机器人设备的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种机器人设备。该机器人设备包括：机器人本体、距离确定部、顺序确定部和操作控制部。机器人本体按顺序传送多个加工对象以使得多个加工对象中的每预定数目的加工对象被加工，并且包括机器人臂和机器人手。距离确定部确定各加工对象的整体传送距离。顺序确定部基于距离确定部的确定结果确定加工对象的传送顺序使得每预定数目的加工对象具有均等的传送时间。操作控制部控制机器人臂部的操作和机器人手的操作以根据由顺序确定部确定的传送顺序传送加工对象。
【专利说明】机器人设备
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种机器人设备。
【背景技术】
[0002]日本未审专利申请公开N0.2001-300878公开了布置在机器人设备中的机器人本体。机器人本体(多关节机器人)包括机器人臂(臂部)和安装在机器人臂的远端的机器人手(磁性手)。在机器人本体的附近，布置有其上任意堆叠多个加工对象(铁制工件)的托盘。然后，机器人本体使得机器人手从托盘中一个接一个地吸住加工对象。
[0003]日本未审专利申请公开N0.2001-300878的内容通过引用整体并入这里。
[0004]当传统的机器人本体使用机器人手来执行按顺序传送多个加工对象的收集处理时，机器人手以任意顺序传送加工对象，或者简单地，按照相对于机器人本体的距离的升序来传送加工对象。这产生了下述可能性:以增加的传送时间来连续地传送这些加工对象或者以减少的传送时间来连续地传送这些加工对象。结果，传送工作的时间进度不均匀，这会使得难以执行平滑的传送操作。
[0005]鉴于上述情况做出本发明，并且本发明的目的只在于提供一种确保平滑的传送工作的机器人设备。
【发明内容】
[0006]根据本发明的一个方面，一种机器人设备包括:机器人本体、距离确定部、顺序确定部和操作控制部。机器人本体被构造为按顺序传送多个加工对象以使得多个加工对象中的每预定数目的加工对象被加工，并且包括机器人臂和机器人手。机器人手被构造为通过抓握和吸附中的至少一种来保持各加工对象。距离确定部被构造为确定各加工对象的总传送距离。总传送距离是从各加工对象的位置到其传送目的地的距离。顺序确定部被构造为基于距离确定部的确定结果确定多个加工对象的传送顺序使得每预定数目的加工对象具有均等的传送时间。操作控制部被构造为控制机器人臂的操作和机器人手的操作以根据由顺序确定部确定的传送顺序传送多个加工对象。
[0007]本发明确保了平滑的传送操作
【专利附图】
【附图说明】
[0008]当接合附图考虑时，通过参考下面的详细描述，将更好地理解本发明及其伴随的很多优点的更完全的理解，从而将更容易地获得上述理解，在附图中:
[0009]图1是根据一个实施方式的机器人系统的侧视图，其示出了机器人系统的示意性整体布置；
[0010]图2是机器人系统的顶视图，其示出了机器人系统的示意性整体布置；
[0011]图3是储料器的顶视图，其示出了储料器的内部；
[0012]图4是示出图像处理设备和机器人控制器的功能性构造的功能框图；[0013]图5示出了抓握工件的操作的形式；
[0014]图6示出了抓握工件的操作的形式；
[0015]图7示出了抓握工件的操作的形式；
[0016]图8示出了由顺序确定部确定传送顺序的示例性方法；
[0017]图9是由图像处理设备和机器人控制器执行的控制的示例性过程的流程图；
[0018]图10是示出根据修改例的储料器的示出了储料器的内部的顶视图，在该修改例中，子区域中的预定位置与工件放置位置之间的距离被假定为总传送距离；
[0019]图11是示出图像处理设备和机器人控制器的功能性构造的功能框图；以及
[0020]图12是由图像处理设备和机器人控制器执行的控制的示例性过程的流程图。
【具体实施方式】
[0021]现在将参考附图描述实施方式，其中，在各附图中，相同的附图标记表示对应的或相同的元件。
[0022]首先，通过参考图1至图2，将描述根据该实施方式的机器人系统的整体布置。
[0023]如图1至3中所示，根据该实施方式的机器人系统1包括储料器20、机器人设备10和传送器30。
[0024]储料器20是由例如增强树脂、金属或其它材料形成的箱，并且被布置在床部40上并且位于机器人设备10的将在下面描述的机器人本体100的附近(可操作范围内)。储料器20可以不必布置在床部40上，而是可以布置在位于床部40上的台座或类似的支撑物上。在储料器20内部，多个工件W (加工对象)以任意(分散)方式堆放。各工件W具有头部61和腕部62。头部61具有贯通孔61a。腕部62具有从头部61延伸的杆形状。工件W将不限于该形状，并且可以具有任何其它形状。
[0025]机器人设备10包括机器人本体100、机器人控制器200、传感器单元300和图像处理设备400。机器人本体100和机器人控制器200以可通信的方式有线或无线地彼此耦接。机器人控制器可以布置在机器人本体100内部。机器人控制器200和图像处理设备400有线或无线地以可通信的方式彼此耦接。此外，传感器单元300的将在下面描述的传感器控制器310和图像处理设备400有线或无线地以可通信的方式彼此耦接。图像处理设备可以布置在传感器单元300内部。
[0026]机器人本体100是所谓的多关节机器人，并且包括基台101和臂部102 (机器人壁)。基台101固定到床部40。臂部102可旋转地布置在基台101上。基台101可以不必固定到床部40，而是可以固定到位于床部40上的台座或类似的支撑物上。
