专利名称：机器人系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种机器人系统。
背景技术：
已知一种拣选系统，该拣选系统用于从二维图像找出一大堆零件的边缘线，从这些边缘线中提取多个组成线段，从这些组成线段识别零件，使得机器人臂(robot arm)夹持这样识别出来的零件(参见例如日本专利No. 2555822)。
发明内容
本发明的目的是提供一种机器人系统和具有该机器人系统的工件拣选系统，该机器人系统使用机械手(manipulator)来执行作业。根据本发明的一个方面，提供一种机器人系统，该机器人系统包括机械手；工作台，布置在所述机械手的移动范围内；摄像单元，用于拍摄加载在所述工作台上的工件的二维图像；工件供应单元，用于将所述工件供应到所述工作台上；以及控制系统，用于控制所述机械手和所述摄像单元的操作。所述控制系统包括摄像控制单元，用于控制所述摄像单元以在所述工件通过所述工件供应单元被供应到所述工作台上时拍摄加载在所述工作台上的所述工件的二维图像；工件检测单元，用于通过将由所述摄像单元拍摄的所述二维图像与预先存储的模板相比较来检测加载在所述工作台上的所述工件中的每一个的位置和姿势；以及机械手控制单元，用于操作所述机械手，以对通过所述工件检测单元检测到的所述工件执行作业。由所述机械手执行的作业可以是由所述机械手夹持并传递预定数目的螺钉的传递作业。如果由所述工件检测单元检测到的所述工件的数目小于所述预定数目的螺钉，则在完成通过工件检测单元检测到的工件的传递作业之后，所述机械手控制单元可以重复执行通过使用所述工件供应单元将所述工件供应到所述工作台上的操作和通过使用所述摄像控制单元和所述工件检测单元传递由所述工件检测单元检测到的所述工件的操作，直到所传递的工件的数目达到所述预定数目的工件为止。此外，所述机械手可以是双臂机械手，该双臂机械手包括转动主体和设置到所述主体的第一臂和第二臂，所述双臂机械手充当所述工件供应单元。优选地，所述机器人系统还可以包括；工件架，用于存储多个工件箱，在该多个工件箱中根据种类容纳有多个工件；耙具(raking tool)，用于从所述工件箱中的每一个中耙出所述工件；以及分类台，用于支撑被划分成多个隔室的分类箱；所述双臂机械手还包括第一手，通过第一力传感器设置在所述第一臂的末端； 以及第二手，通过第二力传感器设置在所述第二臂的末端，所述第一手具有用于夹持所述工件中的一个的第一夹持单元和用于保持所述耙具的工具保持器，并且所述第二手具有用于夹持所述工件箱中的一个的第二夹持单元。
所述双臂机械手被配置为执行用所述第二夹持单元夹持所述工件箱中的一个并且从所述工件架取出所述工件箱中的一个的操作、用通过所述工具保持器保持的所述耙具将所述工件从所述工件箱中的一个耙出到所述工作台上的操作、以及用所述第一夹持单元夹持所述工作台上的所述工件中的一个并且将所夹持的工件传递至所述分类箱的所述隔室中的一个的操作。耙出所述工件的所述操作可以通过以下步骤来执行将所述耙具放到所述工件箱中的一个中；从所述第一力传感器示出输出值变化的位置将所述耙具下移预定深度；从所述工件箱中的一个耙出所述工件；如果没有耙出预定数目的工件，则将所述耙具下移比所述预定深度更深的深度；以及再次从所述工件箱中的一个耙出所述工件。而且，根据所述第二力传感器的输出值得出所述预定数目的工件。所述分类台、所述工作台和所述工件架可以围绕所述双臂机械手的所述主体的旋转轴沿圆形布置。而且，所述分类箱可以包括信息存储介质，该信息存储介质存储与容纳在所述分类箱的所述隔室中的所述工件的种类和数目相关的信息。所述工作台可以包括可倾斜板，能够沿着一个方向倾斜；以及工件箱座，紧邻所述可倾斜板的存在枢轴的一侧设置，以支撑所述工件箱中的一个。采用上述配置，可以使用机械手对放置在工作台上的工件执行作业。此外，可以使用摄像单元和双臂机械手传递工件。更具体地，在根据权利要求6所述的工件拣选系统中，可以在不妨碍二维图像的处理的程度下耙出工件。另外，可以测量预定数目的工件，而无需提供专用传感器。而且，相比于没有采用本发明的配置的系统，可以更加有效地传递工件。此外，相比于没有采用本发明的配置的系统，分类箱与将要存放在分类箱内的工件之间的对应关系变得更清楚。而且，不同于没有采用本发明的配置的系统，可以将工件放回至工件箱，而无需提供专用机构。
