具备搬运工件的机器人的机器人系统技术方案

本发明专利技术提供机器人系统，其具备取得工件的位置信息的三维测定机、具备能够保持工件的工具的机器人以及控制机器人的控制装置。在控制装置，储存关联工件的位置信息与工件的重心位置的关联数据。对于取出动作的对象的工件而言，基于由三维测定机取得的位置信息和关联数据，推断其重心位置。控制装置根据推断出的重心位置，决定工件的保持位置、取出方向以及工具的位置以及姿势中的至少一个。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及具备用于取出工件并且对取出的工件进行搬运的机器人的机器人系 统。 具备搬运工件的机器人的机器人系统
技术介绍
公知有具备机器人的系统，该机器人用于利用工具取出如散装于容器的工件那样 未置于规定的位置的工件、并且将取出的工件搬运至规定的位置。这样的机器人系统中，在 未正确地识别应取出的工件的位置以及姿势的情况下，由于工件的位置以及姿势不定，所 以当用工具保持工件时，工件与工具之间的位置关系不确定。更具体而言，在适当地保持 工件、或保持散装的工件上的某个容易取出的部分的情况等下，由工具保持的工件的部位 每次变化。另外，由工具保持后的工件相对于工具的姿势也同样地每次变化。这样的情况 下，并且在即使识别了工件的位置以及姿势也不清楚工件的重心位置的情况下，在保持工 件时，无法将工具与工件的重心位置的位置关系设为所希望的位置关系。 因此，有在处于远离工件的重心的位置的部位上保持工件、或以不稳定的姿势保 持工件的情况。在这样的情况下，由于工件未被稳定地保持，所以由工具保持的工件的部位 相对地移动而使保持状态在搬运过程中变化、或工件在搬运过程中落下而使周围的装置损 伤，由此不仅使系统的运转中断，也会给周围的作业者带来危险。 在JP - A - 2011 - 183537中，公开了检查工件的保持状态而根据需要以其它的 姿势重新保持工件。JP - A - 5 - 241626、JP - A - 2004 - 249391、以及 JP - A - 2011 - 201007中，公开了利用视觉传感器等来修正工件相对于工具的姿势。JP - B - 3300682中， 公开了如下内容，即、预先使从多个方向取得的工件的图像数据和示教模式相关联，并且预 先使机器人以及工件之间的相对方向的信息和示教模式的相互关系相关联，从而在取出工 件时根据适当的示教模式，来决定机器人的动作。JP - B - 3925020中，公开了当工件的取 出失败了时控制机器人的动作以使工件向箱的中央靠近。JP - A - 2000 - 263481中，公 开了在取出工件时若检测到异常则中断取出工序而使机器人退避。JP - A - 5 - 116081、 JP - A - 2012 - 40634、以及JP - A - 7 - 205075中，公开了以补偿重力对作用于工具 与工件之间的力的影响的目的来计算工件的重量以及重心位置、重力方向的方法。 上述的公知的相关技术中，在工件的保持状态不稳定的情况下，由于要求追加用 于重新保持工件的工序，所以导致周期时间的增大。因此，期望稳定地取出工件以便在取出 后不需要重新保持工件的机器人系统。
技术实现思路
根据本申请的第一个专利技术，提供一种机器人系统，取出并搬运放置在三维空间的 工件，其特征在于，具备：三维测定机，其测定上述工件的表面位置、并取得上述工件的表面 上的多个点在三维空间内的位置信息；机器人，其能够根据指定的位置以及姿势而动作； 工具，其安装在上述机器人的前端部且能够保持上述工件；力测量部，其对当由上述工具保 持了上述工件时上述工件作用于上述工具的力进行测量；以及控制装置，其控制上述机器 人，上述控制装置具备：工件确定部，其基于由上述三维测定机取得的上述多个点的位置信 息，对要取出的工件以及该工件的位置以及姿势进行确定；取出位置姿势决定部，其决定上 述工件的保持位置、上述工件的取出方向、以及上述工具的位置及姿势，以便取出由上述工 件确定部确定的上述工件；重心位置计算部，其基于在保持有上述工件的机器人的多个姿 势下由上述力测量部测量的力数据，对由上述工具保持的状态下的上述工件的重心位置进 行计算；关联部，其对于由上述工具保持的状态下的上述工件，关联由上述三维测定机取得 的该工件的位置信息与由上述重心位置计算部计算的该工件的重心位置；关联存储部，其 存储上述关联部的关联的结果；以及重心位置推断部，其基于由上述关联存储部存储的关 联的结果，对由上述工件确定部确定的上述工件的重心位置进行推断，上述取出位置姿势 决定部形成为，基于由上述重心位置推断部推断的上述工件的重心位置，决定当取出由上 述工件确定部确定的上述工件时的上述工件的保持位置、上述工件的取出方向以及上述工 具的位置及姿势中的至少一个。 根据本申请的第二个专利技术，在第一个专利技术的机器人系统的基础上，上述取出位置 姿势决定部形成为，基于由上述重心位置推断部推断的上述工件的重心位置，决定上述工 件的保持位置，并且，在能够保持上述工件的上述工件的保持位置中，将从位于距离由上述 重心位置推断部推断的上述工件的重心位置最短的保持位置至规定阈值的范围内所包括 的保持位置决定为上述工件的实际的保持位置。 