機器人設備的制作方法
【專利摘要】本發明提供了一種機器人設備。該機器人設備包括：機器人本體、距離確定部、順序確定部和操作控制部。機器人本體按順序傳送多個加工對象以使得多個加工對象中的每預定數目的加工對象被加工，并且包括機器人臂和機器人手。距離確定部確定各加工對象的整體傳送距離。順序確定部基于距離確定部的確定結果確定加工對象的傳送順序使得每預定數目的加工對象具有均等的傳送時間。操作控制部控制機器人臂部的操作和機器人手的操作以根據由順序確定部確定的傳送順序傳送加工對象。
【專利說明】機器人設備
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及一種機器人設備。
【背景技術】
[0002]日本未審專利申請公開N0.2001-300878公開了布置在機器人設備中的機器人本體。機器人本體(多關節機器人)包括機器人臂(臂部)和安裝在機器人臂的遠端的機器人手(磁性手)。在機器人本體的附近，布置有其上任意堆疊多個加工對象(鐵制工件)的托盤。然后，機器人本體使得機器人手從托盤中一個接一個地吸住加工對象。
[0003]日本未審專利申請公開N0.2001-300878的內容通過引用整體并入這里。
[0004]當傳統的機器人本體使用機器人手來執行按順序傳送多個加工對象的收集處理時，機器人手以任意順序傳送加工對象，或者簡單地，按照相對于機器人本體的距離的升序來傳送加工對象。這產生了下述可能性:以增加的傳送時間來連續地傳送這些加工對象或者以減少的傳送時間來連續地傳送這些加工對象。結果，傳送工作的時間進度不均勻，這會使得難以執行平滑的傳送操作。
[0005]鑒于上述情況做出本發明，并且本發明的目的只在于提供一種確保平滑的傳送工作的機器人設備。
【發明內容】
[0006]根據本發明的一個方面，一種機器人設備包括:機器人本體、距離確定部、順序確定部和操作控制部。機器人本體被構造為按順序傳送多個加工對象以使得多個加工對象中的每預定數目的加工對象被加工，并且包括機器人臂和機器人手。機器人手被構造為通過抓握和吸附中的至少一種來保持各加工對象。距離確定部被構造為確定各加工對象的總傳送距離。總傳送距離是從各加工對象的位置到其傳送目的地的距離。順序確定部被構造為基于距離確定部的確定結果確定多個加工對象的傳送順序使得每預定數目的加工對象具有均等的傳送時間。操作控制部被構造為控制機器人臂的操作和機器人手的操作以根據由順序確定部確定的傳送順序傳送多個加工對象。
[0007]本發明確保了平滑的傳送操作
【專利附圖】
【附圖說明】
[0008]當接合附圖考慮時，通過參考下面的詳細描述，將更好地理解本發明及其伴隨的很多優點的更完全的理解，從而將更容易地獲得上述理解，在附圖中:
[0009]圖1是根據一個實施方式的機器人系統的側視圖，其示出了機器人系統的示意性整體布置；
[0010]圖2是機器人系統的頂視圖，其示出了機器人系統的示意性整體布置；
[0011]圖3是儲料器的頂視圖，其示出了儲料器的內部；
[0012]圖4是示出圖像處理設備和機器人控制器的功能性構造的功能框圖；[0013]圖5示出了抓握工件的操作的形式；
[0014]圖6示出了抓握工件的操作的形式；
[0015]圖7示出了抓握工件的操作的形式；
[0016]圖8示出了由順序確定部確定傳送順序的示例性方法；
[0017]圖9是由圖像處理設備和機器人控制器執行的控制的示例性過程的流程圖；
[0018]圖10是示出根據修改例的儲料器的示出了儲料器的內部的頂視圖，在該修改例中，子區域中的預定位置與工件放置位置之間的距離被假定為總傳送距離；
[0019]圖11是示出圖像處理設備和機器人控制器的功能性構造的功能框圖；以及
[0020]圖12是由圖像處理設備和機器人控制器執行的控制的示例性過程的流程圖。
【具體實施方式】
[0021]現在將參考附圖描述實施方式，其中，在各附圖中，相同的附圖標記表示對應的或相同的元件。
[0022]首先，通過參考圖1至圖2，將描述根據該實施方式的機器人系統的整體布置。
[0023]如圖1至3中所示，根據該實施方式的機器人系統1包括儲料器20、機器人設備10和傳送器30。
[0024]儲料器20是由例如增強樹脂、金屬或其它材料形成的箱，并且被布置在床部40上并且位于機器人設備10的將在下面描述的機器人本體100的附近(可操作范圍內)。儲料器20可以不必布置在床部40上，而是可以布置在位于床部40上的臺座或類似的支撐物上。在儲料器20內部，多個工件W (加工對象)以任意(分散)方式堆放。各工件W具有頭部61和腕部62。頭部61具有貫通孔61a。腕部62具有從頭部61延伸的桿形狀。工件W將不限于該形狀，并且可以具有任何其它形狀。
[0025]機器人設備10包括機器人本體100、機器人控制器200、傳感器單元300和圖像處理設備400。機器人本體100和機器人控制器200以可通信的方式有線或無線地彼此耦接。機器人控制器可以布置在機器人本體100內部。機器人控制器200和圖像處理設備400有線或無線地以可通信的方式彼此耦接。此外，傳感器單元300的將在下面描述的傳感器控制器310和圖像處理設備400有線或無線地以可通信的方式彼此耦接。圖像處理設備可以布置在傳感器單元300內部。
[0026]機器人本體100是所謂的多關節機器人，并且包括基臺101和臂部102 (機器人壁)。基臺101固定到床部40。臂部102可旋轉地布置在基臺101上。基臺101可以不必固定到床部40，而是可以固定到位于床部40上的臺座或類似的支撐物上。