图1是示出根据本发明的一个实施方式的拣选系统(机器人系统)的平面视图。图2是沿着图1中箭头A的方向看到的拣选系统的前视图。图3是沿着图1中箭头B的方向看到的拣选系统的侧视图。图4是示出拣选系统中采用的双臂机械手的左手的立体图。图5是示出拣选系统中采用的双臂机械手的右手的立体图。图6是例示拣选系统中使用的箱的立体图。图7是描绘通过拣选系统的双臂机械手耙出螺钉的情形的解释性视图。图8A和图8B是解释性视图，示出在通过拣选系统的双臂机械手耙出螺钉时的箱和耙具。图9是例示通过拣选系统执行的螺钉拣选方法(步骤Sl至S4)的流程图。图10是例示通过拣选系统执行的螺钉拣选方法的主要操作(步骤Si)的流程图。
图11是例示通过拣选系统执行的螺钉拣选方法的主要操作(步骤S2)的流程图。图12是例示通过拣选系统执行的螺钉拣选方法的主要操作(步骤S3)的流程图。
具体实施例方式为了理解本发明，现在将参照附图来描述本发明的一个实施方式。在各附图中，通常没有例示出与描述无关的那些部分的情形。参考图1，根据该实施方式的零件拣选系统(机器人系统)包括作业装置9、分类台13、耙具15和多个工件架20。作业装置9包括双臂机械手(机械手和工件供应单元的一个示例)11、工作台17、二维相机(摄像单元的一个示例)100和控制系统150。控制系统 150包括机器人控制器22、系统控制器24和图像处理计算机26。虽然本实施方式的控制系统150包括三个独立的操作单元(即，机器人控制器22、系统控制器24和图像处理计算机26)，但是构成控制系统150的操作单元的数目可任意改变。分类台13、工作台17和工件架20围绕双臂机械手11按照命名顺序顺 时针(顺着圆的圆周方向)布置。具体地，希望各工件架20大体布置在以双臂机械手11的主体Ilc 的转动轴AXl (与双臂机械手11的安装表面正交的轴)作为其中心轴的同一圆上。通过按照这种方式来布置分类台13、工作台17和工件架20，可以缩短双臂机械手11的运动路径并且有效地操作该双臂机械手11。使用双臂机械手11，拣选系统10能够从工件架20中取出需要数目的特定螺钉 (工件的一个示例)并且将它们带到加载在传送托架(conveying carriage) 12上的分类箱 Bl中。如图1至图3所示，拣选系统10被具有布置在出入口的滑门30的防护墙31包围。双臂机械手11包括左臂(第一臂的一个示例)lla和右臂(第二臂的一个示例)11b，二者被布置在转动主体Ilc的左侧和右侧。左臂Ila和右臂lib中的每一个均为具有例如七关节轴的多关节机械手。如图4所示，左臂Ila在其前端具有腕凸缘32a，并且左手(第一手的一个示例)35a通过左力传感器(第一力传感器的一个示例)33a联接至腕凸缘32a。左手35a包括一对夹持爪(第一夹持单元的一个示例)36，用于夹持各个螺钉；以及一对工具保持构件41，用于保持稍后将要提到的耙具15。夹持爪36可绕与腕凸缘32a的旋转轴AXta正交的拣选轴AXp旋转，因此能够改变其末端部的方位。这些夹持爪36可以沿拣选轴AXp朝向彼此和远离彼此移动。夹持爪36由伺服马达(未示出)驱动，以使得可以控制其螺钉夹持力。工具保持构件41设置在用于支撑夹持爪36的支撑部42中。这意味着这些工具保持构件41与夹持爪36 —致地朝向彼此和远离彼此移动。参考图5，右臂lib在其前端具有腕凸缘32b，并且右手(第二手的一个示例)35b 通过右力传感器(第二力传感器的一个示例)33b联接至腕凸缘32b。右手35b能够夹持其中具有螺钉的工件箱B2。右手35b包括上夹持爪和下夹持爪(第二夹持单元的一个示例)44，所述上夹持爪和下夹持爪44用于夹持垂直插入到二者之间的工件箱B2的后部。下夹持爪44被配置为支撑工件箱B2的底面。上夹持爪44被配置为沿着与腕凸缘32b的旋转轴AXtb正交的打开/关闭轴AXq朝向和远离下夹持爪44移动。在图5中，上夹持爪44 移动为与下夹持爪44接触。左力传感器33a和右力传感器33b通过机器人控制器22连接至系统控制器24。