根据本申请的第三个专利技术，在第一个专利技术的机器人系统的基础上，上述取出位置 姿势决定部形成为，基于由上述重心位置推断部推断的上述工件的重心位置，决定上述工 件的保持位置，并且，在能够保持上述工件的上述工件的保持位置中，基于上述工件的重心 位置、和上述工件的取出方向或者取出上述工件时的上述工具的姿势，决定上述工件的实 际的保持位置。 根据本申请的第四个专利技术，在第一个专利技术的机器人系统的基础上，上述取出位置 姿势决定部形成为，决定取出上述工件时的上述工具的位置以及姿势，以使取出上述工件 时的移动方向与从上述重心位置朝向上述保持位置或者离开该保持位置规定距离的位置 的方向一致。 根据本申请的第五个专利技术，在第一个至第四个中任一个专利技术的机器人系统的基础 上，上述工件确定部形成为，在由上述取出位置姿势决定部决定的上述保持位置或者离开 该保持位置规定距离的位置与上述重心位置之间的距离超过规定的阈值的情况下，代替地 确定其它的工件。 根据本申请的第六个专利技术，在第一个至第五个中任一个专利技术的机器人系统的基础 上，上述工件确定部形成为，在由上述工件确定部确定了的工件与其它的工件重叠的情况 下，在由上述取出位置姿势决定部决定的上述工件的保持位置或者离开该保持位置规定距 离的位置与在工件彼此重合的区域中决定的某位置之间的距离为规定的阈值以下的情况 下，代替地确定其它的工件。 根据本申请的第七个专利技术，在第一个至第六个中任一个专利技术的机器人系统的基础 上，该机器人系统还具备：检测部，其基于取出上述工件时的力数据，对在上述工件的取出 时产生的力的大小以及振动进行检测；以及稳定性判定部，其基于上述检测部的检测结果， 对上述工件的取出时的稳定性进行判定，上述工件确定部形成为，基于上述稳定性判定部 的判定结果，来对确定工件时的优先顺序进行变更。 根据本申请的第八个专利技术，在第一个至第六个中任一个专利技术的机器人系统的基础 上，该机器人系统还具备：检测部，其基于取出上述工件时的力数据，对在上述工件的取出 时产生的力的大小以及振动进行检测；以及稳定性判定部，其基于上述检测部的检测结果， 对上述工件的取出时的稳定性进行判定，上述取出位置姿势决定部形成为，基于上述稳定 性判定部的判定结果，对工件的保持位置、工件的取出方向或者取出工件时的上述工具的 姿势进行变更。 参照附图所示出的本专利技术的举例表示的实施方式的详细说明，本专利技术的上述以及 其它本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种机器人系统（11），取出并搬运放置在三维空间的工件（50；50’；60、62；80、82），其特征在于，具备：三维测定机（46），其测定上述工件（50；50’；60、62；80、82）的表面位置，并取得上述工件（50；50’；60、62；80、82）的表面上的多个点在三维空间内的位置信息；机器人（40），其能够根据指定的位置以及姿势而动作；工具（44），其安装在上述机器人（40）的前端部且能够保持上述工件（50；50’；60、62；80、82）；力测量部（42），其对当由上述工具（44）保持了上述工件（50；50’；60、62；80、82）时上述工件（50；50’；60、62；80、82）作用于上述工具（44）的力进行测量；以及控制装置（10，10’），其控制上述机器人（40），上述控制装置（10，10’）具备：工件确定部（14），其基于由上述三维测定机（46）取得的上述多个点的位置信息，对要取出的工件（50；50’；60、62；80、82）以及该工件（50；50’；60、62；80、82）的位置及姿势进行确定；取出位置姿势决定部（16），其决定上述工件（50；50’；60、62；80、82）的保持位置、上述工件（50；50’；60、62；80、82）的取出方向、以及上述工具（44）的位置及姿势，以便取出由上述工件确定部（14）确定的上述工件（50；50’；60、62；80、82）；重心位置计算部（12），其基于在保持有上述工件（50；50’；60、62；80、82）的机器人（40）的多个姿势下由上述力测量部（42）测量的力数据，对由上述工具（44）保持的状态下的上述工件（50；50’；60、62；80、82）的重心位置进行计算；关联部（18），其对于由上述工具（44）保持的状态下的上述工件（50；50’；60、62；80、82），关联由上述三维测定机（46）取得的该工件（50；50’；60、62；80、82）的位置信息、和由上述重心位置计算部（12）计算的该工件（50；50’；60、62；80、82）的重心位置；关联存储部（20），其存储上述关联部（18）的关联的结果；以及重心位置推断部（22），其基于由上述关联存储部（20）存储的关联的结果，对由上述工件确定部（14）确定的上述工件（50；50’；60、62；80、82）的重心位置进行推断，上述取出位置姿势决定部（16）形成为，基于由上述重心位置推断部（22）推断的上述工件（50；50’；60、62；80、82）的重心位置，决定当取出由上述工件确定部（14）确定的上述工件（50；50’；60、62；80、82）时的上述工件（50；50’；60、62；80、82）的保持位置、上述工件（50；50’；60、62；80、82）的取出方向以及上述工具（44）的位置及姿势中的至少一个。...