[0027]臂部102從臂部102在基臺101側的一端到臂部102的相反的遠端具有多個關節部(旋轉關節部)。臂部102具有多個內置的伺服馬達(未示出)以驅動多個關節部。在臂部102的遠端，手部103 (機器人手)布置為能夠通過抓握或吸附來保持工件W。手部可以布置在臂部102的除了其遠端之外的部分處。
[0028]對于手部103沒有特別的限制，只要手部103能夠通過抓握或吸附來保持工件I示例包括但不限于具有能夠抓握工件W的手指的抓握裝置以及以真空、電磁的方式或其它力驅動以吸附工件W的吸附裝置。在該實施方式中，采用上述抓握裝置作為手部103，并且因此，手部裝置103將被稱為抓握裝置103。[0029]抓握裝置103包括能夠抓握工件W的一對手指103a。該對手指103a由抓握裝置103中內置的適合的致動器(未示出)驅動以進行擴展或減小該對手指103a之間的間隔的開閉操作。抓握裝置103將不限于該結構，并且其它示例包括但不限于具有進行搖動以抓握工件W的多個手指的抓握裝置。
[0030]機器人本體100執行布置在儲料器20中的多個工件W的傳送工作(被稱為隨機槽挑選)。具體地，機器人本體100利用抓握裝置103的手指103a按順序一個接一個地抓握布置在儲料器20中的多個工件W，并且將工件W布置在傳送器30上的傳送目的地(S卩，下面將要描述的預定的工件放置位置30a)上。工件W的傳送目的地將不限于傳送器30上的工件放置位置30a，而是可以為其它位置(示例包括與將在下面描述的后續處理步驟相關的設備的部分)。將在下面詳細地描述機器人本體100的傳送工作。
[0031]機器人控制器200由計算機構成，其包括例如運算器、存儲器和輸入裝置。機器人控制器200控制機器人本體100 (其包括臂部102和抓握裝置103)的整體操作(例如，控制臂部102的關節部的驅動以及抓握裝置103的手指103a的開閉操作)。將在下面詳細地描述機器人控制器200。
[0032]傳感器單元300包括激光掃描器301和攝像頭302。傳感器單元300在由適合的支撐件50支撐的同時位于儲料器20上方，并且激光掃描器301和攝像頭302面朝下方。支撐件50固定到床部40。傳感器單元300可以布置在機器人本體100的適合的部分處(例如，臂部102的遠端)。
[0033]激光掃描器301包括生成隙縫形激光(下面稱為激光隙縫光)的激光光源、反射激光隙縫光的鏡和旋轉鏡的馬達(均未不出)。激光掃描器301使其鏡反射由激光光源生成的激光隙縫光并且使馬達旋轉鏡，從而將激光隙縫光從上照射到其中能夠布置儲料器20中的工件W的整個區域(S卩，其中布置所有工件W的區域，在下面將稱為儲料器20內整個區域)。因此，激光掃描器301整體地掃描儲料器20內整個區域中的工件W。
[0034]攝像頭302包括圖像拾取裝置(未示出)和其它元件。當如上所述由激光光源生成激光隙縫光并且由鏡反射該激光隙縫光時，儲料器20內整個區域中的反射對象(例如，工件W和儲料器20)反射激光隙縫光，從而獲得激光隙縫光的反射光。攝像頭302使其圖像拾取裝置拾取(接收)激光隙縫光的反射光的圖像。即，攝像頭302使其圖像拾取裝置拾取儲料器20內整個區域的圖像(灰階圖像)和由儲料器20內整個區域中的反射對象反射的激光隙縫光的反射光的圖像。
[0035]在傳感器單元300內，內置有傳感器控制器310。傳感器控制器310由計算機構成，其包括例如運算器和存儲器，并且控制包括激光掃描器301和攝像頭302的傳感器300的整體操作。傳感器控制器310基于馬達(鏡)的旋轉角度、圖像拾取裝置接收光時的攝像頭302的圖像拾取裝置的位置以及激光光源、鏡和攝像頭302之間的位置關系利用已知的三角測量的原理來檢測相對于儲料器20內整個區域中的反射對象的距離。然后，傳感器控制器310將作為傳感器300的檢測結果的檢測信號輸出到圖像處理設備400。檢測信號包括從儲料器20內整個區域上方拾取的圖像和對應于相對于儲料器20內整個區域中的反射對象的檢測距離的在該圖像上指示的距離信息。
[0036]圖像處理設備400由計算機構成，其包括例如運算器和存儲器。基于來自傳感器控制器310的檢測信號和其它信息，圖像處理設備400分別識別(三維地測量)已經由傳感器單元300掃描的儲料器20內整個區域中的工件W。將在下面詳細描述圖像處理設備400。
[0037]傳送器30使工件放置位置30a位于機器人本體100的可操作范圍內。在預定的傳送方向(在圖2中由箭頭A指示的方向)上，傳送器30傳送由機器人本體100以上述方式傳送的工件W。在傳送方向的傳送器30的下游側，布置有與后續處理步驟相關的預定設備(未示出)。后續處理步驟是將在之后對于所傳送的工件W執行的處理步驟。S卩，傳送器30將所傳送的工件W移送給與后續處理步驟相關的設備。
[0038]在后續處理步驟中，對由傳送器30傳送的預定數目的工件W進行處理(例如，加工和組裝處理)。具體地，在后續處理步驟中，由傳送器30傳送的預定數目的工件W被分組為一組并且以組為單位進行后續處理。在后續處理步驟中，對于一次處理的工件W的數目沒有特別的限制。在該實施方式中，工件W的數目被示出為四個。在后續處理步驟中，由傳送器30傳送的四個工件W被分組為一組，并且以組為單位執行后續處理。
[0039]接下來，通過參考圖4至圖8，將描述圖像處理設備400和機器人控制器200的功能性構造。
[0040]如圖4中所示，圖像處理設備400包括信號獲取部401、工件形狀存儲部402和圖像處理部403。
[0041]信號獲取部401獲取從傳感器單元300的傳感器控制器310輸出的檢測信號。
[0042]工件形狀存儲部402存儲由預先執行的測量或其它方法獲取的工件W的三維形狀信息。