现在将给出关于传送托架12的描述。传送托架12能够传送用于接收由双臂机械手11夹持的螺钉的分类箱Bi。传送托架12包括托架框架50和由该托架框架50支撑的旋转台51，该旋转台能够绕垂直轴AX3旋转。脚轮(caster，未示出)附接于托架框架50的下部。在托架框架50中设置有用于计算旋转台51的旋转角度的角度计算单元(未示出)和用于将旋转台51固定在 指定角度位置的固定单元(未示出)。旋转台51包括圆形顶板52，该圆形顶板52能够支撑布置在沿着其圆周的例如五个位置的多个分类箱Bi。分类箱Bl的水平位置由从顶板52向上延伸的多个导杆54确定。 分类箱Bl可以逐个上下堆叠达例如十层。每一个分类箱Bl均被划分成多个隔室(例如，与加载到分类台13上的分类箱Bl 一样，四个隔室)并且在其左侧表面和右侧表面上设置有柄(handle) 56。每一个分类箱Bl 均包括可向上打开的盖58，该盖58由设置在其后表面上的铰链57可枢转地保持。盖58设置有向前突出的把手(knob)59。分类箱Bl例如由树脂制成。不同种类的螺钉容纳在各个分类箱Bl的相应隔室内。二维条形码(信息存储介质的一个示例)附接于每一个分类箱Bl的后表面，用于存储至少第一匹配信息，在该第一匹配信息中，分类箱Bl的每个隔室与将要放到对应隔室中的螺钉的对应种类(例如，直径、长度和材料)和数目相匹配。二维条形码可以被一维条形码取代。由于存储有第一匹配信息的二维条形码直接附接于每一个分类箱Bi，所以分类箱Bl与将要放到分类箱Bl中的螺钉之间的对应关系变得清楚。顶板52设置有多个向上延伸的柄把(handle bar) 610双臂机械手11可以通过用左手35a的支撑部42夹持柄把61使旋转台51绕垂直轴AX3旋转。传送托架12设置有把(bar) 63，以使工人可以握住把63并且移动传送托架12。加载有分类箱Bl的传送托架12由工人通过设置有滑门30的出入口运入和运出。如果传送托架12被运送到指定位置，则它通过气缸(未示出)被抬起，从而被固定在脚轮保持为与地面间隔开的位置处。分类台13是一种用于存放由双臂机械手11从传送托架12卸下的分类箱Bl中的一个的台。由双臂机械手11从各个工件架20上的工件箱B2取出的螺钉被传递至放置在分类台13上的分类箱Bl (作业的一个示例)。在分类台13中设置有负载传感器(未示出)，用于检测放置在分类台13上的分类箱Bl ；打开/关闭检测传感器(未示出)，用于检测放置在分类台13上的分类箱Bl的盖 58的打开和关闭状态；条形码读取器(未示出)，用于读取附接于分类箱Bl的二维条形码。 负载传感器、打开/关闭检测传感器和条形码读取器连接至系统控制器24。分类台13设置有支撑构件70，该支撑构件70用于支撑分类箱Bl的盖58。参考图7，耙具15是一种用于双臂机械手11、用来将螺钉从工件箱B2的耙出到工作台17上的工具。耙具15包括柄72和设置在柄72的末端的多个耙叉73。耙叉73由以弯曲形状从近端朝向远端延伸的多个金属叉形成。用于使左手35a的工具保持器41能够保持耙具15的接合器(adapter，未示出)附接于柄72。耙具15放置在座75上。工作台17是一种布置在双臂机械手11的移动范围内、以使双臂机械手11可以夹持从工件箱B2耙出的螺钉的台。
工作台17包括用于接收耙出的螺钉的可倾斜板80和用于临时支撑工件箱B2的工件箱座90。可倾斜板80例如由矩形板形成。可倾斜板80在该可倾斜板80的一个端部处可绕旋转轴AX4枢转，该旋转轴AX4大体上与地面水平且与可倾斜板80的纵向正交地延伸。工件箱座90紧邻可倾斜板80的存在旋转轴AX4的一侧布置。如果可倾斜板80的另一端部被双臂机械手11抬起，则可倾斜板80绕旋转轴AX4 倾斜，以使可倾斜板80上的螺钉可以被放回至临时放置在工件箱座90上的工件箱B2。工件箱座90设置有负载传感器(未示出)，该负载传感器用于检测放置在工件箱座90上的工件箱B2。二维相机100设置在可倾斜板80上方以拍摄放置在工作台17上的螺钉的二维图像。二维相机100可以为例如具有4百万像素的二维单色相机。二维相机100以高度可调节的方式由座105支撑。用于确保二维相机100所需的照明以拍摄图像的照明装置101设置在座105中。二维相机100连接至图像处理计算机26。