具备视觉传感器以及多个机器人的机器人系统的制作方法

本发明涉及一种具备多个机器人的机器人系统。

背景技术：

在制造产品的工厂等中，具有通过多个机器人进行一个作业的情况。特别是具有一边由输送用机器人维持抓持工件的状态，一边由作业用机器人对工件进行预定的作业的情况。此时，工件由输送用机器人支撑，如果工件的位置从预先设定的位置偏移则作业的精度恶化。因此，优选在通过作业用机器人进行作业前，正确地掌握通过输送用机器人输送的工件的位置。

在日本特开2012-61553号公报中公开了通过视觉传感器检测工件，来修正输送来的工件的位置的偏移量从而进行密封作业等作业的机器人系统。在该公报中公开了通过使用第一视觉照相机拍摄工件的基准孔来进行大概的工件位置的测定。并且，还公开了通过使用第二视觉照相机拍摄工件的基准孔来进行工件的详细的位置的测定。

输送用机器人将作业前的工件输送到要进行作业的位置。然后，输送用机器人在作业用机器人对工件进行了作业后，将工件输送到预定位置。例如，输送用机器人在预定的夹具等中放置作业后的工件。此时，优选输送用机器人将工件配置在夹具的正确位置。

可是，在由输送用机器人上安装的机械手抓持作业前的工具时，有时抓持从期望部分偏移的部分。例如，在使用机械手抓持通过传送带等输送来的工件时，有时机械手抓持从工件的预定位置偏移的位置。因此，有时在工件相对于机械手的位置发生偏移的状态下抓持工件。

如果机械手抓持工件的位置发生偏移，则有时在将作业后的工件输送到期望的位置时无法将工件正确地配置在夹具等中。在现有技术中，为了由作业用机器人进行作业，除了配置用于检测工件位置偏移的视觉传感器，还配置了用于检测机械手的抓持偏移的视觉传感器。或者，需要在配置工件的夹具中设置向正确的位置引导工件的结构。这样一来，为了修正机械手的抓持偏移，机器人系统的结构变得复杂。

技术实现要素：

本发明的机器人系统具备：作业用第一机器人，其安装了作业工具；输送用第二机器人，其安装了用于抓持工件的机械手。机器人系统具备：第一拍摄装置，其安装在第一机器人上，拍摄工件。机器人系统具备：第一控制装置，其控制第一机器人；以及第二控制装置，其控制第二机器人。将第一控制装置以及第二控制装置通过通信线进行连接从而将其可通信地形成，第一控制装置包含第一图像处理部，其基于第一拍摄装置拍摄到的图像来检测工件的位置。第一控制装置包含第一修正部，其基于检测出的工件的位置来计算第一机器人进行作业时的第一机器人的位置以及姿势的修正量。第一控制装置包含第一动作控制部，其基于第一修正部计算出的修正量来驱动第一机器人。第二控制装置包含第二修正部，其基于经由通信线从第一控制装置取得的工件的位置来计算与工件相对于机械手的位置偏移相关的第二机器人的修正量。第二控制装置包含第二动作控制部，其在将作业后的工件输送到预先决定的位置时根据由第二修正部计算出的修正量来驱动第二机器人。

在上述发明中，能够将第一控制装置以及第二控制装置构成为在第一机器人以及第二机器人共享的坐标系中控制第一机器人以及第二机器人的位置以及姿势。第二控制装置能够从第一控制装置取得基于共享的坐标系的工件的位置。

在上述发明中，机器人系统能够具备：输送部件，其从第二机器人取得作业后的工件；以及第二拍摄装置，其拍摄输送部件。第二控制装置能够包含第二图像处理部，该第二图像处理部基于第二拍摄装置拍摄到的图像来检测输送部件的位置。第二修正部能够基于检测到的输送部件的位置来计算与输送部件的位置偏移相关的第二机器人的修正量。