[0043]信息處理部403基于工件形狀存儲部402中存儲的工件W的三維形狀信息并且基于由信號獲取部402獲取的檢測信號執行已知的適合的圖像處理(例如，特征提取處理和圖案匹配處理)。以該方式，圖像處理部403分別識別出由傳感器單元300掃描的儲料器20內整個區域中的工件W。同時，圖像處理部403檢測各識別出的工件W的水平方向和豎直方向(向上方向和向下方向)上的位置和姿態。在下面的描述中，各工件W的水平方向和豎直方向上的位置將被簡單地稱為各工件W的位置。然后，圖像處理部403將指示各工件W的檢測到的位置和姿態的信息輸出到機器人控制器200。圖像處理部403檢測各工件W的姿態的功能對應于姿態確定部。
[0044]機器人控制器200包括信息獲取部201、保持信息存儲部202、操作形式確定部203、位置存儲部204、距離確定部205、時間存儲部206、傳送時間計算部207、順序確定部208和操作控制部209。
[0045]信息獲取部201獲取從圖像處理設備400的圖像處理部403輸出的指示各工件W的位置和姿態的信息。
[0046]保持信息存儲部202存儲指示相互不同的傳送速度的不同種類的工件W的保持操作形式的信息，并且與該信息相關地存儲用于保持操作形式的執行條件。保持信息存儲部202中存儲的指示工件W的保持操作形式的信息可以不必包括多種形式。也可以僅包括一種形式。
[0047]如這里所使用的，工件W的保持操作形式指定保持工件W的位置(部分)以及用于保持工件W的方法(形式)。保持操作形式具有不同的優先級。
[0048]在該實施方式中，在圖5中示出了最高優先級(例如，最高傳送速度)的保持操作形式。這里所描述的操作形式是處于閉合狀態的抓握裝置103的手指103a插入工件W的貫通孔61a中，并且然后，手指103變為打開狀態以抓住工件W。在檢測到貫通孔61a并且當手指103a進入貫通孔61a時包括手指103a的抓握裝置103和機器人本體100除了抓握的工件W之外沒有任何干擾的執行條件下指定該保持操作形式。
[0049]在圖6中示出了次高優先級(例如，次高傳送速度)的保持操作形式。這里所述的操作形式是抓握裝置103的手指103a抓握工件W的頭部61。在頭部61的可抓握位置的姿態沒有引起與包括手指103a的抓握裝置103和機器人本體100的任何干擾的執行條件下指定該保持操作形式。
[0050]在圖7中示出了第三高優先級(例如，第三高傳送速度)的保持操作形式。這里執行的操作形式是抓握裝置103的手指103a抓握工件W的腕部62。在腕部62的可抓握位置的姿態沒有引起與包括手指103a的抓握裝置103和機器人本體100的干擾的執行條件下指定該保持操作形式。
[0051]應注意的是，這些抓握操作形式和執行條件僅是為了示例性目的而示出的，也能夠取消或改變上述保持操作形式和執行條件中的至少一個，或者將一些其它保持操作形式和執行條件添加到上述保持操作形式和執行條件。
[0052]操作形式確定部203獲取由信息獲取部201獲取的指示各工件W的位置和姿態的信息并且獲取存儲在保持信息存儲部202中的信息(即，多種工件W的保持操作形式和用于保持操作形式的執行條件)。然后，基于這些獲取的信息，操作形式確定部203分別對于各工件W確定是否存在適合的保持操作形式的執行條件。然后，當工件W滿足保持操作形式的執行條件時，操作形式確定部203從與所滿足的執行條件關聯的保持操作形式中確定針對工件W的保持操作形式。所確定的保持操作形式是保持操作形式中的最高優先級的保持操作形式。當沒有工件W滿足保持操作形式的執行條件時，對于保持操作形式不做出任何確定。
[0053]位置存儲部204存儲傳送器30上的工件放置位置30a的位置信息。
[0054]距離確定部205從由信息獲取部201獲取的信息當中獲取指示工件W的位置的信息并且獲取存儲在位置存儲部204中的指示傳送器30上的工件放置位置30a的位置信息。然后，基于這些獲取的信息，距離確定部205計算各工件W的總傳送距離。總傳送距離是從各工件W的位置到工件放置位置30a的距離。即，在該實施方式中，傳感器單元300整體地掃描儲料器20內整個區域，并且然后，距離確定部205計算儲料器20內整個區域中的工件W的一次的總傳送距離。
[0055]時間存儲部206存儲指示針對各保持操作形式的由機器人本體100傳送工件W的每預定單位傳送距離的傳送時間。
[0056]傳送時間計算部207獲取:指示由距離確定部205計算的工件W的總傳送距離的信息；指示由操作形式確定部203確定的工件W的保持操作形式的信息；以及時間存儲部206中存儲的用于保持操作形式的信息(即，工件W被傳送的每預定單位傳送距離的傳送時間)。然后，基于這些獲取的信息，傳送時間計算部207對于由機器人本體100傳送的各工件w計算(估計)傳送時間。
[0057]基于由傳送時間計算部207計算的各工件W的傳送時間，順序確定部208確定工件W的傳送順序。更具體地，順序確定部208確定傳送順序使得在后續處理步驟中一起處理的各組(四個)工件W具有大致均等的傳送時間。對于順序確定部208確定傳送順序的方法沒有特別的限制。示例包括下述方法。
[0058]基于由傳送時間計算部207計算的各工件W的傳送時間，順序確定部208計算一個工件W的平均傳送時間。然后，基于所計算的一個工件W的平均傳送時間，順序確定部208計算一組(四個工件W)的平均傳送時間。然后，順序確定部208將工件W組合為四個工件W—組(第一組、第二組、第三組等等)以使得各組的傳送時間大致等于上述計算出的一組的平均傳送時間，從而各組具有大致均等的傳送時間。然后，順序確定部208確定各組的傳送順序。在該情況下，各組是具有較短傳送時間的工件W和具有較長傳送時間的工件W的混合組，或者是均具有大致平均傳送時間的工件W的混合組。因此，當以一組為單位觀察時，各組之間的傳送時間大致是均等的。