[0027]臂部102从臂部102在基台101侧的一端到臂部102的相反的远端具有多个关节部(旋转关节部)。臂部102具有多个内置的伺服马达(未示出)以驱动多个关节部。在臂部102的远端，手部103 (机器人手)布置为能够通过抓握或吸附来保持工件W。手部可以布置在臂部102的除了其远端之外的部分处。
[0028]对于手部103没有特别的限制，只要手部103能够通过抓握或吸附来保持工件I示例包括但不限于具有能够抓握工件W的手指的抓握装置以及以真空、电磁的方式或其它力驱动以吸附工件W的吸附装置。在该实施方式中，采用上述抓握装置作为手部103，并且因此，手部装置103将被称为抓握装置103。[0029]抓握装置103包括能够抓握工件W的一对手指103a。该对手指103a由抓握装置103中内置的适合的致动器(未示出)驱动以进行扩展或减小该对手指103a之间的间隔的开闭操作。抓握装置103将不限于该结构，并且其它示例包括但不限于具有进行摇动以抓握工件W的多个手指的抓握装置。
[0030]机器人本体100执行布置在储料器20中的多个工件W的传送工作(被称为随机槽挑选)。具体地，机器人本体100利用抓握装置103的手指103a按顺序一个接一个地抓握布置在储料器20中的多个工件W，并且将工件W布置在传送器30上的传送目的地(S卩，下面将要描述的预定的工件放置位置30a)上。工件W的传送目的地将不限于传送器30上的工件放置位置30a，而是可以为其它位置(示例包括与将在下面描述的后续处理步骤相关的设备的部分)。将在下面详细地描述机器人本体100的传送工作。
[0031]机器人控制器200由计算机构成，其包括例如运算器、存储器和输入装置。机器人控制器200控制机器人本体100 (其包括臂部102和抓握装置103)的整体操作(例如，控制臂部102的关节部的驱动以及抓握装置103的手指103a的开闭操作)。将在下面详细地描述机器人控制器200。
[0032]传感器单元300包括激光扫描器301和摄像头302。传感器单元300在由适合的支撑件50支撑的同时位于储料器20上方，并且激光扫描器301和摄像头302面朝下方。支撑件50固定到床部40。传感器单元300可以布置在机器人本体100的适合的部分处(例如，臂部102的远端)。
[0033]激光扫描器301包括生成隙缝形激光(下面称为激光隙缝光)的激光光源、反射激光隙缝光的镜和旋转镜的马达(均未不出)。激光扫描器301使其镜反射由激光光源生成的激光隙缝光并且使马达旋转镜，从而将激光隙缝光从上照射到其中能够布置储料器20中的工件W的整个区域(S卩，其中布置所有工件W的区域，在下面将称为储料器20内整个区域)。因此，激光扫描器301整体地扫描储料器20内整个区域中的工件W。
[0034]摄像头302包括图像拾取装置(未示出)和其它元件。当如上所述由激光光源生成激光隙缝光并且由镜反射该激光隙缝光时，储料器20内整个区域中的反射对象(例如，工件W和储料器20)反射激光隙缝光，从而获得激光隙缝光的反射光。摄像头302使其图像拾取装置拾取(接收)激光隙缝光的反射光的图像。即，摄像头302使其图像拾取装置拾取储料器20内整个区域的图像(灰阶图像)和由储料器20内整个区域中的反射对象反射的激光隙缝光的反射光的图像。
[0035]在传感器单元300内，内置有传感器控制器310。传感器控制器310由计算机构成，其包括例如运算器和存储器，并且控制包括激光扫描器301和摄像头302的传感器300的整体操作。传感器控制器310基于马达(镜)的旋转角度、图像拾取装置接收光时的摄像头302的图像拾取装置的位置以及激光光源、镜和摄像头302之间的位置关系利用已知的三角测量的原理来检测相对于储料器20内整个区域中的反射对象的距离。然后，传感器控制器310将作为传感器300的检测结果的检测信号输出到图像处理设备400。检测信号包括从储料器20内整个区域上方拾取的图像和对应于相对于储料器20内整个区域中的反射对象的检测距离的在该图像上指示的距离信息。
[0036]图像处理设备400由计算机构成，其包括例如运算器和存储器。基于来自传感器控制器310的检测信号和其它信息，图像处理设备400分别识别(三维地测量)已经由传感器单元300扫描的储料器20内整个区域中的工件W。将在下面详细描述图像处理设备400。
[0037]传送器30使工件放置位置30a位于机器人本体100的可操作范围内。在预定的传送方向(在图2中由箭头A指示的方向)上，传送器30传送由机器人本体100以上述方式传送的工件W。在传送方向的传送器30的下游侧，布置有与后续处理步骤相关的预定设备(未示出)。后续处理步骤是将在之后对于所传送的工件W执行的处理步骤。S卩，传送器30将所传送的工件W移送给与后续处理步骤相关的设备。
[0038]在后续处理步骤中，对由传送器30传送的预定数目的工件W进行处理(例如，加工和组装处理)。具体地，在后续处理步骤中，由传送器30传送的预定数目的工件W被分组为一组并且以组为单位进行后续处理。在后续处理步骤中，对于一次处理的工件W的数目没有特别的限制。在该实施方式中，工件W的数目被示出为四个。在后续处理步骤中，由传送器30传送的四个工件W被分组为一组，并且以组为单位执行后续处理。
[0039]接下来，通过参考图4至图8，将描述图像处理设备400和机器人控制器200的功能性构造。
[0040]如图4中所示，图像处理设备400包括信号获取部401、工件形状存储部402和图像处理部403。
[0041]信号获取部401获取从传感器单元300的传感器控制器310输出的检测信号。
