. 7 is an explanatory view showing a captured image I when the works W1 to W8 are extracted in the search area AS.
  • FIG. 8 is an explanatory view illustrating the grippable area AA.
  • FIG. 9 is an explanatory view illustrating whether or not the component is a sandwichable part.
  • the robot system 10 the work supply device 12 shown in FIG. 1 is installed on the work bench 11, and further, the picking tool T2 (that is, the mechanical chuck) shown in FIG. It is assumed that the robot 20 is attached. Further, it is assumed that the information representing such an aspect is input to the image processing apparatus 80 by the operator operating the input device 85.
  • the image processing device 80 picks up an image of the work supply device 12 from directly above the conveyor belt 13 with the camera 24 (S10). Subsequently, the image processing apparatus 80 sets a search area AS on the captured image (S12). At this time, the image processing apparatus 80 reads from the HDD 83 the search area AS (that is, the one shown in FIG. 4A) stored in association with the work supply apparatus 12 shown in FIG. Then, the image processing apparatus 80 extracts the workpiece W in the search area AS of the captured image (S14). Specifically, for example, in the captured image I shown in FIG. 7, eight works W1 to W8 are extracted in the search area AS. In addition, since the technique of extraction is a well-known technique, the detailed description is abbreviate
  • the image processing apparatus 80 specifies a picking candidate of the picking tool T2 as a sandwiching target part from within the search area AS of the captured image I (S16).
  • a specific technique is a well-known technique, the detailed description is abbreviate
  • the workpiece W1 in the captured image I shown in FIG. 7 is to be a component to be held, it is referred to as a component to be held W1. This point is the same as in the case where a workpiece other than the workpiece W1 is described as a component to be held.
  • the image processing apparatus 80 determines whether or not the mode is switched to the fixed mode (S18).
  • the fixed mode refers to a mode in which the grippable area described later is fixed to a minimum.
  • the information as to whether or not the mode is switched to the fixed mode is input to the image processing apparatus 80 by the operator operating the input device 85.
  • the image processing apparatus 80 performs the process of calculating the angle (S20) according to the case where the mode is not switched to the fixed mode (S18: NO).
  • the image processing apparatus 80 is suitable for clamping the clamping claws C and C of the picking tool T2 according to the contour (posture) of the clamping target component W1 at the time of extraction.
  • the direction (hereinafter, referred to as the holding direction of the holding target part W1) is specified, and the angle at which the specified direction intersects the inner wall surface SW of the wall portion S of the work supply device 12 is calculated (S20).
  • the image processing device 80 sets, among the wall portions S of the work supply device 12, a wall portion S closest to the component W1 to be held as a target of angle calculation.
  • the sandwiching direction D1 of the sandwiching target part W1 is in a parallel relationship with the inner wall surface SW of the wall S closest to the sandwiching target part W1. Therefore, an angle of zero degrees is calculated.
  • the image processing apparatus 80 interlocks with the calculated angle to set a grippable area (S22).
  • the grippable area is an area in which the workpiece W can be picked up while avoiding the picking tool from interfering with the walls S of the workpiece supply device 12.
  • the image processing apparatus 80 sets the grippable area AA shown in FIG. 8A with respect to the sandwiching target part W1.
  • the long side of each of the interference check areas AI, AI directed in the sandwiching direction D1 of the part W1 to be clamped is the search area AS adjacent to the wall S closest to the part W1 to be clamped. Inscribed in the boundary.
  • a straight line AA1 parallel to the boundary of the search area AS passes on the grip center position PP of each interference check area AI, AI (picking tool T2) in such a state.
  • An area on the central side of the search area AS from the straight line AA1 is taken as a grippable area AA. Therefore, when the calculated angle is zero degree, the length from the boundary of the search area AS to the straight line AA1 (that is, the grippable area AA) is constant at the distance L1. Therefore, the image processing apparatus 80 sets the grippable area AA from the calculated angle (zero degree).
  • the processes of S20 and S22 are performed as follows.
  • the directions suitable for the clamp claws C and C of the picking tool T2 to clamp the clamping target component W2 in accordance with the contour (posture) of the clamping target component W2 at the time of extraction The holding direction of the part W2 to be held is specified, and the angle at which the specified direction intersects the inner wall surface SW of the wall portion S of the work supply device 12 is calculated.
  • the image processing device 80 sets, among the wall portions S of the work supply device 12, the wall portion S closest to the sandwiching target part W 2 as a target of angle calculation. In terms of condition, as shown in FIG. 8B, the sandwiching direction D2 of the sandwiching target part W2 intersects with the inner wall surface SW of the wall part S closest to the sandwiching target part W2 at 45 degrees. Therefore, an angle ⁇ of 45 degrees is calculated.
  • the image processing device 80 interlocks with the calculated angle ⁇ of 45 degrees to set the grippable area AA. Specifically, the image processing apparatus 80 sets the grippable area AA shown in FIG. 8 (B) for the component W2 to be held.
  • the corner of the interference check area AI located closer to the wall S closest to the holding target part W2 Is inscribed in the boundary of the search area AS adjacent to the wall S.
  • a straight line AA1 parallel to the boundary of the search area AS passes on the grip center position PP of each interference check area AI, AI (picking tool T2) in such a state.
  • An area on the central side of the search area AS from the straight line AA1 is taken as a grippable area AA. Therefore, when the calculated angle ⁇ is 45 degrees, the length from the boundary of the search area AS to the straight line AA1 (that is, the grippable area AA) is constant at the distance L2. Therefore, the image processing apparatus 80 sets the grippable area AA from the calculated angle ⁇ (45 degrees).
  • the distance L2 is longer than the above-described distance L1.
  • the processes of S20 and S22 are performed as follows.
  • the direction suitable for the clamp claws C and C of the picking tool T2 to clamp the clamping target component W3 according to the contour (posture) of the clamping target component W3 at the time of extraction The holding direction of the part W3 to be held is specified, and the angle at which the specified direction intersects the inner wall surface SW of the wall portion S of the work supply device 12 is calculated.
  • the image processing apparatus 80 sets, among the wall sections S of the work supply apparatus 12, the wall section S closest to the sandwiching target part W 3 as a target of angle calculation. In terms of condition, as shown in FIG. 8C, the sandwiching direction D3 of the sandwiching target part W3 intersects with the inner wall surface SW of the wall S closest to the sandwiching target part W2 at 90 degrees. Therefore, an angle ⁇ of 90 degrees is calculated.