在上述发明中，通过第一拍摄装置构成了第二拍摄装置，第一动作控制部能够控制第一机器人的位置以及姿势，从而能够通过第一拍摄装置拍摄输送部件。

附图说明

图1是实施方式的机器人系统的概要图。

图2是在对工件进行作业时的工件的部分的放大立体图。

图3是实施方式的机器人系统的框图。

图4是实施方式的机器人系统的控制流程图。

具体实施方式

参照图1至图4对实施方式的机器人系统进行说明。本实施方式的机器人系统具备多个机器人。一部分机器人进行工件的输送。另外，其他的机器人对工件进行预定的作业。

图1表示本实施方式的机器人系统的概要图。本实施方式的机器人系统9具备第一机器人1和第二机器人2。本实施方式的第一机器人1以及第二机器人2是多关节型机器人。在本实施方式中，将在工件W的预定位置上涂抹粘接剂的作业作为示例来进行说明。

第一机器人1包含机械臂12、关节部13以及手腕部16。第一机器人1包含驱动各个关节部13的机械臂驱动装置。机械臂驱动装置包含设置在关节部13内部的机械臂驱动电动机14。通过由机械臂驱动电动机14进行驱动，能够通过关节部13将机械臂12的朝向变更为期望的朝向。

第一机器人1包含固定在设置面89的基部19、相对于基部19进行旋转的旋转部11。将旋转部11形成为通过与设置面89垂直的旋转轴进行旋转。通过旋转部11进行旋转，机械臂12、手腕部16以及作业工具3一体地进行旋转。机械臂驱动电动机14中包含驱动旋转部11的电动机。

第一机器人1包含检测第一机器人的位置以及姿势的第一状态检测器。通过状态检测器的输出，对机器人的位置(工具前端点的位置等)以及机器人的姿势进行检测。本实施方式的第一状态检测器包含在各个机械臂驱动电动机14中安装的旋转角检测器15。旋转角检测器15检测在机械臂驱动电动机14进行驱动时的旋转角度。基于机械臂驱动电动机14的旋转角度，例如能够检测机械臂12的关节部13的角度。

在第一机器人1中，安装了作业工具3来作为末端执行器。本实施方式的作业工具3是在工件W上涂抹粘接剂的枪。机器人系统9具备驱动作业工具3的作业工具驱动装置。

本实施方式的第二机器人2具有与第一机器人1相同的结构。第二机器人2包含机械臂22、关节部23以及手腕部26。第二机器人2的机械臂驱动装置包含机械臂驱动电动机24。第二机器人2包含固定在设置面89的基部29和相对于基部29进行旋转的旋转部21。另外，第二机器人2与第一机器人1一样包含检测第二机器人2的位置以及姿势的第二状态检测器。第二状态检测器包含在机械臂驱动电动机24中安装的旋转角检测器25。

在第二机器人2中，安装了机械手4来作为末端执行器。机械手4抓持或放开工件W。本实施方式的机械手4通过两个爪部4a夹入工件W来抓持工件W。机器人系统9包含驱动机械手4的机械手驱动装置。本实施方式的机械手驱动装置打开或者闭合机械手4的爪部4a。

机器人系统9具备控制第一机器人1的第一控制装置5和控制第二机器人2的第二控制装置6。第一机器人1以及作业工具3基于第一控制装置5的动作指令来进行驱动。第二机器人2以及机械手4基于第二控制装置6的动作指令进行驱动。另外，对第一控制装置5输入第一状态检测器的输出，对第二控制装置6输入第二状态检测器的输出。机器人系统9具备在第一控制装置5与第二控制装置6之间进行通信的通信装置。将第一控制装置5以及第二控制装置6形成为通过通信线31进行连接从而能够进行通信。

本实施方式的机器人系统9具备作为输送工件W的输送装置的输送传送带81。能够通过第一控制装置5或第二控制装置6来进行输送传送带81的控制。或者，也可以另外设置输送传送带81的控制装置，将输送传送带81的控制装置经由通信装置与第一控制装置5或第二控制装置6相连接。

输送传送带81如箭头91所示，将作业前的工件W输送到在第二机器人2上安装的机械手4能够抓持工件W的位置。另外，输送传送带81如箭头92所示，将作业完成后的工件W送出。将工件W装载在作为输送部件的托盘83上来进行输送。在本实施方式的托盘83中具有定位销83a，其用于决定托盘83中的工件W的位置。将定位销83a嵌入在工件W底面形成的孔部。