[0059]圖8示出了由上述方法確定的傳送順序的示例。
[0060]圖8中的示例示出了，在第一組中，第一和第四工件W具有較短的傳送時間，第二工件W具有較長的傳送時間，并且第三工件W具有大致平均的傳送時間。這樣的第一組具有大致等于一組的平均傳送時間的傳送時間。在第二組中，第一(全部中的第五)和第四(全部中的第八)工件W具有較長的傳送時間，并且第二 (全部中的第六)和第三(全部中的第七)工件W具有較短的傳送時間。這樣的第二組具有略短于第一組的傳送時間的傳送時間；不管怎樣，傳送時間仍然大致等于一組的平均傳送時間。在該第三組中，第一至第四(全部中的第九至第十二)工件W具有大致均等的傳送時間。這樣的第三組具有略長于第一組的傳送時間的傳送時間；不管怎樣，傳送時間仍然大致等于一組的平均傳送時間。與第一至第三組類似地，未示出的并且未闡述的第四和后面的組均具有大致等于一組的平均傳送時間的傳送時間。因此，當以一組為單位觀察時，各組之間的傳送時間大致是均等的。
[0061]如圖4中所示，操作控制部209獲取由信息獲取部201獲取的指示各工件W的位置和姿態的信息、指示由操作形式確定部203確定的各工件W的保持操作形式的信息以及指示由順序確定部208確定的傳送順序的信息。然后，基于這些獲取的信息，操作控制部209生成用于臂部102的伺服馬達和抓握裝置103的致動器的操作信號以在以由操作形式確定部203確定的保持操作形式抓握工件W的同時根據由順序確定部208確定的傳送順序傳送各工件W。然后，操作控制部209將所生成的操作信號輸出到臂部102的私服馬達，并且輸出到抓握裝置103的致動器，從而控制機器人本體100的臂部102和抓握裝置103的操作。
[0062]接下來，通過參考圖9，將描述由根據實施方式的圖像處理設備400和機器人控制器200執行的控制的示例性過程。在圖9中所示的流程圖中的處理中，在圖像處理設備400處執行步驟S10和S20的處理，而在機器人控制器200處執行步驟S30至S90的處理。
[0063]如圖9中所示，當傳感器單元300整體地掃描儲料器20內整個區域時，并且當傳感器控制器310將檢測信號輸出給圖像處理設備400時，在步驟S10，圖像處理設備400使其信號獲取部401獲取檢測信號。
[0064]之后，在步驟S20，圖像處理設備400使其圖像處理部403基于工件形狀存儲部402中存儲的工件W的三維形狀信息并且基于在步驟S10獲取的檢測信號分別識別位于由傳感器單元300掃描的儲料器20內整個區域中的工件W，同時檢測識別出的工件W的位置和姿態。然后，圖像處理設備400使其圖像處理部403將指示各工件W的檢測到的位置和姿態的信息輸出到機器人控制器200。
[0065]然后，在步驟S30，機器人控制器200使其信息獲取部201獲取在步驟S20從圖像處理部403輸出的指示各工件W的位置和姿態的信息。
[0066]然后，在步驟S40，機器人控制器200使其操作形式確定部203獲取在步驟S30獲取的指示各工件W的位置和姿態的信息，并且獲取存儲在保持信息存儲部202中的信息(即，多種工件W的保持操作形式和保持操作形式的執行條件)。然后，基于這些獲取的信息，機器人控制器200使其操作形式確定部203對于在步驟S20識別出的各工件確定是否滿足用于保持操作形式的執行條件。然后，當工件W滿足用于把持操作形式的執行條件時，機器人控制器200使其操作形式確定部203確定與所滿足的執行條件相關的保持操作形式中用于工件W的保持操作形式。所確定的保持操作形式是保持操作形式中的最高優先級的保持操作形式。當沒有工件W滿足任何用于保持操作形式的執行條件時，對于保持操作形式不做出任何確定。
[0067]然后，在步驟S50，機器人控制器200確定在步驟S40是否已經確定了保持操作形式。當在步驟S40沒有確定任何保持操作形式時，即，當沒有工件W滿足任何用于保持操作形式的執行條件時，步驟S50處的確定沒有獲得肯定的結果，并且該流程中示出的處理結束。然而，應注意的是，當仍然剩余一些工件W時，機器人本體100可以根據需要對于這些工件W執行重排操作，之后可以返回在步驟S10處再次執行類似的處理。這里將不詳細描述已經在例如日本未審專利申請公開N0.2011-183537中描述的重排操作。當在步驟S40已經確定了保持操作形式時，步驟S50處的確定獲得了肯定的結果，并且流程轉向步驟S60。
[0068]在步驟S60，機器人控制器200使其距離確定部205獲取在步驟S30處獲取的信息中指示工件W的位置的信息和存儲在位置存儲部204中的指示傳送器30上的工件放置位置30a的位置信息。然后，基于這些獲取的信息，機器人控制器200使其距離確定部205計算各工件W的總傳送距離。總傳送距離是從各工件W的位置到工件放置位置30a的距離。
[0069]然后，在步驟S70，機器人控制器200使其傳送時間計算部207獲取:指示在步驟S60計算的各工件W的總傳送距離的信息；指示在步驟S40確定的各工件W的保持操作形式的信息；以及時間存儲部206中存儲的用于各保持操作形式的信息(即，工件W被傳送的每預定單位傳送距離的傳送時間)。然后，基于這些獲取的信息，機器人控制器200使其傳送時間計算部207計算分別用于由機器人本體100傳送的各工件W的傳送時間。