  • the image processing apparatus 80 interlocks with the calculated angle ⁇ of 90 degrees to set the grippable area AA. Specifically, the image processing apparatus 80 sets the grippable area AA shown in FIG. 8C with respect to the sandwiching target part W3.
  • the short side of the interference check area AI located closer to the wall S closest to the holding target part W3. Is inscribed in the boundary of the search area AS adjacent to the wall S.
  • a straight line AA1 parallel to the boundary of the search area AS passes on the grip center position PP of each interference check area AI, AI (picking tool T2) in such a state.
  • An area on the central side of the search area AS from the straight line AA1 is taken as a grippable area AA. Therefore, when the calculated angle ⁇ is 90 degrees, the length from the boundary of the search area AS to the straight line AA1 (that is, the grippable area AA) is constant at the distance L3. Therefore, the image processing apparatus 80 sets the grippable area AA from the calculated angle ⁇ (90 degrees).
  • the distance L3 is longer than the above distance L2.
  • the image processing apparatus 80 sets the grippable area AA in conjunction with the angle ⁇ calculated at S20.
  • the angle ⁇ calculated in S20 is calculated in the range of 0 degrees to 90 degrees. Therefore, since the distance from the boundary of the search area AS to the straight line AA1 (that is, the grippable area AA) becomes longer as the angle ⁇ calculated in the above S20 becomes larger, the grippable area set in the above S22 AA becomes narrow.
  • the image processing apparatus 80 performs the process of fixed calculation (S24).
  • the image processing apparatus 80 sets a predetermined nipping area.
  • the pinchable area is the same as that set when the angle ⁇ calculated at S20 is 90 degrees (see FIG. 8C), and all the graspable areas AA that can be set at S22 are Of which is the smallest.
  • the image processing apparatus 80 determines whether the offset amount is input (S26).
  • the offset amount refers to the distance from the straight line AA1.
  • the information on the offset amount is input to the image processing apparatus 80 by the operator operating the input device 85.
  • the image processing apparatus 80 executes the process of S30 described later according to the case where the offset amount is not input (S26: NO).
  • the image processing apparatus 80 performs processing of reduction setting according to the case where the offset amount is input (S26: YES) (S28).
  • the image processing apparatus 80 reduces the grippable area AA according to the offset amount.
  • the setting state of the grippable area AA is set to an area on the center side of the search area AS from the straight line AA1.
  • the state is changed from the straight line AA2 parallel to the straight line AA1 to the state set in the center side of the search area AS.
  • the straight line AA2 is located at a distance from the straight line AA1 to the center side of the search area AS by a distance of the offset amount F. Therefore, the grippable area AA set in S28 is narrower than the grippable area AA set in S22 or S24.
  • the image processing apparatus 80 executes the process of S30.
  • the image processing apparatus 80 determines whether the workpiece W specified as the component to be held at S16 is a component that can be held.
  • the part that can be held means a work that can be held while the picking tool T2 avoids interference with each wall S of the work supply device 12.
  • the gripping center position PP of the picking tool T2 when gripping the workpiece W, and the grippable area AA set in the above S22, S24 or S28 are used.
  • a workpiece W9 (hereinafter referred to as a component to be held W9) is identified as a component to be held, a picking tool T2 in holding the component to be held W9.
  • the grasping center position PP of is located outside the graspable area AA.
  • the grippable area AA set in S22 including the grippable area AA reduced in S28 described above
  • the grip target part W9 is set.
  • the grippable area AA is used.
  • the gripping center position PP of the picking tool T2 when gripping the component to be clamped W10 is a grippable area Located inside AA.
  • the grippable area AA set in S22 including the grippable area AA reduced in S28 described above
  • the grip target part W10 is set. The grippable area AA is used.
  • the image processing apparatus 80 executes the processing of S38 described later according to the case where the workpiece W specified as the component to be held at S16 is not a component that can be held (S32: NO).
  • the image processing apparatus 80 picks the picking tool T2 at the time of holding the work W according to the case where the work W specified as the holding target part at S16 is the holdable part (S32: YES).
  • the target position and the target attitude of the picking tool T2 are set based on the grip center position PP and the like, and the set target position and the target attitude are coordinate-converted to the target positions of the motors 51 to 55 (S34).
  • the image processing device 80 transmits the coordinate-transformed target position to the robot control device 70 together with the information indicating the presence or absence of the setting of the fixed mode (S36).
  • the robot control device 70 moves the picking tool T2 just above the work W determined to be a pinchable part as described above, and then the work W
  • the motors 51 to 55 are drive-controlled so as to lower and raise the picking tool T2 along the Z-axis direction (vertical direction) from directly above.
  • the robot control device 70 at least selects each of the picking tools T2 until the picking tool T2 descends to the height of the wall S closest to the work W.
  • the picking tool T2 is rotated so that the direction in which the clamp claws C and C operate moves in line with the direction suitable for clamping the work W.
  • the image processing apparatus 80 determines whether or not all the works W present in the search area AS of the captured image I have been identified as the component to be held (S38).
  • the image processing apparatus 80 repeatedly executes the process after S16 according to the case where all the workpieces W are not specified as the component to be held (S38: NO).
  • the image processing apparatus 80 ends the image processing sequence according to the case where all the workpieces W are specified as the clamping target parts (S38: YES).
  • the picking tool T1 that is, the electromagnetic chuck
  • the picking tool T3 that is, the suction nozzle
  • the same image processing sequence as that described above is performed.
  • the grippable area set in S22 is specified as the gripping target component Even if the posture of the workpiece W is fixed, it becomes constant.
  • the robot system 10 can stably transfer the work W onto the tray T from the work supply device 12.
  • the robot system 10 is an example of a component transfer device.
  • the work supply device 12 is an example of a component supply unit.
  • the conveyor belt 13 is an example of a component supply surface.
  • the arm 22 is an example of a moving unit.
  • the camera 24 is an example of an imaging unit.
  • the robot control device 70 is an example of a control unit.
  • the image processing device 80 is an example of a calculation unit, a setting unit, and a determination unit.
  • the input device 85 is an example of a switching unit and an input unit.
  • the grippable area AA is an example of the grippable area.
  • the straight line AA1 is an example of the boundary of the pinchable area.