图2表示本实施方式的作业工具、机械手以及工件的放大立体图。在本实施方式中，预先设定了第一机器人1的动作程序。另外，预先设定了第二机器人2的动作程序。第一机器人1以及第二机器人2基于动作程序变更位置以及姿势。另外，作业工具3以及机械手4基于动作程序来进行驱动。

在本实施方式中，在机械手4抓持了工件W的状态下，通过安装在第一机器人1上的作业工具3来进行作业。即，一边维持通过第二机器人2支撑工件W的状态，一边通过作业工具3涂抹粘接剂。在该例子中，作业工具3在线状的区域86中进行涂抹粘接剂的作业。

图3表示本实施方式的机器人系统的框图。本实施方式的各个控制装置由运算处理装置构成，该运算处理装置具有：经由总线相互连接的CPU(Central Processing Unit中央处理器)、RAM(Random Access Memory随机存取存储器)、以及ROM(Read Only Memory只读存储器)等。

第一控制装置5包含第一存储部51，该第一存储部51存储有与第一机器人1以及作业工具3的动作相关的动作程序等。第一控制装置5包含控制第一机器人1以及作业工具3的动作的第一动作控制部52。第一动作控制部52基于动作程序来驱动第一机器人1以及作业工具3。

第二控制装置6与第一控制装置5相同，包含第二存储部61以及第二动作控制部62。在第二存储部62中存储有与第二机器人2以及机械手4的动作相关的动作程序。另外，第二动作控制部62基于动作程序来驱动第二机器人2以及机械手4。

参照图1至图3，本实施方式中的机器人系统9具备在第一机器人1上安装的作为第一拍摄装置的第一视觉传感器71。第一视觉传感器71拍摄工件W。作为第一视觉传感器71，能够采用可从拍摄到的图像检测工件W的位置的任意的传感器。例如，作为第一视觉传感器71，能够采用三维视觉传感器等。

输送传送带81将作业前的工件W搬入到预先决定的位置。第二动作控制部62基于动作程序来驱动第二机器人2以及机械手4。通过机械手4抓持工件W。第二动作控制部62驱动第二机器人2，将工件W输送到通过作业工具3进行作业的位置。在本实施方式中，将针对工件W进行作业时的工件W的位置称为作业位置。图2表示通过第二机器人2将工件W输送到作业位置的状态。

在由第二机器人2上安装的机械手4抓持了工件W时，机械手4有时由于工件W的位置偏移从而抓持从工件W的期望部分偏离的部分。因此，在将工件W配置在作业位置时，有时工件W从预先决定的作业位置偏移。第一控制装置5修正此时的工件W的位置偏移来进行作业。

本实施方式的控制装置预先设定了在通过拍摄装置对成为拍摄对象的物体进行拍摄时的机器人的基准位置以及基准姿势。并且，控制装置的存储部预先存储了在基准位置以及基准姿势下进行拍摄时成为基准的基准图像。基准图像是在预定的部件位置以及机器人的位置以及姿势中没有误差时的图像。然后，控制装置基于拍摄装置拍摄到的图像以及基准图像来修正机器人的位置以及姿势。

第一控制装置5基于动作程序来驱动第一机器人1，由此将第一视觉传感器71配置在与配置在作业位置的工件W相向的位置上。接着，第一视觉传感器71拍摄工件W。通过各个动作程序决定了在拍摄工件W时的第一机器人1的位置以及姿势和第二机器人2的位置以及姿势。即，预先决定了工件W的作业位置以及用于拍摄工件W的第一视觉传感器71的位置。

第一控制装置5具备第一图像处理部54，其处理通过第一视觉传感器71拍摄到的图像。第一图像处理部54基于由第一视觉传感器71拍摄到的图像来检测工件W的位置。

第一存储部51存储有在将工件W配置在期望的位置的状态下拍摄工件W而得到的基准图像。然后，第一图像处理部54基于拍摄到的图像和基准图像来取得工件W的位置。例如，第一图像处理部54检测在工件W的背面形成的孔部85的位置。第一图像处理部54计算第一视觉传感器71拍摄到的图像中的孔部85的位置相对于基准图像中的孔部85的位置的偏移量。第一图像处理部54能够基于该偏移量来计算工件W的位置。