[0070]然后，在步驟S80，機器人控制器200使其順序確定部208基于在步驟S70計算的各工件W的傳送時間確定傳送順序，使得在后續處理步驟中一起處理的每一組(四個)工件W具有大致均等的傳送時間。
[0071]然后，在步驟S90，機器人控制器200使其操作控制部209獲取在步驟S30獲取的指示各工件W的位置和姿態的信息、指示在步驟S40確定的各工件W的保持操作形式的信息以及指示在步驟S80確定的傳送順序的信息。然后，基于這些獲取的信息，機器人控制器200使其操作控制部209控制機器人本體100的臂部102和抓握裝置103的操作以在以在步驟S40確定的保持操作形式抓握工件W的同時根據在步驟S80確定的傳送順序傳送各工件W。然后，返回在步驟S10再次執行類似的處理。
[0072]如上所述，在該實施方式中，機器人本體100包括臂部102和抓握裝置103，并且臂部102和抓握裝置103按順序傳送將以四個工件W為單元進行處理的多個工件W。多個工件W被布置在距離機器人本體100不同距離的位置處。當這樣的工件W被按順序傳遞時，從工件W的位置到其傳送目的地(S卩，傳送器30上的工件放置位置30a)的距離不同。在該情況下，如果工件W被以隨機的順序傳送，或簡單地，如果工件W被按照相對于機器人本體100的距離的升序來進行傳送，則可能發生連續傳送其傳送時間變多的工件或者連續傳送其傳送時間變少的工件W。結果，傳送工作的時間進度不均勻，這使得難以執行平滑的傳送工作。
[0073]鑒于此，在該實施方式中，距離確定部205對于多個工件W中的每一個計算從各工件W的位置到工件放置位置30a的總傳送距離。然后，基于計算結果，順序確定部208確定工件W的傳送順序，從而每組四個工件W具有均等的傳送時間。然后，臂部102和抓握裝置103按照由操作控制部209執行的控制確定的順序執行傳送工作。因此，當以四個工件W為單位觀察時，各組的傳送時間大致均等。與傳送工作的時間進度不均勻的上述情況相反地，這確保了平滑的傳送工作。
[0074]特別注意的是，在該實施方式中，基于由距離確定部205計算的各工件W的總傳送距離，傳送時間計算部207計算各工件W的傳送時間。然后，基于由傳送時間計算部207計算的各工件W的傳送時間，順序確定部208確定工件W的傳送順序，從而每組四個工件W具有均等的傳送時間。以上述方式計算各工件W的傳送時間并且利用所計算的傳送時間確定其順序確保了具有提高的準確性的可靠的平滑的傳送工作。
[0075]特別注意的是，在該實施方式中，距離確定部205 —并計算工件W的總傳送距離。以該方式一并計算工件W的總傳送距離縮短了距離計算處理所需的時間，從而縮短了整個傳送時間。
[0076]特別注意的是，該實施方式提供了下述有利效果。當工件W被布置為難以由抓握裝置103抓握的姿態時，有時需要降低傳送速度或使得抓握裝置103臨時將工件W的姿態改變為其它姿態，之后能夠抓握該工件。這需要比正常姿態下的工件W的傳送時間更長的傳送時間。鑒于此，在該實施方式中，圖像處理部403檢測各工件W的姿態。然后，傳送時間計算部207不僅根據總傳送距離而且根據各工件W的姿態計算各工件W的傳送時間。這提供了對于由姿態引起的延長的傳送時間的校正，確保了具有提高的準確性的平滑的傳送工作。
[0077]特別注意的是，在該實施方式中，順序確定部208確定工件W的傳送順序，從而對于將在工件W被傳送之后的預定后續處理步驟中一起處理的每組四個工件W確保了均等的傳送時間。這確保了工件W的傳送工作完成之后執行的處理的效率，而沒有與將工件W轉送到后續處理步驟相關的擁堵或時間損失。
[0078]下面將描述修改例。
[0079](I)將從子區域中的預定位置到工件放置位置的距離假定為總傳送距離的情況
[0080]如圖10中所示，在根據該修改例的機器人系統I中，多個工件W被以隨機的方式存放在儲料器20內整個區域中，并且儲料器20內整個區域被分為多個子區域。對于子區域的數目沒有特別的限制。在該修改中，子區域的數目被示出為九個。具體地，在該修改中，儲料器20內整個區域被分為九個子區域Arl、Ar2、Ar3、Ar4、Ar5、Ar6、Ar7、Ar8和Ar9。
[0081]根據該修改例的傳感器單元300的激光掃描器301使用鏡來反射由激光光源生成的激光隙縫光，并且使用馬達來旋轉鏡，從而將上面的激光隙縫光照射到作為照射單元的子區域Arl至Ar9。以該方式，激光掃描器301掃描位于作為掃描的單元的子區域Arl至Ar9中的工件W。[0082]當如上所述由激光光源生成激光隙縫光并且由鏡反射時，一個子區域中的反射對象反射激光隙縫光，從而獲得激光隙縫光的反射光。根據該修改例的傳感器單元300的攝像頭302使用圖像拾取裝置來拾取激光隙縫光的反射光的圖像。即，攝像頭302使其圖像拾取裝置從上方拾取一個子區域的圖像(灰階圖像)和由位于子區域中的反射對象反射的激光隙縫光的反射光的圖像。
[0083]根據該修改例的傳感器單元300的傳感器控制器310檢測距離一個子區域中的反射對象的距離。然后，傳感器控制器310將作為傳感器單元300的檢測結果的檢測信號輸出到圖像處理設備400。檢測信號包括從上面拾取的一個子區域的圖像和在該圖像上指示的對應于離該一個子區域中的反射對象的檢測距離的距離信息。
[0084]此外，基于來自傳感器控制器310的檢測信號和其它信息，根據該修改例的圖像處理設備400分別識別(三維地測量)已經由傳感器單元300掃描的子區域中的工件W。
[0085]接下來，通過參考圖11，將描述根據該修改例的圖像處理設備400和機器人控制器200的功能性構造。圖11對應于圖4。在圖11中，等效于圖4中的元件的元件被指定有與圖4中相同的附圖標記，并且將省略這些元件的描述。
