安装零件的机器人控制系统及方法与流程

本发明的实施形式涉及安装零件的机器人控制系统及方法，更具体地涉及一种用于将收纳于托盘的零件组装于框架的安装零件的机器人控制系统及方法。

背景技术：

当前，作业者将安装于智能手机或平板电脑等终端设备内部的零件逐一手动安装于借助运输线移送的框架。

该方法存在了如下缺点，因作业者直接用手逐一组装，由此，发生无法将零件准确地组装于框架的不良现象，并且，增加作业者的人工费及零件时间，而生产效率降低，且整体效率低下。尤其，在存在大量必须组装的框架的情况下，在检测不良率方面也花费不少费用，因此，最为重要的是从将零件组装于框架时开始，就进行准确地组装。

为了解决因作业者而产生的上述问题，使用工业用机器人而将零件安装于框架。但，即使使用工业用机器人也会存在组装不良问题，因而，实情为需要能够将零件准确并稳定地组装于框架的安装零件的机器人控制系统及方法。

现有技术文献

专利文献

韩国公开专利第2014-0128471号(公开日2014.11.06)

发明的内容

发明要解决的技术问题

本发明的实施形式为提供一种能够将零件准确并稳定地组装于框架的安装零件的机器人控制系统及方法。

并且，提供一种机器人控制系统及方法，即使零件的形状与框架的形状呈现三维复杂性，也能够将零件准确地安装在框架的规定位置。

本发明的解决课题并非限定于上述言及的，对于未言及的其它解决课题，本领域人员能够明确从下面记载中理解。

用于解决问题的技术方案

本发明的实施形式的机器人控制系统是一种将零件(work)安装于框架的安装部的安装零件的机器人控制系统，其包括：机器人，安装抓手(gripper)；及控制部，分别控制所述机器人与所述抓手，其中，所述控制部，控制使得借助所述抓手抓取所述零件，并将固定于所述抓手的所述零件位于所述安装部位，将所述零件装载于所述安装部，并通过所述抓手按压所述零件而安装于所述安装部。

在此，还包括：第一视觉系统，拍摄固定于所述抓手的所述零件，并测定所述零件的位置与所述零件的方向偏差，并且，所述控制部将固定于所述抓手的所述零件位于所述第一视觉系统的视野内，所述控制部将所述零件位于所述安装部位，基于通过所述第一视觉系统测定的所述零件的位置与所述零件的方向偏差而矫正所述零件的位置和所述零件的方向。

在此，还包括：第二视觉系统，拍摄所述框架，并测定所述框架的位置与所述框架的方向偏差，并且，所述控制部将所述零件装载于所述安装部，并利用通过所述第二视觉系统测定的所述框架的位置与所述框架的方向偏差 而将所述零件装载于所述安装部。

在此，所述控制部，使固定于所述抓手的所述零件位于所述安装部位，并将所述零件倾斜地位于所述安装部位，然后将所述零件的一侧部与所述安装部接触。

本发明的实施形式的机器人控制方法为一种将零件(work)安装于框架的安装部的安装零件的机器人控制方法，包括如下步骤：抓取步骤，抓手(gripper)抓取所述零件；定位步骤，所述机器人将固定于所述抓手的所述零件位于所述安装部位；装载步骤，所述抓手将所述零件装载于所述安装部；及移动步骤，移动所述机器人，以使所述抓手按压放置于所述安装部的所述零件。