【技术特征摘要】
2013.04.18 JP 2013-0873861. 一种机器人系统（11)，取出并搬运放置在三维空间的工件（50 ;50' ；60、62 ;80、82)， 其特征在于，具备： 三维测定机（46)，其测定上述工件（50 ;50' ；60、62 ;80、82)的表面位置，并取得上述工 件（50 ;50' ；60、62 ;80、82)的表面上的多个点在三维空间内的位置信息； 机器人（40 )，其能够根据指定的位置以及姿势而动作； 工具（44)，其安装在上述机器人（40)的前端部且能够保持上述工件（50 ;50' ；60、62 ; 80,82)； 力测量部（42)，其对当由上述工具（44)保持了上述工件（50 ;50' ；60、62 ;80、82)时上 述工件（50 ;50' ；60、62 ;80、82)作用于上述工具（44)的力进行测量；以及 控制装置（10，10 '），其控制上述机器人（40 )， 上述控制装置（10,10'）具备： 工件确定部（14)，其基于由上述三维测定机（46)取得的上述多个点的位置信息，对要 取出的工件（50 ;50' ；60、62 ;80、82)以及该工件（50 ;50' ；60、62 ;80、82)的位置及姿势进 行确定； 取出位置姿势决定部（16)，其决定上述工件（50 ;50' ；60、62 ;80、82)的保持位置、上述 工件（50 ;50' ;60、62 ;80、82)的取出方向、以及上述工具（44)的位置及姿势，以便取出由上 述工件确定部（14)确定的上述工件（50 ;50' ；60、62 ;80、82); 重心位置计算部（12)，其基于在保持有上述工件（50 ;50' ；60、62 ;80、82)的机器人 (40)的多个姿势下由上述力测量部（42)测量的力数据，对由上述工具（44)保持的状态下 的上述工件（50 ;50' ；60、62 ;80、82)的重心位置进行计算； 关联部（18)，其对于由上述工具（44)保持的状态下的上述工件（50 ;50' ；60、62 ;80、 82)，关联由上述三维测定机（46)取得的该工件（50 ;50' ；60、62 ;80、82)的位置信息、和由 上述重心位置计算部（12)计算的该工件（50 ;50' ；60、62 ;80、82)的重心位置； 关联存储部（20)，其存储上述关联部（18)的关联的结果；以及 重心位置推断部（22)，其基于由上述关联存储部（20)存储的关联的结果，对由上述工 件确定部（14)确定的上述工件（50 ;50' ；60、62 ;80、82)的重心位置进行推断， 上述取出位置姿势决定部（16)形成为，基于由上述重心位置推断部（22)推断的上述 工件（50 ;50' ；60、62 ;80、82)的重心位置，决定当取出由上述工件确定部（14)确定的上述 工件（50 ;50' ；60、62 ;80、82)时的上述工件（50 ;50' ；60、62 ;80、82)的保持位置、上述工件 (50 ;50' ；60、62 ;80、82)的取出方向以及上述工具（44)的位置及姿势中的至少一个。2. 根据权利要求1所述的机器人系统（11)，其特征在于， 上述取出位置姿势决定部（16)形成为， 基于由上述重心位置推断部（22)推断的上述工件（50 ;50' ；60、62 ;80、82)的重心位 置，决定上述工件（50 ;50' ；60、62 ;80、82)的保持位置，并且， 在能够保持上述工件（50 ;50' ；60、62 ;80、82)的上述工件（50 ;50' ；60、62 ;80、82)的 保持位置中，将从位于距离由上述重心位置推断部（22)推断的上述工件（50 ;50' ；60、62 ; 80...

【专利技术属性】
技术研发人员：岩竹隆裕，
申请(专利权)人：发那科株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP