专利名称：机器人系统以及机器人系统的操作方法
技术领域：
本发明涉及机器人系统以及机器人系统的操作方法。
背景技术：
日本特开No. 2011-000669公开了一种机器人系统(作业用的多关节机器人系统)，其包括双臂机器人以及固定安装到双臂机器人的第一机器人臂上的摄像机。根据上述日本特开No. 2011-000669的日本专利形成为，由安装在双臂机器人的第一机器人臂上的手单元抓住工件，在旋转工件同时通过安装在第一机器人臂上的摄 像机拍摄工件的图像，并且检测工件上的标记。换句话说，在改变摄像机相对于工件的视角的同时，机器人系统拍摄工件的图像。当检测到工件上的标记时，机器人系统停止旋转工件。此后，机器人系统将工件从安装在第一机器人臂上的手单元转换至安装在双臂机器人的第二机器人臂上的手单元。然而，在根据日本特开No. 2011-000669的机器人系统中，摄像机固定安装至双臂机器人的机器人臂，并因此例如当通过双臂机器人夹持的工件插入加工机械中时，摄像机也同时插入加工机械中。因此，由于摄像机暴露至加工机械中的不良环境，例如油、粉尘等，可降低摄像机的性能，并因此希望抑制摄像部性能的下降。
发明内容
提出本发明是为了解决上述问题，并且本发明的目标是提供能抑制摄像部性能下降的机器人系统以及机器人系统的操作方法。为了实现上述目标，根据实施方式的一方面的机器人系统包括用于安装夹持部的机器人臂；第一摄像部，该第一摄像部以能拆卸的方式安装至所述机器人臂，以拍摄夹持对象的图像并确认所述夹持对象的位置；以及控制部，该控制部配置成操作所述机器人臂和所述夹持部，其中所述控制部配置成在由所述夹持部夹持的所述夹持对象被移至预定加工位置之前，操作所述机器人臂，以从所述机器人臂拆卸所述第一摄像部。如上文所述，在根据所述方面的机器人系统中，在由夹持部夹持的夹持对象被移至预定加工位置之前，控制部从机器人臂拆卸第一摄像部；借此，在由夹持部夹持的夹持对象被移至预定加工位置(进入不良环境中，例如加工机械)时，第一摄像部已经从机器人臂拆卸下来，并因此可抑制在不良环境中第一摄像部的性能由于油、粉尘、等而下降。根据本实施方式方面的机器人系统的操作方法包括由以能拆卸的方式安装至机器人臂的摄像部拍摄夹持对象的图像，并确认所述夹持对象的位置；从所述机器人臂拆卸所述摄像部；由安装至所述机器人臂的夹持部夹持所述夹持对象；以及在所述摄像部已从所述机器人臂拆卸下来的状态下，使由所述夹持部夹持的所述夹持对象移动至预定加工位置。如上文所述，根据本实施方式的该方面的机器人系统的操作方法包括从机器人臂拆卸摄像部并在摄像部从机器人臂拆卸下来的状态下，将由夹持部夹持的夹持对象移至预定加工位置；由此，在将由夹持部夹持的夹持对象移至预定加工位置(进入不利的环境中，例如加工机械)时，摄像部已经从机器人臂拆卸下来，并因此可提供抑制在不良环境中第一摄像部的性能由于在油、粉尘等而下降的这样一种机器人系统的操作方法。
图I是根据实施方式的机器人系统的整体图；图2是根据本实施方式的机器人系统的机器人的整体图；图3是根据本实施方式的机器人系统的框图 ；图4是放置根据本实施方式的机器人系统的位置确认用摄像机的放置部的平面图；图5是阐明根据本实施方式的机器人系统的运行的流程图；图6是示出将根据本实施方式的机器人系统的位置确认用摄像机移至放置部的状态的图；图7是示出将根据本实施方式的机器人系统的位置确认用摄像机插入放置部的状态的侧视图；图8是示出将根据本实施方式的机器人系统的位置确认用摄像机放置在放置部上的状态的侧视图；图9是示出将根据本实施方式的机器人系统的位置确认用摄像机放置在放置部上的状态的俯视图；图10是示出根据本实施方式的机器人系统的手部夹持工件的状态的图；图11是示出通过根据本实施方式的机器人系统