在此，所述定位步骤，所述机器人将所述零件倾斜地位于所述安装部位，所述机器人将所述零件的一侧部与所述安装部接触。

发明的效果

使用本发明的实施形式的安装零件的机器人控制系统及方法时，具有将零件准确并稳定地组装于框架的优点。因此，具有将不良率降到最小化而提高生产率的优点。

而且，具有如下优点，即使零件的形状与框架的形状呈三维复杂性，也能够将零件准确地安装于框架的规定位置。

附图说明

图1为本发明的实施形式的安装零件的机器人控制系统的简要框图；

图2为显示图1所示的本发明的实施形式的安装零件的机器人控制系统的实际设计图；

图3为用于说明图2所示的第一视觉系统(600)的附图；

图4为图2所示的第一视觉系统(600)拍摄的影像的一例；

图5为图2所示的第二视觉系统(700)拍摄的影像的一例；

图6为用于说明图2所示的机器人(100)、托盘装置(300)及固定装置(400)的位置的附图；

图7为显示图2所示的抓手(150)与零件(10a)的附图；

图8为显示图2所示的抓手(150)按压放置于框架(30)的安装部(35)的零件(10a)的状态的附图；

图9为显示图2所示的零件(10a)与框架(30)的复杂的形状的附图；

图10至图12为用于说明控制部控制图2所示的机器人(100)与抓手(150)的另一方法的附图。

附图标记说明

100:机器人

150:抓手

200:控制部

300:托盘装置

400:输送装置

500:固定装置

600:第一视觉系统

700:第二视觉系统

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的优选的实施例进行具体说明。应当注意，对于附图中多个引用符号及相同的构成要素，即使显示于不同的附图上，也尽 可能地用相同的引用符号显示。作为参考，在说明本发明时，对于相关的公知的功能或结构的具体说明，在判断为非必需地且混淆本发明的要旨的情况下，予以省略其具体的说明。

下面，参照附图，对本发明的实施形式的安装零件的机器人控制系统及方法进行说明。

图1为本发明的实施形式的安装零件的机器人控制系统的简要框图。

参照图1，在说明本发明的实施形式的安装零件的机器人控制系统之前，首先定义本说明书中要使用的‘框架’与‘零件’。

框架(frame)是指供安装使用于智能手机或平板电脑等终端设备的零件(work)的底座。框架被安装于终端设备的外部壳体内部，保护零件免受外部冲击，获得相互之间稳定的连接。

零件为能够安装于智能手机或平板电脑等终端设备的框架的所有配件的统称，包括能够执行特定功能的模块或PCB基板、或各种部件。

框架具有安装部。零件被安装于安装部。安装部根据零件的大小和种类而具有各种尺寸和各种形状。框架的安装部与零件的形状对应。

本发明的实施形式的安装零件的机器人控制系统及方法，用于控制机器人(100)与安装于机器人(100)的抓手(150)，而将零件稳定并准确地安装于框架的安装部。

本发明的实施形式的安装零件的机器人控制系统，包括机器人(100)、控制部(200)、托盘装置(300)、输送装置(400)、固定装置(500)、第一视觉系统(600)及第二视觉系统(700)。

机器人(100)包括抓手(150)。

抓手(150)安装于机器人(100)，随着机器人(100)的移动一起移动。抓手(150)根据控制部(200)的控制而抓取零件，或将所抓取的零件装载于框架的安装部。

机器人(100)根据控制部(200)的控制而移动。具体地，机器人(100)根据控制部(200)的控制而使抓手(150)移动收纳零件的托盘装置(300)，将抓住零件的抓手(150)处于框架的安装部位。并且，机器人(100)根据控制部(200)的控制，移动而使零件很好地与框架的安装部匹配。

控制部(200)，控制机器人(100)与抓手(150)。具体地，控制部(200)，控制使得通过抓手(150)抓取零件，将固定于抓手(150)的零件位于框架的安装部位，将零件装载于框架的安装部，通过抓手(150)按压零件而安装于框架的安装部。

控制部(200)控制机器人(100)与抓手(150)，也分别控制托盘装置(300)、输送装置(400)、固定装置(500)、第一视觉系统(600)及第二视觉系统(700)。

托盘装置(300)为收纳零件的装置。托盘装置(300)收纳多个零件。例如，多个零件能够按规定的列和行排列于托盘装置(300)。

输送装置(400)运送框架。输送装置(400)将未安装零件的框架移送至机器人(100)的作业范围内，通过机器人(100)而安装零件时，将安装有零件的框架移送至机器人(100)的作业范围外。