[0042]工件形状存储部402存储由预先执行的测量或其它方法获取的工件W的三维形状信息。
[0043]信息处理部403基于工件形状存储部402中存储的工件W的三维形状信息并且基于由信号获取部402获取的检测信号执行已知的适合的图像处理(例如，特征提取处理和图案匹配处理)。以该方式，图像处理部403分别识别出由传感器单元300扫描的储料器20内整个区域中的工件W。同时，图像处理部403检测各识别出的工件W的水平方向和竖直方向(向上方向和向下方向)上的位置和姿态。在下面的描述中，各工件W的水平方向和竖直方向上的位置将被简单地称为各工件W的位置。然后，图像处理部403将指示各工件W的检测到的位置和姿态的信息输出到机器人控制器200。图像处理部403检测各工件W的姿态的功能对应于姿态确定部。
[0044]机器人控制器200包括信息获取部201、保持信息存储部202、操作形式确定部203、位置存储部204、距离确定部205、时间存储部206、传送时间计算部207、顺序确定部208和操作控制部209。
[0045]信息获取部201获取从图像处理设备400的图像处理部403输出的指示各工件W的位置和姿态的信息。
[0046]保持信息存储部202存储指示相互不同的传送速度的不同种类的工件W的保持操作形式的信息，并且与该信息相关地存储用于保持操作形式的执行条件。保持信息存储部202中存储的指示工件W的保持操作形式的信息可以不必包括多种形式。也可以仅包括一种形式。
[0047]如这里所使用的，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优先级。
[0048]在该实施方式中，在图5中示出了最高优先级(例如，最高传送速度)的保持操作形式。这里所描述的操作形式是处于闭合状态的抓握装置103的手指103a插入工件W的贯通孔61a中，并且然后，手指103变为打开状态以抓住工件W。在检测到贯通孔61a并且当手指103a进入贯通孔61a时包括手指103a的抓握装置103和机器人本体100除了抓握的工件W之外没有任何干扰的执行条件下指定该保持操作形式。
[0049]在图6中示出了次高优先级(例如，次高传送速度)的保持操作形式。这里所述的操作形式是抓握装置103的手指103a抓握工件W的头部61。在头部61的可抓握位置的姿态没有引起与包括手指103a的抓握装置103和机器人本体100的任何干扰的执行条件下指定该保持操作形式。
[0050]在图7中示出了第三高优先级(例如，第三高传送速度)的保持操作形式。这里执行的操作形式是抓握装置103的手指103a抓握工件W的腕部62。在腕部62的可抓握位置的姿态没有引起与包括手指103a的抓握装置103和机器人本体100的干扰的执行条件下指定该保持操作形式。
[0051]应注意的是，这些抓握操作形式和执行条件仅是为了示例性目的而示出的，也能够取消或改变上述保持操作形式和执行条件中的至少一个，或者将一些其它保持操作形式和执行条件添加到上述保持操作形式和执行条件。
[0052]操作形式确定部203获取由信息获取部201获取的指示各工件W的位置和姿态的信息并且获取存储在保持信息存储部202中的信息(即，多种工件W的保持操作形式和用于保持操作形式的执行条件)。然后，基于这些获取的信息，操作形式确定部203分别对于各工件W确定是否存在适合的保持操作形式的执行条件。然后，当工件W满足保持操作形式的执行条件时，操作形式确定部203从与所满足的执行条件关联的保持操作形式中确定针对工件W的保持操作形式。所确定的保持操作形式是保持操作形式中的最高优先级的保持操作形式。当没有工件W满足保持操作形式的执行条件时，对于保持操作形式不做出任何确定。
[0053]位置存储部204存储传送器30上的工件放置位置30a的位置信息。
[0054]距离确定部205从由信息获取部201获取的信息当中获取指示工件W的位置的信息并且获取存储在位置存储部204中的指示传送器30上的工件放置位置30a的位置信息。然后，基于这些获取的信息，距离确定部205计算各工件W的总传送距离。总传送距离是从各工件W的位置到工件放置位置30a的距离。即，在该实施方式中，传感器单元300整体地扫描储料器20内整个区域，并且然后，距离确定部205计算储料器20内整个区域中的工件W的一次的总传送距离。
[0055]时间存储部206存储指示针对各保持操作形式的由机器人本体100传送工件W的每预定单位传送距离的传送时间。
[0056]传送时间计算部207获取:指示由距离确定部205计算的工件W的总传送距离的信息；指示由操作形式确定部203确定的工件W的保持操作形式的信息；以及时间存储部206中存储的用于保持操作形式的信息(即，工件W被传送的每预定单位传送距离的传送时间)。然后，基于这些获取的信息，传送时间计算部207对于由机器人本体100传送的各工件w计算(估计)传送时间。
[0057]基于由传送时间计算部207计算的各工件W的传送时间，顺序确定部208确定工件W的传送顺序。更具体地，顺序确定部208确定传送顺序使得在后续处理步骤中一起处理的各组(四个)工件W具有大致均等的传送时间。对于顺序确定部208确定传送顺序的方法没有特别的限制。示例包括下述方法。
[0058]基于由传送时间计算部207计算的各工件W的传送时间，顺序确定部208计算一个工件W的平均传送时间。然后，基于所计算的一个工件W的平均传送时间，顺序确定部208计算一组(四个工件W)的平均传送时间。然后，顺序确定部208将工件W组合为四个工件W—组(第一组、第二组、第三组等等)以使得各组的传送时间大致等于上述计算出的一组的平均传送时间，从而各组具有大致均等的传送时间。然后，顺序确定部208确定各组的传送顺序。在该情况下，各组是具有较短传送时间的工件W和具有较长传送时间的工件W的混合组，或者是均具有大致平均传送时间的工件W的混合组。因此，当以一组为单位观察时，各组之间的传送时间大致是均等的。