的检查用摄像机检查工件(对工件摄像)的状态的图；图12是示出从图11中所示的状态绕E-轴线沿El方向九十度旋转手部来检查工件(对工件摄像)的状态的图；图13是示出从图11中所示的状态绕F-轴线沿Fl方向九十度旋转手部来检查工件(对工件摄像)的状态的图；图14是示出从图11中所示的状态绕F-轴线沿F2方向九十度旋转手部来检查工件(对工件摄像)的状态的图；图15是示出通过利用本实施方式的机器人系统的手部将工件插入加工机械中的状态的图；以及图16是示出通过根据本实施方式的变型例的机器人系统的位置确认用摄像机检查工件(对工件摄像)的状态的图。
具体实施例方式现参照
实施方式。首先，参照图I和图2说明根据本实施方式的机器人系统100的结构。如图I中所示，机器人系统100包括机器人I ;控制机器人系统100的整体运行的机器人控制器2 ;处理图像的图像处理系统3 ;确认工件200的位置所用的位置确认用摄像机4 ;放置位置确认用摄像机4的放置部5 ;以及检查工件200的检查用摄像机6。邻近机器人系统100布置工作台201，并且在工作台201上放置多个工件200 (在本实施方式中有四个工件)。邻近机器人系统100布置加工工件200的加工机械300。位置确认用摄像机4是“第一摄像部”的实施例。检查用摄像机6是“第二摄像部”的实施例。工件200是“夹持对象”的实施例。如图2中所示，机器人I由基部11、下臂12、上臂13、以及腕关节14构成。基部11设置有旋转部11a，并且旋转部Ila形成为可绕A轴线旋转。基部11与下臂12通过第一关节15相互连接。第一关节15构造成使下臂12绕B轴线旋转。下臂12与上臂13通过第二关节16相互连接。上臂13包括与第二关节16连接的第一上臂部13a和与腕关节14连接的第二上臂部13b。第二关节16构造成使上臂13绕C轴线旋转。第二上臂部13b构造成绕D轴线旋转。腕关节14构造成绕E轴线和F轴线旋转。换句话说，机器人I可由绕A轴线至F轴线旋转的六轴垂直多关节机器人构成。夹持工件200的手部17安装在腕关节14的端部上。安装位置确认用摄像机4的摄像机支架18设置在腕关节14上。下臂12、上臂13以及腕关节14是“机器人臂”的实施例。
位置确认用摄像机4通过摄像机装卸部19可拆卸地安装在摄像机支架18上。例如，摄像机装卸部19包括自动工具交换装置(A T C)。该摄像机装卸部19由主体部19a和装卸部19b构成。装卸部19b附接至位置确认用摄像机4，并通过空气压力固定至主体部19a。因此，位置确认用摄像机4安装至腕关节14 (摄像机支架18)。位置确认用摄像机4包括摄像机主体、镜头以及光源。根据本实施方式，提供位置确认用摄像机4用于为多个工件200摄像并确认工件200的位置。位置确认用摄像机4与图像处理系统3通过配线7 (参照图I)相互连接，并且检查用摄像机6与图像处理系统3通过配线8(参照图I)相互连接。当位置确认用摄像机4从摄像机支架18拆卸时，除位置确认用摄像机4外配线7从机器人I拆卸。配线7和配线8由例如包覆信号线获得的屏蔽线制成。摄像机装卸部19是“摄像部装卸部”的实施例。如图3中所示，机器人控制器2设置有控制部21和存储器22。存储器22连接至控制部21。机器人I和图像处理系统3连接至机器人控制器2的控制部21。装卸位置确认用摄像机4的摄像机装卸部19连接至控制器2的控制部21。位置确认用摄像机4与检查用摄像机6连接至图像处理系统3。根据本实施方式，控制部21配置成在基于位置确认用摄像机4摄取的图像确认多个工件200 (在本实施方式中总共是四个工件200)的位置后并且在将手部17夹持的工件200移动至加工机械300之前，控制摄像机装卸部19，以从安装在腕关节14上的摄像机支架18上拆卸位置确认用摄像机4。