[0086]如圖11中所示，根據該修改例的機器人控制器200包括信息獲取部201、保持信息存儲部202、操作形式確定部203、位置存儲部204、范圍信息存儲部210、距離確定部205’、順序確定部208’和操作控制部209’。
[0087]范圍信息存儲部210存儲儲料器20內整個區域的子區域Arl至Ar9的范圍信息(位置信息)。
[0088]距離確定部205’獲取存儲在范圍信息存儲部210中的子區域Arl至Ar9的范圍信息和存儲在位置存儲部204中的指示傳送器30上的工件放置位置30a的位置信息。然后，基于這些獲取的信息，距離確定部205’將各子區域Arl至Ar9中的各工件的總傳送距離假定為從各子區域Arl至Ar9的預定位置(例如，中心位置)至工件放置位置30a的距離(該距離下面被稱為假定的總傳送距離)，并且計算該假定的總傳送距離。
[0089]基于指示由距離確定部205’計算的各子區域Arl至Ar9的假定的總傳送距離的信息，順序確定部208’確定從其傳送工件W的子區域Arl至Ar9的順序。更具體地，順序確定部208’確定從其傳送工件W的子區域Arl至Ar9的順序，從而在上述后續處理步驟中一起處理的每組四個工件W具有大致均等的傳送時間。如這里所使用的，詞語“確定從其傳送工件W的子區域Arl至Ar9的順序”能夠被表示為“確定工件W的傳送順序”。
[0090]操作控制部209’獲取指示由順序確定部208’確定的與從其傳送工件W的多個子區域Arl至Ar9相關的順序的信息。然后，基于所獲取的信息，操作控制部209’生成用于傳感器控制器310的操作信號以使得傳感器單元300根據由順序確定部208’確定的順序掃描多個子區域Arl至Ar9。然后，操作控制部209’將生成的操作信號輸出到傳感器控制器310，從而控制傳感器單元300的操作。操作控制部209’還獲取指示由信息獲取部201獲取的各工件W的位置和姿態的信息以及指示由操作形式確定部203確定的各工件W的保持操作形式的信息。然后，操作控制部209’生成用于臂部102的伺服馬達和抓握裝置103的致動器的操作信號以根據由順序確定部208’確定的順序以由操作形式確定部203確定的保持操作形式傳送由掃描單元300掃描的子區域中的工件W。然后，操作控制部209’將生成的操作信號輸出到臂部102的伺服馬達并且輸出到抓握裝置103的致動器，從而控制機器人本體100的臂部102和抓握裝置103的操作。如這里使用的，表述“控制臂部102和抓握裝置103的操作以根據由順序確定部208’確定的順序傳送掃描的子區域中的工件W”能夠表示為“控制臂部102和抓握裝置103的操作以根據由順序確定部208’確定的順序傳送工件W”。
[0091 ] 根據該修改例的圖像處理設備400包括信號獲取部401、工件形狀存儲部402和圖像處理部403’。
[0092]圖像處理部403’基于工件形狀存儲部402中存儲的工件W的三維形狀信息并且基于由信號獲取部401獲取的檢測信號執行上述圖像處理。以該方式，圖像處理部403’分別識別由傳感器單元300掃描的子區域中的工件W。這時，圖像處理部403’檢測各識別出的工件W的位置和姿態。然后，圖像處理部403’將指示各檢測到的工件W的位置和姿態的信息輸出到機器人控制器200。
[0093]接下來，通過參考圖12，將描述由根據該修改例的圖像處理設備400和機器人控制器200執行的控制的示例性過程。在圖12中所示的流程中的處理中，在圖像處理設備400處執行步驟S140和S150的處理，而在機器人控制器200處執行步驟SllO至S130和步驟S160至S190的處理。
[0094]如圖12中所示，在步驟S110，機器人控制器200使其距離確定部205’獲取范圍信息存儲部210中存儲的子區域Arl至Ar9的范圍信息和位置存儲部204中存儲的指示傳送器30上的工件放置位置30a的位置信息。然后，基于這些獲取的信息，機器人控制器200使其距離確定部205’將各子區域Arl至Ar9的假定的總傳送距離假定為各子區域Arl至Ar9中的各工件W的總傳送距離，并且計算假定的總傳送距離。
[0095]然后，在步驟S120，機器人控制器200使其順序確定部208’獲取指示在步驟SllO基于各子區域Arl至Ar9中的各工件的總傳送距離的假定計算的各子區域Arl至Ar9的假定的總傳送距離的信息。然后，基于所獲取的信息，機器人控制器200使其順序確定部208’確定從其傳送工件W的子區域Arl至Ar9的順序，從而在后續處理步驟中一起處理的每組(四個)工件W具有大致均等的傳送時間。
[0096]然后，在步驟S130，機器人控制器200使其操作控制部209’獲取指示在步驟S120確定的從其傳送工件W的子區域的順序的信息。然后，基于所獲取的信息，機器人控制器200使其操作控制部209’將操作信號輸出到傳感器控制器310，以使得傳感器單元300根據在步驟S120確定的順序掃描子區域Arl至Ar9。
[0097]以該方式，傳感器控制器310將檢測信號輸出到圖像處理設備400，并且在步驟S140,圖像處理設備400使其信號獲取部401獲取檢測信號。
[0098]然后，在步驟S150，圖像處理設備400使其圖像處理部403’基于工件形狀存儲部402中存儲的工件W的三維形狀信息并且基于在步驟S140獲取的檢測信號分別識別由傳感器單元300掃描的子區域中的工件W，同時檢測識別出的工件W的位置和姿態。然后，圖像處理設備400使其圖像處理部403將指示各工件W的檢測到的位置和姿態的信息輸出到機器人控制器200。