[0059]图8示出了由上述方法确定的传送顺序的示例。
[0060]图8中的示例示出了，在第一组中，第一和第四工件W具有较短的传送时间，第二工件W具有较长的传送时间，并且第三工件W具有大致平均的传送时间。这样的第一组具有大致等于一组的平均传送时间的传送时间。在第二组中，第一(全部中的第五)和第四(全部中的第八)工件W具有较长的传送时间，并且第二 (全部中的第六)和第三(全部中的第七)工件W具有较短的传送时间。这样的第二组具有略短于第一组的传送时间的传送时间；不管怎样，传送时间仍然大致等于一组的平均传送时间。在该第三组中，第一至第四(全部中的第九至第十二)工件W具有大致均等的传送时间。这样的第三组具有略长于第一组的传送时间的传送时间；不管怎样，传送时间仍然大致等于一组的平均传送时间。与第一至第三组类似地，未示出的并且未阐述的第四和后面的组均具有大致等于一组的平均传送时间的传送时间。因此，当以一组为单位观察时，各组之间的传送时间大致是均等的。
[0061]如图4中所示，操作控制部209获取由信息获取部201获取的指示各工件W的位置和姿态的信息、指示由操作形式确定部203确定的各工件W的保持操作形式的信息以及指示由顺序确定部208确定的传送顺序的信息。然后，基于这些获取的信息，操作控制部209生成用于臂部102的伺服马达和抓握装置103的致动器的操作信号以在以由操作形式确定部203确定的保持操作形式抓握工件W的同时根据由顺序确定部208确定的传送顺序传送各工件W。然后，操作控制部209将所生成的操作信号输出到臂部102的私服马达，并且输出到抓握装置103的致动器，从而控制机器人本体100的臂部102和抓握装置103的操作。
[0062]接下来，通过参考图9，将描述由根据实施方式的图像处理设备400和机器人控制器200执行的控制的示例性过程。在图9中所示的流程图中的处理中，在图像处理设备400处执行步骤S10和S20的处理，而在机器人控制器200处执行步骤S30至S90的处理。
[0063]如图9中所示，当传感器单元300整体地扫描储料器20内整个区域时，并且当传感器控制器310将检测信号输出给图像处理设备400时，在步骤S10，图像处理设备400使其信号获取部401获取检测信号。
[0064]之后，在步骤S20，图像处理设备400使其图像处理部403基于工件形状存储部402中存储的工件W的三维形状信息并且基于在步骤S10获取的检测信号分别识别位于由传感器单元300扫描的储料器20内整个区域中的工件W，同时检测识别出的工件W的位置和姿态。然后，图像处理设备400使其图像处理部403将指示各工件W的检测到的位置和姿态的信息输出到机器人控制器200。
[0065]然后，在步骤S30，机器人控制器200使其信息获取部201获取在步骤S20从图像处理部403输出的指示各工件W的位置和姿态的信息。
[0066]然后，在步骤S40，机器人控制器200使其操作形式确定部203获取在步骤S30获取的指示各工件W的位置和姿态的信息，并且获取存储在保持信息存储部202中的信息(即，多种工件W的保持操作形式和保持操作形式的执行条件)。然后，基于这些获取的信息，机器人控制器200使其操作形式确定部203对于在步骤S20识别出的各工件确定是否满足用于保持操作形式的执行条件。然后，当工件W满足用于把持操作形式的执行条件时，机器人控制器200使其操作形式确定部203确定与所满足的执行条件相关的保持操作形式中用于工件W的保持操作形式。所确定的保持操作形式是保持操作形式中的最高优先级的保持操作形式。当没有工件W满足任何用于保持操作形式的执行条件时，对于保持操作形式不做出任何确定。
[0067]然后，在步骤S50，机器人控制器200确定在步骤S40是否已经确定了保持操作形式。当在步骤S40没有确定任何保持操作形式时，即，当没有工件W满足任何用于保持操作形式的执行条件时，步骤S50处的确定没有获得肯定的结果，并且该流程中示出的处理结束。然而，应注意的是，当仍然剩余一些工件W时，机器人本体100可以根据需要对于这些工件W执行重排操作，之后可以返回在步骤S10处再次执行类似的处理。这里将不详细描述已经在例如日本未审专利申请公开N0.2011-183537中描述的重排操作。当在步骤S40已经确定了保持操作形式时，步骤S50处的确定获得了肯定的结果，并且流程转向步骤S60。
[0068]在步骤S60，机器人控制器200使其距离确定部205获取在步骤S30处获取的信息中指示工件W的位置的信息和存储在位置存储部204中的指示传送器30上的工件放置位置30a的位置信息。然后，基于这些获取的信息，机器人控制器200使其距离确定部205计算各工件W的总传送距离。总传送距离是从各工件W的位置到工件放置位置30a的距离。
[0069]然后，在步骤S70，机器人控制器200使其传送时间计算部207获取:指示在步骤S60计算的各工件W的总传送距离的信息；指示在步骤S40确定的各工件W的保持操作形式的信息；以及时间存储部206中存储的用于各保持操作形式的信息(即，工件W被传送的每预定单位传送距离的传送时间)。然后，基于这些获取的信息，机器人控制器200使其传送时间计算部207计算分别用于由机器人本体100传送的各工件W的传送时间。