固定装置(500)将借助输送装置(400)运送的框架固定于特定位置。当固定装置(500)使框架固定于特定位置时，机器人(100)因控制部(200)而执行一系列将由托盘装置(300)带来的零件安装于在固定装置(500)固定的框架的过程。

第一视觉系统(600)拍摄固定于抓手(150)的零件，并测定零件的位置和零件的方向偏差。第一视觉系统(600)将测定的零件的位置信息与零件的方向偏差信息传输至控制部(200)。接收所传输的通过第一视觉系统(600)测定的零件的位置信息与零件的方向偏差信息的控制部(200)，基于接收所传输的信息而控制机器人(100)，以使矫正零件的位置与零件的方向。

第一视觉系统(600)包括用于拍摄固定于抓手(150)的零件的照相机，照相机具有规定的视野。并且，第一视觉系统(600)包括测定部，其从照相机拍摄的影像中测定零件的位置与方向偏差。

第二视觉系统(700)拍摄框架，并测定框架的位置与框架的方向偏差。第 二视觉系统(700)将测定的框架的位置信息与框架的方向偏差信息传输至控制部(200)。接收所传输的通过第二视觉系统(700)测定的框架的位置信息与框架的方向偏差信息的控制部(200)，基于接收所传输的信息而控制机器人(100)，以将所述零件准确地放置于所述安装部。

第二视觉系统(700)包括用于拍摄框架的照相机，照相机具有规定的视野。并且，第二视觉系统(700)包括测定部，其在照相机中拍摄的影像中测定框架的位置与方向偏差。

图2为显示图1所示的本发明的实施形式的安装零件的机器人控制系统的实际设计图。

参照图2，本发明的实施形式的安装零件的机器人控制系统，包括：供安装抓手(150)的机器人(100)、控制部(未图示)、托盘装置(300)、输送装置(400)、固定装置(500)、第一视觉系统(600)及第二视觉系统(700)。

输送装置(400)按一个方向移送框架(30)。因此，框架(30)借助输送装置(400)移送。

固定装置(500)安装于输送装置(400)。将借助输送装置(400)并移送的框架(30)提至输送装置(400)上而将框架(30)从输送装置(400)分离。并且，固定装置(500)将框架(30)固定于机器人(100)的移动半径内与第二视觉系统(700)下边。

托盘装置(300)配置于输送装置(400)的一侧，并配置于机器人(100)的一侧。

托盘装置(300)收纳多个零件(10a、10b)。图2中显示收纳于托盘装置(300)的多个零件中的一个零件(10a)以由抓手(150)抓住的状态而从托盘装置(300)取出的状态。

第一视觉系统(600)，如图3所示，配置于托盘装置(300)与输送装置(400)之间。第一视觉系统(600)当固定于抓手(150)的零件(10a)通过机器人(100)而移动至第一视觉系统(600)的视野内时，从下面拍摄固定于抓手(150)的零件(10a)。通过第一视觉系统(600)拍摄的影像如图4所示。

第一视觉系统(600)，在图4所示的拍摄影像中测定零件(10a)的位置与方向 偏差，并将所测定的位置信息与方向偏差信息传输至控制部(未图示)。

第二视觉系统(700)，如图2所示，配置于输送装置(400)上面，并配置于固定装置(500)上面。第二视觉系统(700)当框架(30)固定于固定装置(500)时，从上拍摄框架(30)。通过第二视觉系统(700)拍摄的影像如图5所示。

第二视觉系统(700)，在图5所示的拍摄影像中测定框架(30)的位置与方向偏差，并将所测定的位置信息与方向偏差信息传输至控制部(未图示)。

再次参照图2，机器人(100)配置于输送装置(400)的一侧，并配置于托盘装置(300)的一侧。

机器人(100)能够为垂直多关节机器人。垂直多关节机器人为能够以6自由度(DOF)晃动的机器人，为下部臂(lower arm)与上部臂(upper arm)的长度相同或相似的肘形(elbow type)的垂直多关节机器人。