第一控制装置5具备第一修正部53，其计算在由作业工具3进行作业时的第一机器人1的位置以及姿势的修正量。工件W的位置的偏移量与驱动第一机器人1时的位置以及姿势的修正量相对应。第一修正部53基于由第一图像处理部54取得的工件W的位置来计算驱动第一机器人时的修正量。然后，在工件W的作业期间中，第一动作控制部52基于由第一修正部53计算出的修正量，一边修正第一机器人1的位置以及姿势一边驱动第一机器人1。

如此，通过进行控制来修正将工件W配置在作业位置时的工件W的位置偏移，能够在工件W的正确的位置进行作业。在本实施方式中，能够在期望的位置涂抹粘接剂。

在作业工具3进行作业后，第二机器人2为了搬出工件W将工件W输送到托盘83。如上所述，在机械手4抓持作业前的工件W时，有时机械手4中的工件W的位置从期望的位置偏移。此时，即使第二机器人2按照动作程序将工件W输送到托盘83，也会存在工件W的位置相对于托盘83发生偏移的情况。

例如，在本实施方式中，托盘83的定位销83a嵌入在工件W的底面形成的孔部。但是，当工件W的位置相对于机械手4发生偏移时，即使基于动作程序控制第二机器人2的位置以及姿势，也有可能无法将定位销83a插入工件W的孔部。

参照图3，本实施方式的第二控制装置6包含第二修正部63，该第二修正部63计算驱动第二机器人2时的修正量。第二修正部63经由通信线31从第一控制装置5取得设置在作业位置的工件W的位置。第二修正部63基于工件W的位置来计算工件W相对于机械手4的位置的偏移量。第二修正部63基于该偏移量来计算将工件W输送到托盘83时的第二机器人2的位置以及姿势的修正量。在本实施方式中，在作业位置的工件W的位置的偏移量相当于机械手4抓持住工件W时的工件W相对于机械手4的偏移量。

第二动作控制部62基于由第二修正部63计算出的修正量，一边修正第二机器人2的位置以及姿势，一边驱动第二机器人2。第二控制装置6驱动第二机器人2，从而修正机械手4中的工件W的位置偏移。即，第二动作控制部62控制第二机器人2，从而消除工件W相对于机械手4的位置偏移。

通过进行该控制，能够通过第二机器人将作业后的工件W输送到期望的位置。另外，在本实施方式中，因为从第一视觉传感器71的输出中取得在通过机械手4抓持住工件W时的工件W的偏移，所以即使不在第二机器人2上安装用于修正工件W的抓持偏移的视觉传感器，也能够修正工件W的抓持偏移。或者，即使不在托盘83上安装将工件W引导到期望位置的导向板等，也能够将工件W配置在托盘83的期望位置。如此，本实施方式的机器人系统能够通过简单的结构来修正在输送用机器人上安装的机械手的抓持偏移。

在本实施方式中，通过第一控制装置5控制第一机器人1的坐标系和通过第二控制装置6控制第二机器人2的坐标系使用相同的坐标系。即，第一控制装置5以及第二控制装置6通过第一机器人1以及第二机器人2共享的坐标系来控制第一机器人1以及第二机器人2的位置以及姿势。

作为共享的坐标系，能够采用即使第一机器人1以及第二机器人2进行驱动原点也不动的坐标系。例如，能够设定以设置面89上的预定的点作为原点的坐标系。能够通过该共享的坐标系来表示第一机器人1的位置以及姿势和第二机器人2的位置以及姿势。另外，能够通过该共享的坐标系来表示作业工具3的位置以及机械手4的位置。

本实施方式的第二控制装置6从第一控制装置5取得使用共享的坐标系的工件W的位置。此时，第二控制装置6的第二修正部63不需要坐标系的变换所以能够容易地计算修正量。例如，第一控制装置5能够通过以第一机器人1的基部19的预定的点作为原点的第一基础坐标系来控制第一机器人1。另外，第二控制装置6能够通过以第二机器人2的基部29的预定的点作为原点的第二基础坐标系来控制第二机器人2。此时，需要将坐标值从第一基础坐标系变换为第二基准坐标系。与此相对，在本实施方式中，因为使用共享的坐标系，所以不需要坐标值的变换，从而控制装置的处理变得容易。