[0070]然后，在步骤S80，机器人控制器200使其顺序确定部208基于在步骤S70计算的各工件W的传送时间确定传送顺序，使得在后续处理步骤中一起处理的每一组(四个)工件W具有大致均等的传送时间。
[0071]然后，在步骤S90，机器人控制器200使其操作控制部209获取在步骤S30获取的指示各工件W的位置和姿态的信息、指示在步骤S40确定的各工件W的保持操作形式的信息以及指示在步骤S80确定的传送顺序的信息。然后，基于这些获取的信息，机器人控制器200使其操作控制部209控制机器人本体100的臂部102和抓握装置103的操作以在以在步骤S40确定的保持操作形式抓握工件W的同时根据在步骤S80确定的传送顺序传送各工件W。然后，返回在步骤S10再次执行类似的处理。
[0072]如上所述，在该实施方式中，机器人本体100包括臂部102和抓握装置103，并且臂部102和抓握装置103按顺序传送将以四个工件W为单元进行处理的多个工件W。多个工件W被布置在距离机器人本体100不同距离的位置处。当这样的工件W被按顺序传递时，从工件W的位置到其传送目的地(S卩，传送器30上的工件放置位置30a)的距离不同。在该情况下，如果工件W被以随机的顺序传送，或简单地，如果工件W被按照相对于机器人本体100的距离的升序来进行传送，则可能发生连续传送其传送时间变多的工件或者连续传送其传送时间变少的工件W。结果，传送工作的时间进度不均匀，这使得难以执行平滑的传送工作。
[0073]鉴于此，在该实施方式中，距离确定部205对于多个工件W中的每一个计算从各工件W的位置到工件放置位置30a的总传送距离。然后，基于计算结果，顺序确定部208确定工件W的传送顺序，从而每组四个工件W具有均等的传送时间。然后，臂部102和抓握装置103按照由操作控制部209执行的控制确定的顺序执行传送工作。因此，当以四个工件W为单位观察时，各组的传送时间大致均等。与传送工作的时间进度不均匀的上述情况相反地，这确保了平滑的传送工作。
[0074]特别注意的是，在该实施方式中，基于由距离确定部205计算的各工件W的总传送距离，传送时间计算部207计算各工件W的传送时间。然后，基于由传送时间计算部207计算的各工件W的传送时间，顺序确定部208确定工件W的传送顺序，从而每组四个工件W具有均等的传送时间。以上述方式计算各工件W的传送时间并且利用所计算的传送时间确定其顺序确保了具有提高的准确性的可靠的平滑的传送工作。
[0075]特别注意的是，在该实施方式中，距离确定部205 —并计算工件W的总传送距离。以该方式一并计算工件W的总传送距离缩短了距离计算处理所需的时间，从而缩短了整个传送时间。
[0076]特别注意的是，该实施方式提供了下述有利效果。当工件W被布置为难以由抓握装置103抓握的姿态时，有时需要降低传送速度或使得抓握装置103临时将工件W的姿态改变为其它姿态，之后能够抓握该工件。这需要比正常姿态下的工件W的传送时间更长的传送时间。鉴于此，在该实施方式中，图像处理部403检测各工件W的姿态。然后，传送时间计算部207不仅根据总传送距离而且根据各工件W的姿态计算各工件W的传送时间。这提供了对于由姿态引起的延长的传送时间的校正，确保了具有提高的准确性的平滑的传送工作。
[0077]特别注意的是，在该实施方式中，顺序确定部208确定工件W的传送顺序，从而对于将在工件W被传送之后的预定后续处理步骤中一起处理的每组四个工件W确保了均等的传送时间。这确保了工件W的传送工作完成之后执行的处理的效率，而没有与将工件W转送到后续处理步骤相关的拥堵或时间损失。
[0078]下面将描述修改例。
[0079](I)将从子区域中的预定位置到工件放置位置的距离假定为总传送距离的情况
[0080]如图10中所示，在根据该修改例的机器人系统I中，多个工件W被以随机的方式存放在储料器20内整个区域中，并且储料器20内整个区域被分为多个子区域。对于子区域的数目没有特别的限制。在该修改中，子区域的数目被示出为九个。具体地，在该修改中，储料器20内整个区域被分为九个子区域Arl、Ar2、Ar3、Ar4、Ar5、Ar6、Ar7、Ar8和Ar9。
[0081]根据该修改例的传感器单元300的激光扫描器301使用镜来反射由激光光源生成的激光隙缝光，并且使用马达来旋转镜，从而将上面的激光隙缝光照射到作为照射单元的子区域Arl至Ar9。以该方式，激光扫描器301扫描位于作为扫描的单元的子区域Arl至Ar9中的工件W。[0082]当如上所述由激光光源生成激光隙缝光并且由镜反射时，一个子区域中的反射对象反射激光隙缝光，从而获得激光隙缝光的反射光。根据该修改例的传感器单元300的摄像头302使用图像拾取装置来拾取激光隙缝光的反射光的图像。即，摄像头302使其图像拾取装置从上方拾取一个子区域的图像(灰阶图像)和由位于子区域中的反射对象反射的激光隙缝光的反射光的图像。
[0083]根据该修改例的传感器单元300的传感器控制器310检测距离一个子区域中的反射对象的距离。然后，传感器控制器310将作为传感器单元300的检测结果的检测信号输出到图像处理设备400。检测信号包括从上面拾取的一个子区域的图像和在该图像上指示的对应于离该一个子区域中的反射对象的检测距离的距离信息。
[0084]此外，基于来自传感器控制器310的检测信号和其它信息，根据该修改例的图像处理设备400分别识别(三维地测量)已经由传感器单元300扫描的子区域中的工件W。
[0085]接下来，通过参考图11，将描述根据该修改例的图像处理设备400和机器人控制器200的功能性构造。图11对应于图4。在图11中，等效于图4中的元件的元件被指定有与图4中相同的附图标记，并且将省略这些元件的描述。