[0099]然后，在步驟S160，機器人控制器200使其信息獲取部201獲取在步驟S150從圖像處理部403輸出的指示各工件W的位置和姿態的信息。
[0100]然后，在步驟S170，機器人控制器200使其操作形式確定部203獲取在步驟S160獲取的指示各工件W的位置和姿態的信息，并且獲取保持信息存儲部202中存儲的信息(即，指示多種工件的保持操作形式和用于保持操作形式的執行條件的信息)。然后，基于這些獲取的信息，當在步驟S150識別出的工件中的特定工件W滿足用于保持操作形式的執行條件(例如，最容易抓握的工件W)時，機器人控制器200使其操作形式確定部203將在步驟S150識別出的工件中的特定工件識別為將要傳送的工件W，并且確定工件W的保持操作形式。當沒有工件W滿足用于保持操作形式的執行條件時，沒有確定將要傳送的工件W。
[0101]然后，在步驟S180，機器人控制器200確定在步驟S170是否已經確定了將要傳送的工件W。當在步驟S170沒有確定任何工件W時，即，當沒有工件W滿足用于保持操作形式的執行條件時，步驟S180的確定沒有獲得肯定結果，并且該流程中示出的處理結束。然而，應注意的是，當仍存在一些工件W時，機器人本體100可以根據需要對于這些工件W執行重排操作，之后可以回到步驟S140再次執行類似的處理。當在步驟S170確定了將要傳送的工件W時，S180處的確定獲得肯定結果，并且流程轉向步驟S190。
[0102]在步驟S190，機器人控制器200使其操作控制部209’獲取在步驟S180確定的將要傳送的工件W以及指示工件W的保持操作形式的信息。然后，基于這些獲取的信息，機器人控制器200使其操作控制部209’控制機器人本體100的臂部102和抓握裝置103的操作以在以與工件W同時確定的保持操作形式抓握工件W的同時傳送在步驟S180確定為將要傳送的工件W。在步驟S190傳送的工件是位于根據在步驟S120確定的順序掃描的子區域中的工件W。因此，在步驟S190，操作控制部209’能夠被視為控制臂部102和抓握裝置103的操作以根據在步驟S120確定的順序傳送位于子區域Arl至Ar9中的工件W。
[0103]在上述修改例中，距離確定部205’將其中放置有所有工件W的區域劃分為九個子區域Arl至Ar9，將各子區域Arl至Ar9中的各工件W的總傳送距離假定為從各子區域Arl至Ar9中的預定位置至工件放置位置30a的距離，并且計算該距離。這確保了計算各工件W的總傳送距離的更簡單的方法。
[0104](2)從機器人的安裝位置到所有工件的布置表面的高度恒定的情況
[0105]在上述實施方式中，傳感器單元300設置為檢測水平方向和豎直方向上的各工件W的位置并且基于傳感器單元300的檢測結果，機器人控制器200的距離確定部205計算從各工件W的位置到傳送器30上的工件放置位置30a的各工件W的總傳送距離。然而，該示例不應被視為對本發明的限制。
[0106]其它示例包括從機器人本體100的安裝位置到所有工件W的布置表面的豎直高度恒定的情況。在該情況下，傳感器被設置為檢測水平方向上的各工件W的位置。然后，基于傳感器的檢測結果，機器人控制器200的距離確定部距離從工件W的位置到工件放置位置30a的水平距離。然后，距離確定部可以通過將上述豎直高度與從各工件W的位置到工件放置位置30a的計算出的水平距離相加來確定總傳送距離。豎直高度對應于從各工件W的位置到工件放置位置30a的豎直傳送距離，并且是預先固定的。
[0107]利用該修改例，使用基于傳感器的檢測結果的各工件W的水平傳送距離并且使用對應于豎直傳送距離的垂直高度確保了快速確定總傳送距離的更簡單的方法。
[0108](3)其它
[0109]在上述實施方式中，圖像處理部403檢測各工件W的位置和姿態，并且輸出指示各工件W的位置和姿態的信息。然而，該示例不應被視為對本發明的限制。例如，圖像處理部可以僅檢測各工件W的位置并且僅輸出指示工件W的位置的信息。在該情況下，傳送時間計算部207基于基于工件W的位置確定的工件W的總傳送距離計算各工件W的傳送時間。
[0110]而且，在上述實施方式中，順序確定部208基于由傳送時間計算部207計算的各工件W的傳送時間來確定工件W的傳送順序。然而，該示例不應被視為對本發明的限制。例如，可以省略傳送時間計算部207，并且順序確定部可以基于距離確定部205的計算結果確定工件W的傳送順序。
[0111]而且，在上述實施方式和修改例中，傳感器單元300包括激光掃描器301和攝像頭302以檢測各工件W的位置和其它參數。然而，該示例不應被視為對本發明的限制，還可以使用不同于上述形式的傳感器來檢測個工件W和其它參數。
[0112]而且，在上述實施方式和修改例中，圖像處理設備400檢測各工件W的位置和其它參數。然而，該示例不應視為對本發明的限制。例如，還能夠提供具有圖像處理功能的機器人控制器或傳感器控制器以使得機器人控制器或傳感器控制器檢測各工件W的位置和其它參數。
[0113]而且，在上述實施方式和修改例中，機器人設備10用于按順序傳送多個工件W。然而，該示例不應視為對本發明的限制。例如，機器人設備10可以用于包括按順序傳送多個工件W的收集處理。
[0114]還注意的是，圖4和圖11中所示的箭頭表示示例性的信號流并且不應視為對信號流方向的限制。
[0115]還注意的是，圖9和圖12中所示的流程圖不應視為將實施方式限制于所示出的過程。在不偏離本發明的技術范圍的情況下，該過程可以進行添加或刪除，并且順序可以改變。
[0116]或者，上述實施方式和修改例可以以任何適合的方式來進行組合。
