机器人、机器人的控制方法以及机器人的控制装置的制造方法_2

文档序号:9557494阅读:来源:国知局
)、USB (Universal Serial Bus)等标准进行。此外,照相机10和控制装置12也可以通过根据Wi — Fi (注册商标)等通信标准进行的无线通信连接。物体OBJ被预先设置在设置面Μ上。“设置面Μ”例如是桌子上的面等。照相机10被设置在能够拍摄该物体OBJ的位置。照相机10对物体OBJ进行拍摄,并利用通信向控制装置12输出拍摄到的物体OBJ的拍摄图像。
[0048]机器人2例如图1所示,是在机器人的轮轴的左右手臂上具备手部HND1、手部HND2、力传感器14、臂部ARM1、臂部ARM2、和未图示的多个致动器的双臂机器人。机器人的轮轴具有旋转轴,并旋转。机器人2的各手臂为6轴垂直多关节型,一个手臂能够通过支承台、臂部ARM1和把持部HND1致动器的协作的动作进行6轴的自由度的动作,另一手臂能够通过支承台、臂部ARM2和手部HND2与致动器的协作的动作进行6轴的自由度的动作。此夕卜,机器人2的各手臂可以以5自由度(5轴)以下进行动作,也可以以7自由度(7轴)以上进行动作。以下,对通过具备手部HND1以及臂部ARM1的手臂进行的机器人2的动作进行说明,但也可以通过具备手部HND2以及臂部ARM2的手臂进行同样的动作。手部HND1把持物体OBJ。此外,“手部HND1”是权利要求书中的“把持部”的一个例子。机器人2例如通过电缆与控制装置12可通信地连接。经由了电缆的有线通信例如根据以太网(注册商标)、USB等标准进行。此外,机器人2和控制装置12也可以通过根据Wi — Fi (注册商标)等通信标准进行的无线通信连接。另外,图1所示的机器人2为双臂的机器人,但可以作为单臂机器人实施。
[0049]机器人2的手部HND1具备能够把持或者夹持物体0BJ的爪部52 (参照图4)。在机器人2的手部HND1与臂部ARM1之间具备力传感器14,对作用于手部HND1的力、力矩进行检测。力传感器14利用通信向控制装置12输出表示检测出的力、力矩的信息。将表示由力传感器14检测出的力、力矩的信息例如使用于机器人控制部16对机器人2的阻抗控制等。
[0050]机器人2从控制装置12获取基于物体0BJ的三维位置以及姿势的控制信号,并基于获取的控制信号对物体0BJ进行规定的作业。规定的作业例如是利用机器人2的手部HND1把持物体0BJ,使把持的物体0BJ从当前设置的位置向其它位置移动、移动后向其它装置进行组装等作业。
[0051 ] 照相机10可以被设置在把持物体0BJ的手部HND1以外。据此,在把持物体0BJ时,根据物体0BJ与照相机10的接近的位置关系,能够避免只能够拍摄物体0BJ的一部分形状。
[0052]控制装置12对由照相机10拍摄到图像进行图像处理。控制装置12计算物体0BJ的位置姿势。控制装置12进行控制以使得机器人2进行规定的作业。更具体而言,控制装置12基于由照相机10拍摄到的物体0BJ的拍摄图像,来导出物体0BJ的三维位置以及姿势。而且,控制装置12基于导出的物体0BJ的三维位置以及姿势,使机器人2用手部HND1把持物体0BJ。之后,控制装置12控制机器人2,对把持的物体0BJ进行规定的作业。
[0053]接下来,参照图2,对控制装置12的硬件构成进行说明。
[0054]图2是表示本实施方式所涉及的控制装置12的硬件构成的一个例子的图。控制装置12例如具备CPU (Central Processing Unit) 20、存储部22、输入接受部24、和通信部26,经由通信部26与照相机10等进行通信。这些构成要素经由总线Bus相互可通信地连接。CPU20执行保存在存储部22中的各种程序。存储部22例如包括HDD (Hard Disk Drive:硬盘驱动器)、SSD(Solid State Drive:固态硬盘)、EEPROM(Electrically ErasableProgrammable Read-Only Memory:带电可擦写可编程只读存储器)、ROM (Read-OnlyMemory)、RAM (Random Access Memory)等,对控制装置12处理的各种信息、图像、程序进行储存。此外,存储部22也可以是代替内置于控制装置12,而通过USB等数字输入输出端口等连接的外置型的存储装置。
[0055]输入接受部24例如是键盘、鼠标、触摸板、其它输入装置。此外,输入接受部24可以作为显示部发挥作用,而且还可以构成为触摸面板。通信部26构成为例如包括USB等数字输入输出端口、以太网(注册商标)端口等。