由二维相机100拍摄的图像被传输至图像处理计算机26。二维相机100还连接至系统控制器24，以使该二维相机100的摄像操作可以由系统控制器24来控制。换言之，系统控制器24被配置为充当用于控制二维相机 100的摄像控制单元。工件架20是用于存储多个工件箱B2的架。每一个工件架20均在垂直 方向和横向方向上被划分成多个隔室，并且在前后方向上开口。这使得双臂机械手11能够在各个工件架20的前侧取出工件箱B2，同时允许工人在各个工件架20的后侧取出工件箱B2。参考图6，工件箱B2包括矩形底板121、从底板121的左边缘和右边缘向上延伸的左侧板120a和右侧板120b、从底板121的后边缘向上延伸的后板120c、以及从底板121 的前边缘倾斜地向前延伸的前板120d。从底板121的前边缘到前板120d的末端所测量的前板120d的高度比左侧板120a、右侧板120b和后板120c的高度低。换言之，工件箱B2在其顶端和前上侧开口。如将要详细描述的，由双臂机械手11从工件箱B2的前侧耙出螺钉。每一个工件架20均被划分成例如两行五层的隔室。存放不同种类的螺钉的工件箱B2存储在各个隔室中。在每一个工件架20均具有如上所述的两行五层的隔室的情形下， 包括六个工件架20的拣选系统10总共可以存储六十种螺钉。工件箱B2存储为使每一个工件箱B2的后表面可以面向双臂机械手11，而其前表面面向工件拣选系统10的外部。系统控制器24预先存储表示存放在各个隔室中的工件箱 B2的螺钉种类的第二匹配信息。现在将详细描述在系统控制器24中存储第二匹配信息的次序。作为用于存储第二匹配信息的任务之一，包含各个隔室的位置的双臂机械手11 的操作教学数据(teaching data)被存储在机器人控制器22中。包含关于螺钉种类的信息的条形码(或二维条形码)附接于存储在工件架20中的每一个工件箱B2。双臂机械手11使设置在分类台13中的条形码读取器读取每一个工件箱B2的条形码。依照操作教学数据，双臂机械手11在工件架20的各个隔室内存储工件箱 B2。此时，关于分配给工件箱B2的条形码的信息(表示至少一种螺钉的信息)与各个隔室相匹配，并且存储在系统控制器24中作为第二匹配信息。在每一个工件架20的后侧以及在相应隔室旁，设置有用于表示包含在各个工件箱B2中的螺钉的数目小于预定数目的灯(未示出)。如果灯亮，则工人可以从各个工件架 20的后侧取出有问题的工件箱B2，并且可以用新螺钉补充该工件箱B2。机器人控制器22被设置为机械手控制单元的一个示例。机器人控制器22连接至双臂机械手11以控制该双臂机械手11的操作。系统控制器2 4连接至机器人控制器22以控制拣选系统10的整体操作。具体地， 系统控制器24可以控制上面提到的灯的开/关操作。工人可以通过使用触摸板110 (参见图3)来操作系统控制器24。系统控制器24 包括例如可编程逻辑控制器。图像处理计算机26被设置为工件检测单元的一个示例。图像处理计算机26连接至二维相机100与系统控制器24，并且实质上能够处理由二维相机100拍摄的图像。接着，将给出对由拣选系统10执行的螺钉拣选方法的描述。参考图9，螺钉拣选系统大致由步骤Sl至S4组成。在步骤Sl中，双臂机械手11将分类箱Bl中的一个从传送托架12取至分类台13。在步骤S2中，双臂机械手11将螺钉从每一个工件架20传递至分类箱Bi。在步骤S3中，双臂机械手11将包含螺钉的分类箱Bl放回至传送托架12。在步骤 S4中，确定是否停止操作。现在将逐一描述步骤Sl至S4。(预先准备)工人通过出入口将加载有空分类箱Bl的传送托架12带到作业装置9中。如上所述，可以在传送托架12的顶板52上沿着圆周放置五行分类箱Bi。在每一行中，预定数目的分类箱Bl逐个上下堆叠。从图1可以看出，至少一行(用于在一行中布置分类箱Bl的地方)保持为空以使包含螺钉的分类箱Bl可以被放回至空行。被带入到作业装置9中的传送托架12由气缸(未示出)抬起并且固定在适当位置。工人操作触摸板110 (参见图3) 以启动拣选系统10。(步骤Si)首先，将参照仅例示主要操作的图10来描述步骤Si，其中，由双臂机械手11将分类箱Bl中的一个移至分类台13。