参照图1以及图3，本实施方式的托盘83作为从第二机器人2收取作业后的工件W的输送部件发挥功能。本实施方式的托盘83通过输送传送带81进行输送。在通过机械手4抓持工件W时的托盘83的位置有时从期望的位置偏移。因此，托盘83有时会从收取工件W的预先决定的位置偏离。在本实施方式的机器人系统9中，执行用于修正托盘83的位置偏移的控制。

本实施方式的机器人系统9具备拍摄托盘83的第二拍摄装置即第二视觉传感器72。第二视觉传感器72与第一视觉传感器71一样，能够使用可检测成为拍摄对象的部件的位置的任意的传感器。第二视觉传感器72由台架73支撑。输送传送带81在第二机器人2接受或者交出工件W的位置配置托盘83。第二视觉传感器72在将托盘83配置在预先决定的位置的状态下拍摄托盘83。在本实施方式中，第二视觉传感器72在通过第二机器人2将工件W输送到作业位置后拍摄托盘83。

第二控制装置6包含第二图像处理部64，该第二图像处理部64基于第二视觉传感器72拍摄到的图像来检测托盘83的位置。本实施方式的第二图像处理部64基于在托盘83上形成的定位销83a的位置来取得托盘83的位置。在第二存储部61中预先存储有成为基准的托盘83的基准图像。基准图像是在将托盘83配置在期望的位置的状态下拍摄托盘83得到的图像。第二图像处理部64基于拍摄到的图像和基准图像来计算托盘83的位置。

第二控制装置6的第二修正部63基于第二图像处理部64检测出的托盘83的位置，计算托盘83相对于预先决定的输送位置的偏移量。托盘83的位置的偏移量与将工件W输送到托盘83时的第二机器人2的位置以及姿势的修正量相对应。第二修正部63计算将工件W输送到托盘83时的第二机器人2的修正量。

本实施方式的第二修正部63基于通过第一视觉传感器71的图像检测出的工件W相对于机械手4的位置以及通过第二视觉传感器72的图像检测出的托盘83的位置，来计算第二机器人2的位置以及姿势的修正量。然后，第二动作控制部62基于该修正量，一边修正第二机器人2的位置以及姿势一边进行驱动。通过进行该控制，能够修正托盘83的位置偏移，来将作业后的工件W配置在托盘83上。通过第二机器人2能够将工件W配置在托盘83的正确位置上。此外，在本实施方式中，实施了用于修正托盘83的输送位置的偏移的控制，但是也可以不执行该控制。

图4表示本实施方式的机器人系统的控制的流程图。参照图1、图3以及图4，输送传送带81将作业前的工件W输送到预先决定的输送位置。在步骤121中，第二控制装置6控制第二机器人2，使其成为通过机械手4可抓持工件W的位置以及姿势。然后，机械手4抓持工件W。

其次，在步骤122中，第二机器人2将工件W输送到预先决定的作业位置。在步骤123中，第二控制装置6如箭头93所示，向第一控制装置5发送已完成将工件W输送到作业位置的信号。

另一方面，第一控制装置5在步骤111中驱动第一机器人1，从而将第一视觉传感器71配置在进行拍摄的位置。在步骤112中，从第二控制装置6接收工件W的输送已完成的信号。

接着，第一控制装置5在步骤113中通过第一视觉传感器71拍摄工件W。在步骤114中，第一图像处理部54通过进行由第一视觉传感器71拍摄到的图像的处理来检测工件W的位置。

接着，在步骤115中，第一控制装置5如箭头94所示，向第二控制装置6发送第一图像处理部54检测到的工件W的位置。

接着，在步骤116中，第一修正部53基于检测到的工件W的位置来计算驱动第一机器人1以及机械手4时的修正量。特别是第一修正部53计算用于修正第一机器人1的位置以及姿势的偏移的修正量。然后，在步骤117中，第一机器人1以及作业工具3进行驱动来对工件W执行作业。此时，第一动作控制部52一边修正第一机器人1的位置以及姿势一边驱动第一机器人1以及作业工具3。