在垂直多关节机器人(100)的作业范围内配置托盘装置(300)与固定装置(500)。具体地，如图6所示，垂直多关节机器人(100)具有作业范围(A)，将托盘装置(300)与框架(30)位于作业范围(A)内。垂直多关节机器人(100)的作业范围(A)为考虑灵活性(dexterity)的范围，以使垂直多关节机器人(100)不经过作业中的特定点。

再次，参照图2，机器人(100)包括抓手(150)。抓手(150)安装于机器人(100)的一侧。抓手(150)为圆筒形(Cylinder type)的抓手。

如图7所示，抓手(150)包括：底座(151)，安装于机器人(100)；抓取部(153a、153b)，安装于底座(151)。抓取部(153a、153b)包括安装于底座(151)的一侧的第一抓取部(153a)与安装于底座(151)的另一侧的第二抓取部(153b)。第一抓取部(153a)与第二抓取部(153b)根据控制部(未图示)的控制而以渐近或相互渐远的方式移动。当第一抓取部(153a)与第二抓取部(153b)相互渐近时，在第一抓取部(153a)与第二抓取部(153b)之间能够抓取零件(10a)，当第一抓取部(153a)与第二抓取部(153b)相互渐远时，第一抓取部(153a)与第二抓取部(153b)之间未抓取零件(10a)。

控制部(未图示)通过有线或无线方式与机器人(100)及抓手(150)连接，以用于控制机器人(100)及抓手(150)。而且，控制部(未图示)通过有线或无线方式与托盘装置(300)、输送装置(400)、固定装置(500)及第一视觉系统(600)及第二视觉系统(700)连接，以用于分别控制托盘装置(300)、输送装置(400)、固定装置(500)及第一视觉系统(600)及第二视觉系统(700)。

控制部(未图示)为用于分别驱动机器人(100)、抓手(150)、托盘装置(300)、输送装置(400)、固定装置(500)及第一视觉系统(600)及第二视觉系统(700)的软件。由软件实现的控制部(未图示)设置于电脑等硬件上。

控制部(未图示)控制机器人(100)与抓手(150)，将收纳于托盘装置(300)的多个零件(10a、10b)中任一个零件(10a)安装于框架(30)的安装部。下面，对控制部(未图示)怎样控制机器人(100)与抓手(150)而将零件(10a)安装于框架(30)的安装部进行具体说明。

参照图2，控制部(未图示)驱动机器人(100)而将抓手(150)移动至收纳于托盘装置(300)的多个零件(10a、10b)中任一个零件(10a)。

当抓手(150)移动至零件(10a)时，如图8所示，控制部(未图示)以驱动抓手(150)而使制抓手(150)抓取零件(10a)的方式控制。在此，控制部(未图示)驱动抓手(150)的第一及第二抓取部(153a、153b)而抓取零件(10a)。

当抓手(150)抓取零件(10a)时，如图9所示，控制部(未图示)以驱动机器人(100)而将固定于抓手(150)的零件(10a)移动至固定于如图2所示的固定单元(500)的框架(30)的安装部(35)上的方式控制。

在此，控制部(未图示)，驱动如图2所示的固定单元(500)，而将借助输送装置(400)运送的框架(30)从输送装置(400)分离而固定。框架(30)被固定于固定装置(400)时，配置于固定装置(400)上的第二视觉系统(700)拍摄框架(30)，在所拍摄的影像中测定框架(30)的位置与方向偏差，将所测定的框架(30)的位置信息与方向偏差信息传输至控制部(未图示)。接收框架(30)的位置信息与方向偏差信息的控制部(未图示)在基于框架(30)的位置信息与方向偏差信息而将固定于抓手(150)的零件(10a)准确移动至框架(30)的安装部(35)上时使用。