  • the pair of clamp claws C, C is an example of the pair of claw portions.
  • the sandwiching directions D1 to D3 of the sandwiching target parts W1 to W3 are an example of directions in which the pair of claws clamps the sandwiching target parts.
  • the captured image I is an example of an image.
  • the picking tool T2 is an example of a holder.
  • the work W is an example of a plurality of parts.
  • a manual mode may be added.
  • the operator can set the grippable area AA by operating the input device 85.
  • the robot 20 may be provided with a vertical articulated arm other than the five axes instead of the five-axis vertical articulated arm, or may be provided with a horizontal articulated arm.

Abstract

撮像部によって撮像された画像に基づいて、一対の爪部による挟持対象の部品である挟持対象部品を一対の爪部が挟持する方向と、壁面とが交わる角度を算出する算出部と、算出部で算出された角度が大きくなるに連れて、部品供給面に置かれている部品を保持具が壁部との干渉を回避しながら一対の爪部で挟持することが可能な挟持可能領域を、より狭く設定する設定部と、設定部で設定された挟持可能領域と画像とに基づいて、挟持対象部品が、壁部との干渉を回避しながら保持具の一対の爪部によって挟持されることが可能な挟持可能部品であるか否かを判定する判定部と、判定部で挟持可能部品であると判定された挟持対象部品を保持具が一対の爪部で挟持して保持するように、保持具と移動部の作動を制御する制御部とを備える部品移載装置。

Description

部品移載装置
　本開示は、複数の部品を散在した状態で供給する部品供給部を備えた部品移載装置に関するものである。
　部品移載装置には、部品供給部で散在された複数の部品が、部品保持ロボットなどの作動により、ピックアップされる装置がある。下記特許文献には、このような部品供給装置の一例が記載されている。
特開平１０－２０２５６９号公報
　本開示は、部品供給部から安定的に部品を移載することである。
　本明細書は、複数の部品が散在した状態で置かれる部品供給面と、部品供給面から部品が脱落することを防止する壁面とを有する部品供給部と、部品供給面に置かれている部品を一対の爪部で挟持して保持する保持具と、部品供給面に置かれている部品の上に保持具を移動させると共に、部品の上から上下方向に保持具を移動させる移動部と、部品供給面の上から部品供給部を撮像する撮像部と、撮像部によって撮像された画像に基づいて、一対の爪部による挟持対象の部品である挟持対象部品を一対の爪部が挟持する方向と、壁面とが交わる角度を算出する算出部と、算出部で算出された角度が大きくなるに連れて、部品供給面に置かれている部品を保持具が壁部との干渉を回避しながら一対の爪部で挟持することが可能な挟持可能領域を、より狭く設定する設定部と、設定部で設定された挟持可能領域と画像とに基づいて、挟持対象部品が、壁部との干渉を回避しながら保持具の一対の爪部によって挟持されることが可能な挟持可能部品であるか否かを判定する判定部と、判定部で挟持可能部品であると判定された挟持対象部品を保持具が一対の爪部で挟持して保持するように、保持具と移動部の作動を制御する制御部とを備える部品移載装置を開示する。
　本開示によれば、部品移載装置は、部品供給部から安定的に部品を移載することが可能である。
ロボットシステム１０の構成の概略を示す構成図である。 ロボット２０の構成の概略を示す構成図である。 ロボット２０とロボット制御装置７０と画像処理装置８０との電気的な接続関係を示すブロック図である。 画像処理シーケンスで使用される検索領域ＡＳを例示する説明図である。 画像処理シーケンスで使用される干渉チェック領域ＡＩと把持中心位置ＰＰを例示する説明図である。 画像処理シーケンスの一例を示す説明図である。 検索領域ＡＳ内で各ワークＷ１～Ｗ８が抽出された際の撮像画像Ｉを示す説明図である。 把持可能領域ＡＡを例示する説明図である。 挟持可能部品であるか否かを例示する説明図である。
　次に、本開示を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。
　図１は、ロボットシステム１０の構成の概略を示す構成図である。図２は、ロボット２０の構成の概略を示す構成図である。図３は、ロボット２０とロボット制御装置７０と画像処理装置８０の電気的な接続関係を示すブロック図である。なお、図１中、左右方向はＸ軸方向であり、前後方向はＹ軸方向であり、上下方向はＺ軸方向である。
　ロボットシステム１０は、ロボット２０と、ロボット制御装置７０と、画像処理装置８０とを備える。ロボットシステム１０は、本実施形態では、ワーク供給装置１２により供給されたワークＷをピッキング（把持）し、ピッキングしたワークＷを、トレイ搬送装置１４により搬送されたトレイＴ上に整列させてプレースするピックアンドプレースシステムとして構成される。なお、ロボットシステムは、ピックアンドプレースシステムに限られず、ロボット２０を用いてワークＷに対して作業を行うものであれば、如何なる作業システムにも適用できる。