在针对工件W的作业完成后，第一控制装置5在步骤118中如箭头95所示，向第二控制装置6发送作业已完成的信号。

第二控制装置6在步骤124中，从第一控制装置5接收由第一控制装置5检测到的工件W的位置。在步骤125中，第二修正部63基于工件W的位置，来计算第二机器人2的第一修正量，该第一修正量用于修正工件W相对于机械手4的相对位置的偏移。第一修正量是针对在机械手4抓持工件W时产生的误差，修正第二机器人2的位置以及姿势的偏移的修正量。在步骤126中，第二控制装置6从第一控制装置5接收作业已完成的信号。

接着，在步骤127中，第二控制装置通过第二视觉传感器72拍摄托盘83。在步骤128中，第二图像处理部64检测托盘83的位置。

在步骤129中，第二修正部63基于由第二图像处理部64检测到的托盘83的位置，来计算将作业后的工件W输送到托盘83时的第二机器人2的第二修正量。第二修正量是与通过输送传送带81送入托盘83时的托盘83的位置的偏移相关的修正量。在步骤130中，第二修正部63通过将第一修正量以及第二修正量相加，来计算对第二机器人2的位置以及姿势的偏移进行修正的全体的修正量。

在步骤131中，第二动作控制部62基于由第二修正部63计算出的全体的修正量，一边修正第二机器人2的位置以及姿势一边将工件W输送到托盘83。通过将工件W输送到修正后的位置，托盘83的定位销83a嵌入工件W的孔部。本实施方式的机器人系统9能够将作业完成后的工件W输送到托盘83中的正确的位置。

在托盘83上装载了工件W后，在步骤132中，机械手4放开工件W。此后，输送传送带81能够送出作业后的工件W。

在本实施方式中，为了检测托盘83的位置偏移，设置了第二视觉传感器72来作为第二拍摄装置。拍摄输送部件的第二拍摄装置不限定于该方式，也可以通过第一拍摄装置来构成。即，机器人系统9也可以形成为通过在第一机器人1上安装的第一视觉传感器71来拍摄托盘83。

此时，第一动作控制部52控制第一机器人1的位置以及姿势，从而在工件W的作业完成后，能够通过第一视觉传感器71拍摄托盘83。然后，第一控制装置5通过第一视觉传感器71拍摄托盘83。能够通过第一控制装置5的第一图像处理部54基于拍摄托盘83而得到的图像进行托盘83的位置检测。或者，也可以向第二控制装置6的第二图像处理部64发送拍摄到的图像，在第二图像处理部64中检测托盘83的位置。

如此，形成机器人系统从而可通过第一视觉传感器71拍摄托盘83，由此能够通过第一视觉传感器71拍摄由第二视觉传感器72拍摄的图像。因此，可以不设置第二视觉传感器72，能够简化机器人系统的结构。

在本实施方式中，作为在作业用机器人上安装的作业工具采用了涂抹粘接剂的枪，但是并不限于该方式，能够采用与作业相应的任意的作业工具。例如，能够采用进行焊接的作业工具、为了进行涂装喷射涂料的作业工具等任意的末端执行器。

另外，在本实施方式中，通过输送传送带来输送工件，但是并不限于该方式，关于通过机器人进行作业前的输送工件的开始位置以及在作业后输送工件的位置，能够采用任意的方式。特别是本发明能够用于由输送用机器人将作业后的工件输送到预定位置的任意的机器人系统。

在本实施方式中，一个机器人与一个控制装置连接，但是并不限于该方式，也可以通过一个控制装置控制多个机器人。另外，本实施方式的机器人系统具备两台机器人，但是并不限于该方式，也可以具备三台以上的机器人。

根据本发明可提供一种机器人系统，其能够通过简单的结构修正在输送用机器人上安装的机械手的抓持偏移。

在上述各个的控制中，在不变更功能以及作用的范围内能够适当地变更步骤的顺序。上述的实施方式能够适当地进行组合。另外在上述各图中，对于相同或等同的部分赋予相同的符号。上述实施方式只是一个示例，并不限定发明。另外，在实施方式中包含权利要求所示的实施方式的变更。