[0086]如图11中所示，根据该修改例的机器人控制器200包括信息获取部201、保持信息存储部202、操作形式确定部203、位置存储部204、范围信息存储部210、距离确定部205’、顺序确定部208’和操作控制部209’。
[0087]范围信息存储部210存储储料器20内整个区域的子区域Arl至Ar9的范围信息(位置信息)。
[0088]距离确定部205’获取存储在范围信息存储部210中的子区域Arl至Ar9的范围信息和存储在位置存储部204中的指示传送器30上的工件放置位置30a的位置信息。然后，基于这些获取的信息，距离确定部205’将各子区域Arl至Ar9中的各工件的总传送距离假定为从各子区域Arl至Ar9的预定位置(例如，中心位置)至工件放置位置30a的距离(该距离下面被称为假定的总传送距离)，并且计算该假定的总传送距离。
[0089]基于指示由距离确定部205’计算的各子区域Arl至Ar9的假定的总传送距离的信息，顺序确定部208’确定从其传送工件W的子区域Arl至Ar9的顺序。更具体地，顺序确定部208’确定从其传送工件W的子区域Arl至Ar9的顺序，从而在上述后续处理步骤中一起处理的每组四个工件W具有大致均等的传送时间。如这里所使用的，词语“确定从其传送工件W的子区域Arl至Ar9的顺序”能够被表示为“确定工件W的传送顺序”。
[0090]操作控制部209’获取指示由顺序确定部208’确定的与从其传送工件W的多个子区域Arl至Ar9相关的顺序的信息。然后，基于所获取的信息，操作控制部209’生成用于传感器控制器310的操作信号以使得传感器单元300根据由顺序确定部208’确定的顺序扫描多个子区域Arl至Ar9。然后，操作控制部209’将生成的操作信号输出到传感器控制器310，从而控制传感器单元300的操作。操作控制部209’还获取指示由信息获取部201获取的各工件W的位置和姿态的信息以及指示由操作形式确定部203确定的各工件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的伺服马达和抓握装置103的致动器的操作信号以根据由顺序确定部208’确定的顺序以由操作形式确定部203确定的保持操作形式传送由扫描单元300扫描的子区域中的工件W。然后，操作控制部209’将生成的操作信号输出到臂部102的伺服马达并且输出到抓握装置103的致动器，从而控制机器人本体100的臂部102和抓握装置103的操作。如这里使用的，表述“控制臂部102和抓握装置103的操作以根据由顺序确定部208’确定的顺序传送扫描的子区域中的工件W”能够表示为“控制臂部102和抓握装置103的操作以根据由顺序确定部208’确定的顺序传送工件W”。
[0091 ] 根据该修改例的图像处理设备400包括信号获取部401、工件形状存储部402和图像处理部403’。
[0092]图像处理部403’基于工件形状存储部402中存储的工件W的三维形状信息并且基于由信号获取部401获取的检测信号执行上述图像处理。以该方式，图像处理部403’分别识别由传感器单元300扫描的子区域中的工件W。这时，图像处理部403’检测各识别出的工件W的位置和姿态。然后，图像处理部403’将指示各检测到的工件W的位置和姿态的信息输出到机器人控制器200。
[0093]接下来，通过参考图12，将描述由根据该修改例的图像处理设备400和机器人控制器200执行的控制的示例性过程。在图12中所示的流程中的处理中，在图像处理设备400处执行步骤S140和S150的处理，而在机器人控制器200处执行步骤SllO至S130和步骤S160至S190的处理。
[0094]如图12中所示，在步骤S110，机器人控制器200使其距离确定部205’获取范围信息存储部210中存储的子区域Arl至Ar9的范围信息和位置存储部204中存储的指示传送器30上的工件放置位置30a的位置信息。然后，基于这些获取的信息，机器人控制器200使其距离确定部205’将各子区域Arl至Ar9的假定的总传送距离假定为各子区域Arl至Ar9中的各工件W的总传送距离，并且计算假定的总传送距离。
[0095]然后，在步骤S120，机器人控制器200使其顺序确定部208’获取指示在步骤SllO基于各子区域Arl至Ar9中的各工件的总传送距离的假定计算的各子区域Arl至Ar9的假定的总传送距离的信息。然后，基于所获取的信息，机器人控制器200使其顺序确定部208’确定从其传送工件W的子区域Arl至Ar9的顺序，从而在后续处理步骤中一起处理的每组(四个)工件W具有大致均等的传送时间。
[0096]然后，在步骤S130，机器人控制器200使其操作控制部209’获取指示在步骤S120确定的从其传送工件W的子区域的顺序的信息。然后，基于所获取的信息，机器人控制器200使其操作控制部209’将操作信号输出到传感器控制器310，以使得传感器单元300根据在步骤S120确定的顺序扫描子区域Arl至Ar9。
[0097]以该方式，传感器控制器310将检测信号输出到图像处理设备400，并且在步骤S140,图像处理设备400使其信号获取部401获取检测信号。
[0098]然后，在步骤S150，图像处理设备400使其图像处理部403’基于工件形状存储部402中存储的工件W的三维形状信息并且基于在步骤S140获取的检测信号分别识别由传感器单元300扫描的子区域中的工件W，同时检测识别出的工件W的位置和姿态。然后，图像处理设备400使其图像处理部403将指示各工件W的检测到的位置和姿态的信息输出到机器人控制器200。