如图I中所示，用于放置从摄像机支架18上拆卸下来的位置确认用摄像机4的放置部5安装在柱部50上。如图4中所示，放置部5以板的形式设置，并设置有孔51，位置确认用摄像机4插入该孔51中。孔51设置成与切口 52连续，该切口 52设置在板形放置部5的一端。位置确认用摄像机4从上方直接插入孔51中，或沿倾斜方向(横向)经由切口52插入孔51中。根据本实施方式，放置部5设置有凸起部53，以当放置从摄像机支架18上拆卸下来的位置确认用摄像机4时定位位置确认用摄像机4。设置多个凸起部53 (在本实施方式中有两个凸起部53)，以便在位置确认用摄像机4放置在放置部5上(参照图9)的状态下，在平面视图中，夹持位置确认用摄像机4位置确认用摄像机。凸起部53是“定位部”的实施例。
检查用摄像机6固定安装在放置部61上，放置部61安装在柱部60上。环形照明部62附接至检查用摄像机6。多个LED (未示出)附接至环形照明部62。设置环形照明部62用于向由手部17夹持的工件200发射光。根据本实施方式，机器人系统100构成为,在位置确认用摄像机4从摄像机支架18拆卸下来并且工件200由手部17夹持后，通过检查用摄像机6拍摄工件200的图像(工件200被检查)。加工机械300具有加工(切割、切削、车削、磨削、NC加工等)工件200的功能。当在加工机械300中加工工件200时，在加工机械300中产生加工工件200时产生的粉尘、冷却加工机械300的冷却剂、油、等。接着，参照图I和图5至图15说明机器人系统100的控制部21的运行。
首先，如图I中所示，将位置确认用摄像机4安装在机器人I的摄像机支架18上，并且驱动(操纵)机器人1，使得位置确认用摄像机4布置在工作台201上的工件200的上方。接着，如图5中所示的步骤SI，在位置确认用摄像机4布置在工件200上方的状态下，由位置确认用摄像机4拍摄工件200的图像。根据本实施方式，拍摄所有工件200 (四个工件200)的图像。由图像处理系统3处理由位置确认用摄像机4拍摄的图像，并且处理后的数据被传输给机器人控制器2储存在存储器22中。基于存储器22中存储的数据，机器人控制器2计算(确认)布置工件200的位置。接着，控制部21前进到步骤S2。如图5中所示,在步骤S2,如图6中所示驱动(操纵)机器人I (基部11的旋转部11a、第一关节15、第二关节16和腕关节14)，使位置确认用摄像机4移动至放置部5附近。接着，如图7中所示，沿凸起部53将位置确认用摄像机4插入孔51中，并且如图8中所示，将位置确认用摄像机4放置在放置部5上。在位置确认用摄像机4放置在放置部5上的状态下，如图9中所示,使摄像机装卸部19 (装卸部19b)的外表面接触两个凸起部53,这样摄像机装卸部19 (位置确认用摄像机4)被定位。此后，摄像机装卸部19运行使位置确认用摄像机4从摄像机支架18 (腕关节14)拆卸。此时，除位置确认用摄像机4之外配线7也从摄像机支架18上拆卸。接着，控制部21前进至步骤S3。如图5中所示，在步骤S3，如图10中所示，基于由机器人控制器2计算(确认)出的工件200的布置位置，驱动(操纵)机器人1，从而由手部17夹持工件200之一。接着，控制部21前进至步骤S4。如图5中所示，在步骤S4，如图11中所示驱动(操纵)机器人I，从而将由手部17夹持的工件200布置在检查用摄像机6的前方，并且由检查用摄像机6拍摄工件200的图像。此时，环形照明部62向由手部17夹持的工件200发射光。因此，拍摄了工件200的A表面的图像。如图12中所示，使腕关节14从如11中所示的状态绕E轴线沿El方向旋转九十度以改变工件200的姿势，并且由检查用摄像机6拍摄工件200的图像。因此，拍摄了工件200的B表面的图像。