(步骤S1-1)在拣选系统10启动之后，双臂机械手11执行识别传送托架12上的分类箱Bl的操作。首先，双臂机械手11用左手35a的支撑部42夹持传送托架12的一个柄把61。双臂机械手11旋转顶板52，以使用于接收螺钉的空分类箱Bl中的一个可以被移至预定位置。然后，双臂机械手11将右臂lib的右手35b移至被放置在传送托架12上的分类箱Bl中的一个的上方，并且在那个位置向下移动右手35b。如果右手35b与分类箱Bl中的一个相接触，则右力传感器33b的输出信号改变。输出信号的改变发生的位置可以被识别为最上面的分类箱Bl的位置。分类箱Bl的大小和顶板52的高度预先已知。因此，如果最上面的分类箱Bl的位置已知，则可以知道堆叠在相应行中的分类箱Bl的数目。对各行重复这种识别操作。通过机器人控制器22，系统控制器24被告知旋转台 51上的分类箱Bl的总数和每一行中的分类箱Bl的小计。按照这种方式，可以识别出分类箱Bl的位置和数目，而不需要使用专用传感器。(步骤 S1-2)
双臂机械手11用左手35a和右手35b夹持分类箱Bl中的一个的柄56，并且沿着导杆54将分类箱Bl抬起至高于导杆54的末端的位置。然后，双臂机械手11转动主体Ilc 并且向下移动分类箱Bl以将该分类箱Bl放置在分类台13上。(步骤 S1-3)如果分类台13上的负载传感器检测到分类箱Bi，则系统控制器24确定分类箱Bl 已经被正常地放置在分类台13上。然后，执行下一步骤。另一方面，在步骤S1-2的操作之后，如果负载传感器在指定时间过后仍然未能检测到分类箱Bi，则系统控制器24确定发生了异常并且执行预定警报处理(例如，临时停止处理)。(步骤 S1-4)双臂机械手11通过使左手35a的夹持爪36与盖58的把手59的下表面相接触并且向上移动盖58来打开盖58。盖58从关闭位置打开例如100度至140度的角度并且由支撑构件70支撑。(步骤 S1-5)如果分类台13上的打开/关闭传感器检测到打开的盖58，则系统控制器24确定盖58已正常打开。然后，执行下一步骤。另一方面，在步骤S1-4的操作之后，如果打开/关闭传感器在指定时间过后仍然未能检测到打开的盖58，则系统控制器24确定发生了异常并且执行预定警报处理。(步骤 S1-6)条形码读取器读取附接于分类箱Bl的二维条形码。这样读取的信息(上述的第一匹配信息)被发送至系统控制器24。在步骤S1-5的操作之后，如果在指定时间过后仍然未接收到第一匹配信息，则系统控制器24确定发生了异常并且执行预定警报处理。(步骤 S2)接着，将参照仅例示主要操作的图11来描述步骤S2，其中，双臂机械手11将包含在工件架20中的螺钉传递至被放置在分类台13上的分类箱Bi。(步骤 S2-1)基于由此接收到的第一匹配信息，系统控制器24掌握与要被放入到分类台13上的分类箱Bl的相应隔室中的螺钉的种类和数目相关的信息。(步骤 S2-2)系统控制器24将命令“去取包含需要种类的螺钉的工件箱B2”发送给机器人控制器22。响应于该命令，机器人控制器22控制双臂机械手11。依照从机器人控制器22接收到的命令，双臂机械手11转动主体Ilc并且取得存储在工件架20的预定隔室内的工件箱 B2。更具体而言，双臂机械手11用右手35b的夹持爪44沿着垂直方向夹持工件箱B2的后板120c，并且朝向双臂机械手11自身取出工件箱B2。之后，通过右力传感器33b测量包含在工件箱B2中的螺钉的重量。在启动工件拣选系统10之后通过双臂机械手11初次夹持的工件箱B2的重量被存储到系统控制器24中作为初始重量。(步骤 S2-3)
双臂机械手11转动主体Ilc以直接面向工作台17。然后，双臂机械手11在工作台17的可倾斜板80上方将所夹持的工件箱B2的前端放下并且将工件箱B2保持为倾斜状态。(步骤 S2_4)双臂机械手11用左手35a的工具保持构件41夹持座75上的耙具15。(步骤 S2-5)使用耙具15，双臂机械手11执行将包含在工件箱B2中的螺钉耙出到可倾斜板80 上的耙操作(参见图7)。现在将详细描述耙操作。图7示意性地示出通过双臂机械手11 耙出螺钉的情形。在图7中省略了用于夹持耙具15的左手35a和用于夹持工件箱B2的右手 35b。当双臂机械手11执行初次耙操作时，没有准确掌握螺钉距离工件箱B2底面的高度。因而，在监测左力传感器33a的输出值的同时将夹持耙具15放带到工件箱B2中。左力传感器33a的输出值示出变化的位置(S卩，耙具15与螺钉相接触的位置)被认为是距离工件箱B2底面的基准高度h0(参见图8A)。双臂机械手11将耙具15从基准高度h0向下放预定深度(例如0. 5mm至5mm)，并且向前移动耙具15，从而从工件箱B2耙出螺钉。耙力依据设置在左臂Ila中的左力传感器33a的测量值来调节。如稍后所示，可倾斜板80上的螺钉通过二维相机100被拍摄图像并且进行图像处理。如果螺钉彼此重叠，则难以或无法检测二维图像中的螺钉的位置和姿势。因此，希望耙出的螺钉分散在可倾斜板80上以不彼此重叠。在本实施方式中，最佳地从二维图像检测螺钉的位置和姿势所需的螺钉的数目根据经验找出并预先设置。依据左力传感器33a的输出值来耙出预设数目的螺钉。这样会减少螺钉在可倾斜板80上彼此重叠的可能性，因此，增加了从二维图像中检测到位置和姿势的螺钉的数目。如上所述，双臂机械手11可以充当用于从工件箱B2耙出螺钉并且将这些螺钉供应至工作台17的工件供应单元。(步骤 S2-6)在执行第一次耙操作之后，如果确定已经耙出预定数目的螺钉，则执行步骤S2-9。 预定数目的螺钉依照右力传感器33b的输出值得出。这样可以在没有提供专用传感器(例如，称重秤)的情况下测量预定数目的螺钉。如果确定没有耙出预定数目的螺钉，则执行第二次耙操作。在第二次耙操作中，耙具15比第一次耙操作向下移动更深(例如3mm至IOmm的深度)以耙出在高度hi处的螺钉(参见图8B)。(步骤S2-7)在执行第二次耙操作之后，如果确定已经耙出预定数目的螺钉，则执行步骤S2-9。如果确定没有耙出预定数目的螺钉，则执行第三次耙操作。在第三次耙操作中，耙具15比第二次耙操作向下移动更深(例如5mm至15mm的深度)以耙出螺钉。(步骤 S2-8)在执行第三次耙操作之后，如果确定已经耙出预定数目的螺钉，则执行步骤S2-9。如果确定没有耙出预定数目的螺钉，则执行第四次耙操作。在第四次耙操作中，耙具15比第三次耙操作向下移动更深(例如7mm至20mm的深度)以耙出螺钉。
在执行第四次耙操作之后，无论是否已经耙出预定数目的螺钉，都执行步骤S2-9。 虽然在本实施方式中耙操作最多执行四次，但是耙操作的次数可以任意设置。 (步骤 S2-9)双臂机械手11将由左手35a夹持的耙具15放回至座75。(步骤 S2-10)在系统控制器24的控制下，耙出到可倾斜板80上的相同种类的螺钉通过二维相机100被拍摄图像。螺钉的二维图像在图像处理计算机26中进行例如边缘检测处理。分散在可倾斜板80上的螺钉的位置和姿势通过将检测到的边缘与预先存储的螺钉的模板相比较而得出。图像处理计算机26将与阈值相比具有高度相关性的工件识别为合格工件。机器人控制器22从系统控制器24接收螺钉的位置和姿势。(步骤 S2-11)基于螺钉的位置和姿势，机器人控制器22操作双臂机械手11 (左手35a的夹持爪 36)。双臂机械手11使左手35a的夹持爪36绕拣选轴AXp旋转至夹持爪36可以容易地夹持螺钉的方位。夹持爪36夹持可倾斜板80上的螺钉中的一个。依照从二维条形码读取的第一匹配信息，双臂机械手11将所夹持的螺钉传递至分类箱Bl内的预定隔室(通过第一匹配信息匹配的隔室)。重复该步骤与包含在第一匹配信息中的螺钉的数目相同的次数，以将预定数目的、相同种类的螺钉放到预定隔室中。在由左手35a传递螺钉的时间期间，由右手35b夹持的工件箱B2临时设置在工作台17的工件箱座90上。如果工件箱座90的负载传感器指示在指定时间过后工件箱B2仍然没有被设置在工件箱座90上，则双臂机械手11暂时停止。重复该步骤，直到满足传递操作停止条件为止。传递操作停止条件包括①与通过二维条形码表示的一样多的螺钉已经被放到分类箱Bl中，或者②在传递操作期间，可倾斜板80上的螺钉变得不足。(步骤 S2_l2)如果满足传递操作停止条件，则双臂机械手11用左手35a的支撑部42夹持可倾斜板80并且使可倾斜板80绕旋转轴AX4倾斜。这样将倾斜顶板80上的螺钉返回到被放置在工件箱座90上的工件箱B2中。此时，双臂机械手11用右手35b按压工件箱B2以保持工件箱B2不运动。由于双臂机械手11通过使倾斜顶板80倾斜而将螺钉放回到工件箱 B2中，所以没有必要提供用于将螺钉放回至工件箱B2的专用机构。(步骤 S2-13)如果与通过二维条形码表示的一样多的螺钉被放到分类箱Bl中并且传递操作停止(如果满足传递操作停止条件①)，则执行步骤S2-14。另一方面，如果在传递操作过程中可倾斜板80上的螺钉变得不足(如果满足传递操作停止条件②)，则流程返回到步骤S2-4 以重复耙操作，直到放到分类箱Bl中的螺钉的数目达到包含在第一匹配信息中的螺钉的数目为止。(步骤 S2_14)双臂机械手11用右手35b夹持工件箱B2并且将该工件箱B2放回至原工件架20。 在将最后一个螺钉传递至分类箱Bl之后并且在将工件箱B2放回至原工件架20之前，系统控制器24依照右力传感器33b的输出信号测量剩余在工件箱B2中的螺钉的重量。因此， 可以在没有提供专用传感器(例如，称重秤)的情况下测量剩余在工件箱B2中的螺钉的重量。如果剩余在工件箱B2中的螺钉的重量被确定为小于预定值，则系统控制器24开启工件架20的相应的灯。例如，如果剩余在工件箱B2中的螺钉的重量等于或小于在步骤 S2-2中存储的初始重量的80%，则系统控制器24开启相应的灯。这样使得工人能够确认要将螺钉补充到工件箱B2中的定时。(步骤 S2_l5)系统控制器24确定是否已将所有种类的螺钉传递至分类箱Bl的相应隔室。如果在步骤S2-15中为是，则执行步骤S3。如果在步骤S2-15中为否，则双臂机械手11重复步骤S2-2至步骤S2-14，以将不同种类的螺钉传递至分类箱Bi。(步骤S3)接着，将参照图12来描述步骤S3，其中，通过双臂机械手11放回存放有螺钉的分类箱Bi。(步骤 S3-1)双臂机械手11使左手35a的夹持爪36面向下方。双臂机械手11通过使夹持爪 36与支撑在支撑构件70上的盖58的把手59相接触并且朝向夹持爪36自身移动把手59 来关闭盖58。(步骤S3-2)为了在传送托架12的空闲空间内布置分类箱Bi，双臂机械手11用左手35a的支撑部42夹持传送托架12的一个柄把61并且将旋转台51的顶板52旋转到预定位置。双臂机械手11用左手35a和右手35b夹持分类箱Bl的柄56，并且在抬起分类箱 Bl的同时朝向传送托架12旋转主体11c。双臂机械手11沿着导杆54降低分类箱Bl并且在旋转台51的顶板52上布置分类箱Bi。此时，如果存放螺钉的一个分类箱Bl已经被放置在传送托架12的空闲空间内，则将存放有螺钉的其他分类箱Bl堆叠在其上直至指定高度。(步骤S4)在完成步骤S3-2之后，拣选系统10对加载在传送托架12上的所有分类箱Bl重复步骤S1-2至步骤S3-2 (参见图9)。在上述方式中，拣选系统10可以使用二维相机100和双臂机械手11从工件架20 中取出预定数目的特定螺钉，并且可以将螺钉放到加载在传送托架12上的分类箱Bl中。如果可能，则上述操作可以不逐一执行，而可以并行执行。加载有存放螺钉的分类箱Bl的传送托架12通过出入口运出。本发明不限于上述实施方式，而可以在不脱离本发明范围的情况下进行修改。例如，前述实施例和其他修改例可以部分组合或整体组合。这些组合应解释为落入本发明的范围内。分类箱Bl可以由传送器来传送，以替代传送托架12。信息存储介质不限于二维条形码，而可以是例如IC标签。在这种情形下，使用IC标签读取器替代条形码读取器。很明显，工件不限于螺钉。工件可以是其他种类的工件(零件或产品)，例如电子零件。左臂 Ila和右臂lib不限于具有七轴的多关节机械手，而可以是具有多于七轴的多关节机械手。在前述实施方式中，双臂机械手还充当工件供应单元。另选地，可以独立于用于传递零件的机械手提供用于将零件供应到工作台上的工件供应单元。
权利要求