　ロボット２０は、５軸の垂直多関節アーム（以下、アームという）２２を備える。アーム２２は、６つのリンク（第１～第６リンク３１～３６）と、各リンクを回転または旋回可能に連結する５つの関節（第１～第５関節４１～４５）とを有する。各関節（第１～第５関節４１～４５）には、対応する関節を駆動するモータ（サーボモータ）５１～５５と、対応するモータの回転位置を検出するエンコーダ（ロータリエンコーダ）６１～６５とが設けられている。
　アーム２２の先端リンク（第６リンク３６）には、エンドエフェクタとしての複数種のピッキングツールＴ１～Ｔ３が着脱可能となっている。本実施形態では、ピッキングツールＴ１は、磁性体からなるワークＷを電磁石により吸着する電磁チャックである。また、ピッキングツールＴ２は、ワークＷを挟持する近接位置とワークＷの挟持を解除する離間位置との間を移動可能な一対のクランプ爪Ｃ，Ｃを有するメカニカルチャック（以下、メカチャックという）である。さらに、ピッキングツールＴ３は、ワークＷを負圧によって吸着する吸着ノズルである。先端リンクに装着するピッキングツールは、ピッキングしようとするワークＷの形状や素材に合わせて適宜選択される。
　また、アーム２２の先端部（第５リンク３５）には、カメラ２４が取り付けられている。カメラ２４は、ワーク供給装置１２により供給された各ワークＷの位置および姿勢を認識するために、当該ワーク供給装置１２上のワークＷを撮像し、トレイ搬送装置１４により搬送されたトレイＴの位置を認識するために当該トレイＴを撮像するためのものである。
　アーム２２の基端リンク（第１リンク３１）は、作業台１１に固定されている。作業台１１には、ワーク供給装置１２やトレイ搬送装置１４などが配置されている。ワーク供給装置１２は、本実施形態では、前後方向（Ｙ軸方向）に離間して配置された駆動ローラおよび従動ローラに架け渡されたコンベアベルト１３を備えるベルトコンベア装置により構成される。コンベアベルト１３には複数のワークＷがバラ置きされ、ワーク供給装置１２は、駆動ローラを回転駆動することにより、コンベアベルト１３上の複数のワークＷを後方から前方へ供給する。コンベアベルト１３の左右側には、一対の壁部Ｓ，Ｓがコンベアベルト１３に沿って設けられている。これに対して、ワークＷの供給方向（Ｙ軸方向）の前方及び後方には、コンベアベルト１３上に一対の壁部Ｓ，Ｓが架け渡して設けられている。これらの壁部Ｓは、Ｚ軸方向（上下方向）に沿って立った状態で設けられており、ワークＷがコンベアベルト１３から落下することを防いでいる。さらに、後方側の壁部Ｓは、その左右端の上部において、図示しない軸を介して、左右側の壁部Ｓ，Ｓに回転可能に支持されている。これにより、後方側の壁部Ｓは、ワークＷの供給方向とは直交する方向（Ｘ軸方向）を回転中心として、前方又は後方へ回転することが可能である。そのため、後方側の壁部Ｓは、例えば、その下部に対して、後方から前方へ供給されるワークＷが突き当たると、そのワークＷに押されながら前方へ回転することにより、そのワークＷが通過することを許し、いずれのワークＷにも押されなくなると、自重で後方へ回転することにより、Ｚ軸方向（上下方向）に沿って立った状態に戻る。なお、ワーク供給装置は、ベルトコンベア装置に代えて或いはベルトコンベア装置に併設して、ケース（部品箱）に収容された複数のワークをケースごと供給するケース供給装置とされてもよい。トレイ搬送装置１４は、ベルトコンベア装置により構成され、ワークＷの供給方向とは直交する方向（Ｘ軸方向）にトレイＴを搬送し、そのトレイＴを略中央位置にて位置決め保持する。
　ロボット制御装置７０は、ＣＰＵ７１を中心としたマイクロプロセッサとして構成され、ＣＰＵ７１の他に、ＲＯＭ７２やＨＤＤ７３、ＲＡＭ７４、図示しない入出力インターフェース、図示しない通信インターフェースなどを備える。ロボット制御装置７０には、エンコーダ６１～６５などからの検知信号が入力される。また、ロボット制御装置７０からは、ワーク供給装置１２やトレイ搬送装置１４、モータ５１～５５、ツールアクチュエータ５６などへの制御信号が出力される。ツールアクチュエータ５６は、ロボット２０に装着されているピッキングツールを駆動するためのアクチュエータである。
　ロボット制御装置７０は、ロボット２０の各モータ５１～５５を駆動制御することにより、ロボット２０に、ワークＷをピッキングさせるピッキング処理と、ピッキングさせたワークＷをトレイＴにプレースさせるプレース処理とを実行する。ピッキング処理は、具体的には、以下のようにして行われる。即ち、ロボット制御装置７０は、目標とされるピッキング位置および姿勢に対応するアーム２２の各関節の目標位置を取得する。続いて、ロボット制御装置７０は、各関節の位置が当該取得した目標位置に一致するように対応するモータ５１～５５を駆動制御する。そして、ロボット制御装置７０は、ピッキングツールによってワークＷがピッキングされるようツールアクチュエータ５６を制御する。その際、ロボット制御装置７０は、ピッキング対象のワークＷの干渉チェック領域にピッキングツールを移動させた後、そのワークＷの真上からピッキングツールをＺ軸方向（上下方向）に沿って下降及び上昇させるように、モータ５１～５５を駆動制御する。プレース処理は、具体的には、以下のようにして行われる。即ち、ロボット制御装置７０は、目標とされるプレース位置および姿勢に対応するアーム２２の各関節の目標位置を取得する。続いて、ロボット制御装置７０は、各関節の位置が当該取得した目標位置に一致するように対応するモータ５１～５５を駆動制御する。そして、ロボット制御装置７０は、ピッキングしたワークＷがプレース（ワークＷのピッキングが解除）されるようツールアクチュエータ５６を制御する。