机器人系统100可构造成一旦工件200呈如图12中所示的姿势就拍摄工件200的图像，或可构造成在腕关节14旋转期间连续拍摄工件200的图像。如图13中所示，腕关节14从如11中所示的状态绕F轴线沿Fl方向旋转九十度以改变工件200的姿势，并且检查用摄像机6拍摄工件200的图像。因此，拍摄了工件200的C表面的图像。如图14中所示，腕关节14从如11中所示的状态绕F轴线沿F2方向旋转九十度以改变工件200的姿势，并且检查用摄像机6拍摄工件200的图像。因此，拍摄了工件200的D表面的图像。由检查用摄像机6拍摄的图像通过图像处理系统3进行处理，并且处理后的数据被传送至机器人控制器2以存储到存储器22中。根据存储在存储器22中的数据，机器人控制器2检查例如工件200的表面有无刮擦或工件200是否变形等。接着，控制部21前进到步骤S5。如图5中所示，在步骤S5中，如图15所示驱动(操作)机器人I，将工件200插入加工机械300中，并且加工工件200。此后，重复步骤S3 步骤S5以加工全部工件200。根据本实施方式，如上文所述，在使由手部17夹持的工件200移动到加工机械300中之前，控制部21控制摄像机装卸部19以位置确认用摄像机从腕关节14 (摄像机支架18)拆卸位置确认用摄像机4，借此在由手部17夹持的工件200移至加工机械300中(不良环境下)时，位置确认用摄像机4已从腕关节14拆卸，因此可以抑制不良环境中的油、粉尘等引起的位置确认用摄像机4的性能的降低。 根据本实施方式，如上文所述，控制部21配置成在由位置确认用摄像机4拍摄工件200的图像并确认多个(全部4个)工件200的位置之后，并且在由手部17夹持工件200并将工件200移至加工机械300中之前，控制摄像机装卸部19，以从腕关节14拆卸位置确认用摄像机4。从而，在确认了多个(全部4个)工件200的位置之后，位置确认用摄像机从腕关节14拆卸位置确认用摄像机4 ;因此，与每当确认了 I个工件200的位置，便装卸位置确认用摄像机4的情况不同，仅需对位置确认用摄像机4进行一次拆卸，从而可以用短时间进行由机器人系统100对工件200的处理。根据本实施方式，如上文所述，机器人系统100设置有摄像机装卸部19以将位置确认用摄像机4可拆卸地安装至腕关节14，并且控制部21配置成，在将由手部17夹持的工件200移动到加工机械300中之前，控制摄像机装卸部19，以从腕关节14拆卸位置确认用摄像机4。因此，通过控制摄像机装卸部19，可以容易地从腕关节14拆卸位置确认用摄像机4。根据本实施方式，如上文所述，机器人系统100设置有放置部5以放置从腕关节14拆卸的位置确认用摄像机4，并且控制部21配置成在由手部17夹持的工件200移动到加工机械300中之前，控制机器人I以将腕关节14移至放置部5 ;控制摄像机装卸部19以从腕关节14拆卸位置确认用摄像机4 ;并将位置确认用摄像机4放置到放置部5上。这样，位置确认用摄像机4被放置在放置部5上，因此即使例如在将从腕关节14拆卸下来的位置确认用摄像机4重新安装到腕关节14时，位置确认用摄像机也可以通过使腕关节14移动到放置部5而容易地将位置确认用摄像机4附接至腕关节14。根据本实施方式，如上文所述，放置部5设置有凸起部53以在放置从腕关节14拆卸的位置确认用摄像机4时，定位位置确认用摄像机4。这样，可以容易地将位置确认用摄像机4定位在放置部5上，因此在将从腕关节14拆卸下来的位置确认用摄像机4再次附接至腕关节14时，可以可靠地将位置确认用摄像机4附接至腕关节14。根据本实施方式，如上文所述，多个凸起部53设置成在平面图(俯视)中夹持位置确认用摄像机4。从而，可以将位置确认用摄像机4可靠地定位在放置部5上。