[0099]然后，在步骤S160，机器人控制器200使其信息获取部201获取在步骤S150从图像处理部403输出的指示各工件W的位置和姿态的信息。
[0100]然后，在步骤S170，机器人控制器200使其操作形式确定部203获取在步骤S160获取的指示各工件W的位置和姿态的信息，并且获取保持信息存储部202中存储的信息(即，指示多种工件的保持操作形式和用于保持操作形式的执行条件的信息)。然后，基于这些获取的信息，当在步骤S150识别出的工件中的特定工件W满足用于保持操作形式的执行条件(例如，最容易抓握的工件W)时，机器人控制器200使其操作形式确定部203将在步骤S150识别出的工件中的特定工件识别为将要传送的工件W，并且确定工件W的保持操作形式。当没有工件W满足用于保持操作形式的执行条件时，没有确定将要传送的工件W。
[0101]然后，在步骤S180，机器人控制器200确定在步骤S170是否已经确定了将要传送的工件W。当在步骤S170没有确定任何工件W时，即，当没有工件W满足用于保持操作形式的执行条件时，步骤S180的确定没有获得肯定结果，并且该流程中示出的处理结束。然而，应注意的是，当仍存在一些工件W时，机器人本体100可以根据需要对于这些工件W执行重排操作，之后可以回到步骤S140再次执行类似的处理。当在步骤S170确定了将要传送的工件W时，S180处的确定获得肯定结果，并且流程转向步骤S190。
[0102]在步骤S190，机器人控制器200使其操作控制部209’获取在步骤S180确定的将要传送的工件W以及指示工件W的保持操作形式的信息。然后，基于这些获取的信息，机器人控制器200使其操作控制部209’控制机器人本体100的臂部102和抓握装置103的操作以在以与工件W同时确定的保持操作形式抓握工件W的同时传送在步骤S180确定为将要传送的工件W。在步骤S190传送的工件是位于根据在步骤S120确定的顺序扫描的子区域中的工件W。因此，在步骤S190，操作控制部209’能够被视为控制臂部102和抓握装置103的操作以根据在步骤S120确定的顺序传送位于子区域Arl至Ar9中的工件W。
[0103]在上述修改例中，距离确定部205’将其中放置有所有工件W的区域划分为九个子区域Arl至Ar9，将各子区域Arl至Ar9中的各工件W的总传送距离假定为从各子区域Arl至Ar9中的预定位置至工件放置位置30a的距离，并且计算该距离。这确保了计算各工件W的总传送距离的更简单的方法。
[0104](2)从机器人的安装位置到所有工件的布置表面的高度恒定的情况
[0105]在上述实施方式中，传感器单元300设置为检测水平方向和竖直方向上的各工件W的位置并且基于传感器单元300的检测结果，机器人控制器200的距离确定部205计算从各工件W的位置到传送器30上的工件放置位置30a的各工件W的总传送距离。然而，该示例不应被视为对本发明的限制。
[0106]其它示例包括从机器人本体100的安装位置到所有工件W的布置表面的竖直高度恒定的情况。在该情况下，传感器被设置为检测水平方向上的各工件W的位置。然后，基于传感器的检测结果，机器人控制器200的距离确定部距离从工件W的位置到工件放置位置30a的水平距离。然后，距离确定部可以通过将上述竖直高度与从各工件W的位置到工件放置位置30a的计算出的水平距离相加来确定总传送距离。竖直高度对应于从各工件W的位置到工件放置位置30a的竖直传送距离，并且是预先固定的。
[0107]利用该修改例，使用基于传感器的检测结果的各工件W的水平传送距离并且使用对应于竖直传送距离的垂直高度确保了快速确定总传送距离的更简单的方法。
[0108](3)其它
[0109]在上述实施方式中，图像处理部403检测各工件W的位置和姿态，并且输出指示各工件W的位置和姿态的信息。然而，该示例不应被视为对本发明的限制。例如，图像处理部可以仅检测各工件W的位置并且仅输出指示工件W的位置的信息。在该情况下，传送时间计算部207基于基于工件W的位置确定的工件W的总传送距离计算各工件W的传送时间。
[0110]而且，在上述实施方式中，顺序确定部208基于由传送时间计算部207计算的各工件W的传送时间来确定工件W的传送顺序。然而，该示例不应被视为对本发明的限制。例如，可以省略传送时间计算部207，并且顺序确定部可以基于距离确定部205的计算结果确定工件W的传送顺序。
[0111]而且，在上述实施方式和修改例中，传感器单元300包括激光扫描器301和摄像头302以检测各工件W的位置和其它参数。然而，该示例不应被视为对本发明的限制，还可以使用不同于上述形式的传感器来检测个工件W和其它参数。
[0112]而且，在上述实施方式和修改例中，图像处理设备400检测各工件W的位置和其它参数。然而，该示例不应视为对本发明的限制。例如，还能够提供具有图像处理功能的机器人控制器或传感器控制器以使得机器人控制器或传感器控制器检测各工件W的位置和其它参数。
[0113]而且，在上述实施方式和修改例中，机器人设备10用于按顺序传送多个工件W。然而，该示例不应视为对本发明的限制。例如，机器人设备10可以用于包括按顺序传送多个工件W的收集处理。
[0114]还注意的是，图4和图11中所示的箭头表示示例性的信号流并且不应视为对信号流方向的限制。
[0115]还注意的是，图9和图12中所示的流程图不应视为将实施方式限制于所示出的过程。在不偏离本发明的技术范围的情况下，该过程可以进行添加或删除，并且顺序可以改变。
[0116]或者，上述实施方式和修改例可以以任何适合的方式来进行组合。