　画像処理装置８０は、ＣＰＵ８１を中心としたマイクロプロセッサとして構成され、ＣＰＵ８１の他に、ＲＯＭ８２やＨＤＤ８３、ＲＡＭ８４、図示しない入出力インターフェース、図示しない通信インターフェースなどを備える。画像処理装置８０には、カメラ２４からの画像信号や入力装置８５からの入力信号などが入力される。また、画像処理装置８０からは、カメラ２４への駆動信号や出力装置８６への出力信号などが出力される。ここで、入力装置８５は、例えばキーボードやマウスなど、オペレータが入力操作を行う入力デバイスである。出力装置８６は、例えば液晶ディスプレイなど、各種情報を表示するための表示デバイスである。画像処理装置８０は、ロボット制御装置７０と通信可能に接続されており、互いに制御信号やデータのやり取りを行っている。
　画像処理装置８０は、ロボット制御装置７０に制御信号を送信することにより、アーム２２（カメラ２４）を、ワーク供給装置１２において供給されているワークＷの撮像ポイントへ移動させ、カメラ２４を駆動して、コンベアベルト１３上のワークＷを撮像する。これにより、得られた画像信号（撮像画像）は、カメラ２４から画像処理装置８０に入力される。続いて、画像処理装置８０は、入力された画像信号を処理して、撮像画像中のワークＷを認識する。そして、画像処理装置８０は、認識したワークＷのうち、ピッキングツールがワーク供給装置１２の各壁部Ｓと干渉することを回避しながらピッキングすることが可能な対象ワークを抽出し、当該対象ワークをピッキングするためのピッキングツールの目標位置および目標姿勢を割り出し、ロボット制御装置７０に送信する。こうした処理は、画像処理データ（２次元データ）に基づく画像処理シーケンスに従って実行される。
　図４は、画像処理シーケンスで使用される検索領域ＡＳを示す説明図である。検索領域ＡＳは、カメラ２４の撮像画像において、ワークＷのサーチ範囲を定めるものである。具体的には、検索領域ＡＳは、図４（Ａ）に示されるように、ワーク供給装置１２のコンベアベルト１３上でワークＷが配置されることが可能な範囲、つまり、ワーク供給装置１２の各壁部Ｓの内側縁で囲まれた矩形状の枠内の範囲である。従って、ワーク供給装置１２の後方側の壁部Ｓが、例えば、図４（Ｂ）に示されるように、前後方向においてコンベアベルト１３の略中央に設けられた場合には、検索領域ＡＳは、図４（Ａ）に示されたものと比べて小さくなる。各検索領域ＡＳは、ワーク供給装置１２の後方側の壁部Ｓの配置箇所に関連付けされながら、画像処理装置８０のＨＤＤ８３に記憶されることによって、ロボットシステム１０に登録される。検索領域の登録は、作業台１１に設置可能な全ての供給装置（例えば、上記のケース供給装置など）についても行われる。
　図５は、画像処理シーケンスで使用される干渉チェック領域ＡＩと把持中心位置ＰＰを示す説明図である。干渉チェック領域ＡＩは、ピッキングツールとワーク供給装置１２（の各壁部Ｓ）の干渉を画像処理装置８０がチェックする際に使用される。具体的には、ピッキングツールＴ１が電磁チャックである場合には、図５（Ａ）に示されるように、ピッキング時の姿勢にある電磁チャックを上下方向で投影してなる円形影部が、ピッキングツールＴ１の干渉チェック領域ＡＩとされる。さらに、干渉チェック領域ＡＩの中心点が、ピッキングツールＴ１の把持中心位置ＰＰとされる。但し、ワーク供給装置１２の各壁部Ｓが電磁チャックに引きつけられるものである場合には、電磁チャックの磁力を考慮して、干渉チェック領域ＡＩが拡大される。なお、図５（Ａ）では、ピッキングツールＴ１が側面図で示され、干渉チェック領域ＡＩが平面図で示されている。この点は、図５（Ｂ）（Ｃ）においても、同様である。
　ピッキングツールＴ２がメカチャックである場合には、図５（Ｂ）に示されるように、ピッキング時の姿勢にある一対のクランプ爪Ｃ，Ｃを上下方向で投影してなる一対の矩形影部が、ピッキングツールＴ２の一対の干渉チェック領域ＡＩ，ＡＩとされる。但し、一対のクランプ爪Ｃ，Ｃは、近接位置と離間位置とを往復中のものとされる。従って、ピッキングツールＴ２の各干渉チェック領域ＡＩ，ＡＩは、ピッキング時における一対のクランプ爪Ｃ，Ｃの可動範囲を示している。さらに、各干渉チェック領域ＡＩ，ＡＩ間の中心点が、ピッキングツールＴ２の把持中心位置ＰＰとされる。ピッキングツールＴ３が吸着ノズルである場合には、図５（Ｃ）に示されるように、ピッキング時の姿勢にある吸着ノズルを上下方向で投影してなる円形影部が、ピッキングツールＴ３の干渉チェック領域ＡＩとされる。さらに、干渉チェック領域ＡＩの中心点が、ピッキングツールＴ３の把持中心位置ＰＰとされる。
　図５（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に示された各干渉チェック領域ＡＩと各把持中心位置ＰＰは、各ピッキングツールＴ１，Ｔ２，Ｔ３に関連付けされながら、画像処理装置８０のＨＤＤ８３に記憶されることによって、ロボットシステム１０に登録される。干渉チェック領域の登録は、アーム２２の先端リンク（第６リンク３６）に着脱可能な全てのピッキングツールについても行われる。
　図６は、画像処理シーケンスの一例を示す説明図である。なお、以下の説明では、図６に加え、図７乃至図９などが参照される。図７は、検索領域ＡＳ内で各ワークＷ１～Ｗ８が抽出された際の撮像画像Ｉを示す説明図である。図８は、把持可能領域ＡＡを例示する説明図である。図９は、挟持可能部品であるか否かを例示する説明図である。また、以下の説明では、ロボットシステム１０において、図１に示されたワーク供給装置１２が作業台１１に設置されており、さらに、図２に示されたピッキングツールＴ２（つまり、メカチャック）がロボット２０に装着されているものとする。さらに、そのような態様を表した情報は、オペレータが入力装置８５を操作することにより、画像処理装置８０に入力されているものとする。
　画像処理シーケンスにおいて、画像処理装置８０は、コンベアベルト１３の真上からワーク供給装置１２をカメラ２４で撮像する（Ｓ１０）。続いて、画像処理装置８０は、撮像画像に対して検索領域ＡＳを設定する（Ｓ１２）。その際、画像処理装置８０は、図１に示されたワーク供給装置１２に関連付けられて記憶されている検索領域ＡＳ（つまり、図４（Ａ）に示されたもの）を、ＨＤＤ８３から読み出す。そして、画像処理装置８０は、撮像画像の検索領域ＡＳ内にあるワークＷを抽出する（Ｓ１４）。具体的には、例えば、図７に示された撮像画像Ｉでは、その検索領域ＡＳ内において、８個のワークＷ１～Ｗ８が抽出されている。なお、抽出の技術は、公知技術であるので、その詳細な説明は省略する。