1.一种机器人系统，该机器人系统包括机械手；工作台，该工作台被布置在所述机械手的移动范围内；摄像单元，用于拍摄加载在所述工作台上的工件的二维图像；工件供应单元，用于将所述工件供应到所述工作台上；以及控制系统，用于控制所述机械手和所述摄像单元的操作，所述控制系统包括摄像控制 单元，用于控制所述摄像单元以在所述工件供应单元将所述工件供应到所述工作台上时拍摄加载在所述工作台上的所述工件的二维图像；工件检测单元，用于通过将由所述摄像单元拍摄的所述二维图像与预先存储的模板相比较来检测加载在所述工作台上的每一个合格工件的位置和姿势；以及机械手控制单元，用于操作所述机械手，以对通过所述工件检测单元检测到的合格工件执行作业。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，通过所述机械手执行的所述作业是由所述机械手夹持并传递预定数目的工件的传递作业。
3.根据权利要求2所述的系统，其中，如果由所述工件检测单元检测到的合格工件的数目小于工件的所述预定数目，则在完成通过所述工件检测单元检测到的这些工件的传递作业之后，所述机械手控制单元重复执行通过使用所述工件供应单元将所述工件供应到所述工作台上的操作和通过使用所述摄像控制单元和所述工件检测单元传递由所述工件检测单元检测到的所述工件的操作，直到所传递的工件的数目达到工件的所述预定数目为止。
4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述机械手是双臂机械手，该双臂机械手包括转动主体和设置在所述主体上的第一臂和第二臂，所述双臂机械手充当所述工件供应单元。
5.根据权利要求4所述的机器人系统，该机器人系统还包括工件架，用于存储多个工件箱，在所述工件箱中，根据种类容纳多个工件；耙具，用于从各个所述工件箱中耙出所述工件；以及分类台，用于支撑被划分成多个隔室的分类箱；其中，所述双臂机械手还包括第一手，该第一手通过第一力传感器设置在所述第一臂的末端；以及第二手，该第二手通过第二力传感器设置在所述第二臂的末端，所述第一手具有用于夹持所述工件中的一个的第一夹持单元和用于保持所述耙具的工具保持器，并且所述第二手具有用于夹持所述工件箱中的一个的第二夹持单元；并且其中，所述双臂机械手被配置为执行用所述第二夹持单元夹持所述工件箱中的一个并且从所述工件架取出所述工件箱中的一个的操作、用通过所述工具保持器保持的所述耙具将所述工件从所述工件箱中的一个耙出到所述工作台上的操作、以及用所述第一夹持单元夹持所述工作台上的所述工件中的一个并且将所夹持的工件传递至所述分类箱的所述隔室中的一个的操作。
6.根据权利要求5所述的系统，其中，通过以下步骤来执行耙出所述工件的操作将所述耙具放到所述工件箱中的一个中；从所述第一力传感器示出输出值变化的位置将所述耙具向下移动预定深度；从所述工件箱中的一个耙出所述工件；如果没有耙出预定数目的工件，则将所述耙具向下移动比所述预定深度更深的深度；以及再次从所述工件箱中的一个耙出所述工件。
7.根据权利要求6所述的系统，其中，根据所述第二力传感器的输出值得出所述预定数目的工件。
8.根据权利要求5至7中任一权利要求所述的系统，其中，所述分类台、所述工作台和所述工件架围绕所述双臂机械手的所述主体的旋转轴沿圆形布置。
9.根据权利要求5至7中任一权利要求所述的系统，其中，所述分类箱包括信息存储介质，该信息存储介质存储与容纳在所述分类箱的所述隔室中的所述工件的种类和数目相关的信息。
10.根据权利要求5至7中任一权利要求所述的系统，其中，所述工作台包括 可倾斜板，其能够沿着一个方向倾斜；以及工件箱座，其紧邻所述可倾斜板的存在枢轴的一侧设置，以支撑所述工具箱中的一个。
全文摘要
一种机器人系统，该机器人系统包括机械手；工作台，布置在所述机械手的移动范围内；摄像单元，用于拍摄加载在所述工作台上的工件的二维图像；工件供应单元，用于将所述工件供应到所述工作台上；以及控制系统，用于控制所述机械手和所述摄像单元的操作。所述控制系统包括摄像控制单元，用于控制所述摄像单元拍摄加载在所述工作台上的所述工件的二维图像；工件检测单元，用于通过将由所述摄像单元拍摄的所述二维图像与预先存储的模板相比较来检测加载在所述工作台上的各个工件的位置和姿势；以及机械手控制单元，用于操作所述机械手，以对通过所述工件检测单元检测到的工件执行作业。
文档编号B25J9/16GK102430530SQ201110255889
公开日2012年5月2日 申请日期2011年8月31日 优先权日2010年8月31日
发明者冈本健, 村山卓也, 松藤健司, 永野义久, 矢野拓郎 申请人:株式会社安川电机