根据本实施方式，如上文所述，切口 52在放置部5中设置成与孔51连续，借此可以将位置确认用摄像机4从上方直接插入孔51，也可以沿倾斜方向(横向)经由切口 52将位置确认用摄像机4插入孔51。因此，可以将位置确认用摄像机4容易地放置在放置部5上。根据本实施方式，如上文所述，机器人系统100形成为通过配线7将位置确认用摄像机4和图像处理系统3相互连接，并且当从腕关节14拆卸位置确认用摄像机4时，除了位置确认用摄像机14以外还使配线7从腕关节14拆卸下来。这样，除了位置确认用摄像机14以外还使配线7从腕关节14拆卸下来，借此即使在配线7是由包覆信号线而获得的屏蔽线等制成的情况下，也可以抑制由相对较细的信号线因腕关节14的操作而被切割。根据本实施方式，如上文所述，机器人系统100设置 有检查用摄像机6以对工件200进行摄像并检查工件200，并且控制部21配置成，在由位置确认用摄像机4对工件200进行摄像并确认工件200的位置之后，控制摄像机装卸部19以从腕关节14拆卸位置确认用摄像机4，并且此后在由手部17夹持工具200并由检查用摄像机60拍摄被夹持的工件200的图像并检查工具200之后，控制机器人I以将工件200移至加工机械300中。从而，由于可以检测出工件200表面的刮痕等，因此可以抑制用加工机械300加工不合格的工件200。尽管已详细说明并图示了本发明，但是显然应当理解这些仅为说明及例示，并不受此限制，其实质和范围仅由权利要求的条款限定。例如，尽管在上述实施方式中，位置确认用摄像机安装至机器人的腕关节，但本发明并不限于此。例如，也可以另选地将位置确认用摄像机安装在腕关节以外的诸如机器人的上臂等部位。尽管在上述实施方式中，机器人将由手部夹持的工件插入到加工机械中，但本发明并不限于此。也可以另选地在拆卸位置确认用摄像机之后例如将工件配置在加工机械以外的不良环境下(例如进行喷涂之类的处理的环境)。尽管在上述实施方式中，在由位置确认用摄像机对所有工件进行摄像并确认工件的位置之后，拆卸位置确认用摄像机，但本发明并不限于此。例如，也可以另选地在对所有工件中的一部分工件进行摄像(或者只对一个工件进行摄像)并且确认所有工件中的一部分工件的位置(或只确认一个工件)之后，拆卸位置确认用摄像机。尽管在上述实施方式中，摄像机装卸部包括自动工具交换装置(A T C)，但本发明并不限于此。在本实施方式中，摄像机装卸部也可以另选地包括除自动工具交换装置((A-T-C)以外的装置(电磁铁等)。尽管在上述实施方式中，放置位置确认用摄像机的放置部设置有用于定位位置确认用摄像机的凸起部，但本发明并不限于此。放置部也可以另选地例如设置有用于定位位直确认用摄像机的壁部件。尽管在上述实施方式中，放置位置确认用摄像机的放置部设置有两个用于定位位置确认用摄像机的凸起部，但本发明并不限于此。例如，放置部也可以另选地设置I个或两个以上的凸起。尽管在上述实施方式中，机器人系统设置有单个机器人，但本发明并不限于此。在本实施方式中，机器人系统也可以另选地设置有多个机器人，并所述多个机器人均可另选地设置有可拆卸的位置确认用摄像机。尽管在上述实施方式中，位置确认用摄像机和检查用摄像机分开地设置，但本发明并不限于此。例如，如图16所示的变型例那样，机器人系统可以另选地配置成由位置确认用摄像机拍摄工件的图像并确认工件的位置，从机器人臂拆卸位置确认用摄像机并将其放置在放置部，之后由放置在放置部上的位置确认用摄像机拍摄工件的图像并检查工件。从而，位置确认用摄像机也可兼用作检查用摄像机 ，因此可以简化机器人系统的结构。
权利要求