　次に、画像処理装置８０は、撮像画像Ｉの検索領域ＡＳ内から、ピッキングツールＴ２のピッキング候補を、挟持対象部品として特定する（Ｓ１６）。なお、特定の技術は、公知技術であるので、その詳細な説明は省略する。また、以下の説明において、図７に示された撮像画像Ｉ内のワークＷ１を挟持対象部品とする場合は、挟持対象部品Ｗ１と表記する。この点は、ワークＷ１以外のワークを挟持対象部品として説明する場合も、同様である。
　続いて、画像処理装置８０は、固定モードに切り替えられているか否かを判定する（Ｓ１８）。ここで、固定モードとは、後述する把持可能領域を最小に固定するモードをいう。なお、固定モードに切り替えられているか否かについての情報は、オペレータが入力装置８５を操作することにより、画像処理装置８０に入力される。画像処理装置８０は、固定モードに切り替えられていない場合に応じて（Ｓ１８：ＮＯ）、角度算出の処理を行う（Ｓ２０）。
　この処理において、画像処理装置８０は、上記の抽出時における挟持対象部品Ｗ１の輪郭（姿勢）に応じて、ピッキングツールＴ２の各クランプ爪Ｃ，Ｃが挟持対象部品Ｗ１を挟持するのに適した方向（以下、挟持対象部品Ｗ１の挟持方向という）を特定し、その特定方向とワーク供給装置１２の壁部Ｓの内側壁面ＳＷとが交わる角度を算出する（Ｓ２０）。その際、画像処理装置８０は、ワーク供給装置１２の各壁部Ｓのうち、挟持対象部品Ｗ１に直近の壁部Ｓを、角度算出の対象とする。具合的には、図８（Ａ）に示されるように、挟持対象部品Ｗ１の挟持方向Ｄ１は、挟持対象部品Ｗ１に直近の壁部Ｓの内側壁面ＳＷと平行関係にある。そのため、零度の角度が算出される。
　そして、画像処理装置８０は、算出した角度に連動させて、把持可能領域を設定する（Ｓ２２）。把持可能領域は、ピッキングツールがワーク供給装置１２の各壁部Ｓと干渉することを回避しながらワークＷをピッキングすることが可能な範囲である。具体的には、画像処理装置８０は、挟持対象部品Ｗ１に対して、図８（Ａ）に示された把持可能領域ＡＡを設定する。図８（Ａ）では、挟持対象部品Ｗ１の挟持方向Ｄ１に向けられた各干渉チェック領域ＡＩ，ＡＩの長辺が、挟持対象部品Ｗ１に直近の壁部Ｓに対して隣接する検索領域ＡＳの境界に内接している。そのような状態にある各干渉チェック領域ＡＩ，ＡＩ（ピッキングツールＴ２）の把持中心位置ＰＰ上を、検索領域ＡＳの境界に平行な直線ＡＡ１が通っている。その直線ＡＡ１から検索領域ＡＳの中心側にある領域が、把持可能領域ＡＡとされる。従って、算出された角度が零度である場合には、検索領域ＡＳの境界から直線ＡＡ１（つまり、把持可能領域ＡＡ）までの長さが、距離Ｌ１で一定である。そこで、画像処理装置８０は、算出した角度（零度）から把持可能領域ＡＡを設定する。
　なお、上記Ｓ１６でワークＷ２が挟持対象部品に特定されると、上記Ｓ２０及び上記Ｓ２２の各処理は、以下のようにして行われる。画像処理装置８０は、上記の抽出時における挟持対象部品Ｗ２の輪郭（姿勢）に応じて、ピッキングツールＴ２の各クランプ爪Ｃ，Ｃが挟持対象部品Ｗ２を挟持するのに適した方向（以下、挟持対象部品Ｗ２の挟持方向という）を特定し、その特定方向とワーク供給装置１２の壁部Ｓの内側壁面ＳＷとが交わる角度を算出する。その際、画像処理装置８０は、ワーク供給装置１２の各壁部Ｓのうち、挟持対象部品Ｗ２に直近の壁部Ｓを、角度算出の対象とする。具合的には、図８（Ｂ）に示されるように、挟持対象部品Ｗ２の挟持方向Ｄ２は、挟持対象部品Ｗ２に直近の壁部Ｓの内側壁面ＳＷと４５度で交わる。そのため、４５度の角度θが算出される。
　そして、画像処理装置８０は、算出した４５度の角度θに連動させて、把持可能領域ＡＡを設定する。具体的には、画像処理装置８０は、挟持対象部品Ｗ２に対して、図８（Ｂ）に示された把持可能領域ＡＡを設定する。図８（Ｂ）では、挟持対象部品Ｗ２の挟持方向Ｄ２に向けられた各干渉チェック領域ＡＩ，ＡＩのうち、挟持対象部品Ｗ２に直近の壁部Ｓにより近く位置する干渉チェック領域ＡＩの角部が、その壁部Ｓに対して隣接する検索領域ＡＳの境界に内接している。そのような状態にある各干渉チェック領域ＡＩ，ＡＩ（ピッキングツールＴ２）の把持中心位置ＰＰ上を、検索領域ＡＳの境界に平行な直線ＡＡ１が通っている。その直線ＡＡ１から検索領域ＡＳの中心側にある領域が、把持可能領域ＡＡとされる。従って、算出された角度θが４５度である場合には、検索領域ＡＳの境界から直線ＡＡ１（つまり、把持可能領域ＡＡ）までの長さが、距離Ｌ２で一定である。そこで、画像処理装置８０は、算出した角度θ（４５度）から把持可能領域ＡＡを設定する。なお、距離Ｌ２は、上記の距離Ｌ１よりも長い。
　また、上記Ｓ１６でワークＷ３が挟持対象部品に特定されると、上記Ｓ２０及び上記Ｓ２２の各処理は、以下のようにして行われる。画像処理装置８０は、上記の抽出時における挟持対象部品Ｗ３の輪郭（姿勢）に応じて、ピッキングツールＴ２の各クランプ爪Ｃ，Ｃが挟持対象部品Ｗ３を挟持するのに適した方向（以下、挟持対象部品Ｗ３の挟持方向という）を特定し、その特定方向とワーク供給装置１２の壁部Ｓの内側壁面ＳＷとが交わる角度を算出する。その際、画像処理装置８０は、ワーク供給装置１２の各壁部Ｓのうち、挟持対象部品Ｗ３に直近の壁部Ｓを、角度算出の対象とする。具合的には、図８（Ｃ）に示されるように、挟持対象部品Ｗ３の挟持方向Ｄ３は、挟持対象部品Ｗ２に直近の壁部Ｓの内側壁面ＳＷと９０度で交わる。そのため、９０度の角度θが算出される。