[0117]顯而易見的是，鑒于上述教導，能夠獲得本發明的多種修改和變化。因此將理解的是，在所附權利要求的范圍內，本發明能夠以除了這里具體描述的實施方式以外的實施方式來實施。
[0118]附圖標記說明
[0119]10機器人設備
[0120]20儲料器
[0121]30傳送器
[0122]30a放置位置
[0123]100機器人本體
[0124]102臂部(機器人臂)
[0125]103抓握裝置(機器人手)
[0126]200機器人控制器
[0127]205距離確定部
[0128]205’距離確定部
[0129]207傳送時間計算部
[0130]208順序確定部
[0131]208’順序確定部[0132]209操作控制部
[0133]209’操作控制部
[0134]300傳感器單元
[0135]301激光掃描器
[0136]302攝像頭
[0137]400圖像處理設備
[0138]403圖像處理部
[0139]403’圖像處理部
[0140]Arl至Ar9子區域
[0141]W工件(加工對象)
【權利要求】
1.一種機器人設備，其特征在于包括:機器人本體，所述機器人本體被構造為按順序傳送多個加工對象，使得所述多個加工對象中的每預定數目的加工對象被進行加工，所述機器人本體包括:機器人臂；以及機器人手，所述機器人手被構造為利用抓握和吸附中的至少一種來保持所述多個加工對象中的加工對象；距離確定部，所述距離確定部被構造為確定各加工對象的總傳送距離，所述總傳送距離是從各加工對象的位置到各加工對象的傳送目的地的距離；順序確定部，所述順序確定部被構造為基于所述距離確定部的確定結果確定所述多個加工對象的傳送順序，使得每預定數目的加工對象具有均等的傳送時間；以及操作控制部，所述操作控制部被構造為控制所述機器人臂的操作和所述機器人手的操作以按照由所述順序確定部確定的所述傳送順序傳送所述多個加工對象。
2.根據權利要求1所述的機器人設備，所述機器人設備進一步包括傳送時間計算部，所述傳送時間計算部被構造為基于由所述距離確定部確定的各加工對象的所述總傳送距離來計算各加工對象的傳送時間，其中，所述順序確定部被構造為基于由所述傳送時間計算部計算的各加工對象的傳送時間，確定所述多個加工對象的傳送順序， 使得每預定數目的加工對象具有均等的傳送時間。
3.根據權利要求2所述的機器人設備，其中，所述距離確定部被構造為一并確定所述多個加工對象的總傳送距離。
4.根據權利要求2所述的機器人設備，其中，所述距離確定部被構造為將布置有全部所述多個加工對象的區域劃分為多個子區域，并且所述距離確定部被構造為將所述多個子區域中的一個子區域中的預定位置與所述一個子區域中的多個加工對象中的一個加工對象的傳送目的地之間的距離假定為所述一個加工對象的總傳送距離。
5.根據權利要求1所述的機器人設備，其中，所述距離確定部被構造為將布置有全部所述多個加工對象的區域劃分為多個子區域，并且所述距離確定部被構造為將所述多個子區域中的一個子區域中的預定位置與所述一個子區域中的多個加工對象中的一個加工對象的傳送目的地之間的距離假定為所述一個加工對象的總傳送距離。
6.根據權利要求2至4中的任一項所述的機器人設備，所述機器人設備進一步包括傳感器，所述傳感器被構造為檢測各加工對象的水平方向上的位置，其中，所述距離確定部被構造為使用從各加工對象的位置到各加工對象的傳送目的地的水平傳送距離并且使用從各加工對象的位置到各加工對象的傳送目的地的豎直傳送距離來確定所述總傳送距離，所述水平傳送距離是基于所述傳感器的檢測結果而計算的，所述豎直傳送距離是預先固定的。
7.根據權利要求5所述的機器人設備，所述機器人設備進一步包括傳感器，所述傳感器被構造為檢測各加工對象的水平方向上的位置，其中，所述距離確定部被構造為使用從各加工對象的位置到各加工對象的傳送目的地的水平傳送距離并且使用從各加工對象的位置到各加工對象的傳送目的地的豎直傳送距離來確定所述總傳送距離，所述水平傳送距離是基于所述傳感器的檢測結果而計算的，所述豎直傳送距離是預先固定的。
8.根據權利要求2至4中的任一項所述的機器人設備，所述機器人設備進一步包括姿態確定部，所述姿態確定部被構造為確定各加工對象的姿態，其中，所述傳送時間計算部被構造為根據由所述距離確定部確定的各加工對象的總傳送距離并且根據由所述姿態確定部確定的各加工對象的姿態計算各加工對象的傳送時間。
9.根據權利要求6所述的機器人設備，所述機器人設備進一步包括姿態確定部，所述姿態確定部被構造為確定各加工對象的姿態，其中，所述傳送時間計算部被構造為根據由所述距離確定部確定的各加工對象的總傳送距離并且根據由所述姿態確定部確定的各加工對象的姿態計算各加工對象的傳送時間。
10.根據權利要求1至5、7和9中的任一項所述的機器人設備，其中，所述順序確定部被構造為確定所述多個加工對象的傳送順序，使得在傳送后一起進行預定的后續處理的每預定數目的加工對象具有均等的傳送時間。
11.根據權利要求6所述的機器人設備，其中，所述順序確定部被構造為確定所述多個加工對象的傳送順序，使得在傳送后一起進行預定的后續處理的每預定數目的加工對象具有均等的傳送時間。
12.根據權利要求8所述的機器人設備，其中，所述順序確定部被構造為確定所述多個加工對象的傳送順序，使得在傳送后一起進行預定的后續處理的每預定數目的加工對象具有均等的傳送時間。
【文檔編號】B25J13/08GK103659822SQ201310418258
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年9月13日 優先權日:2012年9月14日
【發明者】伊藤俊樹, 安田裕也, 村井真二 申請人:株式會社安川電機