1.一种机器人系统,该机器人系统包括 用于安装夹持部的机器人臂； 第一摄像部，该第一摄像部以能拆卸的方式安装至所述机器人臂，以拍摄夹持对象的图像并确认所述夹持对象的位置；以及 控制部，该控制部配置成操作所述机器人臂和所述夹持部，其中 所述控制部配置成在由所述夹持部夹持的所述夹持对象被移至预定加工位置之前，操作所述机器人臂，以从所述机器人臂拆卸所述第一摄像部。
2.如权利要求I所述的机器人系统，其中， 所述夹持对象包括多个夹持对象；并且 所述控制部配置成在由所述第一摄像部拍摄所述多个夹持对象的图像并确认所述多个夹持对象的位置之后，并且在由所述夹持部夹持所述夹持对象并使由所述夹持部夹持的所述夹持对象移至所述预定加工位置之前，从所述机器人臂拆卸所述第一摄像部。
3.如权利要求I所述的机器人系统，该机器人系统还包括摄像部装拆部，以将所述第一摄像部以能拆卸的方式安装至所述机器人臂，其中 所述控制部配置成在由所述夹持部夹持的所述夹持对象被移至所述预定加工位置之前，控制所述摄像部装拆部，以从所述机器人臂拆卸所述第一摄像部。
4.如权利要求3所述的机器人系统，该机器人系统还包括放置部，以放置从所述机器人臂拆卸下来的所述第一摄像部，其中 所述控制部形成为在由所述夹持部夹持的所述夹持对象被移至所述预定加工位置之前，将所述机器人臂移至所述放置部，控制所述摄像部装拆部以从所述机器人臂拆卸所述第一摄像部，并将所述第一摄像部放置在所述放置部上。
5.如权利要求4所述的机器人系统，其中 所述放置部设置有定位部，以在放置从所述机器人臂拆卸下来的所述第一摄像部时，定位所述第一摄像部。
6.如权利要求5所述的机器人系统，其中 设置有多个所述定位部，从而夹持所述第一摄像部。
7.如权利要求I所述的机器人系统，该机器人系统还包括图像处理系统，以处理由所述第一摄像部拍摄的图像，其中 所述第一摄像部和所述图像处理系统通过配线相互连接；并且 当从所述机器人臂拆卸所述第一摄像部时，除所述第一摄像部以外所述配线也从所述机器人臂拆卸下来。
8.如权利要求I所述的机器人系统，该机器人系统还包括第二摄像部，以拍摄所述夹持对象的图像并检查所述夹持对象，其中 所述控制部形成为在由所述第一摄像部拍摄所述夹持对象的图像并确认所述夹持对象的位置之后，从所述机器人臂拆卸所述第一摄像部；由所述夹持部夹持所述夹持对象；由所述第二摄像部拍摄由所述夹持部夹持的所述夹持对象的图像并检查由所述夹持部夹持的所述夹持对象；之后，将所述夹持对象移至所述预定加工位置。
9.如权利要求8所述的机器人系统，其中， 用于拍摄所述夹持对象的图像并确认所述夹持对象的位置的所述第一摄像部以及用于拍摄所述夹持对象的图像并检查所述夹持对象的所述第二摄像部由同一摄像部构成；并且 控制部形成为在由所述摄像部拍摄所述夹持对象的图像并确认所述夹持对象的位置之后，从所述机器人臂拆卸所述摄像部；由所述夹持部夹持所述夹持对象；并且由从所述机器人臂拆卸下来的所述摄像部拍摄由所述夹持部夹持的所述夹持对象的图像并检查由所述夹持部夹持的所述夹持对象。
10.一种机器人系统的操作方法，该方法包括 由以能拆卸的方式安装至机器人臂的摄像部拍摄夹持对象的图像，并确认所述夹持对象的位置； 从所述机器人臂拆卸所述摄像部； 由安装至所述机器人臂的夹持部夹持所述夹持对象；以及 在所述摄像部已从所述机器人臂拆卸下来的状态下，使由所述夹持部夹持的所述夹持对象移至预定加工位置。
全文摘要
本发明提供一种机器人系统以及机器人系统的操作方法。所述机器人系统包括第一摄像部，其可拆卸地安装至机器人臂；以及控制部，其控制机器人臂和夹持部的操作。控制部形成为，在由夹持部夹持的夹持对象被移动至预定加工位置之前，从机器人臂拆卸第一摄像部。
文档编号B25J13/08GK102729252SQ20121004834
公开日2012年10月17日 申请日期2012年2月28日 优先权日2011年4月15日
发明者中原义光 申请人:株式会社安川电机