　そして、画像処理装置８０は、算出した９０度の角度θに連動させて、把持可能領域ＡＡを設定する。具体的には、画像処理装置８０は、挟持対象部品Ｗ３に対して、図８（Ｃ）に示された把持可能領域ＡＡを設定する。図８（Ｃ）では、挟持対象部品Ｗ３の挟持方向Ｄ３に向けられた各干渉チェック領域ＡＩ，ＡＩのうち、挟持対象部品Ｗ３に直近の壁部Ｓにより近く位置する干渉チェック領域ＡＩの短辺が、その壁部Ｓに対して隣接する検索領域ＡＳの境界に内接している。そのような状態にある各干渉チェック領域ＡＩ，ＡＩ（ピッキングツールＴ２）の把持中心位置ＰＰ上を、検索領域ＡＳの境界に平行な直線ＡＡ１が通っている。その直線ＡＡ１から検索領域ＡＳの中心側にある領域が、把持可能領域ＡＡとされる。従って、算出された角度θが９０度である場合には、検索領域ＡＳの境界から直線ＡＡ１（つまり、把持可能領域ＡＡ）までの長さが、距離Ｌ３で一定である。そこで、画像処理装置８０は、算出した角度θ（９０度）から把持可能領域ＡＡを設定する。なお、距離Ｌ３は、上記の距離Ｌ２よりも長い。
　このようにして、画像処理装置８０は、上記Ｓ２０で算出された角度θに連動させて、把持可能領域ＡＡを設定する。なお、上記Ｓ２０で算出される角度θは、０度から９０度の範囲で算出される。そのため、上記Ｓ２０で算出される角度θが大きくなるに連れて、検索領域ＡＳの境界から直線ＡＡ１（つまり、把持可能領域ＡＡ）までの距離が長くなるので、上記Ｓ２２で設定される把持可能領域ＡＡが狭くなる。
　これに対して、画像処理装置８０は、固定モードに切り替えられている場合に応じて（Ｓ１８：ＹＥＳ）、固定算出の処理を行う（Ｓ２４）。この処理では、画像処理装置８０は、所定の挟持可能領域を設定する。その挟持可能領域は、上記Ｓ２０で算出された角度θが９０度の場合に設定されるもの（図８（Ｃ）参照）と同一であり、上記Ｓ２２で設定可能な全ての把持可能領域ＡＡのうち、最小のものである。
　次に、画像処理装置８０は、オフセット量が入力されているか否かを判定する（Ｓ２６）。ここで、オフセット量とは、直線ＡＡ１からの距離をいう。なお、オフセット量に関する情報は、オペレータが入力装置８５を操作することにより、画像処理装置８０に入力される。画像処理装置８０は、オフセット量が入力されていない場合に応じて（Ｓ２６：ＮＯ）、後述するＳ３０の処理を実行する。これに対して、画像処理装置８０は、オフセット量が入力されている場合に応じて（Ｓ２６：ＹＥＳ）、縮小設定の処理を行う（Ｓ２８）。
　この処理では、画像処理装置８０は、オフセット量に応じて把持可能領域ＡＡを縮小する。具体的には、例えば、図８（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に示されるように、把持可能領域ＡＡの設定状態は、直線ＡＡ１から検索領域ＡＳの中心側にある領域に設定されている状態から、その直線ＡＡ１に対して平行な直線ＡＡ２から検索領域ＡＳの中心側にある領域に設定されている状態に変更される。この点、直線ＡＡ２は、直線ＡＡ１から検索領域ＡＳの中心側へオフセット量Ｆの距離まで離れた位置にある。よって、このＳ２８で設定される把持可能領域ＡＡは、上記Ｓ２２または上記Ｓ２４で設定された把持可能領域ＡＡよりも狭い。
　続いて、画像処理装置８０は、Ｓ３０の処理を実行する。この処理において、画像処理装置８０は、上記Ｓ１６で挟持対象部品に特定されたワークＷが、挟持可能部品であるか否かを判定する。挟持可能部品とは、ピッキングツールＴ２がワーク供給装置１２の各壁部Ｓとの干渉を回避しながら挟持することが可能なワークをいう。この判定では、ワークＷを挟持する際におけるピッキングツールＴ２の把持中心位置ＰＰと、上記Ｓ２２、上記Ｓ２４、または上記Ｓ２８で設定された把持可能領域ＡＡが使用される。
　具体的には、例えば、図９に示されるように、挟持対象部品としてワークＷ９（以下、挟持対象部品Ｗ９という）が特定された場合には、挟持対象部品Ｗ９を挟持する際におけるピッキングツールＴ２の把持中心位置ＰＰが、把持可能領域ＡＡの外側に位置する。このような場合には、画像処理装置８０により、挟持対象部品Ｗ９が挟持可能部品でないと判定される。なお、この判定において、上記Ｓ２２で設定された把持可能領域ＡＡ（その後に、上記Ｓ２８で縮小された把持可能領域ＡＡを含む）が使用される場合には、挟持対象部品Ｗ９に対して設定された把持可能領域ＡＡが使用される。これに対して、挟持対象部品としてワークＷ１０（以下、挟持対象部品Ｗ１０という）が特定された場合には、挟持対象部品Ｗ１０を挟持する際におけるピッキングツールＴ２の把持中心位置ＰＰが、把持可能領域ＡＡの内側に位置する。このような場合には、画像処理装置８０により、挟持対象部品Ｗ９が挟持可能部品であると判定される。なお、この判定において、上記Ｓ２２で設定された把持可能領域ＡＡ（その後に、上記Ｓ２８で縮小された把持可能領域ＡＡを含む）が使用される場合には、挟持対象部品Ｗ１０に対して設定された把持可能領域ＡＡが使用される。
　そして、画像処理装置８０は、上記Ｓ１６で挟持対象部品に特定されたワークＷが挟持可能部品でない場合に応じて（Ｓ３２：ＮＯ）、後述するＳ３８の処理を実行する。これに対して、画像処理装置８０は、上記Ｓ１６で挟持対象部品に特定されたワークＷが挟持可能部品である場合に応じて（Ｓ３２：ＹＥＳ）、そのワークＷを挟持する際におけるピッキングツールＴ２の把持中心位置ＰＰなどに基づいて、ピッキングツールＴ２の目標位置及び目標姿勢を設定すると共に、その設定した目標位置及び目標姿勢を各モータ５１～５５の目標位置に座標変換する（Ｓ３４）。さらに、画像処理装置８０は、座標変換した目標位置を、固定モードの設定の有無が示された情報と共に、ロボット制御装置７０へ送信する（Ｓ３６）。
　なお、ロボット制御装置７０は、ピッキングツールＴ２を目標位置に移動させる際は、上述したように、挟持可能部品と判断されたワークＷの真上にピッキングツールＴ２を移動させた後、そのワークＷの真上からピッキングツールＴ２をＺ軸方向（上下方向）に沿って下降及び上昇させるように、モータ５１～５５を駆動制御する。但し、固定モードに設定されていない場合には、ロボット制御装置７０は、少なくとも、そのワークＷに直近の壁部Ｓの高さにピッキングツールＴ２が下降するまでの間において、ピッキングツールＴ２の各クランプ爪Ｃ，Ｃが動作する方向が、そのワークＷを挟持するのに適した方向と一致するように、ピッキングツールＴ２を回動させる。