[0117]显而易见的是，鉴于上述教导，能够获得本发明的多种修改和变化。因此将理解的是，在所附权利要求的范围内，本发明能够以除了这里具体描述的实施方式以外的实施方式来实施。
[0118]附图标记说明
[0119]10机器人设备
[0120]20储料器
[0121]30传送器
[0122]30a放置位置
[0123]100机器人本体
[0124]102臂部(机器人臂)
[0125]103抓握装置(机器人手)
[0126]200机器人控制器
[0127]205距离确定部
[0128]205’距离确定部
[0129]207传送时间计算部
[0130]208顺序确定部
[0131]208’顺序确定部[0132]209操作控制部
[0133]209’操作控制部
[0134]300传感器单元
[0135]301激光扫描器
[0136]302摄像头
[0137]400图像处理设备
[0138]403图像处理部
[0139]403’图像处理部
[0140]Arl至Ar9子区域
[0141]W工件(加工对象)
【权利要求】
1.一种机器人设备，其特征在于包括:机器人本体，所述机器人本体被构造为按顺序传送多个加工对象，使得所述多个加工对象中的每预定数目的加工对象被进行加工，所述机器人本体包括:机器人臂；以及机器人手，所述机器人手被构造为利用抓握和吸附中的至少一种来保持所述多个加工对象中的加工对象；距离确定部，所述距离确定部被构造为确定各加工对象的总传送距离，所述总传送距离是从各加工对象的位置到各加工对象的传送目的地的距离；顺序确定部，所述顺序确定部被构造为基于所述距离确定部的确定结果确定所述多个加工对象的传送顺序，使得每预定数目的加工对象具有均等的传送时间；以及操作控制部，所述操作控制部被构造为控制所述机器人臂的操作和所述机器人手的操作以按照由所述顺序确定部确定的所述传送顺序传送所述多个加工对象。
2.根据权利要求1所述的机器人设备，所述机器人设备进一步包括传送时间计算部，所述传送时间计算部被构造为基于由所述距离确定部确定的各加工对象的所述总传送距离来计算各加工对象的传送时间，其中，所述顺序确定部被构造为基于由所述传送时间计算部计算的各加工对象的传送时间，确定所述多个加工对象的传送顺序， 使得每预定数目的加工对象具有均等的传送时间。
3.根据权利要求2所述的机器人设备，其中，所述距离确定部被构造为一并确定所述多个加工对象的总传送距离。
4.根据权利要求2所述的机器人设备，其中，所述距离确定部被构造为将布置有全部所述多个加工对象的区域划分为多个子区域，并且所述距离确定部被构造为将所述多个子区域中的一个子区域中的预定位置与所述一个子区域中的多个加工对象中的一个加工对象的传送目的地之间的距离假定为所述一个加工对象的总传送距离。
5.根据权利要求1所述的机器人设备，其中，所述距离确定部被构造为将布置有全部所述多个加工对象的区域划分为多个子区域，并且所述距离确定部被构造为将所述多个子区域中的一个子区域中的预定位置与所述一个子区域中的多个加工对象中的一个加工对象的传送目的地之间的距离假定为所述一个加工对象的总传送距离。
6.根据权利要求2至4中的任一项所述的机器人设备，所述机器人设备进一步包括传感器，所述传感器被构造为检测各加工对象的水平方向上的位置，其中，所述距离确定部被构造为使用从各加工对象的位置到各加工对象的传送目的地的水平传送距离并且使用从各加工对象的位置到各加工对象的传送目的地的竖直传送距离来确定所述总传送距离，所述水平传送距离是基于所述传感器的检测结果而计算的，所述竖直传送距离是预先固定的。
7.根据权利要求5所述的机器人设备，所述机器人设备进一步包括传感器，所述传感器被构造为检测各加工对象的水平方向上的位置，其中，所述距离确定部被构造为使用从各加工对象的位置到各加工对象的传送目的地的水平传送距离并且使用从各加工对象的位置到各加工对象的传送目的地的竖直传送距离来确定所述总传送距离，所述水平传送距离是基于所述传感器的检测结果而计算的，所述竖直传送距离是预先固定的。
8.根据权利要求2至4中的任一项所述的机器人设备，所述机器人设备进一步包括姿态确定部，所述姿态确定部被构造为确定各加工对象的姿态，其中，所述传送时间计算部被构造为根据由所述距离确定部确定的各加工对象的总传送距离并且根据由所述姿态确定部确定的各加工对象的姿态计算各加工对象的传送时间。
9.根据权利要求6所述的机器人设备，所述机器人设备进一步包括姿态确定部，所述姿态确定部被构造为确定各加工对象的姿态，其中，所述传送时间计算部被构造为根据由所述距离确定部确定的各加工对象的总传送距离并且根据由所述姿态确定部确定的各加工对象的姿态计算各加工对象的传送时间。
10.根据权利要求1至5、7和9中的任一项所述的机器人设备，其中，所述顺序确定部被构造为确定所述多个加工对象的传送顺序，使得在传送后一起进行预定的后续处理的每预定数目的加工对象具有均等的传送时间。
11.根据权利要求6所述的机器人设备，其中，所述顺序确定部被构造为确定所述多个加工对象的传送顺序，使得在传送后一起进行预定的后续处理的每预定数目的加工对象具有均等的传送时间。
12.根据权利要求8所述的机器人设备，其中，所述顺序确定部被构造为确定所述多个加工对象的传送顺序，使得在传送后一起进行预定的后续处理的每预定数目的加工对象具有均等的传送时间。
【文档编号】B25J13/08GK103659822SQ201310418258
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年9月13日 优先权日:2012年9月14日
【发明者】伊藤俊树, 安田裕也, 村井真二 申请人:株式会社安川电机