并且，在控制部(未图示)驱动机器人(100)而将零件(10a)移动至框架(30)的安装部(35)上之前，驱动机器人(100)，如图3所示，控制以使固定于抓手(150)的零件(10a)位于第一视觉系统(600)上。当固定于抓手(150)的零件(10a)位于第一视觉系统(600)上时，第一视觉系统(600)拍摄零件(10a)，在所拍摄的影像中测定零件(10a)的位置与方向偏差，将所测定的零件(10a)的位置信息与方向偏差信息传输至控制部(未图示)。接收零件(10a)的位置信息与方向偏差信息的控制部(未图示)驱动机器人(100)，以使基于所接收的零件(10a)的位置信息与方向偏差信息而矫正零件(10a)的位置与方向。

如图9所示，零件(10a)移动至框架(30)的安装部(35)上时，控制部(未图示)控制以使驱动抓手(150)而使零件装载于框架(30)的安装部(35)。具体地，控制部(未图示)驱动以使抓手(150)的第一及第二抓取部(153a、153b)相互渐远，而使零件(10a)从抓手(150)脱离。然后，零件(10a)装载于框架(30)的安装部(35)。

当零件(10a)装载于框架(30)的安装部(35)时，如图10所示，控制部(未图示)以驱动机器人(100)而使抓手(150)按压放置于框架(30)的安装部(35)的零件(10a)的方式控制。具体地，抓手(150)的第二抓取部(153b)以规定的力按压放置于框架(30)的安装部(35)的零件(10a)。

另外，如图10所示，零件(10a)具有三维复杂的形状，如图5及图9所示，框架(30)的安装部(35)也具有与复杂的形状的零件(10a)对应的形状。例如，如图10所示，零件(10a)具有至少一个突出部(15a)，如图9及图10所示，框架(30)的安装部(35)具有与零件(10)的突出部(15)对应的凹槽(35a)。由此，零件(10a)与框架(30)的安装部(35)具有复杂的结构时，不容易将零件(10a)安装于框架(30)的安装部(35)。参照图11至图13对该解决方法进行具体地说明。

参照图11，控制部(未图示)以驱动机器人(100)而使固定于抓手(150)的零件(10a)位于框架(30)的安装部(35)上的方式控制，并控制使得零件(10a)倾斜地位于框架(30)的安装部(35)上。并且，在零件(10a)倾斜地位于框架(30)的安装部(35)上的状态下，将零件(10a)的两侧部中位置低的一侧部与框架(30)的安装部(35)接触。之后，驱动抓手(150)而将零件(10a)装载于框架(30)的安装部(35) 时，即，驱动以使抓手(150)的第一及第二抓取部(153a、153b)相互渐远时，如图12所示，零件(10a)的另一侧部被放置于框架(30)的安装部(35)。图11至图12所示的控制方法与将零件(10a)的两侧部同时放置于框架(30)的安装部(35)的方法相比，能够更稳定且准确地将零件(10a)安装于框架(30)的安装部(35)。在此，将零件(10a)的两侧部同时放置于框架(30)的安装部(35)的方法，因零件(10a)与框架(30)之间的干扰，而当零件(10a)的底面处于距安装部(35)的上面一定高度时，使抓取部(153a、153b)相互渐远，而进行装载。由此，在将零件(10a)装载于安装部(35)之前或之后，能够引起滑动。但，图11至图12的方法，因将零件(10a)的一侧部与框架(30)的安装部(35)接触之后，从抓手(150)装载零件(10a)，由此，难以发生滑动。并且，图11至图12所示的控制方法具有如下优点，如与其它部分相比，零件(10a)的突出部(15a)被优先插入框架(30)的安装部(35)的凹槽(35a)一样，能够执行更精密的安装过程。

在执行图11至图12的过程之后，控制部(未图示)如图10所示，以驱动机器人(100)而使抓手(150)按压放置于框架(30)的安装部(35)的零件(10a)的方式控制。

综上，参照附图对本发明的实施形式进行了说明，但其仅用于例示，并非限定本发明，应当理解，本发明所属领域的普通技术人员在不脱离本实施形式的本质特性的范围内，能够进行各种变形与应用。例如，具体显示于实施形式的各个构成要素能够变形而实施。并且，应当理解，与该变形与应用相关的不同点包含于权利要求书规定的本发明的范围内。