[0056]接下来,参照图3,对控制装置12的功能构成进行说明。
[0057]图3是表示本实施方式所涉及的控制装置12的功能构成的一个例子的图。控制装置12例如具备图像获取部30、三维位置姿势导出部32、和机器人控制部16。这些功能部中的一部分或者全部例如通过CPU20执行存储在存储部22中的各种程序来实现。另外,这些功能部中的一部分或者全部也可以是LSI (Large Scale Integrat1n:大规模集成电路)、ASIC (Applicat1n Specific Integrated Circuit:专用集成电路)等硬件功能部。
[0058]图像获取部30获取由照相机10拍摄到的拍摄图像,并将获取的拍摄图像输出给三维位置姿势导出部32。此外,图像获取部30也可以将获取的拍摄图像存储于存储部22,三维位置姿势导出部32从存储部22读取拍摄图像。三维位置姿势导出部32基于从图像获取部30获取的拍摄图像来导出物体0BJ的三维位置以及姿势。而且,三维位置姿势导出部32向机器人控制部16输出导出的物体0BJ的三维位置以及姿势。
[0059]机器人控制部16基于从三维位置姿势导出部32获取的物体0BJ的三维位置以及姿势,控制机器人2,使机器人2利用手部HND1把持物体0BJ。
[0060]机器人控制部16具备登记单元、把持单元、移动单元、校正单元、和组装单元。
[0061]登记单元以成为将物体0BJ组装于组装面MS上的位置姿势的方式登记手部HND1的目标位置(参照图10(A))。
[0062]把持单元用手部HND1把持物体0BJ。
[0063]移动单元在把持物体0BJ的状态下,移动到能够用照相机10拍摄物体0BJ的轮廓形状的位置(参照图11)。
[0064]校正单元以成为将物体0BJ组装于组装面MS上的位置姿势的方式对手部HND1的目标位置进行校正(参照图10(B))。
[0065]组装单元将物体0BJ组装于组装面MS (参照图10 (B))。
[0066]机器人控制部16具备第1控制部、第2控制部、第3控制部、和第4控制部。
[0067]第1控制部在设定在手部HND1的移动路径上的确认位置(第1点),使用由照相机10拍摄到的未把持物体0BJ的手部HND1的图像来计算位置姿势信息(第1拍摄信息)。
[0068]第2控制部在设定在移动路径上的与确认位置不同的位置的目标位置(第2点),使用由照相机10拍摄到的未把持物体0BJ的手部HND1的图像来计算位置姿势信息(第2拍摄信息)。
[0069]第3控制部在确认位置,使用由照相机10拍摄到的被手部HND1把持的物体0BJ的图像来计算位置姿势信息(第3拍摄信息)。
[0070]第4控制部将各位置姿势信息与预先设定的各期待值进行比较,并根据比较的结果来计算校正偏差量的各校正量。据此,由于在确认位置和目标位置对各位置姿势信息进行校正,由此,能够降低组装时的偏差。此外,也可以在手部HND1的移动路径(运转范围)获取校正量的数据库。据此,误差变少,在把持物体OBJ后,加上把持误差也能够组装。
[0071 ] 图4是对本实施方式所涉及的手部HND1对物体OBJ的把持方法的一个例子进行说明的图。图4的上段图是针对设置面Μ从正侧面观察手部HND1与设置在设置面Μ上的物体OBJ之间的位置关系的剖视图。另外,图4的下段图是针对设置面Μ从正上方(例如,设置有物体OBJ的面侧)观察手部HND1与设置在设置面Μ上的物体OBJ之间的位置关系的图。此外,设置面Μ如果是设置有物体0BJ的面,则无需是如桌子面那样与垂直方向正交的面,例如可以是壁面等。
[0072]手部HND1如图4所示,具备多个爪部52,该爪部52具有被排列配置在第1方向(X)和第2方向(y)上并把持物体0BJ的前端部54、以及相对于该前端部54被配置在分别与第1方向(X)以及第2方向(y)正交的第3方向(ζ)的位置上的后端部56。
[0073]此处,参照图4,对手部HND1对物体0BJ的把持方法进行说明。
[0074]首先,机器人控制部16基于物体0BJ的三维位置以及姿势,使机器人2的手部HND1移动至设置面Μ上图4的下段图所示的位置。
[0075]此处,图4的上下段图的坐标轴是用于表示设置面Μ与物体0BJ之间的位置关系的坐标轴,并不是机器人坐标系、拍摄图像上的坐标轴。在物体0BJ被设置在设置面Μ上的情况下,图4的下段图所示的手部HND1的位置为物体0BJ的正上方。而且,机器人控制部16通过使手部HND1朝向图4的上段图的箭头表示的方向(ζ方向)
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