　次に、画像処理装置８０は、撮像画像Ｉの検索領域ＡＳ内にある全てのワークＷが、挟持対象部品に特定されたか否かを判定する（Ｓ３８）。画像処理装置８０は、全てのワークＷが挟持対象部品に特定されていない場合に応じて（Ｓ３８：ＮＯ）、上記Ｓ１６以降の処理を繰り返し実行する。これにより、例えば、図７に示された撮像画像Ｉでは、抽出された各ワークＷ１～Ｗ８が挟持対象部品に特定される。これに対して、画像処理装置８０は、全てのワークＷが挟持対象部品に特定された場合に応じて（Ｓ３８：ＹＥＳ）、画像処理シーケンスを終了する。
　なお、図１に示されたワーク供給装置１２以外の供給装置が作業台１１に設置された場合でも、上述した場合と同様な画像処理シーケンスが行われる。但し、上記Ｓ１２では、その設置された供給装置に関連付けられて記憶されている検索領域が、ＨＤＤ８３から読み出される。
　また、図２に示されたピッキングツールＴ１（つまり、電磁チャック）がロボット２０に装着されている場合、図２に示されたピッキングツールＴ３（つまり、吸着ノズル）がロボット２０に装着されている場合、または、各ピッキングツールＴ１，Ｔ２，Ｔ３以外のピッキングツールが装着されている場合でも、上述した場合と同様な画像処理シーケンスが行われる。但し、ピッキングツールＴ１またはピッキングツールＴ３がロボット２０に装着されている場合のように、ワークＷを挟持する方向が特定できないときは、上記Ｓ２２で設定される把持可能領域は、挟持対象部品に特定されたワークＷの姿勢がいずれであっても一定となる。
以上詳細に説明したように、ロボットシステム１０は、ワーク供給装置１２から安定的にワークＷをトレイＴに移載することが可能である。
　ちなみに、本実施形態において、ロボットシステム１０は、部品移載装置の一例である。ワーク供給装置１２は、部品供給部の一例である。コンベアベルト１３は、部品供給面の一例である。アーム２２は、移動部の一例である。カメラ２４は、撮像部の一例である。ロボット制御装置７０は、制御部の一例である。画像処理装置８０は、算出部、設定部、及び判定部の一例である。入力装置８５は、切替部及び入力部の一例である。把持可能領域ＡＡは、挟持可能領域の一例である。直線ＡＡ１は、挟持可能領域の境界の一例である。一対のクランプ爪Ｃ，Ｃは、一対の爪部の一例である。各挟持対象部品Ｗ１～Ｗ３の挟持方向Ｄ１～Ｄ３は、挟持対象部品を一対の爪部が挟持する方向の一例である。撮像画像Ｉは、画像の一例である。ピッキングツールＴ２は、保持具の一例である。ワークＷは、複数の部品の一例である。
　尚、本発明は上記実施形態に限定されるものでなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
　例えば、画像処理シーケンスにおいて、マニュアルモードが追加されてもよい。マニュアルモードでは、オペレータが入力装置８５を操作することによって、把持可能領域ＡＡを設定することが可能である。
　また、ロボット２０は、５軸の垂直多関節アームに代えて、５軸以外の垂直多関節アームを備えたものであってもよいし、水平多関節アームを備えたものであってもよい。
１０　ロボットシステム
１２　ワーク供給装置
１３　コンベアベルト
２２　アーム
２４　カメラ
７０　ロボット制御装置
８０　画像処理装置
８５　入力装置
ＡＡ　把持可能領域
Ｃ，Ｃ　一対のクランプ爪
Ｄ１～Ｄ３　挟持対象部品を一対のクランプ爪が挟持する方向
Ｆ　　オフセット量
Ｉ　　撮像画像
ＳＷ　壁面
Ｔ２　ピッキングツール
Ｗ ワーク
Ｗ１～Ｗ３　ワーク（挟持対象部品）
Ｗ１０　ワーク（挟持可能部品）
θ　　角度

Claims (3)

  1. 　複数の部品が散在した状態で置かれる部品供給面と、該部品供給面から該部品が脱落することを防止する壁面とを有する部品供給部と、
    　前記部品供給面に置かれている部品を一対の爪部で挟持して保持する保持具と、
    　前記部品供給面に置かれている部品の上に前記保持具を移動させると共に、該部品の上から上下方向に該保持具を移動させる移動部と、
    　前記部品供給面の上から前記部品供給部を撮像する撮像部と、
    　前記撮像部によって撮像された画像に基づいて、前記一対の爪部による挟持対象の部品である挟持対象部品を該一対の爪部が挟持する方向と、前記壁面とが交わる角度を算出する算出部と、
    　前記算出部で算出された前記角度が大きくなるに連れて、前記部品供給面に置かれている部品を前記保持具が前記壁部との干渉を回避しながら前記一対の爪部で挟持することが可能な挟持可能領域を、より狭く設定する設定部と、
    　前記設定部で設定された前記挟持可能領域と前記画像とに基づいて、前記挟持対象部品が、前記壁部との干渉を回避しながら前記保持具の前記一対の爪部によって挟持されることが可能な挟持可能部品であるか否かを判定する判定部と、
    　前記判定部で前記挟持可能部品であると判定された前記挟持対象部品を前記保持具が前記一対の爪部で挟持して保持するように、前記保持具と前記移動部の作動を制御する制御部とを備える部品移載装置。
  2. 　前記挟持可能領域が一定となる固定モードに切り替え可能な切替部を備え、
    　前記設定部は、前記固定モードに切り替えられたことに応じて前記挟持可能領域を最小に固定する請求項１に記載の部品移載装置。
  3. 　前記挟持可能領域の境界からの距離であるオフセット量が入力可能な入力部を備え、
    　前記設定部は、前記オフセット量に応じて前記挟持可能領域を狭く設定する請求項１又は請求項２に